JP2011001870A - Control device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device which prevents temporary deviation due to a change in operation region of an internal combustion engine from being increased.SOLUTION: This control device includes a servo controller 51 for computing input to be controlled repeatedly based on the deviation of output to be controlled and its target value, an input correction part 52 for adding map items corresponding to the target value related to the current situation of the internal combustion engine or a device incidental to the engine to the input to be controlled, and a target correction part 53 for moderating control of the target value of the output to be controlled or the deviation being referred to by the servo controller 51 when the predetermined conditions are satisfied. The input correction part 52 stores a map indicating input and the output characteristics relationship between the output to be controlled and the input to be controlled in advance and retrieves the map using the difference between the target value subjected to moderating control and an original target value as a key to learn and obtain an amount of correction of the map items and correct the map items.

Description

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。   The present invention relates to a control device for controlling an internal combustion engine or a device attached thereto.

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。   An exhaust gas recirculation system disclosed in Patent Document 1 below controls an EGR rate (or EGR amount) of an internal combustion engine equipped with a supercharger. There is a mutual interference between the EGR rate and the supercharging pressure, and it is difficult to simultaneously control both the EGR rate and the intake pipe pressure (or intake air amount) with a one-input one-output controller. In addition, the responsiveness varies depending on the operation region of the internal combustion engine, and the turbocharger has a turbo lag (dead time). Under such circumstances, the system described in Patent Document 1 employs sliding mode control, which is an effective control method for a non-linear control target, and designs a multi-input multi-output controller that takes into account the interaction. I have control.

車載の内燃機関のように、状態がしばしば大きく変化する制御対象では、その運転状態に応じて切換関数σの値が大きく変動する。切換関数σは、切換超平面を構成する行列Ｓと状態量Ｘとの積であって、現在の状態から切換超平面またはノミナル点までの距離を示している。切換関数σは、スライディングモードコントローラの算出する非線形入力項を決定づけるものであり、σの増大は非線形入力項の０への収束の遅れ、ひいては制御出力の目標収束性の劣化をもたらす。   In a control target whose state often changes greatly, such as an in-vehicle internal combustion engine, the value of the switching function σ varies greatly depending on the operating state. The switching function σ is a product of the matrix S constituting the switching hyperplane and the state quantity X, and indicates the distance from the current state to the switching hyperplane or the nominal point. The switching function σ determines a nonlinear input term calculated by the sliding mode controller, and an increase in σ causes a delay in convergence of the nonlinear input term to 0, and thus a deterioration in target convergence of the control output.

制御の収束の遅れを緩和ないし解消するための手法として、適応制御を導入することが知られている。下記特許文献２に記載の制御装置では、内燃機関の運転領域に応じて定められた適応項（マップ項）をマップデータとして予め記憶保持しておき、当該マップから内燃機関の現在の運転領域に対応したマップ項を読み出して、制御入力に加味するようにしている。この適応制御により、目標収束性の改善を図ることが可能である。   It is known to introduce adaptive control as a technique for alleviating or eliminating control convergence delay. In the control device described in Patent Document 2 below, an adaptation term (map term) determined in accordance with the operating region of the internal combustion engine is stored in advance as map data, and the current operating region of the internal combustion engine is stored from the map. The corresponding map term is read out and added to the control input. With this adaptive control, it is possible to improve target convergence.

ところで、加速中のような高負荷かつ高回転の運転領域では、高い出力トルクを確保する目的でＥＧＲバルブを絞りＥＧＲガスを減らすことが通例である。時には、完全にＥＧＲをカットしてしまう場合もある。ＥＧＲカット中は、ＥＧＲバルブは全閉ないし略全閉し、Ｄスロットルバルブは全開ないし略全開する。   By the way, in a high load and high rotation operation region such as during acceleration, it is usual to reduce the EGR gas by restricting the EGR valve in order to ensure a high output torque. Sometimes, EGR is completely cut. During the EGR cut, the EGR valve is fully closed or substantially fully closed, and the D throttle valve is fully opened or substantially fully opened.

運転者がアクセルを緩め、加速が終了すると、エンジン回転数及び燃料噴射量が減少する。これに伴い、マップを参照して決定されるマップ項の値も急変する。通常は、可変ターボのノズルベーン開度を絞る方向に変動する。加えて、吸気管内圧力の目標値もまたエンジン回転数及び燃料噴射量に依存しており、加速終了とともにこの目標値は下降する。   When the driver relaxes the accelerator and the acceleration is completed, the engine speed and the fuel injection amount decrease. Along with this, the value of the map term determined with reference to the map also changes suddenly. Usually, it fluctuates in the direction of reducing the nozzle vane opening of the variable turbo. In addition, the target value of the intake pipe pressure also depends on the engine speed and the fuel injection amount, and this target value decreases with the end of acceleration.

一方で、エンジン回転数及び燃料噴射量が減少するにもかかわらず、慣性により排気タービンの回転は瞬時には衰えず、過給圧も低下しない。故に、吸気管内圧力の実測値は、一旦目標値を大きく超過してしまう。その後、排気タービンの回転が衰えて吸気管内圧力の実測値は目標値近傍に落ち着くが、一時的に大きな偏差が発生するために、この偏差を縮小しようとしてＥＧＲバルブやＤスロットルバルブの開度が操作され、ＥＧＲ率の実測値も目標値を外れてしまう。そのため、一時的であるにせよ、ドライバビリティの低下や排気ガスの悪化等を招くことがあり得た。   On the other hand, despite the decrease in the engine speed and the fuel injection amount, the rotation of the exhaust turbine does not decay instantaneously due to inertia, and the supercharging pressure does not decrease. Therefore, the actually measured value of the intake pipe pressure once greatly exceeds the target value. After that, the rotation of the exhaust turbine decays and the actual measured value of the intake pipe pressure settles near the target value. However, since a large deviation occurs temporarily, the opening degree of the EGR valve or the D throttle valve is reduced to reduce this deviation. When operated, the measured value of the EGR rate also deviates from the target value. For this reason, although it is temporary, drivability may be deteriorated and exhaust gas may be deteriorated.

特開２００７−０３２４６２号公報JP 2007-032462 A 特願２００９−０８１１１４号明細書Japanese Patent Application No. 2009-081114

上述の問題に鑑みてなされた本発明は、内燃機関の運転領域の変化に伴う一時的な偏差の増大を抑制することを所期の目的としている。   The present invention, which has been made in view of the above-described problems, is intended to suppress a temporary increase in deviation associated with a change in the operating range of an internal combustion engine.

本発明では、内燃機関またはこれに付帯する装置に係る制御出力を目標値に追従させる制御を実施するものであって、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、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制御入力に加味するマップ項との関係を示す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し、前記マップ項を知得してこれを操作部に与えるべき制御入力に加味する入力補正部と、所定の条件（制御出力の一時的なオーバーシュートまたはアンダーシュートを招来する特定の事象）が成立したときに、サーボコントローラが参照する制御出力の目標値または偏差をなまし処理する目標補正部とを具備し、前記入力補正部は、前記制御出力と前記制御入力との入出力特性関係を示すマップを予め記憶し、前記なまし処理を施した目標値または偏差と本来の目標値または偏差との差分をキーとして当該マップを検索することで、前記マップ項の補正量を知得することを特徴とする制御装置を構成した。   In the present invention, the control output related to the internal combustion engine or the device attached thereto is controlled to follow the target value, and the control input is repeatedly calculated based on the deviation between the control output and the target value. A map indicating a relationship between a servo controller that performs the process and an index value related to a current state of the internal combustion engine or an apparatus attached thereto and a map term that is added to the control input, and searches the map using the index value as a key, When an input correction unit that knows the map term and adds it to the control input to be given to the operation unit, and a predetermined condition (a specific event that causes temporary overshoot or undershoot of the control output) is established A target correction unit that smoothes a target value or deviation of a control output referred to by the servo controller, and the input correction unit includes the control output and the control output A map showing an input / output characteristic relationship with the control input is stored in advance, and the map is searched by using the difference between the target value or deviation subjected to the annealing process and the original target value or deviation as a key. A control device characterized by knowing the correction amount of the term was constructed.

上述した問題は、制御入力に加味するマップ項が制御出力である吸気管内圧力の実測値に基づいて決定されておらず、マップ項の変動が排気タービンの回転のスローダウンに比して早すぎることに起因していた。本発明は、この点に着目したものであり、ＥＧＲカットの最中における加速終了等の所定条件が成立したときに、制御出力の目標値になまし処理を施して目標値の変化を遅らせ、偏差の拡大を防止する。または、サーボコントローラに与える偏差自体をなまし処理する。これにより、サーボコントローラが算出する制御入力の変動、換言すれば操作部となるバルブ類の開閉操作量を抑制することができる。同時に、なまし処理後の目標値と本来の目標値との差分をキーとして入出力特性マップを検索し、その差分を埋め合わせるような補正量を知得して、マップ項の急変動の一部を補正量を以て打ち消すようにする。目標値のなましは時間が経過すれば消失し、目標値は本来あるべき設定値に収束する。その頃には排気タービンの回転も衰え、補正量による補正をしていない本来のマップ項を用いて適切に制御を実施できる状況に落ち着く。本発明によれば、一時的な偏差の増大を有効に回避でき、ドライバビリティの向上、排気ガスの清浄化等に少なからず寄与する。   The problem described above is that the map term added to the control input is not determined based on the actually measured value of the intake pipe pressure as the control output, and the fluctuation of the map term is too early compared to the slowdown of the rotation of the exhaust turbine. It was due to that. The present invention focuses on this point, and when a predetermined condition such as the end of acceleration during the EGR cut is satisfied, the target value of the control output is subjected to a smoothing process to delay the change of the target value, Prevent the spread of deviation. Or, the deviation itself given to the servo controller is smoothed. Thereby, the fluctuation | variation of the control input which a servo controller calculates, ie, the opening / closing operation amount of the valves used as an operation part, can be suppressed. At the same time, the input / output characteristics map is searched using the difference between the target value after the annealing process and the original target value as a key, and the correction amount that compensates for the difference is obtained, and part of the sudden change in the map term Is canceled with a correction amount. The annealing of the target value disappears as time elapses, and the target value converges to the desired setting value. At that time, the rotation of the exhaust turbine also declines, and the situation where the control can be appropriately performed using the original map term that is not corrected by the correction amount is settled. According to the present invention, it is possible to effectively avoid an increase in temporary deviation, contributing to improvement of drivability and purification of exhaust gas.

特に、可変ターボ過給機を備えた内燃機関を制御するものであり、前記制御出力に吸気管内圧力または吸気量が含まれ、前記制御入力を与える操作部にターボ過給機の可変ノズルが含まれている制御系では、例えばＥＧＲカット中の加速が終了した後の一時期において、吸気管内圧力または吸気量の目標値をなまし処理する。加速終了後は外乱として過給圧が自然に低下するので、そのことを利用して、敢えて操作部を操作することなしに吸気管内圧力または吸気量を低減制御するのである。   In particular, it controls an internal combustion engine equipped with a variable turbocharger, the control output includes the intake pipe pressure or intake air amount, and the operation unit for supplying the control input includes a turbocharger variable nozzle. In the control system, the target value of the intake pipe pressure or the intake air amount is smoothed, for example, at one timing after the acceleration during the EGR cut is completed. Since the supercharging pressure naturally decreases as a disturbance after the end of acceleration, the intake pipe pressure or the intake air amount is reduced and controlled without intentionally operating the operating portion.

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、前記制御出力の目標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を通じて前記制御出力の目標値を知得するものであれば、コントローラで吸収可能な程度の外乱は指標値に対応した目標値の設定によって制御できる。吸収不可能な急激な外乱に対してのみ、指標値に応じて上下する目標値になまし処理を施し、偏差の拡大を抑止する。   A map that defines a relationship between an index value related to the current status of the internal combustion engine or the device attached thereto and a target value of the control output is stored in advance, and the control output is obtained by searching the map using the index value as a key. As long as the target value is known, the disturbance that can be absorbed by the controller can be controlled by setting the target value corresponding to the index value. Only for sudden disturbances that cannot be absorbed, the target value that rises and falls according to the index value is subjected to a smoothing process to prevent the deviation from increasing.

本発明によれば、内燃機関の運転領域の変化に伴う一時的な偏差の増大を抑制することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the increase of the temporary deviation accompanying the change of the operation area | region of an internal combustion engine can be suppressed.

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。The hardware resource block diagram of the EGR system in one Embodiment of this invention. 同実施形態の制御装置の構成説明図。Configuration explanatory drawing of the control apparatus of the embodiment. 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。The block diagram of the adaptive sliding mode controller of the embodiment. 同実施形態の入力補正部及び目標補正部のブロック線図。The block diagram of the input correction | amendment part and target correction | amendment part of the embodiment. マップ項Ｕ_adを決定する際に参照されるマップを例示する図。The figure which illustrates the map referred when determining map term _Uad . 吸気管内圧力の目標値のなまし処理を例示するチャート。The chart which illustrates the smoothing process of the target value of the intake pipe pressure. 補正量Δｕを決定する際に参照される入出力特性マップを例示する図。The figure which illustrates the input-output characteristic map referred when determining correction amount (DELTA) u. 同実施形態の制御装置が実行する処理の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the process which the control apparatus of the embodiment performs.

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ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）５とを具備してなる。   An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. What is shown in FIG. 1 is an EGR system that is one of the objects to which the present invention is applied. The EGR system incidental to the internal combustion engine 2 includes measuring devices 11 and 12 for detecting values related to a plurality of fluid pressures or flow rates in the intake and exhaust systems 3 and 4, and setting target values to these values. ECU (Electronic Control Unit) 5 which is a control device for operating a plurality of operation units 45, 42, 33 in order to follow the target value.

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。   The internal combustion engine 2 is a diesel engine equipped with a supercharger, for example. The intake system 3 of the internal combustion engine 2 is provided with a variable turbo compressor 31 and an intercooler 32 for intake air cooling and a D throttle valve 33 for adjusting the amount of fresh air downstream thereof. In addition, a flow meter 11 that measures the amount of fresh air and a pressure meter 12 that measures the pressure in the intake pipe are installed.

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。   A turbine 41 for driving the compressor 31 is disposed in the exhaust system 4 of the internal combustion engine 2, and a nozzle vane 42 for increasing or decreasing the A / R ratio of the supercharger is provided at the inlet of the turbine 41. Then, an EGR passage 43 for recirculating a part of the exhaust gas discharged from the combustion chamber of the internal combustion engine 2 to the intake system 3 is formed. The EGR passage 43 is connected downstream of the throttle valve 33 in the intake system 3. The EGR passage 43 is provided with an EGR cooler 44 for cooling the exhaust, and an external EGR valve 45 that adjusts the amount of exhaust gas (EGR gas) that passes therethrough.

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。   In the present embodiment, a target value is set for each of the EGR rate (or EGR amount) and the intake pipe pressure (or intake air amount), and a plurality of operation units are set so that both control amounts are directed toward the target value. That is, control for operating the EGR valve 45, the variable turbo nozzle 42 and the throttle valve 33 is performed.

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。   The EGR valve 45, the nozzle vane 42, and the throttle valve 33 are controlled by the ECU 5 to change their opening degrees linearly. Each operation unit 45, 42, 33 is combined with an electric valve that changes the opening by increasing or decreasing the duty ratio of the drive signal, or a vacuum control valve, etc. It uses mechanical valves that change.

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。   The ECU 5 is a microcomputer including a processor, a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory) or a flash memory, an A / D conversion circuit, a D / A conversion circuit, and the like. In addition to the measuring instruments 11 and 12 for detecting the EGR rate and the pressure in the intake pipe, the ECU 5 detects various measuring instruments for detecting the engine speed, the amount of depression of the accelerator pedal, the cooling water temperature, the intake air temperature, the outside air temperature, etc. (Not shown) can be electrically connected to each other to receive signals output from these measuring instruments to obtain each value.

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ｇ_cylとおき、流量計１１で計測される新気量をｇ_aとおくと、推定ＥＧＲ率ｅ_egrについて、ｅ_egr＝１−ｇ_a／ｇ_cyl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。 Incidentally, in this embodiment, the EGR rate is not directly measured. The amount of air entering the cylinder of the internal combustion engine 2 can be predicted based on the nozzle opening of the variable turbo. The predicted value of the air amount g _cyl Distant, if the fresh air amount measured by the flow meter 11 is denoted by g _a, the estimated EGR rate _{e egr, e egr = 1-} g a / g cyl the relationship is established To do. The ROM or flash memory of the ECU 5 stores in advance map data that defines the relationship between the variable turbo nozzle opening and the amount of air entering the cylinder. The ECU 5 searches the map using the nozzle opening of the variable turbo as a key, obtains a predicted value of the amount of air entering the cylinder, and substitutes this and the new amount of air into the above formula to calculate the EGR rate.

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。   In addition, the ECU 5 is electrically connected to the EGR valve 45, the variable turbo nozzle 42, the throttle valve 33, an injector for controlling fuel injection, a fuel pump, and the like (not shown), and signals for driving them. Can be entered.

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、入力補正部５２及び目標補正部５３としての機能を発揮する。   A program to be executed by the ECU 5 is stored in advance in a ROM or a flash memory, and is read into the RAM at the time of execution and is decoded by the processor. The ECU 5 controls the internal combustion engine 2 according to a program. For example, the required fuel injection amount (in other words, engine load) is determined based on various conditions such as engine speed, accelerator pedal depression amount, and coolant temperature, and a drive signal corresponding to the required injection amount is input to an injector or the like. And control the fuel injection. In addition, the ECU 5 exhibits functions as the servo controller 51, the input correction unit 52, and the target correction unit 53 shown in FIGS.

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。   The servo controller 51 is a sliding mode controller and is responsible for the sliding mode control of the EGR rate and the intake pipe pressure. During feedback control, the ECU 5 receives signals output from various measuring instruments (not shown), and knows the engine speed, accelerator depression amount, cooling water temperature, intake air temperature, external temperature and pressure, etc., and the required injection amount To decide. Subsequently, the target EGR rate and the target intake pipe pressure are set based on at least the engine speed and the required injection amount. The ROM or flash memory of the ECU 5 stores in advance map data indicating each target value to be set according to the engine speed and the required injection amount. The ECU 5 searches the map using the engine speed and the required injection amount as keys, and obtains target values for the EGR rate and the intake pipe pressure. Further, the target value obtained by referring to the map is set as a basic value, and this is corrected according to the cooling water temperature, the intake air temperature, the outside air temperature, the atmospheric pressure, and the like to obtain the final target value.

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。   Then, the ECU 5 receives signals output from the measuring instruments 11 and 12 to obtain the current values of the EGR rate and the intake pipe pressure, and the opening of the EGR valve 45 from the deviation between the current value of each control variable and the target value. Then, the opening degree of the variable turbo nozzle 42 and the opening degree of the throttle valve 33 are calculated, and a drive signal corresponding to each operation amount is input to the operation units 45, 42, 33 to operate the opening degree.

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。   A supplementary explanation will be given regarding adaptive sliding mode control of the EGR rate. The state equation and the output equation are as shown in the following equation (Equation 1).

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。   In this embodiment, the state quantity vector X has a structure that can be directly obtained from the output vector Y. In other words, a value that can be detected via the measuring instruments 11 and 12 is directly controlled, so that the state estimation observer. This prevents the deterioration of the control performance due to the estimation error. The output matrix C is known, and is a unit matrix in this embodiment.

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。   In plant modeling, that is, identification of the coefficient matrix A and the input matrix B in the state equation (Equation 1), the opening degree is manipulated by inputting M-sequence signals having various frequencies to the operation units 45, 42, and 33. Then, the values of the EGR rate and the intake pipe pressure are observed, and the matrices A and B are identified from the input / output data. It is assumed that the M-sequence signals input to the operation units 45, 42, and 33 are uncorrelated with each other. This makes it possible to create a model that takes into account the mutual interference between the values.

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Ｘ_e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。 FIG. 3 shows a block diagram of the adaptive sliding mode control system of the present embodiment. The design procedure of the sliding mode controller 51 includes the design of the switching hyperplane and the design of a nonlinear switching input for constraining the state quantity to the switching hyperplane. If a new state quantity vector _Xe is defined by adding an integral value vector Z of the deviation between the target value vector R and the output vector Y to the original state quantity vector X in order to constitute a type 1 servo system, The equation of state of the expanded system shown in (Expression 2) is obtained.

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。   In consideration of the stability margin, the design method using the zero of the system is used to design the switching hyperplane. That is, the hyperplane is designed so that the equivalent control system is stable when the expansion system of the above equation (Equation 2) is generating the sliding mode. When the switching function σ is defined by Expression (Expression 3), σ = 0 and Expression (Expression 4) holds when the state is constrained to the hyperplane.

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。   Therefore, the linear input (equivalent control input) when the sliding mode occurs is expressed by the following equation (Equation 5).

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。   Substituting the linear input of the above equation (Equation 5) into the state equation (Equation 2) of the expanded system results in an equivalent control system of the following equation (Equation 6).

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。   Since designing a hyperplane so that this equivalent control system is stable is equivalent to designing a system ignoring the target value R, the following equation (Equation 7) holds.

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。   Taking the stability ε into consideration for the system of the above equation (Equation 7), obtaining the feedback gain using the optimal control theory, and making it a hyperplane, the following equation (Equation 8) is obtained.

行列Ｐ_sは、リカッチ方程式（数９）の正定解である。 The matrix P _s is a positive definite solution of the Riccati equation (Equation 9).

リカッチ方程式（数９）におけるＱ_s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Ｒ_s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。 Q _s in the Riccati equation (Equation 9) is a weight matrix for control purposes, and is a non-negative definite symmetric matrix. q ₁ and q ₂ are weights for the integral Z of the deviation, and are determined by the difference in the speed of the frequency response of the control system. q ₃ and q ₄ are weights for the output Y, and are determined by the difference in the magnitude of the gain. Further, R _s in the Riccati equation (Equation 9) is a weight matrix of the control input and is a positive definite symmetric matrix. ε is a stability margin coefficient and is specified so that ε ≧ 0.

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。   Instead of the above equations (Equation 8) and (Equation 9), the following discrete hyperplane construction equation (Equation 10) and algebraic Riccati equation (Equation 11) may be used.

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Ｕ_eqと新たな入力即ち非線形入力（非線形制御入力）Ｕ_nlとの和として、下式（数１２）で表す。 The final sliding mode method is used to design the input for constraining to the hyperplane. Here, the control input U is expressed by the following expression (Equation 12) as the sum of the linear input U _eq and a new input, that is, a nonlinear input (nonlinear control input) U _nl .

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。   Since it is desired to stabilize the switching function σ, the Lyapunov function for σ is selected as shown in the following equation (Equation 13) and differentiated to obtain the equation (Equation 14).

式（数１２）を式（数１４）に代入すると、下式（数１５）となる。   Substituting the equation (Equation 12) into the equation (Equation 14) yields the following equation (Equation 15).

非線形入力Ｕ_nl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。 When the nonlinear input U _nl to the following expression (Expression 16), the derivative of the Lyapunov function becomes equation (17).

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。   Therefore, if the switching gain k is positive, the differential value of the Lyapunov function can be negative, and the sliding mode is guaranteed. The control input U at this time is expressed by the following equation (Equation 18).

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。   η is a smoothing coefficient introduced to reduce chattering, and η> 0.

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。 In the present embodiment, the EGR ratio y ₁ and the intake pipe pressure y ₂ as a control output variable, the opening degree u ₁ of the EGR valve 45, the opening degree u ₃ of opening u ₂ and the throttle valve 33 of the variable turbo nozzle 42 Performs 3-input 2-output feedback control using control input variables. The number of state variables (system order) is 2 in the initial system (Equation 1), and 4 in the expanded system (Equation 2). By specifying the control output and the state quantity in this way, there is no need to install a measuring instrument such as a flow meter at a location where it directly contacts the exhaust gas.

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（ＳＢ_e）＝０が成立し、行列（ＳＢ_e）は正則とはならない。そこで、逆行列（ＳＢ_e）^-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（ＳＢ_e）^†を用いる。 However, in a three-input two-output system as in this embodiment, det (SB _e ) = 0 holds, and the matrix (SB _e ) is not regular. Therefore, the inverse matrix (SB _e ) ⁻¹ is calculated as a generalized inverse matrix. As the generalized inverse matrix, for example, a Moore-Penrose-type inverse matrix (SB _e ) ^† is used.

入力補正部５２は、スライディングモードコントローラ５１が演算する制御入力Ｕに加算するマップ項Ｕ_adを決定する。 The input correction unit 52 determines a map term U _ad to be added to the control input U calculated by the sliding mode controller 51.

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と、制御入力Ｕに加味するマップ項Ｕ_adとの関係を定めたマップが記憶されている。指標値は、例えばエンジン回転数及び要求燃料噴射量である。マップは、個々の運転領域［エンジン回転数，燃料噴射量］毎にその運転領域に適した（または、代表的な）目標ＥＧＲ率及び目標吸気管内圧力を定め、この目標を実機の内燃機関２で達成した定常状態における各操作部４５、４２、３３の開度Ｕ_baseを計測するとともに、同一の目標をスライディングモードコントローラ５１に与えて偏差のない定常状態における線形入力Ｕ_eqを演算させることによって作成する。実機での操作部４５、４２、３３の開度の実測値Ｕ_baseと、スライディングモードコントローラ５１による線形入力の算出値Ｕ_eqとから、個々の運転領域［エンジン回転数，吸気管内圧力］に対応したマップ項Ｕ_ad＝［ｕ_1ad，ｕ_2ad，ｕ_3ad］^Tは下式（数１９）となる。 The ROM or flash memory of the ECU 5 stores in advance a map that defines the relationship between an index value related to the current state of the internal combustion engine 2 or the device attached thereto and a map term U _ad that is added to the control input U. The index value is, for example, the engine speed and the required fuel injection amount. The map defines a target EGR rate and a target intake pipe pressure suitable (or representative) for each operation region [engine speed, fuel injection amount] for each operation region [engine speed, fuel injection amount]. And measuring the opening U _base of each of the operating units 45, 42, 33 in the steady state achieved in step 1, and giving the same target to the sliding mode controller 51 to calculate the linear input U _eq in the steady state without deviation. create. Corresponds to each operating region [engine speed, pressure in the intake pipe] from the actual measurement value U _base of the operating unit 45, 42, 33 of the actual machine and the calculated value U _eq of the linear input by the sliding mode controller 51 The map term U _ad = [u _1ad , u _2ad , u _3ad ] ^T is given by the following equation (Equation 19).

マップ項Ｕ_adは、スライディングモードコントローラ５１を用いて内燃機関２を制御するときのモデル化誤差（摂動）を縮小し、速やかに非線形入力項Ｕ_nlを０へと収束させる役割を果たす。 The map term U _ad serves to reduce the modeling error (perturbation) when the internal combustion engine 2 is controlled using the sliding mode controller 51 and to quickly converge the nonlinear input term U _nl to 0.

図５に、マップ項Ｕ_adの決定の際に参照されるマップの例を示す。図示例は、ノズルベーン４２に与えるべき制御入力ｕ₂に加味するマップ項ｕ_2adを規定したものである。マップ項ｕ_2adの値は、エンジン回転数が低いほど大きく、また燃料噴射量が少ないほど大きい。 FIG. 5 shows an example of a map referred to when the map term U _ad is determined. The illustrated example defines a map term u _2ad that is added to the control input u ₂ to be given to the nozzle vane 42. The value of the map term u _2ad is larger as the engine speed is lower and is larger as the fuel injection amount is smaller.

但し、本実施形態では、ノズルベーン４２に係る制御入力ｕ₂の数値の大小と、ノズルベーン４２の実際の開度の大小とは正反対の関係になっている。即ち、開度値ｕ₂が大きいことはノズルベーン４２が閉じられることを意味し、開度値ｕ₂が小さいことはノズルベーン４２が開かれることを意味する。このことは、マップ項ｕ_2adについても同様である。マップ項ｕ_2adにより、エンジン回転数が低い／燃料噴射量が少ないほどノズルベーン４２は開かれる方向に操作され、エンジン回転数が高い／燃料噴射量が多いほどノズルベーン４２は閉じられる方向に操作される。 However, in this embodiment, the magnitude of the numerical value of the control input u ₂ related to the nozzle vane 42 and the magnitude of the actual opening degree of the nozzle vane 42 are opposite to each other. That is, a large opening value u ₂ means that the nozzle vane 42 is closed, and a small opening value u ₂ means that the nozzle vane 42 is opened. The same _{applies to} the map term u _2ad . By the map term u _2ad , the nozzle vane 42 is operated in the opening direction as the engine rotational speed is low / the fuel injection amount is small, and the nozzle vane 42 is operated in the closing direction as the engine rotational speed is high / the fuel injection amount is large. .

なお、現実の内燃機関２の制御では、運転領域［エンジン回転数，燃料噴射量］が同一であったとしても、達成するべき目標ＥＧＲ率及び／または目標吸気管内圧力が相異するケースが発生し得る。現実の制御における目標がマップの作成の際に定めた目標と異なる場合、最適なマップ項Ｕ_adも変わってくる可能性がある。そこで、マップを参照して知得したマップ項Ｕ_adに、環境補正を加えるようにすることがより好ましい。環境補正は、目標ＥＧＲ率及び／または目標吸気管内圧力の基本値を補正するパラメータである冷却水温、吸気温、外気温、大気圧等に応じてマップ項Ｕ_adを補正するものである。 In the actual control of the internal combustion engine 2, even if the operation region [engine speed, fuel injection amount] is the same, there are cases where the target EGR rate and / or the target intake pipe pressure to be achieved are different. Can do. If the target in actual control is different from the target set when the map is created, the optimal map term U _ad may also change. Therefore, it is more preferable to add an environmental correction to the map term U _ad acquired by referring to the map. The environmental correction is to correct the map term U _ad according to the cooling water temperature, the intake air temperature, the outside air temperature, the atmospheric pressure, etc., which are parameters for correcting the basic value of the target EGR rate and / or the target intake pipe pressure.

入力補正部５２は、通常時、上記のマップデータを参照してマップ項Ｕ_adを決定する。即ち、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、マップ項Ｕ_adを知得する。必要であれば、マップから知得したＵ_adに環境補正を加える。結果的に、操作部４５、４２、３３に与えられる制御入力は、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Ｕと入力補正部５２が決定したマップ項Ｕ_adとの和（Ｕ_eq＋Ｕ_nl＋Ｕ_ad）となる。 The input correction unit 52 normally determines the map term U _ad with reference to the map data. That is, the map is searched using the engine speed and the fuel injection amount as keys, and the map term U _ad is obtained. If necessary, environmental correction is added to U _ad acquired from the map. As a result, the control input given to the operation units 45, 42, 33 is the sum (U _eq + U _nl + U _ad ) of the control input U calculated by the sliding mode controller 51 and the map term U _ad determined by the input correction unit 52. )

しかして、目標補正部５３は、所定の条件が成立したときに、スライディングモードコントローラ５１が参照する吸気管内圧力の目標値ｒ₂をなまし処理する。所定の条件とは、例えば、エンジン回転数及び要求燃料噴射量が充分に高いＥＧＲカット域において自動車の加速が終了した場合等である。 Thus, the target correction unit 53 smoothes the target value r ₂ of the intake pipe internal pressure referred to by the sliding mode controller 51 when a predetermined condition is satisfied. The predetermined condition is, for example, a case where the acceleration of the automobile is finished in an EGR cut region where the engine speed and the required fuel injection amount are sufficiently high.

加速が終了すると、エンジン回転数及び燃料噴射量はともに減少する。これら指標値の減少に伴い、吸気管内圧力ｙ₂の目標値ｒ₂は下降する。同時に、マップ項Ｕ_adもまた変動する。ノズルベーン４２に係るマップ項ｕ_2adについて言えば、エンジン回転数及び燃料噴射量の減少により、その値がノズルベーン４２の開度を絞る方向に変動（増大）する。ノズルベーン４２の開度を絞るのは、排気タービンの回転の鈍化による過給圧の低下を補うためである。 When the acceleration ends, both the engine speed and the fuel injection amount decrease. As the index values decrease, the target value r ₂ of the intake pipe pressure y ₂ decreases. At the same time, the map term U _ad also varies. Speaking of the map term u _2ad related to the nozzle vane 42, the value fluctuates (increases) in the direction of reducing the opening degree of the nozzle vane 42 due to the decrease in the engine speed and the fuel injection amount. The reason why the opening degree of the nozzle vane 42 is reduced is to compensate for the decrease in the supercharging pressure due to the slowdown of the rotation of the exhaust turbine.

しかしながら、高回転高負荷の運転領域にて加速が終了したときには、慣性により排気タービンの回転は瞬時には衰えない。従って、マップ項ｕ_2adによるノズルベーン４２の開度縮小が排気タービンの回転のスローダウンに先んじてしまい、過給圧が過剰となって、吸気管内圧力ｙ₂が目標値ｒ₂を大きく超過するオーバーシュートを引き起こしていた。そして、吸気管内圧力ｙ₂の偏差の増大は、協調制御しているＥＧＲ率ｙ₁の偏差の増大へとつながり、一時的なドライバビリティの低下、排気ガスの悪化等を招来する。 However, when the acceleration is finished in the operation region of high rotation and high load, the rotation of the exhaust turbine does not decay instantaneously due to inertia. Therefore, the opening reduction of the nozzle vane 42 by the map term u _{2ad precedes} the slowdown of the rotation of the exhaust turbine, the supercharging pressure becomes excessive, and the intake pipe pressure y ₂ greatly exceeds the target value r _2. It was causing a shoot. Then, an increase in the deviation of the intake pipe pressure y ₂ leads to an increase in the deviation of the EGR rate y ₁ under cooperative control, leading to a temporary decrease in drivability and deterioration of the exhaust gas.

目標補正部５３は、このような吸気管内圧力ｙ₂の偏差の増大を抑制ないし回避する目的で、目標値ｒ₂になまし処理を加えて、目標値ｒ₂の下降を実効的に遅らせる。なまし処理は、例えば目標値ｒ₂の移動平均をとることによって行う。エンジン回転数及び燃料噴射量等を基にして設定される本来の目標値をｒ_2i（添字ｉはＥＣＵ５の演算サイクルを表す）とおくと、直近の過去ｎ回の演算サイクルにおける本来の目標値ｒ_2iから、コントローラ５１に与える目標値ｒ₂’を下式（数２０）に則って算定することができる。 Target correction unit 53 in order to suppress or avoid an increase in deviation of such intake pipe pressure y _2, the addition of moderation to the target value r ₂ process, delaying the descent of the target value r ₂ effectively. Smoothing process is carried out by taking for example the moving average of the target value r _2. If the original target value set based on the engine speed, the fuel injection amount, etc. is r _2i (subscript i represents the calculation cycle of the ECU 5), the original target value in the last n previous calculation cycles is assumed. From r _2i , the target value r ₂ ′ to be given to the controller 51 can be calculated according to the following equation (Equation 20).

目標値ｒ₂をなまし処理した例を、図６に示す。但し、このような単純移動平均フィルタではなく、加重平均フィルタやローパスフィルタ等を用いて目標値ｒ₂のなまし処理を実行してもよい。また、目標値ｒ₂ではなく、コントローラ５１に与える吸気管内圧力の偏差（ｒ₂−ｙ₂）をなまし処理するようにしても、所期の目的を達成することが可能である。 An example in which the target value r ₂ is smoothed is shown in FIG. However, the target value r ₂ may be smoothed using a weighted average filter, a low-pass filter, or the like instead of such a simple moving average filter. Further, the intended purpose can be achieved by smoothing the deviation (r ₂ −y ₂ ) of the intake pipe pressure applied to the controller 51 instead of the target value r ₂ .

さらに、目標補正部５３が目標値ｒ₂のなまし処理を実行している間、入力補正部５２は、なまし処理後の目標値ｒ₂’と本来の目標値ｒ_2iとの差分（または、なまし処理後の偏差と本来の偏差との差分）Δｒに基づく補正量Δｕを決定し、この補正量Δｕによってマップ項ｕ_2adを補正する。 Furthermore, while the target correction unit 53 is executing the smoothing process of the target value r ₂ , the input correction unit 52 is the difference between the target value r ₂ ′ after the smoothing process and the original target value r _2i (or The difference between the deviation after _annealing and the original deviation) Δr is determined, and the map term u _2ad is corrected by this correction amount Δu.

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。図７に、入出力特性マップの例を示す。図示例は、制御出力ｙ₂と制御入力ｕ₂との入出力特性関係を規定したものである。入力補正部５２は、このマップデータを基に、マップ項ｕ_2adの補正量Δｕを決定する。即ち、入力補正部５２は、なまし処理後の目標値ｒ₂’に対応する制御入力ｕ₂’と、本来の目標値ｒ_2iに対応する制御入力ｕ_2iとを検索して知得する。これらｕ₂’とｕ_2iとの差分（ｕ₂’−ｕ_2i）が、Δｕとなる。 A map indicating the input / output characteristics of the plant is stored in advance in the ROM or flash memory of the ECU 5. FIG. 7 shows an example of the input / output characteristic map. The illustrated example defines the input / output characteristic relationship between the control output y ₂ and the control input u ₂ . The input correction unit 52 determines the correction amount Δu of the map term u _2ad based on this map data. That is, the input correction unit 52 searches and knows the control input u ₂ ′ corresponding to the target value r ₂ ′ after the annealing process and the control input u _2i corresponding to the original target value r 2 _i . The difference (u ₂ '−u _2i ) between u ₂ ' and u _2i is Δu.

その上で、入力補正部５２は、補正量Δｕをマップ項ｕ_2adひいては制御入力ｕ₂から減算する。これにより、マップ項ｕ_2adの値はノズルベーン４２の開度が開く方向に補正される（値が小さくなる）。ノズルベーン４２に係るマップ項ｕ_2adを補正する一方でＥＧＲバルブ４５に係るマップ項ｕ_1adやＤスロットルバルブ３３に係るマップ項ｕ_3adを補正しないのは、ＥＧＲカット域ではＥＧＲバルブ４５は全閉ないし略全閉、Ｄスロットルバルブ３３は全開ないし略全開であり、これらの開度を補正する意義に乏しいからである。 After that, the input correction unit 52 subtracts the correction amount Δu from the map term u _{2ad and} thus from the control input u ₂ . As a result, the value of the map term u _2ad is corrected in the direction in which the opening degree of the nozzle vane 42 opens (the value becomes smaller). The while correcting the map term u _2ad according to the nozzle vane 42 does not correct the map term u _3ad according to the map section u _1ad and D throttle valve 33 according to the EGR valve 45, EGR valve 45 in the EGR cut zone to not fully closed This is because the D throttle valve 33 is fully open or substantially fully open, and it is not meaningful to correct these opening degrees.

図８に、本実施形態の制御装置が実行する処理の手順例を示す。エンジン回転数及び燃焼噴射量がともに所定閾値を上回っているＥＧＲカット域にある最中、制御装置は、エンジン回転数が低下傾向にあるか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１では、現在のエンジン回転数Ｎｅ_iと、過去の演算サイクルにおけるエンジン回転数Ｎｅ_i-1との関係において、Ｎｅ_i-1−Ｎｅ_i＜０が成立する場合に、エンジン回転数が低下傾向にあると判定する。 FIG. 8 shows a procedure example of processing executed by the control device of the present embodiment. While the engine speed and the combustion injection amount are both in the EGR cut region where the engine speed exceeds the predetermined threshold, the control device determines whether or not the engine speed tends to decrease (step S1). In step S1, the current engine speed Ne _i, in relation to the engine speed Ne _i-1 in the past operation cycle, when Ne _i-1 -Ne i <0 is satisfied, lowering the engine speed It is determined that there is a tendency.

エンジン回転数が低下傾向にあるならば、要求燃料噴射量が低下傾向にあるか否かを判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２では、現在の燃料噴射量Ｑ_iと、過去の演算サイクルにおける燃料噴射量Ｑ_i-1との関係において、Ｑ_i-1−Ｑ_i＜０が成立する場合に、燃料噴射量が低下傾向にあると判定する。 If the engine speed tends to decrease, it is determined whether or not the required fuel injection amount tends to decrease (step S2). In step S2, the fuel injection amount decreases when Q _i-1 -Q _i <0 holds in the relationship between the current fuel injection amount Q _i and the fuel injection amount Q _i-1 in the past calculation cycle. It is determined that there is a tendency.

燃料噴射量も低下傾向にあるならば、アクセルペダルの踏み込み量が低下傾向にあるか否かを判定する（ステップＳ３）。ステップＳ３では、現在のアクセル踏み込み量ａｃｃｐｆ_iと、過去の演算サイクルにおけるアクセル踏み込み量ａｃｃｐｆ_i-1との関係において、ａｃｃｐｆ_i-1−ａｃｃｐｆ_i＜０が成立する場合に、アクセル踏み込み量が低下傾向にあると判定する。 If the fuel injection amount also tends to decrease, it is determined whether or not the accelerator pedal depression amount tends to decrease (step S3). In step S3, the accelerator depression amount decreases when accpf _i-1 -accpf _i <0 holds in the relationship between the current accelerator depression amount accpf _i and the accelerator depression amount accpf _i-1 in the past calculation cycle. It is determined that there is a tendency.

ステップＳ１ないしＳ３を通じて、条件の全てが成立した暁には、吸気管内圧力の目標値ｒ₂のなまし処理を実行開始する。なまし処理では、本来あるべき目標値ｒ_2iの移動平均ｒ₂’を算出し（ステップＳ４）、このｒ₂’を吸気管内圧力の目標値としてコントローラ５１に与え、制御入力Ｕの演算を実施させる（ステップＳ５）。並びに、エンジン回転数、燃料噴射量等から、マップ項Ｕ_adを決定する（ステップＳ６）。 Through steps S1 to S3, the Xiao all conditions are satisfied, it starts to execute the smoothing processing of the target value r ₂ of the intake pipe pressure. In the annealing process, the moving average r ₂ 'of the target value r _2i that should be originally calculated is calculated (step S4), and this r ₂ ' is given to the controller 51 as the target value of the intake pipe pressure, and the control input U is calculated. (Step S5). Further, the map term U _ad is determined from the engine speed, the fuel injection amount, etc. (step S6).

さらに、なまし処理後の目標値ｒ₂’と本来の目標値ｒ_2iとから補正量Δｕを決定する（ステップＳ７）。そして、この補正量Δｕをマップ項ｕ_2adから減算する補正処理を施した上で（ステップＳ８）、制御入力（Ｕ_eq＋Ｕ_nl＋Ｕ_ad）を操作部４５、４２、３３に入力しこれらを操作する（ステップＳ９）。 Further, the correction amount Δu is determined from the target value r ₂ ′ after the annealing process and the original target value r _2i (step S7). Then, after _performing a correction process for subtracting the correction amount Δu from the map term u _2ad (step S8), a control input (U _eq + U _nl + U _ad ) is input to the operation units 45, 42, and 33 to operate them. (Step S9).

なまし処理を実行開始してから所定期間が経過したら（ステップＳ１０）、なまし処理を終了して本来の目標値ｒ₂をコントローラ５１に与える。また、補正量Δｕによるマップ項ｕ_2adの補正を終了する。 When a predetermined period has elapsed since the start of the annealing process (step S10), the annealing process is terminated and the original target value r ₂ is given to the controller 51. Further, the correction of the map term u _{2ad with} the correction amount Δu is ended.

ステップＳ１ないしＳ３を通じて、何れかの条件が成立していないのであれば、目標値ｒ₂のなまし処理及びマップ項ｕ_2adの補正処理を実行しない。即ち本来の目標値ｒ₂をコントローラ５１に与え続けて制御入力Ｕを演算させ（ステップＳ１１）、マップ項Ｕ_adを決定して（ステップＳ１２）、制御入力Ｕに補正しないマップ項Ｕ_adを加算した制御入力（Ｕ_eq＋Ｕ_nl＋Ｕ_ad）を操作部４５、４２、３３に入力する（ステップＳ１３）ことは言うまでもない。 If any of the conditions is not satisfied through steps S1 to S3, the target value r _{2 smoothing} process and the map term u _2ad correction process are not executed. That is, the control input U is continuously calculated by giving the original target value r ₂ to the controller 51 (step S11), the map term U _ad is determined (step S12), and the uncorrected map term U _ad is added to the control input U. Needless to say, the control input (U _eq + U _nl + U _ad ) is input to the operation units 45, 42, and 33 (step S13).

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制御出力ｙ₁、ｙ₂を目標値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、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と制御入力ｕ₁、ｕ₂、ｕ₃に加味するマップ項ｕ_1ad、ｕ_2ad、ｕ_3adとの関係を示す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し、前記マップ項を知得してこれを操作部４５、４２、３３に与えるべき制御入力ｕ₁、ｕ₂、ｕ₃に加味する入力補正部５２と、所定の条件が成立したときに、サーボコントローラ５１が参照する制御出力ｙ₂の目標値ｒ₂または偏差をなまし処理する目標補正部５３とを具備し、前記入力補正部５２は、前記制御出力ｙ₁、ｙ₂と前記制御入力ｕ₁、ｕ₂、ｕ₃との入出力特性関係を示すマップを予め記憶し、前記なまし処理を施した目標値ｒ₂’または偏差と本来の目標値ｒ_2iまたは偏差との差分Δｒをキーとして当該マップを検索することで、前記マップ項ｕ_2adの補正量Δｕを知得することを特徴とする制御装置を構成したため、所定条件が成立したときに制御出力ｙ₂の目標値ｒ₂になまし処理を施して目標値ｒ₂’の変化を遅らせることができる。これにより、サーボコントローラ５１が算出する制御入力ｕ₁、ｕ₂、ｕ₃の変動、換言すれば操作部の４５、４２、３３の操作量を抑制することができる。並びに、特定の操作部４２に係るマップ項ｕ_2adの急変動の一部を補正量Δｕを以て打ち消し、以てマップ項ｕ_2adが内燃機関２の現在状況から一時的に乖離する問題を解消することができる。従って、制御出力ｙ₂の偏差の拡大を有効に回避でき、ドライバビリティの向上、排気ガスの清浄化等に寄与する。 According to this embodiment, it is one that implements the control to follow the control output y _1, y ₂ of the apparatus attached to the internal combustion engine 2 or its target value r _1, r _2, each control output y ₁ , the servo controller 51 to the control input u _1, u _2, u ₃ iteratively calculated on the basis of the deviation y ₂ and the target value r _1, r _2, the current status of the device to be attached to the internal combustion engine 2 or A map showing the relationship between the index value and the map terms u _1ad , u _2ad , u _3ad added to the control inputs u ₁ , u ₂ , u ₃ in advance, and searching the map using the index value as a key, Knowing the map term and giving it to the control inputs u ₁ , u ₂ , u ₃ to be given to the operation units 45, 42, 33, and the servo controller when a predetermined condition is satisfied 51 is the target value r ₂ or deviations of the control output y ₂ reference ; And a target correction unit 53 for better processing, the input correction unit 52, in advance a map showing the input-output characteristic relationship between the control output y _1, y ₂ and the control input u _1, u _2, u ₃ By storing the map and searching for the map using the difference Δr between the target value r ₂ ′ or the deviation subjected to the _smoothing process and the original target value r _2i or the deviation as a key, the correction amount Δu of the map term u _2ad Therefore, when the predetermined condition is satisfied, the target value r ₂ of the control output y ₂ can be smoothed to delay the change of the target value r ₂ ′. Thereby, fluctuations in the control inputs u ₁ , u ₂ , u ₃ calculated by the servo controller 51, in other words, the operation amounts of the operation units 45, 42, 33 can be suppressed. In addition, a part of the sudden fluctuation of the map term u _2ad related to the specific operation unit 42 is canceled by the correction amount Δu, thereby eliminating the problem that the map term u _2ad is temporarily deviated from the current state of the internal combustion engine 2. Can do. Therefore, an increase in the deviation of the control output y ₂ can be effectively avoided, contributing to improvement of drivability, purification of exhaust gas, and the like.

特に、可変ターボ過給機を備えた内燃機関２を制御するものであり、吸気管内圧力または吸気量が制御出力ｙ₂、ターボ過給機の可変ノズル４２が制御入力ｕ₂となっている制御系において、例えばＥＧＲカット中の加速終了後の一時期に、吸気管内圧力または吸気量ｙ₂の目標値ｒ₂をなまし処理し、過給圧の自然低下を利用して、敢えて操作部４５、４２、３３を操作することなしに吸気管内圧力または吸気量ｙ₂を低減制御することができる。 In particular, it controls the internal combustion engine 2 equipped with a variable turbocharger. The control is such that the pressure in the intake pipe or the intake air amount is the control output y ₂ , and the variable nozzle 42 of the turbocharger is the control input u _2. in the system, for example, at one time after the completion of acceleration in the EGR cut, the intake pipe pressure or treated moderation target value r ₂ of the intake air amount y _2, by utilizing the natural decrease of the supercharging pressure, dare operation unit 45, The intake pipe pressure or the intake air amount y ₂ can be reduced and controlled without operating the valves 42 and 33.

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と、前記制御出力ｙ₂の目標値ｒ₂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を通じて前記制御出力ｙ₂の目標値ｒ₂を知得するものであるため、コントローラ５１で吸収可能な程度の外乱は指標値に対応した目標値ｒ₂の設定によって制御できる。吸収不可能な急激な外乱に対してのみ、指標値に応じて設定される目標値ｒ₂になまし処理を施し、偏差の拡大を抑止することが可能である。 Storing in advance a map that defines the relationship between the index value relating to the current status of the internal combustion engine 2 or the device attached thereto and the target value r ₂ of the control output y ₂ , and searching the map using the index value as a key. wherein for controlling the output in which to know the target value r ₂ of y _2, the disturbance of the degree capable of absorbing the controller 51 can be controlled by setting the target value r ₂ corresponding to the index value through. Only for a sudden disturbance that cannot be absorbed, the target value r ₂ set according to the index value can be subjected to a smoothing process to suppress an increase in deviation.

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。   The present invention is not limited to the embodiment described in detail above. First, the multi-input feedback control technique realized by the servo controller 51 is not limited to the sliding mode control. It does not prevent the adoption of techniques other than sliding mode control, such as optimal control, H∞ control, backstepping control, and the like.

内燃機関または付帯装置の現在状況に関する指標値は、エンジン回転数及び燃料噴射量には限られない。外部の気圧や冷却水温等を指標値として参照した上で、目標値ｒ₂を設定することも当然に可能である。 The index value relating to the current state of the internal combustion engine or the auxiliary device is not limited to the engine speed and the fuel injection amount. It is naturally possible to set the target value r ₂ after referring to the external atmospheric pressure, the cooling water temperature, and the like as index values.

目標値のなまし処理及びマップ項の補正処理を開始する条件の内容も、上記実施形態におけるものには限定されない。条件によっては、ＥＧＲ率の目標値ｒ₁（または、ＥＧＲ率の偏差）になまし処理を施したり、ＥＧＲバルブ４５に係るマップ項ｕ_1adやＤスロットルバルブ３３に係るマップ項ｕ_3adに補正処理を施したりすることも想定される。 The conditions for starting the target value smoothing process and the map term correction process are not limited to those in the above embodiment. Depending on the conditions, the target value r ₁ (or the deviation of the EGR rate) of the EGR rate may be _smoothed, or the map term u _1ad related to the EGR valve 45 and the map term u _3ad related to the D throttle valve 33 _may be corrected. It is also assumed that

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。   Further, the control input variables in the EGR control are not limited to the EGR valve opening, the variable nozzle turbo opening, and the throttle valve opening. The control output variable is not limited to the EGR rate (or EGR amount) and the intake pipe pressure (or intake amount). It is also possible to construct a tertiary system with four inputs and three outputs by adding new input variables and output variables. For example, when a passage that bypasses the supercharger (compressor) is present in the intake system, a valve provided on the passage may be operated. At this time, the pressure or flow rate in the bypass passage can be included in the control output variable, and the opening of the valve on the bypass passage can be included in the control input variable.

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。   Other specific configurations of each part can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.

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。   The present invention can be used, for example, as a control controller for controlling the EGR rate of an internal combustion engine attached with a supercharger and an EGR device.

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…入力補正部
５３…目標補正部 5 ... ECU (control device)
51 ... Adaptive sliding mode controller (servo controller)
52 ... Input correction unit 53 ... Target correction unit

Claims (3)

内燃機関またはこれに付帯する装置に係る制御出力を目標値に追従させる制御を実施するものであって、
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、
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制御入力に加味するマップ項との関係を示す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し、前記マップ項を知得してこれを操作部に与えるべき制御入力に加味する入力補正部と、
所定の条件が成立したときに、サーボコントローラが参照する制御出力の目標値または偏差をなまし処理する目標補正部と
を具備し、
前記入力補正部は、前記制御出力と前記制御入力との入出力特性関係を示すマップを予め記憶し、前記なまし処理を施した目標値または偏差と本来の目標値または偏差との差分をキーとして当該マップを検索することで、前記マップ項の補正量を知得することを特徴とする制御装置。 The control for causing the control output related to the internal combustion engine or the device attached thereto to follow the target value is performed,
A servo controller that repeatedly calculates a control input based on a deviation between the control output and its target value;
A map indicating the relationship between an index value related to the current status of the internal combustion engine or the device attached thereto and a map term added to the control input is stored in advance, the map is searched using the index value as a key, and the map term is obtained. An input correction unit that takes this into consideration for the control input to be given to the operation unit,
A target correction unit for smoothing a target value or deviation of a control output referred to by a servo controller when a predetermined condition is satisfied,
The input correction unit stores in advance a map indicating an input / output characteristic relationship between the control output and the control input, and uses a difference between the target value or deviation subjected to the annealing process and the original target value or deviation as a key. The control device is characterized in that the correction amount of the map term is obtained by searching the map. 可変ターボ過給機を備えた内燃機関を制御するものであり、
前記制御出力に、吸気管内圧力または吸気量が含まれ、
前記制御入力を与えるべき操作部に、ターボ過給機の可変ノズルが含まれている請求項１記載の制御装置。 It controls an internal combustion engine equipped with a variable turbocharger,
The control output includes the intake pipe pressure or intake air amount,
The control device according to claim 1, wherein a variable nozzle of a turbocharger is included in the operation unit to which the control input is to be given. 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、前記制御出力の目標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を通じて前記制御出力の目標値を知得する請求項３記載の制御装置。 A map that defines a relationship between an index value related to the current status of the internal combustion engine or the device attached thereto and a target value of the control output is stored in advance, and the control output is obtained by searching the map using the index value as a key. The control device according to claim 3, wherein the control value is obtained.

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