JP2020118050A - 過給機付き内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気浄化触媒を掃気暖機できる過給機付き内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】電子制御装置９０は、ターボチャージャ６０と、排気通路においてタービン６２より上流側に配設され排気通路を通る排気ガスを浄化する排気浄化触媒４４と、タービン６２に配設された可変ノズルを有し可変ノズルを全閉位置から全開位置までの範囲内に設定可能な可変ノズル装置６３を備えた内燃機関１０に適用される。電子制御装置９０は、可変ノズルを全閉位置又は所定位置より全閉側の位置に設定する触媒暖機制御を実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、過給機付き内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１は、ターボチャージャ付内燃機関の排気ガス浄化装置（以下、「従来技術」と称呼される。）を開示する。従来装置は、内燃機関の排気を浄化する排気浄化触媒をタービンの上流に配設している。

従来装置では、排気ガスの温度が所定温度より高くなった場合に、排気浄化触媒及びタービンを迂回するバイパス通路に介装されたバイパス弁（ウエイストゲートバルブ）を開き、高温の排気ガスが排気浄化触媒に流入することを防止することで、パーティキュレートの増加を防止できる。更に、従来装置では、排気ガスの熱によって温度の低い排気浄化触媒を触媒活性化温度以上に温める排気浄化触媒の暖機過程であると推定される場合、排気浄化触媒の早期暖機を実現するために上記バイパス通路を全閉する。

特開平０７−３３２０７２号公報

従来装置のように、排気通路に排気浄化触媒及びタービンを迂回するバイパス通路が設けられた構成では、タービンを迂回するときに排気ガスの全量が排気浄化触媒を通らないので、エミッションが悪化する。

そこで、排気通路に排気浄化触媒の下流側且つタービンの上流側の所定位置から分岐し且つタービンを迂回するバイパス通路が設けられた構成が提案されている。この構成では、バイパス通路に介装されたバイパス弁の開閉を問わずに排気ガスが全量排気浄化触媒を通るようになっている。更に、バイパス弁及びバイパス通路に代えて、排気浄化触媒の下流側のタービンに、可変ノズルを有する可変ノズル装置を配設する構成が提案されている。

しかしながら、これらの構成の場合、バイバス弁（可変ノズル）の開閉を問わず排気ガス全量が排気浄化触媒を通るため、従来装置のバイパス弁の制御をそのまま適用することができないので、排気浄化触媒を早期暖機できない可能性が高い。

本発明は上述した課題に対処するためになされた。即ち、本発明の目的の一つは、排気浄化触媒がタービンの上流に配設された過給機付き内燃機関に適用され、排気浄化触媒を早期暖機できる可能性を高くすることができる過給機付き内燃機関の制御装置（以下、「本発明制御装置」とも称呼される。）を提供することにある。

本発明制御装置（９０）は、エンジン（２０）の排気ガスが通る排気通路（４２）に介装され、通過する前記排気ガスのエネルギーにより回転されるタービンホイールを含むタービン（６２）、及び、前記エンジンに吸入される吸気が通過する吸気通路（３２）に介装され、前記タービンホイールにより回転されるコンプレッサホイールを含むコンプレッサを有するターボチャージャ（６０）と、
前記排気通路において、前記タービンより上流側に配設され、前記排気通路を通る前記排気ガスを浄化する触媒装置（４４）と、
前記タービンに配設された可変ノズルを有し、前記可変ノズルを全閉位置から全開位置までの範囲内に設定可能な第１過給圧調整部（６３）、
又は、
前記排気通路において前記触媒装置の下流且つ前記タービンの上流の位置から分岐するように配設され且つ前記タービンを迂回するバイパス通路（６５）と前記バイパス通路に介装されたウエイストゲートバルブ（６６）とを有し、前記ウエイストゲートバルブを全閉位置から全開位置までの範囲内に設定可能な第２過給圧調整部と、
を備えた過給機付き内燃機関に適用される。

本発明制御装置は、
前記第１過給圧調整部を備えた前記過給付き内燃機関に適用される場合、前記可変ノズルを全閉位置又は所定位置より全閉側の位置に設定する触媒暖機制御を実行するように構成され、
前記第２過給圧調整部を備えた前記過給付き内燃機関に適用される場合、前記ウエイストゲートバルブを全閉位置又は所定位置より全閉側の位置に設定する触媒暖機制御を実行するように構成される。

本発明装置によれば、排気浄化触媒を早期暖機できる可能性を高くすることができる。

上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いた名称及び／又は符号を括弧書きで添えている。しかしながら、本発明の各構成要素は、前記名称及び／又は符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。

図１は本発明の第１実施形態に係る過給機付き内燃機関の制御装置が適用された内燃機関の概略構成図である。 図２は制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図３は制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図４は制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図５は本発明の第２実施形態に係る過給機付き内燃機関の制御装置が適用された内燃機関の概略構成図である。 図６は制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図７は制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図８は制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。

以下、本発明の各実施形態に係る過給機付き内燃機関の制御装置について説明する。なお、実施形態の全図において、同一又は対応する部分には同一の符号を付す。

<<第１実施形態>>
＜構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る過給機付き内燃機関の制御装置（以下、「第１制御装置」と称呼される場合がある。）を適用した内燃機関の概略構成を示す。内燃機関１０は、多気筒（本例においては、第１気筒〜第４気筒の４つの気筒）を有する内燃機関である。以下、便宜上、「内燃機関１０」は、単に「機関１０」とも称呼される。

この機関１０は、図１に示されるように、エンジン本体２０（エンジン）、エンジン本体２０に空気を導入するための吸気系統３０、エンジン本体２０から排出される排気ガスを機関１０の外部に放出するための排気系統４０、排気ガスのエネルギーによって駆動されてエンジン本体２０に導入される空気を圧縮する過給機６０及び各種のセンサ８１〜８７及び電子制御装置９０、を備えている。

エンジン本体２０は、吸気系統３０及び排気系統４０が連結されたシリンダヘッド２１、図示しない点火プラグ、イグニッションコイル及びイグナイタを含む点火装置及び燃料噴射弁を備えている。

点火装置は、その点火プラグが燃焼室に露出するようにしてシリンダヘッド２１に配設されている。点火装置は電子制御装置９０から送出される信号に従って点火プラグから火花を発生させるようになっている。燃料噴射弁は、吸気ポート（図示省略）に配設されている。燃料噴射弁は、電子制御装置９０から送出される信号に従って燃料をシリンダヘッド２１に形成された吸気ポートに噴射するようになっている。

吸気系統３０は、吸気ポート、吸気ポートを介してそれぞれの気筒に連通されたインテークマニホールド３１、インテークマニホールド３１の上流側の集合部に接続された吸気管３２、吸気管３２内の開口面積（開口断面積）を変更することができるスロットル弁（吸気絞り弁）３３、スロットル弁３３を回転駆動するスロットル弁アクチュエータ３３ａ、スロットル弁３３の上流側の吸気管３２に設けられたインタークーラ３４及びインタークーラ３４の上流側に設けられた過給機６０よりも上流側の吸気管３２の端部に設けられたエアクリーナ３５、を有している。インテークマニホールド３１及び吸気管３２は、吸気通路を構成している。

排気系統４０は、シリンダヘッド２１に形成された排気ポート（図示省略）、排気ポートを介してそれぞれの気筒に連通されたエキゾーストマニホールド４１、エキゾーストマニホールド４１の下流側の集合部に接続された排気管４２、排気管４２に設けられた過給機６０よりも上流側に設けられた排気浄化触媒４４、を有している。エキゾーストマニホールド４１及び排気管４２は、排気通路を構成している。排気浄化触媒４４は、白金等の貴金属からなる活性成分を担持する三元触媒装置（排気浄化装置）である。

過給機６０は、吸気通路（吸気管３２）に設けられたコンプレッサ６１、排気通路（排気管４２）に設けられたタービン６２及び可変ノズル装置６３、を有している。

過給機６０は、ターボチャージャであって、タービン６２に導入される排気ガスのエネルギーを利用してコンプレッサ６１に導入される空気（すなわち、燃焼室に導入される空気）を圧縮するように構成されている。

具体的に述べると、コンプレッサ６１はコンプレッサハウジング及びコンプレッサハウジング内に配設されたコンプレッサホイールを有する。タービン６２は、タービンハウジング及びタービンハウジング内に配設されたタービンホイールを有する。タービン６２は、排気通路に介装され、タービンハウジングに流入する排気ガスのエネルギーによってタービンホイールが回転される。タービンホイールとコンプレッサホイールとは図示しないシャフトにより連結され、タービンホイールが回転されるとコンプレッサホイールも回転するようになっている。そして、コンプレッサホイールの回転によってコンプレッサ６１よりも下流の吸気通路内の空気が圧縮されて、エンジン本体２０の吸気側に送り込まれる。

可変ノズル装置６３は、タービンホイールの外周に設けられた複数のノズルベーン（可変ノズル）を含む。ノズルベーンは、電子制御装置９０からの指示信号に応じてその開度（以下、「ノズル開度」と称呼される。）が全閉位置の開度から全開位置の開度までの範囲内で変更されるようになっている。その結果、タービン６２に導入される排気ガスが通過する領域の開口面積が変更され、過給圧が変更（制御）される。

可変ノズルのノズル開度を小さくすると、排気ガスが通過する領域の開口面積が小さくなり、タービン６２に導入される排気ガスの流速が上がって、タービンホイールの回収エネルギーが増大して、過給圧が増大する。これに対して、可変ノズル開度を大きくすると、排気ガスが通過する領域の開口面積が大きくなり、排気ガスの流速が下がって、タービンホイールの回収エネルギーが減少して、過給圧が減少する。

通常の過給圧制御では、電子制御装置９０によって、機関１０の過給圧（過給圧センサ８３が検出する過給圧）が運転状態に応じた目標過給圧に制御されるための目標ノズル開度が設定され、実際のノズル開度が目標ノズル開度に近づくように制御される。目標過給圧は、例えば、アクセルペダルＡＰの操作量（アクセルペダルＡＰの開度）及び機関回転速度に基づいて演算される。

各種のセンサ８１〜８６として、空気導入量センサ８１、吸気温度センサ８２、過給圧センサ８３、クランクポジションセンサ８４、排気温度センサ８５、触媒温度センサ８６及びアクセル開度センサ８７が設けられている。

空気導入量センサ８１は、吸気通路（吸気管３２）に設けられている。空気導入量センサ８１は、吸気管３２内を流れる空気の質量流量（すなわち、機関１０に吸入される空気の質量）に応じた信号を出力するようになっている。

吸気温度センサ８２は、吸気通路（吸気管３２）に設けられている。吸気温度センサ８２は、吸気管３２内を流れる空気の温度である吸気温度に応じた信号を出力するようになっている。

過給圧センサ８３は、スロットル弁３３の下流側の吸気管３２に設けられている。過給圧センサ８３は、吸気管３２内の空気の圧力（すなわち、過給機６０によってもたらされる過給圧）を表す信号を出力するようになっている。

クランクポジションセンサ８４は、クランクシャフト（図示省略）の近傍に設けられている。クランクポジションセンサ８４は、クランクシャフトの回転に応じた信号（すなわち、機関回転速度に応じた信号）を出力するようになっている。

排気温度センサ８５は、排気浄化触媒４４の上流側の位置に設けられている。排気温度センサ８５は、排気浄化触媒４４に導入される排気ガスの温度に応じた信号を出力するようになっている。

触媒温度センサ８６は、排気浄化触媒４４に設けられている。触媒温度センサ８６は、排気浄化触媒４４の温度（以下、「触媒温度」と称呼される。）に応じた信号を出力するようになっている。

なお、ＣＰＵ９１は、機関１０の運転状態（例えば、機関負荷、機関回転数等）に基づいて触媒温度等を推定すること等によって、触媒温度等を取得してもよい。排気温度センサ８５及び触媒温度センサ８６の少なくとも一つは省略されてもよい。

アクセル開度センサ８７は、アクセルペダルＡＰに設けられている。アクセル開度センサ８７は、このアクセルペダルＡＰの開度に応じた信号を出力するようになっている。

電子制御装置９０は、ＣＰＵ９１、ＣＰＵ９１が実行するプログラム、テーブル（マップ）及び定数等をあらかじめ記憶したＲＯＭ９２、ＣＰＵ９１が必要に応じて一時的にデータを格納するＲＡＭ９３、電源が投入された状態でデータを格納すると共に格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップＲＡＭ９４、ならびに、ＡＤコンバータを含むインターフェース９５を有する。ＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３、ＲＡＭ９４及びインターフェース９５は、互いにバスで接続されている。

インターフェース９５は、上述した各種のセンサと接続され、ＣＰＵ９１にそれらから出力される信号を伝えるようになっている。更に、インターフェース９５は、アクチュエータ３３ａ及び可変ノズル装置６３等と接続され、ＣＰＵ９１の指示に応じてそれらに指示信号を送るようになっている。

＜作動の概要＞
上記のように、排気浄化触媒４４がタービン６２の上流に配設された機関１０の構成では、エンジン本体２０が排出する排気ガスの熱で、温度の低い排気浄化触媒４４を触媒活性化温度以上に温める暖機を行う。この機関１０の構成では、排気浄化触媒４４が早期に暖機されにくい。その理由として、下記２つが考えられる。
（１）排気ガスが排気浄化触媒４４内に滞留する時間が短く、排気ガスから排気浄化触媒４４に熱を伝える時間が短くなってしまう可能性がある。
（２）排気ガス温度が低い可能性がある。
更に、排気浄化触媒４４がタービン６２の上流に配設された機関１０の構成において、排気浄化触媒４４の暖機が未完了時のエミッションが悪化する可能性がある。暖機が未完了時のエミッションが悪化する理由として、下記１つが考えられる。
（３）排気ガスが排気浄化触媒４４内に滞留する時間が短く、浄化反応できる時間が短い可能性がある。

そこで、第１制御装置は、エンジン始動直後等、排気浄化触媒４４の暖機が必要なとき、可変ノズル装置６３の可変ノズルの開度を全閉側の開度（全閉位置又は所定位置より全閉側の位置）に設定する。例えば、第１制御装置は、可変ノズルのノズル開度を最小にするか、或いは、通常の過給圧制御時に設定される目標ノズル開度より小さくなるように、可変ノズルを制御する。

このように制御することによって、排気浄化触媒４４の下流にあるタービン６２に導入される排気ガスが通過する領域の開口面積が小さくなるので、タービン６２の上流の排気ガスの排気浄化触媒４４内の滞留時間が長くなる。従って、排気ガスが排気浄化触媒４４に熱を伝える時間を長くすることができるので、排気浄化触媒４４の暖機を促進できる。

加えて、タービン６２の上流の排気ガスの圧力が上昇することによって排気ガスの温度が上昇することで、排気浄化触媒４４における排気ガスの温度が上昇するので、排気浄化触媒４４の暖機を促進することができる。

更に、排気ガスの排気浄化触媒４４内の滞留時間を長くすることによって、浄化反応できる時間を長くすることができるので、エミッションを低減できる。
以上が、本実施装置の作動の概要である。

＜具体的作動＞
第１制御装置の電子制御装置９０のＣＰＵ９１（単に「ＣＰＵ９１」と称呼する。）は、所定時間が経過する毎に図２のフローチャートにより示したルーチンを実行するようになっている。

従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ９１は、図２のステップ２００から処理を開始してステップ２０５に進み、触媒暖機制御実行フラグＸｓ（以下、単に「フラグＸｓ」と称呼される。）の値が「０」であるか否かを判定する。

フラグＸｓはその値が「１」の場合、触媒暖機制御実行中であることを表す。フラグＸｓはその値が「０」の場合、触媒暖機制御実行中ではないことを表す。なお、フラグＸｓは、車両のイグニッション・キー・スイッチがオフからオンに変更されたときに実行される図示しないイニシャルルーチンにおいて「０」に設定されるようになっている。

フラグＸｓの値が０である場合、ＣＰＵ９１はステップ２０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ２１０に進み、下記の触媒暖機制御の開始条件が成立しているか否かを判定する。

触媒暖機制御の開始条件は、条件１及び条件２の何れかが成立したときに成立する。
条件１：現時点が機関１０の始動直後である。
条件２：排気浄化触媒４４の温度（触媒温度）が所定温度（例えば、触媒活性化温度）未満である。

触媒暖機制御の開始条件が成立しない場合、ＣＰＵ９１はステップ２１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ２９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。

これに対して、触媒暖機制御の開始条件が成立する場合、ＣＰＵ９１はステップ２１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ２１５に進み、触媒暖機制御の実行を開始する。本例において、ＣＰＵ９１は可変ノズル装置６３の可変ノズルのノズル開度を最小に設定する。なお、ＣＰＵ９１は、通常の過給圧制御で設定される目標ノズル開度より小さくなるように、可変ノズルのノズル開度を設定するようにしてもよい。加えて、ＣＰＵ９１はフラグＸｓの値を「１」に設定する。その後、ＣＰＵ９１はステップ２２０に進み、触媒暖機制御終了条件が成立するか否かを判定する。

触媒暖機制御終了条件は、次の条件１が成立したときに成立する。
条件１：排気浄化触媒４４の温度（触媒温度）が所定温度（例えば、触媒活性化温度）以上である。
なお、触媒暖機制御終了条件は、上記の条件１に限定されるものではなく、他の条件であってもよい。

触媒暖機制御終了条件が成立しない場合、ＣＰＵ９１はステップ２２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ２９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。

その後、ＣＰＵ９１が図２のルーチンを実行してステップ２０５に進む場合、ステップ２０５の処理の時点にてフラグＸｓの値は「１」である。従って、ＣＰＵ９１はステップ２０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ２２０に進み、触媒暖機制御終了条件が成立したか否かを判定する。即ち、触媒暖機制御の実行が開始された以降、フラグＸｓの値が「１」である限り、触媒暖機制御の実行が継続し、所定時間経過毎に、ステップ２２０にて触媒暖機制御終了条件が成立したか否かが繰り返し判定される。

ここで、触媒暖機制御が実行され、排気ガスの熱によって排気浄化触媒４４が加熱されることによって触媒温度が高くなり、ステップ２２０の処理を実行する時点で触媒暖機制御終了条件が成立したとする。この場合、ＣＰＵ９１はステップ２２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ２２５に進み、図示しないルーチンにて実行される通常の過給圧制御の実行を開始する。これにより、可変ノズルのノズル開度が、通常の過給圧制御によって制御される。

その後、ＣＰＵ９１はステップ２３０に進み、フラグＸｓの値を「０」に設定した後ステップ２９５に進んで、本ルーチンを一旦終了する。

以上説明したように、第１制御装置によれば、排気浄化触媒４４の下流にあるタービン６２に配設された可変ノズルのノズル開度を最小にすることで、タービン６２の上流の排気ガスの排気浄化触媒４４内の滞留時間を長くできる。

これにより、排気ガスが排気浄化触媒４４に熱を伝える時間を長くすることができるので、触媒暖機を促進できる。加えて、タービン６２の上流の排気ガスの圧力が上昇することによって、排気浄化触媒４４における排気ガスの温度が上昇するので、触媒暖機を促進することができる。排気ガスの排気浄化触媒４４内の滞留時間を長くすることによって、浄化反応できる時間を長くすることができるので、エミッションを低減できる。

＜変形例１−１＞
第１制御装置のＣＰＵ９１は、図２に示したルーチンに代えて、図３に示したルーチンを実行するように構成されてもよい。このルーチンは、図２のステップ２１５とステップ２２０との間にステップ３０５及びステップ３１０が追加された点のみにおいて、図２に示したルーチンと相違している。従って、以下、図３のステップ３０５及びステップ３１０の処理を主に説明する。

ステップ２１０にて触媒暖機制御の開始条件が成立すると、ＣＰＵ９１は、ステップ２１５に進み既に述べた処理を実行した後、ステップ３０５に進み、可変ノズルが正常に閉まっているか否かを判定する。なお、「可変ノズルが正常に閉まっている」とは、実際の可変ノズルのノズル開度が、触媒暖機制御で設定されるべきノズル開度に一致又はほぼ一致していることをいう。

可変ノズルが正常に閉まっていない場合には、排気浄化触媒４４の暖機が弱まる可能性が高い。従って、この場合、ＣＰＵ９１はステップ３０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ３１０に進み、暖機強化制御を実行する。

暖機強化制御とは、通常の機関１０の制御よりも機関回転速度が増大するように機関１０を制御する等によって、触媒暖機を強化する制御である。その後、ＣＰＵ９１はステップ２２０に進み、既に述べた処理を実行する。なお、触媒暖機制御終了条件が、「エンジンが始動してからの経過時間が予め設定された閾値時間以上であるとの条件」である場合、ＣＰＵ９１は、暖機強化制御に代えて、触媒暖機制御を通常の触媒暖機制御を実行する時間より延長する（上記閾値時間を長くする）暖機延長制御を実行してもよい。

これに対して、可変ノズルが正常に閉まっている場合、ＣＰＵ９１はステップ３０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ２２０に進み、既に述べた処理を実行する。

＜変形例１−２＞
第１制御装置のＣＰＵ９１は、図２に示したルーチンに代えて、図４に示したルーチンを実行するように構成されてもよい。このルーチンは、図２のステップ２２０とステップ２３０との間にステップ４０５乃至ステップ４１５が追加された点のみにおいて、図２に示したルーチンと相違している。従って、以下、図４のこれらのステップの処理を主に説明する。

ＣＰＵ９１は、ステップ２２０の処理を実行する時点で、触媒暖機制御終了条件が成立すると、ＣＰＵ９１はステップ２２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４０５に進み、運転パターン及び車両周辺環境（レーダセンサ等の周辺センサによって取得された情報）に基づいて、「車両が加速する可能性が高い状態」及び「車両がスポーツモードである状態」の何れかであるかが否かを判定する。

スポーツモードは、運転操作に対する車両の応答性が高い周知のモードである（例えば、アクセルペダルＡＰの操作量に対してエンジン出力の応答性を比較的に高めるように、アクセルペダルＡＰの操作量に対するエンジン出力等が比較的大きめに設定される（特開２０１０−２０９６９４号公報、特開２０１０−２０９６９５号公報、特開２０１７−０２４５５３号公報等を参照。）。

「車両が加速する可能性が高い状態」及び「車両がスポーツモードである状態」の何れにも該当しない場合、ＣＰＵ９１はステップ４０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ４１０に進み、通常の過給圧制御の実行を開始する。

これに対して、「車両が加速する可能性が高い状態」及び「車両がスポーツモードである状態」の何れかに該当する場合、ＣＰＵ９１はステップ４０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４１５に進み、予め定められた所定時間可変ノズルのノズル開度を維持（最小に維持）した後、通常の過給圧制御を開始する。

<<第２実施形態>>
次に、本発明の第２実施形態に係る過給機付き内燃機関の制御装置（以下、「第２制御装置」とも称呼される。）について説明する。

＜構成＞
図５は、第２制御装置を適用した内燃機関の概略構成を示す。この機関１０の構成は、以下に述べる点のみにおいて、図１に示した機関１０と相違している。
・図５に示したように、機関１０は、図１に示した可変ノズル装置６３に代えて、タービン６２を迂回するバイパス通路６５と、バイパス通路６５に介装されたウエイストゲートバルブ６６及びアクチュエータ６７とを備えるように構成している。
以下この相違点を中心に説明する。

バイパス通路６５は、吸気通路に設けられた通路であって、排気浄化触媒４４の下流側且つタービン６２の上流側の所定位置から分岐してタービン６２を迂回する通路である。ウエイストゲートバルブ６６は、その開度に応じて、排気通路を通る排気ガスの一部をバイパス通路６５に分流させて、タービン６２に導入される排気ガスの流量を調整する。

電子制御装置９０は、アクチュエータ６７を駆動することによって、ウエイストゲートバルブ６６のバルブ開度を、全閉位置の開度から全開位置の開度までの範囲内で変化させることができる。ウエイストゲートバルブ６６のバルブ開度が小さく設定されると、タービン６２に導入される排気ガスの流量が多くなる。これに対して、ウエイストゲートバルブ６６のバルブ開度が大きく設定されると、タービン６２に導入される排気ガスの流量が少なくなる。通常の過給圧制御では、電子制御装置９０によって、目標バルブ開度が設定され、実際のバルブ開度が目標バルブ開度に近づくように制御される。

＜具体的作動＞
第２制御装置のＣＰＵ９１は、所定時間が経過する毎に、図２のフローチャートにより示したルーチンに代えて、図６のフローチャートにより示したルーチンを実行する。図６のフローチャートは、図２のステップ２１５に代えて、ステップ６０５を実行する点のみにおいて、図２に示したルーチンと相違している。従って、以下、図６のステップ６０５の処理を主に説明する。

ＣＰＵ９１は、ステップ６０５に進むと、触媒暖機制御を実行する。本例において、ＣＰＵ９１はウエイストゲートバルブ６６のバルブ開度を最小に設定する（ウエイストゲートバルブ６６を全閉位置に設定する。）。なお、ＣＰＵ９１は、通常の過給圧制御で設定される目標バルブ開度より小さくなるように、ウエイストゲートバルブ６６のバルブ開度を設定するようにしてもよい。加えて、ＣＰＵ９１はフラグＸｓの値を「１」に設定する。

以上説明したように、第２制御装置によれば、排気浄化触媒４４の下流にあるバイパス通路６５に配設されたウエイストゲートバルブ６６のバルブ開度を最小にすることで、タービン６２の上流の排気ガスの排気浄化触媒４４内の滞留時間を長くできる。

これにより、排気ガスが排気浄化触媒４４に熱を伝える時間を長くすることができるので、触媒暖機を促進できる。加えて、タービン６２の上流の排気ガスの圧力が上昇することによって、排気浄化触媒４４における排気ガスの温度が上昇するので、触媒暖機を促進することができる。排気ガスの排気浄化触媒４４内の滞留時間を長くすることによって、浄化反応できる時間を長くすることができるので、エミッションを低減できる。

＜変形例２−１＞
第２制御装置のＣＰＵ９１は、図６に示したルーチンに代えて、図７に示したルーチンを実行するように構成されてもよい。このルーチンは、図６のステップ６０５とステップ２２０との間にステップ７０５及びステップ７１０が追加された点のみにおいて、図６に示したルーチンと相違している。従って、以下、図７のステップ７０５及びステップ７１０の処理を主に説明する。

ステップ２１０にて触媒暖機制御の開始条件が成立すると、ＣＰＵ９１は、ステップ６０５に進み既に述べた処理を実行した後、ステップ７０５に進み、ウエイストゲートバルブ６６が正常に閉まっているか否かを判定する。なお、「ウエイストゲートバルブ６６が正常に閉まっている」とは、実際のウエイストゲートバルブ６６のバルブ開度が、触媒暖機制御で設定されるべきバルブ開度に一致又はほぼ一致していることをいう。

ウエイストゲートバルブ６６が正常に閉まっていない場合には、排気浄化触媒４４の暖機が弱まる可能性が高い。従って、この場合、ＣＰＵ９１はステップ７０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ７１０に進み、上述の暖機強化制御を実行する。その後、ＣＰＵ９１はステップ２２０に進み、既に述べた処理を実行する。なお、触媒暖機制御終了条件が、「エンジンが始動してからの経過時間が予め設定された閾値時間以上であるとの条件」である場合、ＣＰＵ９１は、暖機強化制御に代えて、触媒暖機制御を通常の触媒暖機制御を実行する時間より延長する（上記閾値時間を長くする）暖機延長制御を実行してもよい。

これに対して、ウエイストゲートバルブ６６が正常に閉まっている場合、ＣＰＵ９１はステップ７０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ２２０に進み、既に述べた処理を実行する。

＜変形例１−２＞
第１制御装置のＣＰＵ９１は、図６に示したルーチンに代えて、図８に示したルーチンを実行するように構成されてもよい。このルーチンは、図６のステップ２２０とステップ２３０との間にステップ８０５乃至ステップ８１５が追加された点のみにおいて、図６に示したルーチンと相違している。従って、以下、図８のこれらのステップの処理を主に説明する。

ＣＰＵ９１は、ステップ２２０の処理を実行する時点で、触媒暖機制御終了条件が成立すると、ＣＰＵ９１はステップ２２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８０５に進み、運転パターン及び車両周辺環境（レーダセンサ等の周辺センサによって取得された情報）に基づいて、「車両が加速する可能性が高い状態」及び「車両がスポーツモードである状態」の何れかであるかが否かを判定する。

「車両が加速する可能性が高い状態」及び「車両がスポーツモードである状態」の何れにも該当しない場合、ＣＰＵ９１はステップ８０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ８１０に進み、通常の過給圧制御の実行を開始する。

これに対して、「車両が加速する可能性が高い状態」及び「車両がスポーツモードである状態」の何れかに該当する場合、ＣＰＵ９１はステップ８０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８１５に進み、予め定められた所定時間ウエイストゲートバルブ６６のバルブ開度を維持（最小に維持）した後、通常の過給圧制御の実行を開始する。

以上、本発明の各実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の各実施形態に限定されず、本発明の技術的思想に基づく各種の変形例を採用し得る。

１０…内燃機関、２０…エンジン本体、３０…吸気系統、４０…排気系統、４４…排気浄化触媒、６０…過給機、６１…コンプレッサ、６２…タービン、６３…可変ノズル装置、８７…触媒温度センサ、９０…電子制御装置

Claims (1)

1. エンジンの排気ガスが通る排気通路に介装され、通過する前記排気ガスのエネルギーにより回転されるタービンホイールを含むタービン、及び、前記エンジンに吸入される吸気が通過する吸気通路に介装され、前記タービンホイールにより回転されるコンプレッサホイールを含むコンプレッサを有するターボチャージャと、
   前記排気通路において、前記タービンより上流側に配設され、前記排気通路を通る前記排気ガスを浄化する触媒装置と、
   前記タービンに配設された可変ノズルを有し、前記可変ノズルを全閉位置から全開位置までの範囲内に設定可能な第１過給圧調整部、
   又は、
   前記排気通路において前記触媒装置の下流且つ前記タービンの上流の位置から分岐するように配設され且つ前記タービンを迂回するバイパス通路と前記バイパス通路に介装されたウエイストゲートバルブとを有し、前記ウエイストゲートバルブを全閉位置から全開位置までの範囲内に設定可能な第２過給圧調整部と、
   を備えた過給機付き内燃機関に適用される制御装置であって、
   前記制御装置は、
   前記第１過給圧調整部を備えた前記過給付き内燃機関に適用される場合、前記可変ノズルを全閉位置又は所定位置より全閉側の位置に設定する触媒暖機制御を実行するように構成され、
   前記第２過給圧調整部を備えた前記過給付き内燃機関に適用される場合、前記ウエイストゲートバルブを全閉位置又は所定位置より全閉側の位置に設定する触媒暖機制御を実行するように構成された、
   過給機付きの内燃機関の制御装置。
   
   

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