(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１制御量を制御する第１制御対象と、第２制御量を制御する第２制御対象とを具備する内燃機関の制御装置であって、現時点における内燃機関に対する要求に応じて第１制御量の目標値を目標第１制御量として設定する目標第１制御量設定手段と、該目標第１制御量設定手段によって設定された目標第１制御量に基づいて第１制御対象の目標とするべき動作状態を目標第１動作状態として設定する目標第１動作状態設定手段と、前記目標第１制御量設定手段によって設定された目標第１制御量に基づいて第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第２制御量設定手段と、該目標第２制御量設定手段によって設定された目標第２制御量に基づいて第２制御対象の目標とするべき動作状態を基準第２動作状態として設定する基準第２動作状態設定手段と、該基準第２動作状態設定手段によって設定された基準第２動作状態に基づいて第２制御対象の目標とするべき動作状態を目標第２動作状態として設定する目標第２動作状態設定手段とを具備し、前記目標第１動作状態設定手段によって設定される目標第１動作状態に従って該目標第１動作状態が達成されるように第１制御対象の動作状態が制御されると共に、前記目標第２制御対象設定手段によって設定される目標第２動作状態に従って該目標第２動作状態が達成されるように第２制御対象の動作状態が制御される内燃機関の制御装置において、
現時点よりも予め定められた時間前に前記目標第１動作状態設定手段によって設定された目標第１動作状態に従って該目標第１動作状態が達成されるように第１制御対象の動作状態が制御され、現時点よりも前記予め定められた時間前の時点から現時点までの間に前記基準第２動作状態設定手段によって設定された基準第２動作状態に従ってこれら基準第２動作状態の設定順に第２制御対象の動作状態が制御されたとした場合の現時点よりも前記予め定められた時間後の内燃機関の状態が将来の内燃機関の状態として予測され、
該予測された将来の内燃機関の状態が内燃機関に関する制約条件を成立させる状態にあるときには、現時点よりも前記予め定められた時間前に前記基準第２動作状態設定手段によって設定された基準第２動作状態に基づいて目標第２動作状態が前記目標第２動作状態設定手段によって設定され、該設定された目標第２動作状態に従って該目標第２動作状態が達成されるように第２制御対象の動作状態が制御され、
前記予測された将来の内燃機関の状態が内燃機関に関する前記制約条件を成立させる状態にないときには、前記将来の内燃機関の状態を内燃機関に関する前記制約条件を成立させる状態にすることができる第２制御対象の動作状態が制約第２動作状態として算出され、該算出された制約第２動作状態に基づいて目標第２動作状態が設定され、該設定された目標第２動作状態に従って該目標第２動作状態が達成されるように第２制御対象の動作状態が制御される内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記目標第２動作状態設定手段によって設定された目標第２動作状態に従って前記第２制御対象の動作状態が制御される時点における実際の第２制御量が取得され、現時点よりも前記予め定められた時間前に設定された目標第２制御量に対する前記取得された実際の第２制御量との偏差が第２制御量偏差として算出され、該算出された第２制御量偏差が積分されて第２制御量偏差積分値が算出され、該算出された第２制御量偏差積分値が前記第２制御量偏差を零にするように前記目標第２動作状態の設定に反映され、
前記将来の内燃機関の状態が前記制約条件を成立させる状態にないときには現時点において前記基準第２動作状態設定手段によって設定された基準第２動作状態に対する現時点において算出された前記制約第２動作状態の偏差が制約第２動作状態偏差として算出され、該算出された制約第２動作状態偏差が前記第２制御量偏差積分値を減少させるように該第２制御量偏差積分値に反映される請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記将来の内燃機関の状態を前記制約条件を成立させる状態にすることができる前記制約第２動作状態のうち、現時点よりも前記予め定められた時間前に前記基準第２動作状態設定手段によって設定された基準第２動作状態に可能な限り近い制約第２動作状態が目標第２動作状態の設定に用いられる請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記第１制御対象が燃料噴射弁であり、前記第１制御量が該燃料噴射弁から噴射される燃料の量であり、前記目標第１制御量が内燃機関から出力されるトルクとして要求されるトルクに基づいて設定される請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
第３制御量を制御する第３制御対象をさらに具備し、第２制御対象の動作状態が変更されると該第２制御対象の動作状態の変更が第３制御量に影響する内燃機関の制御装置であって、
前記目標第１制御量設定手段によって設定された目標第１制御量に基づいて第３制御量の目標値を目標第３制御量として設定する目標第３制御量設定手段と、該目標第３制御量設定手段によって設定された目標第３制御量と前記目標第２制御量設定手段によって設定された目標第２制御量とに基づいて第３制御対象の目標とするべき動作状態を基準第３動作状態として設定する基準第３動作状態設定手段と、該基準第３動作状態設定手段によって設定された基準第３動作状態に基づいて第３制御対象の目標とするべき動作状態を目標第３動作状態として設定する目標第３動作状態設定手段とをさらに具備し、
現時点よりも前記予め定められた時間前の時点から現時点までの間に前記基準第２動作状態設定手段によって設定された基準第２動作状態に従ってこれら基準第２動作状態の設定順に第２制御対象の動作状態が制御され、且つ、現時点よりも前記予め定められた時間前の時点から現時点までの間に前記基準第３動作状態設定手段によって設定された基準第３動作状態に従ってこれら基準第３動作状態の設定順に第３制御対象の動作状態が制御されたとした場合の現時点よりも前記予め定められた時間後の内燃機関の状態が将来の内燃機関の状態として予測され、
該予測された将来の内燃機関の状態が内燃機関に関する制約条件を成立させる状態にあるときには、現時点よりも前記予め定められた時間前に前記基準第３動作状態設定手段によって設定された基準第３動作状態に基づいて目標第３動作状態が前記目標第３動作状態設定手段によって設定され、該設定された目標第３動作状態に従って該目標第３動作状態が達成されるように第３制御対象の動作状態が制御され、
前記予測された将来の内燃機関の状態が内燃機関に関する前記制約条件を成立させる状態にないときには、前記将来の内燃機関の状態を内燃機関に関する前記制約条件を成立させる状態にすることができる第３制御対象の動作状態が制約第３動作状態として算出され、該算出された制約第３動作状態に基づいて目標第３動作状態が設定され、該設定された目標第３動作状態に従って該目標第３動作状態が達成されるように第３制御対象の動作状態が制御される請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記目標第３動作状態設定手段によって設定された目標第３動作状態に従って前記第３制御対象の動作状態が制御される時点における実際の第３制御量が取得され、現時点よりも前記予め定められた時間前に設定された目標第３制御量に対する前記取得された実際の第３制御量との偏差が第３制御量偏差として算出され、該算出された第３制御量偏差が積分されて第３制御量偏差積分値が算出され、該算出された第３制御量偏差積分値が前記第３制御量偏差を零にするように前記目標第３動作状態の設定に反映され、
前記将来の内燃機関の状態が前記制約条件を成立させる状態にないときには現時点において前記基準第３動作状態設定手段によって設定された基準第３動作状態に対する現時点において算出された前記制約第３動作状態の偏差が制約第３動作状態偏差として算出され、該算出された制約第３動作状態偏差が前記第３制御量偏差積分値を減少させるように該第３制御量偏差積分値に反映される請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記目標第２動作状態設定手段によって設定された目標第２動作状態に従って前記第２制御対象の動作状態が制御される時点における実際の第２制御量が取得され、現時点よりも前記予め定められた時間前に設定された目標第２制御量に対する前記取得された実際の第２制御量との偏差が第２制御量偏差として算出され、
前記目標第３動作状態設定手段によって設定された目標第３動作状態に従って前記第３制御対象の動作状態が制御される時点における実際の第３制御量が取得され、現時点よりも前記予め定められた時間前に設定された目標第３制御量に対する前記取得された実際の第３制御量との偏差が第３制御量偏差として算出され、
前記算出された第２制御量偏差が積分されて第２制御量偏差積分値が算出され、前記算出された第３制御量偏差が積分されて第３制御量偏差積分値が算出され、これら算出された第２制御量偏差積分値および第３制御量偏差積分値が前記第２制御量偏差および前記第３制御量偏差を零にするように前記目標第２動作状態および前記目標第３動作状態の設定に反映され、
前記将来の内燃機関の状態が前記制約条件を成立させる状態にないときには現時点において前記基準第２動作状態設定手段によって設定された基準第２動作状態に対する現時点において算出された前記制約第２動作状態の偏差が制約第２動作状態偏差として算出されると共に前記基準第３動作状態設定手段によって設定された基準第３動作状態に対する現時点において算出された前記制約第３動作状態の偏差が制約第３動作状態偏差として算出され、これら算出された制約第２動作状態偏差および制約第３動作状態偏差が前記第２制御量偏差積分値および前記第３制御量偏差積分値を減少させるようにこれら第２制御量偏差積分値および第３制御量偏差積分値に反映される請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記将来の内燃機関の状態を前記制約条件を成立させることができる制約第３動作状態のうち、現時点よりも前記予め定められた時間前に前記基準第３動作状態設定手段によって設定された基準第３動作状態に可能な限り近い制約第３動作状態が目標第３動作状態の設定に用いられる請求項５〜７のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
第３制御対象の動作状態が変更されると該第３制御対象の動作状態の変更が第２制御量に影響する内燃機関の制御装置であって、
現時点よりも前記予め定められた時間前の時点から現時点までの間に前記基準第２動作状態設定手段によって設定された基準第２動作状態に従ってこれら基準第２動作状態の設定順に第２制御対象の動作状態が制御され、且つ、現時点よりも前記予め定められた時間前の時点から現時点までの間に前記基準第３動作状態設定手段によって設定された基準第３動作状態に従ってこれら基準第３動作状態の設定順に第３制御対象の動作状態が制御されたとした場合の現時点よりも前記予め定められた時間後の内燃機関の状態が将来の内燃機関の状態として予測され、
該予測された将来の内燃機関の状態が内燃機関に関する制約条件を成立させる状態にあるときには、現時点よりも前記予め定められた時間前に前記基準第２動作状態設定手段によって設定された基準第２動作状態に基づいて目標第２動作状態が前記目標第２動作状態設定手段によって設定され、該設定された目標第２動作状態に従って該目標第２動作状態が達成されるように第２制御対象の動作状態が制御され、
前記予測された将来の内燃機関の状態が内燃機関に関する前記制約条件を成立させる状態にないときには、前記将来の内燃機関の状態を内燃機関に関する前記制約条件を成立させる状態にすることができる第２制御対象の動作状態が制約第２動作状態として算出され、該算出された制約第２動作状態に基づいて目標第２動作状態が設定され、該設定された目標第２動作状態に従って該目標第２動作状態が達成されるように第２制御対象の動作状態が制御される請求項５〜８のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記第２制御対象が内燃機関の吸気通路内を流れるガスの圧力を可変に制御することができる過給機であり、前記目標第２制御量が前記過給機によって制御される内燃機関の吸気通路内を流れるガスの圧力であり、前記第３制御対象が内燃機関の燃焼室から排出された排気ガスを吸気通路内に導入することができる排気再循環装置であり、前記目標第３制御量が前記排気再循環装置によって吸気通路内に導入される排気ガスの量である請求項５〜９のいずれか１つに記載の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】
特許文献１に、内燃機関の制御装置が記載されている。この制御装置では、制御対象に入力される操作量と該制御対象の制御量との関係を表現したモデル式を用いて算出される制御量（以下この制御量を「算出制御量」という）と制御対象の実際の制御量（以下この制御量を「実制御量」という）との偏差が積分されることによって制御量の偏差の積分値（以下この積分値を「制御量偏差積分値」という）が算出される。そして、この制御量偏差積分値を反映させた状態フィードバックを行うことによって、目標とする制御量（以下この制御量を「目標制御量」という）を達成するために制御対象に入力されるべき操作量が決定され、この操作量が制御対象に入力される。斯くして、制御対象の制御量を目標制御量に制御するようにしている。
【０００３】
ところで、一般的に、制御対象に入力された操作量が極端に大きな操作量であると、制御対象が同操作量に対応する動作を行えない場合がある（以下、制御対象に入力されたときに該制御対象に対応する動作を行わせることができない操作量を「飽和操作量」ともいう）。すなわち、制御対象がそこに入力される操作量に対応する動作を行えるか否かという観点から、制御対象には該制御対象に入力される操作量に関する制約がある（以下この制約を「制御入力制約」ともいう）。
【０００４】
ここで、特許文献１に記載の制御装置のように、目標制御量を達成するために制御対象に入力されるべき操作量の決定に上記制御量偏差積分値を考慮している場合において、制御対象がそこに入力される操作量に対応する動作を行えない状態が継続すると、制御対象の実際の制御量が目標制御量からずれた状態が継続し、このため、上記算出制御量からずれた状態が継続することから、制御量偏差積分値が増大し続けてしまう。そして、制御対象の実際の制御量が上記算出制御量に一致していればとるはずのない値にまで制御量偏差積分値が増大してしまう場合がある。そして、この場合において、制御対象に制御入力制約があったとしても達成可能な制御量に目標制御量が変更されたとき、極めて大きい制御量偏差積分値の影響によって実際の制御量が変更後の目標制御量に十分な追従性（以下、目標制御量に対する実際の制御量の追従性を「目標値追従性」ともいう）をもって到達することができない。
【０００５】
そこで、特許文献１に記載の制御装置では、制御対象がそこに入力された操作量に対応する動作を行えるか否か、すなわち、制御対象に入力された操作量が飽和操作量であるか否かが判断される。そして、制御対象に入力された操作量が飽和操作量である場合には、上記制御量偏差積分値の算出が停止される。これによって、特許文献１に記載の制御装置では、飽和操作量が制御対象に入力されたことによって制御量偏差積分値が極端に増大してしまうことを防止し、それによって、目標制御量が達成可能な制御量に変更されたときに実際の制御量を変更後の目標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ようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３９３５０号公報
【特許文献２】特開２００８−１５７０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述したように、特許文献１に記載の制御装置では、制御対象に入力された操作量が飽和操作量であったときに制御量偏差積分値の算出を停止し、制御量偏差積分値が極端に増大してしまうことを防止し、実際の制御量を目標制御量に十分な追従性をもって到達させるようにしている。すなわち、制御対象に入力された操作量が飽和操作量になって初めて、制御量偏差積分値の算出を停止するようにしている。しかしながら、より確実に実際の制御量を目標制御量に十分な追従性をもって到達させるという観点では、制御対象に入力される操作量が飽和操作量になる前に制御量偏差積分値の算出を停止することが好ましい。
【０００８】
そして、このことは、広くは、制御入力制約がある制御対象を制御する場合に当てはまる。すなわち、制御入力制約がある制御対象を制御する場合において、より確実に実際の制御量を目標制御量に十分な追従性をもって到達させるという観点では、制御対象に入力される操作量が飽和操作量になる前に同操作量が飽和操作量になることに起因する目標値追従性の低下を防止する対応をとることが好ましい。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、制御入力制約がある制御対象を制御する場合において、より確実に実際の制御量を目標制御量に十分な追従性をもって到達させることになる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願の１番目の発明は、第１制御量を制御する第１制御対象と、第２制御量を制御する第２制御対象とを具備する内燃機関の制御装置に関する。そして、本発明の制御装置は、現時点における内燃機関に対する要求に応じて第１制御量の目標値を目標第１制御量として設定する目標第１制御量設定手段と、該目標第１制御量設定手段によって設定された目標第１制御量に基づいて第１制御対象の目標とするべき動作状態を目標第１動作状態として設定する目標第１動作状態設定手段と、前記目標第１制御量設定手段によって設定された目標第１制御量に基づいて第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第２制御量設定手段と、該目標第２制御量設定手段によって設定された目標第２制御量に基づいて第２制御対象の目標とするべき動作状態を基準第２動作状態として設定する基準第２動作状態設定手段と、該基準第２動作状態設定手段によって設定された基準第２動作状態に基づいて第２制御対象の目標とするべき動作状態を目標第２動作状態として設定する目標第２動作状態設定手段とを具備する。
【００１１】
そして、本発明では、前記目標第１動作状態設定手段によって設定される目標第１動作状態に従って該目標第１動作状態が達成されるように第１制御対象の動作状態が制御されると共に、前記目標第２制御対象設定手段によって設定される目標第２動作状態に従って該目標第２動作状態が達成されるように第２制御対象の動作状態が制御される。
【００１２】
ここで、本発明では、現時点よりも予め定められた時間前に前記目標第１動作状態設定手段によって設定された目標第１動作状態に従って該目標第１動作状態が達成されるように第１制御対象の動作状態が制御される。
【００１３】
一方、本発明では、現時点よりも前記予め定められた時間前の時点から現時点までの間に前記基準第２動作状態設定手段によって設定された基準第２動作状態に従ってこれら基準第２動作状態の設定順に第２制御対象の動作状態が制御されたとした場合の現時点よりも前記予め定められた時間後の内燃機関の状態が将来の内燃機関の状態として予測され、該予測された将来の内燃機関の状態が内燃機関に関する制約条件を成立させる状態にあるときには、現時点よりも前記予め定められた時間前に前記基準第２動作状態設定手段によって設定された基準第２動作状態に基づいて目標第２動作状態が前記目標第２動作状態設定手段によって設定され、該設定された目標第２動作状態に従って該目標第２動作状態が達成されるように第２制御対象の動作状態が制御される。
【００１４】
一方、本発明では、前記予測された将来の内燃機関の状態が内燃機関に関する前記制約条件を成立させる状態にないときには、前記将来の内燃機関の状態を内燃機関に関する前記制約条件を成立させる状態にすることができる第２制御対象の動作状態が制約第２動作状態として算出され、該算出された制約第２動作状態に基づいて目標第２動作状態が設定され、該設定された目標第２動作状態に従って該目標第２動作状態が達成されるように第２制御対象の動作状態が制御される。
【００１５】
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、第２制御対象が物理的にとり得る動作状態に限界がある場合において、目標第２動作状態が第２制御対象が物理的に達成することができない動作状態（以下この動作状態を「第２制御対象の達成不能な動作状態」という）に設定されているときに該目標第２動作状態に従って第２制御対象の動作状態が制御されたとしても、第２制御対象の動作状態がそもそも目標第２動作状態に到達することができないのであるから、目標第２制御量が達成されないことになる。こうした場合に、第２制御対象の達成不能な動作状態に設定されている目標第２動作状態に従って第２制御対象の動作状態を制御していると、目標第２動作状態が第２制御対象が物理的に達成することができる動作状態（以下この動作状態を「第２制御対象の達成可能な動作状態」という）に設定されたときに第２制御対象の動作状態が十分な追従性をもって目標第２動作状態に到達することができない可能性がある。したがって、目標第２動作状態が第２制御対象の達成不能な動作状態に設定されていることが判明した場合、第２制御対象の動作状態を十分な追従性をもって目標第２動作状態に制御するという観点からは、目標第２動作状態が第２制御対象の達成可能な動作状態となるように目標第２動作状態を補正することが好ましい。
【００１６】
さらに、この場合、目標第２動作状態が第２制御対象の達成不能な動作状態に設定されていることが判明した時点で目標第２動作状態を補正しようとすると、第２制御対象の制御が遅れる可能性があるし、場合によっては、第２制御対象の達成不能な動作状態に設定されている目標第２動作状態に従って第２制御対象の動作状態が制御されてしまう可能性もある。こうしたことを回避するためには、目標第２動作状態に従って実際に第２制御対象の動作状態が制御される前に目標第２動作状態が第２制御対象の達成不能な動作状態に設定されていることを把握して目標第２動作状態を補正することが好ましい。
【００１７】
また、第２制御対象の動作状態の影響を受ける内燃機関の性能として所期の性能を内燃機関に発揮させるという観点から第２制御対象がとり得る動作状態に限界がある場合において、目標第２動作状態が上記観点から第２制御対象がとることが好ましくない動作状態（以下この動作状態を「第２制御対象の許容不能な動作状態」という）に設定されているときに該目標第２動作状態に従って第２制御対象の動作状態が制御されると、内燃機関に所期の性能を発揮させることができない。したがって、目標第２動作状態が第２制御対象の許容不能な動作状態に設定されていることが判明した場合、内燃機関に所期の性能を発揮させるという観点からは、目標第２動作状態が所期の性能を内燃機関に発揮させるという観点から第２制御対象がとり得る動作状態となるように目標第２動作状態を補正することが好ましい。
【００１８】
さらに、この場合、目標第２動作状態が第２制御対象の許容不能な動作状態に設定されていることが判明した時点で目標第２動作状態を補正しようとすると、第２制御対象の制御が遅れる可能性があるし、場合によって、第２制御対象の許容不能な動作状態に設定されている目標第２動作状態に従って第２制御対象の動作状態が制御されてしまう可能性もある。こうしたことを回避するためには、目標第２動作状態に従って実際に第２制御対象の動作状態が制御される前に目標第２動作状態が第２制御対象の許容不能な動作状態に設定されていることを把握して目標第２動作状態を補正することが好ましい。
【００１９】
すなわち、第２制御対象の動作状態が第２制御対象の達成可能な動作状態にあるという条件や内燃機関が所期の性能を発揮するという条件を内燃機関に関する制約条件と称したとき、目標第２動作状態に従って第２制御対象の動作状態が制御されたときに上記制約条件が成立するか否かを目標第２動作状態に従って実際に第２制御対象の動作状態が制御される前に判断し、上記制約条件が成立しないと判断したときには上記制約条件が成立するように目標第２動作状態を補正することが好ましい。
【００２０】
本発明では、基準第２動作状態に基づいて目標第２動作状態が設定される。ここで、現時点において設定された基準第２動作状態に基づいて設定される目標第２動作状態は、予め定められた時間後の時点における実際の第２制御対象の動作状態の制御に用いられる。云い方を換えれば、現時点において設定された基準第２動作状態が第２制御対象の動作状態の制御に用いられるのは、結果的に、当該基準第２動作状態が設定された時点から予め定められた時間が経過した時である。
【００２１】
そして、本発明では、予め定められた時間前の時点から現時点までの間に設定された基準第２動作状態に従って第２制御対象の動作状態が制御されたとした場合の予め定められた時間後の内燃機関の状態（すなわち、将来の内燃機関の状態）が予測される。すなわち、現時点において設定された基準第２動作状態が実際に第２制御対象の動作状態の制御に用いられる前に、現時点において設定された基準第２動作状態が実際に第２制御対象の動作状態の制御に用いられたときの将来の内燃機関の状態が予測される。そして、この将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態であるときには、現時点において設定された基準第２動作状態がそのまま用いられて予め定められた時間後に第２制御対象の動作状態が制御される。一方、上記将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態にないときには、将来の内燃機関の状態を制約条件を成立させる状態にすることができる制約第２動作状態が算出され（結果的に、将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態になるように基準第２動作状態が補正されると言える）、この制約第２動作状態が目標第２動作状態の設定に用いられる。
【００２２】
したがって、本発明によれば、全体として、制約条件を成立させつつ第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という効果が得られる。
【００２３】
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、前記目標第２動作状態設定手段によって設定された目標第２動作状態に従って前記第２制御対象の動作状態が制御される時点における実際の第２制御量が取得され、現時点よりも前記予め定められた時間前に設定された目標第２制御量に対する前記取得された実際の第２制御量との偏差が第２制御量偏差として算出される。そして、該算出された第２制御量偏差が積分されて第２制御量偏差積分値が算出され、該算出された第２制御量偏差積分値が前記第２制御量偏差を零にするように前記目標第２動作状態の設定に反映される。
【００２４】
ここで、本発明では、前記将来の内燃機関の状態が前記制約条件を成立させる状態にないときには現時点において前記基準第２動作状態設定手段によって設定された基準第２動作状態に対する現時点において算出された前記制約第２動作状態の偏差が制約第２動作状態偏差として算出され、該算出された制約第２動作状態偏差が前記第２制御量偏差積分値を減少させるように該第２制御量偏差積分値に反映される。
【００２５】
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、第２制御量偏差積分値は、第２制御量が目標第２制御量に近い値になったときに定常的に発生する目標第２制御量に対する実際の第２制御量の偏差を零にする働きをする。したがって、制約条件が成立しないことから第２制御量が目標第２制御量に到達し得ない状況において、第２制御量偏差積分値が算出され続けると、第２制御量偏差積分値が不必要に大きくなってしまう。この場合において、状況が第２制御量が目標第２制御量に到達し得る状況に変わったときに、不必要に大きくなってしまった第２制御量偏差積分値の影響によって目標第２制御量に対する実際の第２制御量の追従性が低下してしまう。
【００２６】
ここで、将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態にないときに基準第２動作状態に基づいて設定された目標第２動作状態に従って第２制御対象の動作状態が制御されると、将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態にあるときに同様に第２制御対象の動作状態が制御される場合に比べて、目標第２制御量に対する実際の第２制御量の偏差が大きくなる。この場合、第２制御量偏差積分値が不必要に大きくなる可能性がある。しかしながら、本発明では、将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態にないときには制約第２動作状態偏差が第２制御量偏差積分値を減少させるように該第２制御量偏差積分値に反映される。このため、第２制御量偏差積分値が不必要に大きくなることが抑制される。したがって、本発明によれば、全体として、第２制御量を目標第２制御量に高い追従性をもって制御することができるという効果が得られる。
【００２７】
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、前記将来の内燃機関の状態を前記制約条件を成立させる状態にすることができる前記制約第２動作状態のうち、現時点よりも前記予め定められた時間前に前記基準第２動作状態設定手段によって設定された基準第２動作状態に可能な限り近い制約第２動作状態が目標第２動作状態の設定に用いられる。
【００２８】
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、基準第２動作状態は、将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態であるか否かに無関係に第２制御量を目標第２制御量に制御することができる第２制御量の動作状態として設定される動作状態である。したがって、基準第２動作状態は、将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態でありさえすれば第２制御量を高い追従性をもって目標第２制御量に制御することができる動作状態であると言える。ここで、本発明では、将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態ではないとき、基準第２動作状態に可能な限り近い制約第２動作状態が目標第２動作状態の設定に用いられる。
【００２９】
したがって、本発明によれば、全体として、制約条件を成立させつつ第２制御量を目標第２制御量により高い追従性をもって到達させることができるという効果が得られる。
【００３０】
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、前記第１制御対象が燃料噴射弁であり、前記第１制御量が該燃料噴射弁から噴射される燃料の量であり、前記目標第１制御量が内燃機関から出力されるトルクとして要求されるトルクに基づいて設定される。
【００３１】
また、本願の５番目の発明は、上記１〜４番目の発明のいずれか１つにおいて、第３制御量を制御する第３制御対象をさらに具備し、第２制御対象の動作状態が変更されると該第２制御対象の動作状態の変更が第３制御量に影響する内燃機関の制御装置に関する。
【００３２】
そして、本発明の制御装置は、前記目標第１制御量設定手段によって設定された目標第１制御量に基づいて第３制御量の目標値を目標第３制御量として設定する目標第３制御量設定手段と、該目標第３制御量設定手段によって設定された目標第３制御量と前記目標第２制御量設定手段によって設定された目標第２制御量とに基づいて第３制御対象の目標とするべき動作状態を基準第３動作状態として設定する基準第３動作状態設定手段と、該基準第３動作状態設定手段によって設定された基準第３動作状態に基づいて第３制御対象の目標とするべき動作状態を目標第３動作状態として設定する目標第３動作状態設定手段とをさらに具備する。
【００３３】
ここで、本発明では、現時点よりも前記予め定められた時間前の時点から現時点までの間に前記基準第２動作状態設定手段によって設定された基準第２動作状態に従ってこれら基準第２動作状態の設定順に第２制御対象の動作状態が制御され、且つ、現時点よりも前記予め定められた時間前の時点から現時点までの間に前記基準第３動作状態設定手段によって設定された基準第３動作状態に従ってこれら基準第３動作状態の設定順に第３制御対象の動作状態が制御されたとした場合の現時点よりも前記予め定められた時間後の内燃機関の状態が将来の内燃機関の状態として予測され、該予測された将来の内燃機関の状態が内燃機関に関する制約条件を成立させる状態にあるときには、現時点よりも前記予め定められた時間前に前記基準第３動作状態設定手段によって設定された基準第３動作状態に基づいて目標第３動作状態が前記目標第３動作状態設定手段によって設定され、該設定された目標第３動作状態に従って該目標第３動作状態が達成されるように第３制御対象の動作状態が制御される。
【００３４】
一方、本発明では、前記予測された将来の内燃機関の状態が内燃機関に関する前記制約条件を成立させる状態にないときには、前記将来の内燃機関の状態を内燃機関に関する前記制約条件を成立させる状態にすることができる第３制御対象の動作状態が制約第３動作状態として算出され、該算出された制約第３動作状態に基づいて目標第３動作状態が設定され、該設定された目標第３動作状態に従って該目標第３動作状態が達成されるように第３制御対象の動作状態が制御される。
【００３５】
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、第３制御対象が物理的にとり得る動作状態に限界があり、第３制御対象の動作状態の影響を受ける内燃機関の性能として所期の性能を内燃機関に発揮させるという観点から第３制御対象がとり得る動作状態に限界がある場合、上記１番目の発明から得られる効果に関連して説明した理由と同様の理由から、第３制御対象の動作状態が第３制御対象の達成可能な動作状態（すなわち、第３制御対象が物理的にとり得る動作状態）にあるという条件や内燃機関が所期の性能を発揮するという条件を内燃機関に関する制約条件と称したとき、目標第３動作状態に従って第３制御対象の動作状態が制御されたときに上記制約条件が成立するか否かを目標第３動作状態に従って実際に第３制御対象の動作状態が制御される前に判断し、上記制約条件が成立しないと判断したときには上記制約条件が成立するように目標第３動作状態を補正することが好ましい。
【００３６】
本発明では、基準第３動作状態に基づいて目標第３動作状態が設定される。ここで、現時点において設定された基準第３動作状態に基づいて設定される目標第３動作状態は、予め定められた時間後の時点における実際の第３制御対象の動作状態の制御に用いられる。云い方を換えれば、現時点において設定された基準第３動作状態が第３制御対象の動作状態の制御に用いられるのは、結果的に、当該基準第３動作状態が設定された時点から予め定められた時間が経過した時である。
【００３７】
そして、本発明では、予め定められた時間前の時点から現時点までの間に設定された基準第２動作状態に従って第２制御対象の動作状態が制御され、且つ、予め定められた時間前の時点から現時点までの間に設定された基準第３動作状態に従って第３制御対象の動作状態が制御されたとした場合の予め定められた時間後の内燃機関の状態（すなわち、将来の内燃機関の状態）が予測される。すなわち、現時点において設定された基準第２動作状態および基準第３動作状態が実際に第２制御対象および第３制御対象の動作状態の制御に用いられる前に、現時点において設定された基準第２動作状態および基準第３動作状態が実際に第２制御対象および第３制御対象の動作状態の制御に用いられたときの将来の内燃機関の状態が予測される。そして、この将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態であるときには、現時点において設定された基準第３動作状態がそのまま用いられて予め定められた時間後に第３制御対象の動作状態が制御される。一方、上記将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態にないときには、将来の内燃機関の状態を制約条件を成立させる状態にすることができる制約第３動作状態が算出され（結果的に、将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態になるように基準第３動作状態が補正されると言える）、この制約第３動作状態が目標第３動作状態の設定に用いられる。
【００３８】
したがって、本発明によれば、全体として、制約条件を成立させつつ第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と共に、たとえ、第３制御量が第３制御対象の動作状態の影響を受けるだけでなく第２制御対象の動作状態の影響を受ける場合においても第３制御量を目標第３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という効果が得られる。
【００３９】
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、前記目標第３動作状態設定手段によって設定された目標第３動作状態に従って前記第３制御対象の動作状態が制御される時点における実際の第３制御量が取得され、現時点よりも前記予め定められた時間前に設定された目標第３制御量に対する前記取得された実際の第３制御量との偏差が第３制御量偏差として算出される。そして、該算出された第３制御量偏差が積分されて第３制御量偏差積分値が算出され、該算出された第３制御量偏差積分値が前記第３制御量偏差を零にするように前記目標第３動作状態の設定に反映される。
【００４０】
ここで、本発明では、前記将来の内燃機関の状態が前記制約条件を成立させる状態にないときには現時点において前記基準第３動作状態設定手段によって設定された基準第３動作状態に対する現時点において算出された前記制約第３動作状態の偏差が制約第３動作状態偏差として算出され、該算出された制約第３動作状態偏差が前記第３制御量偏差積分値を減少させるように該第３制御量偏差積分値に反映される。
【００４１】
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、本発明では、将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態にないときには制約第３動作状態偏差が第３制御量偏差積分値を減少させるように該第３制御量偏差積分値に反映される。したがって、本発明によれば、上記２番目の発明から得られる効果に関連して説明した理由と同様の理由から、全体として、第３制御量を目標第３制御量に高い追従性をもって制御することができるという効果が得られる。
【００４２】
また、本願の７番目の発明では、上記５番目の発明において、前記目標第２動作状態設定手段によって設定された目標第２動作状態に従って前記第２制御対象の動作状態が制御される時点における実際の第２制御量が取得され、現時点よりも前記予め定められた時間前に設定された目標第２制御量に対する前記取得された実際の第２制御量との偏差が第２制御量偏差として算出される。また、前記目標第３動作状態設定手段によって設定された目標第３動作状態に従って前記第３制御対象の動作状態が制御される時点における実際の第３制御量が取得され、現時点よりも前記予め定められた時間前に設定された目標第３制御量に対する前記取得された実際の第３制御量との偏差が第３制御量偏差として算出される。そして、前記算出された第２制御量偏差が積分されて第２制御量偏差積分値が算出され、前記算出された第３制御量偏差が積分されて第３制御量偏差積分値が算出され、これら算出された第２制御量偏差積分値および第３制御量偏差積分値が前記第２制御量偏差および前記第３制御量偏差を零にするように前記目標第２動作状態および前記目標第３動作状態の設定に反映される。
【００４３】
ここで、本発明では、前記将来の内燃機関の状態が前記制約条件を成立させる状態にないときには現時点において前記基準第２動作状態設定手段によって設定された基準第２動作状態に対する現時点において算出された前記制約第２動作状態の偏差が制約第２動作状態偏差として算出されると共に前記基準第３動作状態設定手段によって設定された基準第３動作状態に対する現時点において算出された前記制約第３動作状態の偏差が制約第３動作状態偏差として算出され、これら算出された制約第２動作状態偏差および制約第３動作状態偏差が前記第２制御量偏差積分値および前記第３制御量偏差積分値を減少させるようにこれら第２制御量偏差積分値および第３制御量偏差積分値に反映される。
【００４４】
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、本発明では、将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態にないときには制約第２動作状態偏差および制約第３動作状態偏差が第２制御量偏差積分値および第３制御量偏差積分値を減少させるようにこれら第２制御量偏差積分値および第３制御量偏差積分値に反映される。したがって、本発明によれば、上記２番目の発明から得られる効果に関連して説明した理由と同様の理由から、全体として、第２制御量および第３制御量を目標第２制御量および目標第３制御量に高い追従性をもって制御することができるという効果が得られる。
【００４５】
また、本願の８番目の発明では、上記５〜７番目の発明のいずれか１つにおいて、前記将来の内燃機関の状態を前記制約条件を成立させることができる制約第３動作状態のうち、現時点よりも前記予め定められた時間前に前記基準第３動作状態設定手段によって設定された基準第３動作状態に可能な限り近い制約第３動作状態が目標第３動作状態の設定に用いられる。
【００４６】
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、本発明では、将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態ではないとき、基準第３動作状態に可能な限り近い制約第３動作状態が目標第３動作状態の設定に用いられる。
【００４７】
したがって、本発明によれば、上記３番目の発明から得られる効果に関連して説明した理由と同様の理由から、全体として、制約条件を成立させつつ第３制御量を目標制御量により高い追従性をもって到達させることができるという効果が得られる。
【００４８】
また、本願の９番目の発明は、上記５〜８番目の発明のいずれか１つにおいて、第３制御対象の動作状態が変更されると該第３制御対象の動作状態の変更が第２制御量に影響する内燃機関の制御装置に関する。
【００４９】
そして、本発明では、現時点よりも前記予め定められた時間前の時点から現時点までの間に前記基準第２動作状態設定手段によって設定された基準第２動作状態に従ってこれら基準第２動作状態の設定順に第２制御対象の動作状態が制御され、且つ、現時点よりも前記予め定められた時間前の時点から現時点までの間に前記基準第３動作状態設定手段によって設定された基準第３動作状態に従ってこれら基準第３動作状態の設定順に第３制御対象の動作状態が制御されたとした場合の現時点よりも前記予め定められた時間後の内燃機関の状態が将来の内燃機関の状態として予測され、該予測された将来の内燃機関の状態が内燃機関に関する制約条件を成立させる状態にあるときには、現時点よりも前記予め定められた時間前に前記基準第２動作状態設定手段によって設定された基準第２動作状態に基づいて目標第２動作状態が前記目標第２動作状態設定手段によって設定され、該設定された目標第２動作状態に従って該目標第２動作状態が達成されるように第２制御対象の動作状態が制御される。
【００５０】
一方、本発明では、前記予測された将来の内燃機関の状態が内燃機関に関する前記制約条件を成立させる状態にないときには、前記将来の内燃機関の状態を内燃機関に関する前記制約条件を成立させる状態にすることができる第２制御対象の動作状態が制約第２動作状態として算出され、該算出された制約第２動作状態に基づいて目標第２動作状態が設定され、該設定された目標第２動作状態に従って該目標第２動作状態が達成されるように第２制御対象の動作状態が制御される。
【００５１】
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、上記５番目の発明から得られる効果に関連して説明した理由と同様の理由から、本発明によれば、全体として、第２制御量が第２制御対象の動作状態の影響を受けるだけでなく第３制御対象の動作状態の影響を受ける共に第３制御量が第３制御対象の動作状態の影響を受けるだけでなく第２制御対象の動作状態の影響を受ける場合においても第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と共に第３制御量を目標第３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という効果が得られる。
【００５２】
また、本願の１０番目の発明では、上記５〜９番目の発明のいずれか１つにおいて、前記第２制御対象が内燃機関の吸気通路内を流れるガスの圧力を可変に制御することができる過給機であり、前記目標第２制御量が前記過給機によって制御される内燃機関の吸気通路内を流れるガスの圧力であり、前記第３制御対象が内燃機関の燃焼室から排出された排気ガスを吸気通路内に導入することができる排気再循環装置であり、前記目標第３制御量が前記排気再循環装置によって吸気通路内に導入される排気ガスの量である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】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２】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。
【図３】本発明の実施形態に従った目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、および、目標ベーン開度の設定を示したブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に従った制御対象（すなわち、燃料噴射弁、スロットル弁、ＥＧＲ制御弁、および、ベーン）の制御を実行するルーチンの一例を示した図である。
【図５】本発明の実施形態に従った目標燃料噴射量の設定を実行するルーチンの一例を示した図である。
【図６】本発明の実施形態に従った制約偏差（すなわち、制約スロットル弁開度偏差、制約ＥＧＲ制御弁開度偏差、および、制約ベーン開度偏差）の算出を実行するルーチンの一例の一部を示した図である。
【図７】本発明の実施形態に従った制約偏差（すなわち、制約スロットル弁開度偏差、制約ＥＧＲ制御弁開度偏差、および、制約ベーン開度偏差）の算出を実行するルーチンの一例の一部を示した図である。
【図８】本発明の実施形態に従った目標開度（すなわち、目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、および、目標ベーン開度）の設定を実行するルーチンの一例を示した図である。
【図９】本発明の実施形態に従った制御対象（すなわち、燃料噴射弁、スロットル弁、ＥＧＲ制御弁、および、ベーン）の操作を実行するルーチンの一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
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。
【００５５】
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、「機関回転数」は「内燃機関１０の回転数」であり、「機関出力トルク」は「内燃機関１０から出力されるトルク」であり、「機関要求トルク」は「機関出力トルクとして内燃機関１０に要求されるトルク」であり、「燃料噴射量」は「燃料噴射弁２１から噴射される燃料の量」または「燃料噴射弁２１から噴射させる燃料の量」である。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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に供給される排気ガスの流速が速くなる。その結果、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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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の量を可変に制御することができる。
【００６５】
なお、以下の説明において、「ＥＧＲ率」は「燃焼室内に形成される混合気中のガスのトータルの量に対する同混合気中の排気ガスの割合」であり、「吸入ガス」は「燃焼室に吸入されるガス（このガスには、空気と排気ガスが含まれる）」であり、「吸入空気」は「燃焼室に吸入される空気」であり、「要求吸入空気量」は「燃焼室内に形成される混合気中の燃料を完全に燃焼させために要求される吸入空気の量」であり、「ＥＧＲガス」は「ＥＧＲ通路５１を介して吸気通路３０に導入される排気ガス」または「ＥＧＲ通路５１および吸気通路３０を介して燃焼室に吸入される排気ガス」である。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
ところで、機関出力トルクや燃焼室から排出される排気ガス中のエミッションに関して内燃機関１０に所定の性能を発揮させるために考慮するべきパラメータとして、燃焼室内に形成される混合気中の燃料の量、同混合気中の空気の量、および、同混合気中の排気ガスの量がある。そして、混合気中の燃料の量を決定するパラメータは、燃料噴射弁２１から噴射される燃料の量である。そこで、本実施形態では、燃料噴射弁２１から噴射させる燃料の量として目標とするべき量が目標燃料噴射量として設定され、この目標燃料噴射量の燃料を燃料噴射弁２１に噴射させるために燃料噴射弁２１を開弁する時間が目標開弁時間として設定される。そして、この目標開弁時間だけ燃料噴射弁２１が開弁されるように燃料噴射弁２１が操作される。
【００７０】
一方、混合気中の空気の量と同混合気中の排気ガスの量を決定するパラメータは、過給圧およびＥＧＲ率である。また、過給圧およびＥＧＲ率に影響する制御対象は、スロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、および、ベーン３５Ｄである。そこで、本実施形態では、目標とするべき過給圧が目標過給圧として設定されると共に目標とするべきＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率として設定され、これら目標過給圧および目標ＥＧＲ率を達成するために目標とするべきスロットル弁開度、ＥＧＲ制御弁開度、および、ベーン開度がそれぞれ目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、および、目標ベーン開度として設定され、これら目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、および、目標ベーン開度に従ってスロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、および、ベーン３５Ｄが操作される。
【００７１】
次に、本実施形態に従った目標燃料噴射量、目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、および、目標ベーン開度の設定の概略について説明する。
【００７２】
燃料噴射量が多ければ機関出力が大きく、燃料噴射量が少なければ機関出力が小さい。すなわち、機関出力トルクは燃料噴射量によって決まる。一方、アクセルペダル開度が大きければ機関要求トルクが大きく、アクセルペダル開度が小さければ機関要求トルクが小さい。すなわち、機関要求トルクはアクセルペダル開度によって決まる。したがって、アクセルペダル開度によって決まる機関要求トルクを内燃機関１０から出力させるためには、機関要求トルクを内燃機関１０から出力させることができる燃料噴射量をアクセルペダル開度に応じて目標燃料噴射量として決定し、この目標燃料噴射量の燃料が燃料噴射弁２１から噴射されるように燃料噴射弁２１を操作すればよい。そこで、本実施形態では、基本的には、機関要求トルクを内燃機関１０から出力させることができるようにアクセルペダル開度に基づいて目標燃料噴射量が設定される。そして、斯くして設定される目標燃料噴射量の燃料が燃料噴射弁２１から噴射されるように燃料噴射弁２１を開弁させる時間が目標開弁時間として設定され、斯くして設定される目標開弁時間に従って燃料噴射弁２１が操作される。
【００７３】
また、過給圧が高ければ吸入ガス量が多いことから吸入空気量が多く、過給圧が低ければ吸入ガス量が少ないことから吸入空気量が少ない。すなわち、吸入空気量は過給圧によって決まる。一方、燃料噴射量が多ければ要求吸入空気量が多く、燃料噴射量が少なければ要求吸入空気量が少ない。すなわち、要求吸入空気量は燃料噴射量によって決まる。そして、上述したように、本実施形態では、目標燃料噴射量の燃料が燃料噴射弁２１から噴射されることから、要求吸入空気量は目標燃料噴射量によって決まると言える。そこで、本実施形態では、基本的には、機関要求トルクを内燃機関１０から出力させることができるように目標燃料噴射量に基づいて目標過給圧が設定される。
【００７４】
一方、ＥＧＲ率が高ければＥＧＲガス量が多いことから吸入空気量が少なく、ＥＧＲ率が低ければＥＧＲガス量が少ないことから吸入空気量が多い。すなわち、吸入空気量はＥＧＲ率によっても決まる。そして、上述したように、要求吸入空気量は目標燃料噴射量によって決まる。そこで、本実施形態では、基本的には、機関要求トルクを内燃機関１０から出力させることができるように目標ＥＧＲ率に基づいて目標ＥＧＲ率が設定される。
【００７５】
そして、スロットル弁開度が大きくなれば過給圧が高くなるが、過給圧が高くなる分だけＥＧＲ通路５１から吸気通路に排気ガスが流入しづらくなることから、ＥＧＲ率が低くなる。一方、スロットル弁開度が小さくなれば過給圧が低くなるが、過給圧が低くなる分だけＥＧＲ通路５１から吸気通路に排気ガスが流入しやすくなることから、ＥＧＲ率が高くなる。すなわち、スロットル弁開度に応じて過給圧とＥＧＲ率との両方が高くなったり低くなったりする。
【００７６】
また、ＥＧＲ制御弁開度が大きくなればＥＧＲ率が高くなるが、ＥＧＲ率が高くなる分だけ過給機３５の排気タービン３５Ｂに到来する排気ガスの量が少なくなることから、過給圧が低くなる。一方、ＥＧＲ制御弁開度が小さくなればＥＧＲ率が低くなるが、ＥＧＲ率が低くなる分だけ過給機３５の排気タービン３５Ｂに到来する排気ガスの量が多くなることから、過給圧が高くなる。すなわち、ＥＧＲ制御弁開度に応じてＥＧＲ率と過給圧との両方が高くなったり低くなったりする。
【００７７】
また、ベーン開度が大きくなれば過給圧が低くなるが、上述したように、過給圧が低くなる分だけＥＧＲ率が高くなる。一方、ベーン開度が小さくなれば過給圧が高くなるが、上述したように、過給圧が高くなる分だけＥＧＲ率が低くなる。すなわち、ベーン開度に応じて過給圧とＥＧＲ率との両方が高くなったり低くなったりする。
【００７８】
このように、過給圧とＥＧＲ率とは、スロットル弁開度、ＥＧＲ制御弁開度、および、ベーン開度に応じて変化する。そこで、本実施形態では、上述したように設定される目標過給圧および目標ＥＧＲ率が達成されるようにスロットル弁開度の目標値（以下この目標値を「目標スロットル弁開度」という）、ＥＧＲ制御弁開度の目標値（以下この目標値を「目標ＥＧＲ制御弁開度」という）、および、ベーン開度の目標値（以下この目標値を「目標ベーン開度」という）が設定され、斯くして設定される目標スロットル弁開度に従ってスロットル弁３３が操作され、斯くして設定される目標ＥＧＲ制御弁開度に従ってＥＧＲ制御弁５２が操作され、斯くして設定される目標ベーン開度に従ってベーン３５Ｄが操作される。
【００７９】
ところで、スロットル弁３３には、その開度としてとり得る最大の開度（以下この開度を「上限スロットル弁開度」という）があるし、その開度としてとり得る最小の開度（以下この開度を「下限スロットル弁開度」という）もある。したがって、スロットル弁３３は、上限スロットル弁開度よりも大きな目標スロットル弁開度を達成することができないし、下限スロットル弁開度よりも小さな目標スロットル弁開度を達成することもできない。このように、スロットル弁開度としてスロットル弁３３がとり得る値の範囲（以下この範囲を「適正範囲」という）には限界がある。
【００８０】
したがって、目標スロットル弁開度が上限スロットル弁開度よりも大きい値に設定されたり下限スロットル弁開度よりも小さい値に設定されたりし、該目標スロットル弁開度に従ってスロットル弁３３が制御されたとしても、スロットル弁開度がそもそも目標スロットル弁開度に到達することができないのであるから、目標過給圧および目標ＥＧＲ率が達成されないことになる。一方、上述したように、過給圧およびＥＧＲ率は、ＥＧＲ制御弁５２やベーン３５Ｄによっても制御可能である。したがって、目標スロットル弁開度が上限スロットル弁開度よりも大きかったり下限スロットル弁開度よりも小さかったりすることが判明した場合、目標過給圧および目標ＥＧＲ率を確実に達成するという観点からは、目標スロットル弁開度がスロットル弁開度の適正範囲内の値になるように目標スロットル弁開度を補正すると共に、補正後の目標スロットル弁開度に従ってスロットル弁３３が操作されたとしても、目標過給圧および目標ＥＧＲ率が達成されるように目標ＥＧＲ制御弁開度または目標ベーン開度を補正することが好ましい。
【００８１】
さらに、この場合、目標スロットル弁開度が適正範囲内の値ではないことが判明した時点で目標スロットル弁開度を補正すると共に目標ＥＧＲ制御弁開度および目標ベーン開度を補正しようとすると、スロットル弁開度の制御が遅れるだけでなく、ＥＧＲ制御弁開度およびベーン開度の制御も遅れることになるし、場合によっては、適正範囲内にない目標スロットル弁開度に従ってスロットル弁３３が操作されてしまう可能性もある。こうしたことを回避するためには、目標スロットル弁開度に従って実際にスロットル弁３３が操作されようとする前に目標スロットル弁開度が適正範囲内の値ではないことを把握して目標スロットル弁開度を補正することが好ましい。
【００８２】
そして、このことは、ＥＧＲ制御弁５２およびベーン３５Ｄにも当てはまる。すなわち、ＥＧＲ制御弁５２にも、その開度としてとり得る最大の開度（以下この開度を「上限ＥＧＲ制御弁開度」という）とその開度としてとり得る最小の開度（以下この開度を「下限ＥＧＲ制御弁開度」という）とがあるし、ベーン３５Ｄにも、その開度としてとり得る最大の開度（以下この開度を「上限ベーン開度」という）とその開度としてとり得る最小の開度（以下この開度を「下限ベーン開度」という）とがある。したがって、ＥＧＲ制御弁５２は、上限ＥＧＲ制御弁開度よりも大きな目標ＥＧＲ制御弁開度も下限ＥＧＲ制御弁開度よりも小さな目標ＥＧＲ制御弁開度も達成することができないし、ベーン３５Ｄは、上限ベーン開度よりも大きな目標ベーン開度も下限ベーン開度よりも小さな目標ベーン開度も達成することができない。このように、ＥＧＲ制御弁開度としてＥＧＲ制御弁５２がとり得る値の範囲（以下この範囲を「適正範囲」という）があり、ベーン開度としてベーン３５Ｄがとり得る範囲（以下この範囲を「適正範囲」という）がある。
【００８３】
したがって、目標ＥＧＲ制御弁開度が上限ＥＧＲ制御弁開度よりも大きい値に設定されたり下限ＥＧＲ制御弁開度よりも小さい値に設定されたりし、該目標ＥＧＲ制御弁開度に従ってＥＧＲ制御弁５２が制御されたとしても、ＥＧＲ制御弁開度がそもそも目標ＥＧＲ制御弁開度に到達することができないのであるから、目標過給圧および目標ＥＧＲ率が達成されないことになる。一方、上述したように、過給圧およびＥＧＲ率は、スロットル弁３３やベーン３５Ｄによっても制御可能である。したがって、目標ＥＧＲ制御弁開度が上限ＥＧＲ制御弁開度よりも大きかったり下限ＥＧＲ制御弁開度よりも小さかったりすることが判明した場合、目標過給圧および目標ＥＧＲ率を確実に達成するという観点からは、目標ＥＧＲ制御弁開度がＥＧＲ制御弁開度の適正範囲内の値になるように目標ＥＧＲ制御弁開度を補正すると共に、補正後の目標ＥＧＲ制御弁開度に従ってＥＧＲ制御弁５２が操作されたとしても、目標過給圧および目標ＥＧＲ率が達成されるように目標スロットル弁開度または目標ベーン開度を補正することが好ましい。
【００８４】
さらに、この場合、目標ＥＧＲ制御弁開度が適正範囲内の値ではないことが判明した時点で目標ＥＧＲ制御弁開度を補正すると共に目標スロットル弁開度および目標ベーン開度を補正しようとすると、ＥＧＲ制御弁開度の制御が遅れるだけでなく、スロットル弁開度およびベーン開度の制御も遅れることになるし、場合によっては、適正範囲内にない目標ＥＧＲ制御弁開度に従ってＥＧＲ制御弁５２が操作されてしまう可能性もある。こうしたことを回避するためには、目標ＥＧＲ制御弁開度に従って実際にＥＧＲ制御弁５２が操作されようとする前に目標ＥＧＲ制御弁開度が適正範囲内の値ではないことを把握して目標ＥＧＲ制御弁開度を補正することが好ましい。
【００８５】
同様に、目標ベーン開度が上限ベーン開度よりも大きい値に設定されたり下限ベーン開度よりも小さい値に設定されたりし、該目標ベーン開度に従ってベーン３５Ｄが操作されたとしても、ベーン開度がそもそも目標ベーン開度に到達することができないのであるから、目標過給圧および目標ＥＧＲ率が達成されないことになる。一方、上述したように、過給圧およびＥＧＲ率は、スロットル弁３３やＥＧＲ制御弁５２によっても制御可能である。したがって、目標ベーン開度が上限ベーン開度よりも大きかったり下限ベーン開度よりも小さかったりすることが判明した場合、目標過給圧および目標ＥＧＲ率を確実に達成するという観点からは、目標ベーン開度がベーン開度の適正範囲内の値になるように目標ベーン開度を補正すると共に、補正後の目標ベーン開度に従ってベーン３５Ｄが操作されたとしても、目標過給圧および目標ＥＧＲ率が達成されるように目標スロットル弁開度または目標ＥＧＲ制御弁開度を補正することが好ましい。
【００８６】
さらに、この場合、目標ベーン開度が適正範囲内の値ではないことが判明した時点で目標ベーン開度を補正すると共に目標スロットル弁開度および目標ＥＧＲ制御弁開度を補正しようとすると、ベーン開度の制御が遅れるだけでなく、スロットル弁開度およびＥＧＲ制御弁開度の制御も遅れることになるし、場合によっては、適正範囲内にない目標ベーン開度に従ってベーン３５Ｄが操作されてしまう可能性もある。こうしたことを回避するためには、目標ベーン開度に従って実際にベーン３５Ｄが操作されようとする前に目標ベーン開度が適正範囲内の値ではないことを把握して目標ベーン開度を補正することが好ましい。
【００８７】
また、内燃機関１０に関しては、上述したようなスロットル弁、ＥＧＲ制御弁、および、ベーンの動作上における制約以外の制約もある。例えば、機関出力トルクが極めて大きくなってしまったり、燃焼室から排出される排気ガス中のエミッション（例えば、スモーク）の量が許容可能な量を超えてしまったりすることは好ましくない。すなわち、内燃機関１０に関しては、機関出力トルクや排気ガス中のエミッション量に関する制約もある。したがって、目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、および、目標ベーン開度に従ってスロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、および、ベーン３５Ｄが操作されたときに、これら機関出力トルクや排気ガス中のエミッション量に関する制約が満たされないことが判明した場合、この制約を満たすという観点からは、この制約が満たされるように目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、または、目標ベーン開度を補正すると共に、補正後の目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、または、目標ベーン開度に従ってスロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、または、ベーン３５Ｄが操作されることが好ましい。
【００８８】
さらに、この場合、機関出力トルクや排気ガス中のエミッション量に関する制約が満たされないことが判明した時点で目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、または、目標ベーン開度を補正し、補正後の目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、または、目標ベーン開度に従ってスロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、または、ベーン３５Ｄを操作しようとすると、スロットル弁開度、ＥＧＲ制御弁開度、および、ベーン開度の制御が遅れることになるし、場合によっては、補正前の目標スロットル弁開度、補正前の目標ＥＧＲ制御弁開度、または、補正前の目標ベーン開度に従ってスロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、または、ベーン３５Ｄが操作されてしまう可能性もある。こうしたことを回避するためには、目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、および、目標ベーン開度に従って実際のスロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、および、ベーン３５Ｄが操作されようとする前に機関出力トルクや排気ガス中のエミッション量に関する制約が満たされないことを把握して目標スロットル弁開度、ＥＧＲ制御弁開度、または、目標ベーン開度を補正することが好ましい。
【００８９】
本実施形態では、こうしたスロットル弁、ＥＧＲ制御弁、および、ベーンの動作上の制約や機関出力トルクおよび排気ガス中のエミッション量に関する制約を考慮して目標燃料噴射量、目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、および、目標ベーン開度が設定される。
【００９０】
次に、本実施形態に従った目標スロットル開度、目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、および、目標ベーン開度の設定の詳細について説明する。
【００９１】
なお、以下の説明において、「制約条件が成立する」とは「スロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、および、ベーン３５の動作状態、ならびに、機関出力トルクおよび排気ガス中のエミッション量を含む内燃機関１０の状態が許容可能な状態にあること」を意味する。
【００９２】
また、以下の説明において、「目標燃料噴射量演算」は「目標燃料噴射量を設定するための演算」であり、「制約偏差演算」は「後述する制約スロットル弁開度偏差、制約ＥＧＲ制御弁開度偏差、および、制約ベーン開度偏差を算出するための演算」であり、「目標開度演算」は「目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、および、目標ベーン開度を設定するための演算」であり、「制御対象操作」は「スロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、および、ベーン３５Ｄを操作する処理」である。また、本実施形態では、予め定められた時間間隔毎に目標燃料噴射量演算が開始され、目標燃料噴射量演算の完了後に順に制約偏差演算、目標開度演算、そして、制御対象操作が実行される。また、以下の説明において、「演算間隔」は「目標燃料噴射量演算が開始される予め定められた時間間隔」に相当し、目標燃料噴射量演算の開始から制御対象操作の完了までの処理を１つの演算として捉えることとする。したがって、以下の説明において、単に「演算」という用語が用いられている場合、この「演算」は、目標燃料噴射量演算の開始から制御対処操作の完了までの一連の処理を示している。また、以下の説明において、例えば、「１演算間隔後」は「現在の演算の実行時点から１演算間隔後の時点」を意味し、「１演算間隔前」は「現在の演算の実行時点から１演算間隔前の時点」を意味し、「１演算間隔後の目標燃料噴射量」は「１演算間隔後に目標燃料噴射量として用いられる目標燃料噴射量」を意味し、「１演算間隔前の目標燃料噴射量」は「１演算間隔前に設定された目標燃料噴射量」を意味する。
【００９３】
また、以下の説明において、「目標過給圧」は「目標燃料噴射量の燃料を十分に燃焼させるために必要な空気を燃焼室内に吸入させるために必要な過給圧であって、予め実験等によって求められ、目標燃料噴射量の関数のマップの形で電子制御装置６０に記憶されている過給圧」であり、「目標ＥＧＲ率」は「目標燃料噴射量の燃料を十分に燃焼させるために必要な空気を燃焼室内に吸入させるために必要なＥＧＲ率であって、予め実験等によって求められて目標燃料噴射量の関数のマップの形で電子制御装置６０に記憶されている過給圧」である。なお、「目標ＥＧＲ率」は「目標燃料噴射量の燃料を十分に燃焼させるために必要な空気を燃焼室内に吸入させるために且つ燃焼室から排出される排気ガス中のエミッションの量を許容可能な量に抑制するために必要なＥＧＲ率であって、予め実験等によって求められて目標燃料噴射量と機関運転状態（例えば、機関回転数）との関数の形で電子制御装置６０に記憶されているＥＧＲ率」であってもよい。
【００９４】
また、以下の説明において、「基準スロットル弁開度」は「目標過給圧および目標ＥＧＲ率を達成するために必要なスロットル弁開度であって、予め実験等によって求められて目標過給圧と目標ＥＧＲ率との関数のマップの形で電子制御装置６０に記憶されているスロットル弁開度」であり、「基準ＥＧＲ制御弁開度」は「目標過給圧および目標ＥＧＲ率を達成するために必要なＥＧＲ制御弁開度であって、予め実験等によって求められて目標過給圧と目標ＥＧＲ率との関数のマップの形で電子制御装置６０に記憶されているＥＧＲ制御弁開度」であり、「基準ベーン開度」は「目標過給圧および目標ＥＧＲ率を達成するために必要なベーン開度であって、予め実験等によって求められて目標過給圧と目標ＥＧＲ率との関数のマップの形で電子制御装置６０に記憶されているベーン開度」である。
【００９５】
目標燃料噴射量演算が開始されると、上述したように、現在のアクセルペダル開度に基づいて目標燃料噴射量が設定され、この目標燃料噴射量が電子制御装置６０に記憶され、今回の目標燃料噴射量演算が終了する。なお、今回の目標燃料噴射量延在において電子制御装置６０に記憶された目標燃料噴射量は、現時点から予め定められた演算間隔後の目標燃料噴射量として用いられる。言い換えれば、今回の演算（詳細には、今回の目標燃料噴射量演算の直後に実行される制御対象操作）において用いられる目標燃料噴射量は、現時点よりも上記予め定められた演算間隔前に実行された目標燃料噴射量演算において設定されて電子制御装置６０に記憶された目標燃料噴射量である。
【００９６】
なお、以下では、今回の目標燃料噴射量演算によって設定された目標燃料噴射量が４演算間隔後の目標燃料噴射量として用いられる場合を例に、本実施形態に従った目標燃料噴射量、目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、および、目標ベーン開度の設定について説明する。
【００９７】
目標燃料噴射量演算が完了すると、制約偏差演算が開始される。制約偏差演算が開始されると、今回の制約偏差演算の開始直前に実行された目標燃料噴射量演算によって設定された目標燃料噴射量に基づいて目標過給圧および目標ＥＧＲ率が算出され、これら目標過給圧および目標ＥＧＲ率が電子制御装置６０に記憶される。そして、斯くして算出された目標過給圧および目標ＥＧＲ率に基づいて基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、および、基準ベーン開度が算出され、これら開度が電子制御装置６０に記憶される。
【００９８】
なお、今回の制約偏差演算において算出されて電子制御装置６０に記憶された目標過給圧、目標ＥＧＲ率、基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、および、基準ベーン開度は、現時点から４演算間隔後に実行される目標開度演算において目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、および、目標ベーン開度の設定に用いられる。言い換えれば、今回の演算（詳細には、今回の制約偏差演算の直後に実行される目標開度演算）において用いられる目標過給圧、目標ＥＧＲ率、基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、および、基準ベーン開度は、それぞれ、現時点よりも４演算間隔前に実行された制約偏差演算において算出されて電子制御装置６０に記憶された目標過給圧、目標ＥＧＲ率、基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、および、基準ベーン開度である。
【００９９】
そして、斯くして算出された基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、および、基準ベーン開度に従って４演算間隔後の制御対象操作においてスロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、および、ベーン３５Ｄが操作されたときに、制約条件が成立するか否かが判別される。すなわち、今回の制約偏差演算の実行時点では、１〜４演算間隔前に実行された制約偏差演算において算出された基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、および、基準ベーン開度が電子制御装置６０に記憶されている。
【０１００】
そこで、これら１〜４演算間隔前に実行された制約偏差演算において算出された基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、および、基準ベーン開度に従ってスロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、および、ベーン３５Ｄが操作された後に、今回の制約偏差演算において算出された基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、および、基準ベーン開度に従ってスロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、および、ベーン３５Ｄが操作されたとした場合に、制約条件が成立するか否かが判別される。
【０１０１】
より詳細には、今回の演算（詳細には、今回の制約偏差演算の直後に実行される制御対象操作）において、４演算間隔前に実行された制約偏差演算において算出された基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、および、基準ベーン開度に従ってスロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、および、ベーン３５Ｄが操作され、次いで、３演算間隔前に実行された制約偏差演算において算出された基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、および、基準ベーン開度に従ってスロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、および、ベーン３５Ｄが操作され、次いで、２演算間隔前に実行された制約偏差演算において算出された基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、および、基準ベーン開度に従ってスロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、および、ベーン３５Ｄが操作され、次いで、１演算間隔前に実行された制約偏差演算において算出された基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、および、基準ベーン開度に従ってスロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、および、ベーン３５Ｄが操作され、次いで、今回の制約偏差演算において算出された基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、および、基準ベーン開度に従ってスロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、および、ベーン３５Ｄが操作されたとした場合の内燃機関１０の状態が予測され、この予測された内燃機関１０の状態に基づいて制約条件が成立するか否かが判別される。
【０１０２】
端的に表現すれば、本実施形態では、４演算間隔前に実行された制約偏差演算から今回の制約偏差演算までにおいて算出された基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、および、基準ベーン開度に基づいて、これら基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、および、基準ベーン開度に従ってスロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、および、ベーン３５Ｄが操作された場合に５演算間隔後に内燃機関１０がとるであろう状態が予測され、この予測された内燃機関１０の状態に基づいて５演算間隔後に制約条件が成立しているか否かが判別される。
【０１０３】
ここで、制約条件が成立していないときには、制約条件を成立させることができるスロットル弁開度、ＥＧＲ制御弁開度、および、ベーン制御弁開度がそれぞれ制約スロットル弁開度、制約ＥＧＲ制御弁開度、および、制約ベーン開度として算出される。そして、この算出された制約スロットル弁開度に対する基準スロットル弁開度（この基準スロットル弁開度は、今回の制約偏差演算において算出された基準スロットル弁開度である）の偏差が制約スロットル弁開度偏差として算出され、上記算出された制約ＥＧＲ制御弁開度に対する基準ＥＧＲ制御弁開度（この基準ＥＧＲ制御弁開度は、今回の制約偏差演算において算出された基準ＥＧＲ制御弁開度である）の偏差が制約ＥＧＲ制御弁開度偏差として算出され、上記算出された制約ベーン開度に対する基準ベーン開度（この基準ベーン開度は、今回の制約偏差演算において算出された基準ゲイン開度である）の偏差が制約ベーン開度偏差として算出され、これら偏差が電子制御装置６０に記憶され、今回の制約偏差演算が終了する。
【０１０４】
一方、制約条件が成立しているときには、基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、および、基準ベーン開度がそれぞれ制約スロットル弁開度、制約ＥＧＲ制御弁開度、および、制約ベーン開度とされる。すなわち、制約条件が成立していれば、基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、および、基準ベーン開度をそのまま目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、および、目標ベーン開度としてスロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、および、ベーン３５Ｄを操作しても、制約条件が成立した状態で目標過給圧および目標ＥＧＲ率が設定されることから、基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、および、基準ベーン開度がそれぞれ制約スロットル弁開度、制約ＥＧＲ制御弁開度、および、制約ベーン開度とされるのである。そして、この場合、制約スロットル弁開度偏差、制約ＥＧＲ制御弁開度偏差、および、制約ベーン開度偏差は、それぞれ、零となる。そして、これら制約スロットル弁開度偏差、制約ＥＧＲ制御弁開度偏差、および、制約ベーン開度偏差（すなわち、零）が電子制御装置６０に記憶され、今回の制約偏差演算が終了する。
【０１０５】
なお、今回の制約偏差演算において算出されて電子制御装置６０に記憶された制約スロットル弁開度偏差、制約ＥＧＲ制御弁開度偏差、および、制約ベーン開度偏差は、現時点から４演算間隔後に実行される目標開度演算において目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、および、目標ベーン開度の設定に用いられる。言い換えれば、今回の演算（詳細には、今回の制約偏差演算の直後に実行される目標開度演算）において用いられる制約スロットル弁開度偏差、制約ＥＧＲ制御弁開度偏差、および、制約ベーン開度偏差は、それぞれ、現時点よりも４演算間隔前に実行された制約偏差演算において算出されて電子制御装置６０に記憶された制約スロットル弁開度偏差、制約ＥＧＲ制御弁開度偏差、および、制約ベーン開度偏差である。
【０１０６】
また、制約偏差演算における５演算間隔後の内燃機関１０の状態の予測の一例を後述にて紹介する。
【０１０７】
制約偏差演算が完了すると、目標開度演算が開始される。目標開度演算が開始されると、現在の実際の過給圧と現在の実際のＥＧＲ率とが取得される。さらに、今回の演算よりも４演算間隔前に実行された制約偏差演算において算出されて電子制御装置６０に記憶された目標過給圧、目標ＥＧＲ率、基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、基準ベーン開度、制約スロットル弁開度偏差、制約ＥＧＲ制御弁開度偏差、および、制約ベーン開度偏差が取得される。
【０１０８】
そして、上記取得された目標過給圧に対する上記取得された現在の実際の過給圧の偏差が実過給圧偏差として算出される。また、上記取得された目標ＥＧＲ率に対する上記取得された現在の実際のＥＧＲ率の偏差が実ＥＧＲ率偏差として算出される。そして、これら実過給圧偏差および実ＥＧＲ率偏差に基づいたＰＩＤ制御によってこれら偏差が零になるように上記取得された基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、および、基準ベーン開度を補正するための補正係数がそれぞれスロットル弁開度補正係数、ＥＧＲ制御弁開度補正係数、および、ベーン開度補正係数として算出される。また、上記取得された制約スロットル弁開度偏差、制約ＥＧＲ制御弁開度偏差、および、制約ベーン開度偏差に基づいたＰＩＤ制御によってこれら偏差が零となるように上記取得された基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、および、基準ベーン開度を補正するための補正係数がそれぞれ制約スロットル弁開度補正係数、制約ＥＧＲ制御弁開度補正係数、および、制約ベーン開度補正係数として算出される。
【０１０９】
そして、最終的に、上記取得された基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、および、基準ベーン開度と、上記算出されたスロットル弁開度補正係数、ＥＧＲ制御弁開度補正係数、および、ベーン開度補正係数と、上記算出された制約スロットル弁開度補正係数、制約ＥＧＲ制御弁開度補正係数、および、制約ベーン開度補正係数とを用いて、上記取得された目標過給圧および目標ＥＧＲ率を達成するためのスロットル弁開度、ＥＧＲ制御弁開度、および、ベーン開度がそれぞれ目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、および、目標ベーン開度として算出され、今回の目標開度演算が終了する。
【０１１０】
目標開度演算が完了すると、制御対象操作が実行される。制御対象操作が開始されると、今回の演算の実行時点よりも４演算間隔前に実行された目標燃料噴射量演算において設定されて電子制御装置６０に記憶された目標燃料噴射量に従って、該目標燃料噴射量の燃料が燃料噴射弁２１から噴射されるように燃料噴射弁２１が操作される。また、今回の演算（詳細には、今回の制御対象操作の直前に実行された目標開度演算）によって算出された目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、および、目標ベーン開度に従って、これら目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、および、目標ベーン開度が達成されるようにスロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、および、ベーン３５Ｄが操作される。
【０１１１】
以上説明した本実施形態に従った目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、および、目標ベーン開度の設定をブロック図で表すと、図３に示されているようなブロック図となる。
【０１１２】
すなわち、まず、現在のアクセルペダル開度Ａｃｃが目標燃料噴射量変換部７１に取得され、該目標燃料噴射量変換部７１において目標燃料噴射量ＴＱに変換されて出力される。そして、この目標燃料噴射量ＴＱは、目標値変換部７２に取得され、該目標値変換部７２において目標過給圧ＴＰｉｍおよび目標ＥＧＲ率ＴＲｅｇｒに変換されて出力される。そして、これら目標過給圧ＴＰｉｍおよび目標ＥＧＲ率ＴＲｅｇｒは、目標開度変換部７３に取得され、該目標開度変換部７３において基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂ、基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂ、および、基準ベーン開度Ｄｖｎｂに変換させて出力される。そして、これら基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂ、基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂ、および、基準ベーン開度Ｄｖｎｂは、ディレー部７４に入力されて該ディレー部７４において４演算間隔に相当する時間だけ経過した時に該ディレー部７４から出力される。
【０１１３】
また、目標値変換部７２から出力された目標過給圧ＴＰｉｍおよび目標ＥＧＲ率ＴＲｅｇｒは、ディレー部７６にも入力されて該ディレー部７６において４演算時間に相当する時間だけ経過した時に該ディレー部７６から出力される。
【０１１４】
また、目標開度変換部７３から出力された基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂ、基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂ、および、基準ベーン開度Ｄｖｎｂは、制約判定部７７にも入力され、該制約判定部７７において制約条件を成立させる開度であるか否かが判定される。ここで、基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂが制約条件を成立させるスロットル弁開度ではないときには、制約スロットル弁開度ＤｔｈＬが出力され、基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂから制約スロットル弁開度ＤｔｈＬを差し引いた値（すなわち、制約スロットル弁開度偏差ΔＤｔｈｂＬ）がディレー部７８に入力される。また、基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂが制約条件を成立させるＥＧＲ制御弁開度ではないときには、制約ＥＧＲ制御弁開度ＤｅｇｒＬが出力され、基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂから制約ＥＧＲ制御弁開度ＤｅｇｒＬを差し引いた値（すなわち、制約ＥＧＲ制御弁開度偏差ΔＤｅｇｒｂＬ）がディレー部７８に入力される。また、基準ベーン開度Ｄｖｎｂが制約条件を成立させるベーン開度ではないときには、制約ベーン開度ＤｖｎＬが出力され、基準ベーン開度Ｄｖｎｂから制約ベーン開度ＤｖｎＬを差し引いた値（すなわち、制約ベーン開度偏差ΔＤｖｎｂＬ）がディレー部７８に入力される。
【０１１５】
そして、ディレー部７８に入力された制約スロットル弁開度偏差ΔＤｔｈｂＬ、制約ＥＧＲ制御弁開度偏差ΔＤｅｇｒｂＬ、および、制約ベーン開度偏差ΔＤｖｎｂＬは、ディレー部７８において４演算時間に相当する時間だけ経過した時に該ディレー部７８から出力される。
【０１１６】
一方、ディレー部７６から出力された目標過給圧ＴＰｉｍおよび目標ＥＧＲ率ＴＲｅｇｒは、それぞれから現在の過給圧Ｐｉｍおよび現在のＥＧＲ率Ｒｅｇｒが差し引かれた後、実過給圧偏差ΔＰｉｍおよび実ＥＧＲ率偏差ΔＲｅｇｒとしてＰＩＤ補償部７９に入力される。また、ディレー部７８から出力された制約スロットル弁開度偏差ΔＤｔｈｂＬ、制約ＥＧＲ制御弁開度偏差ΔＤｅｇｒｂＬ、および、制約ベーン開度偏差ΔＤｖｎｂＬも、ＰＩＤ補償部７９に入力される。
【０１１７】
そして、ＰＩＤ補償部７９は、そこに入力された実過給圧偏差ΔＰｉｍ、実ＥＧＲ率偏差ΔＲｅｇｒ、制約スロットル弁開度偏差ΔＤｔｈｂＬ、制約ＥＧＲ制御弁開度偏差ΔＤｅｇｒｂＬ、および、制約ベーン開度偏差ΔＤｖｎｂＬに基づいて、これら偏差を零にするのに適したスロットル弁開度補正係数Ｋｄｔｈ、ＥＧＲ制御弁開度補正係数Ｋｄｅｇｒ、ベーン開度補正係数Ｋｄｖｎ、制約スロットル弁開度補正係数ＫｄｔｈＬ、制約ＥＧＲ制御弁開度補正係数ＫｄｅｇｒＬ、および、制約ベーン開度補正係数ＫｄｖｎＬを出力する。
【０１１８】
そして、ＰＩＤ補償部７９から出力された補正係数は、目標開度設定部７５に入力される。一方、ディレー部７４から出力された基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂ、基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂ、および、基準ベーン開度Ｄｖｎｂも、目標開度設定部７５に入力される。そして、目標開度設定部７５は、そこに入力された基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂ、基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂ、基準ベーン開度Ｄｖｎｂ、スロットル弁開度補正係数Ｋｄｔｈ、ＥＧＲ制御弁開度補正係数Ｋｄｅｇｒ、ベーン開度補正係数Ｋｄｖｎ、制約スロットル弁開度補正係数ＫｄｔｈＬ、制約ＥＧＲ制御弁開度補正係数ＫｄｅｇｒＬ、および、制約ベーン開度補正係数ＫｄｖｎＬを用いて最終的な目標スロットル弁開度ＴＤｔｈ、目標ＥＧＲ制御弁開度ＴＤｅｇｒ、および、目標ベーン開度ＴＤｖｎを出力する。
【０１１９】
上述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。すなわち、上述した実施形態では、基準ＥＧＲ制御弁開度に基づいて目標ＥＧＲ制御弁開度が設定される。ここで、現時点において設定された基準ＥＧＲ制御弁開度に基づいて設定される目標ＥＧＲ制御弁開度は、４演算間隔後の時点における実際のＥＧＲ制御弁開度の制御に用いられる。云い方を換えれば、現時点において設定された基準ＥＧＲ制御弁開度がＥＧＲ制御弁開度の制御に用いられるのは、結果的に、当該基準ＥＧＲ制御弁開度が設定された時点から４演算間隔が経過した時である。
【０１２０】
そして、上述した実施形態では、４演算間隔前の時点から現時点までの間に設定された基準ＥＧＲ制御弁開度（詳細には、４演算間隔前、３演算間隔前、２演算間隔前、１演算間隔前、および、現時点において設定された基準ＥＧＲ制御弁開度）に従ってＥＧＲ制御弁開度が制御されたとした場合の４演算間隔後の内燃機関の状態（すなわち、４演算間隔後の将来の内燃機関の状態）が予測される。すなわち、現時点において設定された基準ＥＧＲ制御弁開度が実際にＥＧＲ制御弁開度の制御に用いられる前に、現時点において設定された基準ＥＧＲ制御弁開度が実際にＥＧＲ制御弁開度の制御に用いられたときの将来の内燃機関の状態が予測される。そして、この将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態であるときには、現時点において設定された基準ＥＧＲ制御弁開度がそのまま用いられて４演算間隔後にＥＧＲ制御弁開度が制御される。一方、上記将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態にないときには、将来の内燃機関の状態を制約条件を成立させる状態にすることができる制約ＥＧＲ制御弁開度が算出され（結果的に、将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態になるように基準ＥＧＲ制御弁開度が補正されると言える）、この制約ＥＧＲ制御弁開度が目標ＥＧＲ制御弁開度の設定に用いられる。
【０１２１】
したがって、上述した実施形態によれば、全体として、制約条件を成立させつつ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という効果が得られる。
【０１２２】
もちろん、同様の理由から、上述した実施形態によれば、全体として、制約条件を成立させつつ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という効果が得られる。
【０１２３】
上述した実施形態は、ＥＧＲ率がＥＧＲ制御弁開度の影響だけでなくスロットル弁開度およびベーン開度の影響を受けると共に過給圧がベーン開度の影響だけでなくスロットル弁開度およびＥＧＲ制御弁開度の影響を受ける場合に本発明を適用した実施形態であるが、少なくとも、上述した実施形態から得られる上述した効果を得るという観点では、本発明の考え方は、広くは、特定の１つの制御量が少なくとも特定の１つの制御対象の動作状態の影響を受ける場合に適用可能である。
【０１２４】
また、上述した実施形態では、アクセルペダル開度に基づいて設定される目標燃料噴射量に基づいて目標過給圧および目標ＥＧＲ率が設定される。しかしながら、目標過給圧および目標ＥＧＲ率の設定に用いられるパラメータとして、目標燃料噴射量以外のパラメータが用いられてもよい。そして、この場合、現時点において設定された値が４演算間隔後にそのままの値で用いられるパラメータであることが好ましい。
【０１２５】
また、上述した実施形態では、目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、および、目標ベーン開度は、これら開度がスロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、および、ベーン３５Ｄの操作に用いられるときに設定される。しかしながら、目標過給圧に対する実際の過給圧の偏差および目標ＥＧＲ率に対する実際のＥＧＲ率の偏差に基づいたＰＩＤ制御を行わないのであれば、内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態にあるときに現時点において設定される基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、および、基準ベーン開度をそのまま目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、および、目標ベーン開度に設定し、内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態にないときに現時点において算出される制約スロットル弁開度、制約ＥＧＲ制御弁開度、および、制約ベーン開度をそのまま目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、および、目標ベーン開度に設定するようにしてもよい。
【０１２６】
これによれば、目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、および、目標ベーン開度がスロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、および、ベーン３５Ｄの操作に用いられる時点よりも４演算間隔前に設定されることになる。このため、実際にスロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、および、ベーン３５Ｄを操作するときの制御遅れを抑制することができるという効果が得られる。
【０１２７】
したがって、以上の実施形態に関する説明を考慮すれば、上述した実施形態を広く表現すれば、以下のようになる。すなわち、上述した実施形態は、第１制御量（上述した実施形態では、燃料噴射量）を制御する第１制御対象（上述した実施形態では、燃料噴射弁）と、第２制御量（上述した実施形態では、ＥＧＲ率または過給圧）を制御する第２制御対象（上述した実施形態では、ＥＧＲ制御弁またはベーン）とを具備し、現時点における内燃機関に対する要求に応じて第１制御量の目標値を目標第１制御量（上述した実施形態では、目標燃料噴射量）として設定し、この目標第１制御量に基づいて第１制御対象の目標とするべき動作状態を目標第１動作状態（上述した実施形態では、目標開弁時間として設定し、この目標第１制御量に基づいて第２制御量の目標値を目標第２制御量（上述した実施形態では、目標ＥＧＲ率または目標過給圧）として設定し、この目標第２制御量に基づいて第２制御対象の目標とするべき動作状態を基準第２動作状態（上述した実施形態では、基準ＥＧＲ制御弁または基準ベーン開度）として設定し、この基準第２動作状態に基づいて第２制御対象の目標とするべき動作状態を目標第２動作状態（上述した実施形態では、目標ＥＧＲ制御弁開度または目標ベーン開度）として設定する。
【０１２８】
そして、上述した実施形態は、目標第１動作状態に従って目標第１動作状態が達成されるように第１制御対象の動作状態を制御すると共に、目標第２動作状態に従って目標第２動作状態が達成されるように第２制御対象の動作状態を制御する。
【０１２９】
ここで、上述した実施形態は、現時点よりも予め定められた時間前（上述した実施形態では、４演算間隔前）に設定された目標第１動作状態に従って目標第１動作状態が達成されるように第１制御対象の動作状態を制御する。
【０１３０】
一方、上述した実施形態は、現時点よりも上記予め定められた時間前の時点から現時点までの間に設定された基準第２動作状態に従ってこれら基準第２動作状態の設定順に第２制御対象の動作状態が制御されたとした場合の現時点よりも上記予め定められた時間後の内燃機関の状態を将来の内燃機関の状態として予測し、該予測した将来の内燃機関の状態が内燃機関に関する制約条件を成立させる状態にあるときには、現時点よりも上記予め定められた時間前に設定された基準第２動作状態に基づいて目標第２動作状態を設定し、該設定した目標第２動作状態に従って該目標第２動作状態が達成されるように第２制御対象の動作状態を制御する。
【０１３１】
一方、上述した実施形態は、上記予測された将来の内燃機関の状態が内燃機関に関する上記制約条件を成立させる状態にないときには、上記将来の内燃機関の状態を内燃機関に関する上記制約条件を成立させる状態にすることができる第２制御対象の動作状態を制約第２動作状態として算出し、該算出した制約第２動作状態に基づいて目標第２動作状態を設定し、該設定した目標第２動作状態に従って該目標第２動作状態が達成されるように第２制御対象の動作状態を制御する。
【０１３２】
なお、上述した実施形態において、制約ＥＧＲ制御弁開度偏差、制約ベーン開度偏差、および、制約スロットル弁開度偏差が目標ＥＧＲ制御弁開度の設定に用いられるとき、実ＥＧＲ率偏差に基づいたＰＩＤ制御における積分項（すなわち、実ＥＧＲ率偏差を積分して算出されるＥＧＲ率偏差積分値）および実過給圧偏差に基づいたＰＩＤ制御における積分項（すなわち、実過給圧偏差を積分して算出される過給圧偏差積分値）の少なくとも１つが減少するように制約ＥＧＲ制御弁開度偏差、制約ベーン開度偏差、および、制約スロットル弁開度偏差の少なくとも１つが当該ＥＧＲ率偏差積分値または過給圧偏差積分値に反映されると好ましい。
【０１３３】
これによれば、以下の効果が得られる。すなわち、ＥＧＲ率偏差積分値は、ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に近い値になったときに定常的に発生する目標ＥＧＲ率に対する実際のＥＧＲ率の偏差を零にする働きをする。また、過給圧偏差積分値は、過給圧が目標過給圧に近い値になったときに定常的に発生する目標過給圧に対する実際の過給圧の偏差を零にする働きをする。したがって、制約条件が成立していないことからＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に到達し得ない状況において、ＥＧＲ率偏差積分値が算出され続けると、ＥＧＲ率偏差積分値が不必要に大きくなってしまうし、制約条件が成立していないことから過給圧が目標過給圧に到達し得ない状況において、過給圧偏差積分値が算出され続けると、過給圧偏差積分値が不必要に大きくなってしまう。この場合において、状況がＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に到達し得る状況に変わったときに不必要に大きくなってしまったＥＧＲ率偏差積分値の影響によって目標ＥＧＲ率に対する実際のＥＧＲ率の追従性が低下してしまうし、或いは、状況が過給圧が目標過給圧に到達し得る状況に変わったときに不必要に大きくなってしまった過給圧偏差積分値の影響によって目標過給圧に対する実際の過給圧の追従性が低下してしまう。
【０１３４】
ここで、将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態にないときに基準ＥＧＲ制御弁開度に基づいて設定された目標ＥＧＲ制御弁開度に従ってＥＧＲ制御弁開度が制御されると、将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態にあるときに同様にＥＧＲ制御弁開度が制御される場合に比べて、目標ＥＧＲ率に対する実際のＥＧＲ率の偏差が大きくなるし、目標過給圧に対する実際の過給圧の偏差も大きくなる。この場合、ＥＧＲ率偏差積分値および過給圧偏差積分値が不必要に大きくなる可能性がある。しかしながら、上述したように、実ＥＧＲ率偏差に基づいたＰＩＤ制御におけるＥＧＲ率偏差積分値および過給圧偏差積分値の少なくとも１つが減少するように制約ＥＧＲ制御弁開度偏差、制約ベーン開度偏差、および、制約スロットル弁開度偏差の少なくとも１つが当該ＥＧＲ率偏差積分値または過給圧偏差積分値に反映される場合、将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態にないときには制約ＥＧＲ制御弁開度偏差がＥＧＲ率偏差積分値または過給圧偏差積分値を減少させるように当該ＥＧＲ率偏差積分値または過給圧偏差積分値に反映される。このため、ＥＧＲ率偏差積分値または過給圧偏差積分値が不必要に大きくなることが抑制される。したがって、全体として、ＥＧＲ率または過給圧を目標ＥＧＲ率または目標過給圧に高い追従性をもって制御することができるという効果が得られる。
【０１３５】
もちろん、上述した実施形態において、制約ＥＧＲ制御弁開度偏差、制約ベーン開度偏差、および、制約スロットル弁開度偏差が目標ベーン開度の設定に用いられるとき、実ＥＧＲ率偏差に基づいたＰＩＤ制御における積分項（すなわち、実ＥＧＲ率偏差を積分して算出されるＥＧＲ率偏差積分値）および実過給圧偏差に基づいたＰＩＤ制御における積分項（すなわち、実過給圧偏差を積分して算出される過給圧偏差積分値）の少なくとも１つが減少するように制約ＥＧＲ制御弁開度偏差、制約ベーン開度偏差、および、制約スロットル弁開度偏差の少なくとも１つが当該ＥＧＲ率偏差積分値または過給圧偏差積分値に反映されると好ましい。
【０１３６】
また、上述した実施形態において、制約ＥＧＲ制御弁開度偏差、制約ベーン開度偏差、および、制約スロットル弁開度偏差が目標スロットル弁開度の設定に用いられるとき、実ＥＧＲ率偏差に基づいたＰＩＤ制御における積分項（すなわち、実ＥＧＲ率偏差を積分して算出されるＥＧＲ率偏差積分値）および実過給圧偏差に基づいたＰＩＤ制御における積分項（すなわち、実過給圧偏差を積分して算出される過給圧偏差積分値）の少なくとも１つが減少するように制約ＥＧＲ制御弁開度偏差、制約ベーン開度偏差、および、制約スロットル弁開度偏差の少なくとも１つが当該ＥＧＲ率偏差積分値または過給圧偏差積分値に反映されると好ましい。
【０１３７】
そして、これによっても、上述した理由と同様の理由から、ＥＧＲ率偏差積分値または過給圧偏差積分値が不必要に大きくなることが抑制される。したがって、全体として、ＥＧＲ率または過給圧を目標ＥＧＲ率または目標過給圧に高い追従性をもって制御することができるという効果が得られる。
【０１３８】
なお、上述した実施形態において、制約条件を成立させることができるスロットル弁開度として算出される制約スロットル弁開度のうち、現時点において算出された基準スロットル弁開度に可能な限り近い制約スロットル弁開度が目標スロットル弁開度の設定に用いられることが好ましい。
【０１３９】
これによれば、以下の効果が得られる。すなわち、基準スロットル弁開度は、将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態であるか否かに無関係に過給圧およびＥＧＲ率をそれぞれ目標過給圧および目標ＥＧＲ率に制御することができるスロットル弁開度として設定されるスロットル弁開度である。したがって、基準スロットル弁開度は、将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態でありさえすれば過給圧およびＥＧＲ率を高い追従性をもって目標過給圧および目標ＥＧＲ率に制御することができるスロットル弁開度であると言える。したがって、これによれば、全体として、制約条件を成立させつつ過給圧およびＥＧＲ率を目標過給圧および目標ＥＧＲ率により高い追従性をもって到達させることができるという効果が得られる。
【０１４０】
同様に、制約条件を成立させることができるＥＧＲ制御弁開度として算出される制約ＥＧＲ制御弁開度のうち、現時点において算出された基準ＥＧＲ制御弁開度に可能な限り近い制約ＥＧＲ制御弁開度が目標ＥＧＲ制御弁開度の設定に用いられることが好ましい。
【０１４１】
そして、これによれば、以下の効果が得られる。すなわち、基準ＥＧＲ制御弁開度も、将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態であるか否かに無関係に過給圧およびＥＧＲ率をそれぞれ目標過給圧および目標ＥＧＲ率に制御することができるＥＧＲ制御弁開度である。したがって、基準ＥＧＲ制御弁開度は、将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態でありさえすれば過給圧およびＥＧＲ率を高い追従性をもって目標過給圧および目標ＥＧＲ率に制御することができるＥＧＲ制御弁開度であると言える。したがって、これによれば、全体として、制約条件を成立させつつ過給圧およびＥＧＲ率を目標過給圧および目標ＥＧＲ率により高い追従性をもって到達させることができるという効果が得られる。
【０１４２】
同様に、制約条件を成立させることができるベーン開度として算出される制約ベーン開度のうち、現時点において算出された基準ベーン開度に可能な限り近い制約ベーン開度が目標ベーン開度の設定に用いられることが好ましい。
【０１４３】
そして、これによれば、以下の効果が得られる。すなわち、基準ベーン開度も、将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態であるか否かに無関係に過給圧およびＥＧＲ率をそれぞれ目標過給圧および目標ＥＧＲ率に制御することができるベーン開度である。したがって、基準ベーン開度は、将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態でありさえすれば過給圧およびＥＧＲ率を高い追従性をもって目標過給圧および目標ＥＧＲ率に制御することができるベーン開度であると言える。したがって、これによれば、全体として、制約条件を成立させつつ過給圧およびＥＧＲ率を目標過給圧および目標ＥＧＲ率により高い追従性をもって到達させることができるという効果が得られる。
【０１４４】
さらに、上述した実施形態では、将来の内燃機関の状態として、４演算間隔前の時点から現時点までの間に設定された基準ＥＧＲ制御弁開度および基準ベーン開度に従ってＥＧＲ制御弁開度およびベーン開度が制御されたとした場合の４演算間隔後の将来の内燃機関の状態が予測される。すなわち、現時点において設定された基準ＥＧＲ制御弁開度および基準ベーン開度が実際にＥＧＲ制御弁開度およびベーン開度の制御に用いられる前に、現時点において設定された基準ＥＧＲ制御弁開度および基準ベーン開度が実際にＥＧＲ制御弁開度およびベーン開度の制御に用いられたときの将来の内燃機関の状態が予測される。そして、この将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態にないときには、将来の内燃機関の状態を制約条件を成立させる状態にすることができる制約ベーン開度が算出され（結果的に、将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態になるように基準ベーン開度が補正されると言える）、この制約ベーン開度が目標ベーン開度の設定に用いられる。
【０１４５】
したがって、上述した実施形態によれば、全体として、制約条件を成立させつつ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と共に、たとえ、過給圧がベーン開度の影響を受けるだけでなくＥＧＲ制御弁開度の影響を受ける場合においても、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という効果が得られる。
【０１４６】
もちろん、上述した実施形態では、上記予測された将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態にないときには、将来の内燃機関の状態を制約条件を成立させる状態にすることができる制約ＥＧＲ制御弁開度が算出され（結果的に、将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態になるように基準ＥＧＲ制御弁開度が補正されると言える）、この制約ＥＧＲ制御弁開度が目標ＥＧＲ制御弁開度の設定に用いられる。
【０１４７】
したがって、上述した実施形態によれば、全体として、制約条件を成立させつつ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と共に、たとえ、ＥＧＲ率がＥＧＲ制御弁開度の影響を受けるだけでなくベーン開度の影響を受ける場合においても、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という効果が得られる。
【０１４８】
さらに、上述した実施形態では、４演算間隔前の時点から現時点までの間に設定された基準ＥＧＲ制御弁開度および基準ベーン開度に従ってＥＧＲ制御弁開度およびベーン開度が制御され且つ４演算間隔前の時点から現時点までの間に設定された基準スロットル弁開度に従ってスロットル弁開度が制御されたとした場合の４演算間隔後の将来の内燃機関の状態が予測される。すなわち、現時点において設定された基準ＥＧＲ制御弁開度、基準ベーン開度、および、基準スロットル弁開度が実際にＥＧＲ制御弁開度、ベーン開度、および、スロットル弁開度の制御に用いられる前に、現時点において設定された基準ＥＧＲ制御弁開度、基準ベーン開度、および、基準スロットル弁開度が実際にＥＧＲ制御弁開度、ベーン開度、および、スロットル弁開度の制御に用いられたときの将来の内燃機関の状態が予測される。そして、この将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態にないときには、将来の内燃機関の状態を制約条件を成立させる状態にすることができる制約スロットル弁開度が算出され（結果的に、将来の内燃機関の状態が制約条件を成立させる状態になるように基準スロットル弁開度が補正されると言える）、この制約スロットル弁開度が目標スロットル弁開度の設定に用いられる。
【０１４９】
したがって、上述した実施形態によれば、全体として、過給圧がベーン開度の影響を受けるだけでなくスロットル弁開度の影響を受ける場合、或いは、ＥＧＲ率がＥＧＲ制御弁開度の影響を受けるだけでなくスロットル弁開度の影響を受ける場合においても、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、或いは、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という効果が得られる。
【０１５０】
上述した実施形態は、ＥＧＲ率がＥＧＲ制御弁開度の影響だけでなくスロットル弁開度およびベーン開度の影響を受けると共に過給圧がベーン開度の影響を受けるだけでなくスロットル弁開度およびＥＧＲ制御弁開度の影響を受ける場合に本発明を適用した実施形態であるが、少なくとも、上述した実施形態から得られる上述した効果を得るという観点では、本発明の考え方は、広くは、特定の１つの制御量が少なくとも２つの制御対象の動作状態の影響を受ける場合に適用可能である。
【０１５１】
上述した実施形態に従った制御対象（すなわち、燃料噴射弁２１、スロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、および、ベーン３５Ｄ）の制御を実行するルーチンの一例が図４に示されている。なお、図４のルーチンは、上記予め定められた時間間隔毎に実行される。
【０１５２】
図４のルーチンが開始されると、ステップ１０において、図５に示されている目標燃料噴射量の設定ルーチンが実行される。次いで、ステップ２０において、図６および図７に示されている制約偏差の算出ルーチンが実行される。次いで、ステップ３０において、図８に示されている目標開度の算出ルーチンが実行される。次いで、ステップ４０において、図９に示されている制御対象の操作ルーチンが実行される。
【０１５３】
次に、図４の各ステップにおいて実行されるルーチンについて順に説明する。
【０１５４】
図４のステップ１０において図５のルーチンが開始されると、ステップ１００において、現在のアクセルペダル開度Ａｃｃ（ｋ）が取得される。次いで、ステップ１０１において、ステップ１００で取得された現在のアクセルペダル開度Ａｃｃ（ｋ）に基づいて目標燃料噴射量ＴＱが算出される。
【０１５５】
次いで、ステップ１０２において、前回の本ルーチンのステップ１０２で１演算間隔後の燃料噴射量に設定された目標燃料噴射量ＴＱ１（ｋ−１）が現時点の目標燃料噴射量ＴＱ（ｋ）に入力され、前回の本ルーチンのステップ１０２で２演算間隔後の燃料噴射量に設定された目標燃料噴射量ＴＱ２（ｋ−１）が１演算間隔後の燃料噴射量ＴＱ１（ｋ）に入力され、前回の本ルーチンのステップ１０２で３演算間隔後の燃料噴射量に設定された目標燃料噴射量ＴＱ３（ｋ−１）が２演算間隔後の燃料噴射量ＴＱ２（ｋ）に入力され、前回の本ルーチンのステップ１０２で４演算間隔後の燃料噴射量に設定された目標燃料噴射量ＴＱ４（ｋ−１）が３演算間隔後の燃料噴射量ＴＱ３（ｋ）に入力され、今回の本ルーチンのステップ１０１で算出された目標燃料噴射量ＴＱが４演算間隔後の燃料噴射量ＴＱ４（ｋ）に入力され、ルーチンが終了する。
【０１５６】
なお、図５のステップ１０２において現時点の目標燃料噴射量ＴＱ（ｋ）に入力された目標燃料噴射量は、図９のステップ４００において、現時点の目標燃料噴射量ＴＱ（ｋ）として取得され、同図９のステップ４０１において、この取得された現時点の目標燃料噴射量ＴＱ（ｋ）の燃料が燃料噴射弁２１から噴射されるように、燃料噴射弁２１の動作が制御される。ここで、図５のルーチンによれば、ステップ１０２において現時点の目標燃料噴射量ＴＱ（ｋ）に入力された目標燃料噴射量は、４演算間隔前に図４のステップ１０１で算出された目標燃料噴射量ＴＱである。したがって、図９のステップ４０１における制御によって燃料噴射弁２１から噴射される燃料の量は、図９のルーチンの今回の実行時点よりも４演算間隔前に図５のステップ１０１において算出された目標燃料噴射量ＴＱである。すなわち、図５のルーチンの今回の実行によって現在のアクセルペダル開度Ａｃｃ（ｋ）に基づいて算出される目標燃料噴射量ＴＱは、４演算間隔後の時点の燃料噴射弁の制御における目標燃料噴射量として用いられることになる。
【０１５７】
次いで、図４のステップ２０において図６および図７のルーチンが開始されると、図６のステップ２００において、図５のステップ１０２で４演算間隔後の燃料噴射量ＴＱ４（ｋ）に入力された目標燃料噴射量（すなわち、図５のステップ１０１で算出された目標燃料噴射量ＴＱ）が取得される。次いで、ステップ２０１において、ステップ２００で取得された４演算間隔後の燃料噴射量ＴＱ４（ｋ）に基づいて所定の空燃比を達成するための目標過給圧ＴＰｉｍと目標ＥＧＲ率ＴＲｅｇｒとが算出される。
【０１５８】
次いで、ステップ２０２において、前回の本ルーチンのステップ２０２で１演算間隔後の過給圧に設定された目標過給圧ＴＰｉｍ１（ｋ−１）が現時点の目標過給圧ＴＰｉｍ（ｋ）に入力され、前回の本ルーチンのステップ２０２で２演算間隔後の過給圧に設定された目標過給圧ＴＰｉｍ２（ｋ−１）が１演算間隔後の過給圧ＴＰｉｍ１（ｋ）に入力され、前回の本ルーチンのステップ２０２で３演算間隔後の過給圧に設定された目標過給圧ＴＰｉｍ３（ｋ−１）が２演算間隔後の過給圧ＴＰｉｍ２（ｋ）に入力され、前回の本ルーチンのステップ２０２で４演算間隔後の過給圧に設定された目標過給圧ＴＰｉｍ４（ｋ−１）が３演算間隔後の過給圧ＴＰｉｍ３（ｋ）に入力され、今回の本ルーチンのステップ２０１で算出された目標過給圧ＴＰｉｍが４演算間隔後の過給圧ＴＰｉｍ４（ｋ）に入力され、また、前回の本ルーチンのステップ２０２で１演算間隔後のＥＧＲ率に設定された目標ＥＧＲ率ＴＲｅｇｒ１（ｋ−１）が現時点の目標ＥＧＲ率ＴＲｅｇｒ（ｋ）に入力され、前回の本ルーチンのステップ２０２で２演算間隔後のＥＧＲ率に設定された目標ＥＧＲ率ＴＲｅｇｒ２（ｋ−１）が１演算間隔後のＥＧＲ率ＴＲｅｇｒ１（ｋ）に入力され、前回の本ルーチンのステップ２０２で３演算間隔後のＥＧＲ率に設定された目標ＥＧＲ率ＴＲｅｇｒ３（ｋ−１）が２演算間隔後のＥＧＲ率ＴＲｅｇｒ２（ｋ）に入力され、前回の本ルーチンのステップ２０２で４演算間隔後のＥＧＲ率に設定された目標ＥＧＲ率ＴＲｅｇｒ４（ｋ−１）が３演算間隔後のＥＧＲ率ＴＲｅｇｒ３（ｋ）に入力され、今回の本ルーチンのステップ２０１で算出された目標ＥＧＲ率ＴＲｅｇｒが４演算間隔後のＥＧＲ率ＴＲｅｇｒ４（ｋ）に入力される。
【０１５９】
なお、図６のステップ２０２において現時点の目標過給圧ＴＰｉｍ（ｋ）に入力された目標過給圧および現時点の目標ＥＧＲ率ＴＲｅｇｒ（ｋ）に入力された目標ＥＧＲ率は、図８のステップ３０１において、現時点の目標過給圧ＴＰｉｍ（ｋ）および現時点の目標ＥＧＲ率ＴＲｅｇｒ（ｋ）として取得され、同図８のルーチンに用いられる。ここで、図６のルーチンによれば、ステップ２０２において現時点の目標過給圧ＴＰｉｍ（ｋ）および現時点の目標ＥＧＲ率ＴＲｅｇｒ（ｋ）に入力された目標過給圧および目標ＥＧＲ率は、４演算間隔前に図６のステップ２０１で算出された目標過給圧ＴＰｉｍおよび目標ＥＧＲ率ＴＲｅｇｒである。したがって、図６のルーチンの今回の実行によって算出される目標過給圧ＴＰｉｍおよび目標ＥＧＲ率ＴＲｅｇｒは、４演算間隔後の時点のスロットル弁、ＥＧＲ制御弁、および、ベーンの制御における目標過給圧および目標ＥＧＲ率として用いられることになる。
【０１６０】
次いで、ステップ２０３において、ステップ２０２で４演算間隔後の過給圧ＴＰｉｍ４（ｋ）に入力された目標過給圧（すなわち、ステップ２０１で算出された目標過給圧ＴＰｉｍ）とステップ２０２で４演算間隔後のＥＧＲ率ＴＲｅｇｒ４（ｋ）に入力された目標ＥＧＲ率（すなわち、ステップ２０１で算出された目標ＥＧＲ率ＴＲｅｇｒ）とに基づいて、基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂ、基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂ、および、基準ベーン開度Ｄｖｎｂが算出される。
【０１６１】
次いで、ステップ２０４において、前回の本ルーチンのステップ２０４で１演算間隔後の基準スロットル弁開度に設定された基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂ１（ｋ−１）が現時点の基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂ（ｋ）に入力され、前回の本ルーチンのステップ２０４で２演算間隔後の基準スロットル弁開度に設定された基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂ２（ｋ−１）が１演算間隔後の基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂ１（ｋ）に入力され、前回の本ルーチンのステップ２０４で３演算間隔後の基準スロットル弁開度に設定された基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂ３（ｋ−１）が２演算間隔後の基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂ２（ｋ）に入力され、前回の本ルーチンのステップ２０４で４演算間隔後の基準スロットル弁開度に設定された基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂ４（ｋ−１）が３演算間隔後の基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂ３（ｋ）に入力され、今回の本ルーチンのステップ２０３で算出された基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂが４演算間隔後の基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂ４（ｋ）に入力され、これら基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂ（ｋ）およびＤｔｈｂ１〜４（ｋ）が電子制御装置６０に記憶される。
【０１６２】
また、ステップ２０４では、前回の本ルーチンのステップ２０４で１演算間隔後の基準ＥＧＲ制御弁開度に設定された基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂ１（ｋ−１）が現時点の基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂ（ｋ）に入力され、前回の本ルーチンのステップ２０４で２演算間隔後の基準ＥＧＲ制御弁開度に設定された基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂ２（ｋ−１）が１演算間隔後の基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂ１（ｋ）に入力され、前回の本ルーチンのステップ２０４で３演算間隔後の基準ＥＧＲ制御弁開度に設定された基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂ３（ｋ−１）が２演算間隔後の基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂ２（ｋ）に入力され、前回の本ルーチンのステップ２０４で４演算間隔後の基準ＥＧＲ制御弁開度に設定された基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂ４（ｋ−１）が３演算間隔後の基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂ３（ｋ）に入力され、今回の本ルーチンのステップ２０３で算出された基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂが４演算間隔後の基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂ４（ｋ）に入力され、これら基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂ（ｋ）およびＤｅｇｒｂ１〜４（ｋ）が電子制御装置６０に記憶される。
【０１６３】
また、ステップ２０４では、前回の本ルーチンのステップ２０４で１演算間隔後の基準ベーン開度に設定された基準ベーン開度Ｄｖｎｂ１（ｋ−１）が現時点の基準ベーン開度Ｄｖｎｂ（ｋ）に入力され、前回の本ルーチンのステップ２０４で２演算間隔後の基準ベーン開度に設定された基準ベーン開度Ｄｖｎｂ２（ｋ−１）が１演算間隔後の基準ベーン開度Ｄｖｎｂ１（ｋ）に入力され、前回の本ルーチンのステップ２０４で３演算間隔後の基準ベーン開度に設定された基準ベーン開度Ｄｖｎｂ３（ｋ−１）が２演算間隔後の基準ベーン開度Ｄｖｎｂ２（ｋ）に入力され、前回の本ルーチンのステップ２０４で４演算間隔後の基準ベーン開度に設定された基準ベーン開度Ｄｖｎｂ４（ｋ−１）が３演算間隔後の基準ベーン開度Ｄｖｎｂ３（ｋ）に入力され、今回の本ルーチンのステップ２０３で算出された基準ベーン開度Ｄｖｎｂが４演算間隔後の基準ベーン開度Ｄｖｎｂ４（ｋ）に入力され、これら基準ベーン開度Ｄｖｎｂ（ｋ）およびＤｖｎｂ１〜４（ｋ）が電子制御装置６０に記憶される。
【０１６４】
なお、図６のステップ２０４において現時点の基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂ（ｋ）に入力された基準スロットル弁開度、現時点の基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂ（ｋ）に入力された基準ＥＧＲ制御弁開度、および、現時点の基準ベーン開度Ｄｖｎｂ（ｋ）に入力された基準ベーン開度は、図８のステップ３０２において、現時点の基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂ（ｋ）、現時点の基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂ（ｋ）、および、現時点の基準ベーン開度Ｄｖｎｂ（ｋ）として取得され、同図９のルーチンに用いられる。ここで、図６のルーチンによれば、ステップ２０４において現時点の基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂ（ｋ）、現時点の基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂ（ｋ）、および、現時点の基準ベーン開度Ｄｖｎｂ（ｋ）に入力された基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、および、基準ベーン開度は、４演算間隔前に図６のステップ２０３で算出された基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂ、基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂ、および、基準ベーン開度Ｄｖｎｂである。したがって、図６のルーチンの今回の実行によって算出される基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂ、基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂ、および、基準ベーン開度Ｄｖｎｂは、４演算間隔後の時点の目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、および、目標ベーン開度の算出に用いられることになる。
【０１６５】
次いで、図７のステップ２０５において、５演算間隔後の内燃機関１０の状態に基づいて制約条件が成立するか否かが判別される。すなわち、ステップ２０５では、ステップ２０４で電子制御装置６０に記憶された現時点の基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂ（ｋ）、基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂ（ｋ）、および、基準ベーン開度Ｄｖｎｂ（ｋ）に従って、スロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、および、ベーン３５Ｄが操作され、次いで、１演算間隔後の基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂ１（ｋ）、基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂ１（ｋ）、および、基準ベーン開度Ｄｖｎｂ１（ｋ）に従って、スロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、および、ベーン３５Ｄが操作され、次いで、２演算間隔後の基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂ１（ｋ）、基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂ１（ｋ）、および、基準ベーン開度Ｄｖｎｂ１（ｋ）に従って、スロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、および、ベーン３５Ｄが操作され、次いで、３演算間隔後の基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂ１（ｋ）、基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂ１（ｋ）、および、基準ベーン開度Ｄｖｎｂ１（ｋ）に従って、スロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、および、ベーン３５Ｄが操作され、次いで、４演算間隔後の基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂ１（ｋ）、基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂ１（ｋ）、および、基準ベーン開度Ｄｖｎｂ１（ｋ）に従って、スロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、および、ベーン３５Ｄが操作されたとして場合に内燃機関１０がとりうる状態が予測され、この予測された内燃機関１０の状態に基づいて制約条件が５演算間隔後に成立するか否かが判別される。
【０１６６】
ここで、制約条件が成立すると判別されたときには、ルーチンはステップ２０６に進む。一方、制約条件が成立しないと判別されたときには、ステップ２０８に進む。
【０１６７】
ステップ２０５において制約条件が成立すると判別され、ルーチンがステップ２０６に進むと、制約スロットル弁開度、制約ＥＧＲ制御弁開度、および、制約ベーン開度が算出され、ルーチンがステップ２０７に進む。なお、この場合、制約スロットル弁開度、制約ＥＧＲ制御弁開度、および、制約ベーン開度は、それぞれ、基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、および、基準ベーン開度と同じ値とされる。
【０１６８】
一方、ステップ２０５において制約条件が成立しないと判別され、ルーチンがステップ２０８に進むと、制約スロットル弁開度、制約ＥＧＲ制御弁開度、および、制約ベーン開度が算出され、ルーチンがステップ２０７に進む。
【０１６９】
ルーチンがステップ２０６からステップ２０７に進んだ場合、ステップ２０７では、ステップ２０６で算出された制約スロットル弁開度ＤｔｈＬとステップ２０３で算出された基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂとに基づいて制約スロットル弁開度偏差ΔＤｔｈＬが算出され、ステップ２０６で算出された制約ＥＧＲ制御弁開度ＤｅｇｒＬとステップ２０３で算出された基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂとに基づいて制約ＥＧＲ制御弁開度偏差ΔＤｅｇｒＬが算出され、ステップ２０６で算出された制約ベーン開度ＤｖｎＬとステップ２０３で算出された基準ベーン開度Ｄｖｎｂとに基づいて制約ベーン開度偏差ΔＤｖｎＬが算出される。なお、この場合、制約スロットル弁開度、制約ＥＧＲ制御弁開度、および、制約ベーン開度がそれぞれ基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、および、基準ベーン開度と同じ値であることから、ステップ２０７で算出される制約スロットル弁開度偏差ΔＤｔｈＬ、制約ＥＧＲ制御弁開度偏差ΔＤｅｇｒＬ、および、制約ベーン開度偏差ΔＤｖｎＬは、それぞれ、零である。
【０１７０】
一方、ルーチンがステップ２０８からステップ２０７に進んだ場合、ステップ２０７では、ステップ２０８で算出された制約スロットル弁開度ＤｔｈＬとステップ２０３で算出された基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂとに基づいて制約スロットル弁開度偏差ΔＤｔｈＬが算出され、ステップ２０８で算出された制約ＥＧＲ制御弁開度ＤｅｇｒＬとステップ２０３で算出された基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂとに基づいて制約ＥＧＲ制御弁開度偏差ΔＤｅｇｒＬが算出され、ステップ２０８で算出された制約ベーン開度ＤｖｎＬとステップ２０３で算出された基準ベーン開度Ｄｖｎｂとに基づいて制約ベーン開度偏差ΔＤｖｎＬが算出される。
【０１７１】
次いで、ステップ２０８において、前回の本ルーチンのステップ２０８で１演算間隔後の制約スロットル弁開度偏差に設定された制約スロットル弁開度偏差ΔＤｔｈＬ１（ｋ−１）が現時点の制約スロットル弁開度偏差ΔＤｔｈＬ（ｋ）に入力され、前回の本ルーチンのステップ２０８で２演算間隔後の制約スロットル弁開度偏差に設定された制約スロットル弁開度偏差ΔＤｔｈＬ２（ｋ−１）が１演算間隔後の制約スロットル弁開度偏差ΔＤｔｈＬ１（ｋ）に入力され、前回の本ルーチンのステップ２０８で３演算間隔後の制約スロットル弁開度偏差に設定された制約スロットル弁開度偏差ΔＤｔｈＬ３（ｋ−１）が２演算間隔後の制約スロットル弁開度偏差ΔＤｔｈＬ２（ｋ）に入力され、前回の本ルーチンのステップ２０８で４演算間隔後の制約スロットル弁開度偏差に設定された制約スロットル弁開度偏差ΔＤｔｈＬ４（ｋ−１）が３演算間隔後の制約スロットル弁開度偏差ΔＤｔｈＬ３（ｋ）に入力され、今回の本ルーチンのステップ２０７で算出された制約スロットル弁開度偏差ΔＤｔｈＬが４演算間隔後の制約スロットル弁開度偏差ΔＤｔｈＬ４（ｋ）に入力される。
【０１７２】
なお、図７のステップ２０８において現時点の制約スロットル弁開度偏差ΔＤｔｈＬ（ｋ）に入力された制約スロットル弁開度偏差は、図８のステップ３０３において、現時点の制約スロットル弁開度偏差ΔＤｔｈＬ（ｋ）として取得され、同図８のルーチンに用いられる。ここで、図７のルーチンによれば、ステップ２０８において現時点の制約スロットル弁開度偏差ΔＤｔｈＬ（ｋ）に入力された制約スロットル弁開度偏差は、４演算間隔前に図７のステップ２０７で算出された制約スロットル弁開度偏差ΔＤｔｈＬである。したがって、図７のルーチンの今回の実行によって算出される制約スロットル弁開度偏差ΔＤｔｈＬは、４演算間隔後の時点の目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、および、目標ベーン開度の算出に用いられることになる。
【０１７３】
また、ステップ２０８では、前回の本ルーチンのステップ２０８で１演算間隔後の制約ＥＧＲ制御弁開度偏差に設定された制約ＥＧＲ制御弁開度偏差ΔＤｅｇｒＬ１（ｋ−１）が現時点の制約ＥＧＲ制御弁開度偏差ΔＤｅｇｒＬ（ｋ）に入力され、前回の本ルーチンのステップ２０８で２演算間隔後の制約ＥＧＲ制御弁開度偏差に設定された制約ＥＧＲ制御弁開度偏差ΔＤｅｇｒＬ２（ｋ−１）が１演算間隔後の制約ＥＧＲ制御弁開度偏差ΔＤｅｇｒＬ１（ｋ）に入力され、前回の本ルーチンのステップ２０８で３演算間隔後の制約ＥＧＲ制御弁開度偏差に設定された制約ＥＧＲ制御弁開度偏差ΔＤｅｇｒＬ３（ｋ−１）が２演算間隔後の制約ＥＧＲ制御弁開度偏差ΔＤｅｇｒＬ２（ｋ）に入力され、前回の本ルーチンのステップ２０８で４演算間隔後の制約ＥＧＲ制御弁開度偏差に設定された制約ＥＧＲ制御弁開度偏差ΔＤｅｇｒＬ４（ｋ−１）が３演算間隔後の制約ＥＧＲ制御弁開度偏差ΔＤｅｇｒＬ３（ｋ）に入力され、今回の本ルーチンのステップ２０７で算出された制約ＥＧＲ制御弁開度偏差ΔＤｅｇｒＬが４演算間隔後の制約ＥＧＲ制御弁開度偏差ΔＤｅｇｒＬ４（ｋ）に入力される。
【０１７４】
なお、図７のステップ２０８において現時点の制約ＥＧＲ制御弁開度偏差ΔＤｅｇｒＬ（ｋ）に入力された制約ＥＧＲ制御弁開度偏差は、図８のステップ３０４において、現時点の制約ＥＧＲ制御弁開度偏差ΔＤｅｇｒＬ（ｋ）として取得され、同図８のルーチンに用いられる。ここで、図７のルーチンによれば、ステップ２０８において現時点の制約ＥＧＲ制御弁開度偏差ΔＤｅｇｒＬ（ｋ）に入力された制約ＥＧＲ制御弁開度偏差は、４演算間隔前に図７のステップ２０７で算出された制約ＥＧＲ制御弁開度偏差ΔＤｅｇｒＬである。したがって、図７のルーチンの今回の実行によって算出される制約ＥＧＲ制御弁開度偏差ΔＤｅｇｒＬは、４演算間隔後の時点の目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、および、目標ベーン開度の算出に用いられることになる。
【０１７５】
ステップ２０８では、前回の本ルーチンのステップ２０８で１演算間隔後の制約ベーン開度偏差に設定された制約ベーン開度偏差ΔＤｖｎＬ１（ｋ−１）が現時点の制約ベーン開度偏差ΔＤｖｎＬ（ｋ）に入力され、前回の本ルーチンのステップ２０８で２演算間隔後の制約ベーン開度偏差に設定された制約ベーン開度偏差ΔＤｖｎＬ２（ｋ−１）が１演算間隔後の制約ベーン開度偏差ΔＤｖｎＬ１（ｋ）に入力され、前回の本ルーチンのステップ２０８で３演算間隔後の制約ベーン開度偏差に設定された制約ベーン開度偏差ΔＤｖｎＬ３（ｋ−１）が２演算間隔後の制約ベーン開度偏差ΔＤｖｎＬ２（ｋ）に入力され、前回の本ルーチンのステップ２０８で４演算間隔後の制約ベーン開度偏差に設定された制約ベーン開度偏差ΔＤｖｎＬ４（ｋ−１）が３演算間隔後の制約ベーン開度偏差ΔＤｖｎＬ３（ｋ）に入力され、今回の本ルーチンのステップ２０７で算出された制約ベーン開度偏差ΔＤｖｎＬが４演算間隔後の制約ベーン開度偏差ΔＤｖｎＬ４（ｋ）に入力される。
【０１７６】
なお、図７のステップ２０８において現時点の制約ベーン開度偏差ΔＤｖｎＬ（ｋ）に入力された制約ベーン開度偏差は、図８のステップ３０４において、現時点の制約ベーン開度偏差ΔＤｖｎＬ（ｋ）として取得され、同図８のルーチンに用いられる。ここで、図７のルーチンによれば、ステップ２０８において現時点の制約ベーン開度偏差ΔＤｖｎＬ（ｋ）に入力された制約ベーン開度偏差は、４演算間隔前に図７のステップ２０７で算出された制約ベーン開度偏差ΔＤｖｎＬである。したがって、図７のルーチンの今回の実行によって算出される制約ベーン開度偏差ΔＤｖｎＬは、４演算間隔後の時点の目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、および、目標ベーン開度の算出に用いられることになる。
【０１７７】
次いで、図４のステップ３０において図８のルーチンが開始されると、ステップ３００において、現在の過給圧Ｐｉｍ（ｋ）と現在のＥＧＲ率Ｒｅｇｒ（ｋ）が取得される。次いで、ステップ３０１において、図６のステップ２０２で設定された現時点の目標過給圧ＴＰｉｍ（ｋ）と現時点の目標ＥＧＲ率ＴＲｅｇｒ（ｋ）とが取得される。次いで、ステップ３０２において、図６のステップ２０４で設定された現時点の基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂ（ｋ）、現時点の基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂ（ｋ）、および、現時点の基準ベーン開度Ｄｖｎ（ｋ）が取得される。次いで、ステップ３０３において、図７のステップ２０８で設定された現時点の制約スロットル弁開度偏差ΔＤｔｈＬ（ｋ）、現時点の制約ＥＧＲ制御弁開度偏差ΔＤｅｇｒＬ（ｋ）、および、現時点の制約ベーン開度偏差ΔＤｖｎＬ（ｋ）が取得される。
【０１７８】
次いで、ステップ３０４において、ステップ３０１で取得された目標過給圧ＴＰｉｍ（ｋ）に対するステップ３００で取得された過給圧Ｐｉｍ（ｋ）の偏差が実過給圧偏差ΔＰｉｍ（ｋ）として算出されると共に、ステップ３０１で取得された目標ＥＧＲ率ＴＲｅｇｒ（ｋ）に対するステップ３００で取得されたＥＧＲ率Ｒｅｇｒ（ｋ）の偏差が実ＥＧＲ率偏差ΔＲｅｇｒ（ｋ）として算出される。次いで、ステップ３０５において、ステップ３０４で算出された実過給圧偏差ΔＰｉｍ（ｋ）および実ＥＧＲ率偏差ΔＲｅｇｒ（ｋ）に基づいたＰＩＤ制御によってこれら偏差が零になるようにステップ３０２で取得された基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂ（ｋ）、基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂ（ｋ）、および、基準ベーン開度Ｄｖｎｂ（ｋ）を補正するための補正係数がそれぞれスロットル弁開度補正係数Ｋｄｔｈ（ｋ）、ＥＧＲ制御弁開度補正係数Ｋｄｅｇｒ（ｋ）、および、ベーン開度補正係数Ｋｄｖｎ（ｋ）として算出される。
【０１７９】
次いで、ステップ３０６において、ステップ３０３で取得された制約スロットル弁開度偏差ΔＤｔｈＬ（ｋ）、制約ＥＧＲ制御弁開度偏差ΔＤｅｇｒＬ（ｋ）、および、制約ベーン開度偏差ΔＤｖｎＬ（ｋ）に基づいたＰＩＤ制御によってこれら偏差が零となるようにステップ３０２で取得された基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂ（ｋ）、基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂ（ｋ）、および、基準ベーン開度Ｄｖｎ（ｋ）を補正するための補正係数がそれぞれ制約スロットル弁開度補正係数ＫｄｔｈＬ（ｋ）、制約ＥＧＲ制御弁開度補正係数ＫｄｅｇｒＬ（ｋ）、および、制約ベーン開度補正係数ＫｄｖｎＬ（ｋ）として算出される。
【０１８０】
次いで、ステップ３０７において、ステップ３０２で取得された基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂ（ｋ）、基準ＥＧＲ制御弁開度Ｄｅｇｒｂ（ｋ）、および、基準ベーン開度Ｄｖｎｂ（ｋ）と、ステップ３０５で算出されたスロットル弁開度補正係数Ｋｄｔｈ（ｋ）、ＥＧＲ制御弁開度補正係数Ｋｄｅｇｒ（ｋ）、および、ベーン開度補正係数Ｋｄｖｎ（ｋ）と、ステップ３０６で算出された制約スロットル弁開度補正係数ＫｄｔｈＬ（ｋ）、制約ＥＧＲ制御弁開度補正係数ＫｄｅｇｒＬ（ｋ）、および、制約ベーン開度補正係数ＫｄｖｎＬ（ｋ）とを用いて、ステップ３０１で取得された目標過給圧ＴＰｉｍ（ｋ）および目標ＥＧＲ率ＴＲｅｇｒ（ｋ）を達成するためのスロットル弁開度、ＥＧＲ制御弁開度、および、ベーン開度がそれぞれ目標スロットル弁開度ＴＤｔｈ（ｋ）、目標ＥＧＲ制御弁開度ＴＤｅｇｒ（ｋ）、および、目標ベーン開度ＴＤｖｎ（ｋ）として算出され、ルーチンが終了する。
【０１８１】
そして、図４のステップ４０において図９のルーチンが開始されると、ステップ４００において、図８のステップ３０７で算出された最終的な目標スロットル弁開度ＴＤｔｈ（ｋ）、最終的な目標ＥＧＲ制御弁開度ＴＤｅｇｒ（ｋ）、および、最終的な目標ベーン開度ＴＤｖｎ（ｋ）が取得される。次いで、ステップ４０１において、ステップ４００で取得された目標スロットル弁開度ＴＤｔｈ（ｋ）、目標ＥＧＲ制御弁開度ＴＤｅｇｒ（ｋ）、および、目標ベーン開度ＴＤｖｎ（ｋ）が達成されるように、制御対象であるスロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、および、ベーン３５Ｄが操作される。
【０１８２】
次に、上述した実施形態の制約偏差演算における５演算間隔後の内燃機関１０の状態の予測の一例を紹介する。
【０１８３】
内燃機関の複数の構成要素（上述した実施形態では、スロットル弁、ＥＧＲ制御弁、および、ベーン）を制御対象とし、現時点における内燃機関の内部状態を内部状態ベクトル「ｘ」で表し、各制御対象の動作状態を目標とする動作状態（上述した実施形態では、基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、および、基準ベーン開度）にするために各制御対象に入力される操作量を操作量ベクトル「ｕ」で表したとき、各制御対象にそれぞれ対応する操作量が入力されたときの内燃機関の内部状態、すなわち、次の演算実行時における内燃機関の内部状態を表す状態ベクトル「ｘ＋」は、定数行列（または、係数行列）ＡｉおよびＢｉを用いて、次式１の状態方程式によって表現可能である。
【数１】
0005549457.tif 000002
【０１８４】
なお、上式１において、「ｘ」は、分割された状態空間「Ｘｉ」に含まれているものとしている。
【０１８５】
また、各制御対象の動作状態を目標とする動作状態とする各制御対象にそれぞれ対応する操作量が入力されたときの制御量（すなわち、上述した実施形態では、過給圧、ＥＧＲ率、機関出力トルク、および、排気ガス中のエミッション量）を表す制御量ベクトル「ｙ」は、定数行列（または、係数行列）ＣｉおよびＤｉを用いて、次式２の出力方程式によって表現可能である。
【数２】
0005549457.tif 000003
【０１８６】
ここで、上記内部状態ベクトルｘに関する制約、上記操作量ベクトルｕに関する制約、および、上記制御量ベクトルｙに関する制約を表すベクトル（以下このベクトルを「被拘束信号ベクトル」という）「ｃ」を次式３で表すものと定義する。
【数３】
0005549457.tif 000004
【０１８７】
そして、上式３のように被拘束信号ベクトルｃを定義したとき、被拘束信号ベクトルｃは、上式１および上式２から次式４によって表現される。
【数４】
0005549457.tif 000005
【０１８８】
ここで、定数行列（または、係数行列）Ｃｃを次式５のように定義し、定数行列（または、係数行列）Ｄｃを次式６のように定義する。
【数５】
0005549457.tif 000006
【０１８９】
そして、上式５および上式６のように定数行列ＣｃおよびＤｃを定義したとき、上式４は、次式７によって表現される。
【数６】
0005549457.tif 000007
【０１９０】
このように、制御対象に関する状態空間モデルは、上式１、上式２、および、上式７で表現されることになる。
【０１９１】
ここで、内部状態ベクトルｘで表される各制御対象の内部状態に関する制約を有界閉集合「Ｘ」で表し、操作量ベクトルｕで表される各制御対象に入力される操作量に関する制約を有界閉集合「Ｕ」で表し、制御量ベクトルｙで表される各制御対象から出力される制御量に関する制約を有界閉集合「Ｙ」で表し、有界閉集合「Ｃ」を次式８で表すものと定義する。なお、内部状態ベクトルｘがｍ次元のベクトルであり、操作量ベクトルｕがｎ次元のベクトルであり、制御量ベクトルｙがｐ次元のベクトルであり、ｑ＝ｍ＋ｎ＋ｐであるとしたとき、有界閉集合Ｃは、ベクトル空間Ｒｑに属している。
【数７】
0005549457.tif 000008
【０１９２】
そして、被拘束信号ベクトルｃが上記有界閉集合Ｃに属するならば、内部状態ベクトルｘが上記有界閉集合Ｘに属し、操作量ベクトルｕが上記有界閉集合Ｕに属し、制御量ベクトルｙが上記有界閉集合Ｙに属することになる。したがって、被拘束信号ベクトルｃが上記有界閉集合Ｃに属するように操作量ベクトルｕ（すなわち、各操作量）が修正され、この修正された操作量ベクトルｕに従った操作量が各制御対象に入力されたとき、各制御対象の内部状態に関する制約、各制御対象に入力される操作量に関する制約、および、各制御対象から出力される制御量に関する制約の全てが満たされた形で、各制御対象の制御量が制御されることになる。
【０１９３】
以上のことを前提とし、スロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、および、ベーン３５Ｄを含む内燃機関の複数の構成要素の内部状態観測による内部状態フィードバックと、目標過給圧に対する実際の過給圧の偏差（すなわち、過給圧偏差）と目標ＥＧＲ率に対する実際のＥＧＲ率の偏差（すなわち、ＥＧＲ率偏差）とに基づく追従誤差積分制御とを行うとしたとき、以下のように、目標燃料噴射量に基づいて算出される目標過給圧および目標ＥＧＲ率に基づいて算出される基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、および、基準ベーン開度が修正され、制約条件を成立させることができる制約スロットル弁開度、制約ＥＧＲ制御弁開度、および、制約ベーン開度が求められる。
【０１９４】
すなわち、内部状態フィードバックに関するフィードバックゲインを「Ｋｘｉ」で表し、追従誤差積分制御に関するフィードバックゲインを「Ｋｖｉ」で表し、内燃機関の複数の構成要素の内部状態を表す内部状態ベクトルを「ｘ」で表し、追従誤差積分制御における追従誤差積分値を表す追従誤差積分値ベクトルを「ｖ」で表し、スロットル弁３３に入力される操作量、ＥＧＲ制御弁５２に入力される操作量、および、ベーン３５Ｄに入力される操作量を表す操作量ベクトルを「ｕ」で表したとき、操作量ベクトルｕは、次式９によって表現される。
【数８】
0005549457.tif 000009
【０１９５】
また、目標過給圧および目標ＥＧＲ率を表す目標値ベクトルを「ｒ」で表し、制御対象の制御量である過給圧およびＥＧＲ率を表す制御量ベクトルを「ｙ」で表し、目標過給圧に対する実際の過給圧の偏差（すなわち、追従誤差）および目標ＥＧＲ率に対する実際のＥＧＲ率の偏差（すなわち、追従誤差）を表す追従誤差ベクトルを「ｅ」で表したとき、追従誤差ベクトルｅは、次式１０によって表現される。
【数９】
0005549457.tif 000010
【０１９６】
さらに、現時点における追従誤差積分値ベクトルを「ｖ」で表し、次の演算の実行時点における追従誤差積分値ベクトルを「ｖ＋」で表したとき、次の演算の実行時点における追従誤差積分値ベクトルｖ＋は、次式１１によって表現される。
【数１０】
0005549457.tif 000011
【０１９７】
そして、上式１０および上式１１を上式１、上式２、および、上式７に代入して変形すると、次式１２〜次式１４の閉ループ系の状態空間モデルが得られる。
【数１１】
0005549457.tif 000012
【０１９８】
ここで、上式１２は、過給圧およびＥＧＲ率に関する現時点における追従誤差積分値（これらは、追従誤差積分値ベクトルｖで表されている）と、内燃機関の構成要素の現時点における内部状態（これらは、内部状態ベクトルｘで表されている）と、現時点における目標過給圧および目標ＥＧＲ率（これらは、目標値ベクトルｒで表されている）とに基づいて、次の演算の実行時点における追従誤差積分値（これらは、追従誤差積分値ベクトルｖ＋で表されている）および内燃機関の構成要素の次の演算の実行時点における内部状態（これらは、内部状態ベクトルｘ＋で表されている）を求める式である。
【０１９９】
また、上式１３は、過給圧およびＥＧＲ率に関する追従誤差積分値と、内燃機関の構成要素の内部状態とに基づいて、制御対象の制御量である過給圧およびＥＧＲ率（これらは、制御量ベクトルｙで表されている）を求める式である。
【０２００】
さらに、上式１４は、過給圧およびＥＧＲ率に関する追従誤差積分値と、内燃機関の構成要素の内部状態とに基づいて、上述した被拘束信号ベクトルｃを求める式である。
【０２０１】
そして、上式１２〜上式１４に示されている状態空間モデルが上述した実施形態の内燃機関１０の状態の予測に用いられるモデルに相当する。
【０２０２】
一方、「ξ」、「Φ」、「Ｇ」、「Ｈ」、および、「Ｈｃ」をそれぞれ次式１５〜次式１９のように定義する。
【数１２】
0005549457.tif 000013
【０２０３】
そして、上記「ξ」、「Φ」、「Ｇ」、「Ｈ」、および、「Ｈｃ」を用いれば、上式１２〜上式１４は、次式２０〜次式２２のように表現可能される。
【数１３】
0005549457.tif 000014
【０２０４】
そして、演算が実行される時間間隔を「ステップ」と称し、目標過給圧および目標ＥＧＲ率が目標値ベクトルｒとして与えられたとき、ｈステップ先の制約条件が満たされる目標過給圧および目標ＥＧＲ率を求める場合、目標燃料噴射量に基づいて設定される目標過給圧および目標ＥＧＲ率を表す初期目標値ベクトルを「ｒ０」で表したとき、初期目標値ベクトルｒ０に対する今回求めるべき目標過給圧および目標ＥＧＲ率を表す目標値ベクトルｒの偏差の絶対値の最小値を求めるという下の（２３）に示されている最適化問題を解くことによって得られる目標値ベクトルｒで表される目標過給圧および目標ＥＧＲ率が全ての制約を満たした状態で過給圧およびＥＧＲ率を制御することができる目標過給圧および目標ＥＧＲ率である。
【数１４】
0005549457.tif 000015
【０２０５】
すなわち、逐次、上の（２３）に示されている最適化問題を解いて得られる目標過給圧および目標ＥＧＲ率に基づいて算出される基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、および、基準ベーン開度を制約スロットル弁開度、制約ＥＧＲ制御弁開度、および、制約ベーン開度として用いて目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、および、目標ベーン開度を算出し、これら目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、および、目標ベーン開度に基づいてスロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、および、ベーン３５Ｄが操作されれば、全ての制約が満たされることになる。
【０２０６】
ここで、上の（２３）に示されている最適化問題において、「ｃｋ＋ｊ｜ｋ」は、時刻ｋにおける必要情報が既知である場合の時刻ｋ＋ｊにおける「ｃ」の推定値を表しており、「ξｋ＋ｊ｜ｋ」は、時刻ｋにおける必要情報が既知である場合の時刻ｋ＋ｊにおける「ξ」の推定値を表している。
【０２０７】
なお、上述した実施形態では、５演算間隔後の内燃機関１０の状態が予測されるのであるから、上記「ｈ」が「５」になる。
【０２０８】
なお、上で紹介した例では、状態空間モデルを用いて、全ての制約条件が満たされるように目標燃料噴射量に基づいて設定された目標過給圧および目標ＥＧＲ率が修正され、これら修正された目標過給圧および目標ＥＧＲ率が目標スロットル弁開度、目標ＥＧＲ制御弁開度、および、目標ベーン開度の設定に用いられる。したがって、上で紹介した例では、目標燃料噴射量に基づいて設定された目標過給圧および目標ＥＧＲ率に基づいて算出される基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、および、基準ベーン開度に従ってスロットル弁３３、ＥＧＲ制御弁５２、および、ベーン３５Ｄが操作されたときの過給圧、ＥＧＲ率、スロットル弁の動作状態、ＥＧＲ制御弁の動作状態、および、ベーンの動作状態が、状態空間モデルによって予測され、この予測結果に基づいて全ての制約条件が満たされるか否かが判別され、全ての制約条件が満たされると判断されるまで基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、および、基準ベーン開度が修正され、全ての制約条件が満たされると判断されたときの基準スロットル弁開度、基準ＥＧＲ制御弁開度、および、基準ベーン開度がそれぞれ制約スロットル弁開度、制約ＥＧＲ制御弁開度、および、制約ベーン開度として用いられるものと言える。
【０２０９】
なお、上式２３の最適化問題を解く場合、最適解を求めるようにしてもよいが、１回の演算にかけられる時間が比較的短い場合、或いは、解を迅速に求める必要がある場合には、近似解を求めるようにしてもよい。
【０２１０】
なお、以上、圧縮自着火式の内燃機関に本発明の制御装置を適用した場合を例に本発明の実施形態を説明したが、本発明は火花点火式の内燃機関にも適用可能である。
【符号の説明】
【０２１１】
１０…内燃機関、２１…燃料噴射弁、３５…過給機、３５Ａ…コンプレッサ、３５Ｂ…排気タービン、３５Ｄ…ベーン、５０…ＥＧＲ装置、５２…ＥＧＲ制御弁、６０…電子制御装置、７２…過給圧センサ、７４…クランクポジションセンサ、７５…アクセルペダル開度センサ
【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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