WO2012077183A1

WO2012077183A1 - 内燃機関の制御装置

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Publication number: WO2012077183A1
Application number: PCT/JP2010/071911
Authority: WO
Inventors: 大塚　孝之
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2010-12-07
Publication date: 2012-06-14
Also published as: CN103119268A; EP2615281A8; JPWO2012077183A1; JP5293897B2; US20120240571A1; EP2615281A4; EP2615281A1

Abstract

　この発明は、ターボチャージャを備える内燃機関において、ターボチャージャの温度が高温である場合、且つ、減速時フューエルカットを実行する場合に触媒の劣化を抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。　内燃機関の排気通路に設けられたターボチャージャのタービンと、前記タービンよりも下流の前記排気通路に設けられた触媒と、前記タービンよりも上流の前記排気通路と、前記タービンから前記触媒までの間の前記排気通路とを接続し、前記タービンを迂回するバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉可能なウェイストゲートバルブとを備える。減速時フューエルカット運転を実行する場合、且つ、前記ターボチャージャの温度が設定値よりも高い場合に、前記ウェイストゲートバルブを開弁する。

Description

内燃機関の制御装置

　この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、車両に搭載される内燃機関の制御を実行するのに好適な内燃機関の制御装置に関する。

　従来、例えば特許文献１（特開２００９－２２８４８６号公報）に開示されるように、排気通路に設けられたターボチャージャのタービン上下流を連通させるバイパス通路と、バイパス通路に設けられたウェイストゲートバルブと、排気通路におけるバイパス通路の接続部よりも下流側に設けられた触媒と、を備えた内燃機関の制御装置が知られている。この従来の制御装置では、アイドリングを含む低回転且つ低負荷域においてウェイストゲートバルブを閉とするノーマルクローズ制御と前記ウェイストゲートバルブを開とするノーマルオープン制御とを、機関運転状態に応じて切り替える。このような制御によれば、触媒暖機性の良いノーマルオープン制御と、加速レスポンスの良いノーマルクローズ制御とを機関運転状態に応じて切り替えることができる。

特開２００９－２２８４８６号公報

　ところで、ターボチャージャを備える内燃機関は、ターボチャージャを備えない内燃機関に比してヒートマス（熱容量）が大きい。また、減速時フューエルカットを実行する場合には、燃焼エネルギーによる温度上昇は無いが、内燃機関や排気通路のヒートマス及びこれらの温度に応じて、排気通路を流れるガスの温度が変化する。上述のターボチャージャを備える場合には、その分ヒートマスが大きくなるため、一旦高温となればターボチャージャを通過するガスの受熱量が増え、ガスの温度は上昇することとなる。

　さらに、フューエルカットのような酸素過剰状態で触媒の温度が高い場合には、シンタリング（焼結）が進み、触媒表面積が低下することで、触媒の劣化が促進するおそれがある。そのため、上述したターボチャージャを備える内燃機関において、ターボチャージャの温度が高温である場合、且つ、減速時フューエルカットを実行する場合には、触媒の劣化促進が懸念される。

　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、ターボチャージャを備える内燃機関において、ターボチャージャの温度が高温である場合、且つ、減速時フューエルカットを実行する場合に触媒の劣化を抑制することができる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、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
　内燃機関の排気通路に設けられたターボチャージャのタービンと、
　前記タービンよりも下流の前記排気通路に設けられた触媒と、
　前記タービンよりも上流の前記排気通路と、前記タービンから前記触媒までの間の前記排気通路とを接続し、前記タービンを迂回するバイパス通路と、
　前記バイパス通路を開閉可能なウェイストゲートバルブと、
　前記ターボチャージャの温度を取得するターボチャージャ温度取得手段と、
　車両の減速時に前記内燃機関への燃料供給を停止して減速時フューエルカット運転を実行する減速時フューエルカット運転実行手段と、
　前記減速時フューエルカット運転が実行される場合、且つ、前記温度が設定値よりも高い場合に、前記ウェイストゲートバルブを開弁するウェイストゲートバルブ開弁手段と、を備えることを特徴とする。

　また、第２の発明は、第１の発明において、
　前記内燃機関から排出される排気ガスの温度を、前記内燃機関への燃料供給量を増量補正することによって低下させるＯＴ増量制御が実行中であるか否かを判定するＯＴ増量制御判定手段を更に備え、
　前記ウェイストゲートバルブ開弁手段は、前記減速時フューエルカット運転が実行される場合、且つ、前記温度が前記設定値よりも高い場合、且つ、前記ＯＴ増量制御が実行中である場合に、前記ウェイストゲートバルブを開弁すること、を特徴とする。

　また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、
　前記減速時フューエルカット運転から通常運転への復帰が、加速要求が出されたことを契機とする強制復帰であるか否かを判定する強制復帰判定手段と、
　前記加速要求が所定値よりも大きいか否かを判定する加速要求判定手段と、
　前記復帰が強制復帰である場合、且つ、前記加速要求が前記所定値よりも大きい場合に、前記ウェイストゲートバルブを閉弁する強制復帰時ウェイストゲートバルブ閉弁手段と、
　前記復帰が強制復帰である場合、且つ、前記加速要求が前記所定値以下である場合、且つ、前記温度が前記設定値以上である場合に、前記ウェイストゲートバルブを開弁する強制復帰時ウェイストゲートバルブ開弁手段と、を更に備えることを特徴とする。

　また、第４の発明は、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、
　前記ウェイストゲートバルブを開弁状態で固定可能なアクチュエータを更に備え、
　前記ウェイストゲートバルブは、前記タービンに供給される排気圧力が一定値を超えた場合に開弁し、前記減速時フューエルカット運転を実行中の排気圧力では閉弁する圧力制御式のバルブであり、
　前記ウェイストゲートバルブ開弁手段は、前記アクチュエータに前記ウェイストゲートバルブを開弁状態で固定させることにより、前記ウェイストゲートバルブを開弁すること、を特徴とする。

　また、第５の発明は、第１乃至第４の発明のいずれかにおいて、
　前記温度は、前記ターボチャージャを構成するタービンハウジングの推定温度であること、を特徴とする。

　第１の発明によれば、減速時フューエルカット運転が実行される場合、且つ、ターボチャージャの温度が設定値よりも高い場合に、ウェイストゲートバルブを開弁することができる。そのため、排気通路を流れるガスの一部を、バイパス通路に導入し、ヒートマスの大きいターボチャージャを迂回させることができる。ターボチャージャを迂回させることにより、ガスの受熱量を低減し、触媒の温度上昇を抑制することができる。このため、本発明によれば、触媒の劣化を抑制することができる。

　第２の発明によれば、減速時フューエルカット運転が実行される場合、且つ、ターボチャージャの温度が設定値よりも高い場合、且つ、ＯＴ増量制御が実行中である場合に、ウェイストゲートバルブを開弁することができる。このため、本発明によれば、触媒が高温となっているＯＴ領域（高負荷領域）からの減速時フューエルカットにおいて、好適に触媒の劣化を抑制することができる。

　第３の発明によれば、減速時フューエルカットからの復帰が強制復帰である場合、且つ、加速要求が所定値よりも大きい場合に、ウェイストゲートバルブを閉弁することができる。そのため、加速レスポンスを高めることができる。また、第３の発明によれば、減速時フューエルカットからの復帰が強制復帰である場合、且つ、加速要求が所定値以下である場合、且つ、ターボチャージャの温度が設定値以上である場合に、ウェイストゲートバルブを開弁することができる。そのため、触媒の温度上昇を抑制することができる。よって、本発明によれば、加速レスポンスと触媒の温度上昇抑制とを両立することができる。

　第４の発明によれば、減速時フューエルカット運転を実行中の排気圧力では閉弁する圧力制御式のウェイストゲートバルブが用いられる場合であっても、ウェイストゲートバルブを開弁状態で固定することができる。このため、本発明によれば、減速時フューエルカット運転を実行中においても、触媒の劣化を抑制することが可能となる。

　第５の発明によれば、ターボチャージャを構成するタービンハウジングの推定温度に基づいて、ウェイストゲートバルブ開弁手段における条件を精度高く判定することが可能となる。

本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。フューエルカット中にウェイストゲートバルブ２２を開いた場合及び閉じた場合それぞれにおける触媒１８の温度挙動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、ＥＣＵ５０が実行する制御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において、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。

　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

実施の形態１．
［実施の形態１のシステム構成］
　図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、車両に搭載され、その動力源とされる。図１に示す内燃機関１０は、１つ以上の気筒を備えている。

　内燃機関１０の各気筒には、吸気通路１２および排気通路１４が接続されている。吸気通路１２の下流端には、気筒内と吸気通路１２との間を開閉する吸気バルブ（図示省略）が設けられている。同様に、排気通路１４の上流端には、気筒内と排気通路１４との間を開閉する排気バルブ（図示省略）が設けられている。

　内燃機関１０の各気筒から排出される排気ガスは、排気通路１４に流入する。内燃機関１０は、排気ガスのエネルギーによって過給を行うターボチャージャ１６を備えている。ターボチャージャ１６は、排気ガスのエネルギーによって回転するタービン１６ａと、このタービン１６ａに駆動されて回転するコンプレッサ１６ｂとを有している。タービン１６ａは、排気通路１４の途中に配置されており、コンプレッサ１６ｂは、吸気通路１２の途中に配置されている。また、ターボチャージャ１６は、その構成部品として、排気ガスが流入する部屋であって、タービン１６ａが内蔵されるタービンハウジング１６ｃを備えている。

　タービン１６ａよりも下流の排気通路１４には、排気ガス中の有害成分を浄化する触媒１８が設けられている。触媒１８として例えば三元触媒が用いられる。タービン１６ａから触媒１８までの間の排気通路１４には、排気ガスの温度を検出するための排気温センサ１９が設けられている。

　タービン１６ａの近傍には、タービン１６ａよりも上流の排気通路１４と、タービン１６ａから触媒１８までの間の排気通路１４とを接続し、タービン１６ａを迂回するバイパス通路２０が設けられている。バイパス通路２０には、ウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ：Waste Gate Valve）２２が設けられている。ウェイストゲートバルブ２２は、例えば、圧力制御式のアクチュエータによってバイパス通路２０を開閉するバルブであり、排気圧力が所定値を超えると開弁する。また、本実施形態のシステムには、ウェイストゲートバルブ２２を開状態で固定することのできる電子制御式のアクチュエータ２４が、ウェイストゲートバルブ２２の近傍に設けられている。

　吸気通路１２の入口付近には、エアクリーナ２６が設けられている。また、エアクリーナ２６の下流近傍には、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ２８が設けられている。エアフローメータ２８の下流にはコンプレッサ１６ｂが設けられている。コンプレッサ１６ｂの下流には、インタークーラ３０が設けられている。エアクリーナ２６を通って吸入された新気は、ターボチャージャ１６のコンプレッサ１６ｂで圧縮された後、インタークーラ３０で冷却される。

　インタークーラ３０の下流には、電子制御式のスロットルバルブ３２が設けられている。スロットルバルブ３２の近傍には、スロットルバルブ３２の開度（スロットルＯＦＦ（全閉）の識別を含む）を検出するためのスロットル開度センサ３３が設けられている。スロットルバルブ３２を通過した新気は、吸気通路１２の下流部に形成された吸気マニホールド３４に流入する。吸気マニホールド３４に流入した新気は、分配されて各気筒内に流入する。

　本実施形態のシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。ＥＣＵ５０の入力部には、上述した排気温センサ１９、エアフローメータ２８、スロットル開度センサ３３の他、クランク角度を検出するためのクランク角センサ５２、運転者に操作されるアクセルの踏み込み量に応じた値及びアクセルＯＮ／ＯＦＦを検出するためのアクセル開度センサ５４等の内燃機関１０の運転状態を検出するための各種センサが接続されている。

　また、ＥＣＵ５０の出力部には、上述した電子制御式のアクチュエータ２４、スロットルバルブ３２の他、燃料を筒内に噴霧するためのインジェクタ（図示省略）、噴霧された燃料に点火するための点火プラグ（図示省略）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。ＥＣＵ５０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。

　本実施形態のシステムでは、ＥＣＵ５０は、運転状態に応じてＯＴ増量制御を実行する。ＯＴ増量制御は、触媒１８の温度が高温となるＯＴ領域（高負荷領域）において、触媒１８の過昇温を抑制するために、燃料噴射量を増量補正し、内燃機関１０から排出される排気の温度を低下させる制御である。増量補正量は、通常、エンジン回転数と吸入空気量に基づいて算出される。エンジン回転数は、クランク角センサ５２により検出される信号から算出される。

　また、ＥＣＵ５０は、運転状態に応じて減速時フューエルカットを実行する。減速時フューエルカットは、車両の減速時（ＥＣＵ５０が、スロットルＯＦＦと判断したとき）であって、エンジン回転数が規定値以上の場合に、上述のインジェクタへの駆動信号を遮断し、燃料噴射を停止する制御である。減速時フューエルカット制御は、触媒１８の過熱防止及び燃費の向上を図るものである。

［実施の形態１における特徴的制御］
　ところで、上述のターボチャージャ１６を備える本実施形態のシステムは、タービンハウジング１６ｃを備えているため、ターボチャージャ１６を備えていない自然吸気（無過給）のシステムと比べてヒートマス（熱容量）が大きい。また、上述した減速時フューエルカットを実行する場合には、通常、排気圧力が低下するためウェイストゲートバルブ２２は閉弁し、ガスはタービンハウジング１６ｃを通過する。フューエルカット中は、燃焼エネルギーによる温度上昇は無いが、内燃機関１０、排気通路１４、タービンハウジング１６ｃのヒートマス及びこれらの温度に応じて、排気通路１４を流れるガスの温度が変化する。タービンハウジング１６ｃを備える本実施形態のシステムでは、その分ヒートマスが大きくなるため、一旦高温となればタービンハウジング１６ｃを通過するガスの受熱量が増え、ガスの温度は上昇することとなる。

　さらに、フューエルカットのような酸素過剰状態で触媒１８の温度が高い場合には、シンタリング（焼結）が進み、触媒表面積が低下することで触媒１８の劣化が促進するおそれがある。そのため、本実施形態のシステムにおいて、減速時フューエルカットを実行する場合、且つ、タービンハウジング１６ｃの温度が高温である場合には、触媒１８の劣化促進が懸念される。

　そこで、本実施形態のシステムでは、減速時フューエルカットを実行する場合、且つ、タービンハウジング１６ｃの推定温度が所定値よりも高い場合には、ウェイストゲートバルブ２２を開弁することとした。ウェイストゲートバルブ２２を開弁することにより、ガスの一部は、バイパス通路２０を流れ、高温かつヒートマスが大きいタービンハウジング１６ｃを迂回する。その結果、触媒１８に流れ込むガスの温度を低減することができる。

　より具体的な制御の概要について図２を用いて説明する。図２は、フューエルカット中にウェイストゲートバルブ２２を開いた場合及び閉じた場合それぞれにおける触媒１８の温度挙動を説明するためのタイミングチャートである。実線６０は、ＯＴ増量制御のＯＮ／ＯＦＦ状態を表している。実線６２は、フューエルカットのＯＮ／ＯＦＦ状態を表している。実線６４は、ウェイストゲートバルブ２２を閉じた場合（実線７０）の触媒１８の温度変化を表している。破線６６は、ウェイストゲートバルブ２２を開いた場合（破線７２）の触媒１８の温度変化を表している。実線６８は、タービンハウジング１６ｃの推定温度を表している。

　時刻ｔ１前まで、内燃機関１０は、ＯＴ増量制御が実行されている（ＯＮ）状態（実線６０）、且つ、フューエルカットが実行されていない（ＯＦＦ）状態（実線６２）で運転されている。このとき、触媒１８もタービンハウジング１６ｃも高温状態にある（実線６４、６８）。

　時刻ｔ１において、ＯＴ増量制御が実行されている状態で、減速時フューエルカットが実行される。フューエルカット中にウェイストゲートバルブ２２を開いた場合及び閉じた場合それぞれにおける触媒１８の温度変化について次に説明する。

　まず、本実施形態の比較対象として、フューエルカット中に、ウェイストゲートバルブ２２が閉じた場合の触媒１８の温度変化について説明する。フューエルカットが実行され（実線６２）、ウェイストゲートバルブ２２が閉じられる（実線７０）と、ガスはタービンハウジング１６ｃを通過することとなる。

　上述したように、本実施形態のシステムは、タービンハウジング１６ｃを有し、ヒートマスが大きいため、一旦上昇した温度は下がりにくい（実線６８）。そのため、ウェイストゲートバルブ２２が閉じられると、タービンハウジング１６ｃを通過するガスの受熱量は大きい。加熱されたガスが触媒１８に流入されることにより、時刻ｔ１後の触媒１８の温度低下が妨げられることとなる（実線６４）。

　一方、本実施形態の特徴的制御では、フューエルカット中であっても、タービンハウジング１６ｃの推定温度が所定値よりも高い場合には、ウェイストゲートバルブ２２を開いた状態に保つ（破線７２）。ウェイストゲートバルブ２２を開いた状態に保つことで、ガスの一部はバイパス通路２０に流れ、ヒートマスの大きいタービンハウジング１６ｃを迂回する。そのため、ウェイストゲートバルブ２２が閉じられる場合（実線７０）に比して低温のガスを触媒１８に流すことができる。低温のガスを触媒１８に流すことにより、触媒１８の温度低下を図ることができる（破線６６）。

（制御ルーチン）
　図３は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。図３には、フューエルカット時のウェイストゲートバルブ２２の制御ルーチンが表されている。図３に示すルーチンでは、まず、ステップＳ１００において、ＥＣＵ５０は、減速時フューエルカット条件が成立するか否かを判定する。減速時フューエルカット条件は、車両の減速時（ＥＣＵ５０が、スロットルＯＦＦと判断したとき）であって、エンジン回転数が規定値以上の場合に成立する。例えば、ＯＴ領域（高負荷領域）からの減速時に成立する。

　ステップＳ１００において、減速時フューエルカット条件が成立しないと判定される場合には、ＥＣＵ５０は、ウェイストゲートバルブ２２を開状態で固定するか否かを定めるＷＧＶ開制御フラグをＯＦＦに設定する（ステップＳ１１０）。ＥＣＵ５０は、アクチュエータ２４にＯＦＦ信号を出力する。アクチュエータ２４は、ウェイストゲートバルブ２２を開状態で固定する制御を中止する。その結果、ウェイストゲートバルブ２２の固定が解除される（ステップＳ１２０）。

　一方、ステップＳ１００において、減速時フューエルカット条件が成立すると判定される場合には、ＥＣＵ５０は、減速時フューエルカットを実行する。ＥＣＵ５０は、本ルーチンとは別のフューエルカット制御ルーチンより、インジェクタへの駆動信号を遮断し、燃料噴射を停止させる。次に、ＥＣＵ５０は、ＷＧＶ開制御フラグがＯＮであるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。

　ステップＳ１３０において、ＷＧＶ開制御フラグがＯＦＦであると判定される場合には、次に、ＥＣＵ５０は、タービンハウジング温度が所定値より高いか否かを判定する（ステップＳ１４０）。タービンハウジング温度は、タービンハウジング１６ｃの温度とする。タービンハウジング温度は、例えば、運転状態の履歴と排気温センサの検出値に応じたタービンハウジング温度の関係を実験等に基づいて予め定めた関係マップや関係式から推定温度として算出することができる。また、ＥＣＵ５０は、所定値を記憶している。この所定値は、実験等に基づいて、触媒１８のシンタリングを促進させないタービンハウジング１６ｃの上限温度を定めた値である。

　ステップＳ１４０において、タービンハウジング温度が所定値以下であると判定される場合には、上述したステップＳ１１０以降の処理が実行される。

　ステップＳ１４０において、タービンハウジング温度が所定値よりも高いと判定される場合には、次に、ＥＣＵ５０は、ＯＴ増量制御が実行中であるか否かを判定する（ステップＳ１５０）。ステップＳ１５０において、ＯＴ増量制御が実行中でないと判定される場合には、上述したステップＳ１１０以降の処理が実行される。

　ステップＳ１５０において、ＯＴ増量制御が実行中であると判定される場合には、ＥＣＵ５０は、ＷＧＶ開制御フラグをＯＮに設定する（ステップＳ１６０）。ＥＣＵ５０は、アクチュエータ２４にＯＮ信号を出力する。アクチュエータ２４は、ウェイストゲートバルブ２２を開状態で固定する制御を実行する（ステップＳ１７０）。

　なお、ステップＳ１３０において、ＷＧＶ開制御フラグがＯＮであると判定される場合には、上述したステップＳ１７０の処理が実行される。

　以上説明したように、図３に示すルーチンによれば、減速時フューエルカットが実行される場合、且つ、ターボチャージャ１６のタービンハウジング温度が所定値よりも高い場合、且つ、ＯＴ増量制御が実行される場合に、ウェイストゲートバルブ２２が開状態で固定される。そのため、排気通路１４を流れるガスの一部を、バイパス通路２０に導入し、ヒートマスの大きいタービンハウジング１６ｃを迂回させることができる。タービンハウジング１６ｃを迂回させることにより、ガスの受熱量を低減し、触媒１８の温度が下がりにくくなることを抑制することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、シンタリングによる触媒１８の劣化を抑制することができる。

　ところで、上述した実施の形態１のシステムにおいては、減速時フューエルカットが実行される場合、且つ、ターボチャージャ１６のタービンハウジング温度が所定値よりも高い場合、且つ、ＯＴ増量制御が実施される場合に、ウェイストゲートバルブ２２を開状態で固定することとしているが、この制御条件はこれに限定されるものではない。減速時フューエルカットが実行される場合、且つ、ターボチャージャ１６のタービンハウジング温度が所定値よりも高い場合に、ウェイストゲートバルブ２２を開状態で固定することとしてもよい。なお、この点は実施の形態２でも同様である。

　尚、上述した実施の形態１においては、ターボチャージャ１６が前記第１の発明における「ターボチャージャ」に、タービン１６ａが前記第１の発明における「タービン」に、排気通路１４が前記第１の発明における「排気通路」に、触媒１８が前記第１の発明における「触媒」に、バイパス通路２０が前記第１の発明における「バイパス通路」に、ウェイストゲートバルブ２２が前記第１及び第４の発明における「ウェイストゲートバルブ」に、アクチュエータ２４が前記第４の発明における「アクチュエータ」に、タービンハウジング１６ｃが前記第５の発明における「タービンハウジング」に、それぞれ相当している。

　また、ここでは、ＥＣＵ５０が、上記ステップＳ１００の処理を実行することにより前記第１の発明における「減速時フューエルカット運転実行手段」が、上記ステップ１４０の処理を実行することにより前記第１の発明における「ターボチャージャ温度取得手段」が、上記ステップＳ１５０の処理を実行することにより前記第２の発明における「ＯＴ増量制御判定手段」が、上記ステップＳ１００及びＳ１４０‐Ｓ１７０の処理を実行することにより前記第１乃至第４の発明における「ウェイストゲートバルブ開弁手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態２．
［実施の形態２のシステム構成］
　次に、図４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に示す構成において、ＥＣＵ５０に後述する図４のルーチンを実施させることで実現することができる。

［実施の形態２における特徴的制御］
　上述した実施の形態１では、減速時フューエルカットが実行される場合に、所定条件下で、ウェイストゲートバルブ２２を開状態で固定することにより、触媒１８の劣化を抑制する。ところで、図３に示す制御ルーチンにより、ウェイストゲートバルブ２２が開状態で固定されている場合に、運転者がアクセルを踏み込み、加速要求が出される場合もある。この場合、加速レスポンスが求められる。一方で、タービンハウジング温度が未だ高温である場合もある。そのため、加速レスポンスと触媒１８の温度上昇抑制とを両立できることが望ましい。

　そこで、本実施形態のシステムでは、図３に示す制御ルーチンにより、ウェイストゲートバルブ２２が開状態で固定されている場合に加速要求が出されて、運転状態が減速時フューエルカット運転から通常運転に強制復帰する場合において、要求トルク（例えば、アクセル開度等）が所定値よりも大きい場合にはウェイストゲートバルブ２２を閉じ、所定値以下である場合にはウェイストゲートバルブ２２を開くこととした。

（制御ルーチン）
　図４は、上述の機能を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、ステップＳ２００～ステップＳ２４０の処理が加えられている点を除き、図３に示すルーチンと同様である。以下、図４において、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４に示すステップＳ１００において、上述した減速時フューエルカット条件が成立しないと判定される場合には、フューエルカットは終了され、運転状態は燃焼を伴う通常運転に復帰する。このとき、ＥＣＵ５０は、ＷＧＶ開制御フラグがＯＮであるか否かを判定する（ステップＳ２００）。ＷＧＶ開制御フラグがＯＦＦであると判定される場合には、その後本ルーチンの処理が終了される。

　ステップＳ２００において、ＷＧＶ開制御フラグがＯＮであると判定される場合には、次に、ＥＣＵ５０は、フューエルカットから復帰する条件が、自然復帰であるか強制復帰であるかを判定する（ステップＳ２１０）。エンジン回転数が復帰回転数（例えば、アイドル回転数などの低回転数）を下回った場合には、自然復帰であると判定される。自然復帰であると判定される場合には、上述したステップＳ１１０以降の処理が実行される。一方、アクセル開度センサ５４によりアクセルＯＮ信号が検出される場合には、強制復帰であると判定される。

　ステップＳ２１０において、強制復帰である（自然復帰でない）と判定される場合には、次に、ＥＣＵ５０は、加速要求があるか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ５０は、アクセル開度が所定値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２２０）。アクセル開度はアクセル開度センサ５４により検出される。ＥＣＵ５０には、所定値が記憶されている。この所定値は、例えば、ドライバビリティ等を鑑みて、加速レスポンスを重視する必要のあるアクセル開度を定めた値であり、少なくともアイドリング時よりも大きな値である。

　ステップＳ２３０において、アクセル開度が所定値よりも大きいと判定される場合には、上述したステップＳ１１０以降の処理が実行され、ウェイストゲートバルブ２２を開状態で固定する制御が中止される（ステップＳ１２０）。

　ステップＳ２２０において、アクセル開度が所定値以下であると判定される場合には、次に、ＥＣＵ５０は、タービンハウジング温度が所定値よりも低いか否かを判定する（ステップＳ２３０）。タービンハウジング温度は、タービンハウジング１６ｃの温度とする。タービンハウジング温度は、例えば、運転状態の履歴と排気温センサの検出値に応じたタービンハウジング温度の関係を実験等に基づいて予め定めた関係マップや関係式から推定温度として算出することができる。また、ＥＣＵ５０は、所定値を記憶している。この所定値は、実験等に基づいて、触媒１８のシンタリングを促進させないタービンハウジング１６ｃの上限温度を定めた値である。

　ステップＳ２３０において、タービンハウジング温度が所定値よりも小さいと判定される場合には、上述したステップＳ１１０以降の処理がなされる。

　ステップＳ２３０において、タービンハウジング温度が所定値以上であると判定される場合には、ＥＣＵ５０は、アクチュエータ２４にＯＮ信号を出力する。アクチュエータ２４は、ウェイストゲートバルブ２２を開状態で固定する制御を継続する（ステップＳ２４０）。

　以上説明したように、図４に示すルーチンによれば、図３の制御ルーチンにより、ウェイストゲートバルブ２２が開状態で固定されている場合に加速要求がなされて、減速時フューエルカットから強制復帰する場合において、アクセル開度が所定値よりも大きい場合にはウェイストゲートバルブ２２を閉じ、加速レスポンスを高めることができる。一方、アクセル開度が所定値以下である場合には、ウェイストゲートバルブ２２を開状態のまま維持し、触媒１８の温度上昇を抑制することができる。このため、本発明によれば、加速レスポンスと触媒１８の温度上昇抑制とを両立することができる。

　ところで、上述した実施の形態２のシステムにおいては、ステップＳ２２０の判定処理では、アクセル開度が所定値よりも大きいか否かを判定することとしているが、この判定処理はこれに限定されるものではない。例えば、ドライバ要求トルクと車両制御要求トルクとに基づいて算出される要求トルクを算出し、その要求トルクが所定値よりも大きいか否かを判定することとしても良い。ドライバ要求トルクは、アクセル開度センサ５４により検出されるアクセル開度に基づいて算出される。車両制御要求トルクは、車両制御に必要な車両側からの要求に基づいて算出される。所定値は、少なくともアイドリング時よりも大きな値であり、車両に応じて予め実験等により設定されている。

　尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップＳ２１０の処理を実行することにより前記第３の発明における「強制復帰判定手段」が、上記ステップＳ２２０の処理を実行することにより前記第３の発明における「加速要求判定手段」が、上記ステップＳ２００‐Ｓ２２０及びＳ１１０‐Ｓ１２０の処理を実行することにより前記第３の発明における「強制復帰時ウェイストゲートバルブ閉弁手段」が、上記ステップＳ２００‐Ｓ２４０の処理を実行することにより前記第３の発明における「強制復帰時ウェイストゲートバルブ開弁手段」が、それぞれ実現されている。

１０　内燃機関
１２　吸気通路
１４　排気通路
１６　ターボチャージャ
１６ａ　タービン
１６ｂ　コンプレッサ
１６ｃ　タービンハウジング
１８　触媒
１９　排気温センサ
２０　バイパス通路
２２　ウェイストゲートバルブ
２４　アクチュエータ
２８　エアフローメータ
３０　インタークーラ
３２　スロットルバルブ
３３　スロットル開度センサ
５０　ＥＣＵ（Electronic Control Unit）
５２　クランク角センサ
５４　アクセル開度センサ

Claims

　内燃機関の排気通路に設けられたターボチャージャのタービンと、
　前記タービンよりも下流の前記排気通路に設けられた触媒と、
　前記タービンよりも上流の前記排気通路と、前記タービンから前記触媒までの間の前記排気通路とを接続し、前記タービンを迂回するバイパス通路と、
　前記バイパス通路を開閉可能なウェイストゲートバルブと、
　前記ターボチャージャの温度を取得するターボチャージャ温度取得手段と、
　車両の減速時に前記内燃機関への燃料供給を停止して減速時フューエルカット運転を実行する減速時フューエルカット運転実行手段と、
　前記減速時フューエルカット運転が実行される場合、且つ、前記温度が設定値よりも高い場合に、前記ウェイストゲートバルブを開弁するウェイストゲートバルブ開弁手段と、
　を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
　前記内燃機関から排出される排気ガスの温度を、前記内燃機関への燃料供給量を増量補正することによって低下させるＯＴ増量制御が実行中であるか否かを判定するＯＴ増量制御判定手段を更に備え、
　前記ウェイストゲートバルブ開弁手段は、前記減速時フューエルカット運転が実行される場合、且つ、前記温度が前記設定値よりも高い場合、且つ、前記ＯＴ増量制御が実行中である場合に、前記ウェイストゲートバルブを開弁すること、
　を特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
　前記減速時フューエルカット運転から通常運転への復帰が、加速要求が出されたことを契機とする強制復帰であるか否かを判定する強制復帰判定手段と、
　前記加速要求が所定値よりも大きいか否かを判定する加速要求判定手段と、
　前記復帰が強制復帰である場合、且つ、前記加速要求が前記所定値よりも大きい場合に、前記ウェイストゲートバルブを閉弁する強制復帰時ウェイストゲートバルブ閉弁手段と、
　前記復帰が強制復帰である場合、且つ、前記加速要求が前記所定値以下である場合、且つ、前記温度が前記設定値以上である場合に、前記ウェイストゲートバルブを開弁する強制復帰時ウェイストゲートバルブ開弁手段と、
　を更に備えることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の制御装置。
　前記ウェイストゲートバルブを開弁状態で固定可能なアクチュエータを更に備え、
　前記ウェイストゲートバルブは、前記タービンに供給される排気圧力が一定値を超えた場合に開弁し、前記減速時フューエルカット運転を実行中の排気圧力では閉弁する圧力制御式のバルブであり、
　前記ウェイストゲートバルブ開弁手段は、前記アクチュエータに前記ウェイストゲートバルブを開弁状態で固定させることにより、前記ウェイストゲートバルブを開弁すること、を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の内燃機関の制御装置。
　前記温度は、前記ターボチャージャを構成するタービンハウジングの推定温度であること、を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の内燃機関の制御装置。