(57)【要約】      （修正有）【課題】多入力多出力の制御系において、状況に応じてより重要度の高い制御出力の偏差を速やかに収束せしめることを可能とする。【解決手段】内燃機関またはそれに付帯する装置に係る複数の制御出力ｙ1、ｙ2をそれぞれの目標値ｒ1、ｒ2に追従させる制御を実施するものであって、各制御出力ｙ1、ｙ2とその目標値ｒ1、ｒ2との偏差（ｒ1−ｙ1）、（ｒ2−ｙ2）に基づいて制御入力ｕ1、ｕ2、ｕ3を反復的に演算するサーボコントローラ５１と、サーボコントローラ５１が各偏差（ｒ1−ｙ1）、（ｒ2−ｙ2）にそれぞれ個別の重み値ｍ1、ｍ2を乗ずる偏差補正部５２とを具備することを特徴とする制御装置を構成した。偏差補正部５２は、エンジン回転数及び要求負荷に基づいて、各重み値ｍ1、ｍ2を決定する。【選択図】図４
2011001872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関またはそれに付帯する装置に係る複数の制御出力をそれぞれの目標値に追従させる制御を実施するものであって、
各制御出力とその目標値との偏差に基づいて制御入力を反復的に演算するサーボコントローラと、
サーボコントローラが参照する各制御出力の偏差に個別の重み値を乗ずる偏差補正部と
を具備することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記複数の制御出力として、第一の制御出力及び第二の制御出力が含まれており、
前記偏差補正部は、第一の制御出力の偏差に乗ずる重み値が大きくなるほど第二の制御出力に乗ずる重み値を小さく設定し、逆に、第一の制御出力の偏差に乗ずる重み値が小さくなるほど第二の制御出力に乗ずる重み値を大きく設定する請求項１記載の制御装置。
【請求項３】
排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置が付帯した内燃機関を制御するものであり、
前記第一の制御出力がＥＧＲ率またはＥＧＲ量、前記第二の制御出力が吸気管内圧力または吸気量である請求項１または２記載の制御装置。
【請求項４】
前記偏差補正部は、内燃機関またはそれに付帯する装置の現在状況に関する指標値と、各制御出力の偏差に乗ずる重み値との関係を定めたマップを予め記憶し、前記指標値をキーとして当該マップを検索することで各制御出力の偏差に乗ずる重み値を知得する請求項１、２または３記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関またはそれに付帯する装置を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１に開示されている排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）システムは、過給機を備えた内燃機関のＥＧＲ率（または、ＥＧＲ量）を制御するものである。ＥＧＲ率と過給圧との間には相互干渉が存在し、一入力一出力のコントローラでＥＧＲ率及び吸気管内圧力（または、吸気量）の両方を同時に制御することは難しい。しかも、内燃機関の運転領域によって応答性が異なる上、過給機にはターボラグ（むだ時間）がある。このような事情から、特許文献１に記載のシステムでは、非線形制御対象に対して有効な制御手法であるスライディングモード制御を採用し、相互作用を考慮した多入力多出力のコントローラを設計してＥＧＲ制御をしている。
【０００３】
ＥＧＲ率の制御と吸気管内圧力の制御とは、常に同等に重要であるわけではない。低回転低負荷ないし中回転中負荷の運転領域では、燃費の向上を図りつつ排気ガスを清浄化するために緻密なＥＧＲ制御が必須となる。翻って、高回転高負荷の運転領域では、高い出力トルクを確保する目的でＥＧＲバルブを絞りＥＧＲガスを減らす（時には、完全にカットする）ことから、ＥＧＲ率よりも寧ろ吸気管内圧力の制御に注力した方がよい。
【０００４】
ＥＧＲ率、吸気管内圧力の両方に偏差が生じているときには、より重要度の高い方の偏差を速やかに収束させることが望ましい。しかしながら、従前のＥＧＲ制御コントローラは、ＥＧＲ率の偏差と吸気管内圧力の偏差とを対等に扱うものであったので、低中負荷の運転領域においてＥＧＲ率の偏差の収束が遅れて排気ガスが一時悪化したり、高回転高負荷の運転領域において必要十分な吸気量がシリンダに供給されなかったりすることがあり得た。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−０３２４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の問題に初めて着目してなされた本発明は、多入力多出力の制御系において、状況に応じてより重要度の高い制御出力の偏差を速やかに収束せしめることを可能とすることを所期の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、内燃機関またはそれに付帯する装置に係る複数の制御出力をそれぞれの目標値に追従させる制御を実施するものであって、各制御出力とその目標値との偏差に基づいて制御入力を反復的に演算するサーボコントローラと、サーボコントローラが参照する各制御出力の偏差に個別の重み値を乗ずる偏差補正部とを具備することを特徴とする制御装置を構成した。
【０００８】
このようなものであれば、多入力多出力の制御系において、状況に応じて各制御出力の制御の重要度を可変とすることができる。上記例に即して述べると、低中負荷の運転領域では、ＥＧＲ率の偏差に乗ずる重み値を大きく、吸気管内圧力の偏差に乗ずる重み値を小さくして、サーボコントローラをＥＧＲ率の制御に注力させる。高回転高負荷の運転領域では、ＥＧＲ率の偏差に乗ずる重み値を小さく、吸気管内圧力の偏差に乗ずる重み値を大きくして、サーボコントローラを吸気管内圧力の制御に注力させる。これにより、より重要度の高い制御出力の偏差を速やかに収束させることができる。
【０００９】
前記複数の制御出力として、第一の制御出力及び第二の制御出力が含まれている場合、前記偏差補正部は、第一の制御出力の偏差に乗ずる重み値が大きくなるほど第二の制御出力に乗ずる重み値を小さく設定し、逆に、第一の制御出力の偏差に乗ずる重み値が小さくなるほど第二の制御出力に乗ずる重み値を大きく設定する。排気ガス再循環装置が付帯した内燃機関を制御するものにあっては、前記第一の制御出力がＥＧＲ率またはＥＧＲ量、前記第二の制御出力が吸気管内圧力または吸気量ということになる。
【００１０】
前記偏差補正部を、内燃機関またはそれに付帯する装置の現在状況に関する指標値と、各制御出力の偏差に乗ずる重み値との関係を定めたマップを予め記憶し、前記指標値をキーとして当該マップを検索することで各制御出力の偏差に乗ずる重み値を知得するものとすれば、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）の演算負荷を徒に増大させることなしに、状況に応じた適切な重み値の設定が可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、多入力多出力の制御系において、状況に応じてより重要度の高い制御出力の偏差を速やかに収束せしめることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態におけるＥＧＲシステムのハードウェア資源構成図。
【図２】同実施形態の制御装置の構成説明図。
【図３】同実施形態の適応スライディングモードコントローラのブロック線図。
【図４】同実施形態の偏差補正部のブロック線図。
【図５】エンジン回転数及び要求燃料噴射量と重み値ｍ1、ｍ2との関係を規定したマップを例示する図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に示すものは、本発明の適用対象の一であるＥＧＲシステムである。内燃機関２に付帯するこのＥＧＲシステムは、吸排気系３、４における複数の流体圧または流量に関する値を検出するための計測器１１、１２と、それらの値に目標値を設定し、各値を目標値に追従させるべく複数の操作部４５、４２、３３を操作する制御装置たるＥＣＵ５とを具備してなる。
【００１４】
内燃機関２は、例えば過給機を備えたディーゼルエンジンである。内燃機関２の吸気系３には、可変ターボのコンプレッサ３１を配設するとともに、その下流に吸気冷却用のインタークーラ３２、及び新気量を調節するＤスロットルバルブ３３を設ける。また、新気量を計測する流量計１１、吸気管内圧力を計測する圧力計１２をそれぞれ設置する。
【００１５】
内燃機関２の排気系４には、コンプレッサ３１を駆動するタービン４１を配設し、タービン４１の入口には過給機のＡ／Ｒ比を増減させるためのノズルベーン４２を設ける。そして、内燃機関２の燃焼室より排出される排気ガスの一部を吸気系３に還流させるＥＧＲ通路４３を形成する。ＥＧＲ通路４３は、吸気系３におけるスロットルバルブ３３よりも下流に接続する。ＥＧＲ通路４３には、排気冷却用のＥＧＲクーラ４４と、通過する排気ガス（ＥＧＲガス）量を調節する外部ＥＧＲバルブ４５とを設ける。
【００１６】
本実施形態では、ＥＧＲ率（または、ＥＧＲ量）と、吸気管内圧力（または、吸気量）とについて各々目標値を設定し、双方の制御量を一括に目標値に向かわせるべく複数の操作部、即ちＥＧＲバルブ４５、可変ターボのノズル４２及びスロットルバルブ３３を操作する制御を実施する。
【００１７】
ＥＧＲバルブ４５、ノズルベーン４２、スロットルバルブ３３は、ＥＣＵ５により統御されてその開度をリニアに変化させる。各操作部４５、４２、３３は、駆動信号のデューティ比を増減させることで開度を変える電気式のバルブや、あるいはバキュームコントロールバルブ等と組み合わされ弁体のリフト量を制御して開度を変える機械式のバルブ等を用いてなる。
【００１８】
ＥＣＵ５は、プロセッサ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）またはフラッシュメモリ、Ａ／Ｄ変換回路、Ｄ／Ａ変換回路等を包有するマイクロコンピュータである。ＥＣＵ５は、ＥＧＲ率及び吸気管内圧力を検出するための計測器１１、１２の他、エンジン回転数、アクセルペダルの踏込量、冷却水温、吸気温、外部の気温等を検出する各種計測器（図示せず）と電気的に接続し、これら計測器から出力される信号を受け取って各値を知得することができる。
【００１９】
因みに、本実施形態では、ＥＧＲ率を直接計測していない。内燃機関２のシリンダに入る空気量は、可変ターボのノズル開度を基に予測することが可能である。その空気量の予測値をｇcylとおき、流量計１１で計測される新気量をｇaとおくと、推定ＥＧＲ率ｅegrについて、ｅegr＝１−ｇa／ｇcylなる関係が成立する。ＥＣＵ５のＲＯＭまたはフラッシュメモリには予め、可変ターボのノズル開度とシリンダに入る空気量との関係を定めたマップデータが記憶されている。ＥＣＵ５は、可変ターボのノズル開度をキーとしてマップを検索し、シリンダに入る空気量の予測値を得、これと新気量とを上記式に代入してＥＧＲ率を算出する。
【００２０】
並びに、ＥＣＵ５は、ＥＧＲバルブ４５、可変ターボのノズル４２、スロットルバルブ３３や、燃料噴射を司るインジェクタ及び燃料ポンプ等（図示せず）と電気的に接続しており、これらを駆動するための信号を入力することができる。
【００２１】
ＥＣＵ５で実行するべきプログラムはＲＯＭまたはフラッシュメモリに予め記憶されており、その実行の際にＲＡＭへ読み込まれ、プロセッサによって解読される。ＥＣＵ５は、プログラムに従い内燃機関２を制御する。例えば、エンジン回転数、アクセルペダルの踏込量、冷却水温等の諸条件に基づき要求される燃料噴射量（いわば、エンジン負荷）を決定し、その要求噴射量に対応する駆動信号をインジェクタ等に入力して燃料噴射を制御する。その上で、ＥＣＵ５は、プログラムに従い、図２ないし図４に示すサーボコントローラ５１及び偏差補正部５２としての機能を発揮する。
【００２２】
サーボコントローラ５１は、スライディングモードコントローラであって、ＥＧＲ率及び吸気管内圧力のスライディングモード制御を担う。フィードバック制御時、ＥＣＵ５は、各種計測器（図示せず）が出力する信号を受け取ってエンジン回転数、アクセル踏込量、冷却水温、吸気温、外部の気温及び気圧等を知得し、要求噴射量を決定する。続いて、少なくともエンジン回転数及び要求噴射量に基づき、目標ＥＧＲ率及び目標吸気管内圧力を設定する。ＥＣＵ５のＲＯＭまたはフラッシュメモリには予め、エンジン回転数及び要求噴射量に応じて設定するべき各目標値を示すマップデータが記憶されている。ＥＣＵ５は、エンジン回転数及び要求噴射量をキーとしてマップを検索し、ＥＧＲ率及び吸気管内圧力の目標値を得る。さらに、マップを参照して得た目標値を基本値とし、これを冷却水温、吸気温、外部の気温や気圧等に応じて補正して最終的な目標値とする。
【００２３】
そして、ＥＣＵ５は、計測器１１、１２が出力する信号を受け取ってＥＧＲ率及び吸気管内圧力の現在値を知得し、各制御量の現在値と目標値との偏差からＥＧＲバルブ４５の開度、可変ターボのノズル４２の開度及びスロットルバルブ３３の開度を演算して、各々の操作量に対応する駆動信号をそれら操作部４５、４２、３３に入力、開度を操作する。
【００２４】
ＥＧＲ率の適応スライディングモード制御に関して補記する。状態方程式及び出力方程式は、下式（数１）の通りである。
【００２５】
【数１】
2011001872.tif 000003
【００２６】
本実施形態では、状態量ベクトルＸを出力ベクトルＹから直接知得できる構造とする、換言すれば計測器１１、１２を介して検出可能な値を直接の制御対象とすることにより、状態推定オブザーバを排して推定誤差に伴う制御性能の低下を予防している。出力行列Ｃは既知、本実施形態では単位行列とする。
【００２７】
プラントのモデル化、即ち状態方程式（数１）における係数行列Ａ及び入力行列Ｂの同定にあたっては、各操作部４５、４２、３３に様々な周波数からなるＭ系列信号を入力して開度を操作し、ＥＧＲ率及び吸気管内圧力の値を観測して、その入出力データから行列Ａ、Ｂを同定する。各操作部４５、４２、３３に入力するＭ系列信号は、互いに無相関なものとする。これにより、各値の相互干渉を考慮したモデルを作成することができる。
【００２８】
図３に、本実施形態の適応スライディングモード制御系のブロック線図を示す。スライディングモードコントローラ５１の設計手順には、切換超平面の設計と、状態量を切換超平面に拘束するための非線形切換入力の設計とが含まれる。１形のサーボ系を構成するべく、当初の状態量ベクトルＸに、目標値ベクトルＲと出力ベクトルＹとの偏差の積分値ベクトルＺを付加した新たな状態量ベクトルＸeを定義すると、下式（数２）に示す拡大系の状態方程式を得る。
【００２９】
【数２】
2011001872.tif 000004
【００３０】
安定余裕を考慮し、切換超平面の設計にはシステムの零点を用いた設計手法を用いる。即ち、上式（数２）の拡大系がスライディングモードを生じているときの等価制御系が安定となるように超平面を設計する。切換関数σを式（数３）で定義すると、状態が超平面に拘束されている場合にσ＝０かつ式（数４）が成立する。
【００３１】
【数３】
2011001872.tif 000005
【００３２】
【数４】
2011001872.tif 000006
【００３３】
故に、スライディングモードが生じているときの線形入力（等価制御入力）は、下式（数５）となる。
【００３４】
【数５】
2011001872.tif 000007
【００３５】
上式（数５）の線形入力を拡大系の状態方程式（数２）に代入すると、下式（数６）の等価制御系となる。
【００３６】
【数６】
2011001872.tif 000008
【００３７】
この等価制御系が安定になるように超平面を設計することと、目標値Ｒを無視した系に対して設計することとは等価であるので、下式（数７）が成立する。
【００３８】
【数７】
2011001872.tif 000009
【００３９】
上式（数７）の系に対して安定度εを考慮し、最適制御理論を用いてフィードバックゲインを求め、それを超平面とすると、下式（数８）となる。
【００４０】
【数８】
2011001872.tif 000010
【００４１】
行列Ｐsは、リカッチ方程式（数９）の正定解である。
【００４２】
【数９】
2011001872.tif 000011
【００４３】
リカッチ方程式（数９）におけるＱsは制御目的の重み行列で、非負定な対称行列である。ｑ1、ｑ2は偏差の積分Ｚに対する重みであり、制御系の周波数応答の速さの違いにより決定する。ｑ3、ｑ4は出力Ｙに対する重みであり、ゲインの大きさの違いにより決定する。また、リカッチ方程式（数９）におけるＲsは制御入力の重み行列で、正定対称行列である。εは安定余裕係数で、ε≧０となるように指定する。
【００４４】
なお、上記式（数８）、（数９）に替えて、以下に示す離散系の超平面構築式（数１０）及び代数リカッチ方程式（数１１）を用いてもよい。
【００４５】
【数１０】
2011001872.tif 000012
【００４６】
【数１１】
2011001872.tif 000013
【００４７】
超平面に拘束するための入力の設計には、最終スライディングモード法を用いる。ここでは、制御入力Ｕを、線形入力Ｕeqと新たな入力即ち非線形入力（非線形制御入力）Ｕnlとの和として、下式（数１２）で表す。
【００４８】
【数１２】
2011001872.tif 000014
【００４９】
切換関数σを安定させたいので、σについてのリアプノフ関数を下式（数１３）のように選び、これを微分すると式（数１４）となる。
【００５０】
【数１３】
2011001872.tif 000015
【００５１】
【数１４】
2011001872.tif 000016
【００５２】
式（数１２）を式（数１４）に代入すると、下式（数１５）となる。
【００５３】
【数１５】
2011001872.tif 000017
【００５４】
非線形入力Ｕnlを下式（数１６）とすると、リアプノフ関数の微分は式（数１７）となる。
【００５５】
【数１６】
2011001872.tif 000018
【００５６】
【数１７】
2011001872.tif 000019
【００５７】
従って、切換ゲインｋを正とすれば、リアプノフ関数の微分値を負とすることができ、スライディングモードが保証される。このときの制御入力Ｕは、下式（数１８）である。
【００５８】
【数１８】
2011001872.tif 000020
【００５９】
ηはチャタリング低減のために導入した平滑化係数であって、η＞０である。
【００６０】
スライディングモード制御では、状態量を超平面に拘束するために非線形ゲインを大きくする必要がある。だが、非線形ゲインを大きくすると、制御入力にチャタリングが発生する。そこで、モデルの不確かさを、構造が既知でパラメータが未知な確定部分と、構造が未知だがその上界値が既知な不確定部分とに分ける。状態方程式（数１）に不確かさ（ｆ＋Δｆ）を加え、下式（数１９）で表す。
【００６１】
【数１９】
2011001872.tif 000021
【００６２】
不確かさの確定部分ｆは、未知パラメータθを同定することで補償される。さすれば、切換ゲインは不確かさの不確定部分Δｆのみにかかることとなり、切換ゲインが不確実成分全体（ｆ＋Δｆ）にかかる場合と比べて制御入力のチャタリングを大幅に低減できる。
【００６３】
制御入力Ｕは、式（数１８）に適応項Ｕadを追加した下式（数２０）となる。
【００６４】
【数２０】
2011001872.tif 000022
【００６５】
制御入力（数２０）におけるΓ1は、適応ゲイン行列である。関数ｈは、一般には状態量ｘ及び／または未知パラメータθの関数とするが、本実施形態ではｈをｘ及びθに無関係な単純式、定数とすることにより、ｘを速やかに収束させ、θの適応速度を高めるようにしている。特に、ｈ＝１とした場合、推定パラメータを下式（数２１）に則って同定することができる。
【００６６】
【数２１】
2011001872.tif 000023
【００６７】
本実施形態では、ＥＧＲ率ｙ1及び吸気管内圧力ｙ2を制御出力変数とし、ＥＧＲバルブ４５の開度ｕ1、可変ターボのノズル４２の開度ｕ2及びスロットルバルブ３３の開度ｕ3を制御入力変数とした３入力２出力のフィードバック制御を行う。状態変数の個数（システムの次数）は、当初の系（数１）では出力変数の個数と同じく２、拡大系（数２）では４となる。制御出力及び状態量をこのように特定することで、排気ガスに直接触れる箇所に流量計等の計測器を設置する必要がなくなる。
【００６８】
尤も、本実施形態のような３入力２出力のシステムでは、ｄｅｔ（ＳＢe）＝０が成立し、行列（ＳＢe）は正則とはならない。そこで、逆行列（ＳＢe）-1を、一般化逆行列として算定する。一般化逆行列には、例えばムーア・ペンローズ型の逆行列（ＳＢe）†を用いる。
【００６９】
しかして、偏差補正部５２は、サーボコントローラ５１が参照する各制御出力ｙ1、ｙ2の偏差にそれぞれ個別の重み値ｍ1、ｍ2を乗じ、以て各制御出力ｙ1、ｙ2の制御の重要度を可変調整する。
【００７０】
ＥＣＵ５のＲＯＭまたはフラッシュメモリには予め、内燃機関２またはそれに付帯する装置の現在状況に関する指標値、典型的にはエンジン回転数及び要求燃料噴射量（要求負荷）と、重み値ｍ1、ｍ2との関係を示すマップが記憶されている。マップの概要を、図５に例示する。偏差補正部５２は、このマップデータを参照して、重み値ｍ1、ｍ2を決定する。即ち、現時点でのエンジン回転数及び燃料噴射量をキーとしてマップを検索し、重み値ｍ1、ｍ2を知得する。そして、図４に示しているように、偏差補正部５２は、ＥＧＲ率ｙ1とその目標値ｒ1との偏差に重み値ｍ1を乗じ、吸気管内圧力ｙ2とその目標値ｒ2との偏差に重みｍ2を乗じる。結果、偏差の積分Ｚは下式（数２２）となる。
【００７１】
【数２２】
2011001872.tif 000024
【００７２】
コントローラ５１は、上式（数２２）のＺを基に、制御入力ｕ1、ｕ2、ｕ3の演算を実行する。
【００７３】
低回転かつ低負荷の運転領域においては、排気ターボ過給機が殆ど仕事をせず、ノズルベーン４２の開度が吸気管内圧力に与える影響も小さくなる。よって、ノズルベーン４２の操作を通じて吸気管内圧力をあるべき目標値に追従させることが難しくなる。そもそも、低回転低負荷の運転領域では、吸気管内圧力の目標値は低位に設定され、その目標値に吸気管内圧力を緻密に制御する意義は乏しい。だが、ＥＧＲ率の制御は、燃費の向上を図りつつ排気ガスを清浄化するために非常に重要である。
【００７４】
翻って、高回転かつ高負荷の運転領域においては、高い出力トルクを確保する目的で、ＥＧＲバルブ４５を絞ってＥＧＲガス量を減らす。時には、ＥＧＲバルブ４５を全閉してＥＧＲを完全にカットしてしまう。従って、高回転高負荷の運転領域では、ＥＧＲ率の偏差をある程度度外視し、吸気管内圧力の制御に注力してよい。また、吸気管内圧力が上がりすぎると、排気系４に装着したステムオイルシール（図示せず）等が抜出する等、機能低下を招くおそれも否定できない。
【００７５】
上記の事情に鑑み、本実施形態では、図５に例示しているように、低回転ないし中回転かつ低負荷ないし中負荷の運転領域において重み値ｍ1＝１とする一方、低回転かつ中回転ないし高負荷の運転領域において重み値ｍ1を１よりも大きくする（例えば、ｍ1＝１．２）。当該領域は、例えば加速の際に通過する領域であり、要求負荷の増大に伴いＥＧＲ率の目標値も増すことから、ＥＧＲ率の制御の追従性を高める必要があり、そのために重み値ｍ1を大きく設定している。高回転かつ高負荷の運転領域においては、重み値ｍ1を１よりも小さくする（例えば、ｍ1＝０．８）。
【００７６】
重み値ｍ2は、重み値ｍ1とは真逆の傾向を有する。即ち、低回転ないし中回転かつ低負荷ないし中負荷の運転領域において重み値ｍ2＝１とし、低回転かつ中回転ないし高負荷の運転領域において重み値ｍ2を１よりも小さくする（例えば、ｍ2＝０．８）。さらに、高回転かつ高負荷の運転領域においては、重み値ｍ2を１よりも大きくする（例えば、ｍ2＝１．２）。特に、ｍ1とｍ2との和を一定（ｍ1＋ｍ2＝２）としており、ｍ1が大きくなるほどｍ2は小さくなり、ｍ1が小さくなるほどｍ2は大きくなる。
【００７７】
本実施形態によれば、内燃機関２またはこれに付帯する装置に係る複数の制御出力ｙ1、ｙ2をそれぞれの目標値ｒ1、ｒ2に追従させる制御を実施するものであって、各制御出力ｙ1、ｙ2とその目標値ｒ1、ｒ2との偏差（ｒ1−ｙ1）、（ｒ2−ｙ2）に基づいて制御入力ｕ1、ｕ2、ｕ3を反復的に演算するサーボコントローラ５１と、サーボコントローラ５１が参照する各制御出力の偏差（ｒ1−ｙ1）、（ｒ2−ｙ2）に個別の重み値ｍ1、ｍ2とを乗ずる偏差補正部５２とを具備することを特徴とする制御装置を構成したため、多入力多出力の制御系において、状況に応じて各制御出力ｙ1、ｙ2の制御の重要度を可変とすることができる。
【００７８】
低中負荷の運転領域では、ＥＧＲ率の偏差（ｒ1−ｙ1）に乗ずる重み値ｍ1を比較的大きく、吸気管内圧力の偏差（ｒ2−ｙ2）に乗ずる重み値ｍ2を比較的小さく設定して、サーボコントローラ５１をＥＧＲ率ｙ1の制御に注力させる。これにより、ＥＧＲ率ｙ1の偏差を速やかに収束させることができ、燃費の向上及び排気ガスの清浄化が実現する。
【００７９】
高回転高負荷の運転領域では、ＥＧＲ率の偏差（ｒ1−ｙ1）に乗ずる重み値ｍ1を比較的小さく、吸気管内圧力の偏差（ｒ2−ｙ2）に乗ずる重み値ｍ2を比較的大きく設定して、サーボコントローラ５１を吸気管内圧力ｙ2の制御に注力させる。これにより、吸気管内圧力ｙ2の偏差を速やかに収束させることができ、高トルク運転を行うのに必要十分な吸気量がシリンダに供給される。また、吸気管内圧力ｙ2が上がりすぎて排気系４の耐久性に支障を来すおそれも低減する。
【００８０】
前記偏差補正部５２は、第一の制御出力たるＥＧＲ率ｙ1の偏差（ｒ1−ｙ1）に乗ずる重み値ｍ1が大きくなるほど、第二の制御出力たる吸気管内圧力ｙ2の偏差（ｒ2−ｙ2）に乗ずる重み値ｍ2を小さく設定する。逆に、重み値ｍ1が小さくなるほど、重み値ｍ2を大きく設定する。このため、内燃機関２の運転領域に応じて、ＥＧＲ率ｙ1の目標収束性を重視した制御と、吸気管内圧力ｙ2の目標収束性を重視した制御とを使い分けることができるようになる。
【００８１】
前記偏差補正部５２は、内燃機関２の現在状況に関する指標値であるエンジン回転数及び燃料噴射量と、重み値ｍ1、ｍ2との関係を定めたマップを予め記憶しており、前記指標値をキーとして当該マップを検索することで各制御出力ｙ1、ｙ2の偏差（ｒ1−ｙ1）、（ｒ2−ｙ2）に乗ずる重み値ｍ1、ｍ2を知得するものであるので、ＥＣＵ５の演算負荷を徒に増大させることなく、内燃機関２の運転状況に応じた適切な重み値ｍ1、ｍ2の設定が可能である。
【００８２】
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。まず、サーボコントローラ５１が実現する多入力フィードバック制御の手法は、スライディングモード制御には限定されない。スライディングモード制御以外の手法、例えば最適制御、Ｈ∞制御、バックステッピング制御等を採用することを妨げない。
【００８３】
制御出力の偏差の重み値ｍ1、ｍ2を決定するための指標値は、エンジン回転数及び燃料噴射量には限られない。例えば、ＥＧＲカットは、高回転かつ高負荷の運転領域にあるときだけでなく、標高の高い場所に所在しある程度以上の負荷運転状態にあるときや、標高の低い場所に所在し暖気運転を必要としているとき等にも実行することがある。そのＥＧＲカット時に、ＥＧＲ率の偏差に乗ずる重み値ｍ1を小さく、吸気管内圧力の偏差に乗ずる重み値ｍ2を大きく設定するために、外部の気圧や冷却水温等を指標値とする重み値ｍ1、ｍ2のマップを参照するようにすることも考えられる。
【００８４】
加えて、重み値ｍ1、ｍ2の決定手法も、上記実施形態の態様には限定されない。例えば、制御入力ｕ1、ｕ2、ｕ3としてステップ入力をプラントのモデルに印加したときの制御出力ｙ1、ｙ2のステップ応答の整定時間に基づいて、重み値ｍ1、ｍ2を決定することも可能である。ＥＧＲバルブ４５にステップ入力を印加したときのＥＧＲ率のステップ応答整定時間をα1、ＥＧＲバルブ４５にステップ入力を印加したときの吸気管内圧力のステップ応答整定時間をα2、ノズルベーン４２にステップ入力を印加したときのＥＧＲ率のステップ応答整定時間をβ1、ノズルベーン４２にステップ入力を印加したときの吸気管内圧力のステップ応答整定時間をβ2、Ｄスロットルバルブ３３にステップ入力を印加したときのＥＧＲ率のステップ応答整定時間をγ1、Ｄスロットルバルブ３３にステップ入力を印加したときの吸気管内圧力のステップ応答整定時間をγ2とおくと、重み値ｍ1、ｍ2を下式（数２３）の如く定めることができる。
【００８５】
【数２３】
2011001872.tif 000025
【００８６】
また、ＥＧＲ制御における制御入力変数は、ＥＧＲバルブ開度、可変ノズルターボ開度及びスロットルバルブ開度には限定されない。制御出力変数も、ＥＧＲ率（または、ＥＧＲ量）及び吸気管内圧力（または、吸気量）には限定されない。新たな入力変数、出力変数を付加して、４入力３出力の３次システムを構築するようなことも可能である。例えば、吸気系に過給機（のコンプレッサ）をバイパスする通路が存在している場合、その通路上に設けられたバルブをも操作することがある。このとき、当該バイパス通路内の圧力または流量等を制御出力変数に含め、当該バイパス通路上のバルブの開度を制御入力変数に含めることができる。
【００８７】
その他各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、例えば、過給機及びＥＧＲ装置が付帯した内燃機関のＥＧＲ率を制御するための制御コントローラとして利用することができる。
【符号の説明】
【００８９】
５…ＥＣＵ（制御装置）
５１…適応スライディングモードコントローラ（サーボコントローラ）
５２…偏差補正部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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