(57)【要約】【課題】制御アルゴリズムの切り替えによりアクチュエータに与える指令値が急変することを、制御性を低下させることなく抑えることのできる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】第１の計算手段は、第１の制御アルゴリズムにしたがって制御周期ごとにアクチュエータに与える指令値を計算する。第２の計算手段は、第２の制御アルゴリズムにしたがって制御周期ごとにアクチュエータに与える指令値を計算する。第２の制御アルゴリズムは少なくともフィードバック制御を含み、フィードバック制御は少なくともＩ制御を含む。第１の制御アルゴリズムから第２の制御アルゴリズムへアクチュエータの制御アルゴリズムが切り替えられた場合、第２の計算手段は、切り替え後の最初の制御周期では、第１の計算手段により計算された指令値の前回値と、Ｉ制御のＩ項の更新量を含む偏差に応じて変化する項の今回値との和を指令値の今回値として計算する。【選択図】図３
2016130493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の制御装置において、
第１の制御アルゴリズムにしたがって所定の制御周期ごとに前記内燃機関のアクチュエータに与える指令値を計算する第１の計算手段と、
Ｉ制御を含むフィードバック制御を含む第２の制御アルゴリズムにしたがって前記制御周期ごとに前記アクチュエータに与える前記指令値を計算する第２の計算手段と、
前記第１の制御アルゴリズムと前記第２の制御アルゴリズムとの間で前記アクチュエータの制御アルゴリズムを切り替える制御アルゴリズム切替手段と、を備え、
前記第２の計算手段は、前記第１の制御アルゴリズムから前記第２の制御アルゴリズムへの切り替え後の最初の制御周期では、前記第１の計算手段により計算された前記指令値の前回値に、前記Ｉ制御のＩ項の更新量を含む偏差に応じて変化する項の今回値を加算して得られる値を前記指令値の今回値として計算するように構成されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記第２の制御アルゴリズムはフィードフォワード制御を含み、
前記第２の計算手段は、前記第１の制御アルゴリズムから前記第２の制御アルゴリズムへの切り替え後の最初の制御周期では、前記第１の計算手段により計算された前記指令値の前回値から、前記フィードフォワード制御のフィードフォワード項の今回値を差し引いた値を前記Ｉ制御のＩ項の前回値として、前記指令値の今回値を計算するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記フィードバック制御はＰ制御を含み、前記偏差に応じて変化する項は前記Ｐ制御のＰ項を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記フィードバック制御はＤ制御を含み、前記偏差に応じて変化する項は前記Ｄ制御のＤ項を含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関は圧縮着火式内燃機関であって、前記アクチュエータは前記内燃機関の吸気通路に配置されたスロットルであり、
前記第１の制御アルゴリズムは、前記スロットルの前後の差圧が目標差圧になるように前記スロットルに与える前記指令値を計算する制御アルゴリズムであり、
前記第２の制御アルゴリズムは、前記スロットルを通過する新気量が目標新気量になるように前記スロットルに与える前記指令値を計算する制御アルゴリズムであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記内燃機関はターボ過給機付きの内燃機関であって、前記アクチュエータは前記ターボ過給機のタービンに流入する排気ガスの流量を制御するアクチュエータであり、
前記第１の制御アルゴリズムは、吸気マニホールド圧、排気マニホールド圧、スロットル上流圧力、及びターボ効率の中から選択される何れか１つの制御量がその目標値になるように前記アクチュエータに与える前記指令値を計算する制御アルゴリズムであり、
前記第２の制御アルゴリズムは、前記吸気マニホールド圧、前記排気マニホールド圧、前記スロットル上流圧力、及び前記ターボ効率の中から選択される、前記第１の制御アルゴリズムの制御量とは異なる何れか１つの制御量がその目標値になるように前記アクチュエータに与える前記指令値を計算する制御アルゴリズムであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、より詳しくは、内燃機関を構成するアクチュエータの制御アルゴリズムを２つの制御アルゴリズムの間で切り替える制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関には、スロットル、ＥＧＲ弁、可変ノズルなどの様々なアクチュエータが設けられ、これらアクチュエータの操作によって内燃機関の運転が制御されている。上記に例示したアクチュエータは、その操作量が連続可変或いは多段可変である。操作量を決定する指令値は制御装置により計算される。指令値の計算はアクチュエータの制御アルゴリズムにのっとって行われる。例えば、フィードフォワード制御（以下、ＦＦ制御）とフィードバック制御（以下、ＦＢ制御）とによりアクチュエータが制御される場合、指令値はフィードフォワード項（以下、ＦＦ項）とフィードバック項（以下、ＦＢ項）の和として算出される。ＦＢ項は、具体的には、Ｐ項、Ｉ項、及びＤ項の何れか或いはその組み合わせである。
【０００３】
一つのアクチュエータに対して複数の制御アルゴリズムが選択的に適用される場合がある。一つの制御アルゴリズムからもう一つの制御アルゴリズムへ切り替える場合、指令値の計算方法が切り替えられるため、切り替えの直後に指令値が急変するおそれがある。アクチュエータに対する指令値の急変は、アクチュエータの操作によって制御される制御量の変動を生じさせる。単に指令値の急変を抑えることを目的とするのであれば、フィルタ処理やなまし処理によって指令値の変化を抑えればよい。しかし、そのような処理を指令値に対してほどこした場合、制御量に対する制御性自体が低下してしまう。このため、かねてより、制御アルゴリズムの切り替えの際に生じうる指令値の急変を、制御性を低下させることなく抑えることが求められている。
【０００４】
下記の特許文献１及び特許文献２には、制御アルゴリズムの切り替えの際に生じうる指令値の急変を抑えることを目的とした技術が開示されている。以下、その概要と問題点について説明する。
【０００５】
下記の特許文献１には、燃料噴射システムの高圧ポンプの制御アルゴリズムを、ＦＦ制御とＦＢ制御とを併用するＦＦ−ＦＢ併用制御と、ＦＢ制御のみを実行するＦＢ単独制御との間で切り替える制御装置が開示されている。この制御装置は、ＦＦ−ＦＢ併用制御からＦＢ単独制御への切り替えの際、切り替え前におけるＦＦ制御用のＦＦ項を切り替え後のＦＢ制御用のＩ項の初期値として設定するように構成されている。また、この制御装置は、ＦＢ単独制御からＦＦ−ＦＢ併用制御への切り替えの際、ＦＢ制御用のＩ項を切り替え後のＦＦ制御用のＦＦ項の初期値として設定するように構成されている。
【０００６】
下記の特許文献２には、ベルト式無段変速機の油圧制御用のソレノイドバルブの制御アルゴリズムを、ＦＦ制御及びＦＢ制御を共に実行する第１の制御と、ＦＢ制御のみを実行する第２の制御との間で切り替える制御装置が開示されている。この制御装置は、第１の制御から第２の制御への切り替えの際、切り替え前におけるＦＦ制御用のＦＦ項と、切り替え時点におけるＦＢ制御用のＩ項とを合算し、切り替え後におけるＦＢ制御用のＩ項の初期値として設定するように構成されている。また、この制御装置は、第２の制御から第１の制御への切り替えの際、切り替え前におけるＦＢ制御用のＩ項から、切り替え時点におけるＦＦ制御用のＦＦ項を減算し、切り替え後におけるＦＢ制御用のＩ項の初期値として設定するように構成されている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された技術には改善の余地がある。ＦＢ単独制御からＦＦ−ＦＢ併用制御へ切り替えられた最初の制御周期では、ＦＦ制御用のＦＦ項の初期値は、前回の制御周期のＦＢ制御用のＩ項の値とされる。ところが、次の制御周期では、ＦＦ制御用のＦＦ項の値は、要求燃料噴射量とエンジン回転速度に応じてマップにより設定される。このため、最初の制御周期と次の制御周期との間で、ＦＦ制御用のＦＦ項が急変し、ひいては、ソレノイドバルブに与える指示値が急変するおそれがある。
【０００８】
特許文献２に開示された技術にも改善の余地がある。第２の制御から第１の制御へ切り替えられた最初の制御周期では、前回の制御周期のＦＢ制御用のＩ項から、今回の制御周期のＦＦ制御用のＦＦ項を減算することにより、切り替え後のＩ項の初期値が求められる。しかし、本出願に係る発明者による計算の結果、指令値の急変を確実に抑えるためには、切り替え後のＩ項の初期値の計算において、前回の制御周期のＩ項のみを考慮するだけでは十分ではないことが確認されている。また、Ｉ項は、その前回値と今回の更新量（偏差にＩゲインを乗じて得られる値）との和で表わされるが、上記のようにＩ項の初期値を設定する場合、今回の更新量はＩ項には反映されない。Ｉ項の更新量は偏差に応じて変化する値であって、ＦＢ制御による目標値への追従性を確保するために必要な変化量である。このため、Ｉ項に今回の更新量が反映されない場合、制御量に対する制御性が低下してしまう。
【０００９】
以上述べたように、従来提案されている方法では、少なくとも、ＦＢ制御のみを含む制御アルゴリズムから、ＦＦ制御及びＦＢ制御を含む制御アルゴリズムへの切り替えの際に、アクチュエータに対する指示値が急変するおそれは解消されているとは言えなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−２１８１４４号公報
【特許文献２】特開２００６−２７５１７２号公報
【特許文献３】特開２００３−１６６４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本出願に係る発明者は、制御アルゴリズムの切り替えに係る上述の問題をより一般化して捉え、ある制御アルゴリズム（ＦＢ制御のみを含む制御アルゴリズムには限定されない）から、少なくともＦＢ制御を含む制御アルゴリズムへの切り替えにおいて、制御性を低下させることなくアクチュエータに与える指令値の急変を抑えることができないか検討した。
【００１２】
本発明は、上記の検討から創案されたものである。本発明は、制御アルゴリズムの切り替えによりアクチュエータに与える指令値が急変することを、制御量に対する制御性を低下させることなく抑えることのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る制御装置は、内燃機関のアクチュエータを制御する制御装置である。制御されるアクチュエータは、操作量が連続可変或いは多段可変であるアクチュエータである。本発明に係る制御装置は、第１の制御アルゴリズムと第２の制御アルゴリズムとの間でアクチュエータの制御アルゴリズムを切り替える制御アルゴリズム切替手段を備える。第１の制御アルゴリズムの内容には限定はない。第２の制御アルゴリズムは、少なくともＦＢ制御を含む制御アルゴリズムである。第２の制御アルゴリズムのＦＢ制御には、少なくともＩ制御が含まれる。Ｐ制御やＤ制御が含まれていてもよい。さらに、第２の制御アルゴリズムには、ＦＦ制御が含まれていてもよい。アクチュエータの操作により制御される制御量は、第１の制御アルゴリズムと第２の制御アルゴリズムとで共通の制御量であってもよいし、別々の制御量であってもよい。本発明に係る制御装置は、第１の制御アルゴリズムにしたがってアクチュエータに与える指令値を計算する第１の計算手段と、第２の制御アルゴリズムにしたがってアクチュエータに与える指令値を計算する第２の計算手段とを備える。第１の計算手段及び第２の計算手段による指令値の計算は、所定の制御周期ごとに行われる。
【００１４】
アクチュエータの制御アルゴリズムが第１の制御アルゴリズムから第２の制御アルゴリズムへ切り替えられる場合、指示値の計算は第１の計算手段から第２の計算手段へ切り替えられる。第２の計算手段は、第１の制御アルゴリズムから第２の制御アルゴリズムへの切り替え後の最初の制御周期では、第１の計算手段により計算された指令値の前回値（すなわち、前回の制御周期の指令値）に、ＦＢ制御に含まれる偏差に応じて変化する項（以下、偏差従属項）の今回値を加算して得られる値を指令値の今回値として計算するように構成される。偏差従属項には、少なくともＩ制御のＩ項の更新量が含まれる。ＦＢ制御がＰ制御を含む場合、偏差従属項にはＰ制御のＰ項が含まれる。そして、ＦＢ制御がＤ制御を含む場合、偏差従属項にはＤ制御のＤ項が含まれる。
【００１５】
第２の制御アルゴリズムがＦＦ制御とＩ制御を含む場合、好ましくは、第２の計算手段は、第１の制御アルゴリズムから第２の制御アルゴリズムへの切り替え後の最初の制御周期では、第１の計算手段により計算された指令値の前回値から、ＦＦ制御のＦＦ項の今回値を差し引いた値をＩ制御のＩ項の前回値として、指令値の今回値を計算するように構成される。これによれば、ＦＦ項が相殺されて、第１の計算手段により計算された指令値の前回値と、少なくともＩ項の更新量を含む偏差従属項の今回値とを合算した値が指令値の今回値として算出される。なお、ＦＦ項は必ずしも入力に応じて変化する変数である必要はなく、固定値であってもよい（つまり、ＦＦ制御の内容には限定はない）。
【００１６】
第１の制御アルゴリズムが少なくともＦＢ制御を含むのであれば、上述の技術思想は、第２の制御アルゴリズムから第１の制御アルゴリズムへの切り替えにも適用することができる。アクチュエータの制御アルゴリズムが第２の制御アルゴリズムから第１の制御アルゴリズムへ切り替えられる場合、指示値の計算は第２の計算手段から第１の計算手段へ切り替えられる。上述の技術思想をこの切り替えに適用する場合、第１の計算手段は、第２の制御アルゴリズムから第１の制御アルゴリズムへの切り替え後の最初の制御周期では、第２の計算手段により計算された指令値の前回値（すなわち、前回の制御周期の指令値）に、ＦＢ制御に含まれる偏差従属項の今回値を加算して得られる値を指令値の今回値として計算するように構成される。第１の制御アルゴリズムのＦＢ制御がＩ制御を含む場合、偏差従属項にはＩ制御のＩ項の更新量が含まれる。ＦＢ制御がＰ制御を含む場合、偏差従属項にはＰ制御のＰ項が含まれる。そして、ＦＢ制御がＤ制御を含む場合、偏差従属項にはＤ制御のＤ項が含まれる。
【発明の効果】
【００１７】
上記のように構成される本発明に係る制御装置によれば、第１の制御アルゴリズムから少なくともＦＢ制御を含む第２の制御アルゴリズムへの切り替えの際、第１の制御アルゴリズムにより計算された指令値の前回値に、ＦＢ制御に含まれる偏差従属項の今回値を加算して得られる値が指令値の今回値として計算されるので、制御アルゴリズムの切り替えによりアクチュエータに与える指令値が急変することを、制御量に対する制御性を低下させることなく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係るエンジンシステムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る制御装置のスロットル操作の制御構造を示す図である。
【図３】スロットル操作のルーチンを示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態に係る制御装置の可変ノズル操作の制御構造を示す図である。
【図５】可変ノズル操作のルーチンを示すフローチャートである。
【図６】実施例１に対する第１の比較例の計算結果を示すグラフ群である。
【図７】実施例１に対する第２の比較例の計算結果を示すグラフ群である。
【図８】実施例１の計算結果を示すグラフ群である。
【図９】実施例２に対する第１の比較例の計算結果を示すグラフ群である。
【図１０】実施例２に対する第２の比較例の計算結果を示すグラフ群である。
【図１１】実施例２の計算結果を示すグラフ群である。
【図１２】実施例３の計算結果を示すグラフ群である。
【図１３】実施例４の計算結果を示すグラフ群である。
【図１４】実施例５の計算結果を示すグラフ群である。
【図１５】実施例６の計算結果を示すグラフ群である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数にこの発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【００２０】
１．エンジンシステムの構成
図１は、本発明の実施の形態に係るエンジンシステムの構成を示す図である。本実施の形態の内燃機関は、ターボ過給機付きの圧縮着火式内燃機関（以下、単にエンジンという）である。エンジン２には４つの気筒が直列に設けられ、気筒ごとにインジェクタ８が設けられている。エンジン２には吸気マニホールド４と排気マニホールド６が取り付けられている。吸気マニホールド４にはエアクリーナ２０から取り込まれた空気（新気）が流れる吸気通路１０が接続されている。吸気通路１０にはターボ過給機のコンプレッサ１４が取り付けられている。吸気通路１０においてコンプレッサ１４の下流にはスロットル２４が設けられている。吸気通路１０においてコンプレッサ１４とスロットル２４との間にはインタークーラ２２が設けられている。排気マニホールド６には排気ガスを大気中に放出するための排気通路１２が接続されている。排気通路１２にはターボ過給機のタービン１６が取り付けられている。タービン１６には可変ノズル１８が設けられている。
【００２１】
エンジン２は、排気系から吸気系へ排気ガスを再循環させるＥＧＲ装置を備えている。ＥＧＲ装置は、吸気通路１０におけるスロットル２４の下流の位置と排気マニホールド６とをＥＧＲ通路３０によって接続している。ＥＧＲ通路３０にはＥＧＲ弁３２が設けられている。ＥＧＲ通路３０のＥＧＲ弁３２に対して排気側にはＥＧＲクーラ３４が設けられている。ＥＧＲ通路３０にはＥＧＲクーラ３４をバイパスするバイパス通路３６が設けられている。ＥＧＲ通路３０とバイパス通路３６が合流する箇所には、ＥＧＲクーラ３４を流れる排気ガスの流量とバイパス通路３６を流れる排気ガスの流量との比率を変更するバイパス弁３８が設けられている。
【００２２】
エンジン２は、排気ガスを浄化するための排気ガス浄化装置を備えている。排気ガス浄化装置は、排気通路１２においてタービン１６の下流に設けられている。排気ガス浄化装置は、排気通路１２の上流から順に並べられたＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst）７０、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）７２、及びＳＣＲ（Selective Catalytic Ruduction）７４を含む。ＳＣＲ７４の入口には尿素添加弁７６が設けられている。
【００２３】
エンジン２には、その運転状態に関する情報を得るためのセンサが各所に取り付けられている。吸気通路１０におけるエアクリーナ２０の下流には、吸気通路１０に取り込まれた新気の流量を計測するためのエアフローメータ５８が取り付けられている。コンプレッサ１４の上流と下流には、それぞれ圧力センサ６２，６４が取り付けられている。インタークーラ２２とスロットル２４の間には、圧力センサ５６と温度センサ６０が取り付けられている。吸気マニホールド４と排気マニホールド６には、それぞれに圧力センサ５４，６８が取り付けられている。排気通路１２におけるＳＣＲ７４の下流には、排気ガスに含まれるＮＯｘの濃度を計測するためのＮＯｘセンサ７８が取り付けられている。さらに、クランク軸の回転を検出するクランク角センサ５２や、アクセルペダルの開度に応じた信号を出力するアクセル開度センサ６６なども設けられている。
【００２４】
上述した各種のセンサ及びアクチュエータは、制御装置１００に電気的に接続されている。制御装置１００はＥＣＵ(Electronic Control Unit)である。制御装置１００は、エンジン２のシステム全体の制御を行うものであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されている。ＲＯＭには、後述する各種制御のルーチンが記憶されている。制御装置１００によってそれらルーチンが実行され、センサからの信号に基づいてアクチュエータが操作されることにより、エンジン２の運転が制御される。
【００２５】
２．制御装置によるアクチュエータ操作の内容
制御装置１００は、アクチュエータに対して指令値を与えることによってアクチュエータを操作する。アクチュエータに対する指令値は、アクチュエータごとに定められた所定の制御アルゴリズムにしたがって計算される。アクチュエータの役割によっては、一つのアクチュエータに複数の制御アルゴリズムが選択的に適用される場合がある。本実施の形態のエンジン２では、少なくとも、スロットル２４、可変ノズル１８、ＥＧＲ弁３２、バイパス弁３８、及び尿素添加弁７６には、複数の制御アルゴリズムが適用されている。一つのアクチュエータに複数の制御アルゴリズムが適用される場合、制御アルゴリズムの切り替えに伴って指令値の計算方法にも切り替えが発生する。計算方法が変われば、切替前と切替後とで指令値が急変するおそれがある。このため、制御装置１００には、制御アルゴリズムを切り替えたときにアクチュエータに対する指令値を急変させないための対策が施されている。以下、これについてアクチュエータごとに具体的に説明する。
【００２６】
２−１．スロットル操作
スロットル２４の操作は、以下に説明するスロットル前後差圧制御及び新気量制御において行われる。
【００２７】
２−１−１．スロットル前後差圧制御
スロットル前後差圧制御は、スロットル２４の上流の圧力と下流の圧力との差圧（これをスロットル前後差圧という）が目標差圧になるようにスロットル２４を操作する制御である。スロットル前後差圧制御における制御量はスロットル前後差圧であり、操作量はスロットル２４の閉度、詳しくは、全開位置を基本位置とした場合の全開位置に対する閉度である。スロットル前後差圧制御の制御アルゴリズムは、ＦＦ制御からなる。
【００２８】
スロットル前後差圧制御のＦＦ制御では、目標スロットル前後差圧、エアフローメータ５８により計測される新気量（現在新気量）、圧力センサ５６により計測されるスロットル上流圧力、及び、温度センサ６０により計測されるスロットル上流温度に基づいて、指令値であるスロットル２４の閉度を計算することが行われる。スロットル２４の閉度の計算は、スロットル２４のモデル式（例えば絞りの式）、或いは、適合により得られたデータをもとに作成されたマップを用いて行われる。なお、スロットル前後差圧制御によるスロットル２４の操作は、後述するＥＧＲ率制御によるＥＧＲ弁３２の操作と組み合わせて実施される。目標スロットル前後差圧は、ＥＧＲ弁３２の上流と下流との間にＥＧＲ率制御に必要な差圧が確保されるように設定される。
【００２９】
２−１−２．新気量制御
新気量制御は、スロットル２４を通過する新気量が目標新気量になるようにスロットル２４を操作する制御である。新気量制御における制御量は新気量であり、操作量はスロットル２４の閉度である。新気量制御の制御アルゴリズムは、ＦＦ制御とＦＢ制御とからなる。
【００３０】
新気量制御のＦＦ制御では、目標新気量、温度センサ６０により計測されるスロットル上流温度、圧力センサ５６により計測されるスロットル上流圧力、圧力センサ５４により計測される吸気マニホールド圧（スロットル下流圧力）、及び、エアフローメータ５８により計測される新気量（現在新気量）に基づいて、スロットル閉度のＦＦ項を計算することが行われる。ＦＦ項の計算は、スロットル２４のモデル式（例えば絞りの式）、或いは、適合により得られたデータをもとに作成されたマップを用いて行われる。
【００３１】
新気量制御のＦＢ制御はＰＩＤ制御であり、そこでは、目標新気量と現在新気量との偏差に基づいて、スロットル閉度のＦＢ項を計算することが行われる。ＦＢ項は、Ｐ項、Ｉ項、及び、Ｄ項からなる。このうち特に重要な項がＩ項である。よって、ＦＢ制御は必ずしもＰＩＤ制御である必要はないが、少なくともＩ制御は含まれていることが好ましい。ＦＦ項とＦＢ項との和がスロットル２４に対する指令値として設定される。なお、目標新気量は、燃料噴射量及びエンジン回転速度に基づきマップから決定される。新気量制御によるスロットル２４の操作は、後述するＥＧＲ弁前後差圧制御によるＥＧＲ弁３２の操作と組み合わせて実施される。
【００３２】
２−１−３．スロットル操作のための制御構造
図２は、スロットル２４の操作に関係する制御装置１００の制御構造を示すブロック図である。図２に示す制御構造は、第１の計算手段としてのスロットル前後差圧制御ユニット１０２、第２の計算手段としての新気量制御ユニット１０４、及び、制御アルゴリズム切替手段としての制御アルゴリズム切替ユニット１０６を含む。スロットル前後差圧制御ユニット１０２は、上述のスロットル前後差圧制御の制御アルゴリズムにしたがってスロットル２４に対する指令値を計算する。新気量制御ユニット１０４は、上述の新気量制御の制御アルゴリズムにしたがってスロットル２４に対する指令値を計算する。
【００３３】
制御アルゴリズム切替ユニット１０６は、スロットル２４に適用する制御アルゴリズムを選択し、その選択結果に応じてスロットル前後差圧制御ユニット１０２及び新気量制御ユニット１０４に対して指示を行う。新気量制御を選択した場合、制御アルゴリズム切替ユニット１０６は、スロットル前後差圧制御ユニット１０２に対して指令値の計算の停止を指示するとともに、新気量制御ユニット１０４に対して指令値の計算の開始を指示する。スロットル前後差圧制御ユニット１０２は、指令値の計算の停止の指示を受けると、指令値の計算を停止するとともに最新の指令値を新気量制御ユニット１０４に与える。新気量制御ユニット１０４は、指令値の計算の開始の指示を受けると、スロットル前後差圧制御ユニット１０２から与えられた指令値（指令値の前回値）を用いて指令値の計算を開始する。一方、スロットル前後差圧制御を選択した場合、制御アルゴリズム切替ユニット１０６は、新気量制御ユニット１０４に対して指令値の計算の停止を指示するとともに、スロットル前後差圧制御ユニット１０２に対して指令値の計算の開始を指示する。この場合、スロットル前後差圧制御ユニット１０２と新気量制御ユニット１０４との間で指令値の前回値の受け渡しは行われない。制御アルゴリズムの切り替えの際の指令値の計算については、後でフローチャートを用いて詳しく説明する。
【００３４】
制御装置１００が含むこれらのユニット１０２，１０４，１０６は、制御装置１００のＲＯＭに記憶されたスロットル操作のルーチンに対応している。このルーチンがＲＯＭから読みだされてＣＰＵで実行されることによって、これらのユニット１０２，１０４，１０６の機能が制御装置１００にて実現される。
【００３５】
２−１−４．スロットル操作のルーチン
図３は、スロットル２４の操作に係るユニット１０２，１０４，１０６の機能を制御装置１００において実現するためのルーチンを示すフローチャートである。制御装置１００は、図３に示すルーチンを一定の制御周期で実行する。以下、このルーチンを実行した場合の処理についてステップごとに順に説明する。なお、以下の説明において、アクチュエータとは、スロットル２４を指す。また、第１の制御アルゴリズムとは、スロットル前後差圧制御の制御アルゴリズムを指し、第２の制御アルゴリズムとは、新気量制御の制御アルゴリズムを指す。
【００３６】
ステップＳ１０１では、各制御アルゴリズムにしたがって指令値を計算するのに必要な各種のデータが取得される。
【００３７】
ステップＳ１０２では、制御アルゴリズムを切り替えるかどうかエンジン２の運転状態に基づいて判定される。この切替判定において第１の制御アルゴリズムが選択された場合、次の処理としてステップＳ１０３及びＳ１０４が実行される。第２の制御アルゴリズムが選択された場合、次の処理としてステップＳ１１１、Ｓ１１２、Ｓ１１３、Ｓ１１４及びＳ１１５が実行されるか、或いは、ステップＳ１１１、Ｓ１１２、Ｓ１１４及びＳ１１５が実行される。
【００３８】
第１の制御アルゴリズムが選択された場合、まず、ステップＳ１０３が実行される。ステップＳ１０３では、第１の制御アルゴリズムに含まれるＦＦ制御用のＦＦ項（ＦＦ項１）が算出される。
【００３９】
ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で算出されたＦＦ項（ＦＦ項１）を用いて、以下の式によってアクチュエータに与える指令値（指令値１）が算出される。
指令値１＝ＦＦ項１
【００４０】
第２の制御アルゴリズムが選択された場合、まず、ステップＳ１１１が実行される。ステップＳ１１１では、第２の制御アルゴリズムに含まれるＦＦ制御用のＦＦ項（ＦＦ項２）が算出される。
【００４１】
ステップＳ１１２では、今回の制御周期は制御アルゴリズムの切替後の最初の制御周期かどうかの確認が行われる。今回の制御周期が第２の制御アルゴリズムへの切替後の最初の制御周期であれば、まず、ステップＳ１１３が実行され、その次にステップＳ１１４が実行される。しかし、そうでなければ、ステップＳ１１３はスキップされてステップＳ１１４が実行される。
【００４２】
ステップＳ１１３では、第２の制御アルゴリズムに含まれるＩ制御用のＩ項（Ｉ項２）の前回値が算出される。Ｉ項の前回値とは前回の制御周期におけるＩ項のことであるが、Ｉ項の計算は第２の制御アルゴリズムへの切り替え後に行われるので、切り替え後の最初の制御周期においてはＩ項の前回値は存在しない。また、Ｉ項は、ＦＢ制御を繰り返し行った結果として得られる定常誤差に対する補正項であるので、ＦＢ制御が開始される最初の制御周期においては、Ｉ項の前回値としてもっともな値はない。よって、ここで計算されるＩ項の前回値は、あくまでも仮想の前回値である。ステップＳ１１３では、以下の式のように、前回の制御周期においてステップＳ１０４で算出された指令値（指令値１の前回値）から、今回の制御周期においてステップＳ１１１で算出されたＦＦ項（ＦＦ項２）を差し引いた値を計算し、その値を実際には存在しないＩ項（Ｉ項２）の前回値として設定する。なお、Ｉ項の前回値をどのような値に設定したとしても、ＦＢ制御が繰り返されるにしたがってＩ項は制御系の定常誤差に対応する値へと収束していく。
Ｉ項２の前回値＝指令値１の前回値−ＦＦ項２
【００４３】
ステップＳ１１４では、第２の制御アルゴリズムに含まれるＰ制御用のＰ項（Ｐ項２）、Ｉ制御用のＩ項（Ｉ項２）、及びＤ制御用のＤ項（Ｄ項２）がそれぞれ以下の式で算出される。なお、以下の式における“偏差”は、制御対象となる制御量の目標値と実際値との偏差を指す。新気量制御の場合の制御量は新気量である。“偏差×Ｉゲイン”はＩ項の更新量である。“Ｉ項２の前回値”は、ステップＳ１１３が実行された場合は、ステップＳ１１３で算出されたＩ項の前回値であり、ステップＳ１１３がスキップされた場合は、前回の制御周期においてステップＳ１１４で算出されたＩ項である。
Ｐ項２＝偏差×Ｐゲイン
Ｉ項２＝偏差×Ｉゲイン＋Ｉ項２の前回値
Ｄ項２＝偏差の微分値×Ｄゲイン
【００４４】
ステップＳ１１５では、ステップＳ１１１で算出されたＦＦ項（ＦＦ項２）と、ステップＳ１１４で算出されたＦＢ項（Ｐ項２，Ｉ項２，Ｄ項２）とを用いて、以下の式によってアクチュエータに与える指令値（指令値２）が算出される。
指令値２＝ＦＦ項２＋Ｐ項２＋Ｉ項２＋Ｄ項２
【００４５】
ステップＳ１１３が実行された場合、つまり、第１の制御アルゴリズムから第２の制御アルゴリズムへの切り替え後の最初の制御周期では、結果的には、アクチュエータに与えられる指令値（指令値２）は以下の式で表わされる。
指令値２＝Ｐ項２＋Ｉ項２の更新量＋Ｄ項２＋指令値１の前回値
【００４６】
上記の式において、Ｐ項２、Ｉ項２の更新量、Ｄ項２は、いずれも偏差に応じて変化する偏差従属項である。つまり、切り替えの直前に、第１の制御アルゴリズムにしたがって計算された指令値（指令値１）からＦＦ項の今回値を差し引いた値がＩ項の前回値とされることにより、最初の制御周期において計算される指令値（指令値２）は、指令値（指令値１）の前回値に偏差従属項のみを加えた値となる。
【００４７】
この結果、第１の制御アルゴリズムから第２の制御アルゴリズムへの切り替え後の最初の制御周期において発生する指令値の変化量（前回値に対する今回値の変化量）は、偏差に応じた変化量のみとなる。これにより、制御アルゴリズムの切り替えの前後においてアクチュエータに与える指令値が急変することは抑えられる。さらに、偏差従属項であるＰ項２、Ｉ項２の更新量、Ｄ項２は全て指令値に含まれるので、制御量に対する制御性が低下することも抑えられる。
【００４８】
２−２．可変ノズル操作
可変ノズル１８は、ターボ過給機のタービン１６に流入する排気ガスの流量を制御するアクチュエータである。同種のものとしてはウエストゲートバルブが知られている。可変ノズルに代えてウエストゲートバルブを備えるエンジンの場合には、以下の操作はウエストゲートバルブに応用することができる。
【００４９】
可変ノズル１８の操作は、以下に説明する吸気マニホールド圧制御、排気マニホールド圧制御、スロットル上流圧力制御、及び、ターボ効率制御において行われる。
【００５０】
２−２−１．吸気マニホールド圧制御
吸気マニホールド圧制御は、吸気マニホールド圧が目標吸気マニホールド圧になるように可変ノズル１８を操作する制御である。吸気マニホールド圧制御における制御量は吸気マニホールド圧であり、操作量は可変ノズル１８の開度である。吸気マニホールド圧制御の制御アルゴリズムは、ＦＦ制御とＦＢ制御とからなる。
【００５１】
吸気マニホールド圧制御のＦＦ制御では、エンジン回転速度、燃料噴射量、ＥＧＲ弁３２の開度、及び、スロットル２４の閉度に基づいて、可変ノズル開度のＦＦ項を計算することが行われる。ＦＦ項の計算は、適合により得られたデータをもとに作成されたマップを用いて行われる。
【００５２】
吸気マニホールド圧制御のＦＢ制御はＰＩＤ制御であり、そこでは、目標吸気マニホールド圧と、圧力センサ５４により計測される現在吸気マニホールド圧との偏差に基づいて、可変ノズル１８の開度のＦＢ項を計算することが行われる。ＦＦ項とＦＢ項との和が可変ノズル１８に対する指令値として設定される。
【００５３】
２−２−２．排気マニホールド圧制御
排気マニホールド圧制御は、排気マニホールド圧が目標排気マニホールド圧になるように可変ノズル１８を操作する制御である。排気マニホールド圧制御における制御量は排気マニホールド圧であり、操作量は可変ノズル１８の開度である。排気マニホールド圧制御の制御アルゴリズムは、ＦＦ制御とＦＢ制御とからなる。
【００５４】
排気マニホールド圧制御のＦＦ制御では、エンジン回転速度、燃料噴射量、及び、ＥＧＲ弁３２の開度に基づいて、可変ノズル開度のＦＦ項を計算することが行われる。ＦＦ項の計算は、適合により得られたデータをもとに作成されたマップを用いて行われる。
【００５５】
排気マニホールド圧制御のＦＢ制御はＰＩＤ制御であり、そこでは、目標排気マニホールド圧と、圧力センサ６８により計測される現在排気マニホールド圧との偏差に基づいて、可変ノズル１８の開度のＦＢ項を計算することが行われる。ＦＦ項とＦＢ項との和が可変ノズル１８に対する指令値として設定される。
【００５６】
２−２−３．スロットル上流圧力制御
スロットル上流圧力制御は、スロットル上流圧力が目標スロットル上流圧力になるように可変ノズル１８を操作する制御である。スロットル上流圧力制御における制御量はスロットル上流圧力であり、操作量は可変ノズル１８の開度である。スロットル上流圧力制御の制御アルゴリズムは、ＦＦ制御とＦＢ制御とからなる。
【００５７】
スロットル上流圧力制御のＦＦ制御では、エンジン回転速度、燃料噴射量、及び、ＥＧＲ弁３２の開度に基づいて、可変ノズル開度のＦＦ項を計算することが行われる。ＦＦ項の計算は、適合により得られたデータをもとに作成されたマップを用いて行われる。
【００５８】
スロットル上流圧力制御のＦＢ制御はＰＩＤ制御であり、そこでは、目標スロットル上流圧力と、圧力センサ５６により計測される現在スロットル上流圧力との偏差に基づいて、可変ノズル１８の開度のＦＢ項を計算することが行われる。ＦＦ項とＦＢ項との和が可変ノズル１８に対する指令値として設定される。
【００５９】
２−２−４．ターボ効率制御
ターボ効率制御は、ターボ効率（過給効率）が目標ターボ効率になるように可変ノズル１８を操作する制御である。ターボ効率制御における制御量はターボ効率であり、操作量は可変ノズル１８の開度である。ターボ効率は、コンプレッサへの供給仕事に対する断熱的に圧縮挿入するための仕事の比として定義することができる。具体的には、コンプレッサの入口温度をＴｏ、出口温度をＴｓ、入口圧力をＰｏ、出口圧力をＰｓ、比熱比をκとすると、ターボ効率は次の式で表すことができる。
ターボ効率＝{(Ps/Po)(κ-1)/κ-1}/(Ts/To-1)
【００６０】
ターボ効率制御の制御アルゴリズムは、ＦＦ制御とＦＢ制御とからなる。ターボ効率制御のＦＦ制御では、エンジン回転速度、燃料噴射量、及び、ＥＧＲ弁３２の開度に基づいて、可変ノズル開度のＦＦ項を計算することが行われる。ＦＦ項の計算は、適合により得られたデータをもとに作成されたマップを用いて行われる。
【００６１】
ターボ効率制御のＦＢ制御はＰＩＤ制御であり、そこでは、目標ターボ効率と現在ターボ効率との偏差に基づいて、可変ノズル１８の開度のＦＢ項を計算することが行われる。現在ターボ効率は、圧力センサ６２，６４により計測されるコンプレッサ１４の前後の圧力と、エアフローメータ５８により計測される新気量とから計算される。ＦＦ項とＦＢ項との和が可変ノズル１８に対する指令値として設定される。
【００６２】
２−２−５．可変ノズル操作のための制御構造
図４は、可変ノズル１８の操作に関係する制御装置１００の制御構造のうち、特に、吸気マニホールド圧制御と排気マニホールド圧制御に関係する制御構造を示すブロック図である。図４に示す制御構造は、第１の計算手段としての吸気マニホールド圧制御ユニット１１２、第２の計算手段としての排気マニホールド圧制御ユニット１１４、及び、制御アルゴリズム切替手段としての制御アルゴリズム切替ユニット１１６を含む。吸気マニホールド圧制御ユニット１１２は、上述の吸気マニホールド圧制御の制御アルゴリズムにしたがって可変ノズル１８に対する指令値を計算する。排気マニホールド圧制御ユニット１１４は、上述の排気マニホールド圧制御の制御アルゴリズムにしたがって可変ノズル１８に対する指令値を計算する。
【００６３】
制御アルゴリズム切替ユニット１１６は、可変ノズル１８に適用する制御アルゴリズムを選択し、その選択結果に応じて吸気マニホールド圧制御ユニット１１２及び排気マニホールド圧制御ユニット１１４に対して指示を行う。吸気マニホールド圧制御ユニット１１２と排気マニホールド圧制御ユニット１１４は、制御アルゴリズム切替ユニット１１６からの指示を受けて指令値の計算を停止或いは開始する。排気マニホールド圧制御ユニット１１４が指令値の計算を開始する場合、吸気マニホールド圧制御ユニット１１２は指令値の計算を停止するとともに最新の指令値（指令値の前回値）を排気マニホールド圧制御ユニット１１４に渡す。逆に、吸気マニホールド圧制御ユニット１１２が指令値の計算を開始する場合、排気マニホールド圧制御ユニット１１４は指令値の計算を停止するとともに最新の指令値（指令値の前回値）を吸気マニホールド圧制御ユニット１１２に渡す。制御アルゴリズムの切り替えの際の指令値の計算については、後でフローチャートを用いて説明する。
【００６４】
制御装置１００が含むこれらのユニット１１２，１１４，１１６は、制御装置１００のＲＯＭに記憶された可変ノズル操作のルーチンに対応している。このルーチンがＲＯＭから読みだされてＣＰＵで実行されることによって、これらのユニット１１２，１１４，１１６の機能が制御装置１００にて実現される。
【００６５】
なお、制御アルゴリズムの切り替えは、吸気マニホールド圧制御と排気マニホールド圧制御との間だけでなく、スロットル上流圧力制御やターボ効率制御も含む全ての組み合わせの間で行われる。これら４つの制御アルゴリズムは、どれもＦＦ制御とＦＢ制御からなり、どのＦＢ制御もＩ制御を含んでいる。よって、上記４つの制御アルゴリズムの全ての組み合わせにおいて、図４に示す制御構造と同様の制御構造を用いることができる。例えば、スロットル上流圧力制御とターボ効率制御との間で制御アルゴリズムを切り替える場合には、図４に示す制御構造において、吸気マニホールド圧制御に代えてスロットル上流圧力制御をユニット１１２に適用し、排気マニホールド圧制御に代えてターボ効率制御をユニット１１４に適用すればよい。
【００６６】
２−２−６．可変ノズル操作のルーチン
図５は、可変ノズル１８の操作に係るユニット１１２，１１４，１１６の機能を制御装置１００において実現するためのルーチンを示すフローチャートである。制御装置１００は、図５に示すルーチンを一定の制御周期で実行する。なお、以下の説明において、アクチュエータとは、可変ノズル１８を指す。また、第１の制御アルゴリズムとは、吸気マニホールド圧制御、排気マニホールド圧制御、スロットル上流圧力制御、及び、ターボ効率制御のうちの何れか１つを指し、第２の制御アルゴリズムとは、上記４つの制御アルゴリズムのうちの第１の制御アルゴリズムとは異なる何れか１つを指す。
【００６７】
図５において、図２に示すルーチンと同じ内容の処理には、同一のステップ番号を付している。図５に示すルーチンと図２に示すルーチンとは、ステップＳ１０２で第２の制御アルゴリズムが選択された場合の処理は同一であるが、ステップＳ１０２で第１の制御アルゴリズムが選択された場合の処理は異なる。
【００６８】
図５に示すフローによれば、ステップＳ１０２において第１の制御アルゴリズムが選択された場合、次の処理としてステップＳ１２１、Ｓ１２２、Ｓ１２３、Ｓ１２４及びＳ１２５が実行されるか、或いは、ステップＳ１２１、Ｓ１２２、Ｓ１２４及びＳ１２５が実行される。
【００６９】
ステップＳ１２１では、第１の制御アルゴリズムに含まれるＦＦ制御用のＦＦ項（ＦＦ項１）が算出される。
【００７０】
ステップＳ１２１では、今回の制御周期は制御アルゴリズムの切替後の最初の制御周期かどうかの確認が行われる。今回の制御周期が第１の制御アルゴリズムへの切替後の最初の制御周期であれば、まず、ステップＳ１２３が実行され、その次にステップＳ１２４が実行される。しかし、そうでなければ、ステップＳ１２３はスキップされてステップＳ１２４が実行される。
【００７１】
ステップＳ１２３では、第１の制御アルゴリズムに含まれるＩ制御用のＩ項（Ｉ項１）の前回値が算出される。吸気マニホールド圧制御、排気マニホールド圧制御、スロットル上流圧力制御、及び、ターボ効率制御は何れもＩ制御を含んでいるので、Ｉ項の計算のためにその前回値を確定しておく必要がある。ステップＳ１２３では、以下の式のように、前回の制御周期においてステップＳ１１４で算出された指令値（指令値２の前回値）から、今回の制御周期においてステップＳ１２１で算出されたＦＦ項（ＦＦ項１）を差し引いた値を計算し、その値をＩ項（Ｉ項１）の前回値として設定する。
Ｉ項１の前回値＝指令値２の前回値−ＦＦ項１
【００７２】
ステップＳ１２４では、第１の制御アルゴリズムに含まれるＰ制御用のＰ項（Ｐ項１）、Ｉ制御用のＩ項（Ｉ項１）、及びＤ制御用のＤ項（Ｄ項１）がそれぞれ以下の式で算出される。なお、以下の式における“Ｉ項１の前回値”は、ステップＳ１２３が実行された場合は、ステップＳ１２３で算出されたＩ項の前回値であり、ステップＳ１２３がスキップされた場合は、前回の制御周期においてステップＳ１２４で算出されたＩ項である。
Ｐ項１＝偏差×Ｐゲイン
Ｉ項１＝偏差×Ｉゲイン＋Ｉ項１の前回値
Ｄ項１＝偏差の微分値×Ｄゲイン
【００７３】
ステップＳ１２５では、ステップＳ１２１で算出されたＦＦ項（ＦＦ項１）と、ステップＳ１２４で算出されたＦＢ項（Ｐ項１，Ｉ項１，Ｄ項１）とを用いて、以下の式によってアクチュエータに与える指令値（指令値１）が算出される。
指令値１＝ＦＦ項１＋Ｐ項１＋Ｉ項１＋Ｄ項１
【００７４】
ステップＳ１２３が実行された場合、つまり、第２の制御アルゴリズムから第１の制御アルゴリズムへの切り替え後の最初の制御周期では、結果的には、アクチュエータに与えられる指令値（指令値１）は以下の式で表わされる。
指令値１＝Ｐ項１＋Ｉ項１の更新量＋Ｄ項１＋指令値２の前回値
【００７５】
上記の式に示すように、第２の制御アルゴリズムから第１の制御アルゴリズムへの切り替え後の最初の制御周期において発生する指令値の変化量（前回値に対する今回値の変化量）は、Ｐ項１とＩ項１の更新量とＤ項１との和で表される変化量、すなわち、偏差に応じた変化量のみとなる。また、図５に示すルーチンによれば、第１の制御アルゴリズムから第２の制御アルゴリズムへの切り替え後の最初の制御周期において発生する指令値の変化量（前回値に対する今回値の変化量）も、偏差に応じた変化量のみとなる。つまり、切り替えられる２つの制御アルゴリズムがともにＦＦ制御とＩ制御とを含むのであれば、図５に示すルーチンにより指令値の計算を行うことにより、双方向の切り替えにおいて、ＦＢ制御による制御性は確保しつつ、急変のない連続的な指令値を得ることができる。
【００７６】
２−３．ＥＧＲ弁操作
ＥＧＲ弁３２の操作は、以下に説明するＥＧＲ弁前後差圧制御及びＥＧＲ率制御において行われる。
【００７７】
２−３−１．ＥＧＲ弁前後差圧制御
ＥＧＲ弁前後差圧制御は、ＥＧＲ弁３２の上流の圧力と下流の圧力との差圧（これをＥＧＲ弁前後差圧という）が目標差圧になるようにＥＧＲ弁３２を操作する制御である。ＥＧＲ弁前後差圧制御における制御量はＥＧＲ弁前後差圧であり、操作量はＥＧＲ弁３２の開度、詳しくは、全閉位置を基本位置とした場合の全閉位置に対する開度である。ＥＧＲ弁前後差圧制御の制御アルゴリズムは、ＦＦ制御からなる。
【００７８】
ＥＧＲ弁前後差圧制御のＦＦ制御では、エンジン回転速度、及び、燃料噴射量に基づいて、ＥＧＲ弁開度のＦＦ項を計算することが行われる。ＦＦ項の計算は、適合により得られたデータをもとに作成されたマップを用いて行われる。先に述べたように、ＥＧＲ弁前後差圧制御によるＥＧＲ弁３２の操作は、新気量制御によるスロットル２４の操作と組み合わせて実施される。
【００７９】
２−３−２．ＥＧＲ率制御
ＥＧＲ率制御は、筒内に吸入されるガスのＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率になるようにＥＧＲ弁３２を操作する制御である。ＥＧＲ率制御における制御量はＥＧＲ率であり、操作量はＥＧＲ弁３２の開度である。ＥＧＲ率制御の制御アルゴリズムは、ＦＢ制御からなる。
【００８０】
ＥＧＲ率制御のＦＢ制御はＰＩＤ制御であり、そこでは、目標ＥＧＲ率と現在ＥＧＲ率との偏差に基づいて、ＥＧＲ弁開度のＦＢ項を計算することが行われる。ＦＢ項がＥＧＲ弁３２に対する指令値として設定される。先に述べたように、ＥＧＲ率制御によるＥＧＲ弁３２の操作は、スロットル前後差圧制御によるスロットル２４の操作と組み合わせて実施される。
【００８１】
なお、ＥＧＲ率は、１ストローク当たりの総ガス量に対する１ストローク当たりのＥＧＲガス量の比であり、１ストローク当たりのＥＧＲガス量は１ストローク当たりの総ガス量と１ストローク当たりの新気量との差分である。１ストローク当たりの総ガス量は、エンジン回転速度と吸気マニホールド圧と吸気マニホールド温度から算出することができる。１ストローク当たりの新気量は、エアフローメータ５８により計測される時間あたりの新気量とエンジン回転速度とから算出することがきる。よって、現在ＥＧＲ率は、エアフローメータ５８により計測される新気量、吸気マニホールド圧、吸気マニホールド温度、及びエンジン回転速度から算出することができる。一方、目標ＥＧＲ率は目標新気量を得るためのＥＧＲ率であって、目標新気量はエンジン回転速度と燃料噴射量とから決まる。よって、目標ＥＧＲ率は、エンジン回転速度、燃料噴射量、吸気マニホールド圧、及び吸気マニホールド温度から算出することができる。ただし、以上説明した現在ＥＧＲ率及び目標ＥＧＲ率の算出方法は一例であって、より多くのパラメータから算出してもよいし、より少ないパラメータで簡易的に算出してもよい。
【００８２】
２−３−３．ＥＧＲ弁操作のための制御構造
図２に示す制御構造は、ＥＧＲ弁操作のための制御構造に応用することができる。ＥＧＲ率制御は新気量制御と同じくＦＢ制御を含み、ＥＧＲ弁前後差圧制御はスロットル前後差圧制御と同じくＦＢ制御を含まないので、図２に示す制御構造において、新気量制御に代えてＥＧＲ率制御をユニット１０４に適用し、スロットル前後差圧制御に代えてＥＧＲ弁前後差圧制御をユニット１０２に適用すればよい。
【００８３】
２−３−４．ＥＧＲ弁操作のルーチン
図３に示すルーチンは、ＥＧＲ弁操作のルーチンに応用することができる。この場合、アクチュエータとは、ＥＧＲ弁３２を指す。また、第１の制御アルゴリズムとは、ＥＧＲ弁前後差圧制御の制御アルゴリズムを指し、第２の制御アルゴリズムとは、ＥＧＲ率制御の制御アルゴリズムを指す。ただし、ＥＧＲ率制御はＦＦ制御を含まないので、ステップＳ１１１，Ｓ１１３及びＳ１１５では、ＦＦ項２はゼロとみなす。
【００８４】
２−４．バイパス弁操作
バイパス弁３８の操作は、以下に説明するＥＧＲ弁前温度制御及びＥＧＲクーラ効率制御において行われる。
【００８５】
２−４−１．ＥＧＲ弁前温度制御
ＥＧＲ弁前温度制御は、ＥＧＲ弁３２の入口における温度が目標温度になるようにバイパス弁３８を操作する制御である。ＥＧＲ弁前温度制御における制御量はＥＧＲ弁３２の入口における温度であり、操作量はバイパス弁３８の位置、詳しくは、ＥＧＲガスの全てがＥＧＲクーラ３４に流れる全開位置と、ＥＧＲガスの全てがバイパス通路３６に流れる全閉位置とを基準とする位置である。ＥＧＲ弁前温度制御の制御アルゴリズムは、ＦＦ制御からなる。
【００８６】
ＥＧＲ弁前温度制御のＦＦ制御では、エンジン回転速度、及び、燃料噴射量に基づいて、バイパス弁位置のＦＦ項を計算することが行われる。ＦＦ項の計算は、適合により得られたデータをもとに作成されたマップを用いて行われる。
【００８７】
２−４−２．ＥＧＲクーラ効率制御
ＥＧＲクーラ効率制御は、ＥＧＲクーラ３４によるＥＧＲガスの冷却効率が目標効率になるようにバイパス弁３８を操作する制御である。ＥＧＲクーラ効率制御における制御量はＥＧＲガスの冷却効率であり、操作量はバイパス弁３８の位置である。ＥＧＲクーラ効率制御の制御アルゴリズムは、ＦＦ制御とＦＢ制御とからなる。
【００８８】
ＥＧＲクーラ効率制御のＦＦ制御では、目標効率、ＥＧＲガス量、ＥＧＲクーラ入口温度、及び、水温に基づいて、バイパス弁位置のＦＦ項を計算することが行われる。ＦＦ項の計算は、適合により得られたデータをもとに作成されたマップを用いて行われる。
【００８９】
ＥＧＲクーラ効率制御のＦＢ制御はＰＩＤ制御であり、そこでは、目標効率と現在効率との偏差に基づいて、バイパス弁位置のＦＢ項を計算することが行われる。目標効率は、燃料噴射量及びエンジン回転速度に基づきマップから決定される。現在効率は、ＥＧＲガス量、ＥＧＲクーラ流入水温、ＥＧＲクーラ入口温度、及び、ＥＧＲクーラ出口温度等に基づいて算出される。なお、ＥＧＲガス量は、ＥＧＲ弁３２の開度とＥＧＲ弁３２の前後の差圧とから算出することができる。ＥＧＲクーラ３４に流入する冷却水の水温とＥＧＲクーラ３４の入口及び出口における排気ガスの温度は、それぞれ温度センサ（不図示）によって計測することができる。ＦＦ項とＦＢ項との和がバイパス弁３８に対する指令値として設定される。
【００９０】
２−４−３．バイパス弁操作のための制御構造
図２に示す制御構造は、バイパス弁操作のための制御構造に応用することができる。ＥＧＲクーラ効率制御は新気量制御と同じくＦＢ制御を含み、ＥＧＲ弁前温度制御はスロットル前後差圧制御と同じくＦＢ制御を含まないので、図２に示す制御構造において、新気量制御に代えてＥＧＲクーラ効率制御をユニット１０４に適用し、スロットル前後差圧制御に代えてＥＧＲ弁前温度制御をユニット１０２に適用すればよい。
【００９１】
２−４−４．ＥＧＲ弁操作のルーチン
図３に示すルーチンは、バイパス弁操作のルーチンに応用することができる。この場合、アクチュエータとは、バイパス弁３８を指す。また、第１の制御アルゴリズムとは、ＥＧＲ弁前温度制御の制御アルゴリズムを指し、第２の制御アルゴリズムとは、ＥＧＲクーラ効率制御の制御アルゴリズムを指す。
【００９２】
２−５．尿素添加弁操作
尿素添加弁７６の操作は、以下に説明する当量比制御及びアンモニア吸着量制御において行われる。
【００９３】
２−５−１．当量比制御
当量比制御は、ＳＣＲ７４に流入する排気ガス中のＮＯｘに対するアンモニアの当量比が目標当量比になるように尿素添加弁７６を操作する制御である。当量比制御における制御量は上記当量比であり、操作量は尿素添加弁７６の尿素添加量である。当量比制御の制御アルゴリズムは、ＦＦ制御からなる。
【００９４】
当量比制御のＦＦ制御では、目標当量比とＳＣＲ７４に流入するＮＯｘの流量とに基づいて、尿素添加量のＦＦ項を計算することが行われる。ＮＯｘの流量は、エンジン回転速度や燃料噴射量等のエンジン２の運転状態に基づいて推定される。ＦＦ項の計算は、適合により得られたデータをもとに作成されたマップを用いて行われる。
【００９５】
２−５−２．アンモニア吸着量制御
アンモニア吸着量制御は、ＳＣＲ７４に吸着されるアンモニアの量が目標吸着量になるように尿素添加弁７６を操作する制御である。アンモニア吸着量制御における制御量はＳＣＲ７４のアンモニア吸着量であり、操作量は尿素添加弁７６の尿素添加量である。アンモニア吸着量制御の制御アルゴリズムは、ＦＦ制御とＦＢ制御とからなる。
【００９６】
アンモニア吸着量制御のＦＦ制御では、ＳＣＲ７４の温度とＳＣＲ７４に流入するＮＯｘの流量とに基づいて、尿素添加量のＦＦ項を計算することが行われる。ＳＣＲ７４の温度はエンジン２の運転状態に基づいて推定してもよいし、温度センサ（不図示）によって計測してもよい。ＦＦ項の計算は、適合により得られたデータをもとに作成されたマップを用いて行われる。
【００９７】
アンモニア吸着量制御のＦＢ制御はＰＩＤ制御であり、そこでは、目標吸着量と現在吸着量との偏差に基づいて、尿素添加量のＦＢ項を計算することが行われる。目標吸着量は、燃料噴射量及びエンジン回転速度に基づきマップから決定される。現在吸着量は、ＮＯｘセンサ７８により計測されるＳＣＲ７４を通過した排気ガス中のＮＯｘの濃度から推定される。ＦＦ項とＦＢ項との和が尿素添加弁７６に対する指令値として設定される。
【００９８】
２−５−３．尿素添加弁操作のための制御構造
図２に示す制御構造は、尿素添加弁操作のための制御構造に応用することができる。アンモニア吸着量制御は新気量制御と同じくＦＢ制御を含み、当量比制御はスロットル前後差圧制御と同じくＦＢ制御を含まないので、図２に示す制御構造において、新気量制御に代えてアンモニア吸着量制御をユニット１０４に適用し、スロットル前後差圧制御に代えて当量比制御をユニット１０２に適用すればよい。
【００９９】
２−５−４．尿素添加弁操作のルーチン
図３に示すルーチンは、尿素添加弁操作のルーチンに応用することができる。この場合、アクチュエータとは、尿素添加弁７６を指す。また、第１の制御アルゴリズムとは、当量比制御の制御アルゴリズムを指し、第２の制御アルゴリズムとは、アンモニア吸着量制御の制御アルゴリズムを指す。
【０１００】
３．実施例
本発明の具体的な実施例として図６乃至図１５を提示する。
【０１０１】
３−１．実施例１
３−１−１．実施例１の概要
実施例１では、可変ノズル操作に係る制御アルゴリズムを吸気マニホールド圧制御から排気マニホールド圧制御へ切り替える場合の指令値の計算に本発明が適用されている。なお、実施例１及びその比較例に示す排気マニホールド圧及び吸気マニホールド圧の各挙動は、エンジンの実機において計測されたものではなく、エンジンを模したシミュレーションモデルを用いて計算されたものである。
【０１０２】
図６は実施例１に対する第１の比較例（比較例１Ａ）の計算結果を示すグラフ群、図７は実施例１に対する第２の比較例（比較例１Ｂ）の計算結果を示すグラフ群、そして、図８は実施例１の計算結果を示すグラフ群である。図６乃至図８において、グラフ（ａ）は可変ノズル指令値の挙動、グラフ（ｂ）は排気マニホールド圧の挙動、グラフ（ｃ）はＦＦ項２の挙動、グラフ（ｄ）はＰ２項の挙動、グラフ（ｅ）はＩ項２の挙動をそれぞれ示している。実施例１及び各比較例では、吸気マニホールド圧制御と排気マニホールド圧制御のＦＢ制御の各ゲインは以下のように設定されている。この設定により、実施例１及び各比較例では、吸気マニホールド圧制御ではＦＦ制御が行われ、排気マニホールド圧制御ではＦＦ制御とＰＩ制御が行われている。
吸気マニホールド圧制御：Ｐゲイン＝０，Ｉゲイン＝０，Ｄゲイン＝０
排気マニホールド圧制御：Ｐゲイン＝0.1，Ｉゲイン＝0.3，Ｄゲイン＝０
【０１０３】
３−１−２．比較例１Ａの考察
図６に示す比較例１Ａでは、切り替え後の最初の制御周期におけるＩ項２の前回値はゼロに設定されている。
【０１０４】
比較例１Ａによれば、制御アルゴリズムの切り替え直前における可変ノズル指令値は５０％であり、切り替え直後におけるＦＦ項２は２０％となっている。切り替え直後におけるＩ項２の前回値は０％に設定されているため、０％に更新量を加えた値が切り替え直後におけるＩ項２となる。切り替え直後における排気マニホールド圧は目標値よりも高いので、目標値と現在値との偏差に比例する更新量は負の値となり、Ｉ項２は０％よりも若干低い値となっている。
【０１０５】
切り替え直後におけるＩ項２の値が上記のように算出される結果、切り替えの直後に可変ノズル指令値は閉方向に急変している。その結果、制御量である排気マニホールド圧に急変が生じ、排気マニホールド圧は目標値よりも大きく低下している。
【０１０６】
３−１−３．比較例１Ｂの考察
図７に示す比較例１Ｂでは、切り替え後の最初の制御周期におけるＩ項２の前回値はＦＦ項の前回値に設定されている。
【０１０７】
比較例１Ｂによれば、制御アルゴリズムの切り替え直前における可変ノズル指令値は５０％であり、切り替え直後におけるＦＦ項２は２０％となっている。ＦＦ項の前回値は切り替え直前の可変ノズル指令値に等しく５０％であるため、切り替え直後におけるＩ項２の前回値も５０％に設定される。このため、５０％に更新量を加えた値が切り替え直後におけるＩ項２となる。切り替え直後における排気マニホールド圧は目標値よりも高いので、目標値と現在値との偏差に比例する更新量は負の値となり、Ｉ項２は５０％よりも若干低い値となっている。
【０１０８】
切り替え直後におけるＩ項２の値が上記のように算出される結果、切り替えの直後に可変ノズル指令値は開方向に急変している。その結果、制御量である排気マニホールド圧に急変が生じ、排気マニホールド圧は一旦目標値から離れる方向に変化している。
【０１０９】
３−１−４．実施例１の考察
図８に示す実施例１では、図２に示すルーチンのステップＳ１１３の処理にしたがい、指令値の前回値からＦＦ項２の今回値を差し引いて得られた値が、切り替え後の最初の制御周期におけるＩ項２の前回値とされている。
【０１１０】
実施例１によれば、制御アルゴリズムの切り替え直前における可変ノズル指令値は５０％であり、切り替え直後においてＦＦ項２は２０％となっている。その結果、切り替え直後におけるＩ項２の前回値は３０％に設定され、３０％に更新量を加えた値が切り替え直後におけるＩ項２となる。切り替え直後における排気マニホールド圧は目標値よりも高いので、目標値と現在値との偏差に比例する更新量は負の値となり、Ｉ項２は３０％よりも若干低い値となっている。
【０１１１】
切り替え直後におけるＩ項２の値が上記のように算出される結果、偏差従属項であるＰ項２やＩ項２の更新量が可変ノズル指令値に確実に反映されているにも関わらず、切り替えの直後に可変ノズル指令値は急変せず、その後も可変ノズル指令値は滑らかに変化している。その結果、制御量である排気マニホールド圧は、制御アルゴリズムの切り替え直後から目標値に向けて滑らかに変化している。
【０１１２】
３−２．実施例２
３−２−１．実施例２の概要
実施例２では、可変ノズル操作に係る制御アルゴリズムを吸気マニホールド圧制御から排気マニホールド圧制御へ切り替える場合の指令値の計算に本発明が適用されている。実施例１とは、吸気マニホールド圧制御の制御アルゴリズムに違いがある。なお、実施例２及びその比較例に示す排気マニホールド圧及び吸気マニホールド圧の各挙動は、エンジンの実機において計測されたものではなく、エンジンを模したシミュレーションモデルを用いて計算されたものである。
【０１１３】
図９は実施例２に対する第１の比較例（比較例２Ａ）の計算結果を示すグラフ群、図１０は実施例２に対する第２の比較例（比較例２Ｂ）の計算結果を示すグラフ群、そして、図１１は実施例２の計算結果を示すグラフ群である。図９乃至図１１において、グラフ（ａ）は可変ノズル指令値の挙動、グラフ（ｂ）は吸気マニホールド圧の挙動、グラフ（ｃ）は排気マニホールド圧の挙動、グラフ（ｄ）はＦＦ項１の挙動、グラフ（ｅ）はＰ項１の挙動、グラフ（ｆ）はＩ項１の挙動、グラフ（ｇ）はＦＦ項２の挙動、グラフ（ｈ）はＰ項２の挙動、そして、グラフ（ｉ）はＩ項２の挙動をそれぞれ示している。実施例２及び各比較例では、吸気マニホールド圧制御と排気マニホールド圧制御のＦＢ制御の各ゲインは以下のように設定されている。この設定により、実施例２及び各比較例では、吸気マニホールド圧制御と排気マニホールド圧制御ともに、ＦＦ制御とＰＩ制御が行われている。
吸気マニホールド圧制御：Ｐゲイン＝0.2，Ｉゲイン＝0.6，Ｄゲイン＝０
排気マニホールド圧制御：Ｐゲイン＝0.1，Ｉゲイン＝0.3，Ｄゲイン＝０
【０１１４】
３−２−２．比較例２Ａの考察
図９に示す比較例２Ａでは、切り替え後の最初の制御周期におけるＩ項２の前回値はゼロに設定されている。
【０１１５】
比較例２Ａによれば、制御アルゴリズムの切り替え直後に可変ノズル指令値は閉方向に急変し、さらに、開方向に急変している。その結果、制御量である排気マニホールド圧は急低下して目標値を大きく下回り、その後、目標値まで急上昇している。
【０１１６】
３−２−３．比較例２Ｂの考察
図１０に示す比較例２Ｂでは、切り替え後の最初の制御周期におけるＩ項２の前回値はＦＦ項の前回値に設定されている。
【０１１７】
比較例２Ｂによれば、比較例２Ａほどではないが、制御アルゴリズムの切り替えの直後に可変ノズル指令値は閉方向に急変している。その結果、比較例２Ａほどではないが、制御量である排気マニホールド圧は急低下して目標値を下回り、その後、目標値まで上昇している。
【０１１８】
３−２−４．実施例２の考察
図１１に示す実施例２では、図２に示すルーチンのステップＳ１１３の処理にしたがい、指令値の前回値からＦＦ項の今回値を差し引いて得られた値が、切り替え後の最初の制御周期におけるＩ項２の前回値とされている。
【０１１９】
実施例２によれば、切り替えの直後に可変ノズル指令値が急変することはなく、その後も可変ノズル指令値は滑らかに変化している。その結果、制御量である排気マニホールド圧は、制御アルゴリズムの切り替え直後から目標値に向けて滑らかに変化している。
【０１２０】
３−３．実施例１及び２に基づく本発明の評価
上記の２つの実施例の計算結果とそれらに対する比較例の計算結果との比較から分かるように、本発明によれば、制御アルゴリズムの切り替えによりアクチュエータに与える指令値が急変することを抑え、制御量をその目標値に向けて滑らかに変化させることができる。
【０１２１】
３−４．実施例３
３−４−１．実施例３の概要
実施例３では、スロットル操作に係る制御アルゴリズムを新気量制御からスロットル前後差圧制御（以下、単に差圧制御という）へ切り替える場合の指令値の計算に本発明が適用されている。「２−１．スロットル操作」において説明したとおり、基本的には、差圧制御の制御アルゴリズムはＦＦ制御からなる。しかし、差圧制御はＦＦ制御とＦＢ制御とで構成することも可能である。ＦＢ制御では、目標差圧と現在差圧との偏差に基づいて、スロットル閉度のＦＢ項を計算することが行われる。実施例３及び後述する実施例４では、このような変形例にも本発明を適用可能であることを説明する。なお、実施例３に示す新気量及び差圧の各挙動は、エンジンの実機において計測されたものではなく、エンジンを模したシミュレーションモデルを用いて計算されたものである。
【０１２２】
図１２は実施例３の計算結果を示すグラフ群である。図１２において、グラフ（ａ）はスロットル指令値の挙動、グラフ（ｂ）は新気量の挙動、グラフ（ｃ）は差圧の挙動、グラフ（ｄ）はＦＦ項１の挙動、グラフ（ｅ）はＰ項１の挙動、グラフ（ｆ）はＩ項１の挙動、グラフ（ｇ）はスロットル指令値１の挙動、グラフ（ｈ）はＦＦ項２の挙動、グラフ（ｉ）はＰ項２の挙動、グラフ（ｊ）はＩ項２の挙動、そして、グラフ（ｋ）はスロットル指令値２の挙動をそれぞれ示している。実施例３では、新気量制御と差圧制御のＦＢ制御の各ゲインは以下のように設定されている。この設定により、実施例３では、新気量制御と差圧制御ともに、ＦＦ制御とＰＩ制御が行われている。
新気量制御：Ｐゲイン＝0.2，Ｉゲイン＝0.8，Ｄゲイン＝０
差圧制御：Ｐゲイン＝−１，Ｉゲイン＝−３，Ｄゲイン＝０
【０１２３】
３−４−２．実施例３の考察
実施例３では、制御アルゴリズムの切り替え直前のスロットル指令値１から、切り替え直後のＦＦ項２を差し引いて得られた値が、切り替え後の最初の制御周期におけるＩ項２の前回値とされている。切り替え直前におけるスロットル指令値１は５０％であり、切り替え直後においてＦＦ項２は５０％となっている。その結果、切り替え直後におけるＩ項２の前回値は０％に設定され、０％に更新量を加えた値が切り替え直後におけるＩ項２となる。
【０１２４】
偏差従属項であるＰ項２やＩ項２の更新量は、切り替え直後からスロットル指令値（スロットル指令値１）に反映される。このため、切り替えの前後において偏差従属項の分の変化は生じるものの、グラフ（ａ）に示すように、切り替えの前後でスロットル指令値に急変は生じない。グラフ（ｂ）及び（ｃ）に示すように、実施例３では、制御アルゴリズムの切り替えまでは新気量を目標値に制御し、切り替え後は差圧を目標値に制御することができている。
【０１２５】
３−５．実施例４
３−５−１．実施例４の概要
実施例４では、スロットル操作に係る制御アルゴリズムを新気量制御から差圧制御へ切り替える場合の指令値の計算に本発明が適用されている。実施例３とは、差圧制御の制御アルゴリズムに違いがある。なお、実施例４に示す新気量及び差圧の各挙動は、エンジンの実機において計測されたものではなく、エンジンを模したシミュレーションモデルを用いて計算されたものである。
【０１２６】
図１３は実施例４の計算結果を示すグラフ群である。図１３において、グラフ（ａ）はスロットル指令値の挙動、グラフ（ｂ）は新気量の挙動、グラフ（ｃ）は差圧の挙動、グラフ（ｄ）はＦＦ項１の挙動、グラフ（ｅ）はＰ項１の挙動、グラフ（ｆ）はＩ項１の挙動、グラフ（ｇ）はスロットル指令値１の挙動、グラフ（ｈ）はＦＦ項２の挙動、グラフ（ｊ）はＩ項２の挙動、そして、グラフ（ｋ）はスロットル指令値２の挙動をそれぞれ示している。実施例４では、新気量制御と差圧制御のＦＢ制御の各ゲインは以下のように設定されている。この設定により、実施例４では、新気量制御はＦＦ制御とＰＩ制御が行われ、差圧制御はＦＦ制御とＩ制御が行われている。
新気量制御：Ｐゲイン＝0.2，Ｉゲイン＝0.8，Ｄゲイン＝０
差圧制御：Ｐゲイン＝０，Ｉゲイン＝−３，Ｄゲイン＝０
【０１２７】
３−５−２．実施例４の考察
実施例４では、制御アルゴリズムの切り替え直前におけるスロットル指令値１に、切り替え直後におけるＩ項２の更新量を加えた値が、切り替え直後におけるスロットル指令値２とされる。このため、グラフ（ａ）に示すように、Ｉ項２の更新量の分だけ変化は生じるものの、制御アルゴリズムの切り替えの前後でスロットル指令値に急変は生じていない。また、グラフ（ｂ）及び（ｃ）に示すように、実施例４でも、制御アルゴリズムの切り替えまでは新気量を目標値に制御し、切り替え後は差圧を目標値に制御することができている。
【０１２８】
３−６．実施例５
３−６−１．実施例５の概要
実施例５では、スロットル操作に係る制御アルゴリズムを新気量制御から差圧制御へ切り替える場合の指令値の計算に本発明が適用されている。実施例３及び４では、差圧制御がＦＦ制御とＦＢ制御とで構成された場合について説明したが、差圧制御はＦＢ制御のみで構成することも可能である。実施例５及び後述する実施例６では、このような変形例にも本発明を適用可能であることを説明する。なお、実施例５に示す新気量及び差圧の各挙動は、エンジンの実機において計測されたものではなく、エンジンを模したシミュレーションモデルを用いて計算されたものである。
【０１２９】
図１４は実施例５の計算結果を示すグラフ群である。図１５において、グラフ（ａ）はスロットル指令値の挙動、グラフ（ｂ）は新気量の挙動、グラフ（ｃ）は差圧の挙動、グラフ（ｄ）はＦＦ項１の挙動、グラフ（ｅ）はＰ項１の挙動、グラフ（ｆ）はＩ項１の挙動、グラフ（ｇ）はスロットル指令値１の挙動、グラフ（ｉ）はＰ項２の挙動、グラフ（ｊ）はＩ項２の挙動、そして、グラフ（ｋ）はスロットル指令値２の挙動をそれぞれ示している。実施例５では、新気量制御と差圧制御のＦＢ制御の各ゲインは以下のように設定されている。この設定により、実施例５では、新気量制御はＦＦ制御とＰＩ制御が行われ、差圧制御はＰＩ制御が行われている。
新気量制御：Ｐゲイン＝0.2，Ｉゲイン＝0.8，Ｄゲイン＝０
差圧制御：Ｐゲイン＝−１，Ｉゲイン＝−３，Ｄゲイン＝０
【０１３０】
３−６−２．実施例５の考察
実施例５では、新気量制御はＦＦ項を有していないので、制御アルゴリズムの切り替え直前のスロットル指令値１が、切り替え後の最初の制御周期におけるＩ項２の前回値とされている。切り替え直前におけるスロットル指令値１は５０％であるので、切り替え直後におけるＩ項２の前回値は５０％に設定され、５０％に更新量を加えた値が切り替え直後におけるＩ項２となる。
【０１３１】
偏差従属項であるＰ項２やＩ項２の更新量は、切り替え直後からスロットル指令値（スロットル指令値１）に反映される。このため、切り替えの前後において偏差従属項の分の変化は生じるものの、グラフ（ａ）に示すように、切り替えの前後でスロットル指令値に急変は生じない。また、グラフ（ｂ）及び（ｃ）に示すように、実施例５でも、制御アルゴリズムの切り替えまでは新気量を目標値に制御し、切り替え後は差圧を目標値に制御することができている。
【０１３２】
３−７．実施例６
３−７−１．実施例６の概要
実施例６では、スロットル操作に係る制御アルゴリズムを新気量制御から差圧制御へ切り替える場合の指令値の計算に本発明が適用されている。実施例５とは、差圧制御の制御アルゴリズムに違いがある。なお、実施例６に示す新気量及び差圧の各挙動は、エンジンの実機において計測されたものではなく、エンジンを模したシミュレーションモデルを用いて計算されたものである。
【０１３３】
図１５は実施例６の計算結果を示すグラフ群である。図１５において、グラフ（ａ）はスロットル指令値の挙動、グラフ（ｂ）は新気量の挙動、グラフ（ｃ）は差圧の挙動、グラフ（ｄ）はＦＦ項１の挙動、グラフ（ｅ）はＰ項１の挙動、グラフ（ｆ）はＩ項１の挙動、グラフ（ｇ）はスロットル指令値１の挙動、グラフ（ｊ）はＩ項２の挙動、そして、グラフ（ｋ）はスロットル指令値２の挙動をそれぞれ示している。実施例６では、新気量制御と差圧制御のＦＢ制御の各ゲインは以下のように設定されている。この設定により、実施例６では、新気量制御はＦＦ制御とＰＩ制御が行われ、差圧制御はＩ制御のみが行われている。
新気量制御：Ｐゲイン＝0.2，Ｉゲイン＝0.8，Ｄゲイン＝０
差圧制御：Ｐゲイン＝０，Ｉゲイン＝−３，Ｄゲイン＝０
【０１３４】
３−７−２．実施例６の考察
実施例６では、制御アルゴリズムの切り替え直前におけるスロットル指令値１に、切り替え直後におけるＩ項２の更新量を加えた値が、切り替え直後におけるスロットル指令値２とされる。このため、グラフ（ａ）に示すように、Ｉ項２の更新量の分だけ変化は生じるものの、制御アルゴリズムの切り替えの前後でスロットル指令値に急変は生じていない。また、グラフ（ｂ）及び（ｃ）に示すように、実施例６でも、制御アルゴリズムの切り替えまでは新気量を目標値に制御し、切り替え後は差圧を目標値に制御することができている。
【０１３５】
３−８．実施例３乃至６に基づく本発明の評価
上記の４つの実施例の計算結果から分かるように、本発明は、切り替え後の制御アルゴリズムが少なくともＩ制御を含んでさえいれば、どのような制御アルゴリズムの切り替えにも適用可能である。
【０１３６】
４．その他
本発明は、圧縮着火方式の内燃機関の制御装置だけでなく、火花点火式の内燃機関の制御装置にも適用することができる。また、制御されるアクチュエータは、２つの制御アルゴリズムが選択的に適用されるアクチュエータであれば、上記実施の形態で例示したものには限定されない。
【符号の説明】
【０１３７】
２  エンジン
４  吸気マニホールド
６  排気マニホールド
８  インジェクタ
１０  吸気通路
１２  排気通路
１４  コンプレッサ
１６  タービン
１８  可変ノズル
２４  スロットル
３０  ＥＧＲ通路
３２  ＥＧＲ弁
３４  ＥＧＲクーラ
３６  バイパス通路
３８  バイパス弁
７４  ＳＣＲ
７６  尿素添加弁
１００  制御装置
【図１】
2016130493.tif 000003
【図２】
2016130493.tif 000004
【図３】
2016130493.tif 000005
【図４】
2016130493.tif 000006
【図５】
2016130493.tif 000007
【図６】
2016130493.tif 000008
【図７】
2016130493.tif 000009
【図８】
2016130493.tif 000010
【図９】
2016130493.tif 000011
【図１０】
2016130493.tif 000012
【図１１】
2016130493.tif 000013
【図１２】
2016130493.tif 000014
【図１３】
2016130493.tif 000015
【図１４】
2016130493.tif 000016
【図１５】
2016130493.tif 000017