JP4325031B2 - エンジンの過給圧制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンの過給圧制御装置、より詳しくは、タービン効率可変型の過給機と、排気通路内の排気ガスを吸気通路側へ還流する排気ガス還流装置とを併せて備えるエンジンの過給圧制御装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
燃焼室から排出される排気ガスの流動のエネルギーを利用して、燃焼室へ供給される空気量の増大を図る過給機は、一般に、排気通路に排気ガスの流動を受けて回転駆動されるタービンを配置し、また吸気通路に該タービンによって回転駆動されるブロワを配置した構成で、吸入空気と燃料との混合を促進し、酸素利用率を上げて燃焼効率を向上させることから、特に、エミッション対策としてディーゼルエンジン等に広く搭載される。
【０００３】
近年では、タービン入口に傾きが可変とされた可動ベーンを備え、該ベーンで形成されるノズルの開度を調整可能としたタービン効率可変型の過給機（バリアブル・ジオメトリ・ターボチャージャ：ＶＧＴ）が広く採用されるに至っている。この過給機では、タービンに対するノズルの開度を調整することにより、タービン効率を連続的に変化させて、吸気通路内に生成される過給圧を運転状態に応じて制御することが可能となる。例えば特公昭６２−８６１２号公報には、上記ノズルの開度をエンジン回転数とエンジン負荷とに応じて変化させ、特に、エンジン回転数が低いときはノズル開度を小さくし、エンジン回転数が高いときは大きくすると共に、エンジン負荷が低いときはノズル開度を大きくし、エンジン負荷が高いときは小さくする技術が開示されている。これによれば、低回転域においては高回転域に比べて過給効率が高められるからトルクを増大することができると共に、高負荷域においては低負荷域に比べて過給効率が高められるからエンジンの最大出力を増大することができることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一方、排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）の低減を主たる目的として、燃焼室から排出された排気ガスを排気通路と吸気通路との間に設けた還流通路を介して排気通路側から吸気通路側へ還流して燃焼室に再循環する排気ガス還流装置（ＥＧＲ）がエンジンに備えられる場合がある。しかし、このような排気ガス還流装置と上記のような可変型過給機とが併せて備えられたエンジンに上記公報開示の技術を適用すると次のような問題が生じる。
【０００５】
すなわち、例えばアイドル時等の低回転且つ低負荷の運転状態においては、上記技術によれば、ノズル開度は、エンジン回転数が低いからエンジン回転数が高いときに比べて小さくされるものの、エンジン負荷が低いからエンジン負荷が高いときに比べて大きくされる。つまり、排気ガスは下流側に抜け易くなり、排気通路において、エンジンの排気ポートから過給機のノズルないしタービンの配設部位までの間の排気ガス圧が低くなる。
【０００６】
ここで、還流装置の還流通路は、一般に、上記過給機のノズルないしタービンの上流側において排気通路に接続されているから、結局、低回転且つ低負荷時は、上記還流通路を介して排気ガスを吸気通路側に還流させる推進力となる排気通路側の圧力が低くなる結果、所定の排気ガス還流量を確保することが困難となる。しかも、低回転低負荷時は排気ガス量が少なく、もともと排気ガス還流量を確保し難い状況にあるから、上記不具合が増長される傾向にある。
【０００７】
この問題に対処するためには、吸気通路側に吸気シャッタのような絞り弁を設けて該吸気通路内に負圧を生成し、これを排気ガス還流の推進力とすることが考えられるが、部品点数の増大や、構成の複雑化、あるいはコストの増大をまねき好ましくない。
【０００８】
さらに、上記のような低回転低負荷状態からアクセルペダルを踏み込んで発進する際には次のような問題も生じる。すなわち、発進時にアクセルペダルが踏み込まれると、エンジン回転数がまだそれほど上昇していないがエンジン負荷が急激に増大した状態が生じる。このような低回転且つ高負荷の運転状態においては、上記技術によれば、ノズル開度は、依然としてエンジン回転数が低いからエンジン回転数が高いときに比べて小さくされ、且つ、エンジン負荷が高くなっているからエンジン負荷が低いときに比べて小さくされる。つまり、過給機の過給効率が最大限に大きくされることになり、その結果、タービンの回転数が急激に上昇し、過回転を起こして、タービン軸の焼付き等の過給機の信頼性の問題が発生することになる。
【０００９】
本発明は、タービン効率可変型の過給機と排気ガス還流装置とを併せて備えるエンジンにおける上記のような不具合に対処するもので、低回転且つ低負荷時における排気ガス還流量の確保と、低回転且つ低負荷状態からの発進時における過給機の信頼性の確保とを同時に図ることを課題とする。以下、その他の課題を含め、本発明を詳しく説明する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
すなわち、上記課題を解決するため、本願の特許請求の範囲における請求項１に記載の発明は、排気通路に設けられた過給機のタービンに対するノズルの開度をエンジン回転数が高くなるほど及びエンジン負荷が高くなるほど小さくなるように調整することにより上記過給機で吸気通路内に生成される過給圧を制御する過給圧制御手段と、排気通路と吸気通路とを連通する還流通路を介して排気ガスを吸気通路側へ還流する排気ガス還流手段とを備えるエンジンの過給圧制御装置であって、上記排気ガス還流手段が、少なくともエンジンが低回転且つ低負荷の運転状態にあるときに、上記排気ガスの還流を行うと共に、上記過給圧制御手段は、エンジンが上記運転状態にあるときは、上記ノズルの開度を小さくし、エンジンが低回転且つ低負荷の運転状態から低回転且つ高負荷の運転状態へ移行するに従って、ノズルの開度を大きくすることを特徴とする。
【００１１】
これによれば、エンジンが低回転且つ低負荷の運転状態にあるときは、排気ガスの還流が行なわれると共に、過給機のノズルの開度が小さくされる。つまり、排気ガスは下流側に抜け難くなり、排気通路においてエンジンの排気ポートから過給機のノズルないしタービンの配設部位までの間の排気ガス圧が高くなる。その結果、還流通路を介して排気ガスを吸気通路側に還流させる推進力が高くなり、吸気通路側に絞り弁等の別部材を設けずとも、併設されている過給機を利用することにより、所定の排気ガス還流量を良好に確保することが可能となる。
【００１２】
なお、低回転低負荷時は、前述したように、排気ガス量が少ないから、上記のようにノズル開度を小さくしても、タービンが過回転することがなく、また過給効率が過大となることがない。
【００１３】
一方、エンジンが低回転且つ高負荷の運転状態にあるときは、過給機のノズルの開度が大きくされる。したがって、低回転低負荷の運転状態からの発進時にアクセルペダルが踏み込まれて低回転高負荷の運転状態に移行したときには、ノズル開度が閉状態から開状態に切り換えられる。その結果、排気ガスは下流側に抜け気味となり、タービンの回転数が急激に上昇することがなく、タービンの過回転やタービン軸の焼付き等の過給機の信頼性の問題が回避される。特に、低回転域において、エンジン負荷が高くなるほどノズル開度が次第に大きくなっていくので、低回転低負荷の運転状態からの発進時にアクセルペダルが踏み込まれて低回転高負荷の運転状態に移行する途中で、中程度のノズル開度を滑らかに経由し、ノズル開度の閉から開への急激な切換えがよりよく緩和される。その結果、タービンに作用する駆動力の増大率が滑らかに低減されて、運転者への違和感が抑制される。
【００１４】
なお、アクセルペダルが踏み込まれた当初の短時間は、まだ閉状態から開状態に完全に切り換わっていないノズルに対し、すでに増量した排気ガスが吹き込んで、タービンに大きな回転駆動力が加わり、これがタービンの回転を上昇させる最初の推進力となる。したがって、そののちノズル開度が大きくされてタービンに作用する駆動力がそれほど増大しなくても、タービンは十分大きな慣性で回り続け、加速性能が大きく落ち込むことがない。
【００１５】
次に、請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、エンジンが低回転且つ低負荷の運転状態は、アイドル時の運転状態であることを特徴とする。
【００１６】
これによれば、アイドル状態という発生頻度の高いエンジンの運転状態において、上記のようにして排気ガス還流量が良好に確保され、またアイドル状態からの発進という同じく発生頻度の高いエンジンの運転状態において、上記のようにして過給機の信頼性が良好に確保される。
【００１７】
次に、請求項３に記載の発明は、上記請求項１又は請求項２に記載の発明において、過給圧制御手段は、エンジンが低回転且つ中負荷の運転状態にあるときには、ノズルの開度を低回転低負荷時の開度と低回転高負荷時の開度との間の開度にすることを特徴とする。
【００１８】
これによれば、低回転域において、エンジン負荷が低いときはノズル開度が最も小さくされ、エンジン負荷が中程度であるときはノズル開度がそれよりも大きくされ、そしてエンジン負荷が高いときはノズル開度が最も大きくされる。したがって、低回転低負荷の運転状態からの発進時にアクセルペダルが踏み込まれて低回転高負荷の運転状態に移行する途中で、中程度のノズル開度を経由するから、ノズル開度の閉から開への急激な切換えが緩和される。その結果、タービンに作用する駆動力の増大率が段階的に低減されて、運転者への違和感が抑制される。
【００２１】
以下、発明の実施の形態を通して、本発明をさらに詳しく説明する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１に示すように、本実施の形態に係るエンジン１は、多気筒ディーゼルエンジンであって、各気筒２（１つのみ図示する）内にピストン３が往復動可能に嵌挿されている。ピストン３により区画される燃焼室の上方には、燃料噴射弁４から燃料が噴射される予燃焼室５が設けられている。
【００２３】
燃焼室にエアクリーナ６で濾過した吸気を供給する吸気通路７は、その下流端部において分岐し、それぞれ吸気バルブ８を備えた吸気ポートで各気筒２の燃焼室に接続されている。燃焼室から排気を排出する排気通路９は、その上流端部において分岐し、それぞれ排気バルブ１０を備えた排気ポートで各気筒２の燃焼室に接続されている。排気通路９には、エンジン水温が低いときに閉じ方向に駆動されて暖機を促進する排気シャッタ１１、排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを浄化する触媒コンバータ１２、及びサイレンサ１３等が配設されている。
【００２４】
吸気通路７にはターボ過給機２０のブロア２１が、また排気通路９にはターボ過給機２０のタービン２２がそれぞれ配設されている。タービン２２は排気通路９内の排気エネルギーにより回転駆動されてブロア２１を回転駆動し、回転駆動されたブロワ２１は吸気通路７内の吸気を圧縮する。ブロア２１の下流側には、該ブロア２１で圧縮されて高温となった吸気を冷却し、吸気の密度を大きくするインタークーラ１４が配設されている。
【００２５】
ターボ過給機２０は、図２に示すように、排気ガスが矢印方向に流れ込んでくるタービン室２３の入口に、軸２４ａ回りに回動可能な複数の可動ベーン２４…２４がタービン２２を取り囲むように配置されたタービン効率可変型の過給機（ＶＧＴ）である。同図に実線で示すように、可動ベーン２４…２４を相互に近接させるように傾斜させて、該ベーン２４…２４で形成されるノズル２５…２５の開度（ノズル断面積）を小さく絞れば過給効率が高くなり、逆に鎖線で示すように、可動ベーン２４…２４を相互に離反させるように傾斜させて、ノズル２５…２５の開度を大きく開けば過給効率が低くなる。
【００２６】
可動ベーン２４…２４は負圧アクチュエータ３０によって傾斜角度が変更される。負圧アクチュエータ３０は、図３に示すように、アクチュエータハウジング３１を仕切るダイヤフラム３２に接続されたロッド３３を有し、このロッド３３の先端部に可動ベーン２４…２４が連結されたリング（図示せず）が接続されている。ダイヤフラム３２で画成された負圧室３４にはスプリング３５が内装されている。
【００２７】
負圧室３４内の負圧が弱い（負圧の絶対値が小さい）ときには、ロッド３３がスプリング３５の付勢力によってハウジング３１外へ進出し、該ロッド３３の先端部のリングが回動して可動ベーン２４…２４をノズル２５…２５の開方向に回動させる。一方、負圧室３４内の負圧が強い（負圧の絶対値が大きい）ときには、ロッド３３がスプリング３５の付勢力に抗してハウジング３１内に後退し、該ロッド３３の先端部のリングが逆方向に回動して可動ベーン２４…２４をノズル２５…２５の閉方向に回動させる。
【００２８】
負圧室３４に通じるＶＧＴ負圧通路３６はデューティソレノイドバルブ３７に接続されている。このデューティソレノイドバルブ（ＶＧＴＤＳＶ）３７は、エンジン１のクランク軸により駆動されるバキュームポンプ３８から第１負圧ライン３９を介して供給される負圧と、第１大気圧ライン４０を介して供給される大気圧とから、印加されたデューティ率に応じた値の負圧（ＶＧＴ負圧）を生成し、これを上記ＶＧＴ負圧通路３６を介して負圧アクチュエータ３０の負圧室３４に供給する。
【００２９】
ＶＧＴＤＳＶ３７は、デューティ率が０％のときに、ＶＧＴ負圧通路３６と第１負圧ライン３９との連通度を０％とし、ＶＧＴ負圧通路３６と第１大気圧ライン４０との連通度を１００％として、負圧アクチュエータ３０のロッド３３を最大限に進出させ、ノズル２５…２５の開度を最大限に大きくする。一方、ＶＧＴＤＳＶ３７は、デューティ率が１００％のときに、ＶＧＴ負圧通路３６と第１負圧ライン３９との連通度を１００％とし、ＶＧＴ負圧通路３６と第１大気圧ライン４０との連通度を０％として、負圧アクチュエータ３０のロッド３３を最大限に後退させ、ノズル２５…２５の開度を最大限に小さくする。そして、ＶＧＴＤＳＶ３７は、これらの中間のデューティ率で、ノズル２５…２５の開度、すなわちＶＧＴ２０の過給効率を滑らかに調整する。
【００３０】
なお、上記第１負圧ライン３９には、バキュームポンプ３８で生成される負圧の変動を抑制する負圧タンク１５が接続されている。
【００３１】
吸気通路７と排気通路９との間には、排気通路９内の排気の一部を吸気通路７に戻して各気筒２の燃焼室に還流する排気ガス還流通路（ＥＧＲ通路）５０が設けられている。このＥＧＲ通路５０は、排気通路９におけるタービン２２よりも上流側の部位と、吸気通路７におけるブロワ２１よりも下流側の部位とを連絡する。ＥＧＲ通路５０には、排気を冷却し、排気の密度を大きくするＥＧＲクーラ５１が配設されている。ＥＧＲ通路５０は、ＥＧＲクーラ５１の下流側において、第１、第２の分岐通路５２，５３に分岐したのち再合流し、各分岐通路５２，５３にそれぞれ第１、第２の排気ガス還流量調整弁（ＥＧＲ弁）５４，５５が配設されている。
【００３２】
各ＥＧＲ弁５４，５５は、相互に類似の構成で、図４に示すように、弁ハウジング５６を仕切るダイヤフラム５７に接続された弁棒５８を有し、この弁棒５８の先端部に各分岐通路５２，５３に突出する弁本体５９が連結されている。ダイヤフラム５７で画成された負圧室６０にはスプリング６１が内装されている。
【００３３】
負圧室６０内の負圧が弱い（負圧の絶対値が小さい）ときには、弁棒５８がスプリング６１の付勢力によってハウジング５６外へ進出し、弁本体５９を各分岐通路５２，５３の閉方向に移動させる。一方、負圧室６０内の負圧が強い（負圧の絶対値が大きい）ときには、弁棒５８がスプリング６１の付勢力に抗してハウジング５６内に後退し、弁本体５９を各分岐通路５２，５３の開方向に移動させる。
【００３４】
第１ＥＧＲ弁５４の負圧室６０に通じる第１ＥＧＲ負圧通路６２はデューティソレノイドバルブ６３に、第２ＥＧＲ弁５５の負圧室６０に通じる第２ＥＧＲ負圧通路６４はオンオフソレノイドバルブ６５にそれぞれ接続されている。バキュームポンプ３８で生成された負圧が第２の負圧ライン６６を介して供給される負圧調整用のデューティソレノイドバルブ６７と、大気圧が第２の大気圧ライン６８を介して供給される大気圧調整用のデューティソレノイドバルブ６９とが備えられ、最終的に大気圧調整用デューティソレノイドバルブ６９で予備調整された負圧が予備調整負圧ライン７０を介して上記デューティソレノイドバルブ６３に供給される。
【００３５】
このデューティソレノイドバルブ（ＥＧＲＤＳＶ）６３は、三方弁であって、デューティ率が０％のときに、第１ＥＧＲ負圧通路６２と予備調整負圧ライン７０との連通度を０％とし、且つ第１ＥＧＲ負圧通路６２を大気開放として、第１ＥＧＲ弁５４の弁棒５８を最大限に進出させ、第１ＥＧＲ分岐通路５２を完全に閉じる。一方、ＥＧＲＤＳＶ６３は、デューティ率が１００％のときに、第１ＥＧＲ負圧通路６２と予備調整負圧ライン７０との連通度を１００％として、第１ＥＧＲ弁５４の弁棒５８を最大限に後退させ、第１ＥＧＲ分岐通路５２を完全に開く。そして、ＥＧＲＤＳＶ６３は、これらの中間のデューティ率で、第１ＥＧＲ分岐通路５２の開度、すなわち排ガス還流量（ＥＧＲ量）を滑らかに調整する。
【００３６】
一方、上記のように二つのデューティソレノイドバルブ６７，６９で予備調整されず、バキュームポンプ３８で生成されたままの負圧が、上記第２負圧ライン６６から分岐した無調整負圧ライン７１を介して上記オンオフソレノイドバルブ６５に直接供給される。このオンオフソレノイドバルブ（ＥＧＲＳＶ）６５も、また三方弁であって、オフのときに、第２ＥＧＲ負圧通路６４と無調整負圧ライン７１との連通度を０％とし、且つ第２ＥＧＲ負圧通路６４を大気開放として、第２ＥＧＲ弁５５の弁棒５８を最大限に進出させ、第２ＥＧＲ分岐通路５３を完全に閉じる。一方、ＥＧＲＳＶ６５は、オンのときに、第２ＥＧＲ負圧通路６４と無調整負圧ライン７１との連通度を１００％として、第２ＥＧＲ弁５５の弁棒５８を最大限に後退させ、第２ＥＧＲ分岐通路５３を完全に開く。
【００３７】
このような異なる性格の第１、第２のＥＧＲ弁５４，５５をＥＧＲ通路５０に並列に配置することにより、両ＥＧＲ弁５４，５５の容量を大きくすることなく、第２のＥＧＲ弁５５でＥＧＲ量を応答性よく速やかに広い範囲で増減調整しながら、第１のＥＧＲ弁５４でＥＧＲ量を精度よく緻密に高い分解能で微調整することが可能となる。
【００３８】
このように、ＥＧＲ通路５０の上流端部が、排気通路９におけるＶＧＴ２０の可動ベーン２４…２４、ないし開度（断面積）可変のノズル２５…２５、あるいはタービン２２の配設部位の上流側に開口されていることから、上記ＶＧＴ２０のノズル２５…２５の開度を小さく絞れば、それが排気通路９内の排気ガスの流動にとって抵抗となり、排気ガスはＥＧＲ通路５０を経由して吸気通路７側に還流され易くなる。したがって、同じＥＧＲ弁５４，５５の開度であっても、ＶＧＴ２０のノズル開度が小さいときは、大きいときに比べて、ＥＧＲ量は増える傾向となる。
【００３９】
このエンジン１に備えられたコントロールユニット１００は、燃料噴射弁４から燃焼室ないし予燃焼室５に噴射する燃料噴射量及び燃料噴射時期をエンジン１の運転状態に応じて制御するほか、少なくとも、吸気通路７に配設された吸入空気圧センサ（過給圧センサ）８１及び吸入空気温センサ８２からの信号と、ＶＧＴ負圧通路３６に配設され、負圧アクチュエータ３０の負圧室３４に供給されるＶＧＴ負圧を検出するＶＧＴ負圧センサ８３からの信号と、第１ＥＧＲ弁５４の弁棒５８のリフト量、すなわち第１ＥＧＲ分岐通路５２の開度を検出するリフト量センサ８４からの信号と、エンジン１の冷却水の温度を検出する水温センサ８５からの信号と、エンジン１のクランク軸の回転角度からエンジン回転数を検出する電磁ピックアップ式のエンジン回転数センサ８６からの信号と、図示しないアクセルペダルの操作量（踏込量）からアクセル開度を検出するアクセル開度センサ８７からの信号と、エンジンルームの温度を検出するエンジンルーム温センサ８８からの信号と、内蔵された大気圧センサ８９からの信号とを入力し、これらの信号が示す検出値に基いて、上記ＶＧＴＤＳＶ３７を介しての過給圧制御（ＶＧＴ制御）を実行すると共に、ＥＧＲＤＳＶ６３、ＥＧＲＳＶ６５、負圧調整用デューティソレノイドバルブ６７、及び大気圧調整用デューティソレノイドバルブ６９を介しての排気ガス還流制御（ＥＧＲ制御）を実行する。
【００４０】
特に、ＥＧＲ制御については、図５にＥＧＲ領域として示すように、エンジン回転数が低く且つエンジン負荷（燃料噴射量）が低い運転状態から、エンジン回転数が中程度且つエンジン負荷が中程度の運転状態に亘る範囲内（定常運転状態）において、これを実行する。このＥＧＲ制御は、例えばＥＧＲ通路５０に配設した第１ＥＧＲ弁５４のリフト量センサ８４で検出される実リフト量を目標リフト量に収束させるＥＧＲ量のフィードバック制御である。
【００４１】
これに対し、図５に非ＥＧＲ領域として示すように、エンジン回転数が高い運転状態、ないしエンジン負荷が高い運転状態（加速運転状態）においては、ＥＧＲ制御は実行しない。これは、エンジン１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速やかに増大させる必要があり、そのためにはＥＧＲ制御を非実行として、ＥＧＲ量を速やかに減少させる必要があるからである。なお、減速時においてもまたＥＧＲ制御は実行しない。
【００４２】
一方、ＶＧＴ制御については、図６に示すように、基本的動作としては、エンジン回転数又はエンジン負荷が高くなるほど、すなわち加速運転状態になるほど、良好な加速性能を得るために、ＶＧＴＤＳＶ３７に対するデューティ率を大きくし、ノズル２５…２５の開度を小さくして、ＶＧＴ２０による過給効率を高くする。
【００４３】
しかし、図６に符号Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３で示すように、低回転領域においては、エンジン負荷が高くなるほど、デューティ率を小さくし、ノズル２５…２５の開度を大きくする。すなわち、アイドル状態を含む低回転且つ低負荷領域（Ｒ１）では、例えばデューティ率を１００％としてノズル２５…２５の開度を最大限に小さくし、低回転且つ中負荷領域（Ｒ２）では、例えばデューティ率を５０％としてノズル２５…２５の開度を中程度に大きくし、低回転且つ高負荷領域（Ｒ３）では、例えばデューティ率を０％としてノズル２５…２５の開度を最大限に大きくする。
【００４４】
これにより、エンジン１が低回転且つ低負荷の運転状態（Ｒ１）にあるときには、ＥＧＲ弁５４，５５を介しての排気ガスの還流が行なわれると共に、ＶＧＴ２０のノズル２５…２５の開度が小さくされるから、これが排気ガスの流動の抵抗となって排気通路９内の排気ガスは下流側に抜け難くなり、排気通路９において、エンジン１の排気ポートから、ＶＧＴ２０の可動ベーン２４…２４ないしノズル２５…２５、あるいはタービン２２の配設部位までの間の排気ガス圧が高くなる。その結果、ＥＧＲ通路５０を経由させて排気ガスを吸気通路７側に還流させる推進力が高くなり、例えば吸気通路７側に絞り弁等の別部材を設けて該吸気通路７内に負圧を生成するようなことをしなくても、このエンジン１に併設されているＶＧＴ２０を利用することによって、所定のＥＧＲ量を良好に確保することが可能となる。
【００４５】
また、低回転低負荷時は、そもそも排気ガス量が少ないから、このようにＶＧＴ２０のノズル２５…２５の開度を小さくしても、タービン２２が過回転することがなく、ＶＧＴ２０の過給効率が過大となることもない。
【００４６】
一方、エンジン１が低回転且つ高負荷の運転状態（Ｒ３）にあるときには、ＶＧＴ２０のノズル２５…２５の開度が大きくされるから、上記の低回転低負荷の運転状態（Ｒ１）からの発進時にアクセルペダルが踏み込まれて、この低回転高負荷の運転状態（Ｒ３）に移行した際には、ノズル２５…２５の開度が閉状態から開状態に切り換えられる。その結果、排気通路９内の排気ガスは下流側に抜け易くなり、タービン２２の回転数が急激に上昇することがなく、タービン２２の過回転や、タービン軸２２ａ（図１参照）の焼付き等のＶＧＴ２０の信頼性の問題が回避される。
【００４７】
また、発進時にアクセルペダルが踏み込まれた当初の短時間は、まだ閉状態から開状態に完全に切り換わっていないノズル２５…２５に対し、すでに増量した排気ガスが吹き込んで、タービン２２に大きな回転駆動力が加わり、これがタービン２２の回転を上昇させる最初の推進力となるから、そののちノズル２５…２５の開度が大きくされてタービン２２に作用する駆動力がそれほど増大しなくても、タービン２２は十分大きな慣性で回り続け、加速性能が大きく落ち込むことがない。
【００４８】
特に、低回転且つ低負荷状態、すなわちアイドル状態という発生頻度の高いエンジン１の運転状態において、上記のようにしてＥＧＲ量が良好に確保され、また、該アイドル状態からの発進という同じく発生頻度の高いエンジン１の運転状態において、上記のようにしてＶＧＴ２０の信頼性が良好に確保されるから、いずれも顕著に好ましい効果が得られることになる。
【００４９】
さらに、エンジン１が低回転且つ中負荷の運転状態（Ｒ２）にあるときには、ＶＧＴ２０のノズル２５…２５の開度が、上記両運転状態（Ｒ１），（Ｒ３）のときのノズル２５…２５の開度の間の開度とされるから、上記発進時に運転状態（Ｒ１）から運転状態（Ｒ３）に移行する途中で、中程度のノズル開度を経由することになり、ノズル開度が段階的に大きくされて、閉から開への一気の急激な切換えが緩和される。その結果、タービン２２に作用する駆動力の増大率が段階的に低減されて、運転者が違和感を感じることが低減される。
【００５０】
なお、図６には、低回転領域を、エンジン負荷に応じてＲ１，Ｒ２，Ｒ３の三つの領域に分割した場合を示したが、これに限らず、四つ以上の領域に分割してよいことはいうまでもない。低回転低負荷の運転状態からの発進時に低回転高負荷の運転状態に移行する途中で、ＶＧＴ２０のノズル２５…２５の開度が滑らかに大きくなり、ノズル開度の閉から開への切換えがよりよく緩和される。その結果、タービン２２に作用する駆動力の増大率が滑らかに低減され、運転者が違和感を感じることがより一層低減されることになる。
【００５１】
次に、ＶＧＴ２０は、エンジン回転数やエンジン負荷等の運転状態に応じて設定される目標過給圧が実現するように、そのノズル２５…２５の開度がフィードバック制御される。特に、図７に過給圧フィードバック領域（ａ）として示すように、エンジン負荷が極めて高い運転状態と、同じく過給圧フィードバック領域（ｂ）として示すように、エンジン回転数が中程度且つエンジン負荷が中程度の運転状態とにおいては、吸気通路７に配設した過給圧センサ８１で検出される実過給圧が目標過給圧となるように、ノズル２５…２５の開度をフィードバック制御する過給圧フィードバック制御が行なわれる。
【００５２】
これは、領域（ａ）においては、そもそも目標過給圧が、著しく高いエンジン負荷（燃料噴射量）に対応して、極めて高い値に設定されるから、吸気通路７内の実際の過給圧に基いて、精度よく、ＶＧＴ２０の制御を行わないと、過給圧が大きくなり過ぎ、タービン２２が過回転し、その結果、タービン軸２２ａの焼付き等のＶＧＴ２０の信頼性の問題が生じるためである。
【００５３】
また、領域（ｂ）については、図７に鎖線で示すように、該領域（ｂ）がＥＧＲ領域の範囲内にあるから、同じく吸気通路７内の実際の過給圧に基いて、精度よく、ＶＧＴ２０の制御を行わないと、ＥＧＲ通路５０を経由するＥＧＲ量がバラつき、ＥＧＲ量のフィードバック制御が困難となり、その結果、ＮＯｘ排出量にバラつきが生じるためである。
【００５４】
これに対し、図７にＶＧＴ負圧フィードバック領域として示すように、エンジン回転数が低い運転領域及び定常運転領域を含むその他の運転領域においては、上記の過給圧フィードバック制御に代えて、ＶＧＴ負圧通路３６に配設したＶＧＴ負圧センサ８３で検出される実ＶＧＴ負圧が目標ＶＧＴ負圧となるように、ノズル２５…２５の開度をフィードバック制御するＶＧＴ負圧フィードバック制御が行なわれる。
【００５５】
これは、概略、次のような理由による。すなわち、上記の過給圧フィードバック制御では、精度の面においては優れるものの、吸気通路７内の実過給圧を過給圧センサ８１で検出してから、その実過給圧と目標過給圧との偏差がなくなるようなデューティ率信号をＶＧＴＤＳＶ３７に出力し、ＶＧＴ負圧アクチュエータ３０の負圧室３４に供給されるＶＧＴ負圧が変化して、ＶＧＴ２０のノズル開度が調節され、その結果、実際にタービン効率が変化して、最終的に吸気通路７内の実過給圧が増減制御されるまでのタイムラグが比較的大きく、応答性の面でやや難がある。この応答遅れの不具合は、排気ガス量が少なく、したがって、実過給圧の増減変化が遅れ気味となる低回転領域において、特に問題となる。
【００５６】
のみならず、時間的にかなり以前にＶＧＴＤＳＶ３７に出力したデューティ率信号に対応する実過給圧に基いて偏差が算出されるから、フィードバック制御量が大きくなり過ぎ、いきおい、オーバーシュートし易く、ハンチングが起こって、制御の安定性の面でも難が生じる。また、吸気通路７内に生成される過給圧は幅広い値をとるから、この点においてもハンチングが生じ易くなる。この制御安定性の不具合は、エンジン出力の変動をもたらすため、安定した走行を行っている定常運転領域において、特に問題となる。
【００５７】
一方、ＶＧＴ制御における直接の制御対象はＶＧＴＤＳＶ３７であり、その制御の最終的な結果は吸気通路７内に発生する過給圧となって現われるのであるが、上記ＶＧＴＤＳＶ３７が直接的に生成するＶＧＴ負圧と、該ＶＧＴ負圧を受けて変化するＶＧＴ２０のノズル２５…２５の開度、ないしＶＧＴ２０で生成される上記過給圧との間には、間接的ではあるが相関関係がある。したがって、ＶＧＴ制御の最終的な結果である吸気通路７内の実過給圧の代わりに、上記ＶＧＴＤＳＶ３７が直接的に生成するＶＧＴ負圧通路３６内のＶＧＴ負圧に基いて、ＶＧＴ２０をフィードバック制御することも可能である。
【００５８】
しかも、この場合、ＶＧＴ負圧は、ＶＧＴＤＳＶ３７が直接生成する結果であるから、上記過給圧フィードバック制御のような長いタイムラグがなく、さらにＶＧＴ負圧は、過給圧に比べてとり得る値の幅が狭く、したがって、応答遅れの不具合、及び制御安定性の不具合が解消される。
【００５９】
およそ以上のような理由により、エンジン回転数が低い運転領域や、定常運転領域等においては、過給圧フィードバック制御に代えて、精度の面においてはやや劣るものの、制御の応答性及び安定性の面において優れる、ＶＧＴ負圧フィードバック制御を実行するようにしたものである。
【００６０】
なお、このように過給圧フィードバック制御と、負圧フィードバック制御とのいずれを実行するかは、そのときの運転状態に要求される制御の特質と、各制御が具備している特質との関係による。したがって、上記のように完全に両フィードバック制御を選択に切り換えて実行するだけでなく、例えば、両フィードバック制御の特質が要求される場合や、いずれのフィードバック制御の特質でもよい場合等は、両制御を併用してフィードバック制御を実行してもよい。
【００６１】
さらに、あるいは、図８にオープン制御領域として示すように、上記のようにＶＧＴ制御に精度が要求されるエンジン負荷の極めて高い運転領域（過給圧フィードバック領域（ａ））、及び中回転中負荷のＥＧＲ領域とオーバーラップする運転領域（過給圧フィードバック領域（ｂ））を除く、上記低回転領域及び定常運転領域を含むその他の運転領域においては、フィードバック制御を実行せずに、オープン制御を実行してもよい。ただし、その場合は、特にオープン制御領域から、過給圧フィードバック制御領域に移行したときのＶＧＴ２０の制御形態の切換えに伴って、次のような問題が生じる。より具体的には、アクセルペダルが踏み込まれ、アクセル開度が急増する加速要求時のように、低負荷領域から領域（ａ）のような高負荷、全負荷のフィードバック領域に移行したときのＶＧＴ２０の制御形態の切換えに伴って、次のような問題が生じる。
【００６２】
すなわち、オープン制御時は、ＶＧＴ２０のノズル２５…２５の開度が、単に、エンジン回転数やエンジン負荷等の運転状態に応じて設定される基本目標過給圧が実現するように調整されるのに対し、過給圧フィードバック制御時は、ＶＧＴ２０のノズル２５…２５の開度が、さらに、実過給圧と目標過給圧との偏差も解消するように増減調整される。ここで、図２３のタイムチャートに実線（ア）で示すように、フィードバック制御のための目標過給圧は、加速時に、アクセルペダルが踏み込まれ、運転状態が低負荷領域から高負荷ないし全負荷領域に移行して、過給圧フィードバック制御領域に突入した当初から直ちに算出、設定されるのに対し、実過給圧は、前述したようなＶＧＴ制御の応答遅れのために、鎖線（イ）で示すように、その立ち上がりが遅く、したがって、フィードバック制御開始時（時刻ｔ１１〜）における実過給圧（イ）と目標過給圧（ア）との間の偏差（Δ）は相当量大きなものとなる。
【００６３】
その結果、これを解消しようとするフィードバック制御量が過大となり、いきおい、符号（ウ）で示すように、実過給圧がオーバーシュートし易くなって、タービン２２の回転数が急激に上昇し、タービン２２の過回転や、タービン軸２２ａの焼付き等のＶＧＴ２０の信頼性の問題が発生することになる。また、制御がハンチングし易くなって、制御安定性が損なわれ、加速時といえども、エンジン出力が変動して運転者に違和感を与えてしまうことになる。
【００６４】
そこで、コントロールユニット１００は、例えば、加速時に、低負荷領域から高負荷ないし全負荷領域のフィードバック領域（ａ）に移行したときには、直ちには、ＶＧＴ２０の制御形態をフィードバック制御に切り換えることをせず、オープン制御のままとして、該オープン制御により、図２３に破線（エ）で示すように、実過給圧が、フィードバック目標過給圧（ア）に対して、所定の範囲（ｈ）内まで近づくのをまってから、時刻（ｔ１３）において、過給圧フィードバック制御に切り換えるように構成されている。
【００６５】
これにより、同図に示すように、時刻（ｔ１１）で、アクセルペダルが踏み込まれて、アクセル開度が急増し、その結果、時刻（ｔ１２）で、エンジン回転数が、全負荷判定の所定回転数を越えて、全負荷判定フラグがセットされるような場合に、フィードバック領域への突入時（ｔ１１）には、フィードバック目標過給圧（ア）と実過給圧（エ）との偏差（Δ）が著しく大きくても、該過給圧偏差（Δ）に基くフィードバック制御が行なわれないから、ＶＧＴ制御に、符号（ウ）で示すようなオーバーシュートや、ハンチングが発生するのを抑制することができる。
【００６６】
そして、上記過給圧偏差（Δ）が、フィードバック目標過給圧（ア）と、フィードバック制御開始判定圧（ｋ：フィードバック目標過給圧（ア）より圧力（ｈ）だけ大きい圧力又は小さい圧力）との偏差（ｈ）より小さくなった時点（ｔ１３）で、フィードバック制御が開始されるので、その比較的小さい過給圧偏差（Δ＜ｈ）を解消しようとするフィードバック制御量が過大となることがなく、オーバーシュートやハンチングが解消されて、ＶＧＴ２０の信頼性の問題、制御安定性の問題、エンジン出力の変動の問題が解消される。
【００６７】
ここで、上記時刻（ｔ１１）〜（ｔ１３）の期間中は、オープン制御が続行されるのであるが、該期間中におけるＶＧＴ２０のノズル２５…２５の開度を、通常設定されるノズル２５…２５の開度よりも、幾分開き気味として、実過給圧（エ）の立ち上がりを抑制するようにしてもよい。実過給圧（エ）がフィードバック制御開始判定圧（ｋ）を越えてオーバーシュートすることが確実に回避でき、タービン２２の過回転防止や、制御の安定化がより一層担保される。
【００６８】
また、フィードバック領域（ａ），（ｂ）への移行直後にはＶＧＴ２０の制御形態をフィードバック制御に切り換えないということは、すなわち、該フィードバック制御を抑制することであるが、そのフィードバック制御を抑制する具体的手法としては、例えば、フィードバック制御のプログラムを実行すること自体を禁止することや、フィードバック制御のプログラムの実行は禁止しないが、それによって得られたフィードバック制御量を無効とすること、あるいは制御ゲインを小さくすること等が挙げられる。
【００６９】
次に、コントロールユニット１００は、例えば、アイドル運転時であって、暖機が終了し、エンジン温度ないしエンジンルーム温度が所定温度以上で安定しているとき、及びアイドルアップが終了し、エンジン回転数が安定して、バキュームポンプ３８で生成される負圧が所定値で安定しているとき等に、ＶＧＴＤＳＶ３７が生成するＶＧＴ負圧の学習を実行する。
【００７０】
すなわち、ＶＧＴＤＳＶ３７の固体差に起因して、同じデューティ率を印加しても、負圧アクチュエータ３０に供給されるＶＧＴ負圧がバラついていると、ＶＧＴ２０のノズル２５…２５の開度が一定せず、所定の目標過給圧を実現することが困難となるから、かかる不具合を解消するために、ＶＧＴＤＳＶ３７に対して、予め決められた所定のデューティ率を印加し、そのとき生成されたＶＧＴ負圧と、予め求めておいた基準ＶＧＴ負圧との誤差を算出し、その誤差を考慮して、所定の目標過給圧を実現するためのＶＧＴＤＳＶ３７に印加するデューティ率を設定するのである。
【００７１】
その場合に、負圧学習実行時の周辺環境が一定していないと、学習結果がまたバラつき、学習精度が低下することになる。そこで、エンジン温度やエンジンルーム温度等のＶＧＴＤＳＶ３７の周囲温度が一定で、該ＶＧＴＤＳＶ３７の電気特性が安定しているときや、ＶＧＴ負圧の元圧であるバキュームポンプ３８で生成される元負圧が安定しているとき等に限って、このＶＧＴ負圧の学習を実行するようにしたものである。
【００７２】
また、運転状態とは無関係に、予め決められた所定のデューティ率をＶＧＴＤＳＶ３７に印加するから、運転状態とは無関係な過給圧が生成する。したがって、それに伴う運転者の違和感を抑制するために、排気ガス量が少なく、得られる過給圧が低くて、影響の少ないアイドル運転時に限って、このＶＧＴ負圧の学習を実行するようにしたものである。
【００７３】
図９及び図１０は、およそ以上のような特徴的動作を含むように構成されたＶＧＴＤＳＶ３７に対する制御プログラムの一例を示すメインフローである。ステップＳ１で、各センサからの検出信号を読み込んだうえで、ステップＳ２で、まず、負圧アクチュエータ３０の負圧室３４に供給する基本目標ＶＧＴ負圧（Ｆａ）を設定する。
【００７４】
この基本目標ＶＧＴ負圧（Ｆａ）の設定は、図１１に示すフローチャートに従って行なわれる。ステップＳ２１〜Ｓ２９で、エンジン１の様々な運転状態毎にそれぞれ対応する基本目標負圧がまず設定される。ここで、ステップＳ２３で判定される過給カット領域とは、図１２に示すように、エンジン回転数に拘らず、吸気通路７内の実過給圧が極めて高い領域をいい、実過給圧がこの範囲内にあるときは、ＶＧＴ２０による過給圧の生成が強制的に中止される。
【００７５】
すなわち、エンジン１の始動時に設定される始動時目標負圧（ステップＳ２１，Ｓ２２）、及び、実過給圧が過給カット領域にあるときに設定される過給カット時目標負圧（ステップＳ２３，Ｓ２４）としては、それぞれＶＧＴ２０のノズル開度が全開となるＶＧＴ負圧が設定される。
【００７６】
そして、エンジン１の運転状態がアイドル状態であるときに設定されるアイドル時目標負圧（ステップＳ２５，Ｓ２６）としては、ＶＧＴ２０のノズル開度が全閉となるＶＧＴ負圧が設定され、エンジン１の運転状態が全負荷状態であるときに設定される全負荷時目標負圧（ステップＳ２７，Ｓ２８）としては、ＶＧＴ２０のノズル開度が全開となるＶＧＴ負圧が設定され、これら以外のとき、つまりエンジン１の運転状態が部分負荷状態であるときに設定される部分負荷時目標負圧（ステップＳ２９）としては、ＶＧＴ２０のノズル開度がやや開となるＶＧＴ負圧が設定される。
【００７７】
これにより、ＥＧＲ制御が行われる低回転低負荷領域において、所定のＥＧＲ量が良好に確保され、空燃比制御等が円滑に進行することになる。また、発進時において、ＶＧＴ２０の信頼性の問題が回避されると共に、運転者に対する違和感が低減することになる。
【００７８】
次いで、ステップＳ３０で、このように設定された基本目標負圧に、大気圧による補正を施す。この補正は、例えば、図１３に示すように、大気圧が低いほど、燃焼室に供給される空気量を増大するべく、ＶＧＴ２０のノズル開度が閉となるように行なう。
【００７９】
次いで、ステップＳ３１で、吸気温度による補正を施す。この補正は、例えば、図１４に示すように、吸気温度が高いほど、燃焼室に供給される空気量を増大するべく、ＶＧＴ２０のノズル開度が閉となるように行なう。
【００８０】
次いで、ステップＳ３２で、このように補正された基本目標負圧に、なまし処理を施す。この処理は、例えば、次の数１に示す式に従って、基本目標負圧の急な変化を抑制するべく、過去の履歴を考慮して行なう。
【００８１】
【数１】

【００８２】
ここで、ＦＵ１は、なまし処理後の今回値、ＦＵ１［ｉ−１］は、なまし処理後の前回値、ＦＵ０は、なまし処理前の今回値、つまり上記ステップＳ３１で吸気温度補正まで施されて得られた基本目標負圧、及びＫ１は、係数であって、例えば（０．５＜Ｋ１＜１）である。
【００８３】
そして、最後に、ステップＳ３３で、進み補正を施すことにより、基本目標ＶＧＴ負圧（Ｆａ）を設定する。この進み補正は、例えば、次の数２に示す式に従って、過給圧変化の応答遅れを抑制する目的で行なう。
【００８４】
【数２】

【００８５】
ここで、ＦＵ２は、進み補正後の今回値、ＦＵ１［ｉ］は、なまし処理後の今回値、ＦＵ１［ｉ−１］は、なまし処理後の前回値、及びＫ２は、係数であって、例えば（０＜Ｋ２＜０．５）である。
【００８６】
メインフローに戻り、次いで、ステップＳ３で、ＶＧＴ負圧フィードバック制御の実行を許可する条件が成立しているか否かを判定する。その結果、条件成立時は、ステップＳ４で、ＶＧＴ負圧フィードバック制御を実行して、そのフィードバック制御量（ＶＧＴフィードバック負圧：Ｆｂ）を設定する一方、条件非成立時は、ステップＳ５で、該ＶＧＴフィードバック負圧（Ｆｂ）をゼロとする。すなわち、ＶＧＴ負圧フィードバック制御を行わない。
【００８７】
ここで、ステップＳ３で判定される実行許可条件としては、例えば、エンジン１の運転状態が、図７に示すＶＧＴ負圧フィードバック領域にあり、且つ基本目標ＶＧＴ負圧（Ｆａ）の変化率が小さく、且つ実ＶＧＴ負圧の変化率が小さいことである。
【００８８】
ステップＳ４のＶＧＴ負圧フィードバック制御は、図１５に示すフローチャートに従って行なわれる。ステップＳ４１で、現制御サイクルまでにそれぞれ設定された基本目標ＶＧＴ負圧を積算し、また、ステップＳ４２で、現制御サイクルまでにそれぞれ検出された実ＶＧＴ負圧を積算する。次いで、ステップＳ４３で、以上のように積算した基本目標ＶＧＴ負圧を平均化し、また、ステップＳ４４で、以上のように積算した実ＶＧＴ負圧を平均化する。つまり、目標負圧と実負圧とを共に積分処理することになる。これにより、フィードバック制御量の急変が回避され、これによってもＶＧＴ制御の安定化が図られることになる。
【００８９】
次いで、ステップＳ４５で、基本特性に基いて、以上のように平均化した基本目標ＶＧＴ負圧からデューティ率を演算し、また、ステップＳ４６で、基本特性に基いて、以上のように平均化した実ＶＧＴ負圧からデューティ率を演算する。ここで、基本特性とは、ＶＧＴ負圧の学習制御のための基準となる特性である。したがって、これらのステップＳ４５，Ｓ４６で算出されるデューティ率は、ＶＧＴＤＳＶ３７の固体差に起因するＶＧＴ負圧のバラつきが考慮されていないことになる。そして、ステップＳ４７で、両デューティ率の偏差（基本特性に基くデューティ率偏差）を演算する。
【００９０】
次いで、ステップＳ４８で、学習値に基いて、同じく平均化した基本目標ＶＧＴ負圧からデューティ率を演算し、また、ステップＳ４９で、学習値に基いて、同じく平均化した実ＶＧＴ負圧からデューティ率を演算する。ここで、学習値とは、ＶＧＴ負圧の学習制御で得られた学習補正量（予め求めておいた基準ＶＧＴ負圧との誤差）である。したがって、これらのステップＳ４８，Ｓ４９で算出されるデューティ率は、ＶＧＴＤＳＶ３７の固体差に起因するＶＧＴ負圧のバラつきが考慮されていることになる。そして、ステップＳ５０で、両デューティ率の偏差（学習値に基くデューティ率偏差）を演算する。
【００９１】
次いで、ステップＳ５１で、以上のようにして算出した、基本特性に基くデューティ率偏差と、学習値に基くデューティ率偏差とから、ＶＧＴ負圧フィードバック制御量を設定し、そして、最終的に、ステップＳ５２で、例えば、次の数３に示す式に従って、制御量の急変を回避するために過去の履歴を反映させることにより、ＶＧＴフィードバック負圧（Ｆｂ）を設定する。
【００９２】
【数３】

【００９３】
ここで、ＦＢＳ［ｉ］は、ＶＧＴフィードバック負圧（Ｆｂ）の今回値、ＦＢＳ［ｉ−１］は、ＶＧＴフィードバック負圧（Ｆｂ）の前回値、ＦＢは、上記ステップＳ５１で設定されたＶＧＴ負圧フィードバック制御量、及びＫ３は、係数であって、例えば（０＜Ｋ３＜０．５）である。
【００９４】
メインフローに戻り、次いで、ステップＳ６で、ＶＧＴ負圧の学習の実行を許可する条件が成立しているか否かを判定する。その結果、条件成立時は、ステップＳ７で、ＶＧＴ負圧の学習を実行する。
【００９５】
ここで、ステップＳ６で判定される実行許可条件としては、例えば、エンジン１がアイドル状態にあり、且つアイドル状態に移行してから所定時間が経過しており、且つエンジン水温が所定温度以上であり、且つ大気圧が標準大気圧であり、且つエンジンルーム温度が所定温度以上であることである。これにより、ＶＧＴＤＳＶ３７の電気特性が安定し、且つバキュームポンプ３８で生成される負圧が安定して、学習精度が確保される状況において、このＶＧＴ負圧の学習が行なわれると共に、出力変動が僅かで、運転者への違和感が少なくなる状況において、このＶＧＴ負圧の学習が行なわれることになる。
【００９６】
ステップＳ７のＶＧＴ負圧の学習は、図１６ないし図１８に示すフローチャートに従って行なわれる。本実施形態では、学習用にＶＧＴＤＳＶ３７に印可するデューティ率として、図１９に示すように、８０％、５０％、２０％の３種類のデューティ率を予め決めており、各デューティ率についてそれぞれステップＳ７１〜Ｓ７９、ステップＳ８０〜Ｓ８８、及びステップＳ８９〜Ｓ９７で学習を行い、最終的に、ステップＳ９８で、それぞれ得られた学習値α，β，γ間を補完して、図２０に鎖線で示すような全範囲に及ぶ学習データＸを作成する。
【００９７】
なお、学習用にＶＧＴＤＳＶ３７に印可するデューティ率の数や値は、特に限られるものではなく、上記設例値以外に、例えば、１００％、５０％、１２．５％等であってもよい。
【００９８】
以下、図２１のタイムチャートを参照して説明する。なお、このタイムチャートにおいて、時刻（ｔ１）でアイドルモードが判定されても、時刻（ｔ２）まで学習の実行を待機するように示しているのは、アイドル状態に移行してから所定時間が経過していること、エンジン水温が所定温度以上であること、エンジンルーム温度が所定温度以上であること、という上記の実行許可条件を表わしているものである。
【００９９】
まず、ステップＳ７１で、第１の学習データの演算が完了していないことを確認する。この第１学習データは、３種類の学習用デューティ率のうちの一のデューティ率（図例では８０％）を印加した時に得られる学習値αであり、ステップＳ７９で演算される。
【０１００】
次いで、ステップＳ７２で、タイマー（Ｔｔ）をセットする。このセットするタイマーの値としては、例えば４秒等である。次いで、ステップＳ７３で、学習用デューティ率（８０％）をＶＧＴＤＳＶ３７に出力する。
【０１０１】
次いで、ステップＳ７４で、タイマー（Ｔｔ）がゼロになったか否か、つまり、ＶＧＴＤＳＶ３７に学習用デューティ率（８０％）を４秒間印加したか否かを判定し、まだであれば、ステップＳ７５で、学習用デューティ率（８０％）をＶＧＴＤＳＶ３７に出力した後、所定時間（Ｔａ）が経過したか否かを判定する。まだであれば、ステップＳ７６で、タイマー（Ｔｔ）をデクリメントしてステップＳ７３に戻る。ここで、所定時間（Ｔａ）としては、例えば２秒等である。
【０１０２】
ステップＳ７５で、所定時間（Ｔａ）が経過しているときは、ステップＳ７７で、ＶＧＴ負圧センサ８３を介してＶＧＴ負圧通路３６内のＶＧＴ負圧を検出し、次いで、ステップＳ７８で、各制御サイクル毎に検出されたこのＶＧＴ負圧を積算していく。
【０１０３】
そして、ステップＳ７４で、タイマー（Ｔｔ）がゼロになったときに、ステップＳ７９に進んで、例えば、ステップＳ７８で積算された検出ＶＧＴ負圧を平均化し、これと、基準となるＶＧＴ負圧とを比較して、その誤差を求めることにより、第１学習データαを演算する。
【０１０４】
ここで、ＶＧＴＤＳＶ３７でＶＧＴ負圧通路３６内に生成されるＶＧＴ負圧の検出を、該ＶＧＴＤＳＶ３７に学習用デューティ率を出力したのち直ちには行わず、所定時間（Ｔａ）が経過してから、タイマー（Ｔｔ）がゼロとなるまでの時間（Ｔｂ）内において行うのは、図２１に示すように、ＶＧＴＤＳＶ３７にデューティ率を印加しても、ＶＧＴ負圧が実際に変化して安定するまでに時間がかかるから、該実ＶＧＴ負圧が安定化する期間、すなわち、デューティ率印加時間（Ｔｔ）の後半部分でこれを検出するようにしたものである。
【０１０５】
以上により、図２１に示す時刻（ｔ２）〜（ｔ３）が経過したことになり、上記ステップＳ７１〜Ｓ７９の第１学習データαの演算ルーティンに準じて、次のステップＳ８０〜Ｓ８８、及びステップＳ８９〜Ｓ９７で、それぞれ第２学習データβ、及び第３学習データγを演算する。これで、図２１に示す時刻（ｔ３）〜（ｔ４）及び時刻（ｔ４）〜（ｔ５）が経過したことになる。
【０１０６】
そして、最終的に、ステップＳ９８で、それぞれ得られた第１、第２、第３学習データα，β，γ間を線形補完することにより、図２０に鎖線で示す全範囲学習データＸを作成する。例えば、ＶＧＴ負圧（ａ）を生成する場合、基準デューティ率は（ｂ）であるが、学習の結果、該基準デューティ率（ｂ）より学習補正値（ｃ）だけ低いデューティ率（ｄ）をＶＧＴＤＳＶ３７に印加する必要のあることが分かる。
【０１０７】
メインフローに戻り、次いで、ステップＳ８で、過給圧フィードバック制御の実行を許可する条件が成立しているか否かを判定する。その結果、条件成立時は、ステップＳ９で、過給圧フィードバック制御を実行して、そのフィードバック制御量（過給圧フィードバック負圧：Ｆｃ）を設定する一方、条件非成立時は、ステップＳ１０で、該過給圧フィードバック負圧（Ｆｃ）をゼロとする。すなわち、過給圧フィードバック制御を行わない。
【０１０８】
ここで、ステップＳ８で判定される実行許可条件としては、例えば、エンジン１の運転状態が、図７又は図８に示す全負荷の過給圧フィードバック領域（ａ）又は部分負荷の過給圧フィードバック領域（ｂ）にあり、且つ目標過給圧の変化率が小さく、且つ目標過給圧と実過給圧との偏差が所定値（ｈ）以下であることである。
【０１０９】
これにより、エンジン１の運転状態が過給圧フィードバック領域（ａ）又は（ｂ）に移行しても、過給圧フィードバック制御が直ちには開始されず、実過給圧がフィードバック目標過給圧に対して所定の範囲（ｈ）内まで近づくのをまってから、過給圧フィードバック制御が開始されることになるから、前述したように、フィードバック領域（ａ），（ｂ）に突入した際のＶＧＴ制御形態の切換えが円滑化して、オーバーシュートや制御のハンチングが抑制でき、ＶＧＴ２０の信頼性の問題や、制御安定性の問題、ないしエンジン出力の変動の問題が解消されることになる。
【０１１０】
ステップＳ９の過給圧フィードバック制御は、図２２に示すフローチャートに従って行なわれる。ステップＳ１０１で、まず、基本目標過給圧を演算し、これを、ステップＳ１０２で、大気圧補正したのち、ステップＳ１０３で、吸気通路７内の実過給圧を過給圧センサ８１を介して読み込む。
【０１１１】
次いで、ステップＳ１０４で、これらの大気圧補正した基本目標過給圧と実過給圧との偏差を算出したのち、ステップＳ１０５で、フィードバック補正量のうちの比例項（ｐ項）を算出し、また、ステップＳ１０６で、フィードバック補正量のうちの積分項（ｉ項）を算出する。そして、ステップＳ１０７で、現制御サイクルまでにそれぞれ算出された積分項（ｉ項）の平均値を演算する。
【０１１２】
次いで、ステップＳ１０８で、過給圧フィードバック制御のうち、部分負荷の過給圧フィードバック領域（ｂ）にあるのか、又は全負荷の過給圧フィードバック領域（ａ）にあるのかを判定し、それぞれステップＳ１０９又はＳ１１０において、区別して、前回の制御サイクルで求められた積分項（ｉ項）に、上記ステップＳ１０７で算出した今回の積分項（ｉ項）の平均値を加算し、且つ該積分項（ｉ項）の上限値及び下限値でクリップする。
【０１１３】
そして、ステップＳ１１１で、上記ステップＳ１０５で算出した比例項（ｐ項）と、上記ステップＳ１０９又はＳ１１０で算出した積分項（ｉ項）とから、最終的に、過給圧フィードバック制御の補正値を演算する。このように、特に積分項（ｉ項）に平均化等の種々の処理を施すことによって、比例項（ｐ項）によるフィードバック制御量の急変の影響が希釈化されて、このフィードバック制御の安定化が増強されることになる。
【０１１４】
なお、本実施形態では、上記ステップＳ１０５〜Ｓ１１１までで得られる上記比例項（ｐ項）、積分項（ｉ項）、及びフィードバック補正値は、ＶＧＴ２０のノズル２５…２５の開度として算出する。したがって、最後に、ステップＳ１１２で、上記ステップＳ１１１で算出したフィードバック補正値を、例えばデューティ率が１００％のときの負圧値等に基いて、負圧に変換し、これを過給圧フィードバック負圧（Ｆｃ）とする。
【０１１５】
メインフローに戻り、次いで、ステップＳ１１で、このようにして得られた基本目標ＶＧＴ負圧（Ｆａ）、ＶＧＴフィードバック負圧（Ｆｂ）、及び過給圧フィードバック負圧（Ｆｃ）を加算することにより、ＶＧＴ目標負圧（Ｆｏ）を決定する。
【０１１６】
次いで、ステップＳ１２で、ＶＧＴ負圧の学習を実行中か否かを判定する。その結果、実行中であれば、ステップＳ１３で、上記学習用デューティ率（８０％、５０％、２０％等）に相当する負圧（Ｆｇ）を最終目標負圧（Ｆｆｏ）とする一方、実行中でなければ、ステップＳ１４で、上記ＶＧＴ目標負圧（Ｆｏ）を最終目標負圧（Ｆｆｏ）とする。
【０１１７】
次いで、ステップＳ１５で、該最終目標負圧（Ｆｆｏ）をＶＧＴＤＳＶ３７に印加するデューティ率（Ｄａ）に変換したのち、ステップＳ１６で、各種の補正を施すことにより、最終デューティ率（Ｄｏ）を演算する。ここで、ステップＳ１６における補正のうち、学習補正は、上記ステップＳ７で実行されるＶＧＴ負圧学習で得られる学習データ（Ｘ）に基く補正である。また、バッテリ電圧による補正は、図２４に示すようにバッテリ電圧が所定電圧以下で１以上となる補正係数を用いて、バッテリ電圧不足によるデューティ率低下を補うものである。
【０１１８】
次いで、ステップＳ１７で、ＶＧＴ２０のノズル２５…２５を強制的に全開とすべき条件、つまり過給禁止条件が成立しているか否かを判定する。ここで、この過給禁止条件としては、例えば、イグニッションがＯＦＦであるとき、始動時であるとき、排気シャッタ１１が作動しており、排気ガス圧が変動するとき、又は、各種センサ類、特に当該ＶＧＴ制御に関与する負圧センサ８３等の故障判定時等である。
【０１１９】
その結果、条件成立時は、ステップＳ１８で、上記ステップＳ１６で各種の補正が施された最終デューティ率（Ｄｏ）をゼロとしたのち、一方、条件非成立時は、ステップＳ１８をスキップして、最終的に、ステップＳ１９で、上記最終デューティ率（Ｄｏ）の信号をＶＧＴＤＳＶ３７に出力する。
【０１２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、アイドル時等の低回転低負荷時は、過給効率を上げて吸気量を増やすためではなく、エミッション対策のための排気ガス還流量を増やすために、過給機タービンに対するノズルを閉じるから、合理的、効率的な過給機制御、過給圧制御が行える。その結果、過給効率可変型の過給機と、排気ガス還流装置とを併せて備えるエンジンにおいて、低回転低負荷時に排気ガス還流量を良好に確保でき、且つ、低回転低負荷状態からの発進時に過給機の信頼性を良好に確保できる。本発明は、エンジンの過給圧制御装置、特に、過給効率可変型の過給機と、排気ガス還流装置とを併せて備えるエンジンの過給圧制御装置一般に広く好ましく適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係るエンジンの全体構成図及び制御システム構成図である。
【図２】 過給機のタービン室の概略拡大断面図である。
【図３】 負圧アクチュエータの概略拡大断面図である。
【図４】 ＥＧＲ弁の概略拡大断面図である。
【図５】 ＥＧＲ制御を実行する運転領域を表わすマップ図である。
【図６】 過給機ノズルの開度と運転領域との関係を表わすマップ図である。
【図７】 過給圧のフィードバック制御を実行する運転領域を表わすマップ図である。
【図８】 過給圧のオープン制御を実行する運転領域を表わすマップ図である。
【図９】 過給機制御用デューティソレノイドバルブに対する具体的制御動作の一例を示すフローチャートである。
【図１０】 同フローチャートの後半部分である。
【図１１】 目標負圧の設定動作の一例を示すフローチャートである。
【図１２】 過給カット領域を表わすマップ図である。
【図１３】 ノズル開度と大気圧との関係を表わす特性図である。
【図１４】 ノズル開度と吸気温度との関係を表わす特性図である。
【図１５】 負圧フィードバック制御動作の一例を示すフローチャートである。
【図１６】 負圧学習動作の一例を示すフローチャートである。
【図１７】 同フローチャートの中間部分である。
【図１８】 同フローチャートの後半部分である。
【図１９】 負圧学習で作成される特性図の一例である。
【図２０】 同特性から得られる学習データの一例である。
【図２１】 負圧学習時のタイムチャートである。
【図２２】 過給圧フィードバック制御動作の一例を示すフローチャートである。
【図２３】 過給圧フィードバック制御時のタイムチャートである。
【図２４】 バッテリ電圧と最終デューティ率を算出するための補正係数との関係を表わす特性図である
【符号の説明】
１ エンジン
７ 吸気通路
９ 排気通路
２０ ターボ過給機
２２ 過給機タービン
２４ 可動ベーン
２５ 過給機ノズル
３０ 負圧アクチュエータ
３６ ＶＧＴ負圧通路
３７ 過給機制御用デューティソレノイドバルブ
５０ 排気ガス還流通路
５４，５５ ＥＧＲ弁
８１ 過給圧センサ
８２ 吸入空気温センサ
８３ ＶＧＴ負圧センサ
８５ 水温センサ
８６ エンジン回転数センサ
８７ アクセル開度センサ
８８ エンジンルーム温センサ
８９ 大気圧センサ
１００ コントロールユニット

Claims (3)

1. 排気通路に設けられた過給機のタービンに対するノズルの開度をエンジン回転数が高くなるほど及びエンジン負荷が高くなるほど小さくなるように調整することにより上記過給機で吸気通路内に生成される過給圧を制御する過給圧制御手段と、排気通路と吸気通路とを連通する還流通路を介して排気ガスを吸気通路側へ還流する排気ガス還流手段とを備えるエンジンの過給圧制御装置であって、上記排気ガス還流手段が、少なくともエンジンが低回転且つ低負荷の運転状態にあるときに、上記排気ガスの還流を行うと共に、上記過給圧制御手段は、エンジンが上記運転状態にあるときは、上記ノズルの開度を小さくし、エンジンが低回転且つ低負荷の運転状態から低回転且つ高負荷の運転状態へ移行するに従って、ノズルの開度を大きくすることを特徴とするエンジンの過給圧制御装置。
2. エンジンが低回転且つ低負荷の運転状態は、アイドル時の運転状態であることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの過給圧制御装置。
3. 過給圧制御手段は、エンジンが低回転且つ中負荷の運転状態にあるときには、ノズルの開度を低回転低負荷時の開度と低回転高負荷時の開度との間の開度にすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジンの過給圧制御装置。

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