(57)【要約】  部分的な排気ガス再循環を用いた自動車の動力装置の制御方法であり、外気の流量および部分的に再循環されるガスの流量が、濃混合気制御ストラクチャまたは希薄混合気制御ストラクチャに従って規制されており、濃混合気制御ストラクチャから希薄混合気制御ストラクチャへの移行中に、希薄混合気制御ストラクチャの流量設定値と等しい設定値へと、濃混合気制御ストラクチャに従って、流量が設定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子制御装置（２）を備えた自動車の内燃パワートレイン（１）を制御するためのシステムであって、前記システムは、内燃機関（３）と、第１のアクチュエータ（２３）によって制御される再循環バルブ（２２）を備え、かつ第２のアクチュエータ（２５）によって制御される吸気フラップ（２４）を備えた前記エンジン（３）の外気供給管（１３）に接続された排気ガス部分的再循環ループ（２１）と、外気の流量（２７）および部分的に再循環される排気ガスの流量（２６）を決定するための手段とを含み、前記電子制御装置（２）は、
・前記吸気フラップ（２４）の位置および前記再循環バルブ（２２）の位置をそれぞれ位置設定値に制御するための２つのレギュレータ（４１、４２）を含む濃混合気制御ストラクチャ（２８）に従って前記アクチュエータ（２３、２５）を制御するための第１の手段と、
・前記吸気フラップ（２４）の前記位置または前記再循環バルブ（２２）の前記位置を位置設定値に制御するためのレギュレータ（４７）を含む希薄混合気制御ストラクチャ（２９）に従って前記アクチュエータ（２３、２５）を制御するための第２の手段と、
・前記制御手段のどちらかを作動させるための選択手段（３０）とを含み、
濃混合気制御ストラクチャ（２８）から希薄混合気制御ストラクチャ（２９）への移行中に、前記濃混合気制御ストラクチャ（２８）が前記アクチュエータ（２３、２５）を、前記希薄混合気制御ストラクチャ（２９）の前記アクチュエータ（２３、２５）の設定値位置に等しい設定値位置へと制御可能であることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記パワートレイン（１）が、前記排気ガスライン（１７）に配置された窒素酸化物トラップ（１８）を有し、前記濃混合気制御ストラクチャ（２８）の選択が、希薄混合気制御ストラクチャ（２９）から濃混合気制御ストラクチャ（２８）への移行中に、前記窒素酸化物トラップ（１８）を浄化するために、即座に行われる請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記パワートレイン（１）が、前記排気ガスライン（１７）に配置された粒子フィルタ（１９）を有し、前記濃混合気制御ストラクチャ（２８）が、濃混合気制御ストラクチャ（２８）から希薄混合気制御ストラクチャ（２９）への移行中に、前記粒子フィルタ（１９）を再生するために、前記再循環バルブ（２２）を閉鎖位置へと制御する請求項１および２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４】
前記濃混合気制御ストラクチャ（２８）が、濃混合気制御ストラクチャ（２８）から希薄混合気制御ストラクチャ（２９）への移行中に、通常の燃焼モードのために、前記吸気フラップ（２４）を開放位置へと制御する請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記外気の流量および／または前記部分的に再循環されるガスの流量を決定するための少なくとも１つの手段の故障を検知し、希薄混合気制御ストラクチャ（２９）への移行中に前記吸気フラップ（２４）の開放および前記再循環バルブ（２２）の閉鎖を制御するための手段を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
外気の流量および部分的に再循環されるガスの流量が、濃混合気制御ストラクチャまたは希薄混合気制御ストラクチャに従って規制されている、部分的な排気ガス再循環を用いる自動車のパワートレインの制御方法であって、濃混合気制御ストラクチャから希薄混合気制御ストラクチャへの移行中に、前記希薄混合気制御ストラクチャの流量設定値と等しい設定値へと、前記濃混合気制御ストラクチャに従って、前記流量が規制されることを特徴とする方法。
【請求項７】
窒素酸化物トラップおよび／または硫黄酸化物トラップを備えたエンジン用であり、希薄混合気制御ストラクチャから濃混合気制御ストラクチャへの移行中に、前記窒素酸化物トラップおよび／または前記硫黄酸化物トラップを浄化するために、前記濃混合気制御ストラクチャが即座に選択される請求項６記載の方法。
【請求項８】
粒子フィルタを備えたエンジン用であり、濃混合気制御ストラクチャから希薄混合気制御ストラクチャへの移行中に、前記粒子フィルタを再生するために、前記排気ガスの前記部分的再循環が停止されるまで、前記濃混合気制御ストラクチャに従って、前記部分的に再循環されるガスの流量が規制される請求項６および７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
濃混合気制御ストラクチャから希薄混合気制御ストラクチャへの移行中に、通常の燃焼モードのために、前記外気の流量が、前記濃混合気制御ストラクチャに従って、外気の流量設定値へと規制される請求項６〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記外気の流量および／または前記部分的に再循環される排気ガスの流量を決定するための少なくとも１つの手段の故障時、希薄混合気制御ストラクチャへの移行中に、前記ストラクチャのいずれかに従って、前記排気ガスの前記部分的再循環および外気の流量を停止する指示が与えられる請求項６〜９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒素酸化物トラップの浄化と粒子フィルタの再生間の移行中に内燃機関に導入される外気および燃焼ガスの制御に関する。
【０００２】
より詳しくは、本発明は、“ＥＧＲ回路”とも呼ばれる、排気ガスの部分的再循環のためのループを備えたエンジンに関する。
【背景技術】
【０００３】
現在の汚染基準は、窒素酸化物（ＮＯｘ）および微粒子の排出減少につながる手段の実施を求めている。この目的を達成するための１つの手段が、ＥＧＲ回路に加えての、窒素酸化物トラップや粒子フィルタなどの排気ガス処理システムの実施である。とは言っても、これらの処理システムの利用は、特定の燃焼条件下で行われるメンテナンスフェーズを必要とする。実際、粒子フィルタは再生のため、排気ガスに温度上昇を、より詳しくは可能な限り迅速な温度上昇を要求する。窒素酸化物トラップは、高温かつ還元環境で、窒素酸化物および硫黄酸化物（ＳＯｘ）を浄化されねばならず、この浄化もまた、排気ガスの温度が可能な限り迅速に上昇することを要求する。さらにそのメンテナンスのために、これらの処理システムは、交互する特有の燃焼モードの実施を周期的に必要とする。
【０００４】
一方、現行の基準によって課せられた汚染排出物の閾値を考慮するには、エンジンの現在の燃焼モードが何であろうと、部分的に再循環されるガスの量と、エンジンに入ることを許された外気の量を制御することが望ましい。これらの燃焼モードは例えば、通常の燃焼モード、粒子フィルタの再生に特有の燃焼モード、あるいは窒素酸化物トラップの浄化に特有の燃焼モードと出来る。したがって、粒子フィルタや窒素酸化物トラップなどの排気ガス処理システムのメンテナンスを保証するために用いられる異なる燃焼モードの間に、部分的に再循環されるガスの量と、エンジンに入ることを許された外気の量を制御することが重要である。さらに、許容外気および部分的に再循環される排気ガスの流量の完全制御のために、および自動車での良好な運転体験を保証するためにも、１つの燃焼モードから他のものへの移行を管理することが必要と考えられる。この交互する特有のメンテナンスフェーズの周期的実施は、実際のところ、運転体験の質、燃料消費、汚染排出物の管理を損ない得る。
【０００５】
外気および部分的に再循環されるガスの流量を制御するために存在する、前記流量を規制する制御ストラクチャを利用する方法がある。例えば本出願人の名前で出願されたフランス特許出願ＦＲ２８８６３３９が参照可能であり、これは濃混合気、すなわち燃焼中にエンジンによって用いられる燃料質量と酸化剤質量の比が１に近いときにおける外気の流量および部分的に再循環されるガスの流量を規制するのに用いられる“濃混合気制御ストラクチャ”と呼ばれるストラクチャを記載している。しかしながら、この濃混合気制御ストラクチャは、進行中の異なる燃焼モードに関して較正される必要のある２つの流量レギュレータの使用を必要とし、開発に長い時間がかかる。同じく本出願人によって出願された国際特許出願ＷＯ２００７／０６３２５８も参照可能であり、これは希薄混合気、すなわち燃焼中にエンジンによって用いられる燃料質量と酸化剤質量の比が１未満となるときにおける外気の流量および部分的に再循環されるガスの流量を規制するのに用いられる“希薄混合気制御ストラクチャ”と呼ばれるストラクチャを記載している。しかしながら、この希薄混合気制御ストラクチャは、ただ１つのレギュレータを用いており、したがって、外気および部分的に再循環されるガスの流量が同時に規制されることを求める濃混合気制御ストラクチャには適していない。
【０００６】
ただし、濃混合気制御ストラクチャは、窒素酸化物トラップの浄化中の燃焼モードに適しており、希薄混合気制御ストラクチャは、粒子フィルタの再生中の燃焼モードに十分である。一方、これらのメンテナンスフェーズは、排気ガスが高温であることを求めている。排気ガスを高温に保つためには、これら２つの燃焼モードを交互させるのが賢明である。実際のところ、粒子フィルタの再生と窒素酸化物トラップの浄化の間で通常の燃焼モードに戻ることは、その後のホットモード用に取得された高温ゲインのロスにつながり得る。
【０００７】
粒子フィルタの再生と窒素酸化物トラップの浄化中の燃焼モード間でのこのチェンジオーバを制御することへの関心を記載した文献を引用することが可能である。例えば、窒素酸化物トラップの浄化および粒子フィルタの再生のためのフェーズ間の移行中のトルク管理方法を記載した米国特許出願ＵＳ２００３／０１１０７６０を引用することができる。ただし外気流量の管理は、エンジントルクから算出された外気流量設定値によって確立されるもので、燃焼モード間の移行中の外気流量の制御方法について、詳細は書いてない。排気中に存在する硫黄酸化物と微粒子の質量の推定値が引き金となる、窒素酸化物トラップの浄化および粒子フィルタの再生のためのフェーズを制御するための手段を記載した英国特許出願ＧＢ２４０８００３を引用することも可能である。ただしこの文献は、フェーズ移行中の外気流量を管理する手段は開示していない。さらに、例えば排気中に存在する硫黄酸化物と微粒子の質量の推定値を用いる欧州特許出願ＥＰ１５１０６７１、窒素酸化物トラップ内の温度を用いる米国特許出願ＵＳ２００６／００７０３７３および国際特許出願ＷＯ００／３２９１１、排気中に蓄えられた微粒子と硫黄の量を用いる欧州特許出願ＥＰ１５３８３１１およびＥＰ１１０２９２０、粒子フィルタ内の過剰な空気に関するラムダファクタを用いる国際特許出願ＷＯ２００５／０７３５２５などの他の文献も、異なる基準を用いて、窒素酸化物トラップの浄化および粒子フィルタの再生のためのフェーズ間のチェンジオーバを引き起こす手段を開示している。ただしこれらの文献は、窒素酸化物トラップの浄化および粒子フィルタの再生のためのフェーズ間の移行中にどのようにして外気流量を制御するかを記載してはいない。
【発明の概要】
【０００８】
したがって、異なる燃焼モード間の移行を管理するシステム、すなわち、濃混合気制御ストラクチャの使用と希薄混合気制御ストラクチャの使用の間の移行中に、外気および部分的に再循環されるガスの流量を制御するシステムが必要である。
【０００９】
他の要求は、システム異常の場合にフェイルセーフモードを提供し、起こり得るシステム故障を埋め合わせ、外気および部分的に再循環されるガスの流量のよりよい制御を保証することである。
【００１０】
一実施例では、電子制御装置を備えた自動車の内燃パワートレインを制御するためのシステムが、内燃機関と、第１のアクチュエータによって制御される再循環バルブを備え、かつ第２のアクチュエータによって制御される吸気フラップを備えたエンジンの外気供給管に接続された排気ガス部分的再循環ループを含む。外気の流量および部分的に再循環されるガスの流量を決定するための手段も設けられている。
【００１１】
電子制御装置は、
・吸気フラップの位置および再循環バルブの位置をそれぞれ位置設定値に制御するための２つのレギュレータを含む濃混合気制御ストラクチャに従って前記アクチュエータを制御するための第１の手段と、
・吸気フラップの位置または再循環バルブの位置を位置設定値に制御するための１つのレギュレータを含む希薄混合気制御ストラクチャに従って前記アクチュエータを制御するための第２の手段と、
・前記制御手段のどちらかを作動させるための選択手段とを有する。
【００１２】
濃混合気制御ストラクチャから希薄混合気制御ストラクチャへの移行中に、濃混合気制御ストラクチャがアクチュエータを、希薄混合気制御ストラクチャの前記アクチュエータの設定値位置に等しい設定値位置へと制御可能である。
【００１３】
この制御システムのおかげで、レギュレータを２つ持つ制御ストラクチャからレギュレータを１つしか持たないストラクチャに移ることが可能であり、アクチュエータによって制御される装置の位置の連続性を常に保証し、よってその結果、燃焼モード間移行中の外気流量の制御を保証する。またこれは、１つのストラクチャから別のものへ移ることから生じるいかなる突発的動作も回避し、より快適な運転体験を保証する。
【００１４】
他の実施例によれば、パワートレインは、排気ガスラインに配置された窒素酸化物トラップを有する。濃混合気制御ストラクチャの選択は、希薄混合気制御ストラクチャから濃混合気制御ストラクチャへの移行中に、前記窒素酸化物トラップを浄化するために、即座に行われる。
【００１５】
他の実施例によれば、パワートレインは、排気ガスラインに配置された粒子フィルタを有する。濃混合気制御ストラクチャは、濃混合気制御ストラクチャから希薄混合気制御ストラクチャへの移行中に、前記粒子フィルタを再生するために、再循環バルブを閉鎖位置へと制御する。
【００１６】
他の実施例によれば、濃混合気制御ストラクチャは、濃混合気制御ストラクチャから希薄混合気制御ストラクチャへの移行中に、通常の燃焼モードのために、吸気フラップを開放位置へと制御する。
【００１７】
他の実施例によれば、制御システムは、外気の流量および／または部分的に再循環されるガスの流量を決定するための少なくとも１つの手段の故障を検知し、希薄混合気制御ストラクチャへの移行中に吸気フラップの開放および再循環バルブの閉鎖を制御するための手段を有する。
【００１８】
他の側面によれば、部分的な排気ガス再循環を用いる自動車のパワートレインの制御方法が提案され、ここでは、外気の流量および部分的に再循環されるガスの流量が、濃混合気制御ストラクチャまたは希薄混合気制御ストラクチャに従って規制されている。さらに、濃混合気制御ストラクチャから希薄混合気制御ストラクチャへの移行中に、希薄混合気制御ストラクチャの流量設定値と等しい設定値へと、濃混合気制御ストラクチャに従って、流量が規制される。
【００１９】
他の実施モードによれば、窒素酸化物トラップを備えたエンジン用であり、希薄混合気制御ストラクチャから濃混合気制御ストラクチャへの移行中に、窒素酸化物トラップを浄化するために、濃混合気制御ストラクチャが即座に選択される方法が提案される。
【００２０】
他の実施モードによれば、粒子フィルタを備えたエンジン用であり、濃混合気制御ストラクチャから希薄混合気制御ストラクチャへの移行中に、粒子フィルタを再生するために、排気ガスの部分的再循環が停止されるまで、濃混合気制御ストラクチャに従って、部分的に再循環されるガスの流量が規制される方法が提案される。
【００２１】
他の実施モードによれば、濃混合気制御ストラクチャから希薄混合気制御ストラクチャへの移行中に、通常の燃焼モードのために、外気の流量が、濃混合気制御ストラクチャに従って、外気の流量設定値へと規制される。
【００２２】
他の実施モードによれば、外気の流量および／または部分的に再循環されるガスの流量を決定するための少なくとも１つの手段の故障時、希薄混合気制御ストラクチャへの移行中に、前記ストラクチャのいずれかに従って、排気ガスの部分的再循環および外気の流量を停止する指示が与えられる。
【００２３】
他の目的、特徴、および利点は、純粋に非制限的な例として与えられた、添付の図面を参照してなされた以下の説明を読むことで明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】パワートレイン制御用のシステムの概略図である。
【図２】制御ストラクチャ間の移行を管理する手段の概略図である。
【図３】通常の燃焼モードおよび熱触媒コンバータ用の燃焼モードを示す。
【図４】粒子フィルタ再生中の燃焼モードを示す。
【図５】ハイレートの部分的再循環ガスを用いた燃焼モードを示す。
【図６】外気の流量を規制する手段および部分的に再循環されるガスの流量を規制する手段の概略図である。
【図７】外気の流量を規制する手段および部分的に再循環されるガスの流量を規制する手段の概略図である。
【図８】希薄混合気制御ストラクチャへの移行を管理する方法の主要なフェーズを示すフローチャートである。
【図９】濃混合気制御ストラクチャへの移行を管理する方法の主要なフェーズを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、パワートレイン１と電子制御装置２を示す。パワートレイン１は、４つのシリンダ４からなる内燃機関３を有する。
【００２６】
図示の例では、許容外気５が、吸気管７に取り付けられたエアフィルタ６を通過する。この外気はターボチャージャ装置９のコンプレッサ８で圧縮され、これは前記コンプレッサ８と、コンプレッサ８と同一の機械的ドライブシャフト１１に取り付けられたターボエクスパンダ１０を有し、ターボ装置１０はコンプレッサ８を回転駆動可能である。圧縮によって再加熱された圧縮空気は、圧縮空気をエンジン３の吸気マニホールド１４にもたらす外気供給管１３に取り付けられた冷却装置１２によって冷却される。
【００２７】
排気管１５は、エンジン３からターボ装置１０へと、排気マニホールド１６内の排気ガスをもたらす。ターボ装置１０から排出され膨張した排気ガスは次に、そこに窒素酸化物トラップ１８および粒子フィルタ１９が取り付けられている排気ライン１７によって排出される。排気２０は、エンジン３の排気ガスを大気中に放出する。
【００２８】
再循環ループ２１は、排気管１５から外気供給管１３へと、エンジン３の排気ガスの一部が再循環することを許容する。再循環ループ２１には、再循環バルブ２２、すなわちＥＧＲバルブが設けられており、これは部分的に再循環される排気ガスの量を変更可能とし、かつ第１のアクチュエータ２３によって制御されている。外気供給管１３は、エンジン３に供給される外気の量を変更可能とし、かつ第２のアクチュエータ２５によって制御されている吸気フラップ２４を有する。吸気フラップ２４は、再循環ループ２１と外気供給管１３の接続部の上流に配置されている。
【００２９】
再循環ループ２１にはまた流量計２６が設けられており、これは前記再循環ループ２１で部分的に再循環された排気ガスの流量ＱＥＧＲ，ｍｅｓの測定を可能とする。吸気管７もまた流量計２７を有し、これはエンジン３の外気供給の流量Ｑａｉｒ，ｍｅｓの測定を可能とする。
【００３０】
電子制御装置２は、濃混合気制御ストラクチャ２８および希薄混合気制御ストラクチャ２９を有する。濃混合気制御ストラクチャとは、ＥＧＲバルブ２２および吸気フラップ２４を、それぞれ第１のアクチュエータ２３および第２のアクチュエータ２５によって同時に制御可能とするモデルに基づいた制御ストラクチャを意味し、これは濃混合気制御ストラクチャに必須である。希薄混合気制御ストラクチャとは、第１のアクチュエータ２３によるＥＧＲバルブ２２での、あるいは第２のアクチュエータ２５による吸気フラップ２４での制御を介して、エンジン３の外気流量を規制可能とする制御ストラクチャを意味し、これは希薄混合気燃焼モードにとって十分である。電子制御装置はまた、選択モジュール３０、すなわちコーディネータを有し、前記リッチストラクチャを選択して濃混合気制御ストラクチャ２８を作動させるか、または前記リーンストラクチャを選択して希薄混合気制御ストラクチャ２９を作動させる。制御ストラクチャ２８、２９は、とりわけ部分的に再循環された排気ガスの流量測定値ＱＥＧＲ，ｍｅｓおよびエンジン３の外気供給の流量測定値Ｑａｉｒ，ｍｅｓから、それぞれＥＧＲバルブ２２および吸気フラップ２４の位置を制御するためのレギュレータを有する。
【００３１】
流量計２７は、接続部３１を介して、外気の流量Ｑａｉｒ，ｍｅｓを濃混合気制御ストラクチャ２８に伝達し、接続部３２を介して、外気の流量Ｑａｉｒ，ｍｅｓを希薄混合気制御ストラクチャ２９に伝達する。流量計２６は、接続部３３を介して、部分的に再循環されたガスの流量ＱＥＧＲ，ｍｅｓを濃混合気制御ストラクチャ２８に伝達し、接続部３４を介して、流量ＱＥＧＲ，ｍｅｓを希薄混合気制御ストラクチャ２９に伝達する。
【００３２】
他の実施例では、図示されてはいないが、バルブ２２とフラップ２４の位置を測定するために、システムに、ＥＧＲバルブ２２用の位置センサと吸気フラップ２４用の位置センサを設けることができる。変形例としては、前記装置の位置を制御するのにＥＧＲバルブ２２および吸気フラップ２４の位置を利用し、したがって、流量計２６の代わりにＥＧＲバルブ２２用の位置センサを、流量計２７の代わりに吸気フラップ２４用の位置センサを利用することが可能である。よって前記位置センサによって測定された位置および位置設定値から吸気フラップ２４およびＥＧＲバルブ２２の位置を制御することが可能である。
【００３３】
濃混合気制御ストラクチャ２８は、接続部３５によってコーディネータ３０に伝達され、吸気フラップ２４の位置を制御するアクチュエータ２５に向けられる位置設定値％Ｆｌａｐ＿Ｒを算出する第１のレギュレータを有する。
【００３４】
濃混合気制御ストラクチャ２８は、接続部３６によってコーディネータ３０に伝達され、ＥＧＲバルブ２２の位置を制御するアクチュエータ２３に向けられる位置設定値％Ｖａｌｖｅ＿Ｒを算出する第２のレギュレータを有する。
【００３５】
希薄混合気制御ストラクチャは、接続部３７によって伝達され、アクチュエータ２５に向けられる位置設定値％Ｆｌａｐ＿Ｐ、または接続部３８によって伝達され、アクチュエータ２３に向けられる位置設定値％Ｖａｌｖｅ＿Ｐのいずれかの、コーディネータ３０向けの位置設定値を算出するレギュレータを有する。
【００３６】
したがって位置設定値は、
％Ｆｌａｐ＿Ｒ：濃混合気ストラクチャ２８から出る吸気フラップ２４の位置設定値、
％Ｖａｌｖｅ＿Ｒ：濃混合気ストラクチャ２８から出るＥＧＲバルブ２２の位置設定値、
％Ｆｌａｐ＿Ｐ：希薄混合気ストラクチャ２９から出る吸気フラップ２４の位置設定値、
％Ｖａｌｖｅ＿Ｐ：希薄混合気ストラクチャ２９から出るＥＧＲバルブ２２の位置設定値。
【００３７】
コーディネータ３０は、制御ストラクチャ２８、２９によって算出された位置設定値を、接続部３９を介して吸気フラップ２４のアクチュエータ２５に、あるいは接続部４０を介してＥＧＲバルブ２２のアクチュエータ２３に伝達する。
【００３８】
アクチュエータ２５は、接続部６０を介して吸気フラップ２４に位置制御を伝達する。アクチュエータ２３は、接続部６１を介してＥＧＲバルブ２２に位置制御を伝達する。図２は、制御ストラクチャ間の移行を管理する手段の概略図を示す。図１に記載のいくつかの要素がこの図でも見い出せる。図示されているのは、吸気フラップ２４を有する外気供給管１３およびその関連の制御アクチュエータ２５と、ＥＧＲバルブ２２を有する再循環ループ２１およびその関連の制御アクチュエータ２３と、流量計２６、２７と、電子制御装置２である。
【００３９】
濃混合気制御ストラクチャ２８は、２つのレギュレータ４１、４２を有する。これらのレギュレータは、ＥＧＲバルブ２２を、とりわけ流量の測定値ＱＥＧＲ，ｍｅｓから、および設定値ＱＥＧＲ，ｓｅｔｐｏｉｎｔ＿Ｒから制御可能とし、吸気フラップ２４を、とりわけ流量の測定値Ｑａｉｒ，ｍｅｓから、および設定値Ｑａｉｒ，ｓｅｔｐｏｉｎｔ＿Ｒから制御可能とする。他の実施例では、設定値ＱＥＧＲ，ｓｅｔｐｏｉｎｔ＿Ｒ、Ｑａｉｒ，ｓｅｔｐｏｉｎｔ＿Ｒを位置設定値で置き換えることもできる。第１のレギュレータ４１は、測定された外気の流量Ｑａｉｒ，ｍｅｓを接続部３１を介して、設定値Ｑａｉｒ，ｓｅｔｐｏｉｎｔ＿Ｒをモデル４４から接続部４３を介して受け取り、接続部３５を介してコーディネータ３０へと伝達される位置設定値％Ｆｌａｐ＿Ｒを発する。第２のレギュレータ４２は、部分的に再循環されたガスの流量ＱＥＧＲ，ｍｅｓを接続部３３を介して、設定値ＱＥＧＲ，ｓｅｔｐｏｉｎｔ＿Ｒをモデル４６から接続部４５を介して受け取り、接続部３６を介してコーディネータ３０へと伝達される位置設定値％Ｖａｌｖｅ＿Ｒを発する。
【００４０】
希薄混合気制御ストラクチャ２９は、レギュレータ４７と３つのセレクタ４８、４９、５０を有する。レギュレータ４７は、ＥＧＲバルブ２２を、とりわけ流量の測定値ＱＥＧＲ，ｍｅｓから、および設定値ＱＥＧＲ，ｓｅｔｐｏｉｎｔ＿Ｐから制御可能とするか、あるいは吸気フラップ２４を、とりわけ流量の測定値Ｑａｉｒ，ｍｅｓから、および設定値Ｑａｉｒ，ｓｅｔｐｏｉｎｔ＿Ｐから制御可能とする。セレクタ４８は、設定値Ｑａｉｒ，ｓｅｔｐｏｉｎｔ＿Ｐをモデル５２から接続部５１を介して、設定値ＱＥＧＲ，ｓｅｔｐｏｉｎｔ＿Ｐをモデル５４から接続部５３を介して受け取る設定値セレクタである。この設定値セレクタ４８は、接続部５５を介してレギュレータ４７へと伝達される設定値の選択を可能とする。セレクタ４９は、流量の測定値Ｑａｉｒ，ｍｅｓを接続部３２を介して、流量の測定値ＱＥＧＲ，ｍｅｓを接続部３４を介して受け取る流量セレクタである。この流量セレクタは、接続部５６を介してレギュレータ４７へと伝達される流量の測定値の選択を可能とする。レギュレータ４７は、選択された流量測定値Ｑａｉｒ，ｍｅｓまたはＱＥＧＲ，ｍｅｓを接続部５６を介して、選択された設定値Ｑａｉｒ，ｓｅｔｐｏｉｎｔ＿ＰまたはＱＥＧＲ，ｓｅｔｐｏｉｎｔ＿Ｐを接続部５５を介して受け取り、接続部５７を介して制御セレクタ５０へと伝達される位置設定値を発する。制御セレクタ５０は、レギュレータ４７によって発せられた位置設定値を、吸気フラップ２４のアクチュエータ２５、あるいはＥＧＲバルブ２２のアクチュエータ２３へと伝達する。吸気フラップ２４が希薄混合気制御ストラクチャ２９によって制御されるべき場合、制御セレクタ５０は、接続部３７を介して、とりわけ流量セレクタ４９によって選択された流量測定値Ｑａｉｒ，ｍｅｓおよび設定値セレクタ４８によって選択された設定値Ｑａｉｒ，ｓｅｔｐｏｉｎｔ＿Ｐからレギュレータ４７によって決定された位置設定値％Ｆｌａｐ＿Ｐを伝達する。ＥＧＲバルブ２２が希薄混合気制御ストラクチャ２９によって制御されるべき場合、制御セレクタ５０は、接続部３８を介して、とりわけ流量セレクタ４９によって選択された流量測定値ＱＥＧＲ，ｍｅｓおよび設定値セレクタ４８によって選択された設定値ＱＥＧＲ，ｓｅｔｐｏｉｎｔ＿Ｐからレギュレータ４７によって決定された位置設定値％Ｖａｌ
ｖｅ＿Ｐを伝達する。
【００４１】
コーディネータ３０は、そのいずれかを選択することによって、濃混合気制御ストラクチャ２８と希薄混合気制御ストラクチャ２９の間での移行の実行を可能とする。コーディネータは、２つのセレクタ５８、５９を有する。フラップセレクタ５８は、リッチストラクチャ２８から接続部３５によって伝達された位置設定値％Ｆｌａｐ＿Ｒ、およびリーンストラクチャ２９から接続部３７によって伝達された位置設定値％Ｆｌａｐ＿Ｐを受け取る。一方、バルブセレクタ５９は、リッチストラクチャ２８から接続部３６を介して伝達された位置設定値％Ｖａｌｖｅ＿Ｒ、およびリーンストラクチャ２９から接続部３８を介して伝達された位置設定値％Ｖａｌｖｅ＿Ｐを受け取る。フラップセレクタ５８は、選択された位置設定値を接続部３９を介してアクチュエータ２５へと伝達し、バルブセレクタ５９は、選択された位置設定値を接続部４０を介してアクチュエータ２３へと伝達する。
【００４２】
アクチュエータ２５は位置制御を、接続部６０を介して吸気フラップ２４へと伝達する。アクチュエータ２３は位置制御を、接続部６１を介してＥＧＲバルブ２２へと伝達する。
【００４３】
図３〜５は、希薄混合気での異なる燃焼モードにおいて希薄混合気制御ストラクチャ２９によって実行される外気流量の規制を示す。図示されているのは、図１と同様に、エンジン３と、吸気フラップ２４を有する外気供給管１３と、ＥＧＲバルブ２２、吸気マニホールド１４、および排気マニホールド１６を有する再循環ループ２１である。
【００４４】
希薄混合気でのエンジン３の動作は、４つの主要燃焼モード、通常燃焼モード、粒子フィルタ１９の再生モード、ハイレートの部分的再循環ガスを用いた燃焼モード、および熱触媒コンバータモード用の燃焼モードを含む。これらのモード中は、エンジン３の外気流量を規制するのに十分であり、よって規制は、吸気フラップ２４を制御することによって、あるいはＥＧＲバルブ２２を制御することによって前記外気流量を規制するために、希薄混合気制御ストラクチャ２９によって決定されることになる。実際のところ、部分的再循環ガスの流量の規制は、エンジン３への流入を許容された流量が外気流量と部分的再循環ガスの流量の和に等しいことを明らかにする流量保存の法則に応じて、外気流量に直接影響する。図３は、通常燃焼モードでの外気流量の管理を示す。通常燃焼モードの場合、吸気フラップ２４は開き、希薄混合気制御ストラクチャ２９はレギュレータ４７によってＥＧＲバルブ２２を制御する。図３はまた、熱触媒コンバータモード用の燃焼モードでの外気流量の管理も示す。熱触媒コンバータモードは、触媒コンバータの動作を初期化するモードに対応しており、図示はされていないが、これは排気ライン１７に取り付け可能である。実際のところ、初期化フェーズ中には、触媒コンバータはできるだけ迅速な温度上昇を必要とする。このようなモードは、通常燃焼モードとは異なり、吸気フラップ２４およびＥＧＲバルブ２２に関して特有の位置設定値を必要とする。熱触媒コンバータモード用の燃焼モードの場合、吸気フラップ２４は、開ループへとガイドされ、希薄混合気制御ストラクチャ２９はレギュレータ４７によってＥＧＲバルブ２２を制御する。図４は、粒子フィルタ１９の再生モードにおける外気流量の管理を示す。粒子フィルタ１９の再生モードの場合、吸気フラップ２４は、レギュレータ４７を用いて希薄混合気制御ストラクチャ２９によって制御され、ＥＧＲバルブ２２は閉鎖位置にある。
【００４５】
図５は、ハイレートの部分的再循環ガスを用いた燃焼モードにおける外気流量の管理を示す。ハイレートの部分的再循環ガスを用いた燃焼モードの場合、吸気フラップ２４は、レギュレータ４７を用いて希薄混合気制御ストラクチャ２９によって制御され、ＥＧＲバルブ２２は開放位置にあり、飽和している。ＥＧＲバルブまたは吸気フラップについての“飽和”との用語は、これ以上制御設定値に追従できず、これ以上制御不可能な装置を指す。
【００４６】
窒素酸化物トラップの浄化は、今度は、エンジン３が濃混合気で動作しているときに行われる。このフェーズ中、ＥＧＲバルブ２２および吸気フラップ２４の位置は、濃混合気制御ストラクチャ２８によって決定された位置設定値へと規制され制御される。
【００４７】
希薄混合気ストラクチャ２９から濃混合気ストラクチャ２８への移行は、濃混合気ストラクチャ２８によって保証される。希薄混合気燃焼モードから濃混合気燃焼モードへの移行中、コーディネータ３０は、位置設定値％Ｆｌａｐ＿Ｒを選択するセレクタ５８を介して、および位置設定値％Ｖａｌｖｅ＿Ｒを選択するセレクタ５９を介して、濃混合気ストラクチャ２８を直接選択する。濃混合気ストラクチャ２８は即座に、吸気フラップ２４およびＥＧＲバルブ２２を規制する。この移行中、ＥＧＲバルブ２２および吸気フラップ２４の位置の連続性を保証するために、濃混合気ストラクチャ２８の位置設定値は、希薄混合気ストラクチャ２９のそれと等しい。
【００４８】
濃混合気ストラクチャ２８から希薄混合気ストラクチャ２９への移行もまた、濃混合気ストラクチャ２８によって保証される。濃混合気燃焼モードから希薄混合気燃焼モードへの移行中、濃混合気ストラクチャ２８は、希薄混合気ストラクチャ２９の選択前に望まれる希薄混合気での燃焼モードに適した位置に吸気フラップ２４およびＥＧＲバルブ２２があるように、アクチュエータ２３、２５を制御する。
【００４９】
外気の流量または部分的再循環ガスの流量を決定する手段の故障時には、さらにフェイルセーフモードが実行される。このフェイルセーフ燃焼モードは、ＥＧＲバルブ２２が閉じ、吸気フラップ２４が開いたモードに対応する。
【００５０】
図６は、濃混合気制御ストラクチャの外気流量レギュレータ４１の実施の例を示す。レギュレータ４１は、２つの計算モジュール６２、６３と、減算器６４と、比例積分レギュレータすなわちＰＩ６５と、加算器６６を有する。
【００５１】
計算モジュール６２は、外気流量の測定値Ｑａｉｒ，ｍｅｓ、および図示されていないが、吸気マニホールド１４内のガス圧の測定値Ｐｍａｎ，ｍｅｓ、コンプレッサ８内の空気圧の測定値Ｐｓｕｒａｌ，ｍｅｓ、コンプレッサ８の下流の空気温度の測定値Ｔｓｕｒａｌ，ｍｅｓなどのセンサから生じる他の測定値から、吸気フラップ２４の断面測定値Ｓｃｒｏｓｓ＿ｆｌａｐ，ｍｅｓの特定を可能とする。これらの測定値Ｑａｉｒ，ｍｅｓ、Ｐｍａｎ，ｍｅｓ、Ｐｓｕｒａｌ，ｍｅｓ、Ｔｓｕｒａｌ，ｍｅｓは、それぞれ接続部３１、６７、６９を介して計算モジュール６２によって受け取られる。吸気フラップ２４の断面測定値Ｓｃｒｏｓｓ＿ｆｌａｐ，ｍｅｓの計算結果はさらに、計算モジュール６２から減算器６４へと接続部７０を介して伝達される。
【００５２】
計算モジュール６３は、外気流量の設定値Ｑａｉｒ，ｓｅｔｐｏｉｎｔ＿Ｒ、図示されていないが、吸気マニホールド１４内のガス圧の設定値Ｐｍａｎ，ｓｅｔｐｏｉｎｔ＿Ｒなどの設定値構築モデルから生じる他の設定値、および、とりわけコンプレッサ８内の空気圧の測定値Ｐｓｕｒａｌ，ｍｅｓ、およびコンプレッサ８の下流の空気温度の測定値Ｔｓｕｒａｌ，ｍｅｓから、吸気フラップ２４の断面設定値Ｓｃｒｏｓｓ＿ｆｌａｐ，ｓｅｔｐｏｉｎｔ＿Ｒの決定を可能とする。設定値Ｑａｉｒ，ｓｅｔｐｏｉｎｔ＿Ｒ、Ｐｍａｎ，ｓｅｔｐｏｉｎｔ＿Ｒは、それぞれ接続部４３、７１を介して計算モジュール６３によって受け取られ、測定値Ｐｓｕｒａｌ，ｍｅｓ、Ｔｓｕｒａｌ，ｍｅｓは、それぞれ接続部７２、７３を介して計算モジュール６３によって受け取られる。吸気フラップ２４の断面設定値Ｓｃｒｏｓｓ＿ｆｌａｐ，ｓｅｔｐｏｉｎｔ＿Ｒの計算結果はさらに、計算モジュール６３から減算器６４へと接続部７４を介して伝達される。
【００５３】
減算器６４は、接続部７４を介して受け取った設定値Ｓｃｒｏｓｓ＿ｆｌａｐ，ｓｅｔｐｏｉｎｔ＿Ｒから、接続部７０を介して受け取った吸気フラップ２４の断面測定値Ｓｃｒｏｓｓ＿ｆｌａｐ，ｍｅｓを減じ、接続部７５を介して比例積分レギュレータ６５へと、算出された差ΔＳｃｒｏｓｓ＿ｆｌａｐを伝達する。前記比例積分レギュレータ６５は、減算器６４によって伝達された差ΔＳｃｒｏｓｓ＿ｆｌａｐを処理し、接続部７７によって受け取られた設定値Ｓｃｒｏｓｓ＿ｆｌａｐ，ｓｅｔｐｏｉｎｔ＿Ｒへと加算器６６によって加算されて接続部３５を介して位置制御％Ｆｌａｐ＿Ｒを決定することになる制御信号を、接続部７６を介して供給する。
【００５４】
図７は、濃混合気制御ストラクチャの部分的再循環ガス用のレギュレータ４２の実施の例を示す。レギュレータ４２は、２つの計算モジュール７８、７９と、減算器８０と、比例積分レギュレータすなわちＰＩ８１と、加算器８２を有する。
【００５５】
計算モジュール７８は、流量測定値ＱＥＧＲ，ｍｅｓ、および図示されていないが、吸気マニホールド１４内のガス圧の測定値Ｐｍａｎ，ｍｅｓなどのセンサから生じる他の測定値、排気管１５内の排気ガス圧の測定値Ｐａｖｔ，ｍｅｓ、および再循環ループ２１内の部分的に再循環された排気ガスの温度の測定値ＴＥＧＲ，ｍｅｓから、ＥＧＲバルブ２２の断面測定値Ｓｃｒｏｓｓ＿ｖａｌｖｅ，ｍｅｓの特定を可能とする。これらの測定値ＱＥＧＲ，ｍｅｓ、Ｐｍａｎ，ｍｅｓ、Ｐａｖｔ，ｍｅｓ、ＴＥＧＲ，ｍｅｓは、それぞれ接続部３３、８３〜８５を介して計算モジュール７８によって受け取られる。変形例としては、測定値ＱＥＧＲ，ｍｅｓが、図示されていない推定モデルによって構築された、部分的に再循環される排気ガスの流量推定値ＱＥＧＲ，ｅｓｔで置き換えられてもよい。ＥＧＲバルブ２２の断面測定値Ｓｃｒｏｓｓ＿ｖａｌｖｅ，ｍｅｓの計算結果はさらに、計算モジュール７８から減算器８０へと接続部８６を介して伝達される。
【００５６】
計算モジュール７９は、流量設定値ＱＥＧＲ，ｓｅｔｐｏｉｎｔ＿Ｒ、吸気マニホールド１４内のガス圧の設定値Ｐｍａｎ，ｓｅｔｐｏｉｎｔ＿Ｒ、排気管１５内の排気ガス圧の測定値Ｐａｖｔ，ｍｅｓ、および再循環ループ２１内の部分的に再循環された排気ガスの温度の測定値ＴＥＧＲ，ｍｅｓから、ＥＧＲバルブ２２の断面設定値Ｓｃｒｏｓｓ＿ｖａｌｖｅ，ｓｅｔｐｏｉｎｔ＿Ｒの決定を可能とする。設定値ＱＥＧＲ，ｓｅｔｐｏｉｎｔ＿Ｒ、Ｐｍａｎ，ｓｅｔｐｏｉｎｔ＿Ｒは、それぞれ接続部４５、８７を介して計算モジュール７９によって受け取られる。測定値Ｐａｖｔ，ｍｅｓ、ＴＥＧＲ，ｍｅｓは、それぞれ接続部８８、８９を介して計算モジュール７９によって受け取られる。ＥＧＲバルブ２２の断面設定値Ｓｃｒｏｓｓ＿ｖａｌｖｅ，ｓｅｔｐｏｉｎｔ＿Ｒの計算結果はさらに、計算モジュール７９から減算器８０へと接続部９０を介して伝達される。
【００５７】
減算器８０は、接続部９０によって受け取った設定値Ｓｃｒｏｓｓ＿ｖａｌｖｅ，ｓｅｔｐｏｉｎｔ＿Ｒから、接続部８６によって受け取ったＥＧＲバルブ２２の断面測定値Ｓｃｒｏｓｓ＿ｖａｌｖｅ，ｍｅｓを減じ、接続部９１を介して比例積分レギュレータ８１へと、算出された差ΔＳｃｒｏｓｓ＿ｖａｌｖｅを伝達する。前記比例積分レギュレータ８１は、減算器８０によって伝達された差ΔＳｃｒｏｓｓ＿ｖａｌｖｅを処理し、接続部９３によって受け取られた設定値ΔＳｃｒｏｓｓ＿ｖａｌｖｅへと加算器８２によって加算されて接続部３６を介して位置制御％Ｖａｌｖｅ＿Ｒを決定することになる制御信号を、接続部９２を介して供給する。
【００５８】
一方、希薄混合気制御ストラクチャ２９のレギュレータ４７は、先に図６および７に記載したものと同様なやり方で実現できる。
【００５９】
図８および９は、燃焼モード間の移行を管理する方法の主要フェーズを説明する２つのフローチャートを示す。この方法は、ここまで述べてきたシステムによって実行可能である。この方法は、車載の電子制御装置２で実行可能である。移行は、先に述べた濃混合気および希薄混合気制御ストラクチャ２８、２９の上流に配置されたスーパーバイザによって引き起こされ、電子制御装置２でも実行可能である。
【００６０】
図８は、希薄混合気制御ストラクチャ２９への移行中の本方法の主要フェーズを説明するフローチャートを示す。ステージ１００は、濃混合気燃焼モードから希薄混合気燃焼モードの１つへ移行するとの、スーパーバイザによってなされた決定に対応する。このステージ１００の後には、両者とも同時に行われる外気流量および部分的再循環ガス流量を規制する２つのステージ１０１、１０２が続く。ステージ１００は、選択されるべき希薄混合気制御ストラクチャ２９の流量設定値（あるいは吸気フラップ２４の位置設定値）への外気流量の規制に対応する。ステージ１０２は、選択されるべき希薄混合気制御ストラクチャ２９の流量設定値（あるいはＥＧＲバルブ２２の位置設定値）への部分的再循環ガス流量の規制に対応する。検証ステージ１０３は、移行状態の検証からなる。このステージは、遅延時間の終わり、通常燃焼モードへの移行中の吸気フラップ２４の“開放”位置、あるいは粒子フィルタ１９の再生に特有な燃焼モードへの移行中のＥＧＲバルブ２２の“閉鎖”位置、を検証することからなるものとできる。この検証ステージ１０３の後には、さらに希薄混合気制御ストラクチャ２９を選択するステージ１０４が続く。
【００６１】
図９は、濃混合気制御ストラクチャ２８への移行中の本方法の主要フェーズを説明するフローチャートを示す。ステージ１０５は、希薄混合気燃焼モードから濃混合気燃焼モードへ移行するとの、スーパーバイザによってなされた決定に対応する。このステージ１０５の後に直接、濃混合気制御ストラクチャ２８を選択するステージ１０６が続く。
【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８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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