JP5093408B1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、制御対象（５０，６０，３３）を具備する内燃機関に適用され、制御対象からの出力である制御出力がその目標値である目標制御出力に一致するように制御対象の動作状態を制御する制御装置に関する。本発明では、一定期間、参照機関状態パラメータ（Ｑ）が一定の値に維持され、一定期間が経過したときに参照機関状態パラメータが変化することが予測されたときに、一定期間、参照機関状態パラメータの変化がないものとして一定期間が経過した時点における出力制約条件を満たす一次予測制御出力または二次予測制御出力が先読み予測制御出力として算出され、先読み予測制御出力に基づいて目標制御出力設定機構の機能を実行するロジックである目標制御出力設定ロジックが修正される。
【選択図】図８

Description

本発明は内燃機関の制御装置に関する。
特許文献１に、半導体ウエハが搭載される加熱盤の温度を制御する温度制御装置が記載されている。この温度制御装置では、加熱盤がヒータによって加熱され、その結果、加熱盤状に搭載された半導体ウエハが加熱される。そして、この温度制御装置は、加熱盤の温度が目標温度になるようにヒータの加熱動作を制御する。
ところで、特許文献１に記載の温度制御装置において、加熱盤が外乱の影響を受けると、加熱盤の温度が目標温度（以下この目標温度を「初期目標温度」という）を越えて高くなったり低くなったりすることがある。ここで、加熱盤の温度が初期目標温度を越えて高くなろうとしたときに、一時的に加熱盤の目標温度が初期目標温度よりも低くされれば、ヒータから加熱盤に与えられる熱量が少なくされることから、加熱盤の温度が初期目標温度を越えて高くなることが抑制される。逆に、加熱盤の温度が初期目標温度を越えて低くなろうとしたときに、一時的に加熱盤の目標温度が初期目標温度よりも高くされれば、ヒータから加熱盤に与えられる熱量が多くされることから、加熱盤の温度が初期目標温度を越えて低くなることが抑制される。したがって、加熱盤が外乱の影響を受けたときに加熱盤の目標温度が初期目標温度に維持されていると生じるであろう加熱盤の温度変化とは逆位相で加熱盤の目標温度が変化せしめられれば、加熱盤が外乱の影響を受けたとしても、加熱盤の温度が初期目標温度に維持されることになる。
そこで、特許文献１に記載の装置では、加熱盤の温度を初期目標温度に制御している状態で加熱盤に強制的に外乱が与えられ、このときの加熱盤の温度変化パターンが計測される。そして、ここで計測された温度変化パターンとは逆位相の温度変化パターンが加熱盤が上記外乱（つまり、加熱盤の温度変化パターンを計測するために加熱盤に強制的に与えられた外乱）の影響を受けたときの加熱盤の目標温度変更パターンとして取得される。そして、加熱盤が上記外乱と同じ外乱の影響を受けたときに、上記取得された目標温度変更パターンに従って加熱盤の目標温度を変化させ、加熱盤の温度を初期目標温度に維持するようにしている。
つまり、特許文献１には、加熱盤が外乱の影響を受けたときに加熱盤の温度変化パターンを予測し、この予測した温度変化パターンに応じて加熱盤の目標温度を変更することによって加熱盤の温度を初期目標温度に維持するという考え方が示唆されている。
特開２００５−２７６１６９号公報
ところで、内燃機関の制御対象の制御出力（たとえば、いわゆる過給機によって制御される過給圧や、いわゆる排気再循環装置によって制御される再循環排気ガス量など）がその目標値である目標制御出力に一致するように制御対象の動作状態を制御する場合に、制御出力がそれに課せられた制約条件を満たすように、あるいは、制御対象への制御入力（たとえば、過給機に入力される操作量や、排気再循環装置に入力される操作量）がそれに課された制約条件を満たすように目標制御出力を修正し、この修正された目標制御出力を最終的な目標制御出力に設定し、この設定された最終的な目標制御出力に従って制御対象を制御するという考え方がある。そして、この考え方では、制御出力や制御入力がそれらに課された制約条件を満たすか否かの判断が将来の制御出力や制御入力の予測値に基づいて行われる。
ところで、こうした将来の制御出力や制御入力の予測値の算出や初期の目標制御出力の修正を含む目標制御出力の設定には、制御対象の動作特性や制御対象の制御出力特性を考慮して構築されたロジック（以下このロジックを「目標制御出力設定ロジック」という）が用いられる。そして、こうした目標制御出力設定ロジックは、所期の動作特性を備えた制御対象に基づいて構築される。したがって、制御対象の長期にわたる使用によって制御対象の動作特性や制御出力の制御出力特性に変化が生じた場合、目標制御出力設定ロジックによって算出される将来の制御出力や制御入力の予測値が正確ではない可能性がある。この場合、そのときの制御対象の動作特性や制御対象の制御出力特性に応じて目標制御出力設定ロジックを修正することが好ましい。
ところで、目標制御出力設定ロジックの修正に、当該目標制御出力設定ロジックによって算出される一定期間将来の制御出力や制御入力の予測値を利用するという考え方がある。ここで、初期の目標制御出力（つまり、上述したように制約条件を満たすように修正される前の目標制御出力）が内燃機関の状態に関するパラメータ（以下このパラメータを「機関状態パラメータ」という）に基づいて設定されるようになっている場合、目標制御出力設定ロジックは、機関状態パラメータを用いて将来の制御出力や制御入力の予測値を算出するような構成になっている。一方、上記一定期間に機関状態パラメータが変化したときには設定される目標制御出力も変わるし、目標制御出力に応じて一定期間将来の制御出力や制御入力も変わる。このため、上記目標制御出力設定ロジックを用いて一定期間将来の制御出力や制御入力の予測値を算出する場合、上記一定期間における機関状態パラメータの変化が考慮されなければならない。しかしながら、こうした機関状態パラメータの変化を考慮した将来の制御出力や制御入力の予測値の算出に要する演算負荷は大きい。
つまり、初期の目標制御出力が機関状態パラメータに基づいて設定されるようになっている場合、目標制御出力設定ロジックの修正に用いられる一定期間将来の制御出力や制御入力の予測値の算出には、その一定期間における機関状態パラメータの変化が考慮されなければならないが、こうした機関状態パラメータの変化を考慮した将来の制御出力や制御入力の予測値の算出に要する演算負荷は大きく、ひいては、目標制御出力設定ロジックの修正に要する演算負荷も大きいのである。
本願の発明の目的は、目標制御出力設定ロジックを小さい演算負荷で修正することにある。
本願の発明は、制御対象を具備する内燃機関に適用され、前記制御対象からの出力である制御出力がその目標値である目標制御出力に一致するように制御対象の動作状態を制御する制御装置に関する。
そして、本発明の制御装置は、目標制御出力設定機構を具備する。そして、目標制御出力を設定するための基準として用いられる制御出力を基準制御出力と称し、内燃機関の状態に関するパラメータを機関状態パラメータと称し、基準制御出力を設定するために参照される機関状態パラメータを参照機関状態パラメータと称したとき、本発明の目標制御出力設定機構は、参照機関状態パラメータに基づいて設定される基準制御出力を目標制御出力として制御対象の動作状態が制御されたとした場合の制御出力の予測値を一次予測制御出力として算出する機能と、前記一次予測制御出力がそれに関する制約条件である出力制約条件を満たしているときには前記基準制御出力を目標制御出力に設定し、前記一次予測制御出力が前記出力制約条件を満たしていないときには前記基準制御出力を修正して一次修正基準制御出力を算出し、該一次修正基準制御出力を目標制御出力として制御対象の動作状態が制御されたとした場合の制御出力の予測値を二次予測制御出力として算出する機能と、前記二次予測制御出力が算出された場合に該二次予測制御出力が前記出力制約条件を満たしているときには前記一次修正基準制御出力を目標制御出力に設定し、前記二次予測制御出力が前記出力制約条件を満たしていないときには前記一次修正基準制御出力を修正して新たな一次修正基準制御出力を算出し、該算出された新たな一次修正基準制御出力を目標制御出力として制御対象の動作状態が制御されたとした場合の制御出力の予測値を新たな二次予測制御出力として算出する機能と、前記新たな二次予測制御出力が算出された場合に該新たな二次予測制御出力が前記出力制約条件を満たすまで前記一次修正基準制御出力の修正による新たな一次修正基準制御出力の算出と新たな一次修正基準制御出力を目標制御出力として制御対象の動作状態が制御されたとした場合の新たな二次予測制御出力の算出とを繰り返し実行する機能と、を備える。
そして、本発明の制御装置は、一定期間、前記参照機関状態パラメータが一定の値に維持され、前記一定期間が経過したときに該参照機関状態パラメータが変化することが予測されたときに、前記一定期間、前記参照機関状態パラメータの変化がないものとして前記一定期間が経過した時点における前記出力制約条件を満たす一次予測制御出力または二次予測制御出力を先読み予測制御出力として算出し、該先読み予測制御出力に基づいて前記目標制御出力設定機構の前記機能を実行するロジックである目標制御出力設定ロジックを修正するようになっている。
なお、本発明の目標制御出力設定ロジックは、上述した機能を実行するロジックであれば如何なるロジックでもよく、この目標制御出力設定ロジックとして、たとえば、後述する実施形態の目標値設定ロジックを採用することができる。
上記発明には、目標制御出力設定ロジックの修正に必要な先読み予測制御出力を小さい演算負荷で算出することができ、ひいては、目標制御出力設定ロジックを小さい演算負荷で修正することができるという利点がある。すなわち、現時点から一定期間だけ将来の制御出力の予測値を算出する場合、参照機関状態パラメータを用いて制御出力の予測値が算出される。このとき、一定期間の間に参照機関状態パラメータが変化する可能性がある場合、目標制御出力設定機構は、一定期間の間に参照機関状態パラメータに変化があることを前提に制御出力の予測値を算出しなければならない。この場合に制御出力の予測値の算出に要する演算負荷は、一定期間の間に参照機関状態パラメータが変化しないことを前提に制御出力の予測値を算出する場合の同演算負荷よりも大きい。
しかしながら、上記発明では、一定期間、参照機関状態パラメータが一定の値に維持され、一定期間が経過したときに参照機関状態パラメータが変化することが予測されたとき（以下このときを「パラメータ不変時」ともいう）に、一定期間が経過した時点における制御出力の予測値（つまり、先読み予測制御出力）が算出される。そして、このとき、一定期間の間、参照機関状態パラメータに変化がないものとして制御出力の予測値が算出される。そして、斯くして算出される制御出力の予測値を用いて目標制御出力設定ロジックの修正が行われる。したがって、上記発明には、目標制御出力設定ロジックの修正に必要な先読み予測制御出力を小さい演算負荷で算出することができ、ひいては、目標制御出力設定ロジックを小さい演算負荷で修正することができるという利点があるのである。
なお、上記発明において、前記一定期間の間に前記参照機関状態パラメータが変化したときには、前記先読み予測制御出力が前記一定期間の間に前記参照機関状態パラメータが変化した場合の前記一定期間が経過したときの制御出力の予測値となるように前記一定期間の間における前記参照機関状態パラメータの変化量に応じて前記先読み予測制御出力が修正されると好ましい。
これには、参照機関状態パラメータが変化しないものと予測された期間中に参照機関状態パラメータが変化した場合であっても目標制御出力設定ロジックの修正に必要な先読み予測制御出力を小さい演算負荷で算出することができ、ひいては、目標制御出力設定ロジックを小さい演算負荷で修正することができるという利点がある。すなわち、一定期間、参照機関状態パラメータが一定の値に維持され、一定期間が経過したときに参照機関状態パラメータが変化することが予測されたにも係わらず、結果的には、一定期間の間に参照機関状態パラメータが変化した場合において、初めから一定期間中に参照機関状態パラメータが変化することを前提にして一定期間が経過したときの制御出力の予測値を算出する演算負荷よりも、まず、一定期間の間、参照機関状態パラメータに変化がないことを前提に制御出力の予測値を算出し、一定期間中に参照機関状態パラメータに変化があったときにその変化に応じて上記算出された制御出力の予測値を修正する演算負荷のほうが小さい。
上記発明では、パラメータ不変予測時には、まず、一定期間の間、参照機関状態パラメータに変化がないことを前提にして制御出力の予測値（つまり、先読み予測制御出力）が算出される。そして、一定期間中に参照機関状態パラメータが変化した場合には、その変化に応じて既に算出されている制御出力の予測値が修正される。このため、上記発明には、参照機関状態パラメータが変化しないものと予測された期間中に参照機関状態パラメータが変化した場合であっても目標制御出力設定ロジックの修正に必要な先読み予測制御出力を小さい演算負荷で算出することができ、ひいては、目標制御出力設定ロジックを小さい演算負荷で修正することができるという利点があるのである。
さらに、上記発明では、パラメータ不変予測時に一定期間の間、参照機関状態パラメータに変化がないことを前提に算出された制御出力の予測値（つまり、先読み予測制御出力）は、一定期間、参照機関状態パラメータが変化しなければ、そのまま目標制御出力設定ロジックの修正に用いられる。そして、パラメータ不変予測時には、一定期間の間、参照機関状態パラメータが変化しない蓋然性が高いのであるから、一定期間の間、参照機関状態パラメータが変化しないことを前提に算出された制御出力の予測値がそのまま目標制御出力設定ロジックの修正に用いられることが当然に多いはずである。こうした理由からも、総合的に捉えれば、上記発明には、参照機関状態パラメータが変化しないものと予測された期間中に参照機関状態パラメータが変化した場合であっても目標制御出力設定ロジックの修正に必要な先読み予測制御出力を小さい演算負荷で算出することができ、ひいては、目標制御出力設定ロジックを小さい演算負荷で修正することができるという利点があると言える。
また、上記発明は、目標制御出力設定ロジックの修正に先読み予測制御出力を用いる点にその特徴があり、上記発明がこの特徴を有する限り上記利点を得ることができるのであるから、上記発明の先読み予測制御出力に基づく目標制御出力設定ロジックの修正の形態は、如何なる形態であってもよい。しかしながら、この修正の形態の一例を挙げるとすれば、上記発明において、前記先読み予測制御出力と前記一定期間が経過したときの実際の制御出力との間の偏差が小さくなるように、前記目標制御出力設定ロジックを修正するという修正の形態を挙げることができる。
また、上記発明において、前記目標制御出力設定ロジックによって実行される機能として、前記目標制御出力設定機構が、参照機関状態パラメータに基づいて設定される基準制御出力が目標制御出力に設定されたとした場合の制御対象への入力である制御入力の予測値を一次予測制御入力として算出する機能と、前記一次予測制御入力がそれに関する制約条件である入力制約条件を満たしているときには前記基準制御出力を目標制御出力に設定し、前記一次予測制御入力が前記入力制約条件を満たしていないときには前記基準制御出力を修正して一次修正基準制御出力を算出し、該一次修正基準制御出力が目標制御出力に設定されたとした場合の制御入力の予測値を二次予測制御入力として算出する機能と、前記二次予測制御入力が算出された場合に該二次予測制御入力が前記入力制約条件を満たしているときには前記一次修正基準制御出力を目標制御出力に設定し、前記二次予測制御入力が前記入力制約条件を満たしていないときには前記一次修正基準制御出力を修正して新たな一次修正基準制御出力を算出し、該算出された新たな一次修正基準制御出力が目標制御出力に設定されたとした場合の制御入力の予測値を新たな二次予測制御入力として算出する機能と、前記新たな二次予測制御入力が算出された場合に該新たな二次予測制御入力が前記入力制約条件を満たすまで前記一次修正基準制御出力の修正による新たな一次修正基準制御出力の算出と新たな一次修正基準制御出力が目標制御出力に設定されたとした場合の新たな二次予測制御入力の算出とを繰り返し実行する機能と、を備えている場合には、一定期間、前記参照機関状態パラメータが一定の値に維持され、前記一定期間が経過したときに該参照機関状態パラメータが変化することが予測されたときに、前記一定期間、前記参照機関状態パラメータの変化がないものとして前記一定期間が経過した時点における前記入力制約条件を満たす一次予測制御入力または二次予測制御入力を先読み予測制御入力として算出し、該先読み予測制御入力に基づいて前記目標制御出力設定ロジックを修正するようにしてもよい。
これには、目標制御出力設定ロジックの修正に先読み予測制御入力を必要とする場合であっても、先読み予測制御入力を小さい演算負荷で算出することができ、ひいては、目標制御出力設定ロジックを小さい演算負荷で修正することができるという利点がある。すなわち、現時点から一定期間だけ将来の制御出力の予測値を算出する場合に関連して上述したように、一定期間の間に参照機関状態パラメータに変化があることを前提にした制御入力の予測値の算出に要する演算負荷は、一定期間の間に参照機関状態パラメータが変化しないことを前提にした同演算負荷よりも大きい。
しかしながら、上記発明では、パラメータ不変予測時に、一定期間が経過した時点における制御入力の予測値（つまり、先読み予測制御入力）が算出される。そして、このとき、一定期間の間、参照機関状態パラメータに変化がないものとして制御出力の予測値が算出される。そして、斯くして算出される制御入力の予測値を用いて目標制御出力設定ロジックの修正が行われる。したがって、上記発明には、目標制御出力設定ロジックの修正に必要な先読み予測制御入力を小さい演算負荷で算出することができ、ひいては、目標制御出力設定ロジックを小さい演算負荷で修正することができるという利点があるのである。
また、上記発明において、前記一定期間の間に前記参照機関状態パラメータが変化したときには、前記先読み予測制御入力が前記一定期間の間に前記参照機関状態パラメータが変化した場合の前記一定期間が経過したときの制御入力の予測値となるように前記一定期間の間における前記参照機関状態パラメータの変化量に応じて前記先読み予測制御入力が修正されると好ましい。
これには、参照機関状態パラメータが変化しないものと予測された期間中に参照機関状態パラメータが変化した場合であっても目標制御出力設定ロジックの修正に必要な先読み予測制御入力を小さい演算負荷で算出することができ、ひいては、目標制御出力設定ロジックを小さい演算負荷で修正することができるという利点がある。すなわち、一定期間、参照機関状態パラメータが一定の値に維持され、一定期間が経過したときに参照機関状態パラメータが変化することが予測されたにもかかわらず、結果的には、一定期間の間に参照機関状態パラメータが変化した場合において現時点から一定期間だけ将来の制御出力の予測値を算出する場合に関連して上述したように、初めから一定期間中に参照機関状態パラメータが変化することを前提にして一定期間が経過したときの制御入力の予測値を算出する演算負荷よりも、まず、一定期間の間、参照機関状態パラメータに変化がないことを前提に制御入力の予測値を算出し、一定期間中に参照機関状態パラメータに変化があったときにその変化に応じて上記算出された制御入力の予測値を修正する演算負荷のほうが小さい。
上記発明では、パラメータ不変予測時には、まず、一定期間の間、参照機関状態パラメータに変化がないことを前提にして制御入力の予測値（つまり、先読み予測制御入力）が算出される。そして、一定期間中に参照機関状態パラメータが変化した場合には、その変化に応じて既に算出されている制御入力の予測値が修正される。このため、上記発明には、参照機関状態パラメータが変化しないものと予測された期間中に参照機関状態パラメータが変化した場合であっても目標制御出力設定ロジックの修正に必要な先読み予測制御出力を小さい演算負荷で算出することができ、ひいては、目標制御出力設定ロジックを小さい演算負荷で修正することができるという利点があるのである。
さらに、上記発明では、パラメータ不変予測時に一定期間の間、参照機関状態パラメータに変化がないことを前提に算出された制御入力の予測値（つまり、先読み予測制御入力）は、一定期間、参照機関状態パラメータが変化しなければ、そのまま目標制御出力設定ロジックの修正に用いられる。そして、パラメータ不変予測時には、一定期間の間、参照機関状態パラメータが変化しない蓋然性が高いのであるから、一定期間の間、参照期間状態パラメータが変化しないことを前提に算出された制御入力の予測値がそのまま目標制御出力設定ロジックの修正に用いられることが当然に多いはずである。こうした理由からも、総合的に捉えれば、上記発明には、参照機関状態パラメータが変化しないものと予測された期間中に参照機関状態パラメータが変化した場合であっても目標制御出力設定ロジックの修正に必要な先読み予測制御出力を小さい演算負荷で算出することができ、ひいては、目標制御出力設定ロジックを小さい演算負荷で修正することができるという利点があると言える。
また、上記発明は、目標制御出力設定ロジックの修正に先読み予測制御入力を用いる点にその特徴があり、上記発明がこの特徴を有する限り上記利点を得ることができるのであるから、上記発明の先読み予測制御入力に基づく目標制御出力設定ロジックの修正の形態は、如何なる形態であってもよい。しかしながら、この修正の形態の一例を挙げるとすれば、上記発明において、前記先読み予測制御入力と前記一定期間が経過したときの実際の制御入力との間の偏差が小さくなるように、前記目標制御出力設定ロジックを修正するという修正の形態を挙げることができる。
また、上述したように、上記発明は、目標制御出力設定ロジックの修正に先読み予測制御出力または先読み予測制御入力を用いる点にその特徴があり、上記発明がこの特徴を有する限り上記利点を得ることができるのであるから、上記発明の制御対象および制御出力は、如何なる制御対象および制御出力であってもよい。しかしながら、これら制御対象および制御出力の一例を挙げるとすれば、上記発明において、前記内燃機関が燃焼室に吸入されるガスを圧縮するための過給機を具備し、該過給機が燃焼室に吸入されるガスの圧力である過給圧を制御する過給圧制御手段を有する場合には、前記制御対象として、前記過給機の過給圧制御手段を挙げるとともに、前記制御出力として、前記過給機の過給圧制御手段によって制御される過給圧を挙げることができる。あるいは、上記発明において、前記内燃機関が燃焼室から排出された排気ガスを吸気通路に導入するための排気再循環装置を具備し、該排気再循環装置が吸気通路に導入される排気ガスの量である再循環排気ガス量を制御する排気再循環量制御手段を有する場合には、前記制御対象として、前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段を挙げるとともに、前記制御出力として、前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段によって制御される再循環排気ガス量を挙げることができる。あるいは、前記内燃機関が燃焼室に吸入されるガスの量を制御するスロットル弁を具備する場合には、前記制御対象として、前記スロットル弁を挙げるとともに、前記制御出力として前記スロットル弁によって制御されるガスの量を挙げることができる。
また、上述したように、上記発明は、目標制御出力設定ロジックの修正に先読み予測制御出力または先読み予測制御入力を用いる点にその特徴があり、上記発明がこの特徴を有する限り上記利点を得ることができるのであるから、上記発明の制御対象および制御出力は、如何なる制御対象および制御出力であってもよい。しかしながら、これら制御対象および制御出力の一例を挙げるとすれば、上記発明において、前記内燃機関が燃焼室に吸入されるガスを圧縮するための過給機を具備し、該過給機が燃焼室に吸入されるガスの圧力である過給圧を制御する過給圧制御手段を有する場合には、前記制御対象として、前記過給機の過給圧制御手段を挙げるとともに、前記制御入力として、前記過給機の過給圧制御手段に入力される操作量を挙げることができる。あるいは、上記発明において、前記内燃機関が燃焼室から排出された排気ガスを吸気通路に導入するための排気再循環装置を具備し、該排気再循環装置が吸気通路に導入される排気ガスの量である再循環排気ガス量を制御する排気再循環量制御手段を有する場合には、前記制御対象として、前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段を挙げるとともに、前記制御入力として、前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段に入力される操作量を挙げることができる。あるいは、前記内燃機関が燃焼室に吸入されるガスの量を制御するスロットル弁を具備する場合には、前記制御対象として、前記スロットル弁を挙げるとともに、前記制御入力として前記スロットル弁に入力される操作量を挙げることができる。
また、本願の別の発明は、制御対象を具備する内燃機関に適用され、前記制御対象からの出力である制御出力がその目標値である目標制御出力に一致するように制御対象の動作状態を制御する制御装置に関する。
そして、本発明の制御装置は、目標制御出力設定機構を具備する。そして、目標制御出力を設定するための基準として用いられる制御出力を基準制御出力と称し、内燃機関の状態に関するパラメータを機関状態パラメータと称し、基準制御出力を設定するために参照される機関状態パラメータを参照機関状態パラメータと称したとき、本発明の目標制御出力設定機構は、参照機関状態パラメータに基づいて設定される基準制御出力が目標制御出力に設定されたとした場合の制御対象への入力である制御入力の予測値を一次予測制御入力として算出する機能と、前記一次予測制御入力がそれに関する制約条件である入力制約条件を満たしているときには前記基準制御出力を目標制御出力に設定し、前記一次予測制御入力が前記入力制約条件を満たしていないときには前記基準制御出力を修正して一次修正基準制御出力を算出し、該一次修正基準制御出力が目標制御出力に設定されたとした場合の制御入力の予測値を二次予測制御入力として算出する機能と、前記二次予測制御入力が算出された場合に該二次予測制御入力が前記入力制約条件を満たしているときには前記一次修正基準制御出力を目標制御出力に設定し、前記二次予測制御入力が前記入力制約条件を満たしていないときには前記一次修正基準制御出力を修正して新たな一次修正基準制御出力を算出し、該算出された新たな一次修正基準制御出力が目標制御出力に設定されたとした場合の制御入力の予測値を新たな二次予測制御入力として算出する機能と、前記新たな二次予測制御入力が算出された場合に該新たな二次予測制御入力が前記入力制約条件を満たすまで前記一次修正基準制御出力の修正による新たな一次修正基準制御出力の算出と新たな一次修正基準制御出力が目標制御出力に設定されたとした場合の新たな二次予測制御入力の算出とを繰り返し実行する機能と、を備える。
そして、本発明の制御装置では、一定期間、前記参照機関状態パラメータが一定の値に維持され、前記一定期間が経過したときに該参照機関状態パラメータが変化することが予測されたときに、前記一定期間、前記参照機関状態パラメータの変化がないものとして前記一定期間が経過した時点における前記入力制約条件を満たす一次予測制御入力または二次予測制御入力を先読み予測制御入力として算出し、該先読み予測制御入力に基づいて前記目標制御出力設定機構の前記機能を実行するロジックである目標制御出力設定ロジックを修正するようになっている。
なお、本発明の目標制御出力設定ロジックは、上述した機能を実行するロジックであれば如何なるロジックでもよく、この目標制御出力設定ロジックとして、たとえば、後述する実施形態の目標値設定ロジックを採用することができる。
上記発明には、上述した理由と同様の理由から、目標制御出力設定ロジックの修正に必要な先読み予測制御入力を小さい演算負荷で算出することができ、ひいては、目標制御出力設定ロジックを小さい演算負荷で修正することができるという利点がある。
なお、上記発明において、前記一定期間の間に前記参照機関状態パラメータが変化したときには、前記先読み予測制御入力が前記一定期間の間に前記参照機関状態パラメータが変化した場合の前記一定期間が経過したときの制御入力の予測値となるように前記一定期間の間における前記参照機関状態パラメータの変化量に応じて前記先読み予測制御入力が修正されると好ましい。
これには、上述した理由と同様の理由から、参照機関状態パラメータが変化しないものと予測された期間中に参照機関状態パラメータが変化した場合であっても目標制御出力設定ロジックの修正に必要な先読み予測制御入力を小さい演算負荷で算出することができ、ひいては、目標制御出力設定ロジックを小さい演算負荷で修正することができるという利点がある。
また、上記発明は、目標制御出力設定ロジックの修正に先読み予測制御入力を用いる点にその特徴があり、上記発明がこの特徴を有する限り上記利点を得ることができるのであるから、上記発明の先読み予測制御入力に基づく目標制御出力設定ロジックの修正の形態は、如何なる形態であってもよい。しかしながら、この修正の形態の一例を挙げるとすれば、上記発明において、前記先読み予測制御入力と前記一定期間が経過したときの実際の制御入力との間の偏差が小さくなるように、前記目標制御出力設定ロジックを修正するという修正の形態を挙げることができる。
また、上述したように、上記発明は、目標制御出力設定ロジックの修正に先読み予測制御出力または先読み予測制御入力を用いる点にその特徴があり、上記発明がこの特徴を有する限り上記利点を得ることができるのであるから、上記発明の制御対象および制御入力は、如何なる制御対象および制御入力であってもよい。しかしながら、これら制御対象および制御入力の一例を挙げるとすれば、上記発明において、前記内燃機関が燃焼室に吸入されるガスを圧縮するための過給機を具備し、該過給機が燃焼室に吸入されるガスの圧力である過給圧を制御する過給圧制御手段を有する場合には、前記制御対象として、前記過給機の過給圧制御手段を挙げるとともに、前記制御入力として、前記過給機の過給圧制御手段に入力される操作量を挙げることができる。あるいは、上記発明において、前記内燃機関が燃焼室から排出された排気ガスを吸気通路に導入するための排気再循環装置を具備し、該排気再循環装置が吸気通路に導入される排気ガスの量である再循環排気ガス量を制御する排気再循環量制御手段を有する場合には、前記制御対象として、前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段を挙げるとともに、前記制御入力として、前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段に入力される操作量を挙げることができる。あるいは、前記内燃機関が燃焼室に吸入されるガスの量を制御するスロットル弁を具備する場合には、前記制御対象として、前記スロットル弁を挙げるとともに、前記制御入力として前記スロットル弁に入力される操作量を挙げることができる。
また、上述したように、上記発明は、目標制御出力設定ロジックの修正に先読み予測制御対象または先読み予測制御入力を用いる点にその特徴があり、上記発明がこの特徴を有する限り上記利点を得ることができるのであるから、上記発明の一定期間、参照機関状態パラメータが一定の値に維持され、一定期間が経過したときに参照機関状態パラメータが変化することの予測の形態は、如何なる形態であってもよい。しかしながら、この予測の形態の一例を挙げるとすれば、上記発明において、前記内燃機関が燃料噴射弁を具備し、上記発明の制御装置が燃料噴射弁から噴射される燃料の量の目標値である目標燃料噴射量を設定し、該設定された目標燃料噴射量の燃料が燃料噴射弁から噴射されるように燃料噴射弁の動作を制御する機能と、前記設定された目標燃料噴射量をその設定時点から前記一定期間が経過したときに燃料噴射弁の動作の制御に用いる燃料噴射量ディレー制御を実行する機能とを有する場合には、前記燃料噴射量ディレー制御が実行されたときに前記一定期間、前記参照機関状態パラメータが一定の値に維持され、前記一定期間が経過したときに該参照機関状態パラメータが変化するものと予測するという予測の形態を挙げることができる。
また、上述したように、上記発明は、目標制御出力設定ロジックの修正に先読み予測制御対象または先読み予測制御入力を用いる点にその特徴があり、上記発明がこの特徴を有する限り上記利点を得ることができるのであるから、上記発明の参照機関状態パラメータは、如何なるパラメータであってもよい。しかしながら、この参照機関状態パラメータの一例を挙げるとすれば、上記発明において、前記参照機関状態パラメータとして、内燃機関の回転数を挙げることができる。また、上記発明において、前記内燃機関が燃料噴射弁を具備する場合、前記参照機関状態パラメータとして、燃料噴射弁から噴射される燃料の量を挙げることができる。
また、本願のさらに別の発明は、第１制御対象と第２制御対象とを具備し、第１制御対象からの出力である第１制御出力と第２制御対象からの出力である第２制御出力とが互いに影響し合う制御出力である内燃機関に適用され、前記第１制御出力がその目標値である目標第１制御出力に一致するとともに前記第２制御出力がその目標値である目標第２制御出力に一致するように第１制御対象および第２制御対象の動作状態を制御する制御装置に関する。
そして、本発明の制御装置は、目標制御出力設定機構を具備する。そして、目標第１制御出力を設定するための基準として用いられる制御出力を基準第１制御出力と称し、目標第２制御出力を設定するための基準として用いられる制御出力を基準第２制御出力と称し、内燃機関の状態に関するパラメータを機関状態パラメータと称し、基準第１制御出力を設定するために参照される機関状態パラメータを第１参照機関状態パラメータと称し、基準第２制御出力を設定するために参照される機関状態パラメータを第２参照機関状態パラメータと称したとき、本発明の目標制御出力制御出力設定機構は、第１参照機関状態パラメータに基づいて設定される基準第１制御出力を目標第１制御出力として第１制御対象の動作状態が制御されたとした場合の第１制御出力の予測値を一次予測第１制御出力として算出するとともに、第２参照機関状態パラメータに基づいて設定される基準第２制御出力を目標第２制御出力として第２制御対象の動作状態が制御されたとした場合の第２制御出力の予測値を一次予測第２制御出力として算出する機能と、前記一次予測第１制御出力がそれに関する制約条件である第１出力制約条件を満たしているときには前記基準第１制御出力を目標第１制御出力に設定し、前記一次予測第１制御出力が前記第１出力制約条件を満たしていないときには前記基準第１制御出力を修正して一次修正基準第１制御出力を算出し、該一次修正基準第１制御出力を目標第１制御出力として第１制御対象の動作状態が制御されたとした場合の第１制御出力の予測値を二次予測第１制御出力として算出するとともに、前記一次予測第２制御出力がそれに関する制約条件である第２出力制約条件を満たしているときには前記基準第２制御出力を目標第２制御出力に設定し、前記一次予測第２制御出力が前記第２出力制約条件を満たしていないときには前記基準第２制御出力を修正して一次修正基準第２制御出力を算出し、該一次修正基準第２制御出力を目標第２制御出力として第２制御対象の動作状態が制御されたとした場合の第２制御出力の予測値を二次予測第２制御出力として算出する機能と、前記二次予測第１制御出力が算出された場合に該二次予測第１制御出力が前記第１出力制約条件を満たしているときには前記一次修正基準第１制御出力を目標第１制御出力に設定し、前記二次予測第１制御出力が前記第１出力制約条件を満たしていないときには前記一次修正基準第１制御出力を修正して新たな一次修正基準第１制御出力を算出し、該算出された新たな一次修正基準第１制御出力を目標第１制御出力として第１制御対象の動作状態が制御されたとした場合の第１制御出力の予測値を新たな二次予測第１制御出力として算出するとともに、前記二次予測第２制御出力が算出された場合に該二次予測第２制御出力が前記第２出力制約条件を満たしているときには前記一次修正基準第２制御出力を目標第２制御出力に設定し、前記二次予測第２制御出力が前記第２出力制約条件を満たしていないときには前記一次修正基準第２制御出力を修正して新たな一次修正基準第２制御出力を算出し、該算出された新たな一次修正基準第２制御出力を目標第２制御出力として第２制御対象の動作状態が制御されたとした場合の第２制御出力の予測値を新たな二次予測第２制御出力として算出する機能と、前記新たな二次予測第１制御出力が算出された場合に該新たな二次予測第１制御出力が前記第１出力制約条件を満たすまで前記一次修正基準第１制御出力の修正による新たな一次修正基準第１制御出力の算出と新たな一次修正基準第１制御出力を目標第１制御出力として第１制御対象の動作状態が制御されたとした場合の新たな二次予測第１制御出力の算出とを繰り返し実行するとともに、前記新たな二次予測第２制御出力が算出された場合に該新たな二次予測第２制御出力が前記第２出力制約条件を満たすまで前記一次修正基準第２制御出力の修正による新たな一次修正基準第２制御出力の算出と新たな一次修正基準第２制御出力を目標第２制御出力として第２制御対象の動作状態が制御されたとした場合の新たな二次予測第２制御出力の算出とを繰り返し実行する機能と、を備える。
そして、前記第１参照機関状態パラメータおよび第２参照機関状態パラメータのうちの１つを特定参照機関状態パラメータと称したとき、本発明の制御装置は、該特定参照機関状態パラメータが一定の値に維持され、前記一定期間が経過したときに該特定参照機関状態パラメータが変化することが予測されたときに、前記一定期間、該特定参照機関状態パラメータの変化がないものとして前記一定期間が経過した時点における前記第１出力制約条件を満たす一次予測第１制御出力または二次予測第１制御出力を先読み予測第１制御出力として算出するとともに、該特定参照機関状態パラメータの変化がないものとして前記一定期間が経過した時点における前記第２出力制約条件を満たす一次予測第２制御出力または二次予測第２制御出力を先読み予測第２制御出力として算出し、前記先読み予測第１制御出力と前記先読み予測第２制御出力とに基づいて前記目標制御出力設定機構の前記機能を実行するロジックである目標制御出力設定ロジックを修正するようになっている。
なお、本発明の目標制御出力設定ロジックは、上述した機能を実行するロジックであれば如何なるロジックでもよく、この目標制御出力設定ロジックとして、たとえば、後述する実施形態の目標値設定ロジックを採用することができる。
上記発明には、上述した理由と同様の理由から、目標制御出力設定ロジックの修正に必要な先読み予測第１制御出力および先読み予測第２制御出力を小さい演算負荷で算出することができ、ひいては、目標制御出力設定ロジックを小さい演算負荷で修正することができるという利点がある。特に、上記発明において、第１制御出力と第２制御出力とは、互いに影響し合う制御出力であることから、参照機関状態パラメータが変化しないものと予測される期間中に参照機関状態パラメータが変化することを前提に先読み予測第１制御出力および先読み予測第２制御出力を算出するとすれば、その算出において、参照機関状態パラメータの変化を考慮するのみならず、第１制御出力に対する第２制御出力の影響も、第２制御出力に対する第１制御出力の影響も考慮しなければならない。これによれば、先読み予測第１制御出力および先読み予測第２制御出力の算出に要する演算負荷が相当に大きくなる。こうした観点から、先読み予測第１制御出力および先読み予測第２制御出力を小さい演算負荷で算出することができ、ひいては、目標制御出力設定ロジックを小さい演算負荷で修正することができるという利点のある上記発明は、非常に有用であると言える。
なお、上記発明において、前記一定の期間の間に前記特定参照機関状態パラメータが変化したときには、前記先読み予測第１制御出力が前記一定期間の間に前記特定参照機関状態パラメータが変化した場合の前記一定期間が経過したときの第１制御出力の予測値となるように前記一定期間の間における前記特定機関状態パラメータの変化量に応じて前記先読み予測第１制御出力が修正されるとともに、前記先読み予測第２制御出力が前記一定期間の間に前記特定参照機関状態パラメータが変化した場合の前記一定期間が経過したときの第２制御出力の予測値となるように前記一定期間の間における前記特定機関状態パラメータの変化量に応じて前記先読み予測第２制御出力が修正されると好ましい。
これには、上述した理由と同様の理由から、参照機関状態パラメータが変化しないものと予測された期間中に参照機関状態パラメータが変化した場合であっても目標制御出力設定ロジックの修正に必要な先読み予測第１制御出力および先読み予測第２制御出力を小さい演算負荷で算出することができ、ひいては、目標制御出力設定ロジックを小さい演算負荷で修正することができるという利点がある。
また、上記発明は、目標制御出力設定ロジックの修正に先読み予測第１制御出力と先読み予測第２制御出力とを用いる点にその特徴があり、上記発明がこの特徴を有する限り上記利点を得ることができるのであるから、上記発明の先読み予測第１制御出力と先読み予測第２制御出力とに基づく目標制御出力設定ロジックの修正の形態は、如何なる形態であってもよい。しかしながら、この修正の形態の一例を挙げるとすれば、上記発明において、前記先読み予測第１制御出力と前記一定期間が経過したときの実際の第１制御出力との間の偏差が小さくなり且つ前記先読み予測第２制御出力と前記一定期間が経過したときの実際の第２制御出力との間の偏差が小さくなるように、前記目標制御出力設定ロジックを修正するという修正の形態を挙げることができる。
また、上記発明において、前記目標制御出力設定ロジックによって実行される機能として、前記目標制御出力設定機構が、第１参照機関状態パラメータに基づいて設定される基準第１制御出力が目標第１制御出力に設定されたとした場合の第１制御対象への入力である第１制御入力の予測値を一次予測第１制御入力として算出するとともに、第２参照機関状態パラメータに基づいて設定される基準第２制御出力が目標第２制御出力に設定されたとした場合の第２制御対象への入力である第２制御入力の予測値を一次予測第２制御入力として算出する機能と、前記一次予測第１制御入力がそれに関する制約条件である第１入力制約条件を満たしているときには前記基準第１制御出力を目標第１制御出力に設定し、前記一次予測第１制御入力が前記第１入力制約条件を満たしていないときには前記基準第１制御出力を修正して一次修正基準第１制御出力を算出し、該一次修正基準第１制御出力が目標第１制御出力に設定されたとした場合の第１制御入力の予測値を二次予測第１制御入力として算出するとともに、前記一次予測第２制御出力がそれに関する制約条件である第２入力制約条件を満たしているときには前記基準第２制御出力を目標第２制御出力に設定し、前記一次予測第２制御出力が前記第２入力制約条件を満たしていないときには前記基準第２制御出力を修正して一次修正基準第２制御出力を算出し、該一次修正基準第２制御出力が目標第２制御出力に設定されたとした場合の第２制御入力の予測値を二次予測第２制御入力として算出する機能と、前記二次予測第１制御入力が算出された場合に該二次予測第１制御入力が前記第１入力制約条件を満たしているときには前記一次修正基準第１制御出力を目標第１制御出力に設定し、前記二次予測第１制御入力が前記第１入力制約条件を満たしていないときには前記一次修正基準第１制御出力を修正して新たな一次修正基準第１制御出力を算出し、該算出された新たな一次修正基準第１制御出力が目標第１制御出力に設定されたとした場合の第１制御入力の予測値を新たな二次予測第１制御入力として算出するとともに、前記二次予測第２制御入力が算出された場合に該二次予測第２制御入力が前記第２入力制約条件を満たしているときには前記一次修正基準第２制御出力を目標第２制御出力に設定し、前記二次予測第２制御入力が前記第２入力制約条件を満たしていないときには前記一次修正基準第２制御出力を修正して新たな一次修正基準第２制御出力を算出し、該算出された新たな一次修正基準第２制御出力が目標第２制御出力に設定されたとした場合の第２制御入力の予測値を新たな二次予測第２制御入力として算出する機能と、前記新たな二次予測第１制御入力が算出された場合に該新たな二次予測第１制御入力が前記第１入力制約条件を満たすまで前記一次修正基準第１制御出力の修正による新たな一次修正基準第１制御出力の算出と新たな一次修正基準第１制御出力が目標第１制御出力に設定されたとした場合の新たな二次予測第１制御入力の算出とを繰り返し実行するとともに、前記新たな二次予測第２制御入力が算出された場合に該新たな二次予測第２制御入力が前記第２入力制約条件を満たすまで前記一次修正基準第２制御出力の修正による新たな一次修正基準第２制御出力の算出と新たな一次修正基準第２制御出力が目標第２制御出力に設定されたとした場合の新たな二次予測第２制御入力の算出とを繰り返し実行する機能と、を備えている場合には、前記第１参照機関状態パラメータおよび第２参照機関状態パラメータのうちの１つを特定参照機関状態パラメータと称したとき、該特定参照機関状態パラメータが一定の値に維持され、前記一定期間が経過したときに該特定参照機関状態パラメータが変化することが予測されたときに、前記一定期間、該特定参照機関状態パラメータの変化がないものとして前記一定期間が経過した時点における前記第１入力制約条件を満たす一次予測第１制御入力または二次予測第１制御入力を先読み予測第１制御入力として算出するとともに、該特定参照機関状態パラメータの変化がないものとして前記一定期間が経過した時点における前記第２入力制約条件を満たす一次予測第２制御入力または二次予測第２制御入力を先読み予測第２制御入力として算出し、前記先読み予測第１制御入力と前記先読み予測第２制御入力とに基づいて前記目標制御出力設定ロジックを修正するようにしてもよい。
これには、上述した理由と同様の理由から、目標制御出力設定ロジックの修正に必要な先読み予測第１制御入力および先読み予測第２制御入力を小さい演算負荷で算出することができ、ひいては、目標制御出力設定ロジックを小さい演算負荷で修正することができるという利点がある。特に、上記発明において、第１制御出力と第２制御出力とは、互いに影響し合う制御出力であり、したがって、第１制御出力に影響を与える第１制御入力と第２制御出力とも互いに影響し合い、また、第２制御出力に影響を与える第２制御入力と第１制御出力とも互いに影響し合うことから、参照機関状態パラメータが変化しないものと予測される期間中に参照機関状態パラメータが変化することを前提に先読み予測第１制御入力および先読み予測第２制御入力を算出するとすれば、その算出において、参照機関状態パラメータの変化を考慮するのみならず、第１制御出力に対する第２制御
入力の影響も、第２制御出力に対する第１制御入力の影響も考慮しなければならない。これによれば、先読み予測第１制御入力および先読み予測第２制御入力の算出に要する演算負荷が相当に大きくなる。こうした観点から、先読み予測第１制御入力および先読み予測第２制御入力を小さい演算負荷で算出することができ、ひいては、目標制御出力設定ロジックを小さい演算負荷で修正することができるという利点のある上記発明は、非常に有用であると言える。
また、上記発明において、前記一定の期間の間に前記特定参照機関状態パラメータが変化したときには、前記先読み予測第１制御入力が前記一定期間の間に前記特定参照機関状態パラメータが変化した場合の前記一定期間が経過したときの第１制御入力の予測値となるように前記一定期間の間における前記特定機関状態パラメータの変化量に応じて前記先読み予測第１制御入力が修正されるとともに、前記先読み予測第２制御入力が前記一定期間の間に前記特定参照機関状態パラメータが変化した場合の前記一定期間が経過したときの第２制御入力の予測値となるように前記一定期間の間における前記特定機関状態パラメータの変化量に応じて前記先読み予測第２制御入力が修正されると好ましい。
これには、上述した理由と同様の理由から、参照機関状態パラメータが変化しないものと予測された期間中に参照機関状態パラメータが変化した場合であっても目標制御出力設定ロジックの修正に必要な先読み予測第１制御入力および先読み予測第２制御入力を小さい演算負荷で算出することができ、ひいては、目標制御出力設定ロジックを小さい演算負荷で修正することができるという利点がある。
また、上記発明は、目標制御出力設定ロジックの修正に先読み予測第１制御入力と先読み予測第２制御入力とを用いる点にその特徴があり、上記発明がこの特徴を有する限り上記利点を得ることができるのであるから、上記発明の先読み予測第１制御入力と先読み予測第２制御入力とに基づく目標制御出力設定ロジックの修正の形態は、如何なる形態であってもよい。しかしながら、この修正の形態の一例を挙げるとすれば、上記発明において、前記先読み予測第１制御入力と前記一定期間が経過したときの実際の第１制御入力との間の偏差が小さくなり且つ前記先読み予測第２制御入力と前記一定期間が経過したときの実際の第２制御入力との間の偏差が小さくなるように、前記目標制御出力設定ロジックを修正するという修正の形態を挙げることができる。
また、上述したように、上記発明は、目標制御出力設定ロジックの修正に先読み予測第１制御出力と先読み予測第２制御出力とを用いる点、または、目標制御出力設定ロジックの修正に先読み予測第１制御入力と先読み予測第２制御入力とを用いる点にその特徴があり、上記発明がこの特徴を有する限り上記利点を得ることができるのであるから、上記発明の制御対象および制御出力は、如何なる制御対象および制御出力であってもよい。しかしながら、これら制御対象および制御出力の一例を挙げるとすれば、上記発明において、前記内燃機関が燃焼室に吸入されるガスを圧縮するための過給機を具備し、該過給機が燃焼室に吸入されるガスの圧力である過給圧を制御する過給圧制御手段を有する場合には、前記第１制御対象として、前記過給機の過給圧制御手段を挙げるとともに、前記第１制御出力として、前記過給機の過給圧制御手段によって制御される過給圧を挙げることができる。
また、上記発明において、前記内燃機関が燃焼室から排出された排気ガスを吸気通路に導入するための排気再循環装置を具備し、該排気再循環装置が吸気通路に導入される排気ガスの量である再循環排気ガス量を制御する排気再循環量制御手段を有する場合には、前記第２制御対象として、前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段を挙げるとともに、前記第２制御出力として、前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段によって制御される再循環排気ガス量を挙げることができる。
あるいは、上記発明において、前記内燃機関が燃焼室に吸入されるガスの量を制御するスロットル弁を具備する場合には、前記第２制御対象として、前記スロットル弁を挙げるとともに、前記第２制御出力として、前記スロットル弁によって制御されるガスの量を挙げることができる。
あるいは、上記発明において、前記内燃機関が燃焼室から排出された排気ガスを吸気通路に導入するための排気再循環装置と、燃焼室に吸入されるガスの量を制御するスロットル弁と、を具備し、該排気再循環装置が吸気通路に導入される排気ガスの量である再循環排気ガス量を制御する排気再循環量制御手段を有する場合には、前記第１制御対象として、前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段を挙げるとともに、前記第１制御出力として前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段によって制御される再循環排気ガス量を挙げ、前記第２制御対象として、前記スロットル弁を挙げるとともに、前記第２制御出力が前記スロットル弁によって制御されるガスの量を挙げることができる。
また、上述したように、上記発明は、目標制御出力設定ロジックの修正に先読み予測第１制御出力と先読み予測第２制御出力とを用いる点、または、目標制御出力設定ロジックの修正に先読み予測第１制御入力と先読み予測第２制御入力とを用いる点にその特徴があり、上記発明がこの特徴を有する限り上記利点を得ることができるのであるから、上記発明の制御対象および制御入力は、如何なる制御対象および制御入力であってもよい。しかしながら、これら制御対象および制御入力の一例を挙げるとすれば、上記発明において、前記内燃機関が燃焼室に吸入されるガスを圧縮するための過給機を具備し、該過給機が燃焼室に吸入されるガスの圧力である過給圧を制御する過給圧制御手段を有する場合には、前記第１制御対象として、前記過給機の過給圧制御手段を挙げるとともに、前記第１制御入力として、前記過給機の過給圧制御手段に入力される操作量を挙げることができる。
また、上記発明において、前記内燃機関が燃焼室から排出された排気ガスを吸気通路に導入するための排気再循環装置を具備し、該排気再循環装置が吸気通路に導入される排気ガスの量である再循環排気ガス量を制御する排気再循環量制御手段を有する場合には、前記第２制御対象として、前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段を挙げるとともに、前記第２制御入力として、前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段に入力される操作量を挙げることができる。
あるいは、上記発明において、前記内燃機関が燃焼室に吸入されるガスの量を制御するスロットル弁を具備する場合には、前記第２制御対象として、前記スロットル弁を挙げるとともに、前記第２制御入力として、前記スロットル弁に入力される操作量を挙げることができる。
あるいは、上記発明において、前記内燃機関が燃焼室から排出された排気ガスを吸気通路に導入するための排気再循環装置と、燃焼室に吸入されるガスの量を制御するスロットル弁と、を具備し、該排気再循環装置が吸気通路に導入される排気ガスの量である再循環排気ガス量を制御する排気再循環量制御手段を有する場合には、前記第１制御対象として、前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段を挙げるとともに、前記第１制御入力として、前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段に入力される操作量を挙げ、前記第２制御対象として、前記スロットル弁を挙げるとともに、前記第２制御出力として、前記スロットル弁に入力される操作量を挙げることができる。
また、本願のさらに別の発明は、第１制御対象と第２制御対象とを具備し、第１制御対象からの出力である第１制御出力と第２制御対象からの出力である第２制御出力とが互いに影響し合う制御出力である内燃機関に適用され、前記第１制御出力がその目標値である目標第１制御出力に一致するとともに前記第２制御出力がその目標値である目標第２制御出力に一致するように第１制御対象および第２制御対象の動作状態を制御する制御装置に関する。
そして、本発明の制御装置は、目標制御出力設定機構を具備する。そして、目標第１制御出力を設定するための基準として用いられる制御出力を基準第１制御出力と称し、目標第２制御出力を設定するための基準として用いられる制御出力を基準第２制御出力と称し、内燃機関の状態に関するパラメータを機関状態パラメータと称し、基準第１制御出力を設定するために参照される機関状態パラメータを第１参照機関状態パラメータと称し、基準第２制御出力を設定するために参照される機関状態パラメータを第２参照機関状態パラメータと称したとき、本発明の目標制御出力設定機構は、第１参照機関状態パラメータに基づいて設定される基準第１制御出力が目標第１制御出力に設定されたとした場合の第１制御対象への入力である第１制御入力の予測値を一次予測第１制御入力として算出するとともに、第２参照機関状態パラメータに基づいて設定される基準第２制御出力が目標第２制御出力に設定されたとした場合の第２制御対象への入力である第２制御入力の予測値を一次予測第２制御入力として算出する機能と、前記一次予測第１制御入力がそれに関する制約条件である第１入力制約条件を満たしているときには前記基準第１制御出力を目標第１制御出力に設定し、前記一次予測第１制御入力が前記第１入力制約条件を満たしていないときには前記基準第１制御出力を修正して一次修正基準第１制御出力を算出し、該一次修正基準第１制御出力が目標第１制御出力に設定されたとした場合の第１制御入力の予測値を二次予測第１制御入力として算出するとともに、前記一次予測第２制御出力がそれに関する制約条件である第２入力制約条件を満たしているときには前記基準第２制御出力を目標第２制御出力に設定し、前記一次予測第２制御出力が前記第２入力制約条件を満たしていないときには前記基準第２制御出力を修正して一次修正基準第２制御出力を算出し、該一次修正基準第２制御出力が目標第２制御出力に設定されたとした場合の第２制御入力の予測値を二次予測第２制御入力として算出する機能と、前記二次予測第１制御入力が算出された場合に該二次予測第１制御入力が前記第１入力制約条件を満たしているときには前記一次修正基準第１制御出力を目標第１制御出力に設定し、前記二次予測第１制御入力が前記第１入力制約条件を満たしていないときには前記一次修正基準第１制御出力を修正して新たな一次修正基準第１制御出力を算出し、該算出された新たな一次修正基準第１制御出力が目標第１制御出力に設定されたとした場合の第１制御入力の予測値を新たな二次予測第１制御入力として算出するとともに、前記二次予測第２制御入力が算出された場合に該二次予測第２制御入力が前記第２入力制約条件を満たしているときには前記一次修正基準第２制御出力を目標第２制御出力に設定し、前記二次予測第２制御入力が前記第２入力制約条件を満たしていないときには前記一次修正基準第２制御出力を修正して新たな一次修正基準第２制御出力を算出し、該算出された新たな一次修正基準第２制御出力が目標第２制御出力に設定されたとした場合の第２制御入力の予測値を新たな二次予測第２制御入力として算出する機能と、前記新たな二次予測第１制御入力が算出された場合に該新たな二次予測第１制御入力が前記第１入力制約条件を満たすまで前記一次修正基準第１制御出力の修正による新たな一次修正基準第１制御出力の算出と新たな一次修正基準第１制御出力が目標第１制御出力に設定されたとした場合の新たな二次予測第１制御入力の算出とを繰り返し実行するとともに、前記新たな二次予測第２制御入力が算出された場合に該新たな二次予測第２制御入力が前記第２入力制約条件を満たすまで前記一次修正基準第２制御出力の修正による新たな一次修正基準第２制御出力の算出と新たな一次修正基準第２制御出力が目標第２制御出力に設定されたとした場合の新たな二次予測第２制御入力の算出とを繰り返し実行する機能と、を備える。
そして、前記第１参照機関状態パラメータおよび第２参照機関状態パラメータのうちの１つを特定参照機関状態パラメータと称したとき、本発明の制御装置では、該特定参照機関状態パラメータが一定の値に維持され、前記一定期間が経過したときに該特定参照機関状態パラメータが変化することが予測されたときに、前記一定期間、該特定参照機関状態パラメータの変化がないものとして前記一定期間が経過した時点における前記第１入力制約条件を満たす一次予測第１制御入力または二次予測第１制御入力を先読み予測第１制御入力として算出するとともに、該特定参照機関状態パラメータの変化がないものとして前記一定期間が経過した時点における前記第２入力制約条件を満たす一次予測第２制御入力または二次予測第２制御入力を先読み予測第２制御入力として算出し、前記先読み予測第１制御入力と前記先読み予測第２制御入力とに基づいて前記目標制御出力設定機構の前記機能を実行するロジックである目標制御出力設定ロジックを修正するようになっている。
なお、本発明の目標制御出力設定ロジックは、上述した機能を実行するロジックであれば如何なるロジックでもよく、この目標制御出力設定ロジックとして、たとえば、後述する実施形態の目標値設定ロジックを採用することができる。
上記発明には、上述した理由と同様の理由から、目標制御出力設定ロジックの修正に必要な先読み予測第１制御入力および先読み予測第２制御入力を小さい演算負荷で算出することができ、ひいては、目標制御出力設定ロジックを小さい演算負荷で修正することができるという利点がある。さらに、上記発明は、同じく上述した理由と同様の理由から、第１制御出力と第２制御出力とが互いに影響し合う制御出力である場合に非常に有用である。
なお、上記発明において、前記一定の期間の間に前記特定参照機関状態パラメータが変化したときには、前記先読み予測第１制御入力が前記一定期間の間に前記特定参照機関状態パラメータが変化した場合の前記一定期間が経過したときの第１制御入力の予測値となるように前記一定期間の間における前記特定機関状態パラメータの変化量に応じて前記先読み予測第１制御入力が修正されるとともに、前記先読み予測第２制御入力が前記一定期間の間に前記特定参照機関状態パラメータが変化した場合の前記一定期間が経過したときの第２制御入力の予測値となるように前記一定期間の間における前記特定機関状態パラメータの変化量に応じて前記先読み予測第２制御入力が修正されると好ましい。
これには、上述した理由と同様の理由から、参照機関状態パラメータが変化しないものと予測された期間中に参照機関状態パラメータが変化した場合であっても目標制御出力設定ロジックの修正に必要な先読み予測第１制御入力および先読み予測第２制御入力を小さい演算負荷で算出することができ、ひいては、目標制御出力設定ロジックを小さい演算負荷で修正することができるという利点がある。
また、上記発明は、目標制御出力設定ロジックの修正に先読み予測第１制御入力と先読み予測第２制御入力とを用いる点にその特徴があり、上記発明がこの特徴を有する限り上記利点を得ることができるのであるから、上記発明の先読み予測第１制御入力と先読み予測第２制御入力とに基づく目標制御出力設定ロジックの修正の形態は、如何なる形態であってもよい。しかしながら、この修正の形態の一例を挙げるとすれば、上記発明において、前記先読み予測第１制御入力と前記一定期間が経過したときの実際の第１制御入力との間の偏差が小さくなり且つ前記先読み予測第２制御入力と前記一定期間が経過したときの実際の第２制御入力との間の偏差が小さくなるように、前記目標制御出力設定ロジックを修正するという修正の形態を挙げることができる。
また、上述したように、上記発明は、目標制御出力設定ロジックの修正に先読み予測第１制御出力と先読み予測第２制御出力とを用いる点、または、目標制御出力設定ロジックの修正に先読み予測第１制御入力と先読み予測第２制御入力とを用いる点にその特徴があり、上記発明がこの特徴を有する限り上記利点を得ることができるのであるから、上記発明の制御入力および制御入力は、如何なる制御対象および制御入力であってもよい。しかしながら、これら制御入力および制御出力の一例を挙げるとすれば、上記発明において、前記内燃機関が燃焼室に吸入されるガスを圧縮するための過給機を具備し、該過給機が燃焼室に吸入されるガスの圧力である過給圧を制御する過給圧制御手段を有する場合には、前記第１制御対象として、前記過給機の過給圧制御手段を挙げるとともに、前記第１制御入力として、前記過給機の過給圧制御手段に入力される操作量を挙げることができる。
さらに、上記発明において、前記内燃機関が燃焼室から排出された排気ガスを吸気通路に導入するための排気再循環装置を具備し、該排気再循環装置が吸気通路に導入される排気ガスの量である再循環排気ガス量を制御する排気再循環量制御手段を有する場合には、前記第２制御対象として、前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段を挙げるとともに、前記第２制御入力として、前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段に入力される操作量を挙げることができる。
あるいは、上記発明において、前記内燃機関が燃焼室に吸入されるガスの量を制御するスロットル弁を具備する場合には、前記第２制御対象として、前記スロットル弁を挙げるとともに、前記第２制御入力として、前記スロットル弁に入力される操作量を挙げることができる。
また、上記発明において、前記内燃機関が燃焼室から排出された排気ガスを吸気通路に導入するための排気再循環装置と、燃焼室に吸入されるガスの量を制御するスロットル弁と、を具備し、該排気再循環装置が吸気通路に導入される排気ガスの量である再循環排気ガス量を制御する排気再循環量制御手段を有する場合には、前記第１制御対象として、前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段を挙げるとともに、前記第１制御入力として、前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段に入力される操作量を挙げ、前記第２制御対象として、前記スロットル弁を挙げるとともに、前記第２制御入力として、前記スロットル弁に入力される操作量を挙げることができる。
また、上述したように、上記発明は、目標制御出力設定ロジックの修正に先読み予測第１制御出力と先読み予測第２制御出力とを用いる点、または、目標制御出力設定ロジックの修正に先読み予測第１制御入力と先読み予測第２制御入力とを用いる点にその特徴があり、上記発明がこの特徴を有する限り上記利点を得ることができるのであるから、上記発明の一定期間、参照機関状態パラメータが一定の値に維持され、一定期間が経過したときに参照機関状態パラメータが変化することの予測の形態は、如何なる形態であってもよい。しかしながら、この予測の形態の一例を挙げるとすれば、上記発明において、前記内燃機関が燃料噴射弁を具備し、上記発明の制御装置が燃料噴射弁から噴射される燃料の量の目標値である目標燃料噴射量を設定し、該設定された目標燃料噴射量の燃料が燃料噴射弁から噴射されるように燃料噴射弁の動作を制御する機能と、前記設定された目標燃料噴射量をその設定時点から前記一定期間が経過したときに燃料噴射弁の動作の制御に用いる燃料噴射量ディレー制御を実行する機能とを有する場合には、前記燃料噴射量ディレー制御が実行されたときに前記一定期間、前記特定機関状態パラメータが一定の値に維持され、前記一定期間が経過したときに該特定機関状態パラメータが変化するものと予測するという予測の形態を挙げることができる。
また、上述したように、上記発明は、目標制御出力設定ロジックの修正に先読み予測第１制御出力と先読み予測第２制御出力とを用いる点、または、目標制御出力設定ロジックの修正に先読み予測第１制御入力と先読み予測第２制御入力とを用いる点にその徳用があり、上記発明がこの特徴を有する限り上記利点を得ることができるのであるから、上記発明の参照機関状態パラメータは、如何なるパラメータであってもよい。しかしながら、この参照機関状態パラメータの一例を挙げるとすれば、上記発明において、前記第１参照機関状態パラメータとして、内燃機関の回転数を挙げることができる。また、上記発明において、前記内燃機関が燃料噴射弁を具備する場合、前記第１参照機関状態パラメータとして、燃料噴射弁から噴射される燃料の量を挙げることができる。
また、上記発明において、前記第１参照機関状態パラメータと前記第２参照機関状態パラメータとが同じパラメータであってもよい。
また、上記発明において、前記目標制御出力設定ロジックとして、リファレンスガバナを用いたロジックが採用されてもよい。
本発明の制御装置が適用された内燃機関を示した図である。 図１に示された内燃機関の過給機の排気タービンを示した図である。 （Ａ）は基準燃料噴射量の取得に用いられるマップであり、（Ｂ）は基準スロットル弁開度の取得に用いられるマップであり、（Ｃ）は基準過給圧の取得に用いられるマップであり、（Ｄ）は基準ＥＧＲ率の取得に用いられるマップである。 （Ａ）は第１実施形態の燃料噴射弁の制御を実行するルーチンの一例を示した図であり、（Ｂ）は第１実施形態の目標燃料噴射量の設定を実行するルーチンの一例を示した図である。 （Ａ）は第１実施形態のスロットル弁の制御を実行するルーチンの一例を示した図であり、（Ｂ）は第１実施形態の目標スロットル弁開度を設定するルーチンの一例を示した図である。 （Ａ）は第１実施形態のベーンの制御を実行するルーチンの一例を示した図であり、（Ｂ）は第１実施形態のＥＧＲ制御弁の制御を実行するルーチンの一例を示した図である。 第１実施形態の目標過給圧および目標ＥＧＲ率の設定を実行するルーチンの一例を示した図である。 第１実施形態の目標値設定ロジックの修正を実行するルーチンの一例の一部を示した図である。 第１実施形態の目標値設定ロジックの修正を実行するルーチンの一例の一部を示した図である。 本発明の制御装置が適用された内燃機関を示した図である。 （Ａ）は基準燃料噴射量の取得に用いられるマップであり、（Ｂ）は基準スロットル弁開度の取得に用いられるマップであり、（Ｃ）は基準過給圧の取得に用いられるマップである。 第２実施形態の目標過給圧の設定を実行するルーチンの一例を示した図である。 第２実施形態の目標値設定ロジックの修正を実行するルーチンの一例の一部を示した図である。 第２実施形態の目標値設定ロジックの修正を実行するルーチンの一例の一部を示した図である。 本発明の制御装置を適用可能な内燃機関を示した図である。 第３実施形態の目標値設定ロジックの修正を実行するルーチンの一例の一部を示した図である。 第３実施形態の目標値設定ロジックの修正を実行するルーチンの一例の一部を示した図である。 第３実施形態の目標値設定ロジックの修正を実行するルーチンの一例の一部を示した図である。 第３実施形態の先読み変動量の算出を実行するルーチンの一例を示した図である。 第４実施形態の目標値設定ロジックの修正を実行するルーチンの一例の一部を示した図である。 第４実施形態の目標値設定ロジックの修正を実行するルーチンの一例の一部を示した図である。 第４実施形態の目標値設定ロジックの修正を実行するルーチンの一例の一部を示した図である。 第４実施形態の先読み変動量の算出を実行するルーチンの一例を示した図である。 第１実施形態の目標値設定ロジックの具体例の前提となる目標値追従制御構造を示した図である。 第１実施形態の目標値設定ロジックの係数行列の修正の流れを示した図である。 第３実施形態の目標値設定ロジックの係数行列の修正の流れを示した図である。
本発明の内燃機関の制御装置の１つの実施形態（以下「第１実施形態」という）について説明する。なお、以下の説明において「機関運転」とは「内燃機関の運転」を意味し、「機関回転数」とは「内燃機関の回転数」を意味する。
第１実施形態の制御装置が適用される内燃機関が図１に示されている。図１に示されている内燃機関は、圧縮自着火式の内燃機関（いわゆるディーゼルエンジン）である。図１において、１０は内燃機関、２０は内燃機関１０の本体、２１は燃料噴射弁、２２は燃料ポンプ、２３は燃料供給通路、３０は吸気通路、３１は吸気マニホルド、３２は吸気管、３３はスロットル弁、３４はインタークーラ、３５はエアフローメータ、３６はエアクリーナ、３７は過給圧センサ、４０は排気通路、４１は排気マニホルド、４２は排気管、４３は空燃比センサ、５０は排気再循環装置（以下この装置を「ＥＧＲ装置」という）、６０は過給機、７０はアクセルペダル、７１はアクセルペダル踏込量センサ、７２はクランクポジションセンサ、８０は電子制御装置をそれぞれ示している。吸気通路３０は、吸気マニホルド３１と吸気管３２とから構成されている。排気通路４０は、排気マニホルド４１と排気管４２とから構成されている。
電子制御装置８０は、マイクロコンピュータからなる。また、電子制御装置８０は、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）８１、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）８２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）８３、バックアップＲＡＭ８４、および、インターフェース８５を有する。これらＣＰＵ８１、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３、バックアップＲＡＭ８４、および、インターフェース８５は、双方向バスによって互いに接続されている。
燃料噴射弁２１は、内燃機関の本体２０に取り付けられている。燃料噴射弁２１には、燃料供給通路２３を介して燃料ポンプ２２が接続されている。燃料ポンプ２２は、燃料噴射弁２１に燃料供給通路２３を介して高圧の燃料を供給する。また、燃料噴射弁２１は、電子制御装置８０のインターフェース８５に電気的に接続されている。電子制御装置８０は、燃料噴射弁２１に燃料を噴射させるための指令信号を燃料噴射弁２１に供給する。また、燃料ポンプ２２も、電子制御装置８０のインターフェース８５に電気的に接続されている。電子制御装置８０は、燃料ポンプ２２から燃料噴射弁２１に供給される燃料の圧力が予め定められた圧力に維持されるように燃料ポンプ２２の作動を制御する制御信号を燃料ポンプ２２に供給する。なお、燃料噴射弁２１は、その燃料噴射孔が燃焼室内に露出するように内燃機関の本体２０に取り付けられている。したがって、電子制御装置８０から燃料噴射弁２１に指令信号が供給されると、燃料噴射弁２１は燃焼室内に燃料を直接噴射する。
吸気マニホルド３１は、その一端で複数の管に分岐しており、これら分岐した管は、それぞれ内燃機関の本体２０の燃焼室にそれぞれ対応して形成されている吸気ポート（図示せず）に接続されている。また、吸気マニホルド３１は、その他端で吸気管３２の一端に接続されている。
排気マニホルド４１は、その一端で複数の管に分岐しており、これら分岐した管は、それぞれ内燃機関の本体２０の燃焼室にそれぞれ対応して形成されている排気ポート（図示せず）に接続されている。また、排気マニホルド４１は、その他端で排気管４２の一端に接続されている。
スロットル弁３３は、吸気管３２に配置されている。また、スロットル弁３３の開度（以下この開度を「スロットル弁開度」という）が変更されると、スロットル弁３３が配置された領域における吸気管３２内の流路面積が変わる。これによってスロットル弁３３を通過する空気の量が変わり、ひいては、燃焼室に吸入される空気の量が変わる。スロットル弁３３には、その動作状態（すなわち、スロットル弁開度）を変更するためのアクチュエータ（以下このアクチュエータを「スロットル弁アクチュエータ」という）３３Ａが接続されている。スロットル弁アクチュエータ３３Ａは、電子制御装置８０のインターフェース８５に電気的に接続されている。電子制御装置８０は、スロットル弁３３を動作させるためにスロットル弁アクチュエータ３３Ａを駆動するための制御信号をスロットル弁アクチュエータ３３Ａに供給する。
インタークーラ３４は、スロットル弁３３よりも上流において吸気管３２に配置されている。インタークーラ３４は、そこに流入する空気を冷却する。
エアフローメータ３５は、インタークーラ３４よりも上流において吸気管３２に配置されている。また、エアフローメータ３５は、電子制御装置８０のインターフェース８５に電気的に接続されている。エアフローメータ３５は、そこを通過する空気の量に対応する出力値を出力する。この出力値は、電子制御装置８０に入力される。電子制御装置８０は、この出力値に基づいてエアフローメータ３５を通過する空気の量、ひいては、燃焼室に吸入される空気の量を算出する。
過給圧センサ３７は、スロットル弁３３よりも下流の吸気通路３０（より具体的には、吸気マニホルド３１）に配置されている。また、過給圧センサ３７は、電子制御装置８０のインターフェース８５に電気的に接続されている。過給圧センサ３７は、その周辺のガスの圧力（つまり、吸気マニホルド３１内のガスの圧力であって、燃焼室に吸入されるガスの圧力）に対応する出力値を出力する。電子制御装置８０は、この出力値に基づいて過給圧センサ３７周りのガスの圧力、すなわち、燃焼室に吸入されるガスの圧力（以下このガスを「過給圧」という）を算出する。
アクセルペダル７０には、アクセルペダル踏込量センサ７１が接続されている。アクセルペダル踏込量センサ７１は、電子制御装置８０のインターフェース８５に電気的に接続されている。アクセルペダル踏込量センサ７１は、アクセルペダル７０の踏込量に対応する出力値を出力する。この出力値は、電子制御装置８０に入力される。電子制御装置８０は、この出力値に基づいてアクセルペダル７０の踏込量、ひいては、内燃機関に要求されているトルクを算出する。
クランクポジションセンサ７２は、内燃機関のクランクシャフト（図示せず）近傍に配置されている。また、クランクポジションセンサ７２は、電子制御装置８０のインターフェース８５に電気的に接続されている。クランクポジションセンサ７２は、クランクシャフトの回転位相に対応する出力値を出力する。この出力値は、電子制御装置８０に入力される。電子制御装置８０はこの出力値に基づいて機関回転数を算出する。
過給機６０は、コンプレッサ６０Ｃと排気タービン６０Ｔとを有する。過給機６０は、燃焼室に吸入されるガスを圧縮することによって同ガスの圧力を上昇させることができる。コンプレッサ６０Ｃは、インタークーラ３４よりも上流の吸気通路３０（より具体的には、吸気管３２）内に配置されている。排気タービン６０Ｔは、排気通路４０（より具体的には、排気管４２）内に配置されている。図２に示されているように、排気タービン６０Ｔは、排気タービン本体６０Ｂと翼状の複数のベーン６０Ｖとを有する。コンプレッサ６０Ｃと排気タービン６０Ｔ（より具体的には、排気タービン本体６０Ｂ）とは、シャフト（図示せず）によって連結されており、排気タービンが排気ガスによって回転せしめられると、その排気タービンの回転がシャフトによってコンプレッサ６０Ｃに伝達され、これによってコンプレッサ６０Ｃが回転せしめられる。なお、コンプレッサ６０Ｃの回転によってコンプレッサよりも下流の吸気通路３０内のガスが圧縮せしめられ、その結果、同ガスの圧力が上昇せしめられる。
一方、ベーン６０Ｖは、排気タービン本体６０Ｂを包囲するように該排気タービン本体の回転中心軸線Ｒ１を中心として放射状に等角度間隔で配置されている。また、各ベーン６０Ｖは、図２に符号Ｒ２で示されているそれぞれ対応する軸線周りで回動可能に配置されている。そして、各ベーン６０Ｖが延在している方向（すなわち、図２に符号Ｅで示されている方向）を「延在方向」と称し、排気タービン本体６０Ｂの回転中心軸線Ｒ１とベーン６０Ｖの回動軸線Ｒ２とを結ぶ線（すなわち、図２に符号Ａで示されている線）を「基準線」と称したとき、各ベーン６０Ｖは、その延在方向Ｅとそれに対応する基準線Ａとがなす角度が全てのベーン６０Ｖに関して等しくなるように回動せしめられる。そして、各ベーン６０Ｖがその延在方向Ｅとそれに対応する基準線Ａとがなす角度が小さくなるように、すなわち、隣り合うベーン６０Ｖ間の流路面積が小さくなるように回動せしめられると、排気タービン本体６０Ｂよりも上流の排気通路４０内の圧力（以下この圧力を「排気圧」という）が高くなり、その結果、排気タービン本体６０Ｂに供給される排気ガスの流速が速くなる。このため、排気タービン本体６０Ｂの回転速度が速くなり、その結果、コンプレッサ６０Ｃの回転速度も速くなり、したがって、吸気通路３０内を流れるガスがコンプレッサ６０Ｃによって大きく圧縮されることになる。このため、各ベーン６０Ｖの延在方向Ｅとそれに対応する基準線とがなす角度（以下この角度を「ベーン開度」という）が小さくなるほど、コンプレッサ６０Ｃによって吸気通路３０内を流れるガスが圧縮される程度が大きくなる（すなわち、過給圧が高くなる）。
ＥＧＲ装置５０は、排気再循環通路（以下この通路を「ＥＧＲ通路」という）５１と、排気再循環制御弁（以下この制御弁を「ＥＧＲ制御弁」という）５２と、排気再循環クーラ（以下このクーラを「ＥＧＲクーラ」という）５３とを有する。ＥＧＲ装置５０は、燃焼室から排気通路４０に排出された排気ガスをＥＧＲ通路５１を介して吸気通路３０に導入することができる。ＥＧＲ通路５１は、その一端で排気通路４０（より具体的には、排気マニホルド４１）に接続されているとともに、その他端で吸気通路３０（より具体的には、吸気マニホルド３１）に接続されている。すなわち、ＥＧＲ通路５１は、排気通路４０を吸気通路３０に連結している。ＥＧＲ制御弁５２は、ＥＧＲ通路５１に配置されている。ＥＧＲ制御弁５２の開度（以下この開度を「ＥＧＲ制御弁開度」という）が変更されると、ＥＧＲ制御弁５２を通過する排気ガスの量が変わり、ひいては、吸気通路３０に導入される排気ガスの量が変わる。ＥＧＲ制御弁５２は、その動作状態（すなわち、ＥＧＲ制御弁開度）を変更するためのアクチュエータ（以下このアクチュエータを「ＥＧＲ制御弁アクチュエータ」という）を内蔵している。ＥＧＲ制御弁アクチュエータは、電子制御装置８０のインターフェース８５に電気的に接続されている。電子制御装置８０は、ＥＧＲ制御弁５２を動作させるためにＥＧＲ制御弁アクチュエータを駆動するための制御信号をＥＧＲ制御弁アクチュエータに供給する。
次に、第１実施形態の燃料噴射弁の制御について説明する。なお、以下の説明において「燃料噴射量」とは「燃料噴射弁から噴射される燃料の量」を意味する。第１実施形態では、アクセルペダル踏込量に応じて設定された燃料噴射量の目標値（以下この目標値を「目標燃料噴射量」といい、その詳細は後述する）に相当する量の燃料を燃料噴射弁から噴射させる指令信号が電子制御装置において算出され、この指令信号が電子制御装置から燃料噴射弁に供給され、これによって、燃料噴射弁が動作せしめられる。
次に、第１実施形態の目標燃料噴射量について説明する。第１実施形態では、図１に示されている内燃機関において、アクセルペダルの踏込量に応じて最適な燃料噴射量が実験等によって予め求められる。そして、これら求められた燃料噴射量が図３（Ａ）に示されているようにアクセルペダルの踏込量Ｄａｃの関数のマップの形で基準燃料噴射量Ｑｂとして電子制御装置に記憶されている。そして、機関運転中、その時々のアクセルペダルの踏込量Ｄａｃに対応する基準燃料噴射量Ｑｂが図３（Ａ）のマップから取得され、この取得された基準燃料噴射量Ｑｂが目標燃料噴射量に設定される。なお、図３（Ａ）に示されているように、基準燃料噴射量Ｑｂはアクセルペダルの踏込量Ｄａｃが大きくなるほど多くなる。
次に、第１実施形態のスロットル弁の制御について説明する。なお、以下の説明において「スロットル弁開度」とは「スロットル弁の開度」を意味する。第１実施形態では、機関運転状態に応じて設定されたスロットル弁の開度の目標値（以下この目標値を「目標スロットル弁開度」といい、その詳細は後述する）に相当するスロットル弁開度が達成されるようにスロットル弁を駆動するようにスロットル弁アクチュエータを駆動させる制御信号が電子制御装置において算出され、この制御信号が電子制御装置からスロットル弁アクチュエータに供給され、これによって、スロットル弁が動作せしめられる。
次に、第１実施形態の目標スロットル弁開度について説明する。第１実施形態では、目標スロットル弁開度の設定に用いられる機関運転状態として、燃料噴射量と機関回転数とが採用される。そして、図１に示されている内燃機関において、燃料噴射量と機関回転数とに応じた適切なスロットル弁開度が実験等によって予め求められる。そして、これら求められたスロットル弁開度が図３（Ｂ）に示されているように燃料噴射量Ｑと機関回転数Ｎとの関数のマップの形で基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂとして電子制御装置に記憶されている。そして、機関運転中、その時々の燃料噴射量Ｑと機関回転数Ｎとに対応する基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂが図３（Ｂ）のマップから取得され、この取得された基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂが目標スロットル弁開度に設定される。なお、図３（Ｂ）のマップでは、燃料噴射量Ｑが多いほど基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂが大きく、機関回転数Ｎが大きいほど基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂが大きい。また、第１実施形態では、図３（Ｂ）のマップから基準スロットル弁開度を取得するために用いられる燃料噴射量として、目標燃料噴射量に相当する燃料噴射量が採用される。
次に、第１実施形態のベーンの制御について説明する。第１実施形態では、過給機のコンプレッサによって吸気通路を流れるガスを圧縮することができる。ここで、コンプレッサによって圧縮されたときのガスの圧力（以下この圧力を「過給圧」という）は、排気タービンのベーンの回動位置（すなわち、ベーン開度）を制御することによって制御可能であり、ベーン開度以外の条件が同じであれば、ベーン開度が小さいほど過給圧が高くなり、逆に、ベーン開度が大きいほど過給圧が低くなる。そこで、第１実施形態では、機関運転状態に応じて設定された過給圧の目標値（以下この目標値を「目標過給圧」といい、その詳細は後述する）が達成されるようにベーンが制御される。
詳細には、目標過給圧が設定されると、この設定された目標過給圧に対する実際の過給圧の偏差（以下この偏差を「過給圧偏差」という）が算出され、この過給圧偏差が予め定められた変換則（別の言い方をすれば、予め定められた制御則）に従って変換されて制御信号が生成される。ここで生成される制御信号は、ベーンアクチュエータにベーンを動作させるためにベーンに与えられる制御信号である。また、上記予め定められた変換則（以下この変換則を「過給圧偏差変換則」という）は、過給圧偏差が小さくなるようにベーンアクチュエータにベーンを動作させる制御信号に過給圧偏差を変換する変換則である。
過給圧偏差変換則によって過給圧偏差が変換されて生成された制御信号（以下この制御信号を「ベーン制御信号」という）がベーンアクチュエータに与えられると、ベーンアクチュエータは、ベーン制御信号に従ってベーンを動作させる。すなわち、ベーンアクチュエータは、ベーン制御信号に応じた操作量（以下この操作量を「ベーン操作量」という）をベーンに入力する。ここで、過給圧偏差が正の値であるとき（すなわち、実際の過給圧が目標過給圧よりも低いとき）には、ベーンアクチュエータは、ベーン開度が小さくなるようにベーンを動作させる。これによって実際の過給圧が高くなって目標過給圧に近づくことになる。一方、過給圧偏差が負の値であるとき（すなわち、実際の過給圧が目標過給圧よりも高いとき）には、ベーンアクチュエータは、ベーン開度が大きくなるようにベーンを動作させる。これによって実際の過給圧が低くなって目標過給圧に近づくことになる。
以上の説明から判るように、第１実施形態のベーンの制御は、過給圧偏差に基づくフィードバック制御であり、別の言い方をすれば、過給圧偏差に基づく閉ループ制御である。
次に、第１実施形態のＥＧＲ制御弁の制御について説明する。第１実施形態では、ＥＧＲ装置によって吸気通路（より具体的には、吸気管内）に排気ガスを導入することができる。ここで、ＥＧＲガスの量（以下この量を「ＥＧＲガス量」という）は、ＥＧＲ制御弁開度（すなわち、ＥＧＲ制御弁の開度）を制御することによって制御可能であり、ＥＧＲ制御弁開度以外の条件が同じであれば、ＥＧＲ制御弁開度が大きいほどＥＧＲガス量が多くなり、逆に、ＥＧＲ制御弁開度が小さいほどＥＧＲガス量が少なくなる。そこで、第１実施形態では、ＥＧＲガス量を代表するパラメータとして、燃焼室に吸入されるトータルのガス量に対するＥＧＲガス量の割合（以下この割合を「ＥＧＲ率」という）が採用され、機関運転状態に応じて設定されたＥＧＲ率の目標値（以下この目標値を「目標ＥＧＲ率」といい、その詳細は後述する）が達成されるようにＥＧＲ制御弁が制御される。
詳細には、目標ＥＧＲ率が設定されると、この設定された目標ＥＧＲ率に対する実際のＥＧＲ率（この実際のＥＧＲ率の詳細については後述する）の偏差（以下この偏差を「ＥＧＲ率偏差」という）が算出され、このＥＧＲ率偏差が予め定められた変換則（別の言い方をすれば、予め定められた制御則）に従って変換されて制御信号が生成される。ここで生成される制御信号は、ＥＧＲ制御弁アクチュエータにＥＧＲ制御弁を動作させるためにＥＧＲ制御弁アクチュエータに与えられる制御信号である。また、上記予め定められた変換則（以下この変換則を「ＥＧＲ率偏差変換則」という）は、ＥＧＲ率偏差が小さくなるようにＥＧＲ制御弁アクチュエータにＥＧＲ制御弁を動作させる制御信号にＥＧＲ率偏差を変換する変換則である。
ＥＧＲ率偏差変換則によってＥＧＲ率偏差が変換されて生成された制御信号（以下この制御信号を「ＥＧＲ制御弁制御信号」という）がＥＧＲ制御弁アクチュエータに与えられると、ＥＧＲ制御弁アクチュエータは、ＥＧＲ制御弁制御信号に従ってＥＧＲ制御弁を動作させる。すなわち、ＥＧＲ制御弁アクチュエータは、ＥＧＲ制御弁制御信号に応じた操作量（以下この操作量を「ＥＧＲ制御弁操作量」という）をＥＧＲ制御弁に入力する。ここで、ＥＧＲ率偏差が正の値であるとき（すなわち、実際のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも小さいとき）には、ＥＧＲ制御弁アクチュエータは、ＥＧＲ制御弁開度が大きくなるようにＥＧＲ制御弁を動作させる。これによって実際のＥＧＲ率が大きくなって目標ＥＧＲ率に近づくことになる。一方、ＥＧＲ率偏差が負の値であるとき（すなわち、実際のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも大きいとき）には、ＥＧＲ制御弁アクチュエータは、ＥＧＲ制御弁開度が小さくなるようにＥＧＲ制御弁を動作させる、これによって実際のＥＧＲ率が小さくなって目標ＥＧＲ率に近づくことになる。
以上の説明から判るように、第１実施形態のＥＧＲ制御弁の制御は、ＥＧＲ率偏差に基づくフィードバック制御であり、別の言い方をすれば、ＥＧＲ率偏差に基づく閉ループ制御である。
次に、第１実施形態の目標過給圧について説明する。第１実施形態では、目標過給圧の設定に用いられる機関運転状態として機関回転数と燃料噴射量とが採用される。そして、図１に示されている内燃機関において、機関回転数と燃料噴射量とに応じて最適な過給圧が実験等によって予め求められ、これら求められた過給圧が図３（Ｃ）に示されているように機関回転数ＮＥと燃料噴射量Ｑとの関数のマップの形で基準過給圧Ｐｉｍｂとして電子制御装置に記憶されている。そして、機関運転中、そのときの機関回転数ＮＥと燃料噴射量Ｑとに対応する基準過給圧Ｐｉｍｂが図３（Ｃ）のマップから取得される。そして、斯くして取得された基準過給圧Ｐｉｍｂが所定の処理（この処理の詳細は後述する）によって修正され、この修正された基準過給圧が目標過給圧に設定される。なお、第１実施形態では、図３（Ｃ）のマップから基準過給圧を取得するために用いられる燃料噴射量として、目標燃料噴射量に相当する燃料噴射量が採用される。
次に、第１実施形態の目標ＥＧＲ率について説明する。第１実施形態では、目標ＥＧＲ率の設定に用いられる機関運転状態として機関回転数と燃料噴射量とが採用される。そして、図１に示されている内燃機関において、機関回転数と燃料噴射量とに応じて最適なＥＧＲ率が実験等によって予め求められ、これら求められたＥＧＲ率が図３（Ｄ）に示されているように機関回転数ＮＥと燃料噴射量Ｑとの関数のマップの形で基準ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｂとして電子制御装置に記憶されている。そして、機関運転中、そのときの機関回転数ＮＥと燃料噴射量Ｑとに対応する基準ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｂが図３（Ｄ）のマップから取得される。そして、斯くして取得された基準ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｂが所定の処理（この処理の詳細は後述する）によって修正され、この修正された基準ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に設定される。なお、第１実施形態では、図３（Ｄ）のマップから基準ＥＧＲ率を取得するために用いられる燃料噴射量として、目標燃料噴射量に相当する燃料噴射量が採用される。
次に、第１実施形態のＥＧＲ率の算出について説明する。第１実施形態では、次式１に従って実際のＥＧＲ率Ｒｅｇｒが算出される。式１において「Ｇｃ」は「１つの吸気行程において燃焼室に吸入された気体の総量（つまり、空気とＥＧＲガスとの混合気）」であり、「Ｇａ」は「１つの吸気行程において燃焼室に供給された空気の量」である。なお、１つの吸気行程において燃焼室に吸入される気体の総量は、たとえば、機関回転数、吸気圧などのパラメータから算出可能であり、１つの吸気行程において燃焼室に吸入される空気の量は、たとえば、エアフローメータによって検出される空気の量から算出可能である。
Ｒｅｇｒ＝（Ｇｃ−Ｇａ）／Ｇｃ …（１）
次に、第１実施形態の基準過給圧に対する上記所定の処理および基準ＥＧＲ率に対する上記所定の処理について説明する。
目標過給圧の設定に関し、図３（Ｃ）のマップから取得された基準過給圧をそのまま目標過給圧に設定し、斯くして設定された目標過給圧に従ってベーンを制御するという考え方もある。ところが、図３（Ｃ）のマップから取得された基準過給圧がそのまま目標過給圧としてベーンの制御に用いられると、幾つかの不都合が生じる。たとえば、実際の過給圧が目標過給圧よりも低い場合、過給圧偏差（すなわち、目標過給圧に対する実際の過給圧の偏差）に応じてベーン開度を小さくするためのベーン制御信号が生成される。そして、この生成されたベーン制御信号がベーンアクチュエータに与えられ、この与えられたベーン制御信号に従ってベーンアクチュエータがベーンを動作させる。
ところが、このとき、ＥＧＲ率等を含む機関運転状態によっては、過給圧が目標過給圧に制御される過程において、過給圧が目標過給圧を大幅に上回ってしまうことがある。特に、実際の過給圧が目標過給圧よりも大幅に低いときには、ベーンアクチュエータがベーンを大きく動作させることから、過給圧が目標過給圧を大幅に上回ってしまう可能性が高くなる。しかしながら、このように過給圧が目標過給圧を大幅に上回ってしまうことは避けられるべきである。要するに、過給圧を目標過給圧に制御する場合に過給圧が目標過給圧を上回ってしまうとしても、過給圧は、それが目標過給圧を上回る程度が許容可能な範囲内の程度に抑制される範囲の値に制限されるべきである。また、燃焼室において失火が生じることを避けるためには、たとえば、燃焼室に吸入されるガス中の酸素濃度が或る一定濃度以上に保たれるべきである。そして、燃焼室に吸入されるガス中の酸素濃度は、ＥＧＲ率に応じて変化し、このＥＧＲ率は、過給圧に応じて変化する。したがって、過給圧を目標過給圧に制御する場合において、過給圧は、燃焼室に吸入されるガス中の濃度が一定濃度以上に保たれる範囲の値に制限されるべきである。このように、過給圧の制御には、過給圧に関する制約がある。
また、ベーンの動作可能な範囲（すなわち、ベーンの回動可能な範囲）には、その構造上限界がある。このため、ベーン開度を小さくするためにベーンアクチュエータがベーンを動作させようとしても、ベーンの動作状態がその動作可能な範囲の限界に達してしまえば、ベーンアクチュエータは、それ以上、ベーンを動作させることができない。それでもなお、ベーンアクチュエータがベーンを動作させようとすれば、ベーンの劣化を招きかねない。また、より確実にベーンの劣化を避けようとするならば、ベーンの動作がその動作可能な範囲よりも狭い範囲内に制限されるべきである。要するに、過給圧を目標過給圧に制御する場合、ベーンの動作は、様々な観点から定まる許容可能な範囲内に制限されるべきある。このように、過給圧の制御には、ベーンの動作状態に関する制約もある。
さらに、ベーンアクチュエータの動作可能な範囲にも、その構造上限界がある。このため、ベーン開度を小さくするためにベーンアクチュエータがベーンを動作させようとしても、ベーンアクチュエータがその動作可能な範囲の限界に達してしまえば、ベーンアクチュエータは、それ以上、ベーンを動作させることができない。それでもなお、ベーンアクチュエータがベーンを動作させようとすれば、ベーンアクチュエータの劣化を招きかねない。また、より確実にベーンアクチュエータの故障を避けようとするならば、ベーンアクチュエータの動作可能な範囲よりも狭い範囲内にベーンアクチュエータの動作が制限されるべきである。要するに、過給圧を目標過給圧に制御する場合、ベーンアクチュエータの動作も、様々な観点から定まる許容可能な範囲内に制限されるべきである。このように、過給圧の制御には、ベーンアクチュエータの動作状態に関する制約もある。
さらに、ベーン操作量（すなわち、ベーンアクチュエータからベーンに入力される操作量）には、ベーンアクチュエータの性能およびベーンの性能を考慮したとき、適切な操作量がある。要するに、過給圧を目標過給圧に制御する場合、ベーン操作量も、様々な観点から定まる許容可能な範囲内に制限されるべきである。このように、過給圧の制御には、ベーン操作量に関する制約もある。
もちろん、以上のことは、実際の過給圧が目標過給圧よりも高いときに過給圧を目標過給圧に制御しようとして、ベーンアクチュエータがベーンを動作させる場合にも等しく当てはまる。
このように、過給圧の制御には、過給圧を許容可能な範囲内に制限するという過給圧に関する制約と、ベーンの動作を許容可能な範囲内に制限するというベーンの動作状態に関する制約と、ベーンアクチュエータの動作を許容可能な範囲内に制限するというベーンアクチュエータの動作状態に関する制約と、ベーン操作量を許容可能な範囲内に制限するというベーン操作量に関する制約とがある。したがって、図３（Ｃ）のマップから取得された基準過給圧をそのまま目標過給圧として過給圧の制御に利用されたとした場合に、これら制約が満たされないことが予想されるときには、これら制約が満たされるように、基準過給圧が修正され、この修正された基準過給圧が目標過給圧に設定され、斯くして設定された目標過給圧が過給圧の制御に利用されるべきである。
また、このことは、ＥＧＲ率の制御にも等しく当てはまる。すなわち、目標ＥＧＲ率の設定に関し、図３（Ｄ）のマップから取得された基準ＥＧＲ率をそのまま目標ＥＧＲ率に設定し、斯くして設定された目標ＥＧＲ率に従ってＥＧＲ制御弁を制御するという考え方もある。ところが、図３（Ｄ）のマップから取得された基準ＥＧＲ率がそのまま目標ＥＧＲ率としてＥＧＲ制御弁の制御に用いられると、幾つかの不都合が生じる。たとえば、実際のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも小さい場合、ＥＧＲ率偏差（すなわち、目標ＥＧＲ率に対する実際のＥＧＲ率の偏差）に応じてＥＧＲ制御弁開度を大きくするためのＥＧＲ制御弁制御信号が生成される。そして、この生成されたＥＧＲ制御弁制御信号がＥＧＲ制御弁アクチュエータに与えられ、この与えられたＥＧＲ制御弁制御信号に従ってＥＧＲ制御弁アクチュエータがＥＧＲ制御弁を動作させる。
ところが、このとき、過給圧等を含む機関運転状態によっては、ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に制御される過程において、ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率を大幅に上回ってしまうことがある。特に、実際のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも大幅に小さいときには、ＥＧＲ制御弁アクチュエータがＥＧＲ制御弁を大きく動作させることから、ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率を大幅に上回ってしまう可能性が高くなる。しかしながら、このようにＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率を大幅に上回ってしまうことは避けられるべきである。要するに、ＥＧＲ率を目標過給圧に制御する場合にＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率を上回ってしまうとしても、ＥＧＲ率は、それが目標ＥＧＲ率を上回る程度が許容可能な範囲内の程度に抑制される範囲の値に制限されるべきである。また、燃焼室において失火が生じることを避けるためには、たとえば、燃焼室に吸入されるガス中の酸素濃度が或る一定濃度以上に保たれるべきである。そして、燃焼室に吸入されるガス中の酸素濃度は、ＥＧＲ率に応じて変化する。したがって、ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する場合において、ＥＧＲ率は、燃焼室に吸入されるガス中の濃度が一定濃度以上に保たれる範囲の値に制限されるべきである。このようにＥＧＲ率の制御には、ＥＧＲ率に関する制約がある。
また、ＥＧＲ制御弁の動作可能な範囲には、その構造上限界がある。このため、ＥＧＲ制御弁開度を大きくするためにＥＧＲ制御弁アクチュエータがＥＧＲ制御弁を動作させようとしても、ＥＧＲ制御弁の動作状態がその動作可能な範囲の限界に達してしまえば、ＥＧＲ制御弁アクチュエータは、それ以上、ＥＧＲ制御弁を動作させることができない。それでもなお、ＥＧＲ制御弁アクチュエータがＥＧＲ制御弁を動作させようとすれば、ＥＧＲ制御弁の劣化を招きかねない。また、より確実にＥＧＲ制御弁の劣化を避けようとするならば、ＥＧＲ制御弁の動作がその動作可能な範囲よりも狭い範囲内に制限されるべきである。要するに、ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する場合、ＥＧＲ制御弁の動作は、様々な観点から定まる許容可能な範囲内に制限されるべきである。このように、ＥＧＲ率の制御には、ＥＧＲ制御弁の動作状態に関する制約もある。
さらに、ＥＧＲ制御弁アクチュエータの動作可能な範囲にも、その構造上限界がある。このため、ＥＧＲ制御弁開度を大きくするためにＥＧＲ制御弁アクチュエータがＥＧＲ制御弁を動作させようとしても、ＥＧＲ制御弁アクチュエータがその動作可能な範囲の限界に達してしまえば、ＥＧＲ制御弁アクチュエータは、それ以上、ＥＧＲ制御弁を動作させることができない。それでもなお、ＥＧＲ制御弁アクチュエータがＥＧＲ制御弁を動作させようとすれば、ＥＧＲ制御弁アクチュエータの劣化を招きかねない。また、より確実にＥＧＲ制御弁アクチュエータの故障を避けようとするならば、ＥＧＲ制御弁アクチュエータの動作可能な範囲よりも狭い範囲内にＥＧＲ制御弁アクチュエータの動作が制限されるべきである。要するに、ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する場合、ＥＧＲ制御弁アクチュエータの動作も、様々な観点から定まる許容可能な範囲内に制限されるべきである。このように、ＥＧＲ率の制御には、ＥＧＲ制御弁アクチュエータの動作状態に関する制約もある。
さらに、ＥＧＲ制御弁操作量（すなわち、ＥＧＲ制御弁アクチュエータからＥＧＲ制御弁に入力される操作量）には、ＥＧＲ制御弁アクチュエータの性能およびＥＧＲ制御弁の性能を考慮したとき、適切な操作量がある。要するに、ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する場合、ＥＧＲ制御弁操作量も、様々な観点から定まる許容可能な範囲内に制限されるべきである。このように、ＥＧＲ率の制御には、ＥＧＲ制御弁操作量に関する制約もある。
もちろん、以上のことは、実際のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも大きいときにＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御しようとして、ＥＧＲ制御弁アクチュエータがＥＧＲ制御弁を動作させる場合にも等しく当てはまる。
このように、ＥＧＲ率の制御には、ＥＧＲ率を許容可能な範囲内に制限するというＥＧＲ率自体に関する制約と、ＥＧＲ制御弁の動作を許容可能な範囲内に制限するというＥＧＲ制御弁の動作状態に関する制約と、ＥＧＲ制御弁アクチュエータの動作を許容可能な範囲内に制限するというＥＧＲ制御弁アクチュエータの動作状態に関する制約と、ＥＧＲ制御弁操作量を許容可能な範囲内に制限するというＥＧＲ制御弁操作量に関する制約とがある。したがって、図３（Ｄ）のマップから取得された基準ＥＧＲ率をそのまま目標ＥＧＲ率としてＥＧＲ率の制御に利用されたとした場合に、これら制約が満たされないことが予想されるときには、これら制約が満たされるように、基準ＥＧＲ率が修正され、この修正された基準ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に設定され、斯くして設定された目標ＥＧＲ率がＥＧＲ率の制御に利用されるべきである。
さらに、ＥＧＲ制御弁開度が一定であったとしても、ベーン開度が変われば、過給圧が変わる。したがって、この場合、少なからず、ＥＧＲガス量が変わり、ＥＧＲ率が変わることになる。すなわち、過給圧の制御は、ＥＧＲ率に影響する。一方、ベーン開度が一定であったとしても、ＥＧＲ制御弁開度が変われば、ＥＧＲガス量も変わる。したがって、この場合、吸気枝管内の圧力が変わり、過給圧が変わることになる。すなわち、ＥＧＲ率の制御は、過給圧に影響する。
このように、過給圧の制御とＥＧＲ率の制御とは互いに干渉する。したがって、過給圧を目標過給圧に制御する場合、上述したＥＧＲ率に関する制約、ＥＧＲ制御弁の動作状態に関する制約、ＥＧＲ制御弁アクチュエータの動作状態に関する制約、および、ＥＧＲ制御弁操作量に関する制約条件が満たされる状態で、過給圧が制御されるべきである。一方、ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する場合、上述した過給圧に関する制約、ベーンの動作状態に関する制約、ベーンアクチュエータの動作状態に関する制約、および、ベーン操作量に関する制約が満たされる状態で、ＥＧＲ率が制御されるべきである。すなわち、過給圧の制御とＥＧＲ率の制御とが行われる場合、上述した全ての制約が同時に満たされる状態で、過給圧およびＥＧＲ率が制御されるべきである。
そこで、第１実施形態では、過給圧に関する制約、ベーンの動作状態に関する制約、ベーンアクチュエータの動作状態に関する制約、ベーン操作量に関する制約、ＥＧＲ率に関する制約、ＥＧＲ制御弁の動作状態に関する制約、ＥＧＲ制御弁アクチュエータの動作状態に関する制約、および、ＥＧＲ制御弁操作量に関する制約が全て満たされるように、図３（Ｃ）のマップから取得される基準過給圧が修正されるとともに、図３（Ｄ）のマップから取得される基準ＥＧＲ率とが修正され、修正された基準過給圧が目標過給圧に設定されるとともに、修正された基準ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に設定され、斯くして設定された目標過給圧が過給圧の制御に利用されるとともに、斯くして設定された目標ＥＧＲ率がＥＧＲ率の制御に利用される。
次に、第１実施形態のこうした目標過給圧および目標ＥＧＲ率の設定について、より具体的に説明する。なお、ベーン制御信号は、ベーンアクチュエータに入力される制御信号であるから、以下の説明では、これをベーン制御入力と適宜称することとする。また、ベーンアクチュエータの動作状態は、ベーンアクチュエータがベーン制御信号に応じた結果としての状態であることから、ベーン制御信号は、これを代表するものであると言える。そこで、以下の説明において、ベーン制御入力は、ベーンアクチュエータの動作状態をも表すものとする。また、ベーン操作量は、ベーン制御信号に応じて導き出される操作量であることから、ベーン制御信号は、これを代表するものであると言える。そこで、以下の説明において、ベーン制御入力は、ベーン操作量をも表すものとする。また、ベーンの動作状態は、ベーンがベーン操作量に応じた結果としての状態であることから、ベーン制御信号は、これを代表するものであると言える。そこで、以下の説明において、ベーン制御入力は、ベーンの動作状態をも表すものとする。ＥＧＲ制御弁制御信号は、ＥＧＲ制御弁アクチュエータに入力される制御信号であるから、以下の説明では、これをＥＧＲ制御弁制御入力と適宜称することとする。また、ＥＧＲ制御弁アクチュエータの動作状態は、ＥＧＲ制御弁アクチュエータがＥＧＲ制御弁制御信号に応じた結果としての状態であることから、ＥＧＲ制御弁制御信号は、これを代表するものであると言える。そこで、以下の説明において、ＥＧＲ制御弁制御入力は、ＥＧＲ制御弁アクチュエータの動作状態をも表すものとする。また、ＥＧＲ制御弁操作量は、ＥＧＲ制御弁制御信号に応じて導き出される操作量であることから、ＥＧＲ制御弁制御信号は、これを代表するものであると言える。そこで、以下の説明において、ＥＧＲ制御弁制御入力は、ＥＧＲ制御弁操作量をも表すものとする。また、ＥＧＲ制御弁の動作状態は、ＥＧＲ制御弁がＥＧＲ制御弁操作量に応じた結果としての状態であることから、ＥＧＲ制御弁制御信号は、これを代表するものであると言える。そこで、以下の説明において、ＥＧＲ制御弁制御入力は、ＥＧＲ制御弁の動作状態をも表すものとする。なお、過給圧は、過給機によるガスの圧縮の結果として生じるものであるから、ベーン制御信号をベーン制御入力と称したとき、過給圧を過給機の制御出力と称することもできる。また、ＥＧＲ率は、ＥＧＲ装置による吸気通路への排気ガスの導入の結果として生じるものであるから、ＥＧＲ制御弁制御信号をＥＧＲ制御弁制御入力と称したとき、ＥＧＲ率をＥＧＲ装置の制御出力と称することもできる。
第１実施形態では、図３（Ｃ）のマップから機関回転数ＮＥと燃焼室Ｑとに応じた基準過給圧Ｐｉｍｂが取得されるとともに、図３（Ｄ）のマップから機関回転数ＮＥと燃料噴射量Ｑとに応じた基準ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｂが取得される。そして、これら基準過給圧および基準ＥＧＲ率をそれぞれ目標過給圧および目標ＥＧＲ率に設定し、これら目標過給圧および目標ＥＧＲ率に従ってベーンおよびＥＧＲ制御弁が制御されたとした場合の過給圧、ベーン制御入力、ＥＧＲ率、および、ＥＧＲ制御弁制御入力が予測される。つまり、基準過給圧および基準ＥＧＲ率がそれぞれ目標過給圧および目標ＥＧＲ率に設定されたとした場合に所定時間だけ将来の過給圧の予測値、ベーン制御入力の予測値、ＥＧＲ率の予測値、および、ＥＧＲ制御弁制御入力の予測値が算出される。なお、上記所定時間は、予め定められた一定の時間であってもよいし、機関運転状態に応じて適宜設定される時間であってもよい。
そして、これら算出された過給圧の予測値（以下この予測値を「一次予測過給圧」という）、ベーン制御入力の予測値（以下この予測値を「一次予測ベーン制御入力」という）、ＥＧＲ率の予測値（以下この予測値を「一次予測ＥＧＲ率」という）、および、ＥＧＲ制御弁制御入力の予測値（以下この予測値を「一次予測ＥＧＲ制御弁制御入力」という）がそれぞれ過給圧に関する制約、ベーン制御入力に関する制約、ＥＧＲ率に関する制約、および、ＥＧＲ制御弁制御入力に関する制約を満たすか否かが判断される。
すなわち、一次予測過給圧が許容可能な範囲内にあるという制約条件（以下この制約条件を「過給圧制約条件」という）が満たされ、且つ、一次予測ベーン制御入力が許容可能な範囲内にあるという制約条件（以下この制約条件を「ベーン制御入力制約条件」という）が満たされ、且つ、一次予測ＥＧＲ率が許容可能な範囲内にあるという制約条件（以下この制約条件を「ＥＧＲ率制約条件」という）が満たされ、且つ、一次予測ＥＧＲ制御弁制御入力が許容可能な範囲内にあるという制約条件（以下この制約条件を「ＥＧＲ制御弁制御入力制約条件」という）が満たされるか否かが判断される。ここで、これら制約条件が満たされる場合には、図３（Ｃ）のマップから取得された基準過給圧がそのまま過給圧の制御用の目標過給圧に設定されるとともに、図３（Ｄ）のマップから取得された基準ＥＧＲ率がそのままＥＧＲ率の制御用の目標ＥＧＲ率に設定される。
一方、上記制約条件が満たされない場合には、図３（Ｃ）のマップから取得された基準過給圧および図３（Ｄ）のマップから取得された基準ＥＧＲ率が所定の規則に従って修正される。そして、これら修正された基準過給圧（以下この基準過給圧を「一次修正基準過給圧」という）および基準ＥＧＲ率（以下この基準ＥＧＲ率を「一次修正基準ＥＧＲ率」という）をそれぞれ目標過給圧および目標ＥＧＲ率に設定し、これら目標過給圧および目標ＥＧＲ率に従ってベーンおよびＥＧＲ制御弁が制御されたとした場合の過給圧、ベーン制御入力、ＥＧＲ率、および、ＥＧＲ制御弁制御入力が予測される。つまり、一次修正基準過給圧および一次修正基準ＥＧＲ率がそれぞれ目標過給圧および目標ＥＧＲ率に設定されたとした場合に所定時間だけ将来の過給圧の予測値、ベーン制御入力の予測値、ＥＧＲ率の予測値、および、ＥＧＲ制御弁制御入力の予測値が算出される。
そして、これら算出された過給圧の予測値（以下この予測値を「二次予測過給圧」という）、ベーン制御入力の予測値（以下この予測値を「二次予測ベーン制御入力」という）、ＥＧＲ率の予測値（以下この予測値を「二次予測ＥＧＲ率」という）、および、ＥＧＲ制御弁制御入力の予測値（以下この予測値を「二次予測ＥＧＲ制御弁制御入力」という）がそれぞれ過給圧制約条件、ベーン制御入力制約条件、ＥＧＲ率制約条件、および、ＥＧＲ制御弁制御入力制約条件を満たすか否かが判断される。ここで、これら制約条件が満たされる場合には、一次修正基準過給圧が過給圧の制御用の目標過給圧に設定されるとともに、一次修正基準ＥＧＲ率がＥＧＲ率の制御用の目標ＥＧＲ率に設定される。
一方、ここでも、これら制約条件が満たされない場合には、一次修正基準過給圧および一次修正基準ＥＧＲ率が所定の規則に従って再び修正される。そして、これら修正された一次修正基準過給圧および一次修正基準ＥＧＲ率をそれぞれ新たな一次修正基準過給圧および一次修正基準ＥＧＲ率として用いて、これら新たな一次修正基準過給圧および新たな一次修正基準ＥＧＲ率をそれぞれ目標過給圧および目標ＥＧＲ率に設定し、これら目標過給圧および目標ＥＧＲ率に従ってベーンおよびＥＧＲ制御弁が制御されたとした場合の過給圧、ベーン制御入力、ＥＧＲ率、および、ＥＧＲ制御弁制御入力が予測される。つまり、新たな一次修正基準過給圧および新たな一次修正基準ＥＧＲ率がそれぞれ目標過給圧および目標ＥＧＲ率に設定されたとした場合に所定時間だけ将来の過給圧の予測値、ベーン制御入力の予測値、ＥＧＲ率の予測値、および、ＥＧＲ制御弁制御入力の予測値が新たな二次予測過給圧、新たな二次予測ベーン制御入力、新たな二次予測ＥＧＲ率、および、新たな二次予測ＥＧＲ制御弁制御入力として算出される。
そして、斯くして算出される新たな二次予測過給圧、新たな二次予測ベーン制御入力、新たな二次予測ＥＧＲ率、および、新たな二次予測ＥＧＲ制御弁制御入力がそれぞれ過給圧制約条件、ベーン制御入力制約条件、ＥＧＲ率制約条件、および、ＥＧＲ制御弁制御入力制約条件を満たすと判断されるまで、上述した新たな一次修正基準過給圧および新たな一次修正基準ＥＧＲ率の算出と、上述した新たな二次予測過給圧、新たな二次予測ベーン制御入力、新たな二次予測ＥＧＲ率、および、新たな二次予測ＥＧＲ制御弁制御入力の算出とが繰り返し行われる。
第１実施形態によれば、過給圧制約条件、ベーン制御入力制約条件、ＥＧＲ率制約条件、および、ＥＧＲ制御弁制御入力制約条件が満たされた状態で、過給圧およびＥＧＲ率が制御される。このため、過給圧の制御、ＥＧＲ率の制御、ベーン制御信号の決定、ＥＧＲ制御弁制御信号の決定、ベーンアクチュエータの動作の制御、ＥＧＲ制御弁アクチュエータの動作の制御、ベーン操作量の決定、ＥＧＲ制御弁操作量の決定、ベーンの動作の制御、および、ＥＧＲ制御弁の動作の制御にとって好適な目標過給圧および目標ＥＧＲ率が設定される。
また、第１実施形態によれば、ベーン操作量およびＥＧＲ制御弁操作量に関する制約条件が満たされるように過給圧およびＥＧＲ率が制御されることから、アンチワインドアップ効果が得られる。このため、過給圧およびＥＧＲ率をそれぞれ目標過給圧および目標ＥＧＲ率に制御する過程（すなわち、過渡状態）において過給圧およびＥＧＲ率の制御応答性がより良好であると言える。
また、第１実施形態によれば、ベーンおよびＥＧＲ制御弁に関する制約条件、ならびに、ベーンアクチュエータおよびＥＧＲ制御弁アクチュエータに関する制約条件が満たされた状態で、過給圧およびＥＧＲ率が制御される。このため、過給圧およびＥＧＲ率の制御の安定性およびロバスト性が高いと言える。
また、第１実施形態によれば、上述した全ての制約条件が満たされた状態で過給圧およびＥＧＲ率が制御されることになる。したがって、過給圧およびＥＧＲ率をそれぞれ目標過給圧および目標ＥＧＲ率に制御する過程において、過給圧が目標過給圧を許容できないほど上回ったり下回ったりすることが抑制されるとともに、ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率を許容できないほど上回ったり下回ったりすることが抑制され、ベーンの劣化、ベーンアクチュエータの劣化、ＥＧＲ制御弁の劣化、および、ＥＧＲ制御弁アクチュエータの劣化が抑制される。
なお、第１実施形態において、過給圧制約条件は、過給圧が許容範囲内にあることであり、ベーン制御入力制約条件は、ベーン制御入力が許容範囲内にあることである。しかしながら、過給圧の制御、ＥＧＲ率の制御、ベーンの動作の制御、ＥＧＲ制御弁の動作の制御、ベーン制御信号の決定、ＥＧＲ制御弁制御信号の決定、ベーン操作量の決定、ＥＧＲ制御弁操作量の決定、ベーンアクチュエータの動作の制御、および、ＥＧＲ制御弁アクチュエータの動作の制御（以下これら制御および決定を「各種制御および決定」という）を考慮したときに、上記過給圧制約条件以外に過給圧に課すべき制約条件がある場合には、その制約条件を上記過給圧制約条件に加えて或いはこれに代えて採用してもよいし、上記ベーン制御入力制約条件以外にベーン制御入力に課すべき制約条件がある場合には、その制約条件を上記ベーン制御入力制約条件に加えて或いはこれに代えて採用してもよい。
同様に、第１実施形態において、ＥＧＲ率制約条件は、ＥＧＲ率が許容範囲内にあることであり、ＥＧＲ制御弁制御入力制約条件は、ＥＧＲ制御弁制御入力が許容範囲内にあることである。しかしながら、各種制御および決定を考慮したときに、上記ＥＧＲ率制約条件以外にＥＧＲ率に課すべき制約条件がある場合には、その制約条件を上記ＥＧＲ率制約条件に加えて或いはこれに代えて採用してもよいし、上記ＥＧＲ制御弁制御入力制約条件以外にＥＧＲ制御弁制御入力に課すべき制約条件がある場合には、その制約条件を上記ＥＧＲ制御弁制御入力制約条件に加えて或いはこれに代えて採用してもよい。
また、第１実施形態において、制約条件は、過給圧に関する制約条件、ベーン制御入力に関する制約条件、ＥＧＲ率に関する制約条件、および、ＥＧＲ制御弁制御入力に関する制約条件である。しかしながら、これら制約条件以外に課すべき制約条件がある場合には、その制約条件を上記制約条件に加えて或いは代えて採用してもよい。もちろん、上記制約条件のなかに目標過給圧および目標ＥＧＲ率の設定に考慮される必要がないものと判断される制約条件があるのであれば、その制約条件を目標過給圧および目標ＥＧＲ率の設定に考慮しないようにしてもよい。
また、上述した実施形態の制御装置において、過給圧およびＥＧＲ率の制御に用いられる目標過給圧および目標ＥＧＲ率は、少なくとも、それら目標過給圧および目標ＥＧＲ率に基づいて実際に過給圧およびＥＧＲ率が制御されたときに上記制約条件全てが満たされるものであればよい。しかしながら、図３（Ｃ）および図３（Ｄ）のマップから取得される基準過給圧および基準ＥＧＲ率は機関運転状態にとって最適な値として求められたものであるので、過給圧およびＥＧＲ率の制御に用いられる目標過給圧および目標ＥＧＲ率が基準過給圧および基準ＥＧＲ率から大きく異なっている状態は、出力トルクの大幅な変動（すなわち、トルクショック）やドライバビリティの低下を招く可能性があり、機関運転状態にとって好ましくない。したがって、この観点では、第１実施形態において、上記制約条件全てが満たされる複数の目標過給圧および目標ＥＧＲ率がある場合には、これら目標過給圧および目標ＥＧＲ率のうち、基準過給圧および基準ＥＧＲ率に最も近い目標過給圧および目標ＥＧＲ率が採用されることが好ましい。
ところで、第１実施形態では、目標過給圧および目標ＥＧＲ率の設定のための上述した基準過給圧および基準ＥＧＲ率の修正や、予測過給圧、予測ベーン制御入力、予測ＥＧＲ率、および、予測ＥＧＲ制御弁制御入力の算出などには、過給機およびＥＧＲ装置を含む内燃機関に関するモデルに基づくロジック（以下このロジックを「目標値設定ロジック」という）が用いられる。そして、この目標値設定ロジックには、意図した目標過給圧および目標ＥＧＲ率が設定されるように同定された複数の係数（以下これら係数を「ロジック係数」という）が含まれている。
ここで、第１実施形態では、機関運転中に、これらロジック係数が以下のように修正される。すなわち、ロジック係数を修正する必要があるときには、燃料噴射量ディレー制御が実行される。この燃料噴射量ディレー制御とは、当該燃料噴射量ディレー制御が開始された時点（以下この時点を「ディレー制御開始時点」という）で設定された目標燃料噴射量をその時点で燃料噴射弁の制御に用いるのではなく、燃料噴射量ディレー制御が終了した時点（以下この時点を「ディレー制御終了時点」という）で燃料噴射弁の制御に用いる制御である。したがって、この燃料噴射量ディレー制御が実行されると、当該制御の開始時点（すなわち、ディレー制御開始時点）のアクセルペダル踏込量に基づいて図３（Ａ）のマップから基準燃料噴射量が取得され、この取得された基準燃料噴射量が目標燃料噴射量に設定されるが、この設定された目標燃料噴射量は、即座には燃料噴射弁の制御には用いられず、燃料噴射量ディレー制御が終了するまでの期間（以下この期間を「ディレー制御期間」という）は、ディレー制御開始時点で燃料噴射弁の制御に用いられている目標燃料噴射量が継続して燃料噴射弁の制御に用いられる。そして、ディレー制御開始時点で設定された目標燃料噴射量は、ディレー制御終了時点で燃料噴射弁の制御に用いられる。
一方、第１実施形態では、燃料噴射量ディレー制御が開始されたときに、ディレー制御期間は燃料噴射量にも機関回転数にも変化がないことを前提として目標値設定ロジックによってディレー制御終了時点の目標過給圧および目標ＥＧＲ率が設定されたとした場合の同ディレー制御終了時点の過給圧の予測値、ＥＧＲ率の予測値、ベーン制御入力の予測値、および、ＥＧＲ制御弁制御入力の予測値を算出するロジック（以下このロジックを「先読みロジック」という）が用意されている。
そして、上述したように、目標値設定ロジックのロジック係数を修正する必要があり、燃料噴射量ディレー制御が開始されると、先読みロジックによってディレー制御終了時点の過給圧の予測値（以下この予測値を「先読み予測過給圧」という）、ディレー制御終了時点のＥＧＲ率の予測値（以下この予測値を「先読み予測ＥＧＲ率」という）、ディレー制御終了時点のベーン制御入力の予測値（以下この予測値を「先読み予測ベーン制御入力」という）、および、ディレー制御終了時点のＥＧＲ制御弁制御入力の予測値（以下この予測値を「先読み予測ＥＧＲ制御弁制御入力」という）が算出される。
そして、ディレー制御終了時点において、ディレー制御開始時点で設定された目標燃料噴射量を用いた燃料噴射弁の制御が行われ、この燃料噴射弁の制御の結果として得られる燃料噴射量および機関回転数に基づいて目標値設定ロジックによって設定された目標過給圧および目標ＥＧＲ率に従ってベーンおよびＥＧＲ制御弁が制御される。そして、このときの実際の過給圧、ＥＧＲ率、ベーン制御入力、および、ＥＧＲ制御弁制御入力が取得される。
そして、これら取得された実際の過給圧（以下この過給圧を「実過給圧」という）、実際のＥＧＲ率（以下このＥＧＲ率を「実ＥＧＲ率」という）、実際のベーン制御入力（以下この制御入力を「実ベーン制御入力」という）、および、実際のＥＧＲ制御弁制御入力（以下この制御入力を「実ＥＧＲ制御弁制御入力」という）がそれぞれ上記先読み予測過給圧、先読み予測ＥＧＲ率、先読み予測ベーン制御入力、および、先読み予測ＥＧＲ制御弁制御入力と比較される。ここで、実過給圧と先読み予測過給圧との間に偏差があり、あるいは、実ＥＧＲ率と先読み予測ＥＧＲ率との間に偏差があり、あるいは、実ベーン制御入力と先読み予測ベーン制御入力との間に偏差があり、あるいは、実ＥＧＲ制御弁制御入力と先読み予測ＥＧＲ制御弁制御入力との間に偏差があるときには、これら偏差が小さくなるように目標値設定ロジックのロジック係数が修正される。
これには、目標値設定ロジックを小さい演算負荷で修正することができるという利点がある。すなわち、先読みロジックが先読み予測過給圧、先読み予測ＥＧＲ率、先読み予測ベーン制御入力、および、先読み予測ＥＧＲ制御弁制御入力（以下これらをまとめて「先読み値」ともいう）を算出する場合、先読みロジックは、少なくとも機関回転数を用いてこれら先読み値を算出することになる。このとき、一定期間の間に機関回転数が変化する可能性がある場合、先読みロジックは、一定期間の間に機関回転数に変化があることを前提に先読み値を算出しなければならない。この場合に先読み値の算出に要する演算負荷は、一定期間の間に機関回転数が変化しないことを前提に先読み値を演算する場合の同演算負荷よりも大きい。
しかしながら、第１実施形態では、目標値設定ロジックのロジック係数を修正する必要があるとき、ひいては、目標値設定ロジックを修正する必要があるときには、燃料噴射量ディレー制御が行われる。そして、ディレー制御期間、つまり、一定期間の間は、目標燃料噴射量がディレー制御開始時点の目標燃料噴射量に維持されるのであるから、機関回転数が変化しないはずである。したがって、先読みロジックは、一定期間の間、機関回転数に変化がない（もちろん、燃料噴射量にも変化がない）ことを前提にして先読み値を算出すればよいことになる。つまり、先読みロジックは、ディレー制御開始時点の機関回転数のデータを確定的なデータとして扱って先読み値を算出することができる。したがって、先読みロジックは、先読み値を小さい演算負荷で算出することができる。そして、斯くして算出される先読み値を用いて目標値設定ロジックのロジック係数が修正されるのであるから、結果的に、目標値設定ロジックのロジック係数、ひいては、目標値設定ロジックを小さい演算負荷で修正することができるのである。
なお、第１実施形態では、実過給圧と先読み予測過給圧との間に偏差があり、あるいは、実ＥＧＲ率と先読み予測ＥＧＲ率との間に偏差があり、あるいは、実ベーン制御入力と先読み予測ベーン制御入力との間に偏差があり、あるいは、実ＥＧＲ制御弁制御入力と先読み予測ＥＧＲ制御弁制御入力との間に偏差があるときに、目標値設定ロジックのロジック係数が修正される。しかしながら、実過給圧と先読み予測過給圧との間の偏差の絶対値が許容可能な値よりも大きく、あるいは、実ＥＧＲ率と先読み予測ＥＧＲ率との間の偏差の絶対値が許容可能な値よりも大きく、あるいは、実ベーン制御入力と先読み予測ベーン制御入力との間の偏差の絶対値が許容可能な値よりも大きく、あるいは、実ＥＧＲ制御弁と先読み予測ＥＧＲ制御弁制御入力との間の偏差の絶対値が許容可能な値よりも大きいときに、目標値設定ロジックのロジック係数を修正するようにしてもよい。
また、第１実施形態は、目標値設定ロジックのロジック係数を修正するために実過給圧と先読み予測過給圧との間の偏差、実ＥＧＲ率と先読み予測ＥＧＲ率との間の偏差、実ベーン制御入力と先読み予測ベーン制御入力との間の偏差、および、実ＥＧＲ制御弁制御入力と先読み予測ＥＧＲ制御弁制御入力との間の偏差を利用する実施形態である。しかしながら、これら偏差のうちの１つ、あるいは、２つ、あるいは、３つを目標値設定ロジックのロジック係数の修正に利用する実施形態を採用してもよい。
また、実過給圧と実ＥＧＲ率とをまとめて「実制御出力」と称し、先読み予測過給圧と先読み予測ＥＧＲ率とをまとめて「先読み予測制御出力」と称し、実ベーン制御入力と実ＥＧＲ制御弁制御入力とをまとめて「実制御出力」と称し、先読み予測ベーン制御入力と先読み予測ＥＧＲ制御弁制御入力とをまとめて「先読み予測制御入力」と称したとき、第１実施形態は、目標値設定ロジックのロジック係数を修正するために実制御出力と先読み予測制御出力との間の偏差、および、実制御入力と先読み予測制御入力との間の偏差を利用する実施形態であると言える。しかしながら、これら偏差のうちの１つを目標値設定ロジックのロジック係数の修正に利用する実施形態を採用してもよい。
次に、第１実施形態の燃料噴射弁の制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図４（Ａ）に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に実行されるルーチンである。
図４（Ａ）のルーチンが開始されると、始めに、ステップ１１において、図４（Ｂ）のルーチン（このルーチンの詳細は後述する）で設定された最新の目標燃料噴射量ＴＱが取得される。次いで、ステップ１２において、ステップ１１で取得された目標燃料噴射量ＴＱに基づいて燃料噴射弁に供給すべき指令信号Ｓｉが算出される。次いで、ステップ１３において、ステップ１２で算出された指令信号Ｓｉが燃料噴射弁に供給され、ルーチンが終了する。
次に、第１実施形態の目標燃料噴射量の設定を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図４（Ｂ）に示されている。なお、このルーチンは、同ルーチンが終了されている場合において所定のクランク角度が到来する毎に実行されるルーチンである。
図４（Ｂ）のルーチンが開始されると、始めに、ステップ１５において、アクセルペダル踏込量Ｄａｃが取得される。次いで、ステップ１６において、ステップ１５で取得されたアクセルペダル踏込量Ｄａｃに対応する基準燃料噴射量Ｑｂが図３（Ａ）のマップから取得される。次いで、ステップ１７において、ディレー制御フラグＦｄｌｙがリセットされている（Ｆｄｌｙ＝０）か否かが判別される。このフラグＦｄｌｙは、図８のルーチン（このルーチンの詳細は後述する）でセットされ或いはリセットされるフラグであり、燃料噴射量ディレー制御の実行が要求されているときにセットされ、燃料噴射量ディレー制御の実行が要求されていないときにリセットされているフラグである。
ステップ１７において、Ｆｄｌｙ＝０であると判別されたとき、すなわち、燃料噴射量ディレー制御の実行が要求されていないときには、ルーチンはそのままステップ１８に進む。そして、ステップ１８において、ステップ１６で取得された基準燃料噴射量Ｑｂが目標燃料噴射量ＴＱに設定され、ルーチンが終了する。この場合、ステップ１６で取得された基準燃料噴射量Ｑｂが即座に図４（Ａ）のルーチンにおいて目標燃料噴射量ＴＱとして用いられることになる。
一方、ステップ１７において、Ｆｄｌｙ＝０ではないと判別されたとき、すなわち、燃料噴射量ディレー制御の実行が要求されているときには、ルーチンはステップ１７を繰り返す。すなわち、ステップ１７においてＦｄｌｙ＝０であると判別されるまで、ルーチンがステップ１８に進まない。この場合、ステップ１８においてＦｄｌｙ＝０であると判別されるまで、前回実行された本ルーチンのステップ１８で設定された目標燃料噴射量が図４（Ａ）のルーチンにおいて目標燃料噴射量ＴＱとして用いられることになる。つまり、燃料噴射量ディレー制御が実行されることになる。そして、その後、ステップ１７において、Ｆｄｌｙ＝０であると判別されると、ルーチンはステップ１８に進み、ステップ１６で取得された基準燃料噴射量Ｑｂが目標燃料噴射量ＴＱに設定され、ルーチンが終了する。
次に、第１実施形態のスロットル弁の制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図５（Ａ）に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に実行されるルーチンである。
図５（Ａ）のルーチンが開始されると、始めに、ステップ２１において、図５（Ｂ）のルーチン（このルーチンの詳細は後述する）で設定された最新の目標スロットル弁開度ＴＤｔｈが取得される。次いで、ステップ２２において、ステップ２１で取得された目標スロットル弁開度ＴＤｔｈに基づいてスロットル弁アクチュエータに供給すべき制御信号Ｓｔｈが算出される。次いで、ステップ２３において、ステップ２２で算出された制御信号Ｓｔｈがスロットル弁に供給され、ルーチンが終了する。
次に、第１実施形態の目標スロットル弁開度の設定を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図５（Ｂ）に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に実行されるルーチンである。
図５（Ｂ）のルーチンが開始されると、始めに、ステップ２５において、現在の燃料噴射量Ｑおよび機関回転数ＮＥが取得される。なお、ここで取得される現在の燃料噴射量Ｑは、図４（Ｂ）のステップ１８で設定された最新の目標燃料噴射量ＴＱに相当する量である。次いで、ステップ２６において、ステップ２５で取得された燃料噴射量Ｑおよび機関回転数ＮＥに対応する基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂが図３（Ｂ）のマップから取得される。次いで、ステップ２７において、ステップ２６で取得された基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂが目標スロットル弁開度ＴＤｔｈに設定され、ルーチンが終了する。
次に、第１実施形態のベーンの制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図６（Ａ）に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に実行されるルーチンである。
図６（Ａ）のルーチンが開始されると、始めに、ステップ３１において、現在の過給圧Ｐｉｍと、図７のルーチン（このルーチンの詳細は後述する）で設定された最新の目標過給圧ＴＰｉｍとが取得される。次いで、ステップ３２において、ステップ３１で取得された目標過給圧に対する同取得された現在の過給圧の偏差ΔＰｉｍ（＝ＴＰｉｍ−Ｐｉｍ）が算出される。次いで、ステップ３２で算出された過給圧の偏差ΔＰｉｍに基づいてベーン制御信号Ｓｖが算出される。次いで、ステップ３４において、ステップ３３で算出されたベーン制御信号Ｓｖがベーンに供給され、ルーチンが終了する。
次に、第１実施形態のＥＧＲ制御弁の制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図６（Ｂ）に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に実行されるルーチンである。
図６（Ｂ）のルーチンが開始されると、始めに、ステップ３５において、現在のＥＧＲ率Ｒｅｇｒと、図７のルーチン（このルーチンの詳細は後述する）で設定された最新の目標ＥＧＲ率ＴＲｅｇｒとが取得される。次いで、ステップ３６において、ステップ３５で取得された目標ＥＧＲ率に対する同取得された現在のＥＧＲ率の偏差ΔＲｅｇｒ（＝ＴＲｅｇｒ−Ｒｅｇｒ）が算出される。次いで、ステップ３７において、ステップ３６で算出されたＥＧＲ率の偏差ΔＲｅｇｒに基づいてＥＧＲ制御弁制御信号Ｓｅｇｒが算出される。次いで、ステップ３８において、ステップ３７で算出されたＥＧＲ制御弁制御信号ＳｅｇｒがＥＧＲ制御弁に供給され、ルーチンが終了する。
次に、第１実施形態の目標過給圧および目標ＥＧＲ率の設定を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図７に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に実行されるルーチンである。
図７のルーチンが開始されると、始めに、ステップ４１において、現在の燃料噴射量Ｑおよび機関回転数ＮＥが取得される。なお、ここで取得される現在の燃料噴射量Ｑは、図４（Ｂ）のステップ１８で設定された最新の目標燃料噴射量ＴＱに相当する量である。次いで、ステップ４２において、ステップ４１で取得された現在の燃料噴射量Ｑおよび機関回転数ＮＥに対応する基準過給圧Ｐｉｍｂおよび基準ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｂがそれぞれ図３（Ｃ）のマップおよび図３（Ｄ）のマップから取得される。次いで、ステップ４３において、ステップ４２で取得された基準過給圧Ｐｉｍｂおよび基準ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｂに基づいて過給圧の予測値（すなわち、一次予測過給圧）Ｐｉｍｅ１、ＥＧＲ率の予測値（すなわち、一次予測ＥＧＲ率）Ｒｅｇｒｅ１、ベーン制御入力の予測値（すなわち、一次予測ベーン制御入力）Ｓｖｅ１、および、ＥＧＲ制御弁制御入力の予測値（すなわち、一次予測ＥＧＲ制御弁制御入力）Ｓｅｇｒｅ１が算出される。
次いで、ステップ４４において、ステップ４３で算出された予測値Ｐｉｍｅ１、Ｒｅｇｒｅ１、Ｓｖｅ１、Ｓｅｇｒｅ１がそれぞれ対応する制約条件を満たしているか否かが判別される。ここで、これら予測値が制約条件を満たしていると判別されたときには、ルーチンは、ステップ５２に進む。一方、これら予測値が制約条件を満たしていないと判別されたときには、ルーチンはステップ４５に進む。
ステップ４４で各予測値が各制御条件を満たしていると判別され、ルーチンがステップ５２に進むと、ステップ４２で取得された基準過給圧Ｐｉｍｂおよび基準ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｂがそれぞれ目標過給圧ＴＰｉｍおよび目標ＥＧＲ率ＴＲｅｇｒに設定され、ルーチンが終了する。
ステップ４４で各予測値が各制御条件を満たしていないと判別され、ルーチンがステップ４５に進むと、ステップ４２で取得された基準過給圧Ｐｉｍｂおよび基準ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｂが所定の規則に従って修正されることによって、一次修正基準過給圧および一次修正基準ＥＧＲ率が算出される。次いで、ステップ４６において、ステップ４５で算出された一次修正基準過給圧および一次修正基準ＥＧＲ率に基づいて過給圧の予測値（すなわち、二次予測過給圧）Ｐｉｍｅ２、ＥＧＲ率の予測値（すなわち、二次予測ＥＧＲ率）Ｒｅｇｒｅ２、ベーン制御入力の予測値（すなわち、二次予測ベーン制御入力）Ｓｖｅ２、および、ＥＧＲ制御弁制御入力の予測値（すなわち、二次ＥＧＲ制御弁制御入力）Ｓｅｇｒｅ２が算出される。
次いで、ステップ４７において、ステップ４６で算出された予測値Ｐｉｍｅ２、Ｒｅｇｒｅ２、Ｓｖｅ２、Ｓｅｇｒｅ２がそれぞれ対応する制約条件を満たしているか否かが判別される。ここで、これら予測値が制約条件を満たしていると判別されたときには、ルーチンは、ステップ５３に進む。一方、これら予測値が制約条件を満たしていないと判別されたときには、ルーチンはステップ４８に進む。
ステップ４７において各予測値が各制御条件を満たしていると判別され、ルーチンがステップ５３に進むと、ステップ４５で算出された一次修正基準過給圧Ｐｉｍｂａ１が目標過給圧ＴＰｉｍに設定されるとともに、ステップ４５で算出された一次修正基準ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｂａ１が目標ＥＧＲ率ＴＲｅｇｒに設定され、ルーチンが終了する。
ステップ４７において各予測値が各制御条件を満たしていないと判別され、ルーチンがステップ４８に進むと、ステップ４５で算出された一次修正基準過給圧Ｐｉｍｂａ１がさらに修正されることによって新たな一次修正基準過給圧が算出されるとともに、ステップ４５で算出された一次修正基準ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｂａ１がさらに修正されることによって新たな一次修正基準ＥＧＲ率が算出される。次いで、ステップ４９において、ステップ４８で算出された新たな一次修正基準過給圧および新たな一次修正基準ＥＧＲ率に基づいて過給圧の予測値（すなわち、新たな二次予測過給圧）Ｐｉｍｅ２、ＥＧＲ率の予測値（すなわち、新たな二次予測ＥＧＲ率）Ｒｅｇｒｅ２、ベーン制御入力の予測値（すなわち、新たなベーン制御入力）Ｓｖｅ２、および、ＥＧＲ制御弁制御入力の予測値（すなわち、新たなＥＧＲ制御弁制御入力）Ｓｅｇｒｅ２が算出される。
次いで、ステップ５０において、ステップ４９で算出された予測値Ｐｉｍｅ２、Ｒｅｇｒｅ２、Ｓｖｅ２、Ｓｅｇｒｅ２がそれぞれ対応する制約条件を満たしているか否かが判別される。ここで、これら予測値が制約条件を満たしていると判別されたときには、ルーチンはステップ５１に進む。この場合、ステップ５１において、ステップ４８で算出された一次修正基準過給圧Ｐｉｍｂａ１が目標過給圧ＴＰｉｍに設定されるとともに、ステップ４８で算出された一次修正基準ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｂａ１が目標ＥＧＲ率ＴＲｅｇｒに設定され、ルーチンが終了する。一方、ステップ５０において、予測値が制約条件を満たしていないと判別されたときには、ルーチンはステップ４８に戻る。すなわち、この場合、ステップ５０において予測値が制約条件を満たすと判別されるまで、ステップ４８における一次修正基準過給圧および一次修正基準ＥＧＲ率の修正による新たな一次修正基準過給圧および新たな一次修正基準ＥＧＲ率の算出と、ステップ４９における新たな二次予測過給圧、新たな二次予測ＥＧＲ率、新たな二次予測ベーン制御入力、および、新たな二次予測ＥＧＲ制御弁制御入力の算出とが繰り返されることになる。
次に、第１実施形態の目標値設定ロジックの修正を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図８および図９に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に実行されるルーチンである。
図８のルーチンが開始されると、始めに、ステップ１０１において、目標値修正ロジックの修正が必要であるか否かが判別される。ここで、目標値修正ロジックの修正が必要であると判別されたときには、ルーチンはステップ１０２に進む。一方、目標値修正ロジックの修正が必要ではないと判別されたときには、ルーチンはそのまま終了する。
ステップ１０１において目標値修正ロジックの修正が必要であると判別され、ルーチンがステップ１０２に進むと、ディレー制御フラグがセットされる（Ｆｄｌｙ←１）。これにより、燃料噴射量ディレー制御が開始される。次いで、ステップ１０３において、ディレーカウンタＣｄｌｙのカウントアップが開始される。このカウンタＣｄｌｙは、ステップ１０２でディレー制御フラグがセットされてから経過した時間を表すカウンタであり、すなわち、燃料噴射量ディレー制御が開始されてから経過した時間を表すカウンタである。次いで、ステップ１０４において、図９に示されているルーチンが実行される。
図９のルーチンが開始されると、ステップ１４１〜ステップ１４４において、図７のステップ４１〜ステップ４４と同じ処理が行われる。そして、ステップ１４４においてステップ１４３で算出された各予測値が各制御条件を満たしていると判別され、ルーチンがステップ１５２に進むと、ステップ１４３で算出された一次予測過給圧Ｐｉｍｅ１が先読み予測過給圧Ｐｉｍｅとして記憶され、同算出された一次予測ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｅ１が先読み予測ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｅとして記憶され、同算出された一次予測ベーン制御入力Ｓｖｅ１が先読み予測ベーン制御入力Ｓｖｅとして記憶され、同算出された一次予測ＥＧＲ制御弁制御入力Ｓｅｇｒｅ１が先読み予測ＥＧＲ制御弁制御入力Ｓｅｇｒｅとして記憶され、ルーチンが図８のステップ１０５に進む。
ステップ１４４においてステップ１４３で算出された各予測値が各制御条件を満たしていないと判別されると、ルーチンがステップ１４５に進み、ステップ１４５〜ステップ１４７において、図７のステップ４５〜ステップ４７と同じ処理が実行される。
ステップ１４７においてステップ１４６で算出された各予測値が各制御条件を満たしていると判別され、ルーチンがステップ１５３に進むと、ステップ１４６で算出された二次予測過給圧Ｐｉｍｅ２が先読み予測過給圧Ｐｉｍｅとして記憶され、同算出された二次予測ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｅ２が先読み予測ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｅとして記憶され、同算出された二次予測ベーン制御入力Ｓｖｅ２が先読み予測ベーン制御入力Ｓｖｅとして記憶され、同算出された二次予測ＥＧＲ制御弁制御入力Ｓｅｇｒｅ２が先読み予測ＥＧＲ制御弁制御入力Ｓｅｇｒｅとして記憶され、ルーチンが図８のステップ１０５に進む。
ステップ１４７においてステップ１４６で算出された各予測値が各制御条件を満たしていないと判別されると、ルーチンがステップ１４８に進むと、ステップ１４８〜ステップ１５０において、図７のステップ４８〜ステップ５０と同じ処理が実行される。
そして、ステップ１５０においてステップ１４９で算出された各予測値が各制約条件を満たしていると判別され、ルーチンがステップ１５１に進むと、ステップ１４９で算出された二次予測過給圧Ｐｉｍｅ２が先読み予測過給圧Ｐｉｍｅとして記憶され、同算出された二次予測ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｅ２が先読み予測ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｅとして記憶され、同算出された二次予測ベーン制御入力Ｓｖｅ２が先読み予測ベーン制御入力Ｓｖｅとして記憶され、同算出された二次予測ＥＧＲ制御弁制御入力Ｓｅｇｒｅ２が先読み予測ＥＧＲ制御弁制御入力Ｓｅｇｒｅとして記憶され、ルーチンが図８のステップ１０５に進む。
図８のステップ１０５では、ディレーカウンタＣｄｌｙが所定値Ｃｄｌｙｔｈ以上である（Ｃｄｌｙ≧Ｃｄｌｙｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｃｄｌｙ≧Ｃｄｌｙｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ１０６に進む。一方、Ｃｄｌｙ≧Ｃｄｌｙｔｈではないと判別されたときには、ルーチンはステップ１０５に戻る。すなわち、本ルーチンでは、ステップ１０５においてＣｄｌｙ≧Ｃｄｌｙｔｈであると判別されるまで、ルーチンがステップ１０６に進まない。なお、所定値Ｃｄｌｙは、燃料噴射量ディレー制御を実行すべき期間に設定されている。
ステップ１０５においてＣｄｌｙ≧Ｃｄｌｙｔｈであると判別され、ルーチンがステップ１０６に進むと、ディレー制御フラグＦｄｌｙがリセットされる。これにより、燃料噴射量ディレー制御が終了せしめられる。次いで、ステップ１０７において、ディレーカウンタＣｄｌｙのカウントアップが終了されるとともに当該カウンタがクリアされる。次いで、ステップ１０８において、その時点（つまり、ディレー制御終了時点）での過給圧Ｐｉｍ、ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ、ベーン制御入力Ｓｖ、および、ＥＧＲ制御弁制御入力Ｓｅｇｒが取得される。次いで、ステップ１０９において、ステップ１０８で取得された過給圧に対するステップ１５２、または、ステップ１５１、または、ステップ１５３で記憶された先読み予測過給圧の偏差ΔＰｉｍ、ステップ１０８で取得されたＥＧＲ率に対するステップ１５２、または、ステップ１５１、または、ステップ１５３で記憶された先読み予測ＥＧＲ率の偏差ΔＲｅｇｒ、ステップ１０８で取得されたベーン制御入力に対するステップ１５２、または、ステップ１５１、または、ステップ１５３で記憶された先読み予測ベーン制御入力の偏差ΔＳｖ、および、ステップ１０８で取得されたＥＧＲ制御弁制御入力に対するステップ１５２、または、ステップ１５１、または、ステップ１５３で記憶された先読み予測ＥＧＲ制御弁制御入力の偏差ΔＳｅｇｒが算出される。
次いで、ステップ１１０において、ステップ１０９で算出された各偏差ΔＰｉｍ、ΔＲｅｇｒ、ΔＳｖ、ΔＳｅｇｒに基づいて目標値設定ロジックのロジック係数に対する修正値Ｋ１、Ｋ２・・・Ｋｎが算出される。次いで、ステップ１１１において、ステップ１１０で算出された修正値Ｋ１、Ｋ２・・・Ｋｎによってロジック係数が修正され、ルーチンが終了する。
ところで、第１実施形態は、過給機とＥＧＲ装置とを具備する内燃機関において目標過給圧および目標ＥＧＲ率が達成されるようにベーンおよびＥＧＲ制御弁を制御する制御装置に本発明を適用した場合の実施形態である。しかしながら、本発明は、過給機を具備しているがＥＧＲ装置を具備していない内燃機関において目標過給圧が達成されるようにベーンを制御する制御装置にも適用可能であるし、ＥＧＲ装置を具備しているが過給機を具備していない内燃機関において目標ＥＧＲ率が達成されるようにＥＧＲ制御弁を制御する制御装置にも適用可能である。
次に、過給機を具備しているがＥＧＲ装置を具備していない内燃機関の制御装置に本発明を適用した場合の実施形態（以下「第２実施形態」という）について説明する。なお、以下において説明されていな第２実施形態の構成は、第１実施形態の構成と同じであるか、あるいは、第２実施形態の構成に鑑みたときに第１実施形態の構成から当然に導き出される構成である。
第２実施形態の制御装置が適用される内燃機関が図１０に示されている。図１０に示されている内燃機関の構成は、ＥＧＲ装置を具備していない点を除いて図１に示されている内燃機関の構成と同じである。また、第２実施形態の燃料噴射弁の制御、スロットル弁の制御、ベーンの制御、および、ＥＧＲ制御弁の制御は、第１実施形態のものと同じである。
次に、第２実施形態の目標燃料噴射量について説明する。第２実施形態では、図１０に示されている内燃機関において、アクセルペダルの踏込量に応じて最適な燃料噴射量が実験等によって予め求められる。そして、これら求められた燃料噴射量が図１１（Ａ）に示されているようにアクセルペダルの踏込量Ｄａｃの関数のマップの形で基準燃料噴射量Ｑｂとして電子制御装置に記憶されている。そして、機関運転中、その時々のアクセルペダルの踏込量Ｄａｃに対応する基準燃料噴射量Ｑｂが図１１（Ａ）のマップから取得され、この取得された基準燃料噴射量Ｑｂが目標燃料噴射量に設定される。なお、図１１（Ａ）に示されているように、基準燃料噴射量Ｑｂはアクセルペダルの踏込量Ｄａｃが大きくなるほど多くなる。
次に、第２実施形態の目標スロットル弁開度について説明する。第２実施形態では、目標スロットル弁開度の設定に用いられる機関運転状態として、燃料噴射量と機関回転数とが採用される。そして、図１０に示されている内燃機関において、燃料噴射量と機関回転数とに応じた適切なスロットル弁開度が実験等によって予め求められる。そして、これら求められたスロットル弁開度が図１１（Ｂ）に示されているように燃料噴射量Ｑと機関回転数Ｎとの関数のマップの形で基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂとして電子制御装置に記憶されている。そして、機関運転中、その時々の燃料噴射量Ｑと機関回転数Ｎとに対応する基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂが図１１（Ｂ）のマップから取得され、この取得された基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂが目標スロットル弁開度に設定される。なお、図１１（Ｂ）のマップでは、燃料噴射量Ｑが多いほど基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂが大きく、機関回転数Ｎが大きいほど基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂが大きい。また、第２実施形態では、図１１（Ｂ）のマップから基準スロットル弁開度を取得するために用いられる燃料噴射量として、目標燃料噴射量に相当する燃料噴射量が採用される。
次に、第２実施形態の目標過給圧について説明する。第２実施形態では、目標過給圧の設定に用いられる機関運転状態として機関回転数と燃料噴射量とが採用される。そして、図１０に示されている内燃機関において、機関回転数と燃料噴射量とに応じて最適な過給圧が実験等によって予め求められ、これら求められた過給圧が図１１（Ｃ）に示されているように機関回転数ＮＥと燃料噴射量Ｑとの関数のマップの形で基準過給圧Ｐｉｍｂとして電子制御装置に記憶されている。そして、機関運転中、そのときの機関回転数ＮＥと燃料噴射量Ｑとに対応する基準過給圧Ｐｉｍｂが図１１（Ｃ）のマップから取得される。そして、斯くして取得された基準過給圧Ｐｉｍｂが所定の処理（この処理の詳細は後述する）によって修正され、この修正された基準過給圧が目標過給圧に設定される。なお、第１実施形態では、図１１（Ｃ）のマップから基準過給圧を取得するために用いられる燃料噴射量として、目標燃料噴射量に相当する燃料噴射量が採用される。
次に、第２実施形態の基準過給圧に対する上記所定の処理について説明する。目標過給圧の設定に関し、図１１（Ｃ）のマップから取得された基準過給圧をそのまま目標過給圧に設定し、斯くして設定された目標過給圧に従ってベーンを制御するという考え方もある。ところが、図１１（Ｃ）のマップから取得された基準過給圧がそのまま目標過給圧としてベーンの制御に用いられると、第１実施形態に関連して説明したように、幾つかの不具合が生じる。そして、第１実施形態と同様に、こうした不具合の発生を回避するために、過給圧の制御には、過給圧に関する制約、ベーンの動作状態に関する制約、ベーンアクチュエータの動作状態に関する制約、および、ベーン操作量に関する制約がある。したがって、図１１（Ｃ）のマップから取得された基準過給圧がそのまま目標過給圧として過給圧の制御に利用されたとした場合に、これら制約が満たされないことが予想されるときには、これら制約が満たされるように、基準過給圧が修正され、この修正された基準過給圧が目標過給圧に設定され、斯くして設定された目標過給圧が過給圧の制御に利用されるべきである。
そこで、第２実施形態では、過給圧に関する制約、ベーンの動作状態に関する制約、ベーンアクチュエータの動作状態に関する制約、ベーン操作量に関する制約が全て満たされるように、図１１（Ｃ）のマップから取得される基準過給圧が修正され、この修正された基準過給圧が目標過給圧に設定され、斯くして設定された目標過給圧が過給圧の制御に利用される。
次に、第２実施形態のこうした目標過給圧の設定について、より具体的に説明する。なお、以下の説明でも、ベーン制御入力は、ベーン制御信号のみならず、ベーンアクチュエータの動作状態、ベーン操作量、および、ベーンの動作状態をも表すものとする。
第２実施形態では、図１１（Ｃ）のマップから機関回転数ＮＥと燃料噴射量Ｑとに応じた基準過給圧Ｐｉｍｂが取得される。そして、この基準過給圧を目標過給圧に設定し、この目標過給圧に従ってベーンが制御されたとした場合の過給圧、および、ベーン制御入力が予測される。つまり、基準過給圧が目標過給圧に設定されたとした場合に所定時間だけ将来の過給圧の予測値、および、ベーン制御入力の予測値が算出される。なお、上記所定時間は、予め定められた一定の時間であってもよいし、機関運転状態に応じて適宜設定される時間であってもよい。
そして、これら算出された過給圧の予測値（以下この予測値を「一次予測過給圧」という）、および、ベーン制御入力の予測値（以下この予測値を「一次予測ベーン制御入力」という）がそれぞれ過給圧に関する制約、および、ベーン制御入力に関する制約を満たすか否かが判断される。
すなわち、一次予測過給圧が許容可能な範囲内にあるという制約条件（以下この制約条件を「過給圧制約条件」という）が満たされ、且つ、一次予測ベーン制御入力が許容可能な範囲内にあるという制約条件（以下この制約条件を「ベーン制御入力制約条件」という）が満たされるか否かが判断される。ここで、これら制約条件が満たされる場合には、図１１（Ｃ）のマップから取得された基準過給圧がそのまま過給圧の制御用の目標過給圧に設定される。
一方、上記制約条件が満たされない場合には、図１１（Ｃ）のマップから取得された基準過給圧が所定の規則に従って修正される。そして、この修正された基準過給圧（以下この基準過給圧を「一次修正基準過給圧」という）を目標過給圧に設定し、この目標過給圧に従ってベーンが制御されたとした場合の過給圧、および、ベーン制御入力が予測される。つまり、一次修正基準過給圧が目標過給圧に設定されたとした場合に所定時間だけ将来の過給圧の予測値、および、ベーン制御入力の予測値が算出される。
そして、これら算出された過給圧の予測値（以下この予測値を「二次予測過給圧」という）、および、ベーン制御入力の予測値（以下この予測値を「二次予測ベーン制御入力」という）がそれぞれ過給圧制約条件、および、ベーン制御入力制約条件を満たすか否かが判断される。ここで、これら制約条件が満たされる場合には、一次修正基準過給圧が過給圧の制御用の目標過給圧に設定される。
一方、ここでも、これら制約条件が満たされない場合には、一次修正基準過給圧が所定の規則に従って再び修正される。そして、この修正された一次修正基準過給圧を新たな一次修正基準過給圧として用いて、この新たな一次修正基準過給圧を目標過給圧に設定し、この目標過給圧に従ってベーンが制御されたとした場合の過給圧、および、ベーン制御入力が予測される。つまり、新たな一次修正基準過給圧が目標過給圧に設定されたとした場合に所定時間だけ将来の過給圧の予測値、および、ベーン制御入力予測値が新たな二次予測過給圧、および、新たな二次予測ベーン制御入力として算出される。
そして、斯くして算出される新たな二次予測過給圧、および、新たな二次予測ベーン制御入力がそれぞれ過給圧制約条件、および、ベーン制御入力制約条件を満たすと判断されるまで、上述した新たな一次修正基準過給圧の算出と、上述した新たな二次予測過給圧、および、新たな二次予測ベーン制御入力の算出とが繰り返し行われる。
第２実施形態によれば、第１実施形態に関連して説明した理由と同様な理由から、過給圧の制御、ベーン制御信号の決定、ベーンアクチュエータの動作の制御、ベーン操作量の決定、および、ベーンの動作の制御にとって好適な目標過給圧が設定される。また、第２実施形態によれば、第１実施形態に関連して説明した理由と同様な理由から、過給圧を目標過給圧に制御する過程（すなわち、過渡状態）において過給圧の制御応答性がより良好であると言える。また、第２実施形態によれば、第１実施形態に関連して説明した理由と同様な理由から、過給圧の安定性およびロバスト性が高いと言える。また、第２実施形態によれば、過給圧を目標過給圧に制御する過程において、過給圧が目標過給圧を許容できないほど上回ったり下回ったりすることが抑制され、ベーンの劣化、および、ベーンアクチュエータの劣化が抑制される。
ところで、第２実施形態では、目標過給圧の設定のための上述した基準過給圧の修正や、予測過給圧、および、予測ベーン制御入力の算出などには、過給機を含む内燃機関のモデルに基づくロジック（以下このロジックを「目標値設定ロジック」という）が用いられる。そして、この目標値設定ロジックには、意図した目標過給圧が設定されるように同定された複数の係数（以下これら係数を「ロジック係数」という）が含まれている。
ここで、第２実施形態では、機関運転中に、これらロジック係数が以下のように修正される。すなわち、ロジック係数を修正する必要があるときには、上述した燃料噴射量ディレー制御が実行される。この燃料噴射量ディレー制御が開始されると、当該制御の開始時点（以下この時点を「ディレー制御開始時点」という）のアクセルペダル踏込量に基づいて図１１（Ａ）のマップから基準燃料噴射量が取得され、この取得された基準燃料噴射量が目標燃料噴射量に設定されるが、この設定された目標燃料噴射量は、即座には燃料噴射弁の制御には用いられず、燃料噴射量ディレー制御が終了するまでの期間（以下この期間を「ディレー制御期間」という）は、ディレー制御開始時点で燃料噴射弁の制御に用いられている目標燃料噴射量が継続して燃料噴射弁の制御に用いられる。そして、ディレー制御開始時点で設定された目標燃料噴射量は、ディレー制御期間が経過した時点（すなわち、燃料噴射量ディレー制御が終了された時点であり、以下この時点を「ディレー制御終了時点」という）で燃料噴射弁の制御に用いられる。
一方、第２実施形態では、燃料噴射量ディレー制御が開始されたときに、ディレー制御期間は燃料噴射量にも機関回転数にも変化がないことを前提として目標値設定ロジックによってディレー制御終了時点の目標過給圧が設定されたとした場合の同ディレー制御終了時点の過給圧の予測値、および、ベーン制御入力の予測値を算出するロジック（以下このロジックを「先読みロジック」という）が用意されている。そして、上述したように、目標値設定ロジックのロジック係数を修正する必要があり、燃料噴射量ディレー制御が開始されると、この先読みロジックによってディレー制御終了時点の過給圧の予測値（以下この予測値を「先読み予測過給圧」という）、および、ディレー制御終了時点のベーン制御入力の予測値（以下この予測値を「先読み予測ベーン制御入力」という）が算出される。
そして、ディレー制御終了時点において、ディレー制御開始時点で設定された目標燃料噴射量を用いた燃料噴射弁の制御が行われ、この燃料噴射弁の制御の結果として得られる燃料噴射量および機関回転数に基づいて目標値設定ロジックによって設定された目標過給圧に従ってベーンが制御される。そして、このときの実際の過給圧およびベーン制御入力が取得される。
そして、これら取得された実際の過給圧（以下この過給圧を「実過給圧」という）および実際のベーン制御入力（以下このベーン制御入力を「実ベーン制御入力」という）がそれぞれ上記先読み予測過給圧および先読み予測ベーン制御入力と比較される。ここで、実過給圧と先読み予測過給圧との間に偏差があり、あるいは、実ベーン制御入力と先読み予測ベーン制御入力との間に偏差があるときには、これら偏差が小さくなるように目標値設定ロジックのロジック係数が修正される。
これには、第１実施形態に関連して説明した理由と同様の理由から、先読み値を小さい演算負荷で算出することができ、したがって、目標値設定ロジックを小さい演算負荷で修正することができるという利点がある。
次に、第２実施形態の目標過給圧の設定を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図１２に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に実行されるルーチンである。
図１２のルーチンが開始されると、始めに、ステップ６１において、現在の燃料噴射量Ｑおよび機関回転数ＮＥが取得される。なお、ここで取得される現在の燃料噴射量Ｑは、図４（Ｂ）のステップ１５で設定された最新の目標燃料噴射量ＴＱに相当する量である。次いで、ステップ６２において、ステップ６１で取得された現在の燃料噴射量Ｑおよび機関回転数ＮＥに対応する基準過給圧Ｐｉｍｂが図３（Ｃ）のマップから取得される。次いで、ステップ６３において、ステップ６２で取得された基準過給圧Ｐｉｍｂに基づいて過給圧の予測値（すなわち、一次予測過給圧）Ｐｉｍｅ１、および、ベーン制御入力の予測値（すなわち、一次予測ベーン制御入力）Ｓｖｅ１が算出される。
次いで、ステップ６４において、ステップ６３で算出された予測値Ｐｉｍｅ１、Ｓｖｅ１がそれぞれ対応する制約条件を満たしているか否かが判別される。ここで、これら予測値が制約条件を満たしていると判別されたときには、ルーチンは、ステップ７２に進む。一方、これら予測値が制約条件を満たしていないと判別されたときには、ルーチンはステップ６５に進む。
ステップ６４で各予測値が各制御条件を満たしていると判別され、ルーチンがステップ７２に進むと、ステップ６２で取得された基準過給圧Ｐｉｍｂが目標過給圧ＴＰｉｍに設定され、ルーチンが終了する。
ステップ６４で各予測値が各制御条件を満たしていないと判別され、ルーチンがステップ６５に進むと、ステップ６２で取得された基準過給圧Ｐｉｍｂが所定の規則に従って修正されることによって、一次修正基準過給圧が算出される。次いで、ステップ６６において、ステップ６５で算出された一次修正基準過給圧に基づいて過給圧の予測値（すなわち、二次予測過給圧）Ｐｉｍｅ２、および、ベーン制御入力の予測値（すなわち、二次予測ベーン制御入力）Ｓｖｅ２が算出される。
次いで、ステップ６７において、ステップ６６で算出された予測値Ｐｉｍｅ２、Ｓｖｅ２がそれぞれ対応する制約条件を満たしているか否かが判別される。ここで、これら予測値が制約条件を満たしていると判別されたときには、ルーチンは、ステップ７３に進む。一方、これら予測値が制約条件を満たしていないと判別されたときには、ルーチンはステップ６８に進む。
ステップ６７において各予測値が各制御条件を満たしていると判別され、ルーチンがステップ７３に進むと、ステップ６５で算出された一次修正基準過給圧Ｐｉｍｂａ１が目標過給圧ＴＰｉｍに設定され、ルーチンが終了する。
ステップ６７において各予測値が各制御条件を満たしていないと判別され、ルーチンがステップ６８に進むと、ステップ６５で算出された一次修正基準過給圧Ｐｉｍｂａ１がさらに修正されることによって新たな一次修正基準過給圧が算出される。次いで、ステップ６９において、ステップ６８で算出された新たな一次修正基準過給圧に基づいて過給圧の予測値（すなわち、新たな二次予測過給圧）Ｐｉｍｅ２、および、ベーン制御入力の予測値（すなわち、新たなベーン制御入力）Ｓｖｅ２が算出される。
次いで、ステップ７０において、ステップ６９で算出された予測値Ｐｉｍｅ２、Ｓｖｅ２がそれぞれ対応する制約条件を満たしているか否かが判別される。ここで、これら予測値が制約条件を満たしていると判別されたときには、ルーチンはステップ７１に進む。この場合、ステップ７１において、ステップ６８で算出された一次修正基準過給圧Ｐｉｍｂａ１が目標過給圧ＴＰｉｍに設定され、ルーチンが終了する。一方、ステップ７０において、予測値が制約条件を満たしていないと判別されたときには、ルーチンはステップ６８に戻る。すなわち、この場合、ステップ７０において予測値が制約条件を満たすと判別されるまで、ステップ６８における一次修正基準過給圧の修正による新たな一次修正基準過給圧の算出と、ステップ６９における新たな二次予測過給圧、および、新たな二次予測ベーン制御入力の算出とが繰り返されることになる。
次に、第２実施形態の目標値設定ロジックの修正を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図１３および図１４に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に実行されるルーチンである。
図１３のルーチンが開始されると、始めに、ステップ２０１において、目標値修正ロジックの修正が必要であるか否かが判別される。ここで、目標値修正ロジックの修正が必要であると判別されたときには、ルーチンはステップ２０２に進む。一方、目標値修正ロジックの修正が必要ではないと判別されたときには、ルーチンはそのまま終了する。
ステップ２０１において目標値修正ロジックの修正が必要であると判別され、ルーチンがステップ２０２に進むと、ディレー制御フラグがセットされる（Ｆｄｌｙ←１）。これにより、燃料噴射量ディレー制御が開始される。次いで、ステップ２０３において、ディレーカウンタＣｄｌｙのカウントアップが開始される。このカウンタＣｄｌｙは、ステップ２０２でディレー制御フラグがセットされてから経過した時間を表すカウンタであり、すなわち、燃料噴射量ディレー制御が開始されてから経過した時間を表すカウンタである。次いで、ステップ２０４において、図１４に示されているルーチンが実行される。
図１４のルーチンが開始されると、ステップ２６１〜ステップ２６４において、図１２のステップ６１〜ステップ６４と同じ処理が行われる。そして、ステップ２６４においてステップ２６３で算出された各予測値が各制御条件を満たしていると判別され、ルーチンがステップ２７２に進むと、ステップ２６３で算出された一次予測過給圧Ｐｉｍｅ１が先読み予測過給圧Ｐｉｍｅとして記憶され、同算出された一次予測ベーン制御入力Ｓｖｅ１が先読み予測ベーン制御入力Ｓｖｅとして記憶され、ルーチンが図１３のステップ２０５に進む。
ステップ２６４においてステップ２６３で算出された各予測値が各制御条件を満たしていないと判別されると、ルーチンがステップ２６５に進み、ステップ２６５〜ステップ３６７において、図１２のステップ６５〜ステップ６７と同じ処理が実行される。
ステップ２６７においてステップ２６６で算出された各予測値が各制御条件を満たしていると判別され、ルーチンがステップ２７３に進むと、ステップ２６６で算出された二次予測過給圧Ｐｉｍｅ２が先読み予測過給圧Ｐｉｍｅとして記憶され、同算出された二次予測ベーン制御入力Ｓｖｅ２が先読み予測ベーン制御入力Ｓｖｅとして記憶され、ルーチンが図１３のステップ２０５に進む。
ステップ２６７においてステップ２６６で算出された各予測値が各制御条件を満たしていないと判別されると、ルーチンがステップ２６８に進むと、ステップ２６８〜ステッ２７０において、図１２のステップ６８〜ステップ７０と同じ処理が実行される。
そして、ステップ２７０においてステップ２６９で算出された各予測値が各制約条件を満たしていると判別され、ルーチンがステップ２７１に進むと、ステップ２６９で算出された二次予測過給圧Ｐｉｍｅ２が先読み予測過給圧Ｐｉｍｅとして記憶され、同算出された二次予測ベーン制御入力Ｓｖｅ２が先読み予測ベーン制御入力Ｓｖｅとして記憶され、ルーチンが図１３のステップ２０５に進む。
図１３のステップ２０５では、ディレーカウンタＣｄｌｙが所定値Ｃｄｌｙｔｈ以上である（Ｃｄｌｙ≧Ｃｄｌｙｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｃｄｌｙ≧Ｃｄｌｙｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ２０６に進む。一方、Ｃｄｌｙ≧Ｃｄｌｙｔｈではないと判別されたときには、ルーチンはステップ２０５に戻る。すなわち、本ルーチンでは、ステップ２０５においてＣｄｌｙ≧Ｃｄｌｙｔｈであると判別されるまで、ルーチンがステップ２０６に進まない。なお、所定値Ｃｄｌｙは、燃料噴射量ディレー制御を実行すべき期間に設定されている。
ステップ２０５においてＣｄｌｙ≧Ｃｄｌｙｔｈであると判別され、ルーチンがステップ２０６に進むと、ディレー制御フラグＦｄｌｙがリセットされる。これにより、燃料噴射量ディレー制御が終了せしめられる。次いで、ステップ２０７において、ディレーカウンタＣｄｌｙのカウントアップが終了されるとともに当該カウンタがクリアされる。次いで、ステップ２０８において、その時点（つまり、ディレー制御終了時点）での過給圧Ｐｉｍ、および、ベーン制御入力Ｓｖが取得される。次いで、ステップ２０９において、ステップ２０８で取得された過給圧に対するステップ２７２、または、ステップ２７１、または、ステップ２７３で記憶された先読み予測過給圧の偏差ΔＰｉｍ、および、ステップ２０８で取得されたベーン制御入力に対するステップ２７２、または、ステップ２７１、または、ステップ２７３で記憶された先読み予測ベーン制御入力の偏差ΔＳｖが算出される。
次いで、ステップ２１０において、ステップ２０９で算出された各偏差ΔＰｉｍ、ΔＳｖに基づいて目標値設定ロジックのロジック係数に対する修正値Ｋ１、Ｋ２・・・Ｋｎが算出される。次いで、ステップ２１１において、ステップ２１０で算出された修正値Ｋ１、Ｋ２・・・Ｋｎによってロジック係数が修正され、ルーチンが終了する。
なお、第１実施形態は、過給機とＥＧＲ装置とを具備する内燃機関において目標過給圧および目標ＥＧＲ率が達成されるようにベーンおよびＥＧＲ制御弁を制御する制御装置に本発明を適用した場合の実施形態である。しかしながら、本発明は、過給機とＥＧＲ装置とスロットル弁を具備する内燃機関において目標過給圧および目標ＥＧＲ率が達成されるようにベーン、ＥＧＲ制御弁、および、スロットル弁を制御する制御装置にも適用可能である。
また、本発明は、図１５に示されている内燃機関の制御装置にも適用可能である。図１５に示されている内燃機関の構成は、追加の排気再循環装置５５を具備している点を除いて図１に示されている内燃機関の構成と同じである。追加の排気再循環装置（以下この装置を「ＥＧＲ装置」という）５５は、排気再循環通路（以下この通路を「ＥＧＲ通路」という）５６と、排気再循環制御弁（以下この制御弁を「ＥＧＲ制御弁」という）５７と、排気再循環クーラ（以下このクーラを「ＥＧＲクーラ」という）５８とを有する。ＥＧＲ装置５５は、燃焼室から排気通路４０に排出された排気ガスをＥＧＲ通路５６を介して吸気通路３０に導入することができる。ＥＧＲ通路５６は、その一端で排気タービン６０Ｔよりも下流の排気通路４０（より具体的には、排気タービン６０Ｔよりも下流の排気管４２）に接続されているとともに、その他端でコンプレッサ６０Ｃよりも上流の吸気通路３０（より具体的には、コンプレッサ６０Ｃよりも上流の吸気管３２）に接続されている。すなわち、ＥＧＲ通路５６は、排気通路４０を吸気通路３０に連結している。ＥＧＲ制御弁５７は、ＥＧＲ通路５６に配置されている。ＥＧＲ制御弁５７の開度（以下この開度を「ＥＧＲ制御弁開度」という）が変更されると、ＥＧＲ制御弁５７を通過する排気ガスの量が変わり、ひいては、ＥＧＲ通路５６を介して吸気通路３０に導入される排気ガスの量が変わる。ＥＧＲ制御弁５７は、その動作状態（すなわち、ＥＧＲ制御弁開度）を変更するためのアクチュエータ（以下このアクチュエータを「ＥＧＲ制御弁アクチュエータ」という）を内蔵している。ＥＧＲ制御弁アクチュエータは、電子制御装置８０のインターフェース８５に電気的に接続されている。電子制御装置８０は、ＥＧＲ制御弁５７を動作させるためにＥＧＲ制御弁アクチュエータを駆動するための制御信号を低圧ＥＧＲ制御弁アクチュエータに供給する。
なお、ＥＧＲ装置５５は、排気タービン６０Ｔよりも下流の排気通路４０からコンプレッサ６０Ｃよりも上流の吸気通路３０に排気ガスを導入する。一方、ＥＧＲ装置５０は、排気タービン６０Ｔよりも上流の排気通路４０からコンプレッサ６０Ｃよりも下流の吸気通路３０に排気ガスを導入する。ここで、排気タービン６０Ｔよりも下流の排気通路４０内の排気ガスの圧力は、排気タービン６０Ｔよりも上流の排気通路４０内の排気ガスの圧力よりも低い。このことから、図１５に示されている内燃機関において、ＥＧＲ装置５０を「高圧ＥＧＲ装置」、ＥＧＲ通路５１を「高圧ＥＧＲ通路」、ＥＧＲ制御弁５２を「高圧ＥＧＲ制御弁」、ＥＧＲクーラ５３を「高圧ＥＧＲクーラ」、ＥＧＲ装置５５を「低圧ＥＧＲ装置」、ＥＧＲ通路５６を「低圧ＥＧＲ通路」、ＥＧＲ制御弁５７を「低圧ＥＧＲ制御弁」、ＥＧＲクーラ５８を「低圧ＥＧＲクーラ」と呼ぶこともできる。
そして、本発明は、図１５に示されているように、過給機と高圧ＥＧＲ装置と低圧ＥＧＲ装置とを具備する内燃機関において目標過給圧および目標ＥＧＲ率が達成されるようにベーン、高圧ＥＧＲ制御弁、および、低圧ＥＧＲ制御弁を制御する制御装置にも適用可能であるし、同じく、図１５に示されているように、過給機と高圧ＥＧＲ装置と低圧ＥＧＲ装置とスロットル弁とを具備する内燃機関において目標過給圧および目標ＥＧＲ率が達成されるようにベーン、高圧ＥＧＲ制御弁、低圧ＥＧＲ制御弁、および、スロットル弁を制御する制御装置にも適用可能である。
さらに、高圧ＥＧＲ通路を介して吸気通路に導入される排気ガスの量の目標値を「目標高圧ＥＧＲガス量」と称し、低圧ＥＧＲ通路を介して吸気通路に導入される排気ガスの量の目標値を「目標低圧ＥＧＲガス量」と称したとき、本発明は、図１５に示されているように、過給機と高圧ＥＧＲ装置と低圧ＥＧＲ装置とを具備する内燃機関において目標過給圧、目標高圧ＥＧＲガス量、および、目標低圧ＥＧＲガス量が達成されるようにベーン、高圧ＥＧＲ制御弁、および、低圧ＥＧＲ制御弁を制御する制御装置にも適用可能であるし、同じく、図１５に示されているように、過給機と高圧ＥＧＲ装置と低圧ＥＧＲ装置とスロットル弁とを具備する内燃機関において目標過給圧、目標高圧ＥＧＲガス量、および、低圧ＥＧＲガス量が達成されるようにベーン、高圧ＥＧＲ制御弁、低圧ＥＧＲ制御弁、および、スロットル弁を制御する制御装置にも適用可能である。
次に、第３実施形態について説明する。なお、以下において説明されていない第３実施形態の構成は、第１実施形態の構成と同じであるか、あるいは、第３実施形態の構成に鑑みたときに第１実施形態の構成から当然に導き出される構成である。
第３実施形態の制御装置が適用される内燃機関は、図１に示されている内燃機関である。また、第３実施形態の燃料噴射弁の制御、スロットル弁の制御、ベーンの制御、および、ＥＧＲ制御弁の制御は、第１実施形態のものと同じである。また、第３実施形態の目標燃料噴射量の設定、目標スロットル弁開度の設定、目標過給圧の設定、および、目標ＥＧＲ率の設定は、第１実施形態のものと同じである。
第３実施形態では、機関運転中に、目標値設定ロジックのロジック係数が以下のように修正される。すなわち、目標値設定ロジックのロジック係数を修正する必要があるときには、上述した燃料噴射量ディレー制御が実行される。この燃料噴射量ディレー制御が開始されると、当該制御の開始時点（以下この時点を「ディレー制御開始時点」という）のアクセルペダルの踏込量Ｄａｃに基づいて図３（Ａ）のマップから基準燃料噴射量Ｑｂが取得され、この取得された基準燃料噴射量が目標燃料噴射量に設定されるが、この設定された目標燃料噴射量は、即座には燃料噴射弁の制御には用いられず、燃料噴射量ディレー制御が終了するまでの期間（以下この期間を「ディレー制御期間」という）は、ディレー制御開始時点で燃料噴射弁の制御に用いられている目標燃料噴射量が継続して燃料噴射弁の制御に用いられる。そして、ディレー制御開始時点で設定された目標燃料噴射量は、ディレー制御期間が経過した時点（すなわち、燃料噴射弁ディレー制御が終了された時点であり、以下この時点を「ディレー制御終了時点」という）で燃料噴射弁の制御に用いられる。
一方、第３実施形態でも、第１実施形態の先読みロジックと同じ先読みロジックが用意されている。そして、上述したように、目標値設定ロジックのロジック係数を修正する必要があり、燃料噴射量ディレー制御が開始されると、この先読みロジックによって先読み予測過給圧、先読み予測ＥＧＲ率、先読み予測ベーン制御入力、および、先読み予測ＥＧＲ制御弁制御入力が算出される。
また、第３実施形態では、ディレー制御期間中に機関回転数に変動があった場合に機関回転数の変動に起因する先読み予測過給圧の変動量、先読み予測ＥＧＲ率の変動量、先読み予測ベーン制御入力の変動量、および、先読み予測ＥＧＲ制御弁制御入力の変動量を機関回転数の変動量に基づいて算出するロジック（以下このロジックを「簡易先読みロジック」という）が用意されている。
そして、ディレー制御期間中に機関回転数に変動があった場合、その機関回転数の変動量に基づいて簡易先読みロジックによって先読み予測過給圧の変動量、先読み予測ＥＧＲ率の変動量、先読み予測ベーン制御入力の変動量、および、先読み予測ＥＧＲ制御弁制御入力の変動量（以下これら変動量をまとめて「先読み変動量」という）が算出され、これら算出された先読み変動量がそれぞれ対応する先読み値（当然のことながら、これら先読み値は、当該ディレー制御開始時点で既に算出された先読み値である）に加算されることによって先読み値が修正される（以下これら修正された先読み値を「修正先読み値」という）。
そして、ディレー制御終了時点において、ディレー制御開始時点で設定された目標燃料噴射量を用いた燃料噴射弁の制御が行われ、この燃料噴射量の制御の結果として得られる燃料噴射量および機関回転数に基づいて目標値設定ロジックによって設定された目標過給圧および目標ＥＧＲ率に従ってベーンおよびＥＧＲ制御弁が制御される。そして、このときの実過給圧、実ＥＧＲ率、実ベーン制御入力、および、実ＥＧＲ制御弁制御入力が取得される。
そして、これら取得された実過給圧、実ＥＧＲ率、実ベーン制御入力、および、実ＥＧＲ制御弁制御入力がそれぞれ対応する上記修正先読み値と比較される。ここで、実過給圧と修正先読み値（すなわち、先読み変動量によって修正された先読み予測過給圧）との間に偏差があり、あるいは、実ＥＧＲ率と修正先読み値（すなわち、先読み変動量によって修正された先読み予測ＥＧＲ率）との間に偏差があり、あるいは、実ベーン制御入力と修正先読み値（すなわち、先読み変動量によって修正された先読み予測ベーン制御入力）との間に偏差があり、あるいは、実ＥＧＲ制御弁制御入力と修正先読み値（すなわち、先読み変動量によって修正された先読み予測ＥＧＲ制御弁制御入力）との間に偏差があるときには、これら偏差が小さくなるように目標値設定ロジックのロジック係数が修正される。
これには、ディレー制御期間中に機関回転数に変動があった場合であっても、目標値設定ロジックを小さい演算負荷で修正することができるという利点がある。すなわち、第１実施形態に関連して説明したように、先読みロジックは、先読み値を小さい演算負荷で算出することができる。そして、第３実施形態では、ディレー制御期間中に機関回転数に変動があった場合、変動した機関回転数に基づいて先読みロジックによって改めて先読み値が算出されるのではなく、機関回転数の変動に起因する先読み値の変動量が簡易先読みロジックによって算出され、これら変動量を既に算出されている先読み値に加算することによって結果的に変動した機関回転数に基づく先読み値が算出される。つまり、ディレー制御期間中に機関回転数に変動があった場合、既に算出されている先読み値を利用して変動した機関回転数に基づく先読み値が算出される。したがって、変動した機関回転数に基づく先読み値が小さい演算負荷で算出される。そして、斯くして算出される先読み値を用いて目標値設定ロジックのロジック係数が修正されるのであるから、結果的に、目標値設定ロジックのロジック係数、ひいては、目標値設定ロジックを小さい演算負荷で修正することができるのである。
次に、第３実施形態の目標値設定ロジックの修正を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図１６〜図１８に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に実行されるルーチンである。
図１６のルーチンが開始されると、ステップ３０１〜ステップ３０７において、図８のステップ１０１〜ステップ１０７と同じ処理が行われる。なお、ステップ３０４では、図１８のステップ３４１〜ステップ３５３において、図９のステップ１４１〜ステップ１５３と同じ処理が行われる。
そして、ステップ３０７に続く図１７のステップ３０７Ａにおいて、図１９のルーチンのステップ３６８で記憶された先読み変動量（すなわち、先読み予測過給圧の変動量ΔＰｉｍｅ、先読み予測ＥＧＲ率の変動量ΔＲｅｇｒｅ、先読み予測ベーン制御入力の変動量ΔＳｖｅ、および、先読み予測ＥＧＲ制御弁制御入力の変動量ΔＳｅｇｒｅ）が取得される。次いで、ステップ３０７Ｂにおいて、ステップ３０７Ａで取得された先読み変動量ΔＰｉｍｅ、ΔＲｅｇｒｅ、ΔＳｖｅ、ΔＳｅｇｒｅを、それぞれ、ステップ３５２、または、ステップ３５１、または、ステップ３５３で記憶された先読み値（すなわち、先読み予測過給圧Ｐｉｍｅ、先読み予測ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｅ、先読み予測ベーン制御入力Ｓｖｅ、および、先読み予測ＥＧＲ制御弁制御入力Ｓｅｇｒｅ）に加算することによって、ステップ３５２、または、ステップ３５１、または、ステップ３５３で記憶された先読み値が修正される。
次いで、ステップ３０８において、その時点（つまり、ディレー制御終了時点）での過給圧Ｐｉｍ、ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ、ベーン制御入力Ｓｖ、および、ＥＧＲ制御弁制御入力Ｓｅｇｒｅが取得される。次いで、ステップ３０９において、ステップ３０８で取得された過給圧に対するステップ３０７Ｂで修正された先読み予測過給圧の偏差ΔＰｉｍ、ステップ３０８で取得されたＥＧＲ率に対するステップ３０７Ｂで修正された先読み予測ＥＧＲ率の偏差ΔＲｅｇｒ、ステップ３０８で取得されたベーン制御入力に対するステップ３０７Ｂで修正された先読み予測ベーン制御入力の偏差ΔＳｖ、および、ステップ３０８で取得されたＥＧＲ制御弁制御入力に対するステップ３０７Ｂで修正された先読み予測ＥＧＲ制御弁制御入力の偏差ΔＳｅｇｒｅが算出される。
次いで、ステップ３１０において、ステップ３０９で算出された各偏差ΔＰｉｍ、ΔＲｅｇｒ、ΔＳｖ、ΔＳｅｇｒに基づいて目標値設定ロジックのロジック係数に対する修正値Ｋ１、Ｋ２・・・Ｋｎが算出される。次いで、ステップ３１１において、ステップ３１０で算出された修正値Ｋ１、Ｋ２・・・Ｋｎによってロジック係数が修正され、ルーチンが終了する。
次に、第３実施形態の先読み変動量の算出を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図１９に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に実行されるルーチンである。
図１９のルーチンが開始されると、始めに、ステップ３６１において、ディレー制御フローＦｄｌｙがセットされている（Ｆｄｌｙ＝１）か否かが判別される。このフラグＦｄｌｙは、図１６のステップ３０２でセットされ、図１６のステップ３０６でリセットされているフラグである。つまり、このフラグＦｄｌｙは、燃料噴射量ディレー制御が実行されている間はセットされており、燃料噴射量ディレー制御が実行されていない間はリセットされているフラグである。
ステップ３６１において、Ｆｄｌｙ＝１であると判別されたとき、すなわち、燃料噴射量ディレー制御が実行されているときには、ルーチンはステップ３６２に進む。一方、Ｆｄｌｙ＝１ではないと判別されたとき、すなわち、燃料噴射量ディレー制御が実行されていないときには、ルーチンはそのまま終了する。
ステップ３６１においてＦｄｌｙ＝１であると判別され、ルーチンがステップ３６２に進むと、現在の燃料噴射量Ｑが取得される。次いで、ステップ３６３において、現在の機関回転数ＮＥ（ｋ）、および、前回の本ルーチンの実行時の機関回転数ＮＥ（ｋ−１）が取得される。次いで、ステップ３６４において、ステップ３６３で取得された現在の機関回転数から同取得された前回の本ルーチンの実行時の機関回転数を減算することによって、前回の本ルーチンの実行時から現在までの機関回転数の変動量ΔＮＥ（＝ＮＥ（ｋ）−ＮＥ（ｋ−１））が算出される。
次いで、ステップ３６５において、ステップ３６２で取得された燃料噴射量Ｑとステップ３６４で算出された機関回転数の変動量ΔＮＥとを用いて簡易先読みロジックによって、前回の本ルーチンの実行時から現在までの機関回転数の変動に起因する先読み値の変動量（すなわち、先読み予測過給圧の変動量ｄＰｉｍｅ、先読み予測ＥＧＲ率の変動量ｄＲｅｇｒｅ、先読み予測ベーン制御入力の変動量ｄＳｖｅ、および、先読み予測ＥＧＲ制御弁制御入力ｄＳｅｇｒｅであり、以下これら変動量をまとめて「瞬間先読み変動量」という）が算出される。
次いで、ステップ３６６において、前回の本ルーチンの実行時にステップ３６６で算出された先読み変動量（すなわち、先読み予測過給圧の変動量ΔＰｉｍｅ（ｋ−１）、先読み予測ＥＧＲ率の変動量ΔＲｅｇｒｅ（ｋ−１）、先読み予測ベーン制御入力の変動量ΔＳｖｅ（ｋ−１）、および、先読み予測ＥＧＲ制御弁制御入力ΔＳｅｇｒｅ（ｋ−１））に、ステップ３６５で算出された瞬間先読み変動量ｄＰｉｍｅ、ｄＲｅｇｒｅ、ｄＳｖｅ、ｄＳｅｇｒｅを加算することによって、新たな先読み変動量（すなわち、新たな先読み予測過給圧の変動量ΔＰｉｍｅ（ｋ）、新たな先読み予測ＥＧＲ率の変動量ΔＲｅｇｒｅ（ｋ）、新たな先読み予測ベーン制御入力の変動量ΔＳｖｅ（ｋ）、および、新たな先読み予測ＥＧＲ制御弁制御入力ΔＳｅｇｒｅ（ｋ））が算出される。
次いで、ステップ３６７において、ディレー制御フラグＦｄｌｙがリセットされている（Ｆｄｌｙ＝０）か否かが判別される。ここで、Ｆｄｌｙ＝０であると判別されたとき、すなわち、燃料噴射量ディレー制御が終了しているときには、ルーチンはステップ３６８に進む。一方、Ｆｄｌｙ＝０ではないと判別されたときには、燃料噴射量ディレー制御が実行されているときには、ルーチンはステップ３６３に戻る。すなわち、本ルーチンでは、ステップ３６７においてＦｄｌｙ＝０であると判別されるまで、ステップ３６３〜３６７が繰り返し実行される。
ステップ３６７においてＦｄｌｙ＝０であると判別され、ルーチンがステップ３６８に進むと、ステップ３６６で算出された最新の先読み変動量ΔＰｉｍｅ（ｋ）、ΔＲｅｇｒｅ（ｋ）、ΔＳｖｅ（ｋ）、ΔＳｅｇｒｅ（ｋ）が最終的な先読み変動量（すなわち、先読み予測過給圧の変動量ΔＰｉｍｅ（ｋ）、先読み予測ＥＧＲ率の変動量ΔＲｅｇｒｅ、先読み予測ベーン制御入力の変動量ΔＳｖｅ、および、先読み予測ＥＧＲ制御弁制御入力の変動量ΔＳｅｇｒｅ）として記憶され、ルーチンが終了する。
ところで、第３実施形態は、過給圧とＥＧＲ装置とを具備する内燃機関において目標過給圧および目標ＥＧＲ率が達成されるようにベーンおよびＥＧＲ制御弁を制御する制御装置に本発明を適用した場合の実施形態である。しかしながら、第３実施形態に具現化された本発明の考え方は、過給機を具備しているがＥＧＲ装置を具備していない内燃機関において目標過給圧が達成されるようにベーンを制御する制御装置にも適用可能であるし、ＥＧＲ装置を具備しているが過給機を具備していない内燃機関において目標ＥＧＲ率が達成されるようにＥＧＲ制御弁を制御する制御装置にも適用可能である。
次に、過給機を具備しているがＥＧＲ装置を具備していない内燃機関の制御装置に第３実施形態に具現化された本発明の考え方を適用した場合の実施形態（以下「第４実施形態」という）について説明する。なお、以下において説明されていない第４実施形態の構成は、第２実施形態の構成と同じであるか、あるいは、第４実施形態の構成に鑑みたときに第２実施形態の構成から当然に導き出される構成である。
第４実施形態の制御装置が適用される内燃機関は、図１０に示されている内燃機関である。また、第４実施形態の燃料噴射弁の制御、スロットル弁の制御、および、ベーンの制御は、第２実施形態のものと同じである。また、第４実施形態の目標燃料噴射量の設定、目標スロットル弁開度の設定、および、目標過給圧の設定は、第２実施形態のものと同じである。
第４実施形態では、機関運転中に、目標値設定ロジックのロジック係数が以下のように修正される。すなわち、目標値設定ロジックのロジック係数を修正する必要があるときには、上述した燃料噴射量ディレー制御が実行される。この燃料噴射量ディレー制御が開始されると、当該制御の開始時点（以下この時点を「ディレー制御開始時点」という）のアクセルペダルの踏込量Ｄａｃに応じて図１１（Ａ）のマップから基準燃料噴射量Ｑｂが取得され、この取得された基準燃料噴射量が目標燃料噴射量に設定されるが、この設定された目標燃料噴射量は、即座には燃料噴射弁の制御には用いられず、燃料噴射量ディレー制御が終了するまでの期間（以下この期間を「ディレー制御期間」という）は、ディレー制御開始時点で燃料噴射弁の制御に用いられている目標燃料噴射量が継続して燃料噴射弁の制御に用いられる。そして、ディレー制御開始時点で設定された目標燃料噴射量は、ディレー制御期間が経過した時点（すなわち、燃料噴射量ディレー制御が終了された時点であり、以下この時点を「ディレー制御終了時点」という）で燃料噴射弁の制御に用いられる。
一方、第４実施形態でも、第２実施形態の先読みロジックと同じ先読みロジックが用意されている。そして、上述したように、目標値設定ロジックのロジック係数を修正する必要があり、燃料噴射弁ディレー制御が開始されると、この先読みロジックによって先読み予測過給圧、および、先読み予測ベーン制御入力が算出される。
また、第４実施形態では、ディレー制御期間中に機関回転数に変動があった場合に機関回転数の変動に起因する先読み予測過給圧の変動量、および、先読み予測ベーン制御入力の変動量を機関回転数の変動量に基づいて算出するロジック（以下このロジックを「簡易先読みロジック」という）が用意されている。
そして、ディレー制御期間中に機関回転数に変動があった場合、その機関回転数の変動量に基づいて簡易先読みロジックによって先読み予測過給圧の変動量、および、先読み予測ベーン制御入力の変動量（以下これら変動量をまとめて「先読み変動量」という）が算出され、これら算出された先読み変動量がそれぞれ対応する先読み値（当然のことながら、これら先読み値は、当該ディレー制御開始時点で既に算出された先読み値である）に加算されることによって先読み値が修正される（以下これら修正された先読み値を「修正先読み値」という）。
そして、ディレー制御終了時点において、ディレー制御開始時点で設定された目標燃料噴射量を用いた燃料噴射弁の制御が行われ、この燃料噴射量の制御の結果として得られる燃料噴射量および機関回転数に基づいて目標値設定ロジックによって設定された目標過給圧に従ってベーンが制御される。そして、このときの実過給圧、および、実ベーン制御入力が取得される。
そして、これら取得された実過給圧、および、実ベーン制御入力がそれぞれ対応する上記修正先読み値と比較される。ここで、実過給圧と修正先読み値（すなわち、先読み変動量によって修正された先読み予測過給圧）との間に偏差があり、あるいは、実ベーン制御入力と修正先読み値（すなわち、先読み変動量によって修正された先読み予測ベーン制御入力）との間に偏差があるときには、これら偏差が小さくなるように目標値設定ロジックのロジック係数が修正される。
これには、ディレー制御期間中に機関回転数に変動があった場合であっても、目標値設定ロジックを小さい演算負荷で修正することができるという利点がある。すなわち、第２実施形態に関連して説明したように、先読みロジックは、先読み値を小さい演算負荷で算出することができる。そして、第４実施形態では、ディレー制御期間中に機関回転数に変動があった場合、変動した機関回転数に基づいて先読みロジックによって改めて先読み値が算出されるのではなく、機関回転数の変動に起因する先読み値の変動量が簡易先読みロジックによって算出され、これら変動量を既に算出されている先読み値に加算することによって結果的に変動した機関回転数に基づく先読み値が算出される。つまり、ディレー制御期間中に機関回転数に変動があった場合、既に算出されている先読み値を利用して変動した機関回転数に基づく先読み値が算出される。したがって、変動した機関回転数に基づく先読み値が小さい演算負荷で算出される。そして、斯くして算出される先読み値を用いて目標値設定ロジックのロジック係数が修正されるのであるから、結果的に、目標値設定ロジックのロジック係数、ひいては、目標値設定ロジックを小さい演算負荷で修正することができるのである。
次に、第４実施形態の目標値設定ロジックの修正を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図２０〜図２２に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に実行されるルーチンである。
図２０のルーチンが開始されると、ステップ４０１〜ステップ４０７において、図１３のステップ２０１〜ステップ２０７と同じ処理が行われる。なお、ステップ４０４では、図２２のステップ４６１〜ステップ４７３において、図１４のステップ２６１〜ステップ２７３と同じ処理が行われる。
そして、ステップ４０７に続く図２１のステップ４０７Ａにおいて、図２３のルーチンのステップ４８８で記憶された先読み変動量（すなわち、先読み予測過給圧の変動量ΔＰｉｍｅ、および、先読み予測ベーン制御入力の変動量ΔＳｖｅ）が取得される。次いで、ステップ４０７Ｂにおいて、ステップ４０７Ａで取得された先読み変動量ΔＰｉｍｅ、ΔＳｖｅを、それぞれ、ステップ４７２、または、ステップ４７１、または、ステップ４７３で記憶された先読み値（すなわち、先読み予測過給圧Ｐｉｍｅ、および、先読み予測ベーン制御入力Ｓｖｅ）に加算することによって、ステップ４７２、または、ステップ４７１、または、ステップ４７３で記憶された先読み値が修正される。
次いで、ステップ４０８において、その時点（つまり、ディレー制御終了時点）での過給圧Ｐｉｍ、および、ベーン制御入力Ｓｖが取得される。次いで、ステップ４０９において、ステップ４０８で取得された過給圧に対するステップ４０７Ｂで修正された先読み予測過給圧の偏差ΔＰｉｍ、および、ステップ４０８で取得されたベーン制御入力に対するステップ４０７Ｂで修正された先読み予測ベーン制御入力の偏差ΔＳｖが算出される。
次いで、ステップ４１０において、ステップ４０９で算出された各偏差ΔＰｉｍ、ΔＳｖに基づいて目標値設定ロジックのロジック係数に対する修正値Ｋ１、Ｋ２・・・Ｋｎが算出される。次いで、ステップ４１１において、ステップ４１０で算出された修正値Ｋ１、Ｋ２・・・Ｋｎによってロジック係数が修正され、ルーチンが終了する。
次に、第４実施形態の先読み変動量の算出を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図２３に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に実行されるルーチンである。
図２３のルーチンが開始されると、始めに、ステップ４８１において、ディレー制御フローＦｄｌｙがセットされている（Ｆｄｌｙ＝１）か否かが判別される。このフラグＦｄｌｙは、図２０のステップ４０２でセットされ、図２０のステップ４０６でリセットされているフラグである。つまり、このフラグＦｄｌｙは、燃料噴射量ディレー制御が実行されている間はセットされており、燃料噴射量ディレー制御が実行されていない間はリセットされているフラグである。
ステップ４８１において、Ｆｄｌｙ＝１であると判別されたとき、すなわち、燃料噴射量ディレー制御が実行されているときには、ルーチンはステップ４８２に進む。一方、Ｆｄｌｙ＝１ではないと判別されたとき、すなわち、燃料噴射量ディレー制御が実行されていないときには、ルーチンはそのまま終了する。
ステップ４８１においてＦｄｌｙ＝１であると判別され、ルーチンがステップ４８２に進むと、現在の燃料噴射量Ｑが取得される。次いで、ステップ４８３において、現在の機関回転数ＮＥ（ｋ）、および、前回の本ルーチンの実行時の機関回転数ＮＥ（ｋ−１）が取得される。次いで、ステップ４８４において、ステップ４８３で取得された現在の機関回転数から同取得された前回の本ルーチンの実行時の機関回転数を減算することによって、前回の本ルーチンの実行時から現在までの機関回転数の変動量ΔＮＥ（＝ＮＥ（ｋ）−ＮＥ（ｋ−１））が算出される。
次いで、ステップ４８５において、ステップ４８２で取得された燃料噴射量Ｑとステップ４８４で算出された機関回転数の変動量ΔＮＥとを用いて簡易先読みロジックによって、前回の本ルーチンの実行時から現在までの機関回転数の変動に起因する先読み値の変動量（すなわち、先読み予測過給圧の変動量ｄＰｉｍｅ、および、先読み予測ベーン制御入力の変動量ｄＳｖｅであり、以下これら変動量をまとめて「瞬間先読み変動量」という）が算出される。
次いで、ステップ４８６において、前回の本ルーチンの実行時にステップ４８６で算出された先読み変動量（すなわち、先読み予測過給圧の変動量ΔＰｉｍｅ（ｋ−１）、および、先読み予測ベーン制御入力の変動量ΔＳｖｅ（ｋ−１））に、ステップ４８５で算出された瞬間先読み変動量ｄＰｉｍｅ、ｄＳｖｅを加算することによって、新たな先読み変動量（すなわち、新たな先読み予測過給圧の変動量ΔＰｉｍｅ（ｋ）、新たな先読み予測ベーン制御入力の変動量ΔＳｖｅ（ｋ））が算出される。
次いで、ステップ４８７において、ディレー制御フラグＦｄｌｙがリセットされている（Ｆｄｌｙ＝０）か否かが判別される。ここで、Ｆｄｌｙ＝０であると判別されたとき、すなわち、燃料噴射量ディレー制御が終了しているときには、ルーチンはステップ４８８に進む。一方、Ｆｄｌｙ＝０ではないと判別されたときには、燃料噴射量ディレー制御が実行されているときには、ルーチンはステップ４８３に戻る。すなわち、本ルーチンでは、ステップ４８７においてＦｄｌｙ＝０であると判別されるまで、ステップ４８３〜４８７が繰り返し実行される。
ステップ４８７においてＦｄｌｙ＝０であると判別され、ルーチンがステップ４８８に進むと、ステップ４８６で算出された最新の先読み変動量ΔＰｉｍｅ（ｋ）、ΔＳｖｅ（ｋ）が最終的な先読み変動量（すなわち、先読み予測過給圧の変動量ΔＰｉｍｅ（ｋ）、および、先読み予測ベーン制御入力の変動量ΔＳｖｅ）として記憶され、ルーチンが終了する。
次に、第１実施形態の目標値設定ロジックの具体例の１つについて説明する。以下で説明する具体例は、第１実施形態の目標値設定ロジックに関する例であるが、第２実施形態〜第４実施形態の目標値設定ロジックの機能を考慮したときに当然に導き出される修正を以下で説明する具体例に加えることによって、同具体例を第２実施形態〜第４実施形態の目標値設定ロジックの具体例として利用可能である。
以下で説明する具体例は、図２４に示されている目標値追従制御構造を前提にしている。図２４において「Ｗ」は「燃料噴射量と機関回転数とを表すベクトル」であり、以下これを「パラメータベクトル」と称する。また、「ｒ」は「基準過給圧と基準ＥＧＲ率とを表すベクトル」であり、以下これを基準値ベクトルと称する。また、「ｇ」は「目標過給圧と目標ＥＧＲ率とを表すベクトル」であり、以下これを目標値ベクトルと称する。また、「ｅ」は「過給圧偏差とＥＧＲ率偏差とを表すベクトル」であり、以下これを「偏差ベクトル」と称する。また、「ｕ」は「ベーン制御入力とＥＧＲ制御弁制御入力操作量、すなわち、ベーン操作量とＥＧＲ制御弁操作量とを表すベクトル」であり、以下これを制御入力ベクトルと称する。「ｘ」は「過給機の制御出力とＥＧＲ装置の制御出力、すなわち、実際の過給圧と実際のＥＧＲ率とを表すベクトル」であり、以下これを内部状態ベクトルと称する。また、「ｙ」も「過給機の制御出力とＥＧＲ装置の制御出力、すなわち、実際の過給圧と実際のＥＧＲ率とを表すベクトル」であり、以下これを「制御出力ベクトル」と称する。また、「ｚ」は「制御入力と制御出力とに関する制約信号を表すベクトル」であり、以下これを「制約信号ベクトル」と称する。
そして、図２４に示されている目標値追従制御構造では、燃料噴射量と機関回転数とが基準値取得部に入力される。これら入力される燃料噴射量と機関回転数とを表すベクトルがパラメータベクトルＷである。基準値取得部では、入力された燃料噴射量と機関回転数とに基づいて基準過給圧と基準ＥＧＲ率とが取得され、これら基準過給圧と基準ＥＧＲ率とが基準値取得部から出力される。これら出力された基準過給圧と基準ＥＧＲ率とを表すベクトルが基準値ベクトルｒである。基準値取得部から出力された基準過給圧と基準ＥＧＲ率とは、目標値設定部に入力される。目標値設定部では、入力された基準過給圧と基準ＥＧＲ率とが目標値設定ロジックによって修正されることによって目標過給圧と目標ＥＧＲ率とが設定され、これら目標過給圧と目標ＥＧＲ率とが目標値設定部から出力される。これら出力された目標過給圧と目標ＥＧＲ率とを表すベクトルが目標値ベクトルｇである。
そして、目標値設定部から出力された目標過給圧と実際の過給圧との間に偏差（すなわち、過給圧偏差）が算出されるとともに、目標値設定部から出力された目標ＥＧＲ率と実際のＥＧＲ率との間の偏差（すなわち、ＥＧＲ率偏差）が算出される。これら算出された過給圧偏差とＥＧＲ率偏差とを表すベクトルが偏差ベクトルｅであり、これら過給圧偏差およびＥＧＲ率偏差の算出に用いられる実際の過給圧と実際のＥＧＲ率とを表すベクトルが内部状態ベクトルｘである。上記算出された過給圧偏差とＥＧＲ率偏差とは、フィードバック制御器（この制御器は、図２４では「ＦＢ制御器」と表記されている）に入力される。また、フィードバック制御器には、実際の過給圧および実際のＥＧＲ率も入力される。これらフィードバック制御器に入力される実際の過給圧および実際のＥＧＲ率を表すベクトルが内部状態ベクトルｘである。
フィードバック制御器では、入力された過給圧偏差、ＥＧＲ率偏差、実際の過給圧、および、実際のＥＧＲ率に基づいてベーン操作量およびＥＧＲ制御弁操作量が算出され、これらベーン操作量およびＥＧＲ制御弁操作量がフィードバック制御器から出力される。これら出力されたベーン操作量とＥＧＲ制御弁操作量とを表すベクトルが制御入力ベクトルｕである。フィードバック制御器から出力されたベーン操作量は、ベーンアクチュエータに入力され、フィードバック制御器から出力されたＥＧＲ制御弁操作量は、ＥＧＲ制御弁アクチュエータに入力される。図２４では、ベーンアクチュエータ、ベーン、ＥＧＲ制御弁アクチュエータ、および、ＥＧＲ制御弁が「制御対象」と表記されている。
そして、制御対象にベーン操作量およびＥＧＲ制御弁操作量が入力されることによって、制御対象の内部状態としての過給圧およびＥＧＲ率が制御出力として生じる。これら過給圧とＥＧＲ率とを表すベクトルが内部状態ベクトルｘおよび制御出力ベクトルｙである。また、フィードバック制御器から出力されたベーン操作量およびＥＧＲ制御弁操作量に関する制約信号と、制御対象の内部状態としての過給圧およびＥＧＲ率に関する制約信号とが出力される。これら制約信号を表すベクトルが制約信号ベクトルｚである。
なお、以上の説明から判るように、図２４において鎖線で囲まれた部分は、閉ループ系を構成している。
ここで、図２４に示されている閉ループ系に関し、現時刻から所定時間だけ経過した時刻を「１ステップ先の時刻」と称し、現時刻を「ｋ」、１ステップ先の時刻を「ｋ＋１」、制御対象の現時刻の内部状態を表す内部状態ベクトルを「ｘ（ｋ）」、制御対象の１ステップ先の時刻の内部状態を表す内部状態ベクトルを「ｘ（ｋ＋１）」、閉ループ系に入力される現時刻の目標値を表す目標値ベクトルを「ｇ（ｋ）」、制御対象の現時刻の制御出力を表す制御出力ベクトルを「ｙ（ｋ）」、現時刻の制約信号を表す制約信号ベクトルを「ｚ（ｋ）」で表すとしたとき、次式２〜次式４の状態方程式が成立する。なお、式２の「Ａ」および「Ｂ」ならびに式４の「Ｃ」および「Ｄ」は、それぞれ、システム同定や物理モデルの線形化手法によって求められる係数行列である。
Figure 0005093408
そして、燃料噴射量と機関回転数とに基づいてそれぞれ取得される基準値を要素とする基準値ベクトルを上式２〜上式４の目標値ベクトルｇ（ｋ）に適用することによって制約信号ベクトルｚ（ｋ）を算出する。そして、斯くして算出された制約信号ベクトルがそれに関する制約を満たすときには、当該制約信号ベクトルの算出のために目標値ベクトルに適用された基準値ベクトルを構成する基準値が制約を満たす目標値である。一方、斯くして算出された制約信号ベクトルがそれに関する制約を満たさないときには、基準値を所定の規則に従って修正し、斯くして修正された基準値（以下この基準値を「一次修正基準値」という）を要素とする基準値ベクトルを上式２〜上式４の目標値ベクトルｇ（ｋ）に適用することによって制約信号ベクトルｚ（ｋ）を算出する。
そして、斯くして算出された制約信号ベクトルがそれに関する制約を満たすときには、当該制約信号ベクトルの算出のために目標値ベクトルに適用された基準値ベクトルを構成する一次修正基準値が制約を満たす目標値である。一方、斯くして算出された制約信号ベクトルがそれに関する制約を満たさないときには、一次修正基準値を上記所定の規則に従って再度修正し、斯くして修正された基準値（以下この基準値を「二次修正基準値」という）を要素とする基準値ベクトルを上式２〜上式４の目標値ベクトルｇ（ｋ）に適用することによって制約信号ベクトルｚ（ｋ）を算出する。そして、斯くして算出された制約信号ベクトルがそれに関する制約を満たすときには、当該制約信号ベクトルの算出のために目標値ベクトルに適用された基準値ベクトルを構成する二次修正基準値が制約条件を満たす目標値であるし、当該制御信号ベクトルがそれに関する制約を満たしていないときには、当該二次修正基準値を上記所定の規則に従って再度修正する。
そして、その後は、二次修正基準値を要素とする基準値ベクトルを上式２〜上式４の目標値ベクトルｇ（ｋ）に適用することによって算出される制約信号ベクトルがそれに関する制約を満たすまで二次修正基準値の修正を行い、制約信号ベクトルがそれに関する制約を満たしたときの二次修正基準値が制約信号ベクトルがそれに関する制約を満たす目標値である。
このように上式２〜上式４を用いて制約信号ベクトルがそれに関する制約を満たす基準値を算出し、斯くして算出される基準値を目標値に設定するロジックが第１実施形態の目標値設定ロジックの具体例である。また、このことから判るように、この目標値設定ロジックの具体例は、いわゆるリファレンスガバナを用いたロジックである。
次に、第１実施形態の先読みロジックの具体例の１つについて説明する。なお、以下で説明する先読みロジックの具体例は、第１実施形態の先読みロジックに関する例であるが、第２実施形態〜第４実施形態の先読みロジックの機能を考慮したときに当然に導き出される修正を以下で説明する先読みロジックの具体例に加えることによって、同具体例を第２実施形態〜第４実施形態の先読みロジックの具体例として利用可能である。
現時刻からＮステップ先の時刻までの内部状態ベクトルｘ（ｋ）〜ｘ（ｋ＋Ｎ−１）を表すベクトルを「Ｘベクトル」と称して「ｘｖｅｃ」で表すとき、Ｘベクトルｘｖｅｃは、次式５で表される。また、現時刻からＮステップ先の時刻までの目標値を表す目標値ベクトルｇ（ｋ）〜ｇ（ｋ＋Ｎ−１）を表すベクトルを「Ｇベクトル」と称して「ｇｖｅｃ」で表すとき、Ｇベクトルｇｖｅｃは、次式６で表される。また、現時刻からＮステップ先の時刻までの制御出力を表す制御出力ベクトルｙ（ｋ）〜ｙ（ｋ＋Ｎ−１）を表すベクトルを「Ｙベクトル」と称して「ｙｖｅｃ」で表すとき、Ｙベクトルｙｖｅｃは、次式７で表される。また、現時刻からＮステップ先の時刻までの制約信号を表す制約信号ベクトルｚ（ｋ）〜ｚ（ｋ＋Ｎ−１）を表すベクトルを「Ｚベクトル」と称して「ｚｖｅｃ」で表すとき、Ｚベクトルｚｖｅｃは、次式８で表される。
Figure 0005093408
そして、このようにＸベクトルｘｖｅｃ、Ｇベクトルｇｖｅｃ、Ｙベクトルｙｖｅｃ、および、Ｚベクトルｚｖｅｃを表したとき、ＹベクトルｙｖｅｃおよびＺベクトルｚｖｅｃは、上式２〜上式４に基づけばＸベクトルｘｖｅｃおよびＧベクトルｇｖｅｃを用いてそれぞれ次式９および次式１０で表される。なお、式９の「Ｆ」および「Ｇ」ならびに式１０の「Ｈ」および「Ｊ」は、それぞれ、システム同定や物理モデルの線形化手法によって求められる係数行列である。
Figure 0005093408
そして、図２４に示されている閉ループ系に関し、制御対象の内部状態の先読み値を表すベクトルを「先読み内部状態ベクトル」と称し、閉ループ系に入力される目標値の先読み値を表すベクトルを「先読み目標値ベクトル」と称し、制御対象の制御出力の先読み値を表すベクトルを「先読み予測制御出力ベクトル」と称し、制御対象の現時刻の内部状態の先読み値を表す先読み内部状態ベクトルを「ｘｅｓｔ（ｋ）」、制御対象の１ステップ先の内部状態の先読み値を表す先読み内部状態ベクトルを「ｘｅｓｔ（ｋ＋１）」、閉ループ系に入力される現時刻の目標値の先読み値を表す先読み目標値ベクトルを「ｇｅｓｔ（ｋ）」、制御対象の現時刻の制御出力の先読み値を表す先読み予測制御出力ベクトルを「ｙｅｓｔ（ｋ）」で表すとしたとき、上式２〜上式４と同様に、次式１１〜次式１３が成立する。なお、式１１の「Ａ」および「Ｂ」ならびに式１３の「Ｃ」および「Ｄ」は、それぞれ、上式２の係数行列Ａ、Ｂならびに上式４の係数行列Ｃ、Ｄと同じ係数行列である。
Figure 0005093408
ここで、現時刻からＮステップ先の時刻までの先読み内部状態ベクトルｘｅｓｔ（ｋ）〜ｘｅｓｔ（ｋ＋Ｎ−１）を表すベクトルを「先読みＸベクトル」と称して「ｘｅｓｔ−ｖｅｃ」で表すとき、先読みＸベクトルｘｅｓｔ−ｖｅｃは、上式５と同様に、次式１４で表される。また、現時刻からＮステップ先の時刻までの先読み目標値ベクトルｇｅｓｔ（ｋ）〜ｇｅｓｔ（ｋ＋Ｎ−１）を表すベクトルを「先読みＧベクトル」と称して「ｇｅｓｔ−ｖｅｃ」で表すとき、先読みＧベクトルｇｅｓｔ−ｖｅｃは、上式６と同様に、次式１５で表される。また、現時刻からＮステップ先の時刻までの先読み予測制御出力ベクトルｙｅｓｔ（ｋ）〜ｙｅｓｔ（ｋ＋Ｎ−１）を表すベクトルを「先読みＹベクトル」と称して「ｙｅｓｔ−ｖｅｃ」で表すとき、先読みＹベクトルｙｅｓｔ−ｖｅｃは、上式７と同様に、次式１６で表される。また、制約信号の先読み値を表すベクトルを「先読み制約信号ベクトル」と称し、現時刻からＮステップ先の時刻までの先読み制約信号ベクトルｚｅｓｔ（ｋ）〜ｚｅｓｔ（ｋ＋Ｎ−１）を表すベクトルを「先読みＺベクトル」と称して「ｚｅｓｔ−ｖｅｃ」で表すとき、先読みＺベクトルｚｅｓｔ−ｖｅｃは、上式８と同様に、次式１７で表される。
Figure 0005093408
そして、このように先読みＸベクトルｘｅｓｔ−ｖｅｃ、先読みＧベクトルｇｅｓｔ−ｖｅｃ、先読みＹベクトルｙｅｓｔ−ｖｅｃ、および、先読みＺベクトルｚｅｓｔ−ｖｅｃを表したとき、先読みＹベクトルｙｅｓｔ−ｖｅｃ、および、先読みＺベクトルｚｅｓｔ−ｖｅｃは、上式９および上式２０と同様に、上式１１〜上式１３に基づけば先読みＸベクトルｘｅｓｔ−ｖｅｃ、および、先読みＧベクトルｇｅｓｔ−ｖｅｃを用いてそれぞれ次式１８および次式１９で表される。なお、式１８の「Ｆ」および「Ｇ」ならびに式１９の「Ｈ」および「Ｊ」は、それぞれ、上式９の係数行列Ｆ、Ｇならびに上式１０の係数行列Ｈ、Ｊと同じ係数行列である。
Figure 0005093408
そして、上式１８および上式１９を用いて先読みＹベクトルｙｅｓｔ−ｖｅｃ、および、先読みＺベクトルｚｅｓｔ−ｖｅｃを算出することができる。このように上式１８および上式１９を用いて先読みＹベクトルおよび先読みＺベクトルを算出するロジックが第１実施形態の先読みロジックの具体例である。
次に、上述した目標値設定ロジックの具体例が採用されるとともに上述した先読みロジックの具体例が採用される場合の目標値設定ロジックのロジック係数の修正について説明する。
燃料噴射量ディレー制御が開始されると、ディレー制御期間中、ディレー制御開始時点の燃料噴射量および機関回転数が維持されるものとして、これら燃料噴射量および機関回転数を用いて先読みロジックによってディレー制御開始時点からディレー制御終了時点までの先読みＹベクトルおよび先読みＺベクトルが算出される。一方、燃料噴射量ディレー制御が終了されると、ディレー制御開始時点からディレー制御終了時点までの燃料噴射量および機関回転数を用いて目標値設定ロジックによって目標値ベクトルが算出され、斯くして算出された目標値ベクトルで表される目標値に従って制御対象の制御が行われる。そして、これら目標値に従って制御対象の制御が行われたときの制御出力（すなわち、ディレー制御終了時点からディレー制御期間と同じ時間だけ先の時点までの制御出力）に基づいてＹベクトルが取得されるとともに、同制御出力と上記目標値に従って制御対象の制御が行われたときの制御入力（すなわち、ディレー制御終了時点からディレー制御期間と同じ時間だけ先の時点までの制御入力）とに基づいてＺベクトルが取得される。そして、斯くして取得されたＹベクトルと上記算出された先読みＹベクトルとの間に偏差があり、あるいは、斯くして取得されたＺベクトルと上記算出された先読みＺベクトルとの間に偏差があるときには、これら偏差が小さくなるように目標値設定ロジックの係数行列Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが修正される。つまり、目標値設定ロジックのロジック係数が修正される。
なお、上述した目標値設定ロジック、および、先読みロジックが採用される場合の第１実施形態の目標値設定ロジックの係数行列の修正の流れが図２５に示されている。図２５において「Ｗｖｅｃ」は「基準値の取得用のパラメータを要素とするベクトルを要素とするベクトル」であり、「Ｗｄｌｙ−ｖｅｃ」は「ディレー制御期間に相当する時間だけ遅延されたベクトルＷｖｅｃ」であり、「ｒｖｅｃ」は「基準値を要素とするベクトルを要素とするベクトル」であり、「ｇｖｅｃ」は「目標値を要素とするベクトルを要素とするベクトル」であり、「ｙｖｅｃ」は「ｙベクトル」であり、「ｚｖｅｃ」は「Ｚベクトル」であり、「ｙｅｓｔ−ｖｅｃ」は「先読みＹベクトル」であり、「ｚｅｓｔ−ｖｅｃ」は「先読みＺベクトル」であり、「ｙｄｌｙ−ｅｓｔ−ｖｅｃ」は「ディレー制御期間に相当する時間だけ遅延された先読みＹベクトル」であり、「ｚｄｌｙ−ｅｓｔ−ｖｅｃ」は「ディレー制御期間に相当する時間だけ遅延された先読みＺベクトル」である。
また、Ｚベクトルはその要素として実際の制御入力を含んでおり、先読みＺベクトルはその要素として先読み予測制御入力を含んでいることから、上記取得されたＺベクトルと上記算出された先読みＺベクトルとの間の偏差に基づいた目標値設定ロジックの係数行列の修正は、実際の制御入力と先読み予測制御入力との間の偏差に基づいた目標値設定ロジックの係数行列の修正であるとも言える。同様に、Ｚベクトルはその要素として実際の制御出力を含んでおり、先読みＺベクトルはその要素として先読み予測制御出力を含んでいることから、上記取得されたＺベクトルと上記算出された先読みＺベクトルとの間の偏差に基づいた目標値設定ロジックの係数行列の修正は、実際の制御出力と先読み予測制御出力とのの間の偏差に基づいた目標値設定ロジックの係数行列の修正であるとも言える。
また、目標値設定ロジックの係数行列の修正には、たとえば、逐次最小二乗法などの手法を利用すればよい。
次に、第３実施形態の簡易先読みロジックの具体例の１つについて説明する。なお、以下で説明する簡易先読みロジックの具体例は、目標値設定ロジックとして上述した目標値設定ロジックの具体例が採用されるとともに先読みロジックとして上述した先読みロジックの具体例が採用されることを前提としている。また、以下で説明する簡易先読みロジックの具体例は、第３実施形態の簡易先読みロジックに関する例であるが、第４実施形態の簡易先読みロジックの機能を考慮したときに当然に導き出される修正を以下で説明する簡易先読みロジックに加えることによって、同具体例を第４実施形態の簡易先読みロジックの具体例として利用可能である。
上式２の係数行列Ｂの要素のうち機関回転数に乗算せしめられる要素のみからなる係数行列を「Ｂｎ」で表し、上式４の係数行列Ｄの要素のうち機関回転数に乗算せしめられる要素のみからなる係数行列を「Ｄｎ」で表し、機関回転数のみを要素とする行列を「Ｗｎ」で表し、機関回転数から制御出力および制約信号までの伝達関数を「Ｔｎ」で表したとき、伝達関数Ｔｎは、次式２０〜次式２２で表現可能である。
Figure 0005093408
そして、第３実施形態の簡易先読みロジックの具体例では、燃料噴射量ディレー制御が開始されると、ディレー制御期間中、当該ディレー制御期間よりも十分に短い予め定められた時間を１ステップとして機関回転数の変動量が１ステップ毎に取得される。そして、これら取得された機関回転数の変動量を伝達関数Ｔｎにおける機関回転数として用いて上式２０〜上式２２から各ステップ毎の機関回転数の変動に対応する制御出力ベクトル（以下これら制御出力ベクトルを「先読み予測制御出力変動分ベクトル」という）が算出されるとともに、各ステップ毎の機関回転数の変動に対応する制約信号ベクトル（以下これら制約信号ベクトルを「先読み制約信号変動分ベクトル」という）が算出される。そして、上記算出された先読み予測制御出力変動分ベクトルを要素とするベクトル（以下このベクトルを「先読みＹ変動分ベクトル」という）が算出されるとともに、上記算出された先読み制約信号変動分ベクトルを要素とするベクトル（以下このベクトルを「先読みＺ変動分ベクトル」という）が算出される。
斯くして先読みＹ変動分ベクトルおよび先読みＺ変動分ベクトルを算出するロジックが第３実施形態の簡易先読みロジックの具体例である。
次に、上述した簡易先読みロジック具体例が採用される場合の目標値設定ロジックのロジック係数の修正について説明する。
燃料噴射量ディレー制御が開始されると、上述したように簡易先読みロジックによって先読みＹ変動分ベクトルおよび先読みＺ変動分ベクトルが算出される。そして、燃料噴射量ディレー制御が開始されたときに先読みロジックの上記具体例によって算出された先読みＹベクトルに上記算出された先読みＹ変動分ベクトルが加算されることによって同先読みＹベクトルが修正される（以下この修正された先読みＹベクトルを「修正先読みＹベクトル」という）とともに、燃料噴射量ディレー制御が開始されたときに先読みロジックの上記具体例によって算出された先読みＺベクトルに上記算出された先読みＺ変動分ベクトルが加算されることによって同先読みＺベクトルが修正される（以下この修正された先読みＺベクトルを「修正先読みＺベクトル」という）。
そして、燃料噴射量ディレー制御が終了されたときに取得されるＹベクトルと上記修正先読みＹベクトルとの間に偏差があり、あるいは、燃料噴射量ディレー制御が終了されたときに取得されるＺベクトルと上記修正先読みＺベクトルとの間に偏差があるときには、これら偏差が小さくなるように目標値設定ロジックの係数行列Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが修正される。
なお、上述した目標値設定ロジック、先読みロジック、および、簡易先読みロジックが採用される場合の第３実施形態の目標値設定ロジックのロジック係数の修正の流れが図２６に示されている。図２６において「Ｗｖｅｃ」は「基準値の取得用のパラメータを要素とするベクトルを要素とするベクトル」であり、「Ｗｄｌｙ−ｖｅｃ」は「ディレー制御期間に相当する時間だけ遅延されたベクトルＷｖｅｃ」であり、「ｒｖｅｃ」は「基準値を要素とするベクトルを要素とするベクトル」であり、「ｇｖｅｃ」は「目標値を要素とするベクトルを要素とするベクトル」であり、「ｙｖｅｃ」は「ｙベクトル」であり、「ｚｖｅｃ」は「Ｚベクトル」であり、「ｙｅｓｔ−ｖｅｃ」は「先読みＹベクトル」であり、「ｚｅｓｔ−ｖｅｃ」は「先読みＺベクトル」であり、「ｙｄｌｙ−ｅｓｔ−ｖｅｃ」は「ディレー制御期間に相当する時間だけ遅延された先読みＹベクトル」であり、「ｚｄｌｙ−ｅｓｔ−ｖｅｃ」は「ディレー制御期間に相当する時間だけ遅延された先読みＺベクトル」であり、「ΔＷ」は「基準値の取得用のパラメータの変動分」であり、「ΔＷ０ｄｌｙ」は「ディレー制御開始時点のパラメータの変動分」であり、「ΔＷ1ｄｌｙ」は「ディレー制御開始時点から１ステップ後のパラメータの変動分」であり、「ΔＷ2ｄｌｙ」は「ディレー制御開始時点から２ステップ後のパラメータの変動分」であり、「ΔＷ3ｄｌｙ」は「ディレー制御開始時点から３ステップ後のパラメータの変動分」であり、「ΔＷ(N-1)ｄｌｙ」は「ディレー制御開始時点からＮ−１ステップ後のパラメータの変動分」であり、「Δｙ０ｄｌｙ-est」は「ディレー制御開始時点のパラメータの変動分に対応する制御出力ベクトルの変動分」であり、「Δｙ(N-1)ｄｌｙ-est」は「ディレー制御開始時点からＮ−１ステップ後のパラメータの変動分に対応する制御入力ベクトルの変動分」であり、「Δｚ０ｄｌｙ-est」は「ディレー制御開始時点のパラメータの変動分に対応する制約信号ベクトルの変動分」であり、「Δｚ(N-1)ｄｌｙ-est」は「ディレー制御開始時点からＮ−１ステップ後のパラメータの変動分に対応する制約信号ベクトルの変動分」であり、「Δｙｄｌｙ-est-vec」は「制御出力ベクトルの変動分Δｙ０ｄｌｙ-est〜Δｙ(N-1)ｄｌｙ-estを要素とするベクトル」であり、「Δｚｄｌｙ-est-vec」は「制約信号ベクトルの変動分Δｚ０ｄｌｙ-est〜Δｚ(N-1)ｄｌｙ-estを要素とするベクトル」であり、「ｙest-vec-final」は「ＹベクトルにベクトルΔｙｄｌｙ-est-vecを加算して得られる最終的なＹベクトル」であり、「ｚest-vec-final」は「ＺベクトルにベクトルΔｚｄｌｙ-est-vecを加算して得られる最終的なＺベクトル」である。
なお、第３実施形態の目標値設定ロジックとして上述した具体例が採用される場合、燃料噴射量ディレー制御が終了されると、ディレー制御開始時点からディレー制御終了時点までの燃料噴射量および機関回転数を用いて目標値設定ロジックによって目標値ベクトルが算出され、斯くして算出された目標値ベクトルで表される目標値に従って制御対象の制御が行われる。したがって、このときに目標値設定ロジックの係数行列の修正のために取得されるＹベクトルおよびＺベクトルには、ディレー制御期間中の機関回転数の変動が反映されていることになる。しかしながら、これに代えて、目標値設定ロジックの係数行列の修正のためにＹベクトルおよびＺベクトルを以下のように取得するようにしてもよい。
すなわち、上述した目標値設定ロジックの具体例では、上式２〜上式４を用いて算出される制約信号ベクトルがそれに関する制約を満たす基準値を要素とする基準値ベクトルを算出するために制御入力の予測値や制御出力の予測値などが算出される。ここで、燃料噴射量ディレー制御が終了されたときには、ディレー制御開始時点からディレー制御終了時点まで燃料噴射量および機関回転数に変化がないものとして制御入力の予測値や制御出力の予測値を算出する。そして、これと同時にディレー制御期間中の機関回転数の変動分に対応する制御入力の変動分や制御出力の変動分を算出する。そして、上記算出された制御入力の予測値に上記算出された制御入力の変動分を加算して得られる制御入力を制御入力の予測値として基準値ベクトルの算出に用いるとともに、上記算出された制御出力の予測値に上記算出された制御出力の変動分を加算して得られる制御出力を制御出力の予測値として基準値ベクトルの算出に用いて目標値ベクトルを算出する。そして、斯くして算出された目標値ベクトルで表される目標値に従って制御対象の制御を行ったときに目標値設定ロジックの係数行列の修正のためのＹベクトルおよびＺベクトルを取得するようにしてもよい。
なお、上述した実施形態は、圧縮自着火式の内燃機関の制御装置に本発明を適用した場合の実施形態である。しかしながら、本発明は、火花点火式の内燃機関の制御装置にも適用可能である。
また、上述した実施形態は、燃料噴射量ディレー制御を実行する機能を備えた内燃機関の制御装置に本発明を適用した場合の実施形態である。しかしながら、本発明は、広くは、或る時点で設定された目標値がその設定時点よりも一定時間後の時点で実際の制御に用いられる制御を実行する機能を備えた内燃機関の制御装置に適用可能である。したがって、たとえば、本発明は、火花点火式の内燃機関において、或る時点で設定された目標点火タイミング（すなわち、点火栓によって燃焼室内の混合気を点火するタイミング）がその設定時点よりも一定時間後の時点で実際の点火栓の制御に用いられる点火タイミングディレー制御を実行する機能を備えた内燃機関の制御装置にも適用可能である。

Claims (41)

  1. 制御対象を具備する内燃機関に適用され、前記制御対象からの出力である制御出力がその目標値である目標制御出力に一致するように制御対象の動作状態を制御する制御装置であって、
    目標制御出力を設定するための基準として用いられる制御出力を基準制御出力と称し、内燃機関の状態に関するパラメータを機関状態パラメータと称し、基準制御出力を設定するために参照される機関状態パラメータを参照機関状態パラメータと称したとき、
    参照機関状態パラメータに基づいて設定される基準制御出力を目標制御出力として制御対象の動作状態が制御されたとした場合の制御出力の予測値を一次予測制御出力として算出する機能と、
    前記一次予測制御出力がそれに関する制約条件である出力制約条件を満たしているときには前記基準制御出力を目標制御出力に設定し、前記一次予測制御出力が前記出力制約条件を満たしていないときには前記基準制御出力を修正して一次修正基準制御出力を算出し、該一次修正基準制御出力を目標制御出力として制御対象の動作状態が制御されたとした場合の制御出力の予測値を二次予測制御出力として算出する機能と、
    前記二次予測制御出力が算出された場合に該二次予測制御出力が前記出力制約条件を満たしているときには前記一次修正基準制御出力を目標制御出力に設定し、前記二次予測制御出力が前記出力制約条件を満たしていないときには前記一次修正基準制御出力を修正して新たな一次修正基準制御出力を算出し、該算出された新たな一次修正基準制御出力を目標制御出力として制御対象の動作状態が制御されたとした場合の制御出力の予測値を新たな二次予測制御出力として算出する機能と、
    前記新たな二次予測制御出力が算出された場合に該新たな二次予測制御出力が前記出力制約条件を満たすまで前記一次修正基準制御出力の修正による新たな一次修正基準制御出力の算出と新たな一次修正基準制御出力を目標制御出力として制御対象の動作状態が制御されたとした場合の新たな二次予測制御出力の算出とを繰り返し実行する機能と、
    を備えた目標制御出力設定機構を具備する内燃機関の制御装置において、
    一定期間、前記参照機関状態パラメータが一定の値に維持され、前記一定期間が経過したときに該参照機関状態パラメータが変化することが予測されたときに、前記一定期間、前記参照機関状態パラメータの変化がないものとして前記一定期間が経過した時点における前記出力制約条件を満たす一次予測制御出力または二次予測制御出力を先読み予測制御出力として算出し、該先読み予測制御出力に基づいて前記目標制御出力設定機構の前記機能を実行するロジックである目標制御出力設定ロジックを修正するようになっている内燃機関の制御装置。
  2. 前記一定期間の間に前記参照機関状態パラメータが変化したときには、前記先読み予測制御出力が前記一定期間の間に前記参照機関状態パラメータが変化した場合の前記一定期間が経過したときの制御出力の予測値となるように前記一定期間の間における前記参照機関状態パラメータの変化量に応じて前記先読み予測制御出力が修正される請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  3. 前記先読み予測制御出力と前記一定期間が経過したときの実際の制御出力との間の偏差が小さくなるように、前記目標制御出力設定ロジックが修正される請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
  4. 前記目標制御出力設定ロジックによって実行される機能として、前記目標制御出力設定機構が、
    参照機関状態パラメータに基づいて設定される基準制御出力が目標制御出力に設定されたとした場合の制御対象への入力である制御入力の予測値を一次予測制御入力として算出する機能と、
    前記一次予測制御入力がそれに関する制約条件である入力制約条件を満たしているときには前記基準制御出力を目標制御出力に設定し、前記一次予測制御入力が前記入力制約条件を満たしていないときには前記基準制御出力を修正して一次修正基準制御出力を算出し、該一次修正基準制御出力が目標制御出力に設定されたとした場合の制御入力の予測値を二次予測制御入力として算出する機能と、
    前記二次予測制御入力が算出された場合に該二次予測制御入力が前記入力制約条件を満たしているときには前記一次修正基準制御出力を目標制御出力に設定し、前記二次予測制御入力が前記入力制約条件を満たしていないときには前記一次修正基準制御出力を修正して新たな一次修正基準制御出力を算出し、該算出された新たな一次修正基準制御出力が目標制御出力に設定されたとした場合の制御入力の予測値を新たな二次予測制御入力として算出する機能と、
    前記新たな二次予測制御入力が算出された場合に該新たな二次予測制御入力が前記入力制約条件を満たすまで前記一次修正基準制御出力の修正による新たな一次修正基準制御出力の算出と新たな一次修正基準制御出力が目標制御出力に設定されたとした場合の新たな二次予測制御入力の算出とを繰り返し実行する機能と、
    を備え、
    一定期間、前記参照機関状態パラメータが一定の値に維持され、前記一定期間が経過したときに該参照機関状態パラメータが変化することが予測されたときに、前記一定期間、前記参照機関状態パラメータの変化がないものとして前記一定期間が経過した時点における前記入力制約条件を満たす一次予測制御入力または二次予測制御入力を先読み予測制御入力として算出し、該先読み予測制御入力に基づいて前記目標制御出力設定ロジックを修正するようになっている請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
  5. 前記一定期間の間に前記参照機関状態パラメータが変化したときには、前記先読み予測制御入力が前記一定期間の間に前記参照機関状態パラメータが変化した場合の前記一定期間が経過したときの制御入力の予測値となるように前記一定期間の間における前記参照機関状態パラメータの変化量に応じて前記先読み予測制御入力が修正される請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
  6. 前記先読み予測制御入力と前記一定期間が経過したときの実際の制御入力との間の偏差が小さくなるように、前記目標制御出力設定ロジックが修正される請求項４または請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
  7. 前記内燃機関が燃焼室に吸入されるガスを圧縮するための過給機を具備し、該過給機が燃焼室に吸入されるガスの圧力である過給圧を制御する過給圧制御手段を有し、前記制御対象が前記過給機の過給圧制御手段であり、前記制御出力が前記過給機の過給圧制御手段によって制御される過給圧であり、あるいは、
    前記内燃機関が燃焼室から排出された排気ガスを吸気通路に導入するための排気再循環装置を具備し、該排気再循環装置が吸気通路に導入される排気ガスの量である再循環排気ガス量を制御する排気再循環量制御手段を有し、前記制御対象が前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段であり、前記制御出力が前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段によって制御される再循環排気ガス量であり、あるいは、
    前記内燃機関が燃焼室に吸入されるガスの量を制御するスロットル弁を具備し、前記制御対象が前記スロットル弁であり、前記制御出力が前記スロットル弁によって制御されるガスの量である、
    請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
  8. 前記内燃機関が燃焼室に吸入されるガスを圧縮するための過給機を具備し、該過給機が燃焼室に吸入されるガスの圧力である過給圧を制御する過給圧制御手段を有し、前記制御対象が前記過給機の過給圧制御手段であり、前記制御入力が前記過給機の過給圧制御手段に入力される操作量であり、あるいは、
    前記内燃機関が燃焼室から排出された排気ガスを吸気通路に導入するための排気再循環装置を具備し、該排気再循環装置が吸気通路に導入される排気ガスの量である再循環排気ガス量を制御する排気再循環量制御手段を有し、前記制御対象が前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段であり、前記制御入力が前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段に入力される操作量であり、あるいは、
    前記内燃機関が燃焼室に吸入されるガスの量を制御するスロットル弁を具備し、前記制御対象が前記スロットル弁であり、前記制御入力が前記スロットル弁に入力される操作量である、
    請求項４〜請求項７のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
  9. 制御対象を具備する内燃機関に適用され、前記制御対象からの出力である制御出力がその目標値である目標制御出力に一致するように制御対象の動作状態を制御する制御装置であって、
    目標制御出力を設定するための基準として用いられる制御出力を基準制御出力と称し、内燃機関の状態に関するパラメータを機関状態パラメータと称し、基準制御出力を設定するために参照される機関状態パラメータを参照機関状態パラメータと称したとき、
    参照機関状態パラメータに基づいて設定される基準制御出力が目標制御出力に設定されたとした場合の制御対象への入力である制御入力の予測値を一次予測制御入力として算出する機能と、
    前記一次予測制御入力がそれに関する制約条件である入力制約条件を満たしているときには前記基準制御出力を目標制御出力に設定し、前記一次予測制御入力が前記入力制約条件を満たしていないときには前記基準制御出力を修正して一次修正基準制御出力を算出し、該一次修正基準制御出力が目標制御出力に設定されたとした場合の制御入力の予測値を二次予測制御入力として算出する機能と、
    前記二次予測制御入力が算出された場合に該二次予測制御入力が前記入力制約条件を満たしているときには前記一次修正基準制御出力を目標制御出力に設定し、前記二次予測制御入力が前記入力制約条件を満たしていないときには前記一次修正基準制御出力を修正して新たな一次修正基準制御出力を算出し、該算出された新たな一次修正基準制御出力が目標制御出力に設定されたとした場合の制御入力の予測値を新たな二次予測制御入力として算出する機能と、
    前記新たな二次予測制御入力が算出された場合に該新たな二次予測制御入力が前記入力制約条件を満たすまで前記一次修正基準制御出力の修正による新たな一次修正基準制御出力の算出と新たな一次修正基準制御出力が目標制御出力に設定されたとした場合の新たな二次予測制御入力の算出とを繰り返し実行する機能と、
    を備えた目標制御出力設定機構を具備する内燃機関の制御装置において、
    一定期間、前記参照機関状態パラメータが一定の値に維持され、前記一定期間が経過したときに該参照機関状態パラメータが変化することが予測されたときに、前記一定期間、前記参照機関状態パラメータの変化がないものとして前記一定期間が経過した時点における前記入力制約条件を満たす一次予測制御入力または二次予測制御入力を先読み予測制御入力として算出し、該先読み予測制御入力に基づいて前記目標制御出力設定機構の前記機能を実行するロジックである目標制御出力設定ロジックを修正するようになっている内燃機関の制御装置。
  10. 前記一定期間の間に前記参照機関状態パラメータが変化したときには、前記先読み予測制御入力が前記一定期間の間に前記参照機関状態パラメータが変化した場合の前記一定期間が経過したときの制御入力の予測値となるように前記一定期間の間における前記参照機関状態パラメータの変化量に応じて前記先読み予測制御入力が修正される請求項９に記載の内燃機関の制御装置。
  11. 前記先読み予測制御入力と前記一定期間が経過したときの実際の制御入力との間の偏差が小さくなるように、前記目標制御出力設定ロジックが修正される請求項９または請求項１０に記載の内燃機関の制御装置。
  12. 前記内燃機関が燃焼室に吸入されるガスを圧縮するための過給機を具備し、該過給機が燃焼室に吸入されるガスの圧力である過給圧を制御する過給圧制御手段を有し、前記制御対象が前記過給機の過給圧制御手段であり、前記制御入力が前記過給機の過給圧制御手段に入力される操作量であり、あるいは、
    前記内燃機関が燃焼室から排出された排気ガスを吸気通路に導入するための排気再循環装置を具備し、該排気再循環装置が吸気通路に導入される排気ガスの量である再循環排気ガス量を制御する排気再循環量制御手段を有し、前記制御対象が前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段であり、前記制御入力が前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段に入力される操作量であり、あるいは、
    前記内燃機関が燃焼室に吸入されるガスの量を制御するスロットル弁を具備し、前記制御対象が前記スロットル弁であり、前記制御入力が前記スロットル弁に入力される操作量である、
    請求項９〜請求項１１のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
  13. 前記内燃機関が燃料噴射弁を具備し、
    請求項１〜請求項１２のいずれか１つの内燃機関の制御装置が燃料噴射弁から噴射される燃料の量の目標値である目標燃料噴射量を設定し、該設定された目標燃料噴射量の燃料が燃料噴射弁から噴射されるように燃料噴射弁の動作を制御する機能と、前記設定された目標燃料噴射量をその設定時点から前記一定期間が経過したときに燃料噴射弁の動作の制御に用いる燃料噴射量ディレー制御を実行する機能とを有する場合、
    前記燃料噴射量ディレー制御が実行されたときに前記一定期間、前記参照機関状態パラメータが一定の値に維持され、前記一定期間が経過したときに該参照機関状態パラメータが変化するものと予測される内燃機関の制御装置。
  14. 前記参照機関状態パラメータが内燃機関の回転数である請求項１〜請求項１３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
  15. 前記内燃機関が燃料噴射弁を具備し、前記参照機関状態パラメータが燃料噴射弁から噴射される燃料の量である請求項１〜請求項１３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
  16. 第１制御対象と第２制御対象とを具備し、第１制御対象からの出力である第１制御出力と第２制御対象からの出力である第２制御出力とが互いに影響し合う制御出力である内燃機関に適用され、前記第１制御出力がその目標値である目標第１制御出力に一致するとともに前記第２制御出力がその目標値である目標第２制御出力に一致するように第１制御対象および第２制御対象の動作状態を制御する制御装置であって、
    目標第１制御出力を設定するための基準として用いられる制御出力を基準第１制御出力と称し、目標第２制御出力を設定するための基準として用いられる制御出力を基準第２制御出力と称し、内燃機関の状態に関するパラメータを機関状態パラメータと称し、基準第１制御出力を設定するために参照される機関状態パラメータを第１参照機関状態パラメータと称し、基準第２制御出力を設定するために参照される機関状態パラメータを第２参照機関状態パラメータと称したとき、
    第１参照機関状態パラメータに基づいて設定される基準第１制御出力を目標第１制御出力として第１制御対象の動作状態が制御されたとした場合の第１制御出力の予測値を一次予測第１制御出力として算出するとともに、第２参照機関状態パラメータに基づいて設定される基準第２制御出力を目標第２制御出力として第２制御対象の動作状態が制御されたとした場合の第２制御出力の予測値を一次予測第２制御出力として算出する機能と、
    前記一次予測第１制御出力がそれに関する制約条件である第１出力制約条件を満たしているときには前記基準第１制御出力を目標第１制御出力に設定し、前記一次予測第１制御出力が前記第１出力制約条件を満たしていないときには前記基準第１制御出力を修正して一次修正基準第１制御出力を算出し、該一次修正基準第１制御出力を目標第１制御出力として第１制御対象の動作状態が制御されたとした場合の第１制御出力の予測値を二次予測第１制御出力として算出するとともに、前記一次予測第２制御出力がそれに関する制約条件である第２出力制約条件を満たしているときには前記基準第２制御出力を目標第２制御出力に設定し、前記一次予測第２制御出力が前記第２出力制約条件を満たしていないときには前記基準第２制御出力を修正して一次修正基準第２制御出力を算出し、該一次修正基準第２制御出力を目標第２制御出力として第２制御対象の動作状態が制御されたとした場合の第２制御出力の予測値を二次予測第２制御出力として算出する機能と、
    前記二次予測第１制御出力が算出された場合に該二次予測第１制御出力が前記第１出力制約条件を満たしているときには前記一次修正基準第１制御出力を目標第１制御出力に設定し、前記二次予測第１制御出力が前記第１出力制約条件を満たしていないときには前記一次修正基準第１制御出力を修正して新たな一次修正基準第１制御出力を算出し、該算出された新たな一次修正基準第１制御出力を目標第１制御出力として第１制御対象の動作状態が制御されたとした場合の第１制御出力の予測値を新たな二次予測第１制御出力として算出するとともに、前記二次予測第２制御出力が算出された場合に該二次予測第２制御出力が前記第２出力制約条件を満たしているときには前記一次修正基準第２制御出力を目標第２制御出力に設定し、前記二次予測第２制御出力が前記第２出力制約条件を満たしていないときには前記一次修正基準第２制御出力を修正して新たな一次修正基準第２制御出力を算出し、該算出された新たな一次修正基準第２制御出力を目標第２制御出力として第２制御対象の動作状態が制御されたとした場合の第２制御出力の予測値を新たな二次予測第２制御出力として算出する機能と、
    前記新たな二次予測第１制御出力が算出された場合に該新たな二次予測第１制御出力が前記第１出力制約条件を満たすまで前記一次修正基準第１制御出力の修正による新たな一次修正基準第１制御出力の算出と新たな一次修正基準第１制御出力を目標第１制御出力として第１制御対象の動作状態が制御されたとした場合の新たな二次予測第１制御出力の算出とを繰り返し実行するとともに、前記新たな二次予測第２制御出力が算出された場合に該新たな二次予測第２制御出力が前記第２出力制約条件を満たすまで前記一次修正基準第２制御出力の修正による新たな一次修正基準第２制御出力の算出と新たな一次修正基準第２制御出力を目標第２制御出力として第２制御対象の動作状態が制御されたとした場合の新たな二次予測第２制御出力の算出とを繰り返し実行する機能と、
    を備えた目標制御出力設定機構を具備する内燃機関の制御装置において、
    前記第１参照機関状態パラメータおよび第２参照機関状態パラメータのうちの１つを特定参照機関状態パラメータと称したとき、
    該特定参照機関状態パラメータが一定の値に維持され、前記一定期間が経過したときに該特定参照機関状態パラメータが変化することが予測されたときに、前記一定期間、該特定参照機関状態パラメータの変化がないものとして前記一定期間が経過した時点における前記第１出力制約条件を満たす一次予測第１制御出力または二次予測第１制御出力を先読み予測第１制御出力として算出するとともに、該特定参照機関状態パラメータの変化がないものとして前記一定期間が経過した時点における前記第２出力制約条件を満たす一次予測第２制御出力または二次予測第２制御出力を先読み予測第２制御出力として算出し、前記先読み予測第１制御出力と前記先読み予測第２制御出力とに基づいて前記目標制御出力設定機構の前記機能を実行するロジックである目標制御出力設定ロジックを修正するようになっている内燃機関の制御装置。
  17. 前記一定の期間の間に前記特定参照機関状態パラメータが変化したときには、前記先読み予測第１制御出力が前記一定期間の間に前記特定参照機関状態パラメータが変化した場合の前記一定期間が経過したときの第１制御出力の予測値となるように前記一定期間の間における前記特定機関状態パラメータの変化量に応じて前記先読み予測第１制御出力が修正されるとともに、前記先読み予測第２制御出力が前記一定期間の間に前記特定参照機関状態パラメータが変化した場合の前記一定期間が経過したときの第２制御出力の予測値となるように前記一定期間の間における前記特定機関状態パラメータの変化量に応じて前記先読み予測第２制御出力が修正される請求項１６に記載の内燃機関の制御装置。
  18. 前記先読み予測第１制御出力と前記一定期間が経過したときの実際の第１制御出力との間の偏差が小さくなり且つ前記先読み予測第２制御出力と前記一定期間が経過したときの実際の第２制御出力との間の偏差が小さくなるように、前記目標制御出力設定ロジックが修正される請求項１６または請求項１７に記載の内燃機関の制御装置。
  19. 前記目標制御出力設定ロジックによって実行される機能として、前記目標制御出力設定機構が、
    第１参照機関状態パラメータに基づいて設定される基準第１制御出力が目標第１制御出力に設定されたとした場合の第１制御対象への入力である第１制御入力の予測値を一次予測第１制御入力として算出するとともに、第２参照機関状態パラメータに基づいて設定される基準第２制御出力が目標第２制御出力に設定されたとした場合の第２制御対象への入力である第２制御入力の予測値を一次予測第２制御入力として算出する機能と、
    前記一次予測第１制御入力がそれに関する制約条件である第１入力制約条件を満たしているときには前記基準第１制御出力を目標第１制御出力に設定し、前記一次予測第１制御入力が前記第１入力制約条件を満たしていないときには前記基準第１制御出力を修正して一次修正基準第１制御出力を算出し、該一次修正基準第１制御出力が目標第１制御出力に設定されたとした場合の第１制御入力の予測値を二次予測第１制御入力として算出するとともに、前記一次予測第２制御出力がそれに関する制約条件である第２入力制約条件を満たしているときには前記基準第２制御出力を目標第２制御出力に設定し、前記一次予測第２制御出力が前記第２入力制約条件を満たしていないときには前記基準第２制御出力を修正して一次修正基準第２制御出力を算出し、該一次修正基準第２制御出力が目標第２制御出力に設定されたとした場合の第２制御入力の予測値を二次予測第２制御入力として算出する機能と、
    前記二次予測第１制御入力が算出された場合に該二次予測第１制御入力が前記第１入力制約条件を満たしているときには前記一次修正基準第１制御出力を目標第１制御出力に設定し、前記二次予測第１制御入力が前記第１入力制約条件を満たしていないときには前記一次修正基準第１制御出力を修正して新たな一次修正基準第１制御出力を算出し、該算出された新たな一次修正基準第１制御出力が目標第１制御出力に設定されたとした場合の第１制御入力の予測値を新たな二次予測第１制御入力として算出するとともに、前記二次予測第２制御入力が算出された場合に該二次予測第２制御入力が前記第２入力制約条件を満たしているときには前記一次修正基準第２制御出力を目標第２制御出力に設定し、前記二次予測第２制御入力が前記第２入力制約条件を満たしていないときには前記一次修正基準第２制御出力を修正して新たな一次修正基準第２制御出力を算出し、該算出された新たな一次修正基準第２制御出力が目標第２制御出力に設定されたとした場合の第２制御入力の予測値を新たな二次予測第２制御入力として算出する機能と、
    前記新たな二次予測第１制御入力が算出された場合に該新たな二次予測第１制御入力が前記第１入力制約条件を満たすまで前記一次修正基準第１制御出力の修正による新たな一次修正基準第１制御出力の算出と新たな一次修正基準第１制御出力が目標第１制御出力に設定されたとした場合の新たな二次予測第１制御入力の算出とを繰り返し実行するとともに、前記新たな二次予測第２制御入力が算出された場合に該新たな二次予測第２制御入力が前記第２入力制約条件を満たすまで前記一次修正基準第２制御出力の修正による新たな一次修正基準第２制御出力の算出と新たな一次修正基準第２制御出力が目標第２制御出力に設定されたとした場合の新たな二次予測第２制御入力の算出とを繰り返し実行する機能と、
    を備え、
    前記第１参照機関状態パラメータおよび第２参照機関状態パラメータのうちの１つを特定参照機関状態パラメータと称したとき、
    該特定参照機関状態パラメータが一定の値に維持され、前記一定期間が経過したときに該特定参照機関状態パラメータが変化することが予測されたときに、前記一定期間、該特定参照機関状態パラメータの変化がないものとして前記一定期間が経過した時点における前記第１入力制約条件を満たす一次予測第１制御入力または二次予測第１制御入力を先読み予測第１制御入力として算出するとともに、該特定参照機関状態パラメータの変化がないものとして前記一定期間が経過した時点における前記第２入力制約条件を満たす一次予測第２制御入力または二次予測第２制御入力を先読み予測第２制御入力として算出し、前記先読み予測第１制御入力と前記先読み予測第２制御入力とに基づいて前記目標制御出力設定ロジックを修正するようになっている請求項１６〜請求項１８のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
  20. 前記一定の期間の間に前記特定参照機関状態パラメータが変化したときには、前記先読み予測第１制御入力が前記一定期間の間に前記特定参照機関状態パラメータが変化した場合の前記一定期間が経過したときの第１制御入力の予測値となるように前記一定期間の間における前記特定機関状態パラメータの変化量に応じて前記先読み予測第１制御入力が修正されるとともに、前記先読み予測第２制御入力が前記一定期間の間に前記特定参照機関状態パラメータが変化した場合の前記一定期間が経過したときの第２制御入力の予測値となるように前記一定期間の間における前記特定機関状態パラメータの変化量に応じて前記先読み予測第２制御入力が修正される請求項１９に記載の内燃機関の制御装置。
  21. 前記先読み予測第１制御入力と前記一定期間が経過したときの実際の第１制御入力との間の偏差が小さくなり且つ前記先読み予測第２制御入力と前記一定期間が経過したときの実際の第２制御入力との間の偏差が小さくなるように、前記目標制御出力設定ロジックが修正される請求項１９または請求項２０に記載の内燃機関の制御装置。
  22. 前記内燃機関が燃焼室に吸入されるガスを圧縮するための過給機を具備し、該過給機が燃焼室に吸入されるガスの圧力である過給圧を制御する過給圧制御手段を有し、前記第１制御対象が前記過給機の過給圧制御手段であり、前記第１制御出力が前記過給機の過給圧制御手段によって制御される過給圧である請求項１６〜請求項２１のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
  23. 前記内燃機関が燃焼室から排出された排気ガスを吸気通路に導入するための排気再循環装置を具備し、該排気再循環装置が吸気通路に導入される排気ガスの量である再循環排気ガス量を制御する排気再循環量制御手段を有し、前記第２制御対象が前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段であり、前記第２制御出力が前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段によって制御される再循環排気ガス量である請求項１６〜請求項２２のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
  24. 前記内燃機関が燃焼室に吸入されるガスの量を制御するスロットル弁を具備し、前記第２制御対象が前記スロットル弁であり、前記第２制御出力が前記スロットル弁によって制御されるガスの量である請求項１６〜請求項２２のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
  25. 前記内燃機関が燃焼室から排出された排気ガスを吸気通路に導入するための排気再循環装置と、燃焼室に吸入されるガスの量を制御するスロットル弁と、を具備し、該排気再循環装置が吸気通路に導入される排気ガスの量である再循環排気ガス量を制御する排気再循環量制御手段を有し、前記第１制御対象が前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段であり、前記第１制御出力が前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段によって制御される再循環排気ガス量であり、前記第２制御対象が前記スロットル弁であり、前記第２制御出力が前記スロットル弁によって制御されるガスの量である請求項１６〜請求項２１のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
  26. 前記内燃機関が燃焼室に吸入されるガスを圧縮するための過給機を具備し、該過給機が燃焼室に吸入されるガスの圧力である過給圧を制御する過給圧制御手段を有し、前記第１制御対象が前記過給機の過給圧制御手段であり、前記第１制御入力が前記過給機の過給圧制御手段に入力される操作量である請求項１９〜請求項２１のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
  27. 前記内燃機関が燃焼室から排出された排気ガスを吸気通路に導入するための排気再循環装置を具備し、該排気再循環装置が吸気通路に導入される排気ガスの量である再循環排気ガス量を制御する排気再循環量制御手段を有し、前記第２制御対象が前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段であり、前記第２制御入力が前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段に入力される操作量である請求項１９〜請求項２１および請求項２６のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
  28. 前記内燃機関が燃焼室に吸入されるガスの量を制御するスロットル弁を具備し、前記第２制御対象が前記スロットル弁であり、前記第２制御入力が前記スロットル弁に入力される操作量である請求項１６〜請求項２１、および、請求項２６のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
  29. 前記内燃機関が燃焼室から排出された排気ガスを吸気通路に導入するための排気再循環装置と、燃焼室に吸入されるガスの量を制御するスロットル弁と、を具備し、該排気再循環装置が吸気通路に導入される排気ガスの量である再循環排気ガス量を制御する排気再循環量制御手段を有し、前記第１制御対象が前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段であり、前記第１制御入力が前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段に入力される操作量であり、前記第２制御対象が前記スロットル弁であり、前記第２制御入力が前記スロットル弁に入力される操作量である請求項１６〜請求項２１のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
  30. 第１制御対象と第２制御対象とを具備し、第１制御対象からの出力である第１制御出力と第２制御対象からの出力である第２制御出力とが互いに影響し合う制御出力である内燃機関に適用され、前記第１制御出力がその目標値である目標第１制御出力に一致するとともに前記第２制御出力がその目標値である目標第２制御出力に一致するように第１制御対象および第２制御対象の動作状態を制御する制御装置であって、
    目標第１制御出力を設定するための基準として用いられる制御出力を基準第１制御出力と称し、目標第２制御出力を設定するための基準として用いられる制御出力を基準第２制御出力と称し、内燃機関の状態に関するパラメータを機関状態パラメータと称し、基準第１制御出力を設定するために参照される機関状態パラメータを第１参照機関状態パラメータと称し、基準第２制御出力を設定するために参照される機関状態パラメータを第２参照機関状態パラメータと称したとき、
    第１参照機関状態パラメータに基づいて設定される基準第１制御出力が目標第１制御出力に設定されたとした場合の第１制御対象への入力である第１制御入力の予測値を一次予測第１制御入力として算出するとともに、第２参照機関状態パラメータに基づいて設定される基準第２制御出力が目標第２制御出力に設定されたとした場合の第２制御対象への入力である第２制御入力の予測値を一次予測第２制御入力として算出する機能と、
    前記一次予測第１制御入力がそれに関する制約条件である第１入力制約条件を満たしているときには前記基準第１制御出力を目標第１制御出力に設定し、前記一次予測第１制御入力が前記第１入力制約条件を満たしていないときには前記基準第１制御出力を修正して一次修正基準第１制御出力を算出し、該一次修正基準第１制御出力が目標第１制御出力に設定されたとした場合の第１制御入力の予測値を二次予測第１制御入力として算出するとともに、前記一次予測第２制御出力がそれに関する制約条件である第２入力制約条件を満たしているときには前記基準第２制御出力を目標第２制御出力に設定し、前記一次予測第２制御出力が前記第２入力制約条件を満たしていないときには前記基準第２制御出力を修正して一次修正基準第２制御出力を算出し、該一次修正基準第２制御出力が目標第２制御出力に設定されたとした場合の第２制御入力の予測値を二次予測第２制御入力として算出する機能と、
    前記二次予測第１制御入力が算出された場合に該二次予測第１制御入力が前記第１入力制約条件を満たしているときには前記一次修正基準第１制御出力を目標第１制御出力に設定し、前記二次予測第１制御入力が前記第１入力制約条件を満たしていないときには前記一次修正基準第１制御出力を修正して新たな一次修正基準第１制御出力を算出し、該算出された新たな一次修正基準第１制御出力が目標第１制御出力に設定されたとした場合の第１制御入力の予測値を新たな二次予測第１制御入力として算出するとともに、前記二次予測第２制御入力が算出された場合に該二次予測第２制御入力が前記第２入力制約条件を満たしているときには前記一次修正基準第２制御出力を目標第２制御出力に設定し、前記二次予測第２制御入力が前記第２入力制約条件を満たしていないときには前記一次修正基準第２制御出力を修正して新たな一次修正基準第２制御出力を算出し、該算出された新たな一次修正基準第２制御出力が目標第２制御出力に設定されたとした場合の第２制御入力の予測値を新たな二次予測第２制御入力として算出する機能と、
    前記新たな二次予測第１制御入力が算出された場合に該新たな二次予測第１制御入力が前記第１入力制約条件を満たすまで前記一次修正基準第１制御出力の修正による新たな一次修正基準第１制御出力の算出と新たな一次修正基準第１制御出力が目標第１制御出力に設定されたとした場合の新たな二次予測第１制御入力の算出とを繰り返し実行するとともに、前記新たな二次予測第２制御入力が算出された場合に該新たな二次予測第２制御入力が前記第２入力制約条件を満たすまで前記一次修正基準第２制御出力の修正による新たな一次修正基準第２制御出力の算出と新たな一次修正基準第２制御出力が目標第２制御出力に設定されたとした場合の新たな二次予測第２制御入力の算出とを繰り返し実行する機能と、
    を備えた目標制御出力設定機構を具備する内燃機関の制御装置において、
    前記第１参照機関状態パラメータおよび第２参照機関状態パラメータのうちの１つを特定参照機関状態パラメータと称したとき、
    該特定参照機関状態パラメータが一定の値に維持され、前記一定期間が経過したときに該特定参照機関状態パラメータが変化することが予測されたときに、前記一定期間、該特定参照機関状態パラメータの変化がないものとして前記一定期間が経過した時点における前記第１入力制約条件を満たす一次予測第１制御入力または二次予測第１制御入力を先読み予測第１制御入力として算出するとともに、該特定参照機関状態パラメータの変化がないものとして前記一定期間が経過した時点における前記第２入力制約条件を満たす一次予測第２制御入力または二次予測第２制御入力を先読み予測第２制御入力として算出し、前記先読み予測第１制御入力と前記先読み予測第２制御入力とに基づいて前記目標制御出力設定機構の前記機能を実行するロジックである目標制御出力設定ロジックを修正するようになっている内燃機関の制御装置。
  31. 前記一定の期間の間に前記特定参照機関状態パラメータが変化したときには、前記先読み予測第１制御入力が前記一定期間の間に前記特定参照機関状態パラメータが変化した場合の前記一定期間が経過したときの第１制御入力の予測値となるように前記一定期間の間における前記特定機関状態パラメータの変化量に応じて前記先読み予測第１制御入力が修正されるとともに、前記先読み予測第２制御入力が前記一定期間の間に前記特定参照機関状態パラメータが変化した場合の前記一定期間が経過したときの第２制御入力の予測値となるように前記一定期間の間における前記特定機関状態パラメータの変化量に応じて前記先読み予測第２制御入力が修正される請求項３０に記載の内燃機関の制御装置。
  32. 前記先読み予測第１制御入力と前記一定期間が経過したときの実際の第１制御入力との間の偏差が小さくなり且つ前記先読み予測第２制御入力と前記一定期間が経過したときの実際の第２制御入力との間の偏差が小さくなるように、前記目標制御出力設定ロジックが修正される請求項３０または請求項３１に記載の内燃機関の制御装置。
  33. 前記内燃機関が燃焼室に吸入されるガスを圧縮するための過給機を具備し、該過給機が燃焼室に吸入されるガスの圧力である過給圧を制御する過給圧制御手段を有し、前記第１制御対象が前記過給機の過給圧制御手段であり、前記第１制御入力が前記過給機の過給圧制御手段に入力される操作量である請求項３０〜請求項３２のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
  34. 前記内燃機関が燃焼室から排出された排気ガスを吸気通路に導入するための排気再循環装置を具備し、該排気再循環装置が吸気通路に導入される排気ガスの量である再循環排気ガス量を制御する排気再循環量制御手段を有し、前記第２制御対象が前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段であり、前記第２制御入力が前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段に入力される操作量である請求項３０〜請求項３３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
  35. 前記内燃機関が燃焼室に吸入されるガスの量を制御するスロットル弁を具備し、前記第２制御対象が前記スロットル弁であり、前記第２制御入力が前記スロットル弁に入力される操作量である請求項３０〜請求項３３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
  36. 前記内燃機関が燃焼室から排出された排気ガスを吸気通路に導入するための排気再循環装置と、燃焼室に吸入されるガスの量を制御するスロットル弁と、を具備し、該排気再循環装置が吸気通路に導入される排気ガスの量である再循環排気ガス量を制御する排気再循環量制御手段を有し、前記第１制御対象が前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段であり、前記第１制御入力が前記排気再循環装置の排気再循環量制御手段に入力される操作量であり、前記第２制御対象が前記スロットル弁であり、前記第２制御入力が前記スロットル弁に入力される操作量である請求項３０〜請求項３２のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
  37. 前記内燃機関が燃料噴射弁を具備し、
    請求項１６〜２６のいずれか１つの内燃機関の制御装置が燃料噴射弁から噴射される燃料の量の目標値である目標燃料噴射量を設定し、該設定された目標燃料噴射量の燃料が燃料噴射弁から噴射されるように燃料噴射弁の動作を制御する機能と、前記設定された目標燃料噴射量をその設定時点から前記一定期間が経過したときに燃料噴射弁の動作の制御に用いる燃料噴射量ディレー制御を実行する機能とを有する場合、
    前記燃料噴射量ディレー制御が実行されたときに前記一定期間、前記特定機関状態パラメータが一定の値に維持され、前記一定期間が経過したときに該特定機関状態パラメータが変化するものと予測される内燃機関の制御装置。
  38. 前記第１参照機関状態パラメータが内燃機関の回転数である請求項１６〜請求項３７のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
  39. 前記内燃機関が燃料噴射弁を具備し、前記第１参照機関状態パラメータが燃料噴射弁から噴射される燃料の量である請求項１６〜請求項３７に記載の内燃機関の制御装置。
  40. 前記第１参照機関状態パラメータと前記第２参照機関状態パラメータとが同じパラメータである請求項１６〜請求項３９のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
  41. 前記目標制御出力設定ロジックがリファレンスガバナを用いたロジックである請求項１〜請求項４０のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
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