JP2019178640A - 圧縮着火式エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】混合気の燃焼状態をより良好にすることのできる圧縮着火式エンジンの制御装置を提供する。【解決手段】排気通路５０の触媒５５ａよりも下流側の部分と吸気通路３０とを連通して排気ガスの一部を吸気通路３０に還流させるＥＧＲ通路８４と、ＥＧＲ通路８４に設けられた開閉可能なＥＧＲ弁８６と、吸気通路３０のＥＧＲ通路８４との接続部分よりも下流側に設けられて吸気を過給する過給機７０とを設け、エンジンが冷機状態にあり、且つ、エンジン負荷が所定の基準負荷未満の状態でエンジンが運転されているとき、ＥＧＲ弁８６を開弁させるとともに、過給機７０によって吸気を過給させる。【選択図】図１

Description

本発明は、気筒と、気筒に導入される吸気が流通する吸気通路と、気筒から排出された排気ガスが流通する排気通路とを備え、空気と燃料との混合気が前記気筒内で圧縮着火燃焼するように構成された圧縮着火式エンジンを制御する装置に関する。

従来、エンジンの分野では、吸気を過給するための過給機を設けることが行われている。また、エンジンから排出されるＮＯｘを抑制するために、排気ガスの一部を吸気通路に還流するためのＥＧＲ装置を設けることが行われている。

例えば、特許文献１には、電気エネルギーにより駆動される電動過給機が吸気通路に設けられるとともに、排気通路のうち触媒よりも上流側の部分と吸気通路のうち電動過給機よりも下流側の部分とを連通するＥＧＲ通路を含み触媒に流入する前の排気ガスを吸気通路に還流するＥＧＲ装置が設けられたエンジンが開示されている。

このエンジンでは、さらに、ＥＧＲ通路の途中にこれを通過するガスであるＥＧＲガスを冷却するクーラが設けられるとともに、このクーラをバイパスするバイパス通路が設けられている。そして、エンジンが冷機状態（ピストンやピストンが嵌装されるシリンダの温度が低い状態）にあり気筒内の温度が低いことに伴って燃料と空気の混合気の着火性が悪化しやすいときに、この着火性を高めるべく、前記のクーラを介さずにＥＧＲガスを吸気通路に還流させるように構成されている。

特開２０１０−１８０７１０号公報

前記の特許文献１の構成では、エンジンが冷機状態にあるときにＥＧＲガスとして吸気通路に還流されるのは、触媒を通過する前の排気ガスである。触媒を通過する前の排気ガスには、ＮＯｘ、ＨＣ、Ｈ_２Ｏ、およびスート等の不純物が多量に含まれており、この排気ガスの比重は高い。そのため、所定の量のＥＧＲガスを吸気通路ひいては気筒内に導入しても、気筒内においてＥＧＲガスと空気および燃料とが十分に混じりあわず、混合気の燃焼状態を充分に適切にできないおそれがある。特に、混合気を圧縮させて自着火させる圧縮着火式のエンジンでは、気筒内で混合気が適切に分布していないと着火時期が不適切になる等に伴い燃焼状態が悪化しやすくなる。

本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、混合気の燃焼状態をより良好にすることのできる圧縮着火式エンジンの制御装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、気筒が形成されたエンジン本体と、気筒に導入される吸気が流通する吸気通路と、気筒から排出された排気ガスが流通する排気通路とを備え、空気と燃料との混合気が前記気筒内で圧縮着火燃焼するように構成されたエンジンを制御する装置であって、前記排気通路に設けられた排気ガス浄化用の触媒と、前記排気通路の前記触媒よりも下流側の部分と前記吸気通路とを連通して排気ガスの一部を吸気通路に還流させるＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられた開閉可能なＥＧＲ弁と、前記吸気通路の前記ＥＧＲ通路との接続部分よりも下流側に設けられて吸気を過給する過給機と、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出部と、前記エンジン本体の温度を検出する温度検出部と、前記ＥＧＲ弁および前記過給機を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記温度検出部による検出温度に基づいてエンジンが冷機状態にあることが確認され、且つ、前記運転状態検出部による検出結果に基づいてエンジン負荷が所定の基準負荷未満の状態でエンジンが運転されていることが確認された特定条件下でエンジンが運転されているとき、前記ＥＧＲ弁を開弁させるとともに、前記過給機によって吸気が過給されるように当該過給機を駆動する、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置を提供する。

この構成によれば、エンジンが冷機状態にあり、且つ、エンジン負荷が基準負荷未満という特定条件下であって、混合気の着火性が悪くなりやすいときに、過給機によって吸気が過給されるとともに、空気よりも温度の高い排気ガスの一部が吸気通路ひいては気筒内に導入される。そのため、混合気の圧縮端温度を高くして混合気の着火性を高めることができるとともに、ＮＯｘの排出を抑制することができる。

しかも、この構成では、前記の特定条件下において吸気通路に還流される排気ガスは、排気通路の触媒を通過した後の排気ガスである。そのため、触媒を通過する前の（つまり多くの不純物を含む）排気ガスを還流する場合とは異なり、比較的比重が軽く空気と混じり易い排気ガスをＥＧＲガスとして気筒に導入することができる。さらに、この構成では、このＥＧＲガスが吸気通路のうち過給機よりも上流側に導入される。そのため、過給機においてＥＧＲガスと空気とを充分に混合することができる。これにより、空気、ＥＧＲガス、および燃料の三者が比較的均一に混じり合った混合気をつくり出すことができ、混合気の燃焼状態を良好にすることができる。

前記構成において、前記過給機は、電気エネルギーによって駆動される電動過給機である、のが好ましい（請求項２）。

この構成によれば、排気のエネルギーによって吸気を過給するターボ過給機に比べて、エンジン負荷が基準負荷未満と低く排気のエネルギーが低いときにも吸気を適切に過給することができる。

前記構成において、前記吸気通路に接続されて、前記電動過給機をバイパスするバイパス通路と、前記吸気通路のうち前記バイパス通路の下流端が接続される部分よりも下流側に設けられて当該吸気通路を開閉する吸気絞り弁とをさらに備え、前記制御部は、前記特定条件下でエンジンが運転されているとき、前記電動過給機で過給された吸気の一部が前記バイパス通路を通じて前記電動過給機に戻される吸気循環流が形成されるように前記吸気絞り弁を制御するのが好ましい（請求項３）。

この構成によれば、前記の特定条件下において、前記の吸気循環流の形成によって電動過給機により吸気が繰り返し圧縮される。そのため、特定条件下において、圧縮端温度をより一層高くして混合気の着火性を高めることができる。さらに、ＥＧＲガスと空気とを繰り返し混ぜ合わせることができ、空気、ＥＧＲガス、および燃料の三者がより均一に混じり合った適切な混合気を形成することができる。

前記構成において、前記バイパス通路に設けられた開閉可能なバイパス弁をさらに備え、前記制御部は、前記特定条件下でエンジンが運転されているとき、前記バイパス弁の開度を、前記吸気絞り弁の開度よりも開き側で且つ全開よりも閉じ側の開度にする、のが好ましい（請求項４）。

この構成によれば、電動過給機に導入される吸気の量を確保して前記の吸気循環流を確実に形成することができる。また、バイパス通路を逆流する吸気が低開度のバイパス弁の周囲の隙間を通過する際の抵抗から生じる熱エネルギーにより吸気の温度をさらに上昇させることができる。従って、混合気の着火性および燃焼状態をより確実に良好にできる。

前記構成において、前記電動過給機よりも下流側の前記吸気通路に設けられて吸気を冷却するインタークーラと、前記吸気通路に接続されて、前記インタークーラをバイパスするインタークーラバイパス通路と、前記インタークーラバイパス通路を開閉するインタークーラバイパス弁とをさらに備え、前記制御部は、前記特定条件下でエンジンが運転されているとき、前記インタークーラバイパス弁を開弁するのが好ましい（請求項５）。

この構成によれば、前記の特定条件下において、電動過給機によって過給された吸気がインタークーラによって冷却されることなく気筒に導入される。そのため、圧縮端温度をより一層高くして、混合気の着火性および燃焼状態をより確実に良好にすることができる。

幾何学的圧縮比が１３以上且つ１６以下と比較的低いディーゼルエンジンでは、特に前記の特定条件下において圧縮端温度が低く抑えられて混合気の着火性が悪くなりやすい。従って、このようなエンジンに前記構成が適用されれば、効果的に混合気の着火性ひいては燃費性能を高めることができる（請求項６）。

以上説明したように、本発明によれば、圧縮着火式エンジンにおいて、混合気の燃焼状態をより良好にすることができる。

本発明のエンジンの制御装置が適用されたエンジンの好ましい実施形態を示すシステム図である。 エンジンの制御系統を示すブロック図である。 低負荷領域での制御の流れを示したフローチャートである。 エンジンの運転マップを示した図である。 吸気循環流を説明するため図である。

（１）エンジンの全体構成
図１は、本発明のエンジンの制御装置が適用されたエンジンの好ましい実施形態を示すシステム図である。本図に示されるエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載された４サイクルのディーゼルエンジンであり、エンジン本体１と、エンジン本体１に導入される吸気が流通する吸気通路３０と、エンジン本体１から排出された排気ガスが流通する排気通路５０と、吸気通路３０を流通する吸気を圧縮しつつエンジン本体１に送り出すターボ過給機６０及び電動過給機（過給機）７０と、排気通路５０を流通する排気ガスの一部を吸気通路３０に還流する高圧ＥＧＲ装置８０Ａ及び低圧ＥＧＲ装置８０Ｂとを備えている。

エンジン本体１は、複数の気筒２が図１の紙面と直交する方向に直列に配置された直列多気筒エンジンである。本実施形態では、エンジン本体１には４つの気筒２が設けられている。図１では、複数の気筒２のうちの１つのみを示している。エンジン本体１は、シリンダブロック３、シリンダヘッド４及びピストン５を備える。ピストン５の冠面には、下方（シリンダヘッド４から離間する方向）に凹むキャビティ６ａが形成されている。シリンダブロック３は、前述の４つの気筒２を形成するシリンダライナー３ａを有する。シリンダヘッド４は、シリンダブロック３の上面に取り付けられ、気筒２の上部開口を塞いでいる。ピストン５は、各気筒２に往復摺動可能に収容されており、コネクティングロッド８を介してクランク軸７と連結されている。ピストン５の往復運動に応じて、クランク軸７はその中心軸回りに回転する。

ピストン５の上方には燃焼室６が形成されている。燃焼室６には、後述する燃料噴射弁１５からの噴射により、軽油を主成分とする燃料が供給される。燃焼室６内において、供給された燃料が圧縮着火により燃焼し、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン５が上下方向に往復運動する。気筒２の幾何学的圧縮比、つまりピストン５が上死点にあるときの燃焼室６の容積とピストン５が下死点にあるときの燃焼室の容積との比は、１３以上１６以下に設定されている。

シリンダブロック３には、クランク軸７の角度（クランク角）およびクランク軸７の回転速度（エンジン回転速度）を検出するクランク角センサＳＮ１が設けられている。また、シリンダヘッド４には、エンジン本体１（シリンダブロック３およびシリンダヘッド４）の内部を流通する冷却水の温度（エンジン水温）を検出するエンジン水温センサＳＮ２が設けられている。

なお、水温センサＳＮ２は、請求項にいう「温度検出部」の一例に該当し、当該水温センサＳＮ２により検出されるエンジン水温は、請求項にいう「エンジン本体の温度」の一例に該当する。

シリンダヘッド４には、燃焼室６と連通する吸気ポート９及び排気ポート１０が形成されている。シリンダヘッド４の底面は燃焼室６の天井面を形成している。この天井面には、吸気ポート９の下流端である吸気側開口と、排気ポート１０の上流端である排気側開口とが形成されている。シリンダヘッド４には、前記吸気側開口を開閉する吸気バルブ１１と、前記排気側開口を開閉する排気バルブ１２とが組み付けられている。また、シリンダヘッド４には、吸気バルブ１１、排気バルブ１２を各々駆動する吸気側動弁機構１３、排気側動弁機構１４が配設されている。

シリンダヘッド４には、さらに、燃焼室６に燃料（軽油）を噴射する燃料噴射弁１５が設けられている。燃料噴射弁１５は、例えば、燃焼室６の天井面中央から放射状に燃料を噴射する多噴孔型の噴射弁である。

吸気通路３０は、単管状の吸気管３２と、吸気管３２に吸気流の上流側から順に設けられた、エアクリーナ３１、インタークーラ４１、サージタンク３５を備えている。吸気通路３０には、吸気管３２から分岐してインタークーラ４１をバイパスするＩ／Ｃバイパス通路３６が設けられている。

エアクリーナ３１は、吸気中の異物を除去する。インタークーラ４１は、水冷式の熱交換器であり、当該インタークーラ４１を通過する吸気を冷却する。

吸気管３２は、その途中部が二股に分岐するように形成されている。すなわち、吸気管３２は、単管状の主通路部３２ａと、主通路部３２ａの途中部から分岐して下流側において再び主通路部３２ａに合流するバイパス通路３２ｃとを有している。第主通路３２ａは、後述する電動過給機７０（電動モータ７０Ｍ）に通じる通路である。バイパス通路３２ｃは、電動過給機７０をバイパスする通路である。バイパス通路３２ｃには、当該バイパス通路３２ｃを開閉可能なバイパス弁３２１が設けられている。主通路部３２ａの、バイパス通路３２ｃの下流端の接続部分よりも下流側の部分には、当該主通路３２ａを開閉可能なスロットル弁（吸気絞り弁）３４１が設けられている。

Ｉ／Ｃバイパス通路３６は、吸気管３２のスロットル弁３４１とインタークーラ４１との間の部分と、吸気管３２のインタークーラ４１とサージタンク３５との間の部分とを連通している。Ｉ／Ｃバイパス通路３６の途中部には、Ｉ／Ｃバイパス通路３６を開閉可能なＩ／Ｃバイパス弁（インタークーラバイパス弁）３６１が設けられている。Ｉ／Ｃバイパス弁３６が全開にされると、吸気通路３０内のほとんどすべての吸気（空気）が、インタークーラ４１を通過せず流路抵抗のより小さいＩ／Ｃバイパス通路３６を通る。

排気通路５０は、複数の気筒２の各排気ポート１０から延びる複数の独立排気通路５１（図１にはそのうちの１つのみが示されている）と、各独立排気通路５１が集合した排気集合部から下流側に延びる単管状の共通排気通路５３とを有している。共通排気通路５３には、排気ガスを浄化するための触媒５５ａを内蔵した触媒コンバータ５５が設けられている。触媒５５ａは、例えば、排気ガス中のＣＯおよびＨＣを酸化して無害化する酸化触媒、尿素を用いて排気ガス中のＮＯｘを還元して無害化するＮＯｘ触媒、および排気ガス中のスート（煤）を捕集するＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）が含まれる。なお、図示は省略したが、触媒５５ａの上流側には、共通排気通路５３ひいては触媒５５ａに尿素を供給する尿素インジェクタが設けられている。

ターボ過給機６０は、排気の圧力を動力源として吸気を過給する装置であって、タービン６１及びコンプレッサ６２を含む。タービン６１は、排気通路５０を流通する排気ガスにより回転駆動される。コンプレッサ６２は、タービン６１と連動して回転し、吸気通路３０を流通する吸気を圧縮する。コンプレッサ６２は、上流側吸気通路３２における電動過給機７０よりも上流側の部分に配置されている。タービン６１は、共通排気通路５３における触媒コンバータ５５よりも上流側の部分に配置されている。排気通路５０には、タービン６１をバイパスするためのバイパス通路６３が設けられている。このバイパス通路６３には、当該バイパス通路６３を開閉可能なウェストゲート弁６４が設けられている。

電動過給機７０は、電気エネルギーを動力源として吸気を過給する装置であって、電力の供給を受けて回転駆動力を発生する電動モータ７１Ｍと、電動モータ７１Ｍによって回転駆動されるコンプレッサ７２Ｃとを含む。コンプレッサ７２Ｃは、吸気管３２を流通する吸気を過給する。コンプレッサ７２Ｃは、吸気通路３０において、ターボ過給機６０のコンプレッサ６２よりも下流側に配置されている。

高圧ＥＧＲ装置８０Ａ及び低圧ＥＧＲ装置８０Ｂは、排気通路５０から排気を取り出し、吸気通路３０へ取り出された排気を還流させる装置である。高圧ＥＧＲ装置８０Ａは、ターボ過給機６０のタービン６１よりも上流側を流れる排気ガスの一部を、電動過給機７０のコンプレッサ７２Ｃよりも下流側の吸気通路３０に還流する。低圧ＥＧＲ装置８０Ｂは、触媒コンバータ５５よりも下流側を流れる排気ガスの一部を、コンプレッサ６２よりも上流側の吸気通路３０に還流する。

高圧ＥＧＲ装置８０Ａは、高圧ＥＧＲ通路８１、高圧ＥＧＲクーラ８２及び高圧ＥＧＲ弁８３を含む。高圧ＥＧＲ通路８１は、排気通路５０のタービン６１よりも上流側の部分と、吸気通路３０のスロットル弁３４１及びバイパス弁３６１よりも下流側の部分（サージタンク３５）とを連通している。高圧ＥＧＲクーラ８２は、高圧ＥＧＲ通路８１を通過するＥＧＲガスを冷却する。高圧ＥＧＲ弁８３は、高圧ＥＧＲ通路８１を開閉する。電動過給機７０は、高圧ＥＧＲ通路８１を通して還流させる高圧ＥＧＲガスの増加に伴い、コンプレッサ６２を通過する排気量が減少することによるターボ過給機６０の過給能力の低下を補完する役目を果たす。

低圧ＥＧＲ装置８０Ｂは、低圧ＥＧＲ通路８４、チャンバ８７、低圧ＥＧＲクーラ８５及び低圧ＥＧＲ弁８６を含む。低圧ＥＧＲ通路８４は、排気通路５０の触媒コンバータ５５よりも下流側の部分と、吸気通路３０のコンプレッサ６２よりも上流側の部分とを連通している。この配置により、低圧ＥＧＲ通路８４を通過するＥＧＲガスには、ＨＣ、ＣＯ、スート、ＮＯｘが微小量しか含有されていない。チャンバ８７は、内側に所定の空間を備える箱状部材である。チャンバ８７は、低圧ＥＧＲ通路８４よりも流路面積が大きくなるように構成されている。これに伴い、チャンバ８７に流入したＥＧＲガスは減圧され、ＥＧＲガスから水の一部が除去される。つまり、排気ガスには燃焼により生成した水が含まれており、チャンバ８７内においてこの水の一部がＥＧＲ通路８４を通過するＥＧＲガスから除去される。低圧ＥＧＲクーラ８５は、低圧ＥＧＲ通路８４を通過するＥＧＲガスを冷却する。低圧ＥＧＲ弁８６は、低圧ＥＧＲ通路８４を開閉する。

ここで、請求項でいう「ＥＧＲ通路」は低圧ＥＧＲ通路８４であり、請求項でいう「ＥＧＲ弁」は低圧ＥＧＲ弁８６である。

上流側吸気通路３２の上流部であって低圧ＥＧＲ通路８４の接続口とエアクリーナ３１との間の部分には、吸気通路３０を通じてエンジン本体１に導入される空気（新気）の流量を検出するエアフローセンサＳＮ３が設けられている。サージタンク３５には、その内部の吸気の圧力を検出する吸気圧センサＳＮ４が設けられている。

（２）制御系統
図２は、当実施形態のエンジンの制御系統を示すブロック図である。本図に示されるＰＣＭ１００は、エンジンを統括的に制御するためのマイクロプロセッサであり、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されている。

ＰＣＭ１００には各種センサによる検出情報が入力される。具体的に、ＰＣＭ１００は、前述したクランク角センサＳＮ１、水温センサＳＮ２、エアフローセンサＳＮ３、吸気圧センサＳＮ４と電気的に接続されており、これらのセンサによって検出された各種情報、具体的には、エンジン回転数、エンジン水温、吸気量、吸気圧（過給圧）等の情報が、それぞれＰＣＭ１００に逐次入力される。車両には、外気の温度（以下、外気温という）を検出するための外気温センサＳＮ５、車両の走行速度（以下、車速という）を検出する車速センサＳＮ６、アクセルペダルの開度（以下、アクセル開度という）を検出するアクセル開度センサＳＮ７が設けられており、これらセンサＳＮ５〜ＳＮ７による検出情報もＰＣＭ１００に逐次入力される。

なお、クランク角センサＳＮ１、アクセル開度センサＳＮ７は、請求項にいう「運転状態検出部」の一例に該当し、これらセンサＳＮ１、ＳＮ７２によりエンジン負荷、エンジン回転数が検出される。

ＰＣＭ１００は、前記各センサＳＮ１〜ＳＮ７からの入力情報に基づいて種々の判定や演算等を実行しつつエンジンの各部を制御する。すなわち、ＰＣＭ１００は、燃料噴射弁１５、スロットル弁３４１、電動過給機７０（電動モータ７１Ｍ）、バイパス弁３２１、Ｉ／Ｃバイパス弁３６１、ウェストゲート弁６４、高圧ＥＧＲ弁８３、低圧ＥＧＲ弁８６等と電気的に接続されており、前記演算の結果等に基づいてこれらの機器にそれぞれ制御用の信号を出力する。このようなＰＣＭ１００は、請求項にいう「制御部」に相当する。

例えば、ＰＣＭ１００は、アクセル開度センサＳＮ７により検出されるアクセル開度および車速センサＳＮ６により検出される車速等に基づいてエンジンの負荷（要求トルク）を算出し、算出した負荷と、クランク角センサＳＮ１により検出されるエンジン回転速度とに基づいて、燃焼室６に噴射すべき燃料の量（目標噴射量）を決定し、決定した目標噴射量に一致する量の燃料が燃焼室６に噴射されるように燃料噴射弁１５を制御する。

（３）低負荷領域の制御
次に、低負荷領域での制御について、図３のフローチャートを用いて説明する。低負荷領域とは、図４に示すように、エンジン負荷が基準負荷Ｔｑ１未満の領域Ａ１である。

図３のフローチャートは、低負荷領域Ａ１でエンジンが運転されているときに実施されるフローである。つまり、ＰＣＭ１００は、低負荷領域Ａ１でエンジンが運転されているか否かを判定し、低負荷領域Ａ１でエンジンが運転されているときに図４のステップＳ１を開始する。

まず、ＰＣＭ１００は、ステップＳ１にて、エンジンの各種情報を読み込む。例えば、ＰＣＭ１００は、エンジン水温、エンジン回転数、アクセル開度等の情報を読み込む。

次に、ＰＣＭ１００は、ステップＳ２にて、エンジンが冷機状態にあるか否かを判定する。ここでいう冷機状態とは、エンジン水温が基準温度未満でありエンジン本体の温度が所定の温度未満の状態をいう。基準温度は予め設定された温度であって、例えば、５０℃程度に設定されている。以下では、エンジンが冷機状態のときのことを冷機時という。また、エンジン水温が基準温度以上の状態にあるときのことを温間時という。

これより、ＰＣＭ１００は、エンジン水温が基準水温未満のときは冷機時であると判定し、エンジン水温が基準水温以上のときは温間時であると判定する。

ステップＳ２において冷機時であると判定されたときは、ステップＳ３に進む。つまり、冷機時で、且つ、低負荷領域Ａ１でエンジンが運転されているという特定条件が成立すると、ステップＳ３が実施される。

ステップＳ３では、ＰＣＭ１００は、外気温が判定外気温以上であるか否かを判定する。判定外気温は予め設定されてＰＣＭ１００に記憶されている。例えば、判定外気温は、２０℃程度に設定されている。

ステップＳ３の判定がＹＥＳであって外気温が判定外気温以上のときは、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、ＰＣＭ１００は、低圧ＥＧＲ弁８６を開弁するとともに、Ｉ／Ｃバイパス弁３６１を開弁する。一方、バイパス弁３２１を全閉にする。また、ＰＣＭ１００は、電動過給機７０（電動モータ７１Ｍ）を駆動して、電動過給機７０のコンプレッサ７２Ｃを回転させる。なお、このとき、ＰＣＭ１００は、高圧ＥＧＲ弁８４は全閉にする。

ステップＳ４の後はステップＳ５に進み、ＰＣＭ１００は、スロットル弁３４１の開度と電動過給機７０の回転数（電動モータ７１Ｍの回転数およびコンプレッサ７２Ｃの回転数）とを、それぞれ吸気量の目標値および吸気圧の目標値が実現されるように変更する。

具体的には、ＰＣＭ１００は、エンジン負荷（要求されているエンジントルク）を、エンジン回転数とアクセル開度とに基づいて算出し、エンジン負荷とエンジン回転数とに基づいて吸気量の目標値および吸気圧の目標値を算出する。例えば、ＰＣＭ１００には、エンジン負荷とエンジン回転数とについて吸気量の目標値および吸気圧の目標値がマップで記憶されており、ＰＣＭ１００は、算出したエンジン負荷と、現在のエンジン回転数とに対応する各値を各マップから抽出する。ステップＳ５の後は、処理を終了する（ステップＳ１に戻る）。

このように、冷機時で且つ低負荷領域Ａ１でエンジンが運転されているとともに、外気温が判定外気温以上のときは、低圧ＥＧＲ弁８６が開弁されるとともに、Ｉ／Ｃバイパス弁３６１が開弁される一方、バイパス弁３２１は全閉にされる。

これにより、冷機時で且つ低負荷領域Ａ１でエンジンが運転されているとともに、外気温が判定外気温未満のときには、低圧ＥＧＲ装置８０Ｂによって、触媒コンバータ５５、チャンバ８７を通過した後の排気ガスの一部が吸気通路３０に還流される。以下、適宜、低圧ＥＧＲ装置８０Ｂによって吸気通路２０に還流された排気ガスを低圧ＥＧＲガスという。また、この低圧ＥＧＲガスと空気とはターボ過給機６２のコンプレッサ６２を通過してコンプレッサ６２で混合されるとともに、その後、この混合ガスのすべてが電動過給機７０のコンプレッサ７２Ｃに導入されてコンプレッサ７２Ｃによってさらに混合されつつ過給される。そして、電動過給機７０で過給および混合された低圧ＥＧＲガスと空気との混合ガスのほぼすべてが、インタークーラ４１で冷却されることなく燃焼室６に導入される。

一方、ステップＳ３の判定がＮＯであって、冷機時で且つ低負荷領域Ａ１でエンジンが運転されているとともに、外気温が判定外気温以上のときは、ステップＳ６に進む。ステップＳ６では、ＰＣＭ１００は、ステップＳ４と同様に、低圧ＥＧＲ弁８６を開弁し、Ｉ／Ｃバイパス弁３６１を開弁するとともに、電動過給機７０（電動モータ７１Ｍ）を駆動して電動過給機７０のコンプレッサ７２Ｃを回転させる。

一方、ステップＳ６では、バイパス弁３２１を開弁させる。また、ステップＳ６では、スロットル弁３４１の開度を全開よりも閉じ側の開度にするとともに、電動モータ７１Ｍの回転数をアイドル回転数よりも高い回転数にする。このアイドル回転数は、電動モータ７１Ｍおよび電動過給機７０のコンプレッサ７２Ｃの回転が維持される回転数のうち最も低い回転数である。

このように、バイパス弁３２１が開弁されてスロットル弁３４１の開度が閉じ側とされた状態で電動過給機７０が駆動されることで、吸気通路３０には、図５に示すように、電動過給機７０で圧縮された吸気の一部がバイパス通路３２ｃを逆流して再び電動過給機７０に導入されるような流れ、つまり吸気循環流が形成される（図５の矢印Ｘ１参照）。本実施形態では、吸気循環流が確実に形成されるように、バイパス弁３２１の開度はスロットル弁３４１の開度よりも大きい開度（開き側の開度）とされる。なお、このときも、高圧ＥＧＲ弁８３は全閉とされる。

また、ＰＣＭ１００は、前記の吸気循環流が形成されつつ、吸気量の目標値および吸気圧の目標値が実現されるように、スロットル弁３４１の開度、バイパス弁３２１の開度、電動過給機７０の回転数を変更する。

ステップＳ６の後は処理を終了する（ステップＳ１に戻る）。

このように、冷機時で且つ低負荷領域Ａ１でエンジンが運転されているとともに、外気温が判定外気温未満のときは、低圧ＥＧＲ弁８６が開弁され、Ｉ／Ｃバイパス弁３６１が開弁されるとともに、吸気循環流が形成される。

これにより、冷機時で且つ低負荷領域Ａ１でエンジンが運転されているとともに、外気温が判定外気温未満のときには、低圧ＥＧＲガスが吸気通路３０に還流されて、低圧ＥＧＲガスと空気とがターボ過給機６２のコンプレッサ６２および電動過給機７０のコンプレッサ７２Ｃによって混合および過給される。特に、このときは、低圧ＥＧＲガスと空気との混合ガスは、電動過給機７０によって繰り返し混合および過給される。そして、この混合ガスのほぼすべてが、インタークーラ４１で冷却されることなく燃焼室６に導入される。

ステップＳ２に戻り、ステップＳ２の判定がＮＯであって温間時であると判定されたときは、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では、ＰＣＭ１００は、Ｉ／Ｃバイパス弁３６１を全閉にするとともに、バイパス弁３２１を全閉にする。また、ＰＣＭ１００は、吸気量の目標値および吸気圧の目標値が実現されるように、スロットル弁３４１の開度、バイパス弁３２１の開度、電動過給機７０の回転数を変更する。また、本実施形態では、このときにも、高圧ＥＧＲバルブ８３を全閉にして低圧ＥＧＲバルブ８６を開弁する。

（４）作用等
以上のように、本実施形態では、冷機時且つエンジン負荷が基準負荷未満という特定条件下であって混合気の着火性が悪くなりやすいときに、電動過給機７０によって吸気が過給されるとともに、空気よりも温度の高いＥＧＲガスが燃焼室６に導入される。そのため、混合気の圧縮端温度を高くして混合気の着火性を高めることができるとともに、ＮＯｘの排出を抑制することができる。

しかも、前記の特定条件下では高圧ＥＧＲ装置８０ＡによるＥＧＲガスの還流は停止されて低圧ＥＧＲ装置８０ＢによってＥＧＲガスが還流される。これより、前記の特定条件下において吸気通路３０に還流されるＥＧＲガスは、触媒５５ａを通過した後のガスである。そのため、触媒５５ａを通過する前の（つまり多くの不純物を含む）排気ガスを還流する場合とは異なり、比較的比重が軽く空気と混じり易い排気ガスをＥＧＲガスとして燃焼室６に導入することができる。さらに、このＥＧＲガスが電動過給機７０よりも上流側に導入されることで、電動過給機７０においてＥＧＲガスと空気とを充分に混合することができる。従って、燃焼室６内に、空気、ＥＧＲガス、および燃料の三者が比較的均一に混じり合った混合気をつくり出すことができ、混合気の燃焼状態を良好にすることができる。

特に、前記の特定条件下において、電動過給機７０によって吸気が過給される。そのため、排気のエネルギーによって吸気を過給するターボ過給機に比べて、エンジン負荷が基準負荷未満と低く排気のエネルギーが低いときにも吸気を適切に過給することができる。

また、本実施形態では、特定条件下でエンジンが運転されているとき、電動過給機７０で過給された吸気の一部がバイパス通路３２ｃを通じて電動過給機７０に戻される吸気循環流が形成されるようにスロットル弁３４１が制御される。

そのため、前記の特定条件下において、電動過給機７０により吸気を繰り返し圧縮させて吸気の温度ひいては燃焼室６内の圧縮端温度をより一層高くすることができ、混合気の着火性を高めることができる。また、ＥＧＲガスと空気とを繰り返し混ぜ合わせることができ、空気、ＥＧＲガス、および燃料の三者をより均一に混合させて燃焼室６内に適切な混合気を形成することができる。

また、本実施形態では、バイパス通路３２ｃにバイパス弁３２１を設けて、前記の特定条件下でエンジンが運転されているときに、バイパス弁３２１の開度を、スロットル弁３４１の開度よりも開き側で且つ全開よりも閉じ側の開度にしている。

そのため、電動過給機７０に導入される吸気の量を確保して前記の吸気循環流を確実に形成することができる。また、バイパス通路３２ｃを逆流する吸気が低開度のバイパス弁３２１の周囲の隙間を通過する際の抵抗から生じる熱エネルギーにより吸気の温度をさらに上昇させることができる。従って、混合気の着火性および燃焼状態をより確実に良好にできる。

また、本実施形態では、インタークーラ４１をバイパスするインタークーラバイパス通路３６とインタークーラバイパス弁３６１とを設け、前記の特定条件下でエンジンが運転されているときには、インタークーラバイパス弁３６１を開弁する。

そのため、前記の特定条件下において、電動過給機７０によって過給された吸気をインタークーラ４１によって冷却されることなく燃焼室６内に導入できる。そのため、燃焼室６内の圧縮端温度をより一層高くして、混合気の着火性および燃焼状態をより確実に良好にすることができる。

（５）変形例
前記実施形態では、低圧ＥＧＲ装置８０Ｂに加えて高圧ＥＧＲ装置８０Ａを設けた場合について説明したが、高圧ＥＧＲ装置８０Ａは省略してもよい。

前記実施形態では、軽油を主成分とする燃料を圧着着火させるディーゼルエンジンに本発明の制御装置を適用した例について説明したが、本発明を適用可能なエンジンはこれに限らず、例えばガソリンを主成分とする燃料と空気との混合気を圧縮着火燃焼させるガソリンエンジンに本発明を適用してもよい。

前記実施形態では、電動過給機７０に加えてターボ過給機６０が設けられた場合について説明したが、ターボ過給機６０は省略してもよい。

前記実施形態では、前記特定条件下において、主として電動過給機７０によって低圧ＥＧＲガスと空気との混合を促進させる場合について説明したが、吸気通路３０には低圧ＥＧＲ通路８４の接続部分よりも下流側にターボ過給機６０のコンプレッサ６２が設けられており、このコンプレッサ６２によっても低圧ＥＧＲガスと空気との混合は促進される。従って、電動過給機７０を省略してもよい。ただし、エンジン負荷が低いときは排気のエネルギーが低くターボ過給機６０の過給力は低い。そのため、電動過給機７０を設け、冷機時且つ低負荷領域Ａ１において電動過給機７０により吸気を過給するのが好ましい。

前記実施形態では、冷機時で且つ低負荷領域Ａ１でエンジンが運転されているという特定条件が成立したときにおいて、外気温が判定外気温未満の場合に吸気循環流が形成されるように構成した場合について説明したが、特定条件が成立すれば外気温によらず吸気循環流が形成されるように構成してもよい。また、吸気循環流を形成する制御は省略してもよい。

また、前記実施形態では、インタークーラ４１をバイパスするＩ／Ｃバイパス通路３６およびこれを開閉するインタークーラバイパス弁３６１を吸気通路２０に設けた場合について説明したが、これらは省略してもよい。

３０ 吸気通路
３２Ｃ バイパス通路
３６ インタークーラバイパス通路
４１ インタークーラ
５５ａ 触媒
７０ 電動過給機
８０Ｂ 低圧ＥＧＲ装置
８４ 低圧ＥＧＲ通路（ＥＧＲ通路）
８６ 低圧ＥＧＲ弁（ＥＧＲ弁）
１００ ＰＣＭ（制御部）
３２１ バイパス弁
３４１ スロットル弁（吸気絞り弁）
３６１ インタークーラバイパス弁
ＳＮ２ 水温センサ（温度検出部）

Claims (6)

1. 気筒が形成されたエンジン本体と、気筒に導入される吸気が流通する吸気通路と、気筒から排出された排気ガスが流通する排気通路とを備え、空気と燃料との混合気が前記気筒内で圧縮着火燃焼するように構成されたエンジンを制御する装置であって、
   前記排気通路に設けられた排気ガス浄化用の触媒と、
   前記排気通路の前記触媒よりも下流側の部分と前記吸気通路とを連通して排気ガスの一部を吸気通路に還流させるＥＧＲ通路と、
   前記ＥＧＲ通路に設けられた開閉可能なＥＧＲ弁と、
   前記吸気通路の前記ＥＧＲ通路との接続部分よりも下流側に設けられて吸気を過給する過給機と、
   エンジンの運転状態を検出する運転状態検出部と、
   前記エンジン本体の温度を検出する温度検出部と、
   前記ＥＧＲ弁および前記過給機を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記温度検出部による検出温度に基づいてエンジンが冷機状態にあることが確認され、且つ、前記運転状態検出部による検出結果に基づいてエンジン負荷が所定の基準負荷未満の状態でエンジンが運転されていることが確認された特定条件下でエンジンが運転されているとき、前記ＥＧＲ弁を開弁させるとともに、前記過給機によって吸気が過給されるように当該過給機を駆動する、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
2. 請求項１に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
   前記過給機は、電気エネルギーによって駆動される電動過給機である、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
3. 請求項２に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
   前記吸気通路に接続されて、前記電動過給機をバイパスするバイパス通路と、
   前記吸気通路のうち前記バイパス通路の下流端が接続される部分よりも下流側に設けられて当該吸気通路を開閉する吸気絞り弁とをさらに備え、
   前記制御部は、前記特定条件下でエンジンが運転されているとき、前記電動過給機で過給された吸気の一部が前記バイパス通路を通じて前記電動過給機に戻される吸気循環流が形成されるように前記吸気絞り弁を制御する、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
4. 請求項３に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
   前記バイパス通路に設けられた開閉可能なバイパス弁をさらに備え、
   前記制御部は、前記特定条件下でエンジンが運転されているとき、前記バイパス弁の開度を、前記吸気絞り弁の開度よりも開き側で且つ全開よりも閉じ側の開度にする、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
   前記電動過給機よりも下流側の前記吸気通路に設けられて吸気を冷却するインタークーラと、
   前記吸気通路に接続されて、前記インタークーラをバイパスするインタークーラバイパス通路と、
   前記インタークーラバイパス通路を開閉するインタークーラバイパス弁とをさらに備え、
   前記制御部は、前記特定条件下でエンジンが運転されているとき、前記インタークーラバイパス弁を開弁する、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
   前記エンジンは、幾何学的圧縮比が１３以上且つ１６以下に設定されたディーゼルエンジンである、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。