JP5287912B2 - エンジン制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン制御装置に関し、詳しくは、燃料噴射弁などのアクチュエータの作動を制御することでエンジンの性能を制御するエンジン制御装置に関する。

従来、エンジンから排出されるＮＯｘ量、ＣＯ量等の排気エミッションに関する値や、出力トルク、燃料消費率（燃費）、燃焼騒音等といった各種のエンジンの性能を表す性能パラメータが要求を満たすよう、燃料噴射量や噴射時期、吸気量等といった各種の制御パラメータを算出して制御するエンジン制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１のものでは、実筒内酸素濃度の下で基本燃料噴射パラメータに従って燃料噴射が行われた場合に発生し得る燃焼騒音と、目標筒内酸素濃度の下で基本燃料噴射パラメータに従って燃料噴射が行われた場合に発生し得る燃焼騒音とを比較する。そして、両者の差が許容値を超える場合、その差が許容値に収まるように基本燃料噴射パラメータを補正し、その補正後の燃料噴射パラメータに従って燃料噴射弁を作動させる。これにより、燃焼騒音の大きさ（性能パラメータ）が適切となるようにしている。なお、燃料噴射パラメータとしては、例えばパイロット噴射量、メイン噴射量、噴射の間隔、メイン噴射時期、パイロットインターバルなどがある。

特開２００９−１５６０３４号公報

しかしながら、複数の性能パラメータの間には相関が存在することがあり、上記特許文献１の図４及び図１１に示すように、燃焼騒音が小さくなるようパイロットインターバルを小さくしようとすると、スモークの発生量が多くなってしまうことがある。そのため、複数の性能パラメータの目標値を個別に算出し、その算出した目標値を用いて複数の制御パラメータを同時に操作した場合、ある一つの性能パラメータを目標値にしようとすると、他の性能パラメータが目標値からずれてしまうことが考えられる。

また、制御パラメータの操作によって性能パラメータを目標値にする場合に、エンジンの燃焼状態を表す燃焼パラメータを中間パラメータとして用いて制御することがある。この場合、燃焼パラメータの実値と目標値との間に偏差が生じた際には、エンジン性能を好適に制御するべく、その偏差解消を都度の状況に適した態様で実施するのが望ましい。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、エンジン制御性の適正化を図り、ひいてはエンジン性能を好適に制御することができるエンジン制御装置を提供することを主たる目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。

本発明は、エンジンに搭載されたアクチュエータの作動を制御する複数の制御パラメータに基づいて、エンジンの燃焼状態を表す複数の燃焼パラメータを制御し、ひいてはエンジンの性能を表す複数の性能パラメータを制御するエンジン制御装置に関するものである。特に、第１の構成は、前記燃焼パラメータの実値と目標値との偏差を算出する偏差算出手段と、前記偏差算出手段により算出した燃焼パラメータの偏差を解消するべく、該燃焼パラメータとの相関が予め定義されている複数の制御パラメータのうちの少なくとも１つを、前記偏差の大小に応じて選択する制御パラメータ選択手段と、前記制御パラメータ選択手段により選択した制御パラメータを操作対象として、前記偏差に基づいてエンジンの燃焼制御を実施する燃焼制御手段と、を備えることを特徴とする。

エンジンの制御システムとしては、性能パラメータと燃焼パラメータとの関係を予め定義しておくとともに、燃焼パラメータと制御パラメータとの関係を予め定義しておき、制御パラメータを操作することで性能パラメータを目標値に一致させるものがある。

ここで、燃焼パラメータの目標値と実値との偏差が生じた場合、その偏差解消を好適に行うことを考えると、偏差解消に関与する全ての制御パラメータを一様に操作するよりも、都度の偏差の大きさに応じた一部の制御パラメータによってアクチュエータの作動を制御するのが好ましいことがある。これは、制御パラメータの操作量がそれぞれの燃焼パラメータに及ぼす影響、具体的には応答性や安定性などが制御パラメータごとに相違するからである。

その点に鑑み、本構成では、燃焼パラメータの偏差に基づいて制御パラメータを操作する場合に、偏差が生じた燃焼パラメータとの相関が予め定義された複数の制御パラメータの中から、燃焼パラメータの偏差の大きさに応じて、操作対象とする制御パラメータを選択する（絞り込む）。これにより、制御の応答性や安定性を考慮しつつ燃焼パラメータの偏差を解消することができ、その結果、エンジン制御性の適正化を図ることができる。

第２の構成では、前記制御パラメータを変更した場合のその変更に対する前記燃焼パラメータの変化の感度を前記制御パラメータごとに予め定めておき、前記制御パラメータ選択手段は、前記偏差の大小に応じて、前記感度が大小異なる制御パラメータを操作対象として選択する。

燃焼パラメータに対する応答性や安定性は、例えば制御パラメータの操作量に対する燃焼パラメータの変化度合い（感度）の影響を受けて変化する。具体的には、感度が高い制御パラメータによれば、燃焼パラメータの偏差をより速やかに解消することができ、感度が低い制御パラメータによれば、外乱やノイズの影響を受けにくく、燃焼パラメータの偏差をより安定に解消することができる。したがって、上記構成のように、燃焼パラメータの感度を考慮して操作対象を選択するとよい。

制御パラメータの中には、複数の燃焼パラメータに相関があるものがある。このような制御パラメータを操作対象として選択した場合、操作対象とする燃焼パラメータの偏差が大きいほど、他の燃焼パラメータに及ぼす影響も大きくなることが考えられる。

これに鑑み、第３の構成では、前記複数の燃焼パラメータの各々と前記複数の制御パラメータの各々との相関の度合いを予め定めておき、前記制御パラメータ選択手段は、前記偏差の大小に応じて前記制御パラメータを選択する際、前記偏差が生じた燃焼パラメータ以外の他の燃焼パラメータとの相関の度合いが小さい制御パラメータを操作対象として選択する。こうすることにより、エンジン制御の適正化をより好適に図ることができる。

エンジンの性能を表す性能パラメータとしては、主に、動力に関するもの（例えばトルクなど）や、エミッションに関するもの（例えば排気中のＮＯｘ量やＣＯ量、ＨＣ量、スモーク量など）等がある。これらのうち、いずれを優先するのが望ましいかは都度の要求に応じて相違する。例えば、車両の加速時ではトルクを優先し、定常走行時ではエミッション改善や燃焼騒音の抑制を優先するのが望ましいと考えられる。

その点に鑑み、第４の構成では、前記偏差算出手段により算出した燃焼パラメータの偏差に基づいて、操作対象とする燃焼パラメータを選択する手段を備え、前記制御パラメータ選択手段は、前記操作対象とする燃焼パラメータが複数選択された場合、該選択された燃焼パラメータが、前記複数の性能パラメータのうちのいずれと相関が高いかに応じて、操作対象とする制御パラメータを選択する。本構成によれば、要求されるエンジンの性能の優先度合いを考慮することができる。

操作対象とする燃焼パラメータが複数ある場合には、第５の構成のように、前記偏差算出手段により算出した燃焼パラメータの偏差に基づいて、操作対象とする燃焼パラメータを選択する手段を備え、前記制御パラメータ選択手段は、前記操作対象とする燃焼パラメータが複数選択された場合、該選択された複数の燃焼パラメータの偏差が順次変更されるように操作対象とする制御パラメータを選択してもよい。この場合、燃焼パラメータにおける複数の目標値ずれに対応することができる。

エンジン制御システムの全体概略図であり、（ａ）はエンジン制御装置のブロック図であり、（ｂ）は燃焼パラメータ演算式を表す行列式を示し、（ｃ）は制御量演算式を表す行列式を示す。 エンジン制御の具体的態様を説明する図。 制御係数の一例を示す図。 本実施形態のエンジン制御の処理手順を示すフローチャート。

以下、本発明を具体化した実施の形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、ディーゼルエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものである。当該制御システムにおいては、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢として燃料噴射制御等を実施するものとしている。

図１に、本実施形態におけるエンジン制御システムの全体概略図を示す。なお、図中、（ａ）は、エンジン制御装置のブロック図であり、（ｂ）は、燃焼パラメータ演算式を表す行列式であり、（ｃ）は、制御量演算式を表す行列式である。

図１（ａ）において、エンジン１０には複数のアクチュエータ１１が搭載されている。アクチュエータ１１としては、例えば燃料系について、燃焼に供する燃料を噴射する燃料噴射弁や、燃料噴射弁へ供給する燃料の圧力を制御する高圧ポンプ等を含む。また、吸気系について、排気の一部をＥＧＲガスとして吸気に循環させるＥＧＲ量を制御するＥＧＲバルブや、過給圧を可変制御する可変型過給器、新気量を制御するスロットルバルブ、吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期やリフト量を可変制御するバルブ制御機構等を含む。

また、エンジン１０には、エンジン１０の性能を検出するための各種の性能検出センサ１２や、エンジン１０の燃焼状態を検出するための各種の燃焼状態検出センサ１３が設けられている。性能検出センサ１２としては、例えば排気中の特定成分量（例えばＮＯｘ量、ＣＯ量、ＨＣ量など）を検出するためのセンサとしてＮＯｘセンサや酸素センサ、スモーク量を検出するスモークセンサ、エンジン１０の出力トルクを検出するトルクセンサ、燃焼音を検出するセンサなどが挙げられる。また、燃焼状態検出センサ１３としては、例えば気筒内圧力を検出する筒内圧センサなどが挙げられる。

その他、本システムには、エンジン１０のクランク角度を検出するクランク角センサや、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサなどの各種センサが設けられている。

ＥＣＵ２０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータ（マイコン）を主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、都度のエンジン運転状態に応じてエンジン１０の各種制御を実施する。

具体的には、本システムでは、性能パラメータと燃焼パラメータとの関係が予め定義してあるとともに、燃焼パラメータと制御パラメータとの関係が予め定義してある。ＥＣＵ２０のマイコンは、上記の各種センサからの検出信号を入力し、随時入力される各種の検出信号等に基づいて、要求されるエンジン性能とするにはどのようなエンジン燃焼状態とすべきかをまず求め、その求めたエンジン燃焼状態になるようアクチュエータ１１の制御量を操作する。これにより、エンジン１０の性能を表す複数の性能パラメータが目標値（以下、性能目標値という。）を同時に満たすようにアクチュエータ１１の作動を制御し、結果として、複数の性能パラメータが協調して制御されるようにしている。

なお、性能パラメータとしては、例えば排気中の特定成分量（例えばＮＯｘ量、ＣＯ量、ＨＣ量など）、スモーク量、トルク、燃料消費率（燃費）、燃焼音などを含む。また、燃焼パラメータとしては、例えば気筒内圧力、熱発生量、熱発生率、着火タイミング、着火開始遅れ時間、着火終了遅れ時間などを含む。着火タイミング、着火開始遅れ時間、着火終了遅れ時間については、筒内圧センサにより検出された筒内圧力の変化に基づいて取得可能である。

次に、本システムの前提となるエンジン制御の概要について図１を用いて説明する。

ＥＣＵ２０は、まず、複数の性能目標値を同時に満たすように複数の燃焼パラメータの目標値（燃焼目標値）を算出し、続いて、その複数の燃焼目標値を同時に満たすようアクチュエータ１１の制御パラメータの指令値を算出する。そして、その算出した制御指令値に基づいて、アクチュエータ１１の作動を制御する。

具体的には、ＥＣＵ２０は、図１（ａ）に示すように、性能目標値を算出する性能目標値算出部３０と、燃焼パラメータの目標値を算出する燃焼パラメータ算出部５０と、アクチュエータ１１を制御するアクチュエータ制御部７０とを備えている。以下、各構成を順に説明する。

性能目標値算出部３０では、エンジン運転状態を表すパラメータ（エンジン回転速度やアクセル操作量など）や、環境条件を表すパラメータ（エンジン冷却水温や大気圧、外気温など）を用いて、例えば性能目標値算出用マップにより、複数の性能パラメータそれぞれの性能目標値Ｐｔｇを算出する。算出した性能目標値Ｐｔｇは性能偏差算出部４０に出力される。

性能偏差算出部４０では、複数の性能パラメータのそれぞれにおける性能目標値Ｐｔｇと、性能パラメータの実値Ｐａｔとの差分を性能偏差ΔＰとして算出する。なお、性能パラメータの実値Ｐａｔは、性能検出センサ１２の検出値に基づいて算出した値でもよいし、エンジンモデル等を用いて算出した推定値でもよい。

燃焼パラメータ算出部５０では、性能パラメータの実値Ｐａｔをその目標値Ｐｔｇに一致させるための燃焼パラメータの目標値として燃焼目標値Ｑｔｇを算出する。具体的には、燃焼パラメータ算出部５０は、積分器５１と、燃焼目標値算出部５２とを備えている。積分器５１では、性能偏差算出部４０で算出した性能パラメータ偏差Δｘを積算し、これを偏差積分値ｘとする。燃焼目標値算出部５２では、積分器５１から入力した偏差積分値ｘをパラメータとして燃焼目標値Ｑｔｇを算出する。

より具体的には、燃焼目標値算出部５２は演算式記憶部５３を備えており、この演算式記憶部５３において、複数（ｒ個）の性能パラメータ（ｐ１，・・・ｐｒ）と、複数（ｓ個）の燃焼パラメータ（ｑ１，・・・ｑｓ）との相関を予め定義した燃焼パラメータ演算式が記憶されている。燃焼目標値算出部５２では、演算式記憶部５３から燃焼パラメータ演算式を読み出し、複数の性能パラメータにおけるそれぞれの偏差積分値ｘを燃焼パラメータ演算式に代入することにより、複数の燃焼パラメータのそれぞれにおける目標値の変化分として目標変化量ΔＱｔｇを算出する。そして、算出した目標変化量ΔＱｔｇで基準燃焼パラメータを補正することにより燃焼目標値Ｑｔｇを算出する。なお、基準燃焼パラメータは、エンジン運転条件毎に、予め設定又は算出される値である。

燃焼パラメータ演算式の一例を図１（ｂ）に示す。本実施形態において、燃焼パラメータ演算式は行列式で表され、具体的には、複数の性能パラメータの変化量を変数とするｒ次元の列ベクトルＡ１と、ｓ行ｒ列の成分ａ_１１〜ａ_ｓｒで構成される行列Ａ２との積が、複数の燃焼パラメータの変化量を変数とするｓ次元の列ベクトルＡ３として表される。この燃焼パラメータ演算式は、例えば重回帰分析等の手法を用いて設定されている。

なお、燃焼パラメータ算出部５０では、偏差積分値ｘを燃焼パラメータ演算式に代入して燃焼目標値Ｑｔｇを算出することで、エンジンの性能パラメータの実値が目標値に対して定常的にずれてしまうといった定常偏差発生の抑制を図っている。また、偏差積分値ｘがゼロになると、燃焼パラメータ演算式により算出される値はゼロとなり、現状の燃焼状態が維持されることとなる。燃焼パラメータ算出部５０で算出した燃焼目標値Ｑｔｇは燃焼偏差算出部６０に入力される。

燃焼偏差算出部６０では、燃焼パラメータの実値としての燃焼実値Ｑａｔを入力するとともに燃焼目標値Ｑｔｇを入力し、それらの差分を燃焼パラメータ偏差ΔＱとして算出する。なお、燃焼実値Ｑａｔは、燃焼状態検出センサ１３により検出することができるが、エンジンモデル等を用いて算出した推定値を用いてもよい。

アクチュエータ制御部７０は、積分器７１と、指令値算出部７２とを備えている。積分器７１では、燃焼偏差算出部６０で算出した燃焼パラメータ偏差Δｙを積算した偏差積分値ｙを算出する。指令値算出部７２では、積分器７１から入力した偏差積分値ｙをパラメータとしてアクチュエータ１１の制御指令値Ｄを算出する。

より具体的には、指令値算出部７２は演算式記憶部７３を備えており、この演算式記憶部７３において、複数（ｓ個）の燃焼パラメータ（ｑ１，・・・ｑｓ）と、複数（ｔ個）のアクチュエータ制御量（ｄ１，・・・ｄｔ）との相関を予め定義した制御量演算式が記憶されている。指令値算出部７２では、演算式記憶部７３から制御量演算式を読み出し、偏差積分値ｙを制御量演算式に代入することにより、複数の制御量のそれぞれにおける指令値の変化分として指令値変化量ΔＤを算出する。そして、算出した指令値変化量ΔＤで基準制御量Ｄｂｓを補正することにより制御指令値Ｄを算出する。なお、基準制御量Ｄｂｓは、エンジン運転条件毎に、予め設定されるか又はマップ等を用いて算出される。

制御量演算式の一例を図１（ｃ）に示す。本実施形態における制御量演算式は行列式で表され、具体的には、複数の燃焼パラメータの変化量を成分としたｓ次元の列ベクトルＡ４と、ｔ行ｓ列の成分ｂ_１１〜ｂ_ｔｓで構成される行列Ａ５との積が、複数の制御量の変化量を変数としたｔ次元の列ベクトルＡ６として表される。この制御量演算式は、例えば重回帰分析等の手法を用いて設定されている。

なお、アクチュエータ制御部７０では、偏差積分値ｙを制御量演算式に代入して制御指令値Ｄを算出することで、燃焼パラメータの実値が目標値に対して定常的にずれてしまうといった定常偏差発生の抑制を図っている。

次に、図２を用いて、本システムのエンジン制御の具体的態様を説明する。図２では、性能パラメータの１つであるスモーク量が変化し、これにより生じたスモーク量の目標値と実値との偏差を解消すべく制御パラメータを操作する場合を例示している。なお、ここでは、燃料の噴射態様として、１燃焼につき複数回の燃料噴射を行う多段噴射方式を採用するエンジンを想定している。

図２において、スモーク量の目標値と実値との間にずれが生じた場合、スモーク量に相関がある燃焼パラメータであるメイン着火遅れ時間において目標値と実値との間に偏差Δｙが生じる。このメイン着火遅れ時間の偏差Δｙを解消すべく、メイン着火遅れ時間に相関がある制御パラメータ、例えばパイロット噴射量、パイロット噴射時期、メイン噴射時期等の制御パラメータの操作量が変更され、その操作量で燃料噴射弁が制御される。これにより、スモーク量のずれを解消するようにしている。

ここで、燃焼パラメータの目標値と実値との偏差が生じた場合、偏差解消に関与する全ての制御パラメータを一様に操作するのではなく、都度の偏差の大きさに応じた一部の制御パラメータによってアクチュエータの作動を制御することにより、その偏差解消を好適に実施できることがある。これは、制御パラメータの変化が燃焼パラメータに及ぼす影響は制御パラメータごとに相違し、選択した制御パラメータによっては、燃焼パラメータの偏差Δｙを速やかに解消できる（応答性が良好である）ものもあれば、応答性には劣るが燃焼パラメータの変動を抑制しつつ偏差Δｙを解消できる（安定性が良好である）ものもあるからである。

例えば、制御パラメータでは、制御パラメータを変更した場合のその変更量に対する燃焼パラメータの変化の度合い（感度）が相違する。燃焼パラメータとしてメイン着火遅れ時間を例に挙げると、図２に示すように、メイン着火遅れ時間に相関のある制御パラメータのうち、メイン噴射時期は感度（傾き）が比較的大きいのに対し、パイロット噴射時期は感度が小さい。この場合、メイン着火遅れ時間に相関のある制御パラメータのうち、感度が小さいパイロット噴射時期を操作対象として偏差Δｙを解消しようとすると、偏差Δｙを解消するのに時間がかかる、つまり応答性が低下してしまう。また逆に、偏差Δｙが小さい場合に、感度が大きいメイン噴射時期を用いて偏差Δｙを解消しようとすると、外乱やノイズの影響を受けやすく、安定性が低下してしまう。

そこで、本実施形態では、燃焼パラメータの偏差Δｙ（又は偏差積分値ｙ）の大きさに応じて、その偏差Δｙが生じた燃焼パラメータとの相関が予め定義された複数の制御パラメータの中から、操作対象とする制御パラメータを選択することとしている。このとき、本実施形態では、複数の制御パラメータのそれぞれについて、制御パラメータの操作量が燃焼パラメータに及ぼす影響を表す指標としての制御係数Ｋａが燃焼パラメータごとに予め定めてあり、燃焼パラメータの偏差Δｙの大きさに応じて、制御係数Ｋａが大小異なる制御パラメータを選択する。

制御係数Ｋａの一例を図３に示す。なお、図３では、メイン着火遅れ時間について例示しており、メイン着火遅れ時間に相関のある制御パラメータとして、パイロット噴射量、パイロット噴射時期及びメイン噴射時期を挙げている。

制御係数Ｋａは、図３に示すように、各制御パラメータの操作量をそれぞれ変更した場合のメイン着火遅れ時間の応答性及び安定性の２つの要素に基づいて定めてある。図３では、メイン着火遅れ時間に対する感度の大きさに応じて、例えば、メイン噴射時期、パイロット噴射量、パイロット噴射時期の順に制御係数Ｋａが大きい値に設定してある。なお、本実施形態では、制御係数Ｋａが大きいほど応答性が良好であり、制御係数Ｋａが小さいほど安定性が良好であることを示す。

次に、本システムのエンジン制御の具体的態様について図４のフローチャートを用いて説明する。この処理は、ＥＣＵ２０のマイコンにより所定周期毎に実行される。

図４において、ステップＳ１１では、現在のエンジン回転速度やアクセル操作量、エンジン冷却水温等に基づいて、複数の性能パラメータの各々について目標値Ｐｔｇを算出する。続くステップＳ１２では、複数の性能パラメータのそれぞれについて実値Ｐａｔを取得する。

ステップＳ１３では、性能パラメータのそれぞれについて、取得した目標値Ｐｔｇと実値Ｐａｔとの差分である性能パラメータ偏差Δｘを算出し、ステップＳ１４において、各々の偏差積分値ｘ(i)を算出する。具体的には、前回の偏差積分値ｘ(i-1)に今回の性能パラメータ偏差Δｘを加算することで、複数の性能パラメータの各々における今回の偏差積分値ｘ(i)を算出する。

ステップＳ１５では、燃焼パラメータの目標値として燃焼目標値Ｑｔｇを算出する。ここでは、性能パラメータ偏差Δｘの積算値である偏差積分値ｘ(i)に基づいて、複数の燃焼パラメータのそれぞれにおける目標値の変化分として目標変化量ΔＱｔｇを算出し、その算出した目標変化量ΔＱｔｇで基準燃焼パラメータを補正することにより燃焼目標値Ｑｔｇを算出する。

具体的には、燃焼パラメータ演算式において、列ベクトルＡ１を構成する各々の成分に偏差積分値ｘをそれぞれ代入することで、列ベクトルＡ３を構成する各々の成分の解としての目標変化量ΔＱｔｇを算出する。また、エンジン回転速度等のエンジン運転条件に基づいて、例えばマップや数式により燃焼パラメータの基準制御量Ｑｂｓを算出する。そして、算出した基準制御量Ｑｂｓに目標変化量ΔＱｔｇを足し合わせ、これにより得られた値を燃焼目標値Ｑｔｇとする。

ステップＳ１６では、複数の燃焼パラメータのそれぞれについて実値Ｑａｔを取得する。また、ステップＳ１７では、複数の燃焼パラメータのそれぞれについて、燃焼目標値Ｑｔｇと実値Ｑａｔとの差分（燃焼パラメータ偏差Δｙ）を算出する。

ステップＳ１８では、算出した各々の燃焼パラメータ偏差Δｙの積算値として偏差積分値ｙ(i)を算出する。具体的には、前回の偏差積分値ｙ(i-1)に今回の燃焼パラメータ偏差Δｙを加算することで、複数の燃焼パラメータの各々に対する今回の偏差積分値ｙ(i)を算出する。

ステップＳ１９では、アクチュエータ１１の制御指令値の変化分として指令値変化量ΔＤを算出する。具体的には、制御量演算式の列ベクトルＡ４を構成する各々の成分に、偏差積分値ｙをそれぞれ代入することで、列ベクトルＡ６を構成する各々の成分の解としての指令値変化量ΔＤを算出する。

続いて、ステップＳ２０では、複数の燃焼パラメータのうち、ステップＳ１８で算出した偏差積分値ｙが、燃焼パラメータごとに設定した許容値ＴＨ１よりも大きいものがあるか否かを判定する。このとき、全ての燃焼パラメータの偏差積分値ｙが許容値ＴＨ１以内であれば、ステップＳ２６へ進み、全ての制御パラメータについて、ステップＳ１９で算出した指令値変化量ΔＤを基準制御量Ｄｂｓにそれぞれ加えることにより制御指令値Ｄを算出し、これをエンジン１０の各アクチュエータ１１に出力する。

一方、偏差積分値ｙが許容値ＴＨ１よりも大きい燃焼パラメータがある場合にはステップＳ２１へ進み、ｙ＞ＴＨ１の燃焼パラメータを今回の制御対象とし、その燃焼パラメータ（対象燃焼パラメータ）の偏差積分値ｙを取得する。また、ステップＳ２２では、その取得した偏差積分値（取得積分値ｚ）が閾値ＴＨ２よりも大きいか否かを判定する。なお、閾値ＴＨ２は、許容値ＴＨ１よりも大きい値であり、燃焼パラメータごとに予め設定してある。

取得積分値ｚが閾値ＴＨ２よりも大きい場合、ステップＳ２３へ進み、複数の制御パラメータの中から、今回の対象燃焼パラメータに相関のある制御パラメータを抽出する。また、その抽出した中から、例えば図３の制御係数設定用マップを用いて、制御係数Ｋａが最も大きい（応答性が最も良好な）制御パラメータを操作対象として選択する。なお、燃焼パラメータと制御パラメータとの相関は予め定義されており、本実施形態では、対象燃焼パラメータに相関がある制御パラメータが複数ある場合、そのうちの１つを選択する。

一方、取得積分値ｚが閾値ＴＨ２以下の場合には、ステップＳ２４へ進み、複数の制御パラメータの中から、今回の対象燃焼パラメータに相関のある制御パラメータを抽出する。また、その抽出した中から、例えば図３の制御係数設定用マップを用いて、制御係数Ｋａが最も小さい（安定性が最も良好な）制御パラメータを操作対象として選択する。なお、ここで選択される制御パラメータについても、本実施形態では１つである。

続くステップＳ２５では、操作対象として選択した制御パラメータの指令値変化量ΔＤｏｎについて、ステップＳ１９で算出した値を保持し、操作対象として選択しなかった制御パラメータの指令値変化量ΔＤｏｆについてゼロに変更する。また、ステップＳ２６では、指令値変化量ΔＤ（ΔＤｏｎ，ΔＤｏｆ）と基準制御量Ｄｂｓとを用いて制御指令値Ｄを算出し、それら算出値をエンジン１０の各アクチュエータ１１に出力し、本ルーチンを終了する。

以上詳述した本実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。

複数の性能パラメータと複数の燃焼パラメータとの相関を定義した燃焼パラメータ演算式を用い、各性能パラメータの目標値に基づいて複数の燃焼パラメータの目標値を算出するとともに、複数の燃焼パラメータと複数の制御パラメータとの相関を定義した制御パラメータ演算式を用い、各燃焼パラメータの目標値に基づいて複数の制御パラメータの指令値を算出する構成とした。

上記構成において、燃焼パラメータ演算式は、複数対複数の関係で、性能パラメータと燃焼パラメータとの相関を定義したものであり、また、制御パラメータ演算式についても同様に、複数対複数の関係で、燃焼パラメータと制御パラメータとの相関を定義したものである。したがって、複数の性能パラメータや複数の制御パラメータの個々について独立してそれらに対応するパラメータ目標値（又は指令値）を設定する既存の技術とは異なり、複数の性能パラメータや複数の制御パラメータの協調を図ることができる。この場合、複数の性能パラメータや複数の制御パラメータが相互干渉することを抑制でき、その相互干渉による制御性悪化を回避できる。つまり、複数の性能パラメータや複数の制御パラメータを同時に目標値（又は指令値）にすることに対する制御性向上を図ることができる。

しかも、本システムでは、燃焼パラメータの偏差Δｙ（又はその偏差積分値ｙ）に基づいて制御パラメータを操作する場合に、偏差Δｙが生じた燃焼パラメータとの相関が予め定義された複数の制御パラメータの中から、燃焼パラメータの偏差Δｙの大きさに応じて、操作対象とする制御パラメータを選択する構成とした。具体的には、複数の制御パラメータのそれぞれについて、制御パラメータの操作量が燃焼パラメータに及ぼす影響を表す指標（制御係数Ｋａ）を燃焼パラメータごとに予め定めておき、燃焼パラメータの偏差Δｙの大きさに応じて、制御係数Ｋａが大小異なる制御パラメータを選択する構成とした。これにより、制御の応答性や安定性を考慮しつつ燃焼パラメータの偏差Δｙを解消することができ、ひいてはエンジン制御性の適正化を図ることができる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。

・燃焼パラメータの偏差Δｙ（又は偏差積分値ｙ）に応じて、燃焼パラメータに対する感度が大小異なる制御パラメータを操作対象として選択する際、該偏差が生じた燃焼パラメータ以外の他の燃焼パラメータとの相関の度合いが小さい制御パラメータを操作対象として選択する。なお、燃焼パラメータと制御パラメータとの相関の度合いについては、複数の制御パラメータごとに予め定めて記憶しておくとよい。複数の燃焼パラメータに相関がある制御パラメータを用いると、燃焼パラメータの偏差Δｙが大きいほど、他の燃焼パラメータに及ぼす影響が大きくなることが考えられる。その点、上記構成によれば、燃焼パラメータ間の相互干渉を考慮しつつ制御パラメータを絞り込むことができ、その結果、複数の性能パラメータの独立性をできるだけ高めることができる。

・上記実施形態における制御係数Ｋａを、燃焼パラメータに対する感度以外の要素を加味して設定する。具体的には、例えば、他の燃焼パラメータとの相関の度合いと感度とに基づいて設定する。

・燃焼パラメータの偏差が生じた場合に変更可能な最大操作量である操作許容量を制御パラメータごとに予め定めておき、その操作許容量と、算出した指令値変化量ΔＤとの比較結果に基づいて制御パラメータを選択する。制御パラメータの操作許容量が設定されている構成では、操作対象として選択した制御パラメータの操作量が制限されることに起因して、その選択した制御パラメータのみでは燃焼パラメータの偏差を解消しきれないことがあると考えられる。その点、上記構成とすることにより、燃焼パラメータの収束性が低下するのを抑制することができる。

具体的には、図４のフローチャートのステップＳ２３，Ｓ２４において操作対象の制御パラメータを選択する場合に、操作許容量が取得積分値ｚ以上の制御パラメータを選択し、その選択した制御パラメータの中から、燃焼パラメータの偏差Δｙに応じて、制御パラメータの燃焼パラメータに対する感度が大小異なる制御パラメータを操作対象として選択する。

・制御パラメータの操作許容量が設けられている場合に、燃焼パラメータの偏差Δｙに応じて、操作許容量が大小異なる制御パラメータを操作対象として選択する構成としてもよい。例えば、偏差Δｙが大きいほど、操作許容量が大きい制御パラメータを選択する。あるいは、偏差Δｙが大きい場合に、まず操作許容量が小さい制御パラメータを選択する。そして、その選択した制御パラメータを用いてエンジンの燃焼制御を行い、該制御パラメータの変更量が操作許容量に達した場合に、先の制御パラメータよりも操作許容量が大きい制御パラメータを選択し、その制御パラメータに切り替えてエンジンの燃焼制御を実施する。

・図４では、偏差積分値ｙが最も大きいとされる燃焼パラメータを操作対象として選択したが、偏差Δｙ（又は偏差積分値ｙ）の大きさとは無関係に、複数の燃焼パラメータの中から１つずつ順に選択してもよい。この場合、操作対象とする燃焼パラメータは、所定時間毎に変更してもよいし、あるいは、燃焼パラメータの偏差が所定量変化する毎に変更してもよい。

・図４のステップＳ２１では、操作対象とする燃焼パラメータ（対象燃焼パラメータ）を１つ選択したが、複数選択してもよい。この場合、例えば、選択された複数の燃焼パラメータが、複数の性能パラメータのうちのいずれと相関が高いかに応じて、操作対象とする制御パラメータを選択する構成とする。この構成によれば、要求されるエンジン性能の優先度合いを考慮しつつ、操作対象とする制御パラメータを絞り込むことができる。

・図４のステップＳ２３，Ｓ２４では、操作対象とする制御パラメータを１つ選択したが、複数の制御パラメータを選択し、該選択した複数の制御パラメータによって燃焼パラメータの偏差解消を行ってもよい。

・複数の対象燃焼パラメータを選択する構成において、選択された複数の燃焼パラメータの偏差が順次変更されるよう、操作対象とする制御パラメータを選択する。この場合、燃焼パラメータにおける複数の目標値ずれに対応することができる。

具体的には、２つの燃焼パラメータ（Ｍ１、Ｍ２）があり、これらのうち、燃焼パラメータＭ１について２つの制御パラメータ（Ｎ１、Ｎ２）との相関が予め定義され、燃焼パラメータＭ２について２つの制御パラメータ（Ｎ３、Ｎ４）との相関が予め定義されている場合を考える。この場合、本構成では、複数の制御パラメータＮ１〜Ｎ４の中から操作対象とする制御パラメータを選択する際、例えば、Ｎ１とＮ３とを交互に選択する構成としたり、あるいは、Ｎ１→Ｎ３→Ｎ２→Ｎ４の順に選択する構成としたりする。またこのとき、選択する制御パラメータは、所定時間毎に変更してもよいし、あるいは燃焼パラメータの偏差が所定量変化する毎に変更してもよい。

・上記実施形態では、図４のステップＳ１９で、全ての制御パラメータについて指令値変化量ΔＤを算出した後に、ステップＳ２０〜Ｓ２４で、操作対象とする制御パラメータを絞り込む構成としたが、ステップＳ１９の実行前においてステップＳ２０〜Ｓ２４の処理を実行してもよい。つまり、操作対象とする制御パラメータを絞り込んだ後、該制御パラメータの指令値変化量ΔＤを算出する構成としてもよい。なお、この場合には、操作対象としない制御パラメータについては指令値変化量ΔＤを０とする。

・図４のステップＳ２２における閾値ＴＨ２を可変にする。具体的には、所定時間毎に閾値ＴＨ２を小さくする構成とする。この場合、燃焼パラメータの急変（エンジン燃焼状態の急変）を抑制することができる。あるいは、エンジン運転状態に応じて閾値ＴＨ２を可変に設定する構成としてもよい。

・上記実施形態では、燃焼パラメータ及び性能パラメータについて実値を目標値に一致させるようフィードバック制御を実施したが、少なくともいずれかについてフィードバック制御を実施しない構成としてもよい。例えば、燃焼パラメータについてフィードバック制御を実施しない場合、図１において、燃焼偏差算出部６０及び積分器７１を設けない構成とする。この場合、燃焼目標値算出部５２において、算出した燃焼目標値Ｑｔｇをそのまま指令値算出部７２に出力し、指令値算出部７２において、燃焼目標値Ｑｔｇをパラメータとして制御量演算式により制御指令値Ｄを算出する構成としてもよい。

・燃焼パラメータ演算式及び制御量演算式のいずれかをマップ等に置き換えてもよい。すなわち、燃焼パラメータ演算式を、複数の共通因子に対する複数の燃焼パラメータの最適値が記憶されたマップに置き換えるか、又は制御量演算式を、複数の燃焼パラメータに対する制御量の最適値が記憶されたマップに置き換えてもよい。

１０…エンジン、１１…アクチュエータ、２０…ＥＣＵ、３０…性能目標値算出部、４０…性能偏差算出部、５０…燃焼パラメータ算出部（燃焼目標値算出手段）、５１…積分器、５２…燃焼目標値算出部、６０…燃焼偏差算出部（偏差算出手段）、７０…アクチュエータ制御部（制御パラメータ選択手段、燃焼制御手段）、７１…積分器、７２…指令値算出部。

Claims (4)

1. エンジンに搭載されたアクチュエータの作動を制御する複数の制御パラメータに基づいて、エンジンの燃焼状態を表す複数の燃焼パラメータを制御し、ひいてはエンジンの性能を表す複数の性能パラメータを制御するエンジン制御装置であって、
   前記燃焼パラメータの実値と目標値との偏差を算出する偏差算出手段と、
   前記偏差算出手段により算出した燃焼パラメータの偏差を解消するべく、該燃焼パラメータとの相関が予め定義されている複数の制御パラメータのうちの少なくとも１つを、前記偏差の大小に応じて選択する制御パラメータ選択手段と、
   前記制御パラメータ選択手段により選択した制御パラメータを操作対象として、前記偏差に基づいてエンジンの燃焼制御を実施する燃焼制御手段と、
   を備え、
   前記複数の燃焼パラメータの各々と前記複数の制御パラメータの各々との相関の度合いを予め定めておき、
   前記制御パラメータ選択手段は、前記偏差の大小に応じて前記制御パラメータを選択する際、前記偏差が生じた燃焼パラメータ以外の他の燃焼パラメータとの相関の度合いが小さい制御パラメータを操作対象として選択することを特徴とするエンジン制御装置。
2. 前記制御パラメータを変更した場合のその変更に対する前記燃焼パラメータの変化の感度を前記制御パラメータごとに予め定めておき、
   前記制御パラメータ選択手段は、前記偏差の大小に応じて、前記感度が大小異なる制御パラメータを操作対象として選択する請求項１に記載のエンジン制御装置。
3. 前記偏差算出手段により算出した燃焼パラメータの偏差に基づいて、操作対象とする燃焼パラメータを選択する手段を備え、
   前記制御パラメータ選択手段は、前記操作対象とする燃焼パラメータが複数選択された場合、該選択された燃焼パラメータが、前記複数の性能パラメータのうちのいずれと相関が高いかに応じて、操作対象とする制御パラメータを選択する請求項１又は２に記載のエンジン制御装置。
4. 前記偏差算出手段により算出した燃焼パラメータの偏差に基づいて、操作対象とする燃焼パラメータを選択する手段を備え、
   前記制御パラメータ選択手段は、前記操作対象とする燃焼パラメータが複数選択された場合、該選択された複数の燃焼パラメータの偏差が順次変更されるように操作対象とする制御パラメータを選択する請求項１又は２に記載のエンジン制御装置。

Images