专利名称：柴油发动机控制的制作方法
技术领域：
本发明涉及车用柴油发动机，所述柴油发动机配置有调节进气通道中流速的机构和废气再循环装置。
背景技术：
日本专利局在1998年公布的Tokkai Hei 10-288043公开了一种车用柴油发动机，其中通过使过量空气系数和发动机的废气再循环(EGR)率的比值保持恒定值，抑制了烟尘和微粒的产生量，以及氧化氮的产生量。
发明内容
在排气通道中配置有NOx收集器(trap)的柴油发动机中，为了减少在收集器中累积的NOx，必须在不改变EGR率的情况下，把过量空气系数(factor)降至小于1，并且向排气通道中供给碳氢化合物(HC)，作为还原剂。但是，在这种控制设备中，不能在改变过量空气系数和EGR率之一的同时，使另一个保持不变。
此外，抑制烟尘和微粒的产生量，以及氧化氮(NOx)的产生量所需的过量空气系数/EGR率的比值不必始终恒定不变。
因此，本发明的目的是能够根据需要，独立地控制过量空气系数和EGR率。
本发明的另一目的是精确地控制过量空气系数。
为了实现上述目的，本发明提供了一种发动机控制设备，所述发动机包括吸入新鲜空气的进气通道，改变进气通道的新鲜空气吸入量的调节机构，排放发动机废气的排气通道，使部分废气重新进入进气通道的废气再循环阀，和向发动机供给燃油的燃油供给机构。
发动机使燃油与进气通道吸入的新鲜空气和废气再循环阀回流的废气的混合气体一起燃烧。
控制设备包括检测发动机的工作状态的传感器，检测进气通道的新鲜空气吸入量的传感器和微处理器。所述微处理器按程序工作，以便根据所述工作状态确定废气再循环阀的废气再循环目标值，根据废气再循环目标值控制废气再循环阀，根据所述工作状态计算第一目标值，根据第一目标值和废气再循环目标值计算第二目标值，根据第二目标值控制调节机构，并根据第二目标值控制燃油供给机构。
第一目标值表示空气量和供给发动机的燃油量之间的关系，而第二目标值表示进气通道吸入的新鲜空气量和供给发动机的燃油量之间的关系。
本发明还提供了一种发动机控制设备，包括检测发动机工作状态的机构，检测进气通道的新鲜空气吸入量的机构，根据工作状态确定废气再循环阀的废气再循环目标值的机构，根据废气再循环目标值控制废气再循环阀的机构，根据工作状态计算第一目标值的机构，根据第一目标值、废气再循环目标值和供给发动机的燃油量计算第二目标值的机构，根据第二目标值控制调节机构的机构；以及根据第二目标值控制燃油供给机构的机构。
第一目标值表示空气量和供给发动机的燃油量之间的关系，而第二目标值表示进气通道吸入的新鲜空气量和供给发动机的燃油量之间的关系。
本发明还提供了一种发动机控制方法，包括检测发动机工作状态，检测进气通道的新鲜空气吸入量，根据工作状态确定废气再循环阀的废气再循环目标值，根据废气再循环目标值控制废气再循环阀，根据工作状态计算第一目标值，根据第一目标值和废气再循环目标值计算第二目标值，根据第二目标值控制调节机构，以及根据第二目标值控制燃油供给机构。
第一目标值表示空气量和供给发动机的燃油量之间的关系，而第二目标值表示进气通道吸入的新鲜空气量和供给发动机的燃油量之间的关系。
说明书的剩余部分及附图中陈述并表示了本发明的细节以及其它特征和优点。
图1是根据本发明的柴油发动机控制设备的示意图。
图2是柴油发动机配置的共轨(commom rail)燃油喷射机构的示意图。
图3是描述由根据本发明的控制器执行的用于计算目标燃油喷射量Qsol的程序的流程图。
图4描述了由控制器存储的基本燃油喷射量图的内容。
图5是描述控制器执行的计算EGR阀开口面积Aev的程序的流程图。
图6描述了控制器存储的EGR阀提升量图的内容。
图7是描述控制器执行的，计算目标EGR量Tqek的程序的流程图。
图8是描述控制器执行的计算气缸新鲜空气进气量Qac的程序的流程图。
图9是描述控制器执行的计算进气通道的新鲜空气进气流速Qas0的程序的流程图。
图10描述了控制器存储的新鲜空气进气体积图的内容。
图11是描述控制器执行的计算目标EGR率Megr的程序的流程图。
图12描述了控制器存储的基本目标EGR率Megrb图的内容。
图13描述了控制器存储的水温校正系数Kegr_tw图的内容。
图14是描述控制器执行的完全燃烧确定程序的流程图。
图15是描述控制器执行的、计算涡轮增压机的压力控制阀的负载值Dtyvnt的程序的流程图。
图16类似于图15，不过表示的是本发明的第二实施例。
图17是描述控制器执行的计算进气阀位置的EGR率Megrd的程序的流程图。
图18是描述控制器执行的，计算时间常数等效值Kkin的程序的流程图。
图19描述了控制器存储的体积效率等效基值Kinb图的内容。
图20是描述控制器执行的计算目标新鲜空气进气量tQac的子程序的流程图。
图21是描述控制器执行的计算目标过量空气系数Tlamb的子程序的流程图。
图22描述了控制器存储的目标过量空气系数基值Tlambb图的内容。
图23描述了控制器存储的水温校正系数Klamb_tw图的内容。
图24是描述控制器执行的计算实际EGR量Qec的子程序的流程图。
图25是描述控制器执行的计算可调燃油喷射喷嘴的目标开度Rvnt的程序的流程图。
图26描述了控制器存储的目标开度Rvnt图的内容。
图27类似于图25，不过表示了本发明的第二实施例。
图28类似于图26，不过表示了本发明的第二实施例。
图29是描述控制器执行的，计算目标开度的开环控制量Avnt_f的程序的流程图。
图30是描述控制器执行的计算目标开度的反馈控制量Avnt_fb的程序的流程图。
图31是描述控制器执行的对目标开度进行线性化处理的子程序的流程图。
图32描述了控制器存储的目标开度Rvnt图的内容。
图33描述了可调喷嘴开口面积和涡轮增压压力之间的关系。
图34是描述控制器执行的设置涡轮增压机的压力控制阀的负载值Dtyvnt的子程序的流程图。
图35是描述控制器执行的设置负载选择信号标记fvnt2的子程序的流程图。
图36是描述控制器执行的校正负载值的温度校正量Dty_t的程序的流程图。
图37描述了控制器存储的基本废气温度Texhb图的内容。
图38描述了控制器存储的水温校正系数Ktexh_Tw图的内容。
图39描述了控制器存储的温度校正量Dty_t图的内容。
图40说明了涡轮增压机的致动器的温度特性。
图41是控制器存储的、当可调喷嘴完全关闭时以及当可调喷嘴的开度恒定不变或者逐渐增大时的负载值Duty_h图的内容。
图42是控制器存储的、当可调喷嘴完全打开时以及当可调喷嘴的开度恒定不变或者逐渐增大时的负载值Duty_l图的内容。
图43类似于图41，但是表示了可调喷嘴的开度逐渐减小的情况。
图44类似于图42，但是表示了可调喷嘴的开度逐渐减小的情况。
图45描述了根据本发明命令开度线性化处理值和负载值之间关系的滞后。
图46是描述控制器执行的操作检查子程序的流程图。
图47是描述控制器执行的计算负载值Dtyvnt程序的流程图。
图48描述了控制器存储的控制模式值Duty_pu图的内容。
图49描述了控制器存储的负载值Duty_p_ne图的内容。
图50是描述控制器执行的计算EGR量反馈校正系数Kqac00、EGR流速反馈校正系数Kqac0和EGR流速学习(learning)校正系数Kqac的子程序的流程图。
图51是描述控制器执行的，用于设置反馈许可标记fefb的程序的流程图。
图52是描述控制器执行的设置学习值反映许可标记felrn2的程序的流程图。
图53是描述控制器执行的设置学习许可标记felrn的程序的流程图。
图54是描述控制器执行的计算EGR量反馈校正系数Kqac00的子程序的流程图。
图55描述了控制器存储的废气再循环流速的校正增益Gkfb图的内容。
图56描述了控制器存储的水温校正系数KgfbTw图的内容。
图57是描述控制器执行的计算EGR流速反馈校正系数Kqac0的子程序的流程图。
图58描述了控制器存储的废气再循环流速的校正增益Gkfbi图的内容。
图59描述了控制器存储的水温校正系数KgfbiTw图的内容。
图60描述了控制器存储的误差比学习值Rqacn图的内容。
图61是描述控制器执行的更新学习值的程序的流程图。
图62描述了控制器存储的学习率Tclrn图的内容。
图63是描述控制器执行的计算EGR阀流速Cqe的子程序的流程图。
图64描述了控制器存储的EGR阀流速Cqe图的内容。
图65描述了控制器存储的进气温度校正系数Klamb_ta图的内容。
图66描述了控制器存储的气压校正系数Klamb_pa图的内容。
图67是描述控制器执行的设置富尖峰(rich spike flag)标记frspk的程序的流程图。
图68是描述控制器执行的最终目标燃油喷射量Qfin计算程序的流程图。
图69是描述控制器执行的计算目标节流阀开度TVO的程序的流程图。
图70描述了控制器存储的最小新鲜空气量基值aQacb图的内容。
图71描述了控制器存储的荷载校正系数KaQqc图的内容。
图72描述了控制器存储的新鲜空气量比值tDNV图的内容。
图73描述了控制器存储的目标节流阀开度TVO图的内容。
优选实施方式的描述参见图1，柴油发动机1包括进气通道3和排气通道2。柴油发动机1是这样构成的多缸柴油发动机，由于进行低温预混燃烧，热释放模式是单级燃烧。日本专利局1999年公布的Tokkai Hei 8-86251中公开了这种柴油发动机。进气通道3的进气通过集气器3A被供给柴油发动机1的各个气缸。
涡轮增压机50的压缩机55和由节流阀致动器61驱动的进气节流阀60安装在集气器3A上游的进气通道3中。
在从进气通道3通向各个气缸的进气口中设置一个涡流控制阀。当在低负载下柴油发动机1以低转速运转时，涡流控制阀关闭部分进气通道，并在流入柴油发动机1的燃烧室的空气流中产生涡流。
燃烧室包括大直径的环形燃烧室。这是其中在活塞上形成从帽盖表面到基底的相同直径圆柱腔的燃烧室。在空腔的底部形成圆锥部分。从而，减小了对从空腔外流入的涡流的阻力，并且促进了空气和燃油的混合。另外，由于空腔的形状的缘故，随着活塞下降，涡流从空腔中心扩散到外部。
柴油发动机1包括共轨式燃油喷射机构10。
参见图2，燃油喷射机构10包括燃油箱11、燃油供给通道12、供油泵14、形成于公用给油通道16中的蓄压室16A和每个气缸所配置的喷嘴17。在供油泵14供给的燃油通过高压燃油通道15被存储在蓄压室16A中之后，所述燃油被分配给各个喷嘴17。
喷嘴17包括针形阀18、喷射室19、通往喷射室19的燃油通道20、止动器21、液压活塞22、复位弹簧23、把高压燃油引向液压活塞22的燃油通道24，以及放入燃油通道24中的三通电磁阀25。另外，在燃油通道24中，并联设置止回阀26和测流孔27。复位弹簧23通过止动器21，沿着图中下部的闭合方向推动针形阀18。液压活塞22与止动器21的上边缘接触。
三通阀25包括与蓄压室16A连接的端口A、与燃油通道24连接的端口B和与排流管28连接的端口C。当三通阀25关闭时，端口A和B相连，端口B和C被切断。从而，燃油通道20和24相连，高压燃油从蓄压室16A，被引向液压活塞22的上部和喷射室19。由于液压活塞22的承压面面积大于针形阀18的承压面面积，这种情况下，针形阀18坐落在阀座中，从而喷嘴17被关闭。
在三通阀25打开的状态下，端口A和B被切断，端口B和C相连。
从而，燃油通道24的向下推动液压活塞22的燃油压力通过排流管28被释放给燃油箱11，由于喷射室19的向上作用于针形阀18的燃油压力的缘故，针形阀18升高，喷射室19的燃油从位于喷嘴17末端的小孔被喷射。如果三通阀25回到关闭状态，则蓄压室16A的燃油压力再次向下作用于液压活塞22，针形阀18坐落在阀座中，燃油喷射被终止。
即，通过三通阀25从关闭到打开的转换时间选择，调整燃油喷射开始时间选择，并且通过打开状态的持续时间，调整燃油喷射量。因此，如果蓄压室16A的压力相同，三通阀25的打开时间越长，燃油喷射量越大。
此外，为了调节蓄压室16A的压力，燃油喷射机构10包括回流通道13，回流通道13使供油泵14排出的多余燃油返回燃油供给通道12。回流通道13配置有调压阀31。调压阀31打开和关闭回流通道13，通过改变进入蓄压室16A的燃油喷射量，调节蓄压室16A的压力。
蓄压室16A的燃油压力等于喷嘴17的燃油喷射压力，并且蓄压室16的燃油压力越高，燃油喷射速率越大。三通阀25和调压阀31按照来自控制器41的输入信号进行工作。
第13届内燃机研讨会的演讲论文的第73-77页中公开了上述结构的燃油喷射机构10。
现在，再次参见图1，在排气通道2中的废气驱动涡轮增压机50的排气涡轮52之后，所述废气通过排气净化用催化转换器62被排入大气中。当柴油发动机1在贫(lean)空气-燃油比下运转时，排气净化用催化转换器62收集氧化氮(NOx)，当柴油发动机1在富(rich)空气-燃油比下运转时，通过废气中所含的碳氢化合物(HC)还原收集的NOx。
涡轮增压机50包括排气涡轮52和压缩机55，所述压缩机55按照排气涡轮52的旋转，对进气通道3中吸进的新鲜空气进行涡轮增压。压缩机55设置在进气通道3的中部，进气通道3把压缩机55压缩的空气供给柴油发动机1。在排气涡轮52的入口处，设置由压力致动器54驱动的可调喷嘴53。
压力致动器54包括按照信号压力驱动可调喷嘴53的膜式致动器59，和按照来自控制器41的信号输入产生信号压力的压力控制阀56。
当柴油发动机1的转速较低时，控制器41控制可调喷嘴53，减小喷嘴开度。其结果是，引入排气涡轮52中的废气的流速被增大，从而获得预定的增压压力。另一方面，当柴油发动机1的转速较高时，控制器41控制可调喷嘴53完全打开，以便无阻力地把废气引入排气涡轮52中。
当空气-燃油混合物在柴油发动机1中燃烧时，产生有毒的NOx。NOx的数量主要取决于燃烧温度，通过降低燃烧温度，可抑制NOx的生成量。柴油发动机1通过废气再循环(EGR)，降低燃烧室中的氧浓度，从而实现低温燃烧。为此，柴油发动机1包括废气再循环(EGR)通道4，所述废气再循环通道4连接位于排气涡轮52上游的排气通道2和进气通道3的集气器3A。EGR通道4配有对从负压控制阀5和冷却系统7提供的控制负压做出响应的膜式废气再循环(EGR)阀6。
负压控制阀5响应从控制器41输入的负载信号产生负压，从而通过EGR阀6，改变废气再循环率(EGR率)。
例如，在柴油发动机1的低转速和低荷载幅度条件下，EGR率最大，为100％，随着柴油发动机1的转速和荷载的增大，EGR率下降。在高荷载下，由于废气温度较高，如果进行大量的EGR，进气温度将上升。如果进气温度上升，NOx将不再减少，喷射燃油的点火延迟变短，从而不能实现预混燃烧。因此，当柴油发动机1的转速和荷载增大时，使EGR率分段下降。
冷却系统7把部分发动机冷却水引向环绕EGR通道4的水套(waterjacket)8，并且冷却EGR通道4中的再循环废气。水套8的冷却水入口7A配有流量控制阀9，流量控制阀9根据来自控制器41的信号，调节冷却水的循环量。
调压阀31、三通阀25、负压控制阀5、压力致动器54和流量控制阀9分别受来自控制器41的信号控制。控制器41包括配有中央处理器(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和输入/输出接口(I/O接口)的微型计算机。
对应于检测值的信号从检测蓄压室16A的燃油压力的压力传感器32，检测车辆加速踏板的开度Cl的加速器开度传感器(opening sensor)33，检测柴油发动机1的转速Ne和曲柄转角的曲柄转角传感器34，识别柴油发动机1的气缸的气缸识别传感器35，检测柴油发动机1的冷却水温度Tw的水温传感器36，检测进气温度Ta的进气温度传感器37，检测大气压力Pa的大气压力传感器38，和检测位于压缩机55上游的进气通道3的进气流速的气流计39被输入到控制器41。进气温度传感器37，大气压力传感器38和气流计39被安装在位于进气节流阀上游的进气通道3中。
根据柴油发动机1的转速和加速器开度，控制器41计算喷嘴17的燃油喷射目标量，以及蓄压室16A的目标压力。通过打开和关闭调压阀31，反馈控制蓄压室16A的燃油压力，从而压力传感器32检测到的蓄压室16A的实际压力与目标压力相符。
控制器41还响应转换到三通阀25打开时柴油发动机1的工作状态，根据计算的燃油喷射目标量，以及燃油喷射开始时间，控制三通阀25的打开时间。例如，当在高EGR率下，柴油发动机1处于低转速，低荷载状态时，燃油喷射开始时间被延迟到接近活塞的上死点(TDC)，从而喷射燃油的点火延迟较长。由于该延迟的缘故，点火时的燃烧室温度被降低，通过增大预混燃烧比率，抑制了由于高EGR率的烟尘生成。另一方面，当柴油发动机1的转速和荷载增大时，喷射开始时间被提前。其原因如下所述。具体地说，即使点火延迟期恒定不变，通过转换点火延迟期得到的点火延迟曲柄转角的增大与发动机转速成正比地增大。因此，为了在预定的曲柄转角下点燃喷射的燃油，在高转速下，需要使开始喷射时间提前。
控制器41还控制柴油发动机1的过量空气系数和EGR率。
控制器41根据由柴油发动机1的工作状态确定的目标EGR率Megr，控制EGR阀6。同样，根据柴油发动机1的工作状态，确定目标过量空气系数Tlamb，所述目标过量空气系数是第一目标值。根据目标过量空气系数Tlamb，和对应于发动机1的某一进气阀位置下的EGR率的实际EGR率Megrd，确定新鲜空气进气目标量tQac和目标等值比Tfbya，所述目标等值比Tfbya是第二目标值。根据新鲜空气进气目标量tQac，确定涡轮增压机50的可调喷嘴53的开度。另一方面，根据等值比Tfbya和气缸新鲜空气进气量Qac，确定最终的燃油喷射目标量Qfin。
过量空气系数和EGR率被独立地设置为对应于柴油发动机1的工作状态的优选值，并且控制涡轮增压压力和燃油喷射量，从而获得设定的过量空气系数和EGR率。
等值比由理论空气-燃油比(＝14.7)/空气-燃油混合物的空气-燃油比所确定。过量空气系数由空气-燃油混合物的空气-燃油比/理论空气-燃油比所确定。空气-燃油混合物的空气-燃油比是供给柴油发动机1的空气和燃油的比值。在贫空气-燃油比下，等值比小于1，过量空气系数大于1。在富空气-燃油比下，等值比大于1，过量空气系数小于1。这里，空气-燃油比是空气与燃油的比值，并且过量空气系数较大的条件下，进行废气再循环的柴油发动机中，在再循环废气中存在相当大量的新鲜空气。因此，为了精确控制等值比和过量空气系数，控制器41考虑到再循环废气4中所含的空气量，控制燃油喷射装置10的燃油喷射量以及通过涡轮增压机50供给的新鲜空气。
下面，将说明控制器41执行的EGR阀6的控制。图3、图4和图8-14来自日本专利局1998年公布的Tokkai Hei 10-288071。
下面首先说明计算用于控制涡轮增压压力和EGR量的共用参数的程序。所述共用参数是燃油喷射装置10的燃油喷射目标量Qsol、EGR阀6的目标EGR率Megr、时间常数等效值Kkin、实际EGR率Megrd、气缸新鲜空气进气量Qac、进气通道的新鲜空气进气流速Qas0、实际EGR量Qec和新鲜空气进气目标量tQac。
时间常数等效值Kkin是表示由置于柴油发动机1的EGR阀6和进气阀之间的集气器3A引起EGR控制延迟的数值。实际EGR率Megrd表示通过柴油发动机1的进入阀的吸入空气的EGR率。实际EGR率Megrd随着相对于目标EGR率Megr的第一级延迟而变化。对这些参数进行计算，其与涡轮增压压力控制程序以及EGR量控制程序无关。
参见图3，首先说明计算燃油喷射目标量Qsol的程序。与由曲柄转角传感器34输出的关于各个气缸的燃烧周期的各个基准位置的REF信号同步地进行该程序。就四冲程发动机而论，对于四缸发动机来说，每隔180度输出REF信号，对于六缸发动机来说，每隔120度输出REF信号。
首先，在步骤S1中，读取发动机转速Ne，并且在步骤S2中，读取加速器开度Cl。
在步骤S3中，通过查找图4中所示的图，根据发动机转速Ne和加速器开度Cl，计算基本燃油喷射量Mqdrv。该图预先存储在控制器41的存储器中。
在步骤S4中，通过把基于发动机冷却水温度Tw等的增量修正量加到基本燃油喷射量Mqdrv中，计算燃油喷射目标量Qsol。
但是，应注意上述程序没有考虑EGR气体中的残余空气量。从而，根据本发明，燃油喷射装置10实际喷射的燃油量不一定等于在上述程序中计算的燃油喷射目标量Qsol，而是等于后面说明的最终燃油喷射目标量Qfin。
接下来，参见图11，说明计算目标EGR率Megr的程序。该程序也与REF信号同步执行。
控制器41首先在步骤S51中，读取发动机转速Ne、燃油喷射目标量Qsol和发动机冷却水温度Tw。
在步骤S52中，通过参考图12中所示的图，根据发动机转速Ne和燃油喷射目标量Qsol，计算基本目标EGR率Megrb。该图预先存储在控制器41的存储器中。在该图中，在发动机工作频率较高的区域中，基本目标EGR率Megrb被设定得较大。该区域对应于转速Ne和荷载都较小的区域。在该图中，荷载由燃油喷射目标量Qsol表示。当发动机输出较高时，往往会产生烟尘，从而在这样的区域中，基本目标EGR率Megrb被设定为具有较小的数值。
在步骤S53中，通过参考图13中所示的图，根据冷却水温度Tw，计算基本目标EGR率Megrb的水温校正系数Kegr_Tw。该图同样预先存储在控制器41的存储器中。
在步骤S54中，根据基本目标EGR率Megrb和水温校正系数Kegr_Tw，由下述等式(1)计算目标EGR率Megr。
Megr＝Megrb·Kegr_tw (1)
在步骤S55中，执行图14中所示的子程序，所述子程序确定柴油发动机1是否处于完全燃烧状态。
下面说明该子程序，首先在步骤S61中，读取发动机转速Ne，并且在步骤S62中，比较发动机转速Ne和对应于完全燃烧转速的完全燃烧确定限幅标准(slice level)NRPMK。
限幅标准NRPMK被设定为，例如400rpm。当发动机转速Ne大于限幅标准NRPMK时，程序进行到步骤S63。
在步骤S63，比较计数器数值Tmrkb和预定的时间TMRKBP，并且当计数器数值Tmrkb大于预定的时间TMRKBP时，在步骤S64中，使完全燃烧标记变为ON，终止该子程序。
当步骤S62中，发动机转速Ne小于限幅标准NRPMK时，子程序转到步骤S66。在步骤S66中，计数器数值Tmrkb被清除为0，接下来，在步骤S67中，使完全燃烧标记变为OFF，并终止该子程序。
当步骤S63中，计数器数值Tmrkb小于预定的时间TMRKBP时，在步骤S65中，使计数器数值Tmrkb加1，并终止该子程序。
在该子程序中，即使发动机转速Ne超过限幅标准NRPMK，完全燃烧标记也并不立即变为ON，只有在该状态持续预定的时间TMRKBP之后，完全燃烧标记才改变为ON。
再次参见图11，在完成图14的子程序之后，控制器41在步骤S56中判定完全燃烧标记。当完全燃烧标记为ON时，图11的程序被终止。当完全燃烧标记为OFF时，在步骤S57中，目标EGR率Megr被重置为0，并且图11的程序被终止。
下面，参考图17和18，说明计算时间常数等效值Kkin和实际EGR率Megrd的程序。实际EGR率Megrd随着相对于目标EGR率Megr的第一级延迟而变化。由于时间常数等效值Kkin和实际EGR率Megrd的计算是相关的，因此将一起进行说明。
图18表示了计算时间常数等效值Kkin的程序。该程序与REF信号同步进行。
在步骤S91中，控制器41读取发动机转速Ne、燃油喷射目标量Qsol和实际EGR率的前一数值Megrdn-1(％)。所述前一数值Megrdn-1是当执行所述程序时，在前一时刻计算的Megrd的数值。
在步骤S92中，通过查阅图19中所示的，事先存储在控制器41中的图，根据发动机转速Ne和燃油喷射目标量Qsol，计算体积效率等效基值Kinb。
在步骤S93中，根据下述等式(2)计算体积效率等效值Kin。当进行EGR时，吸入空气中新鲜空气的比例下降，体积效率降低。在通过体积效率等效基值Kinb的体积效率等效值Kin的计算中，反映了这种降低。Kin=Kinb·11+Megrdn-1100---(2)]]>在步骤S94中，通过将体积效率等效值Kin乘以常数KVOL，计算对应于集气器3A的容量的时间常数等效值Kkin。
常数KVOL由下述等式(3)表示。
KVOL＝(VE/NC)/VM (3)这里，VE＝柴油发动机1的排量，NC＝柴油发动机1的气缸数，VM＝从集气器3A到进气阀的通道的容量。
图17表示了计算实际EGR率Megrd的程序。该程序间隔10毫秒执行一次。
首先在步骤S81中，控制器目标EGR率Megr。
接下来在步骤S82中，读取时间常数等效值Kkin。图18的计算时间常数等效值Kkin的程序与REF信号同步进行，而图17的计算实际EGR率Megrd的程序每隔10毫秒执行一次。因此，这里读取的时间常数等效值Kkin是在执行图17的程序之前，刚刚由图18的程序计算得到的时间常数等效值Kkin。同样，图18的程序读取的实际EGR率的前一数值Megrdn-1是在执行图18的程序之前，刚刚由图17的程序计算得到的实际EGR率。
在步骤S83中，利用目标EGR率Megr、前一数值Megrdn-1和时间常数等效值Kkin，用下述等式(4)计算实际EGR率Megrd。
Megrd＝megr·Kkin·Ne·Ke2#+Megrdn-1·(1-Kkin·Ne·KE2#)(4)这里，KE2#＝常数。
在该等式中，Ne·KE2#是用于把各个气缸每个进气冲程的EGR率转换成单位时间的EGR率的数值。
下面，参见图8，说明计算气缸新鲜空气进气量Qac的程序。该程序与REF信号同步地执行。气缸新鲜空气进气量Qac表示柴油发动机1的一个气缸的进气阀位置的新鲜空气进气量。根据气流计39检测到的进气通道3的新鲜空气流速Qas0，计算气缸新鲜空气进气量Qac，但是因气流计39位于压缩机55的上游时，计算气缸新鲜空气进气量Qac考虑了通过气流计39的空气经由集由器3A被吸入气缸之前的时间。
首先，在步骤S31中，控制器41读取发动机转速Ne和进气通道3的新鲜空气流速Qas0。
在步骤S32中，依据下述公式(5)，进气通道新鲜空气流速Qas0被转换成每个气缸的新鲜空气进气量Qac0。Qac0=Qas0Ne·KCON#]]>这里，KCON#＝常数。
常数KCON#是用于把进气通道3的新鲜空气进气流速Qas0转换成每个气缸的新鲜空气进气量Qac0的常数。在四缸发动机中，每个循环中，两个气缸执行进气，因此常数KCON#为30。在六缸发动机中，每个循环中，三个气缸执行进气，因此常数KCON#为20。
在通过气流计29的空气被实际吸入气缸之前，需要相当多的时间。为了校正该时间差，控制器41执行步骤S33、S34的处理。
在步骤S33中，考虑到从气流计39到集气器3A入口所需的时间，Qac0值Qac0n-L被设定为集气器3A入口处每个气缸的新鲜空气进气量Qacn，值Qac0n-L是该程序被执行L次之前的EGR流速反馈校正系数。L的值根据实验确定。
在步骤S34中，考虑到从集气器3A到柴油发动机1各个气缸的进气阀的时间差，依据第一级延迟的等式(6)，计算气缸新鲜空气进气量Qac。
Qac＝Qacn-1·(1-Kkin)+Qacn·Kkin (6)这里，Kkin＝时间常数等效值，Qacn-1＝执行所述程序的前一时刻计算的Qac。
从气流计39输入控制器41的信号是模拟电压信号Us，控制器41通过图9中所示的程序，把模拟电压信号Us转换成进气通道3的进气流速Qas0。图9中所示的程序每隔4毫秒执行一次。在步骤S41中，控制器41读取模拟电压信号Us，并且在步骤S42中，通过查阅图10中所示的图，把模拟电压信号Us转换为流速Qas0_d。该图预先存储在控制器41的存储器中。
此外，在步骤S43中，对流速Qas0_d进行加权平均处理，得到的数值被用作进气通道3的新鲜空气进气流速Qas0。
下面，参见图24，说明计算实际EGR量Qec的程序。实际EGR量Qec对应于进气阀位置下每个气缸的EGR量。该程序每隔10毫秒执行一次。
首先在步骤S111中，控制器41读取集气器3A入口处各个气缸的新鲜空气进气量Qacn，目标EGR率Megr，以及对应于集气器容量的时间常数等效值Kkin。图8的程序计算得到的数值被用于集气器3A入口处每个气缸的新鲜空气进气量Qacn。图18的程序计算得到的数值被用于时间常数等效值Kkin。
接下来，在步骤S112中，用下述等式(7)计算集气器3A入口处，每个气缸的EGR量Qec0。
Qec0＝Qacn·Mger (7)在下一步骤S113中，依据下述等式(8)计算实际EGR量Qec，并且程序被终止。
Qec＝Qec0·Kkin·Ne·KE#+Qecn-1·(1-Kkin·Ne·KE#) (8)图20表示了计算新鲜空气进气目标量tQac的程序。新鲜空气进气目标量tQac对应于集气器3A入口处的新鲜空气目标量。该程序每隔10毫秒执行一次。
参见图20，首先在步骤S101中，控制器41读取实际EGR率Megrd。
在步骤S102中，用图21中所示的子程序计算目标过量空气系数Tlamb。
参见图21，在步骤401中，读取发动机转速Ne、基本燃油喷射量Mqdrv、冷却水温度Tw、进气温度Ta和大气压力Pa。基本燃油喷射量Mqdrv是由图3的步骤S3计算得到的数值。
在步骤S402中，通过查阅图22中所示的图，根据发动机转速Ne和基本燃油喷射量Mqdrv，计算目标过量空气系数基值Tlambb。该图预先存储在控制器41的存储器中。
下面将说明图22中所示的图的特性。
在现有技术中，为了防止生成烟尘，只在柴油发动机1的高荷载区中，才对过量空气系数加以限制。另一方面，根据本发明，在发动机转速Ne和基本燃油喷射量Mqdrv的所有区域中，最佳的过量空气系数被设定。
具体地说，目标过量空气系数基值Tlambb被设定为小于最大的基本燃油喷射量Mqdrv。
此外，在高转速区中，转速Ne越高，过量空气基值Tlambb被设定得越小。
在步骤S403中，通过查阅图23中所示的表，根据冷却水温度Tw，计算水温校正系数Klamb_tw。该图预先存储在控制器41的存储器中。
在步骤S404中，通过查阅图65中所示的图，根据进气温度Ta，计算进气温度校正系数Klamb_ta。
图65中所示的图预先存储在控制器41的存储器中。
在步骤S405中，通过查阅图66中所示的图，根据大气压力Pa，计算气压校正系数Klamb_pa。图66中所示的图预先存储在控制器41的存储器中。
在步骤S406中，利用图67中所示的子程序，设定富尖峰(rich spike)标记frspk。
富尖峰标记frspk是确定是否允许富尖峰的标记。如前所述，排气净化用催化转换器62在富空气-燃油比下，通过排放的碳氢化合物(HC)，还原收集的氧化氮(NOx)。为此，柴油发动机1的空气-燃油比被暂时设置为较高，即，过量空气系数被设置成小于1。该操作被称为富尖峰。当富尖峰标记frspk＝1时，说明富尖峰条件被满足。当富尖峰标记frspk＝0时，表明富尖峰条件未被满足。
参见图67，首先在步骤S381中，控制器41读取发动机转速Ne、目标燃油喷射量Qsol和冷却水温度Tw。
在步骤S372-S374中，确定富尖峰条件是否被满足。具体地说，当冷却水温度Tw高于预定温度TWRSK#，发动机转速Ne位于预定的转速区中，目标燃油喷射量Qsol位于预定的喷射量区中时，确定富尖峰条件被满足。例如，当废气温度较低，例如在低荷载区中时，不能很好地进行HC对NOx的还原，并且在这种情况下，当目标燃油喷射量Qsol低于预定的喷射区时，富尖峰条件未被满足。
当步骤S372-S374的任意条件未被满足时，在步骤S381中，子程序把富尖峰终止标记frspk1重置为0，并且在步骤S383中，富尖峰标记frspk被重置为0，并且结束该子程序。富尖峰终止标记frspk1是说明富尖峰是否已被终止的标记。当frspk1＝1时，表明富尖峰已被终止，当frspk1＝0时，表明富尖峰还未被终止。
另一方面，当步骤S372-S374的所有条件都被满足时，确定富尖峰条件被满足，子程序进行到步骤S375。
在步骤S375中，确定前一数值frspk1n-1是否为0。frspk1n-1是在执行所述子程序的前一时刻设置的富尖峰终止标记。当前一数值frspk1n-1为0时，则在步骤S376中，确定富尖峰标记的前一数值frspk1n-1是否为1。如果所述前一数值frspk1n-1不为1，则由于所述子程序的本次执行，富尖峰标记条件首次被满足。这种情况下，在步骤S377中，计时器数值Ctrrh被设置为预定的数值TMRRSK#，并且在步骤S382中，把富尖峰标记frspk设置为1，并且终止所述子程序。
在步骤S375中，如果富尖峰终止标记的前一数值frspk1n-1不为0，即，如果该数值为1，则富尖峰已被终止。这种情况下，在步骤S833中，把富尖峰标记frspk重置为0，并且终止所述子程序。
在步骤S376中，当富尖峰标记的前一数据frspk1n-1为1时，表明从最近一次执行所述子程序以来，富尖峰条件一直都被满足。这种情况下，子程序进行到步骤S378，使计数器数值Ctrrh减1。在下一步骤S379中，确定计时器数值Ctrrh是否为0。
在步骤S379中，如果计时器数值Ctrrh不为0，则在步骤S382中，控制器41把富尖峰标记frspk设置为1，并且终止所述子程序。如果在步骤S379中，计时器数值Ctrrh为0，则在步骤S380中，控制器41把富尖峰终止标记frspk1设置为1，在步骤S383中，把富尖峰标记frspk重置为0，并且终止所述子程序。
在该子程序中，当富尖峰条件被满足时，如果还没有执行富尖峰，则在对应于预定数值TMRRSK#的时间内，富尖峰标记frspk被设置为1。在富尖峰终止之后，即使仍然继续满足富尖峰条件，富尖峰标记frspk也不设置为1，只有当富尖峰条件曾未被满足，并且随后再次被满足时，富尖峰标记frspk才再次被设置为1。这样，不执行不必要的富尖峰。由于这种处理的缘故，不执行不必要的富尖峰，由富尖峰引起的燃油-费用性能的退化或废气组成物被降至最小。
现在，返回图21的子程序，在步骤S407中，控制器41确定在步骤S406中设置的富尖峰标记frspk是否为1。
当frspk为1时，即，当富尖峰条件被满足时，则在步骤S409中，把目标过量空气系数Tlamb设置为小于1的固定值TLAMRC#，并且终止所述子程序。
另一方面，当frspk不为1时，即，当富尖峰条件未被满足时，在步骤S408中，通过使目标过量空气系数基值Tlambb乘以三个校正系数Klamb_tw、Klamb_ta和Klamb_Pa而得到的数值被设定为目标过量空气系数Tlamb，并且终止所述子程序。
这里，为了对付在低温下增大的摩擦，以及稳定燃烧，水温校正系数Klamb_tw沿着增大的方向校正过量空气系数。
进气温度校正系数Klamb_ta沿着增大的方向校正过量空气系数，补偿空气密度的下降，并且当进气温度处于高温区中时，降低燃烧温度。进气温度Ta的高温区是，例如80℃以上的区域。
大气压力校正系数Klamb_Pa增大过量空气系数，并且补偿大气压力Pa小于一个大气压的高地平面上空气密度的降低。
执行富尖峰，不仅还原NOx，而且还增大废气温度。这种情况下，步骤S409中使用的固定值TLABRC#被设置为1.1～1.2，可修改图67的流程图中，把富尖峰标记frspk设置为1的条件，以便具有确定是否需要用于升高废气温度的富尖峰的另一步骤。
这样，在通过图21的子程序设置目标过量空气系数Tlamb之后，在图20的步骤S103中，控制器41利用目标过量空气系数Tlamb和实际EGR率Megrd，用下述等式(9)计算目标等值比Tfbya。
Tfbya＝{Tlamb+Megrd·(Tlamb-1)}/Tlamb2(9)等式(9)是基于下述原理的近似。
过量空气系数lamb是通过把空气-燃油比除以14.7(理论空气-燃油比)得到的数值，并且通常由下述等式(10)定义。
lamb＝Ga/(Gf·14.7) (10)这里，Ga＝新鲜空气量，Gf＝燃油喷射量。
但是，在经常在过量空气下运转的柴油发动机1中，一部分新鲜空气在未对燃烧发挥作用的情况下即被排放。从而，当在过量空气状态下进行废气再循环时，在经过EGR阀6回流到进气中的废气中含有一定量的新鲜空气。
考虑了回流到进气中的废气中所含的新鲜空气的过量空气系数lamb可用下述等式(11)表示lamb＝{Ga+Ge·(lamb-1)/lamb}/(Gf·14.7) (11)这里，Ga＝EGR量。
等式(11)中的(lamb-1)/lamb表示EGR气体中新鲜空气的比例。
等式(11)可被改写为下述等式(12)。
lamb＝Ga·{1+(Ge/Ga)·(lamb-1)/lamb}/(Gf·14.7)＝{Ga/(Gf·14.7)}·{1+(Ge/Ga)·(lamb-1)/lamb}(12)这里，Ge/Ga对应于EGR率。
另一方面，在根据本发明的控制设备中，等值比fbya由下述等式(13)定义。
fbya＝Gf·14.7/Ga (13)理论上，这应是通过将由于EGR废气中所含的空气量与等式(13)中使用的新鲜空气量Ga相加而得到的量值，但是在本发明的控制设备中，等值比fbya被等式(13)定义为一个近似值。
等式(12)右侧的Ga/(Gf·14.7)等于1/fbya。在等式(12)中，用1/fbya代替Ga/(Gf·14.7)，得到下述等式(14)。
lamb＝(1/fbya)·{1+Megrd·(lamb-1)/lamb}(14)就等值比fbya重写等式(14)，得到下式等式(15)。
fbya＝(1/lamb)·{1+Megrd·(lamb-1)/lamb} (15)通过在等式(15)中，分别用目标等值比Tfbya代替等值比fbya，用目标过量空气系数Tlamb代替过量空气系数lamb，得到等式(9)。
在目标等值比Tfbya的计算中使用实际EGR率Megrd的原因如下。
当柴油发动机1处于瞬时运转状态时，由于EGR气体流入柴油发动机1的燃烧室之前的所需时间的缘故，基于目标等值比Tfbya的燃油喷射量和燃烧室中的气体量并不匹配，并且在过量空气系数的控制中产生误差。但是，当在目标等值比Tfbya的计算中，使用考虑到该延迟的实际EGR率Megrd，而不是使用目标EGR率Megr时，可消除该误差。
在按照这种方式，依据近似等式(9)计算目标等值比Tfbya之后，在图20的步骤S104中，控制器41利用目标等值比Tfbya，用下述等式(16)计算新鲜空气进气目标量tQac，并且终止该子程序。
tQac＝Mqdrv·BLAMB#/Tfbya (16)这里，BLAMB#＝14.7。
EGR阀6的控制，以及新鲜空气进气量和燃油喷射量的控制由控制器41根据这些共用参数，即目标燃油喷射量Qsol、时间常数等效值Kkin、目标EGR率Megr、实际EGR率Megrd、气缸新鲜空气进气量Qac、实际EGR量Qec和新鲜空气进气目标量tQac来完成。
下面，将参考图15，说明EGR阀6的目标开口面积Aev的计算。每次输出REF信号时，执行该程序。
首先，在步骤S11中，控制器41利用图7中所示的子程序，计算EGR阀6的目标EGR量Tqec。
参见图7，首先在步骤S21中，控制器41读取集气器3A入口处的新鲜空气进气量Qacn。集气器3A入口处，每个气缸的新鲜空气进气量Qacn是由图8的步骤S33计算得到的数值。
接下来，在步骤S22中，读取目标EGR率Megr。目标EGR率Megr是由图11的程序计算得到的数值。
然后，在步骤S23中，利用等式(17)计算所需的EGR量Mqec。
Mqec＝Qacn·Megr(17)在下一步骤S24中，利用由图18的程序计算得到的时间常数等效值Kkin，依据下述等式(18)，对所需的EGR量Mqeg进行延迟处理，并且被转换成对应于在柴油发动机1的进气阀位置处，每个气缸的所需EGR量的中间值。
Rqec＝Mqec·Kkin+Rqecn-1·(1-Kkin) (18)这里，Rqecn-1＝在执行该子程序的前一时刻计算得到的Rqec。
在下一步骤S25中，利用中间值Rqec和所需EGR量Mqec，依据下述等式(19)执行预处理，以便计算在EGR阀6的位置处，每个气缸的目标EGR量Tqec。
Tqec＝GKQEC·Mqec-(GKQEC-1)·Rqecn-1(19)在最后步骤S26中，利用下述等式(20)，把每个气缸的目标EGR量Tqec转换成单位时间的目标EGR量Tqek。
Tqek＝Tqec·(Ne/KCON#)/Kqac00(20)这里，Kqac00＝EGR量反馈校正系数。
EGR量反馈校正系数Kqac00将在后面说明。
下面，再次参见图5，在计算单位时间的目标EGR量Tqek之后，通过利用图63的子程序，控制器41在步骤S12中计算EGR阀流速Cqe。
参见图63，在步骤S361中，控制器41读取实际EGR量Qec，实际EGR率Megrd和气缸新鲜空气进气量Qac。
在步骤S362中，利用图50中所示的子程序，计算EGR流速反馈校正系数Kqac0，EGR流速学习校正系数Kqac。
参见图50，在步骤S251中，控制器41首先读取新鲜空气进气目标量tQac、气缸新鲜空气进气量Qac、发动机转速Ne和目标燃油喷射量Qsol。
在步骤S252中，根据新鲜空气进气量tQac和由图8的程序计算的时间常数等效值Kkin，利用下述等式(21)计算新鲜空气进气目标量tQac的延迟处理值tQacd。该值对应于柴油发动机1的进气阀位置中的目标进气量。
tQacd＝tQac·Kkin·KQA#+tQacdn-1·(1-Kkin·KQA#) (21)这里，KQA#＝常数，tQacdn-1＝执行子程序的前一时刻计算的tQacd。
在接下来的步骤S253中，读取与EGR阀开口的控制相关的反馈许可标记fefb、学习许可标记felrn和学习值反映许可标记felrn2。
这些标记分别由图51、图52和图53中所示的独立程序设置。
图51表示了设置反馈许可标记fefb的程序。每隔10毫秒执行一次该程序。
参见图51，首先在步骤S271中，控制器41读取发动机转速Ne，目标燃油喷射量Qsol、实际EGR率Megrd和水温Tw。
在随后的步骤S272-S275中，确定EGR量反馈控制条件。
在步骤S272中，确定实际EGR率Megrd是否超过预定值MEGRFB#。预定值MEGRFB#是用于检查实际进行的废气再循环的数值。在步骤S273中，确定冷却水温度Tw是否超过预定值TwFBL#。预定值TwFBL#被设定为30′C。在步骤S274中，确定目标燃油喷射量Qsol是否超过预定值QSOLFBI#。
预定值QSOLFBL#是用于检查柴油发动机不处于停止供油状态的数值。在步骤S275中，确定发动机转速Ne是否超过预定值NeFBL#。预定值NeFBL#是用于检查车辆不在低速区的数值，在所述低速区中，柴油发动机1停止转动。
当步骤S272-S275的所有条件都被满足时，子程序进行到步骤S276，并且使计时器数值Ctrfb加1。
在接下来的步骤S278中，确定计时器数值Ctrfb是否大于预定值TMRFB#。预定值TMRFB#被设定为，例如，小于1秒的值。当确定结果为是时，子程序在步骤S279中，把反馈许可标记fefb设置为1，并且子程序被终止。另一方面，如果步骤S272-S275的任意条件未被满足时，在步骤S277中，子程序把计时器数值Ctrfb重置为0，并且进行到下一步骤S280。
当步骤S278的确定结果为否时，子程序同样进行到步骤S280。
在步骤S280中，反馈许可标记fefb被重置为0，并且子程序被终止。
根据该子程序，只有当步骤S272-S275的所有条件都被满足，并且这种状态持续超过预定值TMRFB#的一段时间时，反馈许可标记fefb才被设置为1，在其它情况下，反馈许可标记fefb被重置为0。
图52表示了设置学习值反映许可标记felrn2的程序。该程序同样每隔10毫秒执行一次。
参见图52，首先在步骤S291中，控制器41读取发动机转速Ne、目标燃油喷射量Qsol、实际EGR率Megrd和冷却水温度Tw。
在随后的步骤S292-S295中，确定EGR量学习值反映条件。
在步骤S292中，确定实际EGR率Megrd是否超过预定值MEGRLN2#。预定值MEGRLN#2是用于检查实际进行的废气再循环的数值。在步骤S293中，确定冷却水温度Tw是否超过预定值TwLNL2#。预定值TwLNL2#被设置为20′C。在步骤S294中，确定目标燃油喷射量Qsol是否超过预定值QSOLLNL2#。预定值QSOLLNL2#是用于检查柴油发动机1不处于停止供油状态的数值。在步骤S295，确定发动机转速Ne是否超过预定值NeLNL2#。预定值NeLNL2#是用于检测车辆不处于低速区的数值，在所述低速区中，柴油发动机1停止转动。
只有当步骤S292-S295的所有条件都被满足时，子程序才进行到步骤S296，使计时器数值Ctrln2加1。
在下一步骤S298中，确定计时器数值Ctrln2是否超过预定值TMRLN2#。预定值TMRLN2#被设为0.5秒。当确定结果为是时，子程序在步骤S299中，把学习值反映许可标记felrn2设为1，并且终止子程序。
另一方面，当步骤S292-S295的任意条件未被满足时，在步骤S297中，子程序把计时器数值Ctrln2重置为0，并且进行到下一步骤S300。当步骤S298的确定结果为否时，子程序同样进行到步骤S300。
在步骤S300中，学习值反映许可标记felrn2被重置为0，并且终止子程序。
图53表示了设置学习许可标记felrn的程序。该程序同样每隔10毫秒执行一次。
参见图53，首先在步骤S311中，控制器41读取发动机转速Ne，目标燃油喷射量Qsol，实际EGR率Megrd和水温Tw。
在随后的步骤S312-S317中，确定EGR量学习许可条件。
在步骤S312中，确定实际EGR率Megrd是否超过预定值MEGRLN#。预定值MEGRLN#是用于检查实际执行的废气再循环的数值。在步骤S313中，确定冷却水温度Tw是否超过预定值TwLNI#。预定值TwLNL#被设置为70-80′C。在步骤S314中，确定目标燃油喷射量Qsol是否超过预定值QSOLLNL#。预定值QSOLLNL#是用于检查柴油发动机1不处于停止供油状态的数值。在步骤S315中，确定发动机转速Ne是否超过预定值NeLNI#。预定值NeLNL#是用于检查车辆不处于低速区的数值，在所述低速区中，柴油发动机1停止转动。在步骤S316中，确定反馈许可标记fefb是否为1。在步骤S317中，确定学习值反映许可标记felrn2是否为1。
只有当步骤S312-S317的所有条件都被满足时，子程序才进行到步骤S318，使计时器数值Ctrln加1。
在下一步骤S320中，确定计时器数值Ctrln是否超过预定值TMRLN#。预定值TMRLN#被设为4秒。当确定结果为是时，子程序在步骤S321中把学习许可标记felrn设置为1，并且终止子程序。另一方面，如果步骤S312-S317的任意条件未被满足时，则在步骤S319中，子程序把计时器数值Ctrln重置为0，并且前进到下一步骤S322。当步骤S320的确定结果为否时，子程序同样进行到步骤S322。在步骤S322中，学习许可标记felrn被设置为0，并且终止子程序。
再次参见图50，在读取反馈许可标记fefb，学习值反映许可标记felrn2和学习许可标记felrn之后，在步骤S254中，控制器41确定反馈许可标记fefb是否为1。
当反馈许可标记fefb为1时，在步骤S255中计算EGR量的反馈校正系数Kqac00，以及在步骤S256中计算EGR阀流速Cqe的反馈校正系数Kqac0之后，控制器41进行到步骤S259。
另一方面，当在步骤S254中，反馈许可标记fefb不为1时，控制器41在步骤S257中，把EGR量的反馈校正系数Kqac00设为1，在下一步骤S258中，把反馈校正系数Kqac0设为1，并且随后进行到步骤S259。
下面，将说明在步骤S255中进行的EGR量的反馈校正系数Kqac00的计算，以及在步骤S256中进行的EGR流速的反馈校正系数kqac0的计算。
EGR量的反馈校正系数Kqac00的计算由图54的子程序执行。
参见图54，在步骤S331中，控制器首先读取目标进气量的延迟处理值tQacd、气缸新鲜空气进气量Qac、发动机转速Ne、目标燃油喷射量Qsol和冷却水温度Tw。延迟处理值tQacd是在图50的步骤S252中计算得到的值。
在步骤S332中，通过查阅图55中所示的预先存储在控制器41的存储器中的图，根据发动机转速Ne和目标燃油喷射量Qsol，计算EGR流速的校正增益Gkfb。在下一步骤S333中，通过查阅图56中所示的预先存储在控制器41的存储器中的图，根据冷却水温度Tw，计算校正增益的水温校正系数KgfbTw。
在最终步骤S334中，利用校正系数Gkfb和水温校正系数KgfbTw，用下述等式(22)计算EGR量的反馈校正系数Kqac00。
Kqac00＝(tQacd/Qac-1)·Gkfb·Kgfbtw+1 (22)等式(22)右侧的第一项，(tQacd/Qac-1)是目标进气量延迟处理值tQacd相对于气缸新鲜空气进气量Qac的误差比。因此，EGR率的反馈校正系数Kqac00是以1为中心的数值。
EGR阀流速的反馈校正系数Kqac0的计算由图57中所示的子程序执行。
参见图57，在步骤S341中，控制器41首先读取延延处理值tQacd、气缸新鲜空气进气量Qac、发动机转速Ne、目标燃油喷射量Qsol和冷却水温度Tw。
在步骤S342中，通过查阅图58中所示的预先存储在控制器41的存储器中的图，根据发动机转速Ne和燃油喷射量Qsol，计算EGR阀流速的校正增益Gkfbi。
在步骤S343中，通过查阅图59中所示的预先存储在控制器41的存储器中的图，根据冷却水温度Tw，计算校正增益的水温校正系数KgfbiTw。
在下一步骤S344中，利用校正增益Gkfbi和水温校正系数KgfbiTw，由下述等式(23)计算误差比Rqac0。
Rqac0＝(tQacd/Qac-1)·Gkfbi·Kgfbitw+Rqac0n-1(23)这里，Rqac0n-1＝执行子程序的前一时刻计算得到的Rqac0。
在下一步骤S345中，通过使误差比Rqac0加1，计算EGR流速反馈校正系数Kqac0。因此，EGR阀流速的反馈校正系数Kqac0是正比于误差比的整数部分的数值。
现在参见图50，在设定EGR量的反馈校正系数Kqac00和EGR阀流速的反馈校正系数Kqac0之后，在步骤S259中，控制器41确定学习值反映许可标记felrn2是否为1。
当学习值反映许可标记felrn2为1，即，当学习值的EGR量控制中的反映允许时，在步骤S260中，控制器41通过查阅图60中所示的预先存储在控制器41的存储器中的图，根据发动机转速Ne和目标燃油喷射量Qsol，读取误差比学习值Rqacn。在下一步骤S261中，通过使误差比学习值Rqacn加1，计算EGR流速学习校正系数Kqac。
当在步骤S259中，学习值反映许可标记felrn2不为1时，在步骤S262中，控制器41把EGR流速学习校正系数Kqac设置为1。
在步骤S261或步骤S262的处理之后，在步骤S263中，控制器41确定学习许可标记felrn是否为1。
当学习许可标记felrn为1时，则在步骤S264中，控制器41从EGR流速反馈校正系数Kqac0中减1，以便计算误差比的当前值Rqacp。在下一步骤S266中，利用图61的子程序更新该学习值，并且终止本子程序。
当学习许可标记felrn不为1时，在步骤S265中，控制器41把误差比的当前值Rqacp重置为0，并且终止图50的子程序。
下面将说明在步骤S266中进行的学习值的更新。
参见图61，在步骤S351中，控制器41首先读取发动机转速Ne、目标燃油喷射量Qsol和在步骤S264中计算的误差比Rqacp。
在步骤S352中，通过查阅图62中所示的预先存储在控制器41的存储器中的图，根据发动机转速Ne和目标燃油喷射量Qsol，计算学习率Tclrn。
在步骤S353中，通过查阅图60的前述图，根据发动机转速Ne和目标燃油喷射量Qsol，计算误差比学习值Rqacn。
在下一步骤S354中，把下述等式(24)的加权平均处理加入在步骤S351中读取的误差比Rqacp中，并且更新误差比学习值。
Rqacn(new)＝Rqacp·Tclrn+Rqacn(old)·(1-Tclrn)(24)这里，Rqacn(new)＝将写入该图中的误差比学习值Rqacn，Rqacp＝在步骤S351中读取的误差比，和Rqacn(old)＝在步骤S353中，从该图中读出的误差比学习值Rqacn。
在下一步骤S355中，利用按照这种方式计算的误差比学习值Rqacn(new)，改写图60的图的存储值。
通过终止图61的子程序，控制器41终止图50的子程序的处理。
再次参见图63，在步骤S363中，通过利用在步骤S362中计算的EGR流速反馈校正系数Kqac0和EGR流速学习校正系数Kqac，控制器41依据下述等式(25)计算校正后的实际EGR量Qec_h。
Qec_h＝Qec·Kqac·Kqac0 (25)在步骤S364-S367中，设置当EGR工作开始时的校正后的实际EGR量Qec_h的初始值。在步骤S364中，确定校正后的实际EGR量Qec_h是否为0。当Qec_h为0时，即当没有进行EGR时，在步骤S365中，依据下述等式(26)设置校正后的实际EGR量Qec_h，并且程序进行到步骤S366。当在步骤S364中，校正后的实际EGR量不为0，则程序绕过步骤S365，进行到步骤S366。
Qec_h＝Qac·MEGRL# (26)这里，MEGRL#＝常数。
在步骤S366中，确定实际EGR率Megrd是否为0。当实际EGR率Megrd为0时，在步骤S367中，实际EGR率Megrd被设定为等于常数MEGRL#，并且程序进行到步骤S368。当实际EGR率Megrd不为0时，程序绕过步骤S367，进行到步骤S368。
当EGR阀6被完全关闭时，EGR阀6的EGR阀流速为0，等式(25)和(26)是设置当EGR操作开始时，即，当EGR阀6开始打开时，用于流速计算的参数初始值的等式。常数MEGRL#可被设定为，例如0.5。
根据柴油发动机1的工作状态，当开始EGR操作时，EGR阀6上游和下游的压差是不同的，从而，当开始EGR操作时，EGR阀流速也不同。当EGR阀6开始打开时，EGR阀6上下游的压差取决于气缸新鲜空气进气量Qac。从而，通过依据等式(26)，使Qec_h的初始值直接正比于气缸新鲜空气进气量Qac，可提高开始EGR操作时的EGR阀流速的计算精度。
现在，在步骤S368中，控制器41通过查阅图64中所示的预先存储在控制器41的存储器中的图，根据校正的实际EGR量Qec_h和实际EGR率Megrd，计算EGR阀流速Cqe，并且终止该子程序。
当子程序被终止时，控制器41结束图5中步骤S12的处理。在图5的下一步骤S13中，控制器41通过利用在步骤S11中计算的单位时间的目标EGR量Tqek和在步骤S12中计算的EGR阀流速Cqe，用下述等式(27)计算EGR阀开口表面积Aev，Aev＝Tqek/Cqe(27)通过利用，例如图6的图，得到的目标EGR阀开口表面积Aev被转换成压力控制阀5的提升量或相应信号。控制器41通过根据这些参数，向驱动EGR阀6的压力控制阀5输出所述信号，把EGR阀6的开口控制到目标EGR阀开口表面积Aev。
如图64的图中所示，EGR阀流速Cqe的特性曲线是非线性的，EGR阀流速Cqe的反馈控制的灵敏性易于受到柴油发动机1的工作状态的影响。从而，如果立即使EGR阀流速的反馈校正系数Kqac0乘以EGR阀流速，则EGR阀流速Cqe的数值可能是不稳定的。从而EGR阀流速的反馈校正系数Kqac0被用于等式(25)中计算校正后的实际EGR率Qec_h，而不是乘以EGR阀流速Cqe。这样，通过根据校正后的实际EGR量Qec_h，利用图64的图计算EGR阀流速Cqe，保持了EGR阀流速Cqe的反馈控制的冗余度，并且抑制了灵敏性的分散。
此外，在图64的图中，在接近特性曲线急剧倾斜的右边缘的部分中在EGR阀流速Cqe的计算中，往往会产生失配。如果在EGR阀流速Cqe中产生失配，则同样将在由等式(27)计算的EGR阀开口表面积Aev中产生误差。
为了抑制该误差，EGR量反馈校正量Kqac00被应用于计算单位时间的目标EGR率Tqek，它是等式(27)的分子。通过等式(22)，使EGR量反馈校正量Kqac00直接正比于目标新鲜空气延迟处理值tQacd相对于气缸新鲜空气进气量Qac的误差比。由于该比例控制的缘故，可立即校正图64的图中的失配。
在计算EGR量反馈校正量Kqac00的等式(14)中，假定校正增益Gkfb＝1，并且完成了柴油发动机1的预热，则等式(22)可被简化为如下所示。
Kqac00＝(tQacd/Qac-1)+1这里，如果气缸新鲜空气进气量Qac小于目标值tQacd，则Kqac00是大于1的值，并且等式(20)计算得到的目标EGR量Tqec立即降低。从而，通过节流阀60吸入的新鲜空气量相对增大，气缸新鲜空气进气量Qac收敛于目标值tQacd。
到此结束了对EGR阀6的控制的说明。
下面，将说明涡轮增压机50的可调喷嘴53的控制。
涡轮增压压力由输出给涡轮增压机50的压力控制阀56的信号的负载值Dtyvnt控制。当负载值Dtyvnt为零时，压力控制阀56完全打开，当负载值为1时，压力控制阀56完全关闭。
图15中所示的程序确定负载值Dtyvnt。该程序每隔10毫秒执行一次。
首先，在步骤S71中，控制器41读取实际EGR率Megrd。在步骤S72中，控制器41读取由图20的子程序计算的目标新鲜空气进气量tQac。
在下一步骤S73中，控制器41读取由图24的程序计算的实际EGR量Qec。
在下一步骤S74中，控制器41读取可调喷嘴53的目标开度Rvnt。这里，开度是以相对于喷嘴完全打开时的开口面积的百分率，表示可调喷嘴53的开口面积的数值。因此，当喷嘴完全打开时，开度为100％，当喷嘴完全关闭时，开度为0％。为了把可调喷嘴53的开口表述为不受涡轮增压机50的容量影响的通用值，使用了开度，不过当然也可使用可调喷嘴53的开口面积。
利用图25中所示的程序，计算可调喷嘴53的目标开度Rvnt。与REF信号同步，并且独立于图15的主程序执行图25中的程序。
参见图25，在步骤S121中，控制器41首先读取目标新鲜空气进气量tQac、实际EGR量Qec、发动机转速Ne和目标燃油喷射量Qsol。在下一步骤S122中，依据下述等式(28)计算用于计算可调喷嘴53的目标开度Rvnt的新鲜空气进气量等效值tQas0。
tQas0＝(tQac+Qsol·QFGAN#)·Ne/KCON# (28)这里，KCON#＝常数。
在步骤S123中，利用下述等式(29)计算EGR量等效值Qes0。
Qes0＝(Qec+Qsol·QFGAN#)·Ne/KCON#(29)
在等式(28)和(29)中，Ne/KCON#是用于把每个气缸的进气量或者把EGR量转换成单位时间值的系数。
此外，在等式(28)和(29)中，Qsol·QFGAN#被加入到目标新鲜空气进气量tQac或实际EGR量Qec中，以便根据柴油发动机1的荷载，改变目标开度Rvnt。
代表柴油发动机1的荷载的目标燃油喷射量Qsol的效果由增益QFGAN#调节。在下面的说明中，以这种方式计算的tQas0被称为设定新鲜空气进气量等效值，Qes0被称为设定EGR量等效值。
在下一步骤S124中，通过查阅图26中所示的预先存储的图，根据设定新鲜空气进气量等效值tQas0和设定EGR量等效值Qes0，计算可调喷嘴53的目标开度Rvnt。该图预先存储在控制器41的存储器中。
下面说明由该图具体说明的目标开度Rvnt的特性曲线，在图右侧的设定新鲜空气进气量等效值tQas0较大的区域中，随着设定EGR量等效值Qes0的增大，目标开度Rvnt减小。其原因如下。新鲜空气随着EGR量的增大而减小，从而空气-燃油比变成富空气-燃油比，易于产生烟尘。为了避免这种情况，EGR量增大得越多，通过升高涡轮增压机50的涡轮增压压力，降低目标开度Rvnt，并增大新鲜空气量。
在图左侧的设定新鲜空气进气量等效值tQas0较小的区域中，涡轮增压机50的涡轮增压效率较低。该图中，在该区域中，目标开度Rvnt随着设定新鲜空气进气量等效值tQas0的降低而降低。这是因为如果在该区域中增大目标开度Rvnt，难以产生转动排气涡轮52所需的废气压力。另外还由于，当通过完全打开加速踏板加速车辆时，如果可调喷嘴53的初始开度较小，则由涡轮增压引起的加速效果更大。
在该图中，由Rvnt＝Small指示的区域的目标开度Rvnt约为20％。当强调燃油-费用性能时，由Rvnt＝Large指示的区域的目标开度Rvnt被设置约为30％，当强调废气净化时，由Rvnt＝Large指示的区域的目标开度Rvnt被设置约为60％。
现在，在图15的步骤S74中读取目标开度Rvnt之后，控制器41在步骤S75中，利用图29中所示的子程序，对目标开度Rvnt加入预处理。该预处理的目的在于根据操纵驱动可调喷嘴53的压力致动器54所需的时间，补偿操作延迟。由于与步进电机相比，使用压力控制阀56和膜式致动器59的压力致动器54的操作具有较大的响应延迟，因此预处理是必需的。
参见图29，控制器41首先在步骤S141中读取目标开度Rvnt。
在步骤S142中，把执行该子程序的前一时刻计算的开度预测值Cavntn-1与目标开度Rvnt比较。开度预测值Cavntn-1将在后面的步骤S150中说明。
当Rvnt＞Cavntn-1时，可调喷嘴53沿打开方向工作。这种情况下，在步骤S143中，子程序把预校正增益Gkvnt设置为预定值GKVNTO#，并在步骤S144中，把预校正时间常等效值Tcvnt设置为预定值TCVNTO#，并且进行到步骤S150。
这里，时间常数等效值Tcvnt是时间常数的倒数，并且表明数值越大，响应越快。
另一方面，当步骤S142中Rvnt≤Cavntn-1时，子程序在步骤S145中确定Rvnt是否小于Cavntn-1。
当Rvnt＜Cavntn-1时，可调喷嘴53沿关闭方向工作。这种情况下，在步骤S146中，子程序把预校正增益Gkvnt设定为预定值GKVNTC#，并在步骤S147中，把预校正时间常数等效值Tcvnt设定为预定值TCVNTC#，并且进行到步骤S150。
这里，GKVNTO#＜GKVNTC#，并且TCVNTO#＜TCVNTC#。
这种设置的原因在于，当可调喷嘴53被关闭时，废气压力起阻力的作用，从而希望分别把增益和时间常数设置为大于和小于喷嘴打开时的数值，以便加速可调喷嘴53的操作。使时间常数变小意味着使时间常数等效值Tcvnt变大，如前所述。
在步骤S145中，当目标开度Rvnt不小于开度预测值Cavntn-1时，即Rvnt等于Cavntn-1时，子程序在步骤148中，把预校正增益Gkvnt设置为等于前一Gkvntn-1，把预校正时间常数等效值Tcvnt设置为等于前一Tcvntn-1，并且进行到步骤S150。
在步骤S150中，利用预校正时间常数等效值Tcvnt和目标开度Rvnt，根据下面的等式(30)计算开度预测值Cavnt。
Cavnt＝Rvnt·Tcvnt+Cavntn-1·(1-Tcvnt) (30)这里，Cavntn-1＝执行子程序的前一时刻计算的Cavnt。
在随后的步骤S151中，利用开度预测值Cavnt和目标开度Rvnt，用下述等式(31)计算目标开度的开环控制量Avnt_f。
Avnt_f＝Gkvnt·Rvnt-(Gkvnt-1)·Cavntn-1(31)在执行图29的子程序之后，控制器41返回图15的程序，并且在步骤S76中，利用图30中所示的子程序，计算目标开度Rvnt的反馈校正量Avnt_fb。
参见图30，控制器41首先在步骤S161中，读取目标新鲜空气进气量tQac、目标EGR率Megr、发动机转速Ne、目标燃油喷射量Qsol和气缸新鲜空气进气量Qac。
在步骤S162中，比较目标EGR率Megr与预定值MEGRLV#。预定值MEGRLV#与在图20的步骤S102中使用的值相同。这里，通过比较目标EGR率Megr和预定值MEGRLV#，确定是否执行废气再循环。
Megr≥MEGRLV#是其中应执行废气再循环的区域。这种情况下，子程序进行到步骤S164，并且利用下述等式(32)，计算目标新鲜空气进气量tQac相对于气缸新鲜空气进气量Qac的误差比dQac。
dQac＝(tQac/Qac)-1 (32)当目标新鲜空气进气量tQac大于气缸新鲜空气进气量Qac时，误差比dQac为正值，当目标新鲜空气进气量tQac小于气缸新鲜空气进气量Qac时，误差比dQac为负值。
如果目标新鲜空气进气量tQac等于气缸新鲜空气进气量Qac时，误差比dQac为零。
Megr＜MEGRLV#是其中不进行废气再循环的区域。这种情况下，在步骤S163中，子程序把误差比dQac设置为0。
在设置误差比dQac之后，子程序进行到步骤S165。
在步骤S165中，通过查阅预先存储在控制器41中的图，根据发动机转速Ne和目标燃油喷射量Qsol，计算用于目标开度Rvnt的反馈控制的反馈增益校正系数Kh。该图被设置成随着校正系数Kh的增大，由目标燃油喷射量Qsol代表的柴油发动机1的荷载越大，并且柴油发动机1的转速Ne越大。
在下一步骤S166中，通过使校正系数Kh分别乘以比例常数KPB#、整数常KIB#和差分常数KDB#，计算比例反馈增益Kp、整数反馈增益Ki和差分反馈增益Kd。
在步骤S167中，根据这些增益，利用现有技术中已知的比例/整数/差分控制等式，计算可调喷嘴53的目标开度Rvnt的反馈控制量Avnt_fb。
在上述计算之后，控制器41返回图15的程序，并且在步骤S77中，利用图31中所示的子程序对目标开度Rvnt进行线性化处理。
参见图31，在步骤S171中，控制器41读取目标开度Rvnt的开环控制量Avnt_f和反馈控制量Avnt_fb。
在下一步骤S172中，通过计算这些控制量的和，计算命令开度Avnt。
在下一步骤S173中，通过查阅图32的预先存储在控制器41的存储器中的图，根据命令开度Avnt计算命令开度Avnt的线性化处理值Ratdty。
在该处理之后，控制器41再次返回图15的程序，并且在步骤S78中，利用图34中所示的子程序，确定负载值Dtyvnt。
图34的子程序设置输出给可调喷嘴53的压力控制阀56的信号的负载值Dtyvnt。由于下述原因，需要所述线性化处理。在图33中，当不进行EGR时，涡轮增压压力的变化幅度相同，而开口面积dA0和dA1不同，当进行EGR时，这种差别可能更大。换句话说，通过固定的反馈增益，难以精确地控制涡轮增压压力。为了确保涡轮增压压力的即时响应，反馈增益Kh被设置为按照工作状态而变化。
参见图34，在步骤S181中，控制器41读取柴油发动机1的发动机转速Ne、目标燃油喷射量Qsol、命令开度的线性化处理值Ratdty、预校正时间常数等效值Tcvnt和冷却水温度Tw。
在步骤S182中，利用图35中所示的子程序，设置负载信号变化标记。
参见图35，在步骤S201中，控制器41首先读取命令开度Avnt和预校正时间常数等效值Tcvnt。
在下一步骤S202中，利用下述等式(33)，计算命令开度预测值Adlyvnt。
Adlyvnt＝Avnt·Tcvnt+Adlyvntn-1·(1-Tcvnt) (33)这里，Adlyvntn-1＝执行子程序的前一时刻计算的Adlyvnt的值。
这里，命令开度Avnt和命令开度预测值Adlyvnt之间的关系对应于目标开度Rvnt和开度预测值Cavnt之间的关系。
在下一步骤S203中，把命令开度预测值Adlyvnt和该子程序被执行M次之前计算得到的命令开度预测值Adlyvntn-M进行比较。
当Adlyvnt≥Adlyvntn-M时，命令开度正在增大或者保持不变。这种情况下，子程序在步骤S204中，把操作方向标记fvnt设置为1，并且进行到步骤S206。
在步骤S206中，确定Adlyvnt是否等于Adlyvntn-M。当Adlyvnt＝Adlyvntn-M时，在步骤S207中，负载保持标记fvnt2被设置为1，并且终止该子程序。
当Adlyvnt不等于Adlyvntn-M时，程序进行到步骤S208。
当在步骤203中，Adlyvnt＜Adlyvntn-M时，表明命令开度正在减小。这种情况下，子程序在步骤S205中把操作方向标记fnvt重置为0，并且程序进行到步骤S208。
在步骤S208中，负载保持标记fvnt2被重置为0，并且终止子程序。
这样，在设置两个标记fvnt和fvnt2之后，控制器41在图34的步骤S183中，读取负载值温度校正量Dty_t。利用图36的与REF信号同步独立执行的程序，计算负载值温度校正量Dty_t。
参见图36，在步骤S211中，控制器41首先读取发动机转速Ne、目标燃油喷射量Qsol和冷却水温度Tw。
在步骤S212中，通过查阅图37中所示的预先保存在控制器41的存储器中的图，根据发动机转速Ne和目标燃油喷射量Qsol，计算基本废气温度Texhb。基本废气温度Texhb是柴油发动机1已完成预热之后的废气温度。
在下一步骤S213中，通过查阅图38中所示的保存在控制器41中的图，根据冷却水温度Tw，计算水温校正系数Ktexh_Tw。
在步骤S214中，通过使基本废气温度Texhb乘以水温校正系数Ktexh_Tw，计算废气温度Texhi。
在下一步骤S215中，通过依据下述等式(34)，把第一级处理延迟加入到废气温度Texhi中，计算实际废气温度Texhdly。该数值考虑了由于废气温度变化中的热惯性而引起的延迟。
Texhdly＝Texhi·KEXH#+Texhdlyn-1·(1-KEXH#) (34)这里，KEXH#＝常数，Texhdlyn-1＝执行子程序的前一时刻计算的Texhdly。
在下一步骤S216中，计算基本废气温度Texhb和实际废气温度Texhdly之间的差值dTexh。
在最后步骤S217中，通过查阅图39中所示的预先存储在控制器41的存储器中的图，根据差值dTexh，计算负载值温度校正量Dty_t。步骤S216和S217的处理的意义将在后面详细说明。
在该子程序结束之后，控制器41返回图34的子程序，并且执行步骤S184之后的处理。步骤S184-S189是对负载值添加滞后处理的步骤。
下面参考图45说明这种滞后处理，当命令开度Avnt的线性化处理值Ratdty逐渐增大时，使负载值按照连接当可调喷嘴53完全打开时的命令信号Duty_l_p和当可调喷嘴53完全关闭时的命令信号Duty_h_p的直线变化。另一方面，当线性化处理值Ratdty逐渐增大时，使负载值按照连接当可调喷嘴53完全打开时的命令信号Duty_l_n和当可调喷嘴53完全关闭时的命令信号Duty_h_n的直线变化。在图中，两条直线在可调喷嘴53几乎关闭的区域中相交，但是该区域是压力控制阀56的实际控制中未被使用的区域。在假定柴油发动机1已完全预热的条件下，设置了这些特性曲线。当实际废气温度Texhdly低时，压力致动器54具有对于相同的负载值更大地打开可调喷嘴53的特性。因此，必须把在图36的步骤S216、S217中计算的温度校正量Dty_t应用于补偿废气由废气温度而引起的压力致动器54特性方面的差异。
现在，控制器41在步骤S184中确定操作方向标记fvnt。当操作方向标记fvnt为1时，即当命令开度Avnt逐渐增大或保持恒定时，进行步骤S185、S186的处理。在步骤S185中，通过查阅图41中所示的Duty_h_p图，根据目标燃油喷射量Qsol，计算当可调喷嘴53完全关闭时的负载值Dut_h。
在下一步骤S186中，通过查阅图42中所示的Duty_l_p图，计算当可调喷嘴53完全打开时的负载值Duty_l。在该处理之后，子程序进行到步骤S189。
当在步骤S184中，操作方向标记fvnt为0时，即，当命令开度Avnt逐渐减小时，执行步骤S187、S188的处理。在步骤S187中，通过查阅图43中所示的Duty_h_n图，根据目标燃油喷射量Qsol，计算当可调喷嘴53完全关闭时的负载值Duty_h。在下一步骤S188中，通过查阅图44中所示的Duty_l_n图，根据目标燃油喷射量Qsol，计算当可调喷嘴53完全打开时的负载值Duty_l。
在该处理之后，子程序进行到步骤S189。
在步骤S189中，通过利用由上述处理得到的负载值Duty_h，Duty_l，命令开度Avnt的线性化处理值Ratdty，和温度校正量Dty_t，依据下述等式(35)进行线性插值处理，计算命令负载基值Dty_h。
Dty_h＝(Duty_h-Duty_l)·Ratdty+Duty_l+Dty_t (35)在命令开度Avnt逐渐减小的情况下，以及在命令开度并不逐渐减小的情况下，通过改变用于线性插值处理的直线，使得对于相同的线性化处理值Ratdty，在命令开度Avnt逐渐减小情况下的命令负载基值Dty_h小于其它情况下的命令负载基值Dty_h。
在接下来的步骤S190中，确定负载保持标记fvnt2。当负载保持标记fvnt2为1时，即，命令开度预测值Adlyvnt不变化时，在步骤S191中，命令负载值Dtyv被设置为等于执行子程序的前一时刻计算得到的负载值Dtyvntn-1。负载值Dtyvntn-1将在后面说明。
当负载保持标记fvnt2为0时，即，当命令开度预测值Adlyvnt变化时，在步骤S192中，把命令负载值Dtyv设置为等于在步骤S189中计算的命令负载基值Dty_h。
这样，在步骤S191或步骤S192中确定命令负载值Dtyv之后，在最后步骤S193中，控制器41根据命令负载值Dtyv，利用图46的子程序，对可调喷嘴53执行操作检查。
参见图46，在步骤S221中，控制器41首先读取命令负载值Dtyv、发动机转速Ne、目标燃油喷射量Qsol和冷却水温度Tw。
在随后的步骤S222-S225中，确定操作检查条件是否都被满足。只有当这些条件都被满足时，才进行操作检查。
在步骤S222中，确定目标燃油喷射量Qsol是否小于预定值QSOLDIZ#。当该条件被满足时，意味着柴油发动机1正在停止供油。
在步骤S223中，确定发动机转速Ne是否小于预定值NEDIZ#。当该条件被满足时，意味着柴油发动机1的转速Ne处于中速或低速区。
在步骤S224中，确定冷却水温度Tw是否小于预定值TwDIZ#。当该条件被满足时，意味着柴油发动机1的预热未完成。
在步骤S225中，确定操作检查标记Fdiz是否为0。当该条件被满足时，意味着操作检查还未进行。
当所有条件都被满足时，在步骤S226中，使操作检查计数器值CtFdiz加1，并且程序进行到步骤S227。
如果步骤S222-S224的任意确定结果未被满足，则该子程序在步骤S233中，把操作检查标记Fdiz重置为0，并且进行到步骤S234。但是，当在步骤S225中，操作检查标记Fdiz为1时，该子程序立即进行到步骤S234。
在步骤S227中，比较操作检查计数器值CtFdiz和预定的上限值CTRDIZH#。
当操作检查计数器值CtFdiz小于上限值CTRDIZH#时，在步骤S228中，比较操作检查计数器值CtFdiz和预定的下限值CTRDIZL#。当操作检查计数器值CtFdiz不小于下限值CTRDIZL#时，在步骤S229中，利用图47中所示的子程序，设置用于检查操作的负载值Dtyvnt。
上限值CTRDIZH#被设定为，例如7秒，下限值CTRDIZL#被设定为，例如2秒。这种情况下，只在上限值和下限值之间差值的5秒间隔内设置用于检查操作的负载值。
下面，参见图47，说明设置用于操作检查的负载值的子程序。
控制器41首先在步骤S241中读取操作检查计数值CtFdiz和发动机转速Ne。
在下一步骤S242中，通过查阅图48中所示的图，根据操作检查计数器值Ctfdiz和下限值CTRDIZL#之间的差值，设置控制模式值Duty_pu。该图预先存储在控制器71的存储器中。控制模式值Duty_pu被这样设定，即它按照在操作检查计数器值CtFdiz超过下限值CTRDIZl#之后过去的时间，以较短的周期在0和1之间反复变化。
在下一步骤S243中，通过查阅图49中所示的预先存储在控制器41的存储器中的图，根据发动机转速Ne，计算向压力控制阀56下达的负载值Duty_p_ne。在假定用于检查可调喷嘴53的打开和关闭操作的负载根据发动机转速Ne而不同的情况下，设置负载值Duty_p_ne。例如，当要关闭可调喷嘴53时，必须克服废气压力，才可关闭可调喷嘴53。废气压力随着发动机转速Ne的增大而增大。
另外，当发动机转速Ne处于高速区时，检查可调喷嘴53的关闭操作对发动机工作环境具有较大的影响。因此，在高速区中，负载值Duty_p_ne随着发动机转速Ne的增大而降低，以便减小对发动机工作环境的影响。
在下一步骤S244中，通过使负载值Duty_p_ne乘以控制模式值Duty_Pu，计算负载值Dtyvnt，并且终止该子程序。
这样，通过终止图47的子程序，结束了图46的步骤S229的处理，并且终止了图46的子程序。
另一方面，在图46的步骤S227中，当操作检查计数器值CtFdiz不小于上限值CTRDIZH#时，进行步骤S230的处理。这里，比较操作检查计数器值CtFdiz的前一数值CtFdizn-1和上限值CTRDIZH#。如果前一数值CtFdizn-1小于上限值CTRDIZH#，它意味着在该子程序的反复执行中，CTRDIZH#首次达到上限值CTRDIZH#，在步骤S231中，把负载值Dtyvnt设置为0，在步骤S232中，把操作检查标记Fdiz设置为1，并终止该子程序。
当操作检查完成时，通过在步骤S231中立即把负载值Dtyvnt设置为0，可调喷嘴53完全打开。该操作的目的在于在之后进行的普通控制中，保持控制精度。通过把操作检查标记Fdiz设置为1，在其后的子程序执行过程中，步骤S225的确定结果将始终为负。这意味着在启动柴油发动机1之后，只进行一次可调喷嘴53的操作检查。
另一方面，当在步骤S230中，操作检查计数器值CtFdiz的前一数值CtFdizn-1不小于上限值CTRDIZH#时，子程序进行到步骤S234。在步骤S234中，操作检查计数器值CtFdiz被重置为0，并且程序进行到步骤S235。
当在步骤S228中，操作检查计数器值CtFdiz小于预定下限值CTRDIZL#时，子程序也进行到步骤S235。
在步骤S235中，操作检查的负载值Dtyvnt被设置为等于在步骤S191或步骤S192中确定的命令负载值Dtyv，并且终止该子程序。因此这种情况下，执行可调喷嘴53的普通控制。
特别地，当压力致动器54的操作不稳定时，例如在低温下等，可调喷嘴53的这种操作检查使可调喷嘴53的操作变得平稳，并且提高涡轮增压压力控制的可靠性。
这样，通过结束图46的子程序，图34的子程序的步骤S193的处理被终止，并且图34的子程序也被终止。此外，通过结束图34的子程序，图15的步骤S72的处理被结束，并且图15的主程序也被终止。
如上所述，通过执行涡轮增压机50的可调喷嘴53的开度控制，控制器41控制新鲜空气量，并且还可通过执行节流阀60的开度控制，控制新鲜空气量。但是，如果节流阀60关闭，则随着抽吸(pumping)损耗的增大，燃油-费用性能被消弱。因此，当新鲜空气进气目标量tQac大于最小值aQac时，通过可调喷嘴53的开度控制，控制新鲜空气量，并且只有当新鲜空气进气目标量tQac小于最小值aQac时，才通过节流阀60的开度控制，控制新鲜空气量。最小值aQac是当可调喷嘴53被完全关闭时的进气量。
控制器41通过执行图69中所示的程序，控制新鲜空气量。该程序每隔10毫秒执行一次。
首先，在步骤S411中，读取发动机转速Ne、目标EGR率Megr、基本燃油喷射量Mqdrv和新鲜空气进气目标量tQac。
在下一步骤S412中，通过查阅图70中所示的图，根据发动机转速Ne和目标EGR率Megr，计算可控制涡轮增压机50的可调喷嘴的最小新鲜空气量基值aQacb。该图预先存储在控制器41的存储器中。根据该图，最小新鲜空气量基值aQacb随着目标EGR率Megr的增大而减小。另外，最小新鲜空气量基值aQacb随着发动机转速Ne的增大而增大。
在下一步骤S413中，通过查阅图71中所示的图，根据基本燃油喷射量Mqdrv，计算荷载校正系数kaQqc。柴油发动机1上用基本燃油喷射量Mqdrv表示的荷载越大，则涡轮增压压力越高，并且通过涡轮增压机50提供的新鲜空气量越多。因此，为了按照荷载增大最小新鲜空气量基值aQacb，提供了荷载校正系数kaQqc。图71中的图同样预先存储在控制器41的存储器中。荷载校正系数kaQqc被这样设定，当喷嘴7的每次喷射的基本燃油喷射量Mqdrv为10毫克时，荷载校正系数kaQqc为1.0，如图71中所示。
在下一步骤S414中，通过使最小新鲜空气量基值aQacb乘以荷载校正系数kaQqc，计算最小值aQac。
在接下来的步骤S415中，比较新鲜空气进气目标量tQac和最小值aQac。当新鲜空气进气目标量tQac不小于最小值aQac时，在步骤S419中，把节流阀60的目标节流阀开度TVO设置为预定值TVOWOT#，并且终止该程序。预定值TVOwOT#是对应于节流阀60完全打开状态的值，并且当被转换成节流阀60的旋转角时，它约为80度。
另一方面，当新鲜空气进气目标量tQac小于最小值aQac时，即使完全关闭可调喷嘴53，也不能达到新鲜空气进气目标量tQac。这种情况下，程序进行到步骤S416，并且通过查阅图72中所示的图，根据新鲜空气进气目标量tQac，计算新鲜空气量比值tDNV。该图预先存储在控制器41的存储器中。新鲜空气量比值tDNV用于把为重量流速的新鲜空气进气目标量tQac转换成由节流阀60控制的体积流速。
在下一步骤S417中，通过使新鲜空气量比值tDNV乘以发动机转速Ne和发动机废气量VOL#，计算目标节流阀开口表面积tAtvo。此外，在步骤S418中，通过查阅图73中所示的图，根据目标节流阀开口表面积tAtvo，计算节流阀60的目标节流阀开度TVO，并终止该程序。该图预先存储在控制器41的存储器中。
控制器41通过根据这样计算得到的目标节流阀开度TVO，控制节流阀致动器61，控制节流阀60的开度为目标节流阀开度TVO。
控制器41还通过根据目标等值比Tfbya，执行图68的程序，控制燃油喷射装置的喷射量。图68的程序与REF信号同步进行。
参见图68，在步骤S391中，读取目标等值比Tfbya和气缸新鲜空气进气量Qac。
在下一步骤S392中，用下述等式(36)计算最终的目标燃油喷射量Qfin，并且终止该程序。
Qfin＝(Qac/BLAMB#)·Tfbya (36)这里，BLAMB#＝14.7控制器41根据计算的目标最终燃油喷射量Qfin，通过三通阀25的负载控制，控制燃油喷射装置10的喷嘴17的燃油喷射量。
从而，在该控制设备中，控制器41首先根据工作状态，确定EGR阀6的目标EGR率Megr，并且控制EGR阀6的开度。随后，控制器41根据目标过量空气系数Tlamb和目标EGR率Megr，确定目标等值比Tfbya。
通过根据目标等值比Tfbya，控制涡轮增压机50的可调喷嘴53，控制新鲜空气量，另外还根据目标等值比Tfbya，控制燃油喷射装置10的燃油喷射量。
因此，可按照与工作状态相应的最佳比例，控制过量空气系数和EGR率。换句话说，基于图12的图的EGR率Megr和基于图22的图的目标过量空气系数Tlamb的比值被改变为与工作状态相应的最佳比例。因此，即使柴油发动机1处于瞬时状态，也可进行最佳燃烧。
此外，根据需要，只可改变过量空气系数和EGR率之一。例如，当需要进行富尖峰操作时，在EGR率保持不变的稳定状态下，通过仅把目标过量空气系数设置为小于1.0，可在保持EGR率不变的同时，改变过量空气系数。同样，可在保持目标过量空气系数不变的同时，改变EGR率。
此外，由于在目标等值比Tfbya的计算中，考虑了再循环废气中由EGR引起的空气，因此，可很精确地控制柴油发动机1的过量空气系数。
在该控制设备中，目标过量空气系数基值Tlambb被设置为越大于基本燃油喷射量Mqdrv则越小。因此，当驾驶员压下加速踏板时，过量空气系数下降，转矩增大。另一方面，当压下加速踏板较少时，过量空气系数增大，转矩减小。因此，本发明对车辆的驾驶性能没有任何不利影响。
下面，参见图16，关于涡轮增压机50的压力控制，说明本发明的第二实施例。
根据该实施例，图16中所示的程序，而不是图15中所示的程序被用于计算涡轮增压机的压力控制阀的负载值Dtyvnt。和图15的程序的情况一样，图16的程序同样每隔10毫秒执行一次。
在图15的程序中，是根据实际EGR量Qec计算可调喷嘴53的目标开度Rvnt的，但是在图16的程序中，根据实际EGR率Megrd计算目标开度Rvnt。
具体地说，在图16的程序中，省略了图15的步骤S73的处理，该步骤计算实际EGR量Qec。同时，在可调喷嘴53的目标开度Rvnt的计算中，采用图27中所示的程序，代替图25中所示的程序。其余的处理细节和第一实施例中的相同。
参见图27，在步骤S131中，控制器读取新鲜空气进气目标量tQac、实际EGR率Megrd、发动机转速Ne和目标燃油喷射量Qsol。
在步骤S132中，执行和图15的步骤S122中相同的计算，并且计算设定新鲜空气进气量等效值tQas0。
在步骤S133中，通过查阅图28中所示的，预先存储在控制器41的存储器中的图，根据设定新鲜空气进气量等效值tQas0和实际EGR率Megrd，计算可调喷嘴53的目标开度Rvnt。
在第一实施例的图26的图中，纵轴表示EGR率等效值Qes0，但是在图28的图中，纵轴表示实际EGR率Megrd。这两个图仅仅在这些参数方面有所不同，而它们所使用的获得目标开度Rvnt的特性曲线是相同的。
2000年5月18日在日本申请的Tokugan Hei 2000-146236，作为参考包含于此。
虽然已参考本发明的某些实施例，说明了本发明，但是本发明并不局限于上面描述的实施例。按照上述说明，本领域的技术人员易于想到上述实施例的各种修改和变化都是可能的。
例如，本发明还可被应用于配置有位于排气通道2中的而不是位于进气通道3中的节流阀60的柴油发动机。另外，本发明不仅可被应用于进行低温预混燃烧的柴油发动机，而且还可应用于预混燃烧后接着进行扩散燃烧的普通柴油发动机。
涡轮增压机并不局限于包含可调喷嘴53的涡轮增压机50，可使用其它类型的涡轮增压机。例如，本发明还可应用于按照流速改变涡轮增压压力的涡轮增压机，以及包括废气压力减压阀的固定容量涡轮增压机，其中部分废气绕过排气涡轮。
本发明还可应用于使用增压机的发动机。在所有这些情况下，可利用类似于可调喷嘴开度的参数，例如改变涡轮增压机或增压机的流速的机构的开口面积，或者改变开口面积的致动器的工作状态，控制新鲜空气量。
工业应用领域如上所述，本发明能够根据需要，独立控制柴油发动机的过量空气系数和EGR率。本发明还能够提高过量空气系数的控制精度。从而，本发明改善了汽车的柴油发动机的废气排放。
权利要求
1.一种发动机(1)的控制设备，所述发动机(1)包括吸入新鲜空气的进气通道(3)、改变进气通道(3)的新鲜空气吸入量的调节机构(50、53、60)、排放发动机(1)废气的排气通道(2)、使部分废气重新进入进气通道(3)再循环的废气再循环阀(6)和向发动机(1)供给燃油的燃油供给机构(10)，发动机使燃油和进气通道(3)吸入的新鲜空气与废气再循环阀(6)回流的废气的混合气体一起燃烧，所述控制设备包括检测发动机(1)的工作状态的传感器(33、34、36、37、38、41)；检测进气通道(3)的新鲜空气吸入量的传感器(39)；和微处理器(41)，被编程用于根据工作状态，确定废气再循环阀(6)的废气再循环目标值(S22)；根据废气再循环目标值，控制废气再循环阀(6)(S13)；根据所述工作状态，计算第一目标值，第一目标值表示空气量和供给发动机(1)的燃油量之间的关系(S102)；根据第一目标值和废气再循环目标值，计算第二目标值，第二目标值表示进气通道(3)吸入的新鲜空气量和供给发动机(1)的燃油量之间的关系(S103)；根据第二目标值，控制调节机构(50、53、60)(S78，S124)；和根据第二目标值，控制燃油供给机构(10)(S78，S124)。
2.如权利要求1所述的控制设备，其中微处理器还被编程用以根据第一目标值和废气再循环目标值，计算包含在废气再循环阀(6)回流的废气中的再循环空气量(S103)，并根据再循环空气量，通过修改第一目标值计算第二目标值。
3.如权利要求2所述的控制设备，其中微处理器(41)还被编程用以利用下述等式计算第二目标值(S103)Tfbya＝{Tlamb+Megrd·(Tlamb-1)}/Tlamb2这里，Tfbya＝第二目标值，Tlamb＝第一目标值，Megrd＝对废气再循环目标值进行预定的延迟处理得到的值。
4.如权利要求2所述的控制设备，其中调节机构(50、53、60)包括根据排气通道(2)中的废气压力、对进气通道(3)中的新鲜空气增压的涡轮增压机(50)，涡轮增压机(50)包括调节废气压力的可调喷嘴(53)，并且微处理器(41)还被编程用以根据第二目标值和废气再循环目标值，计算可调喷嘴(53)的目标开度值(S124)，并将可调喷嘴(53)的开度值(S78)控制到目标开度值。
5.如权利要求4所述的控制设备，其中调节机构(50、53、60)还包括调节涡轮增压机(50)的新鲜空气供给量的节流阀(60)，并且微处理器(41)还被编程用以根据第二目标值，计算进气通道(3)吸入的新鲜空气的目标量(S104)，并且当新鲜空气目标量小于预定流速时，控制节流阀(60)减小其开度(S415-S418)。
6.如权利要求2所述的控制设备，其中第一目标值是过量空气系数，所述过量空气系数是混合气体的空气-燃油比与理论空气-燃油比的比值，工作状态检测传感器(33、34、36、41)包括检测发动机(1)的荷载的传感器，并且荷载越大，过量空气系数被设置得越小(S402)。
7.如权利要求2所述的控制设备，其中工作状态检测传感器(33、34、36、41)包括检测发动机(1)的冷却水温度的传感器，检测新鲜空气温度的传感器(37)和检测大气压力的传感器(38)其中之一，所述微处理器(41)还被编程为根据冷却水温度，新鲜空气温度和大气压力其中之一，计算第一目标值(S403-S05)。
8.如权利要求2所述的控制设备，其中第一目标值是过量空气系数，所述过量空气系数是混合气体的空气-燃油比与理论空气-燃油比的比值，柴油发动机(1)还包括还原排气通道(2)中的氧化氮的排气净化用催化转换器(62)，微处理器(41)还被编程用以确定由排气净化用催化转换器(62)还原氧化氮的条件是否被满足(S407)，并且当还原条件被满足时，微处理器(41)暂时把过量空气系数设置为小于1.0的值(S409)。
9.如权利要求8所述的控制设备，其中微处理器(41)还被编程用以在大于预定时段的时间内，防止过量空气系数小于1.0(S379，S380)。
10.如权利要求1所述的控制设备，其中微处理器(41)还被编程用以根据第二目标值计算进气通道(3)吸入的新鲜空气的目标量，并根据新鲜空气目标量和废气再循环目标值，确定调节机构(50、53、60)的目标控制值(S83，S112，S113，S123，S124)。
11.一种发动机(1)的控制设备，所述发动机(1)包括包括吸入新鲜空气的进气通道(3)、改变进气通道(3)的新鲜空气吸入量的调节机构(50、53、60)、排放发动机(1)废气的排气通道(2)、使部分废气重新进入进气通道(3)再循环的废气再循环阀(6)，和向发动机(1)供给燃油的燃油供给机构(10)，发动机使燃油和进气通道(3)吸入的新鲜空气与废气再循环阀(6)回流的废气的混合气体一起燃烧，所述控制设备包括检测发动机(1)工作状态的装置(33，34，36，37，38，41)；检测进气通道(3)的新鲜空气吸入量的装置(39)；根据工作状态，确定废气再循环阀(6)的废气再循环目标值的装置(41，S22)；根据废气再循环目标值，控制废气再循环阀(6)的装置(41，S13)；根据工作状态，计算第一目标值的装置(41，S102)，第一目标值表示空气量和供给发动机(1)的燃油量之间的关系；根据第一目标值和废气再循环目标值，计算第二目标值的装置(41，S103)，第二目标值表示进气通道(3)吸入的新鲜空气量和供给发动机(1)的燃油量之间的关系；根据第二目标值控制调节机构(50、53、60)的装置(41，S78，S124)；和根据第二目标值，控制燃油供给机构(10)的装置(41，S78，S124)。
12.一种发动机的控制方法，所述发动机(1)包括包括吸入新鲜空气的进气通道(3)、改变进气通道(3)的新鲜空气吸入量的调节机构(50、53、60)、排放发动机(1)废气的排气通道(2)、使部分废气重新进入进气通道(3)再循环的废气再循环阀(6)，和向发动机(1)供给燃油的燃油供给机构(10)，发动机使燃油和进气通道(3)吸入的新鲜空气与废气再循环阀(6)回流的废气的混合气体一起燃烧，所述方法包括检测发动机(1)的工作状态；检测进气通道(3)的新鲜空气吸入量；根据工作状态，确定废气再循环阀(6)的废气再循环目标值(S22)；根据废气再循环目标值，控制废气再循环阀(6)；根据工作状态，计算第一目标值，第一目标值表示空气量和供给发动机(1)的燃油量之间的关系；根据第一目标值和废气再循环目标值，计算第二目标值，第二目标值表示进气通道(3)吸入的新鲜空气量和供给发动机(1)的燃油量之间的关系；根据第二目标值控制调节机构(50，53，60)；和根据第二目标值，控制燃油供给机构(10)。
全文摘要
控制器(41)根据柴油发动机(1)的工作状态,控制废气再循环阀(6)的开度。控制器(41)根据阀(6)的开度和按照工作状态设置的发动机(1)的目标过量空气系数,计算供给发动机(1)的气体混合物的等值比,以及计算废气再循环阀(6)回流的废气中的空气量的新鲜空气进气目标量。通过根据新鲜空气进气目标量控制涡轮增压机(50),以及按照根据等值比计算得到的燃油喷射量控制燃油供给机构,发动机(1)的过量空气系数和废气再循环阀(6)的废气再循环率被分别控制到最佳值。
文档编号F02D41/02GK1366579SQ01801086
公开日2002年8月28日 申请日期2001年5月15日 优先权日2000年5月18日
发明者糸山浩之, 长村谦介, 东仓伸介, 岩野浩 申请人:日产自动车株式会社