JP2009222007A - Engine supercharger device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means by which, a remaining EGR gas in an exhaust path is rapidly discharged in acceleration to permit an engine or a vehicle to be improved in acceleration performance. <P>SOLUTION: An engine DE is equipped with an exhaust turbosupercharger 19 and an electrically-operated supercharger 21. Besides, the engine DE is equipped with a low-pressure EGR path 42 which couples an upstream common intake path 16 of a compressor 19a in the exhaust turbosupercharger 19 and a downstream common exhaust path 26 of a turbine 19b in the same 19 to allow part of an exhaust gas to be refluxed to an intake system and further is equipped with a low-pressure EGR device 41 including a low-pressure EGR valve 44 arranged in the low-pressure EGR path 42. A control unit C allows the electric supercharger 21 to be operated when gathering speed. Here, when an engine operational status is in an EGR region, an operational revolution speed of the electric supercharger 21 is made higher than in a non EGR region to promote air scavenging at the time of gathering speed, enhancing acceleration performance. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、排気ターボ過給機と電動過給機とを備えたエンジンの過給装置に関するものである。   The present invention relates to an engine supercharger including an exhaust turbocharger and an electric supercharger.

排気通路内の排気ガスのエネルギないしは圧力を利用してエンジンを過給する排気ターボ過給機は従来知られている。かかる排気ターボ過給機は、一般に、排気通路に介設され排気ガスの圧力ないしは流動により回転駆動されるタービンと、吸気通路に介設されタービンにより回転駆動されて吸気圧力を高めるコンプレッサとを備えている（例えば、特許文献１参照）。そして、排気ターボ過給機は、エンジンの軸動力を消費しないので、燃費性を損なうことなくエンジン出力を高めることができるといった利点があり、とくにディーゼルエンジンに対して広く用いられている。   2. Description of the Related Art An exhaust turbocharger that supercharges an engine by using energy or pressure of exhaust gas in an exhaust passage is conventionally known. Such an exhaust turbocharger generally includes a turbine that is interposed in an exhaust passage and is rotationally driven by the pressure or flow of exhaust gas, and a compressor that is interposed in the intake passage and is rotationally driven by the turbine to increase the intake pressure. (For example, refer to Patent Document 1). And since the exhaust turbocharger does not consume engine shaft power, there is an advantage that the engine output can be increased without impairing fuel efficiency, and it is widely used especially for diesel engines.

また、エンジンの排気ガスには大気汚染物質であるＮＯｘ（窒素酸化物）が含まれているが、ＮＯｘの発生量は、燃焼室内おける燃料の燃焼温度が高いときほど多くなる。そこで、通常、エンジンには、主として低負荷・低回転領域で排気通路内の排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路に還流させ、このＥＧＲガスにより燃焼室内における燃料の燃焼温度を低下させてＮＯｘの発生量を低減するＥＧＲ装置が設けられている。
特開２００６−１０５０３４号公報（段落［００３１］、図２） Further, the exhaust gas of the engine contains NOx (nitrogen oxide), which is an air pollutant, and the amount of NOx generated increases as the combustion temperature of the fuel in the combustion chamber increases. In view of this, the engine usually recirculates a part of the exhaust gas in the exhaust passage as EGR gas to the intake passage mainly in a low load / low rotation region, and lowers the combustion temperature of the fuel in the combustion chamber by this EGR gas. An EGR device that reduces the amount of NOx generated is provided.
JP 2006-105034 A (paragraph [0031], FIG. 2)

ところで、エンジンないしはこれを搭載した車両の加速時には、加速性を高めるために、燃焼室にできるだけ多くの新気（空気）ないしは酸素を供給することが必要となる。しかしながら、ＥＧＲ装置を備えたエンジンにおいて、加速開始時に吸気通路にＥＧＲガスが供給されていた場合は、新気の供給量を増やすためにＥＧＲガスの供給を停止しても、加速開始時点では吸気通路内にＥＧＲガスが残留している。このため、ＥＧＲガスが吸気通路ないし燃焼室を抜け出るのにある程度の期間、例えば７サイクル分の期間を必要とし、この期間内は新気ないしは酸素が不足し、エンジンないしはこれを搭載した車両の加速性が悪くなるといった問題がある。   By the way, when accelerating an engine or a vehicle equipped with the engine, it is necessary to supply as much fresh air (air) or oxygen as possible to the combustion chamber in order to enhance acceleration. However, in an engine equipped with an EGR device, if EGR gas is supplied to the intake passage at the start of acceleration, even if the supply of EGR gas is stopped to increase the supply amount of fresh air, EGR gas remains in the passage. For this reason, a certain period of time, for example, seven cycles, is required for the EGR gas to exit the intake passage or the combustion chamber. During this period, there is a shortage of fresh air or oxygen, and the acceleration of the engine or the vehicle on which the engine is mounted is accelerated. There is a problem that the sex becomes worse.

なお、エンジンがディーゼルエンジンである場合は、この期間内は新気ないしは酸素が不足して煤（スモーク）が発生するといった問題が生じる。そこで、従来のディーゼルエンジンでは、例えば、加速開始後においてＥＧＲガスが抜け出るのに必要な期間は燃料供給量を抑制するなどして、煤の発生を防止ようにしているが、この場合エンジンないしは車両の加速性が一層悪くなるといった問題が生じる。   If the engine is a diesel engine, there is a problem that smoke or smoke is generated during this period due to lack of fresh air or oxygen. Therefore, in the conventional diesel engine, for example, the fuel supply amount is suppressed during a period necessary for the EGR gas to escape after the start of acceleration so as to prevent the generation of soot. There arises a problem that the acceleration performance is worsened.

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、加速時において排気通路に残留しているＥＧＲガスを迅速に排出することができ、エンジンないしは車両の加速性を高めることを可能にする手段を提供することを解決すべき課題とする。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and can quickly discharge the EGR gas remaining in the exhaust passage during acceleration, thereby improving the acceleration performance of the engine or the vehicle. It is an object to be solved to provide means for enabling the above.

上記課題を解決するためになされた本発明に係るエンジンの過給装置は、吸気通路に配設された電動過給機と、排気ターボ過給機と、ＥＧＲ装置と、ＥＧＲ制御手段と、電動過給機制御手段とを備えている。ここで、ＥＧＲ装置は、排気ターボ過給機のコンプレッサより上流側の吸気通路と排気ターボ過給機のタービンより下流側の排気通路とを接続し排気通路内の排気ガスの一部を（ＥＧＲガスとして）吸気通路に還流させるＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路に配設されたＥＧＲ弁とを有している。ＥＧＲ制御手段は、ＥＧＲ弁を介しての排気ガスの還流量を、エンジンの運転状態に応じて制御する。電動過給機制御手段は、加速時に電動過給機を作動させるとともに、エンジンの運転状態がＥＧＲ領域に入っているときには非ＥＧＲ領域に入っているときに比べて、電動過給機の作動回転数を高くする。   An engine supercharging device according to the present invention made to solve the above-described problems includes an electric supercharger disposed in an intake passage, an exhaust turbocharger, an EGR device, an EGR control means, an electric motor And a supercharger control means. Here, the EGR device connects an intake passage upstream of the compressor of the exhaust turbocharger and an exhaust passage downstream of the turbine of the exhaust turbocharger, and removes a part of the exhaust gas in the exhaust passage (EGR It has an EGR passage for returning to the intake passage (as gas) and an EGR valve disposed in the EGR passage. The EGR control means controls the exhaust gas recirculation amount via the EGR valve in accordance with the operating state of the engine. The electric supercharger control means operates the electric supercharger at the time of acceleration, and when the operating state of the engine is in the EGR region, the operation speed of the electric supercharger is larger than that in the non-EGR region. Increase the number.

本発明に係るエンジンの過給装置においては、ＥＧＲ弁及び電動過給機は、少なくともアクセル開度に基づいて設定される吸気モデルに基づいて制御されるようになっているのが好ましい。ここで、吸気モデルは、実際のエンジンの吸気状態と同一の吸気状態が得られるように、実際のエンジンの吸気状態について影響を与える実際の機器の特性と同一の特性を有するように設定された仮想機器を複数種組み合わせて構成され、予め設定された入力パラメータに基づいて、実際のエンジンの吸気状態が目標吸気状態となるように上記仮想機器に対する制御値を決定するよう構成されているのが好ましい。   In the engine supercharging device according to the present invention, the EGR valve and the electric supercharger are preferably controlled based on an intake model set based on at least the accelerator opening. Here, the intake model was set to have the same characteristics as the characteristics of the actual equipment that affects the intake state of the actual engine so that the same intake state as the actual engine intake state can be obtained. It is configured by combining a plurality of types of virtual devices, and is configured to determine control values for the virtual devices based on preset input parameters so that the actual engine intake state becomes the target intake state. preferable.

本発明に係るエンジンの過給装置においては、電動過給機制御手段は、加速時にエンジンの運転状態がＥＧＲ領域に入っているときには非ＥＧＲ領域に入っているときに比べて、電動過給機の予回転の回転数を高くするよう構成されているのが好ましい。   In the engine supercharging device according to the present invention, the electric supercharger control means includes the electric supercharger when the engine operating state is in the EGR region at the time of acceleration compared to when the engine is in the non-EGR region. It is preferable that the number of pre-rotations is increased.

本発明に係るエンジンの過給装置によれば、加速時にエンジンの運転状態がＥＧＲ領域に入っているときには、電動過給機が高い回転数で作動させられるので、吸気通路内に残留しているＥＧＲガスが迅速に排気通路に排出され、新気の供給量が迅速に増加する。このため、エンジンないしはこれを搭載している車両の加速性が高められ、エンジンがディーゼルエンジンである場合は煤の発生が抑制又は防止される。他方、加速時にエンジンの運転状態が非ＥＧＲ領域に入っているとき、すなわち吸気通路にＥＧＲガスが残留していないときないしは残留量が少ないときには、電動過給機が低い回転数で作動させられるので、不必要な電力消費を防止することができる。   According to the supercharger for an engine according to the present invention, when the operating state of the engine is in the EGR region at the time of acceleration, the electric supercharger is operated at a high rotational speed, and therefore remains in the intake passage. EGR gas is quickly discharged into the exhaust passage, and the supply amount of fresh air increases rapidly. For this reason, the acceleration performance of the engine or a vehicle equipped with the engine is enhanced, and when the engine is a diesel engine, the generation of soot is suppressed or prevented. On the other hand, when the engine operating state is in a non-EGR region during acceleration, that is, when EGR gas does not remain in the intake passage or when the remaining amount is small, the electric supercharger is operated at a low rotational speed. Unnecessary power consumption can be prevented.

また、加速時にエンジンの運転状態がＥＧＲ領域に入っているときには、電動過給機が高い回転数で作動させられるので、吸気通路内の圧力上昇により、燃焼室に供給される新気及びＥＧＲガスの供給量はいずれも増加するが、ＥＧＲガス中には酸素が残存しているので、このＥＧＲガス中の酸素も燃料の燃焼に寄与する。このため、加速時における燃焼室への酸素の供給量を迅速に高めることができ、これによってもエンジンないしは車両の加速性を高めることができ、エンジンがディーゼルエンジンである場合は煤の発生を抑制又は防止することができる。   Further, when the engine operating state is in the EGR region at the time of acceleration, the electric supercharger is operated at a high speed, so that the fresh air and EGR gas supplied to the combustion chamber due to the pressure increase in the intake passage However, since oxygen remains in the EGR gas, oxygen in the EGR gas also contributes to fuel combustion. For this reason, the amount of oxygen supplied to the combustion chamber during acceleration can be quickly increased, which can also improve the acceleration performance of the engine or vehicle, and suppresses generation of soot when the engine is a diesel engine. Or it can be prevented.

本発明に係るエンジンの過給装置において、ＥＧＲ弁及び電動過給機が吸気モデルに基づいて制御されるようになっている場合は、加速時におけるエンジンの運転状態の移行先を予測することができ、ＥＧＲ弁及び電動過給機を移行先での運転状態に適した制御状態に事前に切り換えることができる。このため、エンジンないしは車両の加速性をより高めることができ、エンジンがディーゼルエンジンである場合は煤の発生をより有効に抑制又は防止することができる。   In the engine supercharging device according to the present invention, when the EGR valve and the electric supercharger are controlled based on the intake air model, it is possible to predict the destination of the engine operating state during acceleration. The EGR valve and the electric supercharger can be switched in advance to a control state suitable for the operation state at the transition destination. For this reason, the acceleration performance of the engine or the vehicle can be further increased, and when the engine is a diesel engine, the generation of soot can be more effectively suppressed or prevented.

本発明に係るエンジンの過給装置において、加速時にエンジン運転状態がＥＧＲ領域に入っているときに非ＥＧＲ領域に入っているときに比べて電動過給機の予回転の回転数を高くするようになっている場合は、電動過給機の予回転の回転数の補正により消費電力の増加を抑制しつつ、エンジンないしは車両の加速性をより高めることができ、エンジンがディーゼルエンジンである場合は煤の発生をより有効に抑制又は防止することができる。   In the engine supercharging device according to the present invention, when the engine operating state is in the EGR region at the time of acceleration, the rotational speed of the pre-rotation of the electric supercharger is made higher than that in the non-EGR region. If the engine is a diesel engine, it is possible to further increase the acceleration of the engine or vehicle while suppressing the increase in power consumption by correcting the pre-rotation speed of the electric supercharger. Generation | occurrence | production of soot can be suppressed or prevented more effectively.

（実施の形態１）
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施の形態１を具体的に説明する。図１は、本発明に実施の形態１に係る過給装置を備えた直噴式のディーゼルエンジンＤＥ（以下、略して「エンジンＤＥ」という。）のシステム構成を示している。なお、エンジンＤＥは多気筒（例えば、４気筒、６気筒…）エンジンであるが、図１では１つの気筒のみを示し、他の気筒の図示は省略している。 (Embodiment 1)
Embodiment 1 of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a system configuration of a direct injection diesel engine DE (hereinafter referred to as “engine DE” for short) provided with a supercharging device according to Embodiment 1 of the present invention. The engine DE is a multi-cylinder (for example, four cylinders, six cylinders, etc.) engine, but only one cylinder is shown in FIG. 1, and the other cylinders are not shown.

図１に示すように、エンジンＤＥにおいては、吸気弁１が開かれたときに、吸気ポート２から燃焼室３内に燃料燃焼用の空気が吸入される（以下、この空気を「吸入空気」という。）。この燃焼室３内の吸入空気は、ピストン４によって断熱圧縮されて高圧状態となり、かつ、通常は燃料の着火温度より高温となる。そして、圧縮行程上死点付近で、燃料噴射弁５から燃焼室３内に燃料（軽油等）が噴射され、この燃料は自己着火して燃焼する。燃焼により生じたガスすなわち排気ガスは、排気弁６が開かれたときに排気ポート７に排出される。なお、図示していないが、燃料は、燃料タンクからコモンレールを介して高圧で燃料噴射弁５に供給される。   As shown in FIG. 1, in the engine DE, when the intake valve 1 is opened, fuel combustion air is sucked into the combustion chamber 3 from the intake port 2 (hereinafter, this air is referred to as “intake air”). That said.) The intake air in the combustion chamber 3 is adiabatically compressed by the piston 4 to be in a high pressure state, and is usually higher than the ignition temperature of the fuel. In the vicinity of the top dead center of the compression stroke, fuel (light oil or the like) is injected from the fuel injection valve 5 into the combustion chamber 3, and this fuel self-ignites and burns. Gas generated by combustion, that is, exhaust gas, is discharged to the exhaust port 7 when the exhaust valve 6 is opened. Although not shown, the fuel is supplied from the fuel tank to the fuel injection valve 5 through the common rail at a high pressure.

これらの一連の動作が繰り返され、ピストン４はシリンダ８内でシリンダ軸方向に往復運動を繰り返す。このピストン４の往復運動は、コネクチングロッド９、クランクアーム（図示せず）、クランクピン（図示せず）等を備えたリンク機構により、クランクシャフト１０の回転運動（トルク）に変換される。クランクシャフト１０の回転運動は、エンジン出力として取り出され、図示していないが、エンジンＤＥを搭載している車両を駆動するとともに、オルタネータやエアコンなどの補機を駆動する。エンジンＤＥは、始動時にはエンジンスタータ１１によって駆動（クランキング）される。なお、図示していないが、クランクシャフト１０の駆動力は、変速機、ファイナルギヤ等を介して駆動輪に伝達される。   A series of these operations is repeated, and the piston 4 repeats reciprocating motion in the cylinder axial direction within the cylinder 8. The reciprocating motion of the piston 4 is converted into a rotational motion (torque) of the crankshaft 10 by a link mechanism including a connecting rod 9, a crank arm (not shown), a crankpin (not shown), and the like. The rotational movement of the crankshaft 10 is taken out as engine output and drives a vehicle equipped with the engine DE, and drives auxiliary equipment such as an alternator and an air conditioner (not shown). The engine DE is driven (cranked) by the engine starter 11 at the time of starting. Although not shown, the driving force of the crankshaft 10 is transmitted to driving wheels via a transmission, a final gear, and the like.

エンジンＤＥにおいて、吸気弁１は、吸気弁開閉カム機構１２によって所定のタイミングで開閉される。そして、吸気弁開閉カム機構１２に対して、電磁式の吸気弁カム制御装置１３（ＶＶＴ：可変バルブタイミング制御装置）が設けられている。この吸気弁カム制御装置１３は、コントロールユニットＣからの制御信号に従って、吸気弁開閉カム機構１２を介して、吸気弁１の開閉タイミングを進角させ又は遅角させることができる。   In the engine DE, the intake valve 1 is opened and closed by the intake valve opening / closing cam mechanism 12 at a predetermined timing. An electromagnetic intake valve cam control device 13 (VVT: variable valve timing control device) is provided for the intake valve opening / closing cam mechanism 12. The intake valve cam control device 13 can advance or retard the opening / closing timing of the intake valve 1 via the intake valve opening / closing cam mechanism 12 in accordance with a control signal from the control unit C.

他方、排気弁６は、排気弁開閉カム機構１４によって所定のタイミングで開閉される。そして、排気弁開閉カム機構１４に対して、電磁式の排気弁カム制御装置１５（ＶＶＴ）が設けられている。この排気弁カム制御装置１５は、コントロールユニットＣからの制御信号に従って、排気弁開閉カム機構１４を介して、排気弁６の開閉タイミングを進角させ又は遅角させることができる。   On the other hand, the exhaust valve 6 is opened and closed by the exhaust valve opening / closing cam mechanism 14 at a predetermined timing. An electromagnetic exhaust valve cam control device 15 (VVT) is provided for the exhaust valve opening / closing cam mechanism 14. The exhaust valve cam control device 15 can advance or retard the opening / closing timing of the exhaust valve 6 via the exhaust valve opening / closing cam mechanism 14 in accordance with a control signal from the control unit C.

エンジンＤＥの各気筒の燃焼室３に吸入空気を供給する吸気系（吸気システム）には、全気筒に共通な単一の共通吸気通路１６が設けられている。共通吸気通路１６の先端（上流端）は大気に開放され、その先端部近傍には、吸入空気の流れ方向にみて上流側から順に、吸入空気中のダスト等を除去するエアクリーナ（図示せず）と、吸入空気の流量を検出するエアフローセンサ１７（図３参照）とが設けられている。   An intake system (intake system) that supplies intake air to the combustion chamber 3 of each cylinder of the engine DE is provided with a single common intake passage 16 that is common to all cylinders. The front end (upstream end) of the common intake passage 16 is opened to the atmosphere, and an air cleaner (not shown) that removes dust and the like in the intake air sequentially from the upstream side in the flow direction of the intake air near the front end. And an air flow sensor 17 (see FIG. 3) for detecting the flow rate of the intake air.

さらに、共通吸気通路１６には、吸入空気の流れ方向にみて上流側から順に、コントロールユニットＣによって弁開度（すなわち、共通吸気通路１６の流路断面積）が制御される電磁式の吸気制御弁１８と、排気ターボ過給機１９のコンプレッサ１９ａと、空冷式のインタークーラ２０とが設けられている。ここで、コンプレッサ１９ａ（排気ターボ過給機１９）は、吸入空気を加圧・圧縮してエンジンＤＥを過給する。また、インタークーラ２０は、コンプレッサ１９ａの加圧・圧縮（ほぼ断熱圧縮）により温度が上昇した吸入空気を冷却する。   Further, in the common intake passage 16, electromagnetic intake control in which the valve opening degree (that is, the cross-sectional area of the common intake passage 16) is controlled by the control unit C in order from the upstream side in the intake air flow direction. A valve 18, a compressor 19 a of the exhaust turbocharger 19, and an air-cooled intercooler 20 are provided. Here, the compressor 19a (exhaust turbocharger 19) supercharges the engine DE by pressurizing and compressing the intake air. Further, the intercooler 20 cools the intake air whose temperature has risen due to pressurization and compression (substantially adiabatic compression) of the compressor 19a.

共通吸気通路１６は、インタークーラ２０の下流側で第１分岐吸気通路１６ａと第２分岐吸気通路１６ｂとに分岐し、分岐部よりやや下流で両分岐吸気通路１６ａ、１６ｂは集合して再び単一の共通吸気通路１６となっている。そして、第１分岐吸気通路１６ａには電動過給機２１が設けられている。この電動過給機２１は、第１分岐吸気通路１６ａ内に配設されたコンプレッサ２１ａと、バッテリ（図示せず）又はオルタネータ（図示せず）から電力が供給されコンプレッサ２１ａを回転駆動するモータ２１ｂ（電動機）とを有している。他方、第２分岐吸気通路１６ｂには、該第２分岐吸気通路１６ｂを開閉する逆止弁２２が設けられている。ここで、逆止弁２２は、電動過給機２１（コンプレッサ２１ａ）が駆動されているときには第２分岐吸気通路１６ｂを閉じ、電動過給機２１が停止しているときには第２分岐吸気通路１６ｂを開く。   The common intake passage 16 branches into a first branch intake passage 16a and a second branch intake passage 16b on the downstream side of the intercooler 20, and both the branch intake passages 16a and 16b are gathered slightly downstream from the branch portion to be simply separated. One common intake passage 16 is formed. An electric supercharger 21 is provided in the first branch intake passage 16a. The electric supercharger 21 includes a compressor 21a disposed in the first branch intake passage 16a, and a motor 21b that rotates the compressor 21a when electric power is supplied from a battery (not shown) or an alternator (not shown). (Electric motor). On the other hand, the second branch intake passage 16b is provided with a check valve 22 for opening and closing the second branch intake passage 16b. Here, the check valve 22 closes the second branch intake passage 16b when the electric supercharger 21 (compressor 21a) is driven, and the second branch intake passage 16b when the electric supercharger 21 is stopped. open.

電動過給機２１は、後で説明するように、主として、加速時における排気ターボ過給機１９の動作遅れすなわちターボラグを補ってエンジンＤＥないしはこれを搭載している車両の加速性を高め、かつ、加速時に吸気系内に残留しているＥＧＲガスを迅速に排気通路に排出し、新気の供給量を迅速に増加させてエンジンＤＥないしは車両のさらに加速性を高めるとともに煤（スモーク）の発生を抑制又は防止するために設けられている。   As will be described later, the electric supercharger 21 mainly improves the acceleration of the engine DE or a vehicle equipped with the engine DE or a vehicle equipped with the turbo lag by compensating for the operation delay of the exhaust turbocharger 19 during acceleration. , EGR gas remaining in the intake system at the time of acceleration is quickly discharged to the exhaust passage, and the supply amount of fresh air is increased rapidly to increase the acceleration of the engine DE or the vehicle and to generate smoke. It is provided in order to suppress or prevent.

第１分岐吸気通路１６ａと第２分岐吸気通路１６ｂとの集合部より下流側において、共通吸気通路１６の下流端は、吸入空気の脈動を減衰させてその流れを安定させるサージタンク２３に接続されている。サージタンク２３には、各気筒の燃焼室３に個別に吸入空気を供給する複数の独立吸気通路２４が接続され、これらの独立吸気通路２４の下流端は、それぞれ対応する気筒の吸気ポート２に接続されている。なお、サージタンク２３には、吸入空気の圧力を検出する吸気圧センサ２５が設けられている。   The downstream end of the common intake passage 16 is connected to a surge tank 23 that attenuates the pulsation of the intake air and stabilizes the flow at the downstream side of the gathering portion of the first branch intake passage 16a and the second branch intake passage 16b. ing. A plurality of independent intake passages 24 for supplying intake air individually to the combustion chambers 3 of the respective cylinders are connected to the surge tank 23, and the downstream ends of these independent intake passages 24 are respectively connected to the intake ports 2 of the corresponding cylinders. It is connected. The surge tank 23 is provided with an intake pressure sensor 25 that detects the pressure of intake air.

また、エンジンＤＥには、各燃焼室３から排出された排気ガスを大気中に排出する排気系（排気システム）が設けられ、この排気系には、各気筒に共通な単一の共通排気通路２６が設けられている。ただし、排気ガスの流れ方向にみて、上流端近傍部（排気マニホールド）では、排気系は気筒毎に分岐して、対応する気筒の排気ポート７に接続されている。そして、共通排気通路２６には、排気ガスによって駆動される排気ターボ過給機１９のタービン１９ｂが設けられている。   Further, the engine DE is provided with an exhaust system (exhaust system) that exhausts exhaust gas discharged from each combustion chamber 3 into the atmosphere, and this exhaust system has a single common exhaust passage common to each cylinder. 26 is provided. However, in the exhaust gas flow direction, in the vicinity of the upstream end (exhaust manifold), the exhaust system is branched for each cylinder and connected to the exhaust port 7 of the corresponding cylinder. The common exhaust passage 26 is provided with a turbine 19b of an exhaust turbocharger 19 driven by exhaust gas.

排気ターボ過給機１９は、多数の可動ベーン２７によりタービン１９ｂへの排気ガスの通路断面積を変化させることができる可変容量機構を備えた可変容量式過給機（ＶＧＴ）である。これらの可動ベーン２７の角度ないし向きは、可動ベーンアクチュエータ２８によって制御される。そして、コントロールユニットＣは、可動ベーンアクチュエータ２８と可動ベーン２７とを介して、排気ガスの通路断面積を変化させ、タービン１９ｂ（排気ターボ過給機１９）の回転数すなわちブロワ１９ａの回転数、ひいては過給圧を制御する。なお、排気ターボ過給機１９の可変容量機構の具体的な構造及び機能は、後で説明する（図２参照）。   The exhaust turbocharger 19 is a variable capacity supercharger (VGT) provided with a variable capacity mechanism capable of changing the passage cross-sectional area of the exhaust gas to the turbine 19b by a large number of movable vanes 27. The angle or direction of the movable vanes 27 is controlled by the movable vane actuator 28. Then, the control unit C changes the passage cross-sectional area of the exhaust gas via the movable vane actuator 28 and the movable vane 27, and the rotational speed of the turbine 19b (exhaust turbocharger 19), that is, the rotational speed of the blower 19a, As a result, supercharging pressure is controlled. The specific structure and function of the variable capacity mechanism of the exhaust turbocharger 19 will be described later (see FIG. 2).

排気ガスの流れ方向にみてタービン１９ｂの下流側において、共通排気通路２６には、排気ガスを浄化する排気ガス浄化触媒３０と、煤（パティキュレート）を捕集するパティキュレートフィルタ３１（ＤＰＦ）とを備えた排気ガス浄化装置３２が設けられている。なお、排気ガス浄化触媒３０は、ＨＣ及びＣＯを酸化して浄化する酸化触媒（例えば、白金、ロジウム、パラジウム等からなる触媒）と、ＮＯｘを還元して浄化する還元触媒（白金、バリウム等からなる触媒）とが、例えばゼオライト等からなるサポート材に担持されたものである。また、パティキュレートフィルタ３１に捕集された煤は、適宜に、例えばパティキュレートフィルタ３１の前後の差圧が設定値を超えたときに、排気ガス浄化触媒３１が高温化する運転状態とすることにより、例えば膨張行程で燃料噴射を行うことにより、燃焼させられて除去される。   An exhaust gas purification catalyst 30 for purifying exhaust gas and a particulate filter 31 (DPF) for collecting soot (particulates) are disposed in the common exhaust passage 26 on the downstream side of the turbine 19b in the exhaust gas flow direction. An exhaust gas purification device 32 is provided. The exhaust gas purification catalyst 30 includes an oxidation catalyst (for example, a catalyst made of platinum, rhodium, palladium, etc.) that oxidizes and purifies HC and CO, and a reduction catalyst (platinum, barium, etc.) that reduces and purifies NOx. Catalyst) is supported on a support material made of, for example, zeolite. Moreover, the soot collected by the particulate filter 31 is appropriately set to an operation state in which the exhaust gas purification catalyst 31 is heated when, for example, the differential pressure before and after the particulate filter 31 exceeds a set value. Thus, for example, by performing fuel injection in the expansion stroke, it is burned and removed.

排気ガスの流れ方向にみて、排気ガス浄化装置３２（排気ガス浄化触媒３０）より上流側の部位と、排気ガス浄化装置３２（パティキュレートフィルタ３１）より下流側の部位とには、それぞれ、排気ガスの圧力を検出する第１排気圧センサ３３と第２排気圧センサ３４とが設けられている。さらに、共通排気通路２６には、パティキュレートフィルタ３１ないしは第２排気圧センサ３４より下流側に、該共通排気通路２６を開閉する排気開閉弁３５が設けられている。なお、排気開閉弁３５の弁開度（すなわち、共通排気通路２６の通路断面積）は、コントロールユニットＣによって制御される。   Exhaust gas purifying device 32 (exhaust gas purifying catalyst 30) upstream and exhaust gas purifying device 32 (particulate filter 31) downstream from exhaust gas purifying device 32 (exhaust gas purifying catalyst 30), respectively. A first exhaust pressure sensor 33 and a second exhaust pressure sensor 34 for detecting the gas pressure are provided. Further, an exhaust opening / closing valve 35 for opening / closing the common exhaust passage 26 is provided in the common exhaust passage 26 on the downstream side of the particulate filter 31 or the second exhaust pressure sensor 34. The valve opening degree of the exhaust opening / closing valve 35 (that is, the passage sectional area of the common exhaust passage 26) is controlled by the control unit C.

また、エンジンＤＥには、燃料の燃焼に起因するＮＯｘの発生量を低減することを主な目的として、共通排気通路２６のタービン上流の比較的高圧の排気ガスの一部を、ＥＧＲガスとして吸気系に還流させる高圧ＥＧＲ装置３６が設けられている。この高圧ＥＧＲ装置３６には、ＥＧＲガス流路となる高圧ＥＧＲ通路３７が設けられている。ここで、ＥＧＲガスの流れ方向にみて高圧ＥＧＲ通路３７の上流端は、排気ガスの流れ方向にみてタービン１９ｂより上流側の部位で共通排気通路２６に接続されている。他方、ＥＧＲガスの流れ方向にみて高圧ＥＧＲ通路３７の下流端はサージタンク２３に接続されている。そして、高圧ＥＧＲ通路３７には、ＥＧＲガスの流れ方向にみて上流側から順に、高温（例えば、６００〜８００℃）のＥＧＲガスを冷却する水冷式の高圧ＥＧＲクーラ３８と、ＥＧＲガスの供給量ないしは流量を制御する高圧ＥＧＲ弁３９とが設けられている。   Further, the engine DE mainly takes a part of the relatively high-pressure exhaust gas upstream of the turbine in the common exhaust passage 26 as EGR gas for the main purpose of reducing the amount of NOx generated due to fuel combustion. A high pressure EGR device 36 is provided for refluxing the system. The high pressure EGR device 36 is provided with a high pressure EGR passage 37 serving as an EGR gas flow path. Here, the upstream end of the high-pressure EGR passage 37 as viewed in the flow direction of the EGR gas is connected to the common exhaust passage 26 at a portion upstream of the turbine 19b as viewed in the flow direction of the exhaust gas. On the other hand, the downstream end of the high-pressure EGR passage 37 is connected to the surge tank 23 in the EGR gas flow direction. In the high-pressure EGR passage 37, a water-cooled high-pressure EGR cooler 38 that cools high-temperature (for example, 600 to 800 ° C.) EGR gas in order from the upstream side in the flow direction of the EGR gas, and the supply amount of EGR gas Or a high-pressure EGR valve 39 for controlling the flow rate is provided.

さらに、エンジンＤＥには、燃料の燃焼に起因するＮＯｘの発生量を低減することを主な目的として、共通排気通路２６のパティキュレートフィルタ３１下流の比較的低圧かつ低温の排気ガスの一部を、ＥＧＲガスとして吸気系に還流させる低圧ＥＧＲ装置４１が設けられている。この低圧ＥＧＲ装置４１には、ＥＧＲガスの流路となる低圧ＥＧＲ通路４２が設けられている。ここで、ＥＧＲガスの流れ方向にみて低圧ＥＧＲ通路４２の上流端は、パティキュレートフィルタ３１と排気開閉弁３５との間の部位で共通排気通路２６に接続されている。他方、ＥＧＲガスの流れ方向にみて低圧ＥＧＲ通路４２の下流端は、吸気制御弁１８とコンプレッサ１９ａとの間の部位で共通吸気通路１６に接続されている。そして、低圧ＥＧＲ通路４２には、ＥＧＲガスの流れ方向にみて上流側から順に、ＥＧＲガスを冷却する空冷式の低圧ＥＧＲクーラ４３と、ＥＧＲガスの供給量ないしは流量を制御する低圧ＥＧＲ弁４４とが設けられている。   Further, the engine DE mainly receives a part of the relatively low-pressure and low-temperature exhaust gas downstream of the particulate filter 31 in the common exhaust passage 26 mainly for the purpose of reducing the amount of NOx generated due to fuel combustion. , A low pressure EGR device 41 is provided for recirculating as EGR gas to the intake system. The low pressure EGR device 41 is provided with a low pressure EGR passage 42 that serves as a flow path for EGR gas. Here, the upstream end of the low pressure EGR passage 42 as viewed in the flow direction of the EGR gas is connected to the common exhaust passage 26 at a portion between the particulate filter 31 and the exhaust opening / closing valve 35. On the other hand, the downstream end of the low-pressure EGR passage 42 as viewed in the EGR gas flow direction is connected to the common intake passage 16 at a portion between the intake control valve 18 and the compressor 19a. The low-pressure EGR passage 42 includes an air-cooled low-pressure EGR cooler 43 that cools the EGR gas in order from the upstream side in the flow direction of the EGR gas, and a low-pressure EGR valve 44 that controls the supply amount or flow rate of the EGR gas. Is provided.

次に、図２を参照しつつ、可変容量式過給機（ＶＧＴ）である排気ターボ過給機１９の可変容量機構の具体的な構造及び機能を説明する。図２は、排気ターボ過給機１９のタービン１９ｂの断面図である。図２に示すように、タービン１９ｂは、タービン室５２を有し、このタービン室５２内には、矢印Ｄで示す方向に排気ガスが流入する。タービン室５２内において、排気ガスが流入する側、すなわち排気入口側には、タービン翼５３を取り囲むように複数の可動ベーン２７が配置されている。これらの可動ベーン２７は、それぞれ、軸５５の回りに回動可能であり、これらの可動ベーン２７はその回動により角度ないし向きが変化するようになっている。   Next, a specific structure and function of the variable capacity mechanism of the exhaust turbocharger 19 which is a variable capacity supercharger (VGT) will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of the turbine 19 b of the exhaust turbocharger 19. As shown in FIG. 2, the turbine 19 b has a turbine chamber 52, and exhaust gas flows into the turbine chamber 52 in the direction indicated by the arrow D. In the turbine chamber 52, a plurality of movable vanes 27 are arranged so as to surround the turbine blades 53 on the exhaust gas inflow side, that is, the exhaust inlet side. Each of these movable vanes 27 is rotatable around a shaft 55, and the angle or direction of these movable vanes 27 is changed by the rotation.

ここで、図２中に実線で示されているように、可動ベーン２７を、互いに近接するように、すなわち可動ベーン２７がタービン翼５３の円周方向により近い向きで延びるようにすれば、各可動ベーン２７間に形成されるノズル５４の開度（以下「ベーンノズル開度」という。）が小さくなる。とくに、エンジン回転数が低いときにベーンノズル開度を小さくすると、排気ガスの流速が高くなり、さらに排気ガスの流れがタービン１９ｂの接線方向（円周方向）に向くので、過給効率が高くなる。ただし、この場合、エンジンＤＥの排圧（排気ガスの圧力）は上昇する。   Here, as shown by a solid line in FIG. 2, if the movable vanes 27 are arranged close to each other, that is, if the movable vanes 27 extend in a direction closer to the circumferential direction of the turbine blades 53, The opening of the nozzle 54 formed between the movable vanes 27 (hereinafter referred to as “vane nozzle opening”) is reduced. In particular, if the vane nozzle opening is reduced when the engine speed is low, the exhaust gas flow rate increases, and the exhaust gas flow is directed in the tangential direction (circumferential direction) of the turbine 19b, so that the supercharging efficiency increases. . However, in this case, the exhaust pressure (exhaust gas pressure) of the engine DE increases.

また、図２中に仮想線（二点鎖線）で示されているように、可動ベーン２７を、互いに離反するように、すなわち可動ベーン２７がタービン翼５３の半径方向により近い向きで延びるようにすれば、ベーンノズル開度が大きくなる。とくに、エンジン回転数が高いときに開度を大きくすると、排気ガスの流量をより大きくすることができるので、過給効率が高くなる。コントロールユニットＣは、これらの可動ベーン２７の角度ないし向きすなわちベーンノズル開度を、可動ベーンアクチュエータ２８を介して、全閉から全開まで制御するようになっている。   Further, as indicated by phantom lines (two-dot chain lines) in FIG. 2, the movable vanes 27 are separated from each other, that is, the movable vanes 27 extend in a direction closer to the radial direction of the turbine blade 53. If it does so, a vane nozzle opening will become large. In particular, when the opening degree is increased when the engine speed is high, the flow rate of the exhaust gas can be increased, so that the supercharging efficiency is increased. The control unit C controls the angle or direction of the movable vanes 27, that is, the vane nozzle opening degree, from the fully closed position to the fully opened position via the movable vane actuator 28.

以下、エンジンＤＥの制御システムを説明する。
図３に示すように、エンジンＤＥには、その運転状態に関する各種情報を収集するために種々のセンサが設けられている。すなわち、前記のエアフローセンサ１７、吸気圧センサ２５、第１排気圧センサ３３及び第２排気圧センサ３４のほかに、さらに、クランクシャフト１０の回転数（エンジン回転数）を検出するエンジン回転数センサ５６、クランク角を検出するクランク角センサ５７、エンジンＤＥの冷却水温度（エンジン水温）を検出するエンジン水温センサ５８、アクセルペダルの開度（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ５９及び吸入空気の温度を検出する吸気温センサ６０が設けられている。これらの各センサの検出信号は、エンジンＤＥ等の制御情報としてコントロールユニットＣに入力される。 Hereinafter, the control system of the engine DE will be described.
As shown in FIG. 3, the engine DE is provided with various sensors for collecting various types of information regarding the operating state. That is, in addition to the air flow sensor 17, the intake pressure sensor 25, the first exhaust pressure sensor 33, and the second exhaust pressure sensor 34, an engine speed sensor that detects the number of revolutions of the crankshaft 10 (engine speed). 56, a crank angle sensor 57 for detecting a crank angle, an engine water temperature sensor 58 for detecting a cooling water temperature (engine water temperature) of the engine DE, an accelerator opening sensor 59 for detecting an accelerator pedal opening (accelerator opening), and an intake An intake air temperature sensor 60 that detects the temperature of the air is provided. Detection signals from these sensors are input to the control unit C as control information such as the engine DE.

コントロールユニットＣは、課題を解決するための手段の欄に記載された「ＥＧＲ制御手段」及び「電動過給機制御手段」を含むエンジンＤＥないしはその付属機器の総合的な制御手段である。詳しくは図示していないが、コントロールユニットＣは、制御信号の入出力を行う入出力部（インターフェース）、データや制御情報等を記憶する記憶部（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）、各種演算処理を行う中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマ、カウンタ等を備えたコンピュータである。   The control unit C is a comprehensive control means for the engine DE or its accessory devices including the “EGR control means” and the “electric supercharger control means” described in the section for solving the problems. Although not shown in detail, the control unit C includes an input / output unit (interface) that inputs and outputs control signals, a storage unit (ROM, RAM, and the like) that stores data and control information, and a central unit that performs various arithmetic processes. A computer including a processing unit (CPU), a timer, a counter, and the like.

図４は、コントロールユニットＣ内に構成された制御系を示すものであり、実際のエンジンＤＥに対応して実際のエンジンＤＥと同一の特性となるように設定された同定モデルＤＭが設定されている。すなわち、同定モデルＤＭは、エンジンＤＥの吸気状態すなわち燃焼室３に供給される直前の吸入空気の状態を目標吸気状態とするために必要な各種機器の実際の制御値を決定するためのものであり、このために、吸気状態に影響を与える実際の各種機器と同一の特性とされた複数の仮想機器が設定されている。   FIG. 4 shows a control system configured in the control unit C, and an identification model DM set to have the same characteristics as the actual engine DE corresponding to the actual engine DE is set. Yes. That is, the identification model DM is used to determine actual control values of various devices necessary for setting the intake state of the engine DE, that is, the state of intake air immediately before being supplied to the combustion chamber 3, to the target intake state. For this reason, a plurality of virtual devices having the same characteristics as those of various actual devices that affect the intake state are set.

図４中では、これらの仮想機器として、実際の各機器の参照番号に「ｘ」を付加して示している。具体的には、仮想機器として、エアフローセンサ１７に対応する仮想エアフローセンサ１７ｘ、吸気制御弁１８に対応する仮想吸気制御弁１８ｘ、排気ターボ過給機１９の可動ベーンアクチュエータ２８に対応する仮想アクチュエータ２８ｘ、吸気温センサ６０に対応する仮想吸気温センサ６０ｘ（仮想インタークーラ２０ｘ）、電勤過給機２１のモータ２１ｂに対応する仮想モータ２１ｂｘ、吸気圧センサ２５に対応する仮想吸気圧センサ２５ｘ、エンジンＤＥに対応する仮想エンジンＤＥｘ（燃焼モデル）、第１、第２排気圧センサ３３、３４に対応する仮想排気圧センサ３３ｘ、３４ｘ（パティキュレートフィルタ３１に相当）、高圧ＥＧＲ弁３９に対応する仮想高圧ＥＧＲ弁３９ｘ及び低圧ＥＧＲ弁４４に対応する仮想低圧ＥＧＲ弁４４ｘが設定されている。   In FIG. 4, “x” is added to the reference numbers of the actual devices as these virtual devices. Specifically, as virtual devices, a virtual airflow sensor 17x corresponding to the airflow sensor 17, a virtual intake control valve 18x corresponding to the intake control valve 18, and a virtual actuator 28x corresponding to the movable vane actuator 28 of the exhaust turbocharger 19 are used. A virtual intake air temperature sensor 60x (virtual intercooler 20x) corresponding to the intake air temperature sensor 60, a virtual motor 21bx corresponding to the motor 21b of the electric work supercharger 21, a virtual intake pressure sensor 25x corresponding to the intake pressure sensor 25, an engine Virtual engine DEx (combustion model) corresponding to DE, virtual exhaust pressure sensors 33x, 34x (corresponding to the particulate filter 31) corresponding to the first and second exhaust pressure sensors 33, 34, and virtual corresponding to the high pressure EGR valve 39 Virtual low pressure EGR valve corresponding to high pressure EGR valve 39x and low pressure EGR valve 44 4x has been set.

図４に示す同定モデルＤＭにおいて決定される制御値は、仮想機器１８ｘでの吸気制御弁開度、仮想機器２８ｘでの可動ベーン２７の開度、仮想機器２１ｂｘでの電動過給機回転数（又は駆動電流）、仮想機器３９ｘでの高圧ＥＧＲ弁開度及び仮想機器４４ｘでの低圧ＥＧＲ弁開度である。これらの決定された制御値は、対応する実際の機器に出力されることになる。これらの制御量を決定するためのパラメータとして、アクセル開度センサ５９で検出されたアクセル開度と、エンジン回転数センサ５６で検出されたエンジン回転数とが基本的に用いられる。このほか、仮想機器１７ｘで得られる吸入空気量、仮想機器６０ｘ（２０ｘ）で得られるインタークーラ出口における吸気温度、仮想機器２５ｘで得られる吸気圧力、仮想機器ＤＥｘで得られる燃焼状態、仮想機器３３ｘ、３４ｘで得られる排気圧力が、上記パラメータに加えて用いられる。   The control values determined in the identification model DM shown in FIG. 4 are the intake control valve opening degree in the virtual device 18x, the opening degree of the movable vane 27 in the virtual device 28x, and the electric supercharger rotation speed (in the virtual device 21bx). Or the driving current), the high pressure EGR valve opening in the virtual device 39x, and the low pressure EGR valve opening in the virtual device 44x. These determined control values are output to the corresponding actual device. As parameters for determining these control amounts, the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor 59 and the engine speed detected by the engine speed sensor 56 are basically used. In addition, the intake air amount obtained by the virtual device 17x, the intake air temperature at the intercooler outlet obtained by the virtual device 60x (20x), the intake pressure obtained by the virtual device 25x, the combustion state obtained by the virtual device DEx, the virtual device 33x , 34x is used in addition to the above parameters.

図４から明らかなように、同定モデルＤＭは、吸気が共通吸気通路１６の入口から流入し、燃料の燃焼により排気ガスとなるまでの一連の流れが、実際のエンジンＤＥの場合と同様となるように構成され、実際のエンジンＤＥの特性と同一の特性を有するものとなっている。このような同定モデルＤＭは、図１に示す系統でもってエンジンＤＥを実際に運転して、このときに得られた実際のデータに基づいて、例えば「マトラボ」という形式でもって作成されている。   As is apparent from FIG. 4, in the identification model DM, a series of flows until the intake air flows from the inlet of the common intake passage 16 and becomes exhaust gas by the combustion of the fuel is the same as in the case of the actual engine DE. Thus, it has the same characteristics as those of the actual engine DE. Such an identification model DM is created in the form of “Matrabo”, for example, based on actual data obtained by actually operating the engine DE with the system shown in FIG.

同定モデルＤＭにおいて、目標吸気状態として、目標酸素濃度（あるいは目標充填量）が与えられたとき、この目標酸素濃度（あるいは目標充填量）とするのに必要な各種制御値を決定して、この決定された各制御値が、対応する実際の機器に出力されることになる。すなわち、吸気制御弁１８の開度、可動ベーン２７の開度、電動過給機２１の回転数（又は駆動電流）、両ＥＧＲ弁３９、４４の開度が、同定モデルＤＭによるシミュレーションにより決定され、対応する実際の機器に対してこの制御値が出力されることになる。同定モデルＤＭは、実際にエンジンＤＥを運転して得られたデータに基づいて制御値を決定するように作成されているので、決定された制御値を実際の機器類に出力することにより、目標酸素濃度（目標充填量）に精度よく収束されることになる。   In the identification model DM, when a target oxygen concentration (or target filling amount) is given as the target inspiratory state, various control values necessary to obtain this target oxygen concentration (or target filling amount) are determined, and this Each determined control value is output to the corresponding actual device. That is, the opening degree of the intake control valve 18, the opening degree of the movable vane 27, the rotation speed (or drive current) of the electric supercharger 21, and the opening degrees of both EGR valves 39 and 44 are determined by simulation using the identification model DM. The control value is output to the corresponding actual device. Since the identification model DM is created so as to determine the control value based on the data actually obtained by operating the engine DE, the target value can be obtained by outputting the determined control value to actual devices. The oxygen concentration (target filling amount) is accurately converged.

かくして、コントロールユニットＣは、前記各センサによって検出された各種データに基づいて、燃料噴射弁５、吸気弁カム制御装置１３、排気弁カム制御装置１５、吸気制御弁１８、電動過給機２１、逆止弁２２、可動ベーンアクチュエータ２８、排気開閉弁３５、高圧ＥＧＲ弁３９、低圧ＥＧＲ弁４４等を制御ないしは駆動することにより、燃料噴射制御、ＥＧＲ制御、過給圧制御、パティキュレートフィルタ３１の再生制御等の普通のエンジン制御を行うようになっている。   Thus, the control unit C, based on the various data detected by each sensor, the fuel injection valve 5, the intake valve cam control device 13, the exhaust valve cam control device 15, the intake control valve 18, the electric supercharger 21, By controlling or driving the check valve 22, the movable vane actuator 28, the exhaust opening / closing valve 35, the high pressure EGR valve 39, the low pressure EGR valve 44, etc., the fuel injection control, EGR control, supercharging pressure control, particulate filter 31 Ordinary engine control such as regeneration control is performed.

さらに、コントロールユニットＣは、エンジンＤＥないしはこれを搭載している車両の加速時に、加速性を高め、あるいは煤の生成を防止又は抑制するための電動過給機２９及び低圧ＥＧＲ弁４４の制御（以下「電動過給機制御」という。）を行うようになっている。しかしながら、普通のエンジン制御については、その制御手法は当業者にはよく知られており、またこのような普通のエンジン制御は本発明の要旨とするところでもないので、その説明を省略する。なお、図４に示す同定モデルは、本発明の実施の形態２に係る電動過給機制御で用いられ、実施の形態１における電動過給機制御では用いられない。   Further, the control unit C controls the electric supercharger 29 and the low-pressure EGR valve 44 to enhance acceleration performance or prevent or suppress soot generation when the engine DE or a vehicle equipped with the engine DE is accelerated. Hereinafter, it is referred to as “electric supercharger control”). However, the control method for ordinary engine control is well known to those skilled in the art, and since such ordinary engine control is not the gist of the present invention, the description thereof is omitted. Note that the identification model shown in FIG. 4 is used in the electric supercharger control according to the second embodiment of the present invention, and is not used in the electric supercharger control in the first embodiment.

以下、図５に示すフローチャートに従って、コントロールユニットＣによって実行される、実施の形態１に係る電動過給機制御の制御手順を具体的に説明する。図５に示すように、この電動過給機制御においては、制御が開始されると（スタート）、まずステップＳ１で、各センサ１７、２５、３３、３４、５６〜６０によって検出された物性値ないしは検出値に対応する各種信号が読み込まれる。   Hereinafter, the control procedure of the electric supercharger control according to the first embodiment, which is executed by the control unit C, will be specifically described with reference to the flowchart shown in FIG. As shown in FIG. 5, in the electric supercharger control, when the control is started (start), first, in step S1, the physical property values detected by the sensors 17, 25, 33, 34, and 56 to 60 are detected. Or various signals corresponding to the detected values are read.

次に、ステップＳ２で、アクセル開度ないしはその増加速度に基づいて、エンジンＤＥないしは車両が加速状態にあるか否かが判定される。一般に、アクセルペダルが踏み込まれてエンジンＤＥが加速を開始したときには、アクセルペダルの踏み込み動作に対して、排気ターボ過給機１９のタービン１９ｂ及びコンプレッサ１９ａの動作遅れに起因する過給遅れすなわちターボラグが生じる。このため、吸入空気の圧力の上昇（過給）の遅れにより吸入空気が不足し、エンジンＤＥを迅速に加速することができなくなる。そこで、このエンジンＤＥでは、エンジンＤＥが加速状態であるときは、電動過給機２１を駆動して吸入空気の圧力の上昇（過給）を助勢し、過給遅れの発生を防止ないしは抑制するようにしている。   Next, in step S2, it is determined whether the engine DE or the vehicle is in an accelerating state based on the accelerator opening or the increasing speed. In general, when the accelerator pedal is depressed and the engine DE starts accelerating, the turbocharger delay, that is, the turbo lag caused by the operation delay of the turbine 19b of the exhaust turbocharger 19 and the operation of the compressor 19a with respect to the depression operation of the accelerator pedal. Arise. For this reason, the intake air becomes insufficient due to a delay in the rise (supercharging) of the intake air pressure, and the engine DE cannot be accelerated quickly. Therefore, in this engine DE, when the engine DE is in an acceleration state, the electric supercharger 21 is driven to assist the increase (supercharging) of the intake air pressure, thereby preventing or suppressing the occurrence of the supercharging delay. I am doing so.

ステップＳ２でエンジンＤＥが加速状態であると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ３で、加速フラグＦが１であるか否かが判定される。この加速フラグＦは、エンジンＤＥないしは車両の加速が開始されたときに、後で説明するステップＳ７で１がセットされ、該加速が終了したときに、後で説明するステップＳ１１で０にリセットされるフラグである。   If it is determined in step S2 that the engine DE is in an accelerated state (YES), it is determined whether or not the acceleration flag F is 1 in step S3. The acceleration flag F is set to 1 in step S7, which will be described later, when the engine DE or the acceleration of the vehicle is started, and is reset to 0 in step S11, which will be described later, when the acceleration is completed. Flag.

ステップＳ３で加速フラグＦが１でない（すなわち０である）と判定された場合（ＮＯ）、すなわち今回から加速が開始された場合は、ステップＳ４でエンジンＤＥの運転状態が吸気系にＥＧＲガスを供給すべき領域（以下「ＥＧＲゾーン」という。）に入っているか否かが判定される。このステップＳ４におけるエンジンＤＥの運転状態は、エンジン回転数とエンジン負荷（燃料噴射量又はアクセル開度）とをパラメータとしてあらわされる。なお、ステップＳ３で加速フラグＦが１であると判定された場合（ＹＥＳ）、すなわち前回以前にすでに加速が開始されている場合は、ステップＳ３〜Ｓ７をスキップして、後で説明するステップＳ８が実行される。   When it is determined in step S3 that the acceleration flag F is not 1 (that is, 0) (NO), that is, when acceleration is started from this time, the operation state of the engine DE is changed to EGR gas in the intake system in step S4. It is determined whether or not it is in an area to be supplied (hereinafter referred to as “EGR zone”). The operating state of the engine DE in step S4 is expressed by using the engine speed and the engine load (fuel injection amount or accelerator opening) as parameters. If it is determined in step S3 that the acceleration flag F is 1 (YES), that is, if acceleration has already started before the previous time, steps S3 to S7 are skipped and step S8 described later is performed. Is executed.

図７に示すように、このエンジンＤＥでは、おおむね低回転・低負荷領域である領域１（ＥＧＲリッチゾーン）と、該領域１より高負荷側又は高回転側の領域２（ＥＧＲパーシャルゾーン）とでＥＧＲガスを吸気系に供給するようにしている。そして、領域１ではさほど大きなエンジン出力は必要とされないので、吸気系へのＥＧＲガスの供給量を多くしてＮＯｘ発生量を可及的に低減するようにしている。また、領域２では、ある程度大きなエンジン出力が必要とされるので、吸気系へのＥＧＲガスの供給量を少なくして、エンジン出力とＮＯｘの低減とを両立させるようにしている。なお領域１及び領域２以外の領域、すなわちおおむね高負荷領域又は高回転領域である領域３（ＥＧＲレスゾーン）では、エンジン出力を可及的に高めるために、吸気系へのＥＧＲガスの供給を停止してできるだけ多くの新気を燃焼室３に供給するようにしている。   As shown in FIG. 7, in this engine DE, a region 1 (EGR rich zone), which is generally a low rotation / low load region, and a region 2 (EGR partial zone) on the higher load side or higher rotation side than the region 1 Thus, EGR gas is supplied to the intake system. In region 1, since a very large engine output is not required, the amount of EGR gas supplied to the intake system is increased to reduce the NOx generation amount as much as possible. In region 2, since a certain level of engine output is required, the amount of EGR gas supplied to the intake system is reduced to achieve both engine output and NOx reduction. In regions other than region 1 and region 2, that is, region 3 (EGR-less zone) that is generally a high load region or a high rotation region, in order to increase the engine output as much as possible, supply of EGR gas to the intake system is performed. The engine is stopped and as much fresh air as possible is supplied to the combustion chamber 3.

ステップＳ４でエンジンＤＥの運転状態がＥＧＲゾーン（すなわち、図７中の領域１又は領域２）に入っていると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ５で電動過給機２１が駆動され、比較的高い回転数Ｎ１（例えば、３０００ｒｐｍ）で、予め設定された期間だけ予回転させられる。なお、電動過給機２１の駆動と同時に又はやや遅れて逆止弁２２が閉じられる。   If it is determined in step S4 that the operating state of the engine DE is in the EGR zone (that is, region 1 or region 2 in FIG. 7) (YES), the electric supercharger 21 is driven in step S5, Pre-rotation is performed for a preset period at a relatively high rotation speed N1 (for example, 3000 rpm). Note that the check valve 22 is closed simultaneously with the driving of the electric supercharger 21 or with a slight delay.

他方、ステップＳ４でエンジンＤＥの運転状態がＥＧＲゾーンに入っていないと判定された場合は（ＮＯ）、ステップＳ６で電動過給機２１が駆動され、比較的低い回転数Ｎ２（例えば、１５００ｒｐｍ）で予め設定された期間だけ予回転させられる。なお、電動過給機２１の駆動と同時に又はやや遅れて逆止弁２２が閉じられる。   On the other hand, when it is determined in step S4 that the operating state of the engine DE is not in the EGR zone (NO), the electric supercharger 21 is driven in step S6, and a relatively low rotational speed N2 (for example, 1500 rpm). Is pre-rotated for a preset period. Note that the check valve 22 is closed simultaneously with the driving of the electric supercharger 21 or with a slight delay.

このように、ステップＳ５又はステップＳ６で、エンジンＤＥの運転状態がＥＧＲゾーンに入っているか否かによって電動過給機２１の予回転の回転数を切り替えるのは、以下のような理由による。すなわち、エンジンＤＥないしは車両の加速時には、加速性を高めるために、燃焼室にできるだけ多くの新気ないしは酸素を供給することが必要とされる。しかしながら、加速開始前あるいは加速開始時に吸気系にＥＧＲガスが供給されている場合は、加速時に新気の供給量を増やすためにＥＧＲガスの供給を停止しても、吸気系内にＥＧＲガスが残留している。そこで、この場合は、ステップＳ５で電動過給機２１の予回転の回転数を高くして、吸気系に残留しているＥＧＲガスを迅速に排気系に排出し、燃焼室に迅速に新気ないしは酸素を供給し、加速性を高めるようにしている。   As described above, the pre-rotation speed of the electric supercharger 21 is switched in step S5 or step S6 depending on whether or not the operating state of the engine DE is in the EGR zone for the following reason. That is, when the engine DE or the vehicle is accelerated, it is necessary to supply as much fresh air or oxygen as possible to the combustion chamber in order to enhance acceleration. However, if EGR gas is supplied to the intake system before or at the start of acceleration, the EGR gas will not enter the intake system even if the supply of EGR gas is stopped to increase the supply amount of fresh air during acceleration. It remains. Therefore, in this case, the number of pre-rotations of the electric supercharger 21 is increased in step S5, the EGR gas remaining in the intake system is quickly discharged to the exhaust system, and the fresh air is quickly supplied to the combustion chamber. Or oxygen is supplied to improve acceleration.

他方、加速開始前あるいは加速開始時に吸気系にＥＧＲガスが供給されていない場合は、吸気系内にＥＧＲガスはほとんど残留していないので、電動過給機２１の予回転の回転数をとくに高くする必要はなく、ターボラグを補うのに必要な回転数で回転させるだけでよい。そこで、この場合は、ステップＳ６で電動過給機２１を比較的低い回転数Ｎ２、すなわち通常の回転数で回転させるようにしている。   On the other hand, when EGR gas is not supplied to the intake system before or at the start of acceleration, almost no EGR gas remains in the intake system, so that the number of pre-rotations of the electric supercharger 21 is particularly high. It is not necessary to do so, and it is only necessary to rotate at the number of revolutions necessary to supplement the turbo lag. Therefore, in this case, in step S6, the electric supercharger 21 is rotated at a relatively low rotational speed N2, that is, at a normal rotational speed.

このように、加速が開始され電動過給機２１が駆動された後、ステップＳ７で加速フラグＦに１がセットされる。続いて、ステップＳ８で、電動過給機２１の回転数が目標回転数（目標値）に達したか否かが判定される。この目標回転数は、例えば電動過給機２１の通常の作動回転数（例えば、５００００ｒｐｍ）に設定される。なお、今回から加速が開始された場合は、電動過給機２１の回転数はＮ１又はＮ２であり、目標回転数に達していないことは明らかである。   Thus, after acceleration is started and the electric supercharger 21 is driven, 1 is set to the acceleration flag F in step S7. Subsequently, in step S8, it is determined whether or not the rotational speed of the electric supercharger 21 has reached a target rotational speed (target value). This target rotational speed is set to a normal operating rotational speed (for example, 50000 rpm) of the electric supercharger 21, for example. When acceleration is started from this time, the rotational speed of the electric supercharger 21 is N1 or N2, and it is clear that the target rotational speed has not been reached.

ステップＳ８で、電動過給機２１の回転数が目標回転数に達していないと判定された場合は（ＮＯ）、ステップＳ１０で、電動過給機２１の回転数が目標回転数に向かって所定の上昇速度で上昇（漸増）させられる。この後、ステップＳ１に復帰する（リターン）。他方、ステップＳ８で電動過給機２１の回転数が目標回転数に達していると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ９で、電動過給機２１の回転数が目標回転数に保持される。この後、ステップＳ１に復帰する（リターン）。   If it is determined in step S8 that the rotational speed of the electric supercharger 21 has not reached the target rotational speed (NO), the rotational speed of the electric supercharger 21 is predetermined toward the target rotational speed in step S10. It is raised (gradual increase) at an ascending speed. Thereafter, the process returns to step S1 (return). On the other hand, if it is determined in step S8 that the rotational speed of the electric supercharger 21 has reached the target rotational speed (YES), the rotational speed of the electric supercharger 21 is held at the target rotational speed in step S9. The Thereafter, the process returns to step S1 (return).

ところで、前記のステップＳ２でエンジンＤＥないしは車両が加速状態でないと判定された場合は（ＮＯ）、ステップＳ１１で加速フラグＦが０にリセットされる。続いて、ステップＳ１２で、電動過給機２１の作動が停止させられ、これと同時に又はやや前に逆止弁２２が開かれる。この後、ステップＳ１に復帰する（リターン）。   If it is determined in step S2 that the engine DE or the vehicle is not in an accelerated state (NO), the acceleration flag F is reset to 0 in step S11. Subsequently, in step S12, the operation of the electric supercharger 21 is stopped, and the check valve 22 is opened simultaneously or slightly before this. Thereafter, the process returns to step S1 (return).

なお、この電動過給機制御では、エンジンＤＥの運転状態が、ＥＧＲゾーンに入っているか、いないかにかかわらず、目標回転数を一定としている。しかしながら、エンジンＤＥの運転状態がＥＧＲゾーンに入っている場合の目標回転数を、ＥＧＲゾーンに入っていない場合の目標回転数より高くしてもよい。この場合は、エンジンＤＥの運転状態がＥＧＲゾーンに入っているか、いないかにかかわらず、予回転の回転数を一定にしてもよい。なお、これらは、後で説明する実施の形態２についても同様である。   In this electric supercharger control, the target rotational speed is constant regardless of whether the operating state of the engine DE is in the EGR zone or not. However, the target rotational speed when the operating state of the engine DE is in the EGR zone may be higher than the target rotational speed when the engine DE is not in the EGR zone. In this case, the number of pre-rotations may be constant regardless of whether the operating state of the engine DE is in the EGR zone or not. These are the same for the second embodiment which will be described later.

かくして、本発明の実施の形態１に係るエンジンＤＥの過給装置ないしは電動過給機制御によれば、加速時にエンジンＤＥの運転状態がＥＧＲゾーンに入っているときには、電動過給機２１が高い回転数で予回転させられるので、吸気系内に残留しているＥＧＲガスが迅速に排気系に排出され、新気の供給量が迅速に増加する。このため、エンジンＤＥないしは車両の加速性が高められ、煤の発生が抑制又は防止される。また、加速時にエンジンＤＥの運転状態がＥＧＲゾーンに入っていないとき、すなわち吸気系にＥＧＲガスが残留していないときには、電動過給機２１が低い回転数で予回転させられるので、不必要な電力消費を防止することができる。   Thus, according to the supercharger or electric supercharger control of the engine DE according to Embodiment 1 of the present invention, when the operating state of the engine DE is in the EGR zone during acceleration, the electric supercharger 21 is high. Since the pre-rotation is performed at the rotational speed, the EGR gas remaining in the intake system is quickly discharged to the exhaust system, and the supply amount of fresh air increases rapidly. For this reason, the acceleration performance of the engine DE or the vehicle is enhanced, and soot generation is suppressed or prevented. Further, when the operating state of the engine DE is not in the EGR zone during acceleration, that is, when the EGR gas does not remain in the intake system, the electric supercharger 21 is pre-rotated at a low rotational speed, which is unnecessary. Power consumption can be prevented.

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２を説明する。しかしながら、実施の形態２におけるエンジンＤＥの機械的な構成及び機能は実施の形態１と同一であり、実施の形態２は、実施の形態１とはコントロールユニットＣによる電動過給機制御の制御手法が異なるだけである。そこで、説明の重複を避けるため、以下では、実施の形態２に係る電動過給機制御の制御手法のみを説明する。なお、実施の形態１に係る電動過給機制御では、エンジンＤＥの実際の運転状態に基づいて電動過給機２１が制御されるが、実施の形態２では、吸気モデルないしは同定モデルによって予測されるエンジンＤＥの運転状態に基づいて、すなわちエンジンＤＥの運転状態を事前に予測して電動過給機２１が制御される。また、実施の形態２に係る電動過給機制御では、加速前のエンジンＤＥの運転状態は低負荷・低回転領域、すなわち図７中の領域１（ＥＧＲリッチゾーン）に入っている場合を想定している。 (Embodiment 2)
The second embodiment of the present invention will be described below. However, the mechanical configuration and functions of the engine DE in the second embodiment are the same as those in the first embodiment. In the second embodiment, the control method of the electric supercharger control by the control unit C is different from the first embodiment. Is only different. Therefore, in order to avoid duplication of explanation, only the control method of the electric supercharger control according to the second embodiment will be described below. In the electric supercharger control according to the first embodiment, the electric supercharger 21 is controlled based on the actual operating state of the engine DE. In the second embodiment, the electric supercharger control is predicted by an intake model or an identification model. The electric supercharger 21 is controlled based on the operating state of the engine DE, that is, the operating state of the engine DE is predicted in advance. Further, in the electric supercharger control according to the second embodiment, it is assumed that the operating state of the engine DE before acceleration is in the low load / low rotation region, that is, the region 1 (EGR rich zone) in FIG. is doing.

図６に示すように、実施の形態２に係る電動過給機制御では、制御が開始されると（スタート）、まずステップＳ２１で、各センサ１７、２５、３３、３４、５６〜６０によって検出された物性値ないしは検出値に対応する各種信号が読み込まれる。続いて、ステップＳ２２で、アクセル開度ないしはその増加速度に基づいて、エンジンＤＥないしは車両が加速状態にあるか否かが判定される。   As shown in FIG. 6, in the electric supercharger control according to the second embodiment, when the control is started (start), first, in step S21, detection is performed by each sensor 17, 25, 33, 34, 56-60. Various signals corresponding to the measured physical property values or detected values are read. Subsequently, in step S22, it is determined whether the engine DE or the vehicle is in an acceleration state based on the accelerator opening or the increasing speed.

ステップＳ２２でエンジンＤＥが加速状態であると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ２３で、加速フラグＦが１であるか否かが判定される。この加速フラグＦは、実施の形態１に係る電動過給機制御における加速フラグと同様のフラグであり、エンジンＤＥないしは車両の加速が開始されたときに、後で説明するステップＳ３０で１がセットされ、該加速が終了したときに、後で説明するステップＳ３４で０にリセットされる。   If it is determined in step S22 that the engine DE is in an accelerated state (YES), it is determined in step S23 whether or not the acceleration flag F is 1. The acceleration flag F is a flag similar to the acceleration flag in the electric supercharger control according to the first embodiment. When the engine DE or the acceleration of the vehicle is started, 1 is set in step S30 described later. When the acceleration is finished, it is reset to 0 in step S34 described later.

ステップＳ２３で加速フラグＦが１でないと判定された場合（ＮＯ）、すなわち今回から加速が開始された場合は、ステップＳ２４〜Ｓ２６で、吸気モデルないしは同定モデルを用いて、所定時間だけ後の（将来の）エンジンＤＥの運転状態が予測される。具体的には、まずステップＳ２４で、エンジン回転数とアクセル開度とをパラメータとする目標充填量マップに基づいて目標充填量が決定される。   If it is determined in step S23 that the acceleration flag F is not 1 (NO), that is, if acceleration is started from this time, in steps S24 to S26, an intake model or an identification model is used ( The future operating state of the engine DE is predicted. Specifically, first, in step S24, a target filling amount is determined based on a target filling amount map using the engine speed and the accelerator opening as parameters.

次に、ステップＳ２５で、図４に示す同定モデルＤＭによって、目標充填量とするために必要な吸気制御弁１８の開度、可動ベーン２７の開度、電動式過給機２１の回転数（又は駆動電流）、高圧ＥＧＲ弁３９の開度及び定圧ＥＧＲ弁４４の開度が決定される。このように決定された各制御値は、対応する実際の機器に出力される。続いて、ステップＳ２６で、所定時間だけ後のエンジンＤＥの運転状態が予測される。すなわち、現時点から所定時間経過したときには、エンジンＤＥの運転状態が、図７に示すエンジン回転数とエンジン負荷とをパラメータとする２次元座標系のどの地点に存在する（移行する）かが予測される。   Next, in step S25, the opening degree of the intake control valve 18, the opening degree of the movable vane 27, and the rotational speed of the electric supercharger 21 required to obtain the target filling amount by the identification model DM shown in FIG. (Or drive current), the opening of the high pressure EGR valve 39 and the opening of the constant pressure EGR valve 44 are determined. Each control value determined in this way is output to the corresponding actual device. Subsequently, in step S26, the operating state of the engine DE after a predetermined time is predicted. That is, when a predetermined time has elapsed from the present time, it is predicted at which point in the two-dimensional coordinate system that the engine DE operating state and the engine load shown in FIG. The

このように、所定時間だけ後のエンジンＤＥの運転状態が予測された後、ステップＳ２７で、予測されたエンジンＤＥの運転状態が図７中の領域２すなわちＥＧＲパーシャルゾーンに入っているか否かが判定される。ここで、予測されたエンジンＤＥの運転状態がＥＧＲパーシャルゾーンに入っていると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ２８で電動過給機２１が駆動され、比較的低い回転数Ｍ１（例えば、１５００ｒｐｍ）で予め設定された期間だけ予回転させられる。なお、電動過給機２１の駆動と同時に又はやや遅れて逆止弁２２が閉じられる。   In this way, after the operation state of the engine DE after a predetermined time is predicted, in step S27, it is determined whether or not the predicted operation state of the engine DE is in the region 2 in FIG. 7, that is, the EGR partial zone. Determined. Here, if it is determined that the predicted operating state of the engine DE is in the EGR partial zone (YES), the electric supercharger 21 is driven in step S28, and a relatively low rotational speed M1 (for example, (1500 rpm) for a preset period. Note that the check valve 22 is closed simultaneously with the driving of the electric supercharger 21 or with a slight delay.

他方、ステップＳ２７で、予測されたエンジンＤＥの運転状態が領域２すなわちＥＧＲパーシャルゾーンに入っていないと判定された場合（ＮＯ）、換言すれば図７中の領域３すなわちＥＧＲレスゾーンに入っていると判定された場合は、ステップＳ２９で電動過給機２１が駆動され、比較的高い回転数Ｍ２（例えば、３０００ｒｐｍ）で所定期間だけ予回転させられる。なお、電動過給機２１の駆動と同時に又はやや遅れて逆止弁２２が閉じられる。   On the other hand, if it is determined in step S27 that the predicted operating state of the engine DE is not in the region 2, that is, the EGR partial zone (NO), in other words, the region 3 in FIG. If it is determined that the electric supercharger 21 is present, the electric supercharger 21 is driven in step S29, and is pre-rotated for a predetermined period at a relatively high rotational speed M2 (eg, 3000 rpm). Note that the check valve 22 is closed simultaneously with the driving of the electric supercharger 21 or with a slight delay.

このように、ステップＳ２８又はステップＳ２９で、予測されるエンジンＤＥの運転状態がＥＧＲパーシャルゾーンに入っているか、それともＥＧＲレスゾーンに入っているかによって電動過給機２１の予回転の回転数を変えるのは、以下のような理由による。すなわち、例えば図８中の矢印Ｐ１で示すように、ＥＧＲリッチゾーン内のＡ域から加速が開始された場合において、予測されるエンジンＤＥの運転状態がＥＧＲレスゾーン内のＣ域である場合は、エンジンＤＥないしは車両は比較的大きい加速度で加速され、かつ、吸気系へのＥＧＲガスの供給が停止されることが予測される。そこで、この場合は、吸気系内のＥＧＲガスを迅速に排気系に排出することができるように、電動過給機２１を比較的高い回転数Ｍ２で予回転させるようにしている。   As described above, in step S28 or step S29, the number of pre-rotations of the electric supercharger 21 is changed depending on whether the predicted operating state of the engine DE is in the EGR partial zone or the EGR less zone. The reason is as follows. That is, for example, as shown by an arrow P1 in FIG. 8, when acceleration is started from the A region in the EGR rich zone, the predicted operating state of the engine DE is the C region in the EGR less zone. The engine DE or the vehicle is accelerated with a relatively large acceleration, and the supply of EGR gas to the intake system is expected to be stopped. Therefore, in this case, the electric supercharger 21 is pre-rotated at a relatively high rotational speed M2 so that the EGR gas in the intake system can be quickly discharged to the exhaust system.

他方、図８中の矢印Ｐ２で示すように、ＥＧＲリッチゾーン内のＡ域から加速が開始された場合において、予測されるエンジンＤＥの運転状態がＥＧＲパーシャルゾーン内のＢ域である場合は、エンジンＤＥないしは車両は比較的小さい加速度で加速され、かつ、吸気系へのＥＧＲガスの供給が小流量で継続されることが予測される。したがって、エンジンＤＥの運転状態がＥＧＲレスゾーンに移行すると予測される場合ほどは、迅速にＥＧＲガスを吸気系から排出する必要はない。そこで、電動過給機２１を比較的低い回転数Ｍ１で予回転させるようにしている。   On the other hand, as shown by the arrow P2 in FIG. 8, when the acceleration is started from the A region in the EGR rich zone and the predicted operating state of the engine DE is the B region in the EGR partial zone, The engine DE or the vehicle is accelerated with a relatively small acceleration, and the supply of EGR gas to the intake system is expected to continue at a small flow rate. Therefore, it is not necessary to exhaust the EGR gas from the intake system as quickly as when the operating state of the engine DE is predicted to shift to the EGR-less zone. Therefore, the electric supercharger 21 is pre-rotated at a relatively low rotational speed M1.

図８に示すように、ＥＧＲリッチゾーン内のＡ域での運転状態から加速が開始された場合、吸気モデルないしは同定モデル（モデルベース制御）を用いれば、加速によりエンジンＤＥの運転が例えばＥＧＲパーシャルゾーン内のＢ域に移行するか、あるいはＥＧＲレスゾーンのＣ域に移行するかなどといったことを容易に予測することができる。すなわち、この電動過給機制御では、予めアクセル加速度に応じて、ドライバの要求するところの加速度を予測することにより、この加速度から必要トルクを算出しそのトルクを発生させるのに必要な燃料の流量、及びその燃料から得ることができる熱量を計算し、ドライバの要求を満たすのに必要な空気量を確保するようにしている。   As shown in FIG. 8, when the acceleration is started from the operating state in the A region in the EGR rich zone, the engine DE is operated by the acceleration by using the intake model or the identification model (model base control), for example, EGR partial. It is possible to easily predict whether to move to the B area in the zone or to move to the C area of the EGR-less zone. That is, in this electric supercharger control, by predicting the acceleration requested by the driver according to the accelerator acceleration in advance, the necessary torque is calculated from this acceleration and the flow rate of fuel required to generate the torque is calculated. And the amount of heat that can be obtained from the fuel is calculated to ensure the amount of air necessary to meet the driver's requirements.

一般に、ディーゼルエンジンにおいては、ＥＧＲリッチゾーンで運転されている場合でも、ＥＧＲガス中の酸素濃度はゼロではない。そして、加速時に電動過給機２１が作動しているときには、吸気系内の圧力上昇により、燃焼室３に供給される新気及びＥＧＲガスの供給量はいずれも増加するが、ＥＧＲガス中には酸素が残存しているので、このＥＧＲガス中の酸素も燃料の燃焼に寄与する。このため、加速時における燃焼室３への酸素の供給量を迅速に高めることができる。   Generally, in a diesel engine, the oxygen concentration in the EGR gas is not zero even when operated in an EGR rich zone. When the electric supercharger 21 is operating at the time of acceleration, the supply amount of fresh air and EGR gas supplied to the combustion chamber 3 both increases due to the pressure increase in the intake system, but the EGR gas Since oxygen remains, oxygen in the EGR gas also contributes to fuel combustion. For this reason, the amount of oxygen supplied to the combustion chamber 3 during acceleration can be quickly increased.

図９に、図８中のＡ域において燃焼室３に供給される新気（吸入空気）とＥＧＲガスの混合気体の組成Ｒ１と、電動過給機２１の作動により過給が行われたときにＢ域又はＣ域において燃焼室３に供給される新気とＥＧＲガスの混合気体の組成Ｒ２とを概念的に示す。図９から明らかなとおり、電動過給機２１による過給により、ＥＧＲガスに含まれる可燃空気がかなりの比率を占めていることがわかる。この可燃空気が燃料の燃焼に寄与し、燃料の燃焼性が高められ、加速性が良好となり、かつ煤の発生が防止される。   In FIG. 9, when supercharging is performed by the composition R1 of the mixed gas of fresh air (intake air) and EGR gas supplied to the combustion chamber 3 in the A region in FIG. 5 conceptually shows the composition R2 of the mixed gas of fresh air and EGR gas supplied to the combustion chamber 3 in the B region or the C region. As is clear from FIG. 9, it can be seen that the combustible air contained in the EGR gas occupies a considerable proportion due to the supercharging by the electric supercharger 21. This combustible air contributes to the combustion of the fuel, the combustibility of the fuel is enhanced, the acceleration performance is improved, and the generation of soot is prevented.

このように、加速が開始されて電動過給機２１が駆動された後、ステップＳ３０で加速フラグＦに１がセットされる。続いて、ステップＳ３１で、電動過給機２１の回転数が目標回転数（目標値）に達したか否かが判定される。この目標回転数は、例えば電動過給機２１の通常の作動回転数（例えば、５００００ｒｐｍ）に設定される。なお、今回から加速が開始された場合は、電動過給機２１の回転数はＭ１又はＭ２であり、目標回転数に達していないことは明らかである。なお、前記のステップＳ２３で加速フラグＦが１であると判定された場合（ＹＥＳ）、すなわち前回以前にすでに加速が開始されている場合は、ステップＳ２４〜Ｓ３０をスキップして、ステップＳ３１が実行される。   Thus, after acceleration is started and the electric supercharger 21 is driven, 1 is set to the acceleration flag F in step S30. Subsequently, in step S31, it is determined whether or not the rotational speed of the electric supercharger 21 has reached a target rotational speed (target value). This target rotational speed is set to a normal operating rotational speed (for example, 50000 rpm) of the electric supercharger 21, for example. In addition, when acceleration is started from this time, the rotational speed of the electric supercharger 21 is M1 or M2, and it is clear that the target rotational speed has not been reached. If it is determined in step S23 that the acceleration flag F is 1 (YES), that is, if acceleration has already started before the previous time, steps S24 to S30 are skipped and step S31 is executed. Is done.

ステップＳ３１で、電動過給機２１の回転数が目標回転数に達していないと判定された場合は（ＮＯ）、ステップＳ３３で、電動過給機２１の回転数が目標回転数に向かって所定の上昇速度で上昇（漸増）させられる。この後、ステップＳ２１に復帰する（リターン）。他方、電動過給機２１の回転数が目標回転数に達していると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ３２で、電動過給機２１の回転数が目標回転数に保持される。この後、ステップＳ２１に復帰する（リターン）。   If it is determined in step S31 that the rotational speed of the electric supercharger 21 has not reached the target rotational speed (NO), the rotational speed of the electric supercharger 21 is predetermined toward the target rotational speed in step S33. It is raised (gradual increase) at an ascending speed. Thereafter, the process returns to step S21 (return). On the other hand, when it is determined that the rotational speed of the electric supercharger 21 has reached the target rotational speed (YES), the rotational speed of the electric supercharger 21 is held at the target rotational speed in step S32. Thereafter, the process returns to step S21 (return).

ところで、前記のステップＳ２２でエンジンＤＥないしは車両が加速状態でないと判定された場合は（ＮＯ）、まずステップＳ３４で加速フラグＦが０にリセットされる。続いて、ステップＳ３５で、電動過給機２１の作動が停止させられ、これと同時に又はやや前に逆止弁２２が開かれる。   If it is determined in step S22 that the engine DE or the vehicle is not in an accelerated state (NO), first, the acceleration flag F is reset to 0 in step S34. Subsequently, in step S35, the operation of the electric supercharger 21 is stopped, and the check valve 22 is opened simultaneously or slightly before this.

次に、ステップＳ３６で、エンジン回転数とアクセル開度とをパラメータとする目標酸素濃度マップに基づいて、目標酸素濃度が決定される。続いて、ステップＳ３７で、同定モデルＤＭによって、目標酸素濃度を実現するための各種制御値が決定される。なお、このステップＳ３７は、前記のステップＳ２５に対応する。この後、ステップＳ３８で、決定された制御値が実際の機器に出力される。この後、ステップＳ２１に復帰する（リターン）。   Next, in step S36, the target oxygen concentration is determined based on the target oxygen concentration map using the engine speed and the accelerator opening as parameters. Subsequently, in step S37, various control values for realizing the target oxygen concentration are determined by the identification model DM. This step S37 corresponds to the aforementioned step S25. Thereafter, in step S38, the determined control value is output to the actual device. Thereafter, the process returns to step S21 (return).

以上、本発明の実施の形態２に係るエンジンＤＥの過給装置ないしは電動過給機制御によっても、基本的には実施の形態１の場合と同様に、エンジンＤＥないしは車両の加速性が高められ、煤の発生が抑制又は防止される。   As described above, the engine DE or the vehicle turbocharger control according to the second embodiment of the present invention basically improves the acceleration of the engine DE or the vehicle as in the first embodiment. , Generation of wrinkles is suppressed or prevented.

本発明に係るディーゼルエンジンのシステム構成を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a system configuration of a diesel engine according to the present invention. 図１に示すエンジンの排気ターボ過給機のタービンの側面断面図である。It is side surface sectional drawing of the turbine of the exhaust gas turbocharger of the engine shown in FIG. 図１に示すエンジンの制御システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control system of the engine shown in FIG. 図１に示すエンジンで用いられる吸気モデルないしは同定モデルの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the intake model thru | or identification model used with the engine shown in FIG. 本発明の実施の形態１に係るエンジンの電動過給機制御の制御手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control procedure of the electric supercharger control of the engine which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態２に係るエンジンの電動過給機制御の制御手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control procedure of the electric supercharger control of the engine which concerns on Embodiment 2 of this invention. エンジン回転数及びエンジン負荷をパラメータとする、ＥＧＲガスの供給条件を示す図である。It is a figure which shows the supply conditions of EGR gas which use an engine speed and an engine load as parameters. 加速時におけるエンジンの運転状態の移行態様を示す図である。It is a figure which shows the transfer aspect of the driving | running state of the engine at the time of acceleration. 加速前後における吸入空気の組成を示す図である。It is a figure which shows the composition of the intake air before and behind acceleration.

符号の説明Explanation of symbols

ＤＥ ディーゼルエンジン、Ｃ コントロールユニット、１ 吸気弁、２ 吸気ポート、３ 燃焼室、４ ピストン、５ 燃料噴射弁、６ 排気弁、７ 排気ポート、８ シリンダ（気筒）、９ コネクチングロッド、１０ クランクシャフト、１１ エンジンスタータ、１２ 吸気弁開閉カム機構、１３ 吸気弁カム制御装置、１４ 排気弁開閉カム機構、１５ 排気弁カム制御装置、１６ 共通吸気通路、１６ａ 第１分岐吸気通路、１６ｂ 第２分岐吸気通路、１７ エアフローセンサ、１８ 吸気制御弁、１９ 排気ターボ過給機、１９ａ コンプレッサ、１９ｂ タービン、２０ インタークーラ、２１ 電動過給機、２１ａ コンプレッサ、２１ｂ モータ、２２ 逆止弁、２３ サージタンク、２４ 独立吸気通路、２５ 吸気圧センサ、２６ 共通排気通路、２７ 可動ベーン、２８ 可動ベーンアクチュエータ、２９ 第２電動過給機、２９ａ コンプレッサ、２９ｂ モータ、３０ 排気ガス浄化触媒、３１ パティキュレートフィルタ、３２ 排気ガス浄化装置、３３ 第１温度センサ、３４ 第２温度センサ、３５ 排気開閉弁、３６ 高圧ＥＧＲ装置、３７ 高圧ＥＧＲ通路、３８ 高圧ＥＧＲクーラ、３９ 高圧ＥＧＲ制御弁、４１ 低圧ＥＧＲ装置、４２ 低圧ＥＧＲ通路、４３ 低圧ＥＧＲクーラ、４４ 低圧ＥＧＲ制御弁、５２ タービン室、５３ タービン翼、５４ ノズル、５５ 可動ベーンの軸、５６ エンジン回転数センサ、５７ クランク角センサ、５８ エンジン水温センサ、５９ アクセル開度センサ、６０ 吸気温センサ。   DE diesel engine, C control unit, 1 intake valve, 2 intake port, 3 combustion chamber, 4 piston, 5 fuel injection valve, 6 exhaust valve, 7 exhaust port, 8 cylinder (cylinder), 9 connecting rod, 10 crankshaft, DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Engine starter, 12 Intake valve opening / closing cam mechanism, 13 Intake valve cam control apparatus, 14 Exhaust valve opening / closing cam mechanism, 15 Exhaust valve cam control apparatus, 16 Common intake passage, 16a First branch intake passage, 16b Second branch intake passage , 17 Air flow sensor, 18 Intake control valve, 19 Exhaust turbocharger, 19a Compressor, 19b Turbine, 20 Intercooler, 21 Electric supercharger, 21a Compressor, 21b Motor, 22 Check valve, 23 Surge tank, 24 Independent Intake passage, 25 Intake pressure sensor, 26 Common Air passage, 27 movable vane, 28 movable vane actuator, 29 second electric supercharger, 29a compressor, 29b motor, 30 exhaust gas purification catalyst, 31 particulate filter, 32 exhaust gas purification device, 33 first temperature sensor, 34 Second temperature sensor, 35 Exhaust valve, 36 High pressure EGR device, 37 High pressure EGR passage, 38 High pressure EGR cooler, 39 High pressure EGR control valve, 41 Low pressure EGR device, 42 Low pressure EGR passage, 43 Low pressure EGR cooler, 44 Low pressure EGR control Valve, 52 Turbine chamber, 53 Turbine blade, 54 Nozzle, 55 Movable vane shaft, 56 Engine speed sensor, 57 Crank angle sensor, 58 Engine water temperature sensor, 59 Accelerator opening sensor, 60 Intake air temperature sensor.

Claims (3)

吸気通路に配設された電動過給機と、
排気ターボ過給機と、
上記排気ターボ過給機のコンプレッサより上流側の吸気通路と上記排気ターボ過給機のタービンより下流側の排気通路とを接続し排気通路内の排気ガスの一部を吸気通路に還流させるＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路に配設されたＥＧＲ弁とを有するＥＧＲ装置と、
上記ＥＧＲ弁を介しての排気ガスの還流量をエンジンの運転状態に応じて制御するＥＧＲ制御手段と、
加速時に上記電動過給機を作動させるとともに、エンジンの運転状態がＥＧＲ領域に入っているときには非ＥＧＲ領域に入っているときに比べて、上記電動過給機の作動回転数を高くする電動過給機制御手段とを備えていることを特徴とするエンジンの過給装置。 An electric supercharger disposed in the intake passage;
An exhaust turbocharger,
An EGR passage that connects an intake passage upstream of the compressor of the exhaust turbocharger and an exhaust passage downstream of the turbine of the exhaust turbocharger to recirculate part of the exhaust gas in the exhaust passage to the intake passage. And an EGR device having an EGR valve disposed in the EGR passage,
EGR control means for controlling the exhaust gas recirculation amount via the EGR valve in accordance with the operating state of the engine;
The electric supercharger is operated at the time of acceleration, and when the engine operating state is in the EGR region, the electric supercharger that increases the operating rotational speed of the electric supercharger is higher than that in the non-EGR region. An engine supercharging device comprising: a charger control means. 上記ＥＧＲ弁及び上記電動過給機は、少なくともアクセル開度に基づいて設定される吸気モデルに基づいて制御されるようになっていて、
上記吸気モデルは、実際のエンジンの吸気状態と同一の吸気状態が得られるように、実際のエンジンの吸気状態について影響を与える実際の機器の特性と同一の特性を有するように設定された仮想機器を複数種組み合わせて構成され、予め設定された入力パラメータに基づいて、実際のエンジンの吸気状態が目標吸気状態となるように上記仮想機器に対する制御値を決定するよう構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のエンジンの過給装置。 The EGR valve and the electric supercharger are controlled based on an intake model set based on at least the accelerator opening,
The above intake model is a virtual device that is set to have the same characteristics as the actual device that affects the actual intake state of the engine so that the same intake state as the actual engine intake state can be obtained. And a control value for the virtual device is determined based on a preset input parameter so that the actual engine intake state becomes the target intake state. The engine supercharging device according to claim 1. 上記電動過給機制御手段は、加速時にエンジンの運転状態がＥＧＲ領域に入っているときには非ＥＧＲ領域に入っているときに比べて、上記電動過給機の予回転の回転数を高くするよう構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のエンジンの過給装置。   The electric supercharger control means is configured to increase the number of pre-rotations of the electric supercharger when the engine operating state is in the EGR region during acceleration compared to when the engine is in the non-EGR region. The engine supercharging device according to claim 1, wherein the engine supercharging device is configured.
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