JP2012517551A

JP2012517551A - 過給ディーゼル内燃機関、及びこのようなエンジン内の空気流を制御する方法

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Publication number: JP2012517551A
Application number: JP2011548737A
Authority: JP
Inventors: ニコラルベーリュイエール，; フレデリックノース，; アルノーギノワ，; ジャックオリヴィエロンバルディン，; エマニュエルビュイ，
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2009-02-11
Filing date: 2009-12-16
Publication date: 2012-08-02
Also published as: FR2942003B1; CN102317602A; WO2010092245A1; RU2011137422A; EP2396529A1; FR2942003A1

Abstract

本発明は、過給ディーゼル内燃機関に関するものであり、この内燃機関は、排気ダクトに取り付けられるパティキュレートフィルタ１２及び被制御排気フラップ１４と、低圧排気ガスを部分的に再循環させる再循環通路１５であって、被制御再循環バルブ１６を含み、パティキュレートフィルタの下流の排気ダクト１１を過給機６の上流の吸気管４に接続する再循環通路１５と、エンジン運転パラメータ値を受信することができ、かつエンジンの種々の部材を制御することができる電子制御ユニット２１とを含んでいる。本発明は、電子制御ユニットが、排気ガス流と、エンジンに流入する吸入空気流との圧力低下を求めることができ、前記電子制御ユニットが、再循環バルブ１６の位置、又は排気フラップ１４の位置の設定値を、エンジンに流入する吸入空気流の設定値を使用して、前述の圧力低下に基づいて計算する手段を含んでいることを特徴とする。

Description

本発明は、内燃機関の制御、すなわちエンジンを、当エンジンのセンサ及びアクチュエータの全てを使用して制御する技術に関する。基本的には、排気ガスを部分的に再循環させる再循環通路を備える過給ディーゼル内燃機関が考慮される。エンジンの種々のキャリブレーションのような制御則又はソフトウェア戦略、及び特徴付けパラメータの全てが、コンピュータ又は電子制御ユニット（ＥＣＵ）に包含される。

車両の排気中に生じ、かつ窒素酸化物（ＮＯｘと表記され、ｘは考慮される酸化物に応じて変化する）及びすす微粒子を含む排出物の量を制限する規制は益々厳しくなっている。これらの規制を満たすために、ディーゼルエンジンに、排気ガスを部分的に再循環させる（「ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ」の略語であるＥＧＲとして知られる）再循環通路を設けることが既知であり、したがって排気ガスの一部を吸気口に再循環させる。その結果、エンジンに流入するガス混合気は、コンプレッサからの新鮮な空気と、排気マニホールドからの排気ガスとの混合物から構成される。普通、再循環する排気ガスの流量を調整するように制御されたバルブ（「ＥＧＲバルブ」として知られる）が挿入される。再循環させる排気ガスは燃焼に影響しないので、最高燃焼温度が低下し、したがって排気ガス再循環機能を備えていない同様のエンジンと比べると過剰酸素が減少するという効果がもたらされる。具体的には、窒素酸化物の生成が、温度及び酸素量が上昇する燃焼プロセス中に促進されるのに対し、すす微粒子の生成は酸素量が少なくなることにより促進される。したがって、排気ガスを部分的に再循環させることは、窒素酸化物の量を減少させ、燃焼プロセスにより生成されるすす微粒子の数を増大させるという直接的な結果をもたらす。

すす微粒子が増大するこの問題を解決するために、ターボチャージャのタービンと消音器との間の排気管に、例えば一組の微細流路により構成することができるパティキュレートフィルタが設置され、これらの微細流路にすす微粒子のほとんどが捕集される。フィルタがパティキュレートで一杯になると、再生として知られるフェーズ中にパティキュレートを燃焼させることによりフィルタをきれいにする必要がある。この再生は、適切な時点で開始され、加熱装置により生じる温度上昇により、又はフィルタを通過するガスの温度を上昇させる効果をもたらすエンジンに対する特定の調整により行なわれる。

燃焼プロセスにより生成される窒素酸化物の量を更に減らすために、エンジンに吸入されるガス混合気を、排気ガスの再循環通路に設置される空冷／水冷装置により冷却することを想到することができる。エンジンに流入するガスの温度を低くすることにより、エンジンの充填量が、導入される混合気の温度の低下とともに増加するため、更に多量の排気ガスを導入することができる。したがって、放出される窒素酸化物の量は、温度の低下の作用及び再循環排気ガス量の増加の作用の両方により減少する。

再循環通路を配置して低圧排気ガスを再循環させることにより、ターボチャージャのタービンの下流の、パティキュレートフィルタの出口で排気ガスを取り出し、その排気ガスをコンプレッサの上流で再流入させる構成も考案される。このような低圧再循環通路は、排気ガスを排気マニホールドに直接取り込み、そのような排気ガスをコンプレッサの下流の吸気プレナムに再流入させる従来の高圧排気ガス再循環通路よりも有利である。

具体的には、高圧再循環通路では、再循環排気ガスはフィルタリングされず、再循環通路、再循環バルブだけでなく吸気プレナム及びエンジンの目詰まりを起こす危険が生じる。

エンジンの特定の動作ポイントで発生する窒素酸化物の量とすす微粒子の量との妥協点を最も簡単な方法で求めるためには、再循環排気ガスの割合を、エアフィルタを通して導入されてエンジンに吸入される空気流量を介して正確に調整することができることが重要である。

このような空気流量の調整は、普通、２つの部材に作用することにより、すなわち、再循環排気ガスを調整するバルブ、又は低圧排気ガス再循環通路に設置されるＥＧＲバルブに作用することと、再循環通路の分岐路の下流、かつ排気管に設置される消音器の上流で排気管に取り付けられた排気フラップに作用することとにより行なわれる。

低圧排気ガスを再循環させる再循環通路の使用は、特許文献１に開示されており、この文献では、再循環させる排気ガスの分岐路をパティキュレートフィルタと消音器との間に配置し、排気ガス戻り通路をエアフィルタとコンプレッサとの間に配置している。被制御再循環バルブ又はＥＧＲバルブ、及び冷却装置は、低圧排気ガス再循環通路に取り付けられる。前記循環通路は、更に、ベンチュリー装置も備え、部分真空を形成して再循環排気ガスの引き込みを可能にしている。

特許文献２及び特許文献３には、ベンチュリー装置を排除してベンチュリー装置を排気管に設置される排気フラップで置換することが提案されている。このようにして、エンジンの動作ポイントに関係なく、ＥＧＲバルブの境界に圧力差を発生させることができる。

特許文献４（本出願人）には、吸入空気流量が調整される低圧排気ガス再循環通路を有する過給エンジンを、再循環通路に配置されるＥＧＲバルブと、排気管に取り付けられる排気フラップとに作用することにより制御する方法が提案されている。吸入空気流量の設定値と測定値との差はエアレギュレータに送信され、エアレギュレータはこの差を位置設定値に変換する。この設定値は設定値分離回路に転送され、この分離回路は２つの別個の設定値、すなわちＥＧＲバルブの位置に対応する一方の設定値と、排気フラップの位置に対応する他方の設定値を供給する。この先行文献に提案される装置は満足できるものであるが、較正が複雑であり、制御則には確実性が欠けており、レギュレータが干渉を打ち消す必要があるだけでなく、ＥＧＲバルブと排気フラップとのアセンブリから成る調整対象のシステムの非線形性を考慮する必要がある。

米国特許出願公開第２００４／０００６９７８号米国特許第５８０６３０８号米国特許出願公開第２００５／００４５４０７号国際公開第２００７／０６６０３３号

本発明の課題は、この調整を向上させ、レギュレータの堅牢性を増大させ、制御対象のシステムへの適合性を高め、較正を更に単純化することである。

一実施形態では、過給ディーゼル内燃機関は、排気ダクトに取り付けられるパティキュレートフィルタ及び被制御排気フラップと、低圧排気ガスを部分的に再循環させる再循環通路であって、被制御再循環バルブを含み、パティキュレートフィルタの下流の排気ダクトを過給機の上流の吸気ダクトに接続する再循環通路とを備える。

電子制御ユニットは、エンジン運転パラメータ値を受信することができ、かつエンジンの種々の部材を制御することができる。

電子制御ユニットは、排気ガス流の圧力低下、及びエンジンに流入する吸入空気流の圧力低下を求めることができる。電子制御ユニットは、特に、再循環バルブ又は排気フラップの位置の設定値を、エンジンに流入する吸入空気流量の設定値を使用して、前述の圧力低下に基づいて計算する手段を含む。

低圧再循環通路を通過する再循環排気ガス流の割合の設定値を２つの位置設定値、即ち、再循環バルブの位置設定値と、排気フラップの位置設定値とに分離する。

燃料消費量が最小になるように最適運転を行なう場合、これらの部材のうちの一方の部材のみが制御され、他方の部材は開位置に保持される。制御対象部材の選択は、排気ガスの圧力低下及びエンジンに流入する吸入空気の圧力低下に基づいて行なわれる。

有利な一実施形態では、電子制御ユニットは、再循環バルブ又は排気フラップが全開位置にあるときの再循環通路を流れる排気ガス流の圧力低下の推定値を、吸気ダクトを流れる空気流の圧力低下、及び排気ダクトを流れるガス流の圧力低下の和と比較する手段を含み、前記圧力低下は、空気流量の設定値に基づいて推定される。

電子制御ユニットは、好ましくは、行なわれた比較に基づいて、開位置にない再循環バルブ又は排気フラップの位置の設定値を推定する手段を含む。

有利には、電子制御ユニットは、圧力低下係数の保存マッピングの形式で、再循環バルブ及び排気フラップの位置の関数として、圧力低下をモデル化する手段を含む。

したがって、吸入空気流量の調整は、エンジンに流入する吸入空気の圧力低下の他に、低圧再循環通路及び排気管を流れる排気ガスの圧力低下のモデルを使用することにより行なわれる。エアレギュレータにより制御されるシステムの線形化が結果的に行なわれ、調整性能が向上する。

別の実施形態では、エンジンは、更に、高圧排気ガスを部分的に再循環させる再循環通路を備えることができ、この再循環通路は被制御高圧再循環バルブを含む。したがって、電子制御ユニットは、高圧再循環バルブの位置の設定値を計算する手段を含む。

別の特徴によれば、過給ディーゼル内燃機関内の空気流量を制御する方法が提案される。このエンジンは、排気ダクトに取り付けられるパティキュレートフィルタ及び被制御排気フラップと、低圧排気ガスを部分的に再循環させる再循環通路であって、被制御再循環バルブを含み、パティキュレートフィルタの下流の排気ダクトを過給機の上流の吸気ダクトに接続する再循環通路とを備える。

この方法によれば、排気ガス流の圧力低下、及びエンジンに流入する吸入空気の圧力低下を求め、前記圧力低下を考慮して再循環バルブ又は排気フラップを操作することにより、エンジンへのガスの流入に関連するパラメータを調整する。

有利には、エンジンに流入する吸入空気流量は、排気フラップのみを操作することにより調整され、再循環バルブは開位置に保持され、排気フラップの位置は、結果として得られる圧力低下から求める。

別の構成では、エンジンに流入する吸入空気流量は、再循環バルブのみを操作することにより調整し、排気フラップは開位置に保持され、再循環バルブの位置は、結果として得られる圧力低下から求められる。

本発明は、非限定的な実施例により開示され、添付図面に示される実施形態を分析することにより、更に明瞭に理解される。

図１は、本発明による過給ディーゼル内燃機関の主要構成要素を示している。図２は、空気流量を調整するシステムの主要構成部材を示している。図３は、本発明による設定値分離装置の実用上の実施形態を示している。

図１に示すように、内燃機関１、例えばディーゼル式エンジンは、四つの気筒２を備えている。エンジン１に吸入される新鮮な空気は、エアフィルタ３を通過した後で吸気ダクト４を通って供給される。この吸気ダクト４は、流量計５をコンプレッサ６の入口側に含み、このコンプレッサ６は、同じ機械シャフト９に取り付けられるコンプレッサ６及びタービン８を含むターボチャージャ７の一部を構成し、したがってコンプレッサ６は、タービン８によって回転駆動される。

エンジン１内の燃焼プロセスにより発生し、排気マニホールド１０によって回収される排気ガスは、ダクト１０ａを通過してタービン８の入口に達し、このタービン８でエネルギーの一部を放出することにより、コンプレッサ６を回転駆動する。タービン８の出口では、排気ダクト１１に流入する排気ガスは、最初にパティキュレートフィルタ１２を通過し、次に消音装置１３を通過した後で大気に排出される。被制御排気フラップ１４は、消音器１３の上流で排気ダクト１１に取り付けられている。言うまでもなく、排気ガスを処理する更に別の装置、例えば酸化触媒などを排気管に取り付けることもできる。

参照番号１５で示される、低圧排気ガスを部分的に再循環させる再循環通路は、ＥＧＲバルブとして知られる被制御再循環バルブ１６を含み、コンプレッサ６の上流で排気ダクト１１を吸気ダクト４に接続する。排気ダクト１１上の再循環通路１５の分岐部は、排気フラップ１４の上流に配置される。このようにして、排気ガスのうち、膨張タービン８及びパティキュレートフィルタ１２を既に通過した部分が、再循環通路１５に回収されて、ダクト４内で吸入空気と混合され、この混合気はコンプレッサ６によって圧縮される。圧縮により上昇した温度を有する圧縮混合気は、ダクト１７を通過して熱交換器１８に流入する。この熱交換器１８によって、混合気は冷却され、その後吸気ダクト１９及び吸気マニホールド１９ａを通ってエンジン１に流入する。被制御吸気フラップ２０は、更に、交換器１８の下流で吸気ダクト１９に取り付けられる。

図１において参照番号２１で示される電子制御ユニット（ＥＣＵ）は、エンジン、及びエンジンに接続される部材の動作に関する種々の情報を受信し、エンジンの制御に必要なアクチュエータに関する種々の信号の計算を可能にする。

エンジン１に流入する吸入空気の流量の調整は、バルブＥＧＲ１６の位置、及び排気フラップ１４の位置の両方を操作することにより行なわれる。これを行なうために、電子制御ユニット２１は、レギュレータ２６又は「エアレギュレータ」を含み、このレギュレータの入力は、空気流量の設定値Ｑ_{ａｉｒ−Ｃｏｎｓ}と、流量計５によって測定されて電子制御ユニット２１に接続線２７を介して運ばれる空気流量の値Ｑ_ａｉｒとの差を受信する。エアレギュレータ２６の出力信号は、低圧再循環通路１５における排気ガスの流量Ｑ_{ＥＧＲ＿ＢＰ}を表わす。調整は、再循環排気ガスの流量Ｑ_ｅｇｒに対して、又は再循環排気ガスの割合（τ_ｅｇｒ）に対して行なうこともでき、前記の種々の変数は、次の関係式によって互いに関連付けられる。

上式中、Ｑ_ｍｏｔはエンジン１に流入するガスの流量である。

電子制御ユニット２１は、更に設定値分離ユニット２８を含み、この設定値分離ユニット２８は、エアレギュレータ２６の出力信号Ｑ_ＢＰを受信し、かつＥＧＲバルブ１６及び排気フラップ１４それぞれの位置設定値を決定することができる。ＥＧＲバルブ１６の位置設定値は、バルブ１６に接続線２９を介して伝達される。排気フラップ１４の位置設定値は、フラップ１４に接続線３０を介して伝達される。

図１には更に接続線２０ａが示されている。この接続線２０ａによって、電子制御ユニット２１は吸気フラップ２０の位置の設定値を伝達することができる。

図２は、エアレギュレータ２６の一実施形態を更に精密に示している。図示の実施例では、レギュレータ２６は比例積分レギュレータである。測定された空気流量Ｑ_ａｉｒと設定値Ｑ_{ａｉｒ−Ｃｏｎｓ}との差に対応する入力信号は、ゲインＫ_ｉを有する積分ユニット３０の入力の他に、ゲインＫ_ｐを有する比例ユニット２９の入力に供給される。図２の実施例に示すように、設定信号の事前位置決めを行なうことで、調整応答性を高めることもできる。これを行うために、設定値Ｑ_{ａｉｒ−Ｃｏｎｓ}が事前位置決めユニット３１に供給される。事前位置決めユニット３１は、更に、エンジンに流入するガスの流量Ｑ_ｍｏｔの推定値を受信し、供給された事前位置決め信号を、接続線３２により加算装置３３に送出することができる。加算装置３３は、更に、レギュレータ２６の比例分岐の出力信号、及び積分分岐の出力信号をそれぞれ受信する。出力信号Ｑ_{ＥＧＲ＿ＢＰ}は、上述のように、設定値分離装置２８に供給される。

設定値分離は、図３に例示するように、低圧排気ガスを部分的に再循環させる回路内の圧力低下を計算することにより行なわれる。再循環通路１５全体について考察する場合、大気圧がエアフィルタ３の上流、及び消音器１３の下流の両方に加わることに注目されたい。したがって、方程式は、以下のように表わされる。
（Ｐ_ａｔｍｏ−Ｐ_{ａｍｏｎｔ＿ｖｏｌｅｔ}）＋（Ｐ_{ａｍｏｎｔ＿ｖｏｌｅｔ}−Ｐ_{ａｖａｌ＿ＦａＡ}）＋（Ｐ_{ａｖａｌ＿ＦａＡ}＋Ｐ_ａｔｍｏ）＝０（１）
上式中、Ｐ_ａｔｍｏは、図に示されないセンサにより測定された大気圧であり、Ｐ_{ａｖａｌ＿ＦａＡ}は、エアフィルタ３の下流における圧力であり、Ｐ_{ａｍｏｎｔ＿ｖｏｌｅｔ}は、排気フラップ１４の上流における圧力である。

排気フラップ１４及び消音装置１３を通過するときの排気ガスの圧力低下は、設定空気流量、及びエンジンに噴射される燃料の流量に応じて変化する。これらの圧力低下の値は次式で表わされる。
ｄＰ_{ｖｏｌｅｔ}＝Ｐ_ａｔｍｏ−Ｐ_{ａｍｏｎｔ＿ｖｏｌｅｔ}

同じようにして、再循環通路１５の排気ガスの圧力低下を定義することができる。この圧力低下は、低圧再循環通路の排気ガスの流量Ｑ_{ＥＧＲ＿ＢＰ}に応じて変化する。

この圧力低下は次式で表わされる。
ｄＰ_ＢＰ＝Ｐ_{ａｖａｌ＿ＦａＡ}−Ｐ_{ａｍｏｎｔ＿ｖｏｌｅｔ}

最後に、空気流量の設定値に応じて変化する、エアフィルタを通過する空気の圧力低下は、次式で表わすことができる。
ｄＰ_ＦａＡ＝Ｐ_{ａｖａｌ＿ＦａＡ}−Ｐ_ａｔｍｏ

したがって、方程式（１）を考慮すると、次の方程式で表わすことができる。
ｄＰ_{ｖｏｌｅｔ}−ｄＰ_ＢＰ＋ｄＰ_ＦａＡ＝０（２）
この方程式により、各時点において次の方程式が成り立つ。
ｄＰ_{ｖｏｌｅｔ}＋ｄＰ_ＦａＡ＝ｄＰ_ＢＰ（３）

調整に使用するアクチュエータを決定するため、すなわちＥＧＲバルブ１６か又は排気フラップ１４かを決定するために、設定値分離ユニット２８は、ＥＧＲバルブ１６が開いているとき、かつ再循環排気ガスの流量Ｑ_{ＥＧＲ＿ＢＰ}が再循環排気ガス（ＥＧＲガスとして知られる）の流量の設定値に等しい場合の、低圧再循環通路において推定される圧力低下の値を考慮する。圧力低下のこの推定値はｄ_{ＰＢＰ＿ｏｕｖｅｒｔ}と表記される。

図３に例示される分離ユニット２８の実施形態に示すように、比較ユニット３４の一の入力は、この推定される圧力低下値ｄＰ_{ＢＰ＿ｏｕｖｅｒｔ}を受信し、同比較ユニットの他の入力は、エアフィルタの圧力低下ｄＰ_ＦａＡと、排気フラップの圧力低下ｄＰ_{ｖｏｌｅｔ＿ｏｕｖｅｒｔ}の和を受信し、この和は、加算装置３４ａにおいて計算される。加算装置３４ａは、センサ２３及び２５によってそれぞれ行なわれた測定値を受信する。圧力低下ｄＰ_{ｖｏｌｅｔ＿ｏｕｖｅｒｔ}は、排気フラップ１４が開位置になることによって生じる圧力低下である。比較器３４の出力信号は決定ユニット３５に送信され、この決定ユニット３５は次いで制御ユニット３６ａ又は３６ｂに作動信号を送出することができる。制御ユニット３６ｂが作動すると、出力接続線３７ａから送出されるＥＧＲバルブ１６の位置の設定値によって、ＥＧＲバルブは開位置に保持される。出力接続線３８ａは、ユニット３９における計算を開始する信号を伝送し、排気フラップ１４の位置の設定値が決定される。この位置設定値は、例えば排気フラップ１４を通過するガス流の圧力低下をモデル化することにより、すなわち排気フラップ１４の位置の関数としての圧力低下係数の値をマッピングにより得られ、このマッピングは電子制御ユニット２１に保存される。したがって、次の関係式が得られる。
ｄＰ_{ｖｏｌｅｔ}＝ｋ_{ｖｏｌｅｔ}・Ｑ_{ｖｏｌｅｔ＿ｃｏｎｓ} （４）
上式中、
Ｑ_{ｖｏｌｅｔ＿ｃｏｎｓ}＝Ｑ_{ｍｏｔ＿ｃｏｎｓ}−Ｑ_{ＥＧＲ＿ＢＰ}＋Ｑ_ｉｎｊ
であり、Ｑ_{ｖｏｌｅｔ＿ｃｏｎｓ}は、排気フラップを通過する流量の設定値であり、Ｑ_ｉｎｊは、エンジンに噴射される燃料の流量であり、Ｑ_{ｍｏｔ＿ｃｏｎｓ}はエンジンに吸入されるガスの流量の設定値である。

具体的には、排気フラップ１４を通過する流量は、エンジンから排出されるガスの流量から部分再循環通路１５を再循環するガスの流量を減算した値に等しい。圧力低下係数ｋ_{ｖｏｌｅｔ}は、排気フラップの位置の関数である。したがって、逆に、圧力低下係数の関数として排気フラップの位置を供給する関数を定義することができる。

前出の方程式を考慮して、圧力低下係数ｋ_{ｖｏｌｅｔ}を次の方程式により計算することができる。
ｋ_{ｖｏｌｅｔ}＝ｄＰ_{ｖｏｌｅｔ}／Ｑ_{ｖｏｌｅｔ＿ｃｏｎｓ}
すなわち、次の方程式が得られる。
ｋ_{ｖｏｌｅｔ}＝ｄＰ_{ｖｏｌｅｔ}／（Ｑ_{ｍｏｔ＿ｃｏｎｓ}＋Ｑ_ｉｎｊ−Ｑ_{ＥＧＲ＿ＢＰ}）

しかしながら、ユニット３６ｂが作動すると、排気バルブ１４の位置の設定値を表わす信号が接続線３８ｂを介して供給されて、フラップ１４を開位置に保持する。これとは異なり、出力接続線３７ｂでは、信号が計算ユニット４０において計算を開始させて、ＥＧＲバルブ１６の位置の設定値が決定される。この計算は、これまでと同じように、再循環バルブ１６通過時の圧力低下モデルに基づいて、計算ユニット３９において行なわれる。すなわち、次の方程式が成り立つ。
ｄ_ＢＰ＝ｋ_{ｖａｎｎｅ}・Ｑ_{ＥＧＲ＿ＢＰ}

上述のように、ｋ_{ｖａｎｎｅ}と表記される再循環バルブＥＧＲ１６通過時の圧力低下係数は、バルブの位置に応じて変化するので、関数を逆関数とすることにより、特定の圧力低下係数に対応するバルブの位置を求めることができる。電子制御ユニットに保存されるマッピングによって、圧力低下係数の値をバルブの位置の関数として供給することができる。

したがって、比較器３４によって行なわれる比較の結果の関数として、２つの状況が可能である。

第１の状況では、ＥＧＲバルブが開いているときの低圧再循環通路１５の推定圧力低下は、エアフィルタ及び開放状態の排気フラップをそれぞれ通過するときの圧力低下の和よりも大きい。したがって、次の関係が成り立つ。
ｄ_{ＢＰ＿ｏｕｖｅｒｔ}＞ｄＰ_ＦａＡ＋ｄＰ_{ｖｏｌｅｔ＿ｏｕｖｅｒｔ}

この状況では、決定ユニット３５は信号を送出して計算ユニット３９を作動させる。ＥＧＲバルブ１６は大きい開度に保持され、排気フラップ１４の位置の設定値は圧力低下の関数として決定される。
ｄＰ_{ｖｏｌｅｔ＿ｏｕｖｅｒｔ}＝ｄＰ_{ＢＰ＿ｏｕｖｅｒｔ}−ｄＰ_ＦａＡ

しかしながら、第２の状況では、ＥＧＲバルブが開位置にある場合のＥＧＲ再循環通路において推定される圧力低下は、エアフィルタ及び開いている排気バルブを通過するときの圧力低下の和よりも小さいので、次の関係が成り立つ。
ｄ_{ＢＰ＿ｏｕｖｅｒｔ}＜ｄＰ_ＦａＡ＋ｄＰ_{ｖｏｌｅｔ＿ｏｕｖｅｒｔ}

決定ユニット３５は、計算ユニット４０を作動させることにより、排気フラップ１４を大開度位置に保持し、バルブＥＧＲ１６の位置は、低圧再循環通路における圧力低下の関数として、次の数式に従って決定される。
ｄ_ＢＰ＝ｄＰ_ＦａＡ＋ｄＰ_{ｖｏｌｅｔ＿ｏｕｖｅｒｔ}
上式中、ｄＰ_{ｖｏｌｅｔ＿ｏｕｖｅｒｔ}は、排気フラップを通過する流量が、エンジンに噴射される燃料の流量分だけ空気流量の設定値を増加させた値に等しい場合に、排気フラップが開位置に保持されるときの排気フラップ１４及び消音器１３からなるアセンブリの推定圧力低下である。

上述の圧力低下の全ては、再循環排気ガスの流量の設定値Ｑ_{ＥＧＲ＿ＢＰ}、及びエンジンに吸入されるガスの流量の設定値Ｑ_{ｍｏｔ＿ｃｏｎｓ}に基づいて推定される。

低圧排気ガスを部分的に再循環させる再循環通路における圧力低下を推定することによる物理モデル化を使用するこの調整アーキテクチャにより、エアレギュレータにより制御されるシステムを線形化することができるので、調整性能を高めることができる。

排気ガスを再循環させるために２つの回路が設けられる事例に同じ制御構造を使用できることに注目されたい。この場合、上述の低圧再循環通路は、今度は高圧で排気ガスを部分的に再循環させ、かつ排気回収装置を吸気ダクトに直接接続する第２の再循環通路に接続される。

この場合、図２に示すような事前位置決め調整値を、高圧再循環排気ガスの流量の推定値も考慮して、次の関係式にしたがって変更することができる。
Ｑ_ｍｏｔ＝Ｑ_ａｉｒ＋Ｑ_{ＥＧＲ＿ＢＰ}＋Ｑ_{ＥＧＲ＿ＨＰ}
上式中、Ｑ_{ＥＧＲ＿ＢＰ}は、再循環通路１５における低圧再循環排気ガスの流量であり、Ｑ_{ＥＧＲ＿ＨＰ}は、高圧再循環排気ガスの流量である。

高圧再循環排気ガスの流量は、サンブナン方程式を使用することにより、次の方程式に従って推定することができる。

上式中、Ｓ_ｅｆｆは、高圧再循環通路のＥＧＲ制御バルブの流路断面積であり、
Ｐ_ａｖｔは、タービン８の上流における圧力であり、この圧力は、高圧ＥＧＲバルブの入口における圧力でもあり、
Ｔ_ａｖｔは、タービンの上流における温度であり、この温度は、高圧のＥＧＲバルブの入口における温度でもあり、
Ｐ_ｃｏｌは、吸気ダクトに接続される吸気マニホールドにおける圧力である。

サンブナン方程式の幾つかの項をまとめたサンブナン関数は、ＥＧＲ高圧バルブの下流における圧力と上流における圧力との比に応じて変化する関数である。

Claims

過給ディーゼル内燃機関であって、排気ダクトに取り付けられたパティキュレートフィルタ（１２）及び被制御排気フラップ（１４）と、低圧排気ガスを部分的に再循環させる再循環通路（１５）であって、被制御再循環バルブ（１６）を含み、パティキュレートフィルタ（１２）の下流の排気ダクト（１１）を過給機（６）の上流の吸気ダクト（４）に接続する前記再循環通路（１５）と、エンジン運転パラメータ値を受信することができ、かつエンジンの種々の部材を制御することができる電子制御ユニット（２１）とを備えており、電子制御ユニットが、排気ガス流の圧力低下と、エンジンに流入する吸入空気流の圧力低下とを求めることができ、前記電子制御ユニットが、再循環バルブ（１６）の位置、又は排気フラップ（１４）の位置の設定値を、エンジンに流入する吸入空気流量の設定値を使用して、前述の圧力低下に基づいて計算する手段を含むことを特徴とする、過給ディーゼル内燃機関。
電子制御ユニットが、再循環バルブ又は排気フラップが全開位置にあるときの再循環通路における排気ガス流の圧力低下の推定値を、吸気ダクトにおける空気流の圧力低下と、排気ダクトにおけるガス流の圧力低下との和と比較する手段（３４）を含んでおり、前記圧力低下が空気流量の設定値に基づいて推定される、請求項１に記載のエンジン。
電子制御ユニットが、行なわれた比較に基づいて、開位置にない再循環バルブ又は排気フラップの位置の設定値を推定する手段（３５、３９、４０）を含んでいる、請求項２に記載のエンジン。
電子制御ユニットが、再循環バルブ及び排気フラップの位置の関数として、保存される圧力低下係数のマッピングの形式で、圧力低下をモデル化する手段を含む、請求項３に記載のエンジン。
高圧排気ガスを部分的に再循環させる再循環通路であって、被制御高圧再循環バルブを含む再循環通路を更に備えており、電子制御ユニットが、高圧再循環バルブの位置の設定値を計算する手段を含む、請求項１ないし４のいずれか一項に記載のエンジン。
過給ディーゼル内燃機関内の空気流量を制御する方法であって、エンジンが、排気ダクトに取り付けられたパティキュレートフィルタ（１２）及び被制御排気フラップ（１４）と、低圧排気ガスを部分的に再循環させる再循環通路（１５）であって、被制御再循環バルブ（１６）を含み、パティキュレートフィルタの下流の排気ダクトを過給機の上流の吸気ダクトに接続する再循環通路（１５）とを備え、排気ガス流の圧力低下と、エンジンに流入する吸入空気の圧力低下とを求め、エンジンへのガスの流入に関連するパラメータを、前記圧力低下を考慮に入れて、再循環バルブ又は排気フラップを操作することにより調整することを特徴とする方法。
エンジンに流入する吸入空気流量を、排気フラップのみを操作することにより調整し、再循環バルブを開位置に保持し、排気フラップの位置を、結果として得られる圧力低下に基づいて求める、請求項６に記載の方法。
エンジンに流入する吸入空気流量を、再循環バルブのみを操作することにより調整し、排気フラップを開位置に保持し、再循環バルブの位置を、結果として得られる圧力低下に基づいて求める、請求項６に記載の方法。