(57)【要約】  ディーゼルエンジン（１０）は、代替的ディーゼル燃焼によって作動する。燃料と給気の混合物の生成は、予測子アルゴリズムモデル（５０）に従って或る特定の入力データについて特定の組をなす値を処理して自己着火θAIの予測時期及びその結果としてのトルクＴＱAIに関するデータ値を生じさせると共に自己着火の予測時期θAI及びその結果としてのトルクＴＱAIをもたらす燃料と空気の制御のためのデータ値を生じさせる。予測子アルゴリズムにより生じたデータ値及び入力データのうちの少なくとも幾つかに関するデータ値を制御アルゴリズム（５２）に従って処理し、この制御アルゴリズムは、制御アルゴリズムによって処理されている入力データのうちの少なくとも幾つかに関するデータ値のうちの任意のものに導入される何らかの外乱δＩＭＴ，δＥＧＲを補償する。これにより、かかる外乱δＩＭＴ，δＥＧＲが存在していても、自己着火の予測時期θAI及びその結果としてのトルクＴＱAIをもたらす補償されたデータ値ＩＶＣ，Ｍfによってシステムを制御する。
2009510326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時には代替的ディーゼル燃焼（ＡＤＣ）プロセスによって作動するマルチシリンダディーゼルエンジン（１０）であって、前記ＡＤＣプロセスにより、ディーゼル燃料をエンジンの上死点（ＴＤＣ）に先立ってシリンダ内に噴射し、前記ディーゼル燃料は、給気と混合して混合気を形成し、この混合気は、圧縮されてサイクルがＴＤＣに近づくと、自己着火する、エンジン（１０）において、
エンジンサイクル中、シリンダ（２０）内で生じた混合気中の燃料を制御する燃料管理システム（２３）と、
エンジンサイクル中、各混合気中の給気を制御する空気管理システム（１２）と、
仮想コントローラを介して前記燃料管理システム（２３）と前記空気管理システム（１２）の両方を制御するプロセッサ利用型エンジン制御システム（３０）とを有し、前記仮想コントローラは、Ａ）予測子アルゴリズムモデル（５０）に従ってエンジンサイクル中の自己着火時期θAI及びその結果としてのトルクＴＱAIを予測する際に有用な或る特定の入力データＮ，ＴＱＤＥＳ，ＥＧＲ，ＩＭＴに関する特定の組をなす値を処理して前記或る特定の入力データに関する前記特定の組をなす値に基づいて予測自己着火時期ＱAIに関するデータ値及びその結果としての予測エンジントルクＴＱAIに関するデータ値を生じさせると共に更に前記或る特定の入力データに関する前記特定の組をなす値に基づいて前記予測自己着火時期θAI及び前記結果としての予測トルクＴＱAIをもたらす前記燃料管理システムの制御のためのデータ値ＩＶＣff及び前記空気管理システムの制御のためのデータ値Ｍfffを生じさせ、Ｂ）前記予測子アルゴリズム（５０）によって生じた前記データ値及び前記入力データのうちの少なくとも幾つかに関するデータ値を制御アルゴリズム（５２）に従って処理し、前記制御アルゴリズム（５２）は、前記制御アルゴリズム（５２）によって処理されている前記入力データのうちの少なくとも幾つかについて前記データ値のうちのどれかに導入される何らかの外乱δＩＭＴ，δＥＧＲに関し、前記空気管理システム及び前記燃料管理システムの制御のためにそれぞれの前記データ値を補償し、その結果、Ｃ）前記空気管理システム及び前記燃料管理システムをそれぞれの補償されたデータ値ＩＶＣ，Ｍfによって制御し、前記補償データ値ＩＶＣ，Ｍfは、前記何らかの外乱が存在している場合でも、前記予測自己着火時期ＱAI及び前記結果としての予測トルクＴＱAIをもたらす、エンジン（１０）。
【請求項２】
前記エンジン（１０）は、前記混合気が圧縮されている状態で、若干量の再循環排気ガスＥＧＲを有し、エンジンサイクル中の前記自己着火時期θAI及び結果としてのトルクＴＱAIを予測する際に有用な前記或る特定の入力データは、大域的エンジン吸気マニホルド温度ＩＭＴデータを表すデータ及び大域的再循環排気ガスＥＧＲデータを表すデータを含む、請求項１記載のエンジン（１０）。
【請求項３】
前記エンジン制御システム（３０）は、多数のシリンダ（２０）の各々内の混合気の制御のためのそれぞれの補償データ値ＩＶＣ，Ｍfを生じさせる前記仮想コントローラを介して前記多数のシリンダ（２０）の各々内の混合気を制御し、前記補償データ値ＩＶＣ，Ｍfは、個々の各前記シリンダ（２０）のところにおける吸気マニホルド温度ＩＭＴと前記大域的吸気マニホルド温度ＩＭＴとの規定された関係によって定められる異なる外乱δＩＭＴが前記シリンダ（２０）に影響を及ぼす吸気マニホルド温度中に存在している場合及び個々の各シリンダ（２０）中の再循環排気ガスＥＧＲと前記大域的再循環排気ガスＥＧＲデータとの規定された関係によって定められる異なる外乱δＩＭＴが前記シリンダ（２０）に影響を及ぼす再循環排気ガスに存在している場合でも前記予測自己着火時期θAI及び前記結果としての予測トルクＴＱAIをもたらす、請求項２記載のエンジン（１０）。
【請求項４】
前記エンジン制御システム（３０）は、多数のシリンダ（２０）の各々内の混合気の制御のためのそれぞれの補償データ値ＩＶＣ，Ｍfを生じさせる前記仮想コントローラを介して多数のシリンダ（２０）の各々内の混合気を制御し、前記補償データ値ＩＶＣ，Ｍfは、前記個々のシリンダ（２０）に別々に影響を及ぼす変数に外乱δＩＭＴ，δＥＧＲが存在している場合でも前記予測自己着火時期θAI及び前記結果としての予測トルクＴＱAIをもたらし、前記外乱δＩＭＴ，δＥＧＲは、個々の各前記シリンダ（２０）のところにおいて、前記変数ＥＧＲ，ＩＭＴと該変数に関する大域的値との規定された関係によって定められる外乱とは異なる影響を前記個々のシリンダ（２０）に及ぼす、請求項１記載のエンジン（１０）。
【請求項５】
前記エンジン（１０）と関連していて、前記変数に関する前記大域的値を決定するデータを提供するセンサ（６０）を有する、請求項４記載のエンジン（１０）。
【請求項６】
シリンダ内における実際の自己着火時期θに関するデータ値及び結果としての実際のトルクＴＱＩに関するデータ値を提供するフィードバック源（５８）を有し、前記データ値は、前記制御アルゴリズムによって前記或る特定の入力データに関する前記特定の組をなす値に基づいて予測自己着火時期θAIに関する前記データ値及び前記結果としてのエンジントルクＴＱAIに関する前記データ値と共に処理されて前記空気管理システム及び前記燃料管理システムの閉ループ制御において前記制御アルゴリズムによって処理されるそれぞれの誤差データ値を生じさせる、請求項１記載のエンジン（１０）。
【請求項７】
時にはＡＤＣプロセスにより作動するマルチシリンダディーゼルエンジン（１０）を作動させる方法であって、前記ＡＤＣプロセスにより、ディーゼル燃料をエンジンＴＤＣに先立ってシリンダ内に噴射し、前記ディーゼル燃料は、給気と混合して混合気を形成し、この混合気は、圧縮されてサイクルがＴＤＣに近づくと、自己着火する、方法において、
燃料管理システム（２３）が噴射する燃料の量及び空気管理システム（１２）がエンジンサイクル中、エンジンシリンダ（２０）内に導入できる給気の量を制御して混合気を生じさせるステップを有し、前記ステップを実施するのに、Ａ）処理システム内の仮想コントローラで予測子アルゴリズムモデルに従ってエンジンサイクル中の自己着火時期θAI及びその結果としてのトルクＴＱAIを予測する際に有用な或る特定の入力データに関する特定の組をなす値を処理して前記或る特定の入力データに関する前記特定の組をなす値に基づいて予測自己着火時期ＱAIに関するデータ値及びその結果としての予測エンジントルクＴＱAIに関するデータ値を生じさせると共に更に前記或る特定の入力データに関する前記特定の組をなす値に基づいて前記予測自己着火時期θAI及び前記結果としての予測トルクＴＱAIをもたらす前記燃料管理システムの制御のためのデータ値及び前記空気管理システムの制御のためのデータ値を生じさせ、Ｂ）前記予測子アルゴリズムによって生じた前記データ値及び前記入力データのうちの少なくとも幾つかに関するデータ値を前記仮想コントローラで制御アルゴリズムに従って処理し、前記制御アルゴリズムは、前記制御アルゴリズムによって処理されている前記入力データのうちの少なくとも幾つかについて前記データ値のうちのどれかに導入される何らかの外乱δＩＭＴ，δＥＧＲに関し、前記空気管理システム及び前記燃料管理システムの制御のためにそれぞれの前記データ値を補償し、その結果、Ｃ）前記空気管理システム及び前記燃料管理システムをそれぞれの補償されたデータ値ＩＶＣ，Ｍfによって制御し、前記補償データ値ＩＶＣ，Ｍfにより、自己着火が前記予測自己着火時期θAIで生じ、前記何らかの外乱δＩＭＴ，δＥＧＲが存在している場合でも前記結果としてのトルクＴＱAIをもたらす、方法。
【請求項８】
前記エンジン（１０）は、前記混合気が圧縮されている状態で、若干量の再循環排気ガスＥＧＲを有し、エンジンサイクル中の前記自己着火時期θAI及び結果としてのトルクＴＱAIを予測する際に有用な前記或る特定の入力データの処理は、大域的エンジン吸気マニホルド温度ＩＭＴデータを表すデータ及び大域的再循環排気ガスＥＧＲデータを表すデータを処理するステップを含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
多数のシリンダ（２０）の各々内の混合気の制御のためのそれぞれの補償データ値ＩＶＣ，Ｍfを生じさせる前記仮想コントローラを介して前記多数のシリンダ（２０）の各々内の混合気を制御するステップを有し、前記補償データ値ＩＶＣ，Ｍfは、個々の各前記シリンダ（２０）のところにおける吸気マニホルド温度ＩＭＴと前記大域的吸気マニホルド温度ＩＭＴとの規定された関係によって定められる外乱とは異なる影響を前記シリンダ（２０）に及ぼす外乱δＩＭＴが吸気マニホルド温度中に存在している場合及び個々の各シリンダ（２０）中の再循環排気ガスＥＧＲと前記大域的再循環排気ガスＥＧＲデータとの規定された関係によって定められる外乱とは異なる影響を前記シリンダ（２０）に及ぼす外乱δＩＭＴが再循環排気ガスに存在している場合でも前記予測自己着火時期θAI及び前記結果としての予測トルクＴＱAIをもたらす、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記制御アルゴリズムによって処理されている前記入力データのうちの少なくとも幾つかに関する前記データ値のうちの１つに外乱δＩＭＴ，δＥＧＲを、特定のシリンダ（２０）のところにおける或る特定の変数の規定された関係を前記特定のシリンダ（２０）以外のところで測定された前記変数ＩＭＴ，ＥＧＲに関するデータ値と相関させるデータ値として導入するステップを有する、請求項７記載の方法。
【請求項１１】
前記エンジンと関連したセンサ（６０）によって前記変数に関する前記データ値ＩＭＴ，ＥＧＲを測定するステップを有する、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
予測自己着火時期θAIに関する前記データ値、前記或る特定の入力データに関する前記特定の組をなす値に基づく結果としてのエンジントルクＴＱAIに関する前記データ値、シリンダ内における実際の自己着火時期θに関するデータ値、及び結果としての実際のトルクＴＱＩに関するデータ値を処理してそれぞれの誤差データ値を生じさせ、前記誤差データ値を前記空気管理システム及び前記燃料管理システムの閉ループ制御で処理するステップを有する、請求項７記載の方法。
【請求項１３】
時にはＡＤＣプロセスによって作動するマルチシリンダディーゼルエンジン（１０）であって、前記ＡＤＣプロセスにより、ディーゼル燃料をエンジンＴＤＣに先立ってシリンダ（２０）内に噴射し、前記ディーゼル燃料は、給気と混合して混合気を形成し、この混合気は、圧縮されてサイクルがＴＤＣに近づくと、自己着火する、エンジン（１０）において、
エンジンサイクル中、シリンダ（２０）内で生じた混合気中の燃料を制御する燃料管理システム（２３）と、
エンジンサイクル中、各混合気中の給気を制御する空気管理システム（１２）と、
仮想コントローラを介して前記燃料管理システム（２３）と前記空気管理システム（１２）の両方を制御するプロセッサ利用型エンジン制御システム（３０）とを有し、前記仮想コントローラは、制御アルゴリズムを実行して、生じる混合気中の燃料を制御するための前記燃料管理システム（２３）に関するデータ値及び前記生じた混合気中の給気を制御するための前記空気管理システム（１２）に関するデータ値を生じさせ、前記制御アルゴリズムは、所望のトルクＴＱAIと実際のトルクＴＱＩとの差を表すトルク誤差データ及び所望の自己着火時期θAIと実際の自己着火時期θとの差を表す自己着火時期誤差データを、前記燃料管理システムに関する前記データ値に対する調整を少なくとも前記トルク誤差データに関連させる数学的関数に従って処理するステップと、トルク誤差データ及び自己着火時期誤差データを、前記空気管理システムに関する前記データ値に対する調整を前記トルク誤差データと前記自己着火時期誤差データの両方に関連させる数学的関数に従って処理するステップとを有する、エンジン（１０）。
【請求項１４】
前記空気管理システムは、前記シリンダ（２０）のところに位置する吸気弁（２４）の作動タイミングを制御する可変弁調時システム（２８）を有し、前記生じた混合気中の給気を制御するための前記空気管理システム（１２）に関する前記データ値は、吸気弁の閉鎖時期を制御する、請求項１３記載のエンジン（１０）。
【請求項１５】
前記エンジン制御システム（３０）は、自己着火時期θAIに関する予測データ値及び結果としてのトルクＴＱAIに関する予測データ値を生じさせるステップを実行する予測子アルゴリズムを更に有し、前記制御アルゴリズムを実行する際、前記仮想コントローラは、自己着火時期θAIに関する前記予測データ値を所望の自己着火時期に関する前記データ値として用いると共に結果としてのエンジントルクＴＱAIに関する前記予測データ値を所望のエンジントルクに関する前記データ値として用いる、請求項１３記載のエンジン（１０）。
【請求項１６】
前記予測子アルゴリズムは、前記燃料管理システム（２３）の制御のためのデータ値及び前記空気管理システム（１２）の制御のためのデータ値を生じさせるステップを更に実行し、前記データ値は、前記予測子アルゴリズムによって処理された或る特定の入力データに関する特定の組をなすデータ値に基づいて前記予測自己着火時期θAI及び結果としてのトルクＴＱAIをもたらし、前記制御アルゴリズムは、前記予測子アルゴリズムによって生じた前記燃料管理システム（２３）及び前記空気管理システム（１２）の制御のための前記データ値及び前記予測子アルゴリズムによって処理された前記或る特定の入力データのうちの少なくとも幾つかに関する前記特定のデータ値を処理して前記制御アルゴリズムによって処理されている前記或る特定の入力データのうちの少なくとも幾つかに関する前記データ値のうちの任意のものに導入される何らかの外乱δＩＭＴ，δＥＧＲに関し、前記予測子アルゴリズムによって生じた前記燃料管理システム及び前記空気管理システムの制御のための前記データ値を補償し、その結果、前記燃料管理システム及び前記空気管理システムを、前記何らかの外乱δＩＭＴ，δＥＧＲが存在している場合でも、前記予測自己着火時期θAI及び前記結果としての予測トルクＴＱAIを生じさせるためのそれぞれの補償データ値ＩＶＣ，Ｍfによって制御する、請求項１５記載のエンジン（１０）。
【請求項１７】
前記エンジン制御システム（３０）は、前記仮想コントローラにより多数のシリンダ（２０）の各々の中の混合気を制御し、前記仮想コントローラは、各前記シリンダ（２０）内の混合気の制御のためのそれぞれの補償されたデータ値ＩＶＣ，Ｍfを生じさせ、前記補償データ値は、前記シリンダ（２０）に影響を及ぼす変数に、個々の各前記シリンダ（２０）のところにおける前記変数ＩＭＴ，ＥＧＲと該変数に関する大域的値との規定された関係によって定められる異なる外乱δＩＭＴ，δＥＧＲが存在している場合でも、前記予測自己着火時期θAI及び前記結果としてのトルクＴＱAIを生じさせる、請求項１６記載のエンジン（１０）。
【請求項１８】
時にはＡＤＣプロセスにより作動するマルチシリンダディーゼルエンジン（１０）を作動させる方法であって、前記ＡＤＣプロセスにより、ディーゼル燃料をエンジンＴＤＣに先立ってシリンダ内に噴射し、前記ディーゼル燃料は、給気と混合して混合気を形成し、この混合気は、圧縮されてサイクルがＴＤＣに近づくと、自己着火する、方法において、
制御アルゴリズムを実行する仮想コントローラにより燃料管理システム（２３）と空気管理システム（１２）の両方を制御するステップを有し、前記制御アルゴリズムは、生じる混合気中の燃料を制御するための前記燃料管理システムに関するデータ値及び前記生じた混合気中の給気を制御するための前記空気管理システムに関するデータ値を生じさせ、前記制御アルゴリズムは、所望のトルクＴＱAIと実際のトルクＴＱＩとの差を表すトルク誤差データ値及び所望の自己着火時期θAIと実際の自己着火時期θとの差を表す自己着火時期誤差データ値を、それぞれ、前記燃料管理システム（２３）に関する前記データ値に対する調整を少なくとも前記トルク誤差データに関連させる数学的関数及び前記空気管理システム（１２）に関する前記データ値に対する調整を前記トルク誤差データと前記自己着火時期誤差データの両方に関連させる数学的関数に従って計算する、方法。
【請求項１９】
前記シリンダ（２０）のところの吸気弁（２４）の動作時期を、前記生じた混合気中の給気を制御して吸気弁閉鎖時期を制御するための前記空気管理システム（１２）に関する前記データ値を用いて制御することにより前記空気管理システム（１２）を制御するステップを有する、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
自己着火時期θAIに関する予測データ値及び結果としてのトルクＴＱAIに関する予測データ値を生じさせる予測子アルゴリズムのステップを実行するステップと、前記制御アルゴリズムの実行中、自己着火時期θAIに関する前記予測データ値を所望の自己着火時期に関する前記データ値として用いると共に結果としてのエンジントルクＴＱAIに関する前記予測データ値を所望のエンジントルクに関する前記データ値として用いるステップとを更に有する、請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
前記方法は、前記燃料管理システム（２３）の制御のためのデータ値及び前記空気管理システム（１２）の制御のためのデータ値も又生じさせる前記予測子アルゴリズムのステップを実行するステップを更に有し、前記データ値は、前記予測子アルゴリズムの実行中に処理された或る特定の入力データに関する特定の組をなすデータ値に基づいて前記予測自己着火時期θAI及び結果としてのトルクＴＱAIをもたらし、前記方法は、前記予測子アルゴリズムによって生じた前記燃料管理システム（２３）及び前記空気管理システム（１２）の制御のための前記データ値及び前記予測子アルゴリズムによって処理された前記或る特定の入力データのうちの少なくとも幾つかに関する前記特定のデータ値を処理して前記制御アルゴリズムによって処理されている前記或る特定の入力データのうちの少なくとも幾つかに関する前記データ値のうちの任意のものに導入される何らかの外乱δＩＭＴ，δＥＧＲに関し、前記予測子アルゴリズムによって生じた前記燃料管理システム及び前記空気管理システムの制御のための前記データ値を補償し、その結果、前記燃料管理システム及び前記空気管理システムを、前記何らかの外乱δＩＭＴ，δＥＧＲが存在している場合でも、前記予測自己着火時期θAI及び前記結果としての予測トルクＴＱAIを生じさせるためのそれぞれの補償データ値ＩＶＣ，Ｍfによって制御する前記制御アルゴリズムのステップを実行するステップを更に有する、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
多数のシリンダ（２０）の各々の中の混合気を、各前記シリンダ（２０）内の混合気の制御のためのそれぞれの補償されたデータ値ＩＶＣ，Ｍfにより制御するステップを有し、前記補償データ値は、前記シリンダ（２０）に影響を及ぼす変数ＩＭＴ，ＥＧＲに、個々の各前記シリンダ（２０）のところにおける前記変数と該変数に関する大域的値との規定された関係によって定められる異なる外乱δＩＭＴ，δＥＧＲが存在している場合でも、前記予測自己着火時期θAI及び前記結果としてのトルクＴＱAIを生じさせる、請求項２１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混合気がエンジンシリンダ内で圧縮されているとき、時には、混合気の自己着火を生じさせるための代替的ディーゼル燃焼（ＡＤＣ）プロセス、例えばＨＣＣＩ、ＣＡＩ、ＤＣＣＳ又はＨＰＣＳによって作動するディーゼルエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＣＣＩ（均質チャージ圧縮着火）は、エンジンサイクルの圧縮上昇行程中、エンジンシリンダ内部に実質的に均質の空気と燃料のチャージ（混合気）を作る仕方でディーゼルエンジンに燃料供給する公知のプロセスである。チャージについて所望量の燃料をシリンダ内へ噴射して実質的に均質の空気と燃料の混合気を作った後、上昇行程中のピストンによるチャージの圧縮の増大により、上死点（ＴＤＣ）又はその近傍でチャージの自己着火を生じさせるのに十分大きな圧力が生じる。自己着火は、混合気内の種々の場所で気化燃料の実質的に同時の自然燃焼として起こる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＨＣＣＩの属性のうちの１つは、比較的リーンな、即ち希薄な混合気を燃焼させることができ、それにより燃焼温度が比較的低く保たれるということにある。比較的高い燃焼温度の発生を回避することにより、ＨＣＣＩは、エンジン排気ガスの望ましくない成分であるＮＯXの顕著な減少をもたらすことができる。
【０００４】
ＨＣＣＩのもう１つの属性は、実質的に均質の空気と燃料のチャージの自己着火が、より完全な燃焼を生じさせ、その結果エンジン排気物中のスート（すす状物質）が比較的少ないということにある。
【０００５】
したがって、テールパイプ（尾筒）放出物の減少に関するＨＣＣＩの潜在的な利益は、かなり顕著であり、したがって、ＨＣＣＩは、エンジンリサーチ及びデザイン業界における科学者及び技術者による活発な研究及び開発の主題である。
【０００６】
ＨＣＣＩは、圧縮着火エンジン用の幾つかの代替的な燃焼プロセスのうちの１つであると考えることができる。代替的な燃焼プロセスと考えることができる他のプロセスとしては、制御自己着火（Controlled Auto-Ignition：ＣＡＩ）、希薄制御燃焼システム（Dilution Controlled Combustion Systems：ＤＣＣＳ）、及び高度予備混合燃焼システム（Highly Premixed Combustion Systems：ＨＰＣＳ）が挙げられる。
【０００７】
代替的な燃焼システム又はプロセスがどのような名前で呼ばれるにせよ、共通の属性は、燃料をＴＤＣの十分手前でシリンダ内に噴射して自己着火が上死点（ＴＤＣ）又はその近傍で生じるまでますます圧縮される空気と燃料のチャージを形成することにある。
【０００８】
かかる代替的なプロセスが任意特定のエンジンに関してエンジン作動の全範囲にわたり適切でない場合、エンジンに伝統的な従来型ディーゼル方式で燃料供給する場合があり、かかる伝統的な従来型ディーゼル方式では、典型的には圧縮が最大である上死点又はその間近で、燃料がシリンダ内に噴射されたときに、燃料の即時着火を生じさせる程度まで給気を圧縮する。
【０００９】
燃料をエンジンサイクル中エンジン作動の全範囲にわたって、種々の噴射圧力で、種々の時期に、種々の持続時間の間、噴射できる、燃料噴射を正確に制御できるプロセッサ制御型燃料噴射システムを利用した場合、ディーゼルエンジンは、代替的な燃焼プロセス及び（又は）伝統的なディーゼル燃焼方式により作動可能な状態になる。可変弁作動システムの出現により、エンジン弁のタイミング（開閉時期）を種々の仕方で且つ正確にプロセッサにより制御できる。
【００１０】
後の記載により説明するように、本発明は、エンジン排出エミッション（engine-out emissions）の著しい減少によりディーゼルエンジンを改良することができる仕方で有効圧縮比を制御するかかる可変弁作動システムの能力を利用する。実際には、弁作動モードの中には、ささやかな程度の燃料経済性の向上を伴うものさえある。
【００１１】
自動車に動力供給するディーゼルエンジンは、自動車とエンジンの両方へのエンジン作動に影響を与える種々の入力に応じて、種々の速度及び負荷で作動するので、燃料供給要件は、速度及び負荷の変化につれて変化する。関連の処理システムは、パラメータ、例えばエンジン速度及びエンジン負荷を表すデータを処理して、エンジン速度とエンジン負荷の種々の組合せに関して燃料噴射システムの適正な制御を保証する特定の作動条件について所望のエンジン燃料供給を設定する制御データを生じさせる。
【００１２】
また、可変弁作動システムをエンジン速度と負荷の条件に応じて種々の仕方で制御すると、かかる条件に適した有効圧縮比を得ることができる。有効圧縮比の適正な制御は、最適エンジン性能を保証すると共に適用されるエンジン排出エミッション仕様に従う上で重要である。制御アルゴリズムは、燃料制御アルゴリズムによって定められた燃料供給と関連して、シリンダ内混合気の自己着火が特定のエンジン速度で所望のトルクを生じさせるエンジンサイクル中の所望の時期に起こるようにする所望の有効圧縮比を固定しようとする。
【００１３】
燃料供給とシリンダ弁タイミングの両方が良好に制御されている場合であっても、自己着火及び結果としてのトルクにシリンダごとのばらつき及び（又は）サイクルごとのばらつきを生じさせる外乱が、エンジン内に存在している場合がある。自己着火が早すぎると、潜在的に損傷をもたらすエンジンノックのような或る特定の望ましくない結果が生じる場合がある。自己着火が遅すぎると、その結果として、出力が低下する場合がある。これら外乱は、典型的には、各シリンダがエンジン内の別々の場所に位置し、したがって、他のシリンダとは僅かであるが、それにもかかわらず相当な温度差で作動する場合があると共に（或いは）給気が吸気マニホルドに入る箇所から見て、他のシリンダとは異なる距離のところに位置している場合があるので、特定のエンジンの設計において本来的に存在している場合がある。
【００１４】
空気と燃料の両方の管理は、ディーゼルエンジンが代替的燃焼プロセスによって作動しているときのエンジンサイクル中、所望の時期に自己着火を達成する上で重要である。プロセッサ制御型可変弁作動システムを利用できると、シリンダ内への空気流を管理して各シリンダ内で圧縮される混合気中の給気の所望の量を達成する仕方でエンジン弁を作動させることができる。同様に、混合気中の燃料の量をプロセッサ制御型燃料系統によって良好に制御することができる。エンジン作動条件が変化すると、変化している条件に適切な仕方で燃料と空気を変化させることができる。
【００１５】
ＨＣＣＩ、ＤＣＣＳ、ＨＰＣＳ、及び他の代替的内燃プロセスは、理論的と実験的の双方において、ＮＯX及びスートを含むエンジン排出エミッションレベルの著しい減少の可能性を示した。これら減少を達成するのに有効に使用できる要因のうちの１つは、有効圧縮比である。有効圧縮比に関して業界で認められている定義は、圧縮行程の終わりでのシリンダ内圧力と有効吸気行程の終わりでのシリンダ内圧力の比であると考えられる。シリンダに入るようになる給気の量を制御することにより、有効圧縮比が制御されることになる。
【００１６】
本発明は、エンジンが稼働している速度で所望のトルクをもたらすようエンジンサイクル中の適当な時期に自己着火する混合気を達成するための可変弁作動及び燃料制御方式を採用する。
【００１７】
変数としては、吸気マニホルド温度及び排出ガス再循環が挙げられる。
【００１８】
本発明は、燃料が圧縮上昇行程中の比較的早期にシリンダ内に導入され、自己着火が十分に遅らされて自己着火が実際に起こる前に燃料と給気が良好に混じり合うことができるようにする場合に生じる傾向のある自己着火の特性のばらつき（例えば、特定のシリンダ内におけるサイクルごとの自己着火時期のばらつき又はシリンダごとのばらつき）を最小限に抑えるよう或る特定の変数（制御変数）を制御しようとするものである。
【００１９】
或る特定の変数（外乱変数及び操作変数）は、自己着火に影響を及ぼす。自己着火に影響を及ぼす一変数は、圧縮中の混合気の温度である。その温度を適正に制御すると、深刻なノックを生じさせ、エンジン損傷を招く場合のある時期尚早な自己着火を回避することができる。混合気温度を制御しようとする或る特定の先行技術の試みは、（ａ）混合気の均質性を高めるようピストンの幾何学的形状を最適化すること、（ｂ）シリンダ内温度の上昇を制限するよう有効圧縮比を制限すること（ディーゼル燃料又は高セタン価燃料の場合、これら燃料は、ガソリン燃料と比較して着火しやすいので圧縮比を低くすることが望ましい）、（ｃ）燃料噴射方式の最適化（例えば、多数回の噴射の順番及び相対的な貢献）、（ｄ）排気ガス再循環（ＥＧＲ）の量及びＥＧＲ温度の最適化、及び（ｅ）弁タイミング順序の最適化に関するものであった。
【００２０】
本発明は、自己着火プロセスに影響を及ぼす多数のノイズ源（外乱変数）の影響を抑制する仕方で制御フェンスを補償する制御方式を提供する。従来の技術は、ノイズの影響を最小限に抑える技術的努力において或る特定のハードウェアの追加又は改造を採用したが、本発明は、エンジン内に見受けられる典型的な外乱によって生じるエンジンミスファイアに対処するモデルベース対策を具体化する。ミスファイアを抑制することにより、本発明は、堅実な自己着火プロセスを提供する。
【００２１】
外乱は、種々の仕方で、例えば、種々のシリンダの不均一な冷却、個々のシリンダに至る吸気系統中の理想的ではない空気流パターンに起因した各シリンダのところでの空気チャージのばらつき、不均一な点火順序、及びＥＧＲガスの不均等な分布に起因して生じる場合がある。本発明の方式は、各シリンダインジェクタ及び弁タイミングを各シリンダのところで調整することができる可変弁調時機構に対する制御を可能にする。本明細書において説明する開示された実施形態は、個々のシリンダ燃料供給及び吸気弁閉鎖を操作変数として制御し、他方、外乱変数として言及した外乱のような外乱の存在を計算に入れて所望のトルクを生じさせるようエンジンサイクル中の適切な時期に自己着火を生じさせる空気管理システム及び燃料管理システムの制御のための値を生じさせる。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、エンジン排出エミッションを減少させることができるだけでなく自動車のエンジン性能の他の観点の改善に寄与することができると考えられる。さらに、本発明は、制御方式に具体化されるので、既に電子エンジン制御システム及び可変弁作動システムを搭載した製品としての車両に費用効果の良い仕方で具体化できる。
【００２３】
種々の特許文献及び非特許文献で開示された種々の機構体を用いると、エンジンのＥＣＲの変化を生じさせることができる。種々の例が、共通所有者の米国特許第６，０４４，８１５号明細書及び同第６，２６３，８４２号明細書に記載されている。これらの例は、個々の弁を変えることができると共に良好な燃焼制御が行われるよう個々のシリンダを制御でき、エンジン内における種々のシリンダ配置状態に起因して生じるチャージ温度の差を補償する際に有効な油圧支援型エンジン弁アクチュエータを有する。
【００２４】
本発明は、エンジン排出物中の望ましくない成分、特にスート及びＮＯXの生成を一段と減少させることを含む目的に向かってディーゼルエンジンへの択一的燃焼プロセスの使用を促進するエンジン、システム及び方法に関する。本発明は、空気管理方式及び燃料管理方式に具体化される。空気管理方式は、吸気弁開閉を制御するために可変作動作を利用する。これらの方式は、エンジン制御システムの関連の処理システムにおける適当なプログラミングによって具体化される。
【００２５】
本発明の１つの属概念としての特徴は、圧縮着火エンジンを作動させる方法に関し、圧縮着火エンジンは、圧縮着火エンジンに燃料を供給する燃料供給系統と個々のエンジンシリンダに合わせて吸気系統を開閉する吸気弁の作動を制御する可変弁作動システムの両方を制御するプロセッサ利用型エンジン制御システムを有する。
【００２６】
本方法は、或る特定のデータを処理してエンジンシリンダに燃料供給する燃料供給データとエンジンシリンダのための吸気弁を作動させる吸気弁作動データの両方を生じさせるステップを有する。吸気弁作動データは、制御システム内に格納されていて、シリンダ内での燃料の自己着火の開始が規定温度範囲内のシリンダ内温度で上死点に先立って圧縮行程中で生じるようにするためにシリンダのＥＣＲを制御するアルゴリズムを実行することにより生じる。燃料供給データに従ってシリンダに燃料供給する。
【００２７】
吸気弁作動データに従って可変弁作動システムを制御してシリンダ内における燃料の自己着火の開始が規定温度範囲内のシリンダ内温度で上死点に先立って圧縮行程中で生じるようにする量で空気が吸気系統から吸気弁を通ってシリンダ内に流れることができるようにする。
【００２８】
別の属概念としての特徴は、圧縮着火エンジンであって、エンジンを作動させるよう内部で燃焼が生じるシリンダと、シリンダに燃料供給する燃料供給システムと、給気をシリンダ内に導入する吸気系統であって、個々のエンジンシリンダに合わせて吸気系統を開閉する吸気弁の作動を制御する可変弁作動システムを含む吸気系統と、燃料供給システムと可変弁作動システムの両方を制御するプロセッサ利用型エンジン制御システムとを有する圧縮着火エンジンに関する。
【００２９】
制御システムの処理部分は、或る特定のデータを処理してエンジンシリンダに燃料供給する燃料供給データ及びシリンダ吸気弁を作動させる吸気弁作動データ生じさせる。
【００３０】
吸気弁作動データは、制御システム内に格納されていて、シリンダ内での燃料の自己着火の開始が規定温度範囲内のシリンダ内温度で上死点に先立って圧縮行程中で起こるようにするためにシリンダのＥＣＲを制御するアルゴリズムを実行することにより得られる。
【００３１】
上述の方法と上述のエンジンの両方の具体的な特徴は、吸気弁が、圧縮行程の直前の吸気行程の開始時又はその近くで開き始め、吸気行程の終了前に閉じ始めるということにある。閉鎖は、シリンダ内温度の幾分かの減少を生じさせるのに十分、吸気行程の残部の間、シリンダ内空気を膨張させることができるよう吸気行程の終了よりも十分前に起こる。
【００３２】
本発明の上記特徴及び利点並びに他の特徴及び利点は、本発明を実施するためにこの時点で計画された最適対応を示す本発明の現時点において好ましい実施形態についての以下の開示で理解されよう。本明細書には、後で概略的に説明する図面が添付されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図１は、本発明の原理を具体化した例示の内燃エンジン１０の幾つかの部分を示している。エンジン１０は、燃焼用の給気をエンジンに流入させる吸気系統１２及び燃焼の結果として生じた排気ガスをエンジンから流出させる排気系統１４を有している。エンジン１０は、圧縮着火の原理で作動し、ターボ過給機１６によりターボ過給され、このターボ過給機は、排気系統中に設けられたタービン１６Ｔ及びと吸気系統中に設けられたコンプレッサ１６Ｃを有している。エンジン１０は、自動車、例えばトラックの原動機として用いられる場合、ドライブトレイン１８を介して、この車両を推進する被動輪に結合される。
【００３４】
エンジン１０は、燃焼チャンバを形成する多数のシリンダ２０（直列型かＶ型かのいずれかである）を有し、燃料が、燃料管理システム２３の要素としての燃料インジェクタ２２によってこの燃焼チャンバ内に噴射されて吸気系統１２を通って流入した給気と混ざり合う。シリンダ２０内で往復動するピストンは、エンジンクランクシャフトに結合されている。
【００３５】
各シリンダ１６内の混合物、即ち混合気は、エンジンサイクルがその圧縮段階からその動力段階に移るときに対応のピストンにより作られる圧力の下で燃焼し、それにより、クランクシャフトを駆動し、それによりトルクが、ドライブトレインを介して、その車両を推進する車輪に伝達される。燃焼に起因して生じるガスは、排気系統１４を介して排気される。
【００３６】
エンジン１０は、シリンダ２０と関連した吸気弁２４及び排気弁２６を有している。可変弁作動システム２８が、少なくとも吸気弁を開閉し、又、排気弁を開閉する場合がある空気管理システムの一部として設けられている。各シリンダは、少なくとも１つの吸気弁及び少なくとも１つの排気弁を有している。
【００３７】
エンジン１０は、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）３０を更に有し、このＥＣＳは、種々のデータを処理してエンジン作動の種々の側面を制御するデータを生じさせる１つ又は２つ以上のプロセッサを有する。ＥＣＵ３０は、燃料系統２３と可変弁作動システム２８の両方との適当なインターフェイスを介して働いて各燃料インジェクタにより噴射される燃料のタイミング及び量並びに少なくとも吸気弁の閉鎖を制御する。
【００３８】
代表的な可変弁作動システムとしては、エンジン内におけるシリンダの特定の配置状態に起因した或る特定の変数、例えば温度に関するシリンダ毎のばらつきを補償するよう基本的な弁作動プロフィールを特定の各シリンダについて調節できる装置が挙げられる。シー・ヴァフィディス（C. Vafidis）著論文「ジ・アプリケーション・オブ・アン・エレクトロ−ハイドローリック・ブイブイエー・システム・オン・ア・パッセンジャー・カー・シーアール・ディーゼル・エンジン（The Application of an Electro-Hydraulic VVA System on a Passenger Car C.R. Diesel Engine）」（ＡＴＡ  ２０Ａ２０１１）は、かかるシステムを記載している。この論文は、２０００年１０月１２日及び１３日にイタリア国ポルト・セルヴォで開催されたザ・フューチャー・オブ・ディーゼル・エンジン・テクノロジー（The Future of Diesel Engine Technology）に関するＡＴＡ（Associacioni Tecnica De Automobile）会議で提出された。
【００３９】
シリンダに関するエンジンサイクル中、シリンダ内に噴射される燃料の量とシリンダ内に導入可能な給気の量の両方を制御することにより、結果として得られる混合気中の空気と燃料の割合が制御される。シリンダ内に噴射されるディーゼル燃料の量は、ＥＣＵ３０によって行われる計算によって定められ、ＥＣＵ３０は、かかる決定及び計算された量を噴射させる結果としての燃料インジェクタ作動に関連したデータを処理する。シリンダ内に導入される給気の量は、ＥＣＵ３０によって行われる計算によって定められ、ＥＣＵ３０は、かかる決定及び圧縮上昇行程中の適当な時期でのシリンダの１つ又は複数の吸気弁の結果としての閉鎖に関するデータを処理する。
【００４０】
混合気の生成は、着火が起こる前に燃料が空気と混じり合うことができるようにするのに十分早期に生じる。混合気に加えられる漸増圧力の結果として、最終的に、エンジンの上死点（ＴＤＣ）の近傍又はその箇所でその自己着火が生じる。エンジンを所望の速度及び所望のトルクで稼働させるよう燃料と空気の割合を適切に制御することにより、自己着火が、エンジンの所望の作動を生じさせるのに適した時点で生じる。
【００４１】
テールパイプ（尾筒）エミッションを制御するため、エンジン１０は、制御された量の排気ガスを排気系統１４中のＥＧＲループ３２中に再循環させるよう作動する。ＥＧＲループ３２は、エンジン排気マニホルド３８から来たエンジン排出物の入口、高温状態の排気ガスを冷却するＥＧＲ冷却器３４及び開くと、冷却された排気ガスを吸気系統１２の出口開口部に送るＥＧＲ弁３６を有している。排気ガスがループ３２を通って流れることができる程度は、弁３６がどれほど遠くまで開くかによって設定され、これは、ＥＣＵ３０の制御下にあり、ＥＣＵ３０は、弁開放量を設定するパラメータＥＧＲＰの値を決定する際に有用なデータを処理する。それ故、弁３６が開かれた状態で、幾分かの量の排気ガスを、吸気系統１２の中間冷却器４０からエンジン吸気マニホルド４２に流れる給気に同伴させることによりシリンダ内の混合気に追加する。
【００４２】
シリンダ内圧力を測定してこれに対応したデータ信号をＥＣＵ３０に提供するために各シリンダ２０と関連してそれぞれ圧力変換器４４が設けられている。
【００４３】
図２は、本発明の原理に従ってエンジン１０の作動と関連した或る特定の入力変数及び或る特定の出力変数を示している。入力変数は、外乱変数と操作変数にグループ分けされている。出力変数は、制御変数である。
【００４４】
操作変数は、エンジン燃料供給ｍf及び吸気弁閉鎖ＩＶＣである。外乱変数は、吸気マニホルド温度及び排気ガス再循環である。制御変数は、エンジンサイクル中のエンジントルクＴＱＩ及び自己着火時期θである。
【００４５】
ＥＣＵ３０は、燃料管理システム及び空気管理システムをそれぞれ制御する基本的な燃料管理方式及び基本的な空気管理方式のためのアルゴリズムを有する。燃料は、シリンダ内に噴射される量の制御によって管理され、その量は、燃料インジェクタ２２の作動に関連したパラメータ、例えば噴射圧力及びインジェクタ開放時期を制御することにより制御される。空気は、エンジンサイクル中のシリンダの１つ又は複数の吸気弁が閉鎖状態に作動される時期によって管理される。それ故、パラメータｍfは、混合気を形成するようエンジンサイクル中にシリンダ内に噴射されるべき燃料の標的量を表す変数であり、パラメータＩＶＣは、そのシリンダのための吸気弁閉鎖を表す変数である。エンジン速度及び負荷が変化すると、操作変数が変化してエンジンは、その負荷に適正なトルクを所望の速度で送り出す仕方で作動する。エンジン制御方式の当業者であれば理解されるように、種々の他の要因（本明細書では具体的には説明されていない）は、エンジン燃料供給ｍf及び吸気弁閉鎖ＩＶＣに関する実際のデータ値を定める処理に影響を及ぼす。
【００４６】
シリンダと関連した変数がシリンダごとに一定であるとすれば、各シリンダに全く同一の仕方で空気及び燃料をチャージする。実際のエンジンでは、これは、そのようにはならないことが一般的である。吸気マニホルド温度及びＥＧＲのような変数のシリンダごとのばらつきは、存在している可能性が多分にある。本発明は、これらのばらつきを外乱変数として考慮に入れる。
【００４７】
給気が特定の入口場所で吸気マニホルド４２に入る場合、特定のシリンダに入る給気の実際の量は、或る程度は、その１つ又は複数の吸気弁が給気入口場所からどれほどの距離を置いているかで決まるものと思われる。同じことは、再循環排気ガスについて言える。本発明は、実際のエンジンをモデル化して関連のシリンダごとのばらつき及び（又は）サイクルごとのばらつきを把握することを前提としている。モデル５０は、全体が図２に示されている。このモデルがエンジン制御方式においてどのように具体化されているかが、図３に示されている。
【００４８】
モデル５０は、自己着火予測コントローラ５２と関連している。モデル５０は、ＥＣＵ３０によって実施される処理により繰り返し実行され、ひとまとまりとなって、エンジン燃料供給及び吸気弁閉鎖を制御する仮想コントローラを形成するアルゴリズムを有する。
【００４９】
モデル５０は、予測子アルゴリズムモデルに従ってエンジンサイクル中の自己着火の開始及び結果としてのトルクを予測する上で有用な或る特定の入力データに関する特定の組をなす値を処理する。特定の入力データは、エンジン速度Ｎ、所望のトルクＴＱＤＥＳ、排気ガス再循環ＥＧＲ及び吸気マニホルドＩＭＴを含む。処理により、予測される自己着火の開始θAIに関するデータ値及び結果としてのエンジントルクＴＱAIに関するデータ値が生じる。
【００５０】
処理の別の結果として、燃料管理システムの制御ためのデータ値及び空気管理システムの制御のためのデータ値が生じ、かかるデータ値は、予測自己着火開始及び結果としてのトルクをもたらす。これら２つのデータ値は、ＩＶＣff及びＭfffである。
【００５１】
トルクＴＱAI及びθAIに関するデータ値をそれぞれ代数的加算機能５４，５６に入力し、かかる代数的加算機能は、それぞれ、ＴＱAIともたらされている実際のトルクＴＱとの差及びθAIと自己着火が起こっている実際の時期θの差を計算する。これらの差は、事実上、燃料及び空気管理システムの閉ループ制御に用いられる誤差信号である。
【００５２】
制御変数検出器５８は、ＴＱ及びθをもたらすために自己着火が起こるエンジントルク及びクランク角度を分析する。各圧力変換器４４は、これに対応したシリンダ２０内の圧力を測定し、圧力データの処理では、燃焼サイクルの全体にわたって圧力を積算してトルクを計算し、瞬時圧力上昇を用いて自己着火の開始を指示するのが良い。変形例として、分析モデル（初期温度及び混合気条件に基づく単純化された熱力学的及び化学反応モデルが、最適の推定値を与えることができる）を有する仮想器具が、ノックセンサの助けを借りて、情報を提供することができる。
【００５３】
図３では、「プラント」の種々の記載は、エンジン（プラント）がどのように作動しているかについてのデータ、センサから得られたデータか何らかの仕方で他のデータから推測されるデータかのいずれかを意味している。得られたデータ又は推測されたデータは、自己着火の制御にとって重要なデータ、例えば吸気マニホルド温度ＩＭＴ及びＥＧＲ量である。後者は、種々の方法によって、例えば、吸気系統及び排気系統中のＯ2サンプリング、熱膜風速計、ベンチュリ型計器等によって得られる。参照符号６０は、測定された吸気マニホルド温度及びＥＧＲ量を表すデータを提供する源を指示している。これら２つのデータアイテムは、それぞれの加算機能６２，６４に入力される。
【００５４】
変数ＩＭＴ，ＥＧＲに対する外乱は、ひとまとめに、図３ではシステム外乱６６によって指示されている。かかる外乱は、上述したようにシリンダごとのばらつき及び（又は）サイクルごとのばらつきの結果である。
【００５５】
予測コントローラ５２は、ここでは吸気弁閉鎖及び燃料送り出しとして表されている操作変数に対するトルク及び自己着火時期の標的又は所望の値相互間の関係を定める記憶装置又はマップを備えている。加うるに、コントローラは、トルクと自己着火時期の両方の閉ループデューティサイクル制御を具体化するアルゴリズムに組み込まれたＰＩＤコントローラに基づく訂正アルゴリズムを組み込んでいる。
【００５６】
アルゴリズムは、燃料供給及び弁タイミングに対する訂正を導入して図４、図５及び図６を参照してより完全に説明するように、トルク及び自己着火時期の変化を予想する。
【００５７】
トルクの変化ΔＴＱは、図６の数学的関係式９０に従って弁タイミングの変化δζIVC及び燃料供給の変化δＭfに関連付けられる。弁タイミングの変化は、燃料供給の変化の場合よりもトルクに与える影響が著しく小さいのでトルク変化ΔＴＱは、図６のグラフによる表示９４によって描かれているように燃料供給の変化δＭfにほぼ比例すると考えられる。
【００５８】
自己着火時期の変化δθAIは、図６の数学的関係式９２に従って弁タイミングの変化δζIVC及び燃料供給の変化δＭfに関連付けられる。図６のグラフによる表示９６，９８は、それぞれ、弁タイミングの正の変化δζIVCが自己着火時期の正の変化ΔθAIを引き起こすが、燃料供給の正の変化δＭfは、自己着火時期の負の変化ΔθAIを生じさせることを示している。
【００５９】
本発明者によりエンジン試験から集めた経験的相関関係から作られたこれらの関係式は、代替的ディーゼル燃焼を最適化するために燃料と空気の両方に関する本発明者の同時管理方式の基礎を記載している。これらの関数関係式がコントローラ内で具体化された状態で、燃料供給及び吸気弁閉鎖は、連続的にデューティサイクル制御されてトルク及び自己着火時期に対する寄与を増減し、それによりこれらの所望の値に対するこれら２つの制御変数の誤差を最小限に抑える。
【００６０】
コントローラ５２による空気及び燃料のＰＩＤ制御は、トルク誤差及び自己着火時期の誤差に関するデータ値を処理して燃料供給及び吸気弁タイミングのそれぞれのデューティサイクル制御に対するそれぞれの訂正を生じさせる。
【００６１】
図５は、燃料供給訂正をトルク誤差及び自己着火時期誤差に関連付ける数学的関係式８０を示している。εTQ,dtyは、トルクの正の誤差（もたらされているトルクは不十分である）を表し、εθAI,dtyは、自己着火時期の正の誤差（自己着火が早すぎた状態で起こった）を表している。αTQ及びαθAIは、誤差の値（デューティサイクルの観点で測定されている）を燃料供給訂正値にそれぞれ相関させる相関係数である。ｇTQ及びｇθAIは、特定のエンジンモデルの実験的試験により、これが或る特定の作動条件に関し、自己着火時期誤差にわたりトルク誤差の寄与を指示し又はこの逆の関係が成り立つのに適していることが開示されると、２つの項の各々の相対的寄与を調整することができる利得係数である。正のトルク誤差は、より大きなトルクが必要であること、それ故に、燃料供給を増大させることが必要であることを意味している。その理由は、等しい符号の後の第１項が正であるからである。しかしながら、自己着火時期の正の誤差は、自己着火の起こったのが早すぎるので、燃料供給を減少させて訂正を行う必要があり、その理由は、等しい符号の後の第２項が負だからである。
【００６２】
図５は又、吸気弁タイミング訂正をトルク誤差及び自己着火時期誤差に関連付ける数学的関係式８２を示している。βTQ及びβθAIは、誤差の値（デューティサイクルの観点で測定されている）をタイミング訂正値にそれぞれ相関させる相関係数である。ｈTQ及びｈθAIは、特定のエンジンモデルの実験的試験により、これが或る特定の作動条件に関し、自己着火時期誤差にわたりトルク誤差の寄与を指示し又はこの逆の関係が成り立つのに適していることが開示されると、２つの項の各々の相対的寄与を調整することができる利得係数である。より大きな動力が必要であることを指示する正のトルク誤差は、等しい符号（正である）の後の第１項によって反映されるように、訂正を行うために吸気弁閉鎖時期を早めることを必要とする。これは、トルクに基づく燃料供給訂正コンポーネントにより燃料供給の増加と関連して起こる。自己着火が起こったのが早すぎることを意味する自己着火時期の正の誤差も又、等しい符号（これ又、正である）の後の第２項によって反映されるように、訂正を行うために吸気弁閉鎖時期を早めることを必要とする。これは、自己着火時期に基づく燃料供給訂正コンポーネントにより燃料供給の減少と関連して起こる。一括して集めて得られる効果は、適正な方向における訂正をもたらす。というのは、有効圧縮比とその結果としてのシリンダ内温度が両方共下げられるからである。
【００６３】
負のトルク誤差及び負の自己着火時期誤差は、正のトルク誤差及び正の自己着火誤差の結果として行われる訂正とは逆の方向の訂正をもたらす。
【００６４】
図４のグラフ７０は、自己着火時期に対するコントローラ方式の全体的な影響を描いている。θ0AIがこの方式の実施前に自己着火の時期を表し、例えば、検出器５８によって測定されると仮定すると共にθAI,desが、エンジン上死点（ＴＤＣ）に、より近い所望の自己着火時期を表し、例えば、モデル５０によって提供されると仮定する。自己着火時期誤差は、差であり、この場合、正である。この方式が働き始めると、自己着火時期は、所望の自己着火時期に近づく。この方式は、誤差をゼロにしようとする仕方で吸気弁閉鎖時期及び燃料供給時期を調整するよう機能し、自己着火時期が、所望の又は標的時期に向かって収斂する傾向がある間、誤差は、完全にゼロになることは無い。誤差が残存する程度は、或る程度は、特定のエンジン作動条件で決まるであろう。
【００６５】
図４のグラフ７２は、吸気弁閉鎖時期に対するコントローラ方式の全体的影響を描いている。ζ0が方式の実施前の吸気弁閉鎖時期を表し、例えば、任意適当に妥当な仕方で測定されると仮定する。ζがエンジンサイクル中において、より早期である標的吸気弁閉鎖時期を表すと仮定する。時期の誤差は、差であり、この場合、正である。この方式が働き始めると、吸気弁閉鎖時期は、所望の吸気弁閉鎖時期に近づく。この方式は、誤差をゼロにしようとする仕方で吸気弁閉鎖時期及び燃料供給時期を調整するよう機能し、吸気弁閉鎖時期が、所望の又は標的時期に向かって収斂する傾向がある間、誤差は、完全にゼロになることは無い。誤差が残存する程度は、或る程度は、特定のエンジン作動条件で決まるであろう。ひとまとめにして言えば、自己着火時期及び吸気弁閉鎖時期は、たとえ誤差が残存している場合でも、両方について本質的に最適の解決策を提供するよう制御される。
【００６６】
エンジンサイクル中の所望の時期に自己着火を可能にすることにより、結果的に得られる燃焼温度は、テールパイプエミッション中のＮＯXの生成を促進する高い温度を回避する仕方で制御される。本発明は、自己着火プロセスをより堅実にする制御アルゴリズムを提供する。
【００６７】
シリンダごとに吸気弁差を変化させることにより、シリンダごとに有効圧縮比が変化する。特定のシリンダをエンジン開発中にマップして（モデル化するか実際に行う実験かのいずれかにより）実際の吸気マニホルド温度が予測子５０への入力として用いられるＩＭＴに関する大域的値（かかる大域的値は、例えば、特定の場所の温度センサから得られる）からどれほど逸脱できるかを定めた場合、かかる逸脱は、特定のシリンダに関する燃料供給及び吸気弁閉鎖を管理する際に大域的ＩＭＴに関するデータ値を調整し又は補償するよう用いられる。同様に、特定のシリンダをエンジン開発中にマップして（モデル化するか実際に行う実験かのいずれかにより）実際のＥＧＲが予測子５０への入力として用いられるＥＧＲに関する大域的値からどれほど逸脱できるかを定めた場合、かかる逸脱は、特定のシリンダに関する燃料供給及び吸気弁閉鎖を管理する際に大域的ＥＧＲに関するデータ値を調整し又は補償するよう用いられる。
【００６８】
それ故、補償量は、加算関数６２，６４によって大域的値に加算され、和は、コントローラ５２への入力として用いられる。補償量が存在しない場合、大域的値は、コントローラ５２への入力である。
【００６９】
本発明の現時点において好ましい実施例を図示すると共に説明したが、本発明の原理は、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲に属する全ての実施形態に当てはまることは理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の原理に適したエンジン及び関連装置の略図である。
【図２】本発明による図１のエンジンの作動と関連した或る特定の入力変数及び或る特定の出力変数を示す全体図である。
【図３】図１のエンジンへの本発明の原理の詳細な具体化例を示す略図である。
【図４】本発明の原理を理解する上で有用な２つのグラフ図である。
【図５】本発明の原理の具体化に関連した２つの方程式を示す図である。
【図６】本発明の原理を含む追加の方程式及びグラフ図である。
【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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【国際調査報告】
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