(57)【要約】  本発明における内燃機関（１０）の制御装置は、ターボ過給機（２２）と、タービン（２２ｂ）よりも下流側の排気通路（１６）に配置された排気浄化触媒（３８）と、タービン（２２ｂ）をバイパスする排気バイパス通路（４０）を開閉可能なＷＧＶ（４２）とを備える。触媒暖機要求時に、ＷＧＶ（４２）を開き、かつ、点火時期を遅角する触媒暖機制御が実行される。スロットルバルブ（３０）による吸入空気量の制御感度が高い場合には、触媒暖機制御の実行中にスロットルバルブ（３０）を用いて吸入空気量が制御される。上記制御感度が低い場合には、触媒暖機制御の実行中にＷＧＶ（４２）を用いて吸入空気量が制御される。ＷＧＶ（４２）を用いた吸入空気量制御の実行中に、ＷＧＶ開度が閉じ側に制御される時に、点火時期の遅角量が大きくされる。
2013105226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ過給機と、当該ターボ過給機のタービンよりも下流側の排気通路に配置された排気浄化触媒とを備える内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関に吸入される吸入空気量を調整するスロットルバルブと、
前記内燃機関の筒内の混合気に点火するための点火装置と、
前記タービンの上流側において前記排気通路から分岐し、前記タービンと前記排気浄化触媒との間の部位において前記排気通路に再び合流する排気バイパス通路と、
前記排気バイパス通路を開閉可能なウェイストゲートバルブと、
前記排気浄化触媒を暖機する触媒暖機要求時に、前記ウェイストゲートバルブを開き、かつ、点火時期を遅角する触媒暖機制御を実行する触媒暖機実行手段と、
前記スロットルバルブによる吸入空気量の制御感度が高い場合には、前記触媒暖機制御の実行中に要求吸入空気量が得られるように、前記スロットルバルブを用いて吸入空気量を制御する第１吸入空気量制御を行う第１吸入空気量制御手段と、
前記制御感度が低い場合には、前記触媒暖機制御の実行中に前記要求吸入空気量が得られるように、前記ウェイストゲートバルブを用いて吸入空気量を制御する第２吸入空気量を行う第２吸入空気量制御手段と、
前記第２吸入空気量制御の実行中に、前記ウェイストゲートバルブの開度が閉じ側に制御される時に、点火時期の遅角量を大きくする点火時期制御手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記ターボ過給機のコンプレッサの上流側において吸気通路から分岐し、前記コンプレッサと前記スロットルバルブとの間の部位において前記吸気通路に再び合流する吸気バイパス通路と、
前記吸気バイパス通路を開閉可能なエアバイパスバルブと、
前記点火時期制御手段による点火時期の遅角量が所定値以上になることが予測される場合に、前記エアバイパスバルブの開度を大きくするエアバイパスバルブ制御手段と、
を更に備え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。
【請求項３】
前記触媒暖機実行手段は、前記内燃機関の冷間始動後のファーストアイドル状態において前記触媒暖機制御を実行するものであって、
前記第１吸入空気量制御手段は、前記制御感度が高い場合に、エンジン回転数を前記ファーストアイドル時の所定回転数に維持するのに必要な前記要求吸入空気量が得られるように前記スロットルバルブを制御するものであって、
前記第２吸入空気量制御手段は、前記制御感度が低い場合に、エンジン回転数を前記ファーストアイドル時の前記所定回転数に維持するのに必要な前記要求吸入空気量が得られるように前記ウェイストゲートバルブを制御することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
ターボ過給機と、当該ターボ過給機のタービンよりも下流側の排気通路に配置された排気浄化触媒とを備える内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関に吸入される吸入空気量を調整するスロットルバルブと、
前記内燃機関の筒内の混合気に点火するための点火装置と、
前記タービンの上流側において前記排気通路から分岐し、前記タービンと前記排気浄化触媒との間の部位において前記排気通路に再び合流する排気バイパス通路と、
前記排気バイパス通路を開閉可能なウェイストゲートバルブと、
前記ターボ過給機のコンプレッサの上流側において吸気通路から分岐し、前記コンプレッサと前記スロットルバルブとの間の部位において前記吸気通路に再び合流する吸気バイパス通路と、
前記吸気バイパス通路を開閉可能なエアバイパスバルブと、
前記排気浄化触媒を暖機する触媒暖機要求時に、前記ウェイストゲートバルブを開き、かつ、点火時期を遅角する触媒暖機制御を実行する触媒暖機実行手段と、
前記スロットルバルブによる吸入空気量の制御感度が高い場合には、前記触媒暖機制御の実行中に要求吸入空気量が得られるように、前記スロットルバルブを用いて吸入空気量を制御する第１吸入空気量を行う第１吸入空気量制御手段と、
前記制御感度が低い場合には、前記ウェイストゲートバルブの開度を閉じ側に制御し、かつ、前記触媒暖機制御の実行中に前記要求吸入空気量が得られるように、前記エアバイパスバルブを用いて吸入空気量を制御する第２吸入空気量を行う第２吸入空気量制御手段と、
前記第２吸入空気量制御の実行中に、閉じ側に制御される前記ウェイストゲートバルブの開度に応じて、点火時期の遅角量を大きくする点火時期制御手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記点火時期制御手段による点火時期の遅角量が所定値以上になることが予測される場合に、前記エアバイパスバルブの開度を大きくするエアバイパスバルブ制御手段を更に備えることを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記触媒暖機実行手段は、前記内燃機関の冷間始動後のファーストアイドル状態において前記触媒暖機制御を実行するものであって、
前記第１吸入空気量制御手段は、前記制御感度が高い場合に、エンジン回転数を前記ファーストアイドル時の所定回転数に維持するのに必要な前記要求吸入空気量が得られるように前記スロットルバルブを制御するものであって、
前記第２吸入空気量制御手段は、前記制御感度が低い場合に、エンジン回転数を前記ファーストアイドル時の前記所定回転数に維持するのに必要な前記要求吸入空気量が得られるように前記エアバイパスバルブを制御することを特徴とする請求項４または５記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、ターボ過給機と、当該ターボ過給機のタービンをバイパスする排気バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブとを備える過給機付き内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、タービンをバイパスする排気バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブを備えるターボ過給機付きの内燃機関の制御装置が開示されている。この従来の制御装置では、冷間始動後に、タービンの下流側に配置された排気浄化触媒の暖機を図るために、次のような制御を行うようにしている。すなわち、上記制御装置は、冷間始動後に内燃機関がアイドル状態にある時に、ウェイストゲートバルブを開き、かつ点火時期を遅角する触媒暖機制御（具体的には、特許文献１における「上流触媒暖機処理」が相当）を実行するようにしている。【０００３】
ところで、高地においては、大気圧が低くなる。大気圧の低下に伴って空気密度が低下すると、内燃機関が発生するトルクが低下する。このため、高地においては、上述した触媒暖機制御の実行中に上記アイドル回転数を維持するのに必要な吸入空気量（要求吸入空気量）を確保するために、スロットルバルブの開度を大きくすることが要求される。その結果、スロットルバルブの前後の吸気圧力の差が小さくなる。このような理由により、高地においては、触媒暖機制御の実行中に上記要求吸入空気量の調整をスロットルバルブを用いて行うことが困難となる場合がある。【０００４】
また、点火時期の遅角させた場合には、排気温度が高くなるので、排気浄化触媒に対して投入される排気エネルギー量を増やすことができる。しかしながら、点火時期の遅角化は、内燃機関のトルクの減少を招くものである。従って、高地において、触媒暖機制御の実行中にスロットルバルブを用いて要求吸入空気量を確保することが困難になった際に、アイドル回転数を維持することが優先された場合には、点火時期を十分に遅角させることが困難となる。その結果、排気浄化触媒への投入エネルギー量を高く維持することが困難となる。このように、上記特許文献１に記載の触媒暖機制御では、大気圧の低い高地においては、排気浄化触媒を十分に暖機させることができない状況が生ずることが懸念される。
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本特開２００６−３２２４２７号公報
【特許文献２】日本特開２００４−１２４７４５号公報
【特許文献３】日本特開２００６−１５２８２１号公報
【特許文献４】日本特開２００２−２１３２４７号公報
【発明の概要】
【０００６】
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、ターボ過給機と、当該ターボ過給機のタービンをバイパスする排気バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブとを備えている場合において、大気圧の高低によらずにタービンの下流側に配置された排気浄化触媒の暖機性能を良好に確保できるようにした内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明の一態様は、ターボ過給機と、当該ターボ過給機のタービンよりも下流側の排気通路に配置された排気浄化触媒とを備える内燃機関の制御装置であって、スロットルバルブと、点火装置と、排気バイパス通路と、ウェイストゲートバルブと、触媒暖機実行手段と、第１吸入空気量制御手段と、第２吸入空気量制御手段と、点火時期制御手段とを備えている。
スロットルバルブは、前記内燃機関に吸入される吸入空気量を調整する。点火装置は、前記内燃機関の筒内の混合気に点火するために備えられる。排気バイパス通路は、前記タービンの上流側において前記排気通路から分岐し、前記タービンと前記排気浄化触媒との間の部位において前記排気通路に再び合流する。ウェイストゲートバルブは、前記排気バイパス通路を開閉可能なものである。触媒暖機実行手段は、前記排気浄化触媒を暖機する触媒暖機要求時に、前記ウェイストゲートバルブを開き、かつ、点火時期を遅角する触媒暖機制御を実行する。第１吸入空気量制御手段は、前記スロットルバルブによる吸入空気量の制御感度が高い場合には、前記触媒暖機制御の実行中に要求吸入空気量が得られるように、前記スロットルバルブを用いて吸入空気量を制御する第１吸入空気量制御を行う。第２吸入空気量制御手段は、前記制御感度が低い場合には、前記触媒暖機制御の実行中に前記要求吸入空気量が得られるように、前記ウェイストゲートバルブを用いて吸入空気量を制御する第２吸入空気量を行う。点火時期制御手段は、前記第２吸入空気量制御の実行中に、前記ウェイストゲートバルブの開度が閉じ側に制御される時に、点火時期の遅角量を大きくする。
【０００８】
本発明の上記一態様によれば、スロットルバルブによる吸入空気量の制御感度の高低に応じて、２通りの吸入空気量制御を使い分けるようにしている。これにより、上記制御感度が低い場合であっても、ウェイストゲートバルブを利用して吸入空気量を制御することができる。そして、第２吸入空気量制御の実行中にウェイストゲートバルブの開度が閉じ側に制御される場合には、点火時期の遅角量が大きくされる。これにより、ウェイストゲートバルブが閉じられることに伴う排気浄化触媒への投入エネルギーの低下を補うことができる。このため、本発明によれば、大気圧の高低によらずにタービンの下流側に配置された排気浄化触媒の暖機性能を良好に確保できるようになる。
【０００９】
また、本発明の上記一態様は、前記ターボ過給機のコンプレッサの上流側において吸気通路から分岐し、前記コンプレッサと前記スロットルバルブとの間の部位において前記吸気通路に再び合流する吸気バイパス通路を更に備えるものであってもよい。そして、前記吸気バイパス通路を開閉可能なエアバイパスバルブを更に備えるものであってもよい。そして、前記点火時期制御手段による点火時期の遅角量が所定値以上になることが予測される場合に、前記エアバイパスバルブの開度を大きくするエアバイパスバルブ制御手段と、
を更に備えるものであってもよい。
エアバイパスバルブを開くことにより、筒内から排出される排気ガス量が減少する。このため、排気浄化触媒の暖機中に放出される排気エミッションを低減することができる。従って、点火時期の遅角によって排気浄化触媒への投入エネルギーを補う際に、点火時期の遅角量の増大による燃焼悪化を回避しつつ、かつ、点火時期の遅角量の不足によって暖機中に排気エミッション性能が悪化するのを抑制することができる。
【００１０】
また、本発明の上記一態様における前記触媒暖機実行手段は、前記内燃機関の冷間始動後のファーストアイドル状態において前記触媒暖機制御を実行するものであってもよい。そして、前記第１吸入空気量制御手段は、前記制御感度が高い場合に、エンジン回転数を前記ファーストアイドル時の所定回転数に維持するのに必要な前記要求吸入空気量が得られるように前記スロットルバルブを制御するものであってもよい。そして、前記第２吸入空気量制御手段は、前記制御感度が低い場合に、エンジン回転数を前記ファーストアイドル時の前記所定回転数に維持するのに必要な前記要求吸入空気量が得られるように前記ウェイストゲートバルブを制御するものであってもよい。
これにより、冷間始動後のファーストアイドル状態において、大気圧の高低によらずにタービンの下流側に配置された排気浄化触媒の暖機性能を良好に確保できるようになる。
【００１１】
本発明の他の態様は、ターボ過給機と、当該ターボ過給機のタービンよりも下流側の排気通路に配置された排気浄化触媒とを備える内燃機関の制御装置であって、スロットルバルブと、点火装置と、排気バイパス通路と、ウェイストゲートバルブと、吸気バイパス通路と、エアバイパスバルブと、触媒暖機実行手段と、第１吸入空気量制御手段と、第２吸入空気量制御手段と、点火時期制御手段とを備えている。
スロットルバルブは、前記内燃機関に吸入される吸入空気量を調整する。点火装置は、前記内燃機関の筒内の混合気に点火するために備えられる。排気バイパス通路は、前記タービンの上流側において前記排気通路から分岐し、前記タービンと前記排気浄化触媒との間の部位において前記排気通路に再び合流する。ウェイストゲートバルブは、前記排気バイパス通路を開閉可能なものである。吸気バイパス通路は、前記ターボ過給機のコンプレッサの上流側において吸気通路から分岐し、前記コンプレッサと前記スロットルバルブとの間の部位において前記吸気通路に再び合流する。エアバイパスバルブは、前記吸気バイパス通路を開閉可能なものである。触媒暖機実行手段は、前記排気浄化触媒を暖機する触媒暖機要求時に、前記ウェイストゲートバルブを開き、かつ、点火時期を遅角する触媒暖機制御を実行する。第１吸入空気量制御手段は、前記スロットルバルブによる吸入空気量の制御感度が高い場合には、前記触媒暖機制御の実行中に要求吸入空気量が得られるように、前記スロットルバルブを用いて吸入空気量を制御する第１吸入空気量制御を行う。第２吸入空気量制御手段は、前記制御感度が低い場合には、前記ウェイストゲートバルブの開度を閉じ側に制御し、かつ、前記触媒暖機制御の実行中に前記要求吸入空気量が得られるように、前記エアバイパスバルブを用いて吸入空気量を制御する第２吸入空気量を行う。点火時期制御手段は、前記第２吸入空気量制御の実行中に、閉じ側に制御される前記ウェイストゲートバルブの開度に応じて、点火時期の遅角量を大きくする。
【００１２】
本発明の上記他の態様によれば、スロットルバルブによる吸入空気量の制御感度の高低に応じて、２通りの吸入空気量制御を使い分けるようにしている。これにより、上記制御感度が低い場合であっても、ウェイストゲートバルブを閉じ、かつ、エアバイパスバルブを利用して吸入空気量を制御することができる。そして、第２吸入空気量制御の実行中に、閉じ側に制御されるウェイストゲートバルブの開度に応じて、点火時期の遅角量が大きくされる。これにより、ウェイストゲートバルブが閉じられることに伴う排気浄化触媒への投入エネルギーの低下を補うことができる。このため、本発明によれば、大気圧の高低によらずにタービンの下流側に配置された排気浄化触媒の暖機性能を良好に確保できるようになる。
【００１３】
また、本発明の上記他の態様は、前記点火時期制御手段による点火時期の遅角量が所定値以上になることが予測される場合に、前記エアバイパスバルブの開度を大きくするエアバイパスバルブ制御手段を更に備えるものであってもよい。
エアバイパスバルブを開くことにより、筒内から排出される排気ガス量が減少する。このため、排気浄化触媒の暖機中に放出される排気エミッションを低減することができる。従って、点火時期の遅角によって排気浄化触媒への投入エネルギーを補う際に、点火時期の遅角量の増大による燃焼悪化を回避しつつ、かつ、点火時期の遅角量の不足によって暖機中に排気エミッション性能が悪化するのを抑制することができる。
【００１４】
また、本発明の上記他の態様における前記触媒暖機実行手段は、前記内燃機関の冷間始動後のファーストアイドル状態において前記触媒暖機制御を実行するものであってもよい。そして、前記第１吸入空気量制御手段は、前記制御感度が高い場合に、エンジン回転数を前記ファーストアイドル時の所定回転数に維持するのに必要な前記要求吸入空気量が得られるように前記スロットルバルブを制御するものであってもよい。そして、前記第２吸入空気量制御手段は、前記制御感度が低い場合に、エンジン回転数を前記ファーストアイドル時の前記所定回転数に維持するのに必要な前記要求吸入空気量が得られるように前記エアバイパスバルブを制御するものであってもよい。
これにより、冷間始動後のファーストアイドル状態において、大気圧の高低によらずにタービンの下流側に配置された排気浄化触媒の暖機性能を良好に確保できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１の内燃機関のシステム構成を説明するための模式図である。
【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。
【図４】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。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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の内燃機関１０のシステム構成を説明するための模式図である。本実施形態のシステムは、火花点火式の内燃機関（一例としてガソリンエンジン）１０を備えている。内燃機関１０の筒内には、燃焼室１２が形成されている。燃焼室１２には、吸気通路１４および排気通路１６が連通している。
【００１７】
吸気通路１４の入口近傍には、エアクリーナ１８が取り付けられている。エアクリーナ１８の下流近傍には、吸気通路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２０が設けられている。エアフローメータ２０の下流には、ターボ過給機２２のコンプレッサ２２ａが設置されている。コンプレッサ２２ａは、排気通路１６に配置されたタービン２２ｂと連結軸（図示省略）を介して一体的に連結されている。また、吸気通路１４には、コンプレッサ２２ａをバイパスするための吸気バイパス通路２４が接続されている。吸気バイパス通路２４の途中には、吸気バイパス通路２４を通過する空気の流量を制御するためのエアバイパスバルブ（ＡＢＶ）２６が配置されている。
【００１８】
コンプレッサ２２ａの下流には、圧縮された空気を冷却するインタークーラ２８が設けられている。インタークーラ２８の下流には、電子制御式のスロットルバルブ３０が設けられている。スロットルバルブ３０の上流側であって、コンプレッサ２２ａ（およびインタークーラ２８）の下流側の吸気通路１４には、この部位における吸気圧力（スロットル上流圧）を検出するスロットル上流圧センサ３１が取り付けられており、スロットルバルブ３０の下流側の吸気通路１４（吸気マニホールドの集合部（サージタンク部））には、この部位における吸気圧力（スロットル下流圧）を検出するスロットル下流圧センサ３２が取り付けられている。
【００１９】
また、内燃機関１０の各気筒には、筒内に燃料を噴射するための燃料噴射弁３４と、混合気に点火するための点火装置３６とがそれぞれ設置されている。
【００２０】
タービン２２ｂよりも下流側の排気通路１６には、排気ガスを浄化するための排気浄化触媒（以下、単に「触媒」と称する）３８が配置されている。また、排気通路１６には、タービン２２ｂよりも上流側の部位において排気通路１６から分岐し、タービン２２ｂと触媒３８との間の部位において排気通路１６と再び合流するように構成された排気バイパス通路４０が接続されている。排気バイパス通路４０の途中には、排気バイパス通路４０を開閉可能なウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）４２が設けられている。ＷＧＶ４２は、ここでは、電動モータ（図示省略）によって任意の開度に調整可能に構成されているものとする。
【００２１】
また、触媒３８の上流側の排気通路１６には、触媒３８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Ａ／Ｆセンサ４４が配置されている。触媒３８の下流側の排気通路１６には、触媒３８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Ｏ２センサ４６が配置されている。更に、内燃機関１０には、エンジン回転数やクランク角度を検出するためのクランク角センサ４８が取り付けられている。
【００２２】
更に、図１に示すシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を備えている。ＥＣＵ５０には、上述したエアフローメータ２０、スロットル上流圧センサ３１、スロットル下流圧センサ３２、Ａ／Ｆセンサ４４、Ｏ２センサ４６およびクランク角センサ４８に加え、エンジン冷却水温度を検出するための水温センサ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には、内燃機関１０を搭載する車両のアクセルペダルの開度（アクセル開度）を検出するためのアクセル開度センサ５４が接続されている。また、ＥＣＵ５０には、上述したＡＢＶ２６、スロットルバルブ３０、燃料噴射弁３４、点火装置３６およびＷＧＶ４２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ものである。
【００２３】
［実施の形態１における特徴的な触媒暖機制御］
上述した構成を有する内燃機関１０では、冷間始動時などのように触媒３８が所定の活性状態に達していない状況下において、速やかに活性状態となるように触媒３８を暖機させる触媒暖機制御が実行される。本実施形態の触媒暖機制御は、基本的には、ＷＧＶ４２を開き、点火時期を遅角させるというものである。ＷＧＶ４２を開いた場合には、ＷＧＶ４２を閉じた場合と比べ、タービン２２ｂによる排気エネルギーの回収量が減少するため、下流側の触媒３８に対して投入される排気エネルギー量を増やすことができる。また、点火時期の遅角させた場合には、排気温度が高くなるので、下流側の触媒３８に対して投入される排気エネルギー量を増やすことができる。
【００２４】
また、前提として、冷間状態で内燃機関１０の始動が開始された際には、触媒３８を含めて内燃機関１０の暖機を促進するために、内燃機関１０は、通常のアイドル状態よりも高い回転数（以下、この際のエンジン回転数を「ファーストアイドル回転数」と称する）で運転を行うファーストアイドル状態に制御される。本実施形態の触媒暖機制御は、主には、上記のファーストアイドル状態において実行されることになる。ただし、本触媒暖機制御は、ファーストアイドル状態のみにおいて実行されるというものではなく、ファーストアイドル状態において運転者からの発進要求に伴って、要求された負荷で内燃機関１０が運転される状態においても実行され得るものである。
【００２５】
触媒暖機制御の実行中には、基本的には、スロットルバルブ３０を用いて、内燃機関１０に要求される吸入空気量（以下、「要求吸入空気量」と称する）が得られるように吸入空気量が制御される。より具体的には、内燃機関１０がファーストアイドル状態にある時であれば、所定のファーストアイドル回転数を維持するのに必要な吸入空気量（この場合の要求吸入空気量に相当）が得られるようにスロットルバルブ３０を用いて吸入空気量が制御される。以上のような触媒暖機制御によれば、触媒３８に投入される排気エネルギー量の意図的な増加によって、触媒３８の暖機促進を図ることができる。
【００２６】
ところで、高地においては、大気圧が低くなる。大気圧の低下に伴って空気密度が低下すると、内燃機関１０が発生するトルクが低下する。このため、高地においては、（ファーストアイドル状態である場合を含め）触媒暖機制御の実行中に要求吸入空気量を確保するために、スロットルバルブ３０の開度を大きくすることが要求される。その結果、スロットルバルブ３０の前後の吸気圧力の差が小さくなる。このような理由により、高地においては、触媒暖機制御の実行中に上記要求吸入空気量の調整をスロットルバルブ３０を用いて行うことが困難となる場合がある。
【００２７】
また、点火時期の遅角させた場合には、排気温度が高くなるので、触媒３８に対して投入される排気エネルギー量を増やすことができる。しかしながら、点火時期の遅角化は、内燃機関１０のトルクの減少を招くものである。従って、高地において、触媒暖機制御の実行中にスロットルバルブ３０を用いて要求吸入空気量を確保することが困難になった際に、内燃機関１０の要求トルクを確保すること（ファーストアイドル状態では、ファーストアイドル回転数を維持すること）が優先された場合には、点火時期を十分に遅角させることが困難となる。その結果、触媒３８への投入エネルギー量を高く維持することが困難となる。
【００２８】
そこで、本実施形態では、大気圧の高低によらずに（すなわち、平地および高地の何れであっても）触媒３８の暖機性能を良好に確保できるようにするために、上述した触媒暖機制御における基本的な制御に加え、次のような制御を必要に応じて行うようにした。
【００２９】
具体的には、触媒暖機制御を行う場合には、先ず、上述した基本的な制御（すなわち、ＷＧＶ４２を開き、かつ点火時期を遅角しつつ、要求吸入空気量が得られるようにスロットルバルブ３０を用いて吸入空気量を制御すること）を試みるようにした。そのうえで、大気圧の影響で空気密度が低い状況であることによって、スロットルバルブ３０による吸入空気量の調整が困難な状態（具体的には、スロットルバルブ３０の前後の吸気圧力の差が所定値以下である状態）に達した場合には、この状態における開度でスロットル開度を固定するようにした。そのうえで、要求吸入空気量が得られるようにＷＧＶ４２の開度調整を利用して吸入空気量を制御するようにした。そして、この場合には、ＷＧＶ４２が閉じられることに伴う触媒３８への投入エネルギーの低下分を補うために、点火時期の遅角量を大きくするようにした。
【００３０】
更に、本実施形態の触媒暖機制御では、ＷＧＶ４２を用いた吸入空気量の調整中に、点火時期の遅角による燃焼悪化が想定されるまで点火時期の遅角がされた場合には、燃焼悪化抑制の観点における限界の遅角量にて点火時期を固定し、かつ、下記（３）式の関係を満たすようにＷＧＶ開度を設定するようにした。
【００３１】
図２は、本発明の実施の形態１における触媒暖機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の始動とともに開始され、所定の制御周期毎に繰り返し実行されるものとする。
【００３２】
図２に示すルーチンでは、先ず、触媒３８を暖機する触媒暖機要求があるか否かが判定される（ステップ１００）。具体的には、エンジン冷却水温度が所定値以下であるか否かに基づいて、内燃機関１０が冷間始動後の未暖機状態にあるか否かを判断することができる。本ステップ１００では、内燃機関１０が未暖機状態にある場合において、所定の触媒暖機完了条件が成立していない場合に、触媒暖機要求があると判定される。尚、触媒暖機完了条件の成立の有無は、例えば、内燃機関１０の始動後の吸入空気量の積算値が、触媒暖機の有無を判断するための所定値（予め実験等により設定された値）に達したか否かに基づいて判断することができる。
【００３３】
上記ステップ１００において触媒暖機要求があると判定された場合には、ステップ１０２および１０４の処理が順に実行される。ステップ１０２では、触媒３８の暖機促進のために、ＷＧＶ４２が開かれる。具体的には、この場合のＷＧＶ開度が、触媒暖機制御を行わない場合の同一運転状態（吸入空気量とエンジン回転数とで規定）下のＷＧＶ開度に対して所定開度だけ開かれる。このようなＷＧＶ開度の調整としては、全閉状態から所定開度に開くような態様や、既に開かれたＷＧＶ４２の開度を所定開度だけ更に開くような態様が含まれる。
【００３４】
ステップ１０４では、触媒３８の暖機促進のために、点火時期が遅角される。具体的には、この場合の点火時期が、触媒暖機制御を行わない場合の同一運転状態下の基本点火時期に対して所定量だけ遅角される。尚、この場合の点火時期の遅角量は、運転状態に応じて（例えば、アイドル状態であるか車両走行のためのトルクを内燃機関１０が発生させている状態であるかに応じて）異なる値とされる。
【００３５】
次に、上述したスロットル上流圧センサ３１およびスロットル下流圧センサ３２を用いて、スロットル上流圧およびスロットル下流圧がそれぞれ検出される（ステップ１０６）。
【００３６】
次に、スロットルバルブ３０の調整によって現在の要求吸入空気量を確保可能であるか否かが判定される（ステップ１０８）。具体的には、上記ステップ１０６において取得されたスロットル上流圧とスロットル下流圧との差圧が所定値以下ではないか否かが判定される。スロットル上流圧とスロットル下流圧との差圧が所定値以下である（ほぼ等しい）状態では、スロットルバルブ３０による吸入空気量の調整が困難となる。言い換えれば、この状態では、スロットルバルブ３０による吸入空気量の制御感度が低くなる。本ステップ１０８における差圧の所定値は、スロットルバルブ３０による吸入空気量の制御感度が高い状態にあるか或いは低い状態にあるかを判断するための閾値として予め設定された値である。
【００３７】
上記ステップ１０８における判定が成立した場合、すなわち、上記差圧が上記所定値以下ではないことでスロットルバルブ３０による吸入空気量の制御感度が高い状態にあると判断できる場合には、ステップ１１０の処理が実行される。
【００３８】
ＷＧＶ４２が開かれると（ＷＧＶ開度が大きくなると）、タービン２２ｂに供給される排気エネルギー量が減少するので、タービン回転数が低下する。その結果、同一スロットル開度条件下においては、スロットル上流圧が低下する。従って、ＷＧＶ４２が開かれた際（ＷＧＶ開度が大きくされた際）に同一の吸入空気量を維持するためには、スロットル開度を大きくすることが必要とされる。また、点火時期が遅角されると、内燃機関１０のトルクが低下する。従って、点火時期の遅角前と同一のトルクを維持するために（ファーストアイドル状態であれば、同一のファーストアイドル回転数を維持するために）必要とされる吸入空気量が多くなる。このため、スロットル開度を大きくすることによって吸入空気量を増やすことが必要とされる。このような要求を受け、ステップ１１０では、ステップ１０２および１０４におけるＷＧＶ開度と点火時期の制御がなされた状況下において現在の要求吸入空気量が得られるようにするための値にスロットル開度が設定される。
【００３９】
一方、上記ステップ１０８における判定が不成立である場合、すなわち、上記差圧が上記所定値以下であることでスロットルバルブ３０による吸入空気量の制御感度が低い状態にあると判断できる場合には、ステップ１１２以降の処理が順に実行される。ステップ１１２では、スロットル開度が、上記差圧（スロットルバルブ３０の前後の吸気圧力差）が上記所定値以下となった際の開度に設定される。
【００４０】
次に、ＷＧＶ開度が、上記ステップ１１２において設定されたスロットル開度の下で現在の要求吸入空気量が得られる開度に設定される（ステップ１１４）。具体的には、ＥＣＵ５０が備える、運転状態に応じたマップ（図示省略）に基づいて、ＷＧＶ開度の変化量と過給圧の変化量との関係を取得することができ、過給圧の変化量から吸入空気量の変化量を取得することができる。従って、これらのマップの関係に基づいて、要求吸入空気量が得られるようにするために必要なＷＧＶ開度を算出することができる。次いで、上記ステップ１１４の処理によって、ＷＧＶ開度が閉じ側の開度に変更されたか否かが判定される（ステップ１１６）。その結果、本ステップ１１６の判定が成立する場合には、次いで、所定値以上の点火時期の遅角が可能であるか否か、言い換えれば、燃焼が安定する点火時期の限界値に達していないか否かが判定される（ステップ１１８）。
【００４１】
上記ステップ１１８における判定が成立する場合には、点火時期の遅角量が増やされる（ステップ１２０）。ＷＧＶ４２を閉じると（ＷＧＶ開度を小さくすると）、下流側の触媒３８に対して投入される排気エネルギー量が減少する。このため、本ステップ１２０では、ＷＧＶ４２を閉じ側に制御したことによる触媒３８への投入エネルギーの低下分を補うため、点火時期の遅角量が増やされる。
【００４２】
より具体的には、本ステップ１２０では、次の（１）式の関係を満たす値（ファーストアイドル状態においては、（１）式に加えて（２）式の関係を同時に満たす値）となるように、上記ステップ１１４で設定されたＷＧＶ開度との関係で点火時期の遅角量が決定される。
ΔＧａ１×ΔＱｓａ＝ΔＱｃ１      ・・・（１）
ΔＧａ１＝ΔＧａ２                ・・・（２）
ただし、上記（１）式において、ΔＧａ１は、上記ステップ１１４で設定された開度でＷＧＶ４２を閉じたことにより増加する吸気量である。ΔＱｓａは、本ステップ１２０において設定される値となるように点火時期の遅角量を大きくした場合に増加する単位吸気量当たりのエネルギー量である。ΔＱｃ１は、上記ステップ１１４で設定された開度でＷＧＶ４２を閉じたことにより減少する触媒３８への投入エネルギー量である。また、上記（２）式において、ΔＧａ２は、本ステップ１２０において設定される値となるように点火時期の遅角量を大きくした状態において所定のファーストアイドル回転数を維持するのに必要な吸気増加量である。
【００４３】
これらのΔＧａ１、ΔＱｓａ、ΔＱｃ１およびΔＧａ２は、例えば、次のような手法でそれぞれ算出することができる。すなわち、ΔＧａ１の算出については、ＷＧＶ開度の変化量と、ＷＧＶ開度の当該変化に伴う過給圧の変化量との関係（例えば、マップ）を予め実験等により求めたうえで、ＥＣＵ５０に記憶させておく。そして、ＥＣＵ５０は、このような関係に基づいて、現時点のＷＧＶ開度から上記ステップ１１４にて設定された値へのＷＧＶ開度の変化量に対する過給圧の変化量を算出する。そのうえで、ＥＣＵ５０は、算出された過給圧の変化量に基づいて、吸気増加量ΔＧａ１を算出する。
【００４４】
ΔＱｓａの算出については、点火時期の遅角側への変化量と、当該変化量での点火時期の遅角に伴う排気温度の変化量ΔＴとの関係（例えば、マップ）を予め実験等により求めたうえで、ＥＣＵ５０に記憶させておく。ΔＱｓａは、このような関係を利用して算出した排気温度の変化量ΔＴに対して、単位質量当たりの排気ガスの比熱ｃを乗ずることにより算出することができる。また、ΔＱｃ１の算出については、ＷＧＶ開度の変化量と、ＷＧＶ開度の当該変化に伴う触媒３８への投入エネルギー量の減少量との関係（例えば、マップ）を予め実験等により求めたうえで、ＥＣＵ５０に記憶させておく。ΔＱｃ１は、このような関係を利用することにより算出することができる。更に、ΔＧａ２の算出については、点火時期の遅角側への変化量と、当該変化量で点火時期を遅角した状態において所定のファーストアイドル回転数を維持するのに必要な吸気増加量との関係（例えば、マップ）を予め実験等により求めたうえで、ＥＣＵ５０に記憶させておく。ΔＧａ２は、このような関係を利用することにより算出することができる。
【００４５】
一方、上記ステップ１１８における判定が不成立となる場合、すなわち、燃焼悪化抑制の観点における点火時期の限界値に達していると判断できる場合には、今回の点火時期の遅角量が、燃焼が安定する限界値に設定される（ステップ１２２）。ＥＣＵ５０には、内燃機関１０の運転状態との関係で、このような点火時期の遅角量の限界値がマップとして記憶されている。
【００４６】
次に、以下の条件を満足するＷＧＶ開度に設定される（ステップ１２４）。より具体的には、本ステップ１２４では、次の（３）式の関係を満たす値となるように、上記ステップ１２２で設定された点火時期の限界遅角量との関係でＷＧＶ開度が決定される。
ΔＧａ３×Ｑｓａ＝ΔＱｃ２      ・・・（３）
ただし、上記（３）式において、ΔＧａ３は、本ステップ１２４において設定される値となるようにＷＧＶ開度を閉じた場合に増加する吸気量である。Ｑｓａは、上記ステップ１２２で設定された点火時期の限界遅角量での単位吸気量当たりのエネルギー量である。ΔＱｃ２は、本ステップ１２４において設定される値となるようにＷＧＶ開度を閉じた場合に減少する触媒３８への投入エネルギー量である。
【００４７】
ΔＧａ３は、例えば、ΔＧａ１に対して上述した手法によって算出することができる。Ｑｓａは、例えば、当該Ｑｓａを点火時期の限界遅角量との関係で予め定めたマップに基づいて算出することができる。ΔＱｃ２は、例えば、ΔＱｃ１に対して上述した手法によって算出することができる。本ステップ１２４の処理が実行される場合には、上記ステップ１１４において設定されたＷＧＶ開度に代え、本ステップ１２４において設定されたＷＧＶ開度が使用されることになる。
【００４８】
以上説明した図２に示すルーチンによれば、触媒暖機要求が出された際にスロットルバルブ３０による吸入空気量の制御感度が高い状態である場合（大気圧の相対的に高い平地に車両がある場合）には、ＷＧＶ４２が開かれるとともに、点火時期が遅角される。そして、この場合の吸入空気量の調整は、スロットルバルブ３０を用いて行われる。一方、触媒暖機要求が出された際にスロットルバルブ３０による吸入空気量の制御感度が低い状態である場合（大気圧の相対的に低い高地に車両がある場合）には、この状態における値でスロットル開度が固定されたうえで、ＷＧＶの開度調整によって吸入空気量が調整される。そして、この場合には、ＷＧＶ４２が閉じられることに伴う触媒３８への投入エネルギーの低下分を補うために、点火時期の遅角量が大きくされる。
【００４９】
これにより、大気圧の低い高地においても、要求吸入空気量が得られるように吸入空気量の制御性を確保しつつ、触媒３８への投入エネルギー量を平地と同等に確保できるようになる。より具体的には、冷間始動後のファーストアイドル状態の場合であれば、高地においても、所定のファーストアイドル回転数を維持しつつ、触媒３８への投入エネルギー量を平地と同等に確保できるようになる。以上のように、本実施形態の触媒暖機制御によれば、大気圧の高低によらずに触媒３８の暖機性能を良好に確保できるようになる。
【００５０】
また、上記ルーチンによれば、触媒暖機要求が出された際にスロットルバルブ３０による吸入空気量の制御感度が低い状態である場合には、上記（１）式（ファーストアイドル状態の場合には、上記（１）および（２）式）の関係を満たすように、ＷＧＶ開度および点火時期の遅角量が設定されることになる。すなわち、上記（１）式の関係を利用することにより、ＷＧＶ４２を閉じることによる吸気増加量ΔＧａ１、点火時期の遅角量を大きくしたことによる単位吸気量当たりのエネルギーの増加量ΔＱｓａ、および、ＷＧＶ４２を閉じることによる触媒投入エネルギーの減少量ΔＱｃ１の間の関係を考慮して、ＷＧＶ開度および点火時期の遅角量が設定される。また、ファーストアイドル状態の場合には、上記（１）式に加えて上記（２）式の関係をも利用することにより、上記ΔＧａ１と、点火時期の遅角量を大きくした状態において所定のファーストアイドル回転数を維持するのに必要な吸気増加量ΔＧａ２との間の関係を考慮して、ＷＧＶ開度および点火時期の遅角量が設定される。これにより、大気圧の高低によらずに、触媒３８への投入エネルギー量を同等に確保しつつ、内燃機関１０のドライバビリティを保証できるようになる。
【００５１】
更に、上記ルーチンによれば、点火時期の遅角による燃焼悪化が想定されるまで点火時期の遅角がされた場合（上記ステップ１１８の判定が不成立となる場合）には、点火時期は限界の遅角量にて固定された状態で、上記（３）式の関係を満たすようにＷＧＶ開度が設定されることになる。すなわち、上記（３）式の関係を利用することにより、ＷＧＶ４２を閉じることによる吸気増加量ΔＧａ３、設定された点火時期の限界遅角量での単位吸気量当たりのエネルギーの増加量Ｑｓａ、および、ＷＧＶ４２を閉じることによる触媒投入エネルギーの減少量ΔＱｃ２の間の関係を考慮して、ＷＧＶ開度が設定される。これにより、大気圧の高低によらずに、燃焼安定性を損なうことなく、触媒３８への投入エネルギー量を良好に確保できるようになる。
【００５２】
ところで、上述した実施の形態１においては、点火時期の遅角による燃焼悪化が想定されるまで点火時期の遅角がされた場合（上記ステップ１１８の判定が不成立となる場合）には、点火時期は限界の遅角量にて固定された状態で、上記（３）式の関係を満たすようにＷＧＶ開度が設定される。しかしながら、このような場合に行ううえで好適なＷＧＶ開度の設定手法は、上述したものに限られず、例えば、以下のようなものであってもよい。
【００５３】
すなわち、点火時期の遅角による燃焼悪化が想定されるまで点火時期の遅角がされた場合には、点火時期は限界の遅角量にて固定された状態で、ＷＧＶ開度を開きながら吸入空気量の調整を行うようにしてもよい。より具体的には、次の（４）式の関係を満たす値となるように、上記ステップ１２２で設定される点火時期の限界遅角量との関係でＷＧＶ開度が決定されるようになっていてもよい。
ΔＧａ４×Ｑｓａ＝ΔＱｃ３      ・・・（４）
ただし、上記（４）式において、ΔＧａ４は、この場合に設定される値となるようにＷＧＶ開度を開いた場合に減少する吸気量である。Ｑｓａは、上述した通りの値である。ΔＱｃ３は、この場合に設定される値となるようにＷＧＶ開度を開いた場合に増加する触媒３８への投入エネルギー量である。尚、ΔＧａ４は、例えば、ΔＧａ１に対して上述した手法と同様の手法によって算出することができる。ΔＱｃ３は、例えば、ΔＱｃ１に対して上述した手法と同様の手法によって算出することができる。
【００５４】
このような手法によっても、大気圧の高低によらずに、燃焼安定性を損なうことなく、触媒３８への投入エネルギー量を良好に確保できるようになる。また、本手法によれば、ＷＧＶ４２を開くことにより吸入空気量が減少するため、ファーストアイドル状態であればファーストアイドル回転数が低下するが、各気筒内から排出される排気ガス量が減少する。このため、触媒３８の暖機中において排気エミッションを低減することができる。従って、点火時期の遅角によって触媒３８への投入エネルギーを補う際に、点火時期の遅角量の不足によって暖機中に排気エミッション性能が悪化するのを抑制することができる。
【００５５】
尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が上記ステップ１０２および１０４の処理を実行することにより本発明の上記一態様における「触媒暖機実行手段」が実現されており、ＥＣＵ５０が上記ステップ１０８の判定が成立する場合に上記ステップ１１０の処理を実行することにより本発明の上記一態様における「第１吸入空気量制御手段」が実現されており、ＥＣＵ５０が上記ステップ１０８の判定が不成立である場合に上記ステップ１１４の処理を実行することにより本発明の上記一態様における「第２吸入空気量制御手段」が実現されており、ＥＣＵ５０が上記ステップ１１６および１１８の判定が成立した場合に上記ステップ１２０の処理を実行することにより本発明の上記一態様における「点火時期制御手段」が実現されている。
【００５６】
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。
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２に示すルーチンに代えて後述の図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ものである。
【００５７】
上述した実施の形態１においては、触媒暖機要求が出された際にスロットルバルブ３０による吸入空気量の制御感度が低い場合には、スロットル開度を一定としたまま、ＷＧＶ４２の開度調整によって吸入空気量を調整するようにしている。これに対し、本実施形態の触媒暖機制御では、触媒暖機要求が出された際にスロットルバルブ３０吸入空気量の制御感度が低い状態である場合には、この状態における開度でスロットル開度を一定とし、かつ、ＷＧＶ４２を全閉とするようにした。そのうえで、この場合には、ＡＢＶ２６の開度調整を利用して、要求吸入空気量が得られるように吸入空気量を調整するようにした。また、この場合においても、ＷＧＶ４２が全閉とされることに伴う触媒３８への投入エネルギーの低下分を補うために、点火時期の遅角量を大きくするようにした。
【００５８】
更に、本実施形態の触媒暖機制御では、ＡＢＶ２６を用いた吸入空気量の調整中に、点火時期の遅角量が所定値以上となることが予測される場合には、点火時期の遅角量を固定しつつ、ＡＢＶ２６の開度を開き側の開度に設定するようにした。
【００５９】
図３は、本発明の実施の形態２における触媒暖機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３において、実施の形態１における図２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。
【００６０】
図３に示すルーチンにおいても、上記図２に示すルーチンと同様に、ステップ１０８の判定が不成立である場合（すなわち、スロットルバルブ３０による吸入空気量の制御感度が低い状態である場合）には、スロットル開度が、上記差圧（スロットルバルブ３０の前後の吸気圧力差）が上記ステップ１０８における所定値以下となった際の開度に設定される。
【００６１】
そのうえで、図３に示すルーチンでは、次いで、ＷＧＶ開度が全閉に設定される（ステップ２００）。次いで、ＡＢＶ開度が、上記ステップ１１２および２００において設定されたスロットル開度およびＷＧＶ開度の下で現在の要求吸入空気量が得られる開度に設定される（ステップ２０２）。過給が行われている状態において、ＡＢＶ２６を開くと、コンプレッサ２２ａの下流側を流れる吸気の一部が吸気バイパス通路２４を介してコンプレッサ２２ａの上流側に戻される。これにより、過給圧が低下する。従って、ＡＢＶ開度を開き側の開度に調整することにより、過給圧が下がるので吸入空気量を減らすことができ、逆に、ＡＢＶ開度を閉じ側の開度に調整することにより、過給圧が高くなるので吸入空気量を増やすことができる。具体的には、ＥＣＵ５０が備える、運転状態に応じたマップ（図示省略）に基づいて、ＡＢＶ開度の変化量と過給圧の変化量との関係を取得することができ、過給圧の変化量から吸入空気量の変化量を取得することができる。従って、これらのマップの関係に基づいて、要求吸入空気量が得られるようにするために必要なＡＢＶ開度を算出することができる。
【００６２】
次に、点火時期の遅角量が所定値以上となることが予測されるか否かが判定される（ステップ２０４）。本実施形態の触媒暖機制御では、スロットルバルブ３０による吸入空気量の制御感度が低い状況下において上記ステップ２００のようにＷＧＶ開度を全閉に設定した場合には、それに伴う触媒３８への投入エネルギーの低下分を補うために、後述するステップ２０６の処理によって、点火時期の遅角量が徐々に（所定量ずつ）大きくされていく。本ステップ２０４における所定値の一例として、ここでは、燃焼悪化抑制の観点における点火時期の遅角量の限界値が用いられている。つまり、本ステップ２０４では、上記目的の点火時期の遅角を更に所定量行ったとすると、点火時期の遅角量が、燃焼悪化抑制の観点における限界遅角量に達してしまうか否かが判断される。
【００６３】
上記ステップ２０４の判定が不成立である場合、すなわち、限界遅角量に対して点火時期の遅角量に未だ余裕代があると判断できる場合には、点火時期が所定量だけ遅角される（ステップ２０６）。尚、本ステップ２０６の処理における点火時期の遅角量の最終的な目標値は、ＷＧＶ４２に応じた値である。具体的には、本実施形態の場合には、上記ステップ２００においてＷＧＶ４２が全閉とされることにより低下する触媒３８への投入エネルギーを補うために必要な点火時期の遅角量がそれに相当する。一方、上記ステップ２０４の判定が成立する場合、すなわち、今回所定量の点火時期の遅角を行ったとすると、限界遅角量に達してしまうと判断できる場合には、現在の遅角量にて点火時期が固定される（ステップ２０８）。そのうえで、所定開度だけ開かれるようにＡＢＶ開度が設定される（ステップ２１０）。
【００６４】
以上説明した図３に示すルーチンによれば、触媒暖機要求が出された際にスロットルバルブ３０による吸入空気量の制御感度が高い状態である場合には、上記図２に示すルーチンと同様の制御が実行される。一方、触媒暖機要求が出された際にスロットルバルブ３０による吸入空気量の制御感度が低い状態である場合には、スロットル開度が固定され、かつ、ＷＧＶ開度が全閉に設定されたうえで、ＡＢＶ２６の開度調整によって吸入空気量が調整される。そして、この場合には、ＷＧＶ４２が閉じられることに伴う触媒３８への投入エネルギーの低下分を補うために、点火時期の遅角量が大きくされる。
【００６５】
上記ルーチンにより実現される本実施形態の触媒暖機制御によっても、大気圧の高低によらずに、要求吸入空気量が得られるように吸入空気量の制御性を確保しつつ、触媒３８への投入エネルギー量を同等に確保できるようになる。より具体的には、冷間始動後のファーストアイドル状態の場合であれば、大気圧の高低によらずに、所定のファーストアイドル回転数を維持しつつ、触媒３８への投入エネルギー量を同等に確保できるようになる。このため、本触媒暖機制御によれば、大気圧の高低によらずに触媒３８の暖機性能を良好に確保できるようになる。
【００６６】
また、ＷＧＶの開口部面積の大きいターボ過給機が使用されている場合においては、上述した実施の形態１の手法のようにＷＧＶ開度を用いて吸入空気量を制御する場合、ＷＧＶを通過する空気流量の制御分解能が低くなる。このため、過給圧の制御性不良によって、吸入空気量の調整が困難となる可能性がある。これに対し、本実施形態の手法のようにスロットルバルブ３０による吸入空気量の制御感度が低い場合にはＡＢＶ２６を用いて吸入空気量を調整することにより、大気圧の高低によらずに、精度良く吸入空気量を調整しながら、触媒３８への投入エネルギー量を同等に確保できるようになる。
【００６７】
また、上記ルーチンによれば、ＷＧＶ開度を全閉にしたことによる触媒３８への投入エネルギーの低下を補うための点火時期の遅角量が所定値以上となることが予測された場合には、本予測時の遅角量で点火時期が固定されたうえで、ＡＢＶ２６が開かれる。仮に、上記のようにＷＧＶ４２を閉じた（本実施形態では全閉）にした際に十分な点火時期の遅角量が確保されなかったとすると、触媒３８の暖機性能が低下し、触媒３８の浄化能力が低下することが懸念される。これに対し、このような本ルーチンの処理によれば、ＡＢＶ２６を開くことにより吸入空気量が減少するため、ファーストアイドル状態であればファーストアイドル回転数が低下するが、各気筒内から排出される排気ガス量が減少する。このため、触媒３８の暖機中に放出される排気エミッションを低減することができる。従って、点火時期の遅角によって触媒３８への投入エネルギーを補う際に、点火時期の遅角量の不足によって暖機中に排気エミッション性能が悪化するのを抑制することができる。
【００６８】
更に、上記ルーチンによれば、燃焼悪化抑制の観点における点火時期の限界遅角量への到達を事前に予測したうえでＡＢＶ２６の制御が実行される。これにより、点火時期の遅角量の増大による燃焼悪化をより確実に回避しながら、点火時期の遅角量の不足によって暖機中に排気エミッション性能が悪化するのを抑制することができる。
【００６９】
ところで、上述した実施の形態２においては、スロットルバルブ３０による吸入空気量の制御感度が低い状態である場合には、ＷＧＶ４２を全閉に制御するようにしている。しかしながら、このような場合に制御されるＷＧＶ開度は、閉じ側の開度であれば必ずしも全閉に限られるものではなく、例えば、全閉付近の所定開度であってもよい。
【００７０】
尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が上記ステップ１０２および１０４の処理を実行することにより本発明の上記他の態様における「触媒暖機実行手段」が実現されており、ＥＣＵ５０が上記ステップ１０８の判定が成立する場合に上記ステップ１１０の処理を実行することにより本発明の上記他の態様における「第１吸入空気量制御手段」が実現されており、ＥＣＵ５０が上記ステップ１０８の判定が不成立である場合に上記ステップ２００および２０２の処理を実行することにより本発明の上記他の態様における「第２吸入空気量制御手段」が実現されており、ＥＣＵ５０が上記ステップ２０４の判定が不成立である場合に上記ステップ２０６の処理を実行することにより本発明の上記他の態様における「点火時期制御手段」が実現されている。
また、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が上記ステップ２０４の判定が成立する場合に上記ステップ２１０の処理を実行することにより本発明の上記他の態様における「エアバイパスバルブ制御手段」が実現されている。
【００７１】
実施の形態３．
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２に示すルーチンに代えて後述の図４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。
【００７２】
図４は、本発明の実施の形態３における触媒暖機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４において、実施の形態１および２における図２および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。
【００７３】
図４に示すように、本ルーチンの処理は、図２に示すルーチンと図３に示すルーチンとを組み合わせたものである。すなわち、触媒暖機要求が出された際にスロットルバルブ３０による吸入空気量の制御感度が高い状態において実行される処理は、上記図２および３に示すルーチンと同じである。一方、触媒暖機要求が出された際にスロットルバルブ３０による吸入空気量の制御感度が低い状態である場合には、上記図２に示すルーチンと同様に、スロットル開度を一定としたまま、ＷＧＶ４２の開度調整によって吸入空気量が調整される。
【００７４】
そのうえで、本実施形態の触媒暖機制御では、ＷＧＶ４２を用いた吸入空気量の調整中に、点火時期の遅角量が燃焼悪化抑制の観点における点火時期の遅角量の限界値に達することが予測されない場合には、ＷＧＶ開度が閉じ側に制御されていることを条件として（ステップ１１６）点火時期の遅角量が増やされる（ステップ１２０）。一方、上記の予測が成立した場合には、上記ステップ２０８の処理によって点火時期の遅角量が固定されたうえで、上記ステップ２１０の処理によってＡＢＶ２６の開度が開き側の開度に設定される。
【００７５】
以上説明した図４に示すルーチンにより実現される本実施形態の触媒暖機制御によっても、大気圧の高低によらずに触媒３８の暖機性能を良好に確保できるようになる。そして、本触媒暖機制御におけるＡＢＶ２６の制御によっても、ＷＧＶ４２を閉じることにより減少した触媒３８への投入エネルギーを点火時期の遅角によって補う際に、点火時期の遅角量の不足によって排気エミッション性能が悪化するのを抑制することができる。
【００７６】
尚、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ５０が上記ステップ２０４の判定が成立する場合に上記ステップ２１０の処理を実行することにより本発明の上記一態様における「エアバイパスバルブ制御手段」が実現されている。
【００７７】
ところで、上述した実施の形態１乃至３においては、スロットル上流圧とスロットル下流圧との差圧が所定値以下ではないか否かに基づいて、スロットルバルブ３０による吸入空気量の制御感度が高い状態にあるか或いは低い状態にあるかを判断するようにしている。しかしながら、このような制御感度の高低の判断は、上述した手法に限定されるものではない。すなわち、例えば、大気圧センサを備えるようにしたうえで、当該大気圧センサによって検出される大気圧に応じて、上記制御感度の高低が判断されるようになっていてもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１０  内燃機関
１２  燃焼室
１４  吸気通路
１６  排気通路
１８  エアクリーナ
２０  エアフローメータ
２２  ターボ過給機
２２ａ  ターボ過給機のコンプレッサ
２２ｂ  ターボ過給機のタービン
２４  吸気バイパス通路
２６  エアバイパスバルブ（ＡＢＶ）
２８  インタークーラ
３０  スロットルバルブ
３１  スロットル上流圧センサ
３２  スロットル下流圧センサ
３４  燃料噴射弁
３６  点火装置
３８  排気浄化触媒
４０  排気バイパス通路
４２  ウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）
４４  Ａ／Ｆセンサ
４６  Ｏ２センサ
４８  クランク角センサ
５０  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
５２  水温センサ
５４  アクセル開度センサ
【図１】
2013105226.tif 000003
【図２】
2013105226.tif 000004
【図３】
2013105226.tif 000005
【図４】
2013105226.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月23日(2012.8.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ過給機と、当該ターボ過給機のタービンよりも下流側の排気通路に配置された排気浄化触媒とを備える内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関に吸入される吸入空気量を調整するスロットルバルブと、
前記内燃機関の筒内の混合気に点火するための点火装置と、
前記タービンの上流側において前記排気通路から分岐し、前記タービンと前記排気浄化触媒との間の部位において前記排気通路に再び合流する排気バイパス通路と、
前記排気バイパス通路を開閉可能なウェイストゲートバルブと、
前記排気浄化触媒を暖機する触媒暖機要求時に、前記ウェイストゲートバルブを開き、かつ、点火時期を遅角する触媒暖機制御を実行する触媒暖機実行手段と、
前記触媒暖機制御の実行中の前記スロットルバルブの上流圧力と下流圧力との差圧が所定値以下であるか否かに応じて、前記触媒暖機制御の実行中に要求吸入空気量が得られるようにするために用いる吸入空気量制御アクチュエータを変更するアクチュエータ変更手段とを備え、
前記アクチュエータ変更手段は、
前記差圧が前記所定値以下ではない場合には、前記吸入空気量制御アクチュエータとして前記スロットルバルブを選択し、一方、前記差圧が前記所定値以下である場合には、前記吸入空気量制御アクチュエータとして前記ウェイストゲートバルブを選択するものであって、
前記吸入空気量制御アクチュエータとしてウェイストゲートバルブが選択されている場合において前記ウェイストゲートバルブの開度が閉じ側に制御される時に、点火時期の遅角量を大きくする点火時期制御手段を更に備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記ターボ過給機のコンプレッサの上流側において吸気通路から分岐し、前記コンプレッサと前記スロットルバルブとの間の部位において前記吸気通路に再び合流する吸気バイパス通路と、
前記吸気バイパス通路を開閉可能なエアバイパスバルブと、
前記点火時期制御手段による点火時期の遅角量が所定値以上になることが予測される場合に、前記エアバイパスバルブの開度を大きくするエアバイパスバルブ制御手段と、
を更に備え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。
【請求項３】
前記触媒暖機実行手段は、前記内燃機関の冷間始動後のファーストアイドル状態において前記触媒暖機制御を実行するものであって、
前記差圧が前記所定値以下ではない場合には、エンジン回転数を前記ファーストアイドル時の所定回転数に維持するのに必要な前記要求吸入空気量が得られるように前記スロットルバルブが制御され、一方、前記差圧が前記所定値以下である場合には、エンジン回転数を前記ファーストアイドル時の前記所定回転数に維持するのに必要な前記要求吸入空気量が得られるように前記ウェイストゲートバルブが制御されることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
ターボ過給機と、当該ターボ過給機のタービンよりも下流側の排気通路に配置された排気浄化触媒とを備える内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関に吸入される吸入空気量を調整するスロットルバルブと、
前記内燃機関の筒内の混合気に点火するための点火装置と、
前記タービンの上流側において前記排気通路から分岐し、前記タービンと前記排気浄化触媒との間の部位において前記排気通路に再び合流する排気バイパス通路と、
前記排気バイパス通路を開閉可能なウェイストゲートバルブと、
前記ターボ過給機のコンプレッサの上流側において吸気通路から分岐し、前記コンプレッサと前記スロットルバルブとの間の部位において前記吸気通路に再び合流する吸気バイパス通路と、
前記吸気バイパス通路を開閉可能なエアバイパスバルブと、
前記排気浄化触媒を暖機する触媒暖機要求時に、前記ウェイストゲートバルブを開き、かつ、点火時期を遅角する触媒暖機制御を実行する触媒暖機実行手段と、
前記触媒暖機制御の実行中の前記スロットルバルブの上流圧力と下流圧力との差圧が所定値以下であるか否かに応じて、前記触媒暖機制御の実行中に要求吸入空気量が得られるようにするために用いる吸入空気量制御アクチュエータを変更するアクチュエータ変更手段とを備え、
前記アクチュエータ変更手段は、
前記差圧が前記所定値以下ではない場合には、前記吸入空気量制御アクチュエータとして前記スロットルバルブを選択し、一方、前記差圧が前記所定値以下である場合には、前記吸入空気量制御アクチュエータとして前記エアバイパスバルブを選択するものであって、
前記吸入空気量制御アクチュエータとして前記エアバイパスバルブが選択されている場合に、前記ウェイストゲートバルブの開度を閉じ側に制御するウェイストゲートバルブ制御手段と、
前記吸入空気量制御アクチュエータとして前記エアバイパスバルブが選択されている場合に、閉じ側に制御される前記ウェイストゲートバルブの開度に応じて、点火時期の遅角量を大きくする点火時期制御手段と、
を更に備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記点火時期制御手段による点火時期の遅角量が所定値以上になることが予測される場合に、前記エアバイパスバルブの開度を大きくするエアバイパスバルブ制御手段を更に備えることを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記触媒暖機実行手段は、前記内燃機関の冷間始動後のファーストアイドル状態において前記触媒暖機制御を実行するものであって、
前記差圧が前記所定値以下ではない場合には、エンジン回転数を前記ファーストアイドル時の所定回転数に維持するのに必要な前記要求吸入空気量が得られるように前記スロットルバルブが制御され、一方、前記差圧が前記所定値以下である場合には、エンジン回転数を前記ファーストアイドル時の前記所定回転数に維持するのに必要な前記要求吸入空気量が得られるように前記エアバイパスバルブが制御されることを特徴とする請求項４または５記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記差圧が前記所定値以下となる場合に、当該差圧が当該所定値以下となった際の開度に前記スロットルバルブの開度を設定するスロットル開度設定手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【手続補正書】
【提出日】平成26年5月20日(2014.5.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
ところで、高地においては、大気圧が低くなる。大気圧の低下に伴って空気密度が低下すると、内燃機関が発生するトルクが低下する。このため、高地においては、上述した触媒暖機制御の実行中にアイドル回転数を維持するのに必要な吸入空気量（要求吸入空気量）を確保するために、スロットルバルブの開度を大きくすることが要求される。その結果、スロットルバルブの前後の吸気圧力の差が小さくなる。このような理由により、高地においては、触媒暖機制御の実行中に上記要求吸入空気量の調整をスロットルバルブを用いて行うことが困難となる場合がある。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の一態様は、ターボ過給機と、当該ターボ過給機のタービンよりも下流側の排気通路に配置された排気浄化触媒とを備える内燃機関の制御装置であって、スロットルバルブと、点火装置と、排気バイパス通路と、ウェイストゲートバルブと、触媒暖機実行手段と、第１吸入空気量制御手段と、第２吸入空気量制御手段と、点火時期制御手段とを備えている。
スロットルバルブは、前記内燃機関に吸入される吸入空気量を調整する。点火装置は、前記内燃機関の筒内の混合気に点火するために備えられる。排気バイパス通路は、前記タービンの上流側において前記排気通路から分岐し、前記タービンと前記排気浄化触媒との間の部位において前記排気通路に再び合流する。ウェイストゲートバルブは、前記排気バイパス通路を開閉可能なものである。触媒暖機実行手段は、前記排気浄化触媒を暖機する触媒暖機要求時に、前記ウェイストゲートバルブを開き、かつ、点火時期を遅角する触媒暖機制御を実行する。第１吸入空気量制御手段は、前記スロットルバルブによる吸入空気量の制御感度が高い場合には、前記触媒暖機制御の実行中に要求吸入空気量が得られるように、前記スロットルバルブを用いて吸入空気量を制御する第１吸入空気量制御を行う。第２吸入空気量制御手段は、前記制御感度が低い場合には、前記触媒暖機制御の実行中に前記要求吸入空気量が得られるように、前記ウェイストゲートバルブを用いて吸入空気量を制御する第２吸入空気量制御を行う。点火時期制御手段は、前記第２吸入空気量制御の実行中に、前記ウェイストゲートバルブの開度が閉じ側に制御される時に、点火時期の遅角量を大きくする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の他の態様は、ターボ過給機と、当該ターボ過給機のタービンよりも下流側の排気通路に配置された排気浄化触媒とを備える内燃機関の制御装置であって、スロットルバルブと、点火装置と、排気バイパス通路と、ウェイストゲートバルブと、吸気バイパス通路と、エアバイパスバルブと、触媒暖機実行手段と、第１吸入空気量制御手段と、第２吸入空気量制御手段と、点火時期制御手段とを備えている。
スロットルバルブは、前記内燃機関に吸入される吸入空気量を調整する。点火装置は、前記内燃機関の筒内の混合気に点火するために備えられる。排気バイパス通路は、前記タービンの上流側において前記排気通路から分岐し、前記タービンと前記排気浄化触媒との間の部位において前記排気通路に再び合流する。ウェイストゲートバルブは、前記排気バイパス通路を開閉可能なものである。吸気バイパス通路は、前記ターボ過給機のコンプレッサの上流側において吸気通路から分岐し、前記コンプレッサと前記スロットルバルブとの間の部位において前記吸気通路に再び合流する。エアバイパスバルブは、前記吸気バイパス通路を開閉可能なものである。触媒暖機実行手段は、前記排気浄化触媒を暖機する触媒暖機要求時に、前記ウェイストゲートバルブを開き、かつ、点火時期を遅角する触媒暖機制御を実行する。第１吸入空気量制御手段は、前記スロットルバルブによる吸入空気量の制御感度が高い場合には、前記触媒暖機制御の実行中に要求吸入空気量が得られるように、前記スロットルバルブを用いて吸入空気量を制御する第１吸入空気量制御を行う。第２吸入空気量制御手段は、前記制御感度が低い場合には、前記ウェイストゲートバルブの開度を閉じ側に制御し、かつ、前記触媒暖機制御の実行中に前記要求吸入空気量が得られるように、前記エアバイパスバルブを用いて吸入空気量を制御する第２吸入空気量制御を行う。点火時期制御手段は、前記第２吸入空気量制御の実行中に、閉じ側に制御される前記ウェイストゲートバルブの開度に応じて、点火時期の遅角量を大きくする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
また、点火時期を遅角させた場合には、排気温度が高くなるので、触媒３８に対して投入される排気エネルギー量を増やすことができる。しかしながら、点火時期の遅角化は、内燃機関１０のトルクの減少を招くものである。従って、高地において、触媒暖機制御の実行中にスロットルバルブ３０を用いて要求吸入空気量を確保することが困難になった際に、内燃機関１０の要求トルクを確保すること（ファーストアイドル状態では、ファーストアイドル回転数を維持すること）が優先された場合には、点火時期を十分に遅角させることが困難となる。その結果、触媒３８への投入エネルギー量を高く維持することが困難となる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2013105226.tif 000007
【国際調査報告】
2013105226.tif 000008
2013105226.tif 000009
2013105226.tif 000010
2013105226.tif 000011