(57)【要約】【課題】高い性能において内燃機関全体をモデルに基づき開ループ制御及び閉ループ制御する方法を開発する。【解決手段】内燃機関１をモデルに基づき開ループ制御及び閉ループ制御する方法において、排出等級がオプティマイザ２２によって第１のライブラリ２６から読み込まれ、最大の機械的な部材負荷がオプティマイザ２２によって第２のライブラリ２７から読み出され、排出等級及び部材負荷がセットされ、噴射システムアクチュエータを作動させる噴射システム目標値が燃焼モデル２０を介して演算されるとともに、気体通路アクチュエータを作動させる気体通路目標値が気体通路モデル２１を介して演算され、性能指数がオプティマイザ２２によって演算され、性能指数がオプティマイザによって最小化され、最小化された性能指数に基づき、噴射システム目標値及び気体通路目標値がオプティマイザ２２によってセットされる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１）をモデルに基づき開ループ制御及び閉ループ制御する方法であって、前記内燃機関（１）の動作についての排出等級がオプティマイザ（２２）によって第１のライブラリ（２６）から読み込まれ、前記内燃機関のタイプに基づき、最大の機械的な部材負荷が前記オプティマイザ（２２）によって第２のライブラリ（２７）から読み出され、前記排出等級及び前記部材負荷が、燃焼モデル（２０）及び気体通路モデル（２１）について拘束するものとしてセットされ、目標トルク（Ｍ（ＳＯＬＬ））に依存して、噴射システムアクチュエータを作動させる噴射システム目標値が前記燃焼モデル（２０）を介して演算されるとともに、気体通路アクチュエータを作動させる気体通路目標値が前記気体通路モデル（２１）を介して演算され、性能指数（Ｊ）が、前記噴射目標値及び前記気体通路目標値に依存して前記オプティマイザ（２２）によって演算され、前記性能指数（Ｊ）が、予測範囲内での前記噴射システム目標値及び気体通路目標値の変化を介して、前記オプティマイザ（２２）によって最小化され、最小化された前記性能指数（Ｊ（ｍｉｎ））に基づき、前記噴射システム目標値及び気体通路目標値が、前記内燃機関（１）の動作点の設定に決定的なものとして前記オプティマイザ（２２）によってセットされることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１のライブラリ（２６）には、グローバルな用途に適合した法定の排出等級がメモリされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１の時点で第１の性能指数（Ｊ１）が前記オプティマイザ（２２）によって演算され、第２の時点で予測範囲内での第２の性能指数（Ｊ２）が予測され、第１の性能指数（Ｊ１）及び第２の性能指数（Ｊ２）からの偏差が決定され、前記第２の性能指数（Ｊ２）が、前記偏差が限界値（ＧＷ）よりも小さくなる最小の性能指数（Ｊ（ｍｉｎ））として前記オプティマイザ（２２）によってセットされることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
第１の時点で第１の性能指数（Ｊ１）が前記オプティマイザ（２２）によって演算され、第２の時点で予測範囲内での第２の性能指数（Ｊ２）が予測され、前記第２の性能指数（Ｊ２）が、新たな演算のあらかじめ設定された回数（ｉ）の実行後に最小の性能指数として前記オプティマイザ（２２）によってセットされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
下位のレール圧力制御回路（２３）についてのレール圧力目標値（ｐＣＲ（ＳＬ））が、噴射システム目標値として前記オプティマイザ（２２）によって間接的にあらかじめ設定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
インジェクタ（７）を作動させる噴射開始（ＳＢ）及び噴射終了（ＳＥ）が、噴射システム目標値として前記オプティマイザ（２２）によって直接あらかじめ設定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
下位の気体通路制御回路（２４，２５）についての気体通路目標値が、前記オプティマイザ（２２）によって間接的にあらかじめ設定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関をモデルに基づき開ループ制御及び閉ループ制御する方法であって、内燃機関の動作についての排出等級がオプティマイザによって第１のライブラリから読み込まれ、内燃機関のタイプに基づき、最大の機械的な部材負荷がオプティマイザによって第２のライブラリから読み出され、排出等級及び最大の部材負荷が、燃焼モデル及び気体通路モデルについて拘束するものとしてセットされ、目標トルクに依存して、噴射システムアクチュエータを作動させる噴射システム目標値が燃焼モデルを介して演算されるとともに、気体通路アクチュエータを作動させる気体通路目標値が気体通路モデルを介して演算される。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の特性は、決定的には、エンジン制御機器を介して出力要求に依存して決定される。このために、エンジン制御機器の今日のソフトウェアには、適当な特性線及び特性マップが適用されている。これら特性線及び特性マップを介して、出力要求、例えば目標トルクに基づいて、内燃機関の制御量、例えば噴射開始（時点）及び必要なレール圧力が演算される。当該特性線／特性マップには、内燃機関の製造者において試験台（テストベンチ）においてデータが備え付けられる。ただし、複数の当該特性線／特性マップ及び当該特性線／特性マップの互いの相関は、大きな調整の手間をもたらすこととなる。
【０００３】
そのため、実際には、調整の手間は、数学的なモデルを用いて低減され得る。すなわち、例えば特許文献１には、噴射量を設定するための確率表を有するベイジアンネットワークが記載されており、特許文献２には、燃焼モデルを介して、ニューラルネットワークを用いて噴射開始及び噴射量を適合するための方法が記載されている。このとき、まずは試験台の動作中に学習される必要がある熟練したデータのみが決定的である。
【０００４】
特許文献３から、内燃機関の気体通路のための、モデルに基づく制御方法が知られている。気体通路は、排ガス再循環のほかに空気側も、また排ガス側も含んでいる。方法の第１のステップでは、気体通路の測定量、例えばチャージエア温度又はＮＯｘ濃度に基づき、内燃機関の実際の動作状況が特定される。そして、第２のステップでは、気体通路の物理的なモデルを介して、測定量に基づき予測範囲内の性能指数（評価関数；目的関数）が演算される。性能指数及び動作状況に基づき、第３のステップにおいて気体通路のアクチュエータのための作動信号が設定される。上述の方法は、気体通路のみに関するものであり、線形化された気体通路モデルに基づくものである。（条件付き）線形化により、情報損失が不可避である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許発明第１０２００６００４５１６号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１１／０１７２８９７号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１６／００２５０２０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そのため、本発明の基礎となる課題は、高い性能において内燃機関全体をモデルに基づき開ループ制御及び閉ループ制御する方法を開発することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
当該課題は、請求項１の特徴によって解決される。構成は従属請求項に記載されている。
【０００８】
方法は、内燃機関の動作についての排出等級がオプティマイザによって第１のライブラリから読み込まれ、内燃機関のタイプに基づき、最大の機械的な部材負荷がオプティマイザによって第２のライブラリから読み出され、排出等級及び部材負荷が、燃焼モデル及び気体通路モデルについて拘束するものとしてセットされることにある。また、方法は、目標トルクに依存して、噴射システムアクチュエータを作動させる噴射システム目標値が燃焼モデルを介して演算されるとともに、気体通路アクチュエータを作動させる気体通路目標値が気体通路モデルを介して演算されること、及び性能指数が、噴射目標値及び気体通路目標値に依存してオプティマイザによって演算されることにある。方法は、性能指数が、予測範囲内での噴射システム目標値及び気体通路目標値の変化を介して、オプティマイザによって最小化され、最小化された性能指数に基づき、前記噴射システム目標値及び気体通路目標値が、内燃機関の動作点の設定に決定的なものとしてオプティマイザによってセットされることで補足される。
【０００９】
第１のライブラリには、グローバルな用途、例えばＩＭＯ又はＴｉｅｒ  ４ｆに適合した異なる法定の排出等級がメモリされている。これにより、異なる排出等級を１つの同一の内燃機関のタイプに対して表現することが可能である。低減された調整の手間及び使用箇所についてのより大きなフレキシビリティが有利である。最大の機械的な部材負荷を有する第２のライブラリを介して、操作者は、設けられたオプションにおいてメンテナンスインターバルに影響を与えることが可能である。例えば、低減された燃焼ピーク圧力は、次のメンテナンス期日までのより長い使用期間を意味している。したがって、ここでは選択の自由が有利である。当然、一旦調整されたライブラリを変更されたシリンダ数を有する同一のタイプの内燃機関へ問題なく転用することが可能である。
【００１０】
第１の時点で第１の性能指数がオプティマイザによって演算され、第２の時点で予測範囲内での第２の性能指数が予測され、つづいて、両性能指数の偏差が決定されることで、最小の性能指数が決定される。当該偏差が限界値よりも小さければ、オプティマイザによって、第２の性能指数が最小の性能指数としてセットされる。この点では、限界値の考察は中断基準である。なぜなら、更なる最小化が更に精緻な適合に結び付かないためである。限界値の考察の代わりに、新たな演算のあらかじめ設定可能な数を中断基準としてセットすることも可能である。
【００１１】
そして、最小化された性能指数に基づき、オプティマイザによって、下位のレール圧力制御回路についてのレール圧力目標値が噴射システム目標値として間接的にあらかじめ設定され、インジェクタを作動させるための噴射開始及び噴射終了が直接あらかじめ設定される。そして、気体通路目標値、例えば下位のラムダ制御回路についてのラムダ目標値と、下位のＡＧＲ制御回路についてのＡＧＲ目標値とが、オプティマイザによって間接的にあらかじめ設定される。
【００１２】
燃焼モデルも、また気体通路モデルも、内燃機関のシステム特性を数学的な方程式として描写する。燃焼モデル及び気体通路モデルは、試験台、いわゆるＤｏＥ試験台ＤｏＥ：Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ（実験計画法）における標準内燃機関に基づいて、又はシミュレーション試験に基づいて一度決定される。例えば発電機動作における負荷接続における定常的な動作及び過渡的な動作をもはや区別する必要がない。加えて、目標トルクは、排出限界値を維持しつつ精緻に調整される。モデルは個別に調整可能であり、モデルは、全体で内燃機関を描写する。したがって、これまで必要であった特性線及び特性マップを省略することが可能である。後付け性又は法的規定への適合のようなプログラムを基礎とする解決手段の公知の利点がここでも得られる。
【００１３】
各図には、好ましい実施例が図示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】システム図である。
【図２】モデルに基づくシステム図である。
【図３】プログラムフローチャートである。
【図３Ａ】プログラムフローチャートである。
【図４Ａ】タイムチャート、調整１を示す図である。
【図４Ｂ】タイムチャート、調整１を示す図である。
【図４Ｃ】タイムチャート、調整１を示す図である。
【図４Ｄ】タイムチャート、調整１を示す図である。
【図５Ａ】タイムチャート、調整２を示す図である。
【図５Ｂ】タイムチャート、調整２を示す図である。
【図５Ｃ】タイムチャート、調整２を示す図である。
【図５Ｄ】タイムチャート、調整２を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１には、コモンレールシステムを有する、電子制御される内燃機関１のシステム図が示されている。コモンレールシステムは、以下の機械的な構成要素：燃料タンク２から燃料を搬送する低圧ポンプ３と、流通する燃料体積流に影響を与える可変のインテークスロットル４と、昇圧しつつ燃料を搬送する高圧ポンプ５と、燃料を貯留するレール６と、内燃機関１の燃焼室へ燃料を噴射するインジェクタ７とを含んでいる。コモンレールシステムは、任意で、個別貯留部をもって構成されることもでき、この場合、例えばインジェクタ７に、個別貯留部８が追加的なバッファ体積として統合されている。コモンレールシステムの別の機能は、公知であるとする。
【００１６】
図示の気体通路は、空気供給部も、また排気部も含んでいる。排ガスターボチャージャ１１のコンプレッサの空気供給部には、インタークーラ１２と、スロットルバルブ１３と、再循環される排ガスとチャージエアを混合する開口箇所１４と、入口弁（インテークバルブ）１５とが配置されている。排気部には、出口弁（エグゾーストバルブ）１６と、排ガスターボチャージャ１１のタービンと、タービンバイパス弁１９とが配置されている。排気部から排ガス再循環通路が分岐しており、当該排ガス再循環通路には、排ガス再循環（ＡＧＲ）レート及び排ガス再循環（ＡＧＲ）クーラ１８を調整する排ガス再循環（ＡＧＲ）アクチュエータ１７が配置されている。
【００１７】
内燃機関１の動作は、電子制御機器１０（ＥＣＵ）によって決定される。電子制御機器１０は、マイクロコンピュータシステムの通常の構成要素、例えばマイクロプロセッサ、Ｉ／Ｏチップ、バッファ及びメモリチップ（ＥＥＰＲＯＭ，ＲＡＭ）を含んでいる。メモリチップには、内燃機関１の動作に関連する動作データがモデルとして適用されている。当該メモリチップを介して、電子制御機器１０は、入力量から出力量を演算する。決定的な入力量は、操作者によって出力意志として設定される目標トルクＭ（ＳＯＬＬ）である。コモンレールシステムに関連する制御機器１０の入力量は、レール圧力センサ９を用いて測定されるレール圧力ｐＣＲと、任意である個別貯留部圧力ｐＥＳである。空気通路に関連する電子制御機器１０の入力量は、スロットルバルブ１３の開放角度Ｗ１と、エンジン回転数ｎＩＳＴと、チャージエア圧力ｐＬＬと、チャージエア温度ＴＬＬと、チャージエアの湿度ｐｈｉである。排ガス通路に関連する電子制御機器１０の入力量は、ＡＧＲアクチュエータ１７の開放角度Ｗ２と、排ガス温度ＴＡｂｇａｓと、空燃比Ｌａｍｂｄａと、排ガスターボチャージャ１１のタービンの下流におけるＮＯｘ実際値である。電子制御機器１０の不図示の別の入力量は、符号ＥＩＮでまとめられており、例えば、冷却媒体温度又は可変バルブ動作である。
【００１８】
図１には、電子制御機器１０の出力量として、インテークスロットル４を作動させるための信号ＰＷＭと、インジェクタ７（噴射開始／噴射終了）を作動させるための信号ｖｅと、スロットルバルブ１３を作動させるための制御信号ＤＫと、ＡＧＲアクチュエータ１７を作動させるための制御信号ＡＧＲと、タービンバイパス弁１９を作動させるための制御信号ＴＢＰと、出力量ＡＵＳとが図示されている。出力量ＡＵＳは、内燃機関１の開ループ制御及び閉ループ制御のための別の制御信号について、例えば連続ターボチャージング（多段過給）における第２の排ガスターボチャージャを起動させるための制御信号について代表となるものである。
【００１９】
図２には、モデルに基づくシステム図が示されている。当該図示においては、電子制御機器１０内に、燃焼モデル２０と、気体通路モデル２１と、オプティマイザ２２とが記載されている。燃焼モデル２０も、また気体通路モデル２１も、内燃機関のシステム特性を数学的な方程式として描写する。燃焼モデル２０は、燃焼における過程を静的に描写する。これとは異なり、気体通路モデル２１は、空気案内及び排ガス案内の動的な特性（振舞い）も描写する。燃焼モデル２０は、例えばＮＯｘ発生及びすす発生、排ガス温度、排ガス質量流量並びにピーク圧力についての個別モデルを含んでいる。当該個別モデルは、ここでも、シリンダにおける境界条件及び噴射のパラメータに依存している。燃焼モデル２０は、試験台走行、いわゆるＤｏＥ試験台走行（ＤｏＥ：Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ（実験計画法））における標準内燃機関において決定される。ＤｏＥ試験台走行においては、システマティックな動作パラメータ及び制御量は、内燃機関の全体特性をエンジンについての両及び環境境界条件に依存して描写するという目的をもって変化される。補足的に、第１のライブラリ２６及び第２のライブラリ２７が図示されている。両ライブラリは、例えば船舶において、電子制御機器１０に、又は上位に配置された設備制御装置に統合されることが可能である。
【００２０】
第１のステップでは、オプティマイザ２２が第１のライブラリ２６から排出等級を読み込む。排出等級とは、例えばＩＭＯ（国際海事機関）のＭＡＲＰＯＬ（マルポール条約、海洋汚染）又はＥＵ  ＩＶ／Ｔｉｅｒ  ４  Ｆｉｎａｌに適合する内燃機関の動作と理解され得る。第２のステップでは、内燃機関のタイプに基づき、第２のライブラリ２７から最大の機械的な部材負荷、例えば燃焼ピーク圧力又は排ガスターボチャージャの最大回転数が読み込まれる。オプションにおいて、操作者が最大値をより小さな値へ変更できるようになっており、これにより、メンテナンスインターバルを延長することが可能である。そして、選択された排出等級及び機械的な部材負荷の選択された最大値は、燃焼モデル及び気体通路モデル内での更なる演算のために拘束して用いられる。その後、オプティマイザ２２は、目標トルクＭ（ＳＯＬＬ）と、排出限界値と、例えばチャージエアの湿度ｐｈｉである環境境界条件と、内燃機関の動作状況とに関して燃焼モデル２０を評価する。当該動作状況は、エンジン回転数ｎＩＳＴ、チャージエア温度ＴＬＬ、チャージエア圧力ｐＬＬなどによって規定される。オプティマイザ２２の機能は、噴射システムアクチュエータを作動させる（制御する）ための噴射システム目標値と、気体通路アクチュエータを作動させる（制御する）ための気体通路目標値とを評価することにある。このとき、オプティマイザ２２は、性能指数が最小化される解決手段を選択する。性能指数は、例えば予測範囲内における二乗の目標−実際偏差の積分として、以下の数式で演算される。
（１）Ｊ＝∫［ｗ１（ＮＯｘ（ＳＯＬＬ）−ＮＯｘ（ＩＳＴ）］２＋［ｗ２（Ｍ（ＳＯＬＬ）−Ｍ（ＩＳＴ）］２＋［ｗ３（．．．．）］＋．．．
ここで、ｗ１，ｗ２及びｗ３は適当な重み付けファクタを意味している。公知のように、窒素酸化物排出（量）は、チャージエアの湿度ｐｈｉと、チャージエア温度と、噴射開始（時点）ＳＢと、レール圧力ｐＣＲとに基づき得られる。
【００２１】
式（１）では、制御量ＳＧの限界（値）及び限界関数（Ｂｅｇｒｅｎｚｕｎｇｓｆｕｎｋｔｉｏｎ）ＢＦが考慮される。これについて、以下が成り立つ：
（２）ＳＧ（ｍｉｎ）≦ＳＧ≦ＳＧ（ｍａｘ）及び
（３）ＢＦ≦Ｍａｘ
【００２２】
制御量は、例えば、噴射開始（時点）及び噴射終了（時点）である。限界関数は、例えば、最大の燃焼圧力、排ガスターボチャージャの最大回転数又は最大の排ガス温度である。
【００２３】
第１の時点において、式（１）によって第１の性能指数がオプティマイザ２２によって演算されることで、性能指数が最小化される。その後、噴射システム目標値及び気体通路目標値は変化し、予測範囲内での第２の性能指数が式（１）によって予測される。そして、両性能指数の互いの差異に基づき、オプティマイザ２２が最小の性能指数についての制御量を設定し、当該最小の性能指数を内燃機関について決定的なものとしてセットする。図に図示された例については、これは、噴射システム、目標レール圧力ｐＣＲ（ＳＬ）並びに噴射開始ＳＢ及び噴射終了ＳＥである。目標レール圧力ｐＣＲ（ＳＬ）は、下位のレール圧力制御回路２３についてのコマンド量である。レール圧力制御回路２３の制御量は、インテークスロットルの負荷についてのＰＷＭ信号に対応している。噴射開始ＳＢ及び噴射終了ＳＥにより、インジェクタ（図１；７）が直接負荷を受ける。気体通路については、オプティマイザ２２が間接的に気体通路目標値を決定する。図示の例では、これは、ラムダ制御回路２４及びＡＧＲ制御回路２５についての基準値に対するラムダ目標値ＬＡＭ（ＳＬ）及びＡＧＲ目標値ＡＧＲ（ＳＬ）である。フィードバックされる測定量ＭＥＳＳは、電子制御機器１０によって読み取られる。測定量ＭＥＳＳは、直接的に測定された物理量とも、またこれに基づき演算された補助量とも理解され得る。図示の例では、ラムダ実際値ＬＡＭ（ＩＳＴ）及びＡＧＲ実際値ＡＧＲ（ＩＳＴ）が読み取られる。
【００２４】
図３には方法がプログラムフローチャートで図示されており、図３Ａには、下位プログラムが図示されている。Ｓ１における初期化後、開始過程が終了しているかどうかがＳ２においてチェックされる。当該開始過程がまだつづいていれば、Ｓ２での応答要求結果ノーが点Ａへ分岐して戻される。開始過程が終了していれば、Ｓ３において、操作者によってあらかじめ設定可能な目標トルクＭ（ＳＯＬＬ）が読み込まれる。これにつづき、Ｓ４においては、内燃機関の動作状況が検出される。動作状況が、測定量、特にエンジン回転数ｎＩＳＴ、チャージエア温度ＴＬＬ、チャージエア圧力ｐＬＬ、チャージエア圧力ｐＬＬ、チャージエアの湿度ｐｈｉなどによって規定される。Ｓ５では、図３Ａの下位プログラムのオプティマイザが呼び出される（起動される）。当該下位プログラムでは、Ｓ５Ａにおいて第１のライブラリから用途特有の排出等級、例えばＩＭＯ又はＴｉｅｒ  ４  ｆｉｎａｌが読み込まれる。その後、Ｓ６Ａでは、第２のライブラリから最大の機械的な部材負荷、例えば２００ｂａｒの最大の燃焼ピーク圧力が読み込まれる。つづいて、図３のメインプログラムのステップＳ５へ戻る。
【００２５】
そして、Ｓ６では、初期値、例えば噴射開始ＳＢが生成される。Ｓ７では第１の性能指数Ｊ１が式（１）によって演算され、Ｓ８では制御変数ｉがゼロにセットされる。その後、Ｓ９では、初期値が、変更されるとともに、制御量についての新たな目標値として演算される。Ｓ１０では、制御変数ｉが１だけ増大される。そして、Ｓ１１では、新たな目標値に基づき、予測範囲内での、例えば次の８秒間についての第２の性能指数Ｊ２が予測される。Ｓ１２では、第２の性能指数Ｊ２が第１の性能指数Ｊ１から減算され、限界値ＧＷと比較される。両性能指数の差異形成により、性能指数の更なる前進がチェックされる。これに代えて、限界値ｉＧＷとの制御変数ｉの比較に基づき、どのくらいの頻度で最適化が既に行われた（完了した）かがチェックされる。この点では、両限界値の考察は、更なる最適化についての中断基準である。更なる最適化が可能であれば、Ｓ１２での応答要求結果ノーとなり、点Ｃへ分岐して戻される。そうでない場合には、Ｓ１３において、第２の性能指数Ｊ２がオプティマイザによって最小の性能指数Ｊ（ｍｉｎ）としてセットされる。そして、最小の性能指数Ｊ（ｍｉｎ）から、対応するアクチュエータについての基準値についての噴射システム目標値及び気体通路目標値が得られる。これにつづき、Ｓ１４においては、エンジン停止がなされたかどうかがチェックされる。エンジン停止がなされていない場合には、Ｓ１４での応答要求結果ノーとなり、点Ｂへ分岐して戻される。そうでない場合には、プログラムフローチャートが終了する。
【００２６】
図４には、ＩＭＯ３による内燃機関の第１の調整が示されている。図４は、図４Ａ〜図４Ｄを含んでいる。このとき、それぞれ時間にわたって、図４Ａにはトルク経過が示され、図４Ｂには窒素酸化物排出（量）ＮＯｘが示され、図４Ｃには上死点前のクランク角度°で噴射開始ＳＢが示され、図４Ｄにはピーク圧力ＰＭａｘの経過が示されている。図５には、Ｔｉｅｒ  ４  ｆｉｎａｌによる内燃機関の第２の調整が示されている。図５は、時間にわたって図４Ａ〜図４Ｄと同様の量を示す図５Ａ〜図５Ｄを含んでいる。ｔ０前の時間範囲は過去に相当する。予測範囲、例えば８秒は、ｔ０〜ｔ０＋ｔＰに対応している。ｔｓで演算時間が示されており、当該演算時間において、新たな目標値、例えば噴射開始ＳＢが電子制御機器によって出力される。
【００２７】
まず、図４による経過を説明する。内燃機関の全負荷出力が発揮されるべき動作態様が操作者によって選択される。開始過程が完了した後、内燃機関の動作についての排出等級、すなわちここではＩＭＯ３による排出等級が第１のライブラリからオプティマイザによって読み取られる。その後、内燃機関のタイプに基づき、第２のライブラリから最大の機械的な部材負荷、例えばＰＭａｘ＝２００ｂａｒ（図４Ｄ）の最大の燃焼ピーク圧力が読み込まれる。
【００２８】
入力量は、操作者によってあらかじめ設定可能な目標トルクＭ（ＳＯＬＬ）であり、ここでは最終値Ｍ２である。時点ｔ０では、ＮＯｘ目標値ＮＯｘ１（図４Ｂ）及び噴射開始ＳＢ１（図４Ｃ）が目標トルクの初期値Ｍ１に対応している。同様に、時点ｔ０では、実際トルクＭ（ＩＳＴ）及びＮＯｘ実際値ＮＯｘ（ＩＳＴ）が読み取られる。ＮＯｘ実際値は、空気通路において測定された空気圧力と、噴射開始ＳＢ、ここではＳＢ１（図４Ｃ）に依存して演算される。図４Ａでは、目標トルクＭ（ＳＯＬＬ）に対する実際トルクＭ（ＩＳＴ）の偏差は、斜線が付された面積として図示されている。図４Ｂでは、ＮＯｘ目標値ＮＯｘ（ＳＬ）に対するＮＯｘ実際値ＮＯｘ（ＩＳＴ）の偏差は、斜線が付された面積として図示されている。時点ｔ０では、オプティマイザが式（１）によって第１の性能指数を演算する。つづいて、オプティマイザは、直接的な、及び間接的な制御量を変更し、第２の性能指数についての制御量を式（１）によって演算する。直接的な、及び間接的な制御量は、図２に図示されている。図４Ｃには、例示的な制御量として噴射開始ＳＢが図示されている。換言すれば、オプティマイザは、時点ｔ０において、例えば予測範囲内での噴射開始ＳＢの初期値ＳＢ１から最終値ＳＢ２への変化がどのように作用するかを決定する。第１の性能指数に対する第２の性能指数の偏差形成及び限界値の考察により性能指数が最小化され、すなわち、更なる最適化が期待できるかどうかがチェックされる。時点ｔ０＋ｔＰでは第２の性能指数の更なる改善がもはや期待できないことが図４Ａ及び図４Ｂから明らかである。なぜなら、ここでは実際値が目標値に一致するためである。
【００２９】
図５ではＴｉｅｒ  ４  ｆｉｎａｌによる排出等級が基礎となっており、燃焼圧力が最大燃焼圧力ＰＭａｘよりも常に小さい動作態様が操作者によって選択され、これにより、より長い動作時間が得られる。目標トルクは、操作者によって初期値Ｍ１から最終値Ｍ３へ高められる。式（１）による第１及び第２の性能指数の演算は、図４の説明に対応する。図４及び図５の比較から、両ライブラリの影響が明らかである。すなわち、図５ＢにおけるＮＯｘ目標値ＮＯｘ（ＳＬ）は明らかにより小さな値へ調整され、最大限界値ＰＭａｘでの燃焼圧力の経過により、本質的により早期の時点でより大きな実際トルクＭ（ＩＳＴ）が得られる。
【符号の説明】
【００３０】
１              内燃機関
２              燃料タンク
３              低圧ポンプ
４              インテークスロットル
５              高圧ポンプ
６              レール
７              インジェクタ
８              個別貯留部
９              レール圧力センサ
１０            電子制御機器
１１            排ガスターボチャージャ
１２            インタークーラ
１３            スロットルバルブ
１４            開口箇所
１５            入口弁
１６            出口弁
１７            ＡＧＲアクチュエータ（ＡＧＲ：排ガス再循環）
１８            ＡＧＲクーラ
１９            タービンバイパス弁
２０            燃焼モデル
２１            気体通路モデル
２２            オプティマイザ
２３            レール圧力制御回路
２４            ラムダ制御回路
２５            ＡＧＲ制御回路
２６            第１のライブラリ
２７            第２のライブラリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【国際調査報告】
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