JP2012180822A - 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、ターボ過給機のタービンをバイパスする排気バイパス通路と、当該排気バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブとを備えている場合に、燃料増量制御の終了直後における排気エミッションを低減することを目的とする。
【解決手段】ターボ過給機２０と、タービン２０ｂをバイパスする排気バイパス通路３４と、排気バイパス通路３４の開閉を切り替え可能なＷＧＶ３６と、タービン２０ｂの下流に配置された排気浄化触媒４０とを備える。ＯＴ増量制御の終了時に、ＷＧＶ３６を開いた状態にするとともに、筒内から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比となるように燃料噴射量を減量する燃料減量制御を行う。
【選択図】図２

Description

この発明は、過給機付き内燃機関の制御装置に係り、特に、ターボ過給機のタービンをバイパスする排気バイパス通路と、当該排気バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブとを備える内燃機関を制御するうえで好適な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、ターボ過給機のタービンをバイパスする排気バイパス通路と、当該排気バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブとを備える内燃機関の制御装置が開示されている。この従来の制御装置では、ＮＯｘ吸蔵型触媒の温度が所定温度以上に上昇したときに、内燃機関の燃焼モードをリーン燃焼からストイキ又はリッチ燃焼に切り換えるようにしている。そして、このように燃焼モードを切り換える際に、点火時期の遅角とともにウェイストゲートバルブを開放するようにしている。

特開２００７−２１８１４３号公報 特開２００８−０９５５４２号公報 特開２０１０−１９０１１３号公報 特開２００１−２６３０５０号公報

上述した特許文献１に記載のように、ターボ過給機のタービンをバイパスする排気バイパス通路と、当該排気バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブとを備えている内燃機関の場合には、ウェイストゲートバルブの開閉に応じて、排気ガスの輸送時間が異なり、タービンの下流に配置されている排気浄化触媒への排気ガスの到達時間が異なるものとなる。より具体的には、タービンを経由する排気通路よりもタービンをバイパスする排気バイパス通路の方が、一般的に、通路長さが短く、また容積が小さい。このため、排気バイパス通路を経由する場合の方が、下流の排気浄化触媒への排気ガスの到達が早くなる。また、タービンを通過する排気ガスは、タービン内で旋回流となるので、排気ガスがタービン内に一旦残留した後に遅れて排気浄化触媒に流入することになる。このため、タービンを経由する場合の方が、そのようなタービン内での排気ガス残留の影響分だけ更に排気浄化触媒への排気ガスの到達が遅れることになる。

内燃機関の運転中には、排気系部品の過熱防止等の目的で燃料噴射量を増量する燃料増量制御が行われることがある。このような燃料増量制御が終了した場合であっても、終了直後には、上述した排気ガスの輸送遅れの影響により、燃料増量制御によりリッチ化された排気ガスがタービンを経由して排気浄化触媒に流入することになる。その結果、燃料増量制御の実行によって排気系部品の温度が下がった後も、上記のリッチ化された排気ガスが排気浄化触媒に流入することによって、余分な未浄化ガス（ＣＯ等）が排気浄化触媒の下流に排出されるおそれがある。排気エミッションの低減を更に向上させるうえでは、燃料増量制御の終了直後における上記のリッチ化された排気ガスの存在による未浄化ガスの排出を抑制されられるようになっていることが望ましいといえる。

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、ターボ過給機のタービンをバイパスする排気バイパス通路と、当該排気バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブとを備えている場合に、燃料増量制御の終了直後における排気エミッションを低減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、
排気エネルギー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前記排気通路と合流する排気バイパス通路と、
前記排気バイパス通路の開閉を切り替え可能なウェイストゲートバルブと、
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排気浄化触媒と、
筒内から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比となるように燃料噴射量を増量する燃料増量制御を行う燃料増量実行手段と、
前記燃料増量制御の終了時に、前記ウェイストゲートバルブが開いた状態とするＷＧＶ開弁制御手段と、
前記燃料増量制御の終了時に、筒内から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比となるように燃料噴射量を減量する燃料減量制御を行う燃料減量実行手段と、
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、
前記燃料増量制御は、排気系部品の過熱防止のために行われるものであることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記燃料減量実行手段は、前記燃料増量制御による燃料増量値が大きい場合には、当該燃料増量値が小さい場合と比べて、燃料減量値を大きくする燃料減量値調整手段を含むことを特徴とする。

また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
前記燃料減量実行手段は、燃料減量を複数回の燃焼に分けて行い、かつ、当該燃料減量を行う燃焼回数が進むにつれ、燃料減量値を小さくする燃料減量徐変手段を含むことを特徴とする。

第１の発明によれば、燃料増量制御の終了直後に、タービンを経由することで旋回しながら遅れを伴って流れるリッチガス（燃料増量制御によりリッチ化された排気ガス）と、ウェイストゲートバルブが配置された排気バイパス通路を経由することで相対的に輸送時間の早いリーンガス（燃料減量制御によりリーン化された排気ガス）とが排気浄化触媒の上流において合流して混ぜ合わされるようになる。このように、本発明によれば、タービン側に対して相対的に排気ガスを早く輸送させられる排気バイパス通路を利用してリーンガスを流すことによって、燃料増量制御の終了直後において排気浄化触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度を高めることができる。これにより、タービン側に残留するリッチガスを排気浄化触媒にて浄化できるようになるので、燃料増量制御の終了直後において、燃料増量制御によってリッチ化された排気ガスの存在に起因するＣＯ等の未浄化ガスの排出を抑制することができる。

第２の発明によれば、内燃機関の運転中に排気系部品の過熱防止のための燃料増量制御を行う場合において、燃料増量制御の終了直後における排気エミッションを良好に低減することができる。

第３の発明によれば、燃料増量制御の終了直後において、排気浄化触媒の上流においてタービンを経由したリッチガスと排気バイパス通路を経由したリーンガスとが合流して混合する際に、混合後の排気ガスの空燃比を精度良く理論空燃比に向けて制御することが可能となる。

燃料増量制御終了時にウェイストゲートバルブを開いた状態にすると、タービンを経由して排気浄化触媒の上流に供給されるリーンガスも存在することになる。更に、燃料増量制御の終了後の燃焼回数が進むにつれ、タービンを経由することで遅れを伴って排気浄化触媒に流入するリッチガスの量が減少していく。第４の発明によれば、燃料増量制御終了時の燃料減量制御（リーン運転）の実行に起因して、排気浄化触媒に流入する排気ガスが過剰にリーンなガスとなるのを回避することができる。

本発明の実施の形態１における内燃機関のシステム構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態１における特徴的な制御を説明するための図である。 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。 ＯＴ増量制御終了時の空燃比制御の設定を説明するための図である。 ＯＴ増量制御終了時の空燃比制御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における内燃機関１０のシステム構成を説明するための図である。本実施形態のシステムは、火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）１０を備えている。内燃機関１０の筒内には、吸気通路１２および排気通路１４が連通している。

吸気通路１２の入口近傍には、エアクリーナ１６が取り付けられている。エアクリーナ１６の下流近傍には、吸気通路１２に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ１８が設けられている。エアフローメータ１８の下流には、ターボ過給機２０のコンプレッサ２０ａが設置されている。コンプレッサ２０ａは、排気通路１４に配置されたタービン２０ｂと連結軸を介して一体的に連結されている。

コンプレッサ２０ａの下流には、圧縮された空気を冷却するインタークーラ２２が設けられている。インタークーラ２２の下流には、電子制御式のスロットルバルブ２４が設けられている。スロットルバルブ２４の下流（サージタンク部）には、吸気圧力（過給圧力）を検出するための吸気圧力センサ２６、および吸気温度を検出するための吸気温度センサ２８がそれぞれ配置されている。また、内燃機関１０の各気筒には、筒内に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁３０と、混合気に点火するための点火プラグ３２とがそれぞれ設置されている。

排気通路１４には、タービン２０ｂよりも上流側の部位において排気通路１４から分岐し、タービン２０ｂよりも下流側の部位において排気通路１４と合流するように（すなわち、タービン２０ｂをバイパスするように）構成された排気バイパス通路３４が接続されている。排気バイパス通路３４の途中には、排気バイパス通路３４の開閉を担うウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）３６が設けられている。ＷＧＶ３６は、ここでは、電動式もしくは調圧式のアクチュエータ（図示省略）によって任意の開度に調整可能に構成されているものとする。

タービン２０ｂよりも下流側における排気バイパス通路３４との接続部位よりも更に下流側の排気通路１４には、排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ３８、および排気ガスを浄化するための排気浄化触媒（以下、単に「触媒」と略する）４０がそれぞれ配置されている。また、クランク軸４２の近傍には、エンジン回転数を検出するためのクランク角センサ４４が配置されている。

更に、図１に示すシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４６を備えている。ＥＣＵ４６の入力部には、上述したエアフローメータ１８、吸気圧力センサ２６、吸気温度センサ２８、空燃比センサ３８およびクランク角センサ４４等の内燃機関１０の運転状態を検知するための各種センサに加え、内燃機関１０が搭載された車両のアクセルペダルの開度を検出するためのアクセル開度センサ４８が接続されている。また、ＥＣＵ４６の出力部には、上述したスロットルバルブ２４、燃料噴射弁３０、点火プラグ３２およびＷＧＶ３６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。ＥＣＵ４６は、上述した各種センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各種アクチュエータを作動させることにより、内燃機関１０の運転状態を制御するものである。

［実施の形態１における特徴的な制御］
図２は、本発明の実施の形態１における特徴的な制御を説明するための図である。
ところで、本実施形態の内燃機関１０のように、タービン２０ｂをバイパスする排気バイパス通路３４と、当該排気バイパス通路３４を開閉するＷＧＶ３６とを備えている場合には、ＷＧＶ３６の開閉に応じて、排気ガスの輸送時間が異なり、タービン２０ｂの下流に配置されている空燃比センサ３８や触媒４０への排気ガスの到達時間が異なるものとなる。より具体的には、図１に示す内燃機関１０がそうであるように、タービン２０ｂを経由する排気通路１４よりもタービンをバイパスする排気バイパス通路３４の方が、一般的に、通路長さが短く、また容積が小さい。このため、排気バイパス通路３４を経由する場合の方が、下流の触媒４０等への排気ガスの到達が早くなる。また、タービン２０ｂを通過する排気ガスは、図２に示すように、タービン２０ｂ内で旋回流となるので、排気ガスがタービン２０ｂ内に一旦残留した後に遅れて触媒４０に流入することになる。このため、タービン２０ｂを経由する場合の方が、そのようなタービン２０ｂ内での排気ガス残留の影響分だけ更に触媒４０への排気ガスの到達が遅れることになる。

本実施形態のシステムでは、触媒４０等の排気系部品の過熱防止のために、各排気系部品のうちの何れかの温度が所定温度以上となった場合に、燃料噴射量を増量する制御（以下、「ＯＴ増量制御」と称する）が実行される。触媒４０を対象としたＯＴ増量制御を例に挙げると、触媒４０の推定温度が所定の過熱判定温度以上となった場合に、筒内から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比（ストイキ）よりもリッチな空燃比となるように燃料増量が開始される。その後、触媒４０の推定温度が所定の過熱解消判定温度を下回った場合に当該燃料増量が終了され、排気ガスの目標空燃比が理論空燃比に戻される。

上述したＯＴ増量制御が終了した場合であっても、終了直後には、上述した排気ガスの輸送遅れの影響により、ＯＴ増量制御によりリッチ化された排気ガスがタービン２０ｂを経由して触媒４０に流入することになる。また、ＯＴ増量制御の実施によって、ＯＴ増量制御の終了直後の触媒４０の内部は、リッチ雰囲気状態になっている。その結果、何らの対策がなされていないと、ＯＴ増量制御の実行によって触媒４０等の排気系部品の温度が下がった後も、上記のリッチ化された排気ガスが触媒４０に流入することによって、余分な未浄化ガス（ＣＯ等）が触媒４０の下流に排出されるおそれがある。

そこで、本実施形態では、ＯＴ増量制御の終了時に、ＷＧＶ３６を開いた状態にするとともに、筒内から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比となるように燃料噴射量を減量する燃料減量制御（リーン運転）を行うようにした。

具体的には、ＯＴ増量制御を行う場合は、出力要求が高いために高負荷領域が使用されているので、ＷＧＶ３６は開いている状態となっていることが多い。一方、ＯＴ増量制御の終了時は、当該終了時点における出力要求に応じてＷＧＶ３６の開閉状態が異なることになる。例えば、ＯＴ増量制御の終了時に加速が継続される場合や高負荷運転（高車速、登坂など）が行われる場合には、ＷＧＶ３６を閉じた状態で過給が行われるか、またはＷＧＶ３６を開いた状態で過給が行われるようになる。また、ＯＴ増量制御の終了時に減速または定常運転への移行が行われる場合には、ＷＧＶ３６を閉じた状態で過給が行われないようになる。

上記のように、ＯＴ増量制御の終了時のＷＧＶ３６の開閉状態は出力要求に応じて異なるものである。しかしながら、上述した本実施形態の制御の実行時には、その時点の出力要求を受けて本来であればＷＧＶ３６が閉じられる場合であっても、ＷＧＶ３６が開かれたうえで、燃料減量制御が実行され、一方、その時点の出力要求を受けて本来であればＷＧＶ３６が開かれる場合には、燃料減量制御が行われる期間中は、出力要求の変化の有無にかかわらず、ＷＧＶ３６を開いた状態が維持される。

上述したＯＴ増量制御の終了時の制御が行われると、図２に示すように、タービン２０ｂを経由することで旋回しながら遅れを伴って流れるリッチガス（燃料増量によりリッチ化された排気ガス）と、ＷＧＶ３６が配置された排気バイパス通路３４を経由することで相対的に輸送時間の早いリーンガス（上記燃料減量制御によりリーン化された排気ガス）とが触媒４０の上流において合流して混ぜ合わされる。その結果、このように混合されることによって理論空燃比に近づけられた排気ガスを触媒４０に流入させることができる。本実施形態の燃料減量制御では、触媒４０の上流における上記混合後の排気ガスの空燃比が理論空燃比となるように燃料減量値が制御される。尚、上述したように、ＯＴ増量制御の実施によって当該ＯＴ増量制御の終了直後の触媒４０の内部はリッチ雰囲気状態になっているので、燃料減量値は、触媒４０の上流における上記混合後の排気ガスの空燃比が（過剰なリーンとならない範囲内で）理論空燃比よりもリーンとなるように設定されたものであってもよい。

図３は、上述した本実施の形態１の制御を実現するために、本実施の形態１においてＥＣＵ４６が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、本ルーチンは、所定の制御周期毎に繰り返し実行されるものとする。
図３に示すルーチンでは、先ず、ＯＴ増量制御による燃料増量の実行中であるか否かが判定される（ステップ１００）。内燃機関１０の運転中には、触媒４０やタービン２０ｂの下流側の排気通路１４を構成する排気管等の排気系部品毎に、推定温度が逐次算出されるようになっている。より具体的には、各排気系部品の推定温度は、例えば、内燃機関１０の負荷（吸入空気量または吸気圧力）とエンジン回転数との関係（例えば、マップ）に基づいて算出する定常安定温度を基準として、排気系部品毎に異なる時間遅れを伴って変化するような値として算出される。そして、排気系部品の当該推定温度が当該排気系部品毎に設定されている所定の過熱判定温度よりも高くなった時（複数の排気系部品のうちの何れかの推定温度が最初に上記過熱判定温度よりも高くなった時）に、排気系部品が過熱状態にあると判断され、ＯＴ増量制御が行われる。そして、判断対象となるすべての排気系部品の温度が各排気系部品の過熱状態が解消されたことを判断するための所定の過熱解消判定温度を下回った場合に、ＯＴ増量制御が終了される。

上記ステップ１００において、ＯＴ増量制御の実行中であると判定された場合には、今回の処理サイクルが速やかに終了され、一方、ＯＴ増量制御の実行中ではないと判定された場合には、次いで、判断対象となるすべての排気系部品の温度がそれぞれの過熱解消判定温度を下回ったか否かを判断することにより、ＯＴ増量制御の終了タイミングが到来したか否かが判定される（ステップ１０２）。

その結果、ＯＴ増量制御の終了タイミングが到来していないと判定された場合には、今回の処理サイクルが速やかに終了され、一方、ＯＴ増量制御の終了タイミングが到来したと判定された場合には、ＷＧＶ３６が開いた状態とされる（ステップ１０４）。より具体的には、ＷＧＶ３６が閉じていた場合であれば、所定開度に向けてＷＧＶ３６が開かれ、一方、ＷＧＶ３６が開いていた場合であれば、上記所定開度で開いた状態に維持される。

次に、筒内から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比となるように、所定期間に渡って、燃料噴射量が減量される（ステップ１０６）。より具体的には、触媒４０の上流における混合後の排気ガスの空燃比が理論空燃比となるように燃料減量値が制御される。

以上説明した図３に示すルーチンの処理によれば、ＯＴ増量制御の終了直後に、タービン２０ｂを経由することで旋回しながら遅れを伴って流れるリッチガス（ＯＴ増量制御によりリッチ化された排気ガス）と、ＷＧＶ３６が配置された排気バイパス通路３４を経由することで相対的に輸送時間の早いリーンガス（燃料減量制御によりリーン化された排気ガス）とが触媒４０の上流において合流して混ぜ合わされるようになる。このように、上記ルーチンの処理によれば、タービン２０ｂ側に対して相対的に排気ガスを早く輸送させられる排気バイパス通路３４を利用してリーンガスを流すことによって、ＯＴ増量制御の終了直後において触媒４０に流入する排気ガス中の酸素濃度を理論空燃比相当に高めることができる。これにより、タービン２０ｂ側に残留するリッチガスを触媒４０にて浄化できるようになるので、ＯＴ増量制御の終了直後において、ＯＴ増量制御によってリッチ化された排気ガスの存在に起因するＣＯ等の未浄化ガスの排出を抑制することができる。

尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４６が、排気系部品の温度が所定の過熱判定温度以上となった場合に上記ＯＴ増量制御を実行することにより前記第１の発明における「燃料増量実行手段」が、上記ステップ１０２の判定が成立した場合に上記ステップ１０４の処理を実行することにより前記第１の発明における「ＷＧＶ開弁制御手段」が、上記ステップ１０２の判定が成立した場合に上記ステップ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「燃料減量実行手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態２．
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ４６に図３に示すルーチンに代えて後述の図６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。

本実施形態においても、ＯＴ増量制御の終了時に、ＷＧＶ３６を開いた状態にするとともに、筒内から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比となるように燃料噴射量を減量する燃料減量制御を行うようにしている。そのうえで、本実施形態のシステムは、以下の図４および図５を参照して説明する設定を備える点に特徴を有している。

図４および図５は、それぞれ、ＯＴ増量制御終了時の空燃比制御の設定を説明するための図である。より具体的には、図４は、ＯＴ増量制御終了時の燃料減量値とＯＴ増量制御実行中の燃料増量値（ＯＴ増量値）との関係を表した図である。

図４に示すように、本実施形態では、ＯＴ増量制御終了時に上記図２に示すように触媒４０の上流において混合する排気ガスの空燃比が理論空燃比となるように、ＯＴ増量制御終了時の（より具体的には初回の）燃料減量値（筒内から排出される排気ガスの空燃比の、理論空燃比に対するリーン割合）を、燃料増量値に応じて変更するようにしている。より具体的には、ＯＴ増量制御における燃料増量分相当の燃料が減量されるように、当該燃料減量値を、燃料増量値が大きいほど大きくなるように変更するようにしている。

また、本実施形態では、図５に示すように、ＯＴ増量制御終了時における燃料減量を複数回（図５では、５回を例示）の燃焼に分けて行うようにしている。そして、初回の燃料減量値を図４に示すように燃料増量値に応じて上記のように決定したうえで、２回目以降の燃焼における燃料減量値を回数が進むにつれ、ゼロに向けて徐々に減少させるようにしている。

図６は、上述した本実施の形態２の制御を実現するために、ＥＣＵ４６が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、図６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６に示すルーチンでは、ステップ１００において燃料増量の実行中ではないと判定された場合には、次いで、ＯＴ増量終了時の空燃比（Ａ／Ｆ）制御の実行の成否を示す増量終了時Ａ／Ｆ制御実行フラグがセットされているか否かが判定される（ステップ２００）。その結果、増量終了時Ａ／Ｆ制御実行フラグがセットされていないと判定された場合には、燃料増量終了タイミングであれば（ステップ１０２）、増量終了時Ａ／Ｆ制御実行フラグがセットされる（ステップ２０２）。

上記ステップ２０２において増量終了時Ａ／Ｆ制御実行フラグがセットされた場合、または上記ステップ２００の判定が成立する場合には、次いで、車両のドライバーによる内燃機関１０の要求トルクが所定値以上で、かつ、過給圧が所定値以下であるか否かが判定される（ステップ２０４）。尚、ドライバー要求トルクは、アクセル開度センサ４８により検出されるアクセル開度に基づいて判定することができる。

その結果、上記ステップ２０４においてドライバー要求トルクが上記所定値以上で、かつ、過給圧が上記所定値以下であると判定された場合には、ＯＴ増量制御終了時において、ＷＧＶ３６が閉じた状態とされる（ステップ２０６）。一方、上記２０４における判定が不成立であると判定された場合には、ＷＧＶ３６が開いた状態で固定される（ステップ２０８）。

次に、ＯＴ増量制御終了後に燃料減量制御を行う所定燃焼回数（図５に示す設定）が経過したか否かが判定される（ステップ２１０）。その結果、上記所定燃焼回数が未だ経過していないと判定された場合には、上記図４および図５に示す設定に従って燃料減量が実行される（ステップ２１２）。

一方、上記ステップ２１０において所定燃焼回数分の燃料減量の実行が完了していると判定された場合には、増量終了時Ａ／Ｆ制御実行フラグがクリアされる（ステップ２１４）。次いで、ＷＧＶ３６の開固定が解除される（ステップ２１６）。

以上説明した図６に示すルーチンによれば、ＯＴ増量制御終了時の燃料減量値が、ＯＴ増量制御実行時の燃料増量値に応じて調整される。これにより、ＯＴ増量制御終了直後において、触媒４０の上流においてタービン２０ｂを経由したリッチガスと排気バイパス通路３４を経由したリーンガスとが合流して混合する際に、混合後の排気ガスの空燃比を精度良く理論空燃比に向けて制御することが可能となる。

ＯＴ増量制御終了時にＷＧＶ３６を開いた状態にすると、タービン２０ｂを経由して触媒４０の上流に供給されるリーンガスも存在することになる。更に、ＯＴ増量制御の終了後の燃焼回数が進むにつれ、タービン２０ｂを経由することで遅れを伴って触媒４０に流入するリッチガスの量が減少していく。上記ルーチンによれば、ＯＴ増量制御終了時における燃料減量が複数回の燃焼に分けて行われ、かつ、当該燃料減量を行う燃焼回数が進むにつれ、燃料減量値がゼロに向けて徐々に減少される。これにより、ＯＴ増量制御終了時のＡ／Ｆ制御（リーン運転）に起因して、触媒４０に流入する排気ガスが過剰にリーンなガスとなるのを回避することができる。

また、上記ルーチンによれば、ドライバー要求トルクが上記所定値以上で、かつ、過給圧が上記所定値以下であると判定された場合、すなわち、過給圧が低い状態において高いトルクがドライバーによって要求されている場合には、ＯＴ増量制御終了時に、ＷＧＶ３６が閉じた状態で燃料減量が実行されるようになる。高いトルクが要求されていることにより排気流速が高くなる場合には、排気バイパス通路３４を流れる排気ガスに対する、タービン２０ｂを経由する排気ガスの輸送遅れが少なくなる。このため、このような場合には、例外的にＷＧＶ３６を閉じるようにすることで、タービン２０ｂ内においてＯＴ増量制御実行時のリッチガス分と燃料減量制御によるリーンガス分とを混合させるとともに、加速レスポンス性能を良好に確保することが可能となる。

尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ４６が上記ステップ２１２の処理を実行することにより前記第３および第４の発明における「燃料減量値調整手段」および「燃料減量徐変手段」がそれぞれ実現されている。

ところで、上述した実施の形態１および２においては、排気系部品の過熱抑制のための燃料増量（ＯＴ増量）の終了時に、ＷＧＶ３６を開いた状態とするとともに、筒内から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンとなるように燃料減量制御を実行するようにしている。しかしながら、本発明の対象となる燃料増量制御は、上記ＯＴ増量制御に限定されるものではなく、他の目的で行われるものであってもよい。

１０ 内燃機関
１２ 吸気通路
１４ 排気通路
１８ エアフローメータ
２０ ターボ過給機
２０ａ コンプレッサ
２０ｂ タービン
２４ スロットルバルブ
３０ 燃料噴射弁
３２ 点火プラグ
３４ 排気バイパス通路
３６ ウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）
４０ 排気浄化触媒
４４ クランク角センサ
４６ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
４８ アクセル開度センサ

Claims (4)

1. 排気エネルギー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前記排気通路と合流する排気バイパス通路と、
   前記排気バイパス通路の開閉を切り替え可能なウェイストゲートバルブと、
   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排気浄化触媒と、
   筒内から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比となるように燃料噴射量を増量する燃料増量制御を行う燃料増量実行手段と、
   前記燃料増量制御の終了時に、前記ウェイストゲートバルブが開いた状態とするＷＧＶ開弁制御手段と、
   前記燃料増量制御の終了時に、筒内から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比となるように燃料噴射量を減量する燃料減量制御を行う燃料減量実行手段と、
   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. 前記燃料増量制御は、排気系部品の過熱防止のために行われるものであ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. 前記燃料減量実行手段は、前記燃料増量制御による燃料増量値が大きい場合には、当該燃料増量値が小さい場合と比べて、燃料減量値を大きくする燃料減量値調整手段を含むことを特徴とする請求項１または２記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
4. 前記燃料減量実行手段は、燃料減量を複数回の燃焼に分けて行い、かつ、当該燃料減量を行う燃焼回数が進むにつれ、燃料減量値を小さくする燃料減量徐変手段を含むことを特徴とする請求項１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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