JP6399198B1 - Turbocharged engine - Google Patents

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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

【課題】冷間状態かつ低負荷域におけるエミッション性能の低下を防止する。
【解決手段】過給機付エンジンは、エンジン本体10と、電動式過給機18と、ターボ過給機56と、高圧EGR通路80と、排気通路60においてタービン56bを迂回するように排気ガスを導くウエストゲートバルブ65と、排気通路60に配設された酸化触媒61と、エンジン本体が冷間状態かつ所定の低負荷域にあるときに、高圧EGR弁82とウエストゲートバルブを開きかつ、電動式過給機によって過給圧を上昇させるように電動式過給機へ制御信号を出力する制御部(PCM100)と、を備えている。
【選択図】図1
A reduction in emission performance in a cold state and in a low load region is prevented.
An engine with a supercharger includes an engine main body 10, an electric supercharger 18, a turbocharger 56, a high-pressure EGR passage 80, and an exhaust gas so as to bypass a turbine 56b in an exhaust passage 60. When the engine body is in a cold state and in a predetermined low load region, the high-pressure EGR valve 82 and the waste gate valve are opened, And a control unit (PCM100) that outputs a control signal to the electric supercharger so as to increase the supercharging pressure by the electric supercharger.
[Selection] Figure 1

Description

ここに開示する技術は、過給機付エンジンに関する。   The technology disclosed herein relates to a supercharged engine.

特許文献1には、過給機付エンジンの一例が開示されている。具体的に、この特許文献1に開示されたエンジンは、排気エネルギーを利用して過給するターボ過給機と、排気エネルギーを利用せずに過給する電動式過給機とを備えたディーゼルエンジンとして構成されている。   Patent Document 1 discloses an example of a supercharged engine. Specifically, the engine disclosed in Patent Document 1 includes a diesel turbocharger that supercharges using exhaust energy and an electric supercharger that supercharges without using exhaust energy. It is configured as an engine.

特開2010−180719号公報JP 2010-180719 A

ディーゼルエンジンにおいては、燃焼速度及び燃焼温度を低くすることによってRawNOxの生成を抑制するために、排気ガスの一部を吸気通路に還流させている。   In a diesel engine, a part of the exhaust gas is recirculated to the intake passage in order to suppress the production of RawNOx by lowering the combustion speed and the combustion temperature.

そこで、特許文献1に記載されたディーゼルエンジンは、高圧EGRシステムと低圧EGRシステムとを備えている。高圧EGRシステムは、ターボ過給機のタービンよりも上流の排気通路とターボ過給機のコンプレッサよりも下流の吸気通路とを連通する高圧EGR通路を有している。低圧EGRシステムは、ターボ過給機のタービンよりも下流の排気通路とターボ過給機のコンプレッサよりも上流の吸気通路とを連通する低圧EGR通路と、低圧EGR通路を流れる排気ガスを冷却するEGRクーラとを有している。   Therefore, the diesel engine described in Patent Document 1 includes a high-pressure EGR system and a low-pressure EGR system. The high-pressure EGR system has a high-pressure EGR passage that connects an exhaust passage upstream of the turbocharger turbine and an intake passage downstream of the turbocharger compressor. The low-pressure EGR system cools exhaust gas flowing through the low-pressure EGR passage and the low-pressure EGR passage communicating the exhaust passage downstream of the turbocharger turbine and the intake passage upstream of the turbocharger compressor. With cooler.

こうしたディーゼルエンジンが部分負荷領域において定常状態で運転しているときは、低圧EGRシステム及び高圧EGRシステムのそれぞれによってEGRガスを吸気通路に還流させると共に、ターボ過給機を介して過給圧を上昇させることによって、燃料量に応じた量の新気を気筒内に導入する。このことにより、混合気の当量比及び燃焼室内の温度をそれぞれ適切に調整することができて、RawNOxの生成、及び、スート(煤)の発生が抑制される。   When such a diesel engine is operating in a steady state in a partial load region, the EGR gas is recirculated to the intake passage by the low pressure EGR system and the high pressure EGR system, and the supercharging pressure is increased via the turbocharger. As a result, an amount of fresh air corresponding to the amount of fuel is introduced into the cylinder. Thereby, the equivalence ratio of the air-fuel mixture and the temperature in the combustion chamber can be adjusted appropriately, and the generation of RawNOx and the generation of soot (soot) are suppressed.

また、エンジンのエミッションを管理する上では、RawNOxの生成ばかりでなく、未燃の燃料に起因したHC(炭化水素)の生成にも注意を払う必要がある。そこで、一般的なディーゼルエンジンでは、酸化触媒(いわゆるDOC)によって排気ガス中のHCを酸化させて浄化するようになっている。   Further, in managing the emission of the engine, it is necessary to pay attention not only to the generation of RawNOx, but also to the generation of HC (hydrocarbon) caused by unburned fuel. Therefore, in a general diesel engine, HC in exhaust gas is oxidized and purified by an oxidation catalyst (so-called DOC).

ところで、エンジンが冷間状態にあるときには、酸化触媒の早期活性化が求められる。しかし、停車状態からの発進直後など、エンジンが冷間状態かつ低負荷域にあるときには、排気ガスが少量かつ低温となり、酸化触媒を早期に暖機できない可能性がある。このことは、HCの浄化性能を確保するには好ましくない。   By the way, when the engine is in a cold state, early activation of the oxidation catalyst is required. However, when the engine is in a cold state and in a low load range, such as immediately after starting from a stopped state, there is a possibility that the exhaust gas becomes a small amount and a low temperature, and the oxidation catalyst cannot be warmed up early. This is not preferable for ensuring HC purification performance.

そこで、酸化触媒を可能な限り早期に暖機するべく、ウエストゲートバルブやVGTなど、いわゆるタービンバイパス手段を用いることにより、ターボ過給機のタービンをバイパスするように排気ガスを導くことが考えられる。   Therefore, in order to warm up the oxidation catalyst as early as possible, it is conceivable to introduce exhaust gas so as to bypass the turbine of the turbocharger by using a so-called turbine bypass means such as a waste gate valve or VGT. .

しかし、このような構成とした場合、タービンをバイパスした排気ガスの流量に応じて、ターボ過給機のコンプレッサによる仕事量が低下してしまい、気筒内への新気の供給が不十分となる可能性がある。さらに、排気ガスにタービンをバイパスさせてしまうと、排気通路内の排気圧も低下することから、排気側と吸気側との差圧が小さくなり、高圧EGRシステムによるEGRガスの還流も不十分となる可能性がある。RawHCの生成を抑制するためには、圧縮端温度を十分に確保することが要求される。そうした要求を満たすためには、新気やEGRガス等を気筒内へ適切に供給することが求められる。   However, in such a configuration, the amount of work by the compressor of the turbocharger decreases according to the flow rate of the exhaust gas bypassing the turbine, and the supply of fresh air into the cylinder becomes insufficient. there is a possibility. Furthermore, if the exhaust gas bypasses the turbine, the exhaust pressure in the exhaust passage also decreases, so the differential pressure between the exhaust side and the intake side becomes small, and the recirculation of EGR gas by the high pressure EGR system is insufficient. There is a possibility. In order to suppress the production of RawHC, it is required to sufficiently secure the compression end temperature. In order to satisfy such a demand, it is required to supply fresh air, EGR gas, and the like appropriately into the cylinder.

ここに開示する技術は、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、過給機付エンジンにおいて、冷間状態かつ低負荷域におけるエミッション性能の低下を防止することにある。   The technology disclosed herein has been made in view of such a point, and an object thereof is to prevent a decrease in emission performance in a cold state and a low load region in an engine with a supercharger. .

ここに開示する技術は、過給付エンジンにおいて、少なくとも冷間状態かつ低負荷域にあるときに、電動式過給機を介して過給圧を上昇させつつ、タービンバイパス手段を作動させることを特徴とする。   The technology disclosed herein is characterized in that the turbine bypass means is operated while increasing the supercharging pressure via the electric supercharger at least in a cold state and in a low load region in the super benefit engine. And

具体的に、ここに開示する過給機付エンジンは、車両に搭載されたエンジン本体と、上記エンジン本体に接続された吸気通路及び排気通路と、上記吸気通路に設けられかつ、電動モータによって過給する電動式過給機と、上記排気通路に配設されたタービンと上記吸気通路における上記電動式過給機よりも上流に配設されたコンプレッサとを有しかつ、排気エネルギーを利用して過給するターボ過給機と、上記タービンよりも上流の上記排気通路と上記電動式過給機よりも下流の上記吸気通路とを連通し、排気ガスの一部を上記吸気通路に還流させるEGR通路と、上記排気通路に設けられ、上記タービンを迂回するように排気ガスの少なくとも一部を導くタービンバイパス手段と、上記排気通路における上記タービンよりも下流に配設された触媒と、上記エンジン本体に取り付けられたセンサからの検知信号に基づいて、上記エンジン本体が冷間状態かつ所定の低負荷域にあるか否かを判断する制御部と、を備え、上記制御部は、上記エンジン本体が冷間状態かつ所定の低負荷域にあるときに、上記EGR通路を開きかつ、上記タービンバイパス手段を介して上記タービンを迂回するように排気ガスを導くとともに、上記電動式過給機を介して過給圧を上昇させるよう上記電動式過給機に制御信号を出力する触媒暖機制御を実行する。   Specifically, an engine with a supercharger disclosed herein includes an engine body mounted on a vehicle, an intake passage and an exhaust passage connected to the engine body, an exhaust passage provided in the intake passage, and an electric motor. An electric supercharger for supplying, a turbine disposed in the exhaust passage, and a compressor disposed upstream of the electric supercharger in the intake passage, and using exhaust energy An EGR that causes a turbocharger to be supercharged, the exhaust passage upstream of the turbine and the intake passage downstream of the electric supercharger to communicate with each other, and a part of the exhaust gas is recirculated to the intake passage A passage, a turbine bypass means provided in the exhaust passage, for guiding at least a part of the exhaust gas so as to bypass the turbine, and disposed downstream of the turbine in the exhaust passage. A control unit that determines whether or not the engine main body is in a cold state and in a predetermined low load region based on a detection signal from a sensor attached to the engine main body, and the control unit When the engine main body is in a cold state and in a predetermined low load region, the EGR passage is opened and exhaust gas is guided to bypass the turbine via the turbine bypass means, and the electric motor The catalyst warm-up control is executed to output a control signal to the electric supercharger so as to increase the supercharging pressure via the supercharger.

この構成によると、エンジン本体が冷間状態かつ所定の低負荷域にあるとき、制御部は、EGR通路を開きかつ、タービンバイパス手段を介してタービンを迂回するように排気ガスの少なくとも一部を流通させる。排気ガスにタービンを迂回させることで、触媒へと十分な熱量を与えることが可能となるから、触媒を可能な限り速やかに昇温させることができる。そのことで、触媒を早期に活性化させて、ひいてはHCの浄化性能を確保することが可能となる。   According to this configuration, when the engine body is in a cold state and in a predetermined low load region, the control unit opens at least a part of the exhaust gas so as to open the EGR passage and bypass the turbine via the turbine bypass means. Circulate. By making the exhaust gas bypass the turbine, a sufficient amount of heat can be given to the catalyst, so that the temperature of the catalyst can be raised as quickly as possible. As a result, it becomes possible to activate the catalyst at an early stage and thus to secure the HC purification performance.

また、上記の構成では、EGR通路は、排気通路においてターボ過給機のタービンよりも上流に接続されるから、EGR通路を介して還流されるEGRガスは比較的高温となる。よって、冷間状態であっても、最低限の筒内温度を確保することができる。このことは、未燃燃料の発生を抑制し、ひいてはRawHCの生成を抑制する上で有効である。   In the above configuration, since the EGR passage is connected upstream of the turbocharger turbine in the exhaust passage, the EGR gas recirculated through the EGR passage has a relatively high temperature. Therefore, the minimum in-cylinder temperature can be ensured even in the cold state. This is effective in suppressing the generation of unburned fuel and, in turn, suppressing the production of RawHC.

また、上記の構成では、タービンバイパス手段によって触媒の活性化を図るとき、電動式過給機は、過給圧を上昇させるように動作する。排気ガスがタービンをバイパスする分、コンプレッサによる仕事量が低下するものの、その低下分を電動式過給機によって補うことができる。これにより、ターボ過給機では過給圧が上がらなくても、気筒内に導入する新気量を増やすことができる。そのことで、気筒内では空気密度が増大することになるから、気筒内のガスの比熱比が上がり、圧縮端温度が上昇する。これにより、未燃燃料を抑制し、RawHCの生成を抑制することも可能となる。また、新気量を増やした分だけ混合気の当量比が低くなって、スートの発生を抑制することもできる。   In the above configuration, when the catalyst is activated by the turbine bypass means, the electric supercharger operates to increase the supercharging pressure. Although the amount of work by the compressor is reduced by the amount of exhaust gas bypassing the turbine, the reduction can be compensated by the electric supercharger. Thereby, even if the supercharging pressure does not increase in the turbocharger, the amount of fresh air introduced into the cylinder can be increased. As a result, the air density increases in the cylinder, so that the specific heat ratio of the gas in the cylinder increases and the compression end temperature increases. Thereby, it is also possible to suppress unburned fuel and to suppress the generation of RawHC. Further, the equivalence ratio of the air-fuel mixture is lowered by the amount of increase in the amount of fresh air, and soot generation can be suppressed.

また、電動式過給機の作動に伴って生じる新気の流動により、ターボ過給機のコンプレッサを回転させることができる。コンプレッサの回転に連動してタービンも回転することになるため、排気通路においてタービンが抵抗にならない。タービンが抵抗にならない分、触媒へと十分な熱量を与えることが可能となるから、触媒を早期に活性化させる上で有利になる。さらに、タービンが回転することで排気圧が低減されるから、電動式過給機による掃気の効果も上昇し、ひいてはポンプ損失を低減することも可能となる。   Further, the compressor of the turbocharger can be rotated by the flow of fresh air that occurs as the electric supercharger operates. Since the turbine also rotates in conjunction with the rotation of the compressor, the turbine does not become a resistance in the exhaust passage. Since the turbine does not become a resistance, a sufficient amount of heat can be given to the catalyst, which is advantageous in activating the catalyst at an early stage. Furthermore, since the exhaust pressure is reduced by the rotation of the turbine, the scavenging effect by the electric supercharger is also increased, and as a result, the pump loss can be reduced.

このように、冷間状態かつ低負荷域におけるエミッション性能の低下が防止される。   In this way, it is possible to prevent a decrease in emission performance in a cold state and in a low load region.

また、上記過給機付エンジンは、上記タービンよりも下流の上記排気通路と上記コンプレッサよりも上流の上記吸気通路とを連通し、排気ガスの一部を上記吸気通路に還流させる第2EGR通路を備え、上記制御部は、上記触媒暖機制御を実行した後に、上記触媒が所定温度以上まで昇温されたと判断したときには、上記第2EGR通路を開く、としてもよい。   The supercharged engine has a second EGR passage that communicates the exhaust passage downstream of the turbine and the intake passage upstream of the compressor and recirculates a part of the exhaust gas to the intake passage. The controller may open the second EGR passage when it is determined that the catalyst has been heated to a predetermined temperature or higher after the catalyst warm-up control is executed.

第2EGR通路は、排気通路においてターボ過給機のタービンよりも下流に接続されるから、第2EGR通路を介して還流されるEGRガスの温度は、上記EGR通路を介して還流されるEGRガスの温度よりも低い。したがって、筒内温度が高くなり過ぎることを防止しながら、EGRガス量を増やすことによって気筒内のガスの比熱を増大することができる。そのことで、燃焼速度及び燃焼温度を低く抑えることが可能になって、RawNOxの生成が抑制される。また、触媒が所定温度以上まで昇温された後に第2EGR通路を開くことで、触媒の暖機時にはHCの浄化性能を確保する一方で、暖機完了後にはRawNOxの生成を抑制することができる。   Since the second EGR passage is connected downstream of the turbine of the turbocharger in the exhaust passage, the temperature of the EGR gas recirculated through the second EGR passage is equal to the temperature of the EGR gas recirculated through the EGR passage. Lower than temperature. Therefore, the specific heat of the gas in the cylinder can be increased by increasing the amount of EGR gas while preventing the in-cylinder temperature from becoming too high. As a result, the combustion rate and the combustion temperature can be kept low, and the production of RawNOx is suppressed. Further, by opening the second EGR passage after the temperature of the catalyst has been raised to a predetermined temperature or higher, it is possible to ensure the HC purification performance when the catalyst is warmed up, while suppressing the generation of RawNOx after the warming up is completed. .

また、上記制御部は、上記車両が停車状態から発進するときに、上記触媒暖機制御を実行する、としてもよい。   The control unit may execute the catalyst warm-up control when the vehicle starts from a stopped state.

一般に、停車状態から発進するときの加速初期には、エンジン本体は、冷間状態にある。このため、その発進時に上記触媒暖機制御を実行するようにすれば、エミッション性能の低下を適切に防止することができる。   In general, the engine body is in a cold state at the beginning of acceleration when starting from a stopped state. For this reason, if the catalyst warm-up control is executed at the time of starting, it is possible to appropriately prevent the emission performance from being lowered.

また、上記過給機付エンジンは、上記エンジン本体をアイドルストップ状態にするアイドルストップ手段を備え、上記制御部は、上記アイドルストップ手段によってアイドルストップ状態にされた上記エンジン本体の自動再始動時に、上記触媒暖機制御を実行する、としてもよい。   Further, the engine with a supercharger includes an idle stop means for bringing the engine body into an idle stop state, and the control unit is configured to automatically restart the engine body that has been brought into an idle stop state by the idle stop means. The catalyst warm-up control may be executed.

一般に、エンジン本体の自動再始動時には、排気ガスが相対的に低温となる。このため、エンジン本体の自動再始動時に、上記触媒暖機制御を実行するようにすれば、エミッション性能の低下を適切に防止することができる。   Generally, when the engine body is automatically restarted, the exhaust gas becomes relatively low in temperature. For this reason, if the catalyst warm-up control is executed during the automatic restart of the engine body, it is possible to appropriately prevent the emission performance from being lowered.

また、上記制御部は、上記電動式過給機をパーシャル状態で作動させる、としてもよい。ここで、「電動式過給機をパーシャル状態で作動させる」とは、電動モータが最高トルクよりも低いトルクとなるように、電動式過給機を作動させる、及び/又は、コンプレッサホイールが限界回転数よりも低い回転数となるように、電動式過給機を作動させることを意味するとしてもよい。電動式過給機をパーシャル状態で作動させると、電動モータの消費電力が低くなるとともに、コンプレッサホイールの効率が高くなる。そして、ターボ過給機と電動式過給機との両方を備えた過給機付エンジンにおいて、電動式過給機を補助的に作動させることによって、電力消費を少なくすることができる。   The controller may operate the electric supercharger in a partial state. Here, “activate the electric supercharger in the partial state” means that the electric supercharger is operated so that the electric motor has a torque lower than the maximum torque and / or the compressor wheel is limited. It may mean that the electric supercharger is operated so that the rotational speed is lower than the rotational speed. When the electric supercharger is operated in the partial state, the power consumption of the electric motor is reduced and the efficiency of the compressor wheel is increased. And in an engine with a supercharger provided with both a turbocharger and an electric supercharger, power consumption can be reduced by operating the electric supercharger in an auxiliary manner.

また、上記エンジン本体は、幾何学的圧縮比が16以下のディーゼルエンジンである、としてもよい。   The engine body may be a diesel engine having a geometric compression ratio of 16 or less.

幾何学的圧縮比が16以下のディーゼルエンジンは、圧縮端温度が低くなりやすい。特に、タービンバイパス手段によって排気ガスにタービンをバイパスさせた場合、排気圧が低下することから、EGR通路によるEGRガスの還流量が減少し、圧縮開始前の気筒内の温度が低下する可能性がある。このこともまた、圧縮端温度の低下を招く一因となる。   A diesel engine having a geometric compression ratio of 16 or less tends to have a low compression end temperature. In particular, when the turbine is bypassed to exhaust gas by the turbine bypass means, the exhaust pressure decreases, so the amount of recirculation of EGR gas through the EGR passage decreases, and the temperature in the cylinder before compression starts may decrease. is there. This also contributes to a decrease in the compression end temperature.

しかし、上述のようにEGRガスの還流量が減少した分、電動式過給機によって気筒内の新気量を増やすと、気筒内のガスの比熱比が上がるため、圧縮開始前の気筒内の温度が低くても、圧縮端温度は高くなる。従って、前記の構成の過給機付エンジンは、低圧縮比のディーゼルエンジンにおいて、混合気の着火性を確保する上で有利である。   However, if the amount of fresh air in the cylinder is increased by the electric supercharger as much as the amount of recirculation of the EGR gas as described above, the specific heat ratio of the gas in the cylinder increases, so that Even if the temperature is low, the compression end temperature is high. Therefore, the supercharged engine having the above-described configuration is advantageous in ensuring the ignitability of the air-fuel mixture in a diesel engine having a low compression ratio.

またそもそも、ディーゼルエンジンは、一般的なガソリンエンジンよりも熱効率に優れる。しかし、熱効率に優れる分、排気温度は低温となるから、上記のような、触媒の暖機の遅れがより一層問題となる。よって、上記触媒暖機制御は、そうしたディーゼルエンジンにおいて、取り分け有効となる。   In the first place, diesel engines are more efficient than general gasoline engines. However, since the exhaust temperature becomes low as much as the thermal efficiency is excellent, the delay in warming up the catalyst as described above becomes even more problematic. Therefore, the catalyst warm-up control is particularly effective in such a diesel engine.

また、上記制御部は、上記エンジン本体が冷間状態かつエンジン回転数が所定回転数を下回るときには、上記低負荷域の範囲外であっても、上記触媒暖機制御を実行する、としてもよい。   Further, the control unit may execute the catalyst warm-up control even when the engine body is in a cold state and the engine rotational speed is lower than a predetermined rotational speed, even if it is out of the low load range. .

一般に、エンジン回転数が遅いときには、速いときと比較して、燃焼室からのガスの漏れ(特に、ピストンリングを介したガスの漏れ)が相対的に多量となる。そのため、エンジン回転数が遅いときには、燃焼室におけるガスの圧力が低下してしまい、圧縮端温度の低下を招く一因となる。このことは、RawHCの生成を抑制する上で不都合となる。   In general, when the engine speed is low, gas leakage from the combustion chamber (particularly, gas leakage through the piston ring) is relatively large compared to when the engine speed is high. For this reason, when the engine speed is low, the gas pressure in the combustion chamber decreases, which causes a decrease in the compression end temperature. This is inconvenient in suppressing the production of RawHC.

対して、上記の構成によれば、制御部は、エンジン本体が冷間状態かつエンジン回転数が所定回転数を下回るときに、上述の触媒暖機制御を実行する。触媒暖機制御を実行することで、生成されたRawHCを効果的に浄化することが可能となる。   On the other hand, according to the above configuration, the control unit performs the above-described catalyst warm-up control when the engine body is in a cold state and the engine speed falls below a predetermined speed. By executing the catalyst warm-up control, the generated RawHC can be effectively purified.

以上説明したように、ここに開示する技術は、冷間状態かつ低負荷域におけるエミッション性能の低下を防止することができる。   As described above, the technique disclosed herein can prevent a decrease in emission performance in a cold state and a low load region.

図1は、過給機付エンジンを示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing an engine with a supercharger. 図2は、過給機付エンジンの気筒内を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the inside of the cylinder of the supercharged engine. 図3は、過給機付エンジンの制御系を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a control system of the supercharged engine. 図4は、電動式過給機の作動状態を示すマップである。FIG. 4 is a map showing the operating state of the electric supercharger. 図5の上図は、電動式過給機のコンプレッサの特定を示す性能曲線グラフであり、図5の下図は、電動式過給機の電動モータの特性を示す図である。The upper diagram of FIG. 5 is a performance curve graph showing the identification of the compressor of the electric supercharger, and the lower diagram of FIG. 5 is a diagram showing the characteristics of the electric motor of the electric supercharger. 図6は、ディーゼルエンジンのφ−Tマップである。FIG. 6 is a φ-T map of a diesel engine. 図7は、触媒暖機制御を実行しない比較例と、触媒暖機制御を実行する実施例とで、気筒内の新気量に対する空気密度の割合と、気筒内のガス組成の違いとをそれぞれ比較して示す図である。FIG. 7 shows the ratio of the air density to the amount of fresh air in the cylinder and the difference in gas composition in the cylinder in the comparative example in which the catalyst warm-up control is not executed and in the example in which the catalyst warm-up control is executed. It is a figure shown in comparison. 図8は、拡散燃焼モードにおける燃料の噴射形態と、それに伴う熱発生率の履歴とを例示する概略図である。FIG. 8 is a schematic view illustrating the fuel injection form in the diffusion combustion mode and the history of the heat generation rate associated therewith. 図9は、リタード燃焼モードにおける燃料の噴射形態と、それに伴う熱発生率の履歴とを例示する概略図である。FIG. 9 is a schematic view illustrating the fuel injection mode in the retarded combustion mode and the history of the heat generation rate associated therewith. 図10は、PCMによるエンジン制御の処理動作を示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing the processing operation of engine control by PCM.

以下、過給機付エンジンの実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、実施形態に係る過給機付エンジン(以下、単に「エンジン」という)1を示す。このエンジン1のエンジン本体10は、車両に搭載されるとともに、軽油を主成分とした燃料が供給されるディーゼルエンジンである。   Hereinafter, an embodiment of a supercharged engine will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a supercharged engine (hereinafter simply referred to as “engine”) 1 according to an embodiment. The engine body 10 of the engine 1 is a diesel engine that is mounted on a vehicle and supplied with fuel mainly composed of light oil.

(エンジンの概略構成)
具体的に、エンジン本体10は、複数の気筒30a(図2において1つのみを図示している)が設けられたシリンダブロック30と、このシリンダブロック30上に配設されたシリンダヘッド31と、シリンダブロック30の下側に配設され、潤滑油が貯留されたオイルパン39とを有している。
(Schematic configuration of the engine)
Specifically, the engine body 10 includes a cylinder block 30 provided with a plurality of cylinders 30a (only one is shown in FIG. 2), a cylinder head 31 disposed on the cylinder block 30, An oil pan 39 is provided below the cylinder block 30 and stores lubricating oil.

シリンダブロック30の各気筒30a内には、ピストン32(図2参照)が往復摺動可能にそれぞれ嵌挿されていて、このピストン32と、シリンダブロック30と、シリンダヘッド31とによって燃焼室33(図2参照)が区画されている。   Pistons 32 (see FIG. 2) are fitted into the cylinders 30a of the cylinder block 30 so as to be reciprocally slidable. The pistons 32, the cylinder block 30, and the cylinder head 31 serve as combustion chambers 33 ( 2).

ピストン32の頂面には、図2に拡大して示すように、ディーゼルエンジンでのリエントラント型のようなキャビティ32aが形成されている。キャビティ32aは、ピストン32が圧縮上死点付近に位置するときには、後述のインジェクタ38に相対する。   On the top surface of the piston 32, as enlarged in FIG. 2, a cavity 32a like a reentrant type in a diesel engine is formed. The cavity 32a faces an injector 38 described later when the piston 32 is positioned near the compression top dead center.

また、ピストン32は、コンロッドを介してクランクシャフトと連結されている。尚、燃焼室33の形状は、図示する形状に限定されるものではない。例えばキャビティ32aの形状、ピストン32の頂面形状、及び、燃焼室33の天井部の形状等は、適宜変更することが可能である。   The piston 32 is connected to the crankshaft via a connecting rod. The shape of the combustion chamber 33 is not limited to the shape illustrated. For example, the shape of the cavity 32a, the shape of the top surface of the piston 32, the shape of the ceiling portion of the combustion chamber 33, and the like can be changed as appropriate.

図2に示すように、シリンダヘッド31には、気筒30a毎に、吸気ポート34及び排気ポート35が形成されているとともに、これら吸気ポート34及び排気ポート35には、燃焼室33側の開口を開閉する吸気弁36及び排気弁37がそれぞれ配設されている。   As shown in FIG. 2, the cylinder head 31 is formed with an intake port 34 and an exhaust port 35 for each cylinder 30a. The intake port 34 and the exhaust port 35 have openings on the combustion chamber 33 side. An intake valve 36 and an exhaust valve 37 that are opened and closed are provided.

各吸気弁36は吸気側カム40によって開閉され、各排気弁37は排気側カム41によって開閉される。吸気側カム40及び排気側カム41は、上記クランクシャフトの回転と連動してそれぞれ回転駆動される。図示は省略するが、吸気弁36及び排気弁37のそれぞれの開閉タイミングや開閉期間を調整するために、例えば油圧作動式の弁可変機構が設けられている。   Each intake valve 36 is opened and closed by an intake side cam 40, and each exhaust valve 37 is opened and closed by an exhaust side cam 41. The intake side cam 40 and the exhaust side cam 41 are each driven to rotate in conjunction with the rotation of the crankshaft. Although illustration is omitted, for example, a hydraulically operated variable valve mechanism is provided in order to adjust the open / close timing and open / close period of each of the intake valve 36 and the exhaust valve 37.

シリンダヘッド31にはまた、気筒30a毎に、気筒30a内に燃料を直接噴射するインジェクタ(つまり、燃料供給部)38が取り付けられている。インジェクタ38は、図2に示すように、その噴口が燃焼室33の天井面の中央部分から、その燃焼室33内に臨むように配設されている。インジェクタ38は、エンジン1の運転状態に応じて設定された噴射タイミングでかつ、エンジン1の運転状態に応じた量の燃料を、燃焼室33内に直接噴射する。   In addition, an injector (that is, a fuel supply unit) 38 that directly injects fuel into the cylinder 30a is attached to the cylinder head 31 for each cylinder 30a. As shown in FIG. 2, the injector 38 is disposed so that its nozzle hole faces the inside of the combustion chamber 33 from the central portion of the ceiling surface of the combustion chamber 33. The injector 38 directly injects an amount of fuel into the combustion chamber 33 at an injection timing set according to the operating state of the engine 1 and according to the operating state of the engine 1.

図1に示すように、エンジン本体10の一側面には吸気通路50が接続されている。吸気通路50は、各気筒30aの吸気ポート34に連通しており、その吸気ポート34を介して各気筒30aへと吸気を供給するようになっている。   As shown in FIG. 1, an intake passage 50 is connected to one side surface of the engine body 10. The intake passage 50 communicates with the intake port 34 of each cylinder 30a, and supplies intake air to each cylinder 30a via the intake port 34.

一方、エンジン本体10の他側面には排気通路60が接続されている。排気通路60は、各気筒30aの排気ポート35に連通しており、その排気ポート35を介して各気筒30aから既燃ガス(つまり、排気ガス)を排出するようになっている。   On the other hand, an exhaust passage 60 is connected to the other side surface of the engine body 10. The exhaust passage 60 communicates with the exhaust port 35 of each cylinder 30a, and burnt gas (that is, exhaust gas) is discharged from each cylinder 30a via the exhaust port 35.

詳しくは後述するが、吸気通路50及び排気通路60には、吸気の過給を行う電動式過給機18とターボ過給機56とが設けられている。   As will be described in detail later, the intake passage 50 and the exhaust passage 60 are provided with an electric supercharger 18 and a turbocharger 56 for supercharging intake air.

吸気通路50の上流端部には、吸入空気を濾過するエアクリーナ54が配設されている。一方、吸気通路50における下流端近傍には、サージタンク51が配設されている。このサージタンク51よりも下流側の吸気通路50は、気筒30a毎に分岐する独立吸気通路とされ、これら各独立吸気通路の下流端が各気筒30aの吸気ポート34にそれぞれ接続されている。   An air cleaner 54 that filters intake air is disposed at the upstream end of the intake passage 50. On the other hand, a surge tank 51 is disposed near the downstream end of the intake passage 50. The intake passage 50 on the downstream side of the surge tank 51 is an independent intake passage branched for each cylinder 30a, and the downstream ends of these independent intake passages are connected to the intake ports 34 of the respective cylinders 30a.

吸気通路50におけるエアクリーナ54とサージタンク51との間には、上流側から下流側へ向かって順に、ターボ過給機56のコンプレッサ56aと、電動式過給機18と、スロットル弁55と、熱交換器としての水冷式のインタークーラ57とが配設されている。スロットル弁55は基本的には全開状態とされるが、エンジン1の停止時には、ショックが生じないように全閉状態とされる。インタークーラ57は、例えば吸気マニホールド内に設けられる。   Between the air cleaner 54 and the surge tank 51 in the intake passage 50, the compressor 56 a of the turbocharger 56, the electric supercharger 18, the throttle valve 55, the heat, in order from the upstream side to the downstream side. A water-cooled intercooler 57 as an exchanger is provided. The throttle valve 55 is basically fully opened, but when the engine 1 is stopped, the throttle valve 55 is fully closed so that no shock is generated. The intercooler 57 is provided, for example, in the intake manifold.

吸気通路50には、電動式過給機18をバイパスする吸気側バイパス通路53が設けられている。吸気側バイパス通路53の上流端は、吸気通路50におけるコンプレッサ56aと電動式過給機18との間に接続されている。対して、吸気側バイパス通路53の下流端は、吸気通路50における電動式過給機18とスロットル弁55との間に接続されている。   The intake passage 50 is provided with an intake side bypass passage 53 that bypasses the electric supercharger 18. The upstream end of the intake side bypass passage 53 is connected between the compressor 56 a in the intake passage 50 and the electric supercharger 18. On the other hand, the downstream end of the intake side bypass passage 53 is connected between the electric supercharger 18 and the throttle valve 55 in the intake passage 50.

吸気側バイパス通路53には、この吸気側バイパス通路53を流れる空気量を調整するための吸気側バイパス弁58が配設されている。吸気側バイパス弁58の開度を調整することによって、電動式過給機18で過給される吸気量と、吸気側バイパス通路53を通る吸気量との割合を段階的に又は連続的に変更することができるようになる。   The intake side bypass passage 53 is provided with an intake side bypass valve 58 for adjusting the amount of air flowing through the intake side bypass passage 53. By adjusting the opening degree of the intake side bypass valve 58, the ratio between the intake air amount supercharged by the electric supercharger 18 and the intake air amount passing through the intake side bypass passage 53 is changed stepwise or continuously. Will be able to.

電動式過給機18は、吸気通路50内に設けられたコンプレッサホイール18aと、このコンプレッサホイール18aを駆動する電動モータ18bとから構成されている。電動モータ18bを駆動することによって、コンプレッサホイール18aが回転駆動されて、吸気の過給が行われる。つまり、電動式過給機18は、排気エネルギーを利用しない過給機である。電動式過給機18の過給圧能力(つまり、電動式過給機18による過給圧)は、電動モータ18bの駆動力を変更することで変更される。詳しくは後述するが、電動式過給機18は、エンジン1の作動中はパーシャル状態で作動されるようになっている。   The electric supercharger 18 includes a compressor wheel 18a provided in the intake passage 50, and an electric motor 18b that drives the compressor wheel 18a. By driving the electric motor 18b, the compressor wheel 18a is rotationally driven, and the intake air is supercharged. That is, the electric supercharger 18 is a supercharger that does not use exhaust energy. The supercharging pressure capability of the electric supercharger 18 (that is, the supercharging pressure by the electric supercharger 18) is changed by changing the driving force of the electric motor 18b. As will be described in detail later, the electric supercharger 18 is operated in a partial state while the engine 1 is operating.

電動モータ18bは、上記車両に搭載されたバッテリ19に蓄積された電力によって駆動される。電動モータ18bの駆動力の大きさは、該電動モータ18bに供給される電力の大きさによって変更される。バッテリ19には、例えば、車両に搭載されたオルタネータ(図示省略)によって発電された電力が蓄積される。バッテリ19は、例えば48Vバッテリとしてもよい。電動モータ18bは、48V電流が供給されて駆動してもよい。   The electric motor 18b is driven by the electric power stored in the battery 19 mounted on the vehicle. The magnitude of the driving force of the electric motor 18b is changed according to the magnitude of electric power supplied to the electric motor 18b. The battery 19 stores, for example, electric power generated by an alternator (not shown) mounted on the vehicle. The battery 19 may be a 48V battery, for example. The electric motor 18b may be driven by being supplied with a 48V current.

上記インタークーラ57は、水冷式であって、ラジエータ90に対して、供給経路91及びリターン経路92を介して接続されている。供給経路91には、ウォータポンプ93が接続されている。ウォータポンプ93によって、供給経路91に吐出された冷媒としての冷却水は、供給経路91、インタークーラ57、リターン経路92及びラジエータ90を通って、再びウォータポンプ93に戻り、再度、供給経路91に吐出されて、インタークーラ57へ供給される。そして、冷却水がインタークーラ57を通過するときに、該冷却水と吸気との間で熱交換されて、吸気が冷却される。インタークーラ57で温度が上昇した冷却水は、ラジエータ90で例えば大気と熱交換されて冷却される。   The intercooler 57 is water-cooled, and is connected to the radiator 90 via a supply path 91 and a return path 92. A water pump 93 is connected to the supply path 91. Cooling water as refrigerant discharged to the supply path 91 by the water pump 93 returns to the water pump 93 again through the supply path 91, the intercooler 57, the return path 92 and the radiator 90, and again to the supply path 91. It is discharged and supplied to the intercooler 57. When the cooling water passes through the intercooler 57, heat is exchanged between the cooling water and the intake air to cool the intake air. The cooling water whose temperature has been raised by the intercooler 57 is cooled by heat exchange with, for example, the atmosphere by the radiator 90.

上記排気通路60の上流側の部分は、気筒30a毎に分岐して排気ポート35の外側端に接続された独立排気通路と該各独立排気通路が集合する集合部とを有する排気マニホールドによって構成されている。   The upstream portion of the exhaust passage 60 is constituted by an exhaust manifold having an independent exhaust passage branched for each cylinder 30a and connected to the outer end of the exhaust port 35, and a collecting portion where the independent exhaust passages gather. ing.

この排気通路60における上記排気マニホールドよりも下流側には、上流側から順に、ターボ過給機56のタービン56bと、酸化触媒61と、ディーゼルパティキュレートフィルタ62(以下、DPF62という)と、排気シャッター弁64とが配設されている。   A turbine 56b of the turbocharger 56, an oxidation catalyst 61, a diesel particulate filter 62 (hereinafter referred to as DPF 62), and an exhaust shutter are disposed downstream of the exhaust manifold in the exhaust passage 60 in order from the upstream side. A valve 64 is provided.

ターボ過給機56は、排気ガスのエネルギー(つまり、排気エネルギー)を受けて回転駆動されるものである。具体的には、ターボ過給機56のタービン56bが排気エネルギーを受けて回転駆動されると、連結シャフト56cを介してコンプレッサ56aが回転駆動されて、吸気の過給が行われる。   The turbocharger 56 is driven to rotate by receiving energy of exhaust gas (that is, exhaust energy). Specifically, when the turbine 56b of the turbocharger 56 receives rotational energy and is rotationally driven, the compressor 56a is rotationally driven via the connecting shaft 56c, and the intake air is supercharged.

排気通路60には、ターボ過給機56をバイパスするための排気側バイパス通路63が設けられている。この排気側バイパス通路63には、該排気側バイパス通路63へ流れる排気ガスの流量を調整するためのウエストゲートバルブ65が配設されている。ターボ過給機56はタービンケース(図示省略)内に収容されている。ウエストゲートバルブ65は、タービン56bを迂回するように排気ガスの少なくとも一部を流通させる「タービンバイパス手段」を例示している。   The exhaust passage 60 is provided with an exhaust side bypass passage 63 for bypassing the turbocharger 56. The exhaust side bypass passage 63 is provided with a waste gate valve 65 for adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing to the exhaust side bypass passage 63. The turbocharger 56 is accommodated in a turbine case (not shown). The wastegate valve 65 exemplifies “turbine bypass means” for circulating at least part of the exhaust gas so as to bypass the turbine 56b.

ターボ過給機56は、タービンケース内に可動ベーンが配設された可変容量式のターボ過給機としてもよい。可動ベーンの開度を調整することによって、タービン56bを実質的にバイパスして排気ガスを流すことができるのであれば、排気側バイパス通路63及びウエストゲートバルブ65を省略することもできる。その場合、可動ベーンが「タービンバイパス手段」となる。   The turbocharger 56 may be a variable capacity turbocharger in which a movable vane is disposed in a turbine case. The exhaust side bypass passage 63 and the wastegate valve 65 may be omitted if the opening of the movable vane can be adjusted to allow the exhaust gas to flow substantially bypassing the turbine 56b. In that case, the movable vane becomes the “turbine bypass means”.

酸化触媒61は、いわゆるディーゼル酸化触媒(Diesel Oxidation Catalyst:DOC)であって、所定温度以上で活性化することにより、排気ガス中のCO及びHCの酸化反応を促すように構成されている。酸化触媒61は、上述のように、排気通路60におけるタービン56bの下流に配設されている。酸化触媒61は「触媒」の例示である。   The oxidation catalyst 61 is a so-called diesel oxidation catalyst (DOC), and is configured to promote the oxidation reaction of CO and HC in the exhaust gas by being activated at a predetermined temperature or higher. As described above, the oxidation catalyst 61 is disposed downstream of the turbine 56b in the exhaust passage 60. The oxidation catalyst 61 is an example of a “catalyst”.

また、DPF62は、排気通路60における酸化触媒61の下流に配設されており、エンジン1の排気ガス中に含まれるスート等の微粒子を捕集するように構成されている。   The DPF 62 is disposed downstream of the oxidation catalyst 61 in the exhaust passage 60 and is configured to collect fine particles such as soot contained in the exhaust gas of the engine 1.

排気シャッター弁64は、その開度を調整することで、排気通路60内の排気圧を調整することが可能な弁である。この排気シャッター弁64は、例えば、後述する低圧EGR通路70によって、排気通路60を流れる排気ガスの一部を吸気通路50に還流させる際に、排気通路60内の排気圧を高めるために利用される場合がある。   The exhaust shutter valve 64 is a valve capable of adjusting the exhaust pressure in the exhaust passage 60 by adjusting the opening degree thereof. The exhaust shutter valve 64 is used, for example, to increase the exhaust pressure in the exhaust passage 60 when a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 60 is returned to the intake passage 50 by a low-pressure EGR passage 70 described later. There is a case.

このエンジン1は、NOxを浄化するための触媒を備えていない。但し、ここに開示する技術は、NOxを浄化するための触媒を備えたエンジンに適用することを排除しない。   The engine 1 does not include a catalyst for purifying NOx. However, the technique disclosed herein does not exclude application to an engine equipped with a catalyst for purifying NOx.

本実施形態では、吸気通路50と排気通路60とに接続され、排気通路60を流れる排気ガスの一部を吸気通路50に還流可能な高圧EGR通路80及び低圧EGR通路70が設けられている。   In the present embodiment, a high-pressure EGR passage 80 and a low-pressure EGR passage 70 that are connected to the intake passage 50 and the exhaust passage 60 and are capable of returning a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 60 to the intake passage 50 are provided.

高圧EGR通路80は、吸気通路50におけるインタークーラ57とサージタンク51との間の部分(つまり、電動式過給機18よりも下流側の部分)と、排気通路60における上記排気マニホールドとターボ過給機56のタービン56bとの間の部分(つまり、ターボ過給機56のタービン56bよりも上流側の部分)とに接続されている。高圧EGR通路80内には、該高圧EGR通路80を通って吸気通路50に還流される排気ガス(以下、高圧EGRガスという)の流量を調整する電磁式の高圧EGR弁82が設けられている。この高圧EGR弁82は、その開度を変更することによって、高圧EGRガスの流量を調整するよう構成されている。なお、高圧EGR通路80は、「EGR通路」の例示である。   The high-pressure EGR passage 80 includes a portion of the intake passage 50 between the intercooler 57 and the surge tank 51 (that is, a portion downstream of the electric supercharger 18), and the exhaust manifold and turbocharger in the exhaust passage 60. The turbocharger 56 is connected to a portion between the turbocharger 56 and the turbine 56b (that is, a portion upstream of the turbine 56b of the turbocharger 56). In the high-pressure EGR passage 80, an electromagnetic high-pressure EGR valve 82 that adjusts the flow rate of exhaust gas (hereinafter referred to as high-pressure EGR gas) recirculated to the intake passage 50 through the high-pressure EGR passage 80 is provided. . The high pressure EGR valve 82 is configured to adjust the flow rate of the high pressure EGR gas by changing its opening degree. The high pressure EGR passage 80 is an example of an “EGR passage”.

一方で、低圧EGR通路70は、吸気通路50におけるエアクリーナ54とターボ過給機56のコンプレッサ56aとの間の部分(つまり、ターボ過給機56のコンプレッサ56aよりも上流側の部分)と、排気通路60におけるDPF62と排気シャッター弁64との間の部分とに接続されている。低圧EGR通路70には、該低圧EGR通路70を通って吸気通路50に還流される排気ガス(以下、低圧EGRガスという)を冷却するEGRクーラ71と、低圧EGRガスの流量を調整する電磁式の低圧EGR弁72とが設けられている。この低圧EGR弁72は、高圧EGR弁82と同様に、その開度を変更することによって、低圧EGRガスの流量を調整するよう構成されている。なお、低圧EGR通路70は、「第2EGR通路」の例示である。   On the other hand, the low-pressure EGR passage 70 is a portion of the intake passage 50 between the air cleaner 54 and the compressor 56a of the turbocharger 56 (that is, a portion upstream of the compressor 56a of the turbocharger 56), and an exhaust gas. The passage 60 is connected to a portion between the DPF 62 and the exhaust shutter valve 64. The low-pressure EGR passage 70 includes an EGR cooler 71 that cools exhaust gas recirculated to the intake passage 50 through the low-pressure EGR passage 70 (hereinafter referred to as low-pressure EGR gas), and an electromagnetic type that adjusts the flow rate of the low-pressure EGR gas. Low pressure EGR valve 72 is provided. As with the high pressure EGR valve 82, the low pressure EGR valve 72 is configured to adjust the flow rate of the low pressure EGR gas by changing its opening degree. The low pressure EGR passage 70 is an example of a “second EGR passage”.

以下、高圧EGR通路80と高圧EGR弁82から成るシステムを高圧EGRシステム8と呼称する一方、低圧EGR通路70、EGRクーラ71及び低圧EGR弁72から成るシステムを低圧EGRシステム7と呼称する。   Hereinafter, a system including the high pressure EGR passage 80 and the high pressure EGR valve 82 is referred to as a high pressure EGR system 8, while a system including the low pressure EGR passage 70, the EGR cooler 71, and the low pressure EGR valve 72 is referred to as a low pressure EGR system 7.

なお、上記エンジン1は、その幾何学的圧縮比を12以上16以下とした、比較的低圧縮比となるように構成されており、これによってエミッション性能の向上及び燃焼効率の向上を図るようにしている。このエンジン1では、ターボ過給機56及び電動式過給機18による新気量の調整と、低圧EGRガス及び高圧EGRガスの調整と、によって、幾何学的圧縮比の低圧縮比化を補っている。   The engine 1 is configured to have a relatively low compression ratio with a geometric compression ratio of 12 to 16, thereby improving emission performance and combustion efficiency. ing. In this engine 1, the reduction of the geometric compression ratio is compensated by adjusting the amount of fresh air by the turbocharger 56 and the electric supercharger 18 and adjusting the low pressure EGR gas and the high pressure EGR gas. ing.

(エンジンの制御系の構成)
上述のように構成されたエンジン1は、図3に示すパワートレイン・コントロール・モジュール(以下、PCMという)100によって制御される。PCM100は、CPU101、メモリ102、カウンタタイマ群103、インターフェース104及びこれらのユニットを接続するバス105を有するマイクロプロセッサで構成されている。なお、PCM100は「制御部」の例示である。
(Engine control system configuration)
The engine 1 configured as described above is controlled by a powertrain control module (hereinafter referred to as PCM) 100 shown in FIG. The PCM 100 includes a microprocessor having a CPU 101, a memory 102, a counter timer group 103, an interface 104, and a bus 105 for connecting these units. The PCM 100 is an example of a “control unit”.

PCM100には、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサSW1、過給圧を検出する過給圧センサSW2、吸入空気温度を検出する吸気温度センサSW3、排気温度を検出する排気温度センサSW4、上記クランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサSW5、車両のアクセルペダル(図示省略)の操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサSW6、車両の車速を検出する車速センサSW7、及び、ターボ過給機56のタービン56bの回転数を検出するタービン回転数センサSW8からの検出信号が入力される。   The PCM 100 includes a water temperature sensor SW1 that detects the temperature of engine cooling water, a supercharging pressure sensor SW2 that detects supercharging pressure, an intake air temperature sensor SW3 that detects intake air temperature, an exhaust gas temperature sensor SW4 that detects exhaust gas temperature, and the above A crank angle sensor SW5 for detecting the rotation angle of the crankshaft, an accelerator opening sensor SW6 for detecting an accelerator opening corresponding to an operation amount of an accelerator pedal (not shown) of the vehicle, a vehicle speed sensor SW7 for detecting the vehicle speed of the vehicle, and The detection signal from the turbine rotation speed sensor SW8 for detecting the rotation speed of the turbine 56b of the turbocharger 56 is input.

PCM100は、これらのセンサSW1〜SW8の検出信号に基づいて種々の演算を行うことにより、エンジン1や車両の状態を推定又は判定するとともに、その判定を受けて生成された制御信号によってエンジン1の運転を制御する。   The PCM 100 estimates or determines the state of the engine 1 and the vehicle by performing various calculations based on the detection signals of these sensors SW1 to SW8, and uses the control signal generated in response to the determination to determine the state of the engine 1. Control driving.

例えば、PCM100は、クランク角センサSW5の検出結果からエンジン回転数を推定するとともに、アクセル開度センサSW6の検出結果からエンジン負荷を算出する。   For example, the PCM 100 estimates the engine speed from the detection result of the crank angle sensor SW5, and calculates the engine load from the detection result of the accelerator opening sensor SW6.

また、PCM100は、水温センサSW1の検出温度が所定温度Tcよりも低いときには、気筒30a内の温度が低く、エンジン1が冷間状態にあると判定し、アクセル開度センサSW6で検出されたアクセル開度に基づいて、エンジン本体10が所定の低負荷域にあるか否かを判断する。ここで、所定の「低負荷域」とは、エンジン1の運転領域を負荷の高低に応じて、高負荷域と、中負荷域と、低負荷域とに分割したときの低負荷側の運転領域としてもよい。各領域の境界は、エンジン回転数に応じて変化する。この構成例では、低負荷域は、後述の部分負荷運転が行われる運転領域に含まれている。   Further, when the detected temperature of the water temperature sensor SW1 is lower than the predetermined temperature Tc, the PCM 100 determines that the temperature in the cylinder 30a is low and the engine 1 is in a cold state, and the accelerator detected by the accelerator opening sensor SW6. Based on the opening degree, it is determined whether or not the engine body 10 is in a predetermined low load range. Here, the predetermined “low load range” is an operation on the low load side when the operation range of the engine 1 is divided into a high load range, a medium load range, and a low load range according to the load level. It may be an area. The boundary of each region changes according to the engine speed. In this configuration example, the low load region is included in an operation region in which a partial load operation described later is performed.

PCM100は、そうした判定結果に基づいて制御信号を生成し、インジェクタ38、電動モータ18b、各種の弁55,58,64,65,72,82のアクチュエータへ制御信号を出力する。PCM100はまた、吸気弁36及び排気弁37の弁可変機構にも制御信号を出力する。   The PCM 100 generates a control signal based on the determination result, and outputs the control signal to the injector 38, the electric motor 18b, and the actuators of the various valves 55, 58, 64, 65, 72, and 82. The PCM 100 also outputs control signals to the variable valve mechanisms of the intake valve 36 and the exhaust valve 37.

(電動式過給機の制御の概要)
次に、PCM100による電動式過給機18の制御について説明する。図4には、電動式過給機18の制御の態様を示す。PCM100は、基本的には、エンジン本体10の運転中は電動式過給機18を常時回転させるようにしているが、水温センサSW1によって検出されるエンジン冷却水の温度と、クランク角センサSW5によって検出されるエンジン1の回転速度とに基づいて、電動式過給機18の回転数(すなわち過給圧)を制御している。具体的には、低水温ないしエンジン低速の領域が最も回転数が高く、そこから、高水温又はエンジン高速となるに連れて、回転数を減少させるように制御する。
(Outline of control of electric supercharger)
Next, control of the electric supercharger 18 by the PCM 100 will be described. FIG. 4 shows a control mode of the electric supercharger 18. The PCM 100 basically rotates the electric supercharger 18 during the operation of the engine body 10, but the engine cooling water temperature detected by the water temperature sensor SW1 and the crank angle sensor SW5 are used. Based on the detected rotational speed of the engine 1, the rotational speed (that is, the supercharging pressure) of the electric supercharger 18 is controlled. Specifically, the rotational speed is highest in a region where the water temperature is low or the engine is low, and from there, control is performed so as to decrease the rotational speed as the water temperature increases or the engine speed increases.

また、本実施形態では、水温が80℃以上になるか、又は、エンジン回転数がr1を超えることによって、ターボ過給機56のコンプレッサ56aの圧力比が1.2以上になるようなエンジン回転数の領域においては、電動式過給機18をアイドル回転状態にするとともに、吸気側バイパス弁58を全開にして、該電動式過給機18による過給が、実質的に行われないようにする。このようにすれば、水温が80℃以上になるか又は上記圧力比が1.2以上になるエンジン回転の領域において、電動式過給機18の回転を止めることなく、ターボ過給機56によってのみ過給を行うようにすることができる。   In the present embodiment, the engine speed is such that the pressure ratio of the compressor 56a of the turbocharger 56 becomes 1.2 or more when the water temperature becomes 80 ° C. or higher or the engine speed exceeds r1. In a certain number of regions, the electric supercharger 18 is set in the idle rotation state and the intake side bypass valve 58 is fully opened so that the supercharging by the electric supercharger 18 is not substantially performed. To do. In this way, the turbocharger 56 does not stop the rotation of the electric supercharger 18 in the engine rotation region where the water temperature is 80 ° C. or higher or the pressure ratio is 1.2 or higher. Only supercharging can be done.

上記のように、電動式過給機18を常時回転させることによって、後述するように、電動式過給機18によって過給圧を上昇させる際に、電動式過給機18を一時的に停止させて、必要な場面で駆動させるようなオン−オフの制御を行うよりも、電動式過給機18(厳密には、電動式過給機18を作動させるための電動モータ18b)を効率的に作動させることができる。   As described above, by constantly rotating the electric supercharger 18, the electric supercharger 18 is temporarily stopped when the supercharging pressure is increased by the electric supercharger 18 as will be described later. Thus, the electric supercharger 18 (strictly, the electric motor 18b for operating the electric supercharger 18) is more efficient than the on-off control which is driven in a necessary scene. Can be operated.

図5には、電動式過給機18の特性を表す性能曲線を示している。図5の上図は電動式過給機18のコンプレッサホイール18aの特性を示す性能曲線グラフであり、縦軸は電動式過給機18の圧力比(つまり、下流側の圧力に対する上流側の圧力の比)、横軸は吐出流量である。図5の上図において、曲線LLは回転限界ライン、直線SLはサージライン、直線CLはチョークラインを表している。これらのラインで囲まれた領域が電動式過給機18の運転可能領域である。この領域の中央側に位置するほど電動式過給機18の運転効率が高くなる。   In FIG. 5, the performance curve showing the characteristic of the electric supercharger 18 is shown. The upper diagram of FIG. 5 is a performance curve graph showing the characteristics of the compressor wheel 18a of the electric supercharger 18, and the vertical axis indicates the pressure ratio of the electric supercharger 18 (that is, the upstream pressure relative to the downstream pressure). The horizontal axis represents the discharge flow rate. In the upper diagram of FIG. 5, a curve LL represents a rotation limit line, a straight line SL represents a surge line, and a straight line CL represents a choke line. A region surrounded by these lines is a region where the electric supercharger 18 can be operated. The operation efficiency of the electric supercharger 18 increases as the position is closer to the center of this region.

電動式過給機18は、ターボ過給機56を補助すると共に、気筒30a内に導入する新気量の調整を目的として使用するため、図5の上図にメッシュで示すような、回転限界ラインから離れた領域内において、エンジン冷却水の水温とエンジン回転数とに応じて、適切な回転数でもって作動される。つまり、電動式過給機18は限界回転数から大きく離れたパーシャル状態で運転される。   Since the electric supercharger 18 is used for assisting the turbocharger 56 and adjusting the amount of fresh air introduced into the cylinder 30a, the rotation limit as shown by the mesh in the upper diagram of FIG. 5 is used. In an area away from the line, the engine is operated at an appropriate speed according to the engine coolant temperature and the engine speed. That is, the electric supercharger 18 is operated in a partial state far away from the limit rotational speed.

図5の下図は、電動式過給機18の電動モータ18bの特性を例示しており、縦軸は電動モータ18bのトルク、横軸は電動モータ18bの回転数である。図5の下図の一点鎖線は、等消費電力となる線を示しており、図の右上になるほど消費電力が高く、左下になるほど消費電力が低い。電動式過給機18は、図5の上図におけるメッシュで示す領域内において作動されるが、このとき電動モータ18bは、図5の下図におけるメッシュで示す領域内において作動する。電動モータ18bの消費電力は比較的低くかつ、電動モータ18bの効率は比較的高い。電動モータ18bが最高トルクよりも低いトルクで作動している状態を、電動式過給機18のパーシャル状態で運転していると呼んでもよい。前述したように、電動式過給機18は、エンジン本体10の運転中は常時回転しているものの、電動式過給機18をパーシャル状態で運転することによって、消費電力を少なくすることが可能である。   The lower diagram of FIG. 5 illustrates the characteristics of the electric motor 18b of the electric supercharger 18. The vertical axis represents the torque of the electric motor 18b, and the horizontal axis represents the rotation speed of the electric motor 18b. The one-dot chain line in the lower diagram of FIG. 5 indicates a line that has equal power consumption. The electric supercharger 18 is operated in a region indicated by a mesh in the upper diagram of FIG. 5. At this time, the electric motor 18 b operates in a region indicated by a mesh in the lower diagram of FIG. 5. The electric power consumption of the electric motor 18b is relatively low, and the efficiency of the electric motor 18b is relatively high. The state in which the electric motor 18b is operating at a torque lower than the maximum torque may be called operating in the partial state of the electric supercharger 18. As described above, although the electric supercharger 18 is always rotating during the operation of the engine body 10, it is possible to reduce power consumption by operating the electric supercharger 18 in a partial state. It is.

なお、図4に示すアイドル回転領域においては、電動式過給機18を停止してもよい。   Note that the electric supercharger 18 may be stopped in the idle rotation region shown in FIG.

(エンジンの燃焼制御)
上記PCM100によるエンジン1の基本的な制御は、主にアクセル開度に基づいて要求駆動力を決定し、これに対応する燃焼状態が実現するように、気筒30a内に導入する新気量、高圧EGRガス量、及び、低圧EGRガス量を調整するとともに、燃料の噴射量や噴射時期等をインジェクタ38の作動制御によって実現するものである。
(Engine combustion control)
The basic control of the engine 1 by the PCM 100 mainly determines the required driving force based on the accelerator opening, and the amount of new air introduced into the cylinder 30a and the high pressure so that the corresponding combustion state is realized. The EGR gas amount and the low-pressure EGR gas amount are adjusted, and the fuel injection amount, the injection timing, and the like are realized by the operation control of the injector 38.

図6は、エンジン1のφ−Tマップを例示している。φ−Tマップは、燃焼温度(T)と、混合気の当量比(φ)とからなる平面において、未燃成分であるCO/HC、スート及びNOxが発生する領域を示すマップである。燃焼温度が高いとNOxの領域に入ってしまうと共に、当量比が高いとスートの領域に入ってしまう。また、燃焼温度が低すぎると、CO/HCの領域に入ってしまう。エンジン1は、新気量、高圧EGRガス量、及び、低圧EGRガス量を調整すると共に、燃料の噴射量や噴射時期等を調整することにより、φ−Tマップにおける、CO/HC、スート及びNOxが発生する領域に入らないような燃焼を実現する。   FIG. 6 illustrates a φ-T map of the engine 1. The φ-T map is a map showing a region where CO / HC, soot and NOx, which are unburned components, are generated on a plane composed of the combustion temperature (T) and the equivalence ratio (φ) of the air-fuel mixture. When the combustion temperature is high, the NOx region is entered, and when the equivalence ratio is high, the soot region is entered. Further, if the combustion temperature is too low, the CO / HC region is entered. The engine 1 adjusts the amount of fresh air, the amount of high-pressure EGR gas, and the amount of low-pressure EGR gas, and also adjusts the fuel injection amount, injection timing, etc., so that CO / HC, soot and Combustion that does not enter the region where NOx is generated.

具体的に、エンジン1は、部分負荷運転(つまり、全開負荷を除く負荷における運転)時には、ターボ過給機56を作動させることによって、燃料供給量に対応する量の新気を気筒30a内に導入することにより、混合気の当量比が高くなり過ぎないよう調整すると共に、気筒30a内にEGRガスを導入することにより、燃焼速度及び燃焼温度が高くなり過ぎることを回避して、RawNOxの発生を抑制する。気筒30a内に導入するEGRガスは、エンジン1の温間時には、主に、低温の低圧EGRガスであり、必要に応じて、高温の高圧EGRガスを気筒30a内に導入してもよい。   Specifically, during partial load operation (that is, operation at a load other than a fully open load), the engine 1 operates the turbocharger 56 to generate an amount of fresh air corresponding to the fuel supply amount in the cylinder 30a. By introducing the EGR gas, the mixture ratio is adjusted so that the equivalence ratio of the air-fuel mixture does not become too high. By introducing the EGR gas into the cylinder 30a, it is possible to avoid the combustion speed and the combustion temperature from becoming too high, thereby generating RawNOx. Suppress. The EGR gas introduced into the cylinder 30a is mainly low-temperature low-pressure EGR gas when the engine 1 is warm, and high-temperature high-pressure EGR gas may be introduced into the cylinder 30a as necessary.

また、RawNOxの生成を抑制するために、エンジン1は、図8に例示するように、部分負荷運転時において、圧縮上死点(TDC)よりも前に少なくとも1回の燃料噴射を行う前段噴射と、該前段噴射よりも後に、該前段噴射よりも燃料噴射量の多いメイン噴射とを実行する。図8の噴射例では、圧縮上死点(TDC)前の圧縮行程中において2回の前段噴射を実行し、圧縮上死点付近で、前段噴射よりも燃料噴射量の多いメイン噴射を1回実行し、さらにメイン噴射の後、プレ噴射と同等の燃料噴射量でアフタ噴射を1回実行している。以下、このような噴射形態を拡散燃焼モードと呼称する。   Further, in order to suppress the generation of RawNOx, as illustrated in FIG. 8, the engine 1 performs the front injection that performs at least one fuel injection before the compression top dead center (TDC) during the partial load operation. And the main injection having a fuel injection amount larger than that of the preceding injection after the preceding injection. In the injection example of FIG. 8, two pre-stage injections are executed during the compression stroke before the compression top dead center (TDC), and the main injection having a fuel injection amount larger than the pre-stage injection is performed once near the compression top dead center. In addition, after the main injection, after injection is executed once with the fuel injection amount equivalent to the pre-injection. Hereinafter, such an injection form is referred to as a diffusion combustion mode.

この拡散燃焼モードで実行される2回の前段噴射のうち、相対的に噴射時期の早い1回目の燃料噴射はパイロット噴射であり、2回目の燃料噴射はプレ噴射である。圧縮上死点よりも前にパイロット噴射及びプレ噴射を行うことにより、空気と燃料とのミキシング性が高くなって、圧縮行程中に混合気の化学反応が進行する。これにより、筒内温度が比較的低くても燃焼が可能となって、図8の熱発生履歴に示すように、圧縮上死点前に、前段噴射で噴射された燃料による前段燃焼(つまり、圧縮着火による燃焼)が発生する。   Of the two pre-stage injections executed in this diffusion combustion mode, the first fuel injection with relatively early injection timing is pilot injection, and the second fuel injection is pre-injection. By performing the pilot injection and the pre-injection before the compression top dead center, the mixing property between the air and the fuel is enhanced, and the chemical reaction of the air-fuel mixture proceeds during the compression stroke. As a result, combustion is possible even if the in-cylinder temperature is relatively low, and as shown in the heat generation history of FIG. Combustion due to compression ignition) occurs.

上記拡散燃焼モードにおける前段燃焼によって、圧縮端温度及び圧縮端圧力を高めることができる。これにより、メイン噴射開始時点における気筒内の温度及び圧力を最適にすることができ、メイン噴射における着火性及び燃焼性を向上させることができる。この結果、圧縮上死点付近で、安定してメイン燃焼(つまり、前段燃焼を火種とした拡散燃焼)を発生させることができるため、エンジン1の仕事量を大きくすることができ、ひいては燃費の向上を図ることができる。また、着火性が向上されることにより、スートの発生を抑制することができるとともに、メイン燃焼での熱発生の急上昇、すなわち燃焼期間が極端に短くなることを防止することができ、NOxの発生を抑制することができる。   The compression end temperature and the compression end pressure can be increased by the pre-stage combustion in the diffusion combustion mode. Thereby, the temperature and pressure in the cylinder at the start of the main injection can be optimized, and the ignitability and combustibility in the main injection can be improved. As a result, since the main combustion (that is, diffusion combustion using the preceding stage combustion as a fire type) can be stably generated in the vicinity of the compression top dead center, the work of the engine 1 can be increased, and the fuel consumption can be improved. Improvements can be made. In addition, by improving the ignitability, it is possible to suppress the generation of soot, and to prevent a rapid increase in heat generation in the main combustion, that is, to prevent the combustion period from becoming extremely short. Can be suppressed.

また、筒内圧力が低下する膨張行程期間内にアフタ噴射を行うことによって、スートを燃焼させることができ、燃焼室33からのスートの排出を抑制することができる。   Further, by performing after injection within the expansion stroke period during which the in-cylinder pressure is reduced, soot can be combusted and soot discharge from the combustion chamber 33 can be suppressed.

(車両発進時のエンジン制御)
ここで、停車状態からの車両発進時など、エンジン本体10が冷間状態かつ低負荷域にあるときには、排気ガスが相対的に低温となり、酸化触媒61が十分に活性しない可能性がある。このことは、HCの浄化性能という観点からは好ましくない。
(Engine control when starting the vehicle)
Here, when the engine body 10 is in a cold state and in a low load range, such as when the vehicle starts from a stopped state, the exhaust gas may be relatively low temperature, and the oxidation catalyst 61 may not be sufficiently activated. This is not preferable from the viewpoint of HC purification performance.

そこで、酸化触媒61を可能な限り早期に昇温させるべく、ウエストゲートバルブ65を開くことによって、ターボ過給機56のタービン56bをバイパスするように排気ガスを導くことが考えられる。   Therefore, it is conceivable that the exhaust gas is guided to bypass the turbine 56b of the turbocharger 56 by opening the waste gate valve 65 in order to raise the temperature of the oxidation catalyst 61 as early as possible.

しかし、このような構成とした場合、タービン56bをバイパスした排気ガスの流量に応じて、ターボ過給機56のコンプレッサaによる仕事量が低下してしまい、気筒30a内への新気の供給が不十分となる可能性がある。さらに、排気ガスにタービン56bをバイパスさせてしまうと、排気通路60内の排気圧も低下することから、高圧EGRシステム80によるEGRガスの還流も不十分となる可能性がある。RawHCの生成を抑制するためには、新気やEGRガス等を適切に供給することが求められる。   However, with such a configuration, the amount of work by the compressor a of the turbocharger 56 decreases according to the flow rate of the exhaust gas bypassing the turbine 56b, and the supply of fresh air into the cylinder 30a is reduced. It may be insufficient. Furthermore, if the exhaust gas bypasses the turbine 56b, the exhaust pressure in the exhaust passage 60 also decreases, so that the EGR gas recirculation by the high-pressure EGR system 80 may be insufficient. In order to suppress the production of RawHC, it is required to supply fresh air, EGR gas, and the like appropriately.

対して、このエンジン1は、エンジン本体10が冷間状態かつ低負荷域にあるときには、電動式過給機18を介して過給圧を上昇させつつ、ウエストゲートバルブ65を開くことで排気ガスにタービン56を迂回させる。   On the other hand, when the engine body 10 is in a cold state and in a low load region, the engine 1 has an exhaust gas by opening the wastegate valve 65 while increasing the supercharging pressure via the electric supercharger 18. The turbine 56 is bypassed.

具体的に、停車状態から車両が発進するときを例に取り説明をすると、運転者がアクセルペダルを踏むことにより、車両の加速要求が発せられたときに、PCM100は、高圧EGR弁82とウエストゲートバルブ65を開くとともに、電動式過給機18を駆動して過給圧を上昇させる触媒暖機制御を実行する。   Specifically, the case where the vehicle starts from a stop state will be described as an example. When a driver requests acceleration of the vehicle by depressing the accelerator pedal, the PCM 100 includes the high pressure EGR valve 82 and the waist. While opening the gate valve 65, the catalyst warm-up control which drives the electric supercharger 18 and raises the supercharging pressure is executed.

ウエストゲートバルブ65を開くことで、排気ガスにタービン56bを迂回させることができる。これにより、酸化触媒61へと十分な熱量を与えることが可能となるから、酸化触媒61を可能な限り速やかに昇温させることができる。そのことで、酸化触媒61を掃気に活性化させて、ひいてはHCの浄化性能を確保することが可能となる。   By opening the waste gate valve 65, the exhaust gas can bypass the turbine 56b. As a result, a sufficient amount of heat can be applied to the oxidation catalyst 61, so that the temperature of the oxidation catalyst 61 can be raised as quickly as possible. As a result, the oxidation catalyst 61 can be activated by scavenging, and as a result, the HC purification performance can be secured.

また、図1に示すように、高圧EGR通路80が、吸気通路50においてターボ過給機56のタービン56bよりも上流に接続されるから、高圧EGR通路80を介して還流されるEGRガスは、低圧EGR通路70を介して還流されるEGRガスよりも高温となる。よって、冷間状態であっても、最低限の筒内温度を確保することができる。このことは、RawHCの生成を抑制する上で有効である。   Further, as shown in FIG. 1, since the high-pressure EGR passage 80 is connected upstream of the turbine 56b of the turbocharger 56 in the intake passage 50, the EGR gas recirculated through the high-pressure EGR passage 80 is The temperature becomes higher than that of the EGR gas recirculated through the low pressure EGR passage 70. Therefore, the minimum in-cylinder temperature can be ensured even in the cold state. This is effective in suppressing the production of RawHC.

また、上述のように、ウエストゲートバルブ65を開くことによって酸化触媒61の活性化を図るとき、PCM100は、過給圧が上昇するように電動式過給機18を動作させる。排気ガスがタービン56bをバイパスする分、コンプレッサ56aによる仕事量が低下するものの、その低下分を電動式過給機18によって補うことができる。これにより、ターボ過給機56では過給圧が上がらなくても、気筒30a内に導入する新気量を増やすことができる。そのことで、未燃の燃料を低減し、RawHCの生成を抑制することも可能となる。また、新気量を増やした分だけ混合気の当量比が低くなって、スートの発生を抑制することもできる。   Further, as described above, when the activation catalyst 61 is activated by opening the wastegate valve 65, the PCM 100 operates the electric supercharger 18 so that the supercharging pressure increases. Although the amount of work by the compressor 56a is reduced by the amount of exhaust gas bypassing the turbine 56b, the reduction can be compensated by the electric supercharger 18. Thereby, even if the supercharging pressure does not increase in the turbocharger 56, the amount of fresh air introduced into the cylinder 30a can be increased. As a result, unburned fuel can be reduced and the production of RawHC can be suppressed. Further, the equivalence ratio of the air-fuel mixture is lowered by the amount of increase in the amount of fresh air, and soot generation can be suppressed.

また、電動式過給機18の作動に伴って生じる新気の流動により、ターボ過給機56のコンプレッサ56aを回転させることができる。コンプレッサ56a回転に連動してタービン56bも回転することになるため、排気通路60においてタービン56bが抵抗にならない。タービン56bが抵抗にならない分、例えばタービン56bを通過する排気ガスによって酸化触媒61へと十分な熱量を与えることが可能となるから、酸化触媒61を早期に活性化させる上で有利になる。さらに、タービン56bが回転することで排気圧が低減されるから、電動式過給機18による掃気の効果も上昇し、ひいてはポンプ損失を低減することも可能となる。   In addition, the compressor 56 a of the turbocharger 56 can be rotated by the flow of fresh air that occurs as the electric supercharger 18 operates. Since the turbine 56b also rotates in conjunction with the rotation of the compressor 56a, the turbine 56b does not become a resistance in the exhaust passage 60. For example, exhaust gas passing through the turbine 56b can provide a sufficient amount of heat to the oxidation catalyst 61 because the turbine 56b does not become a resistance, which is advantageous in activating the oxidation catalyst 61 at an early stage. Further, since the exhaust pressure is reduced by the rotation of the turbine 56b, the scavenging effect by the electric supercharger 18 is also increased, and as a result, the pump loss can be reduced.

このように、冷間状態かつ低負荷域におけるエミッション性能の低下が防止される。   In this way, it is possible to prevent a decrease in emission performance in a cold state and in a low load region.

例えば図7の上図は、車両発進時に電動式過給機18を駆動せずにウエストゲートバルブ65を開かないとき(触媒暖機制御を実行しない比較例)と、車両発進時に電動式過給機18を作動させて且つウエストゲートバルブ65を開くとき(触媒暖機制御を実行する実施例)とで、車両の発進直後における気筒30a内の新気量に対する空気密度の割合を比較して示す図である。図7の上図において、縦軸は空気密度の割合の大きさを表している。   For example, the upper diagram of FIG. 7 shows the case where the electric supercharger 18 is not driven when the vehicle starts and the wastegate valve 65 is not opened (comparative example in which catalyst warm-up control is not executed), and the electric supercharger when the vehicle starts The ratio of the air density to the amount of fresh air in the cylinder 30a immediately after the start of the vehicle is shown in comparison with the time when the machine 18 is operated and the waste gate valve 65 is opened (example in which the catalyst warm-up control is executed). FIG. In the upper diagram of FIG. 7, the vertical axis represents the ratio of the air density ratio.

一方、図7の下図は、上記比較例と実施例とで、車両の発進直後における気筒30a内のガス組成の違いを比較して示す図である。図7の下図において、縦軸は圧縮端温度を表しており、この下図において比較例と実施例のそれぞれで、圧縮端温度が同じになるように、気筒30a内のガス組成を設定している。なお、図7の下図に示す「新気」及び「高圧EGRガス」を示す四角の面積は、気筒30a内に充填された全ガスに対する、各ガス成分の比率(%)を表している。従って、図7の下図において、比較例として示す左側のガス組成における各ガス成分の面積と、実施例として示す右側のガス組成における各ガス成分の面積との大小関係は、各ガス成分の充填量の大小関係を示すとは限らない。   On the other hand, the lower diagram of FIG. 7 is a diagram showing a comparison of the difference in gas composition in the cylinder 30a immediately after the start of the vehicle between the comparative example and the example. In the lower diagram of FIG. 7, the vertical axis represents the compression end temperature, and in this lower diagram, the gas composition in the cylinder 30a is set so that the compression end temperature is the same in each of the comparative example and the example. . In addition, the square area which shows "new air" and "high pressure EGR gas" shown in the lower part of FIG. 7 represents the ratio (%) of each gas component to the total gas charged in the cylinder 30a. Accordingly, in the lower diagram of FIG. 7, the magnitude relationship between the area of each gas component in the left gas composition shown as a comparative example and the area of each gas component in the right gas composition shown as an example is the filling amount of each gas component. It does not always indicate the magnitude relationship.

まず、電動式過給機18を作動させずに、ウエストゲートバルブ65も開かない比較例においては、車両の発進時に、高圧EGR弁82を開く。これにより、高圧EGRガスを気筒30a内に導入している。   First, in the comparative example in which the electric supercharger 18 is not operated and the wastegate valve 65 is not opened, the high pressure EGR valve 82 is opened when the vehicle starts. Thereby, the high pressure EGR gas is introduced into the cylinder 30a.

すなわち、上述のように、高圧EGR通路80を介して還流されるEGRガスは、低圧EGR通路70を介して還流されるEGRガスよりも高温となる。これにより、混合気の着火性を高め、RawHCの生成を抑制することができるものの、単に高圧EGR通路80を開くだけでは、酸化触媒61の暖機が遅れる可能性がある。   That is, as described above, the EGR gas recirculated through the high-pressure EGR passage 80 has a higher temperature than the EGR gas recirculated through the low-pressure EGR passage 70. Thereby, although the ignitability of the air-fuel mixture can be improved and the generation of RawHC can be suppressed, the warming-up of the oxidation catalyst 61 may be delayed by simply opening the high-pressure EGR passage 80.

これに対し、実施例においては、車両発進時に触媒暖機制御を実行することにより、高圧EGR弁82とウエストゲートバルブ65を両方とも開く。これにより、酸化触媒61を早期に活性状態へと導くことが可能になる。ところが、ウエストゲートバルブ65を開くと排気圧が低下するため、排気側と吸気側との差圧が小さくなり、高圧EGRガスの気筒30a内への導入量が少なくなって、圧縮端温度が低下する可能性がある。   On the other hand, in the embodiment, both the high-pressure EGR valve 82 and the waste gate valve 65 are opened by executing the catalyst warm-up control when the vehicle starts. Thereby, it becomes possible to guide the oxidation catalyst 61 to the active state at an early stage. However, when the wastegate valve 65 is opened, the exhaust pressure decreases, so the differential pressure between the exhaust side and the intake side decreases, the amount of high-pressure EGR gas introduced into the cylinder 30a decreases, and the compression end temperature decreases. there's a possibility that.

しかし、この実施例においては、上述のように、ウエストゲートバルブ65を開くときに、電動式過給機18による過給圧を高める。これにより、気筒30a内への新気の導入量を増やすことができる。また、図7の上図に示すように、高圧EGRガスの導入量が少なくなった分、気筒30a内での混合気の温度が低下する。そのことと、電動式過給機18によって新気の導入量を増やしたことが相俟って、気筒30a内では、空気密度が増大することになる(図7の上図の矢印を参照)。そのことで、気筒30a内のガスの比熱比が上がり、圧縮端温度が高まるから、未燃の燃料を低減し、ひいてはRawNOxの生成を抑制することができる。   However, in this embodiment, as described above, the supercharging pressure by the electric supercharger 18 is increased when the wastegate valve 65 is opened. Thereby, the amount of fresh air introduced into the cylinder 30a can be increased. Further, as shown in the upper diagram of FIG. 7, the temperature of the air-fuel mixture in the cylinder 30a is lowered by the amount of introduction of the high-pressure EGR gas is reduced. In combination with this, the amount of fresh air introduced by the electric supercharger 18 increases the air density in the cylinder 30a (see the arrow in the upper diagram of FIG. 7). . As a result, the specific heat ratio of the gas in the cylinder 30a is increased and the compression end temperature is increased, so that unburned fuel can be reduced, and generation of RawNOx can be suppressed.

また、PCM100は、上記の触媒暖機制御を実行した後に、酸化触媒61が所定温度以上まで昇温されたときには、低圧EGR弁72を介して低圧EGR通路70を開く。ここで、“所定温度”としては、例えば酸化触媒61の活性温度付近に設定すればよい。また、この判定は、例えば排気温度センサSW4によって検出された排気温度に基づいて、間接的に行ってもよい。   Further, after executing the catalyst warm-up control, the PCM 100 opens the low pressure EGR passage 70 via the low pressure EGR valve 72 when the temperature of the oxidation catalyst 61 is raised to a predetermined temperature or higher. Here, the “predetermined temperature” may be set near the activation temperature of the oxidation catalyst 61, for example. Further, this determination may be performed indirectly based on, for example, the exhaust temperature detected by the exhaust temperature sensor SW4.

低圧EGR通路70は、排気通路60においてターボ過給機56のタービン56bよりも下流に接続されるから、低圧EGR通路70を介して還流されるEGRガスの温度は、高圧EGR通路80を介して還流されるEGRガスの温度よりも低い。したがって、気筒30a内の温度が高くなり過ぎることを防止しながら、EGRガス量を増やすことによって気筒30a内のガスの比熱を増大することができる。そのことで、燃焼速度及び燃焼温度を低く抑えることが可能になって、RawNOxの生成が抑制される。また、酸化触媒61が所定温度以上まで昇温された後に低圧EGR通路70を開くことで、酸化触媒61の暖機時にはHCの浄化性能を確保する一方で、暖機完了後にはRawNOxの生成を抑制することができる。なお、暖機完了後にはウエストゲートバルブ65を閉じてもよい。   Since the low-pressure EGR passage 70 is connected downstream of the turbine 56 b of the turbocharger 56 in the exhaust passage 60, the temperature of the EGR gas recirculated through the low-pressure EGR passage 70 passes through the high-pressure EGR passage 80. Lower than the temperature of the refluxed EGR gas. Accordingly, the specific heat of the gas in the cylinder 30a can be increased by increasing the amount of EGR gas while preventing the temperature in the cylinder 30a from becoming too high. As a result, the combustion rate and the combustion temperature can be kept low, and the production of RawNOx is suppressed. In addition, by opening the low pressure EGR passage 70 after the oxidation catalyst 61 has been heated to a predetermined temperature or higher, HC purification performance is ensured when the oxidation catalyst 61 is warmed up, while RawNOx is generated after the warm-up is completed. Can be suppressed. Note that the wastegate valve 65 may be closed after the warm-up is completed.

ここで、触媒暖機制御を実行するときには、図9に例示するように、燃料の噴射開始時期を、車両の定常運転時に比べて遅角させてもよい。   Here, when performing the catalyst warm-up control, as illustrated in FIG. 9, the fuel injection start timing may be retarded as compared with the steady operation of the vehicle.

具体的には、前段噴射におけるパイロット噴射を停止させかつアフタ噴射を停止させるとともに、プレ噴射及びメイン噴射の噴射開始時期を遅角させる。また、図9の例では、メイン噴射を2回に分けて行う。以下、このような噴射形態をリタード燃焼モードという。尚、2回のメイン噴射の燃料噴射量の合計値は、前段噴射(プレ噴射)での燃料噴射量よりも多い。尚、ここで示す燃料の噴射形態は一例であって、リタード燃焼モード時のプレ噴射及びメイン噴射の噴射時期及び燃料の噴射量は、車両の要求駆動力に基づいて適宜変更される。   Specifically, the pilot injection in the front stage injection is stopped and the after injection is stopped, and the injection start timings of the pre-injection and the main injection are retarded. Moreover, in the example of FIG. 9, main injection is performed in two steps. Hereinafter, such an injection form is referred to as a retarded combustion mode. In addition, the total value of the fuel injection amounts of the two main injections is larger than the fuel injection amount in the pre-stage injection (pre-injection). The fuel injection mode shown here is merely an example, and the pre-injection and main injection injection timings and the fuel injection amount in the retarded combustion mode are appropriately changed based on the required driving force of the vehicle.

パイロット噴射を停止させかつプレ噴射を遅角させると、空気と燃料とのミキシング性自体は低下するため、図9の上図に示すように、圧縮上死点前に前段燃焼が発生しなくなる。電動式過給機18によって過給を行うことで、吸気密度を高くして、気筒30a内に出来る限り多くの新気を導入することによって、気筒30a内のガスの比熱比が上がって、圧縮端温度は十分に高くなるから、圧縮上死点よりも後に、前段燃焼及びメイン燃焼が発生する。   When the pilot injection is stopped and the pre-injection is retarded, the mixing property of the air and the fuel is deteriorated. Therefore, as shown in the upper diagram of FIG. 9, the pre-stage combustion does not occur before the compression top dead center. By supercharging with the electric supercharger 18, the intake density is increased, and as much fresh air as possible is introduced into the cylinder 30a, the specific heat ratio of the gas in the cylinder 30a is increased, and compression is performed. Since the end temperature becomes sufficiently high, the pre-stage combustion and the main combustion occur after the compression top dead center.

上記リタード燃焼モードによって、圧縮比が低くても安定したメイン燃焼が可能となるため、燃焼温度が過剰に高くなることを防止することができ、NOxの発生を抑制することができる。また、新気量が多くなれば、吸気温度が低下するため、これによっても燃焼温度の上昇を抑えて、NOxの発生を抑制することができる。リタード燃焼モードにおいては、燃焼後期においても、図8に示す拡散燃焼モード時よりも燃焼温度が高く、アフタ噴射を行わなくても、スートを燃焼させることができる。アフタ噴射を省略することによって、燃費性能の向上に有利になる。   Since the retarded combustion mode enables stable main combustion even when the compression ratio is low, the combustion temperature can be prevented from becoming excessively high, and the generation of NOx can be suppressed. Further, since the intake air temperature decreases as the amount of fresh air increases, it is also possible to suppress the increase in combustion temperature and suppress the generation of NOx. In the retarded combustion mode, the combustion temperature is higher even in the later stage of combustion than in the diffusion combustion mode shown in FIG. 8, and soot can be burned without performing after injection. Omitting after-injection is advantageous for improving fuel efficiency.

車両の発進時に、電動式過給機18を駆動して過給圧を高めることに加えて、リタード燃焼モードを行うことによって、Pmaxを、より速やかに高めることができる。そこで、車両の加速時には、Pmaxの変化履歴に基づいて、具体的には、Pmaxの立ち上がりの傾きが小さいときには、電動式過給機18を駆動して過給圧を高めることに加えて、リタード燃焼モードを行うことによって、Pmaxを、より速やかに高める一方、Pmaxの立ち上がりの傾きが小さいときには、電動式過給機18を駆動して過給圧を高めることを行う一方、リタード燃焼モードは行わないようにしてもよい。   When the vehicle starts, in addition to driving the electric supercharger 18 to increase the supercharging pressure, Pmax can be increased more quickly by performing the retard combustion mode. Therefore, during acceleration of the vehicle, based on the change history of Pmax, specifically, when the inclination of the rise of Pmax is small, in addition to driving the electric supercharger 18 to increase the supercharging pressure, the retard By performing the combustion mode, Pmax is increased more quickly. On the other hand, when the rising slope of Pmax is small, the electric supercharger 18 is driven to increase the supercharging pressure, while the retard combustion mode is performed. It may not be possible.

次に、PCM100によるエンジン制御の処理動作を、図10のフローチャートに基づいて説明する。なお、図10に示すフローチャートは、エンジン本体10が冷間状態にあるときのフローチャートである。エンジン本体10が冷間状態にあることの判定は、例えば水温センサSW1からの検出信号に基づき行うことができる。あるいは、車速センサSW7からの検出信号に基いて、エンジン本体10が冷間状態にあることを間接的に推定してもよい。例えば、停車状態からの発進直後であることを車速の推移に基づき推定すれば、エンジン本体10は、冷間状態にあるものと判断される。   Next, the engine control processing operation by the PCM 100 will be described based on the flowchart of FIG. In addition, the flowchart shown in FIG. 10 is a flowchart when the engine main body 10 is in a cold state. The determination that the engine body 10 is in the cold state can be made based on, for example, a detection signal from the water temperature sensor SW1. Alternatively, it may be indirectly estimated that the engine body 10 is in a cold state based on a detection signal from the vehicle speed sensor SW7. For example, if it is estimated based on the transition of the vehicle speed that it is immediately after starting from the stop state, the engine body 10 is determined to be in the cold state.

最初のステップS101で、PCM100は、各種センサからの信号を読み込み、エンジン1の運転状態を判定する。次のステップS102で、PCM100は、図4に例示するマップに従って電動式過給機18を駆動する。PCM100は、エンジン1の水温と、エンジン回転数とに応じて、電動式過給機18の回転数を、高回転数、中回転数、又は、低回転数とする。   In first step S101, the PCM 100 reads signals from various sensors and determines the operating state of the engine 1. In the next step S102, the PCM 100 drives the electric supercharger 18 according to the map illustrated in FIG. The PCM 100 sets the rotational speed of the electric supercharger 18 to a high rotational speed, a medium rotational speed, or a low rotational speed in accordance with the water temperature of the engine 1 and the engine rotational speed.

ステップS102から続くステップS103で、PCM100は、運転者の加速要求があったか否かを判定する。PCM100は、運転者の加速要求の有無を、アクセル開度センサSW6の検出値に基づいて判定する。加速要求があったときには、上述のリタード燃焼モードを行うべく、制御プロセスはステップS104に進み、加速要求がないときには、拡散燃焼モードを行うべく、制御プロセスはステップS112に進む。   In step S103 following step S102, the PCM 100 determines whether or not there is a driver acceleration request. The PCM 100 determines whether or not the driver has requested acceleration based on the detected value of the accelerator opening sensor SW6. When there is an acceleration request, the control process proceeds to step S104 to perform the above-described retarded combustion mode, and when there is no acceleration request, the control process proceeds to step S112 to perform the diffusion combustion mode.

ステップS104でPCM100は、エンジン1の要求駆動力(アクセル開度等に基づく駆動力)を算出する。ステップS105でPCM100は、上記ステップS104で算出された要求駆動力とエンジン回転数に基づき、エンジン本体10が低負荷域にあるか否かを判定する。低負荷域にあるときには、拡散燃焼モードに加えて上述の触媒暖機制御を行うべくステップS106へ進む一方、低負荷域にないときには、ステップS110へ進む。なお、エンジン本体10が低負荷域にあるときであっても、上記のように、酸化触媒61が所定温度以上まで昇温されているときには、ステップS106ではなく、ステップS110へと進むようになっている。   In step S104, the PCM 100 calculates the required driving force of the engine 1 (driving force based on the accelerator opening or the like). In step S105, the PCM 100 determines whether or not the engine body 10 is in a low load range based on the required driving force and the engine speed calculated in step S104. When in the low load range, the process proceeds to step S106 to perform the above-described catalyst warm-up control in addition to the diffusion combustion mode, and when not in the low load range, the process proceeds to step S110. Even when the engine body 10 is in the low load region, as described above, when the temperature of the oxidation catalyst 61 is raised to a predetermined temperature or higher, the process proceeds to step S110 instead of step S106. ing.

ステップS106でPCM100は、上記ステップS105で算出された要求駆動力を実現しつつ触媒暖機制御を実行するべく、燃料噴射量、燃料噴射時期、目標EGR率及び目標過給圧等の目標値を決定し、各アクチュエータの制御量を決定する。   In step S106, the PCM 100 sets target values such as the fuel injection amount, the fuel injection timing, the target EGR rate, and the target boost pressure in order to execute the catalyst warm-up control while realizing the required driving force calculated in step S105. Determine the control amount of each actuator.

ステップS106から続くステップS107で、PCM100は、タービンバイパス処理を実行する。このタービンバイパス処理は、触媒暖機制御を構成する一処理であり、ウエストゲートバルブ65と高圧EGR弁82を開くように構成されている。   In step S107 following step S106, the PCM 100 executes a turbine bypass process. This turbine bypass process is one process that constitutes the catalyst warm-up control, and is configured to open the waste gate valve 65 and the high-pressure EGR valve 82.

ステップS107から続くステップS108で、PCM100は、電動式過給機18による過給圧を上昇させる。こうして、触媒暖機制御が実行される。   In step S108 following step S107, the PCM 100 increases the supercharging pressure by the electric supercharger 18. Thus, catalyst warm-up control is executed.

そして、続くステップS109で、PCM100は、ステップS106で決定された制御量に基づき、各アクチュエータへと制御信号を出力する。そうして、上述のリタード燃焼モードを実現するような燃料噴射を実行する。   In subsequent step S109, the PCM 100 outputs a control signal to each actuator based on the control amount determined in step S106. Then, fuel injection that realizes the above-described retarded combustion mode is executed.

一方、ステップS110でPCM100は、上記ステップS106と同様に、各アクチュエータの制御量を決定する。続くステップS111において、PCM100は、ステップS110で決定された目標過給圧と、センサの検出信号に基づく実過給圧との差に基づいて、電動式過給機18の駆動が必要か否かを判定する。電動式過給機18の駆動が必要なときには、制御プロセスは、ステップS108に進み、PCM100は、前述したように、電動式過給機18に電力を供給することによって過給圧を高める。一方、このステップS111において、PCM100が、電動式過給機18の駆動が不要と判断したときには、制御プロセスは、ステップS108に進まずに、ステップS109に進む。そうして、触媒暖機制御が実行されるときと同様に、リタード燃焼モードを実現するような燃料噴射を実行する。   On the other hand, in step S110, the PCM 100 determines the control amount of each actuator as in step S106. In the following step S111, the PCM 100 determines whether or not the electric supercharger 18 needs to be driven based on the difference between the target supercharging pressure determined in step S110 and the actual supercharging pressure based on the sensor detection signal. Determine. When it is necessary to drive the electric supercharger 18, the control process proceeds to step S108, and the PCM 100 increases the supercharging pressure by supplying electric power to the electric supercharger 18, as described above. On the other hand, when the PCM 100 determines in this step S111 that it is not necessary to drive the electric supercharger 18, the control process does not proceed to step S108 but proceeds to step S109. Then, the fuel injection that realizes the retarded combustion mode is executed in the same manner as when the catalyst warm-up control is executed.

また、ステップS112でPCM100は、ステップS104と同様に、エンジン1の要求駆動力を算出する。続くステップS113において、PCM100は、その要求駆動力に見合うように、各アクチュエータの制御量を決定する。そして、ステップS114でPCM100は、各アクチュエータへと制御信号を出力することにより、上記拡散燃焼モードを実現するような燃料噴射を実行する。   In step S112, the PCM 100 calculates the required driving force of the engine 1 as in step S104. In the subsequent step S113, the PCM 100 determines the control amount of each actuator so as to meet the required driving force. In step S114, the PCM 100 outputs a control signal to each actuator, thereby executing fuel injection that realizes the diffusion combustion mode.

制御プロセスはその後、ステップS101に戻る。車両の加速初期に電動式過給機18の過給圧を上昇させたときでも、加速後期において電動式過給機18の駆動が不要になれば、電動式過給機18による過給圧は低下する。   The control process then returns to step S101. Even when the supercharging pressure of the electric supercharger 18 is increased at the early stage of acceleration of the vehicle, if the driving of the electric supercharger 18 becomes unnecessary in the latter half of the acceleration, the supercharging pressure by the electric supercharger 18 is descend.

上述のように、このエンジン1は、冷間状態かつ低負荷域におけるエミッション性能の低下を防止することができる。   As described above, the engine 1 can prevent a decrease in emission performance in a cold state and in a low load region.

また、一般に、停車状態からの車両発進時には、エンジン1は冷間状態となる。このため、車両発進時に触媒暖機制御を実行することで、エミッション性能の低下を適切に防止することができる。   In general, when the vehicle starts from a stopped state, the engine 1 is in a cold state. For this reason, by performing the catalyst warm-up control when the vehicle starts, it is possible to appropriately prevent a decrease in the emission performance.

また、電動式過給機18の過給圧を上昇することによって、図7の下図に例示したように、気筒30a内の新気量の割合を増やすと、気筒30a内のガスの比熱比が上がって、圧縮開始前の気筒30a内の温度が低くても、圧縮端温度は高くなる。従って、幾何学的圧縮比が16以下に設定された低圧縮比のディーゼルエンジンにおいて、混合気の着火性を確保する上で有利になる。   Further, by increasing the supercharging pressure of the electric supercharger 18 and increasing the ratio of the amount of fresh air in the cylinder 30a as illustrated in the lower diagram of FIG. 7, the specific heat ratio of the gas in the cylinder 30a is increased. Even if the temperature in the cylinder 30a before starting the compression is low, the compression end temperature becomes high. Therefore, in a diesel engine having a low compression ratio in which the geometric compression ratio is set to 16 or less, it is advantageous for ensuring the ignitability of the air-fuel mixture.

また、電動式過給機18は、図5に示すようにパーシャル状態で作動するため、加速の度に、電動式過給機18の電動モータ18bに突入電力が供給されることを回避することができる。これにより、電動式過給機18により過給圧を上昇させる際の電力消費を抑えることができると共に、電動式過給機18の信頼性向上にも有利になる。   In addition, since the electric supercharger 18 operates in a partial state as shown in FIG. 5, it is avoided that rush power is supplied to the electric motor 18 b of the electric supercharger 18 every time acceleration is performed. Can do. Accordingly, it is possible to suppress power consumption when raising the supercharging pressure by the electric supercharger 18, and it is advantageous for improving the reliability of the electric supercharger 18.

またそもそも、ディーゼルエンジンは、一般的なガソリンエンジンよりも熱効率に優れる。しかし、熱効率に優れる分、排気温度は低温となるから、上記のような、酸化触媒61の暖機の遅れがより一層問題となる。よって、上記触媒暖機制御は、そうしたディーゼルエンジンにおいて、取り分け有効となる。   In the first place, diesel engines are more efficient than general gasoline engines. However, since the exhaust temperature becomes low as the heat efficiency is excellent, the above-described delay in warming up of the oxidation catalyst 61 becomes even more problematic. Therefore, the catalyst warm-up control is particularly effective in such a diesel engine.

《他の実施形態》
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。
<< Other embodiments >>
The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be substituted without departing from the spirit of the claims.

例えばここに開示する技術は、ディーゼルエンジンに適用することに限定されず、ガソリンや、ナフサを含む燃料を用いるエンジンに、適用することも可能である。   For example, the technology disclosed herein is not limited to being applied to a diesel engine, but can also be applied to an engine using gasoline or fuel containing naphtha.

また、車両の発進時に限らず、例えばアイドルストップ状態からの自動再始動時に、上述の触媒暖機制御を行ってもよい。   Further, the above-described catalyst warm-up control may be performed not only when the vehicle is started but also when the vehicle is automatically restarted from the idle stop state, for example.

すなわち、エンジン1は、エンジン本体10をアイドルストップ状態にするアイドルストップ手段110(図3にのみ図示)を備え、PCM100は、アイドルストップ手段1110によってアイドルストップ状態にされたエンジン本体10の自動再始動時に、上記触媒暖機制御を実行するとしてもよい。   That is, the engine 1 includes idle stop means 110 (illustrated only in FIG. 3) that puts the engine body 10 in an idle stop state, and the PCM 100 automatically restarts the engine body 10 that has been placed in the idle stop state by the idle stop means 1110. Sometimes, the catalyst warm-up control may be executed.

一般に、エンジン本体10の自動再始動時には、排気ガスが相対的に低温となる。このため、エンジン本体10の自動再始動時に、上記のような触媒暖機制御を実行するようにすれば、エミッション性能の低下を適切に防止することができる。この場合、PCM100は、図10のステップS106〜ステップS108に示す処理を順番に実行することになる。   Generally, when the engine body 10 is automatically restarted, the exhaust gas becomes relatively low in temperature. For this reason, if the catalyst warm-up control as described above is executed during the automatic restart of the engine body 10, it is possible to appropriately prevent the emission performance from being lowered. In this case, the PCM 100 sequentially executes the processes shown in steps S106 to S108 in FIG.

さらに、車両の発進時や自動再始動時に限らず、エンジン回転数が遅いときに、上述の触媒暖機制御を行ってもよい。   Further, the above-described catalyst warm-up control may be performed not only when the vehicle starts or when the vehicle restarts automatically, but also when the engine speed is slow.

すなわち、PCM100は、エンジン本体10が冷間状態かつエンジン回転数が所定回転数を下回るときには、上記低負荷域の範囲外であっても、上記触媒暖機制御を実行する、としてもよい。ここで、所定回転数としては、ピストンリングなど、燃焼室33周辺の構成に応じて設計すればよい。   That is, the PCM 100 may execute the catalyst warm-up control even when the engine body 10 is in a cold state and the engine speed is lower than the predetermined speed, even if it is outside the low load range. Here, the predetermined number of revolutions may be designed according to the configuration around the combustion chamber 33, such as a piston ring.

一般に、エンジン回転数が遅いときには、速いときと比較して、燃焼室33からのガスの漏れ(特に、ピストンリングを介したガスの漏れ)が相対的に多量となる。そのため、エンジン回転数が遅いときには、燃焼室33におけるガスの圧力が低下してしまい、圧縮端音頭の低下を招く一因となる。このことは、RawHCの生成を抑制する上で不都合となる。   Generally, when the engine speed is low, gas leakage from the combustion chamber 33 (particularly, gas leakage through the piston ring) is relatively large as compared to when the engine speed is high. Therefore, when the engine speed is slow, the gas pressure in the combustion chamber 33 is reduced, which causes a reduction in the compression end leading. This is inconvenient in suppressing the production of RawHC.

対して、上記の構成によれば、PCM100は、エンジン本体10が冷間状態かつエンジン回転数が所定回転数を下回るときに、上記のような触媒暖機制御を実行する。具体的に、PCM100は、図10のステップS106〜ステップS108に示す処理を順番に実行する。これにより、生成されたHCを効果的に浄化することが可能となる。   On the other hand, according to the above configuration, the PCM 100 executes the catalyst warm-up control as described above when the engine body 10 is in a cold state and the engine speed is below a predetermined speed. Specifically, the PCM 100 sequentially executes the processes shown in steps S106 to S108 in FIG. As a result, the generated HC can be effectively purified.

1 エンジン
10 エンジン本体
18 電動式過給機
18b 電動モータ
50 吸気通路
56 ターボ過給機
56a コンプレッサ
56b タービン
60 排気通路
61 酸化触媒(触媒)
65 ウエストゲートバルブ(タービンバイパス手段)
70 低圧EGR通路(第2EGR通路)
80 高圧EGR通路(EGR通路)
100 PCM(制御部)
SW1 水温センサ(センサ)
SW6 アクセル開度センサ(センサ)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 10 Engine main body 18 Electric supercharger 18b Electric motor 50 Intake passage 56 Turbo supercharger 56a Compressor 56b Turbine 60 Exhaust passage 61 Oxidation catalyst (catalyst)
65 Wastegate valve (turbine bypass means)
70 Low pressure EGR passage (second EGR passage)
80 High pressure EGR passage (EGR passage)
100 PCM (control unit)
SW1 Water temperature sensor (sensor)
SW6 Accelerator opening sensor (sensor)

Claims (7)

車両に搭載されたエンジン本体と、
上記エンジン本体に接続された吸気通路及び排気通路と、
上記吸気通路に設けられかつ、電動モータによって過給する電動式過給機と、
上記排気通路に配設されたタービンと上記吸気通路における上記電動式過給機よりも上流に配設されたコンプレッサとを有しかつ、排気エネルギーを利用して過給するターボ過給機と、
上記タービンよりも上流の上記排気通路と上記電動式過給機よりも下流の上記吸気通路とを連通し、排気ガスの一部を上記吸気通路に還流させるEGR通路と、
上記排気通路に設けられ、上記タービンを迂回するように排気ガスの少なくとも一部を導くタービンバイパス手段と、
上記排気通路における上記タービンよりも下流に配設された触媒と、
上記エンジン本体に取り付けられたセンサからの検知信号に基づいて、上記エンジン本体が冷間状態かつ所定の低負荷域にあるか否かを判断する制御部と、を備え、
上記制御部は、上記エンジン本体が冷間状態かつ所定の低負荷域にあるときに、上記EGR通路を開きかつ、上記タービンバイパス手段を介して上記タービンを迂回するように排気ガスを導くとともに、上記電動式過給機によって過給圧を上昇させるよう上記電動式過給機に制御信号を出力する触媒暖機制御を実行する過給機付エンジン。
An engine body mounted on the vehicle;
An intake passage and an exhaust passage connected to the engine body;
An electric supercharger provided in the intake passage and supercharged by an electric motor;
A turbocharger having a turbine disposed in the exhaust passage and a compressor disposed upstream of the electric supercharger in the intake passage, and supercharging using exhaust energy;
An EGR passage that communicates the exhaust passage upstream of the turbine and the intake passage downstream of the electric supercharger and recirculates part of the exhaust gas to the intake passage;
A turbine bypass means provided in the exhaust passage, for guiding at least a part of the exhaust gas so as to bypass the turbine;
A catalyst disposed downstream of the turbine in the exhaust passage;
A controller that determines whether or not the engine body is in a cold state and in a predetermined low load region based on a detection signal from a sensor attached to the engine body,
The control unit guides the exhaust gas so as to open the EGR passage and bypass the turbine via the turbine bypass means when the engine body is in a cold state and in a predetermined low load region. An engine with a supercharger that performs catalyst warm-up control for outputting a control signal to the electric supercharger so as to increase a supercharging pressure by the electric supercharger.
請求項1に記載の過給機付エンジンにおいて、
上記タービンよりも下流の上記排気通路と上記コンプレッサよりも上流の上記吸気通路とを連通し、排気ガスの一部を上記吸気通路に還流させる第2EGR通路を備え、
上記制御部は、上記触媒暖機制御を実行した後に、上記触媒が所定温度以上まで昇温されたと判断したときには、上記第2EGR通路を開く過給機付エンジン。
The supercharged engine according to claim 1,
A second EGR passage that communicates the exhaust passage downstream of the turbine and the intake passage upstream of the compressor and recirculates part of the exhaust gas to the intake passage;
The supercharged engine that opens the second EGR passage when the control unit determines that the temperature of the catalyst has risen to a predetermined temperature or higher after performing the catalyst warm-up control.
請求項1又は2に記載の過給機付エンジンにおいて、
上記制御部は、上記車両が停車状態から発進するときに、上記触媒暖機制御を実行する過給機付エンジン。
The supercharged engine according to claim 1 or 2,
The control unit is a supercharged engine that performs the catalyst warm-up control when the vehicle starts from a stopped state.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の過給機付エンジンにおいて、
上記エンジン本体をアイドルストップ状態にするアイドルストップ手段を備え、
上記制御部は、上記アイドルストップ手段によってアイドルストップ状態にされた上記エンジン本体の自動再始動時に、上記触媒暖機制御を実行する過給機付エンジン。
The supercharged engine according to any one of claims 1 to 3,
Comprising idle stop means for bringing the engine body into an idle stop state,
The supercharged engine that performs the catalyst warm-up control when the engine is automatically restarted by the idle stop means when the engine body is automatically restarted.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の過給機付エンジンにおいて、
上記制御部は、上記電動式過給機をパーシャル状態で作動させる過給機付エンジン。
The engine with a supercharger according to any one of claims 1 to 4,
The control unit is a supercharged engine that operates the electric supercharger in a partial state.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の過給機付エンジンにおいて、
上記エンジン本体は、幾何学的圧縮比が16以下のディーゼルエンジンである過給機付エンジン。
The engine with a supercharger according to any one of claims 1 to 5,
The engine body is a supercharged engine that is a diesel engine having a geometric compression ratio of 16 or less.
請求項1〜6のいずれか1項に記載の過給機付エンジンにおいて、
上記制御部は、上記エンジン本体が冷間状態かつエンジン回転数が所定回転数を下回るときには、上記低負荷域の範囲外であっても、上記触媒暖機制御を実行する過給機付エンジン。
The engine with a supercharger according to any one of claims 1 to 6,
The supercharged engine that performs the catalyst warm-up control when the engine body is in a cold state and the engine rotational speed is lower than a predetermined rotational speed even when the controller is out of the low load range.
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