JP2013124558A - 過給機付き内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気タービン式過給機を搭載したエンジンの始動後の触媒の早期活性化と加速時のターボラグ低減とを両方とも実現できるようにする。
【解決手段】エンジン１１の吸気管１２のうちのコンプレッサ１８の下流側と排気管１４のうちの排気タービン１７の上流側とをバイパスするバイパス通路２３を設け、このバイパス通路２３に燃焼容器２４とバイパス通路開閉弁２７を設け、燃焼容器２４には燃料噴射弁２５と着火装置２６を設ける。そして、エンジン始動後の所定期間や運転者の加速要求時等に、バイパス通路開閉弁２７を開弁して燃料噴射弁２５で燃料を噴射すると共に着火装置２６で着火して燃焼容器２４内の混合気を燃焼させることで高温高圧の燃焼ガスを発生させて排気タービン１７へ供給する燃焼アシスト制御を実行して、エンジン始動後に触媒１５を急速加熱したり、加速時に排気タービン１７の回転を急速上昇させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、内燃機関の排気通路に設けられた排気タービンで吸気通路に設けられたコンプレッサを駆動して吸入空気を過給する過給機を備えた過給機付き内燃機関の制御装置に関する発明である。

車両に搭載される内燃機関においては、出力向上等を目的として、排気タービン式過給機（いわゆるターボチャージャ）を搭載したものがある。この排気タービン式過給機は、内燃機関の排気通路に設けた排気タービンと吸気通路に設けたコンプレッサとを連結し、排出ガスのエネルギで排気タービンを回転駆動することでコンプレッサを駆動して吸入空気を過給するようにしている。このような排気タービン式過給機を搭載した内燃機関では、次のような二つの問題が知られている。

一つ目の問題は、内燃機関の排出ガスは排出ガス浄化用の触媒により浄化されて大気に排出されるが、一般に、排気タービン式過給機を搭載した内燃機関では、排気タービンの下流側に触媒が配置されているため、内燃機関の始動直後は、排出ガスが過給機の排気通路や排気タービン等を通過する過程で排出ガスの熱が奪われて、触媒に流入する排出ガスの温度が低くなり、触媒を早期に昇温活性化することができず、排出ガスを十分に浄化できないという問題がある。

このような問題を解決するために、特許文献１〜３では、排気タービンよりも下流側の排気通路に主触媒を設けると共に、この主触媒よりも上流側で排気タービンをバイパスするバイパス通路を設けて、このバイパス通路に補助触媒やハイドロカーボン吸着手段を設け、内燃機関の始動時や始動後（触媒の活性化前）に、排出ガスがバイパス通路の補助触媒やハイドロカーボン吸着手段を通って主触媒に流入することで、排出ガスの浄化性能を向上させる手法が提案されている。

二つ目の問題は、排気タービン式過給機を搭載した内燃機関では、特に加速初期にいわゆるターボラグが発生して加速性能が劣るという問題がある。このターボラグを改善する目的で、特許文献４では、圧縮空気を蓄える蓄圧タンクを設け、運転者の加速要求時に、蓄圧タンクから排気通路に補助空気（圧縮空気）を供給して排気タービンの回転駆動を補助することが提案されている。また、特許文献５〜９では、過給機の回転軸（タービン軸）に電動機を連結し、この電動機で排気タービンの回転駆動をアシストする電動機付ターボチャージャが提案されている。

特許第３０９０５３６号公報 特開平１１−３１１１１８号公報 特開平１１−１４８３３９号公報 特開２００６−１０５０２６号公報 特開平６−２５７４５０号公報 特開平６−２５７４５１号公報 特開平６−２５７４５２号公報 特開平６−２８０５９３号公報 特開平５−９８９８７号公報

ところで、上記特許文献１〜３の技術は、内燃機関の始動時や始動後（触媒の活性化前）に排出ガスがバイパス通路を通って主触媒に流入するものであるが、この場合、排出ガスが排気タービンをバイパスするため、排出ガスが排気タービンをバイパスしている期間は過給機を作動させることができず、過給機の主目的である過給による高出力化が犠牲になる。しかも、排気タービンの下流側に配置された触媒を積極的に昇温する技術ではないため、排出ガスの浄化性能の向上効果が少ないという欠点がある。

また、上記特許文献４の技術は、蓄圧タンクから排気通路に補助空気（圧縮空気）を供給して排気タービンの回転駆動を補助するものであるが、この場合、車両のエンジンルーム内の空きスペース（狭いスペース）に蓄圧タンクを搭載する必要があるため、搭載できる蓄圧タンクの容量には限界があり、長時間の補助空気供給を行うことができず、繰り返し加速などの場合にはターボラグを低減できない。

更に、上記特許文献５〜９の技術は、電動機で排気タービンの回転駆動をアシストするものであるが、電動機は車両に搭載されるバッテリで駆動され、その電力消費が比較的大きくなる（例えば３Ｋｗ程度になる）ため、バッテリにとって負荷が極めて大きく、緻密な電力制御やバッテリの大型化を図る必要がある。

また、上述したように排気タービン式過給機を搭載した内燃機関では、二つの問題（始動後に触媒を早期活性化できないため排出ガスを十分に浄化できないという問題と、加速時にターボラグが発生して加速性能が劣るという問題）があるが、上記特許文献１〜３の技術では、一方の問題（始動後に触媒を早期活性化できないため排出ガスを十分に浄化できないという問題）しか解決することができず、また、上記特許文献４〜９の技術では、他方の問題（加速時にターボラグが発生して加速性能が劣るという問題）しか解決することができない。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、排気タービン式過給機を搭載した内燃機関の始動後の触媒の早期活性化と加速時のターボラグ低減とを両方とも実現することができる過給機付き内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の排気通路に設けられた排気タービンで吸気通路に設けられたコンプレッサを駆動して吸入空気を過給する過給機を備えた過給機付き内燃機関の制御装置において、吸気通路のうちのコンプレッサの下流側と排気通路のうちの排気タービンの上流側とをバイパスするバイパス通路と、このバイパス通路に設けられた燃焼容器と、この燃焼容器内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、燃焼容器内の混合気に着火する着火手段と、バイパス通路を開閉するバイパス通路開閉弁と、所定の実行条件が成立したときにバイパス通路開閉弁を開弁して燃料噴射手段で燃料を噴射すると共に着火手段で着火して燃焼容器内の混合気を燃焼させることで高温高圧の燃焼ガスを発生させて排気タービンへ供給する燃焼アシスト制御を実行する燃焼アシスト制御手段とを備えた構成としたものである。

この構成では、所定の実行条件が成立したときにバイパス通路開閉弁を開弁して燃料噴射手段で燃料を噴射すると共に着火手段で着火して燃焼容器内の混合気を燃焼させることで高温高圧の燃焼ガスを発生させて排気タービンへ供給する燃焼アシスト制御を実行することによって、内燃機関の始動後に燃焼アシスト制御による高温高圧の燃焼ガスで排気タービンの下流側の排出ガス浄化用の触媒を急速加熱して早期に昇温活性化させたり、加速時に燃焼アシスト制御による高温高圧の燃焼ガスで排気タービンの回転を急速に上昇させてターボラグを低減することができ、排気タービン式過給機を搭載した内燃機関の二つの問題を両方とも解決することができる。

また、過給機の主目的である過給による高出力化を犠牲にすることなく、触媒を早期に昇温活性化することができるという利点がある。更に、繰り返し加速などの場合でもターボラグを低減することができると共に、電動機で排気タービンの回転駆動をアシストする場合に比べてバッテリ負荷を低減することができ、緻密な電力制御やバッテリの大型化を図る必要がないという利点もある。

この場合、請求項２のように、前記実行条件は、内燃機関の始動後の所定期間に成立するようにすると良い。このようにすれば、内燃機関の始動後の所定期間（例えば、始動完了から所定時間が経過するまでの期間や、始動完了から触媒温度が活性温度に上昇するまでの期間等）に、燃焼アシスト制御を実行して、燃焼アシスト制御による高温高圧の燃焼ガスで触媒を急速加熱して早期に昇温活性化させることができ、排出ガスの浄化性能を向上させることができる。

また、請求項３のように、前記実行条件は、運転者の加速要求時に成立するようにしても良い。このようにすれば、運転者の加速要求時に、燃焼アシスト制御を実行して、燃焼アシスト制御による高温高圧の燃焼ガスで排気タービンの回転を急速に上昇させてターボラグを低減することができ、加速性能を向上させることができる。

更に、請求項４のように、前記実行条件は、内燃機関の排出ガス温度が所定温度以下のときに成立するようにしても良い。このようにすれば、始動後の所定期間や加速要求時以外でも、内燃機関の排出ガス温度が所定温度以下になったときには、触媒が活性温度よりも低くなる可能性があると判断して、燃焼アシスト制御を実行して、燃焼アシスト制御による高温高圧の燃焼ガスで触媒を急速加熱して早期に昇温活性化させることができる。

また、請求項５のように、燃焼アシスト制御の際に、内燃機関に供給される空気量と燃焼容器に供給される空気量を推定し、内燃機関に供給される空気量の推定値に応じた燃料量を該内燃機関に供給し、燃焼容器に供給される空気量の推定値に応じた燃料量を該燃焼容器に供給するようにしても良い。このようにすれば、燃焼アシスト制御の実行中に、内燃機関に供給する燃料量と燃焼容器に供給する燃料量を適正に制御することができる。

更に、請求項６のように、排気通路のうちの排気タービンの下流側の排出ガス温度を検出する排出ガス温度検出手段を備え、この排出ガス温度検出手段で検出した排出ガス温度が所定の上限温度を越えた場合に燃焼アシスト制御を中止するようにしても良い。このようにすれば、燃焼アシスト制御によって排出ガス温度が上限温度を越えて排気タービンや触媒の耐久性に問題が生じるといった事態を未然に回避することができる。

また、請求項７のように、燃焼アシスト制御の際に、コンプレッサの回転に同期して燃料噴射手段で燃料を間欠的に噴射する間欠噴射を実行し、該間欠噴射の噴射周期をコンプレッサの回転周期の所定数倍に設定するようにしても良い。このようにすれば、コンプレッサの回転周期に応じた適正な噴射周期で燃焼容器内に燃料を噴射することができ、コンプレッサの回転速度（排気タービンの回転速度）が変化しても、燃焼容器内に燃料を安定して供給することができる。

図１は本発明の一実施例におけるエンジン制御システムの概略構成を示す図である。 図２（ａ）は燃焼容器の正面図であり、図２（ｂ）は燃焼容器の側面図である。 図３（ａ）は燃焼発生時の状態を示す燃焼容器の正面図であり、図３（ｂ）は燃焼発生時の状態を示す燃焼容器の側面図である。 図４は燃焼アシスト制御の停止時の状態を示す燃焼アシスト装置及びその周辺の概略構成図である。 図５は燃焼アシスト制御の実行時の状態を示す燃焼アシスト装置及びその周辺の概略構成図である。 図６は燃焼アシスト制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図７は燃焼アシスト制御の実行中の間欠噴射を説明する図である。 図８は始動後の所定期間の燃焼アシスト制御の実行例を示すタイムチャートである。 図９は加速要求時の燃焼アシスト制御の実行例を示すタイムチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の構成を概略的に説明する。

内燃機関である例えば４気筒のエンジン１１の吸気管１２（吸気通路）の最上流部には、エアクリーナ（図示せず）が設けられ、このエアクリーナの下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１３が設けられている。一方、エンジン１１の排気管１４（排気通路）には、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化する三元触媒等の触媒１５が設置されている。

このエンジン１１には、吸入空気を過給する排気タービン駆動式の過給機１６が搭載されている。この過給機１６は、排気管１４のうちの触媒１５の上流側に排気タービン１７が配置され、吸気管１２のうちのエアフローメータ１３の下流側にコンプレッサ１８が配置されている。この過給機１６は、排気タービン１７とコンプレッサ１８とが一体的に回転するように連結され、排出ガスの運動エネルギで排気タービン１７を回転駆動することでコンプレッサ１８を回転駆動して吸入空気を過給するようになっている。

吸気管１２のうちのコンプレッサ１８の下流側には、モータ等によって開度調節されるスロットルバルブ１９が設けられ、このスロットルバルブ１９の下流側に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ２０が設けられている。

更に、エンジン１１の各気筒毎に、それぞれ筒内噴射又は吸気ポート噴射を行う燃料噴射弁２１が取り付けられている。内燃機関がガソリン式である場合には、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ（図示せず）が取り付けられている。各点火プラグの放電火花によって筒内の混合気に着火される。内燃機関がディーゼル式である場合には点火プラグは不要である。

このエンジン１１には、高温高圧の燃焼ガスを排気タービン１７へ供給する燃焼アシスト装置２２が搭載されている。この燃焼アシスト装置２２には、吸気管１２のうちのコンプレッサ１８の下流側と排気管１４のうちの排気タービン１７の上流側とをバイパスするバイパス通路２３が設けられ、このバイパス通路２３の途中に、燃焼容器２４が配置されている。この燃焼容器２４には、燃焼容器２４内に燃料を噴射する燃料噴射弁２５（燃料噴射手段）と、燃焼容器２４内の混合気に着火する着火装置２６（着火手段）が設けられている。更に、バイパス通路２３のうちの燃焼容器２４の下流側に、バイパス通路２３を開閉するバイパス通路開閉弁２７が設けられ、このバイパス通路開閉弁２７の下流側に、高温高圧の燃焼ガスを噴射するジェット噴射ノズル２８が設けられている。
前記バイパス通路開閉弁２７は燃焼容器２４の上流側に設けても良い。

また、過給機１６のコンプレッサ１８には、コンプレッサ１８の回転速度を検出するコンプレッサ回転速度センサ２９が設けられ、排気管１４のうちの排気タービン１７と触媒１５との間には、排気タービン１７の下流側の排出ガス温度を検出する排出ガス温度センサ３０（排出ガス温度検出手段）が設けられている。コンプレッサ回転速度センサ２９は、例えば光学式や電磁ピックアップ式等の公知のセンサであり、コンプレッサ１８が１回転する毎に１つのパルス信号を出力する（図７参照）。

その他、エンジン１１には、冷却水温を検出する冷却水温センサ（図示せず）や、クランク軸（図示せず）が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ３１等が設けられ、クランク角センサ３１の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。また、運転者がエンジン１１を始動する際に操作するスタートスイッチ３２や、アクセル操作量（アクセルペダルの踏込量）を検出するアクセルセンサ３３等が設けられている。

これら各種のセンサやスイッチ等の出力は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と表記する）３４に入力される。このＥＣＵ３４は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御用のプログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度（吸入空気量）等を制御する。

次に図２及び図３を用いて燃焼アシスト装置２２について説明する。
図２に示すように、燃焼アシスト装置２２の燃焼容器２４は、燃焼容器外筒３５の内側に燃焼容器内筒３６が配置され、燃焼容器外筒３５に燃焼容器入口３７が接続され、燃焼容器内筒３６に燃焼容器出口３８が接続されている。燃料噴射弁２５は、燃焼容器内筒３６内に燃料を噴射するように配置され、着火装置２６は、燃焼容器内筒３６内の混合気に着火するように配置されている。燃焼容器入口３７は、燃焼容器外筒３５の中心に対してオフセットして接続され、これにより、燃焼容器入口３７から燃焼容器外筒３５内に流入する空気の流れにスワール流れを付加するようになっている。

燃料噴射弁２５で噴射する燃料は、エンジン１１に供給する燃料（つまり燃料噴射弁２１で噴射する燃料）と同じ液体燃料（例えばガソリンや軽油等）としても良いし、或は、カセット式のガスボンベを搭載して、このガスボンベから供給されるガス燃料を燃料噴射弁２５で噴射するようにしても良い。また、着火装置２６は、点火プラグ、グロープラグ、プラズマプラグ、レーザ着火等のエンジン１１の着火に提案されている方式のものを用いる。

図３に示すように、燃焼容器入口３７から流入した空気はスワール流れで燃焼容器外筒３５と燃焼容器内筒３６との間に形成された空間に流れ込む。燃焼容器内筒３６には、複数の空気流入孔３９，４０が設けられ、燃料噴射弁２５の近傍に設けられた空気流入孔３９から燃焼容器内筒３６内に流入した空気が燃料噴射弁２５から噴射された燃料と混合して可燃混合気が形成される。この可燃混合気が着火装置２６で着火されて燃焼容器内筒３６内で主燃焼が実行される。燃焼容器内筒３６に設けられ空気流入孔４０は、二次空気導入により二次燃焼を実現させるためのもので、空気流入孔４０の内側には、内側フィン４１が設けられ、空気流入孔４０から燃焼容器内筒３６内に流入した空気が内側フィン４１によって燃焼容器内筒３６の内周面に沿って流れるように工夫がしてあり、燃焼容器内筒３６が過度に高温になって破損することを防止するようになっている。燃焼容器２４内で燃焼した高温高圧の燃焼ガスは、燃焼容器出口３８から吐出されてジェット噴射ノズル２８（図１参照）に流入し、このジェット噴射ノズル２８から排気タービン１７に供給される。

ＥＣＵ３４は、後述する図６の燃焼アシスト制御ルーチンを実行することで、所定の燃焼アシスト制御の実行条件が不成立の場合には、燃焼アシスト制御を実行する必要がないと判断して、図４に示すように、バイパス通路開閉弁２７を閉弁してバイパス通路２３を閉じると共に、燃焼容器２４の燃料噴射弁２５と着火装置２６を両方とも停止状態とする。この場合、吸気管１２内の吸入空気がエンジン１１に供給され、エンジン１１の排出ガスが排気タービン１７を通って触媒１５に流入する（つまり燃焼アシスト装置２２を備えていない従来の過給機付きエンジンと同様の状態になっている）。

一方、所定の燃焼アシスト制御の実行条件が成立した場合には、図５に示すように、バイパス通路開閉弁２７を開弁してバイパス通路２３を開放して燃料噴射弁２５で燃料を噴射すると共に着火装置２６で着火して燃焼容器２４内の混合気を燃焼させることで高温高圧の燃焼ガスを発生させて、この高温高圧の燃焼ガスをジェット噴射ノズル２８から排気タービン１７へ供給する燃焼アシスト制御を実行する。この場合、吸気管１２内の吸入空気がエンジン１１と燃焼容器２４の両方に供給され、エンジン１１の排出ガスと燃焼容器２４内で燃焼した高温高圧の燃焼ガスの両方が排気タービン１７を通って触媒１５に流入する。

以下、本実施例でＥＣＵ３４が実行する図６の燃焼アシスト制御ルーチンの処理内容を説明する。

図６に示す燃焼アシスト制御ルーチンは、ＥＣＵ３４の電源オン期間中（イグニッションスイッチのオン期間中）に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう燃焼アシスト制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、燃焼アシスト制御の実行条件が成立しているか否かを、例えば、次の(1) 〜(3) の条件によって判定する。

(1) エンジン始動後の所定期間であること
ここで、所定期間は、例えば、エンジン１１の始動完了（完爆判定）から所定時間が経過するまでの期間又は始動完了から触媒１５の温度が活性温度に上昇するまでの期間に設定されている。

(2) 運転者の加速要求時であること
ここで、加速要求時であるか否かは、例えば、アクセルセンサ３３で検出したアクセル開度（アクセル操作量）に基づいて判定する。

(3) 排出ガス温度が所定温度以下（例えば、触媒１５を活性温度に維持できない温度）であること
ここで、排出ガス温度は、排出ガス温度センサ３０で検出した排気タービン１７の下流側の排出ガス温度を用いても良いし、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度や負荷）等に基づいて排出ガス温度を推定するようにしても良い。

これら(1) 〜(3) の条件のうちのいずれか１つでも満たせば、燃焼アシスト制御の実行条件が成立するが、上記(1) 〜(3) の条件を１つも満たさなければ、燃焼アシスト制御の実行条件が不成立となる。

このステップ１０１で、燃焼アシスト制御の実行条件が成立していると判定された場合には、ステップ１０２に進み、排出ガス温度センサ３０で検出した排気タービン１７の下流側の排出ガス温度が所定の上限温度以下であるか否かを判定し、排出ガス温度が上限温度以下であると判定されれば、ステップ１０３に進み、バイパス通路開閉弁２７を開弁して燃料噴射弁２５で燃料を噴射すると共に着火装置２６で着火して燃焼容器２４内の混合気を燃焼させることで高温高圧の燃焼ガスを発生させて排気タービン１７へ供給する燃焼アシスト制御を実行する。

これにより、エンジン始動後の所定期間に、燃焼アシスト制御を実行して、燃焼アシスト制御による高温高圧の燃焼ガスで排気タービン１７の下流側の触媒１５を急速加熱して早期に昇温活性化させる。

また、運転者の加速要求時に、燃焼アシスト制御を実行して、燃焼アシスト制御による高温高圧の燃焼ガスで排気タービン１７の回転を急速に上昇させてターボラグを低減するする。

更に、エンジン始動後の所定期間や加速要求時以外でも、排出ガス温度が所定温度以下になったときには、触媒１５が活性温度よりも低くなる可能性があると判断して、燃焼アシスト制御を実行して、燃焼アシスト制御による高温高圧の燃焼ガスで触媒を急速加熱して早期に昇温活性化させる。

この燃焼アシスト制御の実行中は、図７に示すように、過給機１６のコンプレッサ１８の回転に同期して燃料噴射弁２５で燃料を間欠的に噴射する間欠噴射を実行し、この間欠噴射の噴射周期をコンプレッサ１８の回転周期の所定数倍（例えば１５倍）に設定する。つまり、コンプレッサ回転速度センサ２９からパルス信号が例えば１５回出力される毎に燃料噴射弁２５で１回の燃料噴射を行う。

一般に、コンプレッサ１８（排気タービン１７）の最高回転速度は１０万〜２０万ｒｐｍで、燃料噴射弁２５の実用上の最高駆動周波数は１００Ｈｚ程度であることから、間欠噴射の噴射周期をコンプレッサ１８の回転周期の１５倍に設定すれば、コンプレッサ１８の回転周期に応じた適正な噴射周期で燃焼容器２４内に燃料を噴射することができ、コンプレッサ１８の回転速度（排気タービン１７の回転速度）が急激に変化しても、燃焼容器２４内に燃料を安定して供給することができる。尚、間欠噴射の噴射周期は、コンプレッサ１８の回転周期の１５倍に限定されず、適宜変更しても良く、例えば１５〜３０倍程度が現実的な値である。

また、燃焼アシスト制御の実行中は、運転者のアクセル開度（アクセル操作量）とエンジン運転状態（例えばエンジン回転速度や負荷）等に応じて、スロットルバルブ１９の開度とバイパス通路開閉弁２７の開度を調整して、エンジン１１の出力と燃焼アシスト量を制御する。

更に、エアフローメータ１３で検出した吸気空気量と、吸気管圧力センサ２０で検出した吸気管圧力と、クランク角センサ３１で検出したエンジン回転速度と、コンプレッサ回転速度センサ２９で検出したコンプレッサ１８の回転速度のうちの少なくとも二つのパラメータに基づいて、エンジン１１に供給される空気量と燃焼容器２４に供給される空気量を別々に推定し、エンジン１１に供給される空気量の推定値に応じた燃料量をエンジン１１に供給するように燃料噴射弁２１の噴射量を算出すると共に、燃焼容器２４に供給される空気量の推定値に応じた燃料量を燃焼容器２４に供給するように燃料噴射弁２５の噴射量を算出して、各燃料噴射弁２１，２５の噴射量を制御する。これにより、燃焼アシスト制御の実行中に、エンジン１１に供給する燃料量と燃焼容器２４に供給する燃料量を適正に制御することができる。

その後、上記ステップ１０１、燃焼アシスト制御の実行条件が不成立であると判定された場合には、ステップ１０４に進み、バイパス通路開閉弁２７を閉弁すると共に、燃焼容器２４の燃料噴射弁２５と着火装置２６を両方とも停止して、燃焼アシスト制御を停止する。

また、燃焼アシスト制御の実行中に、上記ステップ１０２で、排出ガス温度センサ３０で検出した排気タービン１７の下流側の排出ガス温度が上限温度を越えていると判定された場合には、燃焼アシスト制御の実行条件が成立していても（例えばエンジン始動後の所定期間や加速要求時であっても）、ステップ１０４に進み、バイパス通路開閉弁２７を閉弁すると共に、燃焼容器２４の燃料噴射弁２５と着火装置２６を両方とも停止して、燃焼アシスト制御を中止する。

以上説明した本実施例では、図８に示すように、エンジン始動後の所定期間（例えばエンジン１１の始動完了から所定時間が経過するまでの期間又は始動完了から触媒１５の温度が活性温度に上昇するまでの期間）に、燃焼アシスト制御を実行するようにしたので、燃焼アシスト制御による高温高圧の燃焼ガスで排気タービン１７の下流側の触媒１５を加熱することができる。これにより、従来（燃焼アシスト制御を実行しない場合）と比較して触媒１５を急速加熱して触媒１５を早期に昇温活性化させることができ、排出ガスの浄化性能を向上させることができる（エンジン１１から排出される排気ガス有害成分を大幅に低減することができる）。

また、本実施例では、図９に示すように、運転者の加速要求時に、燃焼アシスト制御を実行するようにしたので、燃焼アシスト制御による高温高圧の燃焼ガスで排気タービン１７を回転駆動することができる。これにより、従来と比較して排気タービン１７の回転を急速に上昇させてエンジン回転速度を速やかに上昇させることができて、ターボラグを低減するすることができ、加速性能を向上させることができる（運転者がアクセル操作に対応した加速性能を感じ取ることができる）。

更に、本実施例では、エンジン始動後の所定期間や加速要求時以外でも、排出ガス温度が所定温度以下になったときには、触媒１５が活性温度よりも低くなる可能性があると判断して、燃焼アシスト制御を実行するようにしたので、燃焼アシスト制御による高温高圧の燃焼ガスで触媒１５を急速加熱して早期に昇温活性化させることができる。

また、本実施例では、排出ガス温度センサ３０で検出した排気タービン１７の下流側の排出ガス温度が上限温度を越えた場合に、燃焼アシスト制御を中止するようにしたので、燃焼アシスト制御によって排出ガス温度が上限温度を越えて排気タービン１７や触媒１５の耐久性に問題が生じるといった事態を未然に回避することができる。
［その他の実施例］
近年、ディーゼル式内燃機関では、ＤＰＦ（ディーゼルパテキュレートフィルター）を搭載する車両が増加している。このＤＰＦを搭載した車両では、内燃機関から排出されるＰＭ（煤）を一時的にＤＰＦに捕集堆積させて、その堆積量が所定量を超えた場合に、排出ガス温度を所定温度（例えば６００度）に上昇させてＤＰＦに堆積したＰＭを再生（燃焼）させる制御を行うようにしているが、本発明を適用して、ＰＭの堆積量が所定量を超えた場合に、燃焼アシスト制御を実行して、燃焼アシスト制御による高温高圧の燃焼ガスでＤＰＦに堆積したＰＭを再生（燃焼）させるようにしても良い。

また、近年、車両の燃費低減からアイドルストップ制御を採用する車両が増加している。このアイドルストップ制御を採用した車両では、アイドルストップ中に内燃機関が停止するため、内燃機関に直結した発電機（オルタネータ）も停止して発電できないという問題がある。そこで、過給機の回転軸（タービン軸）に発電機を連結して、アイドルストップ中に、燃焼アシスト制御を実行して、燃焼アシスト制御による高温高圧の燃焼ガスで排気タービン回転駆動することで発電機を回転駆動してアイドルストップ中に発電できるようにしても良い。

また、本発明の燃焼アシスト装置の燃焼容器に熱交換器を付加して、燃焼アシスト制御による燃焼ガスの熱で内燃機関の冷却水や潤滑油を温めたり、燃焼アシスト制御による燃焼ガスの熱を車室内空調に利用するようにしても良い。燃焼アシスト制御による燃焼ガスの熱で冷却水を温めれば、噴射燃料の霧化を促進して燃焼状態を向上させることができ、内燃機関から排出される排気ガス有害成分を低減することができる。また、燃焼アシスト制御による燃焼ガスの熱で潤滑油を温めれば、内燃機関のフリクション低減して、燃費を低減することができる。また、燃焼アシスト制御による燃焼ガスの熱を車室内空調に利用すれば、車室内の暖房を早めることができる。

その他、本発明は、燃焼アシスト装置の構成（例えば、燃焼容器の形状、燃料噴射手段や着火手段の位置、バイパス通路開閉弁の位置等）や、燃焼アシスト制御の実行条件を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管（吸気通路）、１４…排気管（排気通路）、１５…触媒、１６…過給機、１７…排気タービン、１８…コンプレッサ、１９…スロットルバルブ、２１…燃料噴射弁、２２…燃焼アシスト装置、２３…バイパス通路、２４…燃焼容器、２５…燃料噴射弁（燃料噴射手段）、２６…着火装置（着火手段）、２７…バイパス通路開閉弁、２８…ジェット噴射ノズル、２９…コンプレッサ回転速度センサ、３０…排出ガス温度センサ（排出ガス温度検出手段）、３２…スタートスイッチ、３３…アクセルセンサ、３４…ＥＣＵ（燃焼アシスト制御手段）

Claims (7)

1. 内燃機関の排気通路に設けられた排気タービンで吸気通路に設けられたコンプレッサを駆動して吸入空気を過給する過給機を備えた過給機付き内燃機関の制御装置において、
   前記吸気通路のうちの前記コンプレッサの下流側と前記排気通路のうちの前記排気タービンの上流側とをバイパスするバイパス通路と、
   前記バイパス通路に設けられた燃焼容器と、
   前記燃焼容器内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、
   前記燃焼容器内の混合気に着火する着火手段と、
   前記バイパス通路を開閉するバイパス通路開閉弁と、
   所定の実行条件が成立したときに前記バイパス通路開閉弁を開弁して前記燃料噴射手段で燃料を噴射すると共に前記着火手段で着火して前記燃焼容器内の混合気を燃焼させることで高温高圧の燃焼ガスを発生させて前記排気タービンへ供給する燃焼アシスト制御を実行する燃焼アシスト制御手段と
   を備えていることを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
2. 前記実行条件は、前記内燃機関の始動後の所定期間に成立することを特徴とする請求項１に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
3. 前記実行条件は、運転者の加速要求時に成立することを特徴とする請求項１又は２に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
4. 前記実行条件は、前記内燃機関の排出ガス温度が所定温度以下のときに成立することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
5. 前記燃焼アシスト制御手段は、前記燃焼アシスト制御の際に、前記内燃機関に供給される空気量と前記燃焼容器に供給される空気量を推定し、前記内燃機関に供給される空気量の推定値に応じた燃料量を該内燃機関に供給し、前記燃焼容器に供給される空気量の推定値に応じた燃料量を該燃焼容器に供給することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
6. 前記排気通路のうちの前記排気タービンの下流側の排出ガス温度を検出する排出ガス温度検出手段を備え、
   前記燃焼アシスト制御手段は、前記排出ガス温度検出手段で検出した排出ガス温度が所定の上限温度を越えた場合に前記燃焼アシスト制御を中止することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
7. 前記燃焼アシスト制御手段は、前記燃焼アシスト制御の際に、前記コンプレッサの回転に同期して前記燃料噴射手段で燃料を間欠的に噴射する間欠噴射を実行し、該間欠噴射の噴射周期を前記コンプレッサの回転周期の所定数倍に設定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の過給機付き内燃機関の制御装置。

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