(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関またはそれに付帯する装置を複数の操作部を操作して制御するものにおいて、一の操作部について制御入力が飽和してしまうことを未然に防止する。【解決手段】コントローラ５１が算出する制御入力のうち一の操作部（可変ターボのノズル４２）に係る制御入力ｕ2が閾値（下限値ｕ2min又は上限値ｕ2max）を越える場合に、当該一の操作部に与える制御入力を当該閾値（下限値ｕ2min又は上限値ｕ2max）に設定するとともに、制御出力とその目標値との偏差の縮小に必要な補正量Δｕ1を、前記コントローラ５１が算出する他の操作部（ＥＧＲバルブ４５）に係る制御入力ｕ1に加味する。【選択図】図２
2011043153.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を、複数の操作部を操作して制御するものであって、
各操作部に与えるべき制御入力を反復的に演算するコントローラと、
前記コントローラが算出する制御入力のうち一の操作部に係る制御入力が閾値を越える場合に、該一の操作部に与える制御入力を当該閾値に設定するとともに、制御出力とその目標値との偏差の縮小に必要な補正量を、前記コントローラが算出する他の操作部に係る制御入力に加味する補正制御部とを具備することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記一の操作部が可変ターボのノズルである請求項１記載の制御装置。
【請求項３】
前記他の操作部が外部ＥＧＲバルブである請求項２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。過給圧とＥＧＲ率との間には相互干渉が存在し、１入力１出力のコントローラで過給圧、ＥＧＲ率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】
例えば、ＥＧＲ率とその目標値との間に偏差が残存している場合に、コントローラは可変ターボのノズルの開度を開く側に操作する。しかし、可変ターボのノズルの開度が大きくなると、開度を増してもＥＧＲ率はほとんど変化しなくなる。
【０００４】
コントローラの設計の際には、操作量と制御量との入出力の関係を数式化する作業を行っているが、前段で述べたような可変ターボのノズル開度が顕著に大きくなった際等の出力特性の感度の変化までは必ずしも対処できない。
【０００５】
そのため、ＥＧＲ率の偏差が十分に縮小しないままコントローラが算出する可変ターボのノズルの開度の制御入力値が逓増し、その値が可変ターボのノズルの開度の可動範囲を超えてしまい、可変ターボのノズルの開度が飽和してしまうことがあった。このような場合、排気ガスの悪化等の不具合が生じる。
【０００６】
以上に述べたような不具合は、Ｄスロットルバルブ等、他の操作部を操作した場合においても、出力特性の感度の鈍化が存在する場合には同様に起こり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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】
【０００８】
上記に着目してなされた本発明は、内燃機関またはそれに付帯する装置を複数の操作部を操作して制御するものにおいて、一の操作部について制御入力が飽和してしまうことを未然に防止しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る制御装置は、内燃機関またはそれに付帯する装置を、複数の操作部を操作して制御するものであって、各操作部に与えるべき制御入力を反復的に演算するコントローラと、前記コントローラが算出する制御入力のうち一の操作部に係る制御入力が閾値を越える場合に、該一の操作部に与える制御入力を当該閾値に設定するとともに、制御出力とその目標値との偏差の縮小に必要な補正量を、前記コントローラが算出する他の操作部に係る制御入力に加味する補正制御部とを具備することを特徴とする。
【００１０】
このようなものであれば、一の操作部に係る制御入力が閾値を越える場合に、該一の操作部に係る制御入力を当該閾値に設定するとともに、制御出力とその目標値との偏差の縮小に必要な補正量を、前記コントローラが算出する他の操作部に係る制御入力に加味することにより、可変ターボのノズルの開度等の制御部の操作量が飽和した状態で制御出力とその目標値との偏差が残存する不具合を解消できる。
【００１１】
上述したような制御装置を実現するための好適な構成の一例として、前記一の操作部が可変ターボのノズルであるものが挙げられる。
【００１２】
さらに、前記他の操作部が外部ＥＧＲバルブであれば、排気ガス再循環バルブの開度を操作してＥＧＲ率を調整することにより、排気ガスの悪化を抑制ないし回避することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の制御装置の構成によれば、一の操作部に係る制御入力が閾値を越える場合に、該一の操作部に与える制御入力を当該閾値に設定するとともに、制御出力とその目標値との偏差の縮小に必要な補正量を、前記コントローラが算出する他の操作部に係る制御入力に加味することにより、可変ターボのノズルの開度等の制御部の操作量が飽和した状態で制御出力とその目標値との偏差が残存する不具合を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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】各制御入力と各制御出力との関係を定めたマップを例示する図。
【図５】可変ターボのノズル開度とＥＧＲ率との関係を定めたマップを例示する図。
【図６】ＥＧＲバルブ開度とＥＧＲ率との関係を定めたマップを例示する図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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（または、センサ）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ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）５とを具備してなる。
【００１６】
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、及び吸入空気（新気）量を調節するＤスロットルバルブ３３を設ける。また、吸入空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。
【００１７】
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可変ターボのノズル４２を設ける。また、タービン４１の下流にはＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）（図示せず）を設置する。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Ｄ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ＥＧＲガス量を調節する外部ＥＧＲバルブ４５とを設ける。
【００１８】
本実施形態では、ＥＧＲ率（または、ＥＧＲ量）と、吸気管内圧力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Ｄスロットルバルブ３３を操作する制御を実施する。
【００１９】
ＥＧＲバルブ４５、可変ターボのノズル４２、Ｄ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。
【００２０】
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。
【００２１】
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４２の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で計測される吸入空気量を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４２の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４２の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、これと吸入空気量とを上記式に代入してＥＧＲ率を算出する。
【００２２】
並びに、ＥＣＵ５は、ＥＧＲバルブ４５、可変ターボのノズル４２、Ｄ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。
【００２３】
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及び図３に示すサーボコントローラ５１及び補正制御部５２としての機能を発揮する。
【００２４】
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。
【００２５】
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Ｄ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。
【００２６】
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。
【００２７】
【数１】
2011043153.tif 000003
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
【数２】
2011043153.tif 000004
【００３２】
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。
【００３３】
【数３】
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【００３４】
【数４】
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【００３５】
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。
【００３６】
【数５】
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【００３７】
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。
【００３８】
【数６】
2011043153.tif 000008
【００３９】
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。
【００４０】
【数７】
2011043153.tif 000009
【００４１】
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。
【００４２】
【数８】
2011043153.tif 000010
【００４３】
行列Ｐsは、リカッチ方程式（数９）の正定解である。
【００４４】
【数９】
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【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
【数１０】
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【００４８】
【数１１】
2011043153.tif 000013
【００４９】
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。
【００５０】
【数１２】
2011043153.tif 000014
【００５１】
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。
【００５２】
【数１３】
2011043153.tif 000015
【００５３】
【数１４】
2011043153.tif 000016
【００５４】
式（数１２）を式（数１４）に代入すると、下式（数１５）となる。
【００５５】
【数１５】
2011043153.tif 000017
【００５６】
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。
【００５７】
【数１６】
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【００５８】
【数１７】
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【００５９】
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の安定性が保証される。このときの制御入力Ｕは、下式（数１８）である。
【００６０】
【数１８】
2011043153.tif 000020
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
【数１９】
2011043153.tif 000021
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
【数２０】
2011043153.tif 000022
【００６７】
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。
【００６８】
【数２１】
2011043153.tif 000023
【００６９】
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Ｄ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。
【００７０】
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。
【００７１】
しかして、補正制御部５２は、必要に応じ、スライディングモードコントローラ５１が反復的に演算している制御入力Ｕに補正を施す。
【００７２】
具体的には、補正制御部５２は、コントローラ５１が算出した可変ターボのノズル４２に係る制御入力ｕ2が閾値を越える場合に、可変ターボのノズル４２に与える制御入力をその閾値にクリップする。つまり、前記コントローラ５１が算出した可変ターボのノズル４２に係る制御入力ｕ2が閾値たる下限値ｕ2minを下回る場合には、可変ターボのノズル４２に与える制御入力を下限値ｕ2minにクリップするとともに、ＥＧＲバルブ４５に係る制御入力ｕ1に補正量Δｕ1を加味する。逆に、前記コントローラ５１が算出した可変ターボのノズル４２に係る制御入力ｕ2が閾値たる上限値ｕ2maxを上回る場合には、当該可変ターボのノズル４２に与える制御入力を上限値ｕ2maxにクリップするとともに、ＥＧＲバルブ４５に係る制御入力ｕ1に補正量Δｕ1を加味する。
【００７３】
ＥＣＵ５のＲＯＭまたはフラッシュメモリには予め、プラントの入出力特性を示すマップが記憶されている。マップの概要を、図４に例示している。マップは、ＥＧＲバルブ４５の開度とＥＧＲ率との関係を表したマップ、可変ターボのノズル４２の開度とＥＧＲ率との関係を表したマップ、Ｄスロットルバルブ３３の開度とＥＧＲ率との関係を表したマップ、ＥＧＲバルブ４５の開度と吸気管内圧力との関係を表したマップ、可変ターボのノズル４２の開度と吸気管内圧力との関係を表したマップ、Ｄスロットルバルブ３３の開度と吸気管内圧力との関係を表したマップ、都合６枚が存在する。なお、可変ターボのノズル４２の開度ｕ2及びＤスロットルバルブ３３の開度ｕ3については、制御入力ｕ2、ｕ3の値が大きい（グラフの右方）側がバルブの閉止、制御入力ｕ2、ｕ3の値が小さい（グラフの左方）側がバルブの開放を意味している。前記ＥＧＲバルブ４５に係る制御入力ｕ1に加味する補正量Δｕ1は、このマップを参照して決定する。
【００７４】
ＥＧＲ率の実測値がその目標値よりも高いと、スライディングモードコントローラ５１は、タービン４１を経て排出される排気ガスの割合を大きくしてＥＧＲ率を下降させるために可変ターボのノズル４２を開く方向に操作する。しかし、可変ターボのノズル４２の開度が大きく（制御入力ｕ2の値が小さく）なればなるほど、その開度変化に対するＥＧＲ率の感度が鈍化する。即ち、可変ターボのノズル４２を操作してもＥＧＲ率が殆ど変化しなくなる。
【００７５】
式（数２）、式（数３）及び式（数２１）より、スライディングモードコントローラ５１が算出する制御入力ｕ2の値はＥＧＲ率とその目標値との間の偏差の積分Ｚに依存する。であるから、可変ターボのノズル４２を開けてもＥＧＲ率とその目標値との間の偏差が充分に縮小しないとなれば、制御入力ｕ2の絶対値が逓減してゆく。その結果、可変ターボのノズル４２は開く（制御入力ｕ2の値は減少する）一方となり、究極的には開度飽和を引き起す。これに対し、補正制御部５２は、可変ターボのノズル４２の開度が飽和するよりも前に、可変ターボのノズル４２の開度の拡大を阻止する。すなわち、スライディングモードコントローラ５１が算出した制御入力ｕ2が下限値ｕ2minを下回る場合には、可変ターボのノズル４２に与える制御入力を下限値ｕ2minにクリップする。
【００７６】
さらに、補正制御部５２は、ｕ2＜ｕ2minが成立し、可変ターボのノズル４２に与える制御入力を下限値ｕ2minとする間、ＥＧＲバルブ４５に与える制御入力ｕ1に補正を加える。
【００７７】
補正制御部５２は、上述のマップデータを基に、制御入力ｕ1に加味する補正量Δｕ1を決定する。まず、図５に示すように、可変ターボのノズル４２の開度とＥＧＲ率との関係を表したマップを参照して、スライディングモードコントローラ５１が算出した制御入力ｕ2に対応するＥＧＲ率と、制御入力ｕ2を下限値ｕ2minにクリップした制御入力ｕ2’に対応するＥＧＲ率との差分Δｅｅｇｒを知得する。この差分Δｅｅｇｒは、可変ターボのノズル４２に与える制御入力が（ｕ2min−ｕ2）だけ大きくなることに起因して発生する偏差と考えることができる。
【００７８】
そして、上記の差分Δｅｅｇｒを、ＥＧＲバルブ４５に振り分ける。具体的には、図６に示すように、ＥＧＲバルブ４５の開度とＥＧＲ率との関係を表したマップを参照して、スライディングモードコントローラ５１が算出した制御入力ｕ1に対応するＥＧＲ率を知得した上、これにΔｅｅｇｒを加味したＥＧＲ率を実現するのに必要な制御入力ｕ1’を知得する。両者の差分Δｕ1が、制御入力ｕ1に加味するべき補正量となる。いわば、入出力特性のマップを介して、可変ターボのノズル４２に与える制御入力が大きくなることに起因する前記偏差を補正量に変換したことになる。結果、図６に示すように、ＥＧＲバルブ４５の開度はｕ1’＝ｕ1−Δｕ1に操作される。
【００７９】
一方、ＥＧＲ率の実測値がその目標値よりも低いと、スライディングモードコントローラ５１は可変ターボのノズル４２を閉じる方向に操作するが、前記ノズル４２を全閉状態以上に絞ることは当然できない。しかし、スライディングモードコントローラ５１が算出する制御入力ｕ2はＥＧＲ率とその目標値との間の偏差の積分Ｚに依存するので、可変ターボのノズル４２を絞ってもＥＧＲ率の偏差が充分に縮小しないとなれば、可変ターボのノズル４２が全閉状態のまま制御入力ｕ2の値が逓増し続ける。これに対し、補正制御部５２は、可変ターボのノズル４２が全閉となるよりも前に、可変ターボのノズル４２の開度の縮小を阻止する。すなわち、前述したように、スライディングモードコントローラ５１が算出した制御入力ｕ2が上限値ｕ2maxを上回る場合には、可変ターボのノズル４２に与える制御入力の値を上限値ｕ2maxにクリップする。
【００８０】
同時に、補正制御部５２は、ｕ2＞ｕ2maxが成立し、可変ターボのノズル４２に与える制御入力を上限値ｕ2maxとする間、ＥＧＲバルブ４５に与える制御入力ｕ1に補正を加える。
【００８１】
つまり、スライディングモードコントローラ５１が算出した制御入力ｕ2が下限値
ｕ2minを下回る場合と同様の手法にて、制御入力ｕ1に加味する補正量Δｕ1を決定する。
【００８２】
以上に述べたように、本実施形態によれば、スライディングモードコントローラ５１が算出した可変ターボのノズル４２に係る制御入力ｕ2の値が下限値ｕ2minを下回る場合に可変ターボのノズル４２に与える制御入力の値を下限値ｕ2minに設定するとともに、スライディングモードコントローラ５１が算出した可変ターボのノズル４２に係る制御入力値ｕ2が上限値ｕ2maxを上回る場合に可変ターボのノズル４２に与える制御入力の値を上限値ｕ2maxに設定し、さらに、ＥＧＲ率とその目標値との偏差Δｅｅｇｒの縮小に必要な補正量Δｕ1をＥＧＲバルブ４５の開度の制御入力ｕ1に加味することにより、可変ターボのノズル４２の開度が飽和した状態でＥＧＲ率とその目標値との偏差Δｅｅｇｒが残存する不具合を解消できる。
【００８３】
さらに、ＥＧＲ率とその目標値との偏差Δｅｅｇｒの縮小に必要な補正量Δｕ1を、ＥＧＲバルブ４５の開度の制御入力ｕ1に加味しているので、ＥＧＲバルブ４５の開度を直接操作することにより、ＥＧＲ率を速やかに調整することができる。従って、排気ガスの悪化を抑制ないし回避することができる。
【００８４】
なお、本発明は以上に述べた実施形態に限られない。
【００８５】
例えば、上述した実施形態では、ΔｅｅｇｒをＥＧＲバルブ４５の開度に振り分けたが、ΔｅｅｇｒをＤスロットルバルブ３３の開度に振り分けるようにしてもよい。このときには、Ｄスロットルバルブ３３とＥＧＲ率との関係を表したマップを参照して補正量Δｕ3を決定する。
【００８６】
また、ＥＧＲバルブ開度又はスロットルバルブ開度が飽和した状態でＥＧＲ率とその目標値との偏差Δｅｅｇｒが残存する不具合の発生を抑制するために本発明を適用してもよい。
【００８７】
また、可変ターボのノズルの開度、ＥＧＲバルブ開度、又はスロットルバルブ開度の少なくともいずれかが飽和した状態で吸気管内圧力とその目標値との偏差Δｐｉｍが残存する不具合の発生を抑制するために本発明を適用してももちろんよい。
【００８８】
さらに、ＥＧＲ制御における制御入力変数は、ＥＧＲバルブ開度、可変ターボのノズルの開度、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。
【００８９】
その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、例えば、内燃機関に付帯するＥＧＲ装置の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】
【００９１】
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（コントローラ）
５２…補正制御部
【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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【図６】
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