JP2020133624A - 車載内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】触媒装置における還元反応を促進し、再始動時に過剰な酸素の還元を速やかに完了させて浄化能力を迅速に回復させることができる車載内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】制御装置は、フューエルカット制御を行う噴射制御部と、点火装置を制御する点火制御部と、アイドリングストップ制御を実行するアイドリングストップ制御部と、過給制御部と、を備えている。制御装置では、燃焼室への燃料の供給が再開されて機関運転を再開したとき（時刻ｔ１３）に、噴射制御部が、空燃比を理論空燃比よりもリッチにするリッチ還元制御を実行する。そして、この制御装置では、過給制御部が、フューエルカット制御が実行されているときにウェイストゲートバルブを閉弁させて、その後の機関運転に伴い解除条件が成立するまでの間（時刻ｔ１０〜時刻ｔ１４）、閉弁状態に保持する閉弁保持制御を実行する。【選択図】図７

Description

この発明は車載内燃機関の制御装置に関するものである。

特許文献１には、内燃機関を自動的に停止し、再始動させることによりアイドリング運転の継続を抑制するアイドリングストップ制御を実行する車載内燃機関を制御する制御装置が開示されている。こうしたアイドリングストップ制御を実行する車両では、内燃機関の運転を停止している間に触媒装置に酸素が吸蔵されるため、再始動直後は触媒装置に酸素が過剰に吸蔵されており、排気の浄化能力が低下している。そこで、特許文献１に記載の制御装置では、再始動時には、空燃比が理論空燃比よりもリッチになるように燃料噴射量を増量し、余剰の燃料を含む排気を触媒装置に導入して触媒装置に吸蔵されている酸素を還元するリッチ還元制御を実行している。

特開２０１２−０３６８４９号公報

こうしたリッチ還元制御により排気の浄化能力を回復させる上では、酸素の還元を速やかに完了させ、浄化能力を迅速に回復させることが望まれている。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するための車載内燃機関の制御装置は、燃料噴射弁と、点火装置と、ウェイストゲートポートを開閉することにより過給圧を制御するウェイストゲートバルブを搭載したターボチャージャと、排気通路における前記ターボチャージャのタービンよりも下流側に配置され、酸素吸蔵能力を有していて排気を浄化する触媒装置と、を備える車載内燃機関に適用される。そして、この制御装置は、前記燃料噴射弁を制御し、減速中に燃焼室への燃料の供給を停止するフューエルカット制御を行う噴射制御部と、前記点火装置を制御する点火制御部と、機関運転を自動的に停止させ再始動させることによりアイドリング運転の継続を抑制するアイドリングストップ制御を実行するアイドリングストップ制御部と、前記ウェイストゲートバルブの開閉を制御する過給制御部と、を備えている。この制御装置は、前記燃焼室への燃料の供給が再開されて機関運転を再開したときに、前記噴射制御部が、空燃比を理論空燃比よりもリッチにするリッチ還元制御を実行する車載内燃機関の制御装置であり、この制御装置では、前記過給制御部が、前記フューエルカット制御が実行されているときに前記ウェイストゲートバルブを閉弁させて、その後の機関運転に伴い解除条件が成立するまでの間、閉弁状態に保持する閉弁保持制御を実行する。

ウェイストゲートバルブが閉弁状態に保持されている場合には、排気通路を流れるガスがターボチャージャのタービンホイールを通過するようになる。タービンホイールを通過して下流側に流れるガスは、タービンホイールの回転に伴い、旋回流となって触媒装置に到達する。そのため、閉弁保持制御を実行していれば、機関運転が再開されてリッチ還元制御が実行されているときに、余剰の燃料を含む排気がタービンホイールを通過し、旋回流となった排気が触媒装置に導入されることになる。この場合、遠心力により排気が排気通路内で拡散し、燃料を含んだ排気が触媒装置に均一に導入されやすくなる。また、旋回流であれば、排気が旋回せずに下流側に向かってまっすぐに流れる場合と比較して、触媒と燃料とが接触する時間を確保できる。そのため、上記構成によれば、リッチ還元制御による触媒装置内の酸素の還元を効率的に行うことができる。

また、上記構成によれば、閉弁保持制御によりウェイストゲートバルブを閉弁させたあと、その後の機関運転に伴って解除条件が成立するまでの間は、ウェイストゲートバルブが閉弁状態に保持される。そのため、機関運転が再開されたときには、すでにウェイストゲートバルブが閉弁状態になっている。したがって、リッチ還元制御の開始時から排気がタービンホイールを通過するようになり、上記の旋回流による作用を生じさせることができる。

したがって、上記構成によれば、旋回流によって触媒装置における還元反応を促進し、再始動時に過剰な酸素の還元を速やかに完了させて浄化能力を迅速に回復させることができるようになる。

車載内燃機関の制御装置の一態様では、前記過給制御部は、前記フューエルカット制御が開始された時点で、前記閉弁保持制御を開始して前記ウェイストゲートバルブを閉弁させる。

フューエルカット制御が実行されていれば、ウェイストゲートバルブを閉弁させても内燃機関の出力トルクが増大することはない。そのため、リッチ還元制御に備えて予めウェイストゲートバルブを閉弁させておくことができる。上記構成によれば、フューエルカット制御が開始された時点から閉弁保持制御を開始するため、最も早い時点からその後のリッチ還元制御に備えてウェイストゲートバルブを閉弁させておくことができる。

なお、フューエルカット制御の実行中は、燃焼室への燃料の供給が停止されているため、燃焼は行われないものの、吸入空気量を制限した状態で吸気及び排気が行われるため、燃焼室内が負圧になる。そのため、フューエルカット制御の実行中にウェイストゲートバルブを閉弁させると、ウェイストゲートバルブの開度が小さくなり、座面に近づいたときにこうした負圧や排気の脈動によってウェイストゲートバルブが振動しやすくなる。その結果、ウェイストゲートバルブが座面に衝突し、音が発生するが、フューエルカット制御の実行中には内燃機関における燃焼が行われておらず、燃焼による音や振動が発生していないため、ウェイストゲートバルブが座面に衝突する音が目立ちやすい。

これに対して、車載内燃機関の制御装置の一態様では、前記過給制御部が、前記フューエルカット制御の実行条件が成立しているときに前記フューエルカット制御の実行に先立って前記ウェイストゲートバルブを閉弁させて、その後の機関運転に伴い解除条件が成立するまでの間、閉弁状態に保持する閉弁保持制御を実行する。

こうした構成によれば、フューエルカット制御を実行する前に、ウェイストゲートバルブを閉弁させ、ウェイストゲートバルブが閉じている状態でフューエルカット制御が開始される。すなわち、内燃機関における燃焼が行われており、ウェイストゲートバルブの振動が発生しにくく、且つウェイストゲートバルブが座面に衝突する音が目立ちにくいときに、ウェイストゲートバルブが閉弁されることになるため、ウェイストゲートバルブが座面に衝突する音が乗員に聞こえにくくなる。

また、この構成であっても、閉弁保持制御によりウェイストゲートバルブを閉弁させたあと、その後の機関運転に伴って解除条件が成立するまでの間は、ウェイストゲートバルブが閉弁状態に保持される。そのため、機関運転が再開されたときには、すでにウェイストゲートバルブが閉弁状態になっている。したがって、リッチ還元制御の開始時から排気がタービンホイールを通過するようになり、上記の旋回流による作用を生じさせることができる。

前記触媒装置よりも下流側に空燃比センサを備えた前記車載内燃機関に適用される車載内燃機関の制御装置の一態様では、前記過給制御部は、前記燃焼室への燃料の供給が再開されて機関運転を再開してから前記空燃比センサによって理論空燃比よりもリッチであることが検知されたことを条件に、前記閉弁保持制御を終了させる。

リッチ還元制御によって排気とともに導入される燃料が、触媒装置に吸蔵されている酸素の還元によって消費し尽くされているときには、空燃比センサには燃料を含まない排気が到達する。一方で、酸素の還元が進行し、触媒装置における酸素の吸蔵量が少なくなると、燃料が消費し尽くされずに触媒装置を通過して空燃比センサに到達するようになる。そのため、上記構成のように、空燃比センサによって理論空燃比よりもリッチであることが検知されたことを条件に、閉弁保持制御を終了させる構成を採用すれば、空燃比センサの検出結果に基づいて、燃料が消費し尽くされなくなるまで酸素の還元が進行していることを確認して閉弁保持制御を終了させることができる。

車載内燃機関の制御装置の一態様では、前記点火制御部は、前記リッチ還元制御を実行している間、点火時期を遅角させる点火遅角制御を実行する。
点火時期を遅角させることにより、ＮＯｘの発生を抑制することができる。上記構成によれば、リッチ還元制御が完了していない間は、点火時期を遅角させてＮＯｘの排出を抑制するため、触媒装置の浄化能力が回復するまでの間のＮＯｘの排出を抑制することができる。

吸気バルブの開閉タイミングを変更する吸気側可変バルブタイミング機構と、排気バルブの開閉タイミングを変更する排気側可変バルブタイミング機構と、を備える車載内燃機関に適用される車載内燃機関の制御装置の一態様では、前記吸気側可変バルブタイミング機構及び排気側可変バルブタイミング機構を制御するバルブタイミング制御部を備え、前記バルブタイミング制御部は、前記リッチ還元制御を実行している間、前記排気側可変バルブタイミング機構により前記排気バルブの閉弁タイミングを最大限遅角させた状態で、前記吸気側可変バルブタイミング機構によって前記吸気バルブの開弁タイミングを調整することにより前記排気バルブ及び前記吸気バルブの双方が開弁している期間であるバルブオーバーラップを制御する排気最遅角制御を実行する。

バルブオーバーラップを利用して、排気を燃焼室内に還流させることにより、ＮＯｘ及びＨＣの排出を抑制することができる。上記構成のように、排気バルブの閉弁タイミングを最大限遅角させた状態で、吸気バルブの開弁タイミングを調整することによりバルブオーバーラップを調整するようにすれば、目標とするバルブオーバーラップの大きさを実現しながらも、吸気バルブの閉弁タイミングを極力遅くして、実圧縮比を小さくすることができる。したがって、上記構成によれば、吸気バルブの閉弁タイミングを遅くすることによるアトキンソンサイクルの実現と、目標とするバルブオーバーラップの実現とを両立しやすくなる。ひいてはアトキンソンサイクルによってポンピングロスを低減し、燃料の消費量を抑制してＮＯｘやＨＣの排出を抑制することができる。

実施形態の制御装置と、同制御装置の制御対象である車載内燃機関の構成を示す模式図。 ターボチャージャにおけるタービンハウジングの断面図。 リッチ還元制御の開始を決定するルーチンの処理の流れを示すフローチャート。 リッチ還元制御の終了を決定するルーチンの処理の流れを示すフローチャート。 閉弁保持制御の開始を決定するルーチンの処理の流れを示すフローチャート。 閉弁保持制御の終了を決定するルーチンの処理の流れを示すフローチャート。 各制御の実行タイミングの関係を示すタイミングチャート。 第２実施形態において閉弁保持制御の開始を決定するルーチンの処理の流れを示すフローチャート。 第２実施形態においてフューエルカット制御の開始を決定するルーチンの処理の流れを示すフローチャート。 第２実施形態における閉弁保持制御の実行タイミングとフューエルカット制御の実行タイミングとの関係を示すタイミングチャート。

（第１実施形態）
以下、車載内燃機関の制御装置の第１実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。

図１に示すように、制御装置１００が制御する車載内燃機関である内燃機関１０には、ウェイストゲートバルブ６０を備えたターボチャージャ５０が搭載されている。ターボチャージャ５０は、内燃機関１０の吸気通路１２に配置されたコンプレッサハウジング５１と、内燃機関１０の排気通路１９に配置されたタービンハウジング５２とを備えている。

吸気通路１２におけるコンプレッサハウジング５１よりも上流側の部分には、吸入空気量と吸気の温度とを検出するエアフロメータ３３が設けられている。一方、吸気通路１２におけるコンプレッサハウジング５１よりも下流側の部分には、上流側から順に、インタークーラ７０、スロットルバルブ３１、吸気圧センサ３６が設けられている。インタークーラ７０は、冷却水との熱交換により吸気を冷却する。スロットルバルブ３１は、モータで駆動され、吸入空気量を調整する。

また、内燃機関１０には、燃焼室１１に対する吸気通路１２の接続部である吸気ポート１３に、吸気ポート１３を流れる吸気中に燃料を噴射する燃料噴射弁であるポート噴射弁１４が設けられている。また、燃焼室１１には、燃焼室１１内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁である筒内噴射弁１５と、燃焼室１１に導入された空気との燃料との混合気を火花放電により着火する点火装置１６が設けられている。そして、燃焼室１１には、排気ポート２２を介して、タービンハウジング５２が設置された排気通路１９が接続されている。

なお、内燃機関１０は直列４気筒の内燃機関であり４つの燃焼室１１を備えているが、図１には、そのうちの１つのみが図示されている。燃焼室１１内で混合気が燃焼すると、ピストン１７が往復動し、内燃機関１０の出力軸であるクランクシャフト１８が回転する。そして、燃焼後の排気は燃焼室１１から排気通路１９に排出される。

吸気ポート１３には吸気バルブ２３が設けられている。そして、排気ポート２２には排気バルブ２４が設けられている。これら吸気バルブ２３及び排気バルブ２４は、クランクシャフト１８の回転が伝達される吸気カムシャフト２５及び排気カムシャフト２６の回転に伴って開閉動作する。

吸気カムシャフト２５には、クランクシャフト１８に対する吸気カムシャフト２５の位相を変更することにより吸気バルブ２３の開閉タイミングを変更する吸気側可変バルブタイミング機構２７が設けられている。また、排気カムシャフト２６には、クランクシャフト１８に対する排気カムシャフト２６の位相を変更することにより排気バルブ２４の開閉タイミングを変更する排気側可変バルブタイミング機構２８が設けられている。

吸気側可変バルブタイミング機構２７と、排気側可変バルブタイミング機構２８と、クランクシャフト１８とには、タイミングチェーン２９が巻き掛けられている。これにより、クランクシャフト１８が回転すると、タイミングチェーン２９を介して回転が伝達され、吸気側可変バルブタイミング機構２７とともに吸気カムシャフト２５が回転し、排気側可変バルブタイミング機構２８とともに排気カムシャフト２６が回転する。

排気通路１９におけるタービンハウジング５２よりも下流側の部分には、排気中のＣＯ、ＨＣを酸化すると同時にＮＯｘを還元する三元触媒を担持した触媒装置８０が設けられている。なお、触媒装置８０は、排気通路１９を流れるガスに含まれる酸素を吸蔵する酸素吸蔵能力を有している。

図２に示すように、タービンハウジング５２には、排気通路１９を構成する上流側排気管２０と下流側排気管２１が接続されている。タービンハウジング５２にはタービンホイール５４が収容されている。タービンホイール５４は、コンプレッサハウジング５１に収容されているコンプレッサホイール５３とベアリングハウジング５６に収容されているシャフト５５を介して連結されている。そのため、上流側排気管２０を通じてタービンハウジング５２内に導入された排気の流勢により、タービンホイール５４が回転すると、コンプレッサホイール５３も回転し、吸気が圧縮されて燃焼室１１に送り込まれる。

タービンハウジング５２には、タービンホイール５４を迂回してタービンホイール５４よりも下流側に排気を流すウェイストゲートポート５７が設けられている。ウェイストゲートバルブ６０は、ウェイストゲートポート５７の出口を開閉することにより、過給圧を制御する。すなわち、ウェイストゲートバルブ６０を全閉の状態に保持すれば、上流側排気管２０を通じてタービンハウジング５２に導入された排気はタービンホイール５４を通過して下流側排気管２１に流れるようになり、タービンホイール５４及びコンプレッサホイール５３が回転して過給圧が高くなる。一方で、ウェイストゲートバルブ６０を開いた状態にすれば、上流側排気管２０を通じてタービンハウジング５２に導入された排気がタービンホイール５４を迂回するウェイストゲートポート５７を通じて下流側排気管２１に流れるようになり、過給圧が低くなる。

なお、ウェイストゲートバルブ６０はアクチュエータ６１によって駆動される。なお、アクチュエータ６１は電動のモータであってもよいし、空気圧や油圧を利用して作動するものであってもよい。

図１に示すように、排気通路１９におけるタービンハウジング５２と触媒装置８０との間の部分には、排気通路１９を流れるガスの酸素濃度に応じた検出値を出力するセンサ、すなわち混合気の空燃比を検出する空燃比センサである上流側Ａ／Ｆセンサ３４が設置されている。また、排気通路１９における触媒装置８０よりも下流側の部分には、上流側Ａ／Ｆセンサ３４と同様の空燃比センサである下流側Ａ／Ｆセンサ３５が設置されている。

制御装置１００は、内燃機関１０を制御対象とし、スロットルバルブ３１、ポート噴射弁１４、筒内噴射弁１５、点火装置１６、吸気側可変バルブタイミング機構２７、排気側可変バルブタイミング機構２８、ウェイストゲートバルブ６０などの各種操作対象機器を操作することによって、内燃機関１０を制御する。

制御装置１００には、アクセルポジションセンサ３０によって運転者のアクセルの操作量の検出信号が入力され、車速センサ４１によって車両の走行速度である車速の検出信号が入力されている。

さらに、制御装置１００には、上記のエアフロメータ３３、上流側Ａ／Ｆセンサ３４、下流側Ａ／Ｆセンサ３５、吸気圧センサ３６に加え、各種のセンサの検出信号が入力されている。例えば、スロットルポジションセンサ３２は、スロットルバルブ３１の開度を検出する。クランクポジションセンサ３８は、クランクシャフト１８の回転位相を検出する。水温センサ３７は、内燃機関１０の冷却水の温度である冷却水温を検出する。なお、制御装置１００は、クランクポジションセンサ３８の検出信号から、内燃機関１０のクランクシャフト１８の回転速度である機関回転速度を算出している。吸気側カムポジションセンサ３９は、吸気カムシャフト２５の回転位相を検出する。制御装置１００は、吸気側カムポジションセンサ３９の検出信号と、クランクポジションセンサ３８の検出信号とから吸気バルブ２３の開閉タイミングを示すクランクシャフト１８に対する吸気カムシャフト２５の位相を算出する。排気側カムポジションセンサ４０は、排気カムシャフト２６の回転位相を検出する。制御装置１００は、排気側カムポジションセンサ４０の検出信号と、クランクポジションセンサ３８の検出信号とから排気バルブ２４の開閉タイミングを示すクランクシャフト１８に対する排気カムシャフト２６の位相を算出する。

制御装置１００は、これら各種センサの出力信号を取り込むとともにこれらの出力信号に基づいて各種の演算を行い、その演算結果に応じて機関運転にかかる各種の制御を実行する。

制御装置１００は、こうした各種の制御を行う制御部として、ポート噴射弁１４及び筒内噴射弁１５を制御する噴射制御部１０１と、点火装置１６を制御する点火制御部１０２と、吸気側可変バルブタイミング機構２７及び排気側可変バルブタイミング機構２８を制御するバルブタイミング制御部１０３とを備えている。さらに、制御装置１００は、アクチュエータ６１を駆動してウェイストゲートバルブ６０を制御する過給制御部１０４と、機関運転を自動的に停止させ再始動させることによりアイドリング運転の継続を抑制するアイドリングストップ制御を実行するアイドリングストップ制御部１０５も備えている。

噴射制御部１０１は、アクセルの操作量、車速、吸入空気量、機関回転速度及び機関負荷率などに基づいて、燃料噴射量についての制御目標値である目標燃料噴射量を算出する。なお、機関負荷率は、基準流入空気量に対する、１気筒の１燃焼サイクル当たりの流入空気量の比である。ここで、基準流入空気量は、スロットルバルブ３１の開度を最大としたときの１気筒の１燃焼サイクル当たりの流入空気量であり、機関回転速度に応じて決められている。噴射制御部１０１は、基本的には、空燃比が理論空燃比になるように目標燃料噴射量を算出する。そして、ポート噴射弁１４と筒内噴射弁１５における噴射時期や燃料噴射時間についての制御目標値を算出する。ポート噴射弁１４と筒内噴射弁１５は、これらの制御目標値に応じたかたちで開弁駆動される。これにより、そのときどきの内燃機関１０の運転状態に見合う量の燃料が、噴射されて、燃焼室１１に供給される。なお、内燃機関１０では、運転状態に応じていずれの燃料噴射弁から燃料を噴射するのかを切り替える。そのため、内燃機関１０では、ポート噴射弁１４と筒内噴射弁１５の双方から燃料を噴射する場合の他に、ポート噴射弁１４のみから燃料を噴射する場合や、筒内噴射弁１５のみから燃料を噴射する場合がある。また、噴射制御部１０１は、アクセルの操作量がゼロになっている減速中などに、燃料の噴射を停止して燃焼室１１への燃料の供給を停止し、燃料消費率の低減を図るフューエルカット制御も行う。

点火制御部１０２は、点火装置１６による火花放電の時期である点火時期を算出して点火装置１６を操作し、混合気に点火する。
バルブタイミング制御部１０３は、機関回転速度と機関負荷率に基づいて、クランクシャフト１８に対する吸気カムシャフト２５の位相の目標値と、クランクシャフト１８に対する排気カムシャフト２６の位相の目標値を算出し、吸気側可変バルブタイミング機構２７と排気側可変バルブタイミング機構２８とを操作する。これにより、バルブタイミング制御部１０３は、吸気バルブ２３の開閉タイミングと、排気バルブ２４の開閉タイミングを制御する。その一例として、バルブタイミング制御部１０３は、排気バルブ２４及び吸気バルブ２３の双方が開弁している期間であるバルブオーバーラップを制御する。

過給制御部１０４は、車速とアクセル操作量、機関回転速度と機関負荷率などに基づいて目標とするウェイストゲートバルブ６０の開度を算出し、アクチュエータ６１を駆動してウェイストゲートバルブ６０の開度を制御する。すなわち、過給制御部１０４は、ウェイストゲートバルブ６０の開閉を制御する。

アイドリングストップ制御部１０５は、噴射制御部１０１及び点火制御部１０２に指令を出し、車両が停止しているときに燃料の供給と点火を停止させて機関運転を自動的に停止させ、車両を発進させるときに自動的に燃料の供給と点火を再開して機関運転を再開させる。すなわち、アイドリングストップ制御部１０５は、機関運転を自動的に停止させ再始動させることによりアイドリング運転の継続を抑制するアイドリングストップ制御を実行する。

ところで、フューエルカット制御が実行され、車両が惰性で走行しているときには、排気通路１９を通じて触媒装置８０に空気が流れ込む。そして、その後に車両が停止し、アイドリングストップ制御などにより機関運転が停止されたときには、触媒装置８０が空気にさらされた状態が継続する。その結果、触媒装置８０が酸素を大量に吸蔵し、内燃機関１０が再始動されたときには、触媒装置８０における酸素の吸蔵量が過剰に多くなっていて排気の浄化能力が低下しているおそれがある。そこで、制御装置１００では、燃焼室１１への燃料の供給が再開して機関運転を再開したときに、噴射制御部１０１が、空燃比を理論空燃比よりもリッチにするリッチ還元制御を実行する。こうしてリッチ還元制御を実行することにより、余剰の燃料が排気とともに触媒装置８０に導入され、触媒装置８０に吸蔵されている酸素が燃料との反応によって還元される。

次に、図３及び図４を参照してこのリッチ還元制御にかかる一連の処理について説明する。図３に示すフローチャートは、リッチ還元制御の開始を決定するルーチンにおける処理の流れを示している。このルーチンは、制御装置１００が稼働している間、制御装置１００によって繰り返し実行される。

図３に示すように、このルーチンを開始すると、制御装置１００はまずステップＳ１００の処理において、アイドリングストップ制御による内燃機関１０の再始動時であるか否かを判定する。すなわち、制御装置１００はアイドリングストップ制御によって内燃機関１０が自動停止させられている状態からの再始動が行われているときであるか否かを判定する。

制御装置１００は、ステップＳ１００の処理においてアイドリングストップ制御による再始動時であると判定した場合（ステップＳ１００：ＹＥＳ）には、処理をステップＳ１１０へと進める。そして、ステップＳ１１０の処理では、制御装置１００の噴射制御部１０１が、リッチ還元制御を開始する。リッチ還元制御では、噴射制御部１０１はリッチ還元制御を実行しない場合と比較して空燃比をリッチにし、空燃比が理論空燃比よりもリッチになるように、目標燃料噴射量に対して増量した燃料を噴射する。

そして、続くステップＳ１２０の処理では、制御装置１００の点火制御部１０２が点火時期遅角制御を開始する。点火時期遅角制御では、点火制御部１０２は点火時期遅角制御を実行しない場合と比較して点火時期を遅角側に補正し、点火時期遅角制御を実行しない場合の点火時期よりも遅角側の時期に点火装置１６の火花放電を行う。

さらに、ステップＳ１２０に続くステップＳ１３０の処理では、制御装置１００のバルブタイミング制御部１０３が排気最遅角制御を開始する。排気最遅角制御では、バルブタイミング制御部１０３は排気側可変バルブタイミング機構２８によって排気バルブ２４の開閉タイミングを最も遅角側に設定する。そして、排気バルブ２４の開閉タイミングを最も遅角側に設定した状態で、吸気側可変バルブタイミング機構２７によって吸気バルブ２３の開閉タイミングを調整することによってバルブオーバーラップを制御する。すなわち、排気最遅角制御を実行しているときには、バルブタイミング制御部１０３は排気バルブ２４の開閉タイミングを最も遅角側に設定した状態で、排気最遅角制御を実行していないときと同じバルブオーバーラップを実現するように、吸気バルブ２３の開閉タイミングを調整する。

こうしてステップＳ１１０〜ステップＳ１３０の処理を通じてリッチ還元制御と点火時期遅角制御と排気最遅角制御とを開始すると、制御装置１００はこのルーチンを終了する。

また、図３に示すように、制御装置１００は、ステップＳ１００の処理においてアイドリングストップ制御による再始動時ではないと判定した場合（ステップＳ１００：ＮＯ）には、ステップＳ１１０〜ステップＳ１３０の処理を実行せずに、このルーチンを終了する。すなわち、制御装置１００は、アイドリングストップ制御による再始動時でない場合には、リッチ還元制御と点火時期遅角制御と排気最遅角制御とを実行しない。

図４に示すフローチャートは、リッチ還元制御の終了を決定するルーチンにおける処理の流れを示している。このルーチンは、リッチ還元制御が実行されているときに制御装置１００によって繰り返し実行される。

図４に示すように、このルーチンを開始すると、制御装置１００はまずステップＳ２００の処理において、下流側Ａ／Ｆセンサ３５の検出値であるリアＡ／Ｆ値がリッチ判定値以下であるか否かを判定する。リッチ判定値はリアＡ／Ｆ値がリッチ判定値以下であることに基づいて触媒装置８０よりも下流側の排気に未燃の燃料が含まれていることを判定するための閾値であり、理論空燃比であることを示す値よりも僅かに小さい値、すなわちリッチであることを示す値に設定されている。

制御装置１００は、ステップＳ２００の処理においてリアＡ／Ｆ値がリッチ判定値以下であると判定した場合（ステップＳ２００：ＹＥＳ）には、処理をステップＳ２１０へと進める。

そして、制御装置１００は、ステップＳ２１０の処理においてリッチ還元制御を終了させる。すなわちステップＳ２１０の処理では、制御装置１００の噴射制御部１０１が、リッチ還元制御を終了する。これにより、噴射制御部１０１はリッチ還元制御による燃料噴射量の増量を停止して目標燃料噴射量に応じた燃料噴射を実行するようになる。

そして、続くステップＳ２２０の処理では、制御装置１００の点火制御部１０２が点火時期遅角制御を終了する。これにより、点火制御部１０２は点火時期遅角制御による点火時期の遅角側への補正を停止し、点火時期遅角制御による補正を施していない点火時期での点火装置１６の火花放電を行うようになる。

さらに、ステップＳ２２０に続くステップＳ２３０の処理では、制御装置１００のバルブタイミング制御部１０３が排気最遅角制御を終了する。これにより、バルブタイミング制御部１０３は、排気バルブ２４の開閉タイミングを最も遅角側に設定した状態を解除する。これにより、バルブタイミング制御部１０３は、機関回転速度と機関負荷率に基づいて、クランクシャフト１８に対する吸気カムシャフト２５の位相の目標値と、クランクシャフト１８に対する排気カムシャフト２６の位相の目標値を算出し、吸気側可変バルブタイミング機構２７と排気側可変バルブタイミング機構２８とを操作するようになる。すなわち、バルブタイミング制御部１０３は、排気バルブ２４の開閉タイミングと吸気バルブ２３の開閉タイミングの双方を操作することによってバルブオーバーラップを制御するようになる。

こうしてステップＳ２１０〜ステップＳ１３０の処理を通じてリッチ還元制御と点火時期遅角制御と排気最遅角制御とを終了すると、制御装置１００はこのルーチンを終了する。

また、図４に示すように、制御装置１００は、ステップＳ２００の処理においてリアＡ／Ｆ値がリッチ判定値よりも大きいと判定した場合（ステップＳ２００：ＮＯ）には、ステップＳ２１０〜ステップＳ２３０の処理を実行せずに、このルーチンを終了する。

すなわち、制御装置１００は、リッチ還元制御を実行しているが、リアＡ／Ｆ値がリッチ判定値よりも高く、触媒装置８０よりも下流側の排気に未燃の燃料が含まれていないことが推定される場合には、リッチ還元制御と点火時期遅角制御と排気最遅角制御とを終了させない。要するに、制御装置１００においては、噴射制御部１０１は、リッチ還元制御によって触媒装置８０に吸蔵されている酸素が還元され、触媒装置８０における還元反応によって燃料が消費し尽くされずに触媒装置８０を通過して下流側Ａ／Ｆセンサ３５に到達するようになるまでリッチ還元制御を継続する。

なお、こうしたリッチ還元制御により排気の浄化能力を回復させる上では、触媒装置８０における酸素の還元を速やかに完了させ、浄化能力を迅速に回復させることが好ましい。そこで、制御装置１００では、リッチ還元制御による酸素の還元を促進するためにウェイストゲートバルブ６０を閉弁状態に保持する閉弁保持制御を実行するようにしている。

次に、図５及び図６を参照して閉弁保持制御について説明する。図５は閉弁保持制御の開始を決定するルーチンにおける処理の流れを示している。このルーチンは制御装置１００が稼働している間、制御装置１００によって繰り返し実行される。

図５に示すように、このルーチンを開始すると、制御装置１００はまずステップＳ３００の処理において、フューエルカット制御が実施されているか否かを判定する。制御装置１００は、ステップＳ３００の処理においてフューエルカット制御が実施されていると判定した場合（ステップＳ３００：ＹＥＳ）には、処理をステップＳ３１０へと進める。

そして、ステップＳ３１０の処理では、制御装置１００の過給制御部１０４が、閉弁保持制御を開始する。閉弁保持制御では、過給制御部１０４がウェイストゲートバルブ６０を閉弁させて閉弁状態に保持する。なお、ステップＳ３００の処理においてフューエルカット制御が実施されていると判定したときに、すでに閉弁保持制御が開始されており、閉弁保持制御が実施されている場合には、ステップＳ３１０の処理では何もせずに、そのまま閉弁保持制御を継続する。

一方で、ステップＳ３００の処理においてフューエルカット制御が実施されていないと判定した場合（ステップＳ３００：ＮＯ）には、制御装置１００はステップＳ３１０の処理を実行せずにそのままこのルーチンを終了する。

内燃機関１０を稼働させているときにこのルーチンを繰り返し実行することにより、フューエルカット制御が開始された時点から閉弁保持制御が開始されるようになる。
図６に示すフローチャートは閉弁保持制御の終了を決定するルーチンにおける処理の流れを示している。このルーチンは、閉弁保持制御が実行されているときに制御装置１００によって繰り返し実行される。

図６に示すように、このルーチンを開始すると、制御装置１００はまずステップＳ４００の処理において、リアＡ／Ｆ値がリッチ判定値以下であるか否かを判定する。制御装置１００は、ステップＳ４００の処理においてリアＡ／Ｆ値がリッチ判定値以下であると判定した場合（ステップＳ４００：ＹＥＳ）には、処理をステップＳ４１０へと進める。

そして、制御装置１００は、ステップＳ４１０の処理において閉弁保持制御を終了させる。すなわちステップＳ４１０の処理では制御装置１００の過給制御部１０４が、閉弁保持制御を終了する。これにより、過給制御部１０４は車速とアクセル操作量、機関回転速度と機関負荷率などに基づいて目標とするウェイストゲートバルブ６０の開度を算出し、アクチュエータ６１を駆動してウェイストゲートバルブ６０の開度を制御するようになる。

また、図６に示すように、制御装置１００は、ステップＳ４００の処理においてリアＡ／Ｆ値がリッチ判定値よりも大きいと判定した場合（ステップＳ４００：ＮＯ）には、ステップＳ４１０の処理を実行せずに、このルーチンを終了する。すなわち、過給制御部１０４は、燃焼室１１への燃料の供給が再開されて機関運転を再開してから下流側Ａ／Ｆセンサ３５によって理論空燃比よりもリッチであることが検知されたことを条件に、閉弁保持制御を終了させる。

このように、制御装置１００は、閉弁保持制御を実行しているが、リアＡ／Ｆ値がリッチ判定値よりも高く、触媒装置８０よりも下流側の排気に未燃の燃料が含まれていないことが推定される場合には、閉弁保持制御を終了させない。要するに、制御装置１００においては、下流側Ａ／Ｆセンサ３５によって理論空燃比よりもリッチであることが検知されたことが閉弁保持制御の解除条件になっている。制御装置１００では、リッチ還元制御によって触媒装置８０に吸蔵されている酸素が還元され、触媒装置８０における還元反応によって燃料が消費し尽くされずに触媒装置８０を通過して下流側Ａ／Ｆセンサ３５に到達するようになるまで閉弁保持制御を継続するようになっている。

次に、図７を参照して第１実施形態の作用について説明する。なお、図７は車両が減速して停止し、その後に再発進するときの各制御の推移を示すタイミングチャートである。
図７に示すように、車両が減速し始めると時刻ｔ１０においてフューエルカット制御が開始され（ステップＳ３００：ＹＥＳ）、閉弁保持制御が開始されて（ステップＳ３１０）ウェイストゲートバルブ６０が閉弁状態に保持されるようになる。フューエルカット制御が実行されると、燃料の供給が停止し、空気が燃焼室１１を通過して排気通路１９を流れるようになるため、上流側Ａ／Ｆセンサ３４の検出値であるフロントＡ／Ｆ値と、下流側Ａ／Ｆセンサ３５の検出値であるリアＡ／Ｆ値はともにリーンであることを示す値になる。燃料を含まない空気が触媒装置８０を通過するため、触媒装置８０は酸素を吸蔵する。

時刻ｔ１１において車速の低下に伴い、フューエルカット制御が停止され、アイドリング運転に移行すると、燃料の供給が再開されるため、フロントＡ／Ｆ値及びリアＡ／Ｆ値は理論空燃比よりもリッチ側の値に変化する。

時刻ｔ１２において車両が停止し、アイドリングストップ制御により内燃機関１０の運転が停止されると、燃料の供給が停止する。フロントＡ／Ｆ値及びリアＡ／Ｆ値は理論空燃比近傍の値に変化する。こうして内燃機関１０の運転が停止されている間は、触媒装置８０は排気通路１９内の空気にさらされる。そのため、触媒装置８０は酸素を吸蔵する。

時刻ｔ１３において、アイドリングストップ制御による運転の停止が解除され、内燃機関１０が再始動されると（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、リッチ還元制御と、点火時期遅角制御と、排気再遅角制御とが開始される（ステップＳ１１０、ステップＳ１２０、ステップＳ１３０）。これにより、空燃比が理論空燃比よりもリッチになるように増量させた状態で燃料が供給され、余剰の燃料を含んだ排気が触媒装置８０に導入されるようになる。そのため、このときにはフロントＡ／Ｆ値がリッチ側の値になる。なお、リッチ還元制御が開始された直後は排気に含まれる燃料が触媒装置８０に吸蔵されている酸素の還元によって消費され、下流側Ａ／Ｆセンサ３５に到達しないため、リアＡ／Ｆ値は理論空燃比近傍の値になっている。リッチ還元制御が継続されて、酸素の還元が進行し、触媒装置８０における酸素の吸蔵量が少なくなると、燃料が消費し尽くされずに触媒装置８０を通過して下流側Ａ／Ｆセンサ３５に到達するようになる。

そして、時刻ｔ１４においてリーンＡ／Ｆ値がリッチ判定値以下になると（ステップＳ２００：ＹＥＳ、ステップＳ４００：ＹＥＳ）、リッチ還元制御が終了し（ステップＳ２１０）、閉弁保持制御も終了する（ステップＳ４１０）。また、同時に点火時期遅角制御と排気最遅角制御も終了する（ステップＳ２２２０、ステップＳ２３０）。

このように制御装置１００では、フューエルカット制御が開始された時点から閉弁保持制御を開始するため、リッチ還元制御を開始したときにはウェイストゲートバルブ６０がすでに閉弁された状態に保持されている。そして、リッチ還元制御を実行している間、閉弁保持制御が継続していてウェイストゲートバルブが閉弁状態に保持されている。

また、リッチ還元制御を実行している間は、点火時期遅角制御が実行され、点火時期が遅角された状態で機関運転が行われる。さらに、リッチ還元制御を実行している間は、排気再遅角制御が実行され、排気バルブ２４の開閉タイミングを最も遅角側に設定した状態でオーバーラップの制御が行われる。

こうした第１実施形態の制御装置１００による効果について説明する。
（１）ウェイストゲートバルブ６０が閉弁状態に保持されている場合には、排気通路１９を流れるガスがターボチャージャ５０のタービンホイール５４を通過するようになる。タービンホイール５４を通過して下流側に流れるガスは、タービンホイール５４の回転に伴い、旋回流となって触媒装置８０に到達する。そのため、閉弁保持制御を実行していれば、機関運転が再開されてリッチ還元制御が実行されているときに、余剰の燃料を含む排気がタービンホイール５４を通過し、旋回流となった排気が触媒装置８０に導入されることになる。この場合、遠心力により排気が排気通路１９内で拡散し、燃料を含んだ排気が触媒装置８０に均一に導入されやすくなる。また、旋回流であれば、排気が旋回せずに下流側に向かってまっすぐに流れる場合と比較して、触媒と燃料とが接触する時間を確保できる。そのため、上記構成によれば、リッチ還元制御による触媒装置８０内の酸素の還元を効率的に行うことができる。

（２）フューエルカット制御を開始したときに閉弁保持制御を開始して、閉弁保持制御によりウェイストゲートバルブ６０を閉弁させたあと、その後の機関運転に伴って解除条件が成立するまでの間は、ウェイストゲートバルブ６０が閉弁状態に保持される。そのため、機関運転が再開されたときには、すでにウェイストゲートバルブ６０が閉弁状態になっている。したがって、リッチ還元制御の開始時から排気がタービンホイール５４を通過するようになり、上記の旋回流による作用を生じさせることができる。したがって、上記構成によれば、旋回流によって触媒装置８０における還元反応を促進し、再始動時に過剰な酸素の還元を速やかに完了させて浄化能力を迅速に回復させることができるようになる。

（３）フューエルカット制御が実行されていれば、ウェイストゲートバルブ６０を閉弁させても内燃機関１０の出力トルクが増大することはない。そのため、リッチ還元制御に備えて予めウェイストゲートバルブ６０を閉弁させておくことができる。上記構成では、フューエルカット制御が開始された時点から閉弁保持制御を開始するため、最も早い時点からその後のリッチ還元制御に備えてウェイストゲートバルブ６０を閉弁させておくことができる。

（４）リッチ還元制御によって排気とともに導入される燃料が、触媒装置８０に吸蔵されている酸素の還元によって消費し尽くされているときには、下流側Ａ／Ｆセンサ３５には燃料を含まない排気が到達する。一方で、酸素の還元が進行し、触媒装置８０における酸素の吸蔵量が少なくなると、燃料が消費し尽くされずに触媒装置８０を通過して下流側Ａ／Ｆセンサ３５に到達するようになる。そのため、上記構成のように、下流側Ａ／Ｆセンサ３５によって理論空燃比よりもリッチであることが検知されたことを条件に、閉弁保持制御を終了させる構成を採用すれば、下流側Ａ／Ｆセンサ３５の検出結果に基づいて、燃料が消費し尽くされなくなるまで酸素の還元が進行していることを確認して閉弁保持制御を終了させることができる。

（５）点火時期を遅角させることにより、ＮＯｘの発生を抑制することができる。上記構成によれば、リッチ還元制御が完了していない間は、点火時期遅角制御を実行して点火時期を遅角させてＮＯｘの排出を抑制するため、触媒装置８０の浄化能力が回復するまでの間のＮＯｘの排出を抑制することができる。

（６）バルブオーバーラップを利用して、排気を燃焼室１１内に還流させることにより、ＮＯｘ及びＨＣの排出を抑制することができる。上記構成のように、排気バルブ２４の閉弁タイミングを最大限遅角させた状態で、吸気バルブ２３の開弁タイミングを調整することによりバルブオーバーラップを調整する排気再遅角制御を実行すれば、目標とするバルブオーバーラップの大きさを実現しながらも、吸気バルブ２３の閉弁タイミングを極力遅くして、実圧縮比を小さくすることができる。したがって、上記構成によれば、吸気バルブ２３の閉弁タイミングを遅くすることによるアトキンソンサイクルの実現と、目標とするバルブオーバーラップの実現とを両立しやすくなる。ひいてはアトキンソンサイクルによってポンピングロスを低減し、燃料の消費量を抑制してＮＯｘやＨＣの排出を抑制することができる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。
・フューエルカット制御が開始された時点から閉弁保持制御を開始するようにしていたが、開弁保持制御の開始時期は、フューエルカット制御の開始時点からではなくてもよい。再始動が行われてリッチ還元制御が開始される前に閉弁保持制御を開始しておけば、リッチ還元制御が開始された時点から旋回流を利用して触媒装置８０に均一に燃料を導入する効果を得ることができる。

（第２実施形態）
続いて車載内燃機関の制御装置の第２実施形態について、図８〜図１０を参照して説明する。ここでは、上記第１実施形態と共通する構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

第１実施形態では、フューエルカット制御が開始された時点から閉弁保持制御を開始するようにしていたが、第２実施形態の制御装置１００では、フューエルカット制御が開始される前から閉弁保持制御を開始し、フューエルカット制御の実行に先立ってウェイストゲートバルブ６０を閉弁させる。

第２実施形態の制御装置１００では、第１実施形態の制御装置１００と同様に、図３及び図４を参照して説明した処理を通じてリッチ還元制御を実行する。第１実施形態の制御装置１００では、図５を参照して説明したルーチンを通じてフューエルカット制御が開始されたときに閉弁保持制御を開始するようにしていたが、第２実施形態の制御装置１００では、図５を参照して説明したルーチンに替えて、図８に示すルーチンを実行する。図８に示されているこのルーチンは制御装置１００が稼働している間、制御装置１００によって繰り返し実行される。

図８に示すように、このルーチンを開始すると、制御装置１００は、まずステップＳ５００の処理において、フューエルカット実行条件が成立しているか否かを判定する。フューエルカット実行条件は、フューエルカット制御を実行するための要件であり、アクセルの操作量がゼロであることと、機関回転速度がフューエルカット許可回転速度以上であること、との論理積条件になっている。制御装置１００は、ステップＳ５００の処理においてフューエルカット実行条件が成立していると判定した場合（ステップＳ５００：ＹＥＳ）には、処理をステップＳ５１０へと進める。

そして、ステップＳ５１０の処理では、制御装置１００の過給制御部１０４が、閉弁保持制御を開始する。閉弁保持制御では、過給制御部１０４がウェイストゲートバルブ６０を閉弁させて閉弁状態に保持する。なお、ステップＳ５００の処理においてフューエルカット実行条件が成立していると判定したときに、すでに閉弁保持制御が開始されており、閉弁保持制御が実施されている場合には、ステップＳ５１０の処理では何もせずに、そのまま閉弁保持制御を継続する。

一方で、ステップＳ５００の処理においてフューエルカット実行条件が成立していないと判定した場合（ステップＳ５００：ＮＯ）には、制御装置１００はステップＳ５１０の処理を実行せずにそのままこのルーチンを終了する。

内燃機関１０を稼働させているときにこのルーチンを繰り返し実行することにより、フューエルカット実行条件が成立した時点から閉弁保持制御が開始されるようになる。
なお、第２実施形態の制御装置１００でも、閉弁保持制御の終了タイミングは、図６を参照して説明したルーチンを通じて決定される。

次に、図９を参照して第２実施形態の制御装置１００におけるフューエルカット制御の開始タイミングの決定について説明する。図９に示すフローチャートは第２実施形態の制御装置１００においてフューエルカット制御の開始を決定するルーチンにおける処理の流れを示している。このルーチンは制御装置１００が稼働している間、制御装置１００によって所定の周期毎に繰り返し実行される。

図９に示すように、このルーチンを開始すると、制御装置１００はまずステップＳ６００の処理において、Ｓ５００の処理と同様にフューエルカット実行条件が成立しているか否かを判定する。制御装置１００は、ステップＳ６００の処理においてフューエルカット実行条件が成立していると判定した場合（ステップＳ６００：ＹＥＳ）には、処理をステップＳ６１０へと進める。

そして、制御装置１００は、ステップＳ６１０の処理においてカウンタＣＮＴをカウントアップさせる。カウンタＣＮＴはフューエルカット実行条件が成立してからの経過時間を計時するためのカウンタである。具体的には制御装置１００は、ステップＳ６１０の処理を実行する度にカウンタＣＮＴを１つずつ増大させる。

次に、制御装置１００は、ステップＳ６２０の処理を実行する。ステップＳ６２０の処理において、制御装置１００はカウンタＣＮＴが閾値Ｃｔｈ以上であるか否かを判定する。なお、閾値Ｃｔｈは、カウンタＣＮＴが閾値Ｃｔｈに達したことに基づいて、フューエルカット実行条件が成立して閉弁保持制御を開始し、ウェイストゲートバルブ６０を閉弁させ始めてからウェイストゲートバルブ６０が閉じきるまでの時間が十分に経過したことを判定できるようにその大きさが設定されている。すなわち、このステップＳ６１０では、カウンタＣＮＴが閾値Ｃｔｈ以上になっていることに基づいてウェイストゲートバルブ６０を閉弁させるのに十分な時間が経過していることを判定している。

制御装置１００は、ステップＳ６２０の処理においてカウンタＣＮＴが閾値Ｃｔｈ以上であると判定した場合（ステップＳ６２０：ＹＥＳ）には、処理をステップＳ６３０へと進める。ステップＳ６３０では、制御装置１００の噴射制御部１０１が、フューエルカット制御を開始する。そして、制御装置１００は、次のステップＳ６４０の処理においてカウンタＣＮＴをゼロにリセットし、このルーチンを一旦終了する。一方で、制御装置１００は、ステップＳ６２０の処理においてカウンタＣＮＴが閾値Ｃｔｈ未満であると判定した場合（ステップＳ６２０：ＮＯ）には、ステップＳ６３０の処理及びステップＳ６４０の処理を実行せずに、そのままこのルーチンを一旦終了する。

なお、制御装置１００は、ステップＳ６００の処理においてフューエルカット実行条件が成立していないと判定した場合（ステップＳ６００：ＮＯ）には、ステップＳ６１０〜Ｓ６３０の処理を実行せずに、ステップＳ６４０の処理を実行し、カウンタＣＮＴをゼロにリセットしてこのルーチンを一旦終了する。

すなわち、制御装置１００では、このルーチンを通じて、フューエルカット実行条件が成立してから一定の遅延時間ＴＤが経過後にフューエルカット制御を開始させるようにしている。カウンタＣＮＴが閾値Ｃｔｈに到達するまでの期間が遅延時間ＴＤに相当する。そして、遅延時間ＴＤの長さは、フューエルカット実行条件が成立してから閉弁を開始してウェイストゲートバルブ６０を閉弁させるのに十分な時間に設定されている。

次に、図１０を参照して第２実施形態の作用について説明する。なお、図１０は、車両が減速して停止するときの各制御の推移を示すタイミングチャートである。すなわち、図１０では、図７における時刻ｔ１１までの状態を示している。時刻ｔ１１以降の各制御の推移は図７を参照して説明した第１実施形態と同様である。

図１０に示すように、時刻ｔ７においてアクセルの操作量がゼロになると、フューエルカット実行条件が成立する。なお、図１０では、アクセルの操作量がゼロである状態をアクセルがＯＦＦになっている状態として示し、アクセルの操作が行われている状態をアクセルがＯＮになっている状態として示している。

フューエルカット実行条件が成立すると（ステップＳ５００：ＹＥＳ、ステップＳ６００：ＹＥＳ）、時刻ｔ８において閉弁保持制御が開始されて（ステップＳ５１０）、ウェイストゲートバルブ６０が閉弁される。また、フューエルカット実行条件が成立している間はカウンタＣＮＴのカウントアップが繰り返される（ステップＳ６１０）。

時刻ｔ９において、カウンタＣＮＴが閾値Ｃｔｈ以上になったと判定されると（ステップＳ６２０：ＹＥＳ）、フューエルカット制御が開始される（ステップＳ６３０）。フューエルカット制御が実行されると、燃料の供給が停止し、空気が燃焼室１１を通過して排気通路１９を流れるようになる。これにより、図７を参照して説明したように、上流側Ａ／Ｆセンサ３４の検出値であるフロントＡ／Ｆ値と、下流側Ａ／Ｆセンサ３５の検出値であるリアＡ／Ｆ値はともにリーンであることを示す値になる。燃料を含まない空気が触媒装置８０を通過するため、触媒装置８０は酸素を吸蔵する。

時刻ｔ１１において車速の低下に伴い、機関回転速度が低下して機関回転速度がフューエルカット許可回転速度未満になると、フューエルカット実行条件が成立しなくなる。すると、フューエルカット制御が停止され、アイドリング運転に移行する。アイドリング運転に移行すると、燃料の供給が再開されるため、フロントＡ／Ｆ値及びリアＡ／Ｆ値は理論空燃比よりもリッチ側の値に変化する。

以後の推移は図７を参照して説明した第１実施形態の場合と同様である。
すなわち、車両が停止し、アイドリングストップ制御により内燃機関１０の運転が停止されたあと、アイドリングストップ制御による運転の停止が解除され、内燃機関１０が再始動される（ステップＳ１００：ＹＥＳ）。すると、リッチ還元制御と、点火時期遅角制御と、排気再遅角制御とが開始される（ステップＳ１１０、ステップＳ１２０、ステップＳ１３０）。これにより、空燃比が理論空燃比よりもリッチになるように増量させた状態で燃料が供給され、余剰の燃料を含んだ排気が触媒装置８０に導入されるようになる。そのため、このときにはフロントＡ／Ｆ値がリッチ側の値になる。リッチ還元制御が継続されて、酸素の還元が進行し、触媒装置８０における酸素の吸蔵量が少なくなると、燃料が消費し尽くされずに触媒装置８０を通過して下流側Ａ／Ｆセンサ３５に到達するようになる。

そして、リーンＡ／Ｆ値がリッチ判定値以下になると（ステップＳ２００：ＹＥＳ、ステップＳ４００：ＹＥＳ）、リッチ還元制御が終了し（ステップＳ２１０）、閉弁保持制御も終了する（ステップＳ４１０）。また、同時に点火時期遅角制御と排気最遅角制御も終了する（ステップＳ２２２０、ステップＳ２３０）。

第２実施形態の制御装置１００でも、閉弁保持制御によりウェイストゲートバルブ６０を閉弁させたあと、その後の機関運転に伴って解除条件が成立するまでの間は、ウェイストゲートバルブ６０が閉弁状態に保持される。そのため、機関運転が再開されたときには、すでにウェイストゲートバルブ６０が閉弁状態になっている。したがって、リッチ還元制御の開始時から排気がタービンホイールを通過するようになり、上記第１実施形態と同様に旋回流による作用を生じさせることができる。

また、リッチ還元制御を実行している間は、点火時期遅角制御が実行され、点火時期が遅角された状態で機関運転が行われる。さらに、リッチ還元制御を実行している間は、排気再遅角制御が実行され、排気バルブ２４の開閉タイミングを最も遅角側に設定した状態でオーバーラップの制御が行われる。

なお、フューエルカット制御の実行中は、燃焼室１１への燃料の供給が停止されているため、燃焼は行われないものの、吸入空気量を制限した状態で吸気及び排気が行われる。そのため、燃焼室１１内が負圧になる。フューエルカット制御の実行中にウェイストゲートバルブ６０を閉弁させると、ウェイストゲートバルブ６０の開度が小さくなり、座面に近づいたときにこうした負圧や排気の脈動によってウェイストゲートバルブ６０が振動しやすくなる。振動しているウェイストゲートバルブ６０が座面に衝突すると、音が発生するが、フューエルカット制御の実行中には内燃機関１０における燃焼が行われておらず、燃焼による音や振動が発生していないため、ウェイストゲートバルブ６０が座面に衝突する音が目立ちやすい。

これに対して、第２実施形態の制御装置１００では、過給制御部１０４が、フューエルカット制御の実行条件が成立しているときに、時刻ｔ９におけるフューエルカット制御の実行に先立って、時刻ｔ８の時点で閉弁保持制御を開始し、ウェイストゲートバルブ６０を閉弁させている。

こうした構成によれば、フューエルカット制御を実行する前に、ウェイストゲートバルブ６０を閉弁させ、ウェイストゲートバルブ６０が閉じている状態でフューエルカット制御が開始される。

第２実施形態の制御装置１００によれば、上記第１実施形態の（１）、（２）、（４）〜（６）と同様の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
（７）内燃機関１０における燃焼が行われており、ウェイストゲートバルブ６０の振動が発生しにくく、且つウェイストゲートバルブ６０が座面に衝突する音が目立ちにくいときに、ウェイストゲートバルブ６０が閉弁されることになるため、ウェイストゲートバルブ６０が座面に衝突する音が乗員に聞こえにくくなる。

上記第２実施形態は、以下のように変更して実施することができる。
・カウンタＣＮＴを用いて遅延時間ＴＤの経過を判定する例を示したが、遅延時間ＴＤの経過を判定してフューエルカット制御を開始する態様でなくてもよい。他の手段を利用してウェイストゲートバルブ６０の閉弁を確認してからフューエルカット制御を開始するようにしてもよい。例えば、アクチュエータ６１がウェイストゲートバルブ６０の閉弁動作を開始してからアクチュエータ６１の動作が止まって動かなくなったことに基づいてウェイストゲートバルブ６０が閉弁したと判定し、フューエルカット制御を実行するようにしてもよい。

その他、上記各実施形態に共通して変更可能な要素としては次のようなものがある。上記各実施形態及び上記の変更例と、以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・空燃比センサとして酸素濃度の高低の変化に応じて連続的に出力値が変化するＡ／Ｆセンサを採用した内燃機関に適用した例を示したが、空燃比を検出するための空燃比センサはＡ／Ｆセンサに限らない。例えば、出力値が理論空燃比をまたいで大きく変化し、空燃比がリッチであるときにリッチであることを示す出力値を出力し、リーンであるときにリーンであることを示す出力値を出力するＯ２センサを用いてもよい。

・空燃比センサによって理論空燃比よりもリッチであることが検知されたことを条件に、閉弁保持制御を終了させる例を示したが、閉弁保持制御の解除条件はこうした態様に限らない。例えば、閉弁保持制御を実行しながらのリッチ還元制御が一定の期間に亘って継続したことを解除条件とすることもできる。

・リッチ還元制御と、点火時期遅角制御と、排気再遅角制御と、閉弁保持制御とがすべて同時に終了するようにした例を示したが、各制御の終了タイミングは同じでなくてもよい。すなわち、各制御の解除条件は同じでなくてもよい。例えば、リッチ還元制御が閉弁保持制御よりも先に終了してもよいし、リッチ還元制御よりも閉弁保持制御が先に終了してもよい。閉弁保持制御を実行しながらリッチ還元制御を実行している期間があれば、その期間においては旋回流を利用して触媒装置８０に均一に燃料を導入する効果を得ることができる。

・アイドリングストップ制御による再始動時にリッチ還元制御を実行する例を示したが、リッチ還元制御を、フューエルカット制御が終了して燃料の供給が再開されるときにも実行するようにしてもよい。フューエルカット制御の実行中にも触媒装置８０に酸素が吸蔵されるため、酸素吸蔵量が過剰になる可能性がある。フューエルカット制御が終了して燃料の供給が再開されるときにも、上記の実施形態と同様に閉弁保持制御を実行していれば、旋回流を利用して触媒装置８０に均一に燃料を導入する効果を得ることができる。

・排気通路１９に触媒装置を２つ以上備える内燃機関に、上記実施形態の制御装置と同様の構成を採用することもできる。触媒装置が２つ以上設けられている場合、下流側の触媒装置における酸素の還元が完了するまでリッチ化還元制御を継続するようにしてもよい。なお、閉弁保持制御によって発生する旋回流による作用はタービンホイール５４に最も近い最上流側の触媒装置には及ぶが、下流側の触媒装置にはほとんど及ばない。そのため、この場合には、上流側の触媒装置における酸素の還元が完了した時点で閉弁保持制御を終了させるようにしてもよい。

１０…内燃機関、１１…燃焼室、１２…吸気通路、１３…吸気ポート、１４…ポート噴射弁、１５…筒内噴射弁、１６…点火装置、１７…ピストン、１８…クランクシャフト、１９…排気通路、２０…上流側排気管、２１…下流側排気管、２２…排気ポート、２３…吸気バルブ、２４…排気バルブ、２５…吸気カムシャフト、２６…排気カムシャフト、２７…吸気側可変バルブタイミング機構、２８…排気側可変バルブタイミング機構、２９…タイミングチェーン、３０…アクセルポジションセンサ、３１…スロットルバルブ、３２…スロットルポジションセンサ、３３…エアフロメータ、３４…上流側Ａ／Ｆセンサ、３５…下流側Ａ／Ｆセンサ、３６…吸気圧センサ、３７…水温センサ、３８…クランクポジションセンサ、３９…吸気側カムポジションセンサ、４０…排気側カムポジションセンサ、４１…車速センサ、５０…ターボチャージャ、５１…コンプレッサハウジング、５２…タービンハウジング、５３…コンプレッサホイール、５４…タービンホイール、５５…シャフト、５６…ベアリングハウジング、５７…ウェイストゲートポート、６０…ウェイストゲートバルブ、６１…アクチュエータ、７０…インタークーラ、８０…触媒装置、１００…制御装置、１０１…噴射制御部、１０２…点火制御部、１０３…バルブタイミング制御部、１０４…過給制御部、１０５…アイドリングストップ制御部。

Claims (6)

1. 燃料噴射弁と、点火装置と、ウェイストゲートポートを開閉することにより過給圧を制御するウェイストゲートバルブを搭載したターボチャージャと、排気通路における前記ターボチャージャのタービンよりも下流側に配置され、酸素吸蔵能力を有していて排気を浄化する触媒装置と、を備える車載内燃機関に適用され、
   前記燃料噴射弁を制御し、減速中に燃焼室への燃料の供給を停止するフューエルカット制御を行う噴射制御部と、前記点火装置を制御する点火制御部と、機関運転を自動的に停止させ再始動させることによりアイドリング運転の継続を抑制するアイドリングストップ制御を実行するアイドリングストップ制御部と、前記ウェイストゲートバルブの開閉を制御する過給制御部と、を備え、前記燃焼室への燃料の供給が再開されて機関運転を再開したときに、前記噴射制御部が、空燃比を理論空燃比よりもリッチにするリッチ還元制御を実行する車載内燃機関の制御装置であり、
   前記過給制御部が、前記フューエルカット制御が実行されているときに前記ウェイストゲートバルブを閉弁させて、その後の機関運転に伴い解除条件が成立するまでの間、閉弁状態に保持する閉弁保持制御を実行する車載内燃機関の制御装置。
2. 前記過給制御部は、前記フューエルカット制御が開始された時点で、前記閉弁保持制御を開始して前記ウェイストゲートバルブを閉弁させる
   請求項１に記載の車載内燃機関の制御装置。
3. 燃料噴射弁と、点火装置と、ウェイストゲートポートを開閉することにより過給圧を制御するウェイストゲートバルブを搭載したターボチャージャと、排気通路における前記ターボチャージャのタービンよりも下流側に配置され、酸素吸蔵能力を有していて排気を浄化する触媒装置と、を備える車載内燃機関に適用され、
   前記燃料噴射弁を制御し、減速中に燃焼室への燃料の供給を停止するフューエルカット制御を行う噴射制御部と、前記点火装置を制御する点火制御部と、機関運転を自動的に停止させ再始動させることによりアイドリング運転の継続を抑制するアイドリングストップ制御を実行するアイドリングストップ制御部と、前記ウェイストゲートバルブの開閉を制御する過給制御部と、を備え、前記燃焼室への燃料の供給が再開されて機関運転を再開したときに、前記噴射制御部が、空燃比を理論空燃比よりもリッチにするリッチ還元制御を実行する車載内燃機関の制御装置であり、
   前記過給制御部が、前記フューエルカット制御の実行条件が成立しているときに前記フューエルカット制御の実行に先立って前記ウェイストゲートバルブを閉弁させて、その後の機関運転に伴い解除条件が成立するまでの間、閉弁状態に保持する閉弁保持制御を実行する車載内燃機関の制御装置。
4. 前記触媒装置よりも下流側に空燃比センサを備えた前記車載内燃機関に適用され、
   前記過給制御部は、前記燃焼室への燃料の供給が再開されて機関運転を再開してから前記空燃比センサによって理論空燃比よりもリッチであることが検知されたことを条件に、前記閉弁保持制御を終了させる
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の車載内燃機関の制御装置。
5. 前記点火制御部は、前記リッチ還元制御を実行している間、点火時期を遅角させる点火遅角制御を実行する
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の車載内燃機関の制御装置。
6. 吸気バルブの開閉タイミングを変更する吸気側可変バルブタイミング機構と、排気バルブの開閉タイミングを変更する排気側可変バルブタイミング機構と、を備える車載内燃機関に適用され、
   前記吸気側可変バルブタイミング機構及び排気側可変バルブタイミング機構を制御するバルブタイミング制御部を備え、
   前記バルブタイミング制御部は、前記リッチ還元制御を実行している間、前記排気側可変バルブタイミング機構により前記排気バルブの閉弁タイミングを最大限遅角させた状態で、前記吸気側可変バルブタイミング機構によって前記吸気バルブの開弁タイミングを調整することにより前記排気バルブ及び前記吸気バルブの双方が開弁している期間であるバルブオーバーラップを制御する排気最遅角制御を実行する
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の車載内燃機関の制御装置。