JP2011099372A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バイパス弁開弁処理及び絞り弁閉弁処理を併せて行うことによって触媒昇温処理を実行する制御装置であって、触媒昇温処理の停止後にターボチャージャの過給圧を速やかに上昇させることのできる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】エンジンは、排気通路におけるターボチャージャの上流側部分及び下流側部分を連通して同ターボチャージャをバイパスするバイパス通路と、同バイパス通路の流路断面積を調整可能なバイパス弁と、排気浄化触媒の下流側における排気通路の流路断面積を調整可能な排気絞り弁とを備える。電子制御装置は、触媒昇温処理を停止するに際し、バイパス弁開弁処理を停止する（ステップＳ１６０）とともに同バイパス弁開弁処理の停止よりも遅れて絞り弁閉弁処理を停止する（ステップＳ１９０）遅延処理を実行する。
【選択図】図２

Description

この発明は、排気浄化触媒の昇温処理を実行する内燃機関の制御装置に関する。

従来より、内燃機関に適用される排気浄化触媒として、排気中に含まれる煤を主成分とする微粒子（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集するＰＭフィルタや、窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化を行う吸蔵還元型のＮＯｘ触媒を担持したものが知られている。

こうした排気浄化触媒は、その温度が所定温度以上に上昇するまで充分に活性化されないため、機関始動の直後等、同触媒の温度が低い状況下においては、排気を効率的に浄化できないことがある。こうした場合には、排気浄化触媒を早期に活性化するために、排気浄化触媒を高温環境下におくことが望ましい。また、ＰＭフィルタが微粒子の堆積によって目詰まりを起こしたり、ＮＯｘ触媒への硫黄酸化物（ＳＯｘ）等の吸蔵によって同ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵能力が低下したりすることがある。こうした場合には、排気系に堆積した微粒子を燃焼（酸化）させることでＰＭフィルタの目詰まりを解消するフィルタ再生処理や、高温下での排気空燃比のリッチ化によりＮＯｘ触媒に吸蔵された硫黄酸化物を放出させるいわゆるＳ被毒回復処理を行うことが有効である。そして、こうしたフィルタ再生やＳ被毒回復処理を行うには、上述した機関始動直後と同様に、排気浄化触媒を高温環境下におく必要がある。

そこで、排気浄化触媒を早期に活性化するためや同触媒を高温環境下におくために、同触媒に高温の排気を供給するようにして同触媒を昇温させる触媒昇温処理を行うものがある（例えば、特許文献１）。この特許文献１に記載の内燃機関は、排気通路においてターボチャージャの上流側部分及び下流側部分を連通して同ターボチャージャを迂回するバイパス通路と、同バイパス通路の流路断面積を変更可能なバイパス弁とを備えている。そして、同特許文献１に記載の内燃機関においては、バイパス弁の開度を開弁側に変更させるバイパス弁開弁処理が行われることによって触媒昇温処理が実行される。そしてこうしたバイパス弁開弁処理を実行すると、ターボチャージャを通過する排気の量が減少する分、バイパス通路を通過する排気の量が増大するようになるため、高温高圧の排気を排気浄化触媒に導入することができ、同排気浄化触媒の温度を早期に上昇させることができる。

また、特許文献１に記載の内燃機関は、排気通路において排気浄化触媒の下流側に設けられる排気絞り弁を更に備えている。そして、同特許文献１に記載の内燃機関においては、触媒昇温処理の実行に際して、上述したバイパス弁開弁処理と併せて排気絞り弁の開度を閉弁側に変更させる絞り弁閉弁処理を行うようにしている。こうして排気絞り弁の開度を閉弁側に変更させると、排気通路から排出される排気の量が制限されることで排気通路における排気絞り弁の上流側の背圧が上昇し、排気浄化触媒と排気との間にて熱交換が長期間なされることとなるため、これによっても排気浄化触媒の温度を早期に上昇させることができる。特許文献１に記載の内燃機関においては、こうしたバイパス弁開弁処理と絞り弁閉弁処理とが併せて行われることにより、排気浄化触媒の温度をより早期に上昇させるようにしている。

特開２００５‐３３０８６４号公報

ところで、触媒昇温処理の実行中において、加速要求が生じる等、内燃機関の駆動力を速やかに増大させる必要が生じた際には、触媒昇温処理の実行を停止することによってターボチャージャに導入する排気の量を増大させて、過給圧を速やかに上昇させるのが望ましい。

ここで、触媒昇温処理が実行されている間は、ターボチャージャを通過する排気の量が減少してターボチャージャと排気との間でなされる熱交換の程度が小さくなるため、同ターボチャージャの暖機が充分になされないことがある。特にこうした傾向は、冷間時の機関始動に続いて触媒昇温処理が実行された場合に最も顕著になる。こうしたターボチャージャの暖機状態を考慮せずに触媒昇温処理を停止すると、過給圧の速やかな上昇が妨げられるおそれがある。

例えば、触媒昇温処理の停止に際して、バイパス弁開弁処理及び絞り弁閉弁処理を同時に停止させるようにすると、同触媒昇温処理の停止後からターボチャージャが充分に暖機されるまでは、排気の有する熱エネルギーの大部分がターボチャージャの暖機（例えばそのハウジング等の温度上昇）によって消費されることとなる。このため、ターボチャージャの暖機が充分になされるまでは、タービンホイールを回転させる排気の圧力は低くなり、ターボチャージャの回転速度、すなわち過給圧の速やかな上昇が妨げられるおそれがある。

この発明は、上記実情に鑑みてなされたものでありその目的は、バイパス弁開弁処理及び絞り弁閉弁処理を併せて行うことによって触媒昇温処理を実行する制御装置であって、触媒昇温処理の停止後にターボチャージャの過給圧を速やかに上昇させることのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、排気通路に設けられて排気圧により駆動するターボチャージャと、同ターボチャージャの下流側の前記排気通路に設けられた排気浄化触媒と、前記排気通路における前記ターボチャージャの上流側部分及び下流側部分を連通して同ターボチャージャをバイパスするバイパス通路と、同バイパス通路の流路断面積を調整可能なバイパス弁と、前記排気浄化触媒の下流側における前記排気通路の流路断面積を調整可能な排気絞り弁とを備える内燃機関に適用されて、前記バイパス弁を開弁側に調整するバイパス弁開弁処理と前記排気絞り弁を閉弁側に調整する絞り弁閉弁処理とを併せて実行することによって前記排気浄化触媒を昇温させる触媒昇温処理を実行する触媒昇温手段を備える内燃機関の制御装置において、前記触媒昇温処理を停止するに際し、前記バイパス弁開弁処理を停止するとともに同バイパス弁開弁処理の停止よりも遅れて前記絞り弁閉弁処理を停止する遅延処理を実行する触媒昇温停止手段を備えることをその要旨とする。

上記構成では、触媒昇温処理を停止するに際して、まずバイパス弁開弁処理が停止される。これによりバイパス弁が閉弁側に調整されるため、ターボチャージャを通過する排気の量が増大する。また、このようにバイパス弁開弁処理が停止されても所定期間が経過するまでは絞り弁閉弁処理が引き続き実行されているため、排気通路における排気の温度及び圧力は高い状態のまま維持される。したがって、バイパス弁開弁処理が停止されると、ターボチャージャには一時的に高温高圧の排気が多量に流入するようになり、これによってターボチャージャの暖機が急速に進行するようになる。そして、ターボチャージャの暖機がある程度進行した状況又は暖機が完了した状況の下で、絞り弁閉弁処理が停止されるため、ターボチャージャの回転速度、すなわちタービンホイールの回転速度は速やかに上昇するようになり、同ターボチャージャの過給圧についてもこれを速やかに上昇させることができるようになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記触媒昇温停止手段は前記バイパス弁開弁処理を停止した後における前記ターボチャージャの暖機進行度合を判定する暖機進行度合判定手段を含み、同暖機進行度合判定手段により前記ターボチャージャの暖機度合が所定の度合まで進行した旨判定されたときに前記絞り弁閉弁処理を停止することをその要旨とする。

上記構成では、バイパス弁開弁処理を停止した後、暖機完了時も含め、ターボチャージャの暖機がある程度進行したときに絞り弁閉弁処理を停止するようにしている。このため、バイパス弁開弁処理を停止してから予め定められた所定期間が経過したときに絞り弁閉弁処理を停止するようにした場合とは異なり、ターボチャージャの運転状態や機関運転状態に即してバイパス弁開弁処理を停止してから絞り弁閉弁処理を停止するまでの期間を設定することができ、絞り弁閉弁処理の停止が必要以上に遅れたり、ターボチャージャの暖機がほとんど進行していない状態で絞り弁閉弁処理が停止されたりすることを抑制することができるようになる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、前記暖機進行度合判定手段は前記バイパス弁開弁処理の停止後における吸気圧の上昇量が所定値以上になったことをもって前記ターボチャージャの暖機度合が所定の度合まで進行した旨判定することをその要旨とする。

ターボチャージャの暖機が進行すると、その暖機によって消費される排気の熱エネルギーが減少するようになり、その減少分はタービンホイールを回転させるためのエネルギーとして利用できるようになるため、ターボチャージャの回転が上昇し、これに伴って過給が行われ吸気圧が上昇するようになる。したがって、請求項３に記載の発明によるように、バイパス弁開弁処理の停止後における吸気圧の上昇量を監視し、これが所定値以上になったことをもってターボチャージャの暖機度合が所定の度合まで進行した旨を精度良く判定することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記触媒昇温停止手段は前記ターボチャージャが暖機完了状態にあるか否かを判定する暖機完了判定手段を含み、前記触媒昇温処理の停止に際して前記暖機完了判定手段によって前記ターボチャージャが暖機完了状態である旨判定されたときには、前記遅延処理を禁止するとともに前記バイパス弁開弁処理及び前記絞り弁閉弁処理を同時に停止することをその要旨とする。

触媒昇温処理が比較的長期間にわたって実行された場合、ターボチャージャは既に暖機完了状態に移行している場合もある。このようにターボチャージャが暖機完了状態に移行した場合には、排気の熱エネルギーがターボチャージャの暖機によって消費されてしまうことがなく、その排気の有するエネルギーの多くをタービンホイールの回転エネルギーに変換することができるようになる。すなわち、ターボチャージャによる過給を速やかに開始できる状態にある。この点、上記構成によれば、ターボチャージャが暖機完了状態にあると判定された場合には、バイパス弁開弁処理及び絞り弁閉弁処理を同時に停止させることで、ターボチャージャの過給圧を速やかに上昇させることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の内燃機関の制御装置において、前記暖機完了判定手段は、前記バイパス弁開弁処理を停止する前のターボチャージャの回転速度が所定回転速度以上であることをもって前記ターボチャージャが暖機完了状態にある旨判定することをその要旨とする。

バイパス弁が開弁している場合であっても、内燃機関から排出される排気の一部はターボチャージャに流入するため、徐々にではあるがターボチャージャの暖機が進行する。そしてこのようにターボチャージャの暖機が進行すると、その暖機によって消費される排気の熱エネルギーが減少するため、徐々にターボチャージャの回転速度が上昇するようになる。このため、ターボチャージャの暖機が完了したときのターボチャージャの回転速度を上記所定回転速度として設定することにより、ターボチャージャの回転速度がこの所定回転速度以上であることをもってターボチャージャが暖機完了状態にある旨を判定することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載の内燃機関の制御装置において、前記暖機完了判定手段は前記ターボチャージャから排気通路に排出される排気の圧力が前記バイパス弁開弁処理の停止前において所定圧力以上であることをもって前記ターボチャージャが暖機完了状態にある旨判定することをその要旨とする。

バイパス弁が開弁している場合であっても、内燃機関から排出される排気の一部はターボチャージャに流入するため、徐々にではあるがターボチャージャの暖機が進行する。そしてこのようにターボチャージャの暖機が進行すると、その暖機によって消費される排気の熱エネルギーが減少するため、ターボチャージャから排気通路に排出される排気の圧力（排出圧）が上昇するようになる。このため、ターボチャージャの暖機が完了したときの排出圧を所定圧力として設定することにより、排出圧がこの所定圧力以上であることをもってターボチャージャが暖機完了状態にある旨を判定することができる。尚、本構成を請求項５に記載の構成に適用する場合にあっては、条件１：ターボチャージャから排気通路に排出される排気の圧力がバイパス弁開弁処理の停止前において所定圧力以上であること、条件２：バイパス弁開弁処理を停止する前のターボチャージャの回転速度が所定回転速度以上であること、の各条件のうちいずれか一方が成立したときに、ターボチャージャが暖機完了状態にある旨判定するようにしてもよいし、各条件のうち少なくとも一方が成立したときに、ターボチャージャが暖機完了状態にある旨判定するようにしてもよい。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記触媒昇温停止手段は触媒昇温処理が前記内燃機関のアイドル運転時に実行されているときに加速要求があったことを条件に触媒昇温処理を停止するものであることをその要旨とする。

上記構成によれば、加速要求に伴って触媒昇温処理を停止する際に、ターボチャージャの暖機を促進してターボチャージャの回転速度、ひいては過給圧を速やかに上昇させることができ、良好な機関加速性を得ることができるようになる。

本発明の実施形態にかかる制御装置及びこれが適用されるディーゼルエンジンの構成を示す模式図。 同実施形態にかかる触媒昇温停止処理についてその処理手順を示すフローチャート。 ターボチャージャの回転速度と機関回転速度、燃料噴射量、吸入空気量、吸気圧との関係を示すグラフ。 同実施形態の触媒昇温停止処理の実行時におけるアクセル操作量、バイパス弁の開度、排気絞り弁の開度、ターボチャージャの回転速度、導入圧及び排出圧、吸気圧、並びにターボチャージャの温度の推移を示すタイミングチャート。

以下、この発明を、ディーゼルエンジンの制御装置に具体化した一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
図１は本実施形態にかかる電子制御装置１００及びディーゼルエンジン１０（以下、単にエンジン１０と称する）の概略構成を示している。図１に示すように、エンジン１０の燃焼室１１には気筒毎に燃料噴射弁１２が設けられており、これら燃料噴射弁１２はコモンレール１３に接続されている。図示しない燃料タンクから汲み上げられた燃料が、サプライポンプ１４によって圧縮された後、コモンレール１３に充填されて燃料噴射弁１２に供給される。そして、こうして供給された燃料が燃料噴射弁１２から燃焼室１１に噴射供給される。

また、エンジン１０の燃焼室１１には吸気通路２０及び排気通路３０が接続されている。排気通路３０には、排気中に含まれる煤を主成分とする微粒子（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集するＰＭフィルタや、窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化を行う吸蔵還元型のＮＯｘ触媒を担持した排気浄化触媒３１が設けられている。そして、排気通路３０にあって排気浄化触媒３１の下流側にはアクチュエータ４２によってその開度が調節される排気絞り弁４１が設けられている。

吸気通路２０及び排気通路３０には、ターボチャージャ５０が接続されている。ターボチャージャ５０は、タービンホイール５２とコンプレッサホイール５３と、これらホイール５２，５３を連結して回転可能に支持するロータリーシャフト５１とを有している。ターボチャージャ５０においては、排気通路３０内を流れる排気がタービンホイール５２に吹き付けられることによって、ロータリーシャフト５１が回転し、それに伴ってコンプレッサホイール５３が回転する。そして、コンプレッサホイール５３が回転することによって、吸気通路２０内の空気が加圧されて燃焼室１１に送り込まれる。

また、排気通路３０には、同排気通路３０におけるターボチャージャ５０の上流側部分及び下流側部分を連通して同ターボチャージャ５０をバイパスするバイパス通路３５が接続されている。このバイパス通路３５には、アクチュエータ３７によってその開度が調節されるバイパス弁３６が設けられており、このバイパス弁３６の開度が変更されることによってバイパス通路３５の流路断面積が調整される。

上述した排気絞り弁４１の開度制御、バイパス弁３６の開度制御、燃料噴射弁１２による燃料噴射量の制御等、エンジン１０の運転にかかる各制御は、電子制御装置１００によって実行される。尚、電子制御装置１００は、演算装置、駆動回路の他、各種制御の演算結果やその演算に用いられる関数マップ等を記憶する記憶装置等を備えている。

また、電子制御装置１００には、吸気通路２０に設けられて吸入空気量ＧＡを検出するエアフロメータ６１や、吸気圧ＰＭを検出する吸気圧センサ６２、アクセル操作量ＡＣＣＰを検出するアクセルセンサ６３、機関冷却水温ＴＨＷを検出する水温センサ６４等が接続されている。そして、これら各種センサの出力信号は電子制御装置１００に取り込まれ、取り込まれた各種センサの出力信号に基づいてエンジン１０の運転にかかる各制御が実行される。

更に、電子制御装置１００は、排気浄化触媒３１を昇温させる触媒昇温処理を実行する。この触媒昇温処理は、機関始動の直後等、同触媒３１の温度が低く充分に活性化されていない状況下にあると判断される場合や、いわゆるフィルタ再生処理やＳ被毒回復処理が行われる場合に、排気浄化触媒３１を高温環境下におくべく実行される処理である。本実施形態における触媒昇温処理は、バイパス弁３６の開度を開弁側に変更させるバイパス弁開弁処理と、排気絞り弁４１の開度を閉弁側に変更させる絞り弁閉弁処理とが併せて行われることによって実行される。尚、バイパス弁開弁処理を通じてバイパス弁３６が開弁されると、ターボチャージャ５０に流れる排気の量が減少する一方、バイパス通路３５を流れる排気の量が増大する。更に、絞り弁閉弁処理を通じて排気絞り弁４１が閉弁されると、排気通路３０から外部に排出される排気の量が減少するため、同排気通路３０内の排気は高温高圧の状態になる。その結果、触媒昇温処理の実行中は、排気浄化触媒３１には高温高圧の排気が流れ込むようになり、同排気浄化触媒３１が速やかに温度上昇するようになる。

ところで、触媒昇温処理の実行中において、加速要求が生じる等、エンジン１０の駆動力を速やかに増大させる必要が生じた際には、触媒昇温処理の実行を停止することによってターボチャージャ５０に導入する排気の量を増大させて、過給圧を速やかに上昇させるのが望ましい。

ここで、触媒昇温処理が実行されている間は、ターボチャージャ５０を通過する排気の量が減少してターボチャージャ５０と排気との間でなされる熱交換の程度が小さくなるため、同ターボチャージャ５０の暖機が充分になされないことがある。そのため、例えば、ターボチャージャ５０の暖機状態を考慮せず、その暖機が充分に進行していない状況下で触媒昇温処理を停止すると、ターボチャージャ５０の暖機によって消費される排気の熱エネルギーが多くなるため、その回転速度の上昇が緩慢となり過給圧を速やかに上昇させることができないおそれがある。

そこで、本実施形態においては、触媒昇温処理の停止後にターボチャージャ５０の過給圧を速やかに上昇させるべく、触媒昇温処理を停止するに際し、バイパス弁開弁処理を停止するとともに、同バイパス弁開弁処理の停止よりも遅れて絞り弁閉弁処理を停止する遅延処理を実行するようにしている。以下、この触媒昇温処理を停止する際の処理手順について図２を参照して説明する。尚、図２はこの触媒昇温停止処理についてその処理手順を示すフローチャートである。この一連の処理は電子制御装置１００によって繰り返し実行される。

図２に示すように、本処理の実行が開始されると、まず触媒昇温処理が実行中であるか否かが判断される（ステップＳ１１０）。このステップＳ１１０においては、冷間時における機関始動直後のアイドル運転時に排気浄化触媒３１を活性化させるべく触媒昇温処理が実行されているか否かが判断されるものとする。尚、触媒昇温処理の実行条件には、機関冷却水温ＴＨＷが所定温度以下であるといった条件が含まれるものとする。

そして、触媒昇温処理を実行中であると判断されると（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、つづいて加速要求があるか否かが判断される（ステップＳ１２０）。すなわち、アクセル操作量ＡＣＣＰが「０」でなくなったことをもって加速要求があると判断される。そして、アクセル操作量が「０」でなく加速要求があると判断されると（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、本処理は次のステップに移行する。尚、加速要求があると判断された場合であっても、触媒昇温処理が完全に停止されるまで、すなわちバイパス弁３６が閉弁され且つ排気絞り弁４１が開弁されるまでは燃料噴射量の増量操作は停止されている。

つづいて、タービンホイール５２の回転速度、すなわちターボチャージャ５０の回転速度Ｎｔと、排気通路３０からターボチャージャ５０に導入される排気の圧力である導入圧Ｐｉｎ、ターボチャージャ５０から排気通路３０に排出される排気の圧力である排出圧Ｐｏｕｔが推定される（ステップＳ１３０）。このステップＳ１３０においては、エンジン回転速度ＮＥや燃料噴射量Ｑ、吸入空気量ＧＡ、吸気圧ＰＭといった加速要求がなされる直前における機関運転状態を示す各種パラメータに基づいて、これらターボチャージャ５０の回転速度Ｎｔ及び導入圧Ｐｉｎ、排出圧Ｐｏｕｔを推定するようにしている。

具体的には、例えばターボチャージャ５０の回転速度Ｎｔの推定は、図３に示されるようなマップを参照して行われる。図３に示されるようにこのマップにはターボチャージャ５０の回転速度Ｎｔとエンジン回転速度ＮＥ、燃料噴射量Ｑ、吸入空気量ＧＡ、吸気圧ＰＭとの関係がそれぞれ記憶されている。こうした各マップに基づいてターボチャージャ５０の回転速度の推定値であるＮｔ（ＮＥ），Ｎｔ（Ｑ），Ｎｔ（ＧＡ），Ｎｔ（ＰＭ）が算出される。ここで、各マップにあっては基本的にターボチャージャ５０の回転速度Ｎｔとエンジン回転速度ＮＥとの関係を示すマップのように、エンジン回転速度ＮＥが高いほど、また燃料噴射量Ｑや、吸入空気量ＧＡ、吸気圧ＰＭが高いほどターボチャージャ５０の回転速度の推定値「Ｎｔ（）」として大きな値が算出される。

そして、算出されたターボチャージャ５０の回転速度の推定値を下式（１）に用いることにより現在のターボチャージャ５０の回転速度Ｎｔが推定される。

Ｎｔ＝ｆ１｛Ｎｔ（ＮＥ），Ｎｔ（Ｑ），Ｎｔ（ＧＡ），Ｎｔ（ＰＭ）｝ …（１）

上式（１）の「ｆ１｛｝」は、ターボチャージャ５０の回転速度Ｎｔを求めるための関数であり、上記推定値Ｎｔ（ＮＥ），Ｎｔ（Ｑ），Ｎｔ（ＧＡ），Ｎｔ（ＰＭ）を引数としている。尚、この関数「ｆ１｛｝」は、実験等を通じて予め求められ、電子制御装置１００の記憶装置に関数マップとして記憶されている。

また、上記ターボチャージャ５０の回転速度Ｎｔと同様に、導入圧Ｐｉｎの推定においても、まず導入圧Ｐｉｎとエンジン回転速度ＮＥ，燃料噴射量Ｑ，吸入空気量ＧＡ，吸気圧ＰＭとの関係が記憶されているマップに基づいて導入圧Ｐｉｎの推定値であるＰｉｎ（ＮＥ），Ｐｉｎ（Ｑ），Ｐｉｎ（ＧＡ），Ｐｉｎ（ＰＭ）が算出される。そして、算出された導入圧Ｐｉｎの推定値を下式（２）に用いることにより現在の導入圧Ｐｉｎが推定される。

Ｐｉｎ＝ｆ２｛Ｐｉｎ（ＮＥ），Ｐｉｎ（Ｑ），Ｐｉｎ（ＧＡ），Ｐｉｎ（ＰＭ）｝ …（２）

上式（２）の「ｆ２｛｝」は、導入圧Ｐｉｎを求めるための関数であり、上記推定値Ｐｉｎ（ＮＥ），Ｐｉｎ（Ｑ），Ｐｉｎ（ＧＡ），Ｐｉｎ（ＰＭ）を引数としている。尚、この関数「ｆ２｛｝」は、実験等を通じて予め求められ、電子制御装置１００の記憶装置に関数マップとして記憶されている。

更に、以下の式（３）に基づいてターボチャージャ５０の温度θｔが推定されるとともに、式（４）に基づいて排出圧Ｐｏｕｔが推定される。

θｔ＝ｆ３（Ｎｔ，Ｑ，ＧＡ） …（３）
Ｐｏｕｔ＝ｆ４（Ｎｔ，θｔ，Ｐｉｎ） …（４）

上式（３）の「ｆ３｛｝」は、Ｎｔ，Ｑ，ＧＡを引数としてターボチャージャ５０の温度θｔを推定するための関数であり、式（４）の「ｆ４｛｝」はＮｔ，θｔ，Ｐｉｎを引数として排出圧Ｐｏｕｔを推定するための関数である。これら関数は、実験等を通じて予め求められ、電子制御装置１００の記憶装置に関数マップとして記憶されている。

こうしてターボチャージャ５０の回転速度Ｎｔ及び、導入圧Ｐｉｎ、排出圧Ｐｏｕｔが推定された後、推定されたターボチャージャ５０の回転速度Ｎｔが所定回転速度Ｎｔｐ以上であるか否かが判定される（ステップＳ１４０）。更には、排出圧Ｐｏｕｔが所定圧力Ｐｏｕｔｐ以上であるか否かが判定される（ステップＳ１５０）。

ここで、ターボチャージャ５０の回転速度Ｎｔが所定回転速度Ｎｔｐ未満であると判定され（ステップＳ１４０：ＮＯ）、且つ排出圧Ｐｏｕｔが所定圧力Ｐｏｕｔｐ未満であると判定されると（ステップＳ１５０：ＮＯ）、ターボチャージャ５０の暖機は完了していないとして、本処理は次の行程に移行する。尚、上記所定回転速度Ｎｔｐは、ターボチャージャ５０の回転速度Ｎｔが所定回転速度Ｎｔｐ以上である場合には、同ターボチャージャ５０が暖機完了状態にあると判定できる値に設定されている。また、上記所定圧力Ｐｏｕｔｐは、排出圧Ｐｏｕｔが所定圧力Ｐｏｕｔｐ以上である場合には、ターボチャージャ５０が暖機完了状態にあると判定できる値に設定されている。これら所定回転速度Ｎｔｐ及び所定圧力Ｐｏｕｔｐは、実験等を通じて予め求められた値に設定されている。

つづいて、バイパス弁開弁処理を停止する、すなわちバイパス弁３６が閉弁側に調整される（ステップＳ１６０）。そして、吸気圧ＰＭの上昇量ΔＰＭが所定値ＰＭｐ以上であるか否かが判定される（ステップＳ１７０）。

ここで、ターボチャージャ５０の暖機が進行すると、その暖機によって消費される排気の熱エネルギーが減少するようになり、その減少分はタービンホイール５２を回転させるためのエネルギーとして利用できるようになるため、ターボチャージャ５０の回転が上昇し、これに伴って過給が行われ吸気圧ＰＭが上昇するようになる。

そのため、ステップＳ１７０においては、バイパス弁開弁処理の停止後における吸気圧ＰＭの上昇量ΔＰＭを監視し、これが所定値ＰＭｐ以上になったことをもって、ターボチャージャ５０の回転速度が速やかに上昇可能な程度である所定度合までターボチャージャ５０の暖機度合が進行した旨を判定することができる。

そして、吸気圧ＰＭの上昇量ΔＰＭが所定値ＰＭｐ以上であると判定されると（ステップＳ１７０：ＹＥＳ）、バイパス弁開弁処理の停止後から所定期間絞り弁閉弁処理が継続されたことにより、ターボチャージャ５０の暖機度合が上記所定度合まで進行した、又は暖機が完了したとして、絞り弁閉弁処理を停止する、すなわち排気絞り弁４１が開弁側に調整される（ステップＳ１９０）。

また、本実施形態においては、吸気圧ＰＭの上昇量ΔＰＭが所定値ＰＭｐ以上にならないままの期間を計時するために、カウンタＣが設定されている。具体的には、上記ステップＳ１６０にてバイパス弁開弁処理が停止されてから一定期間が経過する毎にカウンタＣの値がインクリメントされる。そして、吸気圧ＰＭの上昇量ΔＰＭが所定値ＰＭｐ未満であると判定されるとともに（ステップＳ１７０：ＮＯ）、カウンタＣの値が所定値Ｃｐ未満である間は（ステップＳ１８０：ＮＯ）、絞り弁閉弁処理が継続して行われることとなる。一方、吸気圧ＰＭの上昇量ΔＰＭが所定値ＰＭｐ未満のままでカウンタＣの値が所定カウンタ値Ｃｐ以上になると（ステップＳ１８０：ＹＥＳ）、バイパス弁３６の故障等により、ターボチャージャ５０の暖機の進行が遅れている可能性があるとして、絞り弁閉弁処理を強制的に停止する。こうしてカウンタＣの値に応じて絞り弁閉弁処理を強制的に停止することによって、触媒昇温処理を停止しない状況が過剰に継続することを抑制することができる。ちなみに、故障によりバイパス弁３６が開弁状態のままになった場合でも排気絞り弁４１を開弁させることができれば、ターボチャージャ５０による過給作用は望めないものの、機関運転を継続することはできる。そして、絞り弁閉弁処理を停止した後、本処理は一旦終了する。本実施形態においては、こうしたステップＳ１６０〜ステップＳ１９０が遅延処理に相当する。

一方、バイパス弁３６が開弁している場合であっても、エンジン１０から排出される排気の一部はターボチャージャ５０に流入するため、徐々にではあるがターボチャージャ５０の暖機が進行する。そしてこのようにターボチャージャ５０の暖機が進行すると、その暖機によって消費される排気の熱エネルギーが減少するため、徐々にターボチャージャ５０の回転速度Ｎｔや排出圧Ｐｏｕｔが上昇するようになる。

そのため、ステップＳ１４０において、ターボチャージャ５０の暖機が完了したときのターボチャージャ５０の回転速度Ｎｔを所定回転速度Ｎｔｐとして設定することにより、ターボチャージャ５０の回転速度Ｎｔがこの所定回転速度Ｎｔｐ以上であることをもってターボチャージャ５０が暖機完了状態にある旨判定することができる。

また、ステップＳ１５０において、ターボチャージャ５０の暖機が完了したときの排出圧Ｐｏｕｔを所定圧力Ｐｏｕｔｐとして設定することにより、排出圧Ｐｏｕｔがこの所定圧力Ｐｏｕｔｐ以上であることをもってターボチャージャ５０が暖機完了状態にある旨判定することができる。

そして、ターボチャージャ５０の回転速度Ｎｔが所定回転速度Ｎｔｐ以上であると判定される（ステップＳ１４０：ＹＥＳ）、又は排出圧Ｐｏｕｔが所定圧力Ｐｏｕｔｐ以上であると判定されると（ステップＳ１５０：ＹＥＳ）、ターボチャージャ５０は既に暖機完了状態にあるとして遅延処理を禁止し、バイパス弁開弁処理及び絞り弁閉弁処理を同時に停止する、すなわちバイパス弁３６が閉弁側に調整されるとともに排気絞り弁４１が開弁側に調整される（ステップＳ２００）。そして、本処理は一旦終了する。

なお、触媒昇温処理の実行中ではないと判断される（ステップＳ１１０：ＮＯ）、又はアクセル操作量が「０」であり加速要求がないと判断されると（ステップＳ１２０：ＮＯ）、本処理は一旦終了する。

次に、触媒昇温停止処理の実行時におけるアクセル操作量ＡＣＣＰ、バイパス弁３６の開度、排気絞り弁４１の開度、ターボチャージャ５０の回転速度Ｎｔ、導入圧Ｐｉｎ及び排出圧Ｐｏｕｔ、吸気圧ＰＭ、そしてターボチャージャ５０の温度の推移について、図４を参照して説明する。尚、図４は、上記パラメータの推移を示すタイミングチャートである。

図４に示すように、触媒昇温処理の実行中にアクセル操作がなされると、ターボチャージャ５０の回転速度Ｎｔが所定回転速度Ｎｔｐ以上であるか否かと、排出圧Ｐｏｕｔが所定圧力Ｐｏｕｔｐ以上であるか否かが判定される（タイミングｔ１）。ここで、例えば、図４に一点鎖線にて示すように、ターボチャージャ５０の回転速度Ｎｔが所定回転速度Ｎｔｐ以上である場合には、ターボチャージャ５０が既に暖機完了状態にあるとしてバイパス弁開弁処理の停止及び絞り弁閉弁処理の停止を同時に行う。こうした場合においては、タイミングｔ１以降にてターボチャージャ５０の回転速度Ｎｔが速やかに上昇することとなる。

一方、図４に実線にて示すように、ターボチャージャ５０の回転速度Ｎｔが所定回転速度Ｎｔｐ未満であり、且つ排出圧Ｐｏｕｔが所定圧力Ｐｏｕｔｐ未満であると判定される場合には、ターボチャージャ５０の暖機が完了していないとして、先にバイパス弁開弁処理の停止のみが行われる。そして、バイパス弁開弁処理の停止がなされてから吸気圧ＰＭの上昇量ΔＰＭが所定値ＰＭｐ以上になると、ターボチャージャ５０の暖機度合が所定の度合まで進行したとして、絞り弁閉弁処理の停止を行う（タイミングｔ２）。こうして遅延処理を行うことにより、図４に二点鎖線にて示すように、仮にターボチャージャ５０の暖機が完了していないのにもかかわらずバイパス弁開弁処理の停止及び絞り弁閉弁処理の停止を同時に行う場合よりも、ターボチャージャ５０の回転速度Ｎｔが速やかに上昇することとなる。

以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）触媒昇温処理を停止するに際して、まずバイパス弁開弁処理が停止される。これによりバイパス弁３６が閉弁側に調整されるため、ターボチャージャ５０を通過する排気の量が増大する。また、このようにバイパス弁開弁処理が停止されても所定期間が経過するまでは絞り弁閉弁処理が引き続き実行されているため、排気通路３０における排気の温度及び圧力は高い状態のまま維持される。したがって、バイパス弁開弁処理が停止されると、ターボチャージャ５０には一時的に高温高圧の排気が多量に流入するようになり、これによってターボチャージャ５０の暖機が急速に進行するようになる。そして、ターボチャージャ５０の暖機がある程度進行した状況又は暖機が完了した状況の下で、絞り弁閉弁処理が停止されるため、ターボチャージャ５０の回転速度は速やかに上昇するようになり、同ターボチャージャ５０の過給圧についてもこれを速やかに上昇させることができるようになる。

（２）バイパス弁開弁処理を停止した後、暖機完了時も含め、ターボチャージャ５０の暖機がある程度進行したときに絞り弁閉弁処理を停止するようにしている。このため、バイパス弁開弁処理を停止してから予め定められた所定期間が経過したときに絞り弁閉弁処理を停止するようにした場合とは異なり、バイパス弁開弁処理を停止してから絞り弁閉弁処理を停止するまでの期間をターボチャージャ５０の運転状態や機関運転状態により変化するターボチャージャ５０の暖機進行度合に基づいて設定することができ、絞り弁閉弁処理の停止が必要以上に遅れたり、ターボチャージャ５０の暖機がほとんど進行していない状態で絞り弁閉弁処理が停止されたりすることを抑制することができるようになる。

（３）触媒昇温処理が比較的長期間にわたって実行された場合、ターボチャージャ５０は既に暖機完了状態に移行している場合もある。このようにターボチャージャ５０が暖機完了状態に移行した場合には、排気の熱エネルギーがターボチャージャ５０の暖機によって消費されてしまうことがなく、その排気の有するエネルギーの多くをタービンホイール５２の回転エネルギーに変換することができるようになり、またターボチャージャ５０の排出圧Ｐｏｕｔも増大するようになる。すなわち、ターボチャージャ５０による過給を速やかに開始できる状態にある。この点、上記実施形態によれば、バイパス弁開弁処理の停止前において、・ターボチャージャ５０の回転速度Ｎｔが所定回転速度Ｎｔｐ以上である、・ターボチャージャ５０の排出圧Ｐｏｕｔが所定圧力Ｐｏｕｔｐ以上である、各条件のうち少なくとも一方が成立したときは、ターボチャージャ５０が暖機完了状態にあると判定し、バイパス弁開弁処理及び絞り弁閉弁処理を同時に停止させることで、ターボチャージャ５０の過給圧を速やかに上昇させることができる。

（４）加速要求に伴って触媒昇温処理を停止する際に、ターボチャージャ５０の暖機を促進してターボチャージャ５０の回転速度Ｎｔ、ひいては過給圧を速やかに上昇させることができ、良好な機関加速性を得ることができるようになる。

尚、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態においては、ターボチャージャ５０の回転速度Ｎｔを、エンジン回転速度ＮＥ、燃料噴射量Ｑ、吸入空気量ＧＡ、吸気圧ＰＭといった機関運転状態を示すパラメータに基づいて推定するようにしていた。ターボチャージャの回転速度Ｎｔをこうしたパラメータ以外のパラメータに基づいて推定するようにしてもよいし、ターボチャージャの回転速度を直接検出してその検出値をターボチャージャの回転速度Ｎｔとして用いるようにしてもよい。

・上記変形例と同様に、排出圧Ｐｏｕｔについても、上記実施形態で用いたパラメータ以外のパラメータに基づいて推定するようにしてもよいし、ターボチャージャから排気通路に排出される排気の圧力を直接検出してその検出圧を排出圧Ｐｏｕｔとして用いるようにしてもよい。

・上記実施形態においては、図２に示すように、触媒昇温処理を停止する際に、ターボチャージャ５０の回転速度Ｎｔが所定回転速度Ｎｔｐ以上であると判断されるか（ステップＳ１４０：ＹＥＳ）、又は排出圧Ｐｏｕｔが所定圧力Ｐｏｕｔｐ以上であると判断されると（ステップＳ１５０：ＹＥＳ）、ターボチャージャ５０の暖機が完了しているとして遅延処理を禁止するようにしていた。この他、ステップＳ１４０にてターボチャージャの回転速度Ｎｔが所定回転速度Ｎｔｐ以上であると判断され且つステップＳ１５０にて排出圧Ｐｏｕｔが所定圧力Ｐｏｕｔｐ以上であると判断されることをもって遅延処理を禁止するようにしてもよい。また、ステップＳ１５０を省略して、ターボチャージャの回転速度Ｎｔが所定回転速度Ｎｔｐ以上であると判断された場合に遅延処理を禁止するようにしてもよいし、ステップＳ１４０を省略して、排出圧Ｐｏｕｔが所定圧力Ｐｏｕｔｐ以上である場合にのみ遅延処理を禁止するようにしてもよい。さらには、吸入空気量ＧＡや吸気圧ＰＭ等、ターボチャージャ５０の回転速度Ｎｔや排出圧Ｐｏｕｔ以外のパラメータに基づいて遅延処理を禁止するか否かを判断するようにしてもよい。

・ターボチャージャの暖機が完了しているか否かに関わらず、触媒昇温処理を停止する際に必ず遅延処理を実行するようにしてもよい。すなわち、図２に示した触媒昇温停止処理において、ステップＳ１４０及びステップＳ１５０、ステップＳ２００を省略するようにしてもよい。こうした形態においては、上記実施形態における効果の（１）及び（２），（４）に準ずる効果を得ることができる。

・バイパス弁開弁処理の停止後にて、吸気圧ＰＭの上昇量ΔＰＭが所定値ＰＭｐ以上にならないまま、カウンタＣが所定値Ｃｐ以上になったときに（ステップＳ１８０：ＹＥＳ）、強制的に絞り弁閉弁処理を停止させるようにしていたが、このステップＳ１８０を省略してもよい。すなわち、バイパス弁開弁処理の停止後に上昇量ΔＰＭが所定値ＰＭｐ以上になったと判断されるときにのみ絞り弁閉弁処理を停止させるようにしてもよい。

・上記実施形態においては、バイパス弁開弁処理の停止後に吸気圧ＰＭの上昇量ΔＰＭが所定値ＰＭｐ以上になったことをもって（ステップＳ１７０：ＹＥＳ）、ターボチャージャ５０の暖機度合が所定の度合まで進行し、絞り弁閉弁処理を停止させると同ターボチャージャ５０の回転速度が速やかに上昇する状態にあると判定するようにしていた。ターボチャージャの暖機度合の判定は、吸気圧ＰＭ以外のパラメータに基づいてなされるようにしてもよい。例えば、吸気圧ＰＭと吸入空気量ＧＡとは相関を有して変化するため、上記実施形態におけるステップＳ１７０にて、例えばバイパス弁開弁処理の停止後における吸入空気量ＧＡの上昇量に基づいてターボチャージャの暖機度合を判定するようにしてもよい。また、開度センサによってバイパス弁の開度を検出するようにして、バイパス弁開弁処理の停止後において、バイパス弁の開度が所定開度（例えば全閉）まで減少したこと、あるいは所定開度まで減少してからから所定の期間が経過したことをもってターボチャージャの暖機度合が所定の度合まで進行した旨判定するようにしてもよい。この他、ターボチャージャの回転速度Ｎｔや、ターボチャージャから排気通路に排出される排気の圧力である排出圧Ｐｏｕｔ等のパラメータに基づいてターボチャージャの暖機度合を判定してもよい。

・ターボチャージャ５０の暖機度合が所定の度合まで進行した旨判定されたときに（ステップＳ１７０：ＹＥＳ）、バイパス弁開弁処理の停止から所定期間が経過したと判断して、絞り弁閉弁処理を停止するようにしていた。この他、予め所定期間を一定期間として定め、ステップＳ１７０にてバイパス弁開弁処理の停止から上記一定期間が経過したか判断するとともに、同ステップＳ１７０にて一定期間が経過したと判断されることをもって絞り弁閉弁処理を停止するようにしてもよい。こうした形態においては、上記実施形態における効果の（１）及び（３），（４）に準ずる効果を得ることができる。

・触媒昇温処理の実行中であって、加速要求があることを条件に（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、触媒昇温処理の停止を行うようにしていたが、機関冷却水温ＴＨＷが既に上記所定温度よりも高くなっている等、触媒昇温処理の実行条件が不成立になったことを条件に触媒昇温処理の停止をするようにしてもよい。こうした形態においては、上記実施形態の効果の（１）〜（３）に準ずる効果を得ることができる。尚、触媒昇温処理の実行条件が不成立になったこと及び加速要求があることの２つの条件を触媒昇温処理の停止を行う条件として用い、この２つの条件のうち一方が満たされることをもって触媒昇温処理の停止を実行するようにしてもよい。

・上記実施形態及び各変形例では、機関始動の直後のアイドル運転時に排気浄化触媒３１を活性化させるべく触媒昇温処理が実行されている場合に遅延処理を実行する例を示したが、同遅延処理はフィルタ再生やＳ被毒回復処理を行うために触媒昇温処理が実行されている場合に実行するようにしてもよい。

・上記実施形態にあってはＰＭフィルタやＮＯｘ触媒を担持した排気浄化触媒３１を対象として触媒昇温処理を実行する構成を示したが、本願発明はこうした構成に限定されるものではない。すなわち、ＰＭフィルタやＮＯｘ触媒からなる排気浄化触媒に限らず、触媒昇温処理を通じて排気の浄化機能が促進される排気浄化触媒を備えるエンジンであれば、本願発明を適用することができる。

・また、上記実施形態にあってはディーゼルエンジン１０の電子制御装置１００として本願発明の制御装置を具体化した例を示したが、本願発明はディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンの電子制御装置として具体化することもできる。

１０…ディーゼルエンジン（内燃機関）、１１…燃焼室、１２…燃料噴射弁、１３…コモンレール、１４…サプライポンプ、２０…吸気通路、３０…排気通路、３１…排気浄化触媒、３５…バイパス通路、３６…バイパス弁、３７…アクチュエータ、４１…排気絞り弁、４２…アクチュエータ、５０…ターボチャージャ、５１…ロータリーシャフト、５２…タービンホイール、５３…コンプレッサホイール、６１…エアフロメータ、６２…吸気圧センサ、６３…アクセルセンサ、６４…水温センサ、１００…電子制御装置（触媒昇温手段、触媒昇温停止手段、暖機進行度合判定手段、暖機完了判定手段）。

Claims (7)

1. 排気通路に設けられて排気圧により駆動するターボチャージャと、同ターボチャージャの下流側の前記排気通路に設けられた排気浄化触媒と、前記排気通路における前記ターボチャージャの上流側部分及び下流側部分を連通して同ターボチャージャをバイパスするバイパス通路と、同バイパス通路の流路断面積を調整可能なバイパス弁と、前記排気浄化触媒の下流側における前記排気通路の流路断面積を調整可能な排気絞り弁とを備える内燃機関に適用されて、前記バイパス弁を開弁側に調整するバイパス弁開弁処理と前記排気絞り弁を閉弁側に調整する絞り弁閉弁処理とを併せて実行することによって前記排気浄化触媒を昇温させる触媒昇温処理を実行する触媒昇温手段を備える内燃機関の制御装置において、
   前記触媒昇温処理を停止するに際し、前記バイパス弁開弁処理を停止するとともに同バイパス弁開弁処理の停止よりも遅れて前記絞り弁閉弁処理を停止する遅延処理を実行する触媒昇温停止手段を備える
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記触媒昇温停止手段は前記バイパス弁開弁処理を停止した後における前記ターボチャージャの暖機進行度合を判定する暖機進行度合判定手段を含み、同暖機進行度合判定手段により前記ターボチャージャの暖機度合が所定の度合まで進行した旨判定されたときに前記絞り弁閉弁処理を停止する
   請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記暖機進行度合判定手段は前記バイパス弁開弁処理の停止後における吸気圧の上昇量が所定値以上になったことをもって前記ターボチャージャの暖機度合が所定の度合まで進行した旨判定する
   請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記触媒昇温停止手段は前記ターボチャージャが暖機完了状態にあるか否かを判定する暖機完了判定手段を含み、前記触媒昇温処理の停止に際して前記暖機完了判定手段によって前記ターボチャージャが暖機完了状態である旨判定されたときには、前記遅延処理を禁止するとともに前記バイパス弁開弁処理及び前記絞り弁閉弁処理を同時に停止する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記暖機完了判定手段は、前記バイパス弁開弁処理を停止する前のターボチャージャの回転速度が所定回転速度以上であることをもって前記ターボチャージャが暖機完了状態にある旨判定する
   請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記暖機完了判定手段は前記ターボチャージャから排気通路に排出される排気の圧力が前記バイパス弁開弁処理の停止前において所定圧力以上であることをもって前記ターボチャージャが暖機完了状態にある旨判定する
   請求項４又は請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記触媒昇温停止手段は触媒昇温処理が前記内燃機関のアイドル運転時に実行されているときに加速要求があったことを条件に触媒昇温処理を停止するものである
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。

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