(57)【要約】【課題】過給を利用して排気流路に空気を導入する場合に、吸気圧あるいは排気圧の周期的な変動に起因して不具合が発生することを抑制する技術を提供することを目的とする。【解決手段】吸入空気を過給するコンプレッサと、吸気流路と排気流路とを燃焼室を介さずに接続するエアバイパス流路と、エアバイパス流路に設けられた導入バルブと、を用いて、吸気流路から排気流路へ空気を導入する。ここで、エアバイパス流路の入口での吸気圧がエアバイパス流路の出口での排気圧よりも高くなるようにコンプレッサを駆動し、吸気圧と排気圧との少なくとも一方である参照圧力の周期的な変動に同期して導入バルブの開度を周期的に変動させる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入空気を過給するコンプレッサと、排ガスを浄化する触媒と、を備える内燃機関の制御装置であって、
前記コンプレッサと燃焼室とを接続する吸気流路と、前記燃焼室と前記触媒とを接続する排気流路とを、前記燃焼室を介さずに接続するエアバイパス流路と、
前記エアバイパス流路に設けられた１以上のエアバイパスバルブと、
前記コンプレッサを駆動するコンプレッサ駆動部と、
前記各エアバイパスバルブの開度を制御するバルブ制御部と、
を備え、
前記コンプレッサ駆動部は、前記エアバイパス流路を介して前記触媒に吸入空気を導入するための所定の条件である空気導入条件が成立するときに、前記エアバイパス流路の入口での吸気圧が前記エアバイパス流路の出口での排気圧よりも高くなるように前記コンプレッサを駆動し、
前記バルブ制御部は、前記空気導入条件が成立するときに、前記エアバイパスバルブのうちの所定の１以上のバルブである導入バルブの開度を、前記吸気圧と前記排気圧との少なくとも一方である参照圧力の周期的な変動に同期して周期的に変動させる、
制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の制御装置であって、
前記空気導入条件は、前記触媒の温度と正の相関を持つ温度パラメータ値が、与えられた低温閾値以下であること、を含む、
制御装置。
【請求項３】
請求項１ないし請求項２のいずれかに記載の制御装置であって、
前記バルブ制御部は、前記導入バルブ開度の変動の極大値に前記導入バルブ開度を固定した場合と比べて、前記触媒への空気導入量が多くなるように、前記導入バルブ開度を変動させる、
制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の制御装置であって、
前記参照圧力は前記吸気圧を含み、
前記バルブ制御部は、前記吸気圧が極大値である時の開度が、前記吸気圧が極小値である時の開度よりも大きくなるように、前記導入バルブの開度を制御する、
制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の制御装置であって、
前記参照圧力は前記排気圧を含み、
前記バルブ制御部は、前記排気圧が極小値である時の開度が、前記排気圧が極大値である時の開度よりも大きくなるように、前記導入バルブの開度を制御する、
制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の制御装置であって、
前記導入バルブは、比較的上流側に設けられた第１導入バルブと、比較的下流側に設けられた第２導入バルブと、を含み、
前記参照圧力は、前記吸気圧および前記排気圧を含み、
前記バルブ制御部は、
前記吸気圧が極大値である時の開度が、前記吸気圧が極小値である時の開度よりも大きくなるように、前記第１導入バルブの開度を制御し、
前記排気圧が極小値である時の開度が、前記排気圧が極大値である時の開度よりも大きくなるように、前記第２導入バルブの開度を制御する、
制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載の制御装置であって、さらに、
前記エアバイパス流路のうちの前記第１導入バルブと前記第２導入バルブとの間の圧力である蓄圧を測定する蓄圧センサを備え、
前記コンプレッサ駆動部と前記バルブ制御部との少なくとも一方は、測定された蓄圧に応じて制御を実行する、
制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の制御装置であって、
前記コンプレッサ駆動部は、前記蓄圧が、与えられた過給閾値を超えないように、前記蓄圧に応じて前記コンプレッサの駆動力を制御する、
制御装置。
【請求項９】
請求項７または請求項８のいずれかに記載の制御装置であって、
前記バルブ制御部は、
前記第１導入バルブを開けることによって前記エアバイパス流路から前記吸気流路へガスが逆流する第１逆流の可能性が有るか否かを前記蓄圧に基づいて判定し、
前記第１逆流の可能性が有ると判定したときには、前記空気導入条件が成立した場合であっても、前記第１導入バルブを閉状態に維持する、
制御装置。
【請求項１０】
請求項７ないし請求項９のいずれかに記載の制御装置であって、
前記バルブ制御部は、
前記第２導入バルブを開けることによって前記排気流路から前記エアバイパス流路へガスが逆流する第２逆流の可能性が有るか否かを前記蓄圧に基づいて判定し、
前記第２逆流の可能性が有ると判定したときには、前記空気導入条件が成立した場合であっても、前記第２導入バルブを閉状態に維持する、
制御装置。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の制御装置であって、
前記バルブ制御部は、前記エアバイパス流路を介して排気ガスを再び前記燃焼室に還流させるための所定の条件である還流条件が成立したときには、前記エアバイパス流路を介して排気ガスが前記排気流路から前記吸気流路へ流れるように、前記各エアバイパスバルブの開度を制御する、
制御装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の制御装置であって、
前記還流条件は、前記内燃機関の回転速度が所定の低回転速度閾値以下であり、かつ、前記内燃機関の負荷が所定の低負荷閾値以下であること、を含む、
制御装置。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２に記載の制御装置であって、
前記内燃機関は、さらに、前記吸気流路に設けられたスロットルバルブを備え、
前記エアバイパス流路は、前記吸気流路のうちの前記スロットルバルブよりも上流側に接続され、
前記制御装置は、さらに、
前記吸気流路のうちの前記スロットルバルブよりも下流側と、前記エアバイパス流路の途中との間を接続する還流路と、
前記還流路に設けられた還流バルブと、
を備え、
前記エアバイパスバルブは、前記エアバイパス流路と前記還流路との接続位置よりも上流側に設けられた上流バルブを含み、
前記バルブ制御部は、
前記空気導入条件が成立したときには、前記還流バルブを閉じて前記上流バルブを開け、
前記還流条件が成立したときには、前記還流バルブを開けて前記上流バルブを閉じる、
制御装置。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の制御装置であって、
前記内燃機関は、さらに、前記コンプレッサに接続されるとともに前記排気流路に設けられ、排ガスによって駆動されるタービンを備え、
前記コンプレッサ駆動部は、前記導入バルブのうちの前記排気流路に最も近いバルブである最下流導入バルブの開度の変動に同期して、前記コンプレッサの駆動力を周期的に変動させ、さらに、前記コンプレッサ駆動力の変動の極大値に前記コンプレッサ駆動力を固定した場合と比べて、前記触媒への空気導入量が多くなるように、前記コンプレッサ駆動力を変動させる、
制御装置。
【請求項１５】
請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の制御装置であって、
前記内燃機関は、さらに、前記コンプレッサに接続されるとともに前記排気流路に設けられ、排ガスによって駆動されるタービンを備え、
前記コンプレッサ駆動部は、前記導入バルブのうちの前記排気流路に最も近いバルブである最下流導入バルブの開度が極大値である時の前記コンプレッサの駆動力が、前記最下流導入バルブの開度が極小値である時の前記コンプレッサの駆動力よりも小さくなるように、前記最下流導入バルブの開度の変動に同期して前記コンプレッサの駆動力を周期的に変動させる、
制御装置。
【請求項１６】
請求項１ないし請求項１５のいずれかに記載の制御装置であって、
前記コンプレッサ駆動部は、前記コンプレッサを駆動する電動機を含む、制御装置。
【請求項１７】
請求項１ないし請求項１６のいずれかに記載の制御装置であって、さらに、
前記参照圧力を測定する圧力センサを備え、
前記バルブ制御部は、測定された圧力に応じて前記導入バルブの開度を制御する、
制御装置。
【請求項１８】
請求項１ないし請求項１６のいずれかに記載の制御装置であって、さらに、
前記内燃機関のクランク角を検出するクランク角センサを備え、
前記バルブ制御部は、検出されたクランク角に応じて前記導入バルブの開度を制御する、
制御装置。
【請求項１９】
内燃機関であって、
燃焼室と、
吸入空気を過給するコンプレッサと、
排ガスを浄化する触媒と、
前記コンプレッサと前記燃焼室とを接続する吸気流路と、
前記燃焼室と前記触媒とを接続する排気流路と
請求項１ないし請求項１８のいずれかに記載の制御装置と、
を備える、内燃機関。
【請求項２０】
内燃機関の制御方法であって、
前記内燃機関は、
燃焼室と、
吸入空気を過給するコンプレッサと、
排ガスを浄化する触媒と、
前記コンプレッサと前記燃焼室とを接続する吸気流路と、
前記燃焼室と前記触媒とを接続する排気流路と
前記吸気流路と前記排気流路とを前記燃焼室を介さずに接続するエアバイパス流路と、
前記エアバイパス流路に設けられた１以上のエアバイパスバルブと、
を備え、
前記制御方法は、
（Ａ）前記エアバイパス流路を介して前記触媒に吸入空気を導入するための所定の条件である空気導入条件が成立するときに、前記エアバイパス流路の入口での吸気圧が前記エアバイパス流路の出口での排気圧よりも高くなるように前記コンプレッサを駆動する工程と、
（Ｂ）前記空気導入条件が成立するときに、前記エアバイパスバルブのうちの所定の１以上のバルブである導入バルブの開度を、前記吸気圧と前記排気圧との少なくとも一方である参照圧力の周期的な変動に同期して周期的に変動させる工程と、
を備える、制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関から排出される排ガスを浄化する触媒への空気導入に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関から排出される排ガスを浄化するために触媒が用いられている。また、内燃機関としては、過給器を有するものがしばしば用いられている。ここで、排気浄化を促進するために、始動時過給を利用して、排気ガスに吸入空気を導入する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３４０１２２号公報
【０００４】
ところで、内燃機関では、燃焼室への吸気、および、燃焼室からの排気が、断続的に繰り返されるので、吸気圧および排気圧が周期的に変動する。過給を利用して排気流路（排気ガス）に空気を導入しようとした場合に、このような圧力変動に起因して不具合が発生する場合があった。例えば、吸気圧の低下時、あるいは、排気圧の上昇時に、空気の導入が抑制され、空気導入の効率が低下する場合があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、過給を利用して排気流路に空気を導入する場合に、吸気圧あるいは排気圧の周期的な変動に起因して不具合が発生することを抑制する技術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】
【０００６】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の制御装置は、吸入空気を過給するコンプレッサと、排ガスを浄化する触媒と、を備える内燃機関の制御装置であって、前記コンプレッサと燃焼室とを接続する吸気流路と、前記燃焼室と前記触媒とを接続する排気流路とを、前記燃焼室を介さずに接続するエアバイパス流路と、前記エアバイパス流路に設けられた１以上のエアバイパスバルブと、前記コンプレッサを駆動するコンプレッサ駆動部と、前記各エアバイパスバルブの開度を制御するバルブ制御部と、を備え、前記コンプレッサ駆動部は、前記エアバイパス流路を介して前記触媒に吸入空気を導入するための所定の条件である空気導入条件が成立するときに、前記エアバイパス流路の入口での吸気圧が前記エアバイパス流路の出口での排気圧よりも高くなるように前記コンプレッサを駆動し、前記バルブ制御部は、前記空気導入条件が成立するときに、前記エアバイパスバルブのうちの所定の１以上のバルブである導入バルブの開度を、前記吸気圧と前記排気圧との少なくとも一方である参照圧力の周期的な変動に同期して周期的に変動させる。
【０００７】
この構成によれば、コンプレッサ駆動部は、吸気圧が排気圧よりも高くなるようにコンプレッサを駆動し、バルブ制御部は、導入バルブの開度を、吸気圧と排気圧との少なくとも一方である参照圧力の周期的な変動に同期して周期的に変動させるので、過給を利用して排気流路に空気を導入する場合に、吸気圧あるいは排気圧の周期的な変動に起因して不具合が発生することを抑制することができる。
【０００８】
上記制御装置において、前記空気導入条件は、前記触媒の温度と正の相関を持つ温度パラメータ値が、与えられた低温閾値以下であること、を含むこととしてもよい。
【０００９】
この構成によれば、触媒の温度が低い時に、触媒に空気を導入することによって、触媒での酸化反応を促進し、触媒の温度を速やかに上昇させることができるので、排気ガスの浄化を促進することができる。
【００１０】
上記各制御装置において、前記バルブ制御部は、前記導入バルブ開度の変動の極大値に前記導入バルブ開度を固定した場合と比べて、前記触媒への空気導入量が多くなるように、前記導入バルブ開度を変動させることとしてもよい。
【００１１】
この構成によれば、空気導入量が高められるので、空気導入の効率が低下することを抑制できる。
【００１２】
上記各制御装置において、前記参照圧力は前記吸気圧を含み、前記バルブ制御部は、前記吸気圧が極大値である時の開度が、前記吸気圧が極小値である時の開度よりも大きくなるように、前記導入バルブの開度を制御することとしてもよい。
【００１３】
この構成によれば、吸気圧が極小値である時に導入バルブの開度が小さくなるので、ガスの逆流を抑制することができる。従って、空気導入の効率が低下することを抑制できる。
【００１４】
上記各制御装置において、前記参照圧力は前記排気圧を含み、前記バルブ制御部は、前記排気圧が極小値である時の開度が、前記排気圧が極大値である時の開度よりも大きくなるように、前記導入バルブの開度を制御することとしてもよい。
【００１５】
この構成によれば、排気圧が極大値である時に導入バルブの開度が小さくなるので、ガスの逆流を抑制することができる。従って、空気導入の効率が低下することを抑制できる。
【００１６】
上記各制御装置において、前記導入バルブは、比較的上流側に設けられた第１導入バルブと、比較的下流側に設けられた第２導入バルブと、を含み、前記参照圧力は、前記吸気圧および前記排気圧を含み、前記バルブ制御部は、前記吸気圧が極大値である時の開度が、前記吸気圧が極小値である時の開度よりも大きくなるように、前記第１導入バルブの開度を制御し、前記排気圧が極小値である時の開度が、前記排気圧が極大値である時の開度よりも大きくなるように、前記第２導入バルブの開度を制御することとしてもよい。
【００１７】
この構成によれば、上流側の第１導入バルブが吸気圧の変動に合わせて制御され、下流側の第２導入バルブが排気圧の変動に合わせて制御されるので、吸気圧が極大となるタイミングと、排気圧が極小となるタイミングとがずれている場合であっても、吸気圧の変動、および、排気圧の変動の両方に合わせて、効率良く、吸気流路から排気流路へ空気を導入することが可能である。
【００１８】
上記各制御装置において、さらに、前記エアバイパス流路のうちの前記第１導入バルブと前記第２導入バルブとの間の圧力である蓄圧を測定する蓄圧センサを備え、前記コンプレッサ駆動部と前記バルブ制御部との少なくとも一方は、測定された蓄圧に応じて制御を実行することとしてもよい。
【００１９】
この構成によれば、蓄圧の測定値に基づく、より適切な制御が可能となる。
【００２０】
上記制御装置において、前記コンプレッサ駆動部は、前記蓄圧が、与えられた過給閾値を超えないように、前記蓄圧に応じて前記コンプレッサの駆動力を制御することとしてもよい。
【００２１】
この構成によれば、蓄圧が過剰に高くなることが抑制されるので、エアバイパス流路から吸気流路へのガス逆流を抑制することができる。従って、空気導入の効率が低下することを抑制できる。
【００２２】
上記制御装置において、前記バルブ制御部は、前記第１導入バルブを開けることによって前記エアバイパス流路から前記吸気流路へガスが逆流する第１逆流の可能性が有るか否かを前記蓄圧に基づいて判定し、前記第１逆流の可能性が有ると判定したときには、前記空気導入条件が成立した場合であっても、前記第１導入バルブを閉状態に維持することとしてもよい。
【００２３】
この構成によれば、エアバイパス流路から吸気流路へガスが逆流することが抑制されるので、空気導入の効率が低下することを抑制できる。
【００２４】
上記制御装置において、前記バルブ制御部は、前記第２導入バルブを開けることによって前記排気流路から前記エアバイパス流路へガスが逆流する第２逆流の可能性が有るか否かを前記蓄圧に基づいて判定し、前記第２逆流の可能性が有ると判定したときには、前記空気導入条件が成立した場合であっても、前記第２導入バルブを閉状態に維持することとしてもよい。
【００２５】
この構成によれば、排気流路からエアバイパス流路へガスが逆流することが抑制されるので、空気導入の効率が低下することを抑制できる。
【００２６】
上記各制御装置において、前記バルブ制御部は、前記エアバイパス流路を介して排気ガスを再び前記燃焼室に還流させるための所定の条件である還流条件が成立したときには、前記エアバイパス流路を介して排気ガスが前記排気流路から前記吸気流路へ流れるように、前記各エアバイパスバルブの開度を制御することとしてもよい。
【００２７】
この構成によれば、空気導入に用いられるエアバイパス流路が、排気ガスの還流にも共通に利用されるので、装置の構成を簡略化することができる。
【００２８】
上記制御装置において、前記還流条件は、前記内燃機関の回転速度が所定の低回転速度閾値以下であり、かつ、前記内燃機関の負荷が所定の低負荷閾値以下であること、を含むこととしてもよい。
【００２９】
この構成によれば、燃焼室の温度が高くなりやすい状態において、排気ガスが燃焼室に還流されるので、燃焼室の温度が過剰に高くなることを抑制することができる。
【００３０】
上記制御装置において、前記内燃機関は、さらに、前記吸気流路に設けられたスロットルバルブを備え、前記エアバイパス流路は、前記吸気流路のうちの前記スロットルバルブよりも上流側に接続され、前記制御装置は、さらに、前記吸気流路のうちの前記スロットルバルブよりも下流側と、前記エアバイパス流路の途中との間を接続する還流路と、前記還流路に設けられた還流バルブと、を備え、前記エアバイパスバルブは、前記エアバイパス流路と前記還流路との接続位置よりも上流側に設けられた上流バルブを含み、前記バルブ制御部は、前記空気導入条件が成立したときには、前記還流バルブを閉じて前記上流バルブを開け、前記還流条件が成立したときには、前記還流バルブを開けて前記上流バルブを閉じることとしてもよい。
【００３１】
この構成によれば、空気導入を行うときに、スロットルバルブの手前で空気がエアバイパス流路に導入されるので、スロットルバルブの下流側の圧力が過剰に高くなることを抑制できる。その結果、スロットルバルブによる絞り損失の増大を抑制できるので、燃費を向上させることが可能となる。
【００３２】
上記各制御装置において、前記内燃機関は、さらに、前記コンプレッサに接続されるとともに前記排気流路に設けられ、排ガスによって駆動されるタービンを備え、前記コンプレッサ駆動部は、前記導入バルブのうちの前記排気流路に最も近いバルブである最下流導入バルブの開度の変動に同期して、前記コンプレッサの駆動力を周期的に変動させ、さらに、前記コンプレッサ駆動力の変動の極大値に前記コンプレッサ駆動力を固定した場合と比べて、前記触媒への空気導入量が多くなるように、前記コンプレッサ駆動力を変動させることとしてもよい。
【００３３】
この構成によれば、空気導入量が高められるので、空気導入の効率が低下することを抑制できる。
【００３４】
上記各制御装置において、前記内燃機関は、さらに、前記コンプレッサに接続されるとともに前記排気流路に設けられ、排ガスによって駆動されるタービンを備え、前記コンプレッサ駆動部は、前記導入バルブのうちの前記排気流路に最も近いバルブである最下流導入バルブの開度が極大値である時の前記コンプレッサの駆動力が、前記最下流導入バルブの開度が極小値である時の前記コンプレッサの駆動力よりも小さくなるように、前記最下流導入バルブの開度の変動に同期して前記コンプレッサの駆動力を周期的に変動させることとしてもよい。
【００３５】
この構成によれば、空気が排気流路に導入される時のタービンによる排気ガスの流れの抵抗が過剰に大きくなることが抑制されるので、空気導入の効率が低下することを抑制できる。
【００３６】
上記各制御装置において、前記コンプレッサ駆動部は、前記コンプレッサを駆動する電動機を含むこととしてもよい。
【００３７】
この構成によれば、吸気圧が排気圧よりも高くなるようにコンプレッサを駆動することが容易となる。
【００３８】
上記制御装置において、さらに、前記参照圧力を測定する圧力センサを備え、前記バルブ制御部は、測定された圧力に応じて前記導入バルブの開度を制御することとしてもよい。
【００３９】
また、上記制御装置において、さらに、前記内燃機関のクランク角を検出するクランク角センサを備え、前記バルブ制御部は、検出されたクランク角に応じて前記導入バルブの開度を制御することとしてもよい。
【００４０】
これらの構成によれば、バルブ制御部は、導入バルブ開度の制御を、容易に、参照圧力の変動に同期させることができる。
【００４１】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、エンジンや、エンジンの制御方法または装置、そのエンジンを備えた車両、それらの方法または装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、そのコンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号、等の態様で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
次に、この発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．第３実施例：
Ｄ．第４実施例：
Ｅ．第５実施例：
Ｆ．第６実施例：
Ｇ．第７実施例：
Ｈ．変形例：
【００４３】
Ａ．第１実施例：
図１は、本発明の実施例としての車両の構成を示す概略図である。この車両９００は、駆動源としてエンジン１００を有している。このエンジン１００は、シリンダ１８０と、シリンダ１８０内を上下に摺動するピストン１４４とを有している。シリンダ１８０とピストン１４４とは、燃焼室を形成する。
【００４４】
シリンダ１８０には、吸入空気が流入する吸気ポート１３３と、吸気ポート１３３の開口を開閉する吸気弁ＩｎＶと、排気ガスが流出する排気ポート１３５と、排気ポート１３５の開口を開閉する排気弁ＥｘＶと、点火プラグ１３６と、燃焼室内に燃料噴霧を噴射する燃料インジェクタ１４とが設けられている。吸気弁ＩｎＶおよび排気弁ＥｘＶは、それぞれ電動アクチュエータＩｎＡ、ＥｘＡで駆動されている。燃料インジェクタ１４の動作（燃料噴射量と燃料噴射時期）は、噴射弁電子制御ユニット（ＩＥＤＵ）１４２によって制御されている。
【００４５】
吸気ポート１３３には吸入空気を導く吸気流路１２が接続されており、排気ポート１３５には排気ガスが通過する排気流路１６が接続されている。排気流路１６には、過給器５０のタービン５２と、排気ガスに含まれる大気汚染物質を浄化するための触媒２６と、がこの順番に設けられている。排気ポート１３５から排出された排気ガスは、タービン５２を回転させた後、大気に放出される。排気流路１６の排気ポート１３５とタービン５２との間には、排気ガスの圧力（排気圧Ｐｅｘ）を測定する排気管圧力センサ６８が設けられている。この排気管圧力センサ６８は、ＥＧＲ流路２１０の出口の近傍に配置されている。従って、排気圧Ｐｅｘは、ＥＧＲ流路２１０の出口での排気圧を示す。また、触媒２６には、触媒２６の温度（触媒床温Ｔｃ）を測定する床温センサ２８が設けられている。
【００４６】
一方、吸気流路１２には、過給器５０のコンプレッサ５４が設けられている。コンプレッサ５４は、タービンシャフト５６を介してタービン５２に接続されており、排気ガスによってタービン５２が回転するとコンプレッサ５４も回転する。その結果、コンプレッサ５４は、エアクリーナ２０から吸い込んだ空気を加圧した後、吸気ポート１３３に向かって圧送する。
【００４７】
コンプレッサ５４で加圧すると空気温度が上昇するので、吸入空気を冷却するために、コンプレッサ５４の下流側にはインタークーラ６２が設けられている。さらに、インタークーラ６２の下流側には、スロットル弁２２、および、サージタンク６０が、この順番に設けられている。サージタンク６０は、燃焼室が空気を吸い込んだときに生じる圧力波を緩和させる作用を有しており、またスロットル弁２２は電動アクチュエータ２４によって適切な開度に設定されて、吸入空気量を調整する機能を有している。また、サージタンク６０には、吸入空気の温度を測定する吸気温度センサ６３と、吸入空気の圧力（吸気圧Ｐｉｍ）を測定する吸入管圧力センサ６４とが、設けられている。さらに、エアクリーナ２０の下流側には空気流量を測定するエアフローメータ６６が設けられている。また、吸気流路１２には、コンプレッサ５４の上流側と下流側とを結ぶコンプレッサバイパス流路１３が設けられている。コンプレッサバイパス流路１３内にはコンプレッサバイパスバルブ１７が設けられている。コンプレッサバイパスバルブ１７は、電動アクチュエータ１５によって適切な開度に設定されて、コンプレッサ５４の下流側の圧力が急上昇することを抑制する機能を有している。例えば、コンプレッサバイパスバルブ１７は、通常は閉じられており、エンジン回転速度Ｎｅが急激に低下した時に開けられる。なお、コンプレッサバイパス流路１３を省略してもよい。
【００４８】
また、このエンジン１００には、ＥＧＲ（排気ガス再循環）流路２１０が設けられている。ＥＧＲ流路２１０は、排気ガスを吸気流路１２へ循環させるガス流路であり、排気流路１６のうちの排気ポート１３５とタービン５２との間の部分と、サージタンク６０と、を接続している。このようなＥＧＲ流路２１０によって、排気ガスの一部が再びシリンダ１８０に還流されるので、燃料の燃焼速度が緩やかになる。その結果、排出されるＮＯｘ（窒素酸化物）の量を低減することができる。なお、本実施例では、ＥＧＲ流路２１０の入口がサージタンク６０に設けられているので、吸気圧Ｐｉｍは、ＥＧＲ流路２１０の入口での吸気圧を示す。
【００４９】
ＥＧＲ流路２１０の途中には、還流する排気ガスの量を調整するＥＧＲバルブ２０２が設けられている。ＥＥＣＵ３０（バルブ制御モジュール３２０（図２））は、ＥＧＲバルブ２０２に接続された電動アクチュエータ２０４を制御することによって、ＥＧＲバルブ２０２の開度（以下「ＥＧＲ開度ＯＰｅ」とも呼ぶ）を制御する。排気ガスを還流させる際のＥＧＲ開度ＯＰｅの制御方法としては、周知の種々の方法を採用可能である。
【００５０】
ところで、ピストン１４４は、コネクティングロッド１４６を介してクランクシャフト１４８に接続されており、クランクシャフト１４８には、クランク角度を検出するクランク角センサ３２が取り付けられている。また、クランクシャフト１４８には、ベルトを介してオルタネータ１４９が接続されている。オルタネータ１４９は、クランクシャフト１４８によって駆動され、発電する。生成された電力は、低圧バッテリ１５０に蓄えられる。また、生成された電力は、直流コンバータ（ＤＣ／ＤＣコンバータ）１５２によって昇圧され、高圧バッテリ１５４にも蓄えられる。
【００５１】
高圧バッテリ１５４には、過給器電子駆動ユニット（ＥＤＵ）１６０が接続されている。過給器電子駆動ユニット１６０には、過給器５０の電動機７０が接続されている。この電動機７０は、過給器５０のタービンシャフト５６の回転をアシストするために利用される。電動機７０は、タービンシャフト５６に固定された永久磁石７２と、永久磁石７２を囲むように配置されたコイル７４と、回転子位置センサ７６と、を有している。永久磁石７２が固定されているタービンシャフト５６はロータ（回転子）として機能し、コイル７４はステータ（固定子）として機能する。回転子位置センサ７６の検出信号は、回転子（タービンシャフト５６）の回転速度Ｎｔの測定に利用される。なお、互いに接続されたタービン５２およびコンプレッサ５４を備えるターボ装置の内の、このような電動機７０を有するものは、ＭＡＴ（Motor Assisted Turbo）とも呼ばれる。
【００５２】
吸気ポート１３３に供給される空気の圧力が不足している場合には、過給器電子駆動ユニット１６０は、高圧バッテリ１５４の電力を電動機７０に供給することによって、コンプレッサ５４の回転速度を上昇させる。一方、電動機７０は、発電機としても機能する。タービンシャフト５６の回転速度が高い場合には、過給器電子駆動ユニット１６０は、電動機７０によって生成された電力を用いて、高圧バッテリ１５４を充電する（回生とも呼ばれる）。なお、このような電動機７０の駆動と回生とを実行する過給器電子駆動ユニット１６０としては、種々の電子回路を採用することができる。
【００５３】
過給器電子駆動ユニット１６０には、過給器電子制御ユニット（ＥＣＵ）１６４が接続されている。過給器電子駆動ユニット１６０の動作は、過給器電子制御ユニット１６４によって制御される。また、過給器電子制御ユニット１６４には、回転子位置センサ７６の検出信号が供給される。
【００５４】
このエンジン１００の動作は、エンジン電子制御ユニット３０（以下「ＥＥＣＵ３０」とも呼ぶ）によって制御される。ＥＥＣＵ３０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）とメモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ）と、タイマと、種々の信号を処理するためのＡ／ＤコンバータとＤ／Ａコンバータと、を有している。ＣＰＵは、プログラムを実行することによって、エンジン１００を制御するための種々の機能を実現する。なお、過給器電子制御ユニット１６４とＩＥＤＵ１４２とも、ＥＥＣＵ３０と同様に、ＣＰＵとメモリとを有している。また、過給器電子制御ユニット１６４とＩＥＤＵ１４２との動作は、ＥＥＣＵ３０によって制御される。
【００５５】
図２は、ＥＥＣＵ３０（図１）のＲＯＭの内部構成を示す概略図である。ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムが格納されている。図２の例では、ＲＯＭには、判定モジュール３００と、コンプレッサ駆動モジュール３１０と、バルブ制御モジュール３２０と、が格納されている。これらのモジュールは、ＣＰＵによって実行されるプログラムである。判定モジュール３００は、エアインジェクション（詳細は後述）を行うか否かの判定を行う。コンプレッサ駆動モジュール３１０は、過給器電子制御ユニット１６４を制御することによって、電動機７０（すなわち、コンプレッサ５４）を駆動させる。バルブ制御モジュール３２０は、エンジン１００の各バルブの開度を制御する。なお、ＲＯＭには、後述する各実施例で利用される種々の対応関係、および、エンジン１００制御用の他のモジュール（プログラム）とデータとが格納されているが、図示が省略されている。
【００５６】
ＥＥＣＵ３０は、エンジン１００を制御するために、種々のパラメータを取得する。図１の例では、パラメータとして、タービン回転速度Ｎｔと、エンジン回転速度Ｎｅと、アクセル開度θと、吸気圧Ｐｉｍと、空気流量Ｇａと、排気圧Ｐｅｘと、触媒床温Ｔｃと、が取得される。タービン回転速度Ｎｔは、回転子位置センサ７６の検出信号から算出される。エンジン回転速度Ｎｅは、クランク角センサ３２の出力信号から算出される。アクセル開度θは、アクセルペダルの踏み込み量を示しており、アクセルペダルに接続されたアクセル開度センサ３６によって検出される。吸気圧Ｐｉｍは、吸入管圧力センサ６４から取得される。空気流量Ｇａは、エアフローメータ６６から取得される。排気圧Ｐｅｘは、排気管圧力センサ６８から取得される。触媒床温Ｔｃは、床温センサ２８から取得される。
【００５７】
図３は、第１実施例におけるエンジン制御処理の手順を示すフローチャートである。まず、判定モジュール３００（図２）は、床温センサ２８（図１）から触媒床温Ｔｃを取得し（Ｓ１００）、触媒床温Ｔｃが所定の目標床温より高いか否かを判断する（Ｓ１０２）。「触媒床温Ｔｃが目標床温以下である」との条件（以下「低温条件」とも呼ぶ）の成立は、触媒２６の活性が不十分であることを意味している。触媒２６としては、エンジン１００の運転中のような高温時に活性が高くなるようなものがしばしば利用される（例えば、一般的な三元触媒は、摂氏３００度以上で高い活性を示す）。そこで、本実施例では、判定モジュール３００は、触媒床温Ｔｃと目標床温とを比較することによって、触媒２６の活性が十分であるか否かを判断する。なお、目標床温は、触媒２６に応じて実験的に設定すればよい。
【００５８】
低温条件が成立した場合には（Ｓ１０２：Ｎｏ）、次のステップＳ１１０で、判定モジュール３００（図２）は、現行のエンジン回転速度Ｎｅおよびエンジン負荷を取得する。一般的に、エンジンの負荷（トルク）は、燃料噴射量によって決まる。本実施例では、燃料噴射量は、空気流量Ｇａに合わせて調整される。空気流量Ｇａは、スロットル弁２２（図１）の開度、すなわち、アクセル開度θに応じて決まる。従って、判定モジュール３００は、アクセル開度θから負荷を算出する。この代わりに、空気流量Ｇａ、あるいは、燃料噴射量から負荷を算出してもよい。また、これらのパラメータを、そのまま、負荷と相関のある指標値として利用してもよい。
【００５９】
次のステップＳ１１２では、判定モジュール３００（図２）は、負荷とエンジン回転速度Ｎｅとから、排気ガスの還流量の目標値（「ＥＧＲ要求量」とも呼ぶ）を算出する。ＥＧＲ要求は、しばしば、エンジン回転速度Ｎｅが低く、かつ、負荷が低いときに発行される。このような状態で排気ガスを再循環させれば、燃焼を穏やかにすることができる。その結果、ＮＯｘの生成を抑制し、燃費を向上させることができる。ただし、エンジン１００（図１）の始動時（すなわち、エンジンの温度が低い時）には、排気ガス中におけるＨＣ（炭化水素系化合物）の濃度の上昇を抑えるために、ＥＧＲ要求が発行されないのが通常である。なお、ＥＧＲ要求を発行するための条件（還流条件）としては、周知の種々の条件を採用可能である。本実施例では、条件「エンジンの負荷が所定の低負荷閾値以下であり、かつ、エンジン回転速度Ｎｅが所定の低回転速度閾値以下である」（以下「低負荷低回転条件」とも呼ぶ）を還流条件として採用することとしている。このような低負荷低回転条件を採用すれば、燃焼室の温度が高くなりやすい状態（負荷が小さく、かつ、エンジン回転速度Ｎｅが低い状態）において、排気ガスを燃焼室に還流させることによって、燃焼を穏やかにすることができる。その結果、燃焼室の温度が過剰に高くなることを抑制できる。そして、ＮＯｘの排出量を低減することができる。なお、低負荷閾値、および、低回転速度閾値は、燃焼室の温度が過度に高くならないように、予め実験的に設定すればよい。また、ＥＧＲ要求量の決定方法としても、周知の種々の方法を採用可能である。例えば、燃焼室の温度が高いほど大きな値にＥＧＲ要求量を設定してもよい。
【００６０】
ＥＧＲ要求量がゼロである場合、すなわち、還流条件が成立しない場合には（図３：Ｓ１１４：Ｎｏ）、空気導入（エアインジェクション）処理が実行される。まず、ステップＳ１２０で、バルブ制御モジュール３２０（図２）は、空気導入（エアインジェクション）の量の目標値（「目標ＡＩ空気量」とも呼ぶ）を算出する。目標ＡＩ空気量は、例えば、単位時間当たりに導入される空気量を表している。この値は、触媒２６を昇温させることができるような十分に大きな値に設定可能である。例えば、触媒２６の大きさに応じて予め設定された所定の値を採用可能である。所定値の代わりに、エンジン１００の動作状態に応じた可変値を採用してもよい。例えば、触媒床温Ｔｃが低いほど大きな値に目標ＡＩ空気量を設定してもよい。
【００６１】
次のステップＳ１２２では、バルブ制御モジュール３２０は、目標ＡＩ空気量に応じて、ＥＧＲ開度ＯＰｅの目標値（「目標ＡＩ−ＥＧＲ弁開度ＯＰｅ＿ｔ」あるいは「目標ＥＧＲ弁開度ＯＰｅ＿ｔ」とも呼ぶ）を算出する。目標ＥＧＲ弁開度ＯＰｅ＿ｔは、ＥＧＲ流路２１０（図１）を介して目標ＡＩ空気量の空気を吸気流路１２から排気流路１６へ供給できるような十分に大きな値に設定可能である。例えば、目標ＡＩ空気量が多いほど大きな値にＥＧＲバルブ２０２の開度の目標値を設定してもよい。また、目標ＥＧＲ弁開度ＯＰｅ＿ｔとして、予め設定された所定の値（例えば、全開）を採用してもよい。この場合には、ステップＳ１２０、Ｓ１２２の処理を省略してもよい。以下、目標ＥＧＲ弁開度ＯＰｅ＿ｔとして所定の値「１００％（全開）」を用いることとして説明を行う。
【００６２】
次のステップＳ１２４では、エアインジェクション（Air Injection）処理（以下「ＡＩ処理」とも呼ぶ）が開始される。ＡＩ処理が開始済みの場合にはＡＩ処理が続行される。ＡＩ処理では、電動機７０（図１）が駆動されることによって吸気圧Ｐｉｍが排気圧Ｐｅｘよりも高められ、そして、ＥＧＲバルブ２０２が開けられることによって吸入空気がＥＧＲ流路２１０を介して排気流路１６（すなわち、触媒２６）に供給される。
【００６３】
このように、触媒床温Ｔｃが目標床温以下である場合に触媒２６に空気を供給する理由は以下の通りである。低温条件が成立する場合には、エンジン１００（特に、シリンダ１８０）の温度も低い場合が多い。このような場合（例えば、エンジン１００の始動時）には、燃焼室に噴射された燃料が気化しにくいので、暖機後（すなわち、低温条件が成立しない時）と比べて、燃料噴射量が増大される。その結果、燃焼室からは空気不足な排気ガスが排出されるので、触媒２６では、空気不足に起因して酸化反応が進行しにくくなる。そこで、触媒２６に空気を供給すれば、触媒２６における空気不足が緩和されるので、触媒２６での酸化反応が促進され、触媒２６の温度を素早く高めることが可能となる。また、排気ガスの浄化を促進することもできる。なお、ＡＩ処理の詳細については、後述する。
【００６４】
一方、判定モジュール３００が、「触媒床温Ｔｃが目標床温より高い」と判定した場合には（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、ＡＩ処理は実行されない。また、ＡＩ処理が実行された後に、触媒床温Ｔｃが目標床温よりも高くなった場合には、ＡＩ処理が終了される（Ｓ１０４）。図４は、ステップＳ１０４で実行されるエアインジェクション制御の終了処理の手順を示すフローチャートである。最初のステップＳ２００では、コンプレッサ駆動モジュール３１０（図２）が、電動機７０の駆動を終了する。次のステップＳ２１０では、バルブ制御モジュール３２０は、ＥＧＲバルブ２０２を閉じる。そして、ＲＯＭに格納された各モジュールは、通常の処理を実行する（Ｓ２２０）。
【００６５】
一方、低温条件が成立した場合であっても、ＥＧＲ要求量がゼロよりも大きい場合、すなわち、還流条件が成立した場合には（図３：Ｓ１１４：Ｙｅｓ）、ＡＩ処理の代わりに、排気再循環（Exhaust Gas Recirculation）処理（以下「ＥＧＲ処理」とも呼ぶ）が実行される（Ｓ１１８）。このＥＧＲ処理では、バルブ制御モジュール３２０がＥＧＲバルブ２０２を開ける。エンジン１００の運転中は吸気圧Ｐｉｍが排気圧Ｐｅｘよりも低い場合が多いので、ＥＧＲバルブ２０２を開けることにより、排気ガスがＥＧＲ流路２１０を介して、再び、燃焼室へ還流する。
【００６６】
ここで、ＥＧＲ開度ＯＰｅは、ステップＳ１１２で算出されたＥＧＲ要求量が大きいほど、大きな値に設定されることが好ましい。なお、ＥＧＲ開度ＯＰｅの決定方法としては、周知の種々の方法を採用可能である。例えば、所定の一定値を採用してもよく、また、エンジン１００の動作状況に応じた可変値を採用してもよい。
【００６７】
また、ＥＧＲ処理の実行中における電動機７０の駆動力（すなわち、コンプレッサ５４の駆動力）の決定方法としては、周知の種々の方法を採用可能である。例えば、エンジンの負荷が大きいほど大きな値に駆動力を設定してもよい。ただし、ＥＧＲ処理の実行中は、吸気圧Ｐｉｍが排気圧Ｐｅｘ以下となるように電動機７０の駆動力を設定することが好ましい。
【００６８】
ＡＩ処理が実行された後にＥＧＲ要求量がゼロよりも大きくなった場合には、ＡＩ処理が終了され（Ｓ１１６）、その後、ＥＧＲ処理が実行される（Ｓ１１８）。ステップＳ１１６の処理は、ステップＳ１０４と同様に行われる。
【００６９】
コンプレッサ駆動モジュール３１０（図２）およびバルブ制御モジュール３２０は、ＡＩ処理、エアインジェクションの終了処理、ＥＧＲ処理、のそれぞれの処理を、判定モジュール３００の判定結果に応じて実行する。また、図３に示す処理は、エンジン１００の運転中に、繰り返し実行される。
【００７０】
図５は、ＡＩ処理の手順を示すフローチャートである。この処理は、図３のステップＳ１２４で実行される。まず、コンプレッサ駆動モジュール３１０は、現行の吸気圧Ｐｉｍを取得し（Ｓ３００）、現行のエンジン回転速度Ｎｅおよび負荷を取得する（Ｓ３０５）。ステップＳ３０５の処理は、図３のステップＳ１１０と同様である。
【００７１】
次のステップＳ３１０では、コンプレッサ駆動モジュール３１０は、排気圧Ｐｅｘの推定値（以下「推定排気圧Ｐｅｘ＿ｅ」と呼ぶ）を算出する。推定排気圧Ｐｅｘ＿ｅは、エンジン回転速度Ｎｅおよび負荷から算出される。エンジン回転速度Ｎｅが高いほど高く、負荷が大きいほど高くなるように、推定排気圧Ｐｅｘ＿ｅが算出される。なお、推定排気圧Ｐｅｘ＿ｅと他のパラメータとの対応関係は、種々の運転条件下での実際の排気圧Ｐｅｘに基づいて、予め実験的に設定しておけばよい。
【００７２】
次のステップＳ３１５では、コンプレッサ駆動モジュール３１０は、吸気圧Ｐｉｍの目標値（以下「目標吸気圧Ｐｉｍ＿ｔ」と呼ぶ）を算出する。目標吸気圧Ｐｉｍ＿ｔは、推定排気圧Ｐｅｘ＿ｅおよび目標ＥＧＲ弁開度ＯＰｅ＿ｔから算出される。本実施例では、推定排気圧Ｐｅｘ＿ｅが高いほど高く、目標ＥＧＲ弁開度ＯＰｅ＿ｔが大きいほど高くなるように、目標吸気圧Ｐｉｍ＿ｔが算出される。ただし、目標吸気圧Ｐｉｍ＿ｔと他のパラメータとの対応関係としては、他の種々の対応関係を採用可能である。例えば、目標ＥＧＲ弁開度ＯＰｅ＿ｔが大きいほど目標吸気圧Ｐｉｍ＿ｔが低くてもよい。なお、このような対応関係は、種々の運転条件下で十分な空気が排気流路１６（触媒２６）に導入され得るように、予め実験的に設定しておけばよい。
【００７３】
次のステップＳ３２０では、コンプレッサ駆動モジュール３１０は、タービン回転速度Ｎｔの目標値（以下「目標タービン回転速度Ｎｔ＿ｔ」と呼ぶ）を算出する。目標タービン回転速度Ｎｔ＿ｔは、エンジン回転速度Ｎｅ、負荷、目標吸気圧Ｐｉｍ＿ｔから算出される。エンジン回転速度Ｎｅが速いほど速く、負荷が大きいほど速く、目標吸気圧Ｐｉｍ＿ｔが高いほど速くなるように、目標タービン回転速度Ｎｔ＿ｔが算出される。なお、目標タービン回転速度Ｎｔ＿ｔと他のパラメータとの対応関係は、種々の運転条件下で吸気圧Ｐｉｍが目標吸気圧Ｐｉｍ＿ｔとなり得るように、予め実験的に設定しておけばよい。
【００７４】
次のステップＳ３２５では、コンプレッサ駆動モジュール３１０は、現行のタービン回転速度Ｎｔが目標タービン回転速度Ｎｔ＿ｔとなるように、電動機７０を駆動する。電動機７０の制御は、過給器電子制御ユニット１６４を制御することによって行われる。また、このような、回転速度を目標値に合わせる制御方法としては、周知の種々の方法（例えば、フィードバック制御方法や、電動機７０に対する供給電力を目標タービン回転速度Ｎｔ＿ｔで決まる値に設定する方法）を採用可能である。
【００７５】
次に、バルブ制御モジュール３２０は、スロットル弁２２の開度の目標値（以下「目標スロットル開度Ｔｈ＿ｔ」と呼ぶ）を算出し（Ｓ３３０）、そして、実際のスロットル開度Ｔｈが目標スロットル開度Ｔｈ＿ｔとなるように、電動アクチュエータ２４を制御する（Ｓ３３５）。目標スロットル開度Ｔｈ＿ｔは、現行の吸気圧Ｐｉｍおよび目標吸気圧Ｐｉｍ＿ｔから算出される。「現行吸気圧Ｐｉｍ＞目標吸気圧Ｐｉｍ＿ｔ」の場合には、目標スロットル開度Ｔｈ＿ｔは、現行のスロットル開度Ｔｈよりも小さな値に設定される。逆に、「現行吸気圧Ｐｉｍ＜目標吸気圧Ｐｉｍ＿ｔ」の場合には、目標スロットル開度Ｔｈ＿ｔは、現行のスロットル開度Ｔｈよりも大きな値に設定される。スロットル開度Ｔｈを、このような目標スロットル開度Ｔｈ＿ｔに設定することによって、現行の吸気圧Ｐｉｍを目標吸気圧Ｐｉｍ＿ｔに近づけることができる。
【００７６】
なお、現行の吸気圧Ｐｉｍと目標吸気圧Ｐｉｍ＿ｔと現行のスロットル開度Ｔｈと目標スロットル開度Ｔｈ＿ｔとの対応関係は、種々の運転条件下で吸気圧Ｐｉｍを目標吸気圧Ｐｉｍ＿ｔに近づけることができるように、予め実験的に設定しておけばよい。ここで、現行の吸気圧Ｐｉｍと目標吸気圧Ｐｉｍ＿ｔとの差分が大きいほど現行のスロットル開度Ｔｈと目標スロットル開度Ｔｈ＿ｔとの差分が大きくなるように、目標スロットル開度Ｔｈ＿ｔが設定されることが好ましい。
【００７７】
次のステップＳ３４０では、バルブ制御モジュール３２０は、ＥＧＲ開度ＯＰｅを制御する（ＥＧＲバルブ２０２を駆動する）。図６は、ＥＧＲバルブ２０２の制御（駆動）処理の手順を示すフローチャートである。バルブ制御モジュール３２０は、このフローチャートに従い、吸気圧Ｐｉｍの脈動に同期して、ＥＧＲ開度ＯＰｅを変化させる。
【００７８】
図７は、吸気圧ＰｉｍとＥＧＲ開度ＯＰｅとの経時変化を示すタイミングチャートである。図示するように、吸気圧Ｐｉｍは、周期的に変化する。この理由は、エンジン１００のシリンダ１８０が、エンジン回転速度Ｎｅで決まる周期で、断続的に空気を吸入するからである。なお、エンジンの中には、複数のシリンダを有するもの（多気筒エンジン）がある。このような多気筒エンジンでは、各シリンダ間で動作タイミングがずらされている場合が多い。その結果、クランクシャフトの回転周期よりも速い周期で吸気圧Ｐｉｍが変動する。
【００７９】
図６のフローチャートにおいて、まず、バルブ制御モジュール３２０（図２）は、現行の吸気圧Ｐｉｍを取得し、吸気圧Ｐｉｍの移動平均Ｐｉｍ０を算出する（Ｓ４００、Ｓ４１０）。平均を算出する時間幅は、吸気圧Ｐｉｍの脈動の１周期よりも長い任意の時間（例えば、１秒）を採用可能である。ただし、処理速度を上げるためには、過剰に長くない時間が好ましい。
【００８０】
以後、バルブ制御モジュール３２０は、現行の吸気圧Ｐｉｍが第１閾値Ｐｉｔｈ１を超えた時に（Ｓ４２０：Ｙｅｓ）、ＥＧＲバルブ２０２を開ける（Ｓ４３０）。この際、ＥＧＲ開度ＯＰｅは、図３のステップＳ１２２で設定された目標ＥＧＲ弁開度ＯＰｅ＿ｔに設定される。さらに、バルブ制御モジュール３２０は、現行の吸気圧Ｐｉｍが第２閾値Ｐｉｔｈ２より小さくなった時に（Ｓ４４０：Ｙｅｓ）、ＥＧＲバルブ２０２を閉じる（Ｓ４５０）。第１および第２の閾値Ｐｉｔｈ１、Ｐｉｔｈ２は、いずれも、移動平均Ｐｉｍ０に基づいて、移動平均Ｐｉｍ０に近い値に設定される（詳細は後述）。これにより、吸気圧Ｐｉｍが極大であるタイミングではＥＧＲバルブ２０２が開かれ、吸気圧Ｐｉｍが極小であるタイミングではＥＧＲバルブ２０２が閉じられる（図７）。バルブ制御モジュール３２０は、ＡＩ処理が終了するまで、図６の制御を繰り返し実行し続ける。これにより、ＥＧＲ開度ＯＰｅは、吸気圧Ｐｉｍの変動に同期して変化する。
【００８１】
吸気圧Ｐｉｍが比較的高い時には、ＥＧＲ開度ＯＰｅが大きく（図７）、空気がＥＧＲ流路２１０を介して排気流路１６へ流れやすいので、吸気圧Ｐｉｍ（特に極大値）が過剰に高くなることが抑制される。このように、吸気圧Ｐｉｍの変動が抑えられるので、この変動に起因する種々の不具合を抑えることが可能となる。例えば、騒音の発生を抑えることができる。また、気筒間での吸入空気量のバラツキを抑えることができる。その結果、気筒間のトルクのバラツキを抑えることもできるので、アイドル運転時のエンジン回転速度Ｎｅを下げることが可能となる。また、これにより、アイドル運転時の燃費を向上させることも可能となる。
【００８２】
また、吸気圧Ｐｉｍが比較的低い時には、ＥＧＲ開度ＯＰｅが小さいので、仮に吸気圧Ｐｉｍが排気圧Ｐｅｘよりも低くなった場合であっても、排気ガス、あるいは、排気流路１６に到達した空気がＥＧＲ流路２１０（図１）を逆流することが抑制される。その結果、ＥＧＲ開度ＯＰｅをその変動の極大値に固定した場合と比べて、触媒２６への空気導入量を多くすることができる。また、吸気圧Ｐｉｍが比較的高い時に、逆流した分の空気を追加的に排気流路１６に導入せずに済むので、エアインジェクションに要求されるコンプレッサ５４の駆動力（すなわち、電動機７０の駆動力）を抑制することが可能である。従って、電動機７０の消費電力を抑制し、燃費を向上させることができる。
【００８３】
なお、第１閾値Ｐｉｔｈ１および第２閾値Ｐｉｔｈ２は、いずれも、移動平均Ｐｉｍ０に応じて決まる閾値である。第１閾値Ｐｉｔｈ１は、移動平均Ｐｉｍ０に第１の所定の正値ｄＰｉｍ１を足した値であり、第２閾値Ｐｉｔｈ２は、移動平均Ｐｉｍ０から第２の所定の正値ｄＰｉｍ２を引いた値である。なお、第１および第２の値ｄＰｉｍ１、ｄＰｉｍ２は、吸気圧Ｐｉｍが極大であるタイミングでＥＧＲ開度ＯＰｅが大きくなり、かつ、吸気圧Ｐｉｍが極小であるタイミングでＥＧＲ開度ＯＰｅが小さくなるように、予め実験的に設定しておけばよい。また、２つの閾値Ｐｉｔｈ１、Ｐｉｔｈ２として、同じ値を用いてもよい。例えば、移動平均Ｐｉｍ０をそのまま閾値として用いてもよい。
【００８４】
また、本実施例では、ＥＧＲ開度ＯＰｅの設定値として全開（１００％）および全閉（０％）を採用しているが、中間値を採用してもよい。また、ＥＧＲ流路２１０にエアフローメータ（図示せず）を設け、このエアフローメータの測定値（空気流量）が目標ＡＩ空気量（図３：Ｓ１２０）に近づくようにＥＧＲ開度ＯＰｅを制御してもよい。いずれの場合も、吸気圧Ｐｉｍが極大のタイミングでＥＧＲ開度ＯＰｅが大きくなり、かつ、吸気圧Ｐｉｍが極小のタイミングでＥＧＲ開度ＯＰｅが小さくなるように、ＥＧＲ開度ＯＰｅを制御することが好ましい。
【００８５】
以上のように、第１実施例では、ＥＧＲ開度ＯＰｅが吸気圧Ｐｉｍの周期的な変動に同期して変化するので、吸気圧Ｐｉｍの変動に合わせて効率よく空気を吸気流路１２から排気流路１６（触媒２６）へ導入することが可能である。なお、本実施例では、ＥＧＲバルブ２０２が本発明における「導入バルブ」に相当し、ＥＧＲ流路２１０が「エアバイパス流路」に相当する、また、コンプレッサ駆動モジュール３１０と、過給器電子制御ユニット１６４と、過給器電子駆動ユニット１６０と、電動機７０と、の全体が「コンプレッサ駆動部」に相当する。
【００８６】
Ｂ．第２実施例：
図８は、第２実施例における、ＥＧＲバルブ２０２の制御（駆動）処理の手順を示すフローチャートである。図６に示す第１実施例の手順との差違は、吸気圧Ｐｉｍの脈動の代わりに排気圧Ｐｅｘの脈動に同期して、ＥＧＲ開度ＯＰｅを変化させる点である。図８の処理は、図５のステップＳ３４０で、図６の処理の代わりに実行される。他の処理の手順は、図３〜図５に示す第１実施例と同じである。また、装置の構成は、図１、図２に示す第１実施例と同じである。
【００８７】
図９は、排気圧ＰｅｘとＥＧＲ開度ＯＰｅとの経時変化を示すタイミングチャートである。図示するように、排気圧Ｐｅｘは、周期的に変化する。この理由は、エンジン１００のシリンダ１８０が、エンジン回転速度Ｎｅで決まる周期で、断続的に排気ガスを排出するからである。また、多気筒エンジンでは、しばしば、クランクシャフトの回転周期よりも速い周期で排気圧Ｐｅｘが変動する。
【００８８】
図８のフローチャートにおいて、まず、バルブ制御モジュール３２０（図２）は、現行の排気圧Ｐｅｘを取得し、排気圧Ｐｅｘの移動平均Ｐｅｘ０を算出する（Ｓ５００、Ｓ５１０）。平均を算出する時間幅は、移動平均Ｐｉｍ０算出用の時間幅（図６：Ｓ４１０）と同様に決定すればよい。
【００８９】
以後、バルブ制御モジュール３２０は、現行の排気圧Ｐｅｘが第１閾値Ｐｅｔｈ１を超えた時に（Ｓ５２０：Ｙｅｓ）、ＥＧＲバルブ２０２を閉じる（Ｓ５３０）。さらに、バルブ制御モジュール３２０は、現行の排気圧Ｐｅｘが第２閾値Ｐｅｔｈ２より小さくなった時に（Ｓ５４０：Ｙｅｓ）、ＥＧＲバルブ２０２を開ける（Ｓ５５０）。第１および第２の閾値Ｐｅｔｈ１、Ｐｅｔｈ２は、いずれも、移動平均Ｐｅｘ０に基づいて、移動平均Ｐｅｘ０に近い値に設定される（詳細は後述）。これにより、排気圧Ｐｅｘが極大であるタイミングではＥＧＲバルブ２０２が閉じられ、排気圧Ｐｅｘが極小であるタイミングではＥＧＲバルブ２０２が開かれる（図９）。バルブ制御モジュール３２０は、ＡＩ処理が終了するまで、図８の制御を繰り返し実行し続ける。これにより、ＥＧＲ開度ＯＰｅは、排気圧Ｐｅｘの変動に同期して変化する。
【００９０】
排気圧Ｐｅｘが比較的低い時には、ＥＧＲ開度ＯＰｅが大きいので（図９）、空気は、容易に、ＥＧＲ流路２１０（図１）を介して排気流路１６に導入される。一方、排気圧Ｐｅｘが比較的高い時には、ＥＧＲ開度ＯＰｅが小さいので、仮に排気圧Ｐｅｘが吸気圧Ｐｉｍよりも高くなった場合でも、排気ガス、あるいは、排気流路１６に到達した空気がＥＧＲ流路２１０を逆流することが抑制される。その結果、ＥＧＲ開度ＯＰｅをその変動の極大値に固定した場合と比べて、触媒２６への空気導入量を多くすることができる。また、第１実施例と同様に、電動機７０の消費電力を抑制し、燃費を向上させることができる。
【００９１】
なお、第１閾値Ｐｅｔｈ１は、移動平均Ｐｅｘ０に第１の所定の正値ｄＰｅｘ１を足した値であり、第２閾値Ｐｅｔｈ２は、移動平均Ｐｅｘ０から第２の所定の正値ｄＰｅｘ２を引いた値である。このような第１および第２の値ｄＰｅｘ１、ｄＰｅｘ２は、排気圧Ｐｅｘが極大のタイミングでＥＧＲ開度ＯＰｅが小さくなり、かつ、排気圧Ｐｅｘが極小のタイミングでＥＧＲ開度ＯＰｅが大きくなるように、予め実験的に設定しておけばよい。また、２つの閾値Ｐｅｔｈ１、Ｐｅｔｈ２として、同じ値を用いてもよい。例えば、移動平均Ｐｅｘ０をそのまま閾値として用いても良い。
【００９２】
また、本実施例では、ＥＧＲ開度ＯＰｅの設定値として全開（１００％）および全閉（０％）を採用しているが、中間値を採用してもよい。また、ＥＧＲ流路２１０にエアフローメータ（図示せず）を設け、このエアフローメータの測定値（空気流量）が目標ＡＩ空気量（図３：Ｓ１２０）に近づくようにＥＧＲ開度ＯＰｅを制御してもよい。いずれの場合も、排気圧Ｐｅｘが極大のタイミングでＥＧＲ開度ＯＰｅが小さくなり、かつ、排気圧Ｐｅｘが極小のタイイングでＥＧＲ開度ＯＰｅが大きくなるように、ＥＧＲ開度ＯＰｅを制御することが好ましい。
【００９３】
以上のように、第２実施例では、ＥＧＲ開度ＯＰｅが排気圧Ｐｅｘの周期的な変動に同期して変化するので、排気圧Ｐｅｘの変動に合わせて効率よく空気を吸気流路１２から排気流路１６（触媒２６）へ導入することが可能である。
【００９４】
Ｃ．第３実施例：
図１０は、第３実施例における、ＥＧＲバルブ２０２（図１）の制御（駆動）処理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、図８に示した第２実施例の手順のステップＳ５３０の後にステップＳ５３５を追加し、また、ステップＳ５５０の後にステップＳ５５５を追加したものであり、他の手順は第２実施例と同じである。
【００９５】
ステップＳ５３５では、コンプレッサ駆動モジュール３１０（図２）が電動機７０（図１）への電力供給を開始し、ステップＳ５５５では、コンプレッサ駆動モジュール３１０が電動機７０への電力供給を停止する。図１１は、排気圧ＰｅｘとＥＧＲ開度ＯＰｅと電動機７０の駆動状態との経時変化を示すタイミングチャートである。排気圧Ｐｅｘの変化に対するＥＧＲ開度ＯＰｅの変化の仕方は、図９に示す第２実施例と同じである。一方、コンプレッサ駆動モジュール３１０は、ＥＧＲバルブ２０２が開いている時に電動機７０の駆動を停止し、ＥＧＲバルブ２０２が閉じている時に電動機７０を駆動する。
【００９６】
このように電動機７０が駆動される理由は、以下の通りである。タービン５２（図１）は、排気ガスの流れによって効率よく駆動されるように設計されている。従って、タービン回転速度Ｎｔを強制的に高めた場合であっても、タービン５２による排気ガスの吸引力は上昇しにくい。逆に、タービン回転速度Ｎｔを強制的に高めることによって、タービン５２による抵抗（排気ガスの流れに対する抵抗）が大きくなる傾向がある。その結果、電動機７０を駆動させると、タービン回転速度Ｎｔが高くなるので、排気圧Ｐｅｘも上昇する傾向にある。そこで、ＥＧＲ開度ＯＰｅが大きいときに電動機７０の駆動を停止すれば、タービン回転速度Ｎｔが低下するので、空気を排気流路１６（触媒２６）に導入する時の排気圧Ｐｅｘを下げることが可能となる。その結果、より低い吸気圧Ｐｉｍでの空気導入が可能となる。従って、エアインジェクションに要する電動機７０の消費電力を低減し、燃費を向上させることが可能となる。
【００９７】
なお、第３実施例では、ＥＧＲ開度ＯＰｅが大きい時に電動機７０に供給する電力の設定値としてゼロを採用しているが、ゼロより大きな値を採用してもよい。一般には、コンプレッサ駆動モジュール３１０は、ＥＧＲ開度ＯＰｅが極大値である時に、ＥＧＲ開度ＯＰｅが極小値である時と比べて、コンプレッサ５４の駆動力（すなわち、タービン５２の駆動力）が小さくなるように、電動機７０に供給する電力を制御すればよい。こうすれば、空気導入の効率が低下することを抑制できる。
【００９８】
Ｄ．第４実施例：
図１２は、第４実施例におけるエンジン１００ｂの構成を示す概略図である。図１に示すエンジン１００との差違は、スロットルバイパス流路２１２（以下「ＴＢ流路２１２」とも呼ぶ）が設けられている点である。このＴＢ流路２１２は、吸気流路１２のうちのインタークーラ６２とスロットル弁２２との間の部分と、ＥＧＲ流路２１０のうちのＥＧＲバルブ２０２と排気流路１６との間の部分と、を接続する。また、このＴＢ流路２１２の途中には、スロットルバイパスバルブ２２２（以下「ＴＢバルブ２２２」とも呼ぶ）が設けられている。バルブ制御モジュール３２０（図２）は、ＴＢバルブ２２２に接続された電動アクチュエータ２２４を制御することによって、ＴＢバルブ２２２の開度（以下「ＴＢ開度ＯＰｉ」とも呼ぶ）を制御する。なお、エンジン１００ｂの他の部分の構成は、図１に示す第１実施例のエンジン１００と同じである。また、図１２では、エンジン１００ｂの一部の構成の図示が省略されている。
【００９９】
第４実施例では、ＡＩ処理においては、バルブ制御モジュール３２０（図２）は、ＴＢバルブ２２２を開け（開度ＯＰｉを周期的に変動させ）、そして、ＥＧＲバルブ２０２を全閉にする。これにより、空気は、ＴＢ流路２１２およびＥＧＲ流路２１０を介して排気流路１６（触媒２６）に導入される。すなわち、第４実施例では、ＴＢバルブ２２２が本発明における「導入バルブ」に相当する。そして、ＥＧＲ流路２１０のうちのＴＢ流路２１２との接続位置から排気流路１６までの部分と、ＴＢ流路２１２と、の全体が、「エアバイパス流路」に相当する。
【０１００】
一方、ＥＧＲ処理においては、バルブ制御モジュール３２０は、ＴＢバルブ２２２を全閉にし、さらに、ＥＧＲバルブ２０２を開ける。これにより、排気ガスは、ＥＧＲ流路２１０を介して排気流路１６から吸気流路１２へ流れる。すなわち、第４実施例では、ＥＧＲバルブ２０２が「還流バルブ」に相当し、ＴＢバルブ２２２が「上流バルブ」に相当する。また、ＥＧＲ流路２１０のうちのＴＢ流路２１２との接続位置から吸気流路１２までの部分が「還流路」に相当する。
【０１０１】
なお、第４実施例では、エンジン１００ｂの制御処理として、上述の各実施例の制御処理と同様の処理を適用可能である。例えば、図３〜図６に示す第１実施例の処理を適用してもよく、また、図８に示す第２実施例の処理を適用してもよく、図１０に示す第３実施例の処理を適用してもよい。その結果、第４実施例では、上述の各実施例と同じ利点を得ることができる。ただし、いずれの場合も、ＡＩ処理では、ＥＧＲバルブ２０２の代わりにＴＢバルブ２２２が制御される。なお、スロットルバイパス流路２１２の入口での吸気圧Ｐｃ（以下「圧縮圧Ｐｃ」とも呼ぶ）は、吸気圧Ｐｉｍとは異なり、スロットル弁２２よりも手前の圧力を表している。ただし、この圧縮圧Ｐｃは、しばしば、吸気圧Ｐｉｍと同様のタイミングで変動する。従って、ＴＢバルブ２２２の制御を吸気圧Ｐｉｍの変動に同期させれば、空気導入の効率が低下することを抑制できる。
【０１０２】
例えば、図３〜図６に示す第１実施例の処理を適用すると仮定する。この場合には、図３のステップＳ１２２では、ＥＧＲ開度ＯＰｅの目標値ＯＰｅ＿ｔの代わりに、ＴＢ開度ＯＰｉの目標値（以下「目標ＴＢ弁開度ＯＰｉ＿ｔ」とも呼ぶ）が算出される。図４のステップＳ２１０では、ＥＧＲバルブ２０２の代わりにＴＢバルブ２２２が閉じられる。図５のステップＳ３１５では、目標ＥＧＲ弁開度ＯＰｅ＿ｔの代わりに目標ＴＢ弁開度ＯＰｉ＿ｔが利用される。そして、図６のステップＳ４３０では、ＥＧＲバルブ２０２の代わりにＴＢバルブ２２２が開けられ、ステップＳ４５０では、ＥＧＲバルブ２０２の代わりにＴＢバルブ２２２が閉じられる。
【０１０３】
なお、第４実施例では、図５の手順において、目標タービン回転速度Ｎｔ＿ｔの算出（Ｓ３２０）のために、目標吸気圧Ｐｉｍ＿ｔの代わりに圧縮圧Ｐｃの目標値（以下「目標圧縮圧Ｐｃ＿ｔ」と呼ぶ）を用いることが好ましい。吸気圧Ｐｉｍはスロットル弁２２によって調整された後の空気の圧力を表しているが、圧縮圧Ｐｃは、スロットル弁２２による調整前の空気の圧力を表している。従って、目標圧縮圧Ｐｃ＿ｔに基づいて目標タービン回転速度Ｎｔ＿ｔを算出すれば、目標吸気圧Ｐｉｍ＿ｔに基づいて算出する場合と比べて、ＴＢバルブ２２２を流れる空気の状態を適切に算出結果に反映させることが可能となる。その結果、目標タービン回転速度Ｎｔ＿ｔの適切な算出が容易となる。
【０１０４】
図１３は、図５の処理の代わりに実行可能なＡＩ処理の手順を示すフローチャートである。この手順では、目標吸気圧Ｐｉｍ＿ｔの代わりに目標圧縮圧Ｐｃ＿ｔに基づいて目標タービン回転速度Ｎｔ＿ｔが算出される。この手順は、図５に示した第１実施例の手順のステップＳ３１５とステップＳ３２０の間にステップＳ３１７を追加し、また、ステップＳ３１５およびステップＳ３２０を修正したものであり、他の手順は第１実施例と同じである。
【０１０５】
ステップＳ３１５ａでは、目標ＥＧＲ弁開度ＯＰｅ＿ｔの代わりに目標ＴＢ弁開度ＯＰｉ＿ｔを用いることによって目標吸気圧Ｐｉｍ＿ｔが算出される。この際、目標ＴＢ弁開度ＯＰｉ＿ｔが大きいほど高くなるように、目標吸気圧Ｐｉｍ＿ｔが算出される。ただし、目標ＴＢ弁開度ＯＰｉ＿ｔが大きいほど目標吸気圧Ｐｉｍ＿ｔが小さくてもよい。
【０１０６】
ステップＳ３１７では、コンプレッサ駆動モジュール３１０は、目標圧縮圧Ｐｃ＿ｔを算出する。目標圧縮圧Ｐｃ＿ｔは、推定排気圧Ｐｅｘ＿ｅおよび目標ＴＢ弁開度ＯＰｉ＿ｔから算出される。推定排気圧Ｐｅｘ＿ｅが高いほど高く、目標ＴＢ弁開度ＯＰｉ＿ｔが大きいほど高くなるように、目標圧縮圧Ｐｃ＿ｔが算出される。なお、推定排気圧Ｐｅｘ＿ｅと、目標ＴＢ弁開度ＯＰｉ＿ｔと、目標圧縮圧Ｐｃ＿ｔとの対応関係は、種々の運転条件下で十分な空気が排気流路１６（触媒２６）に導入され得るように、予め実験的に設定しておけばよい。
【０１０７】
ステップＳ３２０ａでは、目標吸気圧Ｐｉｍ＿ｔの代わりに目標圧縮圧Ｐｃ＿ｔを用いることによって目標タービン回転速度Ｎｔ＿ｔが算出される。この際、目標圧縮圧Ｐｃ＿ｔが高いほど速くなるように、目標タービン回転速度Ｎｔ＿ｔが算出される。
【０１０８】
以上のように、第４実施例では、エアインジェクションを行うためのエアバイパス流路が、吸気流路１２のスロットル弁２２よりも上流側に接続されている。従って、ＡＩ処理において電動機７０の駆動によりコンプレッサ５４による過給圧が上昇した場合であっても、スロットル弁２２の手前で空気がＴＢ流路２１２に導入されるので、スロットル弁２２の下流側の圧力（吸気圧Ｐｉｍ）が過剰に高くなることを抑制できる。その結果、ＡＩ処理を実行した場合であっても、燃焼室に吸入される空気量が過剰に多くなることが抑制されるので、エンジン１００ｂの駆動を安定させることが可能となる。例えば、ＡＩ処理に起因するトルクの増大を抑えることが可能となる。また、スロットル弁２２による絞り損失の増大を抑制できるので、エアインジェクションに要する電動機７０の消費電力を低減し、燃費を向上させることが可能となる。
【０１０９】
なお、ＴＢ流路２１２と吸気流路１２との接続位置は、スロットル弁２２とコンプレッサ５４との間の任意の位置を採用可能である。例えば、吸気流路１２のうちのコンプレッサ５４とインタークーラ６２との間の部分に、ＴＢ流路２１２を接続してもよい。
【０１１０】
Ｅ．第５実施例：
図１４は、第５実施例におけるエンジン１００ｃの構成を示す概略図である。図１に示すエンジン１００との差違は、ＥＧＲ流路２１０に第２のＥＧＲバルブ２２６が追加されている点である。第２のＥＧＲバルブ２２６は、ＥＧＲバルブ２０２（以下「第１ＥＧＲバルブ２０２」とも呼ぶ）よりも下流側（排気流路１６に近い側）に設けられている。バルブ制御モジュール３２０（図２）は、第２のＥＧＲバルブ２２６に接続された電動アクチュエータ２２８を制御することによって、第２のＥＧＲバルブ２２６の開度を制御する。以下、第１ＥＧＲバルブ２０２の開度ＯＰｅのことを「第１ＥＧＲ開度ＯＰｅ」とも呼び、第２ＥＧＲバルブ２２６の開度のことを「第２ＥＧＲ開度ＯＰｅ２」とも呼ぶ。なお、エンジン１００ｃの他の部分の構成は、図１に示す第１実施例のエンジン１００と同じである。また、図１４では、エンジン１００ｃの一部の構成の図示が省略されている。
【０１１１】
第５実施例では、図３〜図５の手順に従って、エンジン１００ｃの制御処理が実行される。ただし、図５のステップＳ３４０では、バルブ制御モジュール３２０は、上流側の第１ＥＧＲ開度ＯＰｅを吸気圧Ｐｉｍの脈動に同期して変化させ、下流側の第２ＥＧＲ開度ＯＰｅ２を排気圧Ｐｅｘの脈動に同期して変化させる。第１ＥＧＲ開度ＯＰｅの制御は、図６、図７に示す第１実施例での制御と同じである。第２ＥＧＲ開度ＯＰｅ２の制御は、図８、図９に示す第２実施例での制御と同じである。これにより、吸気圧Ｐｉｍが高い時に空気が第１ＥＧＲバルブ２０２を介してＥＧＲ流路２１０に蓄えられる。そして、排気圧Ｐｅｘが低い時にＥＧＲ流路２１０に蓄えられた空気が第２ＥＧＲバルブ２２６を介して排気流路１６（触媒２６）に導入される。その結果、吸気圧Ｐｉｍが極大となるタイミングと、排気圧Ｐｅｘが極小となるタイミングとがずれている場合であっても、吸気圧Ｐｉｍの変動、および、排気圧Ｐｅｘの変動の両方に合わせて、効率良く、吸気流路１２から排気流路１６へ空気を導入することが可能である。従って、エアインジェクションに要求される電動機７０の駆動力（消費電力）を抑制し、燃費を向上させることが可能となる。
【０１１２】
さらに、図１０、図１１に示す第３実施例と同様に、第２ＥＧＲ開度ＯＰｅ２、および、電動機７０に供給する電力を制御してもよい。こうすれば、さらに、エアインジェクションに要する電動機７０の消費電力を低減し、燃費を向上させることが可能となる。
【０１１３】
一方、ＥＧＲ処理では、第１ＥＧＲバルブ２０２および第２ＥＧＲバルブ２２６の両方が開けられる。この際、各バルブの開度ＯＰｅ、ＯＰｅ２としては、所定の一定値を採用してもよく、また、エンジン１００の動作状況に応じた可変値を採用してもよい。
【０１１４】
なお、ＡＩ処理を終了するときには、最初に第２ＥＧＲバルブ２２６を閉じ、ＥＧＲ流路２１０に蓄えられた空気を吸気流路１２に戻した後で、第１ＥＧＲバルブ２０２を閉じればよい。逆に、最初に第１ＥＧＲバルブ２０２を閉じ、ＥＧＲ流路２１０に蓄えられた空気を排気流路１６に排出した後で、第２ＥＧＲバルブ２２６を閉じてもよい。
【０１１５】
Ｆ．第６実施例：
図１５は、第６実施例におけるエンジン１００ｄの構成を示す概略図である。図１４に示す第５実施例のエンジン１００ｃとの差違は、ＥＧＲ流路２１０のうちの第１ＥＧＲバルブ２０２と第２ＥＧＲバルブ２２６との間に、ＥＧＲ流路２１０内の圧力（以下、「蓄圧Ｐｒ」とも呼ぶ）を測定する蓄圧センサ２３０が設けられている点である。エンジン１００ｄの他の部分の構成は、図１４に示す第５実施例のエンジン１００ｃと同じである。また、図１５では、エンジン１００ｄの一部の構成の図示が省略されている。
【０１１６】
図１６は、第６実施例におけるＡＩ処理の手順を示すフローチャートである。第６実施例では、図３、図４、図１６に示す手順に従って、エンジン１００ｄが制御される。図１６に示す処理は、図３のステップＳ１２４において、図５に示す処理の代わりに実行される。図１６のフローチャートは、図５に示した第１実施例の手順のステップＳ３２０とステップＳ３２５との間にステップＳ３２２を追加し、また、追加されたステップＳ３２２の判定結果が「Ｙｅｓ」である場合にステップＳ３２５の代わりに実行されるステップＳ３２３を追加したものである。また、ステップＳ３４０ｄでは、蓄圧Ｐｒに応じて、第１ＥＧＲバルブ２０２および第２ＥＧＲバルブ２２６が制御される。他の手順は第１実施例と同じである。
【０１１７】
ステップＳ３２２では、コンプレッサ駆動モジュール３１０（図２）は、蓄圧センサ２３０（図１５）から現行の蓄圧Ｐｒを取得する。そして、取得した蓄圧Ｐｒが所定の第１閾値Ｐｒｔｈ１を超えている場合には、次のステップＳ３２３でコンプレッサ駆動モジュール３１０は電動機７０の駆動を停止し（電力供給を停止）、処理はステップＳ３３０に移行する。一方、蓄圧Ｐｒが第１閾値Ｐｒｔｈ１以下である場合には、図５の第１実施例と同様に、ステップＳ３２５でコンプレッサ駆動モジュール３１０は電動機７０を駆動し、処理はステップＳ３３０に移行する。これらにより、蓄圧Ｐｒが第１閾値Ｐｒｔｈ１を超えることが抑制される。
【０１１８】
このように、蓄圧Ｐｒが第１閾値Ｐｒｔｈ１よりも高い場合には、電動機７０への電力供給が停止されるので、蓄圧Ｐｒが過剰に高くなることを抑制できる。その結果、ＥＧＲ流路２１０から吸気流路１２へガスが逆流することが抑制されるので、空気導入の効率が低下することを抑制できる。また、電動機７０の消費電力を抑制し、燃費を向上させることができる。なお、第１閾値Ｐｒｔｈ１は、所定の値に限らず、エンジン１００ｄの運転条件に基づく可変値であってもよい。例えば、触媒床温Ｔｃが低いほど高くなるように第１閾値Ｐｒｔｈ１を設定してもよい。こうすれば、触媒床温Ｔｃが低いほど多くの空気が触媒２６に導入されるので、触媒２６の昇温に過剰な時間がかかることが抑制される。いずれの場合も、第１閾値Ｐｒｔｈ１は、種々の運転条件下で十分な空気が排気流路１６（触媒２６）に導入され得るように、予め実験的に設定しておけばよい。
【０１１９】
なお、コンプレッサ５４の制御方法としては、電動機７０のＯＮ−ＯＦＦ状態を蓄圧Ｐｒに応じて切り替える方法に限らず、蓄圧Ｐｒが第１閾値Ｐｒｔｈ１を超えないようにコンプレッサ５４の駆動力を制御する種々の方法を採用可能である。例えば、蓄圧Ｐｒが第１閾値Ｐｒｔｈ１に維持されるように、電動機７０に供給する電力（すなわち、コンプレッサ５４の駆動力）をフィードバック制御してもよい。
【０１２０】
図１７および図１８は、図１６のステップＳ３４０ｄで実行されるバルブ駆動処理の手順を示すフローチャートである。図１７のフローチャートは、第１ＥＧＲバルブ２０２の制御手順を示し、図１８のフローチャートは、第２ＥＧＲバルブ２２６の制御手順を示している。
【０１２１】
図１７のフローチャートは、図６に示した第１実施例の手順のステップＳ４１０とステップＳ４２０との間にステップＳ４１２を追加し、また、追加されたステップＳ４１２の判定結果が「Ｙｅｓ」である場合に、ステップＳ４２０〜Ｓ４５０の処理の代わりに実行されるステップＳ４１４を追加したものであり、他の手順は第１実施例と同じである。
【０１２２】
ステップＳ４１２では、バルブ制御モジュール３２０は、蓄圧センサ２３０（図１５）から現行の蓄圧Ｐｒを取得する。そして、取得した蓄圧Ｐｒが所定の第２閾値Ｐｒｔｈ２を超えている場合には、バルブ制御モジュール３２０は、次のステップＳ４１４で第１ＥＧＲバルブ２０２を閉じ（全閉）、ステップＳ４００に戻る。一方、蓄圧Ｐｒが第２閾値Ｐｒｔｈ２以下である場合には、バルブ制御モジュール３２０は、図６の第１実施例と同様に、吸気圧Ｐｉｍの変動に同期して第１ＥＧＲ開度ＯＰｅを変化させ（ステップＳ４２０〜Ｓ４５０）、ステップＳ４００に戻る。以後、バルブ制御モジュール３２０は、図１７の処理を繰り返し実行する。
【０１２３】
このように、蓄圧Ｐｒが第２閾値Ｐｒｔｈ２を超えている間は、第１ＥＧＲバルブ２０２が閉じた状態に維持されるので、ＥＧＲ流路２１０に蓄えられた空気が吸気流路１２に逆流することが抑制される。その結果、逆流した分の空気を追加的にＥＧＲ流路２１０に導入せずに済むので、エアインジェクションに要求される電動機７０の駆動力（消費電力）を抑制することが可能である。
【０１２４】
また、蓄圧Ｐｒが第２閾値Ｐｒｔｈ２以下である間は、第１実施例と同様に、第１ＥＧＲ開度ＯＰｅが吸気圧Ｐｉｍの変動に同期して変えられる。その結果、第６実施例では、第１実施例と同様の利点を得ることができる。
【０１２５】
なお、第２閾値Ｐｒｔｈ２は、所定の値に限らず、エンジン１００ｄの運転条件に基づく可変値であってもよい。例えば、現行の吸気圧Ｐｉｍが高いほど高くなるように第２閾値Ｐｒｔｈ２を設定してもよい。いずれの場合も、第２閾値Ｐｒｔｈ２は、種々の運転条件下で過剰なガスがＥＧＲ流路２１０から吸気流路１２へ逆流しないように、予め実験的に設定しておけばよい。
【０１２６】
また、第１ＥＧＲバルブ２０２を閉状態に維持するための条件としては、条件「蓄圧Ｐｒ＞第２閾値Ｐｒｔｈ２」に限らず、第１ＥＧＲバルブ２０２を開けることによってＥＧＲ流路２１０から吸気流路１２へガスが逆流する可能性があることを示す蓄圧Ｐｒに基づく任意の条件を採用可能である。例えば、条件「吸気圧Ｐｉｍ＜蓄圧Ｐｒ」を採用してもよい。なお、このようなガスの逆流は、本発明における「第１逆流」に相当する。
【０１２７】
図１８のフローチャートは、図８に示した第２実施例の手順のステップＳ５１０とステップＳ５２０との間にステップＳ５１２を追加し、また、追加されたステップＳ５１２の結果判定が「Ｙｅｓ」である場合に、ステップＳ５２０〜Ｓ５５０の処理の代わりに実行されるステップＳ５１４を追加したものであり、他の手順は第２実施例と同じである。
【０１２８】
ステップＳ５１２では、バルブ制御モジュール３２０は、蓄圧センサ２３０（図１５）から現行の蓄圧Ｐｒを取得する。そして、蓄圧Ｐｒが所定の第３閾値Ｐｒｔｈ３未満である場合には、バルブ制御モジュール３２０は、次のステップＳ５１４で第２ＥＧＲバルブ２２６を閉じ（全閉）、ステップＳ４００に戻る。一方、蓄圧Ｐｒが第３閾値Ｐｒｔｈ３以上である場合には、バルブ制御モジュール３２０は、図８の第２実施例と同様に、排気圧Ｐｅｘの変動に同期して第２ＥＧＲ開度ＯＰｅ２を変化させ（ステップＳ５２０〜Ｓ５５０）、ステップＳ４００に戻る。以後、バルブ制御モジュール３２０は、図１８の処理を繰り返し実行する。
【０１２９】
このように、蓄圧Ｐｒが第３閾値Ｐｒｔｈ３未満である間は、第２ＥＧＲバルブ２２６が閉じた状態に維持されるので、排気流路１６からＥＧＲ流路２１０へガス（排気ガスや空気）が逆流することが抑制される。その結果、逆流した分の空気を追加的にＥＧＲ流路２１０に導入せずに済むので、エアインジェクションに要求される電動機７０の駆動力（消費電力）を抑制することが可能である。
【０１３０】
また、蓄圧Ｐｒが第３閾値Ｐｒｔｈ３以上である間は、第２実施例と同様に、第２ＥＧＲ開度ＯＰｅ２が排気圧Ｐｅｘの変動に同期して変えられる。その結果、第６実施例では、第２実施例と同様の利点を得ることができる。
【０１３１】
なお、第３閾値Ｐｒｔｈ３は、所定の値に限らず、エンジン１００ｄの運転条件に基づく可変値であってもよい。例えば、現行の排気圧Ｐｅｘが高いほど高くなるように第３閾値Ｐｒｔｈ３を設定してもよい。いずれの場合も、第３閾値Ｐｒｔｈ３は、種々の運転条件下で過剰なガスが排気流路１６からＥＧＲ流路２１０へ逆流しないように、予め実験的に設定しておけばよい。
【０１３２】
また、第２ＥＧＲバルブ２２６を閉状態に維持するための条件としては、条件「蓄圧Ｐｒ＜第３閾値Ｐｒｔｈ３」に限らず、第２ＥＧＲバルブ２２６を開けることによって排気流路１６からＥＧＲ流路２１０へガスが逆流する可能性があることを示す蓄圧Ｐｒに基づく任意の条件を採用可能である。例えば、条件「蓄圧Ｐｒ＜排気圧Ｐｅｘ」を採用してもよい。なお、このようなガスの逆流は、本発明における「第２逆流」に相当する。
【０１３３】
以上のように、第６実施例では、過剰な空気がＥＧＲ流路２１０に導入されないように電動機７０が蓄圧Ｐｒに基づいて制御され、さらに、ガスがＥＧＲ流路２１０を逆流しないように、第１ＥＧＲバルブ２０２、および、第２のＥＧＲバルブ２２６が蓄圧Ｐｒに基づいて制御される。その結果、インジェクション処理に要する電動機７０の駆動力（消費電力）を抑制し、燃費を向上させることが可能となる。
【０１３４】
なお、蓄圧Ｐｒに基づく制御の対象としては、電動機７０、第１ＥＧＲバルブ２０２、第２ＥＧＲバルブ２２６の全てを採用する代わりに、これらの中の任意の一部のみを採用してもよい。ここで、蓄圧Ｐｒに依存しない制御の対象については、上述の各実施例（図５、図６、図８）と同様の制御を採用可能である。例えば、電動機７０のみを対象として採用してもよい。この場合には、図１６のステップＳ３４０ｄでは、図６に示す手順に従って第１ＥＧＲ開度ＯＰｅを制御し、図８に示す手順に従って第２ＥＧＲ開度ＯＰｅ２を制御すればよい。また、第１ＥＧＲバルブ２０２のみを対象として採用してもよい。この場合には、図３のステップＳ１２４において、図１６に示す処理の代わりに、図５に示す処理を実行すればよい。そして、図５のステップＳ３４０では、図１７に示す手順に従って第１ＥＧＲ開度ＯＰｅを制御し、図８に示す手順に従って第２ＥＧＲ開度ＯＰｅ２を制御すればよい。
【０１３５】
Ｇ．第７実施例：
図１９は、第７実施例におけるエンジン１００ｅの構成を示す概略図である。図１２に示す第４実施例のエンジン１００ｂとの差違は、図１４の第５実施例と同様の第２ＥＧＲバルブ２２６（および、電動アクチュエータ２２８）が設けられている点である。この第２ＥＧＲバルブ２２６は、ＥＧＲ流路２１０のＴＢ流路２１２との接続位置よりも下流側（排気流路１６に近い側）に設けられている。なお、エンジン１００ｅの他の部分の構成は、図１２に示すエンジン１００ｂと同じである。また、図１９では、エンジン１００ｅの一部の構成の図示が省略されている。
【０１３６】
第７実施例では、図１４の第５実施例と同様に、図３〜図５の手順に従って、エンジン１００ｅの制御処理が実行される。ただし、ＡＩ処理では、バルブ制御モジュール３２０（図２）は、第１ＥＧＲバルブ２０２を全閉にし、ＴＢバルブ２２２、および、第２ＥＧＲバルブ２２６を開ける。これにより、空気は、図１２の第４実施例と同様に、ＴＢ流路２１２およびＥＧＲ流路２１０を介して排気流路１６（触媒２６）に導入される。これにより、第７実施例では、上述の第４実施例と同様の利点を得ることができる。
【０１３７】
また、ＡＩ処理では、バルブ制御モジュール３２０は、第１ＥＧＲ開度ＯＰｅの代わりにＴＢ開度ＯＰｉを、吸気圧Ｐｉｍの脈動に同期して変化させる。ＴＢ開度ＯＰｉの制御は、図６、図７に示す第１実施例での制御と同じである。さらに、バルブ制御モジュール３２０は、第２ＥＧＲ開度ＯＰｅ２を、排気圧Ｐｅｘの脈動に同期して変化させる。第２ＥＧＲ開度ＯＰｅ２の制御は、図８、図９に示す第２実施例での制御と同じである。これらの制御は、図１４の第５実施例と同様に行われる。従って、第７実施例では、第５実施例と同じ利点を得ることができる。なお、第７実施例では、ＴＢバルブ２２２が「第１導入バルブ」に相当し、第２ＥＧＲバルブ２２６が「第２導入バルブ」に相当する。すなわち、ＴＢバルブ２２２、および、第２ＥＧＲバルブ２２６は、いずれも「エアバイパスバルブ」に相当する。なお、第４実施例と同様に、図５の処理の代わりに図１３の処理が実行されてもよい。
【０１３８】
一方、ＥＧＲ処理においては、バルブ制御モジュール３２０は、ＴＢバルブ２２２を全閉にし、さらに、第１ＥＧＲバルブ２０２、および、第２ＥＧＲバルブ２２６を開ける。これにより、排気ガスは、図１２の第４実施例と同様に、ＥＧＲ流路２１０を介して排気流路１６から吸気流路１２へ流れる。すなわち、第７実施例では、ＥＧＲバルブ２０２が「還流バルブ」に相当し、ＴＢバルブ２２２が「上流バルブ」に相当する。
【０１３９】
なお、ＡＩ処理において、第２ＥＧＲ開度ＯＰｅ２をゼロより大きな所定値に固定し、ＴＢ開度ＯＰｉを吸気圧Ｐｉｍあるいは排気圧Ｐｅｘのいずれか一方の脈動に同期して変化させてもよい。逆に、ＴＢ開度ＯＰｉをゼロより大きな所定値に固定し、第２ＥＧＲ開度ＯＰｅ２を吸気圧Ｐｉｍあるいは排気圧Ｐｅｘのいずれか一方の脈動に同期して変化させてもよい。また、図１０、図１１に示す第３実施例と同様に、第２ＥＧＲ開度ＯＰｅ２、および、電動機７０に供給する電力を制御してもよい。
【０１４０】
Ｈ．変形例：
なお、上記各実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【０１４１】
変形例１：
上述の各実施例では、コンプレッサ駆動部として電動機７０（図１）を用いているので、エアバイパス流路の入口での吸気圧がエアバイパス流路の出口での排気圧よりも高くなるようにコンプレッサ５４を駆動することが容易である。ただし、コンプレッサ駆動部としては、電動機に限らず、コンプレッサ５４を駆動可能な種々の装置を採用可能である。例えば、クランクシャフト１４８とコンプレッサ５４とを機械的に接続する動力伝達機構（例えば、ギヤ機構）を採用してもよい。ここで、上述の低温条件に加えて、エンジン回転速度Ｎｅが所定の閾値以下であることを、ＡＩ処理を実行するための条件（空気導入条件）として用いてもよい。この場合には、空気導入条件が成立する場合に（すなわち、エンジン回転速度Ｎｅが閾値以下である場合に）吸気圧が排気圧よりも高くなるように、動力伝達機構を構成すればよい。こうすれば、低温下でエンジンを始動させる時に（特にアイドリング時に）、ＡＩ処理を実行することができるので、触媒２６の温度を素早く高めることが可能となる。なお、この場合には、動力伝達機構は、判定モジュール３００の判定結果とは独立に、空気導入条件が成立するときに、吸気圧が排気圧よりも高くなるようにコンプレッサ５４を駆動する。
【０１４２】
また、動力伝達機構としては、クランクシャフト１４８とコンプレッサ５４との間の接続および切断を行うクラッチ装置を有する機構を採用してもよい。ここで、通常時にはクラッチ装置の状態を「切断」に設定し、空気導入条件が成立したときにクラッチ装置の状態を「接続」に設定すれば、エアインジェクションが不要なとき（すなわち、空気導入条件が成立しないとき）に吸気圧が過剰に高くなることを抑制できる。
【０１４３】
また、図１０、図１１に示す第３実施例においても、コンプレッサの駆動力（すなわち、タービンの駆動力）を、動力伝達機構によって変動させてもよい。例えば、クラッチ装置の状態を切り替えることによって、駆動力を変動させればよい。
【０１４４】
変形例２：
上記各実施例において、バルブ制御部による制御（例えば、図１のＥＧＲバルブ２０２の制御）を、参照圧力（吸気圧Ｐｉｍ（あるいは、圧縮圧Ｐｃ）、あるいは、排気圧Ｐｅｘ）の変動に同期させる方法としては、参照圧力の測定値を用いる方法に限らず、種々の方法を採用可能である。例えば、参照圧力の変動と同期して変化する種々の信号（変動信号とも呼ぶ）に制御を同期させる方法を採用可能である。このような変動信号としては、例えば、クランク角センサ３２の出力信号（クランク角度）や、吸気弁ＩｎＶを駆動する電動アクチュエータＩｎＡの駆動信号や、排気弁ＥｘＶを駆動する電動アクチュエータＥｘＡの駆動信号を採用可能である。また、クランクシャフト１４８に接続された機械的な動力伝達機構（例えば、カム機構）によって、導入バルブの制御を行うこととしてもよい。いずれの場合も、容易に、制御を参照圧力の変動に同期させることができる。
【０１４５】
同様に、コンプレッサ駆動部による制御（例えば、電動機７０の制御）を、最下流導入バルブ（第３実施例では、ＥＧＲバルブ２０２（図１））の開度の変動に同期させる方法としても、種々の方法を採用可能である。例えば、最下流導入バルブ開度の変動に同期して変化する種々の信号（例えば、最下流導入バルブの駆動信号や参照圧力の測定値）に制御を同期させる方法を採用可能である。また、クランクシャフト１４８に接続された機械的な動力伝達機構によって、コンプレッサの駆動力（タービン駆動力）を変動させてもよい。
【０１４６】
変形例３：
上記各実施例において、エンジンの設計によっては、参照圧力の変動と、導入バルブでの圧力変動との間の位相差が、圧力変動の１／４周期よりも大きくなる可能性がある。例えば、吸気流路１２（図１）からＥＧＲバルブ２０２までの距離が長いと、吸気圧Ｐｉｍの変動がＥＧＲバルブ２０２に遅れて到達する可能性がある。このような場合には、導入バルブ開度変動と、参照圧力変動と、の間の位相差としては、上述の各実施例（図７、図９、図１１）に示す位相差に限らず、種々の値を採用可能である。ここで、導入バルブ開度をその変動の極大値に固定した場合と比べて、触媒２６への空気導入量が多くなるように、導入バルブ開度変動の位相を設定することが好ましい。また、導入バルブ開度をその変動の極大値に固定した場合と比べて、参照圧力変動に起因して生じる騒音が小さくなるように、導入バルブ開度変動の位相を設定してもよい。このような導入バルブ開度変動の位相は、予め実験的に決定すればよい。
【０１４７】
これらは、図１０、図１１に示す第３実施例でのコンプレッサ５４の駆動力（タービン５２の駆動力）の制御についても、同様である。最下流導入バルブ（第３実施例では、ＥＧＲバルブ２０２（図１））からタービン５２までの距離が長いと、最下流バルブを通過した空気がタービン５２に遅れて到着する可能性がある。このような場合には、コンプレッサ５４の駆動力変動と、最下流導入バルブの開度変動と、の間の位相差としては、図１１に示す位相差に限らず、種々の値を採用可能である。ここで、コンプレッサ５４の駆動力をその変動の極大値に固定した場合と比べて、触媒２６への空気導入量が多くなるように、駆動力変動の位相を設定することが好ましい。このような駆動力変動の位相は、実験的に決定すればよい。
【０１４８】
いずれの場合も、これらの位相が、エンジンの動作状態（例えば、エンジン回転速度Ｎｅやエンジンの負荷）に応じた可変値であってもよい。なお、通常は、エアバイパス流路の長さ、および、最下流導入バルブからタービン５２までの流路の長さは、過剰に長くならないように設定される。従って、上述の各実施例（図７、図９、図１１）に示す位相を採用すれば、効率よく、空気を触媒２６に導入することができる。
【０１４９】
変形例４：
上記各実施例において、導入バルブ開度の変動は、上述の各実施例のようなステップ状の変動に限らず、連続的な変化であってもよい。例えば、導入バルブ開度が正弦関数のように滑らかに変化してもよい。また、導入バルブ開度が大きな値に維持される時間幅（「大開度時間幅」とも呼ぶ）、および、導入バルブ開度が小さな値に維持される時間幅（「小開度時間幅」とも呼ぶ）は、参照圧力の変動の仕方に合わせて、任意に設定可能である。一般には、吸気圧Ｐｉｍが高い状態が続く時間幅が長いほど大開度時間幅を長くすることが好ましい。また、排気圧Ｐｅｘが低い状態が続く時間幅が長いほど大開度時間幅を長くすることが好ましい。ここで、導入バルブ開度をその変動の極大値に固定した場合と比べて、触媒２６への空気導入量が多くなるように、導入バルブ開度の変化の仕方を設定することが好ましい。このような導入バルブ開度の変化の仕方は、予め実験的に設定すればよい。
【０１５０】
これらは、図１０、図１１に示す第３実施例でのコンプレッサ５４の駆動力（タービン５２の駆動力）の変動についても同じである。ここで、最下流導入バルブ開度が大きな値に維持される時間幅が長いほど、駆動力が小さな値に維持される時間幅を長い値に設定することが好ましい。ここで、コンプレッサ５４の駆動力をその変動の極大値に固定した場合と比べて、触媒２６への空気導入量が多くなるように、駆動力の変化の仕方を設定することが好ましい。このような駆動力の変化の仕方は、予め実験的に設定すればよい。
【０１５１】
いずれの場合も、これらの変動の仕方が、エンジンの動作状態（例えば、エンジン回転速度Ｎｅやエンジンの負荷）に応じて可変であってもよい。
【０１５２】
変形例５：
上記各実施例では、ＥＧＲ処理で排気ガスが還流するＥＧＲ流路２１０を用いてＡＩ処理を行っていたが、ＡＩ処理で空気が流れる流路（エアバイパス流路）が、ＡＩ処理専用の流路であってもよい。ただし、上述の各実施例のように、ＥＧＲ処理とＡＩ処理とでガス流路を共用すれば、エンジンの構成を簡略化することが可能となる。
【０１５３】
変形例６：
図３に示す手順では、「還流条件が成立せず、かつ、低温条件が成立する」を空気導入条件として採用している。すなわち、ＡＩ処理よりもＥＧＲ処理が優先されている。ただし、ＡＩ処理をＥＧＲ処理よりも優先的に実行してもよい。例えば、ステップＳ１０２で低温条件が成立した場合には、ＥＧＲ要求の有無に拘わらずに、ＡＩ処理が実行されてもよい。
【０１５４】
変形例７：
上述の各実施例において、低温条件（触媒床温Ｔｃが目標床温以下である）の目標床温が、エンジンの運転条件に基づく可変値であってもよい。例えば、外気温が低いほど高い値に目標床温が設定されてもよい。こうすれば、低温下でエンジンを始動させた場合であっても、触媒２６の温度を十分に高めることが可能となる。また、触媒床温Ｔｃとして、実測値の代わりに推定値を採用してもよい。触媒床温の推定値の算出方法としては、周知の種々の方法を採用可能である。このような推定値は、エンジンの動作状態の履歴に基づいて算出され得る。例えば、エンジンを始動してからの経過時間が長いほど、床温が高いと推定できる。また、エンジンの負荷が大きいほど、床温が高いと推定できる。いずれの場合も、空気導入条件としては、「触媒の温度と正の相関を持つ温度パラメータ値（例えば、実測値あるいは推定値）が、与えられた低温閾値以下であること」を含む条件であることが好ましい。このような条件を採用すれば、触媒の温度が低い時に、触媒に空気を導入することによって、触媒の温度を速やかに上昇させることができる。その結果、排気ガスの浄化を促進することができる。なお、触媒床温Ｔｃの実測値を利用しない場合には、床温センサ２８を省略してもよい。
【０１５５】
変形例８：
上記各実施例において、触媒２６へのエアインジェクションは、種々の目的のために実行され得る。従って、空気導入条件としては、低温条件を含む条件に限らず、種々の条件を採用可能である。例えば、過剰に温度が高くなった触媒２６の冷却のためにエアインジェクションを実行してもよい。この場合には、「前記触媒の温度と正の相関を持つ温度パラメータ値が、与えられた高温閾値以上である」との条件（以下「高温条件」とも呼ぶ）が成立した場合に、エアインジェクションを実行すればよい。例えば、図３に示す手順に従ってＡＩ処理が実行される場合には、判定モジュール３００が、ステップＳ１０２において高温条件が成立しているか否かを判定し、高温条件が成立している場合にはステップＳ１１０に移行し、高温条件が成立しない場合にはステップＳ１０４に移行すればよい。なお、触媒２６の冷却のためのエアインジェクションでは、上述の実施例のような触媒２６の昇温のためのエアインジェクションと比べて、大量の空気を触媒２６に導入することが好ましい。ここで、高温閾値は、触媒２６に応じて予め実験的に設定すればよい。また、高温閾値が、エンジンの運転条件に基づく可変値であってもよい。
【０１５６】
変形例９：
上記各実施例において、還流条件としては、上述の低負荷低回転条件を含む種々の条件を採用可能である。例えば、低負荷低回転条件に加えて、触媒床温Ｔｃが目標床温より高いことを、還流条件として採用してもよい。また、低負荷低回転条件に限らず、他の条件を採用してもよい。例えば、「燃焼室の温度と正の相関を持つ温度パラメータ値が、与えられた上限温度以上であること」を含む条件を採用可能である。このような条件を採用すれば、燃焼室の温度が過剰に高い場合に、排気ガスを燃焼室に還流させることによって、燃焼を穏やかにし、燃焼室の温度を下げることが可能となる。ここで、燃焼室の温度と正の相関を持つ温度パラメータ値としては、種々のパラメータ値を採用可能である。例えば、シリンダ１８０の温度の実測値を採用してもよい。また、推定値を採用してもよい。例えば、排気ガスの温度の実測値から、燃焼室の温度を推定してもよい。この場合には、排気ガス温度が高いほど、燃焼室温度も高いと推定できる。また、上限温度としては、所定の固定値を採用してもよく、また、エンジンの運転条件に基づく可変値を採用してもよい。例えば、エンジンの負荷が小さいほど、上限温度を小さい値に設定してもよい。こうすれば、負荷が小さい場合に燃焼室の温度が過剰に高くなることを抑制できる。
【０１５７】
変形例１０：
上述の各実施例において、推定排気圧Ｐｅｘ＿ｅの代わりに排気管圧力センサ６８による実測値を用いてもよい。また、排気圧Ｐｅｘの実測値を利用しない場合には、排気管圧力センサ６８を省略してもよい。
【０１５８】
変形例１１：
上記各実施例において、種々の制御のためにＥＥＣＵ３０によって利用される種々の対応関係（例えば、図５のステップＳ３１０で利用されるエンジン回転速度Ｎｅと負荷と推定排気圧Ｐｅｘ＿ｅとの対応関係）は、マップや関数といった種々の形態でＲＯＭ（図１）に予め格納しておけばよい。
【０１５９】
変形例１２：
上述の各実施例において、ＡＩ処理における目標タービン回転速度Ｎｔ＿ｔの算出方法としては、上述の方法（図５、図１３）に限らず、適切な量の空気を排気流路１６（触媒２６）に導入できるような回転速度を算出し得る種々の方法を採用可能である。
【０１６０】
また、ＡＩ処理におけるスロットル開度Ｔｈの制御方法としては、上述の方法（図５、図１３）に限らず、エンジンの駆動を継続しつつ空気を触媒に導入し得るような種々の方法を採用可能である。例えば、上記各実施例では、ＡＩ処理の実行中は、エアフローメータ６６（図１）で検知された空気流量Ｇａの内の一部が、燃焼室には吸入されずに排気流路１６（触媒２６）に導入される。そこで、ＥＥＣＵ３０が、空気流量Ｇａから排気流路１６に導入された空気量を差し引いた残り（すなわち、燃焼室に吸入される空気量）を推定し、この推定値に基づいて燃料噴射量を決定することが好ましい。このような吸入空気量の推定方法としては、種々の方法を採用可能である。例えば、吸入空気量推定値とエンジンの動作状態（例えば、導入バルブ開度、空気流量Ｇａ、吸気圧Ｐｉｍ）との対応関係を予め実験的に設定しておき、この対応関係と現行のエンジン動作状態とに基づいて吸入空気量推定値を算出してもよい。
【０１６１】
変形例１３：
図１０、図１１に示す第３実施例の処理を、図１５に示す第６実施例や、図１９に示す第７実施例のように、エアバイパス流路に２以上の導入バルブ（吸気圧、あるいは、排気圧の変動に同期して開度が変動されるバルブ）が設けられている内燃機関に適用してもよい。ただし、この場合には、最下流（最も排気流路に近い）の導入バルブの開度に合わせて、コンプレッサの駆動力を制御することが好ましい。例えば、最下流導入バルブの開度が極大値である時のコンプレッサの駆動力が、最下流導入バルブの開度が極小値である時のコンプレッサの駆動力よりも小さくなるように、コンプレッサを駆動することが好ましい。こうすれば、最下流導入バルブの開度が大きくなって空気が排気流路に導入されるときのタービンによる排気ガスの流れの抵抗が過剰に大きくなることが抑制されるので、空気導入の効率が低下することを抑制できる。
【０１６２】
変形例１４：
エンジンの構成としては、上記各実施例の構成に限らず、種々の構成を採用可能である。例えば、上記各実施例ではエンジンとしてガソリンエンジンを採用していたが、ディーゼルエンジンを採用してもよい。また、過給器５０からタービン５２を省略してもよい。
【０１６３】
変形例１５：
上記各実施例において、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよい。例えば、図２のバルブ制御モジュール３２０の機能を、論理回路を有するハードウェア回路によって実現することとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１６４】
【図１】本発明の実施例としての車両の構成を示す概略図である。
【図２】ＥＥＣＵ３０（図１）のＲＯＭの内部構成を示す概略図である。
【図３】第１実施例におけるエンジン制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】エアインジェクション制御の終了処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】ＡＩ処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】ＥＧＲバルブ２０２の制御（駆動）処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】吸気圧ＰｉｍとＥＧＲ開度ＯＰｅとの経時変化を示すタイミングチャートである。
【図８】第２実施例におけるＥＧＲバルブ２０２の制御（駆動）処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】排気圧ＰｅｘとＥＧＲ開度ＯＰｅとの経時変化を示すタイミングチャートである。
【図１０】第３実施例におけるＥＧＲバルブ２０２の制御（駆動）処理の手順を示すフローチャートである。
【図１１】排気圧ＰｅｘとＥＧＲ開度ＯＰｅと電動機７０の駆動状態との経時変化を示すタイミングチャートである。
【図１２】第４実施例におけるエンジン１００ｂの構成を示す概略図である。
【図１３】ＡＩ処理の手順を示すフローチャートである。
【図１４】第５実施例におけるエンジン１００ｃの構成を示す概略図である。
【図１５】第６実施例におけるエンジン１００ｄの構成を示す概略図である。
【図１６】第６実施例におけるＡＩ処理の手順を示すフローチャートである。
【図１７】バルブ駆動処理の手順を示すフローチャートである。
【図１８】バルブ駆動処理の手順を示すフローチャートである。
【図１９】第７実施例におけるエンジン１００ｅの構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１６５】
１２…吸気流路
１３…コンプレッサバイパス流路
１４…燃料インジェクタ
１５…電動アクチュエータ
１６…排気流路
１７…コンプレッサバイパスバルブ
２０…エアクリーナ
２２…スロットル弁
２４…電動アクチュエータ
２６…触媒
２８…床温センサ
３０…エンジン電子制御ユニット（ＥＥＣＵ）
３２…クランク角センサ
３６…アクセル開度センサ
５０…過給器
５２…タービン
５４…コンプレッサ
５６…タービンシャフト
６０…サージタンク
６２…インタークーラ
６３…吸気温度センサ
６４…吸入管圧力センサ
６６…エアフローメータ
６８…排気管圧力センサ
７０…電動機
７２…永久磁石
７４…コイル
７６…回転子位置センサ
１００、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ…エンジン
１３３…吸気ポート
１３５…排気ポート
１３６…点火プラグ
１４４…ピストン
１４６…コネクティングロッド
１４８…クランクシャフト
１４９…オルタネータ
１５０…低圧バッテリ
１５４…高圧バッテリ
１６０…過給器電子駆動ユニット
１６４…過給器電子制御ユニット
１８０…シリンダ
２０２…第１ＥＧＲバルブ
２０４…電動アクチュエータ
２１０…ＥＧＲ流路
２１２…スロットルバイパス流路
２２２…スロットルバイパス（ＴＢ）バルブ
２２４…電動アクチュエータ
２２６…第２ＥＧＲバルブ
２２８…電動アクチュエータ
２３０…蓄圧センサ
３００…判定モジュール
３１０…コンプレッサ駆動モジュール
３２０…バルブ制御モジュール
９００…車両
ＩｎＡ…電動アクチュエータ
ＥｘＡ…電動アクチュエータ
ＩｎＶ…吸気弁
ＥｘＶ…排気弁
Ｐｉｍ…吸気圧
Ｐｅｘ…排気圧
【図１】
2007332925.tif 000003
【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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