(57)【要約】【課題】内燃機関の特定状態量の変化を予測することのできる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】制御対象状態量が目標値となるように制御入力値を決定する制御装置において、内燃機関の特定状態量およびその時間微分値を取得する取得手段と、特定状態量及び前記時間微分値に基づいて、特定状態量の将来値を予測する予測手段と、を備える。好ましくは、予測手段は、所定時刻の前記特定状態量及び前記時間微分値に基づいて、所定時刻より後の所定の将来時刻における特定状態量が当該特定状態量に課された制約に到達するとした場合の特定状態量及び時間微分値の変化経路を時刻毎に記憶する記憶手段と、所定時刻と将来時刻との間の所定の判定時刻における特定状態量の現在値及び時間微分値が変化経路を辿っている場合に、将来時刻において将来値が制約に到達することを先読みする先読み手段と、を含む。【選択図】図３
2014141892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の制御対象状態量が目標値となるように、前記内燃機関の制御入力値を決定する制御装置において、
前記内燃機関の特定状態量およびその時間微分値を取得する取得手段と、
前記特定状態量及び前記時間微分値に基づいて、前記特定状態量の将来値を予測する予測手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記予測手段は、
所定時刻の前記特定状態量及び前記時間微分値に基づいて、前記所定時刻より後の所定の将来時刻における特定状態量が当該特定状態量に課された制約に到達するとした場合の前記特定状態量及び前記時間微分値の変化経路を時刻毎に記憶する記憶手段と、
前記所定時刻と前記将来時刻との間の所定の判定時刻における特定状態量及びその時間微分値が前記変化経路を辿っている場合に、前記将来時刻において前記将来値が前記制約に到達することを先読みする先読み手段と、
を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記予測手段により予測された前記将来値が前記特定状態量に課された制約に到達する場合に、前記目標値を修正する目標値修正手段を更に備えることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記予測手段は、異なる時刻における複数の前記特定状態量及び前記時間微分値に基づいて、前記特定状態量の将来値を予測することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関は可変容量ターボを有するディーゼルエンジンであり、前記制御対象状態量は過給圧であり、前記特定状態量は前記可変容量ターボのコンプレッサ出口の吸気温度、排気圧力およびタービン回転数の何れかであり、前記制御入力は前記可変容量ターボの可変ノズルの開度であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記内燃機関はディーゼル微粒子除去装置を備えるディーゼルエンジンであり、前記特定状態量及び前記制御対象状態量は前記ディーゼル微粒子除去装置の温度であり、前記制御入力は前記ディーゼル微粒子除去装置へ燃料を導入する燃料添加弁の燃料添加量であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項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係り、詳しくは、内燃機関の制御対象状態量が目標値となるように制御入力値を決定する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特開２０１１−２５３５３６号公報には、最適な操作値の軌跡を生成するためにモデル予測制御を使用するシステムが開示されている。このシステムでは、時間ｔにおいて現在のシステム状態がサンプリングされ、二次計画アルゴリズムを使用して時間ｔから時間ｔ＋Ｔまでの将来の時間区間の間の最適な操作値の軌跡が算出される。そして、現在の状態からの計算が繰り返されることにより、モデル予測制御モデルによる予測区間が前にシフトされ続け、継続的なモデル予測制御が実施される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２５３５３６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、上記従来の技術では、ドライバ要求に起因する運転条件の将来の変化を考慮して制約を回避することはできない。上記従来のモデル予測制御では、現在時刻からある将来時刻へ推移する際の最適な制御入力値が決定されるが、当該将来時刻以降は運転条件が変化しないことを前提に制御目標値が決定されるからである。このように、上記従来の技術では、制約となる状態量が所定の制約を超過してしまうおそれがあることから、制約となる状態量の将来の変化を予測する技術の確立が望まれていた。
【０００５】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、内燃機関の特定状態量の変化を予測することの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】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御対象状態量が目標値となるように、前記内燃機関の制御入力値を決定する制御装置において、
前記内燃機関の特定状態量およびその時間微分値を取得する取得手段と、
前記特定状態量及び前記時間微分値に基づいて、前記特定状態量の将来値を予測する予測手段と、
を備えることを特徴としている。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、
前記予測手段は、
所定時刻の前記特定状態量及び前記時間微分値に基づいて、前記所定時刻より後の所定の将来時刻における特定状態量が当該特定状態量に課された制約に到達するとした場合の特定状態量及びその時間微分値の変化経路を時刻毎に記憶する記憶手段と、
前記所定時刻と前記将来時刻との間の所定の判定時刻における前記特定状態量及び前記時間微分値が前記変化経路を辿っている場合に、前記将来時刻において前記将来値が前記制約に到達することを先読みする先読み手段と、
を含むことを特徴としている。
【０００８】
第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記予測手段により予測された前記将来値が前記特定状態量に課された制約に到達する場合に、前記目標値を修正する目標値修正手段を更に備えることを特徴としている。
【０００９】
第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、
前記予測手段は、異なる時刻における複数の前記特定状態量及び前記時間微分値に基づいて、前記特定状態量の将来値を予測することを特徴としている。
【００１０】
第５の発明は、第１乃至第４の何れか１つの発明において、
前記内燃機関は可変容量ターボを有するディーゼルエンジンであり、前記制御出力値は過給圧であり、前記特定状態量は前記可変容量ターボのコンプレッサ出口の吸気温度、排気圧力およびタービン回転数の何れかであり、前記制御入力は前記可変容量ターボの可変ノズルの開度であることを特徴としている。
【００１１】
第６の発明は、第１乃至第４の何れか１つの発明において、
前記内燃機関はディーゼル微粒子除去装置を備えるディーゼルエンジンであり、前記特定状態量及び前記制御出力値は前記ディーゼル微粒子除去装置の温度であり、前記制御入力は前記ディーゼル微粒子除去装置へ燃料を導入する燃料添加弁の燃料添加量であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、内燃機関の制御対象状態量が目標値となるように、内燃機関の制御入力値を決定する制御装置において、内燃機関の特定状態量およびその時間微分値に基づいて、当該特定状態量の将来値が予測される。このため、本発明によれば、特定状態量の先読みができるので、当該特定状態量の制約超過を回避する措置を事前に講じることが可能となる。
【００１３】
第２の発明によれば、所定時刻の特定状態量及びその時間微分値に基づいて、所定時刻より後の所定の将来時刻における特定状態量が所定の制約に到達するとした場合の特定状態量及び時間微分値の変化経路が時刻毎に記憶される。そして、所定時刻と将来時刻との間の所定の判定時刻における特定状態量及び時間微分値が記憶された変化経路を辿っている場合に、将来時刻が制約超過時期として予測される。このため、本発明によれば、特定状態量の制約超過時期を正確に予測することができるので、特定状態量の制約超過を回避する措置を事前に講じることができる。
【００１４】
第３の発明によれば、予測された将来値が特定状態量に課された制約に到達する場合に目標値が修正される。このため、本発明によれば、内燃機関の特定状態量が制約を超過することを有効に回避することができる。
【００１５】
第４の発明によれば、異なる時刻における複数の特定状態量及び時間微分値に基づいて、特定状態量の将来値が予測される。このため、本発明によれば、状態量の予測精度を向上させて状態量の急峻な変化にも有効に対応した予測を行うことができる。
【００１６】
第５の発明によれば、可変容量ターボを有するディーゼルエンジンの過給圧が目標値となるように、可変容量ターボの可変ノズルの開度を決定する制御装置において、コンプレッサ出口の吸気温度、排気圧力及びタービン回転数の何れかが過給圧に関連する特定状態量として取得され、取得された特定状態量およびその時間微分値の履歴に基づいて、当該特定状態量の将来値が予測される。このため、本発明によれば、過給圧が制約を超過するか否かを事前に予測することができる。
【００１７】
第６の発明によれば、ディーゼルエンジンのディーゼル微粒子除去装置（ＤＰＦ）の温度が目標値となるように、ＤＰＦへ燃料を導入する燃料添加弁の燃料添加量を決定する制御装置において、ＤＰＦ温度およびその時間微分値の履歴に基づいて、当該ＤＰＦ温度の将来値が予測される。このため、本発明によれば、ＤＰＦ温度が温度制約を超過するか否かを事前に予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態としてのエンジンシステムの構成を示す図である。
【図２】一般的なモデル予測制御における運転条件、制御対象、制約となる状態量および制御入力値の変化を示すタイミングチャートの一例である。
【図３】制約となる状態量が制約を超過する時期を予測するルーチンを示すフローチャートである。
【図４】メモリ確保の一例を説明するための図である。
【図５】制約となる状態量の時間変化を示す図である。
【図６】制約となる状態量の現在値及び時間微分値がメモリに格納される様子を説明するための図である。
【図７】制約超過経路の導出方法を説明するための図である。
【図８】式（３）を満たすＸ１，Ｘ２，Ｘ３の全組み合わせを示す図である。
【図９】制約超過回避制御を説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】式（４）を満たすＸ１，Ｘ２，Ｘ３の全組み合わせを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１について図を参照して説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２０】
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態としてのエンジンシステムの構成を示す図である。本実施の形態のエンジンは、ターボ過給機付きのディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）である。エンジンの本体２には４つの気筒が直列に備えられ、気筒ごとにインジェクタ８が設けられている。エンジン本体２には吸気マニホールド４と排気マニホールド６が取り付けられている。吸気マニホールド４にはエアクリーナ２０から取り込まれた新気が流れる吸気通路１０が接続されている。吸気通路１０にはターボ過給機のコンプレッサ１４が取り付けられている。吸気通路１０においてコンプレッサ１４の下流にはディーゼルスロットル２４が設けられている。吸気通路１０においてコンプレッサ１４とディーゼルスロットル２４との間にはインタークーラ２２が備えられている。排気マニホールド６にはエンジン本体２から出た排気ガスを大気中に放出するための排気通路１２が接続されている。排気通路１２にはターボ過給機のタービン１６が取り付けられている。本実施の形態のターボ過給機は可変容量型であって、タービン１６には可変ノズル１８が備えられている。排気通路１２においてタービン１６の下流には排気ガスを浄化するためのディーゼル微粒子除去装置（ＤＰＦ）２６が設けられている。
【００２１】
本実施の形態のエンジンシステムはＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備える。ＥＣＵ５０は、エンジンシステム全体を総合制御する制御装置である。ＥＣＵ５０は、エンジンシステムが備えるセンサの信号を取り込み処理する。センサはエンジンシステムの各所に取り付けられている。例えば、吸気通路１０には、エアクリーナ２０の下流にエアフローメータ５８が取り付けられ、コンプレッサ１４の出口付近には吸気温センサ６０が取り付けられ、ディーゼルスロットル２４の下流には過給圧センサ５４が取り付けられている。また、排気マニホールド６には排気圧センサ５６が取り付けられている。さらに、クランク軸の回転を検出する回転数センサ５２や、アクセルペダルの開度に応じた信号を出力するアクセル開度センサ６２なども取り付けられている。ＥＣＵ５０は、取り込んだ各センサの信号を処理して所定の制御プログラムにしたがって各アクチュエータを操作する。ＥＣＵ５０によって操作されるアクチュエータには、可変ノズル１８、インジェクタ８、ディーゼルスロットル２４などが含まれている。なお、ＥＣＵ５０に接続されるアクチュエータやセンサは図中に示す以外にも多数存在するが、本明細書においてはその説明は省略する。
【００２２】
［実施の形態１の動作］
次に、図を参照して実施の形態１に係るシステムの動作について説明する。本実施の形態のＥＣＵ５０により実行されるエンジン制御には過給圧制御が含まれる。本実施の形態の過給圧制御では、過給圧センサ５４の信号から算出された実過給圧（制御対象状態量）が目標過給圧になるようにフィードバック制御によって可変ノズル１８が操作される。本発明の実施にあたっては、過給圧制御における具体的な方法に関する限定はない。したがって、過給圧制御は上述したフィードバック制御に限らず、例えば、プラントモデルによる予測を多用して制御状態を推定し目標値を実現するために最適なアクチュエータ操作量を計算する所謂モデルベース制御でもよい。
【００２３】
ここで、過給圧制御等のエンジン制御では、エンジンの信頼性を確保するための制約（例えば、タービン回転数制約）を超過することを回避しつつ排気規制や目標動力性能等を満足する制御入力値（例えば可変ノズル開度）を決定することが求められる。この点、上述した特許文献１に記載された技術では、制御対象のモデルをＥＣＵに実装し、当該モデルによる制御対象挙動の予測結果に基づいて、制御入力値を決定することが提案されている。
【００２４】
しかしながら、上述した従来の技術では、ドライバ要求に起因する運転条件の将来の変化を考慮して制約を回避することはできない。図２は、一般的なモデル予測制御における運転条件、制御対象、制約となる状態量および制御入力値の変化を示すタイミングチャートの一例である。この図に示すように、モデル予測制御では時刻ｔ０から時刻ｔ１へ推移する際の最適な制御入力値が決定されるが、時刻ｔ１以降は運転条件が変化しないことを前提に制御目標値が決定されるので、制約となる状態量が所定の制約を超過してしまうおそれがある。
【００２５】
そこで、本実施の形態のシステムでは、制約となる状態量の挙動を先読みし、制御入力の目標値を修正することで将来の制約超過を回避することとしている。以下、過給圧制御を例に制約となる状態量の予測方法についてフローチャートを用いて説明する。
【００２６】
［状態量の予測手法］
図３は、制約となる状態量が制約を超過する時期を予測するルーチンを示すフローチャートである。本実施の形態のシステムでは、動的計画法の考え方を用いて制約となる状態量を先読みし、当該状態量が制約を超過する時期を予測する。過給圧制御において制約となる状態量としては、例えばタービン回転数、排気圧、コンプレッサ後温度等が該当する。
【００２７】
図３に示すルーチンでは、先ず、制約となる状態量を予測する準備段階として、状態量を検出或いは算出可能な運転条件・状態が成立しているか否かが判定される（ステップＳ１００）。その結果、状態量の検出或いは算出が不可能と判定された場合には、状態量の予測を行うことができないと判断されて、ステップＳ１００の処理から再度本ルーチンが実行される。一方、上記ステップＳ１００において状態量の検出或いは算出が可能と判定された場合には、次のステップに移行し、状態量が当該状態量に課された制約内の値であるか否かが判定される（ステップＳ１０２）。尚、状態量は各種センサ等を用いて検知された値を用いてもよいし、公知のモデル式を用いて推定することとしてもよい。より詳しくは、例えば、状態量が排気圧である場合には、排気圧センサ５６によって検知された値を用いることができる。また、状態量がコンプレッサ後温度である場合には、吸気温センサ６０によって検知された値を用いることができる。
【００２８】
上記ステップＳ１０２の処理の結果、現在の状態量が制約内でないと判定された場合には、ステップＳ１００の処理から再度本ルーチンが実行される。一方、上記ステップＳ１０２において現在の状態量が制約内であると判定された場合には、次のステップに移行し、予測区間の状態量stateと当該状態量の時間微分値dstate/dtを保存するためのメモリの確保が可能か否かが判定される（ステップＳ１０４）。図４は、メモリ確保の一例を説明するための図である。この図に示すとおり、例えば、時刻ｔ０から時刻ｔｎまでの制約超過の先読み期間（ｔｎ−ｔ０）の状態量及び状態量の時間微分値を保存するためのメモリを確保できるか否かが判定される。その結果、メモリ確保不可能と判定された場合には、状態量の予測を行うことができないと判断されて、ステップＳ１００の処理から再度本ルーチンが実行される。一方、上記ステップＳ１０４において、メモリ確保可能と判断された場合には、次のステップに移行して必要なメモリが確保される（ステップＳ１０６）。
【００２９】
次に、時刻ｔ０における状態量の現在値state0が取得される（ステップＳ１０８）。次に、状態量state0の時間微分値dstate/dtが算出される（ステップＳ１１０）。図５は、制約となる状態量の時間変化を示す図である。この図に示すように、時刻ｔ０における状態量の時間微分値dstate/dtが算出される。
【００３０】
次に、状態量state0及び時間微分値dstate/dtがメモリ（配列）に格納される（ステップＳ１１２）。図６は、制約となる状態量の現在値及び時間微分値がメモリに格納される様子を説明するための図である。この図に示すように、状態量の現在値及び時間微分値とによって形成される配列に、上記ステップＳ１０８およびＳ１１０にて算出された値が格納される。
【００３１】
次に、時刻ｔｎにおいて状態量statenが制約となる全経路が導出される（ステップＳ１１４）。図７は、制約超過経路の導出方法を説明するための図である。先ず、時刻ｔｎ時の状態量をstaten、時刻ｔ０時の状態量をstate０、時刻ｔ１時の状態量をstate１、時刻ｔ２時の状態量をstate２、時刻ｔｎ−１時の状態量をstateｎ−１とすると、時刻ｔ０における状態量state０の状態から時刻ｔｎにおいて状態量stateｎとなるためには、次式（１）が成立する。
【数１】
2014141892.tif 000003
【００３２】
ここで、時刻ｔ１，ｔ２，・・・，ｔｎにおける状態量の時間微分値をＸ１，Ｘ２，・・・，Ｘｎとして上式（１）を整理すると次式（２）が成立する。
【数２】
2014141892.tif 000004
【００３３】
したがって、制約を状態量stateｎとすると、上式（２）を満たす時間微分値Ｘ１，Ｘ２，・・・，Ｘｎの全組み合わせが、時刻ｔｎにおける状態量が制約となる全経路となる。
【００３４】
上述した制約超過経路の導出手法の一例として、制約となる状態量がコンプレッサ後温度Ｔ３である場合において、温度Ｔ３の上下限＝１１０〜１６０［℃］、温度Ｔ３の時間微分値ｄＴ３／ｄｔの上下限＝−１０〜１０［℃］、時刻ｔ０〜ｔ３の期間で時刻ｔ３におけるＴ３制約超過経路を導出する手法を具体的に説明する。Ｔ３制約＝１５０［℃］、Ｔ３初期値（Ｔ３０）＝１３０［℃］として上式（１）及び（２）を演算すると、次式（３）が導き出される。
【００３５】
【数３】
2014141892.tif 000005
【００３６】
図８は、上式（３）を満たすＸ１，Ｘ２，Ｘ３の全組み合わせを示す図である。この図に示すように、上式（３）を満たすＸ１，Ｘ２，Ｘ３の組み合わせは、（Ａ）Ｘ１＝１０，Ｘ２＝１０，Ｘ３＝０、（Ｂ）Ｘ１＝１０，Ｘ２＝０，Ｘ３＝１０、（Ｃ）Ｘ１＝０，Ｘ２＝１０，Ｘ３＝１０の３通りであり、Ｔ３制約超過経路の全組み合わせは図８中の（Ｄ）となる。このように、ステップＳ１１４では、上式（１）および（２）を用いることにより、時刻ｔｎにおけるＴ３制約超過の全組み合わせが導出される。導出された制約超過の全組み合わせは、各時刻毎にメモリに格納される。
【００３７】
再び図３に示すルーチンの説明に戻り、ステップＳ１１４の処理の後には、時刻ｔｉの時点において時刻ｔｎにおける制約超過の可能性が予測される（ステップＳ１１６）。ここでは、具体的には、先ず、時刻ｔｉにおける状態量の現在値stateｉおよび状態量時間微分値dstateｉ/dtが取得される。そして、上記ステップＳ１１４において格納されたメモリが参照されて、取得された状態量の現在値stateｉおよび状態量時間微分値dstateｉ/dtが当該メモリに記憶された制約超過の全経路の何れかを辿っているか否かが判定される。尚、時刻ｔｉは、時刻ｔｎにおいて制約を超過するか否かを判断する時刻として、状態量の応答速度に基づいて予め設定された時刻が用いられる。その結果、時刻ｔｉにおいて当該経路の何れかを辿っていると判定された場合には、時刻ｔｎにおいて制約を超過する可能性が高いと判断されて、次のステップに移行し、制約超過回避制御が実行される（ステップＳ１１８）。図９は、制約超過回避制御を説明するためのタイミングチャートである。この図に示すように、時刻ｔｉにおいて時刻ｔｎでの状態量が制約を超過すると判定された場合に、制御入力の目標値（ここでは可変ノズル開度の目標値）が修正される。尚、目標値の修正方法は、時刻ｔｎでの状態量が制約を超過しないように目標値を修正するのであればその方法に限定はない。
【００３８】
一方、時刻ｔｉにおいて当該経路を辿っていないと判定された場合には、時刻ｔｎにおいて制約を超過する可能性が低いと判断されて、次のステップＳ１２０に移行し、時刻ｔ０の配列が消去されて再び上記ステップＳ１０８の処理から本ルーチンが実行される。
【００３９】
以上説明したとおり、本実施の形態のエンジン制御によれば、運転条件が変化している状況であっても制約となる状態量の変化を先読みすることができるので、当該状態量が制約を超過するか否かを事前に予測することが可能となる。これにより、制約超過に先立って回避制御を行うことができるので、エンジンの信頼性を確保したエンジン制御を行うことが可能となる。
【００４０】
尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップＳ１０８およびＳ１１０の処理を実行することにより、前記第１の発明における「取得手段」が、上記ステップＳ１１４の処理を実行することにより、前記第１の発明における「予測手段」が、それぞれ実現されている。
【００４１】
また、上述した実施の形態１においては、時刻ｔｎが第２の発明の「将来時刻」に、時刻ｔｉが第２の発明の「判定時刻」に、制約が第２の発明の「制約」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ５０が、上記ステップＳ１１２の処理を実行することにより、前記第２の発明における「記憶手段」が、上記ステップＳ１１６の処理を実行することにより、前記第２の発明における「先読み手段」が、それぞれ実現されている。
【００４２】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップＳ１１８の処理を実行することにより、前記第３の発明における「目標値修正手段」が実現されている。
【００４３】
その他．
本発明は上述の実施の形態１に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００４４】
上述の実施例では、実施の形態に係る内燃機関としてディーゼルエンジンを例に説明したが、ガソリンエンジン等の他の内燃機関を用いることとしてもよい。
【００４５】
また、上述の実施例では、過給圧制御において制約となる状態量としてコンプレッサ後温度Ｔ３を用いた場合を例に制約超過経路の導出手法について説明したが、過給圧制御における他の状態量（排気圧やタービン回転数等）についても同様の手法により実現することができる。
【００４６】
また、上述の実施例では、時刻ｔ０における状態量の現在値state0と、当該状態量state0の時間微分値dstate/dtとをメモリに格納し、時刻ｔｎにおいて状態量statenが制約となる全経路を導出することとしているが、複数の異なる時刻（例えば、時刻ｔ０、ｔ１・・・）の状態量現在値およびその時間微分値をそれぞれ算出してメモリに格納し、これら状態量現在値およびその時間微分値に基づいて、時刻ｔｎにおいて状態量statenが制約となる全経路を導出することとしてもよい。これにより、時刻ｔｎにおいて状態量statenが制約となる経路を更に絞り込むことができるので、状態量の先読み精度を向上させて状態量の急峻な変化にも有効に対応することができる。
【００４７】
また、上述の実施例では、本発明を過給圧制御に適用した例について説明したが、本発明を適用可能なエンジン制御はこれに限られず、制約となる状態量の変化と関連する種々のエンジン制御において幅広く適用することができる。例えば、本発明はＤＰＦ２６の温度を目標温度に制御する触媒温度制御に適用することができる。
【００４８】
触媒温度制御を実行するためのシステムは、図１に示す構成に加えてシリンダヘッドの排気ポートに燃料添加弁を備え、当該燃料添加弁からの燃料添加量を制御入力として制約となる状態量であるＤＰＦ温度Ｔｄｐｆを目標値に追従させるための制御構造を有していればよい。このような触媒温度制御における制約超過経路の導出手法の一例として、制約となる状態量がＤＰＦ温度Ｔｄｐｆである場合において、温度Ｔｄｐｆの上下限＝３７０〜８７０［℃］、温度Ｔｄｐｆの時間微分値ｄＴｄｐｆ／ｄｔの上下限＝−１００〜１００［℃］、時刻ｔ０〜ｔ３の期間で時刻ｔ３におけるＴｄｐｆ制約超過経路を導出する手法を具体的に説明する。Ｔｄｐｆ制約＝７７０［℃］、Ｔｄｐｆ初期値（Ｔｄｐｆ０）＝５７０［℃］として上式（１）及び（２）を演算すると、次式（４）が導き出される。
【００４９】
【数４】
2014141892.tif 000006
【００５０】
図１０は、上式（４）を満たすＸ１，Ｘ２，Ｘ３の全組み合わせを示す図である。この図に示すように、上式（４）を満たすＸ１，Ｘ２，Ｘ３の組み合わせは、（Ａ）Ｘ１＝１００，Ｘ２＝１００，Ｘ３＝０、（Ｂ）Ｘ１＝１００，Ｘ２＝０，Ｘ３＝１００、（Ｃ）Ｘ１＝０，Ｘ２＝１００，Ｘ３＝１００の３通りであり、Ｔｄｐｆ制約超過経路の全組み合わせは図１０中の（Ｄ）となる。このように、上式（１）および（２）を用いることにより、時刻ｔｎにおけるＴｄｐｆ制約超過の全組み合わせを導出することができる。したがって、上述した図３に示すフローチャートに沿って上記演算を行うことによりＴｄｐｆの変化を先読みすることが可能となり、これにより、触媒温度制御におけるＤＰＦ温度の制約超過を有効に回避することができる。尚、触媒温度制御の制御対象触媒はＤＰＦに限らず、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）等の他の触媒でもよい。
【符号の説明】
【００５１】
２  エンジン本体
４  吸気マニホールド
６  排気マニホールド
８  インジェクタ
１０  吸気通路
１２  排気通路
１４  コンプレッサ
１６  タービン
１８  可変ノズル
２６  ディーゼル微粒子除去装置（ＤＰＦ）
５０  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
５４  過給圧センサ
５６  排気圧センサ
６０  吸気温センサ
【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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【図１０】
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