(57)【要約】【課題】制御部材の操作制御による見た目の効率の変化を学習して、制御対象状態量を常に安定的に制御することができる制御部材の制御処理装置、圧力制御処理装置、ＥＧＲ制御処理装置及び過給圧制御処理装置を提供する。【解決手段】所定の制御対象状態量を目標制御対象状態量に制御する制御部材の目標制御操作量をフィードバック制御量とプレコントロール量との合計量に基づいて求めるように構成された制御部材の制御処理装置において、制御対象状態量の安定状態におけるフィードバック制御量とプレコントロール量との合計量のうちのフィードバック制御量の比率が所定範囲に維持されるようにプレコントロール量を補正するプレコントロール量補正手段を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の制御対象状態量を目標制御対象状態量に制御するための制御部材の目標制御操作量をフィードバック制御量とプレコントロール量との合計量に基づいて求めるように構成された制御部材の制御処理装置であって、
前記制御対象状態量を検出する制御対象状態量検出手段と、
前記目標制御対象状態量を演算する目標制御対象状態量演算手段と、
前記目標制御対象状態量と前記制御対象状態量との偏差を用いて前記フィードバック制御量を演算するフィードバック制御量演算手段と、
所定の状態量に応じた前記プレコントロール量を求めるプレコントロール量演算手段と、
前記フィードバック制御量及び前記プレコントロール量の合計量に基づいて前記目標制御操作量を求める目標制御操作量演算手段と、
を備えた制御部材の制御処理装置において、
前記制御対象状態量の安定状態を検出する安定状態検出手段と、
前記安定状態における前記合計量のうちの前記フィードバック制御量の比率が所定範囲に維持されるように前記プレコントロール量を補正するプレコントロール量補正手段と、
を備えることを特徴とする制御部材の制御処理装置。
【請求項２】
前記プレコントロール量補正手段は、前記安定状態が検出された時の前記プレコントロール量の比率の実際値と当該比率の目標値との偏差に基づいて前記プレコントロール量の補正量を算出することを特徴とする請求項１に記載の制御部材の制御処理装置。
【請求項３】
前記プレコントロール量補正手段は、前記プレコントロール量の比率の実際値と前記比率の目標値との大小関係に応じて、前記プレコントロール量を所定量増減することを特徴とする請求項１に記載の制御部材の制御処理装置。
【請求項４】
少なくとも前記制御対象状態量とは異なる所定の状態量に応じて前記比率の目標値を設定する目標比率設定手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の制御部材の制御処理装置。
【請求項５】
前記制御部材の制御処理装置の出荷時においては、前記制御部材が備えられるシステムの個体差に基づいて前記補正量の初期値が設定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の制御部材の制御処理装置。
【請求項６】
内燃機関の気筒への燃料噴射制御に用いられる蓄圧式燃料噴射制御装置に備えられたコモンレールの圧力を制御するための調量弁の目標制御操作量を、フィードバック制御量とプレコントロール量との合計量に基づいて求めるように構成された圧力制御処理装置において、
前記コモンレールの圧力を検出するレール圧検出手段と、
前記コモンレールの圧力の目標値を演算する目標レール圧演算手段と、
前記目標値と前記コモンレールの圧力との偏差を用いて前記フィードバック制御量を演算するフィードバック制御量演算手段と、
前記内燃機関の運転状態に応じた前記プレコントロール量を求めるプレコントロール量演算手段と、
前記フィードバック制御量及び前記プレコントロール量の合計量に基づいて前記目標制御操作量を求める目標制御操作量演算手段と、
前記コモンレールの圧力の安定状態を検出する安定状態検出手段と、
前記安定状態における前記合計量のうちの前記フィードバック制御量の比率が所定範囲に維持されるように前記プレコントロール量を補正するプレコントロール量補正手段と、
を備えることを特徴とする圧力制御処理装置。
【請求項７】
内燃機関の排気の一部を吸気側に戻すことによって前記内燃機関のＥＧＲ量又はＥＧＲ率を制御するＥＧＲ装置におけるＥＧＲ弁の目標制御操作量を、フィードバック制御量とプレコントロール量との合計量に基づいて求めるように構成されたＥＧＲ制御処理装置において、
前記ＥＧＲ量又は前記ＥＧＲ率を検出するＥＧＲ値検出手段と、
前記ＥＧＲ量又は前記ＥＧＲ率の目標値を演算する目標ＥＧＲ値演算手段と、
前記目標値と前記ＥＧＲ量又は前記ＥＧＲ率との偏差を用いて前記フィードバック制御量を演算するフィードバック制御量演算手段と、
前記内燃機関の運転状態に応じた前記プレコントロール量を求めるプレコントロール量演算手段と、
前記フィードバック制御量及び前記プレコントロール量の合計量に基づいて前記目標制御操作量を求める目標制御操作量演算手段と、
前記ＥＧＲ量又は前記ＥＧＲ率の安定状態を検出する安定状態検出手段と、
前記安定状態における前記合計量のうちの前記フィードバック制御量の比率が所定範囲に維持されるように前記プレコントロール量を補正するプレコントロール量補正手段と、
を備えることを特徴とするＥＧＲ制御処理装置。
【請求項８】
内燃機関の過給圧を制御するための過給機における過給圧調節手段の目標制御操作量を、フィードバック制御量とプレコントロール量との合計量に基づいて求めるように構成された過給圧制御処理装置において、
前記過給圧を検出する過給圧検出手段と、
前記過給圧の目標値を演算する目標過給圧演算手段と、
前記目標値と前記過給圧との偏差を用いて前記フィードバック制御量を演算するフィードバック制御量演算手段と、
前記内燃機関の運転状態に応じた前記プレコントロール量を求めるプレコントロール量演算手段と、
前記フィードバック制御量及び前記プレコントロール量の合計量に基づいて前記目標制御操作量を求める目標制御操作量演算手段と、
前記内燃機関の安定状態を検出する安定状態検出手段と、
前記安定状態における前記合計量のうちの前記フィードバック制御量の比率が所定範囲に維持されるように前記プレコントロール量を補正するプレコントロール量補正手段と、
を備えることを特徴とする過給圧制御処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関を制御するためのシステムに備えられた制御部材の制御処理装置、圧力制御処理装置、ＥＧＲ制御処理装置及び過給圧制御処理装置に関する。特に、制御部材の目標制御操作量をフィードバック制御量及びプレコントロール量の合計量に基づいて求めるように構成された制御部材の制御処理装置、圧力制御処理装置、ＥＧＲ制御処理装置及び過給圧制御処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジンに代表される内燃機関への燃料噴射制御に用いられる装置として、蓄圧式燃料噴射制御装置が広く用いられている。この蓄圧式燃料噴射制御装置は、主として、燃料タンク内の燃料を高圧ポンプに供給する低圧フィードポンプと、低圧フィードポンプから供給された燃料を加圧して圧送する高圧ポンプと、高圧ポンプにより圧送された燃料を蓄積するコモンレールと、コモンレールから供給された燃料を内燃機関の気筒へ噴射供給する複数の燃料噴射弁と、燃料噴射制御を実行する電子制御処理装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）とを備えている。【０００３】
このような蓄圧式燃料噴射制御装置において、コモンレールの圧力（以下「レール圧」と称する。）は燃料噴射圧力に直接関連する要素であるために、内燃機関の燃焼性を良好なものとするためにはレール圧を精度よく制御することが重要となっている。このレール圧の制御は、高圧ポンプからコモンレールに向けて圧送される燃料の流量を調節したり（入口制御）、コモンレールから低圧側に戻す燃料の流量を調節したり（出口制御）、さらにはこれらの流量制御を併用したりすることによって行われる。【０００４】
燃料の流量の調節は、一般的に電磁比例式の調量弁によって行われ、調量弁の目標制御操作量は、目標レール圧と実レール圧との偏差を用いたフィードバック制御によって求められるようになっている（例えば、特許文献１を参照）。【０００５】
また、調量弁のフィードバック制御を実行するにあたり、調量弁の制御に対するレール圧の応答性を向上させるために、フィードバック制御量のみに基づいて目標制御操作量を定めるのではなく、目標燃料噴射量等に基づいて所定のプレコントロールマップから求められるプレコントロール量とフィードバック制御量との合計量に基づいて調量弁の目標制御操作量を求める制御も行われている（例えば、特許文献２を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１１３７０４号公報  （全文、全図）
【特許文献２】国際公開ＷＯ２００９／１２５８０７Ａ１  （段落［００３０］、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、蓄圧式燃料噴射制御装置においては、高圧ポンプあるいは調量弁の効率の変化やばらつきがレール圧の制御性に影響を与えるようになっている。この効率は、高圧ポンプや調量弁、さらには制御処理装置等の各構成部品における個体差によってばらつくだけでなく、使用する燃料の種類や燃料温度等の違いによっても変化し得る。【０００８】
例えば、同じ構成部品を用いた場合であっても、燃料の種類や燃料温度の違いによって燃料の粘度が異なると、燃料通過経路に存在する微細な隙間からの燃料リーク量が変わり、高圧ポンプの見た目の圧送効率が変化する。具体的には、燃料の粘度が低い場合には、燃料リーク量が増加するために高圧ポンプの見た目の圧送効率は低下し、高圧ポンプはより多くの燃料を圧送しなければレール圧を維持することができなくなる。逆に、燃料の粘度が高い場合には、燃料リーク量が減少するために高圧ポンプの見た目の圧送効率が上昇してレール圧が上昇しやすくなり、場合によってはレール圧が上昇しすぎてコモンレール等の高圧系の部品にストレスを与えるおそれがある。【０００９】
このように高圧ポンプの見た目の圧送効率にばらつきが生じると、製品出荷時にあらかじめ設定された演算式によって目標制御操作量を求めて調量弁の制御を行ったとしても、レール圧を安定的に制御することができなくなる。【００１０】
例えば、上述の特許文献１においては、目標レール圧と実レール圧との偏差に基づくフィードバック制御量のみに基づいて調量弁の目標制御操作量が定められるものであるために、高圧ポンプの圧送効率の変化やばらつきについてもフィードバック制御量の演算に頼らざるを得ないものである。したがって、調量弁の操作制御に対するレール圧の応答性が悪くなるおそれがある。【００１１】
また、上述の特許文献２においては、応答性の向上を目的として、調量弁の目標制御操作量をフィードバック制御量とプレコントロール量との合計量に基づいて求めるようになっているが、このうちのプレコントロール量は、目標レール圧と実レール圧との偏差に基づいて求められるものではなく、指示噴射量と機関回転数とに応じてプレコントロールマップから得られる値となっている。すなわち、プレコントロール量は高圧ポンプの見た目の圧送効率の変化やばらつきに対応することができない値である。【００１２】
したがって、高圧ポンプの見た目の圧送効率の変化やばらつきについては結局フィードバック制御量の演算のみに頼らざるを得ず、この圧送効率の変化やばらつきによってフィードバック制御が担当する比率が変化しやすくなっている。その結果、レール圧を安定的に制御しにくいものとなるおそれがある。【００１３】
このような問題は、内燃機関の排気の一部を吸気側に循環させる排気還流（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）システムにおけるＥＧＲ弁の操作制御や、内燃機関の過給圧を制御するための過給機（ターボチャージャ）における過給圧調節手段の操作制御においても同様に生じ得る。例えば、ＥＧＲ弁の効率は内燃機関の吸気量の制御性に影響を与え、過給圧調節手段の効率は過給圧の制御性に影響を与える。【００１４】
本発明の発明者は、このような問題にかんがみて、制御部材の目標制御操作量をフィードバック制御量及びプレコントロール量の合計量に基づいて求めるようにするとともに、制御対象状態量の安定状態における合計量のうちのフィードバック制御量の比率が所定範囲に維持されるようにプレコントロール量を補正することでこのような問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。したがって、本発明は、制御部材の操作制御に関連する効率の変化やばらつきを学習して、制御対象状態量の応答性を良好なものとしつつ、常に安定的に制御対象状態量を制御することができる制御部材の制御処理装置を提供することを目的とする。また、本発明の別の目的は、そのような制御処理装置として構成された圧力制御処理装置、ＥＧＲ制御処理装置及び過給圧制御処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によれば、所定の制御対象状態量を目標制御対象状態量に制御するための制御部材の目標制御操作量をフィードバック制御量とプレコントロール量との合計量に基づいて求めるように構成された制御部材の制御処理装置であって、制御対象状態量を検出する制御対象状態量検出手段と、目標制御対象状態量を演算する目標制御対象状態量演算手段と、目標制御対象状態量と制御対象状態量との偏差を用いてフィードバック制御量を演算するフィードバック制御量演算手段と、所定の状態量に応じたプレコントロール量を求めるプレコントロール量演算手段と、フィードバック制御量及びプレコントロール量の合計量に基づいて目標制御操作量を求める目標制御操作量演算手段と、を備えた制御部材の制御処理装置において、制御対象状態量の安定状態を検出する安定状態検出手段と、安定状態における合計量のうちのフィードバック制御量の比率が所定範囲に維持されるようにプレコントロール量を補正するプレコントロール量補正手段と、を備えることを特徴とする制御部材の制御処理装置が提供され、上述した問題を解決することができる。【００１６】
すなわち、本発明の制御部材の制御処理装置によれば、制御部材の操作制御に関連する効率の変化やばらつきに応じてプレコントロール量が補正されるようになるために、効率の変化やばらつきが生じた場合であっても、フィードバック制御が担当する比率を所定範囲に維持させることができる。したがって、制御部材の操作制御に対する制御対象状態量の応答性を良好なものとしつつ、安定的に制御対象状態量を制御することができるようになる。【００１７】
また、本発明の制御部材の制御処理装置を構成するにあたり、プレコントロール量補正手段は、安定状態が検出された時のプレコントロール量の比率の実際値と当該比率の目標値との偏差に基づいてプレコントロール量の補正量を算出することが好ましい。補正量を比率の偏差に基づいて算出することにより、実際に生じている効率の変化やばらつきに応じてプレコントロール量を補正することができる。【００１８】
また、本発明の制御部材の制御処理装置を構成するにあたり、プレコントロール量補正手段は、プレコントロール量の比率の実際値と比率の目標値との大小関係に応じて、プレコントロール量を所定量増減することが好ましい。補正量を比率の大小関係に応じて所定量増減することにより、効率の変化やばらつきに応じて徐々にプレコントロール量が補正されるようになり、制御処理装置への負担を低減することができる。【００１９】
また、本発明の制御部材の制御処理装置を構成するにあたり、少なくとも制御対象状態量とは異なる所定の状態量に応じて比率の目標値を設定する目標比率設定手段を備えることが好ましい。比率の目標値を所定の状態量に応じて設定することにより、制御部材がおかれている現在の環境条件に応じてプレコントロール量の目標比率が設定されるようになり、環境条件にかかわらず実際にフィードバック制御が担当する比率を所定範囲に維持させることができる。【００２０】
また、本発明の制御部材の制御処理装置を構成するにあたり、制御部材の制御処理装置の出荷時においては、制御部材が備えられるシステムの個体差に基づいて補正量の初期値が設定されることが好ましい。補正量の初期値を出荷時のシステムの個体差に基づいて設定することにより、システムの個体差のばらつきに応じてプレコントロール量が補正され、使用開始直後から制御対象状態量の応答性を良好なものとしつつ、安定的に制御対象状態量を制御することができる。【００２１】
また、本発明の別の態様は、内燃機関の気筒への燃料噴射制御に用いられる蓄圧式燃料噴射制御装置に備えられたコモンレールの圧力を制御するための調量弁の目標制御操作量を、フィードバック制御量とプレコントロール量との合計量に基づいて求めるように構成された圧力制御処理装置において、コモンレールの圧力を検出するレール圧検出手段と、コモンレールの圧力の目標値を演算する目標レール圧演算手段と、目標値とコモンレールの圧力との偏差を用いてフィードバック制御量を演算するフィードバック制御量演算手段と、内燃機関の運転状態に応じたプレコントロール量を求めるプレコントロール量演算手段と、フィードバック制御量及びプレコントロール量の合計量に基づいて目標制御操作量を求める目標制御操作量演算手段と、コモンレールの圧力の安定状態を検出する安定状態検出手段と、安定状態における合計量のうちのフィードバック制御量の比率が所定範囲に維持されるようにプレコントロール量を補正するプレコントロール量補正手段と、を備えることを特徴とする圧力制御処理装置である。【００２２】
すなわち、本発明の圧力制御処理装置によれば、調量弁の目標制御操作量の基礎となる目標制御流量のうちのプレコントロール量が高圧ポンプの見た目の圧送効率の変化やばらつきに応じて補正されるようになる。そのため、この圧送効率の変化やばらつきが生じた場合であっても、目標制御流量のうちのフィードバック制御量が担当する比率を所定範囲に維持することができる。したがって、調量弁の操作制御に対するレール圧の応答性を良好なものとしつつ、安定的にレール圧制御を実行することができるようになる。【００２３】
また、本発明のさらに別の態様は、内燃機関の排気の一部を吸気側に戻すことによって内燃機関のＥＧＲ量又はＥＧＲ率を制御するＥＧＲ装置におけるＥＧＲ弁の目標制御操作量を、フィードバック制御量とプレコントロール量との合計量に基づいて求めるように構成されたＥＧＲ制御処理装置において、ＥＧＲ量又はＥＧＲ率を検出するＥＧＲ値検出手段と、ＥＧＲ量又はＥＧＲ率の目標値を演算する目標ＥＧＲ値演算手段と、目標値とＥＧＲ量又はＥＧＲ率との偏差を用いてフィードバック制御量を演算するフィードバック制御量演算手段と、内燃機関の運転状態に応じたプレコントロール量を求めるプレコントロール量演算手段と、フィードバック制御量及びプレコントロール量の合計量に基づいて目標制御操作量を求める目標制御操作量演算手段と、ＥＧＲ量又はＥＧＲ率の安定状態を検出する安定状態検出手段と、安定状態における合計量のうちのフィードバック制御量の比率が所定範囲に維持されるようにプレコントロール量を補正するプレコントロール量補正手段と、を備えることを特徴とするＥＧＲ制御処理装置である。【００２４】
本発明のＥＧＲ制御処理装置によれば、ＥＧＲ弁の制御操作量のうちのプレコントロール量がＥＧＲ弁の効率の変化やばらつきに応じて補正されるようになるために、このＥＧＲ弁の効率の変化やばらつきが生じた場合であっても、フィードバック制御が担当する比率を所定範囲に維持することができる。したがって、ＥＧＲ弁の操作制御に対するＥＧＲ量又はＥＧＲ率の応答性を良好なものとしつつ、安定的にＥＧＲ量又はＥＧＲ率を制御することができる。【００２５】
さらに、本発明のさらに別の態様は、内燃機関の過給圧を制御するための過給機における過給圧調節手段の目標制御操作量を、フィードバック制御量とプレコントロール量との合計量に基づいて求めるように構成された過給圧制御処理装置において、過給圧を検出する過給圧検出手段と、過給圧の目標値を演算する目標過給圧演算手段と、目標値と過給圧との偏差を用いてフィードバック制御量を演算するフィードバック制御量演算手段と、内燃機関の運転状態に応じたプレコントロール量を求めるプレコントロール量演算手段と、フィードバック制御量及びプレコントロール量の合計量に基づいて目標制御操作量を求める目標制御操作量演算手段と、内燃機関の安定状態を検出する安定状態検出手段と、安定状態における合計量のうちのフィードバック制御量の比率が所定範囲に維持されるようにプレコントロール量を補正するプレコントロール量補正手段と、を備えることを特徴とする過給圧制御処理装置である。【００２６】
本発明の過給圧制御処理装置によれば、過給圧調節手段の制御操作量のうちのプレコントロール量が過給圧調節手段の効率の変化やばらつきに応じて補正されるようになるために、この過給圧調節手段の効率の変化やばらつきが生じた場合であっても、フィードバック制御が担当する比率を維持することができる。したがって、過給圧調節手段の操作制御に対する過給圧の応答性を良好なものとしつつ、安定的に過給圧を制御することができる。【００２７】
なお、本明細書において、制御部材や構成部材の「効率」とは、制御処理装置に設定された演算式を設定する際の基準としての当該部材がなす仕事量（理想的な仕事量）に対する現在の仕事量の比率を意味するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１の実施の形態にかかる制御部材の制御処理装置（圧力制御処理装置）が備えられる蓄圧式燃料噴射制御装置の全体的構成の一例を示す図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる圧力制御処理装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】閉ループ制御の対象となる調量弁の通電量の演算方法の一例を説明するための図である。
【図４】プレコントロール量の補正方法の一例を説明するための図である。
【図５】圧力制御処理装置によって実行される調量弁の駆動制御方法の一例を示すフローチャート図である。
【図６】レール圧の安定状態を判定する方法の一例を示すフローチャート図である。
【図７】プレコントロール量の補正方法の一例を示すフローチャート図である。
【図８】第２の実施の形態にかかる制御部材の制御処理装置（ＥＧＲ制御処理装置）が備えられるＥＧＲ装置の全体的構成の一例を示す図である。
【図９】第２の実施の形態にかかるＥＧＲ制御処理装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１０】ＥＧＲ制御処理装置によって実行されるＥＧＲ弁の駆動制御方法の一例を示すフローチャート図である。
【図１１】ＥＧＲ値（ＥＧＲ量）の安定状態を判定する方法の一例を示すフローチャート図である。
【図１２】プレコントロール量の補正方法の一例を示すフローチャート図である。
【図１３】第３の実施の形態にかかる制御部材の制御処理装置（過給圧制御処理装置）が備えられる過給機（ターボチャージャ）の全体的構成の一例を示す図である。
【図１４】第３の実施の形態にかかる過給圧制御処理装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１５】過給圧制御処理装置によって実行される過給圧調節手段の駆動制御方法の一例を示すフローチャート図である。
【図１６】過給圧の安定状態を判定する方法の一例を示すフローチャート図である。
【図１７】プレコントロール量の補正方法の一例を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の制御部材の制御処理装置、圧力制御処理装置、ＥＧＲ制御処理装置及び過給圧制御処理装置に関する実施の形態について、適宜図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、以下の実施の形態は本発明の一態様を示すものであってこの発明を限定するものではなく、実施の形態は本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。なお、それぞれの図中、同じ符号が付されているものは同一の要素を示しており、適宜説明が省略されている。
【００３０】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態にかかる制御部材の制御処理装置は、内燃機関の気筒への燃料噴射制御に用いられる蓄圧式燃料噴射制御装置に備えられ、調量弁の操作制御を行うことによってレール圧制御を実行するように構成された圧力制御処理装置である。
【００３１】
１．蓄圧式燃料噴射制御装置の全体的構成
図１は、本実施形態の圧力制御処理装置としてのＥＣＵ５０を備えた蓄圧式燃料噴射制御装置１０の全体的構成の概略を示している。この蓄圧式燃料噴射制御装置１０は、燃料タンク１内の燃料を高圧ポンプ１３へ供給する低圧フィードポンプ１１と、低圧フィードポンプ１１から供給された燃料を加圧して圧送する高圧ポンプ１３と、高圧ポンプ１３により圧送された燃料を蓄積するコモンレール１５と、コモンレール１５から供給された燃料を図示しない内燃機関の気筒へ噴射供給する複数の燃料噴射弁１７と、燃料噴射制御処理やレール圧制御処理等が実行されるＥＣＵ５０とを備えている。それぞれの構成要素は、ＥＣＵ５０を除いて、燃料通路３１，３３，３５で接続されている。
【００３２】
また、低圧フィードポンプ１１と高圧ポンプ１３とを接続する燃料通路３１には入口側調量弁１９が備えられ、高圧ポンプ１３に供給する燃料の流量を調節することができるようになっている。また、燃料通路３１には、入口側調量弁１９よりもさらに上流側において、オーバーフローバルブ２１が備えられたリターン通路３７が接続されており、余剰の燃料が燃料タンク１へと戻されるようになっている。
【００３３】
また、コモンレール１５には圧力センサ２５が設けられるとともに、出口側調量弁２３が備えられたリターン通路３８が接続され、コモンレール１５から燃料タンク１へと戻す燃料の流量を調節することができるようになっている。さらに、燃料噴射弁１７には、噴射制御に利用される背圧燃料や、燃料噴射弁１７からリークするリーク燃料を燃料タンク１へと戻すリターン通路３９が接続されている。
【００３４】
入口側調量弁１９及び出口側調量弁２３は、ＥＣＵ５０によって通電制御が行われるようになっており、通電量に応じて弁開度が比例制御され、通過する燃料の流量が調節されるようになっている。この蓄圧式燃料噴射制御装置１０においては、入口側調量弁１９又は出口側調量弁２３を用いて、あるいはこれらの調量弁を併用して、圧力センサ２５によって検出される実レール圧Pactが目標レール圧Ptargetとなるようにレール圧の制御が実行されるようになっている。レール圧の制御を入口側調量弁１９を用いて行うか、出口側調量弁２３を用いて行うか、あるいはこれらの調量弁を併用して行うかは、主として内燃機関の運転状態に応じて切り分けられている。ただし、入口側調量弁１９又は出口側調量弁２３のいずれか一方の調量弁が省略されていても構わない。
【００３５】
２．ＥＣＵ（圧力制御処理装置）
次に、本実施形態において圧力制御処理装置として機能するＥＣＵ５０の具体的構成について説明する。
図２は、ＥＣＵ５０の構成のうちのレール圧制御に関連する部分を機能的なブロックで表したものである。このＥＣＵ５０は、公知のマイクロコンピュータを中心に構成されたものであり、レール圧検出手段５１と、目標噴射量演算手段５３と、目標レール圧演算手段５５と、圧力制御モード選択手段５７と、プレコントロール量演算手段５９及びフィードバック制御量演算手段６１により構成される目標制御流量演算手段６３と、目標制御操作量演算手段６５と、安定状態検出手段６７と、プレコントロール量補正手段６９とを主たる要素として備えている。具体的に、これらの各手段は、マイクロコンピュータによるプログラムの実行によって実現されるものとなっている。
【００３６】
また、ＥＣＵ５０には、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等の図示しない記憶素子や、入口側調量弁１９や出口側調量弁２３への通電を行うための図示しない駆動回路、燃料噴射弁１７を駆動するための図示しない駆動回路等が備えられている。記憶素子には、制御プログラムやマップ情報があらかじめ記憶され、あるいは、上記した各手段による演算結果等が書き込まれるようになっている。さらに、ＥＣＵ５０には、圧力センサ２５の検出信号Spが入力される他、機関回転数Neやアクセル開度Acc、車速V、燃料温度Tfなどの各種の検出信号が入力されるようになっている。
【００３７】
レール圧検出手段５１は、本発明における制御対象状態量検出手段を構成するものであり、コモンレール１５に設けられた圧力センサ２５の検出信号Spに基づいて実レール圧Pactを検出するように構成されている。
【００３８】
目標噴射量演算手段５３は、機関回転数Ne及びアクセル開度Acc等の内燃機関の運転状態に関連する情報に基づき、噴射量マップを用いて内燃機関の気筒に噴射すべき目標燃料噴射量Qを算出するように構成されている。
【００３９】
目標レール圧演算手段５５は、本発明における目標制御対象状態量演算手段を構成するものであり、目標噴射量演算手段５３で算出された目標燃料噴射量Q及び機関回転数Neに基づき、レール圧マップを用いて目標レール圧Ptargetを算出するように構成されている。
【００４０】
圧力制御モード選択手段５７は、アクセル開度Accや機関回転数Ne、車速V、燃料温度Tf等の情報に基づき、制御モードマップを用いて、レール圧制御を入口側調量弁１９を用いて実行するか（入口制御）、出口側調量弁２３を用いて実行するか（出口制御）、あるいは、入口側調量弁１９及び出口側調量弁２３を併用して実行するか（入口出口制御）を切り替えるように構成されている。
【００４１】
レール圧制御を入口制御によって実行する場合には、出口側調量弁２３が開ループで制御される一方、入口側調量弁１９が閉ループで制御されるようになっている。この入口制御において、出口側調量弁２３は基本的に全閉状態とされ、コモンレール１５からの燃料排出は行われないため、出口側調量弁２３によるレール圧制御は実質的に行われない。一方、入口側調量弁１９の弁開度は、目標レール圧Ptargetと実レール圧Pactとの偏差ΔPに基づいて制御される。その結果、高圧ポンプ１３からコモンレール１５に圧送される燃料流量が調節されて、レール圧が制御される。
【００４２】
また、レール圧制御を出口制御によって実行する場合には、入口側調量弁１９が開ループで制御される一方、出口側調量弁２３が閉ループで制御されるようになっている。入口側調量弁１９の弁開度は、全開にされるか、あるいは、機関回転数Ne等に応じて定められており、高圧ポンプ１３からコモンレール１５に圧送される燃料の流量は定量化されている。このときにコモンレール１５に圧送される燃料の流量は、目標レール圧Ptargetを達成するために必要な流量以上となるように定められている。そして、出口側調量弁２３の弁開度が、目標レール圧Ptargetと実レール圧Pactとの偏差ΔPに基づいて制御される。その結果、コモンレール１５から排出される燃料流量が調節されて、レール圧が制御される。
【００４３】
また、レール圧制御を入口出口制御によって実行する場合には、入口側調量弁１９及び出口側調量弁２３がともに閉ループで制御されるようになっている。この入口出口制御においては、入口側調量弁１９及び出口側調量弁２３の弁開度が、それぞれ目標レール圧Ptargetと実レール圧Pactとの偏差ΔPに基づいて制御され、高圧ポンプ１３からコモンレール１５に圧送される燃料流量及びコモンレール１５から排出される燃料流量がバランスをとりながら調節されて、レール圧が制御される。
【００４４】
なお、蓄圧式燃料噴射制御装置１０が、入口側調量弁１９及び出口側調量弁２３のうちのいずれか一方の調量弁のみを備えている場合には、圧力制御モード選択手段５７は省略される。
【００４５】
目標制御流量演算手段６３のうちのプレコントロール量演算手段５９は、圧力制御モード選択手段５７で選択された制御モードにおける閉ループ制御の対象となる調量弁のプレコントロール量Fffを、機関回転数Neと目標噴射量演算手段５３で算出された目標燃料噴射量Qとに基づき、プレコントロールマップを用いて求めるように構成されている。このプレコントロール量Fffは、閉ループ制御が実行される調量弁を通過する燃料流量である。
【００４６】
プレコントロールマップは、機関回転数Neと目標燃料噴射量Qとを基に、後述するＰＩＤ（比例、積分、微分）制御におけるＰＩＤ定数とレール圧の変化を考慮してシミュレーションによって定められるものであるが、個々のプレコントロール量Fffは、シミュレーションにより求められた必要燃料流量よりも少な目の値に設定されたものとなっている。プレコントロール量Fffを必要燃料流量よりも少な目の値とするのは、その不足分をＰＩＤ制御によって補償するようにしているためである。
【００４７】
なお、本実施形態では、所定の状態量として、機関回転数Ne及び目標燃料噴射量Qに基づいてプレコントロール量Fffを求めるように構成されているが、目標燃料噴射量Qのみに基づいてプレコントロール量Fffを求めたり、アクセル開度Acc等、内燃機関の運転状態を表す他の情報に基づいてプレコントロール量Fffを求めたりすることもできる。
【００４８】
また、目標制御流量演算手段６３のうちのフィードバック制御量演算手段６１は、目標レール圧演算手段５５で算出された目標レール圧Ptargetとレール圧検出手段５１で検出された実レール圧Pactとの偏差ΔPが零となるようにＰＩＤ（比例、積分、微分）演算を行い、圧力制御モード選択手段５７で選択された制御モードにおける閉ループ制御の対象となる調量弁のフィードバック制御量Ffbを算出するように構成されている。
【００４９】
そして、目標制御流量演算手段６３では、フィードバック制御量Ffbがプレコントロール量Fffに加算されることで、プレコントロール量Fffの値だけでは不足する燃料流量が補償された目標制御流量Ftargetが得られるようになっている。ただし、本実施形態のＥＣＵ５０の場合には、後述するプレコントロール量補正手段６９によってプレコントロール量の補正が行われた状態で目標制御流量Ftargetが求められるようになっている。
【００５０】
目標制御操作量演算手段６５は、算出された目標制御流量Ftargetに基づき、流量電流特性マップを用いて閉ループ制御の対象となる調量弁の通電量Icurrentを求め、調量弁の駆動回路に対して通電の指示を出力するように構成されている。
【００５１】
ここで、図３は、閉ループ制御の対象となる調量弁の通電量Icurrentの演算方法の一例を示している。この図３の例は、フィードバック制御量Ffb及びプレコントロール量Fffにプレコントロール量の補正量Fff_Cが加算されて目標制御流量Ftargetが算出されるとともに、通電量Icurrentが求められるようにされたものである。
【００５２】
具体的に説明すれば、アクセル開度Acc及び機関回転数Neに基づき、噴射量マップを用いて目標燃料噴射量Qが求められると、この目標燃料噴射量Q及び機関回転数Neに基づき、レール圧マップを用いて目標レール圧Ptargetが求められる。そして、求められた目標レール圧Ptargetと、圧力センサ２５を用いて検出される実レール圧Pactとの偏差ΔPが零となるようにＰＩＤ演算によってフィードバック制御量Ffbが求められる。
【００５３】
一方で、目標燃料噴射量Qと機関回転数Neとに基づき、プレコントロールマップを用いてプレコントロール量Fffが求められると、フィードバック制御量Ffbにプレコントロール量Fffを加算する。この加算された値に対して、後述するプレコントロール量の補正量Fff_Cをさらに加算することによって、目標制御流量Ftargetが求められる。目標制御流量Ftargetが求められると、流量電流特性マップを用いて調量弁の通電量Icurrentが求められる。
【００５４】
本実施形態のＥＣＵ５０は、安定状態検出手段６７によってレール圧の安定状態が検出されている間に、プレコントロール量補正手段６９によってプレコントロール量の補正量Fff_Cを学習するように構成されている。
【００５５】
安定状態検出手段６７は、レール圧検出手段５１で検出される実レール圧Pactが安定した状態となっているか否かを判別するように構成されている。具体的な構成は特に制限されるものではないが、例えば、偏差ΔPが所定範囲内となっている状態で所定時間以上経過したときに安定状態であると判定されるように構成することができる。この他にも、実レール圧Pactあるいは目標レール圧Ptargetの前回値と今回値との差分が所定の閾値以下となっている状態で所定時間以上経過したときに安定状態であると判定されるように構成することもできる。
【００５６】
プレコントロール量補正手段６９は、安定状態検出手段６７によってレール圧の安定状態が検出されている間に、現在の目標制御流量Ftargetのうちのプレコントロール量Fffの比率Rffが目標比率R1となるようにプレコントロール量Fffの補正を行うことで、フィードバック制御量Ffbの比率Rfbが所定範囲に維持されるように構成されている。レール圧の安定状態においては、偏差ΔPが安定的に推移していることから、ここで求められる補正量Fff_Cによって、高圧ポンプ１３の見た目の圧送効率の変化やばらつきが補償されることとなる。
【００５７】
具体的には、レール圧の安定状態における目標制御流量Ftargetのうちのプレコントロール量Fffの目標比率R1が設定され、プレコントロール量補正手段６９は、現在の目標制御流量Ftargetに目標比率R1を乗算した値Fff_targetとプレコントロール量Fffとを比較して、その差分ΔFffが所定範囲に収まっていない場合にプレコントロール量Fffの補正を行うように構成されている。
【００５８】
このときのプレコントロール量Fffの目標比率R1は、レール圧制御におけるプレコントロール量Fffが担当する比率Rffを設定するためのもの、換言すれば、レール圧制御におけるフィードバック制御が担当する比率を設定するためのものである。この目標比率R1は固定値であってもよいが、機関回転数Ne、目標燃料噴射量Q等の内燃機関の運転状態や、燃料温度Tf等の環境条件に応じてマップを用いて求められる可変値とすることもできる。目標比率R1を可変値とすることにより、環境条件にかかわらず実際にフィードバック制御が担当する比率を所定範囲に維持させることができるようになる。
【００５９】
また、プレコントロール量Fffの補正の方法に関し、あらかじめ記憶されているプレコントロールマップの値を更新したり、プレコントロールマップを用いて求められる値に、補正量に応じた係数を乗算したりすることができる。あるいは、あらかじめ記憶されているプレコントロール量Fffに対して、補正量Fff_Cを加減算するようにしてもよい。係数を乗算したり、一定の補正量Fff_Cを加減算したりするように構成した場合には、あらかじめ記憶されたマップを変更する必要がないために、ＥＣＵ５０の負荷が軽減されるようになる。
【００６０】
また、目標制御流量Ftargetに対するプレコントロール量Fffの比率Rffが目標比率R1となるようにプレコントロール量Fffを一度に補正するようにしてもよいし、現在の比率Rffと目標比率R1との大小関係に応じて、補正を行うごとに所定量ずつプレコントロール量Fffを加減算するようにしてもよい。所定量ずつ加減算するように構成した場合には、ＥＣＵ５０の演算処理の負荷が軽減されるようになる。
【００６１】
ここで、図４は、プレコントロール量の補正方法の具体例を示すものであって、図３に示す通電量Icurrentの演算方法におけるプレコントロール量の補正量Fff_Cの算出方法の一例を示している。
具体的に説明すると、直前の演算で求められた目標制御流量Ftargetに対してプレコントロール量Fffの目標比率R1を乗算した値Fff_targetと、そのときのプレコントロール量Fffとの差分ΔFffが求められると、この差分ΔFffが零となるようにＰＩＤ演算が行われてプレコントロール量の補正量Fff_Cが算出されるようになっている。
【００６２】
この補正量Fff_Cが、以降の通電量Icurrentの演算において目標制御流量Ftargetを求める際に加算されるようになるため、フィードバック制御量Ffbはこれまでと同じ比率で維持されることになり、安定的にレール圧制御を実行することができるようになる。
【００６３】
３．フローチャートの具体例
次に、本実施形態の圧力制御処理装置としてのＥＣＵ５０によって実行される調量弁の駆動制御方法（圧力制御方法）の一例を図５〜図７のフローチャートに沿って説明する。
【００６４】
まず、図５のフローチャート図において、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１において、各種センサの検出信号に基づき機関回転数Neやアクセル開度Acc、実レール圧Pact、燃料温度Tf等を検出する。次いで、ＥＣＵ５０は、ステップＳ２において、機関回転数Ne及びアクセル開度Acc等に基づき、噴射量マップを用いて目標燃料噴射量Qを算出する。
【００６５】
次いで、ＥＣＵ５０は、ステップＳ３において、機関回転数Ne及び目標燃料噴射量Q等の情報に基づき、プレコントロールマップを用いてプレコントロール量Fffを算出する。さらに、ＥＣＵ５０は、ステップＳ４において、機関回転数Ne及び目標燃料噴射量Q等に基づき、レール圧マップを用いて目標レール圧Ptargetを算出した後、ステップＳ５において、目標レール圧Ptargetと実レール圧Pactとの偏差ΔPが零となるようにＰＩＤ演算を行い、フィードバック制御量Ffbを算出する。
【００６６】
次いで、ＥＣＵ５０は、ステップＳ６において、算出されたプレコントロール量Fff、フィードバック制御量Ffb、さらに現在設定されているプレコントロール量の補正量Fff_Cを加算して、調量弁を通過する燃料の目標制御流量Ftargetを算出する。このときの補正量Fff_Cの初期値はゼロであってもよいし、蓄圧式燃料噴射制御装置１０の出荷時における個体差のばらつきに応じた値が設定されていてもよい。
【００６７】
その後、ＥＣＵ５０は、ステップＳ７において、目標制御流量Ftargetに基づき、流量電流特性マップを用いて調量弁の目標制御操作量Icurrentを算出した後、ステップＳ８において、調量弁の駆動回路に通電の指示を行い、調量弁の通電制御を実行する。
【００６８】
ここまでのステップＳ１〜ステップＳ８によって調量弁の通電制御が実行されると、今度はＥＣＵ５０は、ステップＳ９において、レール圧が安定状態にあるか否かの判別を行う。図６は、レール圧が安定状態にあるか否かを判定するためのフローチャートの一例を示している。
【００６９】
図６の例では、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１１において、ステップＳ５で求められた偏差ΔPの絶対値が、あらかじめ定められた所定の閾値ΔP0以内となっているか否かを判別する。偏差ΔPの絶対値が閾値ΔP0以内の場合には、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１２に進みタイマＴをカウントアップした後、ステップＳ１３において、タイマＴの値があらかじめ定められた所定の閾値Taに到達したか否かを判別する。
【００７０】
タイマＴの値が閾値Taに到達していればレール圧が安定状態にあると判別されるため、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１４でフラグをセットして、安定状態判定のフローを終了する。一方、タイマＴの値が閾値Taに到達していなければレール圧が安定状態にあるとは判別できないため、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１６でフラグをリセットして、安定状態判定のフローを終了する。
【００７１】
また、ステップＳ１１において、偏差ΔPの絶対値が閾値ΔP0を超えている場合においてもレール圧が安定状態にあるとは判別できないため、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１５に進みタイマＴをリセットした後、ステップＳ１６においてフラグをリセットして、安定状態判定のフローを終了する。
【００７２】
なお、図６のフローチャート図は、偏差ΔPに基づいてレール圧の安定状態を判定するものであるが、上述したように、実レール圧Pactや目標レール圧Ptargetに基づいてレール圧の安定状態を判定することもできる。
【００７３】
図５に戻り、ステップＳ９においてレール圧が安定状態にないと判別された場合にはそのまま本ルーチンを終了してステップＳ１に戻るが、ステップＳ９においてレール圧が安定状態にあると判別された場合には、ステップＳ１０に進んで、ＥＣＵ５０は、プレコントロール量の補正量Fff_Cを演算する。
【００７４】
図７は、プレコントロール量の補正量Fff_Cを算出するためのフローチャートの一例を示している。
この図７の例では、ＥＣＵ５０は、ステップＳ２１において、内燃機関の運転状態や環境条件に基づき、目標制御流量Ftargetのうちのプレコントロール量Fffの目標比率R1を設定する。次いで、ＥＣＵ５０は、ステップＳ２２において、ステップＳ６で算出された目標制御流量Ftargetに目標比率R1を乗算して、プレコントロール量の目標値Fff_targetを算出する。
【００７５】
次いで、ＥＣＵ５０は、ステップＳ２３において、目標値Fff_targetからステップＳ３で求められたプレコントロール量Fffを減算して差分ΔFffを求めた後、ステップＳ２４において、差分ΔFffがあらかじめ定められた上限閾値Xを超えているか否かを判別する。この上限閾値Xは正の値である。差分ΔFffが上限閾値Xを超えている場合には、ＥＣＵ５０は、ステップＳ２５において、プレコントロール量Fffを増量補正する必要があるものと判定する。
【００７６】
一方、差分ΔFffが上限閾値X以下の場合には、今度は、ＥＣＵ５０は、ステップＳ２６において、差分ΔFffが下限閾値Yを下回っているか否かを判別する。この下限閾値Yは負の値である。差分ΔFffが下限閾値Yを下回っている場合には、ＥＣＵ５０は、ステップＳ２７において、プレコントロール量Fffを減量補正する必要があるものと判定する。
【００７７】
プレコントロール量Fffを増量又は減量させる必要があると判定されてステップＳ２８に進むと、ＥＣＵ５０は、補正量Fff_Cを算出するとともに、現在の補正量Fff_Cの設定を更新して、補正量演算のフローを終了する。補正量Fff_Cは、マップを用いて算出したり、差分ΔFffが零となるようにＰＩＤ演算を行って算出したりすることができる。あるいは、増量又は減量の必要に応じて加減算する所定量を固定値として定めておくこともできる。
【００７８】
一方、ステップＳ２６において、差分ΔFffが下限閾値Y以上となっている場合には、目標制御流量Ftargetのうちのプレコントロール量Fffの比率Rffが所定範囲に収まっていることから、プレコントロール量の補正量Fff_Cを更新することなく補正量演算のフローを終了する。
【００７９】
以上説明した本実施形態の圧力制御処理装置（ＥＣＵ）５０によれば、レール圧を調節するための調量弁の目標制御操作量が、プレコントロール量とフィードバック制御量との合計量に基づいて求められるとともに、蓄圧式燃料噴射制御装置１０を構成する各構成部材の個体差や経時劣化による高圧ポンプ１３の見た目の圧送効率の変化やばらつきに応じてプレコントロール量Fffが補正され、フィードバック制御が担当する比率が常に一定に維持されるようになる。したがって、調量弁の操作制御に対するレール圧の応答性を良好なものとしつつ、安定的にレール圧制御を実行することができるようになる。
【００８０】
また、本実施形態の圧力制御処理装置５０では、プレコントロール量の補正量Fff_Cが、調量弁の目標制御流量Ftargetのうちのプレコントロール量Fffの比率Rffが目標比率R1となるようにＰＩＤ演算によって算出されるようになっているため、実際の高圧ポンプ１３の見た目の圧送効率の変化やばらつきに応じてプレコントロール量Fffを補正することができる。したがって、より安定的にレール圧制御を実行することができるようになる。
【００８１】
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態にかかる制御部材の制御装置は、内燃機関の吸気量を制御するＥＧＲ装置に備えられ、ＥＧＲ弁の操作制御を実行するように構成されたＥＧＲ制御処理装置である。
【００８２】
１．ＥＧＲ装置の全体的構成
図８は、本実施形態のＥＧＲ制御処理装置としてのＥＣＵ１３０を備えたＥＧＲ装置１１０の全体的構成の概略を示している。
このＥＧＲ制御装置１１０は、内燃機関１１１の吸気通路１１３に備えられたスロットル弁１１９及びエアフローメータ１２７の下流側と排気通路１１５とを接続する排気循環通路１１７と、排気循環通路１１７の途中に設けられたＥＧＲ弁１２１と、排気循環制御が実行されるＥＣＵ１３０とを備えている。
【００８３】
このＥＧＲ装置１１０は、ＥＧＲ弁１２１の開度に応じて排気の一部を吸気側に還流させ、新気と排気との混合気が内燃機関１１１の気筒に吸気されるようにするものとなっている。内燃機関１１１は、その運転状態に応じて燃料噴射量や燃料噴射時期が制御されて、内燃機関１１１の空燃比が所望の空燃比となるように制御が実行されるようになっているとともに、所定の運転領域においては、ＥＧＲ装置１１０によって、例えば機関回転数Neや目標燃料噴射量Qに基づいてＥＧＲ量又はＥＧＲ率の目標値Etargetが設定されてＥＧＲ弁１２１の開度が制御されるようになっている。
【００８４】
このＥＧＲ装置１１０において、ＥＧＲ弁１２１よりも吸気側の排気循環通路１１７には実ＥＧＲ量Fegr_actを検出するための流量センサ１２３が備えられ、排気循環通路１１７との接続箇所よりも下流側の吸気通路１１３には内燃機関１１１への実吸気量Fin_actを検出するための流量センサ１２５が備えられている。これらの流量センサを備える代わりに、ＥＣＵ１３０による演算によって実ＥＧＲ量Fegr_actや実吸気量Fin_actが求められるようになっていてもよい。
【００８５】
なお、本実施形態において、ＥＧＲ弁１２１は、弁体のリフト量に応じてＥＧＲ弁１２１の開度が決定される構成のものとなっているが、ＥＧＲ弁１２１の構成は特に制限されるものではない。
【００８６】
２．ＥＣＵ（ＥＧＲ制御処理装置）
次に、本実施形態においてＥＧＲ制御処理装置として機能するＥＣＵ１３０の具体的構成について説明する。
図９は、ＥＣＵ１３０の構成のうちの排気循環制御に関連する部分を機能的なブロックで表したものである。このＥＣＵ１３０は、公知のマイクロコンピュータを中心に構成されたものであり、ＥＧＲ値検出手段１３１と、目標ＥＧＲ値演算手段１３３と、プレコントロール量演算手段１３５及びフィードバック制御量演算手段１３７により構成される目標制御操作量演算手段１３９と、安定状態検出手段１４１と、プレコントロール量補正手段１４３とを主たる要素として備えている。具体的に、これらの各手段は、マイクロコンピュータによるプログラムの実行によって実現されるものとなっている。
【００８７】
このＥＣＵ１３０には、第１の実施の形態のＥＣＵ５０と同様に、ＲＡＭやＲＯＭ等の図示しない記憶素子や、ＥＧＲ弁１２１への通電を行うための図示しない駆動回路等が備えられている。また、ＥＣＵ１３０には、上述した流量センサ１２３，１２５やエアフローメータ１２７をはじめとする各種のセンサによる検出信号が入力されるようになっている。
【００８８】
ＥＧＲ値検出手段１３１は、本発明における制御対象状態量検出手段を構成するものであり、流量センサ１２３の検出信号Segrに基づき実ＥＧＲ量Fegr_actを検出できるように、あるいは、流量センサ１２３，１２５の検出信号Segr，Sfinに基づき実ＥＧＲ率（内燃機関１１１への実吸気量Fin_actのうちの実ＥＧＲ量Fegr_actの割合）Eactを検出できるように構成されている。流量センサ１２３，１２５が備えられていない場合には、演算により実ＥＧＲ量Fegr_act又は実ＥＧＲ率Eactを求めるように構成される。
【００８９】
目標ＥＧＲ値演算手段１３３は、本発明における目標制御対象状態量演算手段を構成するものであり、例えば、内燃機関１１１の目標燃料噴射量Q及び機関回転数Ne等の内燃機関１１１の運転状態に関連する情報に基づき、ＥＧＲマップを用いて目標ＥＧＲ量Fegr_target又は目標ＥＧＲ率Etargetを求めるように構成されている。このＥＧＲマップは、目標燃料噴射量Q及び機関回転数Neと目標ＥＧＲ量Fegr_target又は目標ＥＧＲ率Etargetとの関係を示すマップであって、実験等に基づき予め設定されている。なお、目標燃料噴射量Qは、機関回転数Neやアクセル開度Acc等に基づき把握される。
【００９０】
目標制御操作量演算手段１３９のうちのプレコントロール量演算手段１３５は、ＥＧＲ弁１２１のプレコントロール量（通電量）Iffを、機関回転数Ne及びアクセル開度Acc等、所定の状態量としての内燃機関１１１の運転状態に基づき、プレコントロールマップを用いて求めるように構成されている。このプレコントロールマップは、機関回転数Neとアクセル開度Acc等を基に、後述するＰＩＤ（比例、積分、微分）制御におけるＰＩＤ定数とＥＧＲ量又はＥＧＲ率の変化を考慮してシミュレーションによって定められるものであるが、個々のプレコントロール量Iffは、シミュレーションにより得られる目標開度の通電量よりも小さ目の値に設定されたものとなっている。プレコントロール量Iffを目標開度の通電量よりも小さ目の値とするのは、その不足分をＰＩＤ制御によって補償するようにしているためである。
【００９１】
また、目標制御操作量演算手段１３９のうちのフィードバック制御量演算手段１３７は、目標ＥＧＲ値演算手段１３３で算出された目標ＥＧＲ量Fegr_target又は目標ＥＧＲ率EtargetとＥＧＲ値検出手段１３１で検出された実ＥＧＲ量Fegr_act又は実ＥＧＲ率Eactとの偏差ΔFegr，ΔEが零となるようにＰＩＤ（比例、積分、微分）演算を行い、ＥＧＲ弁１２１のフィードバック制御量（通電量）Ifbを算出するように構成されている。
【００９２】
そして、目標制御操作量演算手段１３９では、フィードバック制御量Ifbがプレコントロール量Iffに加算されることで、プレコントロール量Iffの値だけでは不足するＥＧＲ量又はＥＧＲ率が補償された目標制御操作量Icurrentが得られるようになっている。ただし、本実施形態のＥＣＵ１３０の場合には、後述するプレコントロール量補正手段１４３によってプレコントロール量の補正が行われた状態で目標制御操作量Icurrentが求められるようになっている。そして、目標制御操作量演算手段１３９は、算出された目標制御操作量Icurrentに基づき、ＥＧＲ弁の駆動回路に対して通電の指示を出力するように構成されている。
【００９３】
ここで、本実施形態のＥＣＵ１３０は、安定状態検出手段１４１によってＥＧＲ量又はＥＧＲ率の安定状態が検出されている間に、プレコントロール量補正手段１４３によってプレコントロール量の補正量Iff_Cを学習するように構成されている。
【００９４】
安定状態検出手段１４１は、ＥＧＲ量又はＥＧＲ率が安定した状態となっているか否かを判別するように構成されている。具体的な構成は特に制限されるものではないが、例えば、ＥＧＲ量又はＥＧＲ率の偏差ΔFegr，ΔEが所定範囲内となっている状態で所定時間以上経過したときに安定状態であると判定するように構成することができる。この他にも、実ＥＧＲ量Fegr_act又は実ＥＧＲ率Eactあるいは目標ＥＧＲ量Fegr_target又は目標ＥＧＲ率Etargetの前回値と今回値との差分が所定の閾値以下となっている状態で所定時間以上経過したときに安定状態であると判定するように構成することもできる。
【００９５】
プレコントロール量補正手段１４３は、安定状態検出手段１４１によってＥＧＲ量又はＥＧＲ率の安定状態が検出されている間に、現在の目標制御操作量Icurrentのうちのプレコントロール量Iffの比率Rffが目標比率R1となるようにプレコントロール量Iffの補正を行うことで、フィードバック制御量Ifbの比率Rfbが所定範囲に維持されるように構成されている。ＥＧＲ量又はＥＧＲ率の安定状態においては、ＥＧＲ量又はＥＧＲ率の偏差ΔFegr，ΔEが安定的に推移していることから、ここで求められる補正量Iff_Cによって、ＥＧＲ弁１２１の見た目の効率の変化やばらつきが補償されることとなる。プレコントロール量補正手段１４３の具体的な構成は、第１の実施の形態におけるプレコントロール量補正手段６９と同様とすることができるため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００９６】
また、図１０〜図１２は、本実施形態のＥＣＵ１３０によって実行されるＥＧＲ弁１２１の駆動制御方法（ＥＧＲ制御方法）の一例を示すフローチャート図である。このフローチャート図の例では、ＥＧＲ値としてＥＧＲ量が用いられている。
【００９７】
図１０〜図１２のフローチャート図に示されるＥＧＲ弁１２１の駆動制御方法は、基本的に第１の実施の形態における図５〜図７のフローチャートに沿って実施することができる。ただし、図１０のフローチャート図では、ステップＳ３６においてＥＧＲ弁１２１の通電量Icurrentが求められるようになっているために、図５のフローチャート図におけるステップＳ７が省略されたものとなっている。
【００９８】
以上説明した本実施形態のＥＧＲ制御処理装置（ＥＣＵ）１３０によれば、ＥＧＲ量又はＥＧＲ率を調節するためのＥＧＲ弁１２１の目標制御操作量Icurrentが、プレコントロール量Iffとフィードバック制御量Ifbとの合計量に基づいて求められるとともに、ＥＧＲ装置１１０を構成する各構成部材の個体差や経時劣化によるＥＧＲ弁１２１の見た目の効率の変化やばらつきに応じてプレコントロール量Iffが補正され、フィードバック制御が担当する比率が常に一定に維持されるようになる。したがって、ＥＧＲ弁１２１の操作制御に対するＥＧＲ量又はＥＧＲ率の応答性を良好なものとしつつ、安定的にＥＧＲ量又はＥＧＲ率の制御を実行することができるようになる。
【００９９】
また、本実施形態のＥＧＲ制御処理装置１３０では、プレコントロール量の補正量Iff_Cが、ＥＧＲ弁１２１の目標制御操作量Icurrentのうちのプレコントロール量Iffの比率Rffが目標比率R1となるようにＰＩＤ演算によって算出されるようになっているため、実際のＥＧＲ弁１２１の見た目の効率の変化やばらつきに応じてプレコントロール量Iffを補正することができる。したがって、より安定的にＥＧＲ量又はＥＧＲ率の制御を実行することができるようになる。
【０１００】
［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態にかかる制御部材の制御装置は、内燃機関の過給圧を制御するための過給機における過給圧調節手段の操作制御を実行するように構成された過給圧制御処理装置である。
【０１０１】
１．過給機（ターボチャージャ）の全体的構成
図１３は、本実施形態の過給圧制御処理装置としてのＥＣＵ１８０を備えたターボチャージャ１６０の全体的構成の概略を示している。
このターボチャージャ１６０は、内燃機関１５１の排気通路１５５を流れる排気によって回転するタービンホイール１６１と、吸気通路１５３に配置され、ロータシャフト１６３を介してタービンホイール１６１に一体回転可能に連結されたコンプレッサホイール１６５と、過給圧制御が実行されるＥＣＵ１８０とを備えている。
【０１０２】
このターボチャージャ１６０では、タービンホイール１６１に排気が吹き付けられて当該タービンホイール１６１が回転する。この回転は、ロータシャフト１６３を介してコンプレッサホイール１６５に伝達される。その結果、内燃機関１５１では、ピストンの移動に伴って気筒１５２内に発生する負圧によって空気が気筒１５２に吸入されるだけでなく、その空気がコンプレッサホイール１６５の回転によって強制的に気筒１５２に送り込まれる。このようにして、気筒１５２への空気の充填効率が高められるようになっている。
【０１０３】
また、本実施形態のターボチャージャ１６０は、いわゆる可変ブレード式のターボチャージャとして構成されており、タービンホイール１６１の外周を囲うように、タービンホイール１６１の回転方向に沿って排気経路が形成されている。このため、排気は排気経路を通過し、タービンホイール１６１の軸線に向かって吹付けられるようになっている。この排気経路には、弁機構からなる可変ブレード機構が過給圧調節手段１６７として設けられており、可変ブレード機構が開閉動作することで、排気経路の排気通過面積を変更し、タービンホイール１６１に吹き付けられる排気の流速が変えられるようになっている。その結果、タービンホイール１６１の回転速度が調節され、気筒に強制的に送り込まれる空気の量及び圧力（過給圧）が調節される。
【０１０４】
なお、過給圧調節手段１６７は、可変ブレード機構に限られるものではなく、例えば、タービンホイール１６１に吹き付けられる排気の流速がウェイストゲートバルブによって変えられるウェイストゲートバルブ機構をはじめとする他の手段によって構成することもできる。
【０１０５】
２．ＥＣＵ（過給圧制御処理装置）
次に、本実施形態において過給圧制御処理装置として機能するＥＣＵ１８０の具体的構成について説明する。
図１４は、ＥＣＵ１８０の構成のうちの過給圧制御に関連する部分を機能的なブロックで表したものである。このＥＣＵ１８０は、公知のマイクロコンピュータを中心に構成されたものであり、過給圧検出手段１８１と、目標過給圧演算手段１８３と、プレコントロール量演算手段１８５及びフィードバック制御量演算手段１８７により構成される目標制御操作量演算手段１８９と、安定状態検出手段１９１と、プレコントロール量補正手段１９３とを主たる要素として備えている。具体的に、これらの各手段は、マイクロコンピュータによるプログラムの実行によって実現されるものとなっている。
【０１０６】
このＥＣＵ１８０には、第１の実施の形態のＥＣＵ５０と同様に、ＲＡＭやＲＯＭ等の図示しない記憶素子や、過給圧調節手段１６７への通電を行うための図示しない駆動回路等が備えられている。また、ＥＣＵ１８０には、内燃機関１５１の吸気マニホールドに備えられた過給圧センサ１５７をはじめとする各種のセンサによる検出信号が入力されるようになっている。
【０１０７】
過給圧検出手段１８１は、本発明における制御対象状態量検出手段を構成するものであり、過給圧センサ１５７の検出信号Sbpに基づき実過給圧BPactを検出できるように構成されている。
【０１０８】
目標過給圧演算手段１８３は、本発明における目標制御対象状態量演算手段を構成するものであり、例えば、機関回転数Ne及びアクセル開度Acc等の内燃機関１５１の運転状態に関連する情報に基づき、過給圧マップを用いて目標過給圧BPtargetを求めるように構成されている。この過給圧マップは、機関回転数Ne及びアクセル開度Accと目標過給圧BPtargetとの関係を示すマップであって、実験等に基づき予め設定されている。
【０１０９】
目標制御操作量演算手段１８９のうちのプレコントロール量演算手段１８５は、過給圧調節手段１６７のプレコントロール量（通電量）Iffを、機関回転数Neとアクセル開度Acc等、所定の状態量としての内燃機関１５１の運転状態に基づき、プレコントロールマップを用いて求めるように構成されている。このプレコントロールマップは、機関回転数Neとアクセル開度Acc等を基に、後述するＰＩＤ（比例、積分、微分）制御におけるＰＩＤ定数と過給圧の変化を考慮してシミュレーションによって定められるものであるが、個々のプレコントロール量Iffは、シミュレーションにより得られる目標開度の通電量よりも小さ目の値に設定されたものとなっている。プレコントロール量Iffを目標開度の通電量よりも小さ目の値とするのは、その不足分をＰＩＤ制御によって補償するようにしているためである。
【０１１０】
また、目標制御操作量演算手段１８９のうちのフィードバック制御量演算手段１８７は、目標過給圧演算手段１８３で算出された目標過給圧BPtargetと過給圧検出手段１８１で検出された実過給圧BPactとの偏差ΔBPが零となるようにＰＩＤ（比例、積分、微分）演算を行い、過給圧調節手段１６７のフィードバック制御量（通電量）Ifbを算出するように構成されている。
【０１１１】
そして、目標制御操作量演算手段１８９では、フィードバック制御量Ifbがプレコントロール量Iffに加算されることで、プレコントロール量Iffの値だけでは不足する過給圧が補償された目標制御操作量Icurrentが得られるようになっている。ただし、本実施形態のＥＣＵ１８０の場合には、後述するプレコントロール量補正手段１９３によってプレコントロール量の補正が行われた状態で目標制御操作量Icurrentが求められるようになっている。そして、目標制御操作量演算手段１８９は、算出された目標制御操作量Icurrentに基づき、過給圧調節手段の駆動回路に対して通電の指示を出力するように構成されている。
【０１１２】
ここで、本実施形態のＥＣＵ１８０は、安定状態検出手段１９１によって過給圧の安定状態が検出されている間に、プレコントロール量補正手段１９３によってプレコントロール量の補正量Iff_Cを学習するように構成されている。
【０１１３】
安定状態検出手段１９１は、過給圧が安定した状態となっているか否かを判別するように構成されている。具体的な構成は特に制限されるものではないが、例えば、過給圧の偏差ΔBPが所定範囲内となっている状態で所定時間以上経過したときに安定状態であると判定するように構成することができる。この他にも、実過給圧BPact又は目標過給圧BPtargetの前回値と今回値との差分が所定の閾値以下となっている状態で所定時間以上経過したときに安定状態であると判定するように構成することもできる。
【０１１４】
プレコントロール量補正手段１９３は、安定状態検出手段１９１によって過給圧の安定状態が検出されている間に、現在の目標制御操作量Icurrentのうちのプレコントロール量Iffの比率Rffが目標比率R1となるようにプレコントロール量Iffの補正を行うことで、フィードバック制御量Ifbの比率Rfbが所定範囲に維持されるように構成されている。過給圧の安定状態においては、過給圧の偏差ΔBPが安定的に推移していることから、ここで求められる補正量Iff_Cによって、過給圧調節手段１６７の見た目の効率の変化やばらつきが補償されることとなる。プレコントロール量補正手段１９３の具体的な構成は、第１の実施の形態におけるプレコントロール量補正手段６９と同様とすることができるため、ここでの詳細な説明は省略する。
【０１１５】
また、図１５〜図１７は、本実施形態のＥＣＵ１８０によって実行される過給圧調節手段１６７の駆動制御方法（過給圧制御方法）の一例を示すフローチャート図である。図１５〜図１７のフローチャート図に示される過給圧調節手段１６７の駆動制御方法は、基本的に第１の実施の形態における図５〜図７のフローチャートに沿って実施することができる。ただし、図１５のフローチャート図では、図５のフローチャート図における目標燃料噴射量Qを演算するステップＳ２が省略されるとともに、ステップＳ６５において過給圧調節手段１６７の通電量Icurrentが求められるようになっているために、図５のフローチャート図におけるステップＳ７が省略されたものとなっている。
【０１１６】
以上説明した本実施形態の過給圧制御処理装置（ＥＣＵ）１８０によれば、過給圧を調節するための過給圧調節手段１６７の目標制御操作量Icurrentが、プレコントロール量Iffとフィードバック制御量Ifbとの合計量に基づいて求められるとともに、ターボチャージャ１６０を構成する各構成部材の個体差や経時劣化による過給圧調節手段１６７の見た目の効率の変化やばらつきに応じてプレコントロール量Iffが補正され、フィードバック制御が担当する比率が常に一定に維持されるようになる。したがって、過給圧調節手段１６７の操作制御に対する過給圧の応答性を良好なものとしつつ、安定的に過給圧の制御を実行することができるようになる。
【０１１７】
また、本実施形態の過給圧制御処理装置１８０では、プレコントロール量の補正量Iff_Cが、過給圧調節手段１６７の目標制御操作量Icurrentのうちのプレコントロール量Iffの比率Rffが目標比率R1となるようにＰＩＤ演算によって算出されるようになっているため、実際の過給圧調節手段１６７の見た目の効率の変化やばらつきに応じてプレコントロール量Iffを補正することができる。したがって、より安定的に過給圧の制御を実行することができるようになる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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