(57)【要約】  エンジン（１０）から排気浄化装置（３１）に導かれる排気を加熱するための本発明による排気加熱装置（３９）は、第１の排気タービン式過給機（２９）の排気タービン（２９ｂ）を通って排気浄化装置へと続く第１の排気通路（２７ｆ）と、第１の排気タービン式過給機の排気タービンを迂回した状態でこれよりもエンジンの低回転領域にて主として用いられる第２の排気タービン式過給機（３０）の排気タービン（３０ｂ）を通って排気浄化装置へと続く第２の排気通路（２８ｓ）との合流部（２６ｃ）よりも上流かつ第２の排気タービン式過給機の排気タービンよりも下流に位置する第２の排気通路に配され、第１の排気通路と第２の排気通路との分岐部（２６ｄ）よりも下流かつ第２の排気タービン式過給機の排気タービンよりも上流の第２の排気通路には、第２の排気通路を流れる排気の流量を調整し得る弁（３６）が配されている。
2012081061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の排気タービン式過給機およびこれよりも内燃機関の低回転領域にて主として用いられる第２の排気タービン式過給機が組み込まれた内燃機関から排気浄化装置に導かれる排気を加熱するための排気加熱装置であって、この排気加熱装置は、
前記第１の排気タービン式過給機の排気タービンを通って前記排気浄化装置へと続く第１の排気通路と、前記第１の排気タービン式過給機の排気タービンを迂回した状態で前記第２の排気タービン式過給機の排気タービンを通って前記排気浄化装置へと続く第２の排気通路との合流部よりも上流かつ前記第２の排気タービン式過給機の排気タービンよりも下流に位置する前記第２の排気通路に配され、
前記第１の排気通路と前記第２の排気通路との分岐部よりも下流かつ前記第２の排気タービン式過給機の排気タービンよりも上流の前記第２の排気通路には、この第２の排気通路を流れる排気の流量を調整し得る弁が配されていることを特徴とする内燃機関の排気加熱装置。
【請求項２】
前記第１の排気通路と前記第２の排気通路との分岐部よりも下流かつ前記第１の排気タービン式過給機の排気タービンよりも上流の前記第１の排気通路には、この第１の排気通路を開閉するための開閉弁が配されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気加熱装置。
【請求項３】
排気加熱装置は、前記第２の排気通路に燃料を供給するための燃料供給弁と、この燃料供給弁から前記第２の排気通路に供給された燃料を着火させて燃焼させるための着火手段とを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の排気加熱装置。
【請求項４】
前記着火手段と前記排気浄化装置との間の排気通路の途中に酸化触媒を配したことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気加熱装置。
【請求項５】
前記着火手段を用いて燃料を着火させる場合、前記弁は、前記第２の排気通路を流れる排気の流量が前記第１の排気通路を流れる排気の流量よりも少なくなるように、その開度が調整されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の内燃機関の排気加熱装置。
【請求項６】
請求項３から請求項５の何れかに記載の排気加熱装置の制御方法であって、
排気浄化装置の活性化の有無を判定するステップと、
内燃機関の回転速度を検出するステップと、
検出された前記内燃機関の回転速度に基づいて前記弁の開度を設定するステップと、
前記排気浄化装置が活性化していないと判断した場合、設定された開度となるように前記弁を駆動して前記第２の排気通路に所定流量の排気を流すと共に排気加熱装置を作動させるステップと
を具えたことを特徴とする排気加熱装置の制御方法。
【請求項７】
前記排気浄化装置が活性化していないと判断した場合、設定された開度となるように前記弁を駆動して前記第２の排気通路に所定流量の排気を流すと共に排気加熱装置を作動させるステップは、前記第１の排気通路が全開状態となるように、前記第１の開閉弁を駆動するステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の排気加熱装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化装置が設けられた内燃機関において、排気浄化装置を活性化および活性状態の維持のために排気の温度を高めることができる排気加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の出力の向上を比較的容易に実現し得る過給器は、同時に燃費の低下をもたらすという傾向がある。近年、このような過給機が組み込まれた内燃機関の燃費向上に対する強い要求に対処するため、特性の異なる２台の過給機を組み込んだ内燃機関が特許文献１や特許文献２にて提案されている。何れも、主として内燃機関の低回転領域において機能する第１の過給機と、それ以外の回転領域にて主として機能する第２の過給機とを具え、吸排気通路に対してこれらを直列または並列に配置している。【０００３】
一方、内燃機関の厳しい排気規制に対処するため、内燃機関の始動時に排気浄化装置の活性化を促進させたり、内燃機関の運転中にその活性状態を維持したりすることが必要となっている。このため、排気浄化装置よりも上流側の排気通路に排気加熱装置を組み込んだ内燃機関が特許文献３などで提案されている。この排気加熱装置は、排気中に加熱ガスを生成し、この生成された加熱ガスを下流側の排気浄化装置に供給することにより、排気浄化装置の活性化を促進させたり、活性状態を維持するものである。このため、排気加熱装置は、燃料を排気通路中に供給する燃料供給弁と、この燃料を加熱して着火させることにより、加熱ガスを生成させるグロープラグなどの着火装置とを一般的に有する。さらに、この加熱ガスの昇温を図るために小型の酸化触媒を着火装置よりも下流側の排気通路に配したものも知られている。この酸化触媒は、それ自体の発熱機能と低炭素成分への燃料の改質機能とを有するものであるが、排気浄化装置の一部として用いられる酸化触媒とは構成が相違する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２５５９０２号公報
【特許文献２】特開２００９−２７０４７０号公報
【特許文献３】特開２００６−１１２４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
出力特性および燃費とクリーンな排気とを両立させた内燃機関は、今後、重要な技術となることは明らかであり、このような観点から、上述した２段式の排気タービン式過給機が組み込まれた内燃機関に対し、排気加熱装置をさらに組み込むことが考えられている。【０００６】
特許文献３に開示された排気加熱装置において、内燃機関に関する吸気流量が大きくなる運転状態の場合、排気通路を流れる排気の流速も相対的に上昇する。このため、排気加熱装置の燃料供給弁から排気通路に供給された燃料が着火装置の周囲に留まることができず、着火したとしても排気の流れによって火炎が吹き消されてしまい、未燃の燃料が排気浄化装置側へ流入してしまう可能性がある。【０００７】
一方、２段式の排気タービン式過給機が組み込まれた内燃機関においては、基本的に排気流量が多くなる傾向がある。しかも、排気が２台の過給機の排気タービンをそれぞれ通過するため、外部への放熱や排気タービン自体の熱容量のために排気温が大幅に低下してしまう。この結果、上述した不具合がさらに顕著に現れることとなり、車両の減速時など、排気流量が少ない時にしか、排気加熱装置を作動させることができない。【０００８】
本発明の目的は、２段式の排気タービン式過給機が組み込まれた内燃機関において、燃料の着火を安定して継続させることができる排気加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の形態は、第１の排気タービン式過給機およびこれよりも内燃機関の低回転領域にて主として用いられる第２の排気タービン式過給機が組み込まれた内燃機関から排気浄化装置に導かれる排気を加熱するための排気加熱装置であって、この排気加熱装置は、前記第１の排気タービン式過給機の排気タービンを通って前記排気浄化装置へと続く第１の排気通路と、前記第１の排気タービン式過給機の排気タービンを迂回した状態で前記第２の排気タービン式過給機の排気タービンを通って前記排気浄化装置へと続く第２の排気通路との合流部よりも上流かつ前記第２の排気タービン式過給機の排気タービンよりも下流に位置する前記第２の排気通路に配され、前記第１の排気通路と前記第２の排気通路との分岐部よりも下流かつ前記第２の排気タービン式過給機の排気タービンよりも上流の前記第２の排気通路には、この第２の排気通路を流れる排気の流量を調整し得る弁が配されていることを特徴とするものである。【００１０】
本発明において排気加熱装置を稼働させる必要がある場合、弁の開度を調整して第２の排気通路に排気の一部が導かれるようにする。排気加熱装置の稼働によって生ずる加熱ガスは、第２の排気通路と第１の排気通路との合流部にて第１の排気通路を流れる排気と合流し、排気浄化装置へと流入する。【００１１】
本発明の第１の形態による内燃機関の排気加熱装置において、第１の排気通路を開閉するための開閉弁を第１の排気通路と第２の排気通路との分岐部よりも下流かつ第１の排気タービン式過給機の排気タービンよりも上流の第１の排気通路に配することができる。【００１２】
排気加熱装置が第２の排気通路に燃料を供給するための燃料供給弁と、この燃料供給弁から前記第２の排気通路に供給された燃料を着火させて燃焼させるための着火手段とを有することができる。この場合、着火手段と排気浄化装置との間の排気通路の途中に酸化触媒をさらに配することができる。【００１３】
燃料供給弁から燃料が第２の排気通路に供給される場合、弁は、第２の排気通路を流れる排気の流量が第１の排気通路を流れる排気の流量よりも少なくなるように、その開度が調整されるものであってよい。【００１４】
本発明の第２の形態は、第２の排気通路に燃料を供給するための燃料供給弁と、この燃料供給弁から前記第２の排気通路に供給された燃料を着火させて燃焼させるための着火手段とを有する本発明の第１の形態による排気加熱装置の制御方法であって、排気浄化装置の活性化の有無を判定するステップと、内燃機関の回転速度を検出するステップと、検出された前記内燃機関の回転速度に基づいて前記弁の開度を設定するステップと、前記排気浄化装置が活性化していないと判断した場合、設定された開度となるように前記弁を駆動して前記第２の排気通路に所定流量の排気を流すと共に排気加熱装置を作動させるステップとを具えたことを特徴とするものである。【００１５】
本発明においては、第２の排気通路を塞ぐことが可能な運転状態の場合、例えば内燃機関が低回転以外の領域にある場合、弁の開度を調整して第２の排気通路にも所定流量の排気が導かれるようにしつつ排気加熱装置を稼働させる。これによる加熱ガスは、第２の排気通路と第１の排気通路との合流部にて第１の排気通路を流れる排気と合流し、排気浄化装置へと流入する。【００１６】
本発明の第２の形態による排気加熱装置の制御方法において、排気浄化装置が活性化していないと判断した場合に設定された開度となるように弁を駆動して第２の排気通路に所定流量の排気を流すと共に排気加熱装置を作動させるステップは、第１の排気通路が全開状態となるように、第１の開閉弁を駆動するステップを含むものであってよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、２段式の排気タービン式過給機が組み込まれた内燃機関であっても、弁の開度を調整することにより排気加熱装置を安定して作動させることができる。しかも、加熱ガスを第２の排気通路との合流部にて第１の排気通路を流れる排気と効率よく混合させることができる。【００１８】
第１の排気通路を開閉するための開閉弁を第１の排気通路と第２の排気通路との分岐部よりも下流かつ第１の排気タービン式過給機の排気タービンよりも上流の第１の排気通路に配した場合、内燃機関の運転状態に応じて効率のよい過給を行うことができる。【００１９】
着火手段と排気浄化装置との間の排気通路の途中に酸化触媒を配した場合、さらに効率よく加熱ガスを高温化させることができる。【００２０】
第１の排気通路を流れる排気の流量が第２の排気通路を流れる排気の流量よりも少なくなるように弁の開度を調整した場合、安定した加熱ガスをより確実に発生させることができる。【００２１】
排気浄化装置が活性化していない場合、第１の排気通路が全開状態となるように第１の開閉弁を駆動することにより、安定した加熱ガスを第２の排気通路との合流部にて第１の排気通路を流れる排気と効率よく混合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明による内燃機関の排気加熱装置の一実施形態の概念図である。
【図２】図２は、図１に示した実施形態における主要部の制御ブロック図である。
【図３】図３は、エンジン回転数とタービン回転数との関係を表すグラフである。
【図４】図４は、図１に示した実施形態における排気加熱装置の制御手順を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明を圧縮点火方式の内燃機関に応用した実施形態について、図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明はこのような実施形態のみに限らず、要求される特性に応じてその構成を自由に変更することが可能である。例えば、ガソリンやアルコールまたはＬＮＧ（液化天然ガス）などを燃料としてこれを点火プラグにて着火させる火花点火式内燃機関に対しても本発明は有効である。
【００２４】
本実施形態におけるエンジンシステムの主要部を模式的に図１に示し、その制御ブロックを図２に示すが、吸排気のための動弁機構やＥＧＲ装置などは便宜的に省略している。本実施形態におけるエンジン１０は、燃料である軽油を燃料噴射弁１１から圧縮状態にある燃焼室１２内に直接噴射することにより、自然着火させる圧縮点火式の多気筒（図示例では４気筒）内燃機関である。しかしながら、本発明の特性上、単気筒の内燃機関であってもかまわない。この燃料噴射弁１１から燃焼室１２内に供給される燃料の量および噴射タイミングは、運転者によるアクセルペダル１３の踏み込み量と、車両の運転状態とに基づいてＥＣＵ(Electronic Control Unit)１４により制御される。アクセルペダル１３の踏み込み量はアクセル開度センサー１５により検出され、その検出情報がＥＣＵ１４に出力され、燃料噴射弁１１からの燃料の噴射量などを設定するために用いられる。
【００２５】
吸気マニホールド１６を介してエンジン１０に接続する吸気管１７は吸気マニホールド１６と共に吸気通路１８を画成し、その上流側と下流側とに分岐吸気管１９に対する分岐部１９ｄと合流部１９ｃとを有する。つまり、分岐吸気管１９の両端は、吸気通路１８の上流側の分岐部１９ｄと下流側の合流部１９ｃとで吸気管１７に接続している。換言すると、吸気通路１８の上流側の分岐部１９ｄと下流側の合流部１９ｃとの間に位置する吸気管１７の部分と、分岐吸気管１９とが並列に配された状態となっている。本実施形態においては、分岐吸気管１９によって画成される部分を便宜的に第１の吸気通路１８ｆと呼称し、吸気通路１８の上流側の分岐部１９ｄと下流側の合流部１９ｃとの間に位置する吸気管１７によって画成される部分を第２の吸気通路１８ｓと呼称する。
【００２６】
吸気通路１８の上流側の分岐部１９ｄよりもさらに上流側の吸気管１７には、エアーフローメーター２０と吸気温センサー２１とが取り付けられ、これらによって検出された吸気流量および吸気温に関する情報がＥＣＵ１４に出力される。ＥＣＵ１４は、これらエアーフローメーター２０および吸気温センサー２１からの検出情報などに基づき、燃料噴射弁１１からの燃料の噴射量の補正を行う。
【００２７】
吸気通路１８の下流側の合流部１９ｃよりもさらに下流側の吸気管１７には、吸気通路１８を流れる吸気の充填密度を高めるために吸気を冷却するインタークーラー２２と、吸気通路１８の開度を調整するためのスロットル弁２３とが設けられている。本実施形態におけるスロットル弁２３は、運転者により踏み込み量が調整されるアクセルペダル１３の開度に対して機械的に連動するものであるが、車両の運転状態に応じて電気的に開度を補正できるようにしたものを採用することも当然可能である。
【００２８】
排気マニホールド２４を介してエンジン１０に接続する排気管２５は排気マニホールド２４と共に排気通路２６を画成し、その途中で並列に配された一対の分岐排気管２７，２８に関する分岐部２６ｄと合流部２６ｃとを有する。つまり、一対の分岐排気管２７，２８の両端は、排気通路２６の上流側の分岐部２６ｄと下流側の合流部２６ｃとで排気管２５に接続している。本実施形態においては、一方の分岐排気管２７によって画成される部分が本発明の第１の排気通路２７ｆに対応する。また、他方の分岐排気管によって画成される部分が本発明における第２の排気通路２８ｓに対応する。
【００２９】
第１の排気タービン式過給機（以下、単に過給機と記述する）２９は、第１の吸気および排気通路１８ｆ，２７ｆに跨がって配され、そのコンプレッサー２９ａが第１の吸気通路１８ｆに位置すると共に排気タービン２９ｂが第１の排気通路２７ｆに位置する。また、第１の過給機２９よりもエンジン１０の低回転領域にて主として用いられる第２の過給機３０は、第２の吸気および排気通路１８ｓ，２８ｓに跨がって配されている。この第２の過給機３０のコンプレッサー３０ａは、第２の吸気通路１８ｓに位置すると共にその排気タービン３０ｂは第２の排気通路２８ｓに位置する。従って、上流側の分岐部２６ｄから分岐した第２の排気通路２８ｓは、第１の過給機２９の排気タービン２９ｂを迂回した状態で第２の過給機３０の排気タービン３０ｂを通って下流側の合流部２６ｃにて第１の排気通路２７ｆと合流する。排気通路２６の下流側の合流部２６ｃよりもさらに下流に位置する排気管２５には、排気浄化装置３１が連結されている。
【００３０】
第１の過給機２９のコンプレッサー２９ａよりも下流かつ分岐部１９ｄよりも上流側の第１の吸気通路１８ｆには、この第１の吸気通路１８ｆを開閉するための吸気開閉弁３２が配されている。吸気開閉弁３２には、開閉弁駆動モーター３３が連結され、車両の運転状態に応じてＥＣＵ１４が開閉弁駆動モーター３３の作動を制御し、吸気開閉弁３２の開閉動作を切り替える。基本的には、エンジン回転速度、つまり単位時間当たりのエンジン回転数Ｎｎが第１の過給機２９が過給能力を発揮し始める回転数（以下、これを過給状態判定回転数と記述する）ＮＲ以上の場合、吸気開閉弁３２が全開状態となる。逆に、過給状態判定回転数ＮＲ未満の場合には吸気開閉弁３２がほぼ全閉状態となるように制御される。このため、エンジン１０のクランク角位相がクランク角センサー３４によって検出され、その検出情報がＥＣＵ１４に出力されるようになっており、ＥＣＵ１４はこのクランク角センサー３４からの情報に基づいてエンジン回転数Ｎｎを算出する。
【００３１】
同様に、第１の過給機２９の排気タービン２９ｂよりも上流かつ分岐部２６ｄよりも下流側の第１の排気通路２７ｆには、第１の排気通路２７ｆを開閉するための排気開閉弁３５が配されている。本実施形態における排気開閉弁３５には、先の開閉弁駆動モーター３３が吸気開閉弁３２と共に連結され、この吸気開閉弁３２の開閉動作にほぼ連動して第１の排気通路２７ｆを開閉するようになっている。しかしながら、この排気開閉弁３５に対して個別のアクチュエーターを連結し、吸気開閉弁３２に対して独立に第１の排気通路２７ｆの開閉操作を行うようにすることも可能である。
【００３２】
第１の過給機２９の排気タービン２９ｂよりも上流かつ分岐部２６ｄよりも下流側の第２の排気通路２８ｓには、この第２の排気通路２８ｓを流れる排気の流量を調整し得る流量調整弁３６が配されている。また、この流量調整弁３６には、その開度を検出するための弁開度センサー３７が連結され、その検出情報がＥＣＵ１４に出力されるようになっている。流量調整弁３６には、ＥＣＵ１４により作動が制御される調整弁駆動モーター３８も連結され、車両の運転状態および弁開度センサー３７からの検出情報に基づいてその開度が調整される。
【００３３】
本実施形態における第１および第２の過給機２９，３０の特性を図３に示す。相対的に慣性質量の大きな第１の過給機２９は、エンジン回転数Ｎｎが過給状態判定回転数ＮＲ未満の領域での過給能力をほとんど有していない。これに対し、相対的に慣性質量の小さな第２の過給機３０は、第１の過給機２９が機能しない低エンジン回転数の領域から過給能力を発揮するようになっている。
【００３４】
従って、ＥＣＵ１４は、エンジン回転数Ｎｎが過給状態判定回転数ＮＲ未満の場合、吸気開閉弁３２および排気開閉弁３５を全閉状態に保持すると共に流量調整弁３６を基本的にほぼ全開状態に保持する。これにより、吸排気が第２の吸気および排気通路１８ｓ，２８ｓを流れるようにしている。逆に、エンジン回転数Ｎｎが過給状態判定回転数ＮＲ以上の場合、吸気開閉弁３２および排気開閉弁３５を全開状態に保持すると共に流量調整弁３６を基本的に全閉状態に保持し、吸排気が第１の吸気および排気通路１８ｆ，２７ｆを流れるようにする。
【００３５】
第１の排気通路２７ｆと第２の排気通路２８ｓとの合流部２６ｃよりも上流かつ第２の過給機３０の排気タービン３０ｂよりも下流に位置する第２の排気通路２８ｓには、排気加熱装置３９が配されている。この排気加熱装置３９は、加熱ガスを生成してこれを下流側に配された排気浄化装置３１に供給し、その活性化および活性状態を維持するためのものである。本実施形態における排気加熱装置３９は、燃料供給弁４０と、本発明における着火手段としてのグロープラグ４１と、補助酸化触媒４２とを上流側から順に具えている。
【００３６】
燃料供給弁４０は、第２の排気通路２８ｓ内に燃料を供給するためのものであり、排気浄化装置３１の活性状態の有無と車両の運転状態とに基づいてＥＣＵ１４によりその供給タイミングや供給量が制御されるようになっている。この燃料供給弁４０から第２の排気通路２８ｓ内への燃料の供給動作は、排気浄化装置３１が不活性状態の場合に行われる。従って、第２の排気通路２８ｓに排気を導く必要のない運転状態、つまり第２の過給機３０を機能させる必要のない運転状態であっても、必要に応じて排気加熱装置３９を作動させる。また、第２の排気通路２８ｓに排気を導いて第２の過給機２９を機能させている運転状態であっても、必要に応じて排気加熱装置３９を作動させるようにしている。
【００３７】
グロープラグ４１は、燃料供給弁４０から第２の排気通路２８ｓ内に供給された燃料が自然着火しないような場合にこれを着火させるためのものである。このグロープラグ４１には、これに給電するための図示しない直流電源と昇圧回路とが接続し、その表面温度がＥＣＵ１４により制御される。なお、本発明の着火手段として、グロープラグ４１に代えてセラミックヒーターなどを用いることも可能である。
【００３８】
補助酸化触媒４２は、グロープラグ４１と排気浄化装置３１との間の排気通路２６の途中に配されている。本実施形態では、この補助酸化触媒４２を合流部２６ｃよりも上流側の第２の排気通路２８ｓに配しているが、合流部２６ｃよりも下流側の排気通路２６に配することも可能である。補助酸化触媒４２は、第２の排気通路２８ｓの断面積よりも小さな断面積を有し、従って排気の一部がこの補助酸化触媒４２を通らずに通過することを可能にする。つまり、補助酸化触媒４２を通る排気の流速は、ここを通らない排気の流速よりも低速となり、補助酸化触媒４２を通る排気をさらに昇温させることが可能となる。補助酸化触媒４２が充分に高温、つまり活性化した状態では、グロープラグ４１に対する通電を切り、補助酸化触媒４２内で混合気を直接燃焼させることも可能である。しかしながら、エンジン１０の冷態始動時など、補助酸化触媒４２が活性化していない場合には、グロープラグ４１に対して通電を行うことが必要である。なお、補助酸化触媒４２が高温になると、未燃混合気中の炭素数の多い炭化水素が分解し、炭素数の少ない反応性の高い炭化水素に改質される。換言すれば、この補助酸化触媒４２は、一方ではそれ自体が急速に発熱する急速発熱体として機能し、他方では改質された燃料を生成させる燃料改質触媒としても機能する。本実施形態では、補助酸化触媒４２の温度を検出してこれをＥＣＵ１４に出力する補助温度センサー４３が設けられており、この補助温度センサー４３からの検出情報に基づいてグロープラグ４１に対する通電の有無がＥＣＵ１４にて決定される。
【００３９】
このように、第２の排気通路２８ｓにて加熱ガスが生成され、高温となった排気が補助酸化触媒４２を通ってさらに昇温し、未燃ガスも補助酸化触媒４２によって燃焼するか、あるいは活性の高い炭化水素に改質される。そして、これらが合流部２６ｃにて第１の排気通路２７ｆを流れる排気と混合された状態となって排気浄化装置３１に供給される。この結果、車両が走行中であっても排気浄化装置３１の活性化および活性状態の維持を迅速に行うことができる。
【００４０】
なお、燃料供給弁４０から第２の排気通路２８ｓ内に噴射された燃料の着火性を高めるため、板状をなす気化促進部材を燃料供給弁４０およびグロープラグ４１と対向して設けることも有効である。この気化促進部材は、燃料供給弁４０から噴射される燃料が衝突することにより、これを飛散させて燃料の霧化、すなわち気化を促進させる機能を持つ。
【００４１】
排気浄化装置３１は燃焼室１２内での混合気の燃焼により生成する有害物質を無害化するためのものである。本実施形態における排気浄化装置３１は、排気通路２６の上流側から順に酸化触媒４４と三元触媒とＮＯＸ触媒とを具えているが、便宜的に最上流端側に配された酸化触媒４４のみ図示している。この酸化触媒４４にはその温度を検出してこれをＥＣＵ１４に出力する触媒温度センサー４５が組み込まれている。
【００４２】
ＥＣＵ１４は、車両の運転状態と補助温度センサー４３および触媒温度センサー４５からの検出信号とに基づき、吸気開閉弁３２および排気開閉弁３５ならびに流量調整弁３６や排気加熱装置３９、つまり燃料供給弁４０およびグロープラグ４１の作動を制御する。これらに対する制御は、予め設定されたプログラムに従って次のように行われる。すなわち、触媒温度センサー４５からの検出信号に基づき、酸化触媒４４の温度（以下、これを触媒温度と記述する）Ｔｎがその活性化の指標となる温度（以下、これを活性化指標温度と記述する）ＴＲ未満の場合、排気浄化装置３１が活性化していないと判断し、排気加熱装置３９を作動させる。逆に、触媒温度Ｔｎがその活性化指標温度ＴＲ以上の場合、排気浄化装置３１が活性化していると判断して排気加熱装置３９の作動を停止する。また、補助酸化触媒４２の温度（以下、これを補助触媒温度と記述する）ＴＳｎがその活性化の指標となる温度（以下、これを活性化指標温度と記述する）ＴＳＲ未満の場合、補助酸化触媒４２が活性化していないと判断してグロープラグ４１に対する通電を行う。逆に、補助触媒温度ＴＳｎが活性化指標温度ＴＳＲ以上の場合、補助酸化触媒４２が活性化していると判断してグロープラグ４１に対する通電を停止する。一方、エンジン回転数Ｎｎが過給状態判定回転数ＮＲ以上の場合にて排気加熱装置３９を作動させる場合、必要とされる過給圧が達成されるように、開閉弁３２を全開状態のまま流量調整弁３６を僅かに開いた状態に保持すると共に開閉弁３５の開度を制御する。このようにして、排気の一部を第２の排気通路２８ｓに導き、燃料の着火を可能にすると共にその失火を防止する（一例として、図３の矢視Ａのような特性になる）。逆に、エンジン回転数Ｎｎが過給状態判定回転数ＮＲ未満の場合、流量制御弁３６が全開状態のままでは第２の排気通路２８ｓに供給されて着火した燃料が失火してしまう可能性かある。従って、この場合には全閉状態にある開閉弁３２を全開状態に切り換え、流量調整弁３６を全開状態から僅かに開いた状態に保持すると共に開閉弁３５の開度を制御し、必要な量の排気が第２の排気通路２７ｓに導かれるようにする。これにより、排気の大部分を第１の排気通路２７ｆに導き、第２の排気通路２８ｓに供給される燃料の失火が起こらないようにする（一例として、図３の矢視Ｂのような特性になる）。
【００４３】
このように、上述した排気加熱装置３９の燃料供給弁４０から第２の排気通路２８ｓに供給される燃料が失火しないように、先の流量調整弁３６の開度が調整される。つまり、第２の排気通路２８ｓに導かれる排気の流量を第１の排気通路２７ｆを流れる排気の流量よりも少なくする。より具体的には、第２の排気通路２８ｓ内での燃料の着火により生ずる火炎が失火しない程度の流速の排気が第２の排気通路２８ｓを流れるように、流量調整弁３６の開度が調整弁駆動モーター３８を介してＥＣＵ１４により設定される。これにより、失火が起こらないような所定流量の排気を第２の排気通路２８ｓに流すことができ、排気加熱装置３９によって得られる加熱ガスを排気浄化装置３１へと導くことができる。
【００４４】
このような排気加熱装置３９の制御手順を図４のフローチャートに示す。すなわち、Ｓ１１のステップにて触媒温度センサー４５によって検出される酸化触媒４４の温度Ｔｎがその活性化判定基準温度ＴＲ未満であるか否かを判定する。ここで、酸化触媒４４の温度Ｔｎが活性化判定基準温度ＴＲ以上である、すなわち酸化触媒４４が活性状態にあるので排気加熱装置３９を作動させる必要がないと判断した場合、何もせずにこのＳ１１のステップでの判定処理を継続する。また、Ｓ１１のステップにて酸化触媒４４の温度Ｔｎが活性化判定基準温度ＴＲ未満である、すなわち酸化触媒４４が不活性状態にあるので排気加熱装置３９を作動させる必要があると判断した場合、Ｓ１２のステップに移行する。このＳ１２のステップでは、補助温度センサー４３によって検出される補助酸化触媒４２の温度ＴＳｎがその活性化判定基準温度ＴＳＲ未満であるか否かを判定する。ここで、補助酸化触媒４２の温度ＴＳｎが活性化判定基準温度ＴＳＲ未満である、すなわち補助酸化触媒４２が不活性状態にあるので、グロープラグ４１に対する通電を行う必要があると判断した場合、Ｓ１３のステップに移行する。このＳ１３のステップでは、グロープラグ４１への通電のためのフラグがセットされているか否かを判定する。最初はこのフラグがセットされていないので、Ｓ１４のステップに移行してフラグをセットすると共にＳ１５のステップにてグロープラグ４１に対する通電を行い、Ｓ１５のステップにて流量調整弁３６の開度をエンジン回転数Ｎｎに基づいて設定する。
【００４５】
例えば、エンジン回転数Ｎｎが過給状態判定回転数ＮＲ未満の場合、流量調整弁３６が全開状態かつ開閉弁３２，３５が全閉状態にある。従って、第２の排気通路２８ｓに供給された燃料をグロープラグ４１によって着火させた場合にこれが失火しない程度の流速となるように、流量調整弁３６を全開状態から絞ると共に開閉弁３２，３５を全開状態に切り換える。これにより、第２の排気通路２８ｓを流れる排気の流量が絞られ、残りの排気を第１の排気通路２７ｆへと導く。また、エンジン回転数Ｎｎが過給状態判定回転数ＮＲ以上の場合、流量調整弁３６が全閉状態かつ開閉弁３２，３５が全開状態にある。従って、第２の排気通路２８ｓに供給された燃料が着火するように、流量調整弁３６を全閉状態から少し開くと共に開閉弁３５の開度を制御し、必要な量の排気が第２の排気通路２７ｓにも導かれるようにする。
【００４６】
次に、Ｓ１７のステップにて燃料供給弁４０から燃料を第２の排気通路２８ｓに噴射する。これにより、排気が僅かに流れる第２の排気通路２８ｓにて燃料の着火がなされ、得られる加熱ガスが補助酸化触媒４２によってさらに昇温することとなる。そして、第１の排気通路２７ｆとの合流部２６ｃにてここから流れてくる排気と混ざり合って排気浄化装置３１へと導かれ、排気浄化装置３１の昇温が図られる。次いで、Ｓ１８のステップにて触媒温度センサー４５によって検出される酸化触媒４４の温度Ｔｎがその活性化判定基準温度ＴＲ以上であるか否かを判定する。ここで、酸化触媒４４の温度Ｔｎが活性化判定基準温度ＴＲ未満である、すなわち酸化触媒４４が不活性状態にあるので排気加熱装置３９の作動を継続させる必要があると判断した場合、Ｓ１２のステップに戻って先の処理を繰り返す。また、酸化触媒４４の温度Ｔｎが活性化判定基準温度ＴＲ以上である、すなわち酸化触媒４４が活性状態になったので排気加熱装置３９の作動を停止させる必要があると判断した場合、Ｓ１９のステップに移行する。このＳ１９のステップでは、フラグのセットがなされているか否かを判定し、フラグがセットされていると判断した場合には、Ｓ２０のステップにてグロープラグ４１に対する通電を止め、次いでＳ２１のステップにてフラグをリセットする。しかる後、Ｓ２２のステップにて燃料供給弁４０からの燃料の供給を停止すると共にＳ１６のステップでの弁開度制御を終了し、再びＳ１１の判定ステップに戻る。これにより、第１および第２の過給機２９，３０がエンジン回転数Ｎｎに応じて最も効率よく作動するように、開閉弁３２，３５および流量調整弁３６の開閉状態が制御されることとなる。
【００４７】
一方、先のＳ１３のステップにてフラグがセットされている、つまりグロープラグ４１が通電状態であると判断した場合には、そのままＳ１６のステップに移行して排気加熱装置３９の作動を継続する。
【００４８】
また、先のＳ１２のステップにて補助酸化触媒４２の温度ＴＳｎが活性化判定基準温度ＴＳＲ以上である、すなわち補助酸化触媒４２が活性状態にあるので、グロープラグ４１に対する通電を行う必要がないと判断した場合、Ｓ２３のステップに移行する。このＳ２３のステップでは、フラグがセットされているか否かが判定される。ここでフラグがセットされている、つまりグロープラグ４１に対する通電が行われていると判断した場合、Ｓ２４に移行してグロープラグ４１に対する通電を止め、次いでＳ２１のステップにてフラグをリセットする。しかる後、先のＳ１６のステップに移行して排気加熱装置３９の作動を継続する。これに対し、Ｓ２３のステップにてフラグがセットされていない、つまりグロープラグ４１が非通電状態であると判断した場合には、そのままＳ１６のステップに移行して排気加熱装置３９の作動を継続する。
【００４９】
なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。
【符号の説明】
【００５０】
１０  エンジン
１１  燃料噴射弁
１２  燃焼室
１３  アクセルペダル
１４  ＥＣＵ
１５  アクセル開度センサー
１６  吸気マニホールド
１７  吸気管
１８  吸気通路
１８ｆ  第１の吸気通路
１８ｓ  第２の吸気通路
１９  吸気バイパス通路
２０  吸気バイパス管
２０ｄ  分岐部
２０ｃ  合流部
２１  エアーフローメーター
２２  吸気温センサー
２３  インタークーラー
２４  スロットル弁
２５  吸気バイパス弁
２６  バイパス弁駆動モーター
２７  排気通路
２７ｆ  第１排気通路
２７ｓ  第２排気通路
２８  排気管
２９  第１排気バイパス通路
３０  第１排気バイパス管
３０ｄ  分岐部
３０ｃ  合流部
３１  第１排気バイパス弁
３２  第２排気バイパス通路
３３  第２排気バイパス管
３３ｄ  分岐部
３３ｃ  合流部
３４  第２排気バイパス弁
３５  第２バイパス弁駆動モーター
３６  第１の過給機
３６ａ  コンプレッサー
３６ｂ  排気タービン
３７  第２の過給機
３７ａ  コンプレッサー
３７ｂ  排気タービン
３８  排気浄化装置
３９  酸化触媒
４０  触媒温度センサー
４１  流量調整弁
４２  弁開度センサー
４３  調整弁駆動モーター
４４  排気加熱装置
４５  燃料供給弁
４６  グロープラグ
４７  補助酸化触媒
４８  補助温度センサー
４９  クランク角センサー
Ｎｎ  エンジン回転数
ＮＲ  過給状態判定回転数
Ｔｎ  触媒温度
ＴＲ  活性化指標温度
ＴＳｎ  補助触媒温度
ＴＳＲ  活性化指標温度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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