JP5363899B2 - 吸気系制御装置、吸気系制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの吸気系を制御する吸気系制御装置、吸気系制御方法に関する。

ディーゼルエンジンにおける燃焼は、燃料の量に対する酸素の量が多い希薄燃焼であり、排ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）増加の原因となっている。但し、近年のディーゼルエンジンは、定常領域において良い排ガス性能を達成している。

関連する技術として、ディーゼルエンジンにおいて空燃比追従と排ガス低減とを実現するための技術がある。

特開２０００−１１０５７４号公報

しかしながら、エンジンにおいては、定常領域における性能だけでなく、加速等を行う過渡領域での性能の向上が重要である。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、過渡領域におけるエンジンの性能を向上させる吸気系制御装置、吸気系制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明の一態様である吸気系制御装置は、エンジンの運転条件を取得する取得部と、前記エンジンの吸気系で、且つ排気再還流部と可変ノズルターボチャージャと新気流量センサと吸気圧センサとを有する前記吸気系で、且つ前記排気再還流部におけるバルブ開度と可変ノズルターボチャージャにおける可変翼開度とを含む吸気系入力が入力される前記吸気系で、且つ前記新気流量センサにより計測された新気流量と前記吸気圧センサにより計測された吸気圧とを含む吸気系出力が出力される前記吸気系に関し、前記取得された運転条件に基づいて、前記取得された運転条件且つ定常状態の吸気系入力である入力定常値と前記取得された運転条件且つ定常状態の吸気系出力である出力定常値とを決定する定常値決定部と、前記吸気系の制御のための状態空間モデルで、且つ前記バルブ開度の変動と前記可変翼開度の変動とをモデル入力とする前記状態空間モデルで、且つ前記新気流量の変動と前記吸気圧の変動とをモデル出力とする前記状態空間モデルに関し、前記運転条件と前記バルブ開度と前記状態空間モデル内のゲインとの第１関係に基づいて、前記取得された運転条件と前記バルブ開度から前記ゲインを決定するゲイン決定部と、前記決定されたゲインを有する前記状態空間モデルを用いて、前記取得された運転条件と前記入力定常値と前記出力定常値と前記吸気系出力とから、吸気系入力を算出する第１入力算出部と、を備える。

この出願に開示された技術は、過渡領域におけるエンジンの性能を向上させることができる。

ディーゼルエンジンの吸気系の構成を示す模式図である。 ＶＮＴとＭＡＦの関係のＥＧＲ依存性を示す図である。 吸気系制御装置の構成を示すブロック図である。 制御系設計装置の構成を示すブロック図である。 ＦＢ制御器の制御系設計方法を示すフローチャートである。 伝達関数モデルの定義を示すブロック図である。 同定実験を示すブロック図である。 伝達関数モデルの同定方法を示すブロック図である。 状態空間モデルを示すブロック図である。 ＩＬＱ制御を用いるＦＢ制御器の構成を示すブロック図である。 比較例における（ｒｐｍ，ｑ，ＥＧＲ）の範囲を示す図である。 ＦＢ制御器における（ｒｐｍ，ｑ，ＥＧＲ）の範囲を示す図である。 吸気系制御装置の動作を示すフローチャートである。 逆行列生成部の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

以下、本発明の吸気系制御装置の制御対象の例である、ディーゼルエンジン１の吸気系１０について説明する。

図１は、ディーゼルエンジン１の吸気系１０の構成を示す模式図である。吸気系１０は、可変ノズル型ターボチャージャ（Variable Nozzle Turbocharger；ＶＮＴ）部２、排気再還流（Exhaust Gas Recirculation；ＥＧＲ）部５、吸気圧センサ３、新気流量センサ４を備える。この図において、新気７は、白い矢印で示され、排気６は、黒い矢印で示される。

ディーゼルエンジン１のシリンダ内ガスの酸素量を抑えるために、吸気系１０は、ＥＧＲ部５のバルブを開くことにより排気６の再還流を行う。更に、吸気系１０は、ディーゼルエンジン１の出力の向上のために、排気圧力でＶＮＴ部２の可変翼を回し、新気７の吸気圧を増加させる。

排ガス低減のためには、吸気中の酸素量の管理が重要である。吸気中の酸素量を知るための計測量は、新気７の量（Mass Air Flow; ＭＡＦ）と吸気圧（Manifold Absolute Pressure; ＭＡＰ）である。ＭＡＦは、吸気管入口付近に装着された新気流量センサ４によって計測される。ＭＡＰは、吸気管中の吸気圧センサ３によって計測される。

吸気系制御装置１１は、本発明の吸気系制御装置をディーゼルエンジン１の吸気系の制御に適用した例である。

吸気系制御装置１１は、吸気系１０を制御する。ここで、吸気系制御装置１１は、新気流量センサ４により計測されたＭＡＦと吸気圧センサ３により計測されたＭＡＰとに基づいて、ＥＧＲ部５におけるＥＧＲバルブの開度であるバルブ開度（ＥＧＲ開度）とＶＮＴ部２における可変翼の開度である可変翼開度（ＶＮＴ開度）とを制御する。以下、バルブ開度を示す変数をＥＧＲ、可変翼開度を示す変数をＶＮＴ、ＭＡＦを示す変数をＭＡＦ、ＭＡＰを示す変数をＭＡＰ、とする。

以下、比較例１の吸気系制御装置について説明する。

比較例１の吸気系制御装置は、ＭＡＦに対するＥＧＲの制御とＭＡＰに対するＶＮＴの制御とが、共に独立したＰＩＤ制御で動き、相互の干渉を考慮しない吸気系制御装置である。比較例１は、調整に多大な工数を要する制御系である。比較例１は、急加速などの過渡領域で、相互干渉の影響が強く現れるため、特に過渡での目標値追従性に問題がある。

比較例１の問題の原因に、ＶＮＴの増分に対するＭＡＦの増分（ＶＮＴに対するＭＡＦの傾き、以下、ＶＮＴ−ＭＡＦゲインと呼ぶ）がＥＧＲに依存することが挙げられる。図２は、ＶＮＴとＭＡＦの関係のＥＧＲ依存性を示す図である。この図に示されるように、特に、加速時などＥＧＲバルブが閉じられ、ＥＧＲが所定のＥＧＲ閾値より小さい状態（ＥＧＲ閉状態）と、ＥＧＲバルブが開かれ、ＥＧＲが所定のＥＧＲ閾値以上である状態（ＥＧＲ開状態）とでは、ＶＮＴ−ＭＡＦゲインの符号が異なる。この現象は、特にＥＧＲバルブが短時間で開閉する過渡動作時において、ＭＩＭＯ（multi-in multi-out）制御系を構築する場合の問題となる。

比較例１の吸気系制御装置において、ＥＧＲ制御とＶＮＴ制御は、それぞれ独立の１入力１出力制御系である。ＥＧＲが小さい場合のＥＧＲ制御とＶＮＴ制御において、比較例１の吸気系制御装置による大きな問題は生じない。しかし、近年の排ガス規制の強化や燃費向上に伴い、ＥＧＲが大きい場合が増えると、ＥＧＲ制御とＶＮＴ制御の干渉の問題が無視できなくなる。

以下、比較例２の吸気系制御装置について説明する。

比較例２の吸気系制御装置は、ＥＧＲ制御系とＶＮＴ（あるいはVariable Geometry Turbocharger；ＶＧＴ）制御系を協調させる。比較例２は、ＥＧＲ制御系とＶＧＴ制御系に、ＭＡＦセンサ値とＭＡＰセンサ値から算出されるタービン効率を入力する吸気系制御装置である。ここで、ＭＡＦの目標値及びセンサ値は、ＥＧＲ制御系のみへ入力される。ＭＡＰの目標値及びセンサ値は、ＶＧＴ制御手段のみへ入力される。従って、比較例２は、ＥＧＲ制御とＶＮＴ制御の相互干渉の影響を考慮しないため、過渡時におけるエンジンの特性を向上させることは困難である。

以下、吸気系制御装置１１の構成について説明する。

吸気系制御装置１１は、組込み制御系であるエンジン制御装置８（engine control unit；ＥＣＵ、あるいはengine control module；ＥＣＭ）におけるロジックの一つとして、実現される。エンジン制御装置８は、ディーゼルエンジン１の制御を行う運転制御部９と吸気系１０の制御を行う吸気系制御装置１１を有する。

吸気系制御装置１１は、運転条件と吸気系からの制御出力である吸気系出力とから吸気系への制御入力である吸気系入力を決定する。運転条件は、ディーゼルエンジン１の回転数ｒｐｍとディーゼルエンジン１への燃料の噴射量ｑとを有する。吸気系出力は、ＭＡＦおよびＭＡＰを有する。吸気系入力は、ＥＧＲおよびＶＮＴを有する。運転条件は、スロットル開度などを含んでも良い。

図３は、吸気系制御装置１１の構成を示すブロック図である。この図に示されるように、吸気系制御装置１１は、計画器１２（Ｋ₀）、入力算出部１３、取得部１４を有する。入力算出部１３は、ＦＢ（feed-back）制御器２１（Ｋ_FB）、減算部２２、加算部２３を有する。

ＦＢ制御器２１は、比較例１，２のように２種類の１入力１出力制御を同時に動作させる制御器ではなく、２入力２出力の状態方程式による制御器である。従って、ＦＢ制御器２１は、ＥＧＲ制御とＶＮＴ制御の相互の干渉を考慮した制御器である。

ＦＢ制御器２１は、比較例１の問題として述べた、ＥＧＲの大小によるＶＮＴ−ＭＡＦゲインの符号の逆転の問題を解決する。

比較例１のロジックにおいて、ＥＧＲ制御系は、ＭＡＦ＿ｒｅｆのみを参照し、ＶＮＴ制御系は、ＭＡＰ＿ｒｅｆのみを参照する。比較例１のロジックは、目標値と現在値の偏差（ΔＭＡＦ、ΔＭＡＰ）に比例する操作量（Ｐ要素）、開始時間からの偏差の総和に比例する操作量（Ｉ要素）、必要に応じて偏差の変化量に比例する操作量（Ｄ要素）、を組み合わせて制御入力を決定する。これは、ＰＩＤ制御と呼ばれる。比較例１のロジックにおいて、各要素の比例係数（ゲイン）は、偏差の量や符号に応じて変化させることができるが、それらの数値はすべて現場における試験により、試行錯誤的に修正される。

ＦＢ制御器２１は、ＭＡＦの変動ΔＭＡＦとＭＡＰの変動ΔＭＡＰとベクトル化した出力変動値を用いて、ＥＧＲの変動ΔＥＧＲとＶＮＴの変動ΔＶＮＴとをベクトル化した入力変動値を決定する。ここで、ＦＢ制御器２１は、出力変動値とその積分値とを、状態方程式におけるゲイン行列に掛けることにより、入力変動値を得る。

計画器１２は、吸気系出力の定常値である出力定常値として、ＭＡＦの目標値ＭＡＦ＿ｒｅｆとＭＡＰの目標値ＭＡＰ＿ｒｅｆとを、回転数ｒｐｍおよび噴射量ｑから決定する。更に、計画器１２は、吸気系入力の定常値である入力定常値として、ＥＧＲの初期制御入力ＥＧＲ＿ｂａｓｅとＶＮＴの初期制御入力ＶＮＴ＿ｂａｓｅとを、運転条件から決定する。入力算出部１３は、ＭＡＦおよびＭＡＰの目標値とＭＡＦおよびＭＡＰの現在値とを比較し、目標値と現在値を一致させるようにＥＧＲおよびＶＮＴの値を調整する。

計画器１２は、第２テーブル記憶部１５と第２対応値決定部１６とを有する。第２テーブル記憶部１５は、後述の同定実験により得られる、運転条件に対する出力定常値および入力定常値を示す定常値テーブルを格納する。第２対応値決定部１６は、運転条件に対応する出力定常値および入力定常値を、定常値テーブルから取得して入力算出部１３へ出力する。

ここで、計画器１２によりＥＧＲ＿ｂａｓｅ、ＶＮＴ＿ｂａｓｅを決定する部分は、ＦＦ（feed-forward）制御であり、入力算出部１３によりＥＧＲおよびＶＮＴの値を決定する部分は、ＦＢ（feed-back）制御である。

入力算出部１３は、運転条件と出力定常値と入力定常値と吸気系出力とから、新たな吸気系出力を算出する。

減算部２２は、出力定常値から吸気系出力を減算することにより、出力変動値を算出する。ＦＢ制御器２１は、出力変動値と運転条件と吸気系入力のうちＥＧＲとから、入力変動値を算出する。加算部２３は、入力定常値と入力変動値を加算することにより、吸気系入力を算出する。

以下、ＦＢ制御器２１の制御系設計方法について説明する。

ＦＢ制御器２１の制御系設計方法を実行する制御系設計装置５０は、コンピュータにより実現される。図４は、制御系設計装置５０の構成を示すブロック図である。制御系設計装置５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５１、記憶部５２、表示部５３、操作部５４、書き込み部５５、計測部５６、吸気系制御装置１１ａを有する。記憶部５２は、制御系設計方法のための数式処理プログラムを格納する。ＣＰＵ５１は、記憶部５２に格納された数式処理プログラムを実行する。書き込み部５５は、制御系設計方法により決定された定常値テーブルを、吸気系制御装置１１内の第２テーブル記憶部１５へ書き込み、制御系設計方法により決定されたゲイン行列テーブルを、吸気系制御装置１１内の第１テーブル記憶部４１へ書き込む。計測部５６は、システム同定のための同定実験と同定実験結果の計測を行う。吸気系制御装置１１ａは、同定実験において吸気系１０の制御を行う。

ここで、吸気系制御装置１１ａは、比較例１と同様の構成を有する。つまり、吸気系制御装置１１ａは、ＭＡＦに対するＥＧＲのＰＩＤ制御とＭＡＰに対するＶＮＴのＰＩＤ制御とを独立に行う。吸気系制御装置１１の定常状態における出力の目標は、比較例１と同様の吸気系制御装置１１ａの定常状態における出力である。そのために、この制御系設計方法は、吸気系制御装置１１ａを用いる同定実験により、システム同定を行う。ここで、過渡状態は、所定の経過時間に対するＥＧＲの変化量およびＶＮＴの変化量が所定の変化量閾値より大きい状態である。定常状態は、所定の経過時間に対するＥＧＲの変化量およびＶＮＴの変化量が所定の変化量閾値以下である状態である。

ＦＢ制御器２１の制御系設計方法において、状態方程式の係数を示すゲイン行列（Ａ行列、Ｂ行列）は、実験場で試行錯誤的に探索されるものではなく、システム同定結果から算出される。

図５は、ＦＢ制御器２１の制御系設計方法を示すフローチャートである。

制御系設計装置５０は、システム同定により求める同定モデルＧｐｎの伝達関数モデル（数式モデル）を定義する（Ｓ１１）。図６は、伝達関数モデルの定義を示すブロック図である。Ｇｐｎは、入力の変化にのみ反応するので、差分系（相対量）として定義される。Ｇｐｎは、ΔＶｉを入力とし、ΔＶｏを出力とする。ここで、ΔＶｉは、ΔＥＧＲおよびΔＶＮＴの両方の要素を有するベクトルであり、ΔＶｏは、ΔＭＡＦおよびΔＭＡＰの両方の要素を有するベクトルである。

制御系設計装置５０は、同定実験を行い、同定実験結果を取得する（Ｓ１２）。吸気系１０は、ＥＧＲおよびＶＮＴを吸気系入力とし、ＭＡＦおよびＭＡＰを吸気系出力とする。同定実験は、吸気系入力の変化の前の定常状態を含んだ値（絶対量）を吸気系入力として与えるので、差分系であるＧｐｎを直接求めることはできない。そこで、同定実験は、複数の運転条件（回転数ｒｐｍ、噴射量ｑ）を定義し、各運転条件の定常状態における吸気系１０の吸気系入力Ｖｉおよび吸気系出力Ｖｏを測定する。図７は、同定実験を示すブロック図である。ここで、Ｖｉは、ＥＧＲおよびＶＮＴの両方の要素を有するベクトルであり、Ｖｏは、ＭＡＦおよびＭＡＰの両方の要素を有するベクトルである。

同定実験において、吸気系制御装置１１ａは、ＭＡＦに対するＥＧＲのＰＩＤ制御とＭＡＰに対するＶＮＴのＰＩＤ制御とを独立に行うことにより、吸気系１０の制御を行う。同定実験において、計測部５６は、各運転条件の定常状態における入力ＶｉをＦＦ値Ｖｉ＿ｂａｓｅと定義して、その値を記録し、各運転条件の定常状態における出力Ｖｏを目標値Ｖｏ＿ｂａｓｅと定義して、その値を記録する。ここで、Ｖｉ＿ｂａｓｅは、ＥＧＲ＿ｂａｓｅ，ＶＮＴ＿ｂａｓｅの両方の要素を有するベクトルであり、Ｖｏ＿ｒｅｆは、ＭＡＦ＿ｒｅｆ，ＭＡＰ＿ｒｅｆの両方の要素を有するベクトルである。

ここで、ＥＧＲに関する２つのモードとして、ａモード及びｂモードが定義される。ａモードは、ＥＧＲが定常状態となる場合である。ｂモードは、ＥＧＲを０（全閉）とする場合である。或る運転条件（回転数、噴射量）を与えてＥＧＲのＰＩＤ制御とＶＮＴのＰＩＤ制御を行い、定常状態においてａモードの測定が行われる。ＥＧＲを０に固定し、或る運転条件（回転数、噴射量）を与えてＶＮＴのＰＩＤ制御を行い、定常状態においてｂモードの測定が行われる。

同定実験は、ＥＧＲおよびＶＮＴをそれぞれステップ状に変化させた場合の、ＭＡＦ応答およびＭＡＰ応答のゲイン、時定数、むだ時間、などのパラメータを求める作業であり、実際に吸気系制御装置１１ａがディーゼルエンジン１を制御することにより、それらのパラメータを計測する。

制御系設計装置５０は、ａモードの同定実験を行うことにより、ａモードの測定値を取得し、ｂモードの同定実験を行うことにより、ｂモードの測定値を取得する。

制御系設計装置５０は、ａモードのＥＧＲの測定を行う（Ｓ１３）。ここで、計測部５６は、ａモードと同様、或る運転条件（回転数、噴射量）を与えてＥＧＲのＰＩＤ制御とＶＮＴのＰＩＤ制御を行い、定常状態におけるＥＧＲを測定する。

制御系設計装置５０は、Ｇｐｎの伝達関数モデルの同定を行う（Ｓ１４）。図８は、伝達関数モデルの同定方法を示すブロック図である。ここで、制御系設計装置５０は、同定実験における吸気系１０の入力ＶｉからＦＦ値Ｖｉ＿ｂａｓｅを引いたものをＧｐｎの伝達関数モデルの入力ΔＶｉとし、同定実験における吸気系１０の出力Ｖｏから目標値Ｖｏ＿ｒｅｆを引いたものをＧｐｎの伝達関数モデルの出力ΔＶｏとすることにより、Ｇｐｎの同定を行う。

制御系設計装置５０は、ａモードの測定値から、ａモードのＧｐｎの伝達関数モデルを同定し、ｂモードの測定値から、ｂモードのＧｐｎの伝達関数モデルを同定する。

制御系設計装置５０は、同定された伝達関数モデルを、数値計算に適する離散系の状態空間モデルへ変換する（Ｓ１５）。ここで、制御系設計装置５０は、数式処理ツールにより、Ｇｐｎの伝達関数モデルをＧｐｎの状態空間モデルへ変換する。Ｇｐｎの状態空間モデルは、以下に示す状態方程式により記述される。

行列Ａｄは、２行２列の行列であり、要素Ａ１１，Ａ１２，Ａ２１，Ａ２２を有する。行列Ｂｄは、２行２列の行列であり、要素Ｂ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２を有する。縦ベクトルΔＶｏは、要素ΔＭＡＦ，ΔＭＡＰを有する。縦ベクトルΔＶｉは、要素ΔＥＧＲ，ΔＶＮＴを有する。

図９は、状態空間モデルを示すブロック図である。Ｇｐｎの状態空間モデルは、伝達関数モデルと同様、入力をΔＶｉとし、出力をΔＶｏとする。状態空間モデルは、ΔＶｏにゲイン行列Ａｄを乗算する乗算器６１ａ、ΔＶｉにゲイン行列Ｂｄを乗算する乗算器６１ｂ、乗算器６１ａ出力と乗算器６１ｂ出力とを加算する加算器６３、加算器６３出力を１サンプル遅延させる遅延器６２を有する。遅延器６２出力は、ΔＶｏである。

ここで、制御系設計装置５０は、ａモードの伝達関数モデルからａモードの状態空間モデルを算出し、ｂモードの伝達関数モデルからｂモードの状態空間モデルを算出する。ここで、制御系設計装置５０は、ａモードにおいて同定されたＡｄをＡａとし、ａモードにおいて同定されたＢｄをＢａとし、ｂモードにおいて同定されたＡｄをＡｂとし、ｂモードにおいて同定されたＢｄをＢｂとし、ａモードにおいて測定された定常状態のＥＧＲをｅａとする。

制御系設計装置５０は、状態空間モデルと所定の制御系構成手法に基づいて、ＦＢ制御器２１の制御系の構成を決定する（Ｓ１６）。制御系の構成の具体例については、後述する。

制御系設計装置５０は、算出されたパラメータを吸気系制御装置１１へ書き込む（Ｓ１７）。ここで、書き込み部５５は、各運転条件におけるＦＦ値Ｖｉ＿ｂａｓｅおよび目標値Ｖｏ＿ｒｅｆを、第２テーブル記憶部１５へ書き込む。更に、書き込み部５５は、各運転条件における状態空間モデルを表す行列の要素Ａａ、Ｂａ、Ａｂ、Ｂｂおよびｅａを、第１テーブル記憶部４１へ書き込む。

以上で、制御系設計装置５０は、このフローを終了させる。

以下、ＦＢ制御部２１の構成の具体例について説明する。

状態空間モデルが得られれば、任意の制御系構成手法を採用することができる。一般的な手法は、例えば、最適制御（移動量の総和と制御入力の総和を、適当な重み付けのもとに最小にするゲイン行列をリカッチ方程式の解として求める方法）である。過渡時の応答特性を重視する場合の手法は、例えば、ＩＬＱ（inverse linear quadratic）制御（偏差そのものと偏差の積分をそれぞれＢ行列の逆行列に掛け、その和を制御量とする；逆最適制御とも言う）である。実機とモデル表現の乖離にも対応させたい場合の手法は、例えば、ロバスト制御（モデルをノミナルモデル＋変動要素で表現し、変動を含んだ最悪ケースに対しても必要な応答を満足させる）である。

この実施の形態は、ＩＬＱ制御を用いる例を示す。図１０は、ＩＬＱ制御を用いるＦＢ制御器２１の構成を示すブロック図である。ＦＢ制御器２１は、ゲイン行列算出部３１、積分部３２、変動値算出部３３、第１テーブル記憶部４１を有する。第１テーブル記憶部４１は、複数の運転条件のそれぞれに対応するＡａ，Ａｂ，Ｂａ，Ｂｂを示すゲイン行列テーブルと、複数の運転条件のそれぞれに対応するｅａを示すＥＧＲテーブルと、を格納する。

ゲイン行列算出部３１は、第１対応値決定部４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄ，４７ｅ、按分比算出部４５、補間部４６ａ，４６ｂを有する。第１対応値決定部４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄ，４７ｅはそれぞれ、取得された運転条件に対応するＡａ，Ａｂ，Ｂａ，Ｂｂ，ｅａを、第１テーブル記憶部４１から取得する。

以下、ゲイン行列算出部３１について説明する。

多くの吸気系制御系におけるシステム同定は、運転条件（回転数ｒｐｍ、噴射量ｑ）毎に行われるのが通例である。しかし、前述のように、吸気系１０は、ＥＧＲによって特性が変化する。そこで、前述のように、ＦＢ制御器２１の制御系設計方法は、複数の運転条件のそれぞれにおける、定常状態のＥＧＲを測定する。

これにより、ＦＢ制御器２１の状態空間モデルのゲイン行列であるＡｄおよびＢｄはそれぞれ、ｒｐｍ、ｑ、ｅａの３変数に依存する行列となる。このモデルを３次元モデルと呼ぶ。つまり、３次元モデルの定義において、行列内部の数値を変動させる要素は、３個存在する。ゲイン行列Ａｄ，Ｂｄの大きさはそれぞれ、２行２列（２入力２出力の場合）である。３次元モデルを生成するために、前述のａモードおよびｂモードの同定実験により、Ａａ，Ａｂ，Ｂａ，Ｂｂが同定される。

図１１は、比較例１における（ｒｐｍ，ｑ，ＥＧＲ）の範囲を示す図である。比較例１におけるＥＧＲは、（ｒｐｍ，ｑ）に応じた定常状態のｅａに固定される。従って、比較例１における係数テーブルは、任意の運転条件（ｒｐｍ，ｑ）に対して状態方程式の係数を決定する。比較例１により決定される点（ｒｐｍ，ｑ，ＥＧＲ）は、この図中に斜線で示された曲面上の値を取り得る。

これに対して、ＦＢ制御器２１は、（ｒｐｍ，ｑ）に応じたＡａ，Ａｂ，Ｂａ，Ｂｂを示すゲイン行列テーブルと、（ｒｐｍ，ｑ）に応じたｅａを示すＥＧＲテーブルと、を格納する。図１２は、ＦＢ制御器２１における（ｒｐｍ，ｑ，ＥＧＲ）の範囲を示す図である。ＦＢ制御器２１は、ＥＧＲテーブルを参照し、任意の運転条件（ｒｐｍ，ｑ）に応じて、ｅａを決定する。更に、ＦＢ制御器２１は、ゲイン行列テーブルを参照し、（ｒｐｍ，ｑ，ＥＧＲ）におけるゲイン行列Ａｄ，Ｂｄを決定する。ここで、ＥＧＲは、０とｅａの間の任意の値を取り得る。つまり、ＦＢ制御器２１より決定される点（ｒｐｍ，ｑ，ＥＧＲ）は、この図中に斜線で示された３次元空間内の値を取り得る。

ゲイン行列算出部３１は、ＡａおよびＡｂの各成分を、運転条件に対応するｅａで線形按分（内挿補間）することにより、Ａｄを算出する。同様に、ＦＢ制御器２１は、ＢａおよびＢｂの各成分をＥＧＲで線形按分（内挿補間）することにより、Ｂｄを算出する。

ＥＧＲが当該運転条件における定常状態（ａモード）のＥＧＲ以上である場合、ＦＢ制御器２１は、意図しないシステム行列の生成を防止するため、外挿は行わず、ａモードの行列値Ａａ，Ｂａをそのまま出力する。

以下、吸気系制御装置１１の動作について説明する。

図１３は、吸気系制御装置１１の動作を示すフローチャートである。

取得部１４は、運転制御部９から運転条件を取得する（Ｓ２１）。計画器１２は、現在の運転条件且つ定常状態の吸気系入力である出力定常値と現在の運転条件且つ定常状態の吸気系入力である入力定常値とを決定する（Ｓ２２）。ゲイン行列算出部３１は、現在の運転条件に対応するｅａを決定し、現在の運転条件に対応するＡａ，Ａｂ，ｅａと現在のＥＧＲとからゲイン行列Ａｄを決定し、現在の運転条件に対応するＢａ，Ｂｂ，ｅａと現在のＥＧＲとからゲイン行列Ｂｄを決定する（Ｓ２３）。積分部３２および変動値算出部３３は、決定されたゲイン行列Ａｄ，Ｂｄにより定義される状態空間モデルを用いて、現在の運転条件と決定された入力定常値と決定された出力定常値と現在の吸気系出力Ｖｏとから、吸気系入力Ｖｉを算出する（Ｓ２４）。

吸気系制御装置１１は、以上のフローを繰り返す。

以下、変動値算出部３３について説明する。

ＦＢ制御器２１の制御系構成手法がＩＬＱ制御である場合のように、変動値算出部３３がＢｄの逆行列を算出する逆行列生成部７０を有する場合、Ｂｄを構成するベクトルが一次独立でなくなり、Ｂｄの行列式の値が零になる事態が予想される。その行列式の値が零にならずとも、運転条件あるいは単位系によっては、その行列式の絶対値が著しく小さくなる事態が考えられる。

逆行列生成部７０は、これらの事態による過大制御入力の生成を防止する。図１４は、逆行列生成部７０の構成を示すブロック図である。逆行列生成部７０は、最小値記憶部７１、比較器７２、切り替え器７３、逆数算出部７４、行列式算出部７５、要素算出部７６を有する。逆行列生成部７０へ、Ｂｄの要素Ｂ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２が入力される。逆行列生成部７０から、Ｂｄの逆行列の要素ｉｎｖ（Ｂ）１１，ｉｎｖ（Ｂ）１２，ｉｎｖ（Ｂ）２１，ｉｎｖ（Ｂ）２２が出力される。

最小値記憶部７１は、Ｂｄの行列式の最小値ＤＥＴ＿Ｂ＿ＭＩＮを格納する。行列式算出部７５は、Ｂｄの行列式を算出する。比較器７２により、Ｂｄの行列式の値がＤＥＴ＿Ｂ＿ＭＩＮ以下であると判定された場合、切り替え器７３は、ＤＥＴ＿Ｂ＿ＭＩＮを出力することにより、零回避を行う。ＦＢ制御器２１は、このような零回避を行うことが望ましい。

逆数算出部７４は、切り替え器７３出力の逆数を算出する。要素算出部７６は、Ｂｄの要素と逆数算出部７４出力とに基づいて、Ｂｄの逆行列の各要素を算出する。

以下、吸気系制御装置１１の効果について説明する。

吸気系制御装置１１は、ＥＧＲを含んだモデル化を行うことにより、ＶＮＴ増加時のＭＡＦ増分の符号がＥＧＲにより変化することによる逆応答を抑制することができる。

吸気系制御装置１１によれば、ＥＧＲが急変する過渡運転時の逆応答の減少が期待できると同時に、排ガス（ＮＯｘ／ＰＭ）の減少も期待できる。

以下、吸気系制御装置１１の別の形態について説明する。

３次元モデルの使用法は、前述のＦＢ制御器２１の構成に限定されるものではない。他の制御器構成手法を用いるＦＢ制御器２１であっても、ゲイン行列算出部３１は、同定モデルであるＡａおよびＡｂを、取得された運転条件に対応するｅａに応じて線形按分することによりＡｄを算出し、同定モデルであるＢａおよびＢｂを、取得された運転条件に対応するｅａに応じて線形按分することによりＢｄを算出する。

本発明の吸気系制御装置は、ディーゼルエンジン以外のエンジンの吸気系の制御に適用されても良い。例えば、本発明の吸気系制御装置は、筒内直噴、排気再循環部、過給部を有するガソリンエンジンに適用される。

後述の取得部は例えば、取得部１４である。
後述の定常値決定部は例えば、計画器１２である。
後述のゲイン決定部は例えば、ゲイン行列算出部３１である。
後述の第１入力算出部は、減算部２２、積分部３２、変動値算出部３３、加算部２３である。

後述の第１関係記憶部は例えば、第１テーブル記憶部４１である。
後述の第２関係記憶部は例えば、第２テーブル記憶部１５である。
後述の第１対応値決定部は例えば、第１対応値決定部４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄ，４７ｅである。
後述の第２対応値決定部は例えば、第２対応値決定部１６である。
後述の出力変動値算出部は例えば、減算部２２である。
後述の入力変動値算出部は例えば、積分部３２、変動値算出部３３である。
後述の第２入力算出部は例えば、加算部２３である。

後述の第１出力ゲインは例えば、Ａａである。
後述の第２出力ゲインは例えば、Ａｂである。
後述の決定された入力ゲインは例えば、Ａｄである。
後述の第１入力ゲインは例えば、Ｂａである。
後述の第２入力ゲインは例えば、Ｂｂである。
後述の決定された入力ゲインは例えば、Ｂｄである。
後述の特定バルブ開度は例えば、ｅａである。
後述の第１範囲は例えば、ＥＧＲが所定のＥＧＲ閾値以上である状態である。
後述の第２範囲は例えば、ＥＧＲが所定のＥＧＲ閾値より小さい状態である。

以上の実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
エンジンの運転条件を取得する取得部と、
前記エンジンの吸気系で、且つ排気再還流部と可変ノズルターボチャージャと新気流量センサと吸気圧センサとを有する前記吸気系で、且つ前記排気再還流部におけるバルブ開度と可変ノズルターボチャージャにおける可変翼開度とを含む吸気系入力が入力される前記吸気系で、且つ前記新気流量センサにより計測された新気流量と前記吸気圧センサにより計測された吸気圧とを含む吸気系出力が出力される前記吸気系に関し、前記取得された運転条件に基づいて、前記取得された運転条件且つ定常状態の吸気系入力である入力定常値と前記取得された運転条件且つ定常状態の吸気系出力である出力定常値とを決定する定常値決定部と、
前記吸気系の制御のための状態空間モデルで、且つ前記バルブ開度の変動と前記可変翼開度の変動とをモデル入力とする前記状態空間モデルで、且つ前記新気流量の変動と前記吸気圧の変動とをモデル出力とする前記状態空間モデルに関し、前記運転条件と前記バルブ開度と前記状態空間モデル内のゲインとの第１関係に基づいて、前記取得された運転条件と前記バルブ開度から前記ゲインを決定するゲイン決定部と、
前記決定されたゲインを有する前記状態空間モデルを用いて、前記取得された運転条件と前記入力定常値と前記出力定常値と前記吸気系出力とから、吸気系入力を算出する第１入力算出部と、
を備える吸気系制御装置。
（付記２）
前記ゲインは、前記モデル出力へ乗算される出力ゲインと前記モデル入力へ乗算される入力ゲインとを含み、
前記ゲイン決定部は、
前記運転条件と、第１状態におけるバルブ開度である特定バルブ開度と、前記第１状態における出力ゲインである第１出力ゲインと、前記第１状態における入力ゲインである第１入力ゲインと、前記第１状態に比べて前記バルブ開度が小さい第２状態における出力ゲインである第２出力ゲインと、前記第２状態における入力ゲインである第２入力ゲインと、の前記第１関係を記憶する第１関係記憶部と、
前記第１関係に基づいて、前記取得された運転条件に対応する特定バルブ開度と、前記取得された運転条件に対応する第１出力ゲインと、前記取得された運転条件に対応する第２出力ゲインと、前記取得された運転条件に対応する第１入力ゲインと、前記取得された運転条件に対応する第２入力ゲインと、を決定する第１対応値決定部と、
前記バルブ開度と前記決定された特定バルブ開度と前記決定された第１出力ゲインと前記決定された第２出力ゲインとに基づいて、前記出力ゲインを決定する出力ゲイン決定部と、
前記バルブ開度と前記決定された特定バルブ開度と前記決定された第１入力ゲインと前記決定された第２入力ゲインとに基づいて、前記入力ゲインを決定する入力ゲイン決定部と、
を備える、
付記１に記載の吸気系制御装置。
（付記３）
前記運転条件は、第１運転条件量及び第２運転条件量を含み、
前記出力ゲイン及び前記入力ゲインは、それぞれ２行２列の行列である、
付記２に記載の吸気系制御装置。
（付記４）
前記第１運転条件量は、前記エンジンの回転数であり、
前記第２運転条件量は、前記エンジンへの燃料の噴射量である、
付記３に記載の吸気系制御装置。
（付記５）
前記第１状態は、前記新気流量に対する前記バルブ開度の制御と前記吸気圧に対する前記可変翼開度の制御とが互いに独立に行われた場合の、前記バルブ開度及び前記可変翼開度の定常状態であり、
前記第２状態は、前記バルブ開度が最小に固定された場合で、且つ前記吸気圧に対する前記可変翼開度の制御が行われた場合の、前記可変翼開度の定常状態である、
付記２に記載の吸気系制御装置。
（付記６）
前記第１関係記憶部は、複数の運転条件と、前記複数の運転条件の夫々に対応する特定バルブ開度と、前記複数の運転条件の夫々に対応する第１出力ゲインと、前記複数の運転条件の夫々に対応する第２出力ゲインと、前記複数の運転条件の夫々に対応する第１入力ゲインと、前記複数の運転条件の夫々に対応する第２入力ゲインと、を記憶し、
前記出力ゲイン決定部は、前記決定された特定バルブ開度と前記決定された第１出力ゲインと前記決定された第２出力ゲインとを前記記憶部から取得し、前記決定された第１出力ゲインと前記決定された第２出力ゲインとを、前記バルブ開度と前記決定された特定バルブ開度とに応じて補間することにより、前記出力ゲインを算出し、
前記入力ゲイン決定部は、前記決定された特定バルブ開度と前記決定された第１入力ゲインと前記決定された第２入力ゲインとを前記記憶部から取得し、前記決定された第１入力ゲインと前記決定された第２入力ゲインとを、前記バルブ開度と前記決定された特定バルブ開度とに応じて補間することにより、前記入力ゲインを算出する、
付記５に記載の吸気系制御装置。
（付記７）
前記出力ゲイン決定部は、前記決定された第１出力ゲインと前記決定された第２出力ゲインとを、前記バルブ開度と前記決定された特定バルブ開度との比に応じて線形補間することにより、前記出力ゲインを算出し、
前記入力ゲイン決定部は、前記決定された第１入力ゲインと前記決定された第２入力ゲインとを、前記バルブ開度と前記決定された特定バルブ開度との比に応じて線形補間することにより、前記入力ゲインを算出する、
付記６に記載の吸気系制御装置。
（付記８）
前記定常値決定部は、
前記運転条件と前記出力定常値と前記入力定常値との第２関係を記憶する第２関係記憶部と、
前記第１関係に基づいて、前記取得された運転条件に対応する出力定常値と、前記取得された運転条件に対応する入力定常値と、を決定する第２対応値決定部と、
を備える、
付記１に記載の吸気系制御装置。
（付記９）
前記第１入力算出部は、
前記出力定常値と前記吸気系出力とに基づいて、吸気系出力の変動である出力変動値を算出する出力変動値算出部と、
前記決定されたゲインを含む状態空間モデルに基づいて、前記出力変動値と前記吸気系出力と前記取得された運転条件から、吸気系入力の変動である入力変動値を算出する入力変動値算出部と、
前記入力定常値と前記入力変動値とに基づいて、吸気系入力を算出する第２入力算出部と、
を備える、
付記１に記載の吸気系制御装置。
（付記１０）
前記出力変動値算出部は、前記出力定常値から前記吸気系出力を減算することにより、前記出力変動値を算出し、
前記第２入力算出部は、前記入力定常値と前記入力変動値とを加算することにより、前記吸気系入力を算出する、
付記９に記載の吸気系制御装置。
（付記１１）
前記入力変動値算出部は、前記状態空間モデルに基づいて、最適制御とＩＬＱ制御とロバスト制御とのいずれか一つを行う、
付記９に記載の吸気系制御装置。
（付記１２）
前記第１状態において、第１範囲内の可変翼開度の所定変化量に対するバルブ開度の変化量と、前記第１範囲より低い第２範囲内の可変翼開度の前記所定変化量に対するバルブ開度の変化量とは、互いに符号が異なる、
付記２に記載の吸気系制御装置。
（付記１３）
エンジンの運転条件を取得し、
前記エンジンの吸気系で、且つ排気再還流部と可変ノズルターボチャージャと新気流量センサと吸気圧センサとを有する前記吸気系で、且つ前記排気再還流部におけるバルブ開度と可変ノズルターボチャージャにおける可変翼開度とを含む吸気系入力が入力される前記吸気系で、且つ前記新気流量センサにより計測された新気流量と前記吸気圧センサにより計測された吸気圧とを含む吸気系出力が出力される前記吸気系に関し、前記取得された運転条件に基づいて、前記取得された運転条件且つ定常状態の吸気系入力である入力定常値と前記取得された運転条件且つ定常状態の吸気系出力である出力定常値とを決定し、
前記吸気系の制御のための状態空間モデルで、且つ前記バルブ開度の変動と前記可変翼開度の変動とをモデル入力とする前記状態空間モデルで、且つ前記新気流量の変動と前記吸気圧の変動とをモデル出力とする前記状態空間モデルに関し、前記運転条件と前記バルブ開度と前記状態空間モデル内のゲインとの第１関係に基づいて、前記取得された運転条件と前記バルブ開度から前記ゲインを決定し、
前記決定されたゲインを有する前記状態空間モデルを用いて、前記取得された運転条件と前記入力定常値と前記出力定常値と前記吸気系出力とから、吸気系入力を算出する、
ことを備える吸気系制御方法。
（付記１４）
前記ゲインは、前記モデル出力へ乗算される出力ゲインと前記モデル入力へ乗算される入力ゲインとを含み、
前記吸気系制御方法は、更に、前記運転条件と、第１状態におけるバルブ開度である特定バルブ開度と、前記第１状態における出力ゲインである第１出力ゲインと、前記第１状態における入力ゲインである第１入力ゲインと、前記第１状態に比べて前記バルブ開度が小さい第２状態における出力ゲインである第２出力ゲインと、前記第２状態における入力ゲインである第２入力ゲインと、の前記第１関係を第１関係記憶部へ記憶させることを備え、
前記ゲインの決定は、
前記第１関係に基づいて、前記取得された運転条件に対応する特定バルブ開度と、前記取得された運転条件に対応する第１出力ゲインと、前記取得された運転条件に対応する第２出力ゲインと、前記取得された運転条件に対応する第１入力ゲインと、前記取得された運転条件に対応する第２入力ゲインと、を決定し、
前記バルブ開度と前記決定された特定バルブ開度と前記決定された第１出力ゲインと前記決定された第２出力ゲインとに基づいて、前記出力ゲインを決定し、
前記バルブ開度と前記決定された特定バルブ開度と前記決定された第１入力ゲインと前記決定された第２入力ゲインとに基づいて、前記入力ゲインを決定する
ことを備える、
付記１３に記載の吸気系制御方法。
（付記１５）
前記運転条件は、第１運転条件量及び第２運転条件量を含み、
前記出力ゲイン及び前記入力ゲインは、それぞれ２行２列の行列である、
付記１４に記載の吸気系制御方法。
（付記１６）
前記第１状態は、前記新気流量に対する前記バルブ開度の制御と前記吸気圧に対する前記可変翼開度の制御とが互いに独立に行われた場合の、前記バルブ開度及び前記可変翼開度の定常状態であり、
前記第２状態は、前記バルブ開度が最小に固定された場合で、且つ前記吸気圧に対する前記可変翼開度の制御が行われた場合の、前記可変翼開度の定常状態である、
付記１４に記載の吸気系制御方法。

１ ディーゼルエンジン
２ ＶＮＴ
３ 吸気圧センサ
４ 新気流量センサ
５ ＥＧＲ
６ 排気
７ 新気
８ エンジン制御装置
９ 運転制御部
１０ 吸気系
１１ 吸気系制御装置
１１ａ 吸気系制御装置
１２ 計画器
１３ 入力算出部
１４ 取得部
１５ 第２テーブル記憶部
１６ 第２対応値決定部
２１ ＦＢ制御器
２２ 減算部
２３ 加算部
３１ ゲイン行列算出部
３２ 積分部
３３ 変動値算出部
４１ 第１テーブル記憶部
４５ 按分比算出部
４６ａ，４６ｂ 補間部
４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄ，４７ｅ 第１対応値決定部
５０ 制御系設計装置
５１ ＣＰＵ
５２ 記憶部
５３ 表示部
５４ 操作部
５５ 書き込み部
５６ 計測部
６１ａ，６１ｂ 乗算器
６２ 遅延器
６３ 加算器

Claims (7)

1. エンジンの運転条件を取得する取得部と、
   前記エンジンの吸気系で、且つ排気再還流部と可変ノズルターボチャージャと新気流量センサと吸気圧センサとを有する前記吸気系で、且つ前記排気再還流部におけるバルブ開度と可変ノズルターボチャージャにおける可変翼開度とを含む吸気系入力が入力される前記吸気系で、且つ前記新気流量センサにより計測された新気流量と前記吸気圧センサにより計測された吸気圧とを含む吸気系出力が出力される前記吸気系に関し、前記取得された運転条件に基づいて、前記取得された運転条件且つ定常状態の吸気系入力である入力定常値と前記取得された運転条件且つ定常状態の吸気系出力である出力定常値とを決定する定常値決定部と、
   前記吸気系の制御のための状態空間モデルで、且つ前記バルブ開度の変動と前記可変翼開度の変動とをモデル入力とする前記状態空間モデルで、且つ前記新気流量の変動と前記吸気圧の変動とをモデル出力とする前記状態空間モデルに関し、前記運転条件と前記バルブ開度と前記状態空間モデル内のゲインとの第１関係に基づいて、前記取得された運転条件と前記バルブ開度から前記ゲインを決定するゲイン決定部と、
   前記決定されたゲインを有する前記状態空間モデルを用いて、前記取得された運転条件と前記入力定常値と前記出力定常値と前記吸気系出力とから、吸気系入力を算出する第１入力算出部とを備え、
   前記ゲインは、前記モデル出力へ乗算される出力ゲインと前記モデル入力へ乗算される入力ゲインとを含み、
   前記ゲイン決定部は、
   前記運転条件と、第１状態におけるバルブ開度である特定バルブ開度と、前記第１状態における出力ゲインである第１出力ゲインと、前記第１状態における入力ゲインである第１入力ゲインと、前記第１状態に比べて前記バルブ開度が小さい第２状態における出力ゲインである第２出力ゲインと、前記第２状態における入力ゲインである第２入力ゲインと、の前記第１関係を記憶する第１関係記憶部と、
   前記第１関係に基づいて、前記取得された運転条件に対応する特定バルブ開度と、前記取得された運転条件に対応する第１出力ゲインと、前記取得された運転条件に対応する第２出力ゲインと、前記取得された運転条件に対応する第１入力ゲインと、前記取得された運転条件に対応する第２入力ゲインと、を決定する第１対応値決定部と、
   前記バルブ開度と前記決定された特定バルブ開度と前記決定された第１出力ゲインと前記決定された第２出力ゲインとに基づいて、前記出力ゲインを決定する出力ゲイン決定部と、
   前記バルブ開度と前記決定された特定バルブ開度と前記決定された第１入力ゲインと前記決定された第２入力ゲインとに基づいて、前記入力ゲインを決定する入力ゲイン決定部とを備え、
   前記第１状態は、前記新気流量に対する前記バルブ開度の制御と前記吸気圧に対する前記可変翼開度の制御とが互いに独立に行われた場合の、前記バルブ開度及び前記可変翼開度の定常状態であり、
   前記第２状態は、前記バルブ開度が最小に固定された場合で、且つ前記吸気圧に対する前記可変翼開度の制御が行われた場合の、前記可変翼開度の定常状態であり、
   前記第１関係記憶部は、複数の運転条件と、前記複数の運転条件の夫々に対応する特定バルブ開度と、前記複数の運転条件の夫々に対応する第１出力ゲインと、前記複数の運転条件の夫々に対応する第２出力ゲインと、前記複数の運転条件の夫々に対応する第１入力ゲインと、前記複数の運転条件の夫々に対応する第２入力ゲインと、を記憶し、
   前記出力ゲイン決定部は、前記決定された特定バルブ開度と前記決定された第１出力ゲインと前記決定された第２出力ゲインとを前記第１関係記憶部から取得し、前記決定された第１出力ゲインと前記決定された第２出力ゲインとを、前記バルブ開度と前記決定された特定バルブ開度とに応じて補間することにより、前記出力ゲインを算出し、
   前記入力ゲイン決定部は、前記決定された特定バルブ開度と前記決定された第１入力ゲインと前記決定された第２入力ゲインとを前記第１関係記憶部から取得し、前記決定された第１入力ゲインと前記決定された第２入力ゲインとを、前記バルブ開度と前記決定された特定バルブ開度とに応じて補間することにより、前記入力ゲインを算出する吸気系制御装置。
2. 前記運転条件は、第１運転条件量及び第２運転条件量を含み、
   前記出力ゲイン及び前記入力ゲインは、それぞれ２行２列の行列である、
   請求項１に記載の吸気系制御装置。
3. 前記第１運転条件量は、前記エンジンの回転数であり、
   前記第２運転条件量は、前記エンジンへの燃料の噴射量である、
   請求項２に記載の吸気系制御装置。
4. 前記出力ゲイン決定部は、前記決定された第１出力ゲインと前記決定された第２出力ゲインとを、前記バルブ開度と前記決定された特定バルブ開度との比に応じて線形補間することにより、前記出力ゲインを算出し、
   前記入力ゲイン決定部は、前記決定された第１入力ゲインと前記決定された第２入力ゲインとを、前記バルブ開度と前記決定された特定バルブ開度との比に応じて線形補間することにより、前記入力ゲインを算出する、
   請求項１に記載の吸気系制御装置。
5. 前記定常値決定部は、
   前記運転条件と前記出力定常値と前記入力定常値との第２関係を記憶する第２関係記憶部と、
   前記第１関係に基づいて、前記取得された運転条件に対応する出力定常値と、前記取得された運転条件に対応する入力定常値と、を決定する第２対応値決定部と、
   を備える、
   請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の吸気系制御装置。
6. 前記第１入力算出部は、
   前記出力定常値と前記吸気系出力とに基づいて、吸気系出力の変動である出力変動値を算出する出力変動値算出部と、
   前記決定されたゲインを含む状態空間モデルに基づいて、前記出力変動値と前記吸気系出力と前記取得された運転条件から、吸気系入力の変動である入力変動値を算出する入力変動値算出部と、
   前記入力定常値と前記入力変動値とに基づいて、吸気系入力を算出する第２入力算出部と、
   を備える、
   請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の吸気系制御装置。
7. エンジンの運転条件を取得し、
   前記エンジンの吸気系で、且つ排気再還流部と可変ノズルターボチャージャと新気流量センサと吸気圧センサとを有する前記吸気系で、且つ前記排気再還流部におけるバルブ開度と可変ノズルターボチャージャにおける可変翼開度とを含む吸気系入力が入力される前記吸気系で、且つ前記新気流量センサにより計測された新気流量と前記吸気圧センサにより計測された吸気圧とを含む吸気系出力が出力される前記吸気系に関し、前記取得された運転条件に基づいて、前記取得された運転条件且つ定常状態の吸気系入力である入力定常値と前記取得された運転条件且つ定常状態の吸気系出力である出力定常値とを決定し、
   前記吸気系の制御のための状態空間モデルで、且つ前記バルブ開度の変動と前記可変翼開度の変動とをモデル入力とする前記状態空間モデルで、且つ前記新気流量の変動と前記吸気圧の変動とをモデル出力とする前記状態空間モデルに関し、前記運転条件と前記バルブ開度と前記状態空間モデル内のゲインとの第１関係に基づいて、前記取得された運転条件と前記バルブ開度から前記ゲインを決定し、
   前記決定されたゲインを有する前記状態空間モデルを用いて、前記取得された運転条件と前記入力定常値と前記出力定常値と前記吸気系出力とから、吸気系入力を算出することを備え、
   前記ゲインは、前記モデル出力へ乗算される出力ゲインと前記モデル入力へ乗算される入力ゲインとを含み、
   更に、前記運転条件と、第１状態におけるバルブ開度である特定バルブ開度と、前記第１状態における出力ゲインである第１出力ゲインと、前記第１状態における入力ゲインである第１入力ゲインと、前記第１状態に比べて前記バルブ開度が小さい第２状態における出力ゲインである第２出力ゲインと、前記第２状態における入力ゲインである第２入力ゲインと、の前記第１関係を第１関係記憶部へ記憶させることを備え、
   前記ゲインの決定において、
   前記第１関係に基づいて、前記取得された運転条件に対応する特定バルブ開度と、前記取得された運転条件に対応する第１出力ゲインと、前記取得された運転条件に対応する第２出力ゲインと、前記取得された運転条件に対応する第１入力ゲインと、前記取得された運転条件に対応する第２入力ゲインと、を決定し、
   前記バルブ開度と前記決定された特定バルブ開度と前記決定された第１出力ゲインと前記決定された第２出力ゲインとに基づいて、前記出力ゲインを決定し、
   前記バルブ開度と前記決定された特定バルブ開度と前記決定された第１入力ゲインと前記決定された第２入力ゲインとに基づいて、前記入力ゲインを決定し、
   前記第１状態は、前記新気流量に対する前記バルブ開度の制御と前記吸気圧に対する前記可変翼開度の制御とが互いに独立に行われた場合の、前記バルブ開度及び前記可変翼開度の定常状態であり、
   前記第２状態は、前記バルブ開度が最小に固定された場合で、且つ前記吸気圧に対する前記可変翼開度の制御が行われた場合の、前記可変翼開度の定常状態であり、
   前記第１関係記憶部への記憶において、複数の運転条件と、前記複数の運転条件の夫々に対応する特定バルブ開度と、前記複数の運転条件の夫々に対応する第１出力ゲインと、前記複数の運転条件の夫々に対応する第２出力ゲインと、前記複数の運転条件の夫々に対応する第１入力ゲインと、前記複数の運転条件の夫々に対応する第２入力ゲインと、を記憶し、
   前記出力ゲインの決定において、前記決定された特定バルブ開度と前記決定された第１出力ゲインと前記決定された第２出力ゲインとを前記第１関係記憶部から取得し、前記決定された第１出力ゲインと前記決定された第２出力ゲインとを、前記バルブ開度と前記決定された特定バルブ開度とに応じて補間することにより、前記出力ゲインを算出し、
   前記入力ゲインの決定において、前記決定された特定バルブ開度と前記決定された第１入力ゲインと前記決定された第２入力ゲインとを前記第１関係記憶部から取得し、前記決定された第１入力ゲインと前記決定された第２入力ゲインとを、前記バルブ開度と前記決定された特定バルブ開度とに応じて補間することにより、前記入力ゲインを算出する吸気系制御方法。

Images