(57)【要約】【課題】内燃機関の状態量の将来値を算出することによって内燃機関の制御操作量を決定する場合に、状態量の積算値が制約値を超えることを抑制する。【解決手段】内燃機関の制御装置は、内燃機関１０の所定の状態量の将来値を予測区間にわたって算出し、予測区間における状態量の積算値が許容値を超えないように内燃機関の制御操作量を決定する操作量決定部４と、予測区間よりも長い区間における状態量の積算値が制約値を超えないように内燃機関の所定のパラメータに基づいて許容値を算出する許容値算出部５とを備える。【選択図】図４
2020041439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の所定の状態量の将来値を予測区間にわたって算出し、該予測区間における前記状態量の積算値が許容値を超えないように前記内燃機関の制御操作量を決定する操作量決定部と、
前記予測区間よりも長い区間における前記状態量の積算値が制約値を超えないように前記内燃機関の所定のパラメータに基づいて前記許容値を算出する許容値算出部と
を備える、内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関において、内燃機関の運転状態に応じて適合によって予め定められた制御操作量を用いる代わりに、その都度、モデル予測制御によって最適な制御操作量を決定することが知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−０６４４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、モデル予測制御では、所定の予測区間においてのみ内燃機関の状態量の将来値が算出される。このため、内燃機関の状態量が予測区間において制約に抵触しないように制御操作量が決定されたとしても、予測区間よりも長い区間における状態量の積算値が制約に抵触するおそれがある。また、モデル予測制御において、予測区間を長くすることは、演算負荷の増大をもたらし、高速な制御を困難にする。
【０００５】
そこで、上記課題に鑑みて、本発明の目的は、内燃機関の所定の状態量の将来値を算出することによって内燃機関の制御操作量を決定する場合に、状態量の積算値が制約値を超えることを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明では、内燃機関の所定の状態量の将来値を予測区間にわたって算出し、該予測区間における前記状態量の積算値が許容値を超えないように前記内燃機関の制御操作量を決定する操作量決定部と、前記予測区間よりも長い区間における前記状態量の積算値が制約値を超えないように前記内燃機関の所定のパラメータに基づいて前記許容値を算出する許容値算出部とを備える、内燃機関の制御装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、内燃機関の状態量の将来値を算出することによって内燃機関の制御操作量を決定する場合に、状態量の積算値が制約値を超えることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の第一実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、触媒が暖機されるときの触媒温度等のタイムチャートである。
【図３】図３は、許容値を算出するためのマップの一例を示す。
【図４】図４は、第一実施形態における操作量決定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の第二実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、第二実施形態における操作量決定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
【００１０】
＜第一実施形態＞
以下、図１〜図４を参照して、本発明の第一実施形態について説明する。図１は、本発明の第一実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成を示すブロック図である。
【００１１】
内燃機関の制御装置（以下、単に「制御装置」という）は、目標値算出部２、比較部３、操作量決定部４及び許容値算出部５を備える。本実施形態では、内燃機関１０を搭載した車両に設けられた電子制御ユニット（ＥＣＵ）が制御装置として機能する。
【００１２】
引数ｄが目標値算出部２に入力されると、目標値算出部２は、引数ｄに基づいて制御出力ｙの目標値ｒを算出し、目標値ｒを比較部３に入力する。比較部３は、内燃機関１０から出力された制御出力ｙを目標値ｒから減算して偏差ｅ（＝ｒ−ｙ）を算出し、偏差ｅを操作量決定部４に入力する。引数ｄは、内燃機関１０の所定のパラメータであり、本実施形態ではアクセル開度である。また、本実施形態では、制御出力ｙは内燃機関１０の出力トルクである。
【００１３】
操作量決定部４は、内燃機関１０の制御操作量（制御入力）ｕを決定し、制御操作量ｕを内燃機関１０に入力する。本実施形態では、内燃機関１０を搭載した車両がハイブリッド車両であり、制御操作量ｕは、機関回転数、機関負荷及び点火プラグの点火時期である。ハイブリッド車両では、車両の走行用の動力を出力可能なモータと、内燃機関１０によって発電された電力を蓄え且つモータに電力を供給するバッテリとを用いることによって、要求負荷等に関わらず、機関回転数及び機関負荷を変更することができる。
【００１４】
本実施形態では、操作量決定部４はモデル予測制御を用いてオンライン計算によって制御操作量ｕを逐次決定する。モデル予測制御では、操作量決定部４は、各時刻において有限の予測区間の最適制御問題を解くことによって制御操作量ｕを決定する。具体的には、操作量決定部４は、制御出力ｙ及び状態量ｘの将来値を予測区間にわたって算出し、予測区間における評価関数が最小となるように制御操作量ｕを算出する。
【００１５】
評価関数Ｊは例えば下記式（１）によって表される。
【数１】
2020041439.tif 000003
【００１６】
ここで、ｅは偏差（＝ｒ−ｙ）であり、ｕは制御操作量であり、ｘは内燃機関１０の状態量である。また、Ｑ、Ｒ、S及びＦは、予め定められた重み行列である。また、ｋは離散時間ステップであり、Ｎは予測ステップ数（予測ホライズン）である。ｋ＝０は現在時刻を示し、１ステップに相当する時間に予測ステップ数を乗じた値が予測区間になる。
【００１７】
操作量決定部４は、評価関数Ｊを計算するとき、内燃機関１０のモデルを用いて制御出力ｙの将来値ｙk及び状態量ｘの将来値ｘkを算出する。偏差ｅの将来値ｅkは、目標値ｒから制御出力ｙの将来値ｙkを減算することによって算出される。例えば、制御出力ｙの将来値ｙk及び状態量ｘの将来値ｘkは、それぞれ、下記式（２）、（３）によって算出される。
ｙk+1＝Ａｙk＋Ｂｕk…（２）
ｘk+1＝Ｃｘk＋Ｄｕk…（３）
【００１８】
ここで、Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、予め定められた定数行列である。最初に、算出時点（ｋ＝０）の制御出力ｙ0を用いて、算出時点から１ステップ先の制御出力ｙの将来値ｙ1が算出される。その後、算出時点からＮステップ先の制御出力ｙの将来値ｙNまで制御出力ｙの将来値ｙkが順次算出され、合計Ｎ個の将来値が算出される。状態量ｘの将来値ｘkも同様に算出される。なお、算出時点（ｋ＝０）における制御出力ｙ0及び状態量x0は、それぞれ、センサ等の検出器によって検出され又は公知の手法によってマップ又は計算式を用いて推定される。
【００１９】
操作量決定部４は、評価関数Ｊが最小となる制御操作量ｕk（ｋ＝０〜Ｎ）を算出し、算出時点から１ステップ先の制御操作量ｕ1を内燃機関１０に入力する。なお、内燃機関１０に入力された制御操作量は次回のモデル予測制御において算出時点の制御操作量ｕ0として用いられる。内燃機関１０の運転状態の変化に応じて制御操作量ｕを更新すべく、上記のようなモデル予測制御は所定の実行間隔で繰り返し実行される。
【００２０】
ところで、実際の制御では、法規、ハード又は制御上の制約に起因して、内燃機関１０の所定の状態量ｘに制約がある。制約を考慮せずに決定された制御操作量ｕが内燃機関１０に入力されると、状態量ｘが制約に抵触し、法規違反や制御の不安定化が生じるおそれがある。
【００２１】
このため、操作量決定部４は、モデル予測制御において、所定の制約の下、評価関数が最小となるように制御操作量ｕを算出する。例えば、制約値として状態量ｘの上限値を定めることが考えられる。しかしながら、状態量ｘが予測区間において制約に抵触しないように制御操作量が決定されたとしても、予測区間よりも長い区間（以下、「積算区間」という）における状態量ｘの積算値が制約に抵触するおそれがある。
【００２２】
そこで、本実施形態では、操作量決定部４は、内燃機関の所定の状態量ｘの将来値ｘkを予測区間にわたって算出し、予測区間における状態量ｘの積算値が許容値ｃを超えないように制御操作量ｕを決定する。また、許容値算出部５は、積算区間における状態量ｘの積算値が制約値を超えないように内燃機関１０の所定のパラメータｐに基づいて許容値ｃを算出する。
【００２３】
このことによって、モデル予測制御において、予測区間を長くすることなく、予測区間よりも長い積算区間における状態量ｘの積算値に関する制約が考慮されることになる。このため、状態量ｘの積算値が制約値を超えることを抑制することができる。
【００２４】
具体的には、モデル予測制御における制約として下記式（４）が与えられる。
【数２】
2020041439.tif 000004
ここで、ｘは内燃機関の所定の状態量であり、ｃは、許容値算出部５によって算出される許容値である。なお、状態量ｘの数が複数である場合には、各状態量ｘについて上記式（４）が定められる。
【００２５】
操作量決定部４は、上記式（４）の制約が満たされ且つ上記式（１）の評価関数Ｊが最小となる制御操作量ｕk（ｋ＝０〜Ｎ）を算出し、算出時点から１ステップ先の制御操作量ｕ1を内燃機関１０に入力する。
【００２６】
本実施形態では、内燃機関１０の所定の状態量ｘは排気ガス中のＮＯｘの量及び排気ガス中のＴＨＣの量である。内燃機関１０の排気通路には、排気ガス中の有害物質を浄化するための触媒が設けられている。しかしながら、触媒の暖機前には、触媒における有害物質の浄化率が低下する。法規で定められているテールパイプでの積算エミッション総量の上限規制を満足するためには、通常、触媒の暖機状態を考慮しながら、触媒暖機前に内燃機関１０から排出されるＮＯｘ及びＴＨＣの瞬時排出量を制限することで、ＮＯｘ及びＴＨＣの総排出量を制限する必要がある。このため、触媒の暖機前におけるＮＯｘの排出量の積算値及びＴＨＣの排出量の積算値はそれぞれ制約として上限値を有する。
【００２７】
以下、許容値算出部５による許容値ｃの算出方法について説明する。図２は、触媒が暖機されるときの排気ガス中のＮＯｘ濃度及びＴＨＣ濃度の瞬時値、排気ガス中のＮＯｘの量及びＴＨＣの量の積算値並びに触媒温度のタイムチャートである。瞬時値のグラフでは、排気ガス中のＮＯｘ濃度の瞬時値が実線によって示され、排気ガス中のＴＨＣ濃度の瞬時値が一点鎖線によって示される。積算値のグラフでは、排気ガス中のＮＯｘの量の積算値が実線によって示され、排気ガス中のＴＨＣの量の積算値が一点鎖線によって示される。各積算値は、流量センサ、計算式、マップ等を用いて算出された排気ガスの質量流量と各濃度の瞬時値とを各時刻毎に乗算・積算することによって算出される。
【００２８】
図２の例では、積算区間が５０秒であり、内燃機関１０が始動されてから積算区間が経過したときに、排気ガス中のＮＯｘの量の積算値が上限値に達し、排気ガス中のＴＨＣの量の積算値が上限値に達している。したがって、図２の例では、積算区間において状態量ｘについての制約が順守されている。図２に示されるようなデータは、制御操作量ｕを調整することによって予め測定される。
【００２９】
図２に示されるように排気ガス中のＮＯｘの量及びＴＨＣの量の積算値が推移する場合には、状態量ｘが制約に抵触しない。このため、積算区間を予測区間に分割し、予測区間におけるＮＯｘの増加量及びＴＨＣの増加量を許容値ｃとすることで、予測区間における増加量が積算区間にわたって積算されたときに状態量ｘが制約に抵触することを抑制することができる。
【００３０】
また、触媒温度の上昇に伴いＮＯｘ及びＴＨＣの浄化率が変化するため、各予測区間におけるＮＯｘ排出量及びＴＨＣ排出量の許容値も異なる。このため、許容値ｃは触媒温度に応じて変化する。
【００３１】
また、当然のことながら、予測区間が長いほど、当該区間内でのＮＯｘ及びＴＨＣ総量が大きくなり、許容値は大きくなる。このため、許容値ｃは予測区間に応じて変化する。そこで、本実施形態では、触媒温度及び予測区間に基づいて許容値ｃが算出される。
【００３２】
図２の例では、触媒温度２５０℃が時刻３０秒に相当している。このため、例えば、触媒温度が２５０℃であり且つ予測区間が１秒である場合には、図２において時刻３０秒から時刻３１秒までのＮＯｘ及びＴＨＣの増加量がそれぞれ許容値ｃに設定される。
【００３３】
例えば、許容値算出部５はマップを用いて触媒温度及び予測区間に基づいて許容値ｃを算出する。図３は、許容値ｃを算出するためのマップの一例を示す。このマップでは、ＮＯｘの許容値ｃが実線の丸印によって示され、ＴＨＣの許容値ｃが破線の丸印によって示されている。このマップは三次元マップであり、マップでは所定の触媒温度及び予測区間に対応する許容値ｃが示される。なお、許容値ｃは積算区間における制約値よりも小さい値である。
【００３４】
以下、図４のフローチャートを参照して、第一実施形態において制御操作量ｕを決定するための制御を説明する。図４は、第一実施形態における操作量決定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、内燃機関１０を搭載した車両のイグニッションスイッチがオンにされると、制御装置によって所定の実行間隔（例えば１６ｍｓ）で繰り返し実行される。
【００３５】
最初に、ステップＳ１０１において、許容値算出部５は内燃機関の所定のパラメータｐを取得する。本実施形態では、パラメータｐは触媒温度である。触媒温度はセンサ等の検出器によって検出され又は公知の手法によってマップ又は計算式を用いて推定される。
【００３６】
次いで、ステップＳ１０２において、許容値算出部５は、図３に示されるようなマップを用いてパラメータｐ及び予測区間に基づいて許容値ｃを算出する。なお、予測区間は、ステップＳ１０７におけるモデル予測制御において用いられる値である。
【００３７】
次いで、ステップＳ１０３において、目標値算出部２は引数ｄを取得する。本実施形態では、引数ｄは、アクセル開度であり、例えばポジションセンサによって検出される。次いで、ステップＳ１０４において、目標値算出部２はマップ又は計算式を用いて引数ｄに基づいて目標値ｒを算出する。
【００３８】
次いで、ステップＳ１０５において、比較部３は制御出力ｙを取得する。本実施形態では、制御出力ｙは、内燃機関１０の出力トルクであり、トルクセンサによって検出され又は公知の手法によってマップ又は計算式を用いて算出される。次いで、ステップＳ１０６において、比較部３は、目標値ｒから制御出力ｙを減算することによって偏差ｅを算出する。
【００３９】
次いで、ステップＳ１０７において、操作量決定部４はモデル予測制御を実行する。具体的には、操作量決定部４は、上記式（４）の制約が満たされ且つ上記式（１）の評価関数Ｊが最小となる制御操作量ｕk（ｋ＝０〜Ｎ）を勾配法のような最適化手法によって解析的に算出する。このとき、ステップＳ１０６において算出された偏差ｅが算出時点の偏差ｅ0として評価関数Ｊの計算に用いられる。また、ステップＳ１０２において算出された許容値ｃが上記式（４）における上限値として用いられる。
【００４０】
次いで、ステップＳ１０８において、操作量決定部４は、モデル予測制御によって算出された制御操作量ｕkのうち算出時点から１ステップ先の制御操作量ｕ1を内燃機関１０に入力する。ステップＳ１０８の後、本制御ルーチンは終了する。
【００４１】
なお、ステップＳ１０２において、許容値算出部５は計算式を用いてパラメータｐ及び予測区間に基づいて許容値を算出してもよい。また、ステップＳ１０７におけるモデル予測制御において常に一定の予測区間が用いられる場合、許容値算出部５はマップ又は計算式を用いてパラメータｐのみに基づいて許容値を算出してもよい。この場合、マップでは所定の触媒温度に対応する許容値ｃが示される。
【００４２】
また、車載ＥＣＵが車両外部のサーバと通信可能に構成され、本制御ルーチンの一部のステップ（例えばステップＳ１０７におけるモデル予測制御）がサーバによって実行されてもよい。また、本制御ルーチンは、触媒の暖機、内燃機関の所定の運転モード等が実行されているときにのみ実行されてもよい。
【００４３】
＜第二実施形態＞
第二実施形態における内燃機関の制御装置の構成及び制御は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態における内燃機関の制御装置と同様である。このため、以下、本発明の第二実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００４４】
図５は、本発明の第二実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成を示すブロック図である。第二実施形態では、制御装置は、目標値算出部２、リファレンスガバナ（ＲＧ）６、比較部３、フィードバックコントローラ（ＦＢＣ）７及び許容値算出部５を備える。例えば、内燃機関１０を搭載した車両に設けられた電子制御ユニット（ＥＣＵ）が制御装置として機能する。
【００４５】
フィードバックコントローラ７は、制御出力ｙが目標値に近付くようにフィードバック制御を実行する。しかしながら、実際の制御では、法規、ハード又は制御上の制約に起因して、内燃機関１０の所定の状態量ｘに制約がある。制約を考慮せずに決定された目標値がフィードバックコントローラ７に入力されると、状態量ｘが制約に抵触し、法規違反や制御の不安定化が生じるおそれがある。
【００４６】
そこで、第二実施形態では、目標値算出部２及びリファレンスガバナ６を用いて制御出力ｙの目標値が算出される。引数ｄが目標値算出部２に入力されると、目標値算出部２は引数ｄに基づいて制御出力ｙの目標値ｒを算出する。目標値ｒは状態量ｘの制約が考慮されていない。このため、目標値算出部２は目標値ｒをリファレンスガバナ６に入力する。
【００４７】
リファレンスガバナ６は、状態量ｘについての制約条件の充足度が高まるように目標値ｒを修正して修正目標値ｗを算出する。具体的には、リファレンスガバナ６は、状態量ｘについての制約条件の充足度を考慮して定められた評価関数が最小となるように制御操作量ｕを算出する。
【００４８】
例えば、評価関数Ｊは下記式（５）によって表される。
Ｊ＝||ｒ−ｗ||2＋Ｓ…（５）
【００４９】
評価関数Ｊは、目標値の修正量を表す修正項（式（５）の右辺第一項）と、状態量ｘについての制約条件の充足度を表すペナルティ関数Ｓとを含む。修正項は目標値ｒと修正目標値ｗとの差の二乗である。このため、評価関数Ｊは、目標値ｒと修正目標値ｗとの差が小さいほど、すなわち目標値ｒの修正量が小さいほど小さくなる。
【００５０】
例えば、ペナルティ関数Ｓにおいて、制約値として状態量ｘの上限値を定めることが考えられる。しかしながら、状態量ｘが予測区間において制約に抵触しないように目標値ｒが修正されたとしても、予測区間よりも長い積算区間における状態量ｘの積算値が制約に抵触するおそれがある。
【００５１】
そこで、第二実施形態では、リファレンスガバナ６は、内燃機関の所定の状態量ｘの将来値ｘkを予測区間にわたって算出し、予測区間における状態量ｘの積算値が許容値ｃを超えないように修正目標値ｗを算出する。また、許容値算出部５は、積算区間における状態量ｘの積算値が制約値を超えないように内燃機関１０の所定のパラメータｐに基づいて許容値ｃを算出する。
【００５２】
このことによって、リファレンスガバナ６による目標値修正において、予測区間を長くすることなく、予測区間よりも長い積算区間における状態量ｘの積算値に関する制約が考慮されることになる。このため、状態量ｘの積算値が制約値を超えることを抑制することができる。
【００５３】
ペナルティ関数Ｓは例えば下記式（６）によって表される。
【数３】
2020041439.tif 000005
ここで、ｘは内燃機関１０の所定の状態量であり、ｃは、許容値算出部５によって算出された許容値である。また、ｐは予め定められた重み係数である。また、ｋは離散時間ステップであり、Ｎは予測ステップ数（予測ホライズン）である。ｋ＝０は現在時刻を示し、１ステップに相当する時間に予測ステップ数を乗じた値が予測区間になる。
【００５４】
ペナルティ関数Ｓは、予測区間における状態量ｘの将来値ｘkの積算値が許容値ｃを超えた場合に超過量がペナルティとして評価関数Ｊに加えられるように構成される。このため、評価関数Ｊは、将来値ｘkの積算値が許容値ｃを超える量が小さいほど小さくなる。
【００５５】
リファレンスガバナ６は、評価関数Ｊを計算するとき、内燃機関１０のモデルを用いて状態量ｘの将来値ｘkを算出する。例えば、状態量ｘの将来値ｘkは下記式（７）によって算出される。
ｘk+1＝Ｅｘk＋Ｆｕk…（７）
【００５６】
ここで、Ｅ及びＦは、予め定められた定数行列である。最初に、算出時点（ｋ＝０）の状態量ｘ0を用いて、算出時点から１ステップ先の状態量ｘの将来値ｘ1が算出される。その後、算出時点からＮステップ先の状態量ｘの将来値ｘNまで状態量ｘの将来値ｘkが順次算出され、合計Ｎ個の将来値が算出される。なお、算出時点（ｋ＝０）における状態量x0は、センサ等の検出器によって検出され又は公知の手法によってマップ又は計算式を用いて推定される。
【００５７】
リファレンスガバナ６は、評価関数Ｊが最小となる修正目標値ｗを算出し、修正目標値ｗを比較部３に入力する。比較部３は、内燃機関１０から出力された制御出力ｙを修正目標値ｗから減算して偏差ｅ（＝ｗ−ｙ）を算出し、偏差ｅをフィードバックコントローラ７に入力する。
【００５８】
フィードバックコントローラ７は、制御出力ｙが修正目標値ｗに近付くように制御操作量ｕを決定する。すなわち、フィードバックコントローラ７は偏差ｅ（＝ｗ−ｙ）がゼロに近付くように制御入力ｕを決定する。フィードバックコントローラ７では、ＰＩ制御、ＰＩＤ制御等の公知の制御が用いられる。なお、比較部３はフィードバックコントローラ７に組み込まれていてもよい。
【００５９】
第二実施形態では、リファレンスガバナ６によって状態量ｘの将来値を予測区間にわたって算出することによって修正目標値ｗが算出され、フィードバックコントローラ７によって修正目標値ｗから制御操作量ｕが決定される。このため、リファレンスガバナ６及びフィードバックコントローラ７が、内燃機関の所定の状態量ｘの将来値ｘkを予測区間にわたって算出し、予測区間における状態量ｘの積算値が許容値ｃを超えないように制御操作量ｕを決定する。したがって、リファレンスガバナ６及びフィードバックコントローラ７が操作量決定部に相当する。
【００６０】
図６は、第二実施形態における操作量決定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、内燃機関１０を搭載した車両のイグニッションスイッチがオンにされると、制御装置によって所定の実行間隔（例えば１６ｍｓ）で繰り返し実行される。ステップＳ２０１〜ステップＳ２０４は図４のステップＳ１０１〜ステップＳ１０４と同様であることから説明を省略する。
【００６１】
本制御ルーチンでは、ステップＳ２０４の後、ステップＳ２０５において、リファレンスガバナ６は目標値ｒを修正して修正目標値ｗを算出する。具体的には、リファレンスガバナ６は上記式（５）の評価関数Ｊが最小となる修正目標値ｗを勾配法のような最適化手法によって解析的に算出する。このとき、ステップＳ２０２において算出された許容値ｃが上記式（６）における上限値として用いられる。
【００６２】
次いで、ステップＳ２０６において、比較部３は制御出力ｙを取得する。本実施形態では、制御出力ｙは、内燃機関１０の出力トルクであり、トルクセンサによって検出され又は公知の手法によってマップ又は計算式を用いて推定される。次いで、ステップＳ２０７において、比較部３は、修正目標値ｗから制御出力ｙを減算することによって偏差ｅを算出する。
【００６３】
次いで、ステップＳ２０８において、フィードバックコントローラ７は偏差ｅがゼロに近付くように制御入力ｕを決定し、制御入力ｕを内燃機関１０に入力する。ステップＳ２０８の後、本制御ルーチンは終了する。
【００６４】
なお、車載ＥＣＵが車両外部のサーバと通信可能に構成され、本制御ルーチンの一部のステップ（例えばステップＳ２０５における目標値修正）がサーバによって実行されてもよい。また、本制御ルーチンは、触媒の暖機、内燃機関の所定の運転モード等が実行されているときにのみ実行されてもよい。
【００６５】
以上、本発明に係る好適な実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。例えば、引数ｄ、制御操作量ｕ、制御出力ｙ、状態量ｘ、所定のパラメータｐは、実施形態における具体例に限定されない。
【００６６】
例えば、引数ｄは機関回転数及び機関負荷であってもよい。また、制御操作量ｕは、空燃比、燃料噴射時期、吸気弁及び排気弁の開弁時期、ＥＧＲ弁の開度、可変ノズルの開度、スロットル弁の開度等であり、又は機関回転数、機関負荷及び点火時期に加えてこれらを含んでいてもよい。また、制御出力ｙは、内燃機関１０の熱効率、ＥＧＲ率、過給圧等であり、又は内燃機関１０の出力トルクに加えてこれらを含んでいてもよい。また、状態量ｘは、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）の量等であり、又は排気ガス中のＮＯｘの量及び排気ガス中のＴＨＣの量に加えてこれらを含んでいてもよい。また、パラメータｐは、触媒におけるＮＯｘの浄化率及びＴＨＣの浄化率、触媒に流入する排気ガスの温度、流量、空燃比等であり、又は触媒温度に加えてこれらを含んでいてもよい。
【００６７】
また、内燃機関１０を搭載した車両はハイブリッド車両でなくてもよい。すなわち、内燃機関１０のみによって車両の走行用の動力が出力されてもよい。
【００６８】
また、評価関数Ｊ、制御出力ｙの将来値ｙk及び状態量ｘの将来値ｘkを算出するためのモデル式は上記の式に限定されない。例えば、上記式（１）の評価関数Ｊにおいて、（ｕk+1−ｕk）TＲ（ｕk+1−ｕk）がｕkTＲｕkに置換されてもよい。また、上記式（５）の評価関数Ｊにおいて、ＳがＳ2に置換されてもよい。
【００６９】
また、上記式（１）の評価関数Ｊにおいて、ｅkTＱｅkの項が削除されてもよい。この場合、目標値算出部２及び比較部３が省略され、図４の制御ルーチンからステップＳ１０３〜ステップＳ１０６が省略されてもよい。
【００７０】
また、制御出力ｙの将来値ｙkは、非線形モデルを用いて、上記式（２）の代わりに下記式（８）によって算出されてもよい。
ｙk+1＝ｆ1（ｙk，ｕk）…（８）
同様に、状態量ｘの将来値ｘkは、非線形モデルを用いて、上記式（３）、（７）の代わりに下記式（９）によって算出されてもよい。
ｘk+1＝ｆ2（ｘk，ｕk）…（９）
ここで、ｆ1及びｆ2は、将来値を算出するために用いられるモデル関数であり、予め定められる。
【符号の説明】
【００７１】
４    操作量決定部
５    許容値算出部
１０    内燃機関
【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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