CN105041494B - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种内燃机的控制装置。控制装置具有增压器、旁通通路、废气旁通阀、催化剂装置、以及控制器。控制器在预热执行条件成立的情况下使废气旁通阀成为关闭状态，并且，在增压器的上游侧的排气通路内的温度超过了预定的基准值的情况下，执行使燃料喷射量增减的A/F振荡运转以使得交替地进行稀燃烧和浓燃烧。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及内燃机的控制装置，尤其涉及具有为了促进催化剂的预热而控制燃料喷射量的功能的装置。
背景技术
以往以来，在内燃机刚冷启动后，为了使用于净化排气的催化剂的温度迅速上升到活化温度，进行燃料喷射量的控制。例如，在专利文献1所公开的装置中，在启动时打开设置在绕过增压器的旁通通路上的废气旁通阀，当催化剂温度上升到能够将排气中的可燃成分燃烧的预定值时，关闭废气旁通阀，并且执行交替地反复进行燃料喷射量的增大和减少的高频振动控制(dither control)(本说明书中的A/F振荡运转)。当通过这样的高频振动控制而由稀燃烧供给氧供、由浓燃烧供给可燃成分(CO(一氧化碳)等)时，催化剂内的CO的氧化反应增加，通过由该氧化反应引起的发热来加热催化剂，促进催化剂的预热。该高频振动控制仅在催化剂温度为预定以上的情况下被允许，且高频振动控制时的混合气经由增压器而流动从而被搅拌，所以可抑制CO、HC等未燃成分穿过催化剂。
在专利文献2所公开的装置中，在执行高频振动控制的装置中，在要求点火延迟量为预定值以下的情况下，将废气旁通阀向打开方向控制。在将废气旁通阀向打开方向控制时，向增压器的排气流量减少，所以在浓燃烧时可抑制增压器的涡轮转速的上升，由此可抑制输出转矩变动。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2008-095542号公报
专利文献2：日本特开2007-332867号公报
发明内容
但是，在专利文献1的装置中，若在催化剂温度上升到预定值之后关闭废气旁通阀而开始高频振动控制，则紧接着会因排气的热被增压器夺取而导致催化剂的活化产生延迟，从而CO、HC等未燃成分穿过催化剂，排放恶化。在专利文献2的装置中，也没有提供解决在开始进行高频振动控制来使催化剂活化时因热被增压器夺取而引起的问题的手段。
本发明是为了解决如上所述的问题而完成的发明，其目的在于抑制因排气的热被增压器夺取而引起的催化剂的活化的延迟。
本发明的第一技术方案是一种内燃机的控制装置，具有：
增压器，其设置于内燃机；
旁通通路，其绕过所述增压器而使排气通路中的所述增压器的上游侧和下游侧连通；
废气旁通阀，其设置于所述旁通通路；
催化剂装置，其设置于排气通路中的比增压器靠下游侧；以及
控制器，其被编程为对内燃机和所述废气旁通阀进行控制，
所述内燃机的控制装置的特征在于，
还具备温度取得单元，所述温度取得单元取得排气通路中的所述增压器的上游侧的排气通路内的温度，
所述控制器还被编程为：在预热执行条件成立的情况下，使所述废气旁通阀成为关闭状态，并且，在增压器的上游侧的排气通路内的温度超过了预定的基准值的情况下，执行使空燃比振荡的A/F振荡运转以使得交替地进行稀燃烧和浓燃烧。
根据该技术方案，在预热执行条件成立的情况下，首先使废气旁通阀成为关闭状态，并且，在增压器的上游侧的排气通路内的温度超过了预定的基准值的情况下，执行使空燃比振荡的A/F振荡运转以使得交替地进行稀燃烧和浓燃烧，所以能够促进比增压器靠上游侧的稀气体和浓气体的反应。由此，能够使增压器的温度迅速上升，能够抑制由热被增压器夺取而引起的催化剂的活化的延迟。
本发明的另一技术方案的特征在于，
还具备反应状态检测单元，所述反应状态检测单元检测所述增压器的上游侧的浓气体和稀气体的反应状态，
所述控制器还被编程为：在所述A/F振荡运转的执行期间，基于所述反应状态来控制废气旁通阀的开度。
在该技术方案中，在A/F振荡运转的执行期间，基于反应状态来控制废气旁通阀的开度(即，允许打开方向的动作)，所以能够将增压器的上游侧的反应大量进行的情况下的热能高效地用于催化剂的预热。另外，也可以在增压器的上游侧的反应状态为少量(即，低)时将废气旁通阀向关闭侧控制来确保该反应的稳定性，在反应为大量(即，高)的情况下将废气旁通阀向打开侧控制来使催化剂的温度上升。
本发明的另一技术方案的特征在于，
还具备反应状态检测单元，所述反应状态检测单元检测所述增压器的上游侧的浓气体和稀气体的反应状态，
所述控制器还被编程为：在所述A/F振荡运转的执行期间，基于所述反应状态来控制所述A/F振荡运转中的空燃比的振幅。
在该技术方案中，通过根据反应状态来适当控制空燃比的振幅，能够实现合适的反应状态。
优选，所述反应状态检测单元基于温度取得单元所取得的增压器的上游侧的温度来检测反应状态。另外，所述反应状态检测单元也可以基于排气中的空燃比的变动来检测反应状态。根据这些技术方案，能够通过简单的手段得到对本发明期待的效果。
附图说明
图1是示出应用了本实施方式的内燃机的控制装置的车辆的结构的概略图。
图2是示出发动机的概略结构的图。
图3是示出A/F振荡运转的执行期间的要求A/F的变化的一例的时间图。
图4是示出第1实施方式中的催化剂预热处理的流程图。
图5是示出第1实施方式中的各参数的变化的一例的时间图。
图6是示出第2实施方式中的催化剂预热处理的流程图。
图7是示出第2实施方式中的检测A/F的变化的一例的时间图。
图8是示出第2实施方式中的基准差量值的设定例的图表。
图9是示出第2实施方式中的各参数的变化的一例的时间图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明优选的实施方式进行说明。
[整体结构]
图1是示出应用了本实施方式的内燃机的控制装置的车辆的结构的概略图。此外，在图1中，实线箭头表示气体的流动，虚线箭头表示信号的输入输出。
在图1中，车辆具备空气滤清器(AC)2、进气通路3、涡轮增压器4、中间冷却器(IC)5、节气门6、平衡罐(surge tank)7、发动机(内燃机)8、排气通路18、旁通通路19、废气旁通阀20、三元催化剂21、进气压传感器31、水温传感器32、氧传感器33、A/F(Air/Fuel：空燃比)传感器34、排气压传感器35、加速器开度传感器36、曲轴角传感器37、以及ECU(ElectronicControl Unit：电子控制单元)50。发动机8是串联4缸往复式汽油发动机。
空气滤清器2对从外部取得的空气(进气)进行过滤，并供给到进气通路3。在进气通路3中配设有涡轮增压器4的压缩机4a，通过压缩机4a的旋转对进气进行压缩(增压)。在进气通路3中还设置有冷却进气的中间冷却器5和调整向发动机8供给的进气量的节气门6。
通过节气门6后的进气暂时储藏于形成在进气通路3上的平衡罐7内，然后流入到发动机8所具有的多个汽缸(未图示)内。发动机8通过在汽缸内燃烧将供给的进气和燃料混合而成的混合气来产生动力。通过发动机8内的燃烧而产生的排气被排出到排气通路18。通过从ECU50供给的控制信号对发动机8进行点火正时的控制、燃料喷射量的控制、燃料的喷射正时的控制等。
在此，参照图2对发动机8的具体结构进行说明。发动机8主要具有汽缸8a、燃料喷射阀10、火花塞12、进气门13、以及排气门14。此外，在图2中，为了便于说明而仅示出了1个汽缸8a，但实际上发动机8具有多个汽缸8a。
燃料喷射阀10设置于汽缸8a，直接向汽缸8a的燃烧室8b内喷射(缸内喷射)燃料。燃料喷射阀10由从ECU50供给的控制信号进行控制。即，由ECU50执行燃料喷射量的控制等。此外，不限于由进行缸内喷射(直喷)的燃料喷射阀10构成发动机8，也可以由进行端口喷射的燃料喷射阀构成发动机8。
从进气通路3向汽缸8a的燃烧室8b供给进气，并且从燃料喷射阀10向汽缸8a的燃烧室8b供给燃料。在燃烧室8b内，通过火花塞12的点火而着火，从而燃烧供给的进气和燃料的混合气。在该情况下，活塞8c通过燃烧而进行往复运动，该往复运动经由连杆8d传递到曲轴(未图示)，从而曲轴旋转。此外，火花塞12由从ECU50供给的控制信号进行控制。即，由ECU50执行点火正时的控制。
进而，在汽缸8a配设有进气门13和排气门14。进气门13通过开闭来控制进气通路3与燃烧室8b的导通/切断。另外，排气门14通过开闭来控制排气通路18与燃烧室8b的导通/切断。
返回图1，对车辆所具有的其他构成要素进行说明。从发动机8排出的排气使设置于排气通路18的涡轮增压器4的涡轮4b旋转。这样的涡轮4b的旋转转矩传递到增压器4内的压缩机4a而使其旋转，从而对通过涡轮增压器4的进气进行压缩(增压)。
排气通路18连接有绕过涡轮增压器4而使涡轮增压器4的上游侧和下游侧连通的旁通通路19。在该旁通通路19上设置有废气旁通阀20。在废气旁通阀20全闭时，排气流入增压器4，但不在旁通通路19中流动。相反，在废气旁通阀20全开时，排气也在旁通通路19中流动。因此，可抑制压缩机4a的转速的上升，可抑制涡轮增压器4的增压。废气旁通阀20也可以取全闭与全开之间的任意开度。废气旁通阀20的开闭控制由ECU50进行。在由马达驱动废气旁通阀20的情况下，废气旁通阀20的开度能够通过对该马达的驱动输出的累计值来推定，另外，在由利用进气管负压进行工作的压力致动器驱动废气旁通阀20的情况下，废气旁通阀20的开度能够通过驱动压力来推定。
另外，在排气通路18上设置有具有净化排气的功能的三元催化剂21。具体而言，三元催化剂21是以铂、铑等贵金属为活性成分的催化剂，具有除去排气中的氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、烃(HC)等的功能。另外，三元催化剂21对排气的净化能力根据三元催化剂21的温度而变化。详细而言，在三元催化剂21处于活性温度附近的温度时，排气的净化能力升高。因此，在冷启动时等，需要使三元催化剂21的温度上升到活性温度。此外，催化剂的种类不限于三元催化剂21，可以利用各种催化剂，尤其优选需要预热的催化剂。
进气压传感器31设置于平衡罐7，检测进气压。该进气压是与进气管压力对应的压力。水温传感器32检测冷却发动机8的冷却水的温度(以下称作“发动机水温”)。氧传感器33设置在排气通路18上，检测排气中的氧浓度。氧传感器33具有输出值以理想配比为界而急剧变化的特性，大致来说，当排气空燃比比理想配比稀时，输出电压比理想配比相当值低，当排气空燃比比理想配比浓时，输出电压比理想配比相当值高。A/F传感器34例如是使用了二氧化锆元件的杯型的传感器，输出与检测到的排气空燃比大致成比例的大小的电压信号。排气压传感器35检测排气通路18中的增压器4的上游侧(即，涡轮4b的上游侧)的压力。检测到的压力可以用于推定增压器4的上游侧的温度T。加速器开度传感器36检测由驾驶者实现的加速器开度。曲轴角传感器37设置在发动机8的曲轴附近，检测曲轴角。上述各种传感器所检测到的检测值作为检测信号供给到ECU50。
ECU50构成为包括未图示的CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)以及A/D(Analog/Digital：模拟/数字)变换器等。ECU50基于从车辆内的各种传感器供给的输出来进行车辆内的控制。在本实施方式中，ECU50主要对废气旁通阀20和燃料喷射阀10进行控制。具体而言，在预定的预热执行条件成立的情况下，ECU50首先使废气旁通阀20成为关闭状态，实施点火正时的延迟，并且执行使空燃比振荡的形态下的运转以使得稀燃烧和浓燃烧交替地切换(以下，称作“A/F振荡运转”)。进行这样的A/F振荡运转是为了在适当抑制CO、HC等穿过催化剂的同时，尽早对催化剂进行预热。另外，在A/F振荡运转的执行期间，ECU50基于增压器4的上游侧的浓气体和稀气体的反应状态来控制浓燃烧时和稀燃烧时的空燃比的振幅(以下，称作“空燃比振幅”)。
[A/F振荡运转]
接着，对上述的ECU50所执行的A/F振荡运转进行说明。在本实施方式中，在冷启动时等，以尽早对催化剂进行预热为目的而执行A/F振荡运转。
在此，参照图3，对基本的A/F振荡运转进行说明。图3中，横轴表示时间，纵轴表示空燃比(A/F)。此外，图3是示出执行了A/F振荡运转时的目标空燃比的变化的图表。
如图3所示，在A/F振荡运转中，按汽缸8a且以点火顺序，执行使空燃比振荡的控制以使得稀燃烧和浓燃烧交替地切换。空燃比的振荡通过燃料喷射量的增减来进行。在空燃比被设为稀的汽缸(稀汽缸)和空燃比被设为浓的汽缸(浓汽缸)中，空燃比(A/F)被设为夹着理想配比值(例如重量比14.5～15之间的任意值)大致对称的值。但是，也可以以空燃比夹着理想配比值以外的基准空燃比而振荡的方式进行运转。
在执行了这样的A/F振荡运转的情况下，在进行稀燃烧时，向排气通路18供给稀气体(O2(氧)等)，另外，在进行浓燃烧时，向排气通路18供给浓气体(CO(一氧化碳)等)。由此，能够使排气通路18内的CO和O2的反应(氧化反应)增加，能够利用由该氧化反应引起的发热来加热三元催化剂21，促进催化剂的预热(以下，有时将这样的排气通路18内的反应称为“后燃”)。
在本实施方式中，发动机8具有4汽缸即偶数汽缸，所以稀汽缸和浓汽缸固定。在点火顺序为汽缸编号“#1-#3-#4-#2”的情况下，例如可以如“#1汽缸浓、#3汽缸稀、#4汽缸浓、#2汽缸稀”那样分配空燃比或燃烧形态。但是，在将本发明应用于奇数汽缸发动机的情况下，可以按1个循环使稀汽缸和浓汽缸交替。在V型发动机的情况下，可以按单汽缸组独立进行基于点火顺序的稀汽缸和浓汽缸的分配，另外，也可以通过两汽缸组中的点火顺序来进行分配。另外，也可以取代稀燃烧和浓燃烧以点火顺序按每1个汽缸8a切换的结构，而设为按多个汽缸或者按预定时间切换的结构。在空燃比按多个汽缸或者按预定时间切换的情况下，空燃比的波形不限于脉冲状，也可以是与正弦波或其他形状近似的形状，能够选择任意波形以使得反应良好地进行。
在本实施方式中，在产生了急速预热要求的情况下，ECU50将废气旁通阀20控制为关闭。这是为了切断排气经由旁通通路19的流动来预先加热增压器4的涡轮4b的转子、壳体以及附近的排气通路18。进而，在增压器4的上游侧的温度超过了预定的基准值的情况下，即，在增压器4的上游侧的温度达到了能够将CO燃烧的程度的温度时，ECU50开始执行A/F振荡运转。这样，通过以增压器4的上游侧的温度超过预定的基准值为条件而开始A/F振荡运转，能够以更高的概率使通过A/F振荡运转而产生的CO在增压器4的上游侧的区域A(参照图1)中燃烧(即，能够以更高的概率使CO和O2反应)。另外，通过在将废气旁通阀20设定为全闭的状态下执行A/F振荡运转，能够切断排气向旁通通路19的流入，所以能够将A/F振荡运转时所产生的所有排气供给到增压器4，能够使增压器4迅速升温。除此之外，由于涡轮转速逐渐上升，所以能够在涡轮4b中使浓气体和稀气体高效地混合。
进而，在本实施方式中，ECU50基于增压器4的上游侧的排气通路18内的温度来变更A/F振荡运转中的空燃比振幅。具体而言，ECU50根据增压器4的上游侧的温度来设定稀汽缸和浓汽缸中的燃料喷射量分别与两者的中央值所形成的差。例如，当增压器4的上游侧的温度变低时，将空燃比振幅变更为更小的值。在增压器4的上游侧的温度过低的情况下，推定为增压器4的上游侧的反应没有大量进行，所以通过这样减小空燃比振幅来促进反应。因此，能够将增压器4的上游侧的反应维持为合适的状态。
在本实施方式中，增压器4的上游侧的排气通路18内的温度T通过在增压器4的上游侧设置由热电偶等构成的排气温度传感器来直接检测。但是，温度T也可以基于表示车辆的运转状态的参数、例如空气流量计31检测到的吸入空气量的累计值和燃料喷射量的累计值中的至少一方来进行推定。推定值可以基于外气温度、燃料特性、运转模式(要求负荷和发动机转速的历时变化)、以及排气温度中的至少一方来进行修正。排气温度可以由在三元催化剂21的上游侧的端部附近设置的排气温传感器来检测。
[催化剂预热处理]
图4是示出本实施方式的催化剂预热处理的例程的流程图。该处理以存在基于未图示的点火开关的操作输入和曲轴角传感器37的输入的发动机8的启动判定为条件而在ECU50中执行，包括前述的A/F振荡运转。
首先，在步骤S10中，ECU50判定是否存在催化剂的急速预热要求。该判定例如基于发动机水温是否比预定的基准值低来进行，在发动机水温比预定的基准值低的情况下判断为存在急速预热要求。此外，该判定可以基于发动机水温、发动机油温、催化剂温度(都是检测值或推定值)中的至少一方来进行。在不存在急速预热要求的情况下(步骤S10：否)，处理退出该例程。
在存在急速预热要求的情况下(步骤S10：是)，激活预定的催化剂预热要求标志，处理进入步骤S20。在步骤S20中，ECU50响应催化剂预热要求标志的激活(ON)动作而进行将废气旁通阀20设定为关闭状态的控制。由此，废气旁通阀20全闭，排气通过旁通通路19的流动被切断。然后，处理进入步骤S30。
在步骤S30中，ECU50使火花塞12的点火正时延迟到压缩上止点以后的预定的曲轴角。通过该点火延迟，能够使燃烧在更靠近排气行程的压缩上止点以后进行，将温度高的排气引导至催化剂来促进催化剂的活化。
接着，在步骤S40中，ECU50判定增压器4的上游侧的排气通路18内的温度T是否比预先设定的第1基准温度th1高。该第1基准温度th1被设定为如下温度：若在该时刻在废气旁通阀20关闭的状态下开始A/F振荡运转，则排气中的CO的燃烧(O2和CO的反应)以可容许的最低程度进行。在增压器4的上游侧的温度T为第1基准温度th1以下的情况下(步骤S40：否)，反复进行步骤S30和S40的处理，继续进行点火延迟状态下的燃烧，直到温度T变得比第1基准温度th1高。
在增压器4的上游侧的温度T比第1基准温度th1高的情况下(步骤S40：是)，激活预定的A/F振荡运转要求标志，处理进入步骤S50。在该情况下，可期待：若在废气旁通阀20关闭的状态下开始A/F振荡运转，则增压器4的上游侧的CO的燃烧(O2和CO的反应)会适当进行。因此，接着，ECU50响应A/F振荡运转要求标志的激活动作而开始执行A/F振荡运转(步骤S50)。
如上所述，在A/F振荡运转中，交替地进行稀燃烧和浓燃烧。空燃比振幅在A/F振荡运转刚开始后从初始值即0起逐渐扩大，例如设为固定的目标值。另外，空燃比振幅基于增压器4的上游侧的温度T来变更。因此，ECU50判断如上所述取得的增压器4的上游侧的温度T是否比预先设定的第2基准温度th2小(步骤S60)。该第2基准温度th2被设定为如下温度，该温度表示：在A/F振荡运转开始后，增压器4的上游侧的排气中的CO的后燃(O2和CO的反应)低于可容许的最低等级(发生了恶化)。第2基准温度th2可以是与上述第1基准温度th1相同的值，另外，也可以是与第1基准温度th1不同的值(例如比第1基准温度th1小的值)。
在步骤S60中判断为肯定、即温度T比第2基准温度th2小的情况下，认为：在A/F振荡运转开始后，增压器4的上游侧的排气中的CO的后燃(O2和CO的反应)低于可容许的最低等级(发生了恶化)。因此，只要空燃比振幅不为零(S130)，ECU50就使空燃比振幅减少预定量(步骤S140)。即，将比当前低预定量的空燃比振幅决定为目标值，对燃料喷射阀10进行控制以使其喷射与该空燃比振幅对应的燃料喷射量。在A/F振荡运转刚开始后，后燃因空燃比振幅过剩而恶化的情况不少。因此，在步骤S140中，在A/F振荡运转刚开始后温度T降低了的情况下，使空燃比振幅降低，由此抑制后燃的恶化。在步骤S140中使空燃比振幅降低之后，当经过了预定的待机时间时(S150)，ECU50再次判断温度T是否比第2基准温度th2小(步骤S60)。通过反复进行步骤S60和S130～S150，在直到温度T成为第2基准温度th2以上为止的期间，空燃比振幅逐渐减少。
另一方面，在步骤S60中判断为否定、即温度T为第2基准温度th2以上的情况下，可认为后燃已稳定地确立。因此，接着，在直到空燃比振幅达到固定的目标值为止的期间(S70)，ECU50反复进行空燃比振幅的预定量的增大(S80)和预定的待机时间的待机(S90)。
接着，ECU50判断增压器4的上游侧的温度T是否比预先设定的第3基准温度th3大(步骤S100)。该第3基准温度th3被设定为如下温度，该温度表示A/F振荡运转期间的排气中的CO的后燃(O2和CO的反应)在增压器4的上游侧的区域A(参照图1)中已稳定地确立，并且表示增压器4已充分升温。第3基准温度th3优选设为比上述第2基准温度th2大的值。在步骤S100中判断为否定、即温度T为第3基准温度th3以下的情况下，反复进行步骤S60～S90和S130～S150的处理。因此，反复进行空燃比振幅的直到目标值为止的增大(S70、S80)和待机(S90)，直到温度T变得比第3基准温度th3大。
在步骤S100中判断为肯定、即增压器4的上游侧的温度T变得比预先设定的第3基准温度th3大的情况下，可视为增压器4的上游侧的后燃(O2和CO的反应)已稳定地确立。因此，ECU50将废气旁通阀20控制为全开(S110)，使绕行到催化剂侧的排气的量增大。由此，向三元催化剂21投入的能量增大。
最后，ECU50判断催化剂预热是否完成(S120)。该判断例如可以基于空气流量计31检测到的吸入空气量的累计值、以及催化剂温度的推定值或(热电偶等的)检测值中的至少一方来进行，在分别达到了预定的基准值的情况下为判断为肯定，结束本例程。
图5是示出执行以上的催化剂预热处理时的各部分的动作状态的时间图。在图5中，首先，在由于根据曲轴角传感器37的输入算出的发动机转速超过了启动判定基准值因而进行了发动机8已启动的判定(i)时，基于发动机水温来进行是否存在急速预热要求的判断(ii)(S10)。以此处的肯定判断为条件，激活催化剂预热要求标志(iii)。该标志表示催化剂预热要求成立，一直维持到催化剂预热结束。
响应催化剂预热要求标志的激活动作，进行废气旁通阀20的关闭动作(iv)(S20)。另外，开始点火正时的延迟(v)(S30)，与此相伴，通过ECU50使节气门6的开度增大，吸入空气量增大(vi)。
当增压器4的上游侧的温度T变得比第1基准温度th1大时(vii)，激活A/F振荡运转要求标志(viii)，该标志一直维持到催化剂预热结束。响应该A/F振荡运转要求标志的激活动作，开始A/F振荡运转(S50)。具体而言，空燃比振幅(即稀汽缸和浓汽缸的空燃比分别相对于两者的中央值形成的差)从0起逐渐扩大，并设为固定的目标值(参照图5的空燃比A/F的图表)。此外，在该空燃比振幅渐增的同时，使稀汽缸的点火正时逐渐提前，使浓汽缸的点火正时逐渐延迟(ix)。在稀汽缸中，燃烧因稀的混合气而恶化，在浓汽缸中，燃烧因浓的混合气而良好，所以这么做是为了抑制两者的转矩差。
接着，在增压器4的上游侧的温度T比第2基准温度th2小的情况下(x)，使空燃比振幅减少(xi)(S140)。另外，在作为空燃比振幅减少的结果而判断为温度T恢复为第2基准温度th2时(xii)(S60)，使空燃比振幅增大(xiii)(S80)。
然后，在增压器4的上游侧的温度T变得比第3基准温度th3(s100)大时(xiv)，将废气旁通阀20控制为全开((xv)、S110)，使绕行到催化剂侧的排气量增大。由此，向三元催化剂21投入的能量增大。最后，在判断为催化剂预热完成时(xvi)(S120)，催化剂预热要求标志和A/F振荡运转要求标志被设为非激活(OFF)，吸入空气量的增大和A/F振荡运转结束。以上处理的结果，催化剂温度迅速增大。此外，若是由本发明改良前的现有装置，则催化剂温度如图5中的曲线(b)那样推移，并且，在关闭废气旁通阀20而开始A/F振荡运转之后，温度可能会进一步降低。与此相对，在本实施方式中，催化剂温度如曲线(a)那样，在刚启动后因增压器4的热容量而以比现有的装置低的温度推移，但在废气旁通阀20的打开动作(xv)以后，由于投入热量显著增加，所以催化剂温度迅速上升，不会从中途降低。
如上所述，在第1实施方式中，在预热执行条件成立(S10)的情况下，首先使废气旁通阀20成为关闭状态(S20)，并且，在增压器4的上游侧的排气通路18的温度T超过了预定的基准值(第1基准温度th1)的情况下，ECU50开始使空燃比增减的A/F振荡运转，以使得交替地进行稀燃烧和浓燃烧(S50)。因此，在本实施方式中，能够促进排气通路18中比增压器4靠上游侧的区域A(参照图1)中的稀气体和浓气体的反应，由此能够使增压器4的温度迅速上升，抑制因热被增压器4夺取而引起的催化剂的活化的延迟。此外，在现有的由A/F振荡运转实现的催化剂预热处理中，认为稀气体和浓气体的反应在排气通路18中的三元催化剂21的入口附近的区域B(参照图1)中进行。
另外，在本实施方式中，检测增压器4的上游侧的浓气体和稀气体的反应状态(S100)，并且，ECU50被编程为在A/F振荡运转的执行期间基于该反应状态来控制废气旁通阀20的开度(S110)(即，允许打开方向的动作)。因此，能够将增压器4的上游侧的反应大量进行的情况下的热能有效地用于催化剂的预热。
另外，在本实施方式中，基于增压器4的上游侧的排气通路18内的温度来检测反应状态，所以能够通过简单的手段来得到对本发明期待的效果。
另外，在本实施方式中，检测增压器4的上游侧的浓气体和稀气体的反应状态(S60)，并且，ECU50在A/F振荡运转的执行期间基于该反应状态来控制A/F振荡运转中的空燃比的振幅(S80、S140)。因此，通过根据反应状态适当控制空燃比的振幅，能够实现大量的反应状态。
[第2实施方式]
接着，对本发明的第2实施方式进行说明。在上述第1实施方式中，在后燃判定(S100:是)后使废气旁通阀20成为打开状态(S110)。但是，也可以取代这样的结构而检测增压器4的上游侧的浓气体和稀气体的反应状态，并且在A/F振荡运转的执行期间基于所述反应状态将废气旁通阀20的开度控制为开状态与闭状态之间的任意开度。另外，关于检测反应状态的手段，也可以基于排气中的空燃比的变动来检测反应状态。第2实施方式以这些点为特征。此外，第2实施方式中的机械结构与上述第1实施方式是同样的，所以附上同一标号而省略其详细说明。
以下，对第2实施方式的控制进行说明。在图6中，步骤S210～S240的处理与上述第1实施方式(图4)的步骤S10～S40的处理是同样的。
在步骤S240中，在增压器4的上游侧的温度T比第1基准温度th1高的情况下(步骤S240：是)，处理进入步骤S250。在步骤S250中，ECU50算出外部温度。该外部温度的算出可以基于未图示的进气温度传感器或外气温度传感器的检测值来进行。接着，ECU50基于外部温度算出目标空燃比振幅Amp(步骤S260)。该运算基于存储于ECU50的ROM的预定的函数或映射来进行。外部温度越低，则需要供给的热能越大，所以优选也将目标空燃比振幅Amp设定得大。
接着，ECU50判断目标空燃比振幅Amp是否比预先设定的基准振幅大(步骤S270)。该基准振幅被设定为足以基于空燃比的变动良好地检测反应状态的空燃比振幅。在步骤S270中判断为否定、即目标空燃比振幅Amp为基准值以下的情况下，ECU50执行通常的A/F振荡运转(步骤S330)。该通常的A/F振荡运转是通过与上述第1实施方式中的步骤S50～S150同样的处理而实现的运转。
在步骤S270中判断为肯定、即目标空燃比振幅Amp比基准值大的情况下，处理进入步骤S280。在该情况下，由于增压器4的上游侧的温度T比第1基准温度th1高(S240)，所以可期待：若在废气旁通阀20关闭的状态下开始A/F振荡运转，则会在增压器4的上游侧适当进行CO的燃烧(O2和CO的反应)。因此，接着，ECU50开始执行A/F振荡运转(步骤S280)。
接着，ECU50基于空燃比的变动来检测增压器4的上游侧的排气通路18内的CO的燃烧(O2和CO的反应)的状态(步骤S290)。如图7所示，在增压器4的上游侧的排气通路18内大量进行CO的燃烧(O2和CO的反应)的情况下，作为其下游侧的A/F传感器34的设置点(三元催化剂21的入口附近)处的空燃比的振幅变得比较小。因此，能够基于由A/F传感器34检测的空燃比的振幅来判断燃烧是否正在大量进行。具体而言，ECU50例如基于曲轴角传感器37的检测值，按相邻汽缸间的点火间隔读入A/F传感器34的检测值，从最近的值减去上次的值来算出空燃比差量值ΔA/F，并判断其绝对值是否比预先设定的基准差量值小。在肯定的情况下，燃烧为大量，在否定的情况下，燃烧为少量。
在步骤S290中判断为肯定、即空燃比差量值ΔA/F的绝对值比基准差量值小的情况下，燃烧为大量，所以ECU50将废气旁通阀20的开度目标值向增大侧变更预定量(S300)。然后，ECU50变更废气旁通阀20的开度，以使其与变更后的开度目标值一致(S310)。
另一方面，在步骤S290中判断为否定、即空燃比差量值ΔA/F的绝对值为基准差量值以上的情况下，燃烧为少量(即，低)，所以ECU50将废气旁通阀20的开度目标值向减少侧变更预定量(S340)。当废气旁通阀20的开度过大时，增压器4的上游侧的压力降低。因此，若此时由A/F振荡运转实现的后燃不稳定(若温度和压力低)，则排放可能会因后燃的失败而恶化。在步骤S340中减少废气旁通阀20的开度目标值是为了使增压器4的上游侧的压力上升。然后，ECU50变更废气旁通阀20的开度，以使其与变更后的开度目标值一致(S310)。
此外，如图8所示，在步骤S290中使用的基准差量值优选设定成：在目标空燃比振幅与基准振幅相同时基准差量值为0，且目标空燃比振幅越大，则基准差量值成为越大的值。在该情况下，在步骤S290中，判断空燃比差量值ΔA/F的绝对值相对于目标空燃比振幅的增大量的比例是否低于预定值。
步骤S290～S340的处理在直到催化剂预热完成的期间(S320)反复执行。催化剂预热是否完成的判断可以与上述第1实施方式中的步骤S120同样地进行。在催化剂预热完成(步骤S320:是)的情况下，结束本例程。
如上所述，在第2实施方式中，ECU50检测增压器4的上游侧的浓气体和稀气体的反应状态(S290)，并且，在A/F振荡运转的执行期间基于所述反应状态来控制废气旁通阀20的开度(S300、S310、S340)。因此，在第2实施方式中，在增压器4的上游侧的反应状态为少量(即，低)时能够将废气旁通阀20向关闭侧控制(S340)来确保反应的稳定性，在反应为大量(即，高)的情况下能够将废气旁通阀20向打开侧控制(S310)来使三元催化剂21的温度上升。
另外，在第2实施方式中，废气旁通阀20的开度通过反复进行步骤S290～S320的处理而逐渐增大，所以如图9中实线(c2)所示那样推移。如图9虚线(c1)所示，第1实施方式中的废气旁通阀20的开度响应基于温度T的后燃判定而阶段性地从全闭转变为全开。与此相对，在第2实施方式中，如实线(c2)那样逐渐变更废气旁通阀20的开度(xvii)，所以可抑制废气旁通阀20的动作对增压器4的上游侧的燃烧的稳定性造成的影响，结果，能够从开始A/F振荡运转(vii)后的比较早的阶段开始废气旁通阀20的打开动作。其结果，能够使催化剂温度也从相对比第1实施方式中的推移(双点划线(a1))早的阶段开始上升(实线(a2))。
本发明不限于上述的技术方案，由权利要求书规定的本发明的思想所包含的所有变形例、应用例、均等物都包含于本发明。因此，本发明不应该受到限定解释，也能够应用于归属于本发明的思想的范围内的其他的任意技术。
例如，在上述各实施方式中，响应急速预热要求而执行点火延迟(S30、S230)，但在本发明中并非必须执行点火延迟。在第1实施方式中，基于增压器4的上游侧的排气通路18内的温度来检测反应状态，另外，在第2实施方式中，基于排气中的空燃比的变动来检测反应状态，但它们能够相互更换，也可以在第1实施方式中基于空燃比的变动来检测反应状态，另外，在第2实施方式中基于增压器4的上游侧的排气通路18的温度来检测反应状态。
在上述各实施方式中，使用了三元催化剂21作为催化剂，但本发明也可应用其他种类的催化剂、尤其是需要直到活化温度为止的加热处理的各种催化剂。在上述各实施方式中，将本发明应用于汽油内燃机，但本发明也可以应用于柴油发动机、气体燃料发动机等使用汽油以外的燃料的内燃机，相关结构也属于本发明的范畴。

Claims (5)

1.一种内燃机的控制装置，具有：
增压器，其设置于内燃机；
旁通通路，其绕过所述增压器而使排气通路中的所述增压器的上游侧和下游侧连通；
废气旁通阀，其设置于所述旁通通路；
催化剂装置，其设置于排气通路中的比增压器靠下游侧；以及
控制器，其被编程为对内燃机和所述废气旁通阀进行控制，
所述内燃机的控制装置的特征在于，
还具备温度取得单元，所述温度取得单元取得排气通路中的所述增压器的上游侧的排气通路内的温度，
所述控制器还被编程为：在预热执行条件成立的情况下，使所述废气旁通阀成为关闭状态，并且，在增压器的上游侧的排气通路内的温度超过了预定的基准值的情况下，执行使空燃比振荡的A/F振荡运转以使得交替地进行稀燃烧和浓燃烧。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
还具备反应状态检测单元，所述反应状态检测单元检测所述增压器的上游侧的浓气体和稀气体的反应状态，
所述控制器还被编程为：在所述A/F振荡运转的执行期间，基于所述反应状态来控制废气旁通阀的开度。
3.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
还具备反应状态检测单元，所述反应状态检测单元检测所述增压器的上游侧的浓气体和稀气体的反应状态，
所述控制器还被编程为：在所述A/F振荡运转的执行期间，基于所述反应状态来控制所述A/F振荡运转中的空燃比的振幅。
4.根据权利要求2或3所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述反应状态检测单元，基于所述温度取得单元所取得的增压器的上游侧的温度来检测反应状态。
5.根据权利要求2或3所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述反应状态检测单元，基于排气中的空燃比的变动来检测反应状态。
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