JP5333120B2 - エンジン制御プログラム、方法及び装置 - Google Patents

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Description

本技術は、エンジンの制御技術に関する。
近年のエンジン（例えばディーゼルエンジン）においては、エミッションの低減及び燃費の向上を目的として、吸気制御系により新気量（ＭＡＦ：Mass Air Flow）及び吸気圧（ＭＡＰ：Manifold Air Pressure）が最適にコントロールされている。
一般的に、ディーゼルエンジンの吸気制御系は、吸気圧制御系と新気量制御系を含み、吸気圧と新気量は、互いに独立に制御されている。吸気圧制御系は、排気中のスス（ＰＭ：Particulate Matter）を低減するために、可変ノズルターボＶＮＴ（Variable Nozzle Turbo）のノズル径を制御して吸気圧をコントロールしている。一方、新気量制御系は、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減するために、排気をシリンダ内に再循環させる排気循環器ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）のバルブ開度を制御して新気量をコントロールしている。これらの制御系に対し、運転条件（例えば、燃料噴射量、エンジン回転数）に応じて実験的に決められた最適な吸気圧及び新気量を目標値として、定常状態における外乱抑制を目的とした設計が行われている。
一方、図１に示すようにオブザーバという技術が存在している。オブザーバがない場合には、コントローラからの指令値Ｘをエンジン実機Ｇpに入力して出力Ｙを得るが、指令値Ｘには外乱ｄが加わるので、出力Ｙが目標値からずれてしまう。そこで、エンジン実機ＧpのモデルＧpmを設けておき、指令値ＸをモデルＧpmに入力して出力Ｙ2を得る。そして、エンジン実機Ｇpの出力ＹとモデルＧpmの出力Ｙ2との差を、モデルＧpmの影響を除去して所定の特性を与えるためのモデルＬ／Ｇpmに入力して、外乱推定値ｄmを算出する。この外乱推定値ｄmを指令値Ｘから差し引いておけば、外乱ｄが入ってもその影響を抑えることができるようになる。
このようなオブザーバをエンジンに適用した従来技術は既に存在している。しかしながら、オブザーバについては特別な工夫はなされていない。
単純に、エンジンの吸気制御系にオブザーバを導入してシミュレーションを実施すると、図２乃至図４に示すような結果が得られた。図２は、オブザーバありの場合とオブザーバなしの場合の燃料噴射量Ｑの時間変化を示している。このように、時刻１の後に燃料噴射量Ｑを急激に増加させる場合を想定する。そうすると、図３に示すように、新気量ＭＡＦの目標値に対して、オブザーバなしの場合の新気量ＭＡＦの測定値は、応答が遅れてしまっている。一方、オブザーバありの場合の新気量ＭＡＦの測定値は、応答はあまり遅れていないが、非常に大きなオーバーシュートが発生してしまっている。これでは、オブザーバを設けても、安定性の問題からして採用できない。図４には、排気循環器ＥＧＲのバルブ開度の時間変化を表しているが、オブザーバありとなしを比較すると、オブザーバありの方が大きく変化しており、これが新気量ＭＡＦの測定値のオーバーシュートにつながっている。
特開２００５−２９９４２４号公報
以上のように、従来技術のように単純にオブザーバを導入するだけでは、全体として好ましい制御を行うことができないことが分かる。
従って、本技術の目的は、新規なオブザーバを導入してより適切にエンジンを制御することである。
本エンジン制御方法は、（Ａ）排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するステップと、（Ｂ）燃料噴射量の設定値と燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応する吸気圧の目標値及び新気量の目標値とのいずれかに応じたエンジンの過渡応答特性のモデルの出力と、排気循環器のバルブ開度の指令値及び可変ノズルターボのノズル開度の指令値に応じたエンジンの定常特性のモデルの出力との和として表される吸気圧の推定値及び新気量の推定値と、吸気圧の測定値及び新気量の測定値との差を算出し、当該差から、排気循環器のバルブ開度の指令値に対する、１単位時間後の外乱推定値及び可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する、１単位時間後の外乱推定値を算出する外乱推定ステップと、（Ｃ）吸気圧の目標値及び新気量の目標値と吸気圧の測定値及び新気量の測定値とから算出される、可変ノズルターボのノズル開度の制御量及び排気循環器のバルブ開度の制御量と、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応する可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び排気循環器のバルブ開度の目標値と、排気循環器のバルブ開度の指令値に対する、現時刻のための外乱推定値及び可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する、現時刻のための外乱推定値とから、可変ノズルターボのノズル開度の指令値及び排気循環器のバルブ開度の指令値を算出する指令値算出ステップとを含む。
新規なオブザーバにより適切にエンジンを制御できるようになる。
図１は、一般的なオブザーバのブロック線図である。 図２は、燃料噴射量Ｑの時間変化の一例を示す図である。 図３は、従来技術でオブザーバなしとオブザーバありの場合における新気量ＭＡＦの時間変化の一例を示す図である。 図４は、従来技術でオブザーバなしとオブザーバありの場合におけるＥＧＲバルブ開度の時間変化の一例を示す図である。 図５は、エンジンの模式図である。 図６は、従来のエンジンの制御系の第１の例を説明するためのブロック線図である。 図７は、第１の実施の形態における、エンジン制御系のブロック線図である。 図８は、第１の実施の形態におけるエンジン制御装置の機能ブロック図である。 図９は、第１の実施の形態におけるエンジン制御装置の処理の処理フローを示す図である。 図１０は、従来のエンジンの制御系の第２の例を説明するためのブロック線図である。 図１１は、第２の実施の形態における、エンジン制御系のブロック線図である。 図１２は、第２の実施の形態におけるエンジン制御装置の機能ブロック図である。 図１３は、第２の実施の形態におけるエンジン制御装置の処理の処理フローを示す図である。 図１４は、燃料噴射量Ｑの時間変化の一例を示す図である。 図１５は、ＭＡＦ目標値に対する従来技術及び本実施の形態のＭＡＦ測定値との関係を表す図である。 図１６は、ＥＧＲバルブのバルブ開度の時間変化を表す図である。 図１７は、コンピュータの機能ブロック図である。 図１８は、エンジン制御装置の機能ブロック図である。
図５に、本技術の実施の形態に係るエンジンの一例としてディーゼルエンジンの概要を示す。エンジン本体１には、エンジン本体１からの排ガスを供給する排気循環器ＥＧＲと、排ガスの圧力にてタービンを回して新気（Fresh Air）を圧縮してエンジン本体１に供給する可変ノズルターボＶＮＴとが接続されている。可変ノズルターボＶＮＴのノズル開度を調整することによって、可変ノズルターボＶＮＴのタービンの回転が調整され、吸気圧（ＭＡＰ）センサで測定される吸気圧（ＭＡＰ）が調整される。一方、排気循環器ＥＧＲに設けられているＥＧＲバルブのバルブ開度を調整することによって、新気量（ＭＡＦ）センサで測定される新気量（ＭＡＦ）が調整される。
［実施の形態１］
このようなエンジンに対する従来の制御系は、図６に示すようなブロック線図で示される。すなわち、燃料噴射量Ｑの設定値とエンジン回転数ＲＰＭの設定値とが入力されて、燃料噴射量Ｑの値及びエンジン回転数ＲＰＭの値に対応付けてＥＧＲバルブ開度の目標値及びＶＮＴノズル開度の目標値の組み合わせＵref（＝［ＥＧＲバルブ開度の目標値，ＶＮＴノズル開度の目標値］）と新気量ＭＡＦの目標値及び吸気圧ＭＡＰの目標値の組み合わせＸref（＝［ＭＡＰref，ＭＡＦref］）が登録されているテーブル１１から、燃料噴射量Ｑの設定値及びエンジン回転数ＲＰＭの設定値に対応するＵref及びＸrefを読み出す。そして、Ｘrefと新気量ＭＡＦの測定値及び吸気圧ＭＡＰの測定値の組み合わせＸとの差Ｘerrを、コントローラ１２に入力し、コントローラ１２は、ＥＧＲバルブ開度のフィードバック制御値及びＶＮＴノズル開度のフィードバック制御値の組み合わせＵfbを算出する。さらに、ＵrefとＵfbとの和である指令値Ｕを算出し、指令値Ｕは、エンジン本体１の定常特性の伝達関数Ｇpに入力される。指令値Ｕは、排気循環器ＥＧＲに設けられているＥＧＲバルブのバルブ開度と、可変ノズルターボＶＮＴのノズル開度との組み合わせ（＝［ＥＧＲバルブのバルブ開度，可変ノズルターボＶＮＴのノズル開度］）である。ここで、ΔＸは、Ｕに対してＧpを作用させると得られる。一方、燃料噴射量Ｑの設定値に対して、エンジン本体１の過渡応答特性（過渡特性又は動特性とも呼ぶ）の伝達関数Ｇqを作用させると、ΔＸqが得られる。そして、エンジン本体１の動作は、新気量センサによる新気量ＭＡＦの測定値と吸気圧センサによる吸気圧ＭＡＰの測定値との組み合わせＸ＝ΔＸq＋ΔＸとして観測される。
このようなブロック線図に、本実施の形態に係る外乱オブザーバ２を導入すると、図７に示すようなブロック線図が得られる。外乱オブザーバ２は、燃料噴射量Ｑの設定値を入力とする、エンジン本体１の過渡応答特性のモデルＧqmと、エンジン本体１に対する指令値Ｕを入力とする、エンジン本体１の定常特性のモデルＧpmと、エンジン本体１で観測されるＸからＧpmの出力ＸpとＧqmの出力Ｘqとの和を差し引いた値Ｘestを入力とし且つモデルＧpmの影響を除去する伝達関数１／Ｇpmと、伝達関数１／Ｇpmの出力Ｕestを入力とし且つ例えば一次のローパスフィルタの伝達関数Ｌとを導入する。この伝達関数Ｌの出力が、外乱推定値Ｄestである。
制御系全体では、燃料噴射量Ｑの設定値とエンジン回転数ＲＰＭの設定値とが入力されて、燃料噴射量Ｑの値及びエンジン回転数ＲＰＭの値に対応付けてＥＧＲバルブ開度の目標値及びＶＮＴノズル開度の目標値の組み合わせＵrefと新気量ＭＡＦの目標値及び吸気圧ＭＡＰの目標値の組み合わせＸrefが登録されているテーブル１１から、燃料噴射量Ｑの設定値及びエンジン回転数ＲＰＭの設定値に対応するＵref及びＸrefを読み出す。そして、Ｘrefと新気量ＭＡＦの測定値及び吸気圧ＭＡＰの測定値の組み合わせＸとの差Ｘerrを、コントローラ１２に入力し、コントローラ１２は、ＥＧＲバルブ開度のフィードバック制御値及びＶＮＴノズル開度のフィードバック制御値の組み合わせＵfbを算出する。さらに、ＵrefとＵfbとの和から、１単位時間前の外乱推定値Ｄestを差し引いた値である指令値Ｕを算出し、指令値Ｕは、エンジン本体１の定常特性の伝達関数Ｇpに入力される。ここで、伝達関数Ｇpの出力ΔＸは、Ｕに対してＧpを作用させると得られる。これに対して、燃料噴射量Ｑの設定値に対して、エンジン本体１の過渡応答特性の伝達関数Ｇqを作用させると、ΔＸqが得られる。そして、エンジン本体１の動作は、新気量センサによる新気量ＭＡＦの測定値と吸気圧センサによる吸気圧ＭＡＰの測定値との組み合わせＸ＝ΔＸq＋ΔＸとして観測される。
一方、燃料噴射量Ｑの設定値は、エンジン本体１の過渡応答特性のモデルＧqmに入力されて、当該燃料噴射量Ｑの設定値に対してＧqmを作用させると、第１の出力Ｘqが得られる。また、エンジン本体１に対する指令値Ｕは、エンジン本体１の定常特性のモデルＧpmに入力されて、指令値Ｕに対してＧpmを作用させると、第２の出力Ｘpが得られる。そして、エンジン本体１で観測されるＸから第１の出力Ｘqと第２の出力Ｘpとの和を差し引いて、第１の中間出力Ｘestを算出する。この第１の中間出力Ｘestは、伝達関数１／Ｇpmに入力され、第１の中間出力Ｘestに対して伝達関数１／Ｇpmを作用させると、第２の中間出力Ｕestが得られる。この第２の中間出力Ｕestは、伝達関数Ｌに入力され、第２の中間出力Ｕestに対して伝達関数Ｌを作用させると、外乱推定値Ｄestが得られる。上でも述べたように、１単位時間後に、その時のフィードバック制御値Ｕfbと目標値Ｕrefとの和からこの外乱推定値Ｄestを差し引くと、指令値Ｕが得られるようになる。
ここで、Ｇpmは以下のような式で表される。
Ｘp［ｔ］＝Ａp・Ｘp［t-1］＋Ｂp・Ｕ［ｔ］ （１）
このように、１単位時間前の値Ｘp［t-1］に依存した値にＵ［ｔ］に応じた値を加算したものとなっている。なお、Ａp及びＢpは、実際のエンジン本体１の定常特性を反映させた行列である。
Figure 0005333120
また、Ｇqmは以下のような式で表される。
Ｘq［ｔ］＝Ａq・Ｘq［t-1］＋Ｂq・Ｑ［ｔ］ （２）
このように、１単位時間前の値Ｘq［t-1］に依存した値にＱ［ｔ］に応じた値を加算したものとなっている。なお、Ａq及びＢqは、実際のエンジン本体１の過渡応答特性を反映させた行列である。
Figure 0005333120
また、以下のような関係も、図７から得られる。
Ｘest＝Ｘ［ｔ］−（Ｘp［ｔ］＋Ｘq［ｔ］） （３）
そして、１／Ｇpmは、（１）式を変形して以下のように得られる。
Ｂp・Ｕ［ｔ］＝Ｘp［ｔ］−Ａp・Ｘp［t-1］
Ｕ［ｔ］＝Ｂp -1｛Ｘp［ｔ］−Ａp・Ｘp［t-1］｝
よって、以下のような式が得られる。
Ｕest［ｔ］＝Ｂp -1｛Ｘest［ｔ］−Ａp・Ｘest［t-1］｝ （４）
このように１単位時間前のＸest［t-1］に応じた値をＸest［ｔ］から差し引いた値となっている。
さらに、伝達関数Ｌは以下のような式で表される。
Ｄest［ｔ］＝ＡL・Ｄest［t-1］＋ＢL・Ｕest［ｔ］ （５）
このように、１単位時間前の値Ｄest［t-1］に依存した値にＵest［ｔ］に応じた値を加算したものとなっている。なお、ＡL及びＢLは、所定の特性、例えば１次のローパスフィルタを実現するための行列である。
なお、ローパスフィルタを採用する場合には、カットオフ周波数以下の外乱を推定することができる。カットオフ周波数を上げると、推定される外乱の周波数帯域が広がるが、同時に高域ノイズの影響が大きくなるので、制御系が不安定になる。従って、実験結果などに応じて適切なカットオフ周波数を決定する必要がある。
Figure 0005333120
このような前提の下、本実施の形態に係るエンジン制御装置１００は、図８に示すような構成を有する。なお、エンジン本体１には、吸気圧センサ５及び新気量センサ６が含まれているものとする。また、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値は、運転者等からの指示に応じて設定されるものであって、エンジン制御装置１００には外部から与えられるものとする。なお、場合によっては、燃料噴射量測定部及びエンジン回転数測定部を設けて、それらから値が与えられる場合もある。
エンジン制御装置１００は、燃料噴射量Ｑの設定値を取得する燃料噴射量取得部１０１と、エンジン回転数ＲＰＭの設定値を取得するエンジン回転数取得部１０２と、吸気圧センサ５及び新気量センサ６から吸気圧の測定値及び新気量の測定値の組み合わせＸを取得するセンサ値取得部１０３と、燃料噴射量の値及びエンジン回転数の値の組み合わせに対応付けてＵref及びＸrefが登録されている目標値テーブル１０４と、燃料噴射量取得部１０１から出力される燃料噴射量Ｑの設定値とエンジン回転数取得部１０２から出力されるエンジン回転数ＲＰＭの設定値とを受け取り、目標値テーブル１０４から対応するＵref及びＸrefを読み出す目標値生成部１０５と、燃料噴射量取得部１０１から出力される燃料噴射量Ｑの設定値を受け取り、以下で述べるような演算を実施して外乱推定値Ｄestを算出する外乱推定部１０７と、センサ値取得部１０３が出力するＸと目標値生成部１０５が出力するＸrefとを用いてフィードバック量Ｕfbを算出するフィードバック量生成部１０６と、外乱推定部１０７からの出力Ｄestと目標値生成部１０５からの出力Ｕrefとフィードバック量生成部１０６からの出力Ｕfbを受け取り、指令値Ｕを生成して、エンジン本体１に出力する指令値生成部１０８とを有する。
なお、上でも述べたが、ＥＧＲバルブ開度の値及びＶＮＴノズル開度の値の組み合わせをＵ（＝［ＥＧＲバルブ開度の値，ＶＮＴノズル開度の値］）と記し、新気量ＭＡＦの値及び吸気圧ＭＡＰの値の組み合わせをＸ（＝［ＭＡＰ，ＭＡＦ］）と記すものとする。
次に、エンジン制御装置１００の処理内容について図９を用いて説明する。まず、動作開始時には、時刻はｔ＝１に設定される（ステップＳ１）。そして、燃料噴射量取得部１０１、エンジン回転数取得部１０２及びセンサ値取得部１０３は、燃料噴射量の設定値Ｑ［ｔ］、エンジン回転数の設定値ＲＰＭ［ｔ］及びセンサ値Ｘ［ｔ］を取得する（ステップＳ３）。
そして、目標値生成部１０５は、燃料噴射量の設定値Ｑ［ｔ］及びエンジン回転数の設定値ＲＰＭ［ｔ］に対応する目標値Ｘref［ｔ］及びＵref［ｔ］を、目標値テーブル１０４から読み出すことによって生成する（ステップＳ５）。また、フィードバック量生成部１０６は、目標値生成部１０５が生成した目標値Ｘref［ｔ］と、センサ値取得部１０３が取得したセンサ値Ｘ［ｔ］とから、フィードバック量Ｕfb［ｔ］（＝ｆ（Ｘ［ｔ］，Ｘref［ｔ］）を生成する（ステップＳ７）。なお、フィードバック量Ｕfb［ｔ］は、従来と同じコントローラ１２によって生成される値であるので、詳細な説明は省略する。
そして、指令値生成部１０８は、目標値生成部１０５の出力Ｕref［ｔ］とフィードバック量生成部１０６の出力Ｕfb［ｔ］との和から、１単位時間前（ｔ−１）における外乱推定部１０７の出力Ｄest［t-1］を引いた値である指令値Ｕ［ｔ］を算出する（ステップＳ９）。すなわち、Ｕ［ｔ］＝Ｕfb［ｔ］＋Ｕref［ｔ］−Ｄest［t-1］が算出される。Ｄest［t-1］については、メモリに格納されている値を読み出して用いる。Ｕ［ｔ］は、上でも述べたように、排気循環器ＥＧＲに設けられているＥＧＲバルブのバルブ開度と、可変ノズルターボＶＮＴのノズル開度との組み合わせ（＝［ＥＧＲバルブのバルブ開度，可変ノズルターボＶＮＴのノズル開度］）である。
最後に、指令値生成部１０８は、指令値Ｕ［ｔ］をエンジン本体１に出力して（ステップＳ１３）、エンジン本体１は、指令値Ｕ［ｔ］に従って、ＥＧＲバルブのバルブ開度と、可変ノズルターボＶＮＴのノズル開度とを調整する。
一方、外乱推定部１０７は、燃料噴射量取得部１０１からの燃料噴射量の設定値Ｑ［ｔ］、センサ値取得部１０３からのセンサ値Ｘ［ｔ］及び指令値Ｕ［ｔ］を用いて外乱推定値Ｄest［ｔ］を生成する（ステップＳ１１）。Ｄest［ｔ］＝ｇ（Ｑ［ｔ］，Ｘ［ｔ］，Ｕ［ｔ］）と表されるが、ｇ（Ｑ［ｔ］，Ｘ［ｔ］，Ｕ［ｔ］）は、（２）乃至（５）式で示される演算を含む関数である。ステップＳ１１で算出されたＤest［ｔ］は、次の単位時間後（ｔ＋１）において用いられるので、メモリに格納しておく。
そして、時刻ｔを１インクリメントして（ステップＳ１５）、エンジン本体１の動作が停止されるまでステップＳ３に戻る。
以上のように、エンジン本体１の過渡応答特性を考慮した外乱オブザーバを導入することによって、安定的に目標値に対する追従性を向上させることができるようになる。
［実施の形態２］
第１の実施の形態では、図６に示したように、エンジン本体１の過渡応答特性は、燃料噴射量Ｑに応じた出力値ΔＸqを生じさせるものとして定義されていた。一方、図６にも示したように、燃料噴射量Ｑ及びエンジン回転数ＲＰＭに対応して、テーブル１１から新気量ＭＡＦの目標値及び吸気圧ＭＡＰの目標値の組み合わせＸref（＝［ＭＡＰref，ＭＡＦref］）が得られるので、エンジン本体１の過渡応答特性を、図１０に示すように、Ｘrefに応じた出力値ΔＸqを生じさせるものとしてモデル化することもできる。
すなわち、燃料噴射量Ｑの設定値とエンジン回転数ＲＰＭの設定値とが入力されて、燃料噴射量Ｑの値及びエンジン回転数ＲＰＭの値に対応付けてＥＧＲバルブ開度の目標値及びＶＮＴノズル開度の目標値の組み合わせＵref（＝［ＥＧＲバルブ開度の目標値，ＶＮＴノズル開度の目標値］）と新気量ＭＡＦの目標値及び吸気圧ＭＡＰの目標値の組み合わせＸref（＝［ＭＡＰref，ＭＡＦref］）が登録されているテーブル１１から、燃料噴射量Ｑの設定値及びエンジン回転数ＲＰＭの設定値に対応するＵref及びＸrefを読み出す。そして、Ｘrefと新気量ＭＡＦの測定値及び吸気圧ＭＡＰの測定値の組み合わせＸとの差Ｘerrを、コントローラ１２に入力し、コントローラ１２は、ＥＧＲバルブ開度のフィードバック制御値及びＶＮＴノズル開度のフィードバック制御値の組み合わせＵfbを算出する。さらに、ＵrefとＵfbとの和である指令値Ｕを算出し、指令値Ｕは、エンジン本体１の定常特性の伝達関数Ｇpに入力される。指令値Ｕは、排気循環器ＥＧＲに設けられているＥＧＲバルブのバルブ開度と、可変ノズルターボＶＮＴのノズル開度との組み合わせ（＝［ＥＧＲバルブのバルブ開度，可変ノズルターボＶＮＴのノズル開度］）である。ここで、ΔＸは、Ｕに対してＧpを作用させると得られる。
一方、新気量ＭＡＦの目標値及び吸気圧ＭＡＰの目標値の組み合わせＸrefに対して、エンジン本体１の過渡応答特性の伝達関数Ｇq2を作用させると、ΔＸqが得られる。そして、エンジン本体１の動作は、新気量センサによる新気量ＭＡＦの測定値と吸気圧センサによる吸気圧ＭＡＰの測定値との組み合わせＸ＝ΔＸq＋ΔＸとして観測される。
このようなブロック線図に、本実施の形態に係る外乱オブザーバ３を導入すると、図１１に示すようなブロック線図が得られる。外乱オブザーバ３は、新気量ＭＡＦの目標値及び吸気圧ＭＡＰの目標値の組み合わせＸrefを入力とする、エンジン本体１の過渡応答特性のモデルＧqm2と、エンジン本体１に対する指令値Ｕを入力とする、エンジン本体１の定常特性のモデルＧpmと、エンジン本体１で観測されるＸからＧpmの出力ＸpとＧqm2の出力Ｘqとの和を差し引いた値Ｘestを入力とし且つモデルＧpmの影響を除去する伝達関数１／Ｇpmと、伝達関数１／Ｇpmの出力Ｕestを入力とし且つ例えば一次のローパスフィルタの伝達関数Ｌとを導入する。この伝達関数Ｌの出力が、外乱推定値Ｄestである。
制御系全体では、燃料噴射量Ｑの設定値とエンジン回転数ＲＰＭの設定値とが入力されて、燃料噴射量Ｑの値及びエンジン回転数ＲＰＭの値に対応付けてＥＧＲバルブ開度の目標値及びＶＮＴノズル開度の目標値の組み合わせＵrefと新気量ＭＡＦの目標値及び吸気圧ＭＡＰの目標値の組み合わせＸrefが登録されているテーブル１１から、燃料噴射量Ｑの設定値及びエンジン回転数ＲＰＭの設定値に対応するＵref及びＸrefを読み出す。そして、Ｘrefと新気量ＭＡＦの測定値及び吸気圧ＭＡＰの測定値の組み合わせＸとの差Ｘerrを、コントローラ１２に入力し、コントローラ１２は、ＥＧＲバルブ開度のフィードバック制御値及びＶＮＴノズル開度のフィードバック制御値の組み合わせＵfbを算出する。さらに、ＵrefとＵfbとの和から、１単位時間前の外乱推定値Ｄestを差し引いた値である指令値Ｕを算出し、指令値Ｕは、エンジン本体１の定常特性の伝達関数Ｇp2に入力される。ここで、伝達関数Ｇp2の出力ΔＸは、Ｕに対してＧp2を作用させると得られる。これに対して、新気量ＭＡＦの目標値及び吸気圧ＭＡＰの目標値の組み合わせＸrefに対して、エンジン本体１の過渡応答特性の伝達関数Ｇq2を作用させると、ΔＸqが得られる。そして、エンジン本体１の動作は、新気量センサによる新気量ＭＡＦの測定値と吸気圧センサによる吸気圧ＭＡＰの測定値との組み合わせＸ＝ΔＸq＋ΔＸとして観測される。
一方、新気量ＭＡＦの目標値及び吸気圧ＭＡＰの目標値の組み合わせＸrefは、エンジン本体１の過渡応答特性のモデルＧqm2に入力されて、Ｘrefに対してＧqm2を作用させると、第１の出力Ｘqが得られる。また、エンジン本体１に対する指令値Ｕは、エンジン本体１の定常特性のモデルＧpmに入力されて、指令値Ｕに対してＧpmを作用させると、第２の出力Ｘpが得られる。そして、エンジン本体１で観測されるＸから第１の出力Ｘqと第２の出力Ｘpとの和を差し引いて、第１の中間出力Ｘestを算出する。この第１の中間出力Ｘestは、伝達関数１／Ｇpmに入力され、第１の中間出力Ｘestに対して伝達関数１／Ｇpmを作用させると、第２の中間出力Ｕestが得られる。この第２の中間出力Ｕestは、伝達関数Ｌに入力され、第２の中間出力Ｕestに対して伝達関数Ｌを作用させると、外乱推定値Ｄestが得られる。上でも述べたように、次の時間単位で、フィードバック制御値Ｕfbと目標値Ｕrefとの和から外乱推定値Ｄestを差し引くと、指令値Ｕが得られるようになる。
なお、Ｇpmは、第１の実施の形態と同様に、（１）式で表される。
これに対して、Ｇqm2は以下のような式で表される。
Ｘq［ｔ］＝Ａq・Ｘq［t-1］＋Ｂq2・Ｘref［ｔ］ （６）
このように、１単位時間前の値Ｘq［t-1］に依存した値にＸref［ｔ］に応じた値を加算したものとなっている。なお、Ａq及びＢq2は、実際のエンジン本体１の過渡応答特性を反映させた行列である。Ａqは第１の実施の形態と同じであり、Ｂq2は以下のように表すことができる。
Figure 0005333120
なお、（３）乃至（５）式については、第１の実施の形態と同様である。
このような前提の下、本実施の形態に係るエンジン制御装置２００は、図１２に示すような構成を有する。なお、エンジン本体１には、吸気圧センサ５及び新気量センサ６が含まれているものとする。また、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値は、運転者等からの指示に応じて設定されるものであって、エンジン制御装置２００には外部から与えられるものとする。なお、場合によっては、燃料噴射量測定部及びエンジン回転数測定部を設けて、それらから値が与えられる場合もある。なお、第１の実施の形態に係るエンジン制御装置１００と同様の構成要素については同じ参照番号が付されている。
エンジン制御装置２００は、燃料噴射量Ｑの設定値を取得する燃料噴射量取得部１０１と、エンジン回転数ＲＰＭの設定値を取得するエンジン回転数取得部１０２と、吸気圧センサ５及び新気量センサ６から吸気圧の測定値及び新気量の測定値の組み合わせＸを取得するセンサ値取得部１０３と、燃料噴射量の値及びエンジン回転数の値の組み合わせに対応付けてＵref及びＸrefが登録されている目標値テーブル１０４と、燃料噴射量取得部１０１から出力される燃料噴射量Ｑの設定値とエンジン回転数取得部１０２から出力されるエンジン回転数ＲＰＭの設定値とを受け取り、目標値テーブル１０４から対応するＵref及びＸrefを読み出す目標値生成部１０５と、目標値生成部１０５から出力されるＸrefを受け取り、以下で述べるような演算を実施して外乱推定値Ｄestを算出する外乱推定部２０７と、センサ値取得部１０３が出力するＸと目標値生成部１０５が出力するＸrefとを用いてフィードバック量Ｕfbを算出するフィードバック量生成部１０６と、外乱推定部２０７からの出力Ｄestと目標値生成部１０５からの出力Ｕrefとフィードバック量生成部１０６からの出力Ｕfbを受け取り、指令値Ｕを生成して、エンジン本体１に出力する指令値生成部１０８とを有する。
なお、上でも述べたが、ＥＧＲバルブ開度の値及びＶＮＴノズル開度の値の組み合わせをＵ（＝［ＥＧＲバルブ開度の値，ＶＮＴノズル開度の値］）と記し、新気量ＭＡＦの値及び吸気圧ＭＡＰの値の組み合わせをＸ（＝［ＭＡＰ，ＭＡＦ］）と記すものとする。
次に、本実施の形態にかかるエンジン制御装置２００の処理内容について図１３を用いて説明する。まず、動作開始時には、時刻はｔ＝１に設定される（ステップＳ２１）。そして、燃料噴射量取得部１０１、エンジン回転数取得部１０２及びセンサ値取得部１０３は、燃料噴射量の設定値Ｑ［ｔ］、エンジン回転数の設定値ＲＰＭ［ｔ］及びセンサ値Ｘ［ｔ］を取得する（ステップＳ２３）。
そして、目標値生成部１０５は、燃料噴射量の設定値Ｑ［ｔ］及びエンジン回転数の設定値ＲＰＭ［ｔ］に対応する目標値Ｘref［ｔ］及びＵref［ｔ］を、目標値テーブル１０４から読み出すことによって生成する（ステップＳ２５）。また、フィードバック量生成部１０６は、目標値生成部１０５が生成した目標値Ｘref［ｔ］と、センサ値取得部１０３が取得したセンサ値Ｘ［ｔ］とから、フィードバック量Ｕfb［ｔ］（＝ｆ（Ｘ［ｔ］，Ｘref［ｔ］）を生成する（ステップＳ２７）。なお、フィードバック量Ｕfb［ｔ］は、従来と同じコントローラ１２によって生成される値であるので、詳細な説明は省略する。
そして、指令値生成部１０８は、目標値生成部１０５の出力Ｕref［ｔ］とフィードバック量生成部１０６の出力Ｕfb［ｔ］との和から、１単位時間前（ｔ−１）における外乱推定部２０７の出力Ｄest［t-1］を引いた値である指令値Ｕ［ｔ］を算出する（ステップＳ２９）。すなわち、Ｕ［ｔ］＝Ｕfb［ｔ］＋Ｕref［ｔ］−Ｄest［t-1］が算出される。Ｄest［t-1］については、メモリ（又は記憶装置）に格納されている値を読み出して用いる。
最後に、指令値生成部１０８は、指令値Ｕ［ｔ］をエンジン本体１に出力して（ステップＳ３３）、エンジン本体１は、指令値Ｕ［ｔ］に従って、ＥＧＲバルブのバルブ開度と、可変ノズルターボＶＮＴのノズル開度とを調整する。
一方、外乱推定部２０７は、目標値生成部１０５からのＸref［ｔ］、センサ値取得部１０３からのセンサ値Ｘ［ｔ］及び指令値Ｕ［ｔ］を用いて外乱推定値Ｄest［ｔ］を生成する（ステップＳ３１）。Ｄest［ｔ］＝ｇ2（Ｘref［ｔ］，Ｘ［ｔ］，Ｕ［ｔ］）と表されるが、ｇ2（Ｑ［ｔ］，Ｘ［ｔ］，Ｕ［ｔ］）は、（３）乃至（６）式で示される演算である。ステップＳ３１で算出されたＤest［ｔ］は、１単位時間後（ｔ＋１）において用いられるので、メモリ（又は記憶装置）に格納しておく。
そして、時刻ｔを１インクリメントして（ステップＳ３５）、エンジン本体１の動作が停止されるまでステップＳ２３に戻る。
以上のように、エンジン本体１の過渡応答特性を考慮した外乱オブザーバを導入することによって、安定的に目標値に対する追従性を向上させることができるようになる。
図１４に、オブザーバなしの場合と、本技術の実施の形態を適用したオブザーバありの場合とにおける燃料噴射量Ｑの時間変化を示す。時刻２から３の間に多少違いがあるが、共に時刻１過ぎから急激に増加している。このような燃料噴射量Ｑの時間変化が存在する場合に、新気量ＭＡＦは、図１５に示すように変化する。すなわち、新気量ＭＡＦの目標値は、燃料噴射量Ｑと同様に、時刻１過ぎから急激に増加し、その後漸減する。一方、オブザーバなしの場合には、新気量ＭＡＦの測定値は、オーバーシュートが大きくなってしまい、目標値にあまり近づかない。一方、本実施の形態が適用されているオブザーバありの場合には、応答の遅れはあるがオーバーシュートは小さく、目標値に追従するようになっている。このように、安定的に目標値に対して追従させることができるようになる。
なお、図１６に、排気循環器ＥＧＲのバルブ開度の時間変化を示す。明らかに、オブザーバなしの場合とオブザーバありの場合とでは異なる態様で制御がなされていることが分かる。
以上本技術の実施の形態を説明したが、本技術はこれに限定されるものではない。例えば、図８及び図１２のような機能ブロック図は一例であって、必ずしも実際にプログラムモジュール構成と一致するわけではない。
また、エンジンはディーゼルエンジンに限定されるものではなく、排気循環器ＥＧＲと、可変ノズルターボＶＮＴとを有するエンジンであれば、適用可能である。
なお、上で述べたエンジンの定常特性に、飽和要素、すなわちリミッタが含まれていることを明に示していなかった。しかしながら、指令値Ｕは、［ＥＧＲバルブ開度の値，ＶＮＴノズル開度の値］であって、バルブ開度、ノズル開度のいずれも、所定の範囲（例えば０％から１００％）でしか指示できない。従って、下限値を下回るような指示や上限値を上回るような指示については、そもそも入力してもそのとおり制御できない。従って、指令値Ｕについては、当然ながらリミッタによって、その値域が制限されており、エンジンの定常特性のモデルＧpmにも、この値域の制限を行うリミッタが含まれる。具体的には、下限値未満の指令値Ｕについては、下限値をエンジンの定常特性のモデルＧpmに入力し、上限値を超える指令値Ｕについては、上限値をエンジンの定常特性のモデルＧpmに入力する。
なお、図８及び図１２に示したようなエンジン制御装置は、コンピュータ装置であって、図１７に示すように、ＲＡＭ（Random Access Memory）２５０１とプロセッサ２５０３とＲＯＭ（Read Only Memory）２５０７とセンサ群２５１５とがバス２５１９で接続されている。本実施の形態における処理を実施するための制御プログラム（及び存在している場合にはオペレーティング・システム（ＯＳ：Operating System））は、ＲＯＭ２５０７に格納されており、プロセッサ２５０３により実行される際にはＲＯＭ２５０７からＲＡＭ２５０１に読み出される。必要に応じてプロセッサ２５０３は、センサ群（吸気圧センサ５及び新気量センサ６。場合によっては燃料噴射量測定部及びエンジン回転数測定部など。）を制御して、必要な測定値を取得する。また、処理途中のデータについては、ＲＡＭ２５０１に格納される。なお、プロセッサ２５０３は、ＲＯＭ２５０７を含む場合もあり、さらに、ＲＡＭ２５０１を含む場合もある。本技術の実施の形態では、上で述べた処理を実施するための制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能なリムーバブル・ディスクに格納されて頒布され、ＲＯＭライタによってＲＯＭ２５０７に書き込まれる場合もある。このようなコンピュータ装置は、上で述べたプロセッサ２５０３、ＲＡＭ２５０１、ＲＯＭ２５０７などのハードウエアと制御プログラム（場合によってはＯＳも）とが有機的に協働することにより、上で述べたような各種機能を実現する。
以上述べた本実施の形態をまとめると以下のようになる。
本エンジン制御方法は、（Ａ）排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するステップと、（Ｂ）燃料噴射量の設定値と燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応する吸気圧の目標値及び新気量の目標値とのいずれかに応じたエンジンの過渡応答特性のモデルの出力と、排気循環器のバルブ開度の指令値及び可変ノズルターボのノズル開度の指令値に応じたエンジンの定常特性のモデルの出力との和として表される吸気圧の推定値及び新気量の推定値と、吸気圧の測定値及び新気量の測定値との差を算出し、当該差から、排気循環器のバルブ開度の指令値に対する、１単位時間後の外乱推定値及び可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する、１単位時間後の外乱推定値を算出する外乱推定ステップと、（Ｃ）吸気圧の目標値及び新気量の目標値と吸気圧の測定値及び新気量の測定値とから算出される、可変ノズルターボのノズル開度の制御量及び排気循環器のバルブ開度の制御量と、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応する可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び排気循環器のバルブ開度の目標値と、排気循環器のバルブ開度の指令値に対する、現時刻のための外乱推定値及び可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する、現時刻のための外乱推定値とから、可変ノズルターボのノズル開度の指令値及び排気循環器のバルブ開度の指令値を算出する指令値算出ステップとを含む。
このようにエンジンの過渡応答特性のモデルの出力を考慮した上で外乱推定値が算出されるので、より目標値への追従性が向上するようになる。
また、上で述べた外乱推定ステップが、（Ｂ１）燃料噴射量の設定値と燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応する吸気圧の目標値及び新気量の目標値とのいずれかから、エンジンの過渡応答特性のモデルに従って、エンジンの吸気圧の第１の推定値及び新気量の第１の推定値を算出するステップと、（Ｂ２）排気循環器のバルブ開度の指令値及び可変ノズルターボのノズル開度の指令値から、エンジンの定常特性のモデルに従って、エンジンの吸気圧の第２の推定値及び新気量の第２の推定値を算出するステップと、（Ｂ３）吸気圧の測定値と吸気圧の第１の推定値及び第２の推定値の和との差と、新気量の測定値と新気量の第１の推定値及び第２の推定値の和との差とから、エンジンの定常特性の影響を除去し且つ所定の特性を与えるためのモデルに従って、排気循環器のバルブ開度の指令値に対する外乱推定値及び可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する外乱推定値を算出する推定ステップとを含むようにしても良い。
このようにすればモデルの誤差を除去することも可能であり、さらに適切に外乱を推定できるようになる。
なお、上で述べた所定の特性が、１次のローパスフィルタである場合もある。これによればカットオフ周波数以下の外乱が推定されることになる。なお、カットオフ周波数を上げると制御系が不安定になるので、適切なカットオフ周波数を設定する。なお、エンジンの定常特性の影響を除去するための第１のモデルと、上記所定の特性の第２のモデルとを分けることができ、それぞれに必要な演算を行うようにしても良い。
さらに、燃料噴射量の値及び前記エンジン回転数の値に対応して吸気圧の目標値及び新気量の目標値が登録されているテーブルから、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応する吸気圧の目標値及び新気量の目標値を読み出すステップをさらに含むようにしても良い。このようなテーブルを設けても良いし、演算によって算出するようにしても良い。
また、燃料噴射量の値及びエンジン回転数の値に対応して可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び排気循環器のバルブ開度の目標値が登録されているテーブルから、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応する可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び排気循環器のバルブ開度の目標値を読み出すステップをさらに含むようにしても良い。このようなテーブルを設けても良いし、演算によって算出するようにしても良い。
また、本実施の形態に係るエンジン制御装置（図１８）は、（Ａ）排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するデータ取得部と、（Ｂ）燃料噴射量の設定値と燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応する吸気圧の目標値及び新気量の目標値とのいずれかに応じたエンジンの過渡応答特性のモデルの出力と、排気循環器のバルブ開度の指令値及び可変ノズルターボのノズル開度の指令値に応じたエンジンの定常特性のモデルの出力との和として表される吸気圧の推定値及び新気量の推定値と、吸気圧の測定値及び新気量の測定値との差を算出し、当該差から、排気循環器のバルブ開度の指令値に対する、１単位時間後の外乱推定値及び可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する、１単位時間後の外乱推定値を算出する外乱推定部と、（Ｃ）吸気圧の目標値及び新気量の目標値と吸気圧の測定値及び新気量の測定値とから算出される、可変ノズルターボのノズル開度の制御量及び排気循環器のバルブ開度の制御量と、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応する可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び排気循環器のバルブ開度の目標値と、排気循環器のバルブ開度の指令値に対する、現時刻のための外乱推定値及び可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する、現時刻のための外乱推定値とから、可変ノズルターボのノズル開度の指令値及び排気循環器のバルブ開度の指令値を算出する指令値算出部とを有する。
なお、上記方法による処理をプロセッサに行わせるためのプログラムを作成することができ、当該プログラムは、例えばフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、半導体メモリ、ハードディスク等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体又は記憶装置に格納される。尚、中間的な処理結果はメインメモリ等の記憶装置に一時保管される。
以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するステップと、
前記燃料噴射量の設定値と前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値とのいずれかに応じた前記エンジンの過渡応答特性のモデルの出力と、前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に応じた前記エンジンの定常特性のモデルの出力との和として表される前記吸気圧の推定値及び前記新気量の推定値と、前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値との差を算出し、当該差から、前記排気循環器のバルブ開度の指令値に対する、１単位時間後の外乱推定値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する、１単位時間後の外乱推定値を算出する外乱推定ステップと、
前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値と前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値とから算出される、前記可変ノズルターボのノズル開度の制御量及び前記排気循環器のバルブ開度の制御量と、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び前記排気循環器のバルブ開度の目標値と、前記排気循環器のバルブ開度の指令値に対する、現時刻のための外乱推定値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する、現時刻のための外乱推定値とから、前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値及び前記排気循環器のバルブ開度の指令値を算出する指令値算出ステップと、
を、プロセッサに実行させるためのエンジン制御プログラム。
（付記２）
前記外乱推定ステップが、
前記燃料噴射量の設定値と前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値とのいずれかから、前記エンジンの過渡応答特性のモデルに従って、前記エンジンの吸気圧の第１の推定値及び前記新気量の第１の推定値を算出するステップと、
前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値から、前記エンジンの定常特性のモデルに従って、前記エンジンの吸気圧の第２の推定値及び前記新気量の第２の推定値を算出するステップと、
前記吸気圧の測定値と前記吸気圧の第１の推定値及び第２の推定値の和との差と、前記新気量の測定値と前記新気量の第１の推定値及び第２の推定値の和との差とから、前記エンジンの定常特性の影響を除去し且つ所定の特性を与えるためのモデルに従って、前記排気循環器のバルブ開度の指令値に対する外乱推定値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する外乱推定値を算出する推定ステップと、
を含む、付記１記載のエンジン制御プログラム。
（付記３）
前記所定の特性が、１次のローパスフィルタである
付記２記載のエンジン制御プログラム。
（付記４）
前記燃料噴射量の値及び前記エンジン回転数の値に対応して前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値が登録されているテーブルから、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値を読み出すステップ
をさらに前記プロセッサに実行させるための付記１乃至３のいずれか１つ記載のエンジン制御プログラム。
（付記５）
前記燃料噴射量の値及び前記エンジン回転数の値に対応して前記可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び前記排気循環器のバルブ開度の目標値が登録されているテーブルから、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び前記排気循環器のバルブ開度の目標値を読み出すステップ
をさらに前記プロセッサに実行させるための付記１乃至４のいずれか１つ記載のエンジン制御プログラム。
（付記６）
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するデータ取得部と、
前記燃料噴射量の設定値と前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値とのいずれかに応じた前記エンジンの過渡応答特性のモデルの出力と、前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に応じた前記エンジンの定常特性のモデルの出力との和として表される前記吸気圧の推定値及び前記新気量の推定値と、前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値との差を算出し、当該差から、前記排気循環器のバルブ開度の指令値に対する、１単位時間後の外乱推定値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する、１単位時間後の外乱推定値を算出する外乱推定部と、
前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値と前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値とから算出される、前記可変ノズルターボのノズル開度の制御量及び前記排気循環器のバルブ開度の制御量と、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び前記排気循環器のバルブ開度の目標値と、前記排気循環器のバルブ開度の指令値に対する、現時刻のための外乱推定値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する、現時刻のための外乱推定値とから、前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値及び前記排気循環器のバルブ開度の指令値を算出する指令値算出部と、
を有するエンジン制御装置。
（付記７）
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するステップと、
前記燃料噴射量の設定値と前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値とのいずれかに応じた前記エンジンの過渡応答特性のモデルの出力と、前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に応じた前記エンジンの定常特性のモデルの出力との和として表される前記吸気圧の推定値及び前記新気量の推定値と、前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値との差を算出し、当該差から、前記排気循環器のバルブ開度の指令値に対する、１単位時間後の外乱推定値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する、１単位時間後の外乱推定値を算出する外乱推定ステップと、
前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値と前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値とから算出される、前記可変ノズルターボのノズル開度の制御量及び前記排気循環器のバルブ開度の制御量と、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び前記排気循環器のバルブ開度の目標値と、前記排気循環器のバルブ開度の指令値に対する、現時刻のための外乱推定値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する、現時刻のための外乱推定値とから、前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値及び前記排気循環器のバルブ開度の指令値を算出する指令値算出ステップと、
を含み、プロセッサに実行されるエンジン制御方法。
１０１ 燃料噴射量取得部 １０２ エンジン回転数取得部
１０３ センサ値取得部 １０４ 目標値テーブル
１０５ 目標値生成部 １０７，２０７ 外乱推定部
１０６ フィードバック量生成部 １０８ 指令値生成部
１ エンジン本体 ５ 吸気圧センサ ６ 新気量センサ

Claims (7)

  1. 排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を、単位時間毎に、取得するステップと、
    (a)(i)前記燃料噴射量の設定値と前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値とのいずれかに応じた前記エンジンの過渡応答特性のモデルの出力と、
    (ii)前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に応じた前記エンジンの定常特性のモデルの出力と
    の和として表される前記吸気圧の推定値及び前記新気量の推定値と、
    (b)前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値と
    の差を算出し、
    当該差から、前記排気循環器のバルブ開度の指令値に対する外乱推定値
    及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する外乱推定値を、単位時間毎に、算出する外乱推定ステップと、
    前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値と前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値とから算出される、前記可変ノズルターボのノズル開度の制御量及び前記排気循環器のバルブ開度の制御量と、
    前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び前記排気循環器のバルブ開度の目標値と、
    前記排気循環器のバルブ開度の指令値に対する、１単位時間前に算出された外乱推定値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する、１単位時間前に算出された外乱推定値と
    から、前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値及び前記排気循環器のバルブ開度の指令値を、単位時間毎に、算出する指令値算出ステップと、
    を、プロセッサに実行させるためのエンジン制御プログラム。
  2. 前記外乱推定ステップが、
    前記燃料噴射量の設定値と前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値とのいずれかから、前記エンジンの過渡応答特性のモデルに従って、前記エンジンの吸気圧の第１の推定値及び前記新気量の第１の推定値を算出するステップと、
    前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値から、前記エンジンの定常特性のモデルに従って、前記エンジンの吸気圧の第２の推定値及び前記新気量の第２の推定値を算出するステップと、
    前記吸気圧の測定値と前記吸気圧の第１の推定値及び第２の推定値の和との差と、
    前記新気量の測定値と前記新気量の第１の推定値及び第２の推定値の和との差とから、前記エンジンの定常特性の影響を除去し且つ所定の特性を与えるためのモデルに従って、前記排気循環器のバルブ開度の指令値に対する外乱推定値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する外乱推定値を算出する推定ステップと、
    を含む、請求項１記載のエンジン制御プログラム。
  3. 前記所定の特性が、１次のローパスフィルタである
    請求項２記載のエンジン制御プログラム。
  4. 前記燃料噴射量の値及び前記エンジン回転数の値に対応して前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値が登録されているテーブルから、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値を読み出すステップ
    をさらに前記プロセッサに実行させるための請求項１乃至３のいずれか１つ記載のエンジン制御プログラム。
  5. 前記燃料噴射量の値及び前記エンジン回転数の値に対応して前記可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び前記排気循環器のバルブ開度の目標値が登録されているテーブルから、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び前記排気循環器のバルブ開度の目標値を読み出すステップ
    をさらに前記プロセッサに実行させるための請求項１乃至４のいずれか１つ記載のエンジン制御プログラム。
  6. 排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を、単位時間毎に、取得するデータ取得部と、
    (a)(i)前記燃料噴射量の設定値と前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値とのいずれかに応じた前記エンジンの過渡応答特性のモデルの出力と、
    (ii)前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に応じた前記エンジンの定常特性のモデルの出力と
    の和として表される前記吸気圧の推定値及び前記新気量の推定値と、
    (b)前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値と
    の差を算出し、
    当該差から、前記排気循環器のバルブ開度の指令値に対する外乱推定値
    及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する外乱推定値を、単位時間毎に、算出する外乱推定部と、
    前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値と前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値とから算出される、前記可変ノズルターボのノズル開度の制御量及び前記排気循環器のバルブ開度の制御量と、
    前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び前記排気循環器のバルブ開度の目標値と、
    前記排気循環器のバルブ開度の指令値に対する、１単位時間前に算出された外乱推定値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する、１単位時間前に算出された外乱推定値と
    から、前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値及び前記排気循環器のバルブ開度の指令値を、単位時間毎に、算出する指令値算出部と、
    を有するエンジン制御装置。
  7. 排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を、単位時間毎に、取得するステップと、
    (a)(i)前記燃料噴射量の設定値と前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値とのいずれかに応じた前記エンジンの過渡応答特性のモデルの出力と、
    (ii)前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に応じた前記エンジンの定常特性のモデルの出力と
    の和として表される前記吸気圧の推定値及び前記新気量の推定値と、
    (b)前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値と
    の差を算出し、
    当該差から、前記排気循環器のバルブ開度の指令値に対する外乱推定値
    及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する外乱推定値を、単位時間毎に、算出する外乱推定ステップと、
    前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値と前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値とから算出される、前記可変ノズルターボのノズル開度の制御量及び前記排気循環器のバルブ開度の制御量と、
    前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び前記排気循環器のバルブ開度の目標値と、
    前記排気循環器のバルブ開度の指令値に対する、１単位時間前に算出された外乱推定値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する、１単位時間前に算出された外乱推定値と
    から、前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値及び前記排気循環器のバルブ開度の指令値を、単位時間毎に、算出する指令値算出ステップと、
    を含み、プロセッサに実行されるエンジン制御方法。
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