(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の制御装置において、
第１の制御アルゴリズムにしたがって第１の制御状態量が目標とする値になるように所定の制御周期ごとに内燃機関のアクチュエータに与える指令値を計算する第１の計算手段と、
第２の制御アルゴリズムにしたがって前記第１の制御状態量とは異なる第２の制御状態量が目標とする値になるように前記制御周期ごとに前記アクチュエータに与える指令値を計算する第２の計算手段と、
前記第１の制御アルゴリズムと前記第２の制御アルゴリズムとの間で前記アクチュエータの制御アルゴリズムを切り替える制御アルゴリズム切替手段と、を備え、
前記第２の制御アルゴリズムはフィードフォワード制御を含み、
前記第２の計算手段は、前記第１の制御アルゴリズムから前記第２の制御アルゴリズムへの切り替え後の最初の制御周期では、前記最初の制御周期の前記フィードフォワード制御の今回値と前記第１の計算手段により計算された前記指令値の前回値との間の値を前記フィードフォワード制御の補正後今回値として、前記指令値の今回値を計算するように構成され、
前記内燃機関は圧縮着火式内燃機関であって、前記アクチュエータは前記内燃機関の吸気通路に配置されたスロットルであり、
前記第１の制御アルゴリズムは、前記スロットルの前後の差圧が目標差圧になるように前記スロットルに与える前記指令値を計算するための制御アルゴリズムであり、
前記第２の制御アルゴリズムは、前記スロットルを通過する新気量が目標新気量になるように前記スロットルに与える前記指令値を計算するための制御アルゴリズムであることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
内燃機関の制御装置において、
第１の制御アルゴリズムにしたがって第１の制御状態量が目標とする値になるように所定の制御周期ごとに内燃機関のアクチュエータに与える指令値を計算する第１の計算手段と、
第２の制御アルゴリズムにしたがって前記第１の制御状態量とは異なる第２の制御状態量が目標とする値になるように前記制御周期ごとに前記アクチュエータに与える指令値を計算する第２の計算手段と、
前記第１の制御アルゴリズムと前記第２の制御アルゴリズムとの間で前記アクチュエータの制御アルゴリズムを切り替える制御アルゴリズム切替手段と、を備え、
前記第２の制御アルゴリズムはフィードフォワード制御を含み、
前記第２の計算手段は、前記第１の制御アルゴリズムから前記第２の制御アルゴリズムへの切り替え後の最初の制御周期では、前記最初の制御周期の前記フィードフォワード制御の今回値と前記第１の計算手段により計算された前記指令値の前回値との間の値を前記フィードフォワード制御の補正後今回値として、前記指令値の今回値を計算するように構成され、
前記内燃機関は圧縮着火式内燃機関であって、前記アクチュエータは前記内燃機関の吸気通路に配置されたスロットルであり、
前記第１の制御アルゴリズムは、前記スロットルを通過する新気量が目標新気量になるように前記スロットルに与える前記指令値を計算するための制御アルゴリズムであり、
前記第２の制御アルゴリズムは、前記スロットルの前後の差圧が目標差圧になるように前記スロットルに与える前記指令値を計算するための制御アルゴリズムであることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
内燃機関の制御装置において、
第１の制御アルゴリズムにしたがって第１の制御状態量が目標とする値になるように所定の制御周期ごとに内燃機関のアクチュエータに与える指令値を計算する第１の計算手段と、
第２の制御アルゴリズムにしたがって前記第１の制御状態量とは異なる第２の制御状態量が目標とする値になるように前記制御周期ごとに前記アクチュエータに与える指令値を計算する第２の計算手段と、
前記第１の制御アルゴリズムと前記第２の制御アルゴリズムとの間で前記アクチュエータの制御アルゴリズムを切り替える制御アルゴリズム切替手段と、を備え、
前記第２の制御アルゴリズムはフィードフォワード制御を含み、
前記第２の計算手段は、前記第１の制御アルゴリズムから前記第２の制御アルゴリズムへの切り替え後の最初の制御周期では、前記最初の制御周期の前記フィードフォワード制御の今回値と前記第１の計算手段により計算された前記指令値の前回値との間の値を前記フィードフォワード制御の補正後今回値として、前記指令値の今回値を計算するように構成され、
前記内燃機関は圧縮着火式内燃機関であって、前記アクチュエータは前記内燃機関の吸気通路と排気通路とを接続するＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲ弁であり、
前記第１の制御アルゴリズムは、前記ＥＧＲ弁の前後の差圧が目標差圧になるように前記ＥＧＲ弁に与える前記指令値を計算するための制御アルゴリズムであり、
前記第２の制御アルゴリズムは、筒内に吸入されるガスのＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率になるように前記ＥＧＲ弁に与える前記指令値を計算するための制御アルゴリズムであることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
内燃機関の制御装置において、
第１の制御アルゴリズムにしたがって第１の制御状態量が目標とする値になるように所定の制御周期ごとに内燃機関のアクチュエータに与える指令値を計算する第１の計算手段と、
第２の制御アルゴリズムにしたがって前記第１の制御状態量とは異なる第２の制御状態量が目標とする値になるように前記制御周期ごとに前記アクチュエータに与える指令値を計算する第２の計算手段と、
前記第１の制御アルゴリズムと前記第２の制御アルゴリズムとの間で前記アクチュエータの制御アルゴリズムを切り替える制御アルゴリズム切替手段と、を備え、
前記第２の制御アルゴリズムはフィードフォワード制御を含み、
前記第２の計算手段は、前記第１の制御アルゴリズムから前記第２の制御アルゴリズムへの切り替え後の最初の制御周期では、前記最初の制御周期の前記フィードフォワード制御の今回値と前記第１の計算手段により計算された前記指令値の前回値との間の値を前記フィードフォワード制御の補正後今回値として、前記指令値の今回値を計算するように構成され、
前記内燃機関は圧縮着火式内燃機関であって、前記アクチュエータは前記内燃機関の吸気通路と排気通路とを接続するＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲ弁であり、
前記第１の制御アルゴリズムは、筒内に吸入されるガスのＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率になるように前記ＥＧＲ弁に与える前記指令値を計算するための制御アルゴリズムであり、
前記第２の制御アルゴリズムは、前記ＥＧＲ弁の前後の差圧が目標差圧になるように前記ＥＧＲ弁に与える前記指令値を計算するための制御アルゴリズムであることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記第２の計算手段は、前記最初の制御周期の次の制御周期から所定の制御周期までは、前記フィードフォワード制御の今回値と前記フィードフォワード制御の前回値との間の値を前記フィードフォワード制御の前記補正後今回値として、前記指令値の今回値を計算するように構成されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記第２の制御アルゴリズムはフィードバック制御を含み、
前記第２の計算手段は、前記最初の制御周期では、前記フィードフォワード制御の前記補正後今回値に、前記フィードバック制御の偏差に応じて変化する項の今回値を加算して得られる値を前記指令値の今回値として計算するように構成されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ＥＧＲ装置を備えたディーゼルエンジンのＥＧＲ率制御に関する技術が開示されている。この技術では、ＥＧＲ弁と吸気絞り弁とを両方フィードバック制御する場合に、ＥＧＲ弁によるフィードバック制御の最中にも吸気絞り弁の目標開度は絶えず計算することとし、その間の吸気絞り弁の実際の弁開度は全開に固定することとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１６６４４５号公報
【特許文献２】特開昭５９−１８８０５３号公報
【特許文献３】特開２０１５−１４２２１号公報
【特許文献４】特開平６−２４５５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、エミッションの悪化を抑制するためには、ＥＧＲ弁や吸気絞り弁等の制御弁を動作させて内燃機関の新気量やＥＧＲ率を精度よく目標値に制御することが求められる。このような要求の実現のためには制御弁の制御応答性及び収束性の確保が不可欠であり、具体的には、制御弁の上流の圧力と下流の圧力との差圧（以下、前後差圧）を確保することが求められる。しかしながら、上記従来の技術では、ＥＧＲ弁によるＥＧＲ率制御から吸気絞り弁によるＥＧＲ率制御に切り替えられた際に、吸気絞り弁は全開に開弁された状態、つまり吸気絞り弁の前後差圧が低い状態に維持される。このため、再び吸気絞り弁によるＥＧＲ制御が開始された直後は吸気絞り弁の制御応答性を確保できず目標値に素早く収束できないおそれがある。
【０００５】
このような課題への改善策として、ＥＧＲ弁によるＥＧＲ率制御が実施されている間は、吸気絞り弁の制御に対してＥＧＲ率を制御する制御アルゴリズムとは異なる制御アルゴリズムを適用し、吸気絞り弁の前後差圧が目標値となるように当該吸気絞り弁に与える指令値を計算することが考えられる。
【０００６】
しかしながら、一つのアクチュエータに対して、制御対象の状態量（以下、制御状態量）が異なる複数の制御アルゴリズムが選択的に適用されるような場合、制御アルゴリズムの切り替え前後でアクチュエータへの指令値が急変するおそれがある。特に、切替後の制御アルゴリズムがフィードフォワード制御（以下、ＦＦ制御）を含む場合、制御状態量が切り替えられた際の最初の制御周期において、フィードフォワード制御によるフィードフォワード項（以下、ＦＦ項）が切り替え直前のアクチュエータへの指令値から大きく乖離することが考えられる。この場合、切り替え直後にアクチュエータへの指令値が急変してしまい、制御性が低下してしまうことが考えられる。
【０００７】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、制御アルゴリズムの切り替えによりアクチュエータに与える指令値が急変することを抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
第１の制御アルゴリズムにしたがって第１の制御状態量が目標とする値になるように所定の制御周期ごとに内燃機関のアクチュエータに与える指令値を計算する第１の計算手段と、
第２の制御アルゴリズムにしたがって前記第１の制御状態量とは異なる第２の制御状態量が目標とする値になるように前記制御周期ごとに前記アクチュエータに与える指令値を計算する第２の計算手段と、
前記第１の制御アルゴリズムと前記第２の制御アルゴリズムとの間で前記アクチュエータの制御アルゴリズムを切り替える制御アルゴリズム切替手段と、を備え、
前記第２の制御アルゴリズムはフィードフォワード制御を含み、
前記第２の計算手段は、前記第１の制御アルゴリズムから前記第２の制御アルゴリズムへの切り替え後の最初の制御周期では、前記最初の制御周期の前記フィードフォワード制御の今回値と前記第１の計算手段により計算された前記指令値の前回値との間の値を前記フィードフォワード制御の補正後今回値として、前記指令値の今回値を計算するように構成され、
前記内燃機関は圧縮着火式内燃機関であって、前記アクチュエータは前記内燃機関の吸気通路に配置されたスロットルであり、
前記第１の制御アルゴリズムは、前記スロットルの前後の差圧が目標差圧になるように前記スロットルに与える前記指令値を計算するための制御アルゴリズムであり、
前記第２の制御アルゴリズムは、前記スロットルを通過する新気量が目標新気量になるように前記スロットルに与える前記指令値を計算するための制御アルゴリズムであることを特徴としている。
【００１２】
第２の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
第１の制御アルゴリズムにしたがって第１の制御状態量が目標とする値になるように所定の制御周期ごとに内燃機関のアクチュエータに与える指令値を計算する第１の計算手段と、
第２の制御アルゴリズムにしたがって前記第１の制御状態量とは異なる第２の制御状態量が目標とする値になるように前記制御周期ごとに前記アクチュエータに与える指令値を計算する第２の計算手段と、
前記第１の制御アルゴリズムと前記第２の制御アルゴリズムとの間で前記アクチュエータの制御アルゴリズムを切り替える制御アルゴリズム切替手段と、を備え、
前記第２の制御アルゴリズムはフィードフォワード制御を含み、
前記第２の計算手段は、前記第１の制御アルゴリズムから前記第２の制御アルゴリズムへの切り替え後の最初の制御周期では、前記最初の制御周期の前記フィードフォワード制御の今回値と前記第１の計算手段により計算された前記指令値の前回値との間の値を前記フィードフォワード制御の補正後今回値として、前記指令値の今回値を計算するように構成され、
前記内燃機関は圧縮着火式内燃機関であって、前記アクチュエータは前記内燃機関の吸気通路に配置されたスロットルであり、
前記第１の制御アルゴリズムは、前記スロットルを通過する新気量が目標新気量になるように前記スロットルに与える前記指令値を計算するための制御アルゴリズムであり、
前記第２の制御アルゴリズムは、前記スロットルの前後の差圧が目標差圧になるように前記スロットルに与える前記指令値を計算するための制御アルゴリズムであることを特徴としている。
【００１３】
第３の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
第１の制御アルゴリズムにしたがって第１の制御状態量が目標とする値になるように所定の制御周期ごとに内燃機関のアクチュエータに与える指令値を計算する第１の計算手段と、
第２の制御アルゴリズムにしたがって前記第１の制御状態量とは異なる第２の制御状態量が目標とする値になるように前記制御周期ごとに前記アクチュエータに与える指令値を計算する第２の計算手段と、
前記第１の制御アルゴリズムと前記第２の制御アルゴリズムとの間で前記アクチュエータの制御アルゴリズムを切り替える制御アルゴリズム切替手段と、を備え、
前記第２の制御アルゴリズムはフィードフォワード制御を含み、
前記第２の計算手段は、前記第１の制御アルゴリズムから前記第２の制御アルゴリズムへの切り替え後の最初の制御周期では、前記最初の制御周期の前記フィードフォワード制御の今回値と前記第１の計算手段により計算された前記指令値の前回値との間の値を前記フィードフォワード制御の補正後今回値として、前記指令値の今回値を計算するように構成され、
前記内燃機関は圧縮着火式内燃機関であって、前記アクチュエータは前記内燃機関の吸気通路と排気通路とを接続するＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲ弁であり、
前記第１の制御アルゴリズムは、前記ＥＧＲ弁の前後の差圧が目標差圧になるように前記ＥＧＲ弁に与える前記指令値を計算する制御アルゴリズムであり、
前記第２の制御アルゴリズムは、筒内に吸入されるガスのＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率になるように前記ＥＧＲ弁に与える前記指令値を計算する制御アルゴリズムであることを特徴としている。
【００１４】
第４の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
第１の制御アルゴリズムにしたがって第１の制御状態量が目標とする値になるように所定の制御周期ごとに内燃機関のアクチュエータに与える指令値を計算する第１の計算手段と、
第２の制御アルゴリズムにしたがって前記第１の制御状態量とは異なる第２の制御状態量が目標とする値になるように前記制御周期ごとに前記アクチュエータに与える指令値を計算する第２の計算手段と、
前記第１の制御アルゴリズムと前記第２の制御アルゴリズムとの間で前記アクチュエータの制御アルゴリズムを切り替える制御アルゴリズム切替手段と、を備え、
前記第２の制御アルゴリズムはフィードフォワード制御を含み、
前記第２の計算手段は、前記第１の制御アルゴリズムから前記第２の制御アルゴリズムへの切り替え後の最初の制御周期では、前記最初の制御周期の前記フィードフォワード制御の今回値と前記第１の計算手段により計算された前記指令値の前回値との間の値を前記フィードフォワード制御の補正後今回値として、前記指令値の今回値を計算するように構成され、
前記内燃機関は圧縮着火式内燃機関であって、前記アクチュエータは前記内燃機関の吸気通路と排気通路とを接続するＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲ弁であり、
前記第１の制御アルゴリズムは、筒内に吸入されるガスのＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率になるように前記ＥＧＲ弁に与える前記指令値を計算する制御アルゴリズムであり、
前記第２の制御アルゴリズムは、前記ＥＧＲ弁の前後の差圧が目標差圧になるように前記ＥＧＲ弁に与える前記指令値を計算する制御アルゴリズムであることを特徴としている。
また、第５の発明は、第１乃至第４の何れか１つの発明において、
前記第２の計算手段は、前記最初の制御周期の次の制御周期から所定の制御周期までは、前記フィードフォワード制御の今回値と前記フィードフォワード制御の前回値との間の値を前記フィードフォワード制御の前記補正後今回値として、前記指令値の今回値を計算するように構成されることを特徴としている。
また、第６の発明は、第１乃至第５の何れか１つの発明において、
前記第２の制御アルゴリズムはフィードバック制御を含み、
前記第２の計算手段は、前記最初の制御周期では、前記フィードフォワード制御の前記補正後今回値に、前記フィードバック制御の偏差に応じて変化する項の今回値を加算して得られる値を前記指令値の今回値として計算するように構成されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
第１から第４の何れか１つの発明によれば、制御アルゴリズムの切り替え後の最初の制御周期では、フィードフォワード制御の今回値と第１の計算手段により計算されたアクチュエータへの指令値の前回値との間の値をフィードフォワード制御の補正後の今回値として、指令値の今回値が計算される。このため、本発明によれば、指令値の前回値からフィードフォワード制御の今回値への変化度合が緩和されるので、制御アルゴリズムの切り替え前後においてアクチュエータへの指令値が急変することを有効に抑制することができる。
【００１８】
特に、第１の発明によれば、第１の制御アルゴリズムは、スロットルの前後の差圧が目標差圧になるようにスロットルに与える指令値を計算するための制御アルゴリズムとして構成され、第２の制御アルゴリズムは、スロットルを通過する新気量が目標新気量になるようにスロットルに与える指令値を計算するための制御アルゴリズムとして構成される。このため、本発明によれば、制御状態量がスロットルの前後の差圧からスロットルを通過する新気量に切り替えられた後の最初の制御周期において、スロットルに与える指令値の急変を抑制することができる。
【００１９】
また、第２の発明によれば、第１の制御アルゴリズムは、スロットルを通過する新気量が目標新気量になるようにスロットルに与える指令値を計算するための制御アルゴリズムとして構成され、第２の制御アルゴリズムは、スロットルの前後の差圧が目標差圧になるようにスロットルに与える指令値を計算するための制御アルゴリズムとして構成される。このため、本発明によれば、制御状態量がスロットルを通過する新気量からスロットルの前後の差圧に切り替えられた後の最初の制御周期において、スロットルに与える指令値の急変を抑制することができる。
【００２０】
また、第３の発明によれば、第１の制御アルゴリズムは、ＥＧＲ弁の前後の差圧が目標差圧になるようにＥＧＲ弁に与える指令値を計算するための制御アルゴリズムとして構成され、また第２の制御アルゴリズムは、筒内に吸入されるガスのＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率になるようにＥＧＲ弁に与える指令値を計算するための制御アルゴリズムとして構成される。このため、本発明によれば、制御アルゴリズムの切り替えによって制御状態量がＥＧＲ弁の前後の差圧から筒内に吸入されるガスのＥＧＲ率へと切り替えられた後の最初の制御周期において、ＥＧＲ弁に与える指令値の急変を抑制することができる。
【００２１】
また、第４の発明によれば、第１の制御アルゴリズムは、筒内に吸入されるガスのＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率になるようにＥＧＲ弁に与える指令値を計算するための制御アルゴリズムとして構成され、また第２の制御アルゴリズムは、ＥＧＲ弁の前後の差圧が目標差圧になるようにＥＧＲ弁に与える指令値を計算するための制御アルゴリズムとして構成される。このため、本発明によれば、制御アルゴリズムの切り替えによって制御状態量が筒内に吸入されるガスのＥＧＲ率からＥＧＲ弁の前後の差圧へと切り替えられた後の最初の制御周期において、ＥＧＲ弁に与える指令値が切り替え前後で急変することを抑制することができる。
また、第５の発明によれば、制御アルゴリズムの切り替え後の最初の制御周期の次の制御周期から所定の制御周期までは、フィードフォワード制御の前回値と今回値の間の値が今回の補正後の今回値として計算される。このため、本発明によれば、フィードフォワード制御の前回値からの変化が抑えられるので、制御アルゴリズムの切り替え後のアクチュエータの指令値の急変を抑制することができる。
また、第６の発明によれば、第２の制御アルゴリズムはフィードバック制御を含んで構成されている。また、第３の発明によれば、制御アルゴリズムの切り替え後の最初の制御周期では、フィードフォワード制御の今回値と第１の計算手段により計算された指令値の前回値との間の値をフィードフォワード制御の補正後今回値とするとともに、フィードバック制御の偏差に応じて変化する項の今回値をフィードフォワード制御の補正後の今回値に加算して得られる値を指令値の今回値として計算する。フィードバック制御の偏差に応じて変化する項に対して変化を緩慢にするための補正を施すと制御追従性が悪化してしまう。本発明によれば、フィードフォワード制御の今回値を補正しているので、制御アルゴリズムの切り替え前後で指令値が急変して制御性が悪化することを抑制しつつ、フィードバック制御によって制御状態量のズレを抑制して良好な制御性を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係るエンジンシステムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る制御装置のスロットル操作の制御構造を示す図である。
【図３】スロットル操作のルーチンを示すフローチャートである。
【図４】エンジンの運転状態に対するスロットル前後差圧制御及び新気量制御の実施領域の一例を示す図である。
【図５】実施例１及び実施例１に対する比較例の計算結果を示すグラフ群である。
【図６】実施例２及び実施例２に対する比較例の計算結果を示すグラフ群である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数にこの発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【００２４】
１．エンジンシステムの構成
図１は、本発明の実施の形態に係るエンジンシステムの構成を示す図である。本実施の形態の内燃機関は、ターボ過給機付きの圧縮着火式内燃機関（以下、単にエンジンという）である。エンジン２には４つの気筒が直列に設けられ、気筒ごとにインジェクタ８が設けられている。エンジン２には吸気マニホールド４と排気マニホールド６が取り付けられている。吸気マニホールド４にはエアクリーナ２０から取り込まれた空気（新気）が流れる吸気通路１０が接続されている。吸気通路１０にはターボ過給機のコンプレッサ１４が取り付けられている。吸気通路１０においてコンプレッサ１４の下流にはスロットル２４が設けられている。吸気通路１０においてコンプレッサ１４とスロットル２４との間にはインタークーラ２２が設けられている。排気マニホールド６には排気ガスを大気中に放出するための排気通路１２が接続されている。排気通路１２にはターボ過給機のタービン１６が取り付けられている。排気通路１２においてタービン１６の下流には排気ガスを浄化するための触媒装置２６が設けられている。
【００２５】
エンジン２は、排気系から吸気系へ排気ガスを再循環させるＥＧＲ装置を備えている。ＥＧＲ装置は、吸気通路１０におけるスロットル２４の下流の位置と排気マニホールド６とをＥＧＲ通路３０によって接続している。ＥＧＲ通路３０にはＥＧＲ弁３２が設けられている。ＥＧＲ通路３０のＥＧＲ弁３２に対して排気側にはＥＧＲクーラ３４が設けられている。ＥＧＲ通路３０にはＥＧＲクーラ３４をバイパスするバイパス通路３６が設けられている。ＥＧＲ通路３０とバイパス通路３６が合流する箇所には、ＥＧＲクーラ３４を流れる排気ガスの流量とバイパス通路３６を流れる排気ガスの流量との比率を変更するバイパス弁３８が設けられている。
【００２６】
エンジン２には、その運転状態に関する情報を得るためのセンサが各所に取り付けられている。吸気通路１０におけるエアクリーナ２０の下流には、吸気通路１０に取り込まれた新気の流量を計測するためのエアフローメータ５８が取り付けられている。インタークーラ２２とスロットル２４の間には、圧力センサ５６と温度センサ６０が取り付けられている。吸気マニホールド４には、圧力センサ５４が取り付けられている。さらに、クランク軸の回転を検出するクランク角センサ５２や、アクセルペダルの開度に応じた信号を出力するアクセル開度センサ６２なども設けられている。
【００２７】
上述した各種のセンサ及びアクチュエータは、制御装置１００に電気的に接続されている。制御装置１００はＥＣＵ(Electronic Control Unit)である。制御装置１００は、エンジン２のシステム全体の制御を行うものであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されている。ＲＯＭには、後述する各種制御のルーチンが記憶されている。制御装置１００によってそれらルーチンが実行され、センサからの信号に基づいてアクチュエータが操作されることにより、エンジン２の運転が制御される。
【００２８】
２．制御装置によるアクチュエータ操作の内容
制御装置１００は、アクチュエータに対して指令値を与えることによってアクチュエータを操作する。アクチュエータに対する指令値は、アクチュエータごとに定められた所定の制御アルゴリズムにしたがって計算される。アクチュエータの役割によっては、一つのアクチュエータに複数の制御アルゴリズムが選択的に適用される場合がある。本実施の形態のエンジン２では、少なくとも、スロットル２４、及びＥＧＲ弁３２には、複数の制御アルゴリズムが適用されている。一つのアクチュエータに複数の制御アルゴリズムが適用される場合、制御アルゴリズムの切り替えに伴って指令値の計算方法にも切り替えが発生する。計算方法が変われば、切替前と切替後とで指令値が急変するおそれがある。このため、制御装置１００には、制御アルゴリズムを切り替えたときにアクチュエータに対する指令値を急変させないための対策が施されている。以下、これについてアクチュエータごとに具体的に説明する。
【００２９】
２−１．スロットル操作
スロットル２４の操作は、以下に説明するスロットル前後差圧制御及び新気量制御において行われる。
【００３０】
２−１−１．スロットル前後差圧制御
スロットル前後差圧制御は、スロットル２４の上流の圧力と下流の圧力との差圧（これをスロットル前後差圧という）が目標スロットル前後差圧になるようにスロットル２４を操作する制御である。スロットル前後差圧制御における制御状態量はスロットル前後差圧であり、操作量はスロットル２４の閉度、詳しくは、全開位置を基本位置とした場合の全開位置に対する閉度である。スロットル前後差圧制御の制御アルゴリズムは、フィードフォワード制御（以下、ＦＦ制御）からなる。
【００３１】
スロットル前後差圧制御のＦＦ制御では、目標スロットル前後差圧、エアフローメータ５８により計測される新気量（現在新気量）、圧力センサ５６により計測されるスロットル上流圧力、及び、温度センサ６０により計測されるスロットル上流温度に基づいて、指令値であるスロットル２４の閉度を計算することが行われる。スロットル２４の閉度の計算は、スロットル２４のモデル式（例えば絞りの式）、或いは、適合により得られたデータをもとに作成されたマップを用いて行われる。なお、スロットル前後差圧制御によるスロットル２４の操作は、後述するＥＧＲ率制御によるＥＧＲ弁３２の操作と組み合わせて実施される。目標スロットル前後差圧は、ＥＧＲ弁３２の上流と下流との間にＥＧＲ率制御に必要な差圧が確保されるように設定される。
【００３２】
２−１−２．新気量制御
新気量制御は、スロットル２４を通過する新気量が目標新気量になるようにスロットル２４を操作する制御である。新気量制御における制御状態量は新気量であり、操作量はスロットル２４の閉度である。新気量制御の制御アルゴリズムは、ＦＦ制御とフィードバック制御（以下、ＦＢ制御）とからなる。
【００３３】
新気量制御のＦＦ制御では、目標新気量、温度センサ６０により計測されるスロットル上流温度、圧力センサ５６により計測されるスロットル上流圧力、圧力センサ５４により計測される吸気マニホールド圧（スロットル下流圧力）、及び、エアフローメータ５８により計測される新気量（現在新気量）に基づいて、スロットル閉度のＦＦ項を計算することが行われる。ＦＦ項の計算は、スロットル２４のモデル式（例えば絞りの式）、或いは、適合により得られたデータをもとに作成されたマップを用いて行われる。
【００３４】
新気量制御のＦＢ制御はＰＩ制御であり、そこでは、目標新気量と現在新気量との偏差に基づいて、スロットル閉度のＦＢ項を計算することが行われる。ＦＢ項は、Ｐ項、及びＩ項からなる。なお、ＦＢ制御はＰ制御、Ｉ制御及びＤ制御の何れかを含む制御であれば必ずしもＰＩ制御である必要はなく、例えばさらにＤ制御を含んだＰＩＤ制御であってもよい。
【００３５】
新気量制御では、ＦＦ項とＦＢ項との和がスロットル２４に対する指令値として設定される。なお、目標新気量は、燃料噴射量及びエンジン回転速度に基づきマップから決定される。新気量制御によるスロットル２４の操作は、後述するＥＧＲ弁前後差圧制御によるＥＧＲ弁３２の操作と組み合わせて実施される。
【００３６】
２−１−３．スロットル操作のための制御構造
図２は、スロットル２４の操作に関係する制御装置１００の制御構造を示すブロック図である。図２に示す制御構造は、第１の計算手段としてのスロットル前後差圧制御ユニット１０２、第２の計算手段としての新気量制御ユニット１０４、及び、制御アルゴリズム切替手段としての制御アルゴリズム切替ユニット１０６を含む。スロットル前後差圧制御ユニット１０２は、上述のスロットル前後差圧制御の制御アルゴリズムにしたがってスロットル２４に対する指令値を計算する。新気量制御ユニット１０４は、上述の新気量制御の制御アルゴリズムにしたがってスロットル２４に対する指令値を計算する。
【００３７】
制御アルゴリズム切替ユニット１０６は、スロットル２４に適用する制御アルゴリズムを選択し、その選択結果に応じてスロットル前後差圧制御ユニット１０２及び新気量制御ユニット１０４に対して指示を行う。新気量制御を選択した場合、制御アルゴリズム切替ユニット１０６は、スロットル前後差圧制御ユニット１０２に対して指令値の計算の停止を指示するとともに、新気量制御ユニット１０４に対して指令値の計算の開始を指示する。スロットル前後差圧制御ユニット１０２は、指令値の計算の停止の指示を受けると、指令値の計算を停止するとともに最新の指令値を新気量制御ユニット１０４に与える。新気量制御ユニット１０４は、指令値の計算の開始の指示を受けると、切り替え後の最初の制御周期に限りスロットル前後差圧制御ユニット１０２から与えられた指令値（指令値の前回値）を用いて指令値の計算を開始する。一方、スロットル前後差圧制御を選択した場合、制御アルゴリズム切替ユニット１０６は、新気量制御ユニット１０４に対して指令値の計算の停止を指示するとともに、スロットル前後差圧制御ユニット１０２に対して指令値の計算の開始を指示する。この場合、スロットル前後差圧制御ユニット１０２と新気量制御ユニット１０４との間で指令値の前回値の受け渡しは行われない。制御アルゴリズムの切り替えの際の指令値の計算については、後でフローチャートを用いて詳しく説明する。
【００３８】
制御装置１００が含むこれらのユニット１０２，１０４，１０６は、制御装置１００のＲＯＭに記憶されたスロットル操作のルーチンに対応している。このルーチンがＲＯＭから読みだされてＣＰＵで実行されることによって、これらのユニット１０２，１０４，１０６の機能が制御装置１００にて実現される。
【００３９】
２−１−４．スロットル操作のルーチン
図３は、スロットル２４の操作に係るユニット１０２，１０４，１０６の機能を制御装置１００において実現するためのルーチンを示すフローチャートである。制御装置１００は、図３に示すルーチンを一定の制御周期で実行する。以下、このルーチンを実行した場合の処理についてステップごとに順に説明する。なお、以下の説明において、アクチュエータとは、スロットル２４を指す。また、第１の制御アルゴリズムとは、スロットル前後差圧制御の制御アルゴリズムを指し、第２の制御アルゴリズムとは、新気量制御の制御アルゴリズムを指す。
【００４０】
ステップＳ１０１では、各制御アルゴリズムにしたがって指令値を計算するのに必要な各種のデータが取得される。
【００４１】
ステップＳ１０２では、エンジン２の運転状態に基づいて、選択される制御アルゴリズムが決定される。図４は、エンジン２の運転状態に対するスロットル前後差圧制御及び新気量制御の実施領域の一例を示す図である。このステップＳ１０２では、エンジン２の運転状態が図４に示す高負荷側のスロットル前後差圧制御の領域から低負荷側の新気量制御の領域に移行した場合に、選択される制御アルゴリズムが第１の制御アルゴリズムから第２の制御アルゴリズムへと切り替えられる。また反対に、エンジン２の運転状態が低負荷側の新気量制御の領域からスロットル前後差圧制御の領域に移行した場合に、選択される制御アルゴリズムが第２の制御アルゴリズムから第１の制御アルゴリズムへと切り替えられる。
【００４２】
この切替判定において第１の制御アルゴリズムが選択された場合、次の処理としてステップＳ１０３及びＳ１０４が実行される。一方、この切替判定において第２の制御アルゴリズムが選択された場合、次の処理としてステップＳ１１１、Ｓ１１２、Ｓ１１３、Ｓ１１４及びＳ１１５が実行されるか、或いは、ステップＳ１１１、Ｓ１１２、Ｓ１１４及びＳ１１５が実行される。
【００４３】
第１の制御アルゴリズムが選択された場合、まず、ステップＳ１０３が実行される。ステップＳ１０３では、第１の制御アルゴリズムに含まれるＦＦ制御用のＦＦ項（ＦＦ項１）が算出される。
【００４４】
ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で算出されたＦＦ項（ＦＦ項１）を用いて、以下の式によってアクチュエータに与える指令値（指令値１）が算出される。
指令値１＝ＦＦ項１      ・・・（１）
【００４５】
第２の制御アルゴリズムが選択された場合、まず、ステップＳ１１１が実行される。ステップＳ１１１では、第２の制御アルゴリズムに含まれるＦＦ制御用のＦＦ項（ＦＦ項２）が算出される。
【００４６】
ステップＳ１１２では、今回の制御周期は制御アルゴリズムの切替後の最初の制御周期かどうかの確認が行われる。ここでは、具体的には、今回の制御周期のステップＳ１０２の処理において、選択される制御アルゴリズムが第１の制御アルゴリズムから第２の制御アルゴリズムへと切り替えられたか否かが判定される。その結果、今回の制御周期が第２の制御アルゴリズムへの切替後の最初の制御周期であれば、まず、ステップＳ１１３が実行され、その次にステップＳ１１４が実行される。しかし、そうでなければ、ステップＳ１１３はスキップされてステップＳ１１４が実行される。
【００４７】
ステップＳ１１３では、第２の制御アルゴリズムに含まれるＦＦ制御用のＦＦ項のうち、第２の制御アルゴリズムへの切替後の最初の制御周期に限定して用いられるＦＦ項（なまし後ＦＦ項２）が算出される。第２の制御アルゴリズムへの切替後の最初の制御周期では、制御状態量がスロットル前後差圧（第１の制御状態量）から新気量（第２の制御状態量）へと切り替わるため、第２の制御アルゴリズムのＦＦ項２が切り替え直前の第１の制御アルゴリズムの指令値１から大きく乖離した値になることも考えられる。なまし後ＦＦ項２は、この対策としてＦＦ項２になまし補正を施して指令値１からの乖離を減らしたＦＦ項のことであり、本発明の補正後今回値に相当する。ここで、一般的ななまし補正の計算であればＦＦ項２の今回値と前回値を用いてその乖離を減らすための計算を行なえばよい。しかしながら、ＦＦ項２の計算は第２の制御アルゴリズムへの切り替え後に行われるので、切り替え後の最初の制御周期においてはＦＦ項２の前回値は存在しない。そこで、このステップＳ１１３では、以下の式のように、前回の制御周期においてステップＳ１０４で算出された指令値（指令値１の前回値）と今回の制御周期においてステップＳ１１１で算出されたＦＦ項２（ＦＦ項２の今回値）を用いて、指令値１の前回値とＦＦ項２の今回値の間となるなまし後ＦＦ項２を計算し、その値をＦＦ項２の今回値として設定する。
【００４８】
なまし後ＦＦ項２＝（ＦＦ項２の今回値−指令値１の前回値）×係数＋指令値１の前回値      ・・・（２）
係数＝制御周期／（なまし時定数＋制御周期），なまし時定数＞０
【００４９】
上式（２）によれば、０＜係数＜１となるので、なまし後ＦＦ項２はＦＦ項２の今回値と指令値１の前回値の間の値となる。なお、なまし後ＦＦ項２を計算する式は上式（２）には限られない。すなわち、指令値１の前回値とＦＦ項２の今回値を用いて、指令値１の前回値とＦＦ項２の今回値の間となる値を計算する式であれば、他の公知のなまし補正の式を適用することも可能である。なお、ここでいう「指令値１の前回値とＦＦ項２の今回値の間」とは、指令値１の前回値とＦＦ項２の今回値の中間に限定した意味ではなく、広くこれらの値の間を含むものである。
【００５０】
再び図３に示すフローチャートの説明に戻り、ステップＳ１１４では、第２の制御アルゴリズムに含まれるＰ制御用のＰ項（Ｐ項２）、及びＩ制御用のＩ項（Ｉ項２）がそれぞれ以下の式で算出される。なお、以下の式における“偏差”は、制御状態量（新気量制御の場合は新気量）の目標値と実際値との偏差を指す。“偏差×Ｉゲイン”はＩ項の更新量である。“Ｉ項２の前回値”は、ステップＳ１１３が実行された場合は前回値が存在しないため、仮想の前回値である０が用いられ、ステップＳ１１３がスキップされた場合は、前回の制御周期においてステップＳ１１４で算出されたＩ項が用いられる。
Ｐ項２＝偏差×Ｐゲイン      ・・・（３）
Ｉ項２＝偏差×Ｉゲイン＋Ｉ項２の前回値      ・・・（４）
Ｄ項２＝偏差の微分値×Ｄゲイン      ・・・（５）
【００５１】
ステップＳ１１５では、ステップＳ１１１で算出されたＦＦ項（ＦＦ項２）と、ステップＳ１１４で算出されたＦＢ項（Ｐ項２，Ｉ項２）とを用いて、以下の式によってアクチュエータに与える指令値（指令値２）が算出される。
指令値２＝ＦＦ項２＋Ｐ項２＋Ｉ項２      ・・・（６）
【００５２】
ステップＳ１１３が実行された場合、つまり、第１の制御アルゴリズムから第２の制御アルゴリズムへの切り替え後の最初の制御周期では、結果的には、アクチュエータに与えられる指令値（指令値２）は以下の式で表わされる。
指令値２＝なまし後ＦＦ項２＋Ｐ項２＋Ｉ項２      ・・・（７）
【００５３】
上記の式（７）において、なまし後ＦＦ項２は、指令値１の前回値とＦＦ項２の今回値との間の値である。このため、最初の制御周期において計算される指令値（指令値２）は、ＦＦ項２になまし補正を行わない場合よりも、指令値（指令値１）の前回値に近い値となる。これにより、制御アルゴリズムの切り替えの前後においてアクチュエータに与える指令値が急変することは抑えられる。
【００５４】
ところで、上述した制御装置１００の制御構造では、スロットル前後差圧制御から新気量制御への切り替え後の最初の制御周期において、なまし補正されたＦＦ項（なまし後ＦＦ項２）を用いた指令値（指令値２）の計算を行うこととした。しかしながら、上記制御構造は、新気量制御からスロットル前後差圧制御への切り替え後の最初の制御周期に対しても適用することができる。この場合、図２に示す制御構造において、新気量制御に代えてスロットル前後差圧制御をユニット１０４に適用し、スロットル前後差圧制御に代えて新気量制御をユニット１０２に適用すればよい。また、制御装置１００は、上述したスロットル操作のための制御構造に加えて、後述するＥＧＲ弁操作のための制御構造を備えることができる。
【００５５】
また、上述した制御装置１００の制御構造では、スロットル前後差圧制御の制御アルゴリズム（第１の制御アルゴリズム）は、ＦＦ制御からなり、新気量制御の制御アルゴリズム（第２の制御アルゴリズム）は、ＦＦ制御とＦＢ制御とからなる構成とした。しかしながら、これらの制御アルゴリズムの構成は上記のものに限定されない。すなわち、第１の制御アルゴリズムはＦＦ制御及びＦＢ制御の何れを含む構成でもよく、また第２の制御アルゴリズムは少なくともＦＦ制御を含む構成であればよい。また、第１の制御アルゴリズムまたは第２の制御アルゴリズムにＦＢ制御を含む場合、ＦＢ制御の構成に限定はなく、Ｐ項、Ｉ項及びＤ項の何れを含む構成でもよい。なお、第２の制御アルゴリズムがＦＦ制御のみで構成されている場合、最初の制御周期において計算される指令値２は、なまし後ＦＦ項２の値となり、なまし補正を行わない場合の指令値２（つまり、ＦＦ項２）よりも指令値１の前回値に近い値となる。このため、第２の制御アルゴリズムがＦＦ制御のみで構成されている場合であっても、制御アルゴリズムの切り替えの前後においてアクチュエータに与える指令値が急変することは抑えられる。
【００５６】
また、上述した制御装置１００の制御構造では、切り替え後の最初の制御周期の次回以降の制御周期においても、ＦＦ項２の今回値になまし補正を施してもよい。この場合、図３におけるステップＳ１１２の処理において、今回の制御周期が第２の制御アルゴリズムへの切替後の最初の制御周期でない場合に、例えば、以下の式に従いなまし後ＦＦ項２を計算すればよい。なお、切り替え後の最初の制御周期の次回以降の制御周期では、ＦＦ項２の前回値が存在するため、ここでは上式（２）のように指令値１の前回値を用いる必要はない。このため、ここでの式は、ＦＦ項２の前回値と今回値との間の値を算出する一般的ななまし補正の式になっている。
【００５７】
なまし後ＦＦ項２＝（ＦＦ項２の今回値−ＦＦ項２の前回値）×係数＋ＦＦ項２の前回値      ・・・（８）
係数＝制御周期／（なまし時定数＋制御周期），なまし時定数＞０    
【００５８】
上式（８）によれば、０＜係数＜１となるので、なまし後ＦＦ項２はＦＦ項２の今回値と前回値の間の値となる。なお、式（８）に示すなまし後ＦＦ項２の計算は、最初の制御周期の次の制御周期から常時実行される構成としてもよいし、次の制御周期から所定の制御周期までの期間に限定してもよい。
【００５９】
２−２．ＥＧＲ弁操作
ＥＧＲ弁３２の操作は、以下に説明するＥＧＲ弁前後差圧制御及びＥＧＲ率制御において行われる。
【００６０】
２−２−１．ＥＧＲ弁前後差圧制御
ＥＧＲ弁前後差圧制御は、ＥＧＲ弁３２の上流の圧力と下流の圧力との差圧（これをＥＧＲ弁前後差圧という）が目標差圧になるようにＥＧＲ弁３２を操作する制御である。ＥＧＲ弁前後差圧制御における制御状態量はＥＧＲ弁前後差圧であり、操作量はＥＧＲ弁３２の開度、詳しくは、全閉位置を基本位置とした場合の全閉位置に対する開度である。ＥＧＲ弁前後差圧制御の制御アルゴリズムは、ＦＦ制御からなる。
【００６１】
ＥＧＲ弁前後差圧制御のＦＦ制御では、エンジン回転速度、及び、燃料噴射量に基づいて、ＥＧＲ弁開度のＦＦ項を計算することが行われる。ＦＦ項の計算は、適合により得られたデータをもとに作成されたマップを用いて行われる。先に述べたように、ＥＧＲ弁前後差圧制御によるＥＧＲ弁３２の操作は、新気量制御によるスロットル２４の操作と組み合わせて実施される。
【００６２】
２−３−２．ＥＧＲ率制御
ＥＧＲ率制御は、筒内に吸入されるガスのＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率になるようにＥＧＲ弁３２を操作する制御である。ＥＧＲ率制御における制御状態量はＥＧＲ率であり、操作量はＥＧＲ弁３２の開度である。ＥＧＲ率制御の制御アルゴリズムは、ＦＢ制御からなる。
【００６３】
ＥＧＲ率制御のＦＢ制御はＰＩＤ制御であり、そこでは、目標ＥＧＲ率と現在ＥＧＲ率との偏差に基づいて、ＥＧＲ弁開度のＦＢ項を計算することが行われる。ＦＢ項がＥＧＲ弁３２に対する指令値として設定される。先に述べたように、ＥＧＲ率制御によるＥＧＲ弁３２の操作は、スロットル前後差圧制御によるスロットル２４の操作と組み合わせて実施される。
【００６４】
なお、ＥＧＲ率は、１ストローク当たりの総ガス量に対する１ストローク当たりのＥＧＲガス量の比であり、１ストローク当たりのＥＧＲガス量は１ストローク当たりの総ガス量と１ストローク当たりの新気量との差分である。１ストローク当たりの総ガス量は、エンジン回転速度と吸気マニホールド圧と吸気マニホールド温度から算出することができる。１ストローク当たりの新気量は、エアフローメータ５８により計測される時間あたりの新気量とエンジン回転速度とから算出することがきる。よって、現在ＥＧＲ率は、エアフローメータ５８により計測される新気量、吸気マニホールド圧、吸気マニホールド温度、及びエンジン回転速度から算出することができる。一方、目標ＥＧＲ率は目標新気量を得るためのＥＧＲ率であって、目標新気量はエンジン回転速度と燃料噴射量とから決まる。よって、目標ＥＧＲ率は、エンジン回転速度、燃料噴射量、吸気マニホールド圧、及び吸気マニホールド温度から算出することができる。ただし、以上説明した現在ＥＧＲ率及び目標ＥＧＲ率の算出方法は一例であって、より多くのパラメータから算出してもよいし、より少ないパラメータで簡易的に算出してもよい。
【００６５】
２−２−３．ＥＧＲ弁操作のための制御構造
図２に示す制御構造は、ＥＧＲ弁操作のための制御構造に応用することができる。ＥＧＲ弁前後差圧制御は新気量制御と同じくＦＦ制御を含むので、図２に示す制御構造において、新気量制御に代えてＥＧＲ弁前後差圧制御をユニット１０４に適用し、スロットル前後差圧制御に代えてＥＧＲ率制御をユニット１０２に適用すればよい。
【００６６】
２−２−４．ＥＧＲ弁操作のルーチン
図３に示すルーチンは、ＥＧＲ弁操作のルーチンに応用することができる。この場合、アクチュエータとは、ＥＧＲ弁３２を指す。また、第１の制御アルゴリズムとは、ＥＧＲ率制御の制御アルゴリズムを指し、第２の制御アルゴリズムとは、ＥＧＲ弁前後差圧制御の制御アルゴリズムを指す。ただし、ＥＧＲ率制御はＦＦ制御を含まないので、ステップＳ１０３ではステップＳ１１４と同様の計算処理によりＦＢ項（例えば、Ｐ項１、Ｉ項１）を計算し、ステップＳ１０４ではＦＢ項を指令値１として算出（例えば、指令値１＝Ｐ項１＋Ｉ項１）すればよい。また、ＥＧＲ弁前後差圧制御はＦＢ制御を含まないので、ステップＳ１１４ではＦＢ項（例えば、Ｐ項２、Ｉ項２）にゼロを入力すればよい。
【００６７】
ところで、上述した制御装置１００の制御構造では、ＥＧＲ率制御の制御アルゴリズム（第１の制御アルゴリズム）はＦＢ制御からなり、ＥＧＲ弁前後差圧制御の制御アルゴリズム（第２の制御アルゴリズム）はＦＦ制御からなる構成とした。しかしながら、これらの制御アルゴリズムの構成は上記のものに限定されない。すなわち、第１の制御アルゴリズムはＦＦ制御及びＦＢ制御の何れを含む構成でもよく、また第２の制御アルゴリズムは少なくともＦＦ制御を含む構成であればよい。また、第１の制御アルゴリズムまたは第２の制御アルゴリズムにＦＢ制御を含む場合、ＦＢ制御の構成に限定はなく、Ｐ項、Ｉ項及びＤ項の何れを含む構成でもよい。
【００６８】
また、ＥＧＲ率制御がＦＦ制御を含む構成である場合には、図２に示す制御構造において、新気量制御に代えてＥＧＲ率制御をユニット１０４に適用し、スロットル前後差圧制御に代えてＥＧＲ弁前後差圧制御をユニット１０２に適用してもよい。
【００６９】
３．実施例
本発明の具体的な実施例として図５及び図６を提示する。
【００７０】
３−１．実施例１
３−１−１．実施例１の概要
実施例１では、スロットル操作に係る制御アルゴリズムをスロットル前後差圧制御から新気量制御へ切り替える場合の指令値の計算に本発明が適用されている。なお、実施例１及び比較例１では、スロットル前後差圧制御の制御アルゴリズムがＦＦ制御によって構成され、新気量制御の制御アルゴリズムがＦＦ制御とＦＢ制御とによって構成されている。また、実施例１および比較例１の新気量制御では、ＦＢ制御のフィードバックゲイン（以下、ＦＢゲイン）を大きな値に設定してＦＢ項の影響を高めている。
【００７１】
図５は実施例１及び実施例１に対する比較例１の計算結果を示すグラフ群である。図５において、グラフ（ａ）は噴射量の挙動、グラフ（ｂ）はＥＧＲ弁の開度の挙動、グラフ（ｃ）はスロットルの閉度の挙動、グラフ（ｄ）は制御アルゴリズムの切り替え挙動、グラフ（ｅ）は新気量の挙動を、グラフ（ｆ）は実施例１の新気量制御におけるＦＦ項（ＦＦ項２）及びスロットル指令値の挙動を、グラフ（ｇ）は比較例の新気量制御におけるＦＦ項（ＦＦ項２）及びスロットル指令値の挙動を、グラフ（ｈ）はＦＢ項の挙動を、それぞれ示している。
【００７２】
３−１−２．比較例１の考察
図５に示す比較例１では、スロットル前後差圧制御から新気量制御に切り替え後の最初の制御周期におけるＦＦ項２の今回値はなまし補正が施されていない（グラフ（ｇ））。このため、切り替え後の最初の制御周期においてスロットル指令値がＦＦ項２の今回値に向かって（つまり閉方向に）急変している。この場合、グラフ（ｈ）に示すように、ＦＢ項は、上記スロットル指令値の急変を吸収すべく開方向へ指令値を大きく修正するため、スロットル指令値は開方向へ大きく急変する（グラフ（ｃ））。これにより、スロットル指令値が必要以上に振れ戻されてしまう結果、新気量制御から再びスロットル前後差圧制御へと切り替えられてしまう（グラフ（ｄ））。このような動作が繰り返される結果、スロットル指令値がハンチングして新気量が目標値に収束しない事態となっている（グラフ（ｅ））。
【００７３】
３−１−３．実施例１の考察
これに対して、図５に示す実施例１では、図３に示すルーチンのステップＳ１１３の処理にしたがい、指令値の前回値とＦＦ項２の今回値の間の値に計算されたなまし後ＦＦ項２が、切り替え後の最初の制御周期におけるＦＦ項２の今回値とされている。
【００７４】
実施例１によれば、切り替え後の最初の制御周期におけるＦＦ項２の今回値がスロットル指令値に近接した値となる結果、切り替え後の最初の制御周期においてスロットル指令値の急変が抑制される（グラフ（ｆ））。この場合、グラフ（ｈ）に示すように、ＦＢ項による指令値の修正は小さいため、その後のスロットル指令値が開方向へ大きく急変することが防がれる（グラフ（ｃ））。これにより、スロットル指令値がハンチングして異なる制御アルゴリズムの制御へと切り替えられてしまうことがないため（グラフ（ｄ））、その後もスロットル指令値は滑らかに変化している。その結果、制御状態量である新気量は、制御アルゴリズムの切り替え直後から目標値に精度よく追従している（グラフ（ｅ））。
【００７５】
３−２．実施例２
３−２−１．実施例２の概要
実施例２では、実施例１と同様に、スロットル操作に係る制御アルゴリズムをスロットル前後差圧制御から新気量制御へ切り替える場合の指令値の計算に本発明が適用されている。なお、実施例２及び比較例２では、スロットル前後差圧制御の制御アルゴリズムがＦＦ制御によって構成され、新気量制御の制御アルゴリズムがＦＦ制御とＦＢ制御とによって構成されている。ただし、実施例２及び比較例２の新気量制御では、ＦＢ制御のＦＢゲインを実施例１のときよりも小さな値に設定してＦＢ項の影響を低めている。
【００７６】
図６は実施例２及び実施例２に対する比較例２の計算結果を示すグラフ群である。図６において、グラフ（ａ）−（ｈ）は、それぞれ図５に示すグラフ（ａ）−（ｈ）と同様の挙動を示している。
【００７７】
３−２−２．比較例２の考察
図６に示す比較例２では、スロットル前後差圧制御から新気量制御に切り替え後の最初の制御周期におけるＦＦ項２の今回値はなまし補正が施されていない（グラフ（ｇ））。このため、切り替え後の最初の制御周期においてスロットル指令値がＦＦ項２の今回値に向かって（つまり閉方向に）急変している。この場合、グラフ（ｈ）に示すように、ＦＢ項は、上記スロットル指令値の急変を吸収すべく開方向へ指令値を修正するが、ＦＢゲインが小さいが故にスロットル指令値は徐々に開方向へと変化する（グラフ（ｃ））。スロットル指令値の変化が緩慢な結果、新気量が目標値に対して不足した状態が継続されてしまい、失火やスモークが発生してしまう（グラフ（ｅ））。
【００７８】
３−２−３．実施例２の考察
これに対して、図６に示す実施例２では、図３に示すルーチンのステップＳ１１３の処理にしたがい、指令値の前回値とＦＦ項２の今回値の間の値に計算されたなまし後ＦＦ項２が、切り替え後の最初の制御周期におけるＦＦ項２の今回値とされている。
【００７９】
実施例２によれば、切り替え後の最初の制御周期におけるＦＦ項２の今回値がスロットル指令値に近接した値となる結果、切り替え後の最初の制御周期においてスロットル指令値の閉方向への急変が抑制される（グラフ（ｆ））。その結果、スロットル指令値の閉方向へのオーバーシュートが抑制されるので、制御状態量である新気量は、制御アルゴリズムの切り替え直後から目標値に精度よく追従し、新気量不足による失火やスモークが抑制される（グラフ（ｅ））。
【００８０】
４．その他の変形例
上述した制御装置１００の制御構造では、制御アルゴリズムの切り替えの態様として、スロットル前後差圧制御から新気量制御への切り替え或いはその逆の切り替え、及びＥＧＲ率制御からＥＧＲ弁前後差圧制御への切り替え或いはその逆の切り替えについて説明した。しかしながら、制御装置１００の制御構造に適用可能な制御は上記の組み合わせに限らず切り替え前後で制御状態量が異なる状態量へと切り替わる制御の組み合わせであればよい。
【符号の説明】
【００８１】
２  エンジン
４  吸気マニホールド
６  排気マニホールド
８  インジェクタ
１０  吸気通路
１２  排気通路
１４  コンプレッサ
１６  タービン
２４  スロットル
２６  触媒装置
３０  ＥＧＲ通路
３２  ＥＧＲ弁
３４  ＥＧＲクーラ
３６  バイパス通路
３８  バイパス弁
５２  クランク角センサ
５４，５６  圧力センサ
５８  エアフローメータ
６０  温度センサ  
６２  アクセル開度センサ
１００  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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