(57)【要約】【課題】触媒の反応熱を利用して過給率を高めることと、触媒の耐熱制約によるエンジンの運転制約の緩和を図ることを両立する。【解決手段】エンジン１の排気エネルギーが低い時は、第１、第２四方弁６、７を「低温モード」に設定し、排気ガスをエンジン１→触媒５→排気タービン２の順で流す。これにより、排気エネルギーが触媒５の反応熱により上昇してターボ効率が高まり、エンジントルクの上昇を図ることができる。逆に、エンジン１の排気エネルギーが高い時は、第１、第２四方弁６、７を「高温モード」に設定し、排気ガスをエンジン１→排気タービン２→触媒５の順で流す。これにより、排気エネルギーの一部が、排気タービン２で消費された後に触媒５に導かれため、触媒５の温度上昇を抑えることができる。その結果、熱劣化を抑制できるとともに、エンジン１の運転制限を緩和することができる。【選択図】  図１
2012202223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（１）の排気ガスによって駆動される排気タービン（２）を備えるとともに、この排気タービン（２）により駆動されて前記エンジン（１）に吸い込まれる吸気を加圧する吸気コンプレッサ（３）を備えるターボチャージャ（４）と、
前記エンジン（１）の排気ガスの浄化を行なう触媒（５）と、
前記エンジン（１）の排気ガスを前記触媒（５）へ導いた後に前記排気タービン（２）へ導く低温モードと前記エンジン（１）の排気ガスを前記排気タービン（２）へ導いた後に前記触媒（５）へ導く高温モードの切替えを行なう排気流路切替手段（６、７）と、
前記エンジン（１）の運転状態に応じて前記排気流路切替手段（６、７）の切替を行なう制御装置と、
を具備するターボチャージャ付エンジン。
【請求項２】
請求項１に記載のターボチャージャ付エンジンにおいて、
前記排気流路切替手段（６、７）は、低温モードと高温モードの切替途中に、前記エンジン（１）の排気ガスを前記排気タービン（２）をバイパスして前記触媒（５）へ導くタービンバイパス状態に設定されることを特徴とするターボチャージャ付エンジン。
【請求項３】
請求項１に記載のターボチャージャ付エンジンにおいて、
前記排気流路切替手段（６、７）は、低温モードと高温モードの切替途中に、
前記エンジン（１）の排気ガスを前記排気タービン（２）をバイパスして前記触媒（５）へ導くと同時に、
前記エンジン（１）の排気ガスを前記排気タービン（２）へ導いた後に前記触媒（５）へ導く並列状態に設定されることを特徴とするターボチャージャ付エンジン。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載のターボチャージャ付エンジンにおいて、
前記排気流路切替手段（６、７）は、
前記エンジン（１）側に通じるポート（Ａ１）、前記排気タービン（２）の排気上流側に通じるポート（Ａ２）、前記触媒（５）の排気上流側に通じるポート（Ａ３）、前記触媒（５）の排気下流側に通じるポート（Ａ４）の連通状態を切り替える第１四方弁（６）と、
前記触媒（５）の排気上流側に通じるポート（Ｂ１）、前記触媒（５）の排気下流側に通じるポート（Ｂ２）、前記排気タービン（２）の排気下流側に通じるポート（Ｂ３）、大気側に通じるポート（Ｂ４）の連通状態を切り替える第２四方弁（７）と、
で構成されることを特徴とするターボチャージャ付エンジン。
【請求項５】
請求項４に記載のターボチャージャ付エンジンにおいて、
前記第１四方弁（６）は、当該第１四方弁（６）における４つの前記ポート（Ａ１〜Ａ４）が形成された第１バルブボディ（２１）と、この第１バルブボディ（２１）内で回動して前記第１バルブボディ（２１）における４つの前記ポート（Ａ１〜Ａ４）の連通状態の切り替えを行なう第１ロータリ弁体（２２）とを備え、
前記第２四方弁（７）は、当該第２四方弁（７）における４つの前記ポート（Ｂ１〜Ｂ４）が形成された第２バルブボディ（２３）と、この第２バルブボディ（２３）内で回動して前記第２バルブボディ（２３）における４つの前記ポート（Ｂ１〜Ｂ４）の連通状態の切り替えを行なう第２ロータリ弁体（２４）とを備えることを特徴とするターボチャージャ付エンジン。
【請求項６】
請求項５に記載のターボチャージャ付エンジンにおいて、
前記第１ロータリ弁体（２２）と前記第２ロータリ弁体（２４）は、共通のアクチュエータによって駆動されることを特徴とするターボチャージャ付エンジン。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載のターボチャージャ付エンジンにおいて、
前記制御装置は、
前記エンジン（１）の回転数と、前記エンジン（１）の吸気圧との関係に基づいて、前記排気流路切替手段（６、７）を低温モードまたは高温モードの一方へ切り替えることを特徴とするターボチャージャ付エンジン。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれかに記載のターボチャージャ付エンジンにおいて、
前記制御装置は、
前記エンジン（１）の暖気状態を検出あるいは予測を行なう暖気状態判断手段を備え、前記エンジン（１）が暖気されていない状態と判断した場合に、前記排気流路切替手段（６、７）を低温モードへ切り替えることを特徴とするターボチャージャ付エンジン。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれかに記載のターボチャージャ付エンジンにおいて、
前記触媒（５）を、前記エンジン（１）の排気ガス中に含まれる微粒子物質の通過を阻止するパティキュレートフィルタに置き代えることを特徴とするターボチャージャ付エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボチャージャによって吸気の過給を行なうエンジン（燃料の燃焼により動力を発生させる内燃機関）に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャ付エンジンの一例として、排気タービンの排気上流に触媒を配置する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。即ち、特許文献１は、エンジン→触媒→排気タービンの順で排気ガスを流す技術である。
このように、排気タービンの排気上流に触媒を配置することで、触媒の反応熱を利用して排気タービンに供給される排気エネルギーを上昇させることができ、吸気の過給率を高めてエンジントルクの上昇を図ることが可能になる。
【０００３】
一方、車両走行用のエンジンから排出される排気ガスの温度と量（単位時間当たりの排出量）は一定ではなく、エンジンの運転状態に応じて大きく変動する。
即ち、エンジンの排気エネルギー（排気ガスの温度と量）は、エンジンの運転状態に応じて大きく変動する。
【０００４】
ここで、上述した特許文献１の技術は、排気タービンの排気上流に触媒が配置される構造であったため、排気エネルギーが直接触媒に与えられる。
このため、高回転高負荷のような排気エネルギーが高くなるエンジンの運転状態では、触媒の温度が、触媒の耐熱温度の上限を越え易い。
【０００５】
しかしながら、触媒の温度が耐熱温度を越えると、触媒に不具合が生じる可能性がある。
このため、特許文献１に示すように、先に触媒へ排気ガスを導く技術では、触媒の温度が耐熱温度の上限に達しないように、吸入空気量の制限を行なう必要があった。
即ち、特許文献１の技術は、エンジンの運転状態が、触媒の温度が耐熱温度の上限に達しないように制限されてしまい、その結果、高回転高負荷のような排気エネルギーが高くなる運転が制約される不具合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−２０５３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、（ｉ）触媒の反応熱を利用して過給率を高めるとともに、（ｉｉ）触媒の耐熱制約によるエンジンの運転制約を緩和できるターボチャージャ付エンジンの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
〔請求項１の手段〕
請求項１のターボチャージャ付エンジンは、
・エンジンの排気ガスを触媒へ導いた後に排気タービンへ導く「低温モード」と、
・エンジンの排気ガスを排気タービンへ導いた後に触媒へ導く「高温モード」と、
の切替を行なう排気流路切替手段を具備する。
【０００９】
（低温モード時）
エンジンから排出される排気ガスのエネルギーが低い時（理解補助の一例として、高回転高負荷とは異なるエンジン運転域）は、排気流路切替手段を「低温モード」に設定する。これにより、排気ガスが、エンジン→触媒→排気タービンの順に流れる。
すると、低い排気エネルギーであっても、触媒の反応熱により排気タービンに供給される排気エネルギーを上昇させることができる。その結果、吸気の過給率を高めてエンジントルクの上昇を図ることが可能になる。
具体的には、軽負荷からの加速時において排気タービンへの排気エネルギーを高めることができるため、ターボラグの改善を図ることができる。
【００１０】
（高温モード時）
エンジンから排出される排気ガスのエネルギーが高い時（理解補助の一例として、高回転高負荷のエンジン運転域）は、排気流路切替手段を「高温モード」に設定する。これにより、排気ガスが、エンジン→排気タービン→触媒の順に流れる。
すると、高い排気エネルギーの一部が、排気タービンで消費された後に、触媒に導かれることになり、触媒に供給される排気エネルギーを抑えることができる。その結果、触媒の温度が耐熱温度の上限を越え難くなる。
このため、触媒の熱劣化を抑制できるとともに、触媒の温度が耐熱温度の上限に達しないように行なうエンジンの運転制限を緩和することができ、エンジンの運転の自由度を高めることができる。
【００１１】
〔請求項２の手段〕
請求項２の排気流路切替手段は、「低温モード」と「高温モード」の切替途中に、エンジンの排気ガスを排気タービンをバイパスして触媒へ導く「タービンバイパス状態」に設定される。
その結果、モードの切替途中であっても排気ガスの全てが触媒を通るため、モードの切替途中に触媒を通過しない排気ガスが排出される不具合を防ぐことができるとともに、モードの切替途中に排気通路が塞がれてエンスト（エンジンストップ）が生じる不具合を回避することができる。
【００１２】
〔請求項３の手段〕
請求項３の排気流路切替手段は、「低温モード」と「高温モード」の切替途中に、（ｉ）エンジンの排気ガスを排気タービンをバイパスして触媒へ導くと同時に、（ｉｉ）エンジンの排気ガスを排気タービンへ導いた後に触媒へ導く「並列状態」に設定される。
その結果、上記請求項２の手段と同様、モードの切替途中であっても排気ガスの全てが触媒を通るため、モードの切替途中に触媒を通過しない排気ガスが排出される不具合を防ぐことができるとともに、モードの切替途中に排気通路が塞がれてエンストが生じる不具合を回避することができる。
【００１３】
〔請求項４の手段〕
請求項４の排気流路切替手段は、
（ｉ）エンジン側に通じるポート、排気タービンの排気上流側に通じるポート、触媒の排気上流側に通じるポート、触媒の排気下流側に通じるポートの連通状態を切り替える第１四方弁と、
（ｉｉ）触媒の排気上流側に通じるポート、触媒の排気下流側に通じるポート、排気タービンの排気下流側に通じるポート、大気側に通じるポートの連通状態を切り替える第２四方弁と、
で構成される。
この第１、第２四方弁を切り替えることで、上記の効果を得ることができる。
【００１４】
〔請求項５の手段〕
（ｉ）第１四方弁は、
・４つのポートが形成された第１バルブボディと、
・この第１バルブボディにおける４つのポートの連通状態の切り替えを行なう第１ロータリ弁体とを備える。
（ｉｉ）第２四方弁は、
・４つのポートが形成された第２バルブボディと、
・この第２バルブボディにおける４つのポートの連通状態の切り替えを行なう第２ロータリ弁体とを備える。
この第１、第２ロータリ弁体を回動することで、第１、第２四方弁の切り替えを実施することができる。
【００１５】
〔請求項６の手段〕
請求項６における第１ロータリ弁体と第２ロータリ弁体は、共通のアクチュエータ（例えば、電動アクチュエータ等）によって駆動される。
２つの弁体（第１、第２ロータリ弁体）を１つのアクチュエータによって駆動することにより、コストを抑えることができる。
【００１６】
〔請求項７の手段〕
請求項７の制御装置は、エンジン回転数と、エンジン吸気圧との関係に基づいて、排気流路切替手段を「低温モード」または「高温モード」の一方へ切り替えるものである。
エンジン制御に用いられるエンジン回転数とエンジン吸気圧に基づいて切替制御を実施するため、排気ガスの温度を直接計測する手段（排気温センサ等）がなくても、排気流路切替手段の切替制御を実施することができる。
【００１７】
〔請求項８の手段〕
請求項８の制御装置は、エンジンの暖気状態を検出あるいは予測を行なう暖気状態判断手段を備え、「エンジンが暖気されていない状態」と判断した場合に、排気流路切替手段を「低温モード」へ切り替えるものである。
これにより、暖気が十分でない場合（例えば、エンジン冷却水の温度が所定の判定温度に達していない場合など）は、エンジンの排気ガスが排気タービンよりも先に触媒に導かれるため、触媒を早期に温度上昇させて活性化することができる。
【００１８】
〔請求項９の手段〕
請求項９のターボチャージャ付エンジンは、上述した「触媒」を、エンジンの排気ガス中に含まれる微粒子物質（ＰＭ）の通過を阻止するパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦと称す）に置き代えるものである。
上述した「触媒」を「ＤＰＦ」に置き換えても、上記と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】「低温モード」におけるエンジン吸排気路の連通状態の説明図である（実施例１）。
【図２】「高温モード」におけるエンジン吸排気路の連通状態の説明図である（実施例１）。
【図３】「タービンバイパス状態」におけるエンジン吸排気路の連通状態の説明図である（実施例１）。
【図４】（ａ、ａ’）「低温モード」における第１、第２四方弁の説明図、（ｂ、ｂ’）「高温モード」における第１、第２四方弁の説明図、（ｃ、ｃ’）「タービンバイパス状態」における第１、第２四方弁の説明図である（実施例１）。
【図５】エンジンの運転状態に対する「低温モード」と「高温モード」の切替状態を示すマップである（実施例１）。
【図６】「低温モード」における排気タービンの入力排気温度とスロットル開度との関係を示すタイムチャートである（実施例１）。
【図７】「並列状態」におけるエンジン吸排気路の連通状態の説明図である（実施例２）。
【図８】（ａ、ａ’）「低温モード」における第１、第２四方弁の説明図、（ｂ、ｂ’）「高温モード」における第１、第２四方弁の説明図、（ｃ、ｃ’）「並列状態」における第１、第２四方弁の説明図である（実施例２）。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図面を参照して［発明を実施するための形態］を説明する。
ターボチャージャ付エンジンは、
（ａ）エンジン１の排気ガスによって駆動される排気タービン２と、この排気タービン２により駆動されてエンジン１に吸い込まれる吸気を加圧する吸気コンプレッサ３とを備えるターボチャージャ４と、
（ｂ）エンジン１の排気ガスの浄化を行なう触媒５と、
（ｃ）エンジン１の排気ガスを触媒５へ導いた後に排気タービン２へ導く「低温モード」と、エンジン１の排気ガスを排気タービン２へ導いた後に触媒５へ導く「高温モード」との切替えを行なう排気流路切替手段（第１、第２四方弁６、７）と、
（ｄ）エンジン１の運転状態（具体的には、エンジン１の排出する排気ガスの温度に関する状態）に応じて排気流路切替手段（第１、第２四方弁６、７）における「低温モード」と「高温モード」の切替制御を行なう制御装置と、
を具備する。
さらに具体的に説明すると、制御装置は、
（ｉ）エンジン１から排出される排気ガスのエネルギーが低い時に、排気流路切替手段（第１、第２四方弁６、７）を「低温モード」に設定し、
（ｉｉ）エンジン（１）から排出される排気ガスのエネルギーが高い時に、排気流路切替手段（第１、第２四方弁６、７）を「高温モード」に設定するものである。
【実施例】
【００２１】
以下において本発明が適用された具体的な一例（実施例）を、図面を参照して説明する。実施例は具体的な一例を開示するものであって、本発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。
なお、以下の実施例において上記［発明を実施するための形態］と同一符号は、同一機能物を示すものである。
【００２２】
［実施例１］
実施例１を図１〜図６を参照して説明する。
ターボチャージャ付エンジンは、車両走行用のエンジン１（燃料の種類は問わない、またレシプロエンジン、ロータリーエンジン等のエンジン形式を問わない）にターボチャージャ４を搭載したものである。なお、図面では複数気筒のレシプロエンジンを例示するがエンジン表記の一例であって限定されるものではない。
【００２３】
具体的に、エンジン１は、吸気をエンジン気筒内に導く吸気通路１１と、気筒内で発生した排気ガスを大気中に排出する排気通路１２とを備える。
また、ターボチャージャ４は、エンジン１の排気ガスによって駆動される排気タービン２を備えるとともに、この排気タービン２により駆動されてエンジン１に吸い込まれる吸気を加圧する吸気コンプレッサ３を備える。
【００２４】
吸気通路１１は、吸気管、インテークマニホールドおよび吸気ポートの各内部通路によって構成される。
具体的に吸気通路１１には、エンジン１に吸い込まれる吸気中に含まれる塵や埃を除去するエアクリーナ１３、ターボチャージャ４の吸気コンプレッサ３、この吸気コンプレッサ３によって圧縮されて高圧になり温度上昇した吸気を強制冷却するインタークーラ１４、気筒内に吸引される吸気量の調整を行なうスロットルバルブ１５などが設けられている。
なお、吸気通路１１におけるスロットルバルブ１５の吸気下流側には、吸気圧（過給圧）を計測する圧力センサ１６が設けられている。
【００２５】
排気通路１２は、排気ポート、エキゾーストマニホールドおよび排気管の各内部通路によって構成される。
具体的に、排気通路１２には、ターボチャージャ４の排気タービン２、排気ガスの浄化を行なう触媒５、排気音を消音させて排気ガスを大気に向けて排出するマフラー１７などが設けられている。なお、図１の符号１８は、排気タービン２の排気上流と排気下流を連通可能なウエストゲートバルブであり、このウエストゲートバルブ１８は排気タービン２の機能部品である。
【００２６】
一方、この実施例の排気通路１２には、排気タービン２および触媒５へ導かれる排気ガスの流れ順序の切替変更を行なう排気流路切替手段が設けられている。
この排気流路切替手段は、
（ｉ）エンジン１の排気ガスを触媒５へ導いた後に排気タービン２へ導く「低温モード」と、
（ｉｉ）エンジン１の排気ガスを排気タービン２へ導いた後に触媒５へ導く「高温モード」との切替えを実行する切替手段である。
【００２７】
具体的に、この実施例の排気流路切替手段は、
（ｉ）排気通路１２の排気上流側（例えば、エキゾーストマニホールドの排気出口部：理解補助の具体例であって限定されるものではない）に配置される第１四方弁６と、
（ｉｉ）排気通路１２の排気下流側（例えば、マフラー１７の排気入口部：理解補助の具体例であって限定されるものではない）に配置される第２四方弁７と、
で構成される。
【００２８】
第１四方弁６は、図４（ａ、ｂ、ｃ）に示すロータリバルブであり、４つのポートＡ１〜Ａ４が形成された第１バルブボディ２１と、この第１バルブボディ２１内で回動して第１バルブボディ２１における４つのポートＡ１〜Ａ４の連通状態の切り替えを行なう第１ロータリ弁体２２とを備える。
【００２９】
第２四方弁７も、図４（ａ’、ｂ’、ｃ’）に示すロータリバルブであり、４つのポートＢ１〜Ｂ４が形成された第２バルブボディ２３と、この第２バルブボディ２３内で回動して第２バルブボディ２３における４つのポートＢ１〜Ｂ４の連通状態の切り替えを行なう第２ロータリ弁体２４とを備える。
【００３０】
第１バルブボディ２１に設けられる４つのポートＡ１〜Ａ４は、
（ｉ）エンジン側（例えば、エキゾーストマニホールドの排気出口部）に通じるエンジン第１ポートＡ１と、
（ｉｉ）排気タービン２の排気上流側（例えば、排気タービン２の排気入口部）に通じるタービン第２ポートＡ２と、
（ｉｉｉ）触媒５の排気上流側（例えば、触媒５の排気入口部）に通じる触媒上流第３ポートＡ３と、
（ｉｖ）触媒５の排気下流側（例えば、触媒５の排気出口部）に通じる触媒下流第４ポートＡ４と、
である。
【００３１】
第２バルブボディ２３に設けられる４つのポートＢ１〜Ｂ４は、
（ｉ）触媒５の排気上流側（例えば、触媒５の排気入口部）に通じる触媒上流第１’ポートＢ１と、
（ｉｉ）触媒５の排気下流側（例えば、触媒５の排気出口部）に通じる触媒下流第２’ポートＢ２と、
（ｉｉｉ）排気タービン２の排気下流側（例えば、排気タービン２の排気出口部）に通じるタービン第３’ポートＢ３と、
（ｉｖ）大気側（例えば、マフラー１７の排気入口部）に通じる大気開放第４’ポートＢ４と、
である。
【００３２】
一方、第１、第２ロータリ弁体２２、２４は、第１、第２バルブボディ２１、２３内で回動することにより、上述した「低温モード」と「高温モード」の切替えを行なうものである。
また、第１、第２ロータリ弁体２２、２４は、「低温モード」と「高温モード」の切替途中に、エンジン１の排気ガスを排気タービン２をバイパスして触媒５へ導く「タービンバイパス状態」に設定されるものである。
【００３３】
第１ロータリ弁体２２は、各ポートＡ１〜Ａ４の連通状態の設定を行なうための第１、第２開口部２２ａ、２２ｂを有するものであり、この第１、第２開口部２２ａ、２２ｂの間が第１区画壁２２ｃによって区画されている。
（ｉ）第１開口部２２ａにおける周方向の開口長は、「タービン第２ポートＡ２の内部ポート端（第１ロータリ弁体２２に通じる側のポート端）」と「触媒下流第４ポートＡ４の内部ポート端」の周方向の最短長以上に設けられるとともに｛図４（ａ）参照｝、
（ｉｉ）第２開口部２２ｂにおける周方向の開口長は、「タービン第２ポートＡ２の内部ポート端」と「触媒上流第３ポートＡ３の内部ポート端」の周方向の最短長以上に設けられる｛図４（ｃ）参照｝。
【００３４】
また、第２ロータリ弁体２４は、各ポートＢ１〜Ｂ４の連通状態の設定を行なうための第３、第４開口部２４ａ、２４ｂを有するものであり、この第３、第４開口部２４ａ、２４ｂの間が第２区画壁２４ｃによって区画されている。
（ｉ）第３開口部２４ａにおける周方向の開口長は、「触媒下流第２’ポートＢ２の内部ポート端（第２ロータリ弁体２４に通じる側のポート端）」と「大気開放第４’ポートＢ４の内部ポート端」の周方向の最短長以上に設けられるとともに｛図４（ｂ’）参照｝、
（ｉｉ）第４開口部２４ｂにおける周方向の開口長は、「触媒上流第１’ポートＢ１の内部ポート端」と「タービン第３’ポートＢ３の内部ポート端」の周方向の最短長以上で｛図４（ｂ’）参照｝、且つ「触媒上流第１’ポートＢ１の内部ポート端」と「大気開放第４’ポートＢ４の内部ポート端」の周方向の最短長未満に設けられる｛図４（ｃ’）参照｝。
【００３５】
実施例１の「低温モード」、「高温モード」、「モード切替途中」における各ポートの連通状態を、次の表１に示す。
【表１】
2012202223.tif 000003
【００３６】
第１四方弁６における第１ロータリ弁体２２と、第２四方弁７における第２ロータリ弁体２４とは、共通の電動アクチュエータによって駆動される。
具体的に、第１ロータリ弁体２２と第２ロータリ弁体２４は、同軸上に配置されて一体に回動するものであり、共通の電動アクチュエータにより駆動される。
第１、第２ロータリ弁体２２、２４を駆動する電動アクチュエータの具体例を説明する（限定されるものではない）。この実施例の電動アクチュエータは、通電により回転出力を発生する電動モータと、この電動モータの回転出力を減速して出力トルクの増大を図る減速機（例えば、歯車減速機構等）とを備えて構成される。
【００３７】
一方、排気流路切替手段を成す第１、第２四方弁６、７は、例えば、ＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニットの略：制御装置の一例）によって切替制御される。
ＥＣＵは、読み込まれたセンサ類の信号（エンジンパラメータ：乗員の運転状態、エンジン１の運転状態等に応じた信号）に基づいて各種の演算処理を行ない、エンジン制御を実施する周知のコンピュータを搭載した電子制御装置である。
このＥＣＵが、エンジン１の運転状態に応じて電動アクチュエータを通電制御することで、第１、第２四方弁６、７の切替（「低温モード」と「高温モード」の切替）を実行する。
なお、この実施例では、第１、第２四方弁６、７をＥＣＵによって制御する例を示すが、ＥＣＵとは異なる制御装置によって排気流路切替手段６、７（第１、第２四方弁６、７）を切替制御しても良いことは言うまでのない。
【００３８】
具体的に、この実施例のＥＣＵは、図５に示すマップを記憶しており、主にエンジン制御のために検出されたエンジン回転数と、圧力センサ１６によって検出されたエンジン吸気圧との関係に基づいて、第１、第２四方弁６、７を「低温モード」または「高温モード」の一方へ切り替えるプログラムを搭載している。
即ち、ＥＣＵは、エンジン１の排気エネルギーが低い運転状態の時に第１、第２四方弁６、７を「低温モード」に切替えて、排気エネルギーが高い運転状態の時に第１、第２四方弁６、７を「高温モード」に切り替えるものである。
【００３９】
（低温モードの作動および効果）
エンジン１の排気エネルギーが低い時、ＥＣＵは電動アクチュエータを通電制御して第１、第２四方弁６、７を「低温モード」に設定する。
すると、図４（ａ、ａ’）に示すように、第１、第２ロータリ弁体２２、２４が「低温モード」の回動位置に設定される。
（ｉ）第１四方弁６では、エンジン第１ポートＡ１と触媒上流第３ポートＡ３が連通してエンジン１から排出された排気ガスが先ず触媒５に供給されるとともに、タービン第２ポートＡ２と触媒下流第４ポートＡ４が連通して触媒５を通過した後の排気ガスが排気タービン２に供給される。
（ｉｉ）第２四方弁７では、タービン第３’ポートＢ３と大気開放第４’ポートＢ４が連通して排気タービン２を通過した後の排気ガスがマフラー１７へ供給され、触媒上流第１’ポートＢ１および触媒下流第２’ポートＢ２が遮断される。
【００４０】
その結果、図１に示すように、エンジン１で発生した排気ガスは、エンジン１→触媒５→排気タービン２→マフラー１７の順で流れる。
これにより、図６（ｂ）の破線Ａに示すように、エンジン１から排出された排気ガスの温度が低く、排気エネルギーが低い状態であっても、図６（ｂ）の実線Ｂに示すように、触媒５の反応熱により排気ガスの温度を高めることができ、排気タービン２に供給される排気エネルギーを上昇させることができる。
【００４１】
すると、吸気の過給率が高まるため、エンジントルクが上昇する。
このエンジントルクの上昇により、スロットルバルブ１５の開度を図６（ａ）の破線Ｃから図６（ａ）の実線Ｄに下げることができる。
具体的な一例として、軽負荷からの加速時において排気タービン２への排気エネルギーを高めることができるため、ターボラグの改善を図ることができる。
【００４２】
（高温モードの作動および効果）
エンジン１の排気エネルギーが高い時、ＥＣＵは電動アクチュエータを通電制御して第１、第２四方弁６、７を「高温モード」に設定する。
すると、図４（ｂ、ｂ’）に示すように、第１、第２ロータリ弁体２２、２４が「高温モード」の回動位置に設定される。
（ｉ）第１四方弁６では、エンジン第１ポートＡ１とタービン第２ポートＡ２が連通してエンジン１から排出された排気ガスが先ず排気タービン２に供給され、触媒上流第３ポートＡ３および触媒下流第４ポートＡ４が遮断される。
（ｉｉ）第２四方弁７では、触媒上流第１’ポートＢ１とタービン第３’ポートＢ３が連通して排気タービン２を通過した後の排気ガスが触媒５へ供給されるとともに、触媒下流第２’ポートＢ２と大気開放第４’ポートＢ４が連通して触媒５を通過した後の排気ガスがマフラー１７へ供給される。
【００４３】
その結果、図２に示すように、エンジン１で発生した排気ガスは、エンジン１→排気タービン２→触媒５→マフラー１７の順で流れる。
すると、高い排気エネルギーの一部が、排気タービン２で消費された後に、触媒５に導かれることになり、触媒５に供給される排気エネルギーを抑えることができる。即ち、触媒５の温度上昇を抑えることができる。その結果、触媒５が耐熱温度の上限を越え難くなる。
このため、触媒５の熱劣化を抑制することができるとともに、触媒５の温度が耐熱温度の上限に達しないように行なうエンジン１の運転制限を緩和することができ、エンジン１の運転の自由度を高めることができる。
【００４４】
（切替途中の作動および効果）
ＥＣＵが電動アクチュエータを通電制御して第１、第２四方弁６、７の切替えを実行する切替途中では、第１、第２ロータリ弁体２２、２４が、図４（ｃ、ｃ’）に示す「タービンバイパス状態」になる。
（ｉ）第１四方弁６では、エンジン第１ポートＡ１、タービン第２ポートＡ２および触媒上流第３ポートＡ３が連通し、触媒下流第４ポートＡ４が遮断される。
（ｉｉ）第２四方弁７では、触媒下流第２’ポートＢ２と大気開放第４’ポートＢ４が連通して触媒５を通過した後の排気ガスがマフラー１７へ供給され、触媒上流第１’ポートＢ１およびタービン第３’ポートＢ３が遮断される。
【００４５】
その結果、図３に示すように、エンジン１で発生した排気ガスは、エンジン１→触媒５→マフラー１７の順で流れる。
このように、モードの切替途中であっても排気ガスの全てが触媒５を通る。このため、モードの切替途中に触媒５を通過しない排気ガスが排出される不具合を防ぐことができるとともに、モードの切替途中に排気通路１２が塞がれてエンストする不具合を回避することができる。
【００４６】
（実施例１の他の効果）
この実施例では、第１四方弁６の第１ロータリ弁体２２と、第２四方弁７の第２ロータリ弁体２４とを、共通の電動アクチュエータによって駆動している。このように、第１、第２四方弁６、７を１つの電動アクチュエータによって駆動するため、本発明の実施コストを抑えることができる。
【００４７】
また、この実施例では、エンジン回転数と、エンジン吸気圧との関係に基づいて、「低温モード」と「高温モード」の切替を実施している。
エンジン回転数を検出する手段と、エンジン吸気圧を検出する圧力センサ１６は、既存のターボチャージャ付エンジンに搭載するものであるため、新たなセンサ（例えば、排気ガスの温度を直接計測する排気温センサ等）を新たに設置しなくても、「低温モード」と「高温モード」の切替を行なうことができる。即ち、本発明の実施コストを抑えることができる。
【００４８】
［実施例２］
実施例２を図７、図８を参照して説明する。なお、以下の実施例において上記実施例１と同一符号は、同一機能物を示すものである。
この実施例２の第１、第２四方弁６、７は、「低温モード」と「高温モード」の切替途中に、
（ｉ）エンジン１の排気ガスを排気タービン２をバイパスして触媒５へ導くと同時に、
（ｉｉ）エンジン１の排気ガスを排気タービン２へ導いた後に触媒５へ導く「並列状態」に設定されるものである。
即ち、第１、第２ロータリ弁体２２、２４は、「低温モード」と「高温モード」の切替途中に「並列状態」に設定されるものである。
【００４９】
具体的に、第１四方弁６は、実施例１と同じ構成を採用している。即ち、モードの切替途中では、エンジン第１ポートＡ１、タービン第２ポートＡ２および触媒上流第３ポートＡ３が連通し、エンジン１から排出された排気ガスが排気タービン２と触媒５の両方へ供給可能な状態に設定される｛図８（ｃ）参照｝。
【００５０】
また、第２四方弁７における第３開口部２４ａも、実施例１と同じ構成を採用している。即ち、モードの切替途中では、触媒下流第２’ポートＢ２と大気開放第４’ポートＢ４を連通するように、第３開口部２４ａが設けられている。
【００５１】
一方、第２四方弁７における第４開口部２４ｂは、実施例１より周方向の開口長が少量長く設けられている。具体的に、モードの切替途中では、触媒上流第１’ポートＢ１とタービン第３’ポートＢ３を連通するように第４開口部２４ｂが設けられている。
【００５２】
実施例２の「低温モード」、「高温モード」、「モード切替途中」における各ポートの連通状態を、次の表２に示す。
【表２】
2012202223.tif 000004
【００５３】
ＥＣＵが電動アクチュエータを通電制御して第１、第２四方弁６、７の切替えを実行するモードの切替途中では、第１、第２ロータリ弁体２２、２４が図８（ｃ、ｃ’）に示す「並列状態」になる。
（ｉ）第１四方弁６では、エンジン第１ポートＡ１、タービン第２ポートＡ２および触媒上流第３ポートＡ３が連通してエンジン１から排出された排気ガスが排気タービン２と触媒５の両方へ供給可能な状態になる。
（ｉｉ）第２四方弁７では、触媒上流第１’ポートＢ１およびタービン第３’ポートＢ３が連通して排気タービン２を通過した排気ガスが触媒５に供給可能な状態になるとともに、触媒下流第２’ポートＢ２と大気開放第４’ポートＢ４が連通して触媒５を通過した後の排気ガスがマフラー１７へ供給される。
【００５４】
その結果、図７に示すように、エンジン１で発生した排気ガスは、「エンジン１→触媒５→マフラー１７」または「エンジン１→排気タービン２→触媒５→マフラー１７」の順で流れる。
このように、モードの切替途中であっても排気ガスの全てが触媒５を通る。このため、モードの切替途中に触媒５を通過しない排気ガスが排出される不具合を防ぐことができるとともに、モードの切替途中に排気通路１２が塞がれてエンストする不具合を回避することができる。
【００５５】
［実施例３］
この実施例３のＥＣＵは、エンジン１の暖気状態を予測を行なう暖気状態判断手段を備え、エンジン１が暖気されていない状態と判断した場合に、第１、第２四方弁６、７を「低温モード」へ切り替える機能がプログラムされている。
暖気状態判断手段の具体例を説明する。この実施例のＥＣＵは、主にエンジン制御のために検出されたエンジン冷却水の温度が所定温度（例えば、７０℃等）より低い場合に、エンジン回転数やエンジン吸気圧に関係なく、第１、第２四方弁６、７を「低温モード」へ優先的に切り替えるように設けられている。
【００５６】
なお、この実施例では、エンジン冷却水の温度に基づいて暖気状態を判断する例を示したが、限定されるものではなく、例えば、エンジン１の始動から所定時間が経過するまでの間は十分に暖気されていないと判断して「低温モード」へ切り替えるなど、他の暖気状態判断手段を採用しても良い。
【００５７】
このように、エンジン１の暖気が十分でない場合には、エンジン１の排気ガスが排気タービン２よりも先に触媒５に導かれることで、触媒５を早期に温度上昇させて活性化することができる。これにより、触媒５による排気の浄化能力が速められるため、エンジン暖気中に生じる排気ガスのエミッションを低減することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
上記の実施例では、第１、第２四方弁６、７における第１、第２ロータリ弁体２２、２４を電動モータを用いた電動アクチュエータにより駆動する例を示したが、限定されるものではなく、負圧アクチュエータなど他のアクチュエータを用いて第１、第２ロータリ弁体２２、２４を駆動しても良い。
【００５９】
上記の実施例では、第１、第２四方弁６、７をロータリバルブによって設ける例を示したが、例えば電磁四方弁を用いるなど、他の形式の四方弁を用いても良い。
【００６０】
上記の実施例では、触媒５を搭載する車両に本発明を提供する例を示したが、上記実施例で説明した触媒５をＤＰＦに置き代えても良い。
上述した触媒５をＤＰＦに置き換えても、上記と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１  エンジン
２  排気タービン
３  吸気コンプレッサ
４  ターボチャージャ
５  触媒
６  第１四方弁（排気流路切替手段）
７  第２四方弁（排気流路切替手段）
２１  第１バルブボディ
２２  第１ロータリ弁体
２３  第２バルブボディ
２４  第２ロータリ弁体
Ａ１  エンジン第１ポート（エンジン側に通じるポート）
Ａ２  タービン第２ポート（排気タービン２の排気上流側に通じるポート）
Ａ３  触媒上流第３ポート（触媒５の排気上流側に通じるポート）
Ａ４  触媒下流第４ポート（触媒５の排気下流側に通じるポート）
Ｂ１  触媒上流第１’ポート（触媒５の排気上流側に通じるポート）
Ｂ２  触媒下流第２’ポート（触媒５の排気下流側に通じるポート）
Ｂ３  タービン第３’ポート（排気タービン２の排気下流側に通じるポート）
Ｂ４  大気開放第４’ポート（大気側に通じるポート）
【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】
2012202223.tif 000011
【図８】
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