(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一軸に取り付けたタービンロータ及びコンプレッサロータを有する排気タービン式過給機のタービンロータが配置された排気通路と、タービンロータをバイパスするよう排気通路に接続されたバイパス通路と、バイパス通路内に配置されたウエストゲート弁と、排気通路に対するバイパス通路の接続位置よりも排気上流側で排気通路に対して接続され、排気通路内の排気ガスを吸気系に導入するＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲクーラと、ＥＧＲクーラよりもＥＧＲ通路における排気下流側に配置され吸気系に導入される排気ガス導入量を制御するＥＧＲ弁と、を備えた内燃機関の排気装置において、
ＥＧＲ通路と排気通路との接続位置となるＥＧＲ通路接続部に３方向の流れを制御可能な第１方向制御手段が配置され、
バイパス通路と排気通路との接続位置のうち、タービンロータの排気上流側に位置するバイパス通路上流側接続部に３方向の流れを制御可能な第２方向制御手段が配置され、
ＥＧＲ通路におけるＥＧＲクーラとＥＧＲ弁との間の区間と、バイパス通路におけるウエストゲート弁よりも排気上流側の区間との間を連通させる連絡通路が設けられていることを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項２】
バイパス通路と排気通路との接続位置のうちタービンロータの排気下流側に位置するバイパス通路下流側接続部よりも排気下流側に排気浄化用の触媒が配置され、
冷機始動時には、ＥＧＲ通路接続部よりも排気上流側の排気通路からＥＧＲ通路接続部を経てＥＧＲ通路接続部よりも排気下流側の排気通路へと流れる排気ガスの流れのみが許容されるように第１方向制御手段が設定され、バイパス通路上流側接続部よりも排気上流側の排気通路からバイパス通路上流側接続部を経てバイパス通路へと流れる排気ガスの流れのみが許容されるよう第２方向制御手段が設定され、ＥＧＲ弁が閉弁され、ウエストゲート弁が開弁されるよう設定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装置。
【請求項３】
冷機状態で加速要求がある場合には、ＥＧＲ通路接続部よりも排気上流側の排気通路からＥＧＲ通路接続部を経てＥＧＲ通路へと流れる排気ガスの流れのみが許容されるように第１方向制御手段が設定され、バイパス通路からバイパス通路上流側接続部を経てタービンロータへと流れる排気ガスの流れのみが許容されるよう第２方向制御手段が設定され、ＥＧＲ弁が閉弁するよう設定され、ウエストゲート弁が運転状態に応じて決まる過給圧の設定上限値を超えないように過給圧制御をするよう設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気装置。
【請求項４】
低負荷運転時に高温の排気ガスを吸気系に還流させたい場合には、ＥＧＲ通路接続部よりも排気上流側の排気通路からＥＧＲ通路接続部を経てＥＧＲ通路接続部よりも排気下流側の排気通路へと流れる排気ガスの流れのみが許容されるように第１方向制御手段が設定され、バイパス通路上流側接続部よりも排気上流側の排気通路からバイパス通路接続部を経てバイパス通路へと流れる排気ガスの流れのみが許容されるよう第２方向制御手段が設定され、ＥＧＲ弁が運転状態に応じた排気ガスの還流量となるよう設定され、ウエストゲート弁が開弁するよう設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、排気タービン式過給機を備えた内燃機関において、排気ガスの一部を吸気系に還流させるＥＧＲ通路にＥＧＲクーラが配置されたものが開示されている。
【０００３】
尚、排気タービン式過給機は、同一軸に取り付けたタービンロータ及びコンプレッサロータを有し、排気通路内の排気ガスによって駆動するタービンロータで吸気通路内のコンプレッサロータを駆動し、空気を圧縮し高密度の空気をエンジンへ供給するものである。
【特許文献１】特開平１０−３２５３６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この特許文献１においては、エンジン始動直後で排気浄化用の触媒を早期に活性化させる際には、ＥＧＲクーラを介さずに排気ガスを触媒に導入することが可能であるが、排気タービン式過給機（タービンロータ）を排気ガスがバイパスする構造とはなっていないため、排気タービン式過給機を通過することによって排気ガスの温度が相対的に低下し、十分な触媒の早期活性化を図ることが難しいという問題がある。つまり、内燃機関の運転性能を早期に最大限引き出すことが困難となっている。
【０００５】
また、触媒の活性時間が十分に短縮されず、それに伴い、エンジンの冷却水温の上昇が遅れ、結果的に排気ガスを吸気系に還流させることができる時期が遅れ、燃費性能の向上が十分ではないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明は、排気タービン式過給機のタービンロータが配置された排気通路と、タービンロータをバイパスするよう排気通路に接続されたバイパス通路と、バイパス通路内に配置されウエストゲート弁と、排気通路に対するバイパス通路の接続位置よりも排気上流側で排気通路に対して接続され、排気通路内の排気ガスを吸気系に導入するＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲクーラと、ＥＧＲクーラよりもＥＧＲ通路における排気下流側に配置され吸気系に導入される排気ガス導入量を制御するＥＧＲ弁と、を備えた内燃機関の排気装置において、ＥＧＲ通路と排気通路との接続位置となるＥＧＲ通路接続部に３方向の流れを制御可能な第１方向制御手段が配置され、バイパス通路と排気通路との接続位置のうち、タービンロータの排気上流側に位置するバイパス通路上流側接続部に３方向の流れを制御可能な第２方向制御手段が配置され、ＥＧＲ通路におけるＥＧＲクーラとＥＧＲ弁との間の区間と、バイパス通路におけるウエストゲート弁よりも排気上流側の区間との間を連通させる連絡通路が設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、運転状態に応じて、第１及び第２方向制御手段、ＥＧＲ弁及びウエストゲート弁を制御することで、排気ガスの流れを最適化することができ、内燃機関の運転性能を早期に最大限引き出すことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る内燃機関の排気装置の概略構成模式的に示した説明図である。
【０００９】
内燃機関１の排気通路２には、排気タービン式過給機のタービンロータ３が配置されていると共に、このタービンロータ３をバイパスするバイパス通路４が接続されている。
【００１０】
排気タービン式過給機は、同一軸に取り付けたタービンロータ３及びコンプレッサロータ（図示せず）を有するものであり、排気通路２内の排気ガスによって駆動するタービンロータ３で吸気通路内のコンプレッサロータを駆動し、空気を圧縮し高密度の空気を内燃機関１へ供給するものである。
【００１１】
バイパス通路４には、運転状態に応じて決まる過給圧の設定上限値を超えないように過給圧制御を実施可能なウエストゲート弁５が配置されている。
【００１２】
そして、排気通路２には、排気通路２とバイパス通路４との接続位置よりも排気上流側で、排気通路２内の排気ガスを吸気系に導入するＥＧＲ通路６が接続されている。このＥＧＲ通路６には、ＥＧＲクーラ７が配置されていると共に、ＥＧＲクーラ７よりもＥＧＲ通路６における排気下流側に吸気系に導入される排気ガス導入量を制御するＥＧＲ弁８が配置されている。
【００１３】
尚、バイパス通路４と排気通路２との接続位置のうちタービンロータ３の排気下流側に位置するバイパス通路下流側接続部９よりも排気下流側に排気浄化用の触媒１０が配置されている。
【００１４】
ＥＧＲ通路６におけるＥＧＲクーラ７とＥＧＲ弁８との間の区間と、バイパス通路４におけるウエストゲート弁５よりも排気上流側の区間とは、連絡通路１１により連通するよう構成されている。
【００１５】
そして、ＥＧＲ通路６と排気通路２との接続位置となるＥＧＲ通路接続部１２には、３方向の流れを制御可能な第１方向制御手段としての第１三方弁１３が配置されている。換言すれば、第１方向制御手段である第１三方弁１３は、流体の出入り口が３つあり、これら３つの出入り口の内の少なくとも２つを出入り口とする複数の流路の切り替えを行うものである。詳述すると、排気通路２のうち、ＥＧＲ通路接続部１２よりも排気上流側の位置をＡ、排気下流側の位置をＣとし、排気通路２に接続されたＥＧＲ通路６の一端位置をＢとすると、この第１三方弁１３は、Ａ〜Ｂ間の流れのみを許容する場合と、Ａ〜Ｃ間の流れのみを許容する場合と、Ａ〜Ｂ間及びＡ〜Ｃ間の流れを同時に許容する場合と、に切り替られるように構成されている。
【００１６】
また、バイパス通路４と排気通路２との接続位置のうち、タービンロータ３の排気上流側に位置するバイパス通路上流側接続部１４には、３方向の流れを制御可能な第２方向制御手段としての第２三方弁１５が配置されている。換言すれば、第２方向制御手段である第２三方弁１５は、流体の出入り口が３つあり、これら３つの出入り口の内の少なくとも２つを出入り口とする複数の流路の切り替えを行うものである。詳述すると、排気通路２のうち、バイパス通路上流側接続部１４よりも排気上流側の位置をＤ、排気下流側の位置をＦとし、排気通路２に接続されたバイパス通路４の排気上流側端位置をＥとすると、この第２三方弁１５は、Ｄ〜Ｅ間の流れのみを許容する場合と、Ｅ〜Ｆ間の流れのみを許容する場合と、Ｄ〜Ｆ間の流れのみを許容する場合と、Ｄ〜Ｅ間及びＤ〜Ｆ間の流れを同時に許容する場合と、に切り替られるように構成されている。
【００１７】
このように構成された本実施形態においては、運転状態に応じて、ウエストゲート弁５、ＥＧＲ弁８、第１三方弁１３、第２三方弁１５の設定が変更され、排気ガスの流れを最適化することができ、内燃機関の運転性能を早期に、かつ効果的に最大限引き出すことが可能となる。
【００１８】
例えば、冷機状態から内燃機関１を始動する際には、触媒１０の可及的速やかな活性化を図る必要がある。そこで、冷機始動時には、図２及び図３に示すように、触媒１０が活性化温度に到達するまで、すなわち始動から時刻Ｔ１までの期間は、ＥＧＲクーラ７及びタービンロータ３をバイパスした排気ガスが触媒１０に導入されるように、ウエストゲート弁５、ＥＧＲ弁８、第１三方弁１３、第２三方弁１５を制御する。
【００１９】
具体的には、冷機始動時には、ＥＧＲ通路接続部１２よりも排気上流側の排気通路２からＥＧＲ通路接続部１２を経てＥＧＲ通路接続部１２よりも排気下流側の排気通路２へと流れる排気ガスの流れのみが許容されるように第１三方弁１３が切り替えられ、バイパス通路上流側接続部１４よりも排気上流側の排気通路２からバイパス通路上流側接続部１４を経てバイパス通路４へと流れる排気ガスの流れのみが許容されるよう第２三方弁１５が切り替えられ、ＥＧＲ弁８が全閉状態となり、ウエストゲート弁５が全開状態となるよう制御されている。換言すれば、第１三方弁１３はＡ〜Ｃ間の流れのみが許容されるよう切り替えられ、第２三方弁１５によりＤ〜Ｅ間の流れのみが許容されるよう切り替えられている。尚、図３において、網掛けされた経路は、排気ガスが流れる経路を示している。
【００２０】
この図３のように、ウエストゲート弁５、ＥＧＲ弁８、第１三方弁１３、第２三方弁１５を制御すれば、無駄な熱損失がないまま排気ガスが触媒１０に到達することになるので、触媒１０の可及的速やかな活性化を図ることができる。
【００２１】
また、触媒１０が活性化温度に達した冷機状態においては、冷却水温度の早期に上昇させることで、暖機の促進化やＥＧＲが実施可能な冷却水温度へ早期に到達させる必要がある。
【００２２】
そこで、触媒１０活性化後の冷機時には、図４〜図６に示すように、冷却水温度がＥＧＲの実施可能な所定温度Ｋ（例えば６０℃）となるまで（Ｔ１〜Ｔ２間）、ＥＧＲクーラ７を通った排気ガスが触媒１０へ導入されるように、ウエストゲート弁５、ＥＧＲ弁８、第１三方弁１３、第２三方弁１５を制御する。
【００２３】
具体的には、加速要求の無い場合には、図５に示すように、ＥＧＲ通路接続部１２よりも排気上流側の排気通路２からＥＧＲ通路接続部１２を経てＥＧＲ通路６へと流れる排気ガスの流れのみが許容されるように第１三方弁１３が切り替えられ、バイパス通路上流側接続部１４よりも排気上流側の排気通路２からバイパス通路上流側接続部１４を経てバイパス通路上流側接続部１４よりも排気下流側の排気通路２へと流れる排気ガスの流れのみが許容されるよう第２三方弁１５が切り替えられ、ＥＧＲ弁８が全閉状態となり、ウエストゲート弁５が全開状態となるよう制御されている。換言すれば、第１三方弁１３はＡ〜Ｂ間の流れのみが許容されるよう切り替えられ、第２三方弁１５によりＤ〜Ｆ間の流れのみが許容されるよう切り替えられており、実質的に排気ガスがタービンロータ３をバイパスして触媒１０に導入されるようになっている。尚、図５において、網掛けされた経路は、排気ガスが流れる経路を示している。
【００２４】
この図５のように、ウエストゲート弁５、ＥＧＲ弁８、第１三方弁１３、第２三方弁１５を制御すれば、ＥＧＲクーラ７にて排気ガスと冷却水との間の熱交換が行えるので、温度の上昇した冷却水による暖機の促進と、ＥＧＲが実施可能となる冷却水温度への早期の到達が実現でき、結果として燃費向上効果を得ることができる。
【００２５】
また、加速要求がある場合には、図６に示すように、ＥＧＲ通路接続部１２よりも排気上流側の排気通路２からＥＧＲ通路接続部１２を経てＥＧＲ通路６へと流れる排気ガスの流れのみが許容されるように第１三方弁１３が切り替えられ、バイパス通路４からバイパス通路上流側接続部１４を経てバイパス通路上流側接続部１４よりも排気下流側の排気通路２へと流れる排気ガスの流れのみが許容されるよう第２三方弁１５が切り替えられ、ＥＧＲ弁８が全閉状態となり、ウエストゲート弁５が運転状態に応じて決まる過給圧の設定上限値を超えないように過給圧制御（デューティ制御）されている。換言すれば、第１三方弁１３はＡ〜Ｂ間の流れのみが許容されるよう切り替えられ、第２三方弁１５によりＥ〜Ｆ間の流れのみが許容されるよう切り替えられ、タービンロータ３に排気ガスの一部が導入されるようになっている。尚、図６において、網掛けされた経路は、排気ガスが流れる経路を示している。
【００２６】
この図６のように、ウエストゲート弁５、ＥＧＲ弁８、第１三方弁１３、第２三方弁１５を制御すれば、排気タービン式過給機の駆動により加速要求に対応しつつ、冷却水温度の上昇を図ることができる。
【００２７】
また、早急な過給圧の立ち上がりが必要とされる場合には、図７〜図９に示すように、ＥＧＲクーラ７等の過給圧の上昇に寄与しない部分に排気ガスを流すことなく、タービンロータ３の駆動に寄与する部分に集中して排気ガスが流れるように、ウエストゲート弁５、ＥＧＲ弁８、第１三方弁１３、第２三方弁１５を制御する。
【００２８】
具体的には、過給圧のコントロールを開始するいわゆるインターセプトポイント前の状態（図７においてエンジン回転数がＲ１以下となる領域）では、図８に示すように、ＥＧＲ通路接続部１２よりも排気上流側の排気通路２からＥＧＲ通路接続部１２を経てＥＧＲ通路接続部１２よりも排気下流側の排気通路２へと流れる排気ガスの流れのみが許容されるように第１三方弁１３が切り替えられ、バイパス通路上流側接続部１４よりも排気上流側の排気通路２からバイパス通路上流側接続部１４を経てバイパス通路上流側接続部１４よりも排気下流側の排気通路２へと流れる排気ガスの流れのみが許容されるよう第２三方弁１５が切り替えられ、ＥＧＲ弁８が全閉状態となり、ウエストゲート弁５が全開状態となるよう制御されている。換言すれば、第１三方弁１３はＡ〜Ｃ間の流れのみが許容されるよう切り替えられ、第２三方弁１５によりＤ〜Ｆ間の流れのみが許容されるよう切り替えられている。尚、図８において、網掛けされた経路は、排気ガスが流れる経路を示している。
【００２９】
ここで、上述したインターセプトポイントとは、過給圧のコントロールを開始する時期のことであり、全負荷（アクセル全開）条件でエンジン回転数を上げていった際に、これ以上過給圧が上がらなくなるよう設定されるポイントである。具体的には、図７におけるＰ点がインターセプトポイントとなる。
【００３０】
この図８のように、ウエストゲート弁５、ＥＧＲ弁８、第１三方弁１３、第２三方弁１５を制御すれば、インターセプトポイント前の状態では、全ての排気ガスがタービンロータに導入されることになり、可及的速やかに過給圧を上昇させることができる。
【００３１】
そして、過給圧のコントロールを開始するいわゆるインターセプトポイント後の状態（図７においてエンジン回転数がＲ１より大きくなる領域）では、図９に示すように、ＥＧＲ通路接続部１２よりも排気上流側の排気通路２からＥＧＲ通路接続部１２を経てＥＧＲ通路接続部１２よりも排気下流側の排気通路２へと流れる排気ガスの流れのみが許容されるように第１三方弁１３が切り替えられ、バイパス通路上流側接続部１４よりも排気上流側の排気通路２からバイパス通路上流側接続部１４を経てバイパス通路４及びバイパス通路上流側接続部１４よりも排気下流側の排気通路２へと流れる排気ガスの流れのみが許容されるよう第２三方弁１５が切り替えられ、ＥＧＲ弁８が全閉状態となり、ウエストゲート弁５がウエストゲート弁５が運転状態に応じて決まる過給圧の設定上限値を超えないように過給圧制御（デューティ制御）されている。換言すれば、第１三方弁１３はＡ〜Ｃ間の流れのみが許容されるよう切り替えられ、第２三方弁１５によりＤ〜Ｅ間の流れ及びＤ〜Ｆ間の流れが同時に許容されるよう切り替えられている。尚、図９において、網掛けされた経路は、排気ガスが流れる経路を示している。
【００３２】
この図９のように、ウエストゲート弁５、ＥＧＲ弁８、第１三方弁１３、第２三方弁１５を制御すれば、インターセプトポイント後の状態では、過給圧が所定の設定上限値を超えないようにウエストゲート弁が制御されるので、タービンロータ３に対して適正な量の排気ガスを導入することができる。
【００３３】
そして、ＥＧＲを実施する際には、図１０〜図１２に示すように、吸気系に還流させる排気ガス（ＥＧＲガス）の温度が運転状態に応じて変更されるように、ウエストゲート弁５、ＥＧＲ弁８、第１三方弁１３、第２三方弁１５を制御する。
【００３４】
具体的には、運転状態が低負荷領域でＥＧＲを実施する際には、図１１に示すように、ＥＧＲ通路接続部１２よりも排気上流側の排気通路２からＥＧＲ通路接続部１２を経てＥＧＲ通路接続部１２よりも排気下流側の排気通路２へと流れる排気ガスの流れのみが許容されるように第１三方弁１３が切り替えられ、バイパス通路上流側接続部１４よりも排気上流側の排気通路２からバイパス通路上流側接続部１４を経てバイパス通路４へと流れる排気ガスの流れのみが許容されるよう第２三方弁１５が切り替えられ、ＥＧＲ弁が運転状態に応じた排気ガスの還流量となるようデューティ制御され、ウエストゲート弁５が全開状態となるよう制御されている。換言すれば、第１三方弁１３はＡ〜Ｃ間の流れのみが許容されるよう切り替えられ、第２三方弁１５によりＤ〜Ｅ間の流れのみが許容されるよう切り替えられている。尚、図１１において、網掛けされた経路は、排気ガスが流れる経路を示している。
【００３５】
この図１１のように、ウエストゲート弁５、ＥＧＲ弁８、第１三方弁１３、第２三方弁１５を制御すれば、運転状態が低負荷域でＥＧＲを実施する際には、ＥＧＲクーラ７をバイパスすることで比較的温度が高い排気ガスをＥＧＲガスとして吸気系に還流させることができる。つまり、比較的温度の高いＥＧＲガスが要求される低負荷運転領域では、運転状態にあった比較的高温のＥＧＲガスを吸気系に導入することができる。
【００３６】
そして、運転状態が高負荷域でＥＧＲを実施する際には、図１２に示すように、ＥＧＲ通路接続部１２よりも排気上流側の排気通路２からＥＧＲ通路接続部１２を経てＥＧＲ通路６へと流れる排気ガスの流れとＥＧＲ通路接続部１２よりも排気下流側の排気通路２へと流れる排気ガスの流れの双方が許容されるように第１三方弁１３が切り替えられ、バイパス通路上流側接続部１４よりも排気上流側の排気通路２からバイパス通路上流側接続部１４を経てバイパス通路上流側接続部１４よりも排気下流側の排気通路２へと流れる排気ガスの流れのみが許容されるよう第２三方弁１５が切り替えられ、ＥＧＲ弁が運転状態に応じた排気ガスの還流量となるようデューティ制御され、ウエストゲート弁５がウエストゲート弁５が運転状態に応じて決まる過給圧の設定上限値を超えないように過給圧制御（デューティ制御）されている。換言すれば、第１三方弁１３はＡ〜Ｂ間の流れ及びＡ〜Ｃ間の流れが同時に許容されるよう切り替えられ、第２三方弁１５によりＤ〜Ｆ間の流れのみが許容されるよう切り替えられている。尚、図１２において、網掛けされた経路は、排気ガスが流れる経路を示している。
【００３７】
この図１２のように、ウエストゲート弁５、ＥＧＲ弁８、第１三方弁１３、第２三方弁１５を制御すれば、運転状態が高負荷域の状態でＥＧＲを実施する際には、ＥＧＲクーラ７に導入されることで冷却された比較的温度が低い排気ガスをＥＧＲガスとして吸気系に還流させることができる。つまり、比較的温度の低いＥＧＲガスが要求される高荷運転領域の運転状態の際には、運転状態にあった比較的低温のＥＧＲガスを吸気系に導入することができると共に、タービンロータ３にも排気ガスが導入されるので所望の過給圧を得ることができる。
【００３８】
図１３は、上述した本実施形態の制御の流れを示すフローチャートである。
【００３９】
ステップ（以下、単にＳと表記する）１１では、触媒１０が活性化されているか否かを判定し、触媒１０が活性化されている場合にはＳ１３へ進み、触媒１０が活性化されていない場合にはＳ１２へ進む。
【００４０】
Ｓ１２では、第１三方弁１３がＡ〜Ｃ間の流れのみを許容するよう切り替えられ、第２三方弁１５がＤ〜Ｅ間の流れのみを許容するよう切り替えられ、ＥＧＲ弁８が閉、ウエストゲート弁５が開となるよう設定される。
【００４１】
Ｓ１３では、冷却水温がＥＧＲ可能な水温となっているか否かを判定し、ＥＧＲ可能な水温となっている場合にはＳ１７へ進み、ＥＧＲ可能な水温となっていない場合にはＳ１４へ進む。
【００４２】
Ｓ１４では、過給領域であるか否かを判定し、過給領域であればＳ１５へ進み、過給領域でなければＳ１６へ進む。
【００４３】
Ｓ１５では、第１三方弁１３がＡ〜Ｂ間の流れのみを許容するよう切り替えられ、第２三方弁１５がＥ〜Ｆ間の流れのみを許容するよう切り替えられ、ＥＧＲ弁８が閉、ウエストゲート弁５が運転状態に応じて決まる過給圧の設定上限値を超えないようにデューティ制御されるよう設定される。一方、Ｓ１６では、第１三方弁１３がＡ〜Ｂ間の流れのみを許容するよう切り替えられ、第２三方弁１５がＤ〜Ｆ間の流れのみを許容するよう切り替えられ、ＥＧＲ弁８が閉、ウエストゲート弁５が開となるよう設定される。
【００４４】
Ｓ１７では、ＥＧＲをＯＮするか否かを判定し、ＥＧＲをＯＮする場合にはＳ２１へ進み、ＥＧＲをＯＮしない場合にはＳ１８へ進む。
【００４５】
Ｓ１８では、運転状態がインターセプトポイント前の状態であるか否かを判定し、インターセプトポイント前であればＳ１９へ進み、インターセプトポイント後であればＳ２０へ進む。
【００４６】
Ｓ１９では、第１三方弁１３がＡ〜Ｃ間の流れのみを許容するよう切り替えられ、第２三方弁１５がＤ〜Ｆ間の流れのみを許容するよう切り替えられ、ＥＧＲ弁８が閉、ウエストゲート弁５が開となるよう設定される。一方Ｓ２０では、第１三方弁１３がＡ〜Ｃ間の流れのみを許容するよう切り替えられ、第２三方弁１５がＤ〜Ｅ間及びＤ〜Ｆ間の流れを同時に許容するよう切り替えられ、ＥＧＲ弁８が閉、ウエストゲート弁５が運転状態に応じて決まる過給圧の設定上限値を超えないようにデューティ制御されるよう設定される。
【００４７】
Ｓ２１では、吸気系に還流される排気ガスの温度を制御するにあたり、運転状態が低負荷域であるか否かを判定し、低負荷域であればＳ２２へ、低負荷域でなければ（高負荷域であれば）Ｓ２３へ進む。
【００４８】
Ｓ２２では、第１三方弁１３がＡ〜Ｃ間の流れのみを許容するよう切り替えられ、第２三方弁１５がＤ〜Ｅ間の流れのみを許容するよう切り替えられ、ＥＧＲ弁８が運転状態に応じた排気ガスの還流量となるようデューティ制御され、ウエストゲート弁５が開となるよう設定される。一方、Ｓ２３では、第１三方弁１３がＡ〜Ｂ間の流れのみを許容するよう切り替えられ、第２三方弁１５がＤ〜Ｆ間の流れのみを許容するよう切り替えられ、ＥＧＲ弁８が運転状態に応じた排気ガスの還流量となるようデューティ制御され、ウエストゲート弁５が運転状態に応じて決まる過給圧の設定上限値を超えないようにデューティ制御されるよう設定される。
【００４９】
尚、上述した実施形態においては、第１及び第２方向制御手段は三方弁に限定されるのではなく、上述した実施形態で求められるような切替ができるものであればよい。
【００５０】
上記実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。
【００５１】
（１）  同一軸に取り付けたタービンロータ及びコンプレッサロータを有する排気タービン式過給機のタービンロータが配置された排気通路と、タービンロータをバイパスするよう排気通路に接続されたバイパス通路と、バイパス通路内に配置されたウエストゲート弁と、排気通路に対するバイパス通路の接続位置よりも排気上流側で排気通路に対して接続され、排気通路内の排気ガスを吸気系に導入するＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲクーラと、ＥＧＲクーラよりもＥＧＲ通路における排気下流側に配置され吸気系に導入される排気ガス導入量を制御するＥＧＲ弁と、を備えた内燃機関の排気装置において、ＥＧＲ通路と排気通路との接続位置となるＥＧＲ通路接続部に３方向の流れを制御可能な第１方向制御手段が配置され、バイパス通路と排気通路との接続位置のうち、タービンロータの排気上流側に位置するバイパス通路上流側接続部に３方向の流れを制御可能な第２方向制御手段が配置され、ＥＧＲ通路におけるＥＧＲクーラとＥＧＲ弁との間の区間と、バイパス通路におけるウエストゲート弁よりも排気上流側の区間との間を連通させる連絡通路が設けられている。
【００５２】
これによって、運転状態に応じて、第１及び第２方向制御手段、ＥＧＲ弁及びウエストゲート弁を制御することで、排気ガスの流れを最適化することができ、内燃機関の運転性能を早期に最大限引き出すことが可能となる。
【００５３】
（２）  上記（１）に記載の内燃機関の排気装置において、バイパス通路と排気通路との接続位置のうちタービンロータの排気下流側に位置するバイパス通路下流側接続部よりも排気下流側に排気浄化用の触媒が配置され、冷機始動時には、ＥＧＲ通路接続部よりも排気上流側の排気通路からＥＧＲ通路接続部を経てＥＧＲ通路接続部よりも排気下流側の排気通路へと流れる排気ガスの流れのみが許容されるように第１方向制御手段が設定され、バイパス通路上流側接続部よりも排気上流側の排気通路からバイパス通路上流側接続部を経てバイパス通路へと流れる排気ガスの流れのみが許容されるよう第２方向制御手段が設定され、ＥＧＲ弁が閉弁され、ウエストゲート弁が開弁されるよう設定されている。
【００５４】
これによって、冷機始動時には、ＥＧＲクーラ及びタービンロータをバイパスした排気ガスを触媒に導入することができ、最も効率よく触媒を活性化させることができる。
【００５５】
（３）  上記（１）または（２）に記載の内燃機関の排気装置において、冷機状態で加速要求がある場合には、ＥＧＲ通路接続部よりも排気上流側の排気通路からＥＧＲ通路接続部を経てＥＧＲ通路へと流れる排気ガスの流れのみが許容されるように第１方向制御手段が設定され、バイパス通路からバイパス通路上流側接続部を経てタービンロータへと流れる排気ガスの流れのみが許容されるよう第２方向制御手段が設定され、ＥＧＲ弁が閉弁するよう設定され、ウエストゲート弁が運転状態に応じて決まる過給圧の設定上限値を超えないように過給圧制御をするよう設定されている。これによって、ＥＧＲクーラにて排気ガスの熱を回収することができる。つまり、ＥＧＲクーラにて排気ガスと冷却水との間で熱交換を行い、冷却水温度を効率よく上昇させることができる。
【００５６】
（４）  上記（１）〜（３）のいずれかに記載の内燃機関の排気装置において、低負荷運転時に高温の排気ガスを吸気系に還流させたい場合には、ＥＧＲ通路接続部よりも排気上流側の排気通路からＥＧＲ通路接続部を経てＥＧＲ通路接続部よりも排気下流側の排気通路へと流れる排気ガスの流れのみが許容されるように第１方向制御手段が設定され、バイパス通路上流側接続部よりも排気上流側の排気通路からバイパス通路接続部を経てバイパス通路へと流れる排気ガスの流れのみが許容されるよう第２方向制御手段が設定され、ＥＧＲ弁が運転状態に応じた排気ガスの還流量となるよう設定され、ウエストゲート弁が開弁するよう設定されている。これによって、低負荷運転時等の比較的高い温度の排気ガスを吸気系に還流させることが要求される際には、ＥＧＲクーラを介さずに排気ガスを吸気系に還流させると共に、ターボ過給器をバイパスして触媒に排気ガスを導入させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係る内燃機関の排気装置の概略構成模式的に示した説明図。
【図２】冷機始動時における触媒の温度上昇傾向を示す特性線図。
【図３】触媒が活性化温度に到達するまでの排気ガスの流れを模式的に示した説明図。
【図４】冷機始動時における冷却水の温度上昇傾向を示す特性線図。
【図５】触媒活性化後の冷機時で加速要求がない場合の排気ガスの流れを模式的に示した説明図。
【図６】触媒活性化後の冷機時で加速要求がある場合の排気ガスの流れを模式的に示した説明図。
【図７】エンジン回転数と吸気圧の上限値との相関関係を模式的に示した説明図。
【図８】インターセプトポイント前の状態で加速要求がある場合の排気ガスの流れを模式的に示した説明図。
【図９】インターセプトポイント後の状態で加速要求がある場合の排気ガスの流れを模式的に示した説明図。
【図１０】高負荷領域と低負荷領域とを模式的に示した説明図。
【図１１】低負荷領域でＥＧＲを実施する場合の排気ガスの流れを模式的に示した説明図。
【図１２】高負荷領域でＥＧＲを実施する場合の排気ガスの流れを模式的に示した説明図。
【図１３】本実施形態の制御の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００５８】
２…排気通路
３…タービンロータ
４…バイパス通路
５…ウエストゲート弁
６…ＥＧＲ通路
７…ＥＧＲクーラ
８…ＥＧＲ弁
１０…触媒
１１…連絡通路
１３…第１三方弁（第１方向制御手段）
１５…第２三方弁（第２方向制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【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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