内燃机的控制装置制造方法及图纸

提供一种内燃机的控制装置，能够实时并高精度地对内燃机的控制所需的内燃机参数、特别是基于缸内压力传感器的检测结果的燃烧参数进行运算，由此，能够提高内燃机的可控性。本发明专利技术的内燃机的控制装置具有：缸内压力传感器(21)，其对气缸(3a)内的压力(缸内压力(PCYL))进行检测；对象模型(42)，其设置于电子控制单元(2)，具有使用检测出的缸内压力(PCYL)对热产生率(dQdθ)进行运算的燃烧模型，对包括热产生率(dQdθ)在内的表示内燃机(3)的状态的内燃机参数(热产生率(dQdθ)、进气歧管压力(Pin)、EGR温度(Tegr)、EGR压力(Pegr))进行运算；以及发动机控制部(43)，其设置于电子控制单元(2)，使用由对象模型(42)运算出的内燃机参数对内燃机(3)进行控制。

The control device of the internal combustion engine

A control device for the internal combustion engine can be provided in real time and high precision to calculate the parameters of internal combustion engines, especially the combustion parameters based on the detection results based on the pressure sensor in the cylinder, so that the controllability of the internal combustion engine can be improved. The internal combustion engine control device of the invention has an internal pressure sensor (21) in cylinder (21) to detect pressure (PCYL) in cylinder (3a); an object model (42), which is set in an electronic control unit (2), has a combustion model that uses the detected pressure (PCYL) to calculate the heat generation rate (dQd theta), and includes heat. The operation of internal combustion engine parameters (thermal generation rate (dQd theta), intake manifold pressure (Pin), EGR temperature (Tegr), EGR pressure (Pegr)) to represent the state of the internal combustion engine (3), and the engine control unit (43), is set in the electronic control unit (2), using the internal combustion engine parameters calculated by the object model (42) to the internal combustion engine. (3) control.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】内燃机的控制装置
本专利技术涉及使用对象模型来对表示内燃机的状态的内燃机参数进行运算、并根据该运算结果来对内燃机进行控制的内燃机的控制装置。
技术介绍
近年来，与内燃机的废气和燃料效率相关的限制变得严格起来，相应地，为了应对该限制而设置的传感器、装置的数量和种类增加，与此相伴，向ECU(电子控制单元)输入的检测信号的输入数量处于增加的倾向，从而成为成本上升的原因。因此，为了实现低成本化和可控性的提高，开发出一种用于通过运算来进行估计的对象模型(虚拟传感器)以代替利用传感器来检测内燃机的状态这一方式。例如，在专利文献1中所公开的内燃机的控制装置中，为了EGR(ExhaustGasRecirculation：废气再循环)控制而设定了EGR率的多个目标值候补，针对多个目标值候补中的每一个使用对象模型来预测EGR阀开度的将来值，并分别学习对象模型的多个模型参数。此外，控制装置具有搭载有大量处理器核的多核处理器，针对各目标值候补的将来值的预测任务和针对各模型参数的学习任务被分配给各个核。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013-228859号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题如上述那样，在现有的控制装置中，将来值的预测任务按照多个目标值候补中的每一个分配给处理器核，学习任务按照多个模型参数中的每一个分配给处理器核，从而将来值的预测和模型参数的学习使用了大量的处理器核。这样的处理器核的使用对于通常搭载于车辆的个人计算机的有限的性能是不现实的，并且有可能对内燃机的控制所需的、表示内燃机的状态的其他参数的运算造成障碍。例如，已知利用缸内压力传感器对内燃机的气缸内的压力进行检测，并从该检测结果取得表示燃烧所产生的气缸内的压力、热和能量等燃烧状态的燃烧参数。这样的燃烧参数良好地反映出了气缸内的实际的燃烧状态，因此对内燃机的控制非常有效。另一方面，为了获得有效的燃烧参数，希望将缸内压力传感器的检测结果按照每个燃烧循环而逐次地进行分析，该情况下的运算负载是非常大的。在上述结构的现有的控制装置中，运算性能被限制，因此有可能无法良好地进行燃烧参数的运算。本专利技术是为了解决以上那样的课题而被完成的，其目的在于提供一种内燃机的控制装置，该控制装置能够实时并高精度地对内燃机的控制所需的内燃机参数、特别是基于缸内压力传感器的检测结果的燃烧参数进行运算，由此提高内燃机的可控性。用于解决课题的方法为了达成上述目的，权利要求1的内燃机的控制装置的特征在于，具有：缸内压力传感器21，其对气缸3a内的压力进行检测；对象模型(模型运算部42)，其设置于电子控制单元2，具有使用缸内压力传感器21的检测结果(实施方式中的(以下，在本项中相同)缸内压力PCYL)对表示气缸3a内的燃烧状态的燃烧参数(热产生率dQdθ)进行运算的燃烧模型，对包括燃烧参数在内的表示内燃机3的状态的内燃机参数(热产生率dQdθ、进气歧管压力Pin、EGR温度Tegr、EGR压力Pegr)进行运算；以及控制器(发动机控制部43)，其设置于电子控制单元2，使用由对象模型所运算出的内燃机参数对内燃机3进行控制。根据该结构，由于对象模型所包含的燃烧模型使用缸内压力传感器的检测结果来对燃烧参数进行运算，因此能够在反映出气缸内产生的实际的压力的同时，高精度地运算出燃烧参数。此外，由于燃烧模型和使用燃烧参数来对内燃机进行控制的控制器设置在1个电子控制单元内，因此控制器能够在无通信延迟的状态下实时地使用由燃烧模型所运算出的燃烧参数。根据以上内容，能够提高使用了燃烧参数的内燃机的可控性。并且，由于燃烧模型以外的对象模型对燃烧参数以外的内燃机参数进行运算，因此能够省略为了该检测而设置的传感器，从而能够实现低成本化。权利要求2的专利技术的特征在于，在权利要求1所述的内燃机的控制装置中，燃烧参数是热产生率dQdθ，燃烧模型使用由多个1次函数针对作为热产生率dQdθ的近似函数的Wiebe函数进行近似而得到的1次函数模型式(图5、图6)来对热产生率dQdθ进行运算(图9的步骤12、13)。根据该结构，作为燃烧参数的热产生率是使用由多个1次函数对Wiebe函数进行近似而得到的1次函数模型式运算出的。已知Wiebe函数是热产生率的近似函数，其整体的形状比较简单，具有较多的近似于直线的部分。因此，能够利用多个1次函数而高精度地对Wiebe函数进行近似。此外，由多个1次函数构成的1次函数模型式的运算负载与Wiebe函数相比是非常小的。因此，能够在维持热产生率的运算的精度的同时，在较短时间响应性良好地进行该热产生率的运算，从而能够进一步提高使用了热产生率的内燃机的可控性。权利要求3的专利技术的特征在于，在权利要求2所述的内燃机的控制装置中，1次函数模型式具有多个模型参数(第1～第4模型基准点PM1～PM4)，燃烧模型具有辨识单元(模型运算部42、图15)，该辨识单元根据缸内压力传感器21的检测结果对多个模型参数进行实时辨识。根据该结构，由于1次函数模型式的多个模型参数根据缸内压力传感器的检测结果而被实时辨识，因此能够随时对因燃烧状态的偏差和老化等而导致的1次函数模型式的模型误差进行恰当的补偿，从而能够良好地维持热产生率的运算精度。权利要求4的专利技术的特征在于，在权利要求1至3的任意一项所述的内燃机的控制装置中，电子控制单元2具有多个处理器核41～43，使用缸内压力传感器21的检测结果来执行燃烧运算的燃烧运算器(CPS运算部41)、对象模型(模型运算部42)和控制器(发动机控制部43)被分别独立地搭载于多个处理器核41～43。根据该结构，使用缸内压力传感器的检测结果来执行燃烧运算的燃烧运算器、对象模型和控制器被分别独立地搭载于电子控制单元的多个处理器核。由此，能够以较高的运算速度或者控制速度分别进行由燃烧运算器进行的燃烧运算、由对象模型进行的内燃机参数的运算、和由控制器进行的内燃机的控制，并且能够以良好的响应进行相互之间的数据的授受，因此能够进一步提高内燃机的可控性。权利要求5的专利技术的特征在于，在权利要求1至4的任意一项所述的内燃机的控制装置中，内燃机3具有向气缸3a内直接喷射燃料的燃料喷射阀4，缸内压力传感器21与燃料喷射阀4一体设置。根据该结构，由于缸内压力传感器与燃料喷射阀一体设置，因此与在燃料喷射阀和火花塞等设备与气缸盖之间配置有垫圈状的检测部的类型的缸内压力传感器相比，能够在抑制气缸盖的振动的影响的同时，以更高精度检测缸内压力。由此，能够进一步提高使用缸内压力传感器的检测结果对燃烧参数进行运算的运算精度，从而能够进一步提高内燃机的可控性。附图说明图1是概要地示出应用了本专利技术的内燃机的图。图2是示出内燃机的控制装置的框图。图3是详细地示出了图2的控制装置的图。图4是示出了气体系统模型的概念的图。图5是示出了用于计算热产生率的燃烧模型的图。图6是用于说明燃烧模型的设定方法的图。图7是示出模型运算处理的流程图。图8是将进气歧管模型与气体参数的输入输出关系一并示出的图。图9是示出缸内温度的计算处理的流程图。图10是将排气歧管模型与气体参数的输入输出关系一并示出的图。图11是将EGR阀的上游侧的EGR通路模型与气体参数的输入输出关系一并示出的图。图12是示出EGR控制处理的流程图。图13是示出用于计算校正基准点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内燃机的控制装置，其特征在于，该内燃机的控制装置具有：缸内压力传感器，其对气缸内的压力进行检测；对象模型，其被设置于电子控制单元，具有使用所述缸内压力传感器的检测结果对表示所述气缸内的燃烧状态的燃烧参数进行运算的燃烧模型，对包括所述燃烧参数在内的表示所述内燃机的状态的内燃机参数进行运算；以及控制器，其被设置于所述电子控制单元，使用由所述对象模型运算出的内燃机参数对所述内燃机进行控制。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.02 JP 2015-2358001.一种内燃机的控制装置，其特征在于，该内燃机的控制装置具有：缸内压力传感器，其对气缸内的压力进行检测；对象模型，其被设置于电子控制单元，具有使用所述缸内压力传感器的检测结果对表示所述气缸内的燃烧状态的燃烧参数进行运算的燃烧模型，对包括所述燃烧参数在内的表示所述内燃机的状态的内燃机参数进行运算；以及控制器，其被设置于所述电子控制单元，使用由所述对象模型运算出的内燃机参数对所述内燃机进行控制。2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述燃烧参数是热产生率，所述燃烧模型使用通过多个1次函数对作为热产生率的近似函数的Wie...

【专利技术属性】
技术研发人员：千田耕平，赤崎修介，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP