制御装置
【課題】複数の操作部を操作してプラントの制御を行う制御装置を作製するに際し、複数のコントローラを設計する工数の増大を避ける。
【解決手段】第一の操作部４５及び第二の操作部３３を単一の操作部と見なしその入出力特性を仮定して設計した、当該単一の操作部に係る仮の制御入力ｕ1を反復的に演算するサーボコントローラ５１と、前記仮の制御入力ｕ1の多寡に応じて前記第一の操作部４５に与える制御入力ｕeを決定し、並びに前記仮の制御入力ｕ1の多寡に応じて前記第二の操作部３３に与える制御入力ｕdを決定する操作量決定部５２とを具備する制御装置を構成した。これにより、操作部４５、３３毎に個別にコントローラを設計する煩瑣さを回避できる。
【解決手段】第一の操作部４５及び第二の操作部３３を単一の操作部と見なしその入出力特性を仮定して設計した、当該単一の操作部に係る仮の制御入力ｕ1を反復的に演算するサーボコントローラ５１と、前記仮の制御入力ｕ1の多寡に応じて前記第一の操作部４５に与える制御入力ｕeを決定し、並びに前記仮の制御入力ｕ1の多寡に応じて前記第二の操作部３３に与える制御入力ｕdを決定する操作量決定部５２とを具備する制御装置を構成した。これにより、操作部４５、３３毎に個別にコントローラを設計する煩瑣さを回避できる。
【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他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】
特に、下記特許文献２に記載のシステムでは、ＥＧＲバルブを操作するスライディングモードコントローラと、Ｄスロットルバルブを操作するフィードフォワードコントローラとを組み合わせた制御を採用している。この方式では、スライディングモードコントローラがＤスロットルバルブの動作を外乱として吸収することから、Ｄスロットルバルブの開度調節を利用したＥＧＲ率の目標追従性能の増強が可能となる。
【０００４】
しかしながら、その反面、スライディングモードコントローラとは別に、Ｄスロットルバルブ用のフィードフォワードコントローラを設計する工数を必要とする。即ち、どのような状況においてどの程度Ｄスロットルバルブを操作するのかを設計段階で深く吟味しなければならず、煩瑣であると言えた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−０３２４６２号公報
【特許文献２】特願２００８−３０６５６８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の事情に鑑みてなされた本発明は、複数の操作部を操作してプラントの制御を行う制御装置を作製するに際し、複数のコントローラを設計する工数の増大を避け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を複数の操作部を操作して制御するものであって、前記複数の操作部に含まれる第一の操作部及び第二の操作部を単一の操作部と見なしその入出力特性を仮定して設計した、当該単一の操作部に係る仮の制御入力を反復的に演算するサーボコントローラと、前記仮の制御入力の多寡に応じて前記第一の操作部に与える制御入力を決定し、並びに前記仮の制御入力の多寡に応じて前記第二の操作部に与える制御入力を決定する操作量決定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】
つまり、複数の操作部（例えば、ＥＧＲバルブ及びＤスロットルバルブ）を一つにまとめた仮想の操作部を考え、複数の操作部の各々の入出力特性から仮想の操作部の入出力特性を仮定した上で、サーボコントローラを設計するようにしたのである。このサーボコントローラは、仮想の操作部に与えるべき仮の制御入力値を算出するので、その制御入力値に基づいて複数の操作部に与える制御入力値をそれぞれ決定してやればよいこととなる。これにより、複数の操作部に対して個別にコントローラを設計する煩瑣さを回避できる。
【０００９】
前記仮の制御入力と、前記第一の操作部及び前記第二の操作部に与えるべきそれぞれの制御入力との関係を定めたマップを予め記憶しており、前記操作量決定部が、前記仮の制御入力をキーとして前記マップを検索することで前記第一の操作部に与える制御入力、並びに前記第二の操作部に与える制御入力を知得するものとすれば、当該制御装置の演算負荷の低減に奏効する。
【００１０】
本発明は、ディーゼルエンジンに付帯する排気ガス再循環装置のＥＧＲ率若しくはＥＧＲ量を制御するシステムへの適用に好適である。この場合、前記第一の操作部をＥＧＲ装置に実装されたＥＧＲバルブ、前記第二の操作部をディーゼルエンジンに実装されたＤスロットルバルブとすることが好ましく、Ｄスロットルバルブの協調操作を通じてＥＧＲ率の目標追従性能を向上させることができるようになる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の操作部を操作してプラントの制御を行う制御装置を作製するに際して、複数のコントローラを設計する工数の増大を避けることができる。
【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】第一の操作部、第二の操作部と制御出力との入出力特性を例示する図。
【図４】第一の操作部、第二の操作部と制御出力との入出力特性を例示する図。
【図５】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６】仮の制御入力と第一の操作部及び第二の操作部の各々に与える制御入力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】
【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（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。
【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。
【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、これと吸入空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。
【００２２】
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】
その上で、ＥＣＵ５は、プログラムに従い、図２に示すサーボコントローラ５１及び操作量決定部５２としての機能を発揮する。
【００２５】
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。
【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】
【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、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】
なお、本実施形態では、ＥＧＲバルブ４５及びＤスロットルバルブ３３を一つにまとめた仮想の操作部を考え、この仮想の操作部及びノズルベーン４２に制御入力ｕ1、ｕ2を与えてＥＧＲ率ｙ1及び吸気管内圧力ｙ2を制御する、２入力２出力のスライディングモード制御を実施する。そのために、ＥＧＲバルブ４５、Ｄスロットルバルブ３３の各々の入出力特性からこの仮想の操作部の入出力特性を仮定した上で、行列Ａ、Ｂを定めるようにしている。
【００３１】
図３に、ＥＧＲバルブ４５の開度ｕe、Ｄスロットルバルブ３３の開度ｕdとＥＧＲ率ｙ1との関係を示す。但し、Ｄスロットルバルブ３３については、その開度値ｕdが大きくなるほど現実のバルブ開度が絞られ、開度値ｕdが小さくなるほど現実のバルブ開度が開かれるものと定義している。ＥＧＲバルブ４５の開度に対するＥＧＲ率ｙ1は、開度値ｕeが比較的低い範囲では逓増し、比較的高い範囲では感度が鈍化する（開度値ｕeが変化してもＥＧＲ率ｙ1の変化が乏しい）。そして、Ｄスロットルバルブ３３の開度に対するＥＧＲ率ｙ1は、開度値ｕdが比較的低い範囲では感度が鈍化し、開度値ｕdが高い範囲では逓増する。両バルブ４５、３３の入出力特性は、曲線形状は異なるものの単調増加傾向である点で似通っており、双方を総合すれば開度値に対して一貫してＥＧＲ率ｙ1が逓増するものと想定することができる。両バルブ４５、３３の入出力特性を単純に和したとしても、リニアなグラフとなるであろう。この事実に基づいて、仮想の操作部に与えられる仮の制御入力ｕ1とＥＧＲ率ｙ1との入出力特性を、図中の薄墨太線の如く仮定する。
【００３２】
並びに、図４に、ＥＧＲバルブ４５の開度ｕe、Ｄスロットルバルブ３３の開度ｕdと吸気管内圧力ｙ2との関係を示す。ＥＧＲバルブ４５の開度に対する吸気管内圧力ｙ2は、開度値ｕeが比較的低い範囲では逓減し、比較的高い範囲では感度が鈍化する。そして、Ｄスロットルバルブ３３の開度に対する吸気管内圧力ｙ2は、開度値ｕdが比較的低い範囲では感度が鈍化し、開度値ｕdが高い範囲では逓減する。両バルブ４５、３３の入出力特性は、曲線形状は異なるものの単調減少傾向である点で似通っており、双方を総合すれば開度値に対して一貫して吸気管内圧力ｙ2が逓減するものと想定することができる。この事実に基づいて、仮想の操作部に与えられる仮の制御入力ｕ1と吸気管内圧力ｙ2との入出力特性を、図中の薄墨太線の如く仮定する。
【００３３】
図５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。
【００３４】
【数２】
【００３５】
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。
【００３６】
【数３】
【００３７】
【数４】
【００３８】
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。
【００３９】
【数５】
【００４０】
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。
【００４１】
【数６】
【００４２】
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。
【００４３】
【数７】
【００４４】
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。
【００４５】
【数８】
【００４６】
行列Ｐsは、リカッチ方程式（数９）の正定解である。
【００４７】
【数９】
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
【数１０】
【００５１】
【数１１】
【００５２】
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。
【００５３】
【数１２】
【００５４】
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。
【００５５】
【数１３】
【００５６】
【数１４】
【００５７】
式（数１２）を式（数１４）に代入すると、下式（数１５）となる。
【００５８】
【数１５】
【００５９】
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。
【００６０】
【数１６】
【００６１】
【数１７】
【００６２】
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。
【００６３】
【数１８】
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
【数１９】
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
【数２０】
【００７０】
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。
【００７１】
【数２１】
【００７２】
既に述べた通り、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、仮想の操作部の開度ｕ1及び可変ターボのノズル４２の開度ｕ2を制御入力変数とした２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。制御入力変数の個数を操作部４５、４２、３３の個数に合わせない理由は、３入力２出力の２次システムとすると切換超平面行列Ｓと入力行列Ｂeとの積（ＳＢe）についてｄｅｔ（ＳＢe）＝０が成立し、式（数２０）中の制御入力を規定する逆行列（ＳＢe）-1が算定不能となるからである。
【００７３】
しかして、操作量決定部５２は、スライディングモードコントローラ５１が算出する仮の制御入力ｕ1の多寡に応じて、ＥＧＲバルブ４５に与える制御入力ｕe、並びにＤスロットルバルブ３３に与える制御入力ｕdを決定する。
【００７４】
ＥＣＵ５のＲＯＭまたはフラッシュメモリには予め、仮想の操作部の制御入力ｕ1と、実在する操作部の制御入力ｕe、ｕdとの関係を定めたマップが記憶されている。マップの概要を、図６に例示する。操作量決定部５２は、このマップデータを参照して、ＥＧＲバルブ４５に与える制御入力ｕe、Ｄスロットルバルブ３３に与える制御入力ｕdをそれぞれ決定する。即ち、制御入力ｕ1をキーとしてマップを検索し、制御入力ｕe、ｕdを知得する。図６に則して述べると、仮想の操作部に係る開度ｕ1が２０％である場合、ＥＧＲバルブ４５の開度ｕeを２０％、Ｄスロットルバルブ３３の開度ｕdを４０％と決定することになる。
【００７５】
結果的に、ＥＧＲバルブ４５は操作量決定部５２が決定した開度値ｕeに操作され、Ｄスロットルバルブは操作量決定部５２が決定した開度値ｕdに操作される。そして、可変ターボのノズルベーン４２は、スライディングモードコントローラ５１が算出した開度値ｕ2に操作される。
【００７６】
本実施形態によれば、内燃機関２またはそれに付帯する装置を複数の操作部４５、４２、３３を操作して制御するものであって、前記複数の操作部４５、４２、３３に含まれる第一の操作部４５及び第二の操作部３３を単一の操作部と見なしその入出力特性を仮定して設計した、当該単一の操作部に係る仮の制御入力ｕ1を反復的に演算するサーボコントローラ５１と、前記仮の制御入力ｕ1の多寡に応じて前記第一の操作部４５に与える制御入力ｕeを決定し、並びに前記仮の制御入力ｕ1の多寡に応じて前記第二の操作部３３に与える制御入力ｕdを決定する操作量決定部５２とを具備する制御装置を構成したため、第一の操作部４５、第二の操作部３３の各々に対して個別にコントローラを設計する煩瑣さを回避することができる。
【００７７】
前記仮の制御入力ｕ1と、前記第一の操作部４５及び前記第二の操作部３３に与えるべきそれぞれの制御入力ｕe、ｕdとの関係を定めたマップを予め記憶しており、前記操作量決定部５２が、前記仮の制御入力ｕ1をキーとして前記マップを検索することで前記第一の操作部４５に与える制御入力ｕe、並びに前記第二の操作部３３に与える制御入力ｕdを知得するものとしたため、当該制御装置の演算負荷の低減に奏効する。
【００７８】
前記第一の操作部がＥＧＲ装置に実装されたＥＧＲバルブ４５、前記第二の操作部がディーゼルエンジン２に実装されたＤスロットルバルブ３３であり、Ｄスロットルバルブ３３の協調操作を通じてＥＧＲ率ｙ1の目標追従性能を向上させることができ、排気ガスの浄化に有益である。
【００７９】
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。例えば、サーボコントローラ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ず、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しても構わない。
【００８０】
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】
【００８１】
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】
【００８２】
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…操作量決定部
【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他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】
特に、下記特許文献２に記載のシステムでは、ＥＧＲバルブを操作するスライディングモードコントローラと、Ｄスロットルバルブを操作するフィードフォワードコントローラとを組み合わせた制御を採用している。この方式では、スライディングモードコントローラがＤスロットルバルブの動作を外乱として吸収することから、Ｄスロットルバルブの開度調節を利用したＥＧＲ率の目標追従性能の増強が可能となる。
【０００４】
しかしながら、その反面、スライディングモードコントローラとは別に、Ｄスロットルバルブ用のフィードフォワードコントローラを設計する工数を必要とする。即ち、どのような状況においてどの程度Ｄスロットルバルブを操作するのかを設計段階で深く吟味しなければならず、煩瑣であると言えた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−０３２４６２号公報
【特許文献２】特願２００８−３０６５６８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の事情に鑑みてなされた本発明は、複数の操作部を操作してプラントの制御を行う制御装置を作製するに際し、複数のコントローラを設計する工数の増大を避け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を複数の操作部を操作して制御するものであって、前記複数の操作部に含まれる第一の操作部及び第二の操作部を単一の操作部と見なしその入出力特性を仮定して設計した、当該単一の操作部に係る仮の制御入力を反復的に演算するサーボコントローラと、前記仮の制御入力の多寡に応じて前記第一の操作部に与える制御入力を決定し、並びに前記仮の制御入力の多寡に応じて前記第二の操作部に与える制御入力を決定する操作量決定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】
つまり、複数の操作部（例えば、ＥＧＲバルブ及びＤスロットルバルブ）を一つにまとめた仮想の操作部を考え、複数の操作部の各々の入出力特性から仮想の操作部の入出力特性を仮定した上で、サーボコントローラを設計するようにしたのである。このサーボコントローラは、仮想の操作部に与えるべき仮の制御入力値を算出するので、その制御入力値に基づいて複数の操作部に与える制御入力値をそれぞれ決定してやればよいこととなる。これにより、複数の操作部に対して個別にコントローラを設計する煩瑣さを回避できる。
【０００９】
前記仮の制御入力と、前記第一の操作部及び前記第二の操作部に与えるべきそれぞれの制御入力との関係を定めたマップを予め記憶しており、前記操作量決定部が、前記仮の制御入力をキーとして前記マップを検索することで前記第一の操作部に与える制御入力、並びに前記第二の操作部に与える制御入力を知得するものとすれば、当該制御装置の演算負荷の低減に奏効する。
【００１０】
本発明は、ディーゼルエンジンに付帯する排気ガス再循環装置のＥＧＲ率若しくはＥＧＲ量を制御するシステムへの適用に好適である。この場合、前記第一の操作部をＥＧＲ装置に実装されたＥＧＲバルブ、前記第二の操作部をディーゼルエンジンに実装されたＤスロットルバルブとすることが好ましく、Ｄスロットルバルブの協調操作を通じてＥＧＲ率の目標追従性能を向上させることができるようになる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の操作部を操作してプラントの制御を行う制御装置を作製するに際して、複数のコントローラを設計する工数の増大を避けることができる。
【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】第一の操作部、第二の操作部と制御出力との入出力特性を例示する図。
【図４】第一の操作部、第二の操作部と制御出力との入出力特性を例示する図。
【図５】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６】仮の制御入力と第一の操作部及び第二の操作部の各々に与える制御入力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】
【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（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。
【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。
【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、これと吸入空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。
【００２２】
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】
その上で、ＥＣＵ５は、プログラムに従い、図２に示すサーボコントローラ５１及び操作量決定部５２としての機能を発揮する。
【００２５】
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。
【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】
【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、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】
なお、本実施形態では、ＥＧＲバルブ４５及びＤスロットルバルブ３３を一つにまとめた仮想の操作部を考え、この仮想の操作部及びノズルベーン４２に制御入力ｕ1、ｕ2を与えてＥＧＲ率ｙ1及び吸気管内圧力ｙ2を制御する、２入力２出力のスライディングモード制御を実施する。そのために、ＥＧＲバルブ４５、Ｄスロットルバルブ３３の各々の入出力特性からこの仮想の操作部の入出力特性を仮定した上で、行列Ａ、Ｂを定めるようにしている。
【００３１】
図３に、ＥＧＲバルブ４５の開度ｕe、Ｄスロットルバルブ３３の開度ｕdとＥＧＲ率ｙ1との関係を示す。但し、Ｄスロットルバルブ３３については、その開度値ｕdが大きくなるほど現実のバルブ開度が絞られ、開度値ｕdが小さくなるほど現実のバルブ開度が開かれるものと定義している。ＥＧＲバルブ４５の開度に対するＥＧＲ率ｙ1は、開度値ｕeが比較的低い範囲では逓増し、比較的高い範囲では感度が鈍化する（開度値ｕeが変化してもＥＧＲ率ｙ1の変化が乏しい）。そして、Ｄスロットルバルブ３３の開度に対するＥＧＲ率ｙ1は、開度値ｕdが比較的低い範囲では感度が鈍化し、開度値ｕdが高い範囲では逓増する。両バルブ４５、３３の入出力特性は、曲線形状は異なるものの単調増加傾向である点で似通っており、双方を総合すれば開度値に対して一貫してＥＧＲ率ｙ1が逓増するものと想定することができる。両バルブ４５、３３の入出力特性を単純に和したとしても、リニアなグラフとなるであろう。この事実に基づいて、仮想の操作部に与えられる仮の制御入力ｕ1とＥＧＲ率ｙ1との入出力特性を、図中の薄墨太線の如く仮定する。
【００３２】
並びに、図４に、ＥＧＲバルブ４５の開度ｕe、Ｄスロットルバルブ３３の開度ｕdと吸気管内圧力ｙ2との関係を示す。ＥＧＲバルブ４５の開度に対する吸気管内圧力ｙ2は、開度値ｕeが比較的低い範囲では逓減し、比較的高い範囲では感度が鈍化する。そして、Ｄスロットルバルブ３３の開度に対する吸気管内圧力ｙ2は、開度値ｕdが比較的低い範囲では感度が鈍化し、開度値ｕdが高い範囲では逓減する。両バルブ４５、３３の入出力特性は、曲線形状は異なるものの単調減少傾向である点で似通っており、双方を総合すれば開度値に対して一貫して吸気管内圧力ｙ2が逓減するものと想定することができる。この事実に基づいて、仮想の操作部に与えられる仮の制御入力ｕ1と吸気管内圧力ｙ2との入出力特性を、図中の薄墨太線の如く仮定する。
【００３３】
図５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。
【００３４】
【数２】
【００３５】
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。
【００３６】
【数３】
【００３７】
【数４】
【００３８】
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。
【００３９】
【数５】
【００４０】
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。
【００４１】
【数６】
【００４２】
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。
【００４３】
【数７】
【００４４】
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。
【００４５】
【数８】
【００４６】
行列Ｐsは、リカッチ方程式（数９）の正定解である。
【００４７】
【数９】
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
【数１０】
【００５１】
【数１１】
【００５２】
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。
【００５３】
【数１２】
【００５４】
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。
【００５５】
【数１３】
【００５６】
【数１４】
【００５７】
式（数１２）を式（数１４）に代入すると、下式（数１５）となる。
【００５８】
【数１５】
【００５９】
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。
【００６０】
【数１６】
【００６１】
【数１７】
【００６２】
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。
【００６３】
【数１８】
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
【数１９】
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
【数２０】
【００７０】
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。
【００７１】
【数２１】
【００７２】
既に述べた通り、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、仮想の操作部の開度ｕ1及び可変ターボのノズル４２の開度ｕ2を制御入力変数とした２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。制御入力変数の個数を操作部４５、４２、３３の個数に合わせない理由は、３入力２出力の２次システムとすると切換超平面行列Ｓと入力行列Ｂeとの積（ＳＢe）についてｄｅｔ（ＳＢe）＝０が成立し、式（数２０）中の制御入力を規定する逆行列（ＳＢe）-1が算定不能となるからである。
【００７３】
しかして、操作量決定部５２は、スライディングモードコントローラ５１が算出する仮の制御入力ｕ1の多寡に応じて、ＥＧＲバルブ４５に与える制御入力ｕe、並びにＤスロットルバルブ３３に与える制御入力ｕdを決定する。
【００７４】
ＥＣＵ５のＲＯＭまたはフラッシュメモリには予め、仮想の操作部の制御入力ｕ1と、実在する操作部の制御入力ｕe、ｕdとの関係を定めたマップが記憶されている。マップの概要を、図６に例示する。操作量決定部５２は、このマップデータを参照して、ＥＧＲバルブ４５に与える制御入力ｕe、Ｄスロットルバルブ３３に与える制御入力ｕdをそれぞれ決定する。即ち、制御入力ｕ1をキーとしてマップを検索し、制御入力ｕe、ｕdを知得する。図６に則して述べると、仮想の操作部に係る開度ｕ1が２０％である場合、ＥＧＲバルブ４５の開度ｕeを２０％、Ｄスロットルバルブ３３の開度ｕdを４０％と決定することになる。
【００７５】
結果的に、ＥＧＲバルブ４５は操作量決定部５２が決定した開度値ｕeに操作され、Ｄスロットルバルブは操作量決定部５２が決定した開度値ｕdに操作される。そして、可変ターボのノズルベーン４２は、スライディングモードコントローラ５１が算出した開度値ｕ2に操作される。
【００７６】
本実施形態によれば、内燃機関２またはそれに付帯する装置を複数の操作部４５、４２、３３を操作して制御するものであって、前記複数の操作部４５、４２、３３に含まれる第一の操作部４５及び第二の操作部３３を単一の操作部と見なしその入出力特性を仮定して設計した、当該単一の操作部に係る仮の制御入力ｕ1を反復的に演算するサーボコントローラ５１と、前記仮の制御入力ｕ1の多寡に応じて前記第一の操作部４５に与える制御入力ｕeを決定し、並びに前記仮の制御入力ｕ1の多寡に応じて前記第二の操作部３３に与える制御入力ｕdを決定する操作量決定部５２とを具備する制御装置を構成したため、第一の操作部４５、第二の操作部３３の各々に対して個別にコントローラを設計する煩瑣さを回避することができる。
【００７７】
前記仮の制御入力ｕ1と、前記第一の操作部４５及び前記第二の操作部３３に与えるべきそれぞれの制御入力ｕe、ｕdとの関係を定めたマップを予め記憶しており、前記操作量決定部５２が、前記仮の制御入力ｕ1をキーとして前記マップを検索することで前記第一の操作部４５に与える制御入力ｕe、並びに前記第二の操作部３３に与える制御入力ｕdを知得するものとしたため、当該制御装置の演算負荷の低減に奏効する。
【００７８】
前記第一の操作部がＥＧＲ装置に実装されたＥＧＲバルブ４５、前記第二の操作部がディーゼルエンジン２に実装されたＤスロットルバルブ３３であり、Ｄスロットルバルブ３３の協調操作を通じてＥＧＲ率ｙ1の目標追従性能を向上させることができ、排気ガスの浄化に有益である。
【００７９】
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。例えば、サーボコントローラ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ず、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しても構わない。
【００８０】
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】
【００８１】
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】
【００８２】
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…操作量決定部
【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、
前記複数の操作部に含まれる第一の操作部及び第二の操作部を単一の操作部と見なしその入出力特性を仮定して設計した、当該単一の操作部に係る仮の制御入力を反復的に演算するサーボコントローラと、
前記仮の制御入力の多寡に応じて前記第一の操作部に与える制御入力を決定し、並びに前記仮の制御入力の多寡に応じて前記第二の操作部に与える制御入力を決定する操作量決定部と
を具備することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記仮の制御入力と、前記第一の操作部及び前記第二の操作部に与えるべきそれぞれの制御入力との関係を定めたマップを予め記憶しており、
前記操作量決定部が、前記仮の制御入力をキーとして前記マップを検索することで前記第一の操作部に与える制御入力、並びに前記第二の操作部に与える制御入力を知得する請求項１記載の制御装置。
【請求項３】
ディーゼルエンジンに付帯する排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置のＥＧＲ率若しくはＥＧＲ量を制御するものであり、
前記第一の操作部がＥＧＲ装置に実装されたＥＧＲバルブであり、前記第二の操作部がディーゼルエンジンに実装されたＤスロットルバルブである請求項１または２記載の制御装置。
【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、
前記複数の操作部に含まれる第一の操作部及び第二の操作部を単一の操作部と見なしその入出力特性を仮定して設計した、当該単一の操作部に係る仮の制御入力を反復的に演算するサーボコントローラと、
前記仮の制御入力の多寡に応じて前記第一の操作部に与える制御入力を決定し、並びに前記仮の制御入力の多寡に応じて前記第二の操作部に与える制御入力を決定する操作量決定部と
を具備することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記仮の制御入力と、前記第一の操作部及び前記第二の操作部に与えるべきそれぞれの制御入力との関係を定めたマップを予め記憶しており、
前記操作量決定部が、前記仮の制御入力をキーとして前記マップを検索することで前記第一の操作部に与える制御入力、並びに前記第二の操作部に与える制御入力を知得する請求項１記載の制御装置。
【請求項３】
ディーゼルエンジンに付帯する排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置のＥＧＲ率若しくはＥＧＲ量を制御するものであり、
前記第一の操作部がＥＧＲ装置に実装されたＥＧＲバルブであり、前記第二の操作部がディーゼルエンジンに実装されたＤスロットルバルブである請求項１または２記載の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２２９９６９（Ｐ２０１０−２２９９６９Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８１１１１（Ｐ２００９−８１１１１）
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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