(57)【要約】【課題】過給圧及びＥＧＲ率の目標値をリファレンスガバナによって修正する場合に、制約充足性を高めつつ、制御出力の応答性の悪化を抑制する。【解決手段】内燃機関の制御装置は、過給圧及びＥＧＲ率が目標値に近付くように内燃機関１の制御入力を決定するフィードバックコントローラ９２と、内燃機関の所定のパラメータに基づいて過給圧及びＥＧＲ率の修正前目標値を算出する修正前目標値算出部９５と、ターボチャージャに関する所定の温度についての制約条件の充足度が高まるように修正前目標値を修正して目標値を導出するリファレンスガバナ９４とを備える。リファレンスガバナは、修正前目標値に基づいて所定の温度の将来予測値を算出し、将来予測値が上限値を超えている場合には、所定の温度が上限値に達するまでの時間を算出し、算出した時間が所定値以下になったときに修正前目標値の修正を開始する。【選択図】図８
2020029793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボチャージャ及びＥＧＲシステムを備えた内燃機関を制御する、内燃機関の制御装置であって、
過給圧及びＥＧＲ率が目標値に近付くように前記内燃機関の制御入力を決定するフィードバックコントローラと、
前記内燃機関の所定のパラメータに基づいて過給圧及びＥＧＲ率の修正前目標値を算出する修正前目標値算出部と、
前記ターボチャージャに関する所定の温度についての制約条件の充足度が高まるように前記修正前目標値を修正して前記目標値を導出するリファレンスガバナと
を備え、
前記リファレンスガバナは、前記修正前目標値に基づいて前記温度の将来予測値を算出し、該将来予測値が上限値を超えている場合には、前記温度が前記上限値に達するまでの時間を算出し、該時間が所定値以下になったときに前記修正前目標値の修正を開始する、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、ターボチャージャ及びＥＧＲシステムを備えた内燃機関において、所定の状態量の制約充足性が高まるように過給圧及びＥＧＲ率の目標値をリファレンスガバナによって修正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２０１７−２０３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
斯かる目標値修正では、状態量の将来予測値が制約に抵触することが予測されると、過給圧及びＥＧＲ率の目標値が直ちに修正される。しかしながら、制御出力の変化に対して状態量の変化が遅い場合には、目標値を修正するタイミングが早くなりすぎ、制御出力の応答性が悪化するおそれがある。
【０００５】
そこで、上記課題に鑑みて、本発明の目的は、過給圧及びＥＧＲ率の目標値をリファレンスガバナによって修正する場合に、制約充足性を高めつつ、制御出力の応答性の悪化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、ターボチャージャ及びＥＧＲシステムを備えた内燃機関を制御する、内燃機関の制御装置であって、過給圧及びＥＧＲ率が目標値に近付くように前記内燃機関の制御入力を決定するフィードバックコントローラと、前記内燃機関の所定のパラメータに基づいて過給圧及びＥＧＲ率の修正前目標値を算出する修正前目標値算出部と、前記ターボチャージャに関する所定の温度についての制約条件の充足度が高まるように前記修正前目標値を修正して前記目標値を導出するリファレンスガバナとを備え、前記リファレンスガバナは、前記修正前目標値に基づいて前記温度の将来予測値を算出し、該将来予測値が上限値を超えている場合には、前記温度が前記上限値に達するまでの時間を算出し、該時間が所定値以下になったときに前記修正前目標値の修正を開始する、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、過給圧及びＥＧＲ率の目標値をリファレンスガバナによって修正する場合に、制約充足性を高めつつ、制御出力の応答性の悪化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、本実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用される内燃機関を概略的に示す図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る内燃機関の制御装置の目標値追従制御構造を示す図である。
【図３】図３は、図２の目標値追従制御構造を等価変形することによって得られるフィードフォワード制御構造を示す。
【図４】図４は、機関回転数及び燃料噴射量に基づいて修正前目標値を算出するためのマップである。
【図５】図５は、勾配法による最適値探索を説明するための図である。
【図６】図６は、比較例における過給圧及び出口配管温度のタイムチャートを示す図である。
【図７】図７は、本実施形態における過給圧及び出口配管温度のタイムチャートを示す図である。
【図８】図８は、本実施形態における目標値導出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】
＜内燃機関全体の説明＞
図１は、本実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用される内燃機関を概略的に示す図である。図１に示される内燃機関１は、圧縮自着火式内燃機関（ディーゼルエンジン）であり、車両に搭載される。
【００１１】
図１を参照すると、内燃機関１は、機関本体１００と、各気筒の燃焼室２と、燃焼室２内に燃料を噴射する電子制御式の燃料噴射弁３と、吸気マニホルド４と、排気マニホルド５と、ターボチャージャ７と、スロットル弁９とを備える。吸気マニホルド４は吸気管６を介してターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの出口に連結される。コンプレッサ７ａの入口は吸気管６を介してエアクリーナ８に連結される。
【００１２】
スロットル弁９は、吸気管６内に配置され、吸気管６の開口面積を変更する。スロットル弁９はＤＣモータのようなスロットル弁駆動アクチュエータによって駆動される。スロットル弁９の開度が変更されると、新気量が変化する。スロットル弁９とコンプレッサ７ａとの間の吸気管６周りには、吸気管６内を流れる吸入空気を冷却するためのインタークーラ１３が配置される。吸気マニホルド４及び吸気管６は、空気を燃焼室２に導く吸気通路を形成する。
【００１３】
一方、排気マニホルド５は排気管２７を介してターボチャージャ７のタービン７ｂの入口に連結される。タービン７ｂの出口は、排気管２７を介して、排気浄化触媒２８を内蔵したケーシング２９に連結される。排気マニホルド５及び排気管２７は、燃焼室２における混合気の燃焼によって生じた排気ガスを排出する排気通路を形成する。排気浄化触媒２８は、例えば、排気ガス中のＮＯｘを還元浄化する選択還元型ＮＯｘ低減触媒（ＳＣＲ触媒）又はＮＯｘ吸蔵還元触媒である。また、排気通路には、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を低減するために、酸化触媒、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）等が配置されてもよい。
【００１４】
また、内燃機関１は、排気通路を流れる排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路に流入させる排気ガス再循環（以下、「ＥＧＲ」という）システムを備える。ＥＧＲシステムは、ＥＧＲ通路１４、ＥＧＲクーラ２０及びＥＧＲ弁１５を含む。ＥＧＲ通路１４は排気マニホルド５と吸気マニホルド４とを互いに接続する。
【００１５】
電子制御式のＥＧＲ弁１５は、ＥＧＲ通路１４内に配置され、ＥＧＲ通路１４の開口面積を変更する。ＥＧＲ弁１５の開度が変更されると、吸気通路に流入するＥＧＲガスの量が変化する。ＥＧＲクーラ２０は、ＥＧＲ通路１４周りに配置され、ＥＧＲ通路１４内を流れるＥＧＲガスを冷却する。本実施形態におけるＥＧＲシステムはいわゆる高圧ループ方式（ＨＰＬ方式）のＥＧＲシステムである。
【００１６】
燃料は電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ１９によって燃料タンク３３から燃料配管３４を介してコモンレール１８内に供給される。コモンレール１８内に供給された燃料は各燃料供給管１７を介して各燃料噴射弁３に供給される。
【００１７】
ターボチャージャ７のタービン７ｂには、可変ノズル７ｃが設けられている。ターボチャージャ７はいわゆる可変ノズルターボチャージャである。可変ノズル７ｃの開度が変更されると、タービン７ｂのタービンブレードに供給される排気ガスの流速が変化し、ひいてはタービン７ｂの回転数が変化する。
【００１８】
内燃機関１の各種制御は電子制御ユニット（ＥＣＵ）８０によって実行される。ＥＣＵ８０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス８１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）８２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）８３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）８４、入力ポート８５及び出力ポート８６を備える。吸気圧センサ４２、吸気温度センサ４３、配管温度センサ４４、ポジションセンサ１０１及びエアフロメータ１０２の出力が、対応するＡＤ変換器８７を介して入力ポート８５に入力される。一方、出力ポート８６は、対応する駆動回路８８を介して、燃料噴射弁３、スロットル弁駆動アクチュエータ、可変ノズル７ｃ、ＥＧＲ弁１５及び燃料ポンプ１９に接続されている。
【００１９】
吸気圧センサ４２は、吸気通路においてスロットル弁９よりも下流側に配置され、吸気圧（過給圧）を検出する。吸気温度センサ４３は、吸気通路においてコンプレッサ７ａの出口（下流側）に配置され、コンプレッサ７ａから流出する吸入空気の温度を検出する。配管温度センサ４４は、吸気通路においてコンプレッサ７ａの出口（下流側）に配置され、コンプレッサ７ａの出口における吸気管６の温度を検出する。
【００２０】
ポジションセンサ１０１は、アクセルペダル１２０の踏込み量に比例した出力電圧を発生させ、アクセル開度を検出する。エアフロメータ１０２は、吸気通路においてエアクリーナ８とコンプレッサ７ａとの間に配置され、吸気管６内を流れる吸入空気の流量を検出する。さらに、入力ポート８５にクランク角センサ１０８が接続されている。クランク角センサ１０８は、クランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生させ、機関回転数を検出する。
【００２１】
＜内燃機関の制御装置＞
内燃機関の制御装置（以下、単に「制御装置」という）は、内燃機関１のようなターボチャージャ７及びＥＧＲシステムを備えた内燃機関を制御する。本実施形態では、制御装置は、内燃機関１の運転状態に応じて過給圧及びＥＧＲ率を制御する。なお、ＥＧＲ率とは、気筒内に供給される全ガス量（新気量とＥＧＲガス量との合計）に対するＥＧＲガス量の割合である。
【００２２】
図２は、本実施形態に係る内燃機関の制御装置の目標値追従制御構造を示す図である。本実施形態では、ＥＣＵ８０が制御装置に相当する。制御装置は、修正前目標値算出部９５、リファレンスガバナ（ＲＧ）９４、比較部９１及びフィードバックコントローラ９２を備える。図２において破線で囲まれた部分は、内燃機関１の制御出力ｘが目標値ｗｆに近付くようにフィードバック制御を行う閉ループシステム９０として機能する。
【００２３】
閉ループシステム９０が設計済である場合、図２の目標値追従制御構造を等価変形することによって図３のフィードフォワード制御構造が得られる。なお、図２及び図３におけるｙは、とりうる値に制約がある内燃機関１の状態量である。
【００２４】
比較部９１は、目標値ｗｆから制御出力ｘを減算して偏差ｅ（＝ｗｆ−ｘ）を算出し、偏差ｅをフィードバックコントローラ９２に入力する。目標値ｗｆはリファレンスガバナ９４によって比較部９１に入力され、制御出力ｘは、制御入力ｕ及び外生入力ｄが入力される内燃機関１から出力される。外生入力ｄは内燃機関１の所定の運転パラメータである。
【００２５】
フィードバックコントローラ９２は、制御出力ｘが目標値ｗｆに近付くように内燃機関１の制御入力ｕを決定する。すなわち、フィードバックコントローラ９２は、偏差ｅ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９２では、ＰＩ制御、ＰＩＤ制御等の公知の制御が用いられる。フィードバックコントローラ９２は制御入力ｕを内燃機関１に入力する。また、状態フィードバックとして制御出力ｘがフィードバックコントローラ９２に入力される。なお、制御出力ｘのフィードバックコントローラ９２への入力は省略されてもよい。また、比較部９１はフィードバックコントローラ９２に組み込まれていてもよい。
【００２６】
本実施形態では、制御出力ｘは過給圧及びＥＧＲ率である。制御出力ｘとして比較部９１に入力される過給圧は吸気圧センサ４２によって検出される。また、制御出力ｘとして比較部９１に入力されるＥＧＲ率は、ＥＧＲ弁６３の開度等に基づいて公知の手法によって算出される。過給圧及びＥＧＲ率を制御するための制御入力ｕは、スロットル弁９の開度、ＥＧＲ弁６３の開度及び可変ノズル７ｃの開度である。
【００２７】
上述したように、閉ループシステム９０では、制御出力ｘが目標値ｗｆに近付くようにフィードバック制御が行われる。しかしながら、実際の制御では、ハード又は制御上の制約に起因して、状態量ｙに制約がある。このため、制約を考慮せずに算出された目標値が閉ループシステム９０に入力されると、状態量ｙが制約に抵触し、過渡応答の悪化や制御の不安定化が生じるおそれがある。
【００２８】
そこで、本実施形態では、修正前目標値算出部９５及びリファレンスガバナ９４を用いて制御出力ｘの目標値ｗｆが算出される。外生入力ｄが修正前目標値算出部９５に入力されると、修正前目標値算出部９５は、外生入力ｄに基づいて制御出力ｘの修正前目標値ｒを算出し、修正前目標値ｒをリファレンスガバナ９４に出力する。
【００２９】
本実施形態では、外生入力ｄは例えば機関回転数及びアクセル開度である。機関回転数はクランク角センサ１０８によって検出され、アクセル開度はポジションセンサ１０１によって検出される。修正前目標値算出部９５は、例えば図４に示されるようなマップを用いて、外生入力ｄに基づいて修正前目標値ｒを算出する。マップでは、修正前目標値ｒが機関回転数ＮＥ及びアクセル開度ＡＤの関数として示される。
【００３０】
リファレンスガバナ９４は、状態量ｙについての制約条件の充足度が高まるように修正前目標値ｒを修正して目標値ｗｆを導出する。具体的には、リファレンスガバナ９４は、状態量ｙについての制約条件の充足度を考慮して定められた目的関数の値が小さくなるように最適値探索を行うことによって目標値ｗｆを導出する。
【００３１】
本実施形態では、目的関数Ｊ（ｗ）は下記の式（１）によって表される。
【数１】
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ここで、ｒは修正前目標値算出部９５から出力された修正前目標値であり、ｗは修正目標値であり、ｙ（ｋ）は状態量ｙの将来予測値であり、ｙLimは予め定められた状態量ｙの上限値であり、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、Ｎｈは予測ステップ数（予測ホライズン）である。なお、制御出力ｘが過給圧及びＥＧＲ率である場合、修正前目標値ｒ及び修正目標値ｗは二次元ベクトルによって表される。
【００３２】
目的関数Ｊ（ｗ）は、目標値の修正量を表す修正項（式（１）の右辺第一項）と、状態量ｙについての制約条件の充足度を表すペナルティ関数（式（１）の右辺第二項）とを含む。修正項は、修正前目標値ｒと修正目標値ｗとの差の二乗である。このため、目的関数Ｊ（ｗ）の値は、修正前目標値ｒと修正目標値ｗとの差が小さいほど、すなわち目標値の修正量が小さいほど小さくなる。また、ペナルティ関数は、状態量ｙの将来予測値ｙ（ｋ）が上限値ｙLimを超えた場合に超過量がペナルティとして目的関数Ｊ（ｗ）に加えられるように構成されている。このため、目的関数Ｊ（ｗ）の値は、状態量ｙの将来予測値ｙ（ｋ）が上限値ｙLimを超える量が小さいほど小さくなる。
【００３３】
リファレンスガバナ９４は内燃機関１のモデルを用いて状態量ｙの将来予測値ｙ（ｋ）を算出する。例えば、状態量ｙの将来予測値ｙ（ｋ）は下記の式（２）によって算出される。
ｙ（ｋ＋１）＝ｆ（ｙ（ｋ）,ｗ，ｄ）…（２）
ｆは、状態量ｙの将来予測値ｙ（ｋ）を算出するために用いられるモデル関数である。最初に、算出時点の状態量であるｙ（０）を用いて、算出時点から１ステップ先の状態量の予測値ｙ（１）が算出される。算出時点の状態量であるｙ（０）はセンサ等の検出器によって検出された検出値又は計算式等を用いて推定された推定値である。その後、算出時点からＮｈステップ先の状態量の予測値ｙ（Ｎｈ）まで状態量の将来予測値ｙ（ｋ）が順次算出され、合計Ｎｈ個の状態量の将来予測値が算出される。なお、１ステップに相当する時間に予測ステップ数Ｎｈを乗じた値が予測区間になる。
【００３４】
図５は、勾配法による最適値探索を説明するための図である。図５に示されるｘ軸はＥＧＲ率の目標値を示し、図５に示されるｙ軸は過給圧の目標値を示している。また、図５に示される等高線は目的関数の値を示している。図５の例では、内側の等高線の値が外側の等高線の値よりも小さくなっている。
【００３５】
例えば、リファレンスガバナ９４は、現在の修正目標値ｗから所定量だけずらされた４つの近傍目標値ｗ１〜ｗ４における目的関数Ｊ（ｗ１）〜Ｊ（ｗ４）の値から算出される勾配の方向に修正目標値ｗを移動させることを繰り返すことによって目標値ｗｆを導出する。近傍目標値ｗ１は、ｙ軸の正の方向に微少量Δだけずらされた値である。近傍目標値ｗ２は、ｙ軸の負の方向に微少量Δだけずらされた値である。近傍目標値ｗ３は、ｘ軸の正の方向に微少量Δだけずらされた値である。近傍目標値ｗ４は、ｘ軸の負の方向に微少量Δだけずらされた値である。
【００３６】
４つの近傍目標値ｗ１〜ｗ４における目的関数Ｊ（ｗ１）〜Ｊ（ｗ４）の値を算出するとき、各近傍目標値についての状態量ｙの将来予測値が上記式（２）を用いて算出される。上記式（１）を用いて目的関数Ｊ（ｗ１）〜Ｊ（ｗ４）の値が算出されると、下記の式（３）によってｘ軸方向の傾斜▽ｘが算出され、下記の式（４）によってｙ軸方向の傾斜▽ｙが算出される。
▽ｘ＝（Ｊ（ｗ３）−Ｊ（ｗ４））／２Δ…（３）
▽ｙ＝（Ｊ（ｗ１）−Ｊ（ｗ２））／２Δ…（４）
【００３７】
次いで、図５に示されるように、ｘ軸方向の傾斜▽ｘとｙ軸方向の傾斜▽ｙとの合成ベクトルとして勾配▽ｗが算出される。この結果、修正目標値ｗが、勾配▽ｗの方向（負の方向）に移動され、修正目標値ｗｂから修正目標値ｗａに更新される。なお、最適値探索のための開始値、すなわち修正目標値ｗの初期値は修正前目標値ｒに設定される。リファレンスガバナ９４は、上述した方法による修正目標値ｗの更新を所定回数繰り返すことによって目標値ｗｆを導出することができる。
【００３８】
本実施形態では、状態量ｙは、ターボチャージャ７に関する所定の温度を含む。例えば、ターボチャージャ７に関する所定の温度は、コンプレッサ７ａの出口における吸気管６の温度（以下、「出口配管温度」という）である。出口配管温度は制約条件として上限値を有する。
【００３９】
図６は、比較例における過給圧及び出口配管温度のタイムチャートを示す図である。過給圧のグラフでは、フィードバックコントローラ９２に入力される目標値ｗｆが一点鎖線で示され、実際の過給圧が実線で示され、修正前目標値ｒが二点鎖線によって示される。比較例では、リファレンスガバナ９４による修正前目標値ｒの修正が制限されていない。また、出口配管温度のグラフでは、出口配管温度の将来予測値が一点鎖線で示され、実際の出口配管温度が実線で示され、出口配管温度の上限値が破線で示されている。
【００４０】
図６の例では、時刻ｔ１において内燃機関１の運転状態が変化し、修正前目標値ｒが高くされている。また、時刻ｔ１において、出口配管温度が上限値を超えることが予測され、リファレンスガバナ９４によって修正前目標値ｒが修正されて、目標値ｗｆが修正前目標値ｒよりも低くされる。
【００４１】
しかしながら、出口配管温度は過給圧の変化に対して遅れて変化する。このため、出口配管温度が上限値を超えることが予測されてから出口配管温度が実際に上限値に到達するまでに、時間がかかる。これは、過給圧の上昇によって排気ガスの温度が上昇し、排気ガスによって吸気管６が加熱されるまでに時間がかかることが原因であると考えられる。
【００４２】
図６の例では、修正前目標値の修正が早すぎることで、出口配管温度の収束値と上限値との差が大きくなっている。すなわち、制約条件が過度に満たされており、内燃機関１におけるハードウェア資源が有効に活用されてない。また、修正前目標値ｒの修正が早すぎると、過給圧が修正前目標値ｒに達するまでの時間が長くなり、過給圧の応答性が悪化する。
【００４３】
そこで、本実施形態では、リファレンスガバナ９４は、修正前目標値ｒに基づいて出口配管温度の将来予測値を算出し、将来予測値が上限値を超えている場合には、出口配管温度が上限値に達するまでの時間を算出し、算出した時間が所定値以下になったときに修正前目標値ｒの修正を開始する。このことによって、出口配管温度についての制約充足性を高めつつ、制御出力の応答性の悪化を抑制することができる。
【００４４】
図７は、本実施形態における過給圧及び出口配管温度のタイムチャートを示す図である。過給圧のグラフでは、フィードバックコントローラ９２に入力される目標値ｗｆが一点鎖線で示され、実際の過給圧が実線で示され、修正前目標値ｒが二点鎖線によって示される。また、出口配管温度のグラフでは、出口配管温度の将来予測値が一点鎖線で示され、実際の出口配管温度が実線で示され、出口配管温度の上限値が破線で示されている。
【００４５】
図７の例においても、時刻ｔ１において内燃機関１の運転状態が変化し、修正前目標値ｒが高くされている。また、時刻ｔ１において、出口配管温度が上限値を超えることが予測されている。しかしながら、時刻ｔ１では、出口配管温度が上限値に達するまでの時間が所定値Ｘよりも長いため、修正前目標値ｒが修正されない。すなわち、修正前目標値ｒが目標値ｗｆに設定される。なお、出口配管温度が上限値に達するまでの時間（以下、「上限値到達時間」という）はリファレンスガバナ９４によって算出される。
【００４６】
時刻ｔ１の後、上限値到達時間が徐々に短くなり、時刻ｔ２において上限値到達時間が所定値Ｘに達している。この結果、時刻ｔ２において、リファレンスガバナ９４による修正前目標値ｒの修正が開始され、リファレンスガバナ９４によって修正された目標値が目標値ｗｆに設定される。具体的には、リファレンスガバナ９４によって修正前目標値ｒが修正されて、目標値ｗｆが修正前目標値ｒよりも低くされる。
【００４７】
図７の例では、出口配管温度がほぼ上限値に収束している。したがって、本実施形態では、制約条件を満たしつつ、内燃機関１におけるハードウェア資源を有効に活用することができる。また、修正前目標値ｒの修正が適切なタイミングで開始されるため、過給圧の応答性の悪化を抑制することができる。
【００４８】
＜目標値導出処理＞
以下、図８のフローチャートを参照して、上述した制御について詳細に説明する。図８は、本実施形態における目標値導出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、目標値を導出するためにＥＣＵ８０によって所定の実行間隔で実行される。
【００４９】
最初に、ステップＳ１０１において、修正前目標値算出部９５は外生入力ｄを取得する。外生入力ｄは例えば機関回転数及びアクセル開度であり、機関回転数はクランク角センサ１０８によって検出され、アクセル開度はポジションセンサ１０１によって検出される。なお、外生入力ｄは機関回転数及び燃料噴射量であってもよい。
【００５０】
次いで、ステップＳ１０２において、修正前目標値算出部９５は、例えば図４に示されるようなマップを用いて、外生入力ｄに基づいて過給圧及びＥＧＲ率の修正前目標値ｒを算出する。
【００５１】
次いで、ステップＳ１０３において、リファレンスガバナ９４は修正前目標値ｒに基づいて出口配管温度の将来予測値を算出する。例えば、リファレンスガバナ９４は下記式（５）によって出口配管温度の将来予測値のピーク値Ｔpeakを算出する。
【数２】
2020029793.tif 000004
【００５２】
ここで、ζ、Ｋpim、Ｋegr及びＫfuelは、実験、シミュレーション等によって予め定められた定数である。また、Ｐrは過給圧の修正前目標値であり、Ｐpreは過給圧の現在値であり、ＥrはＥＧＲ率の修正前目標値であり、ＥpreはＥＧＲ率の現在値であり、Ｆpreは燃料噴射量の現在値である。過給圧の現在値Ｐpreは吸気圧センサ４２によって検出される。ＥＧＲ率の現在値ＥpreはＥＧＲ弁６３の開度等に基づいて公知の手法によって算出される。また、Ｔconvは、出口配管温度の収束値であり、例えば機関回転数及び燃料噴射量に基づいてマップ等を用いて算出される。
【００５３】
なお、リファレンスガバナ９４は上記式（２）を用いて出口配管温度の将来予測値を算出してもよい。この場合、上記式（２）に代入される修正目標値ｗとして、修正前目標値ｒが用いられる。
【００５４】
次いで、ステップＳ１０４において、リファレンスガバナ９４は、出口配管温度の将来予測値が上限値を超えているか否かを判定する。出口配管温度の上限値は予め定められる。ステップＳ１０４において出口配管温度の将来予測値が上限値を超えていると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０５に進む。
【００５５】
ステップＳ１０５では、リファレンスガバナ９４は上限値到達時間ＥＴ（ｓｅｃ）を算出する。例えば、リファレンスガバナ９４は下記式（６）を用いて上限値到達時間ＥＴを算出する。
ＥＴ＝（Ｔlim−Ｔtube）／δＴ…（６）
【００５６】
ここで、Ｔlim（Ｋ）は出口配管温度の上限値である。また、Ｔtube（Ｋ）は、出口配管温度であり、配管温度センサ４４によって検出される。また、δＴ（Ｋ／ｓｅｃ）は出口配管温度の上昇速度である。上昇速度δＴは、コンプレッサ７ａから流出する吸入空気の温度Ｔgas（Ｋ）と出口配管温度Ｔtube（ｋ）との温度差Ｔdif（ｋ）と、コンプレッサ７ａから流出する吸入空気の流量Ｇａ（ｇ／ｓｅｃ）とに応じて変化する。このため、リファレンスガバナ９４は例えばマップ等を用いて温度差Ｔdif（＝Ｔgas−Ｔtube）及び吸入空気の流量Ｇａに基づいて上昇速度δＴを算出する。コンプレッサ７ａから流出する吸入空気の温度Ｔgasは吸気温度センサ４３によって検出される。コンプレッサ７ａから流出する吸入空気の流量Ｇａはエアフロメータ１０２によって検出される。
【００５７】
次いで、ステップＳ１０６において、リファレンスガバナ９４は、上限値到達時間ＥＴが所定値Ｘ以下であるか否かを判定する。所定値Ｘは、実験、シミュレーション等によって予め定められる。上限値到達時間ＥＴが所定値Ｘ以下であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０７に進む。
【００５８】
ステップＳ１０７において、リファレンスガバナ９４は、目的関数の値が小さくなるように勾配法による最適値探索を行うことによって過給圧及びＥＧＲ率の修正前目標値ｒを修正する。次いで、ステップＳ１０８において、リファレンスガバナ９４は最終的な修正目標値ｗを目標値ｗｆに設定する。すなわち、リファレンスガバナ９４は最終的な修正目標値ｗをフィードバックコントローラ９２に入力する。ステップＳ１０８の後、本制御ルーチンは終了する。
【００５９】
一方、ステップＳ１０４において出口配管温度の将来予測値が上限値を超えていないと判定された場合、又はステップＳ１０６において上限値到達時間ＥＴが所定値Ｘよりも長いと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９では、リファレンスガバナ９４は、修正前目標値ｒを修正することなく、修正前目標値ｒを目標値ｗｆに設定する。すなわち、リファレンスガバナ９４は修正前目標値ｒをフィードバックコントローラ９２に入力する。ステップＳ１０９の後、本制御ルーチンは終了する。
【００６０】
なお、ステップＳ１０７において、目的関数の値が小さくなるように修正目標値ｗを更新できれば、勾配法以外の方法によって最適値探索が行われてもよい。
【００６１】
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、過給圧、出口配管温度、コンプレッサ７ａから流出する吸入空気の温度、及びコンプレッサ７ａから流出する吸入空気の流量Ｇａは、センサを用いることなく公知の手法によって算出されてもよい。
【００６２】
また、状態量ｙは、ターボチャージャ７に関する所定の温度として、出口配管温度の代わりに、タービン７ｂの温度を含んでいてもよい。この場合、リファレンスガバナ９４は、修正前目標値ｒに基づいてタービン７ｂの温度の将来予測値を算出し、将来予測値が上限値を超えている場合には、タービン７ｂの温度が上限値に達するまでの時間を算出し、算出した時間が所定値以下になったときに修正前目標値ｒの修正を開始する。
【００６３】
また、状態量ｙは、ターボチャージャ７に関する所定の温度に加えて、ターボチャージャ７に関する所定の温度よりも制御出力に対する応答性が高い他のパラメータ（例えば、過給圧、ＥＧＲ率、タービン７ｂの回転数等）を含んでいてもよい。この場合、リファレンスガバナ９４は、他のパラメータの将来予測値が上限値を超えると判定したときに、修正前目標値ｒの修正を開始してもよい。
【００６４】
また、内燃機関１は火花点火式内燃機関（例えば、ガソリンエンジン）であってもよい。また、過給圧は、可変ノズル７ｃの代わりに、バイパス通路に設けられたウエストゲートバルブによって調整されてもよい。この場合、制御入力ｕとして、可変ノズル７ｃの開度の代わりにウエストゲートバルブの開度が用いられる。
【００６５】
また、内燃機関１は、ＨＰＬ方式のＥＧＲシステムの代わりに低圧ループ方式（ＬＰＬ方式）のＥＧＲシステムを備えてもよい。この場合、ＥＧＲ通路１４は排気浄化触媒２８よりも下流側の排気通路とコンプレッサ７ａよりも上流側の吸気通路とに接続される。
【符号の説明】
【００６６】
１    内燃機関
７    ターボチャージャ
８０    電子制御ユニット（ＥＣＵ）
９２    フィードバックコントローラ
９４    リファレンスガバナ
９５    修正前目標値算出部
【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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