(57)【要約】本発明は制御量（Ｐｉｍ、Ｒｅｇｒ）を制御する制御対象（６０Ｖ、５２）を具備する内燃機関（１０）の制御装置に関する。本発明の制御装置は制御量の制御に対して外乱として働く当該制御量の変化を考慮せずに当該制御量をその目標値（Ｐｉｍｔ、Ｒｅｇｒｔ）に制御するための制御である単独制御と、制御量の制御に対して外乱として働く当該制御量の変化を考慮して当該制御量をその目標値に制御するための制御である複合制御と、を選択的に実行可能である。制御量変化率（Ｒｐｉｍ、Ｒｒｅｇｒ）の絶対値が所定値（Ｒｐｉｍｔｈ、Ｒｒｅｇｒｔｈ）以下であるときには、単独制御によって制御量がその目標値に制御され、制御量変化率の絶対値が前記所定値よりも大きいときには、複合制御によって制御量がその目標値に制御される。
2013051134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御量を制御する制御対象を具備する内燃機関の制御装置であって、
前記制御量の制御に対して外乱として働く当該制御量の変化を考慮せずに当該制御量をその目標値に制御するための制御である単独制御と、前記制御量の制御に対して外乱として働く当該制御量の変化を考慮して当該制御量をその目標値に制御するための制御である複合制御と、を選択的に実行可能である内燃機関の制御装置において、
単位時間当たりの前記制御量の変化量である制御量変化率の絶対値が予め定められた制御量変化率以下であるときには、前記単独制御によって前記制御量をその目標値に制御し、前記制御量変化率の絶対値が前記予め定められた制御量変化率よりも大きいときには、前記複合制御によって前記制御量をその目標値に制御する内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御量の制御が前記単独制御から前記複合制御に切り替えられたときに、当該複合制御による前記制御量の制御によって前記制御量が安定平衡状態に収束したときの前記制御量の変化に起因する当該制御量の制御に対する外乱を当該複合制御における外乱の初期値として前記複合制御が開始される内燃機関の制御装置。
【請求項３】
異なる２つの制御量をそれぞれ制御する制御対象を具備し、一方の制御対象である第１制御対象によって制御される制御量である第１制御量に応じて他方の制御対象である第２制御対象によって制御される制御量である第２制御量が変化する内燃機関の制御装置であって、
前記第２制御量の制御に対して外乱として働く前記第１制御量の変化を考慮せずに前記第２制御量をその目標値に制御するための制御である単独制御と、前記第２制御量の制御に対して外乱として働く前記第１制御量の変化を考慮して前記第２制御量をその目標値に制御するための制御である複合制御と、を選択的に実行可能である内燃機関の制御装置において、
単位時間当たりの前記第１制御量の変化量である第１制御量変化率の絶対値が予め定められた第１制御量変化率以下であるときには、前記単独制御によって前記第２制御量をその目標値に制御し、前記第１制御量変化率の絶対値が前記予め定められた第１制御量変化率よりも大きいときには、前記複合制御によって前記第２制御量をその目標値に制御する内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、
前記第２制御量の制御が前記単独制御から前記複合制御に切り替えられたときに、当該複合制御による前記第２制御量の制御によって前記第２制御量が安定平衡状態に収束したときの前記第１制御量の変化に起因する前記第２制御量の制御に対する外乱を当該複合制御における外乱の初期値として前記複合制御が開始される内燃機関の制御装置。
【請求項５】
異なる２つの制御量をそれぞれ制御する制御対象を具備し、一方の制御対象である第１制御対象によって制御される制御量である第１制御量に応じて他方の制御対象である第２制御対象によって制御される制御量である第２制御量が変化する内燃機関の制御装置であって、
前記第２制御量の制御に対して外乱として働く前記第１制御量の変化および前記第２制御量の変化を考慮せずに前記第２制御量をその目標値に制御するための制御である単独制御と、前記第２制御量の制御に対して外乱として働く前記第１制御量の変化および前記第２制御量を考慮して前記第２制御量をその目標値に制御するための制御である複合制御と、を選択的に実行可能である内燃機関の制御装置において、
単位時間当たりの前記第１制御量の変化量である第１制御量変化率の絶対値が予め定められた第１制御量変化率以下であり且つ単位時間当たりの前記第２制御量の変化量である第２制御量変化率の絶対値が予め定められた第２制御量変化率以下であるときには、前記単独制御によって前記第２制御量をその目標値に制御し、前記第１制御量変化率の絶対値が前記予め定められた第１制御量変化率よりも大きいとき、あるいは、前記第２制御量変化率の絶対値が前記予め定められた第２制御量変化率よりも大きいときには、前記複合制御によって前記第２制御量をその目標値に制御する内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の内燃機関の制御装置において、
前記第２制御量の制御が前記単独制御から前記複合制御に切り替えられたときに、当該複合制御による前記第２制御量の制御によって前記第２制御量が安定平衡状態に収束したときの前記第１制御量の変化および前記第２制御量の変化に起因する前記第２制御量の制御に対する外乱を当該複合制御における外乱の初期値として前記複合制御が開始され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】
内燃機関の過給圧制御システムが特許文献１に記載されている。この過給圧制御システムによれば、過給圧をその目標値である目標過給圧に一致させるために過給圧を上昇させる必要がある場合において、目標過給圧に対する過給圧の差（以下この差を「過給圧偏差」という）が所定値以上である間は、オープンループ制御によって過給圧が制御され、過給圧偏差が前記所定値よりも小さくなると、フィードバック制御によって過給圧が制御される。ここで、フィードバック制御による過給圧の制御（以下この制御を「過給圧ＦＢ制御」という）の開始前のオープンループ制御による過給圧の制御（以下この制御を「過給圧ＯＬ制御」という）における過給圧の上昇率が比較的大きい場合には、過給圧ＦＢ制御の開始前の過給圧ＯＬ制御における過給圧の上昇率が比較的小さい場合に比べて、過給圧ＦＢ制御における過給圧の上昇率が小さくされる。【０００３】
これにより、以下の効果が得られる。すなわち、特許文献１に記載の過給圧制御システムでは、過給圧偏差が比較的大きい間は、オープンループ制御によって過給圧が制御される。このため、過給圧が比較的大きい上昇率でもって上昇せしめられる。したがって、これによれば、過給圧が目標過給圧に速やかに近づくことになる。そして、過給圧偏差が比較的小さくなると、フィードバック制御によって過給圧が制御される。ここで、過給圧ＦＢ制御中の過給圧の上昇率が何ら制限されないと、過給圧ＦＢ制御の開始前の過給圧ＯＬ制御における過給圧の上昇率が比較的大きい場合、過給圧ＦＢ制御の開始前の過給圧ＯＬ制御における過給圧の上昇率が比較的小さい場合に比べて、過給圧ＦＢ制御中に過給圧が目標過給圧を大きく越えてしまういわゆるオーバーシュートが発生する可能性が高い。しかしながら、特許文献１に記載の過給圧制御システムでは、過給圧ＦＢ制御の開始前の過給圧ＯＬ制御における過給圧の上昇率が比較的大きい場合には、過給圧ＦＢ制御の開始前の過給圧ＯＬ制御における過給圧の上昇率が比較的小さい場合に比べて、過給圧ＦＢ制御における過給圧の上昇率が小さくされることから、過給圧ＦＢ制御中に過給圧が目標過給圧を大きく越えてしまうオーバーシュートが発生することが抑制される。すなわち、特許文献１に記載の過給圧制御システムによれば、過給圧を目標過給圧に速やかに近づけるとともに、過給圧が目標過給圧を大きく越えてしまうオーバーシュートを抑制することができるという効果が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１２７００１号公報
【特許文献２】特開２００９−９２０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１には、過給圧ＯＬ制御と過給圧ＦＢ制御とを過給圧偏差に応じて選択的に利用する場合において、過給圧の制御に利用される制御が過給圧ＯＬ制御から過給圧ＦＢ制御に切り替えられたときに、過給圧が目標過給圧を大きく越えてしまうオーバーシュートを抑制するための手法が記載されている。【０００６】
しかしながら、燃焼室に燃料を供給する燃料供給手段と、燃焼室に供給されるガスを圧縮するガス圧縮手段と、を具備し、燃料供給量（すなわち、前記燃料供給手段によって燃焼室に供給される燃料の量）に応じて前記ガス圧縮手段によるガスに対する圧縮の程度が変化する内燃機関の制御装置であって、ガス圧力（すなわち、前記ガス圧縮手段によって圧縮されたガスの圧力）の制御に対する外乱として働く燃料供給量の変化およびガス圧力の変化を考慮せずにガス圧力をその目標値である目標ガス圧力に制御するための制御である単独制御と、ガス圧力の制御に対して外乱として働く燃料供給量の変化およびガス圧力の変化を考慮してガス圧力を目標ガス圧力に制御するための制御である複合制御と、を選択的に実行可能である内燃機関の制御装置にておいても、ガス圧力が目標ガス圧力を大きく越えてしまうオーバーシュートを抑制する必要がある。【０００７】
そこで、本発明の目的は、上述した内燃機関の制御装置において、ガス圧力が目標ガス圧力を大きく越えてしまうオーバーシュートを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の発明は、制御量を制御する制御対象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、前記制御量の制御に対して外乱として働く当該制御量の変化を考慮せずに当該制御量をその目標値に制御するための制御である単独制御と、前記制御量の制御に対して外乱として働く当該制御量の変化を考慮して当該制御量をその目標値に制御するための制御である複合制御と、を選択的に実行可能である。そして、本発明では、単位時間当たりの前記制御量の変化量である制御量変化率の絶対値が予め定められた制御量変化率以下であるときには、前記単独制御によって前記制御量がその目標値に制御され、前記制御量変化率の絶対値が前記予め定められた制御量変化率よりも大きいときには、前記複合制御によって前記制御量がその目標値に制御される。【０００９】
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、制御量の変化が比較的大きいときには、制御量の変化が当該制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きい。したがって、制御量の変化が比較的大きいときには、上昇する当該制御量がその目標値を大きく上回ってしまういわゆるオーバーシュート（以下これを「制御量のオーバーシュート」という）または低下する当該制御量がその目標値を大きく下回ってしまういわゆるアンダーシュート（以下これを「ガス圧力のアンダーシュート」という）が発生する可能性が高い。したがって、こうした制御量のオーバーシュートまたは制御量のアンダーシュートを抑制するという観点からは、制御量の変化が比較的大きいときに、制御量の変化を当該制御量の制御に反映させることが好ましい。一方、制御量の変化が比較的小さいときには、制御量の変化が当該制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さい。したがって、制御量の変化が比較的小さいときには、制御量のオーバーシュートまたは制御量のアンダーシュートが発生する可能性が低い。したがって、制御量の変化が比較的小さいときには、制御量のオーバーシュートまたは制御量のアンダーシュートを抑制するという観点からは、制御量の変化を当該制御量の制御に反映させる必要性に乏しい。【００１０】
ここで、本発明では、制御量変化率の絶対値が予め定められた制御量変化率よりも大きいときには、複合制御によって制御量がその目標値に制御される。ここで、本発明の複合制御は、制御量の制御に対して外乱として働く当該制御量の変化を考慮して当該制御量をその目標値に制御する制御である。すなわち、本発明では、制御量変化率の絶対値が予め定められた制御量変化率よりも大きく、したがって、制御量の変化が当該制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときに、当該制御量の変化を考慮して当該制御量がその目標値に制御される。【００１１】
このため、制御量の変化が当該制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときであっても、当該制御量のオーバーシュートまたは当該制御量のアンダーシュートを抑制することができるという効果が得られる。【００１２】
なお、制御量の制御に対して外乱として働く当該制御量の変化を考慮せずに当該制御量をその目標値に制御する制御である本発明の単独制御は、制御量変化率の絶対値が予め定められた制御量変化率以下であるときに、当該制御量の制御に用いられる。つまり、本発明の単独制御は、制御量の変化が当該制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さいときに、当該制御量の制御に用いられる。したがって、このときには、単独制御が当該制御量の制御に用いられたとしても、当該制御量のオーバーシュートまたは当該制御量のアンダーシュートは、抑制されていることになる。【００１３】
また、本願の別の発明では、上記発明において、前記制御量の制御が前記単独制御から前記複合制御に切り替えられたときに、当該複合制御による前記制御量の制御によって前記制御量が安定平衡状態に収束したときの前記制御量の変化に起因する当該制御量の制御に対する外乱を当該複合制御における外乱の初期値として前記複合制御が開始される。【００１４】
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、制御量の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、制御量の制御が当該制御量の制御に対して外乱として働く制御量の変化を考慮しない制御から当該制御量の制御に対して外乱として働く制御量の変化を考慮した制御に切り替えられることになる。つまり、制御量の制御の形態が比較的大きく変化することになる。そして、このとき、複合制御の安定性が低くなる。一方、複合制御による制御量の制御によって制御量が安定平衡状態に収束したときには、複合制御の安定性が高い。ここで、本発明では、制御量の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、当該複合制御による制御量の制御によって制御量が安定平衡状態に収束したときの制御量の変化に起因する当該制御量の制御に対する外乱を当該複合制御の外乱の初期値として複合制御が開始される。つまり、本発明では、複合制御の安定性が高いときの外乱を当該複合制御における外乱の初期値として当該複合制御が開始される。したがって、本発明によれば、複合制御の開始時点における当該複合制御の安定性を高く維持することができるという効果が得られる。【００１５】
また、本願のさらに別の発明は、異なる２つの制御量をそれぞれ制御する制御対象を具備し、一方の制御対象である第１制御対象によって制御される制御量である第１制御量に応じて他方の制御対象である第２制御対象によって制御される制御量である第２制御量が変化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、前記第２制御量の制御に対して外乱として働く前記第１制御量の変化を考慮せずに前記第２制御量をその目標値に制御するための制御である単独制御と、前記第２制御量の制御に対して外乱として働く前記第１制御量の変化を考慮して前記第２制御量をその目標値に制御するための制御である複合制御と、を選択的に実行可能である。そして、本発明では、単位時間当たりの前記第１制御量の変化量である第１制御量変化率の絶対値が予め定められた第１制御量変化率以下であるときには、前記単独制御によって前記第２制御量がその目標値に制御され、前記第１制御量変化率の絶対値が前記予め定められた第１制御量変化率よりも大きいときには、前記複合制御によって前記第２制御量がその目標値に制御される。【００１６】
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、第１制御量に応じて第２制御量が変化する場合、第１制御量の変化が比較的大きいときには、第１制御量の変化が第２制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きい。したがって、第１制御量の変化が比較的大きいときには、上昇する第２制御量がその目標値を大きく上回ってしまういわゆるオーバーシュート（以下これを「第２制御量のオーバーシュート」という）または低下する第２制御量がその目標値を大きく下回ってしまういわゆるアンダーシュート（以下これを「第２制御量のアンダーシュート」という）が発生する可能性が高い。したがって、こうした第２制御量のオーバーシュートまたは第２制御量のアンダーシュートを抑制するという観点からは、第１制御量の変化が比較的大きいときに、第１制御量の変化を第２制御量の制御に反映させることが好ましい。一方、第１制御量に応じて第２制御量が変化する場合であっても、第１制御量の変化が比較的小さいときには、第１制御量の変化が第２制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さい。したがって、第１制御量の変化が比較的小さいときには、第２制御量のオーバーシュートまたは第２制御量のアンダーシュートが発生する可能性が低い。したがって、第１制御量の変化が比較的小さいときには、第２制御量のオーバーシュートまたは第２制御量のアンダーシュートを抑制するという観点からは、第１制御量の変化を第２制御量の制御に反映させる必要性に乏しい。【００１７】
ここで、本発明では、第１制御量変化率の絶対値が予め定められた第１制御量変化率よりも大きいときには、複合制御によって第２制御量がその目標値に制御される。ここで、本発明の複合制御は、第２制御量の制御に対して外乱として働く第１制御量の変化を考慮して第２制御量をその目標値に制御する制御である。すなわち、本発明では、第１制御量変化率の絶対値が予め定められた第１制御量変化率よりも大きく、したがって、第１制御量の変化が第２制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときに、第１制御量の変化を考慮して第２制御量がその目標値に制御される。【００１８】
このため、第１制御量の変化が第２制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときであっても、第２制御量のオーバーシュートまたは第２制御量のアンダーシュートを抑制することができるという効果が得られる。【００１９】
なお、第２制御量の制御に対して外乱として働く第１制御量の変化を考慮せずに第２制御量をその目標値に制御する制御である本発明の単独制御は、第１制御量変化率の絶対値が予め定められた第１制御量変化率以下であるときに、第２制御量の制御に用いられる。つまり、本発明の単独制御は、第１制御量の変化が第２制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さいときに、第２制御量の制御に用いられる。したがって、このときには、単独制御が第２制御量の制御に用いられたとしても、第２制御量のオーバーシュートまたは第２制御量のアンダーシュートは、抑制されていることになる。【００２０】
また、本願のさらに別の発明では、上記発明において、前記第２制御量の制御が前記単独制御から前記複合制御に切り替えられたときに、当該複合制御による前記第２制御量の制御によって前記第２制御量が安定平衡状態に収束したときの前記第１制御量の変化に起因する前記第２制御量の制御に対する外乱を当該複合制御における外乱の初期値として前記複合制御が開始される。【００２１】
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、第２制御量の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、第２制御量の制御が当該第２制御量の制御に対して外乱として働く第１制御量の変化を考慮しない制御から当該第２制御量の制御に対して外乱として働く第１制御量の変化を考慮した制御に切り替えられることになる。つまり、第２制御量の制御の形態が比較的大きく変化することになる。そして、このとき、複合制御の安定性が低くなる。一方、複合制御による第２制御量の制御によって第２制御量が安定平衡状態に収束したときには、複合制御の安定性が高い。ここで、本発明では、第２制御量の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、当該複合制御による第２制御量の制御によって第２制御量が安定平衡状態に収束したときの第１制御量の変化に起因する当該第２制御量の制御に対する外乱を当該複合制御の外乱の初期値として複合制御が開始される。つまり、本発明では、複合制御の安定性が高いときの外乱を当該複合制御における外乱の初期値として当該複合制御が開始される。したがって、本発明によれば、複合制御の開始時点における当該複合制御の安定性を高く維持することができるという効果が得られる。【００２２】
また、本願のさらに別の発明は、異なる２つの制御量をそれぞれ制御する制御対象を具備し、一方の制御対象である第１制御対象によって制御される制御量である第１制御量に応じて他方の制御対象である第２制御対象によって制御される制御量である第２制御量が変化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、前記第２制御量の制御に対して外乱として働く前記第１制御量の変化および前記第２制御量の変化を考慮せずに前記第２制御量をその目標値に制御するための制御である単独制御と、前記第２制御量の制御に対して外乱として働く前記第１制御量の変化および前記第２制御量を考慮して前記第２制御量をその目標値に制御するための制御である複合制御と、を選択的に実行可能である。そして、本発明では、単位時間当たりの前記第１制御量の変化量である第１制御量変化率の絶対値が予め定められた第１制御量変化率以下であり且つ単位時間当たりの前記第２制御量の変化量である第２制御量変化率の絶対値が予め定められた第２制御量変化率以下であるときには、前記単独制御によって前記第２制御量がその目標値に制御され、前記第１制御量変化率の絶対値が前記予め定められた第１制御量変化率よりも大きいとき、あるいは、前記第２制御量変化率の絶対値が前記予め定められた第２制御量変化率よりも大きいときには、前記複合制御によって前記第２制御量がその目標値に制御される。【００２３】
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、第１制御量に応じて第２制御量が変化する場合、第１制御量の変化が比較的大きいときには、第１制御量の変化が第２制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きい。したがって、第１制御量の変化が比較的大きいときには、第２制御量のオーバーシュートまたは第２制御量のアンダーシュートが発生する可能性が高い。したがって、こうした第２制御量のオーバーシュートまたは第２制御量のアンダーシュートを抑制するという観点からは、第１制御量の変化が比較的大きいときに、第１制御量の変化を第２制御量の制御に反映させることが好ましい。一方、第１制御量に応じて第２制御量が変化する場合であっても、第１制御量の変化が比較的小さいときには、第１制御量の変化が第２制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さい。したがって、第１制御量の変化が比較的小さいときには、第２制御量のオーバーシュートまたは第２制御量のアンダーシュートが発生する可能性が低い。したがって、第１制御量の変化が比較的小さいときには、第２制御量のオーバーシュートまたは第２制御量のアンダーシュートを抑制するという観点からは、第１制御量の変化を第２制御量の制御に反映させる必要性に乏しい。【００２４】
また、第２制御量の変化が比較的大きいときには、当該第２制御量の変化が当該第２制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きい。したがって、第２制御量の変化が比較的大きいときには、第２制御量のオーバーシュートまたは第２制御量のアンダーシュートが発生する可能性が高い。したがって、こうした第２制御量のオーバーシュートまたは第２制御量のアンダーシュートを抑制するという観点からは、第２制御量の変化が比較的大きいときに、第２制御量の変化を当該第２制御量の制御に反映させることが好ましい。一方、第２制御量の変化が比較的小さいときには、第２制御量の変化が当該第２制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さい。したがって、第２制御量の変化が比較的小さいときには、第２制御量のオーバーシュートまたは第２制御量のアンダーシュートが発生する可能性が低い。したがって、第２制御量の変化が比較的小さいときには、第２制御量のオーバーシュートまたは第２制御量のアンダーシュートを抑制するという観点からは、第２制御量の変化を当該第２制御量の制御に反映させる必要性に乏しい。【００２５】
ここで、本発明では、第１制御量変化率の絶対値が予め定められた第１制御量変化率よりも大きいとき、あるいは、第２制御量変化率の絶対値が予め定められた第２制御量変化率よりも大きいときには、複合制御によって第２制御量がその目標値に制御される。ここで、本発明の複合制御は、第２制御量の制御に対して外乱として働く第１制御量の変化および第２制御量の変化を考慮して第２制御量をその目標値に制御する制御である。すなわち、本発明では、第１制御量変化率の絶対値が予め定められた第１制御量変化率よりも大きく、したがって、第１制御量の変化が第２制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときに、第１制御量の変化を考慮して第２制御量がその目標値に制御されるし、第２制御量変化率の絶対値が予め定められた第２制御量変化率よりも大きく、したがって、第２制御量の変化が当該第２制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときに、第２制御量の変化を考慮して当該第２制御量がその目標値に制御される。【００２６】
このため、第１制御量の変化が第２制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときであっても、あるいは、第２制御量の変化が当該第２制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときであっても、第２制御量のオーバーシュートまたは第２制御量のアンダーシュートを抑制することができるという効果が得られる。【００２７】
なお、第２制御量の制御に対して外乱として働く第１制御量の変化および第２制御量の変化を考慮せずに第２制御量をその目標値に制御する制御である本発明の単独制御は、第１制御量変化率の絶対値が予め定められた第１制御量変化率以下であり且つ第２制御量変化率の絶対値が予め定められた第２制御量変化率以下であるときに、第２制御量の制御に用いられる。つまり、本発明の単独制御は、第１制御量の変化および第２制御量の変化が第２制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さいときに、第２制御量の制御に用いられる。したがって、このときには、単独制御が第２制御量の制御に用いられたとしても、第２制御量のオーバーシュートまたは第２制御量のアンダーシュートは、抑制されていることになる。【００２８】
また、本願のさらに別の発明では、上記発明において、前記第２制御量の制御が前記単独制御から前記複合制御に切り替えられたときに、当該複合制御による前記第２制御量の制御によって前記第２制御量が安定平衡状態に収束したときの前記第１制御量の変化および前記第２制御量の変化に起因する前記第２制御量の制御に対する外乱を当該複合制御における外乱の初期値として前記複合制御が開始される。【００２９】
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、第２制御量の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、第２制御量の制御が当該第２制御量の制御に対して外乱として働く第１制御量の変化および第２制御量の変化を考慮しない制御から当該第２制御量の制御に対して外乱として働く第１制御量の変化および第２制御量の変化を考慮した制御に切り替えられることになる。つまり、第２制御量の制御の形態が比較的大きく変化することになる。そして、このとき、複合制御の安定性が低くなる。一方、複合制御による第２制御量の制御によって第２制御量が安定平衡状態に収束したときには、複合制御の安定性が高い。ここで、本発明では、第２制御量の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、当該複合制御による第２制御量の制御によって第２制御量が安定平衡状態に収束したときの第１制御量の変化および第２制御量の変化に起因する当該第２制御量の制御に対する外乱を当該複合制御の外乱の初期値として複合制御が開始される。つまり、本発明では、複合制御の安定性が高いときの外乱を当該複合制御における外乱の初期値として当該複合制御が開始される。したがって、本発明によれば、複合制御の開始時点における当該複合制御の安定性を高く維持することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の制御装置が適用された内燃機関を示した図である。
【図２】図１に示された内燃機関の過給機の排気タービンを示した図である。
【図３】（Ａ）は基準燃料噴射量の取得に用いられるマップを示した図であり、（Ｂ）は基準スロットル弁開度の取得に用いられるマップであり、（Ｃ）は基準過給圧の取得に用いられるマップを示した図である。
【図４】（Ａ）は第１実施形態の燃料噴射弁の制御を実行するルーチンの一例を示した図であり、（Ｂ）は第１実施形態の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５】（Ａ）は第１実施形態のスロットル弁の制御を実行するルーチンの一例を示した図であり、（Ｂ）は第１実施形態の目標スロットル弁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６】第１実施形態の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７】第１実施形態の目標過給圧の設定を実行するルーチンの一例を示した図である。
【図８】第２実施形態の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９】第３実施形態の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１０】第４実施形態の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１１】第５実施形態の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１２】第６実施形態の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１３】本発明の制御装置が適用された内燃機関を示した図である。
【図１４】基準ＥＧＲ率の取得に用いられるマップを示した図である。
【図１５】第７実施形態のＥＧＲ制御弁の制御を実行するルーチンの一例を示した図である。
【図１６】第７実施形態の目標ＥＧＲ率の設定を実行するルーチンの一例を示した図である。
【図１７】第８実施形態のＥＧＲ制御弁の制御を実行するルーチンの一例を示した図である。
【図１８】第９実施形態のＥＧＲ制御弁の制御を実行するルーチンの一例を示した図である。
【図１９】本発明の制御装置が適用された内燃機関を示した図である。
【図２０】本発明の制御装置が適用された内燃機関を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の内燃機関の制御装置の１つの実施形態（以下「第１実施形態」という）について説明する。なお、以下の説明において「機関運転」とは「内燃機関の運転」を意味し、「機関回転数」とは「内燃機関の回転数」を意味する。
【００３２】
第１実施形態の制御装置が適用される内燃機関が図１に示されている。図１に示されている内燃機関は、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。図１において、１０は内燃機関、２０は内燃機関１０の本体、２１は燃料噴射弁、２２は燃料ポンプ、２３は燃料供給通路、３０は吸気通路、３１は吸気マニホルド、３２は吸気管、３３はスロットル弁、３４はインタークーラ、３５はエアフローメータ、３６はエアクリーナ、３７は過給圧センサ、４０は排気通路、４１は排気マニホルド、４２は排気管、６０は過給機、７０はアクセルペダル、７１はアクセルペダル踏込量センサ、７２はクランクポジションセンサ、８０は電子制御装置をそれぞれ示している。吸気通路３０は、吸気マニホルド３１と吸気管３２とから構成されている。排気通路４０は、排気マニホルド４１と排気管４２とから構成されている。
【００３３】
電子制御装置８０は、マイクロコンピュータからなる。また、電子制御装置８０は、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）８１、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）８２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）８３、バックアップＲＡＭ８４、および、インターフェース８５を有する。これらＣＰＵ８１、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３、バックアップＲＡＭ８４、および、インターフェース８５は、双方向バスによって互いに接続されている。
【００３４】
燃料噴射弁２１は、内燃機関の本体２０に取り付けられている。燃料噴射弁２１には、燃料供給通路２３を介して燃料ポンプ２２が接続されている。燃料ポンプ２２は、燃料噴射弁２１に燃料供給通路２３を介して高圧の燃料を供給する。また、燃料噴射弁２１は、電子制御装置８０のインターフェース８５に電気的に接続されている。電子制御装置８０は、燃料噴射弁２１に燃料を噴射させるための指令信号を燃料噴射弁２１に供給する。また、燃料ポンプ２２も、電子制御装置８０のインターフェース８５に電気的に接続されている。電子制御装置８０は、燃料ポンプ２２から燃料噴射弁２１に供給される燃料の圧力が予め定められた圧力に維持されるように燃料ポンプ２２の作動を制御する制御信号を燃料ポンプ２２に供給する。なお、燃料噴射弁２１は、その燃料噴射孔が燃焼室内に露出するように内燃機関の本体２０に取り付けられている。したがって、電子制御装置８０から燃料噴射弁２１に指令信号が供給されると、燃料噴射弁２１は燃焼室内に燃料を直接噴射する。
【００３５】
吸気マニホルド３１は、その一端で複数の管に分岐しており、これら分岐した管は、それぞれ内燃機関の本体２０の燃焼室にそれぞれ対応して形成されている吸気ポート（図示せず）に接続されている。また、吸気マニホルド３１は、その他端で吸気管３２の一端に接続されている。
【００３６】
排気マニホルド４１は、その一端で複数の管に分岐しており、これら分岐した管は、それぞれ内燃機関の本体２０の燃焼室にそれぞれ対応して形成されている排気ポート（図示せず）に接続されている。また、排気マニホルド４１は、その他端で排気管４２の一端に接続されている。
【００３７】
スロットル弁３３は、吸気管３２に配置されている。また、スロットル弁３３の開度（以下この開度を「スロットル弁開度」という）が変更されると、スロットル弁３３が配置された領域における吸気管３２内の流路面積が変わる。これによってスロットル弁３３を通過する空気の量が変わり、ひいては、燃焼室に吸入される空気の量が変わる。スロットル３３は、電子制御装置８０のインターフェース８５に電気的に接続されている。電子制御装置８０は、スロットル弁３３を動作させるための制御信号をスロットル弁３３に供給する。
【００３８】
インタークーラ３４は、スロットル弁３３よりも上流において吸気管３２に配置されている。インタークーラ３４は、そこに流入する空気を冷却する。
【００３９】
エアフローメータ３５は、インタークーラ３４よりも上流において吸気管３２に配置されている。また、エアフローメータ３５は、電子制御装置８０のインターフェース８５に電気的に接続されている。エアフローメータ３５は、そこを通過する空気の量に対応する出力値を出力する。この出力値は、電子制御装置８０に入力される。電子制御装置８０は、この出力値に基づいてエアフローメータ３５を通過する空気の量、つまり、燃焼室に吸入される空気の量を算出する。
【００４０】
過給圧センサ３７は、スロットル弁３３よりも下流の吸気通路３０（より具体的には、吸気マニホルド３１）に配置されている。また、過給圧センサ３７は、電子制御装置８０のインターフェース８５に電気的に接続されている。過給圧センサ３７は、その周辺のガスの圧力（つまり、吸気マニホルド３１内のガスの圧力であって、燃焼室に吸入されるガスの圧力）に対応する出力値を出力する。電子制御装置８０は、この出力値に基づいて過給圧センサ３７周りのガスの圧力、すなわち、燃焼室に吸入されるガスの圧力（以下このガスを「過給圧」という）を算出する。
【００４１】
アクセルペダル７０には、アクセルペダル踏込量センサ７１が接続されている。アクセルペダル踏込量センサ７１は、電子制御装置８０のインターフェース８５に電気的に接続されている。アクセルペダル踏込量センサ７１は、アクセルペダル７０の踏込量に対応する出力値を出力する。この出力値は、電子制御装置８０に入力される。電子制御装置８０は、この出力値に基づいてアクセルペダル７０の踏込量、ひいては、内燃機関に要求されているトルク（以下このトルクを「要求機関トルク」という）を算出する。
【００４２】
クランクポジションセンサ７２は、内燃機関のクランクシャフト（図示せず）近傍に配置されている。また、クランクポジションセンサ７２は、電子制御装置８０のインターフェース８５に電気的に接続されている。クランクポジションセンサ７２は、クランクシャフトの回転位相に対応する出力値を出力する。この出力値は、電子制御装置８０に入力される。電子制御装置８０はこの出力値に基づいて機関回転数を算出する。
【００４３】
過給機６０は、コンプレッサ６０Ｃと排気タービン６０Ｔとを有する。過給機６０は、燃焼室に吸入されるガスを圧縮することによって同ガスの圧力を上昇させることができる。コンプレッサ６０Ｃは、インタークーラ３４よりも上流の吸気通路３０（より具体的には、吸気管３２）内に配置されている。排気タービン６０Ｔは、排気通路４０（より具体的には、排気管４２）内に配置されている。図２に示されているように、排気タービン６０Ｔは、排気タービン本体６０Ｂと翼状の複数のベーン６０Ｖとを有する。コンプレッサ６０Ｃと排気タービン６０Ｔ（より具体的には、排気タービン本体６０Ｂ）とは、シャフト（図示せず）によって連結されており、排気タービンが排気ガスによって回転せしめられると、その排気タービンの回転がシャフトによってコンプレッサ６０Ｃに伝達され、これによってコンプレッサ６０Ｃが回転せしめられる。なお、コンプレッサ６０Ｃの回転によってコンプレッサよりも下流の吸気通路３０内のガスが圧縮せしめられ、その結果、同ガスの圧力が上昇せしめられる。
【００４４】
一方、ベーン６０Ｖは、排気タービン本体６０Ｂ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６０Ｖ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６０Ｖ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６０Ｂの回転中心軸線Ｒ１とベーン６０Ｖ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６０Ｖ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６０Ｖ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６０Ｖ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６０Ｖ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６０Ｂよりも上流の排気通路４０内の圧力（以下この圧力を「排気圧」という）が高くなり、その結果、排気タービン本体６０Ｂに供給される排気ガスの流速が速くなる。このため、排気タービン本体６０Ｂの回転速度が速くなり、その結果、コンプレッサ６０Ｃの回転速度も速くなり、したがって、吸気通路３０内を流れるガスがコンプレッサ６０Ｃ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６０Ｖ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６０Ｃによって吸気通路３０内を流れるガスが圧縮される程度が大きくなる（すなわち、過給圧が高くなる）。
【００４５】
また、ベーン６０Ｖは、電子制御装置８０のインターフェース８５に電気的に接続されている。電子制御装置８０は、ベーン６０Ｖを動作させるための制御信号をベーン６０Ｖに供給する。
【００４６】
次に、第１実施形態の燃料噴射弁の制御について説明する。なお、以下の説明において「燃料噴射量」とは「燃料噴射弁から噴射される燃料の量」を意味する。第１実施形態では、アクセルペダル踏込量に応じて設定された燃料噴射量の目標値（以下この目標値を「目標燃料噴射量」といい、その詳細は後述する）に相当する量の燃料を燃料噴射弁から噴射させる指令信号が電子制御装置において算出され、この指令信号が電子制御装置から燃料噴射弁に供給され、これによって、燃料噴射弁が動作せしめられる。
【００４７】
次に、第１実施形態の目標燃料噴射量について説明する。第１実施形態では、図１に示されている内燃機関において、アクセルペダルの踏込量に応じて最適な燃料噴射量が実験等によって予め求められる。そして、これら求められた燃料噴射量が図３（Ａ）に示されているようにアクセルペダルの踏込量Ｄａｃの関数のマップの形で基準燃料噴射量Ｑｂとして電子制御装置に記憶されている。そして、機関運転中、その時々のアクセルペダルの踏込量Ｄａｃに対応する基準燃料噴射量Ｑｂが図３（Ａ）のマップから取得され、この取得された基準燃料噴射量Ｑｂが目標燃料噴射量に設定される。なお、図３（Ａ）に示されているように、基準燃料噴射量Ｑｂはアクセルペダルの踏込量Ｄａｃが大きくなるほど多くなる。
【００４８】
次に、第１実施形態のスロットル弁の制御について説明する。なお、以下の説明において「機関運転状態」とは「内燃機関の運転状態」を意味し、「スロットル弁開度」とは「スロットル弁の開度」を意味する。
【００４９】
第１実施形態では、機関運転状態に応じて設定されたスロットル弁の開度の目標値（以下この目標値を「目標スロットル弁開度」といい、その詳細は後述する）に相当するスロットル弁開度が達成されるようにスロットル弁を動作させる制御信号が電子制御装置において算出され、この制御信号が電子制御装置からスロットル弁に供給され、これによって、スロットル弁が動作せしめられる。
【００５０】
次に、第１実施形態の目標スロットル弁開度について説明する。第１実施形態では、機関回転数と要求機関トルクとよって規定される機関運転状態に応じて適切なスロットル弁開度が実験等によって予め求められる。そして、これら求められたスロットル弁開度が図３（Ｂ）に示されているように機関回転数ＮＥと要求機関トルクＴＱとの関数のマップの形で基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂとして電子制御装置に記憶されている。そして、機関運転中、その時々の機関回転数ＮＥとその時々の要求機関トルクＴＱとに対応する基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂが図３（Ｂ）のマップから取得される。そして、斯くして取得された基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂが目標スロットル弁開度に設定される。なお、図３（Ｂ）のマップでは、機関回転数ＮＥが大きいほど、基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂが大きく、要求機関トルクＴＱが大きいほど、基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂが大きい。
【００５１】
次に、第１実施形態のベーンの制御について説明する。第１実施形態では、目標過給圧に対するその時の実際の過給圧の偏差（以下この偏差を「過給圧偏差」という）、および、単位時間当たりの過給圧の変化量（以下この変化量を「過給圧変化率」という）が入力情報として入力され、これら入力情報に基づいて過給圧が目標過給圧に所期の追従性でもって近づくようにベーンを駆動させるための制御信号を生成するためのコントローラ（以下このコントローラを「複合コントローラ」という）が用意されている。さらに、過給圧変化率が入力情報として入力されずに過給圧偏差が入力情報として入力され、この入力情報に基づいて過給圧が目標過給圧に所期の追従性でもって近づくようにベーンを駆動させるための制御信号を生成するためのコントローラ（以下このコントローラを「単独コントローラ」という）が用意されている。そして、上記複合コントローラを用いて生成される制御信号をベーンに供給することによって過給圧を目標過給圧に制御する複合制御と、上記単独コントローラを用いて生成される制御信号をベーンに供給することによって過給圧を目標過給圧に制御する単独制御とが選択的に実行可能である。
【００５２】
そして、機関運転中、過給圧変化率の絶対値が予め定められた過給圧変化率以下であるときには、上記単独制御によって過給圧が目標過給圧に制御される。一方、機関運転中、過給圧変化率の絶対値が上記予め定められた過給圧変化率よりも大きいときには、上記複合制御によって過給圧が目標過給圧に制御される。
【００５３】
次に、第１実施形態の目標過給圧の設定について説明する。第１実施形態では、機関回転数と要求機関トルクとによって規定される機関運転状態に応じて最適な過給圧が実験等によって予め求められる。そして、これら求められた過給圧が図３（Ｃ）に示されているように機関回転数ＮＥと要求機関トルクＴＱとの関数のマップの形で基準過給圧Ｐｉｍｂとして電子制御装置に記憶されている。そして、機関運転中、その時々の機関回転数ＮＥとその時々の要求機関トルクＴＱとに対応する基準過給圧Ｐｉｍｂが図３（Ｃ）のマップから取得される。そして、斯くして取得された基準過給圧Ｐｉｍｂが目標過給圧に設定される。なお、図３（Ｃ）のマップでは、機関回転数ＮＥが大きいほど、基準過給圧Ｐｉｍｂが大きく、要求機関トルクＴＱが大きいほど、基準過給圧Ｐｉｍｂが大きい。
【００５４】
第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。すなわち、過給圧の変化が比較的大きいときには、過給圧の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きい。したがって、過給圧の変化が比較的大きいときには、上昇する過給圧が目標過給圧を大きく上回ってしまういわゆるオーバーシュート（以下これを「過給圧のオーバーシュート」という）または低下する過給圧が目標過給圧を大きく下回ってしまういわゆるアンダーシュート（以下これを「過給圧のアンダーシュート」という）が発生する可能性が高い。したがって、こうした過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートを抑制するという観点からは、過給圧の変化が比較的大きいときに、過給圧の変化を過給圧の制御に反映させることが好ましい。一方、過給圧の変化が小さいときには、過給圧の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さい。したがって、過給圧の変化が比較的小さいときには、過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートが発生する可能性が低い。したがって、過給圧の変化が比較的小さいときには、過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートを抑制するという観点からは、過給圧の変化を過給圧の制御に反映させる必要性に乏しい。
【００５５】
ここで、第１実施形態では、過給圧変化率の絶対値が予め定められた過給圧変化率よりも大きいときには、複合制御によって過給圧が目標過給圧に制御される。ここで、第１実施形態の複合制御は、過給圧の制御に対して外乱として働く過給圧の変化を考慮して過給圧を目標過給圧に制御する制御である。すなわち、第１実施形態では、過給圧変化率の絶対値が予め定められた過給圧変化率よりも大きく、したがって、過給圧の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときに、過給圧の変化を考慮して過給圧が目標過給圧に制御される。
【００５６】
このため、過給圧の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときであっても、過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートを抑制することができるという効果が得られる。
【００５７】
なお、過給圧の制御に対して外乱として働く過給圧の変化を考慮せずに過給圧を目標過給圧に制御する制御である第１実施形態の単独制御は、過給圧変化率の絶対値が予め定められた過給圧変化率以下であるときに、過給圧の制御に用いられる。つまり、第１実施形態の単独制御は、過給圧の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さいときに、過給圧の制御に用いられる。したがって、このときには、単独制御が過給圧の制御に用いられたとしても、過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートは、抑制されていることになる。
【００５８】
さらに、単独制御が過給圧の制御に対して外乱として働く過給圧の変化を考慮しない過給圧の制御であることから、当該単独制御を実行するための電子制御装置の負荷が比較的小さい。したがって、単独制御が過給圧の制御に用いられるときには、上述したように過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートが抑制されつつ、小さい負荷によって過給圧の制御が実行されるという効果が得られる。
【００５９】
次に、第１実施形態の燃料噴射弁の制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図４（Ａ）に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。図４（Ａ）のルーチンが開始されると、始めに、ステップ１０において、図４（Ｂ）のルーチン（このルーチンの詳細は後述する）で設定された最新の目標燃料噴射量Ｑｔが取得される。次いで、ステップ１１において、ステップ１０で取得された目標燃料噴射量Ｑｔに基づいて燃料噴射弁に供給すべき指令信号Ｓｉが算出される。次いで、ステップ１２において、ステップ１２で算出された指令信号Ｓｉが燃料噴射弁に供給され、その後、ルーチンが終了する。
【００６０】
次に、第１実施形態の目標燃料噴射量の設定を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図４（Ｂ）に示されている。なお、このルーチンは、同ルーチンが終了されている場合において所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。図４（Ｂ）のルーチンが開始されると、始めに、ステップ１５において、アクセルペダル踏込量Ｄａｃが取得される。次いで、ステップ１６において、ステップ１５で取得されたアクセルペダル踏込量Ｄａｃに対応する基準燃料噴射量Ｑｂが図３（Ａ）のマップから取得される。次いで、ステップ１７において、ステップ１６で取得された基準燃料噴射量Ｑｂが目標燃料噴射量Ｑｔに設定され、その後、ルーチンが終了する。
【００６１】
次に、第１実施形態のスロットル弁の制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図５（Ａ）に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。図５（Ａ）のルーチンが開始されると、始めに、ステップ２０において、図５（Ｂ）のルーチン（このルーチンの詳細は後述する）で設定された最新の目標スロットル弁開度Ｄｔｈｔが取得される。次いで、ステップ２１において、ステップ２１で取得された目標スロットル弁開度Ｄｔｈｔに基づいてスロットル弁に供給すべき制御信号Ｓｔｈが算出される。次いで、ステップ２２において、ステップ２１で算出された制御信号Ｓｔｈがスロットル弁に供給され、その後、ルーチンが終了する。
【００６２】
次に、第１実施形態の目標スロットル弁開度の設定を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図５（Ｂ）に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。図５（Ｂ）のルーチンが開始されると、始めに、ステップ２５において、現在の機関回転数ＮＥおよび要求機関トルクＴＱが取得される。次いで、ステップ２６において、ステップ２５で取得された機関回転数ＮＥと要求機関トルクＴＱとに対応する基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂが図３（Ｂ）のマップから取得される。次いで、ステップ２７において、ステップ２６で取得された基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂが目標スロットル弁開度Ｄｔｈｔに設定され、その後、ルーチンが終了する。
【００６３】
次に、第１実施形態のベーンの制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図６に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。
【００６４】
図６のルーチンが開始されると、始めに、ステップ１００において、前回の本ルーチンの実行時の過給圧Ｐｉｍ（ｋ−１）、現在の過給圧Ｐｉｍ（ｋ）、および、図７のルーチン（このルーチンの詳細は後述する）で設定された最新の目標過給圧Ｐｉｍｔが取得される。次いで、ステップ１０１において、ステップ１００で取得された前回の本ルーチンの実行時の過給圧Ｐｉｍ（ｋ−１）および現在の過給圧Ｐｉｍ（ｋ）に基づいて前回の本ルーチンの実行時から今回の本ルーチンの実行時までの過給圧の変化率（すなわち、過給圧変化率）Ｒｐｉｍが算出されるとともに、ステップ１００で取得された現在の過給圧Ｐｉｍ（ｋ）および目標過給圧Ｐｉｍｔに基づいて目標過給圧に対する現在の過給圧の偏差（すなわち、過給圧偏差）ΔＰｉｍが算出される。
【００６５】
次いで、ステップ１０２において、ステップ１０１で算出された過給圧変化率Ｒｐｉｍが予め定められた過給圧変化率Ｒｐｉｍｔｈ以下である（Ｒｐｉｍ≦Ｒｐｉｍｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｒｐｉｍ≦Ｒｐｉｍｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ１０３に進む。一方、Ｒｐｉｍ≦Ｒｐｉｍｔｈではないと判別されたときには、ルーチンはステップ１０５に進む。
【００６６】
ステップ１０３では、ステップ１０１で算出された過給圧偏差ΔＰｉｍを入力情報として単独制御によって、ベーンに供給すべき制御信号Ｓｖが算出される。次いで、ステップ１０４において、ステップ１０３で算出された制御信号Ｓｖがベーンに供給され、その後、ルーチンが終了する。
【００６７】
ステップ１０５では、ステップ１０１で算出された過給圧偏差ΔＰｉｍおよび過給圧変化率Ｒｐｉｍを入力情報として複合制御によって、ベーンに供給すべき制御信号Ｓｖが算出される。次いで、ステップ１０６において、ステップ１０５で算出された制御信号Ｓｖがベーンに供給され、その後、ルーチンが終了する。
【００６８】
次に、第１実施形態の目標過給圧の設定を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図７に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。図７のルーチンが開始されると、始めに、ステップ３０において、現在の機関回転数ＮＥおよび要求機関トルクＴＱが取得される。次いで、ステップ３１において、ステップ３０で取得された機関回転数ＮＥと要求機関トルクＴＱとに対応する基準過給圧Ｐｉｍｂが図３（Ｃ）のマップから取得される。次いで、ステップ３２において、ステップ３１で取得された基準過給圧Ｐｉｍｂが目標過給圧Ｐｉｍｔに設定され、その後、ルーチンが終了する。
【００６９】
次に、第２実施形態について説明する。なお、以下で説明されない第２実施形態の構成および制御は、それぞれ、第１実施形態の構成および制御と同じであるか、あるいは、以下で説明される第２実施形態の構成および制御に鑑みたときに第１実施形態の構成および制御から当然に導き出される構成および制御である。
【００７０】
第２実施形態では、過給圧の制御が上記第１実施形態の単独制御から上記第１実施形態の複合制御に切り替えられたときに、複合制御による過給圧の制御によって過給圧が安定平衡状態に収束したときの過給圧の変化に起因する当該過給圧の制御に対する外乱を当該複合制御における外乱の初期値として複合制御が開始される。
【００７１】
なお、上記安定平衡状態とは、複合制御による過給圧の制御によって制御されている過給圧の変化率が極めて小さくなった状態、別の言い方をすれば、複合制御による過給圧の制御によって制御されている過給圧が特定の値に収束した状態を意味する。
【００７２】
第２実施形態によれば、以下の効果が得られる。すなわち、過給圧の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、過給圧の制御が当該過給圧の制御に対して外乱として働く過給圧の変化を考慮しない制御から当該過給圧の制御に対して外乱として働く過給圧の変化を考慮した制御に切り替えられることになる。つまり、過給圧の制御の形態が比較的大きく変化することになる。そして、このとき、複合制御の安定性が低くなる。一方、複合制御による過給圧の制御によって過給圧が安定平衡状態に収束したときには、複合制御の安定性が高い。ここで、第２実施形態では、過給圧の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、当該複合制御による過給圧の制御によって過給圧が安定平衡状態に収束したときの過給圧の変化に起因する当該過給圧の制御に対する外乱を当該複合制御の外乱の初期値として複合制御が開始される。つまり、第２実施形態では、複合制御の安定性が高いときの外乱を当該複合制御における外乱の初期値として当該複合制御が開始される。したがって、第２実施形態によれば、複合制御の開始時点における当該複合制御の安定性を高く維持することができるという効果が得られる。
【００７３】
次に、第２実施形態のベーンの制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図８に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。
【００７４】
図８のルーチンが開始されると、始めに、ステップ２００において、前回の本ルーチンの実行時の過給圧Ｐｉｍ（ｋ−１）、現在の過給圧Ｐｉｍ（ｋ）、および、図７のルーチンで設定された最新の目標過給圧Ｐｉｍｔが取得される。次いで、ステップ２０１において、ステップ２００で取得された前回の本ルーチンの実行時の過給圧Ｐｉｍ（ｋ−１）および現在の過給圧Ｐｉｍ（ｋ）に基づいて前回の本ルーチンの実行時から今回の本ルーチンの実行時までの過給圧の変化率（すなわち、過給圧変化率）Ｒｐｉｍが算出されるとともに、ステップ２００で取得された現在の過給圧Ｐｉｍ（ｋ）および目標過給圧Ｐｉｍｔに基づいて目標過給圧に対する現在の過給圧の偏差（すなわち、過給圧偏差）ΔＰｉｍが算出される。
【００７５】
次いで、ステップ２０２において、ステップ２０１で算出された過給圧変化率Ｒｐｉｍが予め定められた過給圧変化率Ｒｐｉｍｔｈ以下である（Ｒｐｉｍ≦Ｒｐｉｍｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｒｐｉｍ≦Ｒｐｉｍｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ２０３に進む。一方、Ｒｐｉｍ≦Ｒｐｉｍｔｈではないと判別されたときには、ルーチンはステップ２０６に進む。
【００７６】
ステップ２０３では、ステップ２０１で算出された過給圧偏差ΔＰｉｍを入力情報として単独制御によって、ベーンに供給すべき制御信号Ｓｖが算出される。次いで、ステップ２０４において、ステップ２０３で算出された制御信号Ｓｖがベーンに供給される。次いで、ステップ２０５において、複合制御開始フラグＦ１がセットされ（Ｆ１←１）、その後、ルーチンが終了する。なお、複合制御開始フラグＦ１は、過給圧の制御が単独制御から複合制御に切り替えられた時点でセットされており、複合制御が開始された後にリセットされるフラグである。
【００７７】
ステップ２０６では、複合制御開始フラグＦ１がセットされている（Ｆ１＝１）か否かが判別される。ここで、Ｆ１＝１であると判別されたときには、ルーチンはステップ２０７に進む。一方、Ｆ１＝１ではないと判別されたときには、ルーチンはステップ２１１に進む。
【００７８】
ステップ２０７では、複合制御による過給圧の制御によって過給圧が安定平衡状態に収束したときの過給圧の変化に起因する当該過給圧の制御に対する外乱Ｋｉが算出される。次いで、ステップ２０８において、ステップ２０１で算出された過給圧偏差ΔＰｉｍおよび過給圧変化率Ｒｐｉｍならびにステップ２０７で算出された外乱Ｋｉを入力情報として複合制御によって、ベーンに供給すべき制御信号Ｓｖが算出される。次いで、ステップ２０９において、ステップ２０８で算出された制御信号Ｓｖがベーンに供給される。次いで、ステップ２１０において、複合制御開始フラグＦ１がリセットされ、その後、ルーチンが終了する。
【００７９】
ステップ２１１では、ステップ２０１で算出された過給圧偏差ΔＰｉｍおよび過給圧変化率Ｒｐｉｍを入力情報として複合制御によって、ベーンに供給すべき制御信号Ｓｖが算出される。次いで、ステップ２１２において、ステップ２１１で算出された制御信号Ｓｖがベーンに供給される。次いで、ステップ２１３において、複合制御開始フラグＦ１がセットされ、その後、ルーチンが終了する。
【００８０】
次に、第３実施形態について説明する。なお、以下で説明されない第３実施形態の構成および制御は、それぞれ、上述した実施形態の構成および制御と同じであるか、あるいは、以下で説明される第３実施形態の構成および制御に鑑みたときに上述した実施形態の構成および制御から当然に導き出される構成および制御である。
【００８１】
第３実施形態では、過給圧偏差、および、単位時間当たりの燃料噴射量の変化量（以下この変化量を「燃料噴射量変化率」という）が入力情報として入力され、これら入力情報に基づいて過給圧が目標過給圧に所期の追従性でもって近づくようにベーンを駆動させるための制御信号を生成するためのコントローラ（以下このコントローラを「複合コントローラ」という）が用意されている。さらに、燃料噴射量変化率が入力情報として入力されずに過給圧偏差が入力情報として入力され、この入力情報に基づいて過給圧が目標過給圧に所期の追従性でもって近づくようにベーンを駆動させるための制御信号を生成するためのコントローラ（以下このコントローラを「単独コントローラ」という）が用意されている。そして、上記複合コントローラを用いて生成される制御信号をベーンに供給することによって過給圧を目標過給圧に制御する複合制御と、上記単独コントローラを用いて生成される制御信号をベーンに供給することによって過給圧を目標過給圧に制御する単独制御とが選択的に実行可能である。
【００８２】
そして、機関運転中、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料噴射量変化率以下であるときには、上記単独制御によって過給圧が目標過給圧に制御される。一方、機関運転中、燃料噴射量変化率の絶対値が上記予め定められた燃料噴射量変化率よりも大きいときには、上記複合制御によって過給圧が目標過給圧に制御される。
【００８３】
第３実施形態によれば、以下の効果が得られる。すなわち、燃料噴射量が多いほど燃焼室内における燃焼量も多いことから、燃料噴射量が多いほど燃焼室から排出される排気ガスの圧力が高い傾向にある。そして、燃焼室から排出される排気ガスの圧力が高いほど排気ガスからベーンに与えられるエネルギが大きいことから、コンプレッサによるガスに対する圧縮の程度が大きい。もちろん、燃料噴射量が少ないほど燃焼室内における燃焼量も少ないことから、燃料噴射量が多いほど燃焼室から排出される排気ガスの圧力が低い傾向にある。そして、燃焼室から排出される排気ガスの圧力が低いほど排気ガスからベーンに与えられるエネルギが小さいことから、コンプレッサによるガスに対する圧縮の程度が小さい。
【００８４】
つまり、コンプレッサによるガスに対する圧縮の程度は、燃料噴射量に応じて変化する。したがって、燃料噴射量の変化が比較的大きいときには、燃料噴射量の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きい。したがって、燃料噴射量の変化が比較的大きいときには、過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートが発生する可能性が高い。したがって、こうした過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートを抑制するという観点からは、燃料噴射量の変化が比較的大きいときに、燃料噴射量の変化を過給圧の制御に反映させることが好ましい。一方、燃料噴射量の変化が比較的小さいときには、燃料噴射量の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さい。したがって、燃料噴射量の変化が比較的小さいときには、過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートが発生する可能性が低い。したがって、燃料噴射量の変化が比較的小さいときには、過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートを抑制するという観点からは、燃料噴射量の変化を過給圧の制御に反映させる必要性に乏しい。
【００８５】
ここで、第３実施形態では、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料噴射量変化率よりも大きいときには、複合制御によって過給圧が目標過給圧に制御される。ここで、第３実施形態の複合制御は、過給圧の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化を考慮して過給圧を目標過給圧に制御する制御である。すなわち、第３実施形態では、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料噴射量変化率よりも大きく、したがって、燃料噴射量の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときに、燃料噴射量の変化を考慮して過給圧が目標過給圧に制御される。
【００８６】
このため、燃料噴射量の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときであっても、過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートを抑制することができるという効果が得られる。
【００８７】
なお、過給圧の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化を考慮せずに過給圧を目標過給圧に制御する制御である第３実施形態の単独制御は、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料噴射量変化率以下であるときに、過給圧の制御に用いられる。つまり、第３実施形態の単独制御は、燃料噴射量の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さいときに、過給圧の制御に用いられる。したがって、このときには、単独制御が過給圧の制御に用いられたとしても、過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートは、抑制されていることになる。
【００８８】
さらに、単独制御が過給圧の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化を考慮しない過給圧の制御であることから、当該単独制御を実行するための電子制御装置の負荷が比較的小さい。したがって、単独制御が過給圧の制御に用いられるときには、上述したように過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートが抑制されつつ、小さい負荷によって過給圧の制御が実行されるという効果が得られる。
【００８９】
次に、第３実施形態のベーンの制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図９に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。
【００９０】
図９のルーチンが開始されると、始めに、ステップ３００において、前回の本ルーチンの実行時の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ−１）、現在の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ）、現在の過給圧Ｐｉｍ、および、図７のルーチン（このルーチンの詳細は後述する）で設定された最新の目標過給圧Ｐｉｍｔが取得される。次いで、ステップ３０１において、ステップ３００で取得された前回の本ルーチンの実行時の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ−１）および現在の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ）に基づいて前回の本ルーチンの実行時から今回の本ルーチンの実行時までの燃料噴射量の変化率（すなわち、燃料噴射量変化率）Ｒｑｔが算出されるとともに、ステップ３００で取得された現在の過給圧Ｐｉｍおよび目標過給圧Ｐｉｍｔに基づいて目標過給圧に対する現在の過給圧の偏差（すなわち、過給圧偏差）ΔＰｉｍが算出される。
【００９１】
次いで、ステップ３０２において、ステップ３０１で算出された燃料噴射量変化率Ｒｑｔが予め定められた燃料噴射量変化率Ｒｑｔｔｈ以下である（Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ３０３に進む。一方、Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈではないと判別されたときには、ルーチンはステップ３０５に進む。
【００９２】
ステップ３０３では、ステップ３０１で算出された過給圧偏差ΔＰｉｍを入力情報として単独制御によって、ベーンに供給すべき制御信号Ｓｖが算出される。次いで、ステップ３０４において、ステップ３０３で算出された制御信号Ｓｖがベーンに供給され、その後、ルーチンが終了する。
【００９３】
ステップ３０５では、ステップ３０１で算出された過給圧偏差ΔＰｉｍおよび燃料噴射量変化率Ｒｑｔを入力情報として複合制御によって、ベーンに供給すべき制御信号Ｓｖが算出される。次いで、ステップ３０６において、ステップ３０５で算出された制御信号Ｓｖがベーンに供給され、その後、ルーチンが終了する。
【００９４】
次に、第４実施形態について説明する。なお、以下で説明されない第４実施形態の構成および制御は、それぞれ、上述した実施形態の構成および制御と同じであるか、あるいは、以下で説明される第４実施形態の構成および制御に鑑みたときに上述した実施形態の構成および制御から当然に導き出される構成および制御である。
【００９５】
第４実施形態では、過給圧の制御が上記第３実施形態の単独制御から上記第３実施形態の複合制御に切り替えられたときに、当該複合制御による過給圧の制御によって過給圧が安定平衡状態に収束したときの燃料噴射量の変化に起因する過給圧の制御に対する外乱を当該複合制御における外乱の初期値として複合制御が開始される。
【００９６】
第４実施形態によれば、以下の効果が得られる。すなわち、過給圧の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、過給圧の制御が当該過給圧の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化を考慮しない制御から当該過給圧の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化を考慮した制御に切り替えられることになる。つまり、過給圧の制御の形態が比較的大きく変化することになる。そして、このとき、複合制御の安定性が低くなる。一方、複合制御による過給圧の制御によって過給圧が安定平衡状態に収束したときには、複合制御の安定性が高い。ここで、第４実施形態では、過給圧の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、当該複合制御による過給圧の制御によって過給圧が安定平衡状態に収束したときの燃料噴射量の変化に起因する当該過給圧の制御に対する外乱を当該複合制御の外乱の初期値として複合制御が開始される。つまり、第４実施形態では、複合制御の安定性が高いときの外乱を当該複合制御における外乱の初期値として当該複合制御が開始される。したがって、第４実施形態によれば、複合制御の開始時点における当該複合制御の安定性を高く維持することができるという効果が得られる。
【００９７】
次に、第４実施形態のベーンの制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図１０に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。
【００９８】
図１０のルーチンが開始されると、始めに、ステップ４００において、前回の本ルーチンの実行時の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ−１）、現在の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ）、現在の過給圧Ｐｉｍ、および、図７のルーチンで設定された最新の目標過給圧Ｐｉｍｔが取得される。次いで、ステップ４０１において、ステップ４００で取得された前回の本ルーチンの実行時の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ−１）および現在の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ）に基づいて前回の本ルーチンの実行時から今回の本ルーチンの実行時までの燃料噴射量の変化率（すなわち、燃料噴射量変化率）Ｒｑｔが算出されるとともに、ステップ４００で取得された現在の過給圧Ｐｉｍおよび目標過給圧Ｐｉｍｔに基づいて目標過給圧に対する現在の過給圧の偏差（すなわち、過給圧偏差）ΔＰｉｍが算出される。
【００９９】
次いで、ステップ４０２において、ステップ４０１で算出された燃料噴射量変化率Ｒｑｔが予め定められた燃料噴射量変化率Ｒｑｔｔｈ以下である（Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ４０３に進む。一方、Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈではないと判別されたときには、ルーチンはステップ４０６に進む。
【０１００】
ステップ４０３では、ステップ４０１で算出された過給圧偏差ΔＰｉｍを入力情報として単独制御によって、ベーンに供給すべき制御信号Ｓｖが算出される。次いで、ステップ４０４において、ステップ４０３で算出された制御信号Ｓｖがベーンに供給される。次いで、ステップ４０５において、複合制御開始フラグＦ１がセットされ（Ｆ１←１）、その後、ルーチンが終了する。なお、複合制御開始フラグＦ１は、過給圧の制御が単独制御から複合制御に切り替えられた時点でセットされており、複合制御が開始された後にリセットされるフラグである。
【０１０１】
ステップ４０６では、複合制御開始フラグＦ１がセットされている（Ｆ１＝１）か否かが判別される。ここで、Ｆ１＝１であると判別されたときには、ルーチンはステップ４０７に進む。一方、Ｆ１＝１ではないと判別されたときには、ルーチンはステップ４１１に進む。
【０１０２】
ステップ４０７では、複合制御による過給圧の制御によって過給圧が安定平衡状態に収束したときの過給圧の変化に起因する当該過給圧の制御に対する外乱Ｋｉが算出される。次いで、ステップ４０８において、ステップ４０１で算出された過給圧偏差ΔＰｉｍおよび燃料噴射量変化率Ｒｑｔならびにステップ４０７で算出された外乱Ｋｉを入力情報として複合制御によって、ベーンに供給すべき制御信号Ｓｖが算出される。次いで、ステップ４０９において、ステップ４０８で算出された制御信号Ｓｖがベーンに供給される。次いで、ステップ４１０において、複合制御開始フラグＦ１がリセットされ、その後、ルーチンが終了する。
【０１０３】
ステップ４１１では、ステップ４０１で算出された過給圧偏差ΔＰｉｍおよび燃料噴射量変化率Ｒｑｔを入力情報として複合制御によって、ベーンに供給すべき制御信号Ｓｖが算出される。次いで、ステップ４１２において、ステップ４１１で算出された制御信号Ｓｖがベーンに供給される。次いで、ステップ４１３において、複合制御開始フラグＦ１がセットされ、その後、ルーチンが終了する。
【０１０４】
次に、第５実施形態について説明する。なお、以下で説明されない第５実施形態の構成および制御は、それぞれ、上述した実施形態の構成および制御と同じであるか、あるいは、以下で説明される第５実施形態の構成および制御に鑑みたときに上述した実施形態の構成および制御から当然に導き出される構成および制御である。
【０１０５】
第５実施形態では、過給圧偏差、燃料噴射量変化率、および、過給圧変化率が入力情報として入力され、これら入力情報に基づいて過給圧が目標過給圧に所期の追従性でもって近づくようにベーンを駆動させるための制御信号を生成するためのコントローラ（以下このコントローラを「複合コントローラ」という）が用意されている。さらに、燃料噴射量変化率および過給圧変化率が入力情報として入力されずに過給圧偏差が入力情報として入力され、この入力情報に基づいて過給圧が目標過給圧に所期の追従性でもって近づくようにベーンを駆動させるための制御信号を生成するためのコントローラ（以下このコントローラを「単独コントローラ」という）が用意されている。そして、上記複合コントローラを用いて生成される制御信号をベーンに供給することによって過給圧を目標過給圧に制御する複合制御と、上記単独コントローラを用いて生成される制御信号をベーンに供給することによって過給圧を目標過給圧に制御する単独制御とが選択的に実行可能である。
【０１０６】
そして、機関運転中、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料噴射量変化率以下であり且つ過給圧変化率の絶対値が予め定められた過給圧変化率以下であるときには、上記単独制御によって過給圧が目標過給圧に制御される。一方、機関運転中、少なくとも、燃料噴射量変化率の絶対値が上記予め定められた燃料噴射量変化率よりも大きいか、あるいは、過給圧変化率の絶対値が上記予め定められた過給圧変化率よりも大きいときには、上記複合制御によって過給圧が目標過給圧に制御される。
【０１０７】
第５実施形態によれば、以下の効果が得られる。すなわち、上述したように、コンプレッサによるガスに対する圧縮の程度は、燃料噴射量に応じて変化する。したがって、過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートを抑制するという観点からは、燃料噴射量の変化が比較的大きいときに、燃料噴射量の変化を過給圧の制御に反映させることが好ましい。一方、燃料噴射量の変化が比較的小さいときには、過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートを抑制するという観点からは、燃料噴射量の変化を過給圧の制御に反映させる必要性に乏しい。
【０１０８】
また、上述したように、過給圧の変化が比較的大きいときには、過給圧の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きい。したがって、過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートを抑制するという観点からは、過給圧の変化が比較的大きいときに、過給圧の変化を過給圧の制御に反映させることが好ましい。一方、過給圧の変化が比較的小さいときには、過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートを抑制するという観点からは、過給圧の変化を過給圧の制御に反映させる必要性に乏しい。
【０１０９】
ここで、第５実施形態では、少なくとも、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料噴射量変化率よりも大きいか、あるいは、過給圧変化率の絶対値が予め定められた過給圧変化率よりも大きいときには、複合制御によって過給圧が目標過給圧に制御される。ここで、第５実施形態の複合制御は、過給圧の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化および過給圧の変化を考慮して過給圧を目標過給圧に制御する制御である。すなわち、第５実施形態では、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料噴射量変化率よりも大きく、したがって、燃料噴射量の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときに、燃料噴射量の変化を考慮して過給圧が目標過給圧に制御されるし、過給圧変化率の絶対値が予め定められた過給圧変化率よりも大きく、したがって、過給圧の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときに、過給圧の変化を考慮して過給圧が目標過給圧に制御される。
【０１１０】
このため、燃料噴射量の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときであっても、あるいは、過給圧の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときであっても、過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートを抑制することができるという効果が得られる。
【０１１１】
なお、過給圧の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化および過給圧の変化を考慮せずに過給圧を目標過給圧に制御する制御である第５実施形態の単独制御は、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料噴射量変化率以下であり且つ過給圧変化率の絶対値が予め定められた過給圧変化率以下であるときに、過給圧の制御に用いられる。つまり、第５実施形態の単独制御は、燃料噴射量の変化および過給圧の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さいときに、過給圧の制御に用いられる。したがって、このときには、単独制御が過給圧の制御に用いられたとしても、過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートは、抑制されていることになる。
【０１１２】
さらに、単独制御が過給圧の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化および過給圧の変化を考慮しない過給圧の制御であることから、当該単独制御を実行するための電子制御装置の負荷が比較的小さい。したがって、単独制御が過給圧の制御に用いられるときには、上述したように過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートが抑制されつつ、小さい負荷によって過給圧の制御が実行されるという効果が得られる。
【０１１３】
次に、第５実施形態のベーンの制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図１１に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。
【０１１４】
図１１のルーチンが開始されると、始めに、ステップ５００において、前回の本ルーチンの実行時の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ−１）、現在の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ）、前回の本ルーチンの実行時の過給圧Ｐｉｍ（ｋ−１）、現在の過給圧Ｐｉｍ（ｋ）、および、図７のルーチン（このルーチンの詳細は後述する）で設定された最新の目標過給圧Ｐｉｍｔが取得される。次いで、ステップ５０１において、ステップ５００で取得された前回の本ルーチンの実行時の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ−１）および現在の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ）に基づいて前回の本ルーチンの実行時から今回の本ルーチンの実行時までの燃料噴射量の変化率（すなわち、燃料噴射量変化率）Ｒｑｔが算出され、且つ、ステップ５００で取得された前回の本ルーチンの実行時の過給圧Ｐｉｍ（ｋ−１）および現在の過給圧Ｐｉｍ（ｋ）に基づいて前回の本ルーチンの実行時から今回の本ルーチンの実行時までの過給圧の変化率（すなわち、過給圧変化率）Ｒｐｉｍが算出されるとともに、ステップ５００で取得された現在の過給圧Ｐｉｍ（ｋ）および目標過給圧Ｐｉｍｔに基づいて目標過給圧に対する現在の過給圧の偏差（すなわち、過給圧偏差）ΔＰｉｍが算出される。
【０１１５】
次いで、ステップ５０２において、ステップ５０１で算出された燃料噴射量変化率Ｒｑｔが予め定められた燃料噴射量変化率Ｒｑｔｔｈ以下であり（Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈ）且つステップ５０１で算出された過給圧変化率Ｒｐｉｍが予め定められた過給圧変化率Ｒｐｉｍｔｈ以下である（Ｒｐｉｍ≦Ｒｐｉｍｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈであり且つＲｐｉｍ≦Ｒｐｉｍｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ５０３に進む。一方、Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈであり且つＲｐｉｍ≦Ｒｐｉｍｔｈではないと判別されたときには、ルーチンはステップ５０５に進む。
【０１１６】
ステップ５０３では、ステップ５０１で算出された過給圧偏差ΔＰｉｍを入力情報として単独制御によって、ベーンに供給すべき制御信号Ｓｖが算出される。次いで、ステップ５０４において、ステップ５０３で算出された制御信号Ｓｖがベーンに供給され、その後、ルーチンが終了する。
【０１１７】
ステップ５０５では、ステップ５０１で算出された過給圧偏差ΔＰｉｍ、燃料噴射量変化率Ｒｑｔ、および、過給圧変化率Ｒｐｉｍを入力情報として複合制御によって、ベーンに供給すべき制御信号Ｓｖが算出される。次いで、ステップ５０６において、ステップ５０５で算出された制御信号Ｓｖがベーンに供給され、その後、ルーチンが終了する。
【０１１８】
次に、第６実施形態について説明する。なお、以下で説明されない第６実施形態の構成および制御は、それぞれ、上述した実施形態の構成および制御と同じであるか、あるいは、以下で説明される第６実施形態の構成および制御に鑑みたときに上述した実施形態の構成および制御から当然に導き出される構成および制御である。
【０１１９】
第６実施形態では、過給圧の制御が上記第５実施形態の単独制御から上記第５実施形態の複合制御に切り替えられたときに、当該複合制御による過給圧の制御によって過給圧が安定平衡状態に収束したときの燃料噴射量の変化および過給圧の変化に起因する過給圧の制御に対する外乱を当該複合制御における外乱の初期値として複合制御が開始される。
【０１２０】
第６実施形態によれば、以下の効果が得られる。すなわち、過給圧の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、過給圧の制御が当該過給圧の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化および過給圧の変化を考慮しない制御から当該過給圧の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化および過給圧の変化を考慮した制御に切り替えられることになる。つまり、過給圧の制御の形態が比較的大きく変化することになる。そして、このとき、複合制御の安定性が低くなる。一方、複合制御による過給圧の制御によって過給圧が安定平衡状態に収束したときには、複合制御の安定性が高い。ここで、第６実施形態では、過給圧の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、当該複合制御による過給圧の制御によって過給圧が安定平衡状態に収束したときの燃料噴射量の変化および過給圧の変化に起因する当該過給圧の制御に対する外乱を当該複合制御の外乱の初期値として複合制御が開始される。つまり、第６実施形態では、複合制御の安定性が高いときの外乱を当該複合制御における外乱の初期値として当該複合制御が開始される。したがって、第６実施形態によれば、複合制御の開始時点における当該複合制御の安定性を高く維持することができるという効果が得られる。
【０１２１】
次に、第６実施形態のベーンの制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図１２に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。
【０１２２】
図１２のルーチンが開始されると、始めに、ステップ６００において、前回の本ルーチンの実行時の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ−１）、現在の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ）、前回の本ルーチンの実行時の過給圧Ｐｉｍ（ｋ−１）、現在の過給圧Ｐｉｍ（ｋ）、および、図７のルーチン（このルーチンの詳細は後述する）で設定された最新の目標過給圧Ｐｉｍｔが取得される。次いで、ステップ６０１において、ステップ６００で取得された前回の本ルーチンの実行時の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ−１）および現在の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ）に基づいて前回の本ルーチンの実行時から今回の本ルーチンの実行時までの燃料噴射量の変化率（すなわち、燃料噴射量変化率）Ｒｑｔが算出され、且つ、ステップ６００で取得された前回の本ルーチンの実行時の過給圧Ｐｉｍ（ｋ−１）および現在の過給圧Ｐｉｍ（ｋ）に基づいて前回の本ルーチンの実行時から今回の本ルーチンの実行時までの過給圧の変化率（すなわち、過給圧変化率）Ｒｐｉｍが算出されるとともに、ステップ６００で取得された現在の過給圧Ｐｉｍ（ｋ）および目標過給圧Ｐｉｍｔに基づいて目標過給圧に対する現在の過給圧の偏差（すなわち、過給圧偏差）ΔＰｉｍが算出される。
【０１２３】
次いで、ステップ６０２において、ステップ６０１で算出された燃料噴射量変化率Ｒｑｔが予め定められた燃料噴射量変化率Ｒｑｔｔｈ以下であり（Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈ）且つステップ６０１で算出された過給圧変化率Ｒｐｉｍが予め定められた過給圧変化率Ｒｐｉｍｔｈ以下である（Ｒｐｉｍ≦Ｒｐｉｍｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈであり且つＲｐｉｍ≦Ｒｐｉｍｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ６０３に進む。一方、Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈであり且つＲｐｉｍ≦Ｒｐｉｍｔｈではないと判別されたときには、ルーチンはステップ６０６に進む。
【０１２４】
ステップ６０３では、ステップ６０１で算出された過給圧偏差ΔＰｉｍを入力情報として単独制御によって、ベーンに供給すべき制御信号Ｓｖが算出される。次いで、ステップ６０４において、ステップ６０３で算出された制御信号Ｓｖがベーンに供給される。次いで、ステップ６０５において、複合制御開始フラグＦ１がセットされ（Ｆ１←１）、その後、ルーチンが終了する。なお、複合制御開始フラグＦ１は、過給圧の制御が単独制御から複合制御に切り替えられた時点でセットされており、複合制御が開始された後にリセットされるフラグである。
【０１２５】
ステップ６０６では、複合制御開始フラグＦ１がセットされている（Ｆ１＝１）か否かが判別される。ここで、Ｆ１＝１であると判別されたときには、ルーチンはステップ６０７に進む。一方、Ｆ１＝１ではないと判別されたときには、ルーチンはステップ６１１に進む。
【０１２６】
ステップ６０７では、複合制御による過給圧の制御によって過給圧が安定平衡状態に収束したときの過給圧の変化に起因する当該過給圧の制御に対する外乱Ｋｉが算出される。次いで、ステップ６０８において、ステップ６０１で算出された過給圧偏差ΔＰｉｍ、燃料噴射量変化率Ｒｑｔ、および、過給圧変化率Ｒｐｉｍ、ならびに、ステップ６０７で算出された外乱Ｋｉを入力情報として複合制御によって、ベーンに供給すべき制御信号Ｓｖが算出される。次いで、ステップ６０９において、ステップ６０８で算出された制御信号Ｓｖがベーンに供給される。次いで、ステップ６１０において、複合制御開始フラグＦ１がリセットされ、その後、ルーチンが終了する。
【０１２７】
ステップ６１１では、ステップ６０１で算出された過給圧偏差ΔＰｉｍ、燃料噴射量変化率Ｒｑｔ、および、過給圧変化率Ｒｐｉｍを入力情報として複合制御によって、ベーンに供給すべき制御信号Ｓｖが算出される。次いで、ステップ６１２において、ステップ６１１で算出された制御信号Ｓｖがベーンに供給される。次いで、ステップ６１３において、複合制御開始フラグＦ１がセットされ、その後、ルーチンが終了する。
【０１２８】
なお、上述した実施形態において、複合コントローラに入力される入力情報として、過給圧偏差、燃料噴射量変化率、および、過給圧変化率が挙げられている。しかしながら、複合コントローラに入力される入力情報として、過給圧偏差、燃料噴射量変化率、および、過給圧変化率に加えて、これら過給圧偏差、燃料噴射量変化率、および、過給圧変化率以外のパラメータを採用することもできる。また、上述した実施形態において、単独コントローラに入力される入力情報として、過給圧偏差が挙げられている。しかしながら、単独コントローラに入力される入力情報として、過給圧偏差に加えて、過給圧偏差、燃料噴射量変化率、および、過給圧変化率以外のパラメータを採用することもできる。
【０１２９】
また、上述した実施形態の複合コントローラは、少なくとも、過給圧偏差、燃料噴射量変化率、および、過給圧変化率が入力情報として入力され、これら過給圧偏差、燃料噴射量変化率、および、過給圧変化率に基づいて過給圧が目標過給圧に所期の追従性でもって近づくようにベーンを駆動させる制御信号を生成するコントローラであれば、如何なるコントローラでもよい。したがって、上述した実施形態の複合コントローラとして、たとえば、過給圧偏差、燃料噴射量変化率、および、過給圧変化率を入力変数として過給圧の挙動を表現した物理モデルを用いて上記制御信号を生成するコントローラを採用することができる。あるいは、上述した実施形態の複合コントローラとして、たとえば、過給圧偏差、燃料噴射量変化率、および、過給圧変化率を入力変数として過給圧の挙動を表現した状態方程式を用いて上記制御信号を生成するコントローラを採用することもできる。
【０１３０】
また、上述した実施形態の単独コントローラは、少なくとも、燃料噴射量変化率および過給圧変化率が入力情報として入力されずに過給圧偏差が入力情報として入力され、この過給圧偏差に基づいて過給圧が目標過給圧に所期の追従性でもって近づくようにベーンを駆動させる制御信号を生成するコントローラであれば、如何なるコントローラでもよい。したがって、上述した実施形態の単独コントローラとして、たとえば、燃料噴射量変化率および過給圧変化率を入力変数とせずに過給圧偏差を入力変数として過給圧の挙動を表現した物理モデルを用いて上記制御信号を生成するコントローラを採用することができる。あるいは、上述した実施形態の単独コントローラとして、たとえば、燃料噴射量変化率および過給圧変化率を入力変数とせずに過給圧偏差を入力変数として過給圧の挙動を表現した状態方程式を用いて上記制御信号を生成するコントローラを採用することもできる。
【０１３１】
また、過給圧の制御に対する過給圧の変化の影響の度合、過給圧の制御に対する燃料噴射量の変化の影響の度合、ならびに、過給圧の制御に対する燃料噴射量の変化および過給圧の変化の影響の度合は、機関回転数が低く或いは要求機関トルクが低いときに比べて、機関回転数が高く且つ要求機関トルクが高いときのほうが大きい。そこで、上述した実施形態において、過給圧の制御を単独制御から複合制御に切り替える条件として、機関回転数が予め定められた機関回転数よりも高く且つ要求機関トルクが予め定められた要求機関トルクよりも高いことを追加してもよい。この場合、第１実施形態および第２実施形態では、過給圧変化率の絶対値が予め定められた過給圧変化率よりも大きく且つ機関回転数が予め定められた機関回転数よりも高く且つ要求機関トルクが予め定められた要求機関トルクよりも高いときに、複合制御によって過給圧が目標過給圧に制御され、第３実施形態および第４実施形態では、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料供給量変化率よりも大きく且つ機関回転数が予め定められた機関回転数よりも高く且つ要求機関トルクが予め定められた要求機関トルクよりも高いときに、複合制御によって過給圧が目標過給圧に制御され、第５実施形態および第６実施形態では、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料供給量変化率よりも大きく且つ機関回転数が予め定められた機関回転数よりも高く且つ要求機関トルクが予め定められた要求機関トルクよりも高いとき、あるいは、過給圧変化率の絶対値が予め定められた過給圧変化率よりも大きく且つ機関回転数が予め定められた機関回転数よりも高く且つ要求機関トルクが予め定められた要求機関トルクよりも高いときに、複合制御によって過給圧が目標過給圧に制御されることになる。
【０１３２】
なお、第１実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方および第２実施形態に関連して説明した外乱の初期値の設定に関する考え方は、図１３に示されている内燃機関におけるＥＧＲ率の制御にも適用可能である。以下、この場合の実施形態（以下「第７実施形態」という）について説明する。なお、以下で説明されない第７実施形態の構成および制御は、それぞれ、第１実施形態および第２実施形態の構成および制御と同じであるか、あるいは、以下で説明される第７実施形態の構成および制御に鑑みたときに第１実施形態および第２実施形態の構成および制御から当然に導き出される構成および制御である。
【０１３３】
図１３に示されている内燃機関１０は、排気再循環装置（以下この装置を「ＥＧＲ装置」という）５０を具備する。しかしながら、内燃機関１０は、過給機を具備していない。
【０１３４】
ＥＧＲ装置５０は、排気再循環管（以下この管を「ＥＧＲ管」という）５１と、排気再循環制御弁（以下この制御弁を「ＥＧＲ制御弁」という）５２と、排気再循環クーラ（以下このクーラを「ＥＧＲクーラ」という）５３と、を具備する。ＥＧＲ装置５０は、燃焼室から排気通路４０に排出された排気ガスをＥＧＲ管５１を介して吸気通路３０に導入することができる。ＥＧＲ管５１は、その一端で排気通路４０（より具体的には、排気マニホルド４１）に接続されているとともに、その他端で吸気通路３０（より具体的には、吸気マニホルド３１）に接続されている。すなわち、ＥＧＲ管５１は、排気通路４０を吸気通路３０に連結している。
【０１３５】
ＥＧＲ制御弁５２は、ＥＧＲ管５１に配置されている。ＥＧＲ制御弁５２の開度（以下この開度を「ＥＧＲ制御弁開度」という）が変更されると、ＥＧＲ制御弁５２を通過する排気ガスの量が変わり、ひいては、吸気通路３０に導入される排気ガスの量が変わる。ＥＧＲ制御弁は、電子制御装置８０のインターフェース８５に電気的に接続されている。電子制御装置８０は、ＥＧＲ制御弁５２を動作させるための制御信号をＥＧＲ制御弁に供給する。ＥＧＲクーラ５３は、ＥＧＲ管５１に配置されている。ＥＧＲクーラ５３は、ＥＧＲ管５１を流れる排気ガスを冷却する。
【０１３６】
次に、第７実施形態のＥＧＲ制御弁の制御について説明する。なお、以下の説明において「ＥＧＲ率」は「燃焼室に吸入されたガスの量に対するＥＧＲ装置によって吸気通路に導入された排気ガスの量の比」を意味し、「目標ＥＧＲ率」は「ＥＧＲ率の目標値」を意味する。
【０１３７】
第７実施形態では、目標ＥＧＲ率に対するその時の実際のＥＧＲ率の偏差（以下この偏差を「ＥＧＲ率偏差」という）、および、単位時間当たりのＥＧＲ率の変化量（以下この変化量を「ＥＧＲ率変化率」という）が入力情報として入力され、これら入力情報に基づいてＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に所期の追従性でもって近づくようにＥＧＲ制御弁を駆動させるための制御信号を生成するためのコントローラ（以下このコントローラを「複合コントローラ」という）が用意されている。さらに、ＥＧＲ率変化率が入力情報として入力されずにＥＧＲ率偏差が入力情報として入力され、この入力情報に基づいてＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に所期の追従性でもって近づくようにＥＧＲ制御弁を駆動させるための制御信号を生成するためのコントローラ（以下このコントローラを「単独コントローラ」という）が用意されている。そして、上記複合コントローラを用いて生成される制御信号をＥＧＲ制御弁に供給することによってＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する複合制御と、上記単独コントローラを用いて生成される制御信号をＥＧＲ制御弁に供給することによってＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する単独制御とが選択的に実行可能である。
【０１３８】
そして、機関運転中、ＥＧＲ率変化率の絶対値が予め定められたＥＧＲ率変化率以下であるときには、上記単独制御によってＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に制御される。一方、機関運転中、ＥＧＲ率変化率の絶対値が上記予め定められたＥＧＲ率変化率よりも大きいときには、上記複合制御によってＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に制御される。
【０１３９】
また、第７実施形態では、ＥＧＲ率の制御が上記単独制御から上記複合制御に切り替えられたときに、複合制御によるＥＧＲ率の制御によってＥＧＲ率が安定平衡状態に収束したときのＥＧＲ率の変化に起因する当該ＥＧＲ率の制御に対する外乱を当該複合制御における外乱の初期値として複合制御が開始される。
【０１４０】
次に、第７実施形態の目標ＥＧＲ率の設定について説明する。第７実施形態では、機関回転数と要求機関トルクとによって規定される機関運転状態に応じて最適なＥＧＲ率が実験等によって予め求められている。そして、これら求められたＥＧＲ率が図１３に示されているように機関回転数ＮＥと要求機関トルクＴＱとの関数のマップの形で基準ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｂとして電子制御装置に記憶されている。そして、機関運転中、その時々の機関回転数ＮＥとその時々の要求機関トルクＴＱとに対応する基準ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｂが図１３のマップから取得される。そして、斯くして取得された基準ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｂが目標ＥＧＲ率に設定される。なお、図１３のマップでは、機関回転数ＮＥが大きいほど、基準ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｂが大きく、要求機関トルクＴＱが大きいほど、基準ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｂが大きい。
【０１４１】
第７実施形態によれば、以下の効果が得られる。すなわち、ＥＧＲ率の変化が比較的大きいときには、ＥＧＲ率の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きい。したがって、ＥＧＲ率の変化が比較的大きいときには、上昇するＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率を大きく上回ってしまういわゆるオーバーシュート（以下これを「ＥＧＲ率のオーバーシュート」という）または低下するＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率を大きく下回ってしまういわゆるアンダーシュート（以下これを「ＥＧＲ率のアンダーシュート」という）が発生する可能性が高い。したがって、こうしたＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートを抑制するという観点からは、ＥＧＲ率の変化が比較的大きいときに、ＥＧＲ率の変化をＥＧＲ率の制御に反映させることが好ましい。一方、ＥＧＲ率の変化が小さいときには、ＥＧＲ率の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さい。したがって、ＥＧＲ率の変化が比較的小さいときには、ＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートが発生する可能性が低い。したがって、ＥＧＲ率の変化が比較的小さいときには、ＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートを抑制するという観点からは、ＥＧＲ率の変化をＥＧＲ率の制御に反映させる必要性に乏しい。
【０１４２】
ここで、第７実施形態では、ＥＧＲ率変化率の絶対値が予め定められたＥＧＲ率変化率よりも大きいときには、複合制御によってＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に制御される。ここで、第７実施形態の複合制御は、ＥＧＲ率の制御に対して外乱として働くＥＧＲ率の変化を考慮してＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する制御である。すなわち、第７実施形態では、ＥＧＲ率変化率の絶対値が予め定められたＥＧＲ率変化率よりも大きく、したがって、ＥＧＲ率の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときに、ＥＧＲ率の変化を考慮してＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に制御される。
【０１４３】
このため、ＥＧＲ率の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときであっても、ＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートを抑制することができるという効果が得られる。
【０１４４】
なお、ＥＧＲ率の制御に対して外乱として働くＥＧＲ率の変化を考慮せずにＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する制御である第７実施形態の単独制御は、ＥＧＲ率変化率の絶対値が予め定められたＥＧＲ率変化率以下であるときに、ＥＧＲ率の制御に用いられる。つまり、第７実施形態の単独制御は、ＥＧＲ率の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さいときに、ＥＧＲ率の制御に用いられる。したがって、このときには、単独制御がＥＧＲ率の制御に用いられたとしても、ＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートは、抑制されていることになる。
【０１４５】
さらに、単独制御がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働くＥＧＲ率の変化を考慮しないＥＧＲ率の制御であることから、当該単独制御を実行するための電子制御装置の負荷が比較的小さい。したがって、単独制御がＥＧＲ率の制御に用いられるときには、上述したようにＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートが抑制されつつ、小さい負荷によってＥＧＲ率の制御が実行されるという効果が得られる。
【０１４６】
さらに、第７実施形態によれば、以下の効果も得られる。すなわち、ＥＧＲ率の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、ＥＧＲ率の制御が当該ＥＧＲ率の制御に対して外乱として働くＥＧＲ率の変化を考慮しない制御から当該ＥＧＲ率の制御に対して外乱として働くＥＧＲ率の変化を考慮した制御に切り替えられることになる。つまり、ＥＧＲ率の制御の形態が比較的大きく変化することになる。そして、このとき、複合制御の安定性が低くなる。一方、複合制御によるＥＧＲ率の制御によってＥＧＲ率が安定平衡状態に収束したときには、複合制御の安定性が高い。ここで、第７実施形態では、ＥＧＲ率の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、当該複合制御によるＥＧＲ率の制御によってＥＧＲ率が安定平衡状態に収束したときのＥＧＲ率の変化に起因する当該ＥＧＲ率の制御に対する外乱を当該複合制御の外乱の初期値として複合制御が開始される。つまり、第７実施形態では、複合制御の安定性が高いときの外乱を当該複合制御における外乱の初期値として当該複合制御が開始される。したがって、第７実施形態によれば、複合制御の開始時点における当該複合制御の安定性を高く維持することができるという効果が得られる。
【０１４７】
次に、第７実施形態のＥＧＲ制御弁の制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図１５に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。
【０１４８】
図１５のルーチンが開始されると、始めに、ステップ７００において、前回の本ルーチンの実行時のＥＧＲ率Ｒｅｇｒ（ｋ−１）、現在のＥＧＲ率Ｒｅｇｒ（ｋ）、および、図１６のルーチン（このルーチンの詳細は後述する）で設定された最新の目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｔが取得される。次いで、ステップ７０１において、ステップ７００で取得された前回の本ルーチンの実行時のＥＧＲ率Ｒｅｇｒ（ｋ−１）および現在のＥＧＲ率Ｒｅｇｒ（ｋ）に基づいて前回の本ルーチンの実行時から今回の本ルーチンの実行時までのＥＧＲ率の変化率（すなわち、ＥＧＲ率変化率）Ｒｒｅｇｒが算出されるとともに、ステップ７００で取得された現在のＥＧＲ率Ｒｅｇｒ（ｋ）および目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｔに基づいて目標ＥＧＲ率に対する現在のＥＧＲ率の偏差（すなわち、ＥＧＲ率偏差）ΔＲｅｇｒが算出される。
【０１４９】
次いで、ステップ７０２において、ステップ７０１で算出されたＥＧＲ率変化率Ｒｒｅｇｒが予め定められた過給圧変化率Ｒｒｅｇｒｔｈ以下である（Ｒｒｅｇｒ≦Ｒｒｅｇｒｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｒｒｅｇｒ≦Ｒｒｅｇｒｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ７０３に進む。一方、Ｒｒｅｇｒ≦Ｒｒｅｇｒｔｈではないと判別されたときには、ルーチンはステップ７０６に進む。
【０１５０】
ステップ７０３では、ステップ７０１で算出されたＥＧＲ率偏差ΔＲｅｇｒを入力情報として単独制御によって、ＥＧＲ制御弁に供給すべき制御信号Ｓｅが算出される。次いで、ステップ７０４において、ステップ７０３で算出された制御信号ＳｅがＥＧＲ制御弁に供給される。次いで、ステップ７０５において、複合制御開始フラグＦ１がセットされ（Ｆ１←１）、その後、ルーチンが終了する。なお、複合制御開始フラグＦ１は、ＥＧＲ率の制御が単独制御から複合制御に切り替えられた時点でセットされており、複合制御が開始された後にリセットされるフラグである。
【０１５１】
ステップ７０６では、複合制御開始フラグＦ１がセットされている（Ｆ１＝１）か否かが判別される。ここで、Ｆ１＝１であると判別されたときには、ルーチンはステップ７０７に進む。一方、Ｆ１＝１ではないと判別されたときには、ルーチンはステップ７１１に進む。
【０１５２】
ステップ７０７では、複合制御によるＥＧＲ率の制御によってＥＧＲ率が安定平衡状態に収束したときのＥＧＲ率の変化に起因する当該ＥＧＲ率の制御に対する外乱Ｋｉが算出される。次いで、ステップ７０８において、ステップ７０１で算出されたＥＧＲ率偏差ΔＲｅｇｒおよびＥＧＲ率変化率Ｒｒｅｇｒならびにステップ７０７で算出された外乱Ｋｉを入力情報として複合制御によって、ＥＧＲ制御弁に供給すべき制御信号Ｓｅが算出される。次いで、ステップ７０９において、ステップ７０８で算出された制御信号ＳｅがＥＧＲ制御弁に供給される。次いで、ステップ７１０において、複合制御開始フラグＦ１がリセットされ、その後、ルーチンが終了する。
【０１５３】
ステップ７１１では、ステップ７０１で算出されたＥＧＲ率偏差ΔＲｅｇｒおよびＥＧＲ変化率Ｒｅｇｒを入力情報として複合制御によって、ＥＧＲ制御弁に供給すべき制御信号Ｓｅが算出される。次いで、ステップ７１２において、ステップ７１１で算出された制御信号ＳｅがＥＧＲ制御弁に供給される。次いで、ステップ７１３において、複合制御開始フラグＦ１がセットされ、その後、ルーチンが終了する。
【０１５４】
次に、第７実施形態の目標ＥＧＲ率の設定を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図１６に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。図１６のルーチンが開始されると、始めに、ステップ４０において、現在の機関回転数ＮＥおよび要求機関トルクＴＱが取得される。次いで、ステップ４１において、ステップ４０で取得された機関回転数ＮＥと要求機関トルクＴＱとに対応する基準ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｂが図１４のマップから取得される。次いで、ステップ４２において、ステップ４１で取得された基準ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｂが目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｔに設定され、その後、ルーチンが終了する。
【０１５５】
また、第３実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方および第４実施形態に関連して説明した外乱の初期値の設定に関する考え方も、図１３に示されている内燃機関におけるＥＧＲ率の制御に適用可能である。以下、この場合の実施形態（以下「第８実施形態」という）について説明する。なお、以下で説明されない第８実施形態の構成および制御は、それぞれ、第３実施形態および第４実施形態の構成および制御と同じであるか、あるいは、以下で説明される第８実施形態の構成および制御に鑑みたときに第３実施形態および第４実施形態の構成および制御から当然に導き出される構成および制御である。
【０１５６】
第８実施形態では、ＥＧＲ率偏差、および、燃料噴射量変化率が入力情報として入力され、これら入力情報に基づいてＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に所期の追従性でもって近づくようにＥＧＲ制御弁を駆動させるための制御信号を生成するコントローラ（以下このコントローラを「複合コントローラ」という）が用意されている。さらに、燃料噴射量変化率が入力情報として入力されずＥＧＲ率偏差が入力情報として入力され、この入力情報に基づいてＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に所期の追従性でもって近づくようにＥＧＲ制御弁を駆動させるための制御信号を生成するコントローラ（以下このコントローラを「単独コントローラ」という）が用意されている。そして、上記複合コントローラを用いて生成される制御信号をＥＧＲ制御弁に供給することによってＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する複合制御と、上記単独コントローラを用いて生成される制御信号をＥＧＲ制御弁に供給することによってＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する単独制御とが選択的に実行可能である。
【０１５７】
そして、機関運転中、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料供給量変化率以下であるときには、上記単独制御によってＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に制御される。一方、機関運転中、燃料噴射量変化率の絶対値が上記予め定められた燃料供給量変化率よりも大きいときには、上記複合制御によってＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に制御される。
【０１５８】
また、第８実施形態では、ＥＧＲ率の制御が上記単独制御から上記複合制御に切り替えられたときに、当該複合制御によるＥＧＲ率の制御によってＥＧＲ率が安定平衡状態に収束したときの燃料噴射量の変化に起因するＥＧＲ率の制御に対する外乱を当該複合制御における外乱の初期値として複合制御が開始される。
【０１５９】
第８実施形態によれば、以下の効果が得られる。すなわち、燃料噴射量が多いほど燃焼室内における燃焼量も多いことから、燃料噴射量が多いほど燃焼室から排出される排気ガスの圧力が高い傾向にある。そして、ＥＧＲ制御弁の開度が同じであっても、燃焼室から排出される排気ガスの圧力が高いほどＥＧＲ装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量が多い。もちろん、燃料噴射量が少ないほど燃焼室内における燃焼量も少ないことから、燃料噴射量が多いほど燃焼室から排出される排気ガスの圧力が低い傾向にある。そして、ＥＧＲ制御弁の開度が同じであっても、燃焼室から排出される排気ガスの圧力が低いほどＥＧＲ装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量が少ない。
【０１６０】
つまり、ＥＧＲ装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量は、燃料噴射量に応じて変化する。したがって、燃料噴射量の変化が比較的大きいときには、燃料噴射量の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きい。したがって、燃料噴射量の変化が比較的大きいときには、ＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートが発生する可能性が高い。したがって、こうしたＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートを抑制するという観点からは、燃料噴射量の変化が比較的大きいときに、燃料噴射量の変化をＥＧＲ率の制御に反映させることが好ましい。一方、燃料噴射量の変化が比較的小さいときには、燃料噴射量の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さい。したがって、燃料噴射量の変化が比較的小さいときには、ＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートが発生する可能性が低い。したがって、燃料噴射量の変化が比較的小さいときには、ＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートを抑制するという観点からは、燃料噴射量の変化をＥＧＲ率の制御に反映させる必要性に乏しい。
【０１６１】
ここで、第８実施形態では、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料噴射量変化率よりも大きいときには、複合制御によってＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に制御される。ここで、第８実施形態の複合制御は、ＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化を考慮してＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する制御である。すなわち、第８実施形態では、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料噴射量変化率よりも大きく、したがって、燃料噴射量の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときに、燃料噴射量の変化を考慮してＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に制御される。
【０１６２】
このため、燃料噴射量の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときであっても、ＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートを抑制することができるという効果が得られる。
【０１６３】
なお、ＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化を考慮せずにＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する制御である第８実施形態の単独制御は、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料噴射量変化率以下であるときに、ＥＧＲ率の制御に用いられる。つまり、第８実施形態の単独制御は、燃料噴射量の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さいときに、ＥＧＲ率の制御に用いられる。したがって、このときには、単独制御がＥＧＲ率の制御に用いられたとしても、ＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートは、抑制されていることになる。
【０１６４】
さらに、単独制御がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化を考慮しないＥＧＲ率の制御であることから、当該単独制御を実行するための電子制御装置の負荷が比較的小さい。したがって、単独制御がＥＧＲ率の制御に用いられるときには、上述したようにＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートが抑制されつつ、小さい負荷によってＥＧＲ率の制御が実行されるという効果が得られる。
【０１６５】
さらに、第８実施形態によれば、以下の効果も得られる。すなわち、ＥＧＲ率の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、ＥＧＲ率の制御が当該ＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化を考慮しない制御から当該ＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化を考慮した制御に切り替えられることになる。つまり、ＥＧＲ率の制御の形態が比較的大きく変化することになる。そして、このとき、複合制御の安定性が低くなる。一方、複合制御によるＥＧＲ率の制御によってＥＧＲ率が安定平衡状態に収束したときには、複合制御の安定性が高い。ここで、第８実施形態では、ＥＧＲ率の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、当該複合制御によるＥＧＲ率の制御によってＥＧＲ率が安定平衡状態に収束したときの燃料噴射量の変化に起因する当該ＥＧＲ率の制御に対する外乱を当該複合制御の外乱の初期値として複合制御が開始される。つまり、第８実施形態では、複合制御の安定性が高いときの外乱を当該複合制御における外乱の初期値として当該複合制御が開始される。したがって、第８実施形態によれば、複合制御の開始時点における当該複合制御の安定性を高く維持することができるという効果が得られる。
【０１６６】
次に、第８実施形態のＥＧＲ制御弁の制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図１７に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。
【０１６７】
図１７のルーチンが開始されると、始めに、ステップ８００において、前回の本ルーチンの実行時の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ−１）、現在の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ）、現在のＥＧＲ率Ｒｅｇｒ、および、図１６のルーチンで設定された最新の目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｔが取得される。次いで、ステップ８０１において、ステップ８００で取得された前回の本ルーチンの実行時の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ−１）および現在の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ）に基づいて前回の本ルーチンの実行時から今回の本ルーチンの実行時までの燃料噴射量の変化率（すなわち、燃料噴射量変化率）Ｒｑｔが算出されるとともに、ステップ８００で取得された現在のＥＧＲ率Ｒｅｇｒおよび目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｔに基づいて目標ＥＧＲ率に対する現在のＥＧＲ率の偏差（すなわち、ＥＧＲ率偏差）ΔＲｅｇｒが算出される。
【０１６８】
次いで、ステップ８０２において、ステップ８０１で算出された燃料噴射量変化率Ｒｑｔが予め定められた燃料噴射量変化率Ｒｑｔｔｈ以下である（Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ８０３に進む。一方、Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈではないと判別されたときには、ルーチンはステップ８０６に進む。
【０１６９】
ステップ８０３では、ステップ８０１で算出されたＥＧＲ率偏差ΔＲｅｇｒを入力情報として単独制御によって、ＥＧＲ制御弁に供給すべき制御信号Ｓｅが算出される。次いで、ステップ８０４において、ステップ８０３で算出された制御信号ＳｅがＥＧＲ制御弁に供給される。次いで、ステップ８０５において、複合制御開始フラグＦ１がセットされ（Ｆ１←１）、その後、ルーチンが終了する。なお、複合制御開始フラグＦ１は、ＥＧＲ率の制御が単独制御から複合制御に切り替えられた時点でセットされており、複合制御が開始された後にリセットされるフラグである。
【０１７０】
ステップ８０６では、複合制御開始フラグＦ１がセットされている（Ｆ１＝１）か否かが判別される。ここで、Ｆ１＝１であると判別されたときには、ルーチンはステップ８０７に進む。一方、Ｆ１＝１ではないと判別されたときには、ルーチンはステップ８１１に進む。
【０１７１】
ステップ８０７では、複合制御によるＥＧＲ率の制御によってＥＧＲ率が安定平衡状態に収束したときのＥＧＲ率の変化に起因する当該ＥＧＲ率の制御に対する外乱Ｋｉが算出される。次いで、ステップ８０８において、ステップ８０１で算出されたＥＧＲ率偏差ΔＲｅｇｒおよび燃料噴射量変化率Ｒｑｔならびにステップ８０７で算出された外乱Ｋｉを入力情報として複合制御によって、ＥＧＲ制御弁に供給すべき制御信号Ｓｅが算出される。次いで、ステップ８０９において、ステップ８０８で算出された制御信号ＳｅがＥＧＲ制御弁に供給される。次いで、ステップ８１０において、複合制御開始フラグＦ１がリセットされ、その後、ルーチンが終了する。
【０１７２】
ステップ８１１では、ステップ８０１で算出されたＥＧＲ率偏差ΔＲｅｇｒおよび燃料噴射量変化率Ｒｑｔを入力情報として複合制御によって、ＥＧＲ制御弁に供給すべき制御信号Ｓｅが算出される。次いで、ステップ８１２において、ステップ８１１で算出された制御信号ＳｅがＥＧＲ制御弁に供給される。次いで、ステップ８１３において、複合制御開始フラグＦ１がセットされ、その後、ルーチンが終了する。
【０１７３】
また、第５実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方および第６実施形態に関連して説明した外乱の初期値の設定に関する考え方も、図１３に示されている内燃機関におけるＥＧＲ率の制御に適用可能である。以下、この場合の実施形態（以下「第９実施形態」という）について説明する。なお、以下で説明されない第９実施形態の構成および制御は、それぞれ、第５実施形態および第６実施形態の構成および制御と同じであるか、あるいは、以下で説明される第９実施形態の構成および制御に鑑みたときに第５実施形態および第６実施形態の構成および制御から当然に導き出される構成および制御である。
【０１７４】
第９実施形態では、ＥＧＲ率偏差、燃料噴射量変化率、および、ＥＧＲ率変化率が入力情報として入力され、これら入力情報に基づいてＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に所期の追従性でもって近づくようにＥＧＲ制御弁を駆動させるための制御信号を生成するためのコントローラ（以下このコントローラを「複合コントローラ」という）が用意されている。さらに、燃料噴射量変化率およびＥＧＲ率変化率が入力情報として入力されずにＥＧＲ率偏差が入力情報として入力され、この入力情報に基づいてＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に所期の追従性でもって近づくようにＥＧＲ制御弁を駆動させるための制御信号を生成するためのコントローラ（以下このコントローラを「単独コントローラ」という）が用意されている。そして、上記複合コントローラを用いて生成される制御信号をＥＧＲ制御弁に供給することによってＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する複合制御と、上記単独コントローラを用いて生成される制御信号をＥＧＲ制御弁に供給することによってＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する単独制御とが選択的に実行可能である。
【０１７５】
そして、機関運転中、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料噴射量変化率以下であり且つＥＧＲ率変化率の絶対値が予め定められたＥＧＲ率変化率以下であるときには、上記単独制御によってＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に制御される。一方、機関運転中、少なくとも、燃料噴射量変化率の絶対値が上記予め定められた燃料噴射量変化率よりも大きいか、あるいは、ＥＧＲ率変化率の絶対値が上記予め定められたＥＧＲ率変化率よりも大きいときには、上記複合制御によってＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に制御される。
【０１７６】
また、第９実施形態では、ＥＧＲ率の制御が上記単独制御から上記複合制御に切り替えられたときに、当該複合制御によるＥＧＲ率の制御によってＥＧＲ率が安定平衡状態に収束したときの燃料噴射量の変化およびＥＧＲ率の変化に起因するＥＧＲ率の制御に対する外乱を当該複合制御における外乱の初期値として複合制御が開始される。
【０１７７】
第９実施形態によれば、以下の効果が得られる。すなわち、上述したように、ＥＧＲ装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量は、燃料噴射量に応じて変化する。したがって、ＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートを抑制するという観点からは、燃料噴射量の変化が比較的大きいときに、燃料噴射量の変化をＥＧＲ率の制御に反映させることが好ましい。一方、燃料噴射量の変化が比較的小さいときには、ＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートを抑制するという観点からは、燃料噴射量の変化をＥＧＲ率の制御に反映させる必要性に乏しい。
【０１７８】
また、上述したように、ＥＧＲ率の変化が比較的大きいときには、ＥＧＲ率の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きい。したがって、ＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートを抑制するという観点からは、ＥＧＲ率の変化が比較的大きいときに、ＥＧＲ率の変化をＥＧＲ率の制御に反映させることが好ましい。一方、ＥＧＲ率の変化が比較的小さいときには、ＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートを抑制するという観点からは、ＥＧＲ率の変化をＥＧＲ率の制御に反映させる必要性に乏しい。
【０１７９】
ここで、第９実施形態では、少なくとも、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料噴射量変化率よりも大きいか、あるいは、ＥＧＲ率変化率の絶対値が予め定められたＥＧＲ率変化率よりも大きいときには、複合制御によってＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に制御される。ここで、第９実施形態の複合制御は、ＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化およびＥＧＲ率の変化を考慮してＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する制御である。すなわち、第９実施形態では、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料噴射量変化率よりも大きく、したがって、燃料噴射量の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときに、燃料噴射量の変化を考慮してＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に制御されるし、ＥＧＲ率変化率の絶対値が予め定められたＥＧＲ率変化率よりも大きく、したがって、ＥＧＲ率の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときに、ＥＧＲ率の変化を考慮してＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に制御される。
【０１８０】
このため、燃料噴射量の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときであっても、あるいは、ＥＧＲ率の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときであっても、ＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートを抑制することができるという効果が得られる。
【０１８１】
なお、ＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化およびＥＧＲ率の変化を考慮せずにＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する制御である第９実施形態の単独制御は、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料噴射量変化率以下であり且つＥＧＲ率変化率の絶対値が予め定められたＥＧＲ率変化率以下であるときに、ＥＧＲ率の制御に用いられる。つまり、第９実施形態の単独制御は、燃料噴射量の変化およびＥＧＲ率の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さいときに、ＥＧＲ率の制御に用いられる。したがって、このときには、単独制御がＥＧＲ率の制御に用いられたとしても、ＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートは、抑制されていることになる。
【０１８２】
さらに、単独制御がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化およびＥＧＲ率の変化を考慮しないＥＧＲ率の制御であることから、当該単独制御を実行するための電子制御装置の負荷が比較的小さい。したがって、単独制御がＥＧＲ率の制御に用いられるときには、上述したようにＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートが抑制されつつ、小さい負荷によってＥＧＲ率の制御が実行されるという効果が得られる。
【０１８３】
さらに、第９実施形態によれば、以下の効果も得られる。すなわち、ＥＧＲ率の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、ＥＧＲ率の制御が当該ＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化およびＥＧＲ率の変化を考慮しない制御から当該ＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化およびＥＧＲ率の変化を考慮した制御に切り替えられることになる。つまり、ＥＧＲ率の制御の形態が比較的大きく変化することになる。そして、このとき、複合制御の安定性が低くなる。一方、複合制御によるＥＧＲ率の制御によってＥＧＲ率が安定平衡状態に収束したときには、複合制御の安定性が高い。ここで、第９実施形態では、ＥＧＲ率の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、当該複合制御によるＥＧＲ率の制御によってＥＧＲ率が安定平衡状態に収束したときの燃料噴射量の変化およびＥＧＲ率の変化に起因する当該ＥＧＲ率の制御に対する外乱を当該複合制御の外乱の初期値として複合制御が開始される。つまり、第９実施形態では、複合制御の安定性が高いときの外乱を当該複合制御における外乱の初期値として当該複合制御が開始される。したがって、第９実施形態によれば、複合制御の開始時点における当該複合制御の安定性を高く維持することができるという効果が得られる。
【０１８４】
次に、第９実施形態のベーンの制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図１８に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。
【０１８５】
図１８のルーチンが開始されると、始めに、ステップ９００において、前回の本ルーチンの実行時の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ−１）、現在の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ）、前回の本ルーチンの実行時のＥＧＲ率Ｒｅｇｒ（ｋ−１）、現在のＥＧＲ率Ｒｅｇｒ（ｋ）、および、図１６のルーチンで設定された最新の目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｔが取得される。次いで、ステップ９０１において、ステップ９００で取得された前回の本ルーチンの実行時の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ−１）および現在の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ）に基づいて前回の本ルーチンの実行時から今回の本ルーチンの実行時までの燃料噴射量の変化率（すなわち、燃料噴射量変化率）Ｒｑｔが算出され、且つ、ステップ９００で取得された前回の本ルーチンの実行時のＥＧＲ率Ｒｅｇｒ（ｋ−１）および現在のＥＧＲ率Ｒｅｇｒ（ｋ）に基づいて前回の本ルーチンの実行時から今回の本ルーチンの実行時までのＥＧＲ率の変化率（すなわち、ＥＧＲ率変化率）Ｒｒｅｇｒが算出されるとともに、ステップ９００で取得された現在のＥＧＲ率Ｒｅｇｒ（ｋ）および目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｔに基づいて目標ＥＧＲ率に対する現在のＥＧＲ率の偏差（すなわち、ＥＧＲ率偏差）ΔＲｅｇｒが算出される。
【０１８６】
次いで、ステップ９０２において、ステップ９０１で算出された燃料噴射量変化率Ｒｑｔが予め定められた燃料噴射量変化率Ｒｑｔｔｈ以下であり（Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈ）且つステップ９０１で算出されたＥＧＲ率変化率Ｒｒｅｇｒが予め定められたＥＧＲ率変化率Ｒｒｅｇｒｔｈ以下である（Ｒｒｅｇｒ≦Ｒｒｅｇｒｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈであり且つＲｒｅｇｒ≦Ｒｒｅｇｒｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ９０３に進む。一方、Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈであり且つＲｒｅｇｒ≦Ｒｒｅｇｒｔｈではないと判別されたときには、ルーチンはステップ９０６に進む。
【０１８７】
ステップ９０３では、ステップ９０１で算出されたＥＧＲ率偏差ΔＲｅｇｒを入力情報として単独制御によって、ＥＧＲ制御弁に供給すべき制御信号Ｓｅが算出される。次いで、ステップ９０４において、ステップ９０３で算出された制御信号ＳｅがＥＧＲ制御弁に供給される。次いで、ステップ９０５において、複合制御開始フラグＦ１がセットされ（Ｆ１←１）、その後、ルーチンが終了する。なお、複合制御開始フラグＦ１は、ＥＧＲ率の制御が単独制御から複合制御に切り替えられた時点でセットされており、複合制御が開始された後にリセットされるフラグである。
【０１８８】
ステップ９０６では、複合制御開始フラグＦ１がセットされている（Ｆ１＝１）か否かが判別される。ここで、Ｆ１＝１であると判別されたときには、ルーチンはステップ９０７に進む。一方、Ｆ１＝１ではないと判別されたときには、ルーチンはステップ９１１に進む。
【０１８９】
ステップ９０７では、複合制御によるＥＧＲ率の制御によってＥＧＲ率が安定平衡状態に収束したときのＥＧＲ率の変化に起因する当該ＥＧＲ率の制御に対する外乱Ｋｉが算出される。次いで、ステップ９０８において、ステップ９０１で算出されたＥＧＲ率偏差ΔＲｅｇｒ、燃料噴射量変化率Ｒｑｔ、および、ＥＧＲ率変化率Ｒｒｅｇｒ、ならびに、ステップ９０７で算出された外乱Ｋｉを入力情報として複合制御によって、ＥＧＲ制御弁に供給すべき制御信号Ｓｅが算出される。次いで、ステップ９０９において、ステップ９０８で算出された制御信号ＳｅがＥＧＲ制御弁に供給される。次いで、ステップ９１０において、複合制御開始フラグＦ１がリセットされ、その後、ルーチンが終了する。
【０１９０】
ステップ９１１では、ステップ９０１で算出されたＥＧＲ率偏差ΔＲｅｇｒ、燃料噴射量変化率Ｒｑｔ、および、ＥＧＲ率変化率Ｒｒｅｇｒを入力情報として複合制御によって、ＥＧＲ制御弁に供給すべき制御信号Ｓｅが算出される。次いで、ステップ９１２において、ステップ９１１で算出された制御信号ＳｅがＥＧＲ制御弁に供給される。次いで、ステップ９１３において、複合制御開始フラグＦ１がセットされ、その後、ルーチンが終了する。
【０１９１】
なお、第１実施形態、第３実施形態、および、第５実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方および第２実施形態、第４実施形態、および、第６実施形態に関連して説明した外乱の初期値の設定に関する考え方は、図１９に示されている内燃機関における過給圧の制御にも適用可能であるし、第７実施形態〜第９実施形態に関連して説明したＥＧＲ率の制御に関する考え方および外乱の初期値の設定に関する考え方も、図１９に示されている内燃機関におけるＥＧＲ率の制御に適用可能である。
【０１９２】
なお、図１９に示されている内燃機関１０は、過給機６０およびＥＧＲ装置５０を具備する。過給機６０は、図１に示されている過給機６０と同じ過給機であり、ＥＧＲ装置５０は、図１３に示されているＥＧＲ装置５０と同じＥＧＲ装置である。
【０１９３】
また、過給圧の制御に対する過給圧の変化の影響の度合、過給圧の制御に対する燃料噴射量の変化の影響の度合、ならびに、過給圧の制御に対する燃料噴射量の変化の影響の度合は、ＥＧＲ率の制御が実行されているときに比べて、ＥＧＲ率の制御が実行されていないときのようが大きい。そこで、第１実施形態、第３実施形態、および、第５実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方が図１９に示されている内燃機関における過給圧の制御に関する過給圧の制御に適用された場合において、過給圧の制御を単独制御から複合制御に切り替える条件として、ＥＧＲ率の制御が実行されていないことを追加してもよい。この場合、第１実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方が図１９に示されている内燃機関における過給圧の制御に関する過給圧の制御に適用された場合には、過給圧変化率の絶対値が予め定められた過給圧変化率よりも大きく且つＥＧＲ率の制御が実行されていないときに、複合制御によって過給圧が目標過給圧に制御され、第３実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方が図１９に示されている内燃機関における過給圧の制御に関する過給圧の制御に適用された場合には、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料供給量変化率よりも大きく且つＥＧＲ率の制御が実行されていないときに、複合制御によって過給圧が目標過給圧に制御され、第５実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方が図１９に示されている内燃機関における過給圧の制御に関する過給圧の制御に適用された場合には、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料供給量変化率よりも大きく且つＥＧＲ率の制御が実行されていないとき、あるいは、過給圧変化率の絶対値が予め定められた過給圧変化率よりも大きく且つＥＧＲ率の制御が実行されていないときに、複合制御によって過給圧が目標過給圧に制御されることになる。
【０１９４】
また、第１実施形態、第３実施形態、および、第５実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方および第２実施形態、第４実施形態、および、第６実施形態に関連して説明した外乱の初期値の設定に関する考え方は、図２０に示されている内燃機関における過給圧の制御にも適用可能であるし、第７実施形態〜第９実施形態に関連して説明したＥＧＲ率の制御に関する考え方および外乱の初期値の設定に関する考え方も、図２０に示されている内燃機関におけるＥＧＲ率の制御に適用可能である。
【０１９５】
なお、図２０に示されている内燃機関１０は、過給機６０、低圧ＥＧＲ装置５０Ｌ、および、高圧ＥＧＲ装置５０Ｈを具備する。過給機６０は、図１に示されている過給機６０と同じ過給機である。
【０１９６】
また、高圧ＥＧＲ装置５０Ｈは、図１３に示されているＥＧＲ装置５０と同じＥＧＲ装置である。すなわち、高圧ＥＧＲ装置５０Ｈは、高圧ＥＧＲ管５１Ｈと、高圧ＥＧＲ制御弁５２Ｈと、高圧ＥＧＲクーラ５３Ｈと、を具備する。高圧ＥＧＲ装置５０Ｈは、燃焼室から排気通路４０に排出された排気ガスを高圧ＥＧＲ管５１Ｈを介して吸気通路３０に導入することができる。高圧ＥＧＲ管５１Ｈは、その一端で排気タービン６０Ｔよりも上流の排気通路４０（より具体的には、排気マニホルド４１）に接続されているとともに、その他端でコンプレッサ６０Ｃよりも下流の吸気通路３０（より具体的には、吸気マニホルド３１）に接続されている。すなわち、高圧ＥＧＲ管５１Ｈは、排気通路４０を吸気通路３０に連結している。
【０１９７】
高圧ＥＧＲ制御弁５２Ｈは、高圧ＥＧＲ管５１Ｈに配置されている。高圧ＥＧＲ制御弁５２Ｈの開度（以下この開度を「高圧ＥＧＲ制御弁開度」という）が変更されると、高圧ＥＧＲ制御弁５２Ｈを通過する排気ガスの量が変わり、ひいては、高圧ＥＧＲ装置５０Ｈによって吸気通路３０に導入される排気ガスの量が変わる。高圧ＥＧＲ制御弁は、電子制御装置８０のインターフェース８５に電気的に接続されている。電子制御装置８０は、高圧ＥＧＲ制御弁５２Ｈを動作させるための制御信号を高圧ＥＧＲ制御弁に供給する。高圧ＥＧＲクーラ５３Ｈは、高圧ＥＧＲ管５１Ｈに配置されている。高圧ＥＧＲクーラ５３Ｈは、高圧ＥＧＲ管５１Ｈを流れる排気ガスを冷却する。
【０１９８】
また、低圧ＥＧＲ装置５０Ｌは、低圧ＥＧＲ管５１Ｌと、低圧ＥＧＲ制御弁５２Ｌと、低圧ＥＧＲクーラ５３Ｌと、を具備する。低圧ＥＧＲ装置５０Ｌは、燃焼室から排気通路４０に排出された排気ガスを低圧ＥＧＲ管５１Ｌを介して吸気通路３０に導入することができる。低圧ＥＧＲ管５１Ｌは、その一端で排気タービン６０Ｔよりも下流の排気通路４０（より具体的には、排気管４２）に接続されているとともに、その他端でコンプレッサ６０Ｃよりも上流の吸気通路３０（より具体的には、吸気管３２）に接続されている。すなわち、低圧ＥＧＲ管５１Ｌは、排気通路４０を吸気通路３０に連結している。
【０１９９】
低圧ＥＧＲ制御弁５２Ｌは、低圧ＥＧＲ管５１Ｌに配置されている。低圧ＥＧＲ制御弁５２Ｌの開度（以下この開度を「低圧ＥＧＲ制御弁開度」という）が変更されると、低圧ＥＧＲ制御弁５２Ｌを通過する排気ガスの量が変わり、ひいては、低圧ＥＧＲ装置５０Ｌによって吸気通路３０に導入される排気ガスの量が変わる。低圧ＥＧＲ制御弁は、電子制御装置８０のインターフェース８５に電気的に接続されている。電子制御装置８０は、低圧ＥＧＲ制御弁５２Ｌを動作させるための制御信号を低圧ＥＧＲ制御弁に供給する。低圧ＥＧＲクーラ５３Ｌは、低圧ＥＧＲ管５１Ｌに配置されている。低圧ＥＧＲクーラ５３Ｌは、低圧ＥＧＲ管５１Ｌを流れる排気ガスを冷却する。
【０２００】
そして、上述したように、第１実施形態、第３実施形態、および、第５実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方および第２実施形態、第４実施形態、および、第６実施形態に関連して説明した外乱の初期値の設定に関する考え方は、図２０に示されている内燃機関における過給圧の制御にも適用可能である。
【０２０１】
また、上述したように、第７実施形態〜第９実施形態に関連して説明したＥＧＲ率の制御に関する考え方および外乱の初期値の設定に関する考え方は、図２０に示されている内燃機関における低圧ＥＧＲ率（すなわち、燃焼室に吸入されるガスの量に対する低圧ＥＧＲ装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量の比）の制御に適用可能であるし、図２０に示されている内燃機関における高圧ＥＧＲ率（すなわち、燃焼室に吸入されるガスの量に対する高圧ＥＧＲ装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量の比）の制御に適用可能である。
【０２０２】
以上説明した事項から、第１実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方および第２実施形態に関連して説明した外乱の初期値の設定に関する考え方は、広くは、制御量を制御する制御対象を具備する内燃機関の制御装置であって、前記制御量の制御に対して外乱として働く当該制御量の変化を考慮せずに当該制御量をその目標値に制御するための制御である単独制御と、前記制御量の制御に対して外乱として働く当該制御量の変化を考慮して当該制御量をその目標値に制御するための制御である複合制御と、を選択的に実行可能である内燃機関の制御装置に適用可能であると言える。そして、この場合、第１実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方によれば、単位時間当たりの前記制御量の変化量である制御量変化率の絶対値が予め定められた制御量変化率以下であるときには、前記単独制御によって前記制御量がその目標値に制御され、前記制御量変化率の絶対値が前記予め定められた制御量変化率よりも大きいときには、前記複合制御によって前記制御量がその目標値に制御されることになる。また、この場合、第２実施形態に関連して説明した外乱の初期値の設定に関する考え方によれば、前記制御量の制御が前記単独制御から前記複合制御に切り替えられたときに、当該複合制御による前記制御量の制御によって前記制御量が安定平衡状態に収束したときの前記制御量の変化に起因する当該制御量の制御に対する外乱を当該複合制御における外乱の初期値として前記複合制御が開始されることになる。
【０２０３】
同様に、第３実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方および第４実施形態に関連して説明した外乱の初期値の設定に関する考え方は、広くは、異なる２つの制御量をそれぞれ制御する制御対象を具備し、一方の制御対象である第１制御対象によって制御される制御量である第１制御量に応じて他方の制御対象である第２制御対象によって制御される制御量である第２制御量が変化する内燃機関の制御装置であって、前記第２制御量の制御に対して外乱として働く前記第１制御量の変化を考慮せずに前記第２制御量をその目標値に制御するための制御である単独制御と、前記第２制御量の制御に対して外乱として働く前記第１制御量の変化を考慮して前記第２制御量をその目標値に制御するための制御である複合制御と、を選択的に実行可能である内燃機関の制御装置に適用可能であると言える。そして、この場合、第３実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方によれば、単位時間当たりの前記第１制御量の変化量である第１制御量変化率の絶対値が予め定められた第１制御量変化率以下であるときには、前記単独制御によって前記第２制御量がその目標値に制御され、前記第１制御量変化率の絶対値が前記予め定められた第１制御量変化率よりも大きいときには、前記複合制御によって前記第２制御量がその目標値に制御されることになる。また、この場合、第４実施形態に関連して説明した外乱の初期値の設定に関する考え方によれば、前記第２制御量の制御が前記単独制御から前記複合制御に切り替えられたときに、当該複合制御による前記第２制御量の制御によって前記第２制御量が安定平衡状態に収束したときの前記第１制御量の変化に起因する前記第２制御量の制御に対する外乱を当該複合制御における外乱の初期値として前記複合制御が開始されることになる。
【０２０４】
同様に、第５実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方および第６実施形態に関連して説明した外乱の初期値の設定に関する考え方は、広くは、異なる２つの制御量をそれぞれ制御する制御対象を具備し、一方の制御対象である第１制御対象によって制御される制御量である第１制御量に応じて他方の制御対象である第２制御対象によって制御される制御量である第２制御量が変化する内燃機関の制御装置であって、前記第２制御量の制御に対して外乱として働く前記第１制御量の変化および前記第２制御量の変化を考慮せずに前記第２制御量をその目標値に制御するための制御である単独制御と、前記第２制御量の制御に対して外乱として働く前記第１制御量の変化および前記第２制御量を考慮して前記第２制御量をその目標値に制御するための制御である複合制御と、を選択的に実行可能である内燃機関の制御装置に適用可能であると言える。そして、この場合、第５実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方によれば、単位時間当たりの前記第１制御量の変化量である第１制御量変化率の絶対値が予め定められた第１制御量変化率以下であり且つ単位時間当たりの前記第２制御量の変化量である第２制御量変化率の絶対値が予め定められた第２制御量変化率以下であるときには、前記単独制御によって前記第２制御量がその目標値に制御され、前記第１制御量変化率の絶対値が前記予め定められた第１制御量変化率よりも大きいとき、あるいは、前記第２制御量変化率の絶対値が前記予め定められた第２制御量変化率よりも大きいときには、前記複合制御によって前記第２制御量がその目標値に制御されることになる。また、この場合、第６実施形態に関連して説明した外乱の初期値の設定に関する考え方によれば、前記第２制御量の制御が前記単独制御から前記複合制御に切り替えられたときに、当該複合制御による前記第２制御量の制御によって前記第２制御量が安定平衡状態に収束したときの前記第１制御量の変化および前記第２制御量の変化に起因する前記第２制御量の制御に対する外乱を当該複合制御における外乱の初期値として前記複合制御が開始されることになる。
【０２０５】
次に、第５実施形態の単独コントローラとして、燃料噴射量変化率および過給圧変化率を入力変数とせずに過給圧偏差を入力変数として過給圧の挙動を表現した状態方程式を用いて上記制御信号を生成するコントローラを採用するとともに、第５実施形態の複合コントローラとして過給圧偏差、燃料噴射量変化率、および、過給圧変化率を入力変数として過給圧の挙動を表現した状態方程式を用いて上記制御信号を生成するコントローラを採用した場合の実施形態（以下「第１０実施形態」という）について説明する。
【０２０６】
なお、以下で説明されない第１０実施形態の構成および制御は、それぞれ、上述した実施形態の構成および制御と同じであるか、あるいは、以下で説明される第１０実施形態の構成および制御に鑑みたときに上述した実施形態の構成および制御から当然に導き出される構成および制御である。
【０２０７】
過給圧を「ｘ」で表し、燃料噴射量を「ｗ」で表し、ベーン開度を「ｕ」で表したとき、次式１の状態方程式が成立する。なお、次式１において「Ａ」「Ｂ１」および「Ｂ２」は、係数行列である。ここで、燃料噴射量の変化が過給圧にほとんど影響がないことから、燃料噴射量の項を消去すると、次式２の状態方程式が成立する。また、過給圧を「ｘ」で表し、目標過給圧を「ｒ」で表し、追従誤差の積分器を「ｖ」で表したとき、次式３が成立する。また、ベーン開度を「ｕservo」で表し、過給圧を「ｘ」で表し、追従誤差の積分器を「ｖ」で表したとき、制御則が次式４に示されているように設計可能である。なお、次式４において「Ｋｘ」および「Ｋｖ」は、係数行列である。そして、上式２〜上式４を用いて算出されるベーン開度ｕservoを目標ベーン開度ｕとして採用して過給圧を制御する制御が上記単独制御である。
【０２０８】
【数１】
2013051134.tif 000003
【０２０９】
また、コントローラの状態を「ｘｋ」で表し、燃料噴射量を「ｗ」で表し、過給圧を「ｘ」で表し、ベーン開度を「ｕｄｉｓｔ」で表したとき、次式５および次式６が成立する。なお、次式５および次式６において「Ａｋ」「Ｂｋ１」「Ｂｋ２」「Ｃｋ」「Ｄｋ１」および「Ｄｋ２」は、係数行列である。そして、上式２〜上式４を用いて算出されるベーン開度ｕservoに、上式２、上式５、および、上式６を用いて算出されるベーン開度ｕdistを加算することによって得られる値（＝ｕservo＋ｕdist）を目標ベーン開度ｕとして採用して過給圧を制御する制御が上記複合制御である。
【０２１０】
【数２】
2013051134.tif 000004
【０２１１】
また、第７実施形態の外乱の初期値の設定に第６実施形態に関連して説明した外乱の初期値の設定の考え方を適用すれば、上式１、上式３、および、上式５の微分項を次式７〜次式９に示されているように「０」とすることによって複合制御における定常状態が表される。また、複合制御における目標ベーン開度ｕは、次式１０で表される。
【０２１２】
【数３】
2013051134.tif 000005
【０２１３】
したがって、上式７〜上式１０に基づけば、次式１１に示されているように、過給圧の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときの複合制御における過給圧の制御に対する外乱の初期値ｘｋ−ｉｎｉｔｉａｌが求められる。
【０２１４】
【数４】
2013051134.tif 000006
【０２１５】
なお、第７実施形態に関連して説明した目標値追従制御を設計する理論は、特定の理論に制限されず、この理論として、たとえば、最適レギュレータ、極配置法、スライディングモード制御、Ｈ∞制御、Ｈ２制御などの理論を採用することができる。
【０２１６】
また、上述した実施形態は、本発明を圧縮自着火式の内燃機関に適用した場合の実施形態である。しかしながら、本発明は、火花点火式の内燃機関（いわゆるガソリンエンジン）にも適用可能である。
【０２１７】
また、単独制御が複合制御に切り替えられたときの当該複合制御における外乱の初期値として採用されるべき外乱に関する考え方は、燃焼室から排気通路に排出された排気ガス中の特性成分を浄化するための触媒を排気通路に具備する内燃機関において、触媒の温度を所定の温度に制御するための触媒温度制御の実行とその停止とを切り替える場合にも適用可能である。
【図１】
2013051134.tif 000007
【図２】
2013051134.tif 000008
【図３】
2013051134.tif 000009
【図４】
2013051134.tif 000010
【図５】
2013051134.tif 000011
【図６】
2013051134.tif 000012
【図７】
2013051134.tif 000013
【図８】
2013051134.tif 000014
【図９】
2013051134.tif 000015
【図１０】
2013051134.tif 000016
【図１１】
2013051134.tif 000017
【図１２】
2013051134.tif 000018
【図１３】
2013051134.tif 000019
【図１４】
2013051134.tif 000020
【図１５】
2013051134.tif 000021
【図１６】
2013051134.tif 000022
【図１７】
2013051134.tif 000023
【図１８】
2013051134.tif 000024
【図１９】
2013051134.tif 000025
【図２０】
2013051134.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成25年12月11日(2013.12.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる２つの制御量をそれぞれ制御する制御対象を具備し、一方の制御対象である第１制御対象によって制御される制御量である第１制御量に応じて他方の制御対象である第２制御対象によって制御される制御量である第２制御量が変化する内燃機関の制御装置であって、
前記第２制御量の制御に対して外乱として働く前記第１制御量の変化を考慮せずに前記第２制御量をその目標値に制御するための制御である単独制御と、前記第２制御量の制御に対して外乱として働く前記第１制御量の変化を考慮して前記第２制御量をその目標値に制御するための制御である複合制御と、を選択的に実行可能である内燃機関の制御装置において、
単位時間当たりの前記第１制御量の変化量である第１制御量変化率の絶対値が予め定められた第１制御量変化率以下であるときには、前記単独制御によって前記第２制御量をその目標値に制御し、前記第１制御量変化率の絶対値が前記予め定められた第１制御量変化率よりも大きいときには、前記複合制御によって前記第２制御量をその目標値に制御する内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記第２制御量の制御が前記単独制御から前記複合制御に切り替えられたときに、当該複合制御による前記第２制御量の制御によって前記第２制御量が安定平衡状態に収束したときの前記第１制御量の変化に起因する前記第２制御量の制御に対する外乱を当該複合制御における外乱の初期値として前記複合制御が開始される内燃機関の制御装置。
【請求項３】
異なる２つの制御量をそれぞれ制御する制御対象を具備し、一方の制御対象である第１制御対象によって制御される制御量である第１制御量に応じて他方の制御対象である第２制御対象によって制御される制御量である第２制御量が変化する内燃機関の制御装置であって、
前記第２制御量の制御に対して外乱として働く前記第１制御量の変化および前記第２制御量の変化を考慮せずに前記第２制御量をその目標値に制御するための制御である単独制御と、前記第２制御量の制御に対して外乱として働く前記第１制御量の変化および前記第２制御量を考慮して前記第２制御量をその目標値に制御するための制御である複合制御と、を選択的に実行可能である内燃機関の制御装置において、
単位時間当たりの前記第１制御量の変化量である第１制御量変化率の絶対値が予め定められた第１制御量変化率以下であり且つ単位時間当たりの前記第２制御量の変化量である第２制御量変化率の絶対値が予め定められた第２制御量変化率以下であるときには、前記単独制御によって前記第２制御量をその目標値に制御し、前記第１制御量変化率の絶対値が前記予め定められた第１制御量変化率よりも大きいとき、あるいは、前記第２制御量変化率の絶対値が前記予め定められた第２制御量変化率よりも大きいときには、前記複合制御によって前記第２制御量をその目標値に制御する内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、
前記第２制御量の制御が前記単独制御から前記複合制御に切り替えられたときに、当該複合制御による前記第２制御量の制御によって前記第２制御量が安定平衡状態に収束したときの前記第１制御量の変化および前記第２制御量の変化に起因する前記第２制御量の制御に対する外乱を当該複合制御における外乱の初期値として前記複合制御が開始される内燃機関の制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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】
内燃機関の過給圧制御システムが特許文献１に記載されている。この過給圧制御システムによれば、過給圧をその目標値である目標過給圧に一致させるために過給圧を上昇させる必要がある場合において、目標過給圧に対する過給圧の差（以下この差を「過給圧偏差」という）が所定値以上である間は、オープンループ制御によって過給圧が制御され、過給圧偏差が前記所定値よりも小さくなると、フィードバック制御によって過給圧が制御される。ここで、フィードバック制御による過給圧の制御（以下この制御を「過給圧ＦＢ制御」という）の開始前のオープンループ制御による過給圧の制御（以下この制御を「過給圧ＯＬ制御」という）における過給圧の上昇率が比較的大きい場合には、過給圧ＦＢ制御の開始前の過給圧ＯＬ制御における過給圧の上昇率が比較的小さい場合に比べて、過給圧ＦＢ制御における過給圧の上昇率が小さくされる。
【０００３】
これにより、以下の効果が得られる。すなわち、特許文献１に記載の過給圧制御システムでは、過給圧偏差が比較的大きい間は、オープンループ制御によって過給圧が制御される。このため、過給圧が比較的大きい上昇率でもって上昇せしめられる。したがって、これによれば、過給圧が目標過給圧に速やかに近づくことになる。そして、過給圧偏差が比較的小さくなると、フィードバック制御によって過給圧が制御される。ここで、過給圧ＦＢ制御中の過給圧の上昇率が何ら制限されないと、過給圧ＦＢ制御の開始前の過給圧ＯＬ制御における過給圧の上昇率が比較的大きい場合、過給圧ＦＢ制御の開始前の過給圧ＯＬ制御における過給圧の上昇率が比較的小さい場合に比べて、過給圧ＦＢ制御中に過給圧が目標過給圧を大きく越えてしまういわゆるオーバーシュートが発生する可能性が高い。しかしながら、特許文献１に記載の過給圧制御システムでは、過給圧ＦＢ制御の開始前の過給圧ＯＬ制御における過給圧の上昇率が比較的大きい場合には、過給圧ＦＢ制御の開始前の過給圧ＯＬ制御における過給圧の上昇率が比較的小さい場合に比べて、過給圧ＦＢ制御における過給圧の上昇率が小さくされることから、過給圧ＦＢ制御中に過給圧が目標過給圧を大きく越えてしまうオーバーシュートが発生することが抑制される。すなわち、特許文献１に記載の過給圧制御システムによれば、過給圧を目標過給圧に速やかに近づけるとともに、過給圧が目標過給圧を大きく越えてしまうオーバーシュートを抑制することができるという効果が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１２７００１号公報
【特許文献２】特開２００９−９２０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１には、過給圧ＯＬ制御と過給圧ＦＢ制御とを過給圧偏差に応じて選択的に利用する場合において、過給圧の制御に利用される制御が過給圧ＯＬ制御から過給圧ＦＢ制御に切り替えられたときに、過給圧が目標過給圧を大きく越えてしまうオーバーシュートを抑制するための手法が記載されている。
【０００６】
しかしながら、燃焼室に燃料を供給する燃料供給手段と、燃焼室に供給されるガスを圧縮するガス圧縮手段と、を具備し、燃料供給量（すなわち、前記燃料供給手段によって燃焼室に供給される燃料の量）に応じて前記ガス圧縮手段によるガスに対する圧縮の程度が変化する内燃機関の制御装置であって、ガス圧力（すなわち、前記ガス圧縮手段によって圧縮されたガスの圧力）の制御に対する外乱として働く燃料供給量の変化およびガス圧力の変化を考慮せずにガス圧力をその目標値である目標ガス圧力に制御するための制御である単独制御と、ガス圧力の制御に対して外乱として働く燃料供給量の変化およびガス圧力の変化を考慮してガス圧力を目標ガス圧力に制御するための制御である複合制御と、を選択的に実行可能である内燃機関の制御装置にておいても、ガス圧力が目標ガス圧力を大きく越えてしまうオーバーシュートを抑制する必要がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上述した内燃機関の制御装置において、ガス圧力が目標ガス圧力を大きく越えてしまうオーバーシュートを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
本願の発明は、異なる２つの制御量をそれぞれ制御する制御対象を具備し、一方の制御対象である第１制御対象によって制御される制御量である第１制御量に応じて他方の制御対象である第２制御対象によって制御される制御量である第２制御量が変化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、前記第２制御量の制御に対して外乱として働く前記第１制御量の変化を考慮せずに前記第２制御量をその目標値に制御するための制御である単独制御と、前記第２制御量の制御に対して外乱として働く前記第１制御量の変化を考慮して前記第２制御量をその目標値に制御するための制御である複合制御と、を選択的に実行可能である。そして、本発明では、単位時間当たりの前記第１制御量の変化量である第１制御量変化率の絶対値が予め定められた第１制御量変化率以下であるときには、前記単独制御によって前記第２制御量がその目標値に制御され、前記第１制御量変化率の絶対値が前記予め定められた第１制御量変化率よりも大きいときには、前記複合制御によって前記第２制御量がその目標値に制御される。
【００１６】
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、第１制御量に応じて第２制御量が変化する場合、第１制御量の変化が比較的大きいときには、第１制御量の変化が第２制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きい。したがって、第１制御量の変化が比較的大きいときには、上昇する第２制御量がその目標値を大きく上回ってしまういわゆるオーバーシュート（以下これを「第２制御量のオーバーシュート」という）または低下する第２制御量がその目標値を大きく下回ってしまういわゆるアンダーシュート（以下これを「第２制御量のアンダーシュート」という）が発生する可能性が高い。したがって、こうした第２制御量のオーバーシュートまたは第２制御量のアンダーシュートを抑制するという観点からは、第１制御量の変化が比較的大きいときに、第１制御量の変化を第２制御量の制御に反映させることが好ましい。一方、第１制御量に応じて第２制御量が変化する場合であっても、第１制御量の変化が比較的小さいときには、第１制御量の変化が第２制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さい。したがって、第１制御量の変化が比較的小さいときには、第２制御量のオーバーシュートまたは第２制御量のアンダーシュートが発生する可能性が低い。したがって、第１制御量の変化が比較的小さいときには、第２制御量のオーバーシュートまたは第２制御量のアンダーシュートを抑制するという観点からは、第１制御量の変化を第２制御量の制御に反映させる必要性に乏しい。
【００１７】
ここで、本発明では、第１制御量変化率の絶対値が予め定められた第１制御量変化率よりも大きいときには、複合制御によって第２制御量がその目標値に制御される。ここで、本発明の複合制御は、第２制御量の制御に対して外乱として働く第１制御量の変化を考慮して第２制御量をその目標値に制御する制御である。すなわち、本発明では、第１制御量変化率の絶対値が予め定められた第１制御量変化率よりも大きく、したがって、第１制御量の変化が第２制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときに、第１制御量の変化を考慮して第２制御量がその目標値に制御される。
【００１８】
このため、第１制御量の変化が第２制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときであっても、第２制御量のオーバーシュートまたは第２制御量のアンダーシュートを抑制することができるという効果が得られる。
【００１９】
なお、第２制御量の制御に対して外乱として働く第１制御量の変化を考慮せずに第２制御量をその目標値に制御する制御である本発明の単独制御は、第１制御量変化率の絶対値が予め定められた第１制御量変化率以下であるときに、第２制御量の制御に用いられる。つまり、本発明の単独制御は、第１制御量の変化が第２制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さいときに、第２制御量の制御に用いられる。したがって、このときには、単独制御が第２制御量の制御に用いられたとしても、第２制御量のオーバーシュートまたは第２制御量のアンダーシュートは、抑制されていることになる。
【００２０】
また、本願のさらに別の発明では、上記発明において、前記第２制御量の制御が前記単独制御から前記複合制御に切り替えられたときに、当該複合制御による前記第２制御量の制御によって前記第２制御量が安定平衡状態に収束したときの前記第１制御量の変化に起因する前記第２制御量の制御に対する外乱を当該複合制御における外乱の初期値として前記複合制御が開始される。
【００２１】
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、第２制御量の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、第２制御量の制御が当該第２制御量の制御に対して外乱として働く第１制御量の変化を考慮しない制御から当該第２制御量の制御に対して外乱として働く第１制御量の変化を考慮した制御に切り替えられることになる。つまり、第２制御量の制御の形態が比較的大きく変化することになる。そして、このとき、複合制御の安定性が低くなる。一方、複合制御による第２制御量の制御によって第２制御量が安定平衡状態に収束したときには、複合制御の安定性が高い。ここで、本発明では、第２制御量の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、当該複合制御による第２制御量の制御によって第２制御量が安定平衡状態に収束したときの第１制御量の変化に起因する当該第２制御量の制御に対する外乱を当該複合制御の外乱の初期値として複合制御が開始される。つまり、本発明では、複合制御の安定性が高いときの外乱を当該複合制御における外乱の初期値として当該複合制御が開始される。したがって、本発明によれば、複合制御の開始時点における当該複合制御の安定性を高く維持することができるという効果が得られる。
【００２２】
また、本願のさらに別の発明は、異なる２つの制御量をそれぞれ制御する制御対象を具備し、一方の制御対象である第１制御対象によって制御される制御量である第１制御量に応じて他方の制御対象である第２制御対象によって制御される制御量である第２制御量が変化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、前記第２制御量の制御に対して外乱として働く前記第１制御量の変化および前記第２制御量の変化を考慮せずに前記第２制御量をその目標値に制御するための制御である単独制御と、前記第２制御量の制御に対して外乱として働く前記第１制御量の変化および前記第２制御量を考慮して前記第２制御量をその目標値に制御するための制御である複合制御と、を選択的に実行可能である。そして、本発明では、単位時間当たりの前記第１制御量の変化量である第１制御量変化率の絶対値が予め定められた第１制御量変化率以下であり且つ単位時間当たりの前記第２制御量の変化量である第２制御量変化率の絶対値が予め定められた第２制御量変化率以下であるときには、前記単独制御によって前記第２制御量がその目標値に制御され、前記第１制御量変化率の絶対値が前記予め定められた第１制御量変化率よりも大きいとき、あるいは、前記第２制御量変化率の絶対値が前記予め定められた第２制御量変化率よりも大きいときには、前記複合制御によって前記第２制御量がその目標値に制御される。
【００２３】
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、第１制御量に応じて第２制御量が変化する場合、第１制御量の変化が比較的大きいときには、第１制御量の変化が第２制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きい。したがって、第１制御量の変化が比較的大きいときには、第２制御量のオーバーシュートまたは第２制御量のアンダーシュートが発生する可能性が高い。したがって、こうした第２制御量のオーバーシュートまたは第２制御量のアンダーシュートを抑制するという観点からは、第１制御量の変化が比較的大きいときに、第１制御量の変化を第２制御量の制御に反映させることが好ましい。一方、第１制御量に応じて第２制御量が変化する場合であっても、第１制御量の変化が比較的小さいときには、第１制御量の変化が第２制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さい。したがって、第１制御量の変化が比較的小さいときには、第２制御量のオーバーシュートまたは第２制御量のアンダーシュートが発生する可能性が低い。したがって、第１制御量の変化が比較的小さいときには、第２制御量のオーバーシュートまたは第２制御量のアンダーシュートを抑制するという観点からは、第１制御量の変化を第２制御量の制御に反映させる必要性に乏しい。
【００２４】
また、第２制御量の変化が比較的大きいときには、当該第２制御量の変化が当該第２制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きい。したがって、第２制御量の変化が比較的大きいときには、第２制御量のオーバーシュートまたは第２制御量のアンダーシュートが発生する可能性が高い。したがって、こうした第２制御量のオーバーシュートまたは第２制御量のアンダーシュートを抑制するという観点からは、第２制御量の変化が比較的大きいときに、第２制御量の変化を当該第２制御量の制御に反映させることが好ましい。一方、第２制御量の変化が比較的小さいときには、第２制御量の変化が当該第２制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さい。したがって、第２制御量の変化が比較的小さいときには、第２制御量のオーバーシュートまたは第２制御量のアンダーシュートが発生する可能性が低い。したがって、第２制御量の変化が比較的小さいときには、第２制御量のオーバーシュートまたは第２制御量のアンダーシュートを抑制するという観点からは、第２制御量の変化を当該第２制御量の制御に反映させる必要性に乏しい。
【００２５】
ここで、本発明では、第１制御量変化率の絶対値が予め定められた第１制御量変化率よりも大きいとき、あるいは、第２制御量変化率の絶対値が予め定められた第２制御量変化率よりも大きいときには、複合制御によって第２制御量がその目標値に制御される。ここで、本発明の複合制御は、第２制御量の制御に対して外乱として働く第１制御量の変化および第２制御量の変化を考慮して第２制御量をその目標値に制御する制御である。すなわち、本発明では、第１制御量変化率の絶対値が予め定められた第１制御量変化率よりも大きく、したがって、第１制御量の変化が第２制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときに、第１制御量の変化を考慮して第２制御量がその目標値に制御されるし、第２制御量変化率の絶対値が予め定められた第２制御量変化率よりも大きく、したがって、第２制御量の変化が当該第２制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときに、第２制御量の変化を考慮して当該第２制御量がその目標値に制御される。
【００２６】
このため、第１制御量の変化が第２制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときであっても、あるいは、第２制御量の変化が当該第２制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときであっても、第２制御量のオーバーシュートまたは第２制御量のアンダーシュートを抑制することができるという効果が得られる。
【００２７】
なお、第２制御量の制御に対して外乱として働く第１制御量の変化および第２制御量の変化を考慮せずに第２制御量をその目標値に制御する制御である本発明の単独制御は、第１制御量変化率の絶対値が予め定められた第１制御量変化率以下であり且つ第２制御量変化率の絶対値が予め定められた第２制御量変化率以下であるときに、第２制御量の制御に用いられる。つまり、本発明の単独制御は、第１制御量の変化および第２制御量の変化が第２制御量の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さいときに、第２制御量の制御に用いられる。したがって、このときには、単独制御が第２制御量の制御に用いられたとしても、第２制御量のオーバーシュートまたは第２制御量のアンダーシュートは、抑制されていることになる。
【００２８】
また、本願のさらに別の発明では、上記発明において、前記第２制御量の制御が前記単独制御から前記複合制御に切り替えられたときに、当該複合制御による前記第２制御量の制御によって前記第２制御量が安定平衡状態に収束したときの前記第１制御量の変化および前記第２制御量の変化に起因する前記第２制御量の制御に対する外乱を当該複合制御における外乱の初期値として前記複合制御が開始される。
【００２９】
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、第２制御量の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、第２制御量の制御が当該第２制御量の制御に対して外乱として働く第１制御量の変化および第２制御量の変化を考慮しない制御から当該第２制御量の制御に対して外乱として働く第１制御量の変化および第２制御量の変化を考慮した制御に切り替えられることになる。つまり、第２制御量の制御の形態が比較的大きく変化することになる。そして、このとき、複合制御の安定性が低くなる。一方、複合制御による第２制御量の制御によって第２制御量が安定平衡状態に収束したときには、複合制御の安定性が高い。ここで、本発明では、第２制御量の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、当該複合制御による第２制御量の制御によって第２制御量が安定平衡状態に収束したときの第１制御量の変化および第２制御量の変化に起因する当該第２制御量の制御に対する外乱を当該複合制御の外乱の初期値として複合制御が開始される。つまり、本発明では、複合制御の安定性が高いときの外乱を当該複合制御における外乱の初期値として当該複合制御が開始される。したがって、本発明によれば、複合制御の開始時点における当該複合制御の安定性を高く維持することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の制御装置が適用された内燃機関を示した図である。
【図２】図１に示された内燃機関の過給機の排気タービンを示した図である。
【図３】（Ａ）は基準燃料噴射量の取得に用いられるマップを示した図であり、（Ｂ）は基準スロットル弁開度の取得に用いられるマップであり、（Ｃ）は基準過給圧の取得に用いられるマップを示した図である。
【図４】（Ａ）は第１実施形態の燃料噴射弁の制御を実行するルーチンの一例を示した図であり、（Ｂ）は第１実施形態の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５】（Ａ）は第１実施形態のスロットル弁の制御を実行するルーチンの一例を示した図であり、（Ｂ）は第１実施形態の目標スロットル弁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６】第１実施形態の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７】第１実施形態の目標過給圧の設定を実行するルーチンの一例を示した図である。
【図８】第２実施形態の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９】第３実施形態の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１０】第４実施形態の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１１】第５実施形態の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１２】第６実施形態の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１３】本発明の制御装置が適用された内燃機関を示した図である。
【図１４】基準ＥＧＲ率の取得に用いられるマップを示した図である。
【図１５】第７実施形態のＥＧＲ制御弁の制御を実行するルーチンの一例を示した図である。
【図１６】第７実施形態の目標ＥＧＲ率の設定を実行するルーチンの一例を示した図である。
【図１７】第８実施形態のＥＧＲ制御弁の制御を実行するルーチンの一例を示した図である。
【図１８】第９実施形態のＥＧＲ制御弁の制御を実行するルーチンの一例を示した図である。
【図１９】本発明の制御装置が適用された内燃機関を示した図である。
【図２０】本発明の制御装置が適用された内燃機関を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の内燃機関の制御装置の１つの実施形態（以下「第１実施形態」という）について説明する。なお、以下の説明において「機関運転」とは「内燃機関の運転」を意味し、「機関回転数」とは「内燃機関の回転数」を意味する。
【００３２】
第１実施形態の制御装置が適用される内燃機関が図１に示されている。図１に示されている内燃機関は、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。図１において、１０は内燃機関、２０は内燃機関１０の本体、２１は燃料噴射弁、２２は燃料ポンプ、２３は燃料供給通路、３０は吸気通路、３１は吸気マニホルド、３２は吸気管、３３はスロットル弁、３４はインタークーラ、３５はエアフローメータ、３６はエアクリーナ、３７は過給圧センサ、４０は排気通路、４１は排気マニホルド、４２は排気管、６０は過給機、７０はアクセルペダル、７１はアクセルペダル踏込量センサ、７２はクランクポジションセンサ、８０は電子制御装置をそれぞれ示している。吸気通路３０は、吸気マニホルド３１と吸気管３２とから構成されている。排気通路４０は、排気マニホルド４１と排気管４２とから構成されている。
【００３３】
電子制御装置８０は、マイクロコンピュータからなる。また、電子制御装置８０は、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）８１、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）８２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）８３、バックアップＲＡＭ８４、および、インターフェース８５を有する。これらＣＰＵ８１、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３、バックアップＲＡＭ８４、および、インターフェース８５は、双方向バスによって互いに接続されている。
【００３４】
燃料噴射弁２１は、内燃機関の本体２０に取り付けられている。燃料噴射弁２１には、燃料供給通路２３を介して燃料ポンプ２２が接続されている。燃料ポンプ２２は、燃料噴射弁２１に燃料供給通路２３を介して高圧の燃料を供給する。また、燃料噴射弁２１は、電子制御装置８０のインターフェース８５に電気的に接続されている。電子制御装置８０は、燃料噴射弁２１に燃料を噴射させるための指令信号を燃料噴射弁２１に供給する。また、燃料ポンプ２２も、電子制御装置８０のインターフェース８５に電気的に接続されている。電子制御装置８０は、燃料ポンプ２２から燃料噴射弁２１に供給される燃料の圧力が予め定められた圧力に維持されるように燃料ポンプ２２の作動を制御する制御信号を燃料ポンプ２２に供給する。なお、燃料噴射弁２１は、その燃料噴射孔が燃焼室内に露出するように内燃機関の本体２０に取り付けられている。したがって、電子制御装置８０から燃料噴射弁２１に指令信号が供給されると、燃料噴射弁２１は燃焼室内に燃料を直接噴射する。
【００３５】
吸気マニホルド３１は、その一端で複数の管に分岐しており、これら分岐した管は、それぞれ内燃機関の本体２０の燃焼室にそれぞれ対応して形成されている吸気ポート（図示せず）に接続されている。また、吸気マニホルド３１は、その他端で吸気管３２の一端に接続されている。
【００３６】
排気マニホルド４１は、その一端で複数の管に分岐しており、これら分岐した管は、それぞれ内燃機関の本体２０の燃焼室にそれぞれ対応して形成されている排気ポート（図示せず）に接続されている。また、排気マニホルド４１は、その他端で排気管４２の一端に接続されている。
【００３７】
スロットル弁３３は、吸気管３２に配置されている。また、スロットル弁３３の開度（以下この開度を「スロットル弁開度」という）が変更されると、スロットル弁３３が配置された領域における吸気管３２内の流路面積が変わる。これによってスロットル弁３３を通過する空気の量が変わり、ひいては、燃焼室に吸入される空気の量が変わる。スロットル３３は、電子制御装置８０のインターフェース８５に電気的に接続されている。電子制御装置８０は、スロットル弁３３を動作させるための制御信号をスロットル弁３３に供給する。
【００３８】
インタークーラ３４は、スロットル弁３３よりも上流において吸気管３２に配置されている。インタークーラ３４は、そこに流入する空気を冷却する。
【００３９】
エアフローメータ３５は、インタークーラ３４よりも上流において吸気管３２に配置されている。また、エアフローメータ３５は、電子制御装置８０のインターフェース８５に電気的に接続されている。エアフローメータ３５は、そこを通過する空気の量に対応する出力値を出力する。この出力値は、電子制御装置８０に入力される。電子制御装置８０は、この出力値に基づいてエアフローメータ３５を通過する空気の量、つまり、燃焼室に吸入される空気の量を算出する。
【００４０】
過給圧センサ３７は、スロットル弁３３よりも下流の吸気通路３０（より具体的には、吸気マニホルド３１）に配置されている。また、過給圧センサ３７は、電子制御装置８０のインターフェース８５に電気的に接続されている。過給圧センサ３７は、その周辺のガスの圧力（つまり、吸気マニホルド３１内のガスの圧力であって、燃焼室に吸入されるガスの圧力）に対応する出力値を出力する。電子制御装置８０は、この出力値に基づいて過給圧センサ３７周りのガスの圧力、すなわち、燃焼室に吸入されるガスの圧力（以下このガスを「過給圧」という）を算出する。
【００４１】
アクセルペダル７０には、アクセルペダル踏込量センサ７１が接続されている。アクセルペダル踏込量センサ７１は、電子制御装置８０のインターフェース８５に電気的に接続されている。アクセルペダル踏込量センサ７１は、アクセルペダル７０の踏込量に対応する出力値を出力する。この出力値は、電子制御装置８０に入力される。電子制御装置８０は、この出力値に基づいてアクセルペダル７０の踏込量、ひいては、内燃機関に要求されているトルク（以下このトルクを「要求機関トルク」という）を算出する。
【００４２】
クランクポジションセンサ７２は、内燃機関のクランクシャフト（図示せず）近傍に配置されている。また、クランクポジションセンサ７２は、電子制御装置８０のインターフェース８５に電気的に接続されている。クランクポジションセンサ７２は、クランクシャフトの回転位相に対応する出力値を出力する。この出力値は、電子制御装置８０に入力される。電子制御装置８０はこの出力値に基づいて機関回転数を算出する。
【００４３】
過給機６０は、コンプレッサ６０Ｃと排気タービン６０Ｔとを有する。過給機６０は、燃焼室に吸入されるガスを圧縮することによって同ガスの圧力を上昇させることができる。コンプレッサ６０Ｃは、インタークーラ３４よりも上流の吸気通路３０（より具体的には、吸気管３２）内に配置されている。排気タービン６０Ｔは、排気通路４０（より具体的には、排気管４２）内に配置されている。図２に示されているように、排気タービン６０Ｔは、排気タービン本体６０Ｂと翼状の複数のベーン６０Ｖとを有する。コンプレッサ６０Ｃと排気タービン６０Ｔ（より具体的には、排気タービン本体６０Ｂ）とは、シャフト（図示せず）によって連結されており、排気タービンが排気ガスによって回転せしめられると、その排気タービンの回転がシャフトによってコンプレッサ６０Ｃに伝達され、これによってコンプレッサ６０Ｃが回転せしめられる。なお、コンプレッサ６０Ｃの回転によってコンプレッサよりも下流の吸気通路３０内のガスが圧縮せしめられ、その結果、同ガスの圧力が上昇せしめられる。
【００４４】
一方、ベーン６０Ｖは、排気タービン本体６０Ｂ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６０Ｖ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６０Ｖ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６０Ｂの回転中心軸線Ｒ１とベーン６０Ｖ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６０Ｖ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６０Ｖ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６０Ｖ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６０Ｖ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６０Ｂよりも上流の排気通路４０内の圧力（以下この圧力を「排気圧」という）が高くなり、その結果、排気タービン本体６０Ｂに供給される排気ガスの流速が速くなる。このため、排気タービン本体６０Ｂの回転速度が速くなり、その結果、コンプレッサ６０Ｃの回転速度も速くなり、したがって、吸気通路３０内を流れるガスがコンプレッサ６０Ｃ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６０Ｖ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６０Ｃによって吸気通路３０内を流れるガスが圧縮される程度が大きくなる（すなわち、過給圧が高くなる）。
【００４５】
また、ベーン６０Ｖは、電子制御装置８０のインターフェース８５に電気的に接続されている。電子制御装置８０は、ベーン６０Ｖを動作させるための制御信号をベーン６０Ｖに供給する。
【００４６】
次に、第１実施形態の燃料噴射弁の制御について説明する。なお、以下の説明において「燃料噴射量」とは「燃料噴射弁から噴射される燃料の量」を意味する。第１実施形態では、アクセルペダル踏込量に応じて設定された燃料噴射量の目標値（以下この目標値を「目標燃料噴射量」といい、その詳細は後述する）に相当する量の燃料を燃料噴射弁から噴射させる指令信号が電子制御装置において算出され、この指令信号が電子制御装置から燃料噴射弁に供給され、これによって、燃料噴射弁が動作せしめられる。
【００４７】
次に、第１実施形態の目標燃料噴射量について説明する。第１実施形態では、図１に示されている内燃機関において、アクセルペダルの踏込量に応じて最適な燃料噴射量が実験等によって予め求められる。そして、これら求められた燃料噴射量が図３（Ａ）に示されているようにアクセルペダルの踏込量Ｄａｃの関数のマップの形で基準燃料噴射量Ｑｂとして電子制御装置に記憶されている。そして、機関運転中、その時々のアクセルペダルの踏込量Ｄａｃに対応する基準燃料噴射量Ｑｂが図３（Ａ）のマップから取得され、この取得された基準燃料噴射量Ｑｂが目標燃料噴射量に設定される。なお、図３（Ａ）に示されているように、基準燃料噴射量Ｑｂはアクセルペダルの踏込量Ｄａｃが大きくなるほど多くなる。
【００４８】
次に、第１実施形態のスロットル弁の制御について説明する。なお、以下の説明において「機関運転状態」とは「内燃機関の運転状態」を意味し、「スロットル弁開度」とは「スロットル弁の開度」を意味する。
【００４９】
第１実施形態では、機関運転状態に応じて設定されたスロットル弁の開度の目標値（以下この目標値を「目標スロットル弁開度」といい、その詳細は後述する）に相当するスロットル弁開度が達成されるようにスロットル弁を動作させる制御信号が電子制御装置において算出され、この制御信号が電子制御装置からスロットル弁に供給され、これによって、スロットル弁が動作せしめられる。
【００５０】
次に、第１実施形態の目標スロットル弁開度について説明する。第１実施形態では、機関回転数と要求機関トルクとよって規定される機関運転状態に応じて適切なスロットル弁開度が実験等によって予め求められる。そして、これら求められたスロットル弁開度が図３（Ｂ）に示されているように機関回転数ＮＥと要求機関トルクＴＱとの関数のマップの形で基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂとして電子制御装置に記憶されている。そして、機関運転中、その時々の機関回転数ＮＥとその時々の要求機関トルクＴＱとに対応する基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂが図３（Ｂ）のマップから取得される。そして、斯くして取得された基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂが目標スロットル弁開度に設定される。なお、図３（Ｂ）のマップでは、機関回転数ＮＥが大きいほど、基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂが大きく、要求機関トルクＴＱが大きいほど、基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂが大きい。
【００５１】
次に、第１実施形態のベーンの制御について説明する。第１実施形態では、目標過給圧に対するその時の実際の過給圧の偏差（以下この偏差を「過給圧偏差」という）、および、単位時間当たりの過給圧の変化量（以下この変化量を「過給圧変化率」という）が入力情報として入力され、これら入力情報に基づいて過給圧が目標過給圧に所期の追従性でもって近づくようにベーンを駆動させるための制御信号を生成するためのコントローラ（以下このコントローラを「複合コントローラ」という）が用意されている。さらに、過給圧変化率が入力情報として入力されずに過給圧偏差が入力情報として入力され、この入力情報に基づいて過給圧が目標過給圧に所期の追従性でもって近づくようにベーンを駆動させるための制御信号を生成するためのコントローラ（以下このコントローラを「単独コントローラ」という）が用意されている。そして、上記複合コントローラを用いて生成される制御信号をベーンに供給することによって過給圧を目標過給圧に制御する複合制御と、上記単独コントローラを用いて生成される制御信号をベーンに供給することによって過給圧を目標過給圧に制御する単独制御とが選択的に実行可能である。
【００５２】
そして、機関運転中、過給圧変化率の絶対値が予め定められた過給圧変化率以下であるときには、上記単独制御によって過給圧が目標過給圧に制御される。一方、機関運転中、過給圧変化率の絶対値が上記予め定められた過給圧変化率よりも大きいときには、上記複合制御によって過給圧が目標過給圧に制御される。
【００５３】
次に、第１実施形態の目標過給圧の設定について説明する。第１実施形態では、機関回転数と要求機関トルクとによって規定される機関運転状態に応じて最適な過給圧が実験等によって予め求められる。そして、これら求められた過給圧が図３（Ｃ）に示されているように機関回転数ＮＥと要求機関トルクＴＱとの関数のマップの形で基準過給圧Ｐｉｍｂとして電子制御装置に記憶されている。そして、機関運転中、その時々の機関回転数ＮＥとその時々の要求機関トルクＴＱとに対応する基準過給圧Ｐｉｍｂが図３（Ｃ）のマップから取得される。そして、斯くして取得された基準過給圧Ｐｉｍｂが目標過給圧に設定される。なお、図３（Ｃ）のマップでは、機関回転数ＮＥが大きいほど、基準過給圧Ｐｉｍｂが大きく、要求機関トルクＴＱが大きいほど、基準過給圧Ｐｉｍｂが大きい。
【００５４】
第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。すなわち、過給圧の変化が比較的大きいときには、過給圧の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きい。したがって、過給圧の変化が比較的大きいときには、上昇する過給圧が目標過給圧を大きく上回ってしまういわゆるオーバーシュート（以下これを「過給圧のオーバーシュート」という）または低下する過給圧が目標過給圧を大きく下回ってしまういわゆるアンダーシュート（以下これを「過給圧のアンダーシュート」という）が発生する可能性が高い。したがって、こうした過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートを抑制するという観点からは、過給圧の変化が比較的大きいときに、過給圧の変化を過給圧の制御に反映させることが好ましい。一方、過給圧の変化が小さいときには、過給圧の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さい。したがって、過給圧の変化が比較的小さいときには、過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートが発生する可能性が低い。したがって、過給圧の変化が比較的小さいときには、過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートを抑制するという観点からは、過給圧の変化を過給圧の制御に反映させる必要性に乏しい。
【００５５】
ここで、第１実施形態では、過給圧変化率の絶対値が予め定められた過給圧変化率よりも大きいときには、複合制御によって過給圧が目標過給圧に制御される。ここで、第１実施形態の複合制御は、過給圧の制御に対して外乱として働く過給圧の変化を考慮して過給圧を目標過給圧に制御する制御である。すなわち、第１実施形態では、過給圧変化率の絶対値が予め定められた過給圧変化率よりも大きく、したがって、過給圧の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときに、過給圧の変化を考慮して過給圧が目標過給圧に制御される。
【００５６】
このため、過給圧の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときであっても、過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートを抑制することができるという効果が得られる。
【００５７】
なお、過給圧の制御に対して外乱として働く過給圧の変化を考慮せずに過給圧を目標過給圧に制御する制御である第１実施形態の単独制御は、過給圧変化率の絶対値が予め定められた過給圧変化率以下であるときに、過給圧の制御に用いられる。つまり、第１実施形態の単独制御は、過給圧の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さいときに、過給圧の制御に用いられる。したがって、このときには、単独制御が過給圧の制御に用いられたとしても、過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートは、抑制されていることになる。
【００５８】
さらに、単独制御が過給圧の制御に対して外乱として働く過給圧の変化を考慮しない過給圧の制御であることから、当該単独制御を実行するための電子制御装置の負荷が比較的小さい。したがって、単独制御が過給圧の制御に用いられるときには、上述したように過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートが抑制されつつ、小さい負荷によって過給圧の制御が実行されるという効果が得られる。
【００５９】
次に、第１実施形態の燃料噴射弁の制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図４（Ａ）に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。図４（Ａ）のルーチンが開始されると、始めに、ステップ１０において、図４（Ｂ）のルーチン（このルーチンの詳細は後述する）で設定された最新の目標燃料噴射量Ｑｔが取得される。次いで、ステップ１１において、ステップ１０で取得された目標燃料噴射量Ｑｔに基づいて燃料噴射弁に供給すべき指令信号Ｓｉが算出される。次いで、ステップ１２において、ステップ１２で算出された指令信号Ｓｉが燃料噴射弁に供給され、その後、ルーチンが終了する。
【００６０】
次に、第１実施形態の目標燃料噴射量の設定を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図４（Ｂ）に示されている。なお、このルーチンは、同ルーチンが終了されている場合において所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。図４（Ｂ）のルーチンが開始されると、始めに、ステップ１５において、アクセルペダル踏込量Ｄａｃが取得される。次いで、ステップ１６において、ステップ１５で取得されたアクセルペダル踏込量Ｄａｃに対応する基準燃料噴射量Ｑｂが図３（Ａ）のマップから取得される。次いで、ステップ１７において、ステップ１６で取得された基準燃料噴射量Ｑｂが目標燃料噴射量Ｑｔに設定され、その後、ルーチンが終了する。
【００６１】
次に、第１実施形態のスロットル弁の制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図５（Ａ）に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。図５（Ａ）のルーチンが開始されると、始めに、ステップ２０において、図５（Ｂ）のルーチン（このルーチンの詳細は後述する）で設定された最新の目標スロットル弁開度Ｄｔｈｔが取得される。次いで、ステップ２１において、ステップ２１で取得された目標スロットル弁開度Ｄｔｈｔに基づいてスロットル弁に供給すべき制御信号Ｓｔｈが算出される。次いで、ステップ２２において、ステップ２１で算出された制御信号Ｓｔｈがスロットル弁に供給され、その後、ルーチンが終了する。
【００６２】
次に、第１実施形態の目標スロットル弁開度の設定を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図５（Ｂ）に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。図５（Ｂ）のルーチンが開始されると、始めに、ステップ２５において、現在の機関回転数ＮＥおよび要求機関トルクＴＱが取得される。次いで、ステップ２６において、ステップ２５で取得された機関回転数ＮＥと要求機関トルクＴＱとに対応する基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂが図３（Ｂ）のマップから取得される。次いで、ステップ２７において、ステップ２６で取得された基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂが目標スロットル弁開度Ｄｔｈｔに設定され、その後、ルーチンが終了する。
【００６３】
次に、第１実施形態のベーンの制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図６に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。
【００６４】
図６のルーチンが開始されると、始めに、ステップ１００において、前回の本ルーチンの実行時の過給圧Ｐｉｍ（ｋ−１）、現在の過給圧Ｐｉｍ（ｋ）、および、図７のルーチン（このルーチンの詳細は後述する）で設定された最新の目標過給圧Ｐｉｍｔが取得される。次いで、ステップ１０１において、ステップ１００で取得された前回の本ルーチンの実行時の過給圧Ｐｉｍ（ｋ−１）および現在の過給圧Ｐｉｍ（ｋ）に基づいて前回の本ルーチンの実行時から今回の本ルーチンの実行時までの過給圧の変化率（すなわち、過給圧変化率）Ｒｐｉｍが算出されるとともに、ステップ１００で取得された現在の過給圧Ｐｉｍ（ｋ）および目標過給圧Ｐｉｍｔに基づいて目標過給圧に対する現在の過給圧の偏差（すなわち、過給圧偏差）ΔＰｉｍが算出される。
【００６５】
次いで、ステップ１０２において、ステップ１０１で算出された過給圧変化率Ｒｐｉｍが予め定められた過給圧変化率Ｒｐｉｍｔｈ以下である（Ｒｐｉｍ≦Ｒｐｉｍｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｒｐｉｍ≦Ｒｐｉｍｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ１０３に進む。一方、Ｒｐｉｍ≦Ｒｐｉｍｔｈではないと判別されたときには、ルーチンはステップ１０５に進む。
【００６６】
ステップ１０３では、ステップ１０１で算出された過給圧偏差ΔＰｉｍを入力情報として単独制御によって、ベーンに供給すべき制御信号Ｓｖが算出される。次いで、ステップ１０４において、ステップ１０３で算出された制御信号Ｓｖがベーンに供給され、その後、ルーチンが終了する。
【００６７】
ステップ１０５では、ステップ１０１で算出された過給圧偏差ΔＰｉｍおよび過給圧変化率Ｒｐｉｍを入力情報として複合制御によって、ベーンに供給すべき制御信号Ｓｖが算出される。次いで、ステップ１０６において、ステップ１０５で算出された制御信号Ｓｖがベーンに供給され、その後、ルーチンが終了する。
【００６８】
次に、第１実施形態の目標過給圧の設定を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図７に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。図７のルーチンが開始されると、始めに、ステップ３０において、現在の機関回転数ＮＥおよび要求機関トルクＴＱが取得される。次いで、ステップ３１において、ステップ３０で取得された機関回転数ＮＥと要求機関トルクＴＱとに対応する基準過給圧Ｐｉｍｂが図３（Ｃ）のマップから取得される。次いで、ステップ３２において、ステップ３１で取得された基準過給圧Ｐｉｍｂが目標過給圧Ｐｉｍｔに設定され、その後、ルーチンが終了する。
【００６９】
次に、第２実施形態について説明する。なお、以下で説明されない第２実施形態の構成および制御は、それぞれ、第１実施形態の構成および制御と同じであるか、あるいは、以下で説明される第２実施形態の構成および制御に鑑みたときに第１実施形態の構成および制御から当然に導き出される構成および制御である。
【００７０】
第２実施形態では、過給圧の制御が上記第１実施形態の単独制御から上記第１実施形態の複合制御に切り替えられたときに、複合制御による過給圧の制御によって過給圧が安定平衡状態に収束したときの過給圧の変化に起因する当該過給圧の制御に対する外乱を当該複合制御における外乱の初期値として複合制御が開始される。
【００７１】
なお、上記安定平衡状態とは、複合制御による過給圧の制御によって制御されている過給圧の変化率が極めて小さくなった状態、別の言い方をすれば、複合制御による過給圧の制御によって制御されている過給圧が特定の値に収束した状態を意味する。
【００７２】
第２実施形態によれば、以下の効果が得られる。すなわち、過給圧の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、過給圧の制御が当該過給圧の制御に対して外乱として働く過給圧の変化を考慮しない制御から当該過給圧の制御に対して外乱として働く過給圧の変化を考慮した制御に切り替えられることになる。つまり、過給圧の制御の形態が比較的大きく変化することになる。そして、このとき、複合制御の安定性が低くなる。一方、複合制御による過給圧の制御によって過給圧が安定平衡状態に収束したときには、複合制御の安定性が高い。ここで、第２実施形態では、過給圧の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、当該複合制御による過給圧の制御によって過給圧が安定平衡状態に収束したときの過給圧の変化に起因する当該過給圧の制御に対する外乱を当該複合制御の外乱の初期値として複合制御が開始される。つまり、第２実施形態では、複合制御の安定性が高いときの外乱を当該複合制御における外乱の初期値として当該複合制御が開始される。したがって、第２実施形態によれば、複合制御の開始時点における当該複合制御の安定性を高く維持することができるという効果が得られる。
【００７３】
次に、第２実施形態のベーンの制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図８に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。
【００７４】
図８のルーチンが開始されると、始めに、ステップ２００において、前回の本ルーチンの実行時の過給圧Ｐｉｍ（ｋ−１）、現在の過給圧Ｐｉｍ（ｋ）、および、図７のルーチンで設定された最新の目標過給圧Ｐｉｍｔが取得される。次いで、ステップ２０１において、ステップ２００で取得された前回の本ルーチンの実行時の過給圧Ｐｉｍ（ｋ−１）および現在の過給圧Ｐｉｍ（ｋ）に基づいて前回の本ルーチンの実行時から今回の本ルーチンの実行時までの過給圧の変化率（すなわち、過給圧変化率）Ｒｐｉｍが算出されるとともに、ステップ２００で取得された現在の過給圧Ｐｉｍ（ｋ）および目標過給圧Ｐｉｍｔに基づいて目標過給圧に対する現在の過給圧の偏差（すなわち、過給圧偏差）ΔＰｉｍが算出される。
【００７５】
次いで、ステップ２０２において、ステップ２０１で算出された過給圧変化率Ｒｐｉｍが予め定められた過給圧変化率Ｒｐｉｍｔｈ以下である（Ｒｐｉｍ≦Ｒｐｉｍｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｒｐｉｍ≦Ｒｐｉｍｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ２０３に進む。一方、Ｒｐｉｍ≦Ｒｐｉｍｔｈではないと判別されたときには、ルーチンはステップ２０６に進む。
【００７６】
ステップ２０３では、ステップ２０１で算出された過給圧偏差ΔＰｉｍを入力情報として単独制御によって、ベーンに供給すべき制御信号Ｓｖが算出される。次いで、ステップ２０４において、ステップ２０３で算出された制御信号Ｓｖがベーンに供給される。次いで、ステップ２０５において、複合制御開始フラグＦ１がセットされ（Ｆ１←１）、その後、ルーチンが終了する。なお、複合制御開始フラグＦ１は、過給圧の制御が単独制御から複合制御に切り替えられた時点でセットされており、複合制御が開始された後にリセットされるフラグである。
【００７７】
ステップ２０６では、複合制御開始フラグＦ１がセットされている（Ｆ１＝１）か否かが判別される。ここで、Ｆ１＝１であると判別されたときには、ルーチンはステップ２０７に進む。一方、Ｆ１＝１ではないと判別されたときには、ルーチンはステップ２１１に進む。
【００７８】
ステップ２０７では、複合制御による過給圧の制御によって過給圧が安定平衡状態に収束したときの過給圧の変化に起因する当該過給圧の制御に対する外乱Ｋｉが算出される。次いで、ステップ２０８において、ステップ２０１で算出された過給圧偏差ΔＰｉｍおよび過給圧変化率Ｒｐｉｍならびにステップ２０７で算出された外乱Ｋｉを入力情報として複合制御によって、ベーンに供給すべき制御信号Ｓｖが算出される。次いで、ステップ２０９において、ステップ２０８で算出された制御信号Ｓｖがベーンに供給される。次いで、ステップ２１０において、複合制御開始フラグＦ１がリセットされ、その後、ルーチンが終了する。
【００７９】
ステップ２１１では、ステップ２０１で算出された過給圧偏差ΔＰｉｍおよび過給圧変化率Ｒｐｉｍを入力情報として複合制御によって、ベーンに供給すべき制御信号Ｓｖが算出される。次いで、ステップ２１２において、ステップ２１１で算出された制御信号Ｓｖがベーンに供給される。次いで、ステップ２１３において、複合制御開始フラグＦ１がセットされ、その後、ルーチンが終了する。
【００８０】
次に、第３実施形態について説明する。なお、以下で説明されない第３実施形態の構成および制御は、それぞれ、上述した実施形態の構成および制御と同じであるか、あるいは、以下で説明される第３実施形態の構成および制御に鑑みたときに上述した実施形態の構成および制御から当然に導き出される構成および制御である。
【００８１】
第３実施形態では、過給圧偏差、および、単位時間当たりの燃料噴射量の変化量（以下この変化量を「燃料噴射量変化率」という）が入力情報として入力され、これら入力情報に基づいて過給圧が目標過給圧に所期の追従性でもって近づくようにベーンを駆動させるための制御信号を生成するためのコントローラ（以下このコントローラを「複合コントローラ」という）が用意されている。さらに、燃料噴射量変化率が入力情報として入力されずに過給圧偏差が入力情報として入力され、この入力情報に基づいて過給圧が目標過給圧に所期の追従性でもって近づくようにベーンを駆動させるための制御信号を生成するためのコントローラ（以下このコントローラを「単独コントローラ」という）が用意されている。そして、上記複合コントローラを用いて生成される制御信号をベーンに供給することによって過給圧を目標過給圧に制御する複合制御と、上記単独コントローラを用いて生成される制御信号をベーンに供給することによって過給圧を目標過給圧に制御する単独制御とが選択的に実行可能である。
【００８２】
そして、機関運転中、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料噴射量変化率以下であるときには、上記単独制御によって過給圧が目標過給圧に制御される。一方、機関運転中、燃料噴射量変化率の絶対値が上記予め定められた燃料噴射量変化率よりも大きいときには、上記複合制御によって過給圧が目標過給圧に制御される。
【００８３】
第３実施形態によれば、以下の効果が得られる。すなわち、燃料噴射量が多いほど燃焼室内における燃焼量も多いことから、燃料噴射量が多いほど燃焼室から排出される排気ガスの圧力が高い傾向にある。そして、燃焼室から排出される排気ガスの圧力が高いほど排気ガスからベーンに与えられるエネルギが大きいことから、コンプレッサによるガスに対する圧縮の程度が大きい。もちろん、燃料噴射量が少ないほど燃焼室内における燃焼量も少ないことから、燃料噴射量が多いほど燃焼室から排出される排気ガスの圧力が低い傾向にある。そして、燃焼室から排出される排気ガスの圧力が低いほど排気ガスからベーンに与えられるエネルギが小さいことから、コンプレッサによるガスに対する圧縮の程度が小さい。
【００８４】
つまり、コンプレッサによるガスに対する圧縮の程度は、燃料噴射量に応じて変化する。したがって、燃料噴射量の変化が比較的大きいときには、燃料噴射量の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きい。したがって、燃料噴射量の変化が比較的大きいときには、過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートが発生する可能性が高い。したがって、こうした過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートを抑制するという観点からは、燃料噴射量の変化が比較的大きいときに、燃料噴射量の変化を過給圧の制御に反映させることが好ましい。一方、燃料噴射量の変化が比較的小さいときには、燃料噴射量の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さい。したがって、燃料噴射量の変化が比較的小さいときには、過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートが発生する可能性が低い。したがって、燃料噴射量の変化が比較的小さいときには、過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートを抑制するという観点からは、燃料噴射量の変化を過給圧の制御に反映させる必要性に乏しい。
【００８５】
ここで、第３実施形態では、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料噴射量変化率よりも大きいときには、複合制御によって過給圧が目標過給圧に制御される。ここで、第３実施形態の複合制御は、過給圧の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化を考慮して過給圧を目標過給圧に制御する制御である。すなわち、第３実施形態では、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料噴射量変化率よりも大きく、したがって、燃料噴射量の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときに、燃料噴射量の変化を考慮して過給圧が目標過給圧に制御される。
【００８６】
このため、燃料噴射量の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときであっても、過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートを抑制することができるという効果が得られる。
【００８７】
なお、過給圧の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化を考慮せずに過給圧を目標過給圧に制御する制御である第３実施形態の単独制御は、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料噴射量変化率以下であるときに、過給圧の制御に用いられる。つまり、第３実施形態の単独制御は、燃料噴射量の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さいときに、過給圧の制御に用いられる。したがって、このときには、単独制御が過給圧の制御に用いられたとしても、過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートは、抑制されていることになる。
【００８８】
さらに、単独制御が過給圧の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化を考慮しない過給圧の制御であることから、当該単独制御を実行するための電子制御装置の負荷が比較的小さい。したがって、単独制御が過給圧の制御に用いられるときには、上述したように過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートが抑制されつつ、小さい負荷によって過給圧の制御が実行されるという効果が得られる。
【００８９】
次に、第３実施形態のベーンの制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図９に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。
【００９０】
図９のルーチンが開始されると、始めに、ステップ３００において、前回の本ルーチンの実行時の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ−１）、現在の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ）、現在の過給圧Ｐｉｍ、および、図７のルーチン（このルーチンの詳細は後述する）で設定された最新の目標過給圧Ｐｉｍｔが取得される。次いで、ステップ３０１において、ステップ３００で取得された前回の本ルーチンの実行時の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ−１）および現在の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ）に基づいて前回の本ルーチンの実行時から今回の本ルーチンの実行時までの燃料噴射量の変化率（すなわち、燃料噴射量変化率）Ｒｑｔが算出されるとともに、ステップ３００で取得された現在の過給圧Ｐｉｍおよび目標過給圧Ｐｉｍｔに基づいて目標過給圧に対する現在の過給圧の偏差（すなわち、過給圧偏差）ΔＰｉｍが算出される。
【００９１】
次いで、ステップ３０２において、ステップ３０１で算出された燃料噴射量変化率Ｒｑｔが予め定められた燃料噴射量変化率Ｒｑｔｔｈ以下である（Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ３０３に進む。一方、Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈではないと判別されたときには、ルーチンはステップ３０５に進む。
【００９２】
ステップ３０３では、ステップ３０１で算出された過給圧偏差ΔＰｉｍを入力情報として単独制御によって、ベーンに供給すべき制御信号Ｓｖが算出される。次いで、ステップ３０４において、ステップ３０３で算出された制御信号Ｓｖがベーンに供給され、その後、ルーチンが終了する。
【００９３】
ステップ３０５では、ステップ３０１で算出された過給圧偏差ΔＰｉｍおよび燃料噴射量変化率Ｒｑｔを入力情報として複合制御によって、ベーンに供給すべき制御信号Ｓｖが算出される。次いで、ステップ３０６において、ステップ３０５で算出された制御信号Ｓｖがベーンに供給され、その後、ルーチンが終了する。
【００９４】
次に、第４実施形態について説明する。なお、以下で説明されない第４実施形態の構成および制御は、それぞれ、上述した実施形態の構成および制御と同じであるか、あるいは、以下で説明される第４実施形態の構成および制御に鑑みたときに上述した実施形態の構成および制御から当然に導き出される構成および制御である。
【００９５】
第４実施形態では、過給圧の制御が上記第３実施形態の単独制御から上記第３実施形態の複合制御に切り替えられたときに、当該複合制御による過給圧の制御によって過給圧が安定平衡状態に収束したときの燃料噴射量の変化に起因する過給圧の制御に対する外乱を当該複合制御における外乱の初期値として複合制御が開始される。
【００９６】
第４実施形態によれば、以下の効果が得られる。すなわち、過給圧の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、過給圧の制御が当該過給圧の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化を考慮しない制御から当該過給圧の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化を考慮した制御に切り替えられることになる。つまり、過給圧の制御の形態が比較的大きく変化することになる。そして、このとき、複合制御の安定性が低くなる。一方、複合制御による過給圧の制御によって過給圧が安定平衡状態に収束したときには、複合制御の安定性が高い。ここで、第４実施形態では、過給圧の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、当該複合制御による過給圧の制御によって過給圧が安定平衡状態に収束したときの燃料噴射量の変化に起因する当該過給圧の制御に対する外乱を当該複合制御の外乱の初期値として複合制御が開始される。つまり、第４実施形態では、複合制御の安定性が高いときの外乱を当該複合制御における外乱の初期値として当該複合制御が開始される。したがって、第４実施形態によれば、複合制御の開始時点における当該複合制御の安定性を高く維持することができるという効果が得られる。
【００９７】
次に、第４実施形態のベーンの制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図１０に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。
【００９８】
図１０のルーチンが開始されると、始めに、ステップ４００において、前回の本ルーチンの実行時の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ−１）、現在の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ）、現在の過給圧Ｐｉｍ、および、図７のルーチンで設定された最新の目標過給圧Ｐｉｍｔが取得される。次いで、ステップ４０１において、ステップ４００で取得された前回の本ルーチンの実行時の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ−１）および現在の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ）に基づいて前回の本ルーチンの実行時から今回の本ルーチンの実行時までの燃料噴射量の変化率（すなわち、燃料噴射量変化率）Ｒｑｔが算出されるとともに、ステップ４００で取得された現在の過給圧Ｐｉｍおよび目標過給圧Ｐｉｍｔに基づいて目標過給圧に対する現在の過給圧の偏差（すなわち、過給圧偏差）ΔＰｉｍが算出される。
【００９９】
次いで、ステップ４０２において、ステップ４０１で算出された燃料噴射量変化率Ｒｑｔが予め定められた燃料噴射量変化率Ｒｑｔｔｈ以下である（Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ４０３に進む。一方、Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈではないと判別されたときには、ルーチンはステップ４０６に進む。
【０１００】
ステップ４０３では、ステップ４０１で算出された過給圧偏差ΔＰｉｍを入力情報として単独制御によって、ベーンに供給すべき制御信号Ｓｖが算出される。次いで、ステップ４０４において、ステップ４０３で算出された制御信号Ｓｖがベーンに供給される。次いで、ステップ４０５において、複合制御開始フラグＦ１がセットされ（Ｆ１←１）、その後、ルーチンが終了する。なお、複合制御開始フラグＦ１は、過給圧の制御が単独制御から複合制御に切り替えられた時点でセットされており、複合制御が開始された後にリセットされるフラグである。
【０１０１】
ステップ４０６では、複合制御開始フラグＦ１がセットされている（Ｆ１＝１）か否かが判別される。ここで、Ｆ１＝１であると判別されたときには、ルーチンはステップ４０７に進む。一方、Ｆ１＝１ではないと判別されたときには、ルーチンはステップ４１１に進む。
【０１０２】
ステップ４０７では、複合制御による過給圧の制御によって過給圧が安定平衡状態に収束したときの過給圧の変化に起因する当該過給圧の制御に対する外乱Ｋｉが算出される。次いで、ステップ４０８において、ステップ４０１で算出された過給圧偏差ΔＰｉｍおよび燃料噴射量変化率Ｒｑｔならびにステップ４０７で算出された外乱Ｋｉを入力情報として複合制御によって、ベーンに供給すべき制御信号Ｓｖが算出される。次いで、ステップ４０９において、ステップ４０８で算出された制御信号Ｓｖがベーンに供給される。次いで、ステップ４１０において、複合制御開始フラグＦ１がリセットされ、その後、ルーチンが終了する。
【０１０３】
ステップ４１１では、ステップ４０１で算出された過給圧偏差ΔＰｉｍおよび燃料噴射量変化率Ｒｑｔを入力情報として複合制御によって、ベーンに供給すべき制御信号Ｓｖが算出される。次いで、ステップ４１２において、ステップ４１１で算出された制御信号Ｓｖがベーンに供給される。次いで、ステップ４１３において、複合制御開始フラグＦ１がセットされ、その後、ルーチンが終了する。
【０１０４】
次に、第５実施形態について説明する。なお、以下で説明されない第５実施形態の構成および制御は、それぞれ、上述した実施形態の構成および制御と同じであるか、あるいは、以下で説明される第５実施形態の構成および制御に鑑みたときに上述した実施形態の構成および制御から当然に導き出される構成および制御である。
【０１０５】
第５実施形態では、過給圧偏差、燃料噴射量変化率、および、過給圧変化率が入力情報として入力され、これら入力情報に基づいて過給圧が目標過給圧に所期の追従性でもって近づくようにベーンを駆動させるための制御信号を生成するためのコントローラ（以下このコントローラを「複合コントローラ」という）が用意されている。さらに、燃料噴射量変化率および過給圧変化率が入力情報として入力されずに過給圧偏差が入力情報として入力され、この入力情報に基づいて過給圧が目標過給圧に所期の追従性でもって近づくようにベーンを駆動させるための制御信号を生成するためのコントローラ（以下このコントローラを「単独コントローラ」という）が用意されている。そして、上記複合コントローラを用いて生成される制御信号をベーンに供給することによって過給圧を目標過給圧に制御する複合制御と、上記単独コントローラを用いて生成される制御信号をベーンに供給することによって過給圧を目標過給圧に制御する単独制御とが選択的に実行可能である。
【０１０６】
そして、機関運転中、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料噴射量変化率以下であり且つ過給圧変化率の絶対値が予め定められた過給圧変化率以下であるときには、上記単独制御によって過給圧が目標過給圧に制御される。一方、機関運転中、少なくとも、燃料噴射量変化率の絶対値が上記予め定められた燃料噴射量変化率よりも大きいか、あるいは、過給圧変化率の絶対値が上記予め定められた過給圧変化率よりも大きいときには、上記複合制御によって過給圧が目標過給圧に制御される。
【０１０７】
第５実施形態によれば、以下の効果が得られる。すなわち、上述したように、コンプレッサによるガスに対する圧縮の程度は、燃料噴射量に応じて変化する。したがって、過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートを抑制するという観点からは、燃料噴射量の変化が比較的大きいときに、燃料噴射量の変化を過給圧の制御に反映させることが好ましい。一方、燃料噴射量の変化が比較的小さいときには、過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートを抑制するという観点からは、燃料噴射量の変化を過給圧の制御に反映させる必要性に乏しい。
【０１０８】
また、上述したように、過給圧の変化が比較的大きいときには、過給圧の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きい。したがって、過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートを抑制するという観点からは、過給圧の変化が比較的大きいときに、過給圧の変化を過給圧の制御に反映させることが好ましい。一方、過給圧の変化が比較的小さいときには、過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートを抑制するという観点からは、過給圧の変化を過給圧の制御に反映させる必要性に乏しい。
【０１０９】
ここで、第５実施形態では、少なくとも、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料噴射量変化率よりも大きいか、あるいは、過給圧変化率の絶対値が予め定められた過給圧変化率よりも大きいときには、複合制御によって過給圧が目標過給圧に制御される。ここで、第５実施形態の複合制御は、過給圧の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化および過給圧の変化を考慮して過給圧を目標過給圧に制御する制御である。すなわち、第５実施形態では、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料噴射量変化率よりも大きく、したがって、燃料噴射量の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときに、燃料噴射量の変化を考慮して過給圧が目標過給圧に制御されるし、過給圧変化率の絶対値が予め定められた過給圧変化率よりも大きく、したがって、過給圧の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときに、過給圧の変化を考慮して過給圧が目標過給圧に制御される。
【０１１０】
このため、燃料噴射量の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときであっても、あるいは、過給圧の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときであっても、過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートを抑制することができるという効果が得られる。
【０１１１】
なお、過給圧の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化および過給圧の変化を考慮せずに過給圧を目標過給圧に制御する制御である第５実施形態の単独制御は、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料噴射量変化率以下であり且つ過給圧変化率の絶対値が予め定められた過給圧変化率以下であるときに、過給圧の制御に用いられる。つまり、第５実施形態の単独制御は、燃料噴射量の変化および過給圧の変化が過給圧の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さいときに、過給圧の制御に用いられる。したがって、このときには、単独制御が過給圧の制御に用いられたとしても、過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートは、抑制されていることになる。
【０１１２】
さらに、単独制御が過給圧の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化および過給圧の変化を考慮しない過給圧の制御であることから、当該単独制御を実行するための電子制御装置の負荷が比較的小さい。したがって、単独制御が過給圧の制御に用いられるときには、上述したように過給圧のオーバーシュートまたは過給圧のアンダーシュートが抑制されつつ、小さい負荷によって過給圧の制御が実行されるという効果が得られる。
【０１１３】
次に、第５実施形態のベーンの制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図１１に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。
【０１１４】
図１１のルーチンが開始されると、始めに、ステップ５００において、前回の本ルーチンの実行時の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ−１）、現在の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ）、前回の本ルーチンの実行時の過給圧Ｐｉｍ（ｋ−１）、現在の過給圧Ｐｉｍ（ｋ）、および、図７のルーチン（このルーチンの詳細は後述する）で設定された最新の目標過給圧Ｐｉｍｔが取得される。次いで、ステップ５０１において、ステップ５００で取得された前回の本ルーチンの実行時の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ−１）および現在の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ）に基づいて前回の本ルーチンの実行時から今回の本ルーチンの実行時までの燃料噴射量の変化率（すなわち、燃料噴射量変化率）Ｒｑｔが算出され、且つ、ステップ５００で取得された前回の本ルーチンの実行時の過給圧Ｐｉｍ（ｋ−１）および現在の過給圧Ｐｉｍ（ｋ）に基づいて前回の本ルーチンの実行時から今回の本ルーチンの実行時までの過給圧の変化率（すなわち、過給圧変化率）Ｒｐｉｍが算出されるとともに、ステップ５００で取得された現在の過給圧Ｐｉｍ（ｋ）および目標過給圧Ｐｉｍｔに基づいて目標過給圧に対する現在の過給圧の偏差（すなわち、過給圧偏差）ΔＰｉｍが算出される。
【０１１５】
次いで、ステップ５０２において、ステップ５０１で算出された燃料噴射量変化率Ｒｑｔが予め定められた燃料噴射量変化率Ｒｑｔｔｈ以下であり（Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈ）且つステップ５０１で算出された過給圧変化率Ｒｐｉｍが予め定められた過給圧変化率Ｒｐｉｍｔｈ以下である（Ｒｐｉｍ≦Ｒｐｉｍｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈであり且つＲｐｉｍ≦Ｒｐｉｍｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ５０３に進む。一方、Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈであり且つＲｐｉｍ≦Ｒｐｉｍｔｈではないと判別されたときには、ルーチンはステップ５０５に進む。
【０１１６】
ステップ５０３では、ステップ５０１で算出された過給圧偏差ΔＰｉｍを入力情報として単独制御によって、ベーンに供給すべき制御信号Ｓｖが算出される。次いで、ステップ５０４において、ステップ５０３で算出された制御信号Ｓｖがベーンに供給され、その後、ルーチンが終了する。
【０１１７】
ステップ５０５では、ステップ５０１で算出された過給圧偏差ΔＰｉｍ、燃料噴射量変化率Ｒｑｔ、および、過給圧変化率Ｒｐｉｍを入力情報として複合制御によって、ベーンに供給すべき制御信号Ｓｖが算出される。次いで、ステップ５０６において、ステップ５０５で算出された制御信号Ｓｖがベーンに供給され、その後、ルーチンが終了する。
【０１１８】
次に、第６実施形態について説明する。なお、以下で説明されない第６実施形態の構成および制御は、それぞれ、上述した実施形態の構成および制御と同じであるか、あるいは、以下で説明される第６実施形態の構成および制御に鑑みたときに上述した実施形態の構成および制御から当然に導き出される構成および制御である。
【０１１９】
第６実施形態では、過給圧の制御が上記第５実施形態の単独制御から上記第５実施形態の複合制御に切り替えられたときに、当該複合制御による過給圧の制御によって過給圧が安定平衡状態に収束したときの燃料噴射量の変化および過給圧の変化に起因する過給圧の制御に対する外乱を当該複合制御における外乱の初期値として複合制御が開始される。
【０１２０】
第６実施形態によれば、以下の効果が得られる。すなわち、過給圧の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、過給圧の制御が当該過給圧の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化および過給圧の変化を考慮しない制御から当該過給圧の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化および過給圧の変化を考慮した制御に切り替えられることになる。つまり、過給圧の制御の形態が比較的大きく変化することになる。そして、このとき、複合制御の安定性が低くなる。一方、複合制御による過給圧の制御によって過給圧が安定平衡状態に収束したときには、複合制御の安定性が高い。ここで、第６実施形態では、過給圧の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、当該複合制御による過給圧の制御によって過給圧が安定平衡状態に収束したときの燃料噴射量の変化および過給圧の変化に起因する当該過給圧の制御に対する外乱を当該複合制御の外乱の初期値として複合制御が開始される。つまり、第６実施形態では、複合制御の安定性が高いときの外乱を当該複合制御における外乱の初期値として当該複合制御が開始される。したがって、第６実施形態によれば、複合制御の開始時点における当該複合制御の安定性を高く維持することができるという効果が得られる。
【０１２１】
次に、第６実施形態のベーンの制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図１２に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。
【０１２２】
図１２のルーチンが開始されると、始めに、ステップ６００において、前回の本ルーチンの実行時の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ−１）、現在の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ）、前回の本ルーチンの実行時の過給圧Ｐｉｍ（ｋ−１）、現在の過給圧Ｐｉｍ（ｋ）、および、図７のルーチン（このルーチンの詳細は後述する）で設定された最新の目標過給圧Ｐｉｍｔが取得される。次いで、ステップ６０１において、ステップ６００で取得された前回の本ルーチンの実行時の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ−１）および現在の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ）に基づいて前回の本ルーチンの実行時から今回の本ルーチンの実行時までの燃料噴射量の変化率（すなわち、燃料噴射量変化率）Ｒｑｔが算出され、且つ、ステップ６００で取得された前回の本ルーチンの実行時の過給圧Ｐｉｍ（ｋ−１）および現在の過給圧Ｐｉｍ（ｋ）に基づいて前回の本ルーチンの実行時から今回の本ルーチンの実行時までの過給圧の変化率（すなわち、過給圧変化率）Ｒｐｉｍが算出されるとともに、ステップ６００で取得された現在の過給圧Ｐｉｍ（ｋ）および目標過給圧Ｐｉｍｔに基づいて目標過給圧に対する現在の過給圧の偏差（すなわち、過給圧偏差）ΔＰｉｍが算出される。
【０１２３】
次いで、ステップ６０２において、ステップ６０１で算出された燃料噴射量変化率Ｒｑｔが予め定められた燃料噴射量変化率Ｒｑｔｔｈ以下であり（Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈ）且つステップ６０１で算出された過給圧変化率Ｒｐｉｍが予め定められた過給圧変化率Ｒｐｉｍｔｈ以下である（Ｒｐｉｍ≦Ｒｐｉｍｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈであり且つＲｐｉｍ≦Ｒｐｉｍｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ６０３に進む。一方、Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈであり且つＲｐｉｍ≦Ｒｐｉｍｔｈではないと判別されたときには、ルーチンはステップ６０６に進む。
【０１２４】
ステップ６０３では、ステップ６０１で算出された過給圧偏差ΔＰｉｍを入力情報として単独制御によって、ベーンに供給すべき制御信号Ｓｖが算出される。次いで、ステップ６０４において、ステップ６０３で算出された制御信号Ｓｖがベーンに供給される。次いで、ステップ６０５において、複合制御開始フラグＦ１がセットされ（Ｆ１←１）、その後、ルーチンが終了する。なお、複合制御開始フラグＦ１は、過給圧の制御が単独制御から複合制御に切り替えられた時点でセットされており、複合制御が開始された後にリセットされるフラグである。
【０１２５】
ステップ６０６では、複合制御開始フラグＦ１がセットされている（Ｆ１＝１）か否かが判別される。ここで、Ｆ１＝１であると判別されたときには、ルーチンはステップ６０７に進む。一方、Ｆ１＝１ではないと判別されたときには、ルーチンはステップ６１１に進む。
【０１２６】
ステップ６０７では、複合制御による過給圧の制御によって過給圧が安定平衡状態に収束したときの過給圧の変化に起因する当該過給圧の制御に対する外乱Ｋｉが算出される。次いで、ステップ６０８において、ステップ６０１で算出された過給圧偏差ΔＰｉｍ、燃料噴射量変化率Ｒｑｔ、および、過給圧変化率Ｒｐｉｍ、ならびに、ステップ６０７で算出された外乱Ｋｉを入力情報として複合制御によって、ベーンに供給すべき制御信号Ｓｖが算出される。次いで、ステップ６０９において、ステップ６０８で算出された制御信号Ｓｖがベーンに供給される。次いで、ステップ６１０において、複合制御開始フラグＦ１がリセットされ、その後、ルーチンが終了する。
【０１２７】
ステップ６１１では、ステップ６０１で算出された過給圧偏差ΔＰｉｍ、燃料噴射量変化率Ｒｑｔ、および、過給圧変化率Ｒｐｉｍを入力情報として複合制御によって、ベーンに供給すべき制御信号Ｓｖが算出される。次いで、ステップ６１２において、ステップ６１１で算出された制御信号Ｓｖがベーンに供給される。次いで、ステップ６１３において、複合制御開始フラグＦ１がセットされ、その後、ルーチンが終了する。
【０１２８】
なお、上述した実施形態において、複合コントローラに入力される入力情報として、過給圧偏差、燃料噴射量変化率、および、過給圧変化率が挙げられている。しかしながら、複合コントローラに入力される入力情報として、過給圧偏差、燃料噴射量変化率、および、過給圧変化率に加えて、これら過給圧偏差、燃料噴射量変化率、および、過給圧変化率以外のパラメータを採用することもできる。また、上述した実施形態において、単独コントローラに入力される入力情報として、過給圧偏差が挙げられている。しかしながら、単独コントローラに入力される入力情報として、過給圧偏差に加えて、過給圧偏差、燃料噴射量変化率、および、過給圧変化率以外のパラメータを採用することもできる。
【０１２９】
また、上述した実施形態の複合コントローラは、少なくとも、過給圧偏差、燃料噴射量変化率、および、過給圧変化率が入力情報として入力され、これら過給圧偏差、燃料噴射量変化率、および、過給圧変化率に基づいて過給圧が目標過給圧に所期の追従性でもって近づくようにベーンを駆動させる制御信号を生成するコントローラであれば、如何なるコントローラでもよい。したがって、上述した実施形態の複合コントローラとして、たとえば、過給圧偏差、燃料噴射量変化率、および、過給圧変化率を入力変数として過給圧の挙動を表現した物理モデルを用いて上記制御信号を生成するコントローラを採用することができる。あるいは、上述した実施形態の複合コントローラとして、たとえば、過給圧偏差、燃料噴射量変化率、および、過給圧変化率を入力変数として過給圧の挙動を表現した状態方程式を用いて上記制御信号を生成するコントローラを採用することもできる。
【０１３０】
また、上述した実施形態の単独コントローラは、少なくとも、燃料噴射量変化率および過給圧変化率が入力情報として入力されずに過給圧偏差が入力情報として入力され、この過給圧偏差に基づいて過給圧が目標過給圧に所期の追従性でもって近づくようにベーンを駆動させる制御信号を生成するコントローラであれば、如何なるコントローラでもよい。したがって、上述した実施形態の単独コントローラとして、たとえば、燃料噴射量変化率および過給圧変化率を入力変数とせずに過給圧偏差を入力変数として過給圧の挙動を表現した物理モデルを用いて上記制御信号を生成するコントローラを採用することができる。あるいは、上述した実施形態の単独コントローラとして、たとえば、燃料噴射量変化率および過給圧変化率を入力変数とせずに過給圧偏差を入力変数として過給圧の挙動を表現した状態方程式を用いて上記制御信号を生成するコントローラを採用することもできる。
【０１３１】
また、過給圧の制御に対する過給圧の変化の影響の度合、過給圧の制御に対する燃料噴射量の変化の影響の度合、ならびに、過給圧の制御に対する燃料噴射量の変化および過給圧の変化の影響の度合は、機関回転数が低く或いは要求機関トルクが低いときに比べて、機関回転数が高く且つ要求機関トルクが高いときのほうが大きい。そこで、上述した実施形態において、過給圧の制御を単独制御から複合制御に切り替える条件として、機関回転数が予め定められた機関回転数よりも高く且つ要求機関トルクが予め定められた要求機関トルクよりも高いことを追加してもよい。この場合、第１実施形態および第２実施形態では、過給圧変化率の絶対値が予め定められた過給圧変化率よりも大きく且つ機関回転数が予め定められた機関回転数よりも高く且つ要求機関トルクが予め定められた要求機関トルクよりも高いときに、複合制御によって過給圧が目標過給圧に制御され、第３実施形態および第４実施形態では、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料供給量変化率よりも大きく且つ機関回転数が予め定められた機関回転数よりも高く且つ要求機関トルクが予め定められた要求機関トルクよりも高いときに、複合制御によって過給圧が目標過給圧に制御され、第５実施形態および第６実施形態では、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料供給量変化率よりも大きく且つ機関回転数が予め定められた機関回転数よりも高く且つ要求機関トルクが予め定められた要求機関トルクよりも高いとき、あるいは、過給圧変化率の絶対値が予め定められた過給圧変化率よりも大きく且つ機関回転数が予め定められた機関回転数よりも高く且つ要求機関トルクが予め定められた要求機関トルクよりも高いときに、複合制御によって過給圧が目標過給圧に制御されることになる。
【０１３２】
なお、第１実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方および第２実施形態に関連して説明した外乱の初期値の設定に関する考え方は、図１３に示されている内燃機関におけるＥＧＲ率の制御にも適用可能である。以下、この場合の実施形態（以下「第７実施形態」という）について説明する。なお、以下で説明されない第７実施形態の構成および制御は、それぞれ、第１実施形態および第２実施形態の構成および制御と同じであるか、あるいは、以下で説明される第７実施形態の構成および制御に鑑みたときに第１実施形態および第２実施形態の構成および制御から当然に導き出される構成および制御である。
【０１３３】
図１３に示されている内燃機関１０は、排気再循環装置（以下この装置を「ＥＧＲ装置」という）５０を具備する。しかしながら、内燃機関１０は、過給機を具備していない。
【０１３４】
ＥＧＲ装置５０は、排気再循環管（以下この管を「ＥＧＲ管」という）５１と、排気再循環制御弁（以下この制御弁を「ＥＧＲ制御弁」という）５２と、排気再循環クーラ（以下このクーラを「ＥＧＲクーラ」という）５３と、を具備する。ＥＧＲ装置５０は、燃焼室から排気通路４０に排出された排気ガスをＥＧＲ管５１を介して吸気通路３０に導入することができる。ＥＧＲ管５１は、その一端で排気通路４０（より具体的には、排気マニホルド４１）に接続されているとともに、その他端で吸気通路３０（より具体的には、吸気マニホルド３１）に接続されている。すなわち、ＥＧＲ管５１は、排気通路４０を吸気通路３０に連結している。
【０１３５】
ＥＧＲ制御弁５２は、ＥＧＲ管５１に配置されている。ＥＧＲ制御弁５２の開度（以下この開度を「ＥＧＲ制御弁開度」という）が変更されると、ＥＧＲ制御弁５２を通過する排気ガスの量が変わり、ひいては、吸気通路３０に導入される排気ガスの量が変わる。ＥＧＲ制御弁は、電子制御装置８０のインターフェース８５に電気的に接続されている。電子制御装置８０は、ＥＧＲ制御弁５２を動作させるための制御信号をＥＧＲ制御弁に供給する。ＥＧＲクーラ５３は、ＥＧＲ管５１に配置されている。ＥＧＲクーラ５３は、ＥＧＲ管５１を流れる排気ガスを冷却する。
【０１３６】
次に、第７実施形態のＥＧＲ制御弁の制御について説明する。なお、以下の説明において「ＥＧＲ率」は「燃焼室に吸入されたガスの量に対するＥＧＲ装置によって吸気通路に導入された排気ガスの量の比」を意味し、「目標ＥＧＲ率」は「ＥＧＲ率の目標値」を意味する。
【０１３７】
第７実施形態では、目標ＥＧＲ率に対するその時の実際のＥＧＲ率の偏差（以下この偏差を「ＥＧＲ率偏差」という）、および、単位時間当たりのＥＧＲ率の変化量（以下この変化量を「ＥＧＲ率変化率」という）が入力情報として入力され、これら入力情報に基づいてＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に所期の追従性でもって近づくようにＥＧＲ制御弁を駆動させるための制御信号を生成するためのコントローラ（以下このコントローラを「複合コントローラ」という）が用意されている。さらに、ＥＧＲ率変化率が入力情報として入力されずにＥＧＲ率偏差が入力情報として入力され、この入力情報に基づいてＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に所期の追従性でもって近づくようにＥＧＲ制御弁を駆動させるための制御信号を生成するためのコントローラ（以下このコントローラを「単独コントローラ」という）が用意されている。そして、上記複合コントローラを用いて生成される制御信号をＥＧＲ制御弁に供給することによってＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する複合制御と、上記単独コントローラを用いて生成される制御信号をＥＧＲ制御弁に供給することによってＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する単独制御とが選択的に実行可能である。
【０１３８】
そして、機関運転中、ＥＧＲ率変化率の絶対値が予め定められたＥＧＲ率変化率以下であるときには、上記単独制御によってＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に制御される。一方、機関運転中、ＥＧＲ率変化率の絶対値が上記予め定められたＥＧＲ率変化率よりも大きいときには、上記複合制御によってＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に制御される。
【０１３９】
また、第７実施形態では、ＥＧＲ率の制御が上記単独制御から上記複合制御に切り替えられたときに、複合制御によるＥＧＲ率の制御によってＥＧＲ率が安定平衡状態に収束したときのＥＧＲ率の変化に起因する当該ＥＧＲ率の制御に対する外乱を当該複合制御における外乱の初期値として複合制御が開始される。
【０１４０】
次に、第７実施形態の目標ＥＧＲ率の設定について説明する。第７実施形態では、機関回転数と要求機関トルクとによって規定される機関運転状態に応じて最適なＥＧＲ率が実験等によって予め求められている。そして、これら求められたＥＧＲ率が図１３に示されているように機関回転数ＮＥと要求機関トルクＴＱとの関数のマップの形で基準ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｂとして電子制御装置に記憶されている。そして、機関運転中、その時々の機関回転数ＮＥとその時々の要求機関トルクＴＱとに対応する基準ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｂが図１３のマップから取得される。そして、斯くして取得された基準ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｂが目標ＥＧＲ率に設定される。なお、図１３のマップでは、機関回転数ＮＥが大きいほど、基準ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｂが大きく、要求機関トルクＴＱが大きいほど、基準ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｂが大きい。
【０１４１】
第７実施形態によれば、以下の効果が得られる。すなわち、ＥＧＲ率の変化が比較的大きいときには、ＥＧＲ率の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きい。したがって、ＥＧＲ率の変化が比較的大きいときには、上昇するＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率を大きく上回ってしまういわゆるオーバーシュート（以下これを「ＥＧＲ率のオーバーシュート」という）または低下するＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率を大きく下回ってしまういわゆるアンダーシュート（以下これを「ＥＧＲ率のアンダーシュート」という）が発生する可能性が高い。したがって、こうしたＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートを抑制するという観点からは、ＥＧＲ率の変化が比較的大きいときに、ＥＧＲ率の変化をＥＧＲ率の制御に反映させることが好ましい。一方、ＥＧＲ率の変化が小さいときには、ＥＧＲ率の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さい。したがって、ＥＧＲ率の変化が比較的小さいときには、ＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートが発生する可能性が低い。したがって、ＥＧＲ率の変化が比較的小さいときには、ＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートを抑制するという観点からは、ＥＧＲ率の変化をＥＧＲ率の制御に反映させる必要性に乏しい。
【０１４２】
ここで、第７実施形態では、ＥＧＲ率変化率の絶対値が予め定められたＥＧＲ率変化率よりも大きいときには、複合制御によってＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に制御される。ここで、第７実施形態の複合制御は、ＥＧＲ率の制御に対して外乱として働くＥＧＲ率の変化を考慮してＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する制御である。すなわち、第７実施形態では、ＥＧＲ率変化率の絶対値が予め定められたＥＧＲ率変化率よりも大きく、したがって、ＥＧＲ率の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときに、ＥＧＲ率の変化を考慮してＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に制御される。
【０１４３】
このため、ＥＧＲ率の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときであっても、ＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートを抑制することができるという効果が得られる。
【０１４４】
なお、ＥＧＲ率の制御に対して外乱として働くＥＧＲ率の変化を考慮せずにＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する制御である第７実施形態の単独制御は、ＥＧＲ率変化率の絶対値が予め定められたＥＧＲ率変化率以下であるときに、ＥＧＲ率の制御に用いられる。つまり、第７実施形態の単独制御は、ＥＧＲ率の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さいときに、ＥＧＲ率の制御に用いられる。したがって、このときには、単独制御がＥＧＲ率の制御に用いられたとしても、ＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートは、抑制されていることになる。
【０１４５】
さらに、単独制御がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働くＥＧＲ率の変化を考慮しないＥＧＲ率の制御であることから、当該単独制御を実行するための電子制御装置の負荷が比較的小さい。したがって、単独制御がＥＧＲ率の制御に用いられるときには、上述したようにＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートが抑制されつつ、小さい負荷によってＥＧＲ率の制御が実行されるという効果が得られる。
【０１４６】
さらに、第７実施形態によれば、以下の効果も得られる。すなわち、ＥＧＲ率の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、ＥＧＲ率の制御が当該ＥＧＲ率の制御に対して外乱として働くＥＧＲ率の変化を考慮しない制御から当該ＥＧＲ率の制御に対して外乱として働くＥＧＲ率の変化を考慮した制御に切り替えられることになる。つまり、ＥＧＲ率の制御の形態が比較的大きく変化することになる。そして、このとき、複合制御の安定性が低くなる。一方、複合制御によるＥＧＲ率の制御によってＥＧＲ率が安定平衡状態に収束したときには、複合制御の安定性が高い。ここで、第７実施形態では、ＥＧＲ率の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、当該複合制御によるＥＧＲ率の制御によってＥＧＲ率が安定平衡状態に収束したときのＥＧＲ率の変化に起因する当該ＥＧＲ率の制御に対する外乱を当該複合制御の外乱の初期値として複合制御が開始される。つまり、第７実施形態では、複合制御の安定性が高いときの外乱を当該複合制御における外乱の初期値として当該複合制御が開始される。したがって、第７実施形態によれば、複合制御の開始時点における当該複合制御の安定性を高く維持することができるという効果が得られる。
【０１４７】
次に、第７実施形態のＥＧＲ制御弁の制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図１５に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。
【０１４８】
図１５のルーチンが開始されると、始めに、ステップ７００において、前回の本ルーチンの実行時のＥＧＲ率Ｒｅｇｒ（ｋ−１）、現在のＥＧＲ率Ｒｅｇｒ（ｋ）、および、図１６のルーチン（このルーチンの詳細は後述する）で設定された最新の目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｔが取得される。次いで、ステップ７０１において、ステップ７００で取得された前回の本ルーチンの実行時のＥＧＲ率Ｒｅｇｒ（ｋ−１）および現在のＥＧＲ率Ｒｅｇｒ（ｋ）に基づいて前回の本ルーチンの実行時から今回の本ルーチンの実行時までのＥＧＲ率の変化率（すなわち、ＥＧＲ率変化率）Ｒｒｅｇｒが算出されるとともに、ステップ７００で取得された現在のＥＧＲ率Ｒｅｇｒ（ｋ）および目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｔに基づいて目標ＥＧＲ率に対する現在のＥＧＲ率の偏差（すなわち、ＥＧＲ率偏差）ΔＲｅｇｒが算出される。
【０１４９】
次いで、ステップ７０２において、ステップ７０１で算出されたＥＧＲ率変化率Ｒｒｅｇｒが予め定められた過給圧変化率Ｒｒｅｇｒｔｈ以下である（Ｒｒｅｇｒ≦Ｒｒｅｇｒｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｒｒｅｇｒ≦Ｒｒｅｇｒｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ７０３に進む。一方、Ｒｒｅｇｒ≦Ｒｒｅｇｒｔｈではないと判別されたときには、ルーチンはステップ７０６に進む。
【０１５０】
ステップ７０３では、ステップ７０１で算出されたＥＧＲ率偏差ΔＲｅｇｒを入力情報として単独制御によって、ＥＧＲ制御弁に供給すべき制御信号Ｓｅが算出される。次いで、ステップ７０４において、ステップ７０３で算出された制御信号ＳｅがＥＧＲ制御弁に供給される。次いで、ステップ７０５において、複合制御開始フラグＦ１がセットされ（Ｆ１←１）、その後、ルーチンが終了する。なお、複合制御開始フラグＦ１は、ＥＧＲ率の制御が単独制御から複合制御に切り替えられた時点でセットされており、複合制御が開始された後にリセットされるフラグである。
【０１５１】
ステップ７０６では、複合制御開始フラグＦ１がセットされている（Ｆ１＝１）か否かが判別される。ここで、Ｆ１＝１であると判別されたときには、ルーチンはステップ７０７に進む。一方、Ｆ１＝１ではないと判別されたときには、ルーチンはステップ７１１に進む。
【０１５２】
ステップ７０７では、複合制御によるＥＧＲ率の制御によってＥＧＲ率が安定平衡状態に収束したときのＥＧＲ率の変化に起因する当該ＥＧＲ率の制御に対する外乱Ｋｉが算出される。次いで、ステップ７０８において、ステップ７０１で算出されたＥＧＲ率偏差ΔＲｅｇｒおよびＥＧＲ率変化率Ｒｒｅｇｒならびにステップ７０７で算出された外乱Ｋｉを入力情報として複合制御によって、ＥＧＲ制御弁に供給すべき制御信号Ｓｅが算出される。次いで、ステップ７０９において、ステップ７０８で算出された制御信号ＳｅがＥＧＲ制御弁に供給される。次いで、ステップ７１０において、複合制御開始フラグＦ１がリセットされ、その後、ルーチンが終了する。
【０１５３】
ステップ７１１では、ステップ７０１で算出されたＥＧＲ率偏差ΔＲｅｇｒおよびＥＧＲ変化率Ｒｅｇｒを入力情報として複合制御によって、ＥＧＲ制御弁に供給すべき制御信号Ｓｅが算出される。次いで、ステップ７１２において、ステップ７１１で算出された制御信号ＳｅがＥＧＲ制御弁に供給される。次いで、ステップ７１３において、複合制御開始フラグＦ１がセットされ、その後、ルーチンが終了する。
【０１５４】
次に、第７実施形態の目標ＥＧＲ率の設定を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図１６に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。図１６のルーチンが開始されると、始めに、ステップ４０において、現在の機関回転数ＮＥおよび要求機関トルクＴＱが取得される。次いで、ステップ４１において、ステップ４０で取得された機関回転数ＮＥと要求機関トルクＴＱとに対応する基準ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｂが図１４のマップから取得される。次いで、ステップ４２において、ステップ４１で取得された基準ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｂが目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｔに設定され、その後、ルーチンが終了する。
【０１５５】
また、第３実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方および第４実施形態に関連して説明した外乱の初期値の設定に関する考え方も、図１３に示されている内燃機関におけるＥＧＲ率の制御に適用可能である。以下、この場合の実施形態（以下「第８実施形態」という）について説明する。なお、以下で説明されない第８実施形態の構成および制御は、それぞれ、第３実施形態および第４実施形態の構成および制御と同じであるか、あるいは、以下で説明される第８実施形態の構成および制御に鑑みたときに第３実施形態および第４実施形態の構成および制御から当然に導き出される構成および制御である。
【０１５６】
第８実施形態では、ＥＧＲ率偏差、および、燃料噴射量変化率が入力情報として入力され、これら入力情報に基づいてＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に所期の追従性でもって近づくようにＥＧＲ制御弁を駆動させるための制御信号を生成するコントローラ（以下このコントローラを「複合コントローラ」という）が用意されている。さらに、燃料噴射量変化率が入力情報として入力されずＥＧＲ率偏差が入力情報として入力され、この入力情報に基づいてＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に所期の追従性でもって近づくようにＥＧＲ制御弁を駆動させるための制御信号を生成するコントローラ（以下このコントローラを「単独コントローラ」という）が用意されている。そして、上記複合コントローラを用いて生成される制御信号をＥＧＲ制御弁に供給することによってＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する複合制御と、上記単独コントローラを用いて生成される制御信号をＥＧＲ制御弁に供給することによってＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する単独制御とが選択的に実行可能である。
【０１５７】
そして、機関運転中、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料供給量変化率以下であるときには、上記単独制御によってＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に制御される。一方、機関運転中、燃料噴射量変化率の絶対値が上記予め定められた燃料供給量変化率よりも大きいときには、上記複合制御によってＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に制御される。
【０１５８】
また、第８実施形態では、ＥＧＲ率の制御が上記単独制御から上記複合制御に切り替えられたときに、当該複合制御によるＥＧＲ率の制御によってＥＧＲ率が安定平衡状態に収束したときの燃料噴射量の変化に起因するＥＧＲ率の制御に対する外乱を当該複合制御における外乱の初期値として複合制御が開始される。
【０１５９】
第８実施形態によれば、以下の効果が得られる。すなわち、燃料噴射量が多いほど燃焼室内における燃焼量も多いことから、燃料噴射量が多いほど燃焼室から排出される排気ガスの圧力が高い傾向にある。そして、ＥＧＲ制御弁の開度が同じであっても、燃焼室から排出される排気ガスの圧力が高いほどＥＧＲ装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量が多い。もちろん、燃料噴射量が少ないほど燃焼室内における燃焼量も少ないことから、燃料噴射量が多いほど燃焼室から排出される排気ガスの圧力が低い傾向にある。そして、ＥＧＲ制御弁の開度が同じであっても、燃焼室から排出される排気ガスの圧力が低いほどＥＧＲ装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量が少ない。
【０１６０】
つまり、ＥＧＲ装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量は、燃料噴射量に応じて変化する。したがって、燃料噴射量の変化が比較的大きいときには、燃料噴射量の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きい。したがって、燃料噴射量の変化が比較的大きいときには、ＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートが発生する可能性が高い。したがって、こうしたＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートを抑制するという観点からは、燃料噴射量の変化が比較的大きいときに、燃料噴射量の変化をＥＧＲ率の制御に反映させることが好ましい。一方、燃料噴射量の変化が比較的小さいときには、燃料噴射量の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さい。したがって、燃料噴射量の変化が比較的小さいときには、ＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートが発生する可能性が低い。したがって、燃料噴射量の変化が比較的小さいときには、ＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートを抑制するという観点からは、燃料噴射量の変化をＥＧＲ率の制御に反映させる必要性に乏しい。
【０１６１】
ここで、第８実施形態では、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料噴射量変化率よりも大きいときには、複合制御によってＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に制御される。ここで、第８実施形態の複合制御は、ＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化を考慮してＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する制御である。すなわち、第８実施形態では、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料噴射量変化率よりも大きく、したがって、燃料噴射量の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときに、燃料噴射量の変化を考慮してＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に制御される。
【０１６２】
このため、燃料噴射量の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときであっても、ＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートを抑制することができるという効果が得られる。
【０１６３】
なお、ＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化を考慮せずにＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する制御である第８実施形態の単独制御は、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料噴射量変化率以下であるときに、ＥＧＲ率の制御に用いられる。つまり、第８実施形態の単独制御は、燃料噴射量の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さいときに、ＥＧＲ率の制御に用いられる。したがって、このときには、単独制御がＥＧＲ率の制御に用いられたとしても、ＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートは、抑制されていることになる。
【０１６４】
さらに、単独制御がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化を考慮しないＥＧＲ率の制御であることから、当該単独制御を実行するための電子制御装置の負荷が比較的小さい。したがって、単独制御がＥＧＲ率の制御に用いられるときには、上述したようにＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートが抑制されつつ、小さい負荷によってＥＧＲ率の制御が実行されるという効果が得られる。
【０１６５】
さらに、第８実施形態によれば、以下の効果も得られる。すなわち、ＥＧＲ率の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、ＥＧＲ率の制御が当該ＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化を考慮しない制御から当該ＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化を考慮した制御に切り替えられることになる。つまり、ＥＧＲ率の制御の形態が比較的大きく変化することになる。そして、このとき、複合制御の安定性が低くなる。一方、複合制御によるＥＧＲ率の制御によってＥＧＲ率が安定平衡状態に収束したときには、複合制御の安定性が高い。ここで、第８実施形態では、ＥＧＲ率の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、当該複合制御によるＥＧＲ率の制御によってＥＧＲ率が安定平衡状態に収束したときの燃料噴射量の変化に起因する当該ＥＧＲ率の制御に対する外乱を当該複合制御の外乱の初期値として複合制御が開始される。つまり、第８実施形態では、複合制御の安定性が高いときの外乱を当該複合制御における外乱の初期値として当該複合制御が開始される。したがって、第８実施形態によれば、複合制御の開始時点における当該複合制御の安定性を高く維持することができるという効果が得られる。
【０１６６】
次に、第８実施形態のＥＧＲ制御弁の制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図１７に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。
【０１６７】
図１７のルーチンが開始されると、始めに、ステップ８００において、前回の本ルーチンの実行時の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ−１）、現在の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ）、現在のＥＧＲ率Ｒｅｇｒ、および、図１６のルーチンで設定された最新の目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｔが取得される。次いで、ステップ８０１において、ステップ８００で取得された前回の本ルーチンの実行時の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ−１）および現在の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ）に基づいて前回の本ルーチンの実行時から今回の本ルーチンの実行時までの燃料噴射量の変化率（すなわち、燃料噴射量変化率）Ｒｑｔが算出されるとともに、ステップ８００で取得された現在のＥＧＲ率Ｒｅｇｒおよび目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｔに基づいて目標ＥＧＲ率に対する現在のＥＧＲ率の偏差（すなわち、ＥＧＲ率偏差）ΔＲｅｇｒが算出される。
【０１６８】
次いで、ステップ８０２において、ステップ８０１で算出された燃料噴射量変化率Ｒｑｔが予め定められた燃料噴射量変化率Ｒｑｔｔｈ以下である（Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ８０３に進む。一方、Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈではないと判別されたときには、ルーチンはステップ８０６に進む。
【０１６９】
ステップ８０３では、ステップ８０１で算出されたＥＧＲ率偏差ΔＲｅｇｒを入力情報として単独制御によって、ＥＧＲ制御弁に供給すべき制御信号Ｓｅが算出される。次いで、ステップ８０４において、ステップ８０３で算出された制御信号ＳｅがＥＧＲ制御弁に供給される。次いで、ステップ８０５において、複合制御開始フラグＦ１がセットされ（Ｆ１←１）、その後、ルーチンが終了する。なお、複合制御開始フラグＦ１は、ＥＧＲ率の制御が単独制御から複合制御に切り替えられた時点でセットされており、複合制御が開始された後にリセットされるフラグである。
【０１７０】
ステップ８０６では、複合制御開始フラグＦ１がセットされている（Ｆ１＝１）か否かが判別される。ここで、Ｆ１＝１であると判別されたときには、ルーチンはステップ８０７に進む。一方、Ｆ１＝１ではないと判別されたときには、ルーチンはステップ８１１に進む。
【０１７１】
ステップ８０７では、複合制御によるＥＧＲ率の制御によってＥＧＲ率が安定平衡状態に収束したときのＥＧＲ率の変化に起因する当該ＥＧＲ率の制御に対する外乱Ｋｉが算出される。次いで、ステップ８０８において、ステップ８０１で算出されたＥＧＲ率偏差ΔＲｅｇｒおよび燃料噴射量変化率Ｒｑｔならびにステップ８０７で算出された外乱Ｋｉを入力情報として複合制御によって、ＥＧＲ制御弁に供給すべき制御信号Ｓｅが算出される。次いで、ステップ８０９において、ステップ８０８で算出された制御信号ＳｅがＥＧＲ制御弁に供給される。次いで、ステップ８１０において、複合制御開始フラグＦ１がリセットされ、その後、ルーチンが終了する。
【０１７２】
ステップ８１１では、ステップ８０１で算出されたＥＧＲ率偏差ΔＲｅｇｒおよび燃料噴射量変化率Ｒｑｔを入力情報として複合制御によって、ＥＧＲ制御弁に供給すべき制御信号Ｓｅが算出される。次いで、ステップ８１２において、ステップ８１１で算出された制御信号ＳｅがＥＧＲ制御弁に供給される。次いで、ステップ８１３において、複合制御開始フラグＦ１がセットされ、その後、ルーチンが終了する。
【０１７３】
また、第５実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方および第６実施形態に関連して説明した外乱の初期値の設定に関する考え方も、図１３に示されている内燃機関におけるＥＧＲ率の制御に適用可能である。以下、この場合の実施形態（以下「第９実施形態」という）について説明する。なお、以下で説明されない第９実施形態の構成および制御は、それぞれ、第５実施形態および第６実施形態の構成および制御と同じであるか、あるいは、以下で説明される第９実施形態の構成および制御に鑑みたときに第５実施形態および第６実施形態の構成および制御から当然に導き出される構成および制御である。
【０１７４】
第９実施形態では、ＥＧＲ率偏差、燃料噴射量変化率、および、ＥＧＲ率変化率が入力情報として入力され、これら入力情報に基づいてＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に所期の追従性でもって近づくようにＥＧＲ制御弁を駆動させるための制御信号を生成するためのコントローラ（以下このコントローラを「複合コントローラ」という）が用意されている。さらに、燃料噴射量変化率およびＥＧＲ率変化率が入力情報として入力されずにＥＧＲ率偏差が入力情報として入力され、この入力情報に基づいてＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に所期の追従性でもって近づくようにＥＧＲ制御弁を駆動させるための制御信号を生成するためのコントローラ（以下このコントローラを「単独コントローラ」という）が用意されている。そして、上記複合コントローラを用いて生成される制御信号をＥＧＲ制御弁に供給することによってＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する複合制御と、上記単独コントローラを用いて生成される制御信号をＥＧＲ制御弁に供給することによってＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する単独制御とが選択的に実行可能である。
【０１７５】
そして、機関運転中、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料噴射量変化率以下であり且つＥＧＲ率変化率の絶対値が予め定められたＥＧＲ率変化率以下であるときには、上記単独制御によってＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に制御される。一方、機関運転中、少なくとも、燃料噴射量変化率の絶対値が上記予め定められた燃料噴射量変化率よりも大きいか、あるいは、ＥＧＲ率変化率の絶対値が上記予め定められたＥＧＲ率変化率よりも大きいときには、上記複合制御によってＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に制御される。
【０１７６】
また、第９実施形態では、ＥＧＲ率の制御が上記単独制御から上記複合制御に切り替えられたときに、当該複合制御によるＥＧＲ率の制御によってＥＧＲ率が安定平衡状態に収束したときの燃料噴射量の変化およびＥＧＲ率の変化に起因するＥＧＲ率の制御に対する外乱を当該複合制御における外乱の初期値として複合制御が開始される。
【０１７７】
第９実施形態によれば、以下の効果が得られる。すなわち、上述したように、ＥＧＲ装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量は、燃料噴射量に応じて変化する。したがって、ＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートを抑制するという観点からは、燃料噴射量の変化が比較的大きいときに、燃料噴射量の変化をＥＧＲ率の制御に反映させることが好ましい。一方、燃料噴射量の変化が比較的小さいときには、ＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートを抑制するという観点からは、燃料噴射量の変化をＥＧＲ率の制御に反映させる必要性に乏しい。
【０１７８】
また、上述したように、ＥＧＲ率の変化が比較的大きいときには、ＥＧＲ率の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きい。したがって、ＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートを抑制するという観点からは、ＥＧＲ率の変化が比較的大きいときに、ＥＧＲ率の変化をＥＧＲ率の制御に反映させることが好ましい。一方、ＥＧＲ率の変化が比較的小さいときには、ＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートを抑制するという観点からは、ＥＧＲ率の変化をＥＧＲ率の制御に反映させる必要性に乏しい。
【０１７９】
ここで、第９実施形態では、少なくとも、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料噴射量変化率よりも大きいか、あるいは、ＥＧＲ率変化率の絶対値が予め定められたＥＧＲ率変化率よりも大きいときには、複合制御によってＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に制御される。ここで、第９実施形態の複合制御は、ＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化およびＥＧＲ率の変化を考慮してＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する制御である。すなわち、第９実施形態では、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料噴射量変化率よりも大きく、したがって、燃料噴射量の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときに、燃料噴射量の変化を考慮してＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に制御されるし、ＥＧＲ率変化率の絶対値が予め定められたＥＧＲ率変化率よりも大きく、したがって、ＥＧＲ率の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときに、ＥＧＲ率の変化を考慮してＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に制御される。
【０１８０】
このため、燃料噴射量の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときであっても、あるいは、ＥＧＲ率の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的大きいときであっても、ＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートを抑制することができるという効果が得られる。
【０１８１】
なお、ＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化およびＥＧＲ率の変化を考慮せずにＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する制御である第９実施形態の単独制御は、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料噴射量変化率以下であり且つＥＧＲ率変化率の絶対値が予め定められたＥＧＲ率変化率以下であるときに、ＥＧＲ率の制御に用いられる。つまり、第９実施形態の単独制御は、燃料噴射量の変化およびＥＧＲ率の変化がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く度合が比較的小さいときに、ＥＧＲ率の制御に用いられる。したがって、このときには、単独制御がＥＧＲ率の制御に用いられたとしても、ＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートは、抑制されていることになる。
【０１８２】
さらに、単独制御がＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化およびＥＧＲ率の変化を考慮しないＥＧＲ率の制御であることから、当該単独制御を実行するための電子制御装置の負荷が比較的小さい。したがって、単独制御がＥＧＲ率の制御に用いられるときには、上述したようにＥＧＲ率のオーバーシュートまたはＥＧＲ率のアンダーシュートが抑制されつつ、小さい負荷によってＥＧＲ率の制御が実行されるという効果が得られる。
【０１８３】
さらに、第９実施形態によれば、以下の効果も得られる。すなわち、ＥＧＲ率の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、ＥＧＲ率の制御が当該ＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化およびＥＧＲ率の変化を考慮しない制御から当該ＥＧＲ率の制御に対して外乱として働く燃料噴射量の変化およびＥＧＲ率の変化を考慮した制御に切り替えられることになる。つまり、ＥＧＲ率の制御の形態が比較的大きく変化することになる。そして、このとき、複合制御の安定性が低くなる。一方、複合制御によるＥＧＲ率の制御によってＥＧＲ率が安定平衡状態に収束したときには、複合制御の安定性が高い。ここで、第９実施形態では、ＥＧＲ率の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときには、当該複合制御によるＥＧＲ率の制御によってＥＧＲ率が安定平衡状態に収束したときの燃料噴射量の変化およびＥＧＲ率の変化に起因する当該ＥＧＲ率の制御に対する外乱を当該複合制御の外乱の初期値として複合制御が開始される。つまり、第９実施形態では、複合制御の安定性が高いときの外乱を当該複合制御における外乱の初期値として当該複合制御が開始される。したがって、第９実施形態によれば、複合制御の開始時点における当該複合制御の安定性を高く維持することができるという効果が得られる。
【０１８４】
次に、第９実施形態のベーンの制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図１８に示されている。なお、このルーチンは、所定のクランク角度が到来する毎に開始されるルーチンである。
【０１８５】
図１８のルーチンが開始されると、始めに、ステップ９００において、前回の本ルーチンの実行時の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ−１）、現在の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ）、前回の本ルーチンの実行時のＥＧＲ率Ｒｅｇｒ（ｋ−１）、現在のＥＧＲ率Ｒｅｇｒ（ｋ）、および、図１６のルーチンで設定された最新の目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｔが取得される。次いで、ステップ９０１において、ステップ９００で取得された前回の本ルーチンの実行時の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ−１）および現在の目標燃料噴射量Ｑｔ（ｋ）に基づいて前回の本ルーチンの実行時から今回の本ルーチンの実行時までの燃料噴射量の変化率（すなわち、燃料噴射量変化率）Ｒｑｔが算出され、且つ、ステップ９００で取得された前回の本ルーチンの実行時のＥＧＲ率Ｒｅｇｒ（ｋ−１）および現在のＥＧＲ率Ｒｅｇｒ（ｋ）に基づいて前回の本ルーチンの実行時から今回の本ルーチンの実行時までのＥＧＲ率の変化率（すなわち、ＥＧＲ率変化率）Ｒｒｅｇｒが算出されるとともに、ステップ９００で取得された現在のＥＧＲ率Ｒｅｇｒ（ｋ）および目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｔに基づいて目標ＥＧＲ率に対する現在のＥＧＲ率の偏差（すなわち、ＥＧＲ率偏差）ΔＲｅｇｒが算出される。
【０１８６】
次いで、ステップ９０２において、ステップ９０１で算出された燃料噴射量変化率Ｒｑｔが予め定められた燃料噴射量変化率Ｒｑｔｔｈ以下であり（Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈ）且つステップ９０１で算出されたＥＧＲ率変化率Ｒｒｅｇｒが予め定められたＥＧＲ率変化率Ｒｒｅｇｒｔｈ以下である（Ｒｒｅｇｒ≦Ｒｒｅｇｒｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈであり且つＲｒｅｇｒ≦Ｒｒｅｇｒｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ９０３に進む。一方、Ｒｑｔ≦Ｒｑｔｔｈであり且つＲｒｅｇｒ≦Ｒｒｅｇｒｔｈではないと判別されたときには、ルーチンはステップ９０６に進む。
【０１８７】
ステップ９０３では、ステップ９０１で算出されたＥＧＲ率偏差ΔＲｅｇｒを入力情報として単独制御によって、ＥＧＲ制御弁に供給すべき制御信号Ｓｅが算出される。次いで、ステップ９０４において、ステップ９０３で算出された制御信号ＳｅがＥＧＲ制御弁に供給される。次いで、ステップ９０５において、複合制御開始フラグＦ１がセットされ（Ｆ１←１）、その後、ルーチンが終了する。なお、複合制御開始フラグＦ１は、ＥＧＲ率の制御が単独制御から複合制御に切り替えられた時点でセットされており、複合制御が開始された後にリセットされるフラグである。
【０１８８】
ステップ９０６では、複合制御開始フラグＦ１がセットされている（Ｆ１＝１）か否かが判別される。ここで、Ｆ１＝１であると判別されたときには、ルーチンはステップ９０７に進む。一方、Ｆ１＝１ではないと判別されたときには、ルーチンはステップ９１１に進む。
【０１８９】
ステップ９０７では、複合制御によるＥＧＲ率の制御によってＥＧＲ率が安定平衡状態に収束したときのＥＧＲ率の変化に起因する当該ＥＧＲ率の制御に対する外乱Ｋｉが算出される。次いで、ステップ９０８において、ステップ９０１で算出されたＥＧＲ率偏差ΔＲｅｇｒ、燃料噴射量変化率Ｒｑｔ、および、ＥＧＲ率変化率Ｒｒｅｇｒ、ならびに、ステップ９０７で算出された外乱Ｋｉを入力情報として複合制御によって、ＥＧＲ制御弁に供給すべき制御信号Ｓｅが算出される。次いで、ステップ９０９において、ステップ９０８で算出された制御信号ＳｅがＥＧＲ制御弁に供給される。次いで、ステップ９１０において、複合制御開始フラグＦ１がリセットされ、その後、ルーチンが終了する。
【０１９０】
ステップ９１１では、ステップ９０１で算出されたＥＧＲ率偏差ΔＲｅｇｒ、燃料噴射量変化率Ｒｑｔ、および、ＥＧＲ率変化率Ｒｒｅｇｒを入力情報として複合制御によって、ＥＧＲ制御弁に供給すべき制御信号Ｓｅが算出される。次いで、ステップ９１２において、ステップ９１１で算出された制御信号ＳｅがＥＧＲ制御弁に供給される。次いで、ステップ９１３において、複合制御開始フラグＦ１がセットされ、その後、ルーチンが終了する。
【０１９１】
なお、第１実施形態、第３実施形態、および、第５実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方および第２実施形態、第４実施形態、および、第６実施形態に関連して説明した外乱の初期値の設定に関する考え方は、図１９に示されている内燃機関における過給圧の制御にも適用可能であるし、第７実施形態〜第９実施形態に関連して説明したＥＧＲ率の制御に関する考え方および外乱の初期値の設定に関する考え方も、図１９に示されている内燃機関におけるＥＧＲ率の制御に適用可能である。
【０１９２】
なお、図１９に示されている内燃機関１０は、過給機６０およびＥＧＲ装置５０を具備する。過給機６０は、図１に示されている過給機６０と同じ過給機であり、ＥＧＲ装置５０は、図１３に示されているＥＧＲ装置５０と同じＥＧＲ装置である。
【０１９３】
また、過給圧の制御に対する過給圧の変化の影響の度合、過給圧の制御に対する燃料噴射量の変化の影響の度合、ならびに、過給圧の制御に対する燃料噴射量の変化の影響の度合は、ＥＧＲ率の制御が実行されているときに比べて、ＥＧＲ率の制御が実行されていないときのようが大きい。そこで、第１実施形態、第３実施形態、および、第５実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方が図１９に示されている内燃機関における過給圧の制御に関する過給圧の制御に適用された場合において、過給圧の制御を単独制御から複合制御に切り替える条件として、ＥＧＲ率の制御が実行されていないことを追加してもよい。この場合、第１実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方が図１９に示されている内燃機関における過給圧の制御に関する過給圧の制御に適用された場合には、過給圧変化率の絶対値が予め定められた過給圧変化率よりも大きく且つＥＧＲ率の制御が実行されていないときに、複合制御によって過給圧が目標過給圧に制御され、第３実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方が図１９に示されている内燃機関における過給圧の制御に関する過給圧の制御に適用された場合には、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料供給量変化率よりも大きく且つＥＧＲ率の制御が実行されていないときに、複合制御によって過給圧が目標過給圧に制御され、第５実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方が図１９に示されている内燃機関における過給圧の制御に関する過給圧の制御に適用された場合には、燃料噴射量変化率の絶対値が予め定められた燃料供給量変化率よりも大きく且つＥＧＲ率の制御が実行されていないとき、あるいは、過給圧変化率の絶対値が予め定められた過給圧変化率よりも大きく且つＥＧＲ率の制御が実行されていないときに、複合制御によって過給圧が目標過給圧に制御されることになる。
【０１９４】
また、第１実施形態、第３実施形態、および、第５実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方および第２実施形態、第４実施形態、および、第６実施形態に関連して説明した外乱の初期値の設定に関する考え方は、図２０に示されている内燃機関における過給圧の制御にも適用可能であるし、第７実施形態〜第９実施形態に関連して説明したＥＧＲ率の制御に関する考え方および外乱の初期値の設定に関する考え方も、図２０に示されている内燃機関におけるＥＧＲ率の制御に適用可能である。
【０１９５】
なお、図２０に示されている内燃機関１０は、過給機６０、低圧ＥＧＲ装置５０Ｌ、および、高圧ＥＧＲ装置５０Ｈを具備する。過給機６０は、図１に示されている過給機６０と同じ過給機である。
【０１９６】
また、高圧ＥＧＲ装置５０Ｈは、図１３に示されているＥＧＲ装置５０と同じＥＧＲ装置である。すなわち、高圧ＥＧＲ装置５０Ｈは、高圧ＥＧＲ管５１Ｈと、高圧ＥＧＲ制御弁５２Ｈと、高圧ＥＧＲクーラ５３Ｈと、を具備する。高圧ＥＧＲ装置５０Ｈは、燃焼室から排気通路４０に排出された排気ガスを高圧ＥＧＲ管５１Ｈを介して吸気通路３０に導入することができる。高圧ＥＧＲ管５１Ｈは、その一端で排気タービン６０Ｔよりも上流の排気通路４０（より具体的には、排気マニホルド４１）に接続されているとともに、その他端でコンプレッサ６０Ｃよりも下流の吸気通路３０（より具体的には、吸気マニホルド３１）に接続されている。すなわち、高圧ＥＧＲ管５１Ｈは、排気通路４０を吸気通路３０に連結している。
【０１９７】
高圧ＥＧＲ制御弁５２Ｈは、高圧ＥＧＲ管５１Ｈに配置されている。高圧ＥＧＲ制御弁５２Ｈの開度（以下この開度を「高圧ＥＧＲ制御弁開度」という）が変更されると、高圧ＥＧＲ制御弁５２Ｈを通過する排気ガスの量が変わり、ひいては、高圧ＥＧＲ装置５０Ｈによって吸気通路３０に導入される排気ガスの量が変わる。高圧ＥＧＲ制御弁は、電子制御装置８０のインターフェース８５に電気的に接続されている。電子制御装置８０は、高圧ＥＧＲ制御弁５２Ｈを動作させるための制御信号を高圧ＥＧＲ制御弁に供給する。高圧ＥＧＲクーラ５３Ｈは、高圧ＥＧＲ管５１Ｈに配置されている。高圧ＥＧＲクーラ５３Ｈは、高圧ＥＧＲ管５１Ｈを流れる排気ガスを冷却する。
【０１９８】
また、低圧ＥＧＲ装置５０Ｌは、低圧ＥＧＲ管５１Ｌと、低圧ＥＧＲ制御弁５２Ｌと、低圧ＥＧＲクーラ５３Ｌと、を具備する。低圧ＥＧＲ装置５０Ｌは、燃焼室から排気通路４０に排出された排気ガスを低圧ＥＧＲ管５１Ｌを介して吸気通路３０に導入することができる。低圧ＥＧＲ管５１Ｌは、その一端で排気タービン６０Ｔよりも下流の排気通路４０（より具体的には、排気管４２）に接続されているとともに、その他端でコンプレッサ６０Ｃよりも上流の吸気通路３０（より具体的には、吸気管３２）に接続されている。すなわち、低圧ＥＧＲ管５１Ｌは、排気通路４０を吸気通路３０に連結している。
【０１９９】
低圧ＥＧＲ制御弁５２Ｌは、低圧ＥＧＲ管５１Ｌに配置されている。低圧ＥＧＲ制御弁５２Ｌの開度（以下この開度を「低圧ＥＧＲ制御弁開度」という）が変更されると、低圧ＥＧＲ制御弁５２Ｌを通過する排気ガスの量が変わり、ひいては、低圧ＥＧＲ装置５０Ｌによって吸気通路３０に導入される排気ガスの量が変わる。低圧ＥＧＲ制御弁は、電子制御装置８０のインターフェース８５に電気的に接続されている。電子制御装置８０は、低圧ＥＧＲ制御弁５２Ｌを動作させるための制御信号を低圧ＥＧＲ制御弁に供給する。低圧ＥＧＲクーラ５３Ｌは、低圧ＥＧＲ管５１Ｌに配置されている。低圧ＥＧＲクーラ５３Ｌは、低圧ＥＧＲ管５１Ｌを流れる排気ガスを冷却する。
【０２００】
そして、上述したように、第１実施形態、第３実施形態、および、第５実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方および第２実施形態、第４実施形態、および、第６実施形態に関連して説明した外乱の初期値の設定に関する考え方は、図２０に示されている内燃機関における過給圧の制御にも適用可能である。
【０２０１】
また、上述したように、第７実施形態〜第９実施形態に関連して説明したＥＧＲ率の制御に関する考え方および外乱の初期値の設定に関する考え方は、図２０に示されている内燃機関における低圧ＥＧＲ率（すなわち、燃焼室に吸入されるガスの量に対する低圧ＥＧＲ装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量の比）の制御に適用可能であるし、図２０に示されている内燃機関における高圧ＥＧＲ率（すなわち、燃焼室に吸入されるガスの量に対する高圧ＥＧＲ装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量の比）の制御に適用可能である。
【０２０２】
以上説明した事項から、第１実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方および第２実施形態に関連して説明した外乱の初期値の設定に関する考え方は、広くは、制御量を制御する制御対象を具備する内燃機関の制御装置であって、前記制御量の制御に対して外乱として働く当該制御量の変化を考慮せずに当該制御量をその目標値に制御するための制御である単独制御と、前記制御量の制御に対して外乱として働く当該制御量の変化を考慮して当該制御量をその目標値に制御するための制御である複合制御と、を選択的に実行可能である内燃機関の制御装置に適用可能であると言える。そして、この場合、第１実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方によれば、単位時間当たりの前記制御量の変化量である制御量変化率の絶対値が予め定められた制御量変化率以下であるときには、前記単独制御によって前記制御量がその目標値に制御され、前記制御量変化率の絶対値が前記予め定められた制御量変化率よりも大きいときには、前記複合制御によって前記制御量がその目標値に制御されることになる。また、この場合、第２実施形態に関連して説明した外乱の初期値の設定に関する考え方によれば、前記制御量の制御が前記単独制御から前記複合制御に切り替えられたときに、当該複合制御による前記制御量の制御によって前記制御量が安定平衡状態に収束したときの前記制御量の変化に起因する当該制御量の制御に対する外乱を当該複合制御における外乱の初期値として前記複合制御が開始されることになる。
【０２０３】
同様に、第３実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方および第４実施形態に関連して説明した外乱の初期値の設定に関する考え方は、広くは、異なる２つの制御量をそれぞれ制御する制御対象を具備し、一方の制御対象である第１制御対象によって制御される制御量である第１制御量に応じて他方の制御対象である第２制御対象によって制御される制御量である第２制御量が変化する内燃機関の制御装置であって、前記第２制御量の制御に対して外乱として働く前記第１制御量の変化を考慮せずに前記第２制御量をその目標値に制御するための制御である単独制御と、前記第２制御量の制御に対して外乱として働く前記第１制御量の変化を考慮して前記第２制御量をその目標値に制御するための制御である複合制御と、を選択的に実行可能である内燃機関の制御装置に適用可能であると言える。そして、この場合、第３実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方によれば、単位時間当たりの前記第１制御量の変化量である第１制御量変化率の絶対値が予め定められた第１制御量変化率以下であるときには、前記単独制御によって前記第２制御量がその目標値に制御され、前記第１制御量変化率の絶対値が前記予め定められた第１制御量変化率よりも大きいときには、前記複合制御によって前記第２制御量がその目標値に制御されることになる。また、この場合、第４実施形態に関連して説明した外乱の初期値の設定に関する考え方によれば、前記第２制御量の制御が前記単独制御から前記複合制御に切り替えられたときに、当該複合制御による前記第２制御量の制御によって前記第２制御量が安定平衡状態に収束したときの前記第１制御量の変化に起因する前記第２制御量の制御に対する外乱を当該複合制御における外乱の初期値として前記複合制御が開始されることになる。
【０２０４】
同様に、第５実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方および第６実施形態に関連して説明した外乱の初期値の設定に関する考え方は、広くは、異なる２つの制御量をそれぞれ制御する制御対象を具備し、一方の制御対象である第１制御対象によって制御される制御量である第１制御量に応じて他方の制御対象である第２制御対象によって制御される制御量である第２制御量が変化する内燃機関の制御装置であって、前記第２制御量の制御に対して外乱として働く前記第１制御量の変化および前記第２制御量の変化を考慮せずに前記第２制御量をその目標値に制御するための制御である単独制御と、前記第２制御量の制御に対して外乱として働く前記第１制御量の変化および前記第２制御量を考慮して前記第２制御量をその目標値に制御するための制御である複合制御と、を選択的に実行可能である内燃機関の制御装置に適用可能であると言える。そして、この場合、第５実施形態に関連して説明した過給圧の制御の切替に関する考え方によれば、単位時間当たりの前記第１制御量の変化量である第１制御量変化率の絶対値が予め定められた第１制御量変化率以下であり且つ単位時間当たりの前記第２制御量の変化量である第２制御量変化率の絶対値が予め定められた第２制御量変化率以下であるときには、前記単独制御によって前記第２制御量がその目標値に制御され、前記第１制御量変化率の絶対値が前記予め定められた第１制御量変化率よりも大きいとき、あるいは、前記第２制御量変化率の絶対値が前記予め定められた第２制御量変化率よりも大きいときには、前記複合制御によって前記第２制御量がその目標値に制御されることになる。また、この場合、第６実施形態に関連して説明した外乱の初期値の設定に関する考え方によれば、前記第２制御量の制御が前記単独制御から前記複合制御に切り替えられたときに、当該複合制御による前記第２制御量の制御によって前記第２制御量が安定平衡状態に収束したときの前記第１制御量の変化および前記第２制御量の変化に起因する前記第２制御量の制御に対する外乱を当該複合制御における外乱の初期値として前記複合制御が開始されることになる。
【０２０５】
次に、第５実施形態の単独コントローラとして、燃料噴射量変化率および過給圧変化率を入力変数とせずに過給圧偏差を入力変数として過給圧の挙動を表現した状態方程式を用いて上記制御信号を生成するコントローラを採用するとともに、第５実施形態の複合コントローラとして過給圧偏差、燃料噴射量変化率、および、過給圧変化率を入力変数として過給圧の挙動を表現した状態方程式を用いて上記制御信号を生成するコントローラを採用した場合の実施形態（以下「第１０実施形態」という）について説明する。
【０２０６】
なお、以下で説明されない第１０実施形態の構成および制御は、それぞれ、上述した実施形態の構成および制御と同じであるか、あるいは、以下で説明される第１０実施形態の構成および制御に鑑みたときに上述した実施形態の構成および制御から当然に導き出される構成および制御である。
【０２０７】
過給圧を「ｘ」で表し、燃料噴射量を「ｗ」で表し、ベーン開度を「ｕ」で表したとき、次式１の状態方程式が成立する。なお、次式１において「Ａ」「Ｂ１」および「Ｂ２」は、係数行列である。ここで、燃料噴射量の変化が過給圧にほとんど影響がないことから、燃料噴射量の項を消去すると、次式２の状態方程式が成立する。また、過給圧を「ｘ」で表し、目標過給圧を「ｒ」で表し、追従誤差の積分器を「ｖ」で表したとき、次式３が成立する。また、ベーン開度を「ｕservo」で表し、過給圧を「ｘ」で表し、追従誤差の積分器を「ｖ」で表したとき、制御則が次式４に示されているように設計可能である。なお、次式４において「Ｋｘ」および「Ｋｖ」は、係数行列である。そして、上式２〜上式４を用いて算出されるベーン開度ｕservoを目標ベーン開度ｕとして採用して過給圧を制御する制御が上記単独制御である。
【０２０８】
【数１】
2013051134.tif 000027
【０２０９】
また、コントローラの状態を「ｘｋ」で表し、燃料噴射量を「ｗ」で表し、過給圧を「ｘ」で表し、ベーン開度を「ｕｄｉｓｔ」で表したとき、次式５および次式６が成立する。なお、次式５および次式６において「Ａｋ」「Ｂｋ１」「Ｂｋ２」「Ｃｋ」「Ｄｋ１」および「Ｄｋ２」は、係数行列である。そして、上式２〜上式４を用いて算出されるベーン開度ｕservoに、上式２、上式５、および、上式６を用いて算出されるベーン開度ｕdistを加算することによって得られる値（＝ｕservo＋ｕdist）を目標ベーン開度ｕとして採用して過給圧を制御する制御が上記複合制御である。
【０２１０】
【数２】
2013051134.tif 000028
【０２１１】
また、第７実施形態の外乱の初期値の設定に第６実施形態に関連して説明した外乱の初期値の設定の考え方を適用すれば、上式１、上式３、および、上式５の微分項を次式７〜次式９に示されているように「０」とすることによって複合制御における定常状態が表される。また、複合制御における目標ベーン開度ｕは、次式１０で表される。
【０２１２】
【数３】
2013051134.tif 000029
【０２１３】
したがって、上式７〜上式１０に基づけば、次式１１に示されているように、過給圧の制御が単独制御から複合制御に切り替えられたときの複合制御における過給圧の制御に対する外乱の初期値ｘｋ−ｉｎｉｔｉａｌが求められる。
【０２１４】
【数４】
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【０２１５】
なお、第７実施形態に関連して説明した目標値追従制御を設計する理論は、特定の理論に制限されず、この理論として、たとえば、最適レギュレータ、極配置法、スライディングモード制御、Ｈ∞制御、Ｈ２制御などの理論を採用することができる。
【０２１６】
また、上述した実施形態は、本発明を圧縮自着火式の内燃機関に適用した場合の実施形態である。しかしながら、本発明は、火花点火式の内燃機関（いわゆるガソリンエンジン）にも適用可能である。
【０２１７】
また、単独制御が複合制御に切り替えられたときの当該複合制御における外乱の初期値として採用されるべき外乱に関する考え方は、燃焼室から排気通路に排出された排気ガス中の特性成分を浄化するための触媒を排気通路に具備する内燃機関において、触媒の温度を所定の温度に制御するための触媒温度制御の実行とその停止とを切り替える場合にも適用可能である。
【国際調査報告】
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