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【エンジン】制御に於ける物理値変換例【エアフロメータ】

「エアフロメータから吸気流量算出関数」を求め仕様化までを説明することで、比較的面倒なタイプの物理値変換を解説。 物理値変換を考える際は主制御要求を起点に考える。 体積⇔質量:molを利用した相互変換。 速度⇔量:微積分を利用した相互変換。 体積へ影響 ⇒ 温度、圧力。 時間次元も物理値変換の対象と考える。 時間の問題は時間を利用して解決することができる。
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【エンジン】吸気流量を得るための仕様化 【エアフロメータ】

前回に導出し「エアフロメータから吸気流量算出関数」を仕様化ことSimulinkモデル化する。論理モデルと実装モデルに分けて解説。 積分仕様は移動平均で表現されることが多い。 処理負荷の都合で演算が移動することが多い。 演算の移動や最適化の結果、元の数式が影も形も残らないことが多い。
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【エンジン】吸気流量を得るための吸気流速吸気流量変換 【エアフロメータ】

前回までに導出した「体積ベース流速から質量ベース流速変換」と「流速から流量変換」を合成して、エアフロメータから吸気流量を算出する。 必要な関数を大まかに分解し、それぞれを特定することはできる。 そして、それぞれを合成して目的の関数を得ることができる。 これがモデルベース開発の最も基本的な考え方となる。
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【エンジン】吸気流量を得るための流速流量変換 【エアフロメータ】

エアフロメータから得られる流速から流量を得るための関数を求める。 流速は流量の変化量である よって、流量を得るには流速を積分する必要がある しかし、エアフロメータからのセンサ値取得タイミングや実際の吸気工程のタイミングを意識した積分が必要。
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【エンジン】吸気流量を得るための体積質量変換 【エアフロメータ】

エアフロメータから得られる吸気流速[L/sec]は体積ベースの流速になっている。これを質量ベースの吸気流速[g/sec]に変換する必要がある。その変換について記載している。 以下が実用的な式となる。 F(x,γ)=1.276[g/L]×x[L/sec]/γ[-]
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【エンジン】吸気流量を得るための変換関数 【エアフロメータ】

エアフロメータから吸気流量を求める際の課題提起と必要なパラメータの宣言。これを元に変換の仕方を解いていく。 エアフロメータから取得されるのは吸気流量ではなく、吸気流速である。 しかも、1秒間に透過する体積 よって、「体積から質量の変換」と「流速から流量の変換」が必要となる。
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エンジン制御概要 全モデル合体

前回まで出てきた各種簡易モデルを結合してみる。 スロットル開度[%]を指令値として、前述の実吸気量算出、噴射量算出、空燃比補正のロジックをCloseループ化してみた。 すべて吸気流用に依存。 つまり、スロットル開度に依存している。
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エンジン制御概要 インジェクタ

本命のインジェクタの話。 空燃比や他の補正を元に算出された燃料噴射量がインジェクタより噴霧される。 インジェクタには噴射量を指示するのではなく、通電時間で噴射量を決定させる。 インジェクタの噴射特性はリニアではないため、ECU制御においてはマップ変換する。
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エンジン制御概要 スロットルポジションセンサ

前回、吸気流量から基本目標噴射量算出が実施される話をした。 吸気流量はスロットルによって制御されている。 そのスロットルの開度を示しているのがスロットルポジションセンサとなる。 スロットルボディと一体になっている。 大概2系統以上あり、センサ異常を検知した際はもう片方のセンサ入力値で制御を行う。
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エンジン制御概要 基本目標噴射量算出

前回のMAF(吸気流量センサ)から求められた吸気流量を元に基本目標噴射量が算出できる。 実空気流量G_a[g]/噴射量Q_f[g] = 14.7 になるように調整。 14.7は、理論空燃比。 燃料が完全燃焼し、排ガスが最もクリーンになる空気/燃料の比率になる。