JP4646178B2 - 吸気システムを備えた内燃機関の制御のための方法および装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
本発明は、吸気システムを備えた内燃機関の制御のための方法および装置に関している。
【０００２】
吸気システムを備えた内燃機関の制御のための方法および装置は、例えばドイツ連邦共和国特許出願 DE 197 56 619 明細書から公知である。この明細書では特に自動車における内燃機関の作動のためのシステムが開示されており、ここでは吸入空気が吸気管内に設けられているスロットルバルブを介して燃焼室内へ供給されており、この場合はスロットルバルブを介した流量が求められている。その際排ガス再循環系において１つのバルブが設けられており、このバルブを介した排ガス再循環系の流量も同じように求められている。これらの２つの空気流量に基づいて燃焼室内への空気流量が求められている。この装置における問題点は、計算に必要とされる様々な特性量のセンサを用いた検出に困難が伴うことである。つまり様々な特性量の検出のために多くのセンサを必要としなければならない。
【０００３】
発明の利点
本発明による手法は、吸気系を特徴付ける少なくとも１つの特性量を算出することが可能である。その際には安価でしかも簡単なセンサを用いるだけで検出できる測定量が僅かに求められるだけである。さらに内燃機関の制御部において制御機器内部に既に存在する特性量が必要となるだけである。
【０００４】
特に有利には、モデルが少なくとも第１の部分モデルと第２の部分モデルを含み、これらの部分モデルは入力量から出発して出力量を定め、その際第１の部分モデルの入力量として少なくとも第２の部分モデルの少なくとも１つの出力量の他にさらに調整量および/または測定量が考慮される。
【０００５】
特に簡単な例として有利には、調整量として、噴射すべき燃料量を特徴付けている燃料量ＭＥ、排ガス再循環を制御するアクチュエータのための駆動制御信号を特徴付けている排ガス再循環デューティ比ＡＴＶ、タービン特性を制御するアクチュエータに対する起動制御信号を特徴付けている過給機デューティー比ＬＴＶが用いられる。有利には燃料量ＭＥの他にさらに排ガス再循環デューティ比ＡＴＶおよび/または過給機ディーティ比が使用される。このことは、内燃機関が排ガス再循環系を装備しているのか、および/または過給機を装備しているのかに依存して行われる。
【０００６】
測定量として少なくとも１つの回転数量（Ｎ）（これは内燃機関の回転数を特徴付ける）、周辺温度（Ｔ１）（これは雰囲気の温度を特徴付ける）、および/または雰囲気圧（Ｐ１）（これは雰囲気の圧力を特徴付ける）が用いられる。有利には回転数、周辺温度および雰囲気圧が用いられる。
【０００７】
本発明の別の有利な実施例および改善例は従属請求項に記載されている。
【０００８】
図面
本発明は以下の明細書で図面に基づいて詳細に説明される。これらの図面中、図１は、吸気システムを備えた内燃機関を概略的に示した図であり、
図２は、吸気システムの全モデルをブロックダイヤグラムで示した図であり、
図３〜図８は、様々な部分モデルをブロックダイヤグラムで示した図である。
【０００９】
実施例の説明
以下の明細書では本発明による手法をディーゼル内燃機関の例を用いて説明するが、但し本発明の適用分野はこのディーゼル内燃機関に限定されるものではない。本発明は、他の内燃機関、特に直憤式のガソリン内燃機関にも用いることができる。
【００１０】
内燃機関１００は、高圧吸気管路１０２を介して、所定の酸素成分ＭＯ２２を含んだ所定のガス量ＭＬ２２が供給される。所定の酸素成分ＭＯ２２の量は、燃焼前の酸素成分としても表される。高圧吸気管路１０２は２つの部分からなっている。第１の部分には、符号１０２ａが付されている。第２の部分には符号１０２ｂが付されている。この場合第１の部分は、排ガスが混合される箇所までの部分に相応し、第２の部分は排ガスが混合される箇所からの部分に相応する。第１の部分には給気冷却器（インタークーラー）１０４が含まれている。高圧吸気管路の第１の部分１０２ａにおける吸入空気は温度Ｔ２と圧力Ｐ２を有している。
【００１１】
雰囲気は低圧吸気管路１０８を介して圧縮機１０６に供給され、そこからインタークーラー１０４を介して高圧吸気管路１０２へ通流する。この場合圧縮機１０６を介して酸素成分ＭＯ２１を含んだ空気量ＭＬ２１が高圧吸気管路１０２内へ供給される。低圧吸気管路１０８を通って流入した酸素成分ＭＯ２１を含んだ空気量ＭＬ２１は、圧縮機（コンプレッサ）１０６ないしインタークーラー１０４を通って流入した相応の酸素成分を含んだ空気量に相応する。低圧吸気管路１０８内で生じている温度Ｔ１と圧力Ｐ１は、周辺条件、すなわち雰囲気圧と雰囲気温度に相応している。
【００１２】
内燃機関１００からは酸素成分ＭＯ３１を含んだ空気量ＭＬ３１が高圧排気管路１１０内へ流入する。この空気量の特性量は、燃焼後の酸素成分としても表される。高圧排気管路１１０内では温度Ｔ３と圧力Ｐ３が生じている。これらの値は、排ガス圧Ｐ３及び排ガス温度Ｔ３としても表される。
【００１３】
空気量ＭＬ３２は、高圧排気管路１１０からタービン１２２まで到達しており、これはタービンを介した空気量としても表される。タービン１２２からこの排気ガスは、単に排気管とも称される低圧排気管路１１４に達している。この低圧排気管路内の温度はＴ４で圧力はＰ４である。
【００１４】
タービン１１２は、軸１１１を介して圧縮機１０６を駆動している。この軸の回転数ＮＬは、過給機回転数とも称される。過給機アクチュエータ１１３を介してタービンの特性と過給機全体の特性が制御される。駆動制御のために過給機アクチュエータ１１３には駆動制御信号ＬＴＶが印加され、この駆動制御信号ＬＴＶは、過給機に行程量ＬＨ分の調整を引き起こす。この特性量ＬＨは、過給機行程量とも称され、特性量ＬＴＶは過給機デューティー比とも称される。
【００１５】
高圧排気管路１１０と高圧吸気管路１０２の間には、排ガス再循環路１１６とも称される接続路が存在している。この排ガス再循環路１１６を通って酸素成分ＭＯＡを含んだ空気量ＭＡが通流する。この排ガス再循環路１１６の断面積は、排ガス再循環バルブ１１８を用いて制御可能である。この駆動制御に対しては、排ガス再循環アクチュエータ１１９に駆動制御信号ＡＴＶが印加され、この信号は、排ガス再循環バルブ１１８に行程量ＡＨ分だけの調整を引き起こす。この特性量ＡＨは排ガス再循環行程量とも称され、特性量ＬＴＶは排ガス再循環デューティー比とも称される。
【００１６】
有利には、内燃機関のクランクおよび/またはクランク軸における回転数Ｎが回転数センサ１０１を用いて検出される。さらに内燃機関に供給する噴射燃料量ＭＥを定める噴射量調整器１０３が設けられている。これに対しては、当該噴射量調整器１０３には、調整量信号ＭＥが印加される。
【００１７】
内燃機関のないしはアクチュエータ１１８，１１３の正確な制御に対しては、図示されている様々な特性量がわかっていなければならない。特に内燃機関に供給される酸素量ないし酸素成分ＭＯ２２は既知でなければならない。この酸素量は、噴射される燃料量ＭＥと共に排気ガス放出、特に内燃機関の場合にはスモーク放出を決定する。さらに様々な圧力値と温度値がわかっている場合には有利となる。また過給機回転数ＮＬがわかっていても有利である。この特性量はシステム全体の監視のために、および/または開ループ/閉ループ制御のために利用可能である。
【００１８】
特に有利にはこれらの特性量が直接検出されるのではなく、１つのモデルを用いておよび/または１つないし複数の部分モデルを用いて求められる。このようなケースでは相応のセンサも必要なくなる。
【００１９】
本発明によればここにおいて、少なくとも１つのモデルと、雰囲気温度Ｔ１および/または雰囲気圧Ｐ１に関する少なくとも１つの測定量とを用いて、特に噴射される燃料量ＭＥのための１つまたは複数の調整量と、排ガス再循環バルブＡＴＶの調整量、およびタービン１１２の調整量に基づいて、吸気システムを特徴付けている特性量の内の１つまたは複数が求められる。特に有利には、吸気システムを特徴付けている１つまたは複数の特性量が、噴射すべき燃料量ＭＥと回転数Ｎ、並びに雰囲気温度Ｔ１および雰囲気圧ｐ１を特徴付けている特性量から出発して求められる。この場合は付加的に排ガス再循環バルブ１１８の調整量と過給機１１２の調整量も利用される。特に有利な点は、ここにおいて、噴射すべき燃料量が検出されなくてもよいことである。なぜならこの特性量は既に予めわかっており内燃機関の制御に用いられているからである。これについては特に制御機器内部に既存の特性量が利用される。同様に内燃機関の回転数Ｎもわかっている。なぜならこれも内燃機関の制御に不可欠なものだからである。相応のことは温度Ｔ１と圧力Ｐ１にも当て嵌まる。また調整部材１１８，１１２に対する駆動制御信号にも相応に当て嵌まる。
【００２０】
特に有利には、種々の部分モデルが部分システムに対して形成される。この場合各部分モデルは、様々な入力量でありそれらに基づいて種々の出力量が算出される。その際、様々なモデルの種々の入力量が他のモデルの出力量によって形成される。種々の部分モデルの和における全モデルの入力量として必要となるのは、容易に検出可能な測定量ないしは既知の調整量だけである。
【００２１】
吸気システムの全モデルと吸気システムの部分モデルへの分割は図２に示されている。
【００２２】
最近の内燃機関では、排ガス値と燃費値に対する要求が益々高まってきている。可変のタービン構造を有するターボチャージャーは、タービンブレードの調整によって目下のエンジン動作点への適合化が図られる。それにより、ターボチャージャーのタイムラグが回避されると同時に内燃機関の効率も改善される。同時に排ガス再循環系を介して排気ガスが高精度に制御されて高圧吸気管路へ戻される。これにより窒素酸化物の排出が著しく抑えられる。
【００２３】
それにより最近の内燃機関では吸気システムが、内部結合レベルの高いことと非線形性の強いことで際立っている。この吸気システムの重要なパラメータ、例えば高圧排ガス管路内の圧力（これは排ガス対抗圧力Ｐ３とも称される）や再循環された目下の排ガス量ＭＡなどは、測定技術的にみて非常に複雑となり検出も困難である。また相応のセンサも大変高価なものであって入手が容易ではない。
【００２４】
今日のシステムでは、センサ信号は吸気システムの制御のもとで排他的に使用されている。つまり低圧吸気管路１０８内を通流する空気量ＭＬ２１の空気量信号ｂｚｇｌは、排ガス再循環バルブ１１８の位置の開ループ/閉ループ制御のためにだけ使用されている。測定されたブースト圧Ｐ２は、タービン１１２のアクチュエータの制御にのみ用いられている。
【００２５】
システムに起因するクロスコネクションは、今日のシステムでは考慮されない。それ故個々の制御回路内では障害量として影響する。
【００２６】
次に本発明による方法および装置を用いて、既知の系統的動特性を近似的にモデルを用いて説明する。その際実際の特性は、次のように抽象化される。すなわち残留モデルがエンジン制御機器内でリアルタイムで計算できるように抽象化される。この場合モデルの簡単化にもかかわらず、制御に重要な物理的な作用と個々のシステム間のリンクは正確に再現されることが保証される。
【００２７】
本発明によれば、物理的な関係が大幅に簡単化される。多数の部分モデルを含んだ全吸気システムの本発明によるモデルは、様々な課題の解決に用いることができる。そのため例えば吸気システムの測定不可能な信号、もしくは測定が困難な信号が、既存のセンサデータまたは調整量から近似的に算出される。この既存のセンサ情報は最適に結合され、それによって測定の不確実性が低減される。測定された量と把握された量は、位相ロスなしで、つまりダイナミック性を失うことなくフィルタリングされる。センサが故障した場合には物理的に有意な代替値が得られる。さらに機能構造は、測定不可能なモデル化された特性量の処理により大幅に簡単化される。例えば過給機の監視は、推定過給機回転数の評価によって行われる。
【００２８】
図２には、全モデルがブロック回路図で示されている。実質的にこの全モデルは、吸気システムの個々の構成要素毎の様々な部分モデルを含んでいる。圧縮機１０６に対する部分モデルには符号２０６が付されている。高圧吸気管路１０２をモデル化した部分モデル２０２は、高圧吸気管モデルとも称する。給気冷却器は圧縮機モデル２０６において考慮されている。さらなる部分モデル２０は、内燃機関１００をモデル化したものであり、シリンダーモデルとも称される。さらなる部分モデル２１２は、タービンモデルとも称され、これはタービン１１２の特性をモデル化したものである。さらなる別の部分モデル２１８は、排ガス再循環をモデル化したものであり、これは排ガス再循環モデル２１８とも称する。さらなる部分モデル２１４は、排気管１１４をモデル化したものであり、これは低圧排気管路モデルとも称する。
【００２９】
全モデルの入力量は、有利には、過給機アクチュエータ１１３に印加されるデューティー比ＬＴＶ、噴射される燃料量ＭＥ、目下のエンジン回転数Ｎ、排ガス再循環アクチュエータ１１８に印加されるデューティー比ＡＴＶ、雰囲気圧Ｐ１、および雰囲気温度Ｔ１である。これらの入力量は、図２では小さな矩形ブロックで表わされている。
【００３０】
これらの入力量の代わりに、これらの入力量を特徴付ける信号が用いられてもよい。そのため例えば噴射された燃料量の代わりに噴射すべき燃料量かまたは噴射期間を表わす信号が用いられてもよい。またデューティー比の代わりに例えばアクチュエータの行程量を直接利用してもよい。
【００３１】
出力量としては、モデルにおいて算出された各特性量が用いられてもよい。このケースは内燃機関の制御のもとで必要される。特に有利には以下の出力量が適用される。すなわち、高圧吸気管路１０２内の圧力に相応するブースト圧Ｐ２、タービン１１２と内燃機関１００の間の高圧排ガス管路１１０内の圧力に相応する排ガス対抗圧Ｐ３、タービン１１２のタービンアクチュエータ１１３の行程量ＬＨ、過給機の回転数ＮＬ、圧縮機１０６を介した空気流量ＭＬ２１、タービン前の排ガス温度Ｔ３、タービン後の排気管内の圧力に相応する排ガス対抗圧Ｐ４、排ガス再循環アクチュエータ１１８、排ガス再循環路を介した空気流量ＭＡ、燃焼後の酸素含有成分ＭＯ３１、燃焼前の酸素含有成分ＭＯ２２などである。
【００３２】
有利には規格化定数による簡単な換算によって、相応の特性量を特徴付けるさらに別の信号が決定可能である。
【００３３】
モデルを介して求められたこれらの特性量のうちのいくつかは、内燃機関において非常に複雑な測定でしかできないものである。その他の特性量、例えばブースト圧Ｐ２などに対してはセンサ信号が存在する。測定された特性量とモデルを用いて算出された特性量の比較により、モデルが目下の状況と比較される。
【００３４】
モデルないし部分モデルの出力量は、円形または楕円形のブロックで示されている。
【００３５】
図３には、圧縮機のモデル（これは給気冷却器の特性も考慮している）が詳細に示されている。入力量として圧縮機は種々異なる特性量を特徴付ける信号を処理する。これらは、過給機回転数ＮＬ、雰囲気温度Ｔ１（これは圧縮機前の温度に相応する）、雰囲気圧Ｐ１（これは圧縮機前の圧力に相応する）、ブースト圧Ｐ２（これは圧縮機後の圧力に相応している）である。これらの信号から出発して様々な出力量が求められる。これらは実質的にシャフト１１１においてピックアップされた機械的出力ＰＬ、給気冷却器後の圧縮ガスの温度に相応するブースト圧温度Ｔ２、並びに圧縮機ないし給気管路１０８を通流している空気量ＭＬ２１である。
【００３６】
過給機回転数ＮＬは、体積流量決定回路３００に供給される。雰囲気圧Ｐ１は、密度決定回路３１０とエンタルピー決定回路３２０に供給される。ブースト圧Ｐ２もこのエンタルピー決定回路３２０に供給される。圧縮機前の雰囲気温度Ｔ１は、温度決定回路３８０、エンタルピー決定回路３２０、密度決定回路３１０に供給される。体積流量決定回路３００の出力信号と密度決定回路３１０の出力信号は、質量流量決定回路３３０に供給され、この回路は出力信号として空気質量流量ＭＬ２１を決定する。エンタルピー決定回路３２０の出力信号は、一方では体積流量決定回路３００に供給され、もう一方はエネルギー決定回路３５０に供給される。このエネルギー決定回路３５０の出力信号は、出力決定回路３４０と温度決定回路３６０に印加される。出力決定回路３４０は、付加的に空気質量流量ＭＬ２１が供給されている。出力決定回路３４０は、信号ＰＬないしはシャフトにおいてピックアップされた機械的出力を供給する。温度決定回路３６０は、給気冷却器モデル３７０に接続されており、この給気冷却器モデル３７０は、温度決定回路３８０に接続されている。この温度決定回路３８０は、温度信号Ｔ２を決定する。
【００３７】
圧縮機を通流している体積流量は、低圧側と高圧側、つまり高圧給気管路１０２と低圧給気管路１０８の間のエンタルピー差分と、過給機回転数とに依存して算出される。このエンタルピー差分は、エンタルピー決定回路３２０によって準備される。その際体積流量は過給機回転数に伴って増加し、エンタルピー差分の低下と共に低減する。この関係は体積流量決定回路３００において特性マップもしくは計算機を用いてシミュレートされる。様々な定数を用いて圧縮機固有の特性への適合化が続けられる。
【００３８】
密度決定回路３１０は、圧縮機前の圧力Ｐ１と温度Ｔ１から出発して低圧給気管路１０８内の圧縮機前のガス密度を決定する。質量流量決定回路３３０は、体積流量と、圧縮機を介した空気質量流量ＭＬ２１の密度の乗算によって決定される。
【００３９】
エンタルピー決定回路３２０は、圧縮機前後のガスのエンタルピー差分を、圧縮機前の温度Ｔ１、および圧縮機前の圧力Ｐ１と圧縮機後の圧力Ｐ２の比に依存して決定する。さらに付加的に様々な定数、例えばガス定数や等方性指数などが考慮される。
【００４０】
圧縮機効率によるエンタルピー差分の除算によってエネルギー決定回路３５０は、所定量の圧縮さえたガスに供給されるエネルギーを決定する。圧縮効率は有利にはメモリにファイルされている。出力決定回路３４０では、エネルギーが、圧縮機を通って通流する空気質量流量ＭＬ２１と乗算される。この乗算からは軸において瞬間的にピックアップされた機械的出力ＰＬが得られる。
【００４１】
温度決定回路３６０は、圧縮されてガスに供給されるエネルギーと圧縮機におけるガスの加熱温度が算出される。給気冷却器１０４によってこの熱の一部が再び放熱される。このことは、給気冷却器モデル３７０で考慮される。ガスから放熱される熱の割合は、給気冷却器の効率が高ければ高いほど大きくなる。すなわち、給気冷却器の効率に依存して、温度決定回路３６０内で求められる温度が低減される。温度算出回路３８０では圧縮機内の空気を加熱する当該温度に対して、圧縮機に至る前のガスの温度が加算され、これによって圧縮機もしくは圧縮機とインタークーラーを通過した後のガス温度Ｔ２が得られる。このモデルを給気冷却器なしのエンジンに合わせるべき場合には、冷却器の効率がゼロにセットされる、すなわち給気冷却器モデル３７０内で値０が減じられる。
【００４２】
本発明によれば、空気質量流量ＭＬは密度と圧縮機を介して流れる空気の体積流量から得られる。この密度は、雰囲気の温度Ｔ１と圧力Ｐ１に基づいて定められる。空気の体積流量は、過給機回転数と、圧縮機の導入側と導出側のエンタルピー差分に基づいて得られる。その際エンタルピー差分は、圧力差分とガス温度Ｔ１に基づいて算出される。このことは、過給機回転数ＮＬ、雰囲気圧Ｐ１、ブースト圧Ｐ２および雰囲気温度Ｔ１から出発して、圧縮機を介して流れる空気質量流量ＭＬ２１の圧縮機モデル、過給機出力ＰＬ及び給気温度が決定されることを意味している。
【００４３】
特に有利には、温度Ｔ１と圧力Ｐ１のみがセンサを用いて測定され、残りの特性量は、他のモデルを用いて決定される。
【００４４】
図４には、高圧給気管路に対する部分モデル、すなわち給気管路１０２に対するモデルがブロックダイヤグラムで表わされている。圧縮機１０６とシリンダの給気バルブとの間の供給管路は、ガスの状態量が理想的なガス方程式を介して結合されている容器としてモデル化される。フレッシュエアーの通流速度とそこから生じる全ての作用効果は、モデルの単純性のために無視できる。このモデルに対する入力量として有利には、圧縮機から流れる空気量ＭＬ２１、給気冷却器１０４の後のガスの給気温度Ｔ２、内燃機関ないへ流入される空気量ＭＬ２２、高圧給気管路１０２へ再循環される排気ガスの空気量ＭＡ、再循環される排気ガスの温度に相応する排ガス再循環系の温度ＴＡ、および再循環される排気ガス中の酸素成分が利用される。
【００４５】
これらの入力量から出発して物理的に動機付けれらる結合により、出力量が算出される。これらの出力量として、高圧給気管路１０２内のブースト圧Ｐ２、高圧給気管路内の給気温度Ｔ２、内燃機関に供給される空気の酸素成分ＭＯ２が定められる。
【００４６】
高圧給気管路１０２のための部分モデルは、実質的に酸素量決定回路４００と、圧力決定回路４１０と、温度決定回路４２０並びに全質量を定める積分回路４３２を含んでいる。
【００４７】
酸素量決定回路４００は、実質的に第１の酸素量決定回路４０２と、第２の酸素量決定回路４０４と、第３の酸素量決定回路４０６を含んでおり、これらの出力信号は、加算回路４０８において相応の極性と共に加算され、引続き積分回路４０９によって積分される。第１の酸素量決定回路には、内燃機関に達する空気量に相応する空気量ＭＬ２２と、内燃機関に達する空気の酸素成分ＭＯ２２が供給される。第２の酸素量決定回路４０４には、圧縮機から供給される空気量に関する信号ＭＬ２１が供給される。第３の酸素量決定回路には、排ガス再循環管路における酸素成分に関する信号ＭＯＡと、排ガス再循環管路内を流れる空気量に関する信号ＭＡが供給される。
【００４８】
そのつどの空気量と酸素成分の乗算によって、第１、第２、第３の酸素量決定回路はそれぞれの空気量の酸素量を決定する。第２の酸素量決定回路は、この場合空気量ＭＬ２１を、通常の雰囲気内の酸素成分に相応する固定の係数で乗算する。種々の酸素量は正しい極性付けで、すなわち流入するものには＋を付して、流出するものには−を付して積分する。
【００４９】
加算器４３０と積分器４３２によって、空気量は高圧給気管路１０２内へ流入するケースと高圧給気管路から流出するケースに応じた正しい極性付けでもって積分される。この結果から容器内の目下の総空気量が得られる。この容器内の全空気量と高圧給気管路１０２の（酸素成分決定回路４００によって決定される）酸素成分から出発して、内燃機関内へ流入される空気量の酸素成分ＭＯ２２が得られる。
【００５０】
そのつどの温度の個々の質量流量と体積及びガス定数Ｒに基づいて高圧給気管路１０２内の分圧の変化が算出される。第１の分圧決定回路４１２は分圧を、圧縮機１０６を通って流入した空気量ＭＬ２１と給気冷却器１０４後の温度に基づいて算出する。第２の分圧決定回路４１４は分圧を、内燃機関に流入する空気量ＭＬ２２と、内燃機関直前の空気量の温度に相応する温度Ｔ２２に基づいて決定する。この温度Ｔ２２は混合温度とも称する。第３の分圧決定回路４１６は分圧を、排ガス再循環管路１１６を通流している空気量ＭＡと、排ガス再循環管路内の温度ＴＡに基づいて決定する。これらの分圧計算は、有利には複数の入力量に基づいて公式に従って特性量を算出する計算として構成されている。
【００５１】
空気量の増加および/または温度の上昇と共に分圧もそれぞれ上昇する。加算器４１８により複数の分圧の変化が極性に従って加算される。この場合入流する成分には＋の極性が付され、流出する成分には−の極性が付される。それにより、高圧給気管路内の圧力Ｐ２の変化が得られる。この圧力変化の時間に関する積分によって目下の（瞬時の）ブースト圧Ｐ２が得られる。
【００５２】
そのように決定された高圧給気管路内の圧力Ｐ２（これは前述したように算出されたものである）と、積分器４３２によって算出されたガス量に基づいて、温度決定回路４２０は、ガス定数Ｒを使用した理想的なガス式を用いて混合温度Ｔ２２を決定する。
【００５３】
高圧給気管路のモデルは、ブースト圧Ｐ２と、内燃機関に流入するガスの酸素成分ＭＯ２２と、混合温度Ｔ２２を、空気量ＭＬ２１，ＭＬ２２，ＭＡおよびそれらの酸素成分（これらは高圧給気管内を流入している）、給気温度Ｔ２，排ガス再循環管路内の温度ＴＡに基づいて決定する。
【００５４】
本発明によれば、内燃機関に流れる空気量ＭＬ２２内の酸素成分ＭＯ２２が、当該空気量ＭＬ２２と、圧縮機を介して流れる空気量ＭＬ２１、排ガス再循環路内を流れる空気量ＭＡ、それぞれの酸素成分および様々な定数に基づいて算出される。ブースト圧Ｐ２は、有利には流入ないし流出する空気量とそれらの温度によって引き起こされる圧力変化に対する絶対値の積分によって得られる。
【００５５】
特に有利には、給気温度Ｔ２のみはセンサを用いて測定され、残りの特性量は他のモデルを用いて決定される。特に有利な実施例によれば、給気温度が圧縮機モデルを用いて決定される。
【００５６】
図５にはシリンダモデル２００が詳細に示されている。入力量としてこのシリンダモデル２００には複数の信号が供給されている。これらは信号ＭＥ（これは噴射すべきまたは噴射された燃料量を表わす）、混合温度Ｔ２２（これはシリンダに供給される空気の温度に相応する）、ブースト圧Ｐ２（これはシリンダ前の圧力に相応する）、内燃機関の回転数Ｎ、内燃機関に供給される空気の酸素成分ＭＯ２２である。
【００５７】
出力量としてモデルは、以下のパラメータを表わしている様々な信号を供給する。すなわち（高圧排気管路１１０内のガスの温度を表わす）排ガス温度Ｔ３、（内燃機関から高圧排気管路１１０内へ流入する）空気量ＭＬ３１、（内燃機関に流入する）空気量ＭＬ２２、（内燃機関から流出する）空気量ＭＬ３１の酸素成分ＭＯ３１である。
【００５８】
噴射すべき燃料量ＭＥは、１つは加熱決定回路５００に供給され、もう１つは加算器５１０に供給され、負の極性を付された１つは加算器５２０に供給され、さらに１つは乗算器５３０に供給されている。混合温度Ｔ２２は、１つは吸気量計算回路５４０に供給され、もう１つは加算器５５０に供給される。ブースト圧Ｐ２は、吸気量計算回路５４０に供給される。回転数信号Ｎは、一方は充填度補正器５６０に供給されもう一方は乗算器５７０に供給されている。酸素成分ＭＯ２２は、結合器５８０に供給される。
【００５９】
充填度補正器５６０と吸気量計算回路５４０の出力信号は、乗算器５９０に供給されており、この乗算器５９０の出力信号は、再び加算器５１０と乗算器５７０および乗算器５８０に印加されている。
【００６０】
加算器５５０は、排ガス温度Ｔ３を提供している。乗算器５３０の出力信号と乗算器５７０の出力信号は、加算器５９５に供給され、そこから空気量ＭＬ３１が算出される。乗算器５７０の出力側からは空気量ＭＬ２２が送出される。酸素成分ＭＯ３１は、乗算器５８５の出力信号で形成されており、これは加算器５２０の出力信号を加算器５１０の出力信号で割ったものである。
【００６１】
内燃機関の既知の排気量（行程容積）のもとで、吸気量計算回路５４０は、ブースト圧Ｐ２と（内燃機関に流入する新気（フレッシュエア）の）混合温度Ｔ２２に基づいて、理想的なガス式を用いてシリンダ内の理論的に可能なガス量が計算される。これはブースト圧Ｐ２に比例して上昇し、空気の温度が上昇した場合には低下する。理論的なシリンダ充填度は、目下の回転数Ｎを用いて充填度補正器５６０の信号から、乗算器５９０において補正される。これによってシリンダの充填の際の動的な作用が考慮される。そのようにして得られた行程と回転数Ｎ毎のガス量に基づいて結合点５７０において、有利には２つの特性量の乗算および/または種々の定数との乗算によって、内燃機関に流入する空気量ＭＬ２２が算出される。
【００６２】
排ガス流量に相応する空気量ＭＬ３１は、結合点５９５における（内燃機関に流れる）空気量ＭＬ２２と燃料流量との加算によって得られる。燃料流量は、結合点５３０における噴射すべき燃料量ＭＥと回転数Ｎとの結合によって定められる。これに対しては２つの信号が相互にそして様々な定数と乗算される。
【００６３】
加熱決定回路５００は、シリンダ充填の加熱を噴射された燃料量ＭＥとシリンダ内のガス量に依存して算出する。噴射された燃料量が多ければ多いほど、およびシリンダ内のガスが少なければ少ないほど、加熱は大きくなる。噴射された燃料量ＭＥとガスに供給される熱との間のエンジン固有の関係は、特性マップによって考慮される。排ガス温度Ｔ３は、加算点５５０における加熱決定回路５００の出力信号と給気温度Ｔ２の加算によって得られる。
【００６４】
シリンダ内のガス総量は、噴射すべき燃料量と行程毎のガス量の加算によって得られる。これは結合点５９０から加算点５１０において供給される。
【００６５】
シリンダに供給される空気量の酸素含有量ＭＯ２２と（結合点５９０の出力信号に相応する）ガス総量に基づいて結合点５８０において燃焼前のシリンダ内の酸素量が計算される。一次近似では、シリンダ充填に取込まれる酸素量ＭＥは噴射される燃料量ＭＥに比例する。燃焼後の酸素量は、燃焼前のシリンダ内の酸素量から結合点５２０において燃料量に依存した酸素量の減算によって得られる。結合点５２０の出力側からは燃焼後の酸素量が得られる。結合点５８５においてこの酸素量と（結合点５１０の出力信号に相応する）ガス総量との比形成によって燃焼後の酸素成分ＭＯ３１が得られる。
【００６６】
本発明によれば、噴射すべき燃料量ＭＥと混合温度Ｔ２２に基づいて排ガス温度Ｔ３が定められる。混合温度は、内燃機関内へ流入するガスの温度に相応する。この排ガス温度は、内燃機関によって引き起こされた温度に相応する。さらに混合温度Ｔ２２と内燃機関に流入するガスのブースト圧Ｐ２、内燃機関の回転数Ｎ、噴射すべき燃料量ＭＥに基づいて空気量ＭＬ２２とＭＬ３１が算出される。これらは内燃機関に流入し、そこから排出されるものである。この計算は、実質的には次のように行われる。すなわち温度、圧力、燃料量、回転数、既知の定数から様々な特性量が算出され、引続き相互に適切に結合させることによて行われる。
【００６７】
図６にはタービンモデル２１２が詳細に示されている。ここに図示されているモデルでは可変のジオメトリを有するタービンがシミュレートされている。ここでは入力量として有利には、以下に述べるような作動パラメータを表わす種々の信号が用いられている。すなわちこれらは、タービンを介して流れる空気量ＭＬ３２、排気管１１４内の圧力Ｐ４、タービンの後の圧力を表わす信号、タービン前のガス温度を表わす排ガス温度Ｔ３、導入ブレードの位置を特徴付ける過給機行程（Laderhub）、並びにシャフト１１においてピックアップされた出力ＰＬ（これは過給機から受入れられた機械的な出力を表わす）である。
【００６８】
これらの特性量の適切な結合と、様々な物理的並びにシステム固有の定数の考慮に基づいて種々の出力量が得られる。これらは排ガス圧Ｐ３（これはタービン前の圧力を表わす）、排気管内（つまりタービン後）の温度Ｔ４および過給機回転数ＮＬである。
【００６９】
過給機行程ＬＨ、タービンを介した空気量ＭＬ３２、排気管内の圧力Ｐ４および排ガス温度Ｔ３が圧力決定回路６００に供給される。この圧力決定回路６００の出力側からは排ガス圧力Ｐ３が送出される。タービン前の圧力（これは排ガス圧Ｐ３に相応）と、タービン後の圧力（これは圧力Ｐ４に相応）、並びに排ガス温度Ｔ３は、エンタルピー差分決定回路６１０に供給される。このエンタルピー差分決定回路６１０の出力信号は、過給機回転数決定回路６２０に到達し、過給機回転数決定回路６２０はさらに付加的にタービンを介した空気量ＭＬ３２と過給機出力ＰＬを処理する。この過給機回転数決定回路６２０は出力量として過給機回転数ＮＬを供給する。タービンを介して流れる空気量ＭＬ３２とエンタルピー差分決定回路６１０の出力信号は温度決定回路６３０に供給され、温度決定回路６３０はその出力信号として排気管内の温度Ｔ４を提供する。
【００７０】
タービンの導入ブレードの位置を特徴付ける過給機行程ＬＨからは有利には特性マップを用いて導入ブレードのポジションが有効断面積に置換えられる。その際開放された導入ブレードポジションが広い面積に相応する。既知の有効面積のもとで、空気量ＭＬ３２、タービン後の圧力Ｐ４、タービン前の温度Ｔ３、並びに種々の物理的定数に基づいて圧力決定回路６００によって、タービン前の圧力Ｐ３が算出される。この計算は、圧力決定回路６００内で公式（数式）を用いて行われる。
【００７１】
質量流量、タービン前の温度Ｔ３、タービン後の圧力Ｐ４の高まりは、それぞれタービン前の圧力Ｐ３の高まりに結び付く。それに対して比較的大きな有効断面積は、タービン前の圧力Ｐ３の低下につながる。
【００７２】
タービン前の圧力Ｐ３、タービン後の圧力Ｐ４、タービン前の温度Ｔ３、並びに種々の物理的な定数に基づいてエンタルピー差分決定回路６１０はタービン前後のガスのエンタルピー差分を決定する。すなわちエンタルピー差分決定回路６１０はガス量毎のエネルギー差を決定している。このエンタルピー差分は、タービン前の圧力とタービン後の圧力の間の圧力比と共に、およびタービン前の温度と共に増加する。
【００７３】
目下のタービン内で得られる出力は、エンタルピー差分とタービン効率とタービンを介した空気量ＭＬ３２からの積として得られる。タービン出力と過給機出力からの差分は、軸１１１の回転エネルギーの変化につながる。つまり角速度および過給機回転数ＮＬの増減につながる。これは適切な係数を介して過給機の回転数に換算される。これらの特性量に基づいて過給機回転数決定回路６２０は、過給機回転数ＮＬを算出する。この場合過給機のタービン効率は、有利には一定のパラメータとして受入れられるか特性マップに格納される。
【００７４】
温度決定回路は、エンタルピー差分とタービン効率に基づいてガスに受入れられたエネルギーを定める。物理的な定数を介して受入れられたエネルギーは、タービン前後の温度差分と直接結び付けられる。タービン前の温度Ｔ３と前記温度差分から冷却度決定回路６３０は、タービン後の温度Ｔ４を決定する。
【００７５】
本発明によれば、排ガス圧Ｐ３は、過給機行程ＬＨ、タービンを介して流れる空気量ＭＬ３２、タービン後の圧力Ｐ４、および排ガス温度Ｔ３に基づいて決定される。タービンを介した圧力差分（これは排ガス圧Ｐ３とタービン後の圧力Ｐ４に基づいて算出される）と、排ガス温度からは、タービンを介したエンタルピー差分が決定される。このエンタルピー差分と排ガス温度Ｐ３からは、排気管内の温度Ｔ４の算出が行われる。エンタルピー差分、過給機出力ＰＬ、およびタービンを介して流れる空気量ＭＬ３２からは過給機回転数が決定される。
【００７６】
図７には、排気管のモデル、すなわち低圧排気管路１１４のモデルが示されている。タービンを介した空気量ｍｌ３２，雰囲気圧Ｐ１およびタービン後の排気管内の温度Ｔ４に基づいて、このモデルはタービン後の圧力Ｐ４を決定する。
【００７７】
排気管のモデル２１４は、タービン後の圧力に対する排気管の作用をモデル化するのに用いられる。排気系全体は、空間的に凝縮された絞りとしてモデル化される。有効な絞り面積から、当該モデル２１４は、タービン後の圧力Ｐ４を（これは絞りの上方の圧力に相応）、空気量ＭＬ３２、雰囲気圧Ｐ１（これは絞り下方の圧力に相応）、絞り上方の温度Ｔ４並びに２つの成分係数から決定する。
【００７８】
その際タービン後の圧力Ｐ４は、空気量ＭＬ３２と雰囲気圧Ｐ１とタービン後の温度Ｔ４の増加と共に上昇する。比較的大きな有効面積は、タービン後の圧力の低下を引き起こす。有利には有効な絞り面積が定数としてみなされる。
【００７９】
図８には排ガス再循環モデル２１８が詳細に示されている。この排ガス再循環モデルは、排気ガスの一部が再び吸気管内に戻された場合の給気システムの変化を考慮する。この排気ガス再循環モデル２１８の入力信号としては以下の信号が考慮される。すなわち、（高圧排気管路内の圧力を表わす）排ガス圧Ｐ３、排ガス温度Ｔ３、ブースト圧Ｐ２、給気温度Ｔ２、（排ガス再循環バルブ１１８の行程を表わす）排ガス再循環行程ＡＨである。
【００８０】
これらの特性量から適切な結合によって出力量が決定される。これらは特に排ガス再循環バルブ１１８を介して流れる空気量ＭＡと、新気との混合直前の排ガスの温度を表わす温度ＴＡである。
【００８１】
ブースト圧Ｐ２と（排ガス再循環バルブを介した圧力差を表わしている）排ガス圧Ｐ３は、切換回路８０５に供給される。
【００８２】
給気温度Ｔ２を除いて全ての信号は、第１の質量決定回路８００に供給される。さらに排ガス温度Ｔ３を除いた全ての信号は、第２の質量決定回路８１０に供給される。
【００８３】
この排気ガス温度Ｔ３と給気温度Ｔ２は、第２の切換回路８３０の第１の入力側８３１ないしは第２の入力側８３２に供給される。
【００８４】
第１の質量決定回路８００の出力信号は、第１の切換回路８２０の第１の入力側８２１に送出され、８１０の出力信号は極性変更器８１５を介して第２の入力側８２２に送出される。
【００８５】
第１の切換回路の出力側からは排ガス再循環バルブを介した空気量ＭＡ送出される。第２の切換回路８３０の出力側からは排ガス再循環管路内の温度ＴＡが送出される。これらの２つの切換手段８２０と８３０は、切換回路８０５の出力信号に依存して制御される。
【００８６】
質量決定回路８００ないし８１０は、排ガス再循環バルブを介して通流する空気量ＭＡを有利にはスロットル方程式を用いて確定する。排ガス再循環バルブを介して通流する空気量ＭＡは、実質的に排ガス再循環バルブ前の圧力と温度、排ガス再循環バルブ後の圧力、排ガス再循環バルブの有効面積に依存している。
【００８７】
この場合空気量は、圧力差と有効面積の上昇と共に増加し、バルブ前の温度の上昇と共に低減する。
【００８８】
排ガス再循環バルブを介した質量流量の方向性は、高圧排気管路内の排ガス圧Ｐ３が高圧給気管路内のブースト圧Ｐ２よりも大きいか小さいかに依存する。この理由から２つの質量決定回路が設けられている。この２つのうちのどれが空気量を設定するかは切換手段８２０の切換位置によって定まる。スイッチング手段８２０の位置は、排ガス再循環バルブを介した圧力差に依存する。排ガス再循環路内のどの温度ＴＡが支配的かは、この圧力差と通流方向に依存する。
【００８９】
スロットルの有効面積は、排ガス再循環バルブの排ガス再循環行程ＡＨの関数であり、有利には応用可能な特性曲線の形態で考慮される。排ガス圧Ｐ３がブースト圧Ｐ２よりも大きい場合には、第１の質量決定回路の出力信号が空気量ＭＡとして用いられ、排ガス温度Ｔ３が温度ＴＡとして使用される。このことは図８に示されている切換手段の切換位置に相応している。
【００９０】
それに対してブースト圧Ｐ２が排ガス圧Ｐ３よりも大きいならば、切換手段は、図示の状態ではない方の切換位置にもたらされ、第２の質量決定回路８１０の出力信号が、空気質量ＭＡを決定しないしは温度ＴＡが給気温度Ｔ２に相応する。
【００９１】
本発明によれば、排ガス再循環バルブを通流する空気質量ＭＡが、排ガス再循環バルブを介した圧力差分と、排ガス再循環バルブを介して通流する空気の温度、および排ガス再循環行程ＡＨに基づいて得られる。圧力差分は、排ガス圧Ｐ３と過給圧Ｐ２に基づいて算出される。この圧力差分に依存して選択的に給気温度Ｔ２または排ガス温度Ｔ３は、排ガス再循環管路内の空気の温度として利用される。
【００９２】
排ガス再循環の制御は、排ガス再循環バルブを介して通流する茎量を表わす信号が存在している場合には、実質的に向上する。そのような信号を供給数留センサは、実現が困難である。なぜなら、排ガス流の中のその配置状態によっては非常に高温で汚染されやすい環境にさらされるからである。
【００９３】
今日のシステムでは間接的な手法が選択される。その際空気式に制御される排ガス再循環バルブは、センサを介して測定される空気量ＭＬ２１がその目標値に達するまで開閉される。再循環された排気ガスは、内燃機関に流入する空気量ＭＬ２２と圧縮機を介して通流する空気量ＭＬ２１の間の差分から得られる。
【００９４】
この手法は２つの決定的な欠点を有する。すなわち再循環された排ガス量が少ない場合には、空気量検出のためのセンサの許容偏差が排ガス再循環レートの多大なエラーにつながる。排ガス再循環バルブのための制御回路は、多くの構成要素を含んでおり、そのため動特性に限りがある。この２つの作用、すなわち大きな許容偏差と不十分な動特性は、排ガス値の悪化につながる。
【００９５】
集積された距離センサを有する排ガス再循環調整部は、下位におかれた制御ループを有しバルブの位置が非常に迅速かつ正確に制御される。
【００９６】
電磁式排ガス再循環バルブは、所要の応力が電磁石によって生成される。下位におかれた位置制御のもとでは、バルブの目下の位置が距離センサを介して測定され、バルブが所望の位置をとるまで電流が変更される。この終端位置では電流が所要保持力に対する尺度となる。このことは実質的にバルブ前後の圧力差に依存する。コイルを通る電流は排ガス再循環バルブを介した圧力差に対する尺度信号である。
【００９７】
既知のバルブジオメトリと、排ガス再循環行程、及び圧力差に基づいて、温度を規準としたバルブを介した質量流量が算出される。このバルブジオメトリは、構造的に定められる。行程は、集積化された距離センサから得られる。圧力差分はコイル電流から導出される。
【００９８】
位置制御される電気的排ガス再循環バルブ内に存在する電流信号は、排ガス再循環バルブを介した圧力差の決定に用いられる。
【００９９】
ブースト圧Ｐ２、圧力差分、排ガス再循環行程ＡＨおよびバルブジオメトリからは、温度規準の空気量ＭＡ（これは排ガス再循環バルブを介して通流する）が定められる。
【０１００】
本発明によれば、この値は実際値として下位におかれている空気量ＭＡのための制御回路に用いられる。これによって温度規準の空気量（排ガス再循環バルブを介して通流する）が迅速にかつ正確に設定調整できる。
【０１０１】
空気量ＭＡの直接の測定によって、比較的小さな許容偏差が排ガス再循環率の制御の際に実現可能である。規準空気量ＭＡの下位の制御によって動特性の著しい向上が達成可能となる。
【０１０２】
高圧排気管路と高圧給気管路の間の圧力差分によって排ガス再循環バルブに対してガス力ＦＰが作用する。バルブを維持するためにこのガス力は、電磁石のパワーＦＭによって補償されなければならない。このパワーは磁石を流れる電流Ｉｍに直接依存している。
【０１０３】
それにより、圧力差分に対する測定式として以下の式、
Ｐ３−Ｐ２＝ｆ１（ＦＭ）＝ｆ２（ＡＨ，Ｉｍ）
が挙げられる。非線形的な関係ｆ２は、適切な検査装置上の測定によって定められる。既知の関係ｆ2、行程ＡＨ、電磁石を流れる電流Ｉmから、目下の圧力差分が定められる。
【０１０４】
バルブを介した温度規準の質量流量は、以下の流量式、
【０１０５】
【外１】
【０１０６】
に従って求められる。
【０１０７】
行程の関数としてのスロットル係数値の変化、並びに通流関数の正確な経過は事前に適切な検査装置上の測定によて確定されなければならない。
【０１０８】
前述した式を用いて温度規準の空気量が達成される。温度規準の空気量からは測定されたもしくは推定された排ガス温度Ｔ３に対する値と一緒に（排ガス再循環バルブを介して通流する）空気量ＭＡが確定される。この計算は、例えば質量決定回路８００，８１０で行われる。
【０１０９】
この手法のために別の部分モデルは必ずしも必要ではない。そのため過給圧は直接測定され、排ガス圧Ｐ３は、圧力差分と過給圧Ｐ２に基づいて定められる。その際圧力差分は、有利には排ガス再循環行程ＡＨとバルブを流れる電流に基づいて決定される。
【０１１０】
過給機に対するデューティー比ＬＴＶからの過給機行程ＬＨの決定は、ブロック２１３において行われる。排ガス再循環バルブの排ガス再循環行程ＡＨへの排ガス再循環バルブのの起動制御信号ＡＴＶの相応の変換は図２のブロック２１９において行われる。
【０１１１】
ブロック２１３とブロック２１９の構造は類似に構成される。この２つのブロックは変換の方式が異なるだけである。実質的にこれらはそのつどのデューティー比ＬＴＶないしＡＴＶを行程に換算する、特性マップや換算表からなっている。第１のステップでは、デューティ比が物理的に有意な値、すなわち０％〜１００％の間の値に制限される。電空式変換器の動特性は、非対称、すなわちアクチュエータの行程が他の方向よりも顕著に迅速な方向に移動する。このことは非対称のＰＴ１遅延素子によってモデル化される。つまり出力量ＡＨまたはＬＨの上昇と下降毎に異なる時定数が活性化される。このＰＴ１素子は、適用すべき特性曲線の入力量として用いられる。ここでは遅延デューティー比が相対的行程量へ換算される（０〜１００％）。この行程量ＬＨないしＡＨは、様々なモデルの入力量として用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 吸気システムを備えた内燃機関を概略的に示した図である。
【図２】 吸気システムの全モデルをブロックダイヤグラムで示した図である。
【図３】 様々な部分モデルをブロックダイヤグラムで示した図である。
【図４】 様々な部分モデルをブロックダイヤグラムで示した図である。
【図５】 様々な部分モデルをブロックダイヤグラムで示した図である。
【図６】 様々な部分モデルをブロックダイヤグラムで示した図である。
【図７】 様々な部分モデルをブロックダイヤグラムで示した図である。
【図８】 様々な部分モデルをブロックダイヤグラムで示した図である。
本発明は、吸気システムを備えた内燃機関の制御のための方法および装置に関している。
【０００２】
吸気システムを備えた内燃機関の制御のための方法および装置は、例えばドイツ連邦共和国特許出願 DE 197 56 619 明細書から公知である。この明細書では特に自動車における内燃機関の作動のためのシステムが開示されており、ここでは吸入空気が吸気管内に設けられているスロットルバルブを介して燃焼室内へ供給されており、この場合はスロットルバルブを介した流量が求められている。その際排ガス再循環系において１つのバルブが設けられており、このバルブを介した排ガス再循環系の流量も同じように求められている。これらの２つの空気流量に基づいて燃焼室内への空気流量が求められている。この装置における問題点は、計算に必要とされる様々な特性量のセンサを用いた検出に困難が伴うことである。つまり様々な特性量の検出のために多くのセンサを必要としなければならない。
【０００３】
発明の利点
本発明による手法は、吸気系を特徴付ける少なくとも１つの特性量を算出することが可能である。その際には安価でしかも簡単なセンサを用いるだけで検出できる測定量が僅かに求められるだけである。さらに内燃機関の制御部において制御機器内部に既に存在する特性量が必要となるだけである。
【０００４】
特に有利には、モデルが少なくとも第１の部分モデルと第２の部分モデルを含み、これらの部分モデルは入力量から出発して出力量を定め、その際第１の部分モデルの入力量として少なくとも第２の部分モデルの少なくとも１つの出力量の他にさらに調整量および/または測定量が考慮される。
【０００５】
特に簡単な例として有利には、調整量として、噴射すべき燃料量を特徴付けている燃料量ＭＥ、排ガス再循環を制御するアクチュエータのための駆動制御信号を特徴付けている排ガス再循環デューティ比ＡＴＶ、タービン特性を制御するアクチュエータに対する起動制御信号を特徴付けている過給機デューティー比ＬＴＶが用いられる。有利には燃料量ＭＥの他にさらに排ガス再循環デューティ比ＡＴＶおよび/または過給機ディーティ比が使用される。このことは、内燃機関が排ガス再循環系を装備しているのか、および/または過給機を装備しているのかに依存して行われる。
【０００６】
測定量として少なくとも１つの回転数量（Ｎ）（これは内燃機関の回転数を特徴付ける）、周辺温度（Ｔ１）（これは雰囲気の温度を特徴付ける）、および/または雰囲気圧（Ｐ１）（これは雰囲気の圧力を特徴付ける）が用いられる。有利には回転数、周辺温度および雰囲気圧が用いられる。
【０００７】
本発明の別の有利な実施例および改善例は従属請求項に記載されている。
【０００８】
図面
本発明は以下の明細書で図面に基づいて詳細に説明される。これらの図面中、図１は、吸気システムを備えた内燃機関を概略的に示した図であり、
図２は、吸気システムの全モデルをブロックダイヤグラムで示した図であり、
図３〜図８は、様々な部分モデルをブロックダイヤグラムで示した図である。
【０００９】
実施例の説明
以下の明細書では本発明による手法をディーゼル内燃機関の例を用いて説明するが、但し本発明の適用分野はこのディーゼル内燃機関に限定されるものではない。本発明は、他の内燃機関、特に直憤式のガソリン内燃機関にも用いることができる。
【００１０】
内燃機関１００は、高圧吸気管路１０２を介して、所定の酸素成分ＭＯ２２を含んだ所定のガス量ＭＬ２２が供給される。所定の酸素成分ＭＯ２２の量は、燃焼前の酸素成分としても表される。高圧吸気管路１０２は２つの部分からなっている。第１の部分には、符号１０２ａが付されている。第２の部分には符号１０２ｂが付されている。この場合第１の部分は、排ガスが混合される箇所までの部分に相応し、第２の部分は排ガスが混合される箇所からの部分に相応する。第１の部分には給気冷却器（インタークーラー）１０４が含まれている。高圧吸気管路の第１の部分１０２ａにおける吸入空気は温度Ｔ２と圧力Ｐ２を有している。
【００１１】
雰囲気は低圧吸気管路１０８を介して圧縮機１０６に供給され、そこからインタークーラー１０４を介して高圧吸気管路１０２へ通流する。この場合圧縮機１０６を介して酸素成分ＭＯ２１を含んだ空気量ＭＬ２１が高圧吸気管路１０２内へ供給される。低圧吸気管路１０８を通って流入した酸素成分ＭＯ２１を含んだ空気量ＭＬ２１は、圧縮機（コンプレッサ）１０６ないしインタークーラー１０４を通って流入した相応の酸素成分を含んだ空気量に相応する。低圧吸気管路１０８内で生じている温度Ｔ１と圧力Ｐ１は、周辺条件、すなわち雰囲気圧と雰囲気温度に相応している。
【００１２】
内燃機関１００からは酸素成分ＭＯ３１を含んだ空気量ＭＬ３１が高圧排気管路１１０内へ流入する。この空気量の特性量は、燃焼後の酸素成分としても表される。高圧排気管路１１０内では温度Ｔ３と圧力Ｐ３が生じている。これらの値は、排ガス圧Ｐ３及び排ガス温度Ｔ３としても表される。
【００１３】
空気量ＭＬ３２は、高圧排気管路１１０からタービン１２２まで到達しており、これはタービンを介した空気量としても表される。タービン１２２からこの排気ガスは、単に排気管とも称される低圧排気管路１１４に達している。この低圧排気管路内の温度はＴ４で圧力はＰ４である。
【００１４】
タービン１１２は、軸１１１を介して圧縮機１０６を駆動している。この軸の回転数ＮＬは、過給機回転数とも称される。過給機アクチュエータ１１３を介してタービンの特性と過給機全体の特性が制御される。駆動制御のために過給機アクチュエータ１１３には駆動制御信号ＬＴＶが印加され、この駆動制御信号ＬＴＶは、過給機に行程量ＬＨ分の調整を引き起こす。この特性量ＬＨは、過給機行程量とも称され、特性量ＬＴＶは過給機デューティー比とも称される。
【００１５】
高圧排気管路１１０と高圧吸気管路１０２の間には、排ガス再循環路１１６とも称される接続路が存在している。この排ガス再循環路１１６を通って酸素成分ＭＯＡを含んだ空気量ＭＡが通流する。この排ガス再循環路１１６の断面積は、排ガス再循環バルブ１１８を用いて制御可能である。この駆動制御に対しては、排ガス再循環アクチュエータ１１９に駆動制御信号ＡＴＶが印加され、この信号は、排ガス再循環バルブ１１８に行程量ＡＨ分だけの調整を引き起こす。この特性量ＡＨは排ガス再循環行程量とも称され、特性量ＬＴＶは排ガス再循環デューティー比とも称される。
【００１６】
有利には、内燃機関のクランクおよび/またはクランク軸における回転数Ｎが回転数センサ１０１を用いて検出される。さらに内燃機関に供給する噴射燃料量ＭＥを定める噴射量調整器１０３が設けられている。これに対しては、当該噴射量調整器１０３には、調整量信号ＭＥが印加される。
【００１７】
内燃機関のないしはアクチュエータ１１８，１１３の正確な制御に対しては、図示されている様々な特性量がわかっていなければならない。特に内燃機関に供給される酸素量ないし酸素成分ＭＯ２２は既知でなければならない。この酸素量は、噴射される燃料量ＭＥと共に排気ガス放出、特に内燃機関の場合にはスモーク放出を決定する。さらに様々な圧力値と温度値がわかっている場合には有利となる。また過給機回転数ＮＬがわかっていても有利である。この特性量はシステム全体の監視のために、および/または開ループ/閉ループ制御のために利用可能である。
【００１８】
特に有利にはこれらの特性量が直接検出されるのではなく、１つのモデルを用いておよび/または１つないし複数の部分モデルを用いて求められる。このようなケースでは相応のセンサも必要なくなる。
【００１９】
本発明によればここにおいて、少なくとも１つのモデルと、雰囲気温度Ｔ１および/または雰囲気圧Ｐ１に関する少なくとも１つの測定量とを用いて、特に噴射される燃料量ＭＥのための１つまたは複数の調整量と、排ガス再循環バルブＡＴＶの調整量、およびタービン１１２の調整量に基づいて、吸気システムを特徴付けている特性量の内の１つまたは複数が求められる。特に有利には、吸気システムを特徴付けている１つまたは複数の特性量が、噴射すべき燃料量ＭＥと回転数Ｎ、並びに雰囲気温度Ｔ１および雰囲気圧ｐ１を特徴付けている特性量から出発して求められる。この場合は付加的に排ガス再循環バルブ１１８の調整量と過給機１１２の調整量も利用される。特に有利な点は、ここにおいて、噴射すべき燃料量が検出されなくてもよいことである。なぜならこの特性量は既に予めわかっており内燃機関の制御に用いられているからである。これについては特に制御機器内部に既存の特性量が利用される。同様に内燃機関の回転数Ｎもわかっている。なぜならこれも内燃機関の制御に不可欠なものだからである。相応のことは温度Ｔ１と圧力Ｐ１にも当て嵌まる。また調整部材１１８，１１２に対する駆動制御信号にも相応に当て嵌まる。
【００２０】
特に有利には、種々の部分モデルが部分システムに対して形成される。この場合各部分モデルは、様々な入力量でありそれらに基づいて種々の出力量が算出される。その際、様々なモデルの種々の入力量が他のモデルの出力量によって形成される。種々の部分モデルの和における全モデルの入力量として必要となるのは、容易に検出可能な測定量ないしは既知の調整量だけである。
【００２１】
吸気システムの全モデルと吸気システムの部分モデルへの分割は図２に示されている。
【００２２】
最近の内燃機関では、排ガス値と燃費値に対する要求が益々高まってきている。可変のタービン構造を有するターボチャージャーは、タービンブレードの調整によって目下のエンジン動作点への適合化が図られる。それにより、ターボチャージャーのタイムラグが回避されると同時に内燃機関の効率も改善される。同時に排ガス再循環系を介して排気ガスが高精度に制御されて高圧吸気管路へ戻される。これにより窒素酸化物の排出が著しく抑えられる。
【００２３】
それにより最近の内燃機関では吸気システムが、内部結合レベルの高いことと非線形性の強いことで際立っている。この吸気システムの重要なパラメータ、例えば高圧排ガス管路内の圧力（これは排ガス対抗圧力Ｐ３とも称される）や再循環された目下の排ガス量ＭＡなどは、測定技術的にみて非常に複雑となり検出も困難である。また相応のセンサも大変高価なものであって入手が容易ではない。
【００２４】
今日のシステムでは、センサ信号は吸気システムの制御のもとで排他的に使用されている。つまり低圧吸気管路１０８内を通流する空気量ＭＬ２１の空気量信号ｂｚｇｌは、排ガス再循環バルブ１１８の位置の開ループ/閉ループ制御のためにだけ使用されている。測定されたブースト圧Ｐ２は、タービン１１２のアクチュエータの制御にのみ用いられている。
【００２５】
システムに起因するクロスコネクションは、今日のシステムでは考慮されない。それ故個々の制御回路内では障害量として影響する。
【００２６】
次に本発明による方法および装置を用いて、既知の系統的動特性を近似的にモデルを用いて説明する。その際実際の特性は、次のように抽象化される。すなわち残留モデルがエンジン制御機器内でリアルタイムで計算できるように抽象化される。この場合モデルの簡単化にもかかわらず、制御に重要な物理的な作用と個々のシステム間のリンクは正確に再現されることが保証される。
【００２７】
本発明によれば、物理的な関係が大幅に簡単化される。多数の部分モデルを含んだ全吸気システムの本発明によるモデルは、様々な課題の解決に用いることができる。そのため例えば吸気システムの測定不可能な信号、もしくは測定が困難な信号が、既存のセンサデータまたは調整量から近似的に算出される。この既存のセンサ情報は最適に結合され、それによって測定の不確実性が低減される。測定された量と把握された量は、位相ロスなしで、つまりダイナミック性を失うことなくフィルタリングされる。センサが故障した場合には物理的に有意な代替値が得られる。さらに機能構造は、測定不可能なモデル化された特性量の処理により大幅に簡単化される。例えば過給機の監視は、推定過給機回転数の評価によって行われる。
【００２８】
図２には、全モデルがブロック回路図で示されている。実質的にこの全モデルは、吸気システムの個々の構成要素毎の様々な部分モデルを含んでいる。圧縮機１０６に対する部分モデルには符号２０６が付されている。高圧吸気管路１０２をモデル化した部分モデル２０２は、高圧吸気管モデルとも称する。給気冷却器は圧縮機モデル２０６において考慮されている。さらなる部分モデル２０は、内燃機関１００をモデル化したものであり、シリンダーモデルとも称される。さらなる部分モデル２１２は、タービンモデルとも称され、これはタービン１１２の特性をモデル化したものである。さらなる別の部分モデル２１８は、排ガス再循環をモデル化したものであり、これは排ガス再循環モデル２１８とも称する。さらなる部分モデル２１４は、排気管１１４をモデル化したものであり、これは低圧排気管路モデルとも称する。
【００２９】
全モデルの入力量は、有利には、過給機アクチュエータ１１３に印加されるデューティー比ＬＴＶ、噴射される燃料量ＭＥ、目下のエンジン回転数Ｎ、排ガス再循環アクチュエータ１１８に印加されるデューティー比ＡＴＶ、雰囲気圧Ｐ１、および雰囲気温度Ｔ１である。これらの入力量は、図２では小さな矩形ブロックで表わされている。
【００３０】
これらの入力量の代わりに、これらの入力量を特徴付ける信号が用いられてもよい。そのため例えば噴射された燃料量の代わりに噴射すべき燃料量かまたは噴射期間を表わす信号が用いられてもよい。またデューティー比の代わりに例えばアクチュエータの行程量を直接利用してもよい。
【００３１】
出力量としては、モデルにおいて算出された各特性量が用いられてもよい。このケースは内燃機関の制御のもとで必要される。特に有利には以下の出力量が適用される。すなわち、高圧吸気管路１０２内の圧力に相応するブースト圧Ｐ２、タービン１１２と内燃機関１００の間の高圧排ガス管路１１０内の圧力に相応する排ガス対抗圧Ｐ３、タービン１１２のタービンアクチュエータ１１３の行程量ＬＨ、過給機の回転数ＮＬ、圧縮機１０６を介した空気流量ＭＬ２１、タービン前の排ガス温度Ｔ３、タービン後の排気管内の圧力に相応する排ガス対抗圧Ｐ４、排ガス再循環アクチュエータ１１８、排ガス再循環路を介した空気流量ＭＡ、燃焼後の酸素含有成分ＭＯ３１、燃焼前の酸素含有成分ＭＯ２２などである。
【００３２】
有利には規格化定数による簡単な換算によって、相応の特性量を特徴付けるさらに別の信号が決定可能である。
【００３３】
モデルを介して求められたこれらの特性量のうちのいくつかは、内燃機関において非常に複雑な測定でしかできないものである。その他の特性量、例えばブースト圧Ｐ２などに対してはセンサ信号が存在する。測定された特性量とモデルを用いて算出された特性量の比較により、モデルが目下の状況と比較される。
【００３４】
モデルないし部分モデルの出力量は、円形または楕円形のブロックで示されている。
【００３５】
図３には、圧縮機のモデル（これは給気冷却器の特性も考慮している）が詳細に示されている。入力量として圧縮機は種々異なる特性量を特徴付ける信号を処理する。これらは、過給機回転数ＮＬ、雰囲気温度Ｔ１（これは圧縮機前の温度に相応する）、雰囲気圧Ｐ１（これは圧縮機前の圧力に相応する）、ブースト圧Ｐ２（これは圧縮機後の圧力に相応している）である。これらの信号から出発して様々な出力量が求められる。これらは実質的にシャフト１１１においてピックアップされた機械的出力ＰＬ、給気冷却器後の圧縮ガスの温度に相応するブースト圧温度Ｔ２、並びに圧縮機ないし給気管路１０８を通流している空気量ＭＬ２１である。
【００３６】
過給機回転数ＮＬは、体積流量決定回路３００に供給される。雰囲気圧Ｐ１は、密度決定回路３１０とエンタルピー決定回路３２０に供給される。ブースト圧Ｐ２もこのエンタルピー決定回路３２０に供給される。圧縮機前の雰囲気温度Ｔ１は、温度決定回路３８０、エンタルピー決定回路３２０、密度決定回路３１０に供給される。体積流量決定回路３００の出力信号と密度決定回路３１０の出力信号は、質量流量決定回路３３０に供給され、この回路は出力信号として空気質量流量ＭＬ２１を決定する。エンタルピー決定回路３２０の出力信号は、一方では体積流量決定回路３００に供給され、もう一方はエネルギー決定回路３５０に供給される。このエネルギー決定回路３５０の出力信号は、出力決定回路３４０と温度決定回路３６０に印加される。出力決定回路３４０は、付加的に空気質量流量ＭＬ２１が供給されている。出力決定回路３４０は、信号ＰＬないしはシャフトにおいてピックアップされた機械的出力を供給する。温度決定回路３６０は、給気冷却器モデル３７０に接続されており、この給気冷却器モデル３７０は、温度決定回路３８０に接続されている。この温度決定回路３８０は、温度信号Ｔ２を決定する。
【００３７】
圧縮機を通流している体積流量は、低圧側と高圧側、つまり高圧給気管路１０２と低圧給気管路１０８の間のエンタルピー差分と、過給機回転数とに依存して算出される。このエンタルピー差分は、エンタルピー決定回路３２０によって準備される。その際体積流量は過給機回転数に伴って増加し、エンタルピー差分の低下と共に低減する。この関係は体積流量決定回路３００において特性マップもしくは計算機を用いてシミュレートされる。様々な定数を用いて圧縮機固有の特性への適合化が続けられる。
【００３８】
密度決定回路３１０は、圧縮機前の圧力Ｐ１と温度Ｔ１から出発して低圧給気管路１０８内の圧縮機前のガス密度を決定する。質量流量決定回路３３０は、体積流量と、圧縮機を介した空気質量流量ＭＬ２１の密度の乗算によって決定される。
【００３９】
エンタルピー決定回路３２０は、圧縮機前後のガスのエンタルピー差分を、圧縮機前の温度Ｔ１、および圧縮機前の圧力Ｐ１と圧縮機後の圧力Ｐ２の比に依存して決定する。さらに付加的に様々な定数、例えばガス定数や等方性指数などが考慮される。
【００４０】
圧縮機効率によるエンタルピー差分の除算によってエネルギー決定回路３５０は、所定量の圧縮さえたガスに供給されるエネルギーを決定する。圧縮効率は有利にはメモリにファイルされている。出力決定回路３４０では、エネルギーが、圧縮機を通って通流する空気質量流量ＭＬ２１と乗算される。この乗算からは軸において瞬間的にピックアップされた機械的出力ＰＬが得られる。
【００４１】
温度決定回路３６０は、圧縮されてガスに供給されるエネルギーと圧縮機におけるガスの加熱温度が算出される。給気冷却器１０４によってこの熱の一部が再び放熱される。このことは、給気冷却器モデル３７０で考慮される。ガスから放熱される熱の割合は、給気冷却器の効率が高ければ高いほど大きくなる。すなわち、給気冷却器の効率に依存して、温度決定回路３６０内で求められる温度が低減される。温度算出回路３８０では圧縮機内の空気を加熱する当該温度に対して、圧縮機に至る前のガスの温度が加算され、これによって圧縮機もしくは圧縮機とインタークーラーを通過した後のガス温度Ｔ２が得られる。このモデルを給気冷却器なしのエンジンに合わせるべき場合には、冷却器の効率がゼロにセットされる、すなわち給気冷却器モデル３７０内で値０が減じられる。
【００４２】
本発明によれば、空気質量流量ＭＬは密度と圧縮機を介して流れる空気の体積流量から得られる。この密度は、雰囲気の温度Ｔ１と圧力Ｐ１に基づいて定められる。空気の体積流量は、過給機回転数と、圧縮機の導入側と導出側のエンタルピー差分に基づいて得られる。その際エンタルピー差分は、圧力差分とガス温度Ｔ１に基づいて算出される。このことは、過給機回転数ＮＬ、雰囲気圧Ｐ１、ブースト圧Ｐ２および雰囲気温度Ｔ１から出発して、圧縮機を介して流れる空気質量流量ＭＬ２１の圧縮機モデル、過給機出力ＰＬ及び給気温度が決定されることを意味している。
【００４３】
特に有利には、温度Ｔ１と圧力Ｐ１のみがセンサを用いて測定され、残りの特性量は、他のモデルを用いて決定される。
【００４４】
図４には、高圧給気管路に対する部分モデル、すなわち給気管路１０２に対するモデルがブロックダイヤグラムで表わされている。圧縮機１０６とシリンダの給気バルブとの間の供給管路は、ガスの状態量が理想的なガス方程式を介して結合されている容器としてモデル化される。フレッシュエアーの通流速度とそこから生じる全ての作用効果は、モデルの単純性のために無視できる。このモデルに対する入力量として有利には、圧縮機から流れる空気量ＭＬ２１、給気冷却器１０４の後のガスの給気温度Ｔ２、内燃機関ないへ流入される空気量ＭＬ２２、高圧給気管路１０２へ再循環される排気ガスの空気量ＭＡ、再循環される排気ガスの温度に相応する排ガス再循環系の温度ＴＡ、および再循環される排気ガス中の酸素成分が利用される。
【００４５】
これらの入力量から出発して物理的に動機付けれらる結合により、出力量が算出される。これらの出力量として、高圧給気管路１０２内のブースト圧Ｐ２、高圧給気管路内の給気温度Ｔ２、内燃機関に供給される空気の酸素成分ＭＯ２が定められる。
【００４６】
高圧給気管路１０２のための部分モデルは、実質的に酸素量決定回路４００と、圧力決定回路４１０と、温度決定回路４２０並びに全質量を定める積分回路４３２を含んでいる。
【００４７】
酸素量決定回路４００は、実質的に第１の酸素量決定回路４０２と、第２の酸素量決定回路４０４と、第３の酸素量決定回路４０６を含んでおり、これらの出力信号は、加算回路４０８において相応の極性と共に加算され、引続き積分回路４０９によって積分される。第１の酸素量決定回路には、内燃機関に達する空気量に相応する空気量ＭＬ２２と、内燃機関に達する空気の酸素成分ＭＯ２２が供給される。第２の酸素量決定回路４０４には、圧縮機から供給される空気量に関する信号ＭＬ２１が供給される。第３の酸素量決定回路には、排ガス再循環管路における酸素成分に関する信号ＭＯＡと、排ガス再循環管路内を流れる空気量に関する信号ＭＡが供給される。
【００４８】
そのつどの空気量と酸素成分の乗算によって、第１、第２、第３の酸素量決定回路はそれぞれの空気量の酸素量を決定する。第２の酸素量決定回路は、この場合空気量ＭＬ２１を、通常の雰囲気内の酸素成分に相応する固定の係数で乗算する。種々の酸素量は正しい極性付けで、すなわち流入するものには＋を付して、流出するものには−を付して積分する。
【００４９】
加算器４３０と積分器４３２によって、空気量は高圧給気管路１０２内へ流入するケースと高圧給気管路から流出するケースに応じた正しい極性付けでもって積分される。この結果から容器内の目下の総空気量が得られる。この容器内の全空気量と高圧給気管路１０２の（酸素成分決定回路４００によって決定される）酸素成分から出発して、内燃機関内へ流入される空気量の酸素成分ＭＯ２２が得られる。
【００５０】
そのつどの温度の個々の質量流量と体積及びガス定数Ｒに基づいて高圧給気管路１０２内の分圧の変化が算出される。第１の分圧決定回路４１２は分圧を、圧縮機１０６を通って流入した空気量ＭＬ２１と給気冷却器１０４後の温度に基づいて算出する。第２の分圧決定回路４１４は分圧を、内燃機関に流入する空気量ＭＬ２２と、内燃機関直前の空気量の温度に相応する温度Ｔ２２に基づいて決定する。この温度Ｔ２２は混合温度とも称する。第３の分圧決定回路４１６は分圧を、排ガス再循環管路１１６を通流している空気量ＭＡと、排ガス再循環管路内の温度ＴＡに基づいて決定する。これらの分圧計算は、有利には複数の入力量に基づいて公式に従って特性量を算出する計算として構成されている。
【００５１】
空気量の増加および/または温度の上昇と共に分圧もそれぞれ上昇する。加算器４１８により複数の分圧の変化が極性に従って加算される。この場合入流する成分には＋の極性が付され、流出する成分には−の極性が付される。それにより、高圧給気管路内の圧力Ｐ２の変化が得られる。この圧力変化の時間に関する積分によって目下の（瞬時の）ブースト圧Ｐ２が得られる。
【００５２】
そのように決定された高圧給気管路内の圧力Ｐ２（これは前述したように算出されたものである）と、積分器４３２によって算出されたガス量に基づいて、温度決定回路４２０は、ガス定数Ｒを使用した理想的なガス式を用いて混合温度Ｔ２２を決定する。
【００５３】
高圧給気管路のモデルは、ブースト圧Ｐ２と、内燃機関に流入するガスの酸素成分ＭＯ２２と、混合温度Ｔ２２を、空気量ＭＬ２１，ＭＬ２２，ＭＡおよびそれらの酸素成分（これらは高圧給気管内を流入している）、給気温度Ｔ２，排ガス再循環管路内の温度ＴＡに基づいて決定する。
【００５４】
本発明によれば、内燃機関に流れる空気量ＭＬ２２内の酸素成分ＭＯ２２が、当該空気量ＭＬ２２と、圧縮機を介して流れる空気量ＭＬ２１、排ガス再循環路内を流れる空気量ＭＡ、それぞれの酸素成分および様々な定数に基づいて算出される。ブースト圧Ｐ２は、有利には流入ないし流出する空気量とそれらの温度によって引き起こされる圧力変化に対する絶対値の積分によって得られる。
【００５５】
特に有利には、給気温度Ｔ２のみはセンサを用いて測定され、残りの特性量は他のモデルを用いて決定される。特に有利な実施例によれば、給気温度が圧縮機モデルを用いて決定される。
【００５６】
図５にはシリンダモデル２００が詳細に示されている。入力量としてこのシリンダモデル２００には複数の信号が供給されている。これらは信号ＭＥ（これは噴射すべきまたは噴射された燃料量を表わす）、混合温度Ｔ２２（これはシリンダに供給される空気の温度に相応する）、ブースト圧Ｐ２（これはシリンダ前の圧力に相応する）、内燃機関の回転数Ｎ、内燃機関に供給される空気の酸素成分ＭＯ２２である。
【００５７】
出力量としてモデルは、以下のパラメータを表わしている様々な信号を供給する。すなわち（高圧排気管路１１０内のガスの温度を表わす）排ガス温度Ｔ３、（内燃機関から高圧排気管路１１０内へ流入する）空気量ＭＬ３１、（内燃機関に流入する）空気量ＭＬ２２、（内燃機関から流出する）空気量ＭＬ３１の酸素成分ＭＯ３１である。
【００５８】
噴射すべき燃料量ＭＥは、１つは加熱決定回路５００に供給され、もう１つは加算器５１０に供給され、負の極性を付された１つは加算器５２０に供給され、さらに１つは乗算器５３０に供給されている。混合温度Ｔ２２は、１つは吸気量計算回路５４０に供給され、もう１つは加算器５５０に供給される。ブースト圧Ｐ２は、吸気量計算回路５４０に供給される。回転数信号Ｎは、一方は充填度補正器５６０に供給されもう一方は乗算器５７０に供給されている。酸素成分ＭＯ２２は、結合器５８０に供給される。
【００５９】
充填度補正器５６０と吸気量計算回路５４０の出力信号は、乗算器５９０に供給されており、この乗算器５９０の出力信号は、再び加算器５１０と乗算器５７０および乗算器５８０に印加されている。
【００６０】
加算器５５０は、排ガス温度Ｔ３を提供している。乗算器５３０の出力信号と乗算器５７０の出力信号は、加算器５９５に供給され、そこから空気量ＭＬ３１が算出される。乗算器５７０の出力側からは空気量ＭＬ２２が送出される。酸素成分ＭＯ３１は、乗算器５８５の出力信号で形成されており、これは加算器５２０の出力信号を加算器５１０の出力信号で割ったものである。
【００６１】
内燃機関の既知の排気量（行程容積）のもとで、吸気量計算回路５４０は、ブースト圧Ｐ２と（内燃機関に流入する新気（フレッシュエア）の）混合温度Ｔ２２に基づいて、理想的なガス式を用いてシリンダ内の理論的に可能なガス量が計算される。これはブースト圧Ｐ２に比例して上昇し、空気の温度が上昇した場合には低下する。理論的なシリンダ充填度は、目下の回転数Ｎを用いて充填度補正器５６０の信号から、乗算器５９０において補正される。これによってシリンダの充填の際の動的な作用が考慮される。そのようにして得られた行程と回転数Ｎ毎のガス量に基づいて結合点５７０において、有利には２つの特性量の乗算および/または種々の定数との乗算によって、内燃機関に流入する空気量ＭＬ２２が算出される。
【００６２】
排ガス流量に相応する空気量ＭＬ３１は、結合点５９５における（内燃機関に流れる）空気量ＭＬ２２と燃料流量との加算によって得られる。燃料流量は、結合点５３０における噴射すべき燃料量ＭＥと回転数Ｎとの結合によって定められる。これに対しては２つの信号が相互にそして様々な定数と乗算される。
【００６３】
加熱決定回路５００は、シリンダ充填の加熱を噴射された燃料量ＭＥとシリンダ内のガス量に依存して算出する。噴射された燃料量が多ければ多いほど、およびシリンダ内のガスが少なければ少ないほど、加熱は大きくなる。噴射された燃料量ＭＥとガスに供給される熱との間のエンジン固有の関係は、特性マップによって考慮される。排ガス温度Ｔ３は、加算点５５０における加熱決定回路５００の出力信号と給気温度Ｔ２の加算によって得られる。
【００６４】
シリンダ内のガス総量は、噴射すべき燃料量と行程毎のガス量の加算によって得られる。これは結合点５９０から加算点５１０において供給される。
【００６５】
シリンダに供給される空気量の酸素含有量ＭＯ２２と（結合点５９０の出力信号に相応する）ガス総量に基づいて結合点５８０において燃焼前のシリンダ内の酸素量が計算される。一次近似では、シリンダ充填に取込まれる酸素量ＭＥは噴射される燃料量ＭＥに比例する。燃焼後の酸素量は、燃焼前のシリンダ内の酸素量から結合点５２０において燃料量に依存した酸素量の減算によって得られる。結合点５２０の出力側からは燃焼後の酸素量が得られる。結合点５８５においてこの酸素量と（結合点５１０の出力信号に相応する）ガス総量との比形成によって燃焼後の酸素成分ＭＯ３１が得られる。
【００６６】
本発明によれば、噴射すべき燃料量ＭＥと混合温度Ｔ２２に基づいて排ガス温度Ｔ３が定められる。混合温度は、内燃機関内へ流入するガスの温度に相応する。この排ガス温度は、内燃機関によって引き起こされた温度に相応する。さらに混合温度Ｔ２２と内燃機関に流入するガスのブースト圧Ｐ２、内燃機関の回転数Ｎ、噴射すべき燃料量ＭＥに基づいて空気量ＭＬ２２とＭＬ３１が算出される。これらは内燃機関に流入し、そこから排出されるものである。この計算は、実質的には次のように行われる。すなわち温度、圧力、燃料量、回転数、既知の定数から様々な特性量が算出され、引続き相互に適切に結合させることによて行われる。
【００６７】
図６にはタービンモデル２１２が詳細に示されている。ここに図示されているモデルでは可変のジオメトリを有するタービンがシミュレートされている。ここでは入力量として有利には、以下に述べるような作動パラメータを表わす種々の信号が用いられている。すなわちこれらは、タービンを介して流れる空気量ＭＬ３２、排気管１１４内の圧力Ｐ４、タービンの後の圧力を表わす信号、タービン前のガス温度を表わす排ガス温度Ｔ３、導入ブレードの位置を特徴付ける過給機行程（Laderhub）、並びにシャフト１１においてピックアップされた出力ＰＬ（これは過給機から受入れられた機械的な出力を表わす）である。
【００６８】
これらの特性量の適切な結合と、様々な物理的並びにシステム固有の定数の考慮に基づいて種々の出力量が得られる。これらは排ガス圧Ｐ３（これはタービン前の圧力を表わす）、排気管内（つまりタービン後）の温度Ｔ４および過給機回転数ＮＬである。
【００６９】
過給機行程ＬＨ、タービンを介した空気量ＭＬ３２、排気管内の圧力Ｐ４および排ガス温度Ｔ３が圧力決定回路６００に供給される。この圧力決定回路６００の出力側からは排ガス圧力Ｐ３が送出される。タービン前の圧力（これは排ガス圧Ｐ３に相応）と、タービン後の圧力（これは圧力Ｐ４に相応）、並びに排ガス温度Ｔ３は、エンタルピー差分決定回路６１０に供給される。このエンタルピー差分決定回路６１０の出力信号は、過給機回転数決定回路６２０に到達し、過給機回転数決定回路６２０はさらに付加的にタービンを介した空気量ＭＬ３２と過給機出力ＰＬを処理する。この過給機回転数決定回路６２０は出力量として過給機回転数ＮＬを供給する。タービンを介して流れる空気量ＭＬ３２とエンタルピー差分決定回路６１０の出力信号は温度決定回路６３０に供給され、温度決定回路６３０はその出力信号として排気管内の温度Ｔ４を提供する。
【００７０】
タービンの導入ブレードの位置を特徴付ける過給機行程ＬＨからは有利には特性マップを用いて導入ブレードのポジションが有効断面積に置換えられる。その際開放された導入ブレードポジションが広い面積に相応する。既知の有効面積のもとで、空気量ＭＬ３２、タービン後の圧力Ｐ４、タービン前の温度Ｔ３、並びに種々の物理的定数に基づいて圧力決定回路６００によって、タービン前の圧力Ｐ３が算出される。この計算は、圧力決定回路６００内で公式（数式）を用いて行われる。
【００７１】
質量流量、タービン前の温度Ｔ３、タービン後の圧力Ｐ４の高まりは、それぞれタービン前の圧力Ｐ３の高まりに結び付く。それに対して比較的大きな有効断面積は、タービン前の圧力Ｐ３の低下につながる。
【００７２】
タービン前の圧力Ｐ３、タービン後の圧力Ｐ４、タービン前の温度Ｔ３、並びに種々の物理的な定数に基づいてエンタルピー差分決定回路６１０はタービン前後のガスのエンタルピー差分を決定する。すなわちエンタルピー差分決定回路６１０はガス量毎のエネルギー差を決定している。このエンタルピー差分は、タービン前の圧力とタービン後の圧力の間の圧力比と共に、およびタービン前の温度と共に増加する。
【００７３】
目下のタービン内で得られる出力は、エンタルピー差分とタービン効率とタービンを介した空気量ＭＬ３２からの積として得られる。タービン出力と過給機出力からの差分は、軸１１１の回転エネルギーの変化につながる。つまり角速度および過給機回転数ＮＬの増減につながる。これは適切な係数を介して過給機の回転数に換算される。これらの特性量に基づいて過給機回転数決定回路６２０は、過給機回転数ＮＬを算出する。この場合過給機のタービン効率は、有利には一定のパラメータとして受入れられるか特性マップに格納される。
【００７４】
温度決定回路は、エンタルピー差分とタービン効率に基づいてガスに受入れられたエネルギーを定める。物理的な定数を介して受入れられたエネルギーは、タービン前後の温度差分と直接結び付けられる。タービン前の温度Ｔ３と前記温度差分から冷却度決定回路６３０は、タービン後の温度Ｔ４を決定する。
【００７５】
本発明によれば、排ガス圧Ｐ３は、過給機行程ＬＨ、タービンを介して流れる空気量ＭＬ３２、タービン後の圧力Ｐ４、および排ガス温度Ｔ３に基づいて決定される。タービンを介した圧力差分（これは排ガス圧Ｐ３とタービン後の圧力Ｐ４に基づいて算出される）と、排ガス温度からは、タービンを介したエンタルピー差分が決定される。このエンタルピー差分と排ガス温度Ｐ３からは、排気管内の温度Ｔ４の算出が行われる。エンタルピー差分、過給機出力ＰＬ、およびタービンを介して流れる空気量ＭＬ３２からは過給機回転数が決定される。
【００７６】
図７には、排気管のモデル、すなわち低圧排気管路１１４のモデルが示されている。タービンを介した空気量ｍｌ３２，雰囲気圧Ｐ１およびタービン後の排気管内の温度Ｔ４に基づいて、このモデルはタービン後の圧力Ｐ４を決定する。
【００７７】
排気管のモデル２１４は、タービン後の圧力に対する排気管の作用をモデル化するのに用いられる。排気系全体は、空間的に凝縮された絞りとしてモデル化される。有効な絞り面積から、当該モデル２１４は、タービン後の圧力Ｐ４を（これは絞りの上方の圧力に相応）、空気量ＭＬ３２、雰囲気圧Ｐ１（これは絞り下方の圧力に相応）、絞り上方の温度Ｔ４並びに２つの成分係数から決定する。
【００７８】
その際タービン後の圧力Ｐ４は、空気量ＭＬ３２と雰囲気圧Ｐ１とタービン後の温度Ｔ４の増加と共に上昇する。比較的大きな有効面積は、タービン後の圧力の低下を引き起こす。有利には有効な絞り面積が定数としてみなされる。
【００７９】
図８には排ガス再循環モデル２１８が詳細に示されている。この排ガス再循環モデルは、排気ガスの一部が再び吸気管内に戻された場合の給気システムの変化を考慮する。この排気ガス再循環モデル２１８の入力信号としては以下の信号が考慮される。すなわち、（高圧排気管路内の圧力を表わす）排ガス圧Ｐ３、排ガス温度Ｔ３、ブースト圧Ｐ２、給気温度Ｔ２、（排ガス再循環バルブ１１８の行程を表わす）排ガス再循環行程ＡＨである。
【００８０】
これらの特性量から適切な結合によって出力量が決定される。これらは特に排ガス再循環バルブ１１８を介して流れる空気量ＭＡと、新気との混合直前の排ガスの温度を表わす温度ＴＡである。
【００８１】
ブースト圧Ｐ２と（排ガス再循環バルブを介した圧力差を表わしている）排ガス圧Ｐ３は、切換回路８０５に供給される。
【００８２】
給気温度Ｔ２を除いて全ての信号は、第１の質量決定回路８００に供給される。さらに排ガス温度Ｔ３を除いた全ての信号は、第２の質量決定回路８１０に供給される。
【００８３】
この排気ガス温度Ｔ３と給気温度Ｔ２は、第２の切換回路８３０の第１の入力側８３１ないしは第２の入力側８３２に供給される。
【００８４】
第１の質量決定回路８００の出力信号は、第１の切換回路８２０の第１の入力側８２１に送出され、８１０の出力信号は極性変更器８１５を介して第２の入力側８２２に送出される。
【００８５】
第１の切換回路の出力側からは排ガス再循環バルブを介した空気量ＭＡ送出される。第２の切換回路８３０の出力側からは排ガス再循環管路内の温度ＴＡが送出される。これらの２つの切換手段８２０と８３０は、切換回路８０５の出力信号に依存して制御される。
【００８６】
質量決定回路８００ないし８１０は、排ガス再循環バルブを介して通流する空気量ＭＡを有利にはスロットル方程式を用いて確定する。排ガス再循環バルブを介して通流する空気量ＭＡは、実質的に排ガス再循環バルブ前の圧力と温度、排ガス再循環バルブ後の圧力、排ガス再循環バルブの有効面積に依存している。
【００８７】
この場合空気量は、圧力差と有効面積の上昇と共に増加し、バルブ前の温度の上昇と共に低減する。
【００８８】
排ガス再循環バルブを介した質量流量の方向性は、高圧排気管路内の排ガス圧Ｐ３が高圧給気管路内のブースト圧Ｐ２よりも大きいか小さいかに依存する。この理由から２つの質量決定回路が設けられている。この２つのうちのどれが空気量を設定するかは切換手段８２０の切換位置によって定まる。スイッチング手段８２０の位置は、排ガス再循環バルブを介した圧力差に依存する。排ガス再循環路内のどの温度ＴＡが支配的かは、この圧力差と通流方向に依存する。
【００８９】
スロットルの有効面積は、排ガス再循環バルブの排ガス再循環行程ＡＨの関数であり、有利には応用可能な特性曲線の形態で考慮される。排ガス圧Ｐ３がブースト圧Ｐ２よりも大きい場合には、第１の質量決定回路の出力信号が空気量ＭＡとして用いられ、排ガス温度Ｔ３が温度ＴＡとして使用される。このことは図８に示されている切換手段の切換位置に相応している。
【００９０】
それに対してブースト圧Ｐ２が排ガス圧Ｐ３よりも大きいならば、切換手段は、図示の状態ではない方の切換位置にもたらされ、第２の質量決定回路８１０の出力信号が、空気質量ＭＡを決定しないしは温度ＴＡが給気温度Ｔ２に相応する。
【００９１】
本発明によれば、排ガス再循環バルブを通流する空気質量ＭＡが、排ガス再循環バルブを介した圧力差分と、排ガス再循環バルブを介して通流する空気の温度、および排ガス再循環行程ＡＨに基づいて得られる。圧力差分は、排ガス圧Ｐ３と過給圧Ｐ２に基づいて算出される。この圧力差分に依存して選択的に給気温度Ｔ２または排ガス温度Ｔ３は、排ガス再循環管路内の空気の温度として利用される。
【００９２】
排ガス再循環の制御は、排ガス再循環バルブを介して通流する茎量を表わす信号が存在している場合には、実質的に向上する。そのような信号を供給数留センサは、実現が困難である。なぜなら、排ガス流の中のその配置状態によっては非常に高温で汚染されやすい環境にさらされるからである。
【００９３】
今日のシステムでは間接的な手法が選択される。その際空気式に制御される排ガス再循環バルブは、センサを介して測定される空気量ＭＬ２１がその目標値に達するまで開閉される。再循環された排気ガスは、内燃機関に流入する空気量ＭＬ２２と圧縮機を介して通流する空気量ＭＬ２１の間の差分から得られる。
【００９４】
この手法は２つの決定的な欠点を有する。すなわち再循環された排ガス量が少ない場合には、空気量検出のためのセンサの許容偏差が排ガス再循環レートの多大なエラーにつながる。排ガス再循環バルブのための制御回路は、多くの構成要素を含んでおり、そのため動特性に限りがある。この２つの作用、すなわち大きな許容偏差と不十分な動特性は、排ガス値の悪化につながる。
【００９５】
集積された距離センサを有する排ガス再循環調整部は、下位におかれた制御ループを有しバルブの位置が非常に迅速かつ正確に制御される。
【００９６】
電磁式排ガス再循環バルブは、所要の応力が電磁石によって生成される。下位におかれた位置制御のもとでは、バルブの目下の位置が距離センサを介して測定され、バルブが所望の位置をとるまで電流が変更される。この終端位置では電流が所要保持力に対する尺度となる。このことは実質的にバルブ前後の圧力差に依存する。コイルを通る電流は排ガス再循環バルブを介した圧力差に対する尺度信号である。
【００９７】
既知のバルブジオメトリと、排ガス再循環行程、及び圧力差に基づいて、温度を規準としたバルブを介した質量流量が算出される。このバルブジオメトリは、構造的に定められる。行程は、集積化された距離センサから得られる。圧力差分はコイル電流から導出される。
【００９８】
位置制御される電気的排ガス再循環バルブ内に存在する電流信号は、排ガス再循環バルブを介した圧力差の決定に用いられる。
【００９９】
ブースト圧Ｐ２、圧力差分、排ガス再循環行程ＡＨおよびバルブジオメトリからは、温度規準の空気量ＭＡ（これは排ガス再循環バルブを介して通流する）が定められる。
【０１００】
本発明によれば、この値は実際値として下位におかれている空気量ＭＡのための制御回路に用いられる。これによって温度規準の空気量（排ガス再循環バルブを介して通流する）が迅速にかつ正確に設定調整できる。
【０１０１】
空気量ＭＡの直接の測定によって、比較的小さな許容偏差が排ガス再循環率の制御の際に実現可能である。規準空気量ＭＡの下位の制御によって動特性の著しい向上が達成可能となる。
【０１０２】
高圧排気管路と高圧給気管路の間の圧力差分によって排ガス再循環バルブに対してガス力ＦＰが作用する。バルブを維持するためにこのガス力は、電磁石のパワーＦＭによって補償されなければならない。このパワーは磁石を流れる電流Ｉｍに直接依存している。
【０１０３】
それにより、圧力差分に対する測定式として以下の式、
Ｐ３−Ｐ２＝ｆ１（ＦＭ）＝ｆ２（ＡＨ，Ｉｍ）
が挙げられる。非線形的な関係ｆ２は、適切な検査装置上の測定によって定められる。既知の関係ｆ2、行程ＡＨ、電磁石を流れる電流Ｉmから、目下の圧力差分が定められる。
【０１０４】
バルブを介した温度規準の質量流量は、以下の流量式、
【０１０５】
【外１】
に従って求められる。
【０１０７】
行程の関数としてのスロットル係数値の変化、並びに通流関数の正確な経過は事前に適切な検査装置上の測定によて確定されなければならない。
【０１０８】
前述した式を用いて温度規準の空気量が達成される。温度規準の空気量からは測定されたもしくは推定された排ガス温度Ｔ３に対する値と一緒に（排ガス再循環バルブを介して通流する）空気量ＭＡが確定される。この計算は、例えば質量決定回路８００，８１０で行われる。
【０１０９】
この手法のために別の部分モデルは必ずしも必要ではない。そのため過給圧は直接測定され、排ガス圧Ｐ３は、圧力差分と過給圧Ｐ２に基づいて定められる。その際圧力差分は、有利には排ガス再循環行程ＡＨとバルブを流れる電流に基づいて決定される。
【０１１０】
過給機に対するデューティー比ＬＴＶからの過給機行程ＬＨの決定は、ブロック２１３において行われる。排ガス再循環バルブの排ガス再循環行程ＡＨへの排ガス再循環バルブのの起動制御信号ＡＴＶの相応の変換は図２のブロック２１９において行われる。
【０１１１】
ブロック２１３とブロック２１９の構造は類似に構成される。この２つのブロックは変換の方式が異なるだけである。実質的にこれらはそのつどのデューティー比ＬＴＶないしＡＴＶを行程に換算する、特性マップや換算表からなっている。第１のステップでは、デューティ比が物理的に有意な値、すなわち０％〜１００％の間の値に制限される。電空式変換器の動特性は、非対称、すなわちアクチュエータの行程が他の方向よりも顕著に迅速な方向に移動する。このことは非対称のＰＴ１遅延素子によってモデル化される。つまり出力量ＡＨまたはＬＨの上昇と下降毎に異なる時定数が活性化される。このＰＴ１素子は、適用すべき特性曲線の入力量として用いられる。ここでは遅延デューティー比が相対的行程量へ換算される（０〜１００％）。この行程量ＬＨないしＡＨは、様々なモデルの入力量として用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 吸気システムを備えた内燃機関を概略的に示した図である。
【図２】 吸気システムの全モデルをブロックダイヤグラムで示した図である。
【図３】 様々な部分モデルをブロックダイヤグラムで示した図である。
【図４】 様々な部分モデルをブロックダイヤグラムで示した図である。
【図５】 様々な部分モデルをブロックダイヤグラムで示した図である。
【図６】 様々な部分モデルをブロックダイヤグラムで示した図である。
【図７】 様々な部分モデルをブロックダイヤグラムで示した図である。
【図８】 様々な部分モデルをブロックダイヤグラムで示した図である。
Claims (4)
- 給気システムを備えた内燃機関の制御のための方法であって、
少なくとも１つのモデルを用いて、給気システムを特徴付ける少なくとも１つの特性量を決定する形式の方法において、
出力量が少なくとも１つの第１及び第２の部分モデルを用いて複数の入力量に基づいて定められ、
第１の部分モデルの入力量として、第２の部分モデルの少なくとも１つの出力量の他にさらに付加的に調整量と測定量が考慮され、
前記測定量は雰囲気の状態を特徴付けており、
前記調整量は、噴射すべき燃料量を特徴付けており、
この場合前記第２の部分モデルが高圧給気管路モデルとして構成されており、
前記高圧給気管路モデルは、少なくともブースト圧（Ｐ２）と、内燃機関に流入する空気量の酸素成分（ＭＯ２２）と、混合温度（Ｔ２２）を、少なくとも高圧排気管路内に流入する空気量（ＭＬ２１，ＭＬ２２，ＭＡ）とそれらの酸素成分、給気温度（Ｔ２）、および排ガス再循環管路内の温度（ＴＡ）に基づいて定めるようにしたことを特徴とする方法。 - 給気システムを備えた内燃機関の制御のための方法であって、
少なくとも１つのモデルを用いて、給気システムを特徴付ける少なくとも１つの特性量を決定する形式の方法において、
出力量が少なくとも１つの第１及び第２の部分モデルを用いて複数の入力量に基づいて定められ、
第１の部分モデルの入力量として、第２の部分モデルの少なくとも１つの出力量の他にさらに付加的に調整量と測定量が考慮され、
前記測定量は雰囲気の状態を特徴付けており、
前記調整量は、噴射すべき燃料量を特徴付けており、
この場合前記第２の部分モデルがシリンダモデルとして構成されており、
前記シリンダモデルは、少なくとも排ガス温度（Ｔ３）と、内燃機関内へ流入する空気量（ＭＬ２２）と、内燃機関から流出する空気量（ＭＬ３１）およびその酸素成分（ＭＯ３１）を、少なくとも燃料量（ＭＥ）と回転数（Ｎ）とブースト圧（Ｐ２）と混合温度（Ｔ２２）と内燃機関内に流入する空気の酸素成分（ＭＯ２２）に基づいて算出するようにしたことを特徴とする方法。 - 排ガス温度（Ｔ３）は、燃料量（ＭＥ）と混合温度（Ｔ２２）に基づいて定められ、および／または内燃機関内に流入し内燃機関から流出する空気量（ＭＬ２２，ＭＬ３１）は、内燃機関内に流入するガスの温度（Ｔ２２）と圧力（Ｐ２）、回転数（Ｎ）および／または燃料量（ＭＥ）に基づいて定められ、排気管内の温度（Ｔ４）は、エンタルピー差分と排ガス温度（Ｔ３）に基づいて定められ、および／または、過給機回転数は、エンタルピー差分と過給機出力（ＰＬ）およびタービンを介して通流する空気量（ＭＬ３２）に基づいて定められる、請求項２記載の方法。
- 給気システムを備えた内燃機関の制御のための方法であって、
少なくとも１つのモデルを用いて、給気システムを特徴付ける少なくとも１つの特性量を決定する形式の方法において、
出力量が少なくとも１つの第１及び第２の部分モデルを用いて複数の入力量に基づいて定められ、
第１の部分モデルの入力量として、第２の部分モデルの少なくとも１つの出力量の他にさらに付加的に調整量と測定量が考慮され、
前記測定量は雰囲気の状態を特徴付けており、
前記調整量は、噴射すべき燃料量を特徴付けており、
この場合前記第２の部分モデルが排気管モデルとして構成されており、
前記排気管モデルは、タービン後の圧力を、タービンを介して通流する少なくとも空気量（ＭＬ３２）と雰囲気圧力（Ｐ１）とタービン後の温度（Ｔ４）に基づいて定めるようにしたことを特徴とする方法。
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