JP6540682B2 - 内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御装置の異常診断システム - Google Patents

Description

本発明は、過給機を備えた内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御装置の異常診断システムに関する。

内燃機関の排気通路に過給機のタービンが設置されている構成においては、該タービンを迂回するバイパス通路が該排気通路に設けられる。また、このバイパス通路には、タービンを通過する排気の流量を調整するために、該バイパス通路における排気の流路断面積を変更可能なウェイストゲートバルブ（以下、「ＷＧＶ」と称する場合もある。）が設けられる。

一方、特許文献１には、過給器を備えた内燃機関において、タービンをバイパスするバイパス通路と排気通路との合流部に排気通路切換バルブが設けられた構成が開示されている。そして、この特許文献１に記載の技術では、タービンより下流側且つバイパス通路と排気通路との合流部より下流側の排気通路に設けられた排気浄化触媒が不活性である時には、タービン側が全閉となりバイパス通路側が全開となるように排気通路切換バルブが制御されることで、排気の全量がタービンを通過することなく排気浄化触媒に導かれる。このような排気通路切換バルブの制御により、排気の全量が、熱容量の大きなタービンを迂回して排気浄化触媒に流入することになるため、排気浄化触媒の早期活性化が図られる。

特開２００１−０５００３８号公報

内燃機関の排気通路に過給機のタービンが設置されるとともに、該タービンを迂回するバイパス通路が該排気通路に設けられた構成においては、バイパス通路に設けられるＷＧＶに加え、タービンを通過する排気の流路断面積を変更可能なターボバイパスバルブ（以下、「ＴＢＶ」と称する場合もある。）が設けられる場合がある。この場合、ＴＢＶは、排気通路における、バイパス通路との分岐部とバイパス通路との合流部との間（すなわち、排気通路における、バイパス通路との上流側の接続部と下流側の接続部との間）に設置される。このような構成では、ＴＢＶの開度を調整することで、タービンを通過する排気の流路断面積を直接変更し、それによって、タービンを通過する排気の流量を制御することができる。したがって、ＴＢＶを全閉状態とすることで、タービンを通過する排気の流量を略ゼロとし、排気の略全量をバイパス通路を通して流通させることができる。

このようにＷＧＶおよびＴＢＶが設けられた内燃機関においては、構造上ＷＧＶとＴＢＶの両方が全閉状態となり得る。そして、ＷＧＶとＴＢＶの両方が全閉状態にされると、内燃機関の排気通路が閉塞することになる。ここで、内燃機関の運転中に排気通路が閉塞する事態が生じてしまうと、内燃機関の背圧が上昇し、燃焼の悪化等の問題を引き起こす虞がある。また、排気通路が閉塞していなくても、ＷＧＶおよびＴＢＶの開度が、内燃機関の背圧が通常運転時（自然吸気運転および過給運転を含む）よりも大きく上昇するような開度となっている状態が、内燃機関の運転中に生じると、やはり燃焼の悪化等の問題を引き起こす虞がある。このように、ＷＧＶおよびＴＢＶの開度が、内燃機関の背圧が通常運転時（自然吸気運転および過給運転を含む）よりも大きく上昇するような開度となっている状態と、ＷＧＶとＴＢＶの両方が全閉となっている状態と、を含めて、以下、排気通
路の「閉塞状態」と称する。そして、例えば、ＴＢＶに異常が生じて、ＴＢＶの開度が或る開度以下に固着してしまうような事態が生じる場合、排気通路は閉塞状態となり易い。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ＷＧＶおよびＴＢＶが設けられた内燃機関において、排気通路が閉塞状態となることを防止するとともに、ＴＢＶの異常を診断することを目的とする。

ＷＧＶおよびＴＢＶが設けられた内燃機関において、当該内燃機関の運転状態が、自然吸気運転を行う自然吸気領域（このとき、ＷＧＶは開弁している）から過給運転を行う過給領域に移行する所定の加速要求があったときには、内燃機関の制御装置は、タービンを通過する排気の流量が自然吸気領域における当該流量よりも多くなるように、ＷＧＶおよびＴＢＶを制御する。詳しくは、過給領域において、ＷＧＶの開度が自然吸気領域における開度よりも小さくなるように、内燃機関の制御装置はＷＧＶに要求指令開度を入力する。また、過給領域において、ＴＢＶの開度が所定の基準開度よりも大きくなるように（例えば、ＴＢＶの開度が全開状態の開度となるように）、内燃機関の制御装置はＴＢＶに要求指令開度を入力する。ＴＢＶに対するこのような要求指令開度は、例えば、所定の加速要求に対応する排気をタービンに送り込むことができる開度であって、このとき排気通路が閉塞状態とはならない開度である。ここで、所定の基準開度とは、過給領域において、ＴＢＶの開度が当該所定の基準開度となっていると排気通路が閉塞状態となる開度の最大開度である。なお、排気通路が閉塞状態となるか否かは、ＴＢＶの開度だけではなくＷＧＶとＴＢＶの両方の開度により決まるので、当該所定の基準開度はそのときのＷＧＶへの要求指令開度に応じて変化し得ることになる。

そして、過給領域におけるＴＢＶの開度がこのように制御されることで、排気通路が閉塞状態となることを防止することができる。しかしながら、ＷＧＶおよびＴＢＶの開度が、これらの要求指令開度に対して、実際にその開度になるタイミングによっては、排気通路が閉塞状態となる事態が生じ得る。

そこで、本発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の排気通路に設けられたタービンおよび該内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサを具備する過給機と、前記タービンより上流で前記排気通路から分岐し、該タービンより下流で該排気通路に合流するバイパス通路と、前記バイパス通路に設置され、該バイパス通路における排気の流路断面積を変更可能なウェイストゲートバルブと、前記排気通路における、前記バイパス通路との分岐部と前記バイパス通路との合流部との間に設置され、前記タービンを通過する排気の流路断面積を変更可能なターボバイパスバルブと、前記合流部より下流の前記排気通路に設けられる空燃比センサと、前記内燃機関の運転状態が、自然吸気運転を行う自然吸気領域であって前記ウェイストゲートバルブが開弁している領域から過給運転を行う過給領域に移行する所定の加速要求が成立していて、且つ前記ターボバイパスバルブに対する要求指令開度が所定の基準開度よりも大きくなっているときに、前記内燃機関の排気の空燃比を所定の第一期間変化させる空燃比制御を実行する空燃比制御部と、前記所定の加速要求に応じて前記ウェイストゲートバルブを制御する際に、前記空燃比制御に伴う前記空燃比センサにより検出される空燃比の変動である検出空燃比変動の収束状態に基づいて、前記ウェイストゲートバルブを閉弁するバルブ制御部と、を備える。

本発明では、上記空燃比制御部が空燃比制御を実行すると、内燃機関の排気の空燃比が所定の第一期間変化することになる。ここで、内燃機関の排気の空燃比とは、例えば内燃機関から排出される排気の空燃比である。ただし、本発明における空燃比制御によって変化する排気の空燃比は、これに限られず、排気通路におけるバイパス通路との分岐部より上流の排気通路における排気の空燃比を含むものとする。例えば、前記分岐部より上流の
排気通路に燃料噴射弁が設けられる場合や、二次エアー導入弁が設けられる場合には、これらによって内燃機関の排気の空燃比を変化させることもできる。そして、内燃機関の通常運転時（自然吸気運転および過給運転を含む）の空燃比が理論空燃比に制御されている場合には、空燃比制御によって、排気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側またはリーン側に変化することになる。そして、このような空燃比の変化は、空燃比センサによって、空燃比の変動として検出される。

ここで、空燃比センサは、排気通路におけるバイパス通路との合流部より下流の排気通路に設けられる。したがって、前記分岐部より上流の排気通路における排気は、タービンまたはバイパス通路を通過して（タービンおよびバイパス通路の両方を通過する場合を含む）空燃比センサに到達することになる。ここで、空燃比制御により内燃機関の排気の空燃比が所定の第一期間変化した場合において、この排気が空燃比センサに到達するまでに通過する経路によっては、この空燃比の変化を空燃比センサが空燃比の変動として検出する期間が異なる。詳しくは、排気がタービンおよびバイパス通路の両方を通過して空燃比センサに到達する場合は、排気がバイパス通路のみを通過して空燃比センサに到達する場合よりも、空燃比制御による内燃機関の排気の空燃比の変化を空燃比センサが空燃比の変動として検出する期間が長くなる傾向がある。なぜなら、タービンを通過する排気は、タービンが流路抵抗となるため、バイパス通路を通過する排気と比べて空燃比センサに到達するのが遅れるからである。そのため、空燃比センサは、排気がタービンを通過すると空燃比の変動を比較的長い期間検出することになる。

以上に鑑みると、空燃比制御に伴う空燃比センサにより検出される空燃比の変動（以下、「検出空燃比変動」と称する場合もある。）に着目することによって、排気が空燃比センサに到達するまでに通過した経路をある程度推定することが可能となる。例えば、排気がバイパス通路のみを通過して空燃比センサに到達する場合には、検出空燃比変動は比較的早く収束し、排気がタービンおよびバイパス通路の両方を通過して空燃比センサに到達する場合には、検出空燃比変動の収束は比較的遅くなる傾向となる。そして、ＴＢＶに対する要求指令開度が所定の基準開度よりも大きくなっているにもかかわらず、検出空燃比変動が比較的早く収束する場合に、開弁状態のＷＧＶに閉弁要求指令を出しＷＧＶを閉弁すると、排気通路が閉塞状態となる事態が生じ得る。なぜなら、このとき、ＴＢＶに対する要求指令開度が所定の基準開度よりも大きくなっているにもかかわらず、実際のＴＢＶの開度は所定の基準開度以下となっていて、空燃比センサに到達する排気の大部分がバイパス通路を通過していると推定されるからである。

そこで、所定の加速要求に応じてＷＧＶを制御する際のＷＧＶの閉弁タイミングを制御する上記バルブ制御部は、検出空燃比変動の収束状態に基づいて、ＷＧＶを閉弁する。これによれば、上記バルブ制御部は、ＴＢＶの開度が、排気通路が閉塞状態となる開度の最大開度（つまり、所定の基準開度）よりも大きくなっていることを検知してから、ＷＧＶを閉弁することができる。なお、ＷＧＶを閉弁するとは、ＷＧＶの開度をそれまでよりも小さくすることを表す。

本発明に係る内燃機関の制御装置は、空燃比制御を実行して、ＴＢＶの開度が所定の基準開度よりも大きくなっていることを検知してから、所定の加速要求に応じたＷＧＶの閉弁を開始する。これにより、排気通路が閉塞状態となることを防止することができる。

また、本発明に係る内燃機関の制御装置が備えるバルブ制御部は、前記検出空燃比変動が生じ始めてから該検出空燃比変動が収束するまでの期間である収束期間が所定の第二期間よりも長かった場合に、前記ウェイストゲートバルブを閉弁してもよい。

ここで、所定の第二期間とは、ＷＧＶが開弁していて、ＴＢＶの開度が所定の加速要求
に対応するＷＧＶへの要求指令開度に応じた所定の基準開度となっている場合に、検出空燃比変動が生じ始めてから収束するまでの期間である。なお、当該所定の第二期間は、所定の第一期間に応じた期間であり、予め設定されておいてもよく、内燃機関の運転状態に応じて推定されてもよい。そして、収束期間が所定の第二期間よりも長かった場合、ＴＢＶの開度が所定の基準開度よりも大きくなっていると判断することができる。この場合には、所定の加速要求に応じてＷＧＶの閉弁を開始しても、排気通路が閉塞状態となる事態を避けることができる。

また、本発明に係る内燃機関の制御装置が備えるバルブ制御部は、前記検出空燃比変動が生じ始めてから所定の第二期間経過したときに、該検出空燃比変動が収束していない場合に、前記ウェイストゲートバルブを閉弁してもよい。

このように、検出空燃比変動が生じ始めてから所定の第二期間経過したときに、該検出空燃比変動が収束していない場合にも、ＴＢＶの開度が所定の基準開度よりも大きくなっていると判断することができる。この場合、所定の加速要求に応じてＷＧＶの閉弁を開始しても、排気通路が閉塞状態となる事態を避けることができる。

また、本発明は、上述した内燃機関の制御装置において、該制御装置の異常を診断する内燃機関の制御装置の異常診断システムである。当該異常診断システムは、前記検出空燃比変動の収束状態に基づいて、前記ターボバイパスバルブの異常を診断する診断部を備える。

上述した内燃機関の制御装置は、所定の加速要求に応じてＷＧＶを制御する際に、検出空燃比変動の収束状態に基づいて、ＴＢＶの開度が所定の基準開度よりも大きくなっていることを検知してから、ＷＧＶを閉弁する。つまり、これを検知できない場合には、ＷＧＶを閉弁しない。なぜなら、このような状態でＷＧＶを閉弁すると排気通路が閉塞状態となる虞があるからである。そして、このような状態では、ＴＢＶに対する要求指令開度が所定の基準開度よりも大きくなっているにもかかわらず、実際のＴＢＶの開度が所定の基準開度以下となっていることがある。そこで、上述した内燃機関の制御装置の異常診断システムは、検出空燃比変動の収束状態に基づいて、ＴＢＶの異常を診断する診断部を備える。これにより、ＴＢＶの異常を診断することを可能とする。

また、本発明に係る内燃機関の制御装置の異常診断システムが備える診断部は、前記検出空燃比変動が生じ始めてから該検出空燃比変動が収束するまでの期間である収束期間が所定の第二期間以下となった場合に、前記ターボバイパスバルブに異常が生じていると診断してもよい。

ここで、収束期間が所定の第二期間以下となった場合、ＴＢＶに対する要求指令開度が所定の基準開度よりも大きくなっているにもかかわらず、実際のＴＢＶの開度が所定の基準開度以下となっていると判断することができる。そこで、この場合、上記診断部は、ＴＢＶに異常が生じていると診断することができる。

また、本発明に係る内燃機関の制御装置の異常診断システムが備える診断部は、前記検出空燃比変動が生じ始めてから所定の第二期間経過したときに、該検出空燃比変動が収束している場合に、前記ターボバイパスバルブに異常が生じていると診断してもよい。

このように、検出空燃比変動が生じ始めてから所定の第二期間経過したときに、該検出空燃比変動が収束している場合にも、ＴＢＶに対する要求指令開度が所定の基準開度よりも大きくなっているにもかかわらず、実際のＴＢＶの開度が所定の基準開度以下となっていると判断することができる。そこで、この場合にも、上記診断部は、ＴＢＶに異常が生
じていると診断することができる。

本発明によれば、ＷＧＶおよびＴＢＶが設けられた内燃機関において、排気通路が閉塞状態となることを防止するとともに、ＴＢＶの異常を診断することができる。

本発明の実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。 本発明の実施例に係る、内燃機関の運転状態と、自然吸気領域および過給領域との相関を示す図である。 内燃機関の運転状態が自然吸気領域から過給領域に移行するときの、アクセル開度、機関負荷、吸入空気量、過給圧、および各バルブの開度の推移を示すタイムチャートである。 本発明の第１の実施例に基づいて、所定の加速要求に応じてＷＧＶ開度を制御するときの、アクセル開度、機関負荷、吸入空気量、過給圧、スロットル開度、ＴＢＶ開度、燃料噴射量、検出空燃比、およびＷＧＶ開度の推移を示すタイムチャートである。 図４の制御において、ＴＢＶの実開度が全閉状態のままとなる場合の、ＴＢＶ開度、燃料噴射量、検出空燃比、およびＷＧＶ開度の推移を示すタイムチャートである。 図４の制御において、ＴＢＶの実開度が所定の基準開度となる場合の、ＴＢＶ開度、燃料噴射量、検出空燃比、およびＷＧＶ開度の推移を示すタイムチャートである。 本発明の第１の実施例に係る内燃機関の制御装置において実行される制御フローを示すフローチャートである。 本発明の第１の実施例の変形例に係る内燃機関の制御装置において実行される制御フローを示すフローチャートである。 本発明の第２の実施例に基づいて、所定の加速要求に応じてＷＧＶ開度を制御するときの、アクセル開度、機関負荷、吸入空気量、過給圧、スロットル開度、ＴＢＶ開度、燃料噴射量、検出空燃比、およびＷＧＶ開度の推移を示すタイムチャートである。 本発明の第２の実施例に係る内燃機関の制御装置において実行される制御フローを示すフローチャートである。 本発明の第２の実施例の変形例に係る内燃機関の制御装置において実行される制御フローを示すフローチャートである。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜実施例１＞
以下、図面を用いて本発明の第１の実施例について説明する。図１は、本実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を含む気筒群を備えた火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）である。内燃機関１には、各吸気ポートへ燃料を噴射する燃料噴射弁３が設けられている。なお、燃料噴射弁３は、各気筒２内へ直接燃料を噴射するように構成されてもよい。また、各気筒２には、筒内の混合気に着火するための図示しない点火プラグが設けられている。ただし、本発明は、圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）にも適用することができる。この場合、燃料噴射弁３は、各気筒２内へ直接燃料を噴射するように構成される。また、各気筒２に点火プラグは設けられない。

内燃機関１は、インテークマニホールド４０およびエキゾーストマニホールド５０と接続されている。インテークマニホールド４０には吸気通路４が接続されている。この吸気通路４の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動する過給機６のコンプレッサ６０が設けられている。また、コンプレッサ６０よりも下流の吸気通路４には、吸気と外気とで熱交換を行うインタークーラ４２が設けられている。そして、インタークーラ４２よりも下流の吸気通路４には、スロットルバルブ４１が設けられている。スロットルバルブ４１は、吸気通路４における吸気の流路断面積を変更することで、内燃機関１の吸入空気量を調整する。また、スロットルバルブ４１より上流の吸気通路４には圧力センサ４４が設けられている。圧力センサ４４は、スロットルバルブ４１より上流側の吸気の圧力（すなわち、過給圧）に応じた電気信号を出力する。また、コンプレッサ６０よりも上流の吸気通路４には、エアフローメータ４３が設けられている。エアフローメータ４３は、吸気通路４内を流れる吸気（空気）の量（質量）に応じた電気信号を出力する。

一方、排気通路５の途中には過給機６のタービン６１が設けられている。また、タービン６１よりも下流の排気通路５には排気浄化触媒５１が設けられている。なお、排気浄化触媒５１としては、酸化触媒や三元触媒を例示することができる。そして、排気通路５には、タービン６１を迂回するバイパス通路５２が設けられている。バイパス通路５２は、タービン６１よりも上流の排気通路５の分岐部５ｂから分岐し、タービン６１よりも下流且つ排気浄化触媒５１よりも上流の排気通路５の合流部５ｃに合流する。ここで、分岐部５ｂからタービン６１を経由して合流部５ｃに至る排気通路５をタービン側排気通路５ａと称する。そして、このタービン側排気通路５ａにおける分岐部５ｂとタービン６１との間にはターボバイパスバルブ（ＴＢＶ）５３が設けられている。また、バイパス通路５２にはウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）５４が設けられている。ＴＢＶ５３は、タービン側排気通路５ａを流れる排気（すなわち、タービン６１を通過する排気）の流路断面積を変更することでタービン６１を通過する排気の流量を調整する。ＷＧＶ５４は、バイパス通路５２における排気の流路断面積を変更することでバイパス通路５２を流れる排気の流量を調整する。なお、ＴＢＶ５３は、タービン側排気通路５ａにおけるタービン６１と合流部５ｃとの間に設けられてもよい。また、合流部５ｃと排気浄化触媒５１との間の排気通路５には空燃比センサ５５が設けられている。空燃比センサ５５は、合流部５ｃと排気浄化触媒５１との間の排気通路５における排気の空燃比に応じた電気信号を出力する。

そして、内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。ＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。ＥＣＵ１０には、上記のエアフローメータ４３、圧力センサ４４、および空燃比センサ５５に加え、クランクポジションセンサ１４、アクセルポジションセンサ１５等の各種センサが電気的に接続されている。クランクポジションセンサ１４は、内燃機関１の機関出力軸（クランクシャフト）の回転位置に相関する電気信号を出力するセンサである。アクセルポジションセンサ１５は、内燃機関１が搭載された車両のアクセルペダル１６の操作量（アクセル開度）に相関した電気信号を出力するセンサである。そして、これらのセンサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。ＥＣＵ１０は、クランクポジションセンサ１４の検出値に基づいて内燃機関１の機関回転速度を導出し、アクセルポジションセンサ１５の検出値に基づいて内燃機関１の機関負荷を導出する。また、ＥＣＵ１０は、エアフローメータ４３の検出値に基づいて内燃機関１から排出される排気の流量（すなわち、排気浄化触媒５１を通過する排気の流量）を推定する。また、ＥＣＵ１０は、空燃比センサ５５の検出値に基づいて空燃比を取得する。

また、ＥＣＵ１０には、上記の各燃料噴射弁３、スロットルバルブ４１、ＴＢＶ５３、およびＷＧＶ５４等の各種機器が電気的に接続されている。ＥＣＵ１０は、上記のような各センサの検出値に基づいて、これら各種機器を制御する。つまり、スロットルバルブ４
１、ＴＢＶ５３、およびＷＧＶ５４それぞれの開度はＥＣＵ１０によって制御される。

そして、本実施例に係る内燃機関１においては、その運転状態に応じてスロットルバルブ４１、ＴＢＶ５３、およびＷＧＶ５４の開度が制御されることで、自然吸気運転と過給運転とが選択的に行われる。図２は、内燃機関１の運転状態と、自然吸気運転が行われる運転領域である自然吸気領域および過給運転が行われる運転領域である過給領域との相関を示す図である。図２において、横軸は内燃機関１の機関回転速度を表しており、縦軸は内燃機関１の機関負荷を表している。

図２において、線Ｌ１は、自然吸気領域と過給領域の境界となる所定負荷Ｌｅを表している。当該所定負荷Ｌｅは、自然吸気運転での最大機関負荷に相当する。つまり、機関負荷が所定負荷Ｌｅ以下の領域Ａが自然吸気領域を示しており、機関負荷が所定負荷Ｌｅよりも高い領域Ｂが過給領域を示している。内燃機関１の運転状態が自然吸気領域Ａに属するときは、ＷＧＶ５４が全開状態に制御されるとともに、ＴＢＶ５３の開度（以下、「ＴＢＶ開度」と称する場合もある。）およびスロットルバルブ４１の開度（以下「スロットル開度」と称する場合もある。）が要求される運転状態に応じた開度に制御されることで、自然吸気運転が行われる。例えば、内燃機関１の運転状態が自然吸気領域Ａに属しており、且つ、排気浄化触媒５１の温度が活性温度より低く該排気浄化触媒５１の暖機が要求されているときは、ＴＢＶ５３が全閉状態に制御される。これによれば、排気の略全量が、熱容量の大きなタービン６１を迂回して排気浄化触媒５１に流入することになる。そのため、排気が有する熱エネルギにより排気浄化触媒５１の早期暖機を図ることができる。

一方で、内燃機関１の運転状態が過給領域Ｂに属するときは、スロットルバルブ４１およびＴＢＶ５３が全開状態に制御されるとともに、ＷＧＶ５４の開度（以下、「ＷＧＶ開度」と称する場合もある。）が全開よりも小さい開度であって要求過給圧に応じた開度に制御されることで、過給運転が行われる。この過給運転では、要求過給圧が高いほどＷＧＶ開度が小さくされる。

このような内燃機関１において、内燃機関１の運転状態が自然吸気領域Ａから過給領域Ｂに移行する所定の加速要求に応じて、ＥＣＵ１０がＷＧＶ開度を制御するときの、各バルブ４１，５３，５４の開度制御の詳細について図３に基づいて説明する。図３は、ＥＣＵ１０が所定の加速要求に応じてＷＧＶ開度を制御するときの、アクセル開度、機関負荷、吸入空気量、過給圧、および各バルブ４１，５３，５４の開度の推移を示すタイムチャートである。ここで、図３の機関負荷、吸入空気量、過給圧における一点鎖線は、それぞれ、目標機関負荷、目標空気量、要求過給圧の推移を示している。また、図３のＴＢＶ開度における一点鎖線は、ＥＣＵ１０からの要求指令開度を示している。

図３における時刻ｔ１以前においては、内燃機関１の運転状態が自然吸気領域Ａに属していて、且つ、排気浄化触媒５１の温度が活性温度より低く該排気浄化触媒５１の暖機が要求されている。このとき、スロットル開度およびＴＢＶ開度は内燃機関１の運転状態に応じた開度に制御されている。詳しくは、排気浄化触媒５１の早期暖機を図るため、ＴＢＶ５３が全閉状態に制御されている。また、時刻ｔ１以前において、ＷＧＶ５４は全開状態に制御されている。そして、時刻ｔ１において、アクセルポジションセンサ１５によって検出されるアクセル開度が増大し、加速運転が要求される。これによって、目標機関負荷Ｌｅｔが所定負荷Ｌｅよりも高くなる。つまり、目標機関負荷Ｌｅｔが過給領域Ｂに移行する。これに伴い、目標空気量Ａｉｎｔおよび要求過給圧Ｐｉｎｔも過給領域Ｂにおける目標機関負荷Ｌｅｔに対応する値まで増加する。

そして、時刻ｔ１において、スロットルバルブ４１を全開状態にする制御が開始され、その後スロットルバルブ４１が全開状態にされる。このスロットル開度の増大により、時
刻ｔ１から吸入空気量が徐々に増加するとともに機関負荷も徐々に増加する。そして、時刻ｔ１から期間ｄｔ経過した時刻ｔ２において、ＴＢＶ５３を全閉状態から全開状態にする制御が開始され（ＥＣＵ１０からの要求指令開度が全開状態の開度にされ）、その後ＴＢＶ５３が全開状態にされる。このとき、ＷＧＶ５４は全開状態に維持されるため、時刻ｔ２の直後においても、過給圧は大気圧近傍のままとなっている。

そして、時刻ｔ２から期間ｄｔ´経過した時刻ｔ３において、ＷＧＶ５４を全開状態から閉弁する制御が開始される。このように、図３に示す制御では、ＴＢＶ５３を全閉状態から全開状態にする制御が開始されてから期間ｄｔ´経過するのを待って、ＷＧＶ５４を全開状態から閉弁する制御が開始される。そして、その後ＷＧＶ開度が要求ＷＧＶ開度Ｄｗｇｖｔにされる。なお、ＷＧＶ５４を閉弁するとは、このようにＷＧＶ開度をそれまでよりも小さくすることを表す。また、この要求ＷＧＶ開度Ｄｗｇｖｔは、要求過給圧Ｐｉｎｔに応じたＷＧＶ開度である。このようにＷＧＶ開度が制御されると、過給圧が上昇し、それに伴って吸入空気量が増加する。そして、過給圧が要求過給圧Ｐｉｎｔに収束し、吸入空気量が目標空気量Ａｉｎｔに収束すると、機関負荷が目標機関負荷Ｌｅｔになる。

図３に示す制御では、以上に述べたように、ＴＢＶ５３を全閉状態から全開状態にする制御を開始してから期間ｄｔ´経過後に、ＷＧＶ５４を全開状態から閉弁する制御を開始することによって、内燃機関１の排気通路５が閉塞状態となることを防止する。ここで、ＷＧＶ開度およびＴＢＶ開度が、内燃機関１の背圧が通常運転時（自然吸気運転および過給運転を含む）よりも大きく上昇するような開度となっている状態と、ＷＧＶ５４とＴＢＶ５３の両方が全閉となっている状態と、を含めて、排気通路５の閉塞状態という。そして、内燃機関１の運転中に排気通路５が閉塞状態となると、燃焼の悪化等を引き起こす虞がある。

しかしながら、ＴＢＶ５３に異常が生じると、実際のＴＢＶ開度がＥＣＵ１０からの要求指令開度に制御されない事態が起こり得る。そして、仮にＴＢＶ５３が全閉状態に固着してしまった場合には、ＥＣＵ１０がＴＢＶ５３を全開状態に制御しようとしても、実際のＴＢＶ開度は全閉状態のままとなる。図３に示す制御では、上述したように、ＴＢＶ５３およびＷＧＶ５４の制御の開始順を定めたに過ぎないため、ＴＢＶ５３が全閉状態に固着している状態においても、ＥＣＵ１０は、ＴＢＶ５３に要求指令開度を入力してから期間ｄｔ´経過後に、ＷＧＶ５４を閉弁する制御を開始する。この場合には、ＴＢＶ５３が全閉状態にされたままＷＧＶ開度が小さくされるため、排気通路５が閉塞状態となる虞がある。

そこで、ＥＣＵ１０は、自然吸気領域Ａから過給領域Ｂへの所定の加速要求に応じてＷＧＶ開度を制御する際に、先ず、内燃機関１の排気の空燃比を所定の第一期間変化させる空燃比制御を実行する。次に、ＥＣＵ１０は、空燃比制御に伴う空燃比センサ５５により検出される空燃比の変動（以下、「検出空燃比変動」と称する場合もある。）が生じ始めてから収束するまでの期間である収束期間を取得する。そして、ＥＣＵ１０は、この収束期間に基づいてＷＧＶ５４を閉弁する。つまり、ＥＣＵ１０は、検出空燃比変動の収束状態に基づいて、ＷＧＶ５４を閉弁することになる。これについて、タイムチャートを用いて以下に詳しく説明する。なお、ＥＣＵ１０が空燃比制御を実行することで、本発明に係る空燃比制御部として機能する。また、ＥＣＵ１０が収束期間に基づいてＷＧＶ５４を閉弁することで、本発明に係るバルブ制御部として機能する。

図４は、ＥＣＵ１０が、本実施例に基づいて、所定の加速要求に応じてＷＧＶ開度を制御するときの、アクセル開度、機関負荷、吸入空気量、過給圧、スロットル開度、ＴＢＶ開度、燃料噴射弁３からの燃料噴射量、空燃比センサ５５により検出される空燃比（以下、「検出空燃比」と称する場合もある。）、およびＷＧＶ開度の推移を示すタイムチャー
トである。ここで、図４の機関負荷、吸入空気量、過給圧における一点鎖線は、上記の図３と同様に、目標機関負荷、目標空気量、要求過給圧の推移を示していて、図４のＴＢＶ開度における一点鎖線は、ＥＣＵ１０からの要求指令開度を示している。

図４に示す制御では、上記の図３に示した制御と同様に、時刻ｔ１において、所定の加速要求が成立する。そして、時刻ｔ２において、ＴＢＶ５３を全閉状態から全開状態にする制御が開始される。つまり、時刻ｔ２において、ＥＣＵ１０からの要求指令開度が全開状態の開度にされる。そして、その後ＴＢＶ５３の実開度が全開状態の開度となる。

ここで、本発明では、所定の加速要求が成立していて、且つＴＢＶ５３に対する要求指令開度が所定の基準開度よりも大きくなっているときに、空燃比制御を実行する。ＴＢＶ５３に対するこのような要求指令開度は、例えば、所定の加速要求に対応する排気をタービン６１に送り込むことができる開度であって、このとき排気通路５が閉塞状態とはならない開度である。ここで、所定の基準開度とは、過給領域Ｂにおいて、ＴＢＶ開度が当該所定の基準開度となっていると排気通路５が閉塞状態となる開度の最大開度である。排気通路５が閉塞状態となるか否かは、ＴＢＶ開度だけではなくＷＧＶ５４とＴＢＶ５３の両方の開度により決まるので、当該所定の基準開度は、そのときの要求過給圧に応じたＷＧＶへの要求指令開度に応じて変化し得ることになる。図４に示す制御では、時刻ｔ２において、ＴＢＶ５３に対する要求指令開度が全開状態の開度にされていて、ＴＢＶ５３が全開状態にされればＷＧＶ開度によらず排気通路５が閉塞状態となることはないため、この要求指令開度は所定の基準開度よりも大きくなっているといえる。

そして、図４に示すように、時刻ｔ２以降の時刻ｔ２１において、燃料噴射量を増量する制御（以下、「噴射量増量制御」と称する場合もある。）が開始される。図４に示す制御では、原則として、内燃機関１の通常運転時（自然吸気運転および過給運転を含む）に内燃機関１の排気の空燃比が理論空燃比となるように、ＥＣＵ１０によって燃料噴射量が制御されている。すなわち、時刻ｔ２１よりも前には、そのときの吸入空気量に基づいて、内燃機関１の排気の空燃比が理論空燃比となるように、ＥＣＵ１０によって燃料噴射量が制御されている。また、時刻ｔ２１の前後において、吸入空気量はほとんど変化していない。したがって、時刻ｔ２１において、噴射量増量制御が実行されると、内燃機関１の排気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ空燃比となる。そして、図４に示すように、噴射量増量制御が期間ｄｔ１実行されることによって、内燃機関１の排気の空燃比が所定の第一期間（ここでは、期間ｄｔ１）変化することになる。したがって、この噴射量増量制御が、本発明に係る空燃比制御に相当する。

なお、噴射量増量制御によりエミッションや燃費が悪化する虞があるため、燃料噴射量の増加代や当該制御の実行期間といったパラメータは、空燃比センサ５５によって空燃比の変化を検出可能であって且つエミッションや燃費の悪化を可及的に抑制できる値に設定される。また、本発明に係る空燃比制御は、分岐部５ｂよりも上流側の排気通路５における排気の空燃比を変化させるものであればよく、上記の噴射量増量制御に限られない。例えば、分岐部５ｂよりも上流側の排気通路５に燃料噴射弁が設けられる場合や、二次エアー導入弁が設けられる場合には、これらによって内燃機関１の排気の空燃比を変化させることもできる。

そして、噴射量増量制御（空燃比制御）が実行されると、図４に示すように、検出空燃比が理論空燃比から変化することになる。詳しくは、時刻ｔ２１からある程度の期間が経過した時刻ｔ２２において、検出空燃比が理論空燃比からリッチ側へ変化し始める。そして、検出空燃比が理論空燃比よりもリッチ空燃比であるＲ１となった後、時刻ｔ３´において、検出空燃比が理論空燃比に収束する。時刻ｔ３´は、時刻ｔ２２から期間ｄｔ２経過した時であって、検出空燃比変動は期間ｄｔ２で収束することになる。つまり、期間ｄ
ｔ２が収束期間に相当する。

ここで、期間ｄｔ２は、噴射量増量制御の実行期間である期間ｄｔ１よりも長くなっている。言い換えれば、収束期間（期間ｄｔ２）が、内燃機関１の排気の空燃比が変化する所定の第一期間（期間ｄｔ１）よりも長くなっている。これについて、以下に図５Ａ、図５Ｂに基づいて説明する。

図５Ａは、上記の図４に示した制御において、ＴＢＶ５３に対する要求指令開度が全開状態の開度にされているにもかかわらず、ＴＢＶ５３の実開度が全閉状態のままとなる場合のＴＢＶ開度、燃料噴射弁３からの燃料噴射量、検出空燃比、およびＷＧＶ開度の推移を示すタイムチャートである。ここで、図５Ａの検出空燃比における一点鎖線は、ＴＢＶ５３の実開度が要求指令開度に制御される場合の検出空燃比の推移を示している。

図５Ａに示すように、時刻ｔ２において、ＴＢＶ５３に対する要求指令開度が全開状態の開度にされるにもかかわらず、その後もＴＢＶ５３の実開度が全閉状態のままとなっている。そして、時刻ｔ２１において、噴射量増量制御が開始され、当該制御が期間ｄｔ１実行されると、時刻ｔ２２において、検出空燃比が理論空燃比からリッチ側へ変化し始め、時刻ｔ２２から期間ｄｔ２´経過すると検出空燃比が理論空燃比に収束する。ここで、期間ｄｔ１と期間ｄｔ２´とは、ほぼ同じ長さとなっている。つまり、所定の第一期間と収束期間とがほぼ同じになっている。これは、ＴＢＶ５３が全閉状態となっていると、分岐部５ｂよりも上流側の排気通路５における排気は、その略全量がバイパス通路５２を通過して、空燃比センサ５５に到達することになるからである。この場合、分岐部５ｂよりも上流側の排気通路５における空燃比変化の期間と、空燃比センサ５５によって空燃比の変動が検出される期間と、がほぼ同じになる。

一方、期間ｄｔ２´と期間ｄｔ２とを比べると、期間ｄｔ２は期間ｄｔ２´よりも長くなっている。なお、空燃比センサ５５は、排気中の酸素やＣＯ、ＨＣ等の未燃ガスの濃度に応じた電流を出力するため、期間ｄｔ２´と期間ｄｔ２とは長さが異なっているものの、リッチ側への検出空燃比のピークはともにＲ１となっている。ここで、ＴＢＶ５３の実開度が要求指令開度に応じて全開状態の開度に制御される場合には、分岐部５ｂよりも上流側の排気通路５における排気は、バイパス通路５２およびタービン６１を通過して、空燃比センサ５５に到達することになる。このとき、タービン６１を通過する排気は、タービン６１が流路抵抗となるため、バイパス通路５２を通過する排気と比べて空燃比センサ５５に到達するのが遅れる。したがって、空燃比センサ５５は、ＴＢＶ５３の実開度が全閉状態のままとなって排気がバイパス通路５２のみを通過して空燃比センサ５５に到達する場合よりも、長い期間空燃比の変動を検出することになる。これにより、期間ｄｔ２が期間ｄｔ２´よりも長くなる。つまり、上記の図４において、収束期間（期間ｄｔ２）が、所定の第一期間（期間ｄｔ１）よりも長くなる。

次に、図５Ｂは、上記の図５Ａに示した制御において、ＴＢＶ５３に対する要求指令開度が全開状態の開度にされているにもかかわらず、ＴＢＶ５３の実開度が所定の基準開度Ｄｃｒｉｔとなる場合を示したものである。なお、所定の基準開度Ｄｃｒｉｔは、所定の加速要求に対応するＷＧＶ５４への要求指令開度に応じた開度であって、図５Ｂにおいては、全閉状態の開度に比較的近い開度となっている。また、上述したように、過給領域Ｂにおいて、ＴＢＶ５３の実開度が所定の基準開度Ｄｃｒｉｔとなると、排気通路５が閉塞状態となる。

図５Ｂに示す制御においても、このときの収束期間ｄｔ２´´は、図４に示した制御における収束期間ｄｔ２よりも短くなっている。ただし、期間ｄｔ２´´は期間ｄｔ２´よりも長くなっている。これは、図５Ｂに示す制御では、ＴＢＶ開度が所定の基準開度Ｄｃ
ｒｉｔとなっているため、分岐部５ｂよりも上流側の排気通路５における排気の大部分はバイパス通路５２を通過して空燃比センサ５５に到達するものの、タービン６１を通過して空燃比センサ５５に到達する排気も存在するからである。

以上をまとめると、収束期間は、ＴＢＶ５３が全閉状態の場合には期間ｄｔ２´となり、ＴＢＶ５３が全開状態の場合には期間ｄｔ２となり、ＴＢＶ開度が所定の基準開度Ｄｃｒｉｔの場合には、期間ｄｔ２´よりも長くて期間ｄｔ２よりも短い期間ｄｔ２´´となる。ここで、所定の基準開度Ｄｃｒｉｔは、所定の加速要求に対応するＷＧＶ５４への要求指令開度に応じて変化し、ＴＢＶ開度が所定の基準開度Ｄｃｒｉｔの場合の収束期間（ｄｔ２´´）は、所定の基準開度Ｄｃｒｉｔが全開状態の開度に近づくほど長くなる。そして、ＴＢＶ開度が所定の基準開度Ｄｃｒｉｔとなっているときの期間ｄｔ２´´よりも収束期間が長くなる場合には、ＴＢＶ開度が所定の基準開度Ｄｃｒｉｔよりも大きくなっていると判断することができる。

ここで、本実施例では、ＥＣＵ１０は、収束期間が所定の第二期間よりも長かった場合に、ＷＧＶ５４を閉弁する。ここで、所定の第二期間とは、ＷＧＶ５４が全開状態となっていて、ＴＢＶ開度が所定の加速要求に対応するＷＧＶ５４への要求指令開度に応じた所定の基準開度Ｄｃｒｉｔとなっている場合に、検出空燃比変動が生じ始めてから収束するまでの期間である。すなわち、上記の図５Ｂの説明で述べた期間ｄｔ２´´が所定の第二期間に相当する。

そして、図４に戻ると、このときの収束期間ｄｔ２は、上述したように期間ｄｔ２´´（すなわち、所定の第二期間）よりも長くなっている。つまり、ＴＢＶ開度が所定の基準開度Ｄｃｒｉｔよりも大きくなっていると判断することができる。なお、図４に示す制御では、ＥＣＵ１０が、この収束期間ｄｔ２を取得する。そして、収束期間ｄｔ２が所定の第二期間よりも長くなっているので、ＥＣＵ１０は、時刻ｔ２２から期間ｄｔ２経過した時刻ｔ３´において、ＷＧＶ５４を閉弁する制御を開始する。

以上に説明した制御処理では、特段のハード構成を追加することなく、ＴＢＶ開度が所定の基準開度Ｄｃｒｉｔよりも大きくなっているか否かを判断することができる。そして、ＴＢＶ開度が所定の基準開度Ｄｃｒｉｔよりも大きくなっていることを検知してから、所定の加速要求に応じてＷＧＶ５４を閉弁することによって、排気通路５が閉塞状態となることを防止することができる。

ここで、本発明に係る内燃機関の制御装置であるＥＣＵ１０が実行する制御フローについて図６に基づいて説明する。図６は、本実施例に係る制御フローを示すフローチャートである。本実施例では、ＥＣＵ１０によって、本フローが内燃機関１の運転中に所定の演算周期で繰り返し実行される。

本フローでは、先ず、Ｓ１０１において、内燃機関１の運転状態が自然吸気領域Ａから過給領域Ｂに移行する所定の加速要求が成立しているか否かが判別される。所定の加速要求は、アクセルポジションセンサ１５によって検出されるアクセル開度が増大し、内燃機関１の目標機関負荷が所定負荷Ｌｅよりも高くなる場合に成立し、Ｓ１０１では、このような場合に肯定判定される。なお、アクセル開度に応じてスロットル開度が制御されていて、所定の加速要求が成立する場合には、スロットルバルブ４１に対する要求指令開度が全開状態の開度とされている。そして、Ｓ１０１において肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０２の処理へ進み、Ｓ１０１において否定判定された場合、本フローの実行が終了される。

Ｓ１０１において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０２において、ＴＢＶ開度の制御が
実行される。ＥＣＵ１０は、原則として、ＴＢＶ５３に対する要求指令開度を全開状態の開度とする。これにより、ＴＢＶ５３を全開状態にすることができるので、タービン６１を通過する排気の流量を増加させることができる。そして、このようにＴＢＶ５３に対する要求指令開度が全開状態の開度とされる場合には、上述したように、要求指令開度が所定の基準開度よりも大きくなっているということができる。

次に、Ｓ１０３において、空燃比制御が開始される。Ｓ１０３における空燃比制御は、Ｓ１０１の処理で肯定判定されて、Ｓ１０２の処理が実行された後に開始されるので、当該空燃比制御は、所定の加速要求が成立していて且つＴＢＶ５３に対する要求指令開度が所定の基準開度よりも大きくなっているときに開始されることになる。Ｓ１０３において空燃比制御が開始されると、内燃機関１の排気の空燃比が、所定の第一期間（例えば、上記の図４に示した期間ｄｔ１）変化することになる。つまり、後述のＳ１０４以降の処理においては、所定の第一期間が経過するまで空燃比制御が継続されている。そして、空燃比制御は、例えば上述した噴射量増量制御である。ただし、本発明に係る空燃比制御はこれに限られず、上述したように、分岐部５ｂよりも上流側の排気通路５における排気の空燃比を変化させるものであればよい。

次に、Ｓ１０４において、タイマー始動フラグｎｆｌａｇが０に初期化される。タイマー始動フラグｎｆｌａｇは、タイマーの始動を制御するフラグであって、タイマー始動フラグｎｆｌａｇが１に設定されると、後述するようにタイマーが始動される。

次に、Ｓ１０５において、検出空燃比Ｒａｆが取得される。Ｓ１０５では、当該処理の実行タイミングにおいて、空燃比センサ５５により検出される空燃比が検出空燃比Ｒａｆとして取得される。そして、Ｓ１０６において、Ｓ１０５で取得した検出空燃比Ｒａｆと所定の基準空燃比Ｒａｆｃｒとの差分（｜Ｒａｆ−Ｒａｆｃｒ｜）が所定の空燃比閾値Ｒａｆｔｈよりも大きくて、且つタイマー始動フラグｎｆｌａｇが０となっているか否かが判別される。ここで、所定の基準空燃比Ｒａｆｃｒは、空燃比制御が開始されたときの空燃比であって、内燃機関１の通常運転時の空燃比（例えば、理論空燃比）と略等しくなっている。そして、所定の基準空燃比Ｒａｆｃｒは、ＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されている。また、所定の空燃比閾値Ｒａｆｔｈは、検出空燃比Ｒａｆが所定の基準空燃比Ｒａｆｃｒから変動しているか否かを判定する判定閾値であって、ＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されている。そして、上記差分が所定の空燃比閾値Ｒａｆｔｈよりも大きくなる場合には、検出空燃比Ｒａｆが所定の基準空燃比Ｒａｆｃｒから変動していると判断することができる。そして、Ｓ１０６において肯定判定された場合、この場合は、Ｓ１０３で実行した空燃比制御に伴う検出空燃比変動が生じ始めた場合であって、ＥＣＵ１０はＳ１０７の処理へ進む。一方、Ｓ１０６において否定判定された場合、この場合は、Ｓ１０３で空燃比制御を実行したものの未だ検出空燃比変動が生じていない場合であって、ＥＣＵ１０はＳ１０９の処理へ進む。

Ｓ１０６において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０７において、タイマー始動フラグｎｆｌａｇが１に設定される。そして、Ｓ１０８において、タイマーが始動される。

Ｓ１０６において否定判定された場合、またはＳ１０８の処理の後、次に、Ｓ１０９において、Ｓ１０５で取得した検出空燃比Ｒａｆと所定の基準空燃比Ｒａｆｃｒとの差分（｜Ｒａｆ−Ｒａｆｃｒ｜）が所定の空燃比閾値Ｒａｆｔｈ以下で、且つタイマー始動フラグｎｆｌａｇが１となっているか否かが判別される。ここで、上記差分が所定の空燃比閾値Ｒａｆｔｈ以下となる場合には、検出空燃比Ｒａｆが所定の基準空燃比Ｒａｆｃｒとほとんど同じになっていると判断することができる。そして、Ｓ１０９において肯定判定された場合、この場合は、Ｓ１０３で実行した空燃比制御に伴う検出空燃比変動が収束した場合であって、ＥＣＵ１０はＳ１１０の処理へ進む。一方、Ｓ１０９において否定判定さ
れた場合、この場合は、Ｓ１０３で空燃比制御を実行したものの未だ検出空燃比変動が生じていない場合、またはＳ１０３で実行した空燃比制御に伴う検出空燃比変動が収束していない場合であって、ＥＣＵ１０はＳ１０５の処理へ戻る。

Ｓ１０９において肯定判定された場合、次に、Ｓ１１０において、タイマーが終了される。そして、Ｓ１１１において、収束期間Ｔｆが算出される。この収束期間Ｔｆは、検出空燃比変動が生じ始めてから収束するまでの期間であって、タイマーで計測した時間に基づいて算出される。

次に、Ｓ１１２において、Ｓ１１１で算出した収束期間Ｔｆが所定の第二期間Ｔｆ２よりも長くなっているか否かが判別される。ここで、所定の第二期間Ｔｆ２とは、上述したように、ＷＧＶ５４が全開状態となっていて、ＴＢＶ開度が所定の加速要求に対応するＷＧＶ５４への要求指令開度に応じた所定の基準開度となっている場合に、検出空燃比変動が生じ始めてから収束するまでの期間である。これは、例えば、上記の図５Ｂに示した期間ｄｔ２´´である。なお、ＥＣＵ１０のＲＯＭには、所定の第二期間Ｔｆ２と、ＷＧＶ５４への要求指令開度と、の関係がマップまたは関数として予め記憶されていて、Ｓ１１２では、当該マップまたは関数を用いて所定の第二期間Ｔｆ２が取得され、上記が判別される。また、当該マップまたは関数は、内燃機関１の運転パラメータ（例えば、機関回転速度や排気流量等）を加味したものであってもよく、この場合、ＷＧＶ５４への要求指令開度および内燃機関１の運転状態に応じて、所定の第二期間Ｔｆ２が取得される。そして、Ｓ１１２において肯定判定された場合、この場合はＴＢＶ開度が所定の基準開度よりも大きくなっていると判断できる場合であって、ＥＣＵ１０はＳ１１３の処理へ進む。一方、Ｓ１１２において否定判定された場合、本フローの実行が終了される。

Ｓ１１２において肯定判定された場合、次に、Ｓ１１３において、ＷＧＶ５４を閉弁する制御が実行される。上述したように、内燃機関１の運転状態が自然吸気領域Ａに属するときは、ＷＧＶ５４は全開状態に制御されている。そして、Ｓ１１３では、全開状態のＷＧＶ５４が閉弁され、ＷＧＶ開度が要求過給圧に応じた開度（例えば、上記の図４に示した開度Ｄｗｇｖｔ）に制御される。このように、Ｓ１１２において肯定判定された場合にＷＧＶ５４を閉弁する制御を実行するということは、言い換えれば、ＴＢＶ開度が所定の基準開度よりも大きくなっていることを検知してから、ＷＧＶ５４を閉弁する制御を実行するということである。そして、Ｓ１１３の処理の後、本フローの実行が終了される。

内燃機関の制御装置であるＥＣＵ１０が、上述した制御フローを実行することによって、所定の加速要求に応じてＷＧＶ５４を制御する際に、排気通路５が閉塞状態となることを防止することができる。

［実施例１の変形例］
次に、上述した実施例１の変形例について説明する。なお、本変形例において、上述した実施例１と実質的に同一の構成、実質的に同一の制御処理については、その詳細な説明を省略する。

上述した実施例１では、ＥＣＵ１０は、収束期間Ｔｆが所定の第二期間Ｔｆ２よりも長かった場合に、ＷＧＶ５４を閉弁する。言い換えれば、収束期間Ｔｆが所定の第二期間Ｔｆ２以下となった場合には、ＷＧＶ５４を閉弁しない。なぜなら、この場合には、ＴＢＶ５３に対する要求指令開度が所定の基準開度よりも大きくなっているにもかかわらず、実際のＴＢＶ開度が所定の基準開度以下となるからである。そこで、ＥＣＵ１０は、検出空燃比変動の収束状態に基づいて、ＴＢＶ５３の異常を診断する。本変形例では、ＥＣＵ１０は、収束期間Ｔｆが所定の第二期間Ｔｆ２以下となった場合に、ＴＢＶ５３に異常が生じていると診断する。なお、ＥＣＵ１０がこのようにＴＢＶ５３の異常を診断することで
、本発明に係る診断部として機能する。

ここで、本発明に係る内燃機関の制御装置の異常を診断する異常診断システムであるＥＣＵ１０が実行する制御フローについて図７に基づいて説明する。図７は、上述した実施例１の変形例（本変形例）に係る制御フローを示すフローチャートである。図７に示す制御フローは、上記の図６に示した制御フローに対して、Ｓ２１４の処理が追加されたものである。

図７に示す制御フローでは、Ｓ１１２において否定判定された場合、次に、Ｓ２１４において、ＴＢＶ５３に異常が生じていると判定される。そして、Ｓ２１４の処理の後、本フローの実行が終了される。

内燃機関の制御装置の異常診断システムであるＥＣＵ１０が、上述した制御フローを実行することによって、ＴＢＶ５３の異常を診断することを可能とする。

＜実施例２＞
次に、本発明の第２の実施例について説明する。なお、本実施例において、上述した実施例１と実質的に同一の構成、実質的に同一の制御処理については、その詳細な説明を省略する。

上述した実施例１は、収束期間に基づいてＷＧＶ５４を閉弁するものである。これに対して、本実施例では、ＥＣＵ１０は、検出空燃比変動が生じ始めてから所定の第二期間経過したときの検出空燃比変動の収束状態に基づいて、ＷＧＶ５４を閉弁する。詳しくは、ＥＣＵ１０は、検出空燃比変動が生じ始めてから所定の第二期間経過したときの検出空燃比である判定空燃比を取得する。そして、ＥＣＵ１０は、この判定空燃比に基づいてＷＧＶ５４を閉弁する。これについて、タイムチャートを用いて以下に詳しく説明する。なお、ＥＣＵ１０が判定空燃比に基づいてＷＧＶ５４を閉弁することで、本発明に係るバルブ制御部として機能する。

図８は、ＥＣＵ１０が、本実施例に基づいて、所定の加速要求に応じてＷＧＶ開度を制御するときの、アクセル開度、機関負荷、吸入空気量、過給圧、スロットル開度、ＴＢＶ開度、燃料噴射弁３からの燃料噴射量、検出空燃比、およびＷＧＶ開度の推移を示すタイムチャートである。ここで、図８の機関負荷、吸入空気量、過給圧における一点鎖線は、上記の図４と同様に、目標機関負荷、目標空気量、要求過給圧の推移を示していて、図８のＴＢＶ開度における一点鎖線は、上記の図４と同様に、ＥＣＵ１０からの要求指令開度を示している。

図８に示す制御では、噴射量増量制御が開始される時刻ｔ２１まで、上記の図４に示した制御と同様の制御が行われる。そして、上記の図４に示した制御と同様にして、噴射量増量制御が期間ｄｔ１実行されることによって、内燃機関１の排気の空燃比が所定の第一期間（ここでは、期間ｄｔ１）変化することになる。

そして、噴射量増量制御（空燃比制御）が実行されると、図８に示すように、時刻ｔ２２において検出空燃比が理論空燃比からリッチ側へ変化し始め、時刻ｔ２２から期間ｄｔ２経過すると、理論空燃比から変動していた検出空燃比が理論空燃比に収束する。このような検出空燃比の変化の推移は、上記の図４に示した検出空燃比の変化の推移と同様である。

ここで、図８に示す制御では、検出空燃比が理論空燃比から変化し始める時刻ｔ２２から期間ｄｔ２´´経過したときの検出空燃比Ｒｊｄを取得する。ここで、期間ｄｔ２´´
は、上記の図４の説明で述べたように、所定の第二期間に相当する。したがって、この検出空燃比Ｒｊｄが上述した判定空燃比に相当する。そして、図８に示すように、判定空燃比Ｒｊｄは理論空燃比よりもリッチ側の空燃比となっている。つまり、時刻ｔ２２から期間ｄｔ２´´経過した時刻ｔ３´´において、判定空燃比Ｒｊｄは理論空燃比に収束していない。

上記の図５Ｂに示したように、ＴＢＶ開度が所定の基準開度Ｄｃｒｉｔとなっている場合、検出空燃比が理論空燃比から変化し始めてから期間ｄｔ２´´経過すると、理論空燃比から変動していた検出空燃比が理論空燃比に収束する。したがって、判定空燃比Ｒｊｄが理論空燃比に未だ収束していない場合には、ＴＢＶ開度が所定の基準開度Ｄｃｒｉｔよりも大きくなっていると判断することができる。

そこで、図８に示す制御では、ＥＣＵ１０は、ＴＢＶ開度が所定の基準開度Ｄｃｒｉｔよりも大きくなっていると判断できる時刻ｔ３´´において、ＷＧＶ５４を閉弁する制御を開始する。この場合、上記の図４に示したように収束期間を取得した後にＷＧＶ５４を閉弁する場合と比べて、速やかにＷＧＶ５４を閉弁する制御を開始することができる。

以上に説明した制御処理によっても、特段のハード構成を追加することなく、ＴＢＶ開度が所定の基準開度Ｄｃｒｉｔよりも大きくなっているか否かを判断することができる。そして、ＴＢＶ開度が所定の基準開度Ｄｃｒｉｔよりも大きくなっていることを検知してから、所定の加速要求に応じてＷＧＶ５４を閉弁することによって、排気通路５が閉塞状態となることを防止することができる。

ここで、本発明に係る内燃機関の制御装置であるＥＣＵ１０が実行する制御フローについて図９に基づいて説明する。図９は、本実施例に係る制御フローを示すフローチャートである。図９に示す制御フローでは、上記の図６に示したフローチャートのタイマー始動フラグｎｆｌａｇに関する処理（Ｓ１０４、Ｓ１０７）が実行されない。また、図９に示す制御フローでは、上記の図６に示したフローチャートのＳ１０６、Ｓ１０９、Ｓ１１１、Ｓ１１２の処理に代えて、Ｓ３０６、Ｓ３０９、Ｓ３１１、Ｓ３１２の処理が実行される。

図９に示す制御フローでは、Ｓ１０３の処理の後にＳ１０５の処理が実行され、Ｓ１０５の処理の後、次に、Ｓ３０６において、Ｓ１０５で取得した検出空燃比Ｒａｆと所定の基準空燃比Ｒａｆｃｒとの差分（｜Ｒａｆ−Ｒａｆｃｒ｜）が所定の空燃比閾値Ｒａｆｔｈよりも大きくなっているか否かが判別される。なお、所定の基準空燃比Ｒａｆｃｒおよび所定の空燃比閾値Ｒａｆｔｈは、上述した実施例１の説明で述べたとおりである。そして、Ｓ３０６において肯定判定された場合、この場合は、Ｓ１０３で実行した空燃比制御に伴う検出空燃比変動が生じ始めた場合であって、ＥＣＵ１０はＳ１０８の処理へ進む。一方、Ｓ３０６において否定判定された場合、この場合は、Ｓ１０３で空燃比制御を実行したものの未だ検出空燃比変動が生じていない場合であって、ＥＣＵ１０はＳ１０５の処理へ戻る。

Ｓ３０６において肯定判定された場合、次にＳ１０８の処理が実行され、Ｓ１０８の処理の後、次に、Ｓ３０９において、Ｓ１０８でタイマーを始動してから所定の第二期間Ｔｆ２が経過したか否かが判別される。なお、所定の第二期間Ｔｆ２は、上述した実施例１の説明で述べたとおりである。そして、Ｓ３０９において肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１１０の処理へ進み、Ｓ３０９において否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ３０９の処理を繰り返す。

Ｓ３０９において肯定判定された場合、次にＳ１１０の処理が実行され、Ｓ１１０の処
理の後、次に、Ｓ３１１において、判定空燃比Ｒｊｄが取得される。判定空燃比Ｒｊｄは、上述したように、検出空燃比変動が生じ始めてから所定の第二期間Ｔｆ２経過したときの検出空燃比である。Ｓ３１１では、当該処理の実行タイミングにおいて、空燃比センサ５５により検出される空燃比が判定空燃比Ｒｊｄとして取得される。

次に、Ｓ３１２において、Ｓ３１１で取得した判定空燃比Ｒｊｄと所定の基準空燃比Ｒａｆｃｒとの差分（｜Ｒｊｄ−Ｒａｆｃｒ｜）が所定の空燃比閾値Ｒａｆｔｈよりも大きくなっているか否かが判別される。そして、Ｓ３１２において肯定判定された場合、この場合は、判定空燃比Ｒｊｄが所定の基準空燃比Ｒａｆｃｒに未だ収束しておらず、ＴＢＶ開度が所定の基準開度よりも大きくなっていると判断できる場合であって、ＥＣＵ１０はＳ１１３の処理へ進む。一方、Ｓ３１２において否定判定された場合、本フローの実行が終了される。

Ｓ３１２において肯定判定された場合、次に、Ｓ１１３において、ＷＧＶ５４を閉弁する制御が実行される。そして、Ｓ１１３の処理の後、本フローの実行が終了される。

内燃機関の制御装置であるＥＣＵ１０が、上述した制御フローを実行することによっても、所定の加速要求に応じてＷＧＶ５４を制御する際に、排気通路５が閉塞状態となることを防止することができる。

［実施例２の変形例］
次に、上述した実施例２の変形例について説明する。なお、本変形例において、上述した実施例２と実質的に同一の構成、実質的に同一の制御処理については、その詳細な説明を省略する。

上述した実施例２では、ＥＣＵ１０は、判定空燃比Ｒｊｄが所定の基準空燃比Ｒａｆｃｒに収束している場合には、ＷＧＶ５４を閉弁しない。なぜなら、この場合には、ＴＢＶ５３に対する要求指令開度が所定の基準開度よりも大きくなっているにもかかわらず、実際のＴＢＶ開度が所定の基準開度以下となるからである。そこで、本変形例では、ＥＣＵ１０は、判定空燃比Ｒｊｄが所定の基準空燃比Ｒａｆｃｒに収束している場合に、ＴＢＶ５３に異常が生じていると診断する。なお、ＥＣＵ１０がこのようにＴＢＶ５３の異常を診断することで、本発明に係る診断部として機能する。

ここで、本発明に係る内燃機関の制御装置の異常を診断する異常診断システムであるＥＣＵ１０が実行する制御フローについて図１０に基づいて説明する。図１０は、上述した実施例２の変形例（本変形例）に係る制御フローを示すフローチャートである。図１０に示す制御フローは、上記の図９に示した制御フローに対して、Ｓ２１４の処理が追加されたものである。

図１０に示す制御フローでは、Ｓ３１２において否定判定された場合、次に、Ｓ２１４において、ＴＢＶ５３に異常が生じていると判定される。そして、Ｓ２１４の処理の後、本フローの実行が終了される。

内燃機関の制御装置の異常診断システムであるＥＣＵ１０が、上述した制御フローを実行することによって、ＴＢＶ５３の異常を診断することを可能とする。

１・・・内燃機関
４・・・吸気通路
５・・・排気通路
６・・・過給機
１０・・ＥＣＵ
１５・・アクセルポジションセンサ
４１・・スロットルバルブ
４３・・エアフローメータ
４４・・圧力センサ
５１・・排気浄化触媒
５２・・バイパス通路
５３・・ターボバイパスバルブ（ＴＢＶ）
５４・・ウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）
５５・・空燃比センサ
６０・・コンプレッサ
６１・・タービン

Claims (6)

1. 内燃機関の排気通路に設けられたタービンおよび該内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサを具備する過給機と、
   前記タービンより上流で前記排気通路から分岐し、該タービンより下流で該排気通路に合流するバイパス通路と、
   前記バイパス通路に設置され、該バイパス通路における排気の流路断面積を変更可能なウェイストゲートバルブと、
   前記排気通路における、前記バイパス通路との分岐部と前記バイパス通路との合流部との間に設置され、前記タービンを通過する排気の流路断面積を変更可能なターボバイパスバルブと、
   前記合流部より下流の前記排気通路に設けられる空燃比センサと、
   前記内燃機関の運転状態が、自然吸気運転を行う自然吸気領域であって前記ウェイストゲートバルブが開弁している領域から過給運転を行う過給領域に移行する所定の加速要求が成立していて、且つ前記ターボバイパスバルブに対する要求指令開度が所定の基準開度よりも大きくなっているときに、前記内燃機関の排気の空燃比を所定の第一期間変化させる空燃比制御を実行する空燃比制御部と、
   前記所定の加速要求に応じて前記ウェイストゲートバルブを制御する際に、前記空燃比制御に伴う前記空燃比センサにより検出される空燃比の変動である検出空燃比変動の収束状態に基づいて、前記ウェイストゲートバルブを閉弁するバルブ制御部と、
   を備える、内燃機関の制御装置。
2. 前記バルブ制御部は、前記検出空燃比変動が生じ始めてから該検出空燃比変動が収束するまでの期間である収束期間が所定の第二期間よりも長かった場合に、前記ウェイストゲートバルブを閉弁する、
   請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記バルブ制御部は、前記検出空燃比変動が生じ始めてから所定の第二期間経過したときに、該検出空燃比変動が収束していない場合に、前記ウェイストゲートバルブを閉弁する、
   請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
4. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、該制御装置の異常を診断する内燃機関の制御装置の異常診断システムであって、
   前記検出空燃比変動の収束状態に基づいて、前記ターボバイパスバルブの異常を診断する診断部を備える、
   内燃機関の制御装置の異常診断システム。
5. 前記診断部は、前記検出空燃比変動が生じ始めてから該検出空燃比変動が収束するまでの期間である収束期間が所定の第二期間以下となった場合に、前記ターボバイパスバルブに異常が生じていると診断する、
   請求項４に記載の内燃機関の制御装置の異常診断システム。
6. 前記診断部は、前記検出空燃比変動が生じ始めてから所定の第二期間経過したときに、該検出空燃比変動が収束している場合に、前記ターボバイパスバルブに異常が生じていると診断する、
   請求項４に記載の内燃機関の制御装置の異常診断システム。

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