JP3602554B2 - 内燃機関の過給制御システム - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関の過給制御システム、さらに詳細には内燃機関の過給装置と、過給を調節するアクチュエータと、圧力、空気体積、空気質量など過給を特徴付ける量（過給に応じて変化する量）の実際値と目標値間の制御偏差を形成する手段と、その制御偏差からアクチュエータを駆動する操作量を出力する制御器と、内燃機関の回転数を検出する手段とを有する内燃機関の過給制御システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の過給圧を制御する方法がＥＰ０３２３７５４Ｂ１から知られている。同公報においては、検出された過給圧の実際値が目標値よりも小さい補助値と比較される。実際値が補助値より小さい間は、過給圧の上昇率を設定する装置は、最大の上昇率が設定されるように駆動される。その場合、最大の上昇率の値は、測定された過給圧の実際の上昇率、設定されたギヤ位置あるいは吸気温度に関係する。
【０００３】
ＤＥ３３０３３５０Ａ１からはターボチャージャを有する内燃機関の過給圧を制御する開ループ制御と閉ループ制御回路とからなる制御装置が知られている。過給圧を調節するアクチュエータを経験的に求めた操作量の値で駆動することにより所望の過給圧が開ループ制御により粗調節される。閉ループ制御回路はこのように調節された過給圧を、所望の過給圧からの偏差が減少するように補正する。
【０００４】
ＤＥ１９０２３５６Ｂ２からはガスタービン駆動装置の燃料制御装置が知られている。この制御装置はＰＩＤ特性を示し、その場合、比例、積分および微分成分の重みを所定の関数に従って回転数に基づいて変化させることができる。これら成分の重みには回転数の他には他のパラメータは考慮されていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、内燃機関の過給を最適に制御できるようにすることである。さらに取り付けコストをできる限り低く抑えることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明によれば、
内燃機関（１００）の過給装置（１０６、１１４、１１６）と、
過給を調節するアクチュエータ（１２２、１２４）と、
圧力（ｐＬ）、空気体積（ＱＬ）、空気質量（ｍＬ）のような過給に応じて変化する量の実際値（ｙ）と目標値との制御偏差（ｅ）を形成する手段（１３４）と、
前記制御偏差（ｅ）からアクチュエータ（１２２、１２４）を駆動する操作量（ｕ）を求める閉ループ制御器（１３６）と、
内燃機関（１００）の回転数（ｎ）を検出する手段とを有する内燃機関（１００）の過給制御システムにおいて、
前記閉ループ制御器（１３６）の伝達特性が、内燃機関（１００）の回転数（ｎ）と、前記実際値（ｙ）と、前記制御偏差（ｅ）と、前記閉ループ制御器の起動状態（ｓ）とに応じて調節される構成によって解決され、また、この課題は、以下に説明する好ましい実施例によって解決される。
【０００７】
【作用】
本発明は、内燃機関の過給を最適に制御することができるという利点を有する。制御器１３６の伝達関数は閉ループ制御起動後にまず内燃機関の回転数に従って並びに、閉ループ制御起動時点における過給装置を含む内燃機関の出発状態を特徴付ける運転パラメータｇに従って変化される。それによって最適な伝達関数で閉ループ制御を開始することが可能になる。その場合まず所望の目標値に可能な限り高速に近付けることに重点がおかれる。
【０００８】
リセット回路２３６によりｇの値が誤ったものになるのを避けることができる。例えばギア切り替え過程の間に一時的にエンジンブレーキへの移行が発生することによって、リセット回路２３６を用いないと、過給装置を含む内燃機関の実際の出発状態を必ずしも最適に再現しないｇ値が発生する可能性がある。
【０００９】
準定常的な運転状態においては、運転パラメータｇに関して適した値が固定的に設定される。このｇ値によって準定常的な運転状態において最適な閉ループ制御を可能にする制御器１３６の伝達特性が得られる。その場合には重点は正確でかつ安定した閉ループ制御におかれる。
【００１０】
本発明の好ましい実施例においては、制御器１３６の伝達特性を定める係数は内燃機関１００の回転数ｎと運転パラメータｇに従って特性値マップに格納される。
【００１１】
他の実施例においては、少なくとも１つの係数が固定値を有する。この値は取り付け段階において操作量設定方法に従って計算され、メモリ２１６に格納される。この手段によって取り付け段階において最適化すべき特性値マップの数、従って取り付け時間が減少する。さらに制御器１３６の安定性が向上する。
【００１２】
【実施例】
以下、図面に示す実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
【００１３】
図１は内燃機関１００の過給制御システムを示すものである。内燃機関１００は吸気路１０２を介して空気を吸入する。吸気路１０２には、流れ方向に見て、絞り弁１０４、コンプレッサ１０６、吸気温度ＴＬを検出するセンサ１０８および吸気圧力ＰＬを検出するセンサ１１０が取り付けられている。絞り弁１０４の位置はセンサ１１２によって検出され、このセンサは信号ＤＫを出力する。コンプレッサ１０６は結合手段１１４を介して、内燃機関１００の排気ガス通路１１８内に取り付けられたタービン１１６によって駆動される。バイパス路１２０を介して排気ガス流の一部をタービン１１６へ導くことができる。バイパス路１２０には、バイパス路を完全にあるいは部分的に閉鎖する弁１２２が取り付けられている。弁１２２の駆動は駆動装置１２４によって行われる。
【００１４】
内燃機関１００には、エンジン温度ＴＭｏｔ、ノッキング燃焼解析用の測定データｋおよび内燃機関１００の回転数ｎを検出するセンサ１２６、１２８および１３０が取り付けられている。これらのセンサから発生された信号ＴＭｏｔ、ｋおよびｎは、必要な場合には適当な電子装置により予め整形した後に、信号ＤＫ、ＴＬおよびｐに加えてブロック１３２に供給される。ブロック１３２は入力信号として正の符号の信号Ｗを結合点１３４へ供給する。結合点１３４には他の入力信号として負の符号を有する信号ｙが供給される。この信号ｙはたとえばセンサ１１０によって検出された吸気圧力ＰＬとすることができる。圧力ＰＬの代わりに信号ｙは適当なセンサを用いて検出した空気体積（流量）ＱＬあるいは空気質量（流量）ｍＬによっても形成することもできる。
【００１５】
結合点１３４の出力には信号ｅが出力され、この信号ｅはさらに閉ループ制御器１３６へ供給される。制御器１３６にはさらにブロック１３８から信号が供給される。制御器１３６は出力信号として信号ｕを出力し、この信号はさらにスイッチ１４０へ導かれる。スイッチ１４０を用いて選択的に制御器１３６と駆動装置１２４間あるいは固定値メモリ（ＲＯＭ）１４２と駆動装置１２４間に接続を形成することができる。この２つの接続状態間の切り替えは、制御ユニット１４４によりその入力信号ＤＫとｎに従って制御線１４６を介して行なわれる。さらに制御ユニット１４４はブロック１４８に信号ｓを供給する。ブロック１４８には他の入力信号として信号ｎ、ｙおよびｅが供給され、かつブロック１４８は出力信号として信号ｇをブロック１３８へ出力する。
【００１６】
内燃機関１００の過給を行う装置１０２から１３０の機能は当業者には周知であって、従って以下においては詳しい説明はしない。本発明の本質は、図１に示す参照符号１３２から１４８を有する個々の要素からなる制御システムによって内燃機関１００の過給を最適に制御することにある。この制御システムによって実際値ｙとして検出された内燃機関１００の過給が目標値ｗにフィードバック制御される。目標値ｗはブロック１３２によって信号ｎ、ＤＫ、ＴＬ、ｐ、ｋおよびＴＭｏｔに従って求められる。結合点１３４において目標値ｗから実際値ｙが引算され、制御偏差ｅが求められて、更に制御器１３６に導かれる。
【００１７】
最適な制御を得るために、制御器１３６の伝達特性（応答特性）がブロック１３８によって最適化される。最適化する場合には内燃機関１００の運転パラメータと、コンプレッサ１０６、タービン１１６、結合手段１１４および弁１２２を備えたバイパス路１２０からなる過給装置の運転パラメータが考慮される。これら運転パラメータの１つはセンサ１３０で検出した内燃機関１００の回転数ｎである。他の運転パラメータｇは、過給装置がその時の運転状態に基づいてどれだけ高速に所望の過給を実現できるかを示すものである。ｇが大きい値を有する場合には、過給装置は極めて高速に所望の過給を実現することができる。ｇの値が低い場合には、所望の過給が実現されるまでに比較的長い時間が経過する。運転パラメータｇによる制御特性の調整は、本発明の重要な構成要素であって、それにより内燃機関１００の所望の過給を高速かつ正確に調節することができる。パラメータｇを求める場合には信号ｙ、ｅ、ｎおよびｓが考慮される。
【００１８】
信号ｓは、閉ループ制御を非起動にするスイッチ１４０の切り替え位置を示す。閉ループ制御が起動されている場合には、駆動装置１２４には制御器１３６から信号が入力される。それに対して閉ループ制御が非起動になっている場合には、駆動装置１２４には固定値メモリ１４２から信号が入力される。すなわち過給の閉ループ制御は行われずに、弁１２２は駆動装置１２４によって固定値メモリ１４２によって設定された位置へ移動される。スイッチ１４０自体はブロック１４４によって制御される。ブロック１４４はそれぞれ回転数ｎと負荷信号として用いられる絞り弁角度ＤＫに従ってスイッチ１４０を用いて閉ループ制御を起動ないし非起動にする。回転数ｎと絞り弁角度ＤＫの設定可能なしきい値ｎ０とＤＫ０を越えた場合には、閉ループ制御が起動される。ｎ０とＤＫ０を下回っている場合には閉ループ制御は非起動にされる。
【００１９】
図２は図１に示す原理回路図のブロック１３６、１３８および１４８の実施例を示すものである。制御器１３６は内部的にはＩ制御器２００、Ｐ制御器２０２およびＤ制御器２０４から構成され、入力信号としてそれぞれ制御器１３６の入力に印加される制御偏差ｅが供給される。Ｉ制御器２００には制限回路２０６が接続されており、その出力信号は結合点２０８へ供給される。結合点２０８にはさらにＰ制御器２０２とＤ制御器２０４の出力信号が供給される。結合点２０８は３つの信号を加算して、それにより発生した加算信号を制限回路２１０へ供給する。制限回路２１０の出力信号は制御器１３６の出力において操作量ｕとして出力される。
【００２０】
制御器には３つの他の入力を介してブロック１３８から信号Ｑ０、Ｑ１およびＱ２が供給される。これらの信号は内部的にＩ、ＰおよびＤ制御器に供給され、その場合、信号Ｑ１はＩ制御器２００にだけ、信号Ｑ０はＰ制御器２０２にだけ、そして信号Ｑ２はＰ制御器２０２とＤ制御器２０４に入力される。
【００２１】
以下、制御器１３６の機能を説明する。
【００２２】
Ｉ制御器２００、Ｐ制御器２０２およびＤ制御器２０４の伝達特性はそれぞれ対応する伝達関数によって記述することができ、この伝達関数は信号Ｑ０、Ｑ１およびＱ２の少なくとも１つによって調節することができる。伝達関数は次の式によって表される：
Ｉ制御器２００：
ｕＩ（ｊ）＝ｕＩ（ｊ−１）＋Ｑ１＊ｅ（ｊ−１）
Ｐ制御器２０２：
ｕＰ（ｊ）＝（Ｑ０−Ｑ２）＊ｅ（ｊ）
Ｄ制御器２０４：
ｕＤ（ｊ）＝Ｑ２＊（ｅ（ｊ）−ｅ（ｊ−１））
なお、ｕＩ（ｊ）、ｕＰ（ｊ）およびｕＤ（ｊ）は時間ｊにおける操作量ｕに対するＩ、ＰおよびＤの寄与を示し、ｕＩ（ｊ−１）は時間ｊ−１における操作量ｕに対するＩの寄与を示す。ｅ（ｊ）とｅ（ｊ−１）は時間ｊとｊ−１における制御偏差ｅを示す。係数Ｑ０、Ｑ１およびＱ２は上述のように入力量Ｑ０、Ｑ１およびＱ２として制御器２００、２０２、２０４に与えられる。制御器２００、２０２および２０４の操作量ｕに対する寄与がどれ位の大きさであるか、すなわち制御器１３６の比例、積分および微分の割合がどれ位強いかは、これらの係数に関係する。従って制御器１３６の伝達特性は信号Ｑ０、Ｑ１およびＱ２によって調節される。
【００２３】
さらに制御器１３６の伝達特性は制限回路２０６と２１０によって調節される。制限回路２０６は、操作量ｕに対するＩの寄与が大きくなり過ぎるのを防止するためにＩ制御器２００の出力信号を制限するために用いられる。この手段は特に制御偏差の符号が変化する場合に好ましい作用をする。というのはそれによって残りのＩの寄与量を積分し終るまでの時間を受け入れ可能な程度まで減少させることができるからである。制限回路２１０は、次の回路に許容できない入力信号が入力されることがないようにするために、操作量ｕを所定の範囲に制限する。
【００２４】
係数Ｑ０、Ｑ１およびＱ２の信号を発生するブロック１３８は内部的に２つの特性値マップ２１２、２１４と固定値メモリ２１６から構成される。固定値メモリ２１６には係数Ｑ０に関する値が格納されている。係数Ｑ１とＱ２は、特性値マップ２１２、２１４から回転数ｎとブロック１４８から得られる運転パラメータｇに従って求められる。
【００２５】
係数Ｑ０に対して固定値メモリ２１６に格納される値は取り付け段階（実装段階）において操作量設定処理に従って計算される。この計算には最大制御偏差ｅｍａｘと最大許容操作量ｕｍａｘが次の式に従って取り入れられる：
Ｑ０＝ｕｍａｘ／ｅｍａｘ
係数Ｑ１とＱ２に関する特性値マップ２１２、２１４は取り付け段階においてコンピュータ支援により、あるいは経験的な最適化方法によって求められる。運転段階において十分にコンピュータ能力を使用できる場合には、特性値マップを用いなくてもそれぞれ回転数ｎと運転パラメータｇに関する実際の値から係数Ｑ１とＱ２をリアルタイムで求めることができる。
【００２６】
上述の式に従って係数Ｑ０を定めることによって取り付けの手間ないしは運転中の計算時間の手間を著しく減少させることができる。というのは３つの係数Ｑ０、Ｑ１およびＱ２のうち最適化方法で求めるのは２つの係数Ｑ１とＱ２しか残らないからである。
【００２７】
ブロック１４８は信号ｙ、ｅ、ｎおよびｓから運転パラメータｇを求めるという課題を有し、閉ループ制御がアクティブでない場合でも常にアクティブであり続ける。このブロックの内部は以下のような回路構成になっている。
【００２８】
特性曲線２１８の入力は、信号ｙが印加されるブロック１４８の入力と接続されている。特性曲線２１８の出力には運転パラメータｇの概略信号が出力される。この出力信号は、制御線２２２を介してしきい値回路２２４によって制御されるスイッチ２２０の２つの接点の一方に印加される。しきい値回路２２４の入力は、信号ｅが印加されるブロック１４８の入力と接続されている。スイッチ２２０の他方の接点はローパス（フィルタ）２２６の第１の入力と接続されている。
【００２９】
ローパス２２６の第２の入力には特性曲線２２８の出力信号が印加され、この特性曲線にはローパスの時定数が内燃機関１００の回転数ｎに従って格納されている。特性曲線２２８の入力は、回転数ｎが印加されるブロック１４８の入力と接続されている。ローパス２２６の第３の入力はスイッチ２３０を介して固定値メモリ２３２の出力と接続されている。スイッチ２３０は制御線２３４を介してリセット回路２３６によって作動される。リセット回路２３６の入力は、信号ｓが印加されるブロック１４８の入力と接続されている。ローパス２２６の出力は、制御線２２２を介してしきい値回路２２４によって作動されるスイッチ２３８を介してブロック１４８の出力と接続されている。ローパスの代わりに、固定値メモリ２４０の出力をスイッチ２３８を介してブロック１４８の出力と接続することも可能である。
【００３０】
図２に示すブロック１４８の内部の回路構成を用いて運転パラメータｇを２つの方法に従って定めることができる。しきい値回路２２４が２つの方法のうちいずれを使用するかを決定し、それに従ってスイッチ２２０と２３８を制御する。判断基準としては、制御偏差ｅと設定可能なしきい値ｅ０との比較を用いることができる。
【００３１】
制御偏差ｅがしきい値ｅ０より小さい場合には、ｇは次の方法に従って定められる。すなわち、運転パラメータｇは固定値メモリ２４０から読み出される。この方法の場合にはスイッチ２２０は閉じられ、スイッチ２３８により固定値メモリ２４０の出力がブロック１４８の出力と接続される。この第１の方法は準定常的な運転領域で使用され、そのようにして求められたｇ値は、過給を安定的かつ正確に閉ループ制御する係数Ｑ１とＱ２をもたらす（弱い制御作用）。
【００３２】
それに対して制御偏差ｅがしきい値ｅ０より大きい場合には、第２の方法が使用される。この方法においては特性曲線２１８を用いて実際値ｙから求められた概略値ｇがローパス２２６を介してブロック１４８の出力へ導かれる。この第２の方法においてはスイッチ２２０は開放され、スイッチ２３８によりローパス２２６の出力がブロック１４８の出力と接続される。従って、ローパス２２６の出力には、閉ループ制御が起動されている場合に制御偏差ｅがしきい値ｅ０を越える直前にローパス２２６に発生するｇの値が得られる。すなわち係数Ｑ１とＱ２を定めるｇ値は、しきい値ｅ０を越えたときの内燃機関１００と過給装置のおかれている運転状態から導き出される。制御偏差ｅが最初から、すなわち閉ループ制御の起動時すでにしきい値ｅ０より大きい場合には、閉ループ制御を起動する直前に求められた値ｇがローパス２２６の出力に出力される。この第２の方法は特に閉ループ制御起動後の初期段階において、あるいは目標値の変化が激しい場合に使用され、対応する係数Ｑ１とＱ２を介して最適な閉ループ制御速度を可能にする（強い制御作用）。
【００３３】
次に運転パラメータｇを定める第２の方法を詳細に説明する。
【００３４】
過給圧を閉ループ制御するシステムが起動されているかあるいは非起動になっているかに関係なく、特性曲線２１８を介して常時実際値ｙに対応するｇ値が求められる。特性曲線２１８に格納されている実際値ｇに対する運転パラメータｇの関係は取り付け段階においてそれぞれの車両タイプないしエンジンタイプに関して定められる。そのために代表的な運転状況に対する実際値ｙが定められ、それぞれ運転パラメータｇの適当な値が対応付けられる。本発明の好ましい実施例においては運転パラメータｇは０と１間の値を取り、その場合に値０はエンジンブレーキ（減速運転）を示し、値０．５は下方部分負荷を、そして値１は平均的な（中域の）負荷を示す。その間の値は例えば補間によって求めることができる。
【００３５】
特性曲線２１８の出力には常時運転パラメータｇの実際値が得られる。しかしｇの実際値は、制御偏差ｅがしきい値ｅ０より小さい場合、あるいは閉ループ制御が非起動になっている場合にのみ、スイッチ２２０を介してローパス２２６の入力に印加される。従って最終的にブロック１３８に供給されるｇ値は、通常は特性曲線２１８から出力されるｇ値とは異なる。というのは第２の方法の場合にはスイッチ２２０は開放されており、従って特性曲線２１８の出力とローパス２２６の入力との接続は遮断されているからである。ブロック１３８に供給されるべきｇ値を求める場合に、第２の方法においては、スイッチ２２０が開放される直前にローパス２２６の出力に現れたｇ値が用いられる。
【００３６】
ローパス２２６を時間的にできるだけ正確に適合させるために、ローパス２２６の伝達特性を決定する時定数は回転数に関係する特性曲線２２８によって設定される。
【００３７】
所定の運転状態においては、ローパスフィルタ２２６の伝達特性に他の作用が行われる。この他の作用は、リセット回路２３６がその入力信号ｓから閉ループ制御の非起動、すなわち閉ループ制御状態から非閉ループ制御状態への移行を検出した場合には常に行われる。その場合にはリセット回路２３６はスイッチ２３０を短時間閉じ、すぐにまた開放するので、ローパス２２６は短い期間固定値メモリ２３２の出力と接続される。この短時間の接続によって、ローパス２２６は固定値メモリ２３２に格納された値にリセットされる。閉ループ制御が非起動になる瞬間にローパス２２６をリセットすることによって、新たに閉ループ制御が起動された場合に内燃機関１００と過給装置の実際の出発状態を最適に再現しないｇ値が求められてしまうことが防止される。それについての詳細は図４とそれに関連する説明に示されている。
【００３８】
図３は、目標値ｗを出力する図１のブロック１３２の実施例を示すものである。ブロック１３２の内部の回路素子には、ブロック１３２の対応する入力への接続線を介して入力信号ｎ、ＤＫ、ＴＬ、ｐ、ｋおよびＴＭｏｔが供給される。特性値マップ３００の２つの入力には絞り弁角度ＤＫに関する信号と内燃機関１００の回転数ｎに関する信号が印加される。特性値マップ３００の出力は特性値マップ３０２の入力と接続されている。特性値マップ３０２の他の入力には内燃機関１００によって吸入された空気の温度ＴＬに関する信号が印加される。特性値マップ３０２は場合によっては回転数信号ｎが印加される他の入力を有する（点線で示す）。特性値マップ３０２の出力はさらに特性値マップ３０４の入力へ導かれている。特性値マップ３０４の他の入力には大気の空気圧ｐに関する信号が印加される。
【００３９】
特性値マップ３０４の出力信号はノッキング低減装置３０６へ供給され、同装置の他の入力には場合によってはノッキング燃焼を知らせる信号ｋが印加される。ノッキング低減装置３０６は必要に応じて設けるものであって、設けなくてもよい。ノッキング低減装置３０６の出力信号はローパス（フィルタ）３０８の入力に印加される。ローパス３０８の他方の入力にはローパスの時定数を定める特性曲線３１０の出力が印加される。特性曲線３１０の入力には内燃機関の温度ＴＭｏｔに関する信号が印加される。ローパス３０８は出力信号として目標値ｗを出力し、この目標値はブロック１３２の出力に出力される。目標値ｗの以降の処理については図１と２から明らかである。
【００４０】
次に、図３に示すブロック１３２の機能原理を説明する。
【００４１】
特性値マップ３００は絞り弁角度ＤＫと内燃機関の回転数ｎに従って目標値ｗの基本値を出力する。この基本値は特性値マップ３０２によって過給気の温度ＴＬに従って、また必要な場合には内燃機関の回転数ｎに従って補正される。特性値マップ３０４によって、大気の空気圧ｐに従って補正を行う他の補正が行なわれる。選択的にノッキング低減装置３０６が接続され、このノッキング低減装置はノッキング燃焼が発生した場合目標値ｗの補正された基本値を低減させる。ローパス３０８によって内燃機関の運転状態への適合が行われ、その場合に運転状態は内燃機関の温度ＴＭｏｔを介して検出される。ローパス３０８の時定数はＴＭｏｔに従って特性曲線３１０から読み出される。それによってエンジンが冷たい場合の危険なオーバーシュート状態が防止される。
【００４２】
図４にはリセット回路２３６がローパス２２６の出力のｇ値の時間的推移に与える影響が示されている。実線で示す波形は時間ｔ１においてローパス２２６がリセットされる場合に当てはまり、点線で示す波形はリセットがなされない場合に当てはまる。
【００４３】
時間軸上に図示された時点ｔ１において、車両の運転者が例えばギア切り替えを行なおうとして、あるいは車速を減少させようとして、アクセルペダルから足を離す。従って実際値ｙは低下し、その結果特性曲線２１８から求められたｇ値もｔ１から急激に低下する。
【００４４】
アクセルを離すことによって閉ループ制御が非起動になるので、スイッチ２２０が閉成されて、特性曲線２１８の出力がローパス２２６の入力と接続される。従って時点ｔ１からはローパス２２６に低い値が与えられ、ローパス２２６の出力信号は図４に点線で示すカーブに示すようにローパス２２６の時定数に従って低下する。ローパス２２６の出力信号はその入力信号とは異なり急激に低下はしないが、内燃機関１００と過給装置の実際の運転状態に対応するよりも急速に低下する。
【００４５】
時間ｔ１後の期間ｄｔ内で再度閉ループ制御が起動されると、他の手段をとらないとローパス２２６から低過ぎるｇ値が出力されて、ブロック１３８に供給されてしまう。それを防止するために、時間ｔ１でリセット回路２３６によってローパス２２６のリセットが行われる。それによってローパス２２６から出力されるｇ値は時間ｔ１で図２の固定値メモリ２３２に格納されている値まで飛躍的に上昇し、その後ローパス２２６の時定数に従って低下する（実線のカーブ）。それによって時間ｔ１からは実線で示すカーブが点線で示すカーブの上方にくるようになり、点線で示すカーブよりも良好に実際の運転状態が再現される。２つのカーブ間の距離は時間ｔ１で最大となり、その後連続的に減少する。従ってローパス２２６のリセットは特に、時間ｔ１後すぐに閉ループ制御が再度起動された場合、例えばギア切り替え過程が終了した場合に有効になる。
【００４６】
ここで示した内燃機関の過給制御システムに関連して、制御量としては例えば過給圧、空気体積（流量）あるいは空気質量（流量）など内燃機関の過給を特徴づけるすべての量が適している。閉ループ制御システムを選択された制御量に整合させることは当業者には周知である。この整合の際に例えば適当なセンサが選択され、それに対応して目標値、特性曲線および特性値マップの調整が行われる。
【００４７】
上述のＰＩＤ制御器１３６の代わりに、少なくとも１つのＰ制御器および／または少なくとも１つのＩ制御器および／または少なくとも１つのＤ制御器からの組み合せを選択することも可能である。
【００４８】
本発明の好ましい実施例においては、弁１２２の代わりに連続的あるいは所定のクロックで開閉される電磁弁が使用される。さらにタービン１１６と同様に、コンプレッサ１０６にバイパス路を設けることもでき、ないしはコンプレッサ１０６のバイパス路をタービン１１６のバイパス路で代用することもできる。
【００４９】
他の実施例においては過給装置にはバイパス路１２０に加えて、あるいはバイパス路１２０ないしは複数のバイパス路の代わりに過給を調節する可変機構が設けられる。その場合この機構の変化は駆動装置１２４によって制御される。
【００５０】
タービン駆動の過給装置の代わりに内燃機関によって機械的に駆動されるコンプレッサを使用することも可能である。
【００５１】
ローパス２２６は、リセット回路２３６によってリセットされたときに出力されるｇ値が固定値メモリ２３２に格納されている値に上昇するのではなく、その値だけ上昇するように構成することも可能である。
【００５２】
本発明の他の実施例においては、ローパス３０８と特性曲線３１０は設けられない。この実施例においては内燃機関１００の運転状態への適合は、Ｉ制御器２００の出力信号を制限する制限回路２０６を介して行われる。そのために制限回路２０６は、Ｉ制御器２００の出力信号を内燃機関１００の温度ＴＭｏｔおよび／または回転数ｎに従って制限するように構成される。
【００５３】
要約して説明すると、内燃機関１００の過給を制御する上述のシステムにおいては閉ループ制御回路を用いて内燃機関の過給を特徴づける量が制御される。閉ループ制御を最適化するために制御器１３６の伝達特性が内燃機関１００の回転数ｎと、内燃機関１００および過給装置の運転状態の動特性を特徴づける運転パラメータｇによって調節される。制御偏差ｅが大きい場合には、運転パラメータｇは制御量の実際値ｙから導き出される。閉ループ制御が非起動になったとき運転パラメータｇの値を上昇させることによって、すぐその後で閉ループ制御が再起動された場合運転パラメータｇが誤った値になるのが防止される。制御偏差ｅが小さい場合には定常的な運転状態が考えられ、運転パラメータｇについて経験値が用いられる。
【００５４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、過給制御のための閉ループ制御器の伝達特性を、内燃機関の回転数と、過給に応じて変化する量の実際値と、その目標値からの制御偏差と、閉ループ制御器の起動状態とに応じて調節するようにしているので、閉ループ起動時点における内燃機関の状態を特徴付けるパラメータに応じた最適な伝達関数で閉ループ制御を開始することができ、内燃機関の過給を最適に制御することが可能になる、という優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の過給圧制御システムの原理構成を示す構成図である。
【図２】図１に示す構成図の一部の詳細な実施例を示す回路ブロック図である。
【図３】図１の目標値を設定する回路の実施例を示すブロック図である。
【図４】図２のローパスフィルタの出力側における信号特性を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１００ 内燃機関
１０２ 吸気管
１０４ 絞り弁
１０６ コンプレッサ
１０８ 吸気温度センサ
１１０ 吸気圧センサ
１１２ 絞り弁位置センサ
１１６ タービン
１１８ 排気ガス通路
１２０ バイパス路
１２２ 弁
１２４ 駆動装置
１３６ 制御器
１４２ 固定値メモリ
１４４ 制御ユニット
２０６ 制限回路
２１０ 制限回路
２１８ 特性曲線
２２４ しきい値回路
２２６ ローパス
２２８ 特性曲線
２３２ 固定値メモリ
２４０ 固定値メモリ

Claims (9)

1. 内燃機関（１００）の過給装置（１０６、１１４、１１６）と、
   過給を調節するアクチュエータ（１２２、１２４）と、
   圧力（ｐＬ）、空気体積（ＱＬ）、空気質量（ｍＬ）のような過給に応じて変化する量の実際値（ｙ）と目標値との制御偏差（ｅ）を形成する手段（１３４）と、
   前記制御偏差（ｅ）からアクチュエータ（１２２、１２４）を駆動する操作量（ｕ）を求める閉ループ制御器（１３６）と、
   内燃機関（１００）の回転数（ｎ）を検出する手段とを有する内燃機関（１００）の過給制御システムにおいて、
   前記閉ループ制御器（１３６）の伝達特性が、内燃機関（１００）の回転数（ｎ）と、前記実際値（ｙ）と、前記制御偏差（ｅ）と、前記閉ループ制御器の起動状態（ｓ）とに応じて調節されることを特徴とする内燃機関の過給制御システム。
2. 閉ループ制御器（１３６）がＰ制御器、またはＩ制御器、またはＤ制御器を有し、その場合、ｕＰ（ｊ）、ｕＩ（ｊ）、ｕＤ（ｊ）を、時間ｊでの操作量（ｕ）に寄与する比例（Ｐ）、積分（Ｉ）、微分（Ｄ）の各成分の値、ｕＩ（ｊ−１）を、時間（ｊ−１）での操作量（ｕ）に寄与する積分成分の値、Ｑ０をＰ制御器の入力信号、Ｑ１をＩ制御器の入力信号、Ｑ２をＰ制御器とＤ制御器の入力信号、ｅ（ｊ）、ｅ（ｊ−１）を時間ｊと（ｊ−１）における前記制御偏差（ｅ）として、Ｐ制御器（２０２）の伝達特性が式ｕＰ（ｊ）＝（Ｑ０−Ｑ２）＊ｅ（ｊ）によって、Ｉ制御器（２００）の伝達特性が式ｕＩ（ｊ）＝ｕＩ（ｊ−１）＋Ｑ１＊ｅ（ｊ−１）によって、およびＤ制御器（２０４）の伝達特性が式ｕＤ（ｊ）＝Ｑ２＊（ｅ（ｊ）−ｅ（ｊ−１））によって記述されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記入力信号（Ｑ０、Ｑ１、Ｑ２）の少なくとも１つが回転数（ｎ）および前記実際値（ｙ）から求められるパラメータ（ｇ）に従って特性値マップから求められることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
4. ｅｍａｘを最大制御偏差、ｕｍａｘを最大許容操作量として、前記Ｐ制御器の入力信号Ｑ０が、式Ｑ０＝ｕｍａｘ／ｅｍａｘに従って固定的に設定されることを特徴とする請求項２あるいは３に記載のシステム。
5. 閉ループ制御器（１３６）の伝達特性は、制御偏差（ｅ）が設定可能なしきい値（ｅ０）より大きい場合にのみ、前記実際値（ｙ）から求められるパラメータ（ｇ）に従って選択されることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載のシステム。
6. 前記パラメータ（ｇ）を計算するためにローパス（２２６）が設けられることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
7. ローパス（２２６）が回転数に依存する時定数を有することを特徴とする請求項６に記載のシステム。
8. 閉ループ制御の運転状態から非閉ループ制御の運転状態へ移行する際にローパス（２２６）が選択可能なパラメータ値（ｇ）にリセットされることを特徴とする請求項６あるいは７に記載のシステム。
9. 閉ループ制御器（１３６）が内部的にＰ制御器（２０２）、Ｉ制御器（２００）およびＤ制御器（２０４）から構成され、
   Ｐ制御器（２０２）、Ｉ制御器（２００）およびＤ制御器（２０４）の入力が互いに接続されるとともに閉ループ制御器（１３６）の入力と接続されており、
   Ｐ制御器（２０２）とＤ制御器（２０４）の出力が直接結合点（２０８）と接続されており、
   Ｉ制御器（２００）の出力は、制限作用が固定的に設定されるかあるいは内燃機関（１００）の温度（ＴＭｏｔ）または回転数（ｎ）に従ってＩ制御器（２００）の出力を制限する制限回路（２０６）を介して結合点（２０８）と接続されており、
   結合点（２０８）の出力が他の制限回路（２１０）を介して閉ループ制御器（１３６）の出力と接続されていることを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載のシステム。

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