(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気を利用するターボ過給機と、排気通路の該ターボ過給機のタービンが配設された部位よりも上流側から排気の一部を取り出して該ターボ過給機のブロアが配設された部位よりも下流側に還流させる排気還流通路とを備え、且つアクセル操作量に基づいて燃焼室への燃料の噴射量が決定されるターボ過給機付直接噴射式エンジンの排気還流制御装置において、
上記吸気通路に設けられた吸入空気量を検出するためのセンサと、
上記燃料噴射量を求める手段と、
上記排気還流通路に設けられた排気還流量をリニアに調節する手段と、
燃料噴射量を調節する手段と、
上記アクセル操作量とエンジン回転数とに基いて、エンジンが加速運転状態にあるか否かを判別する手段と、
エンジンが低負荷ないし中負荷の定常運転状態にあるときの定常時の目標空燃比を設定する手段と、
エンジンが上記定常運転状態から加速運転状態に入ったときの加速時の排気還流制御用の目標空燃比を設定する手段と、
エンジンが上記定常運転状態から上記加速運転状態に入ったときに、上記加速時の排気還流制御用の目標空燃比とは別に、燃料噴射量を制御するための加速時の燃料噴射制御用の目標空燃比を設定する手段と、
上記吸入空気量と燃料噴射量とに基づいて、エンジンが上記低負荷ないし中負荷の定常運転状態にあるときは上記定常時の目標空燃比となるように上記排気還流量調節手段の作動をフィードバック制御し、エンジンがこの定常運転状態から上記加速運転状態に入ったときには上記加速時の排気還流制御用の目標空燃比となるように上記排気還流量調節手段の作動をフィードバック制御する制御手段と、
エンジンが上記定常運転状態から上記加速運転状態に入ったときには、上記排気還流制御と並行して、上記加速時の燃料噴射量制御用の目標空燃比となるように上記燃料噴射量調節手段の作動をフィードバック制御する燃料噴射量制御手段とを備え、
上記加速時の燃料噴射量制御用の目標空燃比が上記加速時の排気還流制御用の目標空燃比よりもリッチ側に設定され、
上記加速時の燃料噴射量制御用の目標空燃比が上記定常時の目標空燃比よりもリッチ側に設定され、上記加速時の排気還流制御用の目標空燃比が上記定常時の目標空燃比よりもリーン側に設定されることを特徴とするターボ過給機付直噴式エンジンの排気還流制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載されているターボ過給機付直噴式エンジンの排気還流制御装置において、
上記定常時の目標空燃比が、空燃比がリッチになることに伴って排気ガス中のスモーク量が増大する変化特性をみたときの、該スモーク量が緩増から急増に変化するときの空燃比であることを特徴とするターボ過給機付直噴式エンジンの排気還流制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載されているターボ過給機付直噴式エンジンの排気還流制御装置において、
上記各気筒の定常時の目標空燃比が略同一であることを特徴とするターボ過給機付直噴式エンジンの排気還流制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載されているターボ過給機付直噴式エンジンの排気還流制御装置において、
上記ターボ過給機が、そのＡ／Ｒを変更することができるバリアブルジオメトリー型であり、エンジンが定常運転状態から加速運転状態に入ったときのＡ／Ｒを小さくすることを特徴とするターボ過給機付直噴式エンジンの排気還流制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載されているターボ過給機付直噴式エンジンの排気還流制御装置において、
上記排気還流通路として、開度をリニアに調節することができるリニア開閉弁が設けられた通路と、開・閉の２位置に切り替えられるオンオフ開閉弁が設けられた通路とを並列にして備えていて、
上記制御手段が、エンジンが定常運転状態にあるときに、上記オンオフ開閉弁を開として、目標とする空燃比となるように上記リニア開閉弁の開度をフィードバック制御し、エンジンが定常運転状態から加速運転状態に入ったときに上記オンオフ開閉弁を閉に制御することを特徴とするターボ過給機付直噴式エンジンの排気還流制御装置。
【請求項６】
請求項１に記載されているターボ過給機付直噴式エンジンの排気還流制御装置において、
上記排気還流通路に、開度をリニアに調節することができるリニア開閉弁と、開・閉の２位置に切り替えられるオンオフ開閉弁とが直列に設けられていて、
上記制御手段が、エンジンが定常運転状態にあるときに、上記オンオフ開閉弁を開として、上記定常時の目標空燃比となるように上記リニア開閉弁の開度をフィードバック制御し、エンジンが定常運転状態から加速運転状態に入ったときに空燃比が上記加速時の目標空燃比に所定レベル以上に近付くまで上記オンオフ開閉弁を閉に制御することを特徴とするターボ過給機付直噴式エンジンの排気還流制御装置。
【請求項７】
請求項１に記載されているターボ過給機付直噴式エンジンの排気還流制御装置において、
上記排気還流量調節手段が、上記排気還流通路に設けられたダイヤフラム式開閉弁であり、
上記開閉弁の開度が零のときに該開閉弁の圧力室に所定のプリセット圧を与えるプリセット圧制御手段を備えていることを特徴とするターボ過給機付直噴式エンジンの排気還流制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に搭載されるターボ過給機付直噴式エンジンの排気還流制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特公昭６３−５０５４４号公報には、過給機付ディーゼルエンジンの排気還流制御装置に関し、排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を減少させるために、排気還流量を調節することによって吸気（新気）の空気比λを調節することが記載されている。
【０００３】
特開平６−２２９３２２号公報には、多気筒エンジンの排気還流制御装置に関し、気筒毎に吸入空気量を検出し、該吸入空気量に応じて排気還流量を調節することが記載されている。これは、気筒間のＥＧＲ（排気還流）率（＝ＥＧＲ量／吸入空気量）にばらつきを生じないようにする、つまり各気筒のＥＧＲ率を同じにするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ディーゼルエンジンは、空燃比がかなりリーン（希薄）な状態で運転されるため、ＮＯｘの排出量が多くなる。この問題に対しては、排気還流量を多くすることによって対処することができ、これによりＮＯｘを低減させることができる。しかし、排気還流量を多くすると、そのことによって吸気中の空気量が減少するため、排気中のスモーク量が多くなる。吸気中の空気量が減少するということは、それだけ空燃比がリッチ側へ変化しているということである。
【０００５】
これに対して、本発明者は、空燃比とスモーク量との関係を調べた結果、空燃比がある値を越えるとスモーク量が急に増大することを見出だした。従って、上記ＮＯｘの低減とスモークの低減を両立させるためには、スモーク量が急増し始める前のできるだけリッチ側の空燃比を目標として排気還流量を制御することが好ましい、ということができる。
【０００６】
しかし、ターボ過給機付ディーゼルエンジンの場合、多量の排気を吸気系に還流させている定常運転状態では、ターボ過給機に与えられる排気エネルギーが少なくなっているから、この運転状態からアクセルペダルの踏込みによって加速領域に入っても直ちには所期の過給効果が得られない。
【０００７】
その場合の問題は、アクセルペダルが踏み込まれると、そのことによって燃料噴射量が多くなるが、過給が遅れるため空燃比がかなりリッチな状態になり、一時的にエンジンの出力が低下していわゆるターボラグが大きくなるとともに、排気中のスモーク量が急増することにある。しかも、このようにエンジンの出力が速やかに上昇しない場合には、運転者がさらにアクセルペダルを踏み込んでしまってターボラグが助長されることになり、アクセル踏込み→エンジン出力の低下、スモーク量の増大→アクセル踏込み、という悪循環を招きかねない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、この出願の発明では、エンジンがターボ過給機によって過給が行なわれる加速運転状態にあるときに、上述の如き問題を生じない適切な空燃比を設定し、この空燃比を目標として排気還流の制御を行なうようにしたものである。
【０００９】
すなわち、その発明は、エンジンの排気を利用するターボ過給機と、排気通路の該ターボ過給機のタービンが配設された部位よりも上流側から排気の一部を取り出して該ターボ過給機のブロアが配設された部位よりも下流側に還流させる排気還流通路とを備え、且つアクセル操作量に基づいて燃焼室への燃料の噴射量が決定されるターボ過給機付直接噴射式エンジンの排気還流制御装置において、
上記吸気通路に設けられた吸入空気量を検出するためのセンサと、
上記燃料噴射量を求める手段と、
上記排気還流通路に設けられた排気還流量をリニアに調節する手段と、
燃料噴射量を調節する手段と、
上記アクセル操作量とエンジン回転数とに基いて、エンジンが加速運転状態にあるか否かを判別する手段と、
エンジンが低負荷ないし中負荷の定常運転状態にあるときの定常時の目標空燃比を設定する手段と、
エンジンが上記定常運転状態から加速運転状態に入ったときの加速時の排気還流制御用の目標空燃比を設定する手段と、
エンジンが上記定常運転状態から上記加速運転状態に入ったときに、上記加速時の排気還流制御用の目標空燃比とは別に、燃料噴射量を制御するための加速時の燃料噴射制御用の目標空燃比を設定する手段と、
上記吸入空気量と燃料噴射量とに基づいて、エンジンが上記低負荷ないし中負荷の定常運転状態にあるときは上記定常時の目標空燃比となるように上記排気還流量調節手段の作動をフィードバック制御し、エンジンがこの定常運転状態から上記加速運転状態に入ったときには上記加速時の排気還流制御用の目標空燃比となるように上記排気還流量調節手段の作動をフィードバック制御する制御手段と、
エンジンが上記定常運転状態から上記加速運転状態に入ったときには、上記排気還流制御と並行して、上記加速時の燃料噴射量制御用の目標空燃比となるように上記燃料噴射量調節手段の作動をフィードバック制御する燃料噴射量制御手段とを備え、
上記加速時の燃料噴射量制御用の目標空燃比が上記加速時の排気還流制御用の目標空燃比よりもリッチ側に設定され、
上記加速時の燃料噴射量制御用の目標空燃比が上記定常時の目標空燃比よりもリッチ側に設定され、上記加速時の排気還流制御用の目標空燃比が上記定常時の目標空燃比よりもリーン側に設定されることを特徴とする。
【００１０】
−吸入空気量検出センサについて−
上記吸入空気量を検出するためのセンサについては、吸気通路の空気流量又は吸気管圧力を検出するセンサを採用することができ、そのセンサからの出力に基づいて吸入空気量を求めることができる。吸気管圧力を検出した場合には、これとエンジン回転数とに基づいて吸入空気量を求めることになる。
【００１１】
上記空気流量を検出するセンサとしては、定温度型ホットフィルム式エアフローセンサを採用することが好適である。これは、通電によって加熱されているホットフィルムの放散熱量はそこを通過する空気の質量に依存するから、このホットメルトを一定温度に保つために必要な通電量に基づいて空気流量を求める、というものである。これによれば、流速変動があっても、空気流量を確実にとらえることができる。
【００１２】
上記定温度型ホットフィルム式エアフローセンサとしては、吸気通路に吸気流れ方向と直交するように配されたヒータとこのヒータを挟んで上流側と下流側とに配置されたホットフィルムとを備え、両ホットフィルムの温度の高低に基づいて逆流を検出する逆流検出型が好適であり、これにより、気筒に流れる正方向の空気流量のみを計測することができ、排気還流量の制御に逆流による誤差が入ることを避けることができる。
【００１３】
ここに、排気中のＯ２  濃度を検出するＯ２  センサを排気通路に設けておいて、該センサの出力からそのときの空燃比を求め、該空燃比と燃料噴射量とに基づいて吸入空気量を求めることもできるが、その場合は、例えば２サイクルほど前の吸入空気量が求まることになり、ターボ過給機による過給を働かせる加速時の排気還流制御には向かない。これに対して、上記吸気通路のセンサの場合は、燃焼前の吸入空気量を計測することができ、吸入空気量の変化に対応させて応答性良く排気還流量を制御することができ、上記ＮＯｘ及びスモークの確実な低減に有利になる。
【００１４】
−過渡時の排気還流制御について−
すなわち、エンジンが定常運転状態にあるときと、そこから加速運転状態に入った加速時では、エンジンに求められる特性が異なり、定常運転時では排気中のＮＯｘやスモークの量を低減することが重要な課題となり、加速時ではＮＯｘ・スモークの増大を抑えながらエンジン出力を速やかに上昇させることが重要な課題となる。従って、上記定常時の目標空燃比と加速時の目標空燃比を異なるものにすることによって、この課題を解決することができる。
【００１５】
エンジンが上記定常運転状態から上記加速運転状態に入ったときは、目標空燃比を上記定常時の目標空燃比よりもリーンに設定することが好適である。すなわち、加速時には燃料噴射量の増大に見合うように吸入空気量が増大することが求められるところ、目標空燃比をリーンに設定すれば、排気還流量が減少する方向の制御になるから、その分、吸入空気量が増大するためである。
【００１６】
また、一時的に空燃比がリーンになってＮＯｘ発生量が増えても、加速応答性が高まることから、早期に定常運転状態に移行して多量の排気還流を行なうことができるようになるため、全体的にみればＮＯｘ排出量は少なくなる。
【００１７】
−過給時の排気還流と燃料噴射の並行制御−
すなわち、加速時（過渡時）にはアクセルペダルの踏み込みに伴って燃料噴射量を増大させる必要があるが、その場合の目標とする空燃比は、排気還流量の制御の場合とは別に、加速性の向上の観点から設定することが好ましい。
【００１８】
そのような加速時の燃料噴射量制御用の目標空燃比については、これを上記加速時の排気還流制御用の目標空燃比よりもリッチ側に設定することが、加速性の向上の観点から好ましい。但し、この目標空燃比を過度にリッチ側に設定すると、不完全燃焼によってスモーク量が多くなり過ぎるとともに、エンジン出力の向上の観点から不利になるため、スモーク量が過剰にならない範囲で且つエンジン出力の向上に支障がない範囲でリッチ側に設定する必要がある。
【００１９】
また、上記加速時の燃料噴射量制御用の目標空燃比が上記定常時の目標空燃比よりもリッチ側に設定され、上記加速時の排気還流制御用の目標空燃比が上記定常時の目標空燃比よりもリーン側に設定されるようにすることが好適である。
【００２０】
これにより、排気還流量を下げて吸入空気量の増大、過給機に与える排気エネルギーの増大を図りながら、燃料の増量によるエンジン出力の増大を図ることができる。
【００２１】
−定常時の排気還流制御用の目標空燃比−
この定常時の目標空燃比については、空燃比がリッチになることに伴って排気ガス中のスモーク量が増大する変化特性をみたときの、該スモーク量が緩増から急増に変化するときの空燃比に設定することが好適である。すなわち、これにより、ＮＯｘ低減とスモーク量の低減とを両立させることができる。
【００２２】
また、各気筒の定常時の目標空燃比は略同一とすることができる。この点は加速時の排気還流制御用及び燃料噴射量制御用の目標空燃比の場合であっても同様である。略同一とは完全同一を含む。気筒毎に吸入空気量を検出して気筒毎に排気還流量を制御するようにすれば、各気筒を上記両立が図れる略同一の空燃比に制御することができる。
【００２３】
−ＶＧＴ制御−
上記ターボ過給機として、そのＡ／Ｒを変更することができるバリアブルジオメトリー型ターボ過給機を採用し、エンジンが定常運転状態から加速運転状態に入ったときのＡ／Ｒを強制的に一時的に小さくすることが好適である。
【００２４】
すなわち、エンジンが定常運転状態にあるときは、多量の排気を還流させていて、ターボ過給機に与えられる排気エネルギーが少なくなっており、この状態で過給を行なっても吸入空気量の速やかな増大は望めない。そこで、上記Ａ／Ｒを小さくするとによって過給効率を高め、空燃比が目標空燃比に所定レベル以上に近付いたときにＡ／Ｒの低減制御を解除するものである。
【００２５】
−排気還流用開閉弁の並列配置−
上記排気還流通路として、開度をリニアに調節することができるリニア開閉弁が設けられた通路と、開・閉の２位置に切り替えられるオンオフ開閉弁が設けられた通路とを並列に設け、エンジンが定常運転状態にあるときに、上記オンオフ開閉弁を開として目標とする空燃比となるように上記リニア開閉弁の開度をフィードバック制御し、エンジンが定常運転状態から加速運転状態に入ったときに上記オンオフ開閉弁を閉に制御することが好適である。
【００２６】
すなわち、エンジンが定常運転状態にあるときに、オンオフ開閉弁を開としてリニア開閉弁の開度を制御するようにすれば、この２つの通路によって多量の排気を還流させることができＮＯｘの低減に有利になる。一方、エンジンが加速運転状態に入ったときは上記オンオフ開閉弁が閉となるから、そのことによって排気還流量を急減させることができ、吸入吸気量を急増させることができる。
【００２７】
−排気還流用開閉弁の直列配置−
上記排気還流通路に、開度をリニアに調節することができるリニア開閉弁と、開・閉の２位置に切り替えられるオンオフ開閉弁とを直列に配置し、エンジンが定常運転状態にあるときに、上記オンオフ開閉弁を開として、目標とする空燃比となるように上記リニア開閉弁の開度をフィードバック制御し、エンジンが定常運転状態から加速運転状態に入ったときに上記オンオフ開閉弁を閉に制御することが好適である。
【００２８】
すなわち、エンジンが定常運転状態にあるときはリニア開閉弁によって予定するフィードバック制御を行なうことができ、加速運転状態に入ったときはオンオフ開閉弁の閉によって排気還流が止められるため、吸入空気量を急増させることができる。
【００２９】
−排気還流用開閉弁のプリセット−
上記排気還流量調節手段を、上記排気還流通路に設けられたダイヤフラム式開閉弁とした場合、その開度が零のときに当該開閉弁の圧力室に所定のプリセット圧を与えるプリセット圧制御手段を設けることが好適である。
【００３０】
すなわち、定常運転時に多量の排気還流を行なうには排気還流通路の通路断面面積を大きくするべく、孔径の大きなパイプを採用する必要がある。従って、ダイヤフラム式開閉弁にあっては、その弁本体が大型になり、その駆動手段に異常が発生したとき（例えば作動用の負圧が得られなくなったとき）のフェイルセーフのために、弁本体が閉止状態で不用意に動かないように、弁本体を弁座に対して大きなばね力で押し付けることができるようにする必要がある。しかし、そのことは、正常時において当該開閉弁を一旦閉にすると、これを開動させるために当該ばね力に打ち勝つ圧力を得るまでに時間がかかることになる。これでは、エンジンが加速運転状態になって当該開閉弁を閉になつた後、加速運転状態から定常運転状態に戻ったときに、排気還流を再開するまでに時間がかかり、その間排気還流ができなくて、ＮＯｘの発生量が多くなる。
【００３１】
そこで、当該発明では、ダイヤフラム式開閉弁にプリセットを与えるようにして、少しの圧力上昇（負圧応動式であれば、負圧の大きさの上昇）でこの開閉弁を開動させることができるようにするものである。
【００３２】
【発明の効果】
従って、本発明によれば、エンジンが定常運転状態からターボ過給機による加速運転状態に入ったとき、この加速時の排気還流制御用の目標空燃比を設定して排気還流制御を行なう一方、この排気還流制御と並行して、加速時の燃料噴射制御用の目標空燃比を上記加速時の排気還流制御用の目標空燃比とは別に設定し燃料噴射制御を行なうようにし、しかも上記加速時の燃料噴射量制御用の目標空燃比を上記加速時の排気還流制御用の目標空燃比よりもリッチ側に設定し、且つ上記加速時の燃料噴射量制御用の目標空燃比を定常時の目標空燃比よりもリッチ側に設定し、上記加速時の排気還流制御用の目標空燃比を上記定常時の目標空燃比よりもリーン側に設定するようにしたから、加速時には、ＮＯｘ及びスモークの増大を抑えながら、排気還流量を下げて吸入空気量の増大、過給機に与える排気エネルギーの増大を図り、また、燃料の増量によるエンジン出力の増大を図ることができ、加速性の向上に有利になる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
＜エンジン構成＞
図１において、１は自動車に搭載される直噴式エンジンとしての４気筒ディーゼルエンジンのエンジン本体、２は吸気通路、３は排気通路、４は各気筒の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁、５はコントロールユニット（コンピュータ制御手段）である。吸気通路２には、その上流側から順にエアフローセンサ６、過給機（ＶＧＴ）７、インタークーラー８が設けられ、下流端で分岐して各気筒に接続されている。排気通路３には、その集合部よりも下流側にＯ２  センサ９、排気圧センサ１１、上記過給機７及び触媒コンバータ（キャタ）１２が設けられている。
【００３４】
吸気通路２と排気通路３とは、排気通路３の過給機７よりも下流側から延びて吸気通路２の集合部に至るＥＧＲ通路１３によって接続され、このＥＧＲ通路１３には排気還流量を調節する負圧作動式のＥＧＲ弁１４が設けられている。すなわち、ＥＧＲ弁１４には負圧通路１５を介して負圧ポンプ１６が接続されていて、この負圧通路１５に負圧制御用の電磁弁１７及び負圧センサ１８が設けられている。ＥＧＲ弁１４にはそのリフト量を検出するリフトセンサ１９が設けられている。吸気通路２の集合部には吸気圧センサ２１、及び吸気温センサ２２が設けられ、エンジンのクランクシャフトにはクランク角度を検出するセンサ２３が設けられている。このセンサ２３は、気筒の判別とエンジン回転数の検出にも用いられる。
【００３５】
各気筒の燃料噴射弁５には燃料通路を介して燃料噴射ポンプ２４が接続されている。燃料通路のコモンレール（共通路）２５には燃料の供給圧を検出するセンサ２６が設けられている。２７はアクセルペダルの踏込み量を検出するアクセル開度センサである。
【００３６】
−ＥＧＲ弁及び過給機について−
図２に示すように、ＥＧＲ弁１４の弁箱を仕切るダイヤフラム１４ａに弁棒１４ｂが固定され、この弁棒１４ｂの両端にＥＧＲ通路１３の開度をリニアに調節する弁本体１４ｃとリフトセンサ１９とが設けられている。弁本体１４ｃはスプリング１４ｄによって閉方向に付勢されている。弁箱の負圧室に負圧通路１５が接続されている。この負圧通路１５に設けられた電磁弁１７がコントロールユニット５からの制御信号（電流）によって負圧通路１５を連通・遮断することによって、負圧室のＥＧＲ弁駆動負圧が調節され、これによって、弁本体１４ｃによるＥＧＲ通路１３の開度がリニアに調節されることになる。
【００３７】
すなわち、図３に示すように、電流が大きくなるに従ってＥＧＲ弁駆動負圧が大きくなり（つまり圧力が低くなり）、図４に示すように、ＥＧＲ弁駆動負圧に比例してＥＧＲ弁本体１４ｃのリフト量が変化する。但し、ヒステリシスがみられる。
【００３８】
ターボ過給機７は、エンジンの加速時、高負荷運転時など所定の運転領域ないし運転状態にあるときに過給を行なうためのものであり。図５及び図６に示すように、そのタービン室７ａの入口に、該入口の断面積Ａを変化させると同時に、入口を半径方向の位置Ｒを変化させるフラップ７ｂが回動可能に設けられているＶＧＴ（バリアブルジオメトリーターボ）である。図５に示すように、フラップ７ｂをその先端がタービン室７ａの周壁に近付くように位置付けて、Ａ／Ｒを小さくすると過給効率が高くなり、図６に示すように、フラップ７ｂをその先端がタービン室７ａの中心に寄るように位置付けてＡ／Ｒを大きくすると過給効率が低くなる。
【００３９】
＜直噴式エンジンの制御システムの全体構成＞
制御すべき対象は、ＥＧＲ弁（排気通路から吸気通路に供給する排気還流通路の調節弁）、ＶＧＴ、及び燃料噴射弁である。これらの制御は、上記コントロールユニット５のメモリ上に電子的に格納された制御プログラムによって実行される。
【００４０】
−排気還流量制御−
各気筒のＥＧＲ率（＝ＥＧＲ量／全排気量，なお、以下では特にことわりがないかぎり、ＥＧＲ率は全排気量中の還流される排気量ＥＧＲ量の割合をいうものとする。）及び各気筒の吸入空気量の平均吸入空気量からの偏差をみると、図４９に示す結果が得られた。すなわち、排気還流通路の弁の開度を同じにしても各気筒のＥＧＲ率及び吸入空気量偏差にはばらつきがあり、ＥＧＲ率の高い気筒ではその吸入空気量が少なく、ＥＧＲ率の低い気筒ではその吸入空気量が多い。これは、還流される排気の各気筒への分配性にばらつきがあるだけでなく、各気筒間の空気吸入特性自体にばらつきがあることが影響していると考えられる。
【００４１】
そこで、基本的には全気筒に共通の目標空燃比を定め、各気筒毎に吸入空気量を検出し、この吸入空気量に応じて上記目標空燃比となるように気筒毎に排気還流量を制御する、つまり、各気筒の吸入空気量に対するＥＧＲ量の割合の均一化を図るのではなく、所定の空燃比を目標として各気筒の空燃比の均一化を図るようにしたものである。
【００４２】
図７に示すように、コントロールユニット５は、アクセル開度accel 及びエンジン回転数Neの変化における、実験的に決定された最適な目標トルクtrqsolを記録した二次元マップ３１、エンジン回転数Ne、目標トルクtrqsol及び新気量（吸入空気量のことであり燃料を含まない。以下、同じ。）FAirの変化における、実験的に決定された最適な目標燃料噴射量Fsolを記録した三次元マップ３２、並びにエンジン回転数Neと目標トルクtrqsolの変化における、実験的に決定された最適な目標空燃比A/Fsolを記録した二次元マップ３３を、それぞれメモリ上に電子的に格納して備えている。
【００４３】
この目標空燃比A/FsolがＮＯｘの低減とスモークの低減とを両立させるための排気還流量を決定する基準となるものである。すなわち、図８にディーゼルエンジンの空燃比と排気中のＮＯｘ量との関係（一例）を示すように、空燃比が上昇するとＮＯｘ量が増大する傾向にある。従って、排気還流量を多くして空燃比を下げれば（リッチ側にする）ＮＯｘの発生が少なくなることがわかる。
【００４４】
しかし、図９に示すように、同エンジンの空燃比と排気中のスモーク値との関係をみると、空燃比がリッチ側になり、ある空燃比以下になるとスモーク量が急に増大する。このことから、排気還流量を多くするにも限界があり、上記両立を図るには、目標とする空燃比をＮＯｘの低減が図れるようにできるだけリッチ側に、しかもスモーク量が急増し始める前の値に定め、これを目標として排気還流量を制御する必要がある、ということができる。
【００４５】
この制御システムでは、エアフローセンサ６から求まる新気量と、Ｏ２  センサ９から求まる新気量とを新気量切替部３４によって切り替えて排気還流量の制御に用いるようになっている。この切替については後述する。
【００４６】
（エアフローセンサ６によって求められた新気量が用いられる場合）
上記センサ１，２により検出されたアクセル開度accel とエンジン回転数Neとを用いて、目標トルク演算部４１において上記メモリ上の二次元マップ３１を参照して目標トルクtrqsolが決定される。この目標トルクtrqsolと、エアフローセンサ６によって計測され新気量切替部３４を介して送られる新気量FAirとエンジン回転数Neとを用いて、目標噴射量演算部４２において上記メモリ上の三次元マップ３２を参照して目標噴射量Fsolが決定される。一方、上記目標トルクtrqsolとエンジン回転数Neとを用いて、目標空燃比演算部４３において上記メモリ上の二次元マップ３３を参照して上記両立を図るための目標空燃比A/Fsolが決定される。
【００４７】
また、上記目標噴射量Fsolと目標空燃比A/Fsolとを用いて、目標新気量演算部４４において目標新気量FAsol が算出される（FAsol=Fsol×A/Fsol）。この目標新気量FAsol を目標として、新気量フィードバック制御部４５において新気量FAirのフィードバック制御が行なわれる。この制御は、空燃比のフィードバック制御を行っていることと同じであるが、新気供給量自体を直接調節するのではなく、排気還流量を調節することによって新気量を変化させる、というものであり、つまり、新気の補正量を決定するものではなく、目標とするＥＧＲ弁の操作量EGRsolを決定することになる。
【００４８】
（Ｏ２  センサによって求められた新気量が用いられる場合）
Ｏ２  センサ９によって検出された排気中のＯ２  濃度は空燃比変換部４６において空燃比A/F に変換される。この変換は両者の関係を表わす、コントロールユニット５のメモリ上に電子的に格納されたテーブルを参照して行なわれる。この計測空燃比A/F と目標噴射量Fsolとを用いて新気量演算部４７において新気量FAirが算出される（FAir＝A/F ×Fsol）。このＯ２  センサ９による新気量FAirは、先に説明したエアフローセンサ６の場合と同様に、新気量切替部３４を介して目標噴射量Fsolの演算に供される。なお、新気量FAirの算出に用いられる目標噴射量Fsolは前回値である。
【００４９】
そして、二次元マップ３３によって得られる目標空燃比A/Fsolを目標として、空燃比フィードバック制御部４８において空燃比A/F のフィードバック制御が行なわれる。この制御も、排気還流量を調節することによって新気量を変化させ空燃比A/F を目標値に近付ける、というものであり、目標とするＥＧＲ弁の操作量EGRsolを決定することになる。
【００５０】
（排気還流量調節手段の制御）
ＥＧＲ弁駆動量切替部４９において、上記エアフローセンサ６による新気量を用いて求められたＥＧＲ弁の目標操作量EGRsolと、Ｏ２  センサ９による新気量を用いて求められたＥＧＲ弁の目標操作量EGRsolとのうちの一方が選択され、ＥＧＲ弁の制御に用いられる。この選択切替は、先の新気量切替部３４の切替に連動する。
【００５１】
−ＶＧＴ制御−
コントロールユニット５は、目標トルクtrqsol及びエンジン回転数Neの変化における、実験的に決定された最適な目標ターボ効率VGTsolを記録した二次元マップ５１をメモリ上に電子的に格納して備えており、上記二次元マップ３１によって得られる目標トルクtrqsolとエンジン回転数Neとを用いて、目標ターボ効率演算部５２において当該マップ５１を参照して目標ターボ効率VGTsolが演算され、これを用いてＶＧＴが制御される。
【００５２】
−燃料噴射量制御−
コントロールユニット５は、目標トルクtrqsol及びエンジン回転数Neの変化における、実験的に決定された最適なコモンレール圧力CRPsolを記録した二次元マップ５３をメモリ上に電子的に格納して備えている。そして、上記二次元マップ３１によって得られる目標トルクtrqsolとエンジン回転数Neとを用いて、コモンレール圧力演算部５４において当該マップ５３を参照して目標コモンレール圧力CRPsolが演算され、これを用いてコモンレール圧力が制御される。この制御されたコモンレール圧力CRP と目標噴射量Fsolとに基づいて電磁式燃料噴射弁４の励磁時間を決定し制御する。
【００５３】
＜排気還流・燃料噴射制御の全体の流れ＞
当該制御の全体の流れは、図１０に示されている。すなわち、エアフローセンサ６又はＯ２  センサ９によって検出される吸入空気量及びクランク角度センサ２３によって検出されるクランク角度に基づいて気筒毎に吸入空気量FAirが求められる（ステップ１〜３）。また、クランク角度センサ２３によって検出されるエンジン回転数Ne、アクセル開度センサ２７によって検出されるアクセル開度accel 及び上記吸入空気量FAirに基づいて目標燃料噴射量Fsolが求められる（ステップ４〜６）。
【００５４】
アクセル開度accel 、エンジン回転数Ne等に基づいて当該エンジンが低負荷ないし中負荷の定常運転状態にあるか、加速運転状態（定常運転状態からターボ過給機７による過給が行なわれる過給運転状態に入った状態）にあるかの過渡判定が行なわれ（ステップ７）、定常運転時には基本目標空燃比が設定され、目標吸入空気量が求められて、ＥＧＲ弁基本制御が行なわれ、この基本制御が気筒毎の吸入空気量FAirに基づく気筒毎のＥＧＲ弁制御によって補正される（ステップ８〜１１）。この気筒毎のＥＧＲ弁の補正制御が、ＮＯｘの低減とスモークの低減とを両立させるための空燃比のフィードバック制御に相当する。加速運転時には加速時の目標空燃比が設定され、加速時のＥＧＲ弁制御及び噴射量制御が行なわれる（ステップ１２〜１４）。
【００５５】
＜気筒毎の吸入空気流量の検出及び吸入空気量の算出＞
この検出に用いたエアフローセンサ６は、定温度型ホットフィルム式であり、吸気通路２に吸気流れ方向と直交するように配されたヒータとこのヒータを挟んで上流側と下流側とに配置されたホットフィルムとを備え、両ホットフィルムの温度の高低に基づいて逆流を検出する逆流検出型である。図１１に検出された吸入空気流量の例が示されている。同図の斜線を入れた部分が逆流分であり、この逆流分が差し引かれた積分値、すなわち、実際に各気筒に吸入された空気量が変動していることがわかる。
【００５６】
図１２に上記エアフローセンサ６を用いたときの気筒毎の吸入空気量の算出（図１０のステップ１〜３）の具体的なフローを示す。吸入空気流量を積分していくとともに、経過時間を計測していき、クランク角度が１８０度に達する都度、その１８０度分の吸入空気流量の積分値Ｑを当該気筒(i) の吸入空気量Ｑi とし、その所要時間（クランクタイマ時間Ｔ）を当該気筒(i) のクランク間隔Ｔi とし、得られた４気筒の吸入空気量Ｑi の平均値を基本吸入空気量Ｑavとして求める（ステップＡ１〜Ａ７）。なお、４気筒の各々には便宜上気筒番号「０，１，２，３」を与えている。
【００５７】
また、吸気行程の時期が１つの前の気筒(i-1) を基準とする、当該気筒(i) の吸入空気量の変化率ΔＱi=Ｑi/Ｑi-1 とクランク間隔の変化率ΔＴi=Ｔi/Ｔi-1 を求め、吸気行程の時間を加味した吸入空気量の変化指数ΔＱti＝ΔＱi/ΔＴi を求める（ステップＡ８〜Ａ１０）。ここで、ΔＴi を考慮するのは、トルク変動（クランクシャフトの角速度変動）による外乱をできるだけ排除するためであり、この処理は特にトルク変動の大きなアイドル運転時に効を奏する。そして、この変化指数ΔＱtiに基づいて各気筒の吸入空気量特性ΔＱt'(i) を次式により求める（ステップＡ１１）。
【００５８】
ΔＱt'(i) ＝ΔＱti×ｒ＋ΔＱti´（１−ｒ）
但し、０＜ｒ≦１
すなわち、ΔＱti´は変化指数ΔＱtiの前回値であり、今回の変化指数ΔＱtiに前回値を所定の割合で反映させるものである。これにより、吸入空気量に関する気筒間の固体差が漸次明瞭になっていく。
【００５９】
＜過渡判定＞
図１３に過渡判定（図１０のステップ４〜７）の具体的なフローを示す。この過渡判定は加速判定であり、アクセル開度の変化による判定と、燃料噴射量の変化による判定とがある。エンジンの加速運転時には、燃料噴射量の増大に応じて吸入空気量を増やす必要があるが、そのためには排気還流量を速やかに減らす必要がある。このような排気還流量低減制御を行なうための過渡判定である。
【００６０】
すなわち、アクセル開度Acc とエンジン回転数Neと吸入空気量Ｑavとを用いて、図７の三次元マップ３２より燃料噴射量Ｆを読み込むとともに、アクセル開度の今回値Acc と前回値Acc'とに基づいてその変化量ΔAcc=Acc −Acc'を求める（ステップＢ１〜Ｂ３）。燃料噴射量Ｆとエンジン回転数Neとを用いて二次元マップから加速判定基準αccを読み込む（ステップＢ４）。
【００６１】
このαccは、上記アクセル開度変化量ΔAcc に基づいて加速判定をするためのものであり、例えばエンジン回転数Neが高いほど大きくなり（加速判定され難い）、燃料噴射量Ｆが多いほど小さくなる（加速判定され易い）、というように、燃料噴射量Ｆとエンジン回転数Neの変化における、最適な値が実験的に決定されてメモリ上に電子的に格納されている。低負荷運転時はもともと排気還流量が多いため、アクセル変化（燃料噴射量増大変化）が大きいときに、排気還流量の低減制御に速やかに移行することができるように、燃料噴射量が多いほど上記αccを小さくしているものである。
【００６２】
そして、加速係数α＝ΔAcc/αccが１よりも大のときに当該エンジンが加速運転状態にあると判定される。加速が判定された場合には、加速係数αと別途求められた目標空燃比ＴA/F とに基づいて過渡時（加速時のこと。以下、同じ。）のＥＧＲ弁操作量ＫＴegr をマップより読み込む（ステップＢ５〜Ｂ７）。これは、アクセル開度の拡大方向の変化が急であるような場合（アクセルペダルが急に踏み込まれたような場合）には、排気還流によるＮＯｘの低減よりも、加速要求を優先させて排気還流量を速やかに減らすためである。従って、ＥＧＲ弁操作量ＫＴegr のマップは、加速係数αが大きくなるほどＥＧＲ弁の開度が小さくなるように、その操作量が実験的に求められて作成され、メモリ上に電子的に格納されているものである。
【００６３】
上記アクセル開度による加速判定のときは、その判定に基づいて言わば見込みでＥＧＲ弁操作量を決定するものであるが、次の燃料噴射量に基づく過渡判定は実際の加速要求を燃料噴射量に基づいてチェックし、その加速要求に合致した燃料噴射制御を行なうためのものである。
【００６４】
すなわち、燃料噴射量の今回値Ｆと前回値Ｆ´とに基づいてその変化率ΔＦ＝Ｆ／Ｆ´が求められ、燃料噴射量Ｆとエンジン回転数Neとを用いて二次元マップから加速判定基準Ｆk を読み込む（ステップＢ８，Ｂ９）。このＦk も上記αccと同様に設定されてメモリ上に電子的に格納されている。そして、噴射量変化係数β＝ΔＦ／Ｆk が１よりも大のときに加速時の燃料噴射制御がなされ、小のときには定常時の排気還流制御がなされる（ステップＢ１０，Ｂ１１）。
【００６５】
＜定常時の排気還流制御＞
これは、図１４に示されており、エンジン回転数Neとアクセル開度Acc とを用いて図７の二次元マップ３１より目標トルクＴtrq を読み込み、このＴtrq とNeとを用いて二次元マップ３３より目標空燃比ＴA/F を読み込み、目標吸入空気量ＴＱ＝ＴA/F ×Ｆが求められる（ステップＣ１〜Ｃ３）。そして、吸入空気量偏差Ｑerr=ＴＱ−Ｑavが求められ、この偏差Ｑerr が零になるようにＩＰＤ制御によって基本ＥＧＲ弁操作量Ｔegr を求める（ステップＣ４，Ｃ５）。
【００６６】
上述のＮＯｘの低減とスモークの低減の両立が図れる空燃比はエンジン回転数Ne及びエンジントルクＴtrq （換言すれば、燃料噴射量Ｆ）の各々によって少しずつ異なり、特に過給を行なう場合と行わない場合とでは比較的大きく異なる。つまり、過給を行なうと燃焼室での空気と燃料とのミキシングが良好になり、燃料の燃え残りが少なくなる（スモークが少なくなる）ため、過給状態（エンジン回転数高）と非過給状態（エンジン回転数低）とでは前者の方が目標空燃比をよりリッチ側に設定することが可能であり、そのことはＮＯｘの低減に有利に働く。
【００６７】
そこで、アクセル開度変化量ΔAcc の絶対値が所定閾値Ｔｈacc よりも小さい状態が所定数ｎサイクル連続し且つ燃料噴射が行なわれている、という定常判定のための条件がチェックされる（ステップＣ６）。これは、このフローの制御はアイドル運転時及びその後の定常運転時におけるエミッションの向上を目的とするからである。なお、減速時（Ｆ＝０）では排気還流は行なわれないため、ＥＧＲ弁の開度は零となる。
【００６８】
定常運転が確認されると、先に求めた吸入空気量特性ΔＱt'(i) とEGR 補正ゲインＥ(i) とによって気筒毎のＥＧＲ弁補正操作量ΔＴegr(i)が求められる（ステップＣ７）。すなわち、ΔＴegr(i)＝ΔＱt'(i) ×Ｅ(i) ＋ΔＴegr'(i) である。ΔＴegr'(i) は当該気筒ｉのＥＧＲ弁補正操作量の前回値である。この積分は、ΔＱt'(i) の値自体は強調されたものであるが、ＥＧＲ弁補正操作量をさらに気筒間の固体差に応じた適切な補正量に到達させるためのものである。
【００６９】
４気筒すべてのＥＧＲ弁補正操作量が求められると、この４気筒のＥＧＲ弁補正操作量の平均値ΔＴegr-avが求められる。この平均値は本来は零になるべきものであるが、上記ステップＣ７の処理を行なうと、種々の要因でその平均値がマイナスになったりプラスになったりする。これでは、基本ＥＧＲ弁操作量Ｔegr を基準として各気筒のＥＧＲ弁操作量を補正制御する、という本来の目的が損なわれる。そこで、当該平均値にマイナスが出たらその絶対値を上記各気筒のΔＴegr(i)に加算し、プラスが出たら逆に減算することによって、平均値を常に零にする処理を毎回行なう（ステップＣ８，Ｃ９）。このようにして得られたΔＴegr(i)を上記基本ＥＧＲ弁操作量Ｔegr に加えて、各気筒のＥＧＲ弁操作量Ｔegr(i)を求める（ステップＣ１０）。
【００７０】
＜加速係数αに基づく加速判定時の排気還流制御＞
−単一ＥＧＲ弁の場合−
図１３のステップＢ６において加速が判定されたとき、ステップＢ７で求められる過渡時の目標ＥＧＲ弁操作量ＫＴegr は、加速係数α及びＴA/F の大きさに応じて異なり、加速係数αが大きいときにはＥＧＲ弁１４の開度が零となる。よって、その場合は排気還流が行なわれないことによって、各気筒の吸入空気量が増大し、燃料噴射量が増大しても、スモーク量の増大を招くことなくエンジン出力を高めることができる。
【００７１】
但し、この場合は、ＥＧＲ弁１４に対して後述するプリセットを与える制御を行ない、その後の排気還流制御に速やかに移行することができるようにする。
【００７２】
−ＥＧＲ弁のプリセット制御−
ＥＧＲ弁１４は、排気還流制御中においてはＥＧＲ通路１３を閉じたときでも、弁本体１４ｃがスプリング１４ｄによって弁座に押圧される力が小さくなるように、ひいては押圧力が零となるように、所定のＥＧＲ弁駆動負圧（プリセット負圧）を負圧室に及ぼすことによって、スプリング１４ｄによる閉方向の押圧力とＥＧＲ弁駆動負圧とを釣り合わせるようにしている。すなわち、図４に示すように、プリセット負圧は、ＥＧＲ弁を閉方向に制御しＥＧＲ弁リフト量が零に到達した時点のＥＧＲ弁駆動負圧である。ＥＧＲ弁１４にプリセット負圧を与えるための具体的な制御フローは図１５に示されている。
【００７３】
すなわち、ＥＧＲ弁操作量Ｔegr が、ＥＧＲ弁リフト量が零となる操作量であるときは、リフトセンサ１９の値EGRVliftを読み込む（ステップＤ１，Ｄ２）。このEGRVliftがＥＧＲ弁リフト量零EGRV0 よりも大きいときは、EGRV0 となるまでＥＧＲ弁駆動制御を行なう（ステップＤ３，Ｄ４）。つまり、上記ＥＧＲ弁駆動負圧をプリセット負圧EGRV0 になるまで低下させる。排気還流のためにＥＧＲ弁操作量Ｔegr がプリセットが零とならない操作量であるときは、通常のＥＧＲ弁駆動制御が行なわれる（ステップＤ１→Ｄ４）。
【００７４】
以上の実施例は、リフトセンサ付きのＥＧＲ弁の場合であるが、ステップＤ２，Ｄ３でリフトセンサ１９の代わりにＥＧＲ弁駆動負圧を検出してプリセット状態を判定したり、図１６に示すようにＥＧＲ弁リフト量と駆動量とが一定の関係にある場合に駆動量を検出してプリセット状態を判定してもかまわない。ここに、駆動量は、駆動負圧そのもの、又は該駆動負圧を発生させるための負圧制御用電磁弁のデューティ値のいずれであってもよい。
【００７５】
従って、エンジンが定常運転状態から加速運転状態に移行したときに、加速応答性を高めるために排気還流量を零にしても、ＥＧＲ弁１４にはプリセット負圧が作用しているから、その後に排気還流を再開するときには、Ｔegr の増大に応じてＥＧＲ弁１４が応答遅れをほとんど生ずることなく速やかに開動して、該Ｔegr の大きさに対応する予定の開度になる。よって、ＮＯｘの低減等に有利になる。
【００７６】
−複数のＥＧＲ弁を並列に備えている場合−
図１７に示す例は、ＥＧＲ通路１３を途中で分岐させてから再び合流させる構成とし、分岐ＥＧＲ通路１３Ａ，１３Ｂの各々にＥＧＲ弁１４Ａ，１４Ｂを設けたものである。一方の分岐ＥＧＲ通路１３Ａは通路面積が小さく、そこに設けられているＥＧＲ弁１４Ａは開度が通電量に応じて連続的に変化するリニア可変バルブである。他方の分岐ＥＧＲ通路１３Ｂは通路面積が上記分岐ＥＧＲ通路１３Ａよりも大きく、そこに設けられているＥＧＲ弁１４Ｂは通電のオン・オフによって弁本体が開と閉の２位置に変化するオンオフバルブである。
【００７７】
このように、リニア可変バルブ１４Ａの他にオンオフバルブ１４Ｂを備えている場合の過渡時の制御フローを図１８に示す。すなわち、現在のＥＧＲ弁１４Ａの負圧値Ｐegr を負圧センサ１８の出力から読み込む一方、当該過渡時の目標ＥＧＲ弁操作量ＫＴegr （図１３のステップＢ７）を用いて、目標とするＥＧＲ弁駆動負圧ＴＰegr をテーブル（予めメモリ上に電子的に格納されているＫＴegr とＴＰegr との対応関係を表わすテーブル）から読み込む（ステップＥ１，Ｅ２）。そして、両者の差圧（Ｐegr −ＴＰegr ）が所定値ＴＨopenよりも大きいときには、上記オンオフバルブ１４Ｂを閉とし、そうでないときには、これを開とする
（ステップＥ３〜Ｅ５）。
【００７８】
従って、エンジンの運転状態が定常状態から加速状態に移行したときは、先に説明したように、加速応答性を高めるために目標とする排気還流量が大から小に切り替わり（定常時Ｔegr →過渡時ＫＴegr ）、Ｐegr −ＴＰegr ＞ＴＨopenの状態になるが、その際に上記オンオフバルブ１４Ｂが直ちに閉となる。よって、排気還流量の低減が速やかに行なわれることになり、吸入空気量を急増させて加速応答性を高めることができる。また、このとき、リニア可変バルブ１４Ａは、過渡時ＫＴegr に基づいて開度が制御されるため、ＮＯｘ量が過剰に増大することを防ぐことが可能である。
【００７９】
一方、上記加速判定のないエンジンの定常運転時は、上記オンオフバルブ１４Ｂは開であり、リニア可変バルブ１４ＡによるＥＧＲ通路１３の開度調節によって排気還流量が制御されることになる。従って、エンジンの通常運転時における多量の排気を還流するためのＥＧＲ通路断面積は確保される。
【００８０】
−ＥＧＲ弁駆動負圧経路を並列に備えている場合−
この例では、図１９に示すように、ＥＧＲ弁１４の負圧通路１５が通路１５ａと通路１５ｂとに分岐し、通路１５ａが電磁弁（リニア開閉弁）１７に接続され、通路１５ｂにオンオフバルブ６１が設けられている。通路径は、通路１５ｂの方が通路１５ａよりも大きい。
【００８１】
すなわち、エンジンが加速状態にあるときは、吸入空気量を速やかに増大させるためにＥＧＲ弁１４を直ちに閉にすることが要求され、そのためにはＥＧＲ弁１４の負圧室を大気圧にすればよい。しかし、電磁弁１７は作動安定性を得るべく大気解放用通路に絞りが設けられているため、負圧大の状態から大気圧状態になるまでに時間がかかる。そこで、この例では上記オンオフバルブ６１によってＥＧＲ弁１４を速やかに大気圧にすることができるようにしたものである。
【００８２】
図２０には本例の制御フローが示されている。現在のＥＧＲ弁１４Ａの負圧値Ｐegr を負圧センサ１８の出力から読み込む一方、当該過渡時の目標ＥＧＲ弁操作量ＫＴegr （図１３のステップＢ７）を用いて、目標とするＥＧＲ弁駆動負圧ＴＰegr をテーブル（予めメモリ上に電子的に格納されているＫＴegr とＴＰegr との対応関係を表わすテーブル）から読み込む（ステップＭ１，Ｍ２）。そして、両者の差圧（ＴＰegr −Ｐegr ）が所定値ＴＨＶopenよりも大きいときには、上記オンオフバルブ６１を開とし、そうでないときには、これを閉とする（ステップＭ３〜Ｍ５）。
【００８３】
従って、ＥＧＲ弁１４を閉じる要求があり且つ上記負圧差が大きいときは、オンオフバルブ６１が開となるとこによって、ＥＧＲ弁１４はその負圧室に通路１５ｂを介して大気圧又は過給気が供給されることによって速やかに閉弁する。この速やかな閉弁には通路１５ｂが大径であることも寄与する。
【００８４】
−複数のＥＧＲ弁を直列に備えている場合−
図２１に示すように、ＥＧＲ通路１３に２つのＥＧＲ弁１４Ａ，１４Ｂが直列配置で設けられており、一方のＥＧＲ弁１４Ａは開度が通電量に応じて連続的に変化するリニア可変バルブであり、他方のＥＧＲ弁１４Ｂは通電のオン・オフによって弁本体が開と閉の２位置に変化するオンオフバルブである。
【００８５】
加速判定時における排気還流制御のフローは図２２に示されている。すなわち、吸入空気量の偏差Ｑerr を読み込む一方、燃料噴射量Ｆ及びエンジン回転数Neを用いてマップより偏差閾値ＴＨＱerr を読み込む（ステップＦ１，Ｆ２）。この閾値ＴＨＱerr は加速要求度の大小に係るものであり、燃料噴射量Ｆが多くなるほど、また、エンジン回転数Neが低くなるほど、ＴＨＱerr が小さくなるように設定されてメモリ上に電子的に格納されているものである。そして、上記偏差Ｑerr が偏差閾値ＴＨＱerr よりも小さいときはオンオフバルブ１４Ｂは開のままであるが、偏差Ｑerr が偏差閾値ＴＨＱerr 以上に大きくなると、オンオフバルブ１４Ｂが閉に制御される（ステップＦ３〜Ｆ５）。
【００８６】
従って、加速要求度が高いときにはＥＧＲ通路１３がオンオフバルブ１４ｂによって直ちに閉じられるため、吸入空気量を速やかに増大させてスモークを抑えながら燃料の増量による加速を図ることができる。
【００８７】
＜噴射量変化係数βによる加速判定時の制御＞
−排気還流制御・燃料噴射量制御（本発明の参考例）−
これは、図２３に示されており、先の過渡判定で加速状態が判定されたとき、噴射量変化係数β、燃料噴射量Ｆ及びエンジン回転数Neを用いて、これらの変化における最適な過渡時目標空燃比ＫＴA/F を記録した三次元マップを参照し、ＫＴA/F を読み込む（ステップＧ１）。この過渡時目標空燃比ＫＴA/F は、排気還流量を低下させることによって、スモークの発生を抑えながら速やかにエンジン出力を高めることができるように、定常時の目標空燃比ＴA/F よりもリーン側に設定されている。このＫＴA/F は、燃料噴射量Ｆに応じて低負荷側ほど、また、噴射量変化係数βが大きいほど、さらにはエンジン回転数Neが低いほど、それぞれリーン側になるように設定されており、それぞれの変化における最適な目標空燃比が実験的に求められてメモリ上に電子的に格納されている。
【００８８】
得られた過渡時目標空燃比ＫＴA/F と燃料噴射量Ｆとに基づいて過渡時の目標吸入空気量ＴＱが算出される（ステップＧ２）。そして、このＴＱに基づいて、先の定常運転時と同様にＥＧＲ弁操作量が決定され、排気還流量の速やかな低減制御が行なわれる。
【００８９】
これにより、過給機７に与えられる排気エネルギーがさらに増大するため、吸入空気量が速やかに増大していって、アクセルペダルの踏込みに対する加速の応答遅れ、所謂ターボラグが防止される。
【００９０】
一方、アクセルペダルの踏込みによって燃料が増量すると空燃比がリッチになっていくため、それだけスモークの低減の面では不利になる。そこで、燃料の増量を一時的に抑制すべくその増量に一定の制限を与える。すなわち、燃料噴射量Ｆとエンジン回転数Neのマップより限界空燃比LimitA/Fを読み込む（ステップＧ３）。この限界空燃比LimitA/Fは、スモークの発生を抑えるためのものであり、且つその限界スモーク量は定常時の限界スモーク量よりも多くしている。例えば２ＢＵ程度のスモーク量となるようにするものであり、この程度であれば、エンジンの出力トルクの増大に支障はない。
【００９１】
上記定常時の目標空燃比ＴA/F 、過渡時の目標空燃比ＫＴA/F 及び限界空燃比LimitA/Fの関係は図２４に示す通りであり、基本的には、定常時の目標空燃比ＴA/F よりもリーン側に過渡時の目標空燃比ＫＴA/F が設定され、定常時の目標空燃比ＴA/F よりもリッチ側に限界空燃比LimitA/Fが設定されている。この限界空燃比LimitA/Fは、基本的には燃料噴射量が多いほどリーン側に、また、エンジン回転数が高いほどリッチ側に設定することができ、燃料噴射量Ｆとエンジン回転数Neの変化における、実験的に求めた最適な値をメモリ上に電子的に記録している。
【００９２】
得られた限界空燃比LimitA/Fと現在の吸入空気量Ｑ(i) とに基づいて燃料噴射量のリミットＦLimit が算出され、基本噴射量Ｆ、リミットＦLimit 及び最大噴射量Ｆmax のうちの最も少ない値が目標噴射量ＴＦとして設定される（ステップＧ４，Ｇ５）。基本噴射量Ｆは、エンジン回転数Neとアクセル開度Acc とによって一義的に定まる燃料噴射量であり、最大噴射量Ｆmax は、当該エンジンの破壊を招かない燃料噴射量の上限値である。
【００９３】
従って、過渡時に排気還流量が低減しても、燃料噴射量の過度の増大が抑えられるため、スモーク量の過度の増大を抑えながら、加速要求を満たすことができる。
【００９４】
−排気還流量と燃料噴射量の並行制御−
先の制御は排気還流制御を行ないながら燃料噴射量を制限するというものであったが、この並行制御は、燃料噴射量に関しても目標空燃比に基づいて制御するものであり、図２５に示されている。
【００９５】
すなわち、先の過渡判定で加速状態が判定されたとき、噴射量変化係数β、燃料噴射量Ｆ及びエンジン回転数Neを用いて、これらの変化における過渡時排気還流制御用の最適目標空燃比ＫＴA/F を記録した三次元マップを参照し、ＫＴA/F を読み込む（ステップＰ１）。この過渡時排気還流用の目標空燃比ＫＴA/F は、先の場合と同様に定常時の目標空燃比ＴA/F よりもリーン側に設定されたものである。
【００９６】
アクセルペダルの踏込みによって燃料が増量すると空燃比がリッチになっていくため、それだけスモークの低減の面では不利になる。そこで、スモーク量の過度の増大を招くことなくエンジン出力を増大させることができる、燃料噴射量制御用の目標空燃比ＫＦＴA/F を燃料噴射量Ｆとエンジン回転数Neのマップより読み込む（ステップＰ２）。このＫＦＴA/F は、燃料噴射量Ｆとエンジン回転数Neの変化における、実験的に求めた最適な値がメモリ上に電子的に格納されているものである。すなわち、この燃料噴射量制御用のＫＦＴA/F は、上記臨界空燃比LimitA/Fと同様に定常時の目標空燃比ＴA/F よりもリッチ側に設定されていて、その設定の根拠となる限界スモーク量は定常時の限界スモーク量よりも多い、例えば２ＢＵ程度のスモーク量である。
【００９７】
排気還流制御に関しては、得られた目標空燃比ＫＴA/F と燃料噴射量Ｆとに基づいて過渡時の目標吸入空気量ＴＱが算出される（ステップＰ３）。そして、このＴＱに基づいて、先の定常運転時と同様に過渡時のＥＧＲ弁操作量ＫＴegr が決定され、排気還流量の速やかな低減制御が行なわれる（ステップＰ４）。これにより、過給機７に与えられる排気エネルギーがさらに増大するため、吸入空気量が速やかに増大していって、アクセルペダルの踏込みに対する加速の応答遅れ、所謂ターボラグが防止される。
【００９８】
燃料噴射量制御に関しては、得られた目標空燃比ＫＦＴA/F と現在の吸入空気量Ｑ(i) とに基づいて過渡時燃料噴射量ＫＦが算出される（ステップＰ５）。そして、この過渡時燃料噴射量ＫＦ及び最大噴射量Ｆmax のうちの最も少ない値が目標噴射量ＴＦとして設定される（ステップＰ６）。
【００９９】
従って、過渡時（加速時）には、スモーク量が角に増大しない範囲で定常時よりも積極的に多くの燃料を噴射することができ、これにより、エンジン出力トルクが上昇するとともに、過給機７に与えられる排気エネルギーが増大し、加速性向上に有利になる。
【０１００】
−ＶＧＴ制御−
次に上記加速判定時に行なうＶＧＴ過給機７の制御について説明する。すなわち、噴射量変化係数βによる加速判定がなされたときは、目標トルクTrqsol及びエンジン回転数Neを用い、マップ５１から目標ターボ効率VGTsolを読み込む。そして、得られたVGTsolに基づいてＶＧＴ過給機７のフラップ７ｂの回動位置、すなわち、Ａ／Ｒを調節する。
【０１０１】
従って、加速時には、それまでの多量の排気還流によって当該過給機７に与えられる排気エネルギーが少なくなっていても、上記Ａ／Ｒが小さくなることによって過給効率が高まり、吸入空気量を増大させて所期の加速性能を得ることができる。
【０１０２】
−燃料噴射時期進角制御−
次に加速時に行なう燃料噴射時期進角制御について説明する。すなわち、このエンジンにおいては、定常時の燃料噴射時期は、ＭＢＴよりもかなり遅角した位置に設定され、燃料噴射量の増大に応じて漸次進角するように制御されている。これに対して、噴射量変化係数βによる加速判定がなされたときは、このβの大きさに応じて噴射時期が定常時の対応する噴射時期よりもさらに進角される。
【０１０３】
この噴射時期の進角は、それによって着火が遅れることから、燃料と空気の混合が良好になり、急速燃焼を生ずる、という効果を招く。従って、ＮＯｘが増える一方、スモークは減ることになる。しかし、もともと多量の排気還流によって空燃比がリッチになっており、上述の如く加速時の進角を大きくしても、ＮＯｘが過度に増大することはなく、かえってこの進角制御によってスモークが減るという有利な効果が得られる。
【０１０４】
−αによる加速判定時の制御とβによる加速判定時の制御との関係−
加速係数αによる加速判定時の上述した各ＥＧＲ弁制御は、噴射量変化係数βによる加速判定時に行なうこともでき、また、噴射量変化係数βによる加速判定時の上述したＶＧＴ制御及び噴射時期進角制御は加速係数αによる加速判定時に行なうこともできる。
【０１０５】
＜エアフローセンサ６とＯ２  センサ９との使い分け＞
−センサの特性−
エアフローセンサ６は、その特性を図２６に示すように、流量Ｑが多くなるに従って検出誤差ΔＱが大きくなるが、このΔＱの上昇度は流量Ｑの上昇度に比べて小さい。このため、図２７に示すように、流量誤差率ΔＱ／Ｑは低流量領域では大きいが高流量領域では小さい。これに対して、ポンプ電流発生タイプのリニアＯ２  センサ９の場合は、図２８に示すように空燃比が上昇するに従ってその検出誤差率Ｅが大きくなる。また、Ｏ２  センサ９によって求まる吸入空気量は、現在吸気行程にる気筒のものではなく、吸気行程の時期が数気筒前のものに吸入される空気量である。
【０１０６】
そこで、このような両センサ６，９を、各々の利点を十分に生かすことができるように切り替えて各気筒の吸入空気量の測定に使用することになる。すなわち、エンジンの運転領域の如何、並びに両センサの精度比較結果に基づいて、両センサ６，９の使用を切り替える。
【０１０７】
−センサの切替フロー−
このフローは図２９に示されている。先に説明した過渡判定によって過渡（加速状態）が判定されると、エアフローセンサ６によって求まる吸入空気量が選択されて図７のＥＧＲ弁駆動量切替部４９において該センサ６によるＥＧＲ弁制御に切り替えられ、過渡時の排気還流制御（Ａ／Ｆ制御）が行なわれる（ステップＨ１〜Ｈ５）。Ｏ２  センサによる場合は、数気筒前の吸入空気量を検出することになるために応答遅れを生ずるが、エアフローセンサ６の出力による場合はそのような遅れがないため、過渡時において排気還流量を速やかに低減させて加速応答性を高めることができる。
【０１０８】
エンジンが定常の運転状態であれば、エアフローセンサ６及びＯ２  センサ９のうちの一方を選択する判定が行なわれる（ステップＨ６，この点は後述する）。Ｏ２  センサ９が選択された場合には、このセンサ９によって検出されるＯ２  濃度を用い、図３０に示すようなＯ２  濃度と空燃比との関係を表わすメモリ上に電子的に格納されたマップを参照して空燃比A/F が求められ、このA/F と、これに対応する数気筒前の燃料噴射量とに基づいてそのときの吸入空気量が算出されて、制御に使用すべき吸入空気量が該Ｏ２  センサ９による吸入空気量に切り替えられる（ステップＨ７〜Ｈ１０）。そして、図７のＥＧＲ弁駆動量切替部４９においてＯ２  センサ９によるＥＧＲ弁制御に切り替えられ、定常時の排気還流制御（Ａ／Ｆ制御）が行なわれる（ステップＨ１１，Ｈ１２）。
【０１０９】
一方、エアフローセンサ６が選択された場合には、制御に使用すべき吸入空気量が該センサ６による吸入空気量に切り替えられ、該センサ６によるＥＧＲ弁制御に切り替えられ、定常時の排気還流制御（Ａ／Ｆ制御）が行なわれる（ステップＨ７→Ｈ１３→Ｈ１４→Ｈ１２）。
【０１１０】
従って、定常時にはエアフローセンサ６とＯ２  とのうちの精度の良い方が用いられるため、所期の制御をするうえで有利になり、また、Ｏ２  センサ９が選択された場合でも定常運転時であるから、問題はない。
【０１１１】
−センサの選択フロー−
このフローは図３１に示されている。エンジンの運転状態（エンジン回転数、アクセル開度等）を読み込み、メモリ上に電子的に格納されているマップを参照して吸入空気流量が大の運転領域にあるときはエアフローセンサ６を選択する（ステップＪ１〜Ｊ３）。図２７から明らかなように、吸入空気流量大のときは、エアフローセンサ６の検出誤差率が小さいから、吸入空気流量を精度良く検出することができ、また、この検出結果に基づいてリアルタイムで制御を実行することができる。
【０１１２】
図３２には当該運転領域の判定に使用するマップが示されている。これは、エンジン回転数及びエンジン負荷の変化における、吸入空気流量小の領域（斜線部分）を示すものであり、実験的に求めて設定されている。基本的にはエンジン回転数が高い領域ではエアフローセンサ６が選択され、エンジン回転数が低い領域ではＯ２  センサ９が選択されることになる。
【０１１３】
吸入空気流量が小のとき運転領域にあるときは、エアフローセンサ６の出力に基づいて吸入空気流量における検出誤差AFSerrorを図２７に対応するマップを参照して読み出す（ステップＪ４）。また、Ｏ２  センサ９の出力に基づいてＯ２  濃度を読み込み、該センサ９での検出誤差Ｏ２  error を図２８に対応するマップを参照して読み出すが、このＯ２  濃度が所定量以上のときは吸入空気量の測定にエアフローセンサ６を選択する（ステップＪ５，Ｊ６）。
【０１１４】
ここでいうＯ２  濃度が所定量以上のときは、空燃比がλ＝１を越えて所定レベル以上にリーンになった運転領域（例えばＡ／Ｆ≧４０のとき）であり、このときは図１３から明らかなようにＯ２  センサ９の検出誤差が大きくなるため、エアフローセンサ６を吸入空気量の測定に選択するものである。
【０１１５】
これに対して、Ｏ２  濃度が所定量未満のときは、両センサ６，９の検出誤差を比較し、エアフローセンサ６の検出誤差の方が小さいときには該センサ６を吸入空気量の測定に選択し、Ｏ２  センサ９の検出誤差の方が小さいときは該センサ９を吸入空気量の測定に選択する（ステップＪ７〜Ｊ９）。従って、低流量領域では吸入空気量の測定に精度の良いＯ２  センサ９を使用するのであるが、その場合でも、空燃比が所定レベル以上にリーンのとき、また、当該センサ９の検出誤差が大きいときにはエアフローセンサ６を使用することにより、最適化が図られている。
【０１１６】
但し、上記切替方式に代えて、図３３に示すように例えば空燃比がＡ／Ｆ≧４０のリーンとなるアイドル運転領域ないしは低負荷運転領域においてエアフローセンサ６を用い、かかる運転領域において、特にアイドル運転領域においてＮＯｘの低減のために排気還流量を多くすることによって空燃比がリッチ側に移行したときにＯ２  センサ９を用いるようにしてもよい。
【０１１７】
＜ＥＧＲ率の気筒間ばらつき解消制御＞
この制御は、ＥＧＲ率の気筒間ばらつきを少なくするものである。
【０１１８】
−ＥＧＲ率の気筒間ばらつきについて−
排気の還流は吸気通路２の管内圧力と排気通路３の管内圧力との差によって生ずる。図１に示すようにＥＧＲ通路を１本しか備えていない場合、吸気通路２のＥＧＲ通路接続位置での管内圧力及び排気通路３のＥＧＲ通路接続位置での管内圧力は、クランク角度の変化によって例えば図３４に示すような変化をする。この圧力脈動は、エンジン回転数２０００ｒｐｍの場合であり、吸気通路側の管内圧力を「Ｉｎ」の記号で表わし、排気通路側の管内圧力を「Ｅｘ」で表わしている。この「Ｉｎ」と「Ｅｘ」の差圧の変化は図３５に示す通りであり、この差圧によって、図３６に破線で示すように、排気（既燃ガス）が間欠的に吸気通路に流入する。図３６の実線は吸気通路２を流れる吸入空気（還流排気を含む）の流量の変化を表わす。
【０１１９】
エンジン回転数１５００ｒｐｍ及び１０００ｒｐｍの各々における上記「Ｉｎ」及び「Ｅｘ」の変化は図３７、図３８にそれぞれ示す通りである。図３４との比較から明らかなように、「Ｉｎ」及び「Ｅｘ」の変化の態様はエンジン回転数によって異なる。各エンジン回転数での差圧の変化をまとめて表わすと図３９のようになり、エンジン回転数によって差圧のピーク位置、ピーク高さが異なり、しかも、クランク角度によってピーク高さの逆転が見られる。例えば、１８０度付近では１５００ｒｐｍが高く１０００ｐｐｍが低いが、５４０度付近では１０００ｐｐｍが高く２０００ｐｐｍが低い。
【０１２０】
このため、各気筒のＥＧＲ率のエンジン回転数による変化をみると、図４０に破線で示すものになる。すなわち、各気筒＃１〜＃４に対するＥＧＲ率がエンジン回転数によって逆転する現象を生じている。これが、ここで問題とするＥＧＲ率の気筒間ばらつきである。
【０１２１】
−ＥＧＲ操作量の補正による気筒間ばらつきの解消−
そこで、上記エンジン回転数と各気筒のＥＧＲ率との関係に基づいて、このＥＧＲ率に関する気筒間の固体差を小さくするためのＥＧＲ弁操作量Ｔegr(i)の補正係数をエンジン回転数に応じて実験的に求めてメモリ上に電子的に格納しておく。そして、エンジン回転数Neを用いて上記補正係数をメモリから演算し、この補正係数に基づいて上記ＥＧＲ弁操作量Ｔegr(i)を補正してＥＧＲ弁１４の制御に用いる。
【０１２２】
これにより、ＥＧＲ率に関する気筒間の固体差に拘らず、すべての気筒の空燃比を目標空燃比ＴA/F に合わせ込むことができ、ＮＯｘ低減とスモーク低減の両立に有利になる。
【０１２３】
−複数のＥＧＲ管の択一使用による気筒間ばらつきの解消−
図４１に示すように、吸気通路２と排気通路３とは、ＥＧＲ管１３Ａ(EGR1)とＥＧＲ管１３Ｂ(EGR2)によって接続され、各々にＥＧＲ弁１４Ａ(EGR1)，１４Ｂ(EGR2)が設けられている。このＥＧＲ管１３Ａ(EGR1)，１３Ｂ(EGR2)は、吸気通路２に対して互いに吸気の流れ方向に位置をずらして接続され、また、排気通路３に対しても同様に位置をずらして接続されている、互いに独立した通路である。ＥＧＲ弁１４Ａ(EGR1)，１４Ｂ(EGR2)には各々別個の開度調節手段が設けられていて、互いに独立して制御可能に構成されている。
【０１２４】
ＥＧＲ率の気筒間ばらつきは、エンジン回転数によって排気脈動や吸気脈動が異なることに起因するが、このような脈動はＥＧＲ通路が吸気通路２や排気通路３に対して接続される場所によってその態様が異なる。ここでは、そのことを利用して当該気筒間ばらつきを解消すべく、上述の如く２本の独立したＥＧＲ管１３Ａ(EGR1)，１３Ｂ(EGR2)を設け、各々を吸気通路２における吸気脈動の態様が異なる位置に、また排気通路３における排気脈動の態様が異なる位置に接続しているものである。すなわち、エンジン回転数に応じてＥＧＲ管１３Ａ(EGR1)，１３Ｂ(EGR2)を選択して使用すれば（両者の併用を含む）、当該気筒間ばらつきを解消することができる。
【０１２５】
−具体的な制御内容−
図４２に示すように、エンジンの運転領域を所定のエンジン回転数Ne−EXC を基準としてそれよりも低い領域N1と高い領域N2とに区分し、低領域N1においてＥＧＲ管１３Ａ(EGR1)を用い、高領域N2においてＥＧＲ管１３Ｂ(EGR2)を用いるようにする。また、エンジン回転数に基づく当該切替にヒステリシスTHN1，THN2を設ける。
【０１２６】
すなわち、図４３に示すように、エンジンの定常運転時において、始めは現在の領域をN1としてエンジン回転数Neを読み込む（ステップＫ１，Ｋ２）。現在領域がいずれかを判断するが、現在領域はN1であるから、領域切替のエンジン回転数Ne−HYS1をヒステリシスの上限にセットする（ステップＫ３，Ｋ４）。そして、上記エンジン回転数Neがヒステリシスの上限よりも高いときは領域をN2にセットし、ＥＧＲ管１３Ａ(EGR1)を主制御に供し、ＥＧＲ管１３Ｂ(EGR2)を従制御に供する（ステップＫ５〜Ｋ７）。主制御及び従制御の意味は後述する。当該エンジン回転数Neがヒステリシスの上限以下のときは、領域はN1のままとしてＥＧＲ管１３Ｂ(EGR2)を主制御に供し、ＥＧＲ管１３Ａ(EGR1)を従制御に供する（ステップＫ８）。
【０１２７】
一方、ステップＫ３における領域判断がN2であれば、領域切替のエンジン回転数Ne−HYS2をヒステリシスの下限にセットする（ステップＫ３→Ｋ９）。そして、上記エンジン回転数Neがヒステリシスの下限よりも低いときは領域をN1にセットし、ＥＧＲ管１３Ｂ(EGR2)を主制御に供し、ＥＧＲ管１３Ａ(EGR1)を従制御に供する（ステップＫ１０〜Ｋ１２）。当該エンジン回転数Neがヒステリシスの下限以上のときは、領域はN2のままとしてＥＧＲ管１３Ａ(EGR1)を主制御に供し、ＥＧＲ管１３Ｂ(EGR2)を従制御に供する（ステップＫ１０→Ｋ１３）。
【０１２８】
ここに、主制御は、吸入空気量に基づいて先に説明した目標空燃比ＴA/F （ＮＯｘの低減とスモークの低減の両立が図れる空燃比）となるようにＥＧＲ弁をフィードバック制御することを意味する。例えば、当該ＥＧＲ管が閉状態であったときに主制御に移行すると、図４４に示すように当該ＥＧＲ弁の開度が増大して目標開度に収束していく。一方、従制御は、ＥＧＲ弁をその開度が所定の変化率で全閉まで変化するようにオープン制御することを意味する。
【０１２９】
従って、上記エンジン回転数に基づくＥＧＲ管１３Ａ(EGR1)，１３Ｂ(EGR2)の切替により、排気還流に影響を及ぼす脈動特性が変わり、図４０に実線で示すように各気筒＃１〜＃４のＥＧＲ率の大小がエンジン回転数によって逆転することを避けることができ、且つ気筒間のＥＧＲ率の差を全エンジン回転数においてほぼ均等なものにすることが可能になる。
【０１３０】
この実施例では、N1,N2 の２つの領域に区分した場合を説明したが、２つの領域に限定されず、複数の領域N1,N2,…Nkに区分した場合も同様である。
【０１３１】
よって、このような気筒間のＥＧＲ率の差については、これを気筒間の固体差として扱い、気筒毎の排気還流制御（ＥＧＲ率の制御）においてその固体差に応じた重みづけを各々の制御量に与えることよって、各気筒のＥＧＲ率や空燃比に差を生ずることを避けることができる。すなわち、ＮＯｘやスモークの発生量が気筒間でばらついてエンジン全体としてのＮＯｘやスモークの発生量が多くなる、という問題を解消することができる。
【０１３２】
なお、図４０に実線で示す結果は、エンジン回転数１７５０ｒｐｍで領域を分けてＥＧＲ管１３Ａ(EGR1)，１３Ｂ(EGR2)を切替使用した例のものである。また、同図では、各気筒のＥＧＲ率の差を明瞭にするため、ＥＧＲ率のスケールをかなり拡大して描いている。
【０１３３】
また、ＥＧＲ管の長さやボリューム（容積）が変わると、ＥＧＲ率に影響を与える吸気脈動と排気脈動との関係（位相的関係）が変化するため、このことを利用して、上記の場合と同様の制御により上記気筒間ばらつきを解消することもできる。
【０１３４】
図４５はＥＧＲ管の長さをエンジン回転数の変化に応じて変える場合の通路構成を示す。すなわち、吸気通路と排気通路とに両端が接続された１本のＥＧＲ管１３は、途中部分が長さの短いＥＧＲ管１３Ａと長いＥＧＲ管１３Ｂとに分かれており、その各々に開閉弁１３ａ，１３ｂが設けられており、駆動源６２により両開閉弁１３ａ，１３ｂのいずれか一方を開とするとき、他方が閉となるように連動させて、ＥＧＲ管１３ＡとＥＧＲ管１３Ｂとを選択使用して、気筒間ばらつきを解消するものである。このＥＧＲ管１３ＡとＥＧＲ管１３Ｂとの間での切り替えは両管の分岐点に１のバルブを配置して連通方向を切り替える方式であっても、各管にバルブを設けてその各々の個別に作動させるものであってもよい。
【０１３５】
図４６は分岐した２つのＥＧＲ管１３Ａ，１３Ｂのうちの一方のみに開閉弁１３ａを設け、該開閉弁１３ａを開閉させることによって、短いＥＧＲ管１３Ａのみを用いる場合と両ＥＧＲ管１３Ａ，１３Ｂを用いる場合とに切り替えて気筒間ばらつきを解消するものである。
【０１３６】
また、ＥＧＲ管の通路長さを切り替える手段としては、該管の途中に蛇腹その他の伸縮部を設け、該伸縮部の長さを変化させるようなものであってもよい。さらに、ＥＧＲ管のボリュームを変える場合には、該ＥＧＲ管の途中にチャンバーを接続し、該チャンバーにその容積を変化させるためのピストンを配置し、このピストンを駆動するようにすればよい。
【０１３７】
＜複数のＥＧＲ管の使用本数の切替＞
排気還流の要求量は、エンジンの運転状態その他によって異なる。そこで、図４１に示すように複数のＥＧＲ管１３Ａ(EGR1)，１３Ｂ(EGR2)を設けて、エンジンの運転状態に応じて、その使用本数を切り替えるものである。
【０１３８】
−制御の内容−
ＥＧＲ管使用本数の切替制御の内容は図４７に示されている。ＥＧＲ併用判断は、エンジンの運転状態に応じてＥＧＲ管１３Ａ(EGR1)及び１３Ｂ(EGR2)を併用するか、いずれか一方を用いるかの判断を行なうものである（ステップＬ１）。すなわち、燃料噴射量Ｆを用いて、それが減少しているときは両ＥＧＲ管１３Ａ(EGR1)，１３Ｂ(EGR2)を併用し、燃料噴射量Ｆが減少していない定常運転時並びに加速運転時は両ＥＧＲ管１３Ａ(EGR1)，１３Ｂ(EGR2)のうちのいずれか一方を選択して使用する。この択一使用は、上述のＥＧＲ率の気筒間ばらつきをなくすための運転領域N1，N2による切替制御によって行なう。
【０１３９】
両ＥＧＲ管１３Ａ(EGR1)，１３Ｂ(EGR2)の併用が判断された場合には併用中フラグをセットし、現在閉じているＥＧＲ管がＥＧＲ管１３Ａ(EGR1)であれば、該ＥＧＲ管１３Ａ(EGR1)のＥＧＲ弁１４Ａ(EGR1)を全開にセットして、ＥＧＲ管１３Ｂ(EGR2)のＥＧＲ弁１４Ｂ(EGR2)を吸入空気量に基づいてフィードバック制御する（ステップＬ２〜Ｌ６）。現在閉じているＥＧＲ管がＥＧＲ管１３Ｂ(EGR2)であれば、該ＥＧＲ管１３Ｂ(EGR2)のＥＧＲ弁１４Ｂ(EGR2)を全開にセットして、ＥＧＲ管１３Ａ(EGR1)のＥＧＲ弁１４Ａ(EGR1)を、検出吸入空気量に基づいて要求開度（目標空燃比ＴA/F が得られるＥＧＲ量）となるように気筒毎にフィードバック制御する（ステップＬ４→Ｌ７，Ｌ８）。
【０１４０】
両ＥＧＲ管１３Ａ(EGR1)，１３Ｂ(EGR2)を併用する運転状態でないと判断された場合には、現在が併用中であり且つＥＧＲ管１３Ａ(EGR1)のＥＧＲ弁１４Ａ(EGR1)を吸入空気量に基づいてフィードバック制御しているときは、全開になっている他方のＥＧＲ弁１４Ｂ(EGR2)の目標開度を全閉にセットする（ステップＬ９〜Ｌ１１）。そして、このＥＧＲ弁１４Ｂ(EGR2)が全閉になったときに併用中フラグをリセットする（ステップＬ１２，Ｌ１３）。現在が併用中でＥＧＲ管１３Ｂ(EGR2)のＥＧＲ弁１４Ｂ(EGR2)を吸入空気量に基づいてフィードバック制御しているときは、ＥＧＲ弁１４Ａ(EGR1)の目標開度を全閉にセットし、このＥＧＲ弁１４Ａ(EGR1)が全閉になったときに併用中フラグをリセットする（ステップＬ１４，Ｌ１５）。
【０１４１】
従って、排気還流（ＥＧＲ）の要求量が急増したときに、上記両ＥＧＲ通路１３Ａ，１３Ｂを併用することよって、その要求に見合うように実際のＥＧＲ量を急増させることができる。
【０１４２】
すなわち、図４８に示すように、減速時、すなわち、アクセルペダルの踏込みが戻されて燃料噴射量が減少していくときは、ＥＧＲの要求量が急増する。これは、空燃比が過度にリーンになってＮＯｘ量が増大することを避けるためである。しかし、同図の中段に示すように、ＥＧＲ通路が１本であるときには、そのＥＧＲ弁をフィードバック制御する関係で実際のＥＧＲ量を要求に見合うように急増させることはできない。これに対して、上記併用制御を行なうことによって、同図の下段に示すように、実際のＥＧＲ量を要求に見合うように急増させることができ、一時的に空燃比が過度にリーンになってＮＯｘが急増することを避けることができる。
【０１４３】
なお、上記例はエンジンの運転状態に基づいてＥＧＲ管の併用判断を行なうようにしているが、排気通路３に触媒コンバータ１２を設けている場合には、これが排気中の微粒子成分等によって目詰りを起こして排圧が上昇し、また、そのような目詰り物が除去されることによって排圧が低下する、というように排圧が変化することがある。また、ＶＧＴ過給機との併用の場合においてもＶＧＴの可変ベーンの位置によって排圧が変化する。この排圧の変化はＥＧＲ通路によるＥＧＲ量に直接影響を及ぼす。従って、例えば、排圧が高いときは１本のＥＧＲ管で排気還流制御を行ない、排圧が低いときには複数本のＥＧＲ管で排気還流制御を行なうようにしすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  エンジンの全体構成図。
【図２】  ＥＧＲ弁及びその駆動系の構成図。
【図３】  ＥＧＲ弁の駆動電流と駆動負圧との関係を示すグラフ図。
【図４】  ＥＧＲ弁の駆動負圧とそのリフト量との関係を示すグラフ図。
【図５】  ＶＧＴ過給機の一部をＡ／Ｒ小の状態で示す正面図。
【図６】  ＶＧＴ過給機の一部をＡ／Ｒ大の状態で示す正面図。
【図７】  エンジンの制御系の構成図。
【図８】  空燃比とＮＯｘ排出量との関係を示すグラフ図。
【図９】  空燃比とスモーク値との関係を示すグラフ図。
【図１０】  制御の全体フローを示す図。
【図１１】  エンジンの吸入空気流量の時間変化を示すグラフ図。
【図１２】  吸入空気量算出のフロー図。
【図１３】  過渡判定のフロー図。
【図１４】  ＥＧＲ弁操作量算出のフロー図。
【図１５】  プリセットを与える制御のフロー図。
【図１６】  ＥＧＲ弁リフト量と駆動量との関係を示すグラフ図。
【図１７】  他のエンジン構成図。
【図１８】  ＥＧＲ弁並列配置の場合のＥＧＲ弁オン・オフ制御のフロー図。
【図１９】  駆動負圧経路を並列に備えているＥＧＲ弁の構成図。
【図２０】  駆動負圧経路を並列に備えているＥＧＲ弁の制御フロー図。
【図２１】  ２つのＥＧＲ弁を直列配置したＥＧＲ通路を示す構成図。
【図２２】  ＥＧＲ弁直列配置の場合のＥＧＲ弁オン・オフ制御のフロー図。
【図２３】  過渡時の燃料噴射量制御のフロー図。
【図２４】  定常時の目標空燃比、過渡時の目標空燃比及び過渡時の限界空燃比の関係を示すグラフ図。
【図２５】  過渡時の排気還流と燃料噴射の並行制御のフロー図。
【図２６】  エアフローセンサの出力と検出流量・検出誤差との関係を示すグラフ図。
【図２７】  エアフローセンサの出力と検出誤差率との関係を示すグラフ図。
【図２８】  リニアＯ２  センサの出力と空気過剰率λ・検出誤差との関係を示すグラフ図。
【図２９】  センサ切替制御のフロー図。
【図３０】  排気のＯ２  濃度と空燃比との関係を示すグラフ図。
【図３１】  センサ選択制御のフロー図。
【図３２】  センサ選択のためのエンジン運転領域判定用のマップ図。
【図３３】  センサ選択のための他のエンジン運転領域判定用のマップ図。
【図３４】  エンジン回転数２０００ｒｐｍでの吸気と排気の圧力変動を示すグラフ図。
【図３５】  エンジン回転数２０００ｒｐｍでの吸気と排気の差圧変動を示すグラフ図。
【図３６】  エンジン回転数２０００ｒｐｍでの吸入空気量及びそのなかに含まれるＥＧＲ量の変動を示すグラフ図。
【図３７】  エンジン回転数１５００ｒｐｍでの吸気と排気の圧力変動を示すグラフ図。
【図３８】  エンジン回転数１０００ｒｐｍでの吸気と排気の圧力変動を示すグラフ図。
【図３９】  複数のエンジン回転数における吸気と排気の差圧変動を示すグラフ図。
【図４０】  従来のものと本発明とに関し各気筒のＥＧＲ率のエンジン回転数による変化を示すグラフ図。
【図４１】  他のエンジン構成図。
【図４２】  エンジン回転数に基づくエンジン運転領域の区分を示す図。
【図４３】  ＥＧＲ管の選択制御のフロー図。
【図４４】  ＥＧＲ管切替時のＥＧＲ弁開度変化を示すグラフ図。
【図４５】  長さの異なる２つの通路にバルブを備えたＥＧＲ管の構成図。
【図４６】  長さの異なる２つの通路を備えたＥＧＲ管の他の例を示す図。
【図４７】  ＥＧＲ管併用制御のフロー図。
【図４８】  ２本のＥＧＲ管併用時と単一ＥＧＲ管使用時とに関し減速時のＥＧＲ量の経時変化を示すグラフ図。
【図４９】  各気筒のＥＧＲ率及び吸入空気量偏差を示すグラフ図。
【符号の説明】
１  ４気筒ディーゼルエンジン本体
２  吸気通路
３  排気通路
４  燃料噴射弁
５  コントロールユニット
６  エアフローセンサ
７  ＶＧＴ過給機
９  リニアＯ２  センサ
１３  ＥＧＲ通路
１３Ａ  ＥＧＲ通路（又はＥＧＲ管）
１３Ｂ  ＥＧＲ通路（又はＥＧＲ管）
１４  ＥＧＲ弁
１４Ａ  ＥＧＲ弁
１４Ｂ  ＥＧＲ弁
１５  負圧通路
１６  負圧ポンプ
１７  負圧制御用電磁弁
１８  負圧センサ
１９  ＥＧＲ弁リフトセンサ
２３  クランク角度センサ
２４  燃料噴射ポンプ
２７  アクセル開度センサ
【図１】
0004013290.tif 000002
【図２】
0004013290.tif 000003
【図３】
0004013290.tif 000004
【図４】
0004013290.tif 000005
【図５】
0004013290.tif 000006
【図６】
0004013290.tif 000007
【図７】
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【図８】
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【図９】
0004013290.tif 000010
【図１０】
0004013290.tif 000011
【図１１】
0004013290.tif 000012
【図１２】
0004013290.tif 000013
【図１３】
0004013290.tif 000014
【図１４】
0004013290.tif 000015
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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