(57)【要約】【課題】ドライバからの加速要求時に、ＥＧＲ装置の制御性と加速性能とを適切に両立する。【解決手段】エンジンの排気制御装置は、コンプレッサ５ａとタービン５ｂと可動式のフラップ５ｃとを備えるターボ過給機５と、タービン５ｂの上流側からコンプレッサ５ａの下流へ排気ガスを還流させる高圧ＥＧＲ装置４３と、タービン５ｂの下流側からコンプレッサ４ａの上流側へ排気ガスを還流させる低圧ＥＧＲ装置４８と、ターボ過給機５のフラップ５ｃの開度を制御するＥＣＵ６０と、を有し、ＥＣＵ６０は、低圧ＥＧＲ装置４８の作動中に、ＶＧＴ開度をエンジンＥの運転状態に応じた開度に設定し、低圧ＥＧＲ装置４８の作動中において、アクセル開度の変化量が所定値以上で、且つ、エンジンへの供給酸素量が要求噴射量に必要な要求酸素量を下回る場合に、エンジンＥの運転状態に応じたＶＧＴ開度を閉じ側に補正する。【選択図】図５
2016065507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気制御装置であって、
排気通路に設けられたタービンと吸気通路に設けられたコンプレッサとを備え、排気ガスによって上記タービンを回転させることにより上記コンプレッサを駆動して吸気を過給するターボ過給機であって、過給圧を調整可能な可動式のフラップを更に備える上記ターボ過給機と、
所定の運転領域において、排気通路から吸気通路へ排気ガスを還流させるＥＧＲ装置と、
上記ターボ過給機のフラップの開度であるフラップ開度を制御するフラップ制御手段と、を有し、
上記フラップ制御手段は、
上記ＥＧＲ装置が排気ガスを還流させている場合に、上記フラップ開度をエンジンの運転状態に応じた開度に設定する第１制御手段と、
上記ＥＧＲ装置が排気ガスを還流させている場合において、アクセル開度の変化量が所定値以上で、且つ、エンジンに供給される供給酸素量が、アクセル開度に応じた要求噴射量を実現するために必要な要求酸素量を下回っている場合に、上記第１制御手段が設定したフラップ開度を閉じ側に補正する第２制御手段と、
を有する、ことを特徴とするエンジンの排気制御装置。
【請求項２】
上記フラップ制御手段の第２制御手段は、エンジンに供給される上記供給酸素量に基づいて、エンジンのスモークを抑制するための制限噴射量を求め、上記要求噴射量が上記制限噴射量を超える場合に、上記供給酸素量が上記要求酸素量を下回っていると判断して、上記第１制御手段が設定したフラップ開度を閉じ側に補正する、請求項１に記載のエンジンの排気制御装置。
【請求項３】
上記フラップ制御手段の第２制御手段は、上記要求噴射量と上記制限噴射量との差分に応じて、上記フラップ開度を閉じ側に補正する補正量を設定する、請求項２に記載のエンジンの排気制御装置。
【請求項４】
上記フラップ制御手段の第２制御手段による上記フラップ開度の補正量に応じて、エンジンに供給する燃料噴射量を増量する噴射量増量手段を更に備える、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンジンの排気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気制御装置に係わり、特に、ターボ過給機及びＥＧＲ装置を有するエンジンの排気制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンのエミッションを改善する目的などから、排気通路内の排気ガスの一部を吸気通路に還流させるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置が知られている。また、ターボ過給機のタービンの上流側の排気通路からターボ過給機のコンプレッサの下流側の吸気通路へ排気ガスを還流させる高圧ＥＧＲ装置、及び、ターボ過給機のタービンの下流側の排気通路からターボ過給機のコンプレッサの上流側の吸気通路へ排気ガスを還流させる低圧ＥＧＲ装置の２つのＥＧＲ装置を用いる技術も知られている。例えば、特許文献１には、そのような高圧ＥＧＲ装置及び低圧ＥＧＲ装置を用いたシステムにおいて、高圧ＥＧＲ装置によって排気ガスを還流させている場合と、低圧ＥＧＲ装置によって排気ガスを還流させている場合とで、適用する目標過給圧を変更する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３０３３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来から、ターボ過給機として、可動式の複数のフラップ（言い換えると可動ベーン又はノズルベーン）をタービンの周囲に配設した可変ジオメトリーターボチャージャー（ＶＧＴ：Variable Geometry Turbocharger）が知られている。そのようなターボ過給機と上記した低圧ＥＧＲ装置とを有するシステムにおいて、ドライバからの加速要求時に、特許文献１に記載された技術のように目標過給圧を設定し、この目標過給圧を実現すべくフラップ開度をダイナミックに制御すると、フラップ開度が大きく変化することで、低圧ＥＧＲ装置による排気ガス還流の制御性が低下して燃費やエミッションが悪化してしまう。また、過給圧が急峻に変化して、急加速が生じてしまう場合もある。逆に、目標過給圧に応じた制御を行わずに、低圧ＥＧＲ装置による排気ガス還流の制御性を優先してフラップ開度を制御すると、ドライバからの要求に応じた加速を適切に実現することができない。
【０００５】
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、ドライバからの加速要求時に、ＥＧＲ装置の制御性と加速性能とを適切に両立することができるエンジンの排気制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明は、エンジンの排気制御装置であって、排気通路に設けられたタービンと吸気通路に設けられたコンプレッサとを備え、排気ガスによってタービンを回転させることによりコンプレッサを駆動して吸気を過給するターボ過給機であって、過給圧を調整可能な可動式のフラップを更に備えるターボ過給機と、所定の運転領域において、排気通路から吸気通路へ排気ガスを還流させるＥＧＲ装置と、ターボ過給機のフラップの開度であるフラップ開度を制御するフラップ制御手段と、を有し、フラップ制御手段は、ＥＧＲ装置が排気ガスを還流させている場合に、フラップ開度をエンジンの運転状態に応じた開度に設定する第１制御手段と、ＥＧＲ装置が排気ガスを還流させている場合において、アクセル開度の変化量が所定値以上で、且つ、エンジンに供給される供給酸素量が、アクセル開度に応じた要求噴射量を実現するために必要な要求酸素量を下回っている場合に、第１制御手段が設定したフラップ開度を閉じ側に補正する第２制御手段と、を有する。
このように構成された本発明においては、フラップ制御手段は、ＥＧＲ装置の作動中に、原則、フラップ開度をエンジンの運転状態に応じた開度に設定する制御を行い、ＥＧＲ装置の作動中において、ドライバからの加速要求があり、且つ、エンジンに供給される供給酸素量が要求噴射量に必要な要求酸素量を下回っている場合には、エンジンの運転状態に応じて設定されるフラップ開度を閉じ側に補正する制御を行う。このようにフラップ開度を閉じ側に補正すると、ターボ過給機による過給圧が上昇して、エンジンに供給される酸素量が増加する。そのため、エンジンに供給する燃料噴射量を増量することができ、ドライバからの加速要求に応じた加速性能を確保することが可能となる。また、エンジンの運転状態に応じて設定されるフラップ開度を閉じ側に補正する制御は、目標過給圧に基づいてフラップ開度を変化させる制御と比較して、フラップ開度の変動が小さいため、ＥＧＲ装置による排気ガス還流の制御性を確保することができる。
以上のことから、本発明によれば、ＥＧＲ装置による排気ガス還流の制御性を確保しつつ、良好な加速性能を確保することができる、具体的にはリニアな加速感をドライバに与えることができる。
【０００７】
本発明において、好ましくは、フラップ制御手段の第２制御手段は、エンジンに供給される供給酸素量に基づいて、エンジンのスモークを抑制するための制限噴射量を求め、要求噴射量が制限噴射量を超える場合に、供給酸素量が要求酸素量を下回っていると判断して、第１制御手段が設定したフラップ開度を閉じ側に補正する。
このように構成された本発明においては、エンジンに供給される供給酸素量（燃焼前の吸気に含まれる酸素量）に基づいて、エンジンのスモークを抑制するための制限噴射量を求め、この制限噴射量に基づいてフラップ開度を閉じ側に補正するので、例えば排気ガスの酸素濃度（燃焼後における残余の酸素の濃度）に基づいて制限噴射量を求める手法と比較して、早い段階で制限噴射量に基づいた燃料噴射量の制御を行うことができる。その結果、制限噴射量を速やかに要求噴射量に近付けることができ、エンジンに供給する燃料噴射量を速やかに増量させて、加速性能を効果的に向上させることが可能となる。
【０００８】
本発明において、好ましくは、フラップ制御手段の第２制御手段は、要求噴射量と制限噴射量との差分に応じて、フラップ開度を閉じ側に補正する補正量を設定する。
このように構成された本発明においては、要求噴射量と制限噴射量との差分に応じて、フラップ開度を閉じ側に補正する補正量を設定するので、例えばこの差分が大きいほどフラップ開度の補正量を大きくするので、ターボ過給機による過給圧を速やかに上昇させて、制限噴射量を速やかに増加させることができる。したがって、エンジンに供給する燃料噴射量を効果的に増量することができ、加速性能を効果的に向上させることが可能となる。
【０００９】
本発明において、好ましくは、フラップ制御手段の第２制御手段によるフラップ開度の補正量に応じて、エンジンに供給する燃料噴射量を増量する噴射量増量手段を更に備える。
このように構成された本発明においては、フラップ開度の補正量に応じて、エンジンに供給する燃料噴射量を増量するので、フラップ開度の閉じ側への補正量に応じて増加する制限噴射量に従って、エンジンに供給する燃料噴射量を適切に増量することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のエンジンの排気制御装置によれば、ドライバからの加速要求時に、ＥＧＲ装置による排気ガス還流の制御性を確保しつつ、良好な加速感を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態によるエンジンの排気制御装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態によるターボ過給機のタービン室を拡大した縦断面図である。
【図３】本発明の実施形態による高圧ＥＧＲ領域、低圧ＥＧＲ領域及び非ＥＧＲ領域の説明図である。
【図４】本発明の実施形態による基本制御を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態によるＶＧＴ開度制御におけるタイムチャートである。
【図６】本発明の実施形態によるＶＧＴ開度制御フローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの排気制御装置について説明する。
【００１３】
＜システム構成＞
まず、図１を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの排気制御装置が適用されたエンジンシステムについて説明する。図１は、本発明の実施形態によるエンジンの排気制御装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。
【００１４】
図１に示すように、エンジンシステム２００は、主に、ディーゼルエンジンとしてのエンジンＥと、エンジンＥに吸気を供給する吸気系ＩＮと、エンジンＥに燃料を供給するための燃料供給系ＦＳと、エンジンＥの排気ガスを排出する排気系ＥＸと、エンジンシステム２００に関する各種の状態を検出するセンサ９９〜１２２と、エンジンシステム２００の制御を行うＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０と、を有する。
【００１５】
まず、吸気系ＩＮは、吸気が通過する吸気通路１を有しており、この吸気通路１上には、上流側から順に、外部から導入された空気を浄化するエアクリーナ３と、通過する吸気を圧縮して吸気圧を上昇させる、ターボ過給機５のコンプレッサ５ａと、通過する吸気流量を調整する吸気シャッター弁７と、通水された冷却水を用いて吸気を冷却する水冷式のインタークーラ８と、インタークーラ８に通水する冷却水の流量を制御する電動ウォータポンプ９と、インタークーラ８と電動ウォータポンプ９とを接続し、これらの間で冷却水を循環させる通路である冷却水通路１０と、エンジンＥに供給する吸気を一時的に蓄えるサージタンク１２と、が設けられている。
また、吸気系ＩＮにおいては、エアクリーナ３の直下流側の吸気通路１上には、吸入空気量を検出するエアフローセンサ１０１と吸気温度を検出する吸気温度センサ１０２とが設けられ、ターボ過給機５のコンプレッサ５ａには、このコンプレッサ５ａの回転数を検出するターボ回転数センサ１０３が設けられ、吸気シャッター弁７には、この吸気シャッター弁７の開度を検出する吸気シャッター弁位置センサ１０５が設けられ、インタークーラ８の直下流側の吸気通路１上には、吸気温度を検出する吸気温度センサ１０６と吸気圧を検出する吸気圧センサ１０７とが設けられ、サージタンク１２には、吸気マニホールド温度センサ１０８が設けられている。これらの、吸気系ＩＮに設けられた各種センサ１０１〜１０８は、それぞれ、検出したパラメータに対応する検出信号Ｓ１０１〜Ｓ１０８をＥＣＵ６０に出力する。
【００１６】
次に、エンジンＥは、吸気通路１（詳しくは吸気マニホールド）から供給された吸気を燃焼室１７内に導入する吸気バルブ１５と、燃焼室１７に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁２０と、始動時などでの着火を確保するための補助熱源としてのグロープラグ２１と、燃焼室１７内での混合気の燃焼により往復運動するピストン２３と、ピストン２３の往復運動により回転されるクランクシャフト２５と、燃焼室１７内での混合気の燃焼により発生した排気ガスを排気通路４１へ排出する排気バルブ２７と、を有する。更に、エンジンＥには、このエンジンＥの出力を利用して発電するオルタネータ２６が設けられている。
また、エンジンＥには、エンジンＥなどを冷却する冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ１０９と、クランクシャフト２５のクランク角度を検出するクランク角センサ１１０と、油圧及び／又は油温を検出する油圧／油温センサ１１１と、オイルレベルを検出する光学式オイルレベルセンサ１１２と、が設けられている。これらの、エンジンＥに設けられた各種センサ１０９〜１１２は、それぞれ、検出したパラメータに対応する検出信号Ｓ１０９〜Ｓ１１２をＥＣＵ６０に出力する。
【００１７】
次に、燃料供給系ＦＳは、燃料を貯蔵する燃料タンク３０と、燃料タンク３０から燃料噴射弁２０に燃料を供給するための燃料供給通路３８とを有する。燃料供給通路３８には、上流側から順に、低圧燃料ポンプ３１と、高圧燃料ポンプ３３と、コモンレール３５とが設けられている。また、低圧燃料ポンプ３１には燃料ウォーマー３２が設けられ、高圧燃料ポンプ３３には燃圧レギュレータ３４が設けられ、コモンレール３５にはコモンレール減圧弁３６が設けられている。
また、燃料供給系ＦＳにおいては、高圧燃料ポンプ３３には、燃料温度を検出する燃料温度センサ１１４が設けられ、コモンレール３５には、燃圧を検出する燃圧センサ１１５が設けられている。これらの、燃料供給系ＦＳに設けられた各種センサ１１４、１１５は、それぞれ、検出したパラメータに対応する検出信号Ｓ１１４、Ｓ１１５をＥＣＵ６０に出力する。
【００１８】
次に、排気系ＥＸは、排気ガスが通過する排気通路４１を有しており、この排気通路４１上には、上流側から順に、通過する排気ガスによって回転され、この回転によって上記したようにコンプレッサ５ａを駆動する、ターボ過給機５のタービン５ｂと、排気ガスの浄化機能を有するディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）４５及びディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel particulate filter）４６と、通過する排気流量を調整する排気シャッター弁４９と、が設けられている。ＤＯＣ４５は、排出ガス中の酸素を用いて炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）などを酸化して水と二酸化炭素に変化させる触媒であり、ＤＰＦ４６は、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集するフィルタである。
また、排気系ＥＸにおいては、ターボ過給機５のタービン５ｂの上流側の排気通路４１上には、排気圧を検出する排気圧センサ１１６と排気温度を検出する排気温度センサ１１７とが設けられ、ＤＯＣ４５の直上流側及びＤＯＣ４５とＤＰＦ４６との間には、それぞれ、排気温度を検出する排気温度センサ１１８、１１９が設けられ、ＤＰＦ４６には、このＤＰＦ４６の上流側と下流側との排気圧の差を検出するＤＰＦ差圧センサ１２０が設けられ、ＤＰＦ４６の直下流側の排気通路４１上には、酸素濃度を検出するリニアＯ2センサ１２１と排気温度を検出する排気温度センサ１２２とが設けられている。これらの、排気系ＥＸに設けられた各種センサ１１６〜１２２は、それぞれ、検出したパラメータに対応する検出信号Ｓ１１６〜Ｓ１２２をＥＣＵ６０に出力する。
【００１９】
更に、本実施形態では、ターボ過給機５は、排気エネルギーが低い低速回転時でも効率良く過給を行えるように小型に構成されていると共に、タービン５ｂの全周を囲むように複数の可動式のフラップ５ｃが設けられ、これらのフラップ５ｃによりタービン５ｂへの排気の流通断面積（ノズル断面積）を変化させるようにした可変ジオメトリーターボチャージャー（ＶＧＴ：Variable Geometry Turbocharger）として構成されている。例えば、フラップ５ｃは、ダイヤフラムに作用する負圧の大きさが電磁弁により調節され、アクチュエータによって回動される。また、そのようなアクチュエータの位置により、フラップ５ｃの開度（フラップ開度であり、以下では適宜「ＶＧＴ開度」と呼ぶ。）を検出するＶＧＴ開度センサ１０４が設けられている。このＶＧＴ開度センサ１０４は、検出したＶＧＴ開度に対応する検出信号Ｓ１０４をＥＣＵ６０に出力する。
【００２０】
ここで、図２を参照して、本発明の実施形態によるターボ過給機５のフラップ５ｃについて具体的に説明する。図２は、ターボ過給機５のタービン室を拡大した縦断面の構成を模式的に示す。
図２に示すように、タービンケーシング１５３内に形成されたタービン室１５３ａには、そのほぼ中央部に配置されたタービン５ｂの周囲を取り囲むように複数の可動式のフラップ５ｃ、５ｃ、…が配設され、各フラップ５ｃはタービン室１５３ａの一方の側壁を貫通する支軸１３１ａにより回動可能に支持されている。各フラップ５ｃは、それぞれ支軸５ｄの回りに図２の時計回りに回動して、相互に近接するように傾斜すると、各フラップ５ｃの相互間に形成されるノズル１５５、１５５、…の開度（ノズル断面積）が小さく絞られて、排気流量の少ないときでも高い過給効率を得ることができる。一方、各フラップ５ｃを上記と反対側に回動させて、相互に離反するように傾斜させれば、ノズル断面積が大きくなるので、排気流量の多いときでも通気抵抗を低減して、過給効率を高めることができる。
また、リング部材１５７は、リンク機構１５８を介してアクチュエータのロッド１６３に駆動連結されており、該アクチュエータの作動によりリング部材１５７を介して各フラップ５ｃが回動される。すなわち、リンク機構１５８は、一端部をリング部材１５７に回動可能に連結された連結ピン１５８ａと、該連結ピン１５８ａの他端部に一端部を回動可能に連結された連結板部材１５８ｂと、該連結板部材１５８ｂの他端部に連結されると共に、タービンケーシング１５３の外壁を貫通する柱状部材１５８ｃと、該柱状部材１５８ｃのタービンケーシング１５３外へ突出する突出端部に一端部を連結された連結板部材１５８ｄとからなり、該連結板部材１５８ｄの他端部が連結ピン（図示せず）によりアクチュエータのロッド１６３に回動可能に連結されている。
【００２１】
図１に戻ると、本実施形態によるエンジンシステム２００は、更に、高圧ＥＧＲ装置４３及び低圧ＥＧＲ装置４８を有する。高圧ＥＧＲ装置４３は、ターボ過給機５のタービン５ｂの上流側の排気通路４１とターボ過給機５のコンプレッサ５ｂの下流側（詳しくはインタークーラ８の下流側）の吸気通路１とを接続する高圧ＥＧＲ通路４３ａと、高圧ＥＧＲ通路４３ａを通過させる排気ガスの流量を調整する高圧ＥＧＲバルブ４３ｂと、を有する。低圧ＥＧＲ装置４８は、ターボ過給機５のタービン５ｂの下流側（詳しくはＤＰＦ４６の下流側で且つ排気シャッター弁４９の上流側）の排気通路４１とターボ過給機５のコンプレッサ５ｂの上流側の吸気通路１とを接続する低圧ＥＧＲ通路４８ａと、低圧ＥＧＲ通路４８ａを通過する排気ガスを冷却する低圧ＥＧＲクーラ４８ｂと、低圧ＥＧＲ通路４８ａを通過させる排気ガスの流量を調整する低圧ＥＧＲバルブ４８ｃと、低圧ＥＧＲフィルタ４８ｄと、を有する。
【００２２】
高圧ＥＧＲ装置４３によって吸気系ＩＮに還流される排気ガス量（以下「高圧ＥＧＲガス量」と呼ぶ。）は、ターボ過給機５のタービン５ｂ上流側の排気圧と、吸気シャッター弁７の開度によって作り出される吸気圧と、高圧ＥＧＲバルブ４３ｂの開度とによって概ね決定される。また、低圧ＥＧＲ装置４８によって吸気系ＩＮに還流される排気ガス量（以下「低圧ＥＧＲガス量」と呼ぶ。）は、ターボ過給機５のコンプレッサ５ａ上流側の吸気圧と、排気シャッター弁４９の開度によって作り出される排気圧と、低圧ＥＧＲバルブ４８ｃの開度とによって概ね決定される。
【００２３】
ここで、図３を参照して、本発明の実施形態において、高圧ＥＧＲ装置４３が作動されるエンジンＥの運転領域（以下では「高圧ＥＧＲ領域」と呼ぶ。）及び低圧ＥＧＲ装置４８が作動されるエンジンＥの運転領域（以下では「低圧ＥＧＲ領域」と呼ぶ。）について説明する。図３は、横軸にエンジン回転数を示し、縦軸に燃料噴射量（エンジン負荷に相当する）を示しており、高圧ＥＧＲ領域及び低圧ＥＧＲ領域を模式的に表している。
図３に示すように、低負荷・低回転数側に規定されたエンジンＥの運転領域Ｒ１（第１運転領域に相当する）は、高圧ＥＧＲ装置４３が作動される高圧ＥＧＲ領域であり、この高圧ＥＧＲ領域Ｒ１よりも高負荷・高回転数側に規定されたエンジンＥの運転領域Ｒ２（第２運転領域に相当する）は、低圧ＥＧＲ装置４８が作動される低圧ＥＧＲ領域である。より詳しくは、低圧ＥＧＲ領域Ｒ２内の一部の領域（高圧ＥＧＲ領域Ｒ１との境界付近の領域）では、低圧ＥＧＲ装置４８だけでなく、高圧ＥＧＲ装置４３も作動される、つまり高圧ＥＧＲ装置４３及び低圧ＥＧＲ装置４８の併用領域となる。また、低圧ＥＧＲ領域Ｒ２よりも更に高負荷・高回転数側に規定されたエンジンＥの運転領域Ｒ３は、高圧ＥＧＲ装置４３及び低圧ＥＧＲ装置４８のいずれも作動されない領域（以下では適宜「非ＥＧＲ領域」と呼ぶ。）である。
【００２４】
図１に戻ると、本実施形態によるＥＣＵ６０は、上述した各種センサ１０１〜１２２の検出信号Ｓ１０１〜Ｓ１２２に加えて、外気温を検出する外気温センサ９８、大気圧を検出する大気圧センサ９９、及びアクセルペダル９５の開度（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ１００のそれぞれが出力した検出信号Ｓ９８〜Ｓ１００に基づいて、エンジンシステム２００内の構成要素に対する制御を行う。具体的には、ＥＣＵ６０は、ターボ過給機５のタービン５ｂにおけるフラップ５ｃの開度（ＶＧＴ開度）を制御すべく、このフラップ５ｃを駆動するアクチュエータ（不図示）に対して制御信号Ｓ１３０を出力する。また、ＥＣＵ６０は、吸気シャッター弁７の開度を制御すべく、吸気シャッター弁７を駆動するアクチュエータ（不図示）に対して制御信号Ｓ１３１を出力する。また、ＥＣＵ６０は、インタークーラ８に供給する冷却水の流量を制御すべく、電動ウォータポンプ９に対して制御信号Ｓ１３２を出力する。また、ＥＣＵ６０は、エンジンＥの燃料噴射量などを制御すべく、燃料噴射弁２０に制御信号Ｓ１３３を出力する。また、ＥＣＵ６０は、オルタネータ２６、燃料ウォーマー３２、燃圧レギュレータ３４及びコモンレール減圧弁３６を制御すべく、これらのそれぞれに対して制御信号Ｓ１３４、Ｓ１３５、Ｓ１３６、Ｓ１３７を出力する。また、ＥＣＵ６０は、高圧ＥＧＲバルブ４３ｂの開度を制御すべく、高圧ＥＧＲバルブ４３ｂを駆動するアクチュエータ（不図示）に対して制御信号Ｓ１３８を出力する。また、ＥＣＵ６０は、低圧ＥＧＲバルブ４８ｃの開度を制御すべく、低圧ＥＧＲバルブ４８ｃを駆動するアクチュエータ（不図示）に対して制御信号Ｓ１３９を出力する。また、ＥＣＵ６０は、排気シャッター弁４９の開度を制御すべく、排気シャッター弁４９を駆動するアクチュエータ（不図示）に対して制御信号Ｓ１４０を出力する。
【００２５】
＜基本制御＞
次に、図４を参照して、本発明の実施形態によるエンジンシステム２００において実施される基本制御について説明する。図４は、本発明の実施形態による基本制御を示すフローチャートである。このフローでは、要求噴射量などに応じた目標酸素濃度及び目標吸気温度を実現するための制御がなされる。また、このフローは、ＥＣＵ６０によって所定の周期で繰り返し実行される。
【００２６】
まず、ステップＳ１１では、ＥＣＵ６０は、上述した各種センサ９８〜１２２が出力した検出信号Ｓ９８〜Ｓ１２２のうちの少なくとも一以上を取得する。
次いで、ステップＳ１２では、ＥＣＵ６０は、アクセル開度センサ１００が検出したアクセル開度（検出信号Ｓ１００に対応する）に基づいて、エンジンＥから出力させるべき目標トルクを設定する。
次いで、ステップＳ１３では、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１２で設定した目標トルクと、エンジン回転数とに基づいて、燃料噴射弁２０から噴射させるべき要求噴射量を設定する。
次いで、ステップＳ１４では、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１３で設定した要求噴射量と、エンジン回転数とに基づいて、燃料の噴射パターンと、燃圧と、目標酸素濃度と、目標吸気温度と、ＥＧＲ制御モード（高圧ＥＧＲ装置４３及び低圧ＥＧＲ装置４８の両方又は一方を作動させるモード、或いは高圧ＥＧＲ装置４３及び低圧ＥＧＲ装置４８のいずれも作動させないモード）とを設定する。
次いで、ステップＳ１５では、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１４で設定した目標酸素濃度及び目標吸気温度を実現する状態量を設定する。例えば、この状態量には、高圧ＥＧＲ装置４３によって吸気系ＩＮに還流させる排気ガス量（高圧ＥＧＲガス量）や、低圧ＥＧＲ装置４８によって吸気系ＩＮに還流させる排気ガス量（低圧ＥＧＲガス量）や、ターボ過給機５による過給圧などが含まれる。
次いで、ステップＳ１６では、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１５で設定した状態量に基づいて、エンジンシステム２００の各構成要素のそれぞれを駆動する各アクチュエータを制御する。この場合、ＥＣＵ６０は、状態量に応じた制限値や制限範囲を設定し、状態値が制限値や制限範囲による制限を遵守するような各アクチュエータの制御量を設定して制御を実行する。
【００２７】
＜ＶＧＴ開度制御＞
以下では、本発明の実施形態によるＶＧＴ開度制御について説明する。
【００２８】
最初に、本発明の実施形態によるＶＧＴ開度制御の概要について説明する。本実施形態では、ＥＣＵ６０は、原則、低圧ＥＧＲ装置４８の作動中（詳しくは高圧ＥＧＲ装置４３を作動させずに低圧ＥＧＲ装置４８のみを作動させている場合に相当する。以下同様とする。）には、ターボ過給機５のフラップ５ｃの開度（ＶＧＴ開度）をエンジンＥの運転状態に応じた開度に設定する制御を行う。具体的には、ＥＣＵ６０は、エンジン回転数及び燃料噴射量に対して設定すべきＶＧＴ開度が対応付けられたマップを参照して、現在のエンジン回転数及び燃料噴射量に対応するＶＧＴ開度に設定する。この場合、ＥＣＵ６０は、エンジン回転数及び燃料噴射量に応じてＶＧＴ開度を変化させ、目標過給圧に応じてＶＧＴ開度を変化させない。つまり、ＥＣＵ６０は、エンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて、オープン制御（言い換えるとフィードフォワード制御）によりＶＧＴ開度を変化させ、実過給圧を目標過給圧に設定するための過給圧フィードバック制御によってＶＧＴ開度をダイナミックに変化させない。このようなＶＧＴ開度制御を行うことで、ＶＧＴ開度を緩やかに変化させて排気圧をコントロールして、低圧ＥＧＲ装置４８による排気ガス還流の制御性（低圧ＥＧＲバルブ４８ｃや排気シャッター弁４９などを制御して所望の低圧ＥＧＲガス量を実現するための制御性能を意味する。）を確保するようにする。
なお、以下では、上述したような、エンジンＥの運転状態（エンジン回転数及び燃料噴射量）に基づいてオープン制御によってＶＧＴ開度を設定する制御を、適宜「第１ＶＧＴ開度制御」と呼ぶ。
【００２９】
他方で、ＥＣＵ６０は、低圧ＥＧＲ装置４８の作動中において、ドライバからの加速要求がある場合には、上述した第１ＶＧＴ開度制御により設定されるＶＧＴ開度を閉じ側に補正する。より具体的には、ＥＣＵ６０は、低圧ＥＧＲ装置４８の作動中において、アクセル開度センサ１００によって検出されたアクセル開度の変化量が所定値以上であり、且つ、エンジンＥに供給される供給酸素量が、アクセル開度に応じた要求噴射量を実現するために必要な要求酸素量を下回っている場合に、第１ＶＧＴ開度制御により設定されるＶＧＴ開度（つまり、マップに基づいて設定される、現在のエンジン回転数及び燃料噴射量に対応するＶＧＴ開度）を閉じ側に補正したＶＧＴ開度を適用する制御を行う。この場合、ＥＣＵ６０は、エンジンＥに供給される供給酸素量に基づいて、エンジンＥのスモークを抑制するための制限噴射量（以下では「スモーク制限噴射量」と呼ぶ。）を求め、要求噴射量がスモーク制限噴射量を超える場合に、供給酸素量が要求酸素量を下回っていると判断して、ＶＧＴ開度を閉じ側に補正する。
なお、以下では、上述したような、ドライバからの加速要求時に、第１ＶＧＴ開度制御により設定されるＶＧＴ開度を閉じ側に補正する制御を、適宜「第２ＶＧＴ開度制御」と呼ぶ。
【００３０】
以上のように、ＥＣＵ６０は、本発明における「フラップ制御手段」に相当し、本発明における「第１制御手段」及び「第２制御手段」として機能する。また、詳細は後述するが、ＥＣＵ６０は、本発明における「噴射量増量手段」としても機能する。
【００３１】
ここで、本実施形態において上述した第２ＶＧＴ開度制御を行う理由について説明する。
【００３２】
一般的に、ターボ過給機５には所謂ターボラグが存在し、それにより、エンジンＥに供給される空気が遅れて、ドライバからの加速要求に対応する要求噴射量を実現できる酸素量（要求酸素量）をエンジンＥに供給できずに、要求噴射量よりも少ない噴射量しかエンジンＥに供給することができない傾向にある（この場合に要求噴射量をそのまま供給してしまうとスモークなどが発生してしまう）。そのため、ターボ過給機５は、加速要求時には、要求噴射量に対して遅れた時定数分だけ早めに動作を行わないと、目標過給圧を実現することができないと言える。
【００３３】
従来は、このようなターボラグに対処すべく、実過給圧が目標過給圧に到達するように、ＶＧＴ開度をダイナミックに変化させる過給圧フィードバック制御を行っていた。そうすると、ＶＧＴ開度が大きく変化することで、低圧ＥＧＲ装置４８による排気ガス還流の制御性が低下して（例えば、ターボ過給機５のコンプレッサ５ａが低圧ＥＧＲガスを急激に吸引して、エンジンＥに低圧ＥＧＲガスが過剰に導入されてしまう場合がある）、燃費やエミッションが悪化してしまったり、急加速が生じてしまったりしていた。他方で、ドライバからの加速要求時に、低圧ＥＧＲ装置４８による排気ガス還流の制御性を優先して、第１ＶＧＴ開度制御によりＶＧＴ開度を設定すると、上記したターボラグに適切に対処することができず、ドライバからの要求に応じた加速を実現することができない。
【００３４】
そこで、本実施形態では、低圧ＥＧＲ装置４８の作動中において、ドライバからの加速要求がある場合に、目標過給圧に基づいて過給圧フィードバック制御によってＶＧＴ開度を制御せずに、また、第１ＶＧＴ開度制御によりＶＧＴ開度を制御せずに、第１ＶＧＴ開度制御によって設定されるＶＧＴ開度を閉じ側に設定する第２ＶＧＴ開度制御を行う。こうすることで、低圧ＥＧＲ装置４８による排気ガス還流の制御性と良好な加速感（具体的にはリニアな加速感）とを両立するようにする。
【００３５】
この場合、本実施形態では、ターボ過給機５におけるターボラグの状態を、ＥＣＵ６０による燃料噴射量の演算状態から推定して、推定したターボラグ分を、ＶＧＴ開度を閉じ側へ補正することによって対処する。つまり、本実施形態では、目標過給圧に基づいた制御を行うのではなく、ドライバの加速要求に対応する要求噴射量に基づいて、要求噴射量に対してターボ過給機５が行うべき仕事量（タービン仕事量）を決定し、このタービン仕事量を実現すべくＶＧＴ開度を閉じ側に制御する。
【００３６】
具体的には、ＥＣＵ６０は、加速要求に応じた要求噴射量と、この要求噴射量に対応する要求酸素量に対して不足する酸素量により制限された燃料噴射量（スモーク制限噴射量）との差分に応じて、第１ＶＧＴ開度制御によって設定されたＶＧＴ開度（つまり、マップに基づいて設定される、現在のエンジン回転数及び燃料噴射量に対応するＶＧＴ開度）を閉じ側に補正する。このようにＶＧＴ開度を閉じ側に補正すると、ターボ過給機５による実過給圧が上昇して、エンジンＥに供給される供給酸素量が増加する。そのため、供給酸素量に応じたスモーク制限噴射量が大きくなっていき、エンジンＥに供給する燃料噴射量を増量させることができる。その結果、スモーク制限噴射量が要求噴射量を上回り、燃料噴射量として要求噴射量をエンジンＥに供給できるようになる。
【００３７】
次に、図５を参照して、本発明の実施形態によるＶＧＴ開度制御におけるタイムチャートについて説明する。図５は、本発明の実施形態によるＶＧＴ開度制御を実行した場合のタイムチャートの一例を示している。ここでは、ドライバからの加速要求時に第２ＶＧＴ開度制御を行った場合の各種状態値の時間変化を示すと共に、比較例として、ドライバからの加速要求時に第１ＶＧＴ開度制御を行った場合の各種状態値の時間変化を示す。
【００３８】
図５は、横方向に時間を示し、上から順に、アクセル開度、燃料噴射量、ＶＧＴ開度、過給圧を示している。具体的には、グラフＧ１１は、アクセル開度の時間変化を示している。また、グラフＧ２１は、要求噴射量の時間変化を示し、グラフＧ２２は、第２ＶＧＴ開度制御におけるスモーク制限噴射量の時間変化を示し、グラフＧ２３は、第２ＶＧＴ開度制御において、要求噴射量及びスモーク制限噴射量に基づいて最終的に適用された燃料噴射量（最終噴射量）の時間変化を示し、グラフＧ２４は、第１ＶＧＴ開度制御におけるスモーク制限噴射量の時間変化を示し、グラフＧ２５は、第１ＶＧＴ開度制御において、要求噴射量及びスモーク制限噴射量に基づいて最終的に適用された燃料噴射量（最終噴射量）の時間変化を示している。また、グラフＧ３１は、第２ＶＧＴ開度制御におけるＶＧＴ開度の時間変化を示し、グラフＧ３２は、第１ＶＧＴ開度制御におけるＶＧＴ開度の時間変化を示している。また、グラフＧ４１は、目標過給圧の時間変化を示し、グラフＧ４２は、第２ＶＧＴ開度制御における実過給圧の時間変化を示し、グラフＧ４３は、第１ＶＧＴ開度制御における実過給圧の時間変化を示している。
【００３９】
グラフＧ１１に示すように、時刻ｔ１において、ドライバからの加速要求により、アクセル開度が変化する、具体的にはアクセル開度の変化量が所定値以上となる。この際に、高圧ＥＧＲ装置４３の作動から低圧ＥＧＲ装置４８の作動へと切り替えられる、つまり高圧ＥＧＲ装置４３の作動が停止されて低圧ＥＧＲ装置４８の作動が開始される。なお、時刻ｔ１以前においては、高圧ＥＧＲ装置４３が作動されているため、この高圧ＥＧＲ装置４３による排気ガス還流の制御性を確保すべく、排気圧の変動を抑制するように、ＶＧＴ開度は閉じ側の所定の開度に固定されている。
【００４０】
まず、ドライバからの加速要求時に第１ＶＧＴ開度制御を行った比較例による結果について説明する。比較例によれば、時刻ｔ１以降において、エンジン回転数及び燃料噴射量に応じたオープン制御により、ＶＧＴ開度が開き側に設定される（グラフＧ３２参照）。この場合、低圧ＥＧＲ装置４８の制御性を確保すべく、ＶＧＴ開度の変化速度に制限を課すことで、ＶＧＴ開度が緩やかに変化される。このようにＶＧＴ開度を開き側に設定した場合、上述したターボラグに起因して、実過給圧（グラフＧ４３参照）はかなり緩やかに上昇し、加速要求に応じた目標過給圧（グラフＧ４１参照）から大きく乖離した状態が長く続く。そのため、エンジンＥに供給される空気（酸素）が遅れ、スモーク制限噴射量（グラフＧ２４参照）がかなり緩やかに上昇し、加速要求に応じた要求噴射量（グラフＧ２１参照）から大きく乖離した状態が長く続く。これにより、要求噴射量から大きく乖離したスモーク制限噴射量によって最終噴射量（グラフＧ２５参照）が制限される（この場合、最終噴射量として、スモーク制限噴射量とほぼ同一の噴射量が適用される）。したがって、比較例によれば、ドライバからの加速要求に応じた加速性能が得られないと言える。
【００４１】
次に、ドライバからの加速要求時に第２ＶＧＴ開度制御を行った本実施形態による結果について説明する。本実施形態によれば、時刻ｔ１以降において、エンジン回転数及び燃料噴射量に応じたオープン制御（第１ＶＧＴ開度制御）にて設定されるＶＧＴ開度（グラフＧ３２参照）よりも閉じ側のＶＧＴ開度（グラフＧ３１参照）が設定される。この場合にも、低圧ＥＧＲ装置４８の制御性を確保すべく、ＶＧＴ開度の変化速度に制限を課すことで、ＶＧＴ開度が緩やかに変化される。このようにＶＧＴ開度を第１ＶＧＴ開度制御よりも閉じ側に設定した場合、ターボラグに対して適切に対処することで、上記した比較例と比べて（グラフＧ４３参照）、実過給圧（グラフＧ４２参照）が比較的速やかに上昇していき、加速要求に応じた目標過給圧（グラフＧ４１参照）に近付いていく。そのため、エンジンＥに供給される空気（酸素）の遅れが緩和されて、要求酸素量に対する供給酸素量の不足分が小さくなることで、スモーク制限噴射量（グラフＧ２２参照）は、上記した比較例と比べて（グラフＧ２４参照）、比較的速やかに要求酸素量に向かって上昇していく。これにより、このスモーク制限噴射量によって制限される最終噴射量（グラフＧ２３参照）も、比較的速やかに上昇していく（この場合、最終噴射量として、スモーク制限噴射量とほぼ同一の噴射量が適用される）。したがって、本実施形態によれば、ドライバからの加速要求に応じた加速性能が得られるようになる。具体的には、リニアな加速感をドライバに与えることができる。
【００４２】
なお、第２ＶＧＴ開度制御によるスモーク制限噴射量（グラフＧ２２参照）は、時刻ｔ２において、要求噴射量（グラフＧ２１参照）に到達する。この際に、第２ＶＧＴ開度制御の実行が停止され、第２ＶＧＴ開度制御の代わりに第１ＶＧＴ開度制御が実行される。また、時刻ｔ２以降は、スモーク制限噴射量が要求噴射量を上回るため、スモーク制限噴射量による制限が解除されて、最終噴射量（グラフＧ２３）として要求噴射量が適用される。このように、スモーク制限噴射量が要求噴射量に到達した際に、実行する制御を第２ＶＧＴ開度制御から第１ＶＧＴ開度制御に切り替えるのは、これ以降にはスモーク制限噴射量に制限されずに要求噴射量をエンジンＥに供給することができるので、通常の第１ＶＧＴ開度制御を実行して、低圧ＥＧＲ装置４８による排気ガス還流の制御性を確保するのが望ましいからである。
【００４３】
また、上述したように、スモーク制限噴射量が要求噴射量に到達した場合に、実行する制御を第２ＶＧＴ開度制御から第１ＶＧＴ開度制御に切り替えることに限定はされない。スモーク制限噴射量が要求噴射量に到達した場合に加えて、ターボ回転数センサ１０３によって検出された回転数（以下「ターボ回転数」と呼ぶ。）が所定値以上となった場合、吸気圧センサ１０７によって検出された吸気圧（以下「インマニ圧」と呼ぶ。）が所定値以上となった場合、及び、排気圧センサ１１６によって検出された排気圧（以下「エキマニ圧」と呼ぶ。）が所定値以上となった場合にも、実行する制御を第２ＶＧＴ開度制御から第１ＶＧＴ開度制御に切り替えるのがよい。こうすることで、エンジンシステム２００内の構成要素の信頼性を確保することができる、つまり構成要素の破損等を防止することができる。
【００４４】
次に、図６を参照して、本発明の実施形態によるＶＧＴ開度制御の全体の流れについて具体的に説明する。図６は、本発明の実施形態によるＶＧＴ開度制御フローを示すフローチャートである。このＶＧＴ開度制御フローは、ＥＣＵ６０によって所定の周期で繰り返し実行される。
【００４５】
まず、ステップＳ２１において、ＥＣＵ６０は、低圧ＥＧＲ装置４８が作動中であるか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ６０は、高圧ＥＧＲ装置４３が非作動中であり、低圧ＥＧＲ装置４８のみが作動中であるか否かを判定する。１つの例では、ＥＣＵ６０は、現在のエンジン回転数及び燃料噴射量に基づき、現在のエンジンＥの運転状態が、図３に示した低圧ＥＧＲ領域Ｒ２（厳密には、低圧ＥＧＲ領域Ｒ２から、高圧ＥＧＲ装置４３及び低圧ＥＧＲ装置４８の併用領域を除いた領域）の範囲内に含まれているか否かを判定することにより、ステップＳ２１の判定を行う。他の例では、ＥＣＵ６０は、高圧ＥＧＲ装置４３の高圧ＥＧＲバルブ４３ｂが閉じており、且つ低圧ＥＧＲ装置４８の低圧ＥＧＲバルブ４８ｃが開いているか否かを判定することにより、ステップＳ２１の判定を行う。
このような判定の結果、低圧ＥＧＲ装置４８が作動中であると判定されなかった場合（ステップＳ２１：Ｎｏ）、処理は終了する。この場合には、ＥＣＵ６０は、低圧ＥＧＲ装置４８が作動していないので、本実施形態における第１ＶＧＴ開度制御及び第２ＶＧＴ開度制御のいずれも実行しない。
【００４６】
一方で、低圧ＥＧＲ装置４８が作動中であると判定された場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、ステップＳ２２に進み、ＥＣＵ６０は、アクセル開度センサ１００によって検出されたアクセル開度の変化量が所定値以上であるか否かを判定する。ここでは、ＥＣＵ６０は、アクセル開度の変化量に基づいて、ドライバから加速要求が発せられたか否かを判定する。そういった観点より、ステップＳ２１の判定で用いる所定値は、通常、ドライバが車両を加速させようとしてアクセルペダル９５を操作する際の操作量に基づいて規定される。
このような判定の結果、アクセル開度の変化量が所定値以上であると判定されなかった場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）、つまりアクセル開度の変化量が所定値未満である場合、処理はステップＳ２９に進み、ＥＣＵ６０は、オープン制御によってＶＧＴ開度を制御する。この場合には、ＥＣＵ６０は、ドライバからの加速要求がないと判断して、低圧ＥＧＲ装置４８による排気ガス還流の制御性を確保すべく、通常の第１ＶＧＴ開度制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ６０は、エンジン回転数及び燃料噴射量に対して設定すべきＶＧＴ開度が対応付けられたマップを参照して、現在のエンジン回転数及び燃料噴射量に対応するＶＧＴ開度に設定する。より詳しくは、ＥＣＵ６０は、ＶＧＴ開度センサ１０４によって検出されたＶＧＴ開度を監視しながら、実際のＶＧＴ開度が現在のエンジン回転数及び燃料噴射量に対応するＶＧＴ開度に設定されるように、ターボ過給機５のフラップ５ｃを駆動するアクチュエータに対する制御を行う。また、上記したマップは、実験や所定の演算式などにより予め作成されるものであり、燃費を悪化させることなく目標過給圧に近い過給圧が得られ、且つターボ過給機５のタービン５ｂの過回転が生じないようなＶＧＴ開度が、エンジン回転数及び燃料噴射量ごとに対応付けられている。
【００４７】
一方で、アクセル開度の変化量が所定値以上であると判定された場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２３に進み、ＥＣＵ６０は、ターボ回転数センサ１０３によって検出されたターボ回転数が所定値未満であるか否かを判定する。
その結果、ターボ回転数が所定値未満であると判定されなかった場合（ステップＳ２３：Ｎｏ）、つまりターボ回転数が所定値以上である場合、処理はステップＳ２９に進み、ＥＣＵ６０は、オープン制御によってＶＧＴ開度を制御する。この場合には、ＥＣＵ６０は、ターボ過給機５の信頼性を確保する観点から、ＶＧＴ開度を閉じ側に設定して過給圧を上昇させる第２ＶＧＴ開度制御を実行せずに、通常の第１ＶＧＴ開度制御を実行する。
【００４８】
一方で、ターボ回転数が所定値未満であると判定された場合（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２４に進み、ＥＣＵ６０は、吸気圧センサ１０７によって検出されたインマニ圧が所定値未満であるか否かを判定する。
その結果、インマニ圧が所定値未満であると判定されなかった場合（ステップＳ２４：Ｎｏ）、つまりインマニ圧が所定値以上である場合、処理はステップＳ２９に進み、ＥＣＵ６０は、オープン制御によってＶＧＴ開度を制御する。この場合には、ＥＣＵ６０は、エンジンシステム２００内の構成要素の信頼性を確保する観点から、ＶＧＴ開度を閉じ側に設定して過給圧を上昇させる第２ＶＧＴ開度制御を実行せずに、通常の第１ＶＧＴ開度制御を実行する。
【００４９】
一方で、インマニ圧が所定値未満であると判定された場合（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２５に進み、ＥＣＵ６０は、排気圧センサ１１６によって検出されたエキマニ圧が所定値未満であるか否かを判定する。
その結果、エキマニ圧が所定値未満であると判定されなかった場合（ステップＳ２５：Ｎｏ）、つまりエキマニ圧が所定値以上である場合、処理はステップＳ２９に進み、ＥＣＵ６０は、オープン制御によってＶＧＴ開度を制御する。この場合には、ＥＣＵ６０は、エンジンシステム２００内の構成要素の信頼性を確保する観点から、ＶＧＴ開度を閉じ側に設定して過給圧を上昇させる第２ＶＧＴ開度制御を実行せずに、通常の第１ＶＧＴ開度制御を実行する。
【００５０】
一方で、エキマニ圧が所定値未満であると判定された場合（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２６に進み、ＥＣＵ６０は、スモーク制限噴射量を求める。この場合、ＥＣＵ６０は、エンジンＥに供給される供給酸素量を求め、この供給酸素量からスモーク制限噴射量を求める。具体的には、ＥＣＵ６０は、エアフローセンサ１０１によって検出された吸入空気量や、所定のモデル（エンジンＥでの燃焼から、排気ガス中の酸素濃度を計算するＯ2モデルも含む）から求められる低圧ＥＧＲガス量などに基づいて、ターボ過給機５のコンプレッサ５ａを通過する吸気中の酸素濃度を求める。そして、ＥＣＵ６０は、この酸素濃度とコンプレッサ５ａを通過する吸気流量とから酸素量を求め、この酸素量からスモーク制限噴射量を求める。
なお、従来は、排気ガスの酸素濃度（燃焼後における残余の酸素の濃度に相当）に基づいてスモーク制限噴射量を求める手法を採用していた。この手法では、従前の燃焼で発生した排気ガスの酸素濃度を用いるため、スモーク制限噴射量に基づいた燃料噴射量の制御が遅れる傾向にあった。これに対して、本実施形態では、エンジンＥに供給される供給酸素量（つまり燃焼前の吸気に含まれる酸素量）からスモーク制限噴射量を求めるので、早い段階でスモーク制限噴射量に基づいた燃料噴射量の制御を行うことができ、その結果、スモーク制限噴射量を速やかに要求噴射量に近付けることが可能となる。
【００５１】
次いで、ステップＳ２７に進み、ＥＣＵ６０は、アクセル開度センサ１００によって検出されたアクセル開度に対応する要求噴射量が、ステップＳ２６で求めたスモーク制限噴射量を超えるか否かを判定する（要求噴射量＞スモーク制限噴射量）。この場合、ＥＣＵ６０は、アクセル開度だけでなく、エンジン回転数も用いて、燃料噴射弁２０から噴射させるべき要求噴射量を求める。
このような判定の結果、要求噴射量がスモーク制限噴射量を超えると判定されなかった場合（ステップＳ２７：Ｎｏ）、つまり要求噴射量がスモーク制限噴射量以下である場合、ステップＳ２９に進み、ＥＣＵ６０は、オープン制御によってＶＧＴ開度を制御する。この場合には、スモーク制限噴射量に制限されずに要求噴射量をエンジンＥに供給することができるため、ＥＣＵ６０は、通常の第１ＶＧＴ開度制御を実行して、低圧ＥＧＲ装置４８による排気ガス還流の制御性を確保する。
【００５２】
一方で、要求噴射量がスモーク制限噴射量を超えると判定された場合（ステップＳ２７：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２８に進み、ＥＣＵ６０は、第１ＶＧＴ開度制御にて設定されるＶＧＴ開度を閉側に補正する第２ＶＧＴ開度制御を実行する。この場合、ＥＣＵ６０は、要求噴射量とスモーク制限噴射量との差分に応じて、第１ＶＧＴ開度制御にて設定されるＶＧＴ開度を閉側に補正する補正量を決定する。具体的には、ＥＣＵ６０は、要求噴射量とスモーク制限噴射量との差分が大きいほど、ＶＧＴ開度の補正量を大きくする。なお、ＥＣＵ６０は、このようにＶＧＴ開度の補正量を決定する際に、要求噴射量とスモーク制限噴射量との差分に加えて、エンジン回転数も考慮してもよい。
また、ＥＣＵ６０は、ＶＧＴ開度の補正量に応じて、エンジンＥに供給する燃料噴射量を増量する。具体的には、ＶＧＴ開度を閉側に補正すると、ターボ過給機５による過給圧が上昇し、エンジンＥに供給される酸素量が増加して、スモーク制限噴射量が増加するので、ＥＣＵ６０は、ＶＧＴ開度の閉じ側への補正量に応じて増加するスモーク制限噴射量に基づいて、エンジンＥに供給する燃料噴射量を増量する。
【００５３】
このようなステップＳ２８の処理の後、ステップＳ２３に戻り、ＥＣＵ６０は、上記したステップＳ２３以降の処理を再度行う。その結果、ステップＳ２３〜Ｓ２５、Ｓ２７の判定条件を全て満たす場合、ステップＳ２８に進み、ＥＣＵ６０は、ＶＧＴ開度を閉側に補正する第２ＶＧＴ開度制御を再度実行すると共に、ＶＧＴ開度の補正量に応じて燃料噴射量を増量する。こうしてステップＳ２８の処理を繰り返し行うと、ＶＧＴ開度が徐々に閉じ側に設定されることで、スモーク制限噴射量が大きくなっていき、エンジンＥに供給する燃料噴射量が徐々に増量されていく。その結果、燃料噴射量として要求噴射量をエンジンＥに供給できるようになる。
【００５４】
＜作用効果＞
次に、本発明の実施形態によるエンジンの排気制御装置の作用効果について説明する。
【００５５】
本実施形態によれば、低圧ＥＧＲ装置４８の作動中に、原則、ＶＧＴ開度をエンジンＥの運転状態に応じた開度に設定する第１ＶＧＴ開度制御を行い、低圧ＥＧＲ装置４８の作動中において、ドライバからの加速要求がある場合には、第１ＶＧＴ開度制御により設定されるＶＧＴ開度を閉じ側に補正する第２ＶＧＴ開度制御を行うので、低圧ＥＧＲ装置４８による排気ガス還流の制御性を確保しつつ、良好な加速性能を確保することができる、具体的にはリニアな加速感をドライバに与えることができる。
【００５６】
また、本実施形態によれば、エンジンＥに供給される供給酸素量に基づいてスモーク制限噴射量を求め、このスモーク制限噴射量に基づいてＶＧＴ開度を閉じ側に補正するので、従来の排気ガスの酸素濃度に基づいてスモーク制限噴射量を求める手法と比較して、早い段階でスモーク制限噴射量に基づいた燃料噴射量の制御を行うことができる。その結果、スモーク制限噴射量を速やかに要求噴射量に近付けることが可能となる。
【００５７】
また、本実施形態によれば、要求噴射量とスモーク制限噴射量との差分に応じて、ＶＧＴ開度を閉じ側に補正する補正量を設定するので、具体的にこの差分が大きいほどＶＧＴ開度の補正量を大きくするので、ターボ過給機５による過給圧を速やかに上昇させて、スモーク制限噴射量を速やかに増加させることができる。そのため、エンジンＥに供給する燃料噴射量を効果的に増量することができ、加速性能を効果的に向上させることが可能となる。
【００５８】
また、本実施形態によれば、ＶＧＴ開度の補正量に応じて、エンジンＥに供給する燃料噴射量を増量するので、ＶＧＴ開度の閉じ側への補正量に応じて増加するスモーク制限噴射量に従って、エンジンＥに供給する燃料噴射量を適切に増量することができる。
【００５９】
＜変形例＞
上述した実施形態では、高圧ＥＧＲ装置４３及び低圧ＥＧＲ装置４８の両方を有するシステムに本発明を適用する例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。本発明は、高圧ＥＧＲ装置４３及び低圧ＥＧＲ装置４８の一方ののみを有するシステムにも適用可能である。その場合にも、ＥＧＲ装置の作動中に、原則、ＶＧＴ開度をエンジンＥの運転状態に応じた開度に設定する第１ＶＧＴ開度制御を行い、ＥＧＲ装置の作動中において、ドライバからの加速要求がある場合には、第１ＶＧＴ開度制御により設定されるＶＧＴ開度を閉じ側に補正する第２ＶＧＴ開度制御を行えばよい。
【符号の説明】
【００６０】
１  吸気通路
５  ターボ過給機
５ａ  コンプレッサ
５ｂ  タービン
５ｃ  フラップ
４１  排気通路
４３  高圧ＥＧＲ装置
４８  低圧ＥＧＲ装置
６０  ＥＣＵ
２００  エンジンシステム
Ｅ  エンジン
【図１】
2016065507.tif 000003
【図２】
2016065507.tif 000004
【図３】
2016065507.tif 000005
【図４】
2016065507.tif 000006
【図５】
2016065507.tif 000007
【図６】
2016065507.tif 000008