(57)【要約】【課題】過給性能と燃費性能とを両立させる。【解決手段】排気ガス還流制御装置は、小型ターボ過給機６２と、排気通路４０のうち小型タービン６２ｂの下流側の部分から吸気通路３０のうち小型コンプレッサ６２ａの上流側の部分へ排気ガスを還流させる低圧ＥＧＲシステム８０と、排気通路４０のうち小型タービン６２ｂの上流側の部分から吸気通路３０のうち小型コンプレッサ６２ａの下流側の部分へ排気ガスを還流させる高圧ＥＧＲシステム７０と、コントロールユニット１００とを備えている。コントロールユニット１００は、低圧ＥＧＲシステム８０及び高圧ＥＧＲシステム７０を併用する運転領域において、変速段が第５速，第６速であるときには、高圧ＥＧＲシステム７０による排気ガスの還流量を変速段が第１速〜第４速のときよりも増やすことによって小型ターボ過給機６２の過給圧を低減させる。【選択図】図１
2015108326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの排気通路に配設されたタービン、及び、吸気通路に配設されたコンプレッサを有するターボ過給機と、
前記排気通路のうち前記タービンの下流側の部分から前記吸気通路のうち前記コンプレッサの上流側の部分へ排気ガスを還流させる低圧ＥＧＲシステムと、
前記排気通路のうち前記タービンの上流側の部分から前記吸気通路のうち前記コンプレッサの下流側の部分へ排気ガスを還流させる高圧ＥＧＲシステムと、
前記低圧ＥＧＲシステム及び前記高圧ＥＧＲシステムを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記低圧ＥＧＲシステム及び前記高圧ＥＧＲシステムを併用する運転領域において、変速段が所定の高速側変速段であるときには、前記高圧ＥＧＲシステムによる排気ガスの還流量を変速段が該高速側変速段より低速側の変速段のときよりも増やすことによって前記ターボ過給機の過給圧を低減させる排気ガス還流制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排気ガス還流制御装置において、
前記制御部は、前記低圧ＥＧＲシステム及び前記高圧ＥＧＲシステムを併用する運転領域において、変速段が所定の高速側変速段であるときには、吸気充填量に対する該低圧ＥＧＲシステム及び該高圧ＥＧＲシステムによる排気ガスの還流量の比率を変速段が前記低速側の変速段のときよりも低減させる排気ガス還流制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の排気ガス還流制御装置において、
前記制御部は、前記低圧ＥＧＲシステム及び前記高圧ＥＧＲシステムを併用する運転領域において、変速段が所定の高速側変速段であるときには、主噴射の後に行う後段噴射の噴射量を前記排気ガスの循環量の比率の低減に応じて低減させる排気ガス還流制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１つに記載の排気ガス還流制御装置において、
前記ターボ過給機は、前記排気通路に配置された第１タービン、及び、前記吸気通路に配置された第１コンプレッサを有する第１ターボ過給機と、前記排気通路において前記第１タービンよりも下流側に配置された第２タービン、及び、前記吸気通路に配置された第２コンプレッサを有する第２ターボ過給機とを有し、
前記排気通路には、排気ガスに前記第１タービンをバイパスさせて、該排気ガスを前記第２タービンへ流入させるバイパス通路が設けられ、
前記バイパス通路には、開度を調整することによって前記第１タービンに流入する排気ガスの量を調整するレギュレートバルブが設けられ、
前記制御部は、前記レギュレートバルブを全閉にする第１運転領域と、前記レギュレートバルブの開度を全閉と全開との間で調整する第２運転領域とを有し、
前記変速段が前記高速側変速段であるときに前記高圧ＥＧＲシステムによる排気ガスの還流量を増やす運転領域は、前記第１運転領域のうち、前記第２運転領域に隣接する部分を含んでいる排気ガス還流制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示された技術は、排気ガス還流制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンの排気ガスの一部を排気通路から吸気通路へ還流させる技術が知られている。例えば、特許文献１には、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ターボ過給機と、排気通路のうちタービンの下流側の部分から吸気通路のうちコンプレッサの上流側の部分へ排気ガスを還流させる低圧ＥＧＲシステムと、排気通路のうちタービンの上流側の部分から吸気通路のうちコンプレッサの下流側の部分へ排気ガスを還流させる高圧ＥＧＲシステムとを備えた、エンジンの排気ガス還流制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２２３７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ターボ過給機を備えるエンジンにおいては、過給性能の観点からは吸気圧力が高いことが好ましい一方で、吸気圧力を高めると排気圧力が高くなりポンピングロスが大きくなるために、燃費性能が低下するという問題がある。
【０００５】
ここに開示された技術は、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、過給性能と燃費性能とを両立させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここに開示された技術は、排気ガス還流制御装置を対象としている。この排気ガス還流制御装置は、ディーゼルエンジンの排気通路に配設されたタービン、及び、吸気通路に配設されたコンプレッサを有するターボ過給機と、前記排気通路のうち前記タービンの下流側の部分から前記吸気通路のうち前記コンプレッサの上流側の部分へ排気ガスを還流させる低圧ＥＧＲシステムと、前記排気通路のうち前記タービンの上流側の部分から前記吸気通路のうち前記コンプレッサの下流側の部分へ排気ガスを還流させる高圧ＥＧＲシステムと、前記低圧ＥＧＲシステム及び前記高圧ＥＧＲシステムを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記低圧ＥＧＲシステム及び前記高圧ＥＧＲシステムを併用する運転領域において、変速段が所定の高速側変速段であるときには、前記高圧ＥＧＲシステムによる排気ガスの還流量を変速段が該高速側変速段より低速側の変速段のときよりも増やすことによって前記ターボ過給機の過給圧を低減させるものとする。
【０００７】
前記の構成によれば、所定の高速側変速段のときには、高圧ＥＧＲシステムによる排気ガスの還流量が低速側の変速段のときよりも増やされる。高圧ＥＧＲシステムは、排気通路のうちタービンの上流側の部分から吸気通路へ排気ガスを還流させるため、排気ガスの還流量が多くなると、エンジンから排出された排気ガスのうちタービンへ流入する排気ガスが減少することになる。つまり、過給圧が低減されることになる。これにより、ポンピングロスが低減され、燃費性能が向上する。また、高速側変速段のときには、高い過給性能を要求される状況が低速側変速段のときに比べてあまり多くない。そのため、過給圧を低減しても、過給性能の面でも問題がない。
【０００８】
逆に、低速側の変速段のときには、高圧ＥＧＲシステムによる排気ガスの還流量が高速側の変速段のときよりも少なくなる。つまり、排気ガスのうちタービンへ流入する排気ガスが増加することになる。低速側の変速段のときには、加速要求が高速側変速段のときに比べて高くなるので、排気ガスの還流量を相対的に少なくすることによって過給圧を確保し、過給性能を維持することができる。
【０００９】
こうすることによって、燃費性能と過給性能とを両立させることができる。
【００１０】
また、前記制御部は、前記低圧ＥＧＲシステム及び前記高圧ＥＧＲシステムを併用する運転領域において、変速段が所定の高速側変速段であるときには、吸気充填量に対する該低圧ＥＧＲシステム及び該高圧ＥＧＲシステムによる排気ガスの還流量の比率、即ち、ＥＧＲ率を変速段が前記低速側の変速段のときよりも低減させてもよい。
【００１１】
前記の構成によれば、高速側変速段時には過給圧が低減されるので、気筒へ吸入される新気量も低減される。そのため、ＥＧＲ率を低速側の変速段のときよりも低減しても、エミッション性能を維持することができる。
【００１２】
また、前記制御部は、前記低圧ＥＧＲシステム及び前記高圧ＥＧＲシステムを併用する運転領域において、変速段が所定の高速側変速段であるときには、主噴射の後に行う後段噴射の噴射量を前記排気ガスの循環量の比率の低減に応じて低減させるようにしてもよい。
【００１３】
前記の構成の場合、ＥＧＲ率が低減されるので、煤の発生量も減少する。エンジンでは、煤の排出を抑制するために主噴射の後に後段噴射を行っている。つまり、排気ガスの循環量の比率を低減させるときには、後段噴射の噴射量を低減することができ、これにより、燃費を向上させることができる。
【００１４】
また、前記ターボ過給機は、前記排気通路に配置された第１タービン、及び、前記吸気通路に配置された第１コンプレッサを有する第１ターボ過給機と、前記排気通路において前記第１タービンよりも下流側に配置された第２タービン、及び、前記吸気通路に配置された第２コンプレッサを有する第２ターボ過給機とを有し、前記排気通路には、排気ガスに前記第１タービンをバイパスさせて、該排気ガスを前記第２タービンへ流入させるバイパス通路が設けられ、前記バイパス通路には、開度を調整することによって前記第１タービンに流入する排気ガスの量を調整するレギュレートバルブが設けられ、前記制御部は、前記レギュレートバルブを全閉にする第１運転領域と、前記レギュレートバルブの開度を全閉と全開との間で調整する第２運転領域とを有し、前記変速段が前記高速側変速段であるときに前記高圧ＥＧＲシステムによる排気ガスの還流量を増やす運転領域は、前記第１運転領域のうち、前記第２運転領域に隣接する部分を含んでいてもよい。
【００１５】
前記の構成によれば、第１運転領域のうち第２運転領域に隣接する部分は、第１ターボ過給機の効率が比較的高い運転領域である。この部分において、排気ガスの量がそれ以上多くなると、ポンピングロスが大きくなるため、レギュレートバルブが開かれ、運転状態は第２運転領域へ移行する。つまり、第１運転領域のうち第２運転領域に隣接する部分において、高圧ＥＧＲシステムによる排気ガスの還流量を増やしてポンピングロスを低減することによって、第１ターボ過給機を高い効率で運転できる領域を拡大することができる。
【発明の効果】
【００１６】
前記排気ガス還流制御装置によれば、過給性能と燃費性能とを両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】排気ガス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】排気ガス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】大型ターボ過給機及び小型ターボ過給機の使用状態を決定するためのターボマップである。
【図４】目標吸気酸素濃度及び目標合流部酸素濃度を決定するためのＥＧＲマップである。
【図５】制御動作を示すフローチャートである。
【図６】目標過給圧を決定するための過給圧マップである。
【図７】目標吸気酸素濃度を決定するための第１酸素濃度マップである。
【図８】目標合流部酸素濃度を決定するための第２酸素濃度マップである。
【図９】後段噴射の噴射量を決定するための後段噴射マップである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、排気ガス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。
【００２０】
このエンジン１は、車両に搭載された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。また、シリンダヘッド１２には、吸気弁２１及び排気弁２２のリフト量を調整する可変バルブリフト機構（以下、ＶＶＬという）が設けられている。このＶＶＬは、吸気弁２１及び排気弁２２を、全閉状態又は略全閉状態になるように、それぞれのリフト量を調整することができる。
【００２２】
また、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、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。
【００２３】
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（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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、上流側から順に、詳しくは後述する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、吸気シャッタ弁３６とが配設されている。吸気シャッタ弁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。
【００２６】
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。
【００２７】
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、小型及び大型ターボ過給機６２，６１のタービン６２ｂ，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。
【００２８】
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。この酸化触媒４１ａが触媒を構成する。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。
【００２９】
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。大型ターボ過給機６１は、第２ターボ過給機の一例であり、大型コンプレッサ６１ａは、第２コンプレッサの一例であり、大型タービン６１ｂは、第２タービンの一例である。
【００３０】
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。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。小型ターボ過給機６２は、第１ターボ過給機の一例であり、小型コンプレッサ６２ａは、第１コンプレッサの一例であり、小型タービン６２ｂは、第１タービンの一例である。
【００３１】
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。大型又は小型コンプレッサ６１ａ，６２ａによって、吸入空気の過給が行われる。
【００３２】
そして、吸気通路３０には、小型コンプレッサ６２ａをバイパスする吸気バイパス通路６３が接続されている。この吸気バイパス通路６３には、該吸気バイパス通路６３へ流れる空気量を調整するための吸気バイパス弁６３ａが配設されている。この吸気バイパス弁６３ａは、無通電時には全閉状態（ノーマルクローズ）となるように構成されている。これにより、吸気バイパス弁６３ａが故障したときに、吸気が吸気バイパス通路６３を介して循環することによる小型コンプレッサ６２ａの過回転を防止することができる。
【００３３】
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ェイストゲートバルブ６５ａが配設されている。レギュレートバルブ６４ａ及びウェイストゲートバルブ６５ａは共に、無通電時には全開状態（ノーマルオープン）となるように構成されている。小型排気バイパス通路６４は、バイパス通路の一例である。
【００３４】
また、前記エンジン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。具体的には、エンジン１は、高圧ＥＧＲシステム７０と、低圧ＥＧＲシステム８０とを有している。
【００３５】
高圧ＥＧＲシステム７０は、クーラ通路７１ａとバイパス通路７１ｂとを含む高圧ＥＧＲ通路７１と、クーラ通路７１ａに設けられた高圧ＥＧＲクーラ７２と、クーラ通路７１ａを流通する排気ガスの流量を調整するクーラＥＧＲ弁７３と、バイパス通路７１ｂを流通する排気ガスの流量を調整するバイパスＥＧＲ弁７４とを有している。
【００３６】
高圧ＥＧＲ通路７１は、排気通路４０における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、吸気通路３０におけるサージタンク３３と吸気シャッタ弁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）とを接続している。高圧ＥＧＲ通路７１は、排気通路４０のうち排気圧センサＳ５の下流側に接続されている。高圧ＥＧＲ通路７１は、その途中で、クーラ通路７１ａとバイパス通路７１ｂとに分岐している。クーラ通路７１ａとバイパス通路７１ｂとは、最終的に合流して１本の高圧ＥＧＲ通路７１となる。
【００３７】
高圧ＥＧＲクーラ７２は、クーラ通路７１ａを流通する排気ガスをエンジン冷却水によって冷却する。
【００３８】
クーラＥＧＲ弁７３及びバイパスＥＧＲ弁７４は、高圧ＥＧＲ弁が構成し、高圧ＥＧＲシステム７０による排気ガスの還流量を調節する。
【００３９】
低圧ＥＧＲシステム８０は、低圧ＥＧＲ通路８１と、低圧ＥＧＲ通路８１に設けられた低圧ＥＧＲクーラ８２と、低圧ＥＧＲ通路８１を流通する排気ガスの流量を調整する低圧ＥＧＲ弁８３とを有している。
【００４０】
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、大型ターボ過給機６１の大型タービン６１ｂよりも下流側部分）と、吸気通路３０における大型ターボ過給機６１の大型コンプレッサ６１ａとエアクリーナ３１との間の部分（つまり、大型ターボ過給機６１の大型コンプレッサ６１ａよりも上流側部分）とを接続している。
【００４１】
低圧ＥＧＲ弁８３は、低圧ＥＧＲシステム８０による排気ガスの還流量を調節する。
【００４２】
尚、排気通路４０における低圧ＥＧＲ通路８１の接続部分とサイレンサ４２との間には、排気シャッタ弁４３が配設されている。排気シャッタ弁４３は、排気通路４０の断面積を変更するものである。排気シャッタ弁４３により排気通路４０の断面積が小さくなる（排気シャッタ弁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の接続部分の圧力が高くなって、低圧ＥＧＲ通路８１における排気通路４０側と吸気通路３０側との間の差圧が大きくなる。したがって、低圧ＥＧＲ弁８３の開度を調整することに加えて、排気シャッタ弁４３の開度を制御することで、低圧ＥＧＲシステム８０による排気ガスの還流量を調節することができる。
【００４３】
エンジン１には、クランク軸８の回転角度位置を検出することでエンジン１の回転数を検出するエンジン回転数センサＳ１が設けられている。
【００４４】
吸気通路３０におけるエアクリーナ３１の下流側近傍には、吸気通路３０に吸入された吸入空気の流量を検出するエアフローセンサＳ２が配設されている。サージタンク３４には、エンジン１の気筒２に吸入されるガス温度を検出する吸入ガス温度センサＳ３と、エンジン１の気筒２に吸入されるガス圧を検出する吸気圧センサＳ４とが配設されている。
【００４５】
排気通路４０における排気マニホールドの下流には、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Ｓ５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の接合部との間には、排気ガスの酸素濃度を検出する排気酸素濃度センサＳ６が設けられている。
【００４６】
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。
【００４７】
エンジン回転数センサＳ１、エアフローセンサＳ２、吸入ガス温度センサＳ３、吸気圧センサＳ４、排気圧センサＳ５及び排気酸素濃度センサＳ６等から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Ｓ７からの信号と、車両の自動変速機（本実施形態では、前進６段の自動変速機）の制御を行う変速機制御装置５１からの、該自動変速機における現時点の変速段の情報に係る信号が入力される。
【００４８】
そして、コントロールユニット１００は、前記入力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、ＶＶＬ、インジェクタ１８、大型ターボ過給機６１、小型ターボ過給機６２、吸気シャッタ弁３６、排気シャッタ弁４３、クーラＥＧＲ弁７３、バイパスＥＧＲ弁７４及び低圧ＥＧＲ弁８３を制御する。
【００４９】
例えば、コントロールユニット１００は、エンジンの運転状態に応じ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、コントロールユニット１００は、吸気バイパス弁６３ａ、レギュレートバルブ６４ａ及びウェイストゲートバルブ６５ａの各開度をエンジン１の運転状態に応じて設定した開度にそれぞれ制御する。
【００５０】
詳しくは、図３に示す、エンジン回転数とエンジン負荷とをパラメータとするターボマップにおける低負荷且つ低回転側の第１運転領域Ａ（エンジン負荷が所定負荷（エンジン回転数が大きいほど小さくなる）以下の領域）では、吸気バイパス弁６３ａ及びレギュレートバルブ６４ａが全閉とされ、ウェイストゲートバルブ６５ａが全閉とされる。第１運転領域Ａでは、主として小型ターボ過給機６２が作動する。
【００５１】
第１運転領域Ａよりも負荷及び回転数が高い第２運転領域Ｂでは、吸気バイパス弁６３ａ及びレギュレートバルブ６４ａが全閉以外且つ全開以外の開度に調整され、ウェイストゲートバルブ６５ａが全閉とされる。第２運転領域Ｂでは、小型ターボ過給機６２が排気抵抗となって、ポンピングロスが大きくなり始める運転領域である。そのため、レギュレートバルブ６４ａを全閉状態から開くことによって、排気ガスの一部を小型排気バイパス通路６４へ流入させ、ポンピングロスを低減している。第２運転領域Ｂでは、小型ターボ過給機６２の過給性能を十分に発揮させつつ、ポンピングロスを低減している。この第２運転領域Ｂを設けることによって、主として小型ターボ過給機６２が作動する場合と、主として大型ターボ過給機６１が作動する場合とでの過給圧の変動を和らげている。
【００５２】
第２運転領域Ｂよりも負荷及び回転数が高い第３運転領域Ｃでは、吸気バイパス弁６３ａ及びレギュレートバルブ６４ａが全開状態とされ、ウェイストゲートバルブ６５ａが全閉状態とされる。これにより、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。
【００５３】
第３運転領域Ｃよりも負荷及び回転数が高い第４運転領域Ｄでは、吸気バイパス弁６３ａ及びレギュレートバルブ６４ａが全開状態とされ、ウェイストゲートバルブ６５ａが全閉以外且つ全開以外の開度に調整される。第４運転領域Ｄでは、ウェイストゲートバルブ６５ａを全閉状態から開くことによって、排気ガスの一部を大型排気バイパス通路６５へ流入させ、ポンピングロスを低減している。
【００５４】
また、コントロールユニット１００は、エンジンの運転状態に応じて高圧ＥＧＲシステム７０及び低圧ＥＧＲシステム８０の動作を制御している。
【００５５】
詳しくは、コントロールユニット１００は、エンジン１の運転状態に応じて、低圧ＥＧＲシステム８０による排気ガスの還流量の目標値である目標低圧ＥＧＲ量と、高圧ＥＧＲシステム７０による排気ガスの還流量の目標値である目標高圧ＥＧＲ量とを決定する。詳しくは後述するが、コントロールユニット１００は、図４に示すＥＧＲマップを用いて目標低圧ＥＧＲ量及び目標高圧ＥＧＲ量を決定する。
【００５６】
前記マップの高負荷ないし高回転の領域である「ＬＰ」領域は、低圧ＥＧＲシステム８０のみにより排気ガスの還流が行われる領域である。そのため、クーラＥＧＲ弁７３及びバイパスＥＧＲ弁７４は全閉状態とされる。これは、トルクが必要な高負荷領域においては全ての排気ガスを大型及び小型ターボ過給機６１，６２のタービン６１ｂ，６２ｂに導き、過給させるためである。
【００５７】
前記マップの中負荷ないし中回転の領域である「クーラ側ＨＰ＋ＬＰ」領域は、高圧ＥＧＲシステム７０のクーラ通路７１ａによる排気ガスの還流と、低圧ＥＧＲシステム８０による排気ガスの還流とが行われる領域であり、バイパス通路７１ｂによる排気ガスの還流は行われない（バイパスＥＧＲ弁７４は全閉状態とされる）。
【００５８】
前記マップの低負荷ないし低回転の領域である「クーラバイパス側ＨＰ＋ＬＰ」領域は、高圧ＥＧＲシステム７０のバイパス通路７１ｂによる排気ガスの還流と、低圧ＥＧＲシステム８０による排気ガスの還流とが行われる領域であり、クーラ通路７１ａによる排気ガスの還流は行われない（クーラＥＧＲ弁７３は全閉状態とされる）。
【００５９】
コントロールユニット１００は、前記「ＬＰ」領域では、低圧ＥＧＲ弁８３の開度を、低圧ＥＧＲシステム８０による排気ガスの還流量が目標低圧ＥＧＲ量になるように制御する。
【００６０】
尚、低圧ＥＧＲシステム８０による排気ガスの還流量は、低圧ＥＧＲ弁８３の開度だけでなく、排気シャッタ弁４３の開度も組み合わせて調整してもよい。例えば、低圧ＥＧＲ通路８１の上流端における排気圧力と低圧ＥＧＲ通路８１の下流端における吸気圧力との差圧が小さいときには、排気シャッタ弁４３の開度を絞ることによって排気圧力を高めて、差圧を大きくするようにしてもよい。
【００６１】
まず、コントロールユニット１００は、吸入ガス温度センサＳ３により検出されたガス温度と吸気圧センサＳ４により検出されたガス圧とから、エンジン１に吸入される吸気充填量を算出する。この吸気充填量は、吸気通路３０に吸入された新気量と、排気通路４０から吸気通路３０に還流された排気ガス（前記「ＬＰ」領域では、低圧ＥＧＲ通路８１により還流された排気ガス）の還流量との和であって、エンジン１に吸入される総吸入ガス量に相当する。また、コントロールユニット１００は、エアフローセンサＳ２により検出された吸入空気量から新気量を算出する。
【００６２】
そして、コントロールユニット１００は、前記吸気充填量（総吸入ガス量）から新気量を引くことで、排気ガスの実際の還流量である実低圧ＥＧＲ量を算出し、低圧ＥＧＲ弁８３の開度を、実低圧ＥＧＲ量が目標低圧ＥＧＲ量になるようにフィードバック制御する。
【００６３】
また、「クーラ側ＨＰ＋ＬＰ」領域では、コントロールユニット１００は、低圧ＥＧＲ弁８３の開度を制御することに加えて、クーラＥＧＲ弁７３の開度を、クーラ通路７１ａによる排気ガスの還流量が目標高圧ＥＧＲ量になるような開度に制御する。すなわち、排気圧センサＳ５により検出された排気ガスの圧力と吸気圧センサＳ４により検出されたガス圧との差と前記目標高圧ＥＧＲ量とに基づいて、クーラ通路７１ａによる排気ガスの還流量が前記目標高圧ＥＧＲ量になるようなクーラＥＧＲ弁７３の開度を算出し、クーラＥＧＲ弁７３の開度を、その算出した開度にする。
【００６４】
「クーラ側ＨＰ＋ＬＰ」領域における低圧ＥＧＲ弁８３の開度の制御は、前記「ＬＰ」領域における制御と同様である。ただし、コントロールユニット１００は、「クーラ側ＨＰ＋ＬＰ」領域のように、高圧ＥＧＲシステム７０及び低圧ＥＧＲシステム８０の両方により排気ガスの還流を行う際には、高圧ＥＧＲシステム７０及び低圧ＥＧＲシステム８０の全ＥＧＲ量ではなく、前記総吸入ガス量から前記新気量と前記排気圧センサ５及び吸気圧センサ４に基づく差圧とクーラＥＧＲ弁７３の開度（開度センサの値）とに基づき予測値として求められる実高圧ＥＧＲ量とを引くことで算出した値を実低圧ＥＧＲ量とみなし、該実低圧ＥＧＲ量が目標低圧ＥＧＲ量になるように低圧ＥＧＲ弁８３の開度をフィードバック制御する。
【００６５】
前記「クーラバイパス側ＨＰ＋ＬＰ」領域では、低圧ＥＧＲ弁８３の開度を制御することに加えて、バイパスＥＧＲ弁７４の開度を、「クーラ側ＨＰ＋ＨＰ」領域におけるクーラＥＧＲ弁７３と同様に制御する。また、低圧ＥＧＲ弁８３の制御も、前記「クーラ側ＨＰ＋ＬＰ」領域における制御と同様である。
【００６６】
以下に、コントロールユニット１００による、高圧ＥＧＲシステム７０及び低圧ＥＧＲシステム８０の制御動作について、さらに詳しく説明する。図５は、制御動作のフローチャートである。
【００６７】
まず、コントロールユニット１００は、ステップＳＴ１で、エンジン回転数センサＳ１よりエンジン回転数Ｎｅを、アクセル開度センサＳ７よりアクセル開度Ａｃｃを、エアフローセンサＳ２よりより吸入空気量ＡＦＳを、吸入ガス温度センサＳ３より吸入ガス温度Ｔｇを、吸気圧センサＳ４より吸気圧Ｐａを、排気圧センサＳ５より排気圧Ｐｅｘを、変速機制御装置５１より現時点の変速段の情報をそれぞれ読み込む。
【００６８】
コントロールユニット１００は、ステップＳＴ２において、吸排気モデルを用いて排気酸素濃度計算値Ｃｅｘ’を演算する。吸排気モデルは、吸気酸素濃度及び排気酸素濃度を演算するためのモデルである。吸排気モデルは、吸気充填量と、吸入空気量と、高圧ＥＧＲシステム７０により還流される排気ガスの酸素濃度及び流量と、低圧ＥＧＲシステム８０により還流される排気ガスの酸素濃度及び流量とを入力として、吸気酸素濃度計算値Ｃｉｎ’を演算する。また、吸排気モデルは、演算した吸気酸素濃度計算値Ｃｉｎ’と、吸気充填量と、燃料噴射量とを入力として、排気酸素濃度計算値Ｃｅｘ’を演算する。尚、吸気充填量は、吸入ガス温度センサＳ３からの吸入ガス温度Ｔｇ及び吸気圧センサＳ４からの吸気圧Ｐａに基づいて算出される。吸入空気量は、エアフローセンサＳ２の出力から求められる。燃料噴射量は、アクセル開度Ａｃｃ及びエンジン回転数Ｎｅに基づいて演算される。高圧ＥＧＲシステム７０により還流される排気ガスの酸素濃度及び流量は、吸排気モデルを用いて算出されて計算値である。低圧ＥＧＲシステム８０により還流される排気ガスの酸素濃度及び流量は、吸排気モデルを用いて算出されて計算値である。
【００６９】
ここでは、高圧ＥＧＲ通路７１の下流端（吸気通路３０側の端部）における排気酸素濃度計算値Ｃｅｘ’と低圧ＥＧＲ通路８１の下流端（吸気通路３０側の端部）における排気酸素濃度計算値Ｃｅｘ’とが演算される。これらの部分の排気ガスは、燃焼室１４ａから排気通路４０並びに高圧ＥＧＲ通路７１若しくは低圧ＥＧＲ通路８１を介して流通してきた排気ガスである。吸排気モデルで算出される排気酸素濃度計算値Ｃｅｘ’は、基本的には燃焼室１４ａ（排気ポート１７）における排気ガスの酸素濃度なので、コントロールユニット１００は、排気ガスが排気ポート１７から高圧ＥＧＲ通路７１の下流端まで流通するのに要する時間だけ前の排気酸素濃度計算値Ｃｅｘ’を高圧ＥＧＲ通路７１の下流端の排気酸素濃度計算値Ｃｅｘ’として用い、排気ガスが排気ポート１７から低圧ＥＧＲ通路８１の下流端まで流通するのに要する時間だけ前の排気酸素濃度計算値Ｃｅｘ’を、低圧ＥＧＲ通路８１の下流端の排気酸素濃度計算値Ｃｅｘ’として用いる。
【００７０】
尚、エンジン１には、排気通路４０に排気酸素濃度センサＳ６が設けられているものの、排気酸素濃度センサＳ６が実際の排気酸素濃度をＣｅｘ検出するまでには時間遅れがある。そのため、運転状態が変わった直後のような過渡状態においては吸排気モデルを用いて排気酸素濃度を計算している。ただし、排気酸素濃度センサＳ６は、所定の時間遅れの後には実際の排気酸素濃度Ｃｅｘを検出することができるため、コントロールユニット１００は、排気酸素濃度計算値Ｃｅｘ’と、計算から所定の時間遅れ経過後の排気酸素濃度センサＳ６からの排気酸素濃度Ｃｅｘとを比較して学習する。すなわち、コントロールユニット１００は、排気酸素濃度計算値Ｃｅｘ’と計算から所定の遅れ時間後の排気酸素濃度Ｃｅｘとに基づいて吸排気モデルを補正していく。
【００７１】
ステップＳＴ３では、コントロールユニット１００は、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ａｃｃ（エンジン負荷ＰＥに対応）に基づいて、図６に示す過給圧マップに従って目標過給圧を設定する。前記過給圧マップにおいては、エンジン回転数Ｎｅが大きくなるほど、エンジン負荷ＰＥが大きくなるほど、目標過給圧が大きくなっている。
【００７２】
ただし、過給圧マップにおける所定の領域Ｓ１では、目標過給圧が変速段に応じて異なる。詳しくは、目標過給圧は、変速段が第５速、第６速のときには変速段が第１速〜第４速のときに比べて低く設定されている。領域Ｓ１は、図４のＥＧＲマップの「クーラバイパス側ＨＰ＋ＬＰ」領域及び「クーラ側ＨＰ＋ＨＰ」領域に含まれる。
【００７３】
続いて、ステップＳＴ４において、コントロールユニット１００は、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ａｃｃより、エンジン１に吸入される吸気の目標酸素濃度である目標吸気酸素濃度Ｃｉｎ１を図７に示す第１酸素濃度マップに従って求め、吸気通路３０と低圧ＥＧＲ通路８１との合流部（以下、「低圧合流部」という）における目標酸素濃度である目標合流部酸素濃度Ｃｉｎ２を図８に示す第２酸素濃度マップに従って求める。尚、「ＬＰ」領域においては、目標吸気酸素濃度Ｃｉｎ１と目標合流部酸素濃度Ｃｉｎ２とは同じ値である。
【００７４】
ただし、第１酸素濃度マップにおける所定の領域Ｓ１，Ｓ２では、目標吸気酸素濃度Ｃｉｎ１が変速段に応じて異なる。詳しくは、目標吸気酸素濃度Ｃｉｎ１は、変速段が第５速、第６速のときには変速段が第１速〜第４速のときに比べて高く設定されている。つまり、変速段が第５速、第６速のときの吸気充填量に対する排気ガスの還流量の比率であるＥＧＲ率は、変速段が第１速〜第４速のときのＥＧＲ率よりも低く設定されている。領域Ｓ１，Ｓ２は、図４のＥＧＲマップの「クーラバイパス側ＨＰ＋ＬＰ」領域及び「クーラ側ＨＰ＋ＨＰ」領域に含まれる。
【００７５】
また、第２酸素濃度マップにおける所定の領域Ｓでは、目標合流部酸素濃度Ｃｉｎ２が変速段に応じて異なる。詳しくは、領域Ｓにおいては、変速段が第５速、第６速のときには、目標合流部酸素濃度Ｃｉｎ２は、変速段が第１速〜第４速のときに比べて高く設定されている。目標合流部酸素濃度Ｃｉｎ２は、目標高圧ＥＧＲ量と目標低圧ＥＧＲ量との比率に影響を与える。例えば、目標吸気酸素濃度Ｃｉｎ１が同じであれば、目標合流部酸素濃度Ｃｉｎ２が高くなるほど、目標高圧ＥＧＲ量が多くなり、目標低圧ＥＧＲ量が少なくなる。領域Ｓでは、変速段が第５速、第６速のときに、目標高圧ＥＧＲ量が変速段が第１速〜第４速のときよりも増えるように、変速段が第５速、第６速のときの目標合流部酸素濃度Ｃｉｎ２は、変速段が第１速〜第４速のときよりも高く設定されている。領域Ｓは、図４のＥＧＲマップの「クーラバイパス側ＨＰ＋ＬＰ」領域及び「クーラ側ＨＰ＋ＨＰ」領域に含まれる。
【００７６】
次に、ステップＳＴ５において、コントロールユニット１００は、低圧ＥＧＲシステム８０による排気ガスの目標還流量である目標低圧ＥＧＲ量Ｅｌｐ０を演算する。詳しくは、コントロールユニット１００は、目標合流部酸素濃度Ｃｉｎ２及び低圧ＥＧＲ通路８１の下流端における排気酸素濃度計算値Ｃｅｘ’に基づいて目標低圧ＥＧＲ量Ｅｌｐ０を求める。
【００７７】
コントロールユニット１００は、続くステップＳＴ６において、高圧ＥＧＲシステム７０による排気ガスの目標還流量である目標高圧ＥＧＲ量Ｅｈｐ０を設定する。詳しくは、コントロールユニット１００は、前記目標低圧ＥＧＲ量Ｅｌｐ０、目標吸気酸素濃度Ｃｉｎ１及び高圧ＥＧＲ通路７１の下流端における排気酸素濃度計算値Ｃｅｘ’に基づいて目標高圧ＥＧＲ量Ｅｈｐ０を求める。尚、前記ＥＧＲマップの「ＬＰ」領域においては、目標高圧ＥＧＲ量Ｅｈｐ０はゼロとなる。
【００７８】
次に、ステップＳＴ７において、コントロールユニット１００は、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ａｃｃより、主噴射の後の後段噴射の噴射量を図９に示す後段噴射マップに従って求める。
【００７９】
ただし、後段噴射マップにおける所定の領域Ｓ１，Ｓ２では、後段噴射の噴射量が変速段に応じて異なる。詳しくは、後段噴射の噴射量は、変速段が第５速、第６速のときには変速段が第１速〜第４速のときに比べて少なく設定されている。この後段噴射は、主噴射の後であって、噴射した燃料の少なくとも一部がキャビティ外に至るようなタイミングでの燃料噴射を意味する。この後段噴射は、膨張行程において筒内温度を高い温度に保持しつつ、キャビティ外の空気を利用することで煤の酸化を促進して、煤の排出低減に有利になる。
【００８０】
そして、コントロールユニット１００は、ステップＳＴ８において、目標高圧ＥＧＲ量Ｅｈｐ０と吸気圧センサＳ４からの吸気圧Ｐａ及び排気圧センサＳ５からの排気圧Ｐｅｘに基づいて算出した差圧とに基づいて高圧ＥＧＲ弁（クーラＥＧＲ弁７３又はバイパスＥＧＲ弁７４）の開度を求め、高圧ＥＧＲ弁をその開度に設定する。
【００８１】
また、コントロールユニット１００は、ステップＳＴ９において、実際に低圧ＥＧＲシステム８０によって還流される排気ガスの還流量である実低圧ＥＧＲ量Ｅｌｐ１を求め、該実低圧ＥＧＲ量Ｅｌｐが目標低圧ＥＧＲ量Ｅｌｐ０になるように、低圧ＥＧＲ弁８３をフィードバック制御する。詳しくは、コントロールユニット１００は、吸入ガス温度センサＳ３からの吸入ガス温度Ｔｇ及び吸気圧センサＳ４からの吸気圧Ｐａに基づいて、エンジン１に吸入される吸気充填量Ｑａｌｌを算出する。そして、コントロールユニット１００は、吸気充填量Ｑａｌｌから、エアフローセンサＳ２からの吸入空気量（即ち、新気量）ＡＦＳ及び上述した実高圧ＥＧＲ量を引くことによって、実低圧ＥＧＲ量Ｅｌｐ１を算出する。
【００８２】
このように、変速段に応じて目標吸気酸素濃度Ｃｉｎ１及び目標合流酸素濃度Ｃｉｎ２を設定した結果、領域Ｓに含まれるエンジン運転状態においては、変速段が第５速，第６速のときには、高圧ＥＧＲシステム７０による排気ガスの循環量（以下、「高圧ＥＧＲ量」という）が変速段が第１速〜第４速のときよりも増やされる。
【００８３】
そして、領域Ｓのうち領域Ｓ１，Ｓ２においては、第５速，第６速のときには、高圧ＥＧＲ量が増えたことによって過給圧が第１速〜第４速のときよりも低減される。
【００８４】
詳しくは、領域Ｓ１においては、第５速，第６速のときには、目標過給圧が低減され、過給圧が該目標過給圧となるように高圧ＥＧＲ量が増量される。このとき、レギュレートバルブ６４ａ及びウェイストゲートバルブ６５ａの状態は、第１速〜第４速のときと同じままである。つまり、通常であれば、目標過給圧に応じてレギュレートバルブ６４ａ及びウェイストゲートバルブ６５ａの開度が調整される。しかし、第５速，第６速のときには、レギュレートバルブ６４ａ及びウェイストゲートバルブ６５ａを変更することなく、高圧ＥＧＲ量によって過給圧が目標過給圧となるように調整される。
【００８５】
領域Ｓ２においては、第５速，第６速のときには、高圧ＥＧＲ量が増量されることによって過給圧が第１速〜第４速のときよりも低減される。領域Ｓ２は、ＥＧＲマップの第１運転領域Ａに含まれている。この第１運転領域Ａは、レギュレートバルブ６４ａ及びウェイストゲートバルブ６５ａが全閉とされているので、レギュレートバルブ６４ａ及びウェイストゲートバルブ６５ａを変更して過給圧を調整することはできず、目標過給圧が設定されていない。領域Ｓ２では、高圧ＥＧＲ量が増量されることによって、小型タービン６２ｂへ流入する排気ガスが減った分だけ過給圧が低減される。
【００８６】
これら領域Ｓ１，Ｓ２では、第５速，第６速のときの高圧ＥＧＲ量を第１速〜第４速のときよりも多くすることによって過給圧が低減される。これにより、第５速，第６速のときには、小型タービン６２ｂに流入する排気ガスが低減され、ポンピングロスが低減される。一方、第１速〜第４速のときには、第５速，第６速に比べて、高圧ＥＧＲ量が低減され、小型タービン６２ｂに流入する排気ガスが増やされるので、過給圧を上昇させることができる。その結果、第１速〜第４速のときには、過給性能を向上させることができる。
【００８７】
また、領域Ｓ１，Ｓ２では、変速段が第５速，第６速のときには、吸気充填量に対する全ＥＧＲ量（高圧ＥＧＲシステム７０による排気ガスの還流量と低圧ＥＧＲシステム８０による排気ガスの還流量の合計）の比率であるＥＧＲ率が第１速〜第４速のときよりも低減される。変速段が第５速，第６速のときには、過給圧が低減されるので、新気量も低減される。そのため、ＮＯｘを低減するために必要な排気ガスの還流量も、第１速〜第４速のときと比べて低減される。つまり、ＥＧＲ率を低減させても、エミッション性能を維持することができる。
【００８８】
尚、ＥＧＲ率は、過給圧に応じて調整されている。詳しくは、新気量が少ないほど必要なＥＧＲ量が少ないので、過給圧が低いほどＥＧＲ率が低くなるように、目標吸気酸素濃度Ｃｉｎ１が設定されている。
【００８９】
また、領域Ｓ１，Ｓ２では、変速段が第５速，第６速のときには、後段噴射の噴射量が第１速〜第４速のときよりも低減される。後段噴射は、煤の排出を抑制するために主噴射の後に行われる噴射である。変速段が第５速，第６速のときには、ＥＧＲ率が低減されるので、煤の発生量も減少する。そのため、後段噴射の噴射量を減量しても、エミッション性能を維持することができ、噴射量の減量によって燃費を向上させることができる。
【００９０】
尚、後段噴射の噴射量は、ＥＧＲ率に応じて調整される。詳しくは、ＥＧＲ率が低くなるほど、後段噴射の噴射量は低減される。上述の如く、ＥＧＲ率は、過給圧に応じて調整され、過給圧が低くなるほど低減される。そのため、後段噴射の噴射量は、過給圧に応じて調整され、過給圧が低くなるほど低減されるということもできる。
【００９１】
領域Ｓ３では、変速段が第５速，第６速のときには、高圧ＥＧＲ量が第１速〜第４速のときよりも増量される一方で、過給圧を第１速〜第４速と同じに保つように、高圧ＥＧＲ量の増量に応じてレギュレートバルブ６４ａの開度が小さくされる。つまり、高圧ＥＧＲ量の増量による、小型タービン６２ｂに流入する排気ガスの低減を、レギュレートバルブ６４ａの開度を閉じることで相殺する。
【００９２】
領域Ｓ３は、比較的負荷が高い領域であり、高い過給性能が要求される。そのため、第５速，第６速のときには、高圧ＥＧＲ量を増加させる一方で、レギュレートバルブ６４ａの開度を絞ることによって過給圧を第１速〜第４速のときと同じに維持している。これにより、高圧ＥＧＲ量を増加させながらも、高い過給性能を確保している。
【００９３】
したがって、本実施形態によれば、排気ガス還流制御装置は、エンジン１における排気通路４０に配設された小型タービン６２ｂ及び吸気通路３０に配設された小型コンプレッサ６２ａを有する小型ターボ過給機６２と、前記排気通路４０のうち前記小型タービン６２ｂの下流側の部分から前記吸気通路３０のうち前記小型コンプレッサ６２ａの上流側の部分へ排気ガスを還流させる低圧ＥＧＲシステム８０と、前記排気通路４０のうち前記小型タービン６２ｂの上流側の部分から前記吸気通路３０のうち前記小型コンプレッサ６２ａの下流側の部分へ排気ガスを還流させる高圧ＥＧＲシステム７０と、前記低圧ＥＧＲシステム８０及び前記高圧ＥＧＲシステム７０を制御するコントロールユニット１００とを備え、前記コントロールユニット１００は、前記低圧ＥＧＲシステム８０及び前記高圧ＥＧＲシステム７０を併用する運転領域において、変速段が第５速，第６速であるときには、前記高圧ＥＧＲシステム７０による排気ガスの還流量を変速段が第１速〜第４速のときよりも増やすことによって前記小型ターボ過給機６２の過給圧を低減させる。
【００９４】
この構成によれば、第５速，第６速のときには、第１速〜第４速のときよりも高圧ＥＧＲ量が増やされる。高圧ＥＧＲシステム７０は、排気通路４０のうち小型タービン６２ｂの上流側の部分から吸気通路３０へ排気ガスを還流させるため、高圧ＥＧＲ量が多くなると、エンジン１から排出された排気ガスのうち小型タービン６２ｂへ流入する排気ガスが減少することになる。つまり、過給圧が低減されることになる。これにより、ポンピングロスが低減され、燃費性能が向上する。また、第５速，第６速のときには、高い過給性能を要求される状況が低速側変速段のときに比べてあまり多くない。そのため、過給圧を低減しても、過給性能の面でも問題がない。
【００９５】
逆に、第１速〜第４速のときには、高圧ＥＧＲ量が第５速，第６速のときよりも少なくなる。つまり、排気ガスのうち小型タービン６２ｂへ流入する排気ガスが増加することになる。第１速〜第４速のときには、第５速，第６速のときに比べて加速要求が高くなるので、高圧ＥＧＲ量を相対的に少なくすることによって過給圧を確保し、過給性能を維持することができる。
【００９６】
こうすることによって、燃費性能と過給性能とを両立させることができる。
【００９７】
また、高圧ＥＧＲ量を低減することによって、全ＥＧＲ量に対する、低圧ＥＧＲシステム８０による排気ガスの還流量（以下、「低圧ＥＧＲ量」という）の比率を低減することができる。ここで、低圧ＥＧＲ通路８１の上流端は、排気通路４０のうち小型タービン６２ｂ及び大型タービン６１ｂの下流側に接続されているので、低圧ＥＧＲ通路８１の上流端における排気圧力は比較的小さい。そこで、低圧ＥＧＲ通路８１の上流端と下流端との差圧を大きくするために、排気シャッタ弁４３の開度が絞られる場合がある。つまり、低圧ＥＧＲ量が多いと、排気シャッタ弁４３の開度が絞られる場合がある。排気シャッタ弁４３が絞られると、排気抵抗が増加するのでターボ過給機の効率の観点からは好ましくない。つまり、低圧ＥＧＲ量を低減することによって、ターボ過給機の効率を向上させることができる。さらに、高圧ＥＧＲ量を低減することによって過給圧が低減されるので、前述の如く、全ＥＧＲ量も低減される。つまり、低圧ＥＧＲ量は、単に高圧ＥＧＲ量が増えた分が減量されるだけでなく、全ＥＧＲ量が減った分も減量される。よって、ターボ過給機の効率はさらに向上する。
【００９８】
また、前記コントロールユニット１００は、前記低圧ＥＧＲシステム８０及び前記高圧ＥＧＲシステム７０を併用する運転領域において、変速段が第５速又は第６速であるときには、吸気充填量に対する該低圧ＥＧＲシステム８０及び該高圧ＥＧＲシステム７０による排気ガスの還流量の比率を変速段が第１速〜第４速のときよりも低減させる。
【００９９】
この構成によれば、第５速又は第６速のときには過給圧が低減されるので、気筒１１ａへ吸入される新気量も低減される。そのため、ＥＧＲ率を第１速〜第４速のときよりも低減しても、エミッション性能を維持することができる。
【０１００】
さらに、前記コントロールユニット１００は、前記低圧ＥＧＲシステム及び前記高圧ＥＧＲシステムを併用する運転領域において、変速段が第５速又は第６速であるときには、主噴射の後に行う後段噴射の噴射量を前記排気ガスの循環量の比率の低減に応じて低減させる。
【０１０１】
この構成の場合、排気ガスの循環量の比率が低減されるので、煤の発生量も減少する。そのため、排気ガスの循環量の比率を低減させるときには、後段噴射の噴射量を低減することができ、これにより、燃費を向上させることができる。
【０１０２】
また、前記ターボ過給機は、前記排気通路４０に配置された小型タービン６２ｂ、及び、前記吸気通路３０に配置された小型コンプレッサ６２ａを有する小型ターボ過給機６２と、前記排気通路４０において前記小型タービン６２ｂよりも下流側に配置された大型タービン６１ｂ、及び、前記吸気通路３０に配置された大型コンプレッサ６１ａを有する大型ターボ過給機６１とを有し、前記排気通路４０には、排気ガスに前記小型タービン６２ｂをバイパスさせて、該排気ガスを前記大型タービン６１ｂへ流入させる小型排気バイパス通路６４が設けられ、前記小型排気バイパス通路６４には、開度を調整することによって前記小型タービン６２ｂに流入する排気ガスの量を調整するレギュレートバルブ６４ａが設けられ、前記コントロールユニット１００は、前記レギュレートバルブ６４ａを全閉にする第１運転領域Ａと、前記レギュレートバルブ６４ａの開度を全閉と全開との間で調整する第２運転領域Ｂとを有し、変速段が第５速，第６速であるときに高圧ＥＧＲ量を増やす運転領域は、前記第１運転領域Ａのうち、前記第２運転領域Ｂに隣接する部分、即ち、領域Ｓ２を含んでいる。
【０１０３】
前記の構成によれば、第１運転領域Ａのうち第２運転領域Ｂに隣接する部分は、小型ターボ過給機６２の効率が比較的高い運転領域である。この部分において、排気ガスの量がそれ以上多くなると、ポンピングロスが大きくなるため、レギュレートバルブ６４ａが開かれ、運転状態は第２運転領域へ移行する。つまり、第１運転領域Ａのうち第２運転領域Ｂに隣接する部分において、高圧ＥＧＲ量を増やすことによって、小型タービン６２ｂへの排気ガスの量を確保しながらポンピングロスを低減することができる。その結果、小型ターボ過給機６２を高い効率で運転できる領域を拡大することができる。
【０１０４】
《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【０１０５】
前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【０１０６】
エンジン１には、２つのターボ過給機が設けられているが、ターボ過給機は１つであっても、３つ以上であってもよい。
【０１０７】
また、前記実施形態では、変速段が第５速，第６速であるときに高圧ＥＧＲ量を増やす運転領域は、レギュレートバルブ６４ａが全閉状態の第１運転領域Ａと、レギュレートバルブ６４ａの開度が調整される第２運転領域Ｂとに跨がって形成されているが、これに限られるものではない。任意の運転領域において、変速段が第５速，第６速であるときに高圧ＥＧＲ量を増やことができる。例えば、変速段が第５速，第６速であるときに高圧ＥＧＲ量を増やす運転領域は、ウェイストゲートバルブ６５ａが全閉状態の第３運転領域Ｃと、ウェイストゲートバルブ６５ａの開度が調整される第４運転領域Ｄとに跨がって設けられていてもよい。この場合、ウェイストゲートバルブ６５ａが全閉状態とされ、大型ターボ過給機が効率良く作動している運転領域を拡大することができる。
【０１０８】
また、本技術は、２つのターボ過給機が直列に接続された構成に限定されるものではない。例えば、変速段が所定の高速側変速段であるときに高圧ＥＧＲシステムによる排気ガスの還流量を低速側の変速段よりも増やす構成を、ＶＧＴバルブを備えたターボ過給機又は、２つのターボ過給機を並列に接続したツインターボ機構に適用してもよい。
【０１０９】
例えば、前記実施形態では、所定の高速側変速段を第５速，第６速としたが、これに限らず、第４速〜第６速としてもよいし、第６速だけとしてもよい。また、変速段の数は、前進６段に限られるものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
以上説明したように、ここに開示された技術は、排気ガス還流制御装置について有用である。
【符号の説明】
【０１１１】
１        エンジン
３０      吸気通路
４０      排気通路
６１      大型ターボ過給機（第２ターボ過給機）
６１ａ    大型コンプレッサ（第２コンプレッサ）
６１ｂ    大型タービン（第２タービン）
６２      小型ターボ過給機（ターボ過給機、第１ターボ過給機）
６２ａ    小型コンプレッサ（コンプレッサ、第１コンプレッサ）
６２ｂ    小型タービン（タービン、第１タービン）
６４      小型排気バイパス通路（バイパス通路）
６４ａ    レギュレートバルブ
７０      高圧ＥＧＲシステム
１００    コントロールユニット
Ａ        第１運転領域
Ｂ        第２運転領域
【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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