JP2017096154A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気通路に電動コンプレッサとターボコンプレッサとが配置された内燃機関に対し、電動コンプレッサに粒子状物質や凝縮水が付着することを抑制可能とする。
【解決手段】吸気通路３に配置された電動コンプレッサ４１と、電動コンプレッサ４１の下流側に配置されたターボチャージャ４２のコンプレッサ４２ａとを備えたエンジン１において、低圧ＥＧＲ通路７１の下流端を、吸気通路３における電動コンプレッサ４１の下流側で且つターボチャージャ４２のコンプレッサ４２ａの上流側の位置に接続する。車両の加速要求に応じて電動コンプレッサ４１が作動したことを条件に低圧ＥＧＲバルブ７２を閉鎖し、低圧ＥＧＲ通路７１による排気ガスの還流を停止させる。これにより、排気ガスが電動コンプレッサ４１に流れ込むことを抑制でき、電動コンプレッサ４１に粒子状物質や凝縮水が付着することを抑制できる。
【選択図】図１

Description

本発明は内燃機関に係る。特に、本発明は、吸気通路に電動式のコンプレッサとターボチャージャのコンプレッサとが配置された内燃機関に関する。

従来、吸気通路に配置された電動式のコンプレッサ（以下、電動コンプレッサという場合もある）と、この吸気通路において電動コンプレッサの下流側に配置されたターボチャージャのコンプレッサ（以下、ターボコンプレッサという場合もある）とを備えた内燃機関（以下、エンジンという場合もある）が知られている（特許文献１を参照）。

また、特許文献１のエンジンでは、排気通路におけるターボチャージャのタービンの下流側と電動コンプレッサの上流側とがＥＧＲ通路によって接続され、必要に応じて電動コンプレッサの上流側に排気ガスを還流させるようになっている。

特開２０１５−１２１１０６号公報

しかしながら、特許文献１のものにあっては、ＥＧＲ通路による排気還流が行われる際、排気ガス中に含まれる粒子状物質や、排気ガス中の水分が凝縮することで生成される凝縮水が、電動コンプレッサ（電動コンプレッサのインペラや通路内壁面等）に付着し、過給性能に悪影響を与えてしまう虞がある。

このため、電動コンプレッサに、粒子状物質や凝縮水の付着を防止するための表面処理が必要となり、製造作業の煩雑化および製造コストの高騰を招くことになる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電動コンプレッサの表面処理を必要とすることなしに、この電動コンプレッサに粒子状物質や凝縮水が付着することを抑制可能な内燃機関を提供することにある。

前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、吸気通路に配置された電動式の第１コンプレッサと、前記吸気通路において前記第１コンプレッサの下流側に配置されたターボチャージャの第２コンプレッサと、排気ガスを前記吸気通路に還流するＥＧＲ通路と、このＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲバルブとを備えた内燃機関を前提とする。この内燃機関に対し、前記ＥＧＲ通路の一端を排気通路における前記ターボチャージャのタービンの下流側の位置に、他端を前記吸気通路における前記第１コンプレッサの下流側で且つ前記第２コンプレッサの上流側の位置にそれぞれ接続する。また、当該内燃機関の運転状態が前記第１コンプレッサを作動させる運転状態であることを検知する第１コンプレッサ作動検知部と、前記第１コンプレッサが作動する運転状態であることが、前記第１コンプレッサ作動検知部によって検知されたことを条件に、前記ＥＧＲバルブを閉鎖するＥＧＲバルブ制御部とを備えさせている。

この特定事項により、前記ＥＧＲ通路による排気還流を行った際（例えば、ターボチャージャによる過給動作が行われ、第１コンプレッサによる過給動作が行われていない状態で排気還流を行った際）には、その還流された排気ガスは、第１コンプレッサの下流側の位置から吸気通路に導入され、第２コンプレッサに向けて流れることになる。これにより、排気ガスが第１コンプレッサに流れ込むことを抑制でき、第１コンプレッサの表面処理を必要とすることなしに、第１コンプレッサに粒子状物質や凝縮水が付着することを抑制できる。

また、第１コンプレッサが作動する運転状態であることが検知された場合には（一般的に、第１コンプレッサは、ターボチャージャによる過給動作が未だ開始されていない状況で作動し、ターボチャージャによる過給動作が開始されると停止する）、前記ＥＧＲバルブを閉鎖することで前記ＥＧＲ通路による排気還流を停止している。つまり、第１コンプレッサの下流側と第２コンプレッサの上流側との間での吸気の流速が低い状況（第１コンプレッサによる過給動作が行われているのに対し、ターボチャージャによる過給動作が未だ開始されていない状況）で前記ＥＧＲ通路による排気還流を行った場合には、その還流された排気ガスの一部が第１コンプレッサに流れ込む虞があるため、この第１コンプレッサが作動する運転状態である場合には前記ＥＧＲ通路による排気還流を停止している。これによって、排気ガスが第１コンプレッサに流れ込むことを抑制でき、第１コンプレッサに粒子状物質や凝縮水が付着することを抑制できる。

本発明では、吸気通路に電動式の第１コンプレッサおよびターボチャージャの第２コンプレッサを備えた内燃機関に対し、ＥＧＲ通路の下流端を、第１コンプレッサの下流側で且つ第２コンプレッサの上流側の位置に接続している。また、第１コンプレッサが作動する運転状態である場合には、前記ＥＧＲ通路に備えられたＥＧＲバルブを閉鎖することにより、このＥＧＲ通路による排気還流を停止している。これにより、排気ガスが第１コンプレッサに流れ込むことを抑制できる。その結果、第１コンプレッサの表面処理を必要とすることなしに、第１コンプレッサに粒子状物質や凝縮水が付着することを抑制でき、第１コンプレッサの過給性能を良好に維持できる。

実施形態に係るエンジンの概略構成を示す図である。 ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。 電動コンプレッサおよびＥＧＲの切り替え制御の手順を示すフローチャート図である。 エンジン運転状態が電動コンプレッサ過給領域からターボチャージャ過給領域に移行する際におけるエンジン回転速度および車速の変化の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、自動車に搭載された直列４気筒ディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について説明する。なお、本発明はガソリンエンジンにも適用が可能である。

−エンジンの構成−
図１は、本実施形態に係るエンジン（内燃機関）１の概略構成を示す図である。この図１に示すように、エンジン１は、４つの気筒１１，１１，…が設けられたエンジン本体１２を備えている。

各気筒１１，１１，…には、コモンレール２１から供給された燃料を噴射するインジェクタ２が設けられている。また、各気筒１１，１１，…には、吸気通路３および排気通路５が接続されている。

吸気通路３には、上流側から順に、エアクリーナ３１、第１スロットルバルブ３２、電動コンプレッサ４１、ターボチャージャ４２のコンプレッサ４２ａ、インタークーラ３３、第２スロットルバルブ３４が設けられている。

第１スロットルバルブ３２および第２スロットルバルブ３４は、いずれも開度調整可能な周知のバルブである。電動コンプレッサ４１は、本発明でいう第１コンプレッサであって、吸気通路３に設けられたコンプレッサ４１ａと、このコンプレッサ４１ａを駆動するための電動モータ４１ｂとを備えている。電動コンプレッサ４１は、電動モータ４１ｂでコンプレッサ４１ａを駆動することにより作動し、これにより過給を行う周知の過給機である。ターボチャージャ４２は、排気通路５に設けられたタービン４２ｂを排気のエネルギで回転させて、本発明でいう第２コンプレッサであるコンプレッサ４２ａを駆動し、これにより過給を行う周知の過給機である。このため、本実施形態に係るエンジン１は、吸気通路３に配置された電動式の第１コンプレッサ（電動コンプレッサ４１）と、吸気通路３において前記第１コンプレッサ（電動コンプレッサ４１）の下流側に配置されたターボチャージャ４２の第２コンプレッサ（コンプレッサ４２ａ）とを備えていることになる。

また、吸気通路３には、バイパス通路３５が設けられている。このバイパス通路３５は、電動コンプレッサ４１を迂回して吸気を流すために設けられている。このバイパス通路３５は、その一端が電動コンプレッサ４１のコンプレッサ４１ａよりも上流側で且つ第１スロットルバルブ３２よりも下流側の位置に、他端が電動コンプレッサ４１のコンプレッサ４１ａよりも下流側で且つターボチャージャ４２のコンプレッサ４２ａよりも上流側の位置にそれぞれ接続されている。バイパス通路３５には、このバイパス通路３５を開閉可能とするバイパスバルブ３６が設けられている。

排気通路５には、上流側から順に、ターボチャージャ４２のタービン４２ｂと、排気を浄化するための酸化触媒５１およびパティキュレートフィルタ５２とが設けられている。

本実施形態に係るエンジン１は低圧ＥＧＲ装置７および高圧ＥＧＲ装置６を備えている。吸気通路３と排気通路５とは、低圧ＥＧＲ装置７の低圧ＥＧＲ通路７１および高圧ＥＧＲ装置６の高圧ＥＧＲ通路６１によって接続されている。

低圧ＥＧＲ通路７１は、本発明でいうＥＧＲ通路であって、その一端が排気通路５においてパティキュレートフィルタ５２よりも下流側の位置に、他端が吸気通路３において電動コンプレッサ４１のコンプレッサ４１ａよりも下流側（より具体的には、吸気通路３とバイパス通路３５の下流端との接続位置よりも下流側）で且つターボチャージャ４２のコンプレッサ４２ａよりも上流側の位置にそれぞれ接続されている。この構成が、本発明でいう「ＥＧＲ通路は、一端が排気通路におけるターボチャージャのタービンの下流側の位置に、他端が吸気通路における第１コンプレッサの下流側で且つ第２コンプレッサの上流側の位置にそれぞれ接続されている」ことに相当する。

低圧ＥＧＲ通路７１には、本発明でいうＥＧＲバルブである低圧ＥＧＲバルブ７２、および、ＥＧＲクーラ７３が設けられている。低圧ＥＧＲバルブ７２は、低圧ＥＧＲ通路７１を開閉可能な周知のバルブである。

このようにして低圧ＥＧＲ装置７が構成されているため、低圧ＥＧＲバルブ７２が解放されて低圧ＥＧＲ通路７１からの排気還流を行う際には、その還流された排気ガスは、電動コンプレッサ４１の下流側の位置から吸気通路３に導入されることになる。

高圧ＥＧＲ通路６１は、その一端が、排気通路５の一部を構成する排気マニホールド５３に、他端が、吸気通路３において第２スロットルバルブ３４よりも下流側の位置にそれぞれ接続されている。高圧ＥＧＲ通路６１には、この高圧ＥＧＲ通路６１を開閉可能な高圧ＥＧＲバルブ６２が設けられている。

−制御系−
図２に示すように、前記インジェクタ２、第１スロットルバルブ３２、第２スロットルバルブ３４、バイパスバルブ３６、高圧ＥＧＲバルブ６２、低圧ＥＧＲバルブ７２および電動モータ４１ｂは、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１０と電気的に接続されている。

ＥＣＵ１０は、Ａ／Ｆセンサ８０、エアフローメータ８１、吸気温センサ８２、吸気圧センサ８３、排気温センサ８４、水温センサ８５、クランクポジションセンサ８６、アクセル開度センサ８７、差圧センサ８９等の各種センサと電気的に接続されている。各センサの機能は公知であるためここでの説明は省略する。

ＥＣＵ１０は、前記各種センサ８０〜８９からの出力信号に基づいてインジェクタ２、各種バルブ３２，３４，３６，６２，７２および電動モータ４１ｂを制御する。

具体的に、ＥＣＵ１０は、エンジン１に対して急な出力の増加が要求された場合（例えば運転者によるアクセルペダルの踏み込み速度が所定速度以上になった場合）に、電動コンプレッサ４１が作動するように電動モータ４１ｂを制御する。また、この電動コンプレッサ４１の作動は、前記出力の増加要求が生じている場合に、ターボチャージャ４２の過給動作が開始された時点で停止するようにしている。これは、電動コンプレッサ４１の作動による消費電力を削減するためである。

また、ＥＣＵ１０は、電動コンプレッサ４１が作動中か否かに応じてバイパスバルブ３６を制御する。具体的には、電動コンプレッサ４１が作動している場合は、バイパスバルブ３６を全閉にし、電動コンプレッサ４１が停止している場合は、バイパスバルブ３６を全開にする。

また、ＥＣＵ１０は、エンジン１の運転状態に基づいて吸気通路３に還流すべき排気ガスの量（目標ＥＧＲ量）を算出し、その算出した量の排気ガスが吸気通路３に還流されるように、第１スロットルバルブ３２、第２スロットルバルブ３４、低圧ＥＧＲバルブ７２および高圧ＥＧＲバルブ６２を制御する。つまり、エンジン回転速度およびエンジン負荷等をパラメータとしてＥＧＲ量（ＥＧＲ率）を決定するためのＥＧＲマップが実験やシミュレーション等によって作成されてＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されており、このＥＧＲマップを参照することによって目標ＥＧＲ量が決定される。そして、各バルブ３２，３４，７２，６２の開度制御の基本制御としては、前記目標ＥＧＲ量およびエンジン負荷等をパラメータとして各バルブ３２，３４，７２，６２それぞれの開度を決定するためのバルブ開度決定マップが実験やシミュレーション等によって作成されてＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されており、このバルブ開度決定マップを参照することによって各バルブ３２，３４，７２，６２の開度が制御されるようになっている。

−電動コンプレッサおよびＥＧＲの切り替え制御−
次に、本実施形態の特徴である電動コンプレッサ４１およびＥＧＲの切り替え制御について説明する。

前述したように、従来の技術にあっては、排気通路におけるターボチャージャのタービンの下流側と電動コンプレッサの上流側とがＥＧＲ通路によって接続され、このＥＧＲ通路によって電動コンプレッサの上流側に排気ガスを還流させるようになっていた。

このため、ＥＧＲ通路による排気還流が行われる際、排気ガス中に含まれる粒子状物質や、排気ガス中の水分が凝縮することで生成される凝縮水が、電動コンプレッサやバイパス通路の内壁面に付着し、過給性能に悪影響を与えてしまう虞があった。このため、電動コンプレッサやバイパス通路の内壁面に、粒子状物質や凝縮水の付着を防止するための表面処理等が必要となり、製造作業の煩雑化および製造コストの高騰を招くことになっていた。

本実施形態はこの点に鑑み、電動コンプレッサ４１やバイパス通路３５の内壁面に粒子状物質や凝縮水が付着することを抑制可能な制御を行うようにしている。

具体的には、エンジン１の運転状態が電動コンプレッサ４１を作動させる運転状態であるか否かを検知する。前述したように、エンジン１に対して急な出力の増加が要求された場合には、電動コンプレッサ４１が作動するように電動モータ４１ｂが制御される。このため、この急な出力の増加が要求されたか否かを判定することによって、エンジン１の運転状態が電動コンプレッサ４１を作動させる運転状態であるか否かを検知することが可能である。

そして、このエンジン１の運転状態が電動コンプレッサ４１を作動させる運転状態であると検知されたことを条件に、低圧ＥＧＲバルブ７２を閉鎖する。つまり、前述したように、ＥＣＵ１０は、エンジン１の運転状態に基づいて目標ＥＧＲ量を算出し、その目標ＥＧＲ量の排気ガスが吸気通路３に還流されるように、第１スロットルバルブ３２、第２スロットルバルブ３４、低圧ＥＧＲバルブ７２および高圧ＥＧＲバルブ６２を制御（各バルブ３２，３４，７２，６２の開度の基本制御）しているが、エンジン１の運転状態が電動コンプレッサ４１を作動させる運転状態であると検知されたことを条件に、低圧ＥＧＲバルブ７２を閉鎖し、低圧ＥＧＲ通路７１による排気ガスの還流を停止させる。なお、この場合、前記目標ＥＧＲ量が得られるように他のバルブ３２，３４，６２の開度が制御される。

これらの動作は、前記ＥＣＵ１０によって実行される。

このため、ＥＣＵ１０において、エンジン１の運転状態が電動コンプレッサ４１を作動させる運転状態であるか否かを検知する動作を実行する機能部分が本発明でいう第１コンプレッサ作動検知部として構成されている。また、エンジン１の運転状態が電動コンプレッサ４１を作動させる運転状態であると検知されたことを条件に、低圧ＥＧＲバルブ７２を閉鎖する動作を実行する機能部分が本発明でいうＥＧＲバルブ制御部として構成されている。

以下、前述した電動コンプレッサ４１およびＥＧＲの切り替え制御の具体的な手順について図３のフローチャートに沿って説明する。このフローチャートは、エンジン１の始動後、所定時間毎に繰り返して実行される。

先ず、ステップＳＴ１において、前記ＥＣＵ１０に予め記憶されている電動コンプレッサ作動フラグが０となっているか否かを判定する。この電動コンプレッサ作動フラグは、電動コンプレッサ４１が停止している場合（電動コンプレッサ４１による非過給状態）には０にリセットされ、電動コンプレッサ４１が作動している場合（電動コンプレッサ４１による過給状態）には１にセットされるフラグである。

エンジン１に対して急な出力の増加が要求されていない場合には、電動コンプレッサ４１が作動しておらず、電動コンプレッサ作動フラグは０となっているのでステップＳＴ１でＹＥＳ判定される。この場合、ステップＳＴ２に移り、前記吸気圧センサ８３によって検出されている吸気圧（吸気マニホールド３７内の圧力；過給圧）が所定値α以下であるか否かを判定する。この所定値αは、前記電動コンプレッサ４１による過給、または、前記ターボチャージャ４２による過給が行われている際に生じる吸気圧の範囲の下限値として実験またはシミュレーションによって予め設定されている。なお、この過給が行われている際に生じる吸気圧の範囲の下限値は、外気圧や外気温等に応じて変化する可能性があるので、この所定値αは、外気圧や外気温等に応じて変更するようにしてもよい。

エンジン１に対して出力の増加が要求されていない場合には、電動コンプレッサ４１およびターボチャージャ４２の何れの過給動作も行われていないので、吸気圧は所定値α以下となっており、ステップＳＴ２でＹＥＳ判定され、ステップＳＴ３に移ることになる。

ステップＳＴ３では、車両の加速要求が生じたか否かを判定する。例えば、アクセル開度センサ８７からの出力信号に基づいて算出されるアクセルペダルの踏み込み速度が所定速度以上になった場合には、車両の加速要求が生じたと判断する。この加速要求に応じ、後述するように電動コンプレッサ４１の作動が開始されることになる。

このステップＳＴ３の動作が、本発明でいう「第１コンプレッサ作動検知部による動作であって、内燃機関の運転状態が第１コンプレッサを作動させる運転状態であることを検知する動作」に相当する。

車両の加速要求が生じておらず、ステップＳＴ３でＮＯ判定された場合には、そのままリターンされる。この場合、電動コンプレッサ４１の作動は開始されない。

一方、車両の加速要求が生じており、ステップＳＴ３でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ４に移り、電動コンプレッサ４１を作動（ＯＮ）させると共に、バイパスバルブ３６および低圧ＥＧＲバルブ７２を共に全閉とする。つまり、低圧ＥＧＲバルブ７２を全閉にすることで、低圧ＥＧＲ通路７１からの排気ガスの還流を停止した状態で、電動コンプレッサ４１による過給動作を開始させる。この場合、前述した如く、前記目標ＥＧＲ量が得られるように他のバルブ３２，３４，６２の開度が制御される。例えば、前述したバルブ開度決定マップ（前記基本制御において参照されるバルブ開度決定マップ）とは異なるバルブ開度決定マップ（低圧ＥＧＲバルブ７２を全閉とした場合に目標ＥＧＲ量が得られるように他のバルブ３２，３４，６２の開度を決定するバルブ開度決定マップ）が実験やシミュレーション等によって作成されてＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されており、このバルブ開度決定マップを参照することによって各バルブ３２，３４，６２の開度が制御されるようになっている。

このステップＳＴ４の動作が、本発明でいう「ＥＧＲバルブ制御部による動作であって、第１コンプレッサが作動する運転状態であることが、第１コンプレッサ作動検知部によって検知されたことを条件に、ＥＧＲバルブを閉鎖する動作」に相当する。

このようにして電動コンプレッサ４１による過給動作を開始させた後、ステップＳＴ５で電動コンプレッサ作動フラグを１にセットする。

その後、ステップＳＴ６に移り、前記吸気圧センサ８３によって検出されている吸気圧（吸気マニホールド３７内の圧力；過給圧）が所定値β以上になったか否かを判定する。この所定値βは、前記ターボチャージャ４２による過給が行われている際に生じる吸気圧の下限値であって、前記所定値αよりも大きな値として実験またはシミュレーションによって予め設定されている。なお、このターボチャージャ４２による過給が行われている際に生じる吸気圧の下限値も、外気圧や外気温等に応じて変化する可能性があるので、この所定値βも、外気圧や外気温等に応じて変更するようにしてもよい。

吸気圧が所定値β未満である場合には、未だターボチャージャ４２による過給が行われていない、つまり、過給は電動コンプレッサ４１によるもののみであるとしてステップＳＴ６でＮＯ判定されてリターンされる。この場合、次回のルーチンでは、電動コンプレッサ作動フラグが１にセットされていることに伴い（ステップＳＴ５で１にセットされていることに伴い）、ステップＳＴ１でＮＯ判定される。その後、ステップＳＴ７に移り、車両の加速要求が解除されたか否かを判定する。例えば、アクセル開度センサ８７からの出力信号によって検知されているアクセルペダルの踏み込み量が所定量以下に達した場合には車両の加速要求が解除されたとしてステップＳＴ７でＹＥＳ判定されることになる。

車両の加速要求が解除されることなく（ステップＳＴ７でのＮＯ判定が維持され）、吸気圧センサ８３によって検出されている吸気圧が所定値β未満である（未だターボチャージャ４２による過給が開始されていない）場合には、ステップＳＴ６でＮＯ判定され、前記ステップＳＴ１、ＳＴ７、ＳＴ６の動作を繰り返す。そして、車両の加速要求が解除されることなく（ステップＳＴ７でのＮＯ判定が維持され）、吸気圧センサ８３によって検出されている吸気圧が所定値β以上になった場合には、ステップＳＴ６でＹＥＳ判定される。つまり、車両の加速要求が解除されることなく、ターボチャージャ４２による吸気の過給が開始されたと判定されたことに伴い、ステップＳＴ６でＹＥＳ判定される。

このステップＳＴ６でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ８に移り、電動コンプレッサ４１の作動を停止（ＯＦＦ）させると共に、バイパスバルブ３６を全開とし、低圧ＥＧＲバルブ７２等の開度をエンジン１の運転状態に応じた目標ＥＧＲ量が得られる開度に調整する。つまり、電動コンプレッサ４１による過給動作を停止させ、低圧ＥＧＲ通路７１からの排気ガスの還流を開始させると共に、前述した各バルブ３２，３４，７２，６２の開度の前記基本制御に使用するバルブ開度決定マップに従ったバルブ開度に制御する。

このようにして排気還流を開始させた後、ステップＳＴ９で電動コンプレッサ作動フラグを０にリセットする。

なお、電動コンプレッサ作動フラグが１にセットされている状態で（ステップＳＴ１でＮＯ判定）、アクセルペダルの踏み込み量が所定量以下に達し、車両の加速要求が解除された場合にはステップＳＴ７でＹＥＳ判定されてステップＳＴ８に移る。このステップＳＴ８では、前述したように、電動コンプレッサ４１の作動を停止（ＯＦＦ）させると共に、バイパスバルブ３６を全開とし、低圧ＥＧＲバルブ７２等の開度をエンジン１の運転状態に応じた排気還流量が得られる開度に調整する（前記基本制御に戻す）。つまり、電動コンプレッサ４１による過給動作を停止させ、低圧ＥＧＲ通路７１からの排気還流動作を開始する。この場合、車両の加速要求が解除されたことに伴い、ターボチャージャ４２による吸気の過給が開始されることなく、電動コンプレッサ４１による過給動作を停止することになる。その後、ステップＳＴ９で電動コンプレッサ作動フラグが０にリセットされる。

また、ターボチャージャ４２による過給動作が開始され、この過給動作が継続している場合には、ステップＳＴ１でＹＥＳ判定されると共に、ステップＳＴ２でＮＯ判定されることになるので、電動コンプレッサ４１の作動が開始されることなく、ターボチャージャ４２による過給動作が継続される。そして、このターボチャージャ４２による過給動作の継続中に車両の加速要求が解除された場合には、電動コンプレッサ作動フラグが０にリセットされたまま、排気ガスエネルギの減少に伴ってターボチャージャ４２による過給動作が終了する。

このような電動コンプレッサ４１およびＥＧＲの切り替え制御が繰り返されるため、前記ＥＣＵ１０における機能部分である前記第１コンプレッサ作動検知部は、吸気圧センサ８３、アクセル開度センサ８７からの各信号を入力信号として受信する構成となっている。また、前記ＥＣＵ１０における機能部分である前記ＥＧＲバルブ制御部は、低圧ＥＧＲバルブ７２への制御信号を出力信号として出力する構成となっている。

図４は、本実施形態においてエンジン運転状態が電動コンプレッサ過給領域からターボチャージャ過給領域に移行する際におけるエンジン回転速度および車速の変化の一例を示す図である。

この図４では、タイミングＴ１で、運転者によるアクセルペダルの踏み込み速度が大きくなって車両の加速要求が生じたことで、電動コンプレッサ４１の作動が開始されている。そして、この電動コンプレッサ４１の作動に伴う過給動作によってエンジン回転速度が上昇し、また、車速も上昇している（図３のフローチャートにおけるステップＳＴ４のタイミングに相当）。そして、タイミングＴ２（エンジン回転速度が図中のＡ（例えば３０００ｒｐｍ）となったタイミング）で、ターボチャージャ４２による過給動作が開始され（図３のフローチャートにおいてステップＳＴ６でＹＥＳ判定されたタイミングに相当）、このタイミングで電動コンプレッサ４１の作動が停止されることになる（図３のフローチャートにおけるステップＳＴ８のタイミングに相当）。その後は、車両の加速要求が継続されることにより、エンジン回転速度および車速が共に上昇している。

以上説明したように本実施形態では、低圧ＥＧＲ通路７１による排気還流を行った際（電動コンプレッサ４１の停止状態で排気還流を行った際）には、その還流された排気ガスは、電動コンプレッサ４１の下流側の位置から吸気通路３に導入され、ターボチャージャ４２のコンプレッサ４２ａに向けて流れることになる。これにより、排気ガスが電動コンプレッサ４１やバイパス通路３５に流れ込むことを抑制でき、電動コンプレッサ４１やバイパス通路３５の内壁面の表面処理を必要とすることなしに、電動コンプレッサ４１やバイパス通路３５の内壁面に粒子状物質や凝縮水が付着することを抑制できる。

また、電動コンプレッサ４１が作動する運転状態であることが検知された場合には、低圧ＥＧＲバルブ７２を閉鎖することで低圧ＥＧＲ通路７１による排気還流を停止している。つまり、電動コンプレッサ４１の下流側とターボチャージャ４２のコンプレッサ４２ａの上流側との間での吸気の流速が低い状況（電動コンプレッサ４１による過給動作が行われているのに対し、ターボチャージャ４２による過給動作が未だ開始されていない状況）で低圧ＥＧＲ通路７１による排気還流を行った場合には、その還流された排気ガスの一部が電動コンプレッサ４１に流れ込む虞があるため、この電動コンプレッサ４１が作動する運転状態である場合には低圧ＥＧＲ通路７１による排気還流を停止している。これによって、排気ガスが電動コンプレッサ４１に流れ込むことを抑制でき、電動コンプレッサ４１に粒子状物質や凝縮水が付着することを抑制できて、電動コンプレッサ４１の過給性能を良好に維持できる。

また、本実施形態では、低圧ＥＧＲ通路７１の一端（下流側端）が、吸気通路３において電動コンプレッサ４１の下流側の位置（エンジン本体１２に近い位置）に接続されている。このため、低圧ＥＧＲ通路の一端が吸気通路において電動コンプレッサの上流側の位置（エンジン本体から遠い位置）に接続されているものに比べて、低圧ＥＧＲ通路７１の長さを短くすることが可能である。このため、この低圧ＥＧＲ通路７１を流れる高温の排気ガスによる他部品（エンジンコンパートメント内に収容されている電装品等の他部品）への熱害を少なくすることが可能である。

−他の実施形態−
以上説明した実施形態は、駆動力源としてエンジンのみを搭載した車両に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、駆動力源としてエンジンおよび電動モータを搭載したハイブリッド車両に対しても適用が可能である。

本発明は、吸気通路に電動式のコンプレッサとターボチャージャのコンプレッサとが配置された内燃機関に適用可能である。

１ エンジン（内燃機関）
３ 吸気通路
４１ 電動コンプレッサ（第１コンプレッサ）
４１ａ コンプレッサ
４２ ターボチャージャ
４２ａ コンプレッサ（第２コンプレッサ）
４２ｂ タービン
５ 排気通路
７１ 低圧ＥＧＲ通路
７２ 低圧ＥＧＲバルブ
８７ アクセル開度センサ
１０ ＥＣＵ

Claims (1)

1. 吸気通路に配置された電動式の第１コンプレッサと、前記吸気通路において前記第１コンプレッサの下流側に配置されたターボチャージャの第２コンプレッサと、排気ガスを前記吸気通路に還流するＥＧＲ通路と、このＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲバルブとを備えた内燃機関において、
   前記ＥＧＲ通路は、一端が排気通路における前記ターボチャージャのタービンの下流側の位置に、他端が前記吸気通路における前記第１コンプレッサの下流側で且つ前記第２コンプレッサの上流側の位置にそれぞれ接続されており、
   当該内燃機関の運転状態が前記第１コンプレッサを作動させる運転状態であることを検知する第１コンプレッサ作動検知部と、
   前記第１コンプレッサが作動する運転状態であることが、前記第１コンプレッサ作動検知部によって検知されたことを条件に、前記ＥＧＲバルブを閉鎖するＥＧＲバルブ制御部とを備えていることを特徴とする内燃機関。

Images