JP4900004B2 - 内燃機関のｅｇｒシステム - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のＥＧＲシステムに関する。

内燃機関からのＮＯｘの排出量を低減する技術として、排気の一部を吸気系に流入させて内燃機関の燃焼室に戻すＥＧＲが知られている。この技術に関して、ターボチャージャを備えた内燃機関において、ターボチャージャのタービンより上流の排気通路とターボチャージャのコンプレッサより下流の吸気通路とを接続する第１ＥＧＲ通路を介して排気の一部を内燃機関に戻す第１ＥＧＲ装置と、タービンより下流の排気通路とコンプレッサより上流の吸気通路とを接続する第２ＥＧＲ通路を介して排気の一部を内燃機関に戻す第２ＥＧＲ装置と、を備え、内燃機関の運転状態に応じて第１ＥＧＲ装置と第２ＥＧＲ装置とを併用又は切り替えてＥＧＲを行う技術も知られている（例えば特許文献１を参照）。
特開２００５−０７６４５６号公報 特開２００２−１０６３９８号公報

このようなＥＧＲシステムにおいて、第２ＥＧＲ装置によって内燃機関に戻される排気（第２ＥＧＲガス）の量や吸入空気量を調節する目的で、吸気通路におけるエアフローメータより下流であって第２ＥＧＲ通路の接続箇所より上流の位置にスロットル弁（以下第１スロットル弁）を設けることがある。また、第１ＥＧＲ装置によって内燃機関に戻される排気（第１ＥＧＲガス）の量や吸気量を調節する目的で、吸気通路におけるコンプレッサより下流であって第１ＥＧＲ通路の接続箇所より上流の位置にスロットル弁（以下第２スロットル弁）を設けることがある。

このような構成において、内燃機関の停止時や減速時等にこれらのスロットル弁を閉弁する際に、まず第２スロットル弁を閉弁した後第１スロットル弁を閉弁する（第２スロットル弁を閉弁する時に第１スロットル弁を開弁させた状態にしても良い）ことによって、吸気負圧による吸気ダクトのつぶれ、コンプレッサからのオイルの吸い出し、ブローバイガス管からのブローバイガスの吸い出し、機関停止時の振動等の、減速時や機関停止時に起こり得る不具合を抑制する技術が本願出願人によって開発されている。

ところで、減速時や機関停止時等のように吸入空気量（新気量）が少なく且つコンプレッサの回転数が低い運転条件下では、吸気脈動が発生し易くなる。上記のような第２ＥＧＲ装置を備えたＥＧＲシステムにおいて吸気脈動が発生すると、第２ＥＧＲ通路内のＥＧＲガスが吸気通路をエアフローメータの方向に逆流し、エアフローメータのセンサ汚れの原因となる可能性がある。エアフローメータにセンサ汚れが生じると、エアフローメータの測定精度が低下するため、エアフローメータの測定値を利用するＥＧＲ制御の制御精度が低下することになる。その場合、排気特性が悪化する虞があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、第２ＥＧＲ装置を備えたＥＧＲ
システムにおいて、吸気脈動が発生し得る条件下においてもＥＧＲガスが吸気通路を逆流してエアフローメータに汚れが付着したり吸気系を腐食させたりすることを抑制する技術を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、本発明の内燃機関のＥＧＲシステムは、内燃機関の排気通路
に設けられたタービンと吸気通路に設けられたコンプレッサとを有するターボチャージャと、前記内燃機関の運転状態に依らず前記ターボチャージャを駆動可能なターボ駆動手段と、前記タービンより下流の排気通路と前記コンプレッサより上流の吸気通路とを接続する第２ＥＧＲ通路を介して排気の一部を内燃機関に戻す第２ＥＧＲ手段と、前記第２ＥＧＲ通路に設けられ前記第２ＥＧＲ通路の流路面積を変更する第２ＥＧＲ弁と、前記吸気通路における前記第２ＥＧＲ通路の接続箇所より上流に設けられ該吸気通路の流路面積を変更する第１スロットル弁と、前記コンプレッサより下流の吸気通路に設けられ該吸気通路の流路面積を変更する第２スロットル弁と、前記吸気通路において吸気脈動が発生する条件が成立する時に、前記ターボ駆動手段により前記ターボチャージャを強制的に駆動する制御手段と、を備えることを特徴とする。

ここで、吸気脈動が発生する条件とは、吸気通路に流入する空気（新気）の量が少なくなる条件であり、例えば、ＥＧＲ率が高い場合や、第１スロットル弁及び／又は第２スロットル弁の開度が絞られる機関減速時又は機関停止要求時にこの条件が成立する。

上記構成によれば、吸気脈動が発生する条件が成立する場合には、ターボ駆動手段によってターボチャージャが強制的に駆動される。これにより、機関減速時や機関停止要求時のようにコンプレッサの回転数が低下する運転条件下においても強制的にコンプレッサが回転駆動されることになる。よって、吸気脈動が発生する条件が成立する場合においても、吸気通路内のガスが吸気通路を逆流することが抑制される。従って、吸気脈動が発生する条件が成立する前の運転状態において既に吸気通路に流入している第２ＥＧＲガスがエアフローメータの方向に吸気通路を逆流してエアフローメータの汚れの原因となることが抑制される。従って、エアフローメータの測定精度を好適に維持することが可能となり、ＥＧＲ制御等のエアフローメータの測定値を利用する諸機関制御の制御精度を確保することができる。また、コンプレッサより上流における吸気通路に第２ＥＧＲガスが滞留することが抑制されるため、第２ＥＧＲガスの凝縮水によって吸気系のアルミ系部材が腐食する不具合を抑制することもできる。

本発明において、前記制御手段は、吸気脈動が発生する条件が成立する時に、更に前記第２ＥＧＲ弁を閉弁するようにしても良い。こうすることで、吸気脈動が発生する条件が成立する運転条件下において吸気通路に新たに第２ＥＧＲガスが流入することがなくなるため、当該条件下においてエアフローメータに汚れが付着することや吸気系の腐食をより確実に抑制することができる。

本発明において、前記制御手段は、前記吸気脈動が発生する条件が成立する時に前記第１スロットル弁及び前記第２スロットル弁に対する閉弁要求がなされた場合、前記ターボ駆動手段により前記ターボチャージャを強制的に駆動し且つ前記第２ＥＧＲ弁を閉弁した状態で、まず前記第２スロットル弁を閉弁した後前記第１スロットル弁を閉弁するようにしても良い。

ここで、第１スロットル弁及び第２スロットル弁に対して閉弁要求がなされる場合は、例えば、減速時や機関停止時等である。第１スロットル弁や第２スロットル弁のように吸気通路の途中に設けられて流路面積を変更する弁を閉弁すると、当該閉弁された弁より下流側の吸気通路が負圧の状態になる。吸気通路にはコンプレッサや第２ＥＧＲ通路の接続部
、ブローバイガス管の接続部等が配置されているが、これらが配置された吸気通路の領域が負圧になると、コンプレッサからオイルが吸い出されたり、第２ＥＧＲ通路内から第２ＥＧＲガスが吸い出されたり、ブローバイガス管からブローバイガスが吸い出されたりして吸気通路に溜まってしまう可能性がある。

これに対し、上記構成によれば、まず第２スロットル弁が閉弁されるため、負圧になる
吸気通路の領域は第２スロットル弁より下流側の領域に限られ、コンプレッサや第２ＥＧＲ通路の接続部等が配置された吸気通路の領域が負圧になることが抑制される。そして第２スロットル弁が閉弁された後第１スロットル弁が閉弁されるが、この時、吸入空気量が減少するため吸気脈動が発生する条件が成立することになるが、上記構成によればターボ駆動手段によってターボチャージャが強制的に駆動されるので、吸気脈動の発生が抑制され、第２スロットル弁より上流の吸気通路に残留している第２ＥＧＲガスがエアフローメータの方向に吸気通路を逆流してエアフローメータの汚れの原因となることが抑制される。さらに、第２ＥＧＲ弁が閉弁されれば、第２ＥＧＲガスが新たに吸気通路に流入してエアフローメータの汚れの原因となることも抑制できる。

本発明において、前記制御手段は、前記吸気脈動が発生する条件が成立する時に前記第１スロットル弁及び前記第２スロットル弁が閉弁された後前記第１スロットル弁及び前記第２スロットル弁に対する開弁要求がなされた場合、まず前記第２スロットル弁を開弁した後前記第１スロットル弁を開弁するようにしても良い。

ここで、第１スロットル弁及び第２スロットル弁に対して開弁要求がなされる場合は、例えば、減速状態や機関停止状態から通常運転状態へ復帰する場合等である。上記構成によれば、まず第２スロットル弁が開弁されるので、第２スロットル弁より上流の吸気通路には内燃機関に吸入される方向の流れが生じることになる。よって、第２スロットル弁より上流の吸気通路に残留している第２ＥＧＲガスがエアフローメータの方向に吸気通路を逆流することが抑制される。従って、エアフローメータが第２ＥＧＲガスによって汚れることが抑制される。

本発明により、第２ＥＧＲ装置を備えたＥＧＲシステムにおいて、吸気脈動が発生し得る条件下においてもＥＧＲガスが吸気通路をエアフローメータの方向に逆流してエアフローメータに汚れが付着したり吸気系が腐食したりすることを抑制することができる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１は、本実施例に係るＥＧＲシステムを適用する内燃機関とその吸気系及び排気系の概略構成を模式的に示す図である。内燃機関１は４つの気筒２を有する水冷式４サイクルディーゼルエンジンである。

各気筒２の吸気ポート（不図示）は吸気マニホールド１７において集合し、吸気通路３と連通している。吸気マニホールド１７と吸気通路３との接続部近傍には、後述する第１ＥＧＲ通路４１が接続されている。第１ＥＧＲ通路４１の接続箇所より上流の吸気通路３には、吸気通路３を流通する吸気の量を調節する第２スロットル弁９が配置されている。第２スロットル弁９より上流の吸気通路３には、吸気を冷却するインタークーラ８が配置されている。インタークーラ８より上流の吸気通路３には、ターボチャージャ１３のコンプ
レッサ１１が配置されている。このターボチャージャはモーターアシストターボチャージャであり、内燃機関１の運転状態に依らずにターボチャージャ１３を駆動可能なモータ２１を備える。本実施例においてはモータ２１が本発明のターボ駆動装置に相当する。コンプレッサ１１より上流の吸気通路３には、後述する第２ＥＧＲ通路３１が接続されている。第２ＥＧＲ通路３１の接続箇所より上流の吸気管３には、吸気通路３に流入する新気の量を調節する第１スロットル弁６が配置されている。第１スロットル弁６より上流の吸気通路３には、吸気通路３に流入する新気の量を測定するエアフローメータ７が設けられている。吸気通路３には、さらに上流においてエアクリーナ（図示略）が接続されている。以下、吸気通路３、吸気マニホールド１７、及びこれらに配置されたインタークーラ８やコンプレッサ１１等を総称して「吸気系」と呼ぶことがある。

このように構成された吸気系では、エアクリーナを通過して塵や埃等が除去された空気が吸気通路３に流入する。吸気通路３に流入した空気は、コンプレッサ１１を通過して加圧された後インタークーラ８を通過して冷却されるとともに、後述する第２ＥＧＲ装置３０及び第１ＥＧＲ装置４０によって吸気通路３に導かれたＥＧＲガスと混合しつつ吸気マニホールド１７に流入し、吸気マニホールド１７の各枝管を介して各気筒２の吸気ポートへ分配される。吸気ポートへ分配された吸気は、吸気バルブ（不図示）が開弁した際に各気筒２の燃焼室内へ吸入される。

各気筒２の排気ポート（不図示）は排気マニホールド１８において集合し、排気通路４と連通している。排気マニホールド１８と排気通路４との接続部近傍には、第１ＥＧＲ通路４１が接続されている。第１ＥＧＲ通路４１の接続箇所より下流の排気通路４には、ターボチャージャ１３のタービン１２が配置されている。ターボチャージャ１３はタービン１２を通過する排気の流路面積を可変にするノズルベーン５を備えた可変容量型のターボチャージャである。上述のようにターボチャージャ１３はモータ２１によって内燃機関１の運転状態に依らずに駆動可能であって、タービン１２に排気が通過しない状態であってもターボチャージャ１３を駆動することが可能である。タービン１２より下流の排気通路４には、排気浄化装置１０が配置されている。排気浄化装置１０は、酸化触媒と、当該酸化触媒の後段に配置され排気中のＰＭを捕集し内部に堆積させるパティキュレートフィルタ（以下、フィルタという）とを有して構成される。排気浄化装置１０の構成はこの例に限られず、例えば更に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒等を備えていても良い。排気浄化装置１０より下流の排気通路４には、排気通路４を流通する排気の量を調節する排気絞り弁１９が配置されている。排気絞り弁１９より下流の排気通路４には、第２ＥＧＲ通路３１が接続されている。以下、排気通路４、排気マニホールド１８、及びこれらに配置されたタービン１２や排気浄化装置１０等を総称して「排気系」と呼ぶことがある。

このように構成された排気系では、内燃機関１の各気筒２で燃焼した既燃ガスが排気ポートを介して排気マニホールド１８に排出され、排気通路４に流入する。排気通路４に流入した排気はタービン１３を回転駆動した後排気浄化装置１０において含有するＰＭ等の有害物質が浄化されるとともに、その一部が後述する第２ＥＧＲ装置３０及び第１ＥＧＲ装置４０によってＥＧＲガスとして吸気通路３に導かれる。排気浄化装置１０において浄化された後に排気は大気中に放出される。

内燃機関１には、タービン１２より上流の排気通路４を流れる排気の一部をコンプレッサ１１より下流の吸気通路３に導き、該排気を内燃機関１の燃焼室に戻す第１ＥＧＲ装置４０が備えられている。第１ＥＧＲ装置４０は、タービン１２より上流の排気通路４と第２スロットル弁９より下流の吸気通路３とを接続する第１ＥＧＲ通路４１を有し、該第１ＥＧＲ通路４１を介して前記排気の一部を吸気通路３に流入させる。第１ＥＧＲ装置４０によって燃焼室に戻される排気を以下「第１ＥＧＲガス」という。第１ＥＧＲ通路４１には、第１ＥＧＲ通路４１の流路面積を変更する第１ＥＧＲ弁４２が配置されている。第１Ｅ
ＧＲ弁４２の開度を調節することによって第１ＥＧＲ通路４１を流れる第１ＥＧＲガスの量が調節される。

内燃機関１には、タービン１２より下流の排気通路４を流れる排気の一部をコンプレッサ１１より上流の吸気通路３に導き、該排気を内燃機関１の燃焼室に戻す第２ＥＧＲ装置３０が備えられている。第２ＥＧＲ装置３０は、排気絞り弁１９より下流の排気通路４とコンプレッサ１１より上流の吸気通路３とを接続する第２ＥＧＲ通路３１を有し、該第２ＥＧＲ通路３１を介して前記排気の一部を吸気通路３に流入させる。第２ＥＧＲ装置３０によって燃焼室に戻される排気を以下「第２ＥＧＲガス」という。第２ＥＧＲ通路３１の途中には第２ＥＧＲガスを冷却する第２ＥＧＲクーラ３３が配置されている。第２ＥＧＲクーラ３３より下流側（吸気通路３側）の第２ＥＧＲ通路３１には、第２ＥＧＲ通路３１の流路面積を変更する第２ＥＧＲ弁３２が配置されている。第２ＥＧＲ弁３２の開度を調節することによって第２ＥＧＲ通路３１を流れる第２ＥＧＲガスの量が調節される。

このように構成された第１ＥＧＲ装置４０及び第２ＥＧＲ装置３０によってＥＧＲが行われると、水や二酸化炭素等の不燃性且つ吸熱性を有する不活性ガス成分が吸気中に混入されるので、燃焼室における燃料の燃焼温度が低下し、ＮＯｘの発生量が減少する。

内燃機関１には、内燃機関１を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）２０が併設されている。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート等を備えたマイクロコンピュータである。ＥＣＵ２０には、上述したエアフローメータ７の他、内燃機関１のウォータージャケットを循環する冷却水の温度に対応した電気信号を出力する水温センサ１４、アクセルペダルの操作量に対応した電気信号を出力するアクセル開度センサ１５、内燃機関１のクランクシャフトが所定角度（例えば１０°）回転する度にパルス信号を出力するクランクポジションセンサ１６等のセンサが電気的に接続され、各センサからの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。また、ＥＣＵ２０には、第１スロットル弁６、第２スロットル弁９、ノズルベーン５、排気絞り弁１９、第２ＥＧＲ弁３２、第１ＥＧＲ弁４２、モータ２１等の機器が電気的に接続され、ＥＣＵ２０から出力される制御信号によってこれらの機器が制御される。

ＥＣＵ２０は、上記各センサから入力される信号に基づいて内燃機関１の運転状態や運転者の要求を取得する。例えば、ＥＣＵ２０は、クランクポジションセンサ１６から入力される信号に基づいて機関回転数を算出し、アクセル開度センサ１５から入力される信号に基づいて要求されている機関負荷を算出する。そして、算出した機関負荷や機関回転数に応じて上記各機器を制御することで、燃料噴射やＥＧＲの制御を行う。

ここで、本実施例のＥＧＲシステムにおいて行われるＥＧＲ制御について説明する。

図２に示すように、本実施例のＥＧＲシステムでは、内燃機関１の運転状態に応じて第１ＥＧＲ装置４０及び第２ＥＧＲ装置３０を併用又は切り替えてＥＧＲを行う。図２において、横軸は内燃機関１の機関回転数を表し、縦軸は内燃機関１の機関負荷を表す。図２に示すように、本実施例のＥＧＲ制御では、内燃機関１の運転状態が低負荷且つ低回転の時には主に第１ＥＧＲ装置４０によってＥＧＲを行い、機関負荷又は機関回転数が高くなるほど第１ＥＧＲ装置４０によって行われるＥＧＲ量（第１ＥＧＲガス量）を減少させるとともに第２ＥＧＲ装置３０によって行われるＥＧＲ量（第２ＥＧＲガス量）を増加させ、内燃機関１の運転状態が高負荷乃至高回転側の時には主に第２ＥＧＲ装置３０によってＥＧＲを行う。

図２において、「第１ＥＧＲ」で示された領域が、主に第１ＥＧＲ装置４０によってＥＧＲが行われる運転状態の領域を表す。この領域を以下第１ＥＧＲ領域と呼ぶ。また、「第
２ＥＧＲ」で示された領域が、主に第２ＥＧＲ装置３０によってＥＧＲが行われる運転状態の領域を表す。この領域を以下第２ＥＧＲ領域と呼ぶ。第１ＥＧＲ領域と第２ＥＧＲ領域との間の「ＭＩＸ」で表された中負荷乃至中回転の領域が、第１ＥＧＲ装置４０及び第２ＥＧＲ装置３０が併用されてＥＧＲが行われる領域を表す。この領域を以下ＭＩＸ領域と呼ぶ。上述のように、ＭＩＸ領域では高負荷乃至高回転側の運転状態になるほど第１ＥＧＲガス量を減少させるとともに第２ＥＧＲガス量を増加させる制御が行われる。換言すれば、高負荷乃至高回転側になるほど全ＥＧＲガス中の第１ＥＧＲガスの割合を低くするとともに、第２ＥＧＲガスの割合を高くする。

各運転状態に対応する第１ＥＧＲガス量や第２ＥＧＲガス量の制御目標値は、内燃機関１が当該運転状態で定常運転している時のＮＯｘ発生量、スモーク発生量、ＨＣ発生量、燃料消費率等の機関性能や排気性能に関する諸特性が所定の規制値や所望の目標値を達成するように適合作業によって予め定められ、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶される。ＥＣＵ２０は取得した機関運転状態に基づいて、当該運転状態に対応する第１ＥＧＲガス量や第２ＥＧＲガス量の制御目標値をＲＯＭから読み込み、第１ＥＧＲ装置４０や第２ＥＧＲ装置３０によって燃焼室に戻される排気の量がそれぞれ当該制御目標値になるように、第１ＥＧＲ弁４２、第２ＥＧＲ弁３２、第１スロットル弁６、第２スロットル弁９、排気絞り弁１９、ノズルベーン５等の開度を制御する。

機関減速時や機関停止要求がなされた時には、ＥＣＵ２０は気筒２内への燃料噴射を停止する。この時、気筒内のピストンの運動が完全に停止するまでの期間は、吸気マニホールド１７や吸気通路３内に存在する吸気がピストンの運動によって気筒２内に吸入される。その際に、吸入される吸気量が多いと内燃機関１において振動や騒音が発生する原因となる。従って、内燃機関１の減速時や停止要求時には、気筒２内に吸入される吸気の量を少なくするために吸気通路３を遮断することが好ましい。

そこで、本実施例のＥＧＲシステムでは、機関減速時や機関停止要求時には、第１スロットル弁６及び第２スロットル弁９を閉弁する。この時、本実施例では、まず第２スロットル弁９を閉弁した後、第１スロットル弁６を閉弁するようにしている。減速時や機関停止要求時にスロットル弁を閉弁すると、当該閉弁されたスロットル弁より下流の吸気通路が負圧状態になる。負圧状態となる領域内にコンプレッサ１１やブローバイガス管（図示略）が配置されていると、負圧によってコンプレッサ１１やブローバイガス管内のオイルが吸引されて吸気通路３内に溜まる可能性がある。本実施例のように、まず第２スロットル弁９から閉弁することによって、このような負圧状態となる吸気通路３の領域を可及的に小さくすることができ、当該負圧領域内にコンプレッサ１１やブローバイガス管、第２ＥＧＲ通路３１等が存在しないようにすることができる。

ところで、上記のように減速時や機関停止要求時には第１スロットル弁６及び第２スロットル弁９が閉弁されるため、吸入空気量が減少する。一般に吸入空気量が少なくなると吸気脈動が発生し易くなる。特に、本実施例のように第２ＥＧＲ装置３０を備えたＥＧＲシステムにおいて吸気脈動が発生すると、吸気中の第２ＥＧＲガスが脈動によって吸気通路を逆流した際に、第２ＥＧＲガスがエアフローメータ７に到達して、エアフローメータ７に汚れが付着してしまう可能性がある。エアフローメータ７に汚れが付着すると、エアフローメータ７による吸入空気量の測定精度が低下し、エアフローメータ７による出力値に基づいて行われるＥＧＲ制御等の諸機関制御において十分な精度が得られなくなる虞がある。

そこで、本実施例のＥＧＲシステムでは、上記の減速時や機関停止要求時等のような吸気脈動が発生し得る条件が成立する場合には、モータ２１を駆動してターボチャージャ１３を強制的に駆動するとともに、第２ＥＧＲ弁３２を閉弁するようにした。これにより、減
速時や機関停止要求時のようにコンプレッサ１１の回転数が低下する運転条件下においても強制的にコンプレッサ１１が回転駆動されるので、吸気通路３内のガスが吸気通路３を順流する流れが強制的に生じることになる。よって、吸気脈動が発生する条件が成立する場合においても、吸気通路３内のガスが吸気通路３を逆流することが抑制される。よって、吸気脈動が発生する条件が成立する以前に既に吸気通路３に流入している第２ＥＧＲガスがエアフローメータ７の方向に吸気通路３を逆流してエアフローメータ７に汚れが付着することが抑制される。また、第２ＥＧＲ弁３２が閉弁されるので、吸気脈動が発生する条件が成立した後に新たに吸気通路３に第２ＥＧＲガスが流入することが抑制される。従って、本実施例に依れば、吸気脈動が発生し得る条件下においても第２ＥＧＲガスによってエアフローメータ７に汚れが付着してしまうことを好適に抑制できる。よって、エアフローメータ７による出力値を利用するＥＧＲ制御等の精度を確保することができ、排気性能の悪化を抑制できる。また、コンプレッサ１１より上流の吸気通路３に第２ＥＧＲガスが滞留することが抑制されるため、第２ＥＧＲガスの凝縮水によって吸気系のアルミ系部材が腐食する不具合を抑制することができる。

なお、上述したように、減速時や機関停止要求時に第１スロットル弁６や第２スロットル弁９が閉弁される場合に、吸気脈動が発生する条件が成立するが、吸気脈動は吸入空気量が少なくなると発生し易くなる現象であって、吸気脈動条件はその他にも考えられる。例えば、ＥＧＲ率が高い運転状態においては、吸入空気量が少なくなり、吸気脈動が発生する可能性がある。内燃機関１が高ＥＧＲ率で運転されている時に吸気脈動が発生する場合にも、ＥＧＲガスによるエアフローメータ７の汚れが懸念されるが、本実施例に依れば、ターボチャージャ１３がモータ２１によって強制駆動され、且つ、第２ＥＧＲ弁３２が閉弁されるので、エアフローメータ７に汚れが付着することを好適に抑制できる。

以下、吸気脈動条件成立時にＥＣＵ２０によって行われる制御について、図３に基づいて説明する。図３は、吸気脈動条件成立時に行われる制御のルーチンを示すフローチャートである。このルーチンはＥＣＵ２０によって内燃機関１の稼働中所定時間毎に繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１０１において、ＥＣＵ２０は内燃機関１の運転状態を取得する。具体的には、上述した各センサによる出力値等に基づいて機関回転数、燃料噴射量、冷却水温、吸入空気量、ＥＧＲガス量（ＥＧＲ率）等の物理量を取得する。

ステップＳ１０２において、ＥＣＵ２０はステップＳ１０１で取得した運転状態に基づいて吸気脈動条件が成立しているか否かを判定する。例えば、減速時や機関停止要求時である場合や、ＥＧＲ率が所定値より高い時に吸気脈動条件が成立したと判定される。ステップＳ１０２で肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０３に進む。一方、ステップＳ１０２で否定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１１１に進む。

ステップＳ１０３において、ＥＣＵ２０は第２ＥＧＲ弁３２の開度を全閉にする。これにより、吸気脈動条件が成立している時に、吸気通路３に新たに第２ＥＧＲガスが流入することが抑制される。

ステップＳ１０４において、ＥＣＵ２０はモータアシストターボをＯＮにする。すなわち、モータ２１によってターボチャージャ１３を強制的に駆動する。これにより、吸気脈動条件が成立している時に、吸気通路３内のガスが吸気通路３を逆流することが抑制される。

ステップＳ１０５において、ＥＣＵ２０はスロットル弁閉弁要求がなされたか否かを判定する。例えば、減速時や機関停止要求時にスロットル弁閉弁要求がなされる。ステップＳ
１０５で肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０６に進む。一方、ステップＳ１０５で否定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０６において、ＥＣＵ２０は第２スロットル弁９を閉弁する。その後、ステップＳ１０７において、ＥＣＵ２０は第１スロットル弁６を閉弁する。これにより、スロットル弁閉弁要求時に負圧状態となる吸気通路３の領域を第２スロットル弁９より下流の僅かな領域に限ることができ、吸気負圧によってコンプレッサ１１内のオイルが吸い出されたりする不具合を回避できる。

ステップＳ１０８において、ＥＣＵ２０はスロットル弁開弁要求がなされたか否かを判定する。例えば、減速状態や機関停止状態からの復帰時にスロットル弁開弁要求がなされる。ステップＳ１０８で肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０９に進む。一方、ステップＳ１０８で否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。

ステップＳ１０９において、ＥＣＵ２０は第２スロットル弁９を開弁する。その後、ステップＳ１１０において、ＥＣＵ２０は第１スロットル弁６を開弁する。これにより、スロットル弁開弁要求時に第２スロットル弁９より上流に残留している第２ＥＧＲガスがまず気筒２内に吸入されるため、モータアシストターボによる強制過給による効果と相まって、吸気通路３内のガスが吸気通路３を逆流することが抑制される。

ステップＳ１１１において、ＥＣＵ２０は第２ＥＧＲ弁３２を通常制御する。すなわち、内燃機関１の運転条件が吸気脈動条件が成立ない条件に戻った場合は、第２ＥＧＲ弁３２及び第１ＥＧＲ弁４２の開度を図２に示した内燃機関１の運転状態に応じたＥＧＲ制御マップに従って制御する。

ステップＳ１１２において、ＥＣＵ２０はモータアシストターボをＯＦＦにする。すなわち、内燃機関１の運転条件が吸気脈動条件が成立しない条件に戻った場合は、モータ２１によるターボチャージャ１３の強制駆動を停止し、ターボチャージャは通常通り排気のエネルギーのみによって駆動される。

本実施例においては、以上説明したルーチンを実行するＥＣＵ２０が本発明における制御手段に相当する。

なお、以上述べた実施例は本発明を説明するための一例であって、本発明の本旨を逸脱しない範囲内において上記の実施例には種々の変更を加え得る。例えば、上記実施例では第１ＥＧＲ装置及び第２ＥＧＲ装置を併設したＥＧＲシステムに本発明を適用した場合について説明したが、本発明は第２ＥＧＲ装置のみを備えたＥＧＲシステムに適用することもできる。

実施例１におけるＥＧＲシステムを適用する内燃機関とその吸気系及び排気系の概略構成を示す図である。 実施例１におけるＥＧＲ制御マップを示す図である。 実施例１において吸気脈動条件が成立する時の第２ＥＧＲ弁、第１スロットル弁、第２スロットル弁、モータアシストターボの制御ルーチンを示すフローチャートである。

１ 内燃機関
２ 気筒
３ 吸気通路
４ 排気通路
５ ノズルベーン
６ 第１スロットル弁
７ エアフローメータ
８ インタークーラ
９ 第２スロットル弁
１０ 排気浄化装置
１１ コンプレッサ
１２ タービン
１３ ターボチャージャ
１４ 水温センサ
１５ アクセル開度センサ
１６ クランクポジションセンサ
１７ 吸気マニホールド
１８ 排気マニホールド
１９ 排気絞り弁
２０ ＥＣＵ
２１ モータ
３０ 第２ＥＧＲ装置
３１ 第２ＥＧＲ通路
３２ 第２ＥＧＲ弁
３３ 第２ＥＧＲクーラ
４０ 第１ＥＧＲ装置
４１ 第１ＥＧＲ通路
４２ 第１ＥＧＲ弁

Claims (4)

1. 内燃機関の排気通路に設けられたタービンと吸気通路に設けられたコンプレッサとを有するターボチャージャと、
   前記内燃機関の運転状態に依らず前記ターボチャージャを駆動可能なターボ駆動手段と、前記タービンより下流の排気通路と前記コンプレッサより上流の吸気通路とを接続する第２ＥＧＲ通路を介して排気の一部を内燃機関に戻す第２ＥＧＲ手段と、
   前記第２ＥＧＲ通路に設けられ前記第２ＥＧＲ通路の流路面積を変更する第２ＥＧＲ弁と、
   前記吸気通路における前記第２ＥＧＲ通路の接続箇所より上流に設けられ該吸気通路の流路面積を変更する第１スロットル弁と、
   前記コンプレッサより下流の吸気通路に設けられ該吸気通路の流路面積を変更する第２スロットル弁と、
   前記吸気通路において吸気脈動が発生する条件が成立する時に、前記ターボ駆動手段により前記ターボチャージャを強制的に駆動する制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関のＥＧＲシステム。
2. 請求項１において、
   前記制御手段は、前記吸気脈動が発生する条件が成立する時に、更に前記第２ＥＧＲ弁を閉弁する内燃機関のＥＧＲシステム。
3. 請求項１又は２において、
   前記制御手段は、前記吸気脈動が発生する条件が成立する時に前記第１スロットル弁及び前記第２スロットル弁に対する閉弁要求がなされた場合、まず前記第２スロットル弁を閉弁した後前記第１スロットル弁を閉弁する内燃機関のＥＧＲシステム。
4. 請求項３において、
   前記制御手段は、前記吸気脈動が発生する条件が成立する時に前記第１スロットル弁及び前記第２スロットル弁が閉弁された後前記第１スロットル弁及び前記第２スロットル弁に対する開弁要求がなされた場合、まず前記第２スロットル弁を開弁した後前記第１スロットル弁を開弁する内燃機関のＥＧＲシステム。
   

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