用于内燃机的控制装置的制作方法

本发明的实施例涉及一种用于内燃机的控制装置。

背景技术：

专利文献1公开了涉及配备有egr装置的柴油发动机的egr比率控制的技术。在该技术中，在进行egr阀和进气节气门这两者的反馈控制的情况下，在由egr阀进行的反馈控制期间也不断地计算进气节气门的目标开度，并且在此期间内进气节气门的实际阀开度被固定为全开。

现有技术列表

以下是申请人已经注意到的作为本发明的实施例的现有技术的专利文献的列表。

专利文献1：jp2003-166445a

专利文献2：jp59-188053a

专利文献3：jp2015-14221a

专利文献4：jp06-245576a

技术实现要素：

附带一提的是，为了防止排放的劣化，要求通过操作诸如egr阀和进气节气门的控制阀来高精度地将内燃机的新鲜空气量和egr比率控制为目标值。为了实现这样的要求，确保控制阀的控制响应性和收敛性是必不可少的，且更具体地，要求确保控制阀的上游压力和下游压力之间的差压。然而，在上述常规技术中，当egr比率控制从通过egr阀的egr比率控制切换为通过进气节气门的egr比率控制时，进气节气门保持在全开状态，即，进气节气门的上游压力和下游压力之间的差压低的状态。因此，存在这样的忧虑：在通过进气节气门的egr控制再次开始之后，不能立即确保进气节气门的控制响应性，并且egr比率不能立即快速地收敛到目标值。

作为针对上述问题的补救措施，可以想到的是，在执行由egr阀进行的egr比率控制的同时，将与用于控制egr比率的控制算法不同的控制算法应用于进气节气门的控制，并且计算要提供给进气节气门的命令值，使得进气节气门的上游压力和下游压力之间的差压变为目标值。

然而，当具有不同控制目标的状态量(以下称为控制状态量)的多个控制算法被选择性地应用于单个作动器时，存在对于控制算法切换前后给作动器的命令值突然改变的忧虑。特别是，当切换后的控制算法包括前馈控制(以下称为ff控制)时，可以想到的是，在切换控制状态量时的初始控制周期内，通过前馈控制的前馈项(以下称为ff项)在即将切换之前大大偏离于给作动器的命令值。在这种情况下，可以想到的是，给作动器的命令值在切换之后立即突然改变，则可控性降低。

本发明是鉴于上述问题而做出的，且具有提供一种用于内燃机的控制装置的目的，其能够通过控制算法的切换来防止提供给作动器的命令值的突然改变。

在实现上述目的中，根据本发明的第一实施例，提供了一种用于内燃机的控制装置，所述控制装置包括：

第一计算电路，其根据第一控制算法计算在每个预定控制周期提供给所述内燃机的作动器以使得第一控制状态量变为目标值的命令值；

第二计算电路，其根据第二控制算法计算在每个所述控制周期提供给所述作动器以使得不同于所述第一控制状态量的第二控制状态量变为目标值的命令值；以及

控制算法切换电路，其将所述作动器的控制算法在所述第一控制算法和所述第二控制算法之间切换，

其中，所述第二控制算法包括前馈控制，并且

所述第二计算电路被配置为在从所述第一控制算法切换到所述第二控制算法之后的初始控制周期中，用被设定为所述前馈控制的修正后的本次值的在所述初始控制周期的前馈控制的本次值和由所述第一计算电路计算出的所述命令值的前次值之间的值来计算所述命令值的本次值。

根据本发明的第二实施例，提供了一种根据第一实施例的用于内燃机的控制装置，

其中所述第二计算电路被配置为从所述初始控制周期的下一个控制周期起直到预定控制周期，用被设定为所述前馈控制的修正后的本次值的在所述前馈控制的本次值和所述前馈控制的前次值之间的值来计算所述命令值的所述本次值。

根据本发明的第三实施例，提供了一种根据第一实施例的用于内燃机的控制装置，

其中所述第二控制算法包括反馈控制，并且

所述第二计算电路被配置为在所述初始控制周期中，计算通过将根据所述反馈控制的偏差而改变的项的本次值加到所述前馈控制的修正后的本次值所获得的值作为所述命令值的本次值。

根据本发明的第四实施例，提供了一种根据第一实施例的用于内燃机的控制装置，

其中，所述内燃机是压燃式内燃机，并且所述作动器是布置在所述内燃机的进气通道中的节气门，

所述第一控制算法是用于计算提供给所述节气门以使得所述节气门的上游压力与下游压力之间的差压变为目标差压的所述命令值的控制算法，并且

所述第二控制算法是用于计算提供给所述节气门以使得通过所述节气门的新鲜空气量变为目标新鲜空气量的所述命令值的控制算法。

根据本发明的第五实施例，提供了一种根据第一实施例的用于内燃机的控制装置，

其中，所述内燃机是压燃式内燃机，并且所述作动器是布置在所述内燃机的进气通道中的节气门，

所述第一控制算法是用于计算提供给所述节气门以使得通过所述节气门的新鲜空气量变为目标新鲜空气量的所述命令值的控制算法，

所述第二控制算法是用于计算提供给所述节气门以使得所述节气门的上游压力与下游压力之间的差压变为目标差压的所述命令值的控制算法。

根据本发明的第六实施例，提供了一种根据第一实施例的用于内燃机的控制装置，

其中所述内燃机是压燃式内燃机，并且所述作动器是布置在连接所述内燃机的进气通道和排气通道的egr通道中的egr阀，

所述第一控制算法是用于计算提供给所述egr阀以使得所述egr阀的上游压力和下游压力之间的差压变为目标差压的所述命令值的控制算法，并且

所述第二控制算法是用于计算提供给所述egr阀以使得被吸入气缸的气体的egr比率变为目标egr比率的所述命令值的控制算法。

根据本发明的第七实施例，提供了一种根据第一实施例的用于内燃机的控制装置，

其中所述内燃机是压燃式内燃机，并且所述作动器是布置在连接所述内燃机的进气通道和排气通道的egr通道中的egr阀，

所述第一控制算法是用于计算提供给所述egr阀以使得被吸入气缸的气体的egr比率变为目标egr比率的所述命令值的控制算法，并且

所述第二控制算法是用于计算提供给所述egr阀以使得所述egr阀的上游压力和下游压力之间的差压变为目标差压的所述命令值的控制算法。

根据本发明的第一实施例，在切换控制算法之后的初始控制周期中，用由所述第一计算电路计算出的被设定为前馈控制的修正后的本次值的在前馈控制的本次值和给作动器的命令值的前次值之间的值来计算命令值的本次值。所以，根据本实施例，减小了从命令值的前次值到前馈控制的本次值的改变程度，且因此，可以有效地防止给作动器的命令值在控制算法的切换前后突然改变。

根据本发明的第二实施例，从控制算法切换之后的初始控制周期的下一个控制周期起直到预定控制周期，计算在前馈控制的前次值和前馈控制的本次值之间的值作为修正后的本次值。所以，根据本实施例，抑制了前馈控制的前次值的改变，且因此可以防止控制算法切换之后作动器的命令值的突然改变。

根据本发明的第三实施例，第二控制算法通过包括反馈控制来配置。此外，根据本实施例，在控制算法切换之后的初始控制周期中，将在前馈控制的本次值与由第一计算电路计算出的命令值的前次值之间的值设定为前馈控制的修正后的本次值，以及通过将根据反馈控制的偏差而改变的项的本次值加到前馈控制的修正后的本次值而获得的值设定为命令的本次值。当用于使改变减慢的修正被应用于根据反馈控制的偏差而改变的项时，控制跟随性变差。根据本实施例，对前馈控制的本次值进行了修正，则因此，在控制算法的切换前后命令值突然改变从而恶化可控性被抑制的同时，变得能够通过反馈控制来抑制控制状态量的偏差，并且能够获得良好的可控性。

根据本发明的第四实施例，第一控制算法被配置为用于计算提供给所述节气门以使得所述节气门的上游压力与下游压力之间的差压变为目标差压的所述命令值的控制算法。第二控制算法被配置为用于计算提供给所述节气门以使得通过所述节气门的新鲜空气量变为目标新鲜空气量的所述命令值的控制算法。因此，根据本实施例，在控制状态量从节气门的上游压力和下游压力之间的差压切换到通过节气门的新鲜空气量之后的初始控制周期中，能够抑制提供给节气门的命令值的突然改变。

根据本发明的第五实施例，第一控制算法被配置为用于计算提供给所述节气门以使得通过所述节气门的新鲜空气量变为目标新鲜空气量的所述命令值的控制算法，并且第二控制算法被配置为用于计算提供给所述节气门以使得节气门的上游压力与下游压力之间的差压变为目标差压的所述命令值的控制算法。因此，根据本实施例，在控制状态量从通过节气门的新鲜空气量切换到节气门的上游压力和下游压力之间的差压之后的初始控制周期中，能够抑制提供给节气门的命令值的突然改变。

根据本发明的第六实施例，第一控制算法被配置为用于计算提供给所述egr阀以使得所述egr阀的上游压力和下游压力之间的差压变为目标差压的所述命令值的控制算法，并且第二控制算法被配置为用于计算提供给所述egr阀以使得被吸入气缸的气体的egr比率变为目标egr比率的所述命令值的控制算法。因此，根据本实施例，在通过切换控制算法使控制状态量从egr阀的上游压力与下游压力的差压切换到被吸入气缸的气体的egr比率之后的初始控制周期中，能够抑制提供给egr阀的命令值的突然改变。

根据本发明的第七实施例，第一控制算法被配置为用于计算提供给所述egr阀以使得被吸入气缸的气体的egr比率变为目标egr比率的所述命令值的控制算法，并且所述第二控制算法被配置为用于计算提供给所述egr阀以使得所述egr阀的上游压力和下游压力之间的差压变为目标差压的所述命令值的控制算法。因此，根据本实施例，在通过切换控制算法使控制状态量从被吸入气缸的气体的egr比率切换到egr阀的上游压力与下游压力之间的差压之后的初始控制周期中，能够抑制在切换前后提供给egr阀的命令值的突然改变。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施例的发动机系统的构造的图；

图2是示出根据本发明的实施例的控制装置的节气门操作的控制结构的图；

图3是示出节气门操作的例程的流程图；

图4是示出相对于发动机的运转状态的节气门差压控制和新鲜空气量控制的实施区域的例子的示意图；

图5是示出实施例1和对实施例1的比较例的计算结果的曲线图组；以及

图6是示出实施例2和对实施例2的比较例的计算结果的曲线图组。

具体实施例

在下文中，将参照附图对本发明的实施例进行描述。要注意的是，当在如下所示的实施例中提及各个元件的数字附图标记、数量、量、范围等时，除非另外明确地说明，或者除非本发明用附图标记在理论上明确地指定，否则本发明不限于所提及的附图标记。此外，在以下所示的实施例中描述的结构、步骤等，除非另外特别明确地示出，或者除非本发明通过它们在理论上明确地规定，否则对于本发明并不总是不可缺少的。

1.发动机系统的构造

图1是示出本发明的实施例的发动机系统的构造的图。本实施例的内燃机是具有涡轮增压器的压燃式内燃机(以下简称为发动机)。在发动机2中，串联地设置有四个气缸，并且为每个气缸设置喷射器8。进气歧管4和排气歧管6安装在发动机2上。进气通道10连接到进气歧管4,从空气滤清器20吸入的空气(新鲜空气)在进气通道10中流动。涡轮增压器的压缩机14安装到进气通道10。在进气通道10中，在压缩机14的下游设置有节气门24。在进气通道10中，在压缩机14和节气门24之间设置有中间冷却器22。用于将排气释放到大气中的排气通道12连接到排气歧管6。涡轮增压器的涡轮16安装到排气通道12。在排气通道12中，用于净化排气的催化剂装置26设置在涡轮机16的下游。

发动机2配备有用于将排气从排气系统再循环到进气系统的egr装置。egr装置通过egr通道30连接作为进气通道10中的节气门24的下游的位置和排气歧管6。在egr通道30中设置有egr阀32。egr冷却器34相对于egr通道30中的egr阀32设置在排气侧。在egr通道30中，设置有旁通egr冷却器34的旁通通道36。在egr通道30和旁通通道36彼此会合之处设置有旁通阀38，该旁通阀38改变流过egr冷却器34的排气的流量与流过旁通通道36的排气的流量之比。

在发动机2中，在相应位置处设置有用于获得关于发动机2的运转状态的信息的传感器。用于测量被吸入进气通道10中的新鲜空气的流量的空气流量计58附接在进气通道10中的空气滤清器20的下游。压力传感器56和温度传感器60附接在中间冷却器22和节气门24之间。压力传感器54附接到进气歧管4。此外，还设置有检测曲轴的旋转的曲轴转角传感器52、输出对应于加速踏板的开度的信号的加速器开度传感器62等。

上述各种传感器和作动器都电连接到控制装置100。控制装置100是ecu(电子控制单元)。控制装置100对发动机2的整个系统进行控制，并且主要由包括cpu、rom和ram的计算机来配置。在rom中，存储有稍后将描述的各种控制的例程。这些例程由控制装置100执行，并且基于来自传感器的信号来操作作动器，由此控制发动机2的运转。

2.通过控制装置的作动器操作的内容

控制装置100通过给作动器提供命令值来操作作动器。根据为各个作动器设定的预定控制算法来计算给作动器的命令值。根据作动器的作用，多个控制算法可以被选择性地应用于单个作动器。在本实施例的发动机2中，多个控制算法被应用于节气门24和egr阀32中的至少每一个。当多个控制算法被应用于单个作动器时，随着控制算法的切换，命令值的计算方法也发生切换。如果计算方法改变，则命令值很可能在切换前后突然改变。因此，在控制装置100中，准备了用于防止在切换控制算法时给作动器的命令值的突然改变的措施。在下文中，将对用于每个作动器的措施进行具体地描述。

2-1.节气门操作

下面将对节气门差压控制和新鲜空气量控制中进行的节气门24的操作进行描述。

2-1-1.节气门差压控制

节气门差压控制是操作节气门24以使得节气门24的上游压力和下游压力之间的差压(这将被称为节气门差压)变为目标节气门差压的控制。节气门差压控制中的控制状态量是节气门差压，并且操作量是节气门24的闭度，更具体地，是在全开位置被设定为基本位置的情况下相对全开位置的闭度。节气门差压控制的控制算法通过前馈控制(以下称为ff控制)来配置。

在节气门差压控制的ff控制中，基于目标节气门差压、由空气流量计58测得的新鲜空气量(当前新鲜空气量)、由压力传感器56测得的节气门上游压力以及由温度传感器60测得的节气门上游温度来计算作为命令值的节气门24的闭度。节气门24的闭度的计算通过使用节气门24的模型公式(例如，节气门的公式)，或者基于通过适应所获得的数据而创建的映射图来进行。通过节气门差压控制的节气门24的操作通过与将在后面描述的由egr比率控制的egr阀32的操作相结合来实行。目标节气门差压被设定为使得确保在egr阀32的上游侧与下游侧之间有用于egr比率控制所必需的差压。

2-1-2.新鲜空气量控制

新鲜空气量控制是操作节气门24以使得通过节气门24的新鲜空气量变为目标新鲜空气量的控制。新鲜空气量控制中的控制状态量是新鲜空气量，且操作量是节气门24的闭度。新鲜空气量控制的控制算法由ff控制和反馈控制(以下称为fb控制)来配置。

在新鲜空气量控制的ff控制中，基于目标新鲜空气量、由温度传感器60测得的节气门上游温度、由压力传感器56测得的节气门上游压力、由压力传感器54测得的进气歧管压力(节气门下游压力)、以及由空气流量计58测得的新鲜空气量(当前新鲜空气量)来计算节气门闭度的ff项。通过使用节气门24的模型公式(例如，节气门的公式)，或基于通过适应所获得的数据而创建的映射图来进行ff项的计算。

新鲜空气量控制的fb控制是pi控制，其中节气门闭度的fb项是基于目标新鲜空气量和当前新鲜空气量之间的偏差来计算的。fb项由p项和i项来配置。只要fb控制是包括i控制和d控制中的任一项的控制，则fb控制不总是必须是pi控制，且例如fb控制可以是进一步包括d控制的pid控制。

在新鲜空气量控制中，ff项和fb项之和被设定为给节气门24的命令值。目标新鲜空气量由基于燃料喷射量和发动机转速的映射图来确定。通过新鲜空气量控制的节气门24的操作通过与将在后面描述的由egr阀差压控制的egr阀32的操作相结合来实行。

2-1-3.用于节气门操作的控制结构

图2是示出控制装置100的与节气门24的操作相关的控制结构的框图。图2中示出的控制结构包括作为第一计算电路的节气门差压控制单元102、作为第二计算电路的新鲜空气量控制单元104、以及作为控制算法切换电路的控制算法切换单元106。节气门差压控制单元102根据上述节气门差压控制的控制算法来计算给节气门24的命令值。新鲜空气量控制单元104根据上述新鲜空气量控制的控制算法来计算给节气门24的命令值。

控制算法切换单元106选择应用于节气门24的控制算法，并且根据选择结果对节气门差压控制单元102和新鲜空气量控制单元104进行指示。当选择新鲜空气量控制时，控制算法切换单元106指示节气门差压控制单元102停止计算命令值，并且指示新鲜空气量控制单元104开始计算命令值。当节气门差压控制单元102接收到停止计算命令值的指示时，节气门差压控制单元102停止计算命令值，并将最新的命令值提供给新鲜空气量控制单元104。当新鲜空气量控制单元104接收到开始计算命令值的指示时，新鲜空气量控制单元104仅在切换之后的初始控制周期通过使用由节气门差压控制单元102提供的命令值(命令值的前次值)开始计算命令值。当选择节气门差压控制时，控制算法切换单元106指示新鲜空气量控制单元104停止计算命令值，并指示节气门差压控制单元102开始计算命令值。在这种情况下，在节气门差压控制单元102和新鲜空气量控制单元104之间不进行命令值的前次值的传送。将在后面通过使用流程图对切换控制算法时的命令值的计算进行详细描述。

由控制装置100所包括的单元102、104和106对应于存储在控制装置100的rom中的节气阀操作的例程。该例程从rom中被读取并由cpu来执行，由此实现在控制装置100中的单元102、104和106的功能。

2-1-4.节气门操作例程

图3是示出用于实现控制装置100中的与节气门24的操作有关的单元102、104和106的功能的例程的流程图。控制装置100以恒定的控制周期来执行图3中所示的例程。在下文中，将针对每个步骤按顺序地描述在执行例程的情况下的处理。要注意的是，在以下的说明中，作动器是指节气门24。此外，第一控制算法是指节气门差压控制的控制算法，且第二控制算法是指新鲜空气量控制的控制算法。

在步骤s101中，获取根据各个控制算法计算命令值所必需的各种数据。

在步骤s102中，基于发动机2的运转状态，确定所选择的控制算法。图4是示出相对于发动机2的运转状态的节气门差压控制和新鲜空气量控制的实施区域的例子的图。在步骤s102中，当发动机2的运转状态从图4所示的高负荷侧的节气门差压控制的区域移动到低负荷侧的新鲜空气量控制的区域时，将所选择的控制算法从第一控制算法切换到第二控制算法。相反，当发动机2的运转状态从低负荷侧的新鲜空气量控制的区域移动到节气门差压控制的区域时，将所选择的控制算法从第二控制算法切换到第一控制算法。

当在切换判定中选择第一控制算法时，步骤s103和s104作为接下来的处理而被执行。当在切换判定中选择第二控制算法时，步骤s111、s112、s113、s114和s115被执行，或者步骤s111、s112、s114和s115作为接下来的处理而被执行。

当选择第一控制算法时，首先执行步骤s103。在步骤s103中，计算包括在第一控制算法中的用于ff控制的ff项(ff项1)。

在步骤s104中，使用在步骤s103中计算出的ff项(ff项1)，通过以下公式来计算提供给作动器的命令值(命令值1)。

命令值1＝ff项1…(1)

当选择第二控制算法时，首先执行步骤s111。在步骤s111中，计算包括在第二控制算法中的用于ff控制的ff项(ff项2)。

在步骤s112中，确认本次的控制周期是否是在切换控制算法之后的初始控制周期。这里，具体地，在本次的控制周期中的步骤s102的处理中，判定所选择的控制算法是否从第一控制算法切换到第二控制算法。如果作为结果本次的控制周期是切换到第二控制算法之后的初始控制周期，则首先执行步骤s113，然后接下来执行步骤s114。然而，否则，跳过步骤s113，并且执行步骤s114。

在步骤s113中，从包括在第二控制算法中用于ff控制的ff项中，计算仅在切换到第二控制算法之后的初始控制周期中使用的ff项(缓和ff项2)。由于在切换到第二控制算法之后的初始控制周期中，控制状态量从节气门差压(第一控制状态量)切换到新鲜空气量(第二控制状态量)，因此可以想到的是，第二控制算法的ff项2变为大大偏离于即将切换之前的第一控制算法的命令值1的值。缓和ff项2作为针对上述的对策是指通过对ff项2进行缓和修正来减小其与命令值1的偏差的ff项，并且相当于本发明的实施例的修正后的本次值。这里，如果是一般的缓和修正的计算，则使用ff项2的本次值和前次值，并且可以进行用于减小其偏差的计算。然而，由于在切换到第二控制算法之后进行ff项2的计算，因此在切换之后的初始控制周期中不存在ff项2的前次值。因此，在步骤s113中，如下面的公式中，通过使用在前次的控制周期中在步骤s104中计算出的命令值(命令值1的前次值)以及在本次的控制周期中在步骤s111中计算出的ff项2(ff项2的本次值)来计算在命令值1的前次值和ff项2的本次值之间的缓和ff项2，并且该值被设定为ff项2的本次值。

缓和ff项2＝(ff项2的本次值-命令值1的前次值)×系数+命令值1的前次值…(2)

系数＝控制周期/(平均时间常数+控制周期)，平均时间常数>0

根据上述公式(2)，满足0<系数<1，因此，缓和ff项2变为命令值1的本次值与前次值之间的值。用于计算缓和ff项2的公式不限于上述的公式(2)。也就是说，只要该公式是用于通过使用命令值1的前次值和ff项2的本次值来计算命令值1的前次值与ff项2的本次值之间的值的公式，就可以应用另一已知的缓和修正公式。要注意的是，这里提到的“命令值1的前次值与ff项2的本次值之间”不具有限于命令值1的前次值与ff项2的本次值的中间的含义，而是广泛地包括这些值之间的值。

再返回到对图3所示的流程图的说明，在步骤s114中，通过以下公式分别计算出包括在第二控制算法中的用于p控制的p项(p项2)和用于i控制的i项(i项2)。注意的是，下述每个公式中的“偏差”是指控制状态量(新鲜空气量控制的情况下的新鲜空气量)的目标值与实际值之间的偏差。“偏差×i增益”是i项的更新量。对于“i项2的前次值”，当执行步骤s113时不存在前次值，从而使用零作为虚拟前次值，并且当跳过步骤s113时，使用在前次的控制周期中在步骤s114中计算出的i项。

p项2＝偏差×p增益…(3)

i项2＝偏差×i增益+i项2的前次值…(4)

d项2＝偏差的导数值×d增益…(5)

在步骤s115中，由通过使用在步骤s111中计算出的ff项(ff项2)，以及在步骤s114中计算出的fb项(p项2，i项2)的以下公式来计算提供给作动器的命令值(命令值2)。

命令值2＝ff项2+p项2+i项2…(6)

当执行步骤s113时，即，在从第一控制算法切换到第二控制算法之后的初始控制周期中，提供给作动器的命令值(命令值2)作为结果由以下公式来表示。

命令值2＝缓和ff项2+p项2+i项2…(7)

在上述公式(7)中，缓和ff项2是命令值1的前次值与ff项2的本次值之间的值。因此，与在未对ff项2进行缓和修正的情况下相比,，在初始控制周期中计算出的命令值(命令值2)变为更接近命令值的前次值(命令值1)的值。由此，防止被提供给作动器的命令值在控制算法的切换前后突然改变。

附带一提的是，在上述的控制装置100的控制结构中，在从节气门差压控制切换到新鲜空气量控制之后的初始控制周期中进行使用对其进行了缓和修正的ff项(缓和ff项2)的命令值(命令值2)的计算。然而，上述控制结构也可以应用于从新鲜空气量控制切换到节气门差压控制之后的初始控制周期。在这种情况下，在图2所示的控制结构中，节气门差压控制代替新鲜空气量控制可以应用于单元104，而新鲜空气量控制代替节气门差压控制可以应用于单元102。除了上述用于节气门操作的控制结构之外，控制装置100还可以包括用于稍后将描述的egr阀操作的控制结构。

此外，在上述控制装置100的控制结构中，节气门差压控制的控制算法(第一控制算法)由ff控制来配置，并且新鲜空气量控制的控制算法(第二控制算法)由ff控制和fb控制来配置。然而，这些控制算法的配置不限于上述控制算法。也就是说，第一控制算法可以被配置为包括ff控制和fb控制中的任一个，并且第二控制算法可以被配置为至少包括ff控制。此外，当第一控制算法或第二控制算法包括fb控制时，fb控制的配置不受限制，则可以是包括p项、i项和d项中的任一项的配置。当第二控制算法仅由ff控制来配置时，在初始控制周期中计算出的命令值2是缓和ff项2的值，并且是比在未进行缓和修正的情况下的命令值2(即，ff项2)更接近命令值1的前次值的值。因此，即使当第二控制算法仅由ff控制来配置时，也防止了被提供给作动器的命令值在控制算法的切换前后突然改变。

此外，在上述控制装置100的控制结构中，在切换之后的初始控制周期的下一次以及随后次的控制周期中也可以对ff项2的本次值应用缓和修正。在这种情况下，在图3的步骤s112的处理中，当本次的控制周期不是切换到第二控制算法之后的初始控制周期时，例如，可以根据下面的公式来计算缓和ff项2。在切换之后的初始控制周期的下一次以及随后次的控制周期中，存在ff项2的前次值，且因此，在这种情况下不必如上面的公式(2)使用命令值1的前次值。因此，这种情况下的公式是用于计算ff项2的前次值和本次值之间的值的一般的缓和修正的公式。

缓和ff项2＝(ff项2的本次值－ff项2的前次值)×系数+ff项2的前次值…(8)

系数＝控制周期/(平均时间常数+控制周期)，平均时间常数>0

根据上面的公式(8)，满足0<系数<1，缓和ff项2是ff项2的本次值与前次值之间的值。公式(8)所示的缓和ff项2的计算可以被配置为总是从初始控制周期的下一个控制周期起执行，或者可以被限制为从该下一个控制周期至预定控制周期的时间段。

2-2.egr阀操作

下面将对egr阀差压控制和egr比率控制中进行的egr阀32的操作进行描述。

2-2-1.egr阀差压控制

egr阀差压控制是操作egr阀32以使得egr阀32的上游压力和egr阀32的下游压力之间的差压(这被称为egr阀差压)变为目标差压的控制。egr阀差压控制中的控制状态量是egr阀差压，并且操作量是egr阀32的开度，更具体地，它是在全闭位置被设定为基本位置的情况下相对于全闭位置的开度。egr阀差压控制的控制算法由ff控制来配置。

在egr阀差压控制的ff控制中，基于发动机转速和燃料喷射量来进行egr阀开度的ff项的计算。ff项的计算通过使用基于通过适应所获得的数据而创建的映射图来进行。如上所述，通过egr阀差压控制的egr阀32的操作通过与通过新鲜空气量控制的节气门24的操作相结合来实行。

2-2-2.egr比率控制

egr比率控制是操作egr阀32使得吸入气缸的气体的egr比率变为目标egr比率的控制。egr比率控制中的控制状态量是egr比率，且操作量是egr阀32的开度。egr比率控制的控制算法由fb控制来配置。

egr比率控制的fb控制是pid控制，其中基于目标egr比率和当前egr比率之间的偏差来计算egr阀开度的fb项。fb项被设定为给egr阀32的命令值。如上所述，通过与通过节气门差压控制的节气门24的操作相结合来实行通过egr比率控制的egr阀32的操作。

egr比率是每冲程的egr气体量与每冲程的总气体量的比，并且每冲程的egr气体量是每冲程的总气体量与每冲程的新鲜空气量之间的差。每冲程的总气体量可以由发动机转速、进气歧管压力和进气歧管温度来计算。每冲程的新鲜空气量可以由通过空气流量计58测得的每小时的新鲜空气量和发动机转速来计算。因此，可以由通过空气流量计58测得的新鲜空气量、进气歧管压力、进气歧管温度和发动机转速来计算当前egr比率。同时，目标egr比率是用于获得目标新鲜空气量的egr比率，并且目标新鲜空气量由发动机转速和燃料喷射量来确定。因此，可以由发动机转速、燃料喷射量、进气歧管压力和进气歧管温度来计算目标egr比率。然而，上述的当前egr比率和目标egr比率的计算方法仅仅是示例，因而当前egr比率和目标egr比率可以由大量的参数来计算，或者也可以由较少量的参数简单地来计算。

2-2-3.用于egr阀操作的控制结构

图2所示的控制结构可以被应用于用于egr阀操作的控制结构。egr阀差压控制包括与新鲜空气量控制类似的ff控制，使得在图2中所示的控制结构中，egr阀差压控制代替新鲜空气量控制可以应用于单元104，并且egr比率控制代替节气门差压控制可以应用于单元102。

2-2-4.egr阀操作的例程

图3中所示的例程可以应用于egr阀操作的例程。在这种情况下，作动器是指egr阀32。此外，第一控制算法是指egr比率控制的控制算法，且第二控制算法是指egr阀差压控制的控制算法。然而，由于egr比率控制不包括ff控制，因此可以通过与步骤s114类似的计算处理在步骤s103中计算fb项(例如，p项1和i项1)，并且在步骤s104中可以计算出fb项作为命令值1(例如，命令值1＝p项1+i项1)。此外，egr阀差压控制不包括fb控制，且因此，在步骤s114中，可以将零输入给fb项(例如，p项2和i项2)。

附带地，在上述控制装置100的控制结构中，egr比率控制的控制算法(第一控制算法)由fb控制来配置，且egr阀差压控制的控制算法(第二控制算法)由ff控制来配置。然而，这些控制算法的配置不限于上述配置。也就是说，第一控制算法可以被配置为包括ff控制和fb控制中的任一个，并且第二控制算法可以被配置为至少包括ff控制。此外，当第一控制算法或第二控制算法包括fb控制时，fb控制的配置不受限制，则可以被配置为包括p项、i项和d项中的任一项。

此外，当egr比率控制被配置为包括ff控制时，在图2所示的控制结构中，egr比率控制代替新鲜空气量控制可以应用于单元104，且egr阀差压控制代替节气门差压控制可以应用于单元102。

3.实施例

作为本发明的具体例子而展示图5和图6。

3-1.实施例1

3-1-1.实施例1的概要

在实施例1中，本发明应用于在将与节气门操作相关的控制算法从节气门差压控制切换到新鲜空气量控制的情况下的命令值的计算。在实施例1和比较例1中，节气门差压控制的控制算法由ff控制来配置，且新鲜空气量控制的控制算法由ff控制和fb控制来配置。另外，在实施例1和比较例1的新鲜空气量控制中，将fb控制的反馈增益(以下称为fb增益)被设定在大的值，增强了fb项的影响。

图5是示出实施例1和相对于实施例1的比较例1的计算结果的曲线图组。在图5中，分别地，第一曲线图示出了喷射量的动态，第二曲线图示出了egr阀的开度的动态，第三曲线图示出了节气门的闭度的动态，第四曲线图示出了控制算法的切换动态，第五曲线图示出了新鲜空气量的动态，第六曲线图示出了实施例1的新鲜空气量控制中的ff项(ff项2)和节气门命令值的动态，第七曲线图示出了比较例的新鲜空气量控制中的ff项(ff项2)和节气门命令值的动态，以及第八曲线图示出了fb项的动态。

3-1-2.比较例1的检查

在图5所示的比较例1中，在从节气门差压控制切换到新鲜空气量控制之后的初始控制周期中，对ff项2的本次值不应用缓和修正(第七曲线图)。因此，在切换之后的初始控制周期中，节气门命令值朝向ff项2的本次值(即，在关闭方向上)突然改变。在这种情况下，如第八曲线图所示，fb项向打开方向显著地修正命令值以吸收上述节气门命令值的突然改变，且因此节气门命令值在打开方向上显著地突然改变(第三曲线图)。由此，节气门命令值起伏得超出了必要程度，结果是，控制从新鲜空气量控制被切换到节气门差压控制(第四曲线图)。作为重复这样的操作的结果，节气门命令值出现摆动，并且新鲜空气量不会收敛到目标值(第五曲线图)。

3-1-3.关于实施例1的讨论

在该关系中，在图5所示的实施例1中，根据图3所示的例程的步骤s113中的处理，被计算为命令值的前次值和ff项2的本次值之间的值的缓和ff项2被设定为切换后的初始控制周期中的ff项2的本次值。

根据实施例1，切换后的初始控制周期中的ff项2的本次值变为接近节气门命令值的值，结果是，抑制了在切换后的初始控制周期中节气门命令值的突然改变(第六曲线图)。在这种情况下，如第七曲线图所示，通过fb项的命令值的修正小，则因此，可以防止随后的节气门命令值向打开方向突然改变(第三曲线图)。由此，不发生节气门命令值出现摆动以及控制被切换到不同控制算法(第四曲线图)的控制，则因此，此后节气门命令值也平滑地改变。结果是，作为控制状态量的新鲜空气量在控制算法切换之后立刻精确地跟随目标值(第五曲线图)。

3-2.实施例2

3-2-1.实施例2的概要

在实施例2中，如例子1中，本发明应用于将与节气门操作相关的控制算法从节气门差压控制切换到新鲜空气量控制的情况下的命令值的计算。在实施例2和比较例2中，节气门差压控制的控制算法由ff控制来配置，且新鲜空气量控制的控制算法由ff控制和fb控制来配置。然而，在实施例2和比较例2的新鲜空气量控制中，fb控制的fb增益被设定在比实施例1时的值小的值，则fb项的影响减小。

图6是示出实施例2和相对于实施例2的比较例2的计算结果的曲线图组。在图6中，第一至第八曲线图分别示出与图5所示的第一至第八曲线图的动态相似的动态。

3-2-2.关于比较例2的讨论

在图6所示的比较例2中，在从节气门差压控制切换到新鲜空气量控制之后的初始控制周期中，未对ff项2的本次值应用缓和修正(第七曲线图)。因此，在切换之后的初始控制周期中，节气门命令值朝向ff项2的本次值(即，在关闭方向上)突然改变。在这种情况下，如第八曲线图所示，fb项向打开方向修正命令值以吸收上述节气门命令值的突然改变，但是因为fb增益小，所以节气门命令值逐渐向打开方向改变(第三曲线图)。作为节气门命令值的变化缓慢的结果，新鲜空气量相对于目标值不足的状态持续，并且发生失火和冒烟(第五曲线图)。

3-2-3.关于实施例2的讨论

在这种关系中，在图6所示的实施例2中，根据图3所示的例程的步骤s113中的处理，被计算为命令值的前次值和ff项2的本次值之间的值的缓和ff项2在切换后的初始控制周期中被设定为ff项2的本次值。

根据实施例2，在切换后的初始控制周期中的ff项2的本次值变为接近节气门命令值的值，且作为结果，抑制了在切换后的初始控制周期中节气门命令值向关闭方向的突然改变(第六曲线图)。结果是，由于抑制了节气门命令值向关闭方向的超调，作为控制状态量的新鲜空气量在控制算法切换之后立刻精确地跟随目标值，并且抑制了由于新鲜空气量的不足而导致失火和冒烟(第五曲线图)。

4.其他修改例

在上述的控制装置100的控制结构中，作为控制算法的切换的模式，对从节气门差压控制到新鲜空气量控制的切换、或者以相反的方式的切换、以及从egr比率控制到egr阀差压控制的切换或以相反方式的切换进行了描述。然而，可适用于控制装置100的控制结构的控制不限于上述组合，而可以是任何组合，只要它是控制状态量在切换前后被切换到不同状态量的控制的组合即可。