JPWO2012020509A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、互いに影響し合う第1制御量Regrと第2制御量Pimとをそれぞれ直接的に制御可能な第1制御対象52および第2制御対象35Dと、第1制御量の目標値を目標第1制御量として設定すると共に第2制御量の目標値を目標第2制御量として設定する手段と、第1制御量を目標第1制御量に制御すると共に第2制御量を目標第2制御量に制御する手段とを具備する内燃機関の制御装置に関する。そして、本発明では、第1制御対象の動作速度である第1動作速度Krie、Krdeと第1制御量に対する第1制御対象の影響度合Kseeとのうちの少なくとも1つと、第2制御対象の動作速度である第2動作速度Kriv、Krdvと第1制御量に対する第2制御対象の影響度合Ksevとのうちの少なくとも1つとを考慮したときに第1制御量が所定の追従性をもって制御されることができる第1制御量の目標値が目標第1制御量TRegrに設定される。

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
特許文献1に、燃焼室内に吸入されるガスの圧力を上昇させる過給機を備えた内燃機関において、過給圧(すなわち、過給機によって上昇さしめられた上記ガスの圧力)を制御する制御装置が開示されている。ここで、特許文献1に記載の過給機は、過給圧を可変に制御することができるベーンを有する。そして、このベーンの動作を制御することによって過給圧が目標過給圧に制御される。
ところで、PID制御によって実際の過給圧をその目標値(以下この目標値を「目標過給圧」という)に制御する場合において、PID制御における微分項が大きく変動すると、ベーンの動作も大きく変動することから、目標過給圧に対する実際の過給圧の追従性が悪化してしまう。そこで、特許文献1に記載の制御装置では、目標過給圧に対する実際の過給圧の追従性が向上するように、PID制御における微分項を目標過給圧と実際の過給圧とに基づいて補正するようにしている。
特開2009−275620号公報 特開2001−355501号公報 特開平11−13511号公報 特開2008−31951号公報
ところで、特許文献3に開示されているように、燃焼室から排気通路に排出された排気ガスを吸気通路に導入することによって同排気ガスを燃焼室に導入する排気再循環装置(以下この装置を「EGR装置」という)を備えた内燃機関が知られている。そして、このEGR装置は、該EGR装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量を可変に制御することができる制御弁(以下この制御弁を「EGR制御弁」という)を有する。
こうしたEGR装置と特許文献1に記載の過給機とを備えた内燃機関では、EGR制御弁の動作を制御することによって吸気通路に導入される排気ガスの量(以下この排気ガスの量を「EGRガス量」という)を制御することができ、且つ、ベーンの動作を制御することによって過給圧を制御することができる。ここで、EGRガス量は少なからず過給圧に影響し、また、過給圧はEGRガス量に影響する。したがって、EGRガス量の目標値(以下この目標値を「目標EGRガス量」という)を設定する場合、EGRガス量に対する過給圧の影響を考慮せずに目標EGRガス量を設定してしまうと、EGRガス量が所望の十分な追従性をもって目標EGRガス量に制御されない可能性がある。もちろん、目標過給圧を設定する場合にも、過給圧に対するEGRガス量の影響を考慮せずに目標過給圧を設定してしまうと、過給圧が所望の十分な追従性をもって目標過給圧に制御されない可能性がある。
すなわち、互いに影響し合うEGRガス量と過給圧とを制御するEGR装置と過給機とを備えた内燃機関において、EGR装置が直接的に制御するEGRガス量の目標値(すなわち、目標EGRガス量)と過給機が直接的に制御する過給圧の目標値(すなわち、目標過給圧)とを設定する場合において、EGRガス量に対する過給圧の影響を考慮せずに目標EGRガス量を設定したり、過給圧に対するEGRガス量の影響を考慮せずに目標過給圧を設定したりしてしまうと、EGRガス量または過給圧が十分な追従性をもって目標EGRガス量または目標過給圧に制御されない可能性がある。
そして、このことは、広くは、互いに影響し合う制御量を制御するそれぞれ異なる制御対象を備えた内燃機関において、各制御対象がそれぞれ直接的に制御する制御量の目標値(以下この目標値を「目標制御量」という)を設定する場合にも当てはまる。
そこで、本発明の目的は、互いに影響し合う制御量を制御するそれぞれ異なる制御対象を備えた内燃機関において、各制御対象が直接的に制御する制御量をそれぞれ対応する目標制御量に十分な追従性をもって制御することにある。
本願の1番目の発明は、互いに影響し合う異なる2つの制御量である第1制御量と第2制御量とをそれぞれ直接的に制御することができる異なる2つの制御対象を第1制御対象および第2制御対象として具備する内燃機関の制御装置であって、第1制御量の目標値を目標第1制御量として設定すると共に第2制御量の目標値を目標第2制御量として設定する目標値設定手段と、第1制御対象の動作状態を制御することによって第1制御量を目標第1制御量に制御すると共に第2制御対象の動作状態を制御することによって第2制御量を目標第2制御量に制御する制御量制御手段とを具備する制御装置に関する。
そして、本発明では、前記制御量制御手段が第1制御対象の動作状態を変更するための指令を該第1制御対象に与えたときの該第1制御対象の動作速度である第1動作速度と第1制御対象の動作状態の変更が第1制御量に与える影響の度合である第1制御量に対する第1制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つと、前記制御量制御手段が第2制御対象の動作状態を変更するための指令を該第2制御対象に与えたときの該第2制御対象の動作速度である第2動作速度と第2制御対象の動作状態の変更が第1制御量に与える影響の度合である第1制御量に対する第2制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つとを考慮したときに第1制御量が所定の追従性をもって制御されることができる第1制御量の目標値が目標第1制御量に設定される。
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、第1制御量を目標第1制御量に制御しようとして第1制御量を変化させるとき、第1制御対象の動作状態が変更せしめられる。そして、第1制御対象の動作状態の変更量として目標とすべき変更量(以下この変更量を「目標変更量」という)は、一般的には、目標第1制御量に対する現在の第1制御量の偏差に応じた量に設定される。ここで、第1制御対象の動作速度が速ければ短時間のうちに第1制御対象の動作状態をその目標変更量だけ変更させることができるので、第1制御量を目標第1制御量に十分な追従性をもって到達させることができる。また、第1制御量に対する第1制御対象の影響度合が大きければ小さい第1制御対象の動作状態の変更量でもって第1制御量を目標第1制御量に到達させることができる。すなわち、第1制御量に対する第1制御対象の影響度合が大きければ、結果的に、短時間のうちに第1制御対象の動作状態を目標変更量だけ変更させることができるので、第1制御量を目標第1制御量に十分な追従性をもって到達させることができる。
一方、第1制御対象の動作速度が遅かったり第1制御量に対する第1制御対象の影響度合が小さかったりすると短時間のうちに第1制御対象の動作状態を目標変更量だけ変更させることができないので、第1制御量を目標第1制御量に十分な追従性をもって到達させることができない。そして、こうした第1制御量の制御が繰り返されると、結果的に、第1制御量が好適な第1制御量から大きく外れた状態が生じてしまう。そして、第1制御量は制御されるべき制御量であることから、第1制御量は、少なからず、内燃機関に求められる特定の性能を発揮させるために制御されるべき制御量であるとも言える。したがって、第1制御量が好適な第1制御量から大きく外れた状態が生じると、内燃機関に上記特定の性能を発揮させることができない。
したがって、第1制御量を目標第1制御量に制御しようとして第1制御量を変化させる場合において、第1制御量が十分な追従性をもって到達することができる目標第1制御量を設定するためには、第1制御対象の動作速度と第1制御量に対する第1制御対象の影響度合との少なくとも1つを考慮することが重要である。
そして、これに加えて、第1制御量と第2制御量とは互いに影響し合う制御量である。したがって、第2制御量を直接的に制御することができる第2制御対象の動作状態も第1制御量に影響する。このため、上で説明した理由と同じ理由から、第1制御量が十分な追従性をもって到達することができる目標第1制御量を設定するためには、第2制御対象の動作速度と第1制御量に対する第2制御対象の影響度合との少なくとも1つを考慮することが重要である。
ここで、本発明では、目標第1制御量に対する第1制御量の追従性に影響を与えるパラメータとして、第1制御対象の動作速度と第1制御量に対する第1制御対象の影響度合との少なくとも1つを考慮するだけでなく、同じく目標第1制御量に対する第1制御量の追従性に影響を与えるパラメータとして、第1制御量を直接的に制御することはできないが第1制御量に影響を与える第2制御対象の動作速度と第1制御量に対する第2制御対象の影響度合との少なくとも1つを考慮して第1制御量が十分な追従性をもって到達することができる目標第1制御量が設定され、この目標第1制御量に第1制御量が制御される。したがって、本発明によれば、第1制御量が目標第1制御量に十分な追従性をもって制御されるという効果が得られる。また、その結果、少なくとも、第1制御量が好適な第1制御量から大きく外れないことから、内燃機関に上記特定の性能を発揮させることができるという効果が得られる。
また、本願の2番目の発明では、上記1番目の発明において、第1制御量が増大するように第1制御対象の動作状態が変更されるときの前記第1動作速度を第1増大動作速度と称し、第1制御量が減少するように第1制御対象の動作状態が変更されるときの前記第1動作速度を第1減少動作速度と称したとき、第1制御量を目標第1制御量に制御するために第1制御量が増大するように第1制御対象の動作状態が変更されるときの前記第1動作速度が目標第1制御量の設定に考慮される場合には該第1動作速度として前記第1増大動作速度が目標第1制御量の設定に考慮される。
一方、本発明では、第1制御量を目標第1制御量に制御するために第1制御量が減少するように第1制御対象の動作状態が変更されるときの前記第1動作速度が目標第1制御量の設定に考慮される場合には該第1動作速度として前記第1減少動作速度が目標第1制御量の設定に考慮される。
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、第1制御量が増大するように第1制御対象の動作状態が変更されるときの第1制御対象の動作速度(すなわち、第1増大動作速度)と第1制御量が減少するように第1制御対象の動作状態が変更されるときの第1制御対象の動作速度(すなわち、第1減少動作速度)とが互いに異なる場合がある。ここで、本発明では、第1制御量が増大するように第1制御対象の動作状態が変更されるときの第1制御対象の動作速度が目標第1制御量の設定に考慮される場合には第1増大動作速度を考慮して目標第1制御量が設定されるし、第1制御量が減少するように第1制御対象の動作状態が変更されるときの第1制御対象の動作速度が目標第1制御量の設定に考慮される場合には第1減少動作速度を考慮して目標第1制御量が設定される。このため、より確実に、第1制御量が目標第1制御量に十分な追従性をもって制御されるという効果が得られる。
また、本願の3番目の発明では、上記1または2番目の発明において、第2制御量が増大するように第2制御対象の動作状態が変更されるときの前記第2動作速度を第2増大動作速度と称し、第2制御量が減少するように第2制御対象の動作状態が変更されるときの前記第2動作速度を第2減少動作速度と称したとき、第2制御量を目標第2制御量に制御するために第2制御量が増大するように第2制御対象の動作状態が変更されるときの前記第2動作速度が目標第1制御量の設定に考慮される場合には該第2動作速度として前記第2増大動作速度が目標第1制御量の設定に考慮される。
一方、本発明では、第2制御量を目標第2制御量に制御するために第2制御量が減少するように第2制御対象の動作状態が変更されるときの前記第2動作速度が目標第1制御量の設定に考慮される場合には該第2動作速度として前記第2減少動作速度が目標第1制御量の設定に考慮される。
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、第2制御量が増大するように第2制御対象の動作状態が変更されるときの第2制御対象の動作速度(すなわち、第2増大動作速度)と第2制御量が減少するように第2制御対象の動作状態が変更されるときの第2制御対象の動作速度(すなわち、第2減少動作速度)とが互いに異なる場合がある。ここで、本発明では、第2制御量が増大するように第2制御対象の動作状態が変更されるときの第2制御対象の動作速度が目標第1制御量の設定に考慮される場合には第2増大動作速度を考慮して目標第1制御量が設定されるし、第2制御量が減少するように第2制御対象の動作状態が変更されるときの第2制御対象の動作速度が目標第1制御量の設定に考慮される場合には第2減少動作速度を考慮して目標第1制御量が設定される。このため、より確実に、第1制御量が目標第1制御量に十分な追従性をもって制御されるという効果が得られる。
また、本願の4番目の発明では、上記1〜3番目の発明のいずれか1つにおいて、内燃機関の運転状態が定常運転状態にあるときに該内燃機関の運転状態に応じた第1制御量の目標値が目標第1定常制御量として設定される。
そして、本発明では、現在の内燃機関の運転状態が定常運転状態であると仮定したときに現在の内燃機関の運転状態に応じて設定される目標第1定常制御量に現在の第1制御量を制御したときに現在の第1制御量が前記所定の追従性をもって目標第1定常制御量に制御される可能性を表す指標が前記第1動作速度と前記第1制御量に対する第1制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つと、前記第2動作速度と前記第1制御量に対する第2制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つとに基づいて第1追従指標として算出され、該第1追従指標に応じて目標第1制御量が設定されることによって、前記第1動作速度と前記第1制御量に対する第1制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つと、前記第2動作速度と前記第1制御量に対する第2制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つとが目標第1制御量の設定に考慮される。
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、内燃機関の運転状態が或る状態から別の異なる状態に移行したとき、第1制御量を変化させる必要が生じる。このとき、最終的に到達させるべき第1制御量の目標値は、内燃機関の運転状態が上記別の異なる状態において定常運転状態になったときの第1制御量の目標値、すなわち、目標第1定常制御量である。ここで、本発明では、内燃機関の運転状態が定常運転状態に移行するまでの間の目標第1制御量の設定に目標第1定常制御量に対する現在の第1制御量の偏差という形で目標第1定常制御量が考慮される。このため、本発明によれば、内燃機関の運転状態が定常運転状態に移行したときに第1制御量が目標第1定常制御量に迅速に制御されるという効果が得られる。
また、本願の5番目の発明では、上記4番目の発明において、現在の内燃機関の運転状態が定常運転状態であると仮定したときに現在の内燃機関の運転状態に応じて設定される目標第1定常制御量に対する現在の第1制御量の偏差が第1制御量偏差として算出される。そして、この第1制御量偏差を前記第1追従指標に応じて補正した値が第1制御量補正偏差として算出される。そして、この第1制御量補正偏差を現在の第1制御量に加算した値が目標第1制御量に設定されることによって、前記第1動作速度と前記第1制御量に対する第1制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つと、前記第2動作速度と前記第1制御量に対する第2制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つとが目標第1制御量の設定に考慮される。
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、4番目の発明に関連して説明したように、内燃機関の運転状態が或る状態から別の状態に移行したとき、最終的に到達させるべき第1制御量の目標値は、目標第1定常制御量である。そして、本発明では、内燃機関の運転状態が定常運転状態に移行するまでの間の目標第1制御量の設定に目標第1定常制御量に対する現在の第1制御量の偏差という形で目標第1定常制御量が現在の第1制御量に直接反映される。このため、本発明によれば、内燃機関の運転状態が定常運転状態に移行したときに第1制御量が目標第1定常制御量に迅速に制御されるという効果が得られる。
また、本願の6番目の発明では、上記5番目の発明において、前記第1制御量偏差が予め定められた値よりも小さいときには該第1制御量偏差を現在の第1制御量に加算した値が目標第1制御量に設定される。
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、第1制御量偏差が予め定められた値よりも小さい場合、少なくとも、第1制御量を目標第1定常制御量に到達させるために第1制御対象(または、第2制御対象)の動作状態の変更は少なくてよい。したがって、この場合、目標第1定常制御量を目標第1制御量に設定したとしても、第1制御量を目標第1制御量に十分な追従性をもって到達させることができる。本発明では、第1制御量偏差が予め定められた値よりも小さいときには第1制御量偏差を現在の第1制御量に加算した値、すなわち、目標第1定常制御量が目標第1制御量に設定される。したがって、本発明によれば、内燃機関の運転状態が定常運転状態に移行したときに、より迅速に、第1制御量が目標第1定常制御量に制御されるという効果が得られる。
また、本願の7番目の発明では、上記1〜6番目の発明のいずれか1つにおいて、前記第1動作速度と第1制御対象の動作状態の変更が第2制御量に与える影響の度合である第2制御量に対する第1制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つと、前記第2動作速度と第2制御対象の動作状態の変更が第2制御量に与える影響の度合である第2制御量に対する第2制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つとを考慮したときに第2制御量が所定の追従性をもって制御されることができる第2制御量の目標値が目標第2制御量に設定される。
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、1番目の発明に関連して説明した理由と同様の理由から、第2制御量を目標第2制御量に制御しようとして第2制御量を変化させる場合において、第2制御量が十分な追従性をもって到達することができる目標第2制御量を設定するためには、第2制御対象の動作速度と第2制御量に対する第2制御対象の影響度合との少なくとも1つを考慮することが重要である。
そして、これに加えて、1番目の発明に関連して説明した理由と同様の理由から、第2制御量を十分な追従性をもって到達することができる目標第2制御量を設定するためには、第1制御対象の動作速度と第2制御量に対する第1制御対象の影響度合との少なくとも1つを考慮することが重要である。
ここで、本発明では、目標第2制御量に対する第2制御量の追従性に影響を与えるパラメータとして、第2制御対象の動作速度と第2制御量に対する第2制御対象の影響度合との少なくとも1つを考慮するだけでなく、同じく目標第2制御量に対する第2制御量の追従性に影響を与えるパラメータとして、第1制御対象の動作速度と第2制御量に対する第1制御対象の影響度合との少なくとも1つを考慮して第2制御量が十分な追従性をもって到達することができる目標第2制御量が設定され、この目標第2制御量に第2制御量が制御される。したがって、本発明によれば、1番目の発明から得られる効果に加えて、第2制御量も目標第2制御量に十分な追従性をもって制御されるという効果が得られる。また、その結果、少なくとも、第2制御量が好適な第2制御量から大きく外れないことから、内燃機関に第2制御量が寄与する特定の性能を発揮することができるという効果が得られる。
また、本願の8番目の発明では、上記7番目の発明において、第2制御量が増大するように第2制御対象の動作状態が変更されるときの前記第2動作速度を第2増大動作速度と称し、第2制御量が減少するように第2制御対象の動作状態が変更されるときの前記第2動作速度を第2減少動作速度と称したとき、第2制御量を目標第2制御量に制御するために第2制御量が増大するように第2制御対象の動作状態が変更されるときに前記第2動作速度が目標第2制御量の設定に考慮される場合には該第2動作速度として前記第2増大動作速度が目標第2制御量の設定に考慮される。
一方、本発明では、第2制御量を目標第2制御量に制御するために第2制御量が減少するように第2制御対象の動作状態が変更されるときに前記第2動作速度が目標第2制御量の設定に考慮される場合には該第2動作速度として前記第2減少動作速度が目標第2制御量の設定に考慮される。
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、3番目の発明に関連して説明したように、第2増大動作速度と第2減少動作速度とが互いに異なる場合がある。ここで、本発明では、第2制御量が増大するように第2制御対象の動作状態が変更されるときの第2制御対象の動作速度が目標第2制御量の設定に考慮される場合には第2増大動作速度を考慮して目標第2制御量が設定されるし、第2制御量が減少するように第2制御対象の動作状態が変更されるときの第2制御対象の動作速度が目標第2制御量の設定に考慮される場合には第2減少動作速度を考慮して目標第2制御量が設定される。このため、より確実に、第2制御量が目標第2制御量に十分な追従性をもって制御されるという効果が得られる。
また、本願の9番目の発明では、上記7または8番目の発明において、第1制御量が増大するように第1制御対象の動作状態が変更されるときの前記第1動作速度を第1増大動作速度と称し、第1制御量が減少するように第1制御対象の動作状態が変更されるときの前記第1動作速度を第1減少動作速度と称したとき、第1制御量を目標第1制御量に制御するために第1制御量が増大するように第1制御対象の動作状態が変更されるときの前記第1動作速度が目標第2制御量の設定に考慮される場合には該第1動作速度として前記第1増大動作速度が目標第2制御量の設定に考慮される。
一方、本発明では、第1制御量を目標第1制御量に制御するために第1制御量が減少するように第1制御対象の動作状態が変更されるときの前記第1動作速度が目標第2制御量の設定に考慮される場合には該第1動作速度として前記第1減少動作速度が目標第2制御量の設定に考慮される。
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、2番目の発明に関連して説明したように、第1増大動作速度と第1減少動作速度とが互いに異なる場合がある。ここで、本発明では、第1制御量が増大するように第1制御対象の動作状態が変更されるときの第1制御対象の動作速度が目標第2制御量の設定に考慮される場合には第1増大動作速度を考慮して目標第2制御量が設定されるし、第1制御量が減少するように第1制御対象の動作状態が変更されるときの第1制御対象の動作速度が目標第2制御量の設定に考慮される場合には第1減少動作速度を考慮して目標第2制御量が設定される。このため、より確実に、第2制御量が目標第2制御量に十分な追従性をもって制御されるという効果が得られる。
また、本願の10番目の発明では、上記7〜9番目の発明のいずれか1つにおいて、内燃機関の運転状態が定常運転状態にあるときに該内燃機関の運転状態に応じた第2制御量の目標値が目標第2定常制御量として設定される。
そして、本発明では、現在の内燃機関の運転状態が定常運転状態であると仮定したときに現在の内燃機関の運転状態に応じて設定される目標第2定常制御量に現在の第2制御量を制御したときに現在の第2制御量が前記所定の追従性をもって目標第2定常制御量に制御される可能性を表す指標が前記第1動作速度と前記第2制御量に対する第1制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つと、前記第2動作速度と前記第2制御量に対する第2制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つとに基づいて第2追従指標として算出され、該第2追従指標に応じて目標第2制御量が設定されることによって、前記第1動作速度と前記第2制御量に対する第1制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つと、前記第2動作速度と前記第2制御量に対する第2制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つとが目標第2制御量の設定に考慮される。
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、内燃機関の運転状態が或る状態から別の異なる状態に移行したとき、第2制御量を変化させる必要が生じる。このとき、最終的に到達させるべき第2制御量の目標値は、内燃機関の運転状態が上記別の異なる状態において定常運転状態になったときの第2制御量の目標値、すなわち、目標第2定常制御量である。ここで、本発明では、内燃機関の運転状態が定常運転状態に移行するまでの間の目標第2制御量の設定に目標第2定常制御量に対する現在の第2制御量の偏差という形で目標第2定常制御量が考慮される。このため、本発明によれば、内燃機関の運転状態が定常運転状態に移行したときに第2制御量が目標第2定常制御量に迅速に制御されるという効果が得られる。
また、11番目の発明では、上記10番目の発明において、現在の内燃機関の運転状態が定常運転状態であると仮定したときに現在の内燃機関の運転状態に応じて設定される目標第2定常制御量に対する現在の第2制御量の偏差が第2制御量偏差として算出される。そして、この第2制御量偏差を前記第2追従指標に応じて補正した値が第2制御量補正偏差として算出される。そして、この第2制御量補正偏差を現在の第2制御量に加算した値が目標第2制御量に設定されることによって、前記第1動作速度と前記第2制御量に対する第1制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つと、前記第2動作速度と前記第2制御量に対する第2制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つとが目標第2制御量の設定に考慮される。
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、10番目の発明に関連して説明したように、内燃機関の運転状態が或る状態から別の状態に移行したとき、最終的に到達させるべき第2制御量の目標値は、目標第2定常制御量である。そして、本発明では、内燃機関の運転状態が定常運転状態に移行するまでの間の目標第2制御量の設定に目標第2定常制御量に対する現在の第2制御量の偏差という形で目標第2定常制御量が現在の第2制御量に直接反映される。このため、本発明によれば、内燃機関の運転状態が定常運転状態に移行したときに第2制御量が目標第2定常制御量に迅速に制御されるという効果が得られる。
また、本願の12番目の発明では、上記11番目の発明において、前記第2制御量偏差が予め定められた値よりも小さいときには該第2制御量偏差を現在の第2制御量に加算した値が目標第2制御量に設定される。
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、第2制御量偏差が予め定められた値よりも小さい場合、少なくとも、第2制御量を目標第2定常制御量に到達させるために第2制御対象(または、第1制御対象)の動作状態の変更は少なくてよい。したがって、この場合、目標第2定常制御量を目標第2制御量に設定したとしても、第2制御量を目標第2制御量に十分な追従性をもって到達させることができる。本発明では、第2制御量偏差が予め定められた値よりも小さいときには第2制御量偏差を現在の第2制御量に加算した値、すなわち、目標第2定常制御量が目標第1制御量に設定される。したがって、本発明によれば、内燃機関の運転状態が定常運転状態に移行したときに、より迅速に、第2制御量が目標第2定常制御量に制御されるという効果が得られる。
本発明の制御装置が適用された内燃機関の全体図である。 図1に示されている内燃機関の過給機の排気タービンの内部を示した図である。 (A)は機関回転数Nと機関負荷Lとに基づいて目標定常過給圧TPimsを取得するために用いられるマップを示した図であり、(B)は機関回転数Nと機関負荷Lとに基づいて目標定常酸素濃度TO2sを取得するために用いられるマップを示した図である。 (A)はEGR率制御困難度Deに基づいてEGR率加算係数Keを取得するために用いられるマップを示した図であり、(B)は過給圧制御困難度Dpに基づいて過給圧加算係数Kpを取得するために用いられるマップを示した図である。 機関回転数Nと機関負荷Lとに基づいて目標定常EGR率TRegrsを取得するために用いられるマップを示した図である。 本発明の実施形態に従った目標EGR率および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。 (A)はEGR制御弁開度とEGR率の変化量との関係を示した図であり、(B)はベーン開度とEGR率の変化量との関係を示した図であり、(C)はスロットル弁開度とEGR率の変化量との関係を示した図である。 (A)はベーン開度と過給圧の変化量との関係を示した図であり、(B)はEGR制御弁開度と過給圧の変化量との関係を示した図であり、(C)はスロットル弁開度と過給圧の変化量との関係を示した図である。 本発明の実施形態に従って制御困難度を算出するルーチンの一例の一部を示した図である。 本発明の実施形態に従って制御困難度を算出するルーチンの一例の一部を示した図である。 本発明の実施形態に従って制御困難度を算出するルーチンの一例の一部を示した図である。 本発明の実施形態に従って制御困難度を算出するルーチンの一例の一部を示した図である。 EGR率偏差と過給圧偏差とによって分割された機関運転状態の領域を示した図である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の制御装置が適用された内燃機関10を示している。内燃機関10は、内燃機関の本体(以下「機関本体」という)20と、該機関本体の4つの燃焼室にそれぞれ対応して配置された燃料噴射弁21と、該燃料噴射弁21に燃料供給管23を介して燃料を供給する燃料ポンプ22とを具備する。また、内燃機関10は、外部から燃焼室に空気を供給する吸気系30と、燃焼室から排出される排気ガスを外部に排出する排気系40とを具備する。また、内燃機関10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。
吸気系30は、吸気枝管31と吸気管32とを有する。なお、以下の説明において、吸気系30を「吸気通路」と称することもある。吸気枝管31の一方の端部(すなわち、枝部)は、各燃焼室に対応して機関本体20内に形成された吸気ポート(図示せず)に接続されている。一方、吸気枝管31の他方の端部は、吸気管32に接続されている。吸気管32内には、該吸気管内を流れる空気の量を制御するスロットル弁33が配置されている。さらに、吸気管32には、該吸気管内を流れる空気を冷却するインタークーラ34が配置されている。さらに、吸気管32の外部を臨む端部には、エアクリーナ36が配置されている。
なお、スロットル弁33は、その動作状態(具体的には、その開度であって、以下この開度を「スロットル弁開度」という)が制御されることによって燃焼室に吸入されるガスの量を可変に制御することができる。
一方、排気系40は、排気枝管41と排気管42とを有する。なお、以下の説明において、排気系40を「排気通路」と称することもある。排気枝管41の一方の端部(すなわち、枝部)は、各燃焼室に対応して機関本体20内に形成された排気ポート(図示せず)に接続されている。一方、排気枝管41の他方の端部は、排気管42に接続されている。排気管42には、排気ガス中の特定成分を浄化する排気浄化触媒43aを内蔵した触媒コンバータ43が配置されている。
また、内燃機関10は、過給機35を具備する。過給機35は、インタークーラ34よりも上流の吸気管32内に配置されるコンプレッサ35Aと、触媒コンバータ43よりも上流の排気管42内に配置される排気タービン35Bとを有する。排気タービン35Bは、図2に示されているように、排気タービン本体35Cと翼状の複数のベーン35Dとを有する。
排気タービン35B(厳密には、排気タービン本体35C)は、シャフト(図示せず)を介してコンプレッサ35Aに接続されている。排気タービン本体35Cが排気ガスによって回転せしめられると、その回転がシャフトを介してコンプレッサ35Aに伝達され、これによって、コンプレッサ35Aが回転せしめられる。このコンプレッサ35Aの回転によってコンプレッサよりも下流の吸気管32内のガスが圧縮せしめられ、その結果、同ガスの圧力(以下この圧力を「過給圧」という)が上昇せしめられる。
一方、ベーン35Dは、排気タービン本体35C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35D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35D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35Cの回転中心軸線R1とベーン35D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35D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35D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35D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35D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35C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35C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35Cの回転速度が速くなり、その結果、コンプレッサ35Aの回転速度も速くなり、したがって、吸気管32内を流れるガスがコンプレッサ35A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35D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35Aによって吸気管32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)。
したがって、過給機35は、ベーン35Dの動作状態(具体的には、ベーン開度)を制御することによって過給圧を可変に制御することができる。
また、内燃機関10は、排気再循環装置(以下これを「EGR装置」という)50を具備する。EGR装置50は、排気再循環管(以下これを「EGR通路」という)51を有する。EGR通路51の一端は、排気枝管41に接続されている。すなわち、EGR通路51の一端は、排気タービン35Bよりも上流の排気通路40の部分に接続されている。一方、EGR通路51の他端は、吸気枝管31に接続されている。すなわち、EGR通路51の他端は、コンプレッサ35Aよりも下流の吸気通路の部分に接続されている。また、EGR通路51には、該EGR通路内を流れる排気ガスの流量を制御する排気再循環制御弁(以下この排気再循環制御弁を「EGR制御弁」という)52が配置されている。内燃機関10では、EGR制御弁52の開度(以下この開度を「EGR制御弁開度」という)が大きいほど、EGR通路51内を流れる排気ガスの流量が多くなる。さらに、EGR通路51には、該EGR通路内を流れる排気ガスを冷却する排気再循環クーラ53が配置されている。
なお、EGR装置50は、EGR制御弁52の動作状態(具体的には、EGR制御弁52の開度であって、以下この開度を「EGR制御弁開度」という)を制御することによってEGR通路51を介して吸気通路30に導入される排気ガス(以下この排気ガスを「EGRガス」という)の量を可変に制御することができる。
また、エアクリーナ36よりも下流であってコンプレッサ35Aよりも上流の吸気管32には、該吸気管内を流れる空気の流量を検出するエアフローメータ71が取り付けられている。また、吸気枝管31には、該吸気枝管内のガスの圧力(すなわち、過給圧)を検出する圧力センサ(以下「過給圧センサ」という)72が取り付けられている。また、機関本体20には、クランクシャフトの回転位相を検出するクランクポジションセンサ74が取り付けられている。
また、内燃機関10は、電子制御装置60を具備する。電子制御装置60は、マイクロプロセッサ(CPU)61と、リードオンリメモリ(ROM)62と、ランダムアクセスメモリ(RAM)63と、バックアップRAM(Back up RAM)64と、インターフェース65とを有する。インターフェース65には、燃料噴射弁21、燃料ポンプ22、スロットル弁33、ベーン35D、および、EGR制御弁52が接続されており、これらの動作を制御する制御信号がインターフェース65を介して電子制御装置60から与えられる。また、インターフェース65には、エアフローメータ71、過給圧センサ72、クランクポジションセンサ74、および、アクセルペダルAPの開度(すなわち、アクセルペダルAPの踏込量であって、以下これを「アクセルペダル開度」という)を検出するアクセルペダル開度センサ75も接続されており、エアフローメータ71によって検出された流量に対応する信号、過給圧センサ72によって検出された圧力に対応する信号、クランクポジションセンサ74によって検出されたクランクシャフトの回転位相に対応する信号、および、アクセルペダル開度センサ75によって検出されたアクセルペダルAPの踏込量に対応する信号がインターフェース65に入力される。
なお、過給圧センサ72によって検出された圧力に対応する信号に基づいて過給圧が電子制御装置60によって算出され、クランクポジションセンサ74によって検出されたクランクシャフトの回転位相に対応する信号に基づいて機関回転数(すなわち、内燃機関10の回転数)が電子制御装置60によって算出され、アクセルペダル開度センサ75によって検出されたアクセルペダルAPの踏込量に対応する信号に基づいてアクセルペダル開度が電子制御装置60によって算出される。
ところで、燃焼室に吸入されるガスの量に対する同ガス中に含まれるEGRガスの量の比を「EGR率」と称したとき、本実施形態では、後述するように設定されるEGR率の目標値(以下この目標値を「目標EGR率」という)に実際のEGR率(以下このEGR率を「実EGR率」ともいう)が制御される。また、本実施形態では、後述するように設定される過給圧の目標値(以下この目標値を「目標過給圧」という)に実際の過給圧(以下この過給圧を「実過給圧」ともいう)が制御される。
次に、本実施形態に従った目標EGR率および目標過給圧の設定について説明する。なお、以下の説明において、「機関運転状態」は「内燃機関10の運転状態」であり、「機関負荷」は「内燃機関10の負荷」であり、「機関回転数」は「内燃機関10の回転数」であり、「機関運転中」は「内燃機関10の運転中」である。
上述したように、EGR装置50は、EGR制御弁開度を制御することによってEGRガスの量を可変に制御することができる。すなわち、EGR装置50は、EGR制御弁開度を制御することによって実EGR率を可変に制御することができる。ここで、EGR装置50によってEGRガス量が増大せしめられると、その分だけ、過給機35の排気タービン35Bを通過する排気ガスの量が減少する。別の云い方をすれば、EGR装置50によってEGRガス量が増大せしめられると、その分だけ、排気圧が低下する。このため、吸気管32内を流れるガスに対する過給機35の圧縮効果が低下し、その結果、過給圧が低下する。一方、EGR装置50によってEGRガス量が減少せしめられると、その分だけ、排気タービン35Bを通過する排気ガスの量が増大する。別の云い方をすれば、EGR装置50によってEGRガス量が減少せしめられると、その分だけ、排気圧が上昇する。このため、吸気管32内を流れるガスに対する過給機35の圧縮効果が上昇し、その結果、過給圧が上昇する。すなわち、EGR装置50によるEGRガス量の制御(結果的には、EGR装置50によるEGR率の制御)が過給圧に影響する。
したがって、過給機35によって過給圧を制御する場合において過給圧を所望通りに制御するためには、過給圧に対する過給機35による同過給圧の制御の影響を考慮するだけでなく、過給圧に対するEGR装置50によるEGR率の制御の影響を考慮する必要がある。
また、上述したように、過給機35は、ベーン開度を制御することによって過給圧を可変に制御することができる。ここで、過給機35によって過給圧を上昇させるために排気圧を上昇させると、過給圧と排気圧との差圧が大きくなり、その結果、EGRガス量が増大する。一方、過給機35によって過給圧を低下させるために排気圧を低下させると、過給圧と排気圧との差圧が小さくなり、その結果、EGRガス量が減少する。すなわち、過給機35による過給圧の制御がEGRガス量(結果的には、EGR率)に影響する。
したがって、EGR装置50によってEGR率を制御する場合においてEGR率を所望通りに制御するためには、EGR率に対するEGR装置50による同EGR率の制御の影響を考慮するだけなく、EGR率に対する過給機35による過給圧の制御の影響を考慮する必要がある。
なお、以上から、EGR率と過給圧とは互いに影響し合うものであると言える。
また、スロットル弁33は、その開度が制御されることによって燃焼室に吸入されるガス(以下このガスを「吸入ガス」という)の量を可変に制御することができる。ここで、スロットル弁開度の制御によって吸入ガス量を増大させるためには、スロットル弁開度が増大せしめられる。ここで、スロットル弁開度が増大せしめられると、その分だけ、スロットル弁33をガスが通過しやすくなり、その結果、過給圧が上昇する。そして、過給圧が上昇すると、その分だけ、過給圧と排気圧との差圧が小さくなり、その結果、EGRガス量が減少する。すなわち、スロットル弁開度が増大せしめられると、過給圧が上昇すると共にEGRガス量が減少する。一方、スロットル弁開度の制御によって吸入ガス量を減少させるためには、スロットル弁開度が減少せしめられる。ここで、スロットル弁開度が減少せしめられると、その分だけ、スロットル弁33をガスが通過しづらくなり、その結果、過給圧が低下する。そして、過給圧が低下すると、その分だけ、過給圧と排気圧との差圧が大きくなり、その結果、EGRガス量が増大する。すなわち、スロットル弁開度が減少せしめられると、過給圧が低下すると共にEGRガス量が増大する。すなわち、スロットル弁33による吸入ガス量の制御がEGRガス量(結果的には、EGR率)と過給圧とに影響する。
したがって、EGR装置50によってEGR率を制御する場合においてEGR率を所望通りに制御するためには、EGR率に対するEGR装置50による同EGR率の制御の影響を考慮するだけでなく、EGR率に対するスロットル弁33による吸入ガス量の制御の影響を考慮する必要があるし、過給機35によって過給圧を制御する場合において過給圧を所望通りに制御するためには、過給圧に対する過給機35による同過給圧の制御の影響を考慮するだけでなく、過給圧に対するスロットル弁33による吸入ガス量の制御の影響を考慮する必要がある。
なお、以上から、EGR率と過給圧と吸入ガス量とは互いに影響し合うものであると言える。
以上をまとめると、EGR装置50によってEGR率を制御する場合においてEGR率を所望通りに制御するためには、EGR率に対するEGR装置50による同EGR率の制御の影響を考慮するだけでなく、EGR率に対する過給機35による過給圧の制御の影響と、EGR率に対するスロットル弁33による吸入ガス量の制御の影響を考慮する必要がある。また、過給機35によって過給圧を制御する場合において過給圧を所望通りに制御するためには、過給圧に対する過給機35による同過給圧の制御の影響を考慮するだけでなく、過給圧に対するEGR装置50によるEGR率の制御の影響と、過給圧に対するスロットル弁33による吸入ガス量の制御の影響を考慮する必要がある。
そこで、本実施形態では、EGR率に対するEGR装置50による同EGR率の制御の影響と、EGR率に対する過給機35による過給圧の制御の影響と、EGR率に対するスロットル弁33による吸入ガス量の制御の影響とに基づいて目標EGR率を算出し、斯くして算出される目標EGR率に従って実EGR率が同目標EGR率に制御されるようにEGR制御弁開度を制御することによって、EGR率に対するEGR装置50による同EGR率の制御の影響と、EGR率に対する過給機35による過給圧の制御の影響と、EGR率に対するスロットル弁33による吸入ガス量の制御の影響とを考慮した形でEGR率を制御する。
より具体的には、単位時間当たりの機関回転数の変化量が略零であって且つ単位時間当たりの機関負荷の変化量が略零である機関運転状態を定常運転状態と称したとき、機関運転状態が定常運転状態にあるときに目標とすべき過給圧が実験等によって予め求められ、これら過給圧が図3(A)に示されているように機関回転数Nと機関負荷Lとの関数のマップの形で目標定常過給圧TPimsとして電子制御装置60に記憶されている。そして、機関運転中、機関回転数Nと機関負荷Lとに基づいて上記マップ(以下このマップを「目標定常過給圧マップ」という)から目標定常過給圧TPimsが取得される。
また、機関運転状態が定常運転状態にあるときに目標とすべき吸入ガス中の酸素濃度が実験等によって予め求められ、これら酸素濃度が図3(B)に示されているように機関回転数Nと機関負荷Lとの関数のマップの形で目標定常酸素濃度TO2sとして電子制御装置60に記憶されている。そして、機関運転中、機関回転数Nと機関負荷Lとに基づいて上記マップ(以下このマップを「目標定常酸素濃度マップ」という)から目標定常酸素濃度TO2sが取得される。
そして、実過給圧が目標定常過給圧TPimsに制御されているとしたときに吸気ガス中の実際の酸素濃度(以下この酸素濃度を「実酸素濃度」ともいう)を目標定常酸素濃度TO2sにすることができるEGR率が目標定常EGR率として算出される。別の云い方をすれば、目標定常過給圧TPimsと目標定常酸素濃度TO2sとに基づいて目標定常EGR率が算出される。
一方、現在の実EGR率を上述したように算出される目標定常EGR率に制御しようとしたときに実EGR率を目標定常EGR率に所望通りに制御することができない可能性を表す指標としてEGR率制御困難度がEGR率に対するEGR装置50による同EGR率の制御の影響と、EGR率に対する過給機35による過給圧の制御の影響と、EGR率に対するスロットル弁33による吸入ガス量の制御の影響とに基づいて算出される。
一方、EGR率制御困難度と現在のEGR率とを考慮したときに現在のEGR率を所定の追従性をもって(別の云い方をすれば、所定の時間内に)到達させることができるEGR率を算出するために現在の実EGR率に加算すべき値が実験等によって予め求められ、これら値が図4(A)に示されているようにEGR率制御困難度Deの関数のマップの形でEGR率加算係数Keとして電子制御装置60に記憶されている。そして、上述したように算出されるEGR率制御困難度Deに基づいて上記マップ(以下このマップを「EGR率加算係数マップ」という)からEGR率加算係数Keが取得される。そして、斯くして取得されたEGR率加算係数Keを現在の実EGR率に加算した値が目標EGR率に設定される。
本実施形態では、斯くして設定された目標EGR率に実EGR率が制御されるようにEGR制御弁開度が制御される。これによれば、実EGR率が所望通りに制御されるEGR率の目標値が最終的な目標EGR率に設定されることになるので、実EGR率が所望通りに目標EGR率に制御されることになる。
なお、本実施形態のEGR率加算係数マップでは、EGR制御困難度Deが正の値であるときには、EGR率加算係数Keが正の値をとると共にEGR制御困難度Deの絶対値が大きくなるほどEGR率加算係数Keの絶対値が小さくなる。また、EGR制御困難度Deが正の値であって且つその絶対値が予め定められた正の最大値DeMaxPよりも大きいときにはEGR率加算係数Keが零となる。また、EGR制御困難度Deが負の値であるときには、EGR率加算係数Keが負の値をとると共にEGR制御困難度Deの絶対値が大きくなるほどEGR率加算係数Keの絶対値が小さくなる。また、EGR制御困難度Deが負の値であって且つその絶対値が予め定められた負の最大値DeMaxNよりも大きいときにはEGR率加算係数Keが零となる。
また、本実施形態のEGR率加算係数マップでは、上述したように取得される目標定常EGR率に対する現在の実EGR率の偏差が正の値をとるときにEGR制御困難度Deが零である場合、EGR率加算係数Keは上記正の値の偏差と同じ値をとる。一方、上述したように取得される目標定常EGR率に対する現在の実EGR率の偏差が負の値をとるときにEGR制御困難度Deが零である場合、EGR率加算係数Keは上記負の値の偏差と同じ値をとる。
また、本実施形態では、過給圧に対する過給機35による同過給圧の制御の影響と、過給圧に対するEGR装置50によるEGR率の制御の影響と、過給圧に対するスロットル弁33による吸入ガス量の制御の影響とに基づいて目標過給圧を算出し、斯くして算出される目標過給圧に従って実過給圧が同目標過給圧に制御されるようにベーン開度を制御することによって、過給圧に対する過給機35による同過給圧の制御の影響と、過給圧に対するEGR装置50によるEGR率の制御の影響と、過給圧に対するスロットル弁33による吸入ガス量の制御の影響とを考慮した形で過給圧を制御する。
より具体的には、本実施形態では、機関運転中、機関回転数Nと機関負荷Lとに基づいて目標定常過給圧マップから目標定常過給圧TPimsが取得される。
一方、現在の実過給圧を上述したように取得される目標定常過給圧TPimsに制御しようとしたときに実過給圧を目標定常過給圧TPimsに所望通りに制御することができない可能性を表す指標として過給圧制御困難度が過給圧に対する過給機35による同過給圧の制御の影響と、過給圧に対するEGR装置50によるEGR率の制御の影響と、過給圧に対するスロットル弁33による吸入ガス量の制御の影響とに基づいて算出される。
一方、過給圧制御困難度と現在の過給圧とを考慮したときに現在の過給圧を所定の追従性をもって(別の云い方をすれば、所定の時間内に)到達させることができる過給圧を算出するために現在の実過給圧に加算すべき値が実験等によって予め求められ、これら値が図4(B)に示されているように過給圧制御困難度Dpの関数のマップの形で過給圧加算係数Kpとして電子制御装置60に記憶されている。そして、上述したように算出される過給圧制御困難度Dpに基づいて上記マップ(以下このマップを「過給圧加算係数マップ」という)から過給圧加算係数Kpが取得される。そして、斯くして取得された過給圧加算係数Kpを現在の実過給圧に加算した値が目標過給圧に設定される。
本実施形態では、斯くして設定された目標過給圧に実過給圧が制御されるようにベーン開度が制御される。これによれば、実過給圧が所望通りに制御される過給圧の目標値が最終的な目標過給圧に設定されることになるので、実過給圧が所望通りに目標過給圧に制御されることになる。
なお、本実施形態の過給圧加算係数マップでは、過給圧制御困難度Dpが正の値であるときには、過給圧加算係数Kpが正の値をとると共に過給圧制御困難度Dpの絶対値が大きくなるほど過給圧加算係数Kpの絶対値が小さくなる。また、過給圧制御困難度Dpが正の値であって且つその絶対値が予め定められた正の最大値DpMaxPよりも大きいときには過給圧加算係数Kpが零となる。また、過給圧制御困難度Dpが負の値であるときには、過給圧加算係数Kpが負の値をとると共に過給圧制御困難度Dpの絶対値が大きくなるほど過給圧加算係数Kpの絶対値が小さくなる。また、過給圧制御困難度Dpが負の値であって且つその絶対値が予め定められた負の最大値DpMaxNよりも大きいときには過給圧加算係数Kpが零となる。
また、本実施形態の過給圧加算係数マップでは、上述したように取得される目標定常過給圧に対する現在の実過給圧の偏差が正の値をとるときに過給圧制御困難度Dpが零である場合、過給圧加算係数Kpは上記正の値の偏差と同じ値をとる。一方、上述したように取得される目標定常過給圧に対する現在の実過給圧の偏差が負の値をとるときに過給圧制御困難度Dpが零である場合、過給圧加算係数Kpは上記負の値の偏差と同じ値をとる。
なお、上述した実施形態では、実酸素濃度を目標定常酸素濃度にすることができるEGR率が目標定常過給圧と目標定常酸素濃度とに基づいて算出され、斯くして算出されたEGR率が目標定常EGR率に設定される。しかしながら、機関運転状態が定常運転状態にあるときに目標とすべきEGR率を実験等によって予め求め、これらEGR率を図5に示されているように機関回転数Nと機関負荷Lとの関数のマップの形で目標定常EGR率TRegrsとして電子制御装置60に記憶させておき、機関運転中、機関回転数Nと機関負荷Lとに基づいて上記マップから取得される目標定常EGR率TRegrsを目標定常EGR率に設定するようにしてもよい。
したがって、上述した実施形態に従った目標EGR率の設定は、広くは、以下のように表現することができる。すなわち、上述した実施形態に従った目標EGR率の設定では、目標EGR率を或る値に仮に設定したときに実EGR率を同仮に設定された目標EGR率に所望通りに制御することができない可能性を表す指標としてEGR率制御困難度がEGR率に対するEGR装置50による同EGR率の制御の影響と、EGR率に対する過給機35による過給圧の制御の影響と、EGR率に対するスロットル弁33による吸入ガス量の制御の影響とに基づいて算出され、斯くして算出されるEGR率制御困難度を用いて上記仮に設定された目標EGR率を補正して得られる値が最終的な目標EGR率に設定される。
また、上述した実施形態に従った目標過給圧の設定は、広くは、以下のように表現することができる。すなわち、上述した実施形態に従った目標過給圧の設定では、目標過給圧を或る値に仮に設定したときに実過給圧を同仮に設定された目標過給圧に所望通りに制御することができない可能性を表す指標として過給圧制御困難度が過給圧に対する過給機35による同過給圧の制御の影響と、過給圧に対するEGR装置50によるEGR率の制御の影響と、過給圧に対するスロットル弁33による吸入ガス量の制御の影響とに基づいて算出され、斯くして算出される過給圧制御困難度を用いて上記仮に設定された目標過給圧を補正して得られる値が最終的な目標過給圧に設定される。
上述した実施形態に従った目標EGR率および目標過給圧の設定を実行するルーチンが図6に示されている。図6のルーチンが開始されると、ステップ10において、現在の実EGR率Regrと現在の実過給圧Pimとが取得される。次いで、ステップ11において、EGR率制御困難度Deと過給圧制御困難度Dpとが取得される。次いで、ステップ12において、ステップ11で取得されたEGR率制御困難度Deに基づいて図4(A)のEGR率加算係数マップからEGR率加算係数Keが取得されると共に、ステップ11で取得された過給圧制御困難度Dpに基づいて図4(B)の過給圧加算係数マップから過給圧加算係数Kpが取得される。次いで、ステップ13において、ステップ10で取得された現在の実EGR率Regrにステップ12で取得されたEGR率加算係数Keを加算することによって目標EGR率TRegrが算出されると共に、ステップ10で取得された現在の実過給圧Pimにステップ12で取得された過給圧加算係数Kpを加算することによって目標過給圧TPimが算出される。
次に、本実施形態のEGR率制御困難度について説明する。なお、以下の説明において、「目標EGR制御弁開度」は「電子制御装置60によって設定される目標とすべきEGR制御弁開度」であり、「EGR制御弁開度指令」は「EGR制御弁52を動作させるアクチュエータに対して電子制御装置60から該アクチュエータに与えられる該アクチュエータに対する操作量(言い換えれば、EGR制御弁開度)に関する指令」であり、「EGR制御弁の動作速度」は「EGR制御弁開度指令が電子制御装置60からEGR制御弁52を動作させるアクチュエータに与えられて該アクチュエータがEGR制御弁52を動作させたときのEGR制御弁52の速度(いわゆる、EGR制御弁開度指令に対するEGR制御弁52の応答速度)」であり、「指令EGR制御弁開度」は「EGR制御弁開度指令に対応するEGR制御弁開度」であり、「目標EGR率追従性」は「実EGR率が目標EGR率に到達するまでに要する時間に関する性能」であり、目標EGR率追従性が高ければ、実EGR率が目標EGR率に到達するまでに要する時間が短く、実EGR率を目標EGR率に所望通りに制御することができる可能性が高く、「EGR制御弁のEGR率影響度合」は「EGR制御弁開度が一定の値だけ変更されたときに該EGR制御弁開度の変更がEGR率に与える影響の度合(いわゆる、EGR率に対するEGR制御弁開度の変更の感度)」である。
また、以下の説明において、「目標ベーン開度」は「電子制御装置60によって設定される目標とすべきベーン開度」であり、「ベーン開度指令」は「ベーン35Dを動作させるアクチュエータに対して電子制御装置60から該アクチュエータに与えられる該アクチュエータに対する操作量(言い換えれば、ベーン開度)に関する指令」であり、「ベーンの動作速度」は「ベーン開度指令が電子制御装置60からベーン35Dを動作させるアクチュエータに与えられて該アクチュエータがベーン35Dを動作させたときのベーン35Dの速度(いわゆる、ベーン開度指令に対するベーン35Dの応答速度)」であり、「指令ベーン開度」は「ベーン開度指令に対応するベーン開度」である。
また、以下の説明において、「目標スロットル弁開度」は「電子制御装置60によって設定される目標とすべきスロットル弁開度」であり、「スロットル弁開度指令」は「スロットル弁33を動作させるアクチュエータに対して電子制御装置60から該アクチュエータに与えられる該アクチュエータに対する操作量(言い換えれば、スロットル弁開度)に関する指令」であり、「スロットル弁の動作速度」は「スロットル弁開度指令が電子制御装置60からスロットル弁33を動作させるアクチュエータに与えられて該アクチュエータがスロットル弁33を動作させたときのスロットル弁33の速度(いわゆる、スロットル弁開度指令に対するスロットル弁33の応答速度)」であり、「指令スロットル弁開度」は「スロットル弁開度指令に対応するスロットル弁開度」である。
上述したように、EGR制御弁開度が変更されるとEGR率が変化することから、EGR制御弁52は、EGR率を直接的に制御することができる制御対象であると捉えることができる。そして、EGR率を目標EGR率に制御するためには、EGR率が目標EGR率に到達するようにEGR制御弁開度を変更する必要がある。
ここで、EGR制御弁52の動作速度が遅ければ、EGR制御弁開度指令がEGR制御弁52に与えられたとき、EGR制御弁52は、EGR制御弁開度指令に従ってその開度を指令EGR制御弁開度に即座に到達させることができない。すなわち、EGR率を目標EGR率に到達させづらい程度(以下この程度を「EGR率制御困難度」という)が大きい。一方、EGR制御弁52の動作速度が速ければ、EGR制御弁開度指令がEGR制御弁52に与えられたとき、EGR制御弁52は、EGR制御弁開度指令に従ってその開度を指令EGR制御弁開度に即座に到達させることができる。すなわち、EGR率制御困難度が小さい。
このように、EGR制御弁52の動作速度に応じてEGR率制御困難度が決まる。したがって、EGR率を目標EGR率に所定の目標EGR率追従性をもって到達させることができるか否かを判断するために考慮されるべき要素の1つとして、EGR制御弁52の動作速度が挙げられる。
また、EGR制御弁52のEGR率影響度合が小さければ、EGR制御弁52は、EGR率を一定の値だけ変化させるためにその開度を大きく変更しなければならない。すなわち、EGR率制御困難度が大きい。一方、EGR制御弁52のEGR率影響度合が大きければ、EGR制御弁52は、EGR率を一定の値だけ変化させるためにその開度を小さく変更すればよい。すなわち、EGR率制御困難度が小さい。
このように、EGR制御弁52のEGR率影響度合に応じてEGR率制御困難度が決まる。したがって、EGR率を目標EGR率に所定の目標EGR率追従性をもって到達させることができるか否かを判断するために考慮されるべき要素の1つとして、EGR制御弁52のEGR率影響度合が挙げられる。
また、上述したように、ベーン開度が変更されると過給圧が変化する。しかしながら、ベーン開度が増大されると排気圧が低下する。その結果、過給圧と排気圧との差圧が小さくなるのであるから、結果的に、EGRガス量が減少し、それによって、EGR率が低下する。一方、ベーン開度が減少されると排気圧が上昇する。その結果、過給圧と排気圧との差圧が大きくなるのであるから、結果的に、EGRガス量が増大し、それによって、EGR率が上昇する。このように、ベーン開度が変更されると、EGR率が変化する。
ここで、EGR率を目標EGR率に向かって上昇させるべきときにベーン開度が増大されて該ベーン開度が増大した分だけEGR率が低下してしまう場合において、ベーン35Dの動作速度が速ければ、ベーン開度の増大に伴う単位時間当たりのEGR率の低下が大きいことから、EGR率を目標EGR率に到達させづらい。すなわち、EGR率制御困難度が大きい。逆に、この場合において、ベーン35Dの動作速度が遅ければ、ベーン開度の増大に伴う単位時間当たりのEGR率の低下が小さいことから、EGR率を目標EGR率に到達させやすい。すなわち、EGR率制御困難度が小さい。もちろん、EGR率を目標EGR率に向かって上昇させるべきときにベーン開度が減少されて該ベーン開度が減少した分だけEGR率が上昇する場合において、ベーン35Dの動作速度が速ければ、ベーン開度の減少に伴う単位時間当たりのEGR率の上昇が大きいことから、EGR率を目標EGR率に到達させやすい。すなわち、EGR率制御困難度が小さい。逆に、この場合において、ベーン35Dの動作速度が遅ければ、ベーン開度の減少に伴う単位時間当たりのEGR率の上昇が小さいことから、EGR率を目標EGR率に到達させづらい。すなわち、EGR率制御困難度が大きい。
以上のことは、EGR率を目標EGR率に向かって低下させるべきときにベーン開度が減少されて該ベーン開度が減少した分だけEGR率が上昇してしまう場合にも当てはまるし、EGR率を目標EGR率に向かって低下させるべきときにベーン開度が増大されて該ベーン開度が増大した分だけEGR率が低下する場合にも当てはまる。
すなわち、EGR率を目標EGR率に向かって低下させるべきときにベーン開度が減少されて該ベーン開度が減少した分だけEGR率が上昇してしまう場合には、ベーン35Dの動作速度が速ければEGR率制御困難度が大きく、逆に、ベーン35Dの動作速度が遅ければEGR率制御困難度が小さい。一方、EGR率を目標EGR率に向かって低下させるべきときにベーン開度が増大されて該ベーン開度が増大した分だけEGR率が低下する場合には、ベーン35Dの動作速度が速ければEGR率制御困難度が小さく、逆に、ベーン35Dの動作速度が遅ければEGR率制御困難度が大きい。
このように、ベーン35Dの動作速度に応じてEGR率制御困難度が決まる。したがって、EGR率を目標EGR率に所定の目標EGR率追従性をもって到達させることができるか否かを判断するために考慮されるべき要素の1つとして、ベーン35Dの動作速度が挙げられる。
また、ベーン開度が増大されるとベーン開度が増大した分だけEGRガス量が減少してEGR率が低下する。このとき、EGR率を目標EGR率に向かって上昇させるべきであれば、ベーン開度の増大に伴うEGR率の低下の分だけEGR率を目標EGR率に到達させづらくなる。そして、このとき、ベーン開度が一定の値だけ変更されたときに該ベーン開度の変更がEGR率に与える影響の度合(いわゆる、EGR率に対するベーン開度の変更の感度であり、以下この影響の度合を「ベーンのEGR率影響度合」という)が大きければ、EGR率制御困難度が大きく増大し、逆に、ベーンのEGR率影響度合が小さければ、EGR率制御困難度の増大の程度が小さい。一方、EGR率を目標EGR率に向かって低下させるべきであれば、ベーン開度の増大に伴うEGR率の低下の分だけEGR率を目標EGR率に到達させやすくなる。そして、このとき、ベーンのEGR率影響度合が大きければ、EGR率制御困難度が大きく減少し、逆に、ベーンのEGR率影響度合が小さければ、EGR率制御困難度の減少の程度が小さい。
同様に、ベーン開度が減少されるとベーン開度が減少した分だけEGRガス量が増大してEGR率が上昇する。このとき、EGR率を目標EGR率に向かって低下させるべきであれば、ベーン開度の減少に伴うEGR率の上昇の分だけEGR率を目標EGR率に到達させづらくなる。そして、このとき、ベーンのEGR率影響度合が大きければ、EGR率制御困難度が大きく増大し、逆に、ベーンのEGR率影響度合が小さければ、EGR率制御困難度の増大の程度が小さい。一方、EGR率を目標EGR率に向かって上昇させるべきであれば、ベーン開度の減少に伴うEGR率の上昇の分だけEGR率を目標EGR率に到達させやすくなる。そして、このとき、ベーンのEGR率影響度合が大きければ、EGR率制御困難度が大きく減少し、逆に、ベーンのEGR率影響度合が小さければ、EGR率制御困難度の減少の程度が小さい。
このように、ベーン35DのEGR率影響度合に応じてEGR率制御困難度が変化する。したがって、EGR率を目標EGR率に所定の目標EGR率追従性をもって到達させることができるか否かを判断するために考慮されるべき要素の1つとして、ベーン35DのEGR率影響度合が挙げられる。
また、上述したように、スロットル弁開度が変更されると吸入ガス量が変化する。しかしながら、スロットル弁開度が増大されるとスロットル弁33を通過する空気の量(以下この空気の量を「スロットル弁通過空気量」という)が増大するのであるから、結果的に、スロットル弁通過空気量が増大した分だけEGRガス量が減少する。別の云い方をすれば、スロットル弁開度が増大されると過給圧が上昇するのであるから、過給圧と排気圧との差圧が小さくなり、その結果、EGRガス量が減少する。一方、スロットル弁開度が減少されるとスロットル弁通過空気量が減少するのであるから、結果的に、スロットル弁通過空気量が減少した分だけEGRガス量が増大する。別の云い方をすれば、スロットル弁開度が減少されると過給圧が低下するのであるから、過給圧と排気圧との差圧が大きくなり、その結果、EGRガス量が増大する。このように、スロットル弁開度が変更されると、EGRガス量が変化し、その結果、EGR率が変化する。
ここで、スロットル弁33の動作速度が速ければ、スロットル弁開度指令がスロットル弁33に与えられたとき、スロットル弁33は、スロットル弁開度指令に従ってその開度を指令スロットル弁開度に即座に到達させることができる。一方、スロットル弁33の動作速度が遅ければ、スロットル弁開度指令がスロットル弁33に与えられたとき、スロットル弁33は、スロットル開度指令に従ってその開度を指令スロットル弁開度に即座に到達させることはできない。
このように、スロットル弁33の動作速度に応じてスロットル弁開度を指令スロットル弁開度に到達させるまでに要する時間が決まる。そして、上述したように、スロットル弁開度が変更されると、EGRガス量が変化し、その結果、EGR率が変化するのであるから、EGR率を目標EGR率に所定の目標EGR率追従性をもって到達させることができるか否かを判断するために考慮すべき要素の1つとして、スロットル弁33の動作速度が挙げられる。
また、スロットル弁開度が増大されるとスロットル弁開度が増大した分だけEGRガス量が減少してEGR率が低下する。このとき、EGR率を目標EGR率に向かって上昇させるべきであれば、スロットル弁開度の増大に伴うEGR率の低下の分だけEGR率を目標EGR率に到達させづらくなる。そして、このとき、スロットル弁開度が一定の値だけ変更されたときに該スロットル弁開度の変更がEGR率に与える影響の度合(いわゆる、EGR率に対するスロットル弁開度の変更の感度であり、以下この影響の度合を「スロットル弁のEGR率影響度合」という)が大きければ、EGR率制御困難度が大きく増大し、逆に、スロットル弁のEGR率影響度合が小さければ、EGR率制御困難度の増大の程度が小さい。一方、EGR率を目標EGR率に向かって低下させるべきであれば、スロットル弁開度の増大に伴うEGR率の低下の分だけEGR率を目標EGR率に到達させやすくなる。そして、このとき、スロットル弁のEGR率影響度合が大きければ、EGR率制御困難度が大きく減少し、逆に、スロットル弁のEGR率影響度合が小さければ、EGR率制御困難度の減少の程度が小さい。
同様に、スロットル弁開度が減少されるとスロットル弁開度が減少した分だけEGRガス量が増大してEGR率が上昇する。このとき、EGR率を目標EGR率に向かって低下させるべきであれば、スロットル弁開度の減少に伴うEGR率の上昇の分だけEGR率を目標EGR率に到達させづらくなる。そして、このとき、スロットル弁のEGR率影響度合が大きければ、EGR率制御困難度が大きく増大し、逆に、スロットル弁のEGR率影響度合が小さければ、EGR率制御困難度の増大の程度が小さい。一方、EGR率を目標EGR率に向かって上昇させるべきであれば、スロットル弁開度の減少に伴うEGR率の上昇の分だけEGR率を目標EGR率に到達させやすくなる。そして、このとき、スロットル弁のEGR率影響度合が大きければ、EGR率制御困難度が大きく減少し、逆に、スロットル弁のEGR率影響度合が小さければ、EGR率制御困難度の減少の程度が小さい。
このように、スロットル弁33のEGR率影響度合に応じてEGR率制御困難度が変化する。したがって、EGR率を目標EGR率に所定の目標EGR率追従性をもって到達させることができるか否かを判断するために考慮されるべき要素の1つとして、スロットル弁33のEGR率影響度合が挙げられる。
以上をまとめると、EGR率を目標EGR率に所定の目標EGR率追従性をもって到達させることができるか否かを判断するために考慮されるべき要素には、EGR制御弁52の動作速度と、EGR制御弁のEGR率影響度合と、ベーン35Dの動作速度と、ベーンのEGR率影響度合と、スロットル弁33の動作速度と、スロットル弁のEGR率影響度合とがある。
そして、本実施形態では、これら要素を以下のように考慮してEGR率制御困難度が求められる。
すなわち、本実施形態では、EGR制御弁開度が増大されるときのEGR制御弁52の動作速度(以下この動作速度を「EGR制御弁の増大動作速度」という)、EGR制御弁開度が減少されるときのEGR制御弁52の動作速度(以下この動作速度を「EGR制御弁の減少動作速度」という)、ベーン開度が増大されるときのベーン35Dの動作速度(以下この動作速度を「ベーンの増大動作速度」という)、ベーン開度が減少されるときのベーン35Dの動作速度(以下この動作速度を「ベーンの減少動作速度」という)、スロットル弁開度が増大されるときのスロットル弁33の動作速度(以下この動作速度を「スロットル弁の増大動作速度」という)、および、スロットル弁開度が減少されるときのスロットル弁33の動作速度(以下この動作速度を「スロットル弁の減少動作速度」という)が予め求められている。
また、本実施形態では、EGR制御弁52のEGR率影響度合、ベーン35DのEGR率影響度合、および、スロットル弁33のEGR率影響度合が予め求められている。ここで、図7(A)に示されているように、EGR制御弁開度の最大値に対するEGR制御弁開度の割合Egrを横軸にとり、このEGR制御弁開度の割合Egrを変化させたときのEGR率の変化量Reを縦軸にとったとき、EGR制御弁52のEGR率影響度合は、これら割合Egrと変化量Reとの関係を示す直線の傾き(この傾きは、正の値である)に相当する。また、図7(B)に示されているように、ベーン開度の最大値に対するベーン開度の割合Vnを横軸にとり、このベーン開度の割合Vnを変化させたときのEGR率の変化量Rvを縦軸にとったとき、ベーン35DのEGR率影響度合は、これら割合Vnと変化量Rvとの関係を示す直線の傾き(この傾きは、負の値である)に相当する。また、図7(C)に示されているように、スロットル開度の最大値に対するスロットル弁開度の割合Thを横軸にとり、このスロットル弁開度の割合Thを変化させたときのEGR率の変化量Rtを縦軸にとったとき、スロットル弁33のEGR率影響度合は、これら割合Thと変化量Rtとの関係を示す直線の傾き(この傾きは、負の値である)に相当する。
そして、本実施形態では、目標定常EGR率に対する現在の実EGR率の偏差がEGR率偏差として算出される。
そして、EGR率偏差ΔRegrが正の値であって且つ所定の閾値(以下この閾値を「正の最大EGR率偏差」という)ΔRegrMaxPよりも大きい(ΔRegr>ΔRegrMaxP)か否かが判断される。ここで、ΔRegr>ΔRegrMaxPであるときには、実EGR率が目標定常EGR率よりも相当に低いことから、機関運転状態が実EGR率を大きく上昇させるべき状態にあることになる。ここで、実EGR率を上昇させるためには、EGR制御弁開度を増大し、或いは、ベーン開度を減少し、或いは、スロットル弁開度を減少させればよい。
そこで、ΔRegr>ΔRegrMaxPであるときには、EGR率偏差ΔRegrと、EGR制御弁52のEGR率影響度合Kseeと、EGR制御弁52の増大動作速度Krieと、ベーン35DのEGR率影響度合Ksevと、ベーン35Dの減少動作速度Krdvと、スロットル弁33のEGR率影響度合Ksetと、スロットル弁33の減少動作速度Krdtとを用いて、次式1に従ってEGR率制御困難度Deが算出される。
De=ΔRegr/(KseeKrie)+ΔRegr/(−KsevKrdv)+ΔRegr/(−KsetKrdt) …(1)
上式1によれば、EGR制御弁52のEGR率影響度合が小さいほど実EGR率を上昇させづらい状況下において、EGR制御弁52のEGR率影響度合Kseeが小さいほど大きいEGR率制御困難度Deが算出される。また、上式1によれば、EGR制御弁52の増大動作速度が遅いほど実EGR率を上昇させづらい状況下において、EGR制御弁52の動作速度Krieが遅いほど大きいEGR率制御困難度Deが算出される。また、上式1によれば、ベーン35DのEGR率影響度合が小さいほど実EGR率を上昇させづらい状況下において、ベーン35DのEGR率影響度合Ksevが負の値であるのでベーン35DのEGR率影響度合Ksevが小さいほど大きいEGR率制御困難度Deが算出される。また、上式1によれば、ベーン35Dの減少動作速度が遅いほど実EGR率を上昇させづらい状況下において、ベーン35Dの動作速度Krdvが遅いほど大きいEGR率制御困難度Deが算出される。また、上式1によれば、スロットル弁33のEGR率影響度合が小さいほど実EGR率を上昇させづらい状況下において、スロットル弁33のEGR率影響度合Ksetが負の値であるのでスロットル弁33のEGR率影響度合Ksetが小さいほど大きいEGR率制御困難度Deが算出される、また、上式1によれば、スロットル弁33の減少動作速度が遅いほど実EGR率を上昇させづらい状況下において、スロットル弁33の減少動作速度Krdtが遅いほど大きいEGR率制御困難度Deが算出される。
すなわち、上式1に従って算出されるEGR率制御困難度Deは、EGR制御弁52のEGR率影響度合Kseeと、EGR制御弁52の動作速度Krieと、ベーン35DのEGR率影響度合Ksevと、ベーン35の動作速度Krdvと、スロットル弁33のEGR率影響度合Ksetと、スロットル弁33の動作速度Krdtとに応じて実EGR率を目標EGR率に所定の目標EGR率追従性をもって到達させる場合の困難度を正確に反映している。
一方、ΔRegr>ΔRegrMaxPではないときには、EGR率偏差ΔRegrが負の値であって且つ所定の閾値(以下この閾値を「負の最大EGR率偏差」という)ΔRegrMaxNよりも小さい(ΔRegr<ΔRegrMaxN)か否か、すなわち、EGR率偏差ΔRegrの絶対値が負の最大EGR率偏差ΔRegrMaxNの絶対値よりも大きいか否か判断される。ここで、ΔRegr<ΔRegrMaxNであるときには、実EGR率が目標定常EGR率よりも相当に高いことから、機関運転状態が実EGR率を大きく低下させるべき状態にあることになる。ここで、実EGR率を低下させるためには、EGR制御弁開度を減少し、或いは、ベーン開度を増大し、或いは、スロットル弁開度を増大させればよい。
そこで、ΔRegr<ΔRegrMaxNであるときには、EGR率偏差ΔRegrと、EGR制御弁52のEGR率影響度合Kseeと、EGR制御弁52の減少動作速度Krdeと、ベーン35DのEGR率影響度合Ksevと、ベーン35Dの増大動作速度Krivと、スロットル弁33のEGR率影響度合Ksetと、スロットル弁33の増大動作速度Kritとを用いて、次式2に従ってEGR率制御困難度Deが算出される。
De=ΔRegr/(KseeKrde)+ΔRegr/(−KsevKriv)+ΔRegr/(−KsetKrit) …(2)
上式2によれば、EGR制御弁52のEGR率影響度合が小さいほど実EGR率を低下させづらい状況下において、EGR制御弁52のEGR率影響度合Kseeが小さいほど大きいEGR率制御困難度Deが算出される。また、上式2によれば、EGR制御弁52の減少動作速度が遅いほど実EGR率を低下させづらい状況下において、EGR制御弁52の減少動作速度Krdeが遅いほど大きいEGR率制御困難度Deが算出される。また、上式2によれば、ベーン35DのEGR率影響度合が小さいほど実EGR率を低下させづらい状況下において、ベーン35DのEGR率影響度合Ksevが負の値であるのでベーン35DのEGR率影響度合Ksevが小さいほど大きいEGR率制御困難度Deが算出される。また、上式2によれば、ベーン35Dの減少動作速度が遅いほど実EGR率を低下させづらい状況下において、ベーン35Dの減少動作速度Krdvが遅いほど大きいEGR率制御困難度Deが算出される。また、上式2によれば、スロットル弁33のEGR率影響度合が小さいほど実EGR率を低下させづらい状況下において、スロットル弁33のEGR率影響度合Ksetが負の値であるのでスロットル弁33のEGR率影響度合Ksetが小さいほど大きいEGR率制御困難度Deが算出される、また、上式2によれば、スロットル弁33の増大動作速度が遅いほど実EGR率を低下させづらい状況下において、スロットル弁33の増大動作速度Kritが遅いほど大きいEGR率制御困難度Deが算出される。
すなわち、上式2に従って算出されるEGR率制御困難度Deは、EGR制御弁52のEGR率影響度合Kseeと、EGR制御弁52の動作速度Krdeと、ベーン35DのEGR率影響度合Ksevと、ベーン35の動作速度Krivと、スロットル弁33のEGR率影響度合Ksetと、スロットル弁33の動作速度Kritとに応じて実EGR率を目標EGR率に所定の目標EGR率追従性をもって到達させる場合の困難度を正確に反映している。
なお、ΔRegr>ΔRegrMaxPでもなく、ΔRegr<ΔRegrMaxNでもないときには、機関運転状態が実EGR率を比較的小さく上昇させればよい状態にあるか、或いは、機関運転状態が実EGR率を比較的小さく低下させればよい状態にある。この場合、実EGR率を変化させる量が比較的少ないことから、EGR率制御困難度Deは零とされる。
そして、本実施形態では、上述したように算出されるEGR率制御困難度Deに基づいて図4(A)に示されているEGR率加算係数マップからEGR率加算係数Keが取得され、斯くして取得されたEGR率加算係数Keを現在の実EGR率に加算した値が目標EGR率に設定される。
次に、本実施形態の過給圧制御困難度について説明する。なお、以下の説明において、「目標過給圧追従性」は「実過給圧が目標過給圧に到達するまでに要する時間に関する性能」であり、目標過給圧追従性が高ければ、実過給圧が目標過給圧に到達するまでに要する時間が短く、実過給圧を目標過給圧に所望通りに制御することができる可能性が高く、「ベーンの過給圧影響度合」は「ベーン開度が一定の値だけ変更されたときに該ベーン開度の変更が過給圧に与える影響の度合(いわゆる、過給圧に対するベーン開度の変更の感度)」であり、「スロットル弁の過給圧影響度合」は「スロットル弁開度が一定の値だけ変更されたときに該スロットル弁開度の変更が過給圧に与える影響の度合(いわゆる、過給圧に対するスロットル弁開度の変更の感度)」である。
上述したように、ベーン開度が変更されると過給圧が変化することから、ベーン35Dは、過給圧を直接的に制御することができる制御対象であると捉えることができる。そして、過給圧を目標過給圧に制御するためには、過給圧が目標過給圧に到達するようにベーン開度を変更する必要がある。
ここで、ベーン35Dの動作速度が遅ければ、ベーン開度指令がベーン35Dに与えられたとき、ベーン35Dは、ベーン開度指令に従ってその開度を指令ベーン開度に即座に到達させることができない。すなわち、過給圧を目標過給圧に到達させづらい程度(以下この程度を「過給圧制御困難度」という)が大きい。一方、ベーン35Dの動作速度が速ければ、ベーン開度指令がベーン35Dに与えられたとき、ベーン35Dは、ベーン開度指令に従ってその開度を指令ベーン開度に即座に到達させることができる。すなわち、過給圧制御困難度が小さい。
このように、ベーン35Dの動作速度に応じて過給圧制御困難度が決まる。したがって、過給圧を目標過給圧に所定の目標過給圧追従性をもって到達させることができるか否かを判断するために考慮されるべき要素の1つとして、ベーン35の動作速度が挙げられる。
また、ベーン35Dの過給圧影響度合が小さければ、ベーン35Dは、過給圧を一定の値だけ変化させるためにその開度を大きく変更しなければならない。すなわち、過給圧制御困難度が大きい。一方、ベーン35Dの過給圧影響度合が大きければ、ベーン35Dは、過給圧を一定の値だけ変化させるためにその開度を小さく変更すればよい。すなわち、過給圧制御困難度が小さい。
このように、ベーン35Dの過給圧影響度合に応じて過給圧制御困難度が決まる。したがって、過給圧を目標過給圧に所定の目標過給圧追従性をもって到達させることができるか否かを判断するために考慮されるべき要素の1つとして、ベーン35Dの過給圧影響度合が挙げられる。
また、上述したように、EGR制御弁開度が変更されるとEGR率が変化する。しかしながら、EGR制御弁開度が増大されるとEGRガス量が増大するのであるから、結果的に、EGRガス量が増大した分だけ排気圧が低下し(すなわち、排気タービン35Bを通過する排気ガスの量(以下この排気ガスの量を「タービン通過排気ガス量」という)が減少し、それによって、過給圧が低下する。一方、EGR制御弁開度が減少されるとEGRガス量が減少するのであるから、結果的に、EGRガス量が減少した分だけ排気圧が上昇し(すなわち、タービン通過排気ガス量が増大し)、これによって、過給圧が上昇する。このように、EGR制御弁開度が変更されると、過給圧が変化する。
ここで、過給圧を目標過給圧に向かって上昇させるべきときにEGR制御弁開度が増大されて該EGR制御弁開度が増大した分だけ過給圧が低下してしまう場合において、EGR制御弁52の動作速度が速ければ、EGR制御弁開度の増大に伴う単位時間当たりの過給圧の低下が大きいことから、過給圧を目標過給圧に到達させづらい。すなわち、過給圧制御困難度が大きい。逆に、この場合において、EGR制御弁52の動作速度が遅ければ、EGR制御弁開度の増大に伴う単位時間当たりの過給圧の低下が小さいことから、過給圧を目標過給圧に到達させやすい。すなわち、過給圧制御困難度が小さい。もちろん、過給圧を目標過給圧に向かって上昇させるべきときにEGR制御弁開度が減少されて該EGR制御弁開度が減少した分だけ過給圧が上昇する場合において、EGR制御弁52の動作速度が速ければ、EGR制御弁開度の減少に伴う単位時間当たりの過給圧の上昇が大きいことから、過給圧を目標過給圧に到達させやすい。すなわち、過給圧制御困難度が小さい。逆に、この場合において、EGR制御弁52の動作速度が遅ければ、EGR制御弁開度の減少に伴う単位時間当たりの過給圧の上昇が小さいことから、過給圧を目標過給圧に到達させづらい。すなわち、過給圧制御困難度が大きい。
以上のことは、過給圧を目標過給圧に向かって低下させるべきときにEGR制御弁開度が減少されて該EGR制御弁開度が減少した分だけ過給圧が上昇してしまう場合にも当てはまるし、過給圧を目標過給圧に向かって低下させるべきときにEGR制御弁開度が増大されて該EGR制御弁開度が増大した分だけ過給圧が低下してしまう場合にも当てはまる。
すなわち、過給圧を目標過給圧に向かって低下させるべきときにEGR制御弁開度が減少されて該EGR制御弁開度が減少した分だけ過給圧が上昇してしまう場合には、EGR制御弁52の動作速度が速ければ過給圧制御困難度が大きく増大し、逆に、EGR制御弁52の動作速度が遅ければ過給圧制御困難度の増大の程度が小さい。一方、過給圧を目標過給圧に向かって低下させるべきときにEGR制御弁開度が増大されて該EGR制御弁が増大した分だけ過給圧が低下する場合には、EGR制御弁52の動作速度が速ければ過給圧制御困難度が大きく減少し、逆に、EGR制御弁52の動作速度が遅ければ過給圧制御困難度の減少の程度が小さい。
このように、EGR制御弁52の動作速度に応じて過給圧制御困難度が決まる。したがって、過給圧を目標過給圧に所定の目標過給圧追従性をもって到達させることができるか否かを判断するために考慮されるべき要素の1つとして、EGR制御弁52の動作速度が挙げられる。
また、EGR制御弁開度が増大されるとEGR制御弁開度が増大した分だけ排気圧が低下して過給圧が低下する。このとき、過給圧を目標過給圧に向かって上昇させるべきであれば、EGR制御弁開度の増大に伴う過給圧の低下の分だけ過給圧を目標過給圧に到達させづらくなる。そして、このとき、EGR制御弁開度が一定の値だけ変更されたときに該EGR制御弁開度の変更が過給圧に与える影響の度合(いわゆる、過給圧に対するEGR制御弁開度の変更の感度であり、以下この影響の度合を「EGR制御弁の過給圧影響度合」という)が大きければ、過給圧制御困難度が大きく増大し、逆に、EGR制御弁の過給圧影響度合が小さければ、過給圧制御困難度の増大の程度が小さい。一方、過給圧を目標過給圧に向かって低下させるべきであれば、EGR制御弁開度の増大に伴う過給圧の低下の分だけ過給圧を目標過給圧に到達させやすくなる。そして、このとき、EGR制御弁の過給圧影響度合が大きければ、EGR率制御困難度が大きく減少し、逆に、EGR制御弁の過給圧影響度合が小さければ、過給圧制御困難度の減少の程度が小さい。
同様に、EGR制御弁開度が減少されるとEGR制御弁開度が減少した分だけ排気圧が上昇して過給圧が上昇する。このとき、過給圧を目標過給圧に向かって低下させるべきであれば、EGR制御弁開度の減少に伴う過給圧の上昇の分だけ過給圧を目標過給圧に到達させづらくなる。そして、このとき、EGR制御弁の過給圧影響度合が大きければ、過給圧制御困難度が大きく増大し、逆に、EGR制御弁の過給圧影響度合が小さければ、過給圧制御困難度の増大の程度が小さい。一方、過給圧を目標過給圧に向かって上昇させるべきであれば、EGR制御弁開度の減少に伴う過給圧の上昇の分だけ過給圧を目標過給圧に到達させやすくなる。そして、このとき、EGR制御弁の過給圧影響度合が大きければ、過給圧制御困難度が大きく減少し、逆に、EGR制御弁の過給圧影響度合が小さければ、過給圧制御困難度の減少の程度が小さい。
このように、EGR制御弁52の過給圧影響度合に応じて過給圧制御困難度が変化する。したがって、過給圧を目標過給圧に所定の目標過給圧追従性をもって到達させることができるか否かを判断するために考慮されるべき要素の1つとして、EGR制御弁52の過給圧影響度合が挙げられる。
また、上述したように、スロットル弁開度が変更されると吸入ガス量が変化する。しかしながら、スロットル弁開度が増大されるとスロットル弁通過空気量が増大するのであるから、結果的に、スロットル弁通過空気量が増大した分だけ過給圧が上昇する。一方、スロットル弁開度が減少されるとスロットル弁通過空気量が減少するのであるから、結果的に、スロットル弁通過空気量が減少した分だけ過給圧が低下する。このように、スロットル弁開度が変更されると、スロットル弁通過空気量が変化し、その結果、過給圧が変化する。
ここで、上述したように、スロットル弁33の動作速度に応じてスロットル弁開度を指令スロットル弁開度に到達させるまでに要する時間が決まる。そして、上述したように、スロットル弁開度が変更されると、スロットル弁通過空気量が変化し、その結果、過給圧が変化するのであるから、過給圧を目標過給圧に所定の目標過給圧追従性をもって到達させることができるか否かを判断するために考慮されるべき要素の1つとして、スロットル弁33の動作速度が挙げられる。
また、スロットル弁開度が増大されるとスロットル弁開度が増大した分だけスロットル弁通過空気量が減少して過給圧が低下する。このとき、過給圧を目標過給圧に向かって上昇させるべきであれば、スロットル弁開度の増大に伴う過給圧の低下の分だけ過給圧を目標過給圧に到達させづらくなる。そして、このとき、スロットル弁開度が一定の値だけ変更されたときに該スロットル弁開度の変更が過給圧に与える影響の度合(いわゆる、過給圧に対するスロットル弁開度の変更の感度であり、以下この影響の度合を「スロットル弁の過給圧影響度合」という)が大きければ、過給圧制御困難度が大きく増大し、逆に、スロットル弁の過給圧影響度合が小さければ、過給圧制御困難度の増大の程度が小さい。一方、過給圧を目標過給圧に向かって低下させるべきであれば、スロットル弁開度の増大に伴う過給圧の低下の分だけ過給圧を目標過給圧に到達させやすくなる。そして、このとき、スロットル弁の過給圧影響度合が大きければ、過給圧制御困難度が大きく減少し、逆に、スロットル弁の過給圧影響度合が小さければ、過給圧制御困難度の減少の程度が小さい。
このように、スロットル弁33の過給圧影響度合に応じて過給圧制御困難度が変化する。したがって、過給圧を目標過給圧に所定の目標過給圧追従性をもって到達させることができるか否かを判断するために考慮されるべき要素の1つとして、スロットル弁33の過給圧影響度合が挙げられる。
以上をまとめると、過給圧を目標過給圧に所定の目標過給圧追従性をもって到達させることができるか否かを判断するために考慮されるべき要素には、ベーン35Dの動作速度と、ベーンの過給圧影響度合と、EGR制御弁52の動作速度と、EGR制御弁の過給圧影響度合と、スロットル弁33の動作速度と、スロットル弁の過給圧影響度合とがある。
そして、本実施形態では、これら要素を以下のように考慮して過給圧制御困難度が求められる。
すなわち、本実施形態では、ベーン35Dの過給圧影響度合、EGR制御弁52の過給圧影響度合、および、スロットル弁33の過給圧影響度合が予め求められている。ここで、図8(A)に示されているように、ベーン開度の最大値に対するベーン開度の割合Vnを横軸にとり、このベーン開度の割合Vnを変化させたときのEGR率の変化量Pvを縦軸にとったとき、ベーン35DのEGR率影響度合は、これら割合Vnと変化量Pvとの関係を示す直線の傾き(この傾きは、負の値である)に相当する。また、図8(B)に示されているように、EGR制御弁開度の最大値に対するEGR制御弁開度の割合Egrを横軸にとり、このEGR制御弁開度の割合Egrを変化させたときのEGR率の変化量Peを縦軸にとったとき、EGR制御弁52のEGR率影響度合は、これら割合Egrと変化量Peとの関係を示す直線の傾き(この傾きは、負の値である)に相当する。また、図8(C)に示されているように、スロットル開度の最大値に対するスロットル弁開度の割合Thを横軸にとり、このスロットル弁開度の割合Thを変化させたときのEGR率の変化量Ptを縦軸にとったとき、スロットル弁33のEGR率影響度合は、これら割合Thと変化量Ptとの関係を示す直線の傾き(この傾きは、正の値である)に相当する。
そして、本実施形態では、目標定常過給圧に対する現在の実過給圧の偏差が過給圧偏差として算出される。
そして、過給圧偏差ΔPimが正の値であって且つ所定の閾値(以下この閾値を「正の最大過給圧偏差」という)ΔPimMaxPよりも大きい(ΔPim>ΔPimMaxP)か否かが判断される。ここで、ΔPim>ΔPimMaxPであるときには、実過給圧が目標定常過給圧よりも相当に低いことから、機関運転状態が実過給圧を大きく上昇させるべき状態にあることになる。ここで、実過給圧を上昇させるためには、ベーン開度を減少し、或いは、EGR制御弁開度を減少し、或いは、スロットル弁開度を増大させればよい。
そこで、ΔPim>ΔPimMaxPであるときには、過給圧偏差ΔPimと、ベーン35Dの過給圧影響度合Kspvと、ベーン35Dの減少動作速度Krdvと、EGR制御弁52の過給圧影響度合Kspeと、EGR制御弁52の減少動作速度Krdeと、スロットル弁33の過給圧影響度合Ksptと、スロットル弁33の増大動作速度Kritとを用いて、次式3に従って過給圧制御困難度Dpが算出される。
Dp=ΔPim/(−KspvKrdv)+ΔPim/(−KspeKrde)+ΔPim/(KsptKrit) …(3)
上式3によれば、ベーン35Dの過給圧影響度合が小さいほど実過給圧を上昇させづらい状況下において、ベーン35Dの過給圧影響度合Kspvが負の値であるのでベーン35Dの過給圧影響度合Kspvが小さいほど大きい過給圧制御困難度Dpが算出される。また、上式3によれば、ベーン35Dの減少動作速度が遅いほど実過給圧を上昇させづらい状況下において、ベーン35Dの動作速度Krdvが遅いほど大きい過給圧制御困難度Dpが算出される。また、上式3によれば、EGR制御弁52の過給圧影響度合が小さいほど実過給圧を上昇させづらい状況下において、EGR制御弁52の過給圧影響度合Kspeが負の値であるのでEGR制御弁52の過給圧影響度合Kspeが小さいほど大きい過給圧制御困難度Dpが算出される。また、上式3によれば、EGR制御弁52の減少動作速度が遅いほど実過給圧を上昇させづらい状況下において、EGR制御弁52の減少動作速度Krdeが遅いほど大きい過給圧制御困難度Dpが算出される。また、上式3によれば、スロットル弁33の過給圧影響度合が小さいほど実過給圧を上昇させづらい状況下において、スロットル弁33の過給圧影響度合Ksptが小さいほど大きい過給圧制御困難度Dpが算出される、また、上式3によれば、スロットル弁33の増大動作速度が遅いほど実過給圧を上昇させづらい状況下において、スロットル弁33の増大動作速度Kritが遅いほど大きいEGR率制御困難度Dpが算出される。
すなわち、上式3に従って算出される過給圧制御困難度Dpは、ベーン35Dの過給圧影響度合Kspvと、ベーン35の動作速度Krdvと、EGR制御弁52の過給圧影響度合Kspeと、EGR制御弁52の動作速度Krdeと、スロットル弁33の過給圧影響度合Ksptと、スロットル弁33の動作速度Kritとに応じて実過給圧を目標過給圧に所定の目標過給圧追従性をもって到達させる場合の困難度を正確に反映している。
一方、ΔPim>ΔPimMaxPではないときには、過給圧偏差ΔPimが負の値であって且つ所定の閾値(以下この閾値を「負の最大過給圧偏差」という)ΔPimMaxNよりも小さい(ΔPim<ΔPimMaxN)か否か、すなわち、過給圧偏差ΔPimの絶対値が負の最大過給圧偏差ΔPimMaxNの絶対値よりも大きいか否か判断される。ここで、ΔPim<ΔPimMaxNであるときには、実過給圧が目標定常過給圧よりも相当に高いことから、機関運転状態が実過給圧を大きく低下させるべき状態にあることになる。ここで、実過給圧を低下させるためには、ベーン開度を増大し、或いは、EGR制御弁開度を増大し、或いは、スロットル弁開度を減少させればよい。
そこで、ΔPim<ΔPimMaxNであるときには、過給圧偏差ΔPimと、ベーン35Dの過給圧影響度合Kspvと、ベーン35Dの増大動作速度Krivと、EGR制御弁52の過給圧影響度合Kspeと、EGR制御弁52の増大動作速度Krieと、スロットル弁33の過給圧影響度合Ksptと、スロットル弁33の減少動作速度Krdtとを用いて、次式4に従って過給圧制御困難度Dpが算出される。
Dp=ΔPim/(−KspvKriv)+ΔPim/(−KspeKrie)+ΔPim/(KsptKrdt) …(4)
上式4によれば、ベーン35Dの過給圧影響度合が小さいほど実過給圧率を低下させづらい状況下において、ベーン35Dの過給圧影響度合Kspvが負の値であるのでベーン35Dの過給圧影響度合Kspvが小さいほど大きい過給圧制御困難度Dpが算出される。また、上式4によれば、ベーン35Dの増大動作速度が遅いほど実過給圧を低下させづらい状況下において、ベーン35Dの増大動作速度Krivが遅いほど大きい過給圧制御困難度Dpが算出される。また、上式4によれば、EGR制御弁52の過給圧影響度合が小さいほど実EGR率を低下させづらい状況下において、EGR制御弁52の過給圧影響度合Kspeが負の値であるのでEGR制御弁52の過給圧影響度合Kspeが小さいほど大きい過給圧制御困難度Dpが算出される。また、上式4によれば、EGR制御弁52の減少動作速度が遅いほど実過給圧を低下させづらい状況下において、EGR制御弁52の減少動作速度Krdeが遅いほど大きい過給圧制御困難度Dpが算出される。また、上式4によれば、スロットル弁33の過給圧影響度合が小さいほど実過給圧を低下させづらい状況下において、スロットル弁33の過給圧影響度合Ksptが小さいほど大きい過給圧制御困難度Dpが算出される、また、上式4によれば、スロットル弁33の減少動作速度が遅いほど実過給圧を低下させづらい状況下において、スロットル弁33の減少動作速度Krdtが遅いほど大きい過給圧制御困難度Dpが算出される。
すなわち、上式4に従って算出される過給圧制御困難度Dpは、ベーン35Dの過給圧影響度合Kspvと、ベーン35の動作速度Krivと、EGR制御弁52の過給圧影響度合Kspeと、EGR制御弁52の動作速度Krieと、スロットル弁33の過給圧影響度合Ksptと、スロットル弁33の動作速度Krdtとに応じて実過給圧を目標過給圧に所定の目標過給圧追従性をもって到達させる場合の困難度を正確に反映している。
なお、ΔPim>ΔPimMaxPでもなく、ΔPim<ΔPimMaxNでもないときには、機関運転状態が実過給圧を比較的小さく上昇させればよい状態にあるか、或いは、機関運転状態が実過給圧を比較的小さく低下させればよい状態にある。この場合、実過給圧を変化させる量が比較的少ないことから、過給圧制御困難度Dpは零とされる。
そして、本実施形態では、上述したように算出される過給圧制御困難度Dpに基づいて図4(B)に示されている過給圧加算係数マップから過給圧加算係数Kpが取得され、斯くして取得された過給圧加算係数Kpを現在の実過給圧に加算した値が目標過給圧に設定される。
本実施形態によれば、以下の効果が得られる。すなわち、EGR率を目標EGR率に制御しようとして実EGR率を上昇させるとき、EGR制御弁開度が増大せしめられる。そして、EGR制御弁開度の増大量として目標とすべき増大量(以下この増大量を「目標増大量」という)は、一般的には、目標EGR率に対する実EGR率の偏差に応じた量に設定される。ここで、EGR制御弁の増大動作速度が速ければ短時間のうちにEGR制御弁開度を目標増大量だけ増大させることができるので、EGR率を目標EGR率に十分な追従性をもって到達させることができる。また、EGR制御弁のEGR率影響度合が大きければ小さいEGR制御弁開度の増大量でもってEGR率を目標EGR率に到達させることができる。すなわち、EGR制御弁のEGR率影響度合が大きければ、結果的に、短時間のうちにEGR制御弁開度を目標増大量だけ増大させることができるので、EGR率を目標EGR率に十分な追従性をもって到達させることができる。
一方、EGR制御弁の増大動作速度が遅かったりEGR制御弁のEGR率影響度合が小さかったりすると短時間のうちにEGR制御弁開度を目標増大量だけ増大させることができないので、EGR率を目標EGR率に十分な追従性をもって到達させることができない。そして、こうしたEGR率の制御が繰り返されると、結果的に、実EGR率が好適なEGR率から大きく外れた状態が生じてしまう。そして、EGR率は、例えば、燃焼室か排出される排気ガス中のエミッションの低減に寄与するパラメータである。したがって、実EGR率が好適なEGR率から大きく外れた状態が生じると、排気ガス中のエミッションを所期通りに低減することができない。
したがって、EGR率を目標EGR率に制御しようとして実EGR率を上昇させる場合において、EGR率が十分な追従性をもって到達することができる目標EGR率を設定するためには、EGR制御弁の増大動作速度とEGR制御弁のEGR率影響度合とを考慮することが重要である。
もちろん、EGR率を目標EGR率に制御しようとして実EGR率を低下させる場合にも同じことが当てはまることから、この場合において、EGR率が十分な追従性をもって到達することができる目標EGR率を設定するためには、EGR制御弁の減少動作速度とEGR制御弁のEGR率影響度合とを考慮することが重要である。
そして、これに加えて、上述したように、EGR率にはベーン35Dの動作状態も影響する。このため、上で説明した理由と同じ理由から、EGR率が十分な追従性をもって到達することができる目標EGR率を設定するためには、ベーンの動作速度(すなわち、ベーンの増大動作速度または減少動作速度)とベーンのEGR率影響度合とを考慮することが重要である。
さらに、上述したように、EGR率にはスロットル弁33の動作状態も影響する。このため、上で説明した理由と同じ理由から、EGR率が十分な追従性をもって到達することができる目標EGR率を設定するためには、スロットル弁の動作速度(すなわち、スロットル弁の増大動作速度または減少動作速度)とスロットル弁のEGR率影響度合とを考慮することが重要である。
ここで、上述した実施形態では、目標EGR率に対する実EGR率の追従性に影響を与えるパラメータとして、EGR制御弁52の動作速度とEGR制御弁のEGR率影響度合とを考慮するだけでなく、同じく目標EGR率に対する実EGR率の追従性に影響を与えるパラメータとして、ベーン35Dの動作速度とベーンのEGR率影響度合とスロットル弁33の動作速度とスロットル弁のEGR率影響度合とを考慮して実EGR率を目標EGR率に十分な追従性をもって到達させることができる可能性を示すEGR率制御困難度が算出され、このEGR率制御困難度に基づいて目標EGR率が設定され、この目標EGR率に実EGR率が制御される。このため、実EGR率を十分な追従性をもって目標EGR率に到達させることができる。したがって、上述した実施形態によれば、少なくとも、実EGR率が好適なEGR率から大きく外れないことから、排気ガス中のエミッションを所期通りに低減することができるという効果が得られる。
また、過給圧を目標過給圧に制御しようとして実過給圧を上昇させるとき、ベーン開度が減少せしめられる。そして、ベーン開度の減少量として目標とすべき減少量(以下この減少量を「目標減少量」という)は、一般的には、目標過給圧に対する実過給圧の偏差に応じた量に設定される。ここで、ベーンの減少動作速度が速ければ短時間のうちにベーン開度を目標減少量だけ減少させることができるので、過給圧を目標過給圧に十分な追従性をもって到達させることができる。また、ベーンの過給圧影響度合が大きければ小さいベーン開度の減少量でもって過給圧を目標過給圧に到達させることができる。すなわち、ベーンの過給圧影響度合が大きければ、結果的に、短時間のうちにベーン開度を目標減少量だけ減少させることができるので、過給圧を目標過給圧に十分な追従性をもって到達させることができる。
一方、ベーンの減少動作速度が遅かったりベーンの過給圧影響度合が小さかったりすると短時間のうちにベーン開度を目標減少量だけ減少させることができないので、過給圧を目標過給圧に十分な追従性をもって到達させることができない。そして、こうした過給圧の制御が繰り返されると、結果的に、実過給圧が好適な過給圧から大きく外れた状態が生じてしまう。そして、過給圧は、例えば、吸入ガス量に寄与することから燃焼室内における燃料の燃焼にも寄与し、引いては、内燃機関10の出力性能に寄与するパラメータである。したがって、実過給圧が好適な過給圧から大きく外れた状態が生じると、内燃機関10に所期通りの出力性能を発揮させることができない。
したがって、過給圧を目標過給圧に制御しようとして実過給圧を上昇させる場合において、過給圧が十分な追従性をもって到達することができる目標過給圧を設定するためには、ベーンの減少動作速度とベーンの過給圧影響度合とを考慮することが重要である。
もちろん、過給圧を目標過給圧に制御しようとして実過給圧を低下させる場合にも同じことが当てはまることから、この場合において、過給圧が十分な追従性をもって到達することができる目標過給圧を設定するためには、ベーンの増大動作速度とベーンの過給圧影響度合とを考慮することが重要である。
そして、これに加えて、上述したように、過給圧にはEGR制御弁52の動作状態も影響する。このため、上で説明した理由と同じ理由から、過給圧が十分な追従性をもって到達することができる目標過給圧を設定するためには、EGR制御弁の動作速度(すなわち、EGR制御弁の増大動作速度または減少動作速度)とEGR制御弁の過給圧影響度合とを考慮することが重要である。
さらに、上述したように、過給圧にはスロットル弁33の動作状態も影響する。このため、上で説明した理由と同じ理由から、過給圧が十分な追従性をもって到達することができる目標過給圧を設定するためには、スロットル弁の動作速度(すなわち、スロットル弁の増大動作速度または減少動作速度)とスロットル弁の過給圧影響度合とを考慮することが重要である。
ここで、上述した実施形態では、目標過給圧に対する実過給圧の追従性に影響を与えるパラメータとして、ベーン35Dの動作速度とベーンの過給圧影響度合とを考慮するだけでなく、同じく目標過給圧に対する実過給圧の追従性に影響を与えるパラメータとして、EGR制御弁52の動作速度とEGR制御弁の過給圧影響度合とスロットル弁33の動作速度とスロットル弁の過給圧影響度合とを考慮して実過給圧を目標過給圧に十分な追従性をもって到達させることができる可能性を示す過給圧制御困難度が算出され、この過給圧制御困難度に基づいて目標過給圧が設定され、この目標過給圧に実過給圧が制御される。このため、実過給圧を十分な追従性をもって目標過給圧に到達させることができる。したがって、上述した実施形態によれば、少なくとも、実過給圧が好適な過給圧から大きく外れないことから、内燃機関に所期の出力性能を発揮させることができるという効果が得られる。
なお、上述した実施形態では、EGR制御弁52のEGR率影響度合は一定値である。しかしながら、EGR制御弁開度を所定の値だけ変化させたときの該EGR制御弁開度の変化に伴うEGR率の変化量がその時のEGR制御弁開度に応じて異なることもある。したがって、こうした場合には、EGR制御弁開度に応じたEGR制御弁52のEGR率影響度合を実験等によって予め求め、これらEGR率影響度合をEGR制御弁開度の関数のマップの形で電子制御装置60に記憶させておき、機関運転中、その時のEGR制御弁開度に応じて上記マップからEGR制御弁のEGR率影響度合を取得し、斯くして取得したEGR制御弁のEGR率影響度合をEGR率制御困難度の設定(引いては、目標EGR率の設定)に用いるようにしてもよい。
同様に、上述した実施形態では、ベーン35DのEGR率影響度合およびスロットル弁33のEGR率影響度合も一定値である。しかしながら、ベーン開度を所定の値だけ変化させたときの該ベーン開度の変化に伴うEGR率の変化量がその時のベーン開度に応じて異なることもあるし、スロットル弁開度を所定の値だけ変化させたときの該スロットル弁の変化に伴うEGR率の変化量がその時のスロットル弁開度に応じて異なることもある。したがって、こうした場合には、ベーン開度に応じたベーン35DのEGR率影響度合およびスロットル弁開度に応じたスロットル弁33のEGR率影響度合を実験等によって予め求め、これらEGR率影響度合をベーン開度の関数のマップおよびスロットル弁開度の関数のマップの形で電子制御装置60に記憶させておき、機関運転中、その時のベーン開度に応じて上記マップからベーンのEGR率影響度合を取得すると共にその時のスロットル弁開度に応じて上記マップからスロットル弁のEGR率影響度合を取得し、斯くして取得したベーンのEGR率影響度合およびスロットル弁のEGR率影響度合をEGR率制御困難度の設定(引いては、目標EGR率の設定)に用いるようにしてもよい。
また、上述した実施形態では、ベーン35Dの過給圧影響度合は一定値である。しかしながら、ベーン開度を所定の値だけ変化させたときの該ベーン開度の変化に伴う過給圧の変化量がその時のベーン開度に応じて異なることもある。したがって、こうした場合には、ベーン開度に応じたベーン35Dの過給圧影響度合を実験等によって予め求め、これら過給圧影響度合をベーン開度の関数のマップの形で電子制御装置60に記憶させておき、機関運転中、その時のベーン開度に応じて上記マップからベーンの過給圧影響度合を取得し、斯くして取得したベーンの過給圧影響度合を過給圧制御困難度の設定(引いては、目標過給圧の設定)に用いるようにしてもよい。
同様に、上述した実施形態では、EGR制御弁52の過給圧影響度合およびスロットル弁33の過給圧影響度合も一定値である。しかしながら、EGR制御弁開度を所定の値だけ変化させたときの該EGR制御弁開度の変化に伴う過給圧の変化量がその時のEGR制御弁開度に応じて異なることもあるし、スロットル弁開度を所定の値だけ変化させたときの該スロットル弁の変化に伴う過給圧の変化量がその時のスロットル弁開度に応じて異なることもある。したがって、こうした場合には、EGR制御弁開度に応じたEGR制御弁52の過給圧影響度合およびスロットル弁開度に応じたスロットル弁33の過給圧影響度合を実験等によって予め求め、これら過給圧影響度合をEGR制御弁開度の関数のマップおよびスロットル弁開度の関数のマップの形で電子制御装置60に記憶させておき、機関運転中、その時のEGR制御弁開度に応じて上記マップからEGR制御弁の過給圧影響度合を取得すると共にその時のスロットル弁開度に応じて上記マップからスロットル弁の過給圧影響度合を取得し、斯くして取得したEGR制御弁の過給圧影響度合およびスロットル弁の過給圧影響度合を過給圧制御困難度の設定(引いては、目標過給圧の設定)に用いるようにしてもよい。
また、上述した実施形態では、EGR制御弁52の増大動作速度は一定値である。しかしながら、EGR制御弁52の増大動作速度がその時のEGR制御弁開度に応じて異なることもある。したがって、こうした場合には、EGR制御弁開度に応じたEGR制御弁52の増大動作速度を実験等によって予め求め、これら増大動作速度をEGR制御弁開度の関数のマップの形で電子制御装置60に記憶させておき、機関運転中、その時のEGR制御弁開度に応じて上記マップからEGR制御弁の増大動作速度を取得し、斯くして取得したEGR制御弁の増大動作速度をEGR率制御困難度および過給圧制御困難度の設定(引いては、目標EGR率および目標過給圧の設定)に用いるようにしてもよい。
同様に、上述した実施形態では、EGR制御弁52の減少動作速度も一定値である。しかしながら、EGR制御弁52の減少動作速度もその時のEGR制御弁開度に応じて異なることもある。したがって、こうした場合には、EGR制御弁開度に応じたEGR制御弁52の減少動作速度を実験等によって予め求め、これら減少動作速度をEGR制御弁開度の関数のマップの形で電子制御装置60に記憶させておき、機関運転中、その時のEGR制御弁開度に応じて上記マップからEGR制御弁の減少動作速度を取得し、斯くして取得したEGR制御弁の減少動作速度をEGR率制御困難度および過給圧制御困難度の設定(引いては、目標EGR率および目標過給圧の設定)に用いるようにしてもよい。
同様に、上述した実施形態では、ベーン35Dの増大動作速度も減少動作速度も一定値である。しかしながら、ベーン35Dの増大動作速度も減少動作速度もその時のベーン開度に応じて異なることもある。したがって、こうした場合には、ベーン開度に応じたベーン35Dの増大動作速度および減少動作速度を実験等によって予め求め、これら増大動作速度および減少動作速度をベーン開度の関数のマップの形で電子制御装置60に記憶させておき、機関運転中、その時のベーン開度に応じて上記マップからベーンの増大動作速度または減少動作速度を取得し、斯くして取得したベーンの増大動作速度または減少動作速度をEGR率制御困難度および過給圧制御困難度の設定(引いては、目標EGR率および目標過給圧の設定)に用いるようにしてもよい。
同様に、上述した実施形態では、スロットル弁33の増大動作速度も減少動作速度も一定値である。しかしながら、スロットル弁33の増大動作速度も減少動作速度もその時のスロットル弁開度に応じて異なることもある。したがって、こうした場合には、スロットル弁開度に応じたスロットル弁33の増大動作速度および減少動作速度を実験等によって予め求め、これら増大動作速度および減少動作速度をスロットル弁開度の関数のマップの形で電子制御装置60に記憶させておき、機関運転中、その時のスロットル弁開度に応じて上記マップからスロットル弁の増大動作速度または減少動作速度を取得し、斯くして取得したスロットル弁の増大動作速度または減少動作速度をEGR率制御困難度および過給圧制御困難度の設定(引いては、目標EGR率および目標過給圧の設定)に用いるようにしてもよい。
また、上述した実施形態では、図4(A)に示されているように、EGR率制御困難度Deが零と正の最大値DeMaxPとの間の値であるとき、EGR率加算係数Keは、EGR率制御困難度Deに反比例してEGR率制御困難度Deが大きくなるほど小さくなる値に設定されている。しかしながら、本発明によれば、EGR率加算係数を現在の実EGR率に加算することによってEGR率が目標EGR率に所定の目標EGR率追従性をもって制御される目標EGR率が算出されるようにEGR率加算係数が設定されればよいことから、EGR率加算係数がEGR率制御困難度Deに反比例していないこともある。したがって、EGR率制御困難度Deが零と正の最大値DeMaxPとの間の値であるとき、少なくとも、EGR率加算係数はEGR率制御困難度Deが大きいほど小さい値に設定されればよい。
同様に、上述した実施形態では、図4(A)に示されているように、EGR率制御困難度Deが零と負の最大値DeMaxNとの間の値であるとき、EGR率加算係数Keは、EGR率制御困難度Deに反比例してEGR率困難度Deの絶対値が大きくなるほどその絶対値が小さい値となる値に設定されている。しかしながら、EGR率制御困難度Deが零と負の最大値DeMaxNとの間の値であるとき、少なくとも、EGR率加算係数はEGR率制御困難度Deの絶対値が大きいほどその絶対値が小さい値となる値に設定されればよい。
また、上述した実施形態では、図4(B)に示されているように、過給圧制御困難度Dpが零と正の最大値DpMaxPとの間の値であるとき、過給圧加算係数Kpは、過給圧制御困難度Dpに反比例して過給圧制御困難度Dpが大きくなるほど小さくなる値に設定されている。しかしながら、本発明によれば、過給圧加算係数を現在の実過給圧に加算することによって過給圧が目標過給圧に所定の目標過給圧追従性をもって制御される目標過給圧が算出されるように過給圧加算係数が設定されればよいことから、過給圧加算係数が過給圧制御困難度Dpに反比例していないこともある。したがって、過給圧制御困難度Dpが零と正の最大値DpMaxPとの間の値であるとき、少なくとも、過給圧加算係数は過給圧制御困難度Dpが大きいほど小さい値に設定されればよい。
同様に、上述した実施形態では、図4(B)に示されているように、過給圧制御困難度Dpが零と負の最大値DpMaxNとの間の値であるとき、過給圧加算係数Kpは、過給圧制御困難度Dpに反比例して過給圧困難度Dpの絶対値が大きくなるほどその絶対値が小さい値となる値に設定されている。しかしながら、過給圧制御困難度Dpが零と負の最大値DpMaxNとの間の値であるとき、少なくとも、過給圧加算係数は過給圧制御困難度Dpの絶対値が大きいほどその絶対値が小さい値となる値に設定されればよい。
また、上述した実施形態では、EGR率偏差が正の最大EGR率偏差よりも大きいとき、機関運転状態が少なくとも過給圧を上昇させるべき状態にあるのか或いは機関運転状態が少なくとも過給圧を低下させるべき状態にあるのかに係わらず、ベーン35Dの減少動作速度がEGR率制御困難度の設定(引いては、目標EGR率の設定)に用いられる。しかしながら、EGR率偏差が正の最大EGR率偏差よりも大きいときに、機関運転状態が少なくとも過給圧を上昇させるべき状態にあるのか或いは機関運転状態が少なくとも過給圧を低下させるべき状態にあるのかに応じて、ベーン35Dの減少動作速度をEGR率制御困難度の設定に用いたり、ベーン35Dの増大動作速度をEGR率制御困難度の設定に用いたりしてもよい。すなわち、機関運転状態が少なくとも過給圧を上昇させるべき状態にある場合、ベーン開度が少なくとも減少せしめられる。したがって、この場合において、EGR率偏差が正の最大EGR率偏差よりも大きいときには、ベーン35Dの減少動作速度をEGR率制御困難度の設定に用いる。一方、機関運転状態が少なくとも過給圧を低下させるべき状態にある場合、ベーン開度が少なくとも増大せしめられる。したがって、この場合において、EGR率偏差が正の最大EGR率偏差よりも大きいときには、ベーン35Dの増大動作速度をEGR率制御困難度の設定に用いる。
また、上述した実施形態では、EGR率偏差が負の最大EGR率偏差よりも小さいとき、機関運転状態が少なくとも過給圧を上昇させるべき状態にあるのか或いは機関運転状態が少なくとも過給圧を低下させるべき状態にあるのかに係わらず、ベーン35Dの増大動作速度がEGR率制御困難度の設定(引いては、目標EGR率の設定)に用いられる。しかしながら、EGR率偏差が負の最大EGR率偏差よりも小さいときに、機関運転状態が少なくとも過給圧を上昇させるべき状態にあるのか或いは機関運転状態が少なくとも過給圧を低下させるべき状態にあるのかに応じて、ベーン35Dの増大動作速度をEGR率制御困難度の設定に用いたり、ベーン35Dの減少動作速度をEGR率制御困難度の設定に用いたりしてもよい。すなわち、機関運転状態が少なくとも過給圧を低下させるべき状態にある場合、ベーン開度が少なくとも増大せしめられる。したがって、この場合において、EGR率偏差が負の最大EGR率偏差よりも小さいときには、ベーン35Dの増大動作速度をEGR率制御困難度の設定に用いる。一方、機関運転状態が少なくとも過給圧を上昇させるべき状態にある場合、ベーン開度が少なくとも減少せしめられる。したがって、この場合において、EGR率偏差が負の最大EGR率偏差よりも小さいときには、ベーン35Dの減少動作速度をEGR率制御困難度の設定に用いる。
同様に、上述した実施形態では、EGR率偏差が正の最大EGR率偏差よりも大きいとき、機関運転状態が少なくとも吸入ガス量を増大させるべき状態にあるのか或いは機関運転状態が少なくとも吸入ガス量を減少させるべき状態にあるのかに係わらず、スロットル弁33の減少動作速度がEGR率制御困難度の設定(引いては、目標EGR率の設定)に用いられる。一方、EGR率偏差が負の最大EGR率偏差よりも小さいとき、機関運転状態が少なくとも吸入ガス量を増大させるべき状態にあるのか或いは機関運転状態が少なくとも吸入ガス量を減少させるべき状態にあるのかに係わらず、スロットル弁33の増大動作速度がEGR率制御困難度の設定(引いては、目標EGR率の設定)に用いられる。しかしながら、EGR率偏差が正の最大EGR率偏差よりも大きいとき、或いは、EGR率偏差が負の最大EGR率偏差よりも小さいときに、機関運転状態が少なくとも吸入ガス量を増大させるべき状態にあるのか或いは機関運転状態が少なくとも吸入ガス量を減少させるべき状態にあるのかに応じて、スロットル弁33の増大動作速度をEGR率制御困難度の設定に用いたり、スロットル弁33の減少動作速度をEGR率制御困難度の設定に用いたりしてもよい。すなわち、機関運転状態が少なくとも吸入ガス量を増大させるべき状態にある場合、スロットル弁開度が少なくとも増大せしめられる。したがって、この場合において、EGR率偏差が正の最大EGR率偏差よりも大きいとき、或いは、EGR率偏差が負の最大EGR率偏差よりも小さいときには、スロットル弁33の増大動作速度をEGR率制御困難度の設定に用いる。一方、機関運転状態が少なくとも吸入ガス量を減少させるべき状態にある場合、スロットル弁開度が少なくとも減少せしめられる。したがって、この場合において、EGR率偏差が正の最大EGR率偏差よりも大きいとき、或いは、EGR率偏差が負の最大EGR率偏差よりも小さいときには、スロットル弁33の減少動作速度をEGR率制御困難度の設定に用いる。
また、上述した実施形態では、過給圧偏差が正の最大過給圧偏差よりも大きいとき、機関運転状態が少なくともEGR率を上昇させるべき状態にあるのか或いは機関運転状態が少なくともEGR率を低下させるべき状態にあるのかに係わらず、EGR制御弁52の減少動作速度が過給圧制御困難度の設定(引いては、目標過給圧の設定)に用いられる。しかしながら、過給圧偏差が正の最大過給圧偏差よりも大きいときに、機関運転状態が少なくともEGR率を上昇させるべき状態にあるのか或いは機関運転状態が少なくともEGR率を低下させるべき状態にあるのかに応じて、EGR制御弁52の減少動作速度を過給圧制御困難度の設定に用いたり、EGR制御弁52の増大動作速度を過給圧制御困難度の設定に用いたりしてもよい。すなわち、機関運転状態が少なくともEGR率を上昇させるべき状態にある場合、EGR制御弁開度が少なくとも増大せしめられる。したがって、この場合において、過給圧偏差が正の最大過給圧偏差よりも大きいときには、EGR制御弁52の増大動作速度を過給圧制御困難度の設定に用いる。一方、機関運転状態が少なくともEGR率を低下させるべき状態にある場合、EGR制御弁開度が少なくとも減少せしめられる。したがって、この場合において、過給圧偏差が正の最大過給圧偏差よりも大きいときには、EGR制御弁52の減少動作速度を過給圧制御困難度の設定に用いる。
また、上述した実施形態では、過給圧偏差が負の最大過給圧偏差よりも小さいとき、機関運転状態が少なくともEGR率を上昇させるべき状態にあるのか或いは機関運転状態が少なくともEGR率を低下させるべき状態にあるのかに係わらず、EGR制御弁52の増大動作速度が過給圧制御困難度の設定(引いては、目標過給圧の設定)に用いられる。しかしながら、過給圧偏差が負の最大過給圧偏差よりも小さいときに、機関運転状態が少なくともEGR率を上昇させるべき状態にあるのか或いは機関運転状態が少なくともEGR率を低下させるべき状態にあるのかに応じて、EGR制御弁52の増大動作速度を過給圧制御困難度の設定に用いたり、EGR制御弁52の減少動作速度を過給圧制御困難度の設定に用いたりしてもよい。すなわち、機関運転状態が少なくともEGR率を低下させるべき状態にある場合、EGR制御弁開度が少なくとも減少せしめられる。したがって、この場合において、過給圧偏差が負の最大過給圧偏差よりも小さいときには、EGR制御弁52の減少動作速度を過給圧制御困難度の設定に用いる。一方、機関運転状態が少なくともEGR率を上昇させるべき状態にある場合、EGR制御弁開度が少なくとも増大せしめられる。したがって、この場合において、過給圧偏差が負の最大過給圧偏差よりも小さいときには、EGR制御弁52の増大動作速度を過給圧制御困難度の設定に用いる。
同様に、上述した実施形態では、過給圧偏差が正の最大過給圧偏差よりも大きいとき、機関運転状態が少なくとも吸入ガス量を増大させるべき状態にあるのか或いは機関運転状態が少なくとも吸入ガス量を減少させるべき状態にあるのかに係わらず、スロットル弁33の減少動作速度が過給圧制御困難度の設定(引いては、目標過給圧の設定)に用いられる。一方、過給圧偏差が負の最大過給圧偏差よりも小さいとき、機関運転状態が少なくとも吸入ガス量を増大させるべき状態にあるのか或いは機関運転状態が少なくとも吸入ガス量を減少させるべき状態にあるのかに係わらず、スロットル弁33の増大動作速度が過給圧制御困難度の設定(引いては、目標過給圧の設定)に用いられる。しかしながら、過給圧偏差が正の最大過給圧偏差よりも大きいとき、或いは、過給圧偏差が負の最大過給圧偏差よりも小さいときに、機関運転状態が少なくとも吸入ガス量を増大させるべき状態にあるのか或いは機関運転状態が少なくとも吸入ガス量を減少させるべき状態にあるのかに応じて、スロットル弁33の増大動作速度をEGR率制御困難度の設定に用いたり、スロットル弁33の減少動作速度をEGR率制御困難度の設定に用いたりしてもよい。すなわち、機関運転状態が少なくとも吸入ガス量を増大させるべき状態にある場合、スロットル弁開度が少なくとも増大せしめられる。したがって、この場合において、過給圧偏差が正の最大過給圧偏差よりも大きいとき、或いは、過給圧偏差が負の最大過給圧偏差よりも小さいときには、スロットル弁33の増大動作速度を過給圧制御困難度の設定に用いる。一方、機関運転状態が少なくとも吸入ガス量を減少させるべき状態にある場合、スロットル弁開度が少なくとも減少せしめられる。したがって、この場合において、過給圧偏差が正の最大過給圧偏差よりも大きいとき、或いは、過給圧偏差が負の最大過給圧偏差よりも小さいときには、スロットル弁33の減少動作速度を過給圧制御困難度の設定に用いる。
また、上述した実施形態では、EGR制御弁、ベーン、および、スロットル弁の動作状態がEGR率に影響を及すことを前提にこれらEGR制御弁、ベーン、および、スロットル弁の動作速度とこれらEGR制御弁、ベーン、および、スロットル弁のEGR率影響度合とを考慮してEGR率制御困難度を算出し、この算出されたEGR率制御困難度を考慮して目標EGR率を設定し、この目標EGR率にEGR率を制御することによって、実EGR率を目標EGR率に所定の目標EGR率追従性をもって制御している。
しかしながら、本発明の制御装置は、広くは、互いに影響し合う異なる2つの制御量である第1制御量(例えば、上述した実施形態のEGR率)と第2制御量(例えば、上述した実施形態の過給圧)とをそれぞれ直接的に制御することができる異なる2つの制御対象を第1制御対象(例えば、上述した実施形態のEGR制御弁)および第2制御対象(例えば、上述した実施形態のベーン)として具備する内燃機関にも適用可能である。この場合、本発明の制御装置は、第1制御量の目標値を目標第1制御量(例えば、上述した実施形態の目標EGR率)として設定すると共に第2制御量の目標値を目標第2制御量(例えば、上述した実施形態の目標過給圧)として設定する目標値設定手段と、第1制御対象の動作状態(例えば、上述した実施形態のEGR制御弁開度)を制御することによって第1制御量を目標第1制御量に制御すると共に第2制御対象の動作状態(例えば、上述した実施形態のベーン開度)を制御することによって第2制御量を目標第2制御量に制御する制御量制御手段とを具備する。
そして、本発明の制御装置は、広くは、制御量制御手段が第1制御対象の動作状態を変更するための指令(例えば、上述した実施形態のEGR制御弁開度指令)を該第1制御対象に与えたときの該第1制御対象の動作速度である第1動作速度(例えば、上述した実施形態のEGR制御弁の動作速度)と第1制御対象の動作状態の変更が第1制御量に与える影響の度合である第1制御量に対する第1制御対象の影響度合(例えば、上述した実施形態のEGR制御弁のEGR率影響度合)とのうちの少なくとも1つと、制御量制御手段が第2制御対象の動作状態を変更するための指令(例えば、上述した実施形態のベーン開度指令)を該第2制御対象に与えたときの該第2制御対象の動作速度である第2動作速度(例えば、上述した実施形態のベーンの動作速度)と第2制御対象の動作状態の変更が第1制御量に与える影響の度合である第1制御量に対する第2制御対象の影響度合(例えば、上述した実施形態のベーンのEGR率影響度合)とのうちの少なくとも1つとを考慮したときに第1制御量が所定の追従性をもって制御されることができる第1制御量の目標値を目標第1制御量(例えば、上述した実施形態の目標EGR率)に設定するものである。
そして、本発明の制御装置は、広くは、内燃機関の運転状態が定常運転状態にあるときに該内燃機関の運転状態に応じた第1制御量の目標値を目標第1定常制御量(例えば、上述した実施形態の目標定常EGR率)として設定し、現在の内燃機関の運転状態が定常運転状態であると仮定したときに現在の内燃機関の運転状態に応じて設定される目標第1定常制御量に現在の第1制御量を制御したときに現在の第1制御量が前記所定の追従性をもって目標第1定常制御量に制御される可能性を表す指標を、第1動作速度と第1制御量に対する第1制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つと、第2動作速度と第1制御量に対する第2制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つとに基づいて第1追従指標(例えば、上述した実施形態のEGR率制御困難度)として算出し、該第1追従指標に応じて目標第1制御量を設定することによって、第1動作速度と第1制御量に対する第1制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つと、第2動作速度と第1制御量に対する第2制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つとを目標第1制御量の設定に考慮するものである。
そして、本発明の制御装置は、広くは、現在の内燃機関の運転状態が定常運転状態であると仮定したときに現在の内燃機関の運転状態に応じて設定される目標第1定常制御量(例えば、上述した実施形態の目標定常EGR率)に対する現在の第1制御量の偏差を第1制御量偏差(例えば、上述した実施形態のEGR率偏差)として算出し、該第1制御量偏差を第1追従指標に応じて補正した値を第1制御量補正偏差(例えば、上述した実施形態のEGR率加算係数)として算出し、該第1制御量補正偏差を現在の第1制御量に加算した値を目標第1制御量に設定することによって、第1動作速度と第1制御量に対する第1制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つと記第2動作速度と第1制御量に対する第2制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つとを目標第1制御量の設定に考慮するものである。
上述した実施形態に従ったEGR率制御困難度および過給圧制御困難度の算出を実行するルーチンの一例が図9〜図12に示されている。このルーチンが開始されると、始めに、ステップ100において、現在の機関回転数Nと現在の機関負荷Lとに基づいて図3(A)の目標定常過給圧マップから目標定常過給圧TPimsが取得されると共に、現在の機関回転数Nと現在の機関負荷Lとに基づいて図3(B)の目標定常酸素濃度マップから目標定常酸素濃度TO2sが取得される。次いで、ステップ101において、現在の実EGR率Regrと現在の実過給圧Pimとが取得される。次いで、ステップ102において、ステップ100で取得された目標定常過給圧TPimsと目標定常酸素濃度TO2sとに基づいて目標定常EGR率TRegrsが算出される。次いで、ステップ103において、ステップ102で算出された目標定常EGR率TRegrsに対するステップ101で取得された現在の実EGR率Regrの偏差がEGR率偏差ΔRegrとして算出されると共に、ステップ100で取得された目標定常過給圧TPimsに対するステップ101で取得された現在の実過給圧Pimの偏差が過給圧偏差ΔPimとして算出される。
次いで、図10のステップ104において、ステップ103で算出されたEGR率偏差ΔRegrが正の最大EGR率偏差ΔRegrMaxPよりも大きい(ΔRegr>ΔRegrMaxP)か否かが判別される。ここで、ΔRegr>ΔRegrMaxPであると判別されたときには、ルーチンはステップ105に進む。一方、ΔRegr≦ΔRegrMaxPであると判別されたときには、ルーチンは図11のステップ113に進む。
ステップ104においてΔRegr>ΔRegrMaxPであると判別され、ルーチンがステップ105に進むと、ステップ103で算出された過給圧偏差ΔPimが正の最大過給圧偏差ΔPimMaxPよりも大きい(ΔPim>ΔPimMaxP)か否かが判別される。ここで、ΔPim>ΔPimMaxP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、ΔPim≦ΔPimMaxPであると判別されたときには、ルーチンはステップ108に進む。
ステップ105においてΔPim>ΔPimMaxPであると判別され、ルーチンがステップ106に進んだときには、ステップ104でΔRegr>ΔRegrMaxPであると判別されているので、結果的に、ΔRegr>ΔRegrMaxPであって且つΔPim>ΔPimMaxPであることになる。したがって、このときの機関運転状態は、図13に参照符号De1,Dp1で示されている領域の状態にあることになる。この場合、ステップ106において、上式1に従ってEGR率制御困難度De1が算出されると共に、上式3に従って過給圧制御困難度Dp1が算出される。次いで、ステップ107において、ステップ106で算出されたEGR率制御困難度De1がEGR率制御困難度Deに入力されると共に、ステップ106で算出された過給圧制御困難度Dp1が過給圧制御困難度Dpに入力され、ルーチンが終了する。この場合、図6のステップ11において、ステップ106で算出されたEGR率制御困難度De1がEGR率制御困難度Deとして取得されると共に、ステップ106で算出された過給圧制御困難度Dp1が過給圧制御困難度Dpとして取得される。
一方、ステップ105においてΔPim≦ΔPimMaxPであると判別され、ルーチンがステップ108に進むと、ステップ103で算出された過給圧偏差ΔPimが負の最大過給圧偏差ΔPimMaxNよりも小さい(ΔPim<ΔPimMaxN)か否かが判別される。ここで、ΔPim<ΔPimMaxNであると判別されたときには、ルーチンはステップ109に進む。一方、ΔPim≧ΔPimMaxNであると判別されたときには、ルーチンはステップ111に進む。
ステップ108においてΔPim<ΔPimMaxNであると判別され、ルーチンがステップ109に進んだときには、ステップ104でΔRegr>ΔRegrMaxPであると判別されているので、結果的に、ΔRegr>ΔRegrMaxPであって且つΔPim<ΔPimMaxNであることになる。したがって、このときの機関運転状態は、図13に参照符号De2,Dp2で示されている領域の状態にあることになる。この場合、ステップ109において、上式1に従ってEGR率制御困難度De2が算出されると共に、上式4に従って過給圧制御困難度Dp2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EGR率制御困難度De2がEGR制御困難度Deに入力されると共に、ステップ109で算出された過給圧制御困難度Dp2が過給圧制御困難度Dpに入力され、ルーチンが終了する。この場合、図6のステップ11において、ステップ109で算出されたEGR率制御困難度De2がEGR率制御困難度Deとして取得されると共に、ステップ109で算出された過給圧制御困難度Dp2が過給圧制御困難度Dpとして取得される。
一方、ステップ108においてΔPim≧ΔPimMaxNであると判別され、ルーチンがステップ111に進んだときには、ステップ104でΔRegr>ΔRegrMaxPであると判別され、ステップ105でΔPim≦ΔPimMaxPであると判別され、ステップ108でΔPim≧ΔPimMaxNであると判別されているので、結果的に、ΔRegr>ΔRegrMaxPであって且つΔPimMaxN≦ΔPim≦ΔPimMaxPであることになる。したがって、このときの機関運転状態は、図13に参照符号De3,Dp3で示されている領域の状態にあることになる。この場合、ステップ111において、上式1に従ってEGR率制御困難度De3が算出されると共に、過給圧制御困難度Dp3に零が入力される。次いで、ステップ112において、ステップ111で算出されたEGR率制御困難度De3がEGR制御困難度Deに入力されると共に、ステップ112で零が入力された過給圧制御困難度Dp3が過給圧制御困難度Dpに入力され、ルーチンが終了する。この場合、図6のステップ11において、ステップ111で算出されたEGR率制御困難度De3がEGR率制御困難度Deとして取得されると共に、ステップ111で零が入力された過給圧制御困難度Dp3が過給圧制御困難度Dpとして取得される。
ステップ104においてΔRegr≦ΔRegrMaxPであると判別され、ルーチンが図11のステップ113に進むと、ステップ103で算出されたEGR率偏差ΔRegrが負の最大EGR率偏差ΔRegrMaxNよりも小さい(ΔRegr<ΔRegrMaxN)か否かが判別される。ここで、ΔRegr<ΔRegrMaxNであると判別されたときには、ルーチンはステップ114に進む。一方、ΔRegr≧ΔRegrMaxNであると判別されたときには、ルーチンは図12のステップ122に進む。
ステップ113においてΔRegr<ΔRegrMaxNであると判別され、ルーチンがステップ114に進むと、ステップ103で算出された過給圧偏差ΔPimが正の最大過給圧偏差ΔPimMaxPよりも大きい(ΔPim>ΔPimMaxP)か否かが判別される。ここで、ΔPim>ΔPimMaxPであると判別されたときには、ルーチンはステップ115に進む。一方、ΔPim≦ΔPimMaxPであると判別されたときには、ルーチンはステップ117に進む。
ステップ114においてΔPim>ΔPimMaxPであると判別され、ルーチンがステップ115に進んだときには、ステップ113でΔRegr<ΔRegrMaxNであると判別されているので、結果的に、ΔRegr<ΔRegrMaxNであって且つΔPim>ΔPimMaxPであることになる。したがって、このときの機関運転状態は、図13に参照符号De4,Dp4で示されている領域の状態にあることになる。この場合、ステップ115において、上式2に従ってEGR率制御困難度De4が算出されると共に、上式3に従って過給圧制御困難度Dp4が算出される。次いで、ステップ116において、ステップ115で算出されたEGR率制御困難度De4がEGR率制御困難度Deに入力されると共に、ステップ115で算出された過給圧制御困難度Dp4が過給圧制御困難度Dpに入力され、ルーチンが終了する。この場合、図6のステップ11において、ステップ115で算出されたEGR率制御困難度De4がEGR率制御困難度Deとして取得されると共に、ステップ115で算出された過給圧制御困難度Dp4が過給圧制御困難度Dpとして取得される。
一方、ステップ114においてΔPim≦ΔPimMaxPであると判別され、ルーチンがステップ117に進むと、ステップ103で算出された過給圧偏差ΔPimが負の最大過給圧偏差ΔPimMaxNよりも小さい(ΔPim<ΔPimMaxN)か否かが判別される。ここで、ΔPim<ΔPimMaxNであると判別されたときには、ルーチンはステップ118に進む。一方、ΔPim≧ΔPimMaxNであると判別されたときには、ルーチンはステップ120に進む。
ステップ117においてΔPim<ΔPimMaxNであると判別され、ルーチンがステップ118に進んだときには、ステップ113でΔRegr<ΔRegrMaxNであると判別されているので、結果的に、ΔRegr<ΔRegrMaxNであって且つΔPim<ΔPimMaxNであることになる。したがって、このときの機関運転状態は、図13に参照符号De5,Dp5で示されている領域の状態にあることになる。この場合、ステップ118において、上式2に従ってEGR率制御困難度De5が算出されると共に、上式4に従って過給圧制御困難度Dp5が算出される。次いで、ステップ119において、ステップ118で算出されたEGR率制御困難度De5がEGR制御困難度Deに入力されると共に、ステップ118で算出された過給圧制御困難度Dp5が過給圧制御困難度Dpに入力され、ルーチンが終了する。この場合、図6のステップ11において、ステップ118で算出されたEGR率制御困難度De5がEGR率制御困難度Deとして取得されると共に、ステップ118で算出された過給圧制御困難度Dp5が過給圧制御困難度Dpとして取得される。
一方、ステップ117においてΔPim≧ΔPimMaxNであると判別され、ルーチンがステップ120に進んだときには、ステップ113でΔRegr<ΔRegrMaxNであると判別され、ステップ114でΔPim≦ΔPimMaxPであると判別され、ステップ117でΔPim≧ΔPimMaxNであると判別されているので、結果的に、ΔRegr<ΔRegrMaxNであって且つΔPimMaxN≦ΔPim≦ΔPimMaxPであることになる。したがって、このときの機関運転状態は、図13に参照符号De6,Dp6で示されている領域の状態にあることになる。この場合、ステップ120において、上式2に従ってEGR率制御困難度De6が算出されると共に、過給圧制御困難度Dp6に零が入力される。次いで、ステップ121において、ステップ120で算出されたEGR率制御困難度De6がEGR制御困難度Deに入力されると共に、ステップ120で零が入力された過給圧制御困難度Dp6が過給圧制御困難度Dpに入力され、ルーチンが終了する。この場合、図6のステップ11において、ステップ120で算出されたEGR率制御困難度De6がEGR率制御困難度Deとして取得されると共に、ステップ120で零が入力された過給圧制御困難度Dp6が過給圧制御困難度Dpとして取得される。
ステップ113においてΔRegr≧ΔRegrMaxNであると判別され、ルーチンが図12のステップ122に進むと、ステップ103で算出された過給圧偏差ΔPimが正の最大EGR率偏差ΔRegrMaxPよりも大きい(ΔPim>ΔPimMaxP)か否かが判別される。ここで、ΔPim>ΔPimMaxPであると判別されたときには、ルーチンはステップ123に進む。一方、ΔPim≦ΔPimRegrMaxPであると判別されたときには、ルーチンはステップ125に進む。
ステップ122においてΔPim>ΔPimMaxPであると判別され、ルーチンがステップ123に進んだときには、ステップ104でΔRegr≦ΔRegrMaxPであると判別され、ステップ113でΔRegr≧ΔRegrMaxNであると判別されているので、結果的に、ΔRegrMaxN≦ΔRegr≦ΔRegrMaxPであって且つΔPim>ΔPimMaxPであることになる。したがって、このときの機関運転状態は、図13に参照符号De7,Dp7で示されている領域の状態にあることになる。この場合、ステップ123において、EGR率制御困難度De7に零が入力されると共に、上式3に従って過給圧制御困難度Dp7が算出される。次いで、ステップ124において、ステップ123で零が入力されたEGR率制御困難度De7がEGR率制御困難度Deに入力されると共に、ステップ123で算出された過給圧制御困難度Dp7が過給圧制御困難度Dpに入力され、ルーチンが終了する。この場合、図6のステップ11において、ステップ123で零が入力されたEGR率制御困難度De7がEGR率制御困難度Deとして取得されると共に、ステップ123で算出された過給圧制御困難度Dp7が過給圧制御困難度Dpとして取得される。
一方、ステップ122においてΔPim≦ΔPimMaxPであると判別され、ルーチンがステップ125に進むと、ステップ103で算出された過給圧偏差ΔPimが負の最大過給圧偏差ΔPimMaxNよりも小さい(ΔPim<ΔPimMaxN)か否かが判別される。ここで、ΔPim<ΔPimMaxNであると判別されたときには、ルーチンはステップ126に進む。一方、ΔPim≧ΔPimMaxNであると判別されたときには、ルーチンはステップ128に進む。
ステップ125においてΔPim<ΔPimMaxNであると判別され、ルーチンがステップ126に進んだときには、ステップ104でΔRegr≦ΔRegrMaxPであると判別され、ステップ113でΔRegr≧ΔRegrMaxNであると判別されているので、結果的に、ΔRegrMaxN≦ΔRegr≦ΔRegrMaxPであって且つΔPim<ΔPimMaxNであることになる。したがって、このときの機関運転状態は、図13に参照符号De8,Dp58示されている領域の状態にあることになる。この場合、ステップ126において、EGR率制御困難度De8に零が入力されると共に、上式4に従って過給圧制御困難度Dp8が算出される。次いで、ステップ127において、ステップ126で零が入力されたEGR率制御困難度De8がEGR制御困難度Deに入力されると共に、ステップ126で算出された過給圧制御困難度Dp8が過給圧制御困難度Dpに入力され、ルーチンが終了する。この場合、図6のステップ11において、ステップ126で零が入力されたEGR率制御困難度De8がEGR率制御困難度Deとして取得されると共に、ステップ126で算出された過給圧制御困難度Dp8が過給圧制御困難度Dpとして取得される。
一方、ステップ125においてΔPim≧ΔPimMaxNであると判別され、ルーチンがステップ128に進んだときには、ステップ104でΔRegr≦ΔRegrMaxPであると判別され、ステップ113でΔRegr≧ΔRegrMaxNであると判別され、ステップ122でΔPim≦ΔPimMaxPであると判別され、ステップ125でΔPim≧ΔPimMaxNであると判別されているので、結果的に、ΔRegrMaxN≦ΔRegr≦ΔRegrMaxPであって且つΔPimMaxN≦ΔPim≦ΔPimMaxPであることになる。したがって、このときの機関運転状態は、図13に参照符号De9,Dp9で示されている領域の状態にあることになる。この場合、ステップ128において、EGR率制御困難度De9に零が入力されると共に、過給圧制御困難度Dp9に零が入力される。次いで、ステップ129において、ステップ128で零が入力されたEGR率制御困難度De9がEGR制御困難度Deに入力されると共に、ステップ128で零が入力された過給圧制御困難度Dp9が過給圧制御困難度Dpに入力され、ルーチンが終了する。この場合、図6のステップ11において、ステップ128で零が入力されたEGR率制御困難度De9がEGR率制御困難度Deとして取得されると共に、ステップ120で零が入力された過給圧制御困難度Dp9が過給圧制御困難度Dpとして取得される。
なお、上述した実施形態は、本発明を圧縮自着火式の内燃機関(いわゆるディーゼルエンジン)に適用したものである。しかしながら、本発明は、火花点火式の内燃機関(いわゆるガソリンエンジン)にも適用可能である。
【0003】
そして、本発明では、前記制御量制御手段が第1制御対象の動作状態を変更するための指令を該第1制御対象に与えたときの該第1制御対象の動作速度である第1動作速度と第1制御対象の動作状態の変更が第1制御量に与える影響の度合である第1制御量に対する第1制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つと、前記制御量制御手段が第2制御対象の動作状態を変更するための指令を該第2制御対象に与えたときの該第2制御対象の動作速度である第2動作速度と第2制御対象の動作状態の変更が第1制御量に与える影響の度合である第1制御量に対する第2制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つとを考慮したときに第1制御量が所定の追従性をもって制御されるような第1制御量の目標値が目標第1制御量に設定される。
[0012]
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、第1制御量を目標第1制御量に制御しようとして第1制御量を変化させるとき、第1制御対象の動作状態が変更せしめられる。そして、第1制御対象の動作状態の変更量として目標とすべき変更量(以下この変更量を「目標変更量」という)は、一般的には、目標第1制御量に対する現在の第1制御量の偏差に応じた量に設定される。ここで、第1制御対象の動作速度が速ければ短時間のうちに第1制御対象の動作状態をその目標変更量だけ変更させることができるので、第1制御量を目標第1制御量に十分な追従性をもって到達させることができる。また、第1制御量に対する第1制御対象の影響度合が大きければ小さい第1制御対象の動作状態の変更量でもって第1制御量を目標第1制御量に到達させることができる。すなわち、第1制御量に対する第1制御対象の影響度合が大きければ、結果的に、短時間のうちに第1制御対象の動作状態を目標変更量だけ変更させることができるので、第1制御量を目標第1制御量に十分な追従性をもって到達させることができる。
[0013]
一方、第1制御対象の動作速度が遅かったり第1制御量に対する第1制御対象の影響度合が小さかったりすると短時間のうちに第1制御対象の動作状態を目標変更量だけ変更させることができないので、第1制御量を目標第1制御量に十分な追従性をもって到達させることができない。そして、こうした第1制御量の制御が繰り返されると、結果的に、第1制御量が好適な第1制御量から大きく外れた状態が生じてしまう。そして、第1制御量は制御されるべき制御量であることから、第1制御量は、少なからず、内燃機関に求められる特定の性能を発揮させるために制御されるべき制御量であるとも言える。したがって、第1制御量が好適な第1制御量から大きく外れた状態が生じると、内燃機関に上記特定の性能を発揮させることができない。
[0014]
したがって、第1制御量を目標第1制御量に制御しようとして第1制御量を変化させる場合において、第1制御量が十分な追従性をもって到達することができる目標第1制御量を設定するためには、第1制御対象の動作速度と第1制御量に対する第1制御対象の影響
【0004】
度合との少なくとも1つを考慮することが重要である。
[0015]
そして、これに加えて、第1制御量と第2制御量とは互いに影響し合う制御量である。したがって、第2制御量を直接的に制御することができる第2制御対象の動作状態も第1制御量に影響する。このため、上で説明した理由と同じ理由から、第1制御量が十分な追従性をもって到達することができる目標第1制御量を設定するためには、第2制御対象の動作速度と第1制御量に対する第2制御対象の影響度合との少なくとも1つを考慮することが重要である。
[0016]
ここで、本発明では、目標第1制御量に対する第1制御量の追従性に影響を与えるパラメータとして、第1制御対象の動作速度と第1制御量に対する第1制御対象の影響度合との少なくとも1つを考慮するだけでなく、同じく目標第1制御量に対する第1制御量の追従性に影響を与えるパラメータとして、第1制御量を直接的に制御することはできないが第1制御量に影響を与える第2制御対象の動作速度と第1制御量に対する第2制御対象の影響度合との少なくとも1つを考慮して第1制御量が十分な追従性をもって到達することができる目標第1制御量が設定され、この目標第1制御量に第1制御量が制御される。したがって、本発明によれば、第1制御量が目標第1制御量に十分な追従性をもって制御されるという効果が得られる。また、その結果、少なくとも、第1制御量が好適な第1制御量から大きく外れないことから、内燃機関に上記特定の性能を発揮させることができるという効果が得られる。
[0017]
また、本願の2番目の発明では、上記1番目の発明において、第1制御量が増大するように第1制御対象の動作状態が変更されるときの前記第1動作速度を第1増大動作速度と称し、第1制御量が減少するように第1制御対象の動作状態が変更されるときの前記第1動作速度を第1減少動作速度と称したとき、第1制御量を目標第1制御量に制御するために第1制御量が増大するように第1制御対象の動作状態が変更されるときに前記第1動作速度が目標第1制御量の設定に考慮される場合には該第1動作速度として前記第1増大動作速度が目標第1制御量の設定に考慮される。
[0018]
一方、本発明では、第1制御量を目標第1制御量に制御するために第1制御量が減少するように第1制御対象の動作状態が変更されるときに前記第1動作速度が目標第1制御量の設定に考慮される場合には該第1動作速度として前記第1減少動作速度が目標第1制御量の設定に考慮される。
[0019]
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、第1制御量が増大するように第1制御対象の動作状態が変更されるときの第1制御対象の動作速度(すなわち、第1増大動
【0005】
作速度)と第1制御量が減少するように第1制御対象の動作状態が変更されるときの第1制御対象の動作速度(すなわち、第1減少動作速度)とが互いに異なる場合がある。ここで、本発明では、第1制御量が増大するように第1制御対象の動作状態が変更されるときに第1制御対象の動作速度が目標第1制御量の設定に考慮される場合には第1増大動作速度を考慮して目標第1制御量が設定されるし、第1制御量が減少するように第1制御対象の動作状態が変更されるときに第1制御対象の動作速度が目標第1制御量の設定に考慮される場合には第1減少動作速度を考慮して目標第1制御量が設定される。このため、より確実に、第1制御量が目標第1制御量に十分な追従性をもって制御されるという効果が得られる。
[0020]
また、本願の3番目の発明では、上記1または2番目の発明において、第2制御量が増大するように第2制御対象の動作状態が変更されるときの前記第2動作速度を第2増大動作速度と称し、第2制御量が減少するように第2制御対象の動作状態が変更されるときの前記第2動作速度を第2減少動作速度と称したとき、第2制御量を目標第2制御量に制御するために第2制御量が増大するように第2制御対象の動作状態が変更されるときに前記第2動作速度が目標第1制御量の設定に考慮される場合には該第2動作速度として前記第2増大動作速度が目標第1制御量の設定に考慮される。
[0021]
一方、本発明では、第2制御量を目標第2制御量に制御するために第2制御量が減少するように第2制御対象の動作状態が変更されるときに前記第2動作速度が目標第1制御量の設定に考慮される場合には該第2動作速度として前記第2減少動作速度が目標第1制御量の設定に考慮される。
[0022]
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、第2制御量が増大するように第2制御対象の動作状態が変更されるときの第2制御対象の動作速度(すなわち、第2増大動作速度)と第2制御量が減少するように第2制御対象の動作状態が変更されるときの第2制御対象の動作速度(すなわち、第2減少動作速度)とが互いに異なる場合がある。ここで、本発明では、第2制御量が増大するように第2制御対象の動作状態が変更されるときに第2制御対象の動作速度が目標第1制御量の設定に考慮される場合には第2増大動作速度を考慮して目標第1制御量が設定されるし、第2制御量が減少するように第2制御対象の動作状態が変更されるときに第2制御対象の動作速度が目標第1制御量の設定に考慮される場合には第2減少動作速度を考慮して目標第1制御量が設定される。このため、より確実に、第1制御量が目標第1制御量に十分な追従性をもって制御されるという効果が得られる。
[0023]
また、本願の4番目の発明では、上記1〜3番目の発明のいずれか1つにおいて、内燃
【0006】
機関の運転状態が定常運転状態にあるときに該内燃機関の運転状態に応じた第1制御量の目標値が目標第1定常制御量として設定される。
[0024]
そして、本発明では、現在の内燃機関の運転状態が定常運転状態であるときに現在の内燃機関の運転状態に応じて設定される目標第1定常制御量に現在の第1制御量を制御したときに現在の第1制御量が前記所定の追従性をもって目標第1定常制御量に制御される可能性を表す指標が前記第1動作速度と前記第1制御量に対する第1制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つと、前記第2動作速度と前記第1制御量に対する第2制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つとに基づいて第1追従指標として算出され、該第1追従指標に応じて目標第1制御量が設定されることによって、前記第1動作速度と前記第1制御量に対する第1制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つと、前記第2動作速度と前記第1制御量に対する第2制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つとが目標第1制御量の設定に考慮される。
[0025]
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、内燃機関の運転状態が或る状態から別の異なる状態に移行したとき、第1制御量を変化させる必要が生じる。このとき、最終的に到達させるべき第1制御量の目標値は、内燃機関の運転状態が上記別の異なる状態において定常運転状態になったときの第1制御量の目標値、すなわち、目標第1定常制御量である。ここで、本発明では、内燃機関の運転状態が定常運転状態に移行するまでの間の目標第1制御量の設定に目標第1定常制御量に対する現在の第1制御量の偏差という形で目標第1定常制御量が考慮される。このため、本発明によれば、内燃機関の運転状態が定常運転状態に移行したときに第1制御量が目標第1定常制御量に迅速に制御されるという効果が得られる。
[0026]
また、本願の5番目の発明では、上記4番目の発明において、現在の内燃機関の運転状態が定常運転状態であるときに現在の内燃機関の運転状態に応じて設定される目標第1定常制御量に対する現在の第1制御量の偏差が第1制御量偏差として算出される。そして、この第1制御量偏差を前記第1追従指標に応じて補正した値が第1制御量補正偏差として算出される。そして、この第1制御量補正偏差を現在の第1制御量に加算した値が目標第1制御量に設定されることによって、前記第1動作速度と前記第1制御量に対する第1制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つと、前記第2動作速度と前記第1制御量に対する第2制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つとが目標第1制御量の設定に考慮される。
[0027]
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、4番目の発明に関連して説明したように、内燃機関の運転状態が或る状態から別の状態に移行したとき、最終的に到達させ
【0007】
るべき第1制御量の目標値は、目標第1定常制御量である。そして、本発明では、内燃機関の運転状態が定常運転状態に移行するまでの間の目標第1制御量の設定に目標第1定常制御量に対する現在の第1制御量の偏差という形で目標第1定常制御量が現在の第1制御量に直接反映される。このため、本発明によれば、内燃機関の運転状態が定常運転状態に移行したときに第1制御量が目標第1定常制御量に迅速に制御されるという効果が得られる。
[0028]
また、本願の6番目の発明では、上記5番目の発明において、前記第1制御量偏差が予め定められた値よりも小さいときには該第1制御量偏差を現在の第1制御量に加算した値が目標第1制御量に設定される。
[0029]
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、第1制御量偏差が予め定められた値よりも小さい場合、少なくとも、第1制御量を目標第1定常制御量に到達させるために第1制御対象(または、第2制御対象)の動作状態の変更は少なくてよい。したがって、この場合、目標第1定常制御量を目標第1制御量に設定したとしても、第1制御量を目標第1制御量に十分な追従性をもって到達させることができる。本発明では、第1制御量偏差が予め定められた値よりも小さいときには第1制御量偏差を現在の第1制御量に加算した値、すなわち、目標第1定常制御量が目標第1制御量に設定される。したがって、本発明によれば、内燃機関の運転状態が定常運転状態に移行したときに、より迅速に、第1制御量が目標第1定常制御量に制御されるという効果が得られる。
[0030]
また、本願の7番目の発明では、上記1〜6番目の発明のいずれか1つにおいて、前記第1動作速度と第1制御対象の動作状態の変更が第2制御量に与える影響の度合である第2制御量に対する第1制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つと、前記第2動作速度と第2制御対象の動作状態の変更が第2制御量に与える影響の度合である第2制御量に対する第2制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つとを考慮したときに第2制御量が所定の追従性をもって制御されるような第2制御量の目標値が目標第2制御量に設定される。
[0031]
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、1番目の発明に関連して説明した理由と同様の理由から、第2制御量を目標第2制御量に制御しようとして第2制御量を変化させる場合において、第2制御量が十分な追従性をもって到達することができる目標第2制御量を設定するためには、第2制御対象の動作速度と第2制御量に対する第2制御対象の影響度合との少なくとも1つを考慮することが重要である。
[0032]
そして、これに加えて、1番目の発明に関連して説明した理由と同様の理由から、第2
【0008】
制御量を十分な追従性をもって到達することができる目標第2制御量を設定するためには、第1制御対象の動作速度と第2制御量に対する第1制御対象の影響度合との少なくとも1つを考慮することが重要である。
[0033]
ここで、本発明では、目標第2制御量に対する第2制御量の追従性に影響を与えるパラメータとして、第2制御対象の動作速度と第2制御量に対する第2制御対象の影響度合との少なくとも1つを考慮するだけでなく、同じく目標第2制御量に対する第2制御量の追従性に影響を与えるパラメータとして、第1制御対象の動作速度と第2制御量に対する第1制御対象の影響度合との少なくとも1つを考慮して第2制御量が十分な追従性をもって到達することができる目標第2制御量が設定され、この目標第2制御量に第2制御量が制御される。したがって、本発明によれば、1番目の発明から得られる効果に加えて、第2制御量も目標第2制御量に十分な追従性をもって制御されるという効果が得られる。また、その結果、少なくとも、第2制御量が好適な第2制御量から大きく外れないことから、内燃機関に第2制御量が寄与する特定の性能を発揮することができるという効果が得られる。
[0034]
また、本願の8番目の発明では、上記7番目の発明において、第2制御量が増大するように第2制御対象の動作状態が変更されるときの前記第2動作速度を第2増大動作速度と称し、第2制御量が減少するように第2制御対象の動作状態が変更されるときの前記第2動作速度を第2減少動作速度と称したとき、第2制御量を目標第2制御量に制御するために第2制御量が増大するように第2制御対象の動作状態が変更されるときに前記第2動作速度が目標第2制御量の設定に考慮される場合には該第2動作速度として前記第2増大動作速度が目標第2制御量の設定に考慮される。
[0035]
一方、本発明では、第2制御量を目標第2制御量に制御するために第2制御量が減少するように第2制御対象の動作状態が変更されるときに前記第2動作速度が目標第2制御量の設定に考慮される場合には該第2動作速度として前記第2減少動作速度が目標第2制御量の設定に考慮される。
[0036]
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、3番目の発明に関連して説明したように、第2増大動作速度と第2減少動作速度とが互いに異なる場合がある。ここで、本発明では、第2制御量が増大するように第2制御対象の動作状態が変更されるときに第2制御対象の動作速度が目標第2制御量の設定に考慮される場合には第2増大動作速度を考慮して目標第2制御量が設定されるし、第2制御量が減少するように第2制御対象の動作状態が変更されるときに第2制御対象の動作速度が目標第2制御量の設定に考慮される場合には第2減少動作速度を考慮して目標第2制御量が設定される。このため、より確実に
【0009】
、第2制御量が目標第2制御量に十分な追従性をもって制御されるという効果が得られる。
[0037]
また、本願の9番目の発明では、上記7または8番目の発明において、第1制御量が増大するように第1制御対象の動作状態が変更されるときの前記第1動作速度を第1増大動作速度と称し、第1制御量が減少するように第1制御対象の動作状態が変更されるときの前記第1動作速度を第1減少動作速度と称したとき、第1制御量を目標第1制御量に制御するために第1制御量が増大するように第1制御対象の動作状態が変更されるときに前記第1動作速度が目標第2制御量の設定に考慮される場合には該第1動作速度として前記第1増大動作速度が目標第2制御量の設定に考慮される。
[0038]
一方、本発明では、第1制御量を目標第1制御量に制御するために第1制御量が減少するように第1制御対象の動作状態が変更されるときに前記第1動作速度が目標第2制御量の設定に考慮される場合には該第1動作速度として前記第1減少動作速度が目標第2制御量の設定に考慮される。
[0039]
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、2番目の発明に関連して説明したように、第1増大動作速度と第1減少動作速度とが互いに異なる場合がある。ここで、本発明では、第1制御量が増大するように第1制御対象の動作状態が変更されるときに第1制御対象の動作速度が目標第2制御量の設定に考慮される場合には第1増大動作速度を考慮して目標第2制御量が設定されるし、第1制御量が減少するように第1制御対象の動作状態が変更されるときに第1制御対象の動作速度が目標第2制御量の設定に考慮される場合には第1減少動作速度を考慮して目標第2制御量が設定される。このため、より確実に、第2制御量が目標第2制御量に十分な追従性をもって制御されるという効果が得られる。
[0040]
また、本願の10番目の発明では、上記7〜9番目の発明のいずれか1つにおいて、内燃機関の運転状態が定常運転状態にあるときに該内燃機関の運転状態に応じた第2制御量の目標値が目標第2定常制御量として設定される。
[0041]
そして、本発明では、現在の内燃機関の運転状態が定常運転状態であるときに現在の内燃機関の運転状態に応じて設定される目標第2定常制御量に現在の第2制御量を制御したときに現在の第2制御量が前記所定の追従性をもって目標第2定常制御量に制御される可能性を表す指標が前記第1動作速度と前記第2制御量に対する第1制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つと、前記第2動作速度と前記第2制御量に対する第2制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つとに基づいて第2追従指標として算出され
【0010】
、該第2追従指標に応じて目標第2制御量が設定されることによって、前記第1動作速度と前記第2制御量に対する第1制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つと、前記第2動作速度と前記第2制御量に対する第2制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つとが目標第2制御量の設定に考慮される。
[0042]
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、内燃機関の運転状態が或る状態から別の異なる状態に移行したとき、第2制御量を変化させる必要が生じる。このとき、最終的に到達させるべき第2制御量の目標値は、内燃機関の運転状態が上記別の異なる状態において定常運転状態になったときの第2制御量の目標値、すなわち、目標第2定常制御量である。ここで、本発明では、内燃機関の運転状態が定常運転状態に移行するまでの間の目標第2制御量の設定に目標第2定常制御量に対する現在の第2制御量の偏差という形で目標第2定常制御量が考慮される。このため、本発明によれば、内燃機関の運転状態が定常運転状態に移行したときに第2制御量が目標第2定常制御量に迅速に制御されるという効果が得られる。
[0043]
また、11番目の発明では、上記10番目の発明において、現在の内燃機関の運転状態が定常運転状態であるときに現在の内燃機関の運転状態に応じて設定される目標第2定常制御量に対する現在の第2制御量の偏差が第2制御量偏差として算出される。そして、この第2制御量偏差を前記第2追従指標に応じて補正した値が第2制御量補正偏差として算出される。そして、この第2制御量補正偏差を現在の第2制御量に加算した値が目標第2制御量に設定されることによって、前記第1動作速度と前記第2制御量に対する第1制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つと、前記第2動作速度と前記第2制御量に対する第2制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つとが目標第2制御量の設定に考慮される。
[0044]
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、10番目の発明に関連して説明したように、内燃機関の運転状態が或る状態から別の状態に移行したとき、最終的に到達させるべき第2制御量の目標値は、目標第2定常制御量である。そして、本発明では、内燃機関の運転状態が定常運転状態に移行するまでの間の目標第2制御量の設定に目標第2定常制御量に対する現在の第2制御量の偏差という形で目標第2定常制御量が現在の第2制御量に直接反映される。このため、本発明によれば、内燃機関の運転状態が定常運転状態に移行したときに第2制御量が目標第2定常制御量に迅速に制御されるという効果が得られる。
[0045]
また、本願の12番目の発明では、上記11番目の発明において、前記第2制御量偏差が予め定められた値よりも小さいときには該第2制御量偏差を現在の第2制御量に加算し

Claims (12)

  1. 互いに影響し合う異なる2つの制御量である第1制御量と第2制御量とをそれぞれ直接的に制御することができる異なる2つの制御対象を第1制御対象および第2制御対象として具備する内燃機関の制御装置であって、第1制御量の目標値を目標第1制御量として設定すると共に第2制御量の目標値を目標第2制御量として設定する目標値設定手段と、第1制御対象の動作状態を制御することによって第1制御量を目標第1制御量に制御すると共に第2制御対象の動作状態を制御することによって第2制御量を目標第2制御量に制御する制御量制御手段とを具備する制御装置において、前記制御量制御手段が第1制御対象の動作状態を変更するための指令を該第1制御対象に与えたときの該第1制御対象の動作速度である第1動作速度と第1制御対象の動作状態の変更が第1制御量に与える影響の度合である第1制御量に対する第1制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つと、前記制御量制御手段が第2制御対象の動作状態を変更するための指令を該第2制御対象に与えたときの該第2制御対象の動作速度である第2動作速度と第2制御対象の動作状態の変更が第1制御量に与える影響の度合である第1制御量に対する第2制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つとを考慮したときに第1制御量が所定の追従性をもって制御されることができる第1制御量の目標値が目標第1制御量に設定される内燃機関の制御装置。
  2. 第1制御量が増大するように第1制御対象の動作状態が変更されるときの前記第1動作速度を第1増大動作速度と称し、第1制御量が減少するように第1制御対象の動作状態が変更されるときの前記第1動作速度を第1減少動作速度と称したとき、第1制御量を目標第1制御量に制御するために第1制御量が増大するように第1制御対象の動作状態が変更されるときの前記第1動作速度が目標第1制御量の設定に考慮される場合には該第1動作速度として前記第1増大動作速度が目標第1制御量の設定に考慮され、第1制御量を目標第1制御量に制御するために第1制御量が減少するように第1制御対象の動作状態が変更されるときの前記第1動作速度が目標第1制御量の設定に考慮される場合には該第1動作速度として前記第1減少動作速度が目標第1制御量の設定に考慮される請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
  3. 第2制御量が増大するように第2制御対象の動作状態が変更されるときの前記第2動作速度を第2増大動作速度と称し、第2制御量が減少するように第2制御対象の動作状態が変更されるときの前記第2動作速度を第2減少動作速度と称したとき、第2制御量を目標第2制御量に制御するために第2制御量が増大するように第2制御対象の動作状態が変更されるときの前記第2動作速度が目標第1制御量の設定に考慮される場合には該第2動作速度として前記第2増大動作速度が目標第1制御量の設定に考慮され、第2制御量を目標第2制御量に制御するために第2制御量が減少するように第2制御対象の動作状態が変更されるときの前記第2動作速度が目標第1制御量の設定に考慮される場合には該第2動作速度として前記第2減少動作速度が目標第1制御量の設定に考慮される請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。
  4. 内燃機関の運転状態が定常運転状態にあるときに該内燃機関の運転状態に応じた第1制御量の目標値が目標第1定常制御量として設定され、現在の内燃機関の運転状態が定常運転状態であると仮定したときに現在の内燃機関の運転状態に応じて設定される目標第1定常制御量に現在の第1制御量を制御したときに現在の第1制御量が前記所定の追従性をもって目標第1定常制御量に制御される可能性を表す指標が前記第1動作速度と前記第1制御量に対する第1制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つと、前記第2動作速度と前記第1制御量に対する第2制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つとに基づいて第1追従指標として算出され、該第1追従指標に応じて目標第1制御量が設定されることによって、前記第1動作速度と前記第1制御量に対する第1制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つと、前記第2動作速度と前記第1制御量に対する第2制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つとが目標第1制御量の設定に考慮される請求項1〜3のいずれか1つに記載の内燃機関の制御装置。
  5. 現在の内燃機関の運転状態が定常運転状態であると仮定したときに現在の内燃機関の運転状態に応じて設定される目標第1定常制御量に対する現在の第1制御量の偏差が第1制御量偏差として算出され、該第1制御量偏差を前記第1追従指標に応じて補正した値が第1制御量補正偏差として算出され、該第1制御量補正偏差を現在の第1制御量に加算した値が目標第1制御量に設定されることによって、前記第1動作速度と前記第1制御量に対する第1制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つと、前記第2動作速度と前記第1制御量に対する第2制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つとが目標第1制御量の設定に考慮される請求項4に記載の内燃機関の制御装置。
  6. 前記第1制御量偏差が予め定められた値よりも小さいときには該第1制御量偏差を現在の第1制御量に加算した値が目標第1制御量に設定される請求項5に記載の内燃機関の制御装置。
  7. 前記第1動作速度と第1制御対象の動作状態の変更が第2制御量に与える影響の度合である第2制御量に対する第1制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つと、前記第2動作速度と第2制御対象の動作状態の変更が第2制御量に与える影響の度合である第2制御量に対する第2制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つとを考慮したときに第2制御量が所定の追従性をもって制御されることができる第2制御量の目標値が目標第2制御量に設定される請求項1〜6のいずれか1つに記載の内燃機関の制御装置。
  8. 第2制御量が増大するように第2制御対象の動作状態が変更されるときの前記第2動作速度を第2増大動作速度と称し、第2制御量が減少するように第2制御対象の動作状態が変更されるときの前記第2動作速度を第2減少動作速度と称したとき、第2制御量を目標第2制御量に制御するために第2制御量が増大するように第2制御対象の動作状態が変更されるときに前記第2動作速度が目標第2制御量の設定に考慮される場合には該第2動作速度として前記第2増大動作速度が目標第2制御量の設定に考慮され、第2制御量を目標第2制御量に制御するために第2制御量が減少するように第2制御対象の動作状態が変更されるときに前記第2動作速度が目標第2制御量の設定に考慮される場合には該第2動作速度として前記第2減少動作速度が目標第2制御量の設定に考慮される請求項7に記載の内燃機関の制御装置。
  9. 第1制御量が増大するように第1制御対象の動作状態が変更されるときの前記第1動作速度を第1増大動作速度と称し、第1制御量が減少するように第1制御対象の動作状態が変更されるときの前記第1動作速度を第1減少動作速度と称したとき、第1制御量を目標第1制御量に制御するために第1制御量が増大するように第1制御対象の動作状態が変更されるときの前記第1動作速度が目標第2制御量の設定に考慮される場合には該第1動作速度として前記第1増大動作速度が目標第2制御量の設定に考慮され、第1制御量を目標第1制御量に制御するために第1制御量が減少するように第1制御対象の動作状態が変更されるときの前記第1動作速度が目標第2制御量の設定に考慮される場合には該第1動作速度として前記第1減少動作速度が目標第2制御量の設定に考慮される請求項7または8に記載の内燃機関の制御装置。
  10. 内燃機関の運転状態が定常運転状態にあるときに該内燃機関の運転状態に応じた第2制御量の目標値が目標第2定常制御量として設定され、現在の内燃機関の運転状態が定常運転状態であると仮定したときに現在の内燃機関の運転状態に応じて設定される目標第2定常制御量に現在の第2制御量を制御したときに現在の第2制御量が前記所定の追従性をもって目標第2定常制御量に制御される可能性を表す指標が前記第1動作速度と前記第2制御量に対する第1制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つと、前記第2動作速度と前記第2制御量に対する第2制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つとに基づいて第2追従指標として算出され、該第2追従指標に応じて目標第2制御量が設定されることによって、前記第1動作速度と前記第2制御量に対する第1制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つと、前記第2動作速度と前記第2制御量に対する第2制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つとが目標第2制御量の設定に考慮される請求項7〜9のいずれか1つに記載の内燃機関の制御装置。
  11. 現在の内燃機関の運転状態が定常運転状態であると仮定したときに現在の内燃機関の運転状態に応じて設定される目標第2定常制御量に対する現在の第2制御量の偏差が第2制御量偏差として算出され、該第2制御量偏差を前記第2追従指標に応じて補正した値が第2制御量補正偏差として算出され、該第2制御量補正偏差を現在の第2制御量に加算した値が目標第2制御量に設定されることによって、前記第1動作速度と前記第2制御量に対する第1制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つと、前記第2動作速度と前記第2制御量に対する第2制御対象の影響度合とのうちの少なくとも1つとが目標第2制御量の設定に考慮される請求項10に記載の内燃機関の制御装置。
  12. 前記第2制御量偏差が予め定められた値よりも小さいときには該第2制御量偏差を現在の第2制御量に加算した値が目標第2制御量に設定される請求項11に記載の内燃機関の制御装置。
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