(57)【要約】【課題】燃費低減を図ることができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】本発明は、可変容量ターボチャージャー７を備えたディーゼルエンジン１のＥＣＵ２０であって、コンプレッサ８の回転数Ｎｔ及び駆動力Ｌｃを取得するコンプレッサデータ取得部２１と、回転数Ｎｔ及び駆動力Ｌｃを利用してタービン９のＶＧ開度に応じた予測回転数データを生成する予測回転数データ生成部２３と、予測回転数データを利用してＶＧ開度に応じた予測インマニ圧データＰ３ｋを生成する予測インマニ圧データ生成部２４と、エンジン運転状態に基づいて要求インマニ圧Ｐｉm-reqを算出する要求インマニ圧算出部２２と、要求インマニ圧ｉm-reqを利用して予測インマニ圧データＰ３ｋから将来のＶＧ開度の制御値Ｋを取得する制御値取得部２５と、を備える。【選択図】図２
2014080930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサ及びタービンを有する可変容量ターボチャージャーを備えた内燃機関の制御装置であって、
前記コンプレッサの回転数及び駆動力を取得するコンプレッサデータ取得手段と、
前記コンプレッサの回転数及び駆動力を利用して、前記タービンの可変ノズル開度に応じた予測回転数データを生成する予測回転数データ生成手段と、
前記予測回転数データを利用して、前記可変ノズル開度に応じた予測吸気圧データを生成する予測吸気圧データ生成手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記内燃機関の要求吸気圧を算出する要求吸気圧算出手段と、
前記要求吸気圧を利用して前記予測吸気圧データから将来の前記可変ノズル開度の制御値を取得する制御値取得手段と、
を備える、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記予測吸気圧データ生成手段は、モデルベース制御によって前記予測吸気圧データを生成する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関のシリンダーに対する吸気圧を取得する吸気圧取得手段と、
前記内燃機関の運転状態を利用して目標空気量を算出すると共に、前記目標空気量、燃料噴射量、前記吸気圧を利用して、前記可変ノズル開度に応じた予測エキマニ内圧データを生成する予測エキマニ内圧データ生成手段と、
を更に備え、
前記予測回転数データ生成手段は、前記予測エキマニ内圧データを利用して前記予測回転数データを生成する、請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記制御値取得手段は、前記目標空気量、前記燃料噴射量、前記吸気圧、及び前記可変ノズル開度の制御値を利用して、将来のＥＧＲバルブ開度の制御値を取得する、請求項３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、可変容量ターボチャージャーを備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の制御装置に関する技術文献として、例えば特開２００９−１９７６７０号公報が知られている。この公報には、可変容量ターボチャージャー及びＥＧＲバルブを備えたエンジンにおいて、過給機系の性能劣化を自動的に補正するため、エンジン性能の吸入空気量等の参照パラメータにおいて性能劣化前の初期状態の目標値に近い値を維持できるようにエンジンの制御値を補正するエンジン制御方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１９７６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、内燃機関における燃費低減には、内燃機関が定常状態である場合に生成される定常ＮＯｘと内燃機関が過渡状態の場合に生成される過渡ＮＯｘとの乖離を小さくすることが重要となる。
【０００５】
ここで、近年では、内燃機関のダウンサイジングが求められており、ダウンサイジングが進むと、気筒単位で要求されるエネルギーが増加するため、吸気圧の更なる高圧化が求められる。しかしながら、吸気圧の高圧化が進むと、定常ＮＯｘと過渡ＮＯｘとの乖離がますます大きくなり、燃費低減の妨げとなるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、燃費低減を図ることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、コンプレッサ及びタービンを有する可変容量ターボチャージャーを備えた内燃機関の制御装置であって、コンプレッサの回転数及び駆動力を取得するコンプレッサデータ取得手段と、コンプレッサの回転数及び駆動力を利用して、タービンの可変ノズル開度に応じた予測回転数データを生成する予測回転数データ生成手段と、予測回転数データを利用して、可変ノズル開度に応じた予測吸気圧データを生成する予測吸気圧データ生成手段と、内燃機関の運転状態に基づいて、内燃機関のシリンダーに対する要求吸気圧を算出する要求吸気圧算出手段と、要求吸気圧を利用して予測吸気圧データから将来の可変ノズル開度の制御値を取得する制御値取得手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、現時点のコンプレッサの回転数及び駆動力からタービンの可変ノズル開度に応じた予測回転数データ（所定の可変ノズル開度ごとの予測回転数を集めたデータ）を生成する。そして、予測回転数データを利用して、可変ノズル開度に応じた予測吸気圧データ（所定の可変ノズル開度ごとの予測吸気圧を集めたデータ）を生成する。これにより、別に算出したシリンダーへの要求吸気圧を利用して予測吸気圧データから将来の可変ノズル開度の制御値を取得することができるので、内燃機関の状態を予測したフィードフォワード制御を実現することができ、可変ノズル開度の緻密な制御による内燃機関の燃費低減を図ることができる。
【０００９】
本発明に係る内燃機関の制御装置において、予測吸気圧データ生成手段は、モデルベース制御によって予測吸気圧データを生成してもよい。
この場合、モデルベース制御によって内燃機関の各構成要素のモデルを用いた予測を行うことで、より高精度な予測吸気圧データを生成することができるので、一層緻密な可変ノズル開度及びＥＧＲバルブ開度の制御を実現することができる。
【００１０】
本発明に係る内燃機関の制御装置においては、内燃機関のシリンダーに対する吸気圧を取得する吸気圧取得手段と、内燃機関の運転状態を利用して目標空気量を算出すると共に、目標空気量、燃料噴射量、吸気圧を利用して、可変ノズル開度に応じた予測エキマニ内圧データを生成する予測エキマニ内圧データ生成手段と、を更に備え、予測回転数データ生成手段は、予測エキマニ内圧データを利用して予測回転数データを生成してもよい。
この場合、シリンダーに供給すべき目標空気量を内燃機関の運転状態から算出し、目標空気量、燃料噴射量、吸気圧を利用して、可変ノズル開度に応じた予測エキマニ内圧データを生成することができるので、タービンを回す予測エキマニ内圧データを利用することでより高精度な予測回転数データを生成することができる。
【００１１】
本発明に係る内燃機関の制御装置において、制御値取得手段は、目標空気量、燃料噴射量、吸気圧、及び可変ノズル開度の制御値を利用して、将来のＥＧＲバルブ開度の制御値を取得してもよい。
この場合、将来の可変ノズル開度の制御値を利用して、ＥＧＲバルブ開度についてフィードフォワード制御を実現することで、ＥＧＲバルブ開度の緻密な制御が可能となり、更なる燃費低減を図ることができる。また、可変ノズル開度及びＥＧＲバルブ開度の両方について高精度な制御を行うことで、定常ＮＯｘと過渡ＮＯｘの乖離を小さくすることができ、高吸気圧の内燃機関における燃費低減に有利である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、燃費低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るディーゼルエンジンの制御装置の一実施形態を示す図である。
【図２】本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御装置の制御の流れを示すフローチャートである。
【図３】ＶＧ開度に応じた予測インマニ圧データを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
（ディーゼルエンジンの構成）
図１に示すディーゼルエンジン１は、例えば車両に搭載される走行用の駆動機関である。ディーゼルエンジン１は、六つのシリンダー（気筒）２を有しており、各シリンダー２には、燃料供給用のコモンレール３に接続されたインジェクター４がそれぞれ配置されている。
【００１６】
各シリンダー２には、インテークマニホールド５を通じて空気が吸引され、ピストン（図示せず）により圧縮された空気中にインジェクター４から燃料が高圧噴射されることで燃焼（爆発）が生じる。シリンダー２内に生じた排気ガス（燃焼ガス）は、エキゾーストマニホールド６を通じて外部に排出される。図１に吸引空気及び排気ガスの流れを矢印で示す。
【００１７】
ディーゼルエンジン１には、可変容量ターボチャージャー７が備えられている。可変容量ターボチャージャー７は、インテークマニホールド５に対して設けられたコンプレッサ８とエキゾーストマニホールド６に対して設けられたタービン９とを有する過給機である。このタービン９は、複数のベーンを駆動することで開度を変更可能な可変ノズルを有している。以下、タービン９の可変ノズル開度をＶＧ［Variable  Geometry］開度と呼ぶ。
【００１８】
インテークマニホールド５には、入口側から順に、空気から異物を取り除くためのエアクリーナ１０、空気を圧縮するためのコンプレッサ８、圧縮された空気を冷却するためのインタークーラ１１が設けられている。エキゾーストマニホールド６には、排気ガスのエネルギーによって回転されるタービン９が設けられている。なお、エキゾーストマニホールド６には、タービン９より下流側（出口側）に触媒や消音器等が設けられていてもよい。
【００１９】
また、ディーゼルエンジン１には、排気ガス再循環用のＥＧＲ［Exhaust  Gas  Recirculation］流路１２が設けられている。ＥＧＲ流路１２は、シリンダー２の前後でエキゾーストマニホールド６とインテークマニホールド５とを接続するガス流路である。ＥＧＲ流路１２には、排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ１３と、排気ガスの流量を調整するためのＥＧＲバルブ１４が設けられている。
【００２０】
（ＥＣＵの構成）
次に、ＥＣＵ［Engine  Control  Unit］２０の構成について説明する。ＥＣＵ２０は、ディーゼルエンジン１を統括的に制御する電子ユニット（制御装置）である。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ[Central  Processing  Unit]、ＲＯＭ[Read  Only  Memory]、ＲＡＭ[Random  Access  Memory]等から構成され、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することで各種の制御処理を実行する。
【００２１】
図１に示されるように、ＥＣＵ２０は、インジェクター４、可変容量ターボチャージャー７のタービン９、ＥＧＲバルブ１４と接続されており、これらの機器を電気的に制御している。また、ＥＣＵ２０は、マスフローセンサ１６、吸気温度センサ１７、インマニ側センサ１８、エキマニ側センサ１９、その他のエンジン制御に必要な機器と接続されている。
【００２２】
マスフローセンサ１６は、インテークマニホールド５の入口付近でエアクリーナ１０より上流側に設けられ、エアクリーナ１０に吸引される空気の質量流量（吸引空気量）Ｇａを検出している。マスフローセンサ１６は、吸引空気量Ｇａの検出値をＥＣＵ２０に送信する。
【００２３】
吸気温度センサ１７は、インテークマニホールド５においてエアクリーナ１０とコンプレッサ８の間に設けられ、コンプレッサ入口温度Ｔ１を検出している。吸気温度センサ１７は、コンプレッサ入口温度Ｔ１の検出値をＥＣＵ２０に送信する。
【００２４】
インマニ側センサ１８は、例えばインテークマニホールド５の分岐部分に設けられ、シリンダー２に供給される直前の空気の圧力であるインマニ圧（吸気圧）Ｐim及び供給直前の空気の温度であるインマニ温度（吸気温度）Ｔimを検出している。
【００２５】
インマニ側センサ１８は、インテークマニホールド５においてＥＧＲ流路１２の出口より下流側に配置されている。インマニ側センサ１８は、インマニ圧Ｐim及びインマニ温度Ｔimの検出値をＥＣＵ２０に送信する。インマニ圧Ｐimは、特許請求の範囲に記載の吸気圧に相当し、インマニ側センサ１８は特許請求の範囲に記載の吸気圧取得手段に相当する。
【００２６】
エキマニ側センサ１９は、例えばエキゾーストマニホールド６の合流部分に設けられ、シリンダー２から排出された直後の排気ガスの圧力であるエキマニ内圧Ｐ３及び排気ガスの温度であるエキマニ温度（排気温度）Ｔ３を検出する。エキマニ側センサ１９は、エキマニ内圧Ｐ３及びエキマニ温度Ｔ３の検出値をＥＣＵ２０に送信する。
【００２７】
以上説明した各種センサーの位置や個数は一例であり、本発明は上述した態様に限定されない。例えば、インテークマニホールド５においてエアクリーナ１０とコンプレッサ８の間に圧力センサを設けてもよい。また、インマニ側センサ１８で圧力を検出せず、コンプレッサ８の出口側に圧力センサを別に設けてもよい。
【００２８】
このＥＣＵ２０は、コンプレッサデータ取得部２１、要求インマニ圧算出部２２、予測回転数データ生成部２３、予測インマニ圧データ生成部２４、制御値取得部２５を有している。ＥＣＵ２０は、エンジンの各構成要素をモデル化したモデルベースの制御を実行する。
【００２９】
（フィードフォワード制御）
次に、ＥＣＵ２０におけるＶＧ開度及びＥＧＲバルブ開度のフィードフォワード制御の流れについて図２を参照して説明する。
【００３０】
図２に示されるように、ＥＣＵ２０では、ステップＳ１として、各種センサ１６〜１９の検出値を取得する。ＥＣＵ２０は、各種センサ１６〜１９の検出値から現在のエンジンの状態を認識する。
【００３１】
次に、ステップＳ２において、ＥＣＵ２０のコンプレッサデータ取得部２１は、現在のコンプレッサ８の回転数Ｎｔ及び駆動力Ｌｃを取得する。コンプレッサデータ取得部２１は、マスフローセンサ１６の検出した吸引空気量Ｇａ、吸気温度センサ１７の検出したコンプレッサ入口温度Ｔ１、及びインマニ側センサ１８の検出したインマニ圧Ｐimを利用して、現在のコンプレッサ８の回転数Ｎｔ及び駆動力Ｌｃを取得する。
【００３２】
具体的には、コンプレッサデータ取得部２１は、エアクリーナ１０の演算モデルに基づき、大気圧Ｐatmと吸引空気量Ｇａを利用してコンプレッサ入口圧Ｐ１（すなわちエアクリーナ１０の下流側の空気の圧力）を求める。大気圧Ｐatmは一定値としてもよいが、大気圧センサを設けて検出してもよい。
【００３３】
同様に、コンプレッサデータ取得部２１は、インタークーラ１１の演算モデルに基づき、インマニ圧Ｐimと吸引空気量Ｇａを利用してコンプレッサ出口圧Ｐ２（すなわちインタークーラ１１の上流側の空気の圧力）を求める。
【００３４】
続いて、コンプレッサデータ取得部２１は、コンプレッサ８の演算モデルに基づき、コンプレッサ入口圧Ｐ１、コンプレッサ入口温度Ｔ１、コンプレッサ出口圧Ｐ２、吸引空気量Ｇａを利用して、回転数Ｎｔ及び駆動力Ｌｃを取得する。なお、駆動力Ｌｃを求めるためのコンプレッサ効率ηはマップとしてＥＣＵ２０に記憶されている。コンプレッサデータ取得部２１は、特許請求の範囲に記載のコンプレッサデータ取得手段に相当する。
【００３５】
その後、ステップＳ３において、要求インマニ圧算出部２２は、シリンダー２の演算モデルに基づき、エンジン運転状態からシリンダー２に対する目標空気量ＴＧａ及び要求インマニ圧Ｐim-reqを算出する。
【００３６】
具体的には、要求インマニ圧算出部２２は、コンプレッサ８の回転数Ｎｔ及び１回当たりの燃料噴射量Ｑfinを利用して、シリンダー２に供給すべき目標空気量ＴＧａを算出する。燃料噴射量Ｑfinは、例えば運転者のアクセル操作量等に基づいて決定される。
【００３７】
その後、要求インマニ圧算出部２２は、目標空気量ＴＧａ、コンプレッサ８の回転数Ｎｔ、燃料噴射量Ｑfin、インマニ圧Ｐim、インマニ温度Ｔim、及びＥＧＲ率Ｒegrを利用して、要求インマニ圧Ｐim-reqを算出する。ＥＧＲ率Ｒegrは、吸引空気量Ｇａや現在のＥＧＲバルブ開度から求められる。
【００３８】
続いて、ステップＳ４において、要求インマニ圧算出部２２は、ＶＧ開度に応じた予測エキマニ内圧データ及び予測エキマニ温度データを生成する。
【００３９】
ここで、ＶＧ開度に応じた予測エキマニ内圧データとは、一定間隔（例えば１０°間隔）のＶＧ開度ｋ（例えばｋ＝３０°、４０°、５０°・・・）ごとの予測エキマニ内圧Ｐ３-ｋを集めたデータである。予測エキマニ内圧Ｐ３-ｋとは、タービン９の可変ノズルをＶＧ開度ｋに制御した場合に予測される将来のエキマニ内圧Ｐ３である。予測エキマニ内圧Ｐ３-ｋは、ＶＧ開度ｋごとに並列演算される。要求インマニ圧算出部２２では、所定範囲（例えば３０°〜７０°の範囲）のＶＧ開度ｋに対応する予測エキマニ内圧Ｐ３-ｋの集まりとして予測エキマニ内圧データが生成される。なお、ｋの間隔及び範囲は上述したものに限定されない。例えば、５°間隔や１５°間隔のＶＧ開度で予測エキマニ内圧Ｐ３-ｋを演算してもよい。
【００４０】
同様に、ＶＧ開度に応じた予測エキマニ温度データとは、一定間隔のＶＧ開度ｋごとの予測エキマニ温度Ｔ３-ｋを集めたデータである。予測エキマニ温度Ｔ３-ｋとは、タービン９の可変ノズルをＶＧ開度ｋに制御した場合に予測される将来のエキマニ温度Ｔ３である。要求インマニ圧算出部２２では、所定範囲のＶＧ開度ｋに対応する予測エキマニ温度Ｔ３-ｋの集まりとして予測エキマニ温度データが生成される。
【００４１】
要求インマニ圧算出部２２は、目標空気量ＴＧａ、インマニ圧Ｐim、及び単位時間当たりの燃料噴射量Ｇｆを利用して、ＶＧ開度ｋに応じた予測エキマニ内圧データを生成する。単位時間当たりの燃料噴射量Ｇｆは、例えば、燃料噴射量Ｑfinに気筒数を乗じて、エンジン回転数で除することにより求めることができる。
【００４２】
また、要求インマニ圧算出部２２は、目標空気量ＴＧａ、インマニ圧Ｐim、インマニ温度Ｔim、単位時間当たりの燃料噴射量Ｇｆ、ＥＧＲ率Ｒegr、及び生成した予測エキマニ内圧データを利用して、ＶＧ開度ｋに応じた予測エキマニ内圧データを生成する。要求インマニ圧算出部２２は、特許請求の範囲に記載の要求吸気圧算出手段及び予測エキマニ内圧データ生成手段に相当する。
【００４３】
次に、ステップＳ５において、予測回転数データ生成部２３は、タービン９の演算モデルに基づいて、ＶＧ開度に応じた予測回転数データを生成する。ＶＧ開度に応じた予測回転数データとは一定間隔のＶＧ開度ｋごとのタービン９の予測回転数Ｎｔ-ｋを集めたデータであり、予測回転数Ｎｔ-ｋとは可変ノズルをＶＧ開度ｋに制御した場合に予測される将来のタービン回転数Ｎｔである。
【００４４】
予測回転数データ生成部２３は、目標空気量ＴＧａ、インマニ圧Ｐim、インマニ温度Ｔim、単位時間当たりの燃料噴射量Ｇｆ、現在のコンプレッサ８の回転数Ｎｔ、及び現在のコンプレッサ８の駆動力Ｌｃを利用して、ＶＧ開度に応じた予測回転数データを生成する。予測回転数データ生成部２３は、特許請求の範囲に記載の予測回転数データ生成手段に相当する。
【００４５】
その後、ステップＳ６において、予測インマニ圧データ生成部２４は、エアクリーナ１０、コンプレッサ８、インタークーラ１１のモデルに基づいて、ＶＧ開度に応じた予測インマニ圧データを生成する。
【００４６】
具体的には、予測インマニ圧データ生成部２４は、エアクリーナ１０のモデルに基づき、目標空気量ＴＧａを利用して将来のコンプレッサ入口圧Ｐ１-ｉを算出する。そして、予測インマニ圧データ生成部２４は、コンプレッサ８のモデルに基づき、目標空気量ＴＧａ、将来のコンプレッサ入口圧Ｐ１-ｉ、現在のコンプレッサ入口温度Ｔ１、予測インマニ圧データ、及び予測回転数データを利用して、ＶＧ開度に応じた予測コンプレッサ出口圧データ及び予測コンプレッサ出口温度データを生成する。
【００４７】
ここで、ＶＧ開度に応じた予測コンプレッサ出口圧データとは、一定間隔のＶＧ開度ｋごとのタービン９の予測コンプレッサ出口圧Ｐ２-ｋを集めたデータである。予測コンプレッサ出口圧Ｐ２-ｋとは、タービン９の可変ノズルをＶＧ開度ｋに制御した場合に予測される将来のコンプレッサ出口圧Ｐ２である。
【００４８】
同様に、ＶＧ開度に応じた予測コンプレッサ出口温度データとは、一定間隔のＶＧ開度ｋごとのタービン９の予測コンプレッサ出口温度Ｔ２-ｋを集めたデータである。予測コンプレッサ出口温度Ｔ２-ｋとは、タービン９の可変ノズルをＶＧ開度ｋに制御した場合に予測される将来のコンプレッサ出口温度Ｔ２である。
【００４９】
その後、予測インマニ圧データ生成部２４は、インタークーラ１１の演算モデルに基づき、目標空気量ＴＧａ及び予測コンプレッサ出口温度データを利用して、ＶＧ開度に応じた予測インマニ圧データを生成する。予測インマニ圧データとは、ＶＧ開度ｋごとの予測インマニ圧Ｐim-ｋを集めたデータであり、予測インマニ圧Ｐim-ｋとは、タービン９の可変ノズルをＶＧ開度ｋに制御した場合に予測される将来のインマニ圧Ｐimである。予測インマニ圧データ生成部２４は、特許請求の範囲に記載の予測吸気圧データ生成手段に相当する。
【００５０】
ここで、図３は、ＶＧ開度ｋごとの予測インマニ圧Ｐim-ｋを表わしたグラフである。図３に示されるように、一定間隔のＶＧ開度ｋごとに求められた予測インマニ圧Ｐim-ｋは、その間を線で結ぶように補間される。補間方法については特に限定されず、また必ずしも補間する必要はない。
【００５１】
ステップＳ７において、制御値取得部２５は、要求インマニ圧Ｐim-reqを利用してＶＧ開度に応じた予測インマニ圧データから、将来のＶＧ開度の制御値Ｋを取得する。具体的には、制御値取得部２５は、図３に示すようにＶＧ開度ｋごとの予測インマニ圧Ｐim-ｋの集合である予測インマニ圧データを参照することで、要求インマニ圧Ｐim-reqに対応するＶＧ開度の制御値Ｋを取得する。
【００５２】
次に、ステップＳ８において、制御値取得部２５は、シリンダー２の演算モデルに基づき、ＶＧ開度Ｋとなる時（制御値ＫによりＶＧ開度が制御された時）の将来のエキマニ内圧Ｐ３-ｉ及びエキマニ温度Ｔ３-ｉを算出する。制御値取得部２５は、目標空気量ＴＧａ、単位時間当たりの燃料噴射量Ｇｆ、要求インマニ圧Ｐim-req、及び制御値Ｋを利用して将来のエキマニ内圧Ｐ３を算出する。また、制御値取得部２５は、目標空気量ＴＧａ、単位時間当たりの燃料噴射量Ｇｆ、ＥＧＲ率Ｒegr、要求インマニ圧Ｐim-req、及び制御値Ｋを利用して将来のエキマニ内圧Ｐ３-ｉを算出する。
【００５３】
ステップＳ９において、制御値取得部２５は、ＥＧＲクーラ１３の演算モデルに基づいて、将来のＥＧＲクーラ出口圧Ｐegr-ｉ及び将来のＥＧＲクーラ出口温度Ｔegr-ｉを算出する。制御値取得部２５は、目標空気量ＴＧａ、単位時間当たりの燃料噴射量Ｇｆ、ＥＧＲ率Ｒegr、将来のエキマニ内圧Ｐ３-ｉを利用して、将来のＥＧＲクーラ出口圧Ｐegr-ｉを算出する。また、制御値取得部２５は、目標空気量ＴＧａ、単位時間当たりの燃料噴射量Ｇｆ、ＥＧＲ率Ｒegr、将来のエキマニ温度Ｔ３-ｉを利用して、将来のＥＧＲクーラ出口温度Ｔegr-ｉを算出する。
【００５４】
その後、ステップＳ１０において、制御値取得部２５は、ＥＧＲバルブ１４の演算モデルに基づき、将来のＥＧＲバルブ開度の制御値Ｖを取得する。制御値取得部２５は、目標空気量ＴＧａ、単位時間当たりの燃料噴射量Ｇｆ、ＥＧＲ率Ｒegr、将来のエキマニ内圧Ｐ３-ｉ、将来のＥＧＲクーラ出口圧Ｐegr-ｉ、将来のＥＧＲクーラ出口温度Ｔegr-ｉを利用して、将来のＥＧＲバルブ開度の制御値Ｖを取得する。制御値取得部２５は、特許請求の範囲に記載の制御値取得手段に相当する。
【００５５】
以上説明した本実施形態に係るディーゼルエンジン１のＥＣＵ２０によれば、現在のコンプレッサ８の回転数Ｎｔ及び駆動力Ｌｃからタービン９のＶＧ開度に応じた予測回転数データを生成する。そして、予測回転数データを利用して、可変ノズル開度に応じた予測インマニ圧データを生成することで、別に算出した要求インマニ圧Ｐim-reqを利用して予測インマニ圧データから将来のＶＧ開度の制御値Ｋを取得することができるので、エンジン状態に応じたフィードフォワード制御を実現することができ、ＶＧ開度の緻密な制御によるディーゼルエンジン１の燃費低減を図ることができる。
【００５６】
しかも、このＥＣＵ２０では、ＶＧ開度の制御値Ｋを利用して、ＥＧＲバルブ開度についてもフィードフォワード制御を実現することで、ＥＧＲバルブ開度の緻密な制御が可能となり、更なる燃費低減を図ることができる。また、可変ノズル開度及びＥＧＲバルブ開度の両方について高精度な制御を行うことで、定常ＮＯｘと過渡ＮＯｘの乖離を小さくすることができ、高吸気圧の内燃機関における燃費低減に有利である。
【００５７】
また、このＥＣＵ２０では、モデルベース制御によってエンジンの各構成要素の演算モデルを用いた予測を行うことで、より高精度な予測インマニ圧データを生成することができるので、一層緻密なＶＧ開度及びＥＧＲバルブ開度の制御を実現することができる。
【００５８】
また、このＥＣＵ２０では、目標空気量ＴＧａ、燃料噴射量Ｇｆ、現在のインマニ圧Ｐimを利用して、ＶＧ開度に応じた予測エキマニ内圧データ及び予測エキマニ温度データを生成することで、より高精度なタービン９の予測回転数データを生成することができ、制御精度の向上を図ることができる。
【００５９】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、ディーゼルエンジンは、二段以上のターボチャージャーを備える多段過給式であってもよい。この場合、何れかのターボチャージャーが可変容量式であればよい。
【００６０】
また、本発明の制御内容は、上述したものに限られない。例えば、ＶＧ開度及びＥＧＲバルブ開度の少なくとも一方について、フィードフォワード制御だけではなく、フィードバック制御を併せて実行してもよい。ＶＧ開度については、例えばインマニ圧Ｐimを利用したフィードバック制御が可能である。ＥＧＲバルブ開度については、例えば吸引空気量Ｇａや目標空気量ＴＧａを利用したフィードバック制御が可能である。
【００６１】
また、センサの位置や個数について、演算可能な関係にある圧力値などは演算で求めているが、直接センサを設けて計測してもよい。また、センサの数を増やすことで、互いの検出値に故障がないか演算値を用いて確認することもできる。
【符号の説明】
【００６２】
１…ディーゼルエンジン（内燃機関）  ２…シリンダー  ３…コモンレール  ４…インジェクター  ５…インテークマニホールド  ６…エキゾーストマニホールド  ７…可変容量ターボチャージャー  ８…コンプレッサ  ９…タービン  １０…エアクリーナ  １１…インタークーラ  １２…ＥＧＲ流路  １３…ＥＧＲクーラ  １４…ＥＧＲバルブ  １６…マスフローセンサ  １７…吸気温度センサ  １８…インマニ側センサ（吸気圧取得手段）  １９…エキマニ側センサ  ２１…コンプレッサデータ取得部（コンプレッサデータ取得手段）  ２２…要求インマニ圧算出部（要求吸気圧算出手段、予測エキマニ内圧データ生成手段）  ２３…予測回転数データ生成部（予測回転数データ手段）  ２４…予測インマニ圧データ生成部（予測吸気圧データ生成手段）  ２５…制御値取得部（制御値取得手段）  Ｋ…ＶＧ開度の制御値  Ｐ１…コンプレッサ入口圧  Ｐ２…コンプレッサ出口圧  Ｐim…インマニ圧  Ｐ３…エキマニ内圧  Ｔ１…コンプレッサ入口温度  Ｔ２…コンプレッサ出口温度  Ｔim…インマニ温度  Ｔ３…エキマニ温度  Ｐegr…ＥＧＲクーラ出口圧 Ｔegr…ＥＧＲクーラ出口温度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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