(57)【要約】【課題】ターボを経由する排気通路と経由しない排気通路を有する内燃機関において、ＮＯｘ浄化触媒のリッチ制御時に、ターボチャージャ回転数の低下防止やリッチスパイク制御のための空燃比の最適化を図る。【解決手段】内燃機関の制御装置は、ＮＯｘ浄化触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元するために、一時的に空燃比をリッチ化するリッチスパイク制御を行う。内燃機関の各気筒は、ターボチャージャを経由する排気通路に通じる第１の排気弁と、ターボチャージャを経由しない排気通路に通じる第２の排気弁を有する。第１及び第２の排気通路は背圧に差ができるなどして内部ＥＧＲ量が変動し、ＮＯｘ浄化触媒への入りＮＯｘ量が変動し、リッチスパイクの制御量がずれを生じる。そこで、内部ＥＧＲ量を推定し、それに基づいてリッチスパイクの制御量を補正し、最適化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボチャージャのタービンに通じる第１の排気通路に繋がる第１の排気弁、及び、前記タービンを経由しない第２の排気通路に繋がる第２の排気弁を備える複数の気筒と、前記第１及び第２の排気通路が合流してなる第３の排気通路と、前記第３の排気通路に設けられたＮＯｘ浄化触媒と、を備える内燃機関の制御装置であって、
前記ＮＯｘ浄化触媒におけるＮＯｘ還元のために空燃比を一時的にリッチ化するリッチスパイクを行うリッチスパイク制御手段と、
前記気筒における内部ＥＧＲ量を推定する内部ＥＧＲ量推定手段と、
推定された内部ＥＧＲ量に基づいて、前記リッチスパイクの制御量を補正する補正手段と、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】
前記補正手段は、推定された内部ＥＧＲ量が少ないほど、ＮＯｘ還元量が多くなるように前記制御量を補正することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御量は、リッチスパイクによる燃料噴射の時間及び間隔の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
ターボチャージャのタービンに通じる第１の排気通路に繋がる第１の排気弁、及び、前記タービンを経由しない第２の排気通路に繋がる第２の排気弁を備える複数の気筒と、前記第１及び第２の排気通路が合流してなる第３の排気通路と、前記第３の排気通路に設けられたＮＯｘ浄化触媒と、を備える内燃機関の制御装置であって、
前記ＮＯｘ浄化触媒におけるＮＯｘ還元のために空燃比を一時的にリッチ化するリッチスパイクを行うリッチスパイク制御手段と、
前記リッチスパイク制御手段がリッチスパイクを実行している間、前記第２の排気弁を閉じ側に制御する排気弁制御手段と、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】
前記リッチスパイク制御手段がリッチスパイクを実行している間、スロットル弁を閉じ側に制御するスロットル弁制御手段を備え、
前記排気弁制御手段は、前記スロットル弁制御手段がスロットル弁を閉じ側に制御するより所定時間前に、前記第２の排気弁を閉じ側に制御することを特徴とする請求項４に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】
本発明は、ターボチャージャを有する内燃機関の排気浄化制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
気筒に設けられた複数の排気弁のうち一方がターボチャージャを介して排気通路に接続され、他方がターボチャージャを介さずに排気通路に接続されるターボチャージャ付きエンジンが知られている。この種のエンジンとして、例えば特許文献１に記載のものでは、ターボチャージャに通じる排気弁は排気行程後半に閉じ、ターボチャージャに通じていない排気弁は排気行程前半に閉じる。なお、特許文献２には、電磁駆動弁を用いて各気筒における一方の排気弁を閉弁状態に停止する技術が記載されている。
【０００３】
一方、過給リーンバーンエンジンなどにおいて排気系にＮＯｘ吸蔵還元型触媒を設ける構成では、吸蔵されたＮＯｘを還元するために一時的に空燃比をリッチにするリッチ制御（「リッチスパイク制御」とも呼ばれる。）を行うことが知られている。しかし、特許文献１などの構成のエンジンにおいては、リッチ制御時にターボチャージャ側への排気ガス量が減少してターボチャージャ回転数が落ち込んで性能が低下することがある。また、リッチ制御時に、ターボチャージャを経由しない側の排気通路で生じる吹き抜けやターボチャージャの背圧変化により内部ＥＧＲ量が変化して、リッチ制御時の空燃比などにずれを生じることがある。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−８９１０６号公報
【特許文献２】特開２０００−７３７９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、ターボチャージャに通じた排気通路に接続された排気弁とターボチャージャを通らずに排気通路に接続された排気弁を各気筒に有する内燃機関において、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のリッチ制御時に、ターボチャージャ回転数の低下防止やリッチスパイク制御のための空燃比の最適化を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの観点では、ターボチャージャのタービンに通じる第１の排気通路に繋がる第１の排気弁、及び、前記タービンを経由しない第２の排気通路に繋がる第２の排気弁を備える複数の気筒と、前記第１及び第２の排気通路が合流してなる第３の排気通路と、前記第３の排気通路に設けられたＮＯｘ浄化触媒と、を備える内燃機関の制御装置は、前記ＮＯｘ浄化触媒におけるＮＯｘ還元のために空燃比を一時的にリッチ化するリッチスパイクを行うリッチスパイク制御手段と、前記気筒における内部ＥＧＲ量を推定する内部ＥＧＲ量推定手段と、推定された内部ＥＧＲ量に基づいて、前記リッチスパイクの制御量を補正する補正手段と、を備える。
【０００７】
上記の内燃機関の制御装置は、ＮＯｘ浄化触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元するために、一時的に空燃比をリッチ化するリッチスパイク制御を行う。内燃機関の各気筒は、ターボチャージャを経由する排気通路に通じる第１の排気弁と、ターボチャージャを経由しない排気通路に通じる第２の排気弁を有する。よって、第１及び第２の排気通路は背圧に差ができるなどして内部ＥＧＲ量が変動し、これによりＮＯｘ浄化触媒への入りＮＯｘ量が変動し、リッチスパイクの制御量がずれを生じる。そこで、内部ＥＧＲ量を推定し、それに基づいてリッチスパイクの制御量を補正し、最適化する。
【０００８】
好適な態様では、前記補正手段は、推定された内部ＥＧＲ量が少ないほど、ＮＯｘ還元量が多くなるように前記制御量を補正する。また、好適な例では、前記制御量は、リッチスパイクによる燃料噴射の時間及び間隔の少なくとも１つを含む。
【０００９】
本発明の他の観点では、ターボチャージャのタービンに通じる第１の排気通路に繋がる第１の排気弁、及び、前記タービンを経由しない第２の排気通路に繋がる第２の排気弁を備える複数の気筒と、前記第１及び第２の排気通路が合流してなる第３の排気通路と、前記第３の排気通路に設けられたＮＯｘ浄化触媒と、を備える内燃機関の制御装置は、前記ＮＯｘ浄化触媒におけるＮＯｘ還元のために空燃比を一時的にリッチ化するリッチスパイクを行うリッチスパイク制御手段と、前記リッチスパイク制御手段がリッチスパイクを実行している間、前記第２の排気弁を閉じ側に制御する排気弁制御手段と、を備える。
【００１０】
上記の内燃機関の制御装置は、ＮＯｘ浄化触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元するために、一時的に空燃比をリッチ化するリッチスパイク制御を行う。ここで、リッチスパイク時に空燃比のリッチ化によるトルク変動を防止するためにスロットル弁を閉じ側に制御するなどした場合、吸入空気量が減少してターボチャージャの回転数が低下する。そこで、リッチスパイク実行時には、ターボチャージャを経由しない排気通路側の第２の排気弁を閉じ側に制御することにより、ターボチャージャを経由する排気通路側の排気ガス量を確保し、ターボチャージャの回転数低下を防止する。
【００１１】
上記の内燃機関の制御装置の一態様では、前記リッチスパイク制御手段がリッチスパイクを実行している間、スロットル弁を閉じ側に制御するスロットル弁制御手段を備え、前記排気弁制御手段は、前記スロットル弁制御手段がスロットル弁を閉じ側に制御するより所定時間前に、前記第２の排気弁を閉じ側に制御する。これにより、排気弁の制御遅れ及び排気の輸送遅れの影響を低減し、効果的にターボチャージャの回転数低下を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１３】
［全体構成］
図１に、本発明を適用した内燃機関の制御装置１００の概略構成を示す。内燃機関の制御装置１００は、主に、内燃機関（以下、「エンジン」という。）１と、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１０と、ターボチャージャ１３と、スタート触媒２１と、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（以下、「ＮＳＲ触媒」とも呼ぶ。）２２と、を備える。
【００１４】
エンジン１は、希薄燃焼が可能な過給リーンバーンエンジンの一例であり、４気筒の直噴エンジンである。各気筒２は、燃料噴射弁９と、２つの吸気弁３と、２つの排気弁４ａ、４ｂとを有する。燃料噴射弁９は、ＥＣＵ１０から供給される制御信号Ｓ２に基づいて燃料を噴射する。
【００１５】
各気筒２の吸気弁３は、サージタンク１５を介して吸気通路５に繋がっている。吸気通路５には、エアクリーナ１１と、スロットル弁１２と、ターボチャージャ１３のコンプレッサ１３ｃと、インタークーラ１４とが設けられている。スロットル弁１２の開度は、ＥＣＵ１０から供給される制御信号Ｓ１により制御される。
【００１６】
各気筒２の排気弁４ａは、排気通路６を通じてターボチャージャのタービン１３ｔを経由した後、排気通路８に通じている。一方、各気筒２の排気弁４ｂは、タービン１３ｔを経由することなく、排気通路７を通じて排気通路８に通じている。即ち、各気筒２の排気弁４ａに接続された排気通路６は、タービン１３ｔを通過した後で、各気筒２の排気弁４ｂに接続された排気通路７と合流し、排気通路８となっている。
【００１７】
排気通路６には、タービン１３ｔの上流位置に空燃比センサ（以下、「Ａ／Ｆセンサ」と呼ぶ。）２５が設けられている。また、排気通路７には、排気通路８との合流位置の上流にＡ／Ｆセンサ２６が設けられている。Ａ／Ｆセンサ２５及び２６の出力信号Ｓ３及びＳ４はＥＣＵ１０に供給されている。
【００１８】
排気通路８には、スタート触媒２１と、ＮＳＲ触媒２２が、上流側からこの順序で設けられている。また、排気通路８には、ＮＳＲ触媒２２の下流に酸素（Ｏ２）センサ２３が設けられている。酸素センサ２３の出力信号Ｓ５はＥＣＵ１０に供給されている。
【００１９】
スタート触媒２１は例えば三元触媒などにより構成され、特にエンジンの始動時などに排気ガスを浄化する。
【００２０】
ＮＳＲ触媒２２は、空燃比がリーンであるときに排気中ガス中のＮＯｘを吸蔵し、空燃比がリッチ又はストイキであるときに吸蔵したＮＯｘを還元する。ＥＣＵ１０は、ＮＳＲ触媒２２のＮＯｘ吸蔵量が所定量を超えたときに、還元剤としての燃料を燃料噴射弁９から添加し、一時的に空燃比を強制的なリッチ状態にとして、ＮＳＲ触媒２２に吸蔵されていたＮＯｘを還元し、浄化する。この制御を「リッチスパイク（制御）」と呼ぶ。具体的には、ＥＣＵ１０は、スタート触媒２１の上流に設けられたＡ／Ｆセンサ２５及び２６が検出する空燃比、ＮＳＲ触媒２２の下流に設けられた酸素センサが検出する酸素濃度などに基づいて排気ガスの空燃比を判定し、リッチスパイク制御を行う。
【００２１】
ＥＣＵ１０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成され、車両内の各種センサからの出力信号に基づいてエンジンの制御を行う。本実施形態では、ＥＣＵ１０は、ＮＳＲ触媒２２に吸蔵されたＮＯｘを還元するために一時的に燃料を噴射して空燃比をリッチ状態とするリッチスパイクを実行する。この際に、ＥＣＵ１０は、スロットル弁１２の開度、燃料噴射弁９からの燃料噴射量、各気筒２の排気弁４ａ及び４ｂの開度などを制御する。
【００２２】
なお、上記の構成において、排気弁４ａは本発明における第１の排気弁に相当し、排気通路６は第１の排気通路に相当し、排気弁４ｂは第２の排気弁に相当し、排気通路７は第２の排気通路に相当する。また、排気通路８は第３の排気通路に相当し、ＮＳＲ触媒２２はＮＯｘ浄化触媒に相当する。さらに、ＥＣＵ１０は、リッチスパイク制御手段、内部ＥＧＲ量推定手段、補正手段、排気弁制御手段及びスロットル弁制御手段として機能する。
【００２３】
［第１実施形態］
第１実施形態は、上記のリッチスパイク制御を実行する際に、各気筒２内の残留ガス量（以下、「内部ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）量」と呼ぶ。）を推定し、推定された内部ＥＧＲ量に基づいてリッチスパイク制御を最適化するものである。なお、一般的に内部ＥＧＲとは、前サイクルの燃焼後のガスが排気ポートへ排出されずに気筒内に残り、あるいは一度排出されたがバルブオーバーラップ時に気筒内に戻されたものをいう。
【００２４】
図１に示す構成では、ターボチャージャを経由する排気通路とターボチャージャを経由しない排気通路とが存在するため、ターボチャージャに通じている気筒群と通じていない気筒群とで背圧に差が生じる。例えば、エンジンの高回転域では、ターボチャージャに通じている気筒群において過給圧よりも背圧がかなり高くなり、内部ＥＧＲが増大する。内部ＥＧＲ量が増大すると、その分ＮＳＲ触媒へ送られるＮＯｘを含む排気ガス量が減少するため、ＮＳＲ触媒に吸蔵されるＮＯｘ量も減少する。よって、ＮＳＲ触媒にＮＯｘが少量しか吸蔵されていないにも関わらずリッチスパイクが実行され、不要な燃費悪化につながることがある。このように、内部ＥＧＲ量に応じて、リッチスパイク制御における最適な制御量、即ち燃料噴射時間、燃料噴射間隔、目標空燃比などが変化することになる。このような観点から、本実施形態では、リッチスパイク制御の実行時に、内部ＥＧＲ量を推定し、その推定結果に基づいてリッチスパイク制御における制御量を補正する。
【００２５】
具体的に、補正される制御量としては、リッチスパイク制御によるリッチスパイクの時間、間隔、空燃比のリッチ度合い（目標空燃比）などが挙げられる。リッチスパイクの「時間」とは一回の燃料噴射を継続する時間であり、「間隔」とは複数回の燃料噴射を行う際の時間間隔（インターバル）である。また、「空燃比のリッチ度合い」とはリッチスパイク制御により空燃比をどの程度の値とするかであり、これに応じて燃料噴射の時間及び間隔が設定される。
【００２６】
また、制御量の補正方法としては、基本的に内部ＥＧＲ量が多いほど、ＮＳＲ触媒に送られるＮＯｘの量（以下、「入りＮＯｘ量」とも呼ぶ。）が少なくなるので、リッチスパイクの時間は短くなるように、間隔は長くなるように、空燃比のリッチ度合いは少なくなるように各制御量が補正される。逆に、内部ＥＧＲ量が少ないほど、ＮＳＲ触媒の入りＮＯｘ量が多くなるので、リッチスパイクの時間は長くなるように、間隔は短くなるように、空燃比のリッチ度合いは大きくなるように各制御量が補正される。
【００２７】
次に、内部ＥＧＲ量の推定方法について説明する。内部ＥＧＲ量は、エンジンの運転状態、具体的にはエンジンの回転数、負荷、バルブタイミングなどに応じて変化する。また、内部ＥＧＲ量は、ターボチャージャの動作状態、例えばターボチャージャの回転数に応じても変化する。よって、ＥＣＵ１０は、これらを検出して内部ＥＧＲ量を推定する。具体的には、エンジン回転数が高いほど、エンジン負荷が大きいほど、バルブオーバーラップ期間が短いほど、ターボチャージャ回転数が高いほど、内部ＥＧＲ量は多くなる。よって、これらのパラメータと内部ＥＧＲ量の補正係数との関係を予めマップなどにより用意し、エンジン及びターボチャージャの運転状態に応じてマップを参照することにより、内部ＥＧＲ量を推定する。なお、上記のパラメータは例示であり、これらのうちの全てを使用しなくても、いくつかを使用して内部ＥＧＲ量を推定すればよい。
【００２８】
また、他の方法として、気筒の吹き抜け（「スカベンジング」、「掃気」などとも呼ばれる）量に基づいて内部ＥＧＲ量を推定してもよい。一例としては、図１において、タービン１３ｔに通じる排気弁４ａを閉じた後、タービンに通じていない排気弁４ｂを開く。そして、排気弁４ａ側の排気通路６と、排気弁４ｂ側の排気通路７の空燃比を各Ａ／Ｆセンサ２５、２６で検出し、空燃比の差分に基づいて吹き抜け量を推定する。吹き抜け量が大きいほど気筒内は掃気されているので内部ＥＧＲ量は少なくなる。よって、吹き抜け量に対する内部ＥＧＲ量の補正係数をマップなどで用意しておけば、Ａ／Ｆセンサ２５、２６の出力信号を利用し、吹き抜け量に基づいて内部ＥＧＲ量を推定することができる。
【００２９】
次に、本実施形態によるリッチスパイク制御について詳しく説明する。図２は、第１実施形態によるリッチスパイク制御のフローチャートである。なお、この制御は、主としてＥＣＵ１０が各種センサの出力などに基づいて実行する。
【００３０】
まず、ＥＣＵ１０は、エンジン１の運転状態及びターボチャージャ１３の作動状態を読み込み（ステップＳ１０１）、エンジン１がリーン運転中であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。リーン運転中でない場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、処理は終了する。
【００３１】
一方、リーン運転中である場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１０はエンジン１の運転状態に基づいて、ＮＳＲ触媒２２の入りＮＯｘ量を算出する（ステップＳ１０３）。具体的には、エンジン回転数、エンジン負荷などのエンジンの運転状態を示すパラメータと、ＮＳＲ触媒２２の入りＮＯｘ量との関係を示す基本マップが予め用意されており、ＥＣＵ１０は現在のエンジン回転数、エンジン負荷などから当該基本マップを参照して入りＮＯｘ量を算出する。この入りＮＯｘ量は補正前の基本入りＮＯｘ量となる。
【００３２】
次に、ＥＣＵ１０は、得られた入りＮＯｘ量に基づいてリッチスパイク制御量を算出する（ステップＳ１０４）。ここで、リッチスパイク制御量は、前述のようにリッチスパイクによる燃料噴射の時間及び間隔などを含む。入りＮＯｘ量に対するリッチスパイク制御量は例えばマップなどにより用意しておくことができる。
【００３３】
次に、ＥＣＵ１０は内部ＥＧＲ量推定処理を実行する（ステップＳ１０５）。内部ＥＧＲ量推定処理のフローチャートを図３に示す。まず、ＥＣＵ１０はエンジン１の回転数に基づいて内部ＥＧＲ量の補正係数ｋ１を算出し（ステップＳ２０１）、エンジン１の負荷に基づいて内部ＥＧＲ量の補正係数ｋ２を算出する（ステップＳ２０２）。次に、ＥＣＵ１０は、バルブオーバーラップ期間に基づいて内部ＥＧＲ量の補正係数ｋ３を算出し（ステップＳ２０３）、ターボチャージャ１３の回転数に基づいて内部ＥＧＲ量の補正係数ｋ４を算出する（ステップＳ２０４）。そして、ＥＣＵ１０は、補正係数ｋ１〜ｋ４を用いて内部ＥＧＲ量の基本量を補正することにより、内部ＥＧＲ量を推定する（ステップＳ２０５）。
【００３４】
内部ＥＧＲ量が推定されると、処理は図２に戻り、ＥＣＵ１０は推定された内部ＥＧＲ量を用いて、ステップＳ１０３で得られた基本入りＮＯｘ量を補正する（ステップＳ１０６）。推定により得られた内部ＥＧＲ量が多いほど、エンジン１への新規の吸入空気量が減少して燃焼温度が低下する。ＮＯｘ生成は吸熱反応であるので、その分のＮＯｘ生成量が減少し、ＮＳＲ触媒２２への入りＮＯｘ量は減少する。
【００３５】
次に、ＥＣＵ１０は、補正された入りＮＯｘ量に基づいて、リッチスパイク制御量を補正する（ステップＳ１０７）。これにより、内部ＥＧＲ量に基づいて補正された入りＮＯｘ量に適合したリッチスパイク制御量、具体的にはリッチスパイクの時間及び間隔が設定される。
【００３６】
こうして、リッチスパイク制御量が得られると、ＥＣＵ１０はリッチスパイク処理を実行する（ステップＳ１０８）。リッチスパイク処理の詳細を図４のフローチャートに示す。リッチスパイク処理では、まず、ＥＣＵ１０はエンジン１がリーン運転中であるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。リーン運転中でない場合、処理は終了する。
【００３７】
一方、リーン運転中である場合、ＥＣＵ１０はリッチスパイクの実行条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ３０２）。リッチスパイクの実行条件としては、例えばリーン運転が所定時間継続したことなどが挙げられる。リッチスパイク実行条件が成立すると（ステップＳ３０２；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１０はリッチスパイクを実行する（ステップＳ３０３）。
【００３８】
なお、上記の例では、図３に示すようにエンジン回転数、負荷などから内部ＥＧＲ量を推定しているが、その代わりに又はそれに加えて、前述のように気筒の吹き抜け量に基づいて内部ＥＧＲ量を推定してもよい。
【００３９】
以上のように、本実施形態では、リッチスパイク制御を行う際に、内部ＥＧＲ量を推定し、それに応じてＮＳＲ触媒２２への入りＮＯｘ量を補正し、さらにリッチスパイク制御量を最適化する。よって、ターボチャージャ１３のタービン１３ｔを経由する排気通路６と経由しない排気通路７との背圧差や、気筒内の吹き抜けなどに起因して内部ＥＧＲ量が変動し、ＮＳＲ触媒２２への入りＮＯｘ量が変化した場合でも、適切な制御量でリッチスパイクを実行することができる。
【００４０】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。図１に示す構成では、ＮＳＲ触媒のリッチスパイク制御時には、還元剤としての燃料が添加されるため、一時的にエンジンの出力トルクが増加し、ドライバビリティに悪影響が生じることがある。この不具合を防止するため、リッチスパイク制御の際にスロットル弁を閉じ側に制御し、吸入空気量を減少させてトルク変動を防止する手法がある。
【００４１】
しかし、スロットル弁を閉じ側に制御し、吸入空気量が減少すると、ターボチャージャへ送られる排気ガス量も減少するため、ターボチャージャの回転数が低下してしまう。一旦低下したターボチャージャの回転数を再上昇させるためには時間を要するので、これによりドライバビリティの悪化を招いてしまうことがある。
【００４２】
そこで、第２実施形態では、リッチスパイク制御を行う際には、ターボチャージャ１３のタービン１３ｔを経由しない排気通路７に接続された排気弁４ｂを閉じ側に制御することにより、その分タービン１３ｔを経由する排気通路６へ流れる排気ガス量を増加させる。これによりターボチャージャの回転数低下を抑制し、トルク変動を防止する。
【００４３】
図５に、第２実施形態によるリッチスパイク制御のタイミングチャートを示す。ＥＣＵ１０はリッチスパイク実行条件を監視しており、実行条件が成立すると時刻ｔ１でリッチスパイク要求を発する。これと同時に、ＥＣＵ１０は燃料噴射弁９からの燃料噴射により空燃比をリッチ化するとともに、スロットル弁１２を閉じ側に制御する。こうして、リッチスパイク制御による空燃比リッチ化に起因するトルク変動は、スロットル弁１２を絞ることによる吸入空気量の減少により抑制される。
【００４４】
ここで、ＥＣＵ１０は、ターボチャージャ１３のタービン１３ｔ側の排気弁４ａを開状態に維持するとともに、タービン１３ｔを経由しない側の排気弁４ｂを閉じ側に制御する。これにより、ターボチャージャ１３の回転数は高いままに維持される。
【００４５】
仮にタービン１３ｔを経由しない側の排気弁４ｂを閉じ側に制御しないとすると、グラフ３１に示すように、ターボチャージャ１３の回転数は、リッチスパイク実行中に低下してゆくことになる。
【００４６】
このように、本実施形態では、リッチスパイク制御時には、ターボチャージャ１３のタービン１３ｔを経由しない側の排気弁４ｂを閉じ側に制御することにより、ターボチャージャ１３の回転数低下を防止する。
【００４７】
この場合、排気弁４ｂを閉じ側に駆動する際の制御遅れ、及び、排気の輸送遅れを考慮し、排気弁４ｂを閉じ側に制御するタイミングを、リッチスパイク要求に応じてスロットル弁１２を閉じ側に制御するタイミングよりも先行させることが好ましい。図５の例では、ＥＣＵ１０は、スロットル弁１２を閉じ側に制御する時刻ｔ１よりも早いタイミングで排気弁４ｂを閉じ側に制御している。この制御は、実際には、ＥＣＵ１０はリッチスパイク実行条件が成立する少し前の時点で、先に排気弁４ｂを閉じ側に制御し、所定時間ΔＴ１が経過してからリッチスパイクを実行するとともにスロットル弁１２を閉じ側に制御することにより実現される。
【００４８】
また、リッチスパイクを終了する際にも、ＥＣＵ１０はスロットル弁１２を開状態に戻すのに先だって、排気弁４ｂを開状態に戻すことが好ましい。これも、排気弁４ｂの制御遅れ及び排気の輸送遅れの影響を除去するためである。
【００４９】
なお、上記の制御において、排気弁４ｂを閉じる量は、ターボチャージャの回転数の低下を抑制するのに必要な程度に設定され、必ずしも全閉でなくてよい。
【００５０】
図６に第２実施形態によるリッチスパイク制御のフローチャートを示す。まず、ＥＣＵ１０は、エンジン１の運転状態を検出し（ステップＳ４０１）、次にエンジン１がリーン運転中であるか否かを判定する（ステップＳ４０２）。リーン運転中でない場合、処理は終了する。
【００５１】
一方、リーン運転中である場合、ＥＣＵ１０はエンジン１の運転状態、具体的にはエンジン回転数やエンジン負荷に基づいて、マップなどからリッチスパイク制御量を読み込む（ステップＳ４０３）。リッチスパイク制御量は、前述のようにリッチスパイクの燃料噴射の時間や間隔などである。
【００５２】
次に、ＥＣＵ１０はエンジン１のリーン状態の継続時間を読み込み（ステップＳ４０４）、継続時間が所定時間に達したときにリッチスパイク実行条件が成立したものと判断する（ステップＳ４０５；Ｙｅｓ）。そして、ＥＣＵ１０は、まずターボチャージャを経由しない側の排気弁４ｂを閉じ側に制御し（ステップＳ４０６）、所定時間ΔＴ１の経過を待つ。所定時間ΔＴ１が経過すると（ステップＳ４０７；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１０はスロットル弁１２を閉じ側に制御し（ステップＳ４０８）、リッチスパイクを実行する（ステップＳ４０９）。
【００５３】
次に、ＥＣＵ１０はリッチスパイクの継続時間を読み込み（ステップＳ４１０）、リッチスパイクの終了時間に達したか否かを判定する（ステップＳ４１１）。終了時間に達した場合、ＥＣＵ１０はまずターボチャージャ１３を経由しない側の排気弁４ｂを開き側に戻し（ステップＳ４１２）、所定時間ΔＴ２の経過を待つ。そして、所定時間ΔＴ２が経過すると（ステップＳ４１３；Ｙｅｓ）、スロットル弁１２を開き側に戻し（ステップＳ４１４）、リッチスパイクを終了する（ステップＳ４１５）。
【００５４】
以上のように、第２実施形態では、リッチスパイク制御時に、ＥＣＵ１０はスロットル弁１２を閉じ側に制御するときに、ターボチャージャ１３を経由しない側の排気弁４ｂを閉じ側に制御し、ターボチャージャの回転数低下を抑制する。また、排気弁４ｂを制御するタイミングを、スロットル弁１２を制御するタイミングよりも先行させることにより、制御遅れ及び輸送遅れの影響を防止し、より効果的にターボチャージャの回転数低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明による内燃機関の制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態によるリッチスパイク制御のフローチャートである。
【図３】図２に示す内部ＥＧＲ量推定処理のフローチャートである。
【図４】図２に示すリッチスパイク処理のフローチャートである。
【図５】第２実施形態によるリッチスパイク制御のタイミングチャートである。
【図６】第２実施形態によるリッチスパイク制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【００５６】
１  内燃機関（エンジン）
２  気筒
３  吸気弁
４ａ、４ｂ  排気弁
５  吸気通路
６、７、８  排気通路
９  燃料噴射弁
１０  ＥＣＵ
１３  ターボチャージャ
２２  ＮＯｘ吸蔵還元型触媒
２３  酸素センサ
２５、２６  Ａ／Ｆセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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