JP2017214890A - ターボ過給機付エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギ効率を高めつつ良好な加速性能を得ることのできるターボ過給機付エンジンを提供する。【解決手段】主排気通路１３１に過給用タービン６４を設け、ターボ過給機６０の過給用タービン６４を迂回するバイパス通路１３２に発電用タービン７４を設けるとともに、これらタービン６４，７４に流入する排気の量を調整可能な流量調整手段を設け、燃料カット時は、過給用タービン６４に流入する排気の量を発電用タービン７４に流入する量よりも小さくし、燃料カット時かつ発電の要求がある場合は発電機７２による発電を実施する。【選択図】図５

Description

本発明は、ターボ過給機付エンジンに関する。

従来より、エンジンシステムにおいて、各種電気機器に供給する電力を生成するために、発電機を設けることが行われている。

例えば、特許文献１には、ターボ過給機と、排気のエネルギによる発電する発電機とを備えたエンジンシステムであって、発電機がターボ過給機のタービンとコンプレッサとを連結するシャフトに連結されており、シャフトの回転力によって発電を行うものが開示されている。このエンジンシステムでは、排気のエネルギが過給と発電とに有効に利用されるため、システム全体のエネルギ効率を高めことができる。

特開２００７−２６２９７０号公報

しかしながら、特許文献１のエンジンシステムでは、エンジン本体から排出された排気が常にターボ過給機に流入する。そのため、エンジン本体への燃料供給が停止される燃料カット時に、燃焼ガスに比べて温度の低い空気がターボ過給機に流入することになり、ターボ過給機のタービンがこの空気によって冷却されてしまう。その結果、燃料カット後の加速時においてターボ過給機の過給性能を高くすることができず、良好な加速性能が得られないという問題がある。

本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、エネルギ効率を高めつつ良好な加速性能を得ることのできるターボ過給機付エンジンを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、ターボ過給機付エンジンであって、エンジン本体と、前記エンジン本体から排出される排気のエネルギを受けて回転する過給用タービンおよび当該過給用タービンにより回転駆動されて前記エンジン本体に流入する吸気を過給するコンプレッサを含むターボ過給機と、排気のエネルギを受けて回転する発電用タービンおよび前記発電用タービンにより駆動されて発電する発電機を含む発電装置と、前記過給用タービンが配置される主排気通路と、前記過給用タービンを迂回するように当該主排気通路に接続されて前記発電用タービンが配置されるバイパス通路とを含む排気通路と、前記過給用タービンに流入する排気の量と前記発電用タービンとに流入する排気の量とを調整可能な流量調整手段と、前記流量調整手段および前記発電機を含むエンジンの各部を制御可能な制御手段とを備え、前記制御手段は、前記エンジン本体への燃料供給が停止される燃料カット時において、前記過給用タービンに流入する排気の量の方が前記発電用タービンに流入する排気の量よりも小さくなるように前記流量調整手段を制御するとともに、少なくとも前記発電機に対する発電の要求がある場合は当該発電機による発電を実施することを特徴とするターボ過給機付エンジンを提供する（請求項１）。

この構成によれば、燃料カット時に過給用タービンに流入する低温の排気（空気）の量が小さく抑えられる。そのため、過給用タービンの温度が低下するのを抑制することができ、燃料カット後の加速時において良好な加速性能を得ることができる。

しかも、過給用タービンに導入されなかった排気が発電用タービンに導入されて、この排気のエネルギが発電に利用される。そのため、良好な加速性を実現しつつ、エンジンシステム全体のエネルギ効率を高めることができる。

前記構成において、前記制御手段は、前記燃料カット時において、前記発電機に対する発電の要求がない場合は、前記発電機による発電を停止するのが好ましい（請求項２）。

このようにすれば、要求に応じた発電量を確保しつつ、発電機の過度な駆動機会を抑制することができる。

前記構成において、前記制御手段は、前記燃料カット中においてエンジン回転数が予め設定された基準回転数未満に低下すると、前記発電機の発電量を低減するのが好ましい（請求項３）。

このようにすれば、発電に伴うエンジン本体の背圧の上昇によって燃料カット時にエンストが生じるのをより確実に抑制することができる。そして、これに伴って、燃料カット後にアイドル運転が開始されるときのエンジン回転数（燃料復帰回転数）をより低い回転数に設定することができ、燃料カット時間を長く確保して燃費性能を高くすることができる。

前記構成において、前記制御手段は、前記燃料カット中に前記エンジン本体に加速要求が出された場合は、前記過給用タービンに流入する排気の量が増大するように前記流量調整手段を制御するのが好ましい（請求項４）。

この構成によれば、燃料カット後の加速時に、過給用タービンに流入する排気の量を多く確保して過給力を高めることができる。

前記構成において、前記過給用タービンは、複数の翼を有し排気のエネルギを受けて回転するインペラと、当該インペラに流入する排気の流路を開閉可能な可変ベーンとを備えた可変容量ターボであり、前記バイパス通路には、当該バイパス通路を開閉可能な開閉弁が設けられており、前記流量調整手段は、前記可変ベーンと前記開閉弁とを含むものが挙げられる（請求項５）。

前記構成において、前記排気通路の前記過給用タービンよりも下流側に設けられて、排気を浄化するための浄化装置を備え、前記制御手段は、前記浄化装置の温度が予め設定された基準温度未満の場合は、前記過給用タービンに流入する排気の量の方が前記発電用タービンに流入する排気の量よりも小さくなるように前記流量調整手段を制御するとともに、前記発電機による発電を停止させるのが好ましい（請求項６）。

このようにすれば、浄化装置の基準温度未満の場合、排気のエネルギが過給用タービンで過給に利用されることおよび排気のエネルギが発電用タービンで発電に利用されるのが抑制されるため、より高温の排気を浄化装置に流入させることができる。従って、浄化装置が過剰に低温化して浄化性能が悪化するのを抑制できる。

以上説明したように、本発明のターボ過給機付エンジンによれば、エネルギ効率を高めつつ良好な加速性能を得ることができる。

エンジンシステムの概略構成図である。 エンジン本体の概略断面図である。 ＶＧＴの概略断面図である。 制御ブロックを示した図である。 ＶＧＴ開度、バイパスバルブおよびジェネレータに係る制御の手順を示したフローチャートである。

（１）全体構成
図１は、本発明の一実施形態にかかるターボ過給機付エンジンが適用されるエンジンシステム１００の概略構成図である。

このエンジンシステム１００は、エンジン本体１と、エンジン本体１に導入される吸気が流通する吸気通路１２０と、エンジン本体１から導出される排気（燃焼ガス）が流通する排気通路１３０と、排気により駆動されるターボ過給機６０と、排気により駆動されて発電する発電装置７０とを備える。ここでは、図１等に示すように、エンジン本体１が、４ストロークの直列４気筒ガソリンエンジンであって、車両に駆動源として搭載される場合について説明する。

図２は、エンジン本体１の概略断面図である。

エンジン本体１は、気筒１０が内部に形成されたシリンダブロック１０１と、シリンダブロック１０１の上面に設けられたシリンダヘッド１０２と、気筒１０に往復摺動可能に挿入されたピストン１０３とを有している。

ピストン１０３はコネクティングロッドを介してクランクシャフト（エンジン本体１の出力軸）１０６と連結されており、ピストン１０３の往復運動に応じて、クランクシャフト１０６はその中心軸回りに回転する。

ピストン１０３の上方には燃焼室５が形成されている。シリンダブロック１０１の側壁には、燃焼室５内を臨むようにインジェクタ１０５が取り付けられている。燃焼室５内には、インジェクタ１０５から燃料が噴射される。噴射された燃料と空気との混合気は燃焼室５で燃焼し、ピストン１０３はその燃焼による膨張力で押し下げられて上下に往復運動する。なお、インジェクタ１０５は、シリンダヘッド１０２に取り付けられていてもよい。

シリンダヘッド１０２には、インジェクタ１０５から噴射された燃料と空気との混合気に対し火花放電による点火を行う点火プラグ１８が設けられている。

シリンダヘッド１０２には、各気筒１０にそれぞれ対応して、吸気通路１２０から供給される空気を各気筒１０の燃焼室５に導入するための吸気ポート１３と、吸気ポート１３を開閉する吸気弁１４と、各気筒１０の燃焼室５で生成された排気をエンジン本体１の外部に導出するための排気ポート１１と、排気ポート１１を開閉する排気弁１２とが設けられている。

吸気通路１２０は、各吸気ポート１３に繋がるように設けられている。吸気通路１２０には、上流側から順に、コンプレッサ６２、インタークーラ１２２、スロットルバルブ１２３、サージタンク１２４が設けられている。

コンプレッサ６２は、ターボ過給機６０の構成部品である。すなわち、ターボ過給機６０は、排気通路１３０に設けられて排気により回転駆動される過給用タービン６４と、吸気通路１２０に設けられて過給用タービン６４により回転駆動されるコンプレッサ６２とを有しており、過給用タービン６４（詳細には過給用タービン６４の後述するインペラ６４ａ）が排気の導入を受けて回転することでコンプレッサ６２が回転して吸気を過給する。

（２）排気系
排気通路１３０は、エンジン本体１の各排気ポート１１に繋がるように設けられている。

排気通路１３０は、主排気通路１３１と、バイパス通路１３２とを有している。主排気通路１３１には、上流側から順に、過給用タービン６４、触媒装置（浄化装置）９０が設けられている。バイパス通路１３２は、過給用タービン６４を迂回するように主排気通路１３１に接続されている。バイパス通路１３２には、発電用タービン７４が設けられている。具体的には、バイパス通路１３２は、主排気通路１３１のうち過給用タービン６４よりも上流側の部分と、過給用タービン６４と触媒装置９０との間の部分とを連通している。

バイパス通路１３２には、これを開閉するバイパスバルブ（開閉弁）１３３が設けられており、バイパスバルブ１３３が開弁している状態では、エンジン本体１から排出された排気の一部がバイパス通路１３２および発電用タービン７４に流入するようになっている。

図３に示すように、本実施形態では、過給用タービン６４は、可変容量タービンすなわちＶＧＴ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｇｅｏｍｅｔｒｙ Ｔｕｒｂｉｎｅ）であり、排気のエネルギを受けて回転するインペラ６４ａと、インペラ６４ａの周囲に設けられて角度変更可能な複数のノズルベーン（可変ベーン）６４ｂと、各ノズルベーン６４ｂと連携されたロッド６４ｃと、ロッド６４ｃを進退駆動することにより各ノズルベーン６４ｂの角度を変更するベーンアクチュエータ６４ｄとを備える。ベーンアクチュエータ６４ｄおよびロッド６４ｃによってノズルベーン６４ｂが閉方向（隣接するノズルベーン６４ｂどうしの距離を狭める方向）に駆動されると、過給用タービン６４のインペラ６４ａに流入する排気の流路の面積は小さくなり排気の流速が増大される。

以下では、ノズルベーン６４ｂの角度をＶＧＴ開度という。このＶＧＴ開度は、その値が大きいほど過給用タービン６４の各翼に向かう排気の流通通路の流路面積が大きくなって各翼に衝突する排気の流速が低くなり、その値が小さいほどこの流路面積が小さく絞られて前記排気の流速が高くなることを示すパラメータである。

本実施形態では、エンジン本体１の稼働中において、ＶＧＴ開度は全閉（流通通路を完全に閉鎖する状態）よりも開き側の所定の開度以上となるように制御されている。以下では、この所定の開度であってエンジン稼働中に制御されるＶＧＴ開度のうち最小の開度を最小開度という。

ここで、本実施形態では、主排気通路１３１に導入される排気の量すなわち過給用タービン６４に流入する排気の量と、バイパス通路１３２に導入される排気の量すなわち発電用タービン７４に流入する排気の量とは、ノズルベーン６４ｂの開度とバイパスバルブ１３３の開度とを変更することで変更され、これらノズルベーン６４ｂとバイパスバルブ１３３とが、これらの量を調整する流量調整手段として機能する。

図１に戻り、発電用タービン７４は、発電装置７０の構成部品である。発電装置７０は、この発電用タービン７４と、これにより回転駆動されるタービン側発電機（発電機）７２と、タービン側発電機７２を駆動するジェネレータ制御装置７５とを有している。

発電用タービン７４は、排気のエネルギを受けて回転するタービンであり、タービン側発電機７２は、発電用タービン７４により回転駆動されることで発電する。具体的には、タービン側発電機７２は、発電用タービン７４と連動して回転するロータコイルを有しており、当該ロータコイルの回転に伴う電磁誘導により発電を行う。タービン側発電機７２で生成された電力は、バッテリ（不図示）に蓄電される、あるいは、各種電気機器（不図示）に供給される。

ジェネレータ制御装置７５は、タービン側発電機７２による発電の実施／停止すなわちタービン側発電機７２のロータコイルへの磁化用の電流の印加の実施／停止を切り替えるとともに、タービン側発電機７２の発電量を変更する。

触媒装置９０は、排気を浄化するための装置であり、例えば、酸化触媒等を含む。

（３）制御系
図４を用いて、エンジンシステム１００の制御系について説明する。当実施形態のエンジンシステム１００は、車両に搭載されたＥＣＵ（エンジン制御ユニット、制御手段）５００によって制御される。ＥＣＵ５００は、周知のとおり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｆ等から構成されるマイクロプロセッサである。

ＥＣＵ５００には、各種センサからの情報が入力される。例えば、ＥＣＵ５００は、クランクシャフト１０６の回転数すなわちエンジン本体１の回転数を検出するためのエンジン回転数センサＳＮ１、エンジン本体１に流入する吸気の量を検出するためのエアフローセンサＳＮ２、車両に設けられて運転者により操作されるアクセルペダル（不図示）の開度を検出するアクセル開度センサＳＮ３、吸気通路１２０のうちコンプレッサ６２よりも下流側の圧力すなわちコンプレッサ６２の過給圧（以下、単に過給圧という）を検出するための過給圧センサＳＮ４、排気通路１３０の温度である排気温を検出する排気温度センサＳＮ５等と電気的に接続されており、これらのセンサからの入力信号を受け付ける。また、ＥＣＵ５００には、バッテリの電圧や各種電気機器の操作信号も入力される。

ＥＣＵ５００は、各センサＳＮ１〜ＳＮ５からの入力信号等に基づいて種々の演算等を実行し、過給用タービン６４（ＶＧＴ開度）、バイパスバルブ１３３、ジェネレータ制御装置７５およびその他のエンジンの各部（点火プラグ１８、インジェクタ１０５、スロットルバルブ１２３等）にそれぞれ制御信号を出力する。なお、詳細には、ＥＣＵ５００は、ウエストゲートバルブ１３３を開閉するアクチュエータに制御信号を出力して、これの開度を制御する。

ＥＣＵ５００による、過給用タービン６４（ＶＧＴ開度）、バイパスバルブ１３３、ジェネレータ制御装置７５の制御手順について、図５のフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップＳ１にて、コントローラ５００は、エンジン回転数センサＳＮ１により検出されたエンジン回転数、アクセル開度センサＳＮ５により検出されたアクセル開度、過給圧センサＳＮ５により検出された過給圧、触媒装置９０の温度である触媒温度、および、バッテリ残量であるＳＯＣ等を読み込む。なお、触媒温度は、排気温センサＳＮ４で検出された排気の温度等から別途算出される。また、ＳＯＣは、バッテリに接続された電流センサの検出値等から別途算出される。

次に、ステップＳ２では、触媒温度が予め設定された活性温度（基準温度）未満か否かを判定する。活性温度は、触媒装置９０が活性化した状態での最低温度に設定されている。

ステップＳ２の判定がＹＥＳであって、触媒温度が活性温度未満の場合は、ステップＳ３に進む。そして、ステップＳ３において、ＶＧＴ開度を最小開度にするとともに、バイパスバルブ１３３を開弁する。本実施形態では、バイパスバルブ１３３を全開にする。ステップＳ３の後は、ステップＳ４に進み、ジェネレータ７２での発電を停止する。具体的には、ジェネレータ駆動装置７５によってジェネレータ７２のロータコイルへの磁化用の電流の印加を停止する。

このように、本実施形態では、触媒温度が活性温度未満の場合は、ＶＧＴ開度が最小開度にされるとともにバイパスバルブ１３３が開弁されて、より多くの排気が過給用タービン６４をバイパスして触媒装置９０に導入されるとともに、ジェネレータ７２の発電が停止されてバイパス通路１３２に流入した排気のエネルギが発電用タービン７４で消費されるのが抑制される。

一方、ステップＳ２の判定がＮＯであって触媒温度が活性温度以上の場合は、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０では、エンジン本体１の減速時であって燃料カットがなされているか否かを判定する。すなわち、エンジン本体１が回転している状態で、インジェクタ１０５から気筒１０内への燃料の供給が停止しているか否かを判定する。

ステップＳ１０の判定がＹＥＳであって、燃料カット中の場合は、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、ＶＧＴ開度を最小開度にするとともにバイパスバルブ１３３を開弁する。本実施形態では、このとき、バイパスバルブ１３３は全開とされる。

このように、本実施形態では、燃料カット時はＶＧＴ開度が最小開度とされ、かつ、バイパスバルブ１３３が全開とされる。そして、これによって、エンジン本体１から排出された排気（空気）のほぼ全量が過給用タービン６４を迂回して発電用タービン７４に導入される。

ステップＳ１１の次はステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、エンジン回転数が予め設定された基準回転数以上か否かが判定される。基準回転数は、アイドル回転数よりもわずかに大きい値に設定されている。例えば、アイドル回転数よりも２００ｒｐｍ程度大きい値に設定されている。ここで、燃料カットがなされるとエンジン回転数は低下していきアイドル回転数に近づく。従って、このステップＳ１２では、燃料カットが行われてから所定時間が経過してエンジン回転数がアイドル回転数に近い値まで低下したか否かを判定している。

ステップＳ１２の判定がＮＯであってエンジン回転数が基準回転数未満の場合は、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０では、ジェネレータ７２での発電を停止する。

一方、ステップＳ１２の判定がＹＥＳであってエンジン回転数が基準回転数以上の場合は、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、ジェネレータ７２に対して発電要求があるか否かを判定する。例えば、ＳＯＣが所定値未満の場合や、各種電気機器での電気負荷が所定値以上の場合に、発電要求があると判定される。

具体的には、コントローラ５００は、ＳＯＣや各種電気機器の電気負荷等に基づいて、所定の電力量に対して現在不足している電力量を算出し、この電力不足量が所定値以上であれば発電要求があると判定する。所定の電力量は、例えば、バッテリの最大蓄電量であり、この最大蓄電量から現在のバッテリの蓄電量および各種電気機器で消費されている電力量を差し引くことで算出される。

ステップＳ１３の判定がＮＯであって発電要求がない場合はステップＳ２０に進む。そして、前記のように、ジェネレータ７２の発電を停止する。

一方、ステップＳ１３の判定がＹＥＳであって発電要求がある場合はステップＳ１４に進む。そして、ジェネレータ７２による発電を実施する。具体的には、ジェネレータ制御装置７５によってジェネレータ７２のロータコイルに磁化用の電流を印加する。

このように、本実施形態では、燃料カット時にはＶＧＴ開度を最小開度とし、バイパスバルブ１３３を全開とする。そして、エンジン回転数が基準回転数以上かつ発電要求がある場合は、ジェネレータ７２による発電を実施する。一方、エンジン回転数が基準回転数未満、あるいは、発電要求がない場合は、ジェネレータ７２による発電を停止する。

ステップＳ１０に戻り、ステップＳ１０の判定がＮＯであって燃料カット中でない場合は、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５では、燃料カット途中からの加速時か否かを判定する。具体的には、燃料カットが継続されてエンジン回転数がアイドル回転数まで低下すると自動的に気筒１０への燃料供給が再開されてアイドル運転が実施されるが、ここでは、アイドル運転が実施されるまでにアクセルペダルの踏込操作等に伴って加速が行われたか否か（加速要求があるか否か）を判定する。本実施形態では、コントローラ５００は、アクセル開度センサＳＮ３の検出値等に基づいて燃料カット途中からの加速時であるか否かを判定する。

ステップＳ１５の判定がＹＥＳであって燃料カット途中からの加速時である場合は、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、ＶＧＴ開度を増大させる（開き側にする）。すなわち、ＶＧＴ開度を、それまでの最小開度から増大させる。また、ステップＳ１６では、バイパスバルブ１３３を閉弁する。本実施形態では、バイパスバルブ１３３を全閉にする。

ステップＳ１６の後はステップＳ２０に進み、前記のように、ジェネレータ７２による発電を停止する。

このように、本実施形態では、燃料カット途中からの加速時には、ＶＧＴ開度が増大されるとともにバイパスバルブ１３３が閉弁されて、これにより、多量の排気が過給用タービン６４に導入されるとともに、ジェネレータ７２での発電が停止される。

ステップＳ１５に戻り、ステップＳ１５の判定がＮＯの場合、すなわち、触媒温度が活性温度以上で、かつ、燃料カット時でも燃料カット途中からの加速時でもない場合は、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、通常の制御を実施する。具体的には、発電要求がある場合にはバイパスバルブ１３３を開弁してジェネレータ７２で発電を実施する一方、発電要求がない場合にはバイパスバルブ１３３を閉弁する。また、過給圧が目標過給圧になるようにＶＧＴ開度を制御する。

（４）作用等
以上のように、本エンジンシステム１００では、燃料カット時にＶＧＴ開度が最小開度とされるとともにバイパスバルブ１３３が開弁される。そして、これにより、エンジン本体１から排出された排気は主としてバイパス通路１３２に導入される。すなわち、主排気通路１３１に設けられた過給用タービン６４に流入する排気の量が、バイパス通路１３２に設けられた発電用タービン７４に流入する排気の量よりも小さくされる。そのため、過給用タービン６４に低温の排気、詳細には空気、が流入するのを抑制して、過給用タービン６４の温度が低下するのを抑制することができる。従って、燃料カット後の過給時において過給用タービン６４でのエネルギ損失を抑制して、過給用タービン６４による過給性能を高くすることができる。これにより、例えば、燃料カット後の加速時において良好な加速性能を得ることができる。

しかも、このエンジンシステム１００では、燃料カット時において発電要求があると、ジェネレータ７２による発電が実施される。そのため、過給用タービン６４に導入されなかった多くの排気のエネルギを利用して、要求に応じて適切に発電を行うことができ、良好な過給性能を得つつエンジンシステム全体のエネルギ効率を高めることができる。

また、燃料カット途中からの加速時には、ＶＧＴ開度が増大され且つバイパスバルブ１３３が閉じられる。そのため、この加速時において過給用タービン６４に流入する排気の量を多く確保して過給力を高めることができる。ここで、バイパスバルブ１３３が閉じられて発電用タービン７４に流入する排気の流量が小さく抑えられた状態で発電を行うと発電用タービン７４に過剰な負荷がかかってしまう。これに対して、本実施形態では、この燃料カット途中からの加速時にはジェネレータ７２での発電を停止しており、発電用タービン７４に過剰な負荷がかかるのを抑制することができる。

また、本エンジンシステム１００では、燃料カット時において、エンジン回転数が基準回転数未満に低下すると、ジェネレータ７２による発電を停止している。そのため、発電に伴うエンジン本体１の背圧の上昇によってエンストが生じるのをより確実に抑制することができる。具体的には、燃料カット時、かつ、エンジン回転数が非常に低い状態で、仮にジェネレータ７２による発電を実施した場合には、発電用タービン７４の上流側の圧力ひいてはエンジン本体１の背圧が高くなってエンジン本体１の回転が停止するおそれすなわちエンストするおそれがある。これに対して、前記のように燃料カット時、かつ、エンジン回転数が基準回転数未満においてジェネレータ７２による発電を停止すれば、このエンストをより確実に抑制することができる。そして、このようにエンストの発生が抑制されることで、燃料カット後にアイドル運転が開始されるときのエンジン回転数すなわちアイドル回転数をより低い回転数に設定することができ、燃料カット時間を長く確保して燃費性能を高くすることができる。

また、本エンジンシステム１００では、触媒温度が活性温度未満の場合には、ＶＧＴ開度が最小開度とされ、かつ、バイパスバルブ１３３が開弁されるとともにジェネレータ７２による発電が停止されて、排気の多くがバイパス通路１３２を通って触媒装置９０に流入する。そのため、過給用タービン６４を通過することに伴ってコンプレッサ６２の回転駆動に利用される排気のエネルギを小さく抑えることができるとともに、ジェネレータ７２での発電に伴って発電用タービン７４で消費される排気のエネルギを小さく抑えることができ、触媒装置９０に流入する温度の過剰な低下を抑制することができる。従って、触媒装置９０の暖機すなわち活性化を促進することができる。

（５）変形例
前記実施形態では、過給用タービン６４をＶＧＴで構成した場合について説明したが、これに代えて、過給用タービン６４を、固定容量タービンいわゆるＦＧＴ（Ｆｉｅｘ Ｇｅｏｍｅｔｒｙ Ｔｕｒｂｉｎｅ）すなわちインペラに流入する排気の流路面積が一定に固定されたタービンとしてもよい。

また、ジェネレータ７２は発電用タービン７４により駆動されて、発電の実施と停止とを切り替えることが可能なものであればよく、具体的な構成は前記に限らない。例えば、ジェネレータと発電用タービンとの連結が解除されることでジェネレータでの発電が停止されるものであってもよい。

また、前記実施形態では、ステップＳ３、Ｓ１１において、ＶＧＴ開度を最小開度にし、バイパスバルブ１３３を全開にした場合について説明したが、これらの開度はこれに限らず、過給用タービン６４に流入する排気の量が発電用タービン７４に流入する排気の量よりも小さくなるように設定されればよい。

また、過給用タービン６４と発電用タービン７４とに流入する排気の量を調整するための流量調整手段は、前記実施形態のように、ノズルベーン６４ｂとバイパスバルブ１３３とに限らず、この量を調整可能なものであればよい。例えば、バイパス通路１３２の上流端にバイパス通路１３２と主排気通路１３１とに向かう排気の量を変更可能な三方弁等を用いてもよい。

また、前記実施形態では、ステップＳ１２にてエンジン回転数が基準回転数未満であると判定された場合に、ジェネレータ７２での発電を停止させる場合について説明したが、発電の停止に代えてジェネレータ７２での発電量を低減させるように制御してもよい。

また、ジェネレータ７２は発電用タービン７４により駆動されて、発電の実施と停止とを切り替えることが可能なものであればよく、具体的な構成は前記に限らない。例えば、ジェネレータと発電用タービンとの連結が解除されることでジェネレータでの発電が停止されるものであってもよい。

また、前記実施形態では、エンジン本体１が４気筒のガソリンエンジンの場合について説明したが、エンジン本体１の種類はこれに限らない。例えば、ディーゼルエンジンや、その他の気筒数を有するエンジンであってもよい。

１ エンジン本体
６０ ターボ過給機
６２ コンプレッサ
６４ 過給用タービン
６４ａ インペラ
６４ｂ ノズルベーン（可変ベーン、流量調整手段）
７０ 発電装置
７２ ジェネレータ（発電機）
７４ 発電用タービン
９０ 触媒装置（浄化装置）
１００ エンジンシステム（ターボ過給機付エンジン）
１２０ 吸気通路
１３０ 排気通路
１３１ 主排気通路
１３２ バイパス通路
１３３ バイパスバルブ（開閉弁、流量調整手段）
５００ ＥＣＵ（制御手段）

Claims (6)

1. ターボ過給機付エンジンであって、
   エンジン本体と、
   前記エンジン本体から排出される排気のエネルギを受けて回転する過給用タービンおよび当該過給用タービンにより回転駆動されて前記エンジン本体に流入する吸気を過給するコンプレッサを含むターボ過給機と、
   排気のエネルギを受けて回転する発電用タービンおよび前記発電用タービンにより駆動されて発電する発電機を含む発電装置と、
   前記過給用タービンが配置される主排気通路と、前記過給用タービンを迂回するように当該主排気通路に接続されて前記発電用タービンが配置されるバイパス通路とを含む排気通路と、
   前記過給用タービンに流入する排気の量と前記発電用タービンとに流入する排気の量とを調整可能な流量調整手段と、
   前記流量調整手段および前記発電機を含むエンジンの各部を制御可能な制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記エンジン本体への燃料供給が停止される燃料カット時において、前記過給用タービンに流入する排気の量の方が前記発電用タービンに流入する排気の量よりも小さくなるように前記流量調整手段を制御するとともに、前記燃料カット時かつ少なくとも前記発電機に対する発電の要求がある場合は当該発電機による発電を実施することを特徴とするターボ過給機付エンジン。
2. 請求項１に記載のターボ過給機付エンジンにおいて、
   前記制御手段は、前記燃料カット時において、前記発電機に対する発電の要求がない場合は、前記発電機による発電を停止することを特徴とするターボ過給機付エンジン。
3. 請求項１または２に記載のターボ過給機付エンジンにおいて、
   前記制御手段は、前記燃料カット中においてエンジン回転数が予め設定された基準回転数未満に低下すると、前記発電機の発電量を低減することを特徴とするターボ過給機付エンジン。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のターボ過給機付エンジンにおいて、
   前記制御手段は、前記燃料カット中に前記エンジン本体に加速要求が出された場合は、前記過給用タービンに流入する排気の量が増大するように前記流量調整手段を制御することを特徴とするターボ過給機付エンジン。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のターボ過給機付エンジンにおいて、
   前記過給用タービンは、複数の翼を有し排気のエネルギを受けて回転するインペラと、当該インペラに流入する排気の流路を開閉可能な可変ベーンとを備えた可変容量ターボであり、
   前記バイパス通路には、当該バイパス通路を開閉可能な開閉弁が設けられており、
   前記流量調整手段は、前記可変ベーンと前記開閉弁とを含むことを特徴とするターボ過給機付エンジン。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のターボ過給機付エンジンにおいて、
   前記排気通路の前記過給用タービンよりも下流側に設けられて、排気を浄化するための浄化装置を備え、
   前記制御手段は、前記浄化装置の温度が予め設定された基準温度未満の場合は、前記過給用タービンに流入する排気の量の方が前記発電用タービンに流入する排気の量よりも小さくなるように前記流量調整手段を制御するとともに、前記発電機による発電を停止させることを特徴とするターボ過給機付エンジン。