(57)【要約】内燃エンジン（２）の基本動作の実行要素（１１、１６、１９、２１、２７〜３１）の制御方法において、センサから供給される測定信号に基づいて実行要素を制御し、内燃エンジンの現実の動作点において基準センサ（２７、２９）から供給されるべき理論値の信号を決定し、理論値の信号と基準センサ（２７、２９）によって測定される測定値の信号との間の格差を決定し、決定された格差に応じて、実行要素（１１、１６、１９、２１、２７〜３１）のための信号の修正指示を作成する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ（２７〜３１）から供給される測定信号に基づいて実行要素（１１、１６、１９、２１、２７〜３１）を制御する、内燃エンジン（２）の基本動作の実行要素の制御方法において、上記内燃エンジンの現実の動作点において基準センサ（２７、２８、２９）から供給されるべき理論値の信号を決定し、上記理論値の信号と上記基準センサ（２７、２８、２９）によって測定される測定値の信号との間の格差を決定し、決定された上記格差に応じて、上記実行要素（１１、１６、１９、２１、２７〜３１）のための信号の修正指示を作成することを特徴とする、内燃エンジンの基本動作の実行要素の制御方法。
【請求項２】
上記基準センサの少なくとも１つは、上記内燃エンジン（２）の排気ライン（４）に設けられた酸素プローブ（２７、２８）であることを特徴とする、請求項１に記載の内燃エンジンの基本動作の実行要素の制御方法。
【請求項３】
上記基準センサの少なくとも１つは、上記内燃エンジン（２）の排気ライン（４）に設けられた窒素酸化物プローブ（２９）であることを特徴とする、請求項１または２に記載の内燃エンジンの基本動作の実行要素の制御方法。
【請求項４】
上記内燃エンジン（２）の動作点は、上記内燃エンジンの回転数と、上記内燃エンジンの負荷と、上記内燃エンジンの冷却液の温度に応じて決定されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃エンジンの基本動作の実行要素の制御方法。
【請求項５】
上記基準センサから供給されるべき理論値の信号を、決められた動作点に対してあらかじめ設定された基準作図または表に基づいて決定することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃エンジンの基本動作の実行要素の制御方法。
【請求項６】
実行要素の制御信号の修正指示は、決められた動作点に対してあらかじめ設定された修正作図または表に基づいて決定されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃エンジンの基本動作の実行要素の制御方法。
【請求項７】
修正指示の反応または適用時間を増加させるために、修正指示を決定する前に、上記理論値の信号と測定値の信号との格差の信号をフィルタすることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１つに記載の内燃エンジンの基本動作の実行要素の制御方法。
【請求項８】
実行要素の少なくとも１つは、排気ガス再循環弁（１６）、噴射器（１９）、ターボ装置のタービン形状制御電気弁（４８）、燃料を供給する共通のランプ（１８）内の圧力センサ（３０）、吸気ラインにおける流量センサ（３１）または吸気弁（１１）、または吸気マニホールド（９）における圧力センサ（５１）の中から選択されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１つに記載の内燃エンジンの基本動作の実行要素の制御方法。
【請求項９】
内燃エンジン（２）と、関連する基本動作の基準センサ（２７、２９）を含む実行要素（１１、１６、１９、２１、２７〜３１）と、制御装置（６）を含んでなる駆動装置セットにおいて、上記制御装置（６）は、上記基準センサから発生される測定値の信号を上記内燃エンジンの動作点における理論値の信号と比較する比較手段（３４、３５、３８、３９）と、上記基準センサから発生される測定値の信号と上記理論値の信号との間の格差に応じて上記実行要素のための信号の修正指示を決定する決定手段（３７）を有することを特徴とする、内燃エンジンと基本動作の実行要素と制御装置を含んでなる駆動装置セット。
【請求項１０】
請求項９に記載の駆動装置セットを含んでなる自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃エンジンの基本動作の実行要素の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃エンジンの動作の調整及び制御は、アクチュエータ及びセンサ形式の基本動作の実行要素を用いて、内燃エンジンの開発時に定められた制御方法に従って実行される。  
しかしながら、同一の設計の基本動作の実行要素が、実行要素の製作上のバラツキまたは実行要素の劣化に起因する相違すなわちバラツキを呈することがある。アクチュエータの場合には、バラツキを呈する同一の２つのアクチュエータの位置が、同一の制御信号に対して異なることがある。バラツキを呈する同一の２つのセンサの場合には、センサによって観察される実際の物理的に同一の量に対して供給される測定信号が異なることがある。基本動作の実行要素におけるこのようなバラツキは、内燃エンジンと、汚染ガスの発生を妨げるか少なくとも可能な限り減少させる排気ガス浄化手段の充分な制御の妨げとなる。このようなバラツキは、汚染物質の発生のほかに、自動車の調整と、各自動車が規定の汚染物質排出率を遵守していることを保証するための製造コストの増加をもたらす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、製造または劣化に起因する、実行要素に悪影響を及ぼす可能性があるバラツキを補償することを可能にする、内燃エンジンの基本動作の実行要素の制御方法を提供することを目的とする。  
また本発明は、内燃エンジンの調整及び制御セットの微小な変更のみしか必要としない、実施が容易で、著しい追加費用がない、内燃エンジンの基本動作の実行要素の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このような内燃エンジンの基本動作の実行要素の制御方法において、センサから供給される測定信号に基づいて実行要素を制御し、上記内燃エンジンの現実の動作点において基準センサから供給されるべき理論値の信号を決定し、上記理論値の信号と上記基準センサによって測定される測定値の信号との間の格差を決定し、決定された上記格差に応じて、上記要素のための信号の修正指示を作成する。
【０００５】
基本動作の実行要素は、一般的、非限定的に、アクチュエータ、及び内燃エンジンの機能の調整及び制御に用いられるセンサである。アクチュエータの場合には、実行要素の制御信号の修正指示は、直接的な修正制御信号、または内燃エンジンの正常な機能のために設けられた制御装置によって別途作られた制御信号に付加して「オフセット」、すなわちシフトさせる修正信号である。センサの場合には、測定信号をシフトすなわち「オフセット」させる修正信号、またはセンサから供給される測定値の信号に対するゲインの修正信号である。
【０００６】
理論値の信号と、内燃エンジンの制御のために用いられる基準センサによって実際に測定される測定値の信号との間の格差を決定することにより、内燃エンジンに関連する基本動作の実行要素、すなわちアクチュエータまたはセンサ（基準センサはここに含まれる）に現れる可能性がある、同じ動作条件において基準センサから供給されるべき理論値の信号に対するバラツキを考慮に入れることが可能になる。理論値の信号は、内燃エンジンの調整の際に、例えば基準内燃エンジンに基づいて決定することができる。この制御方法は、設計が同じ全ての内燃エンジンに対して使用することができる。
【０００７】
上記基準センサを、上記内燃エンジンの排気ラインに設けられた１または複数の酸素プローブと、１または複数の窒素酸化物プローブとの、少なくとも一方のような、排気ガスの組成の計測センサとすることが有利である。このようなプローブから供給される測定値の信号は、汚染物質の排出に直接関連する。
【０００８】
上記内燃エンジンの動作点は、上記内燃エンジンの回転数と、上記内燃エンジンの負荷と、上記内燃エンジンの冷却液の温度に応じて決定される。基準測定値に重大な影響を有する全ての測定値または変数を使用することができる。
【０００９】
１実施に形態においては、上記基準センサから供給されるべき理論値の信号を、決められた動作点に対してあらかじめ設定された基準作図または表に基づいて決定する。この表を設定するために選定される動作点は、基本動作の実行要素に現れる可能性があるバラツキに応じて、汚染物質の排出の変化が最大になる動作点であることが望ましい。
【００１０】
また、実行要素の制御信号の修正指示は、決められた動作点に対してあらかじめ設定された修正表に基づいて決定することができる。
【００１１】
制御信号の修正指示の作成及び適用が、内燃エンジンの制御の調整に不安定をもたらすことを回避するために、修正の反応時間を内燃エンジン及びその実行要素の反応に特有の時間に適応させるように、修正指示を決定する前に、上記理論値の信号と測定値の信号との格差の信号をフィルタして、修正指示の反応または適用時間を増加させることができる。
【００１２】
基本動作の実行要素は、排気ガス再循環弁、噴射器、ターボ装置のタービン形状制御電気弁、燃料を供給する共通のランプ内の圧力センサ、吸気ラインにおける流量センサまたは吸気弁、または吸気マニホールドの圧力センサの中から有利に選択することができる。
【００１３】
また本発明は、内燃エンジンと、関連する基本動作の基準センサを含む実行要素と、制御装置を含んでなる駆動装置セットにおいて、上記制御装置は、上記基準センサから発生される測定値の信号を上記内燃エンジンの動作点における理論値の信号と比較する比較手段と、上記基準センサから発生される測定値の信号と上記理論値の信号との間の格差に応じて上記実行要素の制御信号の修正指示を決定する決定手段を有することを特徴とする、内燃エンジンと基本動作の実行要素と制御装置を含んでなる駆動装置セットにも関する。
【００１４】
また本発明は、このような駆動装置セットを含んでなる自動車にも関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明とその利点は、非限定的な例としてとらえられ、添付図面によって例示された実施の形態の詳細な説明を検討することによって、よりよく理解されるであろう。これらの図において：
−図１は、制御装置によって制御される基本動作の実行要素を備えた内燃エンジンセットの略図であり；
−図２は、特に修正指示を作るための制御装置のモジュールを表すブロック図である。
【００１６】
図１において、駆動装置セット１は、内燃エンジン２と、吸気ライン３と、排気ライン４と、燃料供給装置５と、制御装置６を有する。  
内燃エンジン２は、燃焼室すなわちシリンダ７を有する。図には、４シリンダの例が破線の円で示されている。  
吸気ライン３は、吸気中間導管８を有する。吸気中間導管８の一端は、吸気マニホールド９へ通じ、他端は吸入空気流量制御要素１０へ接続されている。吸気マニホールド９は、１つの入口と、シリンダ７へ供給される空気流量を配分するための４つの出口を有する。吸入空気流量制御要素１０は、吸気弁１１を有し、吸気中間導管８と図示しない空気取り入れ口との間に設けられている。吸気弁１１の位置は、図示しないアクチュエータによって制御される。  
排気ライン４は、排気中間導管１２を有する。排気中間導管１２の入口は、排気マニホールド１３に接続されている。排気マニホールド１３は、内燃エンジン２のシリンダ７から出る排気ガス流を受けて誘導するための、４つの入口と１つの出口を有する。排気中間導管１２の出口は、排気ライン４の図示しない最終出口の上流に設けられた、排気ガス浄化手段１４へ接続されている。排気ガス浄化手段は、非限定的な例として、触媒コンバータ、粒子フィルタ、窒素酸化物トラップから選択される。複数の排気ガス浄化手段を同時に採用することを考慮することもできる。  
排気ガス再循環導管１５が、吸気ライン３と排気ライン４の間に設けられる。排気ガス再循環導管１５の一端は排気中間導管１２の中へ向けて開口しており、他端は吸気中間導管８の中へ向けて開口している。排気中間導管１２から吸気中間導管８へ向かう排気ガス再循環導管１５内の排気ガスの流量は、排気ガス再循環導管１５の中間部に設けられた排気ガス再循環弁１６を介して制御される。  
燃料供給装置５は、燃料タンク１７と、共通のランプ１８と、噴射器１９を有する。噴射器１９は、ここでは４個で、内燃エンジン２のシリンダ７の中へ燃料を直接噴射するために設けられる。共通のランプ１８は、供給導管２０と、供給導管２０を燃料タンク１７へ接続する供給装置２１を介して、燃料タンク１７へ接続される。供給装置２１は、非限定的な例として、高圧供給ポンプを含むことができる。高圧供給ポンプ自身は、低圧ポンプまたは「加圧ポンプ」によって燃料タンクから燃料を供給される。噴射器１９は、噴射導管２２を介して、共通のランプ１８へ接続される。供給装置２１は、共通のランプ１８の中を燃料で満たし、各噴射器１９へ燃料を供給するための蓄圧器として機能する共通のランプ１８の中の設定圧力を維持するように制御される。  
駆動装置セット１は、排気マニホールド１３の下流の排気中間導管１２上に設けられたタービン４５を含むターボ装置を有する。タービン４５は、実線で図式的に表したターボシャフト４６を介して、吸気マニホールド９の上流の吸気中間導管８に設けられたコンプレッサ４７を駆動する。ターボ装置は、タービン４５に設けられた、周知のタービン形状制御電気弁４８を有する。
【００１７】
制御装置６は、吸気弁１１と、供給装置２１のポンプと、噴射器１９と、排気ガス再循環弁１６と、タービン形状制御電気弁４８の制御信号を作成するために設けられる。  
制御装置６は、それぞれ制御配線２３、２４、２５、２６、５０を介して、吸気弁１１の位置制御アクチュエータと、供給装置２１のポンプと、噴射器１９と、排気ガス再循環弁１６と、タービン形状制御電気弁４８へ接続される。  
制御装置６は、一連のセンサから発生される信号を使用して制御信号を作る。これらのセンサには、排気ガス浄化手段１４の下流の排気ラインに設けられた第１酸素プローブ２７、排気ガス浄化手段１４の上流の排気ラインに設けられた第２酸素プローブ２８、排気中間導管１２に設けられた、排気ガスの窒素酸化物と酸素濃度を知るための窒素酸化物プローブ２９、共通のランプ１８内を支配する圧力のセンサである圧力センサ３０、吸気弁１１の上流の流量を決めるための流量センサ３１、吸気マニホールド９内を支配する圧力のセンサである圧力センサ５１が含まれる。制御装置６は、これらのセンサ２７〜３１と、計測配線３２を介して接続される。  
勿論、駆動装置セット１の機能に適合したセンサを使用する。特に、使用される排気ガス浄化手段のタイプ（触媒、粒子フィルタ、窒素酸化物トラップ等）に応じて、排気ガス浄化手段に関連する異なるセンサを用いる。排気ガス浄化手段に関連するセンサには、酸素センサ、窒素酸化物センサ、温度センサ、圧力センサ等のタイプのものがある。なお、複数の機能を統合することが可能なセンサを使用することができる。特に、単一のセンサを排気ガスの酸素と窒素酸化物の濃度を同時に測定するために使用することができる。
【００１８】
動作時には、制御装置６は、第１、第２酸素プローブ２７、２８、窒素酸化物プローブ２９、圧力センサ３０、流量センサ３１、吸気マニホールド９の圧力センサ５１から測定信号を受ける。これらの測定値と、内燃エンジンの制御のために要求または使用される、アクセルペダルの位置、内燃エンジンの回転速度または内燃エンジンに加えられる負荷、または冷却液の温度、等のその他のあらゆる信号に基づいて、制御装置６は、吸気弁１１、噴射器１９、燃料の供給装置２１のポンプ、排気ガス再循環弁１６、タービン形状制御電気弁４８の制御信号を作る。制御装置６は、あらかじめ定められ、駆動装置セット１に対して開発された、アルゴリズムと作図に応じて、制御信号を決定する。
【００１９】
以下、図１で用いられた参照符号はそのまま用いて、図２について説明する。
【００２０】
例えばソフトウエアの段の形で制御装置６の中に組み込むように作られた修正セット３３は、あらかじめ設定され、内燃エンジンの実際の動作点に応じて窒素酸化物プローブ２９から発生されるべき窒素酸化物理論値信号を供給する、表の形の、窒素酸化物理論値作図モジュール３４を有する。  
比較器３５は、窒素酸化物理論値信号Ｓ１ｎｏｍと窒素酸化物プローブ２９から発生される窒素酸化物測定値信号Ｓ２９の信号を入力として受け、窒素酸化物理論値信号Ｓ１ｎｏｍと窒素酸化物測定値信号Ｓ２９との間の差として定義される窒素酸化物含有量格差ＥＮＯＸを出力として供給する。窒素酸化物含有量格差ＥＮＯＸは、フィルタ３６によってフィルタされた後、修正モジュール３７の入力へ送られる。
【００２１】
酸素濃度作図モジュール３８は、内燃エンジンの実際の動作点に応じて第１酸素プローブ２７から発生されるべき排気ガスの酸素濃度理論値信号Ｓ２ｎｏｍを供給する。  
酸素濃度理論値信号Ｓ２ｎｏｍは比較器３９へ送られる。比較器３９は、酸素濃度理論値信号Ｓ２ｎｏｍと第１酸素プローブ２７から発生される酸素濃度測定値信号Ｓ２７を入力として受け、酸素濃度理論値信号Ｓ２ｎｏｍと酸素濃度測定値信号Ｓ２７との間の差として定義される酸素濃度格差ＥＲｉを出力として供給する。酸素濃度格差ＥＲｉは、フィルタ４０によってフィルタされた後、修正モジュール３７の入力へ送られる。
【００２２】
修正モジュール３７は、３入力、１出力の複数の作図装置を有する。各作図装置は入力として窒素酸化物含有量格差ＥＮＯＸと、酸素濃度格差ＥＲｉと、内燃エンジンの実際の動作点とを受け、出力として特定の実行要素のための修正指示を供給する。  
修正モジュール３７は、図に示す例においては、次の４出力：
噴射器制御信号Ｓｉｎｊを作るために設けられた噴射流量の制御モジュール４１へ伝達される第１修正指示出力Ｃｉｎｊ、
排気ガス再循環弁１６の制御信号Ｓｅｇｒを作るために設けられた制御モジュール４２へ伝達される再循環修正の第２修正指示出力Ｃｅｇｒ、
流入空気の流量センサ３１の出力信号に適用される変換関数の変更制御信号Ｓａｉｒを作るために設けられた空気流量の制御モジュール４３へ伝達される第３修正指示出力Ｃａｉｒ、
共通のランプ１８の圧力センサ３０の出力信号に適用される変換関数の変更制御信号Ｓｐを作るための制御モジュール４４へ伝達される第４修正指示出力Ｃｐ、
を有する。
【００２３】
制御モジュール４１〜４４は、駆動装置セットの調整の際に、バラツキが存在しない場合の公称制御信号を準備し、バラツキが存在する場合に修正指示を適用できるように設定される。修正指示は、ゲインの値、または制御モジュールによって決定される実行要素の修正前の制御信号に付加する値の形で表示すると有利である。
【００２４】
修正指示を作るために使用される所定の作図または表は、同じ設計の内燃エンジンに対する基準の役割を果たす内燃エンジンに基づいて、駆動装置セット１の調整の際に設定される。このため、作図を決定するために可能な方法は、以下に説明する過程を有する。
【００２５】
最初に、調整のために用いられる基準内燃エンジンを選定する。この基準内燃エンジンに基づいて、本実施の形態においては、排気ガスの酸素濃度の基準作図と排気ガスの窒素酸化物濃度の基準作図、すなわち「学習」動作点に対して基準センサから供給される「理論」計測信号を指示する表を設定する。
【００２６】
次に、この基準内燃エンジンに対して、実行要素（アクチュエータ／センサ）に関するバラツキすなわち誤差を、人為的に導入する。各実行要素について知り得る最大の特有のバラツキに相当するバラツキを導入することが望ましい。各実行要素に対して様々な値のバラツキを導入することができ、様々な組み合わせに従って、複数の実行要素に同時にバラツキを導入することができる。実験計画法によって「バラツキの相互作用」を検討することが可能である。次に、各学習動作点ごと及び各バラツキの相互作用ごとに、以下「影響」作図と呼ぶ作図に、基準センサから供給される測定信号を記入する。このようにして、各学習動作点ごとの各バラツキの相互作用ごとに、基準センサから供給される計測値を知ることができる。
【００２７】
多数のバラツキの相互作用、従って、実行するべき多数の測定が存在する。そこで、実行するべき測定の数を減らすために、幾つかの学習動作点と幾つかのバラツキの相互作用を選択することができる。この場合、汚染物質の排出に対する影響がより大きい形態を選択することが望ましい。汚染物質の排出に対する影響がより大きい形態を選択することにより、後に汚染物質の排出状態を直接修正することができるからである。学習動作点とバラツキの相互作用を選択ために、周知の実験計画法を適用することができる。
【００２８】
次の過程においては、それぞれが内燃エンジンの学習動作点とバラツキの相互作用に対応する、影響作図の各点に対して、基準測定値からの差、すなわち上記の動作点（参照；基準作図）における理論測定信号と影響作図の中に記録された得られた測定信号との差を決定する。
【００２９】
次の過程においては、各実行要素について修正作図を作成する。この修正作図は、上記の実行要素について、学習動作点と、理論測定値に対する格差の相互作用の対ごとの、修正指示を決定する。このため、学習動作点と、基準測定値に対する格差の相互作用の対ごとに修正指示を得るために、バラツキの相互作用に単に対応する可能性がある、対応するバラツキの相互作用は何かを影響作図で決定する。
【００３０】
しかしながら、１つの学習動作点と、理論測定値に対する格差の相互作用の対に対して、複数の対応するバラツキの相互作用が存在することが可能である。従って、検討され得る１または複数の実行要素に適用される修正の組み合わせの複数の解が存在する。学習動作点と、理論測定値に対する格差の相互作用の各対に対して、もたらすべき修正は何かを明白に選択することが有利である。このため、他の決定基準を使用することができる。例えば、燃料消費を少なくする修正の組み合わせを基準として選ぶことができる。他の基準を設けることもできる。考え得る複数の相互作用の間から、調整のため、または車載のモジュールを用いた実時間に定められた基準に応じて、１つの修正の相互作用を選択することに適したアルゴリズムを設けることもできる。
【００３１】
次に、確定された修正作図は修正モジュール３７（図２）の中に記録される。基準作図は、基準作図モジュール３４、３８（図２）の中に記録される。
【００３２】
動作時には、内燃エンジンの動作点に対して、基準センサについて、理論測定値に対する格差を決定する。このようにして、理論測定値に対する格差の相互作用を得て、関連する基本動作の各実行要素へ適用するべき修正指示を修正作図の中から見出す。
【００３３】
基準測定信号が、排気ガスの酸素濃度と排気ガスの窒素酸化物濃度である実施の形態について上記に説明した。勿論、他の基準測定信号を、単独または組み合わせて使用することを想定することができる。基準測定信号の数の増加は、動作点と格差の相互作用に応じた、バラツキの様々なモデルケースのよりよい識別を可能にする。
【００３４】
また、本発明は、アクチュエータに関する修正指示の場合に限定されるものではない。修正指示は、誤差があると思われる測定信号を補償または修正するためにセンサに適用することができる。制御指示は、基準信号に特に適用される。
【００３５】
同様に、本発明は、上記に記載された実施の形態に限定されるものではない。内燃エンジンの制御と調整は、非限定的な例として上記に言及したもの以外に多数の実行要素に係わり、本発明による方法において使用することができる。
【００３６】
本発明によって、製造時からの、または劣化に起因し、内燃エンジンまたは関連する機器、特に汚染物質の排出に関連する機器の動作を混乱させる可能性がある、バラツキを補償または修正することを可能にする、内燃エンジンの基本動作の実行要素の制御方法が得られる。
【図１】
2006511755.tif 000003
【図２】
2006511755.tif 000004
【国際調査報告】
2006511755.tif 000005
2006511755.tif 000006
2006511755.tif 000007
2006511755.tif 000008
2006511755.tif 000009
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