JP2004225619A

JP2004225619A - Internal combustion engine with exhaust gas turbo charger

Info

Publication number: JP2004225619A
Application number: JP2003014652A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Kushibe; 孝寛櫛部
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2004-08-12

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To further improve exhaust emission control performance of a catalyst in an internal combustion engine equipped with an exhaust gas turbo charger containing the catalyst for exhaust emission control used when the internal combustion engine is started. <P>SOLUTION: This internal combustion engine is equipped with the exhaust gas turbo charger 15, a bypass passage 60 branched from an exhaust gas passage so as to bypass an exhaust gas turbine 23 of the exhaust gas turbo charger and combined with the exhaust gas passage again, and a bypass control valve 62 controlling the ratio between the flow amount of the exhaust gas flowing into the bypass passage and the flow amount of the exhaust gas not flowing into the bypass passage but flowing into the exhaust gas passage toward the exhaust gas turbine. The catalyst 61 for the exhaust emission control is disposed in the bypass passage. The bypass control valve is controlled so that the ratio of the flow amount of the exhaust gas flowing into the bypass passage may become large in the preset duration from the start of the internal combustion engine, and the bypass control valve is controlled corresponding to super-charging pressure of the exhaust gas turbo charger after the preset duration passes. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は排気ターボチャージャ付き内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排気ターボチャージャを備えた内燃機関が特許文献１に開示されている。この内燃機関では、内燃機関から排出される排気ガスに浄化されるべき成分が含まれていることから、排気ガスを浄化するために、内燃機関が始動された直後に利用される補助的な触媒と、その後の内燃機関の運転中に利用されるメインの触媒とが排気通路内に配置されている。
【０００３】
ところで、上記内燃機関において、補助的な触媒は内燃機関の始動直後に利用されるので、内燃機関の始動直後、補助的な触媒の温度が早期に活性温度にまで達するようにすることが必要である。
【０００４】
ここで、補助的な触媒を排気ガスの熱によって暖める場合において、排気ターボチャージャの排気タービンを通過した後の排気ガスが補助的な触媒に流入するようになっていると、排気ガスの熱の一部が排気タービンにおいてしまうので、その分だけ、補助的な触媒の温度が活性温度に到達するのが遅れることになる。
【０００５】
そこで、上記内燃機関では、排気タービンをバイパスするバイパス通路内に補助的な触媒を配置し、内燃機関の始動直後においては、このバイパス通路内に排気ガスを流入させることによって、補助的な触媒に排気ガスを供給するようにしている。これにより、補助的な触媒の温度が活性温度に到達するまでにかかる時間が短くなり、すなわち、補助的な触媒のいわゆる暖機性が向上する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−３２１６４３号公報
【特許文献２】
特開平１１−１４１３３２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特許文献１の内燃機関では、メインの触媒の温度がその活性温度に達すると、排気ガスを補助的な触媒に流すことをやめ、主に、メインの触媒に排気ガスを流すようになる。このため、補助的な触媒の温度は徐々に低下し、やがては、その活性温度以下になる。
【０００８】
したがって、この場合、いったん内燃機関の運転が停止された後に、再び内燃機関が始動された直後においては、補助的な触媒の温度はその活性温度以下になっており、補助的な触媒の排気浄化性能を向上させるという観点では、内燃機関が始動されてからできるだけ早く補助的な触媒の温度をその活性温度にすることが望ましく、こうした点から、上記特許文献１には、補助的な触媒の排気浄化性能を向上させる余地がある。
【０００９】
本発明の目的は内燃機関が始動されたときに用いられる排気ガス浄化用の触媒を備えた排気ターボチャージャ付き内燃機関において触媒の排気浄化性能をさらに向上させることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、１番目の発明では、排気ターボチャージャと、該排気ターボチャージャの排気タービンをバイパスするように排気通路から分岐して再び排気通路に合流するバイパス通路と、該バイパス通路内に流入する排気ガスの流量と該バイパス通路内に流入せずに排気タービンに向かって排気通路内を流れる排気ガスの流量との割合である排気ガス流量割合を制御するバイパス制御弁とを備えた内燃機関において、上記バイパス通路内に排気ガス浄化用の触媒が配置され、当該内燃機関が始動されてから予め定められた期間においてはバイパス通路内に流入する排気ガスの流量の割合が大きくなるようにバイパス制御弁が制御されると共に、上記予め定められた期間が経過した後においては排気ターボチャージャの過給圧に応じて上記バイパス制御弁が制御される。
２番目の発明では、１番目の発明において、上記触媒下流のバイパス通路の通路面積であるバイパス通路面積が大きくなると排気タービン下流であって上記排気通路とバイパス通路との合流部上流の排気通路の通路面積である排気通路面積が小さくなる一方で上記バイパス通路面積が小さくなると上記排気通路面積が大きくなるようにこれらバイパス通路面積および排気通路面積を同時に制御する通路面積制御弁を備え、バイパス通路内に流入する排気ガスの流量の割合が大きくされたときには上記バイパス通路面積が大きくなるように上記通路面積制御弁を制御する一方でバイパス通路内に流入する排気ガスの流量の割合が小さくされたときには上記バイパス通路面積が零にならない範囲で小さくなるように上記通路面積制御弁を制御する。
３番目の発明では、１または２番目の発明において、上記排気タービン下流であって上記排気通路とバイパス通路との合流部下流にも排気ガス浄化用の触媒が配置され、上記バイパス通路内に配置されている触媒の温度上昇性能が上記合流部下流に配置されている触媒の温度上昇性能よりも高い。
４番目の発明では、３番目の発明において、上記予め定められた期間が上記合流部下流に配置されている触媒の温度が予め定められた温度に達するまでの期間に設定される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図示した実施形態を参照して本発明を説明する。図１は本発明を４ストローク火花点火式の４気筒内燃機関に適用した実施形態を示している。
【００１２】
図１において、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気制御式燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポート、１０ａは点火栓を夫々示す。
【００１３】
各吸気ポート８は対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結される。サージタンク１２は吸気ダクト１３およびインタークーラ１４を介して過給機、例えば、排気ターボチャージャ１５のコンプレッサ１６の出口部に連結される。コンプレッサ１６の入口部は空気吸込管１７を介してエアクリーナ１８に連結され、空気吸込管１７内にはステップモータ１９により駆動されるスロットル弁２０が配置される。
【００１４】
また、スロットル弁２０上流の空気吸込管１７内には、吸入空気の質量流量を検出するための質量流量検出器２１が配置される。また、サージタンク１２には、サージタンク１２内の圧力を検出するためのセンサ１２ａが取り付けられている。本実施形態では、このセンサ１２ａの出力値に基づいて、排気ターボチャージャ１５の過給圧を推定するので、以下、このセンサ１２ａを過給圧センサと称する。
【００１５】
なお、本明細書では、エアクリーナ１８から吸気ポート８までの空気の流れる通路を吸気通路と総称することもある。
【００１６】
一方、各排気ポート１０は排気マニホルド２２を介して排気ターボチャージャ１５の排気タービン２３の入口部に連結される。排気タービン２３の出口部は排気管２４を介して触媒コンバータ２６に連結される。触媒コンバータ２６内には、排気ガス中の複数の特定成分、例えば、一酸化炭素、炭化水素、および、窒素酸化物を浄化可能な触媒（三元触媒）２５が配置される。この触媒（以下、メイン触媒と称す）２５は、その温度がいわゆる活性温度以上であるときに比較的高い浄化率でもって排気ガス中の複数の特定成分を同時に浄化可能である。
【００１７】
触媒コンバータ２６には、メイン触媒２５の温度を検出するための温度センサ２６ａが取り付けられている。また、触媒コンバータ２６の出口部には排気管２８が連結されている。
【００１８】
なお、本明細書では、排気ポート１０から排気管２８までの排気ガスが流れる通路を排気通路と総称することもある。
【００１９】
また、排気管２８とスロットル弁２０下流の空気吸込管１７とは、排気管２８から空気吸込管１７へと排気ガスを再循環させるための排気再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２９を介して互いに連結される。ＥＧＲ通路２９内には、ステップモータ３０によって駆動されるＥＧＲ制御弁３１が配置される。また、ＥＧＲ通路２９内には、ＥＧＲ通路２９内を流れるＥＧＲガスを冷却するためのインタークーラ３２が配置される。図１に示した実施形態では、機関冷却水がインタークーラ３２内に導かれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。
【００２０】
また、触媒コンバータ２６上流であって排気タービン２３上流において排気マニホルド２２内には、排気ガスの空燃比を検出するためのセンサ（以下、上流側空燃比センサと称す）２７ａが配置される。一方、触媒コンバータ２６下流において排気管２８内にも、排気ガスの空燃比を検出するためのセンサ（以下、下流側空燃比センサと称す）２７ｂが配置される。
【００２１】
一方、燃料噴射弁６は燃料供給管３３を介して燃料タンク３４に連結される。燃料供給管３３には、電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ３５が配置される。燃料噴射弁６には、この燃料ポンプ３５から燃料が供給される。
【００２２】
また、排気タービン２３上流の排気通路と排気タービン２３下流であって触媒コンバータ２６上流の排気通路とは、バイパス通路６０を介して互いに連結される。別の云い方をすれば、バイパス通路６０は、排気ターボチャージャ１５の排気タービン２３をバイパスするように排気通路から分岐して再び排気通路に合流する。バイパス通路６０内には、排気ガス中の複数の特定成分、例えば、一酸化炭素、炭化水素、および、窒素酸化物を浄化可能な触媒（三元触媒）６１が配置される。この触媒（以下、サブ触媒と称す）６１は、その温度がいわゆる活性温度以上であるときに比較的高い浄化率でもって排気ガス中の複数の特定成分を同時に浄化可能である。
【００２３】
また、同一条件においては、サブ触媒６１はメイン触媒よりもその温度が上昇しやすい。すなわち、サブ触媒６１の温度上昇特性はメイン触媒の温度上昇特性よりも高い。
【００２４】
また、排気タービン２３上流の排気通路からバイパス通路６０が分岐する部位には、バイパス通路６０内に流入する排気ガスの流量を制御するバイパス制御弁（いわゆる、ウエストゲートバルブ）６２が配置される。別の云い方をすれば、バイパス制御弁６２は、バイパス通路６０内に流入する排気ガスの流量とバイパス通路６０内に流入せずに排気タービン２３に向かって排気通路内をそのまま流れる排気ガスの流量との割合を制御するものである。さらに別の云い方をすれば、バイパス制御弁６２は、排気タービン２３上流の排気通路からバイパス通路６０が分岐する部位に到来する排気ガスの流量に対するバイパス通路６０内に流入する排気ガスの流量の割合を制御するものである。
【００２５】
本実施形態では、バイパス制御弁６２の開度が大きくなるほど、バイパス通路６０内に流入する排気ガスの流量の割合が大きくなる。別の云い方をすれば、条件が同じであれば、バイパス制御弁６２の開度が大きくなるほど、バイパス通路６０内に流入する排気ガスの流量が大きくなる。
【００２６】
また、バイパス通路６０が排気タービン２３下流であって触媒コンバータ２６上流の排気通路に合流する部位（以下、合流部位と称す）６３には、この合流部位６３における排気通路の通路面積と同じくこの合流部位６３におけるバイパス通路６０の通路面積とを同時に制御する制御弁（以下、通路面積制御弁と称す）６４が配置されている。
【００２７】
本実施形態では、排気通路の通路面積に着目して表現すると、通路面積制御弁６４の開度が大きくなるほど、合流部位６３における排気通路の通路面積が大きくなる一方で合流部位６３におけるバイパス通路６０の通路面積が小さくなる。したがって、バイパス通路６０の通路面積に着目して表現すると、通路面積制御弁６４の開度が大きくなるほど、合流部位６３におけるバイパス通路６０の通路面積が大きくなる一方で合流部位６３における排気通路の通路面積が小さくなる。
【００２８】
また、合流部位６３における排気通路の通路面積が大きくなるほど、合流部位６３に向かって排気通路内を流れる排気ガスに対する流路抵抗が小さくなり、合流部位６３におけるバイパス通路６０の通路面積が大きくなるほど、合流部位６３に向かってバイパス通路６０内を流れる排気通路に対する流路抵抗が小さくなるので、通路面積制御弁６４は、合流部位６３上流における排気通路内を流れる排気ガスに対する流路抵抗と同じくこの合流部位６３上流におけるバイパス通路６０内を流れる排気ガスに対する流路抵抗とを同時に制御するものとも言える。
【００２９】
また、合流部位６３における排気通路の通路面積が大きくなるほど、合流部位６３に向かって排気通路内を流れる排気ガスに対する流路抵抗が小さくなって、バイパス通路６０内に流入せずにそのまま排気タービン２３に向かって流れる排気ガスの流量の割合が大きくなり、合流部位６３におけるバイパス通路６０の通路面積が大きくなるほど、合流部位６３に向かってバイパス通路６０内を流れる排気ガスに対する流路抵抗が小さくなって、バイパス通路６０内に流入する排気ガスの流量の割合が大きくなるので、通路面積制御弁６４は、バイパス制御弁６２と同様に、バイパス通路６０内に流入する排気ガスの流量とバイパス通路６０内に流入せずに排気タービン２３に向かって排気通路内をそのまま流れる排気ガスの流量との割合を制御するものとも言える。
【００３０】
電子制御ユニット４０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備する。
【００３１】
質量流量検出器２１、過給圧センサ１２ａ、上流側空燃比センサ２７ａ、下流側空燃比センサ２７ｂ、および、温度センサ２６ａの出力信号は、夫々対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。
【００３２】
アクセルペダル５０には、アクセルペダル５０の踏込量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ５１が接続され、負荷センサ５１の出力電圧は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。
【００３３】
また、入力ポート４５にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ５２が接続される。
【００３４】
一方、出力ポート４６は対応する駆動回路４８を介して燃料噴射弁６、点火栓１０ａ、スロットル弁制御用ステップモータ１９、ＥＧＲ制御弁制御用ステップモータ３０、燃料ポンプ３５、バイパス制御弁６２、および、通路面積制御弁６４に接続される。
【００３５】
次に、バイパス制御弁６２の開度制御と通路面積制御弁６４の開度制御について説明する。本実施形態では、内燃機関が始動されてからメイン触媒２５の温度が予め定められた温度（例えば、メイン触媒２５の浄化率が比較的高くなる温度であり、例えば、活性温度）に達するまでを除き、通常運転時制御が実行される。
【００３６】
すなわち、この通常運転時制御によれば、バイパス制御弁６２の開度は、排気ターボチャージャ１５の過給圧に応じて制御される。具体的には、排気ターボチャージャ１５の過給圧が予め定められた値よりも高いときには、バイパス制御弁６２の開度は大きくされ、一方、排気ターボチャージャ１５の過給圧が予め定められた値よりも低いときには、バイパス制御弁６２の開度は小さくされる。
【００３７】
ここで、排気ターボチャージャ１５の過給圧に関する予め定められた値は、機関運転状態に応じて設定される値であって、例えば、図３に示したように、機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとの関数でもってマップの形で予め求められ、このマップから求められる値Ｐである。
【００３８】
さらに、通常運転時制御によれば、通路面積制御弁６４の開度は、合流部位６３におけるバイパス通路６０の通路面積が予め定められた値よりも小さい値となるように制御される。これによれば、合流部位６３に到来する排気ガスに対する流路抵抗が小さくなるので、排気ガスはバイパス通路６０内に流入せずに排気タービン２３に向かって流れやすくなる。ただし、この場合において、通路面積制御弁６４の開度は、合流部位６３におけるバイパス通路６０の通路面積が零とはならないようになっている。
【００３９】
このように、バイパス制御弁６２の開度と通路面積制御弁６４の開度とが制御されることによって、排気ターボチャージャ１５の過給圧が所望の値に維持される。なお、通常運転時制御が実行されているときのバイパス制御弁６２および通路面積制御弁６４の様子を一例として、図２（Ａ）に示した。図２（Ａ）では、バイパス制御弁６２の開度は零とされており、通路面積制御弁６４の開度は合流部位６３におけるバイパス通路６０の通路面積が比較的小さくなる値とされている。
【００４０】
一方、本実施形態では、内燃機関が始動されてからメイン触媒２５の温度がその活性温度に達するまでは、機関始動時制御が実行される。すなわち、この機関始動時制御によれば、バイパス制御弁６２の開度は、予め定められた値よりも大きな値（例えば、最も大きな値）とされる。
さらに、この機関始動時制御によれば、通路面積制御弁６４の開度は、合流部位６３におけるバイパス通路６０の通路面積が予め定められた値よりも大きな値（例えば、最も大きい値）となるように制御され、したがって、合流部位６３における排気通路の通路面積が予め定められた値よりも小さい値（例えば、最も小さい値）となるように制御される。これによれば、合流部位６３に到来する排気ガスに対する流路抵抗が大きくなるので、排気ガスはバイパス通路６０に流入しやすくなる。
【００４１】
このように、バイパス制御弁６２の開度と通路面積制御弁６４の開度とが制御されることによって、サブ触媒６１には多くの排気ガスが流入することになり、しかも、サブ触媒６１の温度上昇特性は比較的高いので、サブ触媒６１は内燃機関が始動されてから比較的早期に予め定められた温度（例えば、活性温度）に到達する。これによれば、内燃機関が始動されてからメイン触媒２５の温度がその活性温度に達するまで、サブ触媒６１によって排気ガス中の特定成分が高い浄化率でもって浄化されるので、内燃機関全体としての排気浄化性能が高く維持される。なお、機関始動時制御が実行されているときのバイパス制御弁６２および通路面積制御弁６４の様子を一例として、図２（Ｂ）に示した。図２（Ｂ）では、バイパス制御弁６２の開度は最大値とされており、通路面積制御弁６４の開度は合流部位６３における排気通路の通路面積が最も小さくなる値とされている。
【００４２】
もちろん、メイン触媒２５の温度がその活性温度に達すると、サブ触媒６１には多量の排気ガスは流入しなくなるが、メイン触媒２５の温度がその活性温度に達しており、メイン触媒２５によって排気ガス中の特定成分が高い浄化率でもって浄化されるので、内燃機関全体としての排気浄化性能が高く維持される。
【００４３】
また、サブ触媒６１の温度をできるだけ早く上昇させようとしてサブ触媒６１を機関本体１近くの排気通路内に配置した場合、確かに、内燃機関が始動されてからサブ触媒６１の温度がその活性温度に達するまでの時間は短くなるが、その後、内燃機関が最大機関負荷でもって運転せしめられ、燃焼室５から非常に高温の排気ガスが排出された場合、サブ触媒６１が排気ガスの熱によって劣化してしまう。しかしながら、本実施形態では、内燃機関が最大機関負荷でもって運転せしめられる可能性が高いとき、すなわち、メイン触媒２５の温度がその活性温度に達した後において、サブ触媒６１に流入する排気ガスの流量は比較的小さく維持されるので、サブ触媒６１が排気ガスの熱によって劣化することが抑制される。
【００４４】
また、こうした排気ガスの熱によるサブ触媒６１の熱劣化を回避しようとしてサブ触媒６１を機関本体１から遠い排気通路内に配置した場合、内燃機関が始動されてからサブ触媒６１の温度がその活性温度に達するまでの時間が長くなってしまうし、サブ触媒６１を排気タービン下流の排気通路内に配置した場合には、排気ガスの熱が排気タービンにて奪われてしまうので、内燃機関が始動されてからサブ触媒６１の温度がその活性温度に達するまでの時間がさらに長くなってしまう。
【００４５】
また、燃焼室から排出される排気ガスの空燃比をリッチ化し、このリッチ化された排気ガスをサブ触媒６１に供給すれば、サブ触媒６１の熱劣化を回避することもできるが、これでは、内燃機関全体として燃費が悪くなる。ところが、本実施形態によれば、このように排気ガスの空燃比をリッチ化する必要がないので、内燃機関全体として燃費が高く維持される。
【００４６】
また、本実施形態では、内燃機関が始動されてメイン触媒２５の温度がその活性温度に達した後、排気ガスはほとんどサブ触媒６１に流入しなくなるが、それでもなお、排気ターボチャージャ１５の過給圧によっては、バイパス制御弁６２が開弁されるので、メイン触媒２５の温度がその活性温度に達した後においてもサブ触媒６１には排気ガスが流入する。これによれば、サブ触媒６１の温度は比較的高く維持されるので、内燃機関の運転がいったん停止された後に、比較的短い期間の経過後に、内燃機関が再び始動されたとき、サブ触媒６１の温度は比較的高いままである。したがって、本実施形態によれば、内燃機関が再び始動されてからサブ触媒６１の温度がさらに早くその活性温度に達し、内燃機関全体の排気浄化性能がさらに高く維持される。
【００４７】
図４は、本発明の実施形態に従ってバイパス制御弁の開度および通路面積制御弁の開度を制御するための制御ルーチンを示している。図４のルーチンでは、初めに、ステップ１０において、メイン触媒２５の温度Ｔがその活性温度Ｔｔｈ以下である（Ｔ≦Ｔｔｈ）か否かが判別される。
【００４８】
ここで、Ｔ≦Ｔｔｈであると判別されたときには、排気ガスをサブ触媒６１に流入させてサブ触媒６１によって排気ガスを良好に浄化する必要があるので、ルーチンはステップ１１に進んで、ここで、上述した機関始動時制御が実行される。具体的には、ステップ１１では、バイパス制御弁６２の開度が最も大きな値とされると共に、通路面積制御弁６４の開度が、合流部位６３におけるバイパス通路６０の通路面積が最も大きい値となって合流部位６３における排気通路の通路面積が最も小さい値となるように、制御される。これによれば、メイン触媒２５の温度はその活性温度に達していないものの、排気ガスは温度上昇性能の高いサブ触媒６１を通されるので、内燃機関全体として、排気浄化性能が高く維持される。
【００４９】
一方、ステップ１０において、Ｔ＞Ｔｔｈであると判別されたときには、メイン触媒２５によって排気ガスを良好に浄化できるので、ルーチンはステップ１２に進んで、ここで、上述した機関通常運転時制御が実行される。具体的には、排気ターボチャージャ１５の過給圧が予め定められた値よりも高いときには、バイパス制御弁６２の開度は大きくされ、一方、排気ターボチャージャ１５の過給圧が予め定められた値よりも低いときには、バイパス制御弁６２の開度は小さくされる。そして、通路面積制御弁６４の開度は、合流部位６３におけるバイパス通路６０の通路面積が予め定められた値よりも小さい値となるように制御される。これによれば、排気ガスは温度が活性温度に達しているメイン触媒２５に通されるので、内燃機関全体として、排気浄化性能が高く維持される。
【００５０】
なお、上述した実施形態では、内燃機関が始動されてからメイン触媒の温度が予め定められた温度（例えば、活性温度）に達するまでは機関始動時制御が実行され、メイン触媒の温度が予め定められた温度に達した後は通常運転時制御が実行されるが、メイン触媒の温度に関係なく、単に、内燃機関が始動されてから一定の期間が経過するまでは機関始動時制御を実行し、内燃機関が始動されてから一定の期間が経過した後は通常運転時制御を実行するようにしてもよい。
【００５１】
したがって、一般的に言えば、本発明は、内燃機関が始動されてから予め定められた期間（これは、メイン触媒の温度に基づいて設定されてもよいし、単に、一定期間としてもよい）が経過するまでは機関始動時制御を実行し、内燃機関が始動されてから上記予め定められた期間が経過した後は通常運転時制御を実行するものである。
【００５２】
また、機関始動時制御において、通路面積制御弁６４は、バイパス制御弁６２が開弁されているときにバイパス通路６０内に排気ガスを流入させやすくする役割を果たすが、少なくとも本発明の目的を達成するためには、必ずしも、通路面積制御弁６４は必要ではない。
【００５３】
また、上述した実施形態では、温度センサ２６ａの出力値に基づいてメイン触媒２５の温度を検出しているが、その他の手段を利用してメイン触媒２５の温度を検出し或いは推定してもよく、例えば、内燃機関を冷却するための冷却水の温度に基づいてメイン触媒２５の温度を推定するようにしてもよい。
【００５４】
【発明の効果】
１番目の発明によれば、内燃機関が始動されてから予め定められた期間が経過した後において、排気ターボチャージャの過給圧に応じてバイパス制御弁が制御されることから、上記予め定められた期間が経過した後であっても、バイパス通路内に配置された触媒に排気ガスが流入することがある。すなわち、内燃機関の運転中、触媒の温度は或る一定温度以上に保たれることとなる。したがって、内燃機関の運転がいったん停止された後に、内燃機関が再び始動されたときに、触媒の温度が比較的高いことから、内燃機関が始動されてから早期に触媒の温度が高くなるので、触媒の排気浄化性能が向上することになる。
２番目の発明によれば、バイパス通路内に流入する排気ガスの流量の割合が大きくされたときにはバイパス通路面積が大きくなるように通路面積制御弁が制御される。すなわち、内燃機関が始動されてから予め定められた期間においてバイパス通路内に流入する排気ガスの流量の割合が大きくなるようにバイパス制御弁が制御されているときに、バイパス通路面積が大きくなるように通路面積制御弁が制御されることになる。したがって、バイパス通路内に排気ガスが流入しやすくなることから、内燃機関が始動されてから早期に触媒の温度が高くなるので、触媒の排気浄化性能がさらに向上することになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の内燃機関の全体図である。
【図２】（Ａ）は通常運転時制御が実行されているときのバイパス制御弁および通路面積制御弁の様子の一例を示す図であり、（Ｂ）は機関始動時制御が実行されているときのバイパス制御弁および通路面積制御弁の様子の一例を示す図である。
【図３】排気ターボチャージャの過給圧の目標値を求めるためのマップを示す図である。
【図４】本発明の実施形態に従ってバイパス制御弁の開度および通路面積制御弁の開度を制御するための制御ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１…機関本体
１５…排気ターボチャージャ
２３…排気タービン
２５…メイン触媒
６０…バイパス通路
６１…サブ触媒
６２…バイパス制御弁
６４…通路面積制御弁[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine with an exhaust turbocharger.
[0002]
[Prior art]
An internal combustion engine provided with an exhaust turbocharger is disclosed in Patent Document 1. In this internal combustion engine, since the exhaust gas discharged from the internal combustion engine contains a component to be purified, an auxiliary catalyst used immediately after the internal combustion engine is started to purify the exhaust gas And a main catalyst used during the operation of the internal combustion engine thereafter are arranged in the exhaust passage.
[0003]
By the way, in the above-mentioned internal combustion engine, since the auxiliary catalyst is used immediately after the start of the internal combustion engine, it is necessary to make the temperature of the auxiliary catalyst reach the activation temperature immediately after the start of the internal combustion engine. is there.
[0004]
Here, in the case where the auxiliary catalyst is heated by the heat of the exhaust gas, if the exhaust gas after passing through the exhaust turbine of the exhaust turbocharger flows into the auxiliary catalyst, the heat of the exhaust gas is reduced. Part of it will be in the exhaust turbine, which will delay the temperature of the auxiliary catalyst from reaching the activation temperature.
[0005]
Therefore, in the internal combustion engine, an auxiliary catalyst is disposed in a bypass passage that bypasses the exhaust turbine, and immediately after the internal combustion engine is started, the exhaust gas flows into the bypass passage so that the auxiliary catalyst is formed. Exhaust gas is supplied. This shortens the time required for the temperature of the auxiliary catalyst to reach the activation temperature, that is, improves the so-called warm-up property of the auxiliary catalyst.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-5-321643
[Patent Document 2]
JP-A-11-141332
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the internal combustion engine of Patent Document 1, when the temperature of the main catalyst reaches its activation temperature, the exhaust gas stops flowing to the auxiliary catalyst, and the exhaust gas mainly flows to the main catalyst. Become. For this reason, the temperature of the auxiliary catalyst gradually decreases, and eventually falls below its activation temperature.
[0008]
Therefore, in this case, immediately after the operation of the internal combustion engine is stopped and immediately after the internal combustion engine is restarted, the temperature of the auxiliary catalyst is lower than its activation temperature, and the exhaust purification of the auxiliary catalyst is performed. From the viewpoint of improving the performance, it is desirable to set the temperature of the auxiliary catalyst to its activation temperature as soon as possible after the internal combustion engine is started. There is room for improving the purification performance.
[0009]
An object of the present invention is to further improve the exhaust gas purification performance of a catalyst in an internal combustion engine with an exhaust turbocharger provided with an exhaust gas purification catalyst used when the internal combustion engine is started.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in a first aspect, an exhaust turbocharger, a bypass passage that branches off from an exhaust passage so as to bypass an exhaust turbine of the exhaust turbocharger, and joins the exhaust passage again, A bypass control valve for controlling a ratio of an exhaust gas flow rate which is a ratio between a flow rate of the exhaust gas flowing into the exhaust passage and a flow rate of the exhaust gas flowing through the exhaust passage toward the exhaust turbine without flowing into the bypass passage. In the internal combustion engine, a catalyst for purifying exhaust gas is disposed in the bypass passage, and the flow rate of the exhaust gas flowing into the bypass passage increases in a predetermined period after the internal combustion engine is started. The bypass control valve is controlled as described above, and after the predetermined period has elapsed, the boost pressure of the exhaust turbocharger is reduced. Flip the bypass control valve is controlled.
In the second invention, in the first invention, when the bypass passage area, which is the passage area of the bypass passage downstream of the catalyst, is increased, the exhaust passage downstream of the exhaust turbine and upstream of the junction of the exhaust passage and the bypass passage is formed. A passage area control valve for simultaneously controlling the bypass passage area and the exhaust passage area so that the exhaust passage area is reduced while the bypass passage area is reduced, and When the ratio of the flow rate of the exhaust gas flowing into the bypass passage is increased, the passage area control valve is controlled so that the area of the bypass passage is increased, while the ratio of the flow rate of the exhaust gas flowing into the bypass passage is reduced. The passage area control valve is controlled so that the bypass passage area becomes small as long as it does not become zero.
In a third aspect based on the first or second aspect, a catalyst for purifying exhaust gas is disposed downstream of the exhaust turbine and downstream of a junction between the exhaust passage and the bypass passage, and is disposed in the bypass passage. The temperature rising performance of the catalyst that is set is higher than the temperature rising performance of the catalyst that is disposed downstream of the junction.
In a fourth aspect based on the third aspect, the predetermined period is set to a period until the temperature of the catalyst disposed downstream of the junction reaches a predetermined temperature.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to a four-stroke spark ignition type four-cylinder internal combustion engine.
[0012]
In FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4 is a piston, 5 is a combustion chamber, 6 is an electrically controlled fuel injection valve, 7 is an intake valve, 8 is an intake port, and 9 is exhaust. The valve 10 is an exhaust port, and 10a is a spark plug.
[0013]
Each intake port 8 is connected to a surge tank 12 via a corresponding intake branch pipe 11. The surge tank 12 is connected to a supercharger, for example, an outlet of a compressor 16 of an exhaust turbocharger 15 via an intake duct 13 and an intercooler 14. An inlet of the compressor 16 is connected to an air cleaner 18 via an air suction pipe 17, and a throttle valve 20 driven by a step motor 19 is arranged in the air suction pipe 17.
[0014]
A mass flow detector 21 for detecting the mass flow of the intake air is disposed in the air suction pipe 17 upstream of the throttle valve 20. Further, a sensor 12 a for detecting the pressure in the surge tank 12 is attached to the surge tank 12. In the present embodiment, since the supercharging pressure of the exhaust turbocharger 15 is estimated based on the output value of the sensor 12a, the sensor 12a is hereinafter referred to as a supercharging pressure sensor.
[0015]
In this specification, a passage through which air flows from the air cleaner 18 to the intake port 8 may be collectively referred to as an intake passage.
[0016]
On the other hand, each exhaust port 10 is connected via an exhaust manifold 22 to an inlet of an exhaust turbine 23 of an exhaust turbocharger 15. The outlet of the exhaust turbine 23 is connected to a catalytic converter 26 via an exhaust pipe 24. Inside the catalytic converter 26, a catalyst (three-way catalyst) 25 capable of purifying a plurality of specific components in the exhaust gas, for example, carbon monoxide, hydrocarbons, and nitrogen oxides is arranged. This catalyst (hereinafter referred to as a main catalyst) 25 can simultaneously purify a plurality of specific components in exhaust gas with a relatively high purification rate when its temperature is equal to or higher than a so-called activation temperature.
[0017]
The catalytic converter 26 is provided with a temperature sensor 26a for detecting the temperature of the main catalyst 25. An exhaust pipe 28 is connected to an outlet of the catalytic converter 26.
[0018]
In this specification, a passage through which exhaust gas flows from the exhaust port 10 to the exhaust pipe 28 may be collectively referred to as an exhaust passage.
[0019]
The exhaust pipe 28 and the air suction pipe 17 downstream of the throttle valve 20 are connected via an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) passage 29 for recirculating exhaust gas from the exhaust pipe 28 to the air suction pipe 17. Connected to each other. An EGR control valve 31 driven by a step motor 30 is arranged in the EGR passage 29. In the EGR passage 29, an intercooler 32 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 29 is arranged. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the intercooler 32, and the engine cooling water cools the EGR gas.
[0020]
Further, a sensor (hereinafter, referred to as an upstream air-fuel ratio sensor) 27a for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas is disposed in the exhaust manifold 22 upstream of the catalytic converter 26 and upstream of the exhaust turbine 23. On the other hand, a sensor (hereinafter, referred to as a downstream-side air-fuel ratio sensor) 27b for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas is also arranged in the exhaust pipe 28 downstream of the catalytic converter 26.
[0021]
On the other hand, the fuel injection valve 6 is connected to a fuel tank 34 via a fuel supply pipe 33. The fuel supply pipe 33 is provided with a fuel pump 35 that is electrically controlled and has a variable discharge amount. Fuel is supplied from the fuel pump 35 to the fuel injection valve 6.
[0022]
The exhaust passage upstream of the exhaust turbine 23 and the exhaust passage downstream of the exhaust turbine 23 and upstream of the catalytic converter 26 are connected to each other via a bypass passage 60. In other words, the bypass passage 60 branches off from the exhaust passage so as to bypass the exhaust turbine 23 of the exhaust turbocharger 15 and joins the exhaust passage again. A catalyst (three-way catalyst) 61 capable of purifying a plurality of specific components in the exhaust gas, for example, carbon monoxide, hydrocarbons, and nitrogen oxides, is disposed in the bypass passage 60. This catalyst (hereinafter referred to as a sub-catalyst) 61 can simultaneously purify a plurality of specific components in exhaust gas with a relatively high purification rate when its temperature is equal to or higher than a so-called activation temperature.
[0023]
Further, under the same conditions, the temperature of the sub-catalyst 61 tends to increase more than that of the main catalyst. That is, the temperature rise characteristics of the sub-catalyst 61 are higher than the temperature rise characteristics of the main catalyst.
[0024]
A bypass control valve (so-called wastegate valve) 62 that controls the flow rate of exhaust gas flowing into the bypass passage 60 is disposed at a location where the bypass passage 60 branches from the exhaust passage upstream of the exhaust turbine 23. In other words, the bypass control valve 62 controls the flow rate of the exhaust gas flowing into the bypass passage 60 and the flow rate of the exhaust gas flowing through the exhaust passage toward the exhaust turbine 23 without flowing into the bypass passage 60. It controls the ratio with the flow rate. In other words, the bypass control valve 62 controls the flow rate of the exhaust gas flowing into the bypass passage 60 with respect to the flow rate of the exhaust gas arriving at the portion where the bypass passage 60 branches from the exhaust passage upstream of the exhaust turbine 23. It controls the ratio.
[0025]
In the present embodiment, as the opening degree of the bypass control valve 62 increases, the ratio of the flow rate of the exhaust gas flowing into the bypass passage 60 increases. In other words, if the conditions are the same, the flow rate of the exhaust gas flowing into the bypass passage 60 increases as the opening of the bypass control valve 62 increases.
[0026]
Further, a portion (hereinafter, referred to as a merging portion) 63 where the bypass passage 60 joins the exhaust passage downstream of the exhaust turbine 23 and upstream of the catalytic converter 26 has the same merging as the passage area of the exhaust passage at the merging portion 63. A control valve (hereinafter, referred to as a passage area control valve) 64 for simultaneously controlling the passage area of the bypass passage 60 at the portion 63 is provided.
[0027]
In the present embodiment, when focusing on the passage area of the exhaust passage, as the opening degree of the passage area control valve 64 increases, the passage area of the exhaust passage at the junction 63 increases, while the bypass passage 60 at the junction 63 increases. Passage area becomes smaller. Therefore, when expressed by focusing on the passage area of the bypass passage 60, as the opening degree of the passage area control valve 64 increases, the passage area of the bypass passage 60 at the junction 63 increases while the passage of the exhaust passage at the junction 63 increases. The area becomes smaller.
[0028]
In addition, as the passage area of the exhaust passage at the junction 63 increases, the flow resistance of the exhaust gas flowing in the exhaust passage toward the junction 63 decreases, and as the passage area of the bypass passage 60 at the junction 63 increases, Since the flow path resistance to the exhaust passage flowing in the bypass passage 60 toward the junction 63 is reduced, the passage area control valve 64 is connected to the exhaust passage upstream of the junction 63 in the same manner as the flow path resistance to the exhaust gas flowing in the exhaust passage. It can be said that it simultaneously controls the flow path resistance to the exhaust gas flowing in the bypass passage 60 upstream of the portion 63.
[0029]
In addition, as the passage area of the exhaust passage at the junction 63 increases, the flow resistance of the exhaust gas flowing through the exhaust passage toward the junction 63 decreases, and the exhaust turbine 23 As the ratio of the flow rate of the exhaust gas flowing toward the junction portion 63 increases and the passage area of the bypass passage 60 at the junction portion 63 increases, the flow path resistance to the exhaust gas flowing through the bypass passage 60 toward the junction portion 63 decreases. Since the ratio of the flow rate of the exhaust gas flowing into the bypass passage 60 increases, the passage area control valve 64 controls the flow rate of the exhaust gas flowing into the bypass passage 60 and the flow rate in the bypass passage 60 similarly to the bypass control valve 62. Of the exhaust gas flowing through the exhaust passage toward the exhaust turbine 23 without flowing into the exhaust turbine 23. Those to be also true.
[0030]
The electronic control unit 40 is composed of a digital computer, and is connected to each other by a bidirectional bus 41 such as a ROM (Read Only Memory) 42, a RAM (Random Access Memory) 43, a CPU (Microprocessor) 44, an input port 45 and an output port 46. Is provided.
[0031]
The output signals of the mass flow detector 21, the supercharging pressure sensor 12a, the upstream air-fuel ratio sensor 27a, the downstream air-fuel ratio sensor 27b, and the temperature sensor 26a are sent to the input port 45 via the corresponding AD converter 47, respectively. Is entered.
[0032]
A load sensor 51 that generates an output voltage proportional to the amount of depression L of the accelerator pedal 50 is connected to the accelerator pedal 50, and the output voltage of the load sensor 51 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. You.
[0033]
The input port 45 is connected to a crank angle sensor 52 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, by 30 °.
[0034]
On the other hand, the output port 46 is connected to the fuel injection valve 6, the ignition plug 10a, the throttle valve control step motor 19, the EGR control valve control step motor 30, the fuel pump 35, the bypass control valve 62, , Is connected to the passage area control valve 64.
[0035]
Next, the opening control of the bypass control valve 62 and the opening control of the passage area control valve 64 will be described. In the present embodiment, a period from when the internal combustion engine is started to when the temperature of the main catalyst 25 reaches a predetermined temperature (for example, a temperature at which the purification rate of the main catalyst 25 becomes relatively high, for example, an activation temperature). Except for the above, the normal operation control is executed.
[0036]
That is, according to the control during normal operation, the opening degree of the bypass control valve 62 is controlled according to the supercharging pressure of the exhaust turbocharger 15. Specifically, when the supercharging pressure of the exhaust turbocharger 15 is higher than a predetermined value, the opening degree of the bypass control valve 62 is increased, while the supercharging pressure of the exhaust turbocharger 15 is predetermined. When it is lower than the value, the opening degree of the bypass control valve 62 is reduced.
[0037]
Here, the predetermined value relating to the supercharging pressure of the exhaust turbocharger 15 is a value which is set according to the engine operating state. For example, as shown in FIG. The value P is obtained in advance in the form of a map by a function with L, and is a value P obtained from this map.
[0038]
Further, according to the normal operation control, the opening degree of the passage area control valve 64 is controlled such that the passage area of the bypass passage 60 at the junction 63 is smaller than a predetermined value. According to this, since the flow path resistance to the exhaust gas arriving at the junction 63 is reduced, the exhaust gas does not flow into the bypass passage 60 and easily flows toward the exhaust turbine 23. However, in this case, the opening degree of the passage area control valve 64 is such that the passage area of the bypass passage 60 at the junction 63 does not become zero.
[0039]
By controlling the opening of the bypass control valve 62 and the opening of the passage area control valve 64 in this manner, the supercharging pressure of the exhaust turbocharger 15 is maintained at a desired value. FIG. 2A shows an example of the state of the bypass control valve 62 and the passage area control valve 64 when the normal operation control is being performed. In FIG. 2A, the opening of the bypass control valve 62 is set to zero, and the opening of the passage area control valve 64 is set to a value at which the passage area of the bypass passage 60 at the junction 63 is relatively small. .
[0040]
On the other hand, in the present embodiment, the engine start-time control is executed after the internal combustion engine is started until the temperature of the main catalyst 25 reaches the activation temperature. That is, according to the engine start control, the opening of the bypass control valve 62 is set to a value larger than a predetermined value (for example, the largest value).
Further, according to the engine start control, the opening degree of the passage area control valve 64 is a value (for example, the largest value) in which the passage area of the bypass passage 60 at the junction 63 is larger than a predetermined value. Therefore, the control is performed such that the passage area of the exhaust passage at the junction 63 is smaller than a predetermined value (for example, the smallest value). According to this, since the flow path resistance to the exhaust gas arriving at the junction 63 increases, the exhaust gas easily flows into the bypass passage 60.
[0041]
By controlling the opening degree of the bypass control valve 62 and the opening degree of the passage area control valve 64 in this manner, a large amount of exhaust gas flows into the sub-catalyst 61, and Since the temperature rise characteristic is relatively high, the sub-catalyst 61 reaches the predetermined temperature (for example, the activation temperature) relatively early after the internal combustion engine is started. According to this, the specific components in the exhaust gas are purified at a high purification rate by the sub-catalyst 61 from the start of the internal combustion engine until the temperature of the main catalyst 25 reaches the activation temperature, so that the entire internal combustion engine is Exhaust purification performance is maintained at a high level. FIG. 2B shows an example of the state of the bypass control valve 62 and the passage area control valve 64 when the engine start control is being executed. In FIG. 2B, the opening of the bypass control valve 62 is set to the maximum value, and the opening of the passage area control valve 64 is set to a value that minimizes the passage area of the exhaust passage at the junction 63.
[0042]
Of course, when the temperature of the main catalyst 25 reaches its activation temperature, a large amount of exhaust gas does not flow into the sub-catalyst 61, but the temperature of the main catalyst 25 has reached its activation temperature. Since the specific components therein are purified at a high purification rate, the exhaust gas purification performance of the entire internal combustion engine is maintained at a high level.
[0043]
Further, when the sub-catalyst 61 is disposed in the exhaust passage near the engine body 1 in order to raise the temperature of the sub-catalyst 61 as soon as possible, it is true that the temperature of the sub-catalyst 61 becomes the activation temperature after the internal combustion engine is started. However, when the internal combustion engine is operated at the maximum engine load and very high-temperature exhaust gas is discharged from the combustion chamber 5, the sub-catalyst 61 is deteriorated by the heat of the exhaust gas. Resulting in. However, in the present embodiment, when there is a high possibility that the internal combustion engine is operated at the maximum engine load, that is, after the temperature of the main catalyst 25 reaches its activation temperature, the exhaust gas flowing into the sub-catalyst 61 is reduced. Since the flow rate is kept relatively small, the deterioration of the sub-catalyst 61 due to the heat of the exhaust gas is suppressed.
[0044]
When the sub-catalyst 61 is disposed in the exhaust passage far from the engine body 1 in order to avoid such thermal degradation of the sub-catalyst 61 due to the heat of the exhaust gas, the temperature of the sub-catalyst 61 becomes active after the internal combustion engine is started. If the time required to reach the temperature becomes long, and if the sub-catalyst 61 is disposed in the exhaust passage downstream of the exhaust turbine, the heat of the exhaust gas is taken away by the exhaust turbine, so that the internal combustion engine is started. The time required for the temperature of the sub-catalyst 61 to reach its activation temperature after the completion is further increased.
[0045]
Further, if the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the combustion chamber is enriched and the enriched exhaust gas is supplied to the sub-catalyst 61, thermal degradation of the sub-catalyst 61 can be avoided. The fuel efficiency of the internal combustion engine as a whole deteriorates. However, according to the present embodiment, it is not necessary to enrich the air-fuel ratio of the exhaust gas as described above, so that the fuel efficiency of the entire internal combustion engine is maintained high.
[0046]
Further, in the present embodiment, after the internal combustion engine is started and the temperature of the main catalyst 25 has reached its activation temperature, almost no exhaust gas flows into the sub-catalyst 61. Depending on the pressure, the bypass control valve 62 is opened, so that the exhaust gas flows into the sub-catalyst 61 even after the temperature of the main catalyst 25 reaches its activation temperature. According to this, since the temperature of the sub-catalyst 61 is maintained relatively high, when the internal combustion engine is restarted after a relatively short period of time after the operation of the internal combustion engine has been stopped, Temperature remains relatively high. Therefore, according to the present embodiment, the temperature of the sub-catalyst 61 reaches the activation temperature more quickly after the internal combustion engine is restarted, and the exhaust gas purification performance of the entire internal combustion engine is maintained higher.
[0047]
FIG. 4 shows a control routine for controlling the opening of the bypass control valve and the opening of the passage area control valve according to the embodiment of the present invention. In the routine of FIG. 4, first, at step 10, it is determined whether or not the temperature T of the main catalyst 25 is equal to or lower than its activation temperature Tth (T ≦ Tth).
[0048]
Here, when it is determined that T ≦ Tth, it is necessary to cause the exhaust gas to flow into the sub-catalyst 61 and to purify the exhaust gas by the sub-catalyst 61 satisfactorily. Then, the above-described engine start control is executed. Specifically, in step 11, the opening of the bypass control valve 62 is set to the largest value, and the opening of the passage area control valve 64 is set to the largest value of the passage area of the bypass passage 60 at the junction 63. The control is performed so that the passage area of the exhaust passage at the junction 63 becomes the smallest value. According to this, although the temperature of the main catalyst 25 has not reached its activation temperature, the exhaust gas is passed through the sub-catalyst 61 having a high temperature increasing performance, so that the exhaust purification performance of the entire internal combustion engine is maintained at a high level. .
[0049]
On the other hand, when it is determined in step 10 that T> Tth, since the exhaust gas can be satisfactorily purified by the main catalyst 25, the routine proceeds to step 12, where the engine normal operation control described above is executed. Is done. Specifically, when the supercharging pressure of the exhaust turbocharger 15 is higher than a predetermined value, the opening degree of the bypass control valve 62 is increased, while the supercharging pressure of the exhaust turbocharger 15 is predetermined. When it is lower than the value, the opening degree of the bypass control valve 62 is reduced. The opening degree of the passage area control valve 64 is controlled such that the passage area of the bypass passage 60 at the junction 63 is smaller than a predetermined value. According to this, the exhaust gas is passed through the main catalyst 25 whose temperature has reached the activation temperature, so that the exhaust purification performance of the entire internal combustion engine is maintained at a high level.
[0050]
In the above-described embodiment, the engine start-time control is executed until the temperature of the main catalyst reaches a predetermined temperature (for example, the activation temperature) after the internal combustion engine is started, and the temperature of the main catalyst is set in advance. After the temperature reaches the set temperature, the control during normal operation is executed.However, regardless of the temperature of the main catalyst, the engine start control is simply executed until a certain period has elapsed since the internal combustion engine was started. Alternatively, the control during normal operation may be performed after a certain period has elapsed since the start of the internal combustion engine.
[0051]
Therefore, generally speaking, the present invention provides a predetermined period after the internal combustion engine is started (this may be set based on the temperature of the main catalyst or may be simply a fixed period). The engine start-time control is executed until elapses, and the normal operation control is executed after the predetermined period has elapsed since the internal combustion engine was started.
[0052]
In the engine start control, the passage area control valve 64 plays a role of facilitating the flow of exhaust gas into the bypass passage 60 when the bypass control valve 62 is opened. To achieve this, the passage area control valve 64 is not necessary.
[0053]
In the above-described embodiment, the temperature of the main catalyst 25 is detected based on the output value of the temperature sensor 26a. However, the temperature of the main catalyst 25 may be detected or estimated using other means. For example, the temperature of the main catalyst 25 may be estimated based on the temperature of the cooling water for cooling the internal combustion engine.
[0054]
【The invention's effect】
According to the first aspect, the bypass control valve is controlled according to the supercharging pressure of the exhaust turbocharger after a predetermined period has elapsed since the start of the internal combustion engine. Even after the elapse of the period, the exhaust gas may flow into the catalyst disposed in the bypass passage. That is, during the operation of the internal combustion engine, the temperature of the catalyst is maintained at a certain temperature or higher. Therefore, after the operation of the internal combustion engine is stopped once, when the internal combustion engine is restarted, the temperature of the catalyst is relatively high. The exhaust gas purification performance of the catalyst is improved.
According to the second aspect, when the ratio of the flow rate of the exhaust gas flowing into the bypass passage is increased, the passage area control valve is controlled so that the bypass passage area increases. That is, when the bypass control valve is controlled such that the ratio of the flow rate of the exhaust gas flowing into the bypass passage increases during a predetermined period after the internal combustion engine is started, the bypass passage area increases. Thus, the passage area control valve is controlled. Accordingly, since the exhaust gas easily flows into the bypass passage, the temperature of the catalyst increases immediately after the internal combustion engine is started, and the exhaust gas purification performance of the catalyst is further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a diagram illustrating an example of a state of a bypass control valve and a passage area control valve when control during normal operation is performed, and FIG. 2B is a diagram illustrating control during engine start; It is a figure which shows an example of a state of a bypass control valve and a passage area control valve at the time.
FIG. 3 is a diagram showing a map for obtaining a target value of a supercharging pressure of an exhaust turbocharger.
FIG. 4 is a flowchart of a control routine for controlling the opening of the bypass control valve and the opening of the passage area control valve according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1. Engine body
15 Exhaust turbocharger
23 ... Exhaust turbine
25 ... Main catalyst
60 ... Bypass passage
61 ... Sub catalyst
62 ... Bypass control valve
64: passage area control valve

Claims

An exhaust turbocharger, a bypass passage branching from the exhaust passage so as to bypass an exhaust turbine of the exhaust turbocharger, and rejoining the exhaust passage; a flow rate of exhaust gas flowing into the bypass passage; A bypass control valve for controlling the ratio of the flow rate of the exhaust gas flowing through the exhaust passage toward the exhaust turbine without flowing into the exhaust turbine, wherein an exhaust gas purifying catalyst is disposed in the bypass passage; During a predetermined period after the internal combustion engine is started, the bypass control valve is controlled such that the ratio of the flow rate of the exhaust gas flowing into the bypass passage increases, and the predetermined period has elapsed. An internal combustion engine, wherein the bypass control valve is controlled according to a boost pressure of an exhaust turbocharger.

When the bypass passage area, which is the passage area of the bypass passage downstream of the catalyst, increases, the exhaust passage area, which is the passage area of the exhaust passage downstream of the exhaust turbine and upstream of the junction of the exhaust passage and the bypass passage, decreases. A passage area control valve for simultaneously controlling the bypass passage area and the exhaust passage area so that the exhaust passage area is increased when the bypass passage area is reduced, so that the ratio of the flow rate of the exhaust gas flowing into the bypass passage is increased. When the ratio of the flow rate of the exhaust gas flowing into the bypass passage is reduced while the bypass area control valve is controlled so that the bypass passage area becomes large, the bypass passage area becomes small within a range where the bypass passage area does not become zero. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the passage area control valve is controlled as described above.

A catalyst for purifying exhaust gas is also arranged downstream of the exhaust turbine and downstream of the junction between the exhaust passage and the bypass passage, and the temperature increase performance of the catalyst arranged in the bypass passage is downstream of the junction. 3. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the temperature of the catalyst is higher than that of the catalyst.

The internal combustion engine according to claim 3, wherein the predetermined period is set to a period until a temperature of a catalyst disposed downstream of the junction reaches a predetermined temperature.