JP3220794B2 - 過給される内燃機関の過給圧力の制御システム - Google Patents

過給される内燃機関の過給圧力の制御システム

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、過給される内燃機
関の排気ガスターボ過給機が過給圧力用の操作器特に調
節可能なタービン形状寸法を持つている、過給される内
燃機関の過給圧力の制御システムに関する。ここで制御
は開ループ制御を意味し、調整は閉ループ制御を意味す
る。制御装置又は制御器、又は調整装置又は調整器につ
いても同様である。
【０００２】
【従来技術】欧州特許出願公開第０７４７５８５号明細
書から、制御システムに制御装置及び付加的に調整装置
を設け、内燃機関の下の負荷範囲では過給圧力を制御
し、上負荷範囲においてはじめて調整器を接続して、過
給圧力を調整することが、既に公知である。その際ター
ボ過給機の安定な運転を保証するため、調整される負荷
範囲でも制御装置が動作したままである。過給圧力を設
定するため、制御装置は、機関回転数及び燃料噴射量に
応じて電子的に記憶されている目標値を特性曲線図から
読出す。目標値は、操作器を始動する特定のパルス占有
率に換算される。過給圧力を決定するため、調整装置
は、過給圧力の所定の目標値と求められる実際値との目
標値−実際値比較から調整パルス占有率を決定し、この
調整パルス占有率が操作器へ至る作用通路へ供給され、
制御パルス占有率へ加算される。下の負荷範囲から上の
負荷範囲への移行の際調整装置を始動するために開閉器
が設けられ、この開閉器の入力側へ燃料噴射量信号及び
回転数信号が供給される。燃料噴射量信号が特性曲線か
ら読出されかつ回転数に関係する閾値を上回る時に始め
て、始動が行われる。燃料噴射量の低下の際燃料噴射量
信号が、ヒステリシス効果を得るため上の特性曲線に対
して間隔をおいてほぼ平行に延びる下の特性曲線から読
出される回転数依存性閾値を下回ると、調整装置が停止
される。調整運転において、同様に始動される制御装置
従つてそれに伴う過給圧力の制御目標値の制御ループ通
過により、前制御効果が与えられる。
【０００３】調節可能なタービン形状寸法を持つ排気ガ
スターボ過給機は、過給圧力確立の際高い速度を持つて
いる。過給圧力を公知のように制御されるＶＴＧターボ
過給機の運転の際、速い過給圧力確立により過給圧力が
目標値を越えて行き過ぎ、それにより直ちに内燃機関の
出口路における排気ガス圧力の有害な過度の上昇が起こ
る。過給タービンのせき止め作用による高い排気ガス圧
力が、内燃機関の駆動ピストンへ作用し、排気ガスの排
出のためピストンの大きい仕事を要求する。排気ガス圧
力の過度の上昇は無条件に防止せねばならないので、過
給される内燃機関の特に不安定な運転状態における過給
圧力の公知の制御では、トルクのために最適な過給圧力
確立を行うことができない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の基礎になつて
いる課題は、最初にあげた種類の制御システムを発展さ
せて、調節可能なタービン形状寸法を持つ排気ガスター
ボ過給機の動的性質が、過給圧力確立に関して内燃機関
のすべての運転状態で利用され、トルクのために最適な
過給圧力確立が可能なようにすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、この課
題は請求項１の特徴によつて解決される。
【０００６】本発明による制御システムは、操作器へ至
る信号伝送路にある制御装置に機関回転数及び現在の燃
料噴射量に応じて規定される目標値による過給圧力の制
御も、動作点のために最適な過給圧力及びトルクのため
に最適な過給圧力確立を常に保証する過給圧力の調整も
可能にする。内燃機関の一層広い運転範囲において、特
に次第に増大する部分負荷及び全負荷で、過給圧力が有
利に調整される。小さい部分負荷では、調整装置が停止
され、過給圧力が制御され、この負荷範囲では排気ガス
ターボ過給機の非常にゆるやかな特性曲線のため、過給
圧力の制御が有利とみなされる。切換え状態が、操作器
へ至る信号伝送路に調整器を接続する切換え装置に規定
されている。調整運転と制御運転との間の切換え状態を
確認するために、切換え装置は少なくとも回転数に関係
する燃料噴射量パラメータを供給される。
【０００７】制御装置の電流出力信号としての制御パル
ス占有率、及び調整運転において加算的に供給される調
整装置の調整パルス占有率は、操作器へ影響を及ぼすた
め、操作器へ達する前に前制御パルス占有率を加算され
る制御システムのパルス占有率を形成する。前制御パル
ス占有率は、別個の前制御装置により、内燃機関の運転
パラメータの要求される目標値変化から計算され、調整
パルス占有率用加算素子の後ではじめて、操作器へ至る
信号伝送路へ供給される。前制御パルス占有率を求める
ため入力信号として前制御装置へ、過給圧力の調整偏差
が目標値−実際値比較の結果として供給される。最後に
操作器へ達する操作パルス占有率における累進的にされ
た前制御パルス占有率の割合は、要求される目標値変化
の勾配と共に増大し、それにより特に不安定な運転状態
において、調節可能なタービン形状寸法への前制御装置
の増大する影響をもつて、速い過給圧力確立が行われ
る。
【０００８】本発明の別の特徴は、図面に基く過給圧力
用制御システムの以下の説明から明らかになる。
【０００９】
【実施例】図１の回路図は、過給される内燃機関の過給
圧力の制御システムにおいて操作器へ至る信号伝送路１
にある装置及び構成素子の共同作用を原理的に示してい
る。過給圧力用操作器は、内燃機関の排気ガスターボ過
給機の可変に調節可能なタービン形状寸法を形成してい
る。タービン形状寸法の設定を介する過給圧力のための
後述する制御システムは、燃料直接噴射によりかつ共通
レール噴射システムを備えることができる過給内燃機関
に使用するのに特に適している。過給圧力確立に関する
ＶＴＧ過給機の動的性質は、本発明による制御システム
によりすべての運転状態で利用でき、トルクのために最
適な過給圧力確立が可能にされ、それにより特にデイー
ゼル機関のように過剰な空気で動作する過給内燃機関の
運転において、利点が得られる。ＶＴＧ過給機及び内燃
機関自体は公知であり、従つてこれ以上説明しない。
【００１０】図１に示す過給圧力の制御システムは、排
気ガスターボ過給機の操作器としての過給機最終段７へ
入力されて調節可能なタービン形状寸法の設定のため適
当に換算される過給圧力に影響を及ぼす操作パルス占有
率ＴＶＥＮＤを発生する。制御システムは制御装置２及
び切離し可能な調整装置３を含んでいる。排気ガスター
ボ過給機の特性曲線がゆるやかに延びる内燃機関の低い
部分負荷範囲では、調整装置３が有利に切離され、従つ
て過給圧力が制御される。高い運転負荷では調整運転へ
切換えられる。制御装置２には、制御パルス占有率ＴＶ
Ｓを決定するために、機関回転数及び現在の燃料噴射量
に応じて目標値が規定される。制御装置２は図２につい
て更に説明される。調整装置３には、信号伝送路１へ加
算的に供給可能な調整パルス占有率ＴＶＲを決定するた
めに、過給圧力の調整偏差ΔＰ２が入力される。調整偏
差ΔＰ２は過給圧力の目標値−実際値偏差から求めら
れ、比較素子１１において、求められた過給圧力の実際
値Ｐ２は、例えば負荷に応じて規定される目標値Ｐ
２ｓｏｌｌに負帰環される。調整パルス占有率ＴＶＲを
決定するため別の入力量を通す調整装置３は、図３によ
り更に説明される。
【００１１】調整運転と制御運転とを切換えるため、調
整装置３を信号伝送路１に接続する切換え装置が設けら
れている。図２において更に説明される切換え装置４
は、調整運転と制御運転との間に所定の切換え状態を確
認するため、切換え装置の入力量から形成されかつ少な
くとも回転数に関係する燃料噴射量パラメータを利用す
る。
【００１２】制御パルス占有率ＴＶＳ又は過給圧力調整
の場合調整パルス占有率ＴＶＲ及び制御パルス占有率Ｔ
ＶＳから形成される原パルス占有率ＴＶＲＳが、操作器
へ至る信号伝送路１にある制限装置６へ供給される。入
つて来る原パルス占有率ＴＶＲＳを制限する許容パルス
占有率を決定するため、制限装置６に上の限界値及び下
の限界値が機関パラメータに応じて規定される。パルス
占有率の限界値を動作点に応じて決定するための機関パ
ラメータとして、制限装置６は内燃機関の回転数ｎ又は
燃料消費Ｖの入力信号を選択的に使用する。制限装置６
の機器技術的配置及機能は図４において説明される。
【００１３】制御システムは本発明によれば前制御装置
５を持ち、この前制御装置５は、信号伝送路１にある制
御装置２及び調整装置３とは無関係に、累進的にされる
前制御パルス占有率ＴＶＶＯを発生する。前制御装置５
の出力側は、作用方向において制御区間の直前にある加
算素子１２を介して、信号伝送路１に接続されている。
最後に制御区間即ち過給機最終段７へ供給されるパルス
占有率ＴＶＥＮＤは、こうして前制御パルス占有率ＴＶ
ＶＯ及び制限装置６の出力パルス占有率ＴＶＢから加算
的に形成される。
【００１４】前制御パルス占有率ＴＶＶＯは過給圧力の
要求される目標値変化に応じて累進的にされる。しかし
例えば噴射すべき燃料の希望量のような内燃機関の他の
運転パラメータの目標値変化も求めることができる。最
後に過給機最終段７へ達する操作パルス占有率ＴＶ
ＥＮＤに対する前制御パルス占有率ＴＶＶＯの割合は、
目標値変化の勾配と共に増大する。信号伝送路１から分
離されている前制御装置５は、従つて内燃機関の安定な
運転状態で弱い前制御パルス占有率ＴＶＶＯを発生する
ので、過給圧力への前制御効果は小さく、調整の利点が
完全に発揮される。不安定な運転状態例えば高度の加速
要求のある場合又は内燃機関の制動運転では、累進的に
前制御されるパルス占有率ＴＶＶＯにより過給圧力確立
が著しく影響を受ける。制御装置２及び調整装置３の装
置がその持ち分に応じて発生されるパルス占有率ＴＶ
ＲＳを過給圧力に与えるように、過給圧力の調整又は下
位の調整を持つ制御に対して、内燃機関の不安定な運転
状態における過給圧力確立は速く行うことができる。更
に前制御装置５には、実施例ではなるべく機関回転数ｎ
のような別の機関パラメータが供給されて、求められる
勾配の分類のために使用されるが、これについては後述
する。
【００１５】図５は前制御装置の概略的な回路図を示し
ている。この前制御装置には、入力信号として過給圧力
の調整偏差ΔＰ２が供給される。前制御装置は、ＤＴ１
伝送特性を持ち出て行く前制御パルス占有率ＴＶＶＯを
発生する制御器３５を含んでいる。ＤＴ１関数に影響を
与えることによつて制御器３５の伝送特性を設定可能に
することによつて、動的前制御が行われる。その際制御
器３５には、伝送パラメータとして増幅率Ｋ及びＤＴ１
数の時定数が規定される。制御器３５のＤＴ１関数の適
当な伝送パラメータは調整偏差ΔＰ２の勾配傾斜に応じ
て規定される。前制御装置は勾配検出装置８を含み、こ
の勾配検出装置において調整偏差ΔＰ２の入力信号か
ら、微分によつて勾配監視値が計算される。求められた
勾配傾斜を分類するために、勾配検出装置８には２つの
限界勾配Ｇｒｐ，Ｇｒｎが規定される。これらの限界勾
配は前制御のない勾配区域を区画し、この勾配区域では
前制御パルス占有率ＴＶＶＯは発生されない。求められ
た過給圧力勾配が所定の勾配区域内にあると、制御器３
５のＤＴ１関数はパラメータ化されず、前制御装置の電
流出力信号即ち前制御パルス占有率ＴＶＶＯは、ＤＴ１
伝送特性にとつて典型的な指数関数で減衰する。
【００１６】限界区域外にあつて急峻な勾配を持つ両方
の範囲のために、制御器３５のＤＴ１伝送特性を設定す
る個々の伝送パラメータが設けられている。求められた
勾配傾斜が上の限界勾配Ｇｒｐより上又は下の限界勾配
Ｇｒｎより下にあると、勾配検出装置８は、前制御パル
ス占有率ＴＶＶＯの発生の要求についての情報を制御器
３５へ伝送する。制御器３５は、勾配区域外にある両方
の範囲用の種々の伝送パラメータへアクセスする。上の
BR>限界勾配Ｇｒｐの超過は、正のパルスＰＯＳにより
制御器３５に表示され、正のパルスＰＯＳのために設け
られる伝送パラメータＴＰＯＳ及びＫＰＯＳを持つＤＴ
１伝送関数が設定される。下の限界勾配Ｇｒｎを下回る
際負のパルスＮＥＧは、時定数Ｔｎｅｇ及び増幅率Ｋ
ｎｅｇを持つＤＴ１関数のパラメータ化を行う。
【００１７】勾配検出装置８の正の勾配ＰＯＳ及び負の
勾配ＮＥＧのために、増幅率Ｋｐｏｓ／Ｋｎｅｇ及び時
定数Ｔｐｏｓ／Ｔｎｅｇの定数対がＤＴ１素子に利用可
能である。限界勾配Ｇｒｐ，Ｇｒｎの１つを超過する
と、ＤＴ１素子の出力値が初期化される。正及び負の負
荷変化が数回順次に続く内燃機関の不安定な運転状態が
存在しても、最適な過給圧力確立を行うことができる。
なぜならば、負荷変化毎に出力パルス占有率の発生が値
零で始まり、場合によつてはまだ減衰しない増幅率が消
滅せしめられるからである。
【００１８】前制御装置５は更に制御器３５の後に接続
される制限器３８を含んでいる。出て行く前制御パルス
占有率ＴＶＶＯを制限するため、制限器３８に一定の限
界値即ち上の前制御限界値Ｖｏｒｍａｘ及び下の前制御
限界値Ｖｏｒｍｉｎが規定される。制限器３８は、前制
御装置により発生される前制御パルス占有率ＴＶＶＯが
これらの限界値により決定される区域内にあるのを保証
し、望ましくないパルス占有率ピークを防止する。
【００１９】累進的にされる前制御パルス占有率ＴＶ
ＶＯを発生するために必要な定数、即ち限界勾配Ｇ
ｒｐ，Ｇｒｎ、前制御パルス占有率の閾値Ｖｏ
ｒｍａｘ，Ｖｏｒｍｉｎ、及びＤＴ１関数の増幅率及び
時定数は、まとめられるパラメータ組として一緒に読出
し可能にパラメータ記憶装置３４に記憶されている。
【００２０】前制御装置のパラメータ記憶装置３４に
は、内燃機関の異なる運転状態用の複数のパラメータ組
ＤＡＴＡ１〜ＤＡＴＡ４が記憶されている。パラメータ
組ＤＡＴＡ１〜ＤＡＴＡ４は内燃機関のそれぞれ特定の
回転数範囲に対応している。前もつて求められてそれぞ
れの運転状態に合わされる設定パラメータを持つ４つの
異なるパラメータ組ＤＡＴＡ１〜ＤＡＴＡ４は、回転数
閾値により分離されて存在し、内燃機関の全回転数範囲
を覆つている。前制御パルス占有率の発生の基礎となり
かつそのつど読出すべきパラメータ組を決定するため、
内燃機関の現在の回転数ｎが入力される。
【００２１】次に図２に基いて、本発明による制御シス
テムの制御装置２及び切換え装置４を説明する。制御装
置２には基本特性曲線図９が属し、制御パルス占有率Ｔ
Ｖｓを決定する目標値が内燃機関の機関回転数ｎ及び現
在の燃料噴射量Ｍｅに応じてこの基本特性曲線図９に電
子的に記憶され、読出しのために準備されている。制御
装置２には、基本特性曲線図９のほかに読出し用補正特
性曲線図１０が利用可能で、基本特性曲線図９の目標値
用の補正値が、周囲圧力及び燃料噴射量に応じてこの補
正特性曲線図１０に記憶されている。これらの特性曲線
図からそれぞれ読出される目標値及び補正値は、加算素
子１９を介して制御パルス占有率ＴＶｓにまとめられ
る。目標値と補正値の加算論理結合は、過給圧力の回転
数、負荷に応じた制御及び場合によつては高さにより補
正可能な制御を可能にする。
【００２２】制御システムの信号伝送路において制御装
置２の後に、制御パルス占有率ＴＶＳと調整装置の調整
パルス占有率ＴＶＲとを論理結合して共通な原パルス占
有率ＴＶＲＳを形成する加算素子２０が設けられてい
る。調整装置を信号伝送路に接続する切換え装置４が設
けられて、制御システムの調整運転から制御運転への切
換えのため、調整装置と信号伝送路との信号伝送接続を
開閉器１８，１８′により制御する。
【００２３】調整運転と制御運転との間の切換え状態を
確認するため、切換え装置４は現在の燃料噴射量Ｍｅを
検出して、この燃料噴射量Ｍｅと動作点に応じて形成さ
れる燃料噴射量閾値ＭｅＲＳの基準信号とを比較する。
現在の燃料噴射量Ｍｅが求められた燃料噴射量閾値Ｍｅ
ＲＳより上にあると、調整運転に切換えられる。燃料噴
射量閾値ＭｅＲＳを決定するため、基本閾値が基本特性
曲線２１から内燃機関の回転数ｎに応じて読出され、加
算素子２３を介して、周囲圧力ＰＡに応じて補正特性曲
線２２から取出し可能な高さ補正値と論理結合される。
求められた燃料噴射量Ｍｅが燃料噴射量閾値ＭｅＲＳの
範囲内にあると、現在の入力値の変動する値のため調整
運転と制御運転との間の不断の跳躍を避けるため、場合
によつては燃料噴射量を分類する回路がヒステリシス素
子１３を備えている。過給圧力を制御するか又は調整す
るかの切換え装置の決定に応じて、切換え装置４の切換
え状態についての情報を持つブール切換え信号が発生さ
れる。切換え信号のはね上りを防止するため、現在の燃
料噴射量Ｍｅはヒステリシス素子１３へ入る前にＰＴＩ
フイルタ３６で平滑化される。
【００２４】切換え信号Ｓは、調整パルス占有率ＴＶＲ
が操作器へ至る信号伝送路にある加算素子２０へ通過す
るのを監視する切換え装置４の開閉器１８，１８′の切
換え位置を決定する。切換え装置４は、調整パルス占有
率ＴＶＲの通過分枝１５の代わりに並列接続される移行
回路を持つている。並列分枝１４にある移行回路は、サ
ンプル・ホールド素子１６とその後に接続されるＤＴＩ
素子１７とから成り、調整運転から制御運転への切換え
の際、切離すべき調整パルス占有率ＴＶＲが指数関数的
に値零へ減衰するのを保証する。従つて制御運転への切
換え中に過給圧力の連続的な調整が行われて、まだ制御
成分及び調整成分から成る原パルス占有率ＴＶＲＳが切
換えの際跳躍なしに発生されるのを保証される。切換え
装置４の切換え信号Ｓに応じて、通過分枝１５と移行回
路用並列分枝１４との接続点にある論理開閉器１８、及
び並列分枝１４に設けられる第２の論理開閉器１８′
が、切換え装置４（制御／調整）のそれぞれの運転状態
に対応する位置をとる。
【００２５】切換え信号Ｓ及び制御パルス占有率ＴＶＳ
は、以下図３について説明する調整装置へ供給される。
調整装置３はＰＩ調整器として構成される調整器２４を
含み、調整パルス占有率ＴＶＲを発生するため、この調
整器２４へ入力量として過給圧力の目標値−実際値比較
の調整偏差ΔＰ２（図１参照）、制御パルス占有率ＴＶ
Ｓ、及び出て行く調整パルス占有率ＴＶＲ用の動作点依
存規定可能な増幅率が供給される。更にＰＩ調整器２４
は、切換え装置（図２）の切換え信号Ｓ、及び信号伝送
路において後続の制限装置の始動状態についてのブール
制限信号Ｓを考慮し、調整パルス占有率ＴＶＲを発生す
る際制限装置の出力パルス占有率ＴＶＢを通す。調整装
置は、ＰＩ調整器２４のＰ成分及びＩ成分のために比例
作用する増幅率ＫＰ及び積分作用する増幅率ＫＩを形成
するため、動作点に応じて記憶される基本増幅率Ｋ
ＰＢ，ＫＩＢを持つ基本特性曲線を含んでいる。調整装
置は、更に調整偏差ΔＰ２に応じて取出し可能なＰ成分
及びＩ成分用の重み付け計数ＧＰ及びＧＩを持つ重み付
け特性曲線２８，２８′を含んでいる。基本増幅率を求
めるため、内燃機関の機関回転数ｎ又は燃料消費Ｖに応
じて選択的に読出し可能な基本特性曲線２５，２６が設
けられている。それぞれの特性曲線を読出すための所望
の判定基準の選択は、ソフトウエア開閉器の切換え信号
Ｕｍを印加される開閉器２７によつて行われる。Ｐ成分
又はＩ成分の増幅率ＫＰ又はＫＩは、それぞれ乗算素子
２９，２９′において論理結合される基本増幅率と重み
付け計数との積から形成される。重み付け特性曲線は、
調整偏差に応じて、大きい調整偏差ΔＰ２では調整パル
ス占有率ＴＶＲの強い増幅を行い、同様に小さい調整偏
差ΔＰ２については増幅を減少する。
【００２６】ＰＩ調整器２４のＩ成分は、制御運転にお
いて、又は制限装置によるパルス占有率の積極的な制限
の場合にも、次の初期化規定により常に初期化される。 Ｉ０＝ＴＶＢ−ΔＰ２・ＫＰ−ＴＶＳ この初期化規定は、過給圧力の調整への切換えの際制限
装置の出力端におけるパルス占有率ＴＶＢが跳躍を受け
ないように保証する。制御パルス占有率ＴＶＳへの調整
パルス占有率ＴＶＲの接続は従つて同期化される。調整
運転及び制限装置の出力端における制限されないパルス
占有率において、ＰＩ調整器２４のＩ成分は普通の積分
式に従つて計算される。 Ｉ０＝Ｉ−１＋ΔＰ２・ＫＩ・Δｔ
【００２７】図４に基いて、操作器へ至る信号伝送路に
おいて調整装置の加算素子の後に設けられている制限装
置６が説明される。制限装置６は論理モジユール３０を
含み、入つて来る原パルス占有率ＴＶＲＳを制限する上
の限界値ＴＶｍａｘ及び下の限界値ＴＶｍｉｎがこの論
理モジユール３０に規定される。入つて来る原パルス占
有率ＴＶＲＳが両方の限界値により決定される許容値区
域内にあると、原パルス占有率は制限なしに更に送られ
る。入力値がこの許容値区域外にあると、制限が行わ
れ、出て行くパルス占有率ＴＶＢはそれぞれ超過される
限界値に設定される。制限が行われると、ブール制限信
号Ｂが発生されて、Ｉ成分の適当な初期化規定を選択す
るため調整装置のＰＩ調整器へ供給される。上の限界値
ＴＶｍａｘは、機関パラメータ及び付加的に大気圧力Ｐ
Ａに応じて、限界特性曲線図３１に電子的に記憶され、
必要に応じて読出し可能である。その際大気圧力ＰＡの
考慮は、最適な制限区域の高さを補正される規定を可能
にする。下の限界値ＴＶｍｉｎは、機関パラメータに応
じて限界特性曲線３２から読出される。
【００２８】制限装置は上の限界値ＴＶｍａｘ用の２つ
の限界特性曲線図３１，３１′及び下の限界値ＴＶ
ｍｉｎ用の２つの限界特性曲線３２，３２′を含み、こ
れらの限界値の情報はそれぞれ異なる機関パラメータに
応じて記憶されている。実施例では、回転数に関係する
限界特性曲線図３１又は回転数に関係する特性曲線３２
のほかに、択一的に読出し可能な特性曲線図３１′又は
特性曲線３２′が設けられ、内燃機関の燃料消費に応じ
て電子的に記憶されている限界値を準備している。こう
して限界値は回転数ｎ又は燃料消費Ｖに応じて選択的に
規定可能である。下の限界値用の適当な限界特性曲線と
共に回転数に関係する限界特性曲線図３１へのアクセ
ス、又は限界特性曲線３２′と共に燃料消費に関係する
限界特性曲線図の択一的な始動は、ソフトウエア開閉器
の選択信号ＷＢを印加される選択開閉器３３，３３′の
設定によつて決定される。どんな条件で内燃機関が一般
に運転されるかに応じて、一方又は他方の設定が有利で
ある。
【００２９】特性曲線図３１′及び対応する特性曲線３
２′を読出すための動作点に関係する判定基準としての
燃料消費信号Ｖは、次の計算規定に従つて標準化されて
求められる。 Ｖ〔Ｌｉｔｅｒ／ｍｉｎ〕＝ｎ〔１／ｍｉｎ〕・Ｍｅ
〔ｍｍ３／ピストン行程〕・（シリンダ数／２）・１０
−６
【００３０】過給圧力の上述した制御システムは、排気
ガス再循環で動作するような過給される内燃機関におい
て有利に使用される。図６は排気ガス再循環率の調整装
置の回路図を示し、この調整装置は操作器として通常の
ように排気ガス再循環導管に設けられる排気ガス再循環
弁を始動し、更に内燃機関の入口範囲にある絞り弁を排
気ガス再循環率を高めるために使用する。装置は調整器
４０を含み、排気ガス再循環率ＡＧＲの調整偏差がこの
調整器へ供給される。調整偏差は、論理結合素子４５の
所で、要求される目標値ＡＧＲｓｏｌｌから排気ガス再
循環率の実際値ＡＧＲｉｓｔを差引くことによつて形成
される。排気ガス再循環調整器４０の出力信号は、変数
として弁制御特性曲線図４１へ供給され、排気ガス再循
環弁を設定するための排気ガス再循環パルス占有率ＴＶ
ＡＧＲがこの弁制御特性曲線図４１から取出される。弁
制御特性曲線図４１は、調整器パルス占有率ＴＶＲＥＧ
のほかに、内燃機関の現在の回転数ｎに応じて読出され
る。絞り弁パルス占有率ＴＶＤＫを形成するため、別個
の絞り弁特性曲線図４２が設けられて、弁特性曲線図４
１と同様に、排気ガス再循環調整器４０の調整器パルス
占有率ＴＶＲＥＧに応じて、更に内燃機関の現在の回転
数ｎに応じて読出し可能である。絞り弁特性曲線図４２
から取出される値は、絞り弁の操作器へ供給される前
に、補正値との乗算論理結合により最適化される。この
ため内燃機関の温度Ｔに応じて読出し可能な補正特性曲
線４３、及び更に大気圧力Ｈに応じて読出し可能なデー
タを持つ高さ補正特性曲線４４が設けられている。従つ
て温度特性曲線４３及び高さ補正特性曲線４４は、絞り
弁の絞り作用の冷却水又は高さに応じた減少を可能に
し、排気ガス再循環率の動作点に関して最適な設定を可
能にする。排気ガス再循環率に影響を及ぼすための上述
した絞り弁制御は、実施例において説明した共通レール
噴射で動作する内燃機関のような直接噴射内燃機関に特
に適し、このような内燃機関では、最大排気ガス再循環
率を高めるため優先的に使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】制御システムの装置の回路図である。
【図２】制御システムの切換え限界値の構成素子及び伝
送素子の回路図である。
【図３】制御システムの調整装置の構成素子及び伝送素
子の回路図である。
【図４】制御システムの制限装置の構成素子及び伝送素
子の回路図である。
【図５】制御システムの前制御装置の構成素子及び伝送
素子の回路図である。
【図６】過給圧力の制御システムと共に有利に使用され
る排気ガス再循環調整装置の回路図である。
【符号の説明】
１ 信号伝送路 ２ 制御装置 ３ 調整装置 ４ 切換え装置 ５ 前制御装置 ７ 操作器 ９ 基本特性曲線図 １２ 加算素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３０１Ｅ 45/00 ３０１ ３０１Ｆ ３４０Ｈ ３４０ ３６４Ｅ ３６４ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｐ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０ Ｆ０２Ｂ 37/12 ３０１Ｎ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02B 37/12 302 F02B 37/22 F02D 23/00 F02D 43/00 301 F02D 45/00 F02M 25/07 570

Claims (22)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 過給される内燃機関の排気ガスターボ過
    給機が過給圧力（Ｐ２）用の操作器（７）を持つている
    ものにおいて、 操作器（７）へ至る信号伝送路（１）にある制御装置
    （２）に、少なくとも機関回転数（ｎ）及び現在の燃料
    噴射量（Ｍｅ）に応じて目標値を記憶する少なくとも１
    つの基本特性曲線図（９）が属し、制御パルス占有率
    （ＴＶＳ）を決定するためこの目標値が読出し可能であ
    り、 過給圧力（Ｐ２）の規定可能な目標値（Ｐ２ｓｏｌｌ）
    と求められる実際値（Ｐ２ｉｓｔ）との目標値−実際値
    比較から信号伝送路（１）へ加算的に供給可能な調整パ
    ルス占有率を決定するための切離し可能な調整装置
    （３）が設けられ、 調整装置（３）を信号伝送路（１）に接続する切換え装
    置（４）が、調整運転と制御運転との間に所定の切換え
    状態が存在することを確認するため、少なくとも回転数
    に関係する燃料噴射量パラメータを供給され、内燃機関
    の少なくとも１つの運転パラメータの要求される目標値
    変化に応じて累進的にされかつ加算素子（１２）を介し
    て信号伝送路（１）へ供給可能な前制御パルス占有率
    （ＴＶＶＯ）を計算する前制御装置（５）が設けられて
    いることを特徴とする、過給される内燃機関の過給圧力
    の制御システム。
  2. 【請求項２】 調整装置（３）の加算素子（２０）の後
    において信号伝送路（１）に制限装置（６）が設けられ
    て、入つて来る原パルス占有率（ＴＶＲＳ）を制限する
    上の限界値（ＴＶｍａｘ）及び下の限界値（Ｔ
    Ｖｍｉｎ）が、少なくとも１つの機関パラメータ（ｎ，
    Ｖ）に応じて制限装置（６）に規定可能であることを特
    徴とする、請求項１に記載の制御システム。
  3. 【請求項３】 限界値（ＴＶｍａｘ，ＴＶｍｉｎ）が回
    転数（ｎ）又は燃料消費（Ｖ）に応じて選択的に規定可
    能であることを特徴とする、請求項２に記載の制御シス
    テム。
  4. 【請求項４】 上の限界値（ＴＶｍａｘ）が、付加的に
    大気圧力（ＰＡ）に応じて限界特性曲線図（３１，３
    １′）に記憶され、必要な場合読出し可能であることを
    特徴とする、請求項３に記載の制御システム。
  5. 【請求項５】 前制御パルス占有率（ＴＶＶＯ）用の加
    算素子（１２）が信号伝送路（１）において制限装置
    （６）の後にあることを特徴とする、請求項２〜４の１
    つに記載の制御システム。
  6. 【請求項６】 切換え装置（４）が、調整パルス占有率
    （ＴＶＲ）を通過する代わりに接続されかつ後に接続さ
    れるＤＴ１素子（１７）を持つサンプル・ホールド素子
    （１６）から成る移行回路を持つていることを特徴とす
    る、請求項１〜５の１つに記載の制御システム。
  7. 【請求項７】 切換え装置（４）が、制御運転と調整運
    転との間の切換え状態を決定する際、大気圧力（ＰＡ）
    を考慮することを特徴とする、請求項１〜６の１つに記
    載の制御システム。
  8. 【請求項８】 調整装置（３）が調整器（２４）を含
    み、過給圧力（Ｐ２）の目標値−実際値比較の調整偏差
    （ΔＰ２）及び少なくとも制御パルス占有率（ＴＶＳ）
    が入力量として調整器（２４）へ供給され、出て行く調
    整パルス占有率（ＴＶＲ）の増幅率（ＫＰ，ＫＩ）が動
    作点に応じて調整器（２４）に規定可能であることを特
    徴とする、請求項１〜７の１つに記載の制御システム。
  9. 【請求項９】 調整器（２４）がＰＩ調整器として構成
    され、比例増幅率（ＫＰ）及び積分作用する増幅率（Ｋ
    Ｉ）を形成するため調整装置（３）が、動作点に応じて
    記憶される基本増幅率（ＫＰＢ，ＫＩＢ）を持つ基本特
    性曲線（２５，２５′，２６，２６′）、及び調整偏差
    （ΔＰ２）に応じて取出し可能な重み付け係数（ＧＰ，
    ＧＩ）を持つ重み付け特性曲線（２８，２８′）を含ん
    でいることを特徴とする、請求項８に記載の制御システ
    ム。
  10. 【請求項１０】 回転数（ｎ）に応じて読出し可能な基
    本特性曲線（２５，２５′）又は燃料消費（Ｖ）に応じ
    て読出し可能な基本特性曲線（２６，２６′）が設けら
    れていることを特徴とする、請求項９に記載の制御シス
    テム。
  11. 【請求項１１】 調整器（２４）が制限装置（６）の出
    力パルス占有率（ＴＶＢ）を通すことを特徴とする、請
    求項８〜１０の１つに記載の制御システム。
  12. 【請求項１２】 調整器（２４）が切換え装置（４）及
    び制限装置（６）に信号を伝送するように接続され、か
    つそれぞれの運転状態についての情報を持つそれぞれ１
    つのブールパラメータ（Ｓ，Ｂ）を受信し、その際ブー
    ルパラメータ（Ｓ，Ｂ）の各組合わせに対してＩ成分用
    の初期化命令が調整器（２４）に準備されていることを
    特徴とする、請求項９〜１１の１つに記載の制御システ
    ム。
  13. 【請求項１３】 前制御パルス占有率（ＴＶＶＯ）を決
    定するための入力信号として、前制御装置（５）へ過給
    圧力（Ｐ２）の調整偏差（ΔＰ２）が供給されることを
    特徴とする、請求項１〜１２の１つに記載の制御システ
    ム。
  14. 【請求項１４】 出て行く前制御パルス占有率（ＴＶ
    ＶＯ）を発生するため、前制御装置（５）の制御器（３
    ５）がＤＴ１伝送特性を持つていることを特徴とする、
    請求項１〜１３の１つに記載の制御システム。
  15. 【請求項１５】 制御器（３５）の伝送特性が、少なく
    とも１つの伝送パラメータ特にＤＴ１関数の増幅率（Ｋ
    ｐｏｓ，Ｋｎｅｇ）及び時定数（Ｔｐｏｓ，Ｔｎｅｇ）
    の規定によつて設定可能であることを特徴とする、請求
    項１４に記載の制御システム。
  16. 【請求項１６】 前制御装置（５）が入力信号から要求
    される目標値変化の勾配を検出する装置（８）を含み、
    求められる勾配の傾斜に応じて制御器（３５）のＤＴ１
    関数の伝送パラメータが規定されることを特徴とする、
    請求項１５に記載の制御システム。
  17. 【請求項１７】 求められる勾配傾斜を分類するため、
    勾配検出装置（８）に２つの限界勾配（Ｇｒｐ，Ｇ
    ｒｎ）が規定されて、前制御なしの勾配区域を区画し、
    勾配区域外にある両方の範囲に対して、制御器（３５）
    のＤＴ１伝送特性を設定するため個々の伝送パラメータ
    が設けられていることを特徴とする、請求項１６に記載
    の制御システム。
  18. 【請求項１８】 前制御装置（５）が制御器（３５）の
    後に設けられる制限器（３８）を含み、出て行く前制御
    パルス占有率（ＴＶＶＯ）を制限するため、上の前制御
    限界値（Ｖｏｒｍａｘ）及び下の前制御限界値（Ｖｏｒ
    ｍｉｎ）が制限器（３８）に規定されることを特徴とす
    る、請求項１４〜１７の１つに記載の制御システム。
  19. 【請求項１９】 前制御装置（５）にパラメータ記憶装
    置（３４）が付属し、このパラメータ記憶装置から、前
    制御パルス占有率（ＴＶＶＯ）の発生の際前制御装置
    （５）に規定すべき設定パラメータ（Ｇｒｐ，Ｇｒｎ，
    Ｔｐｏｓ，Ｔｎｅｇ，Ｖｏｒｍａｘ，Ｖｏｒｍｉｎ）を
    持つパラメータ組（ＤＡＴＡ１〜ＤＡＴＡ４）が取出し
    可能であることを特徴とする、請求項１５〜１８の１つ
    に記載の制御システム。
  20. 【請求項２０】 内燃機関の異なる運転状態のための複
    数のパラメータ組（ＤＡＴＡ１〜ＤＡＴＡ４）がパラメ
    ータ記憶装置（３４）に記憶されていることを特徴とす
    る、請求項１９に記載の制御システム。
  21. 【請求項２１】 パラメータ組（ＤＡＴＡ１〜ＤＡＴＡ
    ４）が内燃機関のそれぞれ特定の回転数範囲に属し、読
    出しかつ規定すべきパラメータ組（ＤＡＴＡ１〜ＤＡＴ
    Ａ４）を決定するため、内燃機関の現在の回転数（ｎ）
    が前制御装置（５）へ入力されることを特徴とする、請
    求項２０に記載の制御システム。
  22. 【請求項２２】 内燃機関が排気ガス再循環及び直接噴
    射で動作し、排気ガス再循環率が、排気ガス再循環導管
    にある排気ガス再循環弁の設定を介して制御又は調整可
    能であり、かつ内燃機関の入口範囲にある絞り弁の設定
    により増大可能であり、絞り弁の始動が排気ガス再循環
    弁の始動に関連せしめられている、請求項１〜２１の１
    つに記載の制御システム。
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