JP2009520918A5

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Publication number: JP2009520918A5
Application number: JP2008547628A
Authority: JP
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2010-12-02
Anticipated expiration: 2026-12-20

Claims

エンジン、前記エンジンと上流で連通する吸気サブシステム、前記エンジンと下流で連通する排気サブシステムを備え、且つ排気絞り弁、ターボチャージャタービンの上流及びターボチャージャコンプレッサの下流の前記排気サブシステムと吸気サブシステムとの間の高圧ＥＧＲ通路を備え、且つＨＰＥＧＲ弁、及び前記ターボチャージャタービンの下流及び前記ターボチャージャコンプレッサの上流の前記排気サブシステムと吸気サブシステムとの間の低圧ＥＧＲ通路を備え、且つＬＰＥＧＲ弁を備えるターボチャージャ付きエンジンシステムにおいて排気ガス再循環（ＥＧＲ）を制御する方法であって、
新気を前記吸気サブシステムに引き込むステップ、
前記吸気サブシステムを通じて吸気ガスを前記エンジンに導入するステップ、
前記排気サブシステムを通じて排気ガスを前記エンジンから排出するステップ、
前記排気サブシステムから前記高圧又は低圧ＥＧＲ通路の少なくとも１つを通じて前記吸気サブシステムへと排気ガスを再循環させるステップ、
総ＥＧＲ率の指標となる１つ又は複数の代替パラメータを感知するステップ、
少なくとも１つのエンジンシステムモデルに対する入力としての前記感知された代替パラメータに応じて、且つＥＧＲ流量センサを使用せず、総ＥＧＲ率を推定するステップ、
排気ガス基準に適合する目標総ＥＧＲ率を決定するステップ、
目標ＨＰ／ＬＰＥＧＲ比を決定して前記決定された目標総ＥＧＲ率の制約内で燃費基準を最適化するステップ、
前記決定された目標ＨＰ／ＬＰＥＧＲ比に従いＨＰＥＧＲ設定値及びＬＰＥＧＲ設定値を生成するステップ、
前記ＨＰ及びＬＰＥＧＲ設定値に対応する目標ＨＰ及びＬＰＥＧＲ弁並びに排気絞り弁開度を決定するステップ、
前記推定された総ＥＧＲ率をプロセス変数入力として、及び前記目標総ＥＧＲ率を設定値入力として処理することにより前記設定値又は開度の少なくとも１つを調整するステップ、及び
前記ＨＰＥＧＲ及びＬＰＥＧＲ弁並びに排気絞り弁開度を前記ＨＰＥＧＲ及びＬ
ＰＥＧＲ弁並びに排気絞り弁に適用するステップ、
を含む方法。
エンジン、前記エンジンと上流で連通する吸気サブシステム、前記エンジンと下流で連通する排気サブシステム、ターボチャージャタービンの上流及びターボチャージャコンプレッサの下流の前記排気サブシステムと吸気サブシステムとの間の高圧ＥＧＲ通路、及び前記ターボチャージャタービンの下流及び前記ターボチャージャコンプレッサの上流の前記排気サブシステムと吸気サブシステムとの間の低圧ＥＧＲ通路を備えるターボチャージャ付きエンジンシステムにおける排気ガス再循環（ＥＧＲ）を制御する方法であって、
排気ガス基準に適合するよう目標総ＥＧＲ率を決定するステップ、及び
目標ＨＰ／ＬＰＥＧＲ比を決定して、前記決定された目標総ＥＧＲ率の制約内で他のエンジンシステム基準を最適化するステップ、
を含む方法。
前記代替パラメータが、空気質量流量、Ｏ_２、又はエンジンシステム温度の少なくとも１つを含む、請求項１又は２に記載の方法。
前記総ＥＧＲ率を推定するステップが、前記エンジンシステムモデルを使用して数式的又は経験的に前記代替パラメータを前記総ＥＧＲ率と相関付けるステップを含み得る、請求項１又は２に記載の方法。
前記エンジンシステムモデルが、ＥＧＲ率値を代替パラメータ値と相互参照するルックアップテーブル又はマップの少なくとも１つを含む、請求項４に記載の方法。
前記エンジンシステムモデルがエンジン速度及び吸気マニホルドの圧力及び温度に基づく、請求項５に記載の方法。
前記目標ＨＰ／ＬＰＥＧＲ比を決定するステップが、前記決定された目標総ＥＧＲ率の制約内で、前記燃費基準より他のエンジンシステム基準の方を選んで優先するステップを含む、請求項１又は２に記載の方法。
前記他のエンジンシステム基準がエンジンシステム性能を含む、請求項７に記載の方法。
前記他のエンジンシステム基準がエンジンシステム保護規格又は保守規格の少なくとも１つをさらに含む、請求項８に記載の方法。
前記ターボチャージャを閉ループ制御するステップをさらに含む、請求項１又は２に記載の方法。
前記ＬＰＥＧＲ弁が吸気絞り弁を含み、前記弁が共通アクチュエータにより動作する、請求項１又は２に記載の方法。
前記ＨＰＥＧＲ弁が排気絞り弁を含み、前記弁が共通アクチュエータにより動作する、請求項１又は２に記載の方法。
目標ＨＰ／ＬＰＥＧＲ比を決定する前記ステップが、ターボチャージャ効率モデルを使用するステップを含む、請求項１又は２に記載の方法。
前記ＬＰＥＧＲ設定値を閉ループ制御により調整するステップをさらに含む、請求項１又は２に記載の方法。
目標ＨＰ及びＬＰＥＧＲ開度を決定する前記ステップが、エンジン負荷、エンジン速度、及びターボチャージャ給気圧を入力として伴う開ループモデルを使用するステップを含む、請求項１又は２に記載の方法。
前記排気絞り弁が約０％ＥＧＲで実質的に閉鎖されているとともに徐々に開放されて約２０％ＥＧＲで実質的に１００％の開放位置となる一方、前記ＬＰＥＧＲ弁が約０％ＥＧＲから約２０％ＥＧＲまで実質的に閉鎖されたままであり、その後、前記排気絞り弁は総ＥＧＲが約７０％に達するまで実質的に１００％開放されたままであるとともに、前記ＬＰＥＧＲ弁は徐々に開放され約７０％ＥＧＲで実質的に１００％の開放となり、その
後、前記ＬＰＥＧＲ弁が実質的に１００％開放されたまま保たれる一方、前記排気絞り弁が徐々に閉鎖され約１００％ＥＧＲで実質的に閉鎖されるように前記開度が適用される、請求項１５に記載の方法。
前記ＨＰＥＧＲ設定値を閉ループ制御により調整するステップをさらに含む、請求項１又は２に記載の方法。
前記ＨＰ及びＬＰ設定値の比率に従い前記ＨＰ及びＬＰＥＧＲ設定値を閉ループ制御により調整するステップをさらに含む、請求項１又は２に記載の方法。
任意の所定の瞬間のエンジン動作条件に応じて前記ＨＰ及びＬＰＥＧＲ設定値の一方又は他方を閉ループ制御により調整するステップをさらに含む、請求項１又は２に記載の方法。
エンジン、前記エンジンと上流で連通する吸気サブシステム、前記エンジンと下流で連通する排気サブシステム、ターボチャージャタービンの上流及びターボチャージャコンプレッサの下流の前記排気サブシステムと吸気サブシステムとの間の高圧ＥＧＲ通路を備え、且つＨＰＥＧＲ弁、及び前記ターボチャージャタービンの下流及び前記ターボチャージャコンプレッサの上流の前記排気サブシステムと吸気サブシステムとの間の低圧ＥＧＲ通路を備え、且つＬＰＥＧＲ弁を備えるターボチャージャ付きエンジンシステムにおける排気ガス再循環（ＥＧＲ）を制御する方法であって、
実際の総ＥＧＲ率の指標となる代替パラメータを感知するステップ、
少なくとも１つのエンジンシステムモデルに対する入力としての前記感知された代替パラメータに応じて、且つＥＧＲ流量センサを使用せず、実際の総ＥＧＲ率を推定するステップ、
排気ガス基準に適合するよう目標総ＥＧＲ率を決定するステップ、
目標ＨＰ／ＬＰＥＧＲ比を決定して、前記決定された目標総ＥＧＲ率の制約内で他のエンジンシステム基準を最適化するステップ、
前記決定された目標ＨＰ／ＬＰＥＧＲ比に従いＨＰＥＧＲ及びＬＰＥＧＲ設定値を生成するステップ、
前記ＨＰ及びＬＰＥＧＲ設定値に対応する目標ＨＰ及びＬＰＥＧＲ弁開度を決定するステップ、
閉ループ制御を使用して前記設定値又は開度の少なくとも１つを調整するステップ、及び
前記ＨＰＥＧＲ及びＬＰＥＧＲ弁開度を前記ＨＰＥＧＲ及びＬＰＥＧＲ弁に適用するステップ、
を含む方法。
前記目標ＨＰ／ＬＰＥＧＲ比を決定するステップにおける前記他のエンジンシステム基準は、燃費基準、又はエンジンシステム性能基準、又はエンジンシステム保護規格、又
はエンジンシステム保守規格のうちの少なくとも１つを含む、請求項２に記載の方法。
前記燃費基準は、吸気又は排気スロットルの閉鎖の必要なしに前記総ＥＧＲ率の達成を可能にすること、又は最高燃費に最適な吸気空気温度を達成することのうちの少なくとも１つを含む、請求項２１に記載の方法。
前記エンジンシステム性能基準は、トルク出力の増加を含む、請求項２１に記載の方法。
前記エンジンシステム保護規格は、ターボチャージャの過速の回避、又はコンプレッサ先端の過剰温度の回避、又はターボチャージャの凝縮液形成の低減のうちの少なくとも１つを含む、請求項２１に記載の方法。
前記エンジンシステム保守規格は、排気温度を上昇させてディーゼル微粒子フィルタを再生すること、又はエンジン冷却のために吸気温度を低下させること、又は吸気空気温度を制御して吸気凝縮を低減させることのうちの少なくとも１つを含む、請求項２１に記載の方法。
前記決定された目標ＨＰ／ＬＰＥＧＲ比に従いＨＰＥＧＲ及びＬＰＥＧＲ設定値を生成するステップ、
前記ＨＰ及びＬＰＥＧＲ設定値に対応する目標ＨＰ及びＬＰＥＧＲ弁開度を決定するステップ、
閉ループ制御を使用して前記設定値又は開度の少なくとも１つを調整するステップ、及び
前記ＨＰＥＧＲ及びＬＰＥＧＲ弁開度を、前記ＨＰ及びＬＰＥＧＲ通路のそれぞれの前記ＨＰＥＧＲ及びＬＰＥＧＲ弁のそれぞれに適用するステップ、
をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
前記ターボチャージャを閉ループ制御するステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
前記ＬＰＥＧＲ弁が吸気絞り弁を含み、前記弁が共通アクチュエータにより動作する、請求項２６に記載の方法。
前記ＨＰＥＧＲ弁が排気絞り弁を含み、前記弁が共通アクチュエータにより動作する、請求項２６に記載の方法。
目標ＨＰ／ＬＰＥＧＲ比を決定する前記ステップが、ターボチャージャ効率モデルを使用するステップを含む、請求項２６に記載の方法。
前記ＬＰＥＧＲ設定値を閉ループ制御により調整するステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
目標ＨＰ及びＬＰＥＧＲ弁開度を決定する前記ステップが、エンジン負荷、エンジン速度、及びターボチャージャ給気圧を入力として伴う開ループモデルを使用するステップを含む、請求項２６に記載の方法。
前記排気サブシステムの排気絞り弁が約０％ＥＧＲで実質的に閉鎖されているとともに徐々に開放されて約２０％ＥＧＲで実質的に１００％の開放位置となる一方、前記ＬＰＥＧＲ弁が約０％ＥＧＲから約２０％ＥＧＲまで実質的に閉鎖されたままであり、その後
、前記排気絞り弁は総ＥＧＲが約７０％に達するまで実質的に１００％開放されたままであるとともに、前記ＬＰＥＧＲ弁は徐々に開放され約７０％ＥＧＲで実質的に１００％の開放となり、その後、前記ＬＰＥＧＲ弁が実質的に１００％開放されたまま保たれる一方、前記排気絞り弁が徐々に閉鎖され約１００％ＥＧＲで実質的に閉鎖されるように前記開度が適用される、請求項２６に記載の方法。
前記ＨＰＥＧＲ設定値を閉ループ制御により調整するステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
前記ＨＰ及びＬＰ設定値の比率に従い前記ＨＰ及びＬＰＥＧＲ設定値を閉ループ制御により調整するステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
任意の所定の瞬間のエンジン動作条件に応じて前記ＨＰ及びＬＰＥＧＲ設定値の一方又は他方を閉ループ制御により調整するステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
実際の総ＥＧＲ率の指標となる代替パラメータを感知するステップ、
少なくとも１つのエンジンシステムモデルに対する入力としての前記感知された代替パラメータに応じて、且つＥＧＲ流量センサを使用せず、実際の総ＥＧＲ率を推定するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
排気ガス再循環装置の制御方法であって、前記排気ガス再循環装置は、排気通路のタービンと吸気通路のコンプレッサを備えたターボチャージャと、前記タービンの下流の前記排気通路を前記コンプレッサの上流の吸気通路に接続する低圧ＥＧＲ通路と、前記タービンの上流の前記排気通路を前記コンプレッサの下流の前記吸気通路に接続する高圧ＥＧＲ通路と、前記タービンの下流の前記排気通路に備えた排気装置とを備え、前記方法は、
前記排気装置の温度を上げるために、前記低圧ＥＧＲ通路又は前記高圧ＥＧＲ通路のうちの少なくとも１つを通って流れるＥＧＲガスの量を変えるステップを含む制御方法。
内燃エンジン用排気ガス再循環装置であって、
排気通路のタービンと吸気通路のコンプレッサを備えたターボチャージャと、
前記タービンの下流の前記排気通路を前記コンプレッサの上流の吸気通路に接続する低圧ＥＧＲ通路と、
前記タービンの上流の前記排気通路を前記コンプレッサの下流の前記吸気通路に接続する高圧ＥＧＲ通路と、
前記吸気通路の吸気サブシステム装置と前記排気通路の排気サブシステム装置と、
前記吸気サブシステム装置又は前記排気サブシステム装置の温度を制御するように、前記低圧ＥＧＲ通路又は前記高圧ＥＧＲ通路のうちの少なくとも１つを通って流れるＥＧＲガスの量を変える少なくとも１つのＥＧＲ弁と、
を含む排気ガス再循環装置。
排気ガス再循環（ＥＧＲ）を制御するコントローラを含む製品であって、
前記コントローラは、
排気ガス基準に適合する目標総ＥＧＲ率及び少なくとも１つの他のエンジンシステム入力信号を含む入力信号を受信し、
他のエンジンシステムパラメータを目標総ＥＧＲ率の制約内で制御するために、目標高圧／低圧ＥＧＲ比を決定し、
前記目標高圧／低圧ＥＧＲ比に応じて、出力信号を送信するように構成されている、製品。
前記他のエンジンシステムパラメータが、燃費、エンジンシステム性能、エンジンシステム保護、又はエンジンシステム保守のうちの少なくとも１つを含む、請求項２に記載の方法。
前記他のエンジンシステムパラメータが、吸気サブシステム温度制御又は排気サブシステム温度制御のうちの少なくとも１つを含む、請求項４１に記載の方法。
排気サブシステム温度を上昇させてディーゼル微粒子フィルタを再生するように、前記目標ＨＰ／ＬＰＥＧＲ比を決定する、請求項４２に記載の方法。
吸気サブシステム温度が低下するように、前記目標ＨＰ／ＬＰＥＧＲ比を決定する、請求項４２に記載の方法。
吸気空気温度を制御して凝縮を避けるように、前記目標ＨＰ／ＬＰＥＧＲ比を決定する、請求項４２に記載の方法。
ターボチャージャの過速を回避するように、前記目標ＨＰ／ＬＰＥＧＲ比を決定する、請求項４１に記載の方法。
運転者の車両加速要求に応えてトルク出力を増加するように、前記目標ＨＰ／ＬＰＥＧＲ比を決定する、請求項４１に記載の方法。
ＬＰＥＧＲの割合をより高くしてターボラグが低減するように、前記目標ＨＰ／ＬＰＥＧＲ比を決定する、請求項４１に記載の方法。
吸気又は排気弁の閉鎖の必要なしに総ＥＧＲ率の達成が可能なように、前記目標ＨＰ／ＬＰＥＧＲ比を決定する、請求項４１に記載の方法。
吸気空気温度を最高燃費に最適化するように、前記目標ＨＰ／ＬＰＥＧＲ比を決定する、請求項４１に記載の方法。
排気ガスを低減するように、前記目標ＨＰ／ＬＰＥＧＲ比を決定する、請求項４１に記載の方法。
ＥＧＲ応答を改善するように、前記目標ＨＰ／ＬＰＥＧＲ比を開ループ制御により決定する、請求項４１に記載の方法。
コンプレッサ先端の過剰温度が低減するように、前記目標ＨＰ／ＬＰＥＧＲ比を決定する、請求項４１に記載の方法。
前記コントローラは吸気制御モジュールを含み、前記吸気制御モジュールは、前記目標総ＥＧＲ率を受信するようにエンジン制御モジュールと連通するように構成されている、請求項４１に記載の方法。
前記少なくとも１つの他のエンジンシステム入力信号は、ターボチャージャ給気圧又は吸気質量流量のうちの少なくとも１つを含み、前記出力信号は、ＨＰＥＧＲ設定値、ＬＰＥＧＲ設定値、又はターボチャージャ設定値のうちの少なくとも１つを含む、請求項５４に記載の方法。
前記コントローラはＨＰＥＧＲ制御モジュール及びＬＰＥＧＲ制御モジュールも含み、前記ＨＰＥＧＲ制御モジュール及びＬＰＥＧＲ制御モジュールは、前記吸気制御モジュールと連通して、前記目標ＨＰ／ＬＰＥＧＲ比に基づいた前記出力信号を受信して処理し、アクチュエータコマンド信号を伝達する、請求項５４に記載の方法。
前記コントローラは、総ＥＧＲ率の指標となる少なくとも１つの感知された代替パラメータに応じて、総ＥＧＲ率を推定するようにも構成されている、請求項４１に記載の方法。
前記少なくとも１つの感知された代替パラメータはシリンダ圧である、請求項５７に記載の方法。
前記コントローラは、さらに、
前記決定された目標ＨＰ／ＬＰＥＧＲ比に従いＨＰＥＧＲ設定値及びＬＰＥＧＲ設定値を生成し、前記ＨＰ及びＬＰＥＧＲ設定値に対応する目標ＨＰ及びＬＰＥＧＲ弁開度を決定し、
前記推定された総ＥＧＲ率をプロセス変数入力として、及び前記目標総ＥＧＲ率を設定値入力として処理することにより前記設定値又は開度の少なくとも１つを調整し、及び
前記開度を前記出力信号として送信する、ように構成されている、請求項２に記載の方法。
前記推定された総ＥＧＲ率は、総ＥＧＲ率の指標となる少なくとも１つの代替パラメータに応じたものであり、前記推定された総ＥＧＲ率は、前記推定された総ＥＧＲ率を生成するために、少なくとも１つのエンジンシステムモデルに入力される、請求項５９に記載の方法。
前記少なくとも１つの代替パラメータは、空気質量流量、Ｏ _２、又はエンジンシステム温度のうちの少なくとも１つを含み、前記少なくとも１つのエンジンシステムモデルは、エンジン速度、吸気マニホルドの圧力、又は温度のうちの少なくとも１つに基づく、請求項６０に記載の方法。
排気ガス再循環の制御方法であって、前記方法は、
排気装置の温度を上げるために、低圧ＥＧＲ通路又は高圧ＥＧＲ通路のうちの少なくとも１つを通って流れるＥＧＲガスの量を変えるステップを含む制御方法。
請求項６２に記載の方法を実施する際に使用するための内燃エンジン用排気ガス再循環装置であって、
排気通路のタービンと吸気通路のコンプレッサを備えたターボチャージャと、
前記タービンの下流の前記排気通路を前記コンプレッサの上流の前記吸気通路に接続する低圧ＥＧＲ通路と、
前記タービンの上流の前記排気通路を前記コンプレッサの下流の前記吸気通路に接続する高圧ＥＧＲ通路と、
前記吸気通路の吸気サブシステム装置と前記排気通路の排気サブシステム装置と、
前記吸気サブシステム装置又は前記排気サブシステム装置の温度のうちの少なくとも１つを制御するように、前記低圧ＥＧＲ通路又は前記高圧ＥＧＲ通路のうちの少なくとも１つを通って流れるＥＧＲガスの量を変える少なくとも１つのＥＧＲ弁と、
を含む排気ガス再循環装置。
前記排気サブシステム装置は触媒コンバータである、請求項６３に記載の装置。
前記排気サブシステム装置はディーゼル微粒子フィルタである、請求項６３に記載の装置。
前記排気サブシステム装置は窒素酸化物吸着ユニットを含む、請求項６３に記載の装置。