(57)【要約】      （修正有）【課題】制御量に関する制約が満たされる目標制御量を常に見つけ出すことができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】制御装置は目標制御量が現在の目標制御量Ｐｔとは異なる別の目標制御量Ｐｂに変更されるべきときにこの別の目標制御量を基準制御量としてこの基準制御量に基づいて定められる範囲内にある制御量の中から制御量に関する制約が満たされる制御量を選択し、この選択された制御量を目標制御量に設定し、この設定された目標制御量に従って前記制御量を制御する。そして、本発明では、前記範囲が基準制御量から離れる方向に現在の目標制御量を越えた値と基準制御量とによって規定される。【選択図】図６
2013079637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に関する制御量を制御する制御装置であって、
目標制御量が現在の目標制御量とは異なる別の目標制御量に変更されるべきときに該別の目標制御量を基準制御量として該基準制御量に基づいて定められる範囲内にある制御量の中から制御量に関する制約が満たされる制御量を選択し、該選択された制御量を目標制御量に設定し、該設定された目標制御量に従って前記制御量を制御する制御装置において、
前記範囲が前記基準制御量から離れる方向に現在の目標制御量を越えた値と、前記基準制御量と、によって規定される制御装置。
【請求項２】
現時点から予め定められた時間だけ先の制御量の予測値に基づいて前記範囲内にある目標制御量の中から前記制約が満たされる目標制御量が選択される請求項１に記載の制御装置において、
前記制御量の変化に関する時定数よりも長い時間だけ先の制御量の予測値と前記予め定められた時間だけ先の制御量の予測値と現在の制御量の値とに基づいて設定される値だけ前記基準制御量から離れる方向に現在の目標制御量を越えた値と、前記基準制御量と、によって前記範囲が規定される制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の制御装置において、
前記時定数よりも長い時間だけ先の制御量の予測値に対する前記予め定められた時間だけ先の制御量の予測値の差と前記時定数よりも長い時間だけ先の制御量の予測値に対する現在の制御量の値の差とに基づいて設定される値だけ前記基準制御量から離れる方向に現在の目標制御量を越えた値と、前記基準制御量と、によって前記範囲が規定される制御装置。
【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】
非特許文献１には、いわゆるリファレンスガバナが記載されている。このリファレンスガバナでは、制御量の目標値が以下のように決定される。すなわち、制御量の目標値（以下この目標値を「目標制御量」という）が増大せしめられたときに当該増大せしめられた目標制御量に従って制御量が制御された場合において、当該制御量および当該制御量を制御する制御対象に関する状態（以下この状態を「制御対象状態」という）がモデル演算によって予測される。そして、これら予測された制御量および制御対象状態が予め定められた制約を満たすか否かが判断される。
【０００３】
ここで、これら制御量および制御対象状態が上記制約を満たすと判断されたときには、上記増大せしめられた目標制御量が実際の制御量の制御に用いられる目標制御量（以下この目標制御量を「実際の制御用の目標制御量」という）に決定される。一方、これら制御量および制御対象状態が制約を満たさないと判断されたときには、上記増大せしめられた目標制御量（以下この目標制御量を「元の目標制御量」という）と上記増大せしめられる前の目標制御量との間の制御量が目標制御量（以下この目標制御量を「第１の修正目標制御量」という）として採用されて制御量が制御された場合において、制御量および制御対象状態がモデル演算によって予測される。そして、これら予測された制御量および制御対象状態が上記予め定められた制約を満たすか否かが判断される。
【０００４】
ここで、これら制御量および制御対象状態が上記制約を満たすと判断されたときには、上記第１の修正目標制御量が実際の制御用の目標制御量に設定される。一方、これら制御量および制御対象状態が上記制約を満たさないと判断されたときには、上記第１の修正目標制御量と上記元の目標制御量との間の制御量が目標制御量（以下この目標制御量を「第２の修正目標制御量」という）として採用されて制御量が制御された場合において、制御量および制御対象状態がモデル演算によって予測される。そして、これら予測された制御量および制御対象が上記予め定められた制約を満たすか否かが判断される。
【０００５】
以降、制御量および制御対象状態が上記制約を満たすと判断されるまで、上述したように新たな修正目標制御量が目標制御量として採用されて制御量が制御された場合の制御量および制御対象状態の予測が行われ、制御量の予測値および制御対象状態の予測値が上記制約を満たすと判断されたときの修正目標制御量が実際の制御用の目標制御量に設定される。
【０００６】
このように、非特許文献１に記載のリファレンスガバナによれば、上述したように、制御量および制御対象状態が上記制約を満たすような実際の制御量の目標制御量が探索される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ａｕｔｏｍａｔｉｃａ，２００２（２０６３−２０７３頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、非特許文献１に記載のリファレンスガバナによれば、実際の制御用の目標制御量は、元の目標制御量に近づくように修正されるのみであり、元の目標制御量から離れるように修正されることはない。このため、制御量が実際の制御用の目標制御量に向かって制御されている途中において制御量または制御対象状態が上記制約を満たさない状況が生じたときに、制御量または制御対象状態が上記制約を満たす目標制御量が探索されたとしても、こうした目標制御量を見つけ出すことができない状況が生じ得る。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、制御量に関する制約が満たされる目標制御量を常に見つけ出すことができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願の発明は、内燃機関に関する制御量を制御する制御装置に関する。そして、本発明の制御装置は、目標制御量が現在の目標制御量とは異なる別の目標制御量に変更されるべきときに該別の目標制御量を基準制御量として該基準制御量に基づいて定められる範囲内にある制御量の中から制御量に関する制約が満たされる制御量を選択し、該選択された制御量を目標制御量に設定し、該設定された目標制御量に従って前記制御量を制御する。そして、本発明では、前記範囲が前記基準制御量から離れる方向に現在の目標制御量を越えた値と、前記基準制御量と、によって規定される。
【００１１】
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、本発明では、目標制御量を設定するために制御量に関する制約を満たす目標制御量を探索する範囲（以下この範囲を「探索範囲」ともいう）の限界値の１つが基準制御量から離れる方向に現在の目標制御量を越えた値である。つまり、本発明では、探索範囲が基準制御量から離れる方向に現在の目標制御量を越えた範囲まで拡大されている。したがって、本発明によれば、制御量に関する制約を満たす目標制御量が基準制御量と現在の目標制御量との間の範囲内になかったときであっても、上記拡大された範囲内で制御量に関する制約を満たす目標制御量を見つけ出すことができるという効果が得られる。そして、本発明によれば、制御量に関する制約を満たした状態で制御量を制御することができるという効果も得られる。
【００１２】
また、本願の別の発明では、上記発明において、現時点から予め定められた時間だけ先の制御量の予測値に基づいて前記範囲内にある目標制御量の中から前記制約が満たされる目標制御量が選択される。そして、本発明では、前記制御量の変化に関する時定数よりも長い時間だけ先の制御量の予測値と前記予め定められた時間だけ先の制御量の予測値と現在の制御量の値とに基づいて設定される値だけ前記基準制御量から離れる方向に現在の目標制御量を越えた値と、前記基準制御量と、によって前記範囲が規定される。
【００１３】
本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、制御量の変化に関する時定数は、変更された目標制御量に制御量が制御されるときの制御量の変化の挙動を表している。ここで、本発明では、探索範囲の限界値の１つが制御量の変化に関する時定数よりも長い時間だけ先の制御量の予測値を用いて決定される。したがって、本発明によれば、制御量に関する制約を満たす目標制御量を探索範囲内の制御量から確実に見つけ出すことができるという効果が得られる。
【００１４】
また、本願のさらに別の発明では、上記発明において、前記時定数よりも長い時間だけ先の制御量の予測値に対する前記予め定められた時間だけ先の制御量の予測値の差と前記時定数よりも長い時間だけ先の制御量の予測値に対する現在の制御量の値の差とに基づいて設定される値だけ前記基準制御量から離れる方向に現在の目標制御量を越えた値と、前記基準制御量と、によって前記範囲が規定される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態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】第１実施形態の過給機のベーンを示した図である。
【図３】第１実施形態の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】目標過給圧が増大される場合における第１実施形態の目標過給圧の設定手順を説明するための図である。
【図５】目標過給圧が減少される場合における第１実施形態の目標過給圧の設定手順を説明するための図である。
【図６】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７】本発明の制御装置を適用可能な内燃機関を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の内燃機関の制御装置の実施形態について説明する。本発明の第１実施形態の制御装置が適用された内燃機関が図１に示されている。なお、以下の説明において「機関回転数」は「内燃機関の回転数」を意味し、「機関運転」は「内燃機関の運転」を意味し、「機関運転状態」は「内燃機関の運転状態」を意味する。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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）。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
次に、第１実施形態のベーンの制御について説明する。なお、以下の説明において「目標過給圧」は「過給圧の目標値」を意味する。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）に基づいて当該過給圧偏差を小さくするとともに過給圧を所期の変化特性でもって目標過給圧に収束させるためにベーンに供給されるべき制御信号が算出される。そして、この算出された制御信号がベーンに供給される。つまり、第１実施形態では、目標過給圧に基づいてベーンがフィードバック制御される。
【００３２】
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ている。そして、これら求められた過給圧が図３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Ｐｂ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Ｐｂが図３のマップから取得される。なお、図３のマップでは、機関回転数ＮＥが大きいほど、基準過給圧Ｐｂが大きく、要求機関トルクＴＱが大きいほど、基準過給圧Ｐｂが大きい。また、第１実施形態では、過給圧に関する制約（以下これを単に「制約」という）が予め定められている。
【００３３】
そして、機関回転数または要求機関トルクが変化したことから目標過給圧を現在の目標過給圧から変更する必要性が生じたときには、その時の機関回転数とその時の要求機関トルクとに対応する基準過給圧が図３のマップから取得される。そして、この取得された基準過給圧と、この基準過給圧から離れる方向に現在の目標過給圧を予め定められた値だけ越えた過給圧と、によって規定される範囲を探索範囲として採用して当該探索範囲の中央の過給圧を暫定的な目標過給圧（以下、暫定的な目標過給圧を「暫定目標過給圧」という）として採用してベーンが制御されたときの予め定められた時間だけ先の過給圧が予測過給圧として予測される。
【００３４】
ここで、この予測された予測過給圧（以下この予測過給圧を「最初の予測過給圧」という）が制約を満たすときには、基準過給圧と上記採用された暫定目標過給圧とによって規定される範囲を新たな探索範囲として採用して当該探索範囲の中央の過給圧を暫定目標過給圧として採用してベーンが制御されたときの上記予め定められた時間だけ先の過給圧が新たな予測過給圧として予測される。
【００３５】
一方、上記最初の予測過給圧が制約を満たすときには、現在の目標過給圧と上記暫定目標過給圧とによって規定される範囲を新たな探索範囲として採用して当該探索範囲の中央の過給圧を暫定目標過給圧として採用してベーンが制御されたときの上記予め定められた時間だけ先の過給圧が新たな予測過給圧として予測される。
【００３６】
そして、これ以降、新たに採用される暫定目標過給圧に基づいて予測される予測過給圧が制約を満たさないときには、その時の暫定目標過給圧と現在の目標過給圧との間にある先に採用された暫定目標過給圧のうちその時の暫定目標過給圧に最も近い暫定目標過給圧と、その時の暫定目標過給圧と、によって規定される範囲を新たな探索範囲として採用して当該探索範囲の中央の過給圧を新たな暫定目標過給圧として採用してベーンが制御されたときの上記予め定められた時間だけ先の過給圧の予測と、これによって予測された予測過給圧が制約を満たすか否かの判断と、が行われる。
【００３７】
一方、新たに採用される暫定目標過給圧に基づいて予測される予測過給圧が制約を満たさないときには、その時の暫定目標過給圧と現在の過給圧との間にある先に採用された暫定目標過給圧のうちその時の暫定目標過給圧に最も近い暫定目標過給圧と、その時の暫定目標過給圧と、によって規定される範囲を新たな探索範囲として採用して当該探索範囲の中央の過給圧を新たな暫定目標過給圧として採用してベーンが制御されたときの上記予め定められた時間だけ先の過給圧の予測と、これによって予測された予測過給圧が制約を満たすか否かの判断と、が行われる。
【００３８】
そして、上述した予測と上述した判断とが行われる度に探索範囲が徐々に狭くなってゆく。そして、探索範囲が予め定められた範囲よりも狭くなったときに、当該探索範囲の中央の過給圧がベーンの制御に実際に用いられる目標過給圧として設定される。つまり、上述した予測と上述した判断とは、探索範囲が予め定められた範囲よりも狭くなるまで繰り返し行われる。
【００３９】
つまり、第１実施形態では、目標過給圧が現在の目標過給圧とは異なる別の目標過給圧に変更されるべきときに、この別の目標過給圧を基準過給圧としてこの基準過給圧に基づいて定められる範囲（すなわち、探索範囲）内にある過給圧の中から過給圧に関する制約が満たされる過給圧が選択され、この選択された過給圧が目標過給圧に設定され、この設定された目標過給圧に従って過給圧が制御される。ここで、第１実施形態では、上記範囲（すなわち、探索範囲）が基準過給圧から離れる方向に現在の目標過給圧を越えた値と、基準過給圧と、によって規定される。
【００４０】
次に、上述した目標過給圧の設定の具体例について説明する。機関回転数または要求機関トルクが変化したことから目標過給圧を現在の目標過給圧から変更する必要性が生じたときには、その時の機関回転数とその時の要求機関トルクとに対応する基準過給圧Ｐｂが図３のマップから取得される。そして、この取得された基準過給圧Ｐｂが現在の目標過給圧よりも大きい場合（すなわち、目標過給圧を現在の目標過給圧から増大させる必要性が生じている場合）には、以下のように、目標過給圧が設定される。
【００４１】
すなわち、図４（Ａ）に示されているように、上記取得された基準過給圧Ｐｂと、この基準過給圧Ｐｂから離れる方向に現在の目標過給圧Ｐｔを予め定められた値βだけ越えた過給圧（すなわち、現在の目標過給圧Ｐｔよりも予め定められた値βだけ小さい値）Ｐｔ−βと、によって規定される範囲（すなわち、図４（Ａ）に斜線で示されている範囲）を探索範囲として採用して当該探索範囲の中央の過給圧Ｐ１を暫定目標過給圧（以下この暫定目標過給圧を「第１の暫定目標過給圧」という）として採用してベーンが制御されたときの予め定められた時間だけ先の過給圧が予測過給圧（以下この予測過給圧を「第１の予測過給圧」という）として予測され、この第１の予測過給圧が制約を満たすか否かの判断が行われる。
【００４２】
ここで、第１の予測過給圧が制約を満たすときには、図４（Ｂ）に示されているように、基準過給圧Ｐｂと第１の暫定目標過給圧Ｐ１とによって規定される範囲（すなわち、図４（Ｂ）に斜線で示されている範囲）を新たな探索範囲として採用して当該探索範囲の中央の過給圧Ｐ２を暫定目標過給圧（以下この暫定目標過給圧を「第２の暫定目標過給圧」という）として採用してベーンが制御されたときの上記予め定められた時間だけ先の過給圧が新たな予測過給圧（以下この予測過給圧を「第２の予測過給圧」という）として予測され、この第２の予測過給圧が制約を満たすか否かの判断が行われる。
【００４３】
ここで、第２の予測過給圧が制約を満たすときには、図４（Ｃ）に示されているように、基準過給圧Ｐｂと第２の暫定目標過給圧Ｐ２とによって規定される範囲（すなわち、図４（Ｃ）に斜線で示されている範囲）を新たな探索範囲として採用して当該探索範囲の中央の過給圧Ｐ３を暫定目標過給圧として採用してベーンが制御されたときの上記予め定められた時間だけ先の過給圧が新たな予測過給圧として予測され、この予測過給圧が制約を満たすか否かの判断が行われる。そして、これ以降も、予測過給圧の予測と予測過給圧が制約を満たすか否かの判断とが繰り返し行われ、最終的には、少なくとも、図４（Ｃ）に斜線で示されている探索範囲内の過給圧がベーンの制御に実際に用いられる目標過給圧に設定される。
【００４４】
一方、第２の予測過給圧が制約を満たさないときには、図４（Ｄ）に示されているように、第１の暫定目標過給圧Ｐ１と第２の暫定目標過給圧Ｐ２とによって規定される範囲（すなわち、図４（Ｄ）に斜線で示されている範囲）を新たな探索範囲として採用して当該探索範囲の中央の過給圧Ｐ４を暫定目標過給圧として採用してベーンが制御されたときの上記予め定められた時間だけ先の過給圧が新たな予測過給圧として予測され、この予測過給圧が制約を満たすか否かの判断が行われる。そして、これ以降も、予測過給圧の予測と予測過給圧が制約を満たすか否かの判断とが繰り返し行われ、最終的には、少なくとも、図４（Ｄ）に斜線で示されている探索範囲内の過給圧がベーンの制御に実際に用いられる目標過給圧に設定される。
【００４５】
また、第１の予測過給圧が制約を満たさないときには、図４（Ｅ）に示されているように、現在の目標過給圧Ｐｔと第１の暫定目標過給圧Ｐ１とによって規定される範囲（すなわち、図４（Ｅ）に斜線で示されている範囲）を新たな探索範囲として採用して当該探索範囲の中央の過給圧Ｐ５を暫定目標過給圧（以下この暫定目標過給圧を「第５の暫定目標過給圧」という）として採用してベーンが制御されたときの上記予め定められた時間だけ先の過給圧が新たな予測過給圧（以下この予測過給圧を「第５の予測過給圧」という）として予測され、この第５の予測過給圧が制約を満たすか否かの判断が行われる。
【００４６】
ここで、第５の予測過給圧が制約を満たさないときには、図４（Ｆ）に示されているように、現在の目標過給圧Ｐｔと第５の暫定目標過給圧Ｐ５とによって規定される範囲（すなわち、図４（Ｆ）に斜線で示されている範囲）を新たな探索範囲として採用して当該探索範囲の中央の過給圧Ｐ６を暫定目標過給圧として採用してベーンが制御されるときの上記予め定められた時間だけ先の過給圧が新たな予測過給圧として予測され、この予測過給圧が制約を満たすか否かの判断が行われる。そして、これ以降も、予測過給圧の予測と予測過給圧が制約を満たすか否かの判断とが繰り返し行われ、最終的には、少なくとも、図４（Ｆ）に斜線で示されている探索範囲内の過給圧がベーンの制御に実際に用いられる目標過給圧に設定される。
【００４７】
一方、第５の予測過給圧が制約を満たすときには、図４（Ｇ）に示されているように、第５の暫定目標過給圧Ｐ５と第１の暫定目標過給圧Ｐ１とによって規定される範囲（すなわち、図４（Ｇ）に斜線で示されている範囲）を新たな探索範囲として採用して当該探索範囲の中央の過給圧Ｐ７を暫定目標過給圧として採用してベーンが制御されるときの上記予め定められた時間だけ先の過給圧が新たな予測過給圧として予測され、この予測過給圧が制約を満たすか否かの判断が行われる。そして、これ以降も、予測過給圧の予測と予測過給圧が制約を満たすか否かの判断とが繰り返し行われ、最終的には、少なくとも、図４（Ｇ）に斜線で示されている探索範囲内の過給圧がベーンの制御に実際に用いられる目標過給圧に設定される。
【００４８】
一方、上記取得された基準過給圧Ｐｂが現在の目標過給圧よりも小さい場合（すなわち、目標過給圧を現在の目標過給圧から減少させる必要性が生じている場合）には、以下のように、目標過給圧が設定される。
【００４９】
すなわち、図５（Ａ）に示されているように、上記取得された基準過給圧Ｐｂと、この基準過給圧Ｐｂから離れる方向に現在の目標過給圧Ｐｔを予め定められた値βだけ越えた過給圧（すなわち、現在の目標過給圧Ｐｔよりも予め定められた値βだけ大きい値）Ｐｔ＋βと、によって規定される範囲（すなわち、図５（Ａ）に斜線で示されている範囲）を探索範囲として採用して当該探索範囲の中央の過給圧Ｐ８を暫定目標過給圧（以下この暫定目標過給圧を「第８の暫定目標過給圧」という）として採用してベーンが制御されたときの予め定められた時間だけ先の過給圧が予測過給圧（以下この予測過給圧を「第８の予測過給圧」という）として予測され、この第８の予測過給圧が制約を満たすか否かの判断が行われる。
【００５０】
ここで、第８の予測過給圧が制約を満たすときには、図５（Ｂ）に示されているように、基準過給圧Ｐｂと第８の暫定目標過給圧Ｐ８とによって規定される範囲（すなわち、図５（Ｂ）に斜線で示されている範囲）を新たな探索範囲として採用して当該探索範囲の中央の過給圧Ｐ９を暫定目標過給圧（以下この暫定目標過給圧を「第９の暫定目標過給圧」という）として採用してベーンが制御されたときの上記予め定められた時間だけ先の過給圧が新たな予測過給圧（以下この予測過給圧を「第９の予測過給圧」という）として予測され、この第９の予測過給圧が制約を満たすか否かの判断が行われる。
【００５１】
ここで、第９の予測過給圧が制約を満たすときには、図５（Ｃ）に示されているように、基準過給圧Ｐｂと第９の暫定目標過給圧Ｐ９とによって規定される範囲（すなわち、図５（Ｃ）に斜線で示されている範囲）を新たな探索範囲として採用して当該探索範囲の中央の過給圧Ｐ１０を暫定目標過給圧として採用してベーンが制御されたときの上記予め定められた時間だけ先の過給圧が新たな予測過給圧として予測され、この予測過給圧が制約を満たすか否かの判断が行われる。そして、これ以降も、予測過給圧の予測と予測過給圧が制約を満たすか否かの判断とが繰り返し行われ、最終的には、少なくとも、図５（Ｃ）に斜線で示されている探索範囲内の過給圧がベーンの制御に実際に用いられる目標過給圧に設定される。
【００５２】
一方、第９の予測過給圧が制約を満たさないときには、図５（Ｄ）に示されているように、第８の暫定目標過給圧Ｐ８と第９の暫定目標過給圧Ｐ９とによって規定される範囲（すなわち、図５（Ｄ）に斜線で示されている範囲）を新たな探索範囲として採用して当該探索範囲の中央の過給圧Ｐ１１を暫定目標過給圧として採用してベーンが制御されたときの上記予め定められた時間だけ先の過給圧が新たな予測過給圧として予測され、この予測過給圧が制約を満たすか否かの判断が行われる。そして、これ以降も、予測過給圧の予測と予測過給圧が制約を満たすか否かの判断とが繰り返し行われ、最終的には、少なくとも、図５（Ｄ）に斜線で示されている探索範囲内の過給圧がベーンの制御に実際に用いられる目標過給圧に設定される。
【００５３】
また、第８の予測過給圧が制約を満たさないときには、図５（Ｅ）に示されているように、現在の目標過給圧Ｐｔと第８の暫定目標過給圧Ｐ８とによって規定される範囲（すなわち、図５（Ｅ）に斜線で示されている範囲）を新たな探索範囲として採用して当該探索範囲の中央の過給圧Ｐ１２を暫定目標過給圧（以下この暫定目標過給圧を「第１２の暫定目標過給圧」という）として採用してベーンが制御されたときの上記予め定められた時間だけ先の過給圧が新たな予測過給圧（以下この予測過給圧を「第１２の予測過給圧」という）として予測され、この第１２の予測過給圧が制約を満たすか否かの判断が行われる。
【００５４】
ここで、第１２の予測過給圧が制約を満たさないときには、図５（Ｆ）に示されているように、現在の目標過給圧Ｐｔと第１２の暫定目標過給圧Ｐ１２とによって規定される範囲（すなわち、図５（Ｆ）に斜線で示されている範囲）を新たな探索範囲として採用して当該探索範囲の中央の過給圧Ｐ１３を暫定目標過給圧として採用してベーンが制御されるときの上記予め定められた時間だけ先の過給圧が新たな予測過給圧として予測され、この予測過給圧が制約を満たすか否かの判断が行われる。そして、これ以降も、予測過給圧の予測と予測過給圧が制約を満たすか否かの判断とが繰り返し行われ、最終的には、少なくとも、図５（Ｆ）に斜線で示されている探索範囲内の過給圧がベーンの制御に実際に用いられる目標過給圧に設定される。
【００５５】
一方、第１２の予測過給圧が制約を満たすときには、図５（Ｇ）に示されているように、第１２の暫定目標過給圧Ｐ１２と第８の暫定目標過給圧Ｐ８とによって規定される範囲（すなわち、図５（Ｇ）に斜線で示されている範囲）を新たな探索範囲として採用して当該探索範囲の中央の過給圧Ｐ１４を暫定目標過給圧として採用してベーンが制御されるときの上記予め定められた時間だけ先の過給圧が新たな予測過給圧として予測され、この予測過給圧が制約を満たすか否かの判断が行われる。そして、これ以降も、予測過給圧の予測と予測過給圧が制約を満たすか否かの判断とが繰り返し行われ、最終的には、少なくとも、図５（Ｇ）に斜線で示されている探索範囲内の過給圧がベーンの制御に実際に用いられる目標過給圧に設定される。
【００５６】
第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。すなわち、第１実施形態では、目標過給圧を設定するために過給圧に関する制約を満たす目標過給圧を探索する範囲の限界値の１つが基準過給圧から離れる方向に現在の目標過給圧を越えた値である。つまり、第１実施形態では、過給圧に関する制約を満たす目標過給圧を探索する範囲が基準過給圧から離れる方向に現在の目標過給圧を越えた範囲まで拡大されている。したがって、第１実施形態によれば、過給圧に関する制約を満たす目標過給圧が基準過給圧と現在の目標過給圧との間の範囲内になかったときであっても、上記拡大された範囲内で過給圧に関する制約を満たす目標過給圧を見つけ出すことができるという効果が得られる。そして、第１実施形態によれば、過給圧に関する制約を満たした状態で過給圧を制御することができるという効果も得られる。
【００５７】
なお、第１実施形態では、予測過給圧が制約を満たすか否かの判断が行われる。しかしながら、第１実施形態において、予測過給圧が制約を満たすか否かの判断に加えて、変更された目標過給圧に過給圧が制御されるときの過給機の状態（たとえば、ベーン、排気タービン、コンプレッサなどの状態）を予測し、この予測された過給機の状態が当該過給機の状態に関する制約を満たすか否かの判断を行うようにしてもよい。
【００５８】
また、上述した目標過給圧の設定を実行する手法として、たとえば、いわゆるリファレンスガバナを利用することができる。
【００５９】
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。
【００６０】
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、その時の機関回転数ＮＥとその時の要求機関トルクＴＱとが取得される。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Ｐｂが図３のマップから取得される。次いで、ステップ１０２において、ステップ１０１で取得された基準過給圧Ｐｂが現在の目標過給圧Ｐｔよりも大きい（Ｐｂ＞Ｐｔ）、あるいは、ステップ１０１で取得された基準過給圧Ｐｂが現在の目標過給圧Ｐｔよりも小さい（Ｐｂ＜Ｐｔ）か否かが判別される。ここで、Ｐｂ＞ＰｔまたはＰｂ＜Ｐｔ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、Ｐｂ＞ＰｔまたはＰｂ＜Ｐｔではないと判別されたときには、ルーチンはそのまま終了する。
【００６１】
ステップ１０３では、上述したように制約を満たす目標過給圧Ｐｐが探索される。次いで、ステップ１０４において、ステップ１０３で探索された目標過給圧Ｐｐが目標過給圧Ｐｔに設定され、その後、ルーチンが終了する。
【００６２】
ところで、第１実施形態では、基準過給圧と、基準過給圧から離れる方向に現在の目標過給圧を予め定められた値だけ越えた過給圧と、によって最初の探索範囲が規定される。ここで、上記予め定められた値は、零よりも大きい値であれば如何なる値であってもよい。たとえば、上記予め定められた値として、以下のように設定される値を採用することができる。すなわち、上記予め定められた値として、変更された目標過給圧に過給圧が制御されるときの当該過給圧の変化に関する時定数よりも長い時間（以下この時間を単に「時定数よりも長い時間」という）だけ先の過給圧の予測値と、上記予め定められた時間だけ先の過給圧の予測値と、現在の過給圧の値と、に基づいて設定される値を採用することができる。
【００６３】
なお、この場合、上記設定される値は、上記予測値および現在の過給圧の値に基づいて設定される値であれば如何なる値であってもよい。たとえば、この値として、以下のように設定される値を採用することができる。すなわち、この値として、時定数よりも長い時間だけ先の過給圧の予測値に対する上記予め定められた時間だけ先の過給圧の予測値の差（以下この差を「第１予測値偏差」という）と、時定数よりも長い時間だけ先の過給圧の予測値に対する現在の過給圧の差（以下この差を「第２予測値偏差」という）と、に基づいて設定される値を採用することができる。
【００６４】
なお、この場合、上記設定される値は、上記第１予測値偏差と上記第２予測値偏差とに基づいて設定される値であれば如何なる値であってもよい。たとえば、この値として、上記第２予測値偏差に対する上記第１予測値偏差の比を採用することができる。
【００６５】
また、時定数よりも長い時間は、変更された目標過給圧に過給圧が制御されるときの当該過給圧の変化に関する時定数よりも長い時間であれば如何なる時間であってもよい。たとえば、この時間として、時定数の三倍の時間を採用することができる。
【００６６】
このように、上記予め定められた値として、時定数よりも長い時間だけ先の過給圧の予測値と、上記予め定められた時間だけ先の過給圧の予測値と、現在の過給圧の値と、に基づいて設定される値を採用すれば、以下の効果が得られる。すなわち、過給圧の変化に関する時定数は、変更された目標過給圧に過給圧が制御されるときの過給圧の変化の挙動を表している。したがって、過給圧に関する制約を満たす目標過給圧を探索範囲内の過給圧から確実に見つけ出すことができるという効果が得られる。また、上記予め定められた時間が上記時定数よりも長い時間よりも短い場合、上記予め定められた時間だけ先の過給圧の予測値に誤差が生じる可能性が高く、したがって、過給圧が制約を破る可能性が高いが、このときには、探索範囲がより拡大せしめられることから、過給圧が制約を破らないような目標過給圧が確実に設定される。一方、上記予め定められた時間が上記時定数よりも短い場合、上記予め定められた時間だけ先の過給圧の予測値に誤差が生じる可能性が低く、したがって、過給圧が制約を破る可能性が低いが、このときには、探索範囲の拡大が小さくなることから、過給圧が制約を破らないような目標過給圧が確実に設定されるとともに、目標過給圧の設定に要する演算負荷が小さくなる。
【００６７】
なお、上述した実施形態は、目標過給圧の設定に本発明を適用した場合の実施形態であるが、本発明は、図７に示されている内燃機関にも適用可能である。すなわち、図７に示されている内燃機関において、５０は排気再循環装置（以下この装置を「ＥＧＲ装置」という）を示している。そして、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。
【００６８】
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を介して燃焼室に導入される排気ガスの量が変わる。ＥＧＲ制御弁５２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。
【００６９】
以上説明した内燃機関においてＥＧＲ率（すなわち、燃焼室に吸入されるガスの量に対する燃焼室に導入される排気ガスの量の比）の目標値を設定する場合にも本発明を適用可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１０…内燃機関、３０…吸気通路、４０…排気通路、５０…排気再循環装置（ＥＧＲ装置）、５２…排気再循環制御弁（ＥＧＲ制御弁）、６０…過給機、６０Ｃ…コンプレッサ、６０Ｔ…排気タービン、６０Ｖ…ベーン、８０…電子制御装置
【図１】
2013079637.tif 000003
【図２】
2013079637.tif 000004
【図３】
2013079637.tif 000005
【図４】
2013079637.tif 000006
【図５】
2013079637.tif 000007
【図６】
2013079637.tif 000008
【図７】
2013079637.tif 000009