(57)【要約】【課題】ターボチャージャーを利用してＥＧＲ量をより柔軟にかつ広範囲に制御できるＥＧＲ制御装置を提供する。【解決手段】電動機１０ｄによって駆動可能なターボチャージャー１０を備えた内燃機関１に適用されるＥＧＲ制御装置において、ＥＣＵ１７により、内燃機関１のＥＧＲ量が目標値に制御されるように電動機１０ｄを操作する。目標値に対してＥＧＲ量が不足している場合には電動機１０ｄにて発電し、又はターボチャージャー１０が停止状態に保持されるように電動機１０ｄを操作し、又は電動機１０ｄを過給時とは逆方向に駆動する。目標値に対してＥＧＲ量が過剰な場合には電動機１０ｄを過給時の回転方向に駆動する。【選択図】      図１
2004278326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機によって駆動可能なターボチャージャーを備えた内燃機関に適用されるＥＧＲ制御装置において、
前記内燃機関のＥＧＲ量が目標値に制御されるように前記電動機を操作する電動機制御手段を備えたことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項２】
前記電動機制御手段は、前記目標値に対してＥＧＲ量が不足している場合に前記電動機にて発電し、又は前記ターボチャージャーが停止状態に保持されるように前記電動機を操作し、又は前記電動機を過給時とは逆方向に駆動することを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ制御装置。
【請求項３】
前記電動機制御手段は、前記目標値に対してＥＧＲ量が過剰な場合に前記電動機を過給時の回転方向に駆動することを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ制御装置。
【請求項４】
前記ＥＧＲ量を前記目標値に制御するための手段として、前記電動機制御手段とは別にＥＧＲ量調整手段を備え、前記電動機制御手段は、前記ＥＧＲ量調整手段によっては解消できないＥＧＲ量の前記目標値に対する偏差を減少させるように前記電動機を操作することを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ制御装置。
【請求項５】
前記電動機制御手段は、前記ＥＧＲ量調整手段によるＥＧＲ量の制御がその調整範囲の最大又は最小に達した状態において残存するＥＧＲ量の前記目標値に対する偏差を減少させるように前記電動機を操作することを特徴とする請求項４に記載のＥＧＲ制御装置。
【請求項６】
前記電動機制御手段は、前記ＥＧＲ量調整手段によるＥＧＲ量の調整の分解能では解消できない前記目標値に対するＥＧＲの偏差を減少させるように前記電動機を操作することを特徴とする請求項４に記載のＥＧＲ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関におけるＥＧＲ量の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
可変ノズル付きターボチャージャーを備えた内燃機関において、ＥＧＲ弁が最大開度に操作されてもＥＧＲ量が不足するときにターボチャージャーの可変ノズルを絞り込んで排気の背圧を上昇させ、それによりＥＧＲ量を増加させるＥＧＲ制御装置が知られている（例えば特許文献１参照）。その他に、本発明に関連する従来技術として特許文献２がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１５２８７９号公報
【特許文献２】
特表２０００−５００５４４号公報
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、可変ノズルは単純に排気を絞るだけの装置であるため、背圧の制御範囲が狭く制限され、ＥＧＲ量の調整範囲も比較的狭くなる。例えば、排気流量が絶対的に小さい低回転時においては、過給効果を高めるべくノズルを絞り込んだとしてもその状態からノズルの開度を多少変化させる程度では排気背圧に生じる変動量は小さい。このように可変ノズルによるＥＧＲ量の調整においては、内燃機関の運転状態に応じた制約が必ず存在する。
【０００５】
そこで、本発明はターボチャージャーを利用してＥＧＲ量をより柔軟にかつ広範囲に制御できるＥＧＲ制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のＥＧＲ制御装置は、電動機によって駆動可能なターボチャージャーを備えた内燃機関に適用されるＥＧＲ制御装置において、前記内燃機関のＥＧＲ量が目標値に制御されるように前記電動機を操作する電動機制御手段を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
この発明によれば、電動機を操作することにより、ターボチャージャーのタービンロータを、排気によって自由に回転駆動される場合とは異なる状態で駆動させることができる。例えば、タービンロータの回転を利用して電動機で発電し、又は電動機によってタービンロータを排気の流れに抗して停止状態に保持し、又は電動機を過給時とは逆方向に回転させることができる。これらの場合には、排気エネルギによってタービンロータを自由に回転させた場合と比較してタービンロータを通過する際の排気の抵抗が増加する。このため、排気背圧が上昇してＥＧＲ量が増加する。一方、ターボチャージャーを過給時の回転方向に増速させるように電動機を操作した場合には排気背圧が低下してＥＧＲ量が減少する。しかも電動機によってタービンロータを駆動するから、ノズルの開度を調整する場合と異なって排気流量による制約を受けることなくタービンロータの回転速度や回転方向を自由に変化させることができる。従って、内燃機関の運転状態に拘わりなくＥＧＲ量を柔軟にかつ広範囲に亘って制御することができる。なお、本発明に係る電動機制御手段による電動機の操作は、ＥＧＲ量を目標値に収束させるように電動機の駆動状態を調整するものであればよく、ＥＧＲ量が目標値と一致するまで電動機を操作することを要件とするものではない。
【０００８】
本発明のＥＧＲ制御装置において、前記電動機制御手段は、前記目標値に対してＥＧＲ量が不足している場合に前記電動機にて発電し、又は前記ターボチャージャーが停止状態に保持されるように前記電動機を操作し、又は前記電動機を過給時とは逆方向に駆動してもよい（請求項２）。この場合には、上述したように電動機の操作によって排気によるタービンの回転が妨げられて排気背圧が上昇する。従って、ＥＧＲ量の不足を補うことができる。一方、前記電動機制御手段は、前記目標値に対してＥＧＲ量が過剰な場合に前記電動機を過給時の回転方向に駆動してもよい（請求項３）。この場合には排気によるタービンの回転をさらに増速するように電動機が作用して排気背圧が低下するから、ＥＧＲ量を減らしてその過剰な状態の解消に寄与することができる。
【０００９】
本発明のＥＧＲ制御装置においては、前記ＥＧＲ量を前記目標値に制御するための手段として、前記電動機制御手段とは別にＥＧＲ量調整手段を備え、前記電動機制御手段は、前記ＥＧＲ量調整手段によっては解消できないＥＧＲ量の前記目標値に対する偏差を減少させるように前記電動機を操作してもよい（請求項４）。
【００１０】
この態様によれば、ＥＧＲ量調整手段のみでは実現不可能なＥＧＲ量の制御が可能となる。例えば、前記ＥＧＲ量調整手段によるＥＧＲ量の制御がその調整範囲の最大又は最小に達した状態において残存するＥＧＲ量の前記目標値に対する偏差を減少させるように前記電動機を操作した場合には（請求項５）、ＥＧＲ量調整手段による調整範囲を超えてＥＧＲ量を増加させ、又は減少させることができる。あるいは、前記ＥＧＲ量調整手段によるＥＧＲ量の調整分解能では解消できない前記目標値に対するＥＧＲの偏差を減少させるように前記電動機を操作した場合には（請求項６）、ＥＧＲ量調整手段では実現できないＥＧＲ量の微妙な調整を行えるようになる。また、特にＥＧＲ量調整手段による調整が限界のときに限ってターボチャージャーの電動機を操作してＥＧＲ量を変化させるようにした場合には、ＥＧＲ量制御を目的としたターボチャージャーの電動機の操作が過給効果に与える影響を必要最小限に止めることができる。なお、ＥＧＲ量調整手段としては例えば排気通路と吸気通路とを結ぶＥＧＲ通路に設置された開度調整可能なＥＧＲ弁、吸気弁及び排気弁の開時期のオーバーラップ量を制御可能な可変動弁機構を利用することができる。ＥＧＲ弁と可変動弁機構とを組み合わせてＥＧＲ量調整手段としてもよい。その他にも、ＥＧＲ量を調整可能な各種の装置をＥＧＲ量調整手段として用いてよい。
【００１１】
本発明において、ＥＧＲ量の目標値は内燃機関の運転状態に基づいて明示的に演算されるものでもよいし、ＥＧＲ量以外の他の物理量に関する制御の目標値との関連において潜在的に定まるものでもよい。例えば、ＮＯｘ排出量に関して目標値が設定され、排気通路に設けられたＮＯｘセンサによる実測値や内燃機関の運転状態から予測されるＮＯｘ排出量の予測値と目標値との偏差に応じてＥＧＲ量が制御される場合には、ＥＧＲ量そのものに対して目標値が演算される訳ではない。しかしながら、ＮＯｘ排出量の実測値又は予測値を目標値に制御するためには最適なＥＧＲ量が存在しており、ＥＧＲ量の制御の実体は、その最適なＥＧＲ量を目標値としてＥＧＲ量を調整することに他ならない。本発明にいうＥＧＲ量の目標値の概念はこのような潜在的な目標値を含むものである。従って、ターボチャージャーの電動機やＥＧＲ弁等のＥＧＲ量調整手段がＥＧＲ率の概念によって操作される場合も、ＥＧＲ率の目標値からＥＧＲ量の目標値が導き出せる点において本発明の範囲に当然に含まれるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のＥＧＲ制御装置が適用された内燃機関の一実施形態を示している。この内燃機関１は、吸気通路２からシリンダ３内に空気を取り込むとともに燃料噴射弁４からシリンダ３内に燃料を直接噴射してシリンダ３内で燃料混合気を形成する筒内噴射式ガソリンエンジンとして構成されている。シリンダ３内で形成された燃料混合気は点火プラグ５で着火されて燃焼し、その燃焼エネルギでピストン６が往復駆動される。なお、内燃機関１には複数のシリンダ３が設けられているが、図１では単一のシリンダ３のみが代表して示されている。吸気通路２及び排気通路７はそれぞれ吸気弁８及び排気弁９によってシリンダ３に対して開閉される。内燃機関１は燃料噴射弁４から吸気通路２に燃料を噴射するいわゆるポート噴射式のガソリンエンジンであってもよいし、軽油を燃料としたディーゼルエンジンであってもよい。
【００１３】
吸気通路２と排気通路７との間にはターボチャージャー１０が設けられている。ターボチャージャー１０は、排気通路７に収容されるタービンロータ１０ａと、吸気通路２に収容されるコンプレッサロータ１０ｂと、両ロータ１０ａ、１０ｂを同軸に連結するスピンドル１０ｃとを備え、排気通路７の排気エネルギを利用してタービンロータ１０ａ、スピンドル１０ｃ及びコンプレッサロータ１０ｂを一体的に回転させて吸気通路２の吸気をシリンダ３に過給する周知の過給装置である。但し、本実施形態のターボチャージャー１０は、スピンドル１０ｃを駆動する電動機１０ｄを備えた電動機付きターボチャージャーとして構成されている。電動機１０ｄは例えばスピンドル１０ｃにロータを取り付け、かつスピンドル１０ｃの周囲にステータを配置することによって構成することができる。
【００１４】
電動機１０ｄはバッテリ１２からインバータ１１を介して供給される電力によりスピンドル１０ｃを正逆両方向に回転駆動できるとともに、スピンドル１０ｃによって駆動されることにより発電を行うこともできる。電動機１０ｄが生成した電力はインバータ１１を介してバッテリ１２に充電される。なお、電動機１０ｄの正転は、ターボチャージャー１０のタービンロータ１０ａが排気によって回される際の回転方向に相当する。ターボチャージャー１０のタービン１０ａ側には排気背圧の調整手段として電動機１０ｄの他に可変ノズルが設けられてもよい。
【００１５】
吸気通路２のコンプレッサロータ１０ｂよりも上流側にはエアフィルタ１３が配置され、コンプレッサロータ１０ｂよりも下流側にはインタークーラー１４及びスロットルバルブ１５が配置される。また、排気通路７のタービンロータ１０ａよりも下流側に排気浄化用の触媒１６が設けられる。
【００１６】
スロットルバルブ１５は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１７にてスロットルモータ１８を操作することによりその開度が制御されるいわゆる電子制御式スロットルバルブである。ＥＣＵ１７はＣＰＵ及びその動作に必要な周辺装置としてのＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えたコンピュータとして構成されており、ＲＯＭに記録された各種のプログラムに従って、内燃機関１及びそれに付属する各種の装置の動作を制御する。スロットルバルブ１５の開度制御のため、ＥＣＵ１７にはペダル位置センサ１９が検出するアクセルペダル２０の操作量の情報と、スロットル開度センサ２１が検出するスロットルバルブ１５の開度の情報とが入力される。
【００１７】
ＥＣＵ１７は、スロットルバルブ１５の開度の他にも、燃料噴射弁４による燃料噴射時期、点火プラグ５の点火時期、排気通路７と吸気通路２とを結ぶＥＧＲ通路２２に設置されたＥＧＲ弁２３の開度、ターボチャージャー１０を迂回するバイパス通路２４に設置されたバイパス弁２５の開閉動作、吸気弁８の開閉タイミングを変化させる可変動弁機構２６の動作等を制御する。なお、ＥＧＲ弁２３はＥＣＵ１７からの指示に応じて開度が調整される電子制御式の流量制御弁である。
【００１８】
上述した各種の装置類の動作を内燃機関１の運転状態に応じて適切に制御するため、ＥＣＵ１７には、上述したペダル位置センサ１９及びスロットル開度センサ２１が検出する情報の他に、吸気圧センサ２７が検出する吸気通路２の圧力（吸気管圧力）、クランク角センサ２８が検出するクランク角にそれぞれ対応した情報が入力される。その他にも内燃機関１の冷却水温度、排気通路７における空燃比等がセンサにて検出されてＥＣＵ１７に入力されるが、それらの図示は省略した。ＥＣＵ１７による燃料噴射弁４、点火プラグ５、ＥＧＲ弁２３、バイパス弁２５の制御の手順は公知の内燃機関に対するものと同様でよく、本発明の要旨ではないのでここでは説明を省略する。
【００１９】
ＥＧＲ量に関しては、ＥＣＵ１７がＥＧＲ弁２３の開度、又は可変動弁機構２６による吸気弁８及び排気弁９のそれぞれの開時期のオーバーラップ量を調整することにより所定の目標値に向かって制御される。ここでいうＥＧＲ量の目標値はシリンダ３内における燃焼状態を内燃機関１の運転状態からみて最適に制御するために必要な値である。ＥＧＲ量の目標値は各種のセンサからの検出信号に基づいてＥＣＵ１７により演算されるものでもよいし、内燃機関１の運転状態を表すＥＧＲ量以外の物理量の目標値によって潜在的に特定されるものでもよい。なお、バイパス弁２５を操作して過給圧を調整すること、あるいは、ターボチャージャー１０の可変ノズルの開度を調整することによってもＥＧＲ量は調整可能であるが、本実施形態では特にＥＧＲ弁２３及び／又は可変動弁機構２６がＥＧＲ量調整手段に相当するものとする。
【００２０】
また、上述したターボチャージャー１０の電動機１０ｄはインバータ１１を介してＥＣＵ１７により操作される。例えば排気エネルギによるタービンロータ１０ａの回転のみでは十分な過給効果が得られない場合には、ＥＣＵ１７からの過給指示に応じた過給効果が得られるようにバッテリ１２からインバータ１１を介して電動機１０ｄに電力が供給されて電動機１０ｄが正転駆動される。内燃機関１の減速時のように過給効果を必要としないにも拘わらずタービンロータ１０ａが回転している場合、つまりタービンロータ１０ａの回転エネルギが余っている場合には、ＥＣＵ１７からの発電指示に応じてインバータ１１の動作状態が切り替えられて電動機１０ｄで発電が行われ、そこで得られた電力がインバータ１１を介してバッテリ１２に充電される。このような過給圧を制御する目的におけるターボチャージャー１０の電動機１０ｄの操作は他の電動機付きターボチャージャーの制御と同様に行ってよい。
【００２１】
ＥＣＵ１７は、ＥＧＲ量を目標値に制御するために電動機１０ｄを操作する電動機操作手段としても機能する。ＥＣＵ１７のＲＯＭには、電動機１０ｄを利用したＥＧＲ量の調整を実行するための条件が内燃機関１の運転状態と関連付けて予め記憶されており、内燃機関１の運転状態がその条件を満たすとＥＣＵ１７はＥＧＲ量の制御のために図２のＥＧＲ量制御ルーチンを実行して電動機１０ｄを操作する。なお、図２のルーチンは内燃機関１の運転中において所定間隔で繰り返し実行される。
【００２２】
図２のＥＧＲ量制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ１７はまずステップＳ１でＥＧＲ量の制御のために電動機付きターボチャージャー（ＭＡＴ、Ｍｏｔｏｒ  Ａｓｓｉｓｔ  Ｔｕｒｂｏの略）１０の動作が要求されているか否かを上述した条件に照らして判断する。いかなる場合に条件が満たされて電動機１０ｄがＥＧＲ量の調整のために駆動されるかについては後述する。
【００２３】
ステップＳ１において動作が要求されていない場合には今回のルーチンを終了する。一方、動作が要求されている場合にはステップＳ２へ進み、排気背圧の上昇が要求されているか否か、換言すればＥＧＲ量の増加が要求されているか否かを判断する。そして、排気背圧の上昇が要求されている場合にはステップＳ３へ進み、電動機１０ｄをチャージ駆動、つまりスピンドル１０ｃの回転を利用して電動機１０ｄが発電するようにインバータ１１に指示を与える。この結果、排気背圧が上昇して排気通路７と吸気通路２との圧力差が増加するため、ＥＧＲ通路２２を介して吸気通路２に戻される排気流量が増加するとともに、シリンダ３内に残される燃焼ガス（内部ＥＧＲガス）の量も増加する。これらの作用によりＥＧＲ量が増加する。
【００２４】
続くステップＳ４ではチャージ駆動時に参照するようにＲＯＭに記憶された点火時期マップを読み込んで電動機１０ｄのチャージ駆動時に適した点火プラグ５の点火時期を取得する。さらに、ステップＳ５において、チャージ駆動時に参照するようにＲＯＭに記憶されたスロットル開度マップを読み込んで電動機１０ｄのチャージ駆動時に適したスロットルバルブ１５の開度を取得する。すなわち、電動機１０ｄをチャージ駆動した場合には、ターボチャージャー１０に対して要求される過給効果よりも実際に得られる過給効果が小さくなるため、その影響を点火プラグ５の点火時期及びスロットルバルブ１５の開度の補正によって抑えられるように、ステップＳ４及びステップＳ５において適切な点火時期及びスロットル開度を取得するものである。この場合には、点火時期を進めるとともにスロットル開度を増加させることによって過給効果の不足を補うことになる。
【００２５】
一方、ステップＳ２において排気背圧の上昇が要求されていない場合にはステップＳ６へ進み、電動機１０ｄをアシスト駆動、つまり電動機１０ｄを正転方向に駆動してタービンロータ１０ａの回転速度が排気のみで回転させた場合の回転速度よりも大きくなるようにインバータ１１に指示を与える。続くステップＳ７ではアシスト駆動時に参照するようにＲＯＭに記憶された点火時期マップを読み込んで電動機１０ｄのアシスト駆動時に適した点火プラグ５の点火時期を取得する。さらに、ステップＳ８おいて、アシスト駆動時に参照するようにＲＯＭに記憶されたスロットル開度マップを読み込んで電動機１０ｄのアシスト駆動時に適したスロットルバルブ１５の開度を取得する。すなわち、電動機１０ｄをアシスト駆動した場合には、ターボチャージャー１０に対して要求される過給効果よりも実際に得られる過給効果が大きくなるため、その影響を点火プラグ５の点火時期及びスロットルバルブ１５の開度の補正によって抑えられるように、ステップＳ７及びステップＳ８において適切な点火時期及びスロットル開度を取得するものである。この場合には、点火時期を遅らせるとともにスロットル開度を減少させることによって過給効果の余剰を抑えることになる。
【００２６】
そして、ステップＳ４，５又はＳ７，８にて点火時期及びスロットル開度を取得した後はステップＳ９へ進み、得られた点火時期及びスロットル開度が実際の内燃機関１の運転に反映されるように内燃機関１の運転条件を設定する。以上により、今回のＥＧＲ量制御ルーチンを終える。
【００２７】
次に、図２のＥＧＲ量制御ルーチンによってＥＧＲ量が制御される具体例を図３〜図６によって説明する。
【００２８】
図３は、内燃機関１が冷間始動時であることを条件として電動機１０ｄによるＥＧＲ量の制御を実行した場合の内燃機関１の回転数（回転速度）、ＭＡＴ動作フラグ及び排気背圧の関係を示している。この例では、内燃機関１の始動直後において、冷間始動時か否かの判別に使用可能な冷却水温、燃焼室温度等の物理量の測定値又は予測値が参照され、冷間始動時であると判断されたときにターボチャージャー１０の動作を要求するＭＡＴ動作フラグが“０”から“１”に変更される。図２のステップＳ１ではこのＭＡＴ動作フラグが“１”にセットされている場合にＭＡＴ動作要求ありと判別され、かつ、冷間始動に対応した電動機１０ｄの駆動が要求されている場合に続くステップＳ２が肯定判断されて電動機１０ｄがチャージ駆動される。その結果、図３に示したように始動直後の一定期間Ａにおいて、電動機１０ｄのチャージ駆動に対応して排気背圧が上昇する。
【００２９】
このように内燃機関１の冷間始動時に電動機１０ｄをチャージ駆動した場合には、排気背圧が上昇することにより、シリンダ３内に残されるいわゆる内部ＥＧＲガスの量が増加する。その結果、シリンダ３内の圧力が上昇して燃料噴射弁４から噴射される燃料の霧化が促進されて良好な燃焼状態が実現され、その結果、ＨＣの排出量が減少する。ポート噴射式のガソリンエンジンの場合でも、排気背圧の上昇に伴って、吸気弁８が開いている間のシリンダ３から吸気通路２への空気の吹き返し量が増加して燃料の霧化が促進され、同様の燃焼改善効果が得られる。また、内燃機関１がディーゼルエンジンの場合にはスモークや粒子状物質（ＰＭ）の排出量が減少する。さらに、触媒１６の暖機促進を目的として排気通路７に二次空気を供給し、膨張行程や排気行程で燃料を噴射する際には排気背圧の上昇に伴って燃料粒子同士の距離が縮まり、触媒１６における二次燃焼が促進されて触媒１６が早期にその浄化性能を発揮するようになる。
【００３０】
以上のような電動機１０ｄのチャージ動作に伴う利点は、ＥＧＲ量調整手段としてのＥＧＲ弁２３の開度や可変動弁機構２６の操作によってＥＧＲ量を増加させることによっても得られる。しかしながら、特にＥＧＲ弁２３等のＥＧＲ量調整手段によるＥＧＲ量の増量が限界に達している状態（例えばＥＧＲ弁２３が最大開度に調整されていたり、吸気弁８と排気弁９との開期間のオーバーラップ量が内燃機関１の運転状態からみて限界まで増加している状態）において、ＥＧＲ量がその目標値に対して不足している場合に電動機１０ｄをチャージ駆動したならば、ＥＧＲ量調整手段による限界を超える目標値までＥＧＲ量を増加させて燃焼改善を図ることができる。そのような制御の一例を図４に示す。図４においてＥＧＲ弁２３は期間Ｂで最大開度に設定されている。その期間Ｂに合わせてＭＡＴ動作フラグが“０”から“１”に切り替えられて電動機１０ｄがチャージ駆動されることにより、電動機１０ｄによるＥＧＲ量の増量制御を行わない場合（図４に想像線で示している。）と比較してＥＧＲ率が増加する。
【００３１】
なお、ＥＧＲ量調整手段によるＥＧＲ量の制御がその調整範囲の最小に達した状態でさらにＥＧＲ量を減らしたい場合にも電動機１０ｄによるＥＧＲ量制御を実行してよい。例えば、ＥＧＲ弁２３を閉じてＥＧＲ通路２２を介したＥＧＲを中止し、かつ可変動弁機構２６により吸気弁８と排気弁９との開期間のオーバーラップ量を最小に設定した状態において内部ＥＧＲ量をさらに減らしたい場合には、電動機１０ｄをアシスト駆動すれば排気背圧を低下させて内部ＥＧＲ量を減らすことができる。
【００３２】
図５は、ＥＧＲ弁２３が最小開度付近に制御され、かつＥＧＲ量の目標値に対する偏差がＥＧＲ弁２３の分解能未満であるときに電動機１０ｄを駆動してその偏差を減少させる例を示している。この例においては、ＥＧＲ弁２３の開度を分解能△ａ（例えばステッピングモータにてＥＧＲ弁２３を駆動する際には１ステップに相当する量）だけ駆動したときにＥＧＲ量が△ｂだけ変化するが、期間Ｃ及びＤにおいてＭＡＴ動作フラグが“１”に切り替えられて電動機１０ｄがチャージ駆動されることにより、ＥＧＲ量が△ｂよりも小さい△ｃ、△ｄだけ変化している。これにより、ＥＧＲ量をより高精度に調整することができる。このような制御は、ＥＧＲ量の目標値に対する偏差がＥＧＲ弁２３によるＥＧＲ量の最小分解能△ａよりも小さいことを図２のステップＳ１において肯定判断する条件として設定することにより実現できる。なお、可変動弁機構２６の動作制御によっては実現できない分解能でＥＧＲ量を調整する必要がある場合にも図５の例と同様に電動機１０ｄによるＥＧＲ量の調整を行ってよい。
【００３３】
図６は電動機１０ｄにてアシスト動作を実行してＥＧＲ量を減らす場合を示している。この例では、内燃機関１の回転数が低くかつ負荷が高い領域が電動機１０ｄのアシスト駆動によるＥＧＲ量調整の実行域（図中の塗りつぶし部分が）として設定されている。従って、図２のＥＧＲ量制御ルーチンにおいて、ステップＳ１で内燃機関１の回転数と負荷とを読み取って内燃機関１の出力が図中の実行域に含まれているか否かを判断し、含まれているときに電動機１０ｄによるアシスト動作の要求があったと判断してステップＳ２からステップＳ６へ処理を進めることになる。
【００３４】
このように、低回転高負荷運転時を実行域に設定するのは、シリンダ３内の温度が上昇する高負荷運転時には、燃焼温度を下げるというＥＧＲの好ましい作用よりも、不活性ガスとして燃焼速度を低下させるというＥＧＲの好ましくない作用が相対的に大きく出現するようになり、特に低回転時においてはノッキングや異常燃焼が生じるおそれが高まるからである。低速高負荷運転域において電動機１０ｄをアシスト駆動してＥＧＲ量を減少させることにより、ノッキングや異常燃焼の発生を抑え、それにより内燃機関１の燃料消費率を向上させ、内燃機関１の破損を防止することができる。
【００３５】
なお、図６の例では内燃機関１の回転数及び負荷から特定した運転状態が実行域に入っているかによって電動機１０ｄによるアシスト動作を実行するか否かを判別しているが、シリンダ３内の温度が高いことを電動機１０ｄによるアシスト動作を実行する条件として加えてもよい。点火後に生じるヘビーノッキングや点火前の自着火（プレイグニッション）の有無をノッキングセンサ又は筒内圧センサにて監視し、これらの現象が生じたことを条件として電動機１０ｄによるアシスト動作を実行してもよい。
【００３６】
本発明は以上の実施形態に限定されず、種々の形態にて実施してよい。例えば、図２のＥＧＲ量制御ルーチンでは、排気背圧の上昇が要求されている場合に電動機１０ｄをチャージ駆動させるものとしたが、電動機１０ｄによってタービンロータ１０ａを排気の流れに抗して停止状態に保持し、又は電動機１０ｄを過給時とは逆方向に回転させることにより排気背圧を上昇させてもよい。要求される排気背圧の調整量に応じて電動機１０ｄのチャージ駆動、停止保持又は逆転駆動を使い分けてもよい。
【００３７】
本発明によるターボチャージャーの電動機の操作は図３〜図６に示した例に限定されることなく、ターボチャージャーの電動機によるＥＧＲ量の調整が適当と考えられる各種の状態において実施してよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電動機を操作することにより、内燃機関の運転状態に拘わりなくタービンの回転速度や回転方向を適宜変化させて排気背圧を上昇させ、又は低下させ、それによりＥＧＲ量を柔軟にかつ広範囲に亘って制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るＥＧＲ制御装置が適用される内燃機関及びその付属装置の構成を示す図。
【図２】図１のＥＣＵにて実行されるＥＧＲ量制御ルーチンを示すフローチャート。
【図３】内燃機関の始動時に電動機付きターボチャージャーを利用してＥＧＲ量を増加させる場合の内燃機関の回転数、ＭＡＴ動作フラグ及び排気背圧の相互の関係を示す図。
【図４】ＥＧＲ弁の開度を全開にした状態でさらに電動機付きターボチャージャーを利用してＥＧＲ量を増加させる場合のＥＧＲ弁開度、ＭＡＴ動作フラグ及びＥＧＲ率の相互の関係を示す図。
【図５】電動機付きターボチャージャーを利用して、ＥＧＲ弁による調整分解能よりもさらに細かい分解能でＥＧＲ量を調整する場合のＥＧＲ弁開度、ＭＡＴ動作フラグ及びＥＧＲ量の相互の関係を示す図。
【図６】電動機付きターボチャージャーを利用して排気背圧を低下させてＥＧＲ量を減少させる動作の実行域を内燃機関の回転数と負荷との関係において示した図。
【符号の説明】
１  内燃機関
２  吸気通路
３  シリンダ
４  燃料噴射弁
１０  ターボチャージャー
１０ａ  タービンロータ
１０ｂ  コンプレッサロータ
１０ｃ  スピンドル
１０ｄ  電動機
１１  インバータ
１５  スロットルバルブ
１７  エンジンコントロールユニット（電動機制御手段）
２２  ＥＧＲ通路
２３  ＥＧＲ弁（ＥＧＲ量調整手段）
２６  可変動弁機構（ＥＧＲ量調整手段）
【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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