УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2017 года по МПК F02D45/00 F02D41/02 

Уровень техники

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Изобретение относится к устройству управления для двигателя внутреннего сгорания, а более конкретно, к устройству управления, которое переключает алгоритмы управления исполнительного механизма, составляющего двигатель внутреннего сгорания, между двумя алгоритмами управления.

Уровень техники

[0002] Различные исполнительные механизмы, такие как дроссель, клапан рециркуляции отработавших газов (EGR-клапан) и регулируемое сопло, располагаются в двигателе внутреннего сгорания, и работа двигателя внутреннего сгорания управляется на основе операций этих исполнительных механизмов. Эти исполнительные механизмы имеют рабочие величины, которые варьируются непрерывно или варьируются ступенчато. Значения команд управления, которые определяют рабочие величины, вычисляются посредством устройства управления. Вычисление значений команд управления выполняется в соответствии с алгоритмами управления исполнительных механизмов. В случае, если исполнительный механизм управляется посредством управления с прямой связью (в дальнейшем в этом документе называется "FF-управлением") и управления с обратной связью (в дальнейшем в этом документе называется "FB-управлением"), например, значение команды вычисляется как сумма прогнозирующего члена (в дальнейшем в этом документе называется "FF-членом") и члена обратной связи (в дальнейшем в этом документе называется "FB-членом"). В частности, FB-член представляет собой любое из P-члена, I-члена и D-члена или комбинации вышеозначенного.

[0003] В некоторых случаях, множество алгоритмов управления избирательно применяется к одному из исполнительных механизмов. Переключение с одного из алгоритмов управления на другой алгоритм управления приводит к переключению способов вычисления значений команд управления, и в силу этого значение команды может испытывать внезапное изменение сразу после переключения. Внезапное изменение значения команды для исполнительного механизма обуславливает колебание в величине управления, управляемой посредством работы исполнительного механизма. Изменение значения команды может подавляться посредством обработки с помощью фильтра и обработки усреднения, когда требуется только подавление внезапного изменения значения команды. Тем не менее, в случае, если такая обработка выполняется для значения команды, управляемость относительно самой величины управления уменьшается. Соответственно, некоторое время преследовалась цель подавления внезапного изменения значения команды, которое возникает в ходе переключения алгоритмов управления, без снижения управляемости.

[0004] Публикация заявки на патент (Япония) номер 2007-218144 (JP 2007-218144 А) и публикация заявки на патент (Япония) номер 2006-275172 (JP 2006-275172 А) раскрывают технологии для подавления внезапного изменения значения команды, которое возникает в ходе переключения алгоритмов управления. Далее описываются краткое представление и проблемы означенных документов.

[0005] JP 2007-218144 А раскрывает устройство управления, которое переключает алгоритм управления насоса высокого давления системы впрыска топлива между комбинированным FF-FB-управлением, в котором FF-управление и FB-управление используются в комбинации, и отдельным FB-управлением, в котором выполняется только FB-управление. Это устройство управления выполнено с возможностью задавать FF-член для FF-управления до переключения в качестве начального значения I-члена для FB-управления после переключения в ходе переключения с комбинированного FF-FB-управления на отдельное FB-управление. Помимо этого, это устройство управления выполнено с возможностью задавать I-член для FB-управления в качестве начального значения FF-члена для FF-управления после переключения в ходе переключения с отдельного FB-управления на комбинированное FF-FB-управление.

[0006] JP 2006-275172 А раскрывает устройство управления, которое переключает алгоритм управления соленоидного клапана для гидравлического управления ременной бесступенчатой трансмиссии между первым управлением, в котором выполняется как FF-управление, так и FB-управление, и вторым управлением, в котором выполняется только FB-управление. Это устройство управления выполнено с возможностью суммировать FF-член для FF-управления до переключения и I-член для FB-управления в момент времени переключения между собой и задавать результат в качестве начального значения I-члена для FB-управления после переключения в ходе переключения с первого управления на второе управление. Помимо этого, это устройство управления выполнено с возможностью вычитать FF-член для FF-управления в момент времени переключения из I-члена для FB-управления до переключения и задавать результат в качестве начального значения I-члена для FB-управления после переключения в ходе переключения со второго управления на первое управление.

Сущность изобретения

[0007] Тем не менее, имеется запас для улучшения относительно технологии, раскрытой в JP 2007-218144 А. В первом цикле управления после переключения с отдельного FB-управления на комбинированное FF-FB-управление, начальное значение FF-члена для FF-управления становится значением I-члена для FB-управления предыдущего цикла управления. Тем не менее, в последующем цикле управления, значение FF-члена для FF-управления задается на основе карты, отражающей требуемый объем впрыска топлива и частоту вращения двигателя. Соответственно, FF-член для FF-управления внезапно изменяется между начальным циклом управления и последующим циклом управления. В конечном счете, значение команды, которое предоставляется для соленоидного клапана, может испытывать внезапное изменение.

[0008] Кроме того, имеется запас для улучшения относительно технологии, раскрытой в JP 2006-275172 А. В первом цикле управления после переключения со второго управления на первое управление, начальное значение I-члена после переключения получается на основе вычитания FF-члена для FF-управления текущего цикла управления из I-члена для FB-управления предыдущего цикла управления. Тем не менее, в результате вычисления автора изобретения, связанного с этой настоящей заявкой, подтверждено, что учет I-члена только одного предыдущего цикла управления в ходе вычисления начального значения I-члена после переключения не является достаточным для того, чтобы обеспечивать подавление внезапного изменения значения команды. Помимо этого, хотя I-член представлен посредством суммы предыдущего значения и текущей величины обновления (значения, полученного посредством умножения I-усиления на отклонение), текущая величина обновления не отражается в I-члене в случае, если начальное значение I-члена задается так, как описано выше. Величина обновления I-члена является значением, которое изменяется в соответствии с отклонением, и является величиной изменения, которая требуется, чтобы обеспечивать совместимость с целевым значением посредством FB-управления. Соответственно, в случае, если текущая величина обновления не отражается в I-члене, уменьшается управляемость относительно величины управления.

[0009] В способах, описанных выше, можно сказать, что вероятность внезапного изменения значения команды для исполнительного механизма по-прежнему остается, по меньшей мере, в ходе переключения с алгоритма управления, включающего в себя только FB-управление, на алгоритм управления, включающий в себя FF-управление и FB-управление.

[0010] Автор настоящей заявки выявил вышеописанные проблемы, связанные с переключением алгоритмов управления обобщенным способом, и проанализировал подавление внезапного изменения значения команды, предоставленного для исполнительного механизма, не влекущее за собой уменьшение управляемости относительно переключения с определенного алгоритма управления (не ограниченного алгоритмом управления, включающего в себя только FB-управление) на алгоритм управления, включающий в себя, по меньшей мере, FB-управление. Изобретение извлекается из этого анализа.

[0011] Изобретение предоставляет устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, которое допускает подавление внезапного изменения значения команды, предоставленного для исполнительного механизма, которое обусловлено переключением алгоритма управления, не влекущее за собой уменьшение управляемости относительно величины управления.

[0012] Согласно аспекту изобретения, предоставляется устройство управления для двигателя внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания включает в себя исполнительный механизм. Устройство управления включает в себя электронный блок управления. Электронный блок управления выполнен с возможностью вычислять значение команды, предоставленное для исполнительного механизма, в предварительно определенном цикле управления в соответствии с первым алгоритмом управления. Электронный блок управления выполнен с возможностью вычислять значение команды, предоставленное для исполнительного механизма, в цикле управления в соответствии со вторым алгоритмом управления, отличающимся от первого алгоритма управления. Второй алгоритм управления включает в себя управление с обратной связью, включающее в себя I-управление и выполняемое в соответствии с отклонением между целевым значением и текущим значением. Электронный блок управления выполнен с возможностью переключать алгоритмы управления для вычисления значения команды исполнительного механизма между первым алгоритмом управления и вторым алгоритмом управления. Электронный блок управления выполнен с возможностью вычислять значение, полученное посредством суммирования значения члена второго алгоритма управления, изменяющегося в соответствии с отклонением, вычисленным в текущем цикле управления, со значением команды, вычисленным в предыдущем цикле управления в соответствии с первым алгоритмом управления, в качестве значения для значения команды, вычисленного в текущем цикле управления, в первом цикле управления после переключения с первого алгоритма управления на второй алгоритм управления. Значение члена, изменяющегося в соответствии с отклонением, вычисленным в текущем цикле управления, включает в себя величину обновления I-члена I-управления, вычисленного в текущем цикле управления. Управление с обратной связью второго алгоритма управления включает в себя, по меньшей мере, I-управление. Тем не менее, управление с обратной связью второго алгоритма управления также может включать в себя P-управление и D-управление. Помимо этого, второй алгоритм управления может включать в себя FF-управление.

[0013] В первом цикле управления после переключения с первого алгоритма управления на второй алгоритм управления, значение, полученное посредством суммирования текущего значения члена, включенного в управление с обратной связью и изменяющегося в соответствии с отклонением (в дальнейшем в этом документе называется "зависимым от отклонения членом"), с предыдущим значением для значения команды, вычисленным в соответствии с первым алгоритмом управления (т.е. значением команды предыдущего цикла управления), вычисляется как текущее значение для значения команды. По меньшей мере, величина обновления I-члена I-управления включена в зависимый от отклонения член.

[0014] В устройстве управления этого аспекта, второй алгоритм управления может включать в себя управление с прямой связью. Электронный блок управления может быть выполнен с возможностью вычислять значение, полученное посредством вычитания текущего значения прогнозирующего члена управления с прямой связью из значения команды, вычисленного в предыдущем цикле управления в соответствии с первым алгоритмом управления, в качестве предыдущего значения I-члена I-управления и в качестве значения для значения команды, вычисленного в текущем цикле управления, в первом цикле управления после переключения с первого алгоритма управления на второй алгоритм управления. Согласно этому аспекту, значение смещения FF-члена, полученное посредством суммирования предыдущего значения для значения команды, вычисленного в соответствии с первым алгоритмом управления, и текущего значения зависимого от отклонения члена, включающего в себя, по меньшей мере, величину обновления I-члена, между собой, вычисляется как текущее значение для значения команды. FF-член не обязательно является переменной, изменяющейся в соответствии с вводом. FF-член может быть фиксированным значением (т.е. контент FF-управления не ограничен).

[0015] В первом цикле управления после переключения с первого алгоритма управления на второй алгоритм управления, значение, полученное посредством суммирования текущего значения зависимого от отклонения члена, включенного в управление с обратной связью, с предыдущим значением для значения команды, вычисленным в соответствии с первым алгоритмом управления (т.е. значения команды предыдущего цикла управления), может быть выполнено с возможностью вычисляться как текущее значение для значения команды. В случае, если управление с обратной связью второго алгоритма управления включает в себя I-управление, величина обновления I-члена I-управления может быть включена в зависимый от отклонения член. В случае, если управление с обратной связью включает в себя P-управление, P-член P-управления может быть включен в зависимый от отклонения член. В случае, если управление с обратной связью включает в себя D-управление, D-член D-управления может быть включен в зависимый от отклонения член.

[0016] Согласно устройству управления вышеописанного аспекта, значение, полученное посредством суммирования текущего значения зависимого от отклонения члена, включенного в FB-управление, с предыдущим значением для значения команды, вычисленным в соответствии с первым алгоритмом управления, вычисляется как текущее значение для значения команды в ходе переключения с первого алгоритма управления на второй алгоритм управления, включающий в себя, по меньшей мере, FB-управление, и за счет этого внезапное изменение значения команды, предоставленного для исполнительного механизма, которое обусловлено переключением алгоритмов управления, может подавляться без уменьшения управляемости относительно величины управления. Исполнительный механизм может представлять собой дроссель, размещенный во впускном канале двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Исполнительный механизм может представлять собой исполнительный механизм, управляющий расходом выхлопного газа, протекающего в турбину турбонагнетателя двигателя внутреннего сгорания.

Краткое описание чертежей

[0017] Ниже описываются признаки, преимущества и техническая и промышленная значимость примерных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых аналогичные номера обозначают аналогичные элементы, и на которых:

Фиг.1 является чертежом, иллюстрирующим конфигурацию системы двигателя согласно варианту осуществления изобретения;

Фиг.2 является чертежом, иллюстрирующим управляющую структуру относительно работы дросселя устройства управления согласно варианту осуществления изобретения;

Фиг.3 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей процедуру работы дросселя;

Фиг.4 является чертежом, иллюстрирующим управляющую структуру относительно работы регулируемого сопла устройства управления согласно варианту осуществления изобретения;

Фиг.5 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей процедуру работы регулируемого сопла;

Фиг.6 является группой графиков, иллюстрирующей результат вычисления согласно первому сравнительному примеру относительно примера 1;

Фиг.7 является группой графиков, иллюстрирующей результат вычисления согласно второму сравнительному примеру относительно примера 1;

Фиг.8 является группой графиков, иллюстрирующей результат вычисления согласно примеру 1;

Фиг.9 является группой графиков, иллюстрирующей результат вычисления согласно первому сравнительному примеру относительно примера 2;

Фиг.10 является группой графиков, иллюстрирующей результат вычисления согласно второму сравнительному примеру относительно примера 2;

Фиг.11 является группой графиков, иллюстрирующей результат вычисления согласно примеру 2;

Фиг.12 является группой графиков, иллюстрирующей результат вычисления согласно примеру 3;

Фиг.13 является группой графиков, иллюстрирующей результат вычисления согласно примеру 4;

Фиг.14 является группой графиков, иллюстрирующей результат вычисления согласно примеру 5; и

Фиг.15 является группой графиков, иллюстрирующей результат вычисления согласно примеру 6.

Подробное описание вариантов осуществления

[0018] В дальнейшем в этом документе описываются варианты осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи. Изобретение не ограничено числами относительно элементов изобретения в нижеприведенном описании, такими как числа, величины, количества, диапазоны и т.п. элементов, если не указано иное, либо если числа прямо не указаны в принципе. Структуры, этапы и т.п. в нижеприведенном описании не являются важными для изобретения, если не указано иное, либо если прямо не указаны как принципиально важные.

[0019] Фиг.1 является видом, который показывает конфигурацию системы двигателя согласно варианту осуществления изобретения. Двигатель внутреннего сгорания согласно этому варианту осуществления представляет собой двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия с использованием турбонагнетателя (в дальнейшем в этом документе называется просто "двигателем"). Четыре цилиндра располагаются последовательно в двигателе 2, и инжекторы 8 располагаются для соответствующих цилиндров. Впускной коллектор 4 и выпускной коллектор 6 присоединены к двигателю 2. Впускной канал 10, через который протекает воздух (свежий воздух), вдуваемый из воздушного фильтра 20, соединяется с впускным коллектором 4. Компрессор 14 турбонагнетателя присоединен к впускному каналу 10. Во впускном канале 10 дроссель 24 располагается еще дальше ниже компрессора 14. Во впускном канале 10 промежуточный охладитель 22 располагается между компрессором 14 и дросселем 24. Выпускной канал 12, который выпускает выхлопной газ в атмосферу, соединяется с выпускным коллектором 6. Турбина 16 турбонагнетателя присоединена к выпускному каналу 12. Регулируемое сопло 18 располагается в турбине 16.

[0020] Двигатель 2 содержит устройство рециркуляции отработавших газов (EGR-устройство), которое обеспечивает рециркуляцию выхлопного газа из системы выпуска выхлопных газов в систему впуска. EGR-устройство соединяет позицию впускного канала 10 на стороне выпуска дросселя 24 с выпускным коллектором 6 посредством EGR-канала 30. EGR-клапан 32 располагается в EGR-канале 30. В EGR-канале 30, EGR-охладитель 34 располагается дальше на выхлопной стороне, чем EGR-клапан 32. Обводной канал 36, который перепускает EGR-охладитель 34, располагается в EGR-канале 30. Перепускной клапан 38 располагается в месте, в котором EGR-канал 30 и обводной канал 36 объединяются друг с другом. Перепускной клапан 38 изменяет соотношение между расходом выхлопного газа, который протекает через EGR-охладитель 34, и расходом выхлопного газа, который протекает через обводной канал 36.

[0021] Двигатель 2 содержит устройство управления выделением выхлопных газов для очистки выхлопных газов. Устройство управления выделением выхлопных газов располагается еще дальше ниже турбины 16 в выпускном канале 12. Устройство управления выделением выхлопных газов включает в себя дизельный катализатор 70 окисления (DOC), дизельный сажевый фильтр 72 (DPF) и систему 74 избирательного каталитического восстановления (SCR), которые размещаются в этом порядке от стороны впуска выпускного канала 12. Клапан 76 для добавления мочевины располагается на впуске SCR 74.

[0022] Датчики для получения информации, связанной с рабочими режимами двигателя 2, присоединяются по всему двигателю 2. Расходомер 58 воздуха, который измеряет расход свежего воздуха, вдуваемого во впускной канал 10, присоединен к впускному каналу 10 на стороне выпуска воздушного фильтра 20. Датчики 62, 64 давления присоединяются на сторонах впуска и выпуска компрессора 14, соответственно. Датчик 56 давления и температурный датчик 60 присоединяются между промежуточным охладителем 22 и дросселем 24. Датчики 54, 68 давления присоединены к впускному коллектору 4 и выпускному коллектору 6, соответственно. В выпускном канале 12, датчик 78 NO_x для измерения концентрации NO_x, содержащегося в выхлопном газе, присоединяется на стороне выпуска SCR 74. Помимо этого, располагаются датчик 52 угла поворота коленчатого вала для определения вращения коленчатого вала, датчик 66 степени открытия акселератора, который выводит сигнал в соответствии со степенью открытия педали акселератора, и т.п.

[0023] Эти вышеописанные датчики и исполнительные механизмы электрически подключены к устройству 100 управления. Устройство 100 управления представляет собой электронный блок управления. Устройство 100 управления управляет всей системой двигателя 2 и имеет компьютер, включающий в себя CPU, ROM и RAM в качестве основных компонентов. Различные управляющие процедуры (описаны ниже) сохраняются в ROM. Эти процедуры выполняются посредством устройства 100 управления, и исполнительные механизмы работают на основе сигналов из датчиков. Затем двигатель 2 подвергается функциональному управлению.

[0024] Устройство 100 управления обеспечивает работу исполнительных механизмов посредством предоставления значений команд управления в исполнительные механизмы. Значения команд управления для исполнительных механизмов вычисляются в соответствии с предварительно определенными алгоритмами управления, определенными для соответствующих исполнительных механизмов. В некоторых случаях, множество алгоритмов управления избирательно применяется к одному из исполнительных механизмов в зависимости от роли исполнительного механизма. В двигателе 2 согласно этому варианту осуществления, множество алгоритмов управления применяется, по меньшей мере, к дросселю 24, регулируемому соплу 18, EGR-клапану 32, перепускному клапану 38 и клапану 76 для добавления мочевины. В случае, если множество алгоритмов управления применяется к одному исполнительному механизму, способы вычисления значений команд управления переключаются в результате переключения алгоритмов управления. Когда изменяется способ вычисления, значение команды может испытывать внезапное изменение посредством переключения. Соответственно, мера для предотвращения внезапного изменения значения команды для исполнительного механизма в ходе переключения алгоритмов управления реализуется в устройстве 100 управления. Это подробно описывается ниже относительно каждого из исполнительных механизмов.

[0025] Работа дросселя 24 выполняется согласно управлению перепадом давления до/после дросселя и управлению объемом свежего воздуха, описанным ниже.

[0026] Управление перепадом давления до/после дросселя представляет собой управление для обеспечения работы дросселя 24 таким образом, что перепад давления между давлением на впуске и давлением на выходе дросселя 24 (называется "перепадом давления до/после дросселя") соответствует целевому перепаду давлению. Величина управления, связанная с управлением перепадом давления до/после дросселя, является перепадом давления до/после дросселя, и рабочая величина, связанная с ней, является степенью закрытия дросселя 24, более конкретно, степенью закрытия относительно полностью открытой позиции, связанной со случаем, в котором полностью открытая позиция является базовой позицией. Алгоритм управления для управления перепадом давления до/после дросселя состоит из FF-управления.

[0027] При FF-управлении для управления перепадом давления до/после дросселя, степень закрытия дросселя 24 в качестве значения команды вычисляется на основе целевого перепада давления до/после дросселя, объема свежего воздуха (текущего объема свежего воздуха), который измеряется посредством расходомера 58 воздуха, давления на входе дросселя, которое измеряется посредством датчика 56 давления, и температуры на входе дросселя, которая измеряется посредством температурного датчика 60. Степень закрытия дросселя 24 вычисляется посредством использования модельной формулы дросселя 24 (к примеру, формулы дросселя) или карты, которая составляется на основе данных, полученных посредством адаптации. Работа дросселя 24 в ходе управления перепадом давления до/после дросселя выполняется в комбинации с работой EGR-клапана 32 на основе управления скоростью рециркуляции отработавших газов (описано ниже). Целевой перепад давления до/после дросселя задается для перепада давления, требуемого для обеспечения управления скоростью рециркуляции отработавших газов между сторонами впуска и выпуска EGR-клапана 32.

[0028] Управление объемом свежего воздуха представляет собой управление для обеспечения работы дросселя 24 таким образом, что величина свежего воздуха, проходящего через дроссель 24, соответствует целевому объему свежего воздуха. Величина управления, связанная с управлением объемом свежего воздуха, является объемом свежего воздуха, и рабочая величина, связанная с ней, является степенью закрытия дросселя 24. Алгоритм управления для управления объемом свежего воздуха состоит из FF-управления и FB-управления.

[0029] При FF-управлении для управления объемом свежего воздуха, FF-член степени закрытия дросселя вычисляется на основе целевого объема свежего воздуха, температуры на входе дросселя, которая измеряется посредством температурного датчика 60, давления на входе дросселя, которое измеряется посредством датчика 56 давления, давления во впускном коллекторе (давления на выходе дросселя), которое измеряется посредством датчика 54 давления, и объема свежего воздуха (текущего объема свежего воздуха), который измеряется посредством расходомера 58 воздуха. Вычисление FF-члена выполняется посредством использования модельной формулы дросселя 24 (к примеру, формулы дросселя) или карты, которая составляется на основе данных, полученных посредством адаптации.

[0030] FB-управление управления объемом свежего воздуха представляет собой PID-управление, в котором FB-член степени закрытия дросселя вычисляется на основе отклонения между целевым объемом свежего воздуха и текущим объемом свежего воздуха. FB-член состоит из P-члена, I-члена и D-члена. I-член является особенно важным из числа этих членов. Соответственно, FB-управление не обязательно должно представлять собой PID-управление, и предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, I-управление было включено в него. Сумма FF-члена и FB-члена задается в качестве значения команды для дросселя 24. Целевой объем свежего воздуха определяется из карты на основе объема впрыска топлива и частоты вращения двигателя. Работа дросселя 24 на основе управления объемом свежего воздуха выполняется в комбинации с работой EGR-клапана 32 на основе управления перепадом давления до/после EGR-клапана (описано ниже).

[0031] Фиг.2 является блок-схемой, иллюстрирующей управляющую структуру устройства 100 управления, которое связано с работой дросселя 24. Управляющая структура, которая проиллюстрирована на фиг.2, включает в себя блок 102 управления перепадом давления до/после дросселя в качестве первого средства вычисления, блок 104 управления объемом свежего воздуха в качестве второго средства вычисления и блок 106 переключения алгоритма управления в качестве средства переключения алгоритма управления. Блок 102 управления перепадом давления до/после дросселя вычисляет значение команды для дросселя 24 в соответствии с алгоритмом управления для управления перепадом давления до/после дросселя, описанным выше. Блок 104 управления объемом свежего воздуха вычисляет значение команды для дросселя 24 в соответствии с алгоритмом управления для управления объемом свежего воздуха, описанным выше.

[0032] Блок 106 переключения алгоритма управления выбирает алгоритм управления, применяемый к дросселю 24, и выдает инструкции блоку 102 управления перепадом давления до/после дросселя и блоку 104 управления объемом свежего воздуха в соответствии с результатом выбора. В случае, если выбирается управление объемом свежего воздуха, блок 106 переключения алгоритма управления инструктирует блоку 102 управления перепадом давления до/после дросселя прекращать вычисление значения команды и инструктирует блоку 104 управления объемом свежего воздуха инициировать вычисление значения команды. При инструктировании прекращать вычисление значения команды, блок 102 управления перепадом давления до/после дросселя прекращает вычисление значения команды и предоставляет последнее значение команды в блок 104 управления объемом свежего воздуха. При инструктировании инициировать вычисление значения команды, блок 104 управления объемом свежего воздуха инициирует вычисление значения команды посредством использования значения команды, предоставленного посредством блока 102 управления перепадом давления до/после дросселя (предыдущего значения для значения команды). В случае, если выбирается управление перепадом давления до/после дросселя, блок 106 переключения алгоритма управления инструктирует блоку 104 управления объемом свежего воздуха прекращать вычисление значения команды и инструктирует блоку 102 управления перепадом давления до/после дросселя инициировать вычисление значения команды. В этом случае, блок 102 управления перепадом давления до/после дросселя и блок 104 управления объемом свежего воздуха не обмениваются предыдущим значением для значения команды друг с другом. Ниже подробно описывается вычисление значения команды в ходе переключения алгоритмов управления со ссылкой на блок-схему последовательности операций способа.

[0033] Эти блоки 102, 104, 106 устройства 100 управления коррелированы с процедурой работы дросселя, сохраненной в ROM устройства 100 управления. Когда эта процедура считывается из ROM и выполняется посредством CPU, функции этих блоков 102, 104, 106 реализованы в устройстве 100 управления.

[0034] Фиг.3 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей процедуру для реализации функций блоков 102, 104, 106, связанных с работой дросселя 24, в устройстве 100 управления. Устройство 100 управления выполняет процедуру, проиллюстрированную на фиг.3, в постоянном цикле управления. В дальнейшем в этом документе, описывается обработка во время выполнения этой процедуры в порядке этапов. Исполнительный механизм в нижеприведенном описании означает дроссель 24. Помимо этого, первый алгоритм управления в нижеприведенном описании означает алгоритм управления для управления перепадом давления до/после дросселя, и второй алгоритм управления в нижеприведенном описании означает алгоритм управления для управления объемом свежего воздуха.

[0035] На этапе S101, различные данные, требуемые для вычисления значения команды, получаются в соответствии с соответствующими алгоритмами управления.

[0036] На этапе S102, то, следует или нет переключать алгоритмы управления, определяется на основе рабочих режимов двигателя 2. В случае, если выбирается первый алгоритм управления при этом определении переключения, этапы S103 и S104 выполняются в качестве последующей обработки. В случае, если выбирается второй алгоритм управления, выполняются этапы S111, S112, S113, S114 и S115, либо этапы S111, S112, S114 и S115 выполняются в качестве последующей обработки.

[0037] В случае, если выбирается первый алгоритм управления, сначала выполняется этап S103. На этапе S103, вычисляется FF-член для FF-управления (FF-член 1), включенный в первый алгоритм управления.

[0038] На этапе S104, значение команды, которое предоставляется для исполнительного механизма (значение 1 команды), вычисляется посредством использования FF-члена (FF-члена 1), вычисленного на этапе S103, и следующего уравнения.

Значение 1 команды = FF-член 1

[0039] В случае, если выбирается второй алгоритм управления, сначала выполняется этап S111. На этапе S111, вычисляется FF-член для FF-управления (FF-член 2), включенный во второй алгоритм управления.

[0040] На этапе S112, проверяется то, является или нет текущий цикл управления первым циклом управления после переключения алгоритмов управления. Сначала выполняется этап S113, а затем выполняется этап S114, когда текущий цикл управления является первым циклом управления после переключения на второй алгоритм управления. В противном случае, этап S114 выполняется при пропуске этапа S113.

[0041] На этапе S113, вычисляется предыдущее значение I-члена для I-управления (I-члена 2), включенного во второй алгоритм управления. Предыдущее значение I-члена означает I-член предыдущего цикла управления. Тем не менее, предыдущее значение I-члена не существует в первом цикле управления после переключения, поскольку вычисление I-члена выполняется после переключения на второй алгоритм управления. Помимо этого, I-член является членом коррекции для установившейся ошибки, которая получается как результат повторения FB-управления, и в силу этого отсутствует обоснованное значение в качестве предыдущего значения I-члена в первом цикле управления, в котором инициируется FB-управление. Соответственно, предыдущее значение I-члена, который вычисляется в этом случае, является просто виртуальным предыдущим значением. На этапе S113, значение, которое получается посредством вычитания FF-члена (FF-члена 2), который вычисляется на этапе S111 текущего цикла управления, из значения команды, которое вычисляется на этапе S104 предыдущего цикла управления (предыдущего значения для значения 1 команды), вычисляется в следующем уравнении, и значение задается в качестве предыдущего значения I-члена (I-члена 2), который не существует в действительности. Независимо от того, какое значение задается в качестве предыдущего значения I-члена, I-член сходится к значению, соответствующему установившейся ошибке системы управления, когда FB-управление повторяется.

Предыдущее значение I-члена 2 = предыдущее значение для значения 2 команды - FF-член 1

[0042] На этапе S114, P-член для P-управления (P-член 2), I-член для I-управления (I-член 2) и D-член для D-управления (D-член 2), включенные во второй алгоритм управления, вычисляются на основе следующих соответствующих уравнений. "Отклонение" в следующем уравнении означает отклонение между целевым значением и фактическим значением величины управления в качестве управляемого объекта. Величина управления является объемом свежего воздуха в случае управления объемом свежего воздуха. "Отклонение * I-усиление" является величиной обновления I-члена. "Предыдущее значение I-члена 2" является предыдущим значением I-члена, вычисленного на этапе S113 в случае, если этап S113 выполняется, и является I-членом, вычисленным на этапе S114 предыдущего цикла управления в случае, если этап S113 пропускается. В данном документе, P-член 2, I-член 2 и D-член 2 вычисляются на основе следующих уравнений.

P-член 2 = отклонение × P-усиление

I-член 2 = отклонение × I-усиление + предыдущее значение I-члена 2

D-член 2 = дифференциальное значение отклонения × D-усиление

[0043] На этапе S115, значение команды, которое предоставляется для исполнительного механизма (значение 2 команды), вычисляется посредством использования FF-члена, вычисленного на этапе S111 (FF-члена 2), и FB-членов, вычисленных на этапе S114 (P-члена 2, I-члена 2 и D-члена 2) и следующего уравнения.

Значение 2 команды = FF-член 2 + P-член 2 + I-член 2 + D-член 2

[0044] В случае, если этап S113 выполняется, т.е. в первом цикле управления после переключения с первого алгоритма управления на второй алгоритм управления, значение команды, которое предоставляется для исполнительного механизма (значение 2 команды), представлено посредством следующего уравнения в конце.

Значение 2 команды = P-член 2 + величина обновления I-члена 2 + D-член 1 + предыдущее значение для значения 2 команды

[0045] В этом уравнении, каждое из P-члена 2, величины обновления I-члена 2 и D-члена 2 является зависимым от отклонения членом, который изменяется с отклонением. Другими словами, значение команды, вычисленное в первом цикле управления (значение 2 команды), становится значением, которое получается посредством суммирования только зависимого от отклонения члена с предыдущим значением для значения команды (значением 1 команды), поскольку значение, которое получается посредством вычитания текущего значения FF-члена из значения команды, вычисленного в соответствии с первым алгоритмом управления (значения 1 команды), становится предыдущим значением I-члена непосредственно перед переключением.

[0046] Как результат, величина изменения значения команды (величина изменения текущего значения относительно предыдущего значения), которая возникает в первом цикле управления после переключения с первого алгоритма управления на второй алгоритм управления, становится только величиной изменения в соответствии с отклонением. Соответственно, внезапное изменение значения команды, предоставленного для исполнительного механизма до и после переключения алгоритмов управления, подавляется. Помимо этого, каждое из P-члена 2, величины обновления I-члена 2 и D-члена 2, все из которых являются зависимыми от отклонения членами, включено в значение команды, и за счет этого также подавляется уменьшение управляемости относительно величины управления.

[0047] Регулируемое сопло 18 представляет собой исполнительный механизм, который управляет расходом выхлопного газа, который протекает в турбину 16 турбонагнетателя. Запорный клапан регулирования давления наддува известен как эквивалент. В случае двигателя, который содержит запорный клапан регулирования давления наддува вместо регулируемого сопла, нижеприведенная работа может быть применимой к запорному клапану регулирования давления наддува.

[0048] Работа регулируемого сопла 18 выполняется согласно управлению давлением во впускном коллекторе, управлению давлением в выпускном коллекторе, управлению давлением на входе дросселя и управлению турбоэффективностью, описанным ниже.

[0049] Управление давлением во впускном коллекторе представляет собой управление для обеспечения работы регулируемого сопла 18 таким образом, что давление во впускном коллекторе соответствует целевому давлению во впускном коллекторе. Величина управления, связанная с управлением давлением во впускном коллекторе, является давлением во впускном коллекторе, и рабочая величина, связанная с ней, является степенью открытия регулируемого сопла 18. Алгоритм управления для управления давлением во впускном коллекторе состоит из FF-управления и FB-управления.

[0050] При FF-управлении для управления давлением во впускном коллекторе, FF-член степени открытия регулируемого сопла вычисляется на основе частоты вращения двигателя, объема впрыска топлива, степени открытия EGR-клапана 32 и степени закрытия дросселя 24. Вычисление FF-члена выполняется посредством использования карты, которая составляется на основе данных, полученных посредством адаптации.

[0051] FB-управление управления давлением во впускном коллекторе представляет собой PID-управление, в котором FB-член степени открытия регулируемого сопла 18 вычисляется на основе отклонения между целевым давлением во впускном коллекторе и текущим давлением во впускном коллекторе, которое измеряется посредством датчика 54 давления. Сумма FF-члена и FB-члена задается в качестве значения команды для регулируемого сопла 18.

[0052] Управление давлением в выпускном коллекторе представляет собой управление для обеспечения работы регулируемого сопла 18 таким образом, что давление в выпускном коллекторе соответствует целевому давлению в выпускном коллекторе. Величина управления, связанная с управлением давлением в выпускном коллекторе, является давлением в выпускном коллекторе, и рабочая величина, связанная с ней, является степенью открытия регулируемого сопла 18. Алгоритм управления для управления давлением в выпускном коллекторе состоит из FF-управления и FB-управления.

[0053] При FF-управлении для управления давлением в выпускном коллекторе, FF-член степени открытия регулируемого сопла вычисляется на основе частоты вращения двигателя, объема впрыска топлива и степени открытия EGR-клапана 32. Вычисление FF-члена выполняется посредством использования карты, которая составляется на основе данных, полученных посредством адаптации.

[0054] FB-управление управления давлением в выпускном коллекторе представляет собой PID-управление, в котором FB-член степени открытия регулируемого сопла 18 вычисляется на основе отклонения между целевым давлением в выпускном коллекторе и текущим давлением в выпускном коллекторе, которое измеряется посредством датчика 68 давления. Сумма FF-члена и FB-члена задается в качестве значения команды для регулируемого сопла 18.

[0055] Управление давлением на входе дросселя представляет собой управление для обеспечения работы регулируемого сопла 18 таким образом, что давление на входе дросселя соответствует целевому давлению на входе дросселя. Величина управления, связанная с управлением давлением на входе дросселя, является давлением на входе дросселя, и рабочая величина, связанная с ней, является степенью открытия регулируемого сопла 18. Алгоритм управления для управления давлением на входе дросселя состоит из FF-управления и FB-управления.

[0056] При FF-управлении для управления давлением на входе дросселя, FF-член степени открытия регулируемого сопла вычисляется на основе частоты вращения двигателя, объема впрыска топлива и степени открытия EGR-клапана 32. Вычисление FF-члена выполняется посредством использования карты, которая составляется на основе данных, полученных посредством адаптации.

[0057] FB-управление управления давлением на входе дросселя представляет собой PID-управление, в котором FB-член степени открытия регулируемого сопла 18 вычисляется на основе отклонения между целевым давлением на входе дросселя и текущим давлением на входе дросселя, которое измеряется посредством датчика 56 давления. Сумма FF-члена и FB-члена задается в качестве значения команды для регулируемого сопла 18.

[0058] Управление турбоэффективностью представляет собой управление для обеспечения работы регулируемого сопла 18 таким образом, что турбоэффективность (эффективность турбонаддува) соответствует целевой турбоэффективности. Величина управления, связанная с управлением турбоэффективностью, является турбоэффективностью, и рабочая величина, связанная с ней, является степенью открытия регулируемого сопла 18. Турбоэффективность может задаваться как отношение работы для вставки адиабатического сжатия к работе для подачи в компрессор. В частности, турбоэффективность может быть представлена посредством следующего уравнения, когда компрессор имеет температуру на впуске To, температуру на выпуске Ts, давление на впуске Po, давление на выпуске Ps и удельную теплоемкость K.

Турбоэффективность = {(Ps/Po) ^(K-1)/K-1}/(Ts/To-1)

[0059] Алгоритм управления для управления турбоэффективностью состоит из FF-управления и FB-управления. При FF-управлении для управления турбоэффективностью, FF-член степени открытия регулируемого сопла вычисляется на основе частоты вращения двигателя, объема впрыска топлива и степени открытия EGR-клапана 32. Вычисление FF-члена выполняется посредством использования карты, которая составляется на основе данных, полученных посредством адаптации.

[0060] FB-управление управления турбоэффективностью представляет собой PID-управление, в котором FB-член степени открытия регулируемого сопла 18 вычисляется на основе отклонения между целевой турбоэффективностью и текущей турбоэффективностью. Текущая турбоэффективность вычисляется из входных/выходных давлений компрессора 14, которые измеряются посредством датчиков 62, 64 давления, и объема свежего воздуха, который измеряется посредством расходомера 58 воздуха. Сумма FF-члена и FB-члена задается в качестве значения команды для регулируемого сопла 18.

[0061] Структурный чертеж 4 является блок-схемой, иллюстрирующей одну из управляющих структур устройства 100 управления, связанного с работой регулируемого сопла 18, и эта управляющая структура связана с управлением давлением во впускном коллекторе и управлением давлением в выпускном коллекторе, в частности. Управляющая структура, которая проиллюстрирована на фиг.4, включает в себя блок 112 управления давлением во впускном коллекторе в качестве первого средства вычисления, блок 114 управления давлением в выпускном коллекторе в качестве второго средства вычисления и блок 116 переключения алгоритма управления в качестве средства переключения алгоритма управления. Блок 112 управления давлением во впускном коллекторе вычисляет значение команды для регулируемого сопла 18 в соответствии с алгоритмом управления для управления давлением во впускном коллекторе, описанным выше. Блок 114 управления давлением в выпускном коллекторе вычисляет значение команды для регулируемого сопла 18 в соответствии с алгоритмом управления для управления давлением в выпускном коллекторе, описанным выше.

[0062] Блок 116 переключения алгоритма управления выбирает алгоритм управления, применяемый к регулируемому соплу 18, и выдает инструкции блоку 112 управления давлением во впускном коллекторе и блоку 114 управления давлением в выпускном коллекторе в соответствии с результатом выбора. Блок 112 управления давлением во впускном коллекторе и блок 114 управления давлением в выпускном коллекторе прекращают или инициируют вычисление значений команд управления при инструктировании посредством блока 116 переключения алгоритма управления. В случае, если блок 114 управления давлением в выпускном коллекторе инициирует вычисление значений команд управления, блок 112 управления давлением во впускном коллекторе прекращает вычисление значений команд управления и передает последнее значение команды (предыдущее значение для значения команды) в блок 114 управления давлением в выпускном коллекторе. В случае, если блок 112 управления давлением во впускном коллекторе инициирует вычисление значений команд управления, блок 114 управления давлением в выпускном коллекторе прекращает вычисление значений команд управления и передает последнее значение команды (предыдущее значение для значения команды) в блок 112 управления давлением во впускном коллекторе. Ниже подробно описывается вычисление значения команды в ходе переключения алгоритмов управления со ссылкой на блок-схему последовательности операций способа.

[0063] Эти блоки 112, 114, 116 устройства 100 управления коррелированы с процедурой работы регулируемого сопла, сохраненной в ROM устройства 100 управления. Когда эта процедура считывается из ROM и выполняется посредством CPU, функции этих блоков 112, 114, 116 реализованы в устройстве 100 управления.

[0064] Переключение алгоритмов управления выполняется не только между управлением давлением во впускном коллекторе и управлением давлением в выпускном коллекторе, но также и в каждой комбинации, включающей в себя также управление давлением на входе дросселя и управление турбоэффективностью. Каждый из четырех алгоритмов управления состоит из FF-управления и FB-управления, и каждое из FB-управлений включено в I-управление. Соответственно, управляющая структура, аналогичная управляющей структуре, которая проиллюстрирована на фиг.4, может использоваться в каждой комбинации четырех алгоритмов управления. В случае, если алгоритмы управления переключаются между управлением давлением на входе дросселя и управлением турбоэффективностью, например, управление давлением на входе дросселя может применяться к блоку 112 вместо управления давлением во впускном коллекторе, и управление турбоэффективностью может применяться к блоку 114 вместо управления давлением в выпускном коллекторе в управляющей структуре, которая проиллюстрирована на фиг.4.

[0065] Фиг.5 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей процедуру для реализации функций блоков 112, 114, 116, связанных с работой регулируемого сопла 18, в устройстве 100 управления. Устройство 100 управления выполняет процедуру, проиллюстрированную на фиг.5, в постоянном цикле управления. Исполнительный механизм в нижеприведенном описании означает регулируемое сопло 18. Помимо этого, первый алгоритм управления в нижеприведенном описании означает любое из управления давлением во впускном коллекторе, управления давлением в выпускном коллекторе, управления давлением на входе дросселя и управления турбоэффективностью, и второй алгоритм управления в нижеприведенном описании означает любой из четырех алгоритмов управления, который не является первым алгоритмом управления.

[0066] На фиг.5, номера этапов, идентичные номерам этапов, показанным на фиг.2, используются для того, чтобы означать обработку, идентичную по контенту обработке процедуры, проиллюстрированной на фиг.2. Процедура, которая проиллюстрирована на фиг.5, и процедура, которая проиллюстрирована на фиг.2, являются идентичными друг другу, когда дело доходит до обработки, связанной со случаем, в котором выбирается второй алгоритм управления на этапе S102. Процедура, которая проиллюстрирована на фиг.5, и процедура, которая проиллюстрирована на фиг.2, отличаются друг от друга, когда дело доходит до обработки, связанной со случаем, в котором выбирается первый алгоритм управления на этапе S102.

[0067] Согласно последовательности операций, которая проиллюстрирована на фиг.5, этапы S121, S122, S123, S124 и S125 выполняются в качестве последующей обработки, либо этапы S121, S122, S124 и S125 выполняются в качестве последующей обработки в случае, если выбирается первый алгоритм управления на этапе S102.

[0068] На этапе S121, вычисляется FF-член для FF-управления (FF-член 1), включенный в первый алгоритм управления.

[0069] На этапе S121, проверяется то, является или нет текущий цикл управления первым циклом управления после переключения алгоритмов управления. Сначала выполняется этап S123, а затем выполняется этап S124, когда текущий цикл управления является первым циклом управления после переключения на первый алгоритм управления. В противном случае, этап S124 выполняется при пропуске этапа S123.

[0070] На этапе S123, вычисляется предыдущее значение I-члена для I-управления (I-члена 1), включенного в первый алгоритм управления. Предыдущее значение должно быть проверено для вычисления I-члена, поскольку управление давлением во впускном коллекторе, управление давлением в выпускном коллекторе, управление давлением на входе дросселя и управление турбоэффективностью включают в себя I-управление без исключения. На этапе S123, значение, которое получается посредством вычитания FF-члена (FF-члена 1), который вычисляется на этапе S121 текущего цикла управления, из значения команды, которое вычисляется на этапе S114 предыдущего цикла управления (предыдущего значения для значения 2 команды), вычисляется в следующем уравнении, и значение задается в качестве предыдущего значения I-члена (I-члена 1). Другими словами, предыдущее значение I-члена 1 вычисляется на основе следующего уравнения.

Предыдущее значение I-члена 1 = предыдущее значение для значения 2 команды - FF-член 1

[0071] На этапе S124, P-член для P-управления (P-член 1), I-член для I-управления (I-член 1) и D-член для D-управления (D-член 1), включенные в первый алгоритм управления, вычисляются на основе следующих соответствующих уравнений. "Предыдущее значение I-члена 1" в следующем уравнении является предыдущим значением I-члена, вычисленного на этапе S123 в случае, если этап S123 выполняется, и является I-членом, вычисленным на этапе S124 предыдущего цикла управления в случае, если этап S123 пропускается. В данном документе, P-член 1, I-член 1 и D-член 1 вычисляются на основе следующих уравнений.

P-член 1 = отклонение × P-усиление

I-член 1 = отклонение × I-усиление + предыдущее значение I-члена 1

D-член 1 = дифференциальное значение отклонения × D-усиление

[0072] На этапе S125, значение команды, которое предоставляется для исполнительного механизма (значение 1 команды), вычисляется посредством использования FF-члена, вычисленного на этапе S121 (FF-члена 1), и FB-членов, вычисленных на этапе S124 (P-члена 1, I-члена 1 и D-члена 1), и следующего уравнения.

Значение 1 команды = FF-член 1 + P-член 1 + I-член 1 + D-член 1

[0073] В случае, если этап S123 выполняется, т.е. в первом цикле управления после переключения со второго алгоритма управления на первый алгоритм управления, значение команды, которое предоставляется для исполнительного механизма (значение 1 команды), представлено посредством следующего уравнения в конце.

Значение 1 команды = P-член 1 + величина обновления I-члена 1 + D-член 1 + предыдущее значение для значения 2 команды

[0074] Как показано посредством уравнения выше, величина изменения значения команды (величина изменения текущего значения относительно предыдущего значения), которая возникает в первом цикле управления после переключения со второго алгоритма управления на первый алгоритм управления, становится только величиной изменения, представленной посредством суммы P-члена 1, величины обновления I-члена 1 и D-члена 1, т.е. величиной изменения в соответствии с отклонением. Помимо этого, согласно процедуре, проиллюстрированной на фиг.5, величина изменения значения команды (величина изменения текущего значения относительно предыдущего значения), которая возникает в первом цикле управления после переключения с первого алгоритма управления на второй алгоритм управления, также становится только величиной изменения в соответствии с отклонением. Другими словами, когда оба из двух алгоритмов управления, которые подвергаются переключению, включают в себя FF-управление и I-управление, вычисление значения команды в соответствии с процедурой, проиллюстрированной на фиг. 5, обеспечивает управляемость посредством FB-управления и дает возможность получения непрерывного значения команды без внезапного изменения при двунаправленном переключении.

[0075] Работа EGR-клапана 32 выполняется согласно управлению перепадом давления до/после EGR-клапана и управлению скоростью рециркуляции отработавших газов, описанным ниже.

[0076] Управление перепадом давления до/после EGR-клапана представляет собой управление для обеспечения работы EGR-клапана 32 таким образом, что перепад давления между давлением на впуске и давлением на выпуске EGR-клапана 32 (называется "перепадом давления до/после EGR-клапана") соответствует целевому перепаду давления. Величина управления, связанная с управлением перепадом давления до/после EGR-клапана, является перепадом давления до/после EGR-клапана, и рабочая величина, связанная с ней, является степенью открытия EGR-клапана 32, более конкретно, степенью открытия относительно полностью закрытой позиции, связанной со случаем, в котором полностью закрытая позиция является базовой позицией. Алгоритм управления для управления перепадом давления до/после EGR-клапана состоит из FF-управления.

[0077] При FF-управлении для управления перепадом давления до/после EGR-клапана, FF-член степени открытия EGR-клапана вычисляется на основе частоты вращения двигателя и объема впрыска топлива. Вычисление FF-члена выполняется посредством использования карты, которая составляется на основе данных, полученных посредством адаптации. Как описано выше, работа EGR-клапана 32 на основе управления перепадом давления до/после EGR-клапана выполняется в комбинации с работой дросселя 24 на основе управления объемом свежего воздуха.

[0078] Управление скоростью рециркуляции отработавших газов представляет собой управление для обеспечения работы EGR-клапана 32 таким образом, что скорость газа при рециркуляции отработавших газов, всасываемого в цилиндр, соответствует целевой скорости рециркуляции отработавших газов. Величина управления, связанная с управлением скоростью рециркуляции отработавших газов, является скоростью рециркуляции отработавших газов, и рабочая величина, связанная с ней, является степенью открытия EGR-клапана 32. Алгоритм управления для управления скоростью рециркуляции отработавших газов состоит из FB-управления.

[0079] FB-управление управления скоростью рециркуляции отработавших газов представляет собой PID-управление, в котором FB-член степени открытия EGR-клапана вычисляется на основе отклонения между целевой скоростью рециркуляции отработавших газов и текущей скоростью рециркуляции отработавших газов. FB-член задается в качестве значения команды для EGR-клапана 32. Как описано выше, работа EGR-клапана 32 на основе управления скоростью рециркуляции отработавших газов выполняется в комбинации с работой дросселя 24 на основе управления перепадом давления до/после дросселя.

[0080] Скорость рециркуляции отработавших газов является отношением количества EGR-газа в расчете на ход к общему количеству газа в расчете на ход, и количество EGR-газа в расчете на ход является разностью между общим количеством газа в расчете на ход и объемом свежего воздуха в расчете на ход. Общее количество газа в расчете на ход может вычисляться из частоты вращения двигателя, давления во впускном коллекторе и температуры во впускном коллекторе. Объем свежего воздуха в расчете на ход может вычисляться из объема свежего воздуха в час, который измеряется посредством расходомера 58 воздуха, и частоты вращения двигателя. Текущая скорость рециркуляции отработавших газов может вычисляться из объема свежего воздуха, который измеряется посредством расходомера 58 воздуха, давления во впускном коллекторе, температуры во впускном коллекторе и частоты вращения двигателя. Целевая скорость рециркуляции отработавших газов является скоростью рециркуляции отработавших газов для получения целевого объема свежего воздуха, и целевой объем свежего воздуха определяется из частоты вращения двигателя и объема впрыска топлива. Соответственно, целевая скорость рециркуляции отработавших газов может вычисляться из частоты вращения двигателя, объема впрыска топлива, давления во впускном коллекторе и температуры во впускном коллекторе. Способы вычисления текущей скорости рециркуляции отработавших газов и целевой скорости рециркуляции отработавших газов, описанные выше, являются просто примерами, и текущая скорость рециркуляции отработавших газов и целевая скорость рециркуляции отработавших газов могут вычисляться из большего числа параметров либо могут вычисляться упрощенно из меньшего числа параметров.

[0081] Управляющая структура, которая проиллюстрирована на фиг.2, может применяться к управляющей структуре для работы EGR-клапана. Управление скоростью рециркуляции отработавших газов включает в себя FB-управление, как и в случае с управлением объемом свежего воздуха, и управление перепадом давления до/после EGR-клапана не включает в себя FB-управление, как и в случае с управлением перепадом давления до/после дросселя, и в силу этого управление скоростью рециркуляции отработавших газов может применяться к блоку 104 вместо управления объемом свежего воздуха, и управление перепадом давления до/после EGR-клапана может применяться к блоку 102 вместо управления перепадом давления до/после дросселя в управляющей структуре, которая проиллюстрирована на фиг.2.

[0082] Процедура, которая проиллюстрирована на фиг.3, может применяться к процедуре работы EGR-клапана. В этом случае, исполнительный механизм означает EGR-клапан 32, первый алгоритм управления означает алгоритм управления для управления перепадом давления до/после EGR-клапана, и второй алгоритм управления означает алгоритм управления для управления скоростью рециркуляции отработавших газов. Тем не менее, FF-член 2 рассматривается в качестве нуля на этапах S111, S113 и S115, поскольку управление скоростью рециркуляции отработавших газов не включает в себя FF-управление.

[0083] Работа перепускного клапана 38 выполняется согласно управлению входной температурой EGR-клапана и управлению эффективностью EGR-охладителя, описанным ниже.

[0084] Управление входной температурой EGR-клапана представляет собой управление для обеспечения работы перепускного клапана 38 таким образом, что температура на впуске EGR-клапана 32 соответствует целевой температуре. Величина управления, связанная с управлением входной температурой EGR-клапана, является температурой на впуске EGR-клапана 32, и рабочая величина, связанная с ней, является позицией перепускного клапана 38, более конкретно, позицией, которая имеет, в качестве опорных значений, полностью открытую позицию, в которой EGR-газ полностью протекает в EGR-охладитель 34 и, полностью закрытую позицию, в которой EGR-газ полностью протекает в обводной канал 36. Алгоритм управления для управления входной температурой EGR-клапана состоит из FF-управления.

[0085] При FF-управлении для управления входной температурой EGR-клапана, FF-член позиции перепускного клапана вычисляется на основе частоты вращения двигателя и объема впрыска топлива. Вычисление FF-члена выполняется посредством использования карты, которая составляется на основе данных, полученных посредством адаптации.

[0086] Управление эффективностью EGR-охладителя представляет собой управление для обеспечения работы перепускного клапана 38 таким образом, что эффективность охлаждения EGR-газа посредством EGR-охладителя 34 соответствует целевой эффективности. Величина управления, связанная с управлением эффективностью EGR-охладителя, является эффективностью охлаждения EGR-газа, и рабочая величина, связанная с ней, является позицией перепускного клапана 38. Алгоритм управления для управления эффективностью EGR-охладителя состоит из FF-управления и FB-управления.

[0087] При FF-управлении для управления эффективностью EGR-охладителя, FF-член позиции перепускного клапана вычисляется на основе целевой эффективности, количества EGR-газа, температуры на впуске EGR-охладителя и температуры воды. Вычисление FF-члена выполняется посредством использования карты, которая составляется на основе данных, полученных посредством адаптации.

[0088] FB-управление управления эффективностью EGR-охладителя представляет собой PID-управление, в котором FB-член позиции перепускного клапана вычисляется на основе отклонения между целевой эффективностью и текущей эффективностью. Целевая эффективность определяется из карты на основе объема впрыска топлива и частоты вращения двигателя. Текущая эффективность вычисляется на основе количества EGR-газа, температуры поступающей воды в EGR-охладитель, температуры на впуске EGR-охладителя, температуры на выпуске EGR-охладителя и т.п. Количество EGR-газа может вычисляться из степени открытия EGR-клапана 32 и перепада давления до/после EGR-клапана 32. Каждая из температуры охлаждающей воды, которая протекает в EGR-охладитель 34, и температуры выхлопного газа на впуске и выпуске EGR-охладителя 34 может измеряться посредством температурного датчика (не проиллюстрирован). Сумма FF-члена и FB-члена задается в качестве значения команды для перепускного клапана 38.

[0089] Управляющая структура, которая проиллюстрирована на фиг.2, может применяться к управляющей структуре для работы перепускного клапана. Управление эффективностью EGR-охладителя включает в себя FB-управление, как и в случае с управлением объемом свежего воздуха, и управление входной температурой EGR-клапана не включает в себя FB-управление, как и в случае с управлением перепадом давления до/после дросселя, и в силу этого управление эффективностью EGR-охладителя может применяться к блоку 104 вместо управления объемом свежего воздуха, и управление входной температурой EGR-клапана может применяться к блоку 102 вместо управления перепадом давления до/после дросселя в управляющей структуре, которая проиллюстрирована на фиг.2.

[0090] Процедура, которая проиллюстрирована на фиг.3, может применяться к процедуре работы перепускного клапана. В этом случае, исполнительный механизм означает перепускной клапан 38, первый алгоритм управления означает алгоритм управления для управления входной температурой EGR-клапана, и второй алгоритм управления означает алгоритм управления для управления эффективностью EGR-охладителя.

[0091] Работа клапана 76 для добавления мочевины выполняется согласно управлению соотношением компонентов смеси "воздух-топливо" и управлению адсорбированным количеством аммиака, описанным ниже.

[0092] Управление соотношением компонентов смеси "воздух-топливо" представляет собой управление для обеспечения работы клапана 76 для добавления мочевины таким образом, что соотношение компонентов смеси "воздух-топливо" аммиака в NO_x в выхлопном газе, протекающем в SCR 74, соответствует целевому соотношению компонентов смеси "воздух-топливо". Величина управления, связанная с управлением соотношением компонентов смеси "воздух-топливо", является соотношением компонентов смеси "воздух-топливо", и рабочая величина, связанная с ней, является количеством добавления мочевины клапана 76 для добавления мочевины. Алгоритм управления для управления соотношением компонентов смеси "воздух-топливо" состоит из FF-управления.

[0093] При FF-управлении для управления соотношением компонентов смеси "воздух-топливо", FF-член количества добавления мочевины вычисляется на основе целевого соотношения компонентов смеси "воздух-топливо" и расхода NO_x, протекающего в SCR 74. Расход NO_x оценивается на основе рабочих режимов двигателя 2, к примеру, частоты вращения двигателя и объема впрыска топлива. Вычисление FF-члена выполняется посредством использования карты, которая составляется на основе данных, полученных посредством адаптации.

[0094] Управление адсорбированным количеством аммиака представляет собой управление для обеспечения работы клапана 76 для добавления мочевины таким образом, что величина аммиака, адсорбированного на SCR 74, соответствует целевому адсорбированному количеству. Величина управления, связанная с управлением адсорбированным количеством аммиака, является адсорбированным количеством аммиака SCR 74, и рабочая величина, связанная с ней, является количеством добавления мочевины клапана 76 для добавления мочевины. Алгоритм управления для управления адсорбированным количеством аммиака состоит из FF-управления и FB-управления.

[0095] При FF-управлении для управления адсорбированным количеством аммиака, FF-член количества добавления мочевины вычисляется на основе температуры SCR 74 и расхода NO_x, протекающего в SCR 74. Температура SCR 74 может оцениваться на основе рабочего режима двигателя 2 или может измеряться посредством температурного датчика (не проиллюстрирован). Вычисление FF-члена выполняется посредством использования карты, которая составляется на основе данных, полученных посредством адаптации.

[0096] FB-управление управления адсорбированным количеством аммиака представляет собой PID-управление, в котором FB-член количества добавления мочевины вычисляется на основе отклонения между целевым адсорбированным количеством и текущим адсорбированным количеством. Целевое адсорбированное количество определяется из карты на основе объема впрыска топлива и частоты вращения двигателя. Текущее адсорбированное количество оценивается из концентрации NO_x в выхлопном газе, проходящем через SCR 74, которая измеряется посредством датчика 78 NO_x. Сумма FF-члена и FB-члена задается в качестве значения команды для клапана 76 для добавления мочевины.

[0097] Управляющая структура, которая проиллюстрирована на фиг.2, может применяться к управляющей структуре для работы клапана для добавления мочевины. Управление адсорбированным количеством аммиака включает в себя FB-управление, как и в случае с управлением объемом свежего воздуха, и управление соотношением компонентов смеси "воздух-топливо" не включает в себя FB-управление, как и в случае с управлением перепадом давления до/после дросселя, и в силу этого управление адсорбированным количеством аммиака может применяться к блоку 104 вместо управления объемом свежего воздуха, и управление соотношением компонентов смеси "воздух-топливо" может применяться к блоку 102 вместо управления перепадом давления до/после дросселя в управляющей структуре, которая проиллюстрирована на фиг.2.

[0098] Процедура, которая проиллюстрирована на фиг.3, может применяться к процедуре работы клапана для добавления мочевины. В этом случае, исполнительный механизм означает клапан 76 для добавления мочевины, первый алгоритм управления означает алгоритм управления для управления соотношением компонентов смеси "воздух-топливо", и второй алгоритм управления означает алгоритм управления для управления адсорбированным количеством аммиака.

[0099] Фиг.6-15 представлены в качестве конкретных вариантов осуществления изобретения.

[0100] В примере 1, изобретение применяется к вычислению значения команды, связанного со случаем, в котором алгоритм управления, связанный с работой регулируемого сопла, переключается с управления давлением во впускном коллекторе на управление давлением в выпускном коллекторе. Характеры изменения давления в выпускном коллекторе и давления во впускном коллекторе, которые проиллюстрированы в примере 1 и его сравнительных примерах, представляют собой не характеры изменения, измеряемые в фактическом двигателе, а характеры изменения, вычисляемые посредством использования модели для проведения моделирования, которая моделируется после двигателя.

[0101] Фиг.6 является группой графиков, иллюстрирующей результат вычисления согласно первому сравнительному примеру (сравнительному примеру 1A) относительно примера 1. Фиг.7 является группой графиков, иллюстрирующей результат вычисления согласно второму сравнительному примеру (сравнительному примеру 1B) относительно примера 1. Фиг.8 является группой графиков, иллюстрирующей результат вычисления согласно примеру 1. Фиг.6-8 показывают графики характера изменения значения команды для регулируемого сопла, графики характера изменения давления в выпускном коллекторе, графики характера изменения FF-члена 2, графики характера изменения P-члена 2 и графики характера изменения I-члена 2. В примере 1 и его сравнительных примерах, каждое усиление FB-управления для управления давлением во впускном коллекторе и управления давлением в выпускном коллекторе задается следующим образом. Вследствие этого задания, FF-управление выполняется при управлении давлением во впускном коллекторе, и FF-управление и PI-управление выполняются при управлении давлением в выпускном коллекторе в примере 1 и его сравнительных примерах.

Управление давлением во впускном коллекторе: P-усиление = 0, I-усиление = 0, D-усиление = 0

Управление давлением в выпускном коллекторе: P-усиление = 0,1, I-усиление = 0,3, D-усиление = 0

[0102] В сравнительном примере 1A, который проиллюстрирован на фиг.6, нуль задается в качестве предыдущего значения I-члена 2 в первом цикле управления после переключения.

[0103] Согласно сравнительному примеру 1A, значение команды для регулируемого сопла непосредственно перед переключением алгоритмов управления составляет 50%, и FF-член 2 сразу после переключения составляет 20%. 0% задается в качестве предыдущего значения I-члена 2 сразу после переключения, и в силу этого значение, которое получается посредством суммирования величины обновления с 0%, становится I-членом 2 сразу после переключения. Давление в выпускном коллекторе сразу после переключения выше целевого значения, и в силу этого величина обновления, пропорциональная отклонению между целевым значением и текущим значением, является отрицательным значением, и I-член 2 является значением, которое немного ниже 0%.

[0104] В результате вышеописанного вычисления значения I-члена 2 сразу после переключения, значение команды для регулируемого сопла подвергается внезапному изменению направления закрытия сразу после переключения. Как результат, внезапное изменение возникает в давлении в выпускном коллекторе, которое является величиной управления, и давление в выпускном коллекторе падает значительно ниже целевого значения.

[0105] В сравнительном примере 1B, который проиллюстрирован на фиг.7, предыдущее значение FF-члена задается в качестве предыдущего значения I-члена 2 в первом цикле управления после переключения.

[0106] Согласно сравнительному примеру 1B, значение команды для регулируемого сопла непосредственно перед переключением алгоритмов управления составляет 50%, и FF-член 2 сразу после переключения составляет 20%. Предыдущее значение FF-члена составляет 50%, что равно значению команды для регулируемого сопла непосредственно перед переключением, и в силу этого предыдущее значение I-члена 2 сразу после переключения также задается равным 50%. Соответственно, значение, которое получается посредством суммирования величины обновления с 50%, становится I-членом 2 сразу после переключения. Давление в выпускном коллекторе сразу после переключения выше целевого значения, и в силу этого величина обновления, пропорциональная отклонению между целевым значением и текущим значением, является отрицательным значением, и I-член 2 является значением, которое немного ниже 50%.

[0107] В результате вышеописанного вычисления значения I-члена 2 сразу после переключения, значение команды для регулируемого сопла подвергается внезапному изменению направления открытия сразу после переключения. Как результат, внезапное изменение возникает в давлении в выпускном коллекторе, которое является величиной управления, и давление в выпускном коллекторе временно существенно изменяется относительно целевого значения.

[0108] В примере 1, проиллюстрированном на фиг.8, значение, которое получается посредством вычитания текущего значения FF-члена 2 из предыдущего значения для значения команды, является предыдущим значением I-члена 2 в первом цикле управления после переключения вследствие обработки этапа S113 процедуры, проиллюстрированной на фиг.2.

[0109] Согласно примеру 1, значение команды для регулируемого сопла непосредственно перед переключением алгоритмов управления составляет 50%, и FF-член 2 сразу после переключения составляет 20%. Как результат, предыдущее значение I-члена 2 сразу после переключения задается равным 30% и значение, которое получается посредством суммирования величины обновления с 30%, становится I-членом 2 сразу после переключения. Давление в выпускном коллекторе сразу после переключения выше целевого значения, и в силу этого величина обновления, пропорциональная отклонению между целевым значением и текущим значением, является отрицательным значением, и I-член 2 является значением, которое немного ниже 30%.

[0110] В результате вышеописанного вычисления значения I-члена 2 сразу после переключения, значение команды для регулируемого сопла сразу после переключения не испытывает внезапное изменение, и значение команды для регулируемого сопла плавно изменяется после этого также несмотря на величины обновления P-члена 2 и I-члена 2, которые являются зависимыми от отклонения членами, надежно отражаемыми в значении команды для регулируемого сопла. Как результат, давление в выпускном коллекторе, которое является величиной управления, начинает плавно изменяться к целевому значению сразу после переключения алгоритмов управления.

[0111] В примере 2, изобретение применяется к вычислению значения команды, связанного со случаем, в котором алгоритм управления, связанный с работой регулируемого сопла, переключается с управления давлением во впускном коллекторе на управление давлением в выпускном коллекторе. Пример 2 отличается от примера 1 с точки зрения алгоритма управления для управления давлением во впускном коллекторе. Характеры изменения давления в выпускном коллекторе и давления во впускном коллекторе, которые проиллюстрированы в примере 2 и его сравнительных примерах, представляют собой не характеры изменения, измеряемые в фактическом двигателе, а характеры изменения, вычисляемые посредством использования модели для проведения моделирования, которая моделируется после двигателя.

[0112] Фиг.9 является группой графиков, иллюстрирующей результат вычисления согласно первому сравнительному примеру (сравнительному примеру 2A) относительно примера 2. Фиг.10 является группой графиков, иллюстрирующей результат вычисления согласно второму сравнительному примеру (сравнительному примеру 2B) относительно примера 2. Фиг.11 является группой графиков, иллюстрирующей результат вычисления согласно примеру 2. Каждый из фиг.9-11 показывает график характера изменения значения команды для регулируемого сопла, график характера изменения давления во впускном коллекторе, график характера изменения давления в выпускном коллекторе, график характера изменения FF-члена 1, график характера изменения P-члена 1, график характера изменения I-члена 1, график характера изменения FF-члена 2, график характера изменения P-члена 2 и график характера изменения I-члена 2. В примере 2 и его сравнительных примерах, каждое усиление FB-управления для управления давлением во впускном коллекторе и управления давлением в выпускном коллекторе задается следующим образом. Вследствие этого задания, FF-управление и PI-управление выполняется при управлении давлением во впускном коллекторе и управлении давлением в выпускном коллекторе, аналогично примеру 2 и его сравнительных примерах.

Управление давлением во впускном коллекторе: P-усиление = 0,2, I-усиление = 0,6, D-усиление = 0

Управление давлением в выпускном коллекторе: P-усиление = 0,1, I-усиление = 0,3, D-усиление = 0

[0113] В сравнительном примере 2A, который проиллюстрирован на фиг.9, нуль задается в качестве предыдущего значения I-члена 2 в первом цикле управления после переключения.

[0114] Согласно сравнительному примеру 2A, значение команды для регулируемого сопла сразу после переключения алгоритмов управления внезапно изменяется в направлении закрытия и внезапно изменяется в направлении открытия помимо этого. Как результат, давление в выпускном коллекторе, которое является величиной управления, быстро уменьшается, падает значительно ниже целевого значения и затем быстро повышается до целевого значения.

[0115] В сравнительном примере 2B, который проиллюстрирован на фиг.10, предыдущее значение FF-члена задается в качестве предыдущего значения I-члена 2 в первом цикле управления после переключения.

[0116] Согласно сравнительному примеру 2B, значение команды для регулируемого сопла внезапно изменяется в направлении закрытия сразу после переключения алгоритмов управления, хотя степень внезапного изменения меньше степени внезапного изменения согласно сравнительному примеру 2A. Как результат, давление в выпускном коллекторе, которое является величиной управления, быстро уменьшается, падает значительно ниже целевого значения и затем быстро повышается до целевого значения, хотя степень уменьшения меньше степени уменьшения согласно сравнительному примеру 2A.

[0117] В примере 2, проиллюстрированном на фиг.11, значение, которое получается посредством вычитания текущего значения FF-члена из предыдущего значения для значения команды, является предыдущим значением I-члена 2 в первом цикле управления после переключения вследствие обработки этапа S113 процедуры, проиллюстрированной на фиг.2.

[0118] Согласно примеру 2, значение команды для регулируемого сопла не испытывает внезапное изменение сразу после переключения, и значение команды для регулируемого сопла после этого также плавно изменяется. Как результат, давление в выпускном коллекторе, которое является величиной управления, начинает плавно изменяться к целевому значению сразу после переключения алгоритмов управления.

[0119] Как очевидно из сравнения между результатами вычисления согласно двум вариантам осуществления, описанным выше, и результатами вычисления согласно сравнительным примерам относительно этих вариантов осуществления, внезапное изменение значения команды, предоставленного для исполнительного механизма, которое обусловлено переключением алгоритмов управления, может подавляться, и величина управления может плавно изменяться к целевому значению согласно изобретению.

[0120] В примере 3, изобретение применяется к вычислению значения команды, связанного со случаем, в котором алгоритм управления, связанный с работой дросселя, переключается с управления объемом свежего воздуха на управление перепадом давления до/после дросселя (в дальнейшем в этом документе называется просто "управлением перепадом давления"). По существу, алгоритм управления для управления перепадом давлением состоит из FF-управления, как описано в "2-1. Работа дросселя". Тем не менее, управление перепадом давления также может быть выполнено с возможностью состоять из FF-управления и FB-управления. При FB-управлении, FB-член степени закрытия дросселя вычисляется на основе отклонения между целевым перепадом давления и текущим перепадом давления. В примере 3 и примере 4 (описаны ниже), описывается применимость изобретения относительно такого примера модификации. Характеры изменения объема свежего воздуха и перепада давления, которые проиллюстрированы в примере 3, представляют собой не характеры изменения, измеряемые в фактическом двигателе, а характеры изменения, вычисляемые посредством использования модели для проведения моделирования, которая моделируется после двигателя.

[0121] Фиг.12 является группой графиков, иллюстрирующей результат вычисления согласно примеру 3. Фиг.12 показывает график характера изменения значения команды для дросселя, график характера изменения объема свежего воздуха, график характера изменения перепада давления, график характера изменения FF-члена 1, график характера изменения P-члена 1, график характера изменения I-члена 1, график характера изменения значения 1 команды для дросселя, график характера изменения FF-члена 2, график характера изменения P-члена 2, график характера изменения I-члена 2 и график характера изменения значения 2 команды для дросселя. В примере 3, каждое усиление FB-управления для управления объемом свежего воздуха и управления перепадом давления задается следующим образом. Вследствие этого задания, FF-управление и PI-управление выполняются при управлении объемом свежего воздуха и управлении перепадом давления похоже в примере 3.

Управление объемом свежего воздуха: P-усиление = 0,2, I-усиление = 0,8, D-усиление = 0

Управление перепадом давления: P-усиление = -1, I-усиление = -3, D-усиление = 0

[0122] В примере 3, значение, которое получается посредством вычитания FF-члена 2 сразу после переключения из значения 1 команды для дросселя непосредственно перед переключением алгоритмов управления, является предыдущим значением I-члена 2 в первом цикле управления после переключения. Значение 1 команды для дросселя непосредственно перед переключением составляет 50%, и FF-член 2 составляет 50% сразу после переключения. Как результат, 0% задается в качестве предыдущего значения I-члена 2 сразу после переключения, и значение, которое получается посредством суммирования величины обновления с 0%, становится I-членом 2 сразу после переключения.

[0123] Величины обновления P-члена 2 и I-члена 2, которые являются зависимыми от отклонения членами, начинают отражаться в значении команды для дросселя (значении 1 команды для дросселя) сразу после переключения. Соответственно, не возникает внезапного изменения значения команды для дросселя до и после переключения, как проиллюстрировано на графике характера изменения значения команды для дросселя, хотя изменение, эквивалентное зависимому от отклонения члену, возникает до и после переключения. В примере 3, объем свежего воздуха может управляться таким образом, что он соответствует целевому значению до переключения алгоритмов управления, и перепад давления может управляться таким образом, что оно соответствует целевому значению после переключения, как проиллюстрировано на графике характера изменения объема свежего воздуха и графике характера изменения перепада давления.

[0124] В примере 4, изобретение применяется к вычислению значения команды, связанного со случаем, в котором алгоритм управления, связанный с работой дросселя, переключается с управления объемом свежего воздуха на управление перепадом давления. Пример 4 отличается от примера 3 с точки зрения алгоритма управления для управления перепадом давления. Характеры изменения объема свежего воздуха и перепада давления, которые проиллюстрированы в примере 4, представляют собой не характеры изменения, измеряемые в фактическом двигателе, а характеры изменения, вычисляемые посредством использования модели для проведения моделирования, которая моделируется после двигателя.

[0125] Фиг. 13 является группой графиков, иллюстрирующей результат вычисления согласно примеру 4. Фиг.13 показывает график характера изменения значения команды для дросселя, график характера изменения объема свежего воздуха, график характера изменения перепада давления, график характера изменения FF-члена 1, график характера изменения P-члена 1, график характера изменения I-члена 1, график характера изменения значения 1 команды для дросселя, график характера изменения FF-члена 2, график характера изменения I-члена 2 и график характера изменения значения 2 команды для дросселя. В примере 4, каждое усиление FB-управления для управления объемом свежего воздуха и управления перепадом давления задается следующим образом. Вследствие этого задания, FF-управление и PI-управление выполняются при управлении объемом свежего воздуха, и FF-управление и I-управление выполняются при управлении перепадом давления в примере 4.

Управление объемом свежего воздуха: P-усиление = 0,2, I-усиление = 0,8, D-усиление = 0

Управление перепадом давления: P-усиление = 0, I-усиление = -3, D-усиление = 0

[0126] В примере 4, значение, которое получается посредством суммирования величины обновления I-члена 2 сразу после переключения со значением 1 команды для дросселя непосредственно перед переключением алгоритмов управления, является значением 2 команды для дросселя сразу после переключения. Соответственно, не возникает внезапного изменения значения команды для дросселя до и после переключения алгоритмов управления, как проиллюстрировано на графике характера изменения значения команды для дросселя, хотя изменение, эквивалентное величине обновления I-члена 2, возникает. Помимо этого, даже в примере 4, объем свежего воздуха может управляться таким образом, что он соответствует целевому значению до переключения алгоритмов управления, и перепад давления может управляться таким образом, что оно соответствует целевому значению после переключения, как проиллюстрировано на графике характера изменения объема свежего воздуха и графике характера изменения перепада давления.

[0127] В примере 5, изобретение применяется к вычислению значения команды, связанного со случаем, в котором алгоритм управления, связанный с работой дросселя, переключается с управления объемом свежего воздуха на управление перепадом давления. Случай, в котором управление перепадом давления выполнено с возможностью состоять из FF-управления и FB-управления, описан в примерах 3 и 4, но управление перепадом давления также может быть выполнено с возможностью состоять только из FB-управления. В примере 5 и примере 6 (описаны ниже), описывается применимость изобретения относительно такого примера модификации. Характеры изменения объема свежего воздуха и перепада давления, которые проиллюстрированы в примере 5, представляют собой не характеры изменения, измеряемые в фактическом двигателе, а характеры изменения, вычисляемые посредством использования модели для проведения моделирования, которая моделируется после двигателя.

[0128] Фиг.14 является группой графиков, иллюстрирующей результат вычисления согласно примеру 5. Фиг.14 показывает график характера изменения значения команды для дросселя, график характера изменения объема свежего воздуха, график характера изменения перепада давления, график характера изменения FF-члена 1, график характера изменения P-члена 1, график характера изменения I-члена 1, график характера изменения значения 1 команды для дросселя, график характера изменения P-члена 2, график характера изменения I-члена 2 и график характера изменения значения 2 команды для дросселя. В примере 5, каждое усиление FB-управления для управления объемом свежего воздуха и управления перепадом давления задается следующим образом. Вследствие этого задания, FF-управление и PI-управление выполняются при управлении объемом свежего воздуха, и PI-управление выполняется при управлении перепадом давления в примере 5.

Управление объемом свежего воздуха: P-усиление = 0,2, I-усиление = 0,8, D-усиление = 0

Управление перепадом давления: P-усиление = -1, I-усиление = -3, D-усиление = 0

[0129] В примере 5, управление объемом свежего воздуха не имеет FF-члена, и в силу этого значение 1 команды для дросселя непосредственно перед переключением алгоритмов управления является предыдущим значением I-члена 2 в первом цикле управления после переключения. Значение 1 команды для дросселя непосредственно перед переключением составляет 50%, и в силу этого 50% задается в качестве предыдущего значения I-члена 2 сразу после переключения, и значение, которое получается посредством суммирования величины обновления с 50%, становится I-членом 2 сразу после переключения.

[0130] Величины обновления P-члена 2 и I-члена 2, которые являются зависимыми от отклонения членами, начинают отражаться в значении команды для дросселя (значении 1 команды для дросселя) сразу после переключения. Соответственно, не возникает внезапного изменения значения команды для дросселя до и после переключения, как проиллюстрировано на графике характера изменения значения команды для дросселя, хотя изменение, эквивалентное зависимому от отклонения члену, возникает до и после переключения. Помимо этого, даже в примере 5, объем свежего воздуха может управляться таким образом, что он соответствует целевому значению до переключения алгоритмов управления, и перепад давления может управляться таким образом, что оно соответствует целевому значению после переключения, как проиллюстрировано на графике характера изменения объема свежего воздуха и графике характера изменения перепада давления.

[0131] В примере 6, изобретение применяется к вычислению значения команды, связанного со случаем, в котором алгоритм управления, связанный с работой дросселя, переключается с управления объемом свежего воздуха на управление перепадом давления. Пример 6 отличается от примера 5 с точки зрения алгоритма управления для управления перепадом давления. Характеры изменения объема свежего воздуха и перепада давления, которые проиллюстрированы в примере 6, представляют собой не характеры изменения, измеряемые в фактическом двигателе, а характеры изменения, вычисляемые посредством использования модели для проведения моделирования, которая моделируется после двигателя.

[0132] Фиг.15 является группой графиков, иллюстрирующей результат вычисления согласно примеру 6. Фиг.15 показывает график характера изменения значения команды для дросселя, график характера изменения объема свежего воздуха, график характера изменения перепада давления, график характера изменения FF-члена 1, график характера изменения P-члена 1, график характера изменения I-члена 1, график характера изменения значения 1 команды для дросселя, график характера изменения I-члена 2 и график характера изменения значения 2 команды для дросселя. В примере 6, каждое усиление FB-управления для управления объемом свежего воздуха и управления перепадом давления задается следующим образом. Вследствие этого задания, FF-управление и PI-управление выполняются при управлении объемом свежего воздуха, и только I-управление выполняется при управлении перепадом давления в примере 6.

Управление объемом свежего воздуха: P-усиление = 0,2, I-усиление = 0,8, D-усиление = 0

Управление перепадом давления: P-усиление = 0, I-усиление = -3, D-усиление = 0

[0133] В примере 6, значение, которое получается посредством суммирования величины обновления I-члена 2 сразу после переключения со значением 1 команды для дросселя непосредственно перед переключением алгоритмов управления, является значением 2 команды для дросселя сразу после переключения. Соответственно, не возникает внезапного изменения значения команды для дросселя до и после переключения алгоритмов управления, как проиллюстрировано на графике характера изменения значения команды для дросселя, хотя изменение, эквивалентное величине обновления I-члена 2, возникает. Помимо этого, даже в примере 6, объем свежего воздуха может управляться таким образом, что он соответствует целевому значению до переключения алгоритмов управления, и перепад давления может управляться таким образом, что оно соответствует целевому значению после переключения, как проиллюстрировано на графике характера изменения объема свежего воздуха и графике характера изменения перепада давления.

[0134] Как очевидно из результатов вычисления согласно четырем вариантам осуществления, описанным выше, изобретение может применяться к любому переключению алгоритма управления в той мере, в какой алгоритм управления после переключения включает в себя, по меньшей мере, I-управление.

[0135] Изобретение может применяться к устройству управления для двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием, а также к устройству управления для двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Управляемый исполнительный механизм не ограничен примерами, описанными выше, в той мере, в какой два алгоритма управления избирательно применяются к исполнительному механизму.

Изобретение относится к устройству управления для двигателя внутреннего сгорания, которое переключает алгоритмы управления исполнительного механизма между двумя алгоритмами управления. Техническим результатом является подавление внезапного изменения значения команды для исполнительного механизма, которое обусловлено переключением алгоритма управления, не влекущее за собой уменьшение управляемости относительно величины управления. Предложено устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, в котором электронный блок управления выполнен с возможностью переключать алгоритмы управления для вычисления значения команды для исполнительного механизма между первым алгоритмом управления и вторым алгоритмом управления, а также вычислять значение, полученное посредством суммирования значения члена второго алгоритма управления, изменяющегося в соответствии с отклонением, вычисленным в текущем цикле управления, со значением команды, вычисленным в предыдущем цикле управления в соответствии с первым алгоритмом управления, в качестве значения для значения команды, вычисленного в текущем цикле управления, в первом цикле управления после переключения с первого алгоритма управления на второй алгоритм управления. Значение члена, изменяющегося в соответствии с отклонением, включает в себя величину обновления I-члена I-управления, вычисленного в текущем цикле управления. 5 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, причем двигатель внутреннего сгорания включает в себя исполнительный механизм, причем устройство управления содержит:

электронный блок управления, выполненный с возможностью вычислять значение команды, предоставленное для исполнительного механизма, в предварительно определенном цикле управления в соответствии с первым алгоритмом управления,

при этом электронный блок управления выполнен с возможностью вычислять значение команды, предоставленное для исполнительного механизма, в цикле управления в соответствии со вторым алгоритмом управления, отличающимся от первого алгоритма управления, причем второй алгоритм управления включает в себя управление с обратной связью, включающее в себя I-управление и выполняемое в соответствии с отклонением между целевым значением и текущим значением,

при этом электронный блок управления выполнен с возможностью переключать алгоритмы управления для вычисления значения команды исполнительного механизма между первым алгоритмом управления и вторым алгоритмом управления, и

при этом электронный блок управления выполнен с возможностью вычислять значение, полученное посредством суммирования значения члена второго алгоритма управления, изменяющегося в соответствии с отклонением, вычисленным в текущем цикле управления, со значением команды, вычисленным в предыдущем цикле управления в соответствии с первым алгоритмом управления, в качестве значения для значения команды, вычисленного в текущем цикле управления, в первом цикле управления после переключения с первого алгоритма управления на второй алгоритм управления, причем значение члена изменяется в соответствии с отклонением, вычисленным в текущем цикле управления, включающим в себя величину обновления I-члена I-управления, вычисленного в текущем цикле управления.

2. Устройство управления по п.1, в котором второй алгоритм управления включает в себя управление с прямой связью и в котором электронный блок управления выполнен с возможностью вычислять значение, полученное посредством вычитания текущего значения прогнозирующего члена управления с прямой связью из значения команды, вычисленного в предыдущем цикле управления в соответствии с первым алгоритмом управления, в качестве предыдущего значения I-члена I-управления и в качестве значения для значения команды, вычисленного в текущем цикле управления, в первом цикле управления после переключения с первого алгоритма управления на второй алгоритм управления.

3. Устройство управления по п.1, в котором управление с обратной связью включает в себя P-управление и в котором член, изменяющийся в соответствии с отклонением, включает в себя P-член P-управления.

4. Устройство управления по п.1, в котором управление с обратной связью включает в себя D-управление и в котором член, изменяющийся в соответствии с отклонением, включает в себя D-член D-управления.

5. Устройство управления по любому из пп.1-4, в котором двигатель внутреннего сгорания представляет собой двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, в котором исполнительный механизм представляет собой дроссель, размещенный во впускном канале двигателя внутреннего сгорания, в котором первый алгоритм управления представляет собой алгоритм управления для вычисления значения команды, предоставленного для дросселя, так что перепад давления до/после дросселя соответствует целевому перепаду давления, и в котором второй алгоритм управления представляет собой алгоритм управления для вычисления значения команды, предоставленного для дросселя, так что объем свежего воздуха, проходящий через дроссель, соответствует целевому объему свежего воздуха.

6. Устройство управления по любому из пп.1-4, в котором двигатель внутреннего сгорания представляет собой двигатель внутреннего сгорания с использованием турбонагнетателя, в котором исполнительный механизм представляет собой исполнительный механизм, управляющий расходом выхлопного газа, протекающего в турбину турбонагнетателя, в котором первый алгоритм управления представляет собой алгоритм управления для вычисления значения команды, предоставленного для исполнительного механизма, так что любая величина управления, выбранная из давления во впускном коллекторе, давления в выпускном коллекторе, давления на входе дросселя и турбоэффективности, соответствует целевому значению величины управления, и в котором второй алгоритм управления представляет собой алгоритм управления для вычисления значения команды, предоставленного для исполнительного механизма, так что любая величина управления, выбранная из давления во впускном коллекторе, давления в выпускном коллекторе, давления на входе дросселя и турбоэффективности и отличающаяся от величины управления первого алгоритма управления, соответствует целевому значению величины управления.