(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路に配設され、該ＥＧＲ通路の断面積を変更するＥＧＲ弁と、上記排気通路における上記ＥＧＲ通路の接続部分よりも下流側に配設され、該排気通路の断面積を変更する排気シャッター弁と、上記ＥＧＲ弁及び上記排気シャッター弁の開度を、上記ＥＧＲ通路による上記エンジンの排気ガスの還流量が、予め設定された目標還流量になるように制御する弁制御装置とを備えた、エンジンの排気還流制御装置であって、
上記弁制御装置は、上記排気シャッター弁が全開であるとして上記ＥＧＲ弁の開度を決定して該ＥＧＲ弁を該決定した開度に制御するＥＧＲ弁開度制御と、上記ＥＧＲ弁が全開であるとして上記排気シャッター弁の開度を決定して該排気シャッター弁を該決定した開度に制御する排気シャッター弁開度制御とを互いに独立して実行するように構成されており、
上記ＥＧＲ弁開度制御は、
上記排気通路における上記ＥＧＲ通路の接続部分から大気開放端までの部分である第１絞り系通路に対して流入及び流出する排気ガスについて、上記排気シャッター弁が全開であるときの該排気ガスの第１絞り系通路への流入圧力を算出する第１絞り系通路流入圧力算出ステップと、
上記ＥＧＲ通路である第２絞り系通路に対して流入及び流出する排気ガスについて、該排気ガスの第２絞り系通路への流入圧力を、上記第１絞り系通路流入圧力算出ステップで算出した第１絞り系通路への流入圧力とし、かつ、該排気ガスの第２絞り系通路からの流出圧力を、大気圧から、上記吸気通路の大気開放端から上記ＥＧＲ通路の接続部分までの圧力損失を引いた圧力として、該第２絞り系通路の排気ガス流量を上記目標還流量とするために必要な、上記第２絞り系通路の断面積を算出する第２絞り系通路断面積算出ステップと、
上記第２絞り系通路断面積算出ステップで算出した第２絞り系通路の断面積から、上記ＥＧＲ弁の開度を決定するＥＧＲ弁開度決定ステップと
を含む制御であり、
上記排気シャッター弁開度制御は、
上記第２絞り系通路に対して流入及び流出する排気ガスについて、該排気ガスの第２絞り系通路からの流出圧力を、大気圧から、上記吸気通路の大気開放端から上記ＥＧＲ通路の接続部分までの圧力損失を引いた圧力として、上記ＥＧＲ弁が全開であるときに、該第２絞り系通路の排気ガス流量を上記目標還流量とするために必要な、該排気ガスの第２絞り系通路への流入圧力を算出する第２絞り系通路流入圧力算出ステップと、
上記第１絞り系通路に対して流入及び流出する排気ガスについて、該排気ガスの第１絞り系通路への流入圧力を、上記第２絞り系通路流入圧力算出ステップで算出した第２絞り系通路への流入圧力とし、かつ、該排気ガスの第１絞り系通路からの流出圧力を大気圧として、該第１絞り系通路の断面積を算出する第１絞り系通路断面積算出ステップと、
上記第１絞り系通路断面積算出ステップで算出した第１絞り系通路の断面積から、上記排気シャッター弁の開度を決定する排気シャッター弁開度決定ステップと
を含む制御であることを特徴とするエンジンの排気還流制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの排気還流制御装置において、
上記エンジンに吸入される総吸入ガス量を検出する総吸入ガス量検出手段と、
上記エンジンに吸入される新気量を検出する新気量検出手段とを備え、
上記弁制御装置は、上記ＥＧＲ弁及び上記排気シャッター弁の開度を、上記総吸入ガス量検出手段により検出された総吸入ガス量から、上記新気量検出手段により検出された新気量を引くことで算出した実還流量が、上記目標還流量になるようにフィードバック制御するとともに、上記目標還流量と上記実還流量との偏差から算出されるフィードバック補正量を、上記第２絞り系通路流入圧力算出ステップで算出した第２絞り系通路への流入圧力の圧力補正量に変換するように構成され、
上記ＥＧＲ弁開度制御は、上記第１絞り系通路流入圧力算出ステップで算出した第１絞り系通路への流入圧力から上記圧力補正量と同じ量を減算する減算ステップを更に含み、
上記第２絞り系通路断面積算出ステップにおいて、上記第２絞り系通路への流入圧力を、上記第１絞り系通路流入圧力算出ステップで算出した第１絞り系通路への流入圧力とする代わりに、上記減算ステップで得られた、上記第１絞り系通路への流入圧力から上記圧力補正量と同じ量だけ減算した値にし、
上記排気シャッター弁開度制御は、上記第２絞り系通路流入圧力算出ステップで算出した第２絞り系通路への流入圧力に上記圧力補正量を加算する加算ステップを更に含み、
上記第１絞り系通路断面積算出ステップにおいて、上記第１絞り系通路への流入圧力を、上記第２絞り系通路流入圧力算出ステップで算出した第２絞り系通路への流入圧力とする代わりに、上記加算ステップで得られた、上記第２絞り系通路への流入圧力に上記圧力補正量を加算した値にすることを特徴とするエンジンの排気還流制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気還流制御装置に関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンの排気通路に配設されたタービンと吸気通路に配設されたコンプレッサとを有する排気ターボ過給機と、上記タービンの下流側における上記排気通路と上記コンプレッサの上流側における上記吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲ通路と、該低圧ＥＧＲ通路に配設され、該低圧ＥＧＲ通路の断面積を変更する低圧ＥＧＲ弁と、上記排気通路における上記低圧ＥＧＲ通路の接続部分よりも下流側に配設され、該排気通路の断面積を変更する排気シャッター弁（排気絞り弁）とを備えた、エンジンの排気還流制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、上記タービンの上流側における上記排気通路と上記コンプレッサの下流側における上記吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、該高圧ＥＧＲ通路に配設され、該高圧ＥＧＲ通路の断面積を変更する高圧ＥＧＲ弁とを更に備える。
【０００３】
上記特許文献１では、低圧ＥＧＲ通路によるエンジンの排気ガスの還流量を、低圧ＥＧＲ弁及び排気シャッター弁の開度制御により制御している。その際、排気ガスの還流量が少ない場合には、排気シャッター弁を全開状態にして、低圧ＥＧＲ弁の制御により排気ガスの還流量を制御し、低圧ＥＧＲ弁が全開になって低圧ＥＧＲ弁の制御ではそれ以上還流量を増大できなくなると、低圧ＥＧＲ弁を全開にした状態で、排気シャッター弁を制御して還流量を増大させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２２５３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
排気通路における低圧ＥＧＲ通路の接続部分では排気圧力が低いため、低圧ＥＧＲ通路によるエンジンの排気ガスの還流量を多くするためには、上記特許文献１のように、低圧ＥＧＲ弁に加えて、排気シャッター弁を設ける必要がある。この場合、排気抵抗を考慮すると、上記特許文献１のように、低圧ＥＧＲ通路による目標還流量が所定流量以下であるときには、排気シャッター弁を全開状態にして低圧ＥＧＲ弁により流量制御し、目標還流量が上記所定流量よりも多いときには、低圧ＥＧＲ弁を全開にした状態で、排気シャッター弁により流量制御することが好ましい。
【０００６】
しかし、上記所定流量（低圧ＥＧＲ弁により制御可能な最大流量）は一定ではなく、エンジンの運転状態（特に吸気圧力及び排気圧力）によって変化する。このため、目標還流量と低圧ＥＧＲ弁及び排気シャッター弁の開度との関係を表したマップで、低圧ＥＧＲ通路による還流量を排気抵抗を抑制しつつ制御しようとすると、運転状態に応じて上記所定流量を変化させるために複数のマップを用意して切り換える等の煩雑なキャリブレーションが必要になる。また、低圧ＥＧＲ通路による還流量をフィードバック制御する場合、低圧ＥＧＲ弁が全開状態になれば、排気シャッター弁によりフィードバック制御し、排気シャッター弁が全開状態になれば、低圧ＥＧＲ弁によりフィードバック制御することになり、目標還流量が変化したときに、例えば低圧ＥＧＲ弁によるフィードバック制御で低圧ＥＧＲ弁が全開になってから排気シャッター弁が閉じられる場合があり、目標還流量の変化に対する、低圧ＥＧＲ弁及び排気シャッター弁の開度変化に伴う実還流量の変化の応答性が低下する。この応答性の低下は、上記キャリブレーションの煩雑さによっても生じる。
【０００７】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＥＧＲ通路によるエンジンの排気ガスの還流量を、上記ＥＧＲ通路に配設されたＥＧＲ弁の開度、及び、排気通路における上記ＥＧＲ通路の接続部分よりも下流側に配設された排気シャッター弁の開度により制御する場合に、出来る限り排気抵抗を招かないようにしながら、上記マップを用いてＥＧＲ弁及び排気シャッター弁の開度を制御するときのような煩雑なキャリブレーションを不要にするとともに、目標還流量の変化に対する、ＥＧＲ弁及び排気シャッター弁の開度変化に伴う実還流量の変化の応答性を向上させようとすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明では、エンジンの排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路に配設され、該ＥＧＲ通路の断面積を変更するＥＧＲ弁と、上記排気通路における上記ＥＧＲ通路の接続部分よりも下流側に配設され、該排気通路の断面積を変更する排気シャッター弁と、上記ＥＧＲ弁及び上記排気シャッター弁の開度を、上記ＥＧＲ通路による上記エンジンの排気ガスの還流量が、予め設定された目標還流量になるように制御する弁制御装置とを備えた、エンジンの排気還流制御装置を対象として、上記弁制御装置は、上記排気シャッター弁が全開であるとして上記ＥＧＲ弁の開度を決定して該ＥＧＲ弁を該決定した開度に制御するＥＧＲ弁開度制御と、上記ＥＧＲ弁が全開であるとして上記排気シャッター弁の開度を決定して該排気シャッター弁を該決定した開度に制御する排気シャッター弁開度制御とを互いに独立して実行するように構成されており、上記ＥＧＲ弁開度制御は、上記排気通路における上記ＥＧＲ通路の接続部分から大気開放端までの部分である第１絞り系通路に対して流入及び流出する排気ガスについて、上記排気シャッター弁が全開であるときの該排気ガスの第１絞り系通路への流入圧力を算出する第１絞り系通路流入圧力算出ステップと、上記ＥＧＲ通路である第２絞り系通路に対して流入及び流出する排気ガスについて、該排気ガスの第２絞り系通路への流入圧力を、上記第１絞り系通路流入圧力算出ステップで算出した第１絞り系通路への流入圧力とし、かつ、該排気ガスの第２絞り系通路からの流出圧力を、大気圧から、上記吸気通路の大気開放端から上記ＥＧＲ通路の接続部分までの圧力損失を引いた圧力として、該第２絞り系通路の排気ガス流量を上記目標還流量とするために必要な、上記第２絞り系通路の断面積を算出する第２絞り系通路断面積算出ステップと、上記第２絞り系通路断面積算出ステップで算出した第２絞り系通路の断面積から、上記ＥＧＲ弁の開度を決定するＥＧＲ弁開度決定ステップとを含む制御であり、上記排気シャッター弁開度制御は、上記第２絞り系通路に対して流入及び流出する排気ガスについて、該排気ガスの第２絞り系通路からの流出圧力を、大気圧から、上記吸気通路の大気開放端から上記ＥＧＲ通路の接続部分までの圧力損失を引いた圧力として、上記ＥＧＲ弁が全開であるときに、該第２絞り系通路の排気ガス流量を上記目標還流量とするために必要な、該排気ガスの第２絞り系通路への流入圧力を算出する第２絞り系通路流入圧力算出ステップと、上記第１絞り系通路に対して流入及び流出する排気ガスについて、該排気ガスの第１絞り系通路への流入圧力を、上記第２絞り系通路流入圧力算出ステップで算出した第２絞り系通路への流入圧力とし、かつ、該排気ガスの第１絞り系通路からの流出圧力を大気圧として、該第１絞り系通路の断面積を算出する第１絞り系通路断面積算出ステップと、上記第１絞り系通路断面積算出ステップで算出した第１絞り系通路の断面積から、上記排気シャッター弁の開度を決定する排気シャッター弁開度決定ステップとを含む制御である、という構成とした。
【０００９】
上記の構成により、目標還流量に対するＥＧＲ弁及び排気シャッター弁の開度の決定に際して、相手側の弁を全開状態にして計算することにより、ＥＧＲ弁及び排気シャッター弁のうち一方が全開状態で（目標還流量が少ないときには、排気シャッター弁が全開状態であり、目標還流量が多いときには、ＥＧＲ弁が全開状態である）、他方が目標還流量に応じた開度とすることができる。また、上記のように圧力と流量との関係を基に、目標還流量に対するＥＧＲ弁及び排気シャッター弁の開度が決定されるので、目標還流量と低圧ＥＧＲ弁及び排気シャッター弁の開度との関係を表したマップを用いてＥＧＲ弁及び排気シャッター弁の開度を制御するときのような煩雑なキャリブレーションが不要になる。すなわち、運転状態に応じて変化する、低圧ＥＧＲ弁及び排気シャッター弁の全開状態が切り換わる流量（低圧ＥＧＲ弁により制御可能な最大流量）に対応して複数のマップを用意して切り換えることが不要になる。さらに、目標還流量が変化したとき、ＥＧＲ弁開度制御と排気シャッター弁開度制御とが並行して実行され、この結果、目標還流量の変化に対する、ＥＧＲ弁及び排気シャッター弁の開度変化に伴う実還流量の変化の応答性が向上する。
【００１０】
上記エンジンの排気還流制御装置において、上記エンジンに吸入される総吸入ガス量を検出する総吸入ガス量検出手段と、上記エンジンに吸入される新気量を検出する新気量検出手段とを備え、上記弁制御装置は、上記ＥＧＲ弁及び上記排気シャッター弁の開度を、上記総吸入ガス量検出手段により検出された総吸入ガス量から、上記新気量検出手段により検出された新気量を引くことで算出した実還流量が、上記目標還流量になるようにフィードバック制御するとともに、上記目標還流量と上記実還流量との偏差から算出されるフィードバック補正量を、上記第２絞り系通路流入圧力算出ステップで算出した第２絞り系通路への流入圧力の圧力補正量に変換するように構成され、上記ＥＧＲ弁開度制御は、上記第１絞り系通路流入圧力算出ステップで算出した第１絞り系通路への流入圧力から上記圧力補正量と同じ量を減算する減算ステップを更に含み、上記第２絞り系通路断面積算出ステップにおいて、上記第２絞り系通路への流入圧力を、上記第１絞り系通路流入圧力算出ステップで算出した第１絞り系通路への流入圧力とする代わりに、上記減算ステップで得られた、上記第１絞り系通路への流入圧力から上記圧力補正量と同じ量だけ減算した値にし、上記排気シャッター弁開度制御は、上記第２絞り系通路流入圧力算出ステップで算出した第２絞り系通路への流入圧力に上記圧力補正量を加算する加算ステップを更に含み、上記第１絞り系通路断面積算出ステップにおいて、上記第１絞り系通路への流入圧力を、上記第２絞り系通路流入圧力算出ステップで算出した第２絞り系通路への流入圧力とする代わりに、上記加算ステップで得られた、上記第２絞り系通路への流入圧力に上記圧力補正量を加算した値にする、という構成が好ましい。
【００１１】
このことにより、排気シャッター弁開度制御において、フィードバック補正量を第２絞り系通路への流入圧力の圧力補正量に変換して、該圧力補正量でもって第２絞り系通路への流入圧力をフィードバック補正し、ＥＧＲ弁開度制御において、該圧力補正量と同じ量でもって第１絞り系通路への流入圧力をフィードバック補正するので、フィードバック制御を行った際の、目標還流量の変化に対する、ＥＧＲ弁及び排気シャッター弁の開度変化に伴う実還流量の変化の応答性が向上するとともに、排気抵抗の増加を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明のエンジンの排気還流制御装置によると、ＥＧＲ弁及び排気シャッター弁の開度を、出来る限り排気抵抗を招かないようにしながら、目標還流量と低圧ＥＧＲ弁及び排気シャッター弁の開度との関係を表したマップでＥＧＲ弁及び排気シャッター弁の開度を制御するときのような煩雑なキャリブレーションを不要にするとともに、目標還流量の変化に対する、ＥＧＲ弁及び排気シャッター弁の開度変化に伴う実還流量の変化の応答性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る排気還流制御装置により制御されるエンジンの概略構成を示す図である。
【図２】排気還流制御装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】コントロールユニットによるエンジンの基本制御を示すフローチャートである。
【図４】エンジン運転領域における「ＨＰ−ＥＧＲ」領域、「ＬＰ−ＥＧＲ」領域、及び、「ＨＰ／ＬＰ−ＥＧＲ併用」領域を概略的に示す図である。
【図５】第１関係式から排気ガスの第１絞り系通路への流入圧力を算出する場合のブロック図である。
【図６】第２関係式から第２絞り系通路の断面積を算出する場合のブロック図である。
【図７】第２関係式から排気ガスの第２絞り系通路への流入圧力を算出する場合のブロック図である。
【図８】第１関係式から第１絞り系通路の断面積を算出する場合のブロック図である。
【図９】フィードバック制御を行う場合のＥＧＲ弁開度制御及び排気シャッター弁開度制御のブロック図である。
【図１０】フィードバック制御を行う場合のＥＧＲ弁開度制御及び排気シャッター弁開度制御のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る排気還流制御装置により制御されるエンジン１の概略構成を示す。このエンジン１は、車両に搭載されるディーゼルエンジンであって、複数の気筒１１ａ（１つのみ図示）が設けられたシリンダブロック１１と、このシリンダブロック１１上に配設されたシリンダヘッド１２と、シリンダブロック１１の下側に配設され、潤滑油が貯溜されたオイルパン１３とを有している。このエンジン１の各気筒１１ａ内には、ピストン１４が往復動可能にそれぞれ嵌挿されていて、このピストン１４の頂面には深皿形燃焼室１４ａを区画するキャビティが形成されている。このピストン１４は、コンロッド１４ｂを介してクランク軸１５と連結されている。
【００１６】
シリンダヘッド１２には、各気筒１１ａ毎に吸気ポート１６及び排気ポート１７が形成されているとともに、これら吸気ポート１６及び排気ポート１７の燃焼室１４ａ側の開口を開閉する吸気弁２１及び排気弁２２がそれぞれ配設されている。
【００１７】
また、シリンダヘッド１２には、燃料を噴射するインジェクタ１８と、エンジン１の冷間時に気筒１１ａ内に吸入されたガスを暖めて燃料の着火性を高めるためのグロープラグ１９とが設けられている。インジェクタ１８は、その燃料噴射口が燃焼室１４ａの天井面から該燃焼室１４ａに臨むように配設されていて、燃焼室１４ａに燃料を直接噴射供給するようになっている。
【００１８】
上記インジェクタ１８には、燃料供給システム５１を介して燃料が燃料タンク５２から供給されるようになっている。この燃料供給システム５１は、燃料タンク５２内に配設された電動の低圧燃料ポンプ（図示せず）、燃料フィルタ５３、高圧燃料ポンプ５４及びコモンレール５５を有している。高圧燃料ポンプ５４は、上記低圧燃料ポンプ及び燃料フィルタ５３を介して燃料タンク５２より供給されてきた低圧の燃料をコモンレール５５に高圧で圧送し、このコモンレール５５は、その圧送された燃料を、その高圧の圧力でもって蓄える。そして、インジェクタ１８が作動することによって、コモンレール５５に蓄えられている燃料がインジェクタ１８から燃焼室１４ａに噴射される。尚、上記低圧燃料ポンプ、高圧燃料ポンプ５４、コモンレール５５及びインジェクタ１８のそれぞれで生じた余剰の燃料は、リターン通路５６を介して（低圧燃料ポンプで生じた余剰の燃料は直接）燃料タンク５２に戻される。
【００１９】
高圧燃料ポンプ５４は、エンジン１の回転部材（例えばカムシャフト）によって駆動される。高圧燃料ポンプ５４には、電磁弁で構成された調圧弁が設けられており、この調圧弁によって、高圧燃料ポンプ５４からコモンレール５５に供給する燃料の圧力（コモンレール５５で蓄えられる燃料の圧力）、つまり、インジェクタ１８から噴射される燃料の圧力（燃圧）を調整することができるようになっている。
【００２０】
エンジン１の一側面には、各気筒１１ａの吸気ポート１６に連通するように吸気通路３０が接続されている。一方、エンジン１の他側面には、各気筒１１ａの燃焼室１４ａからの既燃ガス（排気ガス）を排出する排気通路４０が接続されている。これら吸気通路３０及び排気通路４０には、吸入空気（後述の低圧ＥＧＲ通路８１により還流された排気ガスも含む）の過給を行う排気ターボ過給機６１が配設されている。
【００２１】
吸気通路３０の上流端部には、吸入空気を濾過するエアクリーナ３１が配設されている。一方、吸気通路３０における下流端近傍には、サージタンク３４が配設されている。このサージタンク３４よりも下流側の吸気通路３０は、各気筒１１ａ毎に分岐する独立通路とされ、これら各独立通路の下流端が各気筒１１ａの吸気ポート１６にそれぞれ接続されている。
【００２２】
吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とサージタンク３４との間には、上流側から順に、排気ターボ過給機６１のコンプレッサ６１ａと、吸気シャッター弁３６と、該コンプレッサ６１ａにより圧縮されたガスを冷却するインタークーラ３５とが配設されている。吸気シャッター弁３６は、基本的には全開状態とされるが、後述の高圧ＥＧＲ通路７１による排気ガスの還流量を確保するために、全開よりも小さい開度とされる場合がある。インタークーラ３５は、電動ウォータポンプ９１による冷却水（エンジン１の冷却水とは異なる冷却水）の供給により、上記ガスを冷却するように構成されている。
【００２３】
排気通路４０の上流側の部分は、各気筒１１ａ毎に分岐して排気ポート１７の外側端に接続された独立通路と該各独立通路が集合する集合部とを有する排気マニホールドによって構成されている。この排気通路４０における排気マニホールドよりも下流側には、上流側から順に、排気ターボ過給機６１のタービン６１ｂと、エンジン１の排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化装置４１と、サイレンサ４２とが配設されている。
【００２４】
排気浄化装置４１は、酸化触媒４１ａと、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、フィルタという）４１ｂとを有しており、上流側から、この順に並んでいる。酸化触媒４１ａは、白金又は白金にパラジウムを加えたもの等を担持した酸化触媒を有していて、排気ガス中のＣＯ及びＨＣが酸化されてＣＯ２及びＨ２Ｏが生成する反応を促すものである。また、フィルタ４１ｂは、エンジン１の排気ガス中に含まれる煤等の微粒子を捕集するものである。尚、フィルタ４１ｂに酸化触媒をコーティングしてもよい。
【００２５】
排気ターボ過給機６１は、上記の如く吸気通路３０に配設されたコンプレッサ６１ａと、上記の如く排気通路４０に配設されたタービン６１ｂとを有していて、このタービン６１ｂが排気ガス流により回転し、このタービン６１ｂの回転により、該タービン６１ｂと連結された上記コンプレッサ６１ａが作動する。排気通路４０におけるタービン６１ｂの上流側近傍には、ＶＧＴ絞り弁６２が設けられており、このＶＧＴ絞り弁６２の開度（絞り量）を制御することにより、タービン６１ｂへの排気ガスの流速を調整することができ、これにより、排気ガス流により回転するタービン６１ｂの回転速度、つまり排気ターボ過給機６１のコンプレッサ６１ａの圧力比（コンプレッサ６１ａへの流入直前のガス圧力に対する、コンプレッサ６１ａからの流出直後のガス圧力の比）を調整することができる。
【００２６】
エンジン１は、その排気ガスの一部を排気通路４０から吸気通路３０に還流させるようになされている。この排気ガスの還流のために、高圧ＥＧＲ通路７１と、低圧ＥＧＲ通路８１とが設けられている。
【００２７】
高圧ＥＧＲ通路７１は、排気通路４０における上記排気マニホールドと排気ターボ過給機６１のタービン６１ｂとの間の部分（つまり、排気ターボ過給機６１のタービン６１ｂよりも上流側部分）と、吸気通路３０におけるサージタンク３４とインタークーラ３５との間の部分（つまり、排気ターボ過給機６１のコンプレッサ６１ａよりも下流側部分）とを接続している。高圧ＥＧＲ通路７１には、該高圧ＥＧＲ通路７１の断面積を変更する高圧ＥＧＲ弁７３が配設されている。この高圧ＥＧＲ弁７３により、高圧ＥＧＲ通路７１による排気ガスの還流量（以下、高圧ＥＧＲ量という）が調節される。
【００２８】
低圧ＥＧＲ通路８１は、排気通路４０における排気浄化装置４１とサイレンサ４２との間の部分（つまり、排気ターボ過給機６１のタービン６１ｂよりも下流側部分）と、吸気通路３０における排気ターボ過給機６１のコンプレッサ６１ａとエアクリーナ３１との間の部分（つまり、排気ターボ過給機６１のコンプレッサ６１ａよりも上流側部分）とを接続している。低圧ＥＧＲ通路８１には、その内部を通過する排気ガスを冷却する低圧ＥＧＲクーラ８２が配設されている。この低圧ＥＧＲクーラ８２は、エンジン１の冷却水の供給により、上記排気ガスを冷却するように構成されている。また、低圧ＥＧＲ通路８１における低圧ＥＧＲクーラ８２の下流側には、低圧ＥＧＲ通路８１の断面積を変更する低圧ＥＧＲ弁８３が配設されている。
【００２９】
排気通路４０における低圧ＥＧＲ通路８１の接続部分よりも下流側（かつサイレンサ４２の上流側）には、排気シャッター弁４３が配設されている。この排気シャッター弁４３は、該排気シャッター弁４３の配設部分における排気通路４０の断面積を変更するものであって、該断面積が小さくなる（排気シャッター弁４３の開度が小さくなる）と、排気通路４０における低圧ＥＧＲ通路８１の接続部分の圧力（排気ガスの低圧ＥＧＲ通路８１への流入圧力）が高くなって、排気ガスの低圧ＥＧＲ通路８１への流入圧力と流出圧力（吸気通路３０における低圧ＥＧＲ通路８１の接続部分の圧力）との間の差圧が大きくなる。したがって、低圧ＥＧＲ弁８３及び排気シャッター弁４３の開度を制御することで、低圧ＥＧＲ通路８１による排気ガスの還流量（以下、低圧ＥＧＲ量という）が調節される。
【００３０】
エンジン１には、クランク軸１５の回転角度位置を検出することでエンジン１の回転数（以下、エンジン回転数という）を検出するエンジン回転数センサ１０１が設けられている。
【００３１】
また、吸気通路３０におけるエアクリーナ３１の下流側近傍（低圧ＥＧＲ通路８１の接続部分よりも上流側）には、吸気通路３０に吸入された吸入空気（新気）の流量を検出するエアフローセンサ１０２と、該吸入空気の温度（吸気温度）を検出する吸気温度センサ１０３とが配設されている。さらに、サージタンク３４には、エンジン１の気筒１１ａに吸入されるガス温度を検出する吸入ガス温度センサ１０４が配設され、吸気通路３０におけるインタークーラ３５の下流側近傍には、当該部分におけるガスの圧力（サージタンク３４内のガスの圧力と略同じ）を検出する吸気圧センサ１０５が配設されている。
【００３２】
さらに、排気通路４０における高圧ＥＧＲ通路７１の接続部分の上流側（かつ上記排気マニホールドの下流側）には、エンジン１より排気された排気ガスの圧力を検出する排気圧センサ１０６が配設されている。また、排気通路４０における排気浄化装置４１と低圧ＥＧＲ通路８１の接続部分との間には、当該部分における排気ガスの温度を検出する排気温度センサ１０７が設けられている。
【００３３】
また、エンジン１のシリンダブロック１１には、該エンジン１の冷却水の温度を検出するエンジン水温センサ１０８が設けられている。
【００３４】
このように構成されたエンジン１は、コントロールユニット１００によって制御される。コントロールユニット１００は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭやＲＯＭにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力（Ｉ／Ｏ）バスとを備えている。
【００３５】
図２に示すように、上記のエンジン回転数センサ１０１、エアフローセンサ１０２、吸気温度センサ１０３、吸入ガス温度センサ１０４、吸気圧センサ１０５、排気圧センサ１０６、排気温度センサ１０７、エンジン水温センサ１０８等のセンサ値の信号が、コントロールユニット１００に入力される。また、コントロールユニット１００には、車両のアクセルペダル（図示省略）の操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサ１１０（図２にのみ示す）のセンサ値の信号が入力される。
【００３６】
そして、コントロールユニット１００は、上記入力信号に基づいて、インジェクタ１８、吸気シャッター弁３６、排気シャッター弁４３、高圧燃料ポンプ５４（詳細には、調圧弁）、ＶＧＴ絞り弁６２、高圧ＥＧＲ弁７３、低圧ＥＧＲ弁８３、電動ウォータポンプ９１等を制御する。
【００３７】
ここで、コントロールユニット１００によるエンジン１の基本制御について、図３のフローチャートに基づいて説明する。
【００３８】
最初のステップＳ１で、各種センサからのセンサ値を読み込み、次のステップＳ２で、アクセル開度センサ１１０によるアクセル開度に基づき、目標トルクを設定する。
【００３９】
次のステップＳ３では、上記目標トルクと、エンジン回転数センサ１０１によるエンジン回転数とに基づき、インジェクタ１８から噴射すべき燃料量（エンジン１（気筒１１ａ）に供給すべき燃料量）である要求噴射量及び噴射パターンを設定する。この噴射パターンは、主燃焼を生じさせるための主噴射、該主噴射よりも前に噴射され、プリ燃焼を生じさせるための前噴射、その前噴射よりも前に噴射され、プリ燃焼を生じさせ易くするためのパイロット噴射、上記主燃焼に継続して後燃焼を生じさせるための後噴射等を、どのタイミングでどれだけの量を噴射するかを設定したものである。パイロット噴射、前噴射及び後噴射の噴射量が０になる場合があり、その場合、当該噴射はなされないことになる。
【００４０】
次のステップＳ４では、上記要求噴射量と上記エンジン回転数とに基づき、インジェクタ１８から噴射される燃料の圧力（燃圧）及びＶＧＴ絞り弁６２の開度を設定する。
【００４１】
次のステップＳ５では、上記要求噴射量と上記エンジン回転数とに基づき、エンジン１（気筒１１ａ）に吸い込まれる全吸気ガスの酸素濃度の目標値である目標吸気酸素濃度を設定する。
【００４２】
次のステップＳ６では、上記要求噴射量と、上記エンジン回転数と、吸気温度センサ１０３による吸気温度と、エンジン水温センサ１０８によるエンジン水温とに基づき、高圧ＥＧＲ量と低圧ＥＧＲ量との比率であるＥＧＲ併用率を設定する。このＥＧＲ併用率には、高圧ＥＧＲ量又は低圧ＥＧＲ量が０になる場合も含まれる。
【００４３】
上記ステップＳ６でＥＧＲ併用率を設定した結果、エンジン回転数とエンジン負荷（上記要求噴射量と対応している）とで表されるエンジン運転領域において、高圧ＥＧＲ通路７１のみにより排気ガスの還流が行われる領域である「ＨＰ−ＥＧＲ」領域、低圧ＥＧＲ通路８１のみにより排気ガスの還流が行われる領域である「ＬＰ−ＥＧＲ」領域、及び、高圧ＥＧＲ通路７１と低圧ＥＧＲ通路８１との両方により排気ガスの還流が行われる領域である「ＨＰ／ＬＰ−ＥＧＲ併用」領域が、概略的に、図４のようになる。「ＨＰ／ＬＰ−ＥＧＲ併用」領域では、「ＬＰ−ＥＧＲ」領域に近づくほど、高圧ＥＧＲ量の割合が減少し、低圧ＥＧＲ量の割合が増大する。
【００４４】
次のステップＳ７では、上記目標吸気酸素濃度と、上記ＥＧＲ併用率と、排気ガスの酸素濃度である排気酸素濃度とに基づき、低圧ＥＧＲ量の目標値である目標低圧ＥＧＲ量を設定する。詳細には、上記目標吸気酸素濃度と上記排気酸素濃度とから、低圧ＥＧＲ量と高圧ＥＧＲ量とのトータルＥＧＲ量の目標値である目標トータルＥＧＲ量を算出して、その目標トータルＥＧＲ量と上記ＥＧＲ併用率とから目標低圧ＥＧＲ量を設定する。上記排気酸素濃度は、本実施形態では、上記目標吸気酸素濃度と、気筒１１ａ内にて燃料の燃焼で使用される酸素量とに基づいて算出した値である。尚、排気酸素濃度を算出する代わりに、排気通路４０に設けた０２センサにより排気酸素濃度を検出するようにしてもよい。
【００４５】
次のステップＳ８では、新気量と低圧ＥＧＲ通路８１による還流量の実値である実低圧ＥＧＲ量とに基づき、吸気通路３０における高圧ＥＧＲ通路７１の合流直前のガスの酸素濃度（新気の酸素濃度と低圧ＥＧＲ通路８１により実際に還流された排気ガスの酸素濃度との和）を計算する。ここでは、低圧ＥＧＲ通路８１により還流された排気ガスが、吸気通路３０における高圧ＥＧＲ通路７１の合流直前に達するまでの時間を考慮して、該合流直前の酸素濃度を算出する。ここで、上記新気量は、エアフローセンサ１０２により検出され、実低圧ＥＧＲ量は、エンジン１（気筒１１ａ）に吸入される総吸入ガス量から、エアフローセンサ１０２により検出された新気量を引く（「ＨＰ／ＬＰ−ＥＧＲ併用」領域では、更に、高圧ＥＧＲ通路７１による還流量の実値である実高圧ＥＧＲ量も引く）ことで算出する。上記総吸入ガス量は、吸入ガス温度センサ１０４により検出されたガス温度と、吸気圧センサ１０５により検出されたガス圧とから算出することができ、上記実高圧ＥＧＲ量は、吸気圧センサ１０５と排気圧センサ１０６との検出差圧及び高圧ＥＧＲ弁７３の実開度より算出することができる。
【００４６】
次のステップＳ９では、上記目標吸気酸素濃度と、上記排気酸素濃度と、上記合流直前のガスの酸素濃度と、エンジン１（気筒１１ａ）への総吸入ガス量とに基づき、目標高圧ＥＧＲ量を設定する。すなわち、上記ステップＳ８で、上記ＥＧＲ併用率から、目標低圧ＥＧＲ量に加えて、目標高圧ＥＧＲ量を設定可能であるが、低圧ＥＧＲ通路８１により還流される排気ガス（低圧ＥＧＲガス）が、排気ポート１７から吸気通路３０における高圧ＥＧＲ通路７１の合流直前に達するまでには時間がかかるため、その時間遅れの分だけ、吸気酸素濃度の増減が遅れることになり、吸気酸素濃度の過不足分を高圧ＥＧＲガス（高圧ＥＧＲガスの酸素濃度）で補えるように目標高圧ＥＧＲ量を設定する。すなわち、本実施形態では、上記エンジン１の運転状態に応じて予め設定した目標吸気酸素濃度と、低圧ＥＧＲガスが排気ポート１７から吸気通路３０における高圧ＥＧＲ通路７１の合流部に到達するまでの遅れ時間を考慮して算出される高圧ＥＧＲ合流前ガス（上記合流部の直上流側の吸気通路を流れるガス）の酸素濃度と、排気酸素濃度と、エンジン１への総吸入ガス量とから算出される値を、目標高圧ＥＧＲ量に設定している。上記高圧ＥＧＲ合流前ガスの酸素濃度は、上記新気量と、上記実低圧ＥＧＲ量と、低圧ＥＧＲガスの酸素濃度と、低圧ＥＧＲガスが排気ポート１７から上記合流部に到達するまでの遅れ時間とから算出する。
【００４７】
次のステップＳ１０では、上記の各設定に基づいて、インジェクタ１８、吸気シャッター弁３６、排気シャッター弁４３、高圧燃料ポンプ５４（調圧弁）、ＶＧＴ絞り弁６２、高圧ＥＧＲ弁７３、低圧ＥＧＲ弁８３、電動ウォータポンプ９１等の各アクチュエータの制御量を設定する。
【００４８】
次のステップＳ１１では、上記制御量に基づき各アクチュエータを制御し、しかる後にリターンする。
【００４９】
次に、コントロールユニット１００による高圧ＥＧＲ弁７３、低圧ＥＧＲ弁８３及び排気シャッター弁４３の開度制御について説明する。
【００５０】
コントロールユニット１００は、高圧ＥＧＲ量が、予め設定された上記目標高圧ＥＧＲ量（上記ステップＳ９で設定された目標高圧ＥＧＲ量）になるように、高圧ＥＧＲ弁７３の開度を制御する。すなわち、コントロールユニット１００は、高圧ＥＧＲ弁７３の開度を、吸気圧センサ１０５と排気圧センサ１０６との検出差圧から、上記目標高圧ＥＧＲ量が得られる開度にする。
【００５１】
また、コントロールユニット１００は、低圧ＥＧＲ量が、予め設定された目標低圧ＥＧＲ量（上記ステップＳ７で設定された目標低圧ＥＧＲ量）になるように、低圧ＥＧＲ弁８３及び排気シャッター弁４３の開度を制御する。その際、上記設定された目標低圧ＥＧＲ量が、低圧ＥＧＲ弁８３及び排気シャッター弁４３の全開時に還流可能な低圧ＥＧＲ量以下である場合には、排気シャッター弁４３が全開状態になり、その状態で、低圧ＥＧＲ弁８３の制御により低圧ＥＧＲ量を制御する（目標低圧ＥＧＲ量が多いほど、低圧ＥＧＲ弁８３の開度を大きくする）。また、目標低圧ＥＧＲ量が、低圧ＥＧＲ弁８３及び排気シャッター弁４３の全開時に還流可能な低圧ＥＧＲ量よりも多い場合には、低圧ＥＧＲ弁８３が全開状態になり、その状態で、排気シャッター弁４３の制御により低圧ＥＧＲ量を制御する（目標低圧ＥＧＲ量が多いほど、排気シャッター弁４３の開度を小さくする）。
【００５２】
ここで、コントロールユニット１００による低圧ＥＧＲ弁８３及び排気シャッター弁４３の開度制御について詳細に説明する。
【００５３】
本実施形態では、コントロールユニット１００は、排気シャッター弁４３が全開であるとして低圧ＥＧＲ弁８３の開度を決定して該低圧ＥＧＲ弁８３を該決定した開度に制御するＥＧＲ弁開度制御と、低圧ＥＧＲ弁８３が全開であるとして排気シャッター弁４３の開度を決定して該排気シャッター弁４３を該決定した開度に制御する排気シャッター弁開度制御とを互いに独立して実行する。
【００５４】
上記ＥＧＲ弁開度制御は、先ず、排気通路４０における低圧ＥＧＲ通路８１の接続部分から大気開放端までの部分である第１絞り系通路に対して流入及び流出する排気ガスについての、ベルヌーイの定理から導かれる第１関係式（絞り式流量計の原理式）から、排気シャッター弁４３が全開であるときの該排気ガスの第１絞り系通路への流入圧力を算出する（第１絞り系通路流入圧力算出ステップ）。
【００５５】
上記第１関係式は、変数として、排気ガスの第１絞り系通路への流入圧力、該排気ガスの第１絞り系通路からの流出圧力、第１絞り系通路の排気ガス流量（質量流量）、該排気ガスの温度、該排気ガスの密度、及び、第１絞り系通路の断面積を含む。第１絞り系通路の断面積は、ここでは、排気シャッター弁４３やサイレンサ４２を含む第１絞り系通路全体を１つの絞りとした場合の該絞りの断面積であり、第１絞り系通路（絞り）の断面積と排気シャッター弁４３の開度とは、１対１の対応関係にある。この対応関係は、予め計算により求めて第１マップとして設定しておく。
【００５６】
上記第１関係式における上記第１絞り系通路からの流出圧力は大気圧である。上記第１絞り系通路の排気ガス流量は、排気通路４０から大気に排出される排気流量であって、エンジン１（気筒１１ａ）から排出された排気ガスの全量から、高圧ＥＧＲ量及び低圧ＥＧＲ量を引いた量である。上記排気ガス流量は、概略的には、エアフローセンサ１０２により検出された新気の流量に上記要求噴射量を加えた量として計算することができる。また、上記温度は、排気温度センサ１０７により検出された排気ガスの温度である。上記密度は、上記温度、上記ステップＳ７の目標低圧ＥＧＲ量の設定に用いた排気酸素濃度、及び、上記流出圧力（大気圧）から求める。上記第１絞り系通路の断面積は、上記第１マップによる、排気シャッター弁４３が全開であるときに対応する値である。
【００５７】
図５に示すように、上記第１関係式において、上記第１絞り系通路への流入圧力以外の各変数に上記値をそれぞれ代入することで、上記第１絞り系通路への流入圧力を算出することができる。上記第１絞り系通路への流入圧力は、大気圧に対して、第１絞り系通路での圧力損失の分だけ高いことになる。また、上記第１絞り系通路への流入圧力は、低圧ＥＧＲ通路８１である第２絞り系通路への流入圧力でもある。
【００５８】
続いて、第２絞り系通路に対して流入及び流出する排気ガスについての、第１関係式と同様にベルヌーイの定理から導かれる第２関係式から、該排気ガスの第２絞り系通路への流入圧力を、上記第１絞り系通路流入圧力算出ステップで算出した第１絞り系通路への流入圧力とし、かつ、該排気ガスの第２絞り系通路からの流出圧力を、大気圧から、吸気通路３０の大気開放端から低圧ＥＧＲ通路８１の接続部分までの圧力損失を引いた圧力（大気圧から、主としてエアクリーナ３１での圧力損失を引いた圧力）として、該第２絞り系通路の排気ガス流量を上記目標低圧ＥＧＲ量とするために必要な、第２絞り系通路の断面積を算出する（第２絞り系通路断面積算出ステップ）。
【００５９】
上記第２関係式は、変数として、上記第１関係式と同様に、排気ガスの第２絞り系通路への流入圧力、該排気ガスの第２絞り系通路からの流出圧力、第２絞り系通路の排気ガス流量（質量流量）、該排気ガスの温度、該排気ガスの密度、及び、第２絞り系通路の断面積を含む。第２絞り系通路の断面積は、上記第１絞り系通路の断面積と同様に、低圧ＥＧＲ弁８３や低圧ＥＧＲクーラ８２通過部を含む第２絞り系通路全体を１つの絞りとした場合の該絞りの断面積であり、第２絞り系通路（絞り）の断面積と低圧ＥＧＲ弁８３の開度とは、１対１の対応関係にある。この対応関係は、予め計算により求めて第２マップとして設定しておく。
【００６０】
上記第２関係式における上記排気ガス流量は、上記目標低圧ＥＧＲ量である。上記温度は、ここでは、低圧ＥＧＲクーラ８２を通過した後の温度、つまり、エンジン水温センサ１０８により検出されたエンジン水温とする。上記密度は、上記温度、上記ステップＳ７の目標低圧ＥＧＲ量の設定に用いた排気酸素濃度、及び、上記流出圧力（大気圧から、吸気通路３０の大気開放端から低圧ＥＧＲ通路８１の接続部分までの圧力損失を引いた圧力）から求める。
【００６１】
図６に示すように、上記第２関係式において、第２絞り系通路の断面積以外の各変数に上記値をそれぞれ代入することで、第２絞り系通路の断面積を算出することができる。
【００６２】
次いで、上記第２絞り系通路断面積算出ステップで算出した第２絞り系通路の断面積から、第２マップにより、低圧ＥＧＲ弁８３の開度を決定する（ＥＧＲ弁開度決定ステップ）。尚、上記算出した第２絞り系通路の断面積が、低圧ＥＧＲ弁８３の開度１００％に対応する断面積よりも大きい場合には、低圧ＥＧＲ弁８３の開度を１００％（全開）にする。
【００６３】
そして、低圧ＥＧＲ弁８３を、上記ＥＧＲ弁開度決定ステップで決定された開度に制御する。
【００６４】
次に、上記排気シャッター弁開度制御は、先ず、上記第２絞り系通路に対して流入及び流出する排気ガスについての圧力損失及びガス流量の関係から、該排気ガスの第２絞り系通路からの流出圧力を、大気圧から、吸気通路３０の大気開放端から低圧ＥＧＲ通路８３の接続部分までの圧力損失を引いた圧力として、低圧ＥＧＲ弁８３が全開であるときに、該第２絞り系通路の排気ガス流量を上記目標低圧ＥＧＲ量とするために必要な、該排気ガスの第２絞り系通路への流入圧力を算出する（第２絞り系通路流入圧力算出ステップ）。
【００６５】
上記第２絞り系通路の上記圧力損失及びガス流量の関係は、上記第２絞り系通路に流入するガス流量と、該第２絞り系通路の流入圧力と流出圧力との差すなわち圧力損失との関係を予め計測してマップ（２次元テーブル）にしておき、そのマップに、上記ガス流量として目標低圧ＥＧＲ量を入力して、上記第２絞り系通路の上記圧力損失を算出し、排気ガスの第２絞り系通路からの流出圧力に上記第２絞り系通路の上記圧力損失分を加えることで、排気ガスの第２絞り系通路への流入圧力を算出する。
【００６６】
尚、他の方法として、図７に示すように、上記第２絞り系通路に対して流入及び流出する排気ガスについて、ベルヌーイの定理から導かれる上記第２関係式を用いて、排気ガスの第２絞り系通路への流入圧力を算出するようにしてもよい。上記第２関係式における上記排気ガス流量は、上記目標低圧ＥＧＲ量である。上記温度は、ここでは、低圧ＥＧＲクーラ８２を通過した後の温度、つまり、エンジン水温センサ１０８により検出されたエンジン水温とする。上記密度は、上記温度、上記ステップＳ７の目標低圧ＥＧＲ量の設定に用いた排気酸素濃度、及び、上記流出圧力（大気圧から、吸気通路３０の大気開放端から低圧ＥＧＲ通路８１の接続部分までの圧力損失を引いた圧力）から求める。第２絞り系通路（絞り）の断面積は、上記第２マップによる、低圧ＥＧＲ弁８３が全開であるときに対応する値である。図７に示すように、上記第２関係式において、上記第２絞り系通路への流入圧力以外の各変数に上記値をそれぞれ代入することで、上記第２絞り系通路への流入圧力を算出することができる。上記第２絞り系通路への流入圧力は、上記第１絞り系通路への流入圧力でもある。
【００６７】
また、逆に、図５の、ベルヌーイの定理から導かれる第１関係式を用いた、上記第１絞り系通路への流入圧力の算出についても、第１関係式によらずに、上記と同様に第１絞り系通路の圧力損失及びガス流量の関係をマップ化しておき、そのマップにより上記第１絞り系通路への流入圧力を算出するようにしてもよい。さらに、図６の、ベルヌーイの定理から導かれる第２関係式を用いた、第２絞り系通路の断面積の算出についても、第２関係式によらずに、排気ガス流量（目標低圧ＥＧＲ量）及び第２絞り系通路の流入圧力と流出圧力との差と、第２絞り系通路の断面積との関係をマップ（３次元マップ）にしておき、そのマップにより第２絞り系通路の断面積を算出するようにしてもよい。また、後述する第１絞り系通路の断面積の算出についても同様である。
【００６８】
続いて、上記第１絞り系通路に対して流入及び流出する排気ガスについての上記第１関係式から、該排気ガスの第１絞り系通路への流入圧力を、上記第２絞り系通路流入圧力算出ステップで算出した第２絞り系通路への流入圧力とし、かつ、該排気ガスの第１絞り系通路からの流出圧力を大気圧として、該第１絞り系通路の断面積を算出する（第１絞り系通路断面積算出ステップ）。
【００６９】
上記第１関係式における上記排気ガス流量は、上記排気流量である。上記温度は、排気温度センサ１０７により検出された排気ガスの温度である。上記密度は、上記流体の温度、上記排気酸素濃度、及び、上記流出圧力（大気圧）から求める。
【００７０】
図８に示すように、上記第１関係式において、第１絞り系通路の断面積以外の各変数に上記値をそれぞれ代入することで、第１絞り系通路の断面積を算出することができる。
【００７１】
次いで、上記第１絞り系通路断面積算出ステップで算出した第１絞り系通路の断面積から、上記第１マップより、排気シャッター弁４３の開度を決定する（排気シャッター弁開度決定ステップ）。尚、上記算出した第１絞り系通路の断面積が、排気シャッター弁４３の開度１００％に対応する断面積よりも大きい場合には、排気シャッター弁４３の開度を１００％（全開）にする。
【００７２】
そして、排気シャッター弁４３を、上記排気シャッター弁開度決定ステップで決定された開度に制御する。
【００７３】
したがって、上記ＥＧＲ弁開度制御においては、排気シャッター弁４３が全開であるとして低圧ＥＧＲ弁８３の開度が決定され、上記排気シャッター弁開度制御では、低圧ＥＧＲ弁８３が全開であるとして排気シャッター弁４３の開度が決定される。そして、上記ＥＧＲ弁開度制御において、目標低圧ＥＧＲ量が多くて低圧ＥＧＲ弁８３の開度により達成できない場合には、上記第２絞り系通路断面積算出ステップで算出した第２絞り系通路の断面積が、低圧ＥＧＲ弁８３の開度１００％に対応する断面積よりも大きくなり、これにより、低圧ＥＧＲ弁８３が全開とされ、排気シャッター弁４３の開度が、排気シャッター弁開度制御で決定された開度（全開よりも小さい開度）となる。一方、目標低圧ＥＧＲ量を低圧ＥＧＲ弁８３の開度により達成できる場合には、低圧ＥＧＲ弁８３の開度が、ＥＧＲ弁開度制御により決定された開度（全開よりも小さい開度）となり、排気シャッター弁４３については、上記第１絞り系通路断面積算出ステップで算出した第１絞り系通路の断面積が、排気シャッター弁４３の開度１００％に対応する断面積よりも大きくなるために、全開とされる。
【００７４】
ここで、コントロールユニット１００は、低圧ＥＧＲ弁８３及び排気シャッター弁４３の開度を、エンジン１（気筒１１ａ）に吸入される総吸入ガス量から、エアフローセンサ１０２により検出された新気量を引く（「ＨＰ／ＬＰ−ＥＧＲ併用」領域では、実高圧ＥＧＲ量も引く）ことで算出した実低圧ＥＧＲ量が、上記目標低圧ＥＧＲ量になるようにフィードバック制御することが好ましい。上記したように、上記総吸入ガス量は、吸入ガス温度センサ１０４により検出されたガス温度と、吸気圧センサ１０５により検出されたガス圧とから算出することができる。したがって、吸入ガス温度センサ１０４及び吸気圧センサ１０５は、エンジン１に吸入される総吸入ガス量を検出する総吸入ガス量検出手段を構成し、エアフローセンサ１０２は、エンジン１に吸入される新気量を検出する新気量検出手段を構成することになる。
【００７５】
上記のようにフィードバック制御する場合、コントロールユニット１００は、上記目標低圧ＥＧＲ量と上記実低圧ＥＧＲ量との偏差から算出されるフィードバック補正量を、上記第２絞り系通路流入圧力算出ステップで算出した第２絞り系通路への流入圧力の圧力補正量に変換して算出する。
【００７６】
そして、上記ＥＧＲ弁開度制御においては、上記第１絞り系通路流入圧力算出ステップで算出した第１絞り系通路への流入圧力から上記圧力補正量と同じ量を減算し（減算ステップ）、上記第２絞り系通路断面積算出ステップにおいて、上記第２絞り系通路への流入圧力を、上記第１絞り系通路流入圧力算出ステップで算出した第１絞り系通路への流入圧力とする代わりに、上記減算ステップで得られた、上記第１絞り系通路への流入圧力から上記圧力補正量と同じ量だけ減算した値にする。
【００７７】
一方、上記排気シャッター弁開度制御においては、上記第２絞り系通路流入圧力算出ステップで算出した第２絞り系通路への流入圧力に上記圧力補正量を加算し（加算ステップ）、上記第１絞り系通路断面積算出ステップにおいて、上記第１絞り系通路への流入圧力を、上記第２絞り系通路流入圧力算出ステップで算出した第２絞り系通路への流入圧力とする代わりに、上記加算ステップで得られた、上記第２絞り系通路への流入圧力に上記圧力補正量を加算した値にする。
【００７８】
図９は、上記フィードバック制御を行う場合のＥＧＲ弁開度制御及び排気シャッター弁開度制御のブロック図である。図９の上段がＥＧＲ弁開度制御であり、下段が排気シャッター弁開度制御である。
【００７９】
ＥＧＲ弁開度制御では、上記のように、上記第１関係式を用いて第１絞り系通路への流入圧力を算出する。また、排気シャッター弁開度制御では、上記のように、上記マップ（２次元テーブル）を用いて第２絞り系通路への流入圧力を算出する。
【００８０】
これらと並行して、上記目標低圧ＥＧＲ量と上記実低圧ＥＧＲ量との偏差から算出されるフィードバック補正量を、上記第２絞り系通路流入圧力算出ステップで算出した第２絞り系通路への流入圧力の圧力補正量に変換して算出する。
【００８１】
上記ＥＧＲ弁開度制御において算出した上記第１絞り系通路への流入圧力から上記圧力補正量と同じ量を減算する。また、上記排気シャッター弁開度制御において算出した上記第２絞り系通路への流入圧力に上記圧力補正量を加算する。
【００８２】
そして、ＥＧＲ弁開度制御では、上記のように、上記第２関係式を用いて第２絞り系通路の断面積を算出し（その際、上記第２絞り系通路への流入圧力は、上記第１絞り系通路への流入圧力から上記圧力補正量と同じ量だけ減算した値になる）、その断面積を低圧ＥＧＲ弁８３の開度に変換し、低圧ＥＧＲ弁８３をその開度に制御する。
【００８３】
また、排気シャッター弁開度制御では、上記のように、上記第１関係式を用いて第１絞り系通路の断面積を算出し（その際、上記第１絞り系通路への流入圧力は、上記第２絞り系通路への流入圧力に上記圧力補正量を加算した値になる）、その断面積を排気シャッター弁４３の開度に変換し、排気シャッター弁４３をその開度に制御する。
【００８４】
本実施形態では、低圧ＥＧＲ通路８１が、本発明の「ＥＧＲ通路」に相当し、低圧ＥＧＲ弁８３が、本発明の「ＥＧＲ弁」に相当する。また、上記目標低圧ＥＧＲ量が、本発明の「目標還流量」に相当する。さらに、コントロールユニット１００が、低圧ＥＧＲ弁８３（ＥＧＲ弁）及び排気シャッター弁４３の開度を制御する弁制御装置に相当する。
【００８５】
したがって、本実施形態では、目標低圧ＥＧＲ量に対する低圧ＥＧＲ弁８３及び排気シャッター弁４３の開度の決定に際して、相手側の弁を全開状態にして計算することにより、低圧ＥＧＲ弁８３及び排気シャッター弁４３のうち一方が全開状態で（目標低圧ＥＧＲ量が少ないときには、排気シャッター弁４３が全開状態であり、目標低圧ＥＧＲ量が多いときには、低圧ＥＧＲ弁８３が全開状態である）、他方が目標低圧ＥＧＲ量に応じた開度とすることができる。これにより、排気シャッター弁４３による排気抵抗を出来る限り抑えることができる。また、圧力と流量との関係を基に、目標低圧ＥＧＲ量に対する低圧ＥＧＲ弁８３及び排気シャッター弁４３の開度が決定されるので、目標低圧ＥＧＲ量と低圧ＥＧＲ弁８３及び排気シャッター弁４３の開度との関係を表したマップを用いて低圧ＥＧＲ弁８３及び排気シャッター弁４３の開度を制御するときのような煩雑なキャリブレーションが不要になる。すなわち、運転状態に応じて変化する、低圧ＥＧＲ弁８３及び排気シャッター弁４３の全開状態が切り換わる流量（低圧ＥＧＲ弁８３により制御可能な最大流量）に対応して複数のマップを用意して切り換えることが不要になる。さらに、目標低圧ＥＧＲ量が変化したとき、低圧ＥＧＲ弁開度制御と排気シャッター弁開度制御とが並行して実行され、この結果、目標低圧ＥＧＲ量の変化に対する、低圧ＥＧＲ弁８３及び排気シャッター弁４３の開度変化に伴う実還流量の変化の応答性が向上する。
【００８６】
また、低圧ＥＧＲ弁８３及び排気シャッター弁４３の開度をフィードバック制御する場合、目標低圧ＥＧＲ量が変化したとき、ＥＧＲ弁開度制御及び排気シャッター弁開度制御において、同じフィードバック量でもって並行してフィードバック制御するので、フィードバック制御を行った際の、目標低圧ＥＧＲ量の変化に対する、低圧ＥＧＲ弁８３及び排気シャッター弁４３の開度変化に伴う実還流量の変化の応答性が向上するとともに、排気抵抗の増加を抑制することができる。
【００８７】
図１０は、アクセル開度が増大しているときの、要求噴射量、吸気酸素濃度（目標吸気酸素濃度、実吸気酸素濃度）、低圧ＥＧＲ量（目標低圧ＥＧＲ量、実低圧ＥＧＲ量）、低圧ＥＧＲ弁８３の開度、及び、排気シャッター弁４３の開度の変化を示す。低圧ＥＧＲ弁８３及び排気シャッター弁４３の開度の制御は、上記実施形態と同様の制御であり、上記と同様のフィードバック制御も行っている。
【００８８】
目標低圧ＥＧＲ量が、０から、低圧ＥＧＲ弁８３及び排気シャッター弁４３の全開時に還流可能な低圧ＥＧＲ量よりも多くなる量まで増大したとき、低圧ＥＧＲ弁８３の開度が０（全閉）から１００％（全開）まで増大する。これと並行して、排気シャッター弁４３が閉じていき、低圧ＥＧＲ弁８３が全開状態になったときには、排気シャッター弁４３が、目標低圧ＥＧＲ量を達成するのに必要な開度ないしそれに近い値にまで閉じられる。すなわち、低圧ＥＧＲ弁８３の開度が全開になってから排気シャッター弁４３を閉じるのではなく、低圧ＥＧＲ弁８３の開動作と排気シャッター弁４３の閉動作とが同時に行われる。また、目標低圧ＥＧＲ量が減少する場合も、同様に、低圧ＥＧＲ弁８３の閉動作と排気シャッター弁４３の開動作とが同時に行われる。よって、目標低圧ＥＧＲ量の変化に対する、低圧ＥＧＲ弁８３及び排気シャッター弁４３の開度変化に伴う実還流量の変化の応答性が向上する。
【００８９】
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。
【００９０】
上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、エンジンの排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路に配設され、該ＥＧＲ通路の断面積を変更するＥＧＲ弁と、上記排気通路における上記ＥＧＲ通路の接続部分よりも下流側に配設され、該排気通路の断面積を変更する排気シャッター弁と、上記ＥＧＲ弁及び上記排気シャッター弁の開度を、上記ＥＧＲ通路による上記エンジンの排気ガスの還流量が、予め設定された目標還流量になるように制御する弁制御装置とを備えた、エンジンの排気還流制御装置に有用である。
【符号の説明】
【００９２】
１        エンジン
３０      吸気通路
４０      排気通路
４３      排気シャッター弁
８１      低圧ＥＧＲ通路
８３      低圧ＥＧＲ弁
１００    コントロールユニット（弁制御装置）
１０２    エアフローセンサ（新気量検出手段）
１０４    吸入ガス温度センサ（総吸入ガス量検出手段）
１０５    吸気圧センサ（総吸入ガス量検出手段）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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