(57)【要約】【課題】本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、ターボチャージャを備えた内燃機関において、簡単な構造で、冷間始動時のエミッションを確実に低減することを目的とする。【解決手段】本発明の内燃機関の排気浄化装置は、ターボチャージャ２４のタービン２４１より下流側の排気通路に設けられた排気浄化触媒２６と、タービン２４１より上流側の排気通路１８とコンプレッサ２４２より下流側の吸気通路２８とを連通するＥＧＲ通路４０と、ＥＧＲ通路４０の途中に設けられたＥＧＲ触媒４１と、ＥＧＲ触媒４１より下流側のＥＧＲ通路４０と、タービン２４１と排気浄化触媒２６との間の排気通路１８とを連通する連通路４５と、を備える。【選択図】図１
2010133327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気エネルギにより作動するタービンと、吸気ガスを圧縮するコンプレッサとを有するターボチャージャと、
前記タービンより下流側の排気通路に設けられ、有害成分を浄化する排気浄化触媒と、
前記タービンより上流側の排気通路と、前記コンプレッサより下流側の吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路の途中に設けられ、有害成分を浄化するＥＧＲ触媒と、
前記ＥＧＲ触媒より下流側のＥＧＲ通路と、前記タービンと前記排気浄化触媒との間の排気通路とを連通する連通路と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記内燃機関の冷間始動時に、前記タービンを通る排気ガスの量と比べて、前記ＥＧＲ触媒および前記連通路を通る排気ガスの量が多くなるように制御する流路制御手段を備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記内燃機関の燃焼室から前記ＥＧＲ触媒へ至る排気経路の距離は、前記内燃機関の燃焼室から前記排気浄化触媒へ至る排気経路の距離より短いことを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記ＥＧＲ通路の流路横断面積は、前記排気通路の流路横断面積より小さいことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記タービンをバイパスして前記タービンの入口側と出口側とを連通するウェイストゲートと、
前記ウェイストゲートを開閉するウェイストゲート弁と、
を備え、
所定の運転領域において、前記ウェイストゲート弁を開くことにより、排気ガスの一部を前記ウェイストゲートに流すことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記ウェイストゲート弁が開いている領域において、機関負荷が所定値以上である場合に、排気ガスの一部が前記ＥＧＲ触媒および前記連通路に流れるように制御する排気バイパス制御手段を備えることを特徴とする請求項５記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気ガスを浄化するための排気浄化触媒が広く用いられている。排気浄化触媒で排気ガスを浄化するためには、排気浄化触媒の温度が活性温度以上であることが必要である。内燃機関の冷間始動時は、排気浄化触媒の温度が低いため、排気ガスを排気浄化触媒で十分に浄化することができないという問題がある。
【０００３】
ターボチャージャ付き内燃機関の場合には、排気ガスがタービンを通過することにより、排気ガスの温度が大きく低下し易い。このため、ターボチャージャ付き内燃機関では、冷間始動時に、排気浄化触媒の温度が活性温度以上に上昇するまでの時間が長くかかり、エミッションが特に悪化し易い。
【０００４】
特開２００７−２８５２２２号公報には、ターボチャージャ付き内燃機関において、冷間始動時に、排気ガスのほぼ全量を、タービンに流入させずに、ウェイストゲートを通過させて排気浄化触媒に送るようにした装置が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２８５２２２号公報
【特許文献２】特開２００４−２２５６１９号公報
【特許文献３】特開２００５−２３９００号公報
【特許文献４】特開２００７−３１５１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の技術によれば、冷間始動時に、排気ガスがタービンを通過しないようにするので、排気ガスの温度の低下が抑制される。しかしながら、燃焼室から排気浄化触媒までの排気管は長く、また、高排気流量時に対応するためにその管路横断面積も大きい。よって、燃焼室から排気浄化触媒までの排気管の熱容量は大きい。冷間始動時には、その排気管の温度も冷たくなっているため、排気ガスが排気浄化触媒に到達するまでの間に、排気管によって熱が奪われてしまう。このため、排気浄化触媒に流入する排気ガスの温度が低くなることが避けられず、排気浄化触媒を早期に活性化させることは困難である。このようなことから、上記従来の技術によっても、ターボチャージャ付き内燃機関の冷間始動時のエミッションを十分に低減することはできない。
【０００７】
本発明は、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た内燃機関において、簡単な構造で、冷間始動時のエミッションを確実に低減することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の排気浄化装置であって、
内燃機関の排気エネルギにより作動するタービンと、吸気ガスを圧縮するコンプレッサとを有するターボチャージャと、
前記タービンより下流側の排気通路に設けられ、有害成分を浄化する排気浄化触媒と、
前記タービンより上流側の排気通路と、前記コンプレッサより下流側の吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路の途中に設けられ、有害成分を浄化するＥＧＲ触媒と、
前記ＥＧＲ触媒より下流側のＥＧＲ通路と、前記タービンと前記排気浄化触媒との間の排気通路とを連通する連通路と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記内燃機関の冷間始動時に、前記タービンを通る排気ガスの量と比べて、前記ＥＧＲ触媒および前記連通路を通る排気ガスの量が多くなるように制御する流路制御手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記内燃機関の燃焼室から前記ＥＧＲ触媒へ至る排気経路の距離は、前記内燃機関の燃焼室から前記排気浄化触媒へ至る排気経路の距離より短いことを特徴とする。
【００１１】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
前記ＥＧＲ通路の流路横断面積は、前記排気通路の流路横断面積より小さいことを特徴とする。
【００１２】
また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、
前記タービンをバイパスして前記タービンの入口側と出口側とを連通するウェイストゲートと、
前記ウェイストゲートを開閉するウェイストゲート弁と、
を備え、
所定の運転領域において、前記ウェイストゲート弁を開くことにより、排気ガスの一部を前記ウェイストゲートに流すことを特徴とする。
【００１３】
また、第６の発明は、第５の発明において、
前記ウェイストゲート弁が開いている領域において、機関負荷が所定値以上である場合に、排気ガスの一部が前記ＥＧＲ触媒および前記連通路に流れるように制御する排気バイパス制御手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明によれば、連通路を設けたことにより、排気ガスをＥＧＲ触媒に流入させ、ＥＧＲ触媒を通過した排気ガスを、タービンをバイパスして、排気通路に送ることができる。燃焼室からＥＧＲ触媒までの排気経路は、極めて熱容量が小さい。このため、ＥＧＲ触媒に流入する排気ガスの温度は高いので、冷間始動時にもＥＧＲ触媒の温度を迅速に上昇させることが可能である。従って、第１の発明によれば、冷間始動時において、極めて早期から排気ガスをＥＧＲ触媒で浄化することができる。更に、連通路を通過した排気ガスは、排気浄化触媒に流入するので、排気浄化触媒においても有害成分が浄化される。このようなことから、第１の発明によれば、冷間始動時のエミッションを確実に低減することができる。また、このような効果を、簡単な構造で達成することができ、コスト増大を回避することができる。
【００１５】
第２の発明によれば、冷間始動時に、タービンを通る排気ガスの量と比べて、ＥＧＲ触媒および連通路を通る排気ガスの量が多くなるように制御することができる。このため、冷間始動時の排気ガスをＥＧＲ触媒によって十分に浄化することができ、エミッションを確実に低減することができる。
【００１６】
第３の発明によれば、内燃機関の燃焼室からＥＧＲ触媒へ至る排気経路の距離が、内燃機関の燃焼室から排気浄化触媒へ至る排気経路の距離より短いことにより、燃焼室からＥＧＲ触媒までの管路の熱容量を十分に小さくすることができる。このため、冷間始動時にＥＧＲ触媒に流入する排気ガスの温度を十分に高くすることができ、ＥＧＲ触媒を更に迅速に活性化することができる。
【００１７】
第４の発明によれば、ＥＧＲ通路の流路横断面積が、排気通路の流路横断面積より小さいことにより、燃焼室からＥＧＲ触媒までの管路の熱容量を十分に小さくすることができる。このため、冷間始動時にＥＧＲ触媒に流入する排気ガスの温度を十分に高くすることができ、ＥＧＲ触媒を更に迅速に活性化することができる。
【００１８】
第５の発明によれば、必要時にウェイストゲート弁を開くことにより、過給圧や排気圧が過大になることを防止することができる。
【００１９】
第６の発明によれば、高負荷運転時に、ウェイストゲートに加えて、ＥＧＲ触媒および連通路にも排気ガスを流すことができる。これにより、排気系の触媒に加えて、ＥＧＲ触媒も利用して排気ガスを浄化することができる。このため、燃料増量等に起因するエミッションの悪化を確実に抑制することができる。また、タービンをバイパスする経路を二つ形成することができるため、過給圧や排気圧が過大になることをより確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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、車両等に搭載され、その動力源とされる。図１に示す内燃機関１０は、直列４気筒型であるが、本発明では、気筒数および気筒配置はこれに限定されるものではない。
【００２１】
内燃機関１０の各気筒には、燃料を筒内に直接噴射する燃料インジェクタ１２が設置されている。なお、本発明は、このような筒内噴射式の内燃機関に限らず、吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射式の内燃機関にも同様に適用可能である。
【００２２】
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２０により集合されて排気通路１８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２４を備えている。ターボチャージャ２４は、排気ガスのエネルギーによって回転するタービン２４１と、このタービン２４１に駆動されて回転するコンプレッサ２４２とを有している。タービン２４１は、排気通路１８の途中に配置されており、コンプレッサ２４２は、吸気通路２８の途中に配置されている。
【００２３】
タービン２４１の下流側の排気通路１８には、排気ガス中の有害成分を浄化するスタート触媒２６が設置されている。このスタート触媒２６としては、例えば、三元触媒、酸化触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒などを用いることができる。
【００２４】
内燃機関１０の吸気通路２８の入口付近には、エアクリーナ３０が設けられている。また、エアクリーナ３０の下流近傍には、吸入空気量を検出するエアフローメータ３８が設置されている。
【００２５】
コンプレッサ２４２の下流側の吸気通路２８には、インタークーラ３２が設置されている。エアクリーナ３０を通って吸入された空気は、ターボチャージャ２４のコンプレッサ２４２で圧縮された後、インタークーラ３２で冷却される。インタークーラ３２を通過した新気は、吸気マニホールド３４を通って、各気筒内に流入する。また、インタークーラ３２と吸気マニホールド３４との間には、スロットル弁３６が設置されている。
【００２６】
タービン２４１の近傍には、タービン２４１の入口付近の排気通路１８と、タービン２４１の出口付近の排気通路１８とを連通するウェイストゲート（バイパス通路）２５と、このウェイストゲート２５を開閉するウェイストゲート弁２７とが設けられている。ウェイストゲート弁２７は、過給圧または排気圧によって作動するダイヤフラムアクチュエータ（図示せず）によって作動する。すなわち、過給圧あるいは排気圧が所定の規定値を超えると、ウェイストゲート弁２７が自動的に開くようになっている。ウェイストゲート弁２７を開くことにより、タービン２４１に流入する排気ガスの量が減少するので、過給圧や排気圧が過大になることを確実に防止することができる。
【００２７】
また、タービン２４１およびウェイストゲート２５より上流側の排気通路１８には、タービン上流弁２９が設置されている。タービン上流弁２９を閉じると、タービン２４１への排気ガスの流入が遮断される。このタービン上流弁２９の開度は、後述するＥＣＵ５０により、任意に制御可能になっている。
【００２８】
内燃機関１０は、排気ガスの一部を吸気通路２８に還流させるＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)を行うことが可能なＥＧＲ通路４０を備えている。ＥＧＲ通路４０は、タービン２４１より上流側の排気通路（本実施形態では、排気マニホールド２０）と、コンプレッサ２４２より下流側の吸気通路２８（本実施形態では、スロットル弁３６と吸気マニホールド３４との間）とを連通（接続）している。
【００２９】
ＥＧＲ通路４０の途中には、排気マニホールド２０側から順に、ＥＧＲ触媒４１と、ＥＧＲクーラ４３と、ＥＧＲ弁４４とが設けられている。
【００３０】
ＥＧＲ触媒４１としては、例えば、三元触媒、酸化触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒などを用いることができる。このＥＧＲ触媒４１を設けたことにより、ＥＧＲ通路４０に流入した排気ガス中の有害成分を浄化することができる。なお、ＥＧＲ触媒４１は、有害成分（特にＨＣ）を吸着可能な吸着材層（ゼオライト等）を更に備えていてもよい。
【００３１】
内燃機関１０では、ＥＧＲを行うとき、ＥＧＲ通路４０を通る排気ガス中のＨＣ等をＥＧＲ触媒４１によって低減することができる。これにより、ＥＧＲ通路４０、ＥＧＲクーラ４３、吸気マニホールド３４等の内壁にデポジットが付着することを確実に抑制することができる。
【００３２】
内燃機関１０には、更に、ＥＧＲ触媒４１とＥＧＲクーラ４３との間のＥＧＲ通路４０と、タービン２４１とスタート触媒２６との間の排気通路１８とを連通（接続）する連通路４５が設けられている。連通路４５の途中には、バイパス制御弁４６が設けられている。このバイパス制御弁４６の開度は、後述するＥＣＵ５０により、任意に制御可能になっている。
【００３３】
本実施形態のシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を更に備えている。ＥＣＵ５０には、上述した各種のセンサおよびアクチュエータに加えて、内燃機関１０の冷却水温を検出する冷却水温センサ４７と、車両の運転席に設けられたアクセルペダルの位置（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ４８と、内燃機関１０のクランク角度を検出するクランク角センサ４９とが電気的に接続されている。ＥＣＵ５０は、各センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各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。
【００３４】
上述したような本実施形態のシステムでは、冷間始動時のエミッションを改善するため、冷間始動時には、タービン上流弁２９およびＥＧＲ弁４４を閉じ、バイパス制御弁４６を開くこととした。タービン上流弁２９が閉じられていることにより、内燃機関１０から排出された排気ガスは、全部、ＥＧＲ通路４０へ流入し、ＥＧＲ触媒４１を通過する。そして、ＥＧＲ触媒４１を出た排気ガスは、ＥＧＲ弁４４が閉じられていることにより、ＥＧＲクーラ４３側へは流れず、連通路４５へと流入する。その後、排気ガスは、連通路４５を通過して、スタート触媒２６へと流入する。すなわち、本実施形態では、冷間始動時に、排気ガスは、タービン２４１に流入せず、ＥＧＲ触媒４１および連通路４５を通過して、スタート触媒２６へと流れる。
【００３５】
上記のような制御によれば、タービン２４１を通過していない高温の排気ガスがＥＧＲ触媒４１に流入するので、ＥＧＲ触媒４１の温度を迅速に活性温度以上に上昇させることができる。このため、冷間始動時に、排気ガス中の有害成分をＥＧＲ触媒４１によって十分に浄化することができ、大気中への有害成分の放出を確実に抑制することができる。
【００３６】
ところで、前述したように、従来の技術として、冷間始動時に、排気ガスの全量をウェイストゲート２５に流すことにより、スタート触媒２６の温度を早期に上昇させることを図ったものがある。しかしながら、本実施形態においてＥＧＲ触媒４１の温度が活性温度以上となるタイミングは、上記従来の技術においてスタート触媒２６が活性温度以上となるタイミングよりも早い。その理由は、次のとおりである。
【００３７】
図１に示すように、ＥＧＲ触媒４１は、排気マニホールド２０からＥＧＲ通路４０が分岐した部分の近傍に設置されている。このため、内燃機関１０の各気筒の燃焼室からＥＧＲ触媒４１へ至る排気経路の距離は短い。一方、スタート触媒２６は、タービン２４１の下流側の排気通路１８に設置されている。このため、内燃機関１０の各気筒の燃焼室からウェイストゲート２５を経てスタート触媒２６へ至る排気経路の距離は長い。
【００３８】
また、排気通路１８は、内燃機関１０の排気流量が最大となるとき（つまり高回転高負荷時）に、その排気ガスの全量が通過可能な流路横断面積を有している。これに対し、ＥＧＲ通路４０には、高回転高負荷時に排気ガスの全量が流入することはない。よって、ＥＧＲ通路４０の流路横断面積は、排気通路１８の流路横断面積より小さい。
【００３９】
以上のように、燃焼室からＥＧＲ触媒４１へ至る排気経路は、燃焼室からスタート触媒２６へ至る排気経路と比べ、距離が短く、流路横断面積も小さい。従って、燃焼室からＥＧＲ触媒４１へ至る管路の熱容量は、燃焼室からスタート触媒２６へ至る管路の熱容量と比べ、大幅に小さい。従って、本実施形態によれば、冷間始動時に、ＥＧＲ触媒４１に流入する排気ガスの熱が奪われることを十分に抑制することができる。よって、ＥＧＲ触媒４１を迅速に活性温度以上まで暖機することができる。
【００４０】
これに対し、上記従来の技術では、スタート触媒２６に流入するまでに、熱容量の大きい管路によって排気ガスの熱が奪われてしまい、排気ガスの温度が低下する。このため、スタート触媒２６を迅速に活性化することは困難である。
【００４１】
また、本実施形態において、冷間始動時にＥＧＲ触媒４１および連通路４５を通過した排気ガスは、スタート触媒２６に流入する。このとき、スタート触媒２６の温度はＥＧＲ触媒４１より低いが、スタート触媒２６においても、ある程度は有害成分が浄化される。このように、本実施形態では、冷間始動時に、ＥＧＲ触媒４１とスタート触媒２６との双方で有害成分を浄化することができるので、大気中への有害成分の放出をより確実に抑制することができる。
【００４２】
［実施の形態１における具体的処理］
図２は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。図２に示すルーチンによれば、まず、冷却水温センサ４７により検出される冷却水温が所定温度（ここでは４０℃とする）より低いか否かが判定される（ステップ１００）。
【００４３】
上記ステップ１００で、冷却水温が４０℃以上であった場合には、内燃機関１０は暖機されており、スタート触媒２６も活性化していると判断できる。この場合には、以下の処理を実行する必要はないため、本ルーチンの処理はここで終了される。
【００４４】
これに対し、上記ステップ１００で、冷却水温が４０℃より低かった場合には、内燃機関１０が冷間始動されたと判断できる。この場合には、タービン上流弁２９を閉じ、バイパス制御弁４６を開く制御が実行される（ステップ１０２）。これにより、内燃機関１０から排出された排気ガスの全量が、タービン２４１に流入することなく、ＥＧＲ触媒４１および連通路４５を通過する状態となる。その結果、ＥＧＲ触媒４１の温度が早期に活性温度以上まで上昇する。このため、冷間始動時に、極めて早い時点から、排気ガス中の有害成分をＥＧＲ触媒４１によって十分に浄化することができる。
【００４５】
ＥＧＲ触媒４１および連通路４５を通過した排気ガスは、スタート触媒２６に流入するので、スタート触媒２６の温度も上昇していく。スタート触媒２６の温度が活性温度まで上昇すれば、スタート触媒２６で有害成分を十分に浄化できるので、上記ステップ１０２の制御を終了してもよい。そこで、本実施形態では、エアフローメータ３８で検出される吸入空気量を始動時から積算した積算空気量に基づいて、スタート触媒２６が活性化したかどうかを判定することとした。
【００４６】
すなわち、上記ステップ１０２の処理に続いて、積算空気量が所定値を超えたか否かが判定される（ステップ１０４）。この所定値は、スタート触媒２６を活性化するために必要なだけの量の排気ガスがスタート触媒２６を通過したか否かのしきい値として、予め設定されている値である。上記ステップ１０４で、積算空気量が上記所定値に達していない場合には、スタート触媒２６は未だ活性化していないと判断できる。そこで、この場合には、排気ガスをＥＧＲ触媒４１および連通路４５に流す制御が続行される。
【００４７】
これに対し、上記ステップ１０４で、積算空気量が上記所定値以上であった場合には、スタート触媒２６が活性化したと判断できる。この場合には、最早、排気ガスをＥＧＲ触媒４１および連通路４５に流す必要はない。そこで、この場合には、タービン上流弁２９が開かれるとともに、バイパス制御弁４６が閉じられる（ステップ１０６）。これにより、排気ガスをタービン２４１に流入させる通常の運転が開始される。
【００４８】
なお、上述した実施の形態では、冷間始動時に排気ガスの全量をＥＧＲ触媒４１および連通路４５に流すこととしているが、本発明では、冷間始動時に一部の排気ガスをタービン２４１に流入させてもよい。その場合、タービン２４１を通過する排気ガスの量より、ＥＧＲ触媒４１および連通路４５を通過する排気ガスの量が多くなるように、タービン上流弁２９やバイパス制御弁４６の開度を制御することが望ましい。
【００４９】
また、本実施形態では、タービン２４１を通過する排気ガスの量と、ＥＧＲ触媒４１および連通路４５を通過する排気ガスの量とを、タービン上流弁２９およびバイパス制御弁４６によって制御することとしているが、本発明は、このような構成に限定されるものではない。例えば、可変ノズル型ターボチャージャの場合には、タービン２４１に流入する排気ガスの量を可変ノズルの開度によって制御するようにしてもよい。
【００５０】
上述した実施の形態１においては、スタート触媒２６が前記第１の発明における「排気浄化触媒」に相当している。また、ＥＣＵ５０が、図２に示すルーチンの処理を実行することにより前記第１の発明における「流路制御手段」が実現されている。
【００５１】
実施の形態２．
次に、図３を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。本実施形態は、図１と同様のハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ５０に、後述する図３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。
【００５２】
本実施形態では、高負荷時のエミッション悪化および排気圧上昇を抑制することを目的として、連通路４５を利用する。
【００５３】
機関負荷が増大し、タービン２４１に流入する排気エネルギーが多くなるにつれて、過給圧や排気圧は大きくなる。過給圧や排気圧が過大になると、ノッキングが起き易くなったり、ポンプ損失が増大したりするなどの弊害が生ずる。このため、本実施形態では、前述したように、過給圧あるいは排気圧が所定の規定値を超えると、ウェイストゲート弁２７が自動的に開き、タービン２４１に流入する排気ガスの量を減少させるようにしている。
【００５４】
しかしながら、機関負荷が更に高くなり、排気ガス流量が極めて多くなると、ウェイストゲート弁２７を開いても、過給圧や排気圧の上昇を十分に抑制できない場合がある。また、高負荷運転時には、排気浄化触媒の過熱防止のため、燃料噴射量を増量する制御が行われることがある。この燃料増量が行われると、エミッションが悪化し易い。
【００５５】
そこで、本実施形態では、高負荷運転時には、バイパス制御弁４６を開くことにより、ＥＧＲ触媒４１および連通路４５にも排気ガスを流すこととした。これにより、高負荷運転時には、ウェイストゲート２５と連通路４５との双方を用いて、タービン２４１をバイパスして排気ガスを流すことができる。このため、タービン２４１に流入する排気ガスの量を十分に低減することができるので、過給圧や排気圧が過大になることを確実に防止することができる。また、排気ガスの一部をＥＧＲ触媒４１に流すので、ＥＧＲ触媒４１でも有害成分を浄化することができる。このため、燃料増量に起因するエミッションの悪化を抑制することができる。
【００５６】
［実施の形態２における具体的処理］
図３は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。図３に示すルーチンによれば、まず、ウェイストゲート弁２７が開いているか否かが判定される（ステップ１１０）。過給圧あるいは排気圧が所定の規定値を超えると、ウェイストゲート弁２７が自動的に開く。過給圧や排気圧は、機関回転数および機関負荷と相関しており、機関回転数や機関負荷が高くなるほど、過給圧および排気圧も高くなる。従って、上記ステップ１１０においては、機関回転数と機関負荷とに基づいて、ウェイストゲート弁２７が開いているか否かを判定することができる。なお、機関回転数は、クランク角センサ４９の信号に基づいて算出することができる。機関負荷は、エアフローメータ３８で検出される吸入空気量、あるいは燃料噴射量等に基づいて、算出することができる。
【００５７】
上記ステップ１１０で、ウェイストゲート弁２７が開いていないと判定された場合には、ＥＧＲ触媒４１および連通路４５に排気ガスを流す必要はない。よって、この場合には、本ルーチンの処理がここで終了される。
【００５８】
一方、上記ステップ１１０で、ウェイストゲート弁２７が開いていると判定された場合には、次に、機関負荷が所定値より大きいか否かが判定される（ステップ１１２）。機関負荷が上記所定値より大きい領域は、触媒を保護するための燃料増量が行われる領域であり、また、ウェイストゲート弁２７が開いていても過給圧や排気圧が過大になり易い領域であると判断できる。そこで、上記ステップ１１２で、機関負荷が上記所定値より大きいと判定された場合には、バイパス制御弁４６が開かれる（ステップ１１４）。これにより、ＥＧＲ触媒４１および連通路４５にも排気ガスが流れるので、ＥＧＲ触媒４１においても有害成分を浄化することができる。このため、大気中への有害成分の放出を抑制することができ、エミッションを改善することができる。また、連通路４５に流れた排気ガスの分だけ、タービン２４１に流入する排気ガスの量が更に低減するので、過給圧や排気圧が過大になることを確実に防止することができる。
【００５９】
上記ステップ１１４において、バイパス制御弁４６の開度は、固定値であってもよいが、機関回転数および機関負荷に応じて制御したり、図示しない過給圧センサまたは排気圧センサの検出値に基づいて制御してもよい。
【００６０】
なお、本実施形態では、過給圧または排気圧が規定値を超えることによりウェイストゲート弁２７が自動的に開くものとして説明したが、本発明では、電子制御式のウェイストゲート弁を用い、ウェイストゲート弁が開く運転領域をＥＣＵ５０によって制御するようにしてもよい。
【００６１】
上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が、図３に示すルーチンの処理を実行することにより、前記第６の発明における「排気バイパス手段」が実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】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２】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。
【図３】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。
【符号の説明】
【００６３】
１０  内燃機関
１２  燃料インジェクタ
１８  排気通路
２０  排気マニホールド
２４  ターボチャージャ
２４１  タービン
２４２  コンプレッサ
２５  ウェイストゲート
２６  スタート触媒
２７  ウェイストゲート弁
２８  吸気通路
２９  タービン上流弁
３０  エアクリーナ
３４  吸気マニホールド
３６  スロットル弁
３８  エアフローメータ
４０  ＥＧＲ通路
４１  ＥＧＲ触媒
４３  ＥＧＲクーラ
４４  ＥＧＲ弁
４５  連通路
４６  バイパス制御弁
５０  ＥＣＵ
【図１】
2010133327.tif 000003
【図２】
2010133327.tif 000004
【図３】
2010133327.tif 000005