WO2012042609A1 - ターボ過給機付き内燃機関 - Google Patents

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佐藤　哲
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • This invention relates to an internal combustion engine with a turbocharger.
  • Patent Document 1 discloses a diesel engine including a variable displacement turbocharger.
  • This conventional diesel engine includes an exhaust purification catalyst in an exhaust passage downstream of the turbocharger turbine.
  • the applicant has recognized the following documents including the above-mentioned documents as related to the present invention.
  • the exhaust gas discharged from the internal combustion engine may contain manganese oxide.
  • the exhaust purification catalyst As the deposition of manganese oxide on the exhaust purification catalyst proceeds, there is a problem that the exhaust purification catalyst is clogged. Such a problem of clogging due to manganese oxide becomes more conspicuous in an internal combustion engine with a turbocharger. This is due to the following reasons. That is, one of the main causes of clogging of the exhaust purification catalyst due to manganese oxide is a component (more specifically, a component inclined with respect to the front end face of the exhaust purification catalyst among the exhaust gas flow components at the inlet of the exhaust purification catalyst.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an internal combustion engine with a turbocharger that can satisfactorily suppress clogging of an exhaust purification catalyst due to manganese oxide contained in exhaust gas.
  • the purpose is to do.
  • a first invention is an internal combustion engine with a turbocharger, A turbocharger provided with an exhaust passage having a turbine operated by exhaust energy of the internal combustion engine; An exhaust purification catalyst that is disposed in the exhaust passage downstream of the turbine and purifies exhaust gas; An exhaust bypass passage for bypassing the turbine; A bypass valve responsible for opening and closing the exhaust bypass passage;
  • the control for opening the bypass valve or the opening of the bypass valve at the start time of the fuel cut in at least a part of the execution period of the fuel cut Bypass valve opening control means for executing control to be larger than the opening of It is characterized by providing.
  • the second invention is the first invention, wherein Further comprising catalyst temperature acquisition means for detecting or estimating the temperature of the exhaust purification catalyst;
  • the bypass valve opening control means opens the bypass valve when the fuel cut is being performed and the temperature of the exhaust purification catalyst is higher than a first predetermined value, or the bypass valve The control is performed such that the opening is made larger than the opening at the start of the fuel cut.
  • the third invention is the first or second invention, wherein Further provided is a bypass valve closing control means for executing control to close the bypass valve or to make the opening degree of the bypass valve smaller than the opening degree during execution of the fuel cut when returning from the fuel cut. It is characterized by.
  • 4th invention is 2nd invention.
  • the bypass valve opening control means reduces the temperature of the exhaust purification catalyst to the second predetermined value or less.
  • the fifth invention is the second or fourth invention, wherein An air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the internal combustion engine;
  • the bypass valve opening control means when returning from the fuel cut, when the rich operation is performed in a state where the air-fuel ratio is made richer than the stoichiometric air-fuel ratio by the air-fuel ratio control means,
  • a second post-return opening control execution means for performing the control for opening the bypass valve or the control for making the opening degree of the bypass valve larger than the opening degree at the start time of the fuel cut.
  • the sixth invention is the fifth invention, wherein
  • the second post-return opening control execution means closes the bypass valve when the rich operation is switched to the stoichiometric operation with the air-fuel ratio being the stoichiometric air-fuel ratio after returning from the fuel cut. It includes a bypass valve closing control means for executing control or control for making the opening degree of the bypass valve larger than the opening degree during execution of the fuel cut.
  • the fuel cut in which the exhaust gas contains a large amount of oil serving as a binder when manganese oxide is deposited on the exhaust purification catalyst, and the gas having a high oxygen concentration passes through the exhaust purification catalyst. Is performed, the gas flow rate through the turbine is reduced.
  • the vertical component with respect to the cell wall in the vicinity of the front end surface of the exhaust purification catalyst can be reduced. For this reason, oil adhesion to the cell wall (inner wall surface) of the exhaust purification catalyst can be suppressed.
  • the exhaust purification catalyst is prevented under a high temperature condition while preventing a decrease in torque responsiveness during acceleration by reducing the opportunity and period of opening the bypass valve during execution of fuel cut. It is possible to prevent the deposition of manganese oxide from being promoted.
  • the control for opening the bypass valve (or the control for increasing the opening degree of the bypass valve) is performed only during the fuel cut, the response of torque during acceleration It is possible to prevent the deposition of manganese oxide on the exhaust purification catalyst from being promoted while preventing a decrease in property.
  • the fourth invention it is possible to further suppress the acceleration of the deposition of manganese oxide on the exhaust purification catalyst under a high temperature condition.
  • manganese oxidation is performed by performing control to open the bypass valve (or control to increase the opening degree of the bypass valve) in a situation where the amount of manganese oxide contained in the exhaust gas increases. It is possible to further suppress clogging of the exhaust purification catalyst due to substances.
  • the opportunity to perform the control for opening the bypass valve (or the control for increasing the opening degree of the bypass valve) after returning from the fuel cut is limited to the time of rich operation. It is possible to prevent the deposition of manganese oxide on the exhaust purification catalyst from being promoted while preventing a decrease in torque response.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration of an internal combustion engine 10 with a turbocharger according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the system of this embodiment includes an internal combustion engine 10.
  • the internal combustion engine 10 is a gasoline engine.
  • the intake system of the internal combustion engine 10 includes an intake manifold 12 and an intake pipe (intake passage) 14 connected to the intake manifold 12. Air is taken into the intake pipe 14 from the atmosphere and distributed to the combustion chambers of the respective cylinders via the intake manifold 12.
  • An air cleaner 16 is attached to the inlet of the intake pipe 14.
  • An air flow meter 18 that outputs a signal corresponding to the flow rate of air sucked into the intake pipe 14 is provided in the vicinity of the downstream side of the air cleaner 16.
  • a throttle valve 20 is provided upstream of the intake manifold 12.
  • An intercooler 22 that cools the compressed air is provided upstream of the throttle valve 20.
  • a compressor 24a of the turbocharger 24 is installed in the middle of the intake pipe 14 from the air flow meter 18 to the throttle valve 20, a compressor 24a of the turbocharger 24 is installed.
  • the compressor 24a is integrally connected to the turbine 24b via a connecting shaft.
  • the turbine 24b is installed in the middle of an exhaust pipe (exhaust passage) 26, which will be described later, and operates by the exhaust energy of the exhaust gas.
  • the compressor 24a is rotationally driven by the exhaust energy of the exhaust gas input to the turbine 24b.
  • the exhaust system of the internal combustion engine 10 includes an exhaust manifold 28 and the exhaust pipe 26 connected to the exhaust manifold 28. Exhaust gas discharged from each cylinder of the internal combustion engine 10 is collected in the exhaust manifold 28 and discharged to the exhaust pipe 26 via the exhaust manifold 28.
  • an upstream catalyst (SC: start catalyst) 30 and A downstream catalyst (UFC: underfloor catalyst) 32 is arranged in series. More specifically, the catalysts 30 and 32 are formed in a honeycomb shape by forming a plurality of cells (not shown) partitioned by cell walls (not shown) in the exhaust gas flow direction. . Further, a main air-fuel ratio sensor 34 that emits a substantially linear output with respect to the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream catalyst 30 is disposed upstream of the upstream catalyst 30.
  • a sub O2 sensor 36 that generates a lean output when it is lean is disposed.
  • the exhaust pipe 26 is connected to an exhaust bypass passage 38 that bypasses the turbine 24b and connects the inlet side and the outlet side of the turbine 24b.
  • a waste gate valve (WGV) 40 is installed in the exhaust pipe 26 near the turbine 24b as a bypass valve for opening and closing the exhaust bypass passage 38.
  • the turbocharger 24 is equipped with a pressure regulating actuator 42 for controlling the WGV 40.
  • the actuator 42 is connected to the other end of an air pipe 44 having one end connected to the intake pipe 14 upstream of the compressor 24a.
  • An electromagnetic valve 46 that opens and closes the air pipe 44 is installed in the middle of the air pipe 44.
  • the opening degree of the WGV 40 can be adjusted via the rod 48 by adjusting the pressure of air acting on the actuator 42 via the air pipe 44 by opening and closing the electromagnetic valve 46.
  • the waste gate valve is not limited to the pressure regulating type, and may be, for example, an electric type valve.
  • the control system of the internal combustion engine 10 includes an ECU (Electronic Control Unit) 50.
  • ECU Electronic Control Unit
  • various sensors for detecting the operating state of the internal combustion engine 10 such as a crank angle sensor 52 for detecting the engine speed are connected to the input unit of the ECU 50.
  • various actuators for controlling the internal combustion engine 10 such as a fuel injection valve 54 for supplying fuel to each cylinder are connected to the output portion of the ECU 50.
  • one of the main causes of the clogging of the upstream catalyst 30 due to the manganese oxide is that the exhaust gas flows at the inlet of the upstream catalyst 30 arranged immediately below the turbine 24b with respect to the front end surface of the upstream catalyst 30. It can be considered that the tilted component (more specifically, the vertical component with respect to the cell wall near the front end face) is large. Further, in the internal combustion engine 10 provided with the turbocharger 24, the flow of exhaust gas after passing through the turbine 24b becomes a swirl flow, so that the vertical component becomes large at the inlet of the upstream catalyst 30. Therefore, in the internal combustion engine 10 including the turbocharger 24, the upstream catalyst 30 is easily clogged with manganese oxide.
  • oil engine oil contained in the exhaust gas serves as a binder and deposits on the cell wall of the upstream catalyst 30. And the deposition of manganese oxide on the cell wall of the upstream catalyst 30 is promoted when the atmosphere temperature of the upstream catalyst 30 is high and the upstream catalyst 30 is in an oxidizing atmosphere.
  • FIG. 2 is a timing chart for explaining characteristic control in the first embodiment of the present invention. More specifically, FIG. 2 (A) shows a waveform representing the open / closed state of the WGV 40, and FIG. 2 (B) is ON when a predetermined fuel cut permission condition is satisfied during operation of the internal combustion engine 10. The waveform showing the success or failure of the fuel cut flag is shown. As shown in FIGS. 2A and 2B, when the fuel cut flag is turned ON, the WGV 40 is switched from a closed state (fully closed state) to an open state (for example, fully open state). Then, the WGV 40 is returned to the closed state when returning from the fuel cut when the fuel cut flag is turned off thereafter.
  • a closed state fully closed state
  • an open state for example, fully open state
  • the throttle valve 20 is closed, so that the pressure in the cylinder becomes negative and oil rises easily. For this reason, during the fuel cut, a large amount of oil that becomes a binder when manganese oxide is deposited in the upstream catalyst 30 is easily contained in the exhaust gas discharged in the cylinder in the form of mist. . In addition, during the fuel cut in which fresh air with a high oxygen concentration flows through the upstream catalyst 30, the upstream catalyst 30 is in an oxidizing atmosphere, so that the deposition of manganese oxide is facilitated.
  • the WGV 40 is in operation during a fuel cut in which a large amount of such oil mist is contained in the exhaust gas and a gas having high oxygen concentration (fresh air) flows through the upstream catalyst 30. Is controlled to be in an open state, the gas flow rate passing through the turbine 24b is reduced. Thereby, since the said vertical component of an exhaust gas flow can be made small, adhesion of the oil to the cell wall (inner wall surface) of the upstream catalyst 30 can be suppressed.
  • oil adhesion to the upstream catalyst 30 that causes the accumulation of manganese oxide on the upstream catalyst 30 can be prevented, so that the manganese oxide during operation of the internal combustion engine 10 can be prevented. It is possible to satisfactorily suppress the clogging of the upstream catalyst 30 caused by the above.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a control routine executed by the ECU 50 in order to realize the control of the first embodiment. Note that this routine is periodically executed at predetermined intervals while the internal combustion engine 10 is being started. In the routine shown in FIG. 3, it is first determined whether or not the fuel cut is being executed based on the success or failure of the fuel cut flag (step 100).
  • the WGV 40 is controlled (or maintained) in the open state (step 102).
  • the WGV 40 is controlled (or maintained) in the closed state (step 104).
  • the control for switching the WGV 40 from the closed state to the open state is executed at the start of the fuel cut, and the WGV 40 is maintained in the open state during the fuel cut. . Then, at the time of return from the fuel cut, the WGV 40 that has been open until then is switched to the closed state.
  • the vertical component of the exhaust gas flow can be reduced during the fuel cut. Therefore, the upstream catalyst 30 is clogged with manganese oxide by preventing oil from adhering to the upstream catalyst 30. Can be suppressed satisfactorily.
  • the upstream catalyst 30 corresponds to the “exhaust purification catalyst” in the first invention
  • the WGV 40 corresponds to the “bypass valve” in the first invention.
  • the “bypass valve opening control means” according to the first aspect of the present invention is realized by the ECU 50 executing the processing of steps 100 and 102 described above.
  • the “bypass valve closing control means” in the third aspect of the present invention is realized by the ECU 50 executing the processing of steps 100 and 104 described above.
  • Embodiment 2 a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4 and FIG.
  • the system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 50 to execute a routine shown in FIG. 5 described later instead of the routine shown in FIG. 3 using the hardware configuration shown in FIG.
  • FIG. 4 is a timing chart for explaining characteristic control in Embodiment 2 of the present invention. More specifically, FIG. 4A shows a waveform representing a change in the catalyst atmosphere temperature T (or exhaust temperature), FIG. 4B shows a waveform representing the open / closed state of the WGV 40, and FIG. C) shows a waveform representing the success or failure of the fuel cut flag.
  • the deposition of manganese oxide on the upstream catalyst 30 is promoted when the ambient temperature of the upstream catalyst 30 (hereinafter sometimes simply referred to as “catalyst ambient temperature T”) is high. Further, since the turbine rotational speed is lowered by opening the WGV 40, in order to sufficiently ensure the torque response when acceleration is required when returning from the fuel cut, even during the fuel cut is being executed. It can be said that the WGV 40 is desirably closed as much as possible.
  • the WGV 40 is controlled to be in the open state when the fuel cut is being executed and the catalyst atmosphere temperature T is higher than the first predetermined value Ta.
  • the catalyst atmosphere temperature T is higher than the first predetermined value Ta when the fuel cut flag is turned on (that is, at the start of fuel cut)
  • the catalyst atmosphere temperature T during fuel cut is shown. Even if becomes equal to or less than the first predetermined value Ta, the example in which the WGV 40 is continuously opened when the fuel cut is in progress is shown.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a control routine executed by the ECU 50 in order to realize the control of the second embodiment.
  • the same steps as those shown in FIG. 3 in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
  • the current catalyst atmosphere temperature T is estimated (calculated) based on the engine speed NE and the engine load factor KL calculated based on the intake air amount (step 200).
  • the acquisition of the catalyst atmosphere temperature T is not limited to the estimation as described above, and a temperature sensor may be separately provided for the upstream catalyst 30 and may be detected by the temperature sensor.
  • step 100 it is determined whether or not a fuel cut is being executed. As a result, if it is determined that the fuel cut is being performed, it is then determined whether or not the catalyst atmosphere temperature T acquired in step 200 is higher than a first predetermined value Ta (step 202). ).
  • the first predetermined value Ta in step 202 is a value set in advance as a guideline for determining whether or not to open the WGV 40 during fuel cut in relation to the catalyst atmosphere temperature T.
  • step 202 If it is determined in the above step 202 that the catalyst atmosphere temperature T is higher than the first predetermined value Ta, the WGV 40 is controlled (or maintained) in the open state (step 204). On the other hand, if it is determined in step 202 that the catalyst atmosphere temperature T is equal to or lower than the first predetermined value Ta, the WGV 40 is controlled (or maintained) in the closed state even while the fuel cut is being executed ( Step 206).
  • the WGV 40 is switched from the closed state to the open state only when the fuel cut is being executed and the catalyst atmosphere temperature T is higher than the first predetermined value Ta.
  • the catalyst atmosphere temperature T is higher than the first predetermined value Ta.
  • the “catalyst temperature acquisition means” is realized by the ECU 50 executing the processing of step 200 described above.
  • Embodiment 3 FIG. Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. 6 and FIG.
  • the system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 50 to execute a routine shown in FIG. 7 described later instead of the routine shown in FIG. 5 using the hardware configuration shown in FIG.
  • FIG. 6 is a timing chart for explaining characteristic control in the third embodiment of the present invention. More specifically, FIG. 6A shows a waveform representing a change in the catalyst atmosphere temperature T (or exhaust temperature), FIG. 6B shows a waveform representing the open / closed state of the WGV 40, and FIG. C) shows a waveform representing the success or failure of the fuel cut flag.
  • the catalyst atmosphere temperature T is less than the second predetermined value Tb ( ⁇ first predetermined value Ta) at the time of natural recovery from the fuel cut. If it is higher, control is performed to keep the WGV 40 in an open state until the catalyst atmosphere temperature T becomes equal to or lower than the second predetermined value Tb even after returning from the fuel cut.
  • Tb second predetermined value
  • the WGV 40 when the catalyst atmosphere temperature T is higher than the first predetermined value Ta when the fuel cut flag is turned on (that is, at the start of the fuel cut), the WGV 40 is used until the return from the fuel cut. Is continuously opened, and the WGV 40 is continuously opened until the catalyst atmosphere temperature T becomes equal to or lower than the second predetermined value Tb after returning from the fuel cut.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a control routine executed by the ECU 50 in order to realize the control of the third embodiment.
  • the same steps as those shown in FIG. 5 in the second embodiment that is, steps 200, 100, and 202 to 206) are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified. .
  • the idle flag is ON and the fuel cut return counter A is smaller than the predetermined value B.
  • the idle flag is a flag for determining whether or not the accelerator pedal is in the idle position.
  • the fuel cut return counter A is a counter that is counted from the fuel cut return start point, and is a value that is counted up using the timer function of the ECU 50 or the integrated intake air amount.
  • the predetermined value B is a threshold value for determining whether or not the present time is at the time of return from the fuel cut or immediately after the return using the fuel cut return counter A.
  • step 300 If it is determined in step 300 that the idle flag is ON and the fuel cut return counter A is smaller than the predetermined value B, the driver does not issue an accelerator request, And it can be judged that it is at the time of return from fuel cut or immediately after return. That is, in this case, it can be determined that the vehicle is in a natural return from a fuel cut or immediately after a natural return in which no accelerator request has been issued. In this case, it is then determined whether or not the catalyst atmosphere temperature T is higher than a second predetermined value Tb (step 302).
  • the second predetermined value Tb in step 302 is a value set in advance as a guideline for determining whether or not to return the WGV 40 to the closed state after the natural recovery from the fuel cut in relation to the catalyst atmosphere temperature T. .
  • the control for opening the WGV 40 is continued (step 304).
  • the WGV 40 is controlled to be closed (step 306).
  • step 300 determines whether the natural return from the fuel cut or not immediately after the natural return (for example, at the forced return from the fuel cut).
  • the WGV 40 is controlled to be closed ( Or maintained) (step 306).
  • the atmosphere of the upstream catalyst 30 is cooled to the second predetermined value Tb or less. Until the WGV 40 is opened, control is performed. Thereby, it is possible to further suppress the acceleration of the deposition of manganese oxide on the upstream catalyst 30 under a high temperature condition.
  • the ECU 50 executes the series of processes of steps 100 and 300 to 306, thereby realizing the “first-return-opening control execution means” in the fourth aspect of the invention. Yes.
  • Embodiment 4 FIG. Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 50 to execute a routine shown in FIG. 9 described later instead of the routine shown in FIG. 5 using the hardware configuration shown in FIG.
  • FIG. 8 is a timing chart for explaining characteristic control in Embodiment 4 of the present invention. More specifically, FIG. 8A shows a waveform representing a change in the catalyst atmosphere temperature T (or exhaust temperature), and FIG. 8B shows that the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio after fuel cut.
  • FIG. 8C shows a waveform representing success / failure of the A / F rich operation flag after the fuel cut return that is turned ON when a predetermined execution condition for performing A / F rich operation under control is established.
  • FIG. 8D shows a waveform representing the success or failure of the fuel cut flag.
  • an A / F rich operation for the purpose of reducing NOx may be performed after the natural return from the fuel cut.
  • the amount of manganese oxide contained in the exhaust gas increases. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 8, when the A / F rich operation flag after returning from the fuel cut is turned ON during the natural return from the fuel cut, the flag is set even after the fuel cut is returned. Control to open the WGV 40 is performed until is turned off.
  • the catalyst atmosphere temperature T is higher than the first predetermined value Ta when the fuel cut flag is turned on (that is, at the start of the fuel cut)
  • the WGV 40 is restored until the fuel cut is restored. Is continuously opened, and the WGV 40 is continuously opened during the A / F rich operation after returning from the fuel cut.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a control routine executed by the ECU 50 in order to realize the control of the fourth embodiment. 9, the same steps as those shown in FIG. 5 in the second embodiment (that is, steps 200, 100, and 202 to 206) are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified. .
  • step 400 if it is determined in step 100 that the fuel cut is not being executed, it is then determined whether or not the idle flag is ON (step 400). As a result, when the idle flag is ON, that is, when the accelerator request is not issued, it is then determined whether or not the A / F rich operation flag after returning from the fuel cut is ON. (Step 402).
  • step 402 If it is determined in step 402 above that the A / F rich operation flag after the fuel cut recovery is ON, the A / F rich operation is performed during the natural recovery when the accelerator request is not issued. It can be judged that there is. In this case, control for opening the WGV 40 is performed (step 404). On the other hand, if it is determined in step 402 that the A / F rich operation flag after fuel cut recovery is not ON (that is, the A / F rich operation after natural recovery is completed and the air-fuel ratio is calculated theoretically. When the stoichiometric operation (normal operation) performed as the air-fuel ratio is executed), the WGV 40 is controlled (or maintained) in the closed state (step 406).
  • the WGV 40 is opened. Control is performed. Thereby, clogging of the upstream catalyst 30 by manganese oxide can further be suppressed.
  • the WGV 40 when the normal stoichiometric operation is switched after the A / F rich operation is performed, the WGV 40 is switched from the open state to the closed state. Thereby, the responsiveness of the torque can be suppressed from being lowered while the clogging of the upstream catalyst 30 is suppressed by opening the WGV 40 during the A / F rich operation.
  • control according to the fourth embodiment when the A / F rich operation is performed at the time of natural return from the fuel cut, control is performed to open the WGV 40 even after the fuel cut is returned. I have to. Further, the control according to the fourth embodiment may be implemented in combination with the control according to the third embodiment as appropriate.
  • the ECU 50 controls the air-fuel ratio by controlling the fuel injection amount using the fuel injection valve 54 based on the output of the main A / F sensor 34 and the like.
  • the “air-fuel ratio control means” according to the present invention executes the series of processes of steps 100 and 400 to 406, thereby realizing the “second post-return opening control execution means” according to the fifth invention. Yes.
  • the “bypass valve closing control means” according to the sixth aspect of the present invention is realized by the ECU 50 executing the processing of steps 402 and 406 described above.
  • the WGV 40 when the fuel cut is executed, the WGV 40 is controlled from the closed state to the open state, and in the first embodiment, when returning from the fuel cut (in other embodiments) In the embodiment, the WGV 40 is controlled from the open state to the closed state at a predetermined timing in the control of the second to fourth embodiments.
  • the control mode of the bypass valve of the present invention in relation to the implementation of fuel cut is not limited to this. That is, when the bypass valve (WGV 40 or the like) is opened at a predetermined opening according to the operating state of the internal combustion engine at the start of the fuel cut, the opening of the bypass valve during the fuel cut is determined as the fuel cut.
  • the catalyst temperature used for the control in the present invention is not limited to the catalyst atmosphere temperature T obtained by the above-described method, and is, for example, a value obtained by substituting the actually measured exhaust temperature, or the detected or estimated catalyst bed temperature. There may be.

Abstract

　排気ガス中に含まれるマンガン酸化物による排気浄化触媒の目詰まりを良好に抑制し得るターボ過給機付き内燃機関を提供する。　内燃機関（１０）の排気エネルギにより作動するタービン（２４ｂ）を排気通路（２６、２８）に備えるターボ過給機（２４）を備える。タービン（２４ｂ）よりも下流側の排気通路（２６）に配置され、排気ガスを浄化するための上流触媒（３０を備える。タービン（２４ｂ）をバイパスする排気バイパス通路（３８）を備える。排気バイパス通路（３８）の開閉を担うウェイストゲートバルブ（４０）を備える。内燃機関（１０）のフューエルカットの実行中に、ウェイストゲートバルブ（４０）を開状態に制御する。

Description

ターボ過給機付き内燃機関
　この発明は、ターボ過給機付き内燃機関に関する。
　従来、例えば特許文献１には、可変容量型ターボ過給機を備えるディーゼルエンジンが開示されている。この従来のディーゼルエンジンは、上記ターボ過給機のタービンよりも下流側の排気通路に、排気浄化触媒を備えている。
　尚、出願人は、本発明に関連するものとして、上記の文献を含めて、以下に記載する文献を認識している。
日本特開平１１－６２６０２号公報 日本特開２００２－７０５３６号公報
　ところで、使用燃料の性状如何によっては、内燃機関から排出される排気ガス中にマンガン酸化物が含まれる場合がある。このマンガン酸化物の排気浄化触媒への堆積が進行すると、排気浄化触媒に目詰まりが生じてしまうという問題がある。このようなマンガン酸化物による目詰まりの問題は、ターボ過給機付き内燃機関においてより顕著となる。これは、以下のような理由による。すなわち、マンガン酸化物による排気浄化触媒の目詰まりが生ずる主因の１つは、排気浄化触媒の入口における排気ガスの流れ成分のうち、排気浄化触媒の前端面に対して傾斜した成分（より具体的には、前端面の近傍のセル壁に対する垂直成分）が大きいことであると考えられる。また、ターボ過給機付き内燃機関では、タービン通過後の排気ガスの流れが旋回流となるため、排気浄化触媒の入口において上記垂直成分が大きくなる。従って、ターボ過給機付き内燃機関では、マンガン酸化物による排気浄化触媒の目詰まりが生じ易くなる。
　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、排気ガス中に含まれるマンガン酸化物による排気浄化触媒の目詰まりを良好に抑制し得るターボ過給機付き内燃機関を提供することを目的とする。
　第１の発明は、ターボ過給機付き内燃機関であって、
　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、
　前記タービンをバイパス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担うバイパス弁と、
　前記内燃機関のフューエルカットが実行される場合に、当該フューエルカットの実行期間中の少なくとも一部の期間において、前記バイパス弁を開放する制御、または前記バイパス弁の開度を前記フューエルカットの開始時点の開度よりも大きくする制御を実行するバイパス弁開き制御手段と、
　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、
　前記排気浄化触媒の温度を検出または推定する触媒温度取得手段を更に備え、
　前記バイパス弁開き制御手段は、前記フューエルカットの実行中であって、前記排気浄化触媒の前記温度が第１所定値よりも高い場合に、前記バイパス弁を開放する前記制御、または前記バイパス弁の開度を前記フューエルカットの開始時点の開度よりも大きくする前記制御を実行す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、
　前記フューエルカットからの復帰時に、前記バイパス弁を閉塞する制御、または前記バイパス弁の開度を前記フューエルカットの実行中の開度よりも小さくする制御を実行するバイパス弁閉じ制御手段を更に備えることを特徴とする。
　また、第４の発明は、第２の発明において、
　前記バイパス弁開き制御手段は、前記フューエルカットからの復帰時に、前記排気浄化触媒の前記温度が第２所定値よりも高い場合には、前記排気浄化触媒の前記温度が前記第２所定値以下になるまで、前記バイパス弁を開放する前記制御、または前記バイパス弁の開度を前記フューエルカットの開始時点の開度よりも大きくする前記制御を実施する第１復帰後開き制御実行手段を含むことを特徴とする。
　また、第５の発明は、第２または第４の発明において、
　前記内燃機関の空燃比を制御する空燃比制御手段を更に備え、
　前記バイパス弁開き制御手段は、前記フューエルカットからの復帰時に、前記空燃比制御手段により前記空燃比を理論空燃比よりもリッチ側の空燃比とした状態でリッチ運転が行われる場合には、前記バイパス弁を開放する前記制御、または前記バイパス弁の開度を前記フューエルカットの開始時点の開度よりも大きくする前記制御を実施する第２復帰後開き制御実行手段を含むことを特徴とする。
　また、第６の発明は、第５の発明において、
　前記第２復帰後開き制御実行手段は、前記フューエルカットからの復帰後に、前記リッチ運転から前記空燃比を理論空燃比とした状態でのストイキ運転に切り替えられた場合に、前記バイパス弁を閉塞する制御、または前記バイパス弁の開度を前記フューエルカットの実行中の開度よりも大きくする制御を実行するバイパス弁閉じ制御手段を含むことを特徴とする。
　第１の発明によれば、マンガン酸化物が排気浄化触媒に堆積する際の結合剤となるオイルが排気ガス中に多く含まれ、かつ、酸素濃度の高いガスが排気浄化触媒を通過するフューエルカットが実行される場合に、タービンを通過するガス流量が減らされる。これにより、排気浄化触媒の入口における排気ガス流れ成分のうち、排気浄化触媒の前端面の近傍のセル壁に対する垂直成分を小さくすることができる。このため、排気浄化触媒のセル壁（内壁面）へのオイルの付着を抑制することができる。その結果、内燃機関の運転中にマンガン酸化物による排気浄化触媒の目詰まりが進行するのを良好に抑制することができる。
　第２の発明によれば、フューエルカットの実行中においてバイパス弁を開状態とする機会や期間を減らすことにより加速時のトルクの応答性の低下等を防止しつつ、高温条件下において排気浄化触媒へのマンガン酸化物の堆積が促進されるのを防止することができる。
　第３の発明によれば、バイパス弁を開状態とする制御（もしくはバイパス弁の開度を大きくする制御）をフューエルカットの実行中に限って行うようにしたことで、加速時のトルクの応答性の低下等を防止しつつ、排気浄化触媒へのマンガン酸化物の堆積が促進されるのを防止することができる。
　第４の発明によれば、高温条件下において排気浄化触媒へのマンガン酸化物の堆積が促進されるのを更に抑制することができる。
　第５の発明によれば、排気ガス中に含まれるマンガン酸化物量が多くなる状況下においてバイパス弁を開状態とする制御（もしくはバイパス弁の開度を大きくする制御）を行うことにより、マンガン酸化物による排気浄化触媒の目詰まりを更に抑制することができる。
　第６の発明によれば、フューエルカットからの復帰後においてバイパス弁を開状態とする制御（もしくはバイパス弁の開度を大きくする制御）を行う機会をリッチ運転時に限ったことにより、加速時のトルクの応答性の低下等を防止しつつ、排気浄化触媒へのマンガン酸化物の堆積が促進されるのを防止することができる。
本発明の実施の形態１におけるターボ過給機付き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タイミングチャートである。 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における特徴的な制御を説明するためのタイミングチャートである。 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。 本発明の実施の形態３における特徴的な制御を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施の形態３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４における特徴的な制御を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施の形態４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におけるターボ過給機付き内燃機関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、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、ここでは一例として、ガソリンエンジンであるものとする。内燃機関１０の吸気系は、吸気マニホールド１２と、吸気マニホールド１２に接続される吸気管（吸気通路）１４とを備えている。空気は大気中から吸気管１４に取り込まれ、吸気マニホールド１２を介して各気筒の燃焼室に分配される。
　吸気管１４の入口には、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、吸気管１４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。また、吸気マニホールド１２の上流には、スロットルバルブ２０が設けられている。スロットルバルブ２０の上流には、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。
　エアフローメータ１８からスロットルバルブ２０に至る吸気管１４の途中には、ターボ過給機２４のコンプレッサ２４ａが設置されている。コンプレッサ２４ａは、連結軸を介してタービン２４ｂと一体的に連結されている。タービン２４ｂは、後述する排気管（排気通路）２６の途中に設置されており、排気ガスの排気エネルギによって作動する。コンプレッサ２４ａは、タービン２４ｂ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。
　内燃機関１０の排気系は、排気マニホールド２８と、排気マニホールド２８に接続される上記排気管２６とを備えている。内燃機関１０の各気筒から排出される排気ガスは、排気マニホールド２８に集められ、排気マニホールド２８を介して排気管２６へ排出される。
　また、タービン２４ｂよりも下流側の排気管２６には、排気ガスを浄化するための排気浄化触媒（ここでは三元触媒）として、上流側から順に、上流触媒（ＳＣ：スタートキャタリスト）３０および下流触媒（ＵＦＣ：床下触媒）３２が直列に配置されている。より具体的には、これらの触媒３０、３２は、セル壁（図示省略）によって区画された複数のセル（図示省略）が排気ガスの流れ方向に形成されることによってハニカム状に構成されている。また、上流触媒３０の上流には、上流触媒３０に流入する排気ガスの空燃比に対してほぼリニアな出力を発するメイン空燃比センサ３４が配置されており、上流触媒３０と下流触媒３２との間（上流触媒３０の直下）には、上流触媒３０から流出してくる排気ガスが理論空燃比に対してリッチである場合にリッチ出力を発生し、また、その排気ガスが理論空燃比に対してリーンである場合にリーン出力を発生するサブＯ２センサ３６が配置されている。
　また、排気管２６には、タービン２４ｂをバイパスしてタービン２４ｂの入口側と出口側とを接続する排気バイパス通路３８が接続されている。更に、タービン２４ｂ近傍の排気管２６には、排気バイパス通路３８の開閉を担うバイパス弁として、ウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）４０が設置されている。ターボ過給機２４には、ＷＧＶ４０を制御するための調圧式のアクチュエータ４２が搭載されている。アクチュエータ４２には、一端がコンプレッサ２４ａの上流の吸気管１４に接続された空気配管４４の他端が接続されている。空気配管４４の途中には、当該空気配管４４の開閉を担う電磁弁４６が設置されている。このような構成によれば、電磁弁４６の開閉によって空気配管４４を介してアクチュエータ４２に作用する空気の圧力を調整することで、ロッド４８を介してＷＧＶ４０の開度を調整することができる。尚、ウェイストゲートバルブは、調圧式のものに限らず、例えば、電動式のバルブであってもよい。
　内燃機関１０の制御系は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。ＥＣＵ５０の入力部には、上述したエアフローメータ１８等に加え、エンジン回転数を検知するためのクランク角センサ５２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が接続されている。また、ＥＣＵ５０の出力部には、上述したスロットルバルブ２０等に加え、各気筒に燃料を供給するための燃料噴射弁５４等の内燃機関１０を制御するための各種のアクチュエータが接続されている。
［上流触媒へのマンガン酸化物の堆積について］
　ところで、使用燃料の性状如何（例えば、ガソリンの添加剤として、無鉛のＭＭＴ（メチルシクロペンタディエニールマンガントリカルボニル）などが使用されている場合）によっては、内燃機関１０から排出される排気ガス中にマンガン酸化物が含まれる場合がある。このマンガン酸化物の上流触媒３０への堆積が進行すると、上流触媒３０に目詰まりが生じてしまうという問題がある。このようなマンガン酸化物による目詰まりの問題は、本実施形態の内燃機関１０のようにターボ過給機付き内燃機関においてより顕著となる。これは、以下のような理由による。すなわち、マンガン酸化物による上流触媒３０の目詰まりが生ずる主因の１つは、タービン２４ｂの直下に配置された上流触媒３０の入口において、排気ガスの流れのうち、上流触媒３０の前端面に対して傾斜した成分（より具体的には、前端面の近傍のセル壁に対する垂直成分）が大きいことであると考えられる。また、ターボ過給機２４を備える内燃機関１０では、タービン２４ｂ通過後の排気ガスの流れが旋回流となるため、上流触媒３０の入口において上記垂直成分が大きくなる。従って、ターボ過給機２４を備える内燃機関１０では、マンガン酸化物による上流触媒３０の目詰まりが生じ易くなる。
　また、マンガン酸化物は、排気ガス中に含まれるオイル（エンジンオイル）が結合剤の役目を果たして上流触媒３０のセル壁に堆積する。そして、上流触媒３０のセル壁へのマンガン酸化物の堆積は、上流触媒３０の雰囲気温度が高く、かつ上流触媒３０が酸化雰囲気下にある場合に促進されるものである。
［実施の形態１における特徴的な制御］
　以上説明したマンガン酸化物による上流触媒３０の目詰まりを抑制するためには、排気ガスの流れの上記垂直成分が大きくなることを防止するためにＷＧＶ４０を開状態にすることが有効である。しかしながら、ＷＧＶ４０を開くことによるタービン回転数の低下によって内燃機関１０に加速が要求された場合のトルクの応答性の低下等を招くため、内燃機関１０の運転中にＷＧＶ４０を常時開状態とすることは好ましくない。そこで、本実施形態では、以下の図２に示すような制御を行うこととした。
　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タイミングチャートである。より具体的には、図２（Ａ）は、ＷＧＶ４０の開閉状態を表す波形を示し、図２（Ｂ）は、内燃機関１０の運転中に所定のフューエルカット許可条件が成立した場合にＯＮとされるフューエルカットフラグの成否を表す波形を示している。
　図２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、フューエルカットフラグがＯＮとされた場合には、ＷＧＶ４０を閉状態（全閉状態）から開状態（例えば、全開状態）に切り替えるようにした。そして、その後にフューエルカットフラグがＯＦＦとされたことに伴うフューエルカットからの復帰時に、ＷＧＶ４０を閉状態に戻すようにした。
　フューエルカットの実行中は、スロットルバルブ２０が閉じられているので筒内が負圧化してオイル上がりが生じ易くなる。このため、フューエルカットの実行中には、上流触媒３０においてマンガン酸化物が堆積する際の結合剤となるオイルが、ミスト状になって筒内から排出される排気ガス中に多く含まれ易くなる。また、酸素濃度の高い新気が上流触媒３０を流通するフューエルカットの実行中には、上流触媒３０が酸化雰囲気となるため、マンガン酸化物の堆積が促進され易くなる。しかしながら、本実施形態の制御によれば、そのようなオイルミストが排気ガス中に多く含まれ、かつ酸素濃度の高いガス（新気）が上流触媒３０を流通するフューエルカットの実行中に、ＷＧＶ４０を開状態に制御することにより、タービン２４ｂを通過するガス流量が減らされる。これにより、排気ガス流れの上記垂直成分を小さくすることができるので、上流触媒３０のセル壁（内壁面）へのオイルの付着を抑制することができる。このように、上記制御によれば、上流触媒３０へのマンガン酸化物の堆積の原因となる当該上流触媒３０へのオイル付着を防止することができるので、内燃機関１０の運転中にマンガン酸化物による上流触媒３０の目詰まりが進行するのを良好に抑制することができる。
　図３は、本実施の形態１の制御を実現するために、ＥＣＵ５０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、内燃機関１０の始動中に、所定時間毎に周期的に実行されるものとする。
　図３に示すルーチンでは、先ず、フューエルカットフラグの成否に基づいてフューエルカットの実行中であるか否かが判定される（ステップ１００）。
　その結果、フューエルカットの実行中であると判定された場合には、ＷＧＶ４０が開状態に制御（もしくは維持）される（ステップ１０２）。一方、上記ステップ１００においてフューエルカットの実行中でないと判定された場合には、ＷＧＶ４０が閉状態に制御（もしくは維持）される（ステップ１０４）。
　以上説明した図３に示すルーチンによれば、フューエルカットの開始時に、ＷＧＶ４０を閉状態から開状態に切り替える制御が実行され、フューエルカットの実行中は、ＷＧＶ４０が開状態に維持されることになる。そして、フューエルカットからの復帰時に、それまで開状態とされていたＷＧＶ４０が閉状態に切り替えられることになる。これにより、既述したように、フューエルカットの実行中に排気ガス流れの上記垂直成分を小さくすることができるので、上流触媒３０へのオイル付着の防止によってマンガン酸化物による上流触媒３０の目詰まりを良好に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、上流触媒３０が前記第１の発明における「排気浄化触媒」に、ＷＧＶ４０が前記第１の発明における「バイパス弁」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ５０が上記ステップ１００および１０２の処理を実行することにより前記第１の発明における「バイパス弁開き制御手段」が実現されている。
　また、ＥＣＵ５０が上記ステップ１００および１０４の処理を実行することにより前記
第３の発明における「バイパス弁閉じ制御手段」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に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ５０に図３に示すルーチンに代えて後述の図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。
　図４は、本発明の実施の形態２における特徴的な制御を説明するためのタイミングチャートである。より具体的には、図４（Ａ）は、触媒雰囲気温度Ｔ（または排気温度）の変化を表す波形を示し、図４（Ｂ）は、ＷＧＶ４０の開閉状態を表す波形を示し、図４（Ｃ）は、フューエルカットフラグの成否を表す波形を示している。
　既述したように、上流触媒３０へのマンガン酸化物の堆積は、上流触媒３０の雰囲気温度（以下、単に「触媒雰囲気温度Ｔ」と称する場合がある）が高い場合に促進される。また、ＷＧＶ４０を開くことによってタービン回転数が低下するので、フューエルカットからの復帰時に加速が要求される場合においてトルクの応答性を十分に確保するためには、フューエルカットの実行中であってもＷＧＶ４０は極力閉じられていることが望ましいといえる。
　そこで、本実施形態では、フューエルカットの実行中であって、触媒雰囲気温度Ｔが第１所定値Ｔａよりも高い場合に、ＷＧＶ４０を開状態に制御するようにした。尚、図４では、フューエルカットフラグがＯＮとされた時（すなわち、フューエルカットの開始時）に触媒雰囲気温度Ｔが第１所定値Ｔａよりも高い場合には、フューエルカット中に触媒雰囲気温度Ｔが第１所定値Ｔａ以下となっても、フューエルカット中であればＷＧＶ４０を継続的に開状態とした例を示している。
　図５は、本実施の形態２の制御を実現するために、ＥＣＵ５０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、先ず、エンジン回転数ＮＥと、吸入空気量などに基づいて算出されるエンジン負荷率ＫＬとに基づいて、現在の触媒雰囲気温度Ｔが推定（算出）される（ステップ２００）。尚、触媒雰囲気温度Ｔの取得は、このように推定によるものに限らず、上流触媒３０に対して温度センサを別途備えるようにし、当該温度センサによって検出されるものであってもよい。
　次に、ステップ１００においてフューエルカットの実行中であるか否かが判定される。その結果、フューエルカットの実行中であると判定された場合には、次いで、上記ステップ２００において取得された触媒雰囲気温度Ｔが第１所定値Ｔａよりも高いか否かが判定される（ステップ２０２）。本ステップ２０２における第１所定値Ｔａは、触媒雰囲気温度Ｔとの関係においてフューエルカット中にＷＧＶ４０を開くか否かを決定するうえでの目安として予め設定された値である。
　上記ステップ２０２において、触媒雰囲気温度Ｔが第１所定値Ｔａよりも高いと判定された場合には、ＷＧＶ４０が開状態に制御（もしくは維持）される（ステップ２０４）。一方、上記ステップ２０２において、触媒雰囲気温度Ｔが第１所定値Ｔａ以下であると判定された場合には、フューエルカットの実行中であってもＷＧＶ４０が閉状態に制御（もしくは維持）される（ステップ２０６）。
　以上説明した図５に示すルーチンによれば、フューエルカットの実行中であって、触媒雰囲気温度Ｔが第１所定値Ｔａよりも高い場合にのみ、ＷＧＶ４０が閉状態から開状態に切り替えられる。このように、フューエルカット中においてＷＧＶ４０を開状態とする機会や期間を減らすことにより加速時のトルクの応答性の低下を防止しつつ、高温条件下において上流触媒３０へのマンガン酸化物の堆積が促進されるのを防止することができる。
　尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が上記ステップ２００の処理を実行することにより前記第２の発明における「触媒温度取得手段」が実現されている。
実施の形態３．
　次に、図６および図７を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
　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、ＥＣＵ５０に図５に示すルーチンに代えて後述の図７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。
　図６は、本発明の実施の形態３における特徴的な制御を説明するためのタイミングチャートである。より具体的には、図６（Ａ）は、触媒雰囲気温度Ｔ（または排気温度）の変化を表す波形を示し、図６（Ｂ）は、ＷＧＶ４０の開閉状態を表す波形を示し、図６（Ｃ）は、フューエルカットフラグの成否を表す波形を示している。
　内燃機関１０におけるフューエルカットからの復帰の態様としては、ドライバーからのアクセル要求が出されたことを契機とする復帰（いわゆる、強制復帰）と、エンジン回転数がアイドリング回転数近辺の所定回転数にまで低下したことを契機とする復帰（いわゆる、自然復帰）とがある。本実施形態では、上述した実施の形態２の制御に加え、図６に示すように、フューエルカットからの自然復帰時に、触媒雰囲気温度Ｔが第２所定値Ｔｂ（＜第１所定値Ｔａ）よりも高い場合には、フューエルカットからの復帰後であっても当該触媒雰囲気温度Ｔが第２所定値Ｔｂ以下になるまでＷＧＶ４０を開状態とする制御を実施することとした。尚、図６では、フューエルカットフラグがＯＮとされた時（すなわち、フューエルカットの開始時）に触媒雰囲気温度Ｔが第１所定値Ｔａよりも高い場合には、フューエルカットからの復帰時までＷＧＶ４０を継続的に開状態とし、更に、フューエルカットからの復帰後に触媒雰囲気温度Ｔが第２所定値Ｔｂ以下になるまでＷＧＶ４０を継続的に開状態とした例を示している。
　図７は、本実施の形態３の制御を実現するために、ＥＣＵ５０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７において、実施の形態２における図５に示すステップと同一のステップ（すなわち、ステップ２００、１００、および２０２～２０６）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７に示すルーチンでは、ステップ１００において、フューエルカットの実行中でないと判定された場合には、次いで、アイドルフラグがＯＮとなっており、かつ、フューエルカット復帰カウンタＡが所定値Ｂよりも小さいか否かが判定される（ステップ３００）。アイドルフラグは、アクセルペダルがアイドル位置にあるか否かを判定するフラグである。また、フューエルカット復帰カウンタＡは、フューエルカットの復帰開始時点からカウントされるカウンタであり、ＥＣＵ５０のタイマー機能もしくは積算吸入空気量等を用いてカウントアップされる値である。そして、所定値Ｂは、フューエルカット復帰カウンタＡを利用して現時点がフューエルカットからの復帰時もしくは復帰直後であるか否かを判定するための閾値である。
　上記ステップ３００において、アイドルフラグがＯＮになっており、かつ、フューエルカット復帰カウンタＡが所定値Ｂよりも小さいと判定された場合には、現時点が、ドライバーからアクセル要求が出されておらず、かつ、フューエルカットからの復帰時もしくは復帰直後であると判断することができる。つまり、この場合には、フューエルカットからの自然復帰時もしくはアクセル要求が未だ出されていない自然復帰直後であると判断することができる。この場合には、次いで、触媒雰囲気温度Ｔが第２所定値Ｔｂよりも高いか否かが判定される（ステップ３０２）。本ステップ３０２における第２所定値Ｔｂは、触媒雰囲気温度Ｔとの関係においてフューエルカットからの自然復帰後にＷＧＶ４０を閉状態に戻すか否かを決定するうえでの目安として予め設定された値である。
　その結果、触媒雰囲気温度Ｔが第２所定値Ｔｂよりも高いと判定された場合には、ＷＧＶ４０を開状態とする制御が継続される（ステップ３０４）。一方、触媒雰囲気温度Ｔが第２所定値Ｔｂ以下になったと判定された場合には、ＷＧＶ４０が閉状態に制御される（ステップ３０６）。
　一方、上記ステップ３００の判定が不成立である場合、つまり、フューエルカットからの自然復帰時もしくは自然復帰直後でない場合（例えば、フューエルカットからの強制復帰時など）には、ＷＧＶ４０が閉状態に制御（もしくは維持）される（ステップ３０６）。
　以上説明した図７に示すルーチンによれば、フューエルカットからの自然復帰時に触媒雰囲気温度Ｔが第２所定値Ｔｂよりも高い場合には、上流触媒３０の雰囲気が第２所定値Ｔｂ以下に冷えるまでＷＧＶ４０を開状態とする制御が実施される。これにより、高温条件下において上流触媒３０へのマンガン酸化物の堆積が促進されるのを更に抑制することができる。
　また、上記ルーチンによれば、フューエルカットからの復帰の態様を考慮して、フューエルカットからの復帰後にＷＧＶ４０を開状態とする制御の実施を自然復帰時に限って行うようにしたことで、アクセル要求に伴う強制復帰時にトルクの応答性の低下が生ずるのを回避することができる。
　尚、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ５０が上記ステップ１００、および３００～３０６の一連の処理を実行することにより前記第４の発明における「第１復帰後開き制御実行手段」が実現されている。
実施の形態４．
　次に、図８および図９を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。
　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、ＥＣＵ５０に図５に示すルーチンに代えて後述の図９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。
　図８は、本発明の実施の形態４における特徴的な制御を説明するためのタイミングチャートである。より具体的には、図８（Ａ）は、触媒雰囲気温度Ｔ（または排気温度）の変化を表す波形を示し、図８（Ｂ）は、フューエルカット後に空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に制御してＡ／Ｆリッチ運転を行う所定の実行条件が成立した場合にＯＮとされるフューエルカット復帰後Ａ／Ｆリッチ運転フラグの成否を表す波形を示し、図８（Ｃ）は、ＷＧＶ４０の開閉状態を表す波形を示し、図８（Ｄ）は、フューエルカットフラグの成否を表す波形を示している。
　内燃機関１０では、所定の実行条件が成立する場合には、フューエルカットからの自然復帰後にＮＯｘ低減を目的としたＡ／Ｆリッチ運転が実施されることがある。このようなＡ／Ｆリッチ運転が行われると、排気ガス中に含まれるマンガン酸化物量が多くなる。そこで、本実施形態では、図８に示すように、フューエルカットからの自然復帰時に、フューエルカット復帰後Ａ／Ｆリッチ運転フラグがＯＮとなる場合には、フューエルカット復帰後であっても当該フラグがＯＦＦとなるまでＷＧＶ４０を開状態とする制御を実施することとした。尚、図８では、フューエルカットフラグがＯＮとされた時（すなわち、フューエルカットの開始時）に触媒雰囲気温度Ｔが第１所定値Ｔａよりも高い場合には、フューエルカットからの復帰時までＷＧＶ４０を継続的に開状態とし、更に、フューエルカットからの復帰後におけるＡ／Ｆリッチ運転中はＷＧＶ４０を継続的に開状態とした例を示している。
　図９は、本実施の形態４の制御を実現するために、ＥＣＵ５０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９において、実施の形態２における図５に示すステップと同一のステップ（すなわち、ステップ２００、１００、および２０２～２０６）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９に示すルーチンでは、ステップ１００において、フューエルカットの実行中でないと判定された場合には、次いで、アイドルフラグがＯＮになっているか否かが判定される（ステップ４００）。その結果、アイドルフラグがＯＮになっている場合、つまり、アクセル要求が出されていない場合には、次いで、フューエルカット復帰後Ａ／Ｆリッチ運転フラグがＯＮになっているか否かが判定される（ステップ４０２）。
　上記ステップ４０２において、フューエルカット復帰後Ａ／Ｆリッチ運転フラグがＯＮになっていると判定された場合には、アクセル要求が出されていない自然復帰時においてＡ／Ｆリッチ運転が行われる状況であると判断することができる。この場合には、ＷＧＶ４０を開状態とする制御が実施される（ステップ４０４）。一方、上記ステップ４０２において、フューエルカット復帰後Ａ／Ｆリッチ運転フラグがＯＮになっていないと判定された場合（つまり、自然復帰後のＡ／Ｆリッチ運転の実施が終了して空燃比を理論空燃比として行われるストイキ運転（通常運転）が実行される場合）には、ＷＧＶ４０が閉状態に制御（もしくは維持）される（ステップ４０６）。
　以上説明した図９に示すルーチンによれば、フューエルカットからの自然復帰時に、排気ガス中に含まれるマンガン酸化物が多くなるＡ／Ｆリッチ運転が実施される場合には、ＷＧＶ４０を開状態とする制御が実施される。これにより、マンガン酸化物による上流触媒３０の目詰まりを更に抑制することができる。
　また、上記ルーチンによれば、上記Ａ／Ｆリッチ運転の実施後に通常のストイキ運転に切り替えられた場合には、ＷＧＶ４０が開状態から閉状態に切り替えられる。これにより、Ａ／Ｆリッチ運転中にＷＧＶ４０を開状態とすることにより上流触媒３０の目詰まりを抑制しつつ、トルクの応答性の低下抑制を図ることもできる。
　ところで、上述した実施の形態４においては、フューエルカットからの自然復帰時にＡ／Ｆリッチ運転が実施される場合には、フューエルカット復帰後であってもＷＧＶ４０を開状態とする制御を実施するようにしている。また、このような実施の形態４の制御を、実施の形態３の制御と適宜組み合わせて実施するようにしてもよい。
　尚、上述した実施の形態４においては、ＥＣＵ５０が、メインＡ／Ｆセンサ３４等の出力に基づいて燃料噴射弁５４を用いて燃料噴射量を制御して空燃比を制御することにより前記第５の発明における「空燃比制御手段」が、上記ステップ１００、および４００～４０６の一連の処理を実行することにより前記第５の発明における「第２復帰後開き制御実行手段」が、それぞれ実現されている。
　また、ＥＣＵ５０が上記ステップ４０２および４０６の処理を実行することにより前記第６の発明における「バイパス弁閉じ制御手段」が実現されている。
　ところで、上述した実施の形態１乃至４においては、フューエルカットが実行される場合には、ＷＧＶ４０を閉状態から開状態に制御し、実施の形態１ではフューエルカットからの復帰時（他の実施の形態では実施の形態２乃至４の制御における所定のタイミング）においてＷＧＶ４０を開状態から閉状態に制御するようにしている。しかしながら、フューエルカットの実施との関係における本発明のバイパス弁の制御の態様は、これに限定されるものではない。すなわち、フューエルカットの開始時点においてバイパス弁（ＷＧＶ４０など）が内燃機関の運転状態に応じた所定の開度で開かれている場合には、フューエルカットの実行中のバイパス弁の開度を、フューエルカットの開始時点の上記開度よりも大きくする制御を行うようにしてもよい。また、フューエルカットからの復帰時、フューエルカットからの復帰後に触媒温度が第２所定値以下となった時、或いは、フューエルカットからの復帰後にリッチ運転からストイキ運転に切り替わった時に、バイパス弁を全閉状態とするのではなく、フューエルカットの実行中のバイパス弁の開度よりも小さい開度（具体的にはその時点での内燃機関の運転状態に応じた開度）に制御するようにしてもよい。
　また、上述した実施の形態２乃至４においては、触媒雰囲気温度Ｔに基づく制御を行うようにしている。しかしながら、本発明における制御に用いる触媒温度は、既述した手法で取得される触媒雰囲気温度Ｔに限られず、例えば、実測される排気温度を代用した値、検出もしくは推定される触媒床温などであってもよい。
１０　内燃機関
１４　吸気管
１８　エアフローメータ
２０　スロットルバルブ
２４　ターボ過給機
２４ａ　コンプレッサ
２４ｂ　タービン
２６　排気管
３０　上流触媒（ＳＣ）
３２　下流触媒（ＵＦＣ）
３４　メイン空燃比センサ
３６　サブＯ２センサ
３８　排気バイパス通路
４０　ウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）
４２　ＷＧＶのアクチュエータ
４４　空気配管
４６　電磁弁
４８　ロッド
５０　ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
５２　クランク角センサ
５４　燃料噴射弁

Claims (6)

  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、
    　前記タービンをバイパス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担うバイパス弁と、
    　前記内燃機関のフューエルカットが実行される場合に、当該フューエルカットの実行期間中の少なくとも一部の期間において、前記バイパス弁を開放する制御、または前記バイパス弁の開度を前記フューエルカットの開始時点の開度よりも大きくする制御を実行するバイパス弁開き制御手段と、
    　を備えることを特徴とするターボ過給機付き内燃機関。
  2. 　前記排気浄化触媒の温度を検出または推定する触媒温度取得手段を更に備え、
    　前記バイパス弁開き制御手段は、前記フューエルカットの実行中であって、前記排気浄化触媒の前記温度が第１所定値よりも高い場合に、前記バイパス弁を開放する前記制御、または前記バイパス弁の開度を前記フューエルカットの開始時点の開度よりも大きくする前記制御を実行することを特徴とする請求項１記載のターボ過給機付き内燃機関。
  3. 　前記フューエルカットからの復帰時に、前記バイパス弁を閉塞する制御、または前記バイパス弁の開度を前記フューエルカットの実行中の開度よりも小さくする制御を実行するバイパス弁閉じ制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１または２記載のターボ過給機付き内燃機関。
  4. 　前記バイパス弁開き制御手段は、前記フューエルカットからの復帰時に、前記排気浄化触媒の前記温度が第２所定値よりも高い場合には、前記排気浄化触媒の前記温度が前記第２所定値以下になるまで、前記バイパス弁を開放する前記制御、または前記バイパス弁の開度を前記フューエルカットの開始時点の開度よりも大きくする前記制御を実施する第１復帰後開き制御実行手段を含むことを特徴とする請求項２記載のターボ過給機付き内燃機関。
  5. 　前記内燃機関の空燃比を制御する空燃比制御手段を更に備え、
    　前記バイパス弁開き制御手段は、前記フューエルカットからの復帰時に、前記空燃比制御手段により前記空燃比を理論空燃比よりもリッチ側の空燃比とした状態でリッチ運転が行われる場合には、前記バイパス弁を開放する前記制御、または前記バイパス弁の開度を前記フューエルカットの開始時点の開度よりも大きくする前記制御を実施する第２復帰後開き制御実行手段を含むことを特徴とする請求項２または４記載のターボ過給機付き内燃機関。
  6. 　前記第２復帰後開き制御実行手段は、前記フューエルカットからの復帰後に、前記リッチ運転から前記空燃比を理論空燃比とした状態でのストイキ運転に切り替えられた場合に、前記バイパス弁を閉塞する制御、または前記バイパス弁の開度を前記フューエルカットの実行中の開度よりも大きくする制御を実行するバイパス弁閉じ制御手段を含むことを特徴とする請求項５記載のターボ過給機付き内燃機関。
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