JP2015113804A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stably form a target value even in a case where the running condition for an internal combustion engine suddenly changes in a future estimation using a reference governor.SOLUTION: In one embodiment, for a correction target value candidate w, there are performed in parallel an estimation based on a current exhaust flow rate condition and an estimation based on an exhaust flow rate condition during an idle running time. By repeating calculation of an object function using those estimation results by a finite number, the correction target value candidate w to minimize an evaluation function J(w), as expressed in formula (2), is selected and determined as the final correction target value w.

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.

一般的な内燃機関の制御装置は、内燃機関の制御量に関して目標値が与えられた場合、同制御量の出力値を目標値に追従させるようにフィードバック制御によって内燃機関の制御入力を決定するように構成されている。ただし、実際の内燃機関の制御においては、内燃機関の状態量に関してハード上或いは制御上の様々な制約が存在している場合が多い。それらの制約が充足されない場合、ハードの破損や制御性能の低下が生じるおそれがある。制約の充足性は、目標値に対する出力値の追従性と同じく、内燃機関の制御において求められる重要な性能の1つである。   When a target value is given for a control amount of an internal combustion engine, a general control device for an internal combustion engine determines a control input of the internal combustion engine by feedback control so that the output value of the control amount follows the target value. It is configured. However, in actual control of the internal combustion engine, there are many cases where various constraints on hardware or control exist regarding the state quantity of the internal combustion engine. If these restrictions are not satisfied, there is a risk that hardware breakage or control performance will be degraded. Satisfaction of the constraint is one of important performances required in the control of the internal combustion engine, as is the followability of the output value to the target value.

リファレンスガバナは上記要求を満たすための1つの有効な手段である。リファレンスガバナは制御対象である内燃機関とフィードバックコントローラとを含む閉ループシステム(フィードバック制御システム)をモデル化した予測モデルを備え、制約が課せられている状態量の将来値を予測モデルによって予測する。そして、状態量の予測値とそれに課せられた制約とに基づいて内燃機関の制御量の目標値を修正する。   The reference governor is one effective means for satisfying the above requirements. The reference governor includes a prediction model that models a closed loop system (feedback control system) including an internal combustion engine to be controlled and a feedback controller, and predicts future values of state quantities to which constraints are imposed by the prediction model. Then, the target value of the control amount of the internal combustion engine is corrected based on the predicted value of the state quantity and the constraints imposed thereon.

本出願の発明者は既に、下記の特許文献1において、リファレンスガバナを内燃機関の制御に適用した先行技術を開示している。この先行技術において、リファレンスガバナは、フィードバック制御に係る閉ループシステムの動特性を「むだ時間+2次振動系」でモデル化したプラントモデルを用いて、過給圧や充填効率といった特定状態量の将来の軌道を予測し、特定状態量に課せられる制約を満足するように目標値を整形する。また、リファレンスガバナを用いて将来の軌跡を予測する範囲は、プラントモデルにおけるむだ時間と2次振動系の振動周期の半分の時間との合計時間に設定される。   The inventor of the present application has already disclosed the prior art in which the reference governor is applied to the control of the internal combustion engine in the following Patent Document 1. In this prior art, the reference governor uses a plant model in which the dynamic characteristics of a closed-loop system related to feedback control is modeled by “dead time + secondary vibration system”, and uses a plant model in the future with specific state quantities such as supercharging pressure and charging efficiency. The trajectory is predicted, and the target value is shaped so as to satisfy the constraints imposed on the specific state quantity. Further, the range in which the future trajectory is predicted using the reference governor is set to the total time of the dead time in the plant model and the half of the vibration period of the secondary vibration system.

特開2013−084091号公報JP2013-084091A

ところで、特許文献1のリファレンスガバナを用いた将来予測においては、内燃機関の運転条件といった外部入力の将来情報が上記予測範囲内で一定であることを前提としている。しかしながら、当該予測範囲内に亘って運転条件が変化しないとするのは現実的ではない。従って、運転条件が急変するようなケースにも対応できるような改良が望まれる。   By the way, in the future prediction using the reference governor of Patent Document 1, it is assumed that the future information of the external input such as the operating condition of the internal combustion engine is constant within the prediction range. However, it is not realistic that the operating condition does not change over the predicted range. Therefore, an improvement that can cope with a case where the operating condition changes suddenly is desired.

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものである。すなわち、リファレンスガバナを用いた将来予測において、内燃機関の運転条件が急変するような場合においても目標値を安定的に整形することを目的する。   The present invention has been made in view of the above-described problems. That is, in the future prediction using the reference governor, the object is to stably shape the target value even when the operating condition of the internal combustion engine changes suddenly.

上記の目的を達成するため、本発明に係る内燃機関の制御装置は、
内燃機関の制御量の出力値を目標値に近づけるようにフィードバック制御によって前記内燃機関の制御入力を決定するフィードバックコントローラと、
前記内燃機関と前記フィードバックコントローラとを含む閉ループシステムのモデルを用い予め設定された予測区間に亘って前記内燃機関の特定状態量の将来の予測値を計算し、計算した前記予測値と前記特定状態量に課せられた制約とに基づいて前記フィードバックコントローラに与えられる前記目標値を修正するリファレンスガバナと、を備え、
前記特定状態量は、前記内燃機関の排気に含まれる微粒子の除去装置の温度であり、
前記リファレンスガバナは、前記予測区間の開始時点での前記内燃機関の運転条件が前記予測区間の終了時点まで変更されないと仮定して計算した前記温度の第1将来予測値と、前記予測区間の開始時点から終了時点まで前記内燃機関がアイドル運転されると仮定して計算した前記温度の第2将来予測値と、前記温度に課せられた制約とに基づいて前記目標値を修正することを特徴とする。
なお、「アイドル運転」とは、内燃機関の負荷がほぼ零の状態であって、内燃機関によって発生する駆動力がその内燃機関を搭載した車両を駆動するのに用いられていない運転状態を意味する。
In order to achieve the above object, a control device for an internal combustion engine according to the present invention comprises:
A feedback controller that determines a control input of the internal combustion engine by feedback control so that an output value of a control amount of the internal combustion engine approaches a target value;
A future predicted value of the specific state quantity of the internal combustion engine is calculated over a preset prediction interval using a model of a closed loop system including the internal combustion engine and the feedback controller, and the calculated predicted value and the specific state A reference governor that modifies the target value provided to the feedback controller based on constraints imposed on the quantity;
The specific state quantity is a temperature of a device for removing particulates contained in the exhaust gas of the internal combustion engine,
The reference governor calculates the first future predicted value of the temperature calculated on the assumption that the operating condition of the internal combustion engine at the start time of the prediction interval is not changed until the end time of the prediction interval, and the start of the prediction interval The target value is corrected based on a second future predicted value of the temperature calculated on the assumption that the internal combustion engine is idling from the time point to the end time point, and a restriction imposed on the temperature. To do.
The “idle operation” means an operation state in which the load of the internal combustion engine is almost zero and the driving force generated by the internal combustion engine is not used to drive a vehicle equipped with the internal combustion engine. To do.

本発明の制御装置によれば、予測区間の開始時点での内燃機関の運転条件が予測区間の終了時点まで継続されると仮定して計算した特定状態量の将来予測値(第1将来予測値)のみならず、予測区間の開始時点から終了時点まで内燃機関のアイドル運転が継続されると仮定して計算した特定状態量の将来予測値(第2将来予測値)をも用いてフィードバックコントローラに与えられる目標値を修正するので、内燃機関の運転条件が急変するような場合においても、特定状態量である微粒子除去装置の温度の目標値を安定的に整形することが可能となる。   According to the control device of the present invention, the future predicted value (first future predicted value) of the specific state quantity calculated on the assumption that the operating condition of the internal combustion engine at the start time of the predicted section is continued until the end time of the predicted section. ) As well as the future predicted value (second future predicted value) of the specific state quantity calculated on the assumption that the idling operation of the internal combustion engine is continued from the start point to the end point of the prediction interval. Since the given target value is corrected, even when the operating condition of the internal combustion engine changes suddenly, the target value of the temperature of the particulate removal device, which is the specific state quantity, can be stably shaped.

ディーゼルエンジンの後処理システムの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the aftertreatment system of a diesel engine. 実施の形態の制御装置が有するディーゼルエンジンの目標値追従制御構造を示す図である。It is a figure which shows the target value tracking control structure of the diesel engine which the control apparatus of embodiment has. 図2に示す目標値追従制御構造を等価変形した図である。FIG. 3 is an equivalent modification of the target value tracking control structure shown in FIG. 2. 実施の形態に係るリファレンスガバナアルゴリズムを示す図である。It is a figure which shows the reference governor algorithm which concerns on embodiment. 本発明の制御装置を適用可能なディーゼルエンジンの制御入力および制御出力の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the control input and control output of a diesel engine which can apply the control apparatus of this invention.

実施の形態1.
先ず、本発明の実施の形態1について図を参照しながら説明する。
Embodiment 1 FIG.
First, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施の形態の制御装置は、車両に搭載されるディーゼルエンジンの後処理システムを制御対象とする。図1はディーゼルエンジンの後処理システムの構成を示す概略図である。図1に示す後処理システムは、排気通路にDOC(ディーゼル酸化触媒)とDPF(ディーゼル微粒子除去装置)とを備え、シリンダヘッドの排気ポートに燃料添加弁を備えている。   The control device according to the present embodiment controls a post-processing system for a diesel engine mounted on a vehicle. FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of a diesel engine aftertreatment system. The aftertreatment system shown in FIG. 1 includes a DOC (diesel oxidation catalyst) and a DPF (diesel particulate removal device) in an exhaust passage, and a fuel addition valve in an exhaust port of the cylinder head.

DPFの温度(特定状態量)にはハード上或いは制御上の制約として上限値が設定されている。本実施の形態の制御装置は、DPF温度を上限値以下に維持しながら、その目標値に追従させるための制御構造を備えている。その制御構造が図2に示す目標値追従制御構造である。図2に示すように、目標値追従制御構造は、目標値マップ(MAP)、リファレンスガバナ(RG)およびフィードバックコントローラを備えている。   An upper limit is set for the temperature (specific state quantity) of the DPF as a restriction on hardware or control. The control device of the present embodiment includes a control structure for following the target value while maintaining the DPF temperature below the upper limit value. The control structure is the target value follow-up control structure shown in FIG. As shown in FIG. 2, the target value tracking control structure includes a target value map (MAP), a reference governor (RG), and a feedback controller.

目標値マップは、ディーゼルエンジンの運転条件を示す外生入力dが与えられると、制御量であるDPF温度の目標値rを出力する。外生入力dには、排気ガスの質量流量と、DPF上流(DOC下流)の排気ガス温度とが含まれる。外生入力dに含まれるこれらの物理量は計測値でもよいし推定値でもよい。   The target value map outputs a target value r of the DPF temperature, which is a control amount, when an exogenous input d indicating the operating condition of the diesel engine is given. The exogenous input d includes the exhaust gas mass flow rate and the exhaust gas temperature upstream of the DPF (downstream of the DOC). These physical quantities included in the exogenous input d may be measured values or estimated values.

リファレンスガバナは、DPF温度の目標値rが与えられると、DPF温度に関する制約が満たされるように目標値rを修正し、DPF温度の修正目標値wを出力する。リファレンスガバナの詳細については後述する。   When the target value r of the DPF temperature is given, the reference governor corrects the target value r so that the constraint on the DPF temperature is satisfied, and outputs the corrected target value w of the DPF temperature. Details of the reference governor will be described later.

フィードバックコントローラは、リファレンスガバナからDPF温度の修正目標値wが与えられると、DPF温度の現在値を示す状態量xを取得し、修正目標値wと状態量xとの偏差eに基づくフィードバック制御によって制御対象に与える制御入力uを決定する。本実施の形態における制御対象は後処理システムであるので、制御入力uには、燃料添加弁によって排気ガス中に添加される燃料量、すなわち、燃料添加量が用いられる。フィードバックコントローラの仕様に限定はなく、公知のフィードバックコントローラを用いることができる。例えば、比例積分フィードバックコントローラを用いることができる。   When the correction target value w of the DPF temperature is given from the reference governor, the feedback controller acquires the state quantity x indicating the current value of the DPF temperature, and performs feedback control based on the deviation e between the correction target value w and the state quantity x. The control input u to be given to the control object is determined. Since the control target in the present embodiment is the post-processing system, the amount of fuel added to the exhaust gas by the fuel addition valve, that is, the amount of fuel addition is used as the control input u. The specification of the feedback controller is not limited, and a known feedback controller can be used. For example, a proportional-integral feedback controller can be used.

図3は、図2に示した目標値追従制御構造を等価変形して得られたフィードフォワード構造を示す図である。図2において破線で囲まれた閉ループシステムは既に設計済みであるとして、図3に示すフィードフォワード構造では1つのモデルとされている。閉ループシステムのモデルは次のモデル式(1)で表される。式(1)において、f,hはモデル式の関数である。また、kは離散時間ステップを表している。

Figure 2015113804
FIG. 3 is a diagram showing a feedforward structure obtained by equivalently deforming the target value tracking control structure shown in FIG. In the feedforward structure shown in FIG. 3, the closed-loop system surrounded by a broken line in FIG. The model of the closed loop system is expressed by the following model equation (1). In Expression (1), f and h are functions of the model expression. K represents a discrete time step.
Figure 2015113804

リファレンスガバナは、上記の式(1)で表される予測モデルを用いて制御対象の制御出力yの予測値y^を計算する。本実施の形態における制御出力yはDPF温度であり、制御出力yには制約が課せられている。制御出力yがその上限値y-以下であることが制御出力yに課せられた制約である。制御出力予測値y^の計算には、状態量xおよび外生入力dに加えて修正目標値wが用いられる。リファレンスガバナは、制御出力予測値y^と制御出力上限値y-とに基づき、次式(2)で表される評価関数J(w)を用いて修正目標値wを計算する。

Figure 2015113804
The reference governor calculates the predicted value y ^ of the control output y of the controlled object using the prediction model represented by the above equation (1). The control output y in the present embodiment is the DPF temperature, and a restriction is imposed on the control output y. The restriction imposed on the control output y is that the control output y is equal to or less than the upper limit value y . In order to calculate the control output predicted value y ^, the corrected target value w is used in addition to the state quantity x and the exogenous input d. The reference governor calculates the corrected target value w using the evaluation function J (w) expressed by the following equation (2) based on the control output predicted value y ^ and the control output upper limit value y .
Figure 2015113804

式(2)に示した評価関数J(w)の右辺第1項は、修正目標値候補wを変数とする目的関数である。この目的関数は、オリジナルの目標値rと修正目標値候補wとの距離が小さいほど小さな値を取るように構成されている。評価関数J(w)の右辺第2項および第3項は、異なる2つの運転条件(排気流量条件)のもとで上記式(1)により将来予測した出力予測値y^の重み付き和によって演算される項である。ρconstantおよびρworstは、重み係数である。 The first term on the right side of the evaluation function J (w) shown in Expression (2) is an objective function with the corrected target value candidate w as a variable. This objective function is configured to take a smaller value as the distance between the original target value r and the corrected target value candidate w is smaller. The second and third terms on the right side of the evaluation function J (w) are based on the weighted sum of the predicted output value y ^ predicted in the future by the above formula (1) under two different operating conditions (exhaust flow rate conditions). This is the term to be calculated. ρ constant and ρ worst are weighting factors.

2つの運転条件とは、具体的に、現在における排気流量条件、および、アイドル運転時における排気流量条件である。Jconstantは、現在の排気流量が予測区間の開始時点から終了時点まで続くと仮定して、予測モデルを用いて予測した出力予測値y^constantに基づいて算出した制約抵触量の総和であり、次式(3)で表される。Jworstは、アイドル運転時の排気流量が予測区間の開始時点から終了時点まで続くと仮定して、予測モデルを用いて予測した出力予測値y^worstに基づいて算出した制約抵触量の総和であり、次式(4)で表される。

Figure 2015113804
Specifically, the two operating conditions are an exhaust flow rate condition at the present time and an exhaust flow rate condition at the time of idle operation. J constant is the sum of the constraint conflict amounts calculated based on the predicted output value y ^ const predicted using the prediction model, assuming that the current exhaust flow rate continues from the start time to the end time of the prediction interval, It is represented by the following formula (3). J worst is the sum of the constraint conflicts calculated based on the predicted output y ^ worst predicted using the prediction model, assuming that the exhaust flow during idle operation continues from the start to the end of the prediction interval. Yes, it is represented by the following formula (4).
Figure 2015113804

本実施の形態の制御装置においては、式(2)に示した評価関数J(w)を最小にする修正目標値候補wが最終的な修正目標値wとして用いられる。式(2)に示す評価関数J(w)は、制約無し最適化問題として解くことができる。ただし、リファレンスガバナを用いた目標値追従制御構造を実際のエンジンに適用する場合は、評価関数J(w)をオンラインで最適化できるようにすることが望ましい。そのため、本実施の形態に係る制御装置では、評価関数J(w)の最小値探索の手法として公知の手法である最急降下法を採用している。   In the control device of the present embodiment, the correction target value candidate w that minimizes the evaluation function J (w) shown in the equation (2) is used as the final correction target value w. The evaluation function J (w) shown in Equation (2) can be solved as an unconstrained optimization problem. However, when the target value tracking control structure using the reference governor is applied to an actual engine, it is desirable that the evaluation function J (w) can be optimized online. For this reason, the control device according to the present embodiment employs the steepest descent method, which is a known method, as a method for searching for the minimum value of the evaluation function J (w).

図4は、本実施の形態に係るリファレンスガバナアルゴリズムを示す図である。図4に示すように、本実施の形態では、修正目標値候補wに対して、現在の排気流量条件に基づく予測と、アイドル運転時の排気流量条件に基づく予測とが並列に行われる。そして、これらの予測結果を用いた目的関数の計算を有限回反復することで、式(2)に示す評価関数J(w)を最小にする修正目標値候補wを選択し、最終的な修正目標値wとして決定する。   FIG. 4 is a diagram showing a reference governor algorithm according to the present embodiment. As shown in FIG. 4, in the present embodiment, prediction based on the current exhaust flow rate condition and prediction based on the exhaust flow rate condition during idle operation are performed in parallel with respect to the corrected target value candidate w. Then, by repeating the calculation of the objective function using these prediction results a finite number of times, the correction target value candidate w that minimizes the evaluation function J (w) shown in the equation (2) is selected, and the final correction is performed. The target value w is determined.

アイドル運転時は排気流量が少量である。そのため、通常運転からアイドル運転に切り替えられた場合には排気流量が減少し、アイドル運転から通常運転に切り替えられた場合には排気流量が増加する。そのため、現在の運転条件とアイドル運転時の運転条件とを組み合わせて将来予測を行う本実施の形態によれば、最悪なケースに備えた目標値追従制御を実現できる。従って、例えば運転者によって突然クラッチを切られて排気流量が急減少したような場合において、DPFの熱暴走といった不具合が発生するのを未然に防止できる。また、定常状態で保守的な予測になることがなく、DPF温度を上昇させることも可能となる。   The exhaust flow rate is small during idle operation. Therefore, the exhaust flow rate decreases when switching from normal operation to idle operation, and the exhaust flow rate increases when switching from idle operation to normal operation. Therefore, according to the present embodiment in which future prediction is performed by combining the current operating conditions and the operating conditions during idle operation, it is possible to realize target value tracking control provided for the worst case. Therefore, for example, when the clutch is suddenly disengaged by the driver and the exhaust flow rate suddenly decreases, it is possible to prevent the occurrence of a problem such as a thermal runaway of the DPF. In addition, the DPF temperature can be increased without a conservative prediction in a steady state.

なお、上述の実施形態においては、出力予測値y^constantが本発明の「第1将来予測値」に、出力予測値y^worstが本発明の「第2将来予測値」に、それぞれ相当している。 In the embodiment described above, the output predicted value y ^ constant corresponds to the "first future predicted value" of the present invention, and the output predicted value y ^ worst corresponds to the "second future predicted value" of the present invention. ing.

実施の形態2.
次に、本発明の実施の形態2について説明する。実施の形態2の制御装置は、上記実施の形態1の構成を前提としており、上記実施の形態1で説明した重み係数ρconstant,ρworstの更新手法にその特徴がある。そのため、以下の説明においては、この特徴部分についてのみ説明を行う。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The control device according to the second embodiment is premised on the configuration of the first embodiment, and is characterized in the weight coefficient ρ constant and ρ worst updating method described in the first embodiment. Therefore, in the following description, only this characteristic part will be described.

重み係数ρconstant,ρworstは、シミュレーションによって最適値が初期設定されている。本実施の形態においては、過去のエンジン運転状態に基づいて、この初期設定値を修正する。具体的に、現在に至るまでの所定時間内のエンジン運転状態が定常状態であった場合には、現在以降も定常状態が続く可能性が高い。そのため、重み係数ρworstよりも重み係数ρconstantの方に重みを追加する。他方、現在に至るまでの所定時間内のエンジン運転状態が過渡状態であった場合には、現在以降も過渡状態が続く可能性が高い。そのため、重み係数ρconstantよりも重み係数ρworstの方に重みを追加する。このような修正を行うことで、定常状態においてはDPF温度を安定的に上昇させてDPFの再生を早期に完了させることが可能となる。また、過渡状態においてはDPF温度の過度な上昇を抑制しつつ、その目標値に追従させることが可能となる。 Optimum values of the weighting coefficients ρ constant and ρ worst are initially set by simulation. In the present embodiment, this initial set value is corrected based on the past engine operating state. Specifically, when the engine operating state within a predetermined time until the present is a steady state, there is a high possibility that the steady state will continue after the present. Therefore, a weight is added to the weighting factor ρ constant rather than the weighting factor ρ worst . On the other hand, if the engine operating state within a predetermined time until the present is a transient state, there is a high possibility that the transient state will continue after the present. Therefore, a weight is added to the weighting factor ρ worst rather than the weighting factor ρ constant . By performing such correction, it becomes possible to stably increase the DPF temperature in the steady state and complete the regeneration of the DPF at an early stage. In a transient state, it is possible to follow the target value while suppressing an excessive increase in the DPF temperature.

ところで、上述の各実施の形態では、ディーゼルエンジンの後処理システムを制御対象とした。しかし、本発明に係る制御装置は、図5の(a)−(i)に示すように、制御対象をディーゼルエンジン本体(DE)とすることができる。   By the way, in each above-mentioned embodiment, the aftertreatment system of the diesel engine was made into the controlled object. However, the control apparatus which concerns on this invention can make a control object into a diesel engine main body (DE), as shown to (a)-(i) of FIG.

制御対象がディーゼルエンジン本体である場合、図5の(a)に示すように、制御入力を可変ノズル開度(VN開度)とし、制御出力を過給圧とすることができる。つまり、本発明はディーゼルエンジンの過給圧制御に適用することができる。この場合、図5の(b)に示すように、制御入力は可変ノズル開度とディーゼルスロットル開度(D開度)にすることもできる。   When the control target is a diesel engine body, as shown in FIG. 5A, the control input can be a variable nozzle opening (VN opening), and the control output can be a supercharging pressure. That is, the present invention can be applied to supercharging pressure control of a diesel engine. In this case, as shown in FIG. 5B, the control input can be a variable nozzle opening and a diesel throttle opening (D opening).

また、図5の(c)に示すように、制御入力をEGR弁開度とし、制御出力をEGR率とすることができる。つまり、本発明はディーゼルエンジンのEGR制御に適用することができる。この場合、図5の(d)に示すように、制御入力はEGR弁開度とディーゼルスロットル開度とにすることもできる。   Further, as shown in FIG. 5C, the control input can be an EGR valve opening, and the control output can be an EGR rate. That is, the present invention can be applied to EGR control of a diesel engine. In this case, as shown in FIG. 5 (d), the control input can be an EGR valve opening and a diesel throttle opening.

さらに、図5の(e)に示すように、制御入力を可変ノズル開度とEGR弁開度とディーゼルスロットル開度とし、制御出力を過給圧とEGR率とすることができる。つまり、本発明はディーゼルエンジンにおける過給圧とEGR率の協調制御にも適用することができる。   Furthermore, as shown in FIG. 5E, the control input can be a variable nozzle opening, an EGR valve opening, and a diesel throttle opening, and the control output can be a supercharging pressure and an EGR rate. That is, the present invention can also be applied to cooperative control of the supercharging pressure and the EGR rate in a diesel engine.

制御対象のディーゼルエンジンが低圧EGRシステムと高圧EGRシステムとを有する場合には、図5の(f)に示すように、制御入力を低圧EGRシステムのEGR弁開度(LPL−EGR弁開度)と高圧EGRシステムのEGR弁開度(HPL−EGR弁開度)と可変ノズル開度とにすることができる。また、図5の(g)に示すように、制御入力を低圧EGRシステムのEGR弁開度と高圧EGRシステムのEGR弁開度と可変ノズル開度とディーゼルスロットル開度とにすることもできる。また、図5の(h)および(i)に示すように、制御出力を低圧EGRシステムのEGR量(LPL−EGR量)と高圧EGRシステムのEGR量(HPL−EGR量)と過給圧とにすることもできる。   When the diesel engine to be controlled has a low pressure EGR system and a high pressure EGR system, as shown in FIG. 5 (f), the control input is the EGR valve opening (LPL-EGR valve opening) of the low pressure EGR system. And the EGR valve opening (HPL-EGR valve opening) and the variable nozzle opening of the high-pressure EGR system. Further, as shown in FIG. 5G, the control input can be an EGR valve opening of the low pressure EGR system, an EGR valve opening of the high pressure EGR system, a variable nozzle opening, and a diesel throttle opening. Further, as shown in (h) and (i) of FIG. 5, the control output includes an EGR amount (LPL-EGR amount) of the low pressure EGR system, an EGR amount (HPL-EGR amount) of the high pressure EGR system, and a supercharging pressure. It can also be.

さらに、各実施の形態の制御装置が適用される内燃機関はディーゼルエンジンのみに限定されない。例えば、ガソリンエンジンやハイブリッドシステム等の他の車載動力の他、燃料電池システムにも適用することができる。   Furthermore, the internal combustion engine to which the control device of each embodiment is applied is not limited to a diesel engine. For example, the present invention can be applied to a fuel cell system in addition to other in-vehicle power such as a gasoline engine or a hybrid system.

Claims (1)

内燃機関の制御量の出力値を目標値に近づけるようにフィードバック制御によって前記内燃機関の制御入力を決定するフィードバックコントローラと、
前記内燃機関と前記フィードバックコントローラとを含む閉ループシステムのモデルを用い予め設定された予測区間に亘って前記内燃機関の特定状態量の将来の予測値を計算し、計算した前記予測値と前記特定状態量に課せられた制約とに基づいて前記フィードバックコントローラに与えられる前記目標値を修正するリファレンスガバナと、を備え、
前記特定状態量は、前記内燃機関の排気に含まれる微粒子の除去装置の温度であり、
前記リファレンスガバナは、前記予測区間の開始時点での前記内燃機関の運転条件が前記予測区間の終了時点まで変更されないと仮定して計算した前記温度の第1将来予測値と、前記予測区間の開始時点から終了時点まで前記内燃機関がアイドル運転されると仮定して計算した前記温度の第2将来予測値と、前記温度に課せられた制約とに基づいて前記目標値を修正することを特徴とする内燃機関の制御装置。
A feedback controller that determines a control input of the internal combustion engine by feedback control so that an output value of a control amount of the internal combustion engine approaches a target value;
A future predicted value of the specific state quantity of the internal combustion engine is calculated over a preset prediction interval using a model of a closed loop system including the internal combustion engine and the feedback controller, and the calculated predicted value and the specific state A reference governor that modifies the target value provided to the feedback controller based on constraints imposed on the quantity;
The specific state quantity is a temperature of a device for removing particulates contained in the exhaust gas of the internal combustion engine,
The reference governor calculates the first future predicted value of the temperature calculated on the assumption that the operating condition of the internal combustion engine at the start time of the prediction interval is not changed until the end time of the prediction interval, and the start of the prediction interval The target value is corrected based on a second future predicted value of the temperature calculated on the assumption that the internal combustion engine is idling from the time point to the end time point, and a restriction imposed on the temperature. A control device for an internal combustion engine.
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