(57)【要約】【課題】この発明は、過給機付き内燃機関の制御装置に関し、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と、当該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場合において、吸気系から排気系に向けての燃焼室または排気ガス再循環通路を介したガスの吹き抜け発生時に排気浄化触媒の過熱を良好に抑制することを目的とする。【解決手段】排気エネルギーにより作動するタービン２０ｂを排気通路１４に備えるターボ過給機２０と、タービン２０ｂをバイパスする排気バイパス通路３２と、排気バイパス通路３２の開閉を切り替え可能なＷＧＶ３４とを備える。吸気系から排気系に向けての燃焼室もしくは排気ガス再循環通路を介したガスの吹き抜けが発生すると判定された場合に、ＷＧＶ３４の開弁を禁止する。【選択図】図３
2012188994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気エネルギー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上流側の部位において前記排気通路から分岐し、前記タービンよりも下流側の部位において前記排気通路と合流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切り替え可能なウェイストゲートバルブと、
前記下流側の部位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、
吸気系から排気系に向けての燃焼室もしくは排気ガス再循環通路を介したガスの吹き抜けの発生の有無を判定するガス吹き抜け判定手段と、
前記ガス吹き抜け判定手段によって前記ガスの吹き抜けが発生すると判定された場合に、前記ウェイストゲートバルブの開弁を禁止するウェイストゲート開放禁止手段と、
を備えることを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
【請求項２】
吸気弁の開弁期間と排気弁の開弁期間とのバルブオーバーラップ量を調整するオーバーラップ量調整機構と、
前記ガス吹き抜け判定手段によって前記ガスの吹き抜けが発生すると判定された領域から低負荷領域への運転領域の移行が行われるか否かを判定する運転領域移行判定手段と、
前記運転領域の移行が行われる場合に、前記バルブオーバーラップ量を減少させる減速時オーバーラップ量減少手段と、
前記運転領域の移行が行われる場合に、前記減速時バルブオーバーラップ量減少手段によって前記バルブオーバーラップ量が減少するまで前記ウェイストゲートバルブの開弁を禁止する減速時ウェイストゲート開放禁止手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項１記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記排気浄化触媒の温度を取得する触媒温度取得手段を更に備え、
前記ウェイストゲート開放禁止手段は、前記排気浄化触媒の温度が所定温度以上である場合に、前記ウェイストゲートバルブの開弁を禁止することを特徴とする請求項１または２記載の過給機付き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、過給機付き内燃機関の制御装置に係り、特に、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と、当該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内燃機関を制御するうえで好適な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、ターボ過給機付き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、過給状態からの減速時にバルブオーバーラップ量を減少する際に、酸素センサの信号がリッチ出力を示す場合には、吸気ＶＶＴ進角量を制御した後に排気ＶＶＴ遅角量を制御し、一方、酸素センサの信号がリーン出力を示す場合には、排気ＶＶＴ遅角量を制御した後に吸気ＶＶＴ進角量を制御するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１９６１１号公報
【特許文献２】特開平１１−２２９９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の構成のように、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と、当該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内燃機関が知られている。このような内燃機関では、低回転高負荷領域において吸気圧力がタービン上流の排気圧力よりも高くなっている時に、バルブオーバーラップ量が設けられていたり、排気ガス再循環弁（ＥＧＲ弁）が開かれていたりすると、吸気系から排気系に向けての燃焼室または排気ガス再循環通路（ＥＧＲ通路）を介したガス（燃料と混合した新気、または新気）の吹き抜けが発生することになる。
【０００５】
上記のようなガスの吹き抜け発生時にウェイストゲートバルブが開かれていると、吹き抜けたガスの一部がタービンを介さずに排気バイパス通路を介して直接的に排気浄化触媒に流入するようになる。ここで、排気ガスがタービンを通過する際には、タービンでの仕事によって、排気エネルギーが消費される。このため、排気バイパス通路を通過する排気ガスの温度の方がタービンを通過する排気ガスの温度よりも高くなる。このため、ウェイストゲートバルブが開いている場合の方が閉じている場合よりも排気浄化触媒に流入する排気ガスの温度が高くなり、排気浄化触媒の温度が高くなる。従って、上記のようなガスの吹き抜け発生時にウェイストゲートバルブが開かれていると、排気浄化触媒が高温となる状況下において、吹き抜けガスの一部が排気バイパス通路を介して直接的に排気浄化触媒に流入することになる。その結果、吹き抜けガスが高温の排気浄化触媒内で反応し、排気浄化触媒が過熱してしまうおそれがある。
【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、ターボ過給機のタービンをバイパスする排気バイパス通路と、当該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場合において、吸気系から排気系に向けての燃焼室または排気ガス再循環通路を介したガスの吹き抜け発生時に排気浄化触媒の過熱を良好に抑制することのできる過給機付き内燃機関の制御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】
【０００７】
第１の発明は、過給機付き内燃機関の制御装置であって、
排気エネルギー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上流側の部位において前記排気通路から分岐し、前記タービンよりも下流側の部位において前記排気通路と合流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切り替え可能なウェイストゲートバルブと、
前記下流側の部位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、
吸気系から排気系に向けての燃焼室もしくは排気ガス再循環通路を介したガスの吹き抜けの発生の有無を判定するガス吹き抜け判定手段と、
前記ガス吹き抜け判定手段によって前記ガスの吹き抜けが発生すると判定された場合に、前記ウェイストゲートバルブの開弁を禁止するウェイストゲート開放禁止手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、
吸気弁の開弁期間と排気弁の開弁期間とのバルブオーバーラップ量を調整するオーバーラップ量調整機構と、
前記ガス吹き抜け判定手段によって前記ガスの吹き抜けが発生すると判定された領域から低負荷領域への運転領域の移行が行われるか否かを判定する運転領域移行判定手段と、
前記運転領域の移行が行われる場合に、前記バルブオーバーラップ量を減少させる減速時オーバーラップ量減少手段と、
前記運転領域の移行が行われる場合に、前記減速時バルブオーバーラップ量減少手段によって前記バルブオーバーラップ量が減少するまで前記ウェイストゲートバルブの開弁を禁止する減速時ウェイストゲート開放禁止手段と、
を更に備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記排気浄化触媒の温度を取得する触媒温度取得手段を更に備え、
前記ウェイストゲート開放禁止手段は、前記排気浄化触媒の温度が所定温度以上である場合に、前記ウェイストゲートバルブの開弁を禁止することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明によれば、吸気系から排気系に向けての燃焼室もしくは排気ガス再循環通路を介したガスの吹き抜けが発生する場合に、当該吹き抜けガスがタービンを通過せずに排気浄化触媒に直接的に流入することを抑制することができる。これにより、排気浄化触媒が過熱するのを良好に抑制することができる。
【００１１】
第２の発明によれば、ウェイストゲートバルブを開く前にバルブオーバーラップ量を減少させることにより、吸気系から排気系に吹き抜けたガスが、タービンを介さずに排気バイパス通路を介して、高温状態にある排気浄化触媒に直接的に流入するのを防止することができる。このため、排気浄化触媒の過熱を抑制することができる。
【００１２】
第３の発明によれば、上記ガスの吹き抜け発生時にウェイストゲートバルブの開弁を禁止する制御が、排気浄化触媒の温度が上記所定温度以上である状況に限って実行されるようになる。これにより、過給圧に応じてウェイストゲートバルブを開閉する設定を有している場合において、そのような設定に基づく制御の実施を極力妨げることなく、排気浄化触媒の過熱防止を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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図である。
【図２】スカベンジ領域とインターセプト点との関係を表した図である。
【図３】本発明の実施の形態１における特徴的なＷＧＶ制御が実行される場合の動作を、当該ＷＧＶ制御が行われない場合の動作と比較して説明するための図である。
【図４】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５】スカベンジ領域からの減速が行われる際の運転領域（ここでは、負荷率ＫＬとエンジン回転数ＮＥとで規定）の変化を表した図である。
【図６】本発明の実施の形態２におけるバルブオーバーラップ量およびＷＧＶの特徴的な制御を説明するための図である。
【図７】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。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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図である。本実施形態のシステムは、内燃機関（ここでは、一例として火花点火式のガソリンエンジンであるものとする）１０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がそれぞれ連通している。
【００１５】
吸気通路１２の入口近傍には、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、吸気通路１２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。エアフローメータ１８の下流には、ターボ過給機２０のコンプレッサ２０ａが設置されている。コンプレッサ２０ａは、排気通路１４に配置されたタービン２０ｂと連結軸を介して一体的に連結されている。
【００１６】
コンプレッサ２０ａの下流には、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。インタークーラ２２の下流には、電子制御式のスロットルバルブ２４が設けられている。スロットルバルブ２４の下流には、吸気圧力（過給圧）を検知するための吸気圧力センサ２６が配置されている。また、内燃機関１０の気筒毎に、吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁２８が設けられている。更に、内燃機関１０の各気筒には、混合気に点火するための点火プラグ３０が設けられている。
【００１７】
また、排気通路１４には、タービン２０ｂよりも上流側の部位において排気通路１４から分岐し、タービン２０ｂよりも下流側の部位において排気通路１４と合流するように構成された排気バイパス通路３２が接続されている。排気バイパス通路３２の途中には、排気バイパス通路３２の開閉を切り替え可能なウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）３４が設けられている。ＷＧＶ３４は、ここでは、調圧式もしくは電動式のアクチュエータ（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。また、タービン２０ｂの下流側における排気バイパス通路３２との接続部位よりも更に下流側の排気通路１４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」と略する）３６が配置されている。
【００１８】
また、内燃機関１０は、スロットルバルブ２４よりも下流側の吸気通路１２と、タービン２０ｂよりも上流側の排気通路１４とを接続するＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）通路３８を備えている。ＥＧＲ通路３８における吸気通路１２側の接続口付近には、ＥＧＲ通路３８の開閉を担うＥＧＲバルブ４０が設けられている。このような構成を有するＥＧＲ装置によれば、ＥＧＲバルブ４０の開度を変えることにより、ＥＧＲ通路３８を流れるＥＧＲガスの流量を変化させて、ＥＧＲ率を調整することができる。
【００１９】
また、内燃機関１０は、図示省略する吸気弁および排気弁をそれぞれ開閉駆動するための吸気可変動弁機構４２および排気可変動弁機構４４を備えている。ここでは、可変動弁機構４２、４４は、一例として、クランクシャフト（図示省略）の回転に対するカムシャフトの回転位相を変更することで、吸気弁および排気弁の開閉時期を変更可能な可変バルブタイミング（ＶＶＴ）機構を有するものとする。また、吸気可変動弁機構４２および排気可変動弁機構４４の近傍には、吸気弁および排気弁のそれぞれの開閉時期の進角量を検出するための吸気カム角センサ４６および排気カム角センサ４８がそれぞれ設けられている。
【００２０】
更に、図１に示すシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を備えている。ＥＣＵ５０の入力部には、上述したエアフローメータ１８、吸気圧力センサ２６およびカム角センサ４６、４８に加え、エンジン回転数を検出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の入力部には、内燃機関１０を備える車両に搭載されたアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検知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の出力部には、上述したスロットルバルブ２４、燃料噴射弁２８、点火プラグ３０、ＷＧＶ３４、ＥＧＲバルブ４０および可変動弁機構４２、４４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。
【００２１】
［実施の形態１における特徴的な制御］
図２は、スカベンジ領域とインターセプト点との関係を表した図である。
上述した吸気可変動弁機構４２や排気可変動弁機構４４によれば、排気弁の開弁期間と吸気弁の開弁期間とのバルブオーバーラップ量を調整することができる。内燃機関１０の低回転高負荷領域においては、吸気圧力が背圧（タービン２０ｂの上流側の排気圧力）よりも高くなる。このように吸気圧力が背圧よりも高くなっている時にバルブオーバーラップ量が設定されていると、燃焼室を介して吸気系から排気系に向けてのガス（ポート噴射式の燃料噴射弁２８を備えている場合には新気と燃料との未燃混合気）の吹き抜けが発生する。これにより、筒内の残留ガスを掃気させる効果（スカベンジ効果）が生ずることになる。図２に示すように、このようなスカベンジ効果が生ずる低回転高負荷領域のことを、ここでは「スカベンジ領域」と称する。
【００２２】
また、ＷＧＶ３４は、一般的には、エンジン保護の観点で、高負荷時に過給圧が所定の設定過給圧に達した時に開くように設定される。図２に示す「インターセプト点」とは、このように過給圧に応じてＷＧＶ３４を開閉する設定を有する場合において、全負荷時（スロットルバルブ２４が全開状態にある時）にＷＧＶ３４を開くことによる過給圧の制御（制限）が開始されるエンジン回転数のことである。図２中に実線で示す曲線は、インターセプト点においてＷＧＶ３４が開かれる設定を有している場合の全負荷トルクカーブを示している。この場合には、インターセプト点においてＷＧＶ３４が開かれることによって、エンジン回転数（タービン回転数）の上昇に応じた過給圧の上昇が抑制されるので、図２に示すように、インターセプト点よりも高回転側の領域では、エンジン回転数の上昇に対してトルクが一定となっている。
【００２３】
図２に示すような過給圧に応じたＷＧＶ３４の開閉制御が行われていると、インターセプト点付近とスカベンジ領域とが重なることになる。その結果、図２中に「触媒過熱懸念」と付して示す領域のように、インターセプト点の高回転側には、ＷＧＶ３４が開いた状態でスカベンジ領域と重なる運転領域が存在する。このような運転領域においては、燃焼室を吹き抜けたガス（以下、「スカベンジガス」と称する）の一部がタービン２０ｂを介さずに、排気バイパス通路３２を介して直接的に触媒３６に流入するようになる。
【００２４】
ここで、排気ガスがタービン２０ｂを通過する際には、タービン２０ｂでの仕事によって、排気エネルギーが消費される。このため、排気バイパス通路３２を通過する排気ガスの温度の方がタービン２０ｂを通過する排気ガスの温度よりも高くなる。このため、ＷＧＶ３４が開いている場合の方が閉じている場合よりも触媒３６に流入する排気ガスの温度が高くなり、触媒３６の温度が高くなる。従って、上記のようなガスの吹き抜け発生時にＷＧＶ３４が開かれていると、触媒３６が高温となる状況下において、スカベンジガス（燃料と混合した新気）が排気バイパス通路３２を介して直接的に触媒３６に流入することになる。その結果、吹き抜けガスが高温の触媒３６内で反応し、触媒３６が過熱してしまうおそれがある。
【００２５】
そこで、本実施形態では、内燃機関１０の運転中に上記ガスの吹き抜けが発生する状況である場合（すなわち、運転領域が上記スカベンジ領域に該当する場合）には、ＷＧＶ３４の開弁を禁止というＷＧＶ制御を行うようにした。
【００２６】
図３は、本発明の実施の形態１における特徴的な上記ＷＧＶ制御が実行される場合の動作を、当該ＷＧＶ制御が行われない場合の動作と比較して説明するための図である。より具体的には、図３中に実線で示す波形は、本実施形態の上記ＷＧＶ制御が実行される場合のものであり、図３中に破線で示す波形は、上記ＷＧＶ制御が行われない場合のもの（すなわち、インターセプト点に達した際にＷＧＶ３４が開くという一般的な制御を行うもの）である。尚、図３に示す動作は、一例として、スロットルバルブ２４が全開となっている状態での加速時のものである。
【００２７】
図３（Ｃ）に示すように、本実施形態のＷＧＶ制御（実線）によれば、インターセプト点でＷＧＶ３４を開く一般的な制御（破線）の実行時とは異なり、スカベンジ領域の使用中には、インターセプト点に達した場合であっても、ＷＧＶ３４の開弁が禁止され、ＷＧＶ３４が閉じ側（全閉）に制御される。これにより、図３（Ｄ）に示すように、スカベンジ領域の使用中には、過給圧が内燃機関１０のハード上の制約による上限値まで使用されるようになる。その後、スカベンジ領域を通過した後に、ＷＧＶ３４が開かれる。
【００２８】
このようなＷＧＶ制御（実線）によれば、図３（Ｂ）に示すように、上記一般的な制御（破線）の実行時とは異なり、スカベンジ領域の使用中に、ＷＧＶ通過流量（排気バイパス通路３２を通過する排気ガスおよびスカベンジガスの流量）を低減させることができる。これにより、図３（Ａ）に示すように、タービン２０ｂを通過せずに直接的に触媒３６に流入する排気ガスおよびスカベンジガスによって、所定の触媒上限温度を超えて触媒３６が過熱するのを防止することができる。
【００２９】
図４は、上述した本実施の形態１のＷＧＶ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、所定の制御周期毎に繰り返し実行されるものとする。
【００３０】
図４に示すルーチンでは、先ず、内燃機関１０の現在の運転領域がスカベンジ領域であるか否かが判定される（ステップ１００）。具体的には、ＥＣＵ５０は、内燃機関１０の運転領域（トルクＴＲＱ（または負荷率ＫＬなど）とエンジン回転数ＮＥとに基づく領域）との関係でスカベンジ領域を規定したマップ（図２に示すような関係を規定したもの）を記憶している。本ステップ１００では、エアフローメータ１８の出力等に基づいて算出した現在のトルクＴＲＱとクランク角センサ５２の出力を利用して取得した現在のエンジン回転数ＮＥとに基づいて、現在の運転領域がスカベンジ領域であるか否かを判定するようにしている。尚、スカベンジ領域の判定手法は、上述したものに限られるものではなく、例えば、吸気圧力を検出する吸気圧力センサ２６とともに排気圧力を検出する排気圧力センサを備えている場合であれば、それらのセンサ値を比較することによって吸気圧力が排気圧力よりも高くなっている状況か否かを判断するとともに、バルブオーバーラップ量の設定の有無を判断することによって、スカベンジ領域に該当するか否かを判定するようにしてもよい。
【００３１】
上記ステップ１００において現在の運転領域がスカベンジ領域であると判定された場合には、触媒３６の温度が所定温度以上であるか否かが判定される（ステップ１０２）。本ステップ１０２における所定温度は、タービン２０ｂを通過せずに排気ガスおよびスカベンジガスが直接的に触媒３６に流入した場合に触媒３６の過熱が懸念される状況にあるか否かを判断するための温度閾値として予め設定されたものである。
【００３２】
上記ステップ１０２において触媒３６の温度が上記所定温度以上であると判定された場合には、（過給圧に応じたＷＧＶ３４の開閉の設定に関係なく）ＷＧＶ３４の開弁が禁止される（ステップ１０４）。
【００３３】
以上説明した図４に示すルーチンによれば、スカベンジ領域の使用中にタービン２０ｂを通過せずに排気ガスおよびスカベンジガスが直接的に触媒３６に流入することを抑制することができる。これにより、所定の触媒上限温度を超えて触媒３６が過熱するのを抑制することができる。
【００３４】
また、上記ルーチンによれば、スカベンジ領域の使用中にＷＧＶ３４の開弁を禁止する制御を触媒３６の温度が上記所定温度以上である状況に限って実行するようにしている。これにより、過給圧に応じた通常のＷＧＶ３４の制御の実施を極力妨げることなく、触媒３６の過熱防止を図ることができる。
【００３５】
ところで、上述した実施の形態１においては、吸気圧力が（タービン２０ｂの上流側の）排気圧力よりも高くなっている状況下においてバルブオーバーラップ量が設定されていることにより、燃焼室を介した吸気系から排気系へのガスの吹き抜け（この場合はスカベンジ）が発生する状況を対象としたＷＧＶ制御について説明を行った。しかしながら、吸気圧力が排気圧力よりも高くなっている状況下においてＥＧＲバルブ４０が開いている場合には、ＥＧＲ通路３８を介して吸気系から排気系へのガス（この場合は新気）の吹き抜けが発生することになる。このようなＥＧＲ通路３８を介したガスの吹き抜けが発生する場合においても、ＷＧＶ３４が開かれていると、タービン２０ｂを通過せずに排気ガスおよび吹き抜けガス（新気）が直接的に触媒３６に流入することによって、触媒３６の過熱が懸念されるようになる。従って、上記ステップ１００におけるスカベンジ領域の判定に代え、或いはそれとともに、ＥＧＲ通路３８を介したガスの吹き抜けの発生の有無を判定したうえで、ＷＧＶ３４の開弁を禁止するようにしてもよい。
【００３６】
尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第１の発明における「ガス吹き抜け判定手段」が、上記ステップ１００の判定が成立する場合に上記ステップ１０４の処理を実行することにより前記第１の発明における「ウェイストゲート開放禁止手段」が、それぞれ実現されている。
【００３７】
実施の形態２．
次に、図５乃至図７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４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。
【００３８】
［実施の形態２における特徴的な制御］
図５は、スカベンジ領域からの減速が行われる際の運転領域（ここでは、負荷率ＫＬとエンジン回転数ＮＥとで規定）の変化を表した図である。および、図６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図である。尚、図６中に示す「Ａ点」および「Ｂ点」は、図５中に示すものと対応しているものとする。
【００３９】
図１に示す内燃機関１０のシステムでは、上記図３（Ｃ）に示すようにエンジン保護の観点でＷＧＶ３４を開く高負荷領域以外の領域では、通常時（高出力要求時以外）はＷＧＶ３４を運転状態（より具体的には、エンジン回転数ＮＥと負荷率ＫＬ）に応じた所定の開度で開いた状態とし、高出力が要求される場合に閉じる制御（いわゆるノーマルオープン制御）が行われるようになっている。このようなノーマルオープン制御によれば、通常時はＷＧＶ３４を開くことにより、排気圧力の低下による排気損失の低減を図ることができる。更に、通常時はＷＧＶ３４を開くことにより、閉弁時と比べて同一トルクを得るために必要とされるスロットル開度が大きくなるので、ポンプ損失の低減を図ることができる。これらの理由によって、内燃機関１０の燃費向上を図ることができる。
【００４０】
高負荷領域に存在するスカベンジ領域の使用中には、低負荷側の運転領域の使用時よりも排気ガスの温度が高くなり、その結果として、触媒３６の温度も高くなっている。このようなスカベンジ領域からの減速が行われる場合（すなわち、例えば図５中に一例として示すように、運転領域がスカベンジ領域内のＡ点から低負荷側のＢ点に移行する場合）に、上記ノーマルオープン制御に従ってＷＧＶ３４が直ちに開くようになっていると、吸気系から排気系に吹き抜けたスカベンジガスが、タービン２０ｂを介さずに排気バイパス通路３２を介して、高温状態にある触媒３６に直接的に流入することになる。その結果、触媒３６の温度上昇が懸念される。
【００４１】
そこで、本実施形態では、スカベンジ領域（Ａ点）から低負荷領域（Ｂ点）への移行が行われる場合（減速時）には、先ず、図６（Ａ）中に破線で示すように、可変動弁機構４２、４４を用いてバルブオーバーラップ量を所定値に減少させるようにした。そのうえで、バルブオーバーラップ期間が当該所定値に減少するまで、図６（Ｂ）に示すように、減速時に要求された低負荷領域（Ｂ点）における所定の開度に向けてＷＧＶ３４を開くことを禁止するようにした。このように、本実施形態では、低回転数領域においては、負荷率ＫＬの増大に伴ってバルブオーバーラップ量が徐々に増やされていき、かつ、過給圧を確保するためにＷＧＶ３４が閉じられることになる加速時に対して、減速時におけるバルブオーバーラップ量およびＷＧＶ３４の制御が異なるように設定されている。
【００４２】
図７は、上述した本実施の形態２のバルブオーバーラップ量およびＷＧＶ３４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１における図４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。
【００４３】
図７に示すルーチンでは、ステップ１００において内燃機関１０の現在の運転領域がスカベンジ領域であると判定された場合には、次いで、負荷率ＫＬの変化量ΔＫＬがマイナスの値であるか否かが判定される（ステップ２００）。尚、負荷率ＫＬは、エアフローメータ１８を用いて取得される吸入空気量とクランク角センサ５２を用いて取得されるエンジン回転数ＮＥとに基づいて算出することができる。
【００４４】
上記ステップ２００において負荷率ＫＬの変化量ΔＫＬがマイナスの値であると判定された場合、つまり、運転領域がスカベンジ領域から低負荷側の領域に移行する状況であると判断できる場合には、バルブオーバーラップ量を所定値に向けて減少させる制御が実行される（ステップ２０２）。本ステップ２０２における所定値は、今回の減速要求における目標点（図５ではＢ点）におけるバルブオーバーラップ量であるものとする。尚、本ステップ２０２におけるバルブオーバーラップ量の制御は、バルブオーバーラップ量をゼロもしくは実質的にゼロにすべく行われるものであってもよい。
【００４５】
次に、バルブオーバーラップ量が上記所定値に達したか否かが判定される（ステップ２０４）。その結果、バルブオーバーラップ量が上記所定値に達したと判定された場合には、ＷＧＶ３４が開かれる（ステップ２０６）。言い換えれば、今回の減速要求における目標点（図５ではＢ点）におけるＷＧＶ開度に向けて、ＷＧＶ３４を開くことが許可される。
【００４６】
以上説明した図７に示すルーチンによれば、スカベンジ領域から低負荷領域への移行が行われる場合（減速時）には、バルブオーバーラップ量を所定値が減少するまでＷＧＶ３４を開くことが禁止される。これにより、吸気系から排気系に吹き抜けたスカベンジガスが、タービン２０ｂを介さずに排気バイパス通路３２を介して、高温状態にある触媒３６に直接的に流入するのを防止することができる。このため、触媒３６の過熱を抑制することができる。
【００４７】
ところで、上述した実施の形態２においては、燃焼室を介した吸気系から排気系へのガスの吹き抜けが発生するスカベンジ領域から低負荷領域への移行時（減速時）を対象としたＷＧＶ制御について説明を行った。しかしながら、既述したように、吸気圧力が排気圧力よりも高くなっている状況下においてＥＧＲバルブ４０が開いている場合には、ＥＧＲ通路３８を介して吸気系から排気系へのガス（この場合は新気）の吹き抜けが発生することになる。このようなＥＧＲ通路３８を介したガスの吹き抜けが発生する高負荷領域から低負荷領域への移行時（減速時）においても、直ちにＷＧＶ３４が開かれるようになっていると、タービン２０ｂを通過せずに直接的に触媒３６に流入する吹き抜けガス（新気）によって、触媒３６の過熱が懸念されるようになる。従って、上記ステップ１００におけるスカベンジ領域の判定に代え、或いはそれとともに、ＥＧＲ通路３８を介したガスの吹き抜けが発生する領域であるか否かを判定したうえで、バルブオーバーラップ量の減少に代え、或いはそれとともに、ＥＧＲバルブ４０の開度が減少するまで、ＷＧＶ３４の開弁を禁止するようにしてもよい。
【００４８】
尚、上述した実施の形態２においては、吸気可変動弁機構４２および排気可変動弁機構４４が前記第２の発明における「オーバーラップ量調整機構」に相当している。また、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１００および２００の判定を実行することにより前記第２の発明における「運転領域移行判定手段」が、上記ステップ２００の判定が成立する場合に上記ステップ２０４の処理を実行することにより前記第２の発明における「減速時オーバーラップ量減少手段」が、上記ステップ２００の判定が成立した場合に上記ステップ２０６の処理を実行することにより前記第２の発明における「減速時ウェイストゲート開放禁止手段」が、それぞれ実現されている。
【符号の説明】
【００４９】
１０  内燃機関
１２  吸気通路
１４  排気通路
１８  エアフローメータ
２０  ターボ過給機
２０ａ  コンプレッサ
２０ｂ  タービン
２４  スロットルバルブ
２６  吸気圧力センサ
２８  燃料噴射弁
３０  点火プラグ
３２  排気バイパス通路
３４  ウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）
３６  排気浄化触媒
３８  ＥＧＲ通路
４０  ＥＧＲバルブ
４２  吸気可変動弁機構
４４  排気可変動弁機構
４６  吸気カム角センサ
４８  排気カム角センサ
５０  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
５２  クランク角センサ
【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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【図７】
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