(57)【要約】【課題】エンジン排気システム（１４）においてバルブ（５０）が２つのタービン（１８Ｔ、２０Ｔ）の１つの周りで排気流を選択的にバイパスさせる程度を制御するための制御システム（５８）。【解決手段】バルブの作動の所望の設定値（ＴＣＢＣ＿ＤＥＳ）及び実設定値（ＥＢＰ＿ＫＰＧ）を使用して、該実設定値（ＥＢＰ＿ＫＰＧ）の閉ループ制御の設定値誤差データ値（ＴＣＢＣ＿ＥＲＲ）を作成する。閉ループゲイン（ＫＰ、ＫＩ）のデータ値は、エンジン速度（Ｎ）及び燃料補給（ＭＦＤＥＳ）に基づいて選択される。閉ループゲイン（ＫＰ、ＫＩ）の選択データ値及び設定値誤差データ値（ＴＣＢＣ＿ＥＲＲ）を使用して、閉ループ出力（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｐ、ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｉ）のデータ値を生成し、この閉ループ出力（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｐ、ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｉ）のデータ値を、フィードフォワードパラメータ（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＦＦ）と共に使用して、実設定値（ＥＢＰ＿ＫＰＧ）を所望の設定値（ＴＣＢＣ＿ＤＥＳ）に強制的に設定するようにする最終出力（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＰＩＦ）のデータ値を生成する。【選択図】図１
2007509281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その内部で燃料を燃焼させる燃焼シリンダ（３６）と、
それを通してエンジン（１０）から燃焼生成物を含む排気流を排出しかつ多段ターボ過給機（１６）の第１及び第２のタービン（１８Ｔ、２０Ｔ）と前記タービン（１８Ｔ、２０Ｔ）の１つ（２０Ｔ）の周りで排気流を選択的にバイパスさせるバルブ（５０）とを含む排気システム（１４）と、
データを処理して、前記バルブ（５０）が前記１つのタービン（２０Ｔ）の周りで排気流を選択的にバイパスさせる程度を制御するためのデータを作成するプロセッサを含む制御システム（５８）と、
を含み、前記プロセッサが、
ａ）様々なパラメータ（Ｎ、ＭＦＤＥＳ）のデータ値を処理して、前記１つのタービン（２０Ｔ）の周りでの所望の排気バイパス流に対応する前記バルブ（５０）の作動の所望の設定値（ＴＣＢＣ＿ＤＥＳ）を表すデータ値を作成し、
ｂ）前記所望の設定値（ＴＣＢＣ＿ＤＥＳ）データ値及び前記バルブ（５０）の作動の実設定値（ＥＢＰ＿ＫＰＧ）に相関したデータ値を処理して、前記実設定値（ＥＢＰ＿ＫＰＧ）の閉ループ制御の設定値誤差データ値（ＴＣＢＣ＿ＥＲＲ）を作成し、
ｃ）エンジン（１０）作動の態様を特徴付けるパラメータ（Ｎ、ＭＦＤＥＳ）のデータ値に基づいてスケジュール（１６４、１６６）から閉ループゲイン（ＫＰ、ＫＩ）のデータ値を選択し、
ｄ）前記閉ループゲイン（ＫＰ、ＫＩ）の選択データ値及び前記設定値誤差データ値（ＴＣＢＣ＿ＥＲＲ）の両方を処理して、閉ループ出力（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｐ、ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｉ）のデータ値を生成し、かつ
ｅ）前記閉ループ出力（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｐ、ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｉ）のデータ値を使用して、前記実設定値（ＥＢＰ＿ＫＰＧ）を前記所望の設定値（ＴＣＢＣ＿ＤＥＳ）に強制的に設定するようにする最終出力（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＰＩＦ）のデータ値を生成する、制御指針を含む、
内燃エンジン（１０）。
【請求項２】
エンジン排気システム（１４）においてバルブ（５０）が２つのタービン（１８Ｔ、２０Ｔ）の１つの周りで排気流を選択的にバイパスさせる程度を制御するための制御システム（５８）であって、
ａ）様々なパラメータ（Ｎ、ＭＦＤＥＳ）のデータ値を処理して、前記１つのタービン（２０Ｔ）の周りでの所望の排気バイパス流に対応する前記バルブ（５０）の作動の所望の設定値（ＴＣＢＣ＿ＤＥＳ）を表すデータ値を作成し、
ｂ）前記所望の設定値（ＴＣＢＣ＿ＤＥＳ）データ値及び前記バルブ（５０）の作動の実設定値（ＥＢＰ＿ＫＰＧ）に相関したデータ値を処理して、前記実設定値（ＥＢＰ＿ＫＰＧ）の閉ループ制御の設定値誤差データ値（ＴＣＢＣ＿ＥＲＲ）を作成し、
ｃ）エンジン（１０）作動の態様を特徴付けるパラメータ（Ｎ、ＭＦＤＥＳ）のデータ値に基づいてスケジュール（１６４、１６６）から閉ループゲイン（ＫＰ、ＫＩ）のデータ値を選択し、
ｄ）前記閉ループゲイン（ＫＰ、ＫＩ）の選択データ値及び前記設定値誤差データ値（ＴＣＢＣ＿ＥＲＲ）の両方を処理して、閉ループ出力（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｐ、ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｉ）のデータ値を生成し、かつ
ｅ）前記閉ループ出力（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｐ、ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｉ）のデータ値を使用して、前記実設定値（ＥＢＰ＿ＫＰＧ）を前記所望の設定値（ＴＣＢＣ＿ＤＥＳ）に強制的に設定するようにする最終出力（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＰＩＦ）のデータ値を生成する、プロセッサを含む、
制御システム（５８）。
【請求項３】
前記プロセッサが、比例機能（１６０）及び積分機能（１６２）の各々に対して前記スケジュール（１６４、１６６）からの閉ループゲイン（ＫＰ、ＫＩ）のそれぞれのデータ値を使用して該比例及び積分機能（１６０、１６２）の両方により前記設定値誤差データ値（ＴＣＢＣ＿ＥＲＲ）を処理し、かつ前記それぞれの比例及び積分機能（１６０、１６２）による設定値誤差データ値（ＴＣＢＣ＿ＥＲＲ）の処理から得られたそれぞれのデータ値を使用して前記閉ループ出力（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｐ、ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｉ）のデータ値を生成する指針を含む、請求項１又は請求項２に記載の発明。
【請求項４】
前記プロセッサが、前記所望の設定値（ＴＣＢＣ＿ＤＥＳ）に近似したフィードフォワード開ループ出力（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＦＦ）のデータ値を作成し、かつ前記閉ループ出力（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｐ、ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｉ）のデータ値と共に前記フィードフォワード開ループ出力（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＦＦ）のデータ値を使用して前記最終出力（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＰＩＦ）のデータ値を生成する指針を含む、請求項３に記載の発明。
【請求項５】
前記制御システム（５８）が、その各々がエンジン速度（Ｎ）の範囲内におけるエンジン速度（Ｎ）の特定のデータ値及びエンジン燃料補給（ＭＦＤＥＳ）の範囲内における特定の所望のエンジン燃料補給（ＭＦＤＥＳ）の両方に相関したフィードフォワード設定値データ値（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＦＦ）を含むマップ（１７２）を含み、
前記プロセッサが、該プロセッサによって作成したエンジン速度（Ｎ）を表すデータ値及び所望のエンジン燃料補給（ＭＦＤＥＳ）を表すデータ値に基づいて、前記マップ（１７２）から前記フィードフォワード設定値データ値（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＦＦ）の１つを選択し、かつ次に前記閉ループ出力（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｐ、ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｉ）のデータ値と共に前記１つの選択フィードフォワード設定値データ値（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＦＦ）を使用して前記最終出力（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＰＩＦ）のデータ値を生成する指針を含む、
請求項４に記載の発明。
【請求項６】
前記プロセッサが、前記所望の設定値（ＴＣＢＣ＿ＤＥＳ）に近似したフィードフォワードデータ値（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＦＦ）を作成し、かつ前記閉ループ出力（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｐ、ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｉ）のデータ値と共に前記所望の設定値（ＴＣＢＣ＿ＤＥＳ）に近似したフィードフォワードデータ値（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＦＦ）を使用して前記最終出力（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＰＩＦ）のデータ値を生成する指針を含む、請求項１又は請求項２に記載の発明。
【請求項７】
前記プロセッサが、所望のエンジン燃料補給（ＭＦＤＥＳ）を表すデータ値、エンジン速度（Ｎ）を表すデータ値及び気圧（ＢＡＲＯ＿ＫＰＡ）を表すデータ値を処理して、前記１つのタービン（２０Ｔ）の周りでの所望の排気バイパス流に対応する前記バルブ（５０）の作動の所望の設定値（ＴＣＢＣ＿ＤＥＳ）を表すデータ値を作成する指針を含む、請求項１又は請求項２に記載の発明。
【請求項８】
前記プロセッサが、前記１つのタービン（２０Ｔ）の周りでの所望の排気バイパス流に対応する前記バルブ（５０）の作動の所望の設定値（ＴＣＢＣ＿ＤＥＳ）を表すデータ値を評価して、最小限界値（ＴＣＢＣ＿ＤＥＳ＿ＬＭＮ）のデータ値及び最大限界値（ＴＣＢＣ＿ＤＥＳ＿ＬＭＸ）のデータ値によって定まる許容範囲に整合させるようにする指針（１３４）を含む、請求項７に記載の発明。
【請求項９】
前記プロセッサが、所望のエンジン燃料補給（ＭＦＤＥＳ）を表すデータ値及びエンジン速度（Ｎ）を表すデータ値の両方に基づいて、スケジュール（１６４、１６６）から閉ループゲイン（ＫＰ、ＫＩ）のデータ値を選択する指針を含む、請求項１又は請求項２に記載の発明。
【請求項１０】
エンジン排気システム（１４）においてバルブ（５０）が２つのタービン（１８Ｔ、２０Ｔ）の１つ（２０Ｔ）の周りで排気流を選択的にバイパスさせる程度を制御する方法であって、
ａ）様々なパラメータ（Ｎ、ＭＦＤＥＳ）のデータ値を処理して、前記１つのタービン（２０Ｔ）の周りでの所望の排気バイパス流に対応する前記バルブ（５０）の作動の所望の設定値（ＴＣＢＣ＿ＤＥＳ）を表すデータ値を作成する段階と、
ｂ）前記所望の設定値（ＴＣＢＣ＿ＤＥＳ）データ値及び前記バルブ（５０）の作動の実設定値（ＥＢＰ＿ＫＰＧ）に相関したデータ値を処理して、前記実設定値（ＥＢＰ＿ＫＰＧ）の閉ループ制御の設定値誤差データ値（ＴＣＢＣ＿ＥＲＲ）を作成する段階と、
ｃ）エンジン（１０）作動の態様を特徴付けるパラメータ（Ｎ、ＭＦＤＥＳ）のデータ値に基づいてスケジュール（１６４、１６６）から閉ループゲイン（ＫＰ、ＫＩ）のデータ値を選択する段階と、
ｄ）前記閉ループゲイン（ＫＰ、ＫＩ）の選択データ値及び前記設定値誤差データ値（ＴＣＢＣ＿ＥＲＲ）の両方を処理して、閉ループ出力（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｐ、ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｉ）のデータ値を生成する段階と、
ｅ）前記閉ループ出力（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｐ、ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｉ）のデータ値を使用して、前記実設定値（ＥＢＰ＿ＫＰＧ）を前記所望の設定値（ＴＣＢＣ＿ＤＥＳ）に強制的に設定するようにする最終出力（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＰＩＦ）のデータ値を生成する段階と、
を含む方法。
【請求項１１】
比例機能（１６０）及び積分機能（１６２）の各々に対して前記スケジュール（１６４、１６６）からの閉ループゲイン（ＫＰ、ＫＩ）のそれぞれのデータ値を使用して該比例及び積分機能（１６０、１６２）の両方により前記設定値誤差データ値（ＴＣＢＣ＿ＥＲＲ）を処理する段階と、
前記それぞれの比例及び積分機能（１６０、１６２）による設定値誤差データ値（ＴＣＢＣ＿ＥＲＲ）の処理から得られたそれぞれのデータ値を使用して前記閉ループ出力（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｐ、ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｉ）のデータ値を生成する段階と、
を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記所望の設定値（ＴＣＢＣ＿ＤＥＳ）に近似したフィードフォワード開ループ出力（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＦＦ）のデータ値を作成する段階と、
前記閉ループ出力（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｐ、ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｉ）のデータ値と共に前記フィードフォワード開ループ出力（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＦＦ）のデータ値を使用して前記最終出力（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＰＩＦ）のデータ値を生成する段階と、
を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
その各々がエンジン速度（Ｎ）の範囲内におけるエンジン速度（Ｎ）の特定のデータ値及びエンジン燃料補給（ＭＦＤＥＳ）の範囲内における特定の所望のエンジン燃料補給（ＭＦＤＥＳ）の両方に相関したフィードフォワード設定値データ値（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＦＦ）を含むマップ（１７２）から、エンジン速度（Ｎ）を表すデータ値及び所望のエンジン燃料補給（ＭＦＤＥＳ）を表すデータ値に基づいてフィードフォワード設定値データ値（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＦＦ）を選択する段階と、
次に前記閉ループ出力（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｐ、ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｉ）のデータ値と共に前記選択フィードフォワード設定値データ値（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＦＦ）を使用して前記最終出力（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＰＩＦ）のデータ値を生成する段階と、
を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記所望の設定値（ＴＣＢＣ＿ＤＥＳ）に近似したフィードフォワードデータ値（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＦＦ）を作成する段階と、
前記閉ループ出力（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｐ、ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｉ）のデータ値と共に前記所望の設定値（ＴＣＢＣ＿ＤＥＳ）に近似したフィードフォワードデータ値（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＦＦ）を使用して前記最終出力（ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＰＩＦ）のデータ値を生成する段階と、
を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
所望のエンジン燃料補給（ＭＦＤＥＳ）を表すデータ値、エンジン速度（Ｎ）を表すデータ値及び気圧（ＢＡＲＯ＿ＫＰＡ）を表すデータ値を処理して、前記１つのタービン（２０Ｔ）の周りでの所望の排気バイパス流に対応する前記バルブ（５０）の作動の所望の設定値（ＴＣＢＣ＿ＤＥＳ）を表すデータ値を作成する段階を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記１つのタービン（２０Ｔ）の周りでの所望の排気バイパス流に対応する前記バルブ（５０）の作動の所望の設定値（ＴＣＢＣ＿ＤＥＳ）を表すデータ値を評価して、最小限界値（ＴＣＢＣ＿ＤＥＳ＿ＬＭＮ）のデータ値及び最大限界値（ＴＣＢＣ＿ＤＥＳ＿ＬＭＸ）のデータ値によって定まる許容範囲に整合させるようにする段階を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
所望のエンジン燃料補給（ＭＦＤＥＳ）を表すデータ値及びエンジン速度（Ｎ）を表すデータ値の両方に基づいて、スケジュール（１６４、１６６）から閉ループゲイン（ＫＰ、ＫＩ）のデータ値を選択する段階含む、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、その内部で燃料を燃焼させる燃焼室と燃焼生成物がそれを通って流れた後に大気に流入する排気システムとを有する内燃エンジンに関する。より具体的には、本発明は、二段ターボ過給機の高圧及び低圧タービンとこれらタービンの１つの周りで流れを選択的に反らすための排気バルブとを含むエンジン排気システムにおいて排気流を制御するようになったエンジン並びに該排気流を制御するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
公知の電子エンジン制御システムは、様々なデータ源からのデータを処理してエンジンの一部の機能を制御するための制御データを作成するプロセッサベースのエンジン制御装置を含む。一部のエンジンにおいて制御される１つの機能は、排気背圧である。制御システムは、所望の排気背圧を設定するのに有用な特定のデータを処理して、次にその処理の結果を使用して排気背圧制御バルブを開く程度を設定する。
【０００３】
自動車に動力を与える一部のディーゼルエンジンは、エンジン作動及び性能の特定の態様を改善するのに有効なターボ過給機を有する。１つのそのようなターボ過給機は二段ターボ過給機であり、二段ターボ過給機は、排気システム内で直列流れ関係に配置された高圧及び低圧タービンと、高圧タービンと並列流れ関係に配置されかつエンジン制御システムの制御下にある排気バイパスバルブとを含む。エンジン制御システムは、様々なデータを処理して、高圧タービンの周りで排気バイパスバルブが流れを他に向ける程度を制御し、所望のエンジン作動が達成されるように排気背圧及びエンジンブーストを調整するようにする。エンジン作動に影響を与える入力パラメータの一定の変化により、排気バイパスバルブが高圧タービンの周りの排気ガス流を低圧タービンに向ける程度を適切に変化させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
簡潔に述べると、本発明は、上記タイプのターボ過給機付きエンジンにおける排気ガス流の制御の改善に関する。
【０００５】
従って、本発明の一般的原理は、バイパスバルブを制御するためにエンジン温度及びエンジン速度のような様々なパラメータを使用することを考えている。より特定の原理は、バイパスバルブの閉ループ制御のための燃料及び速度指定ゲイン指針の特定の実施に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、本発明の一般的態様は、その内部で燃料を燃焼させる燃焼室とそれを通してエンジンから燃焼生成物を含む排気流を排出する排気システムとを含む内燃エンジンに関する。排気システムは、多段ターボ過給機の第１及び第２のタービンと、タービンの１つの周りで排気流を選択的にバイパスさせるバルブとを含む。データを処理するプロセッサを含む制御システムは、バルブが１つのタービンの周りで排気流を選択的にバイパスさせる程度を制御するためのデータを作成する。
【０００７】
プロセッサは、ａ）様々なパラメータのデータ値を処理して、１つのタービンの周りでの所望の排気バイパス流に対応するバルブの作動の所望の設定値を表すデータ値を作成し、ｂ）所望の設定値データ値及びバルブの作動の実設定値に相関したデータ値を処理して、実設定値の閉ループ制御の設定値誤差データ値を作成し、ｃ）エンジン作動の態様を特徴付けるパラメータのデータ値に基づいてスケジュールから閉ループゲインのデータ値を選択し、ｄ）閉ループゲインの選択データ値及び設定値誤差データ値の両方を処理して、閉ループ出力のデータ値を生成し、かつｅ）閉ループ出力のデータ値を使用して、実設定値を所望の設定値に強制的に設定するようにする最終出力のデータ値を生成する制御指針を含む。
【０００８】
別の一般的態様は、直ぐ上に述べたシステムに関するものである。
【０００９】
さらに別の一般的態様は、直ぐ上に述べたシステムによって実行される方法に関するものである。
【００１０】
本発明の上記及びその他の特徴及び利点は、本発明を実施するのに現時点で考えられる最良の形態を示す本発明の現時点で好ましい実施形態についての以下の開示から理解されるであろう。本明細書は、後で簡単に説明する図面を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、それを通して燃焼用の空気がエンジンに流入する吸気システム１２と、それを通して燃焼により生じた排気ガスがエンジンから流出する排気システム１４とを有する例示的な内燃エンジン１０を示している。実施例として、エンジン１０は、低圧段１８と高圧段２０とを有する二段ターボ過給機１６を含むターボ過給式ディーゼルエンジンである。実施例として、エンジン１０は、吸気マニホルド２２と排気マニホルド２４とを有する多シリンダＶ型エンジンであり、トラックのような自動車に使用する場合には、ギヤトレーン（図示せず）を介して結合されて自動車を推進する。
【００１２】
吸気システム１２内に引き込まれた空気は、矢印２６で示す入口通路を辿り、低圧段１８の圧縮機１８Ｃに至る。高圧段２０の圧縮機２０Ｃは、矢印２８で示す通路を介して圧縮機１８Ｃと直列流れ関係でその下流に位置する。矢印３０で示す通路は、圧縮機２０Ｃから給気冷却器３２及び吸気スロットルバルブ３４を介して吸気マニホルド２２に続く。
【００１３】
給気は、吸気マニホルド２２からエンジンシリンダ３６内に流入し、このエンジンシリンダ３６内に燃料を噴射して混合気が形成され、この混合気を燃焼させてエンジンに動力を与える。燃焼により生じたガスは、排気システム１４を介して排出されるが、その一部分は、排気ガス再循環（ＥＧＲ）システム３８を介して再循環させることができる。排気マニホルド２４からの再循環排気ガスは、矢印４０で示す通路を辿り、ＥＧＲ冷却器４２及びＥＧＲバルブ４４を介して吸気マニホルド２２に戻る。
【００１４】
再循環されない排気ガスは、排気マニホルド２４から流出する時に、それぞれ矢印４６、４８で示す２つの平行な通路の１つ又は両方を辿るように制限される。通路４６は、高圧段２０のタービン２０Ｔを含み、通路４８は、排気バイパスバルブ５０を含む。タービン２０Ｔ及びバルブ５０の後方において、通路４６、４８は一つになって共通通路５２になり、この共通通路５２は、低圧段１８のタービン１８Ｔに至る。タービン１８Ｔを過ぎると、排気ガスは、大気中に排出される前に触媒５４のような１つ又はそれ以上の排気ガス処理装置を通過することができる。
【００１５】
高圧圧縮機２０Ｃと並列の関係で逆止弁のようなバイパスバルブ５６を配置して、低圧圧縮機１８Ｃからの給気が、一定条件下において高圧圧縮機２０Ｃをバイパスすることができるようにする。バルブ５６は、高圧圧縮機２０Ｃによって発生した給気の圧力が低圧圧縮機１８Ｃによって発生した給気の圧力と等しいか又はその圧力よりも高い時には常に強制的に閉じた状態になるが、低圧圧縮機１８Ｃにより発生した給気の圧力が高圧圧縮機２０Ｃにより発生した給気の圧力を超える時には常に開くことになる。
【００１６】
排気バイパスバルブ５０は、エンジン制御システム５８の制御下にあり、エンジン制御システム５８は、様々なデータを処理して、バルブ５０が高圧タービン２０Ｔの周りで流れを他に向ける程度を制御する。エンジン作動に影響を与える入力パラメータの一定の変化により、バルブ５０が高圧タービン２０Ｔの周りでの排気ガス流を低圧タービン１８Ｔに向ける程度を適切に変化させる。バルブ５０の制御は、両方の段１８及び２０の設計に際してより効率的なサイズ選択の機会を与えながら所望のエンジン作動が達成されるように排気背圧及びエンジンブーストを調整するようになっている。
【００１７】
実際には、圧縮機２０Ｃがハイエンドエンジン作動にとって過度に制限的になった時には常に、バルブ５６の存在により圧縮機２０Ｃが切り離される。バルブ５６は、低圧圧縮機１８Ｃによって発生した出口圧力が高圧圧縮機２０Ｃによって発生した出口圧力を超えた時は常に自動的に開き、また高圧圧縮機２０Ｃによって発生した出口圧力が低圧圧縮機１８Ｃによって発生した出口圧力と等しいか又はその出口圧力よりも低い時には常に閉じて、この方法における逆流を防止する。
【００１８】
ローエンドエンジン作動時に全ての排気ガス流が両方のタービン２０Ｔ及び１８Ｔを通過するように排気バイパスバルブ５０を閉じることによって、圧縮機２０Ｃはより高い出口圧力を発生し、このより高い出口圧力によりバルブ５６を強制的に閉じて両方の圧縮機によって給気が発生するようになる。これにより、所望の高いローエンドブーストを得ることができる。高エンドエンジン作動時に実質的に全ての排気ガス流がタービン２０Ｔをバイパスするように排気バイパスバルブ５０を最大に開くことによって、圧縮機２０Ｃは、圧縮機１８Ｃよりも高い出口圧力を発生しなくなり、この状態では、圧縮機１８Ｃからの実質的に全ての給気流が圧縮機２０Ｃをバイパスすることになるようにバルブ５６を開き、さもなければ、思い出して欲しいがより小さなサイズを有し、従って流れにより大きな制限を与える圧縮機２０Ｃを通過しなくてはならない給気流によって生じる筈であった絞り作用を回避することになる。
【００１９】
エンジン作動の中間速度範囲にわたって、バルブ５０は、所望のブースト及び背圧を達成するのに適した部分的に開いた状態に作動させることができる。ローエンド性能の改善により、ハイエンド性能を低下させることなく高圧段のサイズをより小さくすることを可能にすると同時に、低負荷サイクルにおける排気エミッション及びエンジン過渡応答性の改善を達成することを可能にすることができると思われる。
【００２０】
図２〜図４は、バイパスバルブ５０を開く程度を設定するためにエンジン制御システム５８内で具現化した本発明のターボ過給機バイパス制御（ＴＣＢＣ）指針を示している。制御システム５８は、データを処理するためのアルゴリズムを含む１つ又はそれ以上のプロセッサを含む。
【００２１】
所望の指令ターボ過給機バイパス制御値（パラメータＴＣＢＣ＿ＤＥＳ）が、特定のエンジンに対する何らかの相応して適切な方法で制御システム５８によって作成される。エンジン温度、気圧、エンジン速度及びエンジン燃料補給は、この値に影響を与える可能性があるので、何らかの相応して適切な１つ又は複数のアルゴリズムによるエンジン温度データ、気圧データ、エンジン速度データ及び所望のエンジン燃料補給データの処理は、ＴＣＢＣ＿ＤＥＳを作成する１つの方法である。一定の過渡状態を補正及びフィルタ処理すること並びに様々なデータを制限することは、適切な方法として含むことができる。
【００２２】
ＴＣＢＣ＿ＤＥＳのデータ値は、評価機能１３４によって評価されて最小及び最大限界値（パラメータＴＣＢＣ＿ＤＥＳ＿ＬＭＮ及びＴＣＢＣ＿ＤＥＳ＿ＬＭＸ）に適合するようになったパラメータを表す。データ値が限界値の範囲内である場合、機能１３４はそのデータ値をパスさせる。データ値が最大値以上である場合には、パスした値は、ＴＣＢＣ＿ＤＥＳ＿ＬＭＸの値である。データ値が最小値以下である場合には、パスした値は、ＴＣＢＣ＿ＤＥＳ＿ＬＭＮの値である。
【００２３】
機能１３４がパスさせたデータ値ＴＣＢＣ＿ＤＥＳは、ＴＣＢＣの閉ループ制御の入力を形成する。図２の加算機能１５０は、ループが閉じられている場合である。この機能は、ＴＣＢＣ＿ＤＥＳのデータ値から、圧力センサのような何らかの適当な手段によって測定した実排気背圧を表すデータ値ＥＢＰ＿ＫＰＧを減算して、両者間の誤差を表すデータ値を生成する。
【００２４】
この誤差は、図２に示すように、評価機能１５４によって最小及び最大事前設定限界値に対して評価される。誤差のデータ値が最大事前設定限界値（パラメータＴＣＢＣ＿ＥＲＲ＿ＬＭＸ）のデータ値よりもプラスである場合には、ＴＣＢＣ＿ＥＲＲ＿ＬＭＸのデータ値はパスされる。誤差のデータ値が最小事前設定限界値（パラメータＴＣＢＣ＿ＥＲＲ＿ＬＭＮ）のデータ値よりもマイナスである場合には、ＴＣＢＣ＿ＥＲＲ＿ＬＭＮのデータ値はパスされる。誤差のデータ値が限界値間である場合には、実誤差自体のデータ値がパスされる。その値がどうであれ、パスしたデータ値は、図２におけるパラメータＴＣＢＣ＿Ｔ２１によって表される。
【００２５】
バルブ５０の閉ループ制御が動作状態にある時、スイッチ機能１５６は、ＴＣＢＣ＿Ｔ２１のデータ値をパラメータＴＣＢＣ＿ＥＲＲのデータ値としてパスさせ、次にこのＴＣＢＣ＿ＥＲＲのデータ値は、図３に示すＴＣＢＣ  Ｐ−Ｉ及びフィードフォワード制御によって処理される。バルブ５０の閉ループ制御が非動作状態にある時には、スイッチ機能１５６はターンオフされて、ＴＣＢＣ＿ＥＲＲのデータ値をパスさせることを中断する。スイッチ機能は、エンジンクランキング、エンジン診断テスト及び較正開発時のような様々な状況下でターンオフすることができる。
【００２６】
ＴＣＢＣの閉ループ制御が動作状態にある場合には、ＴＣＢＣ＿ＥＲＲのデータ値によって表された誤差データは、図３に示すように、比例機能１６０及び積分機能１６２の両方によって処理される。各機能１６０、１６２にそれぞれのゲインが関連しており、ゲインＫＰは比例機能１６０に関連し、またゲインＫＩは積分機能１６２に関連している。本発明の一部の原理によると、各ゲインは、それ自体がエンジン燃料補給及びエンジン速度の関数である。
【００２７】
図３は、比例機能１６０のゲインを設定するためのマップ１６４と積分機能１６２のゲインを設定するためのマップ１６６とを含むＴＣＢＣ  Ｐ−Ｉ及びフィードフォワード制御を示している。
【００２８】
マップ１６４は、比例ゲインＫＰの多数のデータ値を含み、これらデータ値の各々は、それぞれの対のデータ値、つまり１つは所望のエンジン燃料補給ＭＦＤＥＳのデータ値、また１つはエンジン速度Ｎのデータ値と相関している。所望のエンジン燃料補給ＭＦＤＥＳの各データ値は、エンジン燃料補給範囲の対応する小部分範囲を表しており、他方、エンジン速度の各データ値は、エンジン速度範囲の対応する小部分範囲を表している。所望のエンジン燃料補給とエンジン速度とのあらゆる所定の組合せにおいて、所望のエンジン燃料補給は、マップ１６４におけるその小部分範囲の１つの範囲内にあり、またエンジン速度は、その小部分範囲の１つの範囲内にあることになり、２つのそれぞれの小部分範囲に対応する比例ゲインＫＰの特定のデータ値を乗算機能１６８に提供するようにする。
【００２９】
マップ１６６は、積分ゲインＫＩの多数のデータ値を含み、これらのデータ値の各々は、それぞれの対のデータ値、つまり１つは所望のエンジン燃料補給ＭＦＤＥＳのデータ値、また１つはエンジン速度Ｎのデータ値と相関している。所望のエンジン燃料補給ＭＦＤＥＳの各データ値は、エンジン燃料補給範囲の対応する小部分範囲を表しており、他方、エンジン速度の各データ値は、エンジン速度範囲の対応する小部分範囲を表している。所望のエンジン燃料補給とエンジン速度とのあらゆる所定の組合せにおいて、所望のエンジン燃料補給は、マップ１６６におけるその小部分範囲の１つの範囲内にあり、またエンジン速度は、その小部分範囲の１つの範囲内にあることになり、２つのそれぞれの小部分範囲に対応する積分ゲインの特定のデータ値を積分機能１６２の積分器１７０に提供するようにする。積分器１７０は、積分率を最大及び最小限界値に制限するためのクランプ論理を含む。
【００３０】
ＴＣＢＣ設定値の近似目標値は、設定値目標値を表す多数のデータ値を含むマップ１７２を使用してフィードフォワード要素によって提供される。各設定値目標データ値は、データ値のそれぞれの対、つまり１つはエンジン速度Ｎのデータ値、また１つは所望のエンジン燃料補給ＭＦＤＥＳのデータ値と相関している。エンジン速度の各データ値は、全エンジン速度範囲の対応する小部分範囲を表しており、他方、所望のエンジン燃料補給の各データ値は、全エンジン燃料補給範囲の対応する小部分範囲を表している。エンジン速度と所望のエンジン燃料補給とのあらゆる所定の組合せにおいて、エンジン速度は、各マップにおける小部分速度範囲の１つの範囲内にあり、また所望のエンジン燃料補給は、小部分燃料補給範囲の１つの範囲内あることになり、２つのそれぞれの小部分範囲に対応する特定の設定値目標値を更なる処理のために選択することになる。
【００３１】
速度及び所望の燃料補給を使用したフィードフォワード目標設定値の選択は、開ループ機能であるが、機能１６０、１６２によって行われた比例及び積分制御は、閉ループ機能であることに注目されたい。従って、この指針は、所望のＴＣＢＣ設定値の近似値を求める開ループフィードフォワード機能と、所望の設定値を実際に得るために開ループ機能と協働して働く閉ループ機能とに依存している。
【００３２】
ＴＣＢＣ設定値の開ループ近似のために速度と所望の燃料補給とだけに依存するのではなく、開示した指針はまた、付加的因子として気圧ＢＡＲＯ＿ＫＰＡ及びオフセットを含む。関数発生器１７４及びオフセット（パラメータＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＯＦＳＥＴ）は、２つの付加的データ値を提供し、加算機能１７６によってこれらのデータ値をマップ１７２から取得したデータ値と加算して、少なくとも所望のＴＣＢＣに近似した目標データ値を表すパラメータＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＦＦのデータ値を生成する。
【００３３】
ＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＦＦのデータ値、比例機能１６０によって提供されたＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｐのデータ値及び積分機能１６２によって提供されたＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿Ｉのデータ値は、加算機能１７８によって代数的に加算される。この加算により得られたデータ値は、障害管理の一部であるスイッチ機能１８２に供給するパラメータＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＰＩＦ（図４参照）のデータ値である。
【００３４】
スイッチ機能１８２は、ＴＣＢＣに影響を与える可能性がある障害の発生又は非発生に応じて、更なる処理のためにＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＰＩＦのデータ値又はＴＣＢＣ＿Ｔ３１のデータ値のいずれかを選択する。ＴＣＢＣ＿Ｔ３１のデータ値は、乗数ＴＣＢＣ＿ＦＭ＿ＫＰを適用する乗算機能１８３によってＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＦＦのデータ値を処理することによって得られる。制御システムは、様々な障害検出能力を有するが、ここでは具体的細部については述べない。ＴＣＢＣに影響を与える可能性がある障害の検出は、その全体を符号１８４で示す１つ又はそれ以上の制御入力を介してスイッチ機能１８２を作動させ、ＴＣＢＣをＴＣＢＣ＿Ｔ３１のデータ値によってのみ開ループ制御することになるとの説明で十分である。代わりに障害がない場合には、スイッチ機能１８２がＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＰＩＦのデータ値をパスさせ、それによってＴＣＢＣの閉ループ制御を行う。
【００３５】
スイッチ機能１８２がパスさせたどんなデータ値でも、バルブ５０のアクチュエータを作動させる有効値の範囲の限界を定めるＴＣＢＣアクチュエータ限界値に対する評価にパスする。評価機能１９０は、最小及び最大限界値（パラメータＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＬＭＸ及びＴＣＢＣ＿ＤＴＹ＿ＬＭＮ）のデータ値を設定する。スイッチ機能１８２がパスさせたデータ値がそれらの限界値間にある限り、その値は、バイパスバルブ５０が開く程度を設定するために使用される。
【００３６】
次に要約すると、開示した指針は、実ＴＣＢＣをその入力に可能な限り緊密に対応するように強制的に設定する制御システムに対する入力として、所望のＴＣＢＣを作成することを示してきた。補正の様々な形態は、フィードバックループが閉じられる時点の前に所望のＴＣＢＣ入力に対して適用することができる。本発明の一般的原理は、それらの様々な形態の補正のいずれか又は全てを含むか或いは補正を全く含まないほど十分に広範であるが、それらの様々な形態の補正は、一般的原理の範囲内にある本発明のより特定の原理を構成している。この指針は、例えば１２５ｈｚのような何らかの適当な実行速度で実行することができる。
【００３７】
比例制御と積分制御との組合せ、つまりＰ−Ｉ制御は、ＴＣＢＣの制御にとって最も適したフィードバック制御の好ましい形態であると考えられる。フィードフォワード開ループ制御と閉ループの好ましい形態との結合もまた、好ましい。しかしながら、本発明の一般的原理は、開示した好ましい形態とは別の形態で実施することもできる。
【００３８】
本発明の現時点で好ましい実施形態を図示しかつ説明してきたが、本発明の原理は、特許請求項の範囲内に属する全ての実施形態に当てはまることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の原理による排気ガス制御装置を備えた二段ターボ過給機システムを有する例示的な内燃エンジンの全体概略図である。
【図２】本発明による制御指針の例示的な実施形態の概略的ソフトウエア指針ダイヤグラムの第１の部分である。
【図３】ソフトウエア指針ダイヤグラムの第２の部分である。
【図４】ソフトウエア指針ダイヤグラムの第３の部分である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  内燃エンジン
１２  吸気システム
１４  排気システム
１６  二段ターボ過給機
１８  二段ターボ過給機の低圧段
２０  二段ターボ過給機の高圧段
２２  吸気マニホルド
２４  排気マニホルド
３２  給気冷却器
３４  吸気スロットルバルブ
３６  エンジンシリンダ
３８  排気ガス再循環システム
５６  バイパスバルブ
５８  エンジン制御システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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