JP2019157756A - バルブ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの吸排気通路に配設されたバルブの開度を高い精度のもとで制御することのできるバルブ制御装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵ５０は、バルブの入口温度（Ｔ１）の現在値、バルブの入口圧力（Ｐ１）の現在値、バルブの出口圧力（Ｐ２）の現在値、および、バルブにおけるガスの流量（Ｗ）の現在値を推定する状態量推定部５２と、流量パラメーター（Ｚ）および圧力比（π）ごとにフィードバックゲインが規定されたゲインマップ７８を保持し、入口温度（Ｔ１）、入口圧力（Ｐ１）、出口圧力（Ｐ２）、および、流量（Ｗ）の現在値に基づいて流量パラメーター（Ｚ）と圧力比（π）とを演算し、その演算した流量パラメーター（Ｚ）および圧力比（π）をゲインマップ７８に適用することによりフィードバックゲインを演算するゲイン演算部７７とを備える。【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンの吸排気通路に配設されるバルブの開度を制御するバルブ制御装置に関する。

エンジンは、吸気行程において作動ガスを吸入し、その吸入した作動ガスに燃料を供給することにより混合気を生成する。そのため、エンジンが吸入する作動ガスの性状はエンジンの出力や排気ガスを制御するうえで大変重要である。こうした作動ガスの性状を制御する装置として、エンジンシステムには、たとえば特許文献１のように、排気ガスの一部を排気側から吸気側へと還流するＥＧＲ通路を有した排気再循環（ＥＧＲ：Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置や排気ガスのエネルギーを利用して吸入空気を過給するターボチャージャーなどが搭載されている。

特開２００３−１９３８７５号公報

上述したＥＧＲ装置やターボチャージャーは、各種ガスが流れる流路の流路断面積を変更可能なバルブを有している。こうしたバルブとして、ＥＧＲ装置は、ＥＧＲ通路の流路断面積を変更可能なＥＧＲ弁を有し、ターボチャージャーは、タービンに流入する排気ガスの流路断面積を変更する可変ノズルを有している。これらのバルブの開度の制御には、エンジンが吸入する作動ガスの性状を所望の性状へと高い精度で制御可能であることが求められる。こうした要求は、ＥＧＲ装置やターボチャージャーを構成するバルブに限らず、エンジンの吸排気通路において流路断面積を調整可能なバルブに共通するものである。

本発明は、エンジンの吸排気通路に配設されたバルブの開度を高い精度のもとで制御することのできるバルブ制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するバルブ制御装置は、エンジンの吸排気通路に配設されるバルブの開度をフィードバック制御するバルブ制御装置であって、前記バルブの入口温度（Ｔ１）の現在値を取得する入口温度取得部と、前記バルブの入口圧力（Ｐ１）の現在値を取得する入口圧力取得部と、前記バルブの出口圧力（Ｐ２）の現在値を取得する出口圧力取得部と、前記バルブにおけるガスの流量（Ｗ）の現在値を取得する流量取得部と、式（Ａ）に示される流量パラメーター（Ｚ）および式（Ｂ）に示される圧力比（π）ごとにフィードバックゲインが規定されたゲインマップを保持し、前記入口温度（Ｔ１）、前記入口圧力（Ｐ１）、前記出口圧力（Ｐ２）、および、前記流量（Ｗ）に基づいて前記流量パラメーター（Ｚ）と前記圧力比（π）とを演算し、前記演算した流量パラメーター（Ｚ）および前記圧力比（π）を前記ゲインマップに適用することにより前記フィードバックゲインを演算するゲイン演算部とを備える。

バルブを通過する空気や排気ガスなどの圧縮性流体の流量は、バルブ周辺の状態量に支配されている。上記構成によれば、たとえばエンジン回転数とアクセル開度とによってフィードバックゲインが選択される構成に比べて、その時々のバルブ周辺の状態に適したフィードバックゲインを選択することができる。その結果、高い精度のもとでバルブの開度を制御することができる。

上記構成のバルブ制御装置は、前記エンジンの状態量に関わるパラメーターの現在値をモデルを用いて推定する状態量推定部を備え、前記状態量推定部は、前記入口温度取得部、前記入口圧力取得部、前記出口圧力取得部、および、前記流量取得部の少なくとも１つとして機能することが好ましい。

上記構成によれば、状態量推定部が演算した推定値を用いてフィードバックゲインが選択される。これにより、たとえば、各種パラメーターをセンサーで検出する構成に比べてセンサーの応答遅れの影響を低減することができる。その結果、より高い精度のもとでバルブの開度をフィードバック制御することができる。

上記構成のバルブ制御装置において、前記エンジンは、排気ガスの一部を吸気側に還流するＥＧＲ装置を備えており、前記バルブ制御装置は、前記バルブの基本開度を演算する基本開度演算部と、前記エンジンの状態量に関わる対象パラメーターの目標値を演算する目標値演算部と、前記対象パラメーターの現在値を取得する現在値取得部と、前記目標値と前記現在値との偏差を演算する減算器と、前記偏差を前記フィードバックゲインに乗算することにより補正開度を演算する補正開度演算部と、前記基本開度を前記補正開度で補正した開度を指示開度として演算する指示開度演算部とを備え、前記エンジンの吸入する吸入作動ガス量と前記吸入作動ガス量におけるＥＧＲ量の割合であるＥＧＲ率とが前記対象パラメーターに設定され、前記減算器は、前記吸入作動ガス量および前記ＥＧＲ率の各々についての前記偏差を構成要素とする偏差ベクトルを演算し、前記ゲイン演算部は、前記吸入作動ガス量および前記ＥＧＲ率の各々についての前記フィードバックゲインを構成要素とするゲイン行列を演算し、前記補正開度演算部は、前記偏差ベクトルを前記ゲイン行列に乗算することにより前記補正開度を演算することが好ましい。

上記構成によれば、吸入作動ガス量およびＥＧＲ率の各々の偏差に基づいて補正開度が演算されることから、吸入作動ガス量およびＥＧＲ率の各々を高い精度のもとで制御することができる。また、状態量推定部が現在値取得部として機能することにより、吸入作動ガス量およびＥＧＲ率の各々をより高い精度のもとで制御することができる。

前記構成のバルブ制御装置が制御する前記バルブは、前記エンジンの排気通路と前記エンジンの吸気通路とを接続して排気ガスの一部を前記吸気通路に還流するＥＧＲ通路の流路断面積を変更可能なＥＧＲ弁、前記排気通路に配設されてターボチャージャーに流入する排気ガスの流路断面積を変更可能な可変ノズル、および、前記エンジンの吸気通路に配設されて吸入空気の流路断面積を変更可能なスロットルの少なくとも１つである。
上記構成のように、バルブ制御装置は、ＥＧＲ弁、可変ノズル、および、スロットルといったバルブを制御することができる。

バルブ制御装置の一実施形態を搭載したエンジンシステムの概略構成図。 バルブ制御装置の概略構成の一例を示す機能ブロック図。 状態量推定部の一例を示す機能ブロック図。 バルブ制御装置の詳細構成の一例を示す機能ブロック図。

図１〜図４を参照して、バルブ制御装置の一実施形態について説明する。まず、図１を参照してエンジンシステムの全体構成について説明する。
図１に示すように、エンジンシステムは、軽油を燃料とするディーゼルエンジン１０（以下、単にエンジン１０という。）を備えている。エンジン１０のシリンダーブロック１１には６つのシリンダー１２が形成されている。各シリンダー１２においては、吸入した作動ガスに対してインジェクター１３から燃料が噴射され、作動ガスと燃料との混合気が燃焼する。こうした混合気の燃焼が所定の順番で各シリンダー１２において行われることにより、エンジン１０のクランクシャフト１０ａが駆動される。

シリンダーブロック１１には、各シリンダー１２に作動ガスを分配するインテークマニホールド１４と、各シリンダー１２から排気ガスが排出されるエキゾーストマニホールド１５とが接続されている。

インテークマニホールド１４に接続される吸気通路１６は、上流側から順に図示されないエアクリーナー、ターボチャージャー１７のコンプレッサー１８、インタークーラー１９を備えている。吸気通路１６は、インタークーラー１９の下流側であって、かつ、後述するＥＧＲ通路２５との接続部分よりも上流側に、吸気通路１６の流路断面積を変更可能なディーゼルスロットル２０（以下、単にスロットル２０という。）を備えている。

エキゾーストマニホールド１５に接続される排気通路２１は、コンプレッサー１８にタービンシャフト２２を介して連結されたタービン２３を備えている。また、エキゾーストマニホールド１５には、吸気通路１６に接続されて排気ガスの一部をＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）ガスとして吸気通路１６に導入するＥＧＲ装置２４のＥＧＲ通路２５が接続されている。ＥＧＲ通路２５は、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラー２６と、ＥＧＲクーラー２６の下流側にＥＧＲ通路２５の流路断面積を変更可能なＥＧＲ弁２７とを備えている。シリンダー１２には、ＥＧＲ弁２７が開状態にあるときに排気ガスと空気との混合気体が作動ガスとして供給され、ＥＧＲ弁２７が閉状態にあるときに空気が作動ガスとして供給される。

ターボチャージャー１７は、タービン２３に可変ノズル２８が配設された可変容量型ターボチャージャー（ＶＮＴ：Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｎｏｚｚｌｅ Ｔｕｒｂｏ）である。可変ノズル２８は、ＶＮＴアクチュエーター２９の駆動により開度が変更され、タービン２３に流入する排気ガスの流路断面積を変更する。

エンジンシステムは、吸入空気量センサー３１、インタークーラー出口温度センサー３２、スロットル開度センサー３３、ブースト圧センサー３４、エンジン回転数センサー３５、エンジン冷却水温度センサー３６、ＥＧＲ弁開度センサー３７、ＥＧＲ冷却水温度センサー３８、ノズル開度センサー３９、アクセル開度センサー４０を備える。

吸入空気量センサー３１は、コンプレッサー１８の上流を流れる空気の質量流量（単位時間あたりの流量）である吸入空気量Ｗａｉｒを観測する。インタークーラー出口温度センサー３２は、吸気通路１６におけるインタークーラー１９とスロットル２０との間を流れる空気の温度であるインタークーラー出口温度Ｔｉｃを観測する。スロットル開度センサー３３は、スロットル２０の開度であるスロットル開度θｔｈｒを観測する。ブースト圧センサー３４は、スロットル２０の下流であって、かつ、吸気通路１６とＥＧＲ通路２５との接続部分よりも上流を流れる空気の圧力であるブースト圧Ｐｂを観測する。エンジン回転数センサー３５は、クランクシャフト１０ａの回転数であるエンジン回転数Ｎｅを観測する。エンジン冷却水温度センサー３６は、エンジン１０を冷却するエンジン冷却水の温度であるエンジン冷却水温度Ｔｗｅｎｇを観測する。ＥＧＲ弁開度センサー３７は、ＥＧＲ弁２７の開度であるＥＧＲ弁開度θｅｇｒを観測する。ＥＧＲ冷却水温度センサー３８は、ＥＧＲクーラー２６に流入するＥＧＲ冷却水の温度であるＥＧＲ冷却水温度Ｔｗｅｇｒを観測する。ノズル開度センサー３９は、可変ノズル２８の開度であるノズル開度θｖｎｔを観測する。アクセル開度センサー４０は、運転者が操作するアクセルペダル４１の踏み込み量であるアクセル開度ＡＣＣを観測する。

上記各種センサー３１〜４０は、エンジン１０の状態量（運転状態）に関わるパラメーターの値を観測する観測部として機能可能であり、センサー群４５（図２参照）を構成する。各種センサー３１〜４０の出力した信号は、エンジンシステムを統括制御する制御装置であるＥＣＵ５０に入力される。

図２〜図４を参照してＥＣＵ５０の構成について詳しく説明する。
図２に示すように、ＥＣＵ５０は、プロセッサ、メモリー、入力インターフェース、および、出力インターフェース等がバスを介して互いに接続された１以上のマイクロコンピューターを中心に構成される。ＥＣＵ５０は、入力インターフェースを介して各種センサー３１〜４０の観測値を取得し、その取得した観測値やメモリーに格納された各種データや各種制御プログラムに基づき各種処理を実行する。ＥＣＵ５０は、出力インターフェースを介してインジェクター１３、スロットル２０、ＥＧＲ弁２７、可変ノズル２８といった制御対象６０に対して制御信号を出力する。ＥＣＵ５０は、プログラムの実行により機能する各種機能部として、制御対象６０に対する制御指示値を演算する制御演算部５１と、エンジン１０の状態量に関わる各種パラメーターの現在値を推定する状態量推定部５２とを備える。

制御演算部５１は、例えばアクセル開度ＡＣＣとエンジン回転数Ｎｅとに基づきエンジン１０の状態量に関わる各種パラメーターの目標値を演算する。制御演算部５１は、演算した各種パラメーターの目標値と状態量推定部５２の推定した各種パラメーターの現在値との偏差に基づくフィードバック制御により各制御対象６０の制御指示値を演算する。制御演算部５１については状態量推定部５２について説明したあとに詳しく説明する。

図３に示すように、状態量推定部５２は、エンジン１０の状態量に関わる各種パラメーターの値を演算する各種のモデル６１〜６８を備えている。
インタークーラー体積モデル（Ｉｃ）６１は、インタークーラー１９の出口における空気の圧力であるインタークーラー出口圧力Ｐｉｃを演算する。スロットルモデル６２（Ｔｈｒ）は、スロットル２０から噴出する空気の質量流量であるスロットル流量Ｗｔｈｒを演算する。インテークマニホールド体積モデル（Ｉｍ）６３は、インテークマニホールド１４における作動ガスの圧力である吸気圧力Ｐｉｍ、該作動ガスの温度である吸気温度Ｔｉｍ、該作動ガスの密度である吸気密度ρｉｍを演算する。また、インテークマニホールド体積モデル６３は、インテークマニホールド１４における作動ガスとＥＧＲガスとの重量比であってエンジン１０が吸入する作動ガスにおけるＥＧＲガスの割合を示す吸気ＥＧＲ率ηｉｍを演算する。シリンダーモデル（Ｃｙｌ）６４は、エンジン１０が吸入する作動ガスの質量流量である吸入作動ガス量Ｗｃｙｌを演算する。また、シリンダーモデル６４は、エンジン１０からエキゾーストマニホールド１５に排出される排気ガスの質量流量であるエンジン排出量Ｗｅｎｇ、該排気ガスの温度であるエンジン排出温度Ｔｅｎｇを演算する。

エキゾーストマニホールド体積モデル（Ｅｍ）６５は、エキゾーストマニホールド１５における排気ガスの圧力である排気圧力Ｐｅｍ、該排気ガスの温度である排気温度Ｔｅｍ、該排気ガスの密度である排気密度ρｅｍを演算する。タービンモデル（Ｔｂｎ）６６は、タービン２３を通過する排気ガスの質量流量であるタービン流量Ｗｔｂｎを演算する。排気管モデル（Ｅｐ）６７は、タービン２３から流出する排気ガスの圧力であるタービン出口圧力Ｐｅｐを演算する。ＥＧＲモデル（ＥＧＲ）６８は、インテークマニホールド１４に流入するＥＧＲガスの質量流量であるＥＧＲ量Ｗｅｇｒ、該ＥＧＲガスの温度であるＥＧＲ温度Ｔｅｇｒを演算する。

以下、各モデル６１〜６８の演算方法の一例について説明する。なお、以下において、各種パラメーターについて、流量に関する初期値は０であり、圧力に関する初期値は大気圧を示す所定圧力であり、温度に関する初期値は大気温度を示す所定温度である。

インタークーラー体積モデル６１は、吸入空気量センサー３１の観測した吸入空気量Ｗａｉｒとインタークーラー出口温度センサー３２の観測したインタークーラー出口温度Ｔｉｃとを入力値に有し、以下の条件でインタークーラー出口圧力Ｐｉｃを演算する。

・吸入空気量Ｗａｉｒの空気がインタークーラー１９に流入する。
・インタークーラー１９における空気の温度は、インタークーラー出口温度センサー３２の観測したインタークーラー出口温度Ｔｉｃである。
・スロットル流量Ｗｔｈｒの空気がインタークーラー１９から流出する。

インタークーラー体積モデル６１は、吸入空気量Ｗａｉｒを流入量、スロットル流量Ｗｔｈｒを流出量とする積算量をインタークーラー１９を流れているインタークーラー空気量Ｗｉｃとして演算する。インタークーラー体積モデル６１は、空気の気体定数Ｒａｉｒ、インタークーラー出口温度Ｔｉｃ、インタークーラー１９の容積Ｖｉｃ、および、インタークーラー空気量Ｗｉｃを質量保存則に基づく演算式に代入することによりインタークーラー出口圧力Ｐｉｃを演算する。

なお、容積Ｖの容器において、気体定数Ｒの気体が温度Ｔである場合の質量保存則に基づく圧力Ｐの演算式は、単位時間あたりの流出入量をΔＷとすると、式（１）のように代表される。

スロットルモデル６２は、スロットル開度センサー３３の観測したスロットル開度θｔｈｒとブースト圧センサー３４の観測したブースト圧Ｐｂとを入力値に有し、以下の条件のもとでスロットル流量Ｗｔｈｒを演算する。

・スロットル２０には、インタークーラー出口圧力Ｐｉｃおよびインタークーラー出口温度Ｔｉｃにある空気が流入する。
・スロットル２０では、スロットル開度θｔｈｒに応じた有効開口面積Ａｔｈｒにある開口から空気から噴出する。
・スロットル２０の背圧がブースト圧Ｐｂである。

スロットルモデル６２は、スロットル開度θｔｈｒを所定の演算式に代入することによりスロットル２０の有効開口面積Ａｔｈｒを演算する。スロットルモデル６２は、有効開口面積Ａｔｈｒ、インタークーラー出口圧力Ｐｉｃ、インタークーラー出口温度Ｔｉｃ、気体定数Ｒａｉｒ、空気の比熱比γａｉｒ、および、ブースト圧Ｐｂをベルヌーイの定理に基づく演算式に代入することによりスロットル流量Ｗｔｈｒを演算する。

なお、有効開口面積Ａにある出口圧力Ｐ２のノズルに対して気体定数Ｒ、比熱比γの気体が入口圧力Ｐ１、入口温度Ｔ１で流入する場合のベルヌーイの定理に基づく流量Ｗの演算式は、式（２）に代表される。

インテークマニホールド体積モデル６３は、以下の条件のもとで吸気密度ρｉｍ、吸気圧力Ｐｉｍ、および、吸気温度Ｔｉｍを演算する。
・インテークマニホールド１４には、インタークーラー出口温度Ｔｉｃにあるスロットル流量Ｗｔｈｒの空気とＥＧＲ温度ＴｅｇｒにあるＥＧＲ量ＷｅｇｒのＥＧＲガスとが流入する。
・インテークマニホールド１４からは、シリンダーモデル６４の演算する吸入作動ガス量Ｗｃｙｌの分の作動ガスが流出する。

インテークマニホールド体積モデル６３は、スロットル流量ＷｔｈｒおよびＥＧＲ量Ｗｅｇｒを流入量、吸入作動ガス量Ｗｃｙｌを流出量とする積算量をインテークマニホールド１４における作動ガス量Ｍｉｍとして演算する。インテークマニホールド体積モデル６３は、作動ガス量Ｍｉｍをインテークマニホールド１４の容積Ｖｉｍで除算することにより吸気密度ρｉｍを演算する。

インテークマニホールド体積モデル６３は、インテークマニホールド１４における作動ガスとＥＧＲガスとの重量比であってエンジン１０が吸入する作動ガスにおけるＥＧＲガスの割合を示す吸気ＥＧＲ率ηｉｍを演算する。インテークマニホールド体積モデル６３は、スロットル流量Ｗｔｈｒの空気とＥＧＲ量ＷｅｇｒのＥＧＲガスとが混合しているものとして吸気ＥＧＲ率ηｉｍを演算する。また、インテークマニホールド体積モデル６３は、空気およびＥＧＲガスの各々の気体定数や比熱比（定積比熱と定圧比熱）、ならびに、吸気ＥＧＲ率ηｉｍに基づき、例えば加重平均などの演算方法により、インテークマニホールド１４における作動ガスの気体定数Ｒｉｍや比熱比γｉｍを演算する。

インテークマニホールド体積モデル６３は、スロットル流量Ｗｔｈｒ、インタークーラー出口温度Ｔｉｃ、ＥＧＲ量Ｗｅｇｒ、ＥＧＲ温度Ｔｅｇｒ、吸入作動ガス量Ｗｃｙｌ、および、吸気温度Ｔｉｍなどをエネルギー保存則に基づく演算式に代入することにより吸気圧力Ｐｉｍを演算する。

なお、容積Ｖの容器に対し、気体定数Ｒ、比熱比γの気体が流量Ｗｉｎ、温度Ｔｉｎで流入し、流量Ｗｏｕｔ、温度Ｔｏｕｔで流出するとき、エネルギー保存則に基づく容器の圧力Ｐの演算式は、式（３）に代表される。

インテークマニホールド体積モデル６３は、インテークマニホールド１４における作動ガスの気体定数Ｒｉｍ、吸気圧力Ｐｉｍ、および、吸気密度ρｉｍを状態方程式に基づく演算式に代入することにより吸気温度Ｔｉｍを演算する。

シリンダーモデル６４は、エンジン回転数センサー３５の観測したエンジン回転数Ｎｅとエンジン冷却水温度センサー３６の観測したエンジン冷却水温度Ｔｗｅｎｇとを入力値に有し、エンジン排出量Ｗｅｎｇとエンジン排出温度Ｔｅｎｇとを演算する。

シリンダーモデル６４は、エンジン排出量Ｗｅｎｇとエンジン排出温度Ｔｅｎｇとを演算するにあたり、エンジン１０が吸入した作動ガスの質量流量である吸入作動ガス量Ｗｃｙｌとエンジン１０に噴射される燃料の質量流量である燃料噴射量Ｗｆｕｅｌとを演算する。シリンダーモデル６４は、吸気圧力Ｐｉｍ、吸気温度Ｔｉｍ、気体定数Ｒｉｍ、エンジン回転数Ｎｅ、および、エンジン１０の排気量Ｄを状態方程式に基づく演算式に代入することより吸入作動ガス量Ｗｃｙｌを演算する。シリンダーモデル６４は、吸入作動ガス量Ｗｃｙｌ、吸気ＥＧＲ率ηｉｍ、および、エンジン回転数Ｎｅに基づいて基本噴射量Ｗｆｂｓｅを演算するとともに、エンジン冷却水温度センサー３６の観測したエンジン冷却水温度Ｔｗｅｎｇに基づいて補正噴射量Ｗｆｃｏｒを演算する。シリンダーモデル６４は、エンジン冷却水温度Ｔｗｅｎｇがエンジン１０の暖機の完了を示す暖機完了温度Ｔｗｅｎｇ１よりも低い場合に基本噴射量Ｗｆｂｓｅを増量する補正噴射量Ｗｆｃｏｒを演算する。シリンダーモデル６４は、基本噴射量Ｗｆｂｓｅと補正噴射量Ｗｆｃｏｒとの加算値を燃料噴射量Ｗｆｕｅｌとして演算する。

シリンダーモデル６４は、吸入作動ガス量Ｗｃｙｌと燃料噴射量Ｗｆｕｅｌとの加算値をエンジン排出量Ｗｅｎｇとして演算する。また、シリンダーモデル６４は、吸入作動ガス量Ｗｃｙｌ、吸気ＥＧＲ率ηｉｍ、および、燃料噴射量Ｗｆｕｅｌに基づく温度上昇値ΔＴｃｙｌに対して吸気温度Ｔｉｍを加算することによりエンジン排出温度Ｔｅｎｇを演算する。なお、エンジン排出温度Ｔｅｎｇは、エンジン冷却水温度Ｔｗｅｎｇに基づいてエンジン冷却水による温度低下が考慮されてもよい。

エキゾーストマニホールド体積モデル６５は、以下の条件のもとで排気密度ρｅｍ、排気圧力Ｐｅｍ、および、排気温度Ｔｅｍを演算する。
・エンジン排出量Ｗｅｎｇの排気ガスがエキゾーストマニホールド１５に流入する。
・排気温度Ｔｅｍにある排気ガスがエキゾーストマニホールド１５からＥＧＲ量Ｗｅｇｒおよびタービン流量Ｗｔｂｎの分だけ流出する。

エキゾーストマニホールド体積モデル６５は、エンジン排出量Ｗｅｎｇを流入量、ＥＧＲ量Ｗｅｇｒおよびタービン流量Ｗｔｂｎを流出量とする積算量をエキゾーストマニホールド１５における排気ガス量Ｍｅｍとして演算する。そして、エキゾーストマニホールド体積モデル６５は、排気ガス量Ｍｅｍをエキゾーストマニホールドの容積Ｖｅｍで除算することにより排気密度ρｅｍを演算する。

エキゾーストマニホールド体積モデル６５は、排気ガスの比熱比γｅｘｈ、排気ガスの気体定数Ｒｅｘｈ、容積Ｖｅｍ、エンジン排出量Ｗｅｎｇ、エンジン排出温度Ｔｅｎｇ、ＥＧＲ量Ｗｅｇｒ、タービン流量Ｗｔｂｎ、排気温度Ｔｅｍをエネルギー保存則に基づく演算式に代入することで排気圧力Ｐｅｍを演算する。

そして、エキゾーストマニホールド体積モデル６５は、排気圧力Ｐｅｍ、気体定数Ｒｅｘｈ、および、排気密度ρｅｍを状態方程式に基づく演算式に代入することにより排気温度Ｔｅｍを演算する。

タービンモデル６６は、ノズル開度センサー３９の観測したノズル開度θｖｎｔを入力値に有し、以下の条件のもとでタービン流量Ｗｔｂｎを演算する。
・タービン２３では、ノズル開度θｖｎｔに応じた有効開口面積Ａｔｂｎにある開口から排気ガスが噴出する。
・排気圧力Ｐｅｍおよび排気温度Ｔｅｍにある排気ガスがタービン２３に流入する。
・排気管モデル６７の演算するタービン出口圧力Ｐｅｐがタービン２３の背圧である。

タービンモデル６６は、ノズル開度センサー３９の観測したノズル開度θｖｎｔを所定の演算式に代入することにより可変ノズル２８の有効開口面積Ａｔｂｎを演算する。タービンモデル６６は、有効開口面積Ａｔｂｎ、排気圧力Ｐｅｍ、排気温度Ｔｅｍ、気体定数Ｒｅｘｈ、比熱比γｅｘｈ、および、タービン出口圧力Ｐｅｐを上記式（１）に代入することによりタービン流量Ｗｔｂｎを演算する。

排気管モデル６７は、タービン２３よりも下流側の排気通路２１における排気ガスの圧力損失値を演算する演算式にタービン流量Ｗｔｂｎを代入することによりタービン出口圧力Ｐｅｐを演算する。なお、流量Ｗの圧力損失値ΔＰを演算する演算式は、例えば、実験結果等に基づく係数をαとするとΔＰ＝α×Ｗ×Ｗで示される。

ＥＧＲモデル６８は、ＥＧＲ弁開度センサー３７の観測したＥＧＲ弁開度θｅｇｒとＥＧＲ冷却水温度センサー３８の観測したＥＧＲ冷却水温度Ｔｗｅｇｒを入力値に有し、以下の条件のもとでＥＧＲ量ＷｅｇｒおよびＥＧＲ温度Ｔｅｇｒを演算する。
・ＥＧＲ弁２７では、ＥＧＲ弁開度θｅｇｒに応じた有効開口面積Ａｅｇｒにある開口からＥＧＲガスが噴出する。
・ＥＧＲ弁２７には、ＥＧＲ通路２５におけるＥＧＲ弁２７までの圧力損失値を排気圧力Ｐｅｍから減算したＥＧＲ入口圧力ＰｅｇｒのＥＧＲガスが流入する。
・ＥＧＲ弁２７には、ＥＧＲクーラー２６によって排気温度ＴｅｍからＥＧＲ温度Ｔｅｇｒまで冷却されたＥＧＲガスが流入する。
・ＥＧＲ弁２７の背圧が吸気圧力Ｐｉｍである。

ＥＧＲモデル６８は、ＥＧＲ弁開度θｅｇｒを所定の演算式に代入することによりＥＧＲ弁２７の有効開口面積Ａｅｇｒを演算する。ＥＧＲモデル６８は、エキゾーストマニホールド１５からＥＧＲ弁２７までのＥＧＲ通路２５におけるＥＧＲガスの圧力損失を演算するモデルにＥＧＲ量Ｗｅｇｒを代入することにより圧力損失値ΔＰｅｇｒを演算する。ＥＧＲモデル６８は、排気圧力Ｐｅｍから圧力損失値ΔＰｅｇｒを減算することによりＥＧＲ入口圧力Ｐｅｇｒを演算する。ＥＧＲモデル６８は、ＥＧＲクーラー２６における熱交換を示すモデルに対して、ＥＧＲ量Ｗｅｇｒ、排気温度Ｔｅｍ、ＥＧＲクーラー２６におけるＥＧＲ冷却水流量Ｗｗｅｇｒ、および、ＥＧＲ冷却水温度Ｔｗｅｇｒを代入することによりＥＧＲ温度Ｔｅｇｒを演算する。ＥＧＲモデル６８は、有効開口面積Ａｅｇｒ、ＥＧＲ入口圧力Ｐｅｇｒ、ＥＧＲ温度Ｔｅｇｒ、気体定数Ｒｅｘｈ、比熱比γｅｘｈ、および、吸気圧力Ｐｉｍを上記式（１）に代入することでＥＧＲ量Ｗｅｇｒを演算する。

状態量推定部５２は、各モデル６１〜６８で演算されたエンジン１０の状態量に関する各種パラメーターの現在値のうちで予め定められたパラメーターの現在値を選択的に制御演算部５１に出力する。また、状態量推定部５２は、観測値取得部７１の取得した各種パラメーターの観測値の一部（本実施形態ではブースト圧Ｐｂとインタークーラー出口温度Ｔｉｃ）を当該パラメーターの現在値として選択的に制御演算部５１に出力する。

図４を参照して、ＥＣＵ５０の構成について制御演算部５１を中心にさらに詳しく説明する。図４に示すように、ＥＣＵ５０は、プログラムの実行により機能する各種機能部として、制御演算部５１および状態量推定部５２のほか、センサー群４５を構成する各種センサーが観測した観測値を取得する観測値取得部７１と、各種制御信号を制御対象６０に出力する出力部９０とを有している。

制御演算部５１は、プログラムの実行により機能する各種機能部として、目標演算部７２、ＥＧＲ基本開度演算部７３、ＶＮＴ基本開度演算部７４、ゲイン演算部７７、減算器７６、フィードバック部７５、ＥＧＲ指示開度演算部７９、および、ＶＮＴ指示開度演算部８０を有している。

目標演算部７２は、たとえばエンジン１０の駆動状態を示すエンジン回転数Ｎｅとエンジン１０の出力に対する運転者の要求を示すアクセル開度ＡＣＣとに基づいて、各種パラメーターの目標値を演算する。目標演算部７２は、たとえば、エンジン回転数Ｎｅおよびアクセル開度ＡＣＣごとに目標値が規定されたマップデータをパラメーターごとにメモリーの所定領域に保持しており、下記に示す各種パラメーターの目標値を演算する。
・排気圧力Ｐｅｍ
・吸気圧力Ｐｉｍ
・ＥＧＲ量Ｗｅｇｒ
・タービン出口圧力Ｐｅｐ
・タービン流量Ｗｔｂｎ
・排気温度Ｔｅｍ
・吸入作動ガス量Ｗｃｙｌ
・吸気ＥＧＲ率ηｉｍ

目標演算部７２は、排気圧力Ｐｅｍ、吸気圧力Ｐｉｍ、および、ＥＧＲ量Ｗｅｇｒの目標値をＥＧＲ基本開度演算部７３に出力する。目標演算部７２は、排気圧力Ｐｅｍ、タービン出口圧力Ｐｅｐ、タービン流量Ｗｔｂｎ、および、排気温度Ｔｅｍの目標値をＶＮＴ基本開度演算部７４に出力する。目標演算部７２は、吸入作動ガス量Ｗｃｙｌおよび吸気ＥＧＲ率ηｉｍの目標値を減算器７６に出力する。なお、以下では、これらパラメーターの目標値については量記号の末尾に＿ｔを付す。

ＥＧＲ基本開度演算部７３は、状態量推定部５２が推定したＥＧＲ温度Ｔｅｇｒに加えて、目標演算部７２が演算した排気圧力Ｐｅｍ＿ｔ、吸気圧力Ｐｉｍ＿ｔ、および、ＥＧＲ量Ｗｅｇｒ＿ｔに基づいてＥＧＲ基本開度ＶＴｅｇｒ＿ｓを演算する。ＥＧＲ基本開度ＶＴｅｇｒ＿ｓは、観測値取得部７１が取得したエンジン回転数Ｎｅおよびアクセル開度ＡＣＣに応じた定常状態にエンジン１０があるときのＥＧＲ弁２７の開度である。

ＥＧＲ基本開度ＶＴｅｇｒ＿ｓを演算するにあたり、ＥＧＲ基本開度演算部７３は、ＥＧＲ弁２７に流入するＥＧＲガスの圧力であるＥＧＲ入口圧力Ｐｅｇｒを演算する。たとえば、ＥＧＲ基本開度演算部７３は、ＥＧＲ量Ｗｅｇｒ＿ｔや排気圧力Ｐｅｍ＿ｔなどに基づいてＥＧＲ入口圧力Ｐｅｇｒを演算可能なモデルを有している。ＥＧＲ基本開度演算部７３は、ＥＧＲ量Ｗｅｇｒ＿ｔに基づいてエキゾーストマニホールド１５からＥＧＲ弁２７の入口までの圧力損失値ΔＰｅｇｒを演算し、その演算した圧力損失値ΔＰｅｇｒを排気圧力Ｐｅｍ＿ｔから減算することによりＥＧＲ入口圧力Ｐｅｇｒを演算する。

ＥＧＲ基本開度演算部７３は、ＥＧＲ入口圧力Ｐｅｇｒ、ＥＧＲ温度Ｔｅｇｒ、吸気圧力Ｐｉｍ＿ｔ、ＥＧＲ量Ｗｅｇｒ＿ｔを下記のように式（２）に代入することにより有効開口面積Ａｅｇｒを演算し、その有効開口面積Ａｅｇｒに対応するＥＧＲ基本開度ＶＴｅｇｒ＿ｓを演算する。
Ｗ ：ＥＧＲ量Ｗｅｇｒ＿ｔ
Ｐ１：ＥＧＲ入口圧力Ｐｅｇｒ
Ｐ２：吸気圧力Ｐｉｍ＿ｔ
Ｔ１：ＥＧＲ温度Ｔｅｇｒ
Ａ ：有効開口面積Ａｅｇｒ
κ ：排気ガスの比熱比
Ｒ ：気体定数

ＶＮＴ基本開度演算部７４は、目標演算部７２が演算した排気圧力Ｐｅｍ＿ｔ、タービン出口圧力Ｐｅｐ＿ｔ、タービン流量Ｗｔｂｎ＿ｔ、および、排気温度Ｔｅｍ＿ｔに基づいて、可変ノズル２８のＶＮＴ基本開度ＶＴｖｎｔ＿ｓを演算する。ＶＮＴ基本開度ＶＴｖｎｔ＿ｓは、観測値取得部７１が取得したエンジン回転数Ｎｅおよびアクセル開度ＡＣＣに応じた定常状態にエンジン１０があるときの可変ノズル２８の開度である。ＶＮＴ基本開度演算部７４は、目標演算部７２が演算した各種パラメーターを下記のように上記式（２）に代入することにより可変ノズル２８の有効開口面積Ａｖｎｔを演算し、その有効開口面積Ａｖｎｔに対応するＶＮＴ基本開度ＶＴｖｎｔ＿ｓを演算する。

Ｇ ：タービン流量Ｗｔｂｎ＿ｔ
Ｐ１：排気圧力Ｐｅｍ＿ｔ
Ｐ２：タービン出口圧力Ｐｅｐ＿ｔ
Ｔ１：排気温度Ｔｅｍ＿ｔ
Ａ ：有効開口面積Ａｖｎｔ
κ ：排気ガスの比熱比
Ｒ ：気体定数

フィードバック部７５は、ＥＧＲ基本開度ＶＴｅｇｒ＿ｓを補正するＥＧＲ補正開度ＶＴｅｇｒ＿ｃ、ＶＮＴ基本開度ＶＴｖｎｔ＿ｓを補正するＶＮＴ補正開度ＶＴｖｎｔ＿ｃ、および、スロットル基本開度ＶＴｔｈｒ＿ｓを補正するスロットル補正開度ＶＴｔｈｒ＿ｃを演算する。フィードバック部７５は、減算器７６が演算した偏差ΔＷｃｙｌ，Δηｉｍを構成要素とする偏差ベクトルｘ（＝［ΔＷｃｙｌ，Δηｉｍ］^Ｔ：Ｔは転置行列を示す。）を、ゲイン演算部７７が演算したフィードバックゲインＫｗ，Ｋηを構成要素とするゲイン行列Ｋに乗算することにより各補正開度を演算する。

なお、ディーゼルエンジン１０におけるスロットル基本開度ＶＴｔｈｒ＿ｓは、スロットル２０での吸気抵抗が最小となる全開状態を示す０に設定される。そのため、フィードバック部７５が演算するスロットル補正開度ＶＴｔｈｒ＿ｃは、スロットル基本開度ＶＴｔｈｒ＿ｓに対する補正開度であると同時にスロットル指示開度ＶＴｔｈｒ＿ｔとなる。こうしたことから、図４では、スロットル２０に関するフィードバック部７５の演算結果であるスロットル補正開度ＶＴｔｈｒ＿ｃがそのままスロットル指示開度ＶＴｔｈｒ＿ｔとして出力されるように記載している。

減算器７６は、目標演算部７２が演算した目標値と状態量推定部５２が演算した現在値との偏差を演算し、その演算した偏差をフィードバック部７５に出力する。減算器７６は、吸入作動ガス量Ｗｃｙｌおよび吸気ＥＧＲ率ηｉｍを対象パラメーターとして、これら吸入作動ガス量Ｗｃｙｌおよび吸気ＥＧＲ率ηｉｍの各々について、目標演算部７２が演算した目標値と状態量推定部５２が演算した現在値との偏差ΔＷｃｙｌ（＝Ｗｃｙｌ＿ｔ−Ｗｃｙｌ），Δηｉｍ（＝ηｉｍ＿ｔ−ηｉｍ）を演算する。減算器７６は、その演算した偏差ΔＷｃｙｌ，Δηｉｍを構成要素とする偏差ベクトルｘをフィードバック部７５に出力する。

ゲイン演算部７７は、状態量推定部５２の推定した各種パラメーターの現在値に基づき各対象パラメーターについてのフィードバックゲインＫｗ，Ｋηをバルブごとに演算する。ゲイン演算部７７は、フィードバックゲインＫｗ，Ｋηを演算するにあたり、下記式（Ａ）で示される流量パラメーターＺと下記の式（Ｂ）で示される圧力比πとをバルブごとに演算する。

なお、ＥＧＲ補正開度ＶＴｅｇｒ＿ｃ、すなわちＥＧＲ弁２７について、ＷはＥＧＲ量Ｗｅｇｒであり、Ｐ１はＥＧＲ入口圧力Ｐｅｇｒであり、Ｐ２は吸気圧力Ｐｉｍであり、Ｔ１はＥＧＲ温度Ｔｅｇｒである。また、ＶＮＴ補正開度ＶＴｖｎｔ＿ｃ、すなわち可変ノズル２８について、Ｗはタービン流量Ｗｔｂｎであり、Ｐ１は排気圧力Ｐｅｍであり、Ｐ２はタービン出口圧力Ｐｅｐであり、Ｔ１は排気温度Ｔｅｍである。また、スロットル補正開度ＶＴｔｈｒ＿ｃ、すなわちスロットル２０について、Ｗはスロットル流量Ｗｔｈｒであり、Ｐ１はインタークーラー出口圧力Ｐｉｃであり、Ｐ２はブースト圧Ｐｂであり、Ｔ１はインタークーラー出口温度Ｔｉｃである。

すなわち、状態量推定部５２は、各バルブについて、入口温度の現在値を取得する入口温度取得部、入口圧力の現在値を取得する入口圧力取得部、出口圧力の現在値を取得する出口圧力取得部、および、流量の現在値を取得する流量取得部として機能する。

ゲイン演算部７７は、上記流量パラメーターＺおよび圧力比πごとに各対象パラメーターのフィードバックゲインＫｗ，Ｋηが規定されたゲインマップ７８をバルブごとにメモリーの所定領域に保持している。ゲインマップ７８には、各対象パラメーターについて、圧力比πが同じ値であれば流量パラメーターＺが大きくなるほど大きくなるフィードバックゲインＫｗ，Ｋηが規定され、また、流量パラメーターＺが同じ値であれば圧力比πが大きくなるほど大きくなるフィードバックゲインＫｗ，Ｋηが規定されている。ゲイン演算部７７は、流量パラメーターＺと圧力比πとを演算し、その演算した流量パラメーターＺと圧力比πとをゲインマップ７８に適用することにより各対象パラメーターのフィードバックゲインＫｗ，Ｋηをバルブごとに演算する。そして、ゲイン演算部７７は、各対象パラメーターおよび各バルブのフィードバックゲインＫｗ，Ｋηを構成要素とするゲイン行列Ｋ（本実施形態では３行２列）をフィードバック部７５に出力する。フィードバック部７５では、偏差ベクトルｘをゲイン行列Ｋに乗算することで各補正開度を演算する。

ＥＧＲ指示開度演算部７９は、ＥＧＲ弁２７に対する指示開度であるＥＧＲ指示開度ＶＴｅｇｒ＿ｔを演算する。ＥＧＲ指示開度演算部７９は、ＥＧＲ基本開度演算部７３が演算したＥＧＲ基本開度ＶＴｅｇｒ＿ｓとフィードバック部７５が演算したＥＧＲ補正開度ＶＴｅｇｒ＿ｃとの加算値をＥＧＲ指示開度ＶＴｅｇｒ＿ｔとして演算する。

ＶＮＴ指示開度演算部８０は、可変ノズル２８に対する指示開度であるＶＮＴ指示開度ＶＴｖｎｔ＿ｔを演算する。ＶＮＴ指示開度演算部８０は、ＶＮＴ基本開度演算部７４が演算したＶＮＴ基本開度ＶＴｖｎｔ＿ｓとフィードバック部７５が演算したＶＮＴ補正開度ＶＴｖｎｔ＿ｃとの加算値をＶＮＴ指示開度ＶＴｖｎｔ＿ｔとして演算する。

出力部９０は、ＥＧＲ指示開度演算部７９が演算したＥＧＲ指示開度ＶＴｅｇｒ＿ｔを示す制御信号をＥＧＲアクチュエーター２７ａに出力し、ＶＮＴ指示開度演算部８０が演算したＶＮＴ指示開度ＶＴｖｎｔ＿ｔを示す制御信号をＶＮＴアクチュエーター２９に出力する。これにより、ＥＧＲ弁２７はＥＧＲ指示開度ＶＴｅｇｒ＿ｔに制御され、可変ノズル２８はＶＮＴ指示開度ＶＴｖｎｔ＿ｔに制御される。また、出力部９０は、フィードバック部７５が演算したスロットル補正開度ＶＴｔｈｒ＿ｃを示す制御信号をスロットル指示開度ＶＴｔｈｒ＿ｔとしてスロットルアクチュエーター２０ａに出力する。これにより、スロットル２０は、スロットル指示開度ＶＴｔｈｒ＿ｔに制御される。

上記実施形態のＥＣＵ５０によれば、以下に列挙する作用効果が得られる。
（１）上記構成のＥＣＵ５０は、各バルブについて、開度、すなわち開口面積が制御量として設定されている。そしてＥＣＵ５０は、状態量推定部５２の現在値に基づいて今現在の流量パラメーターＺと圧力比πとを演算し、その演算した流量パラメーターＺと圧力比πとをゲインマップ７８に適用してフィードバックゲインＫｗ，Ｋηを演算している。

ここで、式（２）にも示すように各バルブにおける流量はバルブ周辺の状態量に支配されているとともに、エンジン回転数Ｎｅおよびアクセル開度ＡＣＣが同じにある定常状態と過渡状態とを比較した場合、当然ながら最適なバルブの開度は異なる。上述した流量パラメーターＺおよび圧力比πは、エンジン回転数Ｎｅおよびアクセル開度ＡＣＣが同じであったとしてもその時々の状態に応じて異なる値であり、また、外気温度や外気圧などの環境条件の影響を受けにくい値である。すなわち、上記ＥＣＵ５０においては、その時々のバルブ周辺の状態に適したフィードバックゲインＫｗ，Ｋηを選択することができる。その結果、高い精度のもとでバルブの開度をフィードバック制御することができる。

（２）ゲイン演算部７７がフィードバックゲインＫｗ，Ｋηを演算する際に用いる値は、状態量推定部５２が推定した各種パラメーターの現在値である。そのため、センサーの検出値のような応答遅れに起因した誤差が生じにくいことから、より高い精度のもとでバルブの開度をフィードバック制御することができる。

（３）吸入作動ガス量Ｗｃｙｌおよび吸気ＥＧＲ率ηｉｍを対象パラメーターとしてフィードバック制御を行うことにより、これら吸入作動ガス量Ｗｃｙｌおよび吸気ＥＧＲ率ηｉｍを高い精度のもとで制御することができる。つまり、吸入作動ガス量Ｗｃｙｌおよび吸気ＥＧＲ率ηｉｍは、エンジン１０が吸入する空気量およびＥＧＲ量の双方にかかわるパラメーター（状態量）であることから、エンジン１０が吸入する空気量およびＥＧＲ量の双方を高い精度のもとで制御することができる。

（４）ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁２７、可変ノズル２８、および、スロットル２０の全てを制御対象６０としている。こうした３つのバルブがＥＣＵ５０によって制御されることによって、吸入作動ガス量Ｗｃｙｌや吸気ＥＧＲ率ηｉｍなど、エンジン１０が吸入する作動ガスについての精度を高めることができる。その結果、エンジン１０の吸排気について高い精度のもとで制御することができる。

なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・ＥＣＵ５０の制御対象６０は、ＥＧＲ弁２７、可変ノズル２８、および、スロットル２０の少なくとも１つであればよい。たとえば、エンジン１０がターボチャージャー１７およびスロットル２０を備え、ＥＧＲ装置２４を備えていない場合において、ＥＣＵ５０の制御対象６０は、可変ノズル２８およびスロットル２０の少なくとも一方となる。またたとえば、エンジン１０がＥＧＲ装置２４を備え、可変容量型のターボチャージャー１７を備えていない場合において、ＥＣＵ５０の制御対象６０は、ＥＧＲ弁２７およびスロットル２０の少なくとも一方となる。

・対象パラメーターは、吸入作動ガス量Ｗｃｙｌおよび吸気ＥＧＲ率ηｉｍに限らず、たとえば吸入作動ガス量Ｗｃｙｌおよび吸気ＥＧＲ率ηｉｍの一方であってもよいし、吸入空気量Ｗａｉｒなどであってもよい。

・状態量推定部５２は、ＥＣＵ５０の制御するエンジン１０の構成、たとえばＥＧＲ装置２４の有無やターボチャージャー１７の有無などに応じて適宜変更可能である。
・エンジン１０は、可変容量型のターボチャージャー１７ではなく固定容量型のターボチャージャーを搭載していてもよい。こうした構成の場合、状態量推定部５２は、タービン２３の有効開口面積Ａｔｂｎを固定値としてタービン流量Ｗｔｂｎを演算する。

・状態量推定部５２においては、例えばブースト圧Ｐｂなどを観測ベクトルのパラメーターとしてカルマンフィルター理論を適用し、各種パラメーターの値を補正してもよい。こうした構成によれば、各種状態量の精度を高めることができる。

・ＥＣＵ５０は、状態量推定部５２を備えていなくともよく、センサー群４５を構成するセンサーの検出値を現在値として、また、それらの検出値から演算される値を現在値として取り扱ってもよい。

・ＥＧＲ基本開度演算部７３は、ＥＧＲ基本開度ＶＴｅｇｒ＿ｓを演算するにあたり、状態量推定部５２の演算した現在値であるＥＧＲ温度Ｔｅｇｒではなく、ＥＧＲ量Ｗｅｇｒ＿ｔおよび排気温度Ｔｅｍ＿ｔにおけるＥＧＲ温度Ｔｅｇｒの予測値を用いてもよい。こうした構成において、ＥＧＲ基本開度演算部７３は、ＥＧＲ温度Ｔｅｇｒを演算可能なモデルを有している。ＥＧＲ基本開度演算部７３は、ＥＧＲ量Ｗｅｇｒ＿ｔ、排気温度Ｔｅｍ＿ｔ、ＥＧＲクーラー２６におけるＥＧＲ冷却水流量Ｗｗｅｇｒ、および、ＥＧＲ冷却水温度Ｔｗｅｇｒを代入することによりＥＧＲ温度Ｔｅｇｒの予測値であるＥＧＲ温度Ｔｅｇｒ＿ｐを演算する。
・エンジン１０は、ディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンであってもよいし、ガスエンジンであってもよい。

１０…ディーゼルエンジン、１０ａ…クランクシャフト、１１…シリンダーブロック、１２…シリンダー、１３…インジェクター、１４…インテークマニホールド、１５…エキゾーストマニホールド、１６…吸気通路、１７…ターボチャージャー、１８…コンプレッサー、１９…インタークーラー、２０…スロットル、２０ａ…スロットルアクチュエーター、２１…排気通路、２２…タービンシャフト、２３…タービン、２４…ＥＧＲ装置、２５…ＥＧＲ通路、２６…ＥＧＲクーラー、２７…ＥＧＲ弁、２７ａ…ＥＧＲアクチュエーター、２８…可変ノズル、２９…ＶＮＴアクチュエーター、３１…吸入空気量センサー、３２…インタークーラー出口温度センサー、３３…スロットル開度センサー、３４…ブースト圧センサー、３５…エンジン回転数センサー、３６…エンジン冷却水温度センサー、３７…ＥＧＲ弁開度センサー、３８…ＥＧＲ冷却水温度センサー、３９…ノズル開度センサー、４０…アクセル開度センサー、４１…アクセルペダル、４５…センサー群、５０…ＥＣＵ、５１…制御演算部、５２…状態量推定部、６０…制御対象、６１…インタークーラー体積モデル、６２…スロットルモデル、６３…インテークマニホールド体積モデル、６４…シリンダーモデル、６５…エキゾーストマニホールド体積モデル、６６…タービンモデル、６７…排気管モデル、６８…ＥＧＲモデル、７１…観測値取得部、７２…目標演算部、７３…ＥＧＲ基本開度演算部、７４…ＶＮＴ基本開度演算部、７５…フィードバック部、７６…減算器、７７…ゲイン演算部、７８…ゲインマップ、７９…ＥＧＲ指示開度演算部、８０…ＶＮＴ指示開度演算部、９０…出力部。

Claims (4)

1. エンジンの吸排気通路に配設されるバルブの開度をフィードバック制御するバルブ制御装置であって、
   前記バルブの入口温度（Ｔ１）の現在値を取得する入口温度取得部と、
   前記バルブの入口圧力（Ｐ１）の現在値を取得する入口圧力取得部と、
   前記バルブの出口圧力（Ｐ２）の現在値を取得する出口圧力取得部と、
   前記バルブにおけるガスの流量（Ｗ）の現在値を取得する流量取得部と、
   式（Ａ）に示される流量パラメーター（Ｚ）および式（Ｂ）に示される圧力比（π）ごとにフィードバックゲインが規定されたゲインマップを保持し、前記入口温度（Ｔ１）、前記入口圧力（Ｐ１）、前記出口圧力（Ｐ２）、および、前記流量（Ｗ）に基づいて前記流量パラメーター（Ｚ）と前記圧力比（π）とを演算し、前記演算した流量パラメーター（Ｚ）および前記圧力比（π）を前記ゲインマップに適用することにより前記フィードバックゲインを演算するゲイン演算部とを備える
   

   

   バルブ制御装置。
2. 前記エンジンの状態量に関わるパラメーターの現在値をモデルを用いて推定する状態量推定部を備え、
   前記状態量推定部は、前記入口温度取得部、前記入口圧力取得部、前記出口圧力取得部、および、前記流量取得部の少なくとも１つとして機能する
   請求項１に記載のバルブ制御装置。
3. 前記エンジンは、
   排気ガスの一部を吸気側に還流するＥＧＲ装置を備えており、
   前記バルブ制御装置は、
   前記バルブの基本開度を演算する基本開度演算部と、
   前記エンジンの状態量に関わる対象パラメーターの目標値を演算する目標値演算部と、
   前記対象パラメーターの現在値を取得する現在値取得部と、
   前記目標値と前記現在値との偏差を演算する減算器と、
   前記偏差を前記フィードバックゲインに乗算することにより補正開度を演算する補正開度演算部と、
   前記基本開度を前記補正開度で補正した開度を指示開度として演算する指示開度演算部とを備え、
   前記エンジンの吸入する吸入作動ガス量と前記吸入作動ガス量におけるＥＧＲ量の割合であるＥＧＲ率とが前記対象パラメーターに設定され、
   前記減算器は、前記吸入作動ガス量および前記ＥＧＲ率の各々についての前記偏差を構成要素とする偏差ベクトルを演算し、
   前記ゲイン演算部は、前記吸入作動ガス量および前記ＥＧＲ率の各々についての前記フィードバックゲインを構成要素とするゲイン行列を演算し、
   前記補正開度演算部は、前記偏差ベクトルを前記ゲイン行列に乗算することにより前記補正開度を演算する
   請求項１または２に記載のバルブ制御装置。
4. 前記バルブ制御装置が制御する前記バルブは、
   前記エンジンの排気通路と前記エンジンの吸気通路とを接続して排気ガスの一部を前記吸気通路に還流するＥＧＲ通路の流路断面積を変更可能なＥＧＲ弁、前記排気通路に配設されてターボチャージャーに流入する排気ガスの流路断面積を変更可能な可変ノズル、および、前記エンジンの吸気通路に配設されて吸入空気の流路断面積を変更可能なスロットルの少なくとも１つである
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のバルブ制御装置。

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