JP2010121469A - 排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＯｘ及びスモークの排出を抑制し且つ触媒通過後の排気を好適に浄化させると共に、ＥＧＲ通路における圧損を好適に低減させる。
【解決手段】排気浄化装置は、モータ（４００）により駆動され且つ吸入空気を過給可能に構成されたモータ駆動過給器（２１７）を含む、内燃機関（２００）の吸気系に相互に直列に配置された複数の吸気過給器と、内燃機関の排気系と接続され、該排気系から排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に供給可能なＥＧＲ装置（３００）を有する。ＥＧＲ装置（３００）は、ＥＧＲ過給器（３０７）及び第１開閉弁（３０８）が設置された第１通路（３１１）と第２開閉弁（３０９）が設置された第２通路（３１２）とを含んでおり、ＥＧＲ過給器の非稼動時、ＥＧＲガスの供給経路は、第１及び第２開閉弁の駆動制御により、上記第２通路を含み且つ上記第１通路を含まない第２経路に制御される。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関から排出される排気を浄化可能な排気浄化装置の技術分野に関する。

この種の装置として、ＥＧＲガスを昇圧して吸気通路に還流するＥＧＲガスコンプレッサを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された過給式エンジンのＥＧＲ装置（以下、「従来の技術」と称する）によれば、ＥＧＲガスコンプレッサと排気通路タービンとがクラッチを介して継脱自在に連結されるため、気筒への吸気量を十分に確保することによりスモークの発生や燃料消費の悪化を防止しながら、効率良くＥＧＲを行うことが可能となり、エンジンの全運転領域で排気ガス中のＮＯｘの排出量を低減することが可能になるとされている。

尚、ＥＧＲ手段とスーパーチャージャとを有する構成において還流排気ガスが該スーパーチャージャへ侵入することを防止する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

また、排気浄化用触媒が必要とする燃料添加が実行された場合に、流路切り替え手段によりＥＧＲクーラをバイパスするバイパスラインを選択することによってＥＧＲクーラの冷却性能の低下を防止するものも提案されている（例えば、特許文献３参照）。

また、排気マニホールドとコンプレッサ吸入口の上流側とをＥＧＲ通路で接続することにより排気ガス及び吸気の逆流を防ぐ技術も開示されている（例えば、特許文献４参照）。

更に、エキゾーストマニホールドを分割し、その一部にＥＧＲ通路を形成する技術も提案されている（例えば、特許文献５参照）。

更には、実際の還流排気量が目標還流排気量よりも少ない場合に駆動される機械式過給機を設けた排気還流装置も提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

特開平１１−６２７１５号公報 特開平８−３１９８７３号公報 特開２００６−２３３９４７号公報 特開２００４−２４５１１７号公報 特開平９−１５１８０５号公報 実開平５−１８４３号公報

上記従来の技術によれば、大量ＥＧＲによりＮＯｘ排出量の低減が図られるものの、その背反として、吸入空気量が低下することによりスモーク排出量が増加し易い。一方、そのような問題に対処すべく、新気量の確保を目的として、複数の過給器を相互に直列に配置することが周知である。

ところが、複数の吸気過給器を相互に直列に配置する場合、排気域では同時に複数のタービンが仕事をするために、単一の過給器を採用する場合と較べて排気温度の低下を招く。このため、これら過給器の下流側に配置され得る触媒では、その温度上昇が妨げられ、排気の浄化効率自体が低下してしまう。即ち、従来の技術には、ＮＯｘ及びスモークの排出量の低減を、排気の浄化に十分に貢献させ難いという技術的な問題点がある。

また、ＥＧＲガスコンプレッサ等のＥＧＲガスの過給手段は、ＥＧＲガスの過給が必要とされない場合には単なる流路抵抗体に過ぎず、ＥＧＲ通路における圧力損失（以下、適宜「圧損」と称する）を増大させる要因となる。即ち、この種のＥＧＲ過給器を備える排気浄化装置には、ＥＧＲ通路における圧力損失の増大によりＥＧＲ（排気を吸気系に還流させることを指す）の制御性が低下するという技術的問題点もある。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、ＮＯｘ及びスモークの排出を抑制し且つ触媒通過後の排気を好適に浄化させると共に、ＥＧＲ通路における圧損を低下させ得る排気浄化装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る排気浄化装置は、モータにより駆動され且つ吸入空気を過給可能に構成されたモータ駆動過給器を含む、内燃機関の吸気系に相互に直列に配置された複数の吸気過給器と、前記内燃機関の排気系と接続され、該排気系から排気の一部をＥＧＲガスとして前記吸気系に供給可能に構成されると共に相異なる第１通路及び第２通路を含んでなるＥＧＲ通路と、前記第１通路に設置され、稼動時に前記ＥＧＲガスを過給可能なＥＧＲ過給器と、前記ＥＧＲ通路において前記第１通路及び前記第２通路の各々を開放及び閉鎖可能に設置され、前記ＥＧＲ通路における前記ＥＧＲガスの供給経路を、（１）前記第１通路が開放され且つ前記第２通路が閉鎖された状態に対応する第１経路と、（２）前記第１通路が閉鎖され且つ前記第２通路が開放された状態に対応する第２経路との間で切り替え可能な切り替え手段とを具備することを特徴とする。

本発明に係る内燃機関は、一又は複数の気筒を有し、当該気筒の各々における燃焼室において、例えばガソリン、軽油或いは各種アルコール等の燃料が、或いは当該燃料と吸入空気との混合体である混合気が燃焼した際に発生する力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランクシャフト等の機械的な伝達経路を経る等して、動力として取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念であり、例えば２サイクル或いは４サイクルレシプロエンジン等を意味する。

本発明に係る排気浄化装置によれば、各々が相互に直列に配置された複数の吸気過給器によって、例えば吸気通路や吸気マニホールド等を含み得る吸気系を介して内燃機関に新気が供給される。このため、例えば単一の吸気過給器により過給を行う場合と較べて、比較的高い過給圧を得ることが可能である。尚、本発明に係る「吸気過給器」とは、外界から吸入される空気たる吸入空気の圧力を大気圧以上に高めた状態で供給する（即ち、過給する）ことが可能な装置であって、例えば、好適な一形態として、少なくとも一部が排気エネルギ（端的には排気圧）を利用した（即ち、排気圧に応じたタービンの回転駆動力の少なくとも一部をコンプレッサの回転駆動力として利用した）、所謂ターボチャージャ等として構成され得る。

一方、燃焼室から排出され排気系を介して外界に導かれる排気は、排気系に適宜の設置態様を伴って設置され得る触媒装置等により浄化される。この触媒装置は、好適には触媒活性温度以上の温度領域において好適な排気浄化効果を発揮し得るが、その昇温には専ら排気の熱エネルギが利用される。即ち、燃焼室から排出される高温の排気が触媒装置を通過する過程で生じる熱交換等により、この排気の熱エネルギを触媒装置に供給し、触媒装置の昇温を促すといった構図である。

ところが、排気浄化装置を構成する複数の吸気過給器の各々が、排気圧によりタービンを駆動する所謂ターボチャージャ等として構成される場合、吸気過給器の数量に応じて排気圧は低下する。従って、好適にはこれら複数のタービンの下流側に位置する触媒装置（一部のタービンに対し上流側に位置していてもよいが、その場合、タービンが十分に駆動され難くなり、過給器本来の過給動作に支障をきたす可能性がある）では、排気圧の低下に伴い単位時間当たりに供給される熱負荷が減少して、その昇温が阻害されることとなる。その結果、排気の浄化効率が低下して、例え燃焼室から排出される排気（所謂エンジン出ガス）のスモーク量或いはＮＯｘ量が低減され得るとしたところで、触媒装置下流側のガス（所謂、触媒出ガス）の浄化が必ずしも好適に進行しない、といった問題が生じ得る。

そこで、本発明の排気浄化装置は、複数の吸気過給器の少なくとも一部としてモータ駆動過給器を備える構成となっている。本発明に係る「モータ駆動過給器」とは、例えば車載用バッテリ等の蓄電手段を電力供給源とするモータから、例えばモータ出力軸等の回転軸及び当該回転軸と直接的に、間接的に又は物理的、機械的、電気的若しくは磁気的な各種の条件が満たされた場合に限定的に連結される回転軸等を適宜介する等して駆動力が供給されることにより、吸入空気を過給可能に構成された装置であり、好適な一形態としては、例えば回転軸の回転により入り口側ガスを圧縮して出口側へ導くコンプレッサ等の流体圧縮手段である。

このモータ駆動過給器が吸入空気の過給を行うにあたっては、排気圧の低下が生じることはないから、本発明に係る排気浄化装置においては、複数の吸気過給器により望ましい過給効果を得るに際して、触媒装置に供給される熱負荷の低下を抑制することが可能となる。従って、複数の吸気過給器全てを排気駆動する場合と較べて明らかに触媒装置の昇温が促進され、触媒装置での排気浄化効率の低下が抑制される。

一方、本発明に係る排気浄化装置は、例えば排気ポート、排気マニホールド及び排気通路等を含み得る内燃機関の排気系と接続され、該排気系から排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に供給可能な（尚、係るＥＧＲガスの供給を、これ以降適宜「ＥＧＲ」と称することとする）ＥＧＲ通路を備えている。

このＥＧＲ通路は、例えば、内燃機関の吸気系に、直接若しくは間接的に、又はＥＧＲバルブ等、ＥＧＲガスの流量（以下、適宜「ＥＧＲ量」とする）を制御可能な弁装置等の状態に応じて限定的に連通する構成となっており、ＥＧＲ通路に導かれる、上記排気系に排出される排気の一部が、不活性のＣＯ２を比較的大量に含むＥＧＲガスとして吸気系に還流される構成となっている。当該ＥＧＲガスが、吸気系に供給される吸入空気と混合され気筒内に吸入される吸気を形成することによって、例えばＮＯｘ等の発生が少なくとも幾らかなり抑制される。

ところで、先述したように複数の吸気過給器により比較的高い過給圧が実現され得る点に鑑みれば、ＥＧＲ通路と排気系との分岐位置（例えば、エキマニの一部）における排気圧（所謂、エンジン背圧である）と、ＥＧＲ通路と吸気系との合流位置（例えば、インマニの一部）における吸気圧との圧力偏差は小さくなり易い。このため、この圧力偏差を利用してＥＧＲガスを吸気系に押し込む構成では、場合によっては十分なＥＧＲガスを吸気系に還流させ難いといった事態が生じ得る。

そこで、このＥＧＲ通路或いは内燃機関の排気系には、ＥＧＲ過給器が備わっている。このＥＧＲ過給器は、例えば先述したモータ駆動過給器の駆動力源としてのモータ等から、例えば先述したモータ出力軸等の回転軸及び当該回転軸と直接的に、間接的に又は物理的、機械的、電気的若しくは磁気的な各種の条件が満たされた場合に限定的に連結される回転軸等を適宜介する等して駆動力が供給されることにより、ＥＧＲガスを過給することが可能に構成された装置であり、好適な一形態としては、例えば回転軸の回転により入り口側ガスを圧縮して出口側へ導くコンプレッサ等の流体圧縮手段である。このＥＧＲ過給器によりＥＧＲガスが過給されることによって、上記圧力偏差が比較的小さいとしても、実践上十分な量のＥＧＲガスを吸気系に供給することが可能となり得る。従って、このように複数の吸気過給器とＥＧＲ過給器とを有する本発明に係る排気浄化装置の構成によれば、スモーク及びＮＯｘ各々の発生量を同時に低減し得る。

即ち、本発明に係る排気浄化装置によれば、ＮＯｘ及びスモークの排出を抑制し且つ触媒装置通過後の排気を好適に浄化することが可能となるのである。

尚、好適な一形態として、このＥＧＲ過給器は、先述したモータ駆動過給器と一軸配置されてもよい。ここで、「一軸配置」とは、実質的にその回転軸が共有されることを意味する。この際、ＥＧＲ過給器とモータ駆動過給器とは、モータの回転に伴って同期回転可能或いは一体回転可能であるが、「実質的に」とあるように、ＥＧＲ過給器、モータ駆動過給器及びモータ相互間の厳密な連結態様については何ら限定されない趣旨である。例えば、モータ出力軸が両者の回転軸を兼用していてもよいし、モータ出力軸が一方の回転軸を兼用し且つ他方の回転軸と各種の態様の下に（直接的、間接的又は限定的の別を問わない）連結されていてもよいし、或いは両者が個々に回転軸を有し且つ夫々モータ出力軸に各種の態様の下に連結されていてもよい。また、この場合、モータとＥＧＲ過給器との間には、例えば電磁クラッチ、機械クラッチ或いは流体クラッチ等の各種係合手段が介装され、モータとＥＧＲ過給器とが選択的に連結し得る構成とされていてもよい。この場合、ＥＧＲガスの過給を伴うことなく吸入空気の過給のみを行うことも可能となるため、比較的大量の新気を必要とする領域や、排気駆動型の吸気過給器が十分に稼動しない低回転領域等において効果的である。

ところで、このようにＥＧＲ通路にＥＧＲ過給器を備えた構成においては、ＥＧＲガスの過給が必要とされない期間において、ＥＧＲ過給器がＥＧＲ通路の流路抵抗を増加させ、ＥＧＲ通路における圧損を増大させるといった新規な問題が発生し得る。係る圧損の増大は、ＥＧＲガスの安定供給を妨げ、ＥＧＲの制御性を低下させる要因となる。

ここで、本発明に係るＥＧＲ通路は、相互いに異なる第１通路及び第２通路を含んで形成されており、ＥＧＲ過給器は、この第１通路に設置されている。更に、本発明に係る排気浄化装置は、係る第１通路及び第２通路の各々を開放及び閉鎖可能に設置され、ＥＧＲ通路におけるＥＧＲガスの供給経路を、第１通路が開放され且つ第２通路が閉鎖された状態に対応する第１経路と、第１通路が閉鎖され且つ前記第２通路が開放された状態に対応する第２経路との間で切り替え可能な切り替え手段を有している。

このため、本発明に係る排気浄化装置によれば、例えば、ＥＧＲ過給器の稼動時に第１経路を選択し、またＥＧＲ過給器の非稼動時に第２経路を選択する等、ＥＧＲ過給器がＥＧＲガスの非稼動時にＥＧＲ通路における圧損を増大させる旨の技術的問題点を解決する各種の措置を講じることが可能となる。即ち、本発明に係る排気浄化装置によれば、ＮＯｘ及びスモークの排出を抑制し且つ触媒通過後の排気を好適に浄化させると共に、ＥＧＲ通路における圧損を低下させ、ＥＧＲの制御性を向上させることが可能となるのである。

尚、第１通路及び第２通路の各々相互間の位置関係は特に限定されない。例えば、第２通路は、第１通路と共にＥＧＲ通路の然るべき分岐位置から分岐していてもよいし、相異なる位置において排気系から分岐していてもよい。また、ＥＧＲ通路の然るべき合流位置で合流していてもよいし、相異なる位置において吸気系に合流していてもよい。或いは、第１及び第２通路は、相互いに共通部分を全く有さぬ、各々独立してＥＧＲガスを吸気系に還流させることが可能な通路として構成されていてもよい。

また、切り替え手段の構成は、各通路の開放及び閉鎖を伴ってＥＧＲガスの供給経路を上記の如く切り替え可能である限りにおいて特に限定されない。例えば、切り替え手段は、好適な一形態として、第１通路及び第２通路各々に当該各々における流路断面積を二値的に、段階的に又は連続的に可変とし得るように設けられた一又は複数の弁体及び当該弁体を駆動する駆動装置を適宜に含み得る弁装置等として構成されていてもよい。或いは、第１及び第２通路が、ＥＧＲ通路の然るべき分岐位置から合流する、或いは然るべき合流位置で合流する構成を採る場合には、切り替え手段とは、これら分岐位置又は合流位置に設けられた三方弁等の多方弁装置であってもよい。

本発明に係る排気浄化装置の一の態様では、前記第１通路に設置され前記第１通路を開放及び閉鎖可能な第１開閉弁と、前記第２通路に設置され前記第２通路を開放及び閉鎖可能な第２開閉弁とを有する。

この態様によれば、例えば電磁開閉弁或いは差圧弁等の形態を採り得る第１開閉弁により第１通路におけるＥＧＲガスの供給量が二値的、段階的又は連続的に可変とされ、第１通路の開放及び閉鎖が可能となる。また例えば電磁開閉弁或いは差圧弁等の形態を採り得る第２開閉弁により第２通路におけるＥＧＲガスの供給量が二値的、段階的又は連続的に可変とされ、第２通路の開放及び閉鎖が可能となる。従って、ＥＧＲガスの供給経路の切り替えを確実に且つ簡便に実現することが可能となる。

本発明に係る排気浄化装置の他の態様では、前記ＥＧＲ過給器の稼動状態に応じて前記供給経路が切り替わるように前記切り替え手段を制御する制御手段を更に具備する。

この態様によれば、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る制御手段により、例えば各種のスイッチング回路、ＰＷＭ制御回路或いはインバータ回路等を適宜に含み得る然るべき駆動系或いは駆動部材の制御等を介し、ＥＧＲ過給器の稼動状態に応じてこの供給経路が切り替わるように切り替え手段が制御される。

このため、ＥＧＲ過給器の稼動時及び非稼動時の各々について、所望のＥＧＲ量を正確に得ることが可能となる。

制御手段を備えた本発明に係る排気浄化装置の一の態様では、前記制御手段は、前記ＥＧＲガスが前記吸気系に供給されるＥＧＲ実行時における前記ＥＧＲ過給器の稼動時において、前記供給経路が前記第１経路となるように前記切り替え手段を制御する。

この態様によれば、ＥＧＲ実行時におけるＥＧＲ過給器の稼動時に、ＥＧＲガスの供給経路が第１経路とされる。このため、ＥＧＲ過給器によるＥＧＲガスの過給効果が十分に発揮され、複数の過給器により比較的高い過給圧が得られている状況においても所望のＥＧＲ量を得ることが可能となる。即ち、ＥＧＲの制御性を向上させることが可能となる。

ここで特に、ＥＧＲガスが単に第１通路を通過して吸気系に導かれるだけであっても、ＥＧＲ過給器による過給の効果は少なからず担保されるが、この場合、第１通路の圧力が第２通路よりも高くなるから、ＥＧＲガスの一部が第２通路側へ漏洩してＥＧＲ通路の圧損が増大するといった懸念が必ずしも払拭されない。

その点、本発明に係る切り替え手段の作用によれば、第１経路が選択された状態において、第２通路は閉鎖された状態となる。即ち、第２通路と吸気系との連通は実質的に遮断された状態となる。従って、ＥＧＲ過給器によりＥＧＲガスを過給するにあたって、過給されたＥＧＲガスが第１経路を流れる途上でその一部が第２通路側に漏洩し、第２通路をＥＧＲガスが逆流するといった事態は生じ難い。即ち、この態様によれば、ＥＧＲガスの過給がなされる期間におけるＥＧＲ通路の圧損も確実に低下させることが可能となる。

制御手段を備えた本発明に係る排気浄化装置の他の態様では、前記制御手段は、前記ＥＧＲガスが前記吸気系に供給されるＥＧＲ実行時における前記ＥＧＲ過給器の非稼動時において、前記供給経路が前記第２経路となるように前記切り替え手段を制御する。

この態様によれば、ＥＧＲ実行時におけるＥＧＲ過給器の非稼動時に、ＥＧＲガスの供給経路が第２経路とされる。このため、ＥＧＲ過給器がＥＧＲ通路における圧損を増大させることはなく、ＥＧＲの制御性を向上させることが可能となる。

制御手段を備えた本発明に係る排気浄化装置の他の態様では、前記制御手段は更に、前記第１通路と前記第２通路との間の圧力差に応じて前記切り替え手段を制御する。

ここで、例えば、上述したＥＧＲ過給器の非稼動時の制御において、ＥＧＲ過給器の稼動停止直後或いは停止後間もない期間においては、ＥＧＲ通路の圧力は相応に高い状態にある。従って、このような状況で供給経路を第２経路に切り替えると、第２通路をＥＧＲガスが逆流する可能性がある。

その点、この態様によれば、制御手段により、ＥＧＲ過給器の稼動状態に加えて更に第１通路及び第２通路相互間の圧力差に応じて切り替え手段が制御されるため、例えばＥＧＲ過給器の非稼動時ではあっても、第１経路の圧力が相応に高い期間においてＥＧＲガスの供給経路の切り替えを遅延させ、供給経路切り替え時の圧損の発生を好適に防止することが可能となる。

また、ＥＧＲ過給器の稼動開始直後或いは開始後間もない期間においては、先に述べたようにＥＧＲ過給器が圧損を生じさせるため、第１通路の圧力は第２通路よりも低くなり易い。従って、このような状況で供給経路として第１経路を選択すると、第１通路へＥＧＲガスが逆流する可能性がある。本態様によれば、このような状況において、例えば、第１通路の圧力がＥＧＲ過給器により第２通路よりも高くなるまで第２経路によるＥＧＲを行って、第１通路の圧力が第２通路よりも高くなった後に供給経路を切り替えること等によって、供給経路切り替え時の圧損の発生を好適に防止することが可能となる。即ち、この態様によれば、ＥＧＲ通路における圧損をより確実に低下させることが可能となり、極めて高い実践上の利益が提供される。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の好適な各種実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るエンジンシステム１０の構成について説明する。ここに、図１は、エンジンシステム１０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。

図１において、エンジンシステム１０は、図示せぬ車両に搭載され、ＥＣＵ１００、エンジン２００、ＥＧＲ装置３００及びモータ４００を備える。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、エンジン２００の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットである。ＥＣＵ１００は、本発明に係る「制御手段」の一例であり、ＲＯＭに格納される制御プログラムに従って、後述する切替弁駆動制御を実行することが可能に構成されている。

エンジン２００は、軽油を燃料とする、本発明に係る「内燃機関」の一例たる直列４気筒ディーゼルエンジンである。エンジン２００の概略について説明すると、エンジン２００は、シリンダブロック２０１に４本の気筒２０２が並列配置された構成を有している。そして、各気筒内において燃料を含む混合気が圧縮自着火した際に生じる熱エネルギが、不図示のピストンの往復運動を生じさせ、更にコネクティングロッドを介してピストンに連結されるクランクシャフト（いずれも不図示）の回転運動に変換される構成となっている。以下に、エンジン２００の要部構成を、その動作の一部と共に説明する。

尚、本実施形態に係るエンジン２００は、気筒２０２が図１において紙面と垂直な方向に４本並列してなる直列４気筒ディーゼルエンジンであるが、個々の気筒２０２の構成は相互に等しいため、ここでは一の気筒２０２についてのみ説明することとする。

気筒２０２内における混合気の燃焼に際し、外部から吸入された空気たる吸入空気は、各気筒について共通に設置された吸気マニホールド２０３に導かれた後、各気筒について独立に設けられた吸気ポート（不図示）に導かれ、吸気ポートと気筒内部とを連通可能に構成された不図示の吸気バルブの開弁時に気筒２０２内に吸入される。気筒２０２内には、筒内直噴型のインジェクタ２０４から燃料たる軽油が噴射される構成となっており、噴射された燃料が各気筒内部で、気筒内に吸入されたガス（以下、「吸気」と略称する）と混合され、上述した混合気となる。

エンジン２００において、燃料は、不図示の燃料タンクに貯留されている。この燃料タンクに貯留される燃料は、不図示のフィードポンプの作用により燃料タンクから汲み出され、不図示の低圧配管を介して高圧ポンプ（不図示）に圧送される構成となっている。高圧ポンプは、コモンレール２０５に対し、燃料を供給することが可能に構成されている。尚、高圧ポンプは、公知の各種態様を採り得、ここでは、その詳細については省略することとする。

コモンレール２０５は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、上流側（即ち、高圧ポンプ側）から供給される高圧燃料をＥＣＵ１００により設定される目標レール圧まで蓄積することが可能に構成された、高圧貯留手段である。尚、コモンレール２０５には、レール圧を検出することが可能なレール圧センサ及びレール圧が上限値を超えないように蓄積される燃料量を制限するプレッシャリミッタ等が配設されるが、ここではその図示を省略することとする。前述したインジェクタ２０４は、気筒２０２毎に搭載されており、夫々が高圧デリバリ２０６を介してコモンレール２０５に接続されている。

ここで、インジェクタ２０４の構成について補足すると、インジェクタ２０４は、ＥＣＵ１００から供給される指令に基づいて作動する電磁弁と、この電磁弁への通電時に燃料を噴射するノズル（いずれも不図示）とを備える。当該電磁弁は、コモンレール２０５の高圧燃料が印加される圧力室と、当該圧力室に接続された低圧側の低圧通路との間の連通状態を制御することが可能に構成されており、通電時に当該加圧室と低圧通路とを連通させると共に、通電停止時に当該加圧室と低圧通路とを相互に遮断する。

一方、ノズルは、噴孔を開閉するニードルを内蔵し、圧力室の燃料圧力がニードルを閉弁方向（噴孔を閉じる方向）に付勢している。従って、電磁弁への通電により加圧室と低圧通路とが連通し、圧力室の燃料圧力が低下すると、ニードルがノズル内を上昇して開弁する（噴孔を開く）ことにより、コモンレール２０５より供給された高圧燃料を噴孔より噴射することが可能に構成される。また、電磁弁への通電停止により加圧室と低圧通路とが相互に遮断されて圧力室の燃料圧力が上昇すると、ニードルがノズル内を下降して閉弁することにより、噴射が終了する構成となっている。

尚、燃料は、個々の気筒２０２において、インジェクタ２０４を介し、目標噴射量に相当する燃料が、燃焼室内の急激な温度上昇を防止するための少量のパイロット噴射と、目標噴射量とパイロット噴射量との差分に相当するメイン噴射とに分割して噴射される構成となっている。

上述した混合気は、圧縮工程において自着火して燃焼し、燃焼済みガスとして、或いは一部未燃の混合気として、吸気バルブの開閉に連動して開閉する排気バルブ（不図示）の開弁時に排気ポート（不図示）を介して排気マニホールド２０７に導かれる構成となっている。この排気マニホールド２０７は、排気通路２０８に連通しており、排気の大部分は、この排気通路２０８に導かれる構成となっている。

一方、排気通路２０８には、ＬＰ（Low Pressure：低圧）側タービンハウジング２０９に収容される形でＬＰ側タービン２１０が設置されている。ＬＰ側タービン２１０は、排気通路２０８に導かれた排気の圧力により所定の回転軸を中心として回転可能に構成されている。このＬＰ側タービン２１０の回転軸は、ＬＰ側コンプレッサハウジング２１１に収容される形で吸気通路２１３に設置されたＬＰ側コンプレッサ２１２と共有されており、ＬＰ側タービン２１０が排圧により回転すると、ＬＰ側コンプレッサ２１２も当該回転軸を中心として回転する構成となっている。尚、吸気通路２１３は、吸気マニホールド２０３と共に本発明に係る「吸気系」の一例を構成している。ＬＰ側コンプレッサ２１２は、図示せぬクリーナを介して外界から吸気通路２１３に導かれた吸入空気を、その回転に伴う圧力により吸気マニホールド２０３に圧送する（即ち、過給する）ことが可能に構成された、本発明に係る「吸気過給器」の一例である。

尚、ＬＰ側タービン２１０には、ノズルベーンの開度に応じてＬＰ側タービン２１０を駆動する排気圧を調整可能なＶＮ（Variable Nozzle：可変ノズル）２１４が設けられている。

一方、吸気通路２１３においてＬＰ側コンプレッサ２１２の下流側の分岐位置から分岐するＨＰ（High Pressure：高圧）側吸気通路２１５（尚、ＨＰ側吸気通路２１５もまた、本発明に係る「吸気系」の一例である）には、ＨＰ側コンプレッサハウジング２１６に収容される形でＨＰ側コンプレッサ２１７が設置されている。ＨＰ側コンプレッサ２１７は、ＨＰ側吸気通路２１５に導かれた吸入空気（即ち、ＬＰ側コンプレッサ２１２により過給された吸入空気）を更に過給することが可能に構成された、本発明に係る「吸気過給器」の他の一例であり、ＬＰ側コンプレッサ２１２と相互に直列に配置されている。尚、ＨＰ側コンプレッサ２１７により過給された吸入空気は、ＨＰ側吸気通路２１５の一部であるＨＰ側コンプレッサ出口部２１８を介し、分岐位置下流側において再び吸気通路２１３に戻される構成となっている。このように、本実施形態に係るエンジン２００では、ＬＰ側コンプレッサ２１２とＨＰ側コンプレッサ２１７とにより、所謂２段過給がなされ得る構成となっている。

ＨＰ側コンプレッサ出口部２１８と、ＬＰ側コンプレッサ２１２の出口であるＬＰ側コンプレッサ出口部２１９（吸気通路２１３の一部であって、前述した分岐位置よりも下流側に設定される）とは、吸気切替弁２２０を介して接続されている。吸気切替弁２２０は、開度が全開開度と全閉開度の間で二値的に可変な弁体を備え、当該開度に応じて吸入空気の供給経路を切り替えることが可能に構成された、電磁開閉弁である。吸気切替弁２２０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その開度は、然るべき駆動系を介してＥＣＵ１００により上位に制御される構成となっている。

補足すると、この吸気切替弁２２０により、ＬＰ側コンプレッサ出口部２１９とＨＰ側コンプレッサ出口部２１８との連通が遮断された状態（即ち、全閉開度に相当する状態）においては、ＬＰ側コンプレッサ２１２により過給された吸入空気は、その全量がＨＰ側コンプレッサ２１７に供給される。また、この吸気切替弁２２０により、ＬＰ側コンプレッサ出口部２１９とＨＰ側コンプレッサ出口部２１８とが連通せしめられた状態（即ち、全開開度に相当する状態）においては、後述するようにＨＰ側コンプレッサ２１７が停止されることにより、ＬＰ側コンプレッサ２１２により過給された吸入空気は、ＨＰ側コンプレッサ２１７に殆ど供給されることなく（即ち、より流路抵抗の低いＬＰ側コンプレッサ出口部２１９を通過して）下流側の吸気マニホールド２０３へ供給される。尚、吸気切替弁２２０は、その開度が連続的に可変な構造を有していてもよい。

モータ４００は、不図示のバッテリから供給される電力により回転駆動可能に構成されてなる、本発明に係る「モータ」の一例たるＤＣブラシレスモータであり、ロータを貫通する出力軸たるモータ軸４０１の一端部が、先に述べたＨＰ側コンプレッサ２１７の回転軸に接続されている。このため、モータ軸４０１の回転速度に応じて、ＨＰ側コンプレッサ２１７の回転速度も変化し、ＨＰ側コンプレッサ２１７の過給圧が変化する。即ち、ＨＰ側コンプレッサ２１７は、本発明に係る「モータ駆動過給器」の一例である。

モータ４００は、不図示の駆動系がＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その駆動状態がＥＣＵ１００により制御される構成となっている。即ち、ＨＰ側コンプレッサ２１７の過給状態は、ＥＣＵ１００により適宜調整可能となっている。

吸気通路２１３には、吸入空気の量を調節可能なディーゼルスロットルバルブ２２１が配設されている。このディーゼルスロットルバルブ２２１は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され且つＥＣＵ１００により上位に制御されるスロットルバルブモータ２２２から供給される駆動力により回転可能に構成された回転弁であり、ディーゼルスロットルバルブ２２１を境にした吸気通路２１３の上流部分と下流部分とをほぼ遮断する全閉位置から、ほぼ全面的に連通させる全開位置まで、その回転位置が連続的に制御される構成となっている。尚、エンジン２００は、ディーゼルエンジンであり、その出力は、ガソリン等を燃料とするエンジンにおける空燃比制御（吸入空気量制御）と異なり、噴射量の増減制御を介してコントロールされる。従って、ディーゼルスロットルバルブ２２１は、エンジン２００の動作期間において、基本的に全開位置（図示するディーゼルスロットルバルブ２２１の位置が全開位置に相当する）に制御される。尚、吸気通路２１３には、過給された吸入空気を冷却することが可能なインタークーラ（図示「Ｉ／Ｃ」）２２３が設置されている。

また、吸気通路２１３には、インマニ圧力センサ２２４が設置されている。インマニ圧力センサ２２４は、吸気マニホールド２０３における吸気の圧力たるインマニ圧Ｐｂ（エンジン２００全体としての過給圧と実質的に等価である）を検出することが可能に構成されたセンサである。インマニ圧力センサ２２４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたインマニ圧Ｐｂは、ＥＣＵ１００により一定又は不定のタイミングで参照される構成となっている。

また、排気マニホールド２０７には、エキマニ圧力センサ２２５が設置されている。エキマニ圧力センサ２２５は、排気マニホールド２０７における排気の圧力たるエキマニ圧Ｐ４（所謂エンジン背圧である）を検出することが可能に構成されたセンサである。エキマニ圧力センサ２２５は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたエキマニ圧Ｐ４は、ＥＣＵ１００により一定又は不定のタイミングで参照される構成となっている。

尚、排気通路２０８には、不図示のＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）を含む触媒システムが設置されている。このＤＰＦは、エンジン２００から排出されるＰＭを捕集可能且つ浄化可能に構成された、所謂セラミックウォールフロー型のフィルタであり、担体表面に形成された無数の細孔部にＰＭを捕捉すると共に、所定の再生処理において、捕捉したＰＭを酸化燃焼させることにより排気の浄化を可能としている。補足すると、この触媒システムにおいて、このＤＰＦの前段には、酸化触媒が設置されており、排気中のＮＯは、この酸化触媒により一旦酸化力の良好なＮＯ２に酸化され、ＤＰＦにおけるＰＭの再生が促される構成となっている。また、この触媒システムには、例えばＮＳＲ（Nox Strage Reduction：ＮＯｘ吸蔵還元）触媒等、他の触媒装置が備わっていてもよい。

また、気筒２０２を収容するシリンダブロック２０１における、気筒２０２の外周部位には、ＬＬＣ等の冷却水を循環供給するためのウォータジャケット（不図示）が設けられており、気筒２０２を含むエンジン２００全体を冷却可能に構成されている。

また、エンジンシステム１０において、ＥＣＵ１００には、図示する以外にも、エンジン２００の、或いはエンジン２００が搭載される車両の運転条件を規定する各種の指標値が、各指標値について設置された各種のセンサ（不図示）を介して電気的に入力される構成となっている。例えば、ＥＣＵ１００は、エンジン２００の機関回転速度ＮＥをＮＥセンサから、またアクセルペダルの開度（即ち、アクセル開度）をアクセルポジションセンサから取得することが可能に構成されている。

尚、本実施形態において、エンジン２００はディーゼルエンジンとして構成されるが、本発明に係る内燃機関は、ガソリン或いはアルコールを燃料とするエンジンにも同様に適用可能である。更には、気筒配列も多種多様であってよい。

次に、ＥＧＲ装置３００について説明する。ＥＧＲ装置３００は、ＥＧＲ導入通路３０１、ＥＧＲ通路３０２、ＥＧＲクーラ３０３、ＥＧＲクーラバイパス弁３０４、ＥＧＲバルブ３０５、ＥＧＲコンプレッサハウジング３０６、ＥＧＲコンプレッサ３０７、第１切替弁３０８、第２切替弁３０９、ＥＧＲコンプレッサ出口圧力センサ３１０、第１通路３１１及び第２通路３１２を備え、排気の一部をＥＧＲガスとして吸気マニホールド２０３に循環させることが可能に構成されている。

ＥＧＲ導入通路３０１は、排気通路２０８と第１通路３１１とを連通させる管状部材であり、ＬＰ側タービンハウジング２０９よりも上流側において排気通路２０８から分岐する構成となっている。また、ＥＧＲ導入通路３０１における排気通路２０８と反対側の端部は、ＥＧＲコンプレッサハウジング３０６に接続されており、ＥＧＲ導入通路３０１は、その内部においてＥＧＲコンプレッサハウジング３０６と連通する構成となっている。

ＥＧＲ通路３０２は、一端部が第１通路３１１に接続され、また他端部が吸気マニホールド２０３の上流側にある接続位置において吸気通路２１３に接続され、ＥＧＲ導入通路３０１、第１通路３１１及び第２通路３１２と共に本発明に係る「ＥＧＲ通路」の一例を構成する中空且つ金属製の管状部材である。

ＥＧＲクーラ３０３は、ＥＧＲ通路３０２に設けられたＥＧＲガスの冷却装置である。ＥＧＲクーラ３０３は、外周部にエンジン２００の冷却水配管が張り巡らされた構成を有し、ＥＧＲ通路３０２に導かれＥＧＲクーラ３０３を通過するＥＧＲガスは、この冷却水との熱交換により冷却され、下流側（即ち、吸気通路２１３側）へ導かれる構成となっている。ＥＧＲクーラ３０３には、夫々が上述したウォータジャケットに連通するインレットパイプ及びアウトレットパイプ（いずれも不図示）が接続されており、冷却水は、当該インレットパイプから当該冷却水配管に流入し、当該アウトレットパイプを介して当該冷却水配管の外に排出される。排出された冷却水は、エンジン２００の冷却水循環系に還流され、所定の経路を経て再びインレットパイプから供給される。

ＥＧＲ通路３０２には、ＥＧＲクーラ３０３の上流側及び下流側を連通させるバイパス通路（符合省略）が形成されている。ＥＧＲガスが、このバイパス通路に導かれた場合、ＥＧＲガスは、このバイパス通路によりバイパスされるＥＧＲ通路３０２の被バイパス区間に設置されたＥＧＲクーラ３０３を通過することなく吸気系に還流する構成となっている。

ＥＧＲクーラバイパス弁３０４は、ＥＧＲ通路３０２において、ＥＧＲクーラ３０３の上流側（即ち、排気マニホールド側）端部付近に設置され（尚、このような構成は一例であり、下流側端部近傍であってもよい）、弁体の位置制御により、ＥＧＲ通路３０２におけるＥＧＲガスの供給経路を二値的に切り替えることが可能な弁装置である。ＥＧＲクーラバイパス弁３０４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その弁体位置は、ＥＣＵ１００により上位に制御される構成となっている。

より具体的には、ＥＧＲクーラバイパス弁３０４は、その弁体の位置が、上述した被バイパス区間へのＥＧＲガスの流入を遮断してＥＧＲガスをバイパス通路のみへ導くバイパス側弁体位置と、それとは逆にバイパス通路へのＥＧＲガスの流入を遮断して、被バイパス区間のみにＥＧＲガスを導くクーラ側弁体位置との間で二値的に且つ選択的に切り替えられる構成となっている。

尚、バイパス通路及びＥＧＲクーラバイパス弁３０４の構成は、ここで述べる形態に限定されない。例えば、ＥＧＲクーラバイパス弁３０４は、単数又は複数の弁体の開閉状態の段階的又は連続的な制御により、ＥＧＲクーラ３０３をバイパスするＥＧＲガスの量を段階的又は連続的に変化させ得るように構成されていてもよい。

ＥＧＲバルブ３０５は、先に述べた吸気通路２１３との接続位置よりも上流側においてＥＧＲ通路３０２に設置され、弁体の開閉状態の制御によりＥＧＲガスの量（即ち、ＥＧＲ量）を変化させることが可能に構成された電磁開閉弁である。ＥＧＲバルブ３０５は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その駆動状態はＥＣＵ１００により上位に制御される構成となっている。補足すると、ＥＧＲ通路３０２に導かれたＥＧＲガスは、先に述べたＥＧＲクーラバイパス弁３０４の弁体位置が、上述した二種類の弁体位置のいずれであるにせよ、最終的には、このＥＧＲバルブ３０５の開度（即ち、開弁の度合いであり、例えば、全開を１００（％）、全閉を０（％）等として規格化された数値として表され得る）に応じた量が吸気マニホールド２０３に供給される。

ＥＧＲコンプレッサ３０７は、ＥＧＲコンプレッサハウジング３０６に収容される形で設置された、本発明に係る「ＥＧＲ過給器」の一例たる過給器である。ＥＧＲコンプレッサ３０７は、ＥＧＲ導入通路３０１を介して導かれた排気の一部（即ちＥＧＲガス）を、その回転軸の回転速度に応じて下流側に接続された第１通路３１１に圧送することが可能であり、このＥＧＲガスの圧送によりＥＧＲガスが過給される構成となっている。ＥＧＲコンプレッサ３０７の回転軸は、先述したモータ軸４０１の他端部に、後述する電磁クラッチ４０２を介して連結されている。即ち、ＥＧＲコンプレッサ３０７は、新気過給用のＨＰ側コンプレッサ２１７と、その回転軸を実質的に共有しており、所謂一軸配置が実現されている。

第１通路３１１は、一端部がＥＧＲコンプレッサハウジング３０６に接続され、他端部がＥＧＲ通路３０２に接続された、中空且つ金属製の管状部材である。尚、第１通路３１１とＥＧＲ通路３０２とは相互に一体に形成されていてもよいし、溶接されていてもよいし、或いは然るべき連結部材（例えば、フランジ、ガスケット或いはカプラ等）により気密を保って連結されていてもよい。第１通路３１１は、ＥＧＲ導入通路３０１と共に、本発明に係る「第１通路」の一例を構成している。

第２通路３１２は、一端部が排気マニホールド２０７に接続され、他端部が、ＥＧＲ通路３０２に接続されてなる、本発明に係る「第２通路」の一例たる中空且つ金属製の管状部材である。第２通路３１２は、排気マニホールド２０７に滞留する排気を、ＥＧＲガスとして、先述のＥＧＲコンプレッサ３０７を経由することなく（即ち、バイパスして）ＥＧＲ通路３０２に供給可能である。尚、第２通路３１２とＥＧＲ通路３０２とは相互に一体に形成されていてもよいし、溶接されていてもよいし、或いは然るべき連結部材（例えば、フランジ、ガスケット或いはカプラ等）により気密を保って連結されていてもよい。

第１切替弁３０８は、全閉と全開との間で開閉状態を二値的に制御可能な弁体を備えた電磁開閉弁である。第１切替弁３０８は、第１通路３１１に設置されており、弁体の開閉状態に応じて第１通路３１１とＥＧＲ通路３０２との連通状態を二値的に変化させることが可能である。即ち、弁体が全開状態にある場合（即ち、本発明に係る「開放」の一例）には、第１通路３１１とＥＧＲ通路３０２とは連通し、弁体が全閉状態にある場合（即ち、本発明に係る「閉鎖」の一例）には、第１通路３１１とＥＧＲ通路３０２との連通は遮断される。なお、第１切替弁３０８は、本発明に係る「第１開閉弁」の一例である。

第２切替弁３０９は、第１切替弁３０８と同様、全閉と全開との間で開閉状態を二値的に制御可能な弁体を備えた電磁開閉弁である。第２切替弁３０９は、第２通路３１２に設置されており、弁体の開閉状態に応じて第２通路３１２とＥＧＲ通路３０２との連通状態を二値的に変化させることが可能である。即ち、弁体が全開状態にある場合（即ち、本発明に係る「開放」の一例）には、第２通路３１２とＥＧＲ通路３０２とは連通し、弁体が全閉状態にある場合（即ち、本発明に係る「閉鎖」の一例）には、第２通路３１２とＥＧＲ通路３０２との連通は遮断される。尚、第２切替弁３０９は、本発明に係る「第２開閉弁」の一例である。

このようなＥＧＲ装置３００において、ＥＧＲガスは、第１切替弁３０８が開弁し且つ第２切替弁２０９が閉弁した状態において排気マニホールド２０７、ＥＧＲ導入通路３０１、ＥＧＲコンプレッサ３０７、第１通路３１１及びＥＧＲ通路３０２を経由して吸気マニホールド２０３に導かれ、第１切替弁３０８が閉弁し且つ第２切替弁２０９が開弁した状態において排気マニホールド２０７、第２通路３１２及びＥＧＲ通路３０２を経由して吸気マニホールド２０３に導かれる。前者の経路（ＥＧＲコンプレッサ３０７を経由する経路）は、即ち、本発明に係る「第１経路」の一例であり、後者の経路（ＥＧＲコンプレッサ３０７をバイパスする経路）は、即ち、本発明に係る「第２経路」の一例である。尚、これ以降は適宜この「第１経路」及び「第２経路」なる呼称を採用することとする。

ＥＧＲコンプレッサ出口圧力センサ３１０は、第１通路３１１に設置され、第１通路３１１におけるＥＧＲガスの圧力たるコンプレッサ出口圧Ｐｅｇｒを検出することが可能に構成されたセンサである。ＥＧＲコンプレッサ出口圧力センサ３１０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたコンプレッサ出口圧Ｐｅｇｒは、ＥＣＵ１００により一定又は不定のタイミングで参照される構成となっている。尚、第２通路３１２におけるＥＧＲガスの圧力は、エキマニ圧力センサ２２５により検出されるエキマニ圧Ｐ４によって代替される。

一方、エンジンシステム１０は、電磁クラッチ４０２を備える。電磁クラッチ４０２は、相互に対向する金属製のクラッチ板（符号省略）を有し、不図示のソレノイド駆動装置に対する通電制御により電磁力を適宜に生じさせ、両クラッチ板を結合又は分離せしめる構造を有する、電磁駆動式のクラッチ装置である。電磁クラッチ４０２は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、電磁クラッチ４０２の駆動状態（ここでは、ソレノイド駆動装置の通電状態）は、ＥＣＵ１００により上位に制御される構成となっている。

ここで、モータ４００の回転軸たるモータ軸４０１の両端部には、夫々ＨＰ側コンプレッサ２１７の回転軸及びＥＧＲコンプレッサ３０７の回転軸が連結されている。上記クラッチ板は、このモータ軸４０１におけるＥＧＲコンプレッサ３０７の回転軸と対向する端部と、ＥＧＲコンプレッサ３０７におけるモータ軸４０１と対向する端部とに夫々固定されている。従って、両クラッチ板が相互に結合した結合状態においては、モータ４００とＥＧＲコンプレッサ３０７とは、両軸体が結合された一体とみなし得る回転軸により一体に或いは同期して回転する。一方で、両クラッチ板が相互に分離した分離状態においては、ＥＧＲコンプレッサ３０７は、その回転駆動力を失うこととなり、停止する。

＜実施形態の動作＞
エンジンシステム１０では、ＬＰ側コンプレッサ２１２及びＨＰ側コンプレッサ２１７を使用した吸入空気の二段過給が可能であり、比較的高い過給圧（インマニ圧Ｐｂと実質的に等価である）を実現可能である。このため、スモークの排出を抑制しつつ動力性能が担保される。一方、このように過給圧を高め得る点に鑑みれば、インマニ圧Ｐｂとエキマニ圧Ｐ４との偏差は、相対的に減少し易く、この圧力差を利用してＥＧＲガスを吸気マニホールド２０３に導くのみの構成では、十分なＥＧＲ量が確保され難い。

その点、エンジンシステム１０にはＥＧＲコンプレッサ３０７が備わっており、ＥＧＲガスの過給が可能となっている。このため、過給圧の上昇に伴うＥＧＲ量の低下を回避することが出来、ＥＧＲ（ＥＧＲガスを吸気系に循環させることを指す）によるＮＯｘの低減も好適に図られる。即ち、エンジンシステム１０によれば、スモーク及びＮＯｘの排出量を低減することが可能となる。

また、ＨＰ側コンプレッサ２１７は、モータ４００からの駆動力の供給を受けて作動するモータ駆動型の過給器であり、その駆動に排気のエネルギを要しない。このため、吸入空気の過給を行う過給器が全て排気駆動型である場合と較べて排気温度の低下が抑制されている。即ち、エンジンシステム１０によれば、上記スモーク及びＮＯｘの排出量を低下させる背反として触媒システムにおける排気の浄化効率が低下するといった事態を招来せずに済み、排気の好適な浄化を図ることができる。

また、エンジンシステム１０では、ＥＣＵ１００により実行される切替弁駆動制御により、ＥＧＲガスの供給経路における圧損が好適に低減される。ここで、図２を参照し、切替弁駆動制御の詳細について説明する。ここに、図２は、切替弁駆動制御のフローチャートである。

図２において、ＥＣＵ１００は、例えばアクセル開度や機関回転速度等車両の各種運転条件が、予めＥＧＲを実行すべきものとして定められたＥＧＲ領域に該当するか否かを判別する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１に係る判別には、ＥＧＲ制御に係る公知の各種態様を適用可能であるため、ここではその詳細を省略する。

車両の運転条件がＥＧＲ領域に該当しない場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理を実質的に待機状態に維持すると共に、車両の運転条件がＥＧＲ領域に該当する場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は更に、係る運転条件がＥＧＲコンプレッサ３０７によるＥＧＲガスの過給を要するものとして定められたＥＧＲ過給領域に該当するか否かを判別する（ステップＳ１０２）。尚、この種のＥＧＲ過給領域に係る判別も、公知の各種態様を適用可能であるため、ここではその説明を省略する。

尚、エンジンシステム１０においてＥＧＲコンプレッサ３０７は、モータ４００をその駆動力源としている。従って、ＥＧＲコンプレッサ３０７によりＥＧＲガスの過給がなされる期間においては、必然的にＨＰ側コンプレッサ２１７による吸入空気の過給も行われる。一方で、ＨＰ側コンプレッサ２１７による吸入空気の過給は、ＬＰ側タービン２１０が十分に駆動され難い（即ち、ＬＰ側コンプレッサ２１２による過給が不十分となり易い）低回転領域において顕著に必要とされ易い。従って、ＥＧＲコンプレッサ３０７によるＥＧＲガスの過給は、定性的には、エンジン２００の低回転領域において実行される。

車両の運転条件がＥＧＲ過給領域に該当する場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ＥＧＲコンプレッサ３０７が既に稼働中であるか否かを判別する（ステップＳ１０３）。ＥＣＵ１００は、ＥＧＲコンプレッサ３０７が非稼動状態にあれば（ステップＳ１０３：ＮＯ）、ＥＧＲコンプレッサ３０７を始動させ（ステップＳ１０４）、処理をステップＳ１０５に移行させる。また、ＥＣＵ１００は、ＥＧＲコンプレッサ３０７が既に稼動状態にあれば（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、そのまま処理をステップＳ１０５に移行させる。

ステップＳ１０５においては、ＥＧＲコンプレッサ３０７が始動してからの経過時間Ｔｐａｓｓ１が基準値Ａを超えたか否かが判別される（ステップＳ１０５）。尚、ＥＣＵ１００は、ＥＧＲコンプレッサ３０７の始動時に、内蔵タイマにより係る経過時間Ｔｐａｓｓ１の計測を開始するものとする。経過時間Ｔｐａｓｓ１が基準値Ａに達さない場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、経過時間Ｔｐａｓｓ１が基準値Ａに達するまで処理を待機状態に維持すると共に、経過時間Ｔｐａｓｓ１が基準値Ａを超えた場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、第１切替弁３０８を開弁させ且つ第２切替弁３０９を閉弁させ、ＥＧＲガスの供給経路を先述の第１経路に制御する（ステップＳ１０６）。尚、基準値Ａについては後述する。ステップＳ１０６が実行されると、処理はステップＳ１０１に戻される。

一方、ステップＳ１０２において、車両の運転条件がＥＧＲガスの過給領域に該当しない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ＥＧＲコンプレッサ３０７が既に非稼働状態であるか否かを判別する（ステップＳ１０７）。ＥＣＵ１００は、ＥＧＲコンプレッサ３０７が未だ稼動状態にあれば（ステップＳ１０７：ＮＯ）、ＥＧＲコンプレッサ３０７を停止させ（ステップＳ１０８）、処理をステップＳ１０９に移行させる。また、ＥＣＵ１００は、ＥＧＲコンプレッサ３０７が既に非稼動状態にあれば（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、そのまま処理をステップＳ１０９に移行させる。

ステップＳ１０９においては、ＥＧＲコンプレッサ３０７が停止してからの経過時間Ｔｐａｓｓ２が基準値Ｂを超えたか否かが判別される（ステップＳ１０９）。尚、ＥＣＵ１００は、ＥＧＲコンプレッサ３０７の停止時に、内蔵タイマにより係る経過時間Ｔｐａｓｓ２の計測を開始するものとする。経過時間Ｔｐａｓｓ２が基準値Ｂに達さない場合（ステップＳ１０９：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、経過時間Ｔｐａｓｓ２が基準値Ｂに達するまで処理を待機状態に維持すると共に、経過時間Ｔｐａｓｓ２が基準値Ｂを超えた場合（ステップＳ１０９：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、第１切替弁３０８を閉弁させ且つ第２切替弁３０９を開弁させ、ＥＧＲガスの供給経路を先述の第２経路に制御する（ステップＳ１１０）。尚、基準値Ｂについては後述する。ステップＳ１１０が実行されると、処理はステップＳ１０１に戻される。切替弁駆動制御は、このようにして行われる。

この切替弁駆動制御によれば、ＥＧＲコンプレッサ３０７によりＥＧＲガスの過給がなされるに際し、ＥＧＲガスの供給経路が第１経路とされ、ＥＧＲコンプレッサ３０７により過給されたＥＧＲガスが吸気マニホールド２０３に供給される。従って、インマニ圧Ｐｂが過度に上昇したとしてもＥＧＲガスの供給が阻害されることはなく、所望のＥＧＲ量を好適に維持することが可能となる。またこの際、第２通路３１２は、第２切替弁３０９により閉鎖されるため、高圧側の第１通路３１１から低圧側の第２通路３１２へＥＧＲガスが逆流することによる圧損の発生が抑制される。

一方、この切替弁駆動制御によれば、ＥＧＲコンプレッサ３０７によるＥＧＲガスの過給が停止されるに際し、ＥＧＲガスの供給経路が第２経路とされ、排気マニホールド２０７から吸気マニホールド２０３へ、ＥＧＲコンプレッサ３０７を経由することなくＥＧＲガスが供給される。従って、非稼動状態のＥＧＲコンプレッサ３０７が流路抵抗となって、ＥＧＲガスの供給経路における圧損が増大する事態が防止される。またこの際、第１通路３１１は第１切替弁３０８により閉鎖されるため、高圧側の第２通路３１２（ＥＧＲガスの過給がなされない状態においては、排気直後の排気を供給することが可能な第２通路３１２の方が高圧となり易い）から低圧側の第１通路３１１へＥＧＲガスが逆流することがなく、その点においても圧損の発生が防止される。即ち、本実施形態に係る切替弁駆動制御によれば、ＥＧＲの制御性が好適に担保されるのである。

ここで、図３及び図４を参照して、上述した基準値Ａ及び基準値Ｂについて説明する。ここに、図３は、ＥＧＲコンプレッサ３０７が非稼動状態から稼動した状態へ移行する際のＥＧＲ装置３００の動作状態を説明するタイミングチャートであり、図４は、ＥＧＲコンプレッサ３０７が稼動した状態から非稼動状態へ移行する際のＥＧＲ装置３００の動作状態を説明するタイミングチャートである。

図３において、縦方向には、上段から順に、ＥＧＲコンプレッサ３０７の稼動状態、コンプレッサ出口圧Ｐｅｇｒ、及び第１切替弁３０８及び第２切替弁３０９の動作状態が表されており、夫々において横軸には共通の時刻が表されている。

図３において、時刻Ｔ１に上述したようにＥＧＲコンプレッサ３０７が非稼動状態から始動されたとする。この時点のコンプレッサ出口圧Ｐｅｇｒは、エキマニ圧Ｐ４未満のＰｅｇｒ０である。ここで、ＥＧＲコンプレッサ３０７の始動直後の過渡期間に相当する、時刻Ｔ１と時刻Ｔ２とに挟まれた時間領域においては、ＥＧＲコンプレッサ３０７に起因する圧損の影響もあり、第１通路３１１の圧力たるコンプレッサ出口圧Ｐｅｇｒは、第２通路３１２の圧力たるエキマニ圧Ｐ４よりも低い状態となる。

従って、この期間に第１切替弁３０８を開弁させると、第２通路３１２から第１通路３１１へのＥＧＲガスの逆流が生じて圧損が増大する。また、場合によっては、ＥＧＲコンプレッサ３０７が所謂コンプレッササージ状態に陥る可能性がある。

そこで、切替弁駆動制御においては、コンプレッサ出口圧Ｐｅｇｒが、エキマニ圧Ｐ４を超えた時点で第１切替弁３１１の開弁が許可される構成となっており、上述した基準値Ａが、コンプレッサ出口圧Ｐｅｇｒがエキマニ圧Ｐ４を超えた旨に相当する時間値として予め適合により決定されているのである。即ち、図示するように、経過時間Ｔｐａｓｓ１が基準値Ａを超えた時刻Ｔ２において第１切替弁３０８が開弁される。この時点における第１通路３１１の圧力は、少なくとも第２通路３１２と同等かそれ以上であり、ＥＧＲガスが逆流することはない。

尚、本実施形態では、コンプレッサ出口圧Ｐｅｇｒが検出されない構成においても十分な効果が得られるように、時間適合値としての基準値Ａが参照されているが、本実施形態に係るエンジンシステム１０においては、エキマニ圧Ｐ４及びコンプレッサ出口圧Ｐｅｇｒが、各々に対応するセンサにより検出可能であるから、無論、このような時間適合値を使用せずとも、検出されたコンプレッサ出口圧Ｐｅｇｒ及びエキマニ圧Ｐ４を指標値として切替弁の開閉状態が制御されてもよい。

一方、第２切替弁３０９は、第１切替弁３０８の開弁に同期して閉弁してしまうとＥＧＲガスの供給が遅滞する可能性があるため、第１切替弁３０８の開弁タイミングよりも時系列上後のタイミングで閉弁される。この第２切替弁３０９の閉弁タイミングは、第１切替弁３０８の開弁タイミングよりも制約が少ないが、ＥＧＲコンプレッサ３０７によるＥＧＲガスの過給によりコンプレッサ出口圧Ｐｅｇｒが十分に上昇した状態では、コンプレッサ出口圧Ｐｅｇｒに対する第２通路３１２の圧力（エキマニ圧Ｐ４）及び吸気マニホールド２０３の圧力（吸気圧Ｐｂ）がいずれも十分に小さくなって、ＥＧＲガスが吸気マニホールド２０３側に指向的に供給される理由が消失し、ＥＧＲガスの一部は、第２通路３１２を逆流する形となって圧損が増大する。このため、コンプレッサ出口圧Ｐｅｇｒが、第２通路３１２へのＥＧＲガスの逆流が実践上無視し得る程度の範囲で収まり得る限界値として適合により決定された、図示Ｐｅｇｒ１（Ｐｅｇｒ１＞Ｐ４）まで上昇したと推定され得る時刻Ｔ３において、第２切替弁３０９は閉弁される。上述した切替弁駆動制御のうち、ＥＧＲコンプレッサ３０７の始動前後における部分は、詳細にはこのように実行され、ＥＧＲガスの過給を可及的に高効率に遂行しつつ、ＥＧＲの制御性が好適に担保される。

尚、既に述べたように、本実施形態においては、コンプレッサ出口圧Ｐｅｇｒとエキマニ圧Ｐ４は夫々検出可能に構成されているから、実際のコンプレッサ出口圧Ｐｅｇｒが上記Ｐｅｇｒ１に到達したことをもって第２切替弁３０９が閉弁されてもよい。

図４において、縦方向には、上段から順に、ＥＧＲコンプレッサ３０７の稼動状態、コンプレッサ出口圧Ｐｅｇｒ、及び第１切替弁３０８及び第２切替弁３０９の動作状態が表されており、夫々において横軸には共通の時刻が表されている。

図４において、時刻Ｔ４にＥＧＲコンプレッサ３０７が稼動した状態から停止されたとする。この時点のコンプレッサ出口圧Ｐｅｇｒを図示Ｐｅｇｒ３とする。ここで、ＥＧＲコンプレッサ３０７の停止後に第１切替弁３０８を開弁状態に維持すると、折角過給したＥＧＲガスが第１通路３１１に逆流して圧損の増大を招く。そのため、第１切替弁３０８は、時刻Ｔ４において速やかに閉弁される。

一方、第２切替弁３０９は時刻Ｔ４において閉弁されているから、時刻Ｔ４において、ＥＧＲ通路３０２へのＥＧＲガスの供給は遮断された状態にある。従って、ＥＧＲ量の不足を防止する観点からは、第２切替弁３０９を速やかに開弁させる必要がある。

他方、ＥＧＲコンプレッサ３０７の停止時点及び停止直後の過渡期間においては、第１切替弁３０８により第１通路３１１が閉鎖されたことに起因して、コンプレッサ出口圧Ｐｅｇｒは一時的に上昇しており、その後、第１通路３１１に滞留するＥＧＲガスが排気通路２０８側に導かれることにより、コンプレッサ出口圧Ｐｅｇｒは時間経過と共に徐々に減少傾向を辿る。

然るに、第１切替弁３０８が閉弁された直後においては、未だコンプレッサ出口圧Ｐｅｇｒはエキマニ圧Ｐ４に対し十分に高く、この状態で第２切替弁３０９を開弁すると、第１通路３１１に滞留するＥＧＲガスの一部が排気マニホールド２０７に逆流して、圧損が生じる。このため、ＥＣＵ１００は、コンプレッサ出口圧Ｐｅｇｒが、この種の逆流を招来しない程度に低い値として適合により決定されたＰｅｇｒ２（Ｐｅｇｒ２＜Ｐｅｇｒ３であり、上述したＰｅｇｒ１と同等の値であってもよい）まで低下したと推定される時刻Ｔ５において第２切替弁３０９を開弁させる。上記切替弁駆動制御における基準値Ｂとは、この時刻Ｔ４と時刻Ｔ５との間の時間差に相当する適合値である。上述した切替弁駆動制御のうち、ＥＧＲコンプレッサ３０７の停止前後に係る部分は、詳細にはこのように実行され、ＥＧＲの制御性が好適に担保される。尚、この場合も、実際のコンプレッサ出口圧Ｐｅｇｒ及びエキマニ圧Ｐ４を参照値としてより精細に第２切替弁３０９の開弁制御を実行してもよい。

＜第２実施形態＞
本発明に係る「第１開閉弁」及び「第２開閉弁」の態様は、第１実施形態に係る第１切替弁３０８及び第２切替弁３０９に限定されない。このような趣旨に基づいた本発明の第２実施形態に係るエンジンシステム１１ついて説明する。始めに、図５を参照し、エンジンシステム１１の構成について説明する。ここに、図５は、エンジンシステム１１の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。

図５において、エンジンシステム１１は、ＥＧＲ装置３００に替えてＥＧＲ装置５００を備える点において、第１実施形態に係るエンジンシステム１０と相違している、ＥＧＲ装置５００は、第１切替弁３０８及び第２切替弁３０９に替えて、夫々第１切替弁５０１及び第２切替弁５０２を備える点において、ＥＧＲ装置３００と相違している。第１切替弁５０１及び第２切替弁５０２は、夫々差圧弁として構成されている。

第１切替弁５０１は、コンプレッサ出口圧Ｐｅｇｒがエキマニ圧Ｐ４以下である圧力領域において全閉状態となり、コンプレッサ出口圧Ｐｅｇｒがエキマニ圧Ｐ４に対し設定圧ΔＰ以上に高圧になると全開状態となるように構成されている。

第２切替弁５０２は、コンプレッサ出口圧Ｐｅｇｒがエキマニ圧Ｐ４以下である圧力領域において全開状態となり、コンプレッサ出口圧Ｐｅｇｒがエキマニ圧Ｐ４に対し設定圧ΔＰ以上に高圧になると全閉状態となるように構成されている。尚、これら差圧弁としての両切替弁は、上記設定圧ΔＰ未満の圧力領域においては、オリフィスのコンダクタンスにより、開閉状態が連続的に緩やかに切り替わる構成となっている。

ここで、図６及び図７を参照し、係るＥＧＲ装置５００の動作について説明する。ここに、図６は、ＥＧＲコンプレッサ３０７が非稼動状態から稼動した状態へ移行する際のＥＧＲ装置５００の動作状態を説明するタイミングチャートであり、図７は、ＥＧＲコンプレッサ３０７が稼動した状態から非稼動状態へ移行する際のＥＧＲ装置５００の動作状態を説明するタイミングチャートである。尚、これら各図において、図３及び図４と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。

図６において、時刻Ｔ２にコンプレッサ出口圧Ｐｅｇｒがエキマニ圧Ｐ４まで上昇すると、第１切替弁５０１及び第２切替弁５０２の弁体位置は夫々開弁側及び閉弁側に変化し始める。ここで、時刻Ｔ３においてコンプレッサ出口圧ＰｅｇｒがＰｅｇｒ１まで上昇した時点で、エキマニ圧Ｐ４とコンプレッサ出口圧Ｐｅｇｒとの偏差が上記設定圧ΔＰとなったとする。この場合、時刻Ｔ３において、第１切替弁５０１及び第２切替弁５０２は夫々全開状態及び全閉状態となる。即ち、第１実施形態と同様に、実践上ＥＧＲは遅滞なく遂行される。

図７において、時刻Ｔ５にコンプレッサ出口圧ＰｅｇｒがＰｅｇｒ２まで低下し、その時点のエキマニ圧Ｐ４との偏差が上記設定圧ΔＰとなったとする。この場合、第１切替弁５０１及び第２切替弁５０２は、時刻Ｔ５において夫々閉弁側及び開弁側へ変化し始め、時刻Ｔ６においてコンプレッサ出口圧Ｐｅｇｒがエキマニ圧Ｐ４に等しくなると、夫々全閉状態及び全開状態となる。この場合、第１切替弁５０１の閉弁タイミングが第１実施形態と異なるものの、両切替弁が同一の設定圧に基づいて駆動するため、常に少なくとも一方の弁を開弁させておくことが可能となり、ＥＧＲ量が不足するといった事態は生じない。また、設定圧を適切に定めておくことにより、ＥＧＲガスの逆流も防止することができる。即ち、実質的には第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

何より、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に切替弁駆動制御を行う場合に、第１及び第２切替弁をＥＣＵ１００側でアクティブに駆動する必要が生じないため、ＥＣＵ１００側の負荷を軽減することが可能であり、圧損を抑制しＥＧＲの制御性を向上させる旨の実践上の利益が簡便にして享受される。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う排気浄化装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明の第１実施形態に係るエンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。 図１のエンジンシステムにおいてＥＣＵにより実行される切替弁駆動制御のフローチャートである。 図２の切替弁駆動制御において、ＥＧＲコンプレッサが非稼動状態から稼動した状態へ移行する際のＥＧＲ装置の動作状態を説明するタイミングチャートである。 図２の切替弁駆動制御において、ＥＧＲコンプレッサが稼動した状態から非稼動状態へ移行する際のＥＧＲ装置の動作状態を説明するタイミングチャートである。 本発明の第２実施形態に係るエンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。 図５のエンジンシステムにおいて、ＥＧＲコンプレッサが非稼動状態から稼動した状態へ移行する際のＥＧＲ装置の動作状態を説明するタイミングチャートである。 図５のエンジンシステムにおいて、ＥＧＲコンプレッサが稼動した状態から非稼動状態へ移行する際のＥＧＲ装置の動作状態を説明するタイミングチャートである。

符号の説明

１０…エンジンシステム、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２０９…ＬＰ側タービンハウジング、２１０…ＬＰ側タービン、２１１…ＬＰ側コンプレッサハウジング、２１２…ＬＰ側コンプレッサ、２１６…ＨＰ側コンプレッサハウジング、２１７…ＨＰ側コンプレッサ、２２０…吸気切替弁、２２４…インマニ圧力センサ、２２５…エキマニ圧力センサ、３００…ＥＧＲ装置、３０１…ＥＧＲ導入通路、３０２…ＥＧＲ通路、３０３…ＥＧＲクーラ、３０４…ＥＧＲクーラバイパス弁、３０５…ＥＧＲバルブ、３０６…ＥＧＲコンプレッサハウジング、３０７…ＥＧＲコンプレッサ、３０８…第１切替弁、３０９…第２切替弁、３１０…ＥＧＲコンプレッサ出口圧力センサ、３１１…第１通路、３１２…第２通路、４００…モータ、４０１…モータ軸、４０２…電磁クラッチ

Claims (6)

1. モータにより駆動され且つ吸入空気を過給可能に構成されたモータ駆動過給器を含む、内燃機関の吸気系に相互に直列に配置された複数の吸気過給器と、
   前記内燃機関の排気系と接続され、該排気系から排気の一部をＥＧＲガスとして前記吸気系に供給可能に構成されると共に相異なる第１通路及び第２通路を含んでなるＥＧＲ通路と、
   前記第１通路に設置され、稼動時に前記ＥＧＲガスを過給可能なＥＧＲ過給器と、
   前記ＥＧＲ通路において前記第１通路及び前記第２通路の各々を開放及び閉鎖可能に設置され、前記ＥＧＲ通路における前記ＥＧＲガスの供給経路を、（１）前記第１通路が開放され且つ前記第２通路が閉鎖された状態に対応する第１経路と、（２）前記第１通路が閉鎖され且つ前記第２通路が開放された状態に対応する第２経路との間で切り替え可能な切り替え手段と
   を具備することを特徴とする排気浄化装置。
2. 前記切り替え手段は、前記第１通路に設置され前記第１通路を開放及び閉鎖可能な第１開閉弁と、前記第２通路に設置され前記第２通路を開放及び閉鎖可能な第２開閉弁とを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
3. 前記ＥＧＲ過給器の稼動状態に応じて前記供給経路が切り替わるように前記切り替え手段を制御する制御手段を更に具備する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の排気浄化装置。
4. 前記制御手段は、前記ＥＧＲガスが前記吸気系に供給されるＥＧＲ実行時における前記ＥＧＲ過給器の稼動時において、前記供給経路が前記第１経路となるように前記切り替え手段を制御する
   ことを特徴とする請求項３に記載の排気浄化装置。
5. 前記制御手段は、前記ＥＧＲガスが前記吸気系に供給されるＥＧＲ実行時における前記ＥＧＲ過給器の非稼動時において、前記供給経路が前記第２経路となるように前記切り替え手段を制御する
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載の排気浄化装置。
6. 前記制御手段は更に、前記第１通路と前記第２通路との間の圧力差に応じて前記切り替え手段を制御する
   ことを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の排気浄化装置。

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