特許 6432668 過給機付エンジン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6432668

(24)【登録日】2018年11月16日

(45)【発行日】2018年12月5日

(54)【発明の名称】過給機付エンジン

(51)【国際特許分類】

   F02D 23/00 20060101AFI20181126BHJP

   F02D 21/08 20060101ALI20181126BHJP

   F02B 37/00 20060101ALI20181126BHJP

   F02B 39/04 20060101ALI20181126BHJP

   F02B 37/12 20060101ALI20181126BHJP

   F02M 26/08 20160101ALI20181126BHJP

   F02D 43/00 20060101ALI20181126BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20181126BHJP

【ＦＩ】

   F02D23/00 J

   F02D21/08 311B

   F02B37/00 302F

   F02B39/04

   F02B37/12 302B

   F02M26/08 351

   F02M26/08 321

   F02D21/08 301H

   F02D43/00 301N

   F02D43/00 301R

   F02D43/00 301W

   F02D45/00 310E

   F02M26/08 301

   F02M26/08 331

【請求項の数】3

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-237649(P2017-237649)

(22)【出願日】2017年12月12日

【審査請求日】2018年3月23日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森実 健一

【審査官】 佐々木 淳

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１７４４９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２８０９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１９１６８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１５１０５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ ２３／００

Ｆ０２Ｂ ３７／００

Ｆ０２Ｂ ３７／１２

Ｆ０２Ｂ ３９／０４

Ｆ０２Ｄ ２１／０８

Ｆ０２Ｄ ４３／００

Ｆ０２Ｄ ４５／００

Ｆ０２Ｍ ２６／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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たコンプレッサホイールと、当該コンプレッサホイールを駆動する電動モータとを有しかつ、当該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ＥＧＲ通路及び当該ＥＧＲ通路に設けられかつ、開度調整されるＥＧＲ弁と、
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第２ＥＧＲ通路及び当該第２ＥＧＲ通路に設けられかつ、開度調整される第２ＥＧＲ弁と、
上記エンジン本体の気筒内に燃料を供給する燃料供給部と、
加速要求信号を受けて上記燃料供給部による燃料の供給量を増やす上記車両の加速時に、上記ＥＧＲ弁を開弁することにより上記ＥＧＲ通路を開くと共に、上記電動式過給機の過給圧が上昇するよう上記電動式過給機に制御信号を出力する制御部と、を備え、
上記制御部は、上記車両の少なくとも加速初期時に、上記第２ＥＧＲ通路を介した排気ガスの還流量を、上記ＥＧＲ通路を介した排気ガスの還流量よりも少なくし、
上記制御部は、上記車両の加速時に、上記電動式過給機を、上記電動モータが最高トルクよりも低いトルクとなるような、及び／又は、上記コンプレッサホイールが限界回転数よりも低い回転するとなるようなパーシャル状態で作動させる過給機付エンジン。

【請求項2】

請求項１に記載の過給機付エンジンにおいて、
上記制御部は、上記加速要求信号を受ける前から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。

【請求項3】

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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

ここに開示する技術は、過給機付エンジンに関する。

【背景技術】

【0002】

排気通路に配設されたタービンと吸気通路に配設されたコンプレッサとを有するターボ過給機を備える過給機付エンジンが知られている。

【0003】

また、例えば特許文献１には、ターボ過給機に加えて、吸気通路に電動式過給機が設けられた過給機付のディーゼルエンジンが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−１８０７１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

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して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。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。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、ターボ過給機の過給圧によって、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。

【0006】

ところで、部分負荷領域において車両の運転者がアクセルペダルを踏んで加速要求を行ったときには、燃料量が増加することに対応して気筒内に導入する新気量を増やすと共に、ＥＧＲガス量も増やす必要がある。ところが、低圧ＥＧＲシステムは、高圧ＥＧＲシステムに比べてＥＧＲガスの供給経路長が長いため、車両の加速初期時にＥＧＲガスの供給遅れが生じてしまう。そのため、車両の加速時には、低圧ＥＧＲシステムの応答遅れを補うように、高圧ＥＧＲシステムによるＥＧＲガスを吸気通路に還流することになる。しかし、高圧ＥＧＲシステムのＥＧＲガスは、低圧ＥＧＲシステムのＥＧＲガスよりも高温であるため、気筒内の温度が高くなってしまい、燃焼速度及び燃焼温度が高くなることでＲａｗＮＯｘが生成されてしまうという問題がある。

【0007】

また、加速後期には、低圧ＥＧＲシステムによるＥＧＲガスを吸気通路に還流させることが可能になるため、高圧ＥＧＲシステムのＥＧＲガスを減らすことによってＲａｗＮＯｘの生成を抑制することが可能になる一方で、加速初期時に高圧ＥＧＲシステムによってＥＧＲガスを還流させていた分、排気エネルギーが低下しているから、ターボ過給機による過給圧が上がり難く、加速要求に伴い増量した燃料量に見合う新気量を確保することが困難になる。その結果、加速後期は、スートの発生を招いてしまう。

【0008】

ここに開示する技術は、加速時におけるエミッション性能の低下を防止する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

ここに開示する技術は、過給機付エンジンにおいて、少なくとも車両の加速時に、電動式過給機を利用して、混合気の当量比を能動的に調整することを特徴とする。

【0010】

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たコンプレッサホイールと、当該コンプレッサホイールを駆動する電動モータとを有しかつ、当該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ＥＧＲ通路及び当該ＥＧＲ通路に設けられかつ、開度調整されるＥＧＲ弁と、上記エンジン本体の気筒内に燃料を供給する燃料供給部と、加速要求信号を受けて上記燃料供給部による燃料の供給量を増やす上記車両の加速時に、上記ＥＧＲ弁を開弁することにより上記ＥＧＲ通路を開くと共に、上記電動式過給機の過給圧が上昇するよう上記電動式過給機に制御信号を出力する制御部と、を備えている。

【0011】

この構成によると、加速要求信号を受けて燃料の供給量を増やす車両の加速時に、電動式過給機は、過給圧が上昇するように動作する。ここで、電動式過給機は、停止した状態から駆動することによって過給圧を上昇させてもよいし、駆動している状態において、過給圧を上昇させてもよい。過給圧が上がることにより、気筒内に導入される新気を速やかに増やすことができる。気筒内の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ができる。

【0012】

また、上記の構成では、電動式過給機による過給圧を上げるときに、吸気通路において電動式過給機よりも上流に接続されたＥＧＲ通路を開いている。電動式過給機の作動に伴って、ＥＧＲ通路を介してＥＧＲガスが吸気通路に吸い出されるから、車両の加速時に、新気量の増量と共に、気筒内に導入されるＥＧＲガス量も増やすことができる。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下流に接続されているため、ＥＧＲガスの温度は比較的低い。従って、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。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。

【0013】

従って、加速時におけるエミッション性能の低下が防止される。

【0014】

上記過給機付エンジンは、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第２ＥＧＲ通路及び当該第２ＥＧＲ通路に設けられかつ、開度調整される第２ＥＧＲ弁を備え、上記制御部は、上記車両の少なくとも加速初期時に、上記第２ＥＧＲ通路を介した排気ガスの還流量を、上記ＥＧＲ通路を介した排気ガスの還流量よりも少なくする。

【0015】

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上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、前記ＥＧＲ通路を介して還流されるＥＧＲガスの温度よりも高い。車両の少なくとも加速初期時に、第２ＥＧＲ通路を介して気筒内に導入されるＥＧＲガス量を、相対的に少なくする。第２ＥＧＲ通路を介して気筒内に導入されるＥＧＲガス量をゼロにすることも含む。第２ＥＧＲ通路を介したＥＧＲガス量を少なくすることにより、筒内温度が高くなり過ぎることが防止され、ＲａｗＮＯｘの生成防止に有利になる。

【0016】

上記制御部は、上記車両の加速時に、上記電動式過給機をパーシャル状態で作動させる。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、電動式過給機が作動する、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、電動式過給機が作動することを意味する。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共に、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。

【0017】

上記制御部は、上記加速要求信号を受ける前から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。

【0018】

一般に、電動式過給機を停止状態から駆動させる際には大きな電力が必要となる。このため、加速要求がないときには電動式過給機を停止しておいて、加速要求信号を受けたときに電動式過給機を駆動するよりも、加速要求の有無にかかわらず、電動式過給機をパーシャル状態で作動させるようにすれば、電動式過給機によって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。

【0019】

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。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。前述したように、車両の加速時に、電動式過給機の過給圧を上昇することによって、気筒内の新気量の割合を増やすと、気筒内のガスの比熱比が上がって、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。

【発明の効果】

【0020】

以上説明したように、ここに開示する技術は、加速時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。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】図１は、過給機付エンジンを示す概略図である。

【図2】図２は、過給機付エンジンの気筒内を示す断面図である。

【図3】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。

【図4】図４は、電動式過給機の作動形態を示すマップである。

【図5】図５の上図は、電動式過給機のコンプレッサの特性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。

【図6】図６は、ディーゼルエンジンのφ−Ｔマップである。

【図7】図７は、電動式過給機が無いときと、電動式過給機が有るときとにおいて、車両の加速初期時における気筒内のガス組成の違いを例示する図である。

【図8】図８は、予混合燃焼制御時の燃料の噴射形態の一例と、それに伴う熱発生率の履歴の一例を示す概略図である。

【図9】図９は、リタード制御の燃料の噴射形態の一例と、それに伴う熱発生率の履歴の一例を示す概略図である。

【図10】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。

【発明を実施するための形態】

【0022】

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、実施形態に係るエンジン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って、複数の気筒３０ａ（図２において１つのみ図示している）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。このエンジン１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。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、後述するインジェクタ３８に相対する。また、ピストン３２は、シリンダブロック３０内において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。

【0023】

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。

【0024】

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の、例えば油圧作動式の弁可変機構が設けられている。

【0025】

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。

【0026】

図１に示すように、エンジン本体１０の一側面には、各気筒３０ａの吸気ポート３４に連通する様に吸気通路５０が接続されている。一方、エンジン本体１０の他側面には、各気筒３０ａからの既燃ガス（つまり、排気ガス）を排出する排気通路６０が接続されている。詳しくは後述するが、吸気通路５０及び排気通路６０には、吸気の過給を行うターボ過給機５６が設けられている。

【0027】

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における下流側近傍には、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。

【0028】

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。

【0029】

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は、その上流端が、吸気通路５０におけるコンプレッサ５６ａと電動式過給機１８との間に接続される一方、下流端が、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。吸気側バイパス通路５３には、吸気側バイパス通路５３へ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。この吸気側バイパス弁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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。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。

【0036】

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。

【0037】

酸化触媒６１は、排気ガス中のＣＯ及びＨＣが酸化されてＣＯ_２及びＨ_２Ｏが生成される反応を促すものである。また、ＤＰＦ６２は、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ものである。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。該高圧ＥＧＲ弁８２は、その開度を調整することによって、高圧ＥＧＲガスの流量を調整するように構成されている。高圧ＥＧＲ通路８０は、「第２ＥＧＲ通路」に対応する。以下、高圧ＥＧＲ通路８０を含むシステムを、高圧ＥＧＲシステム８と呼ぶ。

【0042】

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（つまり、ターボ過給機５６のタービン５６ｂよりも下流側の部分）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。該低圧ＥＧＲ弁７２は、高圧ＥＧＲ弁８２と同様に、その開度を調整することによって、低圧ＥＧＲガスの流量を調整するように構成されている。低圧ＥＧＲ通路７０は、「ＥＧＲ通路」に対応する。以下、低圧ＥＧＲ通路７０を含むシステムを、低圧ＥＧＲシステム７と呼ぶ。

【0043】

上述のように構成されたエンジン１は、図３に示すように、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。ＰＣＭ１００は、制御部の一例である。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。

【0044】

ＰＣＭ１００は、クランク角センサＳＷ５の検出結果からエンジン１のエンジン回転数を算出し、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。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、気筒３０ａ内の温度が低い、エンジン１の冷間状態であると判定し、アクセル開度センサＳＷ４で検出されたアクセル開度に基づいて、車両の運転者の加速要求の有無を判定する。

【0045】

ＰＣＭ１００は、入力された検出信号に基づいて、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。

【0046】

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。

【0047】

（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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

尚、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を停止させるようにしてもよい。

【0054】

（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共に、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。

【0055】

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。

【0056】

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による過給圧によって、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。

【0057】

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、この噴射形態を予混合燃焼制御という。

【0058】

この予混合燃焼制御で実行される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が発生する。

【0059】

上記予混合燃焼制御によ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。

【0060】

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。

【0061】

（車両加速時のエンジン制御）
ここで、エンジン１が部分負荷運転をしている状態で、車両の運転者がアクセルペダルを踏んで加速要求を行ったときには、排気エミッション性能の低下を防止するためには、燃料量が増加することに対応して気筒３０ａ内に導入する新気量を増やすと共に、ＥＧＲガス量も増やす必要がある。ところが、低圧ＥＧＲシステム７は、高圧ＥＧＲシステム８に比べてＥＧＲガスの供給経路長が長いため、車両の加速初期時に、ＥＧＲガスの供給遅れが生じてしまう。そのため、車両の加速時には、低圧ＥＧＲシステム７の応答遅れを補うように、高圧ＥＧＲシステム８によって高圧ＥＧＲガスを吸気通路５０に還流することになるが、高圧ＥＧＲガスは低圧ＥＧＲガスよりも高温であるため、気筒３０ａ内の温度が高くなってしまい、燃焼速度及び燃焼温度が高くなることでＲａｗＮＯｘが生成されてしまうという問題がある。

【0062】

また、低圧ＥＧＲシステム７によるＥＧＲガスの還流が可能になって、ＲａｗＮＯｘの生成が抑制されるようになっても、高圧ＥＧＲシステム８によってＥＧＲガスを還流していたため、ターボ過給機５６のタービン５６ｂに供給される排気エネルギーが低くなっており、ターボ過給機５６の過給圧が上がり難くて、車両の加速後期には、気筒３０ａ内に導入する新気量が不足してしまう。新気量の不足によって、今度は、スートの発生を招いてしまう。

【0063】

このエンジン１は、加速時におけるエミッション性能の低下を防止するために、電動式過給機１８を利用して、混合気の当量比を能動的に調整する。具体的には、運転者がアクセルペダルを踏んで加速要求を行ったときに、ＰＣＭ１００は、電動式過給機１８の駆動が必要か否かを判断し、必要であると判断したときには、電動式過給機１８を駆動して過給圧を高める。これにより、ターボ過給機５６による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から、加速時におけるスートの発生を抑制することができる。

【0064】

また、低圧ＥＧＲ通路７０が、吸気通路５０において、電動式過給機１８よりも上流に接続されているため、電動式過給機１８を駆動することに伴って、低圧ＥＧＲ通路７０を介して低圧ＥＧＲガスが、吸気通路５０に吸い出される。このため、新気量の増量と共に、気筒３０ａ内に導入するＥＧＲガスも増量することができる。高温の高圧ＥＧＲガスの導入量を増やさないため、気筒３０ａ内の温度上昇を回避しながら、気筒３０ａ内のガスの比熱を増大することができる。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、車両の加速時に、ＲａｗＮＯｘが生成されることが抑制される。また、低圧ＥＧＲガスを吸い出す際に、排気シャッター弁６４を閉じないから、燃費の向上に有利になる。

【0065】

このように、エンジン１は、車両の加速時に電動式過給機１８による過給圧を高めることによって、気筒３０ａに導入する新気量及びＥＧＲガス量を調整することができる。その結果、車両の加速時にエミッション性能が低下してしまうことを防止することができる。

【0066】

例えば図７は、電動式過給機１８を備えず、ターボ過給機５６のみを備えている比較例としての過給機付エンジンと、電動式過給機１８及びターボ過給機５６を備えている実施例としての過給機付エンジンとのそれぞれにおいて、車両の加速初期時における気筒３０ａ内のガス組成を比較した図である。図７の縦軸は圧縮端温度を表しており、図７は、比較例及び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。尚、図７に示す「新気」「低圧ＥＧＲガス」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。

【0067】

先ず、電動式過給機１８を備えていない比較例の過給機付エンジンにおいては、前述の通り、低圧ＥＧＲシステム７の応答遅れのために、加速初期においては、低圧ＥＧＲガスの代わりに高圧ＥＧＲガスを気筒３０ａ内に導入している。高圧ＥＧＲガスの割合が多くなって、気筒３０ａ内の温度が高くなりやすい。その結果、ＲａｗＮＯｘの生成を招く恐れがある。

【0068】

これに対し、電動式過給機１８を備えている実施例の過給機付エンジンにおいては、車両の加速初期時に、電動式過給機１８による過給圧を高めることによって、新気及び低圧ＥＧＲガスの両方について、気筒３０ａ内への導入量を増やすことができる。高圧ＥＧＲガスの導入量は、低圧ＥＧＲガスの導入量よりも少なくなる。気筒３０ａ内への高圧ＥＧＲガスの導入量を増やす必要がないため、気筒３０ａ内の温度が高くなることを回避して、ＲａｗＮＯｘの生成を抑制することができる。また、加速時に増量した燃料量に見合う新気量を確保して混合気の当量比を下げているため、スートの発生も防止することができる。

【0069】

そして、車両の加速時にエミッション性能の低下を防止しながら、Ｐｍａｘを速やかに高めることができ、加速フィーリングを向上させることができる。Ｐｍａｘが高まると、排気エネルギーが上がるから、ターボ過給機５６による過給圧が上昇する。加速後期においては、ターボ過給機５６によって目標過給圧を満たすことができるようになるから、電動式過給機１８による過給圧を低下させる。電動式過給機１８を停止してもよいし、電動式過給機１８をアイドル回転状態にしてもよい。このことにより、電動式過給機１８の消費電力を少なくすることができる。電動式過給機１８の過給圧を低下させるタイミングは、適宜のタイミングに設定すればよい。例えばＰｍａｘの変化履歴に基づいて、電動式過給機１８の過給圧を低下させるタイミングを設定してもよい。

【0070】

ここで、車両の加速時に、前述した電動式過給機１８を駆動して過給圧を高めることに加えて、図９に例示するように、燃料の噴射開始時期を、車両の加速前に比べて遅角させてもよい。

【0071】

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、この噴射形態をリタード燃焼制御という。尚、２回のメイン噴射の燃料噴射量の合計値は、リタード燃焼制御での前段噴射（プレ噴射）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、リタード燃焼制御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。

【0072】

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。

【0073】

上記リタード燃焼制御によって、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。リタード燃焼制御においては、燃焼後期においても、図８に示す予混合燃焼制御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。

【0074】

車両の加速時に、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、リタード燃焼制御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、リタード燃焼制御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、リタード燃焼制御は行わないようにしてもよい。

【0075】

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。尚、図１０に示すフローチャートは、エンジン本体１０が、温間時でかつ、部分負荷領域において運転しているときのフローチャートである。

【0076】

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、アイドル回転状態にするか否かを判定する。ステップＳ１０２の判定がＮＯのときには、制御プロセスはステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３において、ＰＣＭ１００は、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。

【0077】

ステップＳ１０２の判定がＹＥＳのときには、制御プロセスはステップＳ１０４に進む。電動式過給機１８は、アイドル回転状態になる。

【0078】

ステップＳ１０４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、制御プロセスはステップＳ１０５に進み、加速要求がないときには、制御プロセスはステップＳ１１３に進む。

【0079】

ステップＳ１０５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に駆動力）を算出する。ステップＳ１０６では、ＰＣＭ１００は、上記ステップＳ１０５で算出された要求駆動力を実現するための、燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定すし、ステップＳ１０７では、ＰＣＭ１００は、要求駆動力を実現するための、目標ＥＧＲ率を算出し、ステップＳ１０８では、要求駆動力を実現するための、目標過給圧を算出する。

【0080】

続くステップＳ１０９では、ＰＣＭ１００は、目標過給圧と実過給圧との差を算出する。そして、ステップＳ１０１において、ＰＣＭ１００は、ステップＳ１０９において算出した目標過給圧と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Ｓ１１２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。

【0081】

一方、ステップＳ１１０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Ｓ１１２に進まずに、ステップＳ１１１に進む。

【0082】

ステップＳ１１１においてＰＣＭ１００は、ステップＳ１０７において算出した目標ＥＧＲ率を実現するように低圧ＥＧＲ弁７２及び高圧ＥＧＲ弁８２の開度を調整して、気筒３０ａ内のガス組成を所望の状態にした上で、ステップＳ１０６において決定した燃料噴射量及び燃料噴射時期に従って、インジェクタ３８に燃料噴射を実行させる。

【0083】

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、ステップＳ１１０の判定がＮＯになって、電動式過給機１８による過給圧は低下する。

【0084】

一方、加速要求がないため移行をしたステップＳ１１３において、ＰＣＭ１００は、ステップＳ１０５と同様に、エンジン１の要求駆動力を算出し、続くステップＳ１１４において、ＰＣＭ１００は、ステップＳ１０６と同様に、上記ステップＳ１１３で算出された要求駆動力を実現するための、燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する。

【0085】

ステップＳ１１５において、ＰＣＭ１００は、ステップＳ１０７と同様に、要求駆動力を実現するための、目標ＥＧＲ率を算出し、ステップＳ１１６では、ステップＳ１０８と同様に、ＰＣＭ１００は、要求駆動力を実現するための、目標過給圧を算出する。

【0086】

そして、ステップＳ１１７で、ＰＣＭ１００は、ステップＳ１１５において算出した目標ＥＧＲ率を実現するように低圧ＥＧＲ弁７２及び高圧ＥＧＲ弁８２の開度を調整して、気筒３０ａ内のガス組成を所望の状態にした上で、ステップＳ１１４において決定した燃料噴射量及び燃料噴射時期に従って、インジェクタ３８に燃料噴射を実行させる。

【0087】

従って、ＰＣＭ１００は、車両の加速時に、電動式過給機１８によって過給圧を高めるから、気筒３０ａ内に導入される新気を速やかに増やすことができる。混合気の当量比を能動的に調整することによって、スートの発生を抑制しながら、エンジン本体１０のＰｍａｘを速やかに高めて、加速フィーリングを向上させることができる。

【0088】

また、電動式過給機１８の駆動に伴い、低圧ＥＧＲ通路７０から低圧ＥＧＲガスを吸気通路５０に吸い出して、気筒３０ａ内に導入されるＥＧＲガスも増やすことができるから、燃焼速度及び燃焼温度が高くなり過ぎることを抑制して、ＲａｗＮＯｘの生成を抑制することができる。

【0089】

従って、このエンジン１は、加速時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。

【0090】

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に例示するように、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。

【0091】

また、加速開始時に電動式過給機１８によって過給圧を速やかに高めて、エンジン本体１０のＰｍａｘを速やかに高めることにより、排気エネルギーが上がるから、ターボ過給機５６による過給圧も、速やかに上昇させることができる。加速後期において、ターボ過給機５６によって目標過給圧を満たすことができるようになれば、電動式過給機１８の過給圧を低下させることにより、エミッション性能の低下を防止すると共に、消費電力を少なくすることができる。

【0092】

また、電動式過給機１８は、加速要求の有無にかかわらず、図４又は図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。

【0093】

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。

【0094】

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。

【0095】

上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

【符号の説明】

【0096】

１ エンジン
１０ エンジン本体
１８ 電動式過給機
３８ インジェクタ（燃料供給部）
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
７０ 低圧ＥＧＲ通路（ＥＧＲ通路）
８０ 高圧ＥＧＲ通路（第２ＥＧＲ通路）
１００ ＰＣＭ
ＳＷ５ クランク角センサ（センサ）

【要約】

【課題】加速時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、ターボ過給機のタービン５６ｂよりも下流の排気通路６０とターボ過給機のコンプレッサ５６ａよりも上流の吸気通路５０とを連通するＥＧＲ通路７０と、気筒３０ａ内に燃料を供給する燃料供給部（インジェクタ３８）と、加速要求信号を受けて燃料供給部による燃料の供給量を増やす車両の加速時に、ＥＧＲ通路を開くと共に、電動式過給機の過給圧が上昇するよう電動式過給機に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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】