(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
前記エンジンの排気通路に配置された小型タービン、及び、前記エンジンの吸気通路に配置された小型コンプレッサを有する小型ターボ過給機と、
前記排気通路において前記小型タービンよりも下流側に配置された大型タービン、及び、前記吸気通路に配置された大型コンプレッサを有する大型ターボ過給機と、
前記小型タービンをバイパスして前記大型タービンに排気ガスを導くためのバイパス路に配置されかつ、その開度を調整することによって前記小型タービンに流入する流入量を調整するよう構成されたレギュレートバルブと、
前記小型タービンよりも上流側において、前記エンジンの排気ガスの一部を吸気に戻すよう構成されたＥＧＲ手段と、
前記レギュレートバルブ及びＥＧＲ手段の制御を通じて前記エンジンを運転するよう構成された制御器と、を備え、
前記制御器は、前記小型ターボ過給機が作動する領域と前記大型ターボ過給機が作動する領域との間で領域が移行するときに、前記エンジンの気筒から排出される既燃ガス流量から、前記ＥＧＲ手段の作動によって前記エンジンに戻される既燃ガス流量を差し引いた排気流量に基づき、当該小型タービンの効率が所定値を維持するように前記レギュレートバルブの開度を設定するターボ過給機付エンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のターボ過給機付エンジンの制御装置において、
前記ＥＧＲ手段は、
前記排気通路における前記小型タービンの上流側と前記吸気通路における前記小型コンプレッサの下流側とを連通する外部ＥＧＲ通路、及び、当該外部ＥＧＲ通路の流量を調整するＥＧＲ弁を有する外部ＥＧＲ手段と、
前記エンジンに設けられた吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の動作を制御することによって既燃ガスの一部を前記エンジンの気筒内に残留させるよう構成された内部ＥＧＲ手段と、を含むターボ過給機付エンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示する技術は、ターボ過給機付エンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、排気通路の上流側に配置された小型タービンを有する小型ターボ過給機と、小型タービンよりも下流側に配置された大型タービンを有する大型ターボ過給機とを備えたディーゼルエンジンにおいて、エンジンの低速低負荷領域では、小型タービンをバイパスするバイパス路に設けたレギュレートバルブを閉じることによって、低排気エネルギでも小型ターボ過給機を作動させて過給圧を得る一方、エンジンの高速高負荷領域では、レギュレートバルブを開けることによって、小型ターボ過給機を非作動にし、排気抵抗を低減することが記載されている。
【０００３】
特許文献１にはまた、小型ターボ過給機を作動させる運転領域から大型ターボ過給機を作動させる運転領域に移行をするような加速過渡時に、排気流量が所定の第１流量になればレギュレートバルブの開弁を開始しかつ、所定の第２流量になればレギュレートバルブが全開となるように、排気流量に応じてレギュレートバルブを開弁することによって、過渡時におけるターボラグの影響を排して小型ターボ過給機から大型ターボ過給機への切り替えをスムースにすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０５２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、小型ターボ過給機のタービンは、タービンへの流入量が増大するにつれて膨張比が増大するが、所定の流入量以上になると、流入量は増大せずに膨張比だけが大きくなる特性を有している。また、タービンの膨張が増大するにつれてタービン効率が次第に低下し、所定の膨張比（換言すれば所定の流入量）以上では、タービン効率が比較的低い値でほぼ一定になる。そのため、小型ターボ過給機を作動させる運転領域から大型ターボ過給機を作動させる運転領域に移行をするような加速過渡時には、排気流量が増加するにつれて小型タービンへの流入量が増大するから、レギュレートバルブの開度を排気流量に応じた開度に調整することが、タービン効率を高める上で有利になる。
【０００６】
ところが、小型ターボ過給機が作動するような領域は、低回転側の領域、又は、低回転の低負荷側の領域である一方、こうした低回転側の領域、又は、低回転の低負荷側の領域では、例えば排気エミッション性能の向上や、ディーゼルエンジンにおいては気筒内の温度上昇を目的として、既燃ガスの一部を吸気に戻すＥＧＲが実行される場合がある。ここで言うＥＧＲには、ＥＧＲ通路を介して既燃ガスの一部を吸気に戻す外部ＥＧＲ手段、並びに、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の動作を制御することによって既燃ガスの一部を気筒内に残留させる内部ＥＧＲ手段が含まれるが、いずれのＥＧＲ手段でも、それが作動するときには、気筒内から排出された既燃ガスの一部が吸気に戻されるため、小型タービンに供給される排気流量は、その分低下する。このため、ＥＧＲ手段の作動及び非作動が切り替わることに伴い、レギュレートバルブの開度に拘わらず、小型タービンに流入する流入量が大きく変化することになる。
【０００７】
そのため、前述したような小型ターボ過給機が作動する領域と大型ターボ過給機が作動する領域との間で領域が移行するようなときに、それまで作動していたＥＧＲ手段が非作動となったり、逆に、非作動であったＥＧＲ手段が作動したりすることで、小型タービンに流入する流入量が大きく変化し、その結果、小型タービンの効率が低下してしまう可能性がある。そのため、そうしたＥＧＲ手段の作動及び非作動に対応しつつ、小型タービンの効率が低下しないような方策が求められる。
【０００８】
ここに開示する技術は、か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手段の作動及び非作動に対応してレギュレートバルブの開度制御を行うことで、小型ターボ過給機のタービン効率の低下を回避することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ここに開示するターボ過給機付エンジンの制御装置は、エンジンと、前記エンジンの排気通路に配置された小型タービン、及び、前記エンジンの吸気通路に配置された小型コンプレッサを有する小型ターボ過給機と、前記排気通路において前記小型タービンよりも下流側に配置された大型タービン、及び、前記吸気通路に配置された大型コンプレッサを有する大型ターボ過給機と、前記小型タービンをバイパスして前記大型タービンに排気ガスを導くためのバイパス路に配置されかつ、その開度を調整することによって前記小型タービンに流入する流入量を調整するよう構成されたレギュレートバルブと、前記小型タービンよりも上流側において、前記エンジンの排気ガスの一部を吸気に戻すよう構成されたＥＧＲ手段と、前記レギュレートバルブ及びＥＧＲ手段の制御を通じて前記エンジンを運転するよう構成された制御器と、を備える。
【００１０】
そして、前記制御器は、前記小型ターボ過給機が作動する領域と前記大型ターボ過給機が作動する領域との間で領域が移行するときに、前記エンジンの気筒から排出される既燃ガス流量から、前記ＥＧＲ手段の作動によって前記エンジンに戻される既燃ガス流量を差し引いた排気流量に基づき、当該小型タービンの効率が所定値を維持するように前記レギュレートバルブの開度を設定する。
【００１１】
ここで、「エンジンの気筒から排出される既燃ガス流量から、前記ＥＧＲ手段の作動によって前記エンジンに戻される既燃ガス流量を差し引いた排気流量」は、ＥＧＲ手段が作動しているときには、気筒から排出される既燃ガス流量から、ＥＧＲ手段の作動によって吸気に戻される既燃ガスの流量を差し引いた流量となり、ＥＧＲ手段が作動していないときには、エンジンに戻される既燃ガス流量はゼロであるから、気筒から排出される既燃ガスの流量となる。こうして、小型タービンに供給される排気流量は、ＥＧＲ手段の作動、非作動に応じて大きく変化することになる。なお、「小型タービンに流入する流入量」は、小型タービンに実際に流入する排気流量に相当し、「小型タービンに供給される排気流量」とレギュレートバルブの開度とによって決定されることになる。
【００１２】
前述したように、小型ターボ過給機のタービンは、所定の流入量以上となる作動状態では、タービン効率が低いため、制御器は、小型タービンに供給される排気流量に基づき、当該小型タービンの効率が所定値を維持するようにレギュレートバルブの開度を設定する。これにより、例えば車両の加速過渡時であって小型ターボ過給機の作動領域から大型ターボ過給機の作動領域へと移行するようなときには、排気流量の増大に伴いレギュレートバルブの開度を次第に大きくして、小型タービンに実際に流入する流入量を、前記所定の流入量以上とならないように維持する。こうして、小型タービンの効率が所定値を維持するようになって、タービン効率の低下が抑制される。
【００１３】
小型タービンに供給される排気流量は、前述の通り、ＥＧＲ手段の作動及び非作動を含むものであるため、その排気流量に基づいてレギュレートバルブの開度を設定すれば、ＥＧＲ手段の作動、非作動を考慮してレギュレートバルブの開度を設定していることになる。つまり、それまで作動をしていたＥＧＲ手段が停止することに伴い、小型タービンに供給される排気流量が増大するようなときには、レギュレートバルブの開度を大きくして、小型タービンへの流入量が増えないようにする。逆に、それまで停止していたＥＧＲ手段が作動することに伴い、小型タービンに供給される排気流量が減少するようなときには、レギュレートバルブの開度を小さくして、小型タービンへの流入量が増えるようにする。こうして、ＥＧＲ手段の作動及び非作動に対応して、小型タービンの効率が低下しないようにレギュレートバルブの開度が適正化することで、燃費の向上に有利になる。
【００１４】
これは、小型ターボ過給機の作動領域と大型ターボ過給機の作動領域との間を移行するような過渡時、特にエンジンの負荷及び／又は回転数が増大するに伴い、排気流量が次第に増大して、小型ターボ過給機の作動領域から大型ターボ過給機の作動領域へと移行するような加速過渡時に、レギュレートバルブの開度を適正化して、小型ターボ過給機の効率低下を回避する上で特に有効であり、これによって、燃費の向上が図られる。
【００１５】
前記ＥＧＲ手段は、前記排気通路における前記小型タービンの上流側と前記吸気通路における前記小型コンプレッサの下流側とを連通する外部ＥＧＲ通路、及び、当該外部ＥＧＲ通路の流量を調整するＥＧＲ弁を有する外部ＥＧＲ手段と、前記エンジンに設けられた吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の動作を制御することによって既燃ガスの一部を前記エンジンの気筒内に残留させるよう構成された内部ＥＧＲ手段と、を含む、としてもよい。
【００１６】
外部ＥＧＲ手段が作動した場合も、内部ＥＧＲ手段が作動した場合も、既燃ガスの一部が吸気に戻り、その分、小型タービンの流入量が低下する。つまり、前記の構成では、外部ＥＧＲ手段の作動及び非作動、並びに、内部ＥＧＲ手段の作動及び非作動をそれぞれ考慮して、小型ターボ過給機を高効率で動作させることが可能になる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、前記のターボ過給機付エンジンの制御装置によると、小型タービンに供給される排気流量に基づき、小型タービンの効率が所定値を維持するようにレギュレートバルブの開度を調整することで、ＥＧＲ手段の作動及び非作動に対応したレギュレートバルブの開度の適正化が可能になり、タービン効率が低下してしまうことが回避されて燃費の向上に有利になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ディーゼルエンジンの構成を示す概略図である。
【図２】ディーゼルエンジンの制御に係るブロック図である。
【図３】２ステージターボ過給機の作動マップの一例を示す図である。
【図４】小型タービンの特性の一例であり、（ａ）膨張比とタービン効率との関係、（ｂ）膨張比と流入量との関係である。
【図５】レギュレートバルブの開度設定に係る制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、実施形態に係るディーゼルエンジンを図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。図１，２は、実施形態に係るエンジン（エンジン本体）１の概略構成を示す。このエンジン１は、車両に搭載されると共に、軽油を主成分とした燃料が供給されるディーゼルエンジンである。
【００２０】
エンジン１は、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の頂面にはリエントラント形燃焼室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を介してクランクシャフト１５と連結されている。
【００２１】
前記シリンダヘッド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。
【００２２】
これら吸排気弁２１，２２をそれぞれ駆動する動弁系において、排気弁側には、当該排気弁２２の作動モードを通常モードと特殊モードとに切り替える油圧作動式の可変機構（図２参照。以下、ＶＶＭ（Variable Valve Motion）と称する）が設けられている。このＶＶＭ７１は、その構成の詳細な図示は省略するが、カム山を１つ有する第１カムとカム山を２つ有する第２カムとの、カムプロファイルの異なる２種類のカム、及び、その第１及び第２カムのいずれか一方のカムの作動状態を選択的に排気弁２２に伝達するロストモーション機構を含んで構成されており、第１カムの作動状態を排気弁２２に伝達しているときには、排気弁２２は、排気行程中において一度だけ開弁される通常モードで作動するのに対し、第２カムの作動状態を排気弁２２に伝達しているときには、排気弁２２が、排気行程中において開弁すると共に、吸気行程中においても開弁するような、いわゆる排気の二度開きを行う特殊モードで作動する。
【００２３】
ＶＶＭ７１の通常モードと特殊モードとの切り替えは、エンジン駆動の油圧ポンプ（図示省略）から供給される油圧によって行われ、特殊モードは、内部ＥＧＲに係る制御の際に利用される。尚、こうした通常モードと特殊モードとの切り替えを可能にする上で、排気弁２２を電磁アクチュエータによって駆動する電磁駆動式の動弁系を採用してもよい。また、内部ＥＧＲの実行としては、排気の二度開きに限定されるものではなく、例えば吸気弁２１を２回開く、吸気の二度開きによって内部ＥＧＲ制御を行ってもよいし、排気行程乃至吸気行程において吸気弁２１及び排気弁２２の双方を閉じるネガティブオーバーラップ期間を設けて既燃ガスを残留させる内部ＥＧＲ制御を行ってもよい。尚、ＶＶＭ７１による内部ＥＧＲ制御は、主に燃料の着火性が低いエンジン１の冷間時に行われる。
【００２４】
前記シリンダヘッド１２には、燃料を噴射するインジェクタ１８と、エンジン１の冷間時に各気筒１１ａ内の吸入空気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。前記インジェクタ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、基本的には圧縮行程上死点付近で、燃焼室１４ａに燃料を直接噴射供給するようになっている。
【００２５】
前記エンジン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、前記エンジン１の他側面には、各気筒１１ａの燃焼室１４ａからの既燃ガス（つまり、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、詳しくは後述するが、吸入空気の過給を行う大型ターボ過給機６１と小型ターボ過給機６２とが配設されている。
【００２６】
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３３が配設されている。このサージタンク３３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。
【００２７】
吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とサージタンク３３との間には、大型及び小型ターボ過給機６１、６２のコンプレッサ６１ａ，６２ａと、該コンプレッサ６１ａ，６２ａにより圧縮された空気を冷却するインタークーラ３５と、前記各気筒１１ａの燃焼室１４ａへの吸入空気量を調節するスロットル弁３６とが配設されている。このスロットル弁３６は、基本的には全開状態とされるが、エンジン１の停止時には、ショックが生じないように全閉状態とされる。
【００２８】
前記排気通路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。
【００２９】
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、小型ターボ過給機６２のタービン６２ｂ、大型ターボ過給機６１のタービン６１ｂと、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。
【００３０】
この排気浄化装置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及びフィルタ４１ｂは１つのケース内に収容されている。前記酸化触媒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、前記フィルタ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。このエンジン１は、後述するように、低圧縮比化によってＲａｗＮＯｘの生成を大幅に低減乃至無くしており、ＮＯｘ処理用の触媒を省略している。
【００３１】
前記吸気通路３０における前記サージタンク３３とスロットル弁３６との間の部分（つまり小型ターボ過給機６２の小型コンプレッサ６２ａよりも下流側部分）と、前記排気通路４０における前記排気マニホールドと小型ターボ過給機６２の小型タービン６２ｂとの間の部分（つまり小型ターボ過給機６２の小型タービン６２ｂよりも上流側部分）とは、排気ガスの一部を吸気通路３０に還流するための排気ガス還流通路５１によって接続されている。この排気ガス還流通路５１には、排気ガスの吸気通路３０への還流量を調整するための排気ガス還流弁５１ａ及び排気ガスをエンジン冷却水によって冷却するためのＥＧＲクーラ５２とが配設されている。
【００３２】
大型ターボ過給機６１は、吸気通路３０に配設された大型コンプレッサ６１ａと、排気通路４０に配設された大型タービン６１ｂとを有している。大型コンプレッサ６１ａは、吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とインタークーラ３５との間に配設されている。一方、大型タービン６１ｂは、排気通路４０における排気マニホールドと酸化触媒４１ａとの間に配設されている。
【００３３】
小型ターボ過給機６２は、吸気通路３０に配設された小型コンプレッサ６２ａと、排気通路４０に配設された小型タービン６２ｂとを有している。小型コンプレッサ６２ａは、吸気通路３０における大型コンプレッサ６１ａの下流側に配設されている。一方、小型タービン６２ｂは、排気通路４０における大型タービン６１ｂの上流側に配設されている。
【００３４】
すなわち、吸気通路３０においては、上流側から順に大型コンプレッサ６１ａと小型コンプレッサ６２ａとが直列に配設され、排気通路４０においては、上流側から順に小型タービン６２ｂと大型タービン６１ｂとが直列に配設されている。これら大型及び小型タービン６１ｂ，６２ｂが排気ガス流により回転し、これら大型及び小型タービン６１ｂ，６２ｂの回転により、該大型及び小型タービン６１ｂ，６２ｂとそれぞれ連結された前記大型及び小型コンプレッサ６１ａ，６２ａがそれぞれ作動する。
【００３５】
小型ターボ過給機６２は、相対的に小型のものであり、大型ターボ過給機６１は、相対的に大型のものである。すなわち、大型ターボ過給機６１の大型タービン６１ｂの方が小型ターボ過給機６２の小型タービン６２ｂよりもイナーシャが大きい。
【００３６】
吸気通路３０には、小型コンプレッサ６２ａをバイパスする小型吸気バイパス通路６３が接続されている。この小型吸気バイパス通路６３には、該小型吸気バイパス通路６３へ流れる空気量を調整するための小型吸気バイパス弁６３ａが配設されている。この小型吸気バイパス弁６３ａは、無通電時には全閉状態（つまり、ノーマルクローズ）となるように構成されている。
【００３７】
一方、排気通路４０には、小型タービン６２ｂをバイパスする小型排気バイパス通路６４と、大型タービン６１ｂをバイパスする大型排気バイパス通路６５とが接続されている。小型排気バイパス通路６４には、該小型排気バイパス通路６４へ流れる排気量を調整するためのレギュレートバルブ６４ａが配設され、大型排気バイパス通路６５には、該大型排気バイパス通路６５へ流れる排気量を調整するためのウエストゲートバルブ６５ａが配設されている。
【００３８】
これら大型ターボ過給機６１と小型ターボ過給機６２は、それらが配設された吸気通路３０及び排気通路４０の部分も含めて、一体的にユニット化されて、過給機ユニット６０を構成している。この過給機ユニット６０がエンジン１に取り付けられている。
【００３９】
このように構成されたディーゼルエンジン１は、パワートレイン・コントロール・モジュール（以下、ＰＣＭという）１０によって制御される。ＰＣＭ１０は、ＣＰＵ、メモリ、カウンタタイマ群、インターフェース及びこれらのユニットを接続するパスを有するマイクロプロセッサで構成されている。このＰＣＭ１０が制御器を構成する。ＰＣＭ１０には、図２に示すように、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサＳＷ１、サージタンク３３に取り付けられて、燃焼室１４ａに供給される空気の圧力を検出する過給圧センサＳＷ２、吸入空気の温度を検出する吸気温度センサＳＷ３、クランクシャフト１５の回転角を検出するクランク角センサＳＷ４、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ＳＷ５、排気中の酸素濃度を検出するＯ２センサＳＷ６、及び、小型タービン６２ｂよりも上流側における排気圧力を検出する排気圧力センサＳＷ７の検出信号が入力され、これらの検出信号に基づいて種々の演算を行うことによってエンジン１や車両の状態を判定し、これに応じてインジェクタ１８、グロープラグ１９，動弁系のＶＶＭ７１、各種の弁３６、５１ａのアクチュエータへ制御信号を出力する。
【００４０】
また、ＰＣＭ１０は、エンジンの運転状態において大型及び小型ターボ過給機６１、６２の動作を制御している。具体的には、ＰＣＭ１０は、小型吸気バイパス弁６３ａ、レギュレートバルブ６４ａ及びウエストゲートバルブ６５ａの各開度を、エンジン１の運転状態に応じて設定された目標過給圧となるように制御する。詳しくは、図３に作動マップの一例を示すように、ＰＣＭ１０は、実線で示す切替ラインよりも低回転側（図における左側）の第１領域（Ａ）では、小型吸気バイパス弁６３ａ及びレギュレートバルブ６４ａを全開以外の開度とし、ウエストゲートバルブ６５ａを全閉状態とすることによって、小型ターボ過給機６２のみ、又は、大型及び小型ターボ過給機６１、６２の両方を作動させる。一方、切替ラインよりも高回転側の第２領域（Ｂ）では、小型ターボ過給機６２が排気抵抗になるため、小型吸気バイパス弁６３ａ及びレギュレートバルブ６４ａを全開状態とし、ウエストゲートバルブ６５ａを全閉状態に近い開度にすることによって、小型ターボ過給機６２をバイパスさせて大型ターボ過給機６１のみを作動させる。尚、
同図における一点鎖線は、レギュレートバルブ６４ａの開弁が開始されるラインを示している。また、実線で示す切替ラインは、レギュレートバルブ６４ａを全開にするラインである。従って、一点鎖線と実線との間では、レギュレートバルブ６４ａは中間開度に設定される。また、ウエストゲートバルブ６５ａは、エンジン高回転高負荷時の過過給を防止するために少し開き気味に設定している。
【００４１】
そうして、このエンジン１は、その幾何学的圧縮比を１２以上１６未満（例えば１４）とした、比較的低圧縮比となるように構成されており、これによって排気エミッション性能の向上及び熱効率の向上を図るようにしている。
【００４２】
（エンジンの燃焼制御の概要）
前記ＰＣＭ１０によるエンジン１の基本的な制御は、主にアクセル開度に基づいて目標トルク（言い換えると目標となる負荷）を決定し、これに対応する燃料の噴射量や噴射時期等をインジェクタ１８の作動制御によって実現するものである。目標トルクは、アクセル開度が大きくなるほど、またエンジン回転数が高くなるほど、大きくなるように設定され、目標トルクとエンジン回転数とに基づいて燃料の噴射量が設定される。噴射量は、目標トルクが高くなるほど、また、エンジン回転数が高くなるほど大きくなるように設定される。また、スロットル弁３６、及び排気ガス還流弁５１ａの開度の制御（つまり、外部ＥＧＲ制御）や、ＶＶＭ７１の制御（つまり、内部ＥＧＲ制御）によって、気筒１１ａ内への排気の還流割合を制御する。
【００４３】
（レギュレートバルブの制御）
図４は、小型ターボ過給機６２の小型タービン６２ｂの特性の一例を示している。同図（ａ）は、膨張比とタービン効率との関係であり、同図（ｂ）は、膨張比と小型タービン６２ｂへの流入量との関係であり、各図においては、タービンの等回転数ラインが示されている。先ず、膨張比が相対的に低い範囲（同図（ｂ）における破線よりも左側の範囲）では、流入量の増加に伴い膨張比も増大する。一方、同図（ｂ）における破線よりも右側の、所定膨張比以上の範囲では、流入量はほとんど増えない一方で、膨張比だけが増大するようになる。また、同図（ａ）に示すように、膨張比が低い範囲では、膨張比が増えるにつれてタービン効率が次第に低下し、所定膨張比以上の範囲、言い換えると、流入量がほとんど増えない範囲では、タービン効率も、比較的低い値で一定となる。
【００４４】
このようなタービン特性を考慮すれば、タービン効率が低くなることを回避しようとすれば、図４に白抜きの矢印で示すように、膨張比が所定値以下となるように（同図（ａ）参照）、言い換えると、小型タービン６２ｂへ流入する流入量が所定値以下となるように（同図（ｂ）参照）、レギュレートバルブ６４ａの開度を調整することが望ましい。
【００４５】
小型タービン６２ｂに供給される排気流量は、エンジン１の運転状態、内部ＥＧＲの実行及び停止、並びに、外部ＥＧＲの実行及び停止に応じて変化する。そこで、前記のエンジンシステムでは、ＰＣＭ１０は、小型タービン６２ｂに供給される排気流量に基づいて、レギュレートバルブ６４ａの開度を設定する。具体的には、図５に示す制御ブロックに基づいて設定される。先ずブロック１０１では、内部ＥＧＲ流量を演算する。この演算は、ＶＶＭ７１の作動及び非作動の情報、過給圧センサＳＷ２が検出した過給圧（吸気圧力）と、排気圧力センサＳＷ７が検出した排気圧との差圧、及び、エンジン回転数に基づいて算出する。尚、内部ＥＧＲが非作動のときには、この流量はゼロになる。
【００４６】
また、ブロック１０２では、外部ＥＧＲ流量を演算する。この演算は、排気ガス還流弁５１ａの開度、及び、吸気圧と排気圧との差圧に基づいて算出する。尚、外部ＥＧＲが非作動のときには、この流量はゼロになる。
【００４７】
ブロック１０３では、排気マニホールドから排出される排気流量を演算する。これは、言い換えると、気筒から排出される排気流量であり、充填量と燃料噴射量とに基づいて算出される。
【００４８】
そうして、この排気マニホールドから排出される排気流量から、内部ＥＧＲ流量及び外部ＥＧＲ流量を差し引いて、小型タービン６２ｂに供給される排気流量を算出する（ブロック１０４）。これにより、内部ＥＧＲの作動及び非作動、並びに、外部ＥＧＲの作動及び非作動を考慮して、小型タービン６２ｂに供給される排気流量が算出される。
【００４９】
そうして、小型タービン６２ｂに供給される排気流量が算出されれば、ブロック１０５において、レギュレートバルブ６４ａの基本開口面積（開度）ＡＯを演算する。具体的には、図４（ｂ）に示すように、小型タービン６２ｂに供給される排気流量が増大するようなときには、小型タービン６２ｂに実際に流入する流入量が所定の流入量以上にならないように、レギュレートバルブ６４ａの基本開口面積ＡＯを大きくする。
【００５０】
こうしてレギュレートバルブ６４ａの開度は、基本的には、小型タービン６２ｂに供給される排気流量に基づいて設定されるものの、レギュレートバルブ６４ａの基本開度は、目標となる過給圧に応じて補正が加えられる。具体的には、ブロック１０６においてエンジンの運転状態から、目標となる過給圧が算出されると共に、ブロック１０７において過給圧センサＳＷ２により実過給圧が検出される。そうして、ブロック１０８において、目標過給圧と実過給圧との偏差ΔＰが演算され、その偏差に基づいて、レギュレートバルブ６４ａの開口面積のフィードバック補正量ΔＡＯが演算される（ブロック１０９）。
【００５１】
そして、ブロック１１０において、ブロック１０５で算出した基本開口面積ＡＯと、ブロック９で演算した補正量ΔＡＯとに基づき、レギュレートバルブ６４ａの目標開口面積が決定される（ＡＯ＋ΔＡＯ）。
【００５２】
こうして、小型タービン６２ｂに供給される排気流量に基づいて、レギュレートバルブ６４ａの開度を設定することにより、排気流量の増減や、内部ＥＧＲの作動及び停止、並びに、外部ＥＧＲの作動及び停止に対応して、レギュレートバルブ６４ａの開度を最適化することが可能になる。このことは、例えば内部ＥＧＲの作動及び停止や、外部ＥＧＲの作動及び停止に応じて、レギュレートバルブの開度設定マップを変更するような、煩雑な制御を省略することを可能にするから、制御が簡略化するという利点がある。
【００５３】
特に、小型ターボ過給機の作動領域（Ａ）から大型ターボ過給機の作動領域（Ｂ）へと移行をする加速過渡時においては、図３に示す、一点鎖線と実線との間の中間開度の領域において、ＥＧＲ手段の作動及び非作動に対応しかつ、タービン効率の低下を抑制しながら、レギュレートバルブ６４ａの開度を適正化することが可能になり、燃費の向上に有利になる。
【符号の説明】
【００５４】
１  ディーゼルエンジン（エンジン）
１０  ＰＣＭ（制御器）
１１ａ  気筒
２１  吸気弁
２２  排気弁
３０  吸気通路
４０  排気通路
５１    ＥＧＲ通路（外部ＥＧＲ通路）
５１ａ  排気ガス還流弁（ＥＧＲ弁）
６１  大型ターボ過給機
６１ａ  大型コンプレッサ
６１ｂ  大型タービン
６２  小型ターボ過給機
６２ａ  小型コンプレッサ
６２ｂ  小型タービン
６４  小型排気バイパス通路（バイパス路）
６４ａ  レギュレートバルブ
７１    ＶＶＭ（内部ＥＧＲ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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