JP4373909B2 - プラントの温度制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、プラント（制御対象）の温度制御装置に関する。

プラントの温度制御に関する従来技術としては、例えば特許文献１に記載されるように、内燃機関の触媒装置の温度を推定するプラントモデルを定義し、そのモデルの出力と触媒装置に設置された温度センサ出力とを比較し、触媒装置の劣化検知を行うものが知られている。その従来技術にあっては、温度センサ出力が触媒装置のライトオフ温度以下のとき、モデルによる推定温度を温度センサ出力によって補正を行うと共に、触媒装置の劣化を確認する間、触媒温度を低下させるように内燃機関の燃料量または点火時期などを制御するようにしている。
国際公開ＷＯ２００２／０７０８７３号公報

しかしながら、車両の排気系の温度変化範囲に耐え得る温度センサの応答性は著しく低いことが多いため、従来技術のように、温度センサ出力を直接用いてプラントモデルの温度推定値を補正すると、誤補正を行ってしまう恐れがある。故に、応答性の低い温度センサを用いたとしても、プラントモデルによる温度推定値の補正を精度良く行うようにしたプラントの温度制御装置が望まれていた。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、温度センサに大きな応答遅れがある場合でも、プラントモデルによる温度推定値の補正を精度良く行えるようにしたプラントの温度制御装置を提供することにある。

上記の目的を解決するために、請求項１に係るプラントの温度制御装置にあっては、プラントの温度を示す出力を生じる温度センサと、前記プラントの温度推定値を算出するプラントモデルと、前記温度センサの応答遅れをモデル化した温度センサモデルに前記算出されたプラントの温度推定値を入力して前記温度センサの出力を推定する温度センサ出力値推定手段と、前記算出されたプラントの温度推定値に基づいて前記プラントの温度を制御するプラント温度制御手段とを備えると共に、前記温度センサの出力と前記推定された温度センサの出力との値の偏差の２乗値が最小となるように、前記プラントモデルのパラメータを修正するモデルパラメータ修正手段を備える如く構成した。

請求項２に係るプラントの温度制御装置にあっては、前記プラントが内燃機関の排気系である如く構成した。

請求項３に係るプラントの温度制御装置にあっては、前記プラントモデルが、前記排気系に配置された触媒装置の上流の排気系の温度を推定する排気系熱モデルと、前記触媒装置の温度推定値を算出する触媒熱モデルからなると共に、前記モデルパラメータ修正手段は、少なくとも前記温度センサの出力に基づいて前記触媒熱モデルのパラメータを修正する如く構成した。

請求項４に係るプラントの温度制御装置にあっては、前記プラントが充電可能なバッテリである如く構成した。

請求項５に係るプラントの温度制御装置にあっては、前記バッテリがｍ（ｍ≧２）個のブロックに区画されてなり、前記プラントモデルが前記ｍ個のブロックのそれぞれの温度推定値を算出するｍ個のブロック熱モデルからなると共に、前記モデルパラメータ修正手段は、少なくとも前記ｍ個のブロックの少なくともいずれかに設置された前記温度センサの出力に基づいて前記ｍ個のブロック熱モデルのパラメータをそれぞれ修正する如く構成した。

請求項６に係るプラントの温度制御装置にあっては、前記プラント温度制御手段は、前記ｍ個のブロックの内、前記温度センサが設置されていないブロックのブロック熱モデルによって算出された温度推定値に基づいて前記ｍ個のブロックの温度をそれぞれ制御する如く構成した。

請求項１に係るプラントの温度制御装置にあっては、温度センサと、プラントの温度推定値を算出するプラントモデルと、温度センサの応答遅れをモデル化した温度センサモデルにプラントの温度推定値を入力して温度センサの出力を推定する温度センサ出力値推定手段と、プラントの温度推定値に基づいてプラントの温度を制御するプラント温度制御手段とを備えると共に、温度センサの出力と推定された温度センサの出力との値の偏差の２乗値が最小となるように、プラントモデルのパラメータを修正するモデルパラメータ修正手段を備える如く構成したので、温度センサに大きな応答遅れがある場合にも、プラントモデルによる温度推定値の補正を精度良く行なうことができ、よって、例えば過度なオーバシュート状態を招くことなく、プラントの温度を所望の値に制御することができる。

請求項２に係るプラントの温度制御装置にあっては、プラントが内燃機関の排気系である如く構成したので、上記した効果に加え、触媒温度が一時的にも高温になることがなく、よって触媒装置の劣化や溶損を防止することができる。

請求項３に係るプラントの温度制御装置にあっては、プラントモデルが、排気系に配置された触媒装置の上流の排気系の温度を推定する排気系熱モデルと、触媒装置の温度推定値を算出する触媒熱モデルからなると共に、モデルパラメータ修正手段は、少なくとも温度センサの出力に基づいて触媒熱モデルのパラメータを修正する如く構成したので、上記した効果に加え、経年変化や排ガス成分のバラツキにより触媒装置の発熱作用が変化した場合にも、触媒温度が一時的にも高温になることがなく、よって触媒装置の劣化や溶損を防止できると共に、触媒温度が低下し過ぎることによって浄化率状態が不適切になるのを防止することができる。

請求項４に係るプラントの温度制御装置にあっては、プラントが充電可能なバッテリである如く構成したので、上記した効果に加え、バッテリ温度が一時的にも高温になることがなく、よってバッテリの性能が低下するのを防止することができる。

請求項５に係るプラントの温度制御装置にあっては、バッテリがｍ（ｍ≧２）個のブロックに区画されてなり、プラントモデルがｍ個のブロックのそれぞれの温度推定値を算出するｍ個のブロック熱モデルからなると共に、モデルパラメータ修正手段は、少なくともｍ個のブロックの少なくともいずれかに設置された温度センサの出力に基づいてｍ個のブロック熱モデルのパラメータをそれぞれ修正する如く構成したので、上記した効果に加え、バッテリが大きな容積を持ち、その冷却状態にバラツキを生じるような場合にも、多くの温度センサを設置することなく、バッテリの各部位の温度が一時的にも高温になるのを防止することができる。即ち、バッテリの寿命を長くすることができる。

請求項６に係るプラントの温度制御装置にあっては、プラント温度制御手段は、ｍ個のブロックの内、温度センサが設置されていないブロックのブロック熱モデルによって算出された温度推定値に基づいてｍ個のブロックの温度をそれぞれ制御する如く構成したので、温度センサの個数を確実に低減しつつ、上記した効果を得ることができる。

以下、添付図面に即してこの発明に係るプラントの温度制御装置を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、この発明の第１実施例に係るプラントの制御装置を含む、内燃機関の制御装置を全体的に示す概略図である。

以下説明すると、符号１０は内燃機関（以下「エンジン」という）を示し、エンジン１０は４サイクル４気筒のＤＯＨＣ型ガソリンエンジンからなる。エンジン１０は吸気管１２を備え、吸気管１２においてエアクリーナ（図示せず）から吸引された空気はインテークマニホルド（図示せず）を流れる。４個のシリンダ（気筒。１個のみ図示）１４の吸気ポートの付近にはインジェクタ（燃料噴射弁）１６が配置され、通電されるとき、吸引された空気に燃料（ガソリン）を噴射する。尚、エンジン１０は空燃比において２０：１程度で運転されるリーンバーンエンジンである。

よって生じた混合気は２個の吸気バルブ（１個のみ示す）２０が開弁するとき、燃焼室２２に流入し、点火プラグ２４で点火されると燃焼し、ピストン２６を図において下方に駆動し、クランクシャフト３０を回転させる。燃焼で生じた排ガスは、２個の排気バルブ（同様に１個のみ示す）３２が開弁するとき、排気マニホルドとそれに接続される排気系３４を通り、第１、第２の触媒装置３６，３８で浄化された後、エンジン１０の外部に排出される。

上流側の第１の触媒装置３６はＮＯｘ触媒装置からなり、排ガス中のＮＯｘ成分を４００度前後で選択的に還元して除去する。下流側の第２の触媒装置３８は酸化触媒装置からなり、リーン雰囲気において排ガス中のＣＯ，ＨＣ成分を酸化して除去する。

エンジン１０には、吸気バルブ２０のリフト（開弁高さ）を可変に調節する可変リフト機構４０と、吸気バルブ２０と排気バルブ３２を駆動する吸気カムシャフトと排気カムシャフトの位相（開閉弁時期）を可変に調節する可変位相機構４２と、ピストン２６の上死点（および下死点）を変えて圧縮比を可変に調節する可変圧縮比機構４４とが設けられる。

最初に可変リフト機構４０について説明する。

図２は、図１に示すエンジン１０を動弁系を中心としてより具体的に示す、エンジン１０の側面図である。図示の如く、吸気バルブ２０と排気バルブ３２の上には、吸気カムシャフト５０と排気カムシャフト５２が平行して配置され、クランクシャフト３０にタイミングベルトなど（図示せず）を介して接続され、それぞれクランクシャフト３０の回転数の１／２の回転数で回転させられる。

吸気カムシャフト５０には吸気カム５０ａが取り付けられると共に、その付近にはロッカアーム４０ａが一端では吸気カム５０ａに、他端では吸気バルブ２０のステムの末端に当接するように配置される。ロッカアーム４０ａには、アッパリンクアーム４０ｂが連結ピン４０ｂ１を介して接続される一方、ロアリンクアーム４０ｃも連結ピン４０ｃ１を介して接続される。アップリンクアーム４０ｂは他方の連結ピン４０ｂ２を介してシリンダブロック（エンジン本体）１４ａに固定される。

ロアリンクアーム４０ｃの他方の連結ピン４０ｃ２は、クランクシャフト３０と平行に配置された可動シャフト（コントロールシャフト。図示せず）に接続され、可動シャフトは減速ギヤ（図示せず）を介して電動モータ４０ｄに接続される。上記した構成において、減速ギヤを介して電動モータ４０ｄで可動シャフトを回転させることで、アッパリンクアーム４０ｂの連結ピン４０ｂ１，４０ｂ２を結ぶ線と、ロアリンクアーム４０ｃの連結ピン４０ｃ１，４０ｃ２を結ぶ線が交差する回転中心が移動し、それによって吸気カム５０ａとロッカアーム４０ａとの距離が変化し、吸気バルブ２０のリフト量が変更（制御）される。

次いで可変位相機構４２について説明すると、可変位相機構４２は吸気カムシャフト５０に接続される。

図３は可変位相機構４２を模式的に示す側面図、図４はその正面図、および図５はその中の電磁ブレーキの構造を模式的に示す正面図である。

図３から図５を参照して説明すると、可変位相機構４２は、プラネタリギヤ機構４２ａと、シリンダブロック１４ａに固定された電磁ブレーキ４２ｂとを備える。プラネタリギヤ機構４２ａにおいて、リングギヤ４２ａ１は上記した吸気カムシャフト５０に固定される。リングギヤ４２ａ１には３個のプラネタリ・ピニオン４２ａ２が相互に１２０度の間隔をおいて噛合する。

図４に良く示す如く、３個のプラネタリ・ピニオン４２ａ２は平面視において正三角形を呈するキャリア４２ａ３で相互に連結されると共に、キャリア４２ａ３を介し、図３に示す如く、（クランクシャフト３０で駆動される）スプロケット５６に接続される。キャリア４２ａ３は、図５に示す電磁ブレーキ４２ｂの接続部材４２ｂ１を介してリターンスプリング（圧縮スプリング）４２ｂ２の一端に接続される。

３個のプラネタリ・ピニオン４２ａ２には、サンギヤ４２ａ４が噛合する。サンギヤ４２ａ４は、同様に図５に示す電磁ブレーキ４２ｂの接続部材４２ｂ３に固定され、接続部材４２ｂ３を介してリターンスプリング４２ｂ２の他端に接続される。

図５に示すように、電磁ブレーキ４２ｂは、サンギヤ４２ａ４に接続される環状の接続部材４２ｂ３の外周に配置される、同様に環状の永久磁石４２ｂ４と、その外周に配置される、同様に環状の電磁石４２ｂ５とを有する。永久磁石４２ｂ４は、Ｎ極とＳ極の磁石片４個が交互に配置された２極構造からなる。

電磁石４２ｂ５もそれに対応して配置された４個の導電体（積層鋼板）からなり、それに巻回されたコイル（図示せず）が図示しない通電回路から通電されるとき、通電方向に応じてＮ極あるいはＳ極に励磁される。このように、電磁ブレーキ４２ｂは、ＤＣモータと同様の構造を備える。

リターンスプリング４２ｂ２は、接続部材４２ｂ１，４２ｂ３を介してサンギヤ４２ａ４がキャリア４２ａ３に対して図５において時計回りに、具体的には遅角方向、より具体的には吸気バルブ２０の開弁時期（および閉弁時期）がクランクシャフト３０の回転に対して遅れる方向に付勢する。

可変位相機構４２にあっては、図示の構成において、クランクシャフト３０の回転に応じてスプロケット５６が図４に矢印ａで示す方向にその１／２の回転数で回転する。スプロケット５６の回転はキャリア４２ａ３を介してプラネタリ・ピニオン４２ａ２に伝達され、図４に矢印ｂで示す方向に回転させ、それによってリングギヤ４２ａ１およびそれに連結される吸気カムシャフト５０をスプロケット５６の回転方向（矢印ａ）と同方向に回転させると共に、サンギヤ４２ａ４を図４に矢印ｃで示す方向に回転させる。

このとき、電磁石４２ｂ５への通電により、サンギヤ４２ａ４に接続部材４２ｂ３を介して接続される永久磁石４２ｂ４の回転を制動（ブレーキ）させるとすると、そのブレーキ力の分だけ吸気カムシャフト５０がスプロケット５６に対して図５に矢印ｄで示す進角方向に移動し、前記した吸気カム５０ａとロッカアーム４０ａとの接触時点をクランク角度に対して早める（進角させる）。

このため、サンギヤ４２ａ４が所定角度相対回転したときにブレーキ力とリターンスプリング力とが釣り合うと、プラネタリ・ピニオン４２ａ２は作動を停止し、スプロケット５６とカムシャフト５０は所定の相対角を維持しながら一体回転する。即ち、ブレーキ力の増減によってカム位相が進角あるいは遅角方向に制御される。尚、詳細な説明は省略するが、排気カムシャフト５２も、同種の可変位相機構４２に接続され、排気バルブ３２の位相（開閉弁時期）が可変に調節（制御）される。

次いで圧縮比可変機構４４について説明する。図２に示す如く、ピストン２６のコネクティングロッド２６ａは、連結ピン４４ａを介し、平面視略３角形状の第１のリンク４４ｂに連結される。

第１のリンク４４ｂは、連結ピン４４ａから偏心させられた位置でクランクシャフト３０を回転自在に収容する孔４４ｂ１を備えると共に、一端で連結ピン４４ｂ２を介して第２のリンク４４ｃに接続される。第２のリンク４４ｃは末端に小径の連結ピン４４ｃ１を備え、連結ピン４４ｃ１は、シリンダブロック１４ａに固定された第３のリンク４４ｄの末端に形成されたそれより大径の可動シャフト（コントロールシャフト）４４ｃ２に偏心して連結される。

図示の第１のリンク４４ｂ、第２のリンク４４ｃおよび第３のリンク４４ｄからなる４節リンク構成において、可動シャフト４４ｃ２を油圧機構４４ｅで回転させることにより、ピストン２６の上死点（および下死点）が変更されて燃焼室２２の圧縮比が可変に調節（制御）される。

図１の説明に戻ると、クランクシャフト３０の付近にはクランクシャフトセンサ６０が配置され、４個のシリンダ１４のクランク角度位置を特定するシリンダ判別信号、４個のピストン２６のＴＤＣ（上死点）に関連した位置を示すＴＤＣ信号、および単位クランク角度、例えば１５度ごとにクランク角度信号（ＣＲＫ信号）を示す信号を出力する。

吸気カムシャフト５０（図２に示す）の付近にはカムシャフトセンサ６２が配置され、吸気カムシャフト５０の所定の回転角度、例えば１度ごとに信号を出力する。また、可変リフト機構４０において電動モータ４０ｄの減速ギヤの付近にはロータリエンコーダなどからなるリフトセンサ６４が配置され、減速された電動モータ４０ｄの回転を通じて吸気バルブ２０のリフト量（開弁量）Liftinに応じた信号を出力する。さらに、可変圧縮比機構４４においては油圧機構４４ｅの付近に圧縮比センサ６６が配置され、油圧機構４４ｅのストローク（回転量）から燃焼室２２の実圧縮比Crに応じた出力を生じる。

吸気管１２の先端付近にはエアフローメータ（ＡＦＭ）６８が配置されて吸引された空気量Ｑに応じた信号を出力すると共に、シリンダ１４の冷却水通路（図示せず）の付近には水温センサ７０が配置され、エンジン１０の冷却水温ＴＷを示す信号を出力する。

さらに、エンジン１０が搭載される車両（図示せず）の運転席床面に配置されたアクセルペダル（図示せず）の付近にはアクセル開度センサ７４が配置され、運転者の操作するアクセル開度（アクセルペダル踏み込み量）ＡＰに応じた信号を出力する。

さらに、排気系においてＮＯｘ触媒装置（第１の触媒装置）３６には温度センサ７６が配置され、ＮＯｘ触媒装置３６の温度Tcatを示す出力を生じる。

上記したセンサ群の出力は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit。電子制御ユニット）８０に入力される。ＥＣＵ８０は図示の如く、ＣＰＵ８０ａ、メモリ８０ｂ、入力インターフェース８０ｃおよび出力インターフェース８０ｄならびに図示しないＡ／Ｄ変換回路、波形整形回路、カウンタなどからなるマイクロコンピュータから構成される。

クランクシャフトセンサ６０などの出力は波形整形回路で波形整形されると共に、エアフローメータ６８などの出力はＡ／Ｄ変換回路でデジタル値に変換される。ＥＣＵ８０は、クランクシャフトセンサ６０から出力されるＣＲＫ信号をカウンタを介してカウントし、エンジン回転数ＮＥを検出する。またＥＣＵ８０は、ＣＲＫ信号とカムシャフトセンサ６２の出力に基づいてカム位相Cain（吸気バルブ２０の開閉弁時期）を検出する。

ＥＣＵ８０は、それらの値およびその他のセンサ出力に基づき、後述するように、排気系、より具体的には第１、第２触媒装置３６，３８の温度を制御する排気温度制御などを実行すると共に、エンジン１０の可変位相機構４２などの可変機構を制御する可変機構制御と、燃料噴射量を制御する燃料制御と、点火時期を制御する点火制御を実行する。

図６は、そのＥＣＵ８０が実行する制御の内の排気温度制御を示すブロック図であるが、同図を説明する前に、この発明の課題を説明する。

先に述べたように、市販されている温度センサ、特に、自動車に車載可能な温度センサ（図１に示す温度センサ７６）は、耐久性や耐熱温度などの制約から、応答性が著しく悪くなっており、プラント（制御対象）の真の温度を正確かつ高応答に制御することが困難であった。

従って、そのような応答性の低い温度センサ７６を用いる場合、制御アルゴリズムで補償することとなるが、その一例として、図６に示す如く、温度センサ出力Tcatを直接用い、下記の式１−１から式１−６による簡易型２自由度スライディングモード制御により制御入力Uslを算出し、算出した制御入力Uslで図７にその特性を示すテーブルを検索して点火時期補正量DIGと目標空燃比KCMDを算出（制御入力Uslを点火時期補正量DIGと目標空燃比KCMDに変換）する構成が考えられる。

即ち、エンジン１０の排気系のＮＯｘ触媒装置３６に温度センサ７６を取りつけ、それによりＮＯｘ触媒装置３６の温度Tcatを検出し、点火時期や空燃比を操作することにより、このTcatを所定の目標温度Tcat_cmdに制御する構成が考えられる。

ここで、簡易型２自由度スライディングモード制御について簡単に説明すると、２自由度スライディングモード制御はスライディング制御（制御量の収束速度を指定できる応答指令型制御）を発展させたものであり、制御量の目標値に対する追従速度と、外乱が印加されたときの制御量の収束速度を個別に指定できる制御である（簡易型はその簡略版である）。

即ち、この簡易型２自由度スライディングモード制御のアルゴリズムにあっては、先ず、式１−６に示す一次遅れフィルタアルゴリズムにより、目標値のフィルタ値（目標フィルタ）Tcat_cmd_f(k)が算出される。同式においてRは目標値フィルタ係数であり、式１−６などに使用されるSは切換関数設定パラメータであり、それらは−１と０の間において式１−６の末尾に示されるように設定される。尚、ｋは離散系のサンプル番号（時間）を示す（以降の記載でも同じ）。

次いで、式１−１から式１−５に示すスライディングモード制御アルゴリズムにより、制御入力Usl(k)が算出される。制御入力Usl(k)は、到達則入力Urch(k) と適応則入力Uadp(k)との和として算出される。到達則入力Urch(k)は状態量を切換線上にのせるための入力であり、式１−２に従って算出される。同式においてKrchは所定の到達則ゲイン（フィードバックゲイン）であり、σ(k)は式１−４のように定義される切換関数、式１−５のEtcat(k)は、式１−５によって算出される追従誤差を示す。適応則入力Uadp(k)は、定常偏差を抑制しつつ、状態量を切換線上にのせるための入力であり、式１−３に従って適応ゲインKadp（フィードバックゲイン）を用いて切換関数σの積分項として算出される。

上記した２自由度スライディングモード制御のアルゴリズムにより、第１、第２の触媒装置３６，３８の温度Tcatを目標値Tcat_cmdに、外乱を抑制しつつ、高精度で追従させることができる。尚、２自由度スライディングモード制御の詳細は、本出願人が先に提案した特願２００３-１７３９３４号に開示されているので、これ以上の説明を省略する。

図８は、図６に示す構成のシミュレーション結果に示すグラフである。図６に示すような構成にあっては、実際にはポートから排出される排ガス温度Texの変化幅ΔTexには制限があるため、大きな応答遅れのあるTcatを目標値Tcat_cmdへ収束させようとすると、図８に示すように、実際の触媒温度Tcat_actは、過度なオーバシュートを生じる。また、センサ出力Tcatもオーバシュートを生じ、Tcat_cmdへの収束時間も長大化する。尚、ここで「実際の触媒温度Tcat_act」とは、特殊な計測用の温度測定器具を使用して得られる、真の値を意味する（以降でも同様である）。

他方、温度センサ７６は応答遅れが大きく、前述のような不具合を生じるため、図９のブロック図に示す如く、温度センサ７６を用いず、ポート部排ガス温推定部８０ａ１と、排気系熱モデル８０ａ２と、触媒熱モデル８０ａ３と、温度制御コントローラ８０ａ４を設け、ポート部排ガス温推定部８０ａ１でエンジン１０の負荷（吸気量）Gcylとエンジン回転数ＮＥにより、ポート部排ガス温推定値Tex_hatを算出し、排気系熱モデル８０ａ２と触媒熱モデル８０ａ３に基づき、第１、第２の触媒装置３６，３８（具体的には第１の触媒装置）の温度Tcatの推定値Tcat_hatを推定し、温度制御コントローラ８０ａ４でそれを目標値に制御する構成も考えられる。

図９に示す構成にあっては、ポート部排ガス温推定部８０ａ１は、ポート部の排気温Tex_hatを、図１０と図１１にその特性を示す排気温ベース値Tex_baseと空燃比温度補正係数Kaf_texによって以下のように推定する。図１０において、排気温ベース値は５００℃から９００℃の範囲に設定される。

また、排気系熱モデル８０ａ２と触媒熱モデル８０ａ３はそれぞれ次式により実現され、排気温推定値Texp_hatと排ガス温推定値Tcat_hatはそれらモデルを用いて推定される。

尚、空燃比温度補正係数Kaf_texを用いると共に、その特性を図１１に示すように設定したのは、排ガス温度Texは空燃比リーン化時には余剰空気の増大によって低下すると共に、空燃比リッチ時にも余剰燃料の気化潜熱による冷却効果によって低下するためである。また、式１−８から式１−１１において、熱モデルパラメータは、エンジン１０の運転状態、例えばエンジン回転数ＮＥあるいは負荷（吸気量）Ｇｃｙｌに応じて変更しても良い（後述する式２−４から式２−５などにおいても同様である）。

図９に示す構成において、温度制御コントローラ８０ａ４は、以下の式のように、同様に簡易型２自由度スライディングモード制御を用いて表わされる。

図９に示す構成を用いた場合のシミュレーション結果を図１２に示す。

図１２から明らかなように、排ガス温推定値Tcat_hatに基づいて制御入力を決定しているため、センサ出力Tcatを使用する構成とは異なり、実際の触媒温度Tcat_actが、目標値Tcat_cmdに対して大きくオーバシュートを生じるようなことはない。また、制御入力Uslの変化幅も大幅に小さくなっているため、無駄な点火時期補正や空燃比変更を行うことなく、制御が行われている。

しかしながら、推定値を用いた制御であるため、エンジン１０あるいは第１、第２の触媒装置３６，３８の個体バラツキや経年変化、さらには運転条件、環境条件などの変化により、実際の系とモデルとの間に誤差が生じると、図１２に示されるとおり、実際の触媒温度Tcat_actと目標値Tcat_cmdの間に定常偏差を生じる。従って、この点に関しては、センサ出力値を用いる図６に示した構成の方が優れている。

上記を鑑み、この実施例に係る温度制御装置にあっては、図１３に示す如く、温度センサ７６と、ポート部排ガス温推定部８０ａ１と、排気系熱モデル８０ａ２と、触媒熱モデル８０ａ３と、温度制御コントローラ８０ａ４と、温度センサモデル８０ａ５と、モデル修正器８０ａ６とを設け、実際の触媒温度Tcat_actと目標値Tcat_cmdの定常偏差を補償しつつ、 実際の触媒温度Tcat_actの目標値Tcat_cmdに対するオーバシュートや制御入力の変化量を最小にするようにした。具体的には、図６に示す構成と図９に示す構成の両方の利点を維持しながら、欠点を解消するべく、図１３に示すような制御系を設計した。

以下説明すると、図１３に示す構成にあっては、図９に示す触媒温度Tcat推定アルゴリズムに対し、新たに温度センサ７６の応答遅れをモデル化した温度センサモデル８０ａ５を追加し、温度センサ出力の推定値Tcat_smを算出するようにした。さらに、この推定値Tcat_smと温度センサ出力（同様にTcatで示す）の誤差が最小となるように触媒熱モデル８０ａ３の（モデル）パラメータ（モデル修正項）Dcatをモデル修正器８０ａ６によって修正するようにした。そして、温度制御コントローラ８０ａ４は、その触媒熱モデル８０ａ３によって推定された推定値Tcat_hatに基づいて制御入力Usl(目標空燃比KCMD、点火時期補正量DIG）を決定するようにした。

図１３に示す構成において、ポート部排ガス温推定部８０ａ１は、図９の構成と同様、以下のように実現される。

排気系熱モデル８０ａ２も、図９の構成と同様、以下のように実現される。

触媒熱モデル８０ａ３は、モデル修正器８０ａ６によって算出される修正項Dcatを加えた下式によって実現される。

尚、修正項Dcatは、排気系熱モデル８０ａ２と触媒熱モデル８０ａ３の放熱項（右辺第１項）、熱流入成分項（右辺第２項）、および触媒熱モデル８０ａ３の触媒発熱項（右辺第３項）の誤差を修正する項である。

温度センサ７６は大きな遅れをもつ１次遅れ系としてみなすことができるので、温度センサモデル８０ａ５は下式によってモデル化するようにした。

モデル修正器８０ａ６は、推定値Tcat_smと温度センサ出力Tcatの誤差Eest、詳しくは、誤差Eestの２乗誤差を最小化する、以下のアルゴリズム（固定ゲイン法）によって実現するようにした。

さらに、温度制御コントローラ８０ａ４は、図９で使用されるものとほぼ同じ演算式を使用し、具体的には以下のように表わされる。

尚、温度制御コントローラ８０ａ４が使用する推定値Tcat_hatは、Dcat(k-1)を用いた式２−５で算出されたものを用いたが、式２−５において、Dcat(k-1)に代え、Dcat(k)を用いた式を新たに用意し、その式によって算出される推定値Tcat_hatを制御入力算出に用いても良い

図１４は、図１３に示す構成を用いた場合のシミュレーション結果を示すグラフである。図１４から明らかなように、図１３に示す制御系では、実際の触媒温度Tcat_actが目標値Tcat_cmdに対して大きくオーバシュートを生じるようなことはなく、制御入力Uslの変化幅も非常に小さくなっている。さらに、実際の触媒温度Tcat_actと目標値Tcat_cmdの間の定常偏差も抑制されていることが分かる。

尚、この実施例においてＥＣＵ８０は第１、第２の触媒装置３６，３８をプラント（制御対象）としてその温度制御を行うが、図６、図９および図１３に示す如く、排気系を含む、エンジン１０全体がプラント（制御対象）とされており、ＥＣＵ８０はそれらについてエンジン１０の可変位相機構４２などの可変機構を制御する可変機構制御と、燃料噴射量を制御する燃料制御と、点火時期を制御する点火制御を実行する。

図１５は、そのＥＣＵ８０の動作を示すフロー・チャートである。

以下説明すると、Ｓ１０において可変機構制御を実行する。即ち、センサ出力から検出されるエンジン１０の運転状態に基づいて可変リフト機構４０、可変位相機構４２および可変圧縮比機構４４を制御し、検出された運転状態からエンジン１０の吸気量が最適となるように制御する。

次いでＳ１２に進んで排気温度制御を実行し、Ｓ１４に進んで燃料制御を実行し、Ｓ１６に進んで点火制御を実行する。尚、Ｓ１０，Ｓ１２の処理は、エンジン１０が始動されたときに開始し、以後、所定の時間間隔、例えば５ｍｓｅｃごとに実行される。尚、Ｓ１４，Ｓ１６の処理は、エンジン１０が始動されたときに開始し、以後、ＴＤＣあるいはその付近のクランク角度に同期して実行される。

以下説明すると、先ずＳ１０において可変機構制御が実行される。

図１６はその処理を示すサブ・ルーチン・フロー・チャートである。

先ずＳ１００において可変リフト機構４０と可変位相機構４２と可変圧縮比機構４４とからなる３種の機構の中の少なくともいずれかが故障か否か判断し、肯定されるときはＳ１０２に進み、可変圧縮比機構４４への指令値U_Crを最終圧縮比となる故障時用指令値U_Cr_fsに、可変リフト機構４０への指令値U_Liftinをクリープ走行可能な程度の故障時用指令値U_Liftin_fsに、また可変位相機構４２への指令値U_Cainを位相が遅角側となる故障時用指令値U_Cain_fs（具体的には０（通電量零））に設定する。

Ｓ１００で否定されるときはＳ１０４に進み、エンジン１０が始動中か否か判断する。これは、検出されたエンジン回転数ＮＥが完爆回転数未満か否か判定することで判断する。

Ｓ１０４で肯定されるときはＳ１０６に進み、検出されたエンジン冷却水温ＴＷから図示の特性に従ってフリクションの増加に対応して増加するようにリフト目標値Lift_cmdを検索（算出）し、Ｓ１０８に進み、同様に検出されたエンジン冷却水温ＴＷから図示の特性に従って燃焼が安定するように位相目標値Cain_cmdを検索（算出）する。次いでＳ１１０に進み、目標圧縮比Cr_cmdを、クランキング中のエンジン回転数ＮＥが増加すると共に、未燃ＨＣが低減するように定められた固定値Cr_cmd_crkに設定（算出）する。

Ｓ１０４で否定されるときはＳ１１２に進み、検出されたアクセル開度ＡＰが全閉開度、即ち、アクセルペダルが踏み込まれていないか否か判断する。Ｓ１１２で否定されるときは運転者による駆動要求がなされたと判断されることからＳ１１４に進み、検出されたエンジン回転数ＮＥとアクセル開度ＡＰとから図示の特性に従ってリフト目標値Lift_cmdを検索（算出）し、Ｓ１１６に進んで同様に検出されたエンジン回転数ＮＥとアクセル開度ＡＰとから図示の特性に従って位相目標値Cain_cmdを検索（算出）する。次いでＳ１１８に進み、同様に検出されたエンジン回転数ＮＥとアクセル開度ＡＰとから図示の特性に従って圧縮比目標値Cr_cmdを検索（算出）する。

Ｓ１１２で肯定されるときはアイドル状態にあると判断されることからＳ１２０に進み、第１、第２の触媒装置３６，３８の暖機時間が経過したか否か判断する。Ｓ１２０で肯定されるときはＳ１１４以降に進むと共に、否定されるときはＳ１２２に進み、第１、第２の触媒装置３６，３８の昇温を促進するため、エンジン１０が始動されてからの経過時間と検出されたエンジン冷却水温ＴＷとから図示の特性に従ってリフト目標値Lift_cmdを検索（算出）する。次いでＳ１２４に進み、ポンピングロスを高めると共に、吸気量を増加することで第１、第２の触媒装置３６，３８の昇温を促進するため、同様にエンジン１０が始動されてからの経過時間と検出されたエンジン冷却水温ＴＷとから図示の特性に従って位相目標値Cain_cmdを検索（算出）する。

次いでＳ１２６に進み、低圧縮比化によって熱効率を低下させて排ガス温度を上昇させるように設定された固定値Cr_cmd_astに目標圧縮比Cr_cmdを設定（算出）する。尚、図示のプログラムはエンジン１０の始動に従って開始し、以後、１０ｍｓｅｃごとに実行されることから、そのループ回数からエンジン１０が始動されてからの経過時間を求める。

次いでＳ１２８に進み、位相制御、リフト制御、および圧縮比制御を実行する。即ち、上記した目標値によって２自由度応答指定型制御アルゴリズムを用いて可変圧縮比機構４４、可変リフト機構４０および可変位相機構４２を制御する。尚、その詳細は、この出願に係る発明の要旨と直接の関連を有しないため、説明を省略する。

図１５フロー・チャートの説明に戻ると、次いでＳ１２に進み、排気温度制御を実行する。

図１７はその処理を示すサブ・ルーチン・フロー・チャートである。

以下説明すると、Ｓ２００において、エンジン回転数ＮＥとアクセル開度ＡＰとから図示の特性を検索し、目標触媒温度Tcat_cmdを算出する。図示の如く、目標触媒温度Tcat_cmdは、燃料冷却が過剰とならないように、エンジン負荷（アクセル開度ＡＰ）が高くなると共に、エンジン回転数ＮＥも上昇するような運転状態、換言すれば触媒温度が上昇するような運転状態では、それに応じて増加するように設定される。

次いでＳ２０２に進み、ポート部排ガス温推定値Tex_hatを算出する。これは、図１０および図１１に示す特性を検索しつつ、式２−１を用いて算出することで行う。

次いでＳ２０４に進み、式２−３に従って排気系熱モデル８０ａ２の出力を算出し、Ｓ２０６に進み、式２−５に従って触媒熱モデル８０ａ３の出力を算出し、Ｓ２０８に進み、式２−６に従って温度センサモデル８０ａ５の出力を算出する。

次いでＳ２１０に進み、式２−７と式２−８に従ってモデル修正器８０ａ６の出力を算出し、Ｓ２１２に進み、式２−１１から式２−１６に従って温度制御コントローラ８０ａ４の出力を算出する。

次いでＳ２１４に進み、図７に示す特性を検索しつつ、式２−９から２−１０に従って点火時期補正量DIGと目標空燃比KCMDを算出して終わる。

図１５フロー・チャートに戻ると、次いでＳ１４に進み、燃料制御を実行する。

図１８はその処理を示すサブ・ルーチン・フロー・チャートである。

Ｓ３００において、以下の式に従い、エアフローメータ６８の出力から実吸気量Gcyl_afmを以下の如く算出する。具体的には、Gcyl_afm(g/cyl)＝６０×Gin_afm／（２×ＮＥ）で算出する。即ち、脈動の影響を排除するため、エアフローメータ６８の出力をＣＲＫ信号ごとにサンプルしてＴＤＣ区間で平均して得た値Gcyl_afmから上記の式に基づいて気筒ごとの実吸気量Gcyl_afm(g/sec)を算出する。

次いでＳ３０２に進み、図示の式に従い、目標空燃比KCMDに値Kgtと算出された実吸気量Gcyl_afmを乗じて燃料噴射量Gfuel(k)を算出する。尚、図示の式においてKgtは、実吸気量Gcyl_amfから燃料噴射量を算出するための換算係数である。尚、図１８などにおいて乗算記号は省略する。

図１５フロー・チャートの説明に戻ると、次いでＳ１６に進み、点火制御を実行する。

図１９は、その処理を示す、図１６に類似する、サブ・ルーチン・フロー・チャートである。

以下説明すると、Ｓ４００において同様に可変リフト機構４０などの３種の機構の中の少なくともいずれかが故障か否か判断し、肯定されるときはＳ４０２に進み、図１６を参照して説明した制御に類似する、簡易型の１自由度スライディングモード制御に従ってフェールセーフ時のＮＥ制御を実行する。

尚、Ｓ４０２の処理は、フェールセーフ時は動弁系でトルク制御ができないため、エンジン回転数ＮＥを一定に保つように点火時期を決めることによってトルクを制御することを意図する。

以下説明すると、先ず、式（ｃ）に示す如く、エンジン回転数検出値NE(k)から目標エンジン回転数NE_fs（例えば２０００ｒｐｍ）を減算して偏差Enfs(k)を算出し、次いで式（ｂ）に示す如く、偏差の前回値に応答指定パラメータpole##を乗じ、よって得た積を偏差の今回値に加算して切換関数σ##(k)を算出する。

次いで、式（ａ）に示す如く、切換関数σ##(k)に第１のフィードバックゲインKrch##を乗じて得た積から、切換関数の積分値に第２のフィードバックゲインKadp#を乗じて得た積を減算して得た差を、フェールセーフ用基準点火時期Ig_fsのベース値Ig_fs_baseから減算してフェールセーフ用基準点火時期Ig_fsを算出する。

次いでＳ４０４に進み、算出されたフェールセーフ用基準点火時期を点火指令値Iglogとする。

他方、Ｓ４００で否定されるときはＳ４０６に進み、エンジン１０が始動中か否か判断し、肯定されるときはＳ４０８に進み、始動用点火時期Ig_crkを点火指令値Iglogとする。

Ｓ４０６で否定されるときはＳ４１０に進み、検出されたアクセル開度ＡＰが全閉開度か否か判断し、否定されるときは運転者による駆動要求がなされたと判断されることから、Ｓ４１２に進み、通常制御を実行する。

図２０はその処理を示すサブ・ルーチン・フロー・チャートである。

以下説明すると、Ｓ５００において、図示の式に従って最大吸気量Gcyl_maxを算出する。式中のGcyl_max_baseはそのベース値を示し、図示の特性（左側）をエンジン回転数ＮＥで検索することで算出される。また、式中のK_gcyl_maxは補正値であり、図示の特性（右側）を位相CAINで検索することで算出される。位相CAINが増減することで、オーバーラップ量の増大による内部ＥＧＲ量の増大（進角時）、あるいはバルブ閉じタイミングの遅角化による吹き戻し量の増大が生じることから、最大吸気量Gcyl_maxが減少する。そのため、補正値を図示の如く設定し、位相CAINに応じて補正するようにした。

次いでＳ５０２に進み，正規化吸気量Kgcylを図示の式（４−１式）に従って算出し、Ｓ５０４に進み、算出された正規化吸気量Kgcylとエンジン回転数ＮＥから図示の特性に従って設定点火時期Iglog_mapを検索する。設定点火時期Iglog_mapは図示の如く、エンジン回転数ＮＥが上昇するほど遅角するように設定される。また、位相CAINの進角時はオーバーラップ量の増大によって内部ＥＧＲ量が増大して火炎伝播速度が低下するため、設定点火時期Iglog_mapは、位相CAINが進角するにつれて進角するように設定される。

尚、吸気量について正規化された値を使用するのは、設定点火時期Iglog_mapの値を増加させないためである。即ち、各エンジン回転数で充填効率が変化するため、最大吸気量Gcyl_maxの絶対値も大きく変化する。このとき、ノックが発生しやすい最大吸気量Gcyl_max近傍での点火時期は、マップ格子点を細かく設定する必要がある。しかしながら、各エンジン回転数において最大吸気量Gcyl_maxが大きく変化するため、各エンジン回転数での最大吸気量Gcyl_maxの近傍で点火データを細かく設定すると、マップデータが膨大となる。その点で、正規化された値を用いると、各エンジン回転数でノックが発生しやすい領域が一致するため、マップデータが膨大となるのを防止できるからである。

次いでＳ５０６に進み、検索された設定点火時期Iglog_mapに、制御入力Uslから図 に示す特性を検索して算出される点火時期補正量DIGを加算して点火時期Iglogを算出する。

図１９の説明に戻ると、Ｓ４１０で肯定されるときはＳ４１４に進み、第１、第２の触媒装置３６，３８の暖機時間が経過したか否か判断し、肯定されるときはＳ４１２に進むと共に、否定されるときはＳ４１６に進み、Ｓ４０２の処理と同様に簡易型のスライディングモード制御に従って点火時期のフィードバック制御を実行する。

即ち、式（ｃ）に示す如く、エンジン回転数検出値NE(k)から目標エンジン回転数NE_ast（例えば１５００ｒｐｍ）を減算して偏差Enast(k)を算出し、次いで式（ｂ）に示す如く、偏差の前回値に応答指定パラメータpole#を乗じ、よって得た積を偏差の今回値に加算して切換関数σ#(k)を算出する。

次いで、式（ａ）に示す如く、切換関数σ#(k)に第１のフィードバックゲインKrch#を乗じて得た積から、切換関数の積分値に第２のフィードバックゲインKadp#を乗じて得た積を減算して得た差を、始動後基準点火時期ig_astのベース値Ig_ast_baseから減算して始動後基準点火時期Ig_ast（例えば５度）が算出される。次いでＳ４１８に進み、算出された始動後基準点火時期を点火指令値Iglogとする。

上記の如く、第１実施例に係るプラントの温度制御装置にあっては、排気系（プラント）３４の温度Tcatを示す出力を生じる温度センサ７６と、前記プラントの温度推定値Tcat_hatを算出する触媒（ＣＡＴ）熱モデル（プラントモデル）８０ａ３と、前記算出されたプラントの温度推定値を入力して前記温度センサの出力推定値Tcat_smを算出する温度センサモデル８０ａ５と、前記算出されたプラントの温度推定値に基づいて前記プラントの温度を制御する温度制御コントローラ（プラント温度制御手段）８０ａ４とを備えると共に、前記温度センサの出力Tcatと前記算出された温度センサの出力推定値Tcat_smとの誤差Eestが最小となるように、前記プラントモデルのパラメータを修正するモデル修正器（モデルパラメータ修正手段）８０ａ６とを備える如く構成したので、温度センサ７６に大きな応答遅れがある場合にも、プラントモデルによる温度推定値の補正を精度良く行なうことができ、よって、例えば過度なオーバシュート状態を招くことなく、排気系（プラント）３４の温度を所望の値に制御することができる。また、第１、第２の触媒装置３６，３８の温度が一時的にも高温になることがなく、よって第１、第２触媒装置３６，３８の劣化や溶損を防止することができる。

また、プラントモデルが、排気系３４に配置された第１、第２の触媒装置３６，３８の上流の排気系３４の温度を推定する排気系熱モデル８０ａ２と、第１、第２の触媒装置３６，３８の温度推定値Tcat_hatを算出する触媒熱モデル８０ａ３からなると共に、モデル修正器（モデルパラメータ修正手段）８０ａ６は、少なくとも温度センサの出力に基づいて触媒熱モデルのパラメータ（式２−４）を修正する如く構成したので、上記した効果に加え、経年変化や排ガス成分のバラツキにより第１、第２触媒装置３６，３８の発熱作用が変化した場合にも、触媒温度が一時的にも高温になることがなく、よって第１、第２の触媒装置３６，３８の劣化や溶損を防止できると共に、触媒温度が低下し過ぎることによって浄化率状態が不適切になるのを防止することができる。

図２１は、この発明の第２実施例に係るプラントの温度制御装置の構成を示す、図１３と同様のブロック図である。

第１実施例に係るプラントの温度制御装置の触媒熱モデル８０ａ３にあっては、温度推定に関わるあらゆる誤差を修正項Dcatによって補償していたが、Tcat_hatの推定誤差は、第１、第２の触媒装置３６，３８の経年変化や未燃ガス性状などによって生じるＮＯｘ触媒装置３６の反応熱の変化によって主に生じている。

その点に鑑み、第２実施例に係るプラントの温度制御装置にあっては、同図に示す如く、触媒熱モデル８０ａ３の熱モデルパラメータCcatをモデル修正器８０ａ６によって逐次算出されたものに変更し、モデル修正器８０ａ６を図示の如く変更した。

第２実施例にあっては、触媒熱モデル８０ａ３は次式のように表わされる。

また、モデル修正器８８ａ６は、次式のように表わされる。

第２実施例に係るプラントの温度制御装置にあっては、上記の如く構成したので、第１実施例と同様の効果を得ることができる。

図２２は、この発明の第３実施例に係るプラントの温度制御装置の構成を示す、図１３と同様のブロック図である。

図２１に示す第２実施例における触媒熱モデル８０ａ３では、Tcat_hatの推定誤差の主原因で触媒熱モデル８０ａ３の熱モデルパラメータCcatをモデル修正器８０ａ６によって逐次算出するものとしたが、第３実施例に係るプラントの温度制御装置にあっては、図１３に示す第１実施例の制御系で採用したモデル修正項Dcatを併用するようにした。

第３実施例にあっては、触媒熱モデル８０ａ３は次式のように表わされる。

また、モデル修正器８０ａ６は、次式のように表わされる。

第３実施例に係るプラントの温度制御装置にあっては、上記の如く構成したので、第１実施例と同様の効果を得ることができる。

図２３は、この発明の第４実施例に係るプラントの温度制御装置の構成を示す、図１３と同様のブロック図である。

電気自動車やＨＥＶ（ハイブリッド車両）に搭載されるバッテリを初めとして、一般的にバッテリは充電を行う際に化学反応による発熱を伴ない、急速な充電を行うと、バッテリ温度が異常に上昇し、バッテリが損傷する恐れがある。従って、車載バッテリなどでは冷却装置を設けて冷却するように構成される。

そこで、かかるプラントに対しても温度センサを設置すると共に、第１実施例で述べた制御アルゴリズムに基づき、その出力に応じて冷却装置の冷却能力を制御入力によって制御し、実際のバッテリ温度を目標温度以下に制御を行うことが考えられる。

しかしながら、車載バッテリの場合も、温度センサに対して振動などの厳しい環境適合性が求められるため、温度センサの応答が十分ではないことから、急速な温度上昇が生じた場合に、冷却制御が遅れ、バッテリが損傷する恐れがある。

また、バッテリの多くはいくつかのブロックに分割されるが、ブロック毎の大気や冷却装置による冷却状態にはバラツキがあるため、そのバラツキを観測するため、各ブロックに温度センサを設置し、各ブロックの温度制御を行うことも考えられる。しかしながら、その場合は、コストが増大すると共に、重量が増大するため、車両に搭載する場合は、燃費の低下を招く。

従って、温度センサの応答遅れを補償し、多くのセンサを設置することなく、また、充電速度を過度に制限することなく、各ブロックの温度Tbt_actを目標温度Tbt_cmd以下に制御できる技術が望まれていた。

第４実施例は、上記の点に鑑みてなされたもので、第１実施例の構成を、図２３に示すようにバッテリ９０の温度制御装置にも適用することにより、その要求を満たす温度制御を実現するようにした。

尚、第４実施例は、本出願人が先に提案した特開２００４−３０６６４６号に開示されるようなエンジン（内燃機関）と電動モータで駆動されるＨＥＶ（ハイブリッド車両）に使用される、充電可能なバッテリ９０をプラントとする。

バッテリ９０は冷却装置９２によって冷却されると共に、ｍ個（ｍ＝２）のブロック９０ａ，９０ｂに分割される。冷却装置９２は冷却ポンプ９２ａを備え、冷却ポンプ９２ａは図示しないアクチュエータで駆動されて冷却装置９２の内部に矢印で示す方向に冷却水を供給する。バッテリ９０の内、冷却水の流れにおいて上流側のブロック９０ａをブロック１、下流側のブロック９０ｂをブロック２とする。尚、ブロック間の通電も同様の方向とする。

ブロック１には、温度センサ７６ａが設置され、そのブロックの温度を示す出力Tbt_actを生じる。図示の構成にあっては、さらに、バッテリブロック１熱モデル８０ａ７と、バッテリブロック２熱モデル８０ａ８と、温度コントローラ８０ａ９と、温度センサモデル８０ａ１０と、モデル修正器８０ａ１１とが設けられ、温度センサ７６ａの出力Tbt_actに応じて冷却装置９２の冷却能力を制御入力Uclによって制御し、実際のバッテリ温度Tbt_actを目標温度Tbt_cmd以下に制御が行われる。

バッテリブロック１，２熱モデルは、下式のように表わされる。

尚、式３−１１式の左辺において、第１項が放熱項、第２項が熱伝達項、第３項が発熱項、末尾の項が冷却項を示す。

温度センサ７６ａはブロック１に設置されているが、温度センサが設置されていない側のブロック２の実際の温度Tbt2_actを目標値Tbk_cmd以下に制御するための制御アルゴリズムは次式によって与えられる。

即ち、バッテリブロック１熱モデル８０ａ７は、次式によって表わされる。

温度センサモデル８０ａ１０は、次式によって表わされる。

モデル修正器８０ａ１１は、次式によって表わされる。

バッテリブロック２熱モデル８０ａ８は、次式によって表わされる。

温度制御コントローラ８０ａ９は、次式によって表わされる。

図２３に示す制御系のアルゴリズムにあっては、ブロック２には温度センサ７６ａが設置されていないため、式３−１９によるバッテリブロック２熱モデル８０ａ８を用いてその温度の推定値Tbt2_hatを算出し、その推定値に基づき、冷却装置９２への制御入力Uclを算出する。

このとき、式３−１９のバッテリブロック２熱モデル８０ａ８に用いる、ブロック１の温度は、大きな遅れを伴なう温度センサ出力Tbt1をそのまま用いるのではなく、バッテリブロック１熱モデル（式３−１５）を用いたブロック１の温度推定値Tbt1_hatを用いる。さらに、バッテリブロック１熱モデル８０ａ７は、その出力であるTbt1_hatを温度センサモデル８０ａ１０に入力することによって算出される温度センサ出力推定値Tbt1_smがセンサ出力Tbt1と一致するように（換言すれば、誤差が最小となるように）、修正値Ebtを変更することによって修正される。

ここで、式３−１９のバッテリブロック２熱モデル８０ａ８のTb1_hatの代わりに、温度センサ出力Tb1を直接用いた場合の温度制御のシミュレーション結果を図２４に示し、第４実施例のシミュレーション結果を図２５に示す。

図２４から明らかなように、同図に示した構成の場合、温度センサ７６ａの応答遅れの影響でブロック２の実際の温度Tbt2_actは大きなオーバシュートを生じており、このオーバシュートがさらに大きくなったり、連続的に生じると、バッテリ９０が損傷する恐れがある。一方、図２５に示した第４実施例の構成では、オーバシュートはわずかな状態に抑えられており、十分なバッテリの保護が実現されていることが分かる。

上記の如く、第４実施例に係るプラントの温度制御装置にあっては、バッテリ（プラント）９０の温度Tbtを示す出力を生じる温度センサ７６ａと、前記プラントの温度推定値Tcat_hatを算出するバッテリブロック１熱モデル、バッテリブロック２熱モデル（プラントモデル）８０ａ７，８０ａ８と、前記算出されたプラントの温度推定値を入力して前記温度センサの出力推定値Tbt_smを算出する温度センサモデル８０ａ１０と、前記算出されたプラントの温度推定値に基づいて前記プラントの温度を制御する温度制御コントローラ（プラント温度制御手段）８０ａ９とを備えると共に、前記温度センサの出力Tbtと前記算出された温度センサの出力推定値Tbt_smとの誤差Ebtが最小となるように、前記プラントモデルのパラメータを修正するモデル修正器（モデルパラメータ修正手段）８０ａ１１とを備える如く構成したので、温度センサ７６ａに大きな応答遅れがある場合にも、プラントモデルによる温度推定値の補正を精度良く行なうことができ、よって、例えば過度なオーバシュート状態を招くことなく、バッテリ（プラント）９０の温度を所望の値に制御することができる。また、プラントが充電可能なバッテリ９０である如く構成したので、上記した効果に加え、バッテリ温度が一時的にも高温になることがなく、よってバッテリ９０の性能が低下するのを防止することができる。

また、バッテリ９０がｍ（ｍ＝２）個のブロックに区画されてなり、プラントモデルがｍ個のブロックのそれぞれの温度推定値を算出するｍ個のブロック熱モデル（バッテリブロック１熱モデル、バッテリブロック２熱モデル）からなると共に、モデル修正器（モデルパラメータ修正手段）８０ａ１１は、少なくともｍ個のブロックの少なくともいずれか、より具体的には冷却水の流れにおいて上流側のブロック１に設置された温度センサ７６ａの出力に基づいてｍ個のブロック熱モデルのパラメータ（式３−１５，３−１９）をそれぞれ修正する如く構成したので、上記した効果に加え、バッテリ９０が大きな容積を持ち、その冷却状態にバラツキを生じるような場合にも、多くの温度センサを設置することなく、バッテリ９０の各部位の温度が一時的にも高温になるのを防止することができる。即ち、バッテリ９０の寿命を長くすることができる。尚、バッテリブロックの個数ｍを２個としたが、３個以上であっても良い。

また、温度制御コントローラ（プラント温度制御手段）８０ａ９は、ｍ個のブロックの内、温度センサが設置されていないブロック（ブロック２）のブロック熱モデル（バッテリブロック２熱モデル）によって算出された温度推定値Tbt2_hatに基づいてｍ個のブロックの温度をそれぞれ制御する如く構成したので、温度センサ７６ａの個数を確実に低減しつつ、上記した効果を得ることができる。

尚、上記において、制御則として簡易型スライディングモード制御を用いたが、それに代え、他のバックステッピング制御アルゴリズムを用いても良く、さらには適応制御やＰＩＤ制御などを用いても良い。

また、上記において可変リフト機構、可変位相機構あるいは可変圧縮比機構も、図示のものに限られるものではない。

この発明の第１実施例に係るプラントの制御装置を含む、内燃機関（エンジン）の制御装置を全体的に示す概略図である。 図１に示す内燃機関を動弁系を中心としてより具体的に示す、内燃機関の側面図である。 図１に示す可変位相機構を示す側面図である。 図３に示す可変位相機構の正面図である。 図３に示す可変位相機構の中の電磁ブレーキの構造を示す正面図である。 図１に示すＥＣＵが実行する制御の内の排気温度制御を示すブロック図である。 図６に示す構成で使用される制御入力Uslに対する点火時期補正量DIGと目標空燃比KCMDの特性を示すグラフである。 図６に示す構成のシミュレーション結果に示すグラフである。 図１に示すＥＣＵが実行する制御の内の排気温度制御の別の例を示すブロック図である。 図９に示す構成で使用される、ポート部の排気温Tex_hatのベース値Tex_baseの特性を示すグラフである。 図９に示す構成で使用される、ポート部の排気温Tex_hatのベース値Tex_baseの空燃比温度補正係数Kaf_texの特性を示すグラフである。 図９に示す構成を用いた場合のシミュレーション結果を示すグラフである。 第１実施例に係るプラントの温度制御装置の構成を示すブロック図である。 図１３に示す構成を用いた場合のシミュレーション結果を示すグラフである。 図１に示すＥＣＵの動作を示すフロー・チャートである。 図１５フロー・チャートの可変機構制御のサブ・ルーチン・フロー・チャートである。 図１５フロー・チャートの排気温度制御のサブ・ルーチン・フロー・チャートである。 図１５フロー・チャートの燃料制御のサブ・ルーチン・フロー・チャートである。 図１５フロー・チャートの点火制御のサブ・ルーチン・フロー・チャートである。 図１９の通常制御のサブ・ルーチン・フロー・チャートである。 この発明の第２実施例に係るプラントの温度制御装置の構成を示す、図１３と同様のブロック図である。 この発明の第３実施例に係るプラントの温度制御装置の構成を示す、図１３と同様のブロック図である。 この発明の第４実施例に係るプラントの温度制御装置の構成を示す、図１３と同様のブロック図である。 図２３に示す第４実施例の構成を用いない場合のシミュレーション結果を示すグラフである。 図２３に示す第４実施例の構成を用いた場合のシミュレーション結果を示すグラフである。

符号の説明

１０ エンジン（内燃機関）、３４ 排気系、４０ 可変リフト機構、４２ 可変位相機構、４４ 可変圧縮比機構、７６，７６ａ 温度センサ、８０ ＥＣＵ（電子制御ユニット、８０ａ ＣＰＵ、８０ａ１ ポート部排ガス温推定部、８０ａ２ 排気系熱モデル、８０ａ３ 触媒（ＣＡＴ）熱モデル、８０ａ４，８０ａ９ 温度制御コントローラ（プラント温度制御手段）、８０ａ５，８０ａ１０ 温度センサモデル，８０ａ６，８０ａ１１ モデル修正器（モデルパラメータ修正手段）、８０ａ７ バッテリブロック１熱モデル、８０ａ８ バッテリブロック２熱モデル、９０ バッテリ、９２ 冷却装置

Claims (6)

1. プラントの温度を示す出力を生じる温度センサと、前記プラントの温度推定値を算出するプラントモデルと、前記温度センサの応答遅れをモデル化した温度センサモデルに前記算出されたプラントの温度推定値を入力して前記温度センサの出力を推定する温度センサ出力値推定手段と、前記算出されたプラントの温度推定値に基づいて前記プラントの温度を制御するプラント温度制御手段とを備えると共に、前記温度センサの出力と前記推定された温度センサの出力との値の偏差の２乗値が最小となるように、前記プラントモデルのパラメータを修正するモデルパラメータ修正手段を備えたことを特徴とするプラントの温度制御装置。
2. 前記プラントが内燃機関の排気系であることを特徴とする請求項１記載のプラントの温度制御装置。
3. 前記プラントモデルが、前記排気系に配置された触媒装置の上流の排気系の温度を推定する排気系熱モデルと、前記触媒装置の温度推定値を算出する触媒熱モデルからなると共に、前記モデルパラメータ修正手段は、少なくとも前記温度センサの出力に基づいて前記触媒熱モデルのパラメータを修正することを特徴とする請求項２記載のプラントの温度制御装置。
4. 前記プラントが充電可能なバッテリであることを特徴とする請求項１記載のプラントの温度制御装置。
5. 前記バッテリがｍ（ｍ≧２）個のブロックに区画されてなり、前記プラントモデルが前記ｍ個のブロックのそれぞれの温度推定値を算出するｍ個のブロック熱モデルからなると共に、前記モデルパラメータ修正手段は、少なくとも前記ｍ個のブロックの少なくともいずれかに設置された前記温度センサの出力に基づいて前記ｍ個のブロック熱モデルのパラメータをそれぞれ修正することを特徴とする請求項４記載のプラントの温度制御装置。
6. 前記プラント温度制御手段は、前記ｍ個のブロックの内、前記温度センサが設置されていないブロックのブロック熱モデルによって算出された温度推定値に基づいて前記ｍ個のブロックの温度をそれぞれ制御することを特徴とする請求項５記載のプラントの温度制御装置。

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