(57)【要約】【課題】ターボ過給機による効率の良いエンジン出力性能の向上と排気ガス浄化性能の向上を両立させる。【解決手段】第１の排気バルブ７ａからの排気は第１の排気ポート５ａ、第１の排気通路２２を介しタービン２５に到達し主触媒２６を通過して排出される。第２の排気バルブ７ｂからの排気は第２の排気ポート５ｂ、第２の排気通路２３、第１の触媒２４を介し第１の排気通路２２の中途部へと導かれ第１の排気通路２２を介しタービン２５に到達する。エンジン冷態時は高負荷、高回転時以外は各第１の排気バルブ７ａは非作動とし、各第２の排気バルブ７ｂは作動され、高負荷、高回転時では両排気バルブは作動とされる。エンジン暖気後は低負荷、低回転時及び高負荷、高回転時に両排気バルブは作動とされ、他の領域では各第１の排気バルブ７ａは作動され、各第２の排気バルブ７ｂは非作動とされる。【選択図】　図１
2004092429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも作動と非作動を制御自在な第１の排気バルブと、該第１の排気バルブとは独立に作動と非作動を制御自在な第２の排気バルブを有し、上記第１の排気バルブに連通する第１の排気ポートと上記第２の排気バルブに連通する第２の排気ポートとを独立して形成した気筒を複数備えたターボ過給機付エンジンにおいて、
ターボ過給機のタービン入口側と接続して上記各第１の排気ポートからの排気を集合し導出する第１の排気通路と、該第１の排気通路の中途部に接続して上記各第２の排気ポートからの排気を集合し導出する第２の排気通路とを有し、
上記第２の排気通路の中途に第１の触媒を介装し、上記ターボ過給機のタービンの下流に第２の触媒を設けたことを特徴とするターボ過給機付エンジン。
【請求項２】
少なくとも作動と非作動を制御自在な第１の排気バルブと、該第１の排気バルブとは独立に作動と非作動を制御自在な第２の排気バルブを有し、上記第１の排気バルブに連通する第１の排気ポートと上記第２の排気バルブに連通する第２の排気ポートとを独立して形成した気筒を複数備える一方、ターボ過給機のタービンを少なくとも第１の排気通路部と該第１の排気通路部より断面の小さい第２の排気通路部に区画形成したターボ過給機付エンジンにおいて、
上記タービンの第１の排気通路部の入口側と接続して上記各第１の排気ポートからの排気を集合し導出する第１の排気通路と、上記タービンの第２の排気通路部の入口側と接続して上記各第２の排気ポートからの排気を集合し導出する第２の排気通路とを有し、
上記第２の排気通路の中途に第１の触媒を介装し、上記ターボ過給機のタービンの下流に第２の触媒を設けたことを特徴とするターボ過給機付エンジン。
【請求項３】
エンジン冷態時は、上記各第１の排気バルブは閉塞し非作動とすると共に、上記各第２の排気バルブを作動させることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のターボ過給機付エンジン。
【請求項４】
エンジン冷態時で、エンジン運転が予め設定しておいた高回転、高負荷運転状態となった場合には、上記各第１の排気バルブと上記各第２の排気バルブを作動させることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載のターボ過給機付エンジン。
【請求項５】
エンジン暖気後は、上記各第１の排気バルブを作動させると共に、上記各第２の排気バルブを閉塞し非作動とすることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載のターボ過給機付エンジン。
【請求項６】
エンジン暖気後で、エンジン運転が予め設定しておいた高回転、高負荷運転状態となった場合には、上記各第１の排気バルブと上記各第２の排気バルブを作動させることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一つに記載のターボ過給機付エンジン。
【請求項７】
エンジン暖気後で、エンジン運転が予め設定しておいた低回転、低負荷運転状態となった場合には、上記各第１の排気バルブと上記各第２の排気バルブを作動させることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一つに記載のターボ過給機付エンジン。
【請求項８】
上記各気筒の各第１の排気ポート同士は、合流した後に上記第１の排気通路と接続することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一つに記載のターボ過給機付エンジン。
【請求項９】
上記各気筒の各第２の排気ポート同士は、合流した後に上記第２の排気通路と接続することを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一つに記載のターボ過給機付エンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の排気バルブを有し、これら排気バルブを独立して作動と非作動が可能な気筒を複数備えたターボ過給機付エンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、複数の排気バルブを有し、これら排気バルブを独立して作動と非作動が可能な気筒を複数備えたエンジンが実用化されている。
【０００３】
例えば、特開平７−９１２３７号公報では、第１及び第２排気ポートとこれらを個別に開閉する第１及び第２排気弁とを各気筒毎に備え、各気筒の第１排気ポートに第１排気マニホルドの分岐管を、第２排気ポートに第２排気マニホルドの分岐管をそれぞれ接続し、両排気マニホルドの各集合管を共通の排気管に接続し、第１排気マニホルドの集合管には低温時ＨＣを吸着する吸着トラッパを、また排気管には触媒コンバータを介装したエンジンの排気浄化装置が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような先行技術のエンジンにターボ過給機を設ける場合、タービン上流に触媒を設けると触媒部の排気抵抗によりタービン効率が低下すると共に、エンジン背圧の上昇を招き出力低下の原因となる。
【０００５】
従って、上述のようなエンジンにターボ過給機を設ける場合には、ターボ過給機による効率の良いエンジン出力性能の向上と排気ガス浄化性能の向上を両立させるため、ターボ過給機のタービンを最適な位置に配設し、また、ターボ過給機の出力特性や触媒の特性を緻密に考慮してエンジンの運転状態に応じた適切な可変動弁機構の制御が必要となる。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、ターボ過給機のタービンを最適な位置に配設し、また、エンジン運転状態に応じて可変動弁機構を適切に制御して、ターボ過給機による効率の良いエンジン出力性能の向上と排気ガス浄化性能の向上を両立させることが可能なターボ過給機付エンジンを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１記載の本発明によるターボ過給機付エンジンは、少なくとも作動と非作動を制御自在な第１の排気バルブと、該第１の排気バルブとは独立に作動と非作動を制御自在な第２の排気バルブを有し、上記第１の排気バルブに連通する第１の排気ポートと上記第２の排気バルブに連通する第２の排気ポートとを独立して形成した気筒を複数備えたターボ過給機付エンジンにおいて、ターボ過給機のタービン入口側と接続して上記各第１の排気ポートからの排気を集合し導出する第１の排気通路と、該第１の排気通路の中途部に接続して上記各第２の排気ポートからの排気を集合し導出する第２の排気通路とを有し、上記第２の排気通路の中途に第１の触媒を介装し、上記ターボ過給機のタービンの下流に第２の触媒を設けたことを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２記載の本発明によるターボ過給機付エンジンは、少なくとも作動と非作動を制御自在な第１の排気バルブと、該第１の排気バルブとは独立に作動と非作動を制御自在な第２の排気バルブを有し、上記第１の排気バルブに連通する第１の排気ポートと上記第２の排気バルブに連通する第２の排気ポートとを独立して形成した気筒を複数備える一方、ターボ過給機のタービンを少なくとも第１の排気通路部と該第１の排気通路部より断面の小さい第２の排気通路部に区画形成したターボ過給機付エンジンにおいて、上記タービンの第１の排気通路部の入口側と接続して上記各第１の排気ポートからの排気を集合し導出する第１の排気通路と、上記タービンの第２の排気通路部の入口側と接続して上記各第２の排気ポートからの排気を集合し導出する第２の排気通路とを有し、上記第２の排気通路の中途に第１の触媒を介装し、上記ターボ過給機のタービンの下流に第２の触媒を設けたことを特徴としている。
【０００９】
更に、請求項３記載の本発明によるターボ過給機付エンジンは、請求項１又は請求項２記載のターボ過給機付エンジンにおいて、エンジン冷態時は、上記各第１の排気バルブは閉塞し非作動とすると共に、上記各第２の排気バルブを作動させることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項４記載の本発明によるターボ過給機付エンジンは、請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載のターボ過給機付エンジンにおいて、エンジン冷態時で、エンジン運転が予め設定しておいた高回転、高負荷運転状態となった場合には、上記各第１の排気バルブと上記各第２の排気バルブを作動させることを特徴としている。
【００１１】
更に、請求項５記載の本発明によるターボ過給機付エンジンは、請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載のターボ過給機付エンジンにおいて、エンジン暖気後は、上記各第１の排気バルブを作動させると共に、上記各第２の排気バルブを閉塞し非作動とすることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項６記載の本発明によるターボ過給機付エンジンは、請求項１乃至請求項５の何れか一つに記載のターボ過給機付エンジンにおいて、エンジン暖気後で、エンジン運転が予め設定しておいた高回転、高負荷運転状態となった場合には、上記各第１の排気バルブと上記各第２の排気バルブを作動させることを特徴としている。
【００１３】
更に、請求項７記載の本発明によるターボ過給機付エンジンは、請求項１乃至請求項６の何れか一つに記載のターボ過給機付エンジンにおいて、エンジン暖気後で、エンジン運転が予め設定しておいた低回転、低負荷運転状態となった場合には、上記各第１の排気バルブと上記各第２の排気バルブを作動させることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項８記載の本発明によるターボ過給機付エンジンは、請求項１乃至請求項７の何れか一つに記載のターボ過給機付エンジンにおいて、上記各気筒の各第１の排気ポート同士は、合流した後に上記第１の排気通路と接続することを特徴としている。
【００１５】
更に、請求項９記載の本発明によるターボ過給機付エンジンは、請求項１乃至請求項８の何れか一つに記載のターボ過給機付エンジンにおいて、上記各気筒の各第２の排気ポート同士は、合流した後に上記第２の排気通路と接続することを特徴としている。
【００１６】
すなわち、請求項１記載のターボ過給機付エンジンは、各気筒の第１の排気バルブからの排気は、第１の排気ポート及び第１の排気通路を介してターボ過給機のタービンに到達する。そして、タービンを経て第２の触媒を通過して排出される。一方、各気筒の第２の排気バルブからの排気は、第２の排気ポート及び第２の排気通路、第１の触媒を介して第１の排気通路の中途部へと導かれ、この第１の排気通路を介してターボ過給機のタービンに到達する。そして、タービンを経て第２の触媒を通過して排出される。こうして、タービン上流に介装される触媒は、第１の触媒のみに構成され、タービン効率の低下とエンジン背圧の上昇が最小限となるように構成されている。
【００１７】
また、請求項２記載のターボ過給機付エンジンは、各気筒の第１の排気バルブからの排気は、第１の排気ポート及び第１の排気通路を介してターボ過給機のタービンの第１の排気通路部に到達する。そして、この第１の排気通路部を経て第２の触媒を通過して排出される。一方、各気筒の第２の排気バルブからの排気は、第２の排気ポート及び第２の排気通路、第１の触媒を介してターボ過給機のタービンの、第１の排気通路部より断面の小さい第２の排気通路部に到達する。そして、この第２の排気通路部を経て第２の触媒を通過して排出される。こうして、ターボ過給機のタービンを少なくとも第１の排気通路部と該第１の排気通路部より断面の小さい第２の排気通路部に区画形成したターボ過給機付エンジンにおいても、タービン上流に介装される触媒は、第１の触媒のみに構成され、タービン効率の低下とエンジン背圧の上昇が最小限となるように構成されている。
【００１８】
このように構成する請求項１又は請求項２記載のターボ過給機付エンジンでは、請求項３記載のように、エンジン冷態時は、各第１の排気バルブは閉塞し非作動とすると共に、各第２の排気バルブを作動させるようにして、第１の触媒を早期活性化させ、排気ガスの浄化を効率良く行えるようにする。
【００１９】
また、請求項４記載のように、エンジン冷態時で、エンジン運転が予め設定しておいた高回転、高負荷運転状態となった場合には、各第１の排気バルブと各第２の排気バルブを作動させるようにすれば、高回転、高負荷運転状態での第１の触媒の保護が有効に行える。
【００２０】
更に、請求項５記載のように、エンジン暖気後は、各第１の排気バルブを作動させると共に、各第２の排気バルブを閉塞し非作動とすることで、排気ガスは第１の触媒をバイパスしタービンに供給され、タービン効率が向上すると共に、エンジン背圧が低減され高出力を発生する。また、排気ブローダウン圧を有効に利用することが可能となり、低回転より良好な過給特性が得られ走行性を向上することができる。
【００２１】
また、請求項６記載のように、エンジン暖気後で、エンジン運転が予め設定しておいた高回転、高負荷運転状態となった場合には、各第１の排気バルブと各第２の排気バルブを作動させるようにすれば、エンジンの排気効率を向上して最大出力を向上することができ、また、高回転、高負荷運転状態での第１の触媒の保護が有効に行え、第１の触媒の熱劣化等による排気ガス清浄能力低下も防止することが可能となる。
【００２２】
更に、請求項７記載のように、エンジン暖気後で、エンジン運転が予め設定しておいた低回転、低負荷運転状態となった場合には、各第１の排気バルブと各第２の排気バルブを作動させるようにすれば、エンジンの排気効率を向上し燃費性能を向上することが可能となると共に、第１の触媒、及び、第２の触媒の効果により排気ガス浄化性能も向上することができる。
【００２３】
この請求項１乃至請求項７の何れか一つに記載のターボ過給機付エンジンでは、請求項８記載のように、各気筒の各第１の排気ポート同士を合流した後に第１の排気通路と接続する、或いは、請求項９記載のように、各気筒の各第２の排気ポート同士を合流した後に第２の排気通路と接続するように構成すれば、排気通路容積が縮小し、排気温度を上昇させることができるので、第１の触媒の早期活性化を図ることができる。
【００２４】
【実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。
図１乃至図６は本発明の実施の第１形態を示し、図１はターボ過給機付エンジンの全体構成説明図、図２は各シリンダヘッドの各排気ポートに接続する排気通路の説明図、図３は電子制御系の回路構成図、図４は排気バルブ作動制御のフローチャート、図５はエンジン冷態時における排気バルブの作動と非作動を設定する領域特性図、図６はエンジン暖気後における排気バルブの作動と非作動を設定する領域特性図である。
【００２５】
先ず、本発明が適用されるターボ過給機付エンジンの全体構成について、図１に従い説明する。同図において符号１はターボ過給機付エンジン（以下「エンジン」と略記する）であり、本形態においては水平対向式４気筒ガソリンエンジンを示す。エンジン１のシリンダブロック２の２気筒づつ備えた左右の両バンクには、シリンダヘッド３がそれぞれ設けられ、各シリンダヘッド３に各気筒と連通する吸気ポート４と排気ポート５とが形成されている。
【００２６】
ここで、左バンク、或いは、右バンクの各気筒は、それぞれ一対の吸気バルブ６と一対の排気バルブ７とを有しており、一対の吸気バルブ６には、それぞれの吸気ポート４が連通されている。
【００２７】
吸気ポート４には吸気マニホルド８が連通され、この吸気マニホルド８の上流側集合部に、エアーチャンバ９を介してスロットルボディ１０が連通されている。このスロットルボディ１０の上流側には、吸気管１１を介してエアクリーナ１２が取付けられ、このエアクリーナ１２がエアインテークチャンバ１３に連通されている。
【００２８】
また、スロットルボディ１０には、スロットル弁１４が設けられ、このスロットルボディ１０の直上流の吸気管１１にインタークーラ１５が介装され、更に、吸気管１１のエアクリーナ１２の下流側にレゾネータチャンバ１６が介装されている。
【００２９】
レゾネータチャンバ１６と吸気マニホルド８とは、スロットル弁１４の上流側と下流側とをバイパスするバイパス通路１７によって連通されており、このバイパス通路１７に、アイドル空気量を調整するアイドルスピードコントロールバルブ（アイドル回転数制御弁；ＩＳＣ弁）１８が介装されている。そして、ＩＳＣ弁１８の直下流側に、吸気圧が負圧のとき開弁し、ターボ過給機１９により過給されて吸気圧が正圧になったとき閉弁するチェックバルブ２０が介装されている。
【００３０】
また、図２（ａ）に示すように、それぞれのバンクで外側の排気バルブ（第１の排気バルブ）７ａには排気ポート５の第１の排気ポート５ａが連通され、それぞれのバンクで隣接する排気バルブ（第２の排気バルブ）７ｂには排気ポート５の第２の排気ポート５ｂが連通されている。
【００３１】
更に、第１の排気バルブ７ａと第２の排気バルブ７ｂには、それぞれ独立に、後述する電子制御装置（ＥＣＵ）６０により、動弁機構のロッカアームを作動させるカムを油圧により選択する等の公知の選択機構で、作動と、閉塞したまま非作動とすることが選択自在な弁動作選択機構部２１が設けられている。
【００３２】
排気ポート５の第１の排気ポート５ａには、入口側が２股に分岐された第１の排気通路２２が連通され、また、排気ポート５の第２の排気ポート５ｂには、同じく入口側が２股に分岐された第２の排気通路２３が連通されている。そして、この第２の排気通路２３には第１の触媒２４が介装されており、下流側端部は、第１の排気通路２２の中途部に合流接続されている。
【００３３】
こうして、第２の排気通路２３が接続された第１の排気通路２２は、ターボ過給機１９のタービン２５の入口に連通され、タービン２５の出口には、主触媒（第２の触媒）２６が介装されてマフラ２７に連通された排気管２８が接続されている。
【００３４】
また、ターボ過給機１９は、そのコンプレッサ２９が吸気管１１のレゾネータチャンバ１６の下流側に介装されている。こうして、ターボ過給機１９では、タービン２５に導入する排気エネルギによりコンプレッサ２９が回転駆動され、空気を吸入、加圧して過給する。
【００３５】
ターボ過給機１９のタービンハウジングの入口には、ウエストゲート弁３０が介装され、このウエストゲート弁３０にウエストゲート弁作動用アクチュエータ３１が連設されている。このウエストゲート弁作動用アクチュエータ３１は、ダイヤフラムにより２室に仕切られ、一方がウエストゲート弁制御デューティソレノイド弁３２に連通する圧力室を形成し、他方がウエストゲート弁３０を閉方向に付勢するスプリングを収納したスプリング室を形成している。
【００３６】
また、ウエストゲート弁制御デューティソレノイド弁３２は、ウエストゲート弁作動用アクチュータ３１の圧力室に連通するポートと、ターボ過給機１９のコンプレッサ下流に連通するポートと、レゾネータチャンバ１６に連通するポートとを有する電磁三方弁であり、ＥＣＵ６０から出力される制御信号のデューティ比に応じてレゾネータチャンバ１６に連通するポートの弁開度が調節され、レゾネータチャンバ１６側の圧力とコンプレッサ下流側の圧力とが調圧されてウエストゲート弁作動用アクチュエータ３１の圧力室に制御圧が供給され、ウエストゲート弁３０の開度が調節されて過給圧が制御される。
【００３７】
一方、吸気マニホルド８の各気筒の各吸気ポート４の直上流側にはインジェクタ３３が臨まされ、図示しない燃料タンク内の燃料が図示しない燃料ポンプによって圧送され、同じく図示しないプレッシャレギュレータによってインジェクタ３３への燃料圧力が所定の圧力に調圧される。
【００３８】
更に、シリンダヘッド３の各気筒毎に、その先端を燃焼室に露呈する点火プラグ３４が取付けられ、この点火プラグ３４に、各気筒毎に配設された点火コイル３５を介してイグナイタ３６が接続されている。
【００３９】
尚、上述の説明では、排気ポート５の第１の排気ポート５ａ、第２の排気ポート５ｂは、それぞれ入口が分岐した第１の排気通路２２、第２の排気通路２３と連結する例で説明しているが、例えば図２（ｂ）に示すように、隣接する第２の排気ポート５ｂ同士を予めシリンダヘッド３内で合流して形成し、この合流したポートに第２の排気通路２３を接続するようにしても良い。また、３次元的な空間内で可能で有れば、第１の排気ポート５ａ同士を予めシリンダヘッド３内で合流して形成し、この合流したポートに第１の排気通路２２を接続するようにしても良い。このように配管を構成することで、排気通路容積が縮小し、排気温度を上昇させることができるので、特に第１の排気ポート５ａ同士を予めシリンダヘッド３内で合流して形成した場合においては、第１の触媒２４の早期活性化を図ることができる。
【００４０】
次に、各種センサについて説明する。絶対圧センサ３８が吸気管圧力／大気圧切換ソレノイド弁３９によりスロットル弁１４下流の吸気管圧力（吸気マニホルド８内の吸気圧）と大気圧とを選択して検出するよう設けられている。また、シリンダブロック２にノックセンサ４０が取付けられると共に、左右両バンクを連通する冷却水通路４１に冷却水温センサ４２が臨まされている。更に、スロットル弁１４にスロットル開度センサ４３が連設され、エアクリーナ１２の直下流に吸入空気量センサ４４が配設されている。
【００４１】
また、エンジン１のクランクシャフト４５にクランクロータ４６が軸着され、このクランクロータ４６の外周に電磁ピックアップ等からなるクランク角センサ４７が対設されている。さらに、動弁機構におけるカムシャフト４８に連設するカムロータ４９に、電磁ピックアップ等からなる気筒判別センサ５０が対設されている。
【００４２】
クランク角センサ４７、気筒判別センサ５０は、それぞれクランクロータ４６、カムロータ４９に所定間隔毎に形成された突起をエンジン運転に伴い検出し、クランクパルス、気筒判別パルスを出力する。そして、ＥＣＵ６０において、クランクパルスの間隔時間（突起の検出間隔）からエンジン回転数を算出すると共に、点火時期及び燃料噴射時期等を演算し、さらに、クランクパルス及び気筒判別パルスの入力パターンから気筒判別を行う。
【００４３】
次に、図３に基づき電子制御系の構成について説明する。ＥＣＵ６０は、ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３、バックアップＲＡＭ６４、カウンタ・タイマ群６５、及びＩ／０インターフェイス６６をバスラインを介して接続したマイクロコンピュータを中心として構成され、各部に所定の安定化電源を供給する定電圧回路６７、駆動回路６８、Ａ／Ｄ変換器６９等の周辺回路を備えている。
【００４４】
尚、カウンタ・タイマ群６５は、フリーランカウンタ、気筒判別センサ信号（気筒判別パルス）の入力計数用カウンタ等の各種カウンタ、燃料噴射用タイマ、点火用タイマ、定期割込みを発生させるための定期割込み用タイマ、及びシステム異常監視用のウオッチドッグタイマ等の各種タイマを便宜上総称するものであり、その他、各種のソフトウエアカウンタ・タイマを含む。
【００４５】
定電圧回路６７は、２回路のリレー接点を有する電源リレー７０の第１のリレー接点を介してバッテリ７１に接続され、電源リレー７０は、そのリレーコイルの一端が接地され、リレーコイルの他端が駆動回路６８に接続されている。尚、電源リレー７０の第２のリレー接点には、バッテリ７１から各アクチュエータに電源を供給するための電源線が接続されている。バッテリ７１には、イグニッションスイッチ７２の一端が接続され、このイグニッションスイッチ７２の他端がＩ／Ｏインターフェイス６６の入力ポートに接続されている。
【００４６】
更に、定電圧回路６７は、直接、バッテリ７１に接続され、バッテリ７１に接続されるイグニッションスイッチ７２のＯＮがＩ／Ｏインターフェイス６６の入力ポートで検出されて電源リレー７０の接点が閉となると、ＥＣＵ６０内の各部へ電源を供給する一方、イグニッションスイッチ７２のＯＮ，ＯＦＦに拘らず、常時、バックアップＲＡＭ６４にバックアップ用の電源を供給する。
【００４７】
また、Ｉ／Ｏインターフェイス６６の入力ポートには、ノックセンサ４０、クランク角センサ４７、気筒判別センサ５０、車速センサ５１が接続されている。更に、Ｉ／Ｏインターフェイス６６の入力ポートには、Ａ／Ｄ変換器６９を介して吸入空気量センサ４４、スロットル開度センサ４３、冷却水温センサ４２、絶対圧センサ３８が接続されると共に、バッテリ電圧ＶＢが入力されてモニタされる。
【００４８】
一方、Ｉ／Ｏインターフェイス６６の出力ポートには、ＩＳＣ弁１８、インジェクタ３３、弁動作選択機構部２１、ウエストゲート弁制御デューティソレノイド弁３２、吸気管圧力／大気圧切換ソレノイド弁３９、及び、電源リレー７０のリレーコイルが駆動回路６８を介して接続されると共に、イグナイタ３６が接続されている。
【００４９】
そして、イグニッションスイッチ７２がＯＮされると、電源リレー７０がＯＮし、定電圧回路６７を介して各部に定電圧が供給され、ＥＣＵ６０が各種制御を実行する。すなわち、ＥＣＵ６０においてＣＰＵ６１が、ＲＯＭ６２に格納されている制御プログラムに基づき、Ｉ／Ｏインターフェイス６６を介して各種センサからの検出信号を入力処理し、ＲＡＭ６３及びバックアップＲＡＭ６４に記憶されている各種データ、ＲＯＭ６２に格納されている固定データに基づき、各種制御量を演算する。
【００５０】
そして、ＥＣＵ６０は、エンジン冷態時とエンジン暖気後における予め設定しておいたマップに基づき、それぞれ第１の排気バルブ７ａと第２の排気バルブ７ｂの作動と非作動を、後述の図４のフローチャートに示す排気バルブ作動制御プログラムに従って選択し、駆動回路６８を介して、弁動作選択機構部２１に信号出力する。
【００５１】
また、ＥＣＵ６０は、駆動回路６８を介して、ウエストゲート弁制御デューティソレノイド弁３２に制御信号を出力し、過給圧制御を行う。更に、ＥＣＵ６０は、演算した燃料噴射量を定める駆動パルス幅信号を所定のタイミングで該当気筒のインジェクタ３３に出力して燃料噴射制御を行い、また、所定のタイミングでイグナイタ３６に点火信号を出力して点火時期制御を実行し、ＩＳＣ弁１８に制御信号を出力してアイドル回転数制御等を実行する。
【００５２】
以下、ＥＣＵ６０で実行される、排気バルブ作動制御について図４のフローチャートで説明する。
まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）１０１で必要なパラメータを読み込み、Ｓ１０２に進み、エンジン１が冷態状態か否か判定する。そして、この判定の結果、エンジン１が冷態状態の場合はＳ１０３に進み、予めメモリしておいたエンジン冷態時における排気バルブの作動と非作動を設定する領域特性図（図５）を参照して、エンジン１の運転状態が領域Ａか否か判定する。
【００５３】
Ｓ１０３の判定の結果、領域Ａの場合は、Ｓ１０４に進み、各第１の排気バルブ５ａを閉塞し非作動とすると共に、各第２の排気バルブ５ｂを作動させ、プログラムを抜ける。すなわち、このようにエンジン１の排気を全て、各第２の排気バルブ５ｂから排出させ、第２の排気通路２３を通過させることにより、第１の触媒２４を早期活性化させ、排気ガスの浄化を効率良く行えるようにする。
【００５４】
また、Ｓ１０３の判定の結果、領域Ａではない場合、すなわち、高負荷、高回転の領域Ｂの場合は、Ｓ１０５へと進み、各第１の排気バルブ５ａと、各第２の排気バルブ５ｂを共に作動させ、プログラムを抜ける。このように、領域Ｂを設定することで、エンジン冷態時であっても高負荷、高回転時の第１の触媒２４の保護が有効に行えるようになっている。
【００５５】
一方、Ｓ１０２の判定で、エンジン冷態時ではないと判定した場合はＳ１０６に進み、予めメモリしておいたエンジン暖気後における排気バルブの作動と非作動を設定する領域特性図（図６）を参照して、エンジン１の運転状態が領域Ｌ（低負荷、低回転領域）か否か判定する。
【００５６】
そして、このＳ１０６の判定の結果、領域Ｌの場合は、Ｓ１０５へと進み、各第１の排気バルブ５ａと、各第２の排気バルブ５ｂを共に作動させ、プログラムを抜ける。このように、低負荷、低回転時において、各第１の排気バルブ５ａと、各第２の排気バルブ５ｂを共に作動させることにより、エンジン１の排気効率を向上し燃費性能を向上することが可能となると共に、第１の触媒２４、及び、第２の触媒２６の効果により排気ガス浄化性能も向上することができる。
【００５７】
また、Ｓ１０６の判定の結果、領域Ｌではない場合は、Ｓ１０７に進み、領域Ｍか否か判定する。この結果、領域Ｍの場合は、Ｓ１０８へと進み、各第１の排気バルブ５ａを作動させると共に、各第２の排気バルブ５ｂを閉塞し非作動として、プログラムを抜ける。すなわち、領域Ｍの場合では、各第１の排気バルブ５ａを作動させると共に、各第２の排気バルブ５ｂを閉塞し非作動とすることで、排気ガスは第１の触媒２４をバイパスしタービン２５に供給され、タービン効率が向上すると共に、エンジン背圧が低減され高出力を発生する。また、排気ブローダウン圧を有効に利用することが可能となり、低回転より良好な過給特性が得られ走行性を向上することができるようになっている。
【００５８】
一方、Ｓ１０７の判定の結果、領域Ｍではない場合、すなわち、高負荷、高回転の領域Ｎの場合は、Ｓ１０５へと進み、各第１の排気バルブ５ａと、各第２の排気バルブ５ｂを共に作動させ、プログラムを抜ける。このように、高回転、高負荷運転状態となった領域Ｎの場合には、各第１の排気バルブ５ａと各第２の排気バルブ５ｂを作動させるようにすることで、エンジン１の排気効率を向上して最大出力を向上することができ、また、高回転、高負荷運転状態での第１の触媒２４の保護が有効に行え、第１の触媒２４の熱劣化等による排気ガス清浄能力低下も防止することが可能となる。
【００５９】
次に、図７は本発明の実施の第２形態による、ターボ過給機付エンジンの全体構成説明図である。尚、本実施の第２形態は、ターボ過給機のタービンが、第１の排気通路部と、この第１の排気通路部より断面の小さい第２の排気通路部に区画形成された構造であることが前記第１形態と異なり、他の構成、作用は前記第１形態と同様であるので、同じ符号を記し説明は省略する。
【００６０】
すなわち、図７に示すように、本実施の第２形態によるターボ過給機８０のタービン８１のタービンスクロール部は、第１の排気通路部８２と、この第１の排気通路部８２より断面の小さい第２の排気通路部８３の２つの排気通路部に区画して形成されている。
【００６１】
また、タービン８１の第１の排気通路部８２には、各第１の排気ポート５ａに連通される第１の排気通路２２が連通され、第２の排気通路部８３には、各第２の排気ポート５ｂに連通される第２の排気通路２３が連通されている。
【００６２】
そして、第１の排気バルブ７ａと第２の排気バルブ７ｂは、前記第１形態と同様に、エンジン冷態時とエンジン暖気後における特性のマップに従って、作動と閉塞して非作動とが選択され制御される。
【００６３】
このように、第１の排気通路部８２と、この第１の排気通路部８２より断面の小さい第２の排気通路部８３で区画形成されたタービン８１に、それぞれ第１の排気通路２２、第２の排気通路２３を接続して構成することにより、前記第１形態で説明した効果に加え、エンジン１からの排気が第２の排気通路２３を介して排出される際には、タービン８１に絞られた高圧の排気が供給されるため、過給効果を良好にすることができる。また、タービン８１の第１の排気通路部８２は十分な断面を確保して、第１の排気通路２２を介し排気を排出する際には、低回転より良好な過給特性が得られ、走行性を向上することができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ターボ過給機のタービンを最適な位置に配設し、また、エンジン運転状態に応じて可変動弁機構を適切に制御して、ターボ過給機による効率の良いエンジン出力性能の向上と排気ガス浄化性能の向上を両立させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態による、ターボ過給機付エンジンの全体構成説明図
【図２】同上、各シリンダヘッドの各排気ポートに接続する排気通路の説明図
【図３】同上、電子制御系の回路構成図
【図４】同上、排気バルブ作動制御のフローチャート
【図５】同上、エンジン冷態時における排気バルブの作動と非作動を設定する領域特性図
【図６】同上、エンジン暖気後における排気バルブの作動と非作動を設定する領域特性図
【図７】本発明の実施の第２形態による、ターボ過給機付エンジンの全体構成説明図
【符号の説明】
１　　ターボ過給機付エンジン
３　　シリンダヘッド
５　　排気ポート
５ａ　第１の排気ポート
５ｂ　第２の排気ポート
７　　排気バルブ
７ａ　第１の排気バルブ
７ｂ　第２の排気バルブ
１９　　ターボ過給機
２１　　弁動作選択機構部
２２　　第１の排気通路
２３　　第２の排気通路
２４　　第１の触媒
２５　　タービン
２６　　主触媒（第２の触媒）
６０　　ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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