(57)【要約】【課題】複数の過給機を備えるエンジンにおいて各過給機のタービンを駆動する排気ガスが異なる経路で排気通路を流れて合流するときにその合流部よりも排気下流側の排気温度が高くなり過ぎることを抑制する。【解決手段】排気ガスが流れる排気通路と、過給機３０及び４０とを備えるエンジン１において、排気通路は、排気上流側から排気下流側に向かって、第１排気路（排気管５１）と、分岐部Ｐ１と、分岐部Ｐ１で第１排気路から分岐した第２排気路（排気管５２ａ及び５２ｂ）及び第３排気路（排気管５３ａ及び５３ｂ）と、第２排気路及び第３排気路が合流する合流部Ｐ２とを含む。第２排気路には、過給機３０を構成するタービン３２が設けられ、第３排気路には、過給機４０を構成するタービン４２が設けられている。そして、第３排気路の放熱性は第２排気路の放熱性よりも高い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室を有するエンジン本体と、
前記燃焼室から排出される排気ガスが流れる排気通路と、
前記排気通路を流通する排気ガスを利用して前記燃焼室に吸入される空気を過給する第１過給機及び第２過給機とを備え、
前記排気通路は、排気上流側から排気下流側に向かって、第１排気路と、分岐部と、前記分岐部で前記第１排気路から分岐した第２排気路及び第３排気路と、前記第２排気路及び前記第３排気路が合流する合流部とを含み、
前記第２排気路には、前記第１過給機を構成する第１タービンが設けられ、
前記第３排気路には、前記第２過給機を構成する第２タービンが設けられ、
前記排気通路において、前記第３排気路の放熱性は前記第２排気路の放熱性よりも高い、エンジン。
【請求項２】
前記第２排気路は、断熱材で覆われた金属管によって構成され、
前記第３排気路の少なくとも一部は、断熱材で覆われていない金属管によって構成される、請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
前記第１タービンの出口から前記合流部までの第１距離は、前記第２タービンの出口から前記合流部までの第２距離よりも短い、請求項１又は２に記載のエンジン。
【請求項４】
前記合流部よりも排気下流側で前記排気通路を流通する排気ガスの温度を検出する温度センサと、
前記第２排気路の排気ガス流量と前記第３排気路の排気ガス流量との少なくとも一方を変更可能に構成される流量可変機構と、
前記流量可変機構を制御する制御装置とをさらに備え、
前記制御装置は、前記第１過給機及び前記第２過給機の両方で過給を行なっている状況において所定条件が成立するか否かを判断し、前記所定条件が成立する場合には、前記所定条件が成立しない場合よりも、前記第２排気路の排気ガス流量に対する前記第３排気路の排気ガス流量の比率を高くするように構成され、
前記所定条件は、前記温度センサにより検出される前記排気ガスの温度が所定値を超えていることを、必要条件として含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジン。
【請求項５】
燃料を添加する燃料添加弁と、
排気成分を酸化する酸化触媒と、
尿素水を添加する尿素添加弁と、
前記尿素水から生成されたアンモニアを用いて排気中の窒素酸化物を還元する脱硝触媒とをさらに備え、
前記排気通路は、前記合流部の排気下流側に第４排気路及び第５排気路をさらに含み、
前記第２排気路及び前記第３排気路は、前記合流部で合流して前記第４排気路の一端につながっており、前記第４排気路の他端は前記酸化触媒の入口に接続されており、
前記第５排気路の一端は前記酸化触媒の出口に接続されており、前記第５排気路の他端は前記脱硝触媒の入口に接続されており、
前記燃料添加弁は、前記第２排気路の前記第１タービンの出口から前記合流部までの部分を流通する排気ガスに前記燃料を添加するように構成され、
前記尿素添加弁は、前記第５排気路を流通する排気ガスに前記尿素水を添加するように構成され、
前記第１タービン及び前記第２タービンの各々は、ノズル開度が大きくなるほど排気ガス流量が多くなるように構成される可変ノズル機構を備え、
前記エンジンは、
前記第５排気路を流通する排気ガスの温度を検出する温度センサと、
前記第１タービン及び前記第２タービンの各々の前記ノズル開度を制御する制御装置とをさらに備え、
前記制御装置は、前記第１過給機及び前記第２過給機の両方で過給を行なっている状況において所定条件が成立するか否かを判断し、前記所定条件が成立する場合には、前記所定条件が成立しない場合よりも、前記第１タービンの前記ノズル開度に対する前記第２タービンの前記ノズル開度の比率を高くするように構成され、
前記所定条件は、前記温度センサにより検出される前記排気ガスの温度が所定値を超えていることを、必要条件として含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジン。
【請求項６】
前記所定条件が成立しない場合には、前記第１タービンの前記ノズル開度と前記第２タービンの前記ノズル開度とは互いに同じであり、
前記所定条件が成立する場合には、前記第２タービンの前記ノズル開度が前記第１タービンの前記ノズル開度よりも大きい、請求項５に記載のエンジン。
【請求項７】
燃焼室を有するエンジン本体と、
前記燃焼室から排出される排気ガスが流れる排気通路と、
前記排気通路を流通する排気ガスに燃料を添加する燃料添加弁と、
前記排気通路を流通する排気ガスを利用して前記燃焼室に吸入される空気を過給する第１過給機及び第２過給機とを備えるエンジンの制御装置であって、
前記排気通路は、排気上流側から排気下流側に向かって、第１排気路と、分岐部と、前記分岐部で前記第１排気路から分岐した第２排気路及び第３排気路と、前記第２排気路及び前記第３排気路が合流する合流部とを含み、
前記第２排気路には、排気上流側から排気下流側に向かって、前記第１過給機を構成する第１タービンと、前記燃料添加弁とが設けられ、
前記第３排気路には、前記第２過給機を構成する第２タービンが設けられ、
前記エンジンは、
前記合流部よりも排気下流側で前記排気通路を流通する排気ガスの温度を検出する温度センサと、
前記第２排気路の排気ガス流量と前記第３排気路の排気ガス流量との少なくとも一方を変更可能に構成される流量可変機構とをさらに備え、
前記制御装置は、前記第１過給機及び前記第２過給機の両方で過給を行なっている状況において所定条件が成立するか否かを判断し、前記所定条件が成立する場合には、前記所定条件が成立しない場合よりも、前記第２排気路の排気ガス流量に対する前記第３排気路の排気ガス流量の比率を高くするように構成され、
前記所定条件は、前記温度センサにより検出される前記排気ガスの温度が所定値を超えていることを、必要条件として含む、エンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン及びその制御装置に関し、特に、２つ以上の過給機を備えるエンジン及びその制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００６−３４８８１１号公報（特許文献１）には、２つの過給機を備えるエンジンが開示されている。また、特許文献１に記載されるエンジンでは、排気通路に燃料添加弁及び還元剤添加弁が設けられており、エンジンの制御装置が各添加弁の詰まり度合いを検出するように構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３４８８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、エンジンの排気通路には、排気浄化用触媒として、排気中の不完全燃焼生成物（たとえば、ＣＯ及びＨＣ）等を酸化する酸化触媒（たとえば、ＤＯＣ（Diesel  Oxidation  Catalyst））や、排気中の窒素酸化物（以下、「ＮＯｘ」とも称する）を還元する脱硝触媒（たとえば、尿素ＳＣＲ（Selective  Catalytic  Reduction）触媒）が設けられることがある。また、複数の過給機を備えるエンジンにおいて各過給機のタービンを駆動する排気ガスが異なる経路を流れて合流するようなレイアウトの排気通路では、その合流部よりも排気下流側に排気浄化用触媒が設けられることがある。たとえば、特許文献１に記載されるエンジンでは、排気ガスの合流部よりも下流側にＮＯｘ吸蔵還元触媒が設けられている。
【０００５】
エンジンの高負荷運転時には、排気ガスの温度が高くなる。特に、複数の過給機で過給を行なっているエンジンの高負荷運転時においては、排気ガスの温度が高くなり過ぎて、次のような課題が生じ得る。
【０００６】
排気ガスが高温になると、排気浄化用触媒（酸化触媒や脱硝触媒等）の温度も高くなり、触媒の劣化が促進されたり、触媒の浄化率が低下したりすることがある。たとえば、一般的な脱硝触媒では、所定の温度（たとえば、約４５０℃）を超えると、ＮＯｘ浄化率（脱硝率）が急激に低下する傾向がある。ＮＯｘ浄化率は、脱硝触媒により浄化されるＮＯｘの割合（すなわち、脱硝触媒に流入するＮＯｘ量に対する脱硝触媒で還元されるＮＯｘ量の割合）である。
【０００７】
また、排気通路に設けられた燃料添加弁の先端（噴孔周辺）がデポジット生成温度以上の高温の排気ガスに曝されると、燃料添加弁の噴孔周辺にデポジットが堆積する。主なデポジットは、炭素質（炭素又は炭化した無機物等で構成される物質）の堆積物（コーキングデポジット）であり、排気ガスに含まれる燃料の残留物や混合物（たとえば、燃料とＰＭ（Particulate  Matter）との混合物）などが酸化及び硬化することによって生成する。こうしたデポジットの堆積は、燃料添加弁の詰まり（噴孔詰まり）の原因となり得る。
【０００８】
燃料添加弁から少量の燃料を噴射することで、燃料の気化熱により燃料添加弁の先端温度を下げて、デポジットの堆積を抑制することができる。しかし、こうした燃料噴射を頻繁に行なうことは、燃料消費率（単位走行距離あたりの燃料消費量）の悪化につながる。また、噴射した燃料（未燃燃料）が酸化触媒に添加されると、酸化触媒における燃料の酸化反応により排気ガスの温度が上昇する。これにより、前述した触媒の劣化や触媒浄化率の低下が助長される。
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数の過給機を備えるエンジンにおいて各過給機のタービンを駆動する排気ガスが異なる経路で排気通路を流れて合流するときにその合流部よりも排気下流側の排気温度が高くなり過ぎることを抑制することである。また、本発明の他の目的は、複数の過給機を備えるエンジンにおいて、排気通路に設けられた燃料添加弁の詰まりを抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るエンジンは、燃焼室を有するエンジン本体と、燃焼室から排出される排気ガスが流れる排気通路と、排気通路を流通する排気ガスを利用して燃焼室に吸入される空気を過給する第１過給機及び第２過給機とを備える。排気通路は、排気上流側から排気下流側に向かって、第１排気路と、分岐部と、分岐部で第１排気路から分岐した第２排気路及び第３排気路と、第２排気路及び第３排気路が合流する合流部とを含み、第２排気路には、第１過給機を構成する第１タービンが設けられ、第３排気路には、第２過給機を構成する第２タービンが設けられる。そして、上記の排気通路において、第３排気路の放熱性は第２排気路の放熱性よりも高い。
【００１１】
上記のエンジンでは、排気ガスが分岐部から第２排気路を経て合流部に到達する経路（以下、「第１経路」とも称する）を通って合流部に到達する排気ガスの温度よりも、排気ガスが分岐部から第３排気路を経て合流部に到達する経路（以下、「第２経路」とも称する）を通って合流部に到達する排気ガスの温度のほうが低くなる。第２経路を通って合流部に到達する排気ガスによって、合流部における排気ガスの温度（ひいては、合流部よりも排気下流側における排気ガスの温度）を下げることができる。このため、上記構成によれば、複数の過給機（第１過給機及び第２過給機）を備えるエンジンにおいて、各過給機のタービン（第１タービン、第２タービン）を駆動する排気ガスが異なる経路（第１経路、第２経路）で排気通路を流れて合流するときにその合流部よりも排気下流側の排気温度が高くなり過ぎることを抑制できる。また、排気ガスの温度上昇が抑制されることによって、排気通路に設けられた燃料添加弁の詰まりを抑制することができる。
【００１２】
上記のエンジンにおいて、第２排気路は、断熱材で覆われた金属管によって構成され、第３排気路の少なくとも一部は、断熱材で覆われていない金属管によって構成されてもよい。
【００１３】
断熱材で覆われた金属管（以下、「断熱管」とも称する）と、断熱材で覆われていない金属管（以下、「非断熱管」とも称する）とでは、非断熱管のほうが放熱性が高い。第２排気路と第３排気路との放熱性の違いは、こうした断熱材の有無に起因して生じていてもよい。金属管を覆う断熱材を取り外すことによって容易に第３排気路の放熱性を第２排気路の放熱性よりも高めることができる。
【００１４】
第１タービンの出口から合流部までの第１距離を、第２タービンの出口から合流部までの第２距離よりも短くしてもよい。
【００１５】
排気路を長くするほど排気ガスがその排気路の一端から他端に到達するまでに放出される熱量（放熱量）が多くなる。第３排気路を第２排気路よりも長くすることによって容易に第３排気路の放熱性を第２排気路の放熱性よりも高めることができる。しかし、分岐部から各タービン（第１タービン、第２タービン）の入口までの距離は、排気エネルギーによってタービンを回すときのエネルギー損失が少なくなるように設定されることが望ましい。そこで、上記構成では、各タービンの出口から合流部までの距離（第１距離、第２距離）を変えることによって第３排気路の放熱性を第２排気路の放熱性よりも高めている。
【００１６】
上記のエンジンは、排気通路の合流部よりも排気下流側で排気通路を流通する排気ガスの温度を検出する温度センサと、第２排気路の排気ガス流量と第３排気路の排気ガス流量との少なくとも一方を変更可能に構成される流量可変機構と、流量可変機構を制御する制御装置とをさらに備えてもよい。そして、上記の制御装置は、第１過給機及び第２過給機の両方で過給を行なっている状況において所定条件が成立するか否かを判断し、所定条件が成立する場合には、所定条件が成立しない場合よりも、第２排気路の排気ガス流量に対する第３排気路の排気ガス流量の比率（以下、「Ｔ２ｎｄ流量比率」とも称する）を高くするように構成されてもよい。上記所定条件は、温度センサにより検出される排気ガスの温度が所定値を超えたことを、必要条件（上記所定条件が成立するために必要な要件）として含む。
【００１７】
なお、上記所定条件成立のための十分条件は任意に設定できる。たとえば、上記の必要条件を満たし、かつ、上記のＴ２ｎｄ流量比率を高める処理を行なっても第１過給機及び第２過給機の各々を正常に運転できること（各過給機がサージングや過回転などの異常運転状態にならないこと）を、上記所定条件成立のための十分条件としてもよい。上記の制御では、所定条件が成立する場合に、所定条件が成立しない場合よりもＴ２ｎｄ流量比率を高くする。Ｔ２ｎｄ流量比率を高める処理を行なうことで、合流部よりも排気下流側の排気温度を下げることができる。温度センサにより検出される排気ガスの温度（すなわち、合流部よりも排気下流側における排気ガスの温度）が所定値を超えたときにＴ２ｎｄ流量比率を高める処理を行なうことで、合流部よりも排気下流側の排気温度が高くなり過ぎることを抑制することができる。
【００１８】
上記のエンジンは、以下に示すような構成を有していてもよい。エンジンが、燃料を添加する燃料添加弁と、排気成分を酸化する酸化触媒と、尿素水を添加する尿素添加弁と、尿素水から生成されたアンモニアを用いて排気中の窒素酸化物を還元する脱硝触媒とをさらに備える。排気通路は、合流部の排気下流側に第４排気路及び第５排気路をさらに含む。第２排気路及び第３排気路は、合流部で合流して第４排気路の一端につながっており、第４排気路の他端は酸化触媒の入口に接続されており、第５排気路の一端は酸化触媒の出口に接続されており、第５排気路の他端は脱硝触媒の入口に接続されている。燃料添加弁は、第２排気路の第１タービンの出口から合流部までの部分を流通する排気ガスに燃料を添加するように構成され、尿素添加弁は、第５排気路を流通する排気ガスに尿素水を添加するように構成される。第１タービン及び第２タービンの各々は、ノズル開度が大きくなるほど排気ガス流量が多くなるように構成される可変ノズル機構を備える。エンジンは、第５排気路を流通する排気ガスの温度を検出する温度センサと、第１タービン及び第２タービンの各々のノズル開度を制御する制御装置とをさらに備える。制御装置は、第１過給機及び第２過給機の両方で過給を行なっている状況において所定条件が成立するか否かを判断し、所定条件が成立する場合には、所定条件が成立しない場合よりも、第１タービンのノズル開度に対する第２タービンのノズル開度の比率（以下、「Ｔ２ｎｄノズル開度比率」とも称する）を高くするように構成される。上記所定条件は、温度センサにより検出される排気ガスの温度が所定値を超えていることを、必要条件として含む。
【００１９】
上記のようなエンジンでは、所定条件が成立する場合にＴ２ｎｄノズル開度比率を高める処理を行なうことで、温度センサにより検出される排気ガスの温度（すなわち、酸化触媒と脱硝触媒との間を流れる排気ガスの温度）を下げることができる。これにより、酸化触媒と脱硝触媒との間を流れる排気ガスの温度が高くなり過ぎることを抑制して、酸化触媒及び脱硝触媒の保護を図ることが可能になる。
【００２０】
上記のようにＴ２ｎｄノズル開度比率を制御するエンジンにおいて、所定条件が成立しない場合には、第１タービンのノズル開度と第２タービンのノズル開度とを互いに同じにし、所定条件が成立する場合には、第２タービンのノズル開度を第１タービンのノズル開度よりも大きくしてもよい。こうしたノズル開度制御によれば、第１過給機及び第２過給機による過給を適切に行ないつつ、合流部よりも排気下流側における排気ガスの温度が高くなり過ぎることを抑制できる。
【００２１】
本発明に係るエンジンの制御装置は、以下に説明するエンジン本体、排気通路、燃料添加弁、第１過給機、第２過給機、温度センサ、及び流量可変機構を備えるエンジンを制御するように構成される。エンジン本体は、燃焼室を有する。排気通路は、燃焼室から排出される排気ガスが流れる。燃料添加弁は、排気通路を流通する排気ガスに燃料を添加する。第１過給機及び第２過給機の各々は、排気通路を流通する排気ガスを利用して燃焼室に吸入される空気を過給するように構成される。排気通路は、排気上流側から排気下流側に向かって、第１排気路と、分岐部と、分岐部で第１排気路から分岐した第２排気路及び第３排気路と、第２排気路及び第３排気路が合流する合流部とを含む。第２排気路には、排気上流側から排気下流側に向かって、第１過給機を構成する第１タービンと、燃料添加弁とが設けられる。第３排気路には、第２過給機を構成する第２タービンが設けられる。温度センサは、合流部よりも排気下流側で排気通路を流通する排気ガスの温度を検出するように構成される。流量可変機構は、第２排気路の排気ガス流量と第３排気路の排気ガス流量との少なくとも一方を変更可能に構成される。
【００２２】
そして、本発明に係るエンジンの制御装置は、上記の第１過給機及び第２過給機の両方で過給を行なっている状況において所定条件が成立するか否かを判断し、所定条件が成立する場合には、所定条件が成立しない場合よりも、Ｔ２ｎｄ流量比率（第２排気路の排気ガス流量に対する第３排気路の排気ガス流量の比率）を高くするように構成される。上記所定条件は、温度センサにより検出される排気ガスの温度が所定値を超えていることを、必要条件として含む。
【００２３】
上記エンジンの制御装置では、所定条件が成立する場合にＴ２ｎｄ流量比率を高める処理を行なうことで、第２排気路に設けられた燃料添加弁に供給される排気ガスの量が減少し、燃料添加弁の噴孔周辺にデポジットが堆積しにくくなる。このため、上記エンジンの制御装置によれば、複数の過給機（第１過給機及び第２過給機）を備えるエンジンにおいて、排気通路に設けられた燃料添加弁の詰まりを抑制することが可能になる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、複数の過給機を備えるエンジンにおいて、各過給機のタービンを駆動する排気ガスが異なる経路で排気通路を流れて合流するときにその合流部よりも排気下流側における排気ガスの温度が高くなり過ぎることを抑制することが可能になる。また、本発明によれば、この効果に加えて又は代えて、複数の過給機を備えるエンジンにおいて、排気通路に設けられた燃料添加弁の詰まりを抑制することが可能になるという効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態に係るエンジン制御システムの全体構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るエンジンの排気通路の構造を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るエンジンの制御装置により実行される２ターボ過給制御を説明するためのフローチャートである。
【図４】実施例に係るエンジンと比較例に係るエンジンとについて、排気温度プロファイルを示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るエンジンで使用される尿素ＳＣＲ触媒の温度とＮＯｘ浄化率との関係を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るエンジンの排気通路の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２７】
図１は、本実施の形態に係るエンジン制御システムの全体構成図である。図１を参照して、このエンジン制御システムにおいて制御対象となるエンジン１は、たとえば走行のための動力発生装置として車両（たとえば、４輪自動車）に搭載される。エンジン１は、制御装置２００によって制御される。本実施の形態では、エンジン１がＶ型６気筒ディーゼルエンジンであるが、制御対象となるエンジンは、こうしたディーゼルエンジンに限られない。制御対象となるエンジンは、ガソリンエンジンであってもよいし、Ｖ型以外の気筒レイアウト（たとえば直列型あるいは水平型）のエンジンであってもよい。また、バンクや気筒の数も任意に変更できる。また、図１には一部のセンサしか示していないが、エンジン１の状態等を検出して制御装置２００へ出力する各種センサ（たとえば、新気量センサ、吸気圧センサ、排気圧センサ、エンジン回転数センサ、エンジン冷却水温センサ、アクセル開度センサ、大気圧センサ、外気温センサ等）がさらに設けられていてもよい。また、エンジン１は、ＥＧＲ（Exhaust  Gas  Recirculation）装置を備えていてもよい。
【００２８】
エンジン１は、気筒群を含むバンク１０Ａ，１０Ｂと、インタークーラ２５と、吸気マニホールド２８Ａ，２８Ｂと、過給機３０，４０と、排気マニホールド５０と、ＤＯＣ（ディーゼル酸化触媒）８１と、尿素ＳＣＲ触媒（選択還元型触媒）８２とを備える。この実施の形態に係るバンク１０Ａ及び１０Ｂの各々は、本開示に係る「エンジン本体」の一例に相当する。以下、エンジン１において、流路として機能する配管等に関しては、上流側の一方端を「第１端」、下流側の他方端を「第２端」と称する。
【００２９】
バンク１０Ａ、１０Ｂはそれぞれ、複数の気筒１２Ａ、１２Ｂと、複数のインジェクタ１６Ａ、１６Ｂとを含む。バンク１０Ａ及び１０Ｂにおける各気筒１２Ａ，１２Ｂ内には、燃焼室（燃料が燃焼する空間）が形成されている。また、各気筒１２Ａ，１２Ｂ内には、燃焼室の容積を可変とするピストン（図示せず）と、燃焼室に燃料を噴射するインジェクタ１６Ａ，１６Ｂとが設けられている。燃料は、燃料タンク（図示せず）に貯留されており、サプライポンプ（図示せず）により所定圧に加圧されて各インジェクタ１６Ａ，１６Ｂに供給される。各インジェクタ１６Ａ，１６Ｂに供給された燃料は、所定のタイミングで燃焼室に噴射される。
【００３０】
吸気管２１及び２２の各々には、図示しない吸気口から吸入され、エアクリーナ（図示せず）によって異物が除去された空気が供給される。吸気管２１及び２２は、上記エアクリーナの出口に接続される図示しない吸気管（以下、「空気吸入管」とも称する）から分岐した２つの分岐路である。吸気管２１の第２端は、過給機３０のコンプレッサ３１の入口に接続され、コンプレッサ３１の出口には、吸気管３６の第１端が接続されている。吸気管２２の第２端は、過給機４０のコンプレッサ４１の入口に接続され、コンプレッサ４１の出口には、吸気管４６の第１端が接続されている。コンプレッサ３１は、吸気管２１を通じて吸入される空気を過給して吸気管３６に供給し、コンプレッサ４１は、吸気管２２を通じて吸入される空気を過給して吸気管４６に供給する。
【００３１】
吸気管３６の第２端はインタークーラ２５に接続され、吸気管４６の第２端は、吸気管３６の途中（接続部Ｐ３）に接続されている。吸気管４６の途中には制御弁４７が設けられている。制御弁４７は、たとえば、制御装置２００によってＯＮ（開）／ＯＦＦ（閉）制御されるノーマリーオフのＶＳＶ（負圧切換弁）である。また、吸気管４６において制御弁４７よりも上流側（コンプレッサ４１側）に位置する接続部Ｐ４に、還流管４８の第１端が接続されている。また、還流管４８の第２端（図示せず）は吸気管２１に接続されている。還流管４８は、吸気管４６を流れる空気の少なくとも一部を過給機のコンプレッサ（たとえば、コンプレッサ３１）よりも上流側に還流させるための通路である。還流管４８を通じて吸気管２１に還流した空気は、コンプレッサ３１に供給される。還流管４８の途中には制御弁４９が設けられている。還流管４８を通じて還流する空気の量（ひいては、還流の有無）は、制御弁４９によって変更可能である。制御弁４９は、たとえば、制御装置２００によってＯＮ（開）／ＯＦＦ（閉）制御されるノーマリーオフの電磁弁（ソレノイドバルブ）である。なお、還流管４８の第２端は、前述の空気吸入管に接続されてもよい。
【００３２】
接続部Ｐ３には、コンプレッサ３１によって過給された空気（以下、「第１過給空気」とも称する）と、コンプレッサ４１によって過給され制御弁４７を通過した空気（以下、「第２過給空気」とも称する）とが供給される。第１過給空気と第２過給空気とは接続部Ｐ３で合流して混合過給空気となってインタークーラ２５に流入する。インタークーラ２５は、流入した空気を冷却するように構成される。インタークーラ２５は、たとえば空冷式又は水冷式の熱交換器である。インタークーラ２５の出口は２つあり、１つの出口には吸気管２７Ａの第１端が接続され、もう１つの出口には吸気管２７Ｂの第１端が接続されている。そして、吸気管２７Ａ、２７Ｂの第２端はそれぞれ吸気マニホールド２８Ａ、２８Ｂに接続されている。
【００３３】
吸気マニホールド２８Ａ、２８Ｂは、それぞれバンク１０Ａ、１０Ｂにおける気筒１２Ａ、１２Ｂの吸気ポートに連結される。一方、排気マニホールド５０は、バンク１０Ａ及び１０Ｂにおける各気筒１２Ａ，１２Ｂの排気ポートに連結される。各気筒１２Ａ，１２Ｂの燃焼室から排気ポートを通じて気筒外に排出された排気ガス（燃焼後のガス）は、排気マニホールド５０に集められた後、排気マニホールド５０に接続される排気通路を経由して車外に排出される。
【００３４】
上記の排気通路は、排気上流側から排気下流側に向かって、排気管５１と、分岐部Ｐ１と、排気管５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂと、合流部Ｐ２と、排気管５４と、排気管５５と、排気管５６とを含む。排気管５１の第１端は、排気マニホールド５０に接続されている。排気管５２ａ，５３ａは、分岐部Ｐ１で排気管５１から分岐し、タービン３２，４２の入口に接続されている。排気管５２ｂ，５３ｂは、タービン３２，４２の出口に接続され、合流部Ｐ２で合流する。排気管５２ａの第２端はタービン３２の入口に接続され、排気管５３ａの第２端はタービン４２の入口に接続されている。タービン３２の出口には排気管５２ｂの第１端が接続され、タービン４２の出口には排気管５３ｂの第１端が接続されている。
【００３５】
エンジン１においては、コンプレッサ３１とタービン３２とによって過給機３０（より特定的には、可変ノズルターボ）が構成され、コンプレッサ４１とタービン４２とによって過給機４０（より特定的には、可変ノズルターボ）が構成される。過給機３０及び４０の各々は、エンジン１の排気通路を流通する排気ガスを利用して各気筒１２Ａ，１２Ｂ内の燃焼室に吸入される空気を過給するように構成される。この実施の形態に係るタービン３２、タービン４２、過給機３０、過給機４０は、それぞれ本開示に係る「第１タービン」、「第２タービン」、「第１過給機」、「第２過給機」の一例に相当する。
【００３６】
コンプレッサ３１、４１のハウジング内にはそれぞれコンプレッサホイール３３、４３が設けられ、タービン３２、４２のハウジング内にはそれぞれタービンホイール３４、４４及び可変ノズル機構ＶＮ１、ＶＮ２が設けられる。コンプレッサホイール３３とタービンホイール３４とは連結軸３５により連結されて一体的に回転し、コンプレッサホイール４３とタービンホイール４４とは連結軸４５により連結されて一体的に回転する。コンプレッサホイール３３、４３は、それぞれタービンホイール３４、４４に供給される排気ガスのエネルギー（排気エネルギー）によって回転駆動される。
【００３７】
可変ノズル機構ＶＮ１、ＶＮ２は、それぞれタービンホイール３４、４４の外周側の排気ガス通路に配置された複数のノズルベーン（図示せず）と、各ノズルベーンを駆動するＶＮアクチュエータ（図示せず）と、ノズルベーンの開度（以下、「ＶＮ開度」とも称する）を検出して制御装置２００へ出力するセンサ（図示せず）とを有し、ＶＮ開度（すなわち、互いに隣り合うノズルベーン間の流路面積）に応じて排気ガスの流速を可変とする。可変ノズル機構ＶＮ１及びＶＮ２の各々は、ＶＮ開度が大きくなるほど排気ガス流量が多くなるように構成される。可変ノズル機構ＶＮ１及びＶＮ２の各々のＶＮアクチュエータの動作は、制御装置２００によって制御される。制御装置２００は、ＶＮアクチュエータでＶＮ開度を調整することによって、エンジン１のバンク１０Ａ，１０Ｂの過給圧を調整することができる。ＶＮ開度は０％（全閉）〜１００％（全開）の範囲で任意に調整される。ＶＮ開度は、タービンの「ノズル開度」に相当する。
【００３８】
この実施の形態では、通常制御（後述する排気冷却処理を行なわない場合の過給制御）において、可変ノズル機構ＶＮ１のＶＮ開度と可変ノズル機構ＶＮ２のＶＮ開度とを等しくする（後述する図３参照）。すなわち、通常制御時には、Ｔ２ｎｄノズル開度比率（可変ノズル機構ＶＮ１のＶＮ開度に対する可変ノズル機構ＶＮ２のＶＮ開度の比率）が１．０になっている。Ｔ２ｎｄノズル開度比率が高くなるほど、Ｔ２ｎｄ流量比率（排気管５２ａ，５２ｂの排気ガス流量に対する排気管５３ａ，５３ｂの排気ガス流量の比率）が高くなる。
【００３９】
排気管５３ａの途中には制御弁６０が設けられている。制御弁６０は、たとえば、制御装置２００によってＯＮ（開）／ＯＦＦ（閉）制御されるノーマリーオンのＶＳＶ（負圧切換弁）である。制御装置２００は、制御弁４７，４９，６０を制御することにより、過給機３０（プライマリターボ）のみで過給を行なうシングルターボモードと、過給機３０（プライマリターボ）及び過給機４０（セカンダリターボ）の両方で過給を行なうツインターボモードとを切替可能に構成される。制御装置２００は、たとえば車両の状態（アクセル開度等）に応じてシングルターボモードとツインターボモードとを切り替える。
【００４０】
シングルターボモードでは、制御弁４７，４９，６０はいずれもＯＦＦになっている。シングルターボモードからツインターボモードへの切替時には、たとえば、制御装置２００が制御弁４９及び６０の両方をＯＮすることによって過給機４０の助走運転を行ない、過給機４０の過給能力が十分高くなったタイミングで制御装置２００が制御弁４７をＯＮするとともに制御弁４９をＯＦＦして過給機４０による過給を開始する。これにより、過給機３０及び４０の両方で過給が行なわれるようになり、シングルターボモードからツインターボモードに切り替わる。
【００４１】
排気管５２ｂには、排気管５２ｂを流通する排気ガスに燃料を添加する燃料添加弁７１が設けられている。燃料タンク（図示せず）に貯留された燃料がポンプ（図示せず）により所定圧に加圧されて燃料添加弁７１に供給される。燃料添加弁７１による燃料噴射量（燃料添加量）は、制御装置２００によって制御される。燃料添加弁７１から少量の燃料を噴射することで、燃料の気化熱により燃料添加弁７１の先端温度を下げて、燃料添加弁７１の噴孔周辺にデポジットが堆積することを抑制できる。また、エンジン１の暖機時又は低負荷運転時などには、燃料添加弁７１から噴射した燃料（未燃燃料）をＤＯＣ８１に供給して、燃料の酸化反応によりＤＯＣ８１を加熱することができる。
【００４２】
排気管５２ｂ及び５３ｂは、合流部Ｐ２で合流して排気管５４の第１端につながっている。そして、排気管５４の第２端は、ＤＯＣ８１の入口に接続されている。ＤＯＣ８１は、排気成分（たとえば、ＣＯ又はＨＣのような不完全燃焼生成物）を酸化する酸化触媒である。また、排気管５４には温度センサ６１が設けられている。温度センサ６１は、排気管５４を流通する排気ガスの温度を検出し、その検出値Ｔ１を制御装置２００へ出力する。
【００４３】
排気管５５の第１端はＤＯＣ８１の出口に接続され、排気管５５の第２端は尿素ＳＣＲ触媒８２の入口に接続されている。また、排気管５５には温度センサ６２及び尿素添加弁７２が設けられている。温度センサ６２は、排気管５５を流通する排気ガスの温度を検出し、その検出値Ｔ２を制御装置２００へ出力する。尿素添加弁７２は、排気管５５を流通する排気ガスに尿素水を添加するように構成される。尿素ＳＣＲ触媒８２は、尿素水から生成されたアンモニアを用いて排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を還元する脱硝触媒である。尿素添加弁７２から噴射された尿素水が高温下で加水分解することにより、アンモニアガスが生成され、尿素ＳＣＲ触媒８２に供給される。尿素水タンク（図示せず）に貯留された尿素水がポンプ（図示せず）により所定圧に加圧されて尿素添加弁７２に供給される。尿素添加弁７２による尿素水噴射量（尿素水添加量）は、制御装置２００によって制御される。
【００４４】
尿素ＳＣＲ触媒８２の出口には、排気管５６の第１端が接続されている。ＤＯＣ８１及び尿素ＳＣＲ触媒８２により浄化された排気ガスは、排気管５６を通り、図示しないマフラー等を経由して車外に排出される。なお、排気管５６の途中に、尿素ＳＣＲ触媒８２から流出したアンモニアを酸化するアンモニアスリップ触媒を設けてもよい。
【００４５】
制御装置２００は、演算装置としてのＣＰＵ（Central  Processing  Unit）と、記憶装置と、各種信号を入出力するための入出力ポートと（いずれも図示せず）を含んで構成される。記憶装置は、作業用メモリとしてのＲＡＭ（Random  Access  Memory）と、保存用ストレージ（ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、書き換え可能な不揮発性メモリ等）とを含む。制御装置２００は、入力ポートに接続された各種機器（たとえば、各種センサ）から信号を受信し、受信した信号に基づいて出力ポートに接続された各種機器（インジェクタ１６Ａ，１６Ｂ等）を制御する。記憶装置に記憶されているプログラムをＣＰＵが実行することで、各種制御（たとえば、後述する）が実行される。ただし、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。
【００４６】
ところで、複数の過給機で過給を行なっているエンジンの高負荷運転時においては、排気ガスの温度が高くなり過ぎて、次のような課題が生じ得る。
【００４７】
排気ガスが高温になると、排気浄化用触媒の温度が高くなり、触媒の劣化が促進されたり、触媒の浄化率が低下したりすることがある。たとえば、一般的な脱硝触媒では、所定の温度（たとえば、約４５０℃）を超えると、ＮＯｘ浄化率（脱硝率）が急激に低下する傾向がある。また、排気通路に設けられた燃料添加弁の先端がデポジット生成温度以上の高温の排気ガスに曝されると、燃料添加弁の噴孔周辺にデポジットが堆積する。こうしたデポジットの堆積は、燃料添加弁の詰まり（噴孔詰まり）の原因となり得る。
【００４８】
燃料添加弁７１により燃料噴射（冷却のための燃料噴射）を行なって燃料添加弁７１の先端温度を下げて、上記デポジットの堆積を抑制することもできる。しかし、こうした燃料噴射を頻繁に行なうことは、燃料消費率の悪化につながる。また、噴射した燃料（未燃燃料）がＤＯＣ８１に添加されると、ＤＯＣ８１における燃料の酸化反応により排気ガスの温度が上昇し、上述した触媒の劣化や触媒浄化率の低下が助長される。
【００４９】
そこで、本実施の形態に係るエンジン１では、第３排気路の放熱性が第２排気路の放熱性よりも高くなっている。第２排気路及び第３排気路は、排気マニホールド５０に接続される第１排気路から分岐して合流部Ｐ２で合流する２つの分岐路である。エンジン１では、排気管５１が「第１排気路」、排気管５２ａ及び５２ｂが「第２排気路」、排気管５３ａ及び５３ｂが「第３排気路」の一例に相当する。第２排気路には、過給機３０（第１過給機）を構成するタービン３２（第１タービン）が設けられ、第３排気路には、過給機４０（第２過給機）を構成するタービン４２（第２タービン）が設けられている。また、ＤＯＣ８１及び尿素ＳＣＲ触媒８２は、排気浄化用触媒に相当する。この実施の形態では、排気管５４が「第４排気路」、排気管５５が「第５排気路」の一例に相当する。
【００５０】
エンジン１では、同じ条件で第２排気路と第３排気路とに排気ガスを流した場合、排気ガスが第３排気路の第１端から第２端に到達するまでに放出される熱量（排気ガスが失う熱量）が、排気ガスが第２排気路の第１端から第２端に到達するまでに放出される熱量（排気ガスが失う熱量）よりも多くなる。こうした第２排気路と第３排気路との間での放熱性の違いは、以下に説明するように、両者における長さの違いと材質の違い（より特定的には、断熱材の有無）とに起因して生じている。
【００５１】
エンジン１において、分岐部Ｐ１からタービン３２及び４２の各々の入口までの距離は、排気ガスの排気エネルギーによってタービン３２，４２を回すときのエネルギー損失が少なくなるように設定されている。分岐部Ｐ１からタービン３２の入口までの距離と分岐部Ｐ１からタービン４２の入口までの距離とは概ね等しくなっており、両者の差（絶対値）は、たとえば１０ｃｍ未満である。一方、排気管５２ｂの長さＤ１（タービン３２の出口から合流部Ｐ２までの第１距離）は、排気管５３ｂの長さＤ２（タービン４２の出口から合流部Ｐ２までの第２距離）よりも短くなっている。このため、排気ガスが排気管５３ｂを通って排気管５３ｂの第１端から第２端に到達するまでに放出される熱量は、排気ガスが排気管５２ｂを通って排気管５２ｂの第１端から第２端に到達するまでに放出される熱量よりも多くなる。長さＤ１と長さＤ２との差（絶対値）は、たとえば１０ｃｍ以上である。なお、排気管５３ｂの放熱性（ひいては、第３排気路の放熱性）を高めるためには、長さＤ２が長さＤ１よりも３０ｃｍ以上長いことが特に好ましい。他方、排気を円滑に行なうためには、長さＤ１と長さＤ２との差（絶対値）が１ｍ以下であることが好ましい。
【００５２】
図２は、本実施の形態に係るエンジン１の排気通路の構造を示す図である。図２を参照して、エンジン１の排気通路のうち、排気管５３ｂを除く部分（すなわち、排気管５１，５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５４，５５，５６）は、断熱材Ｅ２で覆われた金属管Ｅ１（断熱管）によって形成されている。一方、排気管５３ｂは、断熱材で覆われていない金属管Ｅ１（非断熱管）によって形成されている。断熱管よりも非断熱管のほうが放熱性が高いため、排気管５３ｂの放熱性は排気管５２ｂの放熱性よりも高くなる。金属管Ｅ１としては、たとえばステンレス鋼製の排気管を採用できる。断熱材Ｅ２としては、たとえば空気を内部に保持可能な繊維系断熱材（アルミナ及び／又はシリカを主成分とするセラミックファイバー等）を採用できる。
【００５３】
エンジン１においては、上述した長さ及び構造の違いにより、第３排気路（排気管５３ａ及び５３ｂ）の放熱性が第２排気路（排気管５２ａ及び５２ｂ）の放熱性よりも高くなっている。こうしたエンジン１では、第１経路（排気ガスが分岐部Ｐ１から排気管５２ａ及び５２ｂを経て合流部Ｐ２に到達する経路）を通って合流部Ｐ２に到達する排気ガスの温度よりも、第２経路（排気ガスが分岐部Ｐ１から排気管５３ａ及び５３ｂを経て合流部Ｐ２に到達する経路）を通って合流部Ｐ２に到達する排気ガスの温度のほうが低くなる。第２経路を通って合流部Ｐ２に到達する排気ガスによって、合流部Ｐ２における排気ガスの温度（ひいては、合流部Ｐ２よりも排気下流側における排気ガスの温度）を下げることができる。これにより、合流部Ｐ２よりも排気下流側の排気温度が高くなり過ぎることが抑制される。
【００５４】
上記のように排気ガスの温度上昇が抑制されることによって、前述したデポジットの堆積（ひいては、燃料添加弁７１の詰まり）が抑制されるため、燃料添加弁７１による冷却のための燃料噴射の回数（頻度）を減らすことができる。そして、燃料噴射の回数が減ることによって、燃料消費率が向上する。
【００５５】
また、上記のように排気ガスの温度上昇が抑制されることによって、ＤＯＣ８１及び尿素ＳＣＲ触媒８２が劣化しにくくなり、各触媒の浄化率を高く維持しやすくなる。このため、ＤＯＣ８１に含有させる貴金属の量を減らすことができる。
【００５６】
なお、エンジン１の排気通路全体を非断熱管（断熱材で覆われていない金属管）で形成して排気通路全体の放熱性を高めることにより排気ガスの温度を低下させることも考えられる。しかし、こうした構成では、排気ガスの温度が低下し過ぎてしまい、エンジン１の暖機時又は低負荷運転時において、触媒の温度が活性化温度に到達しなくなる可能性がある。図２に示すように、エンジン１の排気通路のうち排気管５３ｂを選択的に非断熱管で形成することにより、エンジン１の暖機時又は低負荷運転時における触媒の活性化が容易になる。
【００５７】
図３は、過給機３０及び４０の両方で過給を行なっている状況において、エンジン１の制御装置２００により実行される過給制御（２ターボ過給制御）を説明するためのフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、ステップＳ１０〜Ｓ１３（以下、単に「Ｓ１０」〜「Ｓ１３」と称する）を含み、過給機３０及び４０の両方で過給を行なっている状況（すなわち、ツインターボモードでの過給時）において、所定時間経過毎にメインルーチンから呼び出されて繰り返し実行される。
【００５８】
図３を参照して、制御装置２００は、Ｓ１１及びＳ１２において、所定の条件（以下、「排気冷却条件」とも称する）が成立するか否かを判断し、排気冷却条件が成立する場合には、Ｔ２ｎｄ流量比率を高める処理（以下、「排気冷却処理」とも称する）を行ない（Ｓ１３）、排気冷却条件が成立しない場合には、排気冷却処理を行なわない（Ｓ１０）。
【００５９】
Ｓ１１では、制御装置２００が、温度センサ６２により検出される排気ガスの温度（検出値Ｔ２）が所定のしきい値Ｔｈを超えているか否かを判断する。この実施の形態では、しきい値Ｔｈを４５０℃とする。ただし、しきい値Ｔｈは任意に設定できる。しきい値Ｔｈは、固定値であってもよいし、エンジン１の状態等に応じて可変であってもよい。
【００６０】
Ｓ１２では、制御装置２００が、排気冷却処理（Ｓ１３）を行なっても過給機３０及び４０の各々を正常に運転できるか否かを判断する。より具体的には、排気冷却処理（Ｓ１３）を行なっても過給機３０及び４０の各々が異常運転状態（たとえば、サージング及び過回転の少なくとも一方）にならない場合には、各過給機を正常に運転できると判断される。各過給機が異常運転状態になるか否かは、たとえば、エンジン１の運転条件（吸気圧、排気圧、可変ノズル機構ＶＮ１，ＶＮ２のＶＮ開度等）ごとに異常運転状態になるか否かを示すマップ（より特定的には、予め実験等によって求められて制御装置２００の記憶装置に記憶されているマップ）によって判断できる。
【００６１】
Ｓ１１及びＳ１２の両方でＹＥＳと判断されることは、排気冷却条件が成立するための必要十分条件である。Ｓ１１及びＳ１２の両方でＹＥＳと判断された場合（すなわち、排気冷却条件が成立する場合）にはＳ１３に進み、Ｓ１１及びＳ１２のいずれかでＮＯと判断された場合（すなわち、排気冷却条件が成立しない場合）にはＳ１０に進む。
【００６２】
Ｓ１０では、制御装置２００が、通常制御（排気冷却処理を行なわない場合の過給制御）を行なう。この実施の形態では、通常制御におけるＴ２ｎｄノズル開度比率（可変ノズル機構ＶＮ１のＶＮ開度に対する可変ノズル機構ＶＮ２のＶＮ開度の比率）を１．０とする。すなわち、可変ノズル機構ＶＮ１のＶＮ開度と可変ノズル機構ＶＮ２のＶＮ開度とは互いに同じである。Ｔ２ｎｄノズル開度比率が１．０である場合には、排気管５２ｂから合流部Ｐ２に供給される排気ガス流量と、排気管５３ｂから合流部Ｐ２に供給される排気ガス流量とが概ね等しくなる。
【００６３】
Ｓ１３では、制御装置２００が排気冷却処理を行なう。より具体的には、Ｔ２ｎｄノズル開度比率を１．０よりも高くする。この実施の形態では、可変ノズル機構ＶＮ１のＶＮ開度を通常制御時の値から見て閉じる側へ所定量オフセットし、可変ノズル機構ＶＮ２のＶＮ開度を通常制御時の値から見て開く側へ所定量オフセットする。オフセット量が小さ過ぎると、排気の冷却が不十分になり、オフセット量が大き過ぎると、過給機３０，４０が異常運転状態になりやすくなる。オフセット後のＶＮ開度の差（より特定的には、可変ノズル機構ＶＮ２のＶＮ開度から可変ノズル機構ＶＮ１のＶＮ開度を減算した値）は、５％以上２０％以下であることが好ましく、この実施の形態では１０％とする。こうした排気冷却処理により、Ｔ２ｎｄノズル開度比率（＝可変ノズル機構ＶＮ２のＶＮ開度／可変ノズル機構ＶＮ１のＶＮ開度）が１．０よりも高くなる。すなわち、可変ノズル機構ＶＮ２のＶＮ開度が、可変ノズル機構ＶＮ１のＶＮ開度よりも大きくなる。Ｔ２ｎｄノズル開度比率が高くなるほどＴ２ｎｄ流量比率（＝排気管５３ａ，５３ｂの排気ガス流量／排気管５２ａ，５２ｂの排気ガス流量）が高くなるため、排気冷却処理によってＴ２ｎｄ流量比率が通常制御時よりも高くなる。
【００６４】
エンジン１では、図２に示すように排気管５３ｂの放熱性が高められている。こうした構成により、第３排気路（排気管５３ａ及び５３ｂ）を通って合流部Ｐ２に到達する排気ガスの温度は、第２排気路（排気管５２ａ及び５２ｂ）を通って合流部Ｐ２に到達する排気ガスの温度よりも低くなる。このため、Ｔ２ｎｄ流量比率が高くなるほど、合流部Ｐ２における排気ガスの温度（ひいては、合流部Ｐ２よりも排気下流側における排気ガスの温度）が低くなる。Ｓ１３において排気冷却処理が行なわれることで、上記のように合流部Ｐ２で排気が冷却され、温度センサ６２により検出される排気ガスの温度（検出値Ｔ２）が低下する。
【００６５】
上記図３の処理が行なわれることで、排気冷却条件が成立している間は、排気冷却処理が継続的に行なわれる。そして、排気冷却処理によって排気が冷却されて、検出値Ｔ２がしきい値Ｔｈ（たとえば、４５０℃）以下になると、排気冷却条件が成立しなくなり、Ｓ１０で通常制御が行なわれるようになる。その後、再び排気冷却条件が成立するまでは通常制御が行なわれる。上記図３の処理によれば、ツインターボモードで過給を行なっているエンジン１の高負荷運転時においても、温度センサ６２の検出値Ｔ２（ひいては、尿素ＳＣＲ触媒８２の入口付近の排気温度）が４５０℃程度に制御される。
【００６６】
図４は、実施例に係るエンジン（図１及び図２に示すように第２排気路に対して第３排気路の放熱性が高められたエンジン１）と比較例に係るエンジン（より特定的には、第２排気路と第３排気路とが同程度の放熱性を有するエンジン）とについて、排気温度プロファイルを示す図である。比較例に係るエンジンの構成は、第２排気路と第３排気路とが同程度の放熱性を有すること以外は、実施例に係るエンジンの構成と同じである。より具体的には、比較例に係るエンジンでは、第２排気路の長さと第３排気路の長さとが同じであり、かつ、排気通路全体が断熱管で形成されている。こうした構成により、比較例に係るエンジンでは、第２排気路と第３排気路とが同程度の放熱性を有する。
【００６７】
上記各エンジン（実施例、比較例）についての排気温度プロファイル（図４）を取得するために、タービン出口（タービン３２，４２の出口）、合流部Ｐ２、ＤＯＣ出口（ＤＯＣ８１の出口）、及びＳＣＲ入口（尿素ＳＣＲ触媒８２の入口）の各々に温度センサを設け、排気ガスの温度を測定した。図４において、線Ｌ１１は、実施例において排気ガスが第１経路（第２排気路を経由する経路）を通って合流部Ｐ２に到達するときの排気温度プロファイルを示している。線Ｌ１２は、実施例において排気ガスが第２経路（第３排気路を経由する経路）を通って合流部Ｐ２に到達するときの排気温度プロファイルを示している。線Ｌ１３は、実施例における合流部Ｐ２よりも排気下流側の排気温度プロファイルを示している。線Ｌ２０は、比較例の排気温度プロファイルを示している。比較例では、排気ガスが第１経路と第２経路とのいずれを通っても、排気温度プロファイルは同じであった。
【００６８】
図４を参照して、合流部Ｐ２よりも排気下流側の排気温度は、比較例（線Ｌ２０）よりも実施例（線Ｌ１３）のほうが低くなっている。実施例において第１経路を通って合流部Ｐ２に到達する排気ガスの温度（線Ｌ１１）は、比較例の温度（線Ｌ２０）と概ね同じである。しかし、実施例では、排気管５３ｂの放熱性が高いため、第２経路を通って合流部Ｐ２に到達する排気ガスの温度は低くなる（線Ｌ１２参照）。そして、第２経路を通った排気ガスは、合流部Ｐ２において、第１経路を通った排気ガスと合流する。このため、実施例では、合流部Ｐ２における排気ガスの温度（ひいては、合流部Ｐ２よりも排気下流側における排気ガスの温度）が低くなる。
【００６９】
図５は、上記各エンジン（実施例、比較例）で使用される尿素ＳＣＲ触媒８２の温度とＮＯｘ浄化率との関係を示す図である。図５において、縦軸に示すＮＯｘ浄化率は、尿素ＳＣＲ触媒８２に流入するＮＯｘ量に対する尿素ＳＣＲ触媒８２で還元されるＮＯｘ量の割合である。横軸に示すＳＣＲ温度は、ＳＣＲ入口（尿素ＳＣＲ触媒８２の入口）における排気ガスの温度である。
【００７０】
図５を参照して、尿素ＳＣＲ触媒８２では、ＳＣＲ温度がＴＡを超えると、ＮＯｘ浄化率が急激に低下する。本願発明者の実験によると、比較例に係るエンジンでは、ツインターボモードで過給を行なっている高負荷運転時においてＳＣＲ温度がＴＡを超えてＴＢになった。比較例では、尿素ＳＣＲ触媒８２から流出する排気中のＮＯｘ量が多くなった。他方、実施例に係るエンジンでは、同じ条件での運転時においてＳＣＲ温度がＴＡになった。実施例では、尿素ＳＣＲ触媒８２のＮＯｘ浄化率が高く維持され、尿素ＳＣＲ触媒８２から流出する排気中のＮＯｘ量が少なくなった。なお、ＴＡは４５０℃であり、ＴＢは５００℃であった。
【００７１】
以上説明したように、本実施の形態に係るエンジン１によれば、各過給機のタービン３２，４２を駆動する排気ガスが異なる経路（第１経路、第２経路）で排気通路を流れて合流するときにその合流部Ｐ２よりも排気下流側の排気温度が高くなり過ぎることを抑制できる。また、排気ガスの温度上昇が抑制されることによって、排気通路に設けられた燃料添加弁７１の詰まりを抑制することができる。
【００７２】
また、エンジン１の制御装置２００が図３の処理を行なうことによって、排気冷却処理が成立する場合に排気冷却処理が実行され、Ｔ２ｎｄ流量比率が高められる。Ｔ２ｎｄ流量比率が高くなることで、排気管５２ｂに設けられた燃料添加弁７１に供給される排気ガスの量が減少し、燃料添加弁７１の噴孔周辺にデポジットが堆積しにくくなる。これにより、燃料添加弁７１の詰まりが抑制される。
【００７３】
上記実施の形態では、排気管５２ｂの長さＤ１を排気管５３ｂの長さＤ２よりも短くしている。しかしこれに限られず、排気通路が第１〜第３排気路と分岐部と合流部とを含む範囲で、排気通路のレイアウトは任意に変更できる。図６は、排気通路の変形例を示す図である。図６を参照して、この例では、排気管５２ｂと排気管５３ｂとが同じ長さ（長さＤ３）を有する。このような排気通路でも、第２排気路（排気管５２ａ及び５２ｂ）を断熱管で形成し、第３排気路の少なくとも一部（たとえば、排気管５３ｂ）を非断熱管で形成することで、第３排気路の放熱性が第２排気路の放熱性よりも高くなる。図２には、排気管５３ｂの全体を非断熱管で形成した例を示しているが、排気管５３ｂの一部のみを非断熱管で形成し、他の部分は断熱管で形成してもよい。
【００７４】
上記実施の形態では、第２排気路（排気管５２ａ及び５２ｂ）と第３排気路（排気管５３ａ及び５３ｂ）との間での放熱性の違いが、両者における長さの違いと断熱材の有無とに起因して生じている。しかしこれに限られず、他の要因で、第３排気路の放熱性が第２排気路の放熱性よりも高くなっていてもよい。たとえば、第２排気路を二重管で形成し、第３排気路を一重管で形成してもよい。また、風当たりが強い場所に第３排気路を配置することによって、第３排気路の放熱性を高めてもよい。
【００７５】
また、第２排気路と第３排気路とが同程度の放熱性を有するエンジンにおいても、エンジンの制御装置が図３の処理を行なうことによって、前述した燃料添加弁７１の詰まりを抑制する効果は奏される。
【００７６】
図３の処理における排気冷却条件は、合流部Ｐ２よりも排気下流側の排気温度が所定値を超えていることを必要条件として含む範囲で任意に変更できる。たとえば、Ｓ１１において、温度センサ６２の検出値Ｔ２の代わりに温度センサ６１の検出値Ｔ１を採用し、検出値Ｔ１が所定値を超えているか否かを判断するようにしてもよい。また、Ｓ１１及びＳ１２以外の要件を追加してもよい。
【００７７】
また、図３の処理において通常制御（Ｓ１０）のＴ２ｎｄノズル開度比率は１．０に限られず任意に変更できる。通常制御におけるＴ２ｎｄノズル開度比率を変更した場合も、排気冷却処理（Ｓ１３）によりＴ２ｎｄノズル開度比率を通常制御時よりも高くすることで、Ｔ２ｎｄ流量比率が通常制御時よりも高くなり、合流部Ｐ２において排気が冷却されるようになる。
【００７８】
上記実施の形態では、Ｔ２ｎｄ流量比率を可変とする流量可変機構として、可変ノズル機構ＶＮ１，ＶＮ２を採用している。しかしこれに限られず、第２排気路の排気ガス流量と第３排気路の排気ガス流量との少なくとも一方を変更可能に構成される他の機構を、流量可変機構として採用してもよい。たとえば、制御弁６０として任意に開度を調整できる弁を用いた場合には、制御弁６０の開度に応じてＴ２ｎｄ流量比率が変化するため、制御弁６０を流量可変機構として採用できる。
【００７９】
本発明のエンジン及びその制御装置が適用される対象は、車両に限られず任意である。適用対象は、たとえば、他の乗り物（船、飛行機等）であってもよい。
【００８０】
なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８１】
１  エンジン、１０Ａ，１０Ｂ  バンク、１２Ａ，１２Ｂ  気筒、１６Ａ，１６Ｂ  インジェクタ、２１，２２，２７Ａ，２７Ｂ，３６，４６  吸気管、２５  インタークーラ、２８Ａ，２８Ｂ  吸気マニホールド、３０，４０  過給機、３１，４１  コンプレッサ、３２，４２  タービン、３３，４３  コンプレッサホイール、３４，４４  タービンホイール、３５，４５  連結軸、４７，４９，６０  制御弁、４８  還流管、５０  排気マニホールド、５１，５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ，５４，５５，５６  排気管、６１，６２  温度センサ、７１  燃料添加弁、７２  尿素添加弁、８１  ＤＯＣ、８２  尿素ＳＣＲ触媒、２００  制御装置、Ｅ１  金属管、Ｅ２  断熱材、Ｐ１  分岐部、Ｐ２  合流部、Ｐ３，Ｐ４  接続部、ＶＮ１，ＶＮ２  可変ノズル機構。
【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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