JP2010127228A - 排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気浄化装置において、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動力性能を担保し得る。
【解決手段】排気浄化装置は、モータ（４００）から該モータの正回転を伴う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モータ駆動過給器（２１７）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、排気系を流れる排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に供給可能なＥＧＲ通路（３０２）と、ＥＧＲ通路又は排気系においてモータ駆動過給器と一軸配置され、モータからモータの正回転及び逆回転を伴う駆動力が供給されることによりＥＧＲガスを夫々過給及び排気可能なＥＧＲ過給器（３０７）と、モータからモータ駆動過給器への、モータの逆回転を伴う駆動力の伝達を遮断可能な遮断手段（４０３）とを具備する。
【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。

更に、ＥＧＲガスコンプレッサ等により比較的大量のＥＧＲガスを吸気系に供給可能に構成された内燃機関においては、例えば要求出力が高まる等して燃料噴射量を増大させる必要が生じた場合に、吸気系に残留するＥＧＲガスのために新気の供給が遅滞し、一時的にせよスモークの排出量が増加してエミッションの悪化が生じ易い。実践的にみれば、そのようなエミッションの悪化は回避せざるを得ないから、この場合、結局ＥＧＲガスが吸気系から十分に排除されるまで燃料噴射量の増量を待機させるよりなく、結果的に内燃機関の出力上昇が妨げられ、車両の動力性能が低下してしまう。即ち、従来の技術には、大量のＥＧＲを可能とすることと引き換えに動力性能の低下が顕在化しかねないという技術的な問題点もある。

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動力性能を担保し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、本発明の排気浄化装置は、モータから該モータの正回転を伴う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から分岐し、該排気系を流れる排気の一部をＥＧＲガスとして前記吸気系に供給可能なＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路又は前記排気系において前記モータ駆動過給器と一軸配置され、前記モータから前記モータの正回転及び逆回転を伴う駆動力が供給されることにより夫々前記ＥＧＲガスを過給及び排気可能なＥＧＲ過給器と、前記モータ駆動過給器と前記モータとの間に設けられ、前記モータから前記モータ駆動過給器への、前記モータの逆回転を伴う駆動力の伝達を遮断可能な遮断手段とを具備する。

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ー（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ー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ー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、折角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量が低減されているにもかかわらず、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モータの正回転を伴う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。尚、本発明における「正回転」とは、あくまでモータの一回転方向を表すに過ぎず、必ずしもモータの仕様等において規定された回転方向である必要はない。

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（あるいは排気温）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。即ち、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ことが可能となるのである。

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から分岐し、当該排気系を流れる排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に供給可能なＥＧＲ通路を更に備えている。

例えば、このＥＧＲ通路は、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（即ち、還流する排気の量であり、以下、適宜「ＥＧＲ量」等と略称する）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ＣＯ_２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、排気マニホールドの一部）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、吸気マニホールドの一部）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、モータから、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、モータの正回転を伴う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。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。

ここで、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る。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。従って、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。

補足すれば、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、例えば、高速高負荷時等、比較的大量の新気を必要とする場合において効果的である。

一方、ＥＧＲ過給器を駆動するモータは、例えば実質的に回転方向が一義的に規定される排気駆動型のガスタービン等と異なり、正逆いずれの回転方向に回転することも可能であり、ＥＧＲ過給器は、モータから当該モータの逆回転を伴う駆動力が供給された場合には、吸気系から、吸気系に供給されたＥＧＲガスを排気する（吸気系からＥＧＲガスを吸引する）ことが可能に構成される。このようなＥＧＲ過給器によるＥＧＲガスの排気作用は、ＥＧＲ過給器の駆動力源がモータであることによって実現されるものである。

本発明に係る排気浄化装置によれば、このようなＥＧＲガスの排気（言うなれば、吸気系の掃気）が可能であるため、例えば、車両の運転条件等によりＥＧＲガスの供給が不要となった場合、或いはＥＧＲガスの減量が必要とされた場合等において、吸気系からＥＧＲガスを迅速に排出することが可能となる。吸気系からＥＧＲガスを迅速に排出することができれば、例えば、急加速時等、燃料噴射量の増量が要求される場合等において、増量後の燃料噴射量に対応する十分な新気量を確保するのに要する時間を短縮することが可能となり、車両の動力性能（主として、過渡応答速度）を顕著に向上させることが可能となる。

ここで特に、ＥＧＲ過給器は、先に述べたようにモータ駆動過給器と一軸配置されているから、ＥＧＲ過給器にモータの逆回転を伴う駆動力が供給された場合、何らの対策も講じられることがなければ、モータ駆動過給器にもまた、モータの逆回転を伴う駆動力が供給され、ＥＧＲ過給器と同様、モータの逆回転時に吸気系から折角過給した吸入空気を排出するといった事態が生じ得る。

ところが、このような吸入空気の排出は、気筒内に吸入される新気量の大幅な減少を招くため、ＥＧＲ過給器により吸気系からＥＧＲガスを好適に排出せしめたところで、スモークの発生限界に律束される形で燃料噴射量を増量することが困難となる。

このような問題を解決すべく、本発明に係る排気浄化装置には、好適な一形態として例えばワンウェイクラッチ、電磁クラッチ、又は機械クラッチ等の形態を採り得る遮断手段が備わっている。遮断手段は、モータ駆動過給器とモータとの間に設けられ、如何なる物理的、機械的、電気的又は磁気的構成を採るにせよ、モータからモータ駆動過給器への、モータの逆回転を伴う駆動力の伝達を遮断することが可能に構成される。

このため、本発明に係る排気浄化装置によれば、吸気系から迅速にＥＧＲガスを排出すべき各種の条件下においてモータを逆回転させる等の措置を講じることによって、遮断手段の作用によりモータ駆動過給器にモータの逆回転を伴う駆動力が供給される事態を回避しつつＥＧＲ過給器を逆回転（尚、「逆回転」とは、過給時を正回転とした場合にその逆方向への回転であることを意味するに過ぎない）させることによる吸気系の掃気を実現し、燃料噴射量の増量要求に対し迅速に燃料噴射量を増量させることが可能となる。即ち、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得ると共に、加速性能の低下を抑制することが可能となるのである。

本発明に係る排気浄化装置の一態様では、前記ＥＧＲガスの供給量を減少させる場合に、前記ＥＧＲ過給器に対し前記モータの逆回転を伴う駆動力が供給されるように前記モータ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て、ＥＧＲガスの供給量を減少させる場合において、モータの逆回転を伴う駆動力がＥＧＲ過給器に供給される。即ち、モータが逆回転せしめられる。このため、本発明に係る実践上の利益が確実に享受される。

尚、「ＥＧＲガスの供給量を減少させる場合」とは、目標とするＥＧＲ率（気筒内に吸入される吸気の全量に対するＥＧＲ量の比率）が減少するといった意味の他に、好適な一形態として、加速要求時等ＥＧＲガスの供給を停止すべき場合を含む趣旨であり、車両の運転条件、例えば、車速、機関回転速度或いはアクセル開度等に基づいて適宜に判断される性質のものであってよい。

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。

＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の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、ＲＯＭに格納される制御プログラムに従って、後述する排気浄化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正回転方向及び逆回転方向に夫々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る。モータ４００のロータを貫通するモータ出力軸たるモータ軸４０１の一端部は、先に述べたＨＰ側コンプレッサ２１７の回転軸に後述するワンウェイクラッチ４０３を介して接続されている。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。尚、ＨＰ側コンプレッサ２１７は、モータ４００が正回転した場合に、吸入空気の過給を行ない得るように設置されている。尚、本実施形態においては、ＨＰ側コンプレッサ２１７が、モータ４００が正回転するのに伴って、吸入空気の過給がなされる方向へ回転している状態を、「ＨＰ側コンプレッサ２１７の正回転状態」と定義する。即ち、ＨＰ側コンプレッサ２１７の正回転方向は、モータ４００の正回転方向に対応している。

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ＮＯ_２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。

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。

ＥＧＲ通路３０２は、一端部が第１通路３１１に接続され、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が段階的又は連続的に可変に制御されることにより、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、本発明に係る「一軸配置」の一例が実現されている。

ＥＧＲコンプレッサ３０７は、モータ４００が正回転した場合に上述したＥＧＲガスの過給がなされるように、ＥＧＲコンプレッサハウジング３０６内部に収容されている。ここで、本実施形態においては、ＥＧＲコンプレッサ３０７が、モータ４００が正回転するのに伴ってＥＧＲガスの過給がなされる方向へ回転している状態を、「ＥＧＲコンプレッサ３０７の正回転状態」と定義する。即ち、ＥＧＲコンプレッサ３０７の正回転方向は、モータ４００の正回転方向に対応しており、同時にＨＰ側コンプレッサ２１７の正回転方向に対応している。

また、ＥＧＲコンプレッサ３０７は、正回転状態においてＥＧＲガスを過給し得るため、モータ４００から、モータ４００の逆回転に伴う駆動力が供給され、逆回転方向へ回転した場合（即ち、逆回転状態にある場合）には、逆にＥＧＲガスをＥＧＲ通路３０２から吸い出すことが出来る。

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、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、全閉状態と全開状態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には、第１通路３１１とＥＧＲ通路３０２との連通は遮断される。

第２切替弁３０９は、第１切替弁３０８と同様、全閉状態と全開状態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には、第２通路３１２とＥＧＲ通路３０２との連通は遮断される。

従って、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。これ以降は適宜、前者の経路（ＥＧＲコンプレッサ３０７を経由する経路）を第１経路、後者の経路（ＥＧＲコンプレッサ３０７をバイパスする経路）を第２経路と称することとする。尚、第１及び第２切替弁を双方とも開弁又は閉弁させることも可能であるが、ここではその詳細については触れないこととする。

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ＥＧＲ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ＥＧＲ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、電磁クラッチ４０２の効果について説明する。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。

また、エンジンシステム１０は、モータ軸４０１とＨＰ側コンプレッサ２１７の回転軸との間に、ワンウェイクラッチ４０３を備える。

ワンウェイクラッチ４０３は、外輪部と内輪部との間に多数のカムを配置してなる公知の一方向クラッチ装置であり、モータ４００の正回転時には、当該カムが外輪部と内輪部の間で突っ張ることによりモータ４００の駆動力がＨＰ側コンプレッサ２１７の回転軸に伝達され、ＨＰ側コンプレッサ２１７の回転軸が先述した正回転方向へ回転駆動される構成となっている。一方、モータ４００の逆回転時には、当該カムが周方向に倒れることにより内輪部が極低トルクで空転するため、モータ４００の駆動力はＨＰ側コンプレッサ２１７の回転軸に殆ど伝達されない。即ち、ワンウェイクラッチ４０３は、ＨＰ側コンプレッサ２１７を正回転方向のみへ回転させるように、モータ４００からの駆動力を伝達する、本発明に係る「遮断手段」の一例である。

＜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。

一方、ＥＧＲコンプレッサ３０７は、ＨＰ側コンプレッサ２１７と同様にモータ４００を駆動力源としている。モータ４００は、既に述べたように正逆いずれの回転方向へも回転可能であり、従って、ＥＧＲコンプレッサ３０７もまた正逆いずれの回転方向へも回転可能である。エンジンシステム１０では、この特性を利用してＥＣＵ１００により実行される排気浄化制御により、エンジン２００、ＥＧＲ装置３００、第１切替弁３０８、第２切替弁３０９、モータ４００及び電磁クラッチ４０２等の各動作状態が制御され、動力性能を向上させることが可能となっている。ここで、図２を参照し、本実施形態の動作について説明する。ここに、図２は、排気浄化制御のフローチャートである。

図２において、ＥＣＵ１００は、ＥＧＲガスの過給が必要であるか否かを判別する（ステップＳ１０１）。この際、ＥＣＵ１００は、インマニ圧力センサ２２４により検出されるインマニ圧Ｐｂが、エキマニ圧力センサ２２５により検出されるエキマニ圧Ｐ４より小さいか否かを判別する。

インマニ圧Ｐｂがエキマニ圧Ｐ４より小さい場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ＥＧＲガスの過給が不要であると判断して、処理をステップＳ１０２に進ませる。一方で、インマニ圧Ｐｂがエキマニ圧Ｐ４以上である場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ＥＧＲガスの過給が必要であると判断して処理をステップＳ２０１に進ませる。

尚、ここでは、インマニ圧Ｐｂがエキマニ圧Ｐ４以上である場合にＥＧＲガスの過給が必要である旨の判別がなされる構成としたが、エキマニ圧Ｐ４とインマニ圧Ｐｂとの差分が正の所定値以下（或いは未満）である場合にＥＧＲガスの過給が必要である旨の判別がなされてもよい。

ステップＳ１０２において、ＥＣＵ１００は、電磁クラッチ４０２への通電を停止することによってクラッチ板同士を分離させ、電磁クラッチ４０２を分離状態に制御する。その結果、モータ４００からＥＧＲコンプレッサ３０７への駆動力の供給は遮断され、ＥＧＲコンプレッサ３０７はその駆動力を失うこととなって停止する（尚、従前の状態として既に停止している場合には、停止状態が維持される）。

続いて、ＥＣＵ１００は、ＥＧＲの要否を規定する車両の運転条件が、ＥＧＲオン条件（即ち、ＥＧＲを実行すべき条件）からＥＧＲカット条件（即ち、ＥＧＲを停止すべき条件）へ切り替わったか否かを判別する（ステップＳ１０３）。ここで、ＥＣＵ１００は、一定又は不定のタイミングで、その時点の車両の運転条件（例えば、機関回転速度ＮＥ及び燃料噴射量Ｑ等）に基づいてＥＧＲの要否を判別しており、ステップＳ１０３に係る判別処理は、係る要否の判別結果に基づいてなされる構成となっている。尚、ＥＧＲの要否判別及びＥＧＲ量又はＥＧＲ率の目標値設定等、ＥＧＲの実行に関する各種条件設定に係るプロセスは、公知の各種態様を採ってよい。例えば、ＥＧＲカット条件には、車両の運転条件が、高回転高負荷の領域（例えば、急加速時に該当する領域等）に属する場合等、比較的大量の新気が必要とされる運転領域に属する場合等が含まれる。

ステップＳ１０３において、車両の運転条件がＥＧＲオン条件からＥＧＲカット条件へと切り替わっていない場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、即ち、ＥＧＲオン条件又はＥＧＲカット条件が継続している或いはＥＧＲカット条件からＥＧＲオン条件へと車両の運転条件が切り替わった場合、ＥＣＵ１００は排気浄化制御を終了させる。但し、排気浄化制御は、所定のタイミングで繰り返し実行されるように制御されており、然るべき時間経過の後に、処理は再びステップＳ１０１から繰り返される。

ここで、図示は省略されているが、ステップＳ１０３が「ＮＯ」側へ分岐した場合、ＥＣＵ１００は更に、車両の運転条件がＥＧＲオン条件に該当するか、又はＥＧＲカット条件に該当するかを判別する。

車両の運転条件がＥＧＲオン条件に該当する場合、ＥＧＲガスの過給は必要とされないものの、ＥＧＲ自体は必要とされているため、通常のＥＧＲが実行される。即ち、ＥＧＲバルブ３０５の開度が、所望のＥＧＲ量（ＥＧＲ率）実現するための目標開度に維持され、排気マニホールド２０７と吸気マニホールド２０３との圧力偏差に応じてＥＧＲガスが吸気マニホールド２０３に供給される。この際、第１切替弁３０８は全閉、第２切替弁３０９は全開とされ、ＥＧＲガスの供給経路として、先に述べた第２の経路が選択される。また、車両の運転条件がＥＧＲカット条件に該当する場合、ＥＧＲバルブ３０５が全閉状態に制御され、ＥＧＲの実行が停止される（この場合、第１及び第２切替弁の開閉状態は、基本的にどのようなものであってもよい）。尚、第１の経路を利用することによっても、ＥＧＲガスを吸気マニホールド２０３に供給することは可能であるが、ＥＧＲコンプレッサ３０７が停止した状態で第１の経路を利用してＥＧＲを行おうとした場合、ＥＧＲコンプレッサ３０７は単なる流路抵抗体となり、ＥＧＲガスを供給するにあたっての効率が低下する。このため、ＥＧＲガスの過給を行わずにＥＧＲを行う場合、エンジンシステム１０では、第２の経路が選択され、効率的なＥＧＲの実現が図られるのである。

一方、車両の運転条件が、ＥＧＲオン条件からＥＧＲカット条件へと切り替わった場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、第２切替弁３０９を閉弁させる（ステップＳ１０４）。

第２切替弁３０９が閉弁されると、ＥＣＵ１００は、ＥＧＲクーラバイパス弁３０４を先述のバイパス側弁体位置に制御する（ステップＳ１０５）。

次に、ＥＣＵ１００は、第１切替弁３０８を開弁させ（ステップＳ１０６）、またＥＧＲバルブ３０５を全開状態に制御する（ステップＳ１０７）。

続いて、ＥＣＵ１００は、モータ４００を逆回転させる（ステップＳ１０８）。また、ＥＣＵ１００は、電磁クラッチ４０２への通電を開始することによってクラッチ板同士を結合させ、電磁クラッチ４０２を先述した結合状態に制御する（ステップＳ１０９）。

ここで、ステップＳ１０９が終了すると、電磁クラッチ４０２を介してモータ４００からモータ４００の逆回転を伴う駆動力がＥＧＲコンプレッサ３０７に伝達され、ＥＧＲコンプレッサ３０７が逆回転状態となる。ＥＧＲコンプレッサ３０７が逆回転状態にある場合、ＥＧＲ通路３０２を介して吸気マニホールド２０３から吸気マニホールド２０３に残留するＥＧＲガスが排出される。

ここで特に、モータ軸４０１とＨＰ側コンプレッサ２１７の回転軸との間が、絶えず動力伝達可能に構成されている場合、モータ４００の逆回転に伴ってＨＰ側コンプレッサ２１７も逆回転することとなるから、ＥＧＲコンプレッサ３０７と同様の原理により、吸気通路２１３から折角過給した吸入空気が排出されるといった事態を招来し得る。その点、エンジンシステム１０は、両軸の間にワンウェイクラッチ４０３を備えており、係る逆回転を伴ったモータ４００の駆動力は伝達されない構成となっている。即ち、モータ４００の逆回転を伴う駆動力は、ワンウェイクラッチ４０３の内輪部を空転させるのみであり、ワンウェイクラッチ４０３の外輪部に連結されたＨＰ側コンプレッサ２１７には、モータ４００からの駆動力が伝達されないのである。従って、ステップＳ１０９においては、ＥＧＲコンプレッサ３０７のみが、吸気マニホールド２０３からＥＧＲガスを排出すべく逆回転することとなる。

尚、モータ４００を逆回転させることによりＥＧＲガスを吸気マニホールド２０３から排出することが可能である点に鑑みれば、この際のモータ４００の回転速度は、特に限定されない。例えば、この際のモータ４００の回転速度は、ＥＧＲガス排出用に予め設定された固定値であってもよいし、従前のＥＧＲ量或いはＥＧＲ率等に応じて可変な（例えば、従前のＥＧＲ率が大きい程高い）値であってもよく、またその絶対値は、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、動力性能の低下を顕在化させない程度に迅速にＥＧＲガスを排出しつつ、且つモータ４００の逆回転に伴う電力消費を可及的に抑制し得るように設定されていてもよい。

ステップＳ１０９によりＥＧＲガスの排出が開始されると、ＥＣＵ１００は、係るＥＧＲガスの排出を終了させるべき条件である終了条件が満たされたか否かを判別する（ステップＳ１１０）。ここで、本実施形態において、この終了条件は、ＥＧＲコンプレッサ３０７の逆回転が開始されてよりの経過時間により規定されている。尚、この点については、後に発明の効果の項において述べることとする。

ＥＣＵ１００は、終了条件が満たされない間は（ステップＳ１１０：ＮＯ）、ステップＳ１１０を繰り返し実行して、処理を実質的に待機状態に制御すると共に、終了条件が満たされた場合には（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、排気浄化制御は終了する。

一方、ステップＳ２０１において、ＥＣＵ１００は、電磁クラッチ４０２への通電を開始することによってクラッチ板同士を結合させ、電磁クラッチ４０２を結合状態に制御する。

続いて、ステップＳ１０３と同様に、ＥＣＵ１００は、ＥＧＲの要否を規定する車両の運転条件が、ＥＧＲオン条件からＥＧＲカット条件へ切り替わったか否かを判別する（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０２において、車両の運転条件がＥＧＲオン条件からＥＧＲカット条件へと切り替わっていない場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は排気浄化制御を終了させる。

ここで、図示は省略されているが、ステップＳ２０２が「ＮＯ」側へ分岐した場合、ＥＣＵ１００は更に、車両の運転条件がＥＧＲオン条件に該当するか、又はＥＧＲカット条件に該当するかを判別する。前者である場合、ＥＧＲガスの過給が必要とされているため、ＥＣＵ１００は、ＥＧＲコンプレッサ３０７の駆動制御を介してＥＧＲガスを過給する。この際も、ＥＧＲバルブ３０５の開度は、所望のＥＧＲ量（ＥＧＲ率）実現するための目標開度に維持される。また、この際、第１切替弁３０８は全開、第２切替弁３０９は全閉とされ、ＥＧＲガスの供給経路として、先に述べた第１の経路が選択される。一方、後者である場合、ＥＧＲバルブ３０５が全閉状態に制御され、ＥＧＲの実行が停止される（この場合、第１及び第２切替弁の開閉状態は、基本的にどのようなものであってもよい）。

一方、車両の運転条件が、ＥＧＲオン条件からＥＧＲカット条件へと切り替わった場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０５と同様に、ＥＧＲクーラバイパス弁３０４の弁体位置を、バイパス側弁体位置に制御し（ステップＳ２０３）、またＥＧＲバルブ３０５を全開状態に制御する（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０４が実行されると、ＥＣＵ１００は、モータ４００を逆回転させる（ステップＳ２０５）。尚、この時点では既に、第１切替弁３０８は全開状態にあり、また第２切替弁３０９は全閉状態にある。即ち、ＥＧＲガスの経路として既に第１の経路が選択されている。従って、ステップＳ２０５においてＥＧＲコンプレッサ３０７が逆回転状態となると、吸気マニホールド２０３からのＥＧＲガスの排出が開始される。

ステップＳ２０５が実行されると、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１１０と同様、係るＥＧＲガスの排出を終了させるべき条件である終了条件が満たされたか否かを判別する（ステップＳ２０６）。係る終了条件が満たされない間は（ステップＳ２０６：ＮＯ）、ステップＳ２０６が繰り返し実行され、処理は実質的に待機状態に制御される。また、終了条件が満たされた場合（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）、排気浄化制御は終了する。

＜実施形態の効果＞
ここで、図３を参照し、本実施形態に係る排気浄化制御の効果について説明する。ここに、図３は、ＥＧＲコンプレッサ３０７が逆回転する場合の各部の状態の経過を表すタイミングチャートである。

図３において、縦方向の系列は、上段から順に、モータ４００の回転方向（以下、モータ回転方向）、アクセル開度、ＥＧＲ率、燃料噴射量（即ち、実質的にはトルクに相当する）、及びエンジンシステム１０を搭載する車両の車速を表しており、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Ｔ０に、車両のドライバがアクセルペダルを急に踏み込む等の操作を行った結果、アクセル開度が、Ａ０からＡ１（Ａ１＞Ａ０）まで急峻に増大したとする。この場合、車両は、例えば急加速が要求された（或いは、登坂路での車速維持が要求された）状態となり、ＥＣＵ１００は、燃料噴射量Ｑを増量させる必要があると判断する。

一方、時刻Ｔ０以前の期間において、モータ４００は正回転方向に回転速度Ｒｍ１で回転しており、ＬＰ側コンプレッサ２０７及びＨＰ側コンプレッサ２１７を共に使用した、吸入空気の二段過給が行われている。他方、ＥＧＲ率は、時刻Ｔ０以前の期間において、Ｒｅｇｒ１に設定されている。即ち、この期間においてはＥＧＲ装置３００を使用したＥＧＲが行われている。

ここで、時刻Ｔ０において上述したようにアクセル開度が過度に増大した結果、車両の運転条件が先に述べたＥＧＲオン条件からＥＧＲカット条件へと変化し、ＥＧＲ率（図示ＰＲＦ＿ｅｇｒ１（実線）参照）の目標値（以下、適宜「目標ＥＧＲ率」と称する。破線参照）が時刻Ｔ０を境にしてゼロに変更されたとする。この際、ＥＣＵ１００は、先に述べた、ＥＧＲオン条件からＥＧＲカット条件への切り替わりタイミングであるとして、時刻Ｔ０において、モータ４００を逆回転させる。その結果、モータ４００は回転速度Ｒｍ２（Ｒｍ２＜０）で逆回転を開始する。モータ４００が逆回転を開始すると、吸気マニホールド２０３からのＥＧＲガスの排出が開始される。

ところで、モータ４００の逆回転は、先述したように、所定の終了条件が満たされるまで継続される。本実施形態において、この終了条件は、加速なまし期間が経過するまでの時間として定められている。加速なまし期間とは、加速要求に対し、意図的に燃料噴射量の増量を抑える期間であり、この期間中は、燃料噴射量は、ある一定の増量比率で増量される。加速なまし期間が設定されることにより、トルク段差の発生が抑制され、好適なドライバビリティが確保される。加速なまし期間は、時間値として設定されていてもよいし、燃料の増量分の目標値として設定されていてもよい。尚、これは終了条件の一例に過ぎず、モータ４００の逆回転を終了させるべきか否かの判断に係る条件は、吸気マニホールド２０３から幾らかなりＥＧＲガスを排出し得る限りにおいて、各種態様を有し得る。

モータ４００の逆回転に伴い、ＥＧＲ率が減少を続けた結果、加速なまし期間の終了時（即ち、先のフローチャートで言えば、終了条件が満たされた場合）に相当する時刻Ｔ１おいて、ＥＧＲ率は、Ｒｅｇｒ０（Ｒｅｇｒ１＞Ｒｅｇｒ０＞０）まで減少する。また、加速なまし期間の終了と共に（即ち、時刻Ｔ１において）、モータ４００は再び回転速度Ｒｍ３（Ｒｍ３＞Ｒｍ１＞０）で正回転駆動される。尚、ここでは、加速要求に応じて、時刻Ｔ０以前の期間よりも目標過給圧が高く設定されている。

一方、時刻Ｔ１において、吸気マニホールド２０３内に残留するＥＧＲガスが実践上十分に減少しているため、時刻Ｔ１を境に、燃料噴射量（図示ＰＲＦ＿Ｑ１（実線）参照）は、急激に増加する。その結果、車速（図示ＰＲＦ＿Ｖ１（実線）参照）は好適に上昇する。

ここで、本実施形態の効果を明確化するために、モータ４００の逆回転によるＥＧＲガスの排出が行なれない構成について説明する。モータ４００を逆回転させない場合、時刻Ｔ０において、例えば、ＥＧＲバルブ３０５を全閉とすること等により、ＥＧＲガスの供給自体は停止させ得るにしても、本実施形態の如く積極的なＥＧＲガスの排出は不可能であり、ＥＧＲガスが自然に減少するのを待つよりないから、ＥＧＲ率は、図示ＰＲＦ＿ｅｇｒ２（鎖線参照）として例示するが如く、その減少速度が緩慢となる。その結果、加速なまし期間の終了時点たる時刻Ｔ１においても、吸気マニホールド２０３には未だ大量のＥＧＲガスが残留している。

このため、時刻Ｔ１以降に燃料噴射量を増量せしめようとしても、新気不足によるスモークの発生を回避すべく、燃料噴射量（図示ＰＲＦ＿Ｑ２（破線））の増量速度は緩慢にならざるを得ない。燃料噴射量の増量速度が緩慢となれば、エンジン２００のトルク特性が緩慢となり、最終的に車速の上昇が緩慢となる（図示ＰＲＦ＿Ｖ２（破線）参照）。即ち、本実施形態が適用された場合と較べて、同一の車速を得るのに要する時間が明らかに長くなり、動力性能の低下が顕在化してしまうのである。

以上、説明したように、本実施形態に係る排気浄化制御によれば、ＥＧＲを停止すべき場合において、モータ４００の逆回転によりＥＧＲコンプレッサ３０７を逆回転させ、吸気マニホールド２０３からＥＧＲガスを迅速に排出することが可能となる。このため、例えば急加速時等、例えば燃料噴射量の増量が顕著に要求される場合等において、エンジン２００のトルクを早期に上昇させることが可能となり、動力性能の低下が抑制されるのである。

また、モータ軸４０１とＨＰ側コンプレッサ２１７の回転軸との間には、ワンウェイクラッチ４０３が設けられており、このワンウェイクラッチ４０３の作用により、モータ４００からモータ４００の逆回転に伴う駆動力がＨＰ側コンプレッサ２１７に伝達されることが防止されている。このため、ＥＧＲコンプレッサ３０７によるＥＧＲガスの排出に際して吸入空気が吸気通路２１３を逆流することがなく、上記したＥＧＲガスの排出を、動力性能の低下抑制といった実践上の利益に好適に結び付けることが可能となっているのである。

即ち、本実施形態に係るエンジンシステム１０によれば、（１）ＬＰ側コンプレッサ２０７とＨＰ側コンプレッサ２１７とを利用した二段過給により高い過給圧を実現し、新気量の増量によるスモークの排出量を抑制し、且つＥＧＲコンプレッサ３０７により実現されるＥＧＲガスの過給によりＥＧＲ量を好適に確保することが可能となり、（２）ＨＰ側コンプレッサ２１７がモータ４００により駆動されるモータ駆動型過給器として構成されることによって排気温度の低下を抑制し、触媒システム下流側の排気を好適に浄化することが可能となり、（３）ＥＧＲコンプレッサ３０７がＨＰ側コンプレッサ２１７と一軸配置されることによりシステム構成を簡素化することが夫々可能となった上で、上述したワンウェイクラッチ４０３の作用によりＨＰ側コンプレッサ２１７の逆転を防止しつつＥＧＲガスを吸気マニホールド２０３から排出し、動力性能の低下を好適に抑制することが可能となる。即ち、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動力性能を担保することが可能となるのである。

尚、本実施形態においては、説明を分かり易くするために、車両の運転条件がＥＧＲオン条件からＥＧＲカット条件へと変化する場合（即ち、目標ＥＧＲ率がゼロとなる場合）に限ってＥＧＲガスの排出がなされる構成としたが、ＥＧＲコンプレッサ３０７によるＥＧＲガスの排出は、ＥＧＲガスを吸気マニホールド２０３又はＥＧＲ通路３０２から排出すべき状況において広く適用可能である。従って、例えば、ＥＧＲオン条件において目標ＥＧＲ率が低下するような場合等、ＥＧＲ量を減少させるべき場合において上記と同様にＥＧＲコンプレッサ３０７を逆回転させてもよい。特に、ＥＧＲバルブ３０５の動作速度は、要求される速度に対して緩慢であることが多く、とりわけ減量側での動作遅延（所謂、ＥＧＲ切り遅れ）が動力性能に顕著に影響を及ぼし易い。従って、このように減量側において広くＥＧＲガスの排出が行なわれる場合には、より高い実践上の利益が享受される。

以上説明したように、本実施形態に係るエンジンシステム１０の構成及び排気浄化制御によれば、ＥＧＲカット又はＥＧＲガスを減量する時、吸気マニホールド２０３に残留したＥＧＲガスを低減させ、燃料噴射量の制限を好適に低減させ、更にエンジンシステム１０の動力性能をアップさせることが可能となる。

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により実行される排気浄化制御のフローチャートである。 ＥＧＲコンプレッサが逆回転する場合の各部の状態の経過を表す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、４０３…ワンウェイクラッチ。

Claims (2)

1. モータから該モータの正回転を伴う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から分岐し、該排気系を流れる排気の一部をＥＧＲガスとして前記吸気系に供給可能なＥＧＲ通路と、
   前記ＥＧＲ通路又は前記排気系において前記モータ駆動過給器と一軸配置され、前記モータから前記モータの正回転及び逆回転を伴う駆動力が供給されることにより前記ＥＧＲガスを夫々過給及び排気可能なＥＧＲ過給器と、
   前記モータ駆動過給器と前記モータとの間に設けられ、前記モータから前記モータ駆動過給器への、前記モータの逆回転を伴う駆動力の伝達を遮断可能な遮断手段と
   を具備することを特徴とする排気浄化装置。
2. 前記ＥＧＲガスの供給量を減少させる場合に、前記ＥＧＲ過給器に対し前記モータの逆回転を伴う駆動力が供給されるように前記モータ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に記載の排気浄化装置。

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