特許7408522 | 知財ポータル「IP Force」

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 株式会社豊田自動織機の特許一覧 ▶ 株式会社豊田中央研究所の特許一覧

特許7408522エンジンシステム

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

目に優しい文字サイズ小中大 PDF Top

< >

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-22

(45)【発行日】2024-01-05

(54)【発明の名称】エンジンシステム

(51)【国際特許分類】

F01N 3/20 20060101AFI20231225BHJP

F01N 3/18 20060101ALI20231225BHJP

F01N 3/08 20060101ALI20231225BHJP

F01N 3/021 20060101ALI20231225BHJP

F01N 3/033 20060101ALI20231225BHJP

F01N 3/035 20060101ALI20231225BHJP

F01N 3/24 20060101ALI20231225BHJP

F02B 37/24 20060101ALI20231225BHJP

F02B 37/12 20060101ALI20231225BHJP

F02B 37/16 20060101ALI20231225BHJP

【ＦＩ】

F01N3/20 U

F01N3/18 F

F01N3/20 S

F01N3/08 A

F01N3/08 B

F01N3/20 N

F01N3/021

F01N3/033 K

F01N3/035 E

F01N3/035 G

F01N3/24 T

F02B37/24

F02B37/12 303D

F02B37/16 B

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020160742

(22)【出願日】2020-09-25

(65)【公開番号】P2022053872

(43)【公開日】2022-04-06

【審査請求日】2023-03-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(73)【特許権者】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】境野誠

(72)【発明者】

【氏名】上田松栄

(72)【発明者】

【氏名】池田太郎

【審査官】畔津圭介

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１９９８６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２６６２１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－０６７９１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１６２５４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０３６７７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｎ３／２０

Ｆ０１Ｎ３／１８

Ｆ０１Ｎ３／０８

Ｆ０１Ｎ３／０２１

Ｆ０１Ｎ３／０３３

Ｆ０１Ｎ３／０３５

Ｆ０１Ｎ３／２４

Ｆ０２Ｂ３７／２４

Ｆ０２Ｂ３７／１２

Ｆ０２Ｂ３７／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンと、
前記エンジンの吸気通路に設けられるコンプレッサを含み、前記コンプレッサを用いて前記エンジンに吸入される吸気を過給する過給機と、
前記エンジンの排気通路に設けられ、前記エンジンから排出される排気を浄化する複数の排気処理装置と、
前記コンプレッサと前記エンジンとの間に設けられ、前記吸気通路を流通する空気量を調整可能に構成される第１絞り弁と、
前記吸気通路における前記コンプレッサと前記第１絞り弁との間の位置に一方端が接続され、他方端が前記排気通路における前記複数の排気処理装置のうちの２つの排気処理装置の間の位置に接続されるバイパス通路と、
前記バイパス通路を流通する空気量を調整可能に構成される第２絞り弁と、
前記吸気通路における前記コンプレッサと前記第１絞り弁との間を流通する気体の第１圧力を検出する第１圧力検出装置と、
前記バイパス通路内の前記第２絞り弁よりも前記排気通路側の気体の第２圧力を検出する第２圧力検出装置と、
前記第２絞り弁の動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、予め定められた条件が成立する場合に、前記過給機によって過給されている状態において開弁状態になるように前記第２絞り弁を制御し、
前記第１圧力と前記第２圧力との差と前記第２絞り弁の開度とを用いて、前記バイパス通路を流通する気体の流量をバイパス流量として算出し、前記吸気通路を流通する気体の総流量から前記バイパス流量を減算して前記エンジンに流入する流入流量を算出し、算出された流入流量を用いて前記エンジンの空燃比が目標空燃比になるように燃料噴射量を制御し、
前記予め定められた条件は、前記コンプレッサにおける圧力比と吸入空気量とによって示される前記過給機の動作領域が前記過給機のサージ領域と、前記サージ領域の吸入空気量側の境界に隣接する第１領域とを含む範囲内であるという条件を含む、エンジンシステム。

【請求項2】

前記制御装置は、前記コンプレッサから流出する空気の第１圧力と大気圧とを用いて算出される前記圧力比と、前記コンプレッサに流入する前記吸入空気量とによって示される前記動作領域が前記第１領域を含む予め定められた第２領域内になるように前記第２絞り弁との動作を制御する、請求項１に記載のエンジンシステム。

【請求項3】

前記２つの排気処理装置のうちの流通する排気の上流側の上流側排気処理装置は、三元触媒と、酸化触媒と、ＰＭ除去フィルタと、ＮＯｘ浄化触媒とのうちの少なくともいずれかを含む、請求項１または２に記載のエンジンシステム。

【請求項4】

前記２つの排気処理装置のうちの流通する排気の上流側の上流側排気処理装置は、三元触媒を含み、
前記２つの排気処理装置のうちの流通する排気の下流側の下流側排気処理装置は、ＰＭ除去フィルタとＮＯｘ浄化触媒とを含む、請求項１に記載のエンジンシステム。

【請求項5】

エンジンと、
前記エンジンの吸気通路に設けられるコンプレッサを含み、前記コンプレッサを用いて前記エンジンに吸入される吸気を過給する過給機と、
前記エンジンの排気通路に設けられ、前記エンジンから排出される排気を浄化する複数の排気処理装置と、
前記コンプレッサと前記エンジンとの間に設けられ、前記吸気通路を流通する空気量を調整可能に構成される第１絞り弁と、
前記吸気通路における前記コンプレッサと前記第１絞り弁との間の位置に一方端が接続され、他方端が前記排気通路における前記複数の排気処理装置のうちの２つの排気処理装置の間の位置に接続されるバイパス通路と、
前記バイパス通路を流通する空気量を調整可能に構成される第２絞り弁と、
前記第２絞り弁の動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、予め定められた条件が成立する場合に、前記過給機によって過給されている状態において開弁状態になるように前記第２絞り弁を制御し、
前記２つの排気処理装置のうちの流通する排気の上流側の上流側排気処理装置は、三元触媒を含み、
前記２つの排気処理装置のうちの流通する排気の下流側の下流側排気処理装置は、三元触媒と、酸化触媒と、ＮＯｘ浄化触媒とのうちの少なくともいずれかを含み、
前記予め定められた条件は、前記上流側排気処理装置における酸素吸蔵量がしきい値よりも低いという条件と、前記エンジンの排気の空燃比がストイキ状態およびリッチ状態のうちの少なくともいずれかの状態を示す値であるという条件とを含む、エンジンシステム。

【請求項6】

前記ＮＯｘ浄化触媒は、選択還元型ＮＯｘ浄化触媒と、吸蔵還元型ＮＯｘ浄化触媒とのうちの少なくともいずれかを含む、請求項４または５に記載のエンジンシステム。

【請求項7】

前記過給機は、過給圧を調整可能な調整装置を含み、
前記制御装置は、前記予め定められた条件が成立する場合には、前記過給圧がしきい値よりも高くなるように前記調整装置を制御するとともに、前記第２絞り弁を前記開弁状態にする、請求項４～６のいずれかに記載のエンジンシステム。

【請求項8】

前記制御装置は、前記バイパス通路を流通する気体の流量を算出し、算出された前記流量を用いて算出される前記エンジンに流通する気体の流量を算出する、請求項１～７のいずれかに記載のエンジンシステム。

【請求項9】

前記制御装置は、前記バイパス通路を流通する気体の流量を算出し、算出された前記流量が目標流量になるように前記第２絞り弁の開度を調整する、請求項１～８のいずれかに記載のエンジンシステム。

【請求項10】

前記エンジンシステムは、前記バイパス通路に設けられ、前記バイパス通路において前記他方端から前記一方端への気体の逆流を抑制する弁をさらに備える、請求項１～９のいずれかに記載のエンジンシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、過給機と排気処理装置とを備えるエンジンシステムの制御に関する。

【背景技術】

【0002】

過給機を搭載したエンジンにおいては、過給機の動作状態がサージ領域に入らないように過給機のコンプレッサの下流の通路とタービン下流の通路とを接続するバイパス通路を設ける構成が公知である。

【0003】

たとえば、特開２００７－１６２５４５号公報（特許文献１）には、コンプレッサ下流側と、タービンと触媒との間にバイパス流路を設け、サージに入った場合にバイパス流路のガスを流すことでサージを回避することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００７－１６２５４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、過給機の動作状態がサージ領域に入らないようにコンプレッサの下流の気体をバイパス通路を経由してタービン下流に流通させると、タービン下流の排気を浄化する排気処理装置の浄化性能を十分に発揮できない場合がある。これは、バイパス通路を経由してタービン下流に供給される気体によって排気処理装置の温度が低下し、排気処理装置の浄化性能が十分に機能する温度域から外れるためである。

【0006】

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、過給機の動作状態がサージ領域に入ることを抑制しつつ、排気処理装置の排気の浄化性能の低下を抑制するエンジンシステムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この発明のある局面に係るエンジンシステムは、エンジンと、エンジンの吸気通路に設けられるコンプレッサを含み、コンプレッサを用いてエンジンに吸入される吸気を過給する過給機と、エンジンの排気通路に設けられ、エンジンから排出される排気を浄化する複数の排気処理装置と、コンプレッサとエンジンとの間に設けられ、吸気通路を流通する空気量を調整可能に構成される第１絞り弁と、吸気通路におけるコンプレッサと第１絞り弁との間の位置に一方端が接続され、他方端が排気通路における複数の排気処理装置のうちの２つの排気処理装置の間の位置に接続されるバイパス通路と、バイパス通路を流通する空気量を調整可能に構成される第２絞り弁と、第２絞り弁の動作を制御する制御装置とを備える。制御装置は、予め定められた条件が成立する場合に、過給機によって過給されている状態において開弁状態になるように第２絞り弁を制御する。

【0008】

このようにすると、予め定められた条件が成立する場合に、過給機によって過給されている状態において第２絞り弁が開弁状態になることによって、コンプレッサとエンジンとの間を流通する気体の一部をバイパス通路を経由してタービンの下流に流通させることができる。そのため、コンプレッサとエンジンとの間の気体の圧力を適切な圧力に調整することができる。そのため、コンプレッサの動作領域がサージ領域になることを抑制することができる。さらに、複数の排気処理装置のうちのバイパス通路の他端が接続される位置よりも下流側に空気を供給し、下流側の排気処理装置に供給される排気の空燃比をリーン状態にすることができる。このように上流側と下流側とで排気の空燃比を変化させることができるため、上流側と下流側とで適切な空燃比の排気を排気処理装置に供給することによって、それぞれの排気処理装置における排気の浄化性能を向上させることができる。

【0009】

さらにある実施の形態においては、予め定められた条件は、コンプレッサにおける圧力比と吸入空気量とによって示される過給機の動作領域が過給機のサージ領域と、サージ領域の吸入空気量側の境界に隣接する第１領域とを含む範囲内であるという条件を含む。

【0010】

このようにすると、予め定められた条件が成立する場合に、過給機によって過給されている状態において第２絞り弁が開弁状態になることによって、コンプレッサとエンジンとの間を流通する気体の一部をバイパス通路を経由してタービンの下流に流通させることができる。そのため、過給機の動作領域がサージ領域に変化することを抑制することができる。

【0011】

さらにある実施の形態においては、制御装置は、コンプレッサから流出する空気の第１圧力と大気圧とを用いて算出される圧力比と、コンプレッサに流入する吸入空気量とによって示される動作領域が第１領域を含む予め定められた第２領域内になるように第２絞り弁との動作を制御する。

【0012】

このようにすると、予め定められた条件が成立する場合に、過給機によって過給されている状態において第２絞り弁が開弁状態になることによって、コンプレッサとエンジンとの間を流通する気体の一部をバイパス通路を経由してタービンの下流に流通させることができる。そのため、コンプレッサの動作領域がサージ領域に変化することを抑制し、第２領域の範囲内で過給機を適切に動作させることができる。

【0013】

さらにある実施の形態においては、２つの排気処理装置のうちの流通する排気の上流側の上流側排気処理装置は、三元触媒と、酸化触媒と、ＰＭ除去フィルタと、ＮＯｘ浄化触媒とのうちの少なくともいずれかを含む。

【0014】

このようにすると、三元触媒と、酸化触媒と、ＰＭ除去フィルタと、ＮＯｘ浄化触媒とのうちの少なくともいずれかを含む上流側の排気処理装置には、バイパス通路を経由した空気の供給対象から除外される。そのため、上流側の排気処理装置を流通する排気の空燃比をリーン側に変化することを抑制するとともに、不必要に温度が低下することを抑制することができる。これにより、空燃比の変化や温度低下に起因する上流側の排気処理装置における排気の浄化性能の低下を抑制することができる。

【0015】

さらにある実施の形態においては、２つの排気処理装置のうちの流通する排気の上流側の上流側排気処理装置は、三元触媒を含む。２つの排気処理装置のうちの流通する排気の下流側の下流側排気処理装置は、三元触媒と、酸化触媒と、ＮＯｘ浄化触媒とのうちの少なくともいずれかを含む。予め定められた条件は、上流側排気処理装置における酸素吸蔵量がしきい値よりも低いという条件と、エンジンの排気の空燃比がストイキ状態およびリッチ状態のうちの少なくともいずれかの状態を示す値であるという条件とを含む。

【0016】

このようにすると、予め定められた条件が成立して、第２絞り弁が開弁状態になっても、空燃比がストイキ状態またはリッチ状態のエンジンの排気が上流側排気処理装置に含まれる三元触媒に供給されるため、ＮＯｘを適切に浄化することができる。さらに、バイパス通路を経由して空気が下流側排気処理装置に供給されるため、三元触媒と酸化触媒とＮＯｘ浄化触媒とのうちの少なくともいずれかに供給される排気の空燃比をリーン側の値に変化させることができる。そのため、これらの下流側排気処理装置における排気の浄化性能を向上させることができる。

【0017】

さらにある実施の形態においては、２つの排気処理装置のうちの流通する排気の上流側の上流側排気処理装置は、三元触媒を含む。２つの排気処理装置のうちの流通する排気の下流側の下流側排気処理装置は、ＰＭ除去フィルタとＮＯｘ浄化触媒とを含む。

【0018】

このようにすると、予め定められた条件が成立して、第２絞り弁が開弁状態になっても、空燃比がストイキ状態およびリッチ状態のエンジンの排気が上流側排気処理装置に含まれる三元触媒に供給されるため、ＮＯｘを適切に浄化することができる。さらに、バイパス通路を経由して空気が下流側排気処理装置に供給されるため、下流側排気処理装置に流通する排気の空燃比をリーン側の値に変化させることができる。そのため、ＮＯｘ浄化触媒を用いてＮＯｘを浄化させることができるとともに、ＰＭ除去フィルタに捕集される煤を燃やしてＰＭ除去フィルタを再生することができる。

【0019】

さらにある実施の形態においては、ＮＯｘ浄化触媒は、選択還元型ＮＯｘ浄化触媒と、吸蔵還元型ＮＯｘ浄化触媒とのうちの少なくともいずれかを含む。

【0020】

このようにすると、ＮＯｘ浄化触媒として、選択還元型ＮＯｘ触媒や吸蔵還元ＮＯｘ触媒等を用いる場合に、ＮＯｘを適切に浄化させることができる。

【0021】

さらにある実施の形態においては、２つの排気処理装置のうちの流通する排気の下流側の下流側排気処理装置は、ＰＭ除去フィルタを含む。予め定められた条件は、ＰＭ除去フィルタにおけるＰＭ堆積量がしきい値よりも大きいという条件を含む。

【0022】

このようにすると、予め定められた実行条件が成立して、第２絞り弁が開弁状態になると、バイパス通路を経由して供給される空気によって下流側排気処理装置に含まれるＰＭ除去フィルタに流通する排気の空燃比をリーン側に変化させることができる。そのため、ＰＭ除去フィルタに堆積する煤を燃やしてＰＭ除去フィルタを再生することができる。

【0023】

さらにある実施の形態においては、過給機は、過給圧を調整可能な調整装置を含む。制御装置は、予め定められた条件が成立する場合には、過給圧がしきい値よりも高くなるように調整装置を制御するとともに、第２絞り弁を開弁状態にする。

【0024】

このようにすると、過給機によって過給されている状態で第２絞り弁を開弁状態にすることにより、空気をバイパス通路を経由して２つの排気処理装置のうちの下流側の排気処理装置に供給することができる。そのため、排気処理装置における排気の浄化性能の低下を抑制することができる。

【0025】

さらにある実施の形態においては、制御装置は、バイパス通路を流通する気体の流量を算出し、算出された流量を用いて算出されるエンジンに流通する気体の流量を算出する。

【0026】

このようにすると、第２絞り弁が開弁状態になる場合において、エンジンに流通する気体の流量を算出することができるため、エンジンの燃料噴射量を適切に調整し、排気の空燃比を適切な空燃比に調整することができる。

【0027】

さらにある実施の形態においては、制御装置は、バイパス通路を流通する気体の流量を算出し、算出された流量が目標流量になるように第２絞り弁の開度を調整する。

【0028】

このようにすると、第２絞り弁が開弁状態になる場合において、バイパス通路を流通する気体の流量を目標流量に調整することができるため、２つの排気処理装置のうちの下流側の排気処理装置に供給される空気量を適切な量に調整することができる。そのため、下流側の排気処理装置の排気の浄化性能が低下することを抑制することができる。

【0029】

さらにある実施の形態においては、エンジンシステムは、吸気通路におけるコンプレッサと第１絞り弁との間を流通する気体の第１圧力を検出する第１圧力検出装置と、バイパス通路内の気体の第２圧力を検出する第２圧力検出装置とをさらに備える。制御装置は、第１圧力と第２圧力との差を用いてバイパス通路を流通する気体の流量を算出する。

【0030】

このようにすると、第１圧力と第２圧力との差を用いてバイパス通路を流通する気体の流量を精度高く算出することができる。

【0031】

さらにある実施の形態においては、エンジンシステムは、バイパス通路に設けられ、バイパス通路において他方端から一方端への気体の逆流を抑制する弁をさらに備える。

【0032】

このようにすると、バイパス通路を経由して排気側から吸気側へと気体が逆流することを抑制することができる。

【発明の効果】

【0033】

この発明によると、過給機の動作状態がサージ領域に入ることを抑制しつつ、排気処理装置の排気の浄化性能の低下を抑制するエンジンシステムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】第１の実施の形態におけるエンジンシステムの概略構成の一例を示す図である。

【図2】第１の実施の形態においてＥＣＵで実行される処理の一例を示すフローチャートである。

【図3】過給機の動作点の所定範囲の一例を示す図である。

【図4】ＥＣＵの動作による過給機の動作点の変化について説明するための図である。

【図5】第１の実施の形態の変形例に係るエンジンシステムの概略構成の一例を示す図である。

【図6】第１の実施の形態の変形例におけるＤＯＣの温度変化の一例を説明するための図である。

【図7】第２の実施の形態に係るエンジンシステムの概略構成の一例を示す図である。

【図8】第２の実施の形態においてＥＣＵで実行される処理の一例を示すフローチャートである。

【図9】空燃比と酸素吸蔵量とＮＯｘ排出量との変化を示すタイミングチャートである。

【図10】第３の実施の形態に係るエンジンシステムの概略構成の一例を示す図である。

【図11】第３の実施の形態においてＥＣＵで実行される処理の一例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】

【0035】

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

【0036】

＜第１の実施の形態＞
図１は、第１の実施の形態に係るエンジンシステム１の概略構成の一例を示す図である。エンジンシステム１は、エンジン２と、第１絞り弁１２と、過給機５０と、三元触媒（以下、ＴＷＣ（Three-Way Catalyst）とも記載する。）６０と、ＰＭ除去フィルタ６２と、ＮＯｘ浄化触媒６４と、バイパス通路７０と、第２絞り弁７２と、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）通路８０と、ＥＧＲ弁８２と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００とを備える。エンジンシステム１は、たとえば、車両等の移動体に動力源として搭載される。

【0037】

本実施の形態において、エンジン２は、たとえば、ディーゼルエンジンを一例として説明するが、たとえば、ガソリンエンジン等の他の内燃機関であってもよい。エンジン２は、たとえば、複数の気筒と気筒に燃料を噴射するための燃料噴射装置（いずれも図示せず）とを含む。エンジン２に供給される燃料量は、たとえば、ＥＣＵ１００のエンジン制御部１０２によって制御される。

【0038】

過給機５０は、コンプレッサ５２と、タービン５４と、シャフト５６とを含む。コンプレッサ５２の吸気流入口には、第１吸気通路１０の一方端が接続される。第１吸気通路１０の他方端には、エアクリーナ（図示せず）が設けられる。第１吸気通路１０の途中には、流量計２００が設けられる。

【0039】

流量計２００は、第１吸気通路１０を流通する空気の流量（以下、吸入空気量と記載する）を検出する。流量計２００は、検出された吸入空気量を示す信号をＥＣＵ１００に送信する。

【0040】

コンプレッサ５２の吸気流出口には、第２吸気通路２０の一方端が接続される。第２吸気通路２０の他方端は、エンジン２のインテークマニホールド（図示せず）に接続される。また、特に図示しないが第２吸気通路２０の途中には、インタークーラ（図示せず）が設けられる。コンプレッサ５２内には、コンプレッサホイール（図示せず）が回転自在に設けられる。

【0041】

タービン５４の排気流入口には、一方端がエンジン２のエキゾーストマニホールド（図示せず）に接続される第１排気通路３０の他方端が接続される。タービン５４の排気流出口には、第２排気通路４０の一方端が接続される。タービン５４内には、タービンホイール（図示せず）が回転自在に設けられる。

【0042】

シャフト５６は、コンプレッサ５２内のコンプレッサホイール（図示せず）と、タービン５４内のタービンホイール（図示せず）とを連結する。

【0043】

エンジン２から第１排気通路３０を経由して排気流入口から流通する排気によってタービン５４内のタービンホイールが回転する。タービンホイールの回転力はシャフト５６を介してコンプレッサ５２内のコンプレッサホイールに伝達される。伝達された回転力によりコンプレッサホイールが回転することによって第１吸気通路１０から流通する空気が圧縮されて吸気流出口から第２吸気通路２０に供給される。

【0044】

第２吸気通路２０には、第１圧力計２０２が設けられる。第１圧力計２０２は、コンプレッサ５２から流出する気体の圧力（以下、第１圧力と記載する）を検出する。第１圧力計２０２は、検出された第１圧力を示す信号をＥＣＵ１００に送信する。

【0045】

コンプレッサ５２の下流側の第２吸気通路２０には、バイパス通路７０の一方端が接続される。さらに、第２吸気通路２０におけるバイパス通路７０との接続位置よりも下流側の位置には、第１絞り弁１２が設けられる。

【0046】

第１絞り弁１２は、弁体の開度を調整することによって第１絞り弁１２を通過する気体の流量を調整する。第１絞り弁１２は、ＥＣＵ１００からの制御信号Ｃ１に応じて動作する。第１絞り弁１２は、たとえば、ＥＧＲ通路８０からＥＧＲガスをインテークマニホールドに流通させるために開度を小さくしたり、エンジン２の作動を止める際に燃焼を止めるために開度を小さくしたり、車両の高負荷走行時にアクセルオフの操作に応じてポンピングロスを増加させてエンジンブレーキを作用させるために開度を小さくしたりするように制御される。

【0047】

バイパス通路７０の他方端は、三元触媒６０とＰＭ除去フィルタ６２とを接続する第３排気通路４２に接続される。バイパス通路７０の途中には、第２絞り弁７２と逆止弁７４とが設けられる。

【0048】

逆止弁７４は、バイパス通路７０において第２絞り弁７２よりもバイパス通路７０の他方端側の位置に設けられ、他方端から一方端への気体の逆流を抑制する。逆止弁７４は、バイパス通路７０に設けられればよく、特に図１に示される位置に限定されるものではない。

【0049】

第２絞り弁７２は、ＥＣＵ１００からの制御信号Ｃ２に応じて開弁状態と閉弁状態とのうちのいずれか一方の状態から他方の状態に切替えられる。第２絞り弁７２が閉弁状態である場合には、第２吸気通路２０からバイパス通路７０への空気の流通が抑制される。一方、第２絞り弁７２が閉弁状態である場合には、第２吸気通路２０からバイパス通路７０に空気の流通が許容される。

【0050】

第２吸気通路２０における第１絞り弁１２が設けられる位置よりも下流側の位置には、ＥＧＲ通路８０の一方端が接続される。ＥＧＲ通路８０の他方端は、第１排気通路３０の途中に接続される。ＥＧＲ通路８０の途中には、ＥＧＲ弁８２が設けられる。

【0051】

ＥＧＲ弁８２は、弁体の開度を調整することによってＥＧＲ弁８２を通過する気体の流量を調整する。ＥＧＲ弁８２は、ＥＣＵ１００からの制御信号Ｃ３に応じて動作する。

【0052】

バイパス通路７０における第２絞り弁７２と逆止弁７４との間の位置に第２圧力計２０４が設けられる。第２圧力計２０４は、バイパス通路７０を流通する気体の圧力（以下、第２圧力と記載する）を検出する。第２圧力計２０４は、検出された第２圧力を示す信号をＥＣＵ１００に送信する。

【0053】

ＴＷＣ６０は、一方端がタービン５４に接続される第２排気通路４０の他方端に接続される。ＴＷＣ６０は、排気中に含まれる有害物質である炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を、プラチナ、パラジウム、ロジウムを使用した触媒により酸化および還元することによって同時に除去する。具体的には、ＴＷＣ６０は、炭化水素を水と二酸化炭素に酸化し、一酸化炭素を二酸化炭素に酸化し、窒素酸化物を窒素に還元する。排気中に含まれる有害物質をＴＷＣ６０で適切に浄化（酸化および還元）するためには、空燃比が理論空燃比となるストイキ状態でエンジン２が運転される。さらにＴＷＣ６０は、たとえば、排気の空燃比がリーン状態である場合に排気中の酸素成分を吸蔵したり、排気の空燃比がリッチ状態である場合に吸蔵した酸素を放出したりする機能を有している。

【0054】

ＰＭ除去フィルタ６２は、第３排気通路４２から流通する排気に含まれる煤（Ｓｏｏｔ）などの粒子状物質（以下、ＰＭ（Particulate Matter）と記載する。）を捕集する。ＰＭ除去フィルタ６２は、たとえば、セラミック等によって構成される。捕集されたＰＭは、ＰＭ除去フィルタ６２内に堆積される。

【0055】

ＮＯｘ浄化触媒６４は、たとえば、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒を含む。ＳＣＲ触媒は、還元剤である尿素水の供給を受けて活性化し、排気中のＮＯｘを選択的に還元する。ＳＣＲ触媒の上流には、尿素水を添加するための添加弁（図示せず）が設けられる。添加弁によって尿素水が添加されると、添加された尿素水は、ＳＣＲ触媒において、排気の熱により加水分解され、アンモニアに変化する。変化したアンモニアと排気中のＮＯｘとの化学反応により窒素と水に還元され、排気が浄化される。添加弁は、ＥＣＵ１００からの制御信号に応じて制御される。

【0056】

なお、ＮＯｘ浄化触媒６４は、ＳＣＲ触媒に代えてまたは加えてＮＳＲ（NOx Storage-Reduction）触媒を含むようにしてもよい。ＮＳＲ触媒は、排気中に多量の酸素が存在している状態（リーン状態）においてはＮＯｘを吸収し、排気中の酸素濃度が低く、かつ還元剤（たとえば燃料の未燃成分（ＨＣやＣＯ））が多量に存在している状態においてはＮＯｘをＮ_２に還元して放出する。ＨＣやＣＯは、ＮＯ_２やＮＯを還元することで、自身は酸化されてＨ_２ＯやＣＯ_２となる。すなわち、ＮＳＲ触媒に導入される排気中の酸素濃度やＨＣ成分やＣＯ成分を適宜調整すれば、排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを浄化することができることになる。

【0057】

ＥＣＵ１００には、大気圧計２０６が接続される。大気圧計２０６は、大気圧を検出する。大気圧計２０６は、検出された大気圧を示す信号をＥＣＵ１００を送信する。

【0058】

エンジン２の動作処理は、ＥＣＵ１００によって実行される。ＥＣＵ１００は、各種処理を行なうＣＰＵ（Central Processing Unit）と、プログラムおよびデータを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）およびＣＰＵの処理結果等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）等を含むメモリとを含む制御装置である。

【0059】

ＥＣＵ１００は、各計測装置（たとえば、流量計２００、第１圧力計２０２および第２圧力計２０４）からの信号、ならびにメモリに格納されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン２が所望の運転状態となるように各種機器を制御する。なお、ＥＣＵ１００が実行する各種処理については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）により処理することも可能である。

【0060】

ＥＣＵ１００は、エンジン制御部１０２と、流量算出部１０４と、バルブ制御部１０６とを含む。

【0061】

エンジン制御部１０２は、エンジン２を制御するための処理等を実行する。具体的には、エンジン制御部１０２は、流量算出部１０４とバルブ制御部１０６と大気圧計２０６とからの情報を用いてエンジン２を制御する。

【0062】

エンジン制御部１０２は、たとえば、エンジン２の排気の空燃比が目標空燃比（たとえば、ストイキを示す値）になるようにエンジン２に吸入される空気量に基づいて燃料噴射装置へ指令する燃料噴射量を設定する。

【0063】

エンジン制御部１０２は、たとえば、バイパス通路７０を流通する空気の流量と、吸入空気量とからエンジン２に吸入される空気量を算出する。エンジン制御部１０２は、たとえば、バルブ制御部１０６から吸入空気量を取得する。さらに、エンジン制御部１０２は、大気圧計２０６から大気圧を取得する。

【0064】

さらに、エンジン制御部１０２は、たとえば、エンジン２の運転状態に基づいて目標ＥＧＲ率を設定し、設定された目標ＥＧＲ率あるいは目標ＥＧＲ率から算出されるＥＧＲ弁８２の開度に関する情報をバルブ制御部１０６に出力する。さらに、エンジン制御部１０２は、たとえば、第１圧力を用いて過給機５０の動作を制御する。

【0065】

流量算出部１０４は、バイパス通路７０を流通する空気の流量を算出する処理等を実行する。流量算出部１０４は、たとえば、第１圧力計２０２を用いて第１圧力を取得する。さらに、流量算出部１０４は、たとえば、第２圧力計２０４を用いて第２圧力を取得する。

【0066】

流量算出部１０４は、たとえば、第１圧力と第２圧力との差（圧力差）を用いてバイパス通路７０を流通する空気の流量を算出する。流量算出部は、圧力差、第２吸気通路２０の通路断面積およびバイパス通路７０の通路断面積等を用いてバイパス通路７０を流通する空気の流量を算出する。圧力差を用いて流量を算出する方法については、周知の方法を用いればよく、その詳細な説明は行なわない。

【0067】

流量算出部１０４は、算出されたバイパス通路７０を流通する空気の流量に関する情報および第１圧力に関する情報をエンジン制御部１０２に出力する。

【0068】

バルブ制御部１０６は、第１絞り弁１２、第２絞り弁７２およびＥＧＲ弁８２を制御するための処理等を実行する。バルブ制御部１０６は、流量計２００によって取得される吸入空気量とエンジン制御部１０２から受信する情報とを用いて第１絞り弁１２、第２絞り弁７２およびＥＧＲ弁８２を制御するための制御信号Ｃ１～Ｃ３を各バルブに出力する。バルブ制御部１０６は、たとえば、エンジン制御部１０２から受信した目標ＥＧＲ率やＥＧＲ弁８２の開度に関する情報に基づいて第１絞り弁１２およびＥＧＲ弁８２を制御する。

【0069】

以上のような構成を有するエンジンシステム１において、過給機５０は、過給機５０の動作状態がサージ領域に入らないように予め定められた動作領域内で動作することが求められる。サージ領域とは、過給圧と大気圧との圧力比が高く、かつ、吸入空気量が小さい領域である。そのため、たとえば、過給機５０の動作状態がサージ領域に入らないように、過給機５０のコンプレッサ５２の下流の通路と、タービン５４の下流の第２排気通路４０とを接続するバイパス通路を設けて、過給機５０の動作領域がサージ領域になるときにバイパス通路をバルブ等を用いて連通させることが考えられる。このような構成によってコンプレッサ５２の下流の圧力を低下させることにより、圧力比を低下させることができる。そのため、過給機５０の動作領域がサージ領域になることを抑制することができる。

【0070】

しかしながら、コンプレッサ５２の下流の気体をバイパス通路を経由してタービン５４の下流の第２排気通路４０に流通させると、タービン５４の下流の複数の排気処理装置に供給される排気に空気が混合し、排気の温度が低下したり、空燃比が変化したりするため、排気処理装置によっては、空燃比の変化や温度の低下に起因して、複数の排気処理装置の各々において適切に排気を浄化することができない場合がある。

【0071】

そこで、本実施の形態においては、エンジンシステム１がバイパス通路７０と、第２絞り弁７２とを含むものとし、ＥＣＵ１００が、予め定められた条件が成立する場合に、過給機５０によって過給されている状態において開弁状態になるように第２絞り弁７２を制御するものとする。さらに、本実施の形態において、予め定められた条件は、コンプレッサにおける圧力比と吸入空気量とによって示される過給機５０の動作領域がサージ領域と予め定められた第１領域とを含む範囲内であるという条件を含むものとする。

【0072】

このようにすると、予め定められた条件が成立する場合に、過給機５０によって過給されている状態において第２絞り弁７２が開弁状態になることによって、コンプレッサ５２とエンジン２との間を流通する気体の一部をバイパス通路７０を経由してタービン５４の下流に流通させることができるため、コンプレッサ５２の動作領域がサージ領域になることを抑制することができる。さらに、バイパス通路７０から空気が供給されることにより、第３排気通路４２より下流側において排気の空燃比がリーン状態になる。そのため、ＴＷＣ６０においては、バイパス通路７０から供給される空気によって空燃比が変化することがなく、かつ、ＰＭ除去フィルタ６２とＮＯｘ浄化触媒６４には、バイパス通路７０から供給される空気によって空燃比がリーン状態となる排気が供給される。その結果、ＴＷＣ６０の浄化性能が低下することを抑制しつつ、ＰＭ除去フィルタ６２において煤を燃やして再生が可能になったり、ＮＯｘ浄化触媒６４においてＮＯｘを浄化させたりして、各排気処理装置の浄化性能の低下を抑制することができる。

【0073】

以下、図２を参照して、第１の実施の形態におけるＥＣＵ１００で実行される処理について説明する。図２は、第１の実施の形態においてＥＣＵ１００で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、所定の制御周期毎にメインルーチン（図示せず）から呼び出されて実行される。

【0074】

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＥＣＵ１００は、吸入空気量と、第１圧力と、大気圧とを取得する。ＥＣＵ１００は、流量計２００を用いて吸入空気量を取得する。ＥＣＵ１００は、第１圧力計２０２を用いて第１圧力を取得する。ＥＣＵ１００は、大気圧計２０６を用いて大気圧を取得する。

【0075】

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ１００は、過給機５０の動作点を算出する。ＥＣＵ１００は、取得された第１圧力と大気圧とからコンプレッサ５２の圧力比を算出する。ＥＣＵ１００は、算出されたコンプレッサ５２の圧力比と吸入空気量とを過給機５０の動作点として算出する。

【0076】

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ１００は、過給機５０の動作点が所定範囲内であるか否かを判定する。

【0077】

図３は、過給機５０の動作点の所定範囲の一例を示す図である。図３の横軸は、吸入空気量を示す。図３の縦軸は、コンプレッサ５２における圧力比を示す。図３のＬＮ１で示される実線枠は、過給機５０の動作領域として設定される領域を示す。図３のＬＮ２で示される斜線領域は、第２絞り弁７２を開弁状態にする制御を実行する過給機５０の動作領域として設定される所定範囲を示す。図３のＬＮ３は、所定範囲と図３のＬＮ１の実線枠で示される領域との重複部分を示す。

【0078】

所定範囲は、たとえば、サージ領域と、図３のＬＮ３で示される重複部分とを含む。すなわち、図３のＬＮ３で示される重複部分が、「サージ領域の吸入空気量側の境界に隣接する第１領域」に相当する。また、図３のＬＮ１の実線枠で示される領域が、「第１領域を含む予め定められた第２領域」に相当する。

【0079】

ＥＣＵ１００は、算出された過給機５０の動作点が図３のＬＮ２で示される所定範囲内であるか否かを判定する。過給機５０の動作点が図３のＬＮ２で示される所定範囲内であると判定される場合（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、処理はＳ１０６に移される。

【0080】

Ｓ１０６にて、ＥＣＵ１００は、開弁状態になるように第２絞り弁７２を制御する。ＥＣＵ１００は、第２絞り弁７２を開弁状態にした場合には、第２絞り弁７２が開弁状態であることを示すフラグをオン状態にする。

【0081】

Ｓ１０８にて、ＥＣＵ１００は、第１圧力と第２圧力とを取得する。ＥＣＵ１００は、第１圧力計２０２を用いて第１圧力を取得するとともに、第２圧力計２０４を用いて第２圧力を取得する。なお、ＥＣＵ１００は、第２絞り弁７２を開弁状態にしてから圧力変化が収束する予め定められた時間が経過した後に第１圧力と第２圧力とを取得してもよい。

【0082】

Ｓ１１０にて、ＥＣＵ１００は、バイパス通路７０を通過する空気の流量を算出する。ＥＣＵ１００は、第１圧力と第２圧力との差を用いてバイパス通路７０を通過する空気の流量を算出する。

【0083】

Ｓ１１２にて、ＥＣＵ１００は、空燃比が目標空燃比になるようにエンジン２を制御する。ＥＣＵ１００は、バイパス通路７０を通過する空気の流量と吸入空気量とからエンジン２に流通する空気量を算出し、算出された空気量に対してエンジン２の排気の空燃比が目標空燃比になるように燃料噴射量を設定する。目標空燃比は、たとえば、ストイキを示す値であってもよい。ＥＣＵ１００は、設定された燃料噴射量の燃料が噴射されるように燃料噴射装置を制御する。

【0084】

なお、過給機５０の動作点が図３のＬＮ２で示される所定範囲内でないと判定される場合（Ｓ１０４にてＮＯ）、処理はＳ１１４に移される。

【0085】

Ｓ１１４にて、ＥＣＵ１００は、第２絞り弁７２が開弁状態であるか否かを判定する。ＥＣＵ１００は、たとえば、第２絞り弁７２が開弁状態であることを示すフラグがオン状態である場合に、第２絞り弁７２が開弁状態であると判定する。第２絞り弁７２が開弁状態であると判定される場合（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、処理はＳ１１６に移される。

【0086】

Ｓ１１６にて、ＥＣＵ１００は、閉弁状態になるように第２絞り弁７２を制御する。このとき、ＥＣＵ１００は、第２絞り弁７２を閉弁状態にした場合には、第２絞り弁７２が開弁状態であることを示すフラグをオフ状態にする。

【0087】

なお、第２絞り弁７２が開弁状態でないと判定される場合（Ｓ１１４にてＮＯ）、この処理は終了される。

【0088】

以上のような構造およびフローチャートに基づくＥＣＵ１００の動作について図４を参照しつつ説明する。

【0089】

図４は、ＥＣＵ１００の動作による過給機５０の動作点の変化について説明するための図である。図４の横軸は、吸入空気量を示す。図４の縦軸は、コンプレッサ５２における圧力比を示す。図４のＬＮ１で示される実線枠は、図３のＬＮ１で示される実線枠と同様に、過給機５０の動作領域として設定される領域を示す。図４のＬＮ２で示される斜線領域は、図３のＬＮ２で示される斜線領域と同様に、第２絞り弁７２を開弁状態にする制御を実行する過給機５０の動作領域として設定される所定範囲を示す。図４のＬＮ３で示される斜線領域は、図３のＬＮ３で示される斜線領域と同様に、所定範囲と図４のＬＮ１の実線枠で示される領域との重複部分を示す。

【0090】

たとえば、流量計２００により検出される吸入空気量と、第１圧力計２０２により検出される第１圧力と、大気圧計２０６により検出される大気圧とがＥＣＵ１００により取得されると（Ｓ１００）、取得された吸入空気量と、第１圧力と、大気圧とから過給機５０の動作点が算出される（Ｓ１０２）。たとえば、図４の点Ａが過給機５０の動作点として算出される場合、過給機５０の動作点が図４のＬＮ２の斜線領域で示される所定範囲内であると判定され（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、開弁状態になるように第２絞り弁７２が制御される（Ｓ１０６）。

【0091】

第２絞り弁７２が開弁状態になると、コンプレッサ５２から流出する空気の一部は、第２絞り弁７２を通過し、バイパス通路７０を経由して第３排気通路４２に流通し、その他の部分は、エンジン２に流通する。その結果、過給機５０の動作点は、図４の点Ａからサージ領域内の点Ｂに変化することが抑制される。そのため、過給機５０の動作点は、図４点Ａから矢印に示すように、サージ領域に入ることなく図４のＬＮ１の実線枠で示される領域内を維持した状態で点Ｃに変化する。これにより、過給機５０がサージ領域で動作することが抑制される。なお、バイパス通路７０には、逆止弁７４が設けられるため、第２絞り弁７２が開弁状態である間、バイパス通路７０において第３排気通路４２側から第２吸気通路２０側に気体が逆流することが抑制される。

【0092】

その後、第１圧力と第２圧力とが取得され（Ｓ１０８）、第１圧力と第２圧力との差を用いてバイパス通路７０に流通する空気の流量が算出される（Ｓ１１０）。そして、算出された空気の流量を用いてエンジン２に流入する空気量が算出されると、算出された空気量を用いてエンジン２からの排気の空燃比が目標空燃比（たとえば、ストイキ状態を示す値）になるようにエンジン２が制御される（Ｓ１１２）。

【0093】

空燃比がストイキ状態を示す値となる排気がＴＷＣ６０に供給されるため、排気に含まれるＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）が適切に浄化されるとともに、バイパス通路７０を経由して供給される空気によって空燃比がリーン状態を示す値になる排気がＰＭ除去フィルタ６２およびＮＯｘ浄化触媒６４に供給される。その結果、ＰＭ除去フィルタ６２において堆積したＰＭが燃焼させやすくなるとともに、ＮＯｘ浄化触媒６４においてＮＯｘの浄化が促進される。

【0094】

そして、吸入空気量と第１圧力と大気圧とが取得され（Ｓ１００）、取得結果を用いて過給機５０の動作点として点Ｃが算出される場合、所定範囲内でないと判定され（Ｓ１０４にてＮＯ）、第２絞り弁７２が開弁状態であるため（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、閉弁状態になるように第２絞り弁７２が制御される（Ｓ１１６）。

【0095】

以上のようにして、本実施の形態に係るエンジンシステム１によると、過給機５０の動作点が所定範囲内であるという条件が成立する場合、過給機５０により過給されている状態において第２絞り弁７２が開弁状態になる。そのため、コンプレッサ５２とエンジン２との間を流通する気体の一部をバイパス通路７０を経由してタービン５４の下流に流通させることができるため、過給機５０の動作領域がサージ領域になることを抑制することができる。さらに、バイパス通路７０から空気が供給されることにより排気の空燃比がリーン状態になる。そのため、ＴＷＣ６０においては、バイパス通路７０から供給される空気によって空燃比が変化することがなく、かつ、ＰＭ除去フィルタ６２とＮＯｘ浄化触媒６４とには、バイパス通路７０から供給される空気によって空燃比がリーン状態となる排気が供給される。その結果、ＴＷＣ６０の浄化性能が低下することを抑制しつつ、ＰＭ除去フィルタ６２において煤を燃やして再生が可能になったり、ＮＯｘ浄化触媒６４においてＮＯｘを浄化させたりして、各排気処理装置の浄化性能の低下を抑制することができる。したがって、過給機の動作状態がサージ領域に入ることを抑制しつつ、排気処理装置の排気の浄化性能の低下を抑制するエンジンシステムを提供することができる。

【0096】

さらに、第１圧力と第２圧力との差を用いてバイパス通路７０を流通する気体の流量が算出され、算出された流量を用いてエンジン２に流通する気体の流量が算出されるので、エンジン２の燃料噴射量を適切に調整し、排気の空燃比を適切な空燃比（目標空燃比）に調整することができる。

【0097】

さらに、バイパス通路７０には、逆止弁７４が設けられるため、排気側から吸気側へとバイパス通路７０を経由して気体が逆流することを抑制することができる。

【0098】

さらに、バイパス通路７０から空気が供給される第３排気通路４２よりも上流側の排気処理装置としてＴＷＣ６０が設けられるため、バイパス通路７０を経由した空気の供給対象からＴＷＣ６０が除外される。そのため、ＴＷＣ６０に供給される排気の空燃比がリーン側に変化することを抑制するとともに、不必要に温度が低下することを抑制することができる。これにより、ＴＷＣ６０における排気の浄化性能の低下を抑制することができる。

【0099】

以下、変形例について記載する。
上述の実施の形態においては、第２絞り弁７２は、開弁状態と閉弁状態とのうちのいずれか一方の状態から他方の状態に切替えるものとして説明したが、第２絞り弁７２は、開度が調整可能に構成されるようにしてもよい。このようにすると、たとえば、バイパス通路７０を流通する気体の流量が目標流量になるように第２絞り弁７２の開度を調整することができる。そのため、目標流量を適切に設定することによって、第３排気通路４２よりも下流側の排気処理装置に供給される空気量を適切な量に調整することができる。そのため、下流側の排気処理装置の排気の浄化性能が低下することを抑制することができる。あるいは、過給機５０の動作点がサージ領域に近いほど開度を大きくするなどすることによって、過給機５０の動作点がサージ領域になることを抑制するとともに、不必要に過給圧が低下することを抑制することができる。

【0100】

さらに上述の実施の形態においては、過給機５０の動作点が所定の範囲内である場合に、開弁状態になるように第２絞り弁７２を制御するものとして説明したが、たとえば、所定の範囲内であって、かつ、過給機５０の動作点の変化方向がサージ領域に近づく方向（たとえば、吸入空気量が減少する方向）である場合に、開弁状態になるように第２絞り弁７２を制御してもよい。このようにすると、過給機５０の動作点がサージ領域になることを抑制するとともに、不必要に過給圧が低下することを抑制することができる。

【0101】

さらに上述の実施の形態においては、過給機５０の動作点が所定の範囲内である場合に、開弁状態になるように第２絞り弁７２を制御するものとして説明したが、たとえば、所定の範囲内であって、かつ、第１絞り弁１２の開度がしきい値以下である場合に、開弁状態になるように第２絞り弁７２を制御してもよい。このようにすると、過給機５０の動作点がサージ領域になることを抑制することができる。

【0102】

さらに上述の実施の形態においては、流量算出部１０４が第１圧力と第２圧力との差からバイパス通路７０を流通する空気の流量を算出するものとして説明したが、第２絞り弁７２の開度が調整可能な場合には、以下のようにしてバイパス通路７０を流通する空気の流量を算出してもよい。すなわち、第１圧力と、第２絞り弁７２の開度と、バイパス通路７０を流通する空気の流量との関係を示すマップを実験等により作成しておき、流量算出部１０４は、第１圧力と、第２絞り弁７２の開度と、上述のマップとからバイパス通路７０を流通する空気の流量を算出するようにしてもよい。

【0103】

さらに上述の実施の形態においては、バイパス通路７０からの空気が供給される第３排気通路４２よりも上流側の排気処理装置としてＴＷＣ６０が設けられる構成を一例として説明したが、上流側の排気処理装置としては、ＴＷＣ６０に特に限定されるものではない。上流側の排気処理装置としては、たとえば、ＴＷＣ６０と、酸化触媒（以下、ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst）と記載する）と、ＰＭ除去フィルタと、ＮＯｘ浄化触媒とのうちの少なくともいずれかを含むようにしてもよい。

【0104】

以下、エンジンシステム１においてＴＷＣ６０に代えてＤＯＣが設けられる構成を変形例の一例として説明する。

【0105】

図５は、第１の実施の形態の変形例に係るエンジンシステム１の概略構成の一例を示す図である。図５に示すエンジンシステム１の構成は、図１に示すエンジンシステム１の構成と比較して、ＴＷＣ６０に代えてＤＯＣ６６が設けられる点で異なる。それ以外の構成については、図１に示したエンジンシステム１の構成と同様であり、同じ参照符号を付与している。そのため、それらの構成についての詳細な説明は繰り返さない。

【0106】

ＤＯＣ６６は、第２排気通路４０の他方端に接続される。ＤＯＣ６６は、セラミック製の円柱状等に形成されたセル状筒体からなり、その軸方向には多数の貫通孔が形成され、内面に白金（Ｐｔ）等の貴金属がコーティングされる。ＤＯＣ６６は、所定の温度下で多数の貫通孔に排気を通すことにより、排気に含まれる一酸化炭素および炭化水素等を酸化して除去する。

【0107】

このような構成を有するエンジンシステム１において、ＥＣＵ１００は、図２のフローチャートに示す処理を実行する。図２のフローチャートに示す処理については、上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。

【0108】

以上のような構造およびフローチャートに基づくＥＣＵ１００の動作について説明する。

【0109】

たとえば、吸入空気量と第１圧力と大気圧とが取得され（Ｓ１００）、取得された吸入空気量と、第１圧力と、大気圧とから過給機５０の動作点が算出される（Ｓ１０２）。算出された過給機５０の動作点が所定範囲内であると判定されると（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、開弁状態になるように第２絞り弁７２が制御される（Ｓ１０６）。

【0110】

第２絞り弁７２が開弁状態になると、コンプレッサ５２から流出する空気の一部は、第２絞り弁７２を通過し、バイパス通路７０を経由して第３排気通路４２に流通する。その結果、過給機５０の動作点がサージ領域に入ることなく所定範囲内を維持した状態で変化する。これにより、過給機５０がサージ領域で作動することが抑制される。

【0111】

その後、第１圧力と第２圧力とが取得され（Ｓ１０８）、第１圧力と第２圧力との差を用いてバイパス通路７０に流通する空気の流量が算出される（Ｓ１１０）。そして、算出された空気の流量を用いてエンジン２の制御が実行される（Ｓ１１２）。

【0112】

バイパス通路７０を経由して供給される空気によって空燃比がリーン状態を示す値になる排気がＰＭ除去フィルタ６２およびＮＯｘ浄化触媒６４に供給される。その結果、ＰＭ除去フィルタ６２において堆積したＰＭが燃焼させやすくなるとともに、ＮＯｘ浄化触媒６４においてＮＯｘの浄化が促進される。

【0113】

一方、バイパス通路７０を経由して第３排気通路４２に供給される空気は、ＤＯＣ６６に供給されないため、バイパス通路７０を流通する空気によってＤＯＣ６６の温度が低下することが抑制される。

【0114】

図６は、第１の実施の形態の変形例におけるＤＯＣ６６の温度変化の一例を説明するための図である。図６の横軸は、時間を示す。図６の縦軸は、ＤＯＣ６６の床温（以下、触媒床温とも記載する）を示す。図６のＬＮ４（実線）は、この変形例に係るエンジンシステム１におけるＤＯＣ６６の温度変化を示す。図６のＬＮ５（破線）は、第２排気通路４０にバイパス通路７０の他方端が接続される場合におけるＤＯＣ６６の温度変化を示す。触媒床温Ｔｃ（０）は、触媒が活性化する温度の下限値を示している。

【0115】

たとえば、時間ｔ（０）にて、第２絞り弁７２が開弁状態になると、バイパス通路７０に空気が流通する。第２排気通路４０にバイパス通路７０の他方端が接続される場合には、図６のＬＮ５に示すように、バイパス通路７０の他方端から第２排気通路４０に流通する空気がＤＯＣ６６に供給され、供給された空気によりＤＯＣ６６の温度が低下していく。そして、時間ｔ（１）にて、ＤＯＣ６６の温度が触媒床温Ｔｃ（０）を下回り、ＤＯＣ６６の排気の浄化性能が低下することとなる。

【0116】

一方、この変形例に係るエンジンシステム１において第３排気通路４２にバイパス通路７０の他方端が接続される構成とする場合には、バイパス通路７０の他方端から第３排気通路４２に流通する空気は、ＤＯＣ６６に供給されないので、図６のＬＮ４に示すように、ＤＯＣ６６の温度は、触媒床温Ｔｃ（０）よりも高い状態で維持される。そのため、ＤＯＣ６６の浄化性能の低下を抑制することができる。

【0117】

なお、ＴＷＣ６０に代えてＰＭ除去フィルタが設けられる場合についても、ＮＯｘ浄化触媒が設けられる場合についても同様に、各排気処理装置の温度を活性化可能な温度範囲で維持することができるため、浄化性能の低下を抑制することができる。

【0118】

さらに上述の実施の形態では、過給機５０は、ターボチャージャである場合を一例として説明したが、過給機５０は、たとえば、コンプレッサをエンジン２の動力を用いて駆動するスーパーチャージャであってもよいし、コンプレッサをモータで動作させる電動ターボチャージャであってもよい。

【0119】

さらに上述の実施の形態では、バイパス通路７０の他方端が接続される位置よりも下流側の排気処理装置として、ＰＭ除去フィルタ６２とＮＯｘ浄化触媒６４とを含むものとして説明したが、ＰＭ除去フィルタ６２とＮＯｘ浄化触媒６４とに加えてまたは代えて三元触媒および酸化触媒のうちの少なくともいずれかが下流側の排気処理装置として設けられるようにしてもよい。

【0120】

なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。
＜第２の実施の形態＞
第１の実施の形態では、ＥＣＵ１００が過給機５０の動作点が所定範囲内であるという予め定められた条件が成立する場合に、過給機５０により過給されている状態において開弁状態になるように第２絞り弁７２を制御するようにした。これに対して、第２の実施の形態では、ＥＣＵ１００がＴＷＣ６０における酸素吸蔵量と空燃比とについての予め定められた条件が成立する場合に、過給機５０により過給されている状態において開弁状態になるように第２絞り弁７２を制御するものとする。

【0121】

図７は、第２の実施の形態に係るエンジンシステム１の概略構成の一例を示す図である。図７に示される第２の実施の形態に係るエンジンシステム１の構成は、図１に示した第１の実施の形態に係るエンジンシステム１の構成と比較して、大気圧計２０６が省略され、かつ、空燃比計２０８を含む点、および、タービン５４が可変ノズル機構５８を含む点で異なる。それ以外の構成については、図１に示したエンジンシステム１の構成と同様であり、同じ参照符号を付与している。そのため、それらの構成についての詳細な説明は繰り返さない。

【0122】

空燃比計２０８は、ＥＣＵ１００に接続される。空燃比計２０８は、第２排気通路４０を流通する排気の空燃比を検出する。空燃比計２０８は、検出した空燃比を示す信号をＥＣＵ１００に送信する。

【0123】

可変ノズル機構５８は、タービン５４を作動させる排気の流速を変化させる。可変ノズル機構５８は、タービン５４のタービンホイールの外周側に配置され、排気流入口から供給される排気をタービンホイールに導く複数のノズルベーン（図示せず）と、複数のノズルベーンの各々を回転させることによって隣接するノズルベーン間の隙間（以下、ＶＮ開度と記載する）を変化させる駆動装置（図示せず）とを含む。可変ノズル機構５８は、たとえば、ＥＣＵ１００からの制御信号Ｃ４に応じて動作する駆動装置を用いてノズルベーンを回転させることによってＶＮ開度を変化させる。たとえば、ＶＮ開度が小さく制御されることによって隣接するノズルベーン間の隙間が小さくなる。そのため、排気の流速が上昇し、タービンホイールの回転速度を上昇させることにより、過給圧を高めることができる。同様に、ＶＮ開度が大きく制御されることにより、排気の流速が低下し、タービンホイールの回転速度を低下させることにより、過給圧を低下させることができる。

【0124】

このような構成において、本実施の形態において、ＥＣＵ１００は、ＴＷＣ６０における酸素吸蔵量がしきい値以下であって、かつ、空燃比計２０８によって検出される排気の空燃比がストイキ状態またはリッチ状態を示す値であるという予め定められた条件が成立する場合に、過給機５０によって過給されている状態において開弁状態になるように第２絞り弁７２を制御するものとする。

【0125】

このようにすると、エンジン２の排気の空燃比がストイキ状態またはリッチ状態を示す値であるため、バイパス通路７０の他方端と第３排気通路４２との接続位置よりも上流側の排気処理装置に含まれる三元触媒においてＨＣ、ＣＯおよびＮＯｘなどの排気成分を浄化させることができる。また、ＴＷＣ６０において酸素吸蔵量が低いと、ＴＷＣ６０から酸素が吐き出されないが、バイパス通路７０を経由して空気が上記接続位置よりも下流側の排気処理装置に供給されるため、下流側の排気処理装置に含まれるＰＭ除去フィルタ６２およびＮＯｘ浄化触媒６４における排気の浄化性能を向上させることができる。そのため、ＰＭ除去フィルタ６２においてＰＭを燃焼させやすくなったり、ＮＯｘ浄化触媒６４においてＮＯｘの浄化が促進されたりする。

【0126】

以下、図８を参照して、第２の実施の形態におけるＥＣＵ１００で実行される処理について説明する。図８は、第２の実施の形態においてＥＣＵ１００で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、所定の制御周期毎にメインルーチンから呼び出されて実行される。

【0127】

Ｓ２００にて、ＥＣＵ１００は、第１圧力と空燃比を取得する。ＥＣＵ１００は、第１圧力計２０２を用いて第１圧力を取得する。ＥＣＵ１００は、空燃比計２０８を用いて空燃比を取得する。

【0128】

Ｓ２０２にて、ＥＣＵ１００は、ＴＷＣ６０の酸素吸蔵量を推定する。ＥＣＵ１００は、たとえば、空燃比を含むエンジン２の運転履歴を用いてＴＷＣ６０の酸素吸蔵量を推定する。

【0129】

ＥＣＵ１００は、たとえば、予め定められた期間（たとえば、制御周期）において、空燃比がリーン状態である場合には、過剰分の酸素が貯蔵されるため、空燃比から酸素の貯蔵量の増加分を推定する。ＥＣＵ１００は、推定された酸素の貯蔵量の増加分を前回の貯蔵量の推定値に加算することで、今回の貯蔵量の推定値を算出する。同様に、ＥＣＵ１００は、たとえば、予め定められた期間において、空燃比がリッチ状態である場合には、不足分の酸素が吐き出されるため、空燃比から酸素の貯蔵量の減少分を推定する。ＥＣＵ１００は、推定された酸素の貯蔵量の減少分を前回の貯蔵量の推定値に加算することで、今回の貯蔵量の推定値を算出する。なお、増加分の推定および減少分の推定には、空燃比に加えてエンジン２の運転状態を考慮してもよい。

【0130】

Ｓ２０４にて、ＥＣＵ１００は、酸素吸蔵量がしきい値以下であって、かつ、空燃比がストイキ状態またはリッチ状態を示す値であるか否かを判定する。しきい値は、たとえば、酸素吸蔵量が不足している状態を判定するための値である。しきい値は、たとえば、ゼロであってもよいし、ゼロよりも大きい値であってもよく、実験等によって適合される予め定められた値である。酸素吸蔵量がしきい値以下であって、かつ、空燃比がストイキ状態またはリッチ状態を示す値であると判定される場合（Ｓ２０４にてＹＥＳ）、処理はＳ２０６に移される。

【0131】

Ｓ２０６にて、ＥＣＵ１００は、過給圧上昇制御を実行する。ＥＣＵ１００は、たとえば、第１圧力がしきい値を超えるように可変ノズル機構５８を制御する。ＥＣＵ１００は、たとえば、第１圧力としきい値との差に対応した開度になるように可変ノズル機構５８を制御する。ＥＣＵ１００は、たとえば、第１圧力としきい値との差とＶＮ開度との関係を示すマップ等を用いて開度を設定し、設定された開度になるように可変ノズル機構５８を制御する。しきい値は、少なくともバイパス通路７０を経由して第３排気通路４２に空気が流通可能な圧力であればよく、特に限定されるものではなく、たとえば、予め定められた値である。なお、ＥＣＵ１００は、第１圧力がしきい値を超えている場合には、可変ノズル機構５８の制御状態を維持する。

【0132】

Ｓ２０８にて、ＥＣＵ１００は、開弁状態になるように第２絞り弁７２を制御する。ＥＣＵ１００は、第２絞り弁７２を開弁状態にした場合には、第２絞り弁７２が開弁状態であることを示すフラグをオン状態にする。

【0133】

Ｓ２１０にて、ＥＣＵ１００は、第１圧力と第２圧力を取得する。ＥＣＵ１００は、第１圧力計２０２を用いて第１圧力を取得するとともに、第２圧力計２０４を用いて第２圧力を取得する。なお、ＥＣＵ１００は、第２絞り弁７２を開弁状態にしてから圧力変化が収束する予め定められた時間が経過した後に第１圧力と第２圧力とを取得することが望ましい。

【0134】

Ｓ２１２にて、ＥＣＵ１００は、バイパス通路７０を通過する空気の流量を算出する。ＥＣＵ１００は、第１圧力と第２圧力との圧力差を用いてバイパス通路７０を通過する空気の流量を算出する。

【0135】

Ｓ２１４にて、ＥＣＵ１００は、空燃比が目標空燃比になるようにエンジン２を制御する。具体的な制御方法については、上述の第１の実施の形態における図２のフローチャートのＳ１１２の処理に示されるエンジン２の制御方法と同様である。そのため、その詳細な説明は繰り返さない。

【0136】

なお、酸素吸蔵量がしきい値よりも大きい場合や、空燃比がリーン状態を示す値である場合には（Ｓ２０４にてＮＯ）、処理はＳ２１６に移される。

【0137】

Ｓ２１６にて、ＥＣＵ１００は、第２絞り弁７２が開弁状態であるか否かを判定する。ＥＣＵ１００は、第２絞り弁７２が開弁状態であることを示すフラグがオン状態である場合に、第２絞り弁７２が開弁状態であると判定する。第２絞り弁７２が開弁状態であると判定される場合（Ｓ２１６にてＹＥＳ）、処理はＳ２１８に移される。

【0138】

Ｓ２１８にて、ＥＣＵ１００は、閉弁状態になるように第２絞り弁７２を制御する。ＥＣＵ１００は、たとえば、第２絞り弁７２を閉弁状態にした場合には、第２絞り弁７２が開弁状態であることを示すフラグをオフ状態にする。

【0139】

なお、第２絞り弁７２が開弁状態でないと判定される場合（Ｓ２１６にてＮＯ）、この処理は終了される。

【0140】

以上のような構造およびフローチャートに基づくＥＣＵ１００の動作について図９を参照しつつ説明する。図９は、空燃比と酸素吸蔵量とＮＯｘ排出量との変化を示すタイミングチャートである。図９の横軸は、時間を示す。図９の縦軸は、空燃比と酸素吸蔵量とＮＯｘ排出量とを示す。図９のＬＮ６は、空燃比の変化を示す。図９のＬＮ７は、酸素吸蔵量の変化を示す。図９のＬＮ８は、酸素吸蔵量の低下時に第２絞り弁７２を開弁状態にしない場合におけるＮＯｘ浄化触媒６４からのＮＯｘ排出量の変化を示す。図９のＬＮ９は、酸素吸蔵量の低下時に第２絞り弁７２を開弁状態にする場合におけるＮＯｘ浄化触媒６４からのＮＯｘ排出量の変化を示す。

【0141】

第１圧力と空燃比とが取得されると（Ｓ２００）、空燃比を含むエンジン２の運転履歴を用いてＴＷＣ６０の酸素吸蔵量が推定される（Ｓ２０２）。

【0142】

たとえば、図９の時間ｔ（２）前のＬＮ６に示すように、エンジン２からの排気の空燃比がリーン状態を示す値であって、ＴＷＣ６０において酸素吸蔵量が上限値である場合には（Ｓ２０４にてＮＯ）、第２絞り弁７２の閉弁状態が維持される（Ｓ２１６にてＮＯ）。このとき、排気の空燃比がリーン状態であるため、ＴＷＣ６０およびＮＯｘ浄化触媒６４の各々においてＮＯｘの浄化が行なわれることによってＮＯｘ排出量の増加が抑制される。

【0143】

時間ｔ（２）にて、エンジン２の運転状態の変化により排気の空燃比がリッチ状態になると、ＴＷＣ６０に吸蔵された酸素が供給され、ＴＷＣ６０の触媒表面はストイキ状態が維持されることによって、ＨＣ、ＣＯおよびＮＯｘの浄化が行なわれる。その結果、ＴＷＣ６０における酸素吸蔵量が低下していくこととなる。

【0144】

そして、時間ｔ（３）にて、排気の空燃比がリッチ状態のまま、酸素吸蔵量がしきい値以下になると（Ｓ２０４にてＹＥＳ）、過給圧上昇制御が実行されることによって第１圧力がしきい値を超えるように可変ノズル機構５８が制御されるとともに（Ｓ２０６）、第２絞り弁７２が開弁状態になる（Ｓ２０８）。そして、第１圧力と第２圧力とが取得されると（Ｓ２１０）、取得された第１圧力と第２圧力との圧力差を用いてバイパス通路７０に流通する空気の流量が算出される（Ｓ２１２）。算出された空気の流量を用いてエンジン２の制御が実行される（Ｓ２１４）。

【0145】

【0146】

たとえば、第２絞り弁７２が開弁状態にならない場合には、酸素吸蔵量の低下によりＴＷＣ６０においてＮＯｘが十分に浄化されず、空燃比がリッチ状態であることによりＮＯｘ浄化触媒６４においてもＮＯｘが十分に浄化されない。そのため、図９のＬＮ８に示すように、時間ｔ（３）以降においてＮＯｘ排出量が増加していき、その後、一定量のＮＯｘが排出される状態が継続する。

【0147】

これに対して、時間ｔ（３）にて、第２絞り弁７２が開弁状態になる場合には、第２絞り弁７２が開弁状態になる場合には、バイパス通路７０を経由して供給される空気によってＮＯｘ浄化触媒６４においてＮＯｘが浄化されるため、図９のＬＮ９に示すように、時間ｔ（３）以降においてもＮＯｘが排出されない状態が継続される。

【0148】

なお、時間ｔ（４）にて、空燃比がリーン状態になると（Ｓ２０４にてＮＯ）、第２絞り弁７２が開弁状態であるため（Ｓ２１６にてＹＥＳ）、閉弁状態になるように第２絞り弁７２が制御される（Ｓ２１８）。

【0149】

以上のようにして、本実施の形態に係るエンジンシステム１によると、酸素吸蔵量がしきい値よりも低下するという条件と、エンジンの排気の空燃比がストイキ状態およびリッチ状態のうちの少なくともいずれかの状態を示す値であるという条件とを含む予め定められた条件が成立する場合に、過給機５０によって適切に過給されている状態において第２絞り弁７２が開弁状態になる。そのため、上流側排気処理装置に含まれるＴＷＣ６０においてＮＯｘを十分に浄化できない場合でもバイパス通路７０を経由して空気が下流側排気処理装置に供給されるため、ＮＯｘ浄化触媒６４に供給される排気の空燃比をリーン側の値に変化させることができるため、ＮＯｘの浄化性能の低下を抑制することができる。したがって、過給機の動作状態がサージ領域に入ることを抑制しつつ、排気処理装置の排気の浄化性能の低下を抑制するエンジンシステムを提供することができる。

【0150】

さらにＥＣＵ１００は、第１圧力と第２圧力との圧力差を用いてバイパス通路７０を流通する気体の流量を算出し、算出された流量を用いて算出されるエンジン２に流通する気体の流量を算出することができる。そのため、エンジン２の燃料噴射量を適切に調整し、排気の空燃比を適切な空燃比に調整することができる。

【0151】

【0152】

さらに、バイパス通路７０から空気が供給される第３排気通路４２よりも上流側の排気処理装置としてＴＷＣ６０が設けられるため、バイパス通路７０を経由した空気の供給対象からＴＷＣ６０が除外される。そのため、ＴＷＣ６０の温度が不必要に低下することを抑制することができる。

【0153】

以下、変形例について記載する。
上述の実施の形態においては、第２絞り弁７２は、開弁状態と、閉弁状態とのうちのいずれか一方の状態から他方の状態に切替えるものとして説明したが、第２絞り弁７２は、開度が調整可能に構成されるようにしてもよい。このようにすると、たとえば、バイパス通路７０を流通する気体の流量が目標流量になるように第２絞り弁７２の開度を調整することができる。そのため、第３排気通路４２よりも下流側の排気処理装置に供給される空気量を適切な量に調整することができる。そのため、下流側の排気処理装置の排気の浄化性能が低下することを抑制することができる。

【0154】

さらに上述の実施の形態においては、流量算出部１０４が第１圧力と第２圧力との圧力差からバイパス通路７０を流通する空気の流量を算出するものとして説明したが、第２絞り弁７２の開度が調整可能な場合には、以下のようにしてバイパス通路７０を流通する空気の流量を算出してもよい。すなわち、第１圧力と、第２絞り弁７２の開度と、バイパス通路７０を流通する空気の流量との関係を示すマップを実験等により作成しておき、流量算出部１０４は、第１圧力と、第２絞り弁７２の開度と、上述のマップとからバイパス通路７０を流通する空気の流量を算出するようにしてもよい。

【0155】

さらに上述の実施の形態においては、バイパス通路７０からの空気が供給される第３排気通路４２よりも上流側の排気処理装置としてＴＷＣ６０が設けられる構成を一例として説明したが、上流側の排気処理装置としては、ＴＷＣ６０に特に限定されるものではない。上流側の排気処理装置としては、たとえば、ＴＷＣ６０に代えて酸化触媒（ＤＯＣ）と、ＰＭ除去フィルタと、ＮＯｘ浄化触媒とのうちの少なくともいずれかを含むようにしてもよい。

【0156】

さらに上述の実施の形態では、過給機５０は、ターボチャージャである場合を一例として説明したが、過給機５０は、たとえば、スーパーチャージャであってもよいし、電動ターボチャージャであってもよい。

【0157】

さらに上述の実施の形態では、バイパス通路７０の他方端が接続される位置よりも下流側の排気処理装置として、ＰＭ除去フィルタ６２とＮＯｘ浄化触媒６４とを含むものとして説明したが、少なくともＮＯｘ浄化触媒６４が設けられていればよく、たとえば、ＮＯｘ浄化触媒６４に加えてＰＭ除去フィルタと三元触媒と酸化触媒とのうちの少なくともいずれかが下流側の排気処理装置として設けられるようにしてもよい。

【0158】

なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。
＜第３の実施の形態＞
第１の実施の形態では、ＥＣＵ１００が過給機５０の動作点が所定範囲内であるという予め定められた条件が成立する場合に、過給機５０により過給されている状態において開弁状態になるように第２絞り弁７２を制御するようにした。これに対して、第３の実施の形態では、ＥＣＵ１００がＰＭ除去フィルタ６２において堆積したＰＭ堆積量についての予め定められた条件が成立する場合に、過給機５０により過給されている状態において開弁状態になるように第２絞り弁７２を制御するものとする。

【0159】

図１０は、第３の実施の形態に係るエンジンシステム１の概略構成の一例を示す図である。図１０に示される第３の実施の形態に係るエンジンシステム１の構成は、図１に示した第１の実施の形態に係るエンジンシステム１の構成と比較して、大気圧計２０６が省略され、かつ、ＥＣＵ１００がＰＭ堆積量推定部１０８をさらに含む点、および、タービン５４が可変ノズル機構５８を含む点で異なる。それ以外の構成については、図１に示したエンジンシステム１の構成と同様であり、同じ参照符号を付している。そのため、それらの構成についての詳細な説明は繰り返さない。さらに、可変ノズル機構５８は、上述の第２の実施の形態において説明した可変ノズル機構５８と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。

【0160】

ＥＣＵ１００は、ＰＭ堆積量推定部１０８をさらに含む。ＰＭ堆積量推定部１０８は、ＰＭ除去フィルタ６２におけるＰＭ堆積量を推定する。ＥＣＵ１００は、たとえば、エンジン２の運転条件（たとえば、エンジン回転数や燃料噴射量の指令値や吸入空気量等）からエンジン２からの予め定められた期間（たとえば、制御周期）のＰＭの排出量を算出する。ＥＣＵ１００は、算出された予め定められた期間のＰＭの排出量を積算することによってＰＭ堆積量を推定する。なお、ＥＣＵ１００は、たとえば、ＰＭ除去フィルタ６２の上流と下流との圧力差によってＰＭ除去フィルタ６２におけるＰＭ堆積量を推定してもよい。ＰＭ堆積量推定部１０８は、ＰＭ堆積量の推定結果をエンジン制御部１０２に出力する。

【0161】

このような構成において、本実施の形態において、ＥＣＵ１００は、ＰＭ除去フィルタ６２におけるＰＭ堆積量がしきい値以上であるという条件を含む予め定められた条件が成立する場合に、過給機５０によって過給されている状態において開弁状態になるように第２絞り弁７２を制御するものとする。

【0162】

このようにすると、予め定められた実行条件が成立して、第２絞り弁７２が開弁状態になると、バイパス通路７０の他方端が接続される第３排気通路４２よりも下流側の排気処理装置であるＰＭ除去フィルタ６２に第３排気通路を経由して空気が供給される。そのため、ＰＭ除去フィルタ６２を流通する排気の空燃比をリーン側に変化させることができる。そのため、ＰＭ除去フィルタ６２に捕集される煤を燃焼させてＰＭ除去フィルタ６２を再生することができる。

【0163】

以下、図１１を参照して、第３の実施の形態におけるＥＣＵ１００で実行される処理について説明する。図１１は、第３の実施の形態においてＥＣＵ１００で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、所定の制御周期毎にメインルーチンから呼び出されて実行される。

【0164】

Ｓ３００にて、ＥＣＵ１００は、第１圧力を取得する。ＥＣＵ１００は、第１圧力計２０２を用いて第１圧力を取得する。

【0165】

Ｓ３０２にて、ＥＣＵ１００は、ＰＭ除去フィルタ６２におけるＰＭ堆積量を推定する。ＰＭ堆積量の推定方法については、上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。

【0166】

Ｓ３０４にて、ＥＣＵ１００は、ＰＭ堆積量がしきい値以上であるか否かを判定する。しきい値は、たとえば、ＰＭ除去フィルタ６２において再生処理が必要であるか否かを判定するための値であって、実験等により適合される。ＰＭ堆積量がしきい値以上であると判定される場合（Ｓ３０４にてＹＥＳ）、処理はＳ３０６に移される。

【0167】

Ｓ３０６にて、ＥＣＵ１００は、過給圧上昇制御を実行する。具体的な制御方法については、上述の第２の実施の形態における図８のフローチャートのＳ２０６の処理に示される過給圧上昇制御と同様の制御方法である。そのため、その詳細な説明は繰り返さない。

【0168】

Ｓ３０８にて、ＥＣＵ１００は、開弁状態になるように第２絞り弁７２を制御する。ＥＣＵ１００は、第２絞り弁７２を開弁状態にした場合には、第２絞り弁７２が開弁状態であることを示すフラグをオン状態にする。

【0169】

Ｓ３１０にて、ＥＣＵ１００は、第１圧力と第２圧力を取得する。ＥＣＵ１００は、第１圧力計２０２を用いて第１圧力を取得するとともに、第２圧力計２０４を用いて第２圧力を取得する。なお、ＥＣＵ１００は、第２絞り弁７２を開弁状態にしてから圧力変化が収束する予め定められた時間が経過した後に第１圧力と第２圧力とを取得することが望ましい。

【0170】

Ｓ３１２にて、ＥＣＵ１００は、バイパス通路７０を通過する空気の流量を算出する。ＥＣＵ１００は、第１圧力と第２圧力との圧力差を用いてバイパス通路７０を通過する空気の流量を算出する。

【0171】

Ｓ３１４にて、ＥＣＵ１００は、空燃比が目標空燃比になるようにエンジン２を制御する。具体的な制御方法については、上述の第１の実施の形態における図２のフローチャートのＳ１１２の処理に示されるエンジン２の制御方法と同様である。そのため、その詳細な説明は繰り返さない。

【0172】

なお、ＰＭ堆積量がしきい値よりも小さい場合には（Ｓ３０４にてＮＯ）、処理はＳ３１６に移される。

【0173】

Ｓ３１６にて、ＥＣＵ１００は、第２絞り弁７２が開弁状態であるか否かを判定する。ＥＣＵ１００は、たとえば、第２絞り弁７２が開弁状態であることを示すフラグがオン状態である場合に、第２絞り弁７２が開弁状態であると判定する。第２絞り弁７２が開弁状態であると判定される場合（Ｓ３１６にてＹＥＳ）、処理はＳ３１８に移される。

【0174】

Ｓ３１８にて、ＥＣＵ１００は、閉弁状態になるように第２絞り弁７２を制御する。ＥＣＵ１００は、第２絞り弁７２を閉弁状態にした場合には、第２絞り弁７２が開弁状態であることを示すフラグをオフ状態にする。

【0175】

なお、第２絞り弁７２が開弁状態でないと判定される場合（Ｓ３１６にてＮＯ）、この処理は終了される。

【0176】

以上のような構造およびフローチャートに基づくＥＣＵ１００の動作について説明する。なお、第２絞り弁７２は、閉弁状態である場合を想定する。

【0177】

第１圧力が取得されるとともに（Ｓ３００）、ＰＭ除去フィルタ６２におけるＰＭ堆積量が推定される（Ｓ３０２）。推定されたＰＭ堆積量がしきい値以上であるか否かが判定される（Ｓ３０４）。ＰＭ堆積量がしきい値よりも小さい場合には（Ｓ３０４にてＮＯ）、第２絞り弁７２の閉弁状態が維持される（Ｓ３１６にてＮＯ）。エンジン２の運転が継続すると、時間の経過とともにＰＭ除去フィルタ６２においてＰＭ堆積量が増加していく。

【0178】

ＰＭ堆積量がしきい値以上になると（Ｓ３０４にてＹＥＳ）、過給圧上昇制御が実行されることによって第１圧力がしきい値を超えるように可変ノズル機構５８が制御されるとともに（Ｓ３０６）、第２絞り弁７２が開弁状態になる（３０８）。そして、第１圧力と第２圧力とが取得されると（Ｓ３１０）、取得された第１圧力と第２圧力との圧力差を用いてバイパス通路７０に流通する空気の流量が算出される（Ｓ３１２）。算出された空気の流量を用いてエンジン２の制御が実行される（Ｓ３１４）。

【0179】

バイパス通路７０を経由して供給される空気によって空燃比がリーン状態を示す値になる排気がＰＭ除去フィルタ６２およびＮＯｘ浄化触媒６４に供給される。その結果、ＰＭ除去フィルタ６２において堆積したＰＭが燃焼することでＰＭ除去フィルタ６２の再生が進行するとともに、ＮＯｘ浄化触媒６４においてＮＯｘの浄化が促進される。

【0180】

なお、ＰＭ堆積量がしきい値よりも小さく（Ｓ３０４にてＮＯ）、かつ、第２絞り弁７２が開弁状態であると（Ｓ３１６にてＹＥＳ）、閉弁状態になるように第２絞り弁７２が制御される（Ｓ３１８）。

【0181】

以上のようにして、本実施の形態に係るエンジンシステム１によると、ＰＭ堆積量がしきい値よりも大きくなるという条件を含む予め定められた条件が成立する場合に、過給機５０によって適切に過給されている状態において第２絞り弁７２が開弁状態になる。そのため、バイパス通路７０を経由して空気がＰＭ除去フィルタ６２に供給されるため、ＰＭ除去フィルタ６２に堆積したＰＭを燃焼させてＰＭ除去フィルタ６２を再生させることができる。したがって、過給機の動作状態がサージ領域に入ることを抑制しつつ、排気処理装置の排気の浄化性能の低下を抑制するエンジンシステムを提供することができる。

【0182】

【0183】

【0184】

【0185】

【0186】

【0187】

【0188】

【0189】

さらに上述の実施の形態では、バイパス通路７０の他方端が接続される位置よりも下流側の排気処理装置として、ＰＭ除去フィルタ６２とＮＯｘ浄化触媒６４とを含むものとして説明したが、少なくともＰＮ除去フィルタ６２が設けられていればよく、たとえば、ＰＭ除去フィルタ６２に加えてＮＯｘ浄化触媒と三元触媒と酸化触媒とのうちの少なくともいずれかが下流側の排気処理装置として設けられるようにしてもよい。

【0190】

なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0191】

１エンジンシステム、２エンジン、１０第１吸気通路、１２第１絞り弁、２０第２吸気通路、３０第１排気通路、４０第２排気通路、４２第３排気通路、５０過給機、５２コンプレッサ、５４タービン、５６シャフト、５８可変ノズル機構、６０三元触媒、６２ＰＭ除去フィルタ、６４ＮＯｘ浄化触媒、７０バイパス通路、７２第２絞り弁、７４逆止弁、８０ＥＧＲ通路、８２ＥＧＲ弁、１００ＥＣＵ、１０２エンジン制御部、１０４流量算出部、１０６バルブ制御部、１０８ＰＭ堆積量推定部、２００流量計、２０２第１圧力計、２０４第２圧力計、２０６大気圧計、２０８空燃比計。

【図1】