JP2010522845A - ターボチャージャ付き圧縮着火エンジンシステムにおける排気ガス再循環制御方法 - Google Patents

Abstract

本発明の一実施形態は、高圧（ＨＰ）ＥＧＲ通路と低圧（ＬＰ）ＥＧＲ通路とを備えるターボチャージャ付き圧縮着火エンジンシステムにおける排気ガス再循環（ＥＧＲ）の制御方法を含み得る。本方法は、排出ガス基準に適合する目標総ＥＧＲ率を決定するステップと、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ように目標ＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比を決定するステップとを含み得る。目標ＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比の決定は、少なくともエンジンの速度及び負荷を基本モデルに対する入力として使用して基本ＥＧＲ値を出力するステップと、少なくとも１つの他のエンジンシステムパラメータを少なくとも１つの調整モデルに対する入力として使用して少なくとも１つのＥＧＲ調整値を出力するステップと、基本ＥＧＲ値を少なくとも１つのＥＧＲ調整値で調整して少なくとも１つの調整されたＥＧＲ値を生成するステップとを含み得る。

Description

本願は、２００７年３月２８日に出願された米国仮特許出願第６０／９０８，５２８号明細書の利益を主張する。

概して本開示の関わる分野は、ターボチャージャ付き圧縮着火エンジンシステム内での排気ガス再循環制御を含む。

ターボチャージャ付きエンジンシステムは、燃焼室で空気及び燃料を燃焼させて機械的動力に変換するエンジン、吸入ガスを燃焼室に搬送するための空気吸入サブシステム、及びエンジン排気サブシステムを備える。排気サブシステムは典型的には、エンジン燃焼室から排気ガスを運び出し、エンジン排気騒音を消音し、及びエンジン燃焼温度の上昇に伴い増加する排気ガス微粒子及び窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する。排気ガスは多くの場合、排気ガスサブシステムから再循環され吸入サブシステムに至り、新気と混合されたうえエンジンに戻される。排気ガス再循環による不活性ガス量の増加に伴い吸入ガス中の酸素が低減されるため、エンジン燃焼温度が低下し、ひいてはＮＯｘ形成が低減される。

一例示的実施形態は、高圧（ＨＰ）ＥＧＲ通路と低圧（ＬＰ）ＥＧＲ通路とを備えるターボチャージャ付き圧縮着火エンジンシステムにおける排気ガス再循環（ＥＧＲ）の制御方法を含む。本方法は、排出ガス基準に適合する目標総ＥＧＲ率を決定するステップと、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ように目標ＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比を決定するステップとを含み得る。目標ＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比の決定は、少なくともエンジンの速度及び負荷を基本モデルに対する入力として用いて基本ＥＧＲ値を出力するステップと、少なくとも１つの他のエンジンシステムパラメータを少なくとも１つの調整モデルに対する入力として用いて少なくとも１つのＥＧＲ調整値を出力するステップと、少なくとも１つのＥＧＲ調整値により基本ＥＧＲ値を調整して少なくとも１つの調整されたＥＧＲ値を求めるステップとを含み得る。

別の例示的実施形態は、高圧（ＨＰ）ＥＧＲ通路と低圧（ＬＰ）ＥＧＲ通路とを備えるターボチャージャ付き圧縮着火エンジンシステムにおける排気ガス再循環（ＥＧＲ）の制御方法を含む。本方法は、排出ガス基準に適合する目標総ＥＧＲ率を決定するステップと、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よう目標ＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比を決定するステップとを含み得る。目標ＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比の決定は、少なくとも１つのモデルにおいて少なくともエンジンの速度及び負荷を用いてＬＰ ＥＧＲ値及びＨＰ ＥＧＲ値を出力するステップと、目標総ＥＧＲ率をＬＰ ＥＧＲ値及びＨＰ ＥＧＲ値に適用してＬＰ ＥＧＲ設定値及びＨＰ ＥＧＲ設定値を設定するステップと、ＨＰ ＥＧＲ値の下流での伝達を遅延させてＬＰ ＥＧＲとＨＰ ＥＧＲとの間に遅延時間を設けるステップとを含み得る。

本発明の他の例示的実施形態は、以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。これらの詳細な説明及び特定の例は本発明の例示的実施形態を示すが、意図される目的は例示に過ぎず、本発明の範囲を制限することは意図されないものと理解されたい。

本発明の例示的実施形態は、詳細な説明及び添付の図面からより十全に理解されることとなるだろう。

例示的制御サブシステムを備えるエンジンシステムの例示的実施形態の概略図である。 図１のエンジンシステムの例示的制御サブシステムのブロック図である。 図１のエンジンシステムで使用され得るＥＧＲ制御の例示的方法のフローチャートである。 図３の方法の好ましい制御フロー部分を示すとともに総ＥＧＲ推定ブロック並びに高圧及び低圧ＥＧＲ開ループ制御ブロックを含むブロック図である。 図４の推定ブロックの例示的実施形態を示す。 図４の推定ブロックの例示的実施形態を示す。 図４の推定ブロックの例示的実施形態を示す。 図４の高圧及び低圧ＥＧＲ開ループ制御ブロックの例示的実施形態を示す。 図４の高圧及び低圧ＥＧＲ開ループ制御ブロックの例示的実施形態を示す。 目標総ＥＧＲ率に対する弁位置の例示的プロットを示すグラフである。 図３の方法の第２の制御フロー部分を示すブロック図である。 図３の方法の第３の制御フロー部分を示すブロック図である。 図３の方法の第４の制御フロー部分を示すブロック図である。 ＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比最適化の例示的制御フロー部分のブロック図であり、ＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比決定ブロックとＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ補償ブロックとを含む。 図１１のＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比決定ブロックの例示的制御フロー部分のブロック図である。 図１１のＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比決定ブロックの過渡負荷調整モデルの例示的制御フロー部分のブロック図である。 図１１のＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比決定ブロックの誘導温度調整モデルの例示的制御フロー部分のブロック図である。 図１１のＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比決定ブロックのターボチャージャ保護調整モデルの例示的制御フロー部分のブロック図である。 図１１のＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比決定ブロックのターボチャージャ保護調整モデルの例示的制御フロー部分のブロック図である。

本実施形態の以下の説明は本質的に例示に過ぎず、一切、本発明、その適用又は使用の制限を意図するものではない。

例示的システム
例示的動作環境が図１に示され、これを使用して本開示のＥＧＲ制御方法が実現され得る。本方法は任意の好適なシステムを使用して実行され得るとともに、好ましくは、システム１０などのエンジンシステムと連動して実行される。以下のシステム説明は単に一例示的エンジンシステムの概要を提供するものであるが、本明細書に示されない他のシステム及び構成要素もまた本開示の方法を支援し得るであろう。

一般的にシステム１０は、燃料と吸入ガスとの混合物の内燃から機械的動力を発生させるための内燃エンジン１２、概してエンジン１２に吸入ガスを供給するための吸入サブシステム１４、及び概してエンジン１２から燃焼ガスを搬出するための排気サブシステム１６を備える。エンジン１２は、ディーゼル、ガソリン、または他の燃焼可能な燃料を燃焼させるように構成かつ適合され得る。本明細書で使用されるとき、吸入ガスという語句には、新気と再循環された排気ガスとが含まれ得る。またシステム１０は一般的に、排気サブシステム１６及び吸入サブシステム１４と交差して連通するターボチャージャ１８も備えることで吸気を圧縮でき、それにより燃焼が改善されるとともに従ってエンジン出力が増加する。さらにシステム１０は一般的に、排気サブシステム１６及び吸入サブシステム１４と交差して排気ガス再循環サブシステム２０を備えることで排気ガスを再循環させて新気と混合でき、それによりエンジンシステム１０のエミッション性能が向上する。さらにシステム１０は一般的に、制御サブシステム２２を備えることによりエンジンシステム１０の動作を制御できる。当業者は認識するであろうことだが、任意の好適な液体及び／又は気体燃料をエンジン１２に供給してエンジン内で吸入ガスと共に燃焼させるために燃料サブシステム（図示せず）が使用される。

内燃エンジン１２は、自己着火又はディーゼルエンジンのような圧縮着火エンジンなどの任意の好適な種類のエンジンであり得る。エンジン１２はブロック２４を備えて中にシリンダ及びピストン（個別には図示せず）を有することができ、これらはシリンダヘッド（同様に個別には図示せず）と共に、燃料と吸入ガスとの混合物を内燃させるための燃焼室（図示せず）を画成する。

吸入サブシステム１４は、好適な導管及びコネクタに加え、空気フィルタ（図示せず）を有して入ってくる空気をろ過し得る入口端２６、及び入口端２６の下流に吸気を圧縮するためのターボチャージャコンプレッサ２８を備え得る。吸入サブシステム１４はまた、ターボチャージャコンプレッサ２８の下流に圧縮空気を冷却するための給気冷却器３０、及び給気冷却器３０の下流に冷却された空気のエンジン１２への流れを絞るための吸気絞り弁３２も備え得る。吸入サブシステム１４はまた、絞り弁３２の下流及びエンジン１２の上流に吸気マニホルド３４も備えることにより、絞られた空気を受け入れ得るとともにそれをエンジン燃焼室に送り込み得る。

排気サブシステム１６は、好適な導管及びコネクタに加え排気マニホルド３６を備えることにより、エンジン１２の燃焼室からの排気ガスを捕集し得るとともにそれを下流の排気サブシステム１６の残り部分へと搬送し得る。排気サブシステム１６はまた、排気マニホルド３６と下流で連通するターボチャージャタービン３８も備え得る。ターボチャージャ１８は、可変タービンジオメトリ（ＶＴＧ）型のターボチャージャ、二段式ターボチャージャ、又はウェイストゲート若しくはバイパス装置を伴うターボチャージャなどであり得る。いずれの場合にも、ターボチャージャ１８及び／又は任意のターボチャージャ付属装置を調整して次のパラメータ、すなわちターボチャージャ給気圧、空気質量流量、及び／又はＥＧＲ流量の任意の１つ又は複数を変更し得る。排気サブシステム１６はまた、任意の好適なエミッション装置４０、例えば密結合ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）装置のような触媒コンバータ、窒素酸化物（ＮＯｘ）吸着ユニット、微粒子フィルタなども備え得る。排気サブシステム１６はまた、排気出口４４の上流に配置される排気絞り弁４２も備え得る。

ＥＧＲサブシステム２０は好ましくはハイブリッド又は二系統型ＥＧＲサブシステムであり、排気サブシステム１６からの排気ガスの一部を吸入サブシステム１４に再循環させてエンジン１２で燃焼させる。従って、ＥＧＲサブシステム２０は２つの通路、すなわち高圧（ＨＰ）ＥＧＲ通路４６及び低圧（ＬＰ）ＥＧＲ通路４８を備え得る。好ましくは、ＨＰ ＥＧＲ通路４６はターボチャージャタービン３８の上流で排気サブシステム１６に接続されるが、吸入サブシステム１２にはターボチャージャコンプレッサ２８の下流で接続され得る。また好ましくは、ＬＰ ＥＧＲ通路４８はターボチャージャタービン３８の下流で排気サブシステム１６に接続されるが、吸入サブシステム１４にはターボチャージャコンプレッサ２８の上流で接続され得る。内部エンジン可変バルブタイミング及びリフトを利用して内部ＨＰ ＥＧＲを誘導するなど他の形態のＨＰ ＥＧＲを含め、排気サブシステム１６と吸入サブシステム１４との間の任意の他の好適な接続もまた企図される。内部ＨＰ ＥＧＲによれば、エンジンの排気弁と吸気弁との動作は、ある燃焼イベント中に生成された排気ガスの一部が吸気弁から戻るように連通し、次の燃焼イベントで排気ガスが燃焼されるように、タイミングが調節され得る。

ＨＰ ＥＧＲ通路４６は、好適な導管及びコネクタに加えＨＰ ＥＧＲ弁５０を備えることにより、排気サブシステム１６から吸入サブシステム１４への排気ガスの再循環を制御し得る。ＨＰ ＥＧＲ弁５０は専有のアクチュエータを有するスタンドアロン装置であってもよく、又は吸気絞り弁３２と共に共通のアクチュエータを有する複合装置に統合されてもよい。ＨＰ ＥＧＲ通路４６はまた、ＨＰ ＥＧＲ弁５０の上流、又は場合により下流にＨＰ ＥＧＲ冷却器５２も備えてＨＰ ＥＧＲガスを冷却し得る。ＨＰ ＥＧＲ通路４６は、ターボチャージャタービン３８の上流及び絞り弁３２の下流に接続され、ＨＰ ＥＧＲガスを絞られた空気及び他の吸入ガスと混合し得る（空気はＬＰ ＥＧＲを有し得る）。

ＬＰ ＥＧＲ通路４８は、好適な導管及びコネクタに加えＬＰ ＥＧＲ弁５４を備えることにより、排気サブシステム１６から吸入サブシステム１４への排気ガスの再循環を制御し得る。ＬＰ ＥＧＲ弁５４は専有のアクチュエータを有するスタンドアロン装置であってもよく、又は排気絞り弁４２と共に共通のアクチュエータを有する複合装置に統合されてもよい。ＬＰ ＥＧＲ通路４８はまた、ＬＰ ＥＧＲ弁５４の下流、又は場合により上流にＬＰ ＥＧＲ冷却器５６も備えてＬＰ ＥＧＲガスを冷却し得る。ＬＰ ＥＧＲ通路４８は、ターボチャージャタービン３８の下流及びターボチャージャコンプレッサ２８の上流に接続され、ＬＰ ＥＧＲガスをろ過された吸気と混合し得る。

ここで図２を参照すると、制御サブシステム２２は任意の好適なハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェアを備えることにより、本明細書に開示される方法の少なくとも一部分を実行し得る。例えば、制御サブシステム２２は、上記で考察されるエンジンシステムアクチュエータ５８の一部又は全部、並びに様々なエンジンセンサ６０を備え得る。エンジンシステムセンサ６０は図面上では個別に示されないが、エンジンシステムパラメータを監視するための任意の好適な装置を含み得る。

例えば、エンジン速度センサはエンジンクランク軸（図示せず）の回転速度を計測し得るし、エンジン燃焼室と連通する圧力センサはエンジンシリンダ圧を計測し得るし、吸気及び排気マニホルド圧力センサはエンジンシリンダに流れ込む、及びそこから流れ出すガスの圧力を計測し得るし、吸気質量流量センサは吸入サブシステム１４に入ってくる空気流量を計測し得るし、そしてマニホルド質量流量センサはエンジン１２への吸入ガスの流量を計測し得る。別の例において、エンジンシステム１０は、エンジンシリンダへと流れる吸入ガスの温度を計測するための温度センサ、及び空気フィルタの下流及びターボチャージャコンプレッサ２８の上流に温度センサを備え得る。さらなる例において、エンジンシステム１０は、ターボチャージャコンプレッサ２８に好適に連結される速度センサを備えてその回転速度を計測し得る。集積角度位置センサなどのスロットル位置センサが絞り弁３２の位置を計測し得る。位置センサがターボチャージャ１８の近傍に配置され、可変容量タービン３８の位置を計測し得る。排気管温度センサが排気管出口のすぐ上流に設置され、排気サブシステム１６から排出される排気ガスの温度を計測し得る。また、エミッション装置４０の上流及び下流にも温度センサが設置され、その入口及び出口における排気ガスの温度を計測し得る。同様に、１つ又は複数の圧力センサがエミッション装置４０と交差して設置され、それを通じた圧力降下を計測し得る。酸素（Ｏ_２）センサが排気サブシステム１６及び／又は吸入サブシステム１４に設置され、排気ガス及び／又は吸入ガス中の酸素を計測し得る。最後に、位置センサがＨＰ ＥＧＲ弁５０、ＬＰ ＥＧＲ弁５４及び排気絞り弁４２の位置を計測し得る。

本明細書で考察されるセンサ６０に加え、任意の他の好適なセンサ及びそれらに関連するパラメータが、本開示のシステム及び方法により包含され得る。例えば、センサ６０としてはまた、加速度センサ、車両速度センサ、パワートレイン速度センサ、フィルタセンサ、他の流量センサ、振動センサ、ノックセンサ、吸気圧及び排気圧センサなども挙げられるであろう。換言すれば、任意のセンサを使用して、電気的、機械的、及び化学的パラメータを含む任意の好適な物理的パラメータを検知し得る。本明細書で使用されるとき、センサという用語には、任意のエンジンシステムパラメータ及び／又はかかるパラメータの様々な組み合わせを感知するために使用される任意の好適なハードウェア及び／又はソフトウェアが含まれてもよい。

制御サブシステム２２はさらに、アクチュエータ５８及びセンサ６０と連通する１つ又は複数のコントローラ（図示せず）を備えることにより、センサ入力を受信及び処理し得るとともにアクチュエータ出力信号を送信し得る。コントローラは１つ又は複数の好適なプロセッサ及びメモリデバイス（図示せず）を備え得る。メモリは、エンジンシステム１０の機能の少なくとも一部を提供するとともにプロセッサにより実行され得るデータ及び命令の記憶域を提供するよう構成され得る。本方法の少なくとも一部分は、１つ又は複数のコンピュータプログラム及びメモリ内にルックアップテーブル、法則、アルゴリズム、マップ、モデルなどとして格納される様々なエンジンシステムデータ又は命令により可能となり得る。いずれの場合にも制御サブシステム２２は、センサ６０から入力信号を受信し、センサ入力信号を踏まえて命令又はアルゴリズムを実行し、及び好適な出力信号を様々なアクチュエータ５８に送信することにより、エンジンシステムパラメータを制御し得る。

制御サブシステム２２は、コントローラに１つ又は複数のモジュールを備え得る。例えば、トップレベルエンジン制御モジュール６２が任意の好適なエンジンシステム入力信号を受信及び処理し得るとともに出力信号を吸入制御モジュール６４、燃料制御モジュール６６、及び任意の他の好適な制御モジュール６８に伝達する。以下でより詳細に考察されるであろうとおり、トップレベルエンジン制御モジュール６２はエンジンシステムパラメータセンサ６０の１つ又は複数からの入力信号を受信及び処理して任意の好適な方法で総ＥＧＲ率を推定し得る。モジュール６２、６４、６６、６８は、図示されるとおり別個であってもよく、又は１つ若しくは複数のモジュールに統合されるか、若しくは組み合わされてもよく、任意の好適なハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェアを含み得る。

ＥＧＲ率を推定する様々な方法が当業者に知られている。本明細書で使用されるとき、語句「総ＥＧＲ率」はその構成パラメータの１つ又は複数を含むとともに、次の方程式により表すことができ、

式中、
ＭＡＦは吸入サブシステムへの新気質量流量であり、
Ｍ_ＥＧＲは吸入サブシステムへのＥＧＲ質量流量であり、
Ｍ_ＥＮＧはエンジンへの吸入ガス質量流量であり、及び
ｒ_ＥＧＲはエンジンに流入する吸入ガスのうち再循環された排気ガスに由来する部分を含む。

上記の方程式から、総ＥＧＲ率は、新気質量流量センサ及びセンサ又はその推定値からの吸入ガス質量流量を使用して、又は総ＥＧＲ率それ自体の推定値及び吸入ガス質量流量を使用して計算され得る。いずれの場合にも、トップレベルエンジン制御モジュール６２は好適なデータ入力を備えて１つ又は複数の質量流量センサ計測値又は１つ又は複数のエンジンシステムモデルに対する入力としての推定値から総ＥＧＲ率を直接推定し得る。

本明細書で使用されるとき、用語「モデル」には、ルックアップテーブル、マップ、公式、アルゴリズムなどの変数を使用するものを表す任意の構築が含まれ得る。モデルは、任意の所与のエンジンシステムの正確な設計及び性能仕様に特有且つ特定のアプリケーションであり得る。一例において、エンジンシステムモデルはまた、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き得る。エンジンシステムモデルはエンジンパラメータが変化するごとに更新され得るとともに、エンジン速度、並びに吸気圧、温度、及び一般ガス定数により決定され得るエンジン吸気密度を含む入力を使用する多次元ルックアップテーブルであり得る。

総ＥＧＲ率は、直接的に、又はその構成要素を介して間接的に、推定又は感知される空気質量流量、Ｏ_２、又はエンジンシステム温度などの１つ又は複数のエンジンシステムパラメータと相関し得る。かかるパラメータは、総ＥＧＲ率との相関について任意の好適な方式で分析され得る。例えば、総ＥＧＲ率は数式上、他のエンジンシステムパラメータと関連し得る。別の例において、エンジンキャリブレーション又はモデリングから、総ＥＧＲ率は経験的及び統計的に、他のエンジンシステムパラメータと関連し得る。いずれの場合にも、総ＥＧＲ率が任意の他のエンジンシステムパラメータと確実に相関していることが認められる場合、当該相関は数式的に、経験的に、音響的に等、モデル化され得る。例えば、経験的モデルは好適な試験から開発され得るとともに、総ＥＧＲ率値において他のエンジンシステムパラメータ値と処理し得るルックアップテーブル、マップ、公式、アルゴリズムなどを挙げることができる。

従って、総ＥＧＲ率及び／又は個別のＨＰ及び／又はＬＰ ＥＧＲ流量の直接的なセンサ計測値の代わりとしてエンジンシステムパラメータが使用され得る。従って、総ＥＧＲ、ＨＰ ＥＧＲ、及びＬＰ ＥＧＲ流量センサが不要となるため、エンジンシステムの費用及び重量を節減し得る。かかるセンサが不要であることにより、他のセンサ関連ハードウェア、ソフトウェア、並びに配線、コネクタピン、コンピュータ処理電源及びメモリなどの費用もまた不要となる。

また、トップレベルエンジン制御６２モジュールが好ましくは、ターボチャージャ給気圧設定値及び目標総ＥＧＲ設定値を計算するとともに、それらの設定値を吸入制御モジュール６４に送信し得る。同様に、トップレベルエンジン制御モジュール６２は好適なタイミング及び燃料注入設定値を計算するとともにそれらを燃料制御モジュール６６に送信し得るし、及び他の設定値を計算するとともにそれらを他の制御モジュール６８に送信し得る。燃料制御モジュール６６及び他の制御モジュール６８がかかる入力を受信及び処理し得るとともに、燃料インジェクタ、燃料ポンプ、又は他の装置などの任意の好適なエンジンシステム装置に対する好適なコマンド信号を生成し得る。

あるいは、トップレベルエンジン制御モジュール６２は、目標総ＥＧＲ設定値ではなく、給気圧設定値及び総吸気質量流量設定値（破線で示されるとおり）を計算及び送信してもよい。この代替例においては、続いて総ＥＧＲ設定値が空気質量流量設定値から決定され得、これは実際の総ＥＧＲ率が実際の質量流量センサの読み取り値から推定される場合とほぼ同様の方法による。第２の代替例においては、全制御方法を通じて空気質量流量が総ＥＧＲ率に代わり得る。これにより使用されるデータのタイプ並びにＨＰ及びＬＰ ＥＧＲ流量目標値の設定方法が変わるものの、コントローラの基本構成及び制御方法のフローは同じである。

吸入制御モジュール６４は、トップレベルエンジン制御モジュール６２から受信する設定値に加え、任意の好適なエンジンシステムパラメータ値を受信し得る。例えば、吸入制御モジュール６４は、ターボチャージャ給気圧などの吸入及び／又は排気サブシステムパラメータ値、及び質量流量を受信し得る。吸入制御モジュール６４は、受信したパラメータ値を処理し得るトップレベル吸入制御サブモジュール７０を備え得るとともに、ＬＰ及びＨＰ ＥＧＲ設定値などの任意の好適な出力、及びターボチャージャ設定値を、それぞれＬＰ ＥＧＲ制御サブモジュール７２、ＨＰ ＥＧＲ制御サブモジュール７４、及びターボチャージャ制御サブモジュール７６に送信し得る。ＬＰ ＥＧＲ制御サブモジュール７２、ＨＰ ＥＧＲ制御サブモジュール７４、及びターボチャージャ制御サブモジュール７６は、かかる吸入制御サブモジュール出力を処理し得るとともに、ＬＰ ＥＧＲ弁５４及び排気絞り弁４２、ＨＰ ＥＧＲ弁５０及び吸気絞り弁３２、及び１つ又は複数のターボチャージャアクチュエータ１９などの様々なエンジンシステム装置に対する好適なコマンド信号を生成し得る。様々なモジュール及び／又はサブモジュールは図示されるとおり別個であってもよく、又は１つ又は複数の複合モジュール及び／又はサブモジュールとして統合されてもよい。

例示的方法
ここではＬＰ及びＨＰ ＥＧＲの制御方法が提供され、これは上記のエンジンシステム１０の動作環境内で１つ又は複数のコンピュータプログラムとして実行され得る。当業者は、本方法が他の動作環境内の他のエンジンシステムを使用して実行されてもよいこともまた認識するであろう。ここで図３を参照すると、例示的方法３００がフローチャートの形式で示されている。

ステップ３０５に示されるとおり、方法３００は任意の好適な様式で開始され得る。例えば、方法３００は図１のエンジンシステム１０のエンジン１２の始動から開始されてもよい。

ステップ３１０において、新気がエンジンシステムの吸入サブシステムに引き込まれ得るとともに、吸入ガスが吸入サブシステムを通じてエンジンシステムのエンジンに導入される。例えば、新気は吸入システム１４の入口２６に引き込まれ得るとともに、吸入ガスは吸気マニホルド３４を通じてエンジン１２に導入され得る。

ステップ３１５において、排気ガスがエンジンシステムの排気サブシステムを通じてエンジンから排出され得る。例えば、排気ガスは排気マニホルド３６を通じてエンジン１２から排出され得る。

ステップ３２０において、排気ガスが排気サブシステムから高圧又は低圧ＥＧＲ通路の一方又は双方を通じてエンジンシステムの吸入サブシステムへと再循環され得る。例えば、ＨＰ及びＬＰ排気ガスは、排気サブシステム１６から、ＨＰ ＥＧＲ通路４６及びＬＰ ＥＧＲ通路４８を通じて吸入サブシステム１４へと再循環されてもよい。

ステップ３２５において、総ＥＧＲ率の指標となる１つ又は複数の代替パラメータが感知され得る。例えば、代替パラメータとしては、空気質量流量、Ｏ_２、及び／又はエンジンシステム温度を挙げることができ、これらはエンジンシステム１０のそれぞれのセンサ６０により計測され得る。

ステップ３３０において、目標総ＥＧＲ率は排出ガス基準に適合するよう決定され得る。例えば、トップレベルエンジン制御モジュール６２は、任意の好適なエンジンシステムモデルを使用して現在のエンジン動作パラメータを所望の総ＥＧＲ率値と相互参照することにより、所定の排出基準に適合し得る。本明細書で使用されるとき、用語「目標」には、単一の値、複数の値、及び／又は任意の値の範囲が含まれる。また、本明細書で使用されるとき、用語「基準」には単数形及び複数形が含まれる。然るべきＥＧＲ率を決定するために使用される基準の例としては、速度及び負荷に基づく較正表、シリンダ温度目標値を決定するとともにＥＧＲ率に変換するモデルに基づく手法及び過渡動作又は定常状態動作などの動作条件が挙げられる。米国環境保護庁（Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ａｇｅｎｃｙ：ＥＰＡ）などの環境当局により絶対排出基準が規定され得る。

ステップ３３５において、目標ＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比が決定され、１つ又は複数の他のエンジンシステム基準、例えば燃費目標値、エンジンシステム性能の照準、又はエンジンシステムの保護又は保守規格などが、ステップ３３０において決定される目標総ＥＧＲ率による制約に応じて最適化され得る。当業者は、目標比が、比の構成要素のうちの一方、他方、又は双方を決定することによって決定され得ることを理解するであろう。例えば、目標ＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比は、ＨＰ ＥＧＲパーセンテージ、ＬＰ ＥＧＲパーセンテージ、又はその双方を決定することによって決定され得る。いずれの場合にも、ステップ３３５は、図１１〜１５、及びそれに付随する、本明細書において以下に記載される説明と併せて実行され得る。

ステップ３４０において、ステップ３３５において決定される目標ＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比に従い、個別のＨＰ ＥＧＲ及び／又はＬＰ ＥＧＲ設定値が生成され得る。

ステップ３４５において、ＨＰ及びＬＰ ＥＧＲ設定値に対応する目標ＨＰ及びＬＰ ＥＧＲ開度が決定され得る。例えば、開ループコントローラがモデルを使用してＨＰ及びＬＰ ＥＧＲ設定値及び他のエンジンシステムパラメータを処理することにより、開度が生成され得る。

ステップ３５０において、先に上記で考察されたとおり任意の好適なエンジンシステムモデルに対する入力として使用される代替パラメータに応じて、総ＥＧＲ率が推定され得る。例えば、総ＥＧＲ率推定には、数式的又は経験的に代替パラメータを総ＥＧＲ率と相関付けるエンジンシステムモデルが含まれ得る。モデルが含むルックアップテーブル、マップなどは、ＥＧＲ率値を代替パラメータ値と相互参照し得るものであるとともに、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き得る。いずれの場合にも、実際に個別のＨＰ及び／又はＬＰ ＥＧＲ流量センサ又は複合型総ＥＧＲ流量センサを使用して総ＥＧＲ率が直接計測されることはない。

ステップ３５５において、個別のＨＰ ＥＧＲ及び／又はＬＰ ＥＧＲ率の一方又は双方が、推定された総ＥＧＲ率を伴う閉ループ制御を使用して調整され得る。ＨＰ及び／又はＬＰ ＥＧＲ率は、それぞれＨＰ及び／又はＬＰ ＥＧＲ設定値又は弁及び／又はスロットル開度のいずれか又は双方の閉ループ制御を介して調整されてもよい。例えば、及び以下でより詳細に考察されるであろうとおり、閉ループコントローラが推定された総ＥＧＲ率をプロセス変数入力として、及び総ＥＧＲ率設定値を設定値入力として処理し、それによりＨＰ及び／又はＬＰ ＥＧＲ設定値出力トリムコマンドが生成され得る。従って、目標総ＥＧＲ率は好ましくはＨＰ及び／又はＬＰ ＥＧＲ率に対する閉ループ調整により閉ループ制御される。かかる調整により実際のＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比が変化し得る。

ステップ３６０において、ステップ３５０からのＨＰ ＥＧＲ及びＬＰ ＥＧＲ開度が、１つ又は複数のＨＰ ＥＧＲ弁、ＬＰ ＥＧＲ弁、吸気絞り弁、又は排気絞り弁にそれぞれ適用され得る。ＨＰ及び／又はＬＰ ＥＧＲ開度は開ループ制御ブロックの下流で直接的に、又は開ループ制御ブロックの上流で設定値調整を介して間接的に調整される。

例示的制御フロー
ここで図４の制御ダイアグラムを参照すると、図３の制御方法３００の一部がＥＧＲ制御フロー４００としてブロック図の形式で示されている。制御フロー４００は、例えば図２の例示的制御サブシステム内で、及びより詳細には、その吸入制御モジュール６４内で実行され得る。従って図４は、ＨＰ ＥＧＲ制御サブモジュール又はブロック７４、ＬＰ ＥＧＲ制御サブモジュール又はブロック７２及びターボチャージャブースト制御サブモジュール又はブロック７６を示す。同様に、最適化ブロック４０２、ＥＧＲ率推定部ブロック４０４、及びＥＧＲ率閉ループ制御ブロック４０６もまた、吸入制御モジュール６４内、及びより詳細には、図２のトップレベル吸入制御サブモジュール７０内で実行され得る。

第一に、及び図５Ａ〜５Ｃも参照すると、実総ＥＧＲ率推定部ブロック４０４は好ましくは、エンジン負荷、エンジン速度、ターボチャージャ給気圧、及び／又はエンジンシステム温度などの他の標準的なエンジンシステムパラメータに加え、実際の総ＥＧＲ率の代替パラメータを使用して実行され得る。例えば、図５Ａは代替パラメータが空気質量流量４１４ａであり得ることを示し、これは任意の好適な空気質量流量推定値又は吸気質量流量センサなどからの読み取り値から得ることができる。別の例において、図５Ｂは代替パラメータが、吸入サブシステム１４に配置されるＯ_２センサのようなＯ_２センサなどからの酸素パーセンテージ４１４ｂであり得ることを示す。例えば、Ｏ_２センサは全領域空燃比センサ（ＵＥＧＯ）であってもよく、これは吸気マニホルド３４に位置し得る。さらなる例において、図５Ｃは代替パラメータが、温度センサから得られる吸入サブシステム及び排気サブシステム温度４１４ｃであり得ることを示す。例えば、空気入口温度センサなどからの吸気温度、排気温度センサなどからの排気温度、及び吸気マニホルド温度センサなどからのマニホルド温度が使用され得る。上記のいずれの手法においても、実総ＥＧＲ率４１６は１つ又は複数の代替パラメータタイプから推定され得る。

第二に、及び再び図４を参照すると、最適化ブロック４０２が様々なエンジンシステム入力を受信及び処理して最適なＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比を特定し得るとともに当該比に従いＨＰ ＥＧＲ設定値を生成し得る。例えば、最適化ブロック４０２は、エンジンシステム１０の対応するセンサなどからエンジン負荷信号４０７及びエンジン速度信号４０８を受信し得る。エンジン負荷信号４０７としては、マニホルド圧力、燃料注入流量等の任意のパラメータを挙げることができる。最適化ブロック４０２はまた、トップレベルエンジン制御モジュール６２などから総ＥＧＲ率設定値４１８も受信し得る。最適化ブロック４０２は、図１１〜１５、及びそれに付随する、本明細書において以下に記載される説明と併せて実行され得る。

最適化ブロック４０２は、最適なＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比を特定するとともに対応するＨＰ ＥＧＲ設定値を生成するうえで燃費基準を優先させ得る。燃費最適化により、最適化ブロック４０２は任意の好適な正味ターボチャージャ効率モデルを含んでもよく、これはポンプ損失、並びにタービン及びコンプレッサ効率などの様々なパラメータを包含する。効率モデルは、エンジン吸入サブシステム１４の原理に基づく数学的表現、一組のエンジンシステム較正表などを含み得る。燃費基準を満たすよう所望のＥＧＲ比を決定するために使用される基準の例としては、燃費に負の影響を及ぼす傾向のある吸気又は排気スロットルの閉鎖の必要なしに総ＥＧＲ率の達成が可能な比の設定を挙げることができ、又はこの比が最高燃費に最適な吸入空気温度を達成するよう調整され得る。

最適化ブロック４０２はまた、燃費基準より、任意の好適な目的上の他のエンジンシステム基準の最適化を優先し得る。例えば、燃費基準よりＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比の提供が優先されてもよく、この比により運転者の車両加速要求に応えるトルク出力の増加など、エンジンシステム性能の向上が提供される。この場合、コントローラについてはＬＰ ＥＧＲの割合がより高いほどターボチャージャの高速化が可能となり、ターボラグが低減されるため有利であり得る。別の例において、異なるＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比の提供が優先されることにより、ターボチャージャの過速条件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など、エンジンシステム１０が保護され得る。さらなる例において、別のＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比の提供が優先されることにより、吸入又は排気サブシステム温度に作用するなどしてエンジンシステム１０が保守され得る。例えば、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し得るとともに、吸入温度を低下させてエンジン１２を冷却し得る。さらなる例として、吸入空気温度を制御することにより入口吸入通路において形成する可能性のある凝縮水を低減し得る。

いずれの場合にも、最適化ブロック４０２はそのモデルに従い入力を処理して目標ＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比を決定するとともに、次にＨＰ ＥＧＲ設定値４２０を生成し、これが下流のＨＰ ＥＧＲ制御ブロック７４及び演算ノード４２２に供給され、演算ノード４２２はトップレベルエンジン制御モジュール６２から総ＥＧＲ率設定値４１８もまた受信することでＬＰ ＥＧＲ設定値４２４がもたらされる。

第三に、及びなお図４を参照すると、総ＥＧＲ率閉ループ制御ブロック４０６は、ＰＩＤコントローラブロックなどの総ＥＧＲ率を制御するための任意の好適な閉ループ制御手段であり得る。閉ループ制御ブロック４０６は設定値入力４０６ａを含んでトップレベルエンジン制御モジュール６２から目標総ＥＧＲ率設定値を受信するとともに、さらにプロセス変数入力４０６ｂを含んで推定部ブロック４０４から実総ＥＧＲ率推定値を受信する。総ＥＧＲ率制御ブロック４０６はこれらの入力を処理してフィードバック制御信号又はトリムコマンド４０６ｃを生成し得るが、これは別の演算ノード４２６でＬＰ ＥＧＲ設定値４２４と合計され下流でＬＰ ＥＧＲ制御ブロック７２において入力される。かかるトリム調整は同様に、又は代替的に、ＬＰ ＥＧＲ弁及び／又は排気絞り弁パーセンテージ開放コマンドに対する調整として計算され得るとともにＬＰ ＥＧＲ開ループ制御ブロック７２の後に加算され得る。従って、制御ブロック４０６及び関連ノードは、開ループ制御ブロック７２とその下流側で通信することによっても弁及びスロットル開度に好適な設定値を調整し得るであろう。

ＨＰ ＥＧＲ流量は開ループ制御されるのみであり得ることから、目標総ＥＧＲ率を達成するためＬＰ ＥＧＲ流量又はＬＰ ＥＧＲ率が閉ループ制御ブロック４０６により調整され得る。より具体的には、排気エミッション及びエンジン燃費は双方とも総ＥＧＲ率に大きく依存し、且つそれほどではないにせよＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比にもある程度依存するため、最大限に制御するべく総ＥＧＲ率が閉ループ制御され得る一方、最大限の費用効果及び効率のためＨＰ及び／又はＬＰ ＥＧＲ率及び／又はＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比が少なくとも部分的に開ループ制御され得る。これらの開ループ制御ブロック７２、７４は、良好な応答時間を提供し、コントローラの相互依存性を低減し、且つセンサ信号の過渡性及び外乱の影響を低減する。これは一例示的手法であるが、以下では図８〜１０を参照して他の手法が考察される。

第四に、ＬＰ ＥＧＲ制御ブロック７２及びＨＰ ＥＧＲ制御ブロック７４は、ターボチャージャ給気圧４０９並びにエンジン負荷入力４０７及びエンジン速度入力４０８に加え、それらの各ＬＰ及びＨＰ ＥＧＲ設定値を受信し得る。ＬＰ ＥＧＲ制御ブロック７２及びＨＰ ＥＧＲ制御ブロック７４はかかる入力を受信してそれらの各ＬＰ及びＨＰ ＥＧＲアクチュエータを開ループ又はフィードフォワード制御し得る。例えば、ＬＰ ＥＧＲ制御ブロック７２及びＨＰ ＥＧＲ制御ブロック７４は、ＬＰ ＥＧＲ弁コマンド４３０及び／又は排気スロットルコマンド４３２、及びＨＰ ＥＧＲ弁コマンド４３８及び／又は吸気スロットルコマンド４４０を出力し得る。ＬＰ ＥＧＲ制御ブロック７２及びＨＰ ＥＧＲ制御ブロック７４は、１つ又は複数のモデルを使用してＨＰ及びＬＰ ＥＧＲ流量を好適なＨＰ及びＬＰ ＥＧＲ弁及び／又はスロットル位置と相関付ける。

図６Ａ及び６Ｂに示されるとおり、ＬＰ ＥＧＲ制御ブロック７２及びＨＰ ＥＧＲ制御ブロック７４は様々な開ループ制御モデルを含み得る。例えば、ＬＰ ＥＧＲ制御ブロック７２は任意の好適なモデル４２６を含むことでＬＰ ＥＧＲ設定値４２４をＬＰ ＥＧＲ弁位置と相関付け、目標ＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比の達成を支援し得る。また、ＬＰ ＥＧＲ制御ブロック７２は任意の好適なモデル４２８を含むことでＬＰ ＥＧＲ設定値４２４を排気スロットル位置と相関付け、目標ＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比の達成を支援し得る。モデル４２６、４２８は、エンジン負荷４０７、エンジン速度４０８、及びターボチャージャ給気圧４０９などの任意の好適な入力を受信し得る。モデル４２６、４２８は、実行されるとそれぞれＬＰ ＥＧＲ弁コマンド４３０及び／又は排気スロットルコマンド４３２を生成し得るが、これらはそれぞれのアクチュエータにより使用される。アクチュエータは開ループモードで動作してもよく、又はアクチュエータ位置を計測するための任意の好適なセンサと動作上連結されるとともにコマンドを調整して目標パーセンテージを達成してもよいことに留意されたい。

同様に、ＨＰ ＥＧＲ制御ブロック７４は任意の好適なモデル４３４を含むことでＨＰ ＥＧＲ設定値４２０をＨＰ ＥＧＲ弁位置と相関付け、目標ＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比の達成を支援し得る。また、ＨＰ ＥＧＲ制御ブロック７４は任意の好適なモデル４３６も含むことでＨＰ ＥＧＲ設定値４２０を吸気スロットル位置と相関付け、目標ＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比の達成を支援し得る。さらに、モデル４３４、４３６は、エンジン負荷４０７、エンジン速度４０８、及びターボチャージャ給気圧４０９などの任意の好適な入力を受信し得る。モデル４３４、４３６は、実行されるとそれぞれＨＰ ＥＧＲ弁コマンド４３８及び／又は吸気スロットルコマンド４４０を生成し、これらはそれぞれのアクチュエータにより使用される。

図７は、目標総ＥＧＲ率に対する例示的ＬＰ ＥＧＲ弁及び排気スロットル開度のグラフを示す。示されるとおり、絞り弁４２は約０％ＥＧＲにおいて実質的に１００％開放されているとともに、約７０％ＥＧＲまでは開放されたままである。ＬＰ ＥＧＲ弁５４は約０％ＥＧＲから約７０％ＥＧＲまで徐々に開放され、その後実質的に１００％開放される。単一の組み合わされたＬＰ ＥＧＲ及び排気絞り弁が今しがた記載したような弁開放を実質的に達成し得る限り、２つの別個の弁ではなく、かかる一体の弁装置が使用され得る。

再び図４を参照すると、ターボチャージャブースト制御ブロック７６は、好適なＰＩＤ制御ブロックなどの、ターボチャージャアクチュエータを調整して安全なターボ動作範囲内で目標給気圧を達成するための任意の好適な閉ループ制御手段であり得る。制御ブロック７６は設定値入力７６ａを含むことでトップレベルエンジン制御モジュール６２からブースト設定値を、及びターボチャージャブーストセンサから実給気圧入力７６ｂを受信し得る。制御ブロック７６はこれらの入力を処理し得るとともに可変タービンジオメトリコマンド４４４などの任意の好適なターボチャージャコマンド出力を生成してターボチャージャ１８の可変ベーンを調整し得る。

ここで図８を参照すると、好ましい制御フロー４００の代わりに代替的制御フロー８００が使用され得る。この実施形態は図４の実施形態と多くの点で類似しているとともに、実施形態間で同じ数字は、図面のいくつかの図を通じて同様の、又は対応する要素をほぼ示す。加えて、前の実施形態の記載が参照により援用されるとともに、ここでは基本的に共通の主題は繰り返されないものとする。

代替的制御フロー８００はＬＰ ＥＧＲではなくＨＰ ＥＧＲの閉ループ調整を含み得る。換言すれば、ＬＰ ＥＧＲ設定値４２４’ではなくＨＰ ＥＧＲ設定値４２０’が調整されることにより総ＥＧＲ率が制御され得る。従って、閉ループ制御ブロック４０６は制御信号を生成してＨＰ ＥＧＲ率を−ＬＰ ＥＧＲ率ではなく−調整し得る。制御戦略のこの変更に適合させるため、最適化ブロック４０２’が提供され、ＨＰ ＥＧＲ設定値４２０ではなくＬＰ ＥＧＲ設定値４２４’が出力され得る。かかるトリム調整は同様に、又は代替的に、ＨＰ ＥＧＲ弁及び／又は吸気絞り弁パーセンテージ開放コマンドに対する調整として計算され得るとともにＨＰ ＥＧＲ開ループ制御ブロック７４の後に加算され得る。従って、制御ブロック４０６及び関連ノードは開ループ制御ブロック７４とその下流側で通信することによっても弁及びスロットル開度について好適な設定値を調整し得るであろう。それ以外は、フロー８００はフロー４００と実質的に同様である。

ここで図９を参照すると、好ましい制御フロー４００の代わりに第２の制御フロー９００が使用され得る。この実施形態は図４の実施形態と多くの点で類似しているとともに、実施形態間で同じ数字は、図面のいくつかの図を通じて同様の、又は対応する要素をほぼ示す。加えて、前の実施形態の記載が参照により援用されるとともに、ここでは基本的に共通の主題は繰り返されないものとする。

第２の制御フロー９００において、閉ループ制御がＨＰ及びＬＰ ＥＧＲ設定値と同じ比率でＨＰ及びＬＰ ＥＧＲ率に割り当てられ得る。換言すれば、ＨＰ及びＬＰ ＥＧＲ率は双方ともそれらの各ＨＰ及びＬＰ ＥＧＲ設定値に応じて閉ループ調整される。

制御戦略のこの変更を促進するため、閉ループ制御ブロック４０６はそのトリムコマンド４０６ｃを、フロー４００のように上流演算ノード４２６を介してＬＰ ＥＧＲ制御ブロック７２のみに出力することはないかもしれない。むしろ、トリムコマンドはＬＰ ＥＧＲ制御ブロック７２及びＨＰ ＥＧＲ制御ブロック７４の双方に出力され得る。この変更をさらに促進するため、比例演算ブロック９５０、９５２がそれぞれＨＰ及びＬＰ ＥＧＲ設定値及び総ＥＧＲ設定値４１８を受信し得る。演算ブロック９５０、９５２からの比例出力は乗算演算ブロック９５４、９５６で受信され得るが、それらに対し閉ループトリムコマンド４０６ｃが比例割当てされる。乗算出力は下流演算ノード４２６、９２６でＬＰ及びＨＰ ＥＧＲ設定値と合計され、下流でＬＰ ＥＧＲ制御ブロック７２及びＨＰ ＥＧＲ制御ブロック７４において入力される。好適なチェックが演算ブロック内で実施され、総ＥＧＲ率設定値が０のときに０で除算されることが回避され得る。それ以外の点では、フロー９００はフロー４００及び／又は８００と実質的に同様である。

ここで図１０を参照すると、好ましい制御フロー４００に代わり第３の例示的制御フロー１０００が使用され得る。この実施形態は図４の実施形態と多くの点で類似しているとともに、実施形態間で同じ数字は、図面のいくつかの図を通じて同様の、又は対応する要素をほぼ示す。加えて、前の実施形態の記載が参照により援用されるとともに、ここでは基本的に共通の主題は繰り返されないものとする。

第３の制御フロー１０００において、閉ループ制御はＬＰ ＥＧＲ開ループ制御ブロック７２とＨＰ ＥＧＲ開ループ制御ブロック７４との間を任意の所与の瞬間のエンジン動作条件に応じて交互に切り換えられ得る。換言すれば、ＨＰ又はＬＰ ＥＧＲ設定値のいずれも閉ループ制御により調整され得る。例えば、ＨＰ ＥＧＲが閉ループ制御されることにより、エンジンシステム温度が比較的高いとき、又は総ＥＧＲ率の急速な変更が必要とされるとき、又はターボチャージャ性能がそれほど重要ではないか、若しくは必要とされないときの、ターボチャージャでの凝縮が回避される。

制御戦略の変更を達成するため、閉ループ制御ブロック１００６は、フロー４００のように上流演算ノード４２６を介してＬＰ ＥＧＲ制御ブロック７２のみに出力を提供することはないかもしれない。むしろ、制御ブロック１００６は出力をＬＰ ＥＧＲ制御ブロック７２及びＨＰ ＥＧＲ制御ブロック７４の双方に提供し得る。閉ループ制御ブロック１００６は設定値入力１００６ａを含むことでトップレベルエンジン制御モジュール６２から目標総ＥＧＲ率設定値４１８を受信し得るとともに、さらにプロセス変数入力１００６ｂを含むことで推定部ブロック４０４から実総ＥＧＲ率推定値を受信し得る。総ＥＧＲ率制御ブロック１００６はこれらの入力を処理し、次の代替的トリムコマンド、すなわち演算ノード４２６においてＬＰ ＥＧＲ設定値４２４と合計して下流でＬＰ ＥＧＲ制御ブロック７２において入力するためのＬＰ ＥＧＲトリムコマンド１００６ｃ、及び別の演算ノード１０２６においてＨＰ ＥＧＲ設定値４２０と合計して下流でＨＰ ＥＧＲ制御ブロック７４において入力するためのＨＰ ＥＧＲトリムコマンド１００６ｄを生成し得る。制御ブロック１００６が２つの出力１０００ｃと１０００ｄとの間を切り換えられることによって、ＬＰ ＥＧＲ率又はＨＰ ＥＧＲ率が閉ループ制御ブロック１００６により調整され、目標総ＥＧＲ率が達成され得る。それ以外の点では、フロー１０００はフロー４００及び／又は８００と実質的に同様である。

上記の様々な例示的実施形態の１つ又は複数が次の利点の１つ又は複数を含み得る。第一に、何よりまず排出ガス規制に適合し、及び次にエンジン燃費及び性能を最適化するとともにエンジンシステムを保護及び保守するような方法で、総目標ＥＧＲ率がＨＰ及びＬＰ ＥＧＲ通路に割り当てられ得る。第二に、費用がかかり、エンジンシステムを複雑にし、故障モードを招く、個別の総ＥＧＲ、ＨＰ ＥＧＲ、又はＬＰ ＥＧＲ流量センサの使用が必要ない。第三に、１つの標準的閉ループ制御手段を使用して目標総ＥＧＲ率並びに個別のＨＰ及びＬＰ ＥＧＲ流量を制御し得るため、現行のエンジン制御アーキテクチャにおける実用的且つ費用効果の高い実現が可能となる。第四に、単一の共通アクチュエータにより制御される複合型ＬＰ ＥＧＲ弁及び排気絞り弁が使用され得るとともに、同様に、単一の共通アクチュエータにより制御される複合型ＨＰ ＥＧＲ弁及び吸気絞り弁もまた使用され得る。

ＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比の最適化
図１１〜１５Ｂは、高圧（ＨＰ）ＥＧＲ通路と低圧（ＬＰ）ＥＧＲ通路とを備えるターボチャージャ付き圧縮着火エンジンシステムにおける排気ガス再循環（ＥＧＲ）の制御方法の範囲内での、ＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比の最適化を示す。図４及び１１を参照すると、最適化ブロック４０２は、エンジン速度、エンジン負荷、及び／又は総ＥＧＲ率設定値などの様々なエンジンシステム入力を受信及び処理することにより、最適なＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比を特定及び／又は調整するとともに、その特定及び／又は調整された比に従いＨＰ ＥＧＲ設定値及びＬＰ ＥＧＲ設定値を生成し得る。例えば、定常状態でのシステム動作中における任意の所与の瞬間において、ＬＰ ＥＧＲ設定値とＨＰ ＥＧＲ設定値との合計は、総ＥＧＲ率設定値に対応し得る。より具体的には、総ＥＧＲ率設定値が３５％であるなら、ＨＰ ＥＧＲに対するＬＰ ＥＧＲの比が２．５：１のとき、ＨＰ ＥＧＲ設定値は２５％となり、且つＬＰ ＥＧＲ設定値は１０％となり得る。最適化ブロック４０２は、ターボチャージャ保護、排出ガス、燃費、及びエンジン性能を含むいくつかの異なるシステム目標又は基準のなかで優先順位を付与し得る。より具体的には、最適化ブロック４０２は、上記に列挙された順に優先度が低くなるものとして、これらの基準に優先順位を付与し得る。

図１１に示されるとおり、最適化ブロック４０２は、エンジン速度４０７及びエンジン負荷４０８などのシステム入力を受信し、その入力に基づきＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比を決定する比決定ブロック４７８を含み得る。最適化ブロックはまた、ＥＧＲ応答における遅延時間を補正するためのＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比動的補償ブロック４８０、及びＬＰ ＥＧＲ設定値及びＨＰ ＥＧＲ設定値を生成するためのブロック４７８、４８０の下流にある演算ノード４９６、４９７も含み得る。最適化ブロック４０２はまた、任意の他の好適なブロック、演算ノードなども含み得る。

比決定ブロック４７８は、ＬＰ ＥＧＲ及びＨＰ ＥＧＲに割り当てられる総ＥＧＲ率設定値のパーセンテージを決定し得る。ＥＧＲの情報源はＬＰ ＥＧＲ及びＨＰ ＥＧＲの２つのみであるため、それらのパーセンテージ上の寄与の合計は、少なくとも定常状態でのシステム動作中は最高で１００％となる。例えば、エンジンの低温動作中、比決定ブロック４７８は、ＬＰ ＥＧＲに対し総ＥＧＲ率の約１０％のみを、且つ、通常ＬＰ ＥＧＲより温度の高いＨＰ ＥＧＲに対し総ＥＧＲ率の約９０％を割り当てることにより、エンジンをより速く暖機することができる。他の動作モード中は、比決定ブロック４７８は、５０／５０、２０／８０等の任意の他のＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比に従い総ＥＧＲ率を割り当て得る。

ここで図１２を参照すると、比決定ブロック４７８は、定常状態システム動作条件に基づくモデルであり得る基本モデル４８２を含め、数種のモデルを含み得る。基本モデル４８２は、エンジン速度及びエンジン負荷、及び総ＥＧＲ設定値などの総合的なＥＧＲ情報など、様々なシステム動作条件に対応する信号又は値を受信し得る。本明細書で使用されるとき、用語「信号」は、センサからの電気又は電子信号、メモリからの値などを含む。実際のパラメータ値は、対応するパラメータセンサで計測されてもよく、又は、他のパラメータセンサ若しくはモデル、及び／又は同様のものによる計測値から推定されてもよい。基本モデル４８２は、１つ又は複数の式、テーブル、マップなどを用いてかかる入力を処理し、基本ＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比値、基本ＬＰ ＥＧＲ寄与パーセンテージを示す基本ＬＰ ＥＧＲ値、及び／又は基本ＨＰ ＥＧＲ寄与パーセンテージを示す基本ＨＰ ＥＧＲ値などの基本ＥＧＲ値を生成する。

基本モデル４８２は定常状態の暖機されたエンジン動作条件用に作成され得るとともに、１つ又は複数の目標を含み得る。例えば、一目標としては、ターボチャージャを通じた空気及び排気の最適フローの提供に基づく燃費の最大化を挙げることができる。別の目標としては、エンジン高負荷時などにおいて、十分な量の排気ガスをターボチャージャタービンに送り込み、それによってエンジン最大出力及びトルクが生じるよう十分な吸気マニホルド圧力を達成することを挙げることができる。

基本モデル４８２は任意のシステム動作条件を示す信号を受信し得るが、好ましくは上述されるものなどの、限定された信号セットを受信する。これにより、より多くの変数を含み、且つそのような多数の変数の相互作用に起因してより複雑性が高いモデルと比較して、基本モデル４８２を比較的単純で、ひいては比較的信頼性の高いものとすることが可能となる。例えば、モデル４８２はまた、ターボチャージャ速度、ターボチャージャ温度、ターボチャージャ給気圧、エンジン冷却液温度、誘導温度等を含む他の変数も含み得る。しかしながら、好ましくはかかる変数は、過渡負荷調整モデル４８４、誘導温度調整モデル４８６、及びターボチャージャ保護調整モデル４８８などの、比決定ブロック４７８の調整モデルにおいて用いられ得る。調整モデル４８４、４８６、４８８は調整値を出力することができ、この調整値が基本モデル４８２からの基本ＥＧＲ値を修正又は調整し得る。例えば、調整モデルは、ＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比調整値、ＬＰ ＥＧＲ寄与パーセンテージに対する調整を示すＬＰ ＥＧＲ調整値、及び／又はＨＰ ＥＧＲ寄与パーセンテージに対する調整を示すＨＰ ＥＧＲ調整値を出力し得る。

ここで図１３を参照すると、過渡負荷調整モデル４８４は、エンジン加速時などにおいて、燃焼ガス（空気及び／又はＥＧＲガス）がエンジンに供給され得る速度を高めるために提供され得る。ディーゼルエンジンが過渡動作中に供給することのできる出力及びトルクの量は、通常、エンジンが利用可能な空気によって制限されるため、空気供給の応答が向上すると、より良好なエンジン出力又は加速応答性につながる。ターボチャージャは通常、ウェイストゲートバルブの調整、タービン又はコンプレッサベーンの調整などを介して、エンジンへの空気の供給を変化させるために用いられる主要な手段である。しかし、ターボチャージャコンプレッサがエンジンに圧送することのできる空気量に影響を及ぼす第一の要因は、ターボチャージャタービンを通じて流れる排気ガスに含まれるガスの流量、温度、及び圧力の形態のエネルギ量である。ＨＰ ＥＧＲはターボチャージャタービンに動力を供給せず、一方でＬＰ ＥＧＲは動力を供給するため、この調整モデル４８４は、例えば、目標給気圧（エンジン空気）がエンジンに供給される実際の空気より高温であると判断されるとき、ＬＰ ＥＧＲ値に対して正の調整を引き起こし得る。

さらに図１３を参照すると、調整モデル４８４は、目標ターボチャージャ給気圧値及び／又は目標誘導流量値を決定するための目標負荷応答モデル４８４ａ、かかる目標値を実際のターボチャージャ給気圧値又は誘導流量値と比較するための演算ノード４８４ｂ、及びブースト又は誘導の目標値と実測値との差に基づきＬＰ ＥＧＲ調整値を決定するためのターボチャージャ給気圧及び／又は誘導流量調整モデル４８４ｃを含み得る。目標負荷応答モデル４８４ａは任意の式、ルックアップテーブル、マップなどであってもよく、これは、エンジン負荷４０７、又はエンジン速度４０８などのシステム動作条件入力を受信するとともに、かかる入力を処理して対応する目標ブースト値又は誘導流量値を演算ノード４８４ｂに出力する。演算ノード４８４ｂは、目標給気圧又は誘導流量が実際の給気圧又は誘導流量より大きいとき、実際の給気圧値又は誘導流量値を減算して差分値を調整モデル４８４ｃに渡す減算ノードであってもよい。調整モデル４８４ｃは差分値及び任意の他の好適なシステムパラメータを受信し、かかるデータを１つ又は複数の式、マップ、テーブルなどにより処理することにより、第１のＬＰ ＥＧＲ調整値を生成する。従って、ＨＰ ＥＧＲ値及びＬＰ ＥＧＲ値をより大きいＬＰ ＥＧＲの方に調節すると、給気圧をより速く上昇させ得る。

ここで図１４を参照すると、誘導温度調整モデル４８６は、ＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比を変えることによって誘導温度を修正するために提供され得る。ＨＰ ＥＧＲ温度は通常、ＬＰ ＥＧＲ温度より大幅に高いため、この目標は通常、達成するのは比較的容易である。調整モデル４８６は、目標誘導温度値を決定するための目標誘導温度モデル４８６ａ、目標値を実際の誘導温度値と比較するための演算ノード４８６ｂ、及び目標値と実測値との差に基づきＬＰ ＥＧＲ調整値を決定するためのＬＰ ＥＧＲ調整モデル４８６ｃを含み得る。目標誘導温度モデル４８６ａは、任意の式、ルックアップテーブル、マップなどであってよく、これはエンジン冷却液温度などのシステム動作条件入力を受信するとともに、かかる入力を処理して対応する好ましい誘導温度値を演算ノード４８６ｂに出力し得る。演算ノード４８６ｂは、目標誘導温度が実際の誘導温度より高いとき、実際の誘導温度値を減算して差分値を調整モデル４８６ａに渡す減算ノードであってもよい。調整モデル４８６ａは差分値及び任意の他の好適なシステムパラメータを受信し、かかるデータを用いて１つ又は複数の式、マップ、テーブルなどによって処理されることにより、第２のＬＰ ＥＧＲ調整値を生成し得る。

調整モデル４８６はまた、誘導サブシステムにおける種々の箇所における誘導温度も制御し得る。例えば、ＬＰ ＥＧＲがターボチャージャコンプレッサの上流で吸気と混合される場合、誘導温度を制御することが望ましいといえる。これは特に、ＬＰ ＥＧＲ温度が低過ぎる場合に有害な凝結が生じ得る動作条件時に当てはまり得る。特定の例において、２００５年１２月９日出願の米国仮特許出願第６０／７４８，８９４号明細書は、有害な凝結がいつ起きるかを計算し、ＬＰ ＥＧＲバイパス弁を制御してかかる状況を回避する方策を開示している。前述の特許出願は、本明細書の譲受人に譲渡されており、本明細書によって全体として参照により本明細書中に援用される。調整モデル４８６は、ＬＰ ＥＧＲバイパス弁の制御に代えて、又はそれに加えて、前述の特許出願と同じ計算を用いることによりＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比を調整し得る。従って、ＨＰ ＥＧＲ値及びＬＰ ＥＧＲ値は、ＥＧＲ冷却器及び／又はターボチャージャコンプレッサでの凝結を回避し、且つより温度の高い吸入ガスをエンジンに提供するように調節され得る。

ここで図１５Ａを参照すると、ターボチャージャを過回転及び過剰温度から保護するため、ターボチャージャ保護調整モデル４８８が提供され得る。例えば、調整モデル４８８は、ＬＰ ＥＧＲを調整してターボチャージャの破損を回避するターボチャージャ過回転保護モデル４８８ａを含み得る。過回転保護モデル４８８ａは演算ノード４８８ｂから差分値を受信してもよく、これは最高限度ターボチャージャ速度信号及び実際のターボチャージャ速度信号を受信し、それらを比較し得る。演算ノード４８８ｂは減算ノードであってもよく、そこでは実際のターボチャージャ速度信号が最高限度ターボチャージャ速度信号から減算され、保護モデル４８８ａに送られる差分値が求められ得る。最高限度ターボチャージャ速度信号は、トップレベルエンジン制御モジュール若しくは任意の他の好適な場所にあるメモリか、又は他の何らかのモデルなどから入り得る。実際のターボチャージャ速度信号は、ターボチャージャ速度センサ若しくは任意の他の好適な速度センサ、又はトップレベルエンジン制御モジュール若しくは他の場所から入り得る。保護モデル４８８ａは、演算ノード４８８ｂからの差分値及びエンジン速度などの任意の他の好適なシステムパラメータを受信することができ、かかるデータを用いて処理されることにより、例えばターボチャージャの速度を低減するための第３のＬＰ ＥＧＲ調整を生じ得る。

別の例において、ここで図１５Ｂを参照すると、代替的調整モデル４８８’は、ＬＰ ＥＧＲを調整してターボチャージャコンプレッサの破損を回避し得るターボチャージャコンプレッサ先端保護モデル４８８ｃを含み得る。コンプレッサ先端保護モデル４８８ｃは別の演算ノード４８８ｄから差分値を受信することができ、その別の演算ノード４８８ｄは、最高限度コンプレッサ先端温度信号及び実際のコンプレッサ先端温度信号を受信し得る。演算ノード４８８ｄは減算ノードであってもよく、そこでは実際のコンプレッサ先端温度信号が最高限度コンプレッサ先端温度信号から減算され、先端保護モデル４８８ｃに送られる差分値が求められ得る。最高限度コンプレッサ先端温度信号は、トップレベルエンジン制御モジュール若しくは任意の他の好適な場所にあるメモリか、又は他の何らかのモデルなどから入り得る。実際のコンプレッサ先端温度信号は、コンプレッサ温度センサ若しくは任意の他の好適な温度センサか、又はトップレベルエンジン制御モジュール若しくは他の場所から入り得る。先端保護モデル４８８ｃは、演算ノード４８８ｄからの差分値及びエンジン速度などの任意の他の好適なシステムパラメータを受信することができ、かかるデータを用いて処理されることにより、例えばコンプレッサ先端温度を低減するための代替的な第３のＬＰ ＥＧＲ調整値を生成し得る。従って、ＨＰ ＥＧＲ値及びＬＰ ＥＧＲ値は、ターボチャージャでの過剰なシステム温度及び速度を回避するよう調節され得る。

任意の他の好適なパラメータについてシステム性能を改善するため、任意の他の比調整モデルが提供され得る。例えば、ＬＰ ＥＧＲは、後処理（ａｆｔｅｒｔｒｅａｍｅｎｔ）再生を改善するようにさらに調整され得る。より具体的には、ＬＰ ＥＧＲは、排気ガス後処理システムを通じるガス流量を低減し、及び／又はそこを通じる排気ガス温度を上昇させるようにさらに調整され得る。かかる改善は、フィルタを再生させるため、比較的低い流量及び高い温度を提供することが望ましいであろう。

再び図１２を参照すると、調整モデル４８４、４８６、４８８からのＬＰ ＥＧＲ調整値は、基本モデル４８２の下流の演算ノードに伝達され得る。例えば、第１の演算調整ノード４９０によって過渡負荷調整値が基本ＬＰ ＥＧＲ値と比較されてもよく、この第１の演算調整ノード４９０は、２つの信号を加算して過渡負荷調整されたＥＧＲ値を求める加算ノードであり得る。別の例において、第２の演算調整ノード４９１によって誘導温度調整値が過渡負荷調整されたＥＧＲ値に伝達されてもよく、この第２の演算調整ノード４９１は、過渡負荷調整されたＥＧＲ値から誘導温度値を減算して温度及び過渡負荷の調整されたＥＧＲ値を求める減算ノードであり得る。さらなる例において、第３の演算調整ノード４９２によって保護調整値が温度及び過渡負荷の調整されたＥＧＲ値に伝達されてもよく、この第３の演算調整ノード４９２もまた、温度及び過渡負荷の調整されたＥＧＲ値から保護調整値を減算して最終ＬＰ ＥＧＲ値を求める減算ノードであり得る。

比決定ブロック４７８はまた、不十分な、及び／又は超過したＬＰ ＥＧＲレベルを防止するため、ＬＰ ＥＧＲ値をＬＰ ＥＧＲ上限値及び／又は下限値と比較するための限界値ブロック４９４も含み得る。例えば、限界値ブロック４９４は、ＬＰ ＥＧＲについての上限値及び／又はＬＰ ＥＧＲについての下限値を含み得る。ＬＰ ＥＧＲの例示的上限値は９０％であり得るとともに、ＬＰ ＥＧＲの例示的下限値は１０％であり得る。従って、最終ＬＰ ＥＧＲ値が９５％ＬＰ ＥＧＲを含んだならば、そのとき限界値ブロック４９４はその値を無効にし、代わりに９０％ＬＰ ＥＧＲ値を出力し得る。同様に、最終調整ＥＧＲ値が５％ＬＰ ＥＧＲを含んだならば、そのとき限界値ブロック４９４はその値を無効にし、１０％ＬＰ ＥＧＲ値を出力し得る。別の実施形態に従えば、別の限界値ブロック（図示せず）が任意の好適な場所に提供されてもよく、それにより同様にＨＰ ＥＧＲが制限され得る。

ＬＰ ＥＧＲ値は、比決定ブロック４７８から出て、２つの分岐、すなわち、ＬＰ ＥＧＲ値を含むものと、ＨＰ ＥＧＲ値を計算及び出力するものとを経て伝達される。後者の分岐では、ＬＰ ＥＧＲ値は演算ノード４９５に伝達されてもよく、この演算ノード４９５はＬＰ ＥＧＲ値からＨＰ ＥＧＲ値を計算する。演算ノード４９５は、１００％の固定値からＬＰ ＥＧＲ値を減算して対応するＨＰ ＥＧＲ値を求める減算ノードであり得る。従って、比決定ブロック４７８は、ＬＰ ＥＧＲ値及び対応するＨＰ ＥＧＲ値を生成する。

再び図１１を参照すると、ＨＰ ＥＧＲ値は比決定ブロック４７８からＨＰ／ＬＰ動的補償ブロック４８０に伝達されてもよく、このＨＰ／ＬＰ動的補償ブロック４８０は、システムにＥＧＲ時間差を設けるためＨＰ ＥＧＲ値を遅延させ得る。定常状態でのシステム動作中、ＨＰ ＥＧＲ及びＬＰ ＥＧＲのうち一方の設定値を所与の大きさだけ低下させ、且つ他方の設定値を同じ大きさだけ上昇させると、結果として総ＥＧＲに変化は生じない。しかし、ＨＰ ＥＧＲとＬＰ ＥＧＲとの間には時間差があり、そこでは、ＬＰ排気ガスの移動距離がＨＰ排気ガスと比較して相対的に大きいため、ＨＰ ＥＧＲの変化がＬＰ ＥＧＲの変化より前にエンジンに到達する。換言すれば、ＬＰ ＥＧＲループがＨＰ ＥＧＲループより長いため、ＬＰ ＥＧＲの変化はＨＰ ＥＧＲの変化より長くかかる。従って、ＨＰ ＥＧＲ設定値とＬＰ ＥＧＲ設定値とが同時に同じ大きさだけ変わると、総ＥＧＲは短時間の間、不正確となる。この時間は、ＨＰ ＥＧＲの変化がエンジンに到達するときと、ＬＰ ＥＧＲの変化がエンジンに到達するときとの間の遅延に相当する。

具体例において、２０％の総ＥＧＲがＨＰ ＥＧＲとＬＰ ＥＧＲとの間で５０／５０に分けられている場合、ＨＰ ＥＧＲ及びＬＰ ＥＧＲは双方とも１０％となる。ＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比が４０／６０に変更されたならば、ＨＰ ＥＧＲは８％まで減少し、且つＬＰ ＥＧＲは最終的に１２％まで増加して、それにより長期的にみれば２０％の総ＥＧＲ率が生じるであろう。しかし、短期的には、ＨＰ ＥＧＲが８％まで比較的急速に減少し得る一方、ＬＰ ＥＧＲは比較的緩徐に上昇し、エンジンの受けるＬＰ ＥＧＲはしばらくの間１２％未満であり得る。従って、エンジンは一時的に２０％未満の総ＥＧＲ、１８％〜２０％の間のいずれかの総ＥＧＲを被り得る。換言すれば、エンジンは短時間の間、総ＥＧＲの降下を被り得るものであり、それに付随して排出性能に影響が出る。

従って、動的補償ブロック４８０がＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比の変更時の総ＥＧＲ率のかかる過渡状態を補正してもよく、その理由は、排出ガスを常に可能な限り低いレベルに維持するためには、ＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比より総ＥＧＲ率の優先度が高い傾向にあることである。従って、動的補償ブロック４８０は、ＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比の変更が、一方で実質的に総ＥＧＲ率を維持しながら、可能な限り迅速に実行されることを確実にし得る。より具体的には、補償ブロック４８０は、ＨＰ ＥＧＲの変化とＬＰ ＥＧＲの変化とが実質的に同時にエンジンに届くよう、ＨＰ ＥＧＲ値の下流での伝達を遅延させ得る。

例えば、補償ブロック４８０は、エンジンに到達するＨＰ ＥＧＲとＬＰ ＥＧＲとの間の典型的な遅延に等しい固定的な遅延を実行し得る。しかし、この遅延は様々なシステム動作条件に応じて変化し得るため、遅延はモデルに従い変更可能であり得る。いずれの場合にも、この遅延により一時的に不正確なＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比が生じ得るものの、ＬＰ ＥＧＲはＨＰ ＥＧＲが届くのと実質的に同時にエンジンに届くことが可能となり、それにより実質的に一定の総ＥＧＲ率が確保される。補償ブロック４８０は、制御フローのさらに下流など、他の場所に含まれてもよいが、応答時間はそれほど速くない可能性がある。

さらに図１１を参照すると、次にＬＰ ＥＧＲ値及びＨＰ ＥＧＲ値はそれぞれの演算ブロック４９６、４９７に伝達されてもよく、これらの演算ブロック４９６、４９７は、ＬＰ ＥＧＲ値及びＨＰ ＥＧＲ値と総ＥＧＲ率設定値４１８を乗算し得る乗算ブロックであり得る。ＬＰ ＥＧＲ設定値は、ＬＰ ＥＧＲ値と総ＥＧＲ率を乗算することによって決定され得る。具体例では、１０％のＬＰ ＥＧＲに２０％の総ＥＧＲ率を掛けることにより、２％のＬＰ ＥＧＲ設定値（及び、逆に、１８％のＨＰ ＥＧＲ設定値）を求めることができる。２０％の総ＥＧＲが３０％まで増加されると、同じＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比では３％のＬＰ ＥＧＲ及び２７％のＨＰ ＥＧＲが求まり得る。しかし、上記のとおり、目標総ＥＧＲ率のＨＰ ＥＧＲ値への適用が目標総ＥＧＲ率のＬＰ ＥＧＲ値への適用と比べて遅延されることにより、ＬＰ ＥＧＲとＨＰ ＥＧＲとの間に遅延時間が設けられてもよい。

比決定ブロック４７８は、基本ＬＰ ＥＧＲ調整値及びＬＰ ＥＧＲ調整値に関連して説明されているが、他の実施形態も等価であり得る。例えば、比決定ブロック４７８は、それと同時に、又はその代わりに、ＨＰ ＥＧＲ基本信号を生成するための基本モデルと、ＨＰ ＥＧＲ調整値を生成するための調整モデルとを含み得る。別の例において、比決定ブロック４７８は、それと同時に、又はその代わりに、ＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比基本信号を生成するための基本モデルと、ＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比調整値を生成するための調整モデルとを含み得る。

別の実施形態に従えば、調整モデル４８４、４８６、４８８のうち１つ又は複数が、任意の所与の時点で、及び／又は任意の所与のシステム動作条件下で機能停止され得る。例えば、エンジンが正常な動作温度で作動していれば、誘導温度調整モデル４８６は機能停止されてもよい。例示的正常動作温度範囲としては、エンジン冷却液について７５〜８５℃、エンジンオイルについて７０〜１１０℃、及びエンジン吸気ガスについて１０〜５０℃を挙げることができる。

さらなる実施形態に従えば、調整モデル４８４、４８６、４８８のうち１つ又は複数が、他の調整モデルの１つ又は複数を無効化し得る。例えば、保護調整値が所定の大きさを超過する場合、過渡負荷調整モデル４８４が機能停止されてもよい。

例示的システム及び方法が典型的なＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ構造と併せて説明されてきたが、任意の好適な２つ以上のＥＧＲ通路構造が用いられてもよい。例えば、ＥＧＲ構造としては、エンジン内部ＨＰ ＥＧＲ流路、二段式ターボＥＧＲ流路、冷却器のないＥＧＲ流路、及び／又は同様のものなどを挙げることができる。

本方法又はその任意の一部分が、図１のシステム１０などの製品の一部として、及び／又はコンピュータプログラムの一部として実施されてもよい。コンピュータプログラムは、アクティブ及びインアクティブの双方の様々な形態で存在し得る。例えば、コンピュータプログラムは、ソースコード、オブジェクトコード、実行可能コード又は他のフォーマット中のプログラム命令で構成されるソフトウェアプログラム；ファームウェアプログラム；又はハードウェア記述言語（ＨＤＬ）ファイルとして存在し得る。上記のいずれも、コンピュータが使用可能な媒体上で具体化されてもよく、こうした媒体としては、記憶装置及び圧縮形態又は非圧縮形態の信号が挙げられる。例示的なコンピュータが使用可能な記憶装置としては、従来のコンピュータシステムＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、ＥＰＲＯＭ（消去・プログラム可能ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去・プログラム可能ＲＯＭ）、及び磁気又は光学ディスク又はテープが挙げられる。

上述される本発明の実施形態は本質的に単なる例示であり、従ってそれらの変形例は、本発明の精神及び範囲からの逸脱とは見なされないものとする。

Claims (24)

1. 高圧（ＨＰ）ＥＧＲ通路と低圧（ＬＰ）ＥＧＲ通路とを備えるターボチャージャ付き圧縮着火エンジンシステムにおける排気ガス再循環（ＥＧＲ）の制御方法であって、
   排出ガス基準に適合する目標総ＥＧＲ率を決定するステップと、
   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よう目標ＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比を決定するステップであって、
   少なくともエンジンの速度及び負荷を基本モデルに対する入力として使用して基本ＥＧＲ値を出力するステップと、
   少なくとも１つの他のエンジンシステムパラメータを少なくとも１つの調整モデルに対する入力として使用して少なくとも１つのＥＧＲ調整値を出力するステップと、
   前記少なくとも１つのＥＧＲ調整値を用いて基本ＥＧＲ値を調整し、調整されたＥＧＲ値を生成するステップと、
   を含むステップと、
   を含む、方法。
2. 前記少なくとも１つの調整モデルが、前記基本ＥＧＲ値を調整して燃焼ガスがエンジンに送り込まれ得る速度を高めるための過渡負荷調整モデルを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記過渡負荷調整モデルが、
   目標ターボチャージャ給気圧値を決定するステップと、
   前記目標ターボチャージャ給気圧を実際のターボチャージャ給気圧値と比較するステップと、
   前記給気圧目標値と前記給気圧実測値との差に基づき、前記少なくとも１つのＥＧＲ調整値を決定するステップと、
   を含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記過渡負荷調整モデルが、
   目標誘導流量値を決定するステップと、
   前記目標誘導流量値を実際の誘導流量値と比較するステップと、
   前記誘導流量目標値と前記誘導流量実測値との差に基づき、前記少なくとも１つのＥＧＲ調整値を決定するステップと、
   を含む、請求項２に記載の方法。
5. 前記少なくとも１つの調整モデルが、誘導温度を修正するための誘導温度調整モデルを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記誘導温度調整モデルが、
   目標誘導温度値を決定するステップと、
   前記目標誘導温度値を実際の誘導温度値と比較するステップと、
   前記誘導温度目標値と前記誘導温度実測値との差に基づき、前記少なくとも１つのＥＧＲ調整値を決定するステップと、
   を含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記少なくとも１つの調整モデルが、ターボチャージャを過回転又は過剰温度のうちの少なくとも一方から保護するためのターボチャージャ保護調整モデルを含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記ターボチャージャ保護調整モデルが、
   最高限度ターボチャージャ速度信号と実際のターボチャージャ速度信号とを比較して差分速度信号を求めるステップと、
   ターボチャージャ速度に加え、少なくとも１つの他のエンジンシステムパラメータを用いて前記差分速度信号を処理することにより、前記少なくとも１つのＥＧＲ調整値を生成するステップと、
   を含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記ターボチャージャ保護調整モデルが、
   最高限度ターボチャージャコンプレッサ先端温度信号と実際のターボチャージャコンプレッサ先端温度信号とを比較して差分温度信号を求めるステップと、
   ターボチャージャコンプレッサ先端温度に加え、少なくとも１つの他のエンジンシステムパラメータを用いて前記差分温度信号を処理することにより、前記少なくとも１つのＥＧＲ調整値を生成するステップと、
   を含む、請求項７に記載の方法。
10. 前記他のエンジンシステム基準が、ターボチャージャ保護、燃費、及びエンジン性能を含み、及び前記基準のなかで、ターボチャージャ保護；排出ガス；燃費；及びエンジン性能の順に優先度が低くなるものとして優先順位が付与されるようにＥＧＲが調整される、請求項１に記載の方法。
11. 前記調整モデルのうちの１つ又は複数が、所定のシステム動作条件下で機能停止される、請求項１に記載の方法。
12. エンジンが正常動作温度で作動しているとき、誘導温度調整モデルが機能停止される、請求項１１に記載の方法。
13. 前記調整モデルのうちの１つ又は複数が、他の調整モデルの１つ又は複数を無効化する、請求項１に記載の方法。
14. ターボチャージャ保護調整値が所定の大きさを超過する場合に、過渡負荷調整モデルが機能停止される、請求項１３に記載の方法。
15. 超過したＥＧＲ又は不十分なＥＧＲのうち少なくとも一方を防止するため、前記調整されたＥＧＲ値をＥＧＲ上限値又はＥＧＲ下限値の少なくとも一方と比較するステップ、
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
16. 前記調整されたＥＧＲ値が調整されたＬＰ ＥＧＲ値である、請求項１に記載の方法。
17. 前記調整されたＬＰ ＥＧＲ値を使用してＨＰ ＥＧＲ値を計算するステップと、
    ＨＰ ＥＧＲとＬＰ ＥＧＲとの間にＥＧＲ時間差を設けるため、前記ＨＰ ＥＧＲ値の下流での伝達を遅延させるステップと、
    をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記目標総ＥＧＲ率を前記ＨＰ ＥＧＲ値及び前記調整されたＬＰ ＥＧＲ値に適用して、ＨＰ ＥＧＲ設定値及びＬＰ ＥＧＲ設定値を生成するステップ、
    をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
19. 高圧（ＨＰ）ＥＧＲ通路と低圧（ＬＰ）ＥＧＲ通路とを備えるターボチャージャ付き圧縮着火エンジンシステムにおける排気ガス再循環（ＥＧＲ）の制御方法であって、
    排出ガス基準に適合する目標総ＥＧＲ率を決定するステップと、
    少なくとも１つのモデルにおいて少なくともエンジンの速度及び負荷を使用してＬＰ ＥＧＲ値及びＨＰ ＥＧＲ値を出力することにより、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ように目標ＨＰ／ＬＰ ＥＧＲ比を決定するステップと、
    前記目標総ＥＧＲ率を前記ＬＰ ＥＧＲ値及び前記ＨＰ ＥＧＲ値に適用してＬＰ ＥＧＲ設定値及びＨＰ ＥＧＲ設定値を設定するステップと、
    ＬＰ ＥＧＲとＨＰ ＥＧＲとの間に遅延時間を設けるため、前記ＨＰ ＥＧＲ値の下流での伝達を遅延させるステップと、
    を含む、方法。
20. 前記遅延させるステップが、前記目標総ＥＧＲ率の前記ＨＰ ＥＧＲ値に対する適用を遅延させるステップを含む、請求項１９に記載の方法。
21. 請求項１に記載の方法を可能にするようプロセッサによって実行可能な命令を具体化するコンピュータが使用可能な媒体。
22. 請求項１９に記載の方法を可能にするようプロセッサによって実行可能な命令を具体化するコンピュータが使用可能な媒体。
23. 請求項１に記載の方法を実行するための装置を含む製品。
24. 請求項１９に記載の方法を実行するための装置を含む製品。