特許 7055700 エンジンの制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-04-08

(45)【発行日】2022-04-18

(54)【発明の名称】エンジンの制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 21/08 20060101AFI20220411BHJP

   F02M 26/47 20160101ALI20220411BHJP

   F02M 26/05 20160101ALI20220411BHJP

   F02M 26/52 20160101ALI20220411BHJP

【ＦＩ】

F02D21/08 301A

F02M26/47 C

F02M26/05

F02M26/52

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2018098475

(22)【出願日】2018-05-23

(65)【公開番号】P2019203435

(43)【公開日】2019-11-28

【審査請求日】2021-01-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小関 知史

(72)【発明者】

【氏名】保崎 一司

【審査官】家喜 健太

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－２５５２１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２９１７５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３０３３５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６０３５６４０（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｄ １３／００ － ４５／００

Ｆ０２Ｍ ２６／００ － ２６／７４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃焼室を有するエンジン本体と、前記エンジン本体を経由せずに吸気通路と排気通路とを接続し、前記排気通路を流れる排気ガスの一部を前記吸気通路に還流させる還流路と、前記還流路に設けられ、前記排気通路から前記吸気通路へ還流するＥＧＲガス量を調整可能に構成されるＥＧＲ弁と、前記燃焼室へ吸入される吸気ガスの圧力である吸気圧力を検出する第１圧力検出部と、前記燃焼室から排出される排気ガスの圧力である排気圧力を検出する第２圧力検出部とを備えるエンジンの制御装置であって、
当該エンジンの制御装置は、前記エンジン本体に供給される吸気ガス量中に占める前記ＥＧＲガス量の割合であるＥＧＲ率を検出し、フィードバック制御によって前記ＥＧＲ率の検出値が目標ＥＧＲ率に近づくように前記ＥＧＲ弁の開度を操作するように構成され、
当該エンジンの制御装置は、前記ＥＧＲ率の検出値と前記目標ＥＧＲ率との偏差であるＥＧＲ率偏差と、前記エンジン本体に供給される吸気ガス量と、前記吸気圧力及び前記排気圧力の差圧とを用いて、前記フィードバック制御のゲインを決定し、
前記フィードバック制御のゲインは、前記ＥＧＲ率偏差が小さくなるほど小さくなり、前記吸気ガス量が少なくなるほど小さくなり、前記差圧が大きくなるほど小さくなるように決定される、エンジンの制御装置。

【請求項2】

前記吸気圧力と前記吸気ガス量との関係を示す対応情報を保有し、前記第１圧力検出部の検出値と前記対応情報とを用いて前記吸気ガス量を推定し、前記吸気ガス量の推定値から、前記エンジン本体に供給される新気量を減算することにより前記ＥＧＲガス量を算出し、算出された前記ＥＧＲガス量を前記吸気ガス量の推定値で除算することにより前記ＥＧＲ率の検出値を取得するように構成される、請求項１に記載のエンジンの制御装置。

【請求項3】

前記吸気ガス量と前記差圧と前記フィードバック制御のゲインとの関係を示すゲイン情報を保有し、前記ゲイン情報で規定される関係を用いて前記フィードバック制御のゲインを決定するように構成され、
前記ゲイン情報は、前記差圧が同じであれば前記吸気ガス量が少なくなるほど前記フィードバック制御のゲインが小さくなり、前記吸気ガス量が同じであれば前記差圧が大きくなるほど前記フィードバック制御のゲインが小さくなるような関係を規定する、請求項１又は２に記載のエンジンの制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンの制御装置に関し、特に、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置を備えるエンジンにおいてＥＧＲ弁を制御する制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

フィードバック制御の手法として、Ｐ（比例）動作とＩ（積分）動作とＤ（微分）動作とを組み合わせたＰＩＤ制御や、Ｐ動作とＩ動作とを組み合わせたＰＩ制御が知られている。たとえば、特開２０１７－１９８０９１号公報（特許文献１）に記載されるエンジンの制御装置では、ＰＩ制御によってＥＧＲ率のフィードバック制御を行ない、ＰＩＤ制御によって過給圧のフィードバック制御を行なっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１９８０９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、エンジンに搭載されるＥＧＲ装置は、たとえば排気エミッション改善を目的として制御される。ＥＧＲ装置を作動させて排気ガスの還流を行ない、還流した排気ガス（ＥＧＲガス）を吸気ガスに含ませることで、エンジンの燃焼温度が低下する。こうすることで、燃焼によるＮＯｘの発生を抑制することができる。エンジン運転時の燃焼によるＮＯｘの発生が抑制されることで、排気中のＮＯｘ量が減少する。

【0005】

ＥＧＲ装置の作動中において、エンジンの燃焼室に吸入される新気量に対してＥＧＲガス量が過剰に多くなると、エンジン運転時の燃焼が不安定になる。一方、新気量に対してＥＧＲガス量が少なすぎると、エンジン運転時の燃焼によるＮＯｘの発生が十分に抑制されなくなる。このため、ＥＧＲ装置の作動中においては、ＥＧＲ率（エンジン本体に供給される吸気ガス量中に占めるＥＧＲガス量の割合）が適切な値（目標ＥＧＲ率）になるようにフィードバック制御（ＰＩＤ制御又はＰＩ制御等）が行なわれる。

【0006】

ＥＧＲ率のフィードバック制御は、還流路（排気ガスの一部を吸気通路に還流させるための通路）に設けられたＥＧＲ弁の開度（以下、「ＥＧＲ開度」とも称する）を操作（調整）することによって行なわれる。また、ＥＧＲ率偏差（現在ＥＧＲ率と目標ＥＧＲ率との偏差）に基づいてフィードバック制御のゲインが調整される。より具体的には、ＥＧＲ率偏差が大きいときにはＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に早く近づけるために大きなゲインでフィードバック制御が行なわれ、ＥＧＲ率偏差が小さいときにはオーバーシュートを抑制するために小さなゲインでフィードバック制御が行なわれる。以下、フィードバック制御のゲインを「フィードバックゲイン」とも称する。

【0007】

しかしながら、近年、排気規制が強化されたことに伴い、上記のフィードバック制御に関して、以下に説明するような新規の課題が本願発明者によって確認されている。

【0008】

排気規制が強化されたことにより、エンジンの低負荷運転時だけでなく高負荷運転時においても、ＥＧＲ装置による排気ガスの還流を行なうことが要求されている。エンジンの高負荷運転時には、排気圧力が高くなることに起因して、ＥＧＲ開度変化に対するＥＧＲガス量変化の感度（ひいては、ＥＧＲ開度変化に対するＥＧＲ率変化の感度）が高くなる傾向がある。このため、エンジンの高負荷運転時にＥＧＲ率のフィードバック制御を行なう場合には、オーバーシュートによりＥＧＲ率が過剰に高くなり、エンジンの燃焼（ひいては、エンジンの運転）が不安定になりやすくなる。

【0009】

上記のようなＥＧＲ率の過剰な上昇を抑制するために、フィードバックゲインを小さくしてＥＧＲ弁の開閉動作を遅くすることも考えられる。しかし、常にフィードバックゲインを小さくすると、フィードバック制御の応答性が低下し、ＥＧＲガスの入り遅れに起因した排気エミッションの悪化が生じやすくなる。

【0010】

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、エンジンの低負荷運転時及び高負荷運転時のいずれにおいても、ＥＧＲ率のフィードバック制御においてオーバーシュートを抑制しつつ十分な応答性を確保することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明のエンジンの制御装置は、燃焼室を有するエンジン本体と、還流路と、還流路に設けられたＥＧＲ弁と、第１圧力検出部と、第２圧力検出部とを備えるエンジンの制御装置であって、エンジン本体に供給される吸気ガス量中に占めるＥＧＲガス量の割合であるＥＧＲ率を検出し、フィードバック制御によってＥＧＲ率の検出値が目標ＥＧＲ率に近づくようにＥＧＲ開度（ＥＧＲ弁の開度）を操作するように構成される。

【0012】

上記のエンジンにおいて、還流路は、エンジン本体を経由せずに吸気通路と排気通路とを接続して、排気通路を流れる排気ガスの一部を吸気通路に還流させるための通路である。ＥＧＲ弁は、排気通路から吸気通路へ還流するＥＧＲガス量を調整可能に構成される。第１圧力検出部は、燃焼室へ吸入される吸気ガスの圧力である吸気圧力を検出するように構成される。第２圧力検出部は、燃焼室から排出される排気ガスの圧力である排気圧力を検出するように構成される。なお、第１圧力検出部の検出値（吸気圧力）と第２圧力検出部の検出値（排気圧力）との各々は、圧力センサを用いて実測された実測値であってもよいし、エンジンの状態等から推定された推定値であってもよい。

【0013】

そして、上記の制御装置は、ＥＧＲ率の検出値と目標ＥＧＲ率との偏差であるＥＧＲ率偏差と、エンジン本体に供給される吸気ガス量（以下、単に「吸気ガス量」とも称する）と、吸気圧力及び排気圧力の差圧（以下、「吸排気差圧」とも称する）とを用いて、上記のフィードバック制御のゲイン（フィードバックゲイン）を決定するように構成される。

【0014】

上記エンジンの制御装置では、ＥＧＲ率偏差に基づいてフィードバックゲインを決定することで、ＥＧＲ率偏差が大きいときにはＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に早く近づけるために大きなゲインでフィードバック制御を行なうことが可能になり、ＥＧＲ率偏差が小さいときにはオーバーシュートを抑制するために大きなゲインでフィードバック制御を行なうことが可能になる。なお、偏差は、２つの値のずれ（相違の度合い）を示すパラメータである。偏差としては、差又は比率等を採用できる。差（絶対値）が大きいほど偏差が大きいことになる。また、比率が１に近いほど偏差が小さいことになる。

【0015】

また、本願発明者は、ＥＧＲ開度変化に対するＥＧＲ率変化の感度（以下、「ＥＧＲ開度感度」とも称する）が、吸排気差圧及び吸気ガス量の各々と高い相関性を示すことを見出した。吸排気差圧が大きい場合には、ＥＧＲガス量に対するＥＧＲ開度の変動の影響が大きくなり、フィードバック制御におけるＥＧＲ開度の操作によってＥＧＲガス量が大きく変化する傾向がある。また、吸気ガス量が少ない場合には、ＥＧＲ率に対するＥＧＲガス量の変動の影響が大きくなり、ＥＧＲガス量の変動によってＥＧＲ率が大きく変化する傾向がある。

【0016】

上記エンジンの制御装置は、吸気ガス量と吸排気差圧とからＥＧＲ開度感度の高さを把握し、ＥＧＲ開度感度の高さに応じたフィードバックゲインを採用することができる。すなわち、ＥＧＲ開度感度が高い状況（たとえば、エンジンの高負荷運転時）においても、ＥＧＲ開度感度が低い状況（たとえば、エンジンの低負荷運転時）においても、適切なフィードバックゲインを採用することができる。

【0017】

上述のように、本発明のエンジンの制御装置によれば、ＥＧＲ率のフィードバック制御において、エンジンの低負荷運転時及び高負荷運転時のいずれにおいても適切なフィードバックゲインが採用されることによりオーバーシュートを抑制しつつ十分な応答性を確保することが可能になる。

【0018】

上記エンジンの制御装置において、フィードバック制御のゲインは、ＥＧＲ率偏差が小さくなるほど小さくなり、吸気ガス量が少なくなるほど小さくなり、吸排気差圧が大きくなるほど小さくなるように決定されるようにしてもよい。

【0019】

ＥＧＲ率のフィードバック制御においては、ＥＧＲ率偏差が小さくなるほど、あるいはＥＧＲ開度感度が大きくなるほど、オーバーシュートが生じやすくなる傾向がある。また、吸気ガス量が少なくなるほど、あるいは吸排気差圧が大きくなるほど、ＥＧＲ開度感度は大きくなる傾向がある。これらの傾向に対応して、上記構成を有する制御装置は、オーバーシュートが生じやすくなるときにフィードバックゲインが小さくなるように、フィードバックゲインを決定する。こうすることで、オーバーシュートが生じにくいときにはフィードバックゲインを大きくして十分な応答性を確保する一方、オーバーシュートが生じやすいときにはフィードバックゲインを小さくしてオーバーシュートを抑制することができる。よって、概略的には上記の傾向でフィードバック制御のゲインを可変とすることによって、ＥＧＲ率のフィードバック制御を好適に行なうことができる。

【0020】

上記エンジンの制御装置は、吸気圧力と吸気ガス量との関係を示す対応情報（マップ等）を保有してもよい。たとえば、制御装置が、こうした対応情報を記憶する記憶装置を備えていてもよい。また、制御装置は、第１圧力検出部の検出値と上記の対応情報とを用いて吸気ガス量を推定し、得られた吸気ガス量の推定値から、エンジン本体に供給される新気量を減算することによりＥＧＲガス量を算出してもよい。そして、制御装置は、こうして算出されたＥＧＲガス量を吸気ガス量の推定値で除算することにより、前述のＥＧＲ率の検出値を取得してもよい。こうした構成によれば、コスト的にも技術的にも実現が容易な構成によって前述のＥＧＲ率の検出値を適切に取得することができる。

【0021】

上記エンジンの制御装置は、吸気ガス量と吸排気差圧とフィードバック制御のゲインとの関係を示すゲイン情報（マップ等）を保有してもよい。たとえば、制御装置が、こうしたゲイン情報を記憶する記憶装置を備えていてもよい。ゲイン情報は、フィードバックゲインの値を規定するものに限られず、フィードバックゲインを補正するための補正係数を規定するものであってもよい。制御装置は、上記のゲイン情報で規定される関係を用いてフィードバック制御のゲインを決定するように構成されてもよい。ゲイン情報は、吸排気差圧が同じであれば吸気ガス量が少なくなるほどフィードバック制御のゲインが小さくなり、吸気ガス量が同じであれば吸排気差圧が大きくなるほどフィードバック制御のゲインが大きくなるような関係を規定していてもよい。こうした構成によれば、ＥＧＲ率を適切にフィードバック制御することができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、エンジンの低負荷運転時及び高負荷運転時のいずれにおいても、ＥＧＲ率のフィードバック制御においてオーバーシュートを抑制しつつ十分な応答性を確保することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の実施の形態に係るエンジン制御システムの全体構成図である。

【図2】筒内吸入ガスを構成する要素を示す図である。

【図3】ＥＧＲ弁の開度を単位操作量だけ開く側に操作したときのＥＧＲガス量変化量と吸排気差圧との関係を示す図である。

【図4】２つの例について、ＥＧＲ開度の操作によってＥＧＲガスが増加した筒内吸入ガスを示す図である。

【図5】排気規制が強化される前と後との各々におけるエンジンの使用条件の傾向を示す図である。

【図6】本発明の実施の形態に係るエンジンの制御装置においてＥＧＲ率のフィードバック制御を行なうための構成を示す制御ブロック図である。

【図7】フィードバックゲインを決定するために用いられる第１ゲイン情報の一例を示す図である。

【図8】フィードバックゲインを決定するために用いられる第２ゲイン情報の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0025】

図１は、本実施の形態に係るエンジン制御システムの全体構成図である。図１を参照して、このエンジン制御システムにおいて制御対象となるエンジン１は、たとえば走行のための動力発生装置として車両（たとえば、４輪自動車）に搭載される。本実施の形態では、エンジン１がコモンレール式の直列４気筒ディーゼルエンジンであるが、制御対象となるエンジンは、こうしたディーゼルエンジンに限られない。制御対象となるエンジンは、ガソリンエンジンであってもよいし、直列以外の気筒レイアウト（たとえばＶ型あるいは水平型）のエンジンであってもよい。また、気筒の数も任意に変更できる。

【0026】

エンジン１は、エンジン本体１０と、エアクリーナ２０と、インタークーラ２５と、吸気絞り弁２６と、吸気マニホールド２８と、過給機３０と、排気マニホールド５０と、ＥＧＲ装置６０とを備える。そして、エンジン１は、制御装置２００によって制御される。以下、エンジン１において、流路として機能する配管等に関しては、上流側の一方端を「第１端」、下流側の他方端を「第２端」と称する。

【0027】

エンジン本体１０は、複数の気筒１２と、コモンレール１４と、複数のインジェクタ１６とを含む。各気筒１２内には、ピストン（図示せず）が設けられ、気筒１２とピストンとによって燃焼室が形成される。気筒１２ごとにインジェクタ１６が設けられ、各インジェクタ１６はコモンレール１４に接続される。燃料タンク（図示せず）に貯留された燃料は、サプライポンプ（図示せず）により所定圧に加圧されてコモンレール１４に供給される。コモンレール１４に供給された燃料は、各インジェクタ１６から所定のタイミングで燃焼室内に噴射される。

【0028】

エアクリーナ２０は、第１吸気管２２の途中に設けられ、第１吸気管２２の第１端に設けられる吸気口（図示せず）から吸入される空気に含まれている異物を除去するように構成される。第１吸気管２２の第２端は、過給機３０のコンプレッサ３２の入口に接続され、コンプレッサ３２の出口には、第２吸気管２４の第１端が接続される。コンプレッサ３２は、第１吸気管２２を通じて吸入される空気を過給して第２吸気管２４に供給する。

【0029】

インタークーラ２５は、第２吸気管２４の途中に設けられ、第２吸気管２４を流通する空気を冷却するように構成される。インタークーラ２５は、たとえば空冷式又は水冷式の熱交換器である。

【0030】

第３吸気管２７の第１端はインタークーラ２５に、第３吸気管２７の第２端は吸気マニホールド２８に接続されている。また、第３吸気管２７の途中には吸気絞り弁２６が設けられており、さらに吸気絞り弁２６よりも下流側（吸気マニホールド２８側）に位置する接続部Ｃ１で、ＥＧＲ通路６６の第２端が第３吸気管２７に接続されている。

【0031】

吸気絞り弁２６は、バルブ、モータ、及び開度センサ（スロットルポジションセンサ）等を含んで構成される。吸気絞り弁２６の開度に応じて吸気マニホールド２８へ供給される空気流量（より特定的には、インタークーラ２５から出力されて吸気マニホールド２８に供給される新気量）が変化する。吸気絞り弁２６の開度は、制御装置２００によって制御される。制御装置２００は、吸気絞り弁２６の開度を調整することによって、吸気絞り弁２６を通過して接続部Ｃ１（ひいては、吸気マニホールド２８）に供給される新気量（以下、単に「新気量」とも称する）を制御できる。

【0032】

吸気マニホールド２８は、エンジン本体１０の各気筒１２の吸気ポートに連結される。一方、排気マニホールド５０は、エンジン本体１０の各気筒１２の排気ポートに連結される。排気マニホールド５０には、第１排気管５２の第１端が接続され、第１排気管５２の第２端は、過給機３０のタービン３６の入口に接続される。各気筒１２の排気ポートから排出される排気ガスは、排気マニホールド５０に集められた後、第１排気管５２を経由してタービン３６に供給される。

【0033】

タービン３６の出口には、第２排気管５４の第１端が接続され、第２排気管５４の第２端には、排気浄化装置５６の入口が接続される。排気浄化装置５６の例としては、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）、ＮＯｘ触媒、ＤＰＮＲ（Diesel Particlulate-NOx Reduction）が挙げられる。排気浄化装置５６の出口には、第３排気管５８の第１端が接続される。排気浄化装置５６で浄化された排気ガスは、第３排気管５８を通り、図示しないマフラー等を経由して車外に排出される。

【0034】

エンジン１においては、コンプレッサ３２とタービン３６とによって過給機３０（たとえば、可変ノズルターボ）が構成される。コンプレッサ３２のハウジング内にはコンプレッサホイール３４が設けられ、タービン３６のハウジング内にはタービンホイール３８が設けられる。コンプレッサホイール３４とタービンホイール３８とは、連結軸４２により連結されて一体的に回転する。これにより、コンプレッサホイール３４は、タービンホイール３８に供給される排気ガスの排気エネルギーによって回転駆動される。

【0035】

ＥＧＲ装置６０は、ＥＧＲ弁６２と、ＥＧＲクーラ６４と、ＥＧＲ通路６６と、バイパス通路６８とを含む。ＥＧＲ通路６６は、エンジン本体１０を経由せずに第３吸気管２７と排気マニホールド５０とを接続し、排気マニホールド５０を流れる排気ガスの一部を第３吸気管２７に還流させるための通路である。また、ＥＧＲ弁６２は、ＥＧＲ通路６６に設けられ、排気マニホールド５０から第３吸気管２７へ還流するＥＧＲガス量を調整可能に構成される。ＥＧＲガスは、ＥＧＲ装置６０によって吸気側に還流される排気ガスである。この実施の形態では、第１吸気管２２と第２吸気管２４と第３吸気管２７と吸気マニホールド２８とが吸気通路を構成する。また、排気マニホールド５０と第１排気管５２と第２排気管５４と第３排気管５８とが排気通路を構成する。また、ＥＧＲ通路６６とバイパス通路６８とが還流路を構成する。

【0036】

ＥＧＲ装置６０は、排気ガスの一部を吸気通路に還流させるように構成される。ＥＧＲ装置６０は、たとえば排気エミッションの改善を目的として制御され、吸気ガスに排気ガスを含ませることによりエンジン本体１０の燃焼温度を低下させて、燃焼によるＮＯｘの発生を抑制できる。エンジン１運転時の燃焼によるＮＯｘの発生が抑制されることで、排気中のＮＯｘ量が減少する。

【0037】

ＥＧＲ通路６６の第１端は排気マニホールド５０に接続され、ＥＧＲ通路６６の第２端は前述した第３吸気管２７の接続部Ｃ１に接続されている。また、ＥＧＲ通路６６の途中にはＥＧＲ弁６２が設けられている。第３吸気管２７の接続部Ｃ１には、吸気絞り弁２６によって流量が調整された新気と、ＥＧＲ弁６２によって流量が調整されたＥＧＲガスとが供給される。なお、ＥＧＲ通路６６の第１端は、第１排気管５２に接続されてもよく、ＥＧＲ通路６６の第２端は、吸気マニホールド２８に接続されてもよい。

【0038】

ＥＧＲ通路６６において、ＥＧＲ弁６２よりも上流側（排気マニホールド５０側）にはＥＧＲクーラ６４が設けられている。ＥＧＲクーラ６４は、ＥＧＲガスを冷却するように構成される。ＥＧＲクーラ６４は、たとえば水冷式又は空冷式の熱交換器である。

【0039】

また、ＥＧＲ通路６６は、ＥＧＲクーラ６４の上流側及び下流側でバイパス通路６８に接続されている。バイパス通路６８の第１端、第２端はそれぞれ接続部Ｃ２、Ｃ３でＥＧＲ通路６６に接続される。バイパス通路６８によってＥＧＲクーラ６４を経由しない経路が形成される。すなわち、接続部Ｃ２に供給されたＥＧＲガスは、バイパス通路６８を通ることで、ＥＧＲクーラ６４を経由せずにＥＧＲ通路６６の接続部Ｃ３に到達する。接続部Ｃ３には、ＥＧＲクーラ６４によって冷却されたＥＧＲガス（以下、「第１ＥＧＲガス」とも称する）と、バイパス通路６８を通りＥＧＲクーラ６４を経由していないＥＧＲガス（以下、「第２ＥＧＲガス」とも称する）とが供給される。第１及び第２ＥＧＲガスは接続部Ｃ３で合流して混合ＥＧＲガスとなって、ＥＧＲ弁６２に供給される。なお、第１及び第２ＥＧＲガスが合流する箇所（接続部Ｃ３）に、第１ＥＧＲガスと第２ＥＧＲガスとの混合比率を調整するための弁を設けてもよい。

【0040】

ＥＧＲ弁６２は、バルブ（たとえば、バタフライバルブ）と、バルブを駆動するモータ（たとえば、直流モータ）と、バルブ開度を検出するセンサ（たとえば、ホール素子による非接触式バルブ回転角センサ）とを含んで構成される。ＥＧＲ弁６２の開度（ＥＧＲ開度）は、通路断面積に対応する。ＥＧＲ弁６２は、開状態（ＥＧＲ開度が０％よりも大きい状態）においてはＥＧＲガスの流通を許容し、閉状態（ＥＧＲ開度が０％である状態）においてはＥＧＲガスの流通を禁止する。ＥＧＲ開度は、制御装置２００によって制御される。制御装置２００は、ＥＧＲ開度を調整することによって、ＥＧＲ弁６２を通過してＥＧＲ通路６６の第２端（接続部Ｃ１）に供給されるＥＧＲガス量（以下、単に「ＥＧＲガス量」とも称する）を制御できる。

【0041】

エンジン１は、エアフローメータ１０２と、吸気圧センサ１０６と、回転数センサ１０８と、水温センサ１１０と、排気圧センサ１１８と、アクセルペダルポジションセンサ１１２と、大気圧センサ１１４と、外気温センサ１１６とをさらに備える。

【0042】

エアフローメータ１０２は、外部からエアクリーナ２０を通じて取り込まれてエンジン本体１０に供給される空気量（新気量）を検出し、その検出値ＦＩを制御装置２００へ出力する。

【0043】

吸気圧センサ１０６は、吸気マニホールド２８に供給される吸気ガスの圧力（吸気圧力）を検出し、その検出値Ｐｂを制御装置２００へ出力する。排気圧センサ１１８は、排気マニホールド５０に排出される排気ガスの圧力（排気圧力）を検出し、その検出値Ｐ４を制御装置２００へ出力する。なお、この実施の形態に係る吸気圧センサ１０６、排気圧センサ１１８は、それぞれ本開示に係る「第１圧力検出部」、「第２圧力検出部」の一例に相当する。

【0044】

回転数センサ１０８は、エンジン本体１０の出力軸の回転速度（エンジン回転数）を検出し、その検出値ＮＥを制御装置２００へ出力する。水温センサ１１０は、エンジン本体１０の冷却水の温度（エンジン冷却水温）を検出し、その検出値ＴＥを制御装置２００へ出力する。アクセルペダルポジションセンサ１１２は、アクセルペダル（図示せず）の踏込量（アクセル開度）を検出し、その検出値ＡＰを制御装置２００へ出力する。大気圧センサ１１４は大気圧を検出し、その検出値Ｐａを制御装置２００へ出力する。外気温センサ１１６は外気温を検出し、その検出値Ｔａを制御装置２００へ出力する。

【0045】

制御装置２００は、演算装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）と、記憶装置と、各種信号を入出力するための入出力ポートと（いずれも図示せず）を含んで構成される。記憶装置は、作業用メモリとしてのＲＡＭ（Random Access Memory）と、保存用ストレージ（ＲＯＭ（Read Only Memory）、書き換え可能な不揮発性メモリ等）とを含む。制御装置２００は、入力ポートに接続された各種機器（たとえば、上述した各種センサ）から信号を受信し、受信した信号に基づいて出力ポートに接続された各種機器（インジェクタ１６及びＥＧＲ装置６０等）を制御する。記憶装置に記憶されているプログラムをＣＰＵが実行することで、各種制御が実行される。ただし、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

【0046】

この実施の形態では、エンジン１の運転中にＥＧＲ装置６０を作動させることによって排気中のＮＯｘ量を減少させる。しかし、エンジン１の運転中において、新気量に対してＥＧＲガス量が過剰に多くなると、エンジン本体１０における燃焼が不安定になる。一方、新気量に対してＥＧＲガス量が少なすぎると、エンジン運転時の燃焼によるＮＯｘの発生が十分に抑制されなくなる。このため、ＥＧＲ装置６０の作動中においては、ＥＧＲ率が適切な値（後述する目標ＥＧＲ率）になるようにフィードバック制御が行なわれる。

【0047】

エンジン１におけるＥＧＲ率は、所定期間におけるエンジン本体１０に供給される吸気ガス量中に占めるＥＧＲガス量の割合である。エンジン本体１０に供給される吸気ガスは、吸気マニホールド２８で各気筒１２に分配され各気筒１２の燃焼室内に吸入される吸気ガスに相当するため、以下では「筒内吸入ガス」とも称する。筒内吸入ガス量（エンジン本体１０に供給される吸気ガス量）は、各気筒１２に吸入される総吸気ガス量に相当する。

【0048】

図２は、筒内吸入ガスを構成する要素を示す図である。図２を参照して、筒内吸入ガスは、エンジン本体１０に供給される新気及びＥＧＲガスから構成される。筒内吸入ガスは、ＥＧＲ弁６２が閉状態であるときにはインタークーラ２５から出力される新気であり、ＥＧＲ弁６２が開状態であるときには新気とＥＧＲガスとの混合ガスである。筒内吸入ガス量は、コンプレッサ３２からインタークーラ２５を通じて吸気マニホールド２８へ供給される新気量と、排気マニホールド５０からＥＧＲ通路６６及びバイパス通路６８を通じて吸気マニホールド２８へ供給されるＥＧＲガス量との和（＝新気量＋ＥＧＲガス量）に相当する。

【0049】

この実施の形態では、吸気圧センサ１０６により検出される吸気圧力と、上記の筒内吸入ガス量との関係を示す対応情報（マップ等）が、たとえば予め実験等によって求められて制御装置２００の記憶装置に記憶されている。制御装置２００は、こうした対応情報と吸気圧センサ１０６の検出値Ｐｂとを用いて筒内吸入ガス量を推定する。また、制御装置２００は、得られた筒内吸入ガス量の推定値から、エンジン本体１０に供給される新気量（たとえば、エアフローメータ１０２の検出値ＦＩ）を減算することによりＥＧＲガス量を算出する。そして、制御装置２００は、こうして算出されたＥＧＲガス量を上記筒内吸入ガス量の推定値で除算することにより、ＥＧＲ率（＝ＥＧＲガス量／筒内吸入ガス量）の検出値を取得する。

【0050】

制御装置２００は、たとえばエンジン本体１０の運転状態（アクセル開度、エンジン回転数、エンジン冷却水温等）及び環境情報（大気圧、外気温等）に基づいて目標ＥＧＲ率を決定する。目標ＥＧＲ率の決定には、マップ等を用いることができる。そして、制御装置２００は、上記のようにして取得したＥＧＲ率の検出値と目標ＥＧＲ率との偏差（ＥＧＲ率偏差）に基づいてフィードバック制御を行ない、ＥＧＲ率の検出値が目標ＥＧＲ率に近づくようにＥＧＲ弁６２の開度を操作する。

【0051】

上記フィードバック制御のゲイン（フィードバックゲイン）は、ＥＧＲ率偏差に応じて可変とされる。より具体的には、ＥＧＲ率偏差が大きいときにはＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に早く近づけるために大きなゲインでフィードバック制御が行なわれ、ＥＧＲ率偏差が小さいときにはオーバーシュートを抑制するために小さなゲインでフィードバック制御が行なわれる。なお、フィードバックゲインは、ＰＩＤ制御においては、比例ゲイン、積分ゲイン、及び微分ゲインの総称に相当する。

【0052】

ところで、エンジン１の高負荷運転時には、排気圧力が高くなることに起因して、ＥＧＲ開度変化に対するＥＧＲガス量変化の感度（ひいては、ＥＧＲ開度変化に対するＥＧＲ率変化の感度）が高くなる傾向がある。このため、エンジン１の高負荷運転時にＥＧＲ率のフィードバック制御を行なう場合には、オーバーシュートによりＥＧＲ率が過剰に高くなり、エンジン１の燃焼（ひいては、エンジン１の運転）が不安定になりやすくなる。こうしたＥＧＲ率の過剰な上昇を抑制するために、フィードバックゲインを小さくしてＥＧＲ弁６２の開閉動作を遅くすることも考えられる。しかし、常にフィードバックゲインを小さくすると、フィードバック制御の応答性が低下し、ＥＧＲガスの入り遅れに起因した排気エミッションの悪化が生じやすくなる。

【0053】

そこで、この実施の形態では、制御装置２００が、ＥＧＲ率偏差（ＥＧＲ率の検出値と目標ＥＧＲ率との偏差）に加えて、筒内吸入ガス量の推定値と、吸気圧センサ１０６の検出値Ｐｂと排気圧センサ１１８の検出値Ｐ４との差圧（吸排気差圧）とを用いて、上記のフィードバックゲインを決定するように構成される。

【0054】

なお、この実施の形態では、吸排気差圧として、排気圧センサ１１８の検出値Ｐ４（排気圧力）から吸気圧センサ１０６の検出値Ｐｂ（吸気圧力）を減算した値（以下、「吸排気差圧Ｐ４－Ｐｂ」とも称する）を採用する。排気圧力よりも吸気圧力のほうが高いため、吸排気差圧Ｐ４－Ｐｂは正の値になる。なお、吸気圧力と排気圧力との差の絶対値を、吸排気差圧として採用してもよい。

【0055】

本願発明者は、ＥＧＲ開度感度（ＥＧＲ開度変化に対するＥＧＲ率変化の感度）が、吸排気差圧Ｐ４－Ｐｂ及び筒内吸入ガス量の各々と高い相関性を示すことを見出した。以下、図３及び図４を用いて、この相関性について説明する。

【0056】

図３は、ＥＧＲ弁６２の開度を単位操作量だけ開く側に操作したときのＥＧＲガス量変化量Δｅｇｒ（以下、単に「Δｅｇｒ」とも称する）と、吸排気差圧Ｐ４－Ｐｂとの関係を示す図である。図３では、吸排気差圧Ｐ４－Ｐｂが０であるときのΔｅｇｒを０（基準）として、Δｅｇｒの大きさを示す。

【0057】

図３を参照して、ＥＧＲ開度を一定量だけ開く側に操作したときのＥＧＲガスの増加量（Δｅｇｒ）は、吸排気差圧Ｐ４－Ｐｂが大きいほど大きくなる。この理由は、吸排気差圧Ｐ４－Ｐｂが大きくなるほど排気マニホールド５０から吸気マニホールド２８へＥＧＲガスが供給されやすくなるからであると考えられる。吸排気差圧Ｐ４－Ｐｂが大きい場合には、ＥＧＲガス量に対するＥＧＲ開度の変動の影響が大きくなり、フィードバック制御におけるＥＧＲ開度の操作によってＥＧＲガス量が大きく変化する傾向がある。このため、ＥＧＲ開度の操作量（フィードバック制御によってＥＧＲ開度を変化させる量）が少なくても、ＥＧＲガス量（ひいては、ＥＧＲ率）が大きく変化し得る。

【0058】

図４は、２つの例について、ＥＧＲ開度の操作によってΔｅｇｒに相当するＥＧＲガスが加えられた筒内吸入ガスを示す図である。図４に示される２つの例において、Δｅｇｒは同じである。ただし、右側の例では左側の例よりも筒内吸入ガス量が多い。

【0059】

図４を参照して、左側の例でも右側の例でも、ＥＧＲガスの変動量（Δｅｇｒ）は同じである。しかし、「ＥＧＲ率＝ＥＧＲガス量／筒内吸入ガス量」のような関係式から、ＥＧＲガス量の変動（より特定的には、Δｅｇｒに相当するＥＧＲガスの増加）に伴うＥＧＲ率の変動量は、右側の例（筒内吸入ガス量が多い例）よりも左側の例（筒内吸入ガス量が少ない例）のほうが大きくなる。筒内吸入ガス量が少ない場合には、ＥＧＲ率に対するＥＧＲガス量の変動の影響が大きくなり、ＥＧＲガス量の変動によってＥＧＲ率が大きく変化する傾向がある。このため、ＥＧＲ開度の操作量（ひいては、ＥＧＲガスの変化量）が少なくても、ＥＧＲ率が大きく変化し得る。

【0060】

制御装置２００は、筒内吸入ガス量（推定値）と吸排気差圧Ｐ４－ＰｂとからＥＧＲ開度感度の高さを把握し、ＥＧＲ開度感度の高さに応じたフィードバックゲインを採用することができる。すなわち、ＥＧＲ開度感度が高い状況（たとえば、エンジン１の高負荷運転時）においても、ＥＧＲ開度感度が低い状況（たとえば、エンジン１の低負荷運転時）においても、適切なフィードバックゲインを採用することができる。このため、制御装置２００は、ＥＧＲ率のフィードバック制御において、エンジン１の低負荷運転時及び高負荷運転時のいずれにおいても適切なフィードバックゲインを採用することによりオーバーシュートを抑制しつつ十分な応答性を確保することができる。

【0061】

近年、排気規制が強化されたことにより、エンジンの低負荷運転時だけでなく高負荷運転時においても、ＥＧＲ装置による排気ガスの還流を行なうことが要求されている。図５は、排気規制が強化される前と後との各々におけるエンジンの使用条件の傾向を示す図である。図５に示されるグラフでは、横軸に吸排気差圧Ｐ４－Ｐｂを示し、縦軸に筒内吸入ガス量を示す。図５において、データＤ１は、排気規制が強化される前のデータを示し、データＤ２は、排気規制が強化された後のデータを示す。

【0062】

図５を参照して、データＤ２で示されるように、排気規制が強化されることによって、排気規制が強化される前（データＤ１）よりもエンジンの使用領域が拡大されている。領域Ｒは、排気規制が強化された後のエンジンの使用領域のうち、特にＥＧＲ開度感度が高い領域を示している。より具体的には、筒内吸入ガス量が少なく、かつ、吸排気差圧Ｐ４－Ｐｂが高い条件において、ＥＧＲ開度感度が高くなる。領域Ｒの中でも、筒内吸入ガス量が８０ｇ／ｓ以上１２０ｇ／ｓ以下であり、かつ、吸排気差圧Ｐ４－Ｐｂが５０ｋＰａ以上７０ｋＰａ以下である領域（以下、「高頻度領域」とも称する）が、特に高い頻度で使用されている。

【0063】

この実施の形態では、図５に示されるような排気規制が強化された後のエンジンの使用条件（使用領域）を考慮して、制御装置２００が以下に説明するようなゲイン情報（たとえば、後述する図８に示される第２ゲイン情報）を保有し、このゲイン情報で規定される関係を用いてフィードバックゲインを決定している。

【0064】

ゲイン情報は、吸排気差圧Ｐ４－Ｐｂと筒内吸入ガス量との関係を規定し、より具体的には、吸排気差圧Ｐ４－Ｐｂが同じであれば筒内吸入ガス量が少なくなるほどフィードバックゲインが小さくなり、筒内吸入ガス量が同じであれば吸排気差圧Ｐ４－Ｐｂが大きくなるほどフィードバックゲインが小さくなるような関係を規定している。また、ゲイン情報は、少なくとも筒内吸入ガス量が８０ｇ／ｓ以上１２０ｇ／ｓ以下であり、かつ、吸排気差圧が５０ｋＰａ以上７０ｋＰａ以下である領域（すなわち、上記の高頻度領域）において上記の関係を規定する。

【0065】

ＥＧＲ弁６２の開閉速度（たとえば、バルブの角速度）はフィードバックゲインに応じて変わり、フィードバックゲインを高くするほどＥＧＲ弁の開閉動作が速くなる傾向がある。上記のようなゲイン情報を用いてフィードバックゲインが決定されることで、ＥＧＲ開度感度が高い状況（たとえば、エンジンの高負荷運転時）においては、ＥＧＲ開度感度が低い状況（たとえば、エンジンの低負荷運転時）よりもフィードバックゲインが小さくなってＥＧＲ弁の開閉動作が遅くなり、ＥＧＲ率の過剰な上昇が抑制される。また、ＥＧＲ開度感度が低い状況においては、フィードバックゲインが十分大きくなることによってＥＧＲ弁の開閉動作が速くなり、ＥＧＲ率のフィードバック制御において十分な応答性を確保することが可能になる。

【0066】

また、上記ゲイン情報によれば、エンジン１の高負荷運転時にＥＧＲ装置６０による排気ガスの還流を行なう場合に高い頻度で使用される上記の高頻度領域においてＥＧＲ率を適切にフィードバック制御することが可能になる。

【0067】

なお、ＥＧＲ率のフィードバック制御において複数のゲイン（たとえば、比例ゲイン、積分ゲイン、及び微分ゲイン）を使用する場合には、ゲインごとに適したゲイン情報を用意してもよい。また、特定のゲイン（たとえば、ＥＧＲ弁６２の開閉速度に影響しやすい比例ゲイン）のみを上記ゲイン情報によって決定し、他のゲインは別の方法で決定するようにしてもよい。

【0068】

以下、制御装置２００により実行されるＥＧＲ率のフィードバック制御について説明する。図６は、制御装置２００においてＥＧＲ率のフィードバック制御を行なうための構成を示す制御ブロック図である。

【0069】

図６を参照して、制御装置２００は、コントローラ２１０と、筒内吸入ガス量取得部２２０と、ＥＧＲ率取得部２３０と、減算部２４０，２５０とを含む。

【0070】

筒内吸入ガス量取得部２２０は、吸気圧センサ１０６の検出値Ｐｂに基づいて筒内吸入ガス量を取得して、筒内吸入ガス量を示す信号ＥＧｉｎをＥＧＲ率取得部２３０及びコントローラ２１０の各々へ出力する。

【0071】

筒内吸入ガス量の取得には、吸気圧力と筒内吸入ガス量との関係を示す対応情報（たとえば、数式）を用いることができる。筒内吸入ガス量取得部２２０は、予め制御装置２００の記憶装置に格納された対応情報を参照することにより、吸気圧センサ１０６の検出値Ｐｂから筒内吸入ガス量を推定することができる。対応情報は、数式に限られず、マップでもテーブルでもモデルでもよい。また、対応情報は、複数のマップ等を組み合わせて構成されていてもよい。なお、過給圧に相当する上記吸気圧センサ１０６の検出値Ｐｂに加えて、吸気マニホールド２８の吸気温度（たとえば、吸気マニホールド２８に設けられた温度センサ（図示せず）によって実測される吸気温度）、及びエンジン回転数も加味して、筒内吸入ガス量を求めてもよい。

【0072】

ＥＧＲ率取得部２３０は、筒内吸入ガス量取得部２２０から入力される信号ＥＧｉｎと、エアフローメータ１０２の検出値ＦＩとに基づいてＥＧＲ率を取得して、ＥＧＲ率を示す信号ｅｅｇｒを減算部２４０へ出力する。より具体的には、ＥＧＲ率取得部２３０は、信号ＥＧｉｎにより示される筒内吸入ガス量の推定値からエアフローメータ１０２の検出値ＦＩ（新気量）を減算することにより、ＥＧＲガス量を算出する。そして、ＥＧＲ率取得部２３０は、こうして算出されたＥＧＲガス量を上記筒内吸入ガス量の推定値で除算することにより、ＥＧＲ率を取得する。

【0073】

減算部２４０は、ＥＧＲ率の目標値を示す目標ＥＧＲ率から、信号ｅｅｇｒにより示される現在のＥＧＲ率（以下、「実ＥＧＲ率」とも称する）を減算し、その演算値（すなわち、目標ＥＧＲ率と実ＥＧＲ率との偏差）をコントローラ２１０へ出力する。目標ＥＧＲ率は、たとえばエンジン本体１０の運転状態（検出値ＡＰ，ＮＥ，ＴＥ）や環境情報（検出値Ｐａ，Ｔａ）等に基づいて生成される。

【0074】

一方、減算部２５０は、排気圧センサ１１８の検出値Ｐ４（現在の排気圧力）から吸気圧センサ１０６の検出値Ｐｂ（現在の吸気圧力）を減算し、その演算値（すなわち、現在の吸排気差圧Ｐ４－Ｐｂ）をコントローラ２１０へ出力する。

【0075】

コントローラ２１０は、筒内吸入ガス量取得部２２０から入力される信号ＥＧｉｎと、減算部２４０から入力されるＥＧＲ率偏差（目標ＥＧＲ率と実ＥＧＲ率との偏差）と、減算部２５０から入力される吸排気差圧Ｐ４－Ｐｂとを用いてフィードバックゲイン（たとえば、比例ゲイン、積分ゲイン、及び微分ゲイン）を決定する。

【0076】

コントローラ２１０による上記フィードバックゲインの決定は、制御装置２００の記憶装置に格納されたゲイン情報（マップ等）を参照して行なわれる。制御装置２００の記憶装置には、ＥＧＲ率偏差とフィードバックゲインとの関係を示す第１ゲイン情報と、筒内吸入ガス量と吸排気差圧とフィードバックゲインとの関係を示す第２ゲイン情報とが記憶されている。たとえば予め実験等によってゲインごとに適した第１ゲイン情報及び第２ゲイン情報が求められて記憶装置に格納される。なお、第１ゲイン情報及び第２ゲイン情報は、各々独立して、マップでもテーブルでも数式でもモデルでもよい。また、各ゲイン情報は、複数のマップ等を組み合わせて構成されていてもよい。

【0077】

図７は、第１ゲイン情報の一例（マップ）を示す図である。図７を参照して、第１ゲイン情報は、ＥＧＲ率偏差に対応するフィードバックゲインの値を規定している。第１ゲイン情報は、ＥＧＲ率偏差が大きくなるほどフィードバックゲインが大きくなるような関係を規定している。

【0078】

図８は、第２ゲイン情報の一例（マップ）を示す図である。図８を参照して、第２ゲイン情報は、第１ゲイン情報によって求められたフィードバックゲインを補正するための補正係数を規定する。この第２ゲイン情報における筒内吸入ガス量の範囲は８０ｇ／ｓ以上１２０ｇ／ｓ以下を含む範囲（たとえば、３０ｇ／ｓ以上１５０ｇ／ｓ以下）である。また、この第２ゲイン情報における吸排気差圧の範囲は５０ｋＰａ以上７０ｋＰａ以下を含む範囲（たとえば、３０ｋＰａ以上１５０ｋＰａ以下）である。第２ゲイン情報は、吸排気差圧が同じであれば筒内吸入ガス量が少なくなるほど補正係数が小さくなり、筒内吸入ガス量が同じであれば吸排気差圧が大きくなるほど補正係数が小さくなるような関係を規定している。

【0079】

この実施の形態では、第１ゲイン情報によって求められたフィードバックゲインの値に、第２ゲイン情報によって求められた補正係数を乗算した値を、フィードバックゲインとする。こうして第１ゲイン情報及び第２ゲイン情報によってフィードバックゲインが決定される。第２ゲイン情報において、補正係数の最大値（より特定的には、筒内吸入ガス量が多く、かつ、吸排気差圧が小さい領域で規定される補正係数の値）は、たとえば１．０（補正なし）であり、補正係数の最小値（より特定的には、筒内吸入ガス量が少なく、かつ、吸排気差圧が大きい領域で規定される補正係数の値）は、たとえば０．５である。

【0080】

制御装置２００は、上記のように決定されたフィードバックゲインを用いてＥＧＲ率のフィードバック制御を行なう。より具体的には、コントローラ２１０が、減算部２４０から入力されるＥＧＲ率偏差に基づいて上記フィードバックゲインによるＰＩＤ制御（比例積分微分制御）を実行することによって、ＥＧＲ率偏差を０に近づけるための操作量（より特定的には、ＥＧＲ開度の操作量）を算出し、この操作量に対応する駆動信号Ｖｅｇｒを生成してＥＧＲ弁６２へ出力する。この駆動信号ＶｅｇｒによりＥＧＲ弁６２が駆動されることによって、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に近づくようにＥＧＲ弁６２の開度が操作される。

【0081】

制御装置２００によるＥＧＲ率のフィードバック制御では、筒内吸入ガス量取得部２２０による筒内吸入ガス量の取得と、ＥＧＲ率取得部２３０によるＥＧＲ率の取得と、減算部２４０によるＥＧＲ率偏差の算出と、減算部２５０による吸排気差圧Ｐ４－Ｐｂの取得と、コントローラ２１０によるゲインの決定と、コントローラ２１０によるＥＧＲ開度の操作量の算出とが繰り返し行なわれるとともに、コントローラ２１０により算出されたＥＧＲ開度の操作量に基づいて生成された駆動信号ＶｅｇｒによってＥＧＲ弁６２が駆動される。これにより、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に収束するように制御される。

【0082】

上記ＥＧＲ率のフィードバック制御において、フィードバックゲインは、ＥＧＲ率偏差が小さくなるほど小さくなり、筒内吸入ガス量が少なくなるほど小さくなり、吸排気差圧Ｐ４－Ｐｂが大きくなるほど小さくなるように決定される。こうした傾向でフィードバック制御のゲインを可変とすることによって、ＥＧＲ率のフィードバック制御を好適に行なうことができる（図３及び図４参照）。また、第１ゲイン情報（図７）及び第２ゲイン情報（図８）によれば、図５中の領域Ｒにおいても、ＥＧＲ率のフィードバック制御においてオーバーシュートを抑制しつつ十分な応答性を確保することが可能になる。なお、コントローラ２１０は、ＰＩＤ制御に代えてＰＩ制御を実行するようにしてもよい。

【0083】

上記実施の形態では、フィードバックゲインの値を規定するマップ（第１ゲイン情報）と、補正係数を規定するマップ（第２ゲイン情報）とを使用している。しかし、２ステップで最適なフィードバックゲインを求める（すなわち、仮のゲインを取得してから補正で最適化する）ことは必須ではなく、ＥＧＲ率偏差、筒内吸入ガス量、及び吸排気差圧から直接的に最適なフィードバックゲインを求めるようにしてもよい。たとえば、予め実験等によって条件ごとの最適なフィードバックゲイン（ひいては、その関数）を求めて、ＥＧＲ率偏差、筒内吸入ガス量、及び吸排気差圧の関数で表わされたゲイン（たとえば、比例ゲイン）を用いてＥＧＲ率のフィードバック制御（たとえば、ＰＩＤ制御又はＰＩ制御）を行なうようにしてもよい。

【0084】

上記実施の形態では、吸気圧力及び排気圧力の各々の実測値（吸気圧センサ１０６及び排気圧センサ１１８による実測値）を用いて吸排気差圧を求めている。しかしこれに限られず、吸気圧力及び排気圧力の少なくとも一方として、エンジン１の状態等から推定される推定値を用いてもよい。たとえば、エンジン回転数、エンジン負荷（燃料噴射量）、及び過給機３０のＶＮ開度（可変ノズル機構を構成するノズルベーンの開度）から排気マニホールド５０の排気圧力を推定してもよい。また、排気マニホールド５０よりも下流側の排気圧力（たとえば、排気浄化装置５６の入口付近に設けられた圧力センサ（図示せず）で実測される排気圧力）から、排気マニホールド５０の排気圧力を推定してもよい。

【0085】

本発明のエンジンの制御装置が適用される対象は、車両に限られず任意である。適用対象は、たとえば、他の乗り物（船、飛行機等）であってもよい。

【0086】

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0087】

１ エンジン、１０ エンジン本体、１２ 気筒、１４ コモンレール、１６ インジェクタ、２０ エアクリーナ、２２ 第１吸気管、２４ 第２吸気管、２５ インタークーラ、２６ 吸気絞り弁、２７ 第３吸気管、２８ 吸気マニホールド、３０ 過給機、３２ コンプレッサ、３４ コンプレッサホイール、３６ タービン、３８ タービンホイール、４２ 連結軸、５０ 排気マニホールド、５２ 第１排気管、５４ 第２排気管、５６ 排気浄化装置、５８ 第３排気管、６０ ＥＧＲ装置、６２ ＥＧＲ弁、６４ ＥＧＲクーラ、６６ ＥＧＲ通路、６８ バイパス通路、１０２ エアフローメータ、１０６ 吸気圧センサ、１０８ 回転数センサ、１１０ 水温センサ、１１２ アクセルペダルポジションセンサ、１１４ 大気圧センサ、１１６ 外気温センサ、１１８ 排気圧センサ、２００ 制御装置、２１０ コントローラ、２２０ 筒内吸入ガス量取得部、２３０ ＥＧＲ率取得部、２４０，２５０ 減算部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】