(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のＥＧＲ通路と第２のＥＧＲ通路とを含むターボチャージャ付きエンジンシステムで排気ガス再循環（ＥＧＲ）を制御する方法であって、
ａ）前記第１および第２のＥＧＲ通路に関連しかつ総ＥＧＲ設定値に寄与する第１および第２のＥＧＲ設定値を提供するステップと、
ｂ）伝達関数を前記第１および第２のＥＧＲ設定値の少なくとも一方に適用して、前記第２のＥＧＲ通路に関連する不感時間または遅延時間の少なくとも一方に対処するステップと、
を含み、
前記第１のＥＧＲ通路に第１のＥＧＲ弁を配設し、前記第２のＥＧＲ通路に第２のＥＧＲ弁を配設し、
前記第１および第２のＥＧＲ通路に関連する個々のＥＧＲ設定値にしたがって、前記第１および第２のＥＧＲ弁を連続して調整する、
方法。
【請求項２】
前記第１および第２のＥＧＲ設定値が、目標総ＥＧＲ流量設定値と第１および第２の目標ＥＧＲ寄与とを乗算することによって設定される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記目標総ＥＧＲ流量設定値が排気ガス排出基準に従って決定され、前記第１および第２の目標ＥＧＲ寄与が、最初に、排気ガス排出基準に従って決定されて、次に、他の基準を最適化する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記伝達関数が、前記第１のＥＧＲ通路に関連する第１の伝達関数と、前記第２のＥＧＲ通路に関連する第２の伝達関数とから導出される動的な補償伝達関数である請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ｃ）前記第１および第２のＥＧＲ設定値の少なくとも一方に対応する第１および第２のＥＧＲアクチュエータコマンドを決定するステップと、
ｄ）それぞれのアクチュエータ限界値を、ステップｃ）で決定された前記第１および第２のＥＧＲアクチュエータコマンドに適用して、制限された第１および第２のＥＧＲアクチュエータコマンドを生成するステップと、
ｅ）ステップｄ）からの前記制限された第１および第２のＥＧＲアクチュエータコマンドに対応する更新された第１および第２のＥＧＲ設定値を決定するステップと、
ｆ）ステップｂ）からの前記伝達関数が、ステップｅ）からの前記更新された第２のＥＧＲ設定値に適用されて、変更された第２のＥＧＲ設定値を生成するステップと、
ｇ）前記更新された第１のＥＧＲ設定値および変更された第２のＥＧＲ設定値と、ステップａ）からの前記第１および第２のＥＧＲ設定値とを比較するステップと、
ｈ）ステップｇ）の前記比較に基づき、ステップａ）からの前記第１および第２のＥＧＲ設定値を調整して、調整された第１および第２のＥＧＲ設定値を生成するステップと、
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１および第２のＥＧＲアクチュエータコマンドが排気弁の開度または閉度の少なくとも一方に関連する請求項５に記載の方法。
【請求項７】
第１のＥＧＲ通路と第２のＥＧＲ通路とを含むターボチャージャ付きエンジンシステムで排気ガス再循環（ＥＧＲ）を制御する方法であって、
ａ）第１および第２のＥＧＲ設定値に対応する第１および第２のＥＧＲアクチュエータコマンドを決定するステップと、
ｂ）システム限界値を前記第１および第２のＥＧＲアクチュエータコマンドに適用して、制限された第１および第２のＥＧＲアクチュエータコマンドを生成するステップと、
ｃ）前記制限された第１および第２のＥＧＲアクチュエータコマンドに対応する更新された第１および第２のＥＧＲ設定値を決定するステップと、
ｄ）前記第１のＥＧＲ設定値と前記更新された第１のＥＧＲ設定値とを比較するステップと、
ｅ）ステップｄ）の前記比較に応じて、前記第１および第２のＥＧＲ設定値を調整して、調整された第１および第２のＥＧＲ設定値を生成するステップと、を含む方法。
【請求項８】
前記第１および第２のＥＧＲ設定値が、最初に、目標総ＥＧＲ流量設定値と第１および第２の目標ＥＧＲ寄与とを乗算することによって設定される請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記目標総ＥＧＲ流量設定値が排気ガス排出基準に従って決定され、前記第１および第２の目標ＥＧＲ寄与が、最初に、排気ガス排出基準に従って決定されて、次に、他の基準を最適化する請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ｇ）伝達関数を、ステップｃ）からの前記更新された第２のＥＧＲ設定値に適用して、変更された第２のＥＧＲ設定値を生成するステップと、
ｈ）前記第２のＥＧＲ設定値と前記変更された第２のＥＧＲ設定値とを比較するステップと、
ｉ）ステップｄ）とｈ）の前記比較に応じて、ステップａ）からの前記第１および第２のＥＧＲ設定値を調整して、調整された第１および第２のＥＧＲ設定値を生成するステップと、
をさらに含む請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記伝達関数が、前記第１のＥＧＲ通路に関連する第１の伝達関数と、前記第２のＥＧＲ通路に関連する第２の伝達関数とから導出される動的な補償伝達関数である請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１および第２のＥＧＲアクチュエータコマンドが排気弁の開度または閉度の少なくとも一方に関連する請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１および第２のＥＧＲ通路が高圧（ＨＰ）および低圧（ＬＰ）のＥＧＲ通路である請求項７に記載の方法。
【請求項１４】
前記ＨＰ  ＥＧＲ通路が前記エンジンシステムのエンジンの内部ＨＰ  ＥＧＲ通路である請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
第１のＥＧＲ通路と第２のＥＧＲ通路とを含むターボチャージャ付きエンジンシステムで排気ガス再循環（ＥＧＲ）を制御する方法であって、
ａ）第１および第２のＥＧＲ基本設定値を設定するステップと、
ｂ）システム限界値を前記第１および第２のＥＧＲ基本設定値に適用して、制限された第１および第２のＥＧＲ設定値を生成するステップと、
ｃ）前記制限された第１および第２のＥＧＲ設定値から、第１および第２のＥＧＲアクチュエータコマンドを決定するステップと、
ｄ）前記決定された第１および第２のＥＧＲアクチュエータコマンドに対応する更新された第１および第２のＥＧＲ設定値を決定するステップと、
ｅ）前記第１のＥＧＲ基本設定値と前記更新された第１のＥＧＲ設定値とを比較するステップと、
ｆ）ステップｅ）の前記比較に応じて、第２のＥＧＲ基本設定値を調整して、調整された第２のＥＧＲ設定値を生成するステップと、
を含む方法。
【請求項１６】
前記システム限界値が第１および第２のＥＧＲ質量流量限界値を含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
高圧（ＨＰ）ＥＧＲ通路と低圧（ＬＰ）ＥＧＲ通路とを含むターボチャージャ付きエンジンシステムで排気ガス再循環（ＥＧＲ）を制御する方法であって、
ａ）前記ＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ通路に関連しかつ総ＥＧＲ設定値に寄与するＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ基本設定値を設定するステップと、
ｂ）システム限界値を、ステップａ）の前記ＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ基本設定値、またはステップｈ）からの前記調整されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ設定値の少なくとも一方に適用して、制限されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ設定値を生成するステップと、
ｃ）ステップａ）で設定された前記ＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ基本設定値、ステップｂ）の前記制限されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ設定値、またはステップｈ）からの前記調整されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ設定値の少なくとも１つに対応するＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲアクチュエータコマンドを決定するステップと、
ｄ）それぞれのアクチュエータ限界値を、ステップｃ）で決定された前記ＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲアクチュエータコマンドに適用して、更新されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲアクチュエータコマンドを生成するステップと、
ｅ）ステップｄ）からの前記更新されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲアクチュエータコマンドに対応する更新されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ設定値を決定するステップと、
ｆ）伝達関数を、ステップｅ）からの前記更新されたＬＰ  ＥＧＲ設定値に適用して、変更されたＬＰ  ＥＧＲ設定値を生成するステップと、
ｇ）前記更新されたＨＰ  ＥＧＲ設定値および変更されたＬＰ  ＥＧＲ設定値と、ステップａ）からの前記ＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ基本設定値とを比較するステップと、
ｈ）ステップｇ）からの前記比較に基づき、前記ＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ基本設定値を調整して、調整されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ設定値を生成するステップと、を含む方法。
【請求項１８】
前記ＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ基本設定値が、目標総ＥＧＲ流量設定値と目標ＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ寄与とを乗算することによって設定される請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記目標総ＥＧＲ流量設定値が排気ガス排出基準に従って決定され、前記目標ＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ寄与が、最初に、排気ガス排出基準に従って決定され、次に、他の基準を最適化する請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記伝達関数が、前記ＨＰ  ＥＧＲ通路に関連するＨＰ伝達関数と、前記ＬＰ  ＥＧＲ通路に関連するＬＰ伝達関数とから導出される動的な補償伝達関数である請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記ＨＰおよびＬＰアクチュエータコマンドが排気弁の開度または閉度の少なくとも一方に関連する請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記ＨＰ  ＥＧＲ通路がエンジンの内部ＨＰ  ＥＧＲ通路である請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
前記ＨＰ  ＥＧＲ通路が、ターボチャージャのタービンの上流で排気サブシステムに接続され、前記ターボチャージャのコンプレッサの下流で吸気サブシステムに接続されるように、前記ＨＰ  ＥＧＲ通路がエンジンと前記ターボチャージャとの間の前記ターボチャージャの一方の側に配置され、前記ＬＰ  ＥＧＲ通路が、前記ターボチャージャタービンの下流で前記排気サブシステムに接続され、前記ターボチャージャコンプレッサの上流で前記吸気サブシステムに接続されるように、前記ＬＰ  ＥＧＲ通路が前記エンジンからの前記ターボチャージャの他方の側に配置される請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
製品であって、
排気ガス再循環（ＥＧＲ）を制御するためのコントローラであって、
第１および第２のＥＧＲ通路に関連しかつ総ＥＧＲ設定値に寄与する第１および第２のＥＧＲ設定値を提供するように、および
伝達関数を前記第１および第２のＥＧＲ設定値の少なくとも一方に適用して、前記第２のＥＧＲ通路に関連する不感時間または遅延時間の少なくとも一方に対処するように構成されたコントローラを備え、
前記第１のＥＧＲ通路に第１のＥＧＲ弁が配設され、前記第２のＥＧＲ通路に第２のＥＧＲ弁が配設されてなり、
前記第１および第２のＥＧＲ通路に関連する個々のＥＧＲ設定値にしたがって、前記第１および第２のＥＧＲ弁が連続して調整される、
製品。
【請求項２５】
前記第１および第２のＥＧＲ設定値が、目標総ＥＧＲ流量設定値と第１および第２の目標ＥＧＲ寄与とを乗算することによって設定される請求項２４に記載の製品。
【請求項２６】
前記目標総ＥＧＲ流量設定値が排気ガス排出基準に従って決定され、前記第１および第２の目標ＥＧＲ寄与が、最初に、排気ガス排出基準に従って決定されて、次に、他の基準を最適化する請求項２５に記載の製品。
【請求項２７】
前記伝達関数が、前記第１のＥＧＲ通路に関連する第１の伝達関数と、前記第２のＥＧＲ通路に関連する第２の伝達関数とから導出される動的な補償伝達関数である請求項２４に記載の製品。
【請求項２８】
前記コントローラが、さらに、
前記第１および第２のＥＧＲ設定値の少なくとも一方に対応する第１および第２のＥＧＲアクチュエータコマンドを決定するように、
それぞれのアクチュエータ限界値を前記決定された第１および第２のＥＧＲアクチュエータコマンドに適用して、制限された第１および第２のＥＧＲアクチュエータコマンドを生成するように、
前記生成された制限的な第１および第２のＥＧＲアクチュエータコマンドに対応する更新された第１および第２のＥＧＲ設定値を決定するように、
前記伝達関数を前記更新された第２のＥＧＲ設定値に適用して、変更された第２のＥＧＲ設定値を生成するように、
前記更新された第１のＥＧＲ設定値および変更された第２のＥＧＲ設定値と、前記決定された第１および第２のＥＧＲ設定値とを比較するように、および
前記比較に基づき、前記提供された第１および第２のＥＧＲ設定値を調整して、前記調整された第１および第２のＥＧＲ設定値を生成するように構成される請求項２４に記載の製品。
【請求項２９】
前記コントローラが、さらに、前記決定された第１および第２のＥＧＲアクチュエータコマンドを排気弁の開度または閉度の少なくとも一方に関連させるように構成される請求項２８に記載の製品。
【請求項３０】
製品であって、
排気ガス再循環（ＥＧＲ）を制御するためのコントローラであって、
第１および第２のＥＧＲ設定値に対応する第１および第２のＥＧＲアクチュエータコマンドを決定するように、
システム限界値を前記決定された第１および第２のＥＧＲアクチュエータコマンドに適用して、制限された第１および第２のＥＧＲアクチュエータコマンドを生成するように、
前記制限された第１および第２のＥＧＲアクチュエータコマンドに対応する更新された第１および第２のＥＧＲ設定値を決定するように、
前記第１のＥＧＲ設定値と前記更新された第１のＥＧＲ設定値とを比較するように、および
前記比較に応じて、前記第１および第２のＥＧＲ設定値を調整して、調整された第１および第２のＥＧＲ設定値を生成するように構成されたコントローラを備える製品。
【請求項３１】
前記コントローラが、さらに、目標総ＥＧＲ流量設定値と第１および第２の目標ＥＧＲ寄与とを乗算することによって、前記第１および第２のＥＧＲ設定値を最初に設定するように構成される請求項３０に記載の製品。
【請求項３２】
前記コントローラが、さらに、排気ガス排出基準に従って前記目標総ＥＧＲ流量設定値を決定するように、および最初に、排気ガス排出基準に従って前記第１および第２の目標ＥＧＲ寄与を決定して、次に、他の基準を最適化するように構成される請求項３１に記載の製品。
【請求項３３】
前記コントローラが、さらに、
伝達関数を前記更新された第２のＥＧＲ設定値に適用して、変更された第２のＥＧＲ設定値を生成するように、
前記第２のＥＧＲ設定値と前記変更された第２のＥＧＲ設定値とを比較するように、および
前記比較に応じて、前記決定された第１および第２のＥＧＲ設定値を調整して、調整された第１および第２のＥＧＲ設定値を生成するように構成される請求項３０に記載の製品。
【請求項３４】
前記伝達関数が、前記第１のＥＧＲ通路に関連する第１の伝達関数と、前記第２のＥＧＲ通路に関連する第２の伝達関数とから導出される動的な補償伝達関数である請求項３３に記載の製品。
【請求項３５】
前記コントローラが、さらに、前記決定された第１および第２のＥＧＲアクチュエータコマンドを排気弁の開度または閉度の少なくとも一方に関連させるように構成される請求項３０に記載の製品。
【請求項３６】
前記第１および第２のＥＧＲ通路が高圧（ＨＰ）および低圧（ＬＰ）のＥＧＲ通路である請求項３０に記載の製品。
【請求項３７】
前記ＨＰ  ＥＧＲ通路がエンジンシステムのエンジンの内部ＨＰ  ＥＧＲ通路である請求項３６に記載の製品。
【請求項３８】
製品であって、
排気ガス再循環（ＥＧＲ）を制御するためのコントローラであって、
第１および第２のＥＧＲ基本設定値を設定するように、
システム限界値を前記第１および第２のＥＧＲ基本設定値に適用して、制限された第１および第２のＥＧＲ設定値を生成するように、
前記制限された第１および第２のＥＧＲ設定値から、第１および第２のＥＧＲアクチュエータコマンドを決定するように、
前記決定された第１および第２のＥＧＲアクチュエータコマンドに対応する更新された第１および第２のＥＧＲ設定値を決定するように、
前記第１のＥＧＲ基本設定値と前記更新された第１のＥＧＲ設定値とを比較するように、および
前記比較に応じて、前記第２のＥＧＲ基本設定値を調整して、調整された第２のＥＧＲ設定値を生成するように構成されたコントローラを備える製品。
【請求項３９】
前記システム限界値が第１および第２のＥＧＲ質量流量限界値を含む請求項３８に記載の製品。
【請求項４０】
製品であって、
排気ガス再循環（ＥＧＲ）を制御するためのコントローラであって、
ＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ通路に関連しかつ総ＥＧＲ設定値に寄与するＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ基本設定値を設定するように、
システム限界値を前記設定されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ基本設定値または調整されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ設定値の少なくとも一方に適用して、制限されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ設定値を生成するように、
前記設定されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ基本設定値、前記制限されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ設定値、または前記調整されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ設定値の少なくとも１つに対応するＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲアクチュエータコマンドを決定するように、
それぞれのアクチュエータ限界値を前記決定されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲアクチュエータコマンドに適用して、更新されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲアクチュエータコマンドを生成するように、
前記更新されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲアクチュエータコマンドに対応する更新されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ設定値を決定するように、
伝達関数を前記更新されたＬＰ  ＥＧＲ設定値に適用して、変更されたＬＰ  ＥＧＲ設定値を生成するように、
前記更新されたＨＰ  ＥＧＲ設定値および変更されたＬＰ  ＥＧＲ設定値と、前記設定されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ基本設定値とを比較するように、および
前記比較に基づき、前記ＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ基本設定値を調整して、前記調整されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ設定値を生成するように構成されたコントローラを備える製品。
【請求項４１】
前記コントローラが、さらに、目標総ＥＧＲ流量設定値と目標ＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ寄与とを乗算することによって、前記ＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ基本設定値を設定するように構成される請求項４０に記載の製品。
【請求項４２】
前記コントローラが、さらに、排気ガス排出基準に従って前記目標総ＥＧＲ流量設定値を決定するように、および最初に、排気ガス排出基準に従って前記目標ＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ寄与を決定して、次に、他の基準を最適化するように構成される請求項４１に記載の製品。
【請求項４３】
前記伝達関数が、前記ＨＰ  ＥＧＲ通路に関連するＨＰ伝達関数と、前記ＬＰ  ＥＧＲ通路に関連するＬＰ伝達関数とから導出される動的な補償伝達関数である請求項４０に記載の製品。
【請求項４４】
前記ＨＰおよびＬＰアクチュエータコマンドが、排気弁の開度または閉度の少なくとも一方に関連する請求項４０に記載の製品。
【請求項４５】
前記ＨＰ  ＥＧＲ通路がエンジンの内部ＨＰ  ＥＧＲ通路である請求項４０に記載の製品。
【請求項４６】
前記ＨＰ  ＥＧＲ通路が、ターボチャージャのタービンの上流で排気サブシステムに接続され、前記ターボチャージャのコンプレッサの下流で吸気サブシステムに接続されるように、前記ＨＰ  ＥＧＲ通路がエンジンと前記ターボチャージャとの間の前記ターボチャージャの一方の側に配置され、前記ＬＰ  ＥＧＲ通路が、前記ターボチャージャタービンの下流で前記排気サブシステムに接続され、前記ターボチャージャコンプレッサの上流で前記吸気サブシステムに接続されるように、前記ＬＰ  ＥＧＲ通路が前記エンジンからの前記ターボチャージャの他方の側に配置される請求項４０に記載の製品。
【請求項４７】
前記ＥＧＲアクチュエータコマンドが、前記ステップａ）で設定された第１および第２のＥＧＲ設定値の少なくとも一方に対応する請求項５記載の方法。
【請求項４８】
前記ＥＧＲアクチュエータコマンドが、前記ステップｈ）からの前記調整された第１および第２のＥＧＲ設定値の少なくとも一方に対応する請求項５記載の方法。
【請求項４９】
前記ＥＧＲアクチュエータコマンドが、前記設定された第１および第２のＥＧＲ設定値の少なくとも一方に対応する請求項２８記載の製品。
【請求項５０】
前記ＥＧＲアクチュエータコマンドが、前記調整された第１および第２のＥＧＲ設定値の少なくとも一方に対応する請求項２８記載の製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２００８年６月２日に出願された米国仮特許出願第６１／０５７，９００号明細書の利益を主張する。
【０００２】
一般に本開示が関連する分野は、ターボチャージャ付きエンジンシステムで排気ガス再循環を制御することを含む。
【背景技術】
【０００３】
ターボチャージャ付きエンジンシステムは、空気と燃料を燃焼して機械的動力に変換するための燃焼室を有するエンジンと、吸気ガスを燃焼室に搬送するための吸気サブシステムと、エンジン排気サブシステムとを含む。排気サブシステムは、典型的に、エンジン燃焼室から排気ガスを搬送し、エンジン排気騒音を消音し、エンジン燃焼温度が上昇するときに増加する排気ガス微粒子および窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する。排気ガスは、多くの場合、排気ガスサブシステムから再循環され、吸気サブシステムに入り、新気と混合されて、エンジンに戻される。排気ガス再循環（ＥＧＲ）により、不活性ガスの量が増加し、同時に、吸気ガス内の酸素が減少し、これにより、エンジン燃焼温度が低下し、したがって、ＮＯｘ形成が低減される。ハイブリッドＥＧＲシステムは、複数のＥＧＲ通路、例えば、ターボチャージャとエンジンとの間のターボチャージャの一方の側の高圧通路と、ターボチャージャの他方の側の低圧通路とを含む。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
方法の例示的な一実施形態は、第１のＥＧＲ通路と第２のＥＧＲ通路とを含むターボチャージャ付きエンジンシステムで排気ガス再循環（ＥＧＲ）を制御するステップを含む。本方法は、第１および第２のＥＧＲ通路に関連しかつ総ＥＧＲ設定値に寄与する第１および第２のＥＧＲ設定値を提供するステップを含む。さらに、本方法は、伝達関数を第１および第２のＥＧＲ設定値の少なくとも一方に適用して、第２のＥＧＲ通路に関連する不感時間または遅延時間の少なくとも一方に対処するステップを含む。
【０００５】
方法の別の例示的な実施形態は、第１のＥＧＲ通路と第２のＥＧＲ通路とを含むターボチャージャ付きエンジンシステムで排気ガス再循環（ＥＧＲ）を制御するステップを含む。さらに、本方法は、
ａ）第１および第２のＥＧＲ基本設定値に対応する第１および第２のＥＧＲアクチュエータコマンドを決定するステップと、
ｂ）システム限界値を第１および第２のＥＧＲアクチュエータコマンドに適用して、制限された第１および第２のＥＧＲアクチュエータコマンドを生成するステップと、
ｃ）制限された第１および第２のＥＧＲアクチュエータコマンドに対応する更新された第１および第２のＥＧＲ設定値を決定するステップと、
ｄ）第１のＥＧＲ設定値と、更新された第１のＥＧＲ設定値とを比較するステップと、
ｅ）ステップｄ）の比較に応じて、第２のＥＧＲ基本設定値を調整して、調整された第２のＥＧＲ設定値を生成するステップとを含む。
【０００６】
方法の追加の例示的な実施形態は、第１のＥＧＲ通路と第２のＥＧＲ通路とを含むターボチャージャ付きエンジンシステムで排気ガス再循環（ＥＧＲ）を制御するステップを含む。さらに、本方法は、
ａ）第１および第２のＥＧＲ基本設定値を設定するステップと、
ｂ）システム限界値を第１および第２のＥＧＲ基本設定値に適用して、制限された第１および第２のＥＧＲ設定値を生成するステップと、
ｃ）制限された第１および第２のＥＧＲ設定値から、第１および第２のＥＧＲアクチュエータコマンドを決定するステップと、
ｄ）決定された第１および第２のＥＧＲアクチュエータコマンドに対応する更新された第１および第２のＥＧＲ設定値を決定するステップと、
ｅ）第１のＥＧＲ設定値と、更新された第１のＥＧＲ設定値とを比較するステップと、
ｆ）ステップｅ）の比較に応じて、第２のＥＧＲ基本設定値を調整して、調整された第２のＥＧＲ設定値を生成するステップとを含む。
【０００７】
方法の他の例示的な実施形態は、高圧（ＨＰ）ＥＧＲ通路と低圧（ＬＰ）ＥＧＲ通路とを含むターボチャージャ付きエンジンシステムで、排気ガス再循環（ＥＧＲ）を制御するステップを含む。さらに、本方法は、
ａ）第１および第２のＥＧＲ通路に関連しかつ総ＥＧＲ設定値に寄与するＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ基本設定値を設定するステップと、
ｂ）システム限界値をステップａ）のＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ基本設定値、またはステップｈ）からの調整されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ設定値の少なくとも一方に適用して、制限されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ設定値を生成するステップと、
ｃ）ステップａ）で設定されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ基本設定値、ステップｂ）の制限されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ設定値、またはステップｈ）からの調整されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ設定値の少なくとも１つに対応するＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲアクチュエータコマンドを決定するステップと、
ｄ）それぞれのアクチュエータ限界値を、ステップｃ）で決定されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲアクチュエータコマンドに適用して、更新されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲアクチュエータコマンドを生成するステップと、
ｅ）ステップｄ）からの更新されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲアクチュエータコマンドに対応する更新されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ設定値を決定するステップと、
ｆ）伝達関数を、ステップｅ）からの更新されたＬＰ  ＥＧＲ設定値に適用して、変更されたＬＰ  ＥＧＲ設定値を生成するステップと、
ｇ）更新されたＨＰ  ＥＧＲ設定値および変更されたＬＰ  ＥＧＲ設定値と、ステップａ）からのＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ基本設定値とを比較するステップと、
ｈ）ステップｇ）からの比較に基づき、ＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ基本設定値を調整して、調整されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ設定値を生成するステップとを含む。
【０００８】
他の例示的な実施形態は、以下に示す詳細な説明から明らかとなるであろう。詳細な説明および特定の例は、例示的な実施形態を開示するが、例示目的のために意図されるに過ぎず、特許請求の範囲を限定することを意図するものではないことを理解されたい。
【０００９】
例示的な実施形態は、詳細な説明と添付図面とからより完全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】例示的な制御サブシステムを含むエンジンシステムの例示的な実施形態の概略図である。
【図２】図１のエンジンシステムの例示的な制御サブシステムのブロック図である。
【図３】図１のエンジンシステムで用いられ得る例示的なＥＧＲ制御方法のフローチャートである。
【図４】図３の方法で使用され得る例示的な制御フローを示したブロック図である。
【図５】図３の方法で用いられ得る例示的なＬＰ  ＥＧＲ伝達関数のブロック図である。
【図６】図３の方法で用いられ得る例示的なＨＰ  ＥＧＲ伝達関数のブロック図である。
【図７】図５および図６の伝達関数から導出されかつ図３の方法でおよび図４の制御フローで用いられ得る例示的なシステム伝達関数のブロック図である。
【図８Ａ】総ＥＧＲ率における急激な増加を伴う先行技術の制御スキームによる、ＥＧＲ設定値、アクチュエータコマンド、および実際のＥＧＲ値を示したグラフ図である。
【図８Ｂ】総ＥＧＲ率における急激な増加を伴う先行技術の制御スキームによる、ＥＧＲ設定値、アクチュエータコマンド、および実際のＥＧＲ値を示したグラフ図である。
【図８Ｃ】総ＥＧＲ率における急激な増加を伴う先行技術の制御スキームによる、ＥＧＲ設定値、アクチュエータコマンド、および実際のＥＧＲ値を示したグラフ図である。
【図８Ｄ】総ＥＧＲ率における急激な増加を伴う先行技術の制御スキームによる、ＥＧＲ設定値、アクチュエータコマンド、および実際のＥＧＲ値を示したグラフ図である。
【図９Ａ】総ＥＧＲ率における急激な増加を伴う図３の方法および図４の制御フローによる、ＥＧＲ設定値、アクチュエータコマンド、および実際のＥＧＲ値を示したグラフ図である。
【図９Ｂ】総ＥＧＲ率における急激な増加を伴う図３の方法および図４の制御フローによる、ＥＧＲ設定値、アクチュエータコマンド、および実際のＥＧＲ値を示したグラフ図である。
【図９Ｃ】総ＥＧＲ率における急激な増加を伴う図３の方法および図４の制御フローによる、ＥＧＲ設定値、アクチュエータコマンド、および実際のＥＧＲ値を示したグラフ図である。
【図９Ｄ】総ＥＧＲ率における急激な増加を伴う図３の方法および図４の制御フローによる、ＥＧＲ設定値、アクチュエータコマンド、および実際のＥＧＲ値を示したグラフ図である。
【図１０Ａ】ＨＰ  ＥＧＲ寄与の一時的な減少を伴う先行技術の制御スキームによる、ＥＧＲ設定値、アクチュエータコマンド、および実際のＥＧＲ値を示したグラフ図である。
【図１０Ｂ】ＨＰ  ＥＧＲ寄与の一時的な減少を伴う先行技術の制御スキームによる、ＥＧＲ設定値、アクチュエータコマンド、および実際のＥＧＲ値を示したグラフ図である。
【図１０Ｃ】ＨＰ  ＥＧＲ寄与の一時的な減少を伴う先行技術の制御スキームによる、ＥＧＲ設定値、アクチュエータコマンド、および実際のＥＧＲ値を示したグラフ図である。
【図１０Ｄ】ＨＰ  ＥＧＲ寄与の一時的な減少を伴う先行技術の制御スキームによる、ＥＧＲ設定値、アクチュエータコマンド、および実際のＥＧＲ値を示したグラフ図である。
【図１１Ａ】ＨＰ  ＥＧＲ寄与の一時的な減少を伴う図３の方法および図４の制御フローによる、ＥＧＲ設定値、アクチュエータコマンド、および実際のＥＧＲ値を示したグラフ図である。
【図１１Ｂ】ＨＰ  ＥＧＲ寄与の一時的な減少を伴う図３の方法および図４の制御フローによる、ＥＧＲ設定値、アクチュエータコマンド、および実際のＥＧＲ値を示したグラフ図である。
【図１１Ｃ】ＨＰ  ＥＧＲ寄与の一時的な減少を伴う図３の方法および図４の制御フローによる、ＥＧＲ設定値、アクチュエータコマンド、および実際のＥＧＲ値を示したグラフ図である。
【図１１Ｄ】ＨＰ  ＥＧＲ寄与の一時的な減少を伴う図３の方法および図４の制御フローによる、ＥＧＲ設定値、アクチュエータコマンド、および実際のＥＧＲ値を示したグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
例示的な実施形態の以下の説明は、本質的に、例示的なものに過ぎず、決して、本発明、その用途、または使用を限定するようには意図されない。
【００１２】
例示的な動作環境は、図１に示されており、複数の通路の排気ガス再循環を制御する本発明で開示される方法を実行するために用いられることが可能である。一般に、本方法は、複数の個別のＥＧＲ通路を通る排気ガス流を制御して、例えば、第１に、総ＥＧＲ率を所望のレベルに維持し、第２に、個別のＥＧＲ通路を通る所望の流量レベルを維持するステップを含み得る。さらに、本方法は、個別のＥＧＲ通路間の流れを再平均化して、通路の１つ以上における輸送遅れ、および／または通路を通る流れの何らかの実際のまたは課された制限に対処するステップを含み得る。
【００１３】
例示的な動作環境は、図１に示されており、ＥＧＲ制御の本発明で開示される例示的な方法を実行するために用いられることが可能である。本方法は、例えば、システム１０等のエンジンシステムと共に、任意の適切なシステムを使用して実行してもよい。以下のシステムの説明は、単に、例示的な１つのエンジンシステムの簡単な概要を示しているが、本明細書には示していない他のシステムおよび構成要素が、本発明で開示される例示的な方法を支援することも可能である。
【００１４】
一般に、システム１０は、燃料と吸気ガスとの混合物の内燃から機械的動力を発生させるための内燃機関１２と、一般に吸気ガスをエンジン１２に供給するための吸気サブシステム１４と、一般にエンジン１２から燃焼ガスを搬送するための排気サブシステム１６とを含み得る。本明細書で用いられるとき、吸気ガスという用語は、新気と再循環排気ガスとを含んでもよい。さらに、システム１０は、一般に、吸気を圧縮して燃焼を改善し、これによりエンジン出力を増加させるために排気サブシステム１６および吸気サブシステム１４と連通するターボチャージャ１８を含み得る。その上、システム１０は、一般に、排気ガスを再循環させて新気と混合し、エンジンシステム１０のエミッション性能を向上させるために、排気サブシステム１６および吸気サブシステム１４にわたって排気ガス再循環サブシステム２０を含み得る。さらに、システム１０は、一般に、エンジンシステム１０の動作を制御するための制御サブシステム２２を含み得る。当業者は、エンジン１２内で吸気ガスと共に燃焼させるための任意の適切な液体および／またはガス燃料をエンジン１２に供給するために、燃料サブシステム（図示せず）が使用されることを理解するであろう。
【００１５】
内燃機関１２は、ガソリンエンジン等の任意の適切なタイプのエンジン、あるいはディーゼルエンジン等の自動点火エンジンまたは圧縮点火エンジンであり得る。エンジン１２は、シリンダおよびピストン（別個に図示せず）を中に有するブロック２４を含むことが可能であり、このブロックは、シリンダヘッド（同様に別個に図示せず）と共に、燃料と吸気ガスの混合物の内燃用の燃焼室（図示せず）を画定する。
【００１６】
吸気サブシステム１４は、適切な導管およびコネクタに加えて、流入空気をろ過するための空気フィルタ（図示せず）を有し得る入口端２６と、ＥＧＲを制御するための吸気絞り弁２７と、吸気を圧縮するための、入口端２６の下流のターボチャージャコンプレッサ２８とを含み得る。さらに、吸気サブシステム１４は、圧縮空気を冷却するための、ターボチャージャコンプレッサ２８の下流の給気冷却器３０と、エンジン１２への冷気の流れを絞るための、給気冷却器３０の下流の吸気絞り弁３２とを含み得る。その上、吸気サブシステム１４は、絞られた空気を受け入れ、それをエンジンの燃焼室に分配するための、絞り弁３２の下流のおよびエンジン１２の上流の吸気マニホルド３４を含み得る。
【００１７】
排気サブシステム１６は、適切な導管およびコネクタに加えて、エンジン１２の燃焼室からの排気ガスを収集し、それらを排気サブシステム１６の残りの部分の下流に搬送するための排気マニホルド３６を含み得る。さらに、排気サブシステム１６は、排気マニホルド３６と下流で連通するターボチャージャタービン３８を含み得る。ターボチャージャ１８は、可変タービンジオメトリ（ＶＴＧ）型のターボチャージャ、二段式ターボチャージャ、あるいはウェイストゲートまたはバイパス装置を有するターボチャージャ等であり得る。いずれにしろ、以下のパラメータ、すなわち、ターボチャージャブースト圧、空気質量流量、および／またはＥＧＲ流量の任意の１つ以上に影響を与えるように、ターボチャージャ１８および／または任意の１つまたは複数のターボチャージャ付属装置を調整することが可能である。さらに、排気サブシステム１６は、密結合ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）装置のような触媒コンバータ、窒素酸化物（ＮＯｘ）吸着ユニット、微粒子フィルタ等のような１つまたは複数の任意の適切なエミッション装置４０を含み得る。その上、排気サブシステム１６は、排気出口４４の上流に配置された排気絞り弁４２を含み得る。
【００１８】
ＥＧＲサブシステム２０は、排気サブシステム１６からの排気ガスの部分を吸気サブシステム１４に再循環させてエンジン１２で燃焼させるためのハイブリッドまたは多系統型ＥＧＲサブシステムであり得る。したがって、ＥＧＲサブシステム２０は、第１のまたは高圧（ＨＰ）ＥＧＲ通路４６、および第２のまたは低圧（ＬＰ）ＥＧＲ通路４８等の２つ以上のＥＧＲ通路を含んでもよい。また、２つ以上のターボチャージャが使用される場合、ターボチャージャ段の間において、１つ以上の媒体圧（ＭＰ）通路（図示せず）等の１つ以上の追加の通路を使用することが可能である。通路４６が、ターボチャージャタービン３８の上流で排気サブシステム１６に接続されるが、ターボチャージャコンプレッサ２８の下流で吸気サブシステム１４に接続されるように、ＨＰ  ＥＧＲ通路４６が、エンジン１２とターボチャージャ１８との間のターボチャージャ１８の一方の側に配置され得る。同様に、通路４８が、ターボチャージャタービン３８の下流で排気サブシステム１６に接続されるが、ターボチャージャコンプレッサ２８の上流で吸気サブシステム１４に接続されるように、ＬＰ  ＥＧＲ通路４８がエンジン１２からのターボチャージャ１８の他方の側に配置され得る。
【００１９】
内部エンジン可変バルブタイミング、リフト、フェージング、期間等を用いて内部ＨＰ  ＥＧＲを行う等の他の形態のＨＰ  ＥＧＲを含む、排気サブシステム１６と吸気サブシステム１４との間の他の任意の適切な接続も意図される。内部ＨＰ  ＥＧＲによれば、１つの燃焼イベント中に発生されたいくらかの排気ガスを吸気弁を介して連通させて戻し、その結果、排気ガスが次の燃焼イベントで燃焼されるように、エンジンの排気弁および吸気弁の動作のタイミングを設定することが可能である。
【００２０】
ＨＰ  ＥＧＲ通路４６は、適切な導管およびコネクタに加えて、排気サブシステム１６から吸気サブシステム１４への排気ガスの再循環を制御するためのＨＰ  ＥＧＲ弁５０を含み得る。ＨＰ  ＥＧＲ弁５０は、専有のアクチュエータを有するスタンドアロン装置であり得るか、または吸気絞り弁３２と共に、共通のアクチュエータを有する複合装置に統合することが可能である。さらに、ＨＰ  ＥＧＲ通路４６は、ＨＰ  ＥＧＲガスを冷却するために、ＨＰ  ＥＧＲ弁５０の上流または任意選択的に下流にＨＰ  ＥＧＲ冷却器５２を含み得る。ＨＰ  ＥＧＲ通路４６をターボチャージャタービン３８の上流におよび絞り弁３２の下流に接続して、ＨＰ  ＥＧＲガスと、絞られた空気および他の吸気ガスとを混合することが可能である（空気はＬＰ  ＥＧＲを有し得る）。
【００２１】
ＬＰ  ＥＧＲ通路４８は、適切な導管およびコネクタに加えて、排気サブシステム１６から吸気サブシステム１４への排気ガスの再循環を制御するためのＬＰ  ＥＧＲ弁５４を含み得る。ＬＰ  ＥＧＲ弁５４は、専有のアクチュエータを有するスタンドアロン装置であり得るか、または排気絞り弁４２と共に、共通のアクチュエータを有する複合装置に統合することが可能である。さらに、ＬＰ  ＥＧＲ通路４８は、ＬＰ  ＥＧＲガスを冷却するために、ＬＰ  ＥＧＲ弁５４の下流または任意選択的に上流にＬＰ  ＥＧＲ冷却器５６を含み得る。ＬＰ  ＥＧＲ通路４８をターボチャージャタービン３８の下流におよびターボチャージャコンプレッサ２８の上流に接続して、ＬＰ  ＥＧＲガスと、ろ過された吸気とを混合することが可能である。
【００２２】
例示的な一実施形態では、吸気絞り弁２７は、吸気サブシステム１４内の圧力を減少させ、このようにして、追加のＬＰ  ＥＧＲを駆動するように制御され得る。このことは、ＨＰ  ＥＧＲ弁５０またはＬＰ  ＥＧＲ弁５４の一方または他方を制御することに加えてまたはその代わりに行うことができる。
【００２３】
次に図２を参照すると、制御サブシステム２２は、本明細書に開示される方法の少なくとも一部を実施するための任意の適切なハードウェア、ソフトウェア、および／またはファームウェアを含み得る。例えば、制御サブシステム２２は、上記エンジンシステムアクチュエータ５８のいくつかまたはすべて、ならびに種々のエンジンセンサ６０を含んでもよい。
【００２４】
エンジンシステムセンサ６０は、図面に個別に示されていないが、エンジンシステムパラメータを監視するための任意の適切な装置を含むことが可能である。例えば、エンジン速度センサはエンジンクランク軸（図示せず）の回転速度を測定することが可能であり、エンジン燃焼室と連通する圧力センサはエンジンシリンダ圧を測定することが可能であり、吸気および排気マニホルド圧力センサは、エンジンシリンダに流入しおよびそこから流出するガスの圧力を測定することが可能であり、吸気質量流量センサは、吸気サブシステム１４に入ってくる空気流量を測定することが可能であり、そして吸気サブシステム１４の他の任意の位置にある他の任意の質量流量センサはエンジン１２への吸気ガスの流量を測定することが可能である。他の例において、エンジンシステム１０は、エンジンシリンダに流れる吸気ガスの温度を測定するための温度センサと、空気フィルタの下流のおよびターボチャージャコンプレッサ２８の上流の温度センサとを含んでもよい。別の例において、エンジンシステム１０は、ターボチャージャコンプレッサ２８の回転速度を測定するために、ターボチャージャコンプレッサ２８に適切に接続された速度センサを含んでもよい。集積角度位置センサ等のスロットル位置センサは、絞り弁３２の位置を測定し得る。位置センサをターボチャージャ１８の近傍に配置して、可変ジオメトリタービン３８の位置を測定することが可能である。排気管温度センサを排気管出口のすぐ上流に配置して、排気サブシステム１６から出る排気ガスの温度を測定することが可能である。さらに、温度センサを１つまたは複数のエミッション装置４０の上流および下流に配置して、エミッション装置４０の１つまたは複数の入口および１つまたは複数の出口における排気ガスの温度を測定することが可能である。同様に、１つ以上の圧力センサを１つまたは複数のエミッション装置４０にわたって配置して、それにわたる圧力降下を測定することが可能である。酸素（Ｏ２）センサを排気サブシステム１６および／または吸気サブシステム１４に配置して、排気ガスおよび／または吸気ガス中の酸素を測定することが可能である。最後に、位置センサは、ＨＰ  ＥＧＲ弁５０およびＬＰ  ＥＧＲ弁５４ならびに排気絞り弁４２の位置を測定することが可能である。
【００２５】
本明細書に記載されているセンサ６０に加えて、他の任意の適切なセンサおよびそれらに関連するパラメータが、本発明で開示されるシステムおよび方法によって包含され得る。例えば、センサ６０は、加速度センサ、車両速度センサ、パワートレイン速度センサ、フィルタセンサ、他の流量センサ、振動センサ、ノックセンサ、吸気圧および排気圧センサ、ＮＯｘセンサ等を含むことも可能である。言い換えれば、任意のセンサを使用して、電気的、機械的、および化学的パラメータを含む任意の適切な物理的パラメータを検知することが可能である。本明細書で用いられるとき、センサという用語は、任意のエンジンシステムパラメータおよび／またはこのようなパラメータの種々の組み合わせを検知するために使用される任意の適切なハードウェアおよび／またはソフトウェアを含んでもよい。
【００２６】
さらに、制御サブシステム２２は、センサ入力信号を受信して処理し、アクチュエータ出力信号を送信するために、アクチュエータ５８およびセンサ６０と連通する１つ以上のコントローラ（図示せず）を含み得る。１つまたは複数のコントローラは、１つ以上の適切なプロセッサおよびメモリ装置（図示せず）を含むことが可能である。メモリは、エンジンシステム１０の機能の少なくとも一部を提供しおよび１つまたは複数のプロセッサによって実行され得るデータおよび命令の記憶域を提供するように構成することが可能である。少なくとも、本方法の部分は、１つ以上のコンピュータプログラムと、ルックアップテーブル、数式、アルゴリズム、マップ、モデル等としてメモリに記憶された種々のエンジンシステムデータまたは命令とによって可能となり得る。いずれにしろ、制御サブシステム２２は、センサ６０から入力信号を受信し、センサ入力信号を考慮して命令またはアルゴリズムを実行し、そして適切な出力信号を種々のアクチュエータ５８に送信することによって、エンジンシステムパラメータを制御することが可能である。
【００２７】
制御サブシステム２２は１つまたは複数のコントローラに１つ以上のモジュールを含み得る。例えば、トップレベルエンジン制御モジュール６２は、任意の適切なエンジンシステム入力信号を受信して処理し、出力信号を吸気制御モジュール６４、燃料制御モジュール６６、および他の任意の適切な制御モジュール６８に伝達することが可能である。以下により詳細に説明するように、トップレベルエンジン制御モジュール６２は、１つ以上のエンジンシステムパラメータセンサ６０からの入力信号を受信して処理して、任意の適切な方式で総ＥＧＲ率を推定することが可能である。モジュール６２、６４、６６、６８は、図示したように別個であり得るか、または１つ以上のモジュールに統合されるかまたは組み合わされることが可能であり、これらのモジュールは、任意の適切なハードウェア、ソフトウェア、および／またはファームウェアを含み得る。
【００２８】
ＥＧＲ率を推定する種々の方法が当業者に知られている。本明細書で用いられるとき、「総ＥＧＲ率」という用語は、その構成パラメータの１つ以上を含むことが可能であり、次の方程式によって表すことが可能である。
【数１】
0005613661.tif 000002
ここで、
ＭＡＦは吸気サブシステムへの新気質量流量であり、ｋｇ／ｓ等で表すことが可能であり、
ＭＥＧＲは吸気サブシステムへのＥＧＲ質量流量であり、ｋｇ／ｓ等で表すことが可能であり、
ＭＥＮＧはエンジンへの吸気ガス質量流量であり、ｋｇ／ｓ等で表すことが可能であり、
ｒＥＧＲは、エンジンに入る吸気ガスのうち再循環された排気ガスに由来する部分を含む。
【００２９】
上記方程式から、総ＥＧＲ率は、新気質量流量センサと、センサからのまたはその推定値からの吸気ガス質量流量とを使用して、あるいは総ＥＧＲ率自体の推定値と、計算または検知された吸気ガス質量流量とを使用して計算することが可能である。いずれの場合にも、トップレベルエンジン制御モジュール６２は、１つ以上のエンジンシステムモデルに対する入力としての１つ以上の質量流量センサ測定値または推定値から、総ＥＧＲ率を直接推定するために、適切なデータ入力を含み得る。
【００３０】
本明細書で用いられるとき、「モデル」という用語は、ルックアップテーブル、マップ、数式、アルゴリズム等のような変数を使用したものを表す任意の構築を含み得る。モデルは、任意の所定のエンジンシステムの正確な設計および性能仕様に特有かつ特定のアプリケーションであり得る。次に、一例において、エンジンシステムモデルは、エンジン速度および吸気マニホルドの圧力および温度に基づき得る。エンジンシステムモデルは、エンジンパラメータが変化するごとに更新されることが可能であり、エンジン速度と、吸気圧、温度、および一般ガス定数によって決定され得るエンジン吸気ガス密度とを含む入力を用いる多次元ルックアップテーブルであり得る。
【００３１】
総ＥＧＲ率は、直接的に、またはその構成要素を介して間接的に、推定または検知される空気質量流量、Ｏ２、または１つまたは複数のエンジンシステム温度等の１つ以上のエンジンシステムパラメータと相関させることが可能である。このようなパラメータは、総ＥＧＲ率との相関について任意の適切な方法で分析され得る。例えば、総ＥＧＲ率は、数式上、他のエンジンシステムパラメータに関連され得る。他の例では、エンジンキャリブレーションまたはモデリングから、総ＥＧＲ率は、経験的および統計的に他のエンジンシステムパラメータに関連され得る。いずれにしろ、総ＥＧＲ率が１つまたは複数の他の任意のエンジンシステムパラメータに確実に相関していることが認識される場合、当該相関は、数式的に、経験的に、音響的に等、モデル化されてもよい。例えば、経験的モデルは、適切な試験から開発されることが可能であり、総ＥＧＲ率値において他のエンジンシステムパラメータ値と共に処理され得るルックアップテーブル、マップ、数式、アルゴリズム等を含むことが可能である。
【００３２】
したがって、総ＥＧＲ率および／または個別のＨＰおよび／またはＬＰ  ＥＧＲ流量の直接的なセンサ測定値の代わりに、エンジンシステムパラメータを用いてもよい。その結果、総ＥＧＲ、ＨＰ  ＥＧＲ、およびＬＰ  ＥＧＲ流量センサを省略することが可能であり、これによって、エンジンシステムの費用および重量が節約される。このようなセンサが省略されることにより、配線、コネクタピン、コンピュータ処理電力およびメモリ等のような、他のセンサ関連のハードウェア、ソフトウェア、および費用も省略される。
【００３３】
また、トップレベルエンジン制御モジュール６２は、ターボチャージャブースト圧設定値および目標総ＥＧＲ設定値を計算し、これらの設定値を吸気制御モジュール６４に送信することが可能である。同様に、トップレベルエンジン制御モジュール６２は、適切なタイミングおよび燃料供給設定値を計算し、それらを燃料制御モジュール６６に送信することが可能であり、そして他の設定値を計算し、それらを他の制御モジュール６８に送信することが可能である。燃料制御モジュール６６および他の制御モジュール６８は、このような入力を受信して処理することが可能であり、燃料インジェクタ、燃料ポンプ、または他の装置等の任意の適切なエンジンシステム装置に対する適切なコマンド信号を生成することが可能である。
【００３４】
あるいは、トップレベルエンジン制御モジュール６２は、目標総ＥＧＲ設定値ではなく、ブースト圧設定値およびＯ２割合設定値または総吸気質量流量設定値（破線で示したような）を計算して送信してもよい。次に、この代替例において、実際の総ＥＧＲ率が実際の質量流量センサの読み取り値から推定されるのとほぼ同じように、総ＥＧＲ設定値がＯ２割合または空気質量流量設定値から決定され得る。第２の代替例では、制御方法全体にわたって、Ｏ２割合および／または空気質量流量が総ＥＧＲ率に取って代わり得る。これにより、使用されるデータのタイプと、ＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ流量目標値を設定する方式とが変更されるが、コントローラの基本構造および制御方法のフローは同じである。
【００３５】
吸気制御モジュール６４は、トップレベルエンジン制御モジュール６２から受信される設定値に加えて、任意の適切なエンジンシステムパラメータ値を受信し得る。例えば、吸気制御モジュール６４は、ターボチャージャブースト圧等の吸気および／または排気サブシステムパラメータ値、および質量流量を受信してもよい。吸気制御モジュール６４は、受信されたパラメータ値を処理し得るトップレベル吸気制御サブモジュール７０を含み、ＬＰおよびＨＰ  ＥＧＲ設定値およびターボチャージャ設定値等の任意の適切な出力を、それぞれのＬＰ  ＥＧＲ制御サブモジュール７２、ＨＰ  ＥＧＲ制御サブモジュール７４、およびターボチャージャ制御サブモジュール７６に送信することが可能である。ＬＰ  ＥＧＲ制御サブモジュール７２、ＨＰ  ＥＧＲ制御サブモジュール７４、およびターボチャージャ制御サブモジュール７６は、このような吸気制御サブモジュール出力を処理することが可能であり、ＬＰ  ＥＧＲ弁５４および排気絞り弁４２、ＨＰ  ＥＧＲ弁５０および吸気絞り弁３２、ならびに１つ以上のターボチャージャアクチュエータ１９等の種々のエンジンシステム装置またはＥＧＲアクチュエータに対する適切なコマンド信号を生成することが可能である。種々のモジュールおよび／またはサブモジュールは、図示したように別個であり得るか、または１つ以上の複合モジュールおよび／またはサブモジュールに統合することが可能である。
【００３６】
ＥＧＲ制御方法の例示的な実施形態は、少なくとも部分的に、上記システム１０の動作環境内で１つ以上のコンピュータプログラムとして実行され得る。また、当業者は、他の動作環境内の他のエンジンシステムを使用して、任意の数の実施形態による方法が実行され得ることを理解するであろう。次に図３を参照すると、例示的な方法３００がフローチャートの形式で示されている。本方法３００の説明中、図１および図２のシステム１０と図４に示した制御フローチャートとを補足的に参照されたい。
【００３７】
従来のハイブリッドＥＧＲシステムは、複数のＥＧＲ通路のＥＧＲ流量制限および異なる動的応答特性に適切に対処していない。例えば、あるＨＰ／ＬＰ比またはＨＰおよびＬＰ寄与はエンジンシステムに損傷をもたらす可能性があり、他のＨＰ／ＬＰ比またはＨＰおよびＬＰ寄与は、システム装置の課されるまたは物理的な所定の制限を実現することができない可能性がある。他の例では、通路がより長く、給気冷却器が比較的大きいため、過渡現象中、ＬＰ  ＥＧＲ応答はＨＰ  ＥＧＲ応答よりも遅い。それに応じて、以下の方法は、より多くの燃料のより滑らかで効率的な動作についてこのような制限を考慮しつつ、改善されたＥＧＲ制御を提供することが可能である。
【００３８】
以下により詳細に説明するように、本方法は、ＥＧＲ通路にわたる輸送遅れあるいは実際のまたは課される流量制限により、ＥＧＲ通路の１つを介した流量が不十分または過剰であるときを決定し、次に、ＥＧＲ流路間のＥＧＲ流をそれ相応に再分配することによってＥＧＲ制御を改善する。例えば、ＥＧＲ流路の１つが、エンジン過渡現象中に輸送遅れの影響を受けやすく、および／または上限流量制限によって制限される場合、他のＥＧＲ通路を介して、増加した流量を供給して、総ＥＧＲ率を所望または目標のレベルに維持することができる。
【００３９】
本方法３００は任意の適切な方式で開始され得る。例えば、本方法３００は、図１のエンジンシステム１０のエンジン１２の始動時に開始され、次に、ある一定間隔で、例えば２０ミリ秒ごとに実行されてもよい。
【００４０】
ステップ３１０では、総ＥＧＲ率が任意の適切な方式で決定され得る。例えば、所定時間における総ＥＧＲ率を示す１つ以上の代替パラメータが検知され得る。より具体的には、１つまたは複数の代替パラメータは、空気質量流量、Ｏ２％、および／またはエンジンシステム温度を含むことが可能であり、エンジンシステム１０のそれぞれのセンサ６０によって測定することが可能である。他の例では、流量センサは、１つ以上のＥＧＲ通路と連通して配置され、エンジンを通る質量流量と比較して、総ＥＧＲ率を直接決定することが可能である。
【００４１】
いずれにしても、総ＥＧＲ率は、直接検知または推定された実際の総ＥＧＲ値４０６であり得る。実際の総ＥＧＲ率４０６は、上記１つまたは複数の代替パラメータ、ならびにエンジン負荷、エンジン速度、ターボチャージャブースト圧、および／またはエンジンシステム温度等の他の基準エンジンシステムパラメータを用いて決定することが可能である。例えば、代替パラメータは空気質量流量であってもよく、この空気質量流量は、吸気質量流量センサ等からの任意の適切な空気質量流量推定値または読み取り値から得ることが可能である。他の例では、代替パラメータは、吸気サブシステム１４に配置されたＯ２センサのようなＯ２センサ等からの酸素割合であり得る。例えば、Ｏ２センサは、吸気マニホルド３４に配置され得る汎用排気ガス酸素センサ（ＵＥＧＯ）であってもよい。別の例では、代替パラメータは、温度センサから得られる吸気サブシステム温度および排気サブシステム温度であり得る。例えば、吸気温度センサ等からの吸気温度と、排気温度センサ等からの排気温度と、吸気マニホルド温度センサ等からのマニホルド温度とを用いてもよい。上記手法のいずれにおいても、実際の総ＥＧＲ率は１つ以上の代替パラメータタイプから推定され得る。
【００４２】
本明細書で用いられるとき、「目標値」という用語は、単一の値、複数の値、および／または任意の範囲の値を含む。さらに、本明細書で用いられるとき、「基準」という用語は単数形および複数形を含む。１つまたは複数の適切なＥＧＲ率を決定するために使用される基準の例は、速度および負荷に基づく較正表と、シリンダ温度目標値を決定してＥＧＲ率に変換する手法に基づくモデルと、過渡動作または定常状態動作等の動作条件とを含む。絶対排出基準は、米国環境保護庁（ＥＰＡ）等の環境当局によって規定され得る。
【００４３】
ステップ３１５において、目標総ＥＧＲ設定値は、任意の適切な基準で、例えば、排気ガス排出基準に従って決定され得る。目標総ＥＧＲ設定値は、ＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ寄与等の構成のＥＧＲ寄与の間に設定値を割り当てることを容易にするために、ｋｇ／ｓ等のような任意の適切な単位において、排気ガスと新気との比、率、または絶対的質量流量値等の任意の適切な形式で出力することが可能である。例えば、トップレベルエンジン制御モジュール６２は、１つまたは複数の任意の適切なエンジンシステムモデルを用いて、現在のエンジン動作パラメータを望ましいまたは目標の総ＥＧＲ率値と相互参照し、所定の排出基準に従うことが可能である。このような相互参照を用いて、制御モジュール６２は、４０％等の割合であり得る最初の目標総ＥＧＲ設定値４０２（図４）を決定して出力し得る。さらに、制御モジュール６２は、同様に４１％の割合であり得る直接検知または推定された実際の総ＥＧＲ値４０６を決定して出力し得る。制御モジュール６２は演算ノード４０８で、最初の目標総ＥＧＲ率と実際の総ＥＧＲ率とを比較することが可能であり、演算ノード４０８は、閉ループ制御ブロック４１０への入力のために、最初の目標総ＥＧＲ率と実際の総ＥＧＲ率との差または誤差を計算する。
【００４４】
ステップ３１７では、総ＥＧＲのフィードフォワード値および調整値、ならびに最後の目標総ＥＧＲ流量設定値が決定され得る。例えば、総ＥＧＲ設定値４０２は、フィードフォワード制御ブロック４０４により、ｋｇ／ｓ等の任意の適切な流量単位において、絶対目標流量設定値等の他の形式に変換され得る。例えば、エンジン質量流量が決定され、次に、最初の目標総ＥＧＲ設定値率で乗算されて、ＥＧＲ質量流量設定値を得ることが可能である。フィードフォワード制御ブロック４０４は、エンジン速度、負荷、ブースト圧、吸気温度等のような任意の適切な入力パラメータを受信し得る。例示的なＥＧＲ質量流量設定値は０．０１ｋｇ／ｓであり得る。制御ブロック４１０は、総ＥＧＲを制御するためのＰＩＤコントローラブロック等のような任意の適切な閉ループ制御手段であることが可能であり、下流演算ノード４１２でフィードフォワードの総ＥＧＲ流量設定値を調整するために、誤差入力を処理して、フィードバック制御信号またはトリムコマンドを生成することが可能である。結果として、最後の目標総ＥＧＲ流量設定値は、演算ノード４１２から出力され、相関する第１および第２のＥＧＲ制御機能部に対して下流に送信される。
【００４５】
ステップ３２０において、第１および第２のＥＧＲ設定値が設定され得る。例えば、目標総ＥＧＲ流量設定値は、第１のまたはＨＰ  ＥＧＲ通路および第２のまたはＬＰ  ＥＧＲ通路等の複数のＥＧＲ通路の間に分配されてもよい。より詳しくは、ステップ３１５で決定されかつ図４の演算ノード４１２によって出力される目標総ＥＧＲ流量設定値を、図４の例示的なＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ通路の間に分配して、目標ＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ流量基本設定値を生成することが可能である。その結果、目標ＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ流量基本設定値は目標総ＥＧＲ設定値に寄与する。より具体的には、目標総ＥＧＲ流量設定値は、演算ノード４１４、４１６において、目標ＨＰ寄与４１８および目標ＬＰ寄与４２０でそれぞれ乗算され得る。
【００４６】
目標ＨＰ  ＥＧＲ寄与４１８および目標ＬＰ  ＥＧＲ寄与４２０を、任意の適切な基準で、例えば、最初に、排気ガス排出基準に従って決定し、次に、エンジンシステムの安全性、車両の安全性、排気フィルタ再生温度等のような他の基準を最適化することが可能である。吸気制御モジュール６４は、種々のエンジンシステム入力を受信して処理して、最適なＨＰおよびＬＰ寄与を特定することが可能である。吸気制御モジュール６４は、エンジン速度、エンジン負荷、および／または総ＥＧＲ設定値等の種々のエンジンシステム入力を受信して処理して、最適なＨＰ／ＬＰ  ＥＧＲ比を特定および／または調整し、その特定および／または調整された比に従って、対応するＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ寄与を生成することが可能である。
【００４７】
吸気制御モジュール６４は、最適なＨＰおよびＬＰ寄与を特定するために燃費基準を優先し、次に、算術関数４１４を実行することによって設定値を生成することが可能である。燃費最適化によれば、吸気制御モジュール６４は、ポンプ損失、ならびにタービンおよびコンプレッサ効率等の種々のパラメータを包含する任意の適切な正味ターボチャージャ効率モデルを含み得る。効率モデルは、エンジン吸気サブシステム１４の原理に基づく数学的表現、一組のエンジンシステム較正表等を含むことが可能である。燃費基準を満たすように所望のＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ寄与を決定するために使用される基準の例は、燃費に悪影響を与える傾向のある吸気または排気スロットルの閉鎖の必要なしに目標総ＥＧＲ率を達成することを可能にする比を設定することを含むことが可能であるか、あるいはその比は、最高燃費について最適な吸気温度を実現するように調整され得る。
【００４８】
さらに、吸気制御モジュール６４は、任意の適切な目的のために、燃費基準よりも、他のエンジンシステム基準の最適化を優先することが可能である。例えば、燃費基準よりも、ＨＰおよびＬＰ寄与の提供を優先してもよく、この寄与により、運転者の車両加速要求に応じるトルク出力の増加等のエンジンシステム性能の向上が提供される。この場合、吸気制御モジュール６４は、より高いＬＰ  ＥＧＲ寄与を優先することが可能であり、これにより、より優れたターボチャージャの高速化が可能になり、ターボラグが低減される。他の例では、異なる率または寄与の提供が優先されて、ＨＰ／ＬＰ  ＥＧＲ比を達成し、エンジンシステム１０を保護し、例えば、ターボチャージャの過速条件またはコンプレッサ先端の過剰温度を回避するか、あるいはターボチャージャ凝縮物形成、高い排気温度を低減するか、あるいは触媒を加熱するかまたは過剰排気温度を防止するか、あるいは触媒の加熱を加速すること等が可能になる。別の例では、さらに異なる寄与の提供が優先されて、他のＨＰ／ＬＰ  ＥＧＲ比を達成し、例えば、吸気または排気サブシステム温度に影響を与えることによってエンジンシステム１０を維持することが可能になる。例えば、排気サブシステム温度を上昇させて、ディーゼル微粒子フィルタを再生することが可能であり、吸気温度を低下させて、エンジン１２を冷却することが可能である。別の例では、吸気温度を制御して、凝縮水が入口吸気通路に生じる可能性を低減することが可能である。
【００４９】
吸気制御モジュール６４は、ＬＰ  ＥＧＲにおよびＨＰ  ＥＧＲに割り当てられる総ＥＧＲ率設定値の割合を決定し得る。本例では、ＬＰおよびＨＰ  ＥＧＲが２つのみのＥＧＲ源であるので、それらの割合の寄与の合計は、少なくとも定常状態システム動作中に１００％となる。例えば、エンジンの低温動作中、比決定ブロック４７８は、ＬＰ  ＥＧＲに対して総ＥＧＲ率の約１０％のみを割り当て、ＨＰ  ＥＧＲに対して総ＥＧＲ率の約９０％を割り当てることが可能であり、このＨＰ  ＥＧＲは、通常、ＬＰ  ＥＧＲよりも暖かくなり、エンジンがより速く暖機される。他の動作モード中に、吸気制御モジュール６４は、５０／５０、２０／８０等のような他の任意のＨＰ／ＬＰ  ＥＧＲ比に従って総ＥＧＲ率を割り当て得る。
【００５０】
ステップ３２２において、システム限界値を、基本のまたは調整されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ設定値に適用して、制限されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ設定値を生成することが可能である。より詳しくは、基本のまたは調整されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ設定値は、図４の限界値関数ブロック４２１、４２３で示され得る質量流量限界値を逸脱または超過しおよび／またはそれぞれの質量流量に達しないかまたはそれを超えない場合に制限され得る。例えば、吸気制御モジュール６４は、ＬＰ  ＥＧＲ設定値と、より高いおよび／またはより低いＬＰ  ＥＧＲ質量流量限界値とを比較して、不十分および／または過剰なＬＰ  ＥＧＲ質量流量レベルを防止することが可能である。
【００５１】
ステップ３２５では、ＥＧＲ設定値に対応するＥＧＲアクチュエータコマンドが決定され得る。例えば、ＬＰ  ＥＧＲ制御ブロック７２およびＨＰ  ＥＧＲ制御ブロック７４は、ターボチャージャブースト圧ならびにエンジン負荷入力およびエンジン速度入力に加えて、それぞれのＬＰおよびＨＰ  ＥＧＲ設定値を受信してもよい。ＬＰ  ＥＧＲ制御ブロック７２およびＨＰ  ＥＧＲ制御ブロック７４は、それらのそれぞれのＬＰおよびＨＰ  ＥＧＲアクチュエータの開ループ制御またはフィードフォワード制御のために、このような入力を受信し得る。例えば、ＬＰ  ＥＧＲ制御ブロック７２およびＨＰ  ＥＧＲ制御ブロック７４は、ＬＰ  ＥＧＲ弁コマンド５４’および／または排気スロットルコマンド４２’、ならびにＨＰ  ＥＧＲ弁コマンド５０’および／または吸気スロットルコマンド３２’を出力してもよい。ＥＧＲアクチュエータコマンドは、弁開度または弁閉度、あるいは他の任意の適切なコマンド／信号を含むことが可能である。
【００５２】
ＬＰ  ＥＧＲ制御ブロック７２およびＨＰ  ＥＧＲ制御ブロック７４は、１つ以上の適切なモデルを用いて、ＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ流量を、適切なＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ弁および／またはスロットル位置と相関させることが可能である。ＬＰ  ＥＧＲ制御ブロック７２およびＨＰ  ＥＧＲ制御ブロック７４は種々の開ループ制御モデルを含み得る。例えば、ＬＰ  ＥＧＲ制御ブロック７２およびＨＰ  ＥＧＲ制御ブロック７４は、ＬＰおよびＨＰ  ＥＧＲ設定値をＬＰおよびＨＰ  ＥＧＲアクチュエータ位置と相関させて、目標ＨＰ／ＬＰ  ＥＧＲ比および／またはＬＰおよびＨＰ寄与または流量設定値の達成を支援するための１つまたは複数の任意の適切なモデルを含んでもよい。
【００５３】
ステップ３３０では、システム限界値をＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲアクチュエータコマンドに適用して、制限されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲアクチュエータコマンドを生成することが可能である。より詳しくは、ＥＧＲアクチュエータコマンドは、図４の限界値関数ブロック４２２、４２４で示され得るアクチュエータ限界値を逸脱または超過しおよび／またはそれぞれのアクチュエータ限界値に達しないかまたはそれを超えない場合に調整され得る。例えば、吸気制御モジュール６４は、ＬＰ  ＥＧＲアクチュエータコマンドと、より高いおよび／またはより低いＬＰ  ＥＧＲアクチュエータ限界値とを比較して、不十分および／または過剰なＬＰ  ＥＧＲレベルを防止することが可能である。一例は、排気システム内の望ましくない背圧を防止するために、ＥＧＲ絞り弁の課される閉鎖限界を含む。他の例は、ＥＧＲアクチュエータが既に完全に開放または閉鎖されており、おそらくは、さらに開放または閉鎖することができない物理的な最大限界を含む。ＬＰ  ＥＧＲの例示的な課される上限は９０％であってもよく、ＬＰ  ＥＧＲの例示的な課される下限は１０％であってもよい。したがって、ＬＰ  ＥＧＲ値が９５％のＬＰ  ＥＧＲを含んだ場合、吸気制御モジュール６４はその値を無効にし、代わりに、９０％のＬＰ  ＥＧＲ値を出力する。同様に、ＬＰ  ＥＧＲ値が５％のＬＰ  ＥＧＲを含んだ場合、吸気制御モジュール６４はその値を無効にして、１０％のＬＰ  ＥＧＲ値を出力する。他の実施形態によれば、吸気制御モジュール６４は、任意の適切な理由によりＨＰ  ＥＧＲを同様に制限し得る。別の実施形態によれば、制限は、固定されるかまたは静的であり得るか、あるいは制限がエンジンシステムの瞬時の動作条件に応じてより高くなるかまたはより低くなるように動的であり得るか、あるいは動作中に、対応するアクチュエータを移動させること等によって、自動的に較正されて、その強制的な中止を行い得る。いずれにしろ、ルックアップテーブル等のような任意の適切なモデルと、任意の適切なエンジンシステム入力変数とを用いて、制限が実行され得る。
【００５４】
ステップ３３５では、制限されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲアクチュエータコマンドに対応する更新されたＥＧＲ流量設定値が決定され得る。例えば、変換ブロック４２６、４２８でそれぞれ示しているように、ＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲアクチュエータコマンドに対応する達成可能なまたは更新されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ流量設定値が決定され得る。このステップは、基本的に、ブロック４２２、４２４からの出力コマンドを、対応する質量流量値に変換して戻し得る逆動作のステップ７２、７４であり得る。
【００５５】
ステップ３４０では、伝達関数を、更新されたＬＰ  ＥＧＲ流量設定値に適用して、変更されたＬＰ  ＥＧＲ設定値を生成することが可能である。より詳しくは、ブロック４３０で示したシステム伝達関数が、変換ブロック４２８からの更新されたＬＰ  ＥＧＲ流量設定値に適用され得る。定常状態システム動作中、ＨＰ  ＥＧＲおよびＬＰ  ＥＧＲの一方の流量設定値が所定の大きさだけ減少し、それと同じ大きさだけ他方の流量設定値が増加するので、総ＥＧＲには変化が生じない。しかし、ＨＰ  ＥＧＲとＬＰ  ＥＧＲとの間には時間遅延があり、この場合、例えば、ＨＰ排気ガスと比較してＬＰ排気ガスが移動する距離が比較的長く、給気冷却器が比較的大きいため、ＬＰ  ＥＧＲが変化する前に、ＨＰ  ＥＧＲの変化がエンジンに達する。言い換えれば、ＬＰ  ＥＧＲループはＨＰ  ＥＧＲループよりも容量が長く大きいため、ＬＰ  ＥＧＲの変化が、ＨＰ  ＥＧＲの変化よりも長く、実際のシリンダ内のＥＧＲ率に影響を与える。
【００５６】
これらの輸送遅れは図５および図６に例示されており、この場合、例示的なＬＰおよびＨＰ輸送関数は、例示的な時間値を有する不感時間関数ブロック５０２、６０２および遅延時間関数ブロック５０４、６０４を含む。図７に示したように、導出された不感時間関数ブロック７０２および導出された遅延時間関数ブロック７０４によって、動的な補償伝達関数４３０をＬＰおよびＨＰ輸送関数から導出することができる。この関数４３０なしに、ＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ流量設定値が同じ大きさだけ同時に変更される場合、短時間にわたって総ＥＧＲが不正確になる。その時間は、ＨＰ  ＥＧＲの流量変化がエンジンに達するときと、ＬＰ  ＥＧＲの流量変化がエンジンに達するときとの間の輸送遅れを表す。しかし、この動的な補償伝達関数４３０により、同じ条件下で総ＥＧＲは正確になる。
【００５７】
特定の例において、総ＥＧＲ率の２０％がＨＰ  ＥＧＲとＬＰ  ＥＧＲとの間で５０／５０に分割される場合、両方のＨＰ  ＥＧＲ寄与およびＬＰ  ＥＧＲ寄与が１０％であり得る。ＨＰ／ＬＰ  ＥＧＲ比が４０／６０に変更される場合、総ＥＧＲ率に対するＨＰ  ＥＧＲ寄与が８％まで減少し、最終的に、ＬＰ  ＥＧＲ寄与が１２％まで増加して、長期間にわたり総ＥＧＲ率が２０％になる。しかし、より短い期間にわたっては、ＨＰ  ＥＧＲ寄与が比較的速く８％まで減少する間、ＬＰ  ＥＧＲ寄与は比較的ゆっくり増加し、エンジンのＬＰ  ＥＧＲ寄与は、しばらくの間１２％未満である場合がある。したがって、エンジンの総ＥＧＲは一時的に２０％未満になり、総ＥＧＲはほぼ１８％〜２０％である。言い換えれば、エミッション性能に対する付随的な効果により、短期間にわたってエンジンの総ＥＧＲの減少が生じ得る。
【００５８】
図５〜図７の伝達関数は、正に、例示目的のために提供されるシステムの一次近似の例である。二次またはより高次のモデル等のより広範な数学的モデルを用いることが可能であり、計算器において、（５ｓ＋１）のような項等の「ゼロ」を加えることが可能である。さらに、実際の実行では、純粋な遅延時間を実現する実用的な方法であるＰａｄｅ近似によって、不感時間を近似することが可能である。いずれにしても、ＥＧＲ通路の動作を近似する任意の適切なモデルを使用することが可能であり、複数のＥＧＲ通路のより速い運動の逆のものが第２のループのモデルに適用されて、図７の動的な補償ブロックを生成する。
【００５９】
さらに、図５および図６に例示したＥＧＲアクチュエータ位置は０％〜１００％にスケーリングされ得る。言い換えれば、アクチュエータの閉鎖から開放までの実際の限界位置は例えば５％の開放〜９５％の開放であってもよい。しかし、この１００％未満の実際の範囲は、伝達関数を適用する目的のために、比例して、さもなければ、０％〜１００％の範囲に対応するようにスケーリングされ得る。
【００６０】
ステップ３４５において、目標ＥＧＲ流量設定値と、更新および／または変更されたＥＧＲ流量設定値とが比較され得る。例えば、図４の演算ノード４３２、４３４で示したように、ステップ３２０からの目標ＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ流量設定値と、ステップ３３５および／または３４０からの更新されたＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ流量設定値および／または変更されたＬＰ  ＥＧＲ流量設定値とが比較され得る。ノード４３２、４３４からの出力はそれぞれの質量流量誤差補償信号を含み得る。
【００６１】
ステップ３５０において、更新および／または変更されたＥＧＲ流量設定値の比較に応じて、目標ＥＧＲ流量設定値が調整されて、調整された目標ＥＧＲ流量設定値を生成する。例えば、ステップ３４５からの比較されたＥＧＲ設定値が等しい場合、差はゼロになり、さらに、ＥＧＲ設定値が等しくなる。さもなければ、目標ＨＰ  ＥＧＲ流量設定値を増加または減少させることによって、ＬＰ  ＥＧＲ流量設定値のゼロでない任意の差がＨＰ  ＥＧＲ演算ノード４３６に適用されて、ＬＰ  ＥＧＲの不足分または過剰分をＨＰ  ＥＧＲに再割り当てする。同様に、目標ＬＰ  ＥＧＲ流量設定値を増加または減少させることによって、ＨＰ  ＥＧＲ設定値のゼロでない任意の差がＬＰ  ＥＧＲ演算ノード４３８に適用されて、ＨＰ  ＥＧＲの不足分または過剰分をＬＰ  ＥＧＲに再割り当てする。したがって、ＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲ流量設定値を再平均化または再割り当てすることにより、ＥＧＲ輸送遅れおよび／またはアクチュエータ限界にスムーズに対処して、目標総ＥＧＲ流量を最適に実現することが可能である。
【００６２】
ステップ３５５では、ＥＧＲアクチュエータコマンドが１つ以上のＥＧＲアクチュエータに適用され得る。例えば、ステップ３２５および／または３５０からのＨＰおよびＬＰ  ＥＧＲアクチュエータコマンドが、ＨＰ  ＥＧＲ弁、ＬＰ  ＥＧＲ弁、吸気絞り弁、および／または排気絞り弁に適用され得る。
【００６３】
最後に、ステップ３６０では、本方法３００は任意の適切な方式で終了され得る。例えば、本方法３００は、図１のエンジンシステム１０のエンジン１２の運転停止時に終了され得る。
【００６４】
本方法３００の他の例示的な実施形態によれば、３つ以上のＥＧＲ通路が方法ステップに従って制御され得る。例えば、本方法３００を用いて、例えば、内部ＥＧＲ、ＨＰ  ＥＧＲ、ＭＰ  ＥＧＲ、およびＬＰ  ＥＧＲ等を含むエンジンシステムの３つまたは４つのＥＧＲ通路を制御することができる。このような実施形態の第１の例では、内部ＥＧＲ、ＨＰ  ＥＧＲ、またはＭＰ  ＥＧＲの１つが第１のＥＧＲ通路であり、ＬＰ  ＥＧＲが第２のＥＧＲ通路であるように、本方法が適用され得る。第２の例では、最初に、ＨＰ  ＥＧＲが第１のＥＧＲ通路であり、ＬＰ  ＥＧＲが第２の通路であり、次に、内部ＥＧＲが第１のＥＧＲ通路であり、ＨＰ  ＥＧＲが第２のＥＧＲ通路であるように、本方法が段階的に実施され得る。同様に、最初に、ＭＰ  ＥＧＲが第１のＥＧＲ通路であり、ＬＰ  ＥＧＲが第２の通路であり、次に、ＨＰ  ＥＧＲが第１のＥＧＲ通路であり、ＭＰ  ＥＧＲが第２のＥＧＲ通路であるように、本方法が段階的に実施され得る。さらに特定の例では、本方法は、３つまたは４つのＥＧＲ通路の最初の２つの間で所定時間、サイクル数等にわたって実施されることが可能であり、次に、３つまたは４つのＥＧＲ通路の次の２つの間で他の所定時間、サイクル数等にわたって実施されることが可能である。
【００６５】
次に図８Ａ〜図１１Ｄを参照すると、例示的な方法の例示的なシミュレーションが示されている。最初に、先行技術の図８Ａ〜図８Ｄは、従来のハイブリッドＥＧＲ制御スキーム下において、目標総ＥＧＲ流量が急激に増加され、一方、例えば、より低温の吸気ガスが望まれる負荷変化中に、目標ＨＰ  ＥＧＲ流量が一定の少なさ（またはこの例においてゼロレベル）に維持される場合に生じたことを示している。この例において、目標総ＥＧＲ設定値は、図８Ａの線８０２で示したように、２０％の例示的な端数値から４０％の例示的な端数値まで、および図８Ｃの線８０４で示したように、０．００５ｋｇ／ｓの対応する例示的な流量値から０．０１０ｋｇ／ｓの例示的な流量値まで急激に増加させられる。同時に、ＬＰ  ＥＧＲ流量設定値が、線８０６で示したように、０．００５ｋｇ／ｓの例示的な流量値から０．０１０ｋｇ／ｓの例示的な流量値まで増加させられ、一方、ＨＰ  ＥＧＲ流量設定値が、線８０８で示したように０ｋｇ／ｓに維持される。さらに同時に、図８Ｄの線８１０と８１２で示したように、ＬＰ  ＥＧＲアクチュエータが、さらに開放した位置に向かうように指令され、一方、ＨＰ  ＥＧＲアクチュエータが所定位置に維持される。
【００６６】
図８Ｃに示したＬＰ  ＥＧＲ流量設定値の瞬時の増加、および図８Ｄに示した付随的なＬＰ  ＥＧＲアクチュエータの開放にもかかわらず、図８Ａの線８１４で両方を示したような実際のＬＰ  ＥＧＲ寄与および実際の総ＥＧＲ率は、線８１４の不感時間部分８１６および傾斜部分８１８で示したように、同じようには瞬時に増加しない。図８Ｂは、ＨＰ  ＥＧＲ寄与設定値および実際のＨＰ  ＥＧＲ寄与が０％のままであることを示している。このような輸送遅れを補償するために、ＬＰ  ＥＧＲ流量設定値は、線８０６の上昇部分８２０で示したように、図８Ｃで示したような総ＥＧＲフィードフォワード設定値（線８２２）よりも大きくなるように増加される。次に、図８Ａの線８１４のオーバーシュート部分８２４で示したように、実際のＬＰ  ＥＧＲ寄与がオーバーシュートする。大きな応答遅れにより、コントローラは、大きなオーバーシュートまたはアンダーシュートを示し得る。図示したオーバーシュートまたはアンダーシュートの少なくとも一部は、シミュレーション調整によるものであり得る。オーバーシュートに応じて、ＬＰ  ＥＧＲ流量設定値は、線８０６の下降部分８２６で示したように、図８Ｃに示したような目標総ＥＧＲ設定値よりも小さくなるように減少される。次に、図８Ａの線８１４のアンダーシュート部分８３０で示したように、実際のＬＰ  ＥＧＲ寄与がアンダーシュートする。このサイクルは、最終的に、ＬＰ  ＥＧＲ流量設定値および実際のＬＰ  ＥＧＲ寄与が目標総ＥＧＲ流量設定値および実際の総ＥＧＲ率に収束するまで繰り返される。しかし、状況に応じて、この収束が数秒かかってもよい。
【００６７】
図９Ａ〜図９Ｄは、本発明で開示される例示的な方法を用いて、目標総ＥＧＲ流量が急激に増加され、一方、例えば、より低温の吸気ガスが望まれる負荷変化中に、目標ＨＰ  ＥＧＲ流量が一定の少なさ（またはこの例においてゼロレベル）に維持される場合に生じたことを示している。この例において、目標総ＥＧＲ設定値は、図９Ａの線９０２で示したように、２０％の例示的な端数値から４０％の例示的な端数値に、および図９Ｃの線９０４で示したように、０．００５ｋｇ／ｓの例示的な流量値から０．０１０ｋｇ／ｓの例示的な流量値まで増加させられる。結果として、ＬＰ  ＥＧＲ流量設定値は、線９０６で示したように、０．００５ｋｇ／ｓの例示的な流量値から０．０１０ｋｇ／ｓの例示的な流量値まで急激に増加し、一方、本方法によれば、ＨＰ  ＥＧＲ流量設定値は、線９０８で示したように、０ｋｇ／ｓから０．００５ｋｇ／ｓまで一時的に増加する。ＨＰ  ＥＧＲ寄与設定値は、線９０８’で示したように一定のままであるが、実際のＨＰ  ＥＧＲ寄与は、線９０９’で示したように一時的に急上昇して、実際のＬＰ  ＥＧＲ寄与の一時的な不足分を補う。両方のＬＰ  ＥＧＲアクチュエータおよびＨＰ  ＥＧＲアクチュエータは、図９Ｄの線９１０と９１２で示したように、さらに開放した位置に向かうように指令される。
【００６８】
先行技術とは対照的に、実際のＬＰ  ＥＧＲ寄与の増加が、線９１４の不感時間部分９１６および傾斜部分９１８で示したように遅延されるとしても、図９Ｃに示したＬＰおよびＨＰ  ＥＧＲ流量設定値の瞬時の増加、および図８Ｄに示したアクチュエータの大きくなった付随的な開放により、図８Ａの線９０９と９０３で示した実際のＨＰ  ＥＧＲ寄与および総ＥＧＲ率が同様に瞬時に増加する。しかし、ＬＰ  ＥＧＲ流量が増加するとき、ＨＰ  ＥＧＲ流量が、部分９１９で示したように減少する。ＬＰ  ＥＧＲからＨＰ  ＥＧＲまでのＥＧＲ流量のこのような一時的な再平均化はＬＰ  ＥＧＲ通路の輸送遅れを補償する。したがって、総ＥＧＲ率は、例えば約１〜３秒以内に目標総ＥＧＲ率設定値に急速に達する。このことは、先行技術と比べて、総ＥＧＲ率の応答性が２倍〜１５倍の増加になることを示している。
【００６９】
図１０Ａ〜図１０Ｄは、従来のハイブリッドＥＧＲ制御スキーム下において、ＨＰ  ＥＧＲ寄与設定値が急激に変更され、その後、急激に元に戻され、一方、例えば触媒の着火が実現されるときに、目標総ＥＧＲフィードフォワード設定値が一定に維持される場合に生じたことを示している。この例において、ＨＰ  ＥＧＲ寄与設定値は、図１０Ｂの線１００２で示したように、８０％の例示的な値から２０％の例示的な値に減少させられる。したがって、対応するＨＰ流量設定値は、図１０Ｃの線１００４で示したように、０．００８ｋｇ／ｓの例示的な値から０．００２ｋｇ／ｓの例示的な値まで減少し、一方、ＬＰ  ＥＧＲ流量設定値は、図１０Ｃの線１００６で示したように、０．００２ｋｇ／ｓの例示的な流量値から０．００８ｋｇ／ｓの例示的な流量値まで増加させられる。同時に、総ＥＧＲ率設定値が、図１０Ａの線１００８で示したように一定に維持され、総ＥＧＲ流量フィードフォワード信号が、図１０Ｃの線１０１０で示したように一定に維持される。したがって、図８Ｄの線１０１２と１０１４で示したように、ＬＰ  ＥＧＲアクチュエータは、ほぼ完全に閉鎖された位置から、さらに開放した位置に向かうように指令され、一方、ＨＰ  ＥＧＲアクチュエータは、さらに閉鎖される位置に向かうように指令される。
【００７０】
結果として、総ＥＧＲ率に対する例示的なＨＰ  ＥＧＲ寄与が、図１０Ａの線１０１６で示したように３２％から８％まで瞬時に減少し始め、ほぼ同時に、総ＥＧＲ率が、図１０Ａの線１０１８で示したように４０％から２０％まで減少する。同様に、例示的なＨＰ  ＥＧＲ寄与が、図１０Ｂの線１０２０で示したように８０％から２０％まで減少する。しかし、このような瞬時の応答にもかかわらず、総ＥＧＲ率に対する実際のＬＰ  ＥＧＲ寄与は、線１０２６の不感時間部分１０２２および傾斜した遅延時間部分１０２４で示したように、同じようには瞬時に応答しない。
【００７１】
このような輸送遅れを補償するために、ＬＰ  ＥＧＲ流量設定値は、線１００６の上昇部分１０２８で示したように、図１０Ｃに示したような目標総ＥＧＲフィードフォワード信号１０１０よりも大きく増加される。同様に、総ＥＧＲ質量流量設定値は、図１０Ｃの線１０２９で示したように０．０１０ｋｇ／ｓの例示的な値から増加する。結果として、図１０Ａのオーバーシュート部分１０３０で示したように、実際の総ＥＧＲ率がオーバーシュートする。ＨＰ  ＥＧＲ寄与がその元の設定値に逆の順序で急激に戻される場合に、同様の現象が発生する。したがって、総ＥＧＲはほぼ一定にならず激しく変化する。
【００７２】
図１１Ａ〜図１１Ｄは、本発明で開示される例示的なＥＧＲ制御方法を用いて、ＨＰ  ＥＧＲ寄与設定値が急激に減少させられ、その直後、急激に増加させられ、一方、例えば触媒着火が実現されるときに、目標総ＥＧＲフィードフォワード設定値が一定に維持される場合に生じたことを示している。この例において、ＨＰ  ＥＧＲ寄与設定値は、図１１Ｂの線１１０２で示したように減少させられる。同時に、ＬＰ  ＥＧＲ流量設定値は、図１１Ｃの線１１０６で示したように増加させられ、ＬＰ  ＥＧＲアクチュエータは、線１１１２で示したように、さらに開放した位置に向かって移動される。しかし、ＬＰ  ＥＧＲ輸送遅れにより、総ＥＧＲ率に対するＬＰ  ＥＧＲ寄与は、図１１Ａの線１１２６の遅延１１２２および遅延時間傾斜１１２４で示したように、瞬時に増加しないかまたは目標値を達成しない。
【００７３】
したがって、図４の制御スキームの付随的なＥＧＲ再平均化によれば、図１１Ｃの線１１０４で示したようなＨＰ  ＥＧＲ流量設定値は、図７の不感時間ブロック７０２の遅延１１２３の後まで、次に、図７の伝達関数４３０の図７の遅延時間ブロック７０４によって規定された遅延時間傾斜１１２５に従って同時に減少させられない。それに応じて、ＨＰ  ＥＧＲアクチュエータは、図１１Ｄの線１１１４で示したように、遅延後におよび遅延時間傾斜に従って、さらに閉鎖される位置に向かって移動される。
【００７４】
結果として、総ＥＧＲ率に対する例示的なＨＰ  ＥＧＲ寄与は、図１１Ａの線１１１６でおよび図１１Ｂの線１１２０で示したように、不感時間後におよび遅延時間傾斜に従って３２％から８％まで減少し、同時に、総ＥＧＲ率に対するＬＰ  ＥＧＲ寄与は、図１１Ａの線１１２６で示したように、不感時間と、遅延時間傾斜の逆数とに従って、８％から３２％まで増加する。同時の再平均化により、図１１Ａの線１１０８と１１３０で示したように、総ＥＧＲ率に関するほぼ一定の実際の値および設定値が得られ、図１１Ｃの線１１１０、１１２９で示したように、ほぼ一定の総ＥＧＲ質量流量設定値およびフィードフォワード値が得られる。ＨＰ  ＥＧＲ寄与が急激に増加させられる場合に、同様の結果が達成される。
【００７５】
実施形態の上記説明は本質的に例示的なものに過ぎず、したがって、それらの実施形態の変形例は、本発明の趣旨および範囲から逸脱しているとみなされるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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