(57)【要約】  内燃機関の吸気管内の少なくとも一つの空気システム状態を制御するための方法において、前記少なくとも一つの空気システム状態に影響を与える少なくとも一つの制御量がアクチュエータによって予め設定され、制御時に前記アクチュエータの少なくとも一つの制御量制限が考慮される、ことを特徴とする方法。
2013519040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１）の吸気管（６）内の少なくとも一つの空気システム状態を制御するための方法において、
前記少なくとも一つの空気システム状態に影響を与える少なくとも一つの制御量（ＤＫ；ＥＧＲ）がアクチュエータ（１２；１３）によって予め設定され、
制御時に前記アクチュエータの少なくとも一つの制御量制限が考慮される、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記少なくとも一つの制御量制限は、前記アクチュエータ（１２；１３）による時間単位ごとの前記制御量（ＤＫ；ＥＧＲ）の最大限及び／又は最小限に適用可能な変化を含む、
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも一つの制御量制限は、前記アクチュエータ（１２；１３）による前記制御量（ＤＫ；ＥＧＲ）の最大限及び／又は最小限に適用可能な値を含む、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
考慮された前記制御量制限に基づいて、前記少なくとも一つの空気システム状態の最大限及び／又は最小限に可能な変化率を算出する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の方法。
【請求項５】
算出された前記少なくとも一つの空気システム状態の前記最大限及び／又は最小限に可能な変化率に基づいて、前記アクチュエータ（１２；１３）のための少なくとも一つの制御量（ＤＫ；ＥＧＲ）を算出する、
ことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
空気システム状態として、吸気管圧力（ｐ２２）及び／又は吸気管（６）内の残留ガス率（ｒ２２ＥＧ）が制御される、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の方法。
【請求項７】
前記制御量は、スロットルバルブ（１２）の開度（ＤＫ）、及び／又は、排気ガス再循環バルブ（１３）の開度（ＥＧＲ）、及び／又は、吸気バルブ（５ａ）の開角及び／又は閉角を含む、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の方法。
【請求項８】
前記排気ガス再循環バルブ（１３）を通過する目下のエンタルピー流及び前記リアクタ（４）内の目下のエンタルピー流が考慮される、
ことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記吸気管（６）内の排気ガス再循環率の安定状態での評価が考慮される、
ことを特徴とする請求項７又は８記載の方法。
【請求項１０】
前記吸気管内の残留ガス率の急激な変化を必要とする燃焼方式、例えばＨＣＣＩ燃焼方式、が制御される、
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項記載の方法。
【請求項１１】
前記吸気管内の残留ガス率が急激に変化する動作点変化、例えばＨＣＣＩ燃焼方式からＳＩ燃焼方式への切替、が実施される、
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項記載の方法。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項記載の方法を実施するように構成された計算ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気管内の空気システム状態を制御するための方法に関する。
【０００２】
先行技術
内燃機関においては種々異なる燃焼方式が知られている。本願で提案する発明は、実質的に、いわゆるガソリンエンジン用のＨＣＣＩ燃焼方式（Homogeneous Charge Compression Ignition：予混合圧縮自己着火燃焼、ガソリンＨＣＣＩ又はControlled Auto Ignition ＣＡＩとも称される）の開ループ制御及び閉ループ制御に関する。ＨＣＣＩは、（スロットルバルブを全開することにより、及び、熱力学的に優れた燃焼により）著しい窒素酸化物を排出することなく自動車の燃費を１０％から１５％格段に低減すること、及び、排気ガスの後処理のための付加的なコストを甘受する必要をも無くすことを目的とした希薄燃焼方式を意味する。
【０００３】
ガソリンエンジンのガソリン燃料及び圧縮比は自己着火（ノック）をできるだけ阻止するように構成されているので、ＨＣＣＩ燃焼方式に必要な熱エネルギは別の方法によって用意する必要がある。これは、例えば、内部の高温の残留ガスを抑留若しくは逆吸入すること、又は、新気を加熱することによって実施することができる。
【０００４】
ＨＣＣＩ燃焼方式を実施するためには内燃機関の多数の機能が必要であり、特に、直接噴射、（部分的）可変バルブ機構（例えば、位相調整が可能であること、及び、２点リフト調整）、並びに、燃焼からのフィードバック（例えば、燃焼室圧力、固体伝播音、イオン流、高分解の回転数信号等）が必要である。
【０００５】
これに関連して内燃機関の制御が重要な観点であり、ＨＣＣＩ燃焼の安定状態での開ループ制御及び安定状態での閉ループ制御のため、並びに、動的開ループ制御及び動的閉ループ制御（負荷切替及び動作方式の切替）のために、内燃機関の制御を特別な機能だけ拡張しなければならない。安定状態での開ループ制御及び安定状態での閉ループ制御の課題は、動作点の維持／調整、シリンダ間での均等化、及び、環境影響の保障にある。動的開ループ制御及び動的閉ループ制御の課題は、負荷切替をできるだけ迅速にし、この際にノッキング燃焼も不完全燃焼も許容しないことにある。
【０００６】
ＨＣＣＩ燃焼方式は、上述した燃費利点を達成すると同時に有害物質の排出も許容できる程度に抑制するために、吸気管内の空気システム状態と燃焼自体の閉ループ制御および開ループ制御との間での注意深い調整を必要とする。
【０００７】
相応の制御方法は、本出願人が本願と同日付にて提出した出願「内燃機関のリアクタにおけるＨＣＣＩ燃焼の制御方法（Verfahren zum Regeln einer HCCI-Verbrennung in einem Reaktor einer Brennkraftmaschine）」に記載しており、本願ではこの記載内容が全面的に参照されて開示されているものと見なす。上記出願に記載するＨＣＣＩ燃焼のための制御方法は、本発明の起点として利用することができ、本発明を最適化するための基礎とすることができる。特に、動的なＨＣＣＩ動作（例えば負荷切替）では、最適条件から外れた動作行程が短時間発生する。なぜなら調整介入は、ハードウェアに起因してそれぞれ異なる遅延特性に従っているからである。これは特に、空気システム状態が吸気管力学に従っていること、及び、位相調整器が無駄時間の影響を受けておりレート制限されていることに起因する。
【０００８】
同様の問題は、例えばＨＣＣＩ燃焼方式からＳＩ燃焼方式（spark ignition：火花点火）への切替及びその逆方向の切替等、燃焼方式を切り替える際にも存在する。相応の切替方法は、本出願人が本願と同日付にて提出した出願「内燃機関のリアクタにおけるＨＣＣＩ燃焼とＳＩ燃焼との間の切替方法（Verfahren zum Umschalten zwischen einer HCCI-Verbrennung und einer SI-Verbrennung in einem Reaktor einer Brennkraftmaschine）」に記載しており、本願ではこの記載内容が全面的に参照されて開示されているものと見なす。上記出願に記載する切替方法は、本発明の起点として利用することができ、本発明を最適化するための基礎とすることができる。即ち、ＨＣＣＩからＳＩへの移行時には、一方では、理想的には排気行程内で内部の残留ガスをできるだけ迅速に排気する必要があるが、他方では、残留ガスの排出によって空になった燃焼室空間に新気が充填される場合に、空気燃料混合気が希薄化し過ぎるのを阻止する必要がある。
【０００９】
従って、内燃機関のリアクタにおいて不完全燃焼又はノッキング燃焼ができるだけ生じないように吸気管内の空気システム状態を制御することが望ましい。
【００１０】
発明の概要
本発明によれば、請求項１に記載の特徴を備える方法が提案される。本発明の別の有利な実施形態は、従属請求項の対象である。
【００１１】
発明の利点
本発明は、例えば吸気管内の空気システム状態に関するＨＣＣＩ燃焼方式の感度が高いために、システムの全体力学が、空気システム状態の時間的に最適な開ループ制御及び閉ループ制御に決定的に依存しているという認識に実質的に基づいている。ここで、本発明は、例えばモデルベースの数式を使用し、この数式において制御量制限が考慮される。従って、本発明は、安定状態で算出された燃費利点を得るために重要な寄与を果たし、燃焼自体の相応の開ループ制御及び閉ループ制御と組み合わせて、ノッキング燃焼又は不完全燃焼をもたらすことなく最大トルクを保証する。
【００１２】
有利には少なくとも一つの制御量制限は、アクチュエータによる時間単位ごとの制御量の最大限及び／又は最小限に適用可能な変化、及び／又は、アクチュエータによる制御量の最大限及び／又は最小限に適用可能な値を含む。例えば、バルブは最大限取り得る限界状態を有し、バルブ移動力も所定の慣性を受ける。その後において、制御命令は、直接には伝播しない。アクチュエータの実際の動作を考慮することによって制御を改善することができる。
【００１３】
有利には、考慮された制御量制限に基づいて、少なくとも一つの空気システム状態の最大限及び／又は最小限に可能な変化率が算出される。算出された少なくとも一つの空気システム状態の最大限及び／又は最小限に可能な変化率に基づいて、有利な実施形態においては、アクチュエータのための少なくとも一つの制御量を算出することができる。このようにして、アクチュエータの実際の動作に非常に近似した制御量乃至制御量の推移が算出される。
【００１４】
本発明の有利な実施形態によれば、ＨＣＣＩ燃焼方式の制御が実施される。相応の制御方法は、本出願人が本願と同日付にて提出した出願「内燃機関のリアクタにおけるＨＣＣＩ燃焼の制御方法（Verfahren zum Regeln einer HCCI-Verbrennung in einem Reaktor einer Brennkraftmaschine）」に記載しており、本願ではこの記載内容が全面的に参照されて開示されているものと見なす。本発明はＨＣＣＩ燃焼方式に制限されているわけではなく、吸気管内の残留ガス率の急激な乃至迅速な変化が必要とされている総ての燃焼方式を対象とし得るということに言及しておく。これには、例えば、スプレーガイデッドの成層燃焼方式が当てはまる。
【００１５】
同様に有利な本発明の実施形態によれば、ＨＣＣＩ燃焼方式からＳＩ燃焼方式への切替が実施される。相応の切替方法は、本出願人が本願と同日付にて提出した出願「内燃機関のリアクタにおけるＨＣＣＩ燃焼とＳＩ燃焼との間の切替方法（Verfahren zum Umschalten zwischen einer HCCI-Verbrennung und einer SI-Verbrennung in einem Reaktor einer Brennkraftmaschine）」に記載しており、本願ではこの記載内容が全面的に参照されて開示されているものと見なす。ここでも本発明がＨＣＣＩ−ＳＩ切替過程に制限されていないということに言及しておく。むしろ本発明は、吸気管内の残留ガス率の急激な乃至迅速な変化を必要とする総ての動作点変化において使用することができる。
【００１６】
本発明による計算ユニット、例えば自動車の制御装置は、特にプログラム技術的に本発明の方法を実行するように構成されている。
【００１７】
ソフトウェアの形態で本発明を具現化することも有利である。なぜならこのことは、実行する制御装置が他のタスクのためにも使用されており、いずれにせよ既存であるので、特に低コストだからである。適当なデータ担体は、特にフレキシブルディスク、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等である。コンピュータネットワーク（インターネット、イントラネット等）を介したプログラムのダウンロードも可能である。
【００１８】
ＨＣＣＩに関する中心的な観点は、空気システム量ｐ２２（吸気管圧力）及びｒ２２ＥＧ（吸気管内の残留ガス率）の時間的に最適な誘導である。このことは安定状態でのＨＣＣＩ方式において既に有効であるが、特に動作方式を切り替える場合、例えばＳＩ燃焼方式からＨＣＣＩ燃焼方式に切り替える場合、及び、負荷要求が変化する（動的動作）場合に、特に有効である。制御量として少なくともスロットルバルブの（相対的な）開度、及び、ＥＧＲバルブの（相対的な）開度が使用される。以下、本発明の方法をこれらの制御量について基本的な例を挙げて説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。
【００１９】
吸気管は、以下の微分方程式及び代数方程式によって表すものとする：
【数１】
2013519040.tif 000003
【００２０】
ここで、ｐは圧力、Ｔは温度、ｍはガス質量、ｒは（残留ガス質量対全体質量の）比率、ｄＨ／ｄｔはエンタルピー流、添え数字２２及び３は吸気管体積及び排気ガス体積を表す。ｃｐ及びｃｖは圧力乃至体積が一定である場合の比熱容量を表し、κはポリトロープ指数、Ｒは気体定数を表す。
【００２１】
さらに、スロットルバルブ及びＥＧＲバルブは、絞り方程式（Drosselgleichung）を用いて表される：
【数２】
2013519040.tif 000004
【００２２】
ここで、ｄｍ／ｄｔはスロットルバルブを通過する質量流量であり、ｄＨ／ｄｔは対応するエンタルピー流であり、ＰＳＩは流れ関数である。流れ関数は、スロットルバルブの前と後の圧力比ｐｉ及びポリトロープ指数κに依存している。
【００２３】
有効面積Ａｅｆｆは可変であり、実用に応じて開度パーセンテージ値（ＴＨＲＯｐ乃至ＥＧＲｖＯｐ）に依存して算出され、目的に応じて特性曲線に記される。
【００２４】
有利な実施形態においては、方程式（１）は、方程式（７）を使用して、ＥＧＲバルブを通過する目下のエンタルピー流及び内燃機関における目下のエンタルピー流が既知であることを仮定して、スロットルバルブを通過するｄｍ／ｔ＿Ｔｈｒ、即ち、質量流量に応じて解かれる：
【数３】
2013519040.tif 000005
【００２５】
吸気管圧力の所期の変化ｄｐ／ｄｔ＿２２＿ｄｅｓは、制御差（ｐ２２＿ｄｅｓ−ｐ２２＿ａｃｔ）から、サンプリング時間ステップで割ることにより得られる。このサンプリング時間ステップは、基本的に最小有効時間間隔に相当し、即ち、内燃機関の場合には１回の燃焼に相当する（４シリンダ：１８０°クランクシャフト）。なぜなら、吸気行程に基づいて生じる振動を一緒に制御することは望ましくないからである。
【００２６】
ここでさらに、スロットルバルブ及びＥＧＲバルブが制御量制限を受けるということを考慮すべきである（最小０％、最大１００％）。このことは、ＥＧＲバルブを通過するエンタルピー流／質量流量、及び、内燃機関におけるエンタルピー流／質量流量が既知とされている場合、方程式（１）による所期の変化の動的なレート制限によって実施される（１００％の場合にはｄＨ／ｄｔ＿ＴＨＲ＿ｍａｘであり、０％の場合にはｄＨ／ｄｔ＿ＴＨＲ＿ｍｉｎ＝０である）：
【数４】
2013519040.tif 000006
このようにして得られた変化率は時間最適性を保証する。
【００２７】
ＥＧＲバルブを通過する流れに対しても同様に以下のように判明している：
【数５】
2013519040.tif 000007
ここでもｄｒ／ｄｔ＿２２ＥＧ＿ｄｅｓは、動的なレート制限により以下の最小値及び最大値によって制限される：
【数６】
2013519040.tif 000008
最後に方程式（６）及び逆関数のＡｅｆｆ（Ｏｐ）特性曲線が使用され、このようにして算出された目標質量流量から、スロットルバルブ及びＥＧＲバルブに対する指令すべき開度パーセンテージ値が算出される。
【００２８】
二つの制御装置はＳＩＳＯ制御装置として簡単に構成することができ、即ち、これらの制御装置の結合は無視される。結合は例えば二つの制御装置を一つの計算時間ステップだけ遅らせて互いに接続することによって考慮することができ、これで充分であることが実施において判明している。
【００２９】
本発明の方法の上述した構成は、関係する総ての質量流量、質量、温度及び圧力を高精度で時間遅延無く測定できること、又は、相応の値を空気システム及び燃焼のオンラインで同時進行するモデルから得ることを前提としている。このモデル自体は、利用可能な測定値と周期的に調整されている。
【００３０】
別の有利な実施形態によれば、吸気管内のＥＧＲ率の安定状態での評価に関連した制御が提案される。このためには以下の測定量が存在しなければならない：即ち、ｐ１（スロットルバルブの前）、ｐ２２、ｐ３、Ｔ１及びＴＥＧＲ（ＥＧＲ冷却装置の後方の排気ガス温度）である。方程式（２）から、吸気管内のＥＧＲ率に対して安定状態の場合（ガス質量に変化が無い）には以下のことが判明している：
【数７】
2013519040.tif 000009
尚、ＥＧＲバルブ及びスロットルバルブを通過する質量流量は、これらの測定量から方程式（６）を用いて算出される。排気ガス体積ｒ３（ＨＣＣＩは希薄燃焼方式であるのでｒ３は基本的に１よりも小さい）のＥＧＲ率は、制御から既知である内燃機関内の燃料質量流量ｄｍ／ｄｔ＿Ｆｕｅｌ、及び、スロットルバルブを通過するガス質量流量を用いて算出される：
【数８】
2013519040.tif 000010
尚、ＡＦＲは、理論空燃比を表す（−１４．５）。
【００３１】
スロットルバルブ及びＥＧＲバルブに対する開度パーセンテージ値の算出は、所期のＥＧＲ率ｒ２２ＥＧ＿ｄｅｓ及び境界条件を予め設定しておくことによって実施される。境界条件は、吸気管内の全体質量流量が、ある算出ステップから次の算出ステップまで（ｋ−１からｋ）一定であることを要求するものとする：
【数９】
2013519040.tif 000011
吸気管圧力（方程式（１）、ｄｐ／ｄｔ＿２２＝０）も一定にすることができ、ｄｍ／ｄｔ＿ｇｅｓ（ｋ）に対する択一的な式が得られ、そうすると計算は同一となる。
【００３２】
所期のＥＧＲ率を用いて、ｋ回目のステップにおけるＥＧＲ質量流量乃至スロットルバルブ質量流量に対して以下が得られる：
【数１０】
2013519040.tif 000012
最後にここでも方程式（６）、質量流量、及び、逆関数のＡｅｆｆ（Ｏｐ）特性曲線が使用され、このようにして算出された目標質量流量から、スロットルバルブ及びＥＧＲバルブに対する制御すべき開度パーセンテージ値が算出される。
【００３３】
本発明のさらなる利点及び実施形態は、以下の説明及び添付の図面から明らかになる。
【００３４】
これまで述べてきた特徴及び以下でさらに説明する特徴は、それぞれ記載した組み合わせだけでなく、別の組み合わせでもあるいは単独でも、本発明の範囲を逸脱することなく利用することができるのは自明である。
【００３５】
本発明を、実施形態に基づいて図面に概略的に示し、以下、図面を参照して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、制御装置を備える内燃機関の概略図を示す。
【図２】図２は、本発明の有利な実施形態による吸気管圧力の推移、ＥＧＲ率の推移、スロットルバルブ及びＥＧＲバルブに対する開度パーセンテージ値の推移、燃焼室圧力の推移、制御時の燃焼室のガス質量の推移を示す。
【００３７】
発明の実施形態
図１には、内燃機関１が図示されており、内燃機関１ではピストン２がシリンダ３内で上下に移動可能となっている。シリンダ３にはリアクタ乃至燃焼室４が設けられており、燃焼室４にはバルブ５ａ及び５ｂを介して吸気管６乃至排気管７が接続されている。バルブ５ａ、５ｂには調整可能なバルブ機構が設けられており、バルブ５ａ、５ｂは制御装置１６によって制御可能である。吸気管６には空気質量センサ１０が設けられており、排気管７にはラムダセンサ１１が設けられている。吸気管６は、外部の排気ガス再循環のための排気ガス再循環バルブ１３を介して排気管７と接続されている。
【００３８】
排気ガスを吸い戻すために、吸気バルブ５ａを早期に開放することによって排気の一部が吸気管６に逆流するよう、吸気バルブ５ａを制御することができる。
【００３９】
特に有利な解決方法である排気ガスの抑留のために、排気バルブ５ｂを早期に閉鎖することによって排気の一部が抑留されるよう、排気バルブ５ｂを制御することができる。吸気バルブ５ａは、抑留された排気ガスが吸気管６に流出するのを阻止するために、遅れて開放される。
【００４０】
燃焼室４にはさらに、制御可能な噴射バルブ８と制御可能な点火プラグ９とが接続されている。ＨＣＣＩ燃焼方式の場合には、燃焼室で燃料／空気混合気を点火するために点火プラグは用いられない。その代わりに自己着火が実施される。点火プラグは、その他の動作方式のために設けられている。燃焼室はさらに、燃焼室圧力を測定するための燃焼室圧力センサ１５を有する。
【００４１】
空気質量センサ１０は吸気管６に供給される新気の空気質量を測定し、これに応じて信号ＬＭを形成する。ラムダセンサ１１は、排気管７内の排気ガスの酸素含有量を測定し、これに応じて信号λを形成する。さらに、吸気管圧力ｐ２２及び残留ガス率ｒ２２ＥＧが検出されて、制御装置１６に供給される。この検出は、例えば測定を含むことができる。同じくこの検出は、特に、制御装置１６自体でのモデルベースの計算を含むこともできる。
【００４２】
吸気管６にはスロットルバルブ１２が収納されており、該スロットルバルブ１２の回転位置は信号ＤＫによって調整することができる。排気ガス再循環バルブ１３は、信号ＥＧＲによって制御可能である。ラムダセンサ１１には、例えば三元触媒等の触媒を含む排気デバイス（図示しない）が後置接続されている。
【００４３】
内燃機関１の排気ガスを抑留するＨＣＣＩ燃焼方式では、スロットルバルブ１２は、希薄混合気を生成するために所期の供給空気質量に依存して開放される。排気バルブ及び吸気バルブを早期に開放及び遅くに閉鎖することによって引き起こされる中間圧縮中に、ガス交換サイクルの移行ＯＴの間近（上死点）で、燃料が噴射バルブ８から燃焼室４に噴射される。燃焼室内の高温は燃料の迅速な気化をもたらし、これによって燃焼室４にて混合気が非常に良好に形成される。後続の吸気行程では、新気が燃焼室４に吸入される。その後、圧縮行程中に、温度上昇によって自己着火するまで燃料／空気混合気が圧縮される。着火した燃料の膨脹によってピストン２が駆動される。駆動されたピストンによってクランクシャフト１４が回転運動され、この回転運動によって最終的に自動車の車輪が駆動される。
【００４４】
内燃機関が複数のシリンダを有しており、これらのシリンダが同一のクランクシャフト及び同一の排気管に割り当てられており、一つの排気マニホールドを形成しているということは自明である。
【００４５】
特に、空気システム状態を制御するために、制御装置１６が設けられている。この目的のために制御機器１６にはマイクロプロセッサが設けられており、記憶媒体、特にリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）には、内燃機関１の全体的な開ループ制御及び／又は閉ループ制御を実施するのに適したプログラムが格納されている。制御装置（ＥＣＵ）１６は、本発明の方法を実施するように構成されている。
【００４６】
制御機器１６には、センサを用いて測定された内燃機関の動作特性量を表す入力信号が印加されている。例えば、制御装置１６は、空気質量センサ１０、ラムダセンサ１１等と接続されている。さらに制御装置１６は、特に走行ペダルセンサ（図示しない）と接続されている。制御装置１６は出力信号を形成し、この出力信号はアクチュエータを介して、所期の開ループ制御及び／又は閉ループ制御に応じて内燃機関１の動作状態に影響を与えることができる。例えば、制御装置１６は、噴射バルブ８、バルブ５ａ，５ｂ、点火プラグ９、スロットルバルブ１２と接続されており、これらを制御するのに必要な信号を形成する。
【００４７】
図２に基づいて、空気システム状態制御の基本的なストラテジを説明する。図２においては、それぞれ横軸６０２に秒で示される時間ｔに対して、線図２００では縦軸２０１に吸気管圧力ｐ２２がバールでプロットされており、線図３００では縦軸３０１に吸気管内の排気ガス成分ｒ２２ＥＧがプロットされており、線図４００では縦軸４０１に排気ガス再循環バルブＥＧＲの位置が０（閉鎖）から１（全開）でプロットされており、線図５００では縦軸５０１に内燃機関ないしリアクタの圧力ｐＣｙｌがバールでプロットされており、線図６００では縦軸６０１にガス質量ｍＣｙｌがグラムでプロットされている。
【００４８】
制御量制限を考慮しない場合の所期の圧力経過が２１０で示されている。制御量制限を考慮した場合の所期の圧力経過は２１１で示されており、実際に生じる圧力経過は２１２で示されている。相応して、制御量制限を考慮しない場合の所期の残留ガス成分の推移が３１０で示されている。制御量制限を考慮した場合の所期の残留ガス成分の推移は３１１で示されており、実際に生じる残留ガス成分の推移は３１２で示されている。
【００４９】
制御量制限を考慮することにより所期の推移が実際の推移に良好に近似することが見て取れる。
【００５０】
排気ガス再循環バルブの位置の推移が４１０で示されており、スロットルバルブの位置の推移が４１１で示されている。シリンダ内の燃焼室圧力の推移が５１０で示されており、ガスの全体質量の推移が６１０で示されており、排気ガス質量の推移は６１１で示されており、空気質量の推移は６１２で示されており、燃料質量の推移は６１３で示されている。
【図１】
2013519040.tif 000013
【図２】
2013519040.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月9日(2012.8.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１）の吸気管（６）内の少なくとも１つの空気システム状態を制御するための方法において、
前記少なくとも１つの空気システム状態に影響を与える少なくとも１つの制御量（ＤＫ；ＥＧＲ）がアクチュエータ（１２；１３）によって予め設定され、
制御時に前記アクチュエータの少なくとも１つの制御量制限を条件として用い、
空気システム状態として、吸気管圧力（ｐ２２）及び／又は前記吸気管（６）内の残留ガス率（ｒ２２ＥＧ）が制御される、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの制御量制限は、前記アクチュエータ（１２；１３）による時間単位ごとの前記制御量（ＤＫ；ＥＧＲ）の最大限及び／又は最小限に適用可能な変化を含む、
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの制御量制限は、前記アクチュエータ（１２；１３）による前記制御量（ＤＫ；ＥＧＲ）の最大限及び／又は最小限に適用可能な値を含む、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記制御量制限に基づいて、前記少なくとも１つの空気システム状態の最大限及び／又は最小限に可能な変化率を算出する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の方法。
【請求項５】
算出された前記少なくとも１つの空気システム状態の前記最大限及び／又は最小限に可能な変化率に基づいて、前記アクチュエータ（１２；１３）のための少なくとも１つの制御量（ＤＫ；ＥＧＲ）を算出する、
ことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記制御量は、スロットルバルブ（１２）の開度（ＤＫ）、及び／又は、排気ガス再循環バルブ（１３）の開度（ＥＧＲ）、及び／又は、吸気バルブ（５ａ）の開角及び／又は閉角を含む、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の方法。
【請求項７】
前記排気ガス再循環バルブ（１３）を通過する目下のエンタルピー流及び前記リアクタ（４）内の目下のエンタルピー流が考慮される、
ことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記吸気管（６）内の排気ガス再循環率の安定状態での評価が考慮される、
ことを特徴とする請求項６又は７記載の方法。
【請求項９】
前記吸気管内の残留ガス率の急激な変化を必要とする燃焼方式が制御される、
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載の方法。
【請求項１０】
前記燃焼方式は、ＨＣＣＩ燃焼方式である、
ことを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記吸気管内の残留ガス率が急激に変化する動作点変化が実施される、
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項記載の方法。
【請求項１２】
前記動作点変化は、ＨＣＣＩ燃焼方式からＳＩ燃焼方式への切替である、
ことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
内燃機関（１）の吸気管（６）内の少なくとも１つの空気システム状態を制御するための計算ユニットにおいて、
前記少なくとも１つの空気システム状態に影響を与える少なくとも１つの制御量（ＤＫ；ＥＧＲ）であって、アクチュエータ（１２；１３）によって予め設定される前記少なくとも１つの制御量（ＤＫ；ＥＧＲ）を用いる制御時に、前記アクチュエータの少なくとも１つの制御量制限を条件として用いる手段と、
空気システム状態として、吸気管圧力（ｐ２２）及び／又は前記吸気管（６）内の残留ガス率（ｒ２２ＥＧ）を制御するための計算を行う手段と、
を備えることを特徴とする計算ユニット。
【国際調査報告】
2013519040.tif 000015
2013519040.tif 000016
2013519040.tif 000017
2013519040.tif 000018
2013519040.tif 000019
2013519040.tif 000020