JP4573679B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば車両に搭載される内燃機関の制御装置に関するものである。
従来、例えば車両に搭載される内燃機関では、排気ガス中のＮＯｘの量を低減するために、排気ガスの一部を吸気通路に還流して吸入空気に混合する排気ガス還流装置（ＥＧＲ制御装置）を備えたものが知られている（特許文献１、特許文献２、特許文献３）。排気ガス還流装置は、排気通路から吸気通路へ排気ガスの一部を還流させる排気ガス還流通路に、排気ガス還流量を調節する排気ガス還流制御弁（ＥＧＲ制御弁）を設けておき、そのＥＧＲ制御弁の開度をフィードバック制御及びＰＩＤ制御により調整して、吸入空気に混合する排気ガス量を調整するものである。このような排気ガス還流装置においては、フィードバック制御やＰＩＤ制御を実行するために、例えば特許文献２に示されるような排気圧マップ、比例項ゲインマップ、また、基本ＥＧＲ制御弁制御量、過給圧補正ＥＧＲ制御弁制御量のマップや、運転環境に関係する補正のための冷却水温度補正、大気圧補正、吸気温補正などの値もしくは補正係数を各種のマップあるいはテーブルにより設定している。
特開平１０−２９９５８０号公報 特開２０００−２９１４９３号公報 特開２００１−２１４７３１号公報
ところが、このような構成のものであると、排気ガス還流制御弁の制御量を設定するために、少なくとも上記したようにマップが必要になる。しかも、必要なマップそれぞれは、内燃機関の運転状態に対応して補正値あるいは補正係数を設定する必要がある。つまり、マップは、例えば低負荷低回転運転状態、中負荷高回転運転状態と言った運転状態毎に設定しなければ、排気ガス還流制御弁を制御する制御値に運転状態を反映することが困難になる。その上、排気ガス還流制御弁の制御精度ひいては還流率を高くするためには、運転状態を細分化してマップを作成する必要があった。このように細分化された運転状態に対応して、上記したようなそれぞれのマップを作成すると、個々のマップの作成及び全てのマップ作成に多くの工数がかかることになった。
本発明は、以上のような不具合を解消するためになされたものである。
すなわち、本発明の内燃機関の制御装置は、制御対象としての内燃機関の構成要素を、その構成要素を含む制御対象系の数学モデルを用いて制御する内燃機関の制御装置であって、構成要素の制御に関する制御目標値から構成要素を制御値により制御した場合の制御結果値を減じて得られる偏差を積分する積分手段と、積分手段からの積分値と数学モデルにより得られる状態量とに基づいて構成要素の制御値を制御する制御値制御手段とを備えてなり、制御値制御手段が、数学モデルにより得られる状態量をその評価関数が最小となるように構成要素の制御値を制御する安定化部と、構成要素の制御に関する制御目標値を数学モデルの伝達関数に基づいて最適化して構成要素の制御値を制御する目標値最適化部と、積分手段からの積分値を相殺する数学モデルの状態量に基づく追従遅れ値により構成要素の制御値を制御する追従遅れ相殺部と、追従遅れ相殺部からの追従遅れ値と積分値との偏差に基づいて前記評価関数を最小にして得るモデル化誤差相殺値により構成要素の制御値を制御するモデル化誤差相殺部とを備えてなり、積分手段は、構成要素の制御値が上限値以上及び下限値以下である場合に前記制御目標値から前記制御結果値を減じて得られる偏差の積分を中止し、積分を中止している間に構成要素の制御に関する制御目標値が変化して、構成要素の制御値が上限値以上の状態を維持している間に前記制御目標値から前記制御結果値を減じて得られる偏差が負の値となる場合と、構成要素の制御値が下限値以下の状態を維持している間に前記制御目標値から前記制御結果値を減じて得られる偏差が正の値となる場合とに中止した時の積分値から積分を開始することを特徴とする。
内燃機関の構成要素としては、アイドル回転数を制御するために吸気系のスロットルバルブを迂回するバイパス通路に設けられるＩＳＣバルブ、排気系から吸気系へ排気ガスの一部を還流させる排気ガス還流通路に設けられて排気ガス還流量を調節する排気ガス還流制御弁などが挙げられる。
構成要素の制御に関する制御目標値は、構成要素を制御するに際して、構成要素に対して直接または間接的に目標値となるものを含むものである。すなわち、直接に目標値となるものとしては、構成要素を制御するための駆動信号などの制御値と同一の単位を有するものであり、また間接的に制御目標値となるものとしては、例えば構成要素が制御された結果変化する、例えば排気ガスの還流量、アイドル回転数などと同一の単位を有するものが挙げられる。
このような構成であれば、制御値制御手段が制御対象系の数学モデルにより得られる状態量と構成要素の制御に関する制御目標値からの制御結果値のズレを示す偏差の積分値とに基づいて、制御のための変数を設定するマップやテーブルなどを使用せずに内燃機関の構成要素の制御値を制御する。そして、積分手段が、上限値以上及び下限値以下である場合に偏差の積分を中止し、積分を中止している間に構成要素の制御に関する制御目標値が変化して、構成要素の制御値が上限値以上の状態を維持している間に偏差が負の値となる場合と、構成要素の制御値が下限値以下の状態を維持している間に偏差が正の値となる場合とに中止した時の積分値から積分を開始するので、構成要素の制御に関する制御目標値が変化した際に、積分値を構成要素の制御値に遅延なく反映させることが可能になる。また、数学モデルの状態量に基づいて構成要素の制御値を制御するので、運転状態に応じてマップやテーブルなどであらかじめ設定する必要がなく、適合に係る工数を大幅に削減することが可能になる。
また、制御値制御手段が、数学モデルにより得られる状態量をその評価関数が最小となるように構成要素の制御値を制御する安定化部と、構成要素の制御に関する制御目標値を数学モデルの伝達関数に基づいて最適化して構成要素の制御値を制御する目標値最適化部と、積分手段からの積分値を相殺する数学モデルの状態量に基づく追従遅れ値により構成要素の制御値を制御する追従遅れ相殺部と、追従遅れ相殺部からの追従遅れ値と積分値との偏差に基づく評価関数を最小にして得るモデル化誤差相殺値により構成要素の制御値を制御するモデル化誤差相殺部とを備えてなるものであるので、制御結果値の制御目標値に対する追従性を向上させることができる。
以上の構成において、具体的には、構成要素が内燃機関の排気系と吸気系とを連通する排気ガス還流管路に設ける還流制御弁であり、制御結果値が排気ガス還流率であるものが挙げられる。このように、構成要素が排気ガスの還流制御弁である場合、排気ガス還流制御における応答性を向上させることができ、ひいては内燃機関の燃焼効率を向上させることができる。
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
すなわち、本発明の内燃機関の制御方法は、構成要素の制御値が上限値以上及び下限値以下である場合に偏差の積分を中止し、構成要素の制御に関する制御目標値が変化した場合に中止した時の積分値から積分を開始することにより、積分値を制御値に遅延なく反映させることができる。
しかも、数学モデルの状態量に基づいて構成要素の制御値を制御するので、運転状態に応じて制御値を補正するための補正値をマップやテーブルなどであらかじめ設定する必要がなく、適合に係る工数を大幅に削減することができる。
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１に概略的に示したエンジン１は、自動車用の多気筒例えば４気筒の燃料噴射式のもので、各気筒に吸入空気を導く吸気系２と、各気筒内の燃焼ガスや未燃焼ガスを外部に導く排気系３とを備えている。また、このエンジン１にあっては、吸入空気に排気ガスの所定量を混合するために、吸気系２と排気系３とを選択的に連通する排気ガス還流通路４が設けてある。この排気ガス還流通路４には、吸気系２に還流する排気ガスの流量すなわち排気ガス還流量を制御するための排気ガス還流制御弁５が設けてある。このエンジン１は、例えば燃料噴射式のもので、吸気管圧力とエンジン回転数とに基づいて燃料噴射量の基本量を設定し、その基本量をエンジン温度（エンジン冷却水温）や要求量などに応じて補正するとともに、排気ガス中の酸素濃度に基づいて検出される空燃比に応じて補正して燃料噴射量を設定するものである。
この排気ガス還流制御弁５は、例えば駆動電圧のデューティー比を制御することにより、その開度が制御される型式ものである。そして、この排気ガス還流制御弁５を開閉制御することにより、排気ガスの一部を吸気系２に還流するものである。なお、エンジン１がクランキングしている状態、エンジン回転数が所定の回転数より低い状態、エンジン１の冷却水温度が過剰に高い状態及び過剰に低い状態などでは、排気ガスの還流を停止するものである。
この排気ガス還流制御弁５を含むエンジンの運転状態を制御する制御装置６は、後述するそれぞれの制御プログラムを実行するマイクロプロセッサ６ａと、制御プログラムを格納するとともに制御プログラムを実行するのに必要な各種のデータを記憶するＲＯＭ及びＲＡＭからなるメモリ６ｂと、エンジン１の運転状態を検出するための各種のセンサ７（図１に一括して示す）などからの信号を受け付ける入力インターフェース６ｃと、燃料を噴射するための燃料噴射弁や点火プラグなどに信号を出力する出力インターフェース６ｄとを具備してなるマイクロコンピュータシステムを主体に構成されている。エンジン１の運転状態を制御するために、吸気管圧力、排気圧力、エンジン回転数、エンジン温度（冷却水温度）、吸気・排気温度、排気ガス中の空燃比などをそれぞれの事項に対応するセンサ７により検出する構成であるが、これらの構成については当該分野でよく知られたものを適用するものであってよい。これに加えて、この制御装置６は、出力インターフェース６ｄから排気ガス還流制御弁５に、以下に説明するようにして生成される開度に対応する制御値の駆動信号を出力する。
制御装置６は、燃料噴射量を制御するための燃料制御プログラムとともに、排気ガス還流制御弁５を制御するために、制御対象系である排気ガス還流制御弁５を有する排気ガス還流通路系８の数学モデルを含む制御プログラムを実行するものである。この排気ガス還流制御のための制御プログラムは、実行されることによって、制御装置１を、積分手段１１、制御値制御手段１２、比較手段１３及び還流率推定手段１４（図２に示す）として機能させるものである。なお、排気ガス還流制御弁５を制御するに際しては、制御目標値を設定しておくものである。この制御目標値は、排気ガス還流制御弁５を制御することにより吸気系２に還流する排気ガスの流量を制御する場合に、排気ガス流量を制御したことにより変化する制御結果値である排気ガスの還流率に対応するものである。つまり、制御目標値は、排気ガス還流制御弁５の制御に関するもので、排気ガス還流制御弁５の開度を直接規定する制御目標値ではなく、排気ガス還流制御弁５の開度を制御した結果変化する排気ガスの還流率に対応させて設定するものである。
数学モデルは、排気ガス還流通路系８に関する知識を制御理論に対応する一定の型式により表したもので、同定実験により作成する。同定実験は、様々な周波数成分からなる２値信号（Ｍ系列）からなるデューティー信号を排気ガス還流制御弁５の制御信号として排気ガス還流制御弁５を駆動し、その制御信号を同定する制御系つまり排気ガス還流通路系８の入力信号として、観測により得られる制御結果である排気ガスの還流率を制御系の出力信号として行うものである。そして、同定実験により得られた数学モデルの状態方程式及び出力方程式（式（１）及び式（２））に基づいて、制御装置６を制御値制御手段１２として機能させるものである。なお、数学モデルを作成する場合、使用頻度の高いエンジン１の運転領域において運転状態の線形変化の見込める部分を使用するものである。
Figure 0004573679
 なお、上記Ｘは状態量、ｕは入力信号、ｙは出力信号（制御値）、Ａ，Ｂ，Ｃは同定実験により求めた係数である。
制御装置１が備える積分手段１１、制御値制御手段１２、比較手段１３及び還流率推定手段１４の各機能について説明する。
まず積分手段１１は、エンジン１の運転状態に応じて推定された排気ガスの還流率を、加減算器１５により制御目標値から減じて得られる制御目標値との偏差を積分するものである。この積分手段１１は、後述する比較手段１３からの指令により、排気ガス還流制御弁５の制御値が上限値以上及び下限値以下である場合に偏差の積分を中止し、その間に制御目標値が変化した場合に中止した時の積分値から積分を開始するものである。そして、積分を中止した場合は、積分手段１１はその最終の積分値を保持し、制御目標値が変更されることによって、積分を再開する場合は保持したその最終の積分値から積分を再開するようにプログラミングしてある。この場合、積分を中止している間に排気ガス還流制御弁５の制御に関する制御目標値が変化して、排気ガス還流制御弁５の制御値が上限値以上の状態を維持している間に偏差が負の値となる場合と、排気ガス還流制御弁５の制御値が下限値以下の状態を維持している間に偏差が正の値となる場合とに中止した時の積分値から積分を開始するように構成してある。
排気ガス還流制御弁５の制御値を制御する制御値制御手段１２は、制御プログラムを実行することにより数学モデルにより得られる状態量と積分手段１１からの積分値とに基づいて排気ガス還流制御弁５の制御値を制御し、その結果として排気ガスの還流率を制御するものである。また、制御値制御手段１２は、オブザーバ１２ａと安定化部１２ｂと目標値最適化部１２ｃと追従遅れ相殺部１２ｄとモデル化誤差相殺部１２ｅとを備えてなり、数学モデルにより状態量を予測し、その予測した状態量に基づいて安定で、かつ誤差などの少ない排気ガス還流制御弁５の制御値を制御するものである。
具体的には、オブザーバ１２ａは、数学モデルにより得られる状態量から排気ガス還流制御弁５の制御量を推定して、推定した制御量を安定化部１２ｂ及び追従遅れ相殺部１２ｄにフィードバックするものである。このオブザーバ１２ａにおいては、同定により得る数学モデルにおいて、モデル化できないモデル化誤差やパラメータ変動などの外乱を排気ガス還流通路系８の一部として推定し、推定した外乱を制御的に相殺して吸収するように構成されている。
安定化部１２ｂは、オブザーバ１２ａによって推定される状態量をフィードバックして、そのフィードバックした状態量と排気ガス還流制御弁５の制御値との二乗和である式（３）の評価関数を最小化するようにして、状態量のフィードバックゲインＦ0（式（４））を演算して排気ガス還流制御弁５の制御値を補正する。
Figure 0004573679
 ただし、ＱとＲとは、状態量Ｘと制御値それぞれの重みである。また、Ｐは次式のリカッチ方程式の解である。
Ｐ・Ａ＋ＡT・Ｐ−Ｐ・Ｂ・Ｒ−1・ＢT・Ｐ＋Ｑ＝０
目標最適化部１２ｃは、制御目標値を最適化するゲインすなわちフィードフォワード項Ｈ0を、状態方程式をラプラス変換することにより得られる伝達関数（式（５））に乗じて、式（５）の周波数が０である場合にゲインを１とするように、フィードフォワード項Ｈ0を設定している（式（６））。
Ｈ0・Ｃ（ｓ・Ｉ−Ａ−Ｂ・Ｆ0）−1Ｂ・Ｆ0 （５）
Ｈ0＝［−Ｃ・（Ａ＋Ｂ・Ｆ0）−1］−1 （６）
追従遅れ相殺部１２ｄは、モデル化誤差がないと仮定した場合に、制御目標値と排気ガス還流制御弁５の制御値との偏差を、状態量Ｘを用いて式（７）に示すように表すことができ、この追従遅れ相殺部１２ｄからの積分値を積分手段１１からの積分値を相殺するように追従遅れ値Ｆ1を設定するものである。
Ｆ1＝−Ｃ（Ａ＋Ｂ・Ｆ0）−1Ｘ （７）
モデル化誤差相殺部１２ｅは、追従遅れ相殺部１２ｄからの追従遅れ値と積分値の最終収束値との偏差に基づいて得られる上記評価関数を最小にしてモデル化誤差相殺値を設定するものである。このモデル化誤差相殺部１２ｅでは、モデル化誤差相殺値を得るために、フィードバックゲインＧを式（８）により設定するものである。
Ｇ＝−Ｒ−1（Ｃ（Ａ＋ＢＦ0）Ｂ）TＷ （８）
ただし、Ｗは重みである。
比較手段１３は、設定された上限値及び下限値と、排気ガス還流制御弁５の制御値とを比較し、制御値が上限値以上となった場合、及び下限値以下となった場合に、積分手段１１に対して積分を中止させ、積分を中止している間に排気ガス還流制御弁５の制御に関する制御目標値が変化して、排気ガス還流制御弁５の制御値が上限値以上の状態を維持している間に偏差が負の値となる場合と、排気ガス還流制御弁５の制御値が下限値以下の状態を維持している間に偏差が正の値となる場合とに、積分手段１１に対して積分を中止した時の積分値から積分を開始させるものである。上限値は、例えば排気ガス還流制御弁５の開度に応じた還流率が制御目標値に達して排気ガス還流制御弁５が１００％開いた状態の値に設定し、下限値は、排気ガス還流制御弁５が閉じた状態であるその開度が０％である値に設定する。
還流率推定手段１４は、吸気管圧力に基づいて算出される吸入空気量、排気管路径、１気筒当たりの排気量及びエンジン回転数に基づいて算出される排気ガス流量、吸気温度、排気ガス温度などに基づいて排気ガスの還流率を推定するものである。
このような制御値制御手段１２は、積分手段１１をも含めて、２自由度最適制御の制御システムとして機能するもので、積分手段１１からの積分値と数学モデルにより得られる状態量Ｘとに基づいて排気ガス還流制御弁５の制御値を制御するものである。そして、制御値を制御するに際して制御値を補正するためのマップやテーブルなどが不要であり、したがってそのようなマップなどにおいて要する定数適合にかかる時間を不要にするものである。
以上の構成において、エンジン１を始動すると、制御プログラムが所定時間毎に繰り返し実行されるもので、まず制御装置６においてその時の運転状態に応じて制御目標値が設定される。エンジン１の運転状態は、吸気管圧力、エンジン回転数、エンジン温度（エンジン冷却水温度など）などに基づいて検出するものである。エンジン１の始動後において、例えばエンジン１の温度、具体的には冷却水温度が所定温度を上回るまでは排気ガス還流制御弁５は閉じられている。そして、冷却水温度が所定温度を上回ると、制御目標値は排気ガス還流制御弁５が開く傾向の値に設定され、排気ガスの還流量が最適な量となるように制御する。例えば、暖機運転が完了して、空燃比が理論空燃比近傍に制御されている運転状態では、ＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量が減少するように、制御目標値は最大の値に設定される。
図３から図５を参照して、積分手段１１の積分の中止及び再開の動作について説明する。
制御目標値を設定した後、排気ガスの還流率を還流率推定手段１４により推定するものであるが、始動後の排気ガス還流制御弁５が閉じている状態では還流率はほぼ０である。この場合に、制御目標値が最大値に設定されると、制御目標値から還流率を減算した場合、その偏差は正の値となる。すなわち、制御目標値と還流率とが加減算器１５に入力されて加減算され、その演算結果が積分手段１１に入力される。積分手段１１は、積分中止条件つまり排気ガス還流制御弁５の制御値が下限値以下であっても、偏差が正の値つまり制御目標値が還流率を上回っている状態であるので入力された偏差を積分する（ステップＳ１）。この場合、偏差が正の値であるので、積分値は、図５における期間Ｐ１にあって、時間の経過とともに増加し、これに伴って制御値が増加するとともに、制御値が増加して排気ガス還流制御弁５の開度が大きくなるにしたがって還流率も増加する。
積分手段１１において積分が開始されると、制御値制御手段１２が作動して、数学モデルにより状態量Ｘが演算されて、排気ガス還流制御弁５の制御値が設定される。この場合、制御値は、エンジン１の運転状態に対応して設定されるマップなどを検索するものではないので、制御値を迅速に設定することができる。また、制御目標値を目標値最適化部１２ｃにより最適化するとともに数学モデルにおける状態量Ｘを安定化部１２ｂにより安定化させることにより、数学モデルの安定性を高くしている。しかも、追従遅れ相殺部１２ｄにより状態量Ｘをフィードバックして追従遅れによる影響を相殺し、モデル化誤差相殺部１２ｅにおいてモデル化における誤差を補償するとともに、モデル化に際して記述できなかったモデル化誤差やパラメータ変動などをオブザーバ１２ａにより吸収しているので、数学モデルのモデル化精度が高く、状態量Ｘの演算精度を向上させることができる。また、数学モデルによる状態量Ｘを用いて運転状態を推定しているので、ＮＯｘの増加を効率よく抑制することができる。
そして、制御が進み、排気ガス還流制御弁５の制御値が上限値以上か否かを判断する（ステップＳ２）。この判断は、実質的に比較手段１３の機能であり、制御値が上限値以上である場合に比較手段１３は積分手段１１の積分動作を中止させる（ステップＳ３）。積分手段１１は、比較手段１３から積分中止の指令を受けると、その時点の最終の積分値を保持した状態で偏差の積分を一時中止する（図５の期間Ｐ２）。このように積分を中止することにより、制御値はその中止時点の値に保持され、排気ガス還流制御弁５は全開した状態を保持し、よって還流率についても中止時点の率、すなわちほぼ制御目標値となった状態に保持される。
なお、図５に二点鎖線で示すように、従来の構成にあっては、制御値が上限値以上となった状態においても制御目標値が変更されるまで積分が継続され、積分値は大きな値を取るものとなる。この場合に、積分値が増加しても、制御値自体は上限値に達しているので、積分値の増加に応じて増加しても、排気ガス還流制御弁の開度は変化しないものである。
ステップＳ３において、排気ガス還流制御弁５の制御値が上限値以上でないと判定した場合は、ステップＳ４において、制御値が下限値以下であるか否かを判定し、以下の場合はステップＳ３（積分の中止及び積分値の保持）に進み、下限値以下でない場合は積分を継続する（ステップＳ５）。
以上のようにして、積分手段１１による偏差の積分を中止している状態において、エンジン１の運転状態が加速などにより例えば高負荷運転状態に変化して、エンジン出力を増大するために排気ガスの還流量を減じるように制御目標値を例えば０に変更したとする。この場合、偏差の積分の中止は、制御値が上限値以上となった状態で行われているので、このような積分の中止状態において制御目標値が小さくなるように変更されると、還流率は制御目標値の変更前とほぼ同じであるので、還流率が制御目標値を上回る状態となる。（ステップＳ１１において「Ｙｅｓ」の判定）それゆえ、変更された制御目標値からこの時点の還流率を減算した偏差は負の値となる（ステップＳ１２において「Ｙｅｓ」の判定）。
このように、積分を中止している間で、排気ガス還流制御弁５の制御値が上限値以上の状態を維持している間において、制御目標値を変更することにより偏差が負の値となるので、比較手段１３は積分手段１１に対して積分動作の開始を指令する（ステップＳ１３）。この場合に、積分動作を再開する際の初期値は、積分手段１１が積分を中止した時に保持した積分値である。そして、積分動作の再開後に積分手段１１が出力する積分値は、偏差が負の値であるので、中止時に保持した積分値から偏差に応じた積分値を減じた値となる。
したがって、排気ガス還流制御弁５の制御値は上限値から減少し、排気ガス還流制御弁５は制御されて還流率が制御目標値に至るまで閉じられる（図５の期間Ｐ３）。この結果、排気ガスの還流率は排気ガス還流制御弁５の開度に応じて減少し、制御目標値に近似するものとなる。一方、ステップＳ１１において、積分中止中で、かつ制御値が上限値以上でないと判定した場合は、積分中止中で、かつ制御値が下限値以下であるか否かを判定し（ステップＳ１４）、判定結果が「Ｎｏ」である場合には積分を中止していない状態であるので、積分を継続する（ステップＳ１５）。
そして、積分手段１１が偏差の積分を再開した後、排気ガス還流制御弁５の制御値が下限値以下になった場合（ステップＳ４において「Ｙｅｓ」）には、上限値以上になった場合と同じに、積分手段１１による偏差の積分が中止され、その時点の最終の積分値を保持するものである（ステップＳ３、図５の期間Ｐ４）。
この後、再度制御目標値が変更されると、還流率は積分を中止した時点の値を維持しているので、ステップＳ１４において、判定結果が「Ｙｅｓ」となり、制御目標値から還流率を減じた偏差が正の値であり（ステップＳ１６において「Ｙｅｓ」の判定）、積分を開始する（図５の期間Ｐ５）。この場合、偏差が正の値であるので、積分値が増加し、制御値は増加する方向に制御される。これにより、排気ガス還流制御弁５は、還流率が制御目標値になるように開かれ、吸気系２に還流される排気ガスが増加し、還流率が増加する。なお、積分を中止している状態で制御目標値を変更しても、制御値が上限値以上の場合で偏差が正の値でない場合、及び制御値が下限値以下の場合で偏差が負の値でない場合は、積分の中止状態を継続する（ステップＳ１７）。
したがって、制御目標値が変更された場合に、積分値を迅速に排気ガス還流制御弁５の制御値に反映させることができ、図５に一点鎖線で示す従来に比較して、排気ガスの還流率を速やかに制御目標値に制御することができる。この結果、運転状態が変化し制御目標値が変更された場合でも、燃焼を遅延なく良好な状態に維持してエンジン１を所望に運転状態にすることができ、排気ガス還流制御弁５の制御が遅延することによるＮＯｘの排出量の増加を確実に防止することができる。
同様にして、排気ガス還流制御弁５の制御値が、下限値以下で維持されている間に制御目標値がそれまでの制御目標値より高い値に変更された場合、制御目標値と還流率との偏差が正の値となるので積分は加算処理となる。この場合にあっても上述の場合と同じく、積分が中止された時点で積分値は保持されているので、積分を中止しないで制御目標値が変更されるまで積分を実行した場合に比較して、積分値が低い値から積分を再開することになる。それゆえ、制御目標値が変更された場合に、積分値を迅速に排気ガス還流制御弁５の制御値に反映させることができ、実際の排気ガスの還流率を速やかに制御目標値に制御することができる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
本発明の実施形態の概略構成を示す構成説明図。 同実施形態の制御装置の機能を説明するブロック図。 同実施形態の制御手順を示すフローチャート。 同実施形態の制御手順を示すフローチャート。 同実施形態の作用説明図。
符号の説明
１…エンジン
２…吸気系
３…排気系
４…排気ガス還流通路
５…排気ガス還流制御弁
６…制御装置
１１…積分手段
１２…制御値制御手段
１２ｂ…安定化部
１２ｃ…目標値最適化部
１２ｄ…追従遅れ相殺部
１２ｅ…モデル化誤差相殺部

Claims (2)

  1. 制御対象としての内燃機関の構成要素を、その構成要素を含む制御対象系の数学モデルを用いて制御する内燃機関の制御装置であって、
    構成要素の制御に関する制御目標値から構成要素を制御値により制御した場合の制御結果値を減じて得られる偏差を積分する積分手段と、
    積分手段からの積分値と数学モデルにより得られる状態量とに基づいて構成要素の制御値を制御する制御値制御手段とを備えてなり、
    制御値制御手段が、数学モデルにより得られる状態量と構成要素の制御値とに基づく評価関数が最小となるように構成要素の制御値を制御する安定化部と、
    構成要素の制御に関する制御目標値を数学モデルの伝達関数に基づいて最適化して構成要素の制御値を制御する目標値最適化部と、
    積分手段からの積分値を相殺する数学モデルの状態量に基づく追従遅れ値により構成要素の制御値を制御する追従遅れ相殺部と、
    追従遅れ相殺部からの追従遅れ値と積分値との偏差に基づいて前記評価関数を最小にして得るモデル化誤差相殺値により構成要素の制御値を制御するモデル化誤差相殺部とを備えてなり、
    積分手段は、構成要素の制御値が上限値以上及び下限値以下である場合に前記制御目標値から前記制御結果値を減じて得られる偏差の積分を中止し、積分を中止している間に構成要素の制御に関する制御目標値が変化して、構成要素の制御値が上限値以上の状態を維持している間に前記制御目標値から前記制御結果値を減じて得られる偏差が負の値となる場合と、構成要素の制御値が下限値以下の状態を維持している間に前記制御目標値から前記制御結果値を減じて得られる偏差が正の値となる場合とに中止した時の積分値から積分を開始する内燃機関の制御装置。
  2. 構成要素が内燃機関の排気系と吸気系とを連通する排気ガス還流管路に設ける還流制御弁であり、制御結果値が排気ガス還流率である請求項１記載の内燃機関の制御装置。
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