JP5177321B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、過給機を備えた内燃機関に適用される制御装置に関する。

従来から、過給機（可変ノズル付き排気タービン式過給機）を備えた内燃機関が知られている。この過給機は、タービンと、可変ノズルと、コンプレッサと、を有している。このタービンは、内燃機関の排気通路に設けられており、排ガスのエネルギによって駆動される。可変ノズルは、タービンに導入される排ガスが通過する通過領域の開口面積を変更することができる。コンプレッサは、内燃機関の吸気通路に設けられており、タービンが駆動されることによって駆動される。さらに、この内燃機関の排気通路には、バイパス通路と、制御弁と、が設けられている。バイパス通路は、排気通路から分岐してタービンをバイパスする。制御弁は、バイパス通路に設けられており、バイパス通路の開口面積を変更することができる。以下、内燃機関を、単に「機関」とも称呼する。
上記過給機は、コンプレッサに流入する空気を圧縮し、その圧縮された空気を機関の燃焼室に導入させる。すなわち、過給が行われる。より具体的に述べると、上記過給機は、機関の運転状態に基づいて制御弁を操作することによってバイパス通路の開口面積を調整すると共に、機関の運転状態に基づいて可変ノズルを操作することによって上記通過領域の開口面積を調整する。制御弁および可変ノズルにより、タービンに導入される排ガスのエネルギの大きさ（以下、「タービンへの導入エネルギ」とも称呼する。）が調整される。それにより、機関の燃焼室に導入される空気の圧力（過給圧）を、機関の運転状態に適応した値に一致させる。
従来の内燃機関が備える制御装置の一つ（以下、「従来装置」と称呼する。）は、機関の回転速度に基づいて制御弁および可変ノズルを操作することにより、タービンへの導入エネルギの大きさを調整する。これにより、従来装置において、過給圧が制御される（例えば、特開２００５−１４６９０６号公報を参照。）。

従来装置は、上述したように、制御弁および可変ノズルによってタービンへの導入エネルギの大きさを調整する。換言すると、従来装置は、タービンへの導入エネルギの大きさが所定の目標値に一致するように、制御弁および可変ノズルにそれらを操作するための指示を与える。ここで、従来装置においては、制御弁に指示が与えられた時点から、制御弁の開度がその指示に応じた開度に一致する時点まで、に要する時間の長さ（以下、「応答時間長さ」とも称呼する。）は、実質的にゼロであるとみなされている。すなわち、従来装置は、制御弁の応答時間長さを考慮することなく制御弁を操作している。同様に、従来装置は、可変ノズルの応答時間長さを考慮することなく可変ノズルを操作している。
制御弁および可変ノズルの「実際の応答時間長さ」がそれらに「要求される応答時間長さ」よりも短い場合、制御弁および可変ノズルの応答時間長さを考慮しなくとも、タービンへの導入エネルギの大きさは目標値に実質的に一致すると考えられる。しかしながら、制御弁および可変ノズルの「実際の応答時間長さ」がそれらに「要求される応答時間長さ」よりも長い場合、制御弁および可変ノズルの応答時間長さを考慮しなければ、タービンへの導入エネルギの大きさが目標値に一致しない場合がある。
タービンへの導入エネルギの大きさが目標値に一致しない場合、過給圧は、機関の運転状態に適応した値に一致しない。そのため、従来装置には、制御弁および可変ノズルにそれらを操作するための指示を与えてから、それらの応答時間長さが経過するまで、の期間において、過給圧を適切に制御することができない場合があるという問題がある。
本発明の目的は、上記課題に鑑み、タービンへの導入エネルギの大きさを適切に調整することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
上記課題を解決するための本発明による制御装置は、
少なくとも１つの過給機と、少なくとも１つの制御弁と、を備えた内燃機関に適用される。
より具体的に述べると、まず、上記少なくとも１つの過給機は、
内燃機関の排気通路に設けられると共に「通過領域」を通過した排ガスが導入されることによって駆動されるタービンを有する。排気通路は、前記機関の燃焼室から放出される排ガスを前記燃焼室から前記機関の外部へ排出する通路である。さらに、上記少なくとも１つの過給機は、内燃機関の吸気通路に設けられると共に前記タービンが駆動されることによって駆動されて前記吸気通路内を流れる空気を圧縮するコンプレッサを有する。吸気通路は、前記機関の外部の空気を前記外部から前記燃焼室に導入する通路である。加えて、上記少なくとも１つ過給機は、「第１指示」に応じて前記通過領域の開口面積を変更することによって「前記タービンに導入される前記排ガスのエネルギの大きさ」を変化させる開口面積変更部材を有する。
上記「開口面積変更部材」は、上記通過領域の開口面積を変更することができることができる部材であればよく、特に制限されない。さらに、上記「通過領域」は、上記燃焼室と上記タービンとの間に存在する領域であればよく、特に制限されない。
開口面積変更部材として、例えば、上記タービンを取り囲むように配置された複数の羽根状部材（ベーン）と、その羽根状部材に向けて排ガスを導入させる筐体と、を有する部材（いわゆる、可変ノズル）が採用され得る。この可変ノズルにおいては、一の羽根状部材と、その一の羽根状部材に隣接する他の羽根状部材と、の間の領域が、上記「通過領域」に相当する。さらに、この可変ノズルは、所定の指示に応じて羽根状部材を回動することによって上記通過領域の開口面積を変更するようになっている。
次いで、上記少なくとも１つの制御弁は、
「第２指示」に応じて該制御弁の開度を変更することによって「前記タービンに導入される前記排ガスのエネルギの大きさ」を変化させる。
上記「制御弁」は、その開度に応じて上記タービンへの導入エネルギの大きさが変化する弁であればよく、特に制限されない。制御弁として、例えば、所定の軸周りに回動可能な板状部材を有する弁（例えば、スイングアーム式の弁およびバタフライ弁など）が採用され得る。
このように、本発明の制御装置においては、第１指示に応じて作動する開口面積変更部材と、第２指示に応じて作動する制御弁と、の「双方」が、上記タービンへの導入エネルギの大きさを変更する。換言すると、開口面積変更部材および制御弁の「双方」により、タービンへの導入エネルギの大きさが調整される。
本発明の制御装置は、上記構成を備えた内燃機関に適用される。
この制御装置は、上記通過領域の開口面積を変更する指示を上記開口面積変更部材に与える「制御手段」を備える。以下、便宜上、「通過領域の開口面積を変更する指示を開口面積変更部材に与える」ことを「通過領域の開口面積を制御する」とも称呼する。
上記制御装置は、制御弁が作動させられるとき、制御弁の応答時間長さを考慮するための所定の情報に基づいて開口面積変更部材を作動させる（すなわち、通過領域の開口面積を制御する。）。制御弁の開度が変更されることによるタービンへの導入エネルギの調整と、通過領域の開口面積が変更されることによるタービンへの導入エネルギの調整と、は並行して行われる。
より具体的に述べると、上記制御手段は、
（１）所定の「指示時点」において「前記制御弁の開度を「目標開度差」だけ変更させる第２指示」が前記制御弁に対して与えられたとき、
（Ａ）該目標開度差と、
（Ｂ）「前記制御弁の開度を変更する所定の指示が前記制御弁に対して与えられた時点から、前記制御弁の開度が前記所定の指示に応じた開度に一致する時点まで、に要する時間の長さである応答時間長さ」に関連するパラメータである「応答時間長さ関連パラメータ」と、
に基づき、
（２）前記通過領域の開口面積と時間経過との関係である「開口面積制御則」を決定すると共に、
（３）前記「指示時点」を始点として「該始点から前記開口面積制御則に従って前記通過領域の開口面積を変更させる第１指示」を前記開口面積変更部材に与える、
ようになっている。
このように、上記制御手段は、制御弁に対して上記第２指示が与えられたとき（上記（１））、制御弁の目標開度差（上記（Ａ））と応答時間長さ関連パラメータ（上記（Ｂ））とに基づいて定められた開口面積制御則（上記（２））に従い、通過領域の開口面積を制御する（上記（３））。すなわち、上記制御手段は、制御弁の開度が変更されることと並行して、「制御弁の応答時間長さを考慮して」通過領域の開口面積を制御する。
これにより、上記制御を行う場合のタービンへの導入エネルギの大きさは、制御弁が作動されるときに「制御弁の応答時間長さを考慮することなく」通過領域の開口面積を制御する場合のタービンへの導入エネルギの大きさよりも、その目標値に近づけられる。すなわち、本発明の制御装置は、制御弁に上記第２指示が与えられてから制御弁の応答時間長さが経過するまでの期間中であっても、タービンへの導入エネルギの大きさを適切に調整することができる。
上記「応答時間長さ関連パラメータ」は、制御弁の応答時間長さに関連するパラメータであればよく、特に制限されない。応答時間長さ関連パラメータとして、例えば、あらかじめ行われた実験などによって定められているパラメータ、上記制御装置を備えた機関が実際に運転されている際に取得（学習）されるパラメータ、および、それらパラメータの双方などが採用され得る。
上記「開口面積制御則」は、通過領域の開口面積と時間経過との関係（すなわち、時間経過に対する通過領域の開口面積の推移）を表す制御則であればよく、特に制限されない。例えば、開口面積制御則として、「所定の始点からの時間経過に対する通過領域の開口面積の値を表す開口面積のプロファイル」、「所定の始点からの経過時間が入力値であって通過領域の開口面積の値が出力値である関数」、ならびに、「開口面積の目標値と、開口面積をその目標値に一致させる指示を所定の始点から開口面積変更部材に与える時間の長さと、の組み合わせ」などが採用され得る。
そして、そのような開口面積制御則に従い、上記「開口面積変更部材」が作動される（上記（３）を参照。）。ここで、この開口面積変更部材は、
前記第１指示に応じた「該開口面積変更部材による前記通過領域の開口面積の変化速度」が、前記第２指示に応じた「該制御弁による前記制御弁の開度の変化速度」よりも「速い」部材である、ように構成され得る。
ここで、上記「通過領域の開口面積の変化速度」とは、所定の大きさのタービンへの導入エネルギを単位エネルギ量としたとき、「タービンへの導入エネルギの大きさを単位エネルギ量だけ変化させるために必要な開口面積の変化量」だけ開口面積を変化させるために必要な時間の長さ、を意味する。さらに、上記「制御弁の開度の変化速度」とは、「タービンへの導入エネルギの大きさを上記単位エネルギ量だけ変化させるために必要な開度の変化量」だけ開度を変化させるために必要な時間の長さ、を意味する。
上述したように、タービンへの導入エネルギの大きさは、制御弁の応答時間長さに起因して目標値と一致しない場合がある。すなわち、タービンへの導入エネルギの大きさと目標値との間に差が生じる場合がある。例えば、制御装置がこの「差」に相当する大きさのエネルギ量を通過領域の開口面積を変更することによって補償する場合、通過領域の開口面積の変化速度が制御弁の開度の変化速度よりも速ければ、制御装置はこの「差」を迅速に補償することができるので、タービンへの導入エネルギの大きさは迅速に目標値に近づけられる。
なお、通過領域の開口面積の変化速度が制御弁の開度の変化速度よりも「遅い」場合であっても、制御装置は、上記「差」を少なくとも部分的に補償することができる。そのため、この場合におけるタービンへの導入エネルギの大きさは、制御装置が上記補償を行わない場合（すなわち、「制御弁の応答時間長さを考慮して」通過領域の開口面積を制御しない場合）のタービンへの導入エネルギの大きさよりも、目標値に近づけられる。以下、便宜上、上記「差」を「エネルギ差」とも称呼する。
以上、本発明の制御装置、および、この制御装置において制御される対象の一つである開口面積変更部材について説明した。次いで、上述した「開口面積制御則」および「応答時間長さ関連パラメータ」の例を説明する。
まず、本発明の制御装置の「第１の態様」として、
前記制御手段は、
前記開口面積制御則として、「前記通過領域の目標開口面積」と、「前記通過領域の開口面積を前記目標開口面積に一致させる指示を前記開口面積変更部材に対して与える時間の長さである目標指示時間長さ」と、を決定する、ように構成され得る。
さらに、上記態様の制御装置は、決定された開口面積制御則に基づき、
前記第１指示として、前記指示時点を始点として「前記始点から前記目標指示時間長さが経過する時点までの期間中に前記通過領域の開口面積を前記目標開口面積に一致させる指示」を前記開口面積変更部材に対して与える、ように構成され得る。
本態様の制御装置は、「目標開口面積および目標指示時間長さのみ」を開口面積制御則として用いる。そのため、本態様の制御装置によれば、複雑な開口面積制御則（例えば、所定の始点からの時間経過に対する通過領域の開口面積の値を表す開口面積のプロファイルなど）を用いる制御装置に比べ、通過領域の開口面積がより簡便に制御される。
さらに、上記第１の態様の制御装置において、
前記開口面積変更部材は、
「前記指示時点から、前記通過領域の開口面積が前記目標開口面積に一致する時点まで、に要する時間の長さ」が、「前記指示時点から、前記制御弁の開度が前記目標開度差だけ変更される時点まで、に要する時間の長さ」よりも短い部材である、ように構成され得る。
上記構成により、上述したように、制御装置が上記エネルギ差を通過領域の開口面積を変更することによって補償する場合、このエネルギ差が迅速に補償されるので、タービンへの導入エネルギの大きさが迅速に目標値に近づけられる。
次いで、本発明の制御装置の「第２の態様」として、
前記制御手段は、
前記応答時間長さ関連パラメータとして、「前記制御弁の開度を第１開度から第２開度に変更する指示が前記制御弁に対して与えられた第１時点から、前記制御弁の開度が前記第２開度に一致する第２時点まで、に要する時間の長さである基準応答時間長さ」と、「前記第１開度の大きさと前記第２開度の大きさとの差である基準開度差」と、を採用する、ように構成され得る。
上述したように、制御弁は、制御弁に与えられる指示（第２指示）に応じてその開度を変更する。よって、制御弁の応答時間長さは、制御弁に指示が与えられる前の制御弁の開度と、その指示に応じた制御弁の開度と、の差（以下、単に「開度差」とも称呼する。）に関連する。例えば、一般に、開度差が小さいほど応答時間長さは短いと考えられる。そこで、本態様の制御装置は、上記「基準開度差」と、制御弁の開度がその基準開度差だけ変化する際に要する「基準応答時間長さ」と、を応答時間長さ関連パラメータとして取得する。
本態様の制御装置において、上記第２開度は、上記第１開度よりも小さい開度、および、上記第１開度よりも大きい開度、のいずれであってもよい。さらに、上記基準開度差および上記基準応答時間長さは、あらかじめ実験などによって定められている値、本態様の制御装置を備えた機関が実際に運転されている際に取得（学習）される値、および、それら値の双方、のいずれであってもよい。
ところで、制御弁の基準応答時間長さは、制御弁の作動に関連する部材の経年劣化などに起因して変化する場合がある。さらに、その部材は構造上のばらつき（製造の際に生じる同一種の部材間における寸法および性能などの差）を有する場合がある。よって、制御弁の基準応答時間長さとして、個別の機関毎に異なる場合がある。そこで、上記基準応答時間長さとして、本態様の制御装置を備えた機関が実際に運転されている際に取得（学習）される値が採用されることが好適である。
さらに、制御弁の基準応答時間長さおよび基準開度差には、不可避な取得誤差（測定誤差）が含まれる場合がある。そのため、開口面積制御則の決定方法によっては、基準応答時間長さおよび基準開度差が過度に小さい場合に決定される開口面積制御則よりも、それらが適度に大きい場合に決定される開口面積制御則が、タービンへの導入エネルギを目標値に近づける観点において適切である場合がある。
そこで、上記第２の態様の制御装置において、
前記制御手段は、
「前記基準開度差が所定の閾値よりも大きい場合」における前記基準応答時間長さと、前記基準開度差と、を前記応答時間長さ関連パラメータとして採用する、ように構成され得る。
次いで、本発明の制御装置の「第３の態様」が適用される内燃機関は、
前記コンプレッサによって圧縮された後に前記内燃機関の燃焼室に導入される空気の圧力である「過給圧」を取得する過給圧取得手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて定まる燃料噴射量の「基準量」、および、前記過給圧を含む所定の運転パラメータに基づいて定まる燃料噴射量の「上限量」、のうちの「小さい方」を燃料噴射量の「目標量」として決定する燃料噴射量決定手段と、
前記「目標量」の燃料を前記燃焼室に噴射する燃料噴射手段と、
を備える。
そして、本発明の制御装置の「第３の態様」として、
前記制御手段は、
前記応答時間長さ関連パラメータとして、前記制御弁の開度を第１開度から第２開度に変更する指示が前記制御弁に対して与えられた第１時点から、前記制御弁の開度が前記第２開度に一致する第２時点まで、の間に「前記上限量が前記基準量よりも小さい期間である燃料制限期間」が存在する場合、
「前記基準量と前記上限量との差を前記燃料制限期間に亘って積算して得られる積算燃料制限量」と、「前記第１開度の大きさと前記第２開度の大きさとの差である基準開度差」と、を採用する、ように構成され得る。
上述したように、「制御弁の応答時間長さ」と、タービンへの導入エネルギの大きさと、は関連する（例えば、上記エネルギ差の考え方を参照。）。さらに、タービンおよびコンプレッサはタービンへの導入エネルギによって駆動され、駆動されたコンプレッサは吸気通路内の空気を圧縮する。よって、タービンへの導入エネルギの大きさと、過給圧と、は関連する。加えて、本態様の機関において、燃料噴射量の目標値は、機関の運転状態および過給圧を考慮して決定される。よって、過給圧と、「燃料噴射量の目標値」と、は関連する。
したがって、本態様の機関において、制御弁の応答時間長さと、燃料噴射量の目標値と、は関連する。より具体的に述べると、制御弁にその開度を変更する指示（第２指示）が与えられてからその応答時間長さが経過するまでの期間中、タービンへの導入エネルギの大きさが目標値に一致しなければ、過給圧を考慮して定まる「燃料制限期間の上限値」が機関の運転状態を考慮して定まる「燃料制限期間の基準値」よりも小さい場合がある。すなわち、制御弁の応答時間長さに起因して燃料噴射量（燃料噴射量の目標値）が制限される場合がある。よって、燃料噴射量が制限される場合、燃料噴射量が制限される度合いは制御弁の応答時間長さに関連する。
本態様の制御装置は、燃料噴射量が制限される度合いとして、「燃料噴射量の基準量と上限量との差」を「燃料噴射量が制限される期間（燃料制限期間）」に亘って積算した値（積算燃料制限量）、を採用する。そして、本態様の制御装置は、この積算燃料制限量を、応答時間長さ関連パラメータの１つとして採用する。この積算燃料制限量は、本態様の制御装置を備えた機関が実際に運転されている際に取得（学習）され得る。
さらに、上述したように、上記基準開度差は応答時間長さと関連する（上記第２の態様を参照。）。よって、本態様の制御装置は、基準開度差を、応答時間長さ関連パラメータの１つとして採用する。
ところで、上記第２の態様の制御装置と同様、積算燃料制限量および基準開度差には、不可避な取得誤差（測定誤差）が含まれる場合がある。そのため、開口面積制御則の決定方法によっては、積算燃料制限量および基準開度差が過度に小さい場合に決定される開口面積制御則よりも、それらが適度に大きい場合に決定される開口面積制御則が、タービンへの導入エネルギを目標値に近づける観点において適切である場合がある。
そこで、上記第３の態様の制御装置において、
前記制御手段は、
「前記基準開度差が所定の閾値よりも大きい場合」における前記積算燃料制限量と、前記基準開度差と、を前記応答時間長さ関連パラメータとして採用する、ように構成され得る。
上記「基準開度差の所定の閾値（すなわち、第１開度および第２開度）」についてより具体的に述べると、上記第１の態様〜上記第３の態様の制御装置において、
前記第１開度は前記タービンに導入される前記排ガスのエネルギの大きさが「最小」である開度であり、かつ、前記第２開度は前記タービンに導入される前記排ガスのエネルギの大きさが「最大」である開度である、ように構成され得る。
さらに、前記第１開度は前記タービンに導入される前記排ガスのエネルギの大きさが「最大」である開度であり、かつ、前記第２開度は前記タービンに導入される前記排ガスのエネルギの大きさが「最小」である開度である、ように構成され得る。
以上、「開口面積制御則」および「応答時間長さ関連パラメータ」の例について説明した。
ところで、本発明の制御装置において、上記第２指示における「目標開度差」が小さいほど制御弁の応答時間長さは短いと考えられる。よって、目標開度差が小さいほど、タービンへの導入エネルギと目標値とが一致しない期間の長さは短いと考えられる。この期間の長さが十分に短ければ、制御装置が通過領域の開口面積を制御しなくても（すなわち、開口面積変更部材に第１指示を与えなくても）、タービンへの導入エネルギの大きさが目標値に実質的に一致するとみなすことができる場合がある。
そこで、本発明の制御装置（上述した制御装置の第１の態様〜第３の態様を含む。）において、
前記制御手段は、
「前記目標開度差が所定の閾値よりも大きい場合」に前記第１指示を前記開口面積変更部材に与える、ように構成され得る。

図１は、本発明の第１実施形態に係る制御装置が適用される内燃機関の概略図である。
図２は、図１に示す内燃機関におけるタービンおよび可変ノズル機構の概略正面図である。
図３は、図１に示す内燃機関における排気切替弁６６の開度と時間経過との関係を表す模式図である。
図４は、本発明の第１実施形態に係る制御装置が採用する機関回転速度と燃料噴射量とターボモードとの関係を表す概略図である。
図５は、図１に示す内燃機関において燃料噴射量、吸気切替弁の開度および可変ノズルの開度の変化と、タービンによる圧力比の変化と、を示すタイムチャートである。
図６は、図１に示す内燃機関において燃料噴射量、吸気切替弁の開度および可変ノズルの開度の変化と、タービンによる圧力比の変化と、を示すタイムチャートである。
図７は、図１に示す内燃機関において燃料噴射量、吸気切替弁の開度および可変ノズルの開度の変化と、タービンによる圧力比の変化と、を示すタイムチャートである。
図８は、図１に示す内燃機関において燃料噴射量、吸気切替弁の開度および可変ノズルの開度の変化と、タービンによる圧力比の変化と、を示すタイムチャートである。
図９は、本発明の第１実施形態に係る制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
図１０は、本発明の第１実施形態に係る制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
図１１は、本発明の第１実施形態に係る制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
図１２は、図１に示す内燃機関における排気切替弁６６の開度と、過給圧と、燃料噴射量と、時間経過との関係を表す模式図である。
図１３は、本発明の第２実施形態に係る制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
図１４は、本発明の第２実施形態に係る制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
図１５は、本発明の第２実施形態に係る制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。

以下、本発明による内燃機関の制御装置の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）
＜装置の概要＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る制御装置（以下、「第１装置」とも称呼する。）を内燃機関１０に適用したシステムの概略構成を示している。内燃機関１０は、第１気筒〜第４気筒の４つの気筒を有する４気筒ディーゼル機関である。以下、便宜上、「内燃機関１０」を単に「機関１０」とも称呼する。
この機関１０は、図１に示すように、燃料噴射系統を含むエンジン本体２０、エンジン本体２０に空気を導入するための吸気系統３０、エンジン本体２０から排出されるガスを機関１０の外部に放出するための排気系統４０、排ガスを排気系統４０から吸気系統３０に還流させるためのＥＧＲ装置５０、および、排ガスのエネルギによって駆動されてエンジン本体２０に導入される空気を圧縮する過給装置６０、を備えている。
エンジン本体２０は、吸気系統３０および排気系統４０が連結されたシリンダヘッド２１を有している。このシリンダヘッド２１は、それぞれの気筒に対応するようにそれぞれの気筒の上部に設けられた複数の燃料噴射装置（例えば、ソレノイド式インジェクタ）２２を有している。燃料噴射装置２２のそれぞれは、図示しない燃料タンクと接続されており、電気制御装置８０からの指示信号に応じてそれぞれの気筒の燃焼室内に燃料を噴射するようになっている。
吸気系統３０は、シリンダヘッド２１に形成された図示しない吸気ポート、吸気ポートを介してそれぞれの気筒に連通されたインテークマニホールド３１、インテークマニホールド３１の上流側の集合部に接続された吸気管３２、吸気管３２内の開口面積（開口断面積）を変更することができるスロットル弁（吸気絞り弁）３３、電気制御装置８０からの指示信号に応じてスロットル弁３３を回転駆動するスロットル弁アクチュエータ３３ａ、スロットル弁３３の上流側において吸気管３２に設けられたインタークーラ３４、および、インタークーラ３４の上流側に設けられた過給装置６０よりも上流側の吸気管３２の端部に設けられたエアクリーナ３５、を有している。インテークマニホールド３１および吸気管３２は、吸気通路を構成している。
排気系統４０は、シリンダヘッド２１に形成された図示しない排気ポート、排気ポートを介してそれぞれの気筒に連通されたエキゾーストマニホールド４１、エキゾーストマニホールド４１の下流側の集合部に接続された排気管４２、および、排気管４２に設けられた過給装置６０よりも下流側に設けられた排ガス浄化用触媒（例えば、ＤＰＮＲ）４３、を有している。エキゾーストマニホールド４１および排気管４２は、排気通路を構成している。
ＥＧＲ装置５０は、排ガスをエキゾーストマニホールド４１からインテークマニホールド３１へと還流させる通路（ＥＧＲ通路）を構成する排気還流管５１、排気還流管５１に設けられたＥＧＲガス冷却装置（ＥＧＲクーラ）５２、および、排気還流管５１に設けられたＥＧＲ制御弁５３、を有している。ＥＧＲ制御弁５３は、還流される排ガス量（ＥＧＲガス量）を電気制御装置８０からの指示信号に応じて変更するようになっている。
過給装置６０は、高圧段過給機６１および低圧段過給機６２有している。さらに、過給装置６０、それら過給機に導入される排ガスまたは空気を調整するための部材として、高圧段コンプレッサバイパス通路部（バイパス管）６３、吸気切替弁（ＡＣＶ）６４、高圧段タービンバイパス通路部（バイパス管）６５、排気切替弁（ＥＣＶ）６６、低圧段タービンバイパス通路部（バイパス管）６７、および、排気バイパス弁（ＥＢＶ）６８を有している。
高圧段過給機６１は、高圧段コンプレッサ６１ａ、高圧段タービン６１ｂ、および、可変ノズル機構６１ｃを有している。高圧段コンプレッサ６１ａは、吸気通路（吸気管３２）に設けられている。高圧段タービン６１ｂは、排気通路（排気管４２）に設けられている。高圧段コンプレッサ６１ａと高圧段タービン６１ｂとは、ローターシャフト６１ｄ（図２を参照。）によって同軸回転可能に連結されている。これにより、高圧段タービン６１ｂが排ガスのエネルギによって回転せしめられると、高圧段コンプレッサ６１ａが回転する。そして、高圧段コンプレッサ６１ａに導入される空気が圧縮される（すなわち、過給が行われる）ようになっている。可変ノズル機構６１ｃは、高圧段タービン６１ｂの周辺に設けられている。可変ノズル機構６１ｃは、高圧段タービン６１ｂに導入される排ガスが通過する領域（以下、「通過領域」とも称呼する。）の開口面積を、電気制御装置８０からの指示信号に応じて変更するようになっている。
可変ノズル機構６１ｃの構成を、図２を参照しながら説明する。可変ノズル機構６１ｃは、複数の羽根状部材（ベーン）６１ｃ１、および、このベーン６１ｃ１に向けて排ガスを導入させる図示しない筒状部材を備えている。複数のベーン６１ｃ１は、高圧段タービン６１ｂを取り囲むように配置されている。そして、排ガスは、図中の白抜き矢印にて示すように、一のベーン６１ｃ１と、その一のベーン６１ｃ１に隣接する他のベーン６１ｃ１と、の間の領域を通過して、高圧段タービン６１ｂに導入される。この領域が、上記通過領域に相当する。
ベーン６１ｃ１のそれぞれは、電気制御装置８０からの指示信号に応じて、図中の実線にて示される位置から破線にて示される位置までの範囲において所定の回動軸周りに回動することができるようになっている。なお、本可変ノズル機構６１ｃにおいて、ベーン６１ｃ１の全ては連動して回動するようになっている。例えば、ベーン６１ｃ１がこのように回動すると、通過領域の開口面積は、面積Ｓ１（ベーン６１ｃ１の位置が図中の実線にて示される位置である場合の通過領域の開口面積）から面積Ｓ２（ベーン６１ｃ１の位置が図中の破線にて示される位置である場合の通過領域の開口面積）まで、の範囲において変化する。
このように、可変ノズル機構６１ｃは、上記指示信号に応じて通過領域の開口面積を変更する。通過領域の開口面積が変化すると、例えば高圧段タービン６１ｂに導入される排ガスの単位時間あたりの流量などが変化するので、高圧段タービン６１ｂに導入される排ガスのエネルギの大きさが変化する。
再び図１を参照すると、低圧段過給機６２は、低圧段コンプレッサ６２ａおよび低圧段タービン６２ｂを有している。低圧段コンプレッサ６２ａは、高圧段コンプレッサ６１ａよりも吸気通路（吸気管３２）の上流側に設けられている。低圧段タービン６２ｂは、高圧段タービン６１ｂよりも排気通路（排気管４２）の下流側に設けられている。低圧段コンプレッサ６２ａと低圧段タービン６２ｂとは、図示しないローターシャフトによって同軸回転可能に連結されている。これにより、低圧段タービン６２ｂが排ガスによって回転せしめられると、低圧段コンプレッサ６２ａが回転する。そして、低圧段コンプレッサ６２ａに導入される空気が圧縮される（すなわち、過給が行われる）ようになっている。なお、低圧段タービン６２ｂの容量は、高圧段タービン６１ｂの容量よりも大きい。
高圧段コンプレッサバイパス通路部６３の一端は、高圧段コンプレッサ６１ａと低圧段コンプレッサ６２ａとの間において吸気通路（吸気管３２）に接続されている。高圧段コンプレッサバイパス通路部６３の他端は、高圧段コンプレッサ６１ａよりも下流側において吸気通路（吸気管３２）に接続されている。すなわち、高圧段コンプレッサバイパス通路部６３は、高圧段コンプレッサ６１ａをバイパスする経路を構成している。
吸気切替弁６４は、高圧段コンプレッサバイパス通路部６３に設けられている。吸気切替弁６４はバタフライ弁である。吸気切替弁６４は、電気制御装置８０からの指示信号に応じて駆動される吸気切替弁アクチュエータ６４ａにより、所定の回動軸周りに回動させられる。吸気切替弁６４が回動する（開度を変更する）ことにより、高圧段コンプレッサバイパス通路部６３の開口面積が変化する。
高圧段タービンバイパス通路部６５の一端は、高圧段タービン６１ｂよりも上流側において排気通路（排気管４２）に接続されている。高圧段タービンバイパス通路部６５の他端は、高圧段タービン６１ｂと低圧段タービン６２ｂとの間において排気通路（排気管４２）に接続されている。すなわち、高圧段タービンバイパス通路部６５は、高圧段タービン６１ｂをバイパスする経路を構成している。
排気切替弁６６は、高圧段タービンバイパス通路部６５に設けられている。排気切替弁６６は、スイングアーム式の開閉弁である。排気切替弁６６は、電気制御装置８０からの指示信号に応じて駆動される排気切替弁アクチュエータ６６ａにより、所定の回動軸周りに回動させられる。排気切替弁６６が回動する（開度を変更する）ことにより、高圧段タービンバイパス通路部６５の開口面積が変化する。
例えば、排気切替弁６６の開度が大きい場合、高圧段タービンバイパス通路部６５を通過することができる排ガスの量が大きいので、高圧段タービン６１ｂに導入される排ガスの量は小さい。これに対し、排気切替弁６６の開度が小さい場合、高圧段タービンバイパス通路部６５を通過することができる排ガスの量が小さいので、高圧段タービン６１ｂに導入される排ガスの量は大きい。
このように、排気切替弁６６は、上記指示信号に応じてその開度を変更することにより、高圧段タービン６１ｂに導入される排ガスの量（排ガスのエネルギの大きさ）を変化させる。
ここで、排気切替弁６６の応答速度と、可変ノズル機構６１ｃの応答速度と、の関係について述べる。まず、所定の大きさの「高圧段タービン６１ｂへの導入エネルギ」を単位エネルギ量ＵＥとする。「排気切替弁６６が高圧段タービン６１ｂへの導入エネルギの大きさを単位エネルギ量ＵＥだけ変化させる」ために必要な開度の変化量（単位変化量）は、排気切替弁６６の構造などに基づいて定まる。同様に、「可変ノズル機構６１ｃが高圧段タービン６１ｂへの導入エネルギの大きさを単位エネルギ量ＵＥだけ変化させる」ために必要な通過領域の開口面積の変化量（単位変化量）は、可変ノズル機構６１ｃの構造などに基づいて定まる。
機関１０において、可変ノズル機構６１ｃがその開口面積を単位変化量だけ変化させるために要する時間の長さ（すなわち、可変ノズル機構６１ｃの応答速度）は、排気切替弁６６がその開度を単位変化量だけ変化させるために要する時間の長さ（すなわち、排気切替弁６６の応答速度）よりも、速い。
低圧段タービンバイパス通路部６７の一端は、低圧段タービン６２ｂよりも上流側であって高圧段タービン６１ｂと低圧段タービン６２ｂとの間において排気通路（排気管４２）に接続されている。低圧段タービンバイパス通路部６７の他端は、低圧段タービン６２ｂよりも下流側において排気通路（排気管４２）に接続されている。すなわち、低圧段タービンバイパス通路部６７は、低圧段タービン６２ｂをバイパスする経路を構成している。
排気バイパス弁６８は、低圧段タービンバイパス通路部６７に設けられている。排気バイパス弁６８はバタフライ弁である。排気バイパス弁６８は、電気制御装置８０からの指示信号に応じて駆動される排気バイパス弁アクチュエータ６８ａにより、所定の回動軸周りに回動させられる。排気バイパス弁６８が回動する（開度を変更する）ことにより、低圧段タービンバイパス通路部６７の開口面積が変化する。
さらに、第１装置は、複数のセンサを備えている。
具体的に述べると、第１装置は、吸入空気量センサ７１、吸気温度センサ７２、過給圧センサ７３、クランクポジションセンサ７４、排気切替弁開度センサ７５、および、アクセル開度センサ７６を備えている。
吸入空気量センサ７１は、吸気通路（吸気管３２）に設けられている。吸入空気量センサ７１は、吸気管３２内を流れる空気の質量流量である吸入空気量（すなわち、機関１０に吸入される空気の質量）に応じた信号を出力するようになっている。この信号に基づき、吸入空気量の測定値が取得される。
吸気温度センサ７２は、吸気通路（吸気管３２）に設けられている。吸気温度センサ７２は、吸気管３２内を流れる空気の温度である吸気温度に応じた信号を出力するようになっている。この信号に基づき、吸気温度が取得される。
過給圧センサ７３は、スロットル弁３３の下流側の吸気管３２に設けられている。過給圧センサ７３は、それが設けられている部位における吸気管３２内の空気の圧力（すなわち、機関１０の燃焼室に供給される空気の圧力。換言すると、過給装置６０によってもたらされる過給圧）を表す信号を出力するようになっている。この信号に基づき、過給圧Ｐｉｍが取得される。
クランクポジションセンサ７４は、図示しないクランクシャフトの近傍に設けられている。クランクポジションセンサ７４は、クランクシャフトが１０°回転する毎に幅の狭いパルスを有する信号を出力すると共に、クランクシャフトが３６０°回転する毎に幅の広いパルスを有する信号を出力するようになっている。これら信号に基づき、クランクシャフトの単位時間あたりの回転数の測定値（以下、単に「機関回転速度ＮＥ」とも称呼される。）が取得される。
排気切替弁開度センサ７５は、排気切替弁６６の開度に応じた信号を出力するようになっている。この信号に基づき、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖが取得される。
アクセル開度センサ７６は、機関１０の操作者によって操作されるアクセルペダルＡＰに設けられている。アクセル開度センサ７５は、このアクセルペダルＡＰの開度に応じた信号を出力するようになっている。この信号に基づき、アクセルペダル開度Ａｃｃｐが取得される。
さらに、第１装置は、電気制御装置８０を備えている。
電気制御装置８０は、ＣＰＵ８１、ＣＰＵ８１が実行するプログラム、テーブル（マップ）および定数などをあらかじめ記憶したＲＯＭ８２、ＣＰＵ８１が必要に応じて一時的にデータを格納するＲＡＭ８３、電源が投入された状態でデータを格納すると共に格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップＲＡＭ８４、ならびに、ＡＤコンバータを含むインターフェース８５を有する。ＣＰＵ８１、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３、ＲＡＭ８４およびインターフェース８５は、互いにバスで接続されている。
インターフェース８５は、上記センサと接続され、ＣＰＵ８１にそれらから出力される信号を伝えるようになっている。さらに、インターフェース８５は、燃料噴射装置２２、複数のアクチュエータおよびＥＧＲ制御弁５３などと接続され、ＣＰＵ８１の指示に応じてそれらに指示信号を送るようになっている。
以下、便宜上、可変ノズル機構６１ｃのベーン６１ｃ１の位置（回動位置）を「可変ノズル開度」とも称呼する。
＜装置の作動の概要＞
以下、上記機関１０に適用される第１装置の作動の概要について説明する。
第１装置は、機関１０が実際に運転されている際に上述した「応答時間長さ関連パラメータ」を取得する。より具体的に述べると、機関１０が第１の運転状態（排気切替弁６６の開度は第１開度である。）にて運転されているとき、第１時点において、機関１０の運転状態が第２の運転状態に変化したと仮定する。この運転状態の変化により、第１時点において、「排気切替弁６６の開度を第２の運転状態に応じた第２開度に変更する指示」が排気切替弁アクチュエータ６６ａに対して与えられる。そして、その指示が排気切替弁アクチュエータ６６ａに与えられてから所定の長さの時間が経過した後の第２時点において、排気切替弁６６の開度が第２開度に一致する。
このとき、第１装置は、図３に示すように、「排気切替弁アクチュエータ６６ａに上記指示が与えられた第１時点から、排気切替弁６６の開度が上記指示に応じた開度に一致する第２時点まで、の時間の長さ」を「基準応答時間長さＴｅｃｖｒｅｆ」として取得する。さらに、第１装置は、「第１開度と第２開度との差」を「基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆ」として取得する。第１装置は、基準応答時間長さＴｅｃｖｒｅｆおよび基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆを応答時間長さ関連パラメータとして採用する。
次いで、第１装置は、上述したように取得された応答時間長さ関連パラメータに基づき、可変ノズル開度を調整する。より具体的に述べると、上記応答時間長さ関連パラメータが取得された後の第３時点において、機関１０の運転状態が第３の運転状態に変化すると、「排気切替弁６６の開度を第３の運転状態に応じた第３開度に変更する指示」が排気切替弁アクチュエータ６６ａに対して与えられる。すなわち、排気切替弁６６の開度を「目標開度差」だけ変更する指示が、排気切替弁アクチュエータ６６ａに対して与えられる。
このとき、第１装置は、この目標開度差と、上記応答時間長さ関連パラメータと、に基づき、開口面積制御則を決定する。より具体的に述べると、第１装置は、開口面積制御則として、「可変ノズル開度の目標値（可変ノズル補償開度）」および「可変ノズル開度をその目標値に一致させる指示を可変ノズル機構６１ｃに与える時間の長さ（可変ノズル指示時間長さ）」を決定する。
そして、第１装置は、上記第３時点から「可変ノズル指示時間長さ」が経過する時点までの期間中に、可変ノズル開度を「可変ノズル補償開度」に一致させる指示を、可変ノズル機構６１ｃに対して与える。このように、第１装置は、排気切替弁６６の開度が変更されることと並行して、可変ノズル開度を制御する。以上が第１装置の作動の概要である。
＜ターボモードの決定方法＞
次いで、第１装置におけるターボモードおよびその決定方法について説明する。
第１装置は、機関１０の運転状態に基づき、高圧段過給機６１および低圧段過給機６２を使い分ける。より具体的に述べると、燃焼室から排出される排ガスのエネルギの大きさが小さいとき（例えば、機関１０が低負荷運転されているとき）、第１装置は、排ガスが高圧段過給機６１に優先的に導入されるように排気切替弁６６を制御する。一方、燃焼室から排出される排ガスのエネルギの大きさが大きいとき（例えば、機関１０が高負荷運転されているとき）、排ガスが低圧段過給機６２に優先的に導入されるように排気切替弁６６を制御する。
さらに、第１装置は、機関１０の運転状態に基づいて吸気切替弁６４を制御することにより、高圧段過給機６１に導入される空気の量を調整する。加えて、第１装置は、機関１０の運転状態に基づいて排気バイパス弁６８を制御することにより、低圧段過給機６２に導入される排ガスのエネルギの大きさを調整する。
すなわち、第１装置は、機関１０の運転状態に応じて、適切な量の排ガスおよび空気が高圧段過給機６１および低圧段過給機６２に導入されるように、吸気切替弁６４、排気切替弁６６、および、排気バイパス弁６８（以下、「各制御弁」とも称呼する。）を制御する。
このような制御を実行するために、第１装置は、機関１０の運転状態を４つの領域（運転領域）に分け、その４つの運転領域のそれぞれに適した各制御弁の作動状態を決定する。この「各制御弁の作動状態」が、ターボモードに基づいて決定される。
このターボモードは、以下のように決定される。
第１装置は、図４（Ａ）に示す「機関回転速度ＮＥと、燃料噴射量の目標値Ｑｔｇｔと、ターボモードと、の関係を予め定めたターボモードテーブルＭａｐＴＭ（ＮＥ，Ｑｔｇｔ）」をＲＯＭ８２に格納している。図４（Ａ）の図中に示される「１」〜「４」の数字は、それぞれターボモードの番号を示す。さらに、図４（Ａ）の図中に示される「ＨＰ×ＬＰ」は高圧段過給機６１と低圧段過給機６２との双方を作動させることを示し、「ＬＰ」は低圧段過給機６２を優先的に作動させることを示す。
図４（Ｂ）は、ターボモードのそれぞれにおける各制御弁の作動状態を示す。図４（Ｂ）において、「全閉」は、制御弁の開度がその制御弁が設けられている通路を閉鎖する開度に設定され、空気または排ガスがその通路を通過することができない状態であることを示す。一方、「全開」は、制御弁の開度がその制御弁が設けられている通路を完全に（限界まで）開放する開度に設定され、空気または排ガスがその通路を制御弁の影響を実質的に受けることなく通過することができる状態であることを示す。さらに、「開」は、制御弁の開度が「全閉」から「全開」までの間の開度に設定され、その制御弁が設けられている通路を通過する空気または排ガスの流量が制御弁の開度に応じて変更可能となっている状態であることを示す。
なお、図４（Ｂ）において、「ＥＣＶ」は排気切替弁６６の略称であり、「ＡＣＶ」は吸気切替弁６４の略称であり、「ＥＢＶ」は排気バイパス弁６８の略称である。
第１装置は、上記ターボモードテーブルＭａｐＴＭ（ＮＥ，Ｑｔｇｔ）に実際の機関回転速度ＮＥおよび燃料噴射量の目標量Ｑｔｇｔを適用することにより、ターボモードを決定する。そして、第１装置は、決定されたターボモードに応じて各制御弁の開度を制御する。
＜可変ノズル開度の制御方法＞
次いで、第１装置における過給圧の制御方法について説明する。
第１装置は、上述したように、機関１０の運転状態に基づき、排気切替弁６６の開度が変更されることと並行して、可変ノズル開度を制御する。
以下、まず、排気切替弁６６の開度が「減少」するように変更される場合における可変ノズル開度の変化につき、図５および図６に示すタイムチャートを参照しながら説明する。
図５は第１装置が可変ノズル開度を「制御しない」場合の例を示すタイムチャートであり、図６は第１装置が可変ノズル開度を「制御する」場合の例を示すタイムチャートである。
図５は、過給機の圧力比（高圧段過給機６１による圧力比ＨＰ、低圧段過給機６２による圧力比ＬＰ、および、それら双方による圧力比ＨＰ×ＬＰ）と、燃料噴射量Ｑと、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖと、可変ノズル開度Ｏｖｎと、の関係を示すタイムチャートである。
ここで、圧力比とは、「過給機に導入される前の空気の圧力に対する過給機を通過した後の空気の圧力の比」を意味する。よって、上記圧力比ＨＰ×ＬＰは、「低圧段過給機６２に導入される前」の空気の圧力に対する「高圧段過給機６１を通過した後」の空気の圧力の比、を意味する。なお、過給圧Ｐｉｍは、機関１０に導入される空気の圧力（大気圧）に圧力比ＨＰ×ＬＰを乗算した値に相当する。
このタイムチャートにおいて、時刻ｔ１の直前において機関１０の運転状態が変化すると、燃料噴射量Ｑを変更（減少）する指示が燃料噴射装置２２に与えられ、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖを変更（減少）する指示が排気切替弁アクチュエータ６６ａに与えられる。
燃料噴射装置（例えば、上述したソレノイド式インジェクタ）２２は、その構造上、燃料噴射量を速やかに変更し得る。そのため、燃料噴射量Ｑは、時刻ｔ１において上記指示に応じた量Ｑｔｇｔ（以下、「目標量Ｑｔｇｔ」とも称呼する。）に一致する。
これに対し、排気切替弁６６（例えば、上述したスイングアーム式開閉弁）は、その構造上、開度を変更するために所定の時間を要する。そのため、開度Ｏｅｃｖは、時刻ｔ１から所定の長さの時間が経過した後の時刻ｔ２において、上記指示に応じた開度Ｏｅｃｖｔｇｔ（以下、「目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔ」とも称呼する。）に向けて変化し始める。そして、開度Ｏｅｃｖは、時刻ｔ３において目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔに一致する。以下、便宜上、「排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖを変更する指示が排気切替弁アクチュエータ６６ａに与えられてから、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖがその指示に応じた開度Ｏｅｃｖｔｇｔに一致するまで、に所定の時間を要する現象」を、「排気切替弁６６の応答遅れ」とも称呼する。
なお、上述したように、図５に示す例において、第１装置は可変ノズル開度Ｏｖｎを制御しない。そのため、可変ノズル開度Ｏｖｎは、時刻によらず所定の開度に維持されている。
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間中、燃料噴射量Ｑが減少するので、燃焼室から排出される排ガスのエネルギの大きさは減少する。一方、この期間中、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖは上記指示が排気切替弁アクチュエータ６６ａに与えられる前の開度に維持されているので、高圧段タービン６１ｂに導入される排ガスのエネルギの大きさは減少する。そのため、圧力比ＨＰは減少する。ただし、高圧段タービン６１ｂは所定の大きさの慣性モーメントを有するので、圧力比ＨＰは瞬時には減少せず徐々に減少する。さらに、同様の理由により、低圧段タービン６２ｂに導入される排ガスのエネルギの大きさも減少する。そのため、圧力比ＬＰは減少する。ただし、低圧段タービン６２ｂは所定の大きさの慣性モーメントを有するので、圧力比ＬＰは瞬時には減少せず徐々に減少する。
次いで、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間中、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖが減少するので、高圧段タービン６１ｂに導入される排ガスのエネルギの大きさは増大し、低圧段タービン６２ｂに導入される排ガスのエネルギの大きさは減少する。
このとき、高圧段タービン６１ｂに導入される排ガスのエネルギの大きさが増大するので、圧力比ＨＰは増大する。ただし、上述したように高圧段タービン６１ｂは所定の大きさの慣性モーメントを有するので、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖが目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔに一致してから、圧力比ＨＰがその目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔに応じた圧力比ＰＲｈｐｔｇｔ（以下、「目標圧力比ＰＲｈｐｔｇｔ」とも称呼する。）に一致するまで、に所定の時間を要する。そのため、圧力比ＨＰは、時刻ｔ３においては未だ目標圧力比ＰＲｈｐｔｇｔに一致しない。この圧力比ＨＰは、時刻ｔ３から所定の長さの時間が経過した後の時刻ｔ４において、目標圧力比ＰＲｈｐｔｇｔに一致する。
一方、このとき、低圧段タービン６２ｂに導入される排ガスのエネルギの大きさが減少するので、圧力比ＬＰは減少する。ただし、上述したように低圧段タービン６２ｂは所定の大きさの慣性モーメントを有するので、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖが目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔに一致してから、圧力比ＬＰがその目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔに応じた圧力比ＰＲｌｐｔｇｔ（以下、「目標圧力比ＰＲｌｐｔｇｔ」とも称呼する。）に一致するまで、に所定の時間を要する。そのため、圧力比ＬＰは、時刻ｔ３においては未だ目標圧力比ＰＲｌｐｔｇｔに一致しない。この圧力比ＬＰは、本例においては時刻ｔ４の近傍において、目標圧力比ＰＲｌｐｔｇｔに一致する。
圧力比ＨＰおよび圧力比ＬＰが上述したように変化するので、圧力比ＨＰ×ＬＰは、時刻ｔ１において減少し始める。圧力比ＨＰ×ＬＰは、時刻ｔ２と時刻ｔ３との間の所定の時刻まで減少を続ける。その所定の時刻の後、圧力比ＨＰ×ＬＰは増大し始める。そして、圧力比ＨＰ×ＬＰは、時刻ｔ４において機関１０の運転状態に応じた圧力比ＰＲｈｐｌｐｔｇｔ（以下、「目標圧力比ＰＲｈｐｌｐｔｇｔ」とも称呼する。）に一致する。
このように、第１装置が可変ノズル開度を「制御しない」場合、少なくとも排気切替弁６６の応答遅れ（時刻ｔ１から時刻ｔ３までの応答時間長さ）および高圧段タービン６１ｂの慣性モーメントに起因して、圧力比ＨＰ×ＬＰが目標圧力比ＰＲｈｐｌｐｔｇｔに一致しない期間（時刻ｔ１〜時刻ｔ４）が存在する。
そこで、第１装置は、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖが変更されることと並行して、可変ノズル開度Ｏｖｎを制御する。以下、第１装置が可変ノズル開度を「制御する」場合における過給機の圧力比（圧力比ＨＰ、圧力比ＬＰおよび圧力比ＨＰ×ＬＰ）と、燃料噴射量Ｑと、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖと、可変ノズル開度Ｏｖｎと、の関係について説明する。
図６に示すタイムチャートにおいて、時刻ｔ１の直前において機関１０の運転状態が変化すると、燃料噴射装置２２および排気切替弁アクチュエータ６６ａに上記同様の指示が与えられる。このとき、図５に示した例と同様、燃料噴射量Ｑは時刻ｔ１において上記指示に応じた量Ｑｔｇｔに一致し、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖは時刻ｔ３において目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔに一致する。
第１装置は、機関１０の運転状態が変化したとき、所定の応答時間長さ関連パラメータに基づき、可変ノズル開度Ｏｖｎを制御するための「開口面積制御則」を決定する。そして、第１装置は、その開口面積制御則に従い、可変ノズル開度Ｏｖｎを変更させる指示を可変ノズル機構６１ｃに与える。
本例において、第１装置は、開口面積制御則として、「可変ノズル開度Ｏｖｎの補償開度Ｏｖｎｃｏｍ」と「可変ノズル開度Ｏｖｎを補償開度Ｏｖｎｃｏｍに一致させる指示を可変ノズル機構６１ｃに与える指示時間長さＴｖｎｉｎｓｔ」とを決定する。本例における補償開度Ｏｖｎｃｏｍおよび指示時間長さＴｖｎｉｎｓｔは、上述した排気切替弁６６の応答遅れを補償することができる適値に設定されている。そして、第１装置は、図６に示すように、この開口面積制御則に従い、時刻ｔ１を始点としてこの始点から指示時間長さＴｖｎｉｎｓｔが経過する時点までの期間中に上記指示を可変ノズル機構６１ｃに与える。
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間中、図５に示した例と同様、燃焼室から排出される排ガスのエネルギの大きさは減少し、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖは上記指示が排気切替弁アクチュエータ６６ａに与えられる前の開度に維持される。しかし、本例においては、可変ノズル開度Ｏｖｎが減少するので、高圧段タービン６１ｂに導入される排ガスの流速（排ガスのエネルギの大きさ）が増大する。これにより、本例において、圧力比ＨＰは、図５に示したタイムチャートのように減少することなく、増大する。
なお、便宜上、本例における可変ノズル開度Ｏｖｎの変化は、排気切替弁６６の応答遅れを補償することにのみ（すなわち、圧力比ＨＰにのみ）影響を与え、圧力比ＬＰに実質的な影響を与えないものと仮定する。本仮定に従うと、本例における圧力比ＬＰは、図５に示したタイムチャートと同様に減少する。
次いで、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間中、図５に示した例と同様、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖが減少するので、高圧段タービン６１ｂに導入される排ガスのエネルギの大きさは増大し、低圧段タービン６２ｂに導入される排ガスのエネルギの大きさは減少する。なお、この期間中、可変ノズル開度Ｏｖｎは増大する。
このとき、高圧段タービン６１ｂに導入される排ガスのエネルギの大きさが増大するので、圧力比ＨＰは増大する。ただし、本例において、排気切替弁６６の応答遅れが可変ノズル開度Ｏｖｎの変化によって補償されているので、圧力比ＨＰは、図５に示した例よりも早い時点（時刻ｔ４よりも早い時点）において目標圧力比ＰＲｈｐｔｇｔに一致する。
なお、上述したように、本例における可変ノズル開度Ｏｖｎの変化は圧力比ＬＰに実質的な影響を与えないので、圧力比ＬＰは、図５に示したタイムチャートと同様に時刻ｔ４の近傍において目標圧力比ＰＲｌｐｔｇｔに一致する。
圧力比ＨＰおよび圧力比ＬＰが上述したように変化するので、圧力比ＨＰ×ＬＰは、時刻ｔ１において減少し始める。しかし、圧力比ＨＰ×ＬＰは、図５に示した例よりも早い時点において（時刻ｔ４よりも早い時点）において、目標圧力比ＰＲｈｐｌｐｔｇｔに一致する。さらに、本例においては、圧力比ＨＰ×ＬＰは、図５に示したタイムチャートのように一旦減少した後に増大することなく、目標圧力比ＰＲｈｐｌｐｔｇｔに一致する。
このように、第１装置が可変ノズル開度を「制御する」場合、排気切替弁６６の応答遅れが可変ノズル開度Ｏｖｎの減少によって補償されるので、圧力比ＨＰ×ＬＰは、第１装置が可変ノズル開度を「制御しない」場合よりも早期に目標圧力比ＰＲｈｐｌｐｔｇｔに一致する。すなわち、この場合、圧力比ＨＰ×ＬＰが目標圧力比ＰＲｈｐｌｐｔｇｔに一致しない期間の長さが、第１装置が可変ノズル開度を「制御しない」場合よりも減少する。
この結果、過給圧Ｐｉｍ（上述したように、大気圧に圧力比ＨＰ×ＬＰを乗算した値に相当。）がその目標値に一致しない時間の長さが減少するので、機関１０のドライバビリティが向上され得る。さらに、エミッション量が減少され得る。
以上が、排気切替弁６６の開度が「減少」するように変更される場合における可変ノズル開度の変化についての説明である。次いで、排気切替弁６６の開度が「増大」するように変更される場合における可変ノズル開度の変化について説明する。
図７は第１装置が可変ノズル開度を「制御しない」場合の例を示すタイムチャートであり、図８は第１装置が可変ノズル開度を「制御する」場合の例を示すタイムチャートである。図７および図８は、図５および図６と同様、過給機の圧力比（圧力比ＨＰ、圧力比ＬＰおよび圧力比ＨＰ×ＬＰ）と、燃料噴射量Ｑと、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖと、可変ノズル開度Ｏｖｎと、の関係を示すタイムチャートである。
図７に示すタイムチャートにおいて、時刻ｔ１の直前において機関１０の運転状態が変化すると、燃料噴射量Ｑを変更（増大）する指示が燃料噴射装置２２に与えられ、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖを変更（増大）する指示が排気切替弁アクチュエータ６６ａに与えられる。なお、図７に示す例において、第１装置は可変ノズル開度Ｏｖｎを制御しない。そのため、可変ノズル開度Ｏｖｎは、時刻によらず所定の開度に維持されている。
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間中、燃料噴射量Ｑが増大するので、燃焼室から排出される排ガスのエネルギの大きさは増大する。一方、この期間中、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖは上記指示が排気切替弁アクチュエータ６６ａに与えられる前の開度に維持されているので、高圧段タービン６１ｂに導入される排ガスのエネルギの大きさは増大する。そのため、圧力比ＨＰは増大する。さらに、同様の理由により、低圧段タービン６２ｂに導入される排ガスのエネルギの大きさも増大する。そのため、圧力比ＬＰは増大する。ただし、高圧段タービン６１ｂおよび低圧段タービン６２ｂは所定の大きさの慣性モーメントを有するので、圧力比ＨＰおよび圧力比ＬＰは瞬時には増大せず徐々に増大する。
次いで、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間中、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖが増大するので、高圧段タービン６１ｂに導入される排ガスのエネルギの大きさは減少し、低圧段タービン６２ｂに導入される排ガスのエネルギの大きさは増大する。
このとき、高圧段タービン６１ｂに導入される排ガスのエネルギの大きさが減少するので、圧力比ＨＰは減少する。ただし、上述したように高圧段タービン６１ｂは所定の大きさの慣性モーメントを有するので、圧力比ＨＰは、時刻ｔ３においては未だ目標圧力比ＰＲｈｐｔｇｔに一致しない。この圧力比ＨＰは、時刻ｔ３から所定の長さの時間が経過した後の時刻ｔ４において、目標圧力比ＰＲｈｐｔｇｔに一致する。
一方、このとき、低圧段タービン６２ｂに導入される排ガスのエネルギの大きさが増大するので、圧力比ＬＰは増大する。ただし、上述したように低圧段タービン６２ｂは所定の大きさの慣性モーメントを有するので、圧力比ＬＰは、時刻ｔ３においては未だ目標圧力比ＰＲｌｐｔｇｔに一致しない。この圧力比ＬＰは、本例においては時刻ｔ４の近傍において、目標圧力比ＰＲｌｐｔｇｔに一致する。
圧力比ＨＰおよび圧力比ＬＰが上述したように変化するので、圧力比ＨＰ×ＬＰは、時刻ｔ１において増大し始める。圧力比ＨＰ×ＬＰは、時刻ｔ２と時刻ｔ３との間の所定の時刻まで増大を続ける。その所定の時刻の後、圧力比ＨＰ×ＬＰは減少し始める。そして、圧力比ＨＰ×ＬＰは、時刻ｔ４において目標圧力比ＰＲｈｐｌｐｔｇｔに一致する。
このように、第１装置が可変ノズル開度を「制御しない」場合、少なくとも排気切替弁６６の応答遅れ（時刻ｔ１から時刻ｔ３までの応答時間長さ）および高圧段タービン６１ｂの慣性モーメントに起因して、圧力比ＨＰ×ＬＰが目標圧力比ＰＲｈｐｌｐｔｇｔに一致しない期間（時刻ｔ１〜時刻ｔ４）が存在する。
そこで、第１装置は、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖが変更されることと並行して、可変ノズル開度Ｏｖｎを制御する。以下、第１装置が可変ノズル開度を「制御する」場合における過給機の圧力比（圧力比ＨＰ、圧力比ＬＰおよび圧力比ＨＰ×ＬＰ）と、燃料噴射量Ｑと、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖと、可変ノズル開度Ｏｖｎと、の関係について説明する。
図８に示すタイムチャートにおいて、時刻ｔ１の直前において機関１０の運転状態が変化すると、燃料噴射装置２２および排気切替弁アクチュエータ６６ａに上記同様の指示が与えられる。このとき、図７に示した例と同様、燃料噴射量Ｑは時刻ｔ１において上記指示に応じた量Ｑｔｇｔに一致し、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖは時刻ｔ３において目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔに一致する。
第１装置は、機関１０の運転状態が変化したとき、所定の応答時間長さ関連パラメータに基づき、可変ノズル開度Ｏｖｎを制御するための「開口面積制御則」を決定する。そして、第１装置は、その開口面積制御則に従い、可変ノズル開度Ｏｖｎを変更させる指示を可変ノズル機構６１ｃに与える。
本例において、第１装置は、開口面積制御則として、「可変ノズル開度Ｏｖｎの補償開度Ｏｖｎｃｏｍ」と「可変ノズル開度Ｏｖｎを補償開度Ｏｖｎｃｏｍに一致させる指示を可変ノズル機構６１ｃに与える指示時間長さＴｖｎｉｎｓｔ」とを決定する。本例における補償開度Ｏｖｎｃｏｍおよび指示時間長さＴｖｎｉｎｓｔは、上述した排気切替弁６６の応答遅れを補償することができる適値に設定されている。そして、第１装置は、図８に示すように、この開口面積制御則に従い、時刻ｔ１を始点としてその始点から指示時間長さＴｖｎｉｎｓｔが経過する時点までの期間中に上記指示を可変ノズル機構６１ｃに与える。
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間中、図７に示した例と同様、燃焼室から排出される排ガスのエネルギの大きさは増大し、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖは上記指示が排気切替弁アクチュエータ６６ａに与えられる前の開度に維持される。しかし、可変ノズル開度Ｏｖｎが増大するので、高圧段タービン６１ｂに導入される排ガスの流速（排ガスのエネルギの大きさ）が減少する。これにより、本例において、圧力比ＨＰは、図７に示したタイムチャートのように増大することなく、減少する。
なお、便宜上、本例における可変ノズル開度Ｏｖｎの変化は、排気切替弁６６の応答遅れを補償することにのみ（すなわち、圧力比ＨＰにのみ）影響を与え、圧力比ＬＰに実質的な影響を与えないものと仮定する。本仮定に従うと、本例における圧力比ＬＰは、図７に示したタイムチャートと同様に増大する。
次いで、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間中、図７に示した例と同様、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖが増大するので、高圧段タービン６１ｂに導入される排ガスのエネルギの大きさは減少し、低圧段タービン６２ｂに導入される排ガスのエネルギの大きさは増大する。なお、この期間中、可変ノズル開度Ｏｖｎは減少する。
このとき、高圧段タービン６１ｂに導入される排ガスのエネルギは減少するので、圧力比ＨＰは減少する。ただし、本例において、排気切替弁６６の応答遅れが可変ノズル開度Ｏｖｎの変化によって補償されているので、圧力比ＨＰは、図７に示した例よりも早い時点（時刻ｔ４よりも早い時点）において目標圧力比ＰＲｈｐｔｇｔに一致する。
なお、上述したように、本例における可変ノズル開度Ｏｖｎの変化は圧力比ＬＰに実質的な影響を与えないので、圧力比ＬＰは、図７に示したタイムチャートと同様に時刻ｔ４の近傍において目標圧力比ＰＲｌｐｔｇｔに一致する。
圧力比ＨＰおよび圧力比ＬＰが上述したように変化するので、圧力比ＨＰ×ＬＰは、時刻ｔ１において増大し始める。しかし、圧力比ＨＰ×ＬＰは、図７に示した例よりも早い時点において（時刻ｔ４よりも早い時点）において、目標圧力比ＰＲｈｐｌｐｔｇｔに一致する。さらに、本例においては、圧力比ＨＰ×ＬＰは、図７に示したタイムチャートのように一旦増大した後に減少することなく、目標圧力比ＰＲｈｐｌｐｔｇｔに一致する。
このように、第１装置が可変ノズル開度を「制御する」場合、排気切替弁６６の応答遅れが可変ノズル開度Ｏｖｎの増大によって補償されるので、圧力比ＨＰ×ＬＰは、第１装置が可変ノズル開度Ｏｖｎを「制御しない」場合よりも早期に目標圧力比ＰＲｈｐｌｐｔｇｔに一致する。すなわち、この場合、圧力比ＨＰ×ＬＰが目標圧力比ＰＲｈｐｌｐｔｇｔに一致しない期間の長さが、第１装置が可変ノズル開度Ｏｖｎを「制御しない」場合よりも減少する。
この結果、過給圧Ｐｉｍがその目標値に一致しない時間の長さが減少するので、機関１０のドライバビリティが向上され得る。さらに、エミッション量が減少され得る。加えて、過給圧Ｐｉｍが過剰に増大することが防がれるので、機関１０を構成する部材に過剰な負荷が与えられることが回避され得る。
以上、説明したように、機関１０の運転状態が変化することによって排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖが増大する場合であっても減少する場合であっても、第１装置は、圧力比ＨＰ×ＬＰを早期に目標圧力比ＰＲｈｐｌｐｔｇｔに一致させることができる。さらに、第１装置は、圧力比ＨＰ×ＬＰが目標圧力比ＰＲｈｐｌｐｔｇｔに一致しない期間の長さを減少させることができる。
換言すると、第１装置は、高圧段タービン６１ｂに導入される排ガスのエネルギの大きさを早期にその目標値に一致させることができると共に、その排ガスのエネルギの大きさがその目標値に一致しない期間の長さを減少させることができる。以上が第１装置における過給圧の制御方法である。
なお、図５〜図８に示した例においては、機関１０の運転状態の変化によって燃料噴射量Ｑが変更されている。しかし、上記説明から明らかなように、機関１０の運転状態が変化する際に燃料噴射量Ｑが変更されるか否かに関わらず、第１装置は、可変ノズル開度Ｏｖｎを制御することによって高圧段タービン６１ｂに導入される排ガスのエネルギを早期にその目標値に近づけることができる。
さらに、図５〜図８に示した例においては、機関１０は複数の過給機（高圧段過給機６１および低圧段過給機６２）を備えている。しかし、上記説明から明らかなように、過給機の数に関わらず（例えば、１の過給機のみを備える機関においても）、第１装置は、可変ノズル開度Ｏｖｎを制御することによって過給機のタービンに導入される排ガスのエネルギを早期にその目標値に近づけることができる。
＜実際の作動＞
以下、第１装置の実際の作動について説明する。
第１装置において、ＣＰＵ８１は、図９〜図１２にフローチャートによって示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行するようになっている。ＣＰＵ８１は、これらルーチンにおいて、応答時間長さ確認フラグＸＲＴＣを用いる。
応答時間長さ確認フラグＸＲＴＣは、その値が「０」であるとき、応答時間長さ関連パラメータ（すなわち、基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆおよび基準応答時間長さＴｅｃｖｒｅｆ）が未だ取得されていないことを表す。一方、応答時間長さ確認フラグＸＲＴＣは、その値が「１」であるとき、応答時間長さ関連パラメータが既に取得されていることを表す。
応答時間長さ確認フラグＸＲＴＣの値は、機関１０を搭載した車両の工場出荷時およびサービス点検実施時などにおいて電気制御装置８０に対して所定の操作がなされたとき、「０」に設定されるようになっている。
以下、ＣＰＵ８１が実行する各ルーチンについて詳細に説明する。
まず、現時点における応答時間長さ確認フラグＸＲＴＣの値は「０」に設定されていると仮定する。以下、便宜上、この仮定を「初期設定仮定」とも称呼する。
ＣＰＵ８１は、機関１０が始動されると、任意の気筒のクランク角が圧縮上死点前の所定クランク角度（例えば、圧縮上死点前９０度クランク角）θｆに一致する毎に、図９にフローチャートによって示した「第１燃料噴射制限ルーチン」を繰り返し実行するようになっている。ＣＰＵ８１は、このルーチンにより、燃料噴射量の目標量Ｑｔｇｔを決定すると共に、目標量Ｑｔｇｔの燃料を燃料噴射装置２２によってその気筒内に噴射させる。以下、クランク角が圧縮上死点前のクランク角θｆに一致して圧縮行程を終える気筒は、「燃料噴射気筒」とも称呼される。
具体的に述べると、ＣＰＵ８１は、任意の気筒のクランク角度がクランク角度θｆに一致すると、図９のステップ９００から処理を開始してステップ９１０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ９１０にて、「機関回転速度ＮＥと、アクセルペダル開度Ａｃｃｐと、燃料噴射量の目標量Ｑｔｇｔと、の関係」をあらかじめ定めた燃料噴射量テーブルＭａｐＱｔｇｔ（ＮＥ，Ａｃｃｐ）に、現時点における機関回転速度ＮＥおよびアクセルペダル開度Ａｃｃｐを適用することにより、燃料噴射量の目標量Ｑｔｇｔを決定する。
ステップ９１０において、機関回転速度ＮＥとして、クランクポジションセンサ７４によって取得される値が採用される。さらに、アクセルペダル開度Ａｃｃｐとして、アクセル開度センサ７６によって取得される値が採用される。加えて、燃料噴射量テーブルＭａｐＱｔｇｔ（ＮＥ，Ａｃｃｐ）において、燃料噴射量の目標量Ｑｔｇｔは、機関１０に要求される出力、燃費およびエミッション（排ガスに含まれる粒子状物質および窒素酸化物など）の量などを考慮した適値であるように、定められる。
次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ９２０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ９２０にて、目標量Ｑｔｇｔの燃料を噴射するように燃料噴射気筒に設けられている燃料噴射装置２２に指示を与える。すなわち、このとき、目標量Ｑｔｇｔの燃料が燃料噴射気筒に噴射される。その後、ＣＰＵ８１は、ステップ９９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
さらに、ＣＰＵ８１は、所定時間が経過する毎に、図１０にフローチャートによって示した「第１排気切替弁・可変ノズル制御ルーチン」を繰り返し実行するようになっている。ＣＰＵ８１は、このルーチンにより、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖおよび可変ノズル開度Ｏｖｎを制御する。
具体的に述べると、ＣＰＵ８１は、所定のタイミングにて図１０のステップ１０００から処理を開始してステップ１００５に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ１００５にて、上述したターボモードテーブルＭａｐＴＭ（ＮＥ，Ｑｔｇｔ）に、現時点における機関回転速度ＮＥおよび燃料噴射量の目標量Ｑｔｇｔを適用することにより、ターボモードＴＭを決定する（図４を参照。）。
次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ１０１０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ１０１０にて、「ターボモードＴＭと、機関回転速度ＮＥと、アクセルペダル開度Ａｃｃｐと、排気切替弁６６の目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔと、の関係」をあらかじめ定めた排気切替弁目標開度テーブルＭａｐＯｅｃｖｔｇｔ（ＴＭ，ＮＥ，Ａｃｃｐ）に、現時点におけるターボモードＴＭ、機関回転速度ＮＥおよびアクセルペダル開度Ａｃｃｐを適用することにより、排気切替弁６６の目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔを決定する。
排気切替弁目標開度テーブルＭａｐＯｅｃｖｔｇｔ（ＴＭ，ＮＥ，Ａｃｃｐ）において、排気切替弁６６の目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔは、機関１０に要求される出力などを考慮した適値であるように、定められる。
次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ１０１５に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ１０１５にて、「機関回転速度ＮＥと、アクセルペダル開度Ａｃｃｐと、通常運転時における可変ノズル開度Ｏｖｎｎｍｌと、の関係」をあらかじめ定めた可変ノズル通常開度テーブルＭａｐＯｖｎｎｍｌ（ＮＥ，Ａｃｃｐ）に、現時点における機関回転速度ＮＥおよびアクセルペダル開度Ａｃｃｐを適用することにより、通常運転時の可変ノズル開度Ｏｖｎｎｍｌを決定する。以下、この通常運転時の可変ノズル開度Ｏｖｎｎｍｌを単に「通常開度Ｏｖｎｎｍｌ」とも称呼する。
ステップ１０１５において、通常運転とは、上述した「第１装置が排気切替弁６６の応答時間長さを考慮して可変ノズル開度Ｏｖｎを制御する」運転が「行われていない」期間中に実行される運転を表す。なお、上記運転が「行われている」期間中の可変ノズル開度Ｏｖｎについては、後述される。さらに、可変ノズル通常開度テーブルＭａｐＯｖｎｎｍｌ（ＮＥ，Ａｃｃｐ）において、通常開度Ｏｖｎｎｍｌは、機関１０に要求される出力などを考慮した適値であるように、定められる。
次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ１０２０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ１０２０にて、排気切替弁６６の開度を目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔに一致させるように、排気切替弁アクチュエータ６６ａに指示を与える。なお、ステップ１０２０の処理が実行される時点は、図６における「時刻ｔ１」に相当する。
次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ１０２５に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ１０２５にて、排気切替弁６６の目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔと、現時点における排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖと、の差の絶対値が所定の閾値Ｏｅｃｖｔｈ１よりも大きいか否かを判定する。
現時点において上記「差の絶対値」が閾値Ｏｅｃｖｔｈ１以下である場合、ＣＰＵ８１は、ステップ１０２５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０３０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ１０３０にて、可変ノズル開度を通常開度Ｏｖｎｎｍｌに一致させるように可変ノズル機構６１ｃに指示を与える。なお、ステップ１０３０の処理が実行される時点は、上記ステップ１０２０の処理が実行される時点（図６の時刻ｔ１）に実質的に一致する。その後、ＣＰＵ８１は、ステップ１０９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
これに対し、現時点において、上記「差の絶対値」が閾値Ｏｅｃｖｔｈ１よりも大きい場合、ＣＰＵ８１は、ステップ１０２５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０３５に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ１０３５にて、応答時間長さ確認フラグＸＲＴＣの値が「１」であるか否かを判定する。上記初期設定仮定に従えば、現時点における応答時間長さ確認フラグＸＲＴＣの値は「０」であるので、ＣＰＵ８１は、ステップ１０３５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０３０に進む。
そして、ＣＰＵ８１は、ステップ１０３０にて可変ノズル機構６１ｃに上述した指示を与え、ステップ１０９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
このように、現時点における排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖと目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔとの差の絶対値が閾値Ｏｅｃｖｔｈ１以下である場合、排気切替弁アクチュエータ６６ａに対して排気切替弁６６の開度を目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔに一致させる指示がなされる。さらに、可変ノズル機構６１ｃに対して可変ノズル開度を通常開度Ｏｖｎｎｍｌに一致させる指示がなされる。これら指示は、実質的に同じ時点（すなわち、図６の時刻ｔ１）においてなされる。
一方、現時点における排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖと目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔとの差の絶対値が閾値Ｏｅｃｖｔｈ１よりも大きい場合であっても、応答時間長さ確認フラグＸＲＴＣの値が「０」であると、排気切替弁アクチュエータ６６ａおよび可変ノズル機構６１ｃに対して上記同様の指示がなされる。
上記ステップ１０２５において、閾値Ｏｅｃｖｔｈ１は、「排気切替弁６６の開度の変化量がその閾値Ｏｅｃｖｔｈ１よりも大きいとき、高圧段タービン６１ｂに導入される排ガスのエネルギの大きさが適切に調整されない値」に設定される。例えば、機関１０のターボモードがターボモード３（排気切替弁６６の開度が全開。図４を参照。）からターボモード１（排気切替弁６６の開度が全閉。）に変化したときに排気切替弁６６の開度の変化量が閾値Ｏｅｃｖｔｈ１を超えるように、閾値Ｏｅｃｖｔｈ１は設定され得る。
次いで、ＣＰＵ８１は、図１０に示したルーチンが実行される毎に、図１１にフローチャートによって示した「第１応答時間長さ関連パラメータ取得ルーチン」を繰り返し実行するようになっている。ＣＰＵ８１は、このルーチンにより、上述した「基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆ」および「基準応答時間長さＴｅｃｖｒｅｆ」を応答時間長さ関連パラメータとして取得する。
具体的に述べると、ＣＰＵ８１は、図１０に示したルーチンのステップ１０９５の処理を行った後の所定のタイミングにて、図１１のステップ１１００から処理を開始してステップ１１１０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ１１１０にて、応答時間長さ確認フラグＸＲＴＣの値が「０」であるか否かを判定する。上記初期設定仮定に従えば、現時点における応答時間長さ確認フラグＸＲＴＣの値は「０」であるので、ＣＰＵ８１は、ステップ１１１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１１２０に進む。
ＣＰＵ８１は、ステップ１１２０にて、排気切替弁６６の目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔと、現時点における排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖと、の差の絶対値が閾値Ｏｅｃｖｔｈ２よりも大きいか否かを判定する。ステップ１１２０にて採用される目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔおよび開度Ｏｅｃｖは、図１０のステップ１０２５にて採用された目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔおよび開度Ｏｅｃｖと同一である。
ステップ１２２０において、閾値Ｏｅｃｖｔｈ２は、「目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔと開度Ｏｅｃｖとの差の絶対値がその閾値Ｏｅｃｖｔｈ２よりも大きいとき、適切な応答時間長さ関連パラメータが取得される適値」に設定される。
現時点において上記「差の絶対値」が閾値Ｏｅｃｖｔｈ２以下である場合、ＣＰＵ８１は、ステップ１１２０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１１９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
これに対し、現時点において上記「差の絶対値」が閾値Ｏｅｃｖｔｈ２よりも大きい場合、ＣＰＵ８１は、ステップ１１２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１１３０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ１１３０にて、目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔと現時点の開度Ｏｅｃｖとの差を基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆとして取得する（図３を参照。）。
次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ１１４０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ１１４０にて、「排気切替弁アクチュエータ６６ａに対して排気切替弁６６の開度を目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔに一致させる指示が与えられた時点から、排気切替弁６６の開度が目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔに一致する時点まで、の時間の長さ」を基準応答時間長さＴｅｃｖｒｅｆとして取得する（図３を参照。）。
次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ１１５０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ１１５０にて、応答時間長さ確認フラグＸＲＴＣの値に「１」を格納する。その後、ＣＰＵ８１は、ステップ１１９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
このように、ＣＰＵ８１は、応答時間長さ関連パラメータが取得されていない場合（応答時間長さ確認フラグＸＲＴＣの値が「０」である場合）、応答時間長さ関連パラメータとして基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆおよび基準応答時間長さＴｅｃｖｒｅｆを取得する。
次いで、応答時間長さ関連パラメータが取得された「後」の所定のタイミングにて、ＣＰＵ８１は、図１０のステップ１０００から処理を開始すると、ステップ１００５〜ステップ１０２０を経由してステップステップ１０２５に進む。これにより、排気切替弁６６の目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔおよび可変ノズルの通常開度Ｏｖｎｎｍｌが決定される。さらに、排気切替弁６６の開度を目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔに一致させるように排気切替弁アクチュエータ６６ａに対して指示がなされる。
ステップ１０２５にて、現時点における排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖと目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔとの差の絶対値が閾値Ｏｅｃｖｔｈ１よりも大きければ、ＣＰＵ８１は、ステップ１０２５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０３５に進む。
現時点における応答時間長さ確認フラグＸＲＴＣの値は「１」であるので、ＣＰＵ８１は、ステップ１０３５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０４０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ１０４０にて、「排気切替弁６６の目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔと、現時点における排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖと、基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆと、基準応答時間長さＴｅｃｖｒｅｆと、排気切替弁６６の応答遅れを補償するための可変ノズル開度Ｏｖｎｃｏｍと、の関係」をあらかじめ定めた可変ノズル補償開度マップＭａｐＯｖｎｃｏｍ（Ｏｅｃｖｔｇｔ，Ｏｅｃｖ，Ｏｅｃｖｄｒｅｆ，Ｔｅｃｖｒｅｆ）に、現時点における目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔと、開度Ｏｅｃｖと、基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆと、基準応答時間長さＴｅｃｖｒｅｆと、を適用することにより、上記可変ノズル開度Ｏｖｎｃｏｍを決定する。以下、この排気切替弁６６の応答遅れを補償するための可変ノズル開度Ｏｖｎｃｏｍを単に「補償開度Ｏｖｎｃｏｍ」とも称呼する。
可変ノズル補償開度マップＭａｐＯｖｎｃｏｍ（Ｏｅｃｖｔｇｔ，Ｏｅｃｖ，Ｏｅｃｖｄｒｅｆ，Ｔｅｃｖｒｅｆ）において、可変ノズル開度Ｏｖｎｃｏｍは、排気切替弁６６の応答遅れを補償する観点において適切な開度であるように、定められる。なお、補償開度Ｏｖｎｃｏｍは、上述した「第１装置が排気切替弁６６の応答時間長さを考慮して可変ノズル開度Ｏｖｎを制御する」運転が「行われている」期間中の可変ノズル開度に相当する。
次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ１０４５に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ１０４５にて、「排気切替弁６６の目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔと、現時点における排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖと、基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆと、基準応答時間長さＴｅｃｖｒｅｆと、可変ノズル開度を補償開度Ｏｖｎｃｏｍと一致させる指示を可変ノズル機構６１ｃに与える時間の長さＴｖｎｉｎｓｔと、の関係」をあらかじめ定めた可変ノズル指示時間長さマップＭａｐＴｖｎｉｎｓｔ（Ｏｅｃｖｔｇｔ，Ｏｅｃｖ，Ｏｅｃｖｄｒｅｆ，Ｔｅｃｖｒｅｆ）に、現時点における目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔと、開度Ｏｅｃｖと、基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆと、基準応答時間長さＴｅｃｖｒｅｆと、を適用することにより、上記時間の長さＴｖｎｉｎｓｔを決定する。以下、この可変ノズル開度を補償開度Ｏｖｎｃｏｍと一致させる指示を可変ノズル機構６１ｃに与える時間の長さＴｖｎｉｎｓｔを、単に「指示時間長さＴｖｎｉｎｓｔ」とも称呼する。
可変ノズル指示時間長さマップＭａｐＴｖｎｉｎｓｔ（Ｏｅｃｖｔｇｔ，Ｏｅｃｖ，Ｏｅｃｖｄｒｅｆ，Ｔｅｃｖｒｅｆ）において、指示時間長さＴｖｎｉｎｓｔは、排気切替弁６６の応答遅れを補償する観点において適切な長さであるように、定められる。
次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ１０５０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ１０５０にて、可変ノズル開度を補償開度Ｏｖｎｃｏｍに一致させる指示を指示時間長さＴｖｎｉｎｓｔだけ可変ノズル機構６１ｃに与える。なお、ステップ１０５０の処理が実行される時点は、図６における「時刻ｔ１」に相当する。
そして、上記指示時間長さＴｖｎｉｎｓｔが経過した後、ＣＰＵ８１は、ステップ１０３０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ１０３０にて、可変ノズル開度を上記ステップ１０１５にて決定された通常開度Ｏｖｎｎｍｌに一致させる指示を可変ノズル機構６１ｃに与える。その後、ＣＰＵ８１は、ステップ１０９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
このように、現時点における排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖと目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔとの差の絶対値が閾値Ｏｅｃｖｔｈ１よりも大きい場合、応答時間長さ確認フラグＸＲＴＣの値が「１」であれば（すなわち、応答時間長さ関連パラメータが取得されていれば）、排気切替弁アクチュエータ６６ａに対して排気切替弁６６の開度を目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔに一致させる指示がなされると共に、可変ノズル機構６１ｃに対して可変ノズル開度を補償開度Ｏｖｎｃｏｍに一致させる指示が指示時間長さＴｖｎｉｎｓｔだけなされる。これら指示は、実質的に同じ時点（すなわち、図６の時刻ｔ１）においてなされる。なお、指示時間長さＴｖｎｉｎｓｔが経過した後、可変ノズル機構６１ｃに対して可変ノズル開度を通常開度Ｏｖｎｎｍｌに一致させる指示がなされる。
＜装置の作用および効果＞
第１装置は、排気切替弁６６の開度の変化量（｜Ｏｅｃｖｔｇｔ−Ｏｅｃｖ｜）が所定の閾値Ｏｅｃｖｔｈ２よりも大きいとき、その開度の変化量を「基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆ」として取得すると共に、排気切替弁６６の開度がその変化量だけ変化するために要する時間の長さを「基準応答時間長さＴｅｃｖｒｅｆ」として取得する。基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆおよび基準応答時間長さＴｅｃｖｒｅｆは、第１装置における応答時間長さ関連パラメータである。
第１装置は、応答時間長さ関連パラメータが取得された「後」に排気切替弁６６の開度を所定の閾値Ｏｅｃｖｔｈ１よりも大きく変更するとき、応答時間長さ関連パラメータ（基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆおよび基準応答時間長さＴｅｃｖｒｅｆ）に基づき、可変ノズル開度を制御するための「補償開度Ｏｖｎｃｏｍ」および「指示時間長さＴｖｎｉｎｓｔ」を決定する。
そして、第１装置は、排気切替弁６６の開度が変更されることと並行して（すなわち、排気切替弁６６の開度が変更され始める時点と実質的に同一の時点から）、可変ノズル開度を補償開度Ｏｖｎｃｏｍに一致させる指示を指示時間長さＴｖｎｉｎｓｔだけ可変ノズル機構６１ｃに対して与える。
これにより、第１装置は、上述したように高圧段タービン６１ｂに導入される排ガスのエネルギを早期にその目標値に一致させることができる。さらに、第１装置は、その排ガスのエネルギの大きさがその目標値に一致しない期間の長さを減少させることができる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る制御装置（以下、「第２装置」とも称呼する。）について説明する。
＜装置の概要＞
第２装置は、第１装置が適用される機関１０と同様の構成を有する機関（図１を参照。以下、便宜上、「機関１０」と称呼する。）に適用される。そこで、第２装置が適用される装置の概要についての説明は、省略される。
＜装置の作動の概要＞
以下、上記機関１０に適用される第２装置の作動の概要について説明する。
第２装置は、機関１０が実際に運転されている際に上述した「応答時間長さ関連パラメータ」を取得する。より具体的に述べると、機関１０が第１の運転状態（排気切替弁６６の開度は第１開度である。）にて運転されているとき、第１時点において、機関１０の運転状態が第２の運転状態に変化したと仮定する。この運転状態の変化により、第１時点において、「排気切替弁６６の開度を第２の運転状態に応じた第２開度に変更する指示」が排気切替弁アクチュエータ６６ａに対して与えられる。そして、その指示が排気切替弁アクチュエータ６６ａに与えられてから所定の長さの時間が経過した後の第２時点において、排気切替弁６６の開度が第２開度に一致する。
第２装置は、図１２に示すように、「第１開度と第２開度との差」を「基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆ」として取得する。第２装置は、基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆを応答時間長さ関連パラメータの１つとして採用する。
さらに、上述したように（図５を参照。）、第１時点から第２時点までの期間において、排気切替弁６６の応答時間長さに起因して圧力比ＨＰ×ＬＰが目標圧力比ＰＲｈｐｌｐｔｇｔに一致しない期間が生じる。上述したように、過給圧Ｐｉｍは大気圧に圧力比ＨＰ×ＬＰを乗算した値である。そのため、図１２に示すように、少なくとも第１時点から第２時点までの期間においては、過給圧は、機関１０の運転状態に応じて定まる値（目標過給圧）に一致しないと考えられる。
加えて、燃料噴射量の上限量が過給圧に関連して定められるようになっていると、過給圧が目標過給圧に一致しない期間においては、燃料噴射量は、機関１０の運転状態に応じて定まる値（目標燃料噴射量）に一致しない場合がある。例えば、図１２に示すように、第１時点から第２時点までの期間中の所定の時点において燃料噴射量を目標燃料噴射量まで増大しようとすると、過給圧が目標過給圧に一致していないので、燃料噴射量が目標燃料噴射量に到達しない場合がある。すなわち、少なくとも第１時点から第２時点までの期間中に燃料噴射量が制限される場合がある（図中の「燃料制限期間」を参照。）。この燃料制限期間における燃料噴射量が制限される度合いは、排気切替弁６６の応答時間長さに関連すると考えられる。
そこで、第２装置は、「目標燃料噴射量と、燃料噴射量の上限量と、の差を燃料制限期間に亘って積算した値（図中の斜線部の面積に相当。）」を「積算燃料制限量Ｑｌｓｕｍ」として取得する。第２装置は、積算燃料制限量Ｑｌｓｕｍを応答時間長さ関連パラメータの１つとして採用する。
次いで、第２装置は、上述したように取得された応答時間長さ関連パラメータ（基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆおよび積算燃料制限量Ｑｌｓｕｍ）に基づき、可変ノズル開度を調整する。より具体的に述べると、上記応答時間長さ関連パラメータが取得された後の第３時点において、機関１０の運転状態が第３の運転状態に変化すると、「排気切替弁６６の開度を第３の運転状態に応じた第３開度に変更する指示」が排気切替弁アクチュエータ６６ａに対して与えられる。すなわち、排気切替弁６６の開度を「目標開度差」だけ変更する指示が、排気切替弁アクチュエータ６６ａに対して与えられる。
このとき、第２装置は、この目標開度差と、上記応答時間長さ関連パラメータと、に基づき、開口面積制御則を決定する。より具体的に述べると、第２装置は、第１装置と同様、開口面積制御則として、「可変ノズル開度の目標値（可変ノズル補償開度）」および「可変ノズル開度をその目標値に一致させる指示を可変ノズル機構６１ｃに与える時間の長さ（可変ノズル指示時間長さ）」を決定する。
そして、第２装置は、上記第３時点から「可変ノズル指示時間長さ」が経過する時点までの期間中に、可変ノズル開度を「可変ノズル補償開度」に一致させる指示を、可変ノズル機構６１ｃに対して与える。このように、第２装置は、排気切替弁６６の開度が変更されることと並行して、可変ノズル開度を制御する。以上が第２装置の作動の概要である。
＜ターボモードの決定方法＞
第２装置は、第１装置と同様の考え方にてターボモードを決定する。そこで、第２装置におけるターボモードの決定方法についての説明は、省略される。
＜可変ノズル開度の制御方法＞
第２装置は、第１装置と同様の考え方にて可変ノズル開度を制御する。そこで、第２装置における可変ノズル開度の制御方法についての説明は、省略される。
＜実際の作動＞
以下、第２装置の実際の作動について説明する。
第２装置において、ＣＰＵ８１は、図１３〜図１５にフローチャートによって示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行するようになっている。ＣＰＵ８１は、これらルーチンにおいて、第１装置と同様の応答時間長さ確認フラグＸＲＴＣを用いる。
以下、ＣＰＵ８１が実行する各ルーチンについて詳細に説明する。
まず、現時点における応答時間長さ確認フラグＸＲＴＣの値は「０」に設定されていると仮定する。以下、第１装置と同様、この仮定を「初期設定仮定」とも称呼する。
ＣＰＵ８１は、機関１０が始動されると、任意の気筒のクランク角が圧縮上死点前の所定クランク角度（例えば、圧縮上死点前９０度クランク角）θｆに一致する毎に、図１３にフローチャートによって示した「第２燃料噴射制限ルーチン」を繰り返し実行するようになっている。ＣＰＵ８１は、このルーチンにより、燃料噴射量の目標量Ｑｔｇｔを決定すると共に、目標量Ｑｔｇｔの燃料を燃料噴射装置２２によってその気筒内に噴射させる。以下、第１装置と同様、クランク角が圧縮上死点前の所定クランク角θｆに一致して圧縮行程を終える気筒は、「燃料噴射気筒」とも称呼される。
具体的に述べると、ＣＰＵ８１は、任意の気筒のクランク角度がクランク角度θｆに一致すると、図１３のステップ１３００から処理を開始してステップ１３１０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ１３１０にて、「機関回転速度ＮＥと、アクセルペダル開度Ａｃｃｐと、燃料噴射量の目標量Ｑｔｇｔと、の関係」をあらかじめ定めた燃料噴射量基準量テーブルＭａｐＱｒｅｆ（ＮＥ，Ａｃｃｐ）に、現時点における機関回転速度ＮＥおよびアクセルペダル開度Ａｃｃｐを適用することにより、燃料噴射量の基準量Ｑｒｅｆを決定する。
ステップ１３１０において、機関回転速度ＮＥとして、クランクポジションセンサ７４によって取得される値が採用される。さらに、アクセルペダル開度Ａｃｃｐとして、アクセル開度センサ７６によって取得される値が採用される。加えて、燃料噴射量基準量テーブルＭａｐＱｒｅｆ（ＮＥ，Ａｃｃｐ）において、燃料噴射量の基準量Ｑｒｅｆは、機関１０に要求される出力、燃費およびエミッションの量などを考慮した適値であるように、定められる。
次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ１３２０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ１３２０にて、「過給圧Ｐｉｍと、燃料噴射量の上限量Ｑｍａｘと、の関係」をあらかじめ定めた燃料噴射量上限量テーブルＭａｐＱｍａｘ（Ｐｉｍ）に、現時点における過給圧Ｐｉｍを適用することにより、燃料噴射量の上限量Ｑｍａｘを決定する。
ステップ１３２０において、過給圧Ｐｉｍとして、過給圧センサ７３によって取得される値が採用される。さらに、燃料噴射量上限量テーブルＭａｐＱｍａｘ（Ｐｉｍ）において、燃料噴射量の上限量Ｑｍａｘは、機関１０に要求される出力、機関１０を構成する部材の強度、燃費およびエミッションの量などを考慮した適値であるように、定められる。
次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ１３３０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ１３３０にて、基準量Ｑｒｅｆが上限量Ｑｍａｘよりも小さいか否かを判定する。
現時点において、基準量Ｑｒｅｆが上限量Ｑｍａｘよりも小さい場合、ＣＰＵ８１は、ステップ１３３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１３４０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ１３４０にて、「基準量Ｑｒｅｆ」を燃料噴射量の目標量Ｑｔｇｔに格納する。
そして、ＣＰＵ８１は、ステップ１３５０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ１３５０にて、目標量Ｑｔｇｔの燃料を噴射するように燃料噴射気筒に設けられている燃料噴射装置２２に指示を与える。すなわち、このとき、目標量Ｑｔｇｔの燃料が燃料噴射気筒に噴射される。その後、ＣＰＵ８１は、ステップ１３９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
これに対し、基準量Ｑｒｅｆが上限量Ｑｍａｘ以上である場合、ＣＰＵ８１は、ステップ１３３０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１３６０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ１３６０にて、「上限量Ｑｍａｘ」を燃料噴射量の目標量Ｑｔｇｔに格納する。
そして、ＣＰＵ８１は、ステップ１３５０に進んで目標量Ｑｔｇｔの燃料を噴射するように燃料噴射装置２２に指示を与え、ステップ１３９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
このように、第２装置は、「機関１０の運転状態に基づいて定まる燃料噴射量の基準量Ｑｒｅｆ」および「過給圧Ｐｉｍに基づいて定まる燃料噴射量の上限量Ｑｍａｘ」のうちの「小さい方」を、燃料噴射量の目標量Ｑｔｇｔとして採用する。そして、第１装置は、目標量Ｑｔｇｔの燃料を燃料噴射気筒に噴射する。
さらに、ＣＰＵ８１は、所定時間が経過する毎に、図１４にフローチャートによって示した「第２排気切替弁・可変ノズル制御ルーチン」を繰り返し実行するようになっている。ＣＰＵ８１は、このルーチンにより、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖおよび可変ノズル開度Ｏｖｎを制御する。
図１４に示したルーチンは、図１０におけるステップ１０４０およびステップ１０４５がステップ１４１０およびステップ１４２０にそれぞれ置き換えられている点のみにおいて、図１０に示したルーチンと相違している。そこで、図１４において図１０に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図１０のそのようなステップに付された符号と同一の符号が付されている。これらステップについての詳細な説明は、適宜省略される。
図１４のルーチンについて具体的に述べると、ＣＰＵ８１は、所定のタイミングにて図１４のステップ１４００から処理を開始すると、ステップ１００５〜ステップ１０２０を経由してステップ１０２５に進む。これにより、排気切替弁６６の目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔおよび可変ノズルの通常開度Ｏｖｎｎｍｌが決定される。さらに、排気切替弁６６の開度を目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔに一致させるように排気切替弁アクチュエータ６６ａに対して指示がなされる。
ステップ１０２５にて、現時点における排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖと目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔとの差の絶対値が閾値Ｏｅｃｖｔｈ１以下である小さい場合、ＣＰＵ８１は、ステップ１０２５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０３０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ１０３０にて可変ノズル開度を通常開度Ｏｖｎｎｍｌに一致させるように可変ノズル機構６１ｃに指示を与え、ステップ１４９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。なお、ステップ１０３０の処理が実行される時点は、上記ステップ１０２０の処理が実行される時点（図６の時刻ｔ１）に実質的に一致する。
これに対し、現時点における排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖと目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔとの差の絶対値が閾値Ｏｅｃｖｔｈ１よりも大きければ、ＣＰＵ８１は、ステップ１０２５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０３５に進む。上記初期設定仮定に従えば、現時点における応答時間長さ確認フラグＸＲＴＣの値は「０」であるので、ＣＰＵ８１は、ステップ１０３５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０３０に進む。
そして、ＣＰＵ８１は、ステップ１０３０にて可変ノズル機構６１ｃに上記指示を与え、ステップ１４９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
このように、第１装置と同様、現時点における排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖと目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔとの差の絶対値が閾値Ｏｅｃｖｔｈ１以下である場合、排気切替弁アクチュエータ６６ａに対して排気切替弁６６の開度を目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔに一致させる指示がなされる。さらに、可変ノズル開度を通常開度Ｏｖｎｎｍｌに一致させる指示がなされる。これら指示は、実質的に同じ時点（すなわち、図６の時刻ｔ１）においてなされる。
一方、現時点における排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖと目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔとの差の絶対値が閾値Ｏｅｃｖｔｈ１よりも大きい場合であっても、応答時間長さ確認フラグＸＲＴＣの値が「０」であると、第１装置と同様、排気切替弁アクチュエータ６６ａおよび可変ノズル機構６１ｃに対して上記同様の指示がなされる。
次いで、ＣＰＵ８１は、図１４に示したルーチンが実行される毎に、図１５にフローチャートによって示した「第２応答時間長さ関連パラメータ取得ルーチン」を繰り返し実行するようになっている。ＣＰＵ８１は、このルーチンにより、「基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆ」および「積算燃料制限量Ｑｌｓｕｍ」を応答時間長さ関連パラメータとして取得する。
具体的に述べると、ＣＰＵ８１は、図１４に示したルーチンのステップ１４９５の処理を行った後の所定のタイミングにて、図１５のステップ１５００から処理を開始してステップ１５１０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ１５１０にて、応答時間長さ確認フラグＸＲＴＣの値が「０」であるか否かを判定する。上記初期設定仮定に従えば、現時点における応答時間長さ確認フラグＸＲＴＣの値は「０」であるので、ＣＰＵ８１は、ステップ１５１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１５２０に進む。
ＣＰＵ８１は、ステップ１５２０にて、排気切替弁６６の目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔと、現時点における排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖと、の差の絶対値が閾値Ｏｅｃｖｔｈ３よりも大きいか否かを判定する。ステップ１５２０にて採用される目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔおよび開度Ｏｅｃｖは、図１４のステップ１０２５にて採用された目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔおよび開度Ｏｅｃｖと同一である。
ステップ１５２０において、閾値Ｏｅｃｖｔｈ３は、「目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔと開度Ｏｅｃｖとの差の絶対値がその閾値Ｏｅｃｖｔｈ３よりも大きいとき、適切な応答時間長さ関連パラメータが取得される適値」に設定される。
現時点において上記「差の絶対値」が閾値Ｏｅｃｖｔｈ３以下である場合、ＣＰＵ８１は、ステップ１５２０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１５９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
これに対し、現時点において上記「差の絶対値」が閾値Ｏｅｃｖｔｈ３よりも大きい場合、ＣＰＵ８１は、ステップ１５２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１５３０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ１５３０にて、目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔと現時点の開度Ｏｅｃｖとの差を基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆとして取得する（図１２を参照。）。
次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ１５４０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ１５４０にて、「排気切替弁アクチュエータ６６ａに対して排気切替弁６６の開度を目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔに一致させる指示が与えられた時点から、排気切替弁６６の開度が目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔに一致する時点まで、の間」に上限量Ｑｍａｘが基準量Ｑｒｅｆよりも小さい期間（燃料制限期間）が存在する場合、基準量Ｑｒｅｆと上限量Ｑｍａｘとの差を、例えばその燃料制限期間に亘って積算して得られる値を積算燃料制限量Ｑｌｓｕｍとして取得する（図１２を参照。）。
次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ１５５０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ１５５０にて、応答時間長さ確認フラグＸＲＴＣの値に「１」を格納する。その後、ＣＰＵ８１は、ステップ１５９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
このように、ＣＰＵ８１は、応答時間長さ関連パラメータ（応答時間長さ確認フラグＸＲＴＣの値が「０」である場合）、応答時間長さ関連パラメータとして基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆおよび積算燃料制限量Ｑｌｓｕｍを取得する。
次いで、応答時間長さ関連パラメータが取得された「後」の所定のタイミングにて、ＣＰＵ８１は、図１４のステップ１４００から処理を開始すると、ステップ１００５〜ステップ１０２０を経由してステップステップ１０２５に進む。
ステップ１０２５にて、現時点における排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖと目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔとの差の絶対値が閾値Ｏｅｃｖｔｈ１よりも大きければ、ＣＰＵ８１は、ステップ１０２５にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ１０３５に進む。
現時点における応答時間長さ確認フラグＸＲＴＣの値は「１」であるので、ＣＰＵ８１は、ステップ１０３５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１４１０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ１４１０にて、「排気切替弁６６の目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔと、現時点における排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖと、基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆと、積算燃料制限量Ｑｌｓｕｍと、排気切替弁６６の応答遅れを補償するための可変ノズル開度Ｏｖｎｃｏｍと、の関係」をあらかじめ定めた可変ノズル補償開度マップＭａｐＯｖｎｃｏｍ（Ｏｅｃｖｔｇｔ，Ｏｅｃｖ，Ｏｅｃｖｄｒｅｆ，Ｑｌｓｕｍ）に、現時点における目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔと、開度Ｏｅｃｖと、基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆと、積算燃料制限量Ｑｌｓｕｍと、を適用することにより、排気切替弁６６の応答遅れを補償するための可変ノズル開度Ｏｖｎｃｏｍを決定する。以下、第１装置と同様、可変ノズル開度Ｏｖｎｃｏｍを「補償開度Ｏｖｎｃｏｍ」とも称呼する。
上記可変ノズル補償開度マップＭａｐＯｖｎｃｏｍ（Ｏｅｃｖｔｇｔ，Ｏｅｃｖ，Ｏｅｃｖｄｒｅｆ，Ｑｌｓｕｍ）において、可変ノズル開度Ｏｖｎｃｏｍは、排気切替弁６６の応答遅れを補償する観点において適切な開度であるように、定められる。なお、補償開度Ｏｖｎｃｏｍは、「第２装置が排気切替弁６６の応答時間長さを考慮して可変ノズル開度Ｏｖｎを制御する」運転が「行われている」期間中の可変ノズル開度に相当する。
次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ１４２０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ１４２０にて、「排気切替弁６６の目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔと、現時点における排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖと、基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆと、積算燃料制限量Ｑｌｓｕｍと、可変ノズル開度を補償開度Ｏｖｎｃｏｍとする指示を可変ノズル機構６１ｃに与える時間の長さＴｖｎｉｎｓｔと、の関係」をあらかじめ定めた可変ノズル指示時間長さマップＭａｐＴｖｎｉｎｓｔ（Ｏｅｃｖｔｇｔ，Ｏｅｃｖ，Ｏｅｃｖｄｒｅｆ，Ｑｌｓｕｍ）に、現時点における目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔと、開度Ｏｅｃｖと、基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆと、積算燃料制限量Ｑｌｓｕｍと、を適用することにより、上記指示を行う時間の長さＴｖｎｉｎｓｔを決定する。以下、第１装置と同様、可変ノズル開度を補償開度Ｏｖｎｃｏｍと一致させる指示を可変ノズル機構６１ｃに与える時間の長さＴｖｎｉｎｓｔを「指示時間長さＴｖｎｉｎｓｔ」とも称呼する。
可変ノズル指示時間長さマップＭａｐＴｖｎｉｎｓｔ（Ｏｅｃｖｔｇｔ，Ｏｅｃｖ，Ｏｅｃｖｄｒｅｆ，Ｑｌｓｕｍ）において、指示時間長さＴｖｎｉｎｓｔは、排気切替弁６６の応答遅れを補償する観点において適切な長さであるように、定められる。
次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ１０５０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ１０５０にて、可変ノズル開度を補償開度Ｏｖｎｃｏｍに一致させる指示を指示時間長さＴｖｎｉｎｓｔだけ可変ノズル機構６１ｃに与える。なお、ステップ１０５０の処理が実行される時点は、図６における「時刻ｔ１」に相当する。
そして、上記指示時間長さＴｖｎｉｎｓｔが経過した後、ＣＰＵ８１は、ステップ１０３０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ１０３０にて、可変ノズル開度を上記ステップ１０１５にて決定された通常開度Ｏｖｎｎｍｌに一致させる指示を可変ノズル機構６１ｃに与える。その後、ＣＰＵ８１は、ステップ１０９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
このように、現時点における排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖと目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔとの差の絶対値が閾値Ｏｅｃｖｔｈ１よりも大きい場合、応答時間長さ確認フラグＸＲＴＣの値が「１」であれば（すなわち、応答時間長さ関連パラメータが取得されていれば）、排気切替弁アクチュエータ６６ａに対して排気切替弁６６の開度を目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔに一致させる指示がなされると共に、可変ノズル機構６１ｃに対して可変ノズル開度を補償開度Ｏｖｎｃｏｍに一致させる指示が指示時間長さＴｖｎｉｎｓｔだけなされる。これら指示は、実質的に同じ時点（すなわち、図６の時刻ｔ１）においてなされる。なお、指示時間長さＴｖｎｉｎｓｔが経過した後、可変ノズル機構６１ｃに対して可変ノズル開度を通常開度Ｏｖｎｎｍｌに一致させる指示がなされる。
＜装置の作用および効果＞
第２装置は、排気切替弁６６の開度の変化量（｜Ｏｅｃｖｔｇｔ−Ｏｅｃｖ｜）が所定の閾値Ｏｅｃｖｔｈ３よりも大きいとき、その開度の変化量を「基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆ」として取得すると共に、排気切替弁６６の開度が変化する期間中に生じた燃料制限量（基準量Ｑｒｅｆと上限量Ｑｍａｘとの差）を積算した値を「積算燃料制限量Ｑｌｓｕｍ」として取得する。基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆおよび積算燃料制限量Ｑｌｓｕｍは、第２装置における応答時間長さ関連パラメータである。
第２装置は、応答時間長さ関連パラメータが取得された「後」に排気切替弁６６の開度を所定の閾値Ｏｅｃｖｔｈ１よりも大きく変更するとき、応答時間長さ関連パラメータ（基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆおよび積算燃料制限量Ｑｌｓｕｍ）に基づき、可変ノズル開度を制御するための「補償開度Ｏｖｎｃｏｍ」および「指示時間長さＴｖｎｉｎｓｔ」を決定する。
そして、第２装置は、排気切替弁６６の開度が変更されることと並行して（すなわち、排気切替弁６６の開度が変更され始める時点と実質的に同一の時点から）、可変ノズル開度を補償開度Ｏｖｎｃｏｍに一致させる指示を指示時間長さＴｖｎｉｎｓｔだけ可変ノズル機構６１ｃに対して与える。
これにより、第２装置は、上述したように高圧段タービン６１ｂに導入される排ガスのエネルギを早期にその目標値に一致させることができる。さらに、第２装置は、その排ガスのエネルギの大きさがその目標値に一致しない期間の長さを減少させることができる。
＜実施形態の総括＞
以上、説明したように、本発明の実施形態に係る制御装置（第１装置および第２装置）は、
タービン（高圧段タービン６１ｂ）と、コンプレッサ（高圧段コンプレッサ６１ａ）と、第１指示に応じて前記通過領域の開口面積（図２の面積Ｓ１およびＳ２を参照。以下、「Ｓ」と記す。）を変更することによって前記タービン６１ｂに導入される排ガスのエネルギの大きさを変化させる開口面積変更部材（可変ノズル機構６１ｃ）と、を有する少なくとも１つの過給機６１と、
第２指示に応じてその開度Ｏｅｃｖを変更することによって前記タービン６１ｂに導入される前記排ガスのエネルギの大きさを変化させる少なくとも１つの制御弁（排気切替弁６６）と、
を備えた内燃機関１０に適用される。
第１装置および第２装置は、
所定の指示時点（例えば、図６の時刻ｔ１）において前記制御弁６６の開度Ｏｅｃｖを目標開度差（｜Ｏｅｃｖｔｇｔ−Ｏｅｃｖ｜）だけ変更させる第２指示が前記制御弁６６に対して与えられたとき、該目標開度差｜Ｏｅｃｖｔｇｔ−Ｏｅｃｖ｜と、前記制御弁の開度Ｏｅｃｖを変更する所定の指示が前記制御弁６６に対して与えられた時点から前記制御弁の開度Ｏｅｃｖが前記所定の指示に応じた開度に一致する時点までに要する時間の長さである応答時間長さに関連するパラメータである応答時間長さ関連パラメータ（第１装置における基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆおよび基準応答時間長さＴｅｃｖｒｅｆ、および、第２装置における基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆおよび積算燃料制限量Ｑｌｓｕｍ）と、に基づいて前記通過領域の開口面積Ｓと時間経過との関係である開口面積制御則を決定すると共に、前記指示時点ｔ１を始点として該始点ｔ１から前記開口面積制御則に従って前記通過領域の開口面積Ｓを変更させる第１指示を前記開口面積変更部材６１ｃに与える制御手段（図１０〜図１４のルーチンを参照。）、
を備える。
さらに、第１装置および第２装置において、
前記開口面積変更部材６１ｃは、
前記第１指示に応じた該開口面積変更部材６１ｃによる前記通過領域の開口面積Ｓの変化速度が、前記第２指示に応じた前記制御弁６６による該制御弁６６の開度Ｏｅｃｖの変化速度よりも速い部材である。
さらに、第１装置および第２装置において、
前記制御手段（図１０、図１１、図１３および図１４）は、
前記開口面積制御則として、前記通過領域の目標開口面積（補償開度Ｏｖｎｃｏｍ）と、前記通過領域の開口面積Ｓを前記目標開口面積Ｏｖｎｃｏｍに一致させる指示を前記開口面積変更部材６１ｃに対して与える時間の長さである目標指示時間長さ（指示時間長さＴｖｎｉｎｓｔ）と、を決定すると共に（図１１のルーチンを参照。）、
前記第１指示として、前記指示時点ｔ１を始点として前記始点ｔ１から前記目標指示時間長さＴｖｎｉｎｓｔが経過する時点までの期間中に前記通過領域の開口面積Ｓを前記目標開口面積Ｏｖｎｃｏｍに一致させる指示を前記開口面積変更部材６１ｃに対して与える。
さらに、第１装置および第２装置において、
前記開口面積変更部材６１ｃは、
前記指示時点ｔ１から前記通過領域の開口面積が前記目標開口面積Ｏｖｎｃｏｍに一致する時点までに要する時間の長さが、前記指示時点ｔ１から前記制御弁６６の開度が前記目標開度差｜Ｏｅｃｖｔｇｔ−Ｏｅｃｖ｜だけ変更される時点（例えば、図６の時刻ｔ３）までに要する時間の長さよりも短い部材である（例えば、図６を参照。）。
さらに、第１装置において、
前記制御手段（図１０、図１１）は、
前記応答時間長さ関連パラメータとして、前記制御弁６６の開度を第１開度Ｏｅｃｖから第２開度Ｏｅｃｖｔｇｔに変更する指示が前記制御弁６６に対して与えられた第１時点ｔ１から、前記制御弁６６の開度が前記第２開度Ｏｅｃｖｔｇｔに一致する第２時点（例えば、図６の時刻ｔ３）まで、に要する時間の長さである基準応答時間長さＴｅｃｖｒｅｆと、前記第１開度の大きさと前記第２開度の大きさとの差である基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆと、を採用する（図１１を参照。）。
さらに、第１装置において、
前記制御手段（図１０、図１１）は、
前記基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆが所定の閾値Ｏｅｃｖｔｈ２よりも大きい場合（図１１のステップ１１２０にて「Ｙｅｓ」と判定される場合）における前記基準応答時間長さＴｅｃｖｒｅｆと、前記基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆと、を前記応答時間長さ関連パラメータとして採用する。
さらに、第２装置において、
前記内燃機関１０は、
過給圧Ｐｉｍを取得する過給圧取得手段（過給圧センサ７３）と、
燃料噴射量の基準量Ｑｒｅｆ、および、燃料噴射量の上限量Ｑｍａｘ、のうちの小さい方を燃料噴射量の目標量Ｑｔｇｔとして決定する燃料噴射量決定手段（図１３のルーチンを参照。）と、
前記目標量Ｑｔｇｔの燃料を前記燃焼室に噴射する燃料噴射手段（燃料噴射装置２２）と、
を備る。
そして、第２装置は、
前記応答時間長さ関連パラメータとして、前記制御弁６６の開度を第１開度Ｏｅｃｖから第２開度Ｏｅｃｖｔｇｔに変更する指示が前記制御弁６６に対して与えられた第１時点ｔ１から、前記制御弁６６の開度が前記第２開度Ｏｅｃｖｔｇｔに一致する第２時点ｔ３まで、の間に前記上限量Ｑｍａｘが前記基準量Ｑｒｅｆよりも小さい期間である燃料制限期間が存在する場合（図１２を参照。）、前記基準量Ｑｒｅｆと前記上限量Ｑｍａｘとの差を前記燃料制限期間に亘って積算して得られる積算燃料制限量Ｑｌｓｕｍと、前記第１開度Ｏｅｃｖの大きさと前記第２開度Ｏｅｃｖｔｇｔの大きさとの差である基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆと、を採用する（図１５のルーチンを参照。）。
第２装置において、前記制御手段（図１４、図１５）は、
前記基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆが所定の閾値Ｏｅｃｖｔｈ３よりも大きい場合（図１５のステップ１５２０にて「Ｙｅｓ」と判定される場合）における前記積算燃料制限量Ｑｌｓｕｍと、前記基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆと、を前記応答時間長さ関連パラメータとして採用する。
第１装置および第２装置において、第１開度Ｏｅｃｖおよび第２開度Ｏｅｃｖｔｇｔの具体的な大きさは特に制限されない。例えば、第１装置および第２装置は、
前記第１開度Ｏｅｃｖは前記タービン６１ｂに導入される前記排ガスのエネルギの大きさが最小である開度（すなわち、全開）であり、かつ、前記第２開度Ｏｅｃｖｔｇｔは前記タービン６１ｂに導入される前記排ガスのエネルギの大きさが最大である開度（すなわち、全閉）である、ように構成され得る。
さらに、第１装置および第２装置は、
前記第１開度Ｏｅｃｖは前記タービン６１ｂに導入される前記排ガスのエネルギの大きさが最大である開度（すなわち、全閉）であり、かつ、前記第２開度Ｏｅｃｖｔｇｔは前記タービン６１ｂに導入される前記排ガスのエネルギの大きさが最小である開度（すなわち、全開）である、ように構成され得る。
そして、第１装置および第２装置において、
前記制御手段（図１０、図１１、図１３および図１４）は、
前記目標開度差｜Ｏｅｃｖｔｇｔ−Ｏｅｃｖ｜が所定の閾値Ｏｅｃｖｔｈ１よりも大きい場合（図１０のステップ１０２５にて「Ｙｅｓ」と判定される場合、図１４のステップ１０２５にて「Ｙｅｓ」と判定される場合）、前記第１指示を前記開口面積変更部材６１ｃに与える。
ところで、第１装置および第２装置において、本発明の考え方に従って可変ノズル開度が「制御される」ときの可変ノズル開度（すなわち、補償開度Ｏｖｎｃｏｍ）は、可変ノズル開度が「制御されない」ときの可変ノズル開度（すなわち、通常開度Ｏｖｎｎｍｌ）に一致しない。換言すると、上記開口面積制御則に従う上記通過領域の開口面積と、上記開口面積制御則に従わない上記通過領域の開口面積と、は異なる。
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
例えば、第１装置および第２装置は、応答時間長さ関連パラメータを「１回のみ」取得すると共に、その応答時間長さ関連パラメータに基づいて可変ノズル開度を制御している。しかし、本発明の制御装置は、応答時間長さ関連パラメータを「複数回」取得すると共に、それらの平均値に基づいて可変ノズル開度を制御するように構成され得る。さらに、本発明の制御装置は、所定の期間が経過する毎に応答時間長さ関連パラメータを取得することを繰り返し、応答時間長さ関連パラメータが取得される毎に応答時間長さ関連パラメータを「更新」するように構成され得る。
さらに、本発明の考え方に従って可変ノズル開度を制限するか否かを判定するための「閾値Ｏｅｃｖｔｈ１（図１０のステップ１０２５）」は、応答時間長さ関連パラメータを取得するか否かを判定するための「閾値Ｏｅｃｖｔｈ２（図１１のステップ１１２０）」および「閾値Ｏｅｃｖｔｈ３（図１５のステップ１５２０）」と同じ値であっても異なる値であってもよい。
加えて、第１装置および第２装置が適用される内燃機関は、２つの過給機（高圧段過給機６１および低圧段過給機６２）を備えている。しかし、本発明の制御装置は、１つの過給機を備える内燃機関、および、３つ以上の過給機を備える内燃機関にも適用され得る。
さらに、第１装置および第２装置は、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖを排気切替弁開度センサ７５によって取得している。しかし、本発明の制御装置は、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖを取得する手段（第１装置および第２装置における排気切替弁開度センサ７５）を必ずしも必要としない。
より具体的に述べると、本発明の制御装置は、「可変ノズル開度を補償開度Ｏｖｎｃｏｍに一致させる制御を行うか否か」を判定するとき（例えば、図１０および図１４のステップ１０２５を参照。）、「現時点における排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖ」として、目標開度Ｏｅｃｖｔｇｔが決定される前の時点における排気切替弁アクチュエータ６６ａへの指示信号に対応する値（開度）を採用するように構成され得る。さらに、本発明の制御装置は、「応答遅れ関連パラメータを取得するか否か」を判定するとき（例えば、図１１のステップ１１２０、図１５のステップ１５２０を参照。）においても、同様の値を採用するように構成され得る。本発明の制御装置がこのように構成される場合、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖは取得される必要はない。
また、本発明の制御装置は、「排気切替弁アクチュエータ６６ａに対して排気切替弁６６の開度を所定開度差だけ変更する指示が与えられてから、排気切替弁６６の開度がその所定開度差だけ変化するまでに要する時間の長さ（すなわち、応答時間長さ）」と「所定開度差」との関係を実験などによってあらかじめ定めたテーブル（マップ）に基づき、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖを「推定」するように構成され得る。そして、本発明の制御装置は、この排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖの推定値に基づき、基準応答時間長さＴｅｃｖｒｅｆ（例えば、図１１のステップ１１４０を参照。）および積算燃料制限量Ｑｌｓｕｍ（例えば、図１５のステップ１５４０を参照。）を取得するように構成され得る。本発明の制御装置がこのように構成される場合、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖは取得される必要はない。
また、本発明の制御装置は、目標開度差｜Ｏｅｃｖｔｇｔ−Ｏｅｃｖ｜の大きさがゼロである場合を除いて（すなわち、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖが変更される場合は必ず）可変ノズル開度を補償開度Ｏｖｎｃｏｍに一致させる制御を行うように構成され得る（例えば、図１０のステップ１０２５の閾値Ｏｅｃｖｔｈ１をゼロに設定するように構成され得る。）。本発明の制御装置がこのように構成される場合、排気切替弁アクチュエータ６６ａに対して与えられる指示に基づいて「可変ノズル開度を補償開度Ｏｖｎｃｏｍに一致させる制御を行うか否か」を判定することができるので、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖは取得または推定される必要はない。
これに対し、本発明の制御装置は、目標開度差｜Ｏｅｃｖｔｇｔ−Ｏｅｃｖ｜の大きさが最大値となる場合に限って（すなわち、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖが全開から全閉に変更される場合、または、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖが全閉から全開に変更される場合に限って）可変ノズル開度を補償開度Ｏｖｎｃｏｍに一致させる制御を行うように構成され得る（例えば、図１０のステップ１０２５にて「｜Ｏｅｃｖｔｇｔ−Ｏｅｃｖ｜が上記最大値に一致するか否か」を判定するように構成され得る。）。本発明の制御装置がこのように構成される場合、上記最大値があらかじめ実験などによって取得されていれば、排気切替弁アクチュエータ６６ａに対して与えられる指示に基づいて「可変ノズル開度を補償開度Ｏｖｎｃｏｍに一致させる制御を行うか否か」を判定することができるので、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖは取得または推定される必要はない。
また、本発明の制御装置は、目標開度差｜Ｏｅｃｖｔｇｔ−Ｏｅｃｖ｜の大きさが上記最大値となる場合における基準開度差Ｏｅｃｖｄｒｅｆ、基準応答時間長さＴｅｃｖｒｅｆおよび積算燃料制限量Ｑｌｓｕｍ（例えば、図１１および図１５を参照。）を、応答遅れ関連パラメータとして採用するように構成され得る。本発明の制御装置がこのように構成される場合、これらパラメータがあらかじめ実験などによって取得されていれば、排気切替弁６６の開度Ｏｅｃｖは取得または推定される必要はない。あるいは、これらのパラメータは、上記排気切替弁６６の開度の推定値を用いて算出され得る（例えば、図１１および図１５を参照。）。
さらに、第２装置は、応答時間長さ関連パラメータの１つとして、「目標燃料噴射量と、燃料噴射量の上限量と、の差を燃料制限期間に亘って積算した値Ｑｌｓｕｍ」を採用している（図１２、および、図１５のステップ１５４０を参照。）。しかし、本発明の制御装置は、「目標燃料噴射量と、燃料噴射量の上限量と、の差そのもの」を応答時間長さ関連パラメータの１つとして採用するように構成され得る。

Claims (11)

1. 内燃機関の排気通路に設けられると共に通過領域を通過した排ガスが導入されることによって駆動されるタービンと、内燃機関の吸気通路に設けられると共に前記タービンが駆動されることによって駆動されて前記吸気通路内を流れる空気を圧縮するコンプレッサと、第１指示に応じて前記通過領域の開口面積を変更することによって前記タービンに導入される前記排ガスのエネルギの大きさを変化させる開口面積変更部材と、を有する少なくとも１つの過給機と、
   少なくとも１つの制御弁であって、第２指示に応じて該制御弁の開度を変更することによって前記タービンに導入される前記排ガスのエネルギの大きさを変化させる少なくとも１つの制御弁と、
   を備えた内燃機関に適用され、
   所定の指示時点において前記制御弁の開度を目標開度差だけ変更させる第２指示が前記制御弁に対して与えられたとき、該目標開度差と、前記制御弁の開度を変更する所定の指示が前記制御弁に対して与えられた時点から前記制御弁の開度が前記所定の指示に応じた開度に一致する時点までに要する時間の長さである応答時間長さに関連するパラメータである応答時間長さ関連パラメータと、に基づいて前記通過領域の開口面積と時間経過との関係である開口面積制御則を決定すると共に、前記指示時点を始点として該始点から前記開口面積制御則に従って前記通過領域の開口面積を変更させる第１指示を前記開口面積変更部材に与える制御手段、
   を備えた内燃機関の制御装置。
2. 請求の範囲１に記載の制御装置において、
   前記開口面積変更部材は、
   前記第１指示に応じた該開口面積変更部材による前記通過領域の開口面積の変化速度が、前記第２指示に応じた前記制御弁による該制御弁の開度の変化速度よりも速い部材である、内燃機関の制御装置。
3. 請求の範囲１または請求の範囲２に記載の制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記開口面積制御則として、前記通過領域の目標開口面積と、前記通過領域の開口面積を前記目標開口面積に一致させる指示を前記開口面積変更部材に対して与える時間の長さである目標指示時間長さと、を決定すると共に、
   前記第１指示として、前記指示時点を始点として前記始点から前記目標指示時間長さが経過する時点までの期間中に前記通過領域の開口面積を前記目標開口面積に一致させる指示を前記開口面積変更部材に対して与える、内燃機関の制御装置。
4. 請求の範囲３に記載の制御装置において、
   前記開口面積変更部材は、
   前記指示時点から前記通過領域の開口面積が前記目標開口面積に一致する時点までに要する時間の長さが、前記指示時点から前記制御弁の開度が前記目標開度差だけ変更される時点までに要する時間の長さよりも短い部材である、内燃機関の制御装置。
5. 請求の範囲１〜請求の範囲４のいずれか一項に記載の制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記応答時間長さ関連パラメータとして、前記制御弁の開度を第１開度から第２開度に変更する指示が前記制御弁に対して与えられた第１時点から、前記制御弁の開度が前記第２開度に一致する第２時点まで、に要する時間の長さである基準応答時間長さと、前記第１開度の大きさと前記第２開度の大きさとの差である基準開度差と、を採用する、内燃機関の制御装置。
6. 請求の範囲５に記載の制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記応答時間長さ関連パラメータとして、前記基準開度差が所定の閾値よりも大きい場合における前記基準応答時間長さと、前記基準開度差と、を採用する、内燃機関の制御装置。
7. 請求の範囲１〜請求の範囲４のいずれか一項に記載の制御装置であって、
   前記内燃機関は、
   前記コンプレッサによって圧縮された後に前記内燃機関の燃焼室に導入される空気の圧力である過給圧を取得する過給圧取得手段と、
   前記内燃機関の運転状態に基づいて定まる燃料噴射量の基準量、および、前記過給圧を含む所定の運転パラメータに基づいて定まる燃料噴射量の上限量、のうちの小さい方を燃料噴射量の目標量として決定する燃料噴射量決定手段と、
   前記目標量の燃料を前記燃焼室に噴射する燃料噴射手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、
   前記応答時間長さ関連パラメータとして、前記制御弁の開度を第１開度から第２開度に変更する指示が前記制御弁に対して与えられた第１時点から、前記制御弁の開度が前記第２開度に一致する第２時点まで、の間に前記上限量が前記基準量よりも小さい期間である燃料制限期間が存在する場合、前記基準量と前記上限量との差を前記燃料制限期間に亘って積算して得られる積算燃料制限量と、前記第１開度の大きさと前記第２開度の大きさとの差である基準開度差と、を採用する、内燃機関の制御装置。
8. 請求の範囲７に記載の制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記応答時間長さ関連パラメータとして、
   前記基準開度差が所定の閾値よりも大きい場合における前記積算燃料制限量と、前記基準開度差と、を採用する、内燃機関の制御装置。
9. 請求の範囲５〜請求の範囲８のいずれか一項に記載の制御装置において、
   前記第１開度は前記タービンに導入される前記排ガスのエネルギの大きさが最小である開度であり、かつ、前記第２開度は前記タービンに導入される前記排ガスのエネルギの大きさが最大である開度である、内燃機関の制御装置。
10. 請求の範囲５〜請求の範囲８のいずれか一項に記載の制御装置において、
    前記第１開度は前記タービンに導入される前記排ガスのエネルギの大きさが最大である開度であり、かつ、前記第２開度は前記タービンに導入される前記排ガスのエネルギの大きさが最小である開度である、内燃機関の制御装置。
11. 請求の範囲１〜請求の範囲１０のいずれか一項に記載の制御装置において、
    前記制御手段は、
    前記目標開度差が所定の閾値よりも大きい場合に前記第１指示を前記開口面積変更部材に与える、内燃機関の制御装置。

Images