柴油发动机的控制 【技术领域】
本发明涉及带有废气再循环装置的柴油发动机的控制。背景技术
日本专利局在1996年出版的Tokkai Hei8-128361公开了一种废气再循环(EGR)装置，该废气再循环装置通过使部分废气再循环到进气口来抑制柴油发动机的燃烧温度。这种废气再循环装置根据废气再循环阀(EGR阀)的开度改变废气再循环量(EGR量)，在应用传动机构操作废气再循环阀时，存在从在指令信号输入到传动机构时到在废气再循环阀开始工作时的延迟。在这种情况下，在前述的已有技术中，将与这种延迟相对应的预处理应用到传动机构的指令信号以提高废气再循环的控制精度。
废气再循环控制具有这样特性：例如在机车减速的过程中废气再循环量增加，而在机车加速的过程中废气再循环量减少。当柴油发动机在过渡状态运行时，废气再循环量必需根据这些控制特性很好地相应地变化以便获得适当的废气再循环量。在已有技术中，通过预处理补偿传动机构的响应延迟，但废气从废气再循环阀到发动机的汽缸所需的时间并不能补偿。
此外，根据该已有装置，通过控制单元计算废气再循环量的指令值，但对所获得的指令值并没有设定物理限制，结果可能设定这样的指令值：该指令值超过由废气再循环阀在物理上所能够达到的最大的废气再循环量或该指令值低于由废气再循环阀在物理上所能够达到的最小的废气再循环量，结果损害了废气再循环控制地响应。发明内容
因此本发明的一个目的是消除由废气从废气再循环阀流到发动机的汽缸所需的时间引起的废气再循环控制的延迟，并提高废气再循环量跟踪目标值的能力。
本发明的进一步目的是防止废气再循环量的指令值超过废气再循环阀的物理限制。
为实现上述目的，本发明提供一种用于这样的发动机的控制装置，该发动机包括燃烧室、将空气吸入到燃烧室的进气通道、将废气从燃烧室排出的排气通道以及废气再循环阀，该废气再循环阀使废气通道的一部分废气再循环进燃烧室。
该控制装置包括检测发动机的运行状态的传感器和微处理器，将该微处理器编程为基于运行状态设定目标废气再循环量并确定废气再循环阀的最大再循环量；
将目标废气再循环量与最大再循环量进行比较，当目标废气再循环量超过最大再循环量时将目标废气再循环量限制为等于最大再循环量，基于目标废气再循环量控制废气再循环阀的开度，以及在目标废气再循环量已经落到最大再循环量之下之后将废气再循环阀的开度保持在与最大再循环量相对应的开度预定的时间。
本发明还提供一种控制装置，该控制装置包括检测发动机运行状态的机构、基于该运行状态设定设定目标废气再循环量的机构、确定废气再循环阀的最大再循环量的机构、将目标废气再循环量与最大再循环量进行比较的机构、当目标废气再循环量超过该最大再循环量时将目标废气再循环量限制到等于最大再循环量的机构、基于该目标废气再循环量控制废气再循环阀的开度的机构以及在目标废气再循环量已经落到最大再循环量之下之后将废气再循环阀的开度保持在与最大再循环量相对应的开度预定时间的机构。
本发明还提供一种控制发动机的方法，该方法包括基于运行状态设定设定目标废气再循环量、确定废气再循环阀的最大再循环量、将目标废气再循环量与最大再循环量进行比较、当目标废气再循环量超过该最大再循环量时将目标废气再循环量限制到等于最大再循环量、基于该目标废气再循环量控制废气再循环阀的开度以及在目标废气再循环量已经落到最大再循环量之下之后将废气再循环阀的开度保持在与最大再循环量相对应的开度预定的时间。
在本说明书的其余部分中描述了本发明的细节以及其它的特征和优点并在附图中示出。附图说明
附图1所示为根据本发明的柴油发动机的控制装置的示意图。
附图2所示为柴油发动机具有的共轨(common rail)燃油喷射机构的示意图。
附图3所示为描述根据本发明的控制器所执行的计算目标燃油喷射量Qsol的程序的流程图。
附图4所示为描述由该控制器所存储的基本燃油喷射量映射的内容的附图。
附图5所示为描述由控制器所执行的计算废气再循环阀的开口面积Aev的程序的流程图。
附图6所示为描述由控制器所存储的废气再循环阀升程量映射的内容附图。
附图7所示为描述由控制器所执行的计算每汽缸目标废气再循环量Tqek的程序的流程图。
附图8所示为描述由控制器所执行的计算汽缸吸入新鲜空气量Qac的程序的流程图。
附图9所示为描述由控制器所执行的计算进气通道的吸入新鲜空气量流量Qas0的程序的流程图。
附图10所示为描述由控制器所存储的吸入空气量映射的内容的附图。
附图11所示为描述由控制器所执行的计算目标废气再循环率Megr的程序的流程图。
附图12所示为描述由控制器所存储的基本目标废气再循环率Megrb的映射的内容的附图。
附图13所示为描述由控制器所存储的水温度校正系数Kegr_Tw的映射的内容的附图。
附图14所示为描述由控制器所执行的完全燃烧确定程序的流程图。
附图15所示为描述由控制单元所执行的计算涡轮增压器的压力控制阀的能率(duty)值Dtyvnt的程序的流程图。
附图16与附图15类似，但所示为本发明的第二实施例。
附图17所示为描述由控制单元所执行的计算进气阀位置的废气再循环率Megrd的程序的流程图。
附图18所示为描述由控制单元所执行的计算时间常数等效值Kkin的程序的流程图。
附图19所示为描述由控制单元所执行的容积效率等效的基本值Kinb的映射的内容的流程图。
附图20所示为描述由控制单元所执行的计算目标进气量tQac的子程序的流程图。
附图21所示为描述由控制单元所存储的目标进气量基本值tQacb的映射的内容的附图。
附图22所示为描述由控制单元所存储的校正系数ktQac的映射的内容的附图。
附图23所示为描述由控制单元所存储的目标进气量tQac的映射的内容的附图。
附图24所示为描述由控制单元所执行的计算实际的废气再循环量Qec的子程序的流程图。
附图25所示为描述由控制单元所执行的计算可变燃油喷嘴的目标开度Rvnt的程序的流程图。
附图26所示为描述由控制单元所存储的目标开度Rvnt的映射的内容的附图。
附图27与附图25类似，但所示为本发明的第二实施例。
附图28与附图26类似，但所示为本发明的第二实施例。
附图29所示为描述由控制单元所执行的计算目标开度的开环控制量Avnt_f的程序的流程图。
附图30所示为描述由控制单元所执行的计算目标开度的反馈控制量Avnt_fb的程序的流程图。
附图31所示为描述由控制单元所执行的对目标开度进行线性化处理的子程序的流程图。
附图32所示为描述由控制单元所存储的目标开度Rvnt的映射的内容的附图。
附图33所示为描述在可变喷嘴的开口面积和涡轮增压之间的关系的附图。
附图34所示为描述由控制单元所执行的设定涡轮增压器的压力控制阀的能率值Dtyvnt的子程序的流程图。
附图35所示为描述由控制单元所执行的设定能率选择信号标志fvnt2的子程序的流程图。
附图36所示为描述由控制单元所执行的校正能率值的温度校正量Dty_t的程序的流程图。
附图37所示为描述由控制单元所存储的基本废气温度Texhb的映射的内容的附图。
附图38所示为描述由控制单元所存储的水温度校正系数Ktexh_Tw的映射的内容的附图。
附图39所示为描述由控制单元所存储的温度校正量Dty_t的映射的内容的附图。
附图40所示为涡轮增压器的传动机构的温度特性的附图。
附图41所示为由控制单元所存储的在可变喷嘴完全打开时、在可变喷嘴的开度恒定或增加时能率值Duty_h的映射的内容的附图。
附图42所示为由控制单元所存储的在可变喷嘴完全打开时、在可变喷嘴的开度恒定或增加时能率值Duty_l的映射的内容的附图。
附图43与附图41类似，但所示为可变喷嘴的开度减小的情况。
附图44与附图42类似，但所示为可变喷嘴的开度减小的情况。
附图45所示为根据本发明描述在指令开度线性化处理值和能率值之间的关系迟滞的附图。
附图46所示为描述由控制单元所执行的操作校验子程序的流程图。
附图47所示为描述由控制单元所执行的计算能率值Dtyvnt的子程序的流程图。
附图48所示为描述由控制单元所存储的控制模式值Duty_pu的映射的内容的附图。
附图49所示为描述由控制单元所存储的能率值Duty_p_ne的映射的内容的附图。
附图50所示为描述由控制单元所执行的计算废气再循环量反馈校正系数Kqac00、废气再循环量流速反馈校正系数Kqac0和废气再循环量流速学习校正系数Kqac的子程序的流程图。
附图51所示为描述由控制单元所执行的设定反馈允许标志fefb的程序的流程图。
附图52所示为描述由控制单元所执行的设定学习值反射允许标志felrn2的程序的流程图。
附图53所示为描述由控制单元所执行的设定学习允许标志felrn的程序的流程图。
附图54所示为描述由控制单元所执行的计算废气再循环量反馈校正系数Kqac00的程序的流程图。
附图55所示为描述由控制单元所存储的废气再循环流量的校正增益Gkfb的映射的内容的附图。
附图56所示为描述由控制单元所存储的水温校正系数KgfbTw的映射的内容的附图。
附图57所示为描述由控制单元所执行的计算废气再循环流速反馈校正系数Kqaco的程序的流程图。
附图58所示为描述由控制单元所存储的废气再循环流速的校正增益Gkfbi的映射的内容的附图。
附图59所示为描述由控制单元所存储的水温校正系数KgfbiTw的映射的内容的附图。
附图60所示为描述由控制单元所存储的误差率学习值Rqacn的映射的内容的附图。
附图61所示为描述由控制单元所执行的更新学习值的程序的流程图。
附图62所示为描述由控制单元所存储的学习速率Tclrn的映射的内容的附图。
附图63所示为描述由控制单元所执行的计算废气再循环阀流速Cqe的程序的流程图。
附图64所示为描述由控制单元所存储的废气再循环阀流速Cqe的映射的内容的附图。
附图65所示为描述由控制单元所执行的设定物理限制器的程序的流程图。
附图66A和66B所示为描述在柴油发动机处于过渡状态时在根据本发明的控制下废气再循环量的变化图。
附图67A-67C所示为描述在根据本发明的控制下机车减速时在废气再循环阀之前和之后的废气再循环率、废气再循环阀的开度和压力差的变化的附图。
附图68A-68C所示为描述在根据本发明的控制下机车速度变化、废气再循环率的变化和氮氧化物(NOx)排放量的附图。
附图69所示为描述根据本发明的第三实施例计算废气再循环阀开口面积Aev的程序的流程图。
附图70所示为描述根据本发明的第三实施例计算每汽缸限制目标废气再循环量Tqecf的程序的流程图。
附图71所示为描述根据本发明的第三实施例设定物理限制器的程序的流程图。
附图72所示为描述根据本发明的第三实施例计算延迟处理值RVNTE的程序的流程图。
附图73所示为描述根据本发明的第三实施例最大流量基本值Egmaxb的映射的内容的附图。
附图74所示为描述根据本发明的第三实施例最大流量校正系数Kemin的映射的内容的附图。
附图75所示为描述根据本发明的第三实施例每单元位移废气再循环阀开口面积的实验值Eaev的映射的内容的附图。
附图76与附图75类似，但所示为理论值。具体实施方式
参考附图1，柴油发动机1包括进气通道3和排气通道3。柴油发动机1是一种如此构造的多缸柴油发动机：由于执行低温预混合燃烧所以热释放模式是单级燃烧。这种柴油发动机公开在由日本专利局在1999年出版的Tokkai Hei8-86251中。通过收集器3A将进气通道3的进气输送到柴油发动机1的每个汽缸中。可变容量的涡轮增压器50的压缩器55安装在收集器3A的进气通道3的上游中。
在从进气通道3到每个汽缸的进气口中设置旋涡控制阀。当在较低负载下柴油发动机1以较低的转速运行时，旋涡控制阀关闭部分通道并在流进柴油发动机1的燃烧室1A中的空气流中产生旋涡。
燃烧室1A包括较大直径的环形燃烧室。它是这样的燃烧室：在该燃烧室中相同直径的圆柱腔体从缸盖表面到底部形成在活塞上。圆锥形部分形成在该腔体的底部上。结果，减少了从腔体外部流进的旋涡的阻力，促进了空气和燃油的混合。此外，由于腔体的形状，随着活塞的下降旋涡从腔体的中心扩散到外部。
柴油发动机1包括共轨型燃油喷射机构10。
参考附图2，燃油喷射机构10包括油箱11、燃油输送通道12、输送泵14、形成在共轨16中的压力累积室16A和用于每个汽缸的喷嘴17。在通过高压燃油通道15将输送泵14输送的燃油存储在压力累积器16A中之后，分配给每个喷嘴17。
喷嘴17包括针形阀18、喷嘴室19、到喷嘴室19的燃油通道20、止动器21、液压活塞22、复位弹簧23、将高压燃油引向液压活塞22的燃油通道24和设置在燃油通道24中的三向电磁阀25。校验阀26和孔口27也并行地设置在燃油通道24中。复位弹簧23通过止动器21在附图的底部的关闭的方向上推针形阀18。液压活塞22与止动器21的上部边缘接触。
三向电磁阀25包括连接到压力累积室16A的端口A、连接到燃油通道24的端口B和连接到排放口28的端口C。当三向电磁阀25关闭时，端口A和端口B连接，端口B和端口C切断。结果，燃油通道20和24连接，高压燃油从压力累积室16A输送到液压活塞22的上部和喷嘴室19。由于液压活塞22的压力接收表面大于针形阀18的压力接收表面，在这种状态下，针形阀18位于阀座中，喷嘴17由此关闭。
在三向电磁阀25处于打开的状态下，端口A和端口B关闭，端口B和端口C连接。
因此，将液压活塞22朝下推的燃油通道24的燃油压力通过排放口28释放到油箱11中，由于喷嘴室19的燃油压力在朝上的方向上作用在针形阀18上，所以针形阀18上升，喷嘴室19的燃油从在喷嘴17的端部的孔中喷出。如果三向电磁阀25旋转到切断状态，压力累积室16A的燃油压力再次朝下作用在液压活塞22上，针形阀18位于阀座中，燃油喷射终止。
这就是说，通过改变从三向电磁阀25的切断到接通的切换时序来调节燃油喷射的起始时序，通过在接通状态的持续过程中调节燃油喷射量。因此，如果压力累积室16A的压力相同，则三向电磁阀25的接通时间越长燃油喷射量增加。
此外，为调节压力累积室16A的压力，燃油喷射机构10包括使由输送泵14所排放的剩余的燃油返回到燃油输送通道12中的返回通道13。返回通道13具有压力调节阀31。该压力调节阀31打开和关闭返回通道13，并通过改变到压力累积室16A的燃油喷射量来调节压力累积室16A的压力。
压力累积室16A的燃油压力等于喷嘴17的燃油喷射压力，燃油喷射率越高，压力累积室16A的压力越高。三向电磁阀25和压力调节阀31根据控制单元41的输入信号作用。
在Internal Combustion Engine(内燃机)的第13届研讨会的LecturePapers的第73-77页中公开燃油喷射机构10的上述结构。
现在，再次参考附图1，在排气通道2中的废气驱动可变容量的涡轮增压器50的废气涡轮52，将它排放到大气中。可变容量的涡轮增压器50包括废气涡轮52和通过废气涡轮52的旋转压缩空气的压缩器55。进气通道3将由压缩器55所增压的空气输送到柴油发动机1中。在到废气涡轮52的入口中设置由压力传动装置54所驱动的可变喷嘴53。
压力传动装置54包括根据信号压力驱动可变喷嘴53的薄膜传动装置59和根据从控制单元41所输入的能率信号产生信号压力的压力控制阀56。控制单元41产生能率信号以使可变喷嘴53的开度等于目标开度Rvnt。基于目标开度Rvnt，当柴油发动机1的转速较低时控制单元41控制可变喷嘴53以减小喷嘴开度。结果，引入到废气涡轮52中的废气的流速增加，以便达到预定的增压压力。在另一方面，当柴油发动机1的转速较高时，控制单元41控制可变喷嘴53为完全打开，以便没有阻力地将废气引入到废气涡轮52中。
当在柴油发动机1中燃烧空气燃料混合物时，形成有害的氮氧化物(NOx)。NOx含量主要取决于燃烧温度，通过使燃烧温度较低可以抑制NOx量的产生。这种柴油发动机1通过废气再循环(EGR)降低了在燃烧室1A中的氧气浓度，由此实现低温燃烧。为此，柴油发动机1包括废气再循环(EGR)通道4，该废气再循环通道4连接废气涡轮52的排气通道2的上游和进气通道3的收集器3A。废气再循环通道4具有薄膜型废气再循环(EGR)阀6，该废气再循环阀6响应从负压控制阀5和冷却系统7中提供的控制负压。
负压控制阀5响应从控制单元41输入的能率信号产生负压，由此通过废气再循环阀6改变废气再循环率(EGR率)。
例如，在柴油发动机1的低转速、低负载范围的情况下，废气再循环率为最大100％，当柴油发动机1的转速和负载增加时，废气再循环率降低。在较高的负载的情况下，由于废气温度较高，如果执行大量的废气再循环则进气温度升高。如果进气温度升高，则NOx将不再降低，喷射燃油的点火延迟变得更短，则不可能实现预混合燃烧。因此，随着柴油发动机1的转速和负载的增加废气再循环率一级一级地降低。
冷却系统7将部分发动机冷却水输送到在废气再循环通道4周围的水套8中，冷却在废气再循环通道4中的再循环废气。水套8的冷却水入口7A具有根据从控制单元41所输入的信号调节冷却水再循环量的流量控制阀9。
通过来自控制单元41的信号分别控制压力调节阀31、三向电磁阀25、负压控制阀5、压力传动装置54和流量控制阀9。控制单元41包括具有中央处理单元(CPU)的微处理器、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)。
从压力传感器32、加速器开度传感器33、曲柄角传感器34、汽缸识别传感器35、水温传感器36和气流表39中将与检测值所对应的信号输入到控制单元41，该压力传感器32检测压力累积室16A的燃油压力，加速踏板开度传感器33检测机车加速器踏板的开度Cl，曲柄角传感器34检测柴油发动机1的转速Ne和曲柄角度，汽缸识别传感器35识别柴油发动机1的汽缸，水温传感器36检测柴油发动机1的冷却水温度Tw，气流表39检测压缩器55的进气通道3的上游的进气流量。
基于柴油发动机1的转速Ne和加速器开度Cl，控制单元41计算喷嘴17的目标燃油喷射量和压力累积室16A的目标压力。通过打开和关闭压力调节阀31对压力累积室16A的燃油压力进行反馈控制，以便由压力传感器32所检测的压力累积室16A的实际压力与目标压力一致。
控制单元41还根据所计算的目标燃油喷射量控制三向电磁阀25的接通时间，并通过切换三向电磁阀25的接通时序控制响应柴油发动机1的运行状态的燃油喷射开始定时。例如，在高速废气再循环率下在柴油发动机1处于低转速和低负载时，在活塞的上死点(TDC)附近延迟燃油喷射开始定时以使喷射的燃油的点火延迟较长。由于这种延迟，在点火时刻的燃烧室1A的温度降低，通过增加预混合燃烧率来抑制由于高废气再循环率所引起的烟雾的产生。在另一方面，在柴油发动机1的转速和负载增加时喷射开始定时提前。这是由于下列原因。具体地说，即使点火延迟周期恒定，通过转换点火延迟周期所获得的点火延迟曲柄角与发动机速度的增加成比例地增加。因此，为了在预定的曲柄角上点燃所喷射的燃油，在较高的旋转速度下喷射开始定时需要提前。
控制单元41还控制涡轮增压压力和废气再循环量。
如果改变废气再循环量，如上文所述，涡轮增压压力将也改变。相反地，如果改变涡轮增压压力，比如改变废气压力，则废气再循环量改变。因此，不能独立地控制涡轮增压压力和废气再循环量，并可以使外部控制彼此干扰。
如果在改变废气再循环量时试图保持涡轮增压压力恒定，则必需再调节涡轮增压器50的可变喷嘴53的开度。此外，如果在改变涡轮增压压力时试图保持废气再循环量恒定，则必需再调节废气再循环阀6的开度。在这种方法中，在发动机1的过渡状态中很难确保精确控制。
根据本发明的控制单元41根据机车的运行状态计算进气通道3的目标进气量tQac，并根据目标进气量tQac、在柴油发动机1的进气阀的位置上每汽缸的实际废气再循环量Qec和通过柴油发动机1的进气阀的进气的废气再循环率Megrd来设定可变喷嘴53的目标开度Rvnt，该目标开度Rvnt是涡轮增压器50的运行目标值。Megrd还称为实际废气再循环率。然后应用在附图15中所示的程序确定施加到压力控制阀56中的能率值Dtyvnt，将相应的指令信号输送到压力控制阀56中，以便可变喷嘴53达到目标开度Rvnt。这样，控制单元41控制了涡轮增压器50的涡轮增压压力。
控制单元41还基于根据机车的运行状态所确定的目标废气再循环率Megr计算废气再循环阀6的所需的废气再循环量Mqec。考虑到废气经过收集器3A从废气再循环阀6到柴油发动机1的进气阀所需的时间，将延迟处理用于所要求的废气再循环量Mqec以计算表示在进气阀的该位置上的每汽缸所需的废气再循环量的中间值Rqec。此外，如已有技术中一样，控制单元41执行中间值Rqec的预处理以补偿负压控制阀5和废气再循环阀6的响应延迟。通过这种方式计算每汽缸的目标废气再循环量Tqec。
然而，由于负压控制阀5或废气再循环阀6的物理限制，即使与目标废气再循环量Tqec相对应的指令信号输出到负压控制阀5中，也不能达到目标废气再循环量Tqec。
这里，控制单元41执行如下的处理(A)-(E)，这些处理是本发明的基本特征。
(A)根据废气再循环阀流速Cqe设定在物理上能够达到的废气再循环量的最大值作为物理上限Tqelmh。废气再循环阀流速Cqe是通过废气再循环阀6的废气的流速。
(B)设定在物理上能够达到的废气再循环量的最小值作为物理下限Tqelml。例如将物理下限Tqelml设定为0。
(C)计算相对于目标废气再循环量Tqec的物理上限Tqelmh过量或相对于物理下限Tqelml的不足量作为每个输出指令信号的过量/不足量Dtqec。通过将在输出指令信号的直接在前时刻所计算的过量/不足量Dtqecn-1加到在输出当前指令时所计算的目标废气再循环量Tqec中计算相加值Tqec1。
(D)通过将物理上限Tqelmh和物理下限Tqelml应用到相加值Tqec1中来计算限制目标废气再循环量Tqecf，将与限制目标废气再循环量Tqecf相对应的指令信号输出到负压控制阀5中。
(E)计算通过从相加值Tqec1中减去限制目标废气再循环量Tqecf所获得的值作为过量/不足量Dtqecn-1以在下一时刻输出该信号。
参考流程图描述通过控制单元41所执行的上述控制。在流程图中所示的所有的程序中，以下面单独描述的时间间隔执行独立的程序，以母程序的执行时间间隔执行子程序。
从日本专利局1998年所出版的Tokkai Hei 10-288071中公开了附图3、附图4和附图8-14。
首先计算控制涡轮增压压力和废气再循环量的公共参数的程序。这些公共参数是燃油喷射装置10的目标燃油喷射量Qsol、废气再循环阀6的目标废气再循环率Megr、时间常数等效值Kkin、实际废气再循环率Megrd、汽缸吸入新鲜空气量Qac、进气通道3的吸入新鲜空气流量Qas0和实际废气再循环量Qec。时间常数等效值Kkin是表示由设置在废气再循环阀6和柴油发动机1的进气阀之间的收集器3A引起的废气再循环控制延迟。实际废气再循环率Megrd显示经过柴油发动机1的进气阀的进气的废气再循环率。实际废气再循环率Megrd随着相对于目标废气再循环率Megr的第一阶延迟变化。独立于涡轮增压控制程序和废气再循环量控制程序执行这些参数的计算。
首先，参考附图3，描述计算目标燃油喷射量Qsol的程序。对于每个汽缸的燃烧循环的每个参考位置，与曲柄角传感器34所输出的REF信号同步地执行这个程序。在四冲程循环发动机的情况下，对于一个四汽缸的发动机每180度输出REF信号，对于六汽缸发动机每120度输出REF信号。
首先，在步骤S1中，读取发动机速度Ne，在步骤S2中，读取加速器开度Cl。
在步骤S3中，基于发动机转速Ne和加速器开度Cl通过查询在附图4中所示的映射图(map)计算基本燃油喷射量Mqdrv。这个映射图事先存储在控制单元41的存储器中。
在步骤S4中，通过将基于发动机冷却水温Tw等的增加校正量加入到基本燃油喷射量Mqdrv中来计算目标燃油喷射量Qsol。
接着，参考附图11，描述计算目标废气再循环率Megr的程序。这个程序也与REF信号同步地执行。
在步骤S51中控制单元41首先读取发动机转速Ne、目标燃油喷射量Qsol和发动机冷却水温Tw。
在步骤S52中，参考在附图12中所示的映射图，从发动机转速Ne和目标燃油喷射量Qsol中计算基本目标废气再循环率Megrb。事先将这个映射图存储在控制单元41的存储器中。在这个映射图中，在发动机的运行频率越高的区段中将基本目标废气再循环率Megrb设置得越大。这个区段对应于发动机转速Ne和负载较小的区域。在这种映射图中，通过目标燃油喷射量Qsol表示负载。当发动机输出较高时，易于产生烟尘，因此在这个区域中，基本目标废气再循环率Megrb设定为较小的值。
在步骤S53中，参考在附图13中所示的映射图，从发动机冷却水温Tw中计算基本目标废气再循环率Megrb的水温校正系数Kegr_Tw。事先也将这个映射图存储在控制单元41的存储器中。
在步骤S54中，通过基本目标废气再循环率Megrb和水温校正系数kegr_Tw从下式(1)中计算目标废气再循环率Megr。
Megr＝Megrb×Kegr_Tw (1)
在步骤S55中，执行在附图14中所示的子程序，该程序确定柴油发动机1是否处于完全燃烧状态。
现在描述这个子程序，首先在步骤S61中读取发动机转速Ne，并在步骤S62中比较发动机转速Ne和与完全燃烧转速相对应的完全燃烧确定分层水平NRPMK。
例如将分层水平NRPMK设定为400rpm。当发动机转速Ne超过分层水平NRPMK时，该程序进行到步骤S63中。
在此，将计数器值Tmrkb与预定的时间TMRKBP进行比较，当计数器值Tmrkb大于预定的时间Tmrkbp时，在步骤S64中将完全燃烧标志设定为ON，该子程序终止。
在步骤S62中当发动机转速Ne低于分层水平NRPMK时，该程序进行到步骤S66中。在此，将计数器值Tmrkb清零，在下一步S67中将完全燃烧标志设定为OFF，该子程序终止。
在步骤S63中当计数器值Tmrkb低于预定的时间NRPMK时，在步骤S65中计数器值Tmrkb加1，该子程序终止。
在这个子程序中，即使发动机转速Ne超过分层水平NRPMK，也不会立即将完全燃烧标志设定为ON，只是在这个状态持续了预定的时间Tmrkbp之后完全燃烧标志才改变到ON。
再次参考附图11，在执行附图14的子程序之后，在步骤S56中控制单元41确定完全燃烧标志。当完全燃烧标志是ON时，附图11的子程序终止。当完全燃烧标志是OFF时，在步骤S57中使目标废气再循环率Megr复位为0，附图11的子程序终止。
参考附图17和18，现在描述计算时间常数等效值Kkin和实际废气再循环率Megrd的程序。实际废气再循环率Megrd随相对于目标废气再循环率Megr的一阶延迟变化。由于时间常数等效值Kkin和实际废气再循环率Megrd的计算相互关联，因此一起描述它们。
附图18所示为计算时间常数等效值Kkin的程序。与REF信号同步地执行这个程序。
在步骤S91中控制单元41读取发动机转速Ne、目标燃油喷射量Qsol和实际废气再循环率的直接在先值Megrdn-1(％)。直接在先值Megrdn-1是在执行该程序时直接在先时刻中所计算的Megrd的值。
在步骤S92中，通过查询先前存储在控制单元41的存储器中的在附图19中所示的映射图从发动机转速Ne和目标燃油喷射量Qsol中计算容积效率等效基本值Kinb。
在步骤S93中，从下式(2)中计算容积效率基本值Kin。当执行废气再循环时，在进气中的新鲜空气的比例下降，容积效率降低。通过容积效率等效基本值Kinb计算容积效率基本值Kin反映了这种降低。Kin=Kinb×11+Megrdn-1100.......(2)]]>
在步骤S94中，通过将容积效率基本值Kin乘以常数KVOL计算与收集器3A的容量相对应的时间常数等效值Kkin。
通过下式(3)表示常数KVOL：
KVOL＝(VE/NC)/VM (3)
这里，VE＝柴油发动机1的位移，
NC＝柴油发动机1的汽缸数量，以及
VM＝从收集器3A到进气阀的通道的容积。
附图17所示为计算实际废气再循环率Megrd的程序。以10毫秒的间隔执行这个程序。
首先在步骤S81中控制单元41读取目标废气再循环率Megr。
在下面的步骤S82中，读取时间常数等效值Kkin。附图18的程序计算时间常数等效值Kkin，与REF信号同步地执行这个程序，并且以10毫秒的间隔执行计算实际废气再循环率Megrd的这个程序。因此，在此所读取的时间常数等效值Kkin是由在执行附图17的程序直接之前的附图18的程序所计算的时间常数等效值Kkin。同样，通过附图18所读取的废气再循环率的直接在先值Megrdn-1是由在执行附图18的程序之前的附图17的程序所计算的废气再循环率。
在步骤S83中，应用目标废气再循环率Megr、直接在先值Megrdn-1和时间常数等效值Kkin从下式(4)中计算实际废气再循环率Megrd。Megrd＝Megr×Kkin×Ne×Ke2#+Megrdn-1(1-Kkin×Ne×KE2#)(4)
这里，KE2#＝常数
这个等式中，Ne*KE2#是将汽缸的每个进气冲程的废气再循环率转换为每单元时间的废气再循环率的值。
接着，参考附图8，描述计算汽缸吸入新鲜空气量Qac的程序。与REF信号同步地执行这个程序。汽缸吸入新鲜空气量Qac表示在柴油发动机1的一个汽缸的进气阀位置中的吸入新鲜空气量。从由气流表39所检测的进气通道3的吸入新鲜空气流量Qas0中计算汽缸吸入新鲜空气量Qac，但是当气流表39位于压缩器55的上游时，考虑已经通过气流表39的空气经过收集器3A进入到汽缸的时间来计算汽缸吸入新鲜空气量Qac。
首先，在步骤S31中，控制单元41读取发动机转速Ne和进气通道3的吸入新鲜空气流量Qas0。
在步骤S32中，通过下式(5)将吸入新鲜空气流量Qas0转换为每汽缸的吸入新鲜空气量Qac0。Qac0=Qas0Ne×KCON#.....(5)]]>
这里，KCON#＝常数。
常数KCON#是将进气通道3的吸入新鲜空气流量Qas0转换为每汽缸的吸入新鲜空气量Qac0的常数。在四缸发动机中，在每次循环中两个汽缸执行进气，因此常数KCON#为30。在六汽缸发动机中，在每次循环中有三个汽缸进气，因此该常数KCON#为20。
已经通过气流表39的空气实际进入汽缸需要相当长的时间。为了校正这个时间差，控制单元41执行步骤S33，S34的处理。
在步骤S33中，考虑从气流表39到收集器3A的入口所需的时间，将该程序执行L次以前的废气再循环流速反馈校正系数的Qac0的Qac0n-1设定为在收集器3A的入口处每汽缸的吸入新鲜空气量Qacn。通过实验确定L的值。
在步骤S34中，考虑从收集器3A到柴油发动机1的每个汽缸的进气阀的时间差，通过一阶延迟式(6)计算汽缸吸入新鲜空气量Qac。
Qac＝Qacn-1(1-Kkin)+Qacn×Kkin (6)
这里，Kkin＝时间常数等效值，以及
Qacn-1＝在执行该程序的直接在先时刻所计算的Qac。
从气流表39中输入到控制单元41中的信号是模拟电压信号Us，通过在附图9中所示的程序控制单元41将模拟电压信号Us转换为进气通道3的吸入新鲜空气流量Qas0。以4毫秒的间隔执行这个程序。在步骤S41中，控制单元41读取模拟电压信号Us，在步骤S42中，通过查询在附图10中的映射图将这个值转换为流量Qas0_d。事先将这个映射图存储在控制单元41的存储器中。
此外，在步骤S43中，对流量Qas0_d执行加权平均处理，将所获得的值作为进气通道3的吸入新鲜空气流量Qas0。
接着，参考附图24，描述计算实际废气再循环量Qec的程序。实际废气再循环量Qec对应于在进气阀位置上的每个汽缸的废气再循环量。以10毫秒的间隔执行这个程序。
首先在步骤S111中，控制单元41读取在收集器3A的入口处的每汽缸的吸入新鲜空气量Qacn、目标废气再循环率Megr和与收集器容量对应的时间常数等效值Kkin。对于在收集器3A的入口的每汽缸的吸入新鲜空气量Qacn，应用附图18的程序所计算的值，而对于时间常数等效值Kkin，应用由附图18的程序所计算的值。
在接下来的步骤S112中，通过下式(7)计算在收集器3a处的每汽缸的废气再循环量Qec0。
Qec0＝Qacn×Mger (7)
在接下来的步骤S113中，通过下式(8)计算实际废气再循环量Qec，并终止该程序的执行。Qec＝Qec0×Kkin×Ne×KE#+Qecn-1×(1-Kkin×Ne×KE#) (8)
在此，KE#＝常数，以及
Qecn-1＝在该程序执行的直接在先时刻所计算的Qecn。
式(8)使延迟处理与公式(4)的延迟处理类似。
应用以这种方式计算的目标燃油喷射量Qsol、时间常数等效值Kkin、目标废气再循环率Megr、实际废气再循环率Megrd、汽缸吸入新鲜空气量Qac和实际废气再循环量Qec执行通过控制单元41的废气再循环量的控制和涡轮增压压力的控制。
通过输出到涡轮增压器50的压力控制阀56的信号的能率值Dtyvnt控制涡轮增压压力。当能率值Dtyvnt为零时，压力控制阀56完全打开，当能率值为1时，它完全关闭。
在附图15中所示的程序确定能率值Dtyvnt。因此这个程序继续涡轮增压压力控制的主程序。以10毫秒的间隔执行这个程序。
首先，在步骤S71中控制单元41读取实际废气再循环率Megrd。在步骤S72中，应用在附图20中所示的子程序计算目标进气量tQac。
参考附图20，首先在步骤S101中，控制单元41读取发动机转速Ne、目标燃油喷射量Qsol和实际废气再循环率Megrd。在步骤S102中，实际废气再循环率Megrd与预定值MEGRLV#进行比较。预定值MEGRLV#是确定废气再循环是否实际执行的值，例如设定为0.5％。
在步骤S102，当Megrd＞MEGRLV#，该子程序继续到步骤S103。另一方面，如果Megrd≤MEGRLV#，该子程序继续到步骤S106。为了将非常小的废气再循环的情况按没有执行废气再循环的情况相同地对待，将预定值MEGRLV#设置为0。
在步骤S103中，通过查询在附图21中所示的映射图由发动机转速Ne和实际废气再循环率Megrd计算目标进气量基本值tQacb。当发动机转速Ne为恒定时从这个映射图中得到越大的目标进气量基本值tQacb，实际废气再循环率Megrd越大。这个映射图事先存储在控制单元41的存储器中。
接着，在步骤S104中，通过查询在附图22中所示的映射图由发动机转速Ne和目标燃油喷射量Qsol计算目标进气量的校正系数ktQac。该校正系数ltQac是根据机车的运行状态设定目标进气量的系数。
在步骤S105中，通过目标进气量基本值tQacb乘以校正系数ktQac来计算目标进气量tQac。
在另一方面，在步骤S106中，通过查询在附图23中所示的映射图由发动机转速Ne和目标燃油喷射量Qsol计算在不执行废气再循环时的目标进气量tQac。
在这样计算目标进气量tQac之后，终止该子程序。
接着，在附图15的步骤S73中，控制单元41读取由附图24的程序所计算的实际废气再循环量Qec。
在步骤S74中，控制单元41读取可变喷嘴53的目标开度Rvnt。在此，该开度是表示可变喷嘴53的开口面积相对于当该喷嘴完全打开时的开口面积的百分比的值。因此，当该喷嘴完全打开时开度为100％，当它完全关闭时开度为0％。使用开度以将可变喷嘴53的开度表示为不受涡轮增压器50的容量影响的通用值，当然也可以使用可变喷嘴53的开口面积。
通过在附图25中所示的程序计算可变喷嘴53的目标开度Rvnt。与REF信号同步地且独立于附图15的主程序地执行这个程序。
参考附图25，在步骤S121中，控制单元41首先读取目标进气量tQac、实际废气再循环量Qec、发动机转速Ne和目标燃油喷射量Qsol。在下面的步骤S122中，通过下式(9)计算用于计算可变喷嘴53的目标开度Rvnt的进气量等效值tQas0。
tQas0＝(tQac+Qsol×QFGAN#)×Ne/KCON# (9)
这里，KCON#＝常数。
在步骤S123中，通过下式(10)计算废气再循环量等效值Qes0。
Qes0＝(Qec+Qsol×QFGAN#)×Ne/KCON# (10)
在式(9)和(10)中，Ne/KCON#是将每汽缸进气量或废气再循环量转换为每单元时间值的系数。
此外，在式(9)和(10)中，将Qsol×QFGAN#加入到目标进气量tQac或实际废气再循环量Qec中以便根据柴油发动机1的负载改变目标开度Rvnt。
通过增益QFGAN#来调节表示柴油发动机1的负载的目标燃油喷射量Qsol的影响。在下文的描述中，将这样计算tQaso称为进气量等效值，Qes0称为设定废气再循环量等效值。
在下面的步骤S124中，基于进气量等效值tQas0和废气再循环量等效值Qes0通过查询事先存储在附图26中的映射图来计算可变喷嘴53的目标开度Rvnt。这个映射图事先存储在控制单元41的存储器中。
描述通过这个映射图所指定的目标开度Rvnt的特征，在该附图的右手侧进气量等效值tQas0较大的区域中，目标开度Rvnt随着废气再循环量等效值Qes0的增加而降低。这是由于下述原因。新鲜空气随着废气再循环量增加而降低，结果，空气燃料比成为富油，容易产生烟雾。为避免这种情况，通过升高涡轮增压器50的涡轮增压压力使废气再循环增加更多，降低目标开度Rvnt并增加新鲜空气进气量。
在附图的进气量等效值tQas0较小的左手侧的区域中，涡轮增压器50的涡轮增压效率较低。在这个映射图中，在这个区域中目标开度Rvnt随着进气量等效值tQas0的降低而降低。这是因为如果在这个区域中目标开度Rvnt增加则要求旋转废气涡轮52的废气压力很难达到。此外还因为当通过完全打开加速器踏板来使机车加速时，如果可变喷嘴53的初始开度较小则由涡轮增压引起的加速度效应更大。
在该附图中，由Rvnt＝“小”所表示的区域的目标开度Rvnt大约为20％。当强调燃油成本性能时将由Rvnt＝“大”所表示的区域的目标开度Rvnt设定为大约30％，而当强调废气净化时将其设定为大约60％。
现在，在步骤S74中读取附图15的目标开度Rvnt之后，在步骤S75中控制单元41应用在附图29中所示的子程序将预处理加入到目标开度Rvnt。这个预处理的目的是基于运行驱动可变喷嘴53的压力传动装置54所需的时间补偿该操作延迟。当应用压力控制阀56和薄膜传动装置59运行压力传动装置54相对于步进马达具有较大的响应延迟时需要这种预处理。
参考附图29，在步骤S141中控制单元41首先读取目标开度Rvnt。
在步骤S142中，将开度预测值Cavntn-1与目标开度Rvnt进行比较，该开度预测值Cavntn-1是在执行该子程序时的直接在先时刻所计算的值。在后面的步骤S150中描述开度预测值Cavntn-1。
当Rvnt＞Cavntn-1时，可变喷嘴53沿打开方向运行。在这种情况下，在步骤S143中，子程序将预先校正增益Gkvnt设置为预定值GKVNTO#，在步骤S144中将预先校正时间常数等效值Tcvnt设定为预定值TCVNTO#，，并进行到步骤S150。
在此，时间常数等效值Tcvnt是时间常数的倒数，表示该值越大，响应越快。
在另一方面，在步骤S142中当Rvnt≤Cavntn-1时，在步骤S145中该子程序确定Rvnt＜Cavntn-1是否成立。
当Rvnt＜Cavntn-1时，可变喷嘴53沿关闭方向运行。在这种情况下，该子程序在步骤S146中将预先校正增益Gkvnt设定为预定值GKVNTC#，在步骤S147中将预先校正时间常数等效值Tcvnt设定为预定值TCVNTC#，并进行到步骤S150。在此，GKVNTO#＜GKVNTC#并且TCVNTO#＜TCVNTC#。
这样设置的原因在于，当可变喷嘴53关闭时，废气压力起阻力的作用，因此需要设定更大的增益，并且当喷嘴打开时将时间常数设定得更小以加速可变喷嘴53的操作。如上文所述，使时间常数更小意味着使时间常数等效值Tcvnt更大。
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，在步骤148中该子程序将预先校正增益Gkvnt设定为等于直接在先值Gkvntn-1，并将预先校正时间常数等效值Tcvnt设定为等于直接在先值Tcvntn-1，并进行到步骤S150。
在步骤S150中，应用预先校正时间常数等效值Tcvnt和目标开度Rvnt通过下式(11)计算开度预测值Cavnt。
Cavnt＝Rvnt×Tcvnt+Cavntn-1×(1-Tcvnt) (11)
这里，Cavntn-1＝在执行该子程序时的直接在先时刻计算的Cavnt。
在随后的步骤S151中，应用开度预测值Cavnt和目标开度Rvnt通过下式(12)计算目标开度的开环控制量Avnt_f。
Avnt_f＝gkvnt×Rvnt-(Gkvnt-1)×Cavntn-1 (12)
在执行了附图29的子程序之后，控制单元41返回到附图15的程序，并在步骤S76中应用在附图30中所示的子程序计算目标开度Rvnt的反馈校正量Avnt_fb。
参考附图30，在步骤S161中控制单元41首先读取目标进气量tQac、目标废气再循环率Megr、发动机转速Ne、目标燃油喷射量Qsol和实际进气量Qac。
在步骤162中，目标废气再循环率Megr与预定值MEGRLV#进行比较。预定值MEGRLV#是在附图20的步骤S102中所使用的预定值相同的值。在此，通过比较目标废气再循环率Megr和预定值MEGRLV#确定是否执行废气再循环。
Megr≥MEGRLV#的区域是应该执行废气再循环的区域。在这种情况下，子程序应该进行到步骤S164中，通过下式(13)计算相对于实际进气量Qac的目标进气量tQac的误差率dQac。
dQac＝(tQac/Qac)-1 (13)
当目标进气量tQac大于实际进气量Qac时，误差率dQac为正值，当目标进气量tQac小于实际进气量Qac时，误差率dQac为负值。
如果目标进气量tQac等于实际进气量Qac时，则误差率dQac为零。
Megr＜MEGRLV#的区域为在其中不执行废气再循环的区域。在这种情况下，在步骤S163中该子程序将误差率dQac设定为0。
在设定误差率dQac之后，该子程序进行到步骤S165。
在步骤S165中，通过查询事先存储在控制单元41中的映射图通过发动机转速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。设定该映射图以增加校正系数Kh，由目标燃油喷射量Qsol所表示的柴油发动机1的负载越大，柴油发动机1的发动机转速Ne越大。
在后面的步骤S166中，通过将校正系数Kh分别乘以比例常数KPB#、积分常数KIB#和微分常数KDB#来计算比例反馈增益Kp、积分反馈增益Ki和微分反馈增益Kd。
在步骤S167中，基于这些增益，应用在本领域中公知的比例/积分/微分控制方程来计算可变喷嘴53的目标开度Rvnt的反馈控制量Avnt_fb。
在上述的计算之后，控制单元41返回到附图15的程序，并在步骤S77中应用在附图31中所示的子程序执行对目标开度Rvnt的线性化处理。
参考附图31，在步骤S171中，控制单元41读取目标开度Rvnt的反馈控制量Avnt_fb和开环控制量Avnt_f。
在接下来的步骤S172中，通过对这些控制量求和来计算指令开度Avnt。
在随后的步骤S173中，通过查询事先存储在控制单元41的存储器中的附图32的映射图从指令开度Avnt来计算指令开度Avnt的线性化处理值Ratdty。
在这个过程之后，控制单元41再次返回到附图15的程序，并在附图S78中应用在附图34中所示的子程序确定能率值Dtyvnt。
附图34所示的子程序设定输出到可变喷嘴53的压力控制阀56的信号的能率值Dtyvnt。由于如下的原因要求进行线性化处理。
在附图53中，虽然在不执行废气再循环时涡轮增压压力的变化宽度相同但是开口面积dA0和dA1不相同。当执行废气再循环时，甚至这个差值更大。换句话说，由于固定的反馈增益，很难精确控制涡轮增压压力。为了确保涡轮增压压力的及时响应，根据运行状态改变反馈增益Kh。
参考附图34，在步骤S181中，控制单元41读取发动机转速Ne、目标燃油喷射量Qsol、指令开度的线性化处理值Ratdty、预先校正时间常数等效值Tcvnt和柴油发动机1的冷却水温度Tw。
在步骤S182中，应用在附图35中所示的子程序设定能率信号变量标志。
参考附图35，在步骤S201中控制单元41首先读取指令开度Avnt和预先校正时间常数等效值Tcvnt。
在接下来的步骤S202中，通过下式(14)计算指令开度预测值Adlyvnt。
Adlyvnt＝Avnt×Tcvnt+Adlyvntn-1×(1-Tcvnt) (14)
这里，Adlyvntn-1＝是在执行该子程序时直接先前处理时刻所计算的Adlyvnt的值。
在此，在指令开度Avnt和指令开度预测值Adlyvnt之间的关系对应于在目标开度Rvnt和开度预测值Cavnt之间的关系。
在下面的步骤S203中，将指令开度预测值Adlyvnt与该子程序所计算的执行M次以前的指令开度预测值Adlyvntn-m进行比较。
当Adlyvnt≥Adlyvntn-m时，指令开度增加或恒定。在这种情况下，在步骤S204中子程序将操作方向标志fvnt设定为1，并进行到步骤S206。
在步骤S206中，确定Adlyvnt＝Adlyvntn-m是否成立。当Adlyvnt＝Adlyvntn-m时，在步骤S207中，将能率保持标志fvnt2设定为1，并终止该子程序。
当Adlyvnt＝Adlyvntn-m不成立时，该子程序进行到步骤S208。
当在S203中Adlyvnt＜Adlyvntn-m时，表明指令开度降低。在这种情况下，在步骤S205中该子程序使操作方向标志fnvt复位为零，并且该程序进行到步骤S208。
在步骤S208中，能率保持标志fvnt2复位为零，该子程序终止。
因此，在设定两个标志fvnt和fvnt2之后，控制单元41在附图34的步骤S183中读取能率值温度校正量Dty_t。通过与REF信号同步地独立地执行的附图36的程序计算能率值温度校正量Dty_t。
参考附图36，在步骤S211中，控制单元41首先读取发动机转速Ne、目标燃油喷射量Qsol和冷却水温Tw。
在步骤S212中，通过查询事先存储在控制单元41的存储器中的附图37所示的映射图由发动机转速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是在柴油发动机1完全预热之后的废气温度。
在接下来的步骤S213中，基于冷却水温Tw，通过查询事先存储在控制单元41的存储器中的附图38所示的映射图计算水温校正系数Ktexh_Tw。
在步骤S214中，通过将基本废气温度Texhb乘以水温校正系数Ktexh_Tw计算废气温度Texhi。
在接下来的步骤S215中，通过下式(15)将第一阶处理延迟加入到废气温度Texhi计算实际废气温度Texhdly。这个值是考虑由废气温度变化的热惯性引起的延迟的值。
Texhdly＝Texhi×KEXH#+Texhdlyn-1×(1-KEXH#) (15)
这里，KEXH#＝常数，以及
Texhdlyn-1＝在执行该子程序时的直接在先时刻所计算的Texhdly。
在下面的步骤S216中，计算基本废气温度Texhb和这个实际废气温度Texhdly的差值dTexh。
在最后的步骤S217中，基于该差值dTexh，通过查询事先存储在控制单元41的存储器中的附图39所示的映射图计算能率值温度校正量Dty_t。在下文中将更加详细地描述步骤S216和S217的处理的意义。
在步骤S183中的读取Dty_t的值之后，控制单元41执行在附图34的步骤S184之后的处理。步骤S184-S189都是将迟滞处理加入到能率值中的步骤。
参考附图45描述这种迟滞处理，当指令开度Avnt的线性化处理值Ratdty增加时，根据连接在可变喷嘴53完全打开时的指令信号Duty_l_p和在可变喷嘴53完全关闭时的指令信号Duty_h_p的直线改变能率值。另一方面，当线性化处理值Ratdty降低时，根据连接在可变喷嘴53完全打开时的指令信号Duty_l_n和在可变喷嘴53完全关闭时的指令信号Duty_h_n的直线改变能率值。在附图中，两条线在可变喷嘴53几乎关闭的区域中交叉，但这个区域是一种并不用于实际控制压力控制阀56的区域。只要柴油发动机1已经完全预热则可以设定这种特性。当实际废气温度Texhdly较低时，如附图40所示，对于相同的能率值压力传动装置54使可变喷嘴53的开度特性更大。因此，需要应用在附图36的步骤S216、S217中所计算的温度校正量Dty_t来补偿由于废气温度引起的压力传动装置54的特性的差值。
现在，在步骤S184中控制单元41确定操作方向标志fvnt。当操作方向标志fvnt为1时，即当指令开度Avnt增加或恒定时，执行步骤S185、S186的处理。在步骤S185中，通过查询在附图41中所示的Duty_h_p映射图基于目标燃油喷射量Qsol计算在可变喷嘴53完全关闭时的能率值Duty_h。
在下面的步骤S186中，通过查询在附图42中所示的Duty_l_p映射图计算在可变喷嘴53完全打开时的能率值Duty_l。
在步骤S184中当操作方向标志fvnt为0时，即当指令开度Avnt降低时，执行步骤S187、S188的处理。在步骤S187中，通过查询在附图43中所示的Duty_h_n映射图基于目标燃油喷射量Qsol计算在可变喷嘴53完全关闭时的能率值Duty_h。在下面的步骤S188中，通过查询在附图44中所示的Duty_l_n映射图基于目标燃油喷射量Qsol计算在可变喷嘴53完全打开时的能率值Duty_l。
在这个处理之后，该子程序进行到步骤S189。
在S189中，应用通过上述处理所得到的能率值Duty_h、Duty_l、指令开度Avnt的线性化处理值Ratdty和能率值温度校正量Dty_t通过下式(16)执行线性插值处理计算指令能率基本值Dty_h。
Dty_h＝(Duty_h-Duty_l)×Ratdty+Duty_l+Dty_t (16)
通过改变用于指令开度Avnt降低的情况和指令开度Avnt不降低的情况中的线性插值处理的直线，对于相同的线性化处理值Ratdty，在指令开度Avnt降低而不是其它的情况的情况下，使指令能率基本值Dty_h更小。
在接下来的步骤S190中，确定能率保持标志fvnt2。当能率保持标志fvnt2为1时，即指令开度预测值Adlyvnt不改变，在步骤S191中将指令能率值Dtyv设定为等于在执行该子程序时的直接在先时刻所计算的能率值Dtyvntn-1。在下文将更加详细地描述能率值Dtyvntn-1。
当能率保持标志fvnt2为0时，即当指令开度预测值Adlyvnt改变时，在步骤S192中，将指令能率值Dtyv设定为等于在步骤S189中所计算的指令能率基本值Dty_h。
因此，在步骤S191或步骤S192中在确定指令能率值Dtyv之后，在最后的步骤S193中，控制单元41基于指令能率值Dtyv应用附图46的子程序执行对可变喷嘴53的操作校验。
参考附图46，在步骤S221中，控制单元41首先读取指令能率值Dtyv、发动机转速Ne、目标燃油喷射量Qsol和发动机冷却水温Tw。
在随后的步骤S222-S225中，确定操作校验条件是否满足。仅当满足所有的这些条件时才执行操作校验。
在步骤S222中，确定目标燃油喷射量Qsol是否小于预定值QSOLDIZ#。当满足这个条件时，意味着柴油发动机1停止供应燃油。
在步骤S223中，确定发动机转速Ne是否小于预定值NEDIZ#。当满足这个条件时，意味着柴油发动机1的发动机转速Ne处于中速区或低速区。
在步骤S224中，确定发动机冷却水温Tw是否小于预定值TwDIZ#。当满足这个条件时，意味着柴油发动机1的预热没有完成。
在步骤S225中，确定操作校验标志Fdiz是否为0。当满足这个条件时，意味着还没有执行操作校验。
当满足所有这些条件时，在步骤S226中操作校验计数器值CtFdiz递增，该程序进行到步骤S227中。
如果不满足步骤S222-S224的确定结果，则在步骤S233中该子程序使操作校验标志Fdiz复位为0，并进行步骤S234。然而，在步骤S225中当操作校验标志Fdiz为1时，立即进行到步骤S234中。
在步骤S227中，将操作校验计数器值CtFdiz与预定的上限值CTRDIZH#进行比较。
当操作校验计数器值CtFdiz小于上限值CTRDIZH#时，在步骤S228中，将操作校验计数器值CtFdiz与预定的下限值CTRDIZL#进行比较。当操作校验计数器值CtFdiz不小于下限值CTRDIZL#时，在步骤S229中，应用在附图47中所示的子程序设定校验操作的能率值Dtyvnt。
例如将上限值CTRDIZH#设定为7秒，而将下限值CTRDIZL#设定为2秒。在这种情况下，仅以上限值和下限值之差的5秒的间隔设定校验操作的能率值。
在此，参考附图47，下文将描述设定校验操作的能率值的子程序。
在步骤S241中控制单元41首先读取操作校验计数器值CtFdiz和发动机转速Ne。
在接下来的步骤S242中，基于操作校验计数器值CtFdiz和下限值CTRDIZL#的差值通过查询在附图48中所示的映射图设定控制模式值Duty_pu。这个映射图事先存储在控制单元71的存储器中。设定控制模式值Duty_pu以使在操作校验计数器值CtFdiz超过下限值CTRDIZL#之后根据经过的时间以较短的周期在0和1之间反复地改变它。
在接下来的步骤S243中，基于发动机转速Ne通过查询事先存储在控制单元41的存储器中的在附图49中所示的映射图计算指令到压力控制阀56的能率值Duty_p_ne。根据发动机转速Ne，假如校验可变喷嘴53的打开和关闭操作的能率不同则设定能率值Duty_p_ne。例如，当可变喷嘴53关闭时，必需在此关闭废气压力。根据在发动机转速Ne中的增加增加废气压力。
此外，当发动机转速Ne处于高速区中时，为进行校验操作可变喷嘴53的关闭对发动机的运行环境具有重要的影响。因此，在高速区段中，能率值Duty_p_ne随着发动机转速Ne增加而降低以减少对发动机运行环境的影响。
在下面的步骤S244中，通过将能率值Duty_p_ne乘以控制模式值Duty_pu来计算能率值Dtyvnt，并终止该子程序。
这样，在附图46的步骤S229中在设定用于校验操作的能率值终止之后，附图46的子程序也终止。
另一方面，在附图46的步骤S227中，当操作校验计数器值CtFdiz不小于上限值CTRDIZH#，执行步骤S230的处理。在此，将操作校验计数器值CtFdiz操作的直接在先值CtFdizn-1与上限值CTRDIZH#进行比较。如果直接在先值CtFdizn-1小于上限值CTRDIZH#，它意味着在这个子程序的重复执行中CTRDIZH#首次达到上限值CTRDIZH#，在步骤S231中将能率值Dtyvnt设定为0，在步骤S232中将操作校验标志Fdiz设定为1，并终止该子程序。
当操作校验完成时在步骤S231中一旦设定能率值Dtyvnt为0，可变喷嘴53完全打开。这个操作的目的是在此后所执行的普通控制的过程中保持精确控制。通过将操作校验标志Fdiz为1，在执行此后的子程序的过程中步骤S225的确定结果总是为负。这意味着仅在启动柴油发动机1之后执行可变喷嘴53的操作校验。
在另一方面，在步骤S230中当操作校验计数器值CtFdiz的直接在先的值CtFdizn-1不小于上限值CTRDIZH#时，该子程序进行到步骤S234。在步骤S234中，操作校验计数器值CtFdiz复位为0，该程序进行到步骤S235。
在步骤S228中当操作校验计数器值CtFdiz小于预定的下限值CTRDIZL#时，该子程序也进行到步骤S235中。
在步骤S235中，将操作校验的能率值Dtyvnt设定为等于在步骤S191或步骤S192中所确定的指令能率值Dtyv，该子程序终止。在这种情况下，执行可变喷嘴53的普通控制。
具体地说，当压力传动装置54的操作比如在低温等情况下不稳定时，可变喷嘴53的这种操作校验使可变喷嘴53的操作平稳并增加在涡轮增压压力控制中的可靠性。
这样，通过结束附图46的子程序，附图34的子程序以及附图15的主程序的处理都终止。
接着，参考附图5，描述废气再循环阀6的目标开口面积Aev的计算。这个程序由本发明的主要的特征组成。在每次输入REF信号时执行这个程序。
首先，在步骤S11中，控制单元41应用在附图7中所示的子程序计算废气再循环阀6的目标废气再循环量Tqec。
参考附图7，在步骤S21中，控制单元41读取在收集器3A的入口中的每汽缸的进气量Qacn。Qacn是在附图8的上述步骤S33中所计算的值。
在下面的步骤S22中，读取目标废气再循环率Megr。目标废气再循环率Megr是通过附图11的程序所计算的值。
在接下来的步骤S23中，通过下式(71)计算所需的废气再循环量Mqec。所需的废气再循环量Mqec也是每汽缸的量。
MQec＝Qacn×Megr (17)
在接下来步骤S24中，通过下式(18)对所需的废气再循环量Mqec执行延迟处理，应用通过附图18的程序计算时间常数等效值Kkin，将它转换为与在柴油发动机1的进气阀位置中每汽缸所需的废气再循环量相对应的中间值Rqec。该延迟处理对应于负压控制阀5和废气再循环阀6的响应延迟。
Rqec＝Mqec×Kkin+Rqecn-1×(1-Kkin) (18)
这里，Rqecn-1＝在执行该子程序时直接在先时刻所计算的Rqec。
在步骤S25中，通过应用中间值Rqec和所需的废气再循环量Mqec通过下式(19)执行预处理来计算在废气再循环阀6的位置中的每汽缸的目标废气再循环量Tqec。这种预处理补偿了废气从废气再循环阀6通过收集器3A行进到柴油发动机1的进气阀所需的时间引起的废气再循环量的变化的延迟。
Tqec＝Mqec×GKQEC+Rqecn-1×(1-GKQEC) (19)
这里，GKQEC＝预校正增益。
在接下来的步骤S26中，通过下式(10)计算相加值Tqec1。
Tqec1＝Tqec+Dtqecn-1 (20)
这里，Dtqecn-1＝在执行该子程序时直接在先时刻所计算的超过/不足量Dtqec。
超过/不足量Dtqec是在前述的处理(A)-(E)中所解释的值。在此，应用在执行附图7的子程序时的直接在先时刻所计算的值。下文将描述超过/不足量Dtqec的计算。
在接下来的步骤S27中，控制单元41通过在附图65中所示的子程序设定物理上限Tqelmh和物理下限Tqelml。
参考附图65，在步骤S401中，控制单元41通过在附图63中所示的子程序计算废气再循环阀流速Cqe(m/sec)。首先描述这个计算过程。
参考附图63，在步骤S361中，控制单元41读取实际废气再循环量Qec、实际废气再循环率Megrd和汽缸吸入新鲜空气量Qac。
在步骤S362中，通过在附图50中所示的子程序，计算废气再循环流速反馈校正系数Kqac0、废气再循环流速学习校正系数Kqac。
参考附图50，在步骤S251中，控制单元41首先读取目标进气量tQac、汽缸吸入新鲜空气量Qac、发动机转速Ne和目标燃油喷射量Qsol。
在步骤S252中，应用下式(21)通过附图8的程序所计算的时间常数等效值Kkin和目标进气量tQac来计算目标进气量tQac的延迟处理值tQacd。这个值对应于在柴油发动机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，以及
tQacdn-1＝在执行该子程序时直接在先时刻所计算的tQacd。
在下面的步骤S253中，读取与废气再循环阀的控制相关的反馈允许标志fefb、学习允许标志felrn和学习值反射允许标志felrn2。
通过分别在附图51、附图52和附图53中所示的独立的程序设定这些标志。
附图51所示为设定反馈允许标志fefb的程序。以10毫秒的间隔执行这个程序。
参考附图51，首先在步骤S271中，控制单元41读取发动机转速Ne、目标燃油喷射量Qsol、实际废气再循环率Megrd和发动机冷却水温Tw。
在随后的步骤S272-S275中，确定废气再循环量反馈控制条件。
在步骤S272中，确定实际废气再循环率Megrd是否超过预定值MEGRFB#。预定值MEGRFB#是证实实际执行废气再循环的值。在步骤S273中，确定冷却水温Tw是否超过预定值TwFBI#。将预定值TwFBL#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QSOLFBL#。
预定值QSOLFBL#是证实柴油发动机1没有处于燃油切断状态的值。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#是证实机车没有处于柴油发动机1停止旋转的低速区中的值。
当满足步骤S272-S275中的所有的条件时，该子程序进行到步骤S276中并使定时器值Ctrfb加1。
在后面的步骤S278中，确定定时器值Ctrfb是否大于预定值TMRFB#。预定值TMRFB#例如设定为小于1秒的值。当这种确定的结果为肯定时，在步骤S279中该子程序将反馈允许标志fefb设定为1，该子程序终止。在另一方面，如果步骤S272-S275中的任一条件不满足时，在步骤S277中，该子程序使定时器值Ctrfb复位为0，并进行到后面的步骤S280。
当步骤S278的确定为否定时，该子程序也进行到步骤S280。
在步骤S280中，反馈允许标志fefb复位为0，该子程序终止。
根据这个子程序，仅在步骤S272-S275的所有条件都满足的状态继续超过预定值TMRFB#的时间时将反馈允许标志fefb设定为1，而在其它的情况下，将反馈允许标志fefb复位为0。
附图52所示为设定学习值反射允许标志felrn2的程序。这个程序也以10毫秒的间隔执行。
参考附图52，首先在步骤S291中，控制单元41读取发动机转速Ne、目标燃油喷射量Qsol、实际废气再循环率Megrd和发动机冷却水温Tw。
在随后的步骤S292-S295中，确定废气再循环量学习值反射条件。
在步骤S292中，确定实际废气再循环率Megrd是否超过预定值MEGRLN2#。预定值MEGRLN2#是证实实际执行废气再循环的值。在步骤S293中，确定冷却水温Tw是否超过预定值TwLN2#。将预定值TwLN2#设定为20′C。在步骤S294中，确定目标燃油喷射量Qsol是否超过预定值QSOLLN2#。预定值QSOLLN2#是证实柴油发动机1没有处于燃油切断状态的值。在步骤S295中，确定发动机转速Ne是否超过预定值NeLN2#。预定值NeLN2#是证实机车没有处于柴油发动机1停止旋转的低速区中的值。
只有在满足步骤S292-S295中的所有的条件时，该子程序进行到步骤S296中并使定时器值Ctrln2加1。
在后面的步骤S298中，确定定时器值Ctrln2是否大于预定值TMRLN2#。预定值TMRLN2#例如设定为0.5秒。当这种确定的结果为肯定时，在步骤S299中该子程序将学习值反射允许标志felrn2设定为1，该子程序终止。
在另一方面，如果步骤S292-S295中的任一条件不满足时，在步骤S297中，该子程序使定时器值Ctrln2复位为0，并进行到后面的步骤S300。当步骤S298的确定为否定时该子程序也进行到步骤S300。
在步骤S300中，学习值反射允许标志felrn2复位为0，该子程序终止。
附图53所示为设定学习允许标志felrn的程序。这个程序也以10毫秒的间隔执行。
参考附图53，首先在步骤S311中，控制单元41读取发动机转速Ne、目标燃油喷射量Qsol、实际废气再循环率Megrd和冷却水温Tw。
在随后的步骤S312-S317中，确定废气再循环量学习允许条件。
在步骤S312中，确定实际废气再循环率Megrd是否超过预定值MEGRLN#。预定值MEGRLN#是证实实际执行废气再循环的值。在步骤S313中，确定冷却水温Tw是否超过预定值TwLNL#。将预定值TwLNL#设定为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#是证实柴油发动机1没有处于燃油切断状态的值。在步骤S315中，确定发动机转速Ne是否超过预定值NeLNL#。预定值NeLNL#是证实机车没有处于柴油发动机1停止旋转的低速区中的值。在步骤S316中，确定反馈允许标志fefb是否为1。在步骤S317中，确定学习值反射允许标志felrn2是否为1。
只有在满足步骤S312-S317中的所有的条件时，该子程序进行到步骤S318中并使定时器值Ctrln加1。
在后面的步骤S320中，确定定时器值Ctrln是否大于预定值TMRLN#。预定值TMRLN#例如设定为4秒。当这种确定的结果为肯定时，在步骤S321中该子程序将学习允许标志felrn设定为1，该子程序终止。在另一方面，如果步骤S312-S317中的任一条件不满足时，在步骤S319中，该子程序使定时器值Ctrln复位为0，并进行到后面的步骤S322。当步骤S320的确定为否定时该子程序也进行到步骤S322。在步骤S322中，学习允许标志felrn复位0，该子程序终止。
再次参考附图50，在读取这个反馈允许标志fefb、学习值反射允许标志felrn2和学习允许标志felrn之后，在步骤S254中，控制单元41确定反馈允许标志fefb是否为1。
当反馈允许标志fefb为1时，在计算在步骤S255中的废气再循环量的反馈校正系数Kqac00和在步骤S256中的废气再循环阀流速Cqe的反馈校正系数Kqac0之后，控制单元41进行到步骤S259中。
在另一方面，当在步骤S254中反馈允许标志fefb不为1时，控制单元41在步骤S257中将废气再循环量的反馈校正系数Kqac00设定为1，并在后面的步骤S258中将反馈校正系数Kqac0设定为1，然后进行到步骤S259中。
现在，描述在步骤S255中所执行的废气再循环量的反馈校正系数Kqac00的计算和在步骤S256中所执行的废气再循环流速的反馈校正系数Kqac0的计算。
通过附图54的子程序执行废气再循环量的反馈校正系数Kqac00的计算。
参考附图54，在步骤S331中，控制单元41首先读取目标进气量的延迟处理值tQacd、汽缸吸入新鲜空气量Qac、发动机转速Ne、目标燃油喷射量Qsol和发动机冷却水温Tw。延迟处理值tQacd是在附图50的步骤S252中所计算的值。
在步骤S332中，基于发动机转速Ne和目标燃油喷射量Qsol，通过查询事先存储在控制单元41的存储器中的附图55所示的映射图来计算废气再循环率的校正增益Gkfb。在后面的步骤S333中，基于冷却水温Tw，通过查询事先存储在控制单元41的存储器中的附图56的映射图来计算校正增益的水温校正系数KgfbTw。
在最后的步骤S334中，应用校正增益Gkfb和水温校正系数KgfbTw，通过下式(22)计算废气再循环量的反馈校正系数Kqac00。
Kqac00＝(tQacd/Qac-1)×Gkfb×KgfbTw+1 (22)
等式(22)的右边的第一项(tQacd/Qac-1)是相对于汽缸吸入新鲜空气量Qac的目标进气量延迟处理值tQacd的误差比率。因此，废气再循环量的反馈校正系数Kqac00是中心在1的值。
通过在附图57中所示的子程序执行废气再循环阀流速的反馈校正系数Kqac0的计算。
参考附图57，在步骤S341中，控制单元41首先读取首先读取目标进气量的延迟处理值tQacd、汽缸吸入新鲜空气量Qac、发动机转速Ne、目标燃油喷射量Qsol和冷却水温Tw。
在步骤S342中，基于发动机转速Ne和目标燃油喷射量Qsol，通过查询事先存储在控制单元41的存储器中的附图58所示的映射图来计算废气再循环流速的校正增益Gkfbi。
在步骤S343中，基于冷却水温Tw，通过查询事先存储在控制单元41的存储器中的附图59的映射图来计算水温校正系数KgfbiTw。
在后面的步骤S344中，应用校正增益Gkfbi和水温校正系数KgfbiTw，通过下式(23)计算误差率Rqac0。Rqac0＝(tQacd/Qac-1)×Gkfbi×KgfbiTw+Rqac0n-1 (23)
这里，Rqac0n-1＝在执行该子程序时直接在先时刻所计算的Rqac0。
在后面的步骤S345中，通过将1加入到误差率Rqac0，计算废气再循环流速反馈校正系数Kqac0。因此，废气再循环阀流速的反馈校正系数Kqac0是与误差率积分成比例的值。
现在，参考附图50，在设定废气再循环阀流速的反馈校正系数Kqac0和废气再循环量的反馈校正系数Kqac00之后，在步骤S259中，控制单元41确定学习值反射允许标志felrn2是否为1。
当学习值反射允许标志felrn2为1时，即当在学习值的废气再循环量控制中的反射允许时，在步骤S260中，基于发动机转速Ne和目标燃油喷射量Qsol，控制单元41通过查询事先存储在控制单元41的存储器中的附图60中所示的映射图来读取误差率学习值Rqacn。在接下来的步骤S261中，通过将1加入到误差率学习值Rqacn中来计算废气再循环流速学习校正系数Kqac。
当在步骤S259中学习值反射允许标志felrn2不为1时，在步骤S262中控制单元41将废气再循环流速学习校正系数Kqac设定为1。
在步骤S261或步骤S262的处理之后，在步骤S263中，控制单元41确定学习允许标志felrn是否为1。
当在步骤S264中学习允许标志felrn为1时，控制单元41从废气再循环流速反馈校正系数Kqac0中减1以计算误差率的当前值Rqacp。在后面的步骤S266中，应用附图61的子程序更新该学习值，并终止该子程序。
当学习允许标志felrn不为1时，在步骤S265中，控制单元41使误差率的当前值Rqacp复位为0，并终止附图50的子程序。
接着，描述在步骤S266中所执行的学习值的更新。
参考附图61，在步骤S351中，控制单元41首先读取发动机转速Ne、目标燃油喷射量Qsol和在步骤S264中所计算的误差率Rqacp。
在步骤S352中，基于发动机转速Ne和目标燃油喷射量Qsol，通过查询事先存储在控制单元41的存储器中的在附图62中所示的映射图来计算学习率Tclrn。
在步骤S353中，基于发动机转速Ne和目标燃油喷射量Qsol，通过前述的附图60所示的映射图计算误差率学习值Rqacn。
在后面的步骤S354中，将通过下式(24)处理的加权平均值加入到在步骤S351中所读取的误差率Rqacp中，并更新误差率学习值。Rqacn(新的)＝Rqacp×Tclrn+Rqacn(旧的)×(1-Tclrn) (24)
这里，Rqacn(新的)＝要写入到映射图中的误差率学习值Rqacn，
Rqacp＝在步骤S351中读取的误差率，以及
Rqacn(旧的)＝在步骤S353中从该映射图中读取的误差率学习值Rqacn。
在接下来的步骤S355中，应用通过这种方式所计算的误差率学习值Rqacn(新的)来覆盖附图60的映射图的存储值。
通过终止附图61的子程序，控制单元41终止附图50的子程序的处理。
再次参考附图63，在步骤S363中控制单元41应用在步骤S362中所计算的废气再循环流速学习校正系数Kqac和废气再循环流速反馈校正系数Kqac0通过下式(25)计算经校正的实际废气再循环量Qec_h。
Qec_h＝Qec×Kqac×Kqac0 (25)
在步骤S364-S367中，当废气再循环操作开始时设定经校正的实际废气再循环量Qec_h的初始值。在步骤S364中，确定经校正的实际废气再循环量Qec_h是否为0。当Qec_h为0时，即当废气再循环没有运行时，在步骤S365中通过下式(26)设定经校正的实际废气再循环量Qec_h，该程序进行到步骤S366中。当在步骤S364中经校正的实际废气再循环量不为0时，该程序绕过步骤S365并进行到步骤S366中。
Qec_h＝Qac×MEGRL# (26)
这里，MEGRL#＝常数。
在步骤S366中，确定实际废气再循环率Megrd是否为0。当实际废气再循环率Megrd为0时，在步骤S367中将实际废气再循环率Megrd设定为等于常数MEGRL#，该程序进行到步骤S368中。当实际废气再循环率Megrd不为0时，该程序饶过步骤S367，进行到步骤S368。
当废气再循环阀6完全关闭时，废气再循环阀6的废气再循环阀流速为0，等式(25)和(26)是在废气再循环操作开始时(即废气再循环阀6开始打开时)用于设定用于流速的计算的参数的初始值的等式。例如可以将常数MEGRL#设定为0.5。
根据柴油发动机1的运行状态不同，在废气再循环操作开始时废气再循环阀6的上游和下游的压差不同，结果，当废气再循环操作开始时的废气再循环阀流速也不同。在废气再循环阀6开始打开时的废气再循环阀6的上游和下游压差取决于汽缸吸入新鲜空气量Qac。因此，通过等式(26)使Qec_h的初始值与汽缸吸入新鲜空气量Qac成正比可以改善在废气再循环操作开始时的废气再循环阀流速的计算精度。
现在，在步骤S368中，基于经校正的实际废气再循环量Qec_h和实际废气再循环率Megrd，控制单元41通过查询事先存储在控制单元41的存储器中的附图64所示的映射图来计算废气再循环阀流速Cqe，并且该子程序终止。
在计算废气再循环阀流速Cqe之后，在附图65的步骤S402中控制单元41通过下式(27)计算物理上限Tqelmh。
Tqelmh＝Cqe×AEVMX×K/Ne (27)
这里，AEVMX＝废气再循环阀最大的开口面积(m2)，
K＝转换系数，和
Ne＝发动机转速。
等式(27)右边的项表示通过转换每汽缸的废气再循环阀6的最大流量(m3/sec)所得到的值。控制单元41将这个等式设定为物理上限Tqelmh。换句话说，物理上限Tqelmh是在物理上能够达到的每汽缸的最大的废气再循环量。
在接下来的步骤S403中，将物理下限Tqelml设定为等于0，该子程序终止。该物理下限Tqelml是废气再循环阀6在物理上所能够达到的每汽缸的最小的废气再循环量。通常，在废气再循环阀6完全关闭时的废气再循环量为0。尽管这样，还是要设定物理下限Tqelml的原因如下。
在发动机包括吸入通常残留在废气再循环通道比如收集器3A中的废气的机构的情况下，或者在存在在反方向上形成废气流的条件时，可以设想的是在物理上可达到的每汽缸的最小的废气再循环量将为负值。
例如在废气再循环通道4中具有柴油机微粒过滤器的机构的发动机中满足这种条件，其中在足够的涡轮增压压力下使在进气通道3中的废气反向流进废气再循环通道4中，将截留在过滤器中的颗粒吹进排气通道2中。
在根据本发明的控制单元41中，提供设定物理下限的步骤S403以处理这种类型的情况。
在通过附图65的子程序已经设定了这些物理限制之后，在附图7的步骤S28中控制单元41通过这些物理限制限定相加值Tqec1。具体地说，选择相加值Tqec1和物理下限Tqelml中更大的一个，将所选择的值和物理上限Tqelmh中的更小的一个设定为每汽缸限制的目标废气再循环量Tqecf。
在接下来的步骤S29中，应用每汽缸限制的目标废气再循环量Tqecf、通过附图50的子程序的计算废气再循环量反馈校正系数Kqac00和在附图8的程序中所使用的常数KCON#，通过下式(28)计算目标废气再循环量Tqek。
Tqec＝Tqecf×(Ne/KCON#)/Kqac00 (28)
这里，Ne＝发动机转速。
在最后的步骤S30中，计算在相加值Tqec1和每汽缸限制目标废气再循环量Tqecf之间的差值作为超过/不足量Dtqec，并终止该子程序。应用这个值Dtqec作为在执行该子程序的下一时刻中在步骤S26中的超过/不足量的直接在先值Dtqecn-1。
在通过附图7的子程序计算目标废气再循环量Tqek后，在附图5的步骤S12中，控制单元41读取在上述的附图63的子程序中所计算的废气再循环流速Cqe。
在接下来的步骤S13中，应用目标废气再循环量Tqek和废气再循环流速Cqe，通过下式(29)计算目标废气再循环阀开口面积Aev。
Aev＝Tqek/Cqe (29)
应用附图6的映射图将所获得的目标废气再循环阀开口面积Aev转换为例如废气再循环阀6的升量或驱动信号。因此，通过给驱动废气再循环阀6的压力控制阀5输出基于这些参数的能率信号，控制单元41将废气再循环阀6的开口控制到目标废气再循环阀开口面积Aev。
接着，参考附图16，描述涉及涡轮增压器50的压力控制的本发明的第二实施例。
根据本实施例，应用在附图16中所示的程序替代附图15的程序来计算涡轮增压器的压力控制阀的能率值Dtyvnt。与在附图15的程序的情况一样，附图16的程序也以10毫秒的间隔执行。
在附图15的程序中，基于实际废气再循环量Qec计算可变喷嘴53的目标开度Rvnt，但在附图16的程序中，基于实际废气再循环率Megrd计算目标开度Rvnt。
具体地说，在附图16的程序中，省去了计算实际废气再循环量Qec的附图15的步骤S73的处理。同时，在计算可变喷嘴53的目标开度Rvnt的过程中应用在附图27中所示的程序替代在附图25中所示的程序。其它的处理细节都与第一实施例的处理细节相同。
参考附图27，在步骤S131中，控制单元41读取目标吸入新鲜空气量tQac、实际废气再循环率Megrd、发动机转速Ne和目标燃油喷射量Qsol。
在步骤S132中，执行与附图15的步骤S22相同的计算，计算设定的吸入新鲜空气量等效值tQas0。
在步骤S133中，基于设定的吸入新鲜空气量等效值tQas0和实际废气再循环率Megrd，通过查询事先存储在控制单元41的存储器中的在附图28中所示的映射图来计算可变喷嘴53的目标开度Rvnt。
在第一实施例的附图26的映射图中，垂直轴表示废气再循环量等效值Qes0，但是在附图28的映射图中，垂直轴表示实际废气再循环率Megrd。两个映射图仅在这些参数方面不同，但不管使用那个映射图所获得的目标开度Rvnt的特征都相同。
在前述的实施例中，控制单元41除了如已有技术一样执行补偿相对于所需的废气再循环量Mqec的负压控制阀5和废气再循环阀6的响应延迟的预处理校正以外，还校正与废气通过收集器3A从废气再循环阀6到达柴油发动机1的进气阀所需的时间相对应的延迟。此外，还通过执行如前述处理(A)-(E)如附图66A和66B所示地改变废气再循环量。
在这些附图中，附图66A所示为在所需的废气再循环量阶梯式增加时废气再循环量的变化，附图66B所示为在所需的废气再循环量阶梯式减少时废气再循环量的变化。
在附图66A中，当在时刻t1时所需的废气再循环量Mqec阶梯式增加时，通过所需的废气再循环量Mqec预先校正和延迟校正所校正的目标废气再循环量Tqec大大地超过物理上限Tqelmh。因此，即使将与目标废气再循环量Tqec相对应的指令信号输出到负压控制阀5，废气再循环量也不会超过物理上限Tqelmh。
随后，目标废气再循环量Tqec以一阶延迟降低，在时刻t2之后，下降到所需的废气再循环量Mqec之下。结果，当将与目标废气再循环量Tqec相对应的指令信号输出到负压控制阀5时，如在该附图中的曲线X所示，在时刻t2之后的实际废气再循环量Qec的增加率降低，有时要求实际废气再循环量Qec赶上所需的废气再循环量Mqec。
在另一方面，在这种控制装置中，当目标废气再循环量Tqec超过物理上限Tqelmh时，在输出信号的下一时刻将指令信号输出到负压控制阀5，该指令信号对应于通过将超过量Dtqec加入到目标废气再循环量Tqec所获得的相加值。当相加值Tqec1超过物理上限Tqelmh比目标废气再循环量Tqec超过物理上限Tqelmh更长的时间时，即使在时刻t2之后仍然将对应于物理上限Tqelmh的指令信号继续输出到负压控制阀5。因此，即使在时刻t2之后，实际废气再循环量的增加率Qec并不下降，如在该附图中的曲线Y所示，实际废气再循环量Qec快速地会集到目标废气再循环量Mqec。应该注意的是由在该附图中的曲线X和Y所包围的区域对应于废气再循环量的差值。
如附图66B所示，在时刻t1上在所需的废气再循环量Mqec以阶梯式的方式降低的情况下，通过将与相加值Tqec1相对应的指令信号输出到负压控制阀5而不是目标废气再循环量Tqec来同样地增强实际废气再循环量Qec跟随所需的废气再循环量Mqec的能力。
在这种控制装置中，根据废气再循环阀流速Cqe设定物理上限Tqelmh。废气再循环阀流速Cqe是对应于废气再循环阀6的上游和下游压差的值。当机车减速时，废气再循环阀6的上游和下游压力差降低，如在附图67C中的虚线所示。随后，废气再循环阀流速Cqe也降低。以值A表示在减速开始时由等式(28)所计算的物理上限Tqelmh的值，以值B表示在减速结束时由等式(28)所计算的物理上限Tqelmh的值。
在此，考虑三种情况，即(1)物理上限Tqelmh固定在值A的情况、(2)物理上限Tqelmh固定在值B的情况和(3)物理上限Tqelmh根据废气再循环阀流速Cqe改变的情况。情况(3)对应于本发明。在所有的这些情况中，通过分别将超过量Dtqec加入到物理上限Tqelmh来计算相加值Tqec1。
参考附图67A，在情况(1)中，由于物理上限Tqelmh较大，在减速开始时实际废气再循环率跟踪目标废气再循环率的能力较好，但相加值Tqec1不久下降到物理上限Tqelmh之下。随后，在减速的后半段中，由于没有产生超过量Dtqec，实际废气再循环率跟踪目标废气再循环率的能力降低，需要一定的时间使实际废气再循环率会集到目标废气再循环率。
在情况(2)中，由于物理上限Tqelmh较小，跟踪目标废气再循环量的能力在减速开始时较低。此外，相加值Tqec1继续超过物理上限Tqelmh较长的时间，因此在减速的后半段中实际废气再循环率超过。结果，废气再循环率会集到目标废气再循环量所需的时间实际上与情况(1)所需的时间相同。
在情况(3)中，由于物理上限Tqelmh在减速开始时较大，而物理上限Tqelmh在减速结束时较小，因此在减速开始时和减速结束时获得较好的跟踪特性，实际废气再循环率在较短的时间内会集到目标废气再循环量。
附图68A-68C所示为NOx排放量的变化、所需的废气再循环量Mqec的延迟校正和在烟尘或粒状物质(PM)处于相同等级的情况中在加速的过程中的预先校正之间的关系。在加速的过程中，由于发动机转速Ne和目标燃油喷射量Qsol都增加，废气再循环率降低，如附图12的映射图所示。当加速已经完成时，发动机转速Ne和目标燃油喷射量Qsol都降低而同时机车速度保持恒定。随后，在附图68B中所示的废气再循环率以阶梯式的方式增加，NOx排放量在这时增加，如附图68C所示。
附图68C的点划线表示通过仅将附图7的步骤S24的延迟校正加入到所需的废气再循环量Mqec中确定每汽缸目标废气再循环量Tqec的情况，而细线表示通过将附图7的步骤S24的延迟校正和步骤S25的预先校正加入到所需的废气再循环量Mqec中确定每汽缸目标废气再循环量Tqec的情况。在这两种情况中，并不对目标废气再循环量Tqec进行限制处理。在该附图中的粗线表示在本发明的控制下NOx排放量。如该附图所示，通过提供可变化的物理限制，可以减少NOx排放量。
在物理上限Tqelmh的确定过程中所使用的废气再循环流速Cqe是不受发动机运行状态(即稳定状态或过渡状态)影响的值。因此，通过根据废气再循环流速Cqe设定物理上限Tqelmh，消除了在过渡状态中在控制废气再循环量中的延迟，增强了会集到废气再循环量的目标值的能力。
在前述的实施例中，预测废气再循环流速Cqe并基于这个预测值控制废气再循环阀6，然而，还可以预测与废气再循环流速Cqe相关的废气再循环阀6的上游和下游的压力差，并基于这个压力差控制废气再循环阀6。
接着，参考附图69-76描述本发明的第三实施例。附图69所示为用于计算废气再循环阀开口面积Aev的程序，替代前述的第一和第二实施例的附图5的程序。与附图5的程序一样，这个程序也与REF信号同步地执行。
在前述的第一和第二实施例中，基于废气再循环阀6的目标废气再循环量Tqek计算废气再循环阀开口面积Aev，但在本实施例中，从目标开度Rvnt和每汽缸限制目标废气再循环量Tqecf中计算废气再循环阀开口面积Aev。
在附图69的步骤S411中，应用附图70的子程序计算每汽缸的限制目标废气再循环量Tqecf。附图70与附图7的程序相同，但没有步骤S29。通过在附图71中所示的子程序执行在附图70的步骤S27中所执行的物理上限Tqelmh和物理下限Tqelml的设定。
参考附图71，首先在步骤S421中，控制单元41读取实际废气再循环率Megrd的延迟处理值RVNTE和目标开度Rvnt。
在此，延迟处理值RVNTE是通过在附图72中所示的独立的程序所计算的值。以与REF信号同步地执行这个程序。
参考附图72，首先在步骤S431中，控制单元41读取在附图29的子程序的步骤S144中所设定的目标开度Rvnt和预先校正时间常数等效值Tcvnt以控制过压。如上文所述，预先校正时间常数等效值Tcvnt是补偿可变喷嘴53的操作延迟的值。
在接下来的步骤S432中，从目标开度Rvnt和预先校正时间常数等效值Tcvnt中通过下式(30)计算延迟处理值RVNTE，该程序终止。RVNTE＝Rvnt×Tcvnt×KVN1#+RVNTEn-1×(1-Tcvnt×KVN1#)(30)
这里，KVN1#＝常数，以及
RVNTEn-1#＝在执行该程序时直接在先时刻所计算的RVNTE。
在等式(30)中所计算的延迟处理值RVNTE表示基于由控制单元41输出到压力控制阀56的能率信号可变喷嘴53的实际开口。
在附图71的步骤S422中读取通过附图72的程序所计算的延迟处理值RVNTE，控制单元41基于延迟处理值RVNTE通过查询在附图73中所示的映射图计算每单元位移的最大废气再循环流量基本值Eqmaxb。这个映射图事先存储在控制单元41的存储器中。在此，将每单元位移的最大废气再循环流量基本值Eqmaxb设定为越大的值，目标开口的延迟处理值RVNTE越小。这是因为当喷嘴53的开口减少时，涡轮增压压力增加，废气再循环阀6的上游和下游压力差增加，流经废气再循环阀6的最大的流量增加。
在后面的步骤S243中，通过下式(31)计算实际废气再循环率Megrd的变化量Dregr。
Dregr＝Megrd-Megrdn-1 (31)
这里，Megrd＝在执行该子程序时的直接在先时刻所计算的Megrd。
在接下来的步骤S424中，基于变化量Dregr参考在附图74中所示的映射图计算最大废气再循环流量校正值Kemin。
在步骤S425中，通过校正系数kemin和最大废气再循环流量基本值Eqmaxb从下式(32)中计算每汽缸的最大废气再循环量。
Tqelmh＝Egmaxb×Kemin×SVOL# (32)
这里，SVOL#＝柴油发动机1的位移。
如附图74所示，当废气再循环率增加时，即当Dregr＞0时，最大流量校正系数kemin是大于1.0的值。相反地，当废气再循环率降低时，即当Dregr＜0时，它是小于1.0的正值。根据等式(32)，物理上限根据废气再循环率的增加而增加，这是由于下述的原因。当废气再循环率增加时，废气再循环阀6的上游和下游压力差朝降低方向上变化。如附图67C的虚线所示该压力差逐渐降低，在这种逐渐降低的间隔中，它超过在稳定状态中的压力差，即如在该附图中的实线所示。换句话说，在这种间隔中，可以比在稳定状态中执行更多的废气再循环。物理上限根据废气再循环率的增加而增加的原因是在实际的特性中所反映出的这种现象。相反地，当废气再循环率降低时，废气再循环阀6的上游和下游压力差朝增加的方向变化，但由于这种压力差逐渐增加而不是阶梯式变化，在逐渐增加的间隔中，它小于在稳定状态中的压力差。这是由于物理上限根据等式(32)中的废气再循环率降低而降低原因。
在最后的步骤S426中，将物理下限Tqelml设定为0，该子程序终止。
在附图71的子程序终止之后，在附图70的步骤S28中，控制单元41以与前述的第一实施例相同的方式计算每汽缸的限制目标废气再循环量Tqecf。此外，在步骤S30中，计算超过/不足量Dtqec，附图70的子程序终止。
在这些子程序结束之后，在附图69中的步骤S412中，控制单元41读取废气再循环量反馈校正系数Kqac00、废气再循环流速反馈校正系数Kqac0和废气再循环流速学习校正系数Kqac。这些值是由第一实施例的附图50的子程序所计算的值。
在步骤S413中，通过下式(33)计算每单元排放量的限制目标废气再循环量Tqecf2。
Tqecf2＝Tqecf/(Kqac×Kqac0×Kqac00)/SVOL# (33)
这里，SVOL#＝柴油发动机1的位移。
在步骤S414中，读取在附图72的程序中所计算的目标开口的延迟处理值RVNTE。
在步骤S415中，基于每单元排放量的限制目标废气再循环量Tqecf2和目标开口的延迟处理值RVNTE，通过查询在附图75中所示的映射图计算每单元排放量的目标废气再循环量开口面积Eaev。这个映射图事先存储在控制单元41的存储器中。
在附图75的映射图中，延迟处理值RVNTE是水平轴，可以认为大致等于废气再循环阀6的上游和下游的压力差。例如，如果将废气再循环阀6的开口设定为恒定，延迟处理值RVNTE越小，可变喷嘴53的开口越大和涡轮增压压力越高。因此，废气再循环阀6的上游和下游压力差变得较大。相反，延迟处理值RVNTE越大，可变喷嘴53的开口越大，涡轮增压压力越低。因此，废气再循环阀6的上游和下游的压力差降低。
因此，可以认为作为水平轴的延迟处理值RVNTE表示废气再循环阀6的上游和下游压力差。通过将废气再循环量作为垂直轴，如从附图75的映射图中可以看到，可以用这些参数指定废气再循环阀6的开度。
在附图75中的数字是为说明废气再循环阀6的开度的相对幅值而指定的临时值。
本发明人通过实验获得了附图75的映射图，但应用如在附图76中所示的理论上定义的映射图也可以确定废气再循环阀开口面积Aev。
在附图75和附图76中，特征主要在该映射图的右侧的区域中不同，但由于在这个区域中并不实际实施控制，因此不管使用那种映射图都不会对控制造成影响。
从这些映射图中所读取的不是废气再循环阀6的开口面积，而是每单元活塞位移的目标废气再循环阀开口面积Eaev。这是为了能够应用该图而不依赖于柴油发动机1的位移。
在附图69的步骤S415中在控制单元41计算每单元位移容积的目标废气再循环阀开口面积Eaev之后，在步骤S416中通过将Eaev乘以柴油发动机1的位移SLOV#来计算目标废气再循环阀开口面积Aev，附图69的程序终止。
应用附图6的映射图通过附图69的程序所获得的目标废气再循环阀开口面积Aev例如转换为废气再循环阀6的升量或驱动信号。通过给驱动废气再循环阀6的压力控制阀5输出相应的能率信号，控制单元41将废气再循环阀6的开口控制为目标废气再循环阀开口面积Aev。
根据本实施例，基于目标开口的延迟处理值RVNTE(即基于涡轮增压压力控制的目标值)计算物理上限Tqelmh，因此物理上限根据涡轮增压器50的运行状态变化。因此，还是在本实施例中，消除了在过渡状态中的废气再循环控制延迟，如第一和第二实施例一样增强了跟踪废气再循环量的目标值的能力。
在附图75的映射图中的垂直轴表示每单元位移的目标废气再循环率Tqecf2，但也可以应用通过下式(34)所转换的每单元时间的目标废气再循环量Tqek作为垂直轴。Tqek＝Tqecf×(Ne/KCON#)/(Kqac×Kqac0×Kqac00)/SVOL# (34)
这里，KCON#＝常数，
KQac00＝废气再循环量反馈校正系数，
KQac0＝废气再循环流速反馈校正系数，
KQac＝废气再循环流速学习校正系数，以及
SVOL#＝柴油发动机1的排量。
根据本发明人所获得的实验结果，当将每单元时间的值用作垂直轴，该映射图的特征比当每单元位移的值用作垂直轴时更复杂。因此，理想的是应用每单元位移的值作为垂直轴。
在附图75中，在水平轴上可以应用目标开度Rvnt代替延迟处理值RVNTE。
在上文的实施例中，应用目标开度Rvnt作为涡轮增压器50的操作目标值。目标开度Rvnt表示开口面积相对于完全开口面积的比率。然而，也可以应用可变喷嘴53的目标开口面积代替目标开度Rvnt。
在上文的实施例中，将延迟处理和预处理加入到所需的废气再循环量Mqec中，但可以仅施加延迟处理。
在上文的实施例中，将物理上限Tqelmh设定为可变的值，而将物理下限Tqelml设定为固定值，并将超过/不足Dtqec加入到目标废气再循环量Tqec中。
然而，在这一点上可以作出各种变型。具体地说，物理上限Tqelmh和物理下限Tqelml都可以设定为固定值，并将超过/不足Dtqec加入到目标废气再循环量Tqec中。
应该理解的是将超过/不足Dtqec加入到目标废气再循环量Tqec中的目的是在目标废气再循环量Tqec已经下降到物理上限Tqelmh之下之后将废气再循环阀6的开口保持在与物理上限Tqelmh相对应的开口一时间段。还可以直接控制废气再循环阀6以在目标废气再循环量Tqec已经下降到物理上限Tqelmh之下之后将其保持在与物理上限Tqelmh相对应的开口预定的时间，而不需要将超过/不足量Dtqec加入到目标废气再循环量Tqec中。
上述的实施例描述了本发明应用于通过低温预混合燃烧运行的柴油发动机的情况，在这种低温预混合燃烧中热产生模式是单级燃烧的模式，但本发明还可以应用到在预混合燃烧之后执行扩散燃烧的普通柴油发动机中。工业应用领域
如上文所述，本发明消除了由废气从废气再循环阀流到发动机的汽缸所需的时间引起的废气再循环控制的延迟，并改善了废气再循环量跟踪目标值的响应。因此，本发明改善了汽车的柴油发动机的废气排放。