JP2001107722A

JP2001107722A - ターボ過給機付エンジンの排気装置

Info

Publication number: JP2001107722A
Application number: JP28590799A
Authority: JP
Inventors: Minoru Nameki; 稔行木
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1999-10-06
Filing date: 1999-10-06
Publication date: 2001-04-17

Abstract

(57)【要約】【課題】過給機付エンジンにおいて触媒の早期活性によ
る排気エミッションの改善と運転性の向上とを両立する【解決手段】主排気通路に接続しターボ過給機をバイパ
スする排気バイパス通路に、触媒を介装することなく、
排気バイパス通路を流れる排気流を制御可能な排気バイ
パス弁のみを配設すると共に、主排気通路における排気
バイパス通路の分岐部から合流部に至るまでの間であっ
てタービンの上流側或いは下流側に、ターボ過給機のタ
ービンヘの排気流を制御可能な排気カット弁を設ける。
そして、エンジン高負荷運転を除く触媒の非活性時は
（Ｓ３，Ｓ４）、排気カット弁を全閉すると共に排気バ
イパス弁を開弁する（Ｓ５）。また、エンジン高負荷運
転および触媒活性の少なくとも一方の成立時は、排気カ
ット弁を開弁してターボ過給機を作動させ、排気カット
弁と排気バイパス弁との少なくとも一方を用いて過給圧
制御を行う（Ｓ７，Ｓ９，Ｓ１１）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、触媒の早期活性に
よる排気エミッションの改善と運転性の向上とを両立し
得る過給機付エンジンの排気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、ターボ過給機付エンジン
は、排気通路の触媒上流にターボ過給機のタービンが配
設されるため、エンジンの排気ポートから触媒に至るま
での排気通路長が自然吸気式エンジンに比べて長く、排
気通路長の増加およびターボ過給機により熱容量が増加
し、且つ、熱放射面積が増加する。

【０００３】このため、過給機付エンジンは、エンジン
からの排気ガスが触媒に至るまでの間に排気温度が低下
し、特に、エンジン冷態始動後において、触媒が活性温
度に上昇するまでに時間を要し、排気エミッションの悪
化を招く。

【０００４】これに対処するに、本出願人は、特開平１
１―１４１３３２号公報に示されるように、ターボ過給
機をバイパスして主排気通路のタービン上流側から分岐
しタービン下流側の触媒に至るまでの間で主排気通路に
合流する排気バイパス通路を設け、排気バイパス通路に
プリ触媒を介装すると共に開閉弁を配設し、さらに、主
排気通路における排気バイパス通路の分岐部から合流部
に至るまでの間であってタービンの上流側に、ターボ過
給機のタービンヘの排気流を制御可能な排気カット弁を
設け、エンジン冷態時、排気カット弁を閉弁すると共に
排気バイパス通路に介装された開閉弁を開弁すること
で、排気の全量を排気バイパス通路に流し、排気バイパ
ス通路に配設されたプリ触媒を早期に昇温して活性化さ
せ、プリ触媒により排気浄化し排気エミッションの悪化
を防止する技術を提案した。

【０００５】そして、この技術は、エンジンの暖機完了
に至るまでの間、段階的に排気バイパス通路に配設され
た開閉弁を閉弁すると共に排気カット弁を開弁すること
で、ターボ過給機による過給作動に移行させると共に、
主排気通路に配設された主触媒を昇温し、プリ触媒によ
る排気浄化から漸次的に主触媒による排気浄化に移行さ
せている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記先行例
は、排気バイパス通路にプリ触媒を配設し、エンジン運
転状態に拘らず、エンジン冷態時には排気の全量を排気
バイパス通路に流して、排気浄化をプリ触媒で担い、エ
ンジン暖機に移行するに従い、開閉弁を閉弁して排気バ
イパス通路に流れる排気流量を減じると共に排気カット
弁を開弁して主排気通路の排気流量を増加することで対
処しているため、特に、エンジン冷態時ないしエンジン
暖機完了に至るまでの間、エンジン高負荷運転時であっ
ても、ターボ過給機による過給が得られず、或いは、過
給圧が抑制されることになり、エンジン出力の低下によ
り運転性が悪化する不都合がある。

【０００７】また、エンジン暖機完了後において、排気
バイパス通路に配設された開閉弁の開度制御により過給
圧制御機能（ウエストゲート機能）を持たせた場合は、
高負荷運転時に、高温の排気ガスが排気バイパス通路に
配設された比較的小容量のプリ触媒に多量に流れること
になり、プリ触媒の劣化や破損を生じる虞がある。

【０００８】このため、第２の排気バイパス通路として
ターボ過給機にタービンをバイパスするウエストゲート
通路を設け、ウエストゲート弁と上述の開閉弁及び排気
カット弁との共働により対処することも考えられるが、
この場合には、排気系の熱容量の増加及び熱放射面積の
増加により、触媒の早期活性効果が低下する。

【０００９】本発明は上記事情に鑑み、触媒の早期活性
による排気エミッションの改善と運転性の向上とを両立
することが可能な過給機付エンジンの排気装置を提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【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記載の発明は、エンジンの排気ポートから
ターボ過給機のタービンを経由し更に触媒を経て外気に
開放される主排気通路と、ターボ過給機をバイパスして
主排気通路のタービン上流側から分岐しタービン下流側
の触媒に至るまでの間で主排気通路に合流する排気バイ
パス通路とを備え、該排気バイパス通路に開閉弁を配設
した過給機付エンジンの排気装置において、上記排気バ
イパス通路に、触媒を介装することなく、排気バイパス
通路を流れる排気流を制御可能な排気バイパス弁のみを
配設し、上記主排気通路における排気バイパス通路の分
岐部から合流部に至るまでの間であってタービンの上流
側或いは下流側に、ターボ過給機のタービンヘの排気流
を制御可能な排気カット弁を設け、エンジン高負荷運転
を除く触媒の非活性時は、上記排気カット弁を全閉する
と共に上記排気バイパス弁を開弁し、エンジン高負荷運
転および触媒活性の少なくとも一方の成立時は、排気カ
ット弁を開弁して該排気カット弁と上記排気バイパス弁
との少なくとも一方により過給圧制御を行う制御手段を
備えたことを特徴とする。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、上記制御手段は、エンジン始動時、上記排
気カット弁を全閉すると共に上記排気バイパス弁を全開
することを特徴とする。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項１或いは請
求項２記載の発明において、上記制御手段は、エンジン
発生トルク抑制要求時に、上記排気カット弁を全開ない
し小開し、且つ、排気バイパス弁を小開ないし微開する
ことを特徴とする。

【００１３】すなわち、請求項１記載の発明は、主排気
通路に接続しターボ過給機をバイパスする排気バイパス
通路に、触媒を介装することなく、排気バイパス通路を
流れる排気流を制御可能な排気バイパス弁のみを配設す
ると共に、主排気通路における排気バイパス通路の分岐
部から合流部に至るまでの間であってタービンの上流側
或いは下流側に、ターボ過給機のタービンヘの排気流を
制御可能な排気カット弁を設ける。そして、エンジン高
負荷運転を除く触媒の非活性時は、排気カット弁を全閉
すると共に排気バイパス弁を開弁し、ターボ過給機への
排気供給を遮断し、ターボ過給機を介することなく排気
バイパス通路によってエンジンからの排気の全量を直接
触媒に供給することで、触媒を早期に活性化する。ま
た、エンジン高負荷運転および触媒活性の少なくとも一
方の成立時は、排気カット弁を開弁してターボ過給機を
作動させ、排気カット弁と排気バイパス弁との少なくと
も一方を用いて過給圧制御を行うことで、ターボ過給機
を有効に過給動作することを可能とし、エンジン出力特
性を犠牲とすることなく運転性を向上する。また、プリ
触媒を配設することなく実現可能なため、プリ触媒の劣
化や破損を考慮することなく実現できる。

【００１４】また、請求項２記載の発明は、エンジン始
動時、排気カット弁を全閉すると共に排気バイパス弁を
全開し、触媒の非活性時には、エンジン始動から直ちに
排気の全量をターボ過給機を介することなく触媒に供給
可能とする。

【００１５】さらに、請求項３記載の発明は、エンジン
発生トルク抑制要求時、排気カット弁を全開ないし小開
し、且つ、排気バイパス弁を小開ないし微開する。すな
わち、エンジン発生トルク抑制要求が有った時は、排気
カット弁全開の下で排気バイパス弁を小開し、ないし
は、排気カット弁の小開と共に排気バイパス弁を微開す
ることで、ターボ過給機に供給される排気量を減少させ
て、ターボ過給機の過給動作を規制し、過給圧を低下さ
せる。

【００１６】

【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。先ず、本発明が適用される過給機付エ
ンジンの全体構成について、図６に従い説明する。同図
において符号１は過給機付エンジン（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の左右バンクにそれぞれシリンダヘッド３を備
え、燃焼室４、吸気ポート５、排気ポート６、点火プラ
グ７、動弁機構８等が設けられている。

【００１７】排気系として、各排気ポート６に連通する
排気マニホルド９により排気が合流され、排気マニホル
ド９に排気管１０が接続される。そして、排気管１０に
ターボ過給機１１のタービン１１ａが介装され、その下
流に触媒１２、マフラ１３が配設されて大気に開放され
る。すなわち、排気マニホルド９と排気管１０により主
排気通路が構成される。

【００１８】そして、ターボ過給機１１をバイパスして
排気管１０のタービン１１ａ上流側から分岐して、ター
ビン１１ａ下流と触媒１２との間で排気管１０に合流す
る排気バイパス通路１４が設けられている。

【００１９】一方、吸気系としては、エアクリーナ１５
に接続しレゾネータチャンバ１６を介装した吸気管１７
がターボ過給機１１のコンプレッサ１１ｂに連通され、
このコンプレッサからの吸気管１８がインタークーラ１
９に連通される。そして、インタークーラ１９からスロ
ットル弁２０を有するスロットルボディ２１を介してチ
ャンバ２２に連通され、チャンバ２２から吸気マニホル
ド２３を介して左右バンクの各気筒の吸気ポート５に連
通されている。

【００２０】また、アイドル制御系として、スロットル
弁２０をバイパスしてレゾネータチャンバ１６と吸気マ
ニホルド２３とを連通するバイパス通路２４に、アイド
ル制御弁（ＩＳＣ弁）２５と負圧で開く逆止弁２６とが
設けられ、アイドル時や減速時に吸入空気量を制御する
ようになっている。

【００２１】また、吸気マニホルド２３の各気筒におけ
る吸気ポート５直上流にインジェクタ２７が配設され、
更に、点火系として、各点火プラグ７毎にイグナイタ内
蔵イグニッションコイル２８からの点火信号が入力する
よう接続されている。

【００２２】ここで、排気制御系について説明する。タ
ーボ過給機１１は、タービン１１ａに導入する排気のエ
ネルギによりコンプレッサ１１ｂが回転駆動され、空気
を吸入、加圧して過給するものであり、排気管１０にお
ける排気バイパス通路１４の分岐部から合流部に至る間
であってタービン１１ａの上流側に、アクチュエータ２
９を備えた排気カット弁３０が設けられている。また、
排気バイパス通路１４には、排気バイパス通路１４を流
れる排気流を制御可能なアクチュエータ３１を備えた排
気バイパス弁３２のみが配設されている。

【００２３】これら各弁作動用のアクチュエータ２９，
３１は、後述の制御装置５０からのデューテイ信号等の
制御信号によって作動し、排気カット弁３０，排気バイ
パス弁３２を開度制御することが可能に構成されてい
る。

【００２４】次に、各種のセンサについて説明する。絶
対圧センサ３３が吸気管圧力／大気圧切換ソレノイド弁
３４によりスロットル弁２０下流の吸気管圧力（吸気マ
ニホルド２３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３５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３６に冷却水温センサ３７が臨まさ
れ、排気管１０における排気バイパス通路１４の分岐部
上流にＯ２センサ３８が装着され、触媒１２の温度を検
出する触媒温度センサ３９が配設されている。さらに、
スロットル弁２０にスロットル開度センサ４０が連設さ
れ、エアクリーナ１５の直下流に吸入空気量センサ４１
が配設されている。

【００２５】また、エンジン１のクランクシャフト４２
にクランクロータ４３が軸着され、このクランクロータ
４３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４４が対設されている。さらに、動弁機構８におけ
るカムシャフト４５に連設するカムロータ４６に、電磁
ピックアップ等からなる気筒判別センサ４７が対設され
ている。

【００２６】クランク角センサ４４、気筒判別センサ４
７は、それぞれクランクロータ４３、カムロータ４６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、制御装置５０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。

【００２７】次に、図７に基づき電子制御系の構成につ
いて説明する。制御装置（ＥＣＵ）５０は、ＣＰＵ５
１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、バックアップＲＡＭ５
４、カウンタ・タイマ群５５、及びＩ／０インターフェ
イス５６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５７、駆動回路５８、Ａ／Ｄ変換
器５９等の周辺回路を備えている。

【００２８】尚、カウンタ・タイマ群５５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。

【００２９】定電圧回路５７は、２回路のリレー接点を
有する電源リレー６０の第１のリレー接点を介してバッ
テリ６１に接続され、電源リレー６０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
５８に接続されている。尚、電源リレー５０の第２のリ
レー接点には、バッテリ６１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
６１には、イグニッションスイッチ６２の一端が接続さ
れ、このイグニッションスイッチ６２の他端がＩ／Ｏイ
ンターフェイス５６の入力ポートに接続されている。

【００３０】更に、定電圧回路４７は、直接、バッテリ
６１に接続され、バッテリ６１に接続されるイグニッシ
ョンスイッチ６２のＯＮがＩ／Ｏインターフェイス５６
の入力ポートで検出されて電源リレー６０の接点が閉と
なると、ＥＣＵ５０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６２のＯＮ，ＯＦＦに拘らず、常
時、バックアップＲＡＭ５４にバックアップ用の電源を
供給する。

【００３１】また、Ｉ／Ｏインターフェイス５６の入力
ポートには、ノックセンサ３５、クランク角センサ４
４、気筒判別センサ４７、車速センサ４８が接続され、
更に、Ａ／Ｄ変換器５９を介して吸入空気量センサ４
１、スロットル開度センサ４０、冷却水温センサ３７、
Ｏ２センサ３８、絶対圧センサ３３、触媒温度センサ３
９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。

【００３２】一方、Ｉ／Ｏインターフェイス５６の出力
ポートには、ＩＳＣ弁２５、インジェクタ２７、排気カ
ット弁作動用アクチュエータ２９、排気バイパス弁作動
用アクチュエータ３１、吸気管圧力／大気圧切換ソレノ
イド弁３４、及び、電源リレー６０のリレーコイルが駆
動回路５８を介して接続されると共に、イグナイタ内蔵
イグニッションコイル２８のイグナイタが接続されてい
る。

【００３３】さらに、ＥＣＵ５０には、インターフェイ
スを介して周知のトラクション制御装置（図示せず；以
下「ＴＣＳ」と略記する）が接続されており、双方向通
信によりＥＣＵ５０とＴＣＳ間でデータ授受可能に構成
されている。

【００３４】そして、イグニッションスイッチ６２がＯ
Ｎされると、電源リレー６０がＯＮし、定電圧回路５７
を介して各部に定電圧が供給され、ＥＣＵ５０が各種制
御を実行する。すなわち、ＥＣＵ５０においてＣＰＵ５
１が、ＲＯＭ５２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５６を介して各種センサ
からの検出信号を入力処理し、ＲＡＭ５３及びバックア
ップＲＡＭ５４に記憶されている各種データ、ＲＯＭ５
２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。

【００３５】そして、駆動回路５８を介して排気カット
弁作動用アクチュエータ２９、排気バイパス弁作動用ア
クチュエータ３１にデューティ信号等の制御信号を出力
して排気制御及び過給圧制御を行い、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２７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に点火信号を
出力して点火時期制御を実行し、ＩＳＣ弁２５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。

【００３６】以上の制御系において、過給圧制御を含む
ＥＣＵ５０による排気制御は、エンジン高負荷運転を除
く触媒１２の非活性時には、ターボ過給機１１のタービ
ン１１ａ上流側に配設された排気カット弁３０を全閉し
てターボ過給機１１への排気供給を遮断すると共に、排
気バイパス通路１４に介設された排気バイパス弁３２を
開弁する。これにより、エンジン高負荷運転を除く触媒
１２の非活性時は、ターボ過給機１１を介することなく
排気バイパス通路１４によってエンジン１からの排気の
全量を直接触媒１２に供給し、触媒１２を早期に活性化
する。

【００３７】また、エンジン高負荷運転および触媒活性
の少なくとも一方の成立時は、排気カット弁３０を開弁
してターボ過給機１１を過給作動させ、排気カット弁３
０と排気バイパス弁３２との少なくとも一方を用い弁開
度制御により過給圧制御を行う。これにより、エンジン
高負荷運転および触媒活性の少なくとも一方の成立時
は、ターボ過給機１１を有効に過給動作することを可能
とし、エンジン出力特性を犠牲とすることなく運転性を
向上する。

【００３８】すなわち、ＥＣＵ５０は、本発明に係る制
御手段の機能を実現し、具体的には、図１〜図５に示す
各ルーチンにより制御手段機能を実現する。

【００３９】以下、過給圧制御を含むＥＣＵ５０による
排気制御に係わる処理について、図１〜図５のフローチ
ャートを用いて説明する。

【００４０】図１は、排気カット弁３０と排気バイパス
弁３２とを作動対象として排気流を制御する排気制御ル
ーチンを示し、イグニッションスイッチ６２がＯＮされ
てシステムに電源が投入され、システムがイニシャライ
ズ（各フラグ、各カウント値のクリア等）された後、所
定周期毎（設定時間毎）に実行される。

【００４１】この排気制御ルーチンは、先ず、ステップ
Ｓ１で、エンジン回転数を設定値（例えば、５００ｒｐ
ｍ）と比較する等によりエンジン始動時か否かを判断す
る。尚、エンジン始動時判断は、エンジン回転数による
判断のみならず、例えば、スタータスイッチがＯＮされ
てからスタータスイッチのＯＦＦ後、設定時間（例え
ば、数ｓｅｃ）に達するまでの期間をエンジン始動時と
定め、これにより判断を行うようにしてもよい。

【００４２】そして、エンジン回転数が設定値以下のエ
ンジン始動時は、ステップＳ２へ進み、図２に示す始動
時モード・触媒活性化モードサブルーチンを実行して、
ルーチンを抜ける。

【００４３】すなわち、エンジン始動時は、始動時モー
ド・触媒活性化モードサブルーチンヘ移行し、ステップ
Ｓ２１で、排気カット弁作動用アクチュエータ２９によ
り排気カット弁３０を全閉すると共に、排気バイパス弁
作動用アクチュエータ３１により排気バイパス弁３２を
開弁（全開）する。

【００４４】これにより、エンジン始動時は、排気カッ
ト弁３０の全閉によりターボ過給機１１への排気供給が
遮断され、排気バイパス弁３２の全開によりエンジン始
動から直ちに排気の全量をターボ過給機１１を介するこ
となく触媒１２に供給することが可能となる。

【００４５】また、ステップＳ１において、エンジン回
転数が設定値を越えるエンジン運転に移行後は、ステッ
プＳ３へ進み、触媒１ｔが活性化しているか否かを、触
媒温度センサ３９による触媒温度を予め設定された判定
しきい値と比較する等により判断する。尚、触媒活性判
断は、触媒温度による判断のみならず、エンジン冷却水
温度やエンジン運転状態、または排気温度等により判断
してもよい。

【００４６】そして、触媒温度が判定しきい値未満で触
媒１１の非活性時は、ステップＳ４へ進み、エンジン負
荷を表す基本噴射パルス幅Ｔｐ（＝Ｋ×Ｑ／Ｎ；Ｑは吸
入空気量、Ｎはエンジン回転数、Ｋは定数）を予め設定
された判定しきい値と比較する等により、エンジン高負
荷運転状態か否かを判断する。尚、判定しきい値をエン
ジン回転数に応じて可変設定し、エンジン回転数の上昇
に応じ排気流量が増加するため、エンジン回転数の上昇
に応じ判定しきい値を漸次的に減少するようにしてもよ
い。また、エンジン高負荷運転状態の判断は、基本噴射
パルス幅Ｔｐに代えて、吸気管圧力やスロットル開度、
或いは、１行程当たりの吸入空気量（Ｑ／Ｎ）等を適宜
採用し得る。

【００４７】そして、ステップＳ４における判断の結
果、エンジン負荷を表す基本噴射パルス幅Ｔｐが判定し
きい値未満でエンジン高負荷運転を除く運転状態のと
き、すなわち、エンジン高負荷運転を除く触媒１１の非
活性時は、ステップＳ５へ進み、上述の図２の始動時モ
ード・触媒活性化モードサブルーチンを実行し、ステッ
プＳ２１で、排気カット弁３０を全閉すると共に排気バ
イパス弁３２を開弁（全開）して、ルーチンを抜ける。

【００４８】このため、エンジン高負荷運転を除く触媒
１１の非活性時は、ターボ過給機１１のタービン１１ａ
上流側に配設された排気カット弁３０の全閉により、タ
ーボ過給機１１への排気供給が遮断され、排気バイパス
通路１４に介設された排気バイパス弁３２の全開によ
り、排気の全量がターボ過給機１１を介することなく排
気バイパス通路１４によって、直接、触媒１２に供給さ
れる。

【００４９】従って、エンジン高負荷運転を除く触媒１
２の非活性時は、エンジン１からの排気が、ターボ過給
機１１により熱を奪われることなく、直接、触媒１２に
供給され、且つ、図６に示すように排気バイパス通路１
４により、ターボ過給機１１を介する排気管１０による
通路長に対し、短い通路長によってエンジン１からの排
気が触媒１１に至る。これにより、熱容量及び熱放射面
積を著しく減少して、エンジン１からの排気を触媒１２
に供給することが可能となり、排気熱により触媒１２が
早期に昇温して活性化され、触媒１２の早期活性により
排気エミッションを改善することが可能となる。

【００５０】一方、ステップＳ４において、エンジン負
荷を表す基本噴射パルス幅Ｔｐが判定しきい値以上のエ
ンジン高負荷運転時は、ステップＳ６へ進み、触媒活性
化モードを禁止して、ステップＳ７で、図３に示す過給
圧制御モードサブルーチンを実行して、ルーチンを抜け
る。

【００５１】すなわち、触媒１２が非活性であっても、
エンジン高負荷時は、過給圧制御モードサブルーチンヘ
移行し、ステップＳ３１で、排気カット弁作動用アクチ
ュエータ２９により排気カット弁３０を開弁（全開）す
ると共に、エンジン運転状態に基づいて設定される目標
過給圧と絶対圧センサ３３により検出される実過給圧と
の比較に応じてＰＩ制御（比例積分制御）等により排気
バイパス弁作動用アクチュエータ３１に対するデューテ
ィ比を設定し、このデューティ比による制御信号を排気
バイパス弁作動用アクチュエータ３１に出力して排気バ
イパス弁３２を過給圧に応じ微開して過給圧フィードパ
ック制御を行う。

【００５２】これにより、触媒１２が非活性であっても
エンジン高負荷運転時は、排気カット弁３０を開弁（全
開）してターボ過給機１１を過給作動させ、ターボ過給
機１１をバイパスする排気バイパス通路１４に配設され
た排気バイパス弁３２によりウエストゲート機能を持た
せ過給圧制御を行うことで、ターボ過給機１１を有効に
過給動作することが可能となり、エンジン出力特性を犠
牲とすることなく運転性を向上することが可能となる。

【００５３】また、エンジン高負荷運転時は、エンジン
１からの排気熱が上昇し且つ排気流量が多いため、相対
的にターボ過給機１１や排気管１０による熱容量の影響
や熱放射面積の影響が減少し、触媒１２の非活性状態で
エンジン高負荷運転に移行し、ターボ過給機１１を介し
て排気が流れても温度低下の少ない排気が触媒１２に流
れることになり、この場合においても、触媒１２は早期
に昇温して、触媒１２の早期活性により排気エミッショ
ンが改善される。

【００５４】尚、本実施の形態においては、排気バイパ
ス弁３２を用いて過給圧制御を行うようにしているが、
排気カット弁３０の開度制御により排気カット弁３０に
ウエストゲート機能を持たせ、排気カット弁３０を用い
て過給圧制御を行うようにしてもよく、また、排気カッ
ト弁３０と排気バイパス弁３２との双方により過給圧制
御を行うようにしてもよい。

【００５５】一方、ステップＳ３において触媒温度が判
定しきい値以上で触媒１１が活性化している時は、ステ
ップＳ８へ進み、上述のステップＳ４と同様に、エンジ
ン高負荷運転状態か否かを判断する。

【００５６】そして、高負荷運転を除く状態にあると
き、すなわち、触媒１２が活性状態であってエンジン
低、中負荷運転時は、ステップＳ９へ進み、図４に示す
パーシャルモードサブルーチンを実行して、ルーチンを
抜ける。

【００５７】すなわち、触媒１２の活性状態下において
エンジン低、中負荷運転時は、パーシャルモードサブル
ーチンヘ移行し、ステップＳ４１で、排気バイパス弁作
動用アクチュエータ３１により排気バイパス弁３２を閉
弁（全閉）すると共に、エンジン運転状態に基づいて設
定される目標過給圧と絶対圧センサ３３により検出され
る実過給圧との比較に応じてＰＩ制御（比例積分制御）
等により排気カット弁作動用アクチュエータ２９に対す
るデューティ比を設定し、このデューティ比による制御
信号を排気カット弁作動用アクチュエータ２９に出力し
て排気カット弁３０を過給圧に応じ開度制御して過給圧
フィードバック制御を行う。

【００５８】これにより、触媒１２が活性している状態
下において、エンジン高負荷運転時に対し排気流量の低
下するエンジン低、中負荷運転時は、排気バイパス弁３
２の全閉により排気バイパス通路１４を遮断し、排気の
全量を排気管１０を介してターボ過給機１１側に流し、
排気カット弁３０により過給圧制御を行うことで、ター
ボ過給機１１を有効に過給作動させる。

【００５９】また、ステップＳ８においてエンジン高負
荷運転時は、ステップＳ１０へ進み、車両のスリップ等
の検出によりＴＣＳからエンジン発生トルク抑制要求
（トラクション要求）のデータ送信が有ったか否かを判
断する。

【００６０】そして、ＴＣＳからのエンジン発生トルク
抑制要求時は、ステップＳ１１へ進み、図５に示すトラ
クション制御モードサブルーチンを実行して、ルーチン
を抜ける。

【００６１】すなわち、触媒１２が活性状態且つエンジ
ン高負荷運転下において、スリップ等の発生によりＴＣ
Ｓからエンジン発生トルク抑制要求が有った時は、トラ
クション制御モードサブルーチンヘ移行し、ステップＳ
５１で、排気カット弁作動用アクチュエータ２９により
排気カット弁３０を全開ないし小開すると共に、排気バ
イパス弁作動用アクチュエータ３１により排気バイパス
弁３２を小開ないし微開する。

【００６２】これにより、エンジン発生トルク抑制要求
時は、排気カット弁３０の全開の下で排気バイパス弁３
２を小開し、ないしは、排気カット弁３０の小開と共に
排気バイパス弁３２を微開することで、ターボ過給機１
１に供給される排気量を減少させて、ターボ過給機１１
の過給動作を規制し、過給圧の低下によりエンジン発生
トルクを抑制する。

【００６３】一方、ステップＳ１０においてエンジン発
生トルク抑制要求（トラクション要求）が無いときは、
上述のステップＳ７へ進み、過給圧制御モードサブルー
チンを実行してルーチンを抜ける。

【００６４】すなわち、触媒１２が活性状態且つエンジ
ン高負荷運転下において、エンジン発生トルク抑制要求
が無い時は、排気カット弁３０を全開すると共に、排気
バイパス弁３２を過給圧に応じ微開して過給圧制御を行
い、ターボ過給機１１を有効に過給動作し、運転性の向
上を図る。

【００６５】尚、本発明は、上記実施の形態に限定され
ず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であり、
適宜の手段を採用し得ることは云うまでもない。

【００６６】例えば、実施の形態においては、排気管１
０における排気バイパス通路１４の分岐部から合流部に
至る間で、排気カット弁３０をターボ過給機１１のター
ビン１１ａ上流側に配設しているが、排気カット弁３０
をタービンｔｌａの下流側に配設してもよく、この場合
においても同様の作用効果が得られる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、主排気通路に接続しターボ過給機をバイパ
スする排気バイパス通路に、触媒を介装することなく、
排気バイパス通路を流れる排気流を制御可能な排気バイ
パス弁のみを配設すると共に、主排気通路における排気
バイパス通路の分岐部から合流部に至るまでの間であっ
てタービンの上流側或いは下流側に、ターボ過給機のタ
ービンヘの排気流を制御可能な排気カット弁を設ける。
そして、エンジン高負荷運転を除く触媒の非活性時は、
排気カット弁を全閉すると共に排気バイパス弁を開弁す
るので、ターボ過給機への排気供給を遮断し、ターボ過
給機を介することなく排気バイパス通路によってエンジ
ンからの排気の全量を直接触媒に供給することが可能と
なる。従って、エンジン高負荷運転を除く触媒の非活性
時は、エンジンからの排気が、ターボ過給機により熱を
奪われることなく、直接、触媒に供給され、且つ、排気
バイパス通路により、ターボ過給機を介装する主排気通
路による通路長に対し、短い通路長によってエンジンか
らの排気が触媒に至るため、熱容量及び熱放射面積を著
しく減少して、エンジンからの排気を触媒に供給するこ
とができ、排気熱により触媒が早期に昇温して活性化
し、触媒の早期活性により排気エミッションを改善する
ことができる。

【００６８】また、エンジン高負荷運転および触媒活性
の少なくとも一方の成立時は、排気カット弁を開弁して
ターボ過給機を作動させ、排気カット弁と排気バイパス
弁との少なくとも一方を用いて過給圧制御を行うので、
ターボ過給機を有効に過給動作することができ、エンジ
ン出力特性を犠牲とすることなく運転性を向上すること
ができる。特に、エンジン高負荷運転時は、エンジンか
らの排気熱が上昇し且つ排気流量が多いため、相対的に
ターボ過給機や排気管による熱容量の影響や熱放射面積
の影響が減少し、触媒の非活性状態でエンジン高負荷運
転に移行し、ターボ過給機を介して排気が流れても温度
低下の少ない排気が触媒に流れることになり、この場合
においても、触媒は早期に昇温して、触媒の早期活性に
より排気エミッションが改善される。

【００６９】従って、過給機付エンジンにおいて、触媒
の早期活性による排気エミッションの改善と運転性の向
上との両立を確実に達成することができる。

【００７０】更に、プリ触媒を配設することなく実現可
能なため、プリ触媒の劣化や破損を考慮することなく実
現できる。

【００７１】請求項２記載の発明によれば、エンジン始
動時、排気カット弁を全閉すると共に排気バイパス弁を
全開するので、上記請求項１記載の発明の効果に加え、
触媒の非活性時には、エンジン始動から直ちに排気の全
量をターボ過給機を介することなく触媒に供給すること
ができ、触媒の早期活性効率を更に向上することができ
る。

【００７２】請求項３記載の発明によれば、エンジン発
生トルク抑制要求時、排気カット弁全開の下で排気バイ
パス弁を小開し、ないしは、排気カット弁の小開と共に
排気バイパス弁を微開するので、上記請求項１或いは請
求項２記載の発明の効果に加え、エンジン発生トルク抑
制要求が有った時は、ターボ過給機に供給される排気量
を減少させて、ターボ過給機の過給動作を規制して過給
圧の低下によりエンジン発生トルクを確実に抑制するこ
とができる。従って、エンジン発生トルク抑制要求に対
し、確実にエンジン発生トルクを抑制することができ、
車両のスリップ等を有効に回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】排気制御ルーチンを示すフローチャート

【図２】始動時モード・触媒活性化モードサブルーチン
を示すフローチャート

【図３】過給圧制御モードサブルーチンを示すフローチ
ャート

【図４】パーシャルモードサブルーチンを示すフローチ
ャート

【図５】トラクション制御モードサブルーチンを示すフ
ローチャート

【図６】過給機付エンジンの全体構成図

【図７】電子制御系の回路構成図

【符号の説明】

１過給機付エンジン６排気ポート９排気マニホルド（主排気通路）１０排気管（主排気通路）１１ターボ過給機１１ａタービン１２触媒１４排気バイパス通路３０排気カット弁３２排気バイパス弁５０制御装置（制御手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｂ 37/02 Ｆ０２Ｂ 37/12 ３０２Ｅ 37/18 ３０２Ｚ 37/12 ３０２ 37/00 ３０３Ｚ 37/12 ３０１ＥＦターム(参考） 3G005 EA04 EA16 FA35 GA02 GB28 GD00 GD07 GD13 GD14 GE01 GE10 HA18 JA06 JA12 JA16 JA26 JA39 JA42 JA45 JB05 JB24 3G091 AA10 AA17 AA23 AA28 AA29 AB01 BA03 CA13 CB02 CB03 CB05 CB07 CB08 DA01 DA02 DA03 DA05 DB04 DB06 DB10 DC01 DC05 EA01 EA03 EA05 EA06 EA07 EA12 EA14 EA16 EA18 EA28 EA30 EA31 EA34 EA39 FA02 FA04 FA12 FA13 FA14 FA19 FB02 FC07 HA36 HA39 HB02 HB03 HB06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの排気ポートからターボ過給機の
タービンを経由し更に触媒を経て外気に開放される主排
気通路と、ターボ過給機をバイパスして主排気通路のタ
ービン上流側から分岐しタービン下流側の触媒に至るま
での間で主排気通路に合流する排気バイパス通路とを備
え、該排気バイパス通路に開閉弁を配設した過給機付エ
ンジンの排気装置において、上記排気バイパス通路に、触媒を介装することなく、排
気バイパス通路を流れる排気流を制御可能な排気バイパ
ス弁のみを配設し、上記主排気通路における排気バイパス通路の分岐部から
合流部に至るまでの間であってタービンの上流側或いは
下流側に、ターボ過給機のタービンヘの排気流を制御可
能な排気カット弁を設け、エンジン高負荷運転を除く触媒の非活性時は、上記排気
カット弁を全閉すると共に上記排気バイパス弁を開弁
し、エンジン高負荷運転および触媒活性の少なくとも一
方の成立時は、排気カット弁を開弁して該排気カット弁
と上記排気バイパス弁との少なくとも一方により過給圧
制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする過給機付
エンジンの排気装置。
【請求項２】上記制御手段は、エンジン始動時、上記排
気カット弁を全閉すると共に上記排気バイパス弁を全開
することを特徴とする請求項１記載の過給機付エンジン
の排気装置。
【請求項３】上記制御手段は、エンジン発生トルク抑制
要求時に、上記排気カット弁を全開ないし小開し、且
つ、排気バイパス弁を小開ないし微開することを特徴と
する請求項１或いは請求項２記載の過給機付エンジンの
排気装置。