JP2010180781A - 過給機付き内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、過給機付き内燃機関の制御装置に関し、ウェイストゲートバルブの開度を簡便な手法で取得することを目的とする。
【解決手段】内燃機関１０の排気エネルギにより作動するタービン１６ｂを排気通路３０に備えるターボ過給機１６を備える。タービン１６ｂをバイパスする排気バイパス通路３６を備える。排気バイパス通路３６にウェイストゲートバルブ３８を備える。タービン回転数と吸入空気量とに基づいて、ウェイストゲートバルブの開度を算出する。また、ウェイストゲートバルブの開度と吸入空気量とに基づいて、触媒３４の下流におけるＨＣ排出量を算出したうえで、当該ＨＣ排出量が所定値以上である場合に、ＷＧＶ３８が異常であると判定する。
【選択図】図３

Description

この発明は、過給機付き内燃機関の制御装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、ターボ過給機を備える内燃機関の制御装置が開示されている。この従来の内燃機関は、ターボ過給機のタービンをバイパスするバイパス通路上に、ウェイストゲートバルブを備えている。また、上記バイパス後の排気通路上に、排気ガスを浄化するための触媒を備えている。そして、冷間始動時において点火時期が遅角側の第１点火時期に設定されている場合に、ウェイストゲートバルブを開くようにしている。

また、上記従来の制御装置では、ウェイストゲートバルブの開度制御を行った際に、エンジン回転数が目標回転数を継続して超えた時間（累積時間）が所定時間Ｔ２以上となった場合には、ウェイストゲートバルブが故障していると診断するようにしている。

特開２００６−３４８７５７号公報 特開２００７−１８７０６５号公報 特開２００６−２７４８３４号公報

上記従来技術の制御装置においてウェイストゲートバルブの故障診断を行うためには、上述したように、エンジン回転数が目標回転数を継続して超えた時間（累積時間）が所定時間Ｔ２以上となるのを待つ必要がある。従って、上記従来の手法では、ウェイストゲートバルブの故障診断に時間を要してしまう。

また、ウェイストゲートバルブの異常の有無を速やかに判定するためには、ウェイストゲートバルブの開度を簡便に取得できるようになっていることが望ましい。しかしながら、ウェイストゲートバルブは、高温の排気ガスが流れる部位に配置される部品であるため、開度センサを設けて開度を検出することが困難である。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ウェイストゲートバルブの開度を簡便な手法で取得することのできる過給機付き内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、過給機付き内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の排気エネルギにより作動するタービンを排気通路に備えるターボ過給機と、
前記タービンよりも上流側の部位において前記排気通路から分岐し、前記タービンよりも下流側の部位において再び前記排気通路に合流する排気バイパス通路と、
前記排気バイパス通路の途中に配置され、前記排気バイパス通路の開閉を担うウェイストゲートバルブと、
前記ウェイストゲートバルブの開度を制御するバルブ開度制御手段と、
前記タービンの回転数を取得するタービン回転数取得手段と、
前記排気通路における前記上流側の部位よりも上流において、前記内燃機関を流通する空気流量を取得する空気流量取得手段と、
前記タービン回転数と前記空気流量とに基づいて、前記ウェイストゲートバルブの開度を算出するバルブ開度算出手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記内燃機関は、前記下流側の部位よりも下流側の前記排気通路に配置され、排気ガスを浄化するための触媒を更に備え、
前記ウェイストゲートバルブの開度が変わると、前記排気バイパス通路から前記触媒に向けて流出する排気ガスの流出角度が変化するように構成されており、
前記制御装置は、
前記ウェイストゲートバルブの開度と前記空気流量との関係に基づいて、前記触媒の下流におけるＨＣ排出量を算出するＨＣ量算出手段と、
前記ＨＣ排出量が所定値以上である場合に、前記ウェイストゲートバルブおよび前記バルブ開度制御手段のうちの少なくとも一方が異常であると判定する異常判定手段と、を更に備えることを特徴とする。

また、第３の発明は、第２の発明において、
前記バルブ開度制御手段は、前記内燃機関が冷間始動時のアイドリング状態にある場合に、前記ウェイストゲートバルブを開くように制御する始動時バルブ開制御手段を含み、
前記異常判定手段は、前記内燃機関が冷間始動時のアイドリング状態にある場合に、前記バルブ開度制御手段の異常の有無を判定することを特徴とする。

また、第４の発明は、第２または第３の発明において、
前記バルブ開度制御手段は、
前記内燃機関の冷間始動時に、前記排気バイパス通路から前記排気通路に流出する排気ガスが前記触媒に直接的に当たるように、前記ウェイストゲートバルブの開度を設定する始動時開度設定手段と、
前記内燃機関の高負荷時に過給圧を下げるべく前記ウェイストゲートバルブを制御する際に、前記排気バイパス通路から前記排気通路に流出する排気ガスが前記触媒に直接的に当たらないように、前記ウェイストゲートバルブの開度を設定する高負荷時開度設定手段と、を含むことを特徴とする。

第１の発明によれば、タービン回転数と、排気通路における排気バイパス通路との上流側の分岐点よりも上流において内燃機関を流通する空気流量とに基づいて、ウェイストゲートバルブの開度を簡便な手法で取得することが可能となる。

第２の発明によれば、ウェイストゲートバルブの開度と上記空気流量とに基づいて算出したＨＣ排出量を所定値と比較することで、ウェイストゲートバルブの異常に伴う触媒の昇温特性（暖機性）の悪化に起因する排気エミッション性能の悪化を、ＨＣ排出量を計測するための特別なセンサ等を用いる必要なしに推測することができる。そして、ウェイストゲートバルブおよびバルブ開度制御手段のうちの少なくとも一方の異常の有無を判定することができる。

第３の発明によれば、ウェイストゲートバルブの異常がＨＣ排出量に与える影響の大きい運転条件下において、ウェイストゲートバルブの異常を速やかに検出することが可能となる。

第４の発明によれば、高負荷領域において過給圧制御が必要な状況下で、ウェイストゲートバルブを開く制御の実行に伴って触媒の温度が過上昇してしまうのを抑制することができる。その結果、触媒の温度の過上昇を防止するために燃料噴射量を増量させる必要のある運転領域（言い換えれば、空燃比を理論空燃比（空気過剰率λ＝１）で運転できない領域）が拡大するのを防止することができる。

本発明の実施の形態１の内燃機関システムの構成を説明するための図である。 図１に示すタービン周辺の排気系の詳細な構成を説明するための一部断面図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態２における過給圧制御時のＷ／Ｇ開度の設定を説明するための図である。 本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。

実施の形態１．
[システム構成の説明]
図１は、本発明の実施の形態１の内燃機関システムの構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施形態のシステムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、筒内に空気を取り込むための吸気通路１２を備えている。吸気通路１２の入口付近には、エアクリーナ１４が設けられている。

エアクリーナ１４よりも下流側の吸気通路１２には、ターボ過給機１６のコンプレッサ１６ａが配置されている。ターボ過給機１６は、排気ガスの排気エネルギによって作動するタービン１６ｂを備えている。コンプレッサ１６ａは、タービン１６ｂと一体的に連結され、タービン１６ｂに入力される排気ガスの排気エネルギによって回転駆動されるようになっている。

また、コンプレッサ１６ａよりも下流側の吸気通路１２には、コンプレッサ１６ａにより圧縮された吸入空気を冷却するためのインタークーラ１８が配置されている。インタークーラ１８の下流には、図示省略するスロットルモータにより駆動される電子制御式のスロットルバルブ２０が配置されている。スロットルバルブ２０を通過した吸入空気は、吸気通路１２の吸気マニホールド２２により分配されて、各気筒に流入するようになっている。

更に、エアクリーナ１４の下流近傍には、吸入空気量を検出するエアフローメータ２４が設置されており、スロットルバルブ２０の下流近傍には、吸気圧力（過給圧）を検出する吸気圧センサ２６が設置されている。また、ターボ過給機１６には、タービン１６ｂの回転数を検出するタービン回転数センサ２８が組み込まれている。

また、内燃機関１０は、筒内から排出される排気ガスが流れる排気通路３０を備えている。排気通路３０は、排気マニホールド３２により枝分かれして、各気筒の排気ポートに接続されている。タービン１６ｂよりも下流側の排気通路３０には、排気ガスを浄化するための触媒（Ｓ／Ｃ: Start Catalyst）３４が配置されている。

更に、排気通路３０には、タービン１６ｂをバイパスする排気バイパス通路３６が設けられている。排気バイパス通路３６は、タービン１６ｂよりも上流側の部位において排気通路３０から分岐し、タービン１６ｂよりも下流側の部位において再び排気通路３０に合流するように構成されている。尚、図１においては、タービン１６ｂよりも上流側の排気通路３０を特に「排気通路３０ａ」と指示し、タービン１６ｂよりも下流側の排気通路３０を特に「排気通路３０ｂ」と指示するようにしている。

排気バイパス通路３６には、排気バイパス通路３６の開閉を担う電動式のウェイストゲートバルブ（以下、「ＷＧＶ（Waste Gate Valve）」と略することがある）３８が設置されている。尚、ウェイストゲートバルブは、電動式に限らず、別途圧力源を備えるようにしておき、当該圧力源からの供給圧力を調整することで開閉する調圧式のバルブであってもよい。

排気バイパス通路３６およびＷＧＶ３８を備えた構成によれば、ＷＧＶ３８が閉じられた状態では、排気通路３０を流れる排気ガスの全量がタービン１６ｂを通過するようになり、一方、ＷＧＶ３８が開かれた状態では、排気通路３０を流れる排気ガスの一部がタービン１６ｂを通過し、当該排気ガスの残りの部分が排気バイパス通路３６を通ってタービン１６ｂの下流に流出するようになる。

また、本実施形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０を備えている。ＥＣＵ４０には、上述したエアフローメータ２４等に加え、エンジン回転数を検出するためのクランク角センサ４２、エンジン冷却水温度を検出するための水温センサ４４、および、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ４６等の内燃機関１０の運転状態を検出するための各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ４０には、上述したスロットルバルブ２０やＷＧＶ３８に加え、内燃機関１０に燃料を供給するための燃料噴射弁４８等の内燃機関１０の運転状態を制御するための各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ４０は、それらのセンサ出力に基づいて、内燃機関１０の運転状態を制御するようになっている。

図２は、図１に示すタービン１６ｂ周辺の排気系の詳細な構成を説明するための一部断面図である。尚、図２では、ターボ過給機１６が、２つの気筒群から独立して排気ガスの供給を受けられるように２つのエントリ部を有するツインエントリ型ターボ過給機である例を示している。

より具体的には、図２においては、符号「３０ａ」にて指示した部位が、ターボ過給機１６のタービン１６ｂ側の渦巻型のケーシング１６ｃにおけるツインエントリ部に相当しており、当該部位は、タービン１６ｂよりも上流側の排気通路３０ａとして機能する。また、上述したタービン１６ｂは、ケーシング１６ｃの中心部位に配置されている。

また、図２に示すように、上述した排気バイパス通路３６は、ケーシング１６ｃにおけるツインエントリ部のそれぞれの一部とタービン１６ｂの下流側の排気通路３０ｂとに連通する通路として構成されている。更に、上述したＷＧＶ３８は、排気バイパス通路３６における排気通路３０ｂ側の端部を開閉するバルブとして設置されている。

図２に示すＷＧＶ３８の開度は、排気バイパス通路３６から排気通路３０ｂに向けて流出する排気ガスが触媒３４に直接的に当たるような開度に設定された場合のものである。図２に示す構成によれば、ＷＧＶ３８の開度が変わると、排気バイパス通路３６から触媒３４に向けて流出する排気ガスの流出角度が変化するようになる。より具体的には、図２に示す開度よりもＷＧＶ３８の開度が小さくされると、排気ガスの流出角度が浅くなり、排気ガスが触媒３４に直接的に当たりにくくなる。

本実施形態のシステムでは、内燃機関１０の冷間始動時に、図２に示すような開度にＷＧＶ３８を開くようにしている。冷間始動時に、タービン１６ｂに排気ガスを供給すると、タービン１６ｂでの仕事の発生により排気ガスの熱エネルギが低下する点と、冷えたタービン１６ｂに排気ガスが当たることにより排気ガス温度が低下する点とによって、触媒３４に供給される排気ガスのエネルギが低下してしまう。これに対し、図２に示すＷＧＶ３８の開度制御によれば、タービン１６ｂの通過に伴う排気ガスのエネルギ損失を抑制しつつ、かつ、排気ガスの一部を直接的に触媒３４に供給することで、始動時の触媒３４の暖機性を向上させることができる。

［実施の形態１のＷＧＶの異常検出手法］
ところで、ＷＧＶ３８の作動部（リンク等）に引っ掛かりなどに起因する作動不良がある場合、更にはＷＧＶ３８が調圧式である場合において配管の詰まりなどに起因する作動圧不足がある場合には、ＷＧＶ３８が規定開度まで開かなくなることが起こり得る。ＷＧＶ３８が規定開度まで開いていない場合には、触媒３４の暖機性が悪化し、排気エミッション性能が悪化することが考えられる。従って、ＷＧＶ３８の開度に異常がないかどうかを検出（ＯＢＤ）する必要がある。

ＷＧＶ３８の開度の異常の有無を速やかに判定するためには、ＷＧＶ３８の開度を簡便に取得（推定）できるようになっていることが望ましい。しかしながら、ＷＧＶ３８は、高温の排気ガスが流れる部位に配置される部品であるため、センサによる開度検出が困難である。

図３は、本発明の実施の形態１におけるＷＧＶ３８の異常検出手法を実現するために、ＥＣＵ４０が実行するルーチンのフローチャートである。
図３に示すルーチンでは、先ず、低温（冷間）始動時のファーストアイドル状態であるか否かが、クランク角センサ４２や水温センサ４４等の出力に基づいて判別される（ステップ１００）。尚、ファーストアイドル状態とは、始動直後にアイドリング回転数が高く制御されている状態をいう。

その結果、内燃機関１０の運転状態が冷間始動時のファーストアイドル状態であると判定された場合には、次いで、Ｗ／Ｇ開度を上記図２に示す開度に制御することにより、触媒暖機制御が実行される（ステップ１０２）。

次に、タービン回転数が安定しているか否かが判別される（ステップ１０４）。具体的には、本ステップ１０４では、単位時間当たりのタービン回転数の変化量が所定値以下であるかどうかを判別することにより、ＷＧＶ３８の異常判定を正確に行ううえで支障がない程度にタービン回転数が安定しているか否かを判断している。

その結果、タービン回転数が安定していると判定された場合には、現在のタービン回転数が以下の異常判定に用いる値として検出される（ステップ１０６）。次に、タービン回転数の当該検出値と、内燃機関１０の吸入空気量の検出値とに基づいて、ＷＧＶ３８の開度が算出される（ステップ１０８）。

ＥＣＵ４０は、本ステップ１０８におけるＷＧＶ３８の算出を行うために、図３におけるステップ１０８に示された傾向を有するマップを記憶している。そのようなマップでは、図３に示すように、タービン回転数が高くなるほど、ＷＧＶ３８の開度（Ｗ／Ｇ開度）が小さくなるように設定されている。また、吸入空気量が多くなるほど、Ｗ／Ｇ開度が大きくなるように設定されている。

排気バイパス通路３６よりも上流側の排気通路３０ａにおける排気ガスの流量が一定であるとすると、Ｗ／Ｇ開度が小さくされると、排気バイパス通路３６を通過する排気ガスの流量が減り、それに応じてタービン１６ｂを通過する排気ガスの流量が増えることになるので、タービン回転数が上昇する。このため、上記マップの関係によれば、Ｗ／Ｇ開度が変わると排気バイパス通路３６を通過する排気ガスの流量が変化する点を利用して、Ｗ／Ｇ開度を正確に推定することができる。尚、ステップ１０８に示すマップの傾向では、横軸をタービン回転数としているが、これに代え、ＷＧＶ３８を開いた時のタービン回転数とＷＧＶ３８を閉じた時のタービン回転数との差の絶対値としてもよい。

また、吸入空気量が増えると、排気通路３０ａを流れる排気ガスの流量も増えるので、Ｗ／Ｇ開度が一定であるとすると、排気バイパス通路３６を通過する排気ガスの流量、および、タービン１６ｂを通過する排気ガスの流量がともに増えることになる。従って、吸入空気量が増えた場合においてタービン回転数が一定である場合には、Ｗ／Ｇ開度が大きくされていると推定することができる。上記マップでは、吸入空気量が多くなるほど、Ｗ／Ｇ開度が大きくなるように設定されている。このため、吸入空気量の変化に関わらず、Ｗ／Ｇ開度を正確に推定することができる。

次に、上記ステップ１０８において算出されたＷ／Ｇ開度と、吸入空気量とに基づいて、触媒３４の下流におけるＨＣ排出量が算出されたうえで、そのＨＣ排出量の算出値が所定の判定値以上であるか否かに基づいて、ＷＧＶ３８の異常判定が実施される（ステップ１１０）。

ＥＣＵ４０は、本ステップ１１０におけるＨＣ排出量の算出を行うために、図３におけるステップ１１０に示された傾向を有するマップを記憶している。そのようなマップでは、図３に示すように、Ｗ／Ｇ開度が大きくなるほど、ＨＣ排出量が少なくなるように設定されている。また、吸入空気量が多くなるほど、ＨＣ排出量が増えるように設定されている。尚、ここでは、当該マップの関係は、冷間始動時のファーストアイドル状態での関係として、実験結果等に基づいて予め設定されたものとする。

既述したように、ＷＧＶ３８の開度が変わると、排気バイパス通路３６側からの排気ガスの触媒３４への当たり方が変化する。より具体的には、本実施形態の構成では、図２に示す開度に向けてＷ／Ｇ開度が拡大されていくと、排気バイパス通路３６側からの排気ガスが触媒３４に当たり易くなっていく。このため、Ｗ／Ｇ開度が大きくなるほど、冷間始動時の触媒３４の暖機性が向上していく。そして、触媒３４の暖機性が向上すると、ＨＣの浄化性能が高まるので、触媒３４の下流におけるＨＣ排出量が低下する。従って、上記マップによれば、Ｗ／Ｇ開度の変化に対するＨＣ排出量の変化を正確に取得することができる。

また、吸入空気量が増えると、それに応じて燃料噴射量が増量されるので、筒内から排出されるＨＣガス量が増え、触媒３４の下流におけるＨＣ排出量も増えることになる。上記マップでは、吸入空気量が多くなるほど、ＨＣ排出量が増えるように設定されている。このため、吸入空気量の変化に関わらず、触媒３４の下流におけるＨＣ排出量を正確に算出することができる。

本ステップ１１０では、上記のようにして算出されたＨＣ排出量を上記判定値と比較することによって、異常判定が実施される。尚、当該判定値は、ＷＧＶ３８の異常の有無を判断するための値として、例えば、ＨＣ排出量の規制値に基づいて設定される。

上記ステップ１１０において算出されたＨＣ排出量が上記判定値よりも少ない場合には、ＷＧＶ３８は正常であると判断され、正常判定フラグがＯＮとされる（ステップ１１２）。一方、算出されたＨＣ排出量が上記判定値以上である場合には、ＷＧＶ３８が異常であると判断され、異常判定フラグがＯＮとされる（ステップ１１４）。

以上説明した図３に示すルーチンによれば、タービン回転数の検出値と吸入空気量の検出値とに基づいて、Ｗ／Ｇ開度を簡便に算出することが可能となる。そして、Ｗ／Ｇ開度の算出値と吸入空気量の検出値とに基づいて算出したＨＣ排出量を所定の判定値と比較することで、ＷＧＶ３８の異常に伴う触媒３４の昇温特性（暖機性）の悪化に起因する排気エミッション性能の悪化を、ＨＣ排出量を計測するための特別なセンサ等を用いる必要なしに推測することができる。そして、ＷＧＶ３８の異常の有無を判定することができる。

また、冷間始動時のファーストアイドル状態では、内燃機関１０の燃焼が不安定になり易い。このため、当該ファーストアイドル状態における触媒暖機制御を行うためにＷＧＶ３８を開く時が、Ｗ／Ｇ開度制御を行う運転条件の中で最もＨＣ排出量が多い時であるといえる。上記ルーチンによれば、内燃機関１０が冷間始動時のファーストアイドル状態にある場合に、上述したＷＧＶ３８の異常判定処理が実施される。これにより、ＷＧＶ３８の異常がＨＣ排出量に与える影響の大きい運転条件下において、ＷＧＶ３８の異常を速やかに検出することが可能となる。

ところで、上述した実施の形態１においては、上記ステップ１０８および１１０において、エアフローメータ２４の出力を利用して吸入空気量を取得するようにしている。しかしながら、本発明における空気流量の取得は、これに限定されるものではなく、例えば、排気バイパス通路３６よりも上流側の排気通路３０ａを流れる排気ガスの流量を検出または推定するようにしてもよい。

また、上述した実施の形態１においては、タービン回転数をタービン回転数センサ２８の出力を利用して検出するようにしている。しかしながら、本発明におけるタービン回転数の取得手法は、これに限定されるものではなく、例えば、内燃機関１０の負荷（吸入空気量）とエンジン回転数とに基づいて推定するようにしてもよい。

尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が、電動モータ等の図示省略するアクチュエータの駆動を制御してＷＧＶ３８の開度を制御することにより前記第１の発明における「バルブ開度制御手段」が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより前記第１の発明における「タービン回転数取得手段」が、上記ステップ１０８または１１０の処理を実行することにより前記第１の発明における「空気流量取得手段」が、上記ステップ１０８の処理を実行することにより前記第１の発明における「バルブ開度算出手段」が、それぞれ実現されている。
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が上記ステップ１１０の処理を実行することにより前記第２の発明における「ＨＣ量算出手段」および「異常判定手段」がそれぞれ実現されている。
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が上記ステップ１０２の処理を実行することにより前記第３の発明における「始動時バルブ開制御手段」が実現されている。

実施の形態２．
次に、図４および図５を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態のシステムは、図１および図２に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ４０に図３に示すルーチンとともに後述する図５に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。

実施の形態１において冷間始動時に用いられるＷ／Ｇ開度（上記図２参照）は、既述したように、排気バイパス通路３６から流出する排気ガスが触媒３４に直接的に当たるように設定された開度である。一方、ＷＧＶ３８の本来的な使用目的は、高負荷時に過給圧が過大となるのを防止すべく、過給圧が所定の設定圧に達した場合に排気ガスの一部をタービン１６ｂをバイパスさせるためである。

上記のような過給圧制御が必要となる高負荷領域では、触媒３４の温度は冷間始動時のようにＷＧＶ３８を開くことによる暖機を必要としない温度にまで十分に上昇している。また、そのような過給圧制御時において、冷間始動時と同様の設定開度でＷＧＶ３８を開くようにすると、触媒３４の温度が過上昇してしまうことが懸念される。更に、そのような触媒３４の温度の過上昇（ＯＴ：Over Temperature）が生ずると、それを防止するために燃料噴射量を増量させる必要のある運転領域（言い換えれば、空燃比を理論空燃比（空気過剰率λ＝１）で運転できない領域）が増えてしまう。

図４は、本発明の実施の形態２における過給圧制御時のＷ／Ｇ開度の設定を説明するための図である。
本実施形態では、上記の課題を解消するために、高負荷領域において過給圧制御を行う必要が生じた場合には、図４に示すように、排気バイパス通路３６から流出する排気ガスが直接的に触媒３４に当たらないように、Ｗ／Ｇ開度を設定するようにした。より具体的には、上記図２に示す始動時の開度よりもＷ／Ｇ開度を小さく制御するようにし、排気ガスを、触媒３４ではなく排気通路３０ｂの壁面（コーン）に直接的に当ててから触媒３４に流れるようにした。

具体的には、例えば電動式のＷＧＶ３８が使用されている場合には、過給圧制御時のＷ／Ｇ開度の最大値が上記図４に示す開度となるように制御する。また、ＷＧＶ３８を駆動するための圧力源を別途備えるようにしている場合には、ＶＳＶ（電磁弁）等によって当該圧力源からの供給圧力を規制することにより、過給圧制御時のＷ／Ｇ開度の最大値が上記図４に示す開度となるように制御する。更には、上記図２に示す開度に設定された冷間始動時用のＷＧＶと、上記図４に示す開度に設定された過給圧制御時用のＷＧＶとをそれぞれ備えておくようにし、必要に応じて、運転条件に応じてＷＧＶを切り替えるように制御する。

図５は、上記の機能を実現するために、本実施の形態２においてＥＣＵ４０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図５において、実施の形態１における図３に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
図５に示すルーチンでは、ステップ１００において内燃機関１０の運転状態が冷間始動時のファーストアイドル状態であると判定された場合には、Ｗ／Ｇ開度が、上記図２に示す開度、すなわち、排気バイパス通路３６から流出する排気ガスが触媒３４に直接的に当たる開度に設定される（ステップ２００）。

一方、上記ファーストアイドル状態でないと判定された場合には、次いで、過給圧が、Ｗ／Ｇを開いて過給圧を下げることが必要な所定の設定圧以上であるか否かが判別される（ステップ２０２）。その結果、過給圧が当該設定圧以上であると判定された場合には、Ｗ／Ｇ開度が上記図４に示す開度、すなわち、排気バイパス通路３６から流出する排気ガスが直接的に触媒３４に当たらない開度に設定される（ステップ２０４）。

以上説明した図５に示すルーチンによれば、高負荷領域における過給圧制御時には、排気バイパス通路３６から流出する排気ガスが直接的に触媒３４に当たらないように、始動時とは別のＷ／Ｇ開度が選択されるようになる。これにより、高負荷領域において過給圧制御が必要な状況下で、ＷＧＶ３８を開く制御の実行に伴って触媒３４の温度が過上昇してしまうのを抑制することができる。その結果、触媒３４の温度の過上昇を防止するために燃料噴射量を増量させる必要のある運転領域（言い換えれば、空燃比を理論空燃比（空気過剰率λ＝１）で運転できない領域）が拡大するのを防止することができる。

また、上述した実施の形態１の手法によって冷間始動時にＷＧＶ３８の正常性を確認しておいたうえで、ＷＧＶ３８が正常である場合には、過給圧制御を行う際に上記のようにＷ／Ｇ開度を小さく制限することとし、ＷＧＶ３８が異常である場合には、ＷＧＶ３８による過給圧制御を必要とする運転領域が使用されないように運転領域を制限する（吸入空気量や燃料噴射量の制限を行う）ことにより、触媒３４の温度の過上昇（ＯＴ）をより確実に防止することができるようになる。

尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ４０が、上記ステップ２００の処理を実行することにより前記第４の発明における「始動時開度設定手段」が、上記ステップ２０４の処理を実行することにより前記第４の発明における「高負荷時開度設定手段」が、それぞれ実現されている。

１０ 内燃機関
１２ 吸気通路
１６ ターボ過給機
１６ａ コンプレッサ
１６ｂ タービン
１６ｃ ケーシング
２４ エアフローメータ
２８ タービン回転数センサ
３０（３０ａ、３０ｂ） 排気通路
３４ 触媒
３６ 排気バイパス通路
３８ ウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）
４０ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)

Claims (4)

1. 内燃機関の排気エネルギにより作動するタービンを排気通路に備えるターボ過給機と、
   前記タービンよりも上流側の部位において前記排気通路から分岐し、前記タービンよりも下流側の部位において再び前記排気通路に合流する排気バイパス通路と、
   前記排気バイパス通路の途中に配置され、前記排気バイパス通路の開閉を担うウェイストゲートバルブと、
   前記ウェイストゲートバルブの開度を制御するバルブ開度制御手段と、
   前記タービンの回転数を取得するタービン回転数取得手段と、
   前記排気通路における前記上流側の部位よりも上流において、前記内燃機関を流通する空気流量を取得する空気流量取得手段と、
   前記タービン回転数と前記空気流量とに基づいて、前記ウェイストゲートバルブの開度を算出するバルブ開度算出手段と、
   を備えることを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
2. 前記内燃機関は、前記下流側の部位よりも下流側の前記排気通路に配置され、排気ガスを浄化するための触媒を更に備え、
   前記ウェイストゲートバルブの開度が変わると、前記排気バイパス通路から前記触媒に向けて流出する排気ガスの流出角度が変化するように構成されており、
   前記制御装置は、
   前記ウェイストゲートバルブの開度と前記空気流量との関係に基づいて、前記触媒の下流におけるＨＣ排出量を算出するＨＣ量算出手段と、
   前記ＨＣ排出量が所定値以上である場合に、前記ウェイストゲートバルブおよび前記バルブ開度制御手段のうちの少なくとも一方が異常であると判定する異常判定手段と、
   を更に備えることを特徴とする請求項１記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
3. 前記バルブ開度制御手段は、前記内燃機関が冷間始動時のアイドリング状態にある場合に、前記ウェイストゲートバルブを開くように制御する始動時バルブ開制御手段を含み、
   前記異常判定手段は、前記内燃機関が冷間始動時のアイドリング状態にある場合に、前記バルブ開度制御手段の異常の有無を判定することを特徴とする請求項２記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
4. 前記バルブ開度制御手段は、
   前記内燃機関の冷間始動時に、前記排気バイパス通路から前記排気通路に流出する排気ガスが前記触媒に直接的に当たるように、前記ウェイストゲートバルブの開度を設定する始動時開度設定手段と、
   前記内燃機関の高負荷時に過給圧を下げるべく前記ウェイストゲートバルブを制御する際に、前記排気バイパス通路から前記排気通路に流出する排気ガスが前記触媒に直接的に当たらないように、前記ウェイストゲートバルブの開度を設定する高負荷時開度設定手段と、を含むことを特徴とする請求項２乃至３の何れか１項記載の過給機付き内燃機関の制御装置。

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