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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022027151
(43)【公開日】2022-02-10
(54)【発明の名称】エンジンの吸排気システム
(51)【国際特許分類】
F01N 3/24 20060101AFI20220203BHJP
F01N 3/22 20060101ALI20220203BHJP
F01N 3/20 20060101ALI20220203BHJP
F02D 21/08 20060101ALI20220203BHJP
F02M 26/16 20160101ALI20220203BHJP
F02D 43/00 20060101ALI20220203BHJP
F02M 26/05 20160101ALI20220203BHJP
【ＦＩ】
F01N3/24 S
F01N3/22 311A
F01N3/24 T ZAB
F01N3/24 L
F01N3/20 D
F02D21/08 301F
F02M26/16
F02D43/00 301T
F02D43/00 301N
F02M26/05
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020130974
(22)【出願日】2020-07-31
(71)【出願人】
【識別番号】000003218
【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】大下 真貴夫
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 嘉清
(72)【発明者】
【氏名】清住 香奈
(72)【発明者】
【氏名】岩田 大武
(72)【発明者】
【氏名】岡本 昌章
【テーマコード（参考）】
3G062
3G091
3G092
3G384
【Ｆターム（参考）】
3G062AA01
3G062BA05
3G062CA02
3G062EA10
3G062ED09
3G062GA06
3G062GA10
3G062GA16
3G091AA18
3G091AB06
3G091BA02
3G091CA03
3G091CB03
3G091EA01
3G091EA17
3G091EA18
3G091EA20
3G091FA04
3G092AA02
3G092BB06
3G092FA15
3G092GA02
3G092HD01Z
3G092HD02Z
3G092HE01Z
3G092HF05Z
3G384AA03
3G384BA27
3G384BA32
3G384CA03
3G384FA46Z
3G384FA48Z
3G384FA56Z
(57)【要約】
【課題】排気浄化触媒を早期に昇温することができるエンジンの吸排気システムを提供する。
【解決手段】エンジン１０の排気通路１２に設けられた排気浄化触媒４０と、コンプレッサホイール７１を電動モータ７２で駆動することにより、エンジン１０の排気の一部をエンジン１０の吸気通路１１に戻すＥＧＲガスを圧縮する電動過給機７０と、電動過給機７０の出口側から延び、排気通路１２における排気浄化触媒４０の上流側に繋がる昇温用配管８０を備える。エンジン１０の排気通路１２における排気浄化触媒４０の上流側からＥＧＲガスを戻して電動過給機７０を介して排気浄化触媒４０の上流側に直接供給する。
【選択図】図１
【解決手段】エンジン１０の排気通路１２に設けられた排気浄化触媒４０と、コンプレッサホイール７１を電動モータ７２で駆動することにより、エンジン１０の排気の一部をエンジン１０の吸気通路１１に戻すＥＧＲガスを圧縮する電動過給機７０と、電動過給機７０の出口側から延び、排気通路１２における排気浄化触媒４０の上流側に繋がる昇温用配管８０を備える。エンジン１０の排気通路１２における排気浄化触媒４０の上流側からＥＧＲガスを戻して電動過給機７０を介して排気浄化触媒４０の上流側に直接供給する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンジンの排気通路に設けられた排気浄化触媒と、
コンプレッサホイールを電動モータで駆動することにより、前記エンジンの排気の一部を前記エンジンの吸気通路に戻すＥＧＲガスを少なくとも圧縮する電動過給機と、
前記電動過給機の出口側から延び、前記排気通路における前記排気浄化触媒の上流側に繋がる配管と、
を備え、
前記エンジンの排気通路における前記排気浄化触媒の上流側から前記ＥＧＲガスを戻して前記電動過給機を介して前記排気浄化触媒の上流側に直接供給することを特徴とするエンジンの吸排気システム。
コンプレッサホイールを電動モータで駆動することにより、前記エンジンの排気の一部を前記エンジンの吸気通路に戻すＥＧＲガスを少なくとも圧縮する電動過給機と、
前記電動過給機の出口側から延び、前記排気通路における前記排気浄化触媒の上流側に繋がる配管と、
を備え、
前記エンジンの排気通路における前記排気浄化触媒の上流側から前記ＥＧＲガスを戻して前記電動過給機を介して前記排気浄化触媒の上流側に直接供給することを特徴とするエンジンの吸排気システム。
【請求項2】
前記電動過給機は、前記ＥＧＲガスを圧縮し、
前記電動過給機において圧縮された前記ＥＧＲガスが、前記配管を通して、前記排気通路における前記排気浄化触媒の上流側に供給される
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの吸排気システム。
前記電動過給機において圧縮された前記ＥＧＲガスが、前記配管を通して、前記排気通路における前記排気浄化触媒の上流側に供給される
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの吸排気システム。
【請求項3】
前記電動過給機は、前記ＥＧＲガス及び新気を圧縮し、
前記電動過給機において圧縮された前記ＥＧＲガス及び前記新気が、前記配管を通して、前記排気通路における前記排気浄化触媒の上流側に供給される
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの吸排気システム。
前記電動過給機において圧縮された前記ＥＧＲガス及び前記新気が、前記配管を通して、前記排気通路における前記排気浄化触媒の上流側に供給される
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの吸排気システム。
【請求項4】
前記排気通路における前記排気浄化触媒の上流側に設けられた触媒昇温装置を更に備え、
前記配管は、前記排気通路における前記触媒昇温装置の上流側に繋がる
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のエンジンの吸排気システム。
前記配管は、前記排気通路における前記触媒昇温装置の上流側に繋がる
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のエンジンの吸排気システム。
【請求項5】
前記エンジンの排気によるタービンホイールの回転によりコンプレッサホイールを駆動して前記エンジンの吸気を過給するターボチャージャを更に備え、
前記排気浄化触媒は、前記エンジンの排気通路における前記ターボチャージャのタービンホイールの下流側に設けられている
ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のエンジンの吸排気システム。
前記排気浄化触媒は、前記エンジンの排気通路における前記ターボチャージャのタービンホイールの下流側に設けられている
ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のエンジンの吸排気システム。
【請求項6】
前記配管に設けられたバルブと、
前記電動モータの回転数及び前記バルブを制御するコントローラと、
を更に備える
ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のエンジンの吸排気システム。
前記電動モータの回転数及び前記バルブを制御するコントローラと、
を更に備える
ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のエンジンの吸排気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エンジンの吸排気システムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
エンジンの排気通路に設けた排気浄化触媒に対しスーパーチャージャや電動アシストターボチャージャを用いて空気を供給するシステムが知られている（例えば、特許文献１，２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００５－１６３５１号公報
【特許文献2】特開２０２０－２０３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、エンジン始動時、低速時のさらなる触媒昇温の向上を図りたいという要求がある。
本発明の目的は、排気浄化触媒を早期に昇温することができるエンジンの吸排気システムを提供することにある。
本発明の目的は、排気浄化触媒を早期に昇温することができるエンジンの吸排気システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題を解決するためのエンジンの吸排気システムは、エンジンの排気通路に設けられた排気浄化触媒と、コンプレッサホイールを電動モータで駆動することにより、前記エンジンの排気の一部を前記エンジンの吸気通路に戻すＥＧＲガスを少なくとも圧縮する電動過給機と、前記電動過給機の出口側から延び、前記排気通路における前記排気浄化触媒の上流側に繋がる配管と、を備え、前記エンジンの排気通路における前記排気浄化触媒の上流側から前記ＥＧＲガスを戻して前記電動過給機を介して前記排気浄化触媒の上流側に直接供給することを要旨とする。
【0006】
これによれば、電動過給機の電動モータによりコンプレッサホイールが駆動される際に、少なくともＥＧＲガスが電動過給機により圧縮されて温度が高くなる。電動過給機の出口側から温度が高くなった気体が配管を通して排気浄化触媒に供給される。ＥＧＲガスがエンジンの排気通路における排気浄化触媒の上流側から戻されることで、より排気温度が高いＥＧＲガスを排気浄化触媒に供給できる。ＥＧＲガスが排気浄化触媒の上流側に直接供給されることでエンジンの排気通路における熱容量が大きい部位で熱が奪われにくくして、より高温の状態で排気浄化触媒へ供給することができる。これにより、排気浄化触媒を早期に昇温することができる。
【0007】
また、エンジンの吸排気システムにおいて、前記電動過給機は、前記ＥＧＲガスを圧縮し、前記電動過給機において圧縮された前記ＥＧＲガスが、前記配管を通して、前記排気通路における前記排気浄化触媒の上流側に供給されるとよい。
【0008】
また、エンジンの吸排気システムにおいて、前記電動過給機は、前記ＥＧＲガス及び新気を圧縮し、前記電動過給機において圧縮された前記ＥＧＲガス及び前記新気が、前記配管を通して、前記排気通路における前記排気浄化触媒の上流側に供給されるとよい。
【0009】
また、エンジンの吸排気システムにおいて、前記排気通路における前記排気浄化触媒の上流側に設けられた触媒昇温装置を更に備え、前記配管は、前記排気通路における前記触媒昇温装置の上流側に繋がるとよい。
【0010】
また、エンジンの吸排気システムにおいて、前記エンジンの排気によるタービンホイールの回転によりコンプレッサホイールを駆動して前記エンジンの吸気を過給するターボチャージャを更に備え、前記排気浄化触媒は、前記エンジンの排気通路における前記ターボチャージャのタービンホイールの下流側に設けられているとよい。
【0011】
また、エンジンの吸排気システムにおいて、前記配管に設けられたバルブと、前記電動モータの回転数及び前記バルブを制御するコントローラと、を更に備えるとよい。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、排気浄化触媒を早期に昇温することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】実施形態におけるエンジンの吸排気システムの概略構成図。
【図2】（ａ）は排気浄化触媒における触媒の温度についてのタイムチャート、（ｂ）は電動過給機の電動モータの回転数についてのタイムチャート、（ｃ）はＥＧＲバルブの開度及び触媒昇温バルブの開度についてのタイムチャート、（ｄ）はＥＧＲバルブを通るガスの量及び触媒昇温バルブを通るガスの量についてのタイムチャート。
【図3】別例のエンジンの吸排気システムの概略構成図。
【図4】別例のエンジンの吸排気システムの概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、エンジン１０は、多気筒ディーゼルエンジンであって、吸気通路（吸気管）１１及び排気通路（排気管）１２を備える。
図１に示すように、エンジン１０は、多気筒ディーゼルエンジンであって、吸気通路（吸気管）１１及び排気通路（排気管）１２を備える。
【0015】
エンジンの吸排気システム２０は、ターボチャージャ３０と、排気浄化触媒４０と、触媒昇温装置５０と、ＥＧＲ管６０と、電動過給機７０と、昇温用配管８０と、ＥＧＲバルブ９１と、触媒昇温バルブ９２と、コントローラとしてのエンジンＥＣＵ１００と、を備える。
【0016】
ターボチャージャ３０は、エンジン１０の吸気を過給するためのものであって、タービンホイール３１とコンプレッサホイール３２を有する。タービンホイール３１は回転軸３３の一端に設けられ、コンプレッサホイール３２は回転軸３３の他端に設けられている。タービンホイール３１は吸気通路１１に設けられている。コンプレッサホイール３２は吸気通路１１に設けられている。エンジン１０の排気によりタービンホイール３１が回転して、その回転に伴い回転軸３３を介してコンプレッサホイール３２が回転する。このコンプレッサホイール３２の駆動（回転）に伴いエンジン１０の吸気が圧縮される。
【0017】
吸気通路１１におけるターボチャージャ３０の下流側にはクーラ１１０が設けられ、クーラ１１０により吸気が冷却されてエンジン１０の燃焼室１０ａに送られる。
排気浄化触媒４０は、エンジン１０の排気通路１２におけるターボチャージャ３０のタービンホイール３１の下流側に設けられている。排気浄化触媒４０は、例えば、ＰＭ（粒子状物質）とＮＯｘを浄化するＮＯｘ吸蔵還元型の触媒である。
排気浄化触媒４０は、エンジン１０の排気通路１２におけるターボチャージャ３０のタービンホイール３１の下流側に設けられている。排気浄化触媒４０は、例えば、ＰＭ（粒子状物質）とＮＯｘを浄化するＮＯｘ吸蔵還元型の触媒である。
【0018】
触媒昇温装置５０は、排気通路１２におけるタービンホイール３１の下流側かつ排気浄化触媒４０の上流側に設けられている。触媒昇温装置５０により排気浄化触媒４０への排気ガスが昇温される。触媒昇温装置５０として電気ヒータ（ＥＨＣ：Electrical Heated Catalyst）を用いている。他にも触媒昇温装置５０として、燃料を噴射して燃焼させて排気浄化触媒４０に供給する燃焼システムを用いることもできる。
【0019】
ＥＧＲ管６０の一端が排気通路１２におけるターボチャージャ３０の上流側に繋がっている。ＥＧＲ管６０の他端が吸気通路１１におけるクーラ１１０の下流側に繋がっている。ＥＧＲ管６０により、エンジン１０の排気の一部をＥＧＲガスとして当該ＥＧＲガスをエンジン１０の吸気通路１１に戻すことができる。
【0020】
ＥＧＲ管６０の途中にはクーラ１１１が設けられ、クーラ１１１によりＥＧＲ管６０を通るＥＧＲガスが冷却されてエンジン１０の燃焼室１０ａに送られる。
ＥＧＲ管６０におけるクーラ１１１の下流側には電動過給機７０が設けられている。電動過給機７０は、コンプレッサホイール７１と電動モータ７２とモータ駆動部７３を有する。電動モータ７２の出力軸７２ａにコンプレッサホイール７１が固定されている。モータ駆動部７３により電動モータ７２が駆動される。電動モータ７２が駆動されると出力軸７２ａの回転に伴いコンプレッサホイール７１が回転する。このコンプレッサホイール７１の駆動（回転）に伴いＥＧＲガスが圧縮される。
ＥＧＲ管６０におけるクーラ１１１の下流側には電動過給機７０が設けられている。電動過給機７０は、コンプレッサホイール７１と電動モータ７２とモータ駆動部７３を有する。電動モータ７２の出力軸７２ａにコンプレッサホイール７１が固定されている。モータ駆動部７３により電動モータ７２が駆動される。電動モータ７２が駆動されると出力軸７２ａの回転に伴いコンプレッサホイール７１が回転する。このコンプレッサホイール７１の駆動（回転）に伴いＥＧＲガスが圧縮される。
【0021】
ＥＧＲ管６０における電動過給機７０の下流側にはＥＧＲバルブ９１が設けられている。ＥＧＲバルブ９１の開度に応じた量のＥＧＲガスがエンジン１０の吸気通路１１に戻される。
【0022】
このように、本実施形態におけるＥＧＲ（排気ガス再循環）システムは、高圧ループ式ＥＧＲ（ＨＰＬ－ＥＧＲ）であり、ターボチャージャ３０のタービンホイール３１よりも上流側排気通路で排気ガスを取り出し、コンプレッサホイール３２よりも下流側吸気通路に戻すようになっている。
【0023】
昇温用配管８０は、ＥＧＲ管６０における電動過給機７０の出口側かつＥＧＲバルブ９１の上流側から延びている。昇温用配管８０は、排気通路１２におけるターボチャージャ３０のタービンホイール３１の下流側かつ触媒昇温装置５０の上流側に繋がっている。即ち、昇温用配管８０は、ＥＧＲ管６０における電動過給機７０の出口側から分岐して排気通路１２における排気浄化触媒４０の上流側に繋がっている。よって、電動過給機７０によりＥＧＲガスを圧縮し、圧縮されたＥＧＲガスを、昇温用配管８０を通して、排気通路１２における排気浄化触媒４０の上流側に供給することができる。
【0024】
昇温用配管８０の途中には触媒昇温バルブ９２が設けられている。触媒昇温バルブ９２の開度に応じた量のＥＧＲガスがエンジン１０の排気通路１２に戻される。
コントローラとしてのエンジンＥＣＵ１００は、モータ駆動部７３に対し電動モータ７２の回転数指令信号を送出して電動モータ７２の回転数を制御することができる。エンジンＥＣＵ１００は、ＥＧＲバルブ９１に開度指令信号を送出してＥＧＲバルブ９１の開度を制御することができる。エンジンＥＣＵ１００は、触媒昇温バルブ９２に開度指令信号を送出して触媒昇温バルブ９２の開度を制御することができる。
コントローラとしてのエンジンＥＣＵ１００は、モータ駆動部７３に対し電動モータ７２の回転数指令信号を送出して電動モータ７２の回転数を制御することができる。エンジンＥＣＵ１００は、ＥＧＲバルブ９１に開度指令信号を送出してＥＧＲバルブ９１の開度を制御することができる。エンジンＥＣＵ１００は、触媒昇温バルブ９２に開度指令信号を送出して触媒昇温バルブ９２の開度を制御することができる。
【0025】
エンジンＥＣＵ１００は、排気浄化触媒４０の触媒の温度を検出するセンサから触媒温度検出信号を入力する。エンジンＥＣＵ１００は、始動スイッチから始動スイッチ操作信号を入力する。エンジンＥＣＵ１００は、回転数検出センサからエンジンの回転数検出信号を入力する。エンジンＥＣＵ１００は、ＥＧＲガス温度検出センサからＥＧＲガス温度検出信号を入力する。エンジンＥＣＵ１００は、ＥＧＲガス量検出センサからＥＧＲガス量検出信号を入力する。エンジンＥＣＵ１００は、これらの入力信号等に基づいて電動モータ７２の回転数、ＥＧＲバルブ９１の開度、触媒昇温バルブ９２の開度を制御する。
【0026】
エンジン１０の排気通路１２における排気浄化触媒４０の上流側からＥＧＲガスを戻して電動過給機７０を介して排気浄化触媒４０の上流側に直接供給することができるようになっている。
【0027】
次に、作用について説明する。
図２（ａ）において横軸に時間ｔをとり、縦軸に排気浄化触媒４０における触媒温度をとっている。図２（ｂ）において横軸に時間ｔをとり、縦軸に電動過給機７０の電動モータ７２の回転数をとっている。図２（ｃ）において横軸に時間ｔをとり、縦軸にＥＧＲバルブ９１の開度及び触媒昇温バルブ９２の開度をとっている。図２（ｄ）において横軸に時間ｔをとり、縦軸にＥＧＲバルブ９１を通るガスの量Ｑ２（図１参照）及び触媒昇温バルブ９２を通るガスの量Ｑ３（図１参照）をとっている。
図２（ａ）において横軸に時間ｔをとり、縦軸に排気浄化触媒４０における触媒温度をとっている。図２（ｂ）において横軸に時間ｔをとり、縦軸に電動過給機７０の電動モータ７２の回転数をとっている。図２（ｃ）において横軸に時間ｔをとり、縦軸にＥＧＲバルブ９１の開度及び触媒昇温バルブ９２の開度をとっている。図２（ｄ）において横軸に時間ｔをとり、縦軸にＥＧＲバルブ９１を通るガスの量Ｑ２（図１参照）及び触媒昇温バルブ９２を通るガスの量Ｑ３（図１参照）をとっている。
【0028】
図２（ａ）に示すように、エンジンＥＣＵ１００は、ｔ１のタイミングでエンジン始動を検知すると、図２（ｂ）に示すように、電動過給機７０の電動モータ７２の回転数を所定の回転数Ｎｅ１にする。これにより、電動過給機７０の吐出ガスは所定の量Ｑ１（図１参照）となる。また、エンジンＥＣＵ１００は、ｔ１のタイミングでエンジン始動を検知すると、図２（ｃ）に示すように、ＥＧＲバルブ９１を全閉にするとともに触媒昇温バルブ９２を全開にする。その結果、図２（ｄ）に示すように、ＥＧＲバルブ９１を通過するガスの量Ｑ２はゼロとなるとともに触媒昇温バルブ９２を通るガスの量Ｑ３は、電動過給機７０の吐出ガスの量Ｑ１の全てとなる。
【0029】
電動過給機７０の駆動により温度が高いＥＧＲガスが圧縮されて更に温度が高くなり、電動過給機７０の出口側から温度が高くなった気体が触媒昇温バルブ９２が開くことにより昇温用配管８０を通して排気浄化触媒４０に供給される。
【0030】
これにより、図２（ａ）でのｔ１～ｔ２の期間において、排気浄化触媒４０における触媒の温度が上昇していく。
エンジンＥＣＵ１００は、図２（ａ）に示すように、ｔ２のタイミングで排気浄化触媒４０における触媒の温度が所定値Ｔ１に達したことを検知すると、図２（ｂ），（ｃ）に示すように、電動過給機７０の電動モータ７２の回転数を所定の回転数Ｎｅ１に維持したまま、触媒昇温バルブ９２を全閉にするとともにＥＧＲバルブ９１を全開にする。その結果、図２（ｄ）に示すように、触媒昇温バルブ９２を通過するガスの量Ｑ３はゼロとなるとともにＥＧＲバルブ９１を通るガスの量Ｑ２は、電動過給機７０の吐出ガスの量Ｑ１の全てとなる。
エンジンＥＣＵ１００は、図２（ａ）に示すように、ｔ２のタイミングで排気浄化触媒４０における触媒の温度が所定値Ｔ１に達したことを検知すると、図２（ｂ），（ｃ）に示すように、電動過給機７０の電動モータ７２の回転数を所定の回転数Ｎｅ１に維持したまま、触媒昇温バルブ９２を全閉にするとともにＥＧＲバルブ９１を全開にする。その結果、図２（ｄ）に示すように、触媒昇温バルブ９２を通過するガスの量Ｑ３はゼロとなるとともにＥＧＲバルブ９１を通るガスの量Ｑ２は、電動過給機７０の吐出ガスの量Ｑ１の全てとなる。
【0031】
電動過給機７０の駆動に伴い温度が高くなった気体が昇温用配管８０を通して排気浄化触媒４０に供給されることにより、排気浄化触媒４０がより早期に昇温される。
以降において、エンジンＥＣＵ１００は、エンジン回転数、ＥＧＲガス温度、ＥＧＲガス量等に基づいて電動モータ７２の回転数を制御する。
以降において、エンジンＥＣＵ１００は、エンジン回転数、ＥＧＲガス温度、ＥＧＲガス量等に基づいて電動モータ７２の回転数を制御する。
【0032】
このようにして、電動過給機７０を用いて排気浄化触媒４０の昇温効果を高めることができる。また、電動過給機７０の回転数とＥＧＲバルブ９１及び触媒昇温バルブ９２の開度の協調制御が行われる。これにより、単に電動過給機７０の出口ガスを排気浄化触媒４０に供給する場合に比べ、吸気を過給する際において触媒昇温と吸気を過給する上で、好ましいタイミングで好ましい量に制御できる。このとき、最適化を図ることでエンジン１０の燃焼室１０ａと排気浄化触媒４０へ供給する空気量の制御精度向上が図られる。
【0033】
また、高温のＥＧＲガスを電動過給機７０で過給して排気浄化触媒４０に供給するため、新気を供給するシステムに比べて、昇温効果を高めることができる。
また、エンジンを駆動源とするメカニカルスーパーチャージャやターボチャージャの回転軸に電動モータを備えた電動アシストターボチャージャを用いたシステムよりも、電動過給機７０を使用することでより精密に空気量の制御が可能となる。
また、エンジンを駆動源とするメカニカルスーパーチャージャやターボチャージャの回転軸に電動モータを備えた電動アシストターボチャージャを用いたシステムよりも、電動過給機７０を使用することでより精密に空気量の制御が可能となる。
【0034】
さらに、スーパーチャージャを用いる場合は、エンジンの出力軸にベルトで繋がっており、エンジン回転に連動して駆動されるので、ベルトが必要であるとともに体格が大きくなり搭載場所も限られてくる。また、電動アシストターボチャージャを用いる場合は、電動モータを内蔵する必要があり、大型化を招くとともに搭載場所も限られてくる。このように、スーパーチャージャや電動アシストターボチャージャを用いる場合にはエンジンレイアウト上の制約が多いが、本実施形態のように電動過給機７０を用いる場合は吸排気の配管上に自由にレイアウトが可能である。
【0035】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）エンジンの吸排気システム２０の構成として、エンジン１０の排気通路１２に設けられた排気浄化触媒４０と、コンプレッサホイール７１を電動モータ７２で駆動することにより、エンジン１０の排気の一部をエンジン１０の吸気通路１１に戻すＥＧＲガスを圧縮する電動過給機７０を備える。さらに、電動過給機７０の出口側から延び、排気通路１２における排気浄化触媒４０の上流側に繋がる配管としての昇温用配管８０を備える。エンジン１０の排気通路１２における排気浄化触媒４０の上流側からＥＧＲガスを戻して電動過給機７０を介して排気浄化触媒４０の上流側に直接供給する。これによれば、電動過給機７０の電動モータ７２によりコンプレッサホイール７１が駆動される際に、ＥＧＲガスが電動過給機７０により圧縮されて温度が高くなる。電動過給機７０の出口側から温度が高くなった気体（ＥＧＲガス）が昇温用配管８０を通して排気浄化触媒４０に供給される。ＥＧＲガスがエンジン１０の排気通路１２における排気浄化触媒４０の上流側から戻されることで、より排気温度が高いＥＧＲガスを排気浄化触媒４０に供給（導入）できる。ＥＧＲガスが排気浄化触媒４０の上流側に直接供給されることで（排気浄化触媒４０の直前に戻すことで）エキゾーストマニホールド１２ａ（図１参照）やターボチャージャ３０などのエンジン１０の排気通路１２における熱容量が大きい部位で熱が奪われにくくして、より高温の状態で排気浄化触媒４０へ供給することができる。これにより、排気浄化触媒４０を早期に昇温することができる。
（１）エンジンの吸排気システム２０の構成として、エンジン１０の排気通路１２に設けられた排気浄化触媒４０と、コンプレッサホイール７１を電動モータ７２で駆動することにより、エンジン１０の排気の一部をエンジン１０の吸気通路１１に戻すＥＧＲガスを圧縮する電動過給機７０を備える。さらに、電動過給機７０の出口側から延び、排気通路１２における排気浄化触媒４０の上流側に繋がる配管としての昇温用配管８０を備える。エンジン１０の排気通路１２における排気浄化触媒４０の上流側からＥＧＲガスを戻して電動過給機７０を介して排気浄化触媒４０の上流側に直接供給する。これによれば、電動過給機７０の電動モータ７２によりコンプレッサホイール７１が駆動される際に、ＥＧＲガスが電動過給機７０により圧縮されて温度が高くなる。電動過給機７０の出口側から温度が高くなった気体（ＥＧＲガス）が昇温用配管８０を通して排気浄化触媒４０に供給される。ＥＧＲガスがエンジン１０の排気通路１２における排気浄化触媒４０の上流側から戻されることで、より排気温度が高いＥＧＲガスを排気浄化触媒４０に供給（導入）できる。ＥＧＲガスが排気浄化触媒４０の上流側に直接供給されることで（排気浄化触媒４０の直前に戻すことで）エキゾーストマニホールド１２ａ（図１参照）やターボチャージャ３０などのエンジン１０の排気通路１２における熱容量が大きい部位で熱が奪われにくくして、より高温の状態で排気浄化触媒４０へ供給することができる。これにより、排気浄化触媒４０を早期に昇温することができる。
【0036】
（２）昇温用配管８０に設けられた触媒昇温バルブ９２と、電動モータ７２の回転数及び触媒昇温バルブ９２を制御するコントローラとしてのエンジンＥＣＵ１００と、を備える。これにより、エンジンＥＣＵ１００により電動過給機７０の電動モータ７２の回転数が制御されてコンプレッサホイール７１が駆動される。この際、ＥＧＲガスが電動過給機７０により圧縮されて温度が高くなる。また、エンジンＥＣＵ１００により昇温用配管８０に設けられたバルブとしての触媒昇温バルブ９２が制御され、電動過給機７０の出口側から温度が高くなった気体（ＥＧＲガス）が昇温用配管８０を通して排気浄化触媒４０に供給される。このようにして、エンジン始動時の排気温度が低い領域において、電動過給機７０によって圧縮されたＥＧＲガスを排気浄化触媒４０に供給することにより排気浄化触媒４０を早期に昇温することができる。
【0037】
（３）排気通路１２における排気浄化触媒４０の上流側に設けられた触媒昇温装置５０を更に備え、昇温用配管８０は、排気通路１２における触媒昇温装置５０の上流側に繋がる。よって、触媒昇温装置５０により排気浄化触媒４０をより早期に昇温することができる。
【0038】
（４）エンジン１０の排気によるタービンホイール３１の回転によりコンプレッサホイール３２を駆動してエンジン１０の吸気を過給するターボチャージャ３０を更に備え、排気浄化触媒４０は、エンジン１０の排気通路１２におけるターボチャージャ３０のタービンホイール３１の下流側に設けられている。よって、ターボチャージャ３０を有する場合にも排気浄化触媒４０を早期に昇温することができる。
【0039】
（５）電動過給機７０は、ＥＧＲガスを圧縮し、電動過給機７０において圧縮されたＥＧＲガスが、昇温用配管８０を通して、排気通路１２における排気浄化触媒４０の上流側に供給される。これにより、排気浄化触媒４０をより早期に昇温することができる。
【0040】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○図１においては、電動過給機７０は、ＥＧＲガス（エンジンの排気の一部をエンジンの吸気通路１１に戻すガス）を圧縮する構成であったが、これに代わり図３に示すようにしてもよい。
○図１においては、電動過給機７０は、ＥＧＲガス（エンジンの排気の一部をエンジンの吸気通路１１に戻すガス）を圧縮する構成であったが、これに代わり図３に示すようにしてもよい。
【0041】
図３において、ＥＧＲ管６０における電動過給機７０の入口側には新気導入管１２０が接続され、新気導入管１２０の途中にはバルブ１２１が設けられている。バルブ１２１はコントローラとしてのエンジンＥＣＵ１００により開度が制御される。電動過給機７０は、エンジン１０の排気の一部をエンジン１０の吸気通路１１に戻すＥＧＲガス及び新気を圧縮する。なお、新気はターボチャージャ３０のコンプレッサホイール３２の出口側から、電動過給機７０の入口側に導入してもよい。
【0042】
そして、コントローラとしてのエンジンＥＣＵ１００により電動過給機７０の電動モータ７２の回転数が制御され、ＥＧＲガス及び新気が電動過給機７０により圧縮されて温度が高くなる。また、コントローラとしてのエンジンＥＣＵ１００により昇温用配管８０に設けられたバルブとしての触媒昇温バルブ９２が制御され、電動過給機７０の出口側から温度が高くなった気体（ＥＧＲガス及び新気）が昇温用配管８０を通して排気浄化触媒４０に供給される。これにより、排気浄化触媒４０を早期に昇温することができる。
【0043】
このように、電動過給機７０は、ＥＧＲガス及び新気を圧縮し、電動過給機７０において圧縮されたＥＧＲガス及び新気が、昇温用配管８０を通して、排気通路１２における排気浄化触媒４０の上流側に供給されるシステム構成としてもよい。
【0044】
要は、電動過給機７０は、コンプレッサホイール７１を電動モータ７２で駆動することにより、エンジン１０の排気の一部をエンジン１０の吸気通路１１に戻すＥＧＲガスを少なくとも圧縮するものであればよい。
【0045】
〇図２においては、エンジン始動時に電動モータ７２の回転数を一定としたが、エンジン始動時に電動モータ７２の回転数を変えるようにしてもよい。
〇図１、図２においては、エンジン始動時の場合について説明したが、エンジン回転が低速時にも同様に電動モータ７２の回転数及び触媒昇温バルブ９２を制御して排気浄化触媒４０を昇温するようにしてもよい。
〇図１、図２においては、エンジン始動時の場合について説明したが、エンジン回転が低速時にも同様に電動モータ７２の回転数及び触媒昇温バルブ９２を制御して排気浄化触媒４０を昇温するようにしてもよい。
【0046】
〇図２においては、ＥＧＲバルブ９１を全閉と全開とに切り替えるとともに触媒昇温バルブ９２を全閉と全開とに切り替えたが、これに代わり、ＥＧＲバルブ９１を全閉と全開との中間開度に制御するとともに触媒昇温バルブ９２を全閉と全開との中間開度に制御してもよい。
【0047】
〇図１においては、ＥＧＲバルブ９１及び触媒昇温バルブ９２を備えていたが、これに代わり図４に示すようにバルブとしての三方弁１３０を用いてもよい。
図４において、電動過給機７０の出口管７５から、エンジン吸気通路１１への接続管６５と、昇温用配管８０との分岐箇所（３本の配管の集合部分）において、バルブとしての三方弁１３０を設ける。バルブとしての三方弁１３０は、中央の回動軸１３１に板状の弁体１３２が固定されている。コントローラとしてのエンジンＥＣＵ１００は、図示しないアクチュエータを介して回動軸１３１を回動することができる。そして、エンジンＥＣＵ１００は、例えば回動軸１３１を回動して弁体１３２を図４において実線で示すＡ位置にすることにより、電動過給機７０の出口管７５とエンジン吸気通路１１への接続管６５とを連通させることができる。エンジンＥＣＵ１００は、回動軸１３１を回動して弁体１３２を図４において仮想線で示すＢ位置にすることにより、電動過給機７０の出口管７５と昇温用配管８０とを連通させることができる。このようにして、昇温用配管８０の上流側の端部に三方弁１３０を設け、弁体１３２の回動位置によりガス量Ｑ２とガス量Ｑ３の分配率を調整するようにしてもよい。
図４において、電動過給機７０の出口管７５から、エンジン吸気通路１１への接続管６５と、昇温用配管８０との分岐箇所（３本の配管の集合部分）において、バルブとしての三方弁１３０を設ける。バルブとしての三方弁１３０は、中央の回動軸１３１に板状の弁体１３２が固定されている。コントローラとしてのエンジンＥＣＵ１００は、図示しないアクチュエータを介して回動軸１３１を回動することができる。そして、エンジンＥＣＵ１００は、例えば回動軸１３１を回動して弁体１３２を図４において実線で示すＡ位置にすることにより、電動過給機７０の出口管７５とエンジン吸気通路１１への接続管６５とを連通させることができる。エンジンＥＣＵ１００は、回動軸１３１を回動して弁体１３２を図４において仮想線で示すＢ位置にすることにより、電動過給機７０の出口管７５と昇温用配管８０とを連通させることができる。このようにして、昇温用配管８０の上流側の端部に三方弁１３０を設け、弁体１３２の回動位置によりガス量Ｑ２とガス量Ｑ３の分配率を調整するようにしてもよい。
【0048】
〇図１等においては、エンジンの吸排気システム２０は、ターボチャージャ３０、触媒昇温装置５０を備えていたが、これに限るものではない。例えば、ターボチャージャ３０は無くてもよい。また、触媒昇温装置５０は無くてもよい。
【0049】
〇図１等におけるクーラ１１０，１１１は無くすることも可能である。
〇図１、図３においては昇温用配管８０に触媒昇温バルブ９２を設けるとともにコントローラとしてのエンジンＥＣＵ１００により電動モータ７２の回転数及び触媒昇温バルブ９２を制御したが、これに限るものではない。例えば、電動モータ７２のオンでガスを流し、電動モータ７２のオフでガスを流さないようにしてもよい。同様に、図４の三方弁１３０を用いることなく、電動モータ７２のオンでガスを流し、電動モータ７２のオフでガスを流さないようにしてもよい。
〇図１、図３においては昇温用配管８０に触媒昇温バルブ９２を設けるとともにコントローラとしてのエンジンＥＣＵ１００により電動モータ７２の回転数及び触媒昇温バルブ９２を制御したが、これに限るものではない。例えば、電動モータ７２のオンでガスを流し、電動モータ７２のオフでガスを流さないようにしてもよい。同様に、図４の三方弁１３０を用いることなく、電動モータ７２のオンでガスを流し、電動モータ７２のオフでガスを流さないようにしてもよい。
【符号の説明】
【0050】
１０…エンジン、１１…吸気通路、１２…排気通路、２０…エンジンの吸排気システム、３０…ターボチャージャ、３１…タービンホイール、３２…コンプレッサホイール、４０…排気浄化触媒、５０…触媒昇温装置、６０…ＥＧＲ管、７０…電動過給機、７１…コンプレッサホイール、７２…電動モータ、８０…昇温用配管、９２…触媒昇温バルブ、１００…エンジンＥＣＵ、１３０…三方弁。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
