(57)【要約】      （修正有）【課題】ターボ過給機、圧縮機、及び２種類の排気再循環部を備えた内燃機関のＥＧＲを効率的に制御可能なＥＧＲ制御装置及びＥＧＲ制御プログラムを提供することを目的とする。【解決手段】ターボ過給機３４に対して電動コンプレッサ３２を直列に接続する直列用吸気経路、並列に接続する並列用吸気経路、または電動コンプレッサ３２をバイパスするバイパス用吸気経路に内燃機関３８の吸気経路を切り替えるバルブＢ〜Ｄ２２〜２６と、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０によるＥＧＲガスの還流、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２によるＥＧＲガスの還流、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０及びＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２の各々によるＥＧＲガスの還流、またはＥＧＲガスの還流なしに切り替えるバルブＡ２０及びバルブＥ２８と、予め定めた運転条件に基づいて、電動コンプレッサモータ３０、及び各バルブＡ〜Ｅ２０〜２８の各々を制御する制御部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気圧力を利用して吸入空気を圧縮するターボ過給機に対して、吸入空気の圧縮と非圧縮とを切り替え可能な圧縮機を直列に接続する直列経路、前記ターボ過給機に対して前記圧縮機を並列に接続する並列経路、または前記圧縮機をバイパスするバイパス経路に内燃機関の吸気経路を切り替える経路切替部と、
排気経路から取り出したＥＧＲガスを前記ターボ過給機より吸気下流側の吸気経路に還流する第１排気再循環部によるＥＧＲガスの還流、前記第１排気再循環部より排気下流側の排気経路から取り出したＥＧＲガスを、前記ターボ過給機より吸気上流側の吸気経路に還流する第２排気再循環部によるＥＧＲガスの還流、前記第１排気再循環部及び前記第２排気再循環部の各々によるＥＧＲガスの還流、またはＥＧＲガスの還流なしに切り替えるＥＧＲ切替部と、
内燃機関の予め定めた運転条件に基づいて、前記圧縮機、前記経路切替部、及び前記ＥＧＲ切替部の各々を制御する制御部と、
を備えたＥＧＲ制御装置。
【請求項２】
前記直列経路は、前記ターボ過給機の吸気下流側に前記ターボ過給機に対して前記圧縮機を直列に接続する請求項１に記載のＥＧＲ制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、ＥＧＲガスを還流する予め定めた運転条件、前記圧縮機による吸入空気の圧縮が不要な運転条件、かつ前記第２排気再循環部によるＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量にならない運転条件の場合に、前記圧縮機が非圧縮の状態で前記吸気経路を前記バイパス経路に切り替えて、前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流するように、前記圧縮機、前記経路切替部、及び前記ＥＧＲ切替部の各々を制御する請求項１又は請求項２に記載のＥＧＲ制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、ＥＧＲガスを還流する予め定めた運転条件、前記圧縮機による吸入空気の圧縮が不要な運転条件、前記第２排気再循環部によるＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量となる運転条件、かつ前記第１排気再循環部によるＥＧＲガスを還流した場合の前記動作点が効率の極値より低流量側となる運転条件の場合に、前記圧縮機が非圧縮の状態で前記吸気経路を前記バイパス経路に切り替えて、前記第１排気再循環部及び前記第２排気再循環部の各々によりＥＧＲガスを還流するように、前記圧縮機、前記経路切替部、及び前記ＥＧＲ切替部の各々を制御する請求項１〜３の何れか１項に記載のＥＧＲ制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、ＥＧＲガスを還流する予め定めた運転条件、前記圧縮機による吸入空気の圧縮が不要な運転条件、前記第２排気再循環部によるＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量となる運転条件、かつ前記第１排気再循環部によるＥＧＲガスを還流した場合の前記動作点が効率の極値より低流量側にならない運転条件の場合に、前記圧縮機が非圧縮の状態で前記吸気経路を前記バイパス経路に切り替えて、前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流するように、前記圧縮機、前記経路切替部、及び前記ＥＧＲ切替部の各々を制御する請求項１〜４の何れか１項に記載のＥＧＲ制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、ＥＧＲガスを還流する予め定めた運転条件、前記圧縮機による吸入空気の圧縮が必要な運転条件、かつ前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を直列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側にならない運転条件の場合に、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えて、前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流するように、前記圧縮機、前記経路切替部、及び前記ＥＧＲ切替部の各々を制御する請求項１〜５の何れか１項に記載のＥＧＲ制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、ＥＧＲガスを還流する予め定めた運転条件、前記圧縮機による吸入空気の圧縮が必要な運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を直列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側となる運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えて前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より低流量側となる運転条件、かつ前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記並列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側にならない運転条件の場合、または、ＥＧＲガスを還流する予め定めた運転条件、前記圧縮機による吸入空気の圧縮が必要な運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を直列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側となる運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えて前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より低流量側となる運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記並列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側になる運転条件、かつ前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を直列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点と、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えて前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点とから計算した動作点の効率の方が、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記並列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点と、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記並列経路に切り替えて前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点とから計算した動作点の効率より高い運転条件の場合に、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えて、前記第１排気再循環部及び前記第２排気再循環部の各々によりＥＧＲガスを還流するように、前記圧縮機、前記経路切替部、及び前記ＥＧＲ切替部の各々を制御する請求項１〜６の何れか１項に記載のＥＧＲ制御装置。
【請求項８】
前記制御部は、ＥＧＲガスを還流する予め定めた運転条件、前記圧縮機による吸入空気の圧縮が必要な運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を直列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側となる運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えて前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より低流量側にならない運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を並列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側にならない運転条件、かつ、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記並列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点よりも、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えて前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点の方が効率が高い運転条件の場合に、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えて、前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流するように、前記圧縮機、前記経路切替部、及び前記ＥＧＲ切替部の各々を制御する請求項１〜７の何れか１項に記載のＥＧＲ制御装置。
【請求項９】
前記制御部は、ＥＧＲガスを還流する予め定めた運転条件、前記圧縮機による吸入空気の圧縮が必要な運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を直列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側となる運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えて前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より低流量側にならない運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を並列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側にならない運転条件、かつ、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えて前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点よりも、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記並列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点の方が効率が高い運転条件の場合に、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記並列経路に切り替えて、前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流するように、前記圧縮機、前記経路切替部、及び前記ＥＧＲ切替部の各々を制御する請求項１〜８の何れか１項に記載のＥＧＲ制御装置。
【請求項１０】
前記制御部は、ＥＧＲガスを還流する予め定めた運転条件、前記圧縮機による吸入空気の圧縮が必要な運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を直列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側となる運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えて前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より低流量側にならない運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を並列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側となる運転条件、かつ前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記並列経路に切り替えて前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側にならない運転条件の場合、または、ＥＧＲガスを還流する予め定めた運転条件、前記圧縮機による吸入空気の圧縮が必要な運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を直列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側となる運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えて前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より低流量側になる運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記並列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側になる運転条件、かつ前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を直列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点と、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えて前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点とから計算した動作点の効率の方が、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記並列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点と、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記並列経路に切り替えて前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点とから計算した動作点の効率より高くない運転条件の場合に、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記並列経路に切り替えて、前記第１排気再循環部及び前記第２排気再循環部の各々によりＥＧＲガスを還流するように、前記圧縮機、前記経路切替部、及び前記ＥＧＲ切替部の各々を制御する請求項１〜９の何れか１項に記載のＥＧＲ制御装置。
【請求項１１】
前記制御部は、ＥＧＲガスを還流する予め定めた運転条件、前記圧縮機による吸入空気の圧縮が必要な運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を直列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側となる運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えて前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より低流量側にならない運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を並列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側となる運転条件、かつ前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記並列経路に切り替えて前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側となる運転条件の場合に、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記並列経路に切り替えて、前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流するように、前記圧縮機、前記経路切替部、及び前記ＥＧＲ切替部の各々を制御する請求項１〜１０の何れか１項に記載のＥＧＲ制御装置。
【請求項１２】
前記制御部は、ＥＧＲガスを還流しない予め定めた運転条件、前記圧縮機による吸入空気の圧縮が必要な運転条件、かつ前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えた場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側にならない運転条件の場合に、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えて、ＥＧＲガスの還流なしになるように、前記圧縮機、前記経路切替部、及び前記ＥＧＲ切替部の各々を制御する請求項１〜１１の何れか１項に記載のＥＧＲ制御装置。
【請求項１３】
前記制御部は、ＥＧＲガスを還流しない予め定めた運転条件、前記圧縮機による吸入空気の圧縮が必要な運転条件、かつ前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えた場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側となる運転条件の場合に、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記並列経路に切り替えて、ＥＧＲガスの還流なしになるように、前記圧縮機、前記経路切替部、及び前記ＥＧＲ切替部の各々を制御する請求項１〜１２の何れか１項に記載のＥＧＲ制御装置。
【請求項１４】
前記制御部は、ＥＧＲガスを還流しない予め定めた運転条件、かつ前記圧縮機による吸入空気の圧縮が不要な運転条件の場合に、前記圧縮機が非圧縮の状態で前記吸気経路を前記バイパス経路に切り替えて、ＥＧＲガスの還流なしになるように、前記圧縮機、前記経路切替部、及び前記ＥＧＲ切替部の各々を制御する請求項１〜１３の何れか１項に記載のＥＧＲ制御装置。
【請求項１５】
コンピュータを、請求項１〜１４の何れか１項に記載のＥＧＲ制御装置における制御部として機能させるためのＥＧＲ制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＰＬ（Low Pressure Loop）−ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）機構及びＨＰＬ（High Pressure Loop）−ＥＧＲ機構を備えて排気ガスを吸気経路に還流するＥＧＲの制御を行うＥＧＲ制御装置及びＥＧＲ制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＧＲ制御装置としては種々の技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載の技術では、エンジンは、過給機、ＥＧＲ通路に設けられた電動コンプレッサ、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構、及びＨＰＬ−ＥＧＲ機構を備えて、エンジンの運転状況に応じてＥＧＲを制御している。
【０００３】
具体的には、エンジンの燃焼室には、吸気通路が接続する吸気ポートと、排気通路から分岐したＥＧＲ通路が接続するＥＧＲポートが接続されている。また、ＥＧＲ通路には電動コンプレッサが設けられている。そして、エンジン負荷が軽負荷の場合、ＨＰＬ−ＥＧＲによるＥＧＲガスをＥＧＲ通路を介してＥＧＲポートからエンジンに供給する。また、エンジン負荷が高負荷の場合、ＥＧＲ通路を介して排気ガスが電動コンプレッサに流入するようにバルブが開閉され、ＬＰＬ−ＥＧＲによるＥＧＲガスをＥＧＲポートからエンジンに供給する。さらに、加速時の場合、電動コンプレッサと過給機が直列に接続され、吸気ポート及びＥＧＲポートから新気を供給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２３９００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、特許文献１では、ＬＰＬ−ＥＧＲ通路が設けられているが、電動コンプレッサを作動しないと、ＬＰＬーＥＧＲによるＥＧＲガスを供給することができない。定常運転時に電動コンプレッサを使用すると過給に電気を消費するため、燃費が悪化する。そのため、過給機の過給で運転可能な領域は電動コンプレッサを使用せずに定常運転することが望ましいが、電動コンプレッサを使用しない定常運転時では、ＬＰＬ−ＥＧＲによる触媒暖機効果を得ることができない。また、軽負荷時におけるタービンへの排気流量の低下により過給機効率が低下し燃費が悪化するなどの問題が生じるため、改善の余地がある。
【０００６】
本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、ターボ過給機、圧縮機、及び２種類の排気再循環部を備えた内燃機関のＥＧＲを効率的に制御可能なＥＧＲ制御装置及びＥＧＲ制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明に係るＥＧＲ制御装置は、排気圧力を利用して吸入空気を圧縮するターボ過給機に対して、吸入空気の圧縮と非圧縮とを切り替え可能な圧縮機を直列に接続する直列経路、前記ターボ過給機に対して前記圧縮機を並列に接続する並列経路、または前記圧縮機をバイパスするバイパス経路に内燃機関の吸気経路を切り替える経路切替部と、排気経路から取り出したＥＧＲガスを前記ターボ過給機より吸気下流側の吸気経路に還流する第１排気再循環部によるＥＧＲガスの還流、前記第１排気再循環部より排気下流側の排気経路から取り出したＥＧＲガスを、前記ターボ過給機より吸気上流側の吸気経路に還流する第２排気再循環部によるＥＧＲガスの還流、前記第１排気再循環部及び前記第２排気再循環部の各々によるＥＧＲガスの還流、またはＥＧＲガスの還流なしに切り替えるＥＧＲ切替部と、内燃機関の予め定めた運転条件に基づいて、前記圧縮機、前記経路切替部、及び前記ＥＧＲ切替部の各々を制御する制御部と、を備える。
【０００８】
前記直列経路は、前記ターボ過給機の吸気下流側に前記ターボ過給機に対して前記圧縮機を直列に接続してもよい。
【０００９】
前記制御部は、ＥＧＲガスを還流する予め定めた運転条件、前記圧縮機による吸入空気の圧縮が不要な運転条件、かつ前記第２排気再循環部によるＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量にならない運転条件の場合に、前記圧縮機が非圧縮の状態で前記吸気経路を前記バイパス経路に切り替えて、前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流するように、前記圧縮機、前記経路切替部、及び前記ＥＧＲ切替部の各々を制御してもよい。
【００１０】
前記制御部は、ＥＧＲガスを還流する予め定めた運転条件、前記圧縮機による吸入空気の圧縮が不要な運転条件、前記第２排気再循環部によるＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量となる運転条件、かつ前記第１排気再循環部によるＥＧＲガスを還流した場合の前記動作点が効率の極値より低流量側となる運転条件の場合に、前記圧縮機が非圧縮の状態で前記吸気経路を前記バイパス経路に切り替えて、前記第１排気再循環部及び前記第２排気再循環部の各々によりＥＧＲガスを還流するように、前記圧縮機、前記経路切替部、及び前記ＥＧＲ切替部の各々を制御してもよい。
【００１１】
前記制御部は、ＥＧＲガスを還流する予め定めた運転条件、前記圧縮機による吸入空気の圧縮が不要な運転条件、前記第２排気再循環部によるＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量となる運転条件、かつ前記第１排気再循環部によるＥＧＲガスを還流した場合の前記動作点が効率の極値より低流量側にならない運転条件の場合に、前記圧縮機が非圧縮の状態で前記吸気経路を前記バイパス経路に切り替えて、前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流するように、前記圧縮機、前記経路切替部、及び前記ＥＧＲ切替部の各々を制御してもよい。
【００１２】
前記制御部は、ＥＧＲガスを還流する予め定めた運転条件、前記圧縮機による吸入空気の圧縮が必要な運転条件、かつ前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を直列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側にならない運転条件の場合に、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えて、前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流するように、前記圧縮機、前記経路切替部、及び前記ＥＧＲ切替部の各々を制御してもよい。
【００１３】
前記制御部は、ＥＧＲガスを還流する予め定めた運転条件、前記圧縮機による吸入空気の圧縮が必要な運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を直列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側となる運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えて前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より低流量側となる運転条件、かつ前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記並列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側にならない運転条件の場合、または、ＥＧＲガスを還流する予め定めた運転条件、前記圧縮機による吸入空気の圧縮が必要な運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を直列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側となる運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えて前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より低流量側となる運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記並列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側になる運転条件、かつ前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を直列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点と、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えて前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点とから計算した動作点の効率の方が、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記並列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点と、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記並列経路に切り替えて前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点とから計算した動作点の効率より高い運転条件の場合に、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えて、前記第１排気再循環部及び前記第２排気再循環部の各々によりＥＧＲガスを還流するように、前記圧縮機、前記経路切替部、及び前記ＥＧＲ切替部の各々を制御してもよい。
【００１４】
前記制御部は、ＥＧＲガスを還流する予め定めた運転条件、前記圧縮機による吸入空気の圧縮が必要な運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を直列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側となる運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えて前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より低流量側にならない運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を並列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側にならない運転条件、かつ、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記並列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点よりも、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えて前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点の方が効率が高い運転条件の場合に、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えて、前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流するように、前記圧縮機、前記経路切替部、及び前記ＥＧＲ切替部の各々を制御してもよい。
【００１５】
前記制御部は、ＥＧＲガスを還流する予め定めた運転条件、前記圧縮機による吸入空気の圧縮が必要な運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を直列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側となる運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えて前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より低流量側にならない運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を並列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側にならない運転条件、かつ、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えて前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点よりも、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記並列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点の方が効率が高い運転条件の場合に、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記並列経路に切り替えて、前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流するように、前記圧縮機、前記経路切替部、及び前記ＥＧＲ切替部の各々を制御してもよい。
【００１６】
前記制御部は、ＥＧＲガスを還流する予め定めた運転条件、前記圧縮機による吸入空気の圧縮が必要な運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を直列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側となる運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えて前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より低流量側にならない運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を並列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側となる運転条件、かつ前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記並列経路に切り替えて前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側にならない運転条件の場合、または、ＥＧＲガスを還流する予め定めた運転条件、前記圧縮機による吸入空気の圧縮が必要な運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を直列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側となる運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えて前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より低流量側になる運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記並列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側になる運転条件、かつ前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を直列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点と、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えて前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点とから計算した動作点の効率の方が、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記並列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点と、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記並列経路に切り替えて前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点とから計算した動作点の効率より高くない運転条件の場合に、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記並列経路に切り替えて、前記第１排気再循環部及び前記第２排気再循環部の各々によりＥＧＲガスを還流するように、前記圧縮機、前記経路切替部、及び前記ＥＧＲ切替部の各々を制御してもよい。
【００１７】
前記制御部は、ＥＧＲガスを還流する予め定めた運転条件、前記圧縮機による吸入空気の圧縮が必要な運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を直列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側となる運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えて前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より低流量側にならない運転条件、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を並列経路に切り替えて前記第２排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側となる運転条件、かつ前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記並列経路に切り替えて前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流した場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側となる運転条件の場合に、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記並列経路に切り替えて、前記第１排気再循環部によりＥＧＲガスを還流するように、前記圧縮機、前記経路切替部、及び前記ＥＧＲ切替部の各々を制御してもよい。
【００１８】
前記制御部は、ＥＧＲガスを還流しない予め定めた運転条件、前記圧縮機による吸入空気の圧縮が必要な運転条件、かつ前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えた場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側にならない運転条件の場合に、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えて、ＥＧＲガスの還流なしになるように、前記圧縮機、前記経路切替部、及び前記ＥＧＲ切替部の各々を制御してもよい。
【００１９】
前記制御部は、ＥＧＲガスを還流しない予め定めた運転条件、前記圧縮機による吸入空気の圧縮が必要な運転条件、かつ前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記直列経路に切り替えた場合の前記ターボ過給機の動作点が効率の極値より高流量側となる運転条件の場合に、前記圧縮機が圧縮の状態で前記吸気経路を前記並列経路に切り替えて、ＥＧＲガスの還流なしになるように、前記圧縮機、前記経路切替部、及び前記ＥＧＲ切替部の各々を制御してもよい。
【００２０】
前記制御部は、ＥＧＲガスを還流しない予め定めた運転条件、かつ前記圧縮機による吸入空気の圧縮が不要な運転条件の場合に、前記圧縮機が非圧縮の状態で前記吸気経路を前記バイパス経路に切り替えて、ＥＧＲガスの還流なしになるように、前記圧縮機、前記経路切替部、及び前記ＥＧＲ切替部の各々を制御してもよい。
【００２１】
一方、上記目的を達成するために本発明に係るＥＧＲ制御プログラムは、コンピュータを、上記のＥＧＲ制御装置における制御部として機能させる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように本発明によれば、ターボ過給機、圧縮機、及び２種類の排気再循環部を備えた内燃機関のＥＧＲを効率的に制御することができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態に係るＥＧＲ制御装置の制御対象となる内燃機関周辺の構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係るＥＧＲ制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】（Ａ）は電動コンプレッサをターボ過給機に直列に接続してＬＰＬ−ＥＧＲ機構を作動した場合の運転可能領域、（Ｂ）は電動コンプレッサをターボ過給機に直列に接続してＨＰＬ−ＥＧＲ機構を作動した場合の運転可能領域、（Ｃ）は電動コンプレッサをターボ過給機に並列に接続してＬＰＬ−ＥＧＲ機構を作動した場合の運転可能領域、（Ｄ）は電動コンプレッサをターボ過給機に並列に接続してＨＰＬ−ＥＧＲ機構を作動した場合の運転可能領域をそれぞれ示す図である。
【図４】内燃機関の負荷（回転数とトルク）毎に適する電動コンプレッサの配置とＥＧＲ方式を示す図である。
【図５】（Ａ）は直列に電動コンプレッサとターボ過給機を配置してＬＰＬ−ＥＧＲ機構を作動した例を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の場合のターボ圧縮機の効率マップを示す図である。
【図６】（Ａ）は並列に電動コンプレッサとターボ過給機を配置した例を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の場合のターボ圧縮機の効率マップを示す図である。
【図７】（Ａ）は電動コンプレッサを作動せずＬＰＬ−ＥＧＲ機構を作動した例を示す図であり、（Ｂ）は電動コンプレッサを作動せずＨＰＬ−ＥＧＲ機構を作動した例を示す図である。
【図８】（Ａ）は電動コンプレッサの流量、タービンへの流量、過給機仕事、及び排気エネルギにおけるＬＰＬ−ＥＧＲとＨＰＬ−ＥＧＲの比較結果を示す図であり、（Ｂ）はＥＧＲ方式によるターボ圧縮機の動作点の移動を説明するための図である。
【図９】（Ａ）はＬＰＬ−ＥＧＲ機構を作動して電動コンプレッサを停止した例を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の場合のターボ圧縮機の効率マップを示す図である。
【図１０】（Ａ）はＬＰＬ−ＥＧＲ機構及びＨＰＬ−ＥＧＲ機構を作動して電動コンプレッサを停止した例を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の場合のターボ圧縮機の効率マップを示す図である。
【図１１】（Ａ）はＨＰＬ−ＥＧＲ機構を作動して電動コンプレッサを停止した例を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の場合のターボ圧縮機の効率マップを示す図である。
【図１２】（Ａ）はＬＰＬ−ＥＧＲ機構を作動して電動コンプレッサを直列接続して作動した例を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の場合のターボ圧縮機の効率マップを示す図である。
【図１３】（Ａ）はＬＰＬ−ＥＧＲ機構及びＨＰＬ−ＥＧＲ機構を作動して電動コンプレッサを直列接続して作動した例を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の場合のターボ圧縮機の効率マップを示す図である。
【図１４】（Ａ）はＨＰＬ−ＥＧＲ機構を作動して電動コンプレッサを直列接続して作動した例を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の場合のターボ圧縮機の効率マップを示す図である。
【図１５】（Ａ）はＬＰＬ−ＥＧＲ機構を作動して電動コンプレッサを並列接続して作動した例を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の場合のターボ圧縮機の効率マップを示す図である。
【図１６】（Ａ）はＬＰＬ−ＥＧＲ機構及びＨＰＬ−ＥＧＲ機構を作動して電動コンプレッサを並列接続して作動した例を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の場合のターボ圧縮機の効率マップを示す図である。
【図１７】（Ａ）はＨＰＬ−ＥＧＲ機構を作動して電動コンプレッサを並列接続して作動した例を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の場合のターボ圧縮機の効率マップを示す図である。
【図１８】（Ａ）はＥＧＲなしで電動コンプレッサを直列接続して作動した例を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の場合のターボ圧縮機の効率マップを示す図である。
【図１９】（Ａ）はＥＧＲなしで電動コンプレッサを並列接続して作動した例を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の場合のターボ圧縮機の効率マップを示す図である。
【図２０】（Ａ）はＥＧＲなしで電動コンプレッサを停止した例を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の場合のターボ圧縮機の効率マップを示す図である。
【図２１】（Ａ）は（１）〜（１２）のそれぞれにおける電動コンプレッサの作動の有無、電動コンプレッサ３２の接続、及びＥＧＲ方式を示す図であり、（Ｂ）は（１）〜（１２）のそれぞれにおける各バルブの開閉状態を示す図である。
【図２２】本実施形態に係るＥＧＲ制御装置の制御部で行われる処理の流れ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】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は、本実施形態に係るＥＧＲ制御装置の制御対象となる内燃機関周辺の構成を示す図である。
【００２５】
図１に示すように、内燃機関３８には、圧縮機としての電動コンプレッサ３２、インタークーラ３６、ターボ過給機３４、第１排気再循環部としてのＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０、及び第２排気再循環部としてのＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２が設けられている。
【００２６】
本実施形態では、ターボ過給機３４と電動コンプレッサ３２が直列接続される直列経路としての直列用吸気経路４６と、並列接続される並列経路としての並列用吸気経路４８と、ターボ過給機３４のみを通過して電動コンプレッサ３２をバイパスするバイパス経路としてのバイパス用吸気経路５０とを有する。
【００２７】
直列用吸気経路４６は、内燃機関３８の吸気経路に沿って、ターボ過給機３４のターボ圧縮機３３、インタークーラ３６、電動コンプレッサ３２の圧縮機３１の順に、吸入された空気が通過して内燃機関３８に流入する。
【００２８】
並列用吸気経路４８は、内燃機関３８の吸気経路に沿って、ターボ過給機３４のターボ圧縮機３３に対して電動コンプレッサ３２の圧縮機３１が並列に接続されて、吸入された空気が、ターボ圧縮機３３及び圧縮機３１のそれぞれを通過する。また、ターボ圧縮機３３を通過してインタークーラ３６を通過した空気と、電動コンプレッサ３２の圧縮機３１を通過した空気とが合流して内燃機関３８に流入する。
【００２９】
バイパス用吸気経路５０は、内燃機関３８の吸気経路に沿って、ターボ過給機３４のターボ圧縮機３３、インタークーラ３６の順に、吸入された空気が通過して内燃機関３８に流入する。
【００３０】
また、直列用吸気経路４６には、開閉制御可能なバルブＣ２４が、電動コンプレッサ３２の吸気上流側に設けられ、並列用吸気経路４８には、開閉制御可能なバルブＢ２２が、電動コンプレッサ３２の吸気上流側に設けられている。そして、バイパス用吸気経路５０には、インタークーラ３６の吸気下流側に、開閉制御可能なバルブＤ２６が設けられている。各バルブの開閉を制御することにより、吸気経路の切替が可能とされている。
【００３１】
一方、内燃機関３８から排出された排気ガスは、ターボ過給機３４のタービン３５を介して排出され、排気ガスによってタービン３５が駆動されることにより、ターボ圧縮機３３によって吸入空気が圧縮される。
【００３２】
また、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０及びＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２の各々は、内燃機関３８から排出された排気ガスを取り出して、内燃機関３８の吸気経路にＥＧＲガスを還流する。
【００３３】
具体的には、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０は、内燃機関３８の排気マニホールド等の排気経路に排気ガスの取り出し口が設けられ、吸気マニホールド等の吸気経路に排気ガスの還流口が設けられている。ＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０の取り出し口から還流口の間には、バルブＥ２８（ＨＰＬ−ＥＧＲバルブ）が設けられている。バルブＥ２８は、開閉制御可能とされ、開放することにより、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０によってＥＧＲガスが吸気経路に還流される。
【００３４】
一方、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２は、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０の排気ガスの取り出し口より排気下流側で、かつタービン３５より排気下流側に、排気ガスの取り出し口が設けられ、ターボ圧縮機３３より吸気経路の上流側に排気ガスの還流口が設けられている。ＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２の取り出し口から還流口の間には、バルブＡ２０（ＬＰＬ−ＥＧＲバルブ）及びＥＧＲクーラ４４が設けられている。バルブＡ２０は、開閉制御可能とされ、開放することにより、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２によってＥＧＲガスが吸気経路に還流される。ＥＧＲクーラ４４は、バルブＡ２０よりも吸気経路側に設けられ、吸気経路に還流するＥＧＲガスを冷却する。
【００３５】
また、本実施形態では、上述の並列用吸気経路４８は、ＥＧＲクーラ４４とＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２のＥＧＲガスの還流口の間から電動コンプレッサ３２へと接続する。並列用吸気経路４８に設けられたバルブＢ２２を開放することにより、並列用吸気経路４８にＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２によるＥＧＲガス、または新気が導入可能とされている。
【００３６】
なお、バルブＢ２２、バルブＣ２４、及びバルブＤ２６は経路切替部に対応し、バルブＡ２０及びバルブＥ２８はＥＧＲ切替部に対応する。
【００３７】
続いて、本実施形態に係るＥＧＲ制御装置１０の構成について説明する。図２は、本実施形態に係るＥＧＲ制御装置１０の概略構成を示すブロック図である。
【００３８】
ＥＧＲ制御装置１０は、内燃機関３８のＥＧＲを制御する制御部１２を備えている。制御部１２は、例えば、図２に示すように、ＣＰＵ１２Ａ、ＲＯＭ１２Ｂ、ＲＡＭ１２Ｃ、及びＩ／Ｏ（入出力インターフェース）１２Ｄがバス１２Ｅに接続されたコンピュータで構成される。
【００３９】
ＲＯＭ１２Ｂには、ＥＧＲを制御するためのプログラムや、各種データ等が記憶されている。ＲＯＭ１２Ｂに記憶されたプログラムをＲＡＭ１２Ｃに展開してＣＰＵ１２Ａが実行することにより、ＥＧＲの制御が行われる。
【００４０】
Ｉ／Ｏ１２Ｄには、スロットルセンサ１４、クランク角センサ１６、エアフロセンサ１８、バルブＡ２０、バルブＢ２２、バルブＣ２４、バルブＤ２６、バルブＥ２８、及び電動コンプレッサモータ３０が接続されている。
【００４１】
スロットルセンサ１４は、スロットルバルブまたはアクセルの開度を検出して検出結果を制御部１２に出力する。
【００４２】
クランク角センサ１６は、回転数等を検出するために内燃機関３８のクランク角度を検出して検出結果を制御部１２に出力する。
【００４３】
エアフロセンサ１８は、内燃機関３８に流入する空気流量を検出して検出結果を制御部１２に出力する。
【００４４】
バルブＡ２０、バルブＢ２２、バルブＣ２４、バルブＤ２６、及びバルブＥ２８は、それぞれ制御部１２の制御によってバルブの開閉が行われる。
【００４５】
電動コンプレッサモータ３０は、制御部１２の制御によって回転が駆動され、圧縮機３１によって吸入空気が圧縮される。
【００４６】
制御部１２は、内燃機関３８の運転条件に基づいて、各バルブ及び電動コンプレッサモータ３０の駆動を制御する。具体的には、制御部１２は、各センサの検出結果に基づいて、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構及びＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２の作動を制御すると共に、電動コンプレッサ３２の作動と、電動コンプレッサ３２を作動する場合のターボ過給機３４に対する接続（並列接続または直列接続）を制御する。なお、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０及びＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２の作動は、基本的には予め定めたマップに従って各バルブを制御部１２が制御してＥＧＲガスの還流を行う。
【００４７】
ところで、電動コンプレッサ３２をターボ過給機３４の吸気下流側に配置する場合、電動コンプレッサ３２とターボ過給機３４の配置の仕方によってターボ圧縮機３３の動作点が変化する。具体的には、直列に接続した場合は、電動コンプレッサ３２の補助過給によりターボ圧縮機３３への流量は増加する。一方、並列に接続した場合、ターボ圧縮機３３と電動コンプレッサ３２とに分配して過給するため、ターボ圧縮機３３への流量は低下する。また、ＥＧＲをＬＰＬにするかＨＰＬにするかでターボ圧縮機３３の動作点が変化する。具体的には、ＬＰＬにするとＥＧＲガスをタービン３５の排気下流側からターボ圧縮機３３の吸気上流側に還流するため、ターボ圧縮機３３の通過流量がＨＰＬよりも多くなる。ＨＰＬにするとＥＧＲガスをタービン３５より排気上流側から電動コンプレッサ３２の吸気下流側へ還流するため、ターボ圧縮機３３にＥＧＲガスが通過せず、ＬＰＬに比べてターボ圧縮機３３への流量は少なくなる。一般的に、ターボ圧縮機３３の動作点に対して過給機効率が異なり、過給機効率の低い動作点で過給を行うと、ポンプ損が増加して内燃機関３８の燃費を低下させる。
【００４８】
また、電動コンプレッサ３２をターボ過給機３４に対して直列に接続することで、過給の応答性を向上でき、加速性能が良くなることが知られている。ここで、電動コンプレッサ３２をターボ過給機３４に直列に接続してＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０を作動した場合と、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２を作動した場合の運転可能領域を図３（Ａ）、（Ｂ）に示す。ＥＧＲの方式を適切に切り替えることにより定常運転時は低速から中速まで過給を行うことができる。特に、新規制に対応するために、ＥＧＲ量が必要となる中速域では電動コンプレッサ３２がチョーク若しくは電源出力限界によって効率が低下することが問題となる。
【００４９】
一方、電動コンプレッサ３２をターボ過給機３４に対して並列に接続し、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０を作動した場合と、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２を作動した場合の運転可能領域を図３（Ｃ）、（Ｄ）に示す。並列に接続することで、応答性の良い電動コンプレッサ３２の過給アシストを行っても過渡状態では昇圧したガスがターボ過給機３４側に逃げてしまうため、過給の応答性が向上しない。そのため、一般的には電動コンプレッサ３２をターボ過給機３４に並列に接続しない。しかしながら、図３（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、定常運転時には中速から高速において過給アシストを行うことが可能である。
【００５０】
このように、ターボ過給機３４に対する電動コンプレッサ３２の接続（並列接続または直接接続）及びＥＧＲの方式の違いにより、それぞれの過給可能な領域が限られており、過給可能な領域はそれぞれ異なっている。
【００５１】
そこで、本実施形態では、ターボ過給機３４と電動コンプレッサ３２と有し、電動コンプレッサ３２の配置をターボ過給機３４に対して直列接続または並列接続を選択可能とし、ＥＧＲ方式もＬＰＬまたはＨＰＬの選択可能な構成としている。そして、内燃機関３８の運転条件（例えば、負荷と回転数）に応じて電動コンプレッサ３２の配置及びＥＧＲ方式の組み合わせを選択する。これにより、従来の内燃機関では過給機がサージまたはチョーク領域に入ってしまい運転できなかった条件においても運転を可能にすることができる。
【００５２】
また、組み合わせの選択によりターボ過給機３４の効率の良い領域に作動点を移動させて、過給効率を向上させ、燃費を向上させることができる。電動コンプレッサ３２の配置とＥＧＲ方式の組み合わせは、図４に示すように、内燃機関３８の負荷、回転数、吸気流量、ＥＧＲ率、ＬＰＬとＨＰＬの割合からターボ過給機３４のターボ圧縮機３３の動作点を推定し、最も効率が高くなるものを選択する。
【００５３】
ここで、電動コンプレッサ３２の配置によるターボ過給機３４の動作点の移動について説明する。
【００５４】
電動コンプレッサ３２はバッテリなどの電力から動力を得るため、排気エネルギを用いないで過給を行うことができる。そのため、電動コンプレッサ３２とターボ過給機３４を併用することで、排気エネルギから得る仕事量を減らすことができ、ポンプ損失を低減できることが知られている。
【００５５】
電動コンプレッサ３２とターボ過給機３４の配置の仕方によるターボ過給機３４のターボ圧縮機３３の作動点が変化するので、以下に示す。
【００５６】
図５（Ａ）に示すように、直列に電動コンプレッサ３２とターボ過給機３４を配置した場合には、図５（Ｂ）に示すように、ターボ過給機３４が昇圧した作動ガスを更に電動コンプレッサ３２で昇圧する。そのため、吸気ポートにおける圧力が上昇し、ターボ過給機３４のターボ圧縮機３３を通過する流量が増加する。その結果、ターボ圧縮機３３の作動点は高流量側に移動する。そのため、内燃機関３８の吸気量が少ないときにはターボ圧縮機３３の作動点が効率の高い領域に移動する。
【００５７】
また、電動コンプレッサ３２の始動前と等しい過給機仕事の場合では、ターボ過給機３４のターボ圧縮機３３への通過流量が増加するため、ターボ過給機３４の圧力比は減少する。しかし、電動コンプレッサ３２が昇圧するため、トータルとしての吸気圧力は上昇する。
【００５８】
一方、図６（Ａ）に示すように、並列に電動コンプレッサ３２とターボ過給機３４を配置した場合には、図６（Ｂ）に示すように、ターボ過給機３４に流れ込む作動ガスの一部を電動コンプレッサ３２が受けて持って昇圧する。この時に電動コンプレッサ３２で昇圧する流量は電動コンプレッサ３２の出力とターボ過給機３４の過給機仕事の割合によって決まる。ターボ圧縮機３３を通過する流量が減少するため、ターボ圧縮機３３の作動点は低流量側に移動する。そのため、内燃機関３８の吸気量が多いときにはターボ圧縮機３３の作動点が効率の高い領域に移動する。
【００５９】
また、電動コンプレッサ３２の始動前と等しい過給機仕事の場合では、ターボ圧縮機３３の通過流量が減少するため、ターボ過給機３４における圧力比は高くなる。
【００６０】
次に、ＥＧＲ方式によるターボ過給機３４の動作点の移動について説明する。
【００６１】
ＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２では、図７（Ａ）に示すように、タービン３５の排気下流側からターボ圧縮機３３の吸気上流側へＥＧＲガスを還流するため、ターボ圧縮機３３の通過流量がＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０を作動した場合よりも多くなる。そのため、過給機仕事はＨＰＬよりも大きくなる。タービン３５へ流入する排気エネルギが大きいため、低流量かつ低負荷の場合でもターボ過給機仕事を得ることができる。
【００６２】
一方、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０では、図７（Ｂ）に示すように、吸気と排気の差圧を利用して、タービン３５より排気上流側から電動コンプレッサ３２の吸気下流側へＥＧＲガスを還流する。そのため、ターボ圧縮機３３にＥＧＲガスが通過せず、ＬＰＬに比べてターボ圧縮機３３への流量は少なくなる。そのため、過給機仕事はＬＰＬに比べて小さくなる。
【００６３】
すなわち、図８（Ａ）に示すように、ターボ圧縮機３３への流量は、ＨＰＬよりＬＰＬの方が多くなり、タービンへの流量は、ＨＰＬよりＬＰＬの方が多くなる。また、過給機仕事は、ＨＰＬよりＬＰＬの方が大きく、排気エネルギは、ＨＰＬよりＬＰＬの方が大きい。また、ＨＰＬ動作点は、図８（Ｂ）に示すように、低流量側に移動し、ＬＰＬ動作点は、高流量側に移動する。
【００６４】
続いて、電動コンプレッサ３２とターボ過給機３４の配置、及びＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０とＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２の各組み合わせについて説明する。
【００６５】
本実施形態では、電動コンプレッサ３２とターボ過給機３４の配置、及びＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０とＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２の各組み合わせは、以下に示すように、（１）〜（１２）の１２種類に切り替え可能とされている。
【００６６】
（１）ＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２を作動して電動コンプレッサ３２を停止。
【００６７】
（２）ＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２及びＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０を作動して電動コンプレッサ３２を停止。
【００６８】
（３）ＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０を作動して電動コンプレッサ３２を停止。
【００６９】
（４）ＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２を作動して電動コンプレッサ３２を直列接続して作動。
【００７０】
（５）ＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２及びＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０を作動して電動コンプレッサ３２を直列接続して作動。
【００７１】
（６）ＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０を作動して電動コンプレッサ３２を直列接続して作動。
【００７２】
（７）ＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２を作動して電動コンプレッサ３２を並列接続して作動。
【００７３】
（８）ＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２及びＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０を作動して電動コンプレッサ３２を並列接続して作動。
【００７４】
（９）ＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０を作動して電動コンプレッサ３２を並列接続して作動。
【００７５】
（１０）ＥＧＲなしで電動コンプレッサ３２を直列接続して作動。
【００７６】
（１１）ＥＧＲなしで電動コンプレッサ３２を並列接続して作動。
【００７７】
（１２）ＥＧＲなしで電動コンプレッサ３２を停止。
【００７８】
以下では、（１）〜（１２）の各組み合わせについて詳細に説明する。
（１）は、図９（Ａ）に示すように、バルブＢ２２、バルブＣ２４、及びバルブＥ２８を閉じて、バルブＡ２０及びバルブＤ２６を開放する。これにより、吸入された空気は、ターボ圧縮機３３を通って、電動コンプレッサ３２をバイパスするバイパス用吸気経路５０を通過して内燃機関３８に流入する。また、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２が作動して、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２によるＥＧＲガスをターボ圧縮機３３の吸気量流側に還流する。
【００７９】
（１）では、電動コンプレッサ３２による電力消費を抑えるために、電動コンプレッサ３２を使用しない。また、タービン３５へ流入する排気エネルギを大きくし、低流量かつ低負荷の場合でもターボ過給機が過給機仕事を得るために、ＥＧＲはＨＰＬーＥＧＲ機構４０ではなくＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２を作動する。ＥＧＲをＬＰＬとすることでターボ過給機の回転数を高く保ちながら応答性を良くして過給圧を高くすることができる。また、触媒等の後処理装置に排気を多く流すことで暖機を促進し浄化効率を向上させるなどの効果がある。また、ターボ圧縮機３３の動作点が、図９（Ｂ）に示すように、ＨＰＬに比べて高流量側に移動するため、サージを回避することができ、ターボ圧縮機３３の効率が高い領域に動作点が移動する。図９（Ａ）のように電動コンプレッサ３２を使用しない場合でＥＧＲを行う時、ＬＰＬで還流してもターボ過給機３３の動作点が効率の極値よりも小流量側になると判断された場合にこの形態を用いる。
【００８０】
（２）では、図１０（Ａ）に示すように、バルブＢ２２及びバルブＣ２４を閉じて、バルブＡ２０、バルブＤ２６、及びバルブＥ２８を開放する。これにより、吸入された空気は、ターボ圧縮機３３を通って、電動コンプレッサ３２をバイパスするバイパス用吸気経路５０を通過して内燃機関３８に流入する。また、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２が作動して、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２によるＥＧＲガスをターボ圧縮機３３の吸気量流側に還流すると共に、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０が作動して、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０によるＥＧＲガスを電動コンプレッサ３２の吸気下流側に還流する。
【００８１】
（２）では、電動コンプレッサ３２による電力消費を抑えるために、電動コンプレッサ３２を使用しない。また、バルブＡ２０及びバルブＥ２８の各々の開度を調整することでＥＧＲ率と、ＨＰＬとＬＰＬとの割合を変更することができる。また、ターボ圧縮機３３の動作点が効率の極値よりも低流量側にある場合は、図１０（Ｂ）に示すように、ＬＰＬの割合を増やすため、バルブＡ２０の開度を大きくしてバルブＥ２８の開度を小さくする。一方でターボ圧縮機３３の動作点が効率の極値より高流量側にある場合はＨＰＬの割合を増やすため、バルブＥ２８の開度を大きくし、バルブＡ２０の開度を小さくする。ＨＰＬとＬＰＬとの割合を変更することで、ターボ圧縮機３３の動作点を効率的に極値に移動させる。図１０（Ａ）に示すように電動コンプレッサ３２を使用しない場合でＥＧＲを行う時、ＨＰＬではターボ圧縮機３３の動作点が効率の極値よりも小流量側になり、かつＬＰＬではターボ圧縮機３３の動作点が効率の極値よりも大流量側になる場合にこの形態を用いる。
【００８２】
（３）では、図１１（Ａ）に示すように、バルブＡ２０、バルブＢ２２及びバルブＣ２４を閉じて、バルブＤ２６、及びバルブＥ２８を開放する。これにより、吸入された空気は、ターボ圧縮機３３を通って、電動コンプレッサ３２をバイパスするバイパス用吸気経路５０を通過して内燃機関３８に流入する。また、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０が作動して、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０によるＥＧＲガスを電動コンプレッサ３２の吸気下流側に還流する。
【００８３】
（３）では、電動コンプレッサ３２による電力消費を抑えるために、電動コンプレッサ３２を使用しない。また、タービンへの流量を減らし、過給機仕事を減少させることでポンプ損を減らすために、ＥＧＲはＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０を作動する。ターボ圧縮機３３の動作点が図１１（Ｂ）に示すように、ＬＰＬに比べて低流量側に移動するため、チョークを回避することができ、ターボ圧縮機３３の効率が高い領域に動作点が移動する。図１１１（Ａ）に示すように電動コンプレッサ３２を使用しない場合でＥＧＲを行う時、ＨＰＬでもターボ圧縮機３３の動作点が効率の極値よりも大流量側になると判断された場合にこの形態を用いる。
【００８４】
（４）では、図１２（Ａ）に示すように、バルブＢ２２、バルブＤ２６、及びバルブＥ２８を閉じて、バルブＡ２０及びバルブＣ２４を開放する。これにより、吸入された空気は、ターボ圧縮機３３を通って、直列用吸気経路４６から電動コンプレッサ３２を通過して内燃機関３８に流入する。また、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２が作動して、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２によるＥＧＲガスをターボ圧縮機３３の吸気量流側に還流する。
【００８５】
（４）では、ターボ過給機３４のみでは過給圧が足りない運転条件であると推定された場合は、電動コンプレッサ３２を始動する。電動コンプレッサ３２を並列接続すると、ターボ圧縮機３３に流入する流量が低下するためサージ領域に入る。そこで、電動コンプレッサ３２を直接接続とすることでターボ圧縮機３３の動作点を高流量側に移動させる。この時、タービン３５へ流入する排気エネルギを大きくし低流量でもターボ過給機３４が過給機仕事を得ることができ、また、ターボ圧縮機３３の動作点を高流量側にするためにＥＧＲはＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２を作動する。ＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２と電動コンプレッサ３２の直列接続による効果でターボ圧縮機３３の動作点が、高流量側に移動する。これにより、サージを回避することができ、図１２（Ｂ）に示すように、ＨＰＬに比べてターボ圧縮機３３の効率が高い領域に動作点が移動する。また、電動コンプレッサ３２を並列に接続する場合に比べてもターボ圧縮機３３の効率が高い領域に動作点を移動する。図１２（Ａ）に示すように電動コンプレッサ３２を使用する場合でＥＧＲを行う時、ＥＧＲをＬＰＬで還流し電動コンプレッサ３２を直列接続した場合にターボ圧縮機３３の動作点が効率の極値より小流量側になると判断された場合にこの形態を用いる。
【００８６】
（５）では、図１３（Ａ）に示すように、バルブＢ２２及びバルブＤ２６を閉じて、バルブＡ２０、バルブＣ２４、及びバルブＥ２８を開放する。これにより、吸入された空気は、ターボ圧縮機３３を通って、直列用吸気経路４６から電動コンプレッサ３２を通過して内燃機関３８に流入する。また、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２が作動して、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２によるＥＧＲガスをターボ圧縮機３３の吸気量流側に還流すると共に、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０が作動して、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０によるＥＧＲガスを電動コンプレッサ３２の吸気下流側に還流する。
【００８７】
（５）では、ターボ過給機３４のみでは過給圧が足りてない運転条件であると推定された場合は、電動コンプレッサ３２を始動する。電動コンプレッサ３２を直列接続することでターボ圧縮機３３の動作点が高流量側に移動する。また、バルブＡ２０及びバルブＥ２８の各々の開度を調整することでＥＧＲ率と、ＨＰＬとＬＰＬとの割合を変更することができる。また、ターボ圧縮機３３の動作点が効率の極値よりも低流量側にある場合は、図１３（Ｂ）に示すように、ＬＰＬの割合を増やすため、バルブＡ２０の開度を大きくしてバルブＥ２８の開度を小さくする。一方でターボ圧縮機３３の動作点が効率の極値より高流量側にある場合はＨＰＬの割合を増やすため、バルブＥ２８の開度を大きくし、バルブＡ２０の開度を小さくする。ＨＰＬとＬＰＬとの割合を変更することで、ターボ圧縮機３３の動作点を効率的に極値に移動させる。図１３（Ａ）に示すように電動コンプレッサ３２を使用する場合でＥＧＲを行う時、ＥＧＲをＬＰＬで還流し電動コンプレッサ３２を直列接続した場合にターボ圧縮機３３の動作点が効率の極値よりも大流量側になり、かつＥＧＲをＨＰＬで還流し電動コンプレッサ３２を直列接続した場合にターボ圧縮機３３の動作点が効率の極値より小流量側になる場合にこの形態を用いる。
【００８８】
（６）では、図１４（Ａ）に示すように、バルブＡ２０、バルブＢ２２、及びバルブＤ２６を閉じて、バルブＣ２４及びバルブＥ２８を開放する。これにより、吸入された空気は、ターボ圧縮機３３を通って、直列用吸気経路４６から電動コンプレッサ３２を通過して内燃機関３８に流入する。また、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０が作動して、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０によるＥＧＲガスを電動コンプレッサ３２の吸気下流側に還流する。
【００８９】
（６）では、ターボ過給機３４のみでは過給が足りない運転条件であると推定された場合は、電動コンプレッサ３２を始動する。電動コンプレッサ３２を直列接続することでターボ圧縮機３３の動作点が高流量側に移動する。また、ターボ圧縮機３３の動作点が、ＬＰＬに比べて低流量側に移動するため、チョークを回避することができ、ターボ圧縮機３３の効率が高い領域に動作点が移動する。図１４（Ａ）に示すように電動コンプレッサ３２を使用する場合でＥＧＲを行う時、ＥＧＲをＨＰＬで還流し電動コンプレッサ３２を直列接続した場合にターボ圧縮機３３の動作点が効率の極値よりも大流量側になり、かつＥＧＲをＬＰＬで還流し電動コンプレッサ３２を並列接続した場合の動作点と比較して、図１４（Ｂ）のように効率が高くなると判断された場合にこの形態を用いる。
【００９０】
（７）では、図１５（Ａ）に示すように、バルブＣ２４及びバルブＥ２８を閉じて、バルブＡ２０、バルブＢ２２、及びバルブＤ２６を開放する。これにより、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２が作動して、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２によるＥＧＲガスをターボ圧縮機３３の吸気量流側に還流すると共に、並列用吸気経路４８に還流する。また、吸入された空気は、ターボ圧縮機３３を通った空気と、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２から並列用吸気経路４８に還流して電動コンプレッサ３２を通過したＥＧＲガスとが合流して内燃機関３８に流入する。
【００９１】
（７）では、ターボ過給機３４のみでは過給圧が足りない運転条件であると推定された場合は、電動コンプレッサ３２を始動する。電動コンプレッサ３２を並列接続することで、排気還流の一部を電動コンプレッサ３２が分担する。その結果、ターボ圧縮機３３の動作点は低流量側に移動する。また、ＥＧＲをＬＰＬとすることでＨＰＬよりもタービン３５への流量が増加し得られる過給機仕事が増加し、ターボ圧縮機３３への流量が増加する。図１５（Ａ）に示すように電動コンプレッサ３２を使用する場合でＥＧＲを行う時、ＥＧＲをＬＰＬで還流し電動コンプレッサ３２を並列接続した場合にターボ圧縮機３３の動作点が効率の極値よりも小流量側になり、かつＥＧＲをＨＰＬで還流し電動コンプレッサ３２を直列接続した場合の動作点と比較して、図１５（Ｂ）のように効率が高くなると判断される場合にこの形態を用いる。
【００９２】
（８）では、図１６（Ａ）に示すように、バルブＣ２４を閉じて、バルブＡ２０、バルブＢ２２、バルブＤ２６、及びバルブＥ２８を開放する。これにより、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２が作動して、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２によるＥＧＲガスをターボ圧縮機３３の吸気量流側に還流すると共に、並列用吸気経路４８に還流する。また、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０が作動して、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０によるＥＧＲガスを電動コンプレッサ３２の吸気下流側に還流する。また、吸入された空気は、ターボ圧縮機３３を通った空気と、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構４２から並列用吸気経路４８に還流して電動コンプレッサ３２を通過したＥＧＲガスとが合流して内燃機関３８に流入する。
【００９３】
（８）では、ターボ過給機３４のみでは過給圧が足りない運転条件であると推定された場合は、電動コンプレッサ３２を始動する。電動コンプレッサ３２を並列接続することで、排気還流の一部を電動コンプレッサ３２が分担する。その結果、ターボ圧縮機３３の動作点は低流量側に移動する。また、バルブＡ２０及びバルブＥ２８の各々の開度を調整することでＥＧＲ率と、ＨＰＬとＬＰＬとの割合を変更することができる。また、ターボ圧縮機３３の動作点が効率の極値よりも低流量側にある場合は、図１６（Ｂ）に示すように、ＬＰＬの割合を増やすため、バルブＡ２０の開度を大きくしてバルブＥ２８の開度を小さくする。一方でターボ圧縮機３３の動作点が効率の極値より高流量側にある場合はＨＰＬの割合を増やすため、バルブＥ２８の開度を大きくし、バルブＡ２０の開度を小さくする。ＨＰＬとＬＰＬとの割合を変更することで、ターボ圧縮機３３の動作点を効率的に極値に移動させる。図１６（Ａ）に示すように電動コンプレッサ３２を使用する場合でＥＧＲを行う時、ＥＧＲをＬＰＬで還流し電動コンプレッサ３２を並列接続した場合にターボ圧縮機３３の動作点が効率の極値よりも大流量側になり、かつＥＧＲをＨＰＬで還流し電動コンプレッサ３２を並列接続した場合にターボ圧縮機３３の動作点が効率の極値よりも小流量側になる場合にこの形態を用いる。
【００９４】
（９）では、図１７（Ａ）に示すように、バルブＡ２０及びバルブＣ２４を閉じて、バルブＢ２２、バルブＤ２６、及びバルブＥ２８を開放する。これにより、吸入された空気は、ターボ圧縮機３３の前で分かれて、ターボ圧縮機３３を通った空気と、並列用吸気経路４８から電動コンプレッサ３２を通過した空気とが合流して内燃機関３８に流入する。また、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０が作動して、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構４０によるＥＧＲガスを電動コンプレッサ３２の吸気下流側に還流する。
【００９５】
（９）では、ターボ過給機３４のみでは過給圧が足りない運転条件であると推定された場合は、電動コンプレッサ３２を始動する。電動コンプレッサ３２を並列接続することで、吸気の一部を電動コンプレッサ３２が分担する。その結果、ターボ圧縮機３３の動作点は低流量側に移動する。ＥＧＲをＨＰＬとすることでＬＰＬよりもタービン３５への流量が減少しポンプ損が減少する。また、ターボ圧縮機３３への流量が減少するため、チョークを回避することができる。図１７（Ａ）に示すように電動コンプレッサ３２を使用する場合でＥＧＲを行う時、ＥＧＲをＨＰＬで還流し電動コンプレッサ３２を並列接続した場合に、ターボ圧縮機３３の動作点が、図１７（Ｂ）のように効率の極値よりも大流量側になると判断された場合にこの形態を用いる。
【００９６】
（１０）では、図１８（Ａ）に示すように、バルブＡ２０、バルブＢ２２、バルブＤ２６、及びバルブＥ２８を閉じて、バルブＣ２４を開放する。これにより、吸入された空気は、ターボ圧縮機３３を通って、直列用吸気経路４６から電動コンプレッサ３２を通過して内燃機関３８に流入する。
【００９７】
（１０）では、図１８（Ｂ）に示すように、ＥＧＲなしで電動コンプレッサ３２を並列接続した場合よりもターボ圧縮機３３の動作点が大流量側に移動する。加速時や全負荷時などＥＧＲを使用せず過給を優先する運転条件、かつ吸気が低流量である運転条件の場合にＥＧＲなしで電動コンプレッサ３２の直列接続を適用する。
【００９８】
（１１）では、図１９（Ａ）に示すように、バルブＡ２０、バルブＣ２４、及びバルブＥ２８を閉じて、バルブＢ２２及びバルブＤ２６を開放する。これにより、吸入された空気は、ターボ圧縮機３３の前で分かれて、ターボ圧縮機３３を通った空気と、並列用吸気経路４８から電動コンプレッサ３２を通過した空気とが合流して内燃機関３８に流入する。
【００９９】
（１１）では、ターボ圧縮機３３の動作点は、図１９（Ｂ）に示すように、ＥＧＲなしで電動コンプレッサ３２を直列に接続した場合よりも低流量側に移動する。加速時や全負荷時などＥＧＲを使用せず過給を優先する運転条件、かつ吸気が大流量である運転条件の場合にＥＧＲなしで電動コンプレッサ３２の並列接続を適用する。
【０１００】
（１２）では、図２０（Ａ）に示すように、バルブＡ２０、バルブＢ２２、バルブＣ２４、及びバルブＥ２８を閉じて、バルブＤ２６を開放する。これにより、吸入された空気は、ターボ圧縮機３３を通って内燃機関３８に流入する。
【０１０１】
（１２）では、ターボ過給機３４のみで過給圧が十分であると推定された場合であり、電動コンプレッサ３２による電力消費を抑えるために電動コンプレッサ３２を使用しない。ターボ圧縮機３３の動作点は、図２０（Ｂ）に示すように、ターボ圧縮機３３が安定して動作する範囲である。
【０１０２】
図２１（Ａ）に上述の（１）〜（１２）のそれぞれにおける電動コンプレッサ３２の作動の有無、電動コンプレッサ３２の接続（バイパス、並列、または直列）、及びＥＧＲ方式を示す。また、図２１（Ｂ）に上述の（１）〜（１２）のそれぞれにおける各バルブの開閉状態を示す。本実施形態では、図２１（Ａ）、（Ｂ）をマップとしてＥＧＲ制御装置１０に予め記憶しておき、各状態に切り替える制御を行う。
【０１０３】
続いて、上述のように構成された本実施形態に係るＥＧＲ制御装置１０の制御部１２で行われる具体的な処理について説明する。図２２は、本実施形態に係るＥＧＲ制御装置１０の制御部１２で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【０１０４】
ステップ１００では、ＣＰＵ１２Ａが、ＥＧＲ領域であるか否かを判定する。該判定は、例えば、スロットルセンサ１４、クランク角センサ１６、及びエアフロセンサ１８の各検出結果に基づいて、内燃機関の負荷、回転数、及び吸気流量などが、予め定めたＥＧＲ領域であるか否かを判定する。該判定が否定された場合にはステップ１０２へ移行し、肯定された場合にはステップ１０６へ移行する。
【０１０５】
ステップ１０２では、ＣＰＵ１２Ａが、電動コンプレッサ３２の動作が必要であるか否かを判定する。該判定は、例えば、スロットルセンサ１４、クランク角センサ１６、及びエアフロセンサ１８の各検出結果に基づいて、電動コンプレッサ３２を作動する必要があるか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ１０４へ移行する。一方、否定された場合には、上述の（１２）となるように、各バルブ及び電動コンプレッサモータ３０の作動を制御する。すなわち、バルブＡ２０、バルブＢ２２、バルブＣ２４、及びバルブＥ２８を閉じて、バルブＤ２６を開放し、電動コンプレッサモータ３０を停止するように制御する。
【０１０６】
ステップ１０４では、ＣＰＵ１２Ａが、電動コンプレッサ３２を直列接続した場合のターボ圧縮機３３の動作点が効率の極値より高流量側であるか否かを判定する。該判定が否定された場合には、上述の（１０）となるように、各バルブ及び電動コンプレッサモータ３０の作動を制御する。すなわち、バルブＡ２０、バルブＢ２２、バルブＤ２６、及びバルブＥ２８を閉じて、バルブＣ２４を開放し、電動コンプレッサモータ３０を作動するように制御する。一方、該判定が肯定された場合には、上述の（１１）となるように、各バルブ及び電動コンプレッサモータ３０の作動を制御する。すなわち、バルブＡ２０、バルブＣ２４、及びバルブＥ２８を閉じて、バルブＢ２２及びバルブＤ２６を開放し、電動コンプレッサモータ３０を作動するように制御する。
【０１０７】
ステップ１０６では、ＣＰＵ１２Ａが、電動コンプレッサ３２の動作が必要であるか否かを判定する。該判定は、例えば、スロットルセンサ１４、クランク角センサ１６、及びエアフロセンサ１８の各検出結果に基づいて、電動コンプレッサ３２を作動する必要があるか否かを判定する。該判定が否定された場合にはステップ１０８へ移行し、肯定された場合にはステップ１１２へ移行する。
【０１０８】
ステップ１０８では、ＣＰＵ１２Ａが、電動コンプレッサ３２がバイパスでＬＰＬの場合のターボ圧縮機３４の動作点が効率の極値よりも高流量側か否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ１１０へ移行し、否定された場合には、上述の（１）となるように、各バルブ及び電動コンプレッサモータ３０を制御する。すなわち、バルブＢ２２、バルブＣ２４、及びバルブＥ２８を閉じて、バルブＡ２０及びバルブＤ２６を開放し、電動コンプレッサモータ３０を停止するように制御する。
【０１０９】
ステップ１１０では、ＣＰＵ１２Ａが、電動コンプレッサ３２がバイパスでＨＰＬの場合のターボ圧縮機３４の動作点が効率の極値よりも低流量側か否かを判定する。該判定が否定された場合には、上述の（３）となるように、各バルブ及び電動コンプレッサモータ３０を制御する。すなわち、バルブＢ２２及びバルブＣ２４を閉じて、バルブＡ２０、バルブＤ２６、及びバルブＥ２８を開放し、電動コンプレッサモータ３０を停止するように制御する。一方、判定が肯定された場合には、上述の（２）となるように、各バルブ及び電動コンプレッサモータ３０を制御する。すなわち、バルブＢ２２及びバルブＣ２４を閉じて、バルブＡ２０、バルブＤ２６、及びバルブＥ２８を開放し、電動コンプレッサモータ３０を停止するように制御する。
【０１１０】
ステップ１１２では、（ａ）電動コンプレッサ３２を直列接続でＬＰＬの場合、（ｂ）電動コンプレッサ３２を直列接続でＨＰＬの場合、（ｃ）電動コンプレッサ３２を並列接続でＬＰＬの場合、（ｄ）電動コンプレッサ３２を並列接続でＨＰＬの場合のそれぞれについてターボ圧縮機３３の動作点を計算してステップ１１４へ移行する。
【０１１１】
ステップ１１４では、ＣＰＵ１２Ａが、動作点（ａ）が効率の極値よりも高流量側か否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ１１６へ移行し、否定された場合には、上述の（４）となるように、各バルブ及び電動コンプレッサモータ３０を制御する。すなわち、バルブＢ２２、バルブＤ２６、及びバルブＥ２８を閉じて、バルブＡ２０及びバルブＣ２４を開放し、電動コンプレッサモータ３０を作動するように制御する。
【０１１２】
ステップ１１６では、ＣＰＵ１２Ａが、動作点（ｂ）が効率の極値よりも低流量側か否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ１２４へ移行し、否定された場合にはステップ１１８へ移行する。
【０１１３】
ステップ１１８では、ＣＰＵ１２Ａが、動作点（ｃ）が効率の極値よりも高流量側か否かを判定する。該判定が否定された場合にはステップ１２０へ移行し、肯定された場合にはステップ１２２へ移行する。
【０１１４】
ステップ１２０では、ＣＰＵ１２Ａが、動作点（ｂ）の効率＞動作点（ｃ）の効率であるか否かを判定する。該判定が肯定された場合には、上述の（６）となるように、各バルブ及び電動コンプレッサモータ３０を制御する。すなわち、バルブＡ２０、バルブＢ２２、及びバルブＤ２６を閉じて、バルブＣ２４及びバルブＥ２８を開放し、電動コンプレッサモータ３０を作動するように制御する。一方、判定が否定された場合には、上述の（７）となるように、各バルブ及び電動コンプレッサモータ３０を制御する。すなわち、バルブＣ２４及びバルブＥ２８を閉じて、バルブＡ２０、バルブＢ２２、及びバルブＤ２６を開放し、電動コンプレッサモータ３０を作動するように制御する。
【０１１５】
ステップ１２２では、ＣＰＵ１２Ａが、動作点（ｄ）が効率の極値よりも高流量側か否かを判定する。該判定が否定された場合には、上述の（８）となるように、各バルブ及び電動コンプレッサモータ３０を制御する。すなわち、バルブＣ２４を閉じて、バルブＡ２０、バルブＢ２２、バルブＤ２６、及びバルブＥ２８を開放し、電動コンプレッサモータ３０を作動するように制御する。一方、判定が肯定された場合には、上述の（９）となるように、各バルブ及び電動コンプレッサモータ３０を制御する。すなわち、バルブＡ２０及びバルブＣ２４を閉じて、バルブＢ２２、バルブＤ２６、及びバルブＥ２８を開放し、電動コンプレッサモータ３０を作動するように制御する。
【０１１６】
ステップ１２４では、ＣＰＵ１２Ａが、動作点（ａ）と（ｂ）から効率の極値となるＨＰＬ／ＬＰＬ割合と動作点（ｅ）を計算してステップ１２６へ移行する。
【０１１７】
ステップ１２６では、ＣＰＵ１２Ａが、動作点（ｃ）が効率の極値より高流量側か否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ１２８へ移行し、否定された場合には、上述の（５）となるように、各バルブ及び電動コンプレッサモータ３０を制御する。すなわち、バルブＢ２２及びバルブＤ２６を閉じて、バルブＡ２０、バルブＣ２４、及びバルブＥ２８を開放し、電動コンプレッサモータ３０を作動するように制御する。
【０１１８】
ステップ１２８では、ＣＰＵ１２Ａが、動作点（ｃ）と（ｄ）から効率の極値となるＨＰＬ／ＬＰＬ割合と動作点（ｆ）を計算してステップ１３０へ移行する。
【０１１９】
ステップ１３０では、ＣＰＵ１２Ａが、動作点（ｅ）の効率＞動作点（ｆ）の効率であるか否かを判定する。該判定が肯定された場合には、上述の（５）となるように、各バルブ及び電動コンプレッサモータ３０を制御する。すなわち、バルブＢ２２及びバルブＤ２６を閉じて、バルブＡ２０、バルブＣ２４、及びバルブＥ２８を開放し、電動コンプレッサモータ３０を作動するように制御する。一方、判定が否定された場合には、上述の（８）となるように、各バルブ及び電動コンプレッサモータ３０を制御する。すなわち、バルブＣ２４を閉じて、バルブＡ２０、バルブＢ２２、バルブＤ２６、及びバルブＥ２８を開放し、電動コンプレッサモータ３０を作動するように制御する。
【０１２０】
このように制御部１２が制御を行うことにより、電動コンプレッサ３２の配置とＥＧＲ方式の組み合わせを最も効率が高くなるものを選択することができる。また、ターボ過給機３４の過給機効率を向上させることができ、ポンプ損が減少することで内燃機関３８の熱効率が向上する。また、ターボ圧縮機３３がサージやチョークを生じる運転領域においても電動コンプレッサ３２の切り替えを行うことで過給を行うことができるようになるため、内燃機関３８の運転可能領域が広がる。また、ＥＧＲを広範囲で行うことが可能となり、低エミッションにすることができる。特に、高負荷や中速移行でのＥＧＲが高過給率で可能となり、低エミッション化を実現できる。
【０１２１】
なお、上記の各実施形態では、吸入空気の圧縮と非圧縮を切り替え可能な圧縮機の一例として電動コンプレッサ３２を適用した例を説明したが、これに限るものではない。例えば、電磁クラッチ等によって内燃機関の駆動力の伝達の有無を切り替えて圧縮機３１を機械的に駆動する所謂スーパーチャージャーを圧縮機として適用してもよい。
【０１２２】
また、上記の実施形態における制御部１２で行われる図２２の処理は、コンピュータがプログラムを実行することにより行われるソフトウエア処理として説明したが、ハードウエアで行う処理としてもよい。或いは、ソフトウエア及びハードウエアの双方を組み合わせた処理としてもよい。また、ソフトウエアで行う処理とする場合のプログラムは、各種記憶媒体に記憶して流通させるようにしてもよい。
【０１２３】
また、上記の実施形態では、図２２の処理を行うプログラムを予めＲＯＭ１２Ｂに記憶した形態として説明したが、これに限るものではない。例えば、プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disk Read Only Memory）、及びＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等の記録媒体に記録された形態で提供されてもよい。また、プログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。
【０１２４】
さらに、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【０１２５】
１０    ＥＧＲ制御装置
１２    制御部
２０    バルブＡ
２２    バルブＢ
２４    バルブＣ
２６    バルブＤ
２８    バルブＥ
３０    電動コンプレッサモータ
３２    電動コンプレッサ
３４    ターボ過給機
３８    内燃機関
４０    ＨＰＬ−ＥＧＲ機構
４２    ＬＰＬ−ＥＧＲ機構
４６    直列用吸気経路
４８    並列用吸気経路
５０    バイパス用吸気経路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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