JP6380915B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの制御装置に係わり、特に、排気ガスを吸気通路に還流するＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置を有するエンジンの制御装置に関する。

従来から、エンジンの運転状態に基づき、特にエンジン回転数やエンジン負荷に基づき、ＥＧＲ装置によるＥＧＲガスの還流を制御する技術が知られている。例えば、特許文献１には、ＥＧＲ装置を有するエンジンの制御装置に関して、エンジンの高回転高負荷域において、エンジン回転数が高くなるほどＥＧＲガス量を増加させること、高回転高負荷域において、エンジン負荷が高くなるほどＥＧＲガス量を増加させること、及び、低回転低負荷域においてＥＧＲガスを導入すること、が開示されている。

特開２０１０−２４９７４号公報

上記した特許文献１に記載された技術のように低負荷域においてＥＧＲガスを導入する場合、低負荷域でのＥＧＲ制御性を適切に確保するには、ＥＧＲ装置（ＥＧＲ通路など）を比較的小型に構成する必要がある。そうすると、中負荷域及び高負荷域でのＥＧＲガス量が少なくなり、中負荷域及び高負荷域においてＥＧＲガスを導入する利点、具体的には中負荷域でのポンピングロス低減や高負荷域での熱負荷軽減などの効果が低減してしまう。一方で、中負荷域及び高負荷域でのＥＧＲガス量を確保すべくＥＧＲ装置（ＥＧＲ通路など）を比較的大型に構成すると、低負荷域でのＥＧＲ制御性を確保できなくなる。この場合、低負荷域でＥＧＲガスを導入しないようにすることが考えられるが、そうすると低負荷域においてポンピングロスを低減することができなくなる。

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、中負荷域及び高負荷域においてＥＧＲガスを適切に導入して、ＥＧＲガスを導入することによる効果を得つつ、低負荷域においてポンピングロスを適切に低減することができるエンジンの制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、エンジンの制御装置であって、吸気通路上に設けられたコンプレッサと排気通路上に設けられたタービンとを備えるターボ過給機と、ターボ過給機のタービンの上流側とターボ過給機のコンプレッサの下流側とに接続され、排気通路内の排気ガスをＥＧＲガスとして吸気通路に還流させるＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガス量を調整するＥＧＲバルブと、ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、を備えるＥＧＲ装置と、エンジンの運転状態に基づいて、ＥＧＲ装置によって還流させるＥＧＲガスのＥＧＲ率を調整するようにＥＧＲバルブを制御するＥＧＲ制御手段と、エンジンの気筒に導入する吸気の充填量を制御する充填量制御手段と、を有し、車両用エンジンの制御装置は、排気通路内の排気ガスをコンプレッサの下流側の吸気通路へと還流させるＥＧＲ装置のみを具備し、排気通路内の排気ガスをコンプレッサの上流側の吸気通路へと還流させるＥＧＲ装置を具備しておらず、ＥＧＲ制御手段は、エンジンの高負荷側の領域において、ＥＧＲ装置によってＥＧＲガスを吸気通路に還流させるようにＥＧＲバルブを制御し、エンジンの低負荷側の領域では高負荷側の領域よりもＥＧＲ率を小さくするようにＥＧＲバルブを制御し、同一のエンジン回転数において、高負荷側の領域において適用するＥＧＲ率が、低負荷側の領域において適用するＥＧＲ率よりも大きくなるようにＥＧＲバルブを制御し、高負荷側の領域において、エンジンのボア間のダメージを抑制するのに十分な量のＥＧＲガスを還流させるようにＥＧＲバルブを制御し、ターボ過給機による過給域において、ＥＧＲ装置によってＥＧＲガスを吸気通路に還流させるようにＥＧＲバルブを制御し、充填量制御手段は、ＥＧＲ制御手段がＥＧＲ率を小さくする低負荷側の領域において、スロットルバルブを開き側に制御しつつ、エンジンの吸気バルブの開閉時期を変化させる可変吸気バルブ機構を制御して、吸気の充填量を調整し、低負荷側の領域では、高負荷側の領域よりも、吸気バルブの閉弁時期を遅角させるように可変吸気バルブ機構を制御し、ＥＧＲ制御手段は、低負荷側の領域では、ＥＧＲ装置によってＥＧＲガスを吸気通路に還流させないようにＥＧＲバルブを全閉に制御する、ことを特徴とする。
このように構成された本発明では、低負荷域においてＥＧＲ率を小さくし、この低負荷域において、スロットルバルブを開き側に制御しつつ、エンジンの吸気バルブの開閉時期を変化させて吸気の充填量を調整する。このような本発明によれば、低負荷域において、スロットルバルブを開き側に設定することで吸気圧（インマニ圧力）が確保されるので、ＥＧＲ率を小さくしても、ポンピングロスを適切に低減することができる。また、スロットルバルブを開き側に設定した状態において吸気バルブの閉弁時期を遅角側で調整することで、所望の充填量を適切に実現することができる。
一方で、本発明によれば、低負荷域においてＥＧＲ率を小さくするようにしたので、高負荷域及び中負荷域において十分なＥＧＲガス量を確保できるようになる。そのため、これらの領域においてＥＧＲガスを導入することによる効果を適切に得ることができる。具体的には、中負荷域でのポンピングロス低減や高負荷域での熱負荷軽減（特にエンジンのボア間のダメージの抑制）などの効果を適切に得ることができる。また、本発明によれば、ＥＧＲガスを導入することが望ましい過給域においてＥＧＲガスを導入することで、過給域においてノッキング抑制や熱負荷軽減や燃料増量の低減などを適切に実現することができる。
他の観点では、本発明は、エンジンの制御装置であって、吸気通路上に設けられたコンプレッサと排気通路上に設けられたタービンとを備えるターボ過給機と、ターボ過給機のタービンの上流側とターボ過給機のコンプレッサの下流側とに接続され、排気通路内の排気ガスをＥＧＲガスとして吸気通路に還流させるＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガス量を調整するＥＧＲバルブと、ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、を備えるＥＧＲ装置と、エンジンの運転状態に基づいて、ＥＧＲ装置によって還流させるＥＧＲガスのＥＧＲ率を調整するようにＥＧＲバルブを制御するＥＧＲ制御手段と、エンジンの気筒に導入する吸気の充填量を制御する充填量制御手段と、を有し、車両用エンジンの制御装置は、排気通路内の排気ガスをコンプレッサの下流側の吸気通路へと還流させるＥＧＲ装置のみを具備し、排気通路内の排気ガスをコンプレッサの上流側の吸気通路へと還流させるＥＧＲ装置を具備しておらず、ＥＧＲ制御手段は、エンジンの高負荷側の領域において、ＥＧＲ装置によってＥＧＲガスを吸気通路に還流させるようにＥＧＲバルブを制御し、エンジンの低負荷側の領域では高負荷側の領域よりもＥＧＲ率を小さくするようにＥＧＲバルブを制御し、同一のエンジン回転数において、高負荷側の領域において適用するＥＧＲ率が、低負荷側の領域において適用するＥＧＲ率よりも大きくなるようにＥＧＲバルブを制御し、高負荷側の領域において、エンジンのボア間のダメージを抑制するのに十分な量のＥＧＲガスを還流させるようにＥＧＲバルブを制御し、ターボ過給機による過給域において、ＥＧＲ装置によってＥＧＲガスを吸気通路に還流させるようにＥＧＲバルブを制御し、充填量制御手段は、ＥＧＲ制御手段がＥＧＲ率を小さくする低負荷側の領域において、スロットルバルブを開き側に制御しつつ、エンジンの排気バルブの開閉時期を変化させる可変排気バルブ機構を制御して、吸気の充填量を調整し、低負荷側の領域では、高負荷側の領域よりも、排気バルブの閉弁時期を遅角させるように可変排気バルブ機構を制御し、ＥＧＲ制御手段は、低負荷側の領域では、ＥＧＲ装置によってＥＧＲガスを吸気通路に還流させないようにＥＧＲバルブを全閉に制御する、ことを特徴とする。
このような本願発明によれば、排気バルブの閉弁時期を遅角することで、吸気行程において排気バルブと吸気バルブとのバルブオーバーラップ期間が生じてエンジンの気筒に内部ＥＧＲガスが導入される。そのため、外部ＥＧＲガスを導入する場合と同様に、ポンピングロスを適切に低減することができる。

本発明において、好ましくは、ＥＧＲ制御手段は、エンジンにおける高負荷側且つ高回転側の領域において、ＥＧＲ装置によってＥＧＲガスを吸気通路に還流させるようにＥＧＲバルブを制御する。
このように構成された本発明によれば、ＥＧＲガスを導入することが望ましい高負荷側且つ高回転側の領域においてＥＧＲガスを適切に導入ことができ、そのような領域においてノッキング抑制や熱負荷軽減や燃料増量の低減などを適切に実現することができる。

本発明のエンジンの制御装置によれば、中負荷域及び高負荷域においてＥＧＲガスを適切に導入して、ＥＧＲガスを導入することによる効果を得つつ、低負荷域においてポンピングロスを適切に低減することができる。

本発明の実施形態によるエンジンの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。 本発明の実施形態によるエンジンの制御装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態によるエンジン制御処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による点火時期マップの一例を模式的に示した図である。 本発明の実施形態によるＥＧＲ制御処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態によるＥＧＲ通路モデル及びＥＧＲバルブモデルを模式的に示すブロック図である。 本発明の実施形態によるＥＧＲ率マップに関して、同一のエンジン回転数で見たときのエンジン負荷とＥＧＲ率との関係を示すグラフである。 本発明の実施形態による吸気バルブ及び排気バルブの動作の一例を示すグラフである。 本発明の実施形態による吸気バルブ及び排気バルブの動作タイミングを規定したマップである。 本発明の実施形態によるＥＧＲ率マップに関して、同一のエンジン負荷で見たときのエンジン回転数とＥＧＲ率との関係を示すグラフである。 本発明の実施形態によるＥＧＲ率マップに規定された、エンジン回転数とＥＧＲ導入制限負荷との関係を示すグラフである。

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制御装置について説明する。

＜システム構成＞
まず、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの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り、図２は、本発明の実施形態によるエンジンの制御装置の電気的構成を示すブロック図である。

図１及び図２に示すように、エンジンシステム１００は、主に、外部から導入された吸気（空気）が通過する吸気通路１と、この吸気通路１から供給された吸気と、後述する燃料噴射弁１３から供給された燃料との混合気を燃焼させて車両の動力を発生するエンジン１０（具体的にはガソリンエンジン）と、このエンジン１０内の燃焼により発生した排気ガスを排出する排気通路２５と、エンジンシステム１００に関する各種の状態を検出するセンサ４０〜５３と、エンジンシステム１００全体を制御するＰＣＭ６０と、を有する。

吸気通路１には、上流側から順に、外部から導入された吸気を浄化するエアクリーナ３と、通過する吸気を昇圧させる、ターボ過給機４のコンプレッサ４ａと、外気や冷却水により吸気を冷却するインタークーラ５と、通過する吸気の量（吸入空気量）を調整するスロットルバルブ６と、エンジン１０に供給する吸気を一時的に蓄えるサージタンク７と、が設けられている。

また、吸気通路１には、コンプレッサ４ａによって過給された吸気の一部を、コンプレッサ４ａの上流側に還流するためのエアバイパス通路８が設けられている。具体的には、エアバイパス通路８の一端は、コンプレッサ４ａの下流側で且つスロットルバルブ６の上流側の吸気通路１に接続され、エアバイパス通路８の他端は、エアクリーナ３の下流側で且つコンプレッサ４ａの上流側の吸気通路１に接続されている。

このエアバイパス通路８には、エアバイパス通路８を流れる吸気の流量を開閉動作により調節するエアバイパスバルブ９が設けられている。エアバイパスバルブ９は、エアバイパス通路８を完全に閉じる閉状態と完全に開く開状態とに切り換え可能な、いわゆるオンオフバルブである。

エンジン１０は、主に、吸気通路１から供給された吸気を燃焼室１１内に導入する吸気バルブ１２と、燃焼室１１に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁１３と、燃焼室１１内に供給された吸気と燃料との混合気に点火する点火プラグ１４と、燃焼室１１内での混合気の燃焼により往復運動するピストン１５と、ピストン１５の往復運動により回転されるクランクシャフト１６と、燃焼室１１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２５へ排出する排気バルブ１７と、を有する。

また、エンジン１０は、吸気バルブ１２及び排気バルブ１７のそれぞれの動作タイミング（つまり開閉時期）を、可変バルブ機構（Variable Valve Timing Mechanism）としての可変吸気バルブ機構１８及び可変排気バルブ機構１９によって可変に構成されている。可変吸気バルブ機構１８及び可変排気バルブ機構１９としては、公知の種々の形式を適用可能であるが、例えば電磁式又は油圧式に構成された機構を用いて、吸気バルブ１２及び排気バルブ１７の動作タイミングを変化させることができる。

排気通路２５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、この回転によってコンプレッサ４ａを駆動するターボ過給機４のタービン４ｂと、例えばＮＯｘ触媒や三元触媒や酸化触媒などの、排気ガスの浄化機能を有する排気浄化触媒３５ａ、３５ｂが設けられている。

また、排気通路２５上には、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路１に還流させるＥＧＲ装置２６が設けられている。ＥＧＲ装置２６は、一端がタービン４ｂの上流側の排気通路２５に接続され、他端がコンプレッサ４ａの下流側で且つスロットルバルブ１１の下流側の吸気通路１に接続されたＥＧＲ通路２７と、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２８と、ＥＧＲ通路２７を流れるＥＧＲガス量（流量）を制御するＥＧＲバルブ２９と、を有する。このＥＧＲ装置２６は、いわゆる高圧ＥＧＲ装置（ＨＰＬ（High Pressure Loop）ＥＧＲ装置）に相当する。

また、排気通路２５には、排気ガスをターボ過給機４のタービン４ｂに通過させずに迂回させるタービンバイパス通路３０が設けられている。このタービンバイパス通路３０には、タービンバイパス通路３０を流れる排気ガスの流量を制御するウェイストゲートバルブ（以下「ＷＧバルブ」と称する）３１が設けられている。

また、排気通路２５においては、ＥＧＲ通路２７の上流側の接続部分とタービンバイパス通路３０の上流側の接続部分との間の通路が、第１通路２５ａと第２通路２５ｂとに分岐されている。第１通路２５ａは第２通路２５ｂよりも径が大きく、換言すると第２通路２５ｂは第１通路２５ａよりも径が小さく、第１通路２５ａには開閉バルブ２５ｃが設けられている。開閉バルブ２５ｃが開いている場合には、排気ガスは基本的には第１通路２５ａに流れ、開閉バルブ２５ｃが閉じている場合には、排気ガスは第２通路２５ｂにのみ流れる。そのため、開閉バルブ２５ｃが閉じている場合には、開閉バルブ２５ｃが開いている場合よりも、排気ガスの流速が大きくなる。開閉バルブ２５ｃは低回転数領域において閉じられ、流速が上昇された排気ガスをターボ過給機４のタービン４ｂに供給して、低回転数領域でもターボ過給機４による過給が行えるようになっている。

エンジンシステム１００には、当該エンジンシステム１００に関する各種の状態を検出するセンサ４０〜５３が設けられている。これらセンサ４０〜５３は、具体的には以下の通りである。アクセル開度センサ４０は、アクセルペダルの開度（ドライバがアクセルペダルを踏み込んだ量に相当する）であるアクセル開度を検出する。エアフローセンサ４１は、エアクリーナ３とコンプレッサ４ａとの間の吸気通路１を通過する吸気の流量に相当する吸入空気量を検出する。温度センサ４２は、エアクリーナ３とコンプレッサ４ａとの間の吸気通路１を通過する吸気の温度を検出する。圧力センサ４３は、過給圧を検出する。スロットル開度センサ４４は、スロットルバルブ６の開度であるスロットル開度を検出する。圧力センサ４５は、下流圧検出手段として機能し、エンジン１０に供給される吸気の圧力であるインマニ圧力（ＥＧＲバルブ下流圧に相当する）を検出する。クランク角センサ４６は、クランクシャフト１６におけるクランク角を検出する。吸気側カム角センサ４７は、吸気カムシャフトのカム角を検出する。排気側カム角センサ４８は、排気カムシャフトのカム角を検出する。圧力センサ４９は、上流圧検出手段として機能し、ＥＧＲバルブ２９の上流側のガスの圧力、具体的にはＥＧＲクーラ２８とＥＧＲバルブ２９との間のＥＧＲガスの圧力（ＥＧＲバルブ上流圧）を検出する。ＷＧ開度センサ５０は、ＷＧバルブ３１の開度を検出する。Ｏ₂センサ５１は、排気ガス中の酸素濃度を検出する。排気温度センサ５２は、排気温度を検出する。車速センサ５３は、車両の速度（車速）を検出する。これらの各種センサ４０〜５３は、それぞれ、検出したパラメータに対応する検出信号Ｓ１４０〜Ｓ１５３をＰＣＭ６０に出力する。

ＰＣＭ６０は、上述した各種センサ４０〜５３から入力された検出信号Ｓ１４０〜Ｓ１５３に基づいて、エンジンシステム１００内の構成要素に対する制御を行う。具体的には、図２に示すように、ＰＣＭ６０は、スロットルバルブ６に制御信号Ｓ１０６を供給して、スロットルバルブ６の開閉時期やスロットル開度を制御し、エアバイパスバルブ９に制御信号Ｓ１０９を供給して、エアバイパスバルブ９の開閉を制御し、ＷＧバルブ３１に制御信号Ｓ１３１を供給して、ＷＧバルブ３１の開度を制御し、燃料噴射弁１３に制御信号Ｓ１１３を供給して、燃料噴射量や燃料噴射タイミングを制御し、点火プラグ１４に制御信号Ｓ１１４を供給して、点火時期を制御し、可変吸気バルブ機構１８及び可変排気バルブ機構１９のそれぞれに制御信号Ｓ１１８、Ｓ１１９を供給して、吸気バルブ１２及び排気バルブ１７の動作タイミングを制御し、ＥＧＲバルブ２９に制御信号Ｓ１２９を供給して、ＥＧＲバルブ２９の開度を制御する（以下では当該制御を適宜「ＥＧＲ制御」と呼ぶ）。

これらのＰＣＭ６０の各構成要素は、ＣＰＵ、当該ＣＰＵ上で解釈実行される各種のプログラム（ＯＳなどの基本制御プログラムや、ＯＳ上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む）、及びプログラムや各種のデータを記憶するためのＲＯＭやＲＡＭの如き内部メモリを備えるコンピュータにより構成される。

なお、詳細は後述するが、ＰＣＭ６０は、本発明における「ＥＧＲ制御手段」及び「充填量制御手段」として機能する。

＜エンジン制御処理＞
次に、図３を参照して、本発明の実施形態によるエンジン制御処理について説明する。図３は、本発明の実施形態によるエンジン制御処理を示すフローチャートである。このフローは、車両のイグニッションがオンにされ、ＰＣＭ６０に電源が投入された場合に起動され、所定の周期で繰り返し実行される。

エンジン制御処理が開始されると、ステップＳ１０１において、ＰＣＭ６０は、車両における各種情報を取得する。具体的には、ＰＣＭ６０は、アクセル開度センサ４０によって検出されたアクセル開度や、車速センサ５３によって検出された車速や、クランク角センサ４６によって検出されたクランク角に対応するエンジン回転数や、車両の変速機に現在設定されているギヤ段などを取得する。

次いで、ステップＳ１０２では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１０１において取得された車両の運転状態に基づき、目標加速度を設定する。具体的には、ＰＣＭ６０は、種々の車速及び種々のギヤ段について規定された加速度特性マップ（予め作成されてメモリなどに記憶されている）の中から、現在の車速及びギヤ段に対応する加速度特性マップを選択し、選択した加速度特性マップを参照して、アクセル開度センサ４０によって検出されたアクセル開度に対応する目標加速度を決定する。

次いで、ステップＳ１０３では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１０２で決定した目標加速度を実現するためのエンジン１０の目標トルクを決定する。この場合、ＰＣＭ６０は、現在の車速、ギヤ段、路面勾配、路面μなどに基づき、エンジン１０が出力可能なトルクの範囲内で目標トルクを決定する。

次いで、ステップＳ１０４では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１０１で取得した現在のエンジン回転数及びステップＳ１０３で決定した目標トルクを含むエンジン１０の運転状態に応じて、点火プラグ１４による目標点火時期を設定する。例えば、ＰＣＭ６０は、目標トルクにフリクションロスやポンピングロスによる損失トルクを加味した目標図示トルクを算出し、種々の充填効率及び種々のエンジン回転数について点火時期と図示トルクとの関係を規定した点火時期マップ（点火進角マップ）の中から、現在のエンジン回転数に対応し且つＭＢＴ近傍で目標図示トルクが得られる点火時期マップを選択し、選択した点火時期マップを参照して、目標図示トルクに対応する目標点火時期を設定する。また、ＰＣＭ６０は、ノッキングが生じている場合には、このように設定した目標点火時期を遅角側に補正する。

ここで、図４を参照して、本発明の実施形態による点火時期マップの一例について説明する。図４は、ノッキング抑制を主目的として規定された、本発明の実施形態による点火時期マップを模式的に示した図である。図４では、横軸にエンジン負荷を示し、縦軸にノッキング抑制の観点から規定された点火時期を示している。エンジン負荷が高くなるほど、ノッキングが生じやすくなるので、図４に示す点火時期マップは、エンジン負荷が高くなるほど、点火時期が遅角側に設定されるように規定されている。

図３に戻って説明を再開する。ステップＳ１０５では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１０３で決定した目標トルクをエンジン１０に出力させるための目標充填効率を設定する。具体的には、ＰＣＭ６０は、上記した目標図示トルクを出力するために必要な要求平均有効圧力を求めると共に、この要求平均有効圧力に相当する熱量（要求熱量）を求め、上記した目標点火時期に設定された条件での熱効率（基準熱効率）と、エンジン１０の実際の運転条件による熱効率（実熱効率）との大小関係に応じて、基準熱効率及び実熱効率のいずれかと要求熱量とに基づき目標充填効率を求める。なお、ＰＣＭ６０は、要求平均有効圧力などに応じて、こうして求めた目標充填効率を適宜制限してもよい。

次いで、ステップＳ１０６では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１０５で設定した目標充填効率に相当する空気がエンジン１０に導入されるように、エアフローセンサ４１が検出した空気量を考慮して、スロットルバルブ６の開度と、可変吸気バルブ機構１８を介した吸気バルブ１２の開閉時期とを決定する。

次に、ステップＳ１０７では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１０６で決定したスロットル開度及び吸気バルブ１２の開閉時期に基づき、スロットルバルブ６及び可変吸気バルブ機構１８を制御するとともに、エンジン１０の運転状態等に応じて決定された目標当量比と、エアフローセンサ４１により検出された空気量等に基づき推定した実空気量とに基づき、燃料噴射弁１３を制御する。

また、ステップＳ１０６〜Ｓ１０７の処理と並行して、ステップＳ１０８において、ＰＣＭ６０は、ターボ過給機４による目標過給圧を取得する。例えば、エンジン回転数やエンジン負荷や目標トルクなどに対して設定すべき目標過給圧が対応付けられたマップが予めメモリ等に記憶されており、ＰＣＭ６０は、そのマップを参照して、現時点でのエンジン回転数やエンジン負荷や目標トルクなどに対応する目標過給圧を取得する。このような目標過給圧のマップでは、少なくともエンジン１０の高負荷域において、ターボ過給機４による過給が実施されるように目標過給圧が規定されている。

次いで、ステップＳ１０９において、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１０８において取得した目標過給圧を実現するための、ＷＧバルブ３１の開度を決定する。

次いで、ステップＳ１１０において、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１０９において設定した開度に基づき、ＷＧバルブ３１のアクチュエータを制御する。この場合、ＰＣＭ１０は、ステップＳ１０９において設定した開度に応じてＷＧバルブ３１のアクチュエータを制御すると共に、圧力センサ４３により検出される過給圧を、ステップＳ１０８において取得した目標過給圧に近づけるようにアクチュエータをフィードバック制御する。

また、ステップＳ１０６〜Ｓ１０７及びステップＳ１０８〜Ｓ１１０の処理と並行して、ステップＳ１１１において、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１０４において設定した目標点火時期にて点火が行われるように、点火プラグ１４を制御する。

＜ＥＧＲ制御処理＞
次に、図５を参照して、本発明の実施形態において、ＥＧＲ装置２６によるＥＧＲガスの還流を制御する処理（ＥＧＲ制御処理）について説明する。このＥＧＲ制御処理では、エンジン１０の運転状態に応じた目標ＥＧＲ率（一義的に目標ＥＧＲガス量に対応する）を実現すべく、ＥＧＲバルブ２９の開度を制御するものである。図５は、本発明の実施形態によるＥＧＲ制御処理を示すフローチャートである。このＥＧＲ制御処理は、ＰＣＭ６０によって所定の周期で繰り返し実行され、また、図３に示したエンジン制御処理と並行して実行される。なお、上記したＥＧＲ率は、エンジン１０の気筒に導入される全ガス量（新気及びＥＧＲガスを含む）に対するＥＧＲガス量の割合である。

まず、ステップＳ２０１では、ＰＣＭ６０は、車両における各種情報を取得する。具体的には、ＰＣＭ６０は、クランク角センサ４６によって検出されたクランク角に対応するエンジン回転数や、エアフローセンサ４１によって検出された吸入空気量に対応するエンジン負荷などを取得する。また、ＰＣＭ６０は、当該フローを前回実行したときに求められたＥＧＲガス量も取得する。

次いで、ステップＳ２０２では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２０１で取得したエンジン回転数及びエンジン負荷に応じた目標ＥＧＲ率を設定する。具体的には、ＰＣＭ６０は、エンジン回転数及びエンジン負荷に対して設定すべきＥＧＲ率が事前に規定されたマップ（ＥＧＲ率マップ）を参照して、ステップＳ２０１で取得したエンジン回転数及びエンジン負荷に対応するＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率として設定する。なお、ＥＧＲ率マップについては、後のセクションで詳述する。

次いで、ステップＳ２０３では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２０２で設定した目標ＥＧＲ率及び目標充填量（図３のステップＳ１０５で設定された目標充填効率に対応する）に基づき、目標ＥＧＲガス量（流量）を算出する。具体的には、ＰＣＭ６０は、目標ＥＧＲ率と目標充填量とを乗算することで目標ＥＧＲガス量を求める。

次いで、ステップＳ２０４では、ＰＣＭ６０は、圧力センサ４５によって検出された、ＥＧＲバルブ２９の下流側のガスの圧力であるＥＧＲバルブ下流圧（インマニ圧力に相当する）と、圧力センサ４９によって検出された、ＥＧＲバルブ２９の上流側のガスの圧力であるＥＧＲバルブ上流圧とを取得する。

次いで、ステップＳ２０５では、ＰＣＭ６０は、ＥＧＲ通路２７上での圧力損失、熱交換及び輸送遅れをモデル化したＥＧＲ通路モデルを用いて、ＥＧＲバルブ２９の上流側のガスの温度である、詳しくはＥＧＲクーラ２８の下流側で且つＥＧＲバルブ２９の直上流部におけるＥＧＲガスの温度である、ＥＧＲバルブ上流温度を算出する。このＥＧＲ通路モデルについては、後の図６を参照して詳述する。

次いで、ステップＳ２０６では、ＰＣＭ６０は、ＥＧＲバルブ下流圧、ＥＧＲバルブ上流圧及びＥＧＲバルブ開度などに基づきＥＧＲガス量（流量）を予測するためのモデルであって、圧縮性流体のベルヌーイの式に従って規定されたＥＧＲバルブモデルを用いて、ステップＳ２０４で取得したＥＧＲバルブ下流圧及びＥＧＲバルブ上流圧と、ステップＳ２０５で算出したＥＧＲバルブ上流温度とに基づき、ステップＳ２０３で算出した目標ＥＧＲガス量を実現する目標ＥＧＲバルブ開度を算出する。このＥＧＲ通路モデルについても、後の図６を参照して詳述する。

次いで、ステップＳ２０７では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２０６で算出した目標ＥＧＲバルブ開度に設定するようにＥＧＲバルブ２９を制御する。

次に、図６を参照して、上述したＥＧＲ通路モデル及びＥＧＲバルブモデル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ＥＧＲ通路モデル及びＥＧＲバルブモデルを模式的に示すブロック図である。

図６に示すように、まず、ＰＣＭ６０は、ＥＧＲ通路２７上での圧力損失モデル、熱交換モデル及び輸送遅れモデルを含むＥＧＲ通路モデルを用いて、ＥＧＲバルブ上流温度を算出する。特に、ＰＣＭ６０は、ＥＧＲ通路モデルとして熱交換モデルを用いて、ＥＧＲ通路２７によってＥＧＲガスを取り出す部分での温度（ＥＧＲガス取り出し部温度）から、ＥＧＲバルブ上流温度を算出する。この熱交換モデルは、ＥＧＲ通路２７をＥＧＲガスが流れると、ＥＧＲ通路２７の壁面から外部（冷却水や空気）に熱が伝わり、ＥＧＲガスの温度が低下する現象をモデル化したものである。また、この熱交換モデルは、熱伝達の形態の違い（熱伝達係数の違いなど）の観点からＥＧＲ通路２７を複数に分割した経路のそれぞれについて規定される。ＰＣＭ６０は、このような熱交換モデルを用いて、ＥＧＲガス取り出し部温度や外気温や冷却水温度などに基づき、ＥＧＲバルブ上流温度を算出する。例えば、熱交換モデルは、以下の式（１）のように表される。

式（１）において、「Ｔ_h1」はＥＧＲガス取り出し部温度であり、「Ｔ_h2」はＥＧＲバルブ上流温度であり、「Ｔ_c」はＥＧＲ通路２７を通過するＥＧＲガスと熱交換する流体の温度（外気温や冷却水温度など）であり、「ＡＵ」は熱伝達係数であり（事前にキャリブレーションなどにより求められる）、「Ｇ_h」はＥＧＲガス量（流量）であり、「ｃ_h」はＥＧＲガスの比熱である。なお、ＥＧＲガス取り出し部温度には、例えば所定のモデルによって推定された排気温度が適用される。

次いで、ＰＣＭ６０は、圧縮性流体のベルヌーイの式に従って規定されたＥＧＲバルブモデルを用いて、検出されたＥＧＲバルブ下流圧及びＥＧＲバルブ上流圧と、上記のＥＧＲ通路モデルから算出したＥＧＲバルブ上流温度とに基づき、目標ＥＧＲガス量を実現する目標ＥＧＲバルブ開度を算出する。例えば、ＥＧＲバルブモデルは、以下の式（２）のように表される。

「Ｐ_up」はＥＧＲバルブ上流圧であり、「Ｐ_down」はＥＧＲバルブ下流圧であり、「ρ_up」はＥＧＲバルブ２９の上流側のＥＧＲガスの密度であり、この密度はＥＧＲバルブ上流温度に応じた値となり、ＣｄＡはＥＧＲ通路２７の流量係数と通路面積とを乗算した値であり、ＥＧＲバルブ開度に応じた値となる。また、式（２）中の関数「Ψ」は、式（３）のように表される。式（３）中の「κ」は比熱比（物性値）である。なお、式（２）中の密度ρ_upは、例えば、気体の状態方程式を用いて、検出されたＥＧＲバルブ上流圧Ｐ_up及び推定したＥＧＲバルブ上流温度から求めればよい。

ＰＣＭ６０は、検出されたＥＧＲバルブ上流圧及びＥＧＲバルブ下流圧と、ＥＧＲ通路モデル（熱交換モデル）により求められたＥＧＲバルブ上流温度に応じたＥＧＲガスの密度と、ＥＧＲ率マップより設定された目標ＥＧＲ率に応じた目標ＥＧＲガス量と、を式（２）に代入して「ＣｄＡ」を求め、この「ＣｄＡ」から設定すべき目標ＥＧＲバルブ開度を算出する。

以上述べたように、本実施形態では、物理量としてのＥＧＲガス量をベースにしてＥＧＲ制御を行っている。つまり、本実施形態では、ＥＧＲガス量とＥＧＲバルブ開度との関係を示す物理モデル（ＥＧＲバルブモデル）を用いて、ＥＧＲバルブ２９をフィードフォワード制御している。このような本実施形態によれば、エンジン１０の運転状態と設定すべきＥＧＲバルブ開度との関係を予め規定しておき、そのような関係に従って現在のエンジン１０の運転状態に対応するＥＧＲバルブ開度に制御する比較例の方法と比較して、ＥＧＲ率（ＥＧＲガス量）の制御性と外乱に対するロバスト性を向上させることができる。例えば、高地や過渡時などにおいて、比較例の方法では、エンジン１０の運転状態と設定すべきＥＧＲバルブ開度との関係を規定したときのＥＧＲバルブ上流圧やＥＧＲバルブ下流圧やＥＧＲバルブ上流温度がずれることで、目標ＥＧＲ率を適切に実現できなくなるが、本実施形態によれば、ＥＧＲバルブ上流圧及びＥＧＲバルブ下流圧を検出すると共にＥＧＲバルブ上流温度を推定してＥＧＲバルブ開度を制御するので、目標ＥＧＲ率を適切に実現することができる。また、本実施形態によれば、ＥＧＲ制御と他の制御との協調制御を適切に行うことができる。具体的には、ＥＧＲガス量を適切に把握できるので、このＥＧＲガス量を考慮して吸気量制御や燃料噴射制御を精度良く行うことができる。

＜ＥＧＲ率マップ＞
次に、本発明の実施形態によるＥＧＲ率マップについて説明する。このＥＧＲ率マップは、エンジン回転数及びエンジン負荷に応じて設定すべきＥＧＲ率が対応付けられたマップであり、図５のＥＧＲ制御処理におけるステップＳ２０２において、目標ＥＧＲ率を設定するときに参照されるものである。以下では、ＥＧＲ率マップに規定された、エンジン回転数及びエンジン負荷とＥＧＲ率との関係の典型的な傾向について説明する。

まず、図７を参照して、本発明の実施形態によるＥＧＲ率マップに規定された、エンジン負荷とＥＧＲ率との関係について説明する。図７は、ＥＧＲ率マップに関して、同一のエンジン回転数で見たときのエンジン負荷（横軸）とＥＧＲ率（縦軸）との関係を示すグラフである。

図７に示すように、本実施形態では、高負荷域Ｒ１１（第１領域）と、この高負荷域Ｒ１１よりも低負荷側の中負荷域Ｒ１２（第２領域）とにおいて、ＥＧＲ率が０よりも大きな値に設定され、ＥＧＲ装置２６によってＥＧＲガスを導入するようにＥＧＲ率マップが規定されている。また、同一のエンジン回転数で見たときに、高負荷域Ｒ１１では中負荷域Ｒ１２よりもＥＧＲ率が小さくなるようにＥＧＲ率マップが規定されている。この高負荷域Ｒ１１は、ターボ過給機４による過給域に含まれる。他方で、中負荷域Ｒ１２よりも低負荷側の低負荷域Ｒ１３（第３領域）では、ＥＧＲ率がほぼ０に設定され、ＥＧＲ装置２６によってＥＧＲガスを導入しないようにＥＧＲ率マップが規定されている。

図７に示すようにＥＧＲ率マップを規定している理由は以下の通りである。基本的には、ＥＧＲガスを導入すると、吸気圧（インマニ圧力）が上昇すると共に排気圧が下降するので、ポンピングロスを低減することができ、燃費を改善することができる。また、高負荷域においてＥＧＲガスを導入すると、冷却されたＥＧＲガスによってエンジン１０の圧縮混合気の温度を低下させることができ、ノッキングを抑制することができる。更に、高負荷域においてＥＧＲガスを導入すると、冷却されたＥＧＲガスによって燃焼温度を低下させて、エンジン１０の温度（特にエンジン１０のボア間（気筒間の部材）の温度）を低下させることができる。加えて、高負荷域においてＥＧＲガスを導入すると、排気温度が低下するので、エンジン１０における熱害を抑制するための燃料噴射量の増量を低減することができる。

このようなことから、高負荷域においてＥＧＲガスを導入することが望ましいと言える。しかしながら、エンジン負荷が高くなるとノッキングを抑制するために点火時期を遅角させていくが（図４参照）、そのように燃焼が不安定になりやすい高負荷域において多量のＥＧＲガスを導入すると、燃焼が一層不安定になりやすく、トルク変動が生じてしまう。加えて、高負荷高回転域においては空燃比をリッチにするため、燃焼が更に不安定になりやすい。したがって、本実施形態では、高負荷域Ｒ１１においてＥＧＲガスを導入するが、高負荷域Ｒ１１において導入するＥＧＲガス量をある程度制限するようにしている、具体的には高負荷域Ｒ１１では中負荷域Ｒ１２よりもＥＧＲ率を小さくしている（図７参照）。

これにより、高負荷域Ｒ１１においてＥＧＲガスの導入を適切に確保して、エンジン１０の温度（ボア間温度など）の低下や熱害抑制のための燃料増量の低減などを適切に実現しつつ、高負荷域Ｒ１１でのＥＧＲガス量をある程度抑えることにより（具体的には高負荷域Ｒ１１でのＥＧＲ率を中負荷域Ｒ１２よりも小さくする）、ＥＧＲガス導入によって引き起こされるエンジン出力の低下や燃焼安定性の悪化を適切に抑制することができる。更に、中負荷域Ｒ１２において比較的多量のＥＧＲガスを導入することで、ポンピングロスを確実に低減して、燃費を効果的に改善することが可能となる。加えて、そのようなＥＧＲガスの導入によりノッキングを抑制することができ、その結果、ノッキング抑制のための点火時期の遅角を緩和することができる、つまり、ＥＧＲガスを導入しない場合よりも点火時期を進角させることができる。これによっても燃費を改善することが可能となる。

他方で、本実施形態では、ターボ過給機４による過給域においても、上記したようなＥＧＲガスを導入するメリットの観点から、具体的にはノッキング抑制や熱負荷軽減や燃料増量の低減などの効果を得るべく、ＥＧＲガスを導入するようにする。本実施形態では、少なくとも高負荷域においてターボ過給機４による過給を実施するようにしており、ターボ過給機４による過給域に上記した高負荷域Ｒ１１が含まれるので、過給域においてはＥＧＲ率マップに従ってＥＧＲガスが導入されることとなる。ここで、本実施形態では、このような過給域としての高負荷域Ｒ１１においてＥＧＲガスを適切に導入できるようにＥＧＲ装置２６を構成している。具体的には、本実施形態では、過給域において多量のＥＧＲガスを導入できるように、ＥＧＲ装置２６のＥＧＲ通路２７などを比較的大きなサイズに構成している。そのようにＥＧＲ装置２６を構成した場合、低負荷域Ｒ１３においてＥＧＲガスを導入させようとすると適切なＥＧＲ制御を行うことが困難となる、つまりＥＧＲ率の制御性を確保することが困難となる。具体的には、運転状態の変化によりＥＧＲ率が大きく変化して、燃焼が不安定になったり、エミッションが悪化したりする。

したがって、本実施形態では、低負荷域Ｒ１３においてＥＧＲガスを導入しないようにした（図７参照）。この場合、低負荷域Ｒ１３においてＥＧＲガスを導入しないと、ポンピングロスを低減できなくなる。そのため、本実施形態では、低負荷域Ｒ１３において、ＥＧＲガスを導入しない代わりに、エンジンの吸気バルブ１２及び排気バルブ１７の開閉時期を制御することで、ポンピングロスを低減するようにする。

図８及び図９を参照して、本発明の実施形態において行われる、吸気バルブ１２及び排気バルブ１７の動作タイミングの制御について具体的に説明する。図８は、横軸にクランク角を示し、縦軸にバルブリフト量を示しており、クランク角に応じた排気バルブ１７の動作（グラフＧ１１参照）と、クランク角に応じた吸気バルブ１２の動作（グラフＧ１２参照）とを重ねて示している。図９では、エンジン負荷に応じて吸気バルブ１２の動作タイミングを規定したマップを（ａ）に示し、エンジン負荷に応じて排気バルブ１７の動作タイミングを規定したマップを（ｂ）に示している。

吸気バルブ１２は、図９（ａ）に示すマップの動作タイミングに従って、可変吸気バルブ機構１８を介して動作され、排気バルブ１７は、図９（ｂ）に示すマップの動作タイミングに従って、可変排気バルブ機構１９を介して動作される。ここで、吸気バルブ１２及び排気バルブ１７は、それぞれ、可変吸気バルブ機構１８及び可変排気バルブ機構１９によって、開弁時間（開弁期間の長さ）が固定された状態にて、開弁時期及び閉弁時期の両方が連動して変化される。つまり、動作タイミングが遅角側に設定されると、開弁時期及び閉弁時期の両方が遅角側に設定され、一方で、動作タイミングが進角側に設定されると、開弁時期及び閉弁時期の両方が進角側に設定されることとなる。

図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態では、低負荷域において、吸気バルブ１２及び排気バルブ１７の動作タイミングを遅角側に設定している。これにより、低負荷域において、排気バルブ１７の閉弁時期が遅角されると共に（図８中の矢印Ａ１１参照）、吸気バルブ１２の閉弁時期が遅角される（図８中の矢印Ａ１２参照）。本実施形態では、ＰＣＭ６０は、スロットルバルブ６を開き側に制御しつつ、このように吸気バルブ１２の閉弁時期を遅角させる。これにより、スロットルバルブ６が開き側にあることでインマニ圧力が確保されてポンピングロスを低減することができると共に、この状態において吸気バルブ１２の閉弁時期を遅角側で調整することで吸気の充填量を適切に制御することができる。また、排気バルブ１７の閉弁時期を遅角することで、吸気行程において排気バルブ１７と吸気バルブ１２とのバルブオーバーラップ期間が生じてエンジン１０の気筒に内部ＥＧＲガスが導入されるため、上記したように外部ＥＧＲガスを導入する場合と同様に、ポンピングロスを適切に低減することができる。なお、目標充填量を実現しつつ、ポンピングロスが適切に抑制されるように、吸気バルブ１２を介した新気量と排気バルブ１７を介した内部ＥＧＲ量とのバランスなどを考慮して、スロットルバルブ６の開度、吸気バルブ１２の閉弁時期及び排気バルブ１７の閉弁時期のそれぞれを設定するのがよい。

次に、図１０を参照して、本発明の実施形態によるＥＧＲ率マップに規定された、エンジン回転数とＥＧＲ率との関係について説明する。具体的には、図１０は、ＥＧＲ率マップに関して、同一のエンジン負荷で見たときのエンジン回転数（横軸）とＥＧＲ率（縦軸）との関係を示すグラフである。

図１０に示すように、本実施形態では、同一のエンジン負荷で見たときに、エンジン回転数が大きくなるほど、ＥＧＲ率を大きくするようにＥＧＲ率マップが規定されている。また、本実施形態では、エンジン回転数が所定値Ｎ１以上の領域では、エンジン回転数によらずにＥＧＲ率がほぼ一定になるようにＥＧＲ率マップが規定されている。

図１０に示すようにＥＧＲ率マップを規定している理由は以下の通りである。エンジン１０の低回転域では、排気ガス量が少ないため排気圧が低くなるので、エミッションなどの観点から、ＥＧＲガス量を少なくするのが望ましい。一方で、エンジン回転数が高くなると、排気ガス量が多くなり排気圧が高くなるので、ＥＧＲガス量を増加させることができる。したがって、本実施形態では、エンジン回転数が大きくなるほど、ＥＧＲ率を大きくしている（図１０参照）。こうすることで、高回転域では、ＥＧＲガスの導入による燃費改善効果や熱負荷軽減効果を向上させることができ、一方で、低回転域では、ＥＧＲ率を小さくするので、ＥＧＲガスの導入によって引き起こされるエミッションの悪化などを抑制することができる。

他方で、エンジン回転数が所定値Ｎ１以上の高回転域では、運転状態の変化によりＥＧＲ率が大きく変化するため、ＥＧＲ率の制御性が低下する傾向にある。具体的には、ＥＧＲ制御における制御値と実際の値とのずれが生じ、空燃比が変動してエミッションが悪化したり、燃焼が不安定になったりする。したがって、本実施形態では、エンジン回転数が所定値Ｎ１以上の領域では、エンジン回転数によらずにＥＧＲ率をほぼ一定にしている（図１０参照）。こうすることで、エンジン回転数が所定値Ｎ１以上の領域において、ＥＧＲガスの導入による燃費改善効果や熱負荷軽減効果を確保しつつ、ＥＧＲ率の制御性を確保してエミッションや燃焼安定性の悪化を適切に抑制することができる。

なお、図１０に示すように、低回転域では、具体的にはアイドル回転数付近の低回転域では、ＥＧＲ率がほぼ０に設定されている。このような回転域は使用頻度が低いため、ＥＧＲガスを導入するメリットを得るよりもＥＧＲガスを導入するデメリット（エミッションや燃焼安定性の悪化）を回避すべく、ＥＧＲガスを導入しないようにしている。

次に、図１１を参照して、本発明の実施形態によるＥＧＲ率マップに規定された、ＥＧＲガスの導入を制限するためのエンジン負荷（ＥＧＲ導入制限負荷）について説明する。本実施形態では、ＥＧＲ率マップ上にエンジン回転数に応じたＥＧＲ導入制限負荷を規定し、エンジン負荷が当該ＥＧＲ導入制限負荷以上である領域においてＥＧＲガスの導入を制限するようにしている。図１１は、ＥＧＲ率マップに規定された、エンジン回転数（横軸）とＥＧＲ導入制限負荷（縦軸）との関係を示すグラフである。

図１１に示すように、本実施形態では、エンジン負荷がＥＧＲ導入制限負荷以上の領域ではＥＧＲガスを導入しないようにし（この場合「ＥＧＲ率＝０」に設定される）、エンジン負荷がＥＧＲ導入制限負荷未満の領域においてＥＧＲガスを導入するように（この場合ＥＧＲ率が０よりも大きな値に設定される）、ＥＧＲ率マップが規定されている。また、本実施形態では、エンジン回転数が大きくなるほど、ＥＧＲ導入制限負荷が大きくなるように、ＥＧＲ率マップが規定されている。そのため、エンジン回転数が大きくなると、ＥＧＲガスの導入の制限が緩和されて、ＥＧＲガスが導入される負荷域が広くなっていく。

図１１に示すようにＥＧＲ率マップを規定している理由は以下の通りである。特にターボ過給機４による過給を行う低回転高負荷域では、排気圧がインマニ圧よりも相対的に低い状態となって、ＥＧＲガスを導入するとＥＧＲガスが逆流してしまう場合がある。そのため、低回転域では、エンジン負荷に対して制限を課した上でＥＧＲガスを導入することが望ましい、つまりエンジン負荷がある負荷未満である領域（具体的には過給域でない領域）でのみＥＧＲガスを導入することが望ましい。一方で、エンジン回転数が高くなると、排気ガス量が多くなり排気圧が高くなるため、上記のようなＥＧＲガスの逆流が生じにくくなるので、ＥＧＲガスを導入するときにエンジン負荷に対して課す制限を緩和するのが望ましい、つまりＥＧＲガスを導入するエンジン負荷の領域を広げることが望ましい。したがって、本実施形態では、エンジン回転数が大きくなるほど、ＥＧＲ導入制限負荷を大きくしている。このようなＥＧＲ導入制限負荷を用いることで、低回転域では、ＥＧＲ導入制限負荷によってＥＧＲガスの導入を制限して、ＥＧＲガスの逆流や、ＥＧＲガスの導入に起因するエミッションの悪化などを抑制することができ、高回転域では、そのようなＥＧＲガスの導入の制限を緩和して、過給域（高負荷域）でも適切にＥＧＲガスを導入することができ、燃費改善効果や熱負荷軽減効果を得ることができる。

＜作用効果＞
次に、本発明の実施形態によるエンジンの制御装置の作用効果について説明する。

本実施形態では、少なくとも高負荷域Ｒ１１においてＥＧＲガスを導入する一方で、低負荷域Ｒ１３においてＥＧＲガスを導入しないようにし、この低負荷域Ｒ１３において、スロットルバルブ６を開き側に制御しつつ、吸気バルブ１２及び排気バルブ１７の閉弁時期を遅角させて吸気の充填量を制御する。このような本実施形態によれば、スロットルバルブ６が開き側にあることでインマニ圧力が確保されてポンピングロスを低減することができると共に、この状態において吸気バルブ１２の閉弁時期を遅角側で調整することで吸気の充填量を適切に制御することができる。また、排気バルブ１７の閉弁時期を遅角することで、吸気行程において排気バルブ１７と吸気バルブ１２とのバルブオーバーラップ期間が生じてエンジン１０の気筒に内部ＥＧＲガスが導入されるため、外部ＥＧＲガスを導入する場合と同様に、ポンピングロスを適切に低減することができる。
一方で、本実施形態によれば、低負荷域Ｒ１３においてＥＧＲ率を小さくするように構成した分、高負荷域Ｒ１１及び中負荷域Ｒ１２において十分なＥＧＲガス量を確保することができ、これらの領域においてＥＧＲガスを導入することによる効果を適切に得ることができる、具体的には中負荷域でのポンピングロス低減や高負荷域での熱負荷軽減などの効果を適切に得ることができる。

また、本実施形態では、高負荷で且つ高回転側である領域や過給域といったＥＧＲガスを導入することが望ましい領域において、ＥＧＲガスを適切に導入ことができる。よって、そのような領域においてノッキング抑制や熱負荷軽減や燃料増量の低減などを適切に実現することができる。

＜変形例＞
上記した実施形態では、低負荷域Ｒ１３においてＥＧＲ率をほぼ０に設定してＥＧＲガスを導入しないようにしたが（図７参照）、低負荷域Ｒ１３においてＥＧＲ率を０に設定せずに少量のＥＧＲガス（高負荷域Ｒ１１及び中負荷域Ｒ１２よりも小さな流量のＥＧＲガス）を導入してもよい。

また、上記した実施形態では、エンジン回転数が所定値Ｎ１以上の領域では、エンジン回転数によらずにＥＧＲ率をほぼ一定に設定していたが（図１０参照）、エンジン回転数に応じてＥＧＲ率を大きくしてもよい。その場合、エンジン回転数が所定値Ｎ１以上の領域では、エンジン回転数が所定値Ｎ１未満の領域よりも、エンジン回転数に応じたＥＧＲ率の変化度合い（エンジン回転数の上昇に応じたＥＧＲ率の増加率）が小さくなるように、ＥＧＲ率マップを規定すればよい。

また、上記した実施形態では、エンジン回転数に基づきＥＧＲ導入制限負荷を設定していたが、エンジン回転数以外のパラメータに基づき、具体的には排気ガス量を表すパラメータに基づき、ＥＧＲ導入制限負荷を設定してもよい。

１ 吸気通路
４ ターボ過給機
４ａ コンプレッサ
４ｂ タービン
６ スロットルバルブ
１０ エンジン
１２ 吸気バルブ
１３ 燃料噴射弁
１４ 点火プラグ
１７ 排気バルブ
２５ 排気通路
２６ ＥＧＲ装置
２７ ＥＧＲ通路
２８ ＥＧＲクーラ
２９ ＥＧＲバルブ
４５、４９ 圧力センサ
６０ ＰＣＭ
１００ エンジンシステム

Claims (3)

1. エンジンの制御装置であって、
   吸気通路上に設けられたコンプレッサと排気通路上に設けられたタービンとを備えるターボ過給機と、
   ターボ過給機のタービンの上流側とターボ過給機のコンプレッサの下流側とに接続され、排気通路内の排気ガスをＥＧＲガスとして吸気通路に還流させるＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガス量を調整するＥＧＲバルブと、ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、を備えるＥＧＲ装置と、
   エンジンの運転状態に基づいて、ＥＧＲ装置によって還流させるＥＧＲガスのＥＧＲ率を調整するようにＥＧＲバルブを制御するＥＧＲ制御手段と、
   エンジンの気筒に導入する吸気の充填量を制御する充填量制御手段と、を有し、
   上記車両用エンジンの制御装置は、排気通路内の排気ガスをコンプレッサの下流側の吸気通路へと還流させる上記ＥＧＲ装置のみを具備し、排気通路内の排気ガスをコンプレッサの上流側の吸気通路へと還流させるＥＧＲ装置を具備しておらず、
   上記ＥＧＲ制御手段は、
   エンジンの高負荷側の領域において、ＥＧＲ装置によってＥＧＲガスを吸気通路に還流させるようにＥＧＲバルブを制御し、エンジンの低負荷側の領域では上記高負荷側の領域よりもＥＧＲ率を小さくするようにＥＧＲバルブを制御し、
   同一のエンジン回転数において、上記高負荷側の領域において適用するＥＧＲ率が、上記低負荷側の領域において適用するＥＧＲ率よりも大きくなるようにＥＧＲバルブを制御し、
   上記高負荷側の領域において、エンジンのボア間のダメージを抑制するのに十分な量のＥＧＲガスを還流させるようにＥＧＲバルブを制御し、
   ターボ過給機による過給域において、ＥＧＲ装置によってＥＧＲガスを吸気通路に還流させるようにＥＧＲバルブを制御し、
   上記充填量制御手段は、
   上記ＥＧＲ制御手段がＥＧＲ率を小さくする上記低負荷側の領域において、スロットルバルブを開き側に制御しつつ、エンジンの吸気バルブの開閉時期を変化させる可変吸気バルブ機構を制御して、吸気の充填量を調整し、
   上記低負荷側の領域では、上記高負荷側の領域よりも、吸気バルブの閉弁時期を遅角させるように上記可変吸気バルブ機構を制御し、
   上記ＥＧＲ制御手段は、上記低負荷側の領域では、ＥＧＲ装置によってＥＧＲガスを吸気通路に還流させないようにＥＧＲバルブを全閉に制御する、
   ことを特徴とするエンジンの制御装置。
2. エンジンの制御装置であって、
   吸気通路上に設けられたコンプレッサと排気通路上に設けられたタービンとを備えるターボ過給機と、
   ターボ過給機のタービンの上流側とターボ過給機のコンプレッサの下流側とに接続され、排気通路内の排気ガスをＥＧＲガスとして吸気通路に還流させるＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガス量を調整するＥＧＲバルブと、ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、を備えるＥＧＲ装置と、
   エンジンの運転状態に基づいて、ＥＧＲ装置によって還流させるＥＧＲガスのＥＧＲ率を調整するようにＥＧＲバルブを制御するＥＧＲ制御手段と、
   エンジンの気筒に導入する吸気の充填量を制御する充填量制御手段と、を有し、
   上記車両用エンジンの制御装置は、排気通路内の排気ガスをコンプレッサの下流側の吸気通路へと還流させる上記ＥＧＲ装置のみを具備し、排気通路内の排気ガスをコンプレッサの上流側の吸気通路へと還流させるＥＧＲ装置を具備しておらず、
   上記ＥＧＲ制御手段は、
   エンジンの高負荷側の領域において、ＥＧＲ装置によってＥＧＲガスを吸気通路に還流させるようにＥＧＲバルブを制御し、エンジンの低負荷側の領域では上記高負荷側の領域よりもＥＧＲ率を小さくするようにＥＧＲバルブを制御し、
   同一のエンジン回転数において、上記高負荷側の領域において適用するＥＧＲ率が、上記低負荷側の領域において適用するＥＧＲ率よりも大きくなるようにＥＧＲバルブを制御し、
   上記高負荷側の領域において、エンジンのボア間のダメージを抑制するのに十分な量のＥＧＲガスを還流させるようにＥＧＲバルブを制御し、
   ターボ過給機による過給域において、ＥＧＲ装置によってＥＧＲガスを吸気通路に還流させるようにＥＧＲバルブを制御し、
   上記充填量制御手段は、
   上記ＥＧＲ制御手段がＥＧＲ率を小さくする上記低負荷側の領域において、スロットルバルブを開き側に制御しつつ、エンジンの排気バルブの開閉時期を変化させる可変排気バルブ機構を制御して、吸気の充填量を調整し、
   上記低負荷側の領域では、上記高負荷側の領域よりも、排気バルブの閉弁時期を遅角させるように上記可変排気バルブ機構を制御し、
   上記ＥＧＲ制御手段は、上記低負荷側の領域では、ＥＧＲ装置によってＥＧＲガスを吸気通路に還流させないようにＥＧＲバルブを全閉に制御する、
   ことを特徴とするエンジンの制御装置。
3. 上記ＥＧＲ制御手段は、エンジンにおける高負荷側且つ高回転側の領域において、ＥＧＲ装置によってＥＧＲガスを吸気通路に還流させるようにＥＧＲバルブを制御する、請求項１又は２に記載のエンジンの制御装置。

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