JP6528799B2 - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents
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Description
本発明は、過給機を備えた内燃機関の排気浄化システムに関する。
内燃機関の排気通路に過給機のタービンが設けられた構成においては、該タービンを迂回するバイパス通路が設けられる場合がある。この場合、排気浄化触媒は、例えば、排気通路におけるバイパス通路との合流部よりも下流側に設けられる。
そして、特許文献1には、バイパス通路にウェイストゲートバルブ(以下、「WGV」と称する場合もある。)が設けられる技術が開示されている。当該技術では、内燃機関における燃料カット処理の実行中に、WGVの開度が制御される。詳しくは、燃料カット処理の実行中であって、排気浄化触媒の温度が所定温度よりも高い場合に、WGVの開度が該燃料カット処理の開始時点の開度よりも大きくされる。
また、特許文献2には、WGVと、排気通路におけるタービンよりも下流側でバイパス通路との合流部よりも上流側に設けられた排気シャットバルブと、を備えた構成が開示されている。
排気浄化触媒は、その温度が比較的高いときに該排気浄化触媒に酸素が供給されると、劣化し易くなる。したがって、内燃機関における燃料カット処理の実行中であって排気浄化触媒の温度が比較的高い場合には、該排気浄化触媒が劣化し易くなる。また、排気浄化触媒よりも上流側の排気通路にタービンが設けられた構成においては、排気が該タービンを通過すると、排気が該排気浄化触媒に流入する前に拡散し易くなる。そして、このように拡散した排気が排気浄化触媒に流入する場合、該排気は、該排気浄化触媒における排気の流路の比較的広い範囲を流通することになる。以上に鑑みると、排気浄化触媒よりも上流側の排気通路にタービンが設けられた構成で、排気浄化触媒の温度が比較的高い場合に燃料カット処理が実行されると、タービンによって拡散した排気(この場合、該排気とは、内燃機関から排出された空気である。)が流通する排気浄化触媒の比較的広い範囲において、その触媒が劣化してしまう虞がある。
ここで、従来から、燃料カット処理の実行中であって排気浄化触媒の温度が所定温度よりも高い場合に、WGVの開度を大きくし、タービンによって拡散した排気(空気)の排気浄化触媒への流入を抑制することが考えられている。しかしながら、従来技術によれば、このときのスロットルバルブの開度は、燃料カット処理の実行中における通常の開度のままである。そのため、バイパス通路を流れる排気(空気)の流速が遅くなり易く、該バイパス通路から排気通路に流出する排気(空気)が拡散し易くなる。その結果、拡散した排気(空気)が流通する排気浄化触媒の比較的広い範囲において、その触媒が劣化してしまう虞がある。そして、排気浄化触媒の比較的広い範囲において触媒が劣化してしまうことを好適に抑制する技術については、未だ改良の余地を残すものである。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒の劣化を可及的に抑制することを目的とする。
本発明では、内燃機関における燃料カット処理の実行中であって、排気浄化触媒の温度が所定温度以上のときには、ターボバイパスバルブの開度およびスロットルバルブの開度が、燃料カット処理の実行中であって排気浄化触媒の温度が所定温度よりも低いときとは異なる開度になるように制御される。
より詳しくは、内燃機関の吸気通路に設けられたスロットルバルブと、前記内燃機関の排気通路に設けられたタービンを具備する過給機と、前記タービンより下流の前記排気通路に設けられ、排気中の酸素を吸蔵する能力を有する排気浄化触媒と、前記タービンより上流の前記排気通路から分岐し、該タービンを迂回して前記排気浄化触媒より上流の該排気通路に合流するバイパス通路であって、該バイパス通路の出口径が該排気浄化触媒の上流側端面の径よりも小さくなるように構成され、且つ該バイパス通路から該排気通路に流出する排気であるバイパス排気の流れ方向を該排気浄化触媒の上流側端面へ指向させるように構成されたバイパス通路と、前記排気通路における、前記バイパス通路との分岐部と前記バイパス通路との合流部との間に設置され、前記タービンを通過する排気の流量を調整可能なターボバイパスバルブと、前記内燃機関の運転中に該内燃機関の気筒内への燃料の供給を停止する燃料カット処理を実行する燃料カット処理手段と、を備える内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記燃料カット処理手段による前記燃料カット処理の実行中であって、前記排気浄化触媒の温度が所定温度以上のときには、該燃料カット処理の実行中であって該排気浄化触媒の温度が該所定温度よりも低いときよりも、前記ターボバイパスバルブの開度が小さくなるように、且つ前記スロットルバルブの開度が大きくなるように、該ターボバイパスバルブの開度及び該スロットルバルブの開度を制御する劣化抑制制御を実行するバルブ制御手段を備える。
ここで、上記の所定温度は、排気浄化触媒に酸素が供給されると、該排気浄化触媒が劣化し易くなる温度の下限値として定義される。したがって、燃料カット処理手段による燃料カット処理の実行中であって、排気浄化触媒の温度が所定温度以上のとき(以下、「触媒高温状態における燃料カットの実行中」と称する場合もある。)には、排気浄化触媒は劣化し易くなる。一方、燃料カット処理手段による燃料カット処理の実行中であって、排気浄化触媒の温度が所定温度よりも低いとき(以下、「触媒通常状態における燃料カットの実行中」と称する場合もある。)には、触媒高温状態における燃料カットの実行中と比較して、排気浄化触媒は劣化し難くなる。
また、触媒通常状態における燃料カットの実行中には、ターボバイパスバルブの開度(以下、「TBV開度」と称する場合もある。)およびスロットルバルブの開度(以下、「スロットル開度」と称する場合もある。)は、燃料カット処理の実行に伴う通常の制御に基づくTBV開度およびスロットル開度に制御される。
これに対して、触媒高温状態における燃料カットの実行中、すなわち排気浄化触媒が劣化し易い状態においては、排気(この場合、該排気とは、内燃機関から排出された空気である。)が排気浄化触媒に流入する前に拡散し、拡散した該排気(空気)が排気浄化触媒における排気の流路の比較的広い範囲を流通すると、該排気浄化触媒の比較的広い範囲において、その触媒が劣化してしまう虞がある。そこで、上記のバルブ制御手段は、触媒高温状態における燃料カットの実行中には、触媒通常状態における燃料カットの実行中よりも、TBV開度が小さくなるように、且つスロットル開度が大きくなるように、TBV開度およびスロットル開度を制御する。以下、このような制御を劣化抑制制御と称する。
ここで、スロットル開度が同一の場合、TBV開度が小さいときは大きいときよりも、タービンを通過する排気の流量が減少する。その結果、タービンによって拡散した排気の排気浄化触媒への流入流量が減少することになる。これにより、排気浄化触媒に流入する前の排気の拡散が抑制される。なお、このとき、TBVが全閉状態に制御されると、排気浄化触媒に流入する前の排気の拡散が可及的に抑制される。
また、スロットル開度が大きいときは小さいときよりも、内燃機関から排出される排気の流量が増加する。そして、このように排気の流量が増加すると、TBV開度が同一の場合、バイパス通路を流れる排気の流速が速くなる。ここで、バイパス通路から流出するバイパス排気は、バイパス通路を流れる排気の流速が速いときは遅いときよりも、拡散し難くなる。
ここで、バイパス通路は、その出口径が排気浄化触媒の上流側端面(以下、単に「上流側端面」と称する場合もある。)の径よりも小さく、且つバイパス排気を該上流側端面へ指向させるように構成されている。そのため、バイパス排気は、排気通路の壁面に衝突することなく排気浄化触媒に流入し易くなる。そして、バルブ制御手段が劣化抑制制御を実行すると、排気浄化触媒に流入する排気(空気)のうち、比較的流速が速いバイパス排気(空気)の割合が高くなる。以上に鑑みると、バルブ制御手段による劣化抑制制御が行われる触媒高温状態における燃料カットの実行中には、触媒通常状態における燃料カットの実行中と比べて、排気浄化触媒に流入する前の排気(空気)の拡散が抑制され、以て、排気(空気)は上流側端面における狭い範囲に流入し易くなる。
その結果、触媒高温状態における燃料カットの実行中の排気(空気)は、排気浄化触媒における排気の流路の狭い範囲を流通することになる。これにより、触媒高温状態における燃料カットの実行中に、排気浄化触媒の比較的広い範囲において、その触媒が劣化してしまうことが抑制される。つまり、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、排気浄化触媒の劣化を可及的に抑制することを可能にする。
また、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、前記バイパス通路においてその出口を含む所定の下流側部分よりも上流に設置され、該バイパス通路における排気の流路断面積を変更可能なウェイストゲートバルブを更に備えてもよい。そして、前記バルブ制御手段は、前記燃料カット処理手段による前記燃料カット処理の実行中であって、前記排気浄化触媒の温度が前記所定温度以上のときに、前記ウェイストゲートバルブの開度がその全開状態の開度になるように、該ウェイストゲートバルブの開度を制御してもよい。
このような構成においては、ウェイストゲートバルブ(以下、「WGV」と称する場合もある。)の開度がその全開状態の開度よりも小さくされると、排気(空気)がWGVを通過する際の該排気(空気)の流路断面積は、WGVが全開状態に制御されるときよりも小さくなる。そのため、WGVを通過する排気(空気)がWGVによって絞られることになる。この場合、WGVによって絞られた排気(空気)は、その後、拡散を伴ってバイパス通路または排気通路における排気(空気)の流路断面積まで広がる傾向にある。そして、このような排気(空気)がバイパス通路によって整流されることなく排気浄化触媒に流入する場合、該排気(空気)は上流側端面における広い範囲に流入し易くなる。
これに対して、WGVの開度がその全開状態の開度に制御されると、WGVによって排気(空気)が拡散してしまう事態が可及的に抑制される。その結果、排気(空気)は上流側端面における狭い範囲に流入し易くなる。したがって、触媒高温状態における燃料カットの実行中に、バルブ制御手段がWGVを全開状態に制御することによって、排気浄化触媒の比較的広い範囲において、その触媒が劣化してしまうことを抑制することができる。
なお、仮に、WGVがその弁体部の片側が支持された状態で該弁体部がスイングすることで開度が変化するような構造である場合、該WGVがバイパス通路の出口に設置されると、バイパス排気(空気)の流れが該弁体部によってガイドされる。そして、該WGVの開度がその全開状態の開度よりも小さくされても、該WGVによって絞られた排気(空気)は、拡散を伴って排気通路における排気(空気)の流路断面積まで広がる前に排気浄化触媒に流入する。そして、これは、上記の構造を有するWGVがバイパス通路の出口に設置される場合に限定されず、該WGVがバイパス通路においてその出口を含む所定の下流側部分に設置される場合についても同様である。しかしながら、このような構造のWGVであっても、該WGVがバイパス通路においてその出口を含む所定の下流側部分よりも上流側に設置される場合には、やはり、WGVの開度がその全開状態の開度よりも小さくされると、WGVによって絞られた排気(空気)は、拡散を伴ってバイパス通路または排気通路における排気(空気)の流路断面積まで広がる傾向にある。そして、このような排気(空気)がバイパス通路によって整流されることなく排気浄化触媒に流入する場合、該排気(空気)は上流側端面における広い範囲に流入し易くなる。したがって、このような場合にはWGVを全開状態に制御することによって、WGVによって排気(空気)が拡散してしまう事態を可及的に抑制することができ、以て、排気浄化触媒の比較的広い範囲において、その触媒が劣化してしまうことを抑制することができる。
また、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、前記バイパス通路においてその出口を含む所定の下流側部分に設置され、該バイパス通路における排気の流路断面積を変更可能なウェイストゲートバルブであって、その弁体部の片側が支持された状態で該弁体部がスイングすることで開度が変化し、開度が変化すると前記バイパス排気の流れ方向が変化する構造を有し、所定の開度範囲において該バイパス排気の流れ方向を前記排気浄化触媒の上流側端面へ指向させるように構成されたウェイストゲートバルブと、前記排気浄化触媒を暖機するときに、前記ウェイストゲートバルブの開度を第一所定開度に制御する暖機制御手段と、を更に備えてもよい。そして、前記バルブ制御手段は、前記燃料カット処理手段による前記燃料カット処理の実行中であって、前記排気浄化触媒の温度が前記所定温度以上のときに、前記ウェイストゲートバルブの開度が前記第一所定開度とは異なる第二所定開度になるように、該ウェイストゲートバルブの開度を制御してもよい。
上記の暖機制御手段は、排気浄化触媒を暖機するときにWGVの開度を第一所定開度に制御する。ここで、排気浄化触媒の温度が低いときには、該排気浄化触媒の浄化率が低くなり易い。そのため、排気浄化触媒を暖機するときには、このときに排気が主に流通する該排気浄化触媒における流路範囲(以下、「暖機流路範囲」と称する場合もある。)において、その触媒の劣化が小さくなっていることが望ましい。そこで、上記のバルブ制御手段は、触媒高温状態における燃料カットの実行中に、WGVの開度が第一所定開度とは異なる第二所定開度になるように、該WGVの開度を制御する。
ここで、上記のような構造を有するWGVでは、バイパス排気の流れがWGVの弁体部によってガイドされる。そのため、WGVの開度が変化すると、バイパス排気の流れ方向が変化することになる。更に、上記のWGVは、所定の開度範囲においてバイパス排気の流れ方向を上流側端面へ指向させるように構成されている。そして、このようなWGVが、バイパス通路においてその出口を含む所定の下流側部分に設置されると、WGVの開度が所定の開度範囲に属する場合には、WGVの弁体部によってガイドされたバイパス排気は、拡散してしまう前に上流側端面に流入する傾向にある。ここで、上記の第一所定開度および第二所定開度は、上記の所定の開度範囲に属する。そして、WGVの開度が第一所定開度である場合と第二所定開度である場合とでは、上流側端面におけるバイパス排気の流入範囲(該バイパス排気は、拡散してしまう前に上流側端面に流入している。)は相違する。
また、劣化抑制制御によって、触媒高温状態における燃料カットの実行中の排気(空気)は、排気浄化触媒における排気の流路の狭い範囲を流通する。そして、バルブ制御手段が、触媒高温状態における燃料カットの実行中に、WGVの開度が第一所定開度とは異なる第二所定開度になるように、該WGVの開度を制御すると、排気浄化触媒における排気の流路において、触媒高温状態における燃料カットの実行中に排気(空気)が流通する範囲は、排気浄化触媒を暖機するときに排気が主に流通する範囲とは異なる範囲になる。つまり、触媒高温状態における燃料カットの実行中に、排気浄化触媒においてその触媒が劣化し易くなる範囲は、暖機流路範囲とは異なる範囲になる。このように、バルブ制御手段によるWGVの開度の制御によって、暖機流路範囲における触媒の劣化が可及的に抑制される。その結果、排気浄化触媒を暖機するときにエミッションが悪化してしまう事態が抑制される。
また、前記暖機制御手段によって前記ウェイストゲートバルブの開度が前記第一所定開度に制御された場合、前記バイパス排気が、前記排気浄化触媒の上流側端面上における第一所定領域であって、該排気浄化触媒の上流側端面上の中央部を含んだ領域である第一所定領域に流入するように、該第一所定開度が設定されていてもよい。そして、前記バルブ制御手段によって前記ウェイストゲートバルブの開度が前記第二所定開度に制御された場合、前記バイパス排気が、前記排気浄化触媒の上流側端面上における第二所定領域であって、前記第一所定領域よりも外側の領域である第二所定領域に流入するように、該第二所定開度が設定されていてもよい。
このように第一所定開度および第二所定開度が設定されると、排気浄化触媒を暖機するときには排気が第一所定領域に流入し、触媒高温状態における燃料カットの実行中には排気(空気)が第二所定領域に流入することになる。そして、第一所定領域は上流側端面上の中央部を含んだ領域であるため、該第一所定領域に排気が流入するときには、排気と排気通路の壁面との熱伝達が抑制される。つまり、排気浄化触媒を暖機するときに、排気から排気通路の壁面に熱が移動してしまう事態が抑制される。これにより、排気浄化触媒を暖機するときに該排気浄化触媒に流入する排気の温度を可及的に高くすることができる。その結果、排気浄化触媒の早期暖機が可能となる。
更に、触媒高温状態における燃料カットの実行中には、排気(空気)は第一所定領域よりも外側の第二所定領域に流入するため、暖機流路範囲における触媒の劣化が可及的に抑制される。その結果、排気浄化触媒を暖機するときにエミッションが悪化してしまう事態が抑制される。
また、前記バルブ制御手段は、前記燃料カット処理手段による前記燃料カット処理の実行中において、前記排気浄化触媒の温度が前記所定温度以上から前記所定温度未満に変化したときには、前記劣化抑制制御を終了し、前記ターボバイパスバルブの開度が前記燃料カット処理の実行中における通常の前記ターボバイパスバルブの開度である所定の基準TBV開度になるように、且つ前記スロットルバルブの開度が前記燃料カット処理の実行中における通常の前記スロットルバルブの開度である所定の基準スロットル開度になるように、該ターボバイパスバルブの開度及び該スロットルバルブの開度を制御してもよい。
つまり、上記のバルブ制御手段は、燃料カット処理の実行中において、排気浄化触媒の温度が所定温度以上から所定温度未満に変化したときには、燃料カット処理の実行に伴う通常の制御に基づくTBV開度およびスロットル開度に制御する。これにより、燃料カット処理の実行中における車両の減速感が向上する。また、燃料カット処理から復帰するときの車両の急加速を抑制することができる。
本発明によれば、内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒の劣化を可及的に抑制することができる。
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、例示的に詳しく説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
(第一の実施形態)
<内燃機関とその吸排気系の構成>
図1は、本実施形態に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、4つの気筒2を含む気筒群を備えた火花点火式の内燃機関(ガソリンエンジン)である。内燃機関1には、各吸気ポートへ燃料を噴射する燃料噴射弁3が設けられている。なお、燃料噴射弁3は、各気筒2内へ直接燃料を噴射するように構成されてもよい。また、各気筒2には、筒内の混合気に着火するための点火プラグ(図示略)が取
り付けられている。
<内燃機関とその吸排気系の構成>
図1は、本実施形態に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、4つの気筒2を含む気筒群を備えた火花点火式の内燃機関(ガソリンエンジン)である。内燃機関1には、各吸気ポートへ燃料を噴射する燃料噴射弁3が設けられている。なお、燃料噴射弁3は、各気筒2内へ直接燃料を噴射するように構成されてもよい。また、各気筒2には、筒内の混合気に着火するための点火プラグ(図示略)が取
り付けられている。
内燃機関1は、インテークマニホールド40およびエキゾーストマニホールド50と接続されている。インテークマニホールド40には吸気通路4が接続されている。この吸気通路4の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動する過給機6のコンプレッサ60が設けられている。また、コンプレッサ60よりも下流の吸気通路4には、スロットルバルブ41が設けられている。スロットルバルブ41は、吸気通路4における吸気の流路断面積を変更することで、内燃機関1の吸入空気量を調整する。そして、スロットルバルブ41よりも下流の吸気通路4には、吸気と外気とで熱交換を行うインタークーラ42が設けられている。また、コンプレッサ60とスロットルバルブ41との間の吸気通路4には圧力センサ44が設けられている。圧力センサ44は、スロットルバルブ41より上流側の吸気の圧力(すなわち、過給圧)に応じた電気信号を出力する。また、コンプレッサ60よりも上流の吸気通路4には、エアフローメータ43が設けられている。エアフローメータ43は、吸気通路4内を流れる吸気(空気)の量(質量)に応じた電気信号を出力する。
一方、排気通路5の途中には過給機6のタービン61が設けられている。また、排気通路5には、タービン61を迂回するバイパス通路52が設けられている。バイパス通路52は、タービン61よりも上流の排気通路5の分岐部5bから分岐し、タービン61よりも下流の合流部5cに合流する。ここで、分岐部5bからタービン61を経由して合流部5cに至る排気通路5をタービン側排気通路5aと称する。そして、このタービン側排気通路5aにおける分岐部5bとタービン61との間にはターボバイパスバルブ(TBV)53が設けられている。TBV53は、タービン側排気通路5aを流れる排気の流路断面積を変更することでタービン61を通過する排気の流量を調整する。なお、TBV53は、タービン側排気通路5aにおけるタービン61と合流部5cとの間に設けられてもよい。また、排気通路5の合流部5cの直下流には、排気浄化触媒として三元触媒51が設けられている。三元触媒51には、白金(Pt)等の貴金属やセリア(CeO2)等の酸素吸蔵材が担持されている。また、三元触媒51よりも下流側の排気通路5には、温度センサ55が設けられている。温度センサ55は、三元触媒51を通過した排気の温度に応じた電気信号を出力する。
ここで、図2は、本実施形態に係るバイパス通路52の概略構成を示す図である。なお、図2では、バイパス通路52から排気通路5に流出する排気(以下、「バイパス排気」と称する場合もある。)の流れについて説明するため、図2におけるTBV53は全閉状態にされている。また、図2において、矢印は排気の流れを表している。図2に示すように、排気通路5を流れる排気は、分岐部5bを経由してバイパス通路52を流通する。そして、バイパス通路52を通過して合流部5cから排気通路5に流出する排気(バイパス排気)が三元触媒51に流入する。ここで、本実施形態に係るバイパス通路52は、バイパス排気の流れ方向を三元触媒51の上流側端面51a(以下、単に「上流側端面51a」と称する場合もある。)へ指向させるように構成されている。なお、図2におけるハッチング領域が上流側端面51aを表している。更に、バイパス通路52は、その通路径(図2におけるDia1で表される。)が上流側端面51aの径(図2におけるDia2で表される。)よりも小さくなるように構成されている。つまり、本実施形態では、バイパス排気が排気通路5の壁面に衝突することなく上流側端面51aに直接流入し易くなるように、バイパス通路52が構成されている。なお、図2に示すバイパス通路52は、その通路径がバイパス通路52全体に亘って略一定となるように構成されているが、これに限定する意図はなく、本実施形態に係るバイパス通路52は、その出口52aの径が上流側端面51aの径よりも小さくなっていればよい。
そして、内燃機関1には電子制御ユニット(ECU)10が併設されている。ECU1
0は、内燃機関1の運転状態等を制御するユニットである。ECU10には、上記のエアフローメータ43、圧力センサ44、および温度センサ55に加え、クランクポジションセンサ14、アクセルポジションセンサ15等の各種センサが電気的に接続されている。クランクポジションセンサ14は、内燃機関1の機関出力軸(クランクシャフト)の回転位置に相関する電気信号を出力するセンサである。アクセルポジションセンサ15は、内燃機関1が搭載された車両のアクセルペダル16の操作量(以下、「アクセル開度」と称する場合もある。)に相関した電気信号を出力するセンサである。そして、これらのセンサの出力信号がECU10に入力される。ECU10は、クランクポジションセンサ14の出力信号に基づいて内燃機関1の機関回転速度を導出し、アクセルポジションセンサ15の出力信号に基づいて内燃機関1の機関負荷を導出する。また、ECU10は、エアフローメータ43の出力値に基づいて、内燃機関1から排出される排気の流量(以下、「排気流量」と称する場合もある。)を推定し、温度センサ55の出力値に基づいて三元触媒51の温度(以下、「触媒温度」と称する場合もある。)を推定する。
0は、内燃機関1の運転状態等を制御するユニットである。ECU10には、上記のエアフローメータ43、圧力センサ44、および温度センサ55に加え、クランクポジションセンサ14、アクセルポジションセンサ15等の各種センサが電気的に接続されている。クランクポジションセンサ14は、内燃機関1の機関出力軸(クランクシャフト)の回転位置に相関する電気信号を出力するセンサである。アクセルポジションセンサ15は、内燃機関1が搭載された車両のアクセルペダル16の操作量(以下、「アクセル開度」と称する場合もある。)に相関した電気信号を出力するセンサである。そして、これらのセンサの出力信号がECU10に入力される。ECU10は、クランクポジションセンサ14の出力信号に基づいて内燃機関1の機関回転速度を導出し、アクセルポジションセンサ15の出力信号に基づいて内燃機関1の機関負荷を導出する。また、ECU10は、エアフローメータ43の出力値に基づいて、内燃機関1から排出される排気の流量(以下、「排気流量」と称する場合もある。)を推定し、温度センサ55の出力値に基づいて三元触媒51の温度(以下、「触媒温度」と称する場合もある。)を推定する。
また、ECU10には、上記の各燃料噴射弁3、スロットルバルブ41、およびTBV53等の各種機器が電気的に接続されている。ECU10によって、これら各種装置が制御される。つまり、スロットルバルブ41およびTBV53それぞれの開度はECU10によって制御される。
<燃料カット処理>
本実施形態に係る内燃機関1では、その運転状態が減速運転となると、燃料カット処理が実行される。詳しくは、ECU10が、燃料噴射弁3からの燃料噴射を停止することで、内燃機関1の運転中に気筒2内への燃料の供給を停止する燃料カット処理が実行される。ここで、燃料カット処理が実行されると、内燃機関1に流入した空気が燃焼に供されることなく該内燃機関1から排出される。その結果、三元触媒51に空気が流入することで、該三元触媒51に酸素が供給されることになる。なお、ECU10がこのように燃料カット処理を実行することで、本発明に係る燃料カット処理手段として機能する。
本実施形態に係る内燃機関1では、その運転状態が減速運転となると、燃料カット処理が実行される。詳しくは、ECU10が、燃料噴射弁3からの燃料噴射を停止することで、内燃機関1の運転中に気筒2内への燃料の供給を停止する燃料カット処理が実行される。ここで、燃料カット処理が実行されると、内燃機関1に流入した空気が燃焼に供されることなく該内燃機関1から排出される。その結果、三元触媒51に空気が流入することで、該三元触媒51に酸素が供給されることになる。なお、ECU10がこのように燃料カット処理を実行することで、本発明に係る燃料カット処理手段として機能する。
ここで、三元触媒51に担持されたセリア(CeO2)等の酸素吸蔵材は、酸素を吸蔵,放出し排気の雰囲気変動を抑制する働きをするため、このように三元触媒51に酸素が供給されると、供給された該酸素が酸素吸蔵材に吸蔵される。また、触媒温度が比較的高いときにこのように三元触媒51に酸素が供給されると、該三元触媒51が劣化し易くなることが判っている。そして、触媒温度が比較的高くなっている三元触媒51における酸素吸蔵材による酸素の吸蔵(酸素吸蔵材の酸化)が、このような三元触媒51の劣化の要因の一つであると考えられている。
ここで、三元触媒51に酸素が供給されると該三元触媒51が劣化し易くなる温度の下限値を触媒劣化温度と定義すると、燃料カット処理の実行中であって触媒温度が触媒劣化温度以上の場合(以下、「触媒高温状態における燃料カットの実行中」と称する場合もある。)には、三元触媒51は劣化し易くなる。一方、燃料カット処理の実行中であって触媒温度が触媒劣化温度よりも低い場合(以下、「触媒通常状態における燃料カットの実行中」と称する場合もある。)には、触媒高温状態における燃料カットの実行中と比較して、三元触媒51は劣化し難くなる。なお、触媒高温状態における燃料カットの実行中に劣化し得る排気浄化触媒は三元触媒51に限られず、酸素吸蔵能を有するその他の排気浄化触媒であっても、触媒高温状態における燃料カットの実行中にその触媒が劣化することがある。また、本実施形態における触媒劣化温度が、本発明に係る所定温度に相当する。
そして、三元触媒51よりも上流側の排気通路5にタービン61が設けられた構成においては、触媒高温状態における燃料カットの実行中に、三元触媒51の比較的広い範囲において、その触媒が劣化してしまう虞がある。これについて、図3に基づいて以下に説明
する。図3は、内燃機関1から排出された排気が三元触媒51に流入する態様を模式的に示す図である。ここで、図3(b)は、三元触媒51の上流側端面51aを示す模式図であって、上流側端面51aにおける排気の流入範囲を説明するための図である。なお、図3において、TBV53は全開状態にされており、三元触媒51には、タービン側排気通路5aから排気通路5に流出する排気(以下、「タービン排気」と称する場合もある。)、およびバイパス通路52から排気通路5に流出する排気(バイパス排気)が流入する。また、図3(a)において、矢印は排気の流れを表している。図3(a)に示すように、タービン側排気通路5aを流れる排気がタービン61を通過すると、該排気がタービン61によって乱される。その結果、タービン側排気通路5aを流れる排気は、拡散した状態で排気通路5に流出することになる。つまり、タービン排気が拡散することになる。そして、このように拡散したタービン排気がバイパス排気と合流して三元触媒51に流入する。このとき、上流側端面51aにおける排気の流入範囲は、図3(b)における破線C1で囲われたハッチング領域により表される。そして、図3(b)に示すように、このときの排気は、上流側端面51aの比較的広い範囲に流入することになる。
する。図3は、内燃機関1から排出された排気が三元触媒51に流入する態様を模式的に示す図である。ここで、図3(b)は、三元触媒51の上流側端面51aを示す模式図であって、上流側端面51aにおける排気の流入範囲を説明するための図である。なお、図3において、TBV53は全開状態にされており、三元触媒51には、タービン側排気通路5aから排気通路5に流出する排気(以下、「タービン排気」と称する場合もある。)、およびバイパス通路52から排気通路5に流出する排気(バイパス排気)が流入する。また、図3(a)において、矢印は排気の流れを表している。図3(a)に示すように、タービン側排気通路5aを流れる排気がタービン61を通過すると、該排気がタービン61によって乱される。その結果、タービン側排気通路5aを流れる排気は、拡散した状態で排気通路5に流出することになる。つまり、タービン排気が拡散することになる。そして、このように拡散したタービン排気がバイパス排気と合流して三元触媒51に流入する。このとき、上流側端面51aにおける排気の流入範囲は、図3(b)における破線C1で囲われたハッチング領域により表される。そして、図3(b)に示すように、このときの排気は、上流側端面51aの比較的広い範囲に流入することになる。
そして、図3に示す状態で燃料カット処理が実行されると、内燃機関1から排出された空気が上流側端面51aの比較的広い範囲に流入する。そうすると、該空気が三元触媒51の比較的広い範囲を流通することになる。つまり、三元触媒51の比較的広い範囲に酸素が供給されることになる。上述したように、触媒温度が比較的高いときに三元触媒51に酸素が供給されると、該三元触媒51が劣化し易くなる。そのため、触媒高温状態における燃料カットの実行中に、空気が上流側端面51aの比較的広い範囲に流入すると、三元触媒51の比較的広い範囲において、その触媒が劣化してしまう虞がある。
<TBV,スロットルバルブの開度制御>
本実施形態では、三元触媒51の劣化を可及的に抑制すべく、ECU10は、触媒高温状態における燃料カットの実行中に、TBV53の開度(以下、「TBV開度」と称する場合もある。)およびスロットルバルブ41の開度(以下、「スロットル開度」と称する場合もある。)がそれぞれに対する所定の基準開度とは異なる開度になるように、これらバルブの開度を制御する。なお、TBV開度に対する所定の基準開度(以下、「所定の基準TBV開度」と称する場合もある。)およびスロットル開度に対する所定の基準開度(以下、「所定の基準スロットル開度」と称する場合もある。)とは、触媒通常状態における燃料カットの実行中に、燃料カット処理に伴ってECU10が通常行う制御に基づくTBV開度およびスロットル開度である。これらについて、以下に詳しく説明する。
本実施形態では、三元触媒51の劣化を可及的に抑制すべく、ECU10は、触媒高温状態における燃料カットの実行中に、TBV53の開度(以下、「TBV開度」と称する場合もある。)およびスロットルバルブ41の開度(以下、「スロットル開度」と称する場合もある。)がそれぞれに対する所定の基準開度とは異なる開度になるように、これらバルブの開度を制御する。なお、TBV開度に対する所定の基準開度(以下、「所定の基準TBV開度」と称する場合もある。)およびスロットル開度に対する所定の基準開度(以下、「所定の基準スロットル開度」と称する場合もある。)とは、触媒通常状態における燃料カットの実行中に、燃料カット処理に伴ってECU10が通常行う制御に基づくTBV開度およびスロットル開度である。これらについて、以下に詳しく説明する。
上述したように、触媒通常状態における燃料カットの実行中には、触媒高温状態における燃料カットの実行中と比較して、三元触媒51は劣化し難くなる。このように、三元触媒51が劣化し難い状態においては、ECU10は、TBV開度を所定の基準TBV開度に制御する。なお、所定の基準TBV開度とは、触媒温度が比較的低い触媒通常状態における燃料カットの実行中において、触媒温度の低下を抑制することができるTBV開度である。ここで、TBV開度が大きくなるほどタービン排気(空気)の流量が増加し、タービン61から排気(空気)への熱の移動が促進されるため、三元触媒51に流入する排気(空気)の温度が高くなり易い。そのため、所定の基準TBV開度が、例えばTBV53が全開状態となる開度に設定されると、触媒通常状態における燃料カットの実行中において、触媒温度の低下が可及的に抑制される。
また、触媒通常状態における燃料カットの実行中には、ECU10は、スロットル開度を所定の基準スロットル開度に制御する。ここで、所定の基準スロットル開度は、所定の範囲に属する開度に設定される。そして、この所定の範囲の下限側は、例えば、潤滑オイルが気筒2内に入り込む所謂オイル上がりを抑制し得る開度に基づいて設定される。また、この所定の範囲の上限側は、例えば、車両の減速感を確保し得る開度に基づいて設定さ
れる。更に、燃料カット処理から復帰するときの失火やそれに伴うストールの抑制を考慮して、所定の範囲の下限側を設定することもできる。また、燃料カット処理から復帰するときの車両の急加速の抑制を考慮して、所定の範囲の上限側を設定することもできる。
れる。更に、燃料カット処理から復帰するときの失火やそれに伴うストールの抑制を考慮して、所定の範囲の下限側を設定することもできる。また、燃料カット処理から復帰するときの車両の急加速の抑制を考慮して、所定の範囲の上限側を設定することもできる。
これに対して、触媒高温状態における燃料カットの実行中には、上述したように、三元触媒51が劣化し易くなる。更に、排気(この場合の排気は、内燃機関1から排出された空気である。)が三元触媒51に流入する前に拡散し、拡散した該排気(空気)が三元触媒51における排気の流路の比較的広い範囲を流通すると、該三元触媒51の比較的広い範囲において、その触媒が劣化してしまう虞がある。そこで、ECU10は、触媒高温状態における燃料カットの実行中に、TBV開度が所定の基準TBV開度よりも小さくなるように、TBV開度を制御する(以下、この制御を「劣化抑制TBV制御」と称する場合もある。)。更に、ECU10は、触媒高温状態における燃料カットの実行中に、スロットル開度が所定の基準スロットル開度よりも大きくなるように、スロットル開度を制御する(以下、この制御を「劣化抑制スロットル制御」と称する場合もある。)。これについて、図4および図5A、図5Bに基づいて以下に説明する。なお、本実施形態における劣化抑制TBV制御および劣化抑制スロットル制御が、本発明に係る劣化抑制制御に相当する。
先ず、劣化抑制TBV制御について説明する。図4は、劣化抑制TBV制御が実行されるときの三元触媒51に流入する排気(空気)の態様を模式的に示す図である。ここで、図4(b)は、三元触媒51の上流側端面51aを示す模式図であって、上流側端面51aにおける排気(空気)の流入範囲を説明するための図である。なお、ここでは劣化抑制TBV制御による作用を説明するため、図4に示す制御において劣化抑制スロットル制御は実行されていない(つまり、スロットル開度が所定の基準スロットル開度に制御されている状態を示している。)。また、図4(a)において、矢印は排気(空気)の流れを表している。そして、図4に示す劣化抑制TBV制御では、TBV開度がその全閉状態の開度に制御されている。
図4に示すように、TBV開度がその全閉状態の開度に制御されると、タービン排気(空気)の流量が略0となり、三元触媒51にはバイパス排気(空気)のみが流入することになる。つまり、タービン61によって乱されたタービン排気(空気)の三元触媒51への流入が停止される。これにより、排気(空気)が三元触媒51に流入する前に拡散してしまう事態が可及的に抑制される。このとき、上流側端面51aにおける排気(空気)の流入範囲は、図4(b)における破線C2で囲われたハッチング領域により表される。また、図4(b)には、上記の図3(b)に示した破線C1を併せて示している。そして、図4(b)に示すように、このときの排気(空気)は、燃料カット処理に伴って通常の制御が行われる場合(この場合、TBV開度は所定の基準TBV開度に制御される。)と比較して(破線C1で囲われた領域と比較して)上流側端面51aの狭い範囲に流入することになる。
また、タービン排気(空気)の三元触媒51への流入が停止される場合は、停止されない場合と比較して、三元触媒51に流入する排気(空気)の温度が低下し易くなる。これは、内燃機関1から排出された排気(空気)のタービン61からの受熱が抑制されるからである。そして、三元触媒51に流入する排気(空気)の温度を可及的に低くすることによって、触媒温度が比較的高い触媒高温状態における燃料カットの実行中において、触媒温度を可及的速やかに低下させることができる。
なお、上記の説明においては、劣化抑制TBV制御によってTBV開度がその全閉状態の開度に制御される例について説明したが、劣化抑制TBV制御におけるTBV開度は、全閉状態の開度に限定されないことはいうまでもない。劣化抑制TBV制御では、TBV
開度を所定の基準TBV開度よりも小さくすることによって、排気(空気)が三元触媒51に流入する前に拡散してしまう事態を抑制することができる。また、劣化抑制TBV制御が行われると、三元触媒51に流入する排気(空気)の温度が比較的低くされるため、触媒高温状態における燃料カットの実行中において、触媒温度を比較的速やかに低下させることができる。
開度を所定の基準TBV開度よりも小さくすることによって、排気(空気)が三元触媒51に流入する前に拡散してしまう事態を抑制することができる。また、劣化抑制TBV制御が行われると、三元触媒51に流入する排気(空気)の温度が比較的低くされるため、触媒高温状態における燃料カットの実行中において、触媒温度を比較的速やかに低下させることができる。
次に、劣化抑制スロットル制御について説明する。図5Aは、劣化抑制TBV制御とともに劣化抑制スロットル制御が実行されるときの三元触媒51に流入する排気(空気)の態様を模式的に示す図である。ここで、図5A(b)は、三元触媒51の上流側端面51aを示す模式図であって、上流側端面51aにおける排気(空気)の流入範囲を説明するための図である。また、図5Bは、劣化抑制スロットル制御のみが実行されるときの三元触媒51に流入する排気(空気)の態様を模式的に示す図である。ここで、図5B(b)は、三元触媒51の上流側端面51aを示す模式図であって、上流側端面51aにおける排気(空気)の流入範囲を説明するための図である。なお、図5Aでは、上記の図4と同様にTBV開度がその全閉状態の開度に制御されており、図5Bでは、上記の図3と同様にTBV開度がその全開状態の開度に制御されている。また、図5A(a)、図5B(a)において、矢印は排気(空気)の流れを表している。
図5Aに示す制御では、上記の図4と同様に、三元触媒51にはバイパス排気(空気)のみが流入する。ここで、図5Aに示す制御では、スロットル開度が所定の基準スロットル開度よりも大きくされているため、スロットル開度が所定の基準スロットル開度に制御される上記の図4と比較して排気流量が多くなる。その結果、上記の図4と比較してバイパス通路52を流れる排気(空気)の流速が速くなる。ここで、バイパス通路52を流れる排気(空気)の流速が速くなるほど、バイパス通路52から流出するバイパス排気(空気)は、バイパス通路52内を流れる排気(空気)に対して、拡散し難くなる。したがって、図5Aにおけるバイパス排気(空気)は、上記の図4におけるバイパス排気(空気)と比較して拡散し難くなる。このとき、上流側端面51aにおける排気(空気)の流入範囲は、図5A(b)における破線C3で囲われたハッチング領域により表される。また、図5A(b)には、上記の図4(b)に示した破線C2を併せて示している。そうすると、図5A(b)に示すように、このときの排気(空気)は、劣化抑制TBV制御のみが行われる場合と比較して(破線C2と比較して)、上流側端面51aの狭い範囲に集中し易くなる。
一方、劣化抑制スロットル制御のみが実行される場合の上流側端面51aにおける排気(空気)の流入範囲は、図5B(b)における破線C4で囲われたハッチング領域により表される。この場合、図5B(b)に示すように、排気(空気)は、上流側端面51aの広い範囲に流入してしまう。これは、排気流量が多くされることによってタービン排気(空気)が増加し、その結果、三元触媒51に流入する前の排気(空気)の拡散の度合いが大きくなってしまうからである。したがって、劣化抑制スロットル制御は、劣化抑制TBV制御と併せて実行される必要がある。
以上に述べたように、触媒高温状態における燃料カットの実行中に、TBV開度が所定の基準TBV開度よりも小さくされ、スロットル開度が所定の基準スロットル開度よりも大きくされると、このときの排気(空気)は、三元触媒51における排気の流路の比較的狭い範囲を流通することになる。これにより、触媒高温状態における燃料カットの実行中に、三元触媒51の比較的広い範囲において、その触媒が劣化してしまうことが抑制される。つまり、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、三元触媒51の劣化を可及的に抑制することを可能にする。
<制御フロー>
次に、ECU10が実行する制御フローについて、図6および図7に基づいて以下に説明する。
次に、ECU10が実行する制御フローについて、図6および図7に基づいて以下に説明する。
図6は、ECU10によって劣化抑制TBV制御および劣化抑制スロットル制御が実行されるときの、アクセル開度、燃料カット処理の要求フラグ(以下、単に「要求フラグ」と称する場合もある。)、燃料カット処理の実行フラグ(以下、単に「実行フラグ」と称する場合もある。)、触媒温度、TBV開度、およびスロットル開度の時間推移を示す図である。ここで、要求フラグは、燃料カット処理の要求が成立したときに1に設定されるフラグであって、実行フラグは、燃料カット処理の実行条件が成立したときに1に設定されるフラグである。
なお、図6に示す制御では、劣化抑制TBV制御および劣化抑制スロットル制御によって、TBV開度はその全閉状態の開度に制御され、スロットル開度は後述する制御スロットル開度THctrに制御される。更に、図6に示す制御では、TBV開度をその全閉状態の開度に制御する途中において、拡散したタービン排気(空気)に起因する酸素が三元触媒51に流入してしまう事態を可及的に抑制するために、TBV開度がTBV開度閾値TVth以上のときには、燃料カット処理は開始されない。このように、TBV開度閾値TVthは、触媒温度が触媒劣化温度以上のときに実行される本実施形態に係る燃料カット処理の実行条件に関するパラメータの一つであるということができる。なお、図6に示す制御は、あくまで劣化抑制TBV制御および劣化抑制スロットル制御の一例であって、本実施形態に係る劣化抑制TBV制御および劣化抑制スロットル制御は、図6に示す制御に限定されない。
また、図6における触媒温度の時間推移において、温度Tcdeは、触媒劣化温度(本発明に係る所定温度に相当する。)を表している。また、図6におけるスロットル開度の時間推移において、開度THprは所定の基準スロットル開度を表していて、開度THctrは制御スロットル開度を表している。なお、図6に示す制御では、所定の基準TBV開度は、全開状態の開度に設定されている。
そして、図6に示すように、時刻t0から時刻t1にかけてアクセル開度が小さくされていく。そして、それに応じてスロットル開度が小さくなるように制御される。なお、このようなスロットル開度の制御は、ECU10が通常行う制御である。そして、アクセル開度が0になる時刻t1では、スロットル開度が所定の基準スロットル開度THprとなる。更に、時刻t1において、燃料カット処理の要求が成立して要求フラグが1にされる。ここで、時刻t1における触媒温度は、触媒劣化温度Tcde以上となっているため、仮にこの状態で燃料カット処理の実行に伴う通常の制御が実行されると、つまり、燃料カット処理の実行中に、TBV開度が所定の基準TBV開度に制御され、スロットル開度が所定の基準スロットル開度に制御されると、三元触媒51の比較的広い範囲において、その触媒が劣化してしまう虞がある。
そこで、図6に示す制御では、ECU10によって劣化抑制TBV制御および劣化抑制スロットル制御が実行される。図6に示す制御では、先ず、要求フラグが1にされ且つ触媒温度が触媒劣化温度Tcde以上となっている時刻t1において、燃料カット処理の実行の開始よりも先にTBV53を全閉にする制御が開始される。これは、時刻t1において、内燃機関1の運転状態に応じて設定されるTBV開度がTBV開度閾値TVth以上になっているからである。仮に、このような状態で燃料カット処理の実行が開始されると、上述したように、劣化抑制TBV制御に伴うTBV開度の制御の途中において、拡散した排気(空気)に起因する酸素が三元触媒51に流入してしまう虞がある。
次に、TBV開度がTBV開度閾値TVthよりも小さくなる時刻t2において、実行
フラグが1にされ燃料噴射弁3からの燃料噴射が停止される。つまり、燃料カット処理の実行が開始される。このように燃料カット処理の実行の開始が時刻t2まで遅らされることによって、拡散したタービン排気(空気)に起因する酸素の三元触媒51への流入が抑制され、以て、三元触媒51の劣化をより好適に抑制することができる。そして、図6に示すように、燃料カット処理の実行が開始される時刻t2において、スロットル開度を所定の基準スロットル開度THprよりも大きい制御スロットル開度THctrにする制御が開始される。その後、TBV開度がその全閉状態の開度となり、スロットル開度が制御スロットル開度THctrとなる。つまり、図6に示す制御によって、燃料カット処理の実行中であって触媒温度が触媒劣化温度Tcde以上の場合に、TBV開度(全閉状態の開度)が所定の基準TBV開度(全開状態の開度)よりも小さくなっていて、スロットル開度(制御スロットル開度THctr)が所定の基準スロットル開度THprよりも大きくなっている。
フラグが1にされ燃料噴射弁3からの燃料噴射が停止される。つまり、燃料カット処理の実行が開始される。このように燃料カット処理の実行の開始が時刻t2まで遅らされることによって、拡散したタービン排気(空気)に起因する酸素の三元触媒51への流入が抑制され、以て、三元触媒51の劣化をより好適に抑制することができる。そして、図6に示すように、燃料カット処理の実行が開始される時刻t2において、スロットル開度を所定の基準スロットル開度THprよりも大きい制御スロットル開度THctrにする制御が開始される。その後、TBV開度がその全閉状態の開度となり、スロットル開度が制御スロットル開度THctrとなる。つまり、図6に示す制御によって、燃料カット処理の実行中であって触媒温度が触媒劣化温度Tcde以上の場合に、TBV開度(全閉状態の開度)が所定の基準TBV開度(全開状態の開度)よりも小さくなっていて、スロットル開度(制御スロットル開度THctr)が所定の基準スロットル開度THprよりも大きくなっている。
ここで、触媒温度の時間推移に着目すると、燃料カット処理の実行が開始される時刻t2直後においては、触媒温度が上昇している。これは、酸素吸蔵材による酸素の吸蔵(酸素吸蔵材の酸化)に起因する該酸素吸蔵材の発熱によるものである。その後、比較的温度が低いバイパス排気(空気)が三元触媒51に流入することによって触媒温度が比較的速やかに低下し、触媒温度は触媒劣化温度Tcdeよりも低くなる。そして、触媒温度が触媒劣化温度Tcdeよりも低くなる時刻t3において、ECU10は、劣化抑制TBV制御および劣化抑制スロットル制御を終了し、TBV開度がその全開状態の開度(所定の基準TBV開度)になるように、且つスロットル開度が所定の基準スロットル開度THprになるように、TBV開度およびスロットル開度を制御する。これにより、燃料カット処理の実行中における車両の減速感が向上する。また、燃料カット処理から復帰するときの車両の急加速を抑制することができる。
また、図7は、上記の図6に示した制御の制御フローを示すフローチャートである。本実施形態では、ECU10によって、本フローが内燃機関1の運転中に所定の演算周期で繰り返し実行される。
本フローでは、先ず、S101において、要求フラグNfrqtが読込まれる。この要求フラグNfrqtは、燃料カット処理の要求が成立している場合に1に設定されるフラグである。ここで、燃料カット処理の要求が成立したか否かの判断(要求フラグNfrqtの値の設定)が、本フローとは異なる周知のフローにしたがって、ECU10によって内燃機関1の運転中に所定の演算周期で繰り返し行われている。つまり、本フローとは異なる周知のフローにしたがって、燃料カット処理の要求が成立していない場合には要求フラグNfrqtの値が0に設定され、燃料カット処理の要求が成立した場合には要求フラグNfrqtの値が1に設定される。S101では、このように設定された要求フラグNfrqtの値が読込まれる。
次に、S102において、S101で読込んだ要求フラグNfrqtが1になっているか否かが判別される。そして、S102において肯定判定された場合(これは、上記の図6の時刻t1以降の期間に相当する。)、ECU10はS103の処理へ進む。なお、上記の図6の説明で述べたように、上記の図6の時刻t1においては、ECU10が通常行う制御によってスロットル開度が所定の基準スロットル開度THprとなっている。一方、S102において否定判定された場合、本フローの実行が終了される。この場合、燃料カット処理は実行されず、燃料噴射弁3からの燃料噴射が継続される。
S102において肯定判定された場合、次に、S103において、触媒温度Tcが算出される。S103では、温度センサ55の出力値に基づいて触媒温度Tcが算出される。
次に、S104において、S103で算出した触媒温度Tcが触媒劣化温度Tcde以上となっているか否かが判別される。ここで、触媒劣化温度Tcdeは、三元触媒51に酸素が供給されると該三元触媒51が劣化し易くなる温度であって、ECU10のROMに予め記憶されている。そして、S104において肯定判定された場合(これは、上記の図6の時刻t1以降で時刻t3前の期間に相当する。)、ECU10はS105の処理へ進む。一方、S104において否定判定された場合(これは、上記の図6の時刻t3以降の期間に相当する。)、ECU10はS108の処理へ進む。
S104において肯定判定された場合、次に、S105において、TBV開度(TV)が全閉状態の開度になるように制御される。なお、S105の処理において、ECU10は、TBV開度(TV)が全閉状態の開度になるように、TBV53に制御信号を入力した後、実際にTBV53が全閉状態に制御されるまで待つことなく、次のS106の処理に移行する。
そして、S106において、このときのTBV開度(TV)がTBV開度閾値TVthよりも小さくなっているか否かが判別される。ここで、TBV開度閾値TVthは、上述したように触媒温度が触媒劣化温度Tcde以上のときに実行される本実施形態に係る燃料カット処理の実行条件に関するパラメータの一つであって、ECU10のROMに予め記憶されている。そして、S106において肯定判定された場合(これは、上記の図6の時刻t2以降で時刻t3前の期間に相当する。)、ECU10はS107の処理へ進む。一方、S106において否定判定された場合(これは、上記の図6の時刻t1以降で時刻t2前の期間に相当する。)、本フローの実行が終了される。この場合、要求フラグNfrqtが1になっているものの、未だ燃料カット処理は開始されない。これは、仮に、TBV開度(TV)がTBV開度閾値TVth以上となっている状態で燃料カット処理が開始されると、TBV開度が制御される途中において、拡散した排気(空気)に起因する酸素が三元触媒51に流入してしまう虞があるからである。
S106において肯定判定された場合、この場合は燃料カット処理の実行条件が成立している場合であって、ECU10は、S107の処理を実行する。ECU10は、S107の処理において、燃料噴射弁3からの燃料噴射を停止し(つまり、燃料カット処理を実行し)、スロットル開度(TH)が制御スロットル開度THctrになるように制御する。そして、S107の処理の後、本フローの実行が終了される。
また、S104において否定判定された場合、この場合も燃料カット処理の実行条件が成立している場合であって、ECU10は、S108の処理を実行する。ECU10は、S108の処理において、燃料噴射弁3からの燃料噴射を停止し(つまり、燃料カット処理を実行し)、TBV開度(TV)がその全開状態の開度(これは、所定の基準TBV開度に相当する。)になるように制御し、スロットル開度(TH)が所定の基準スロットル開度THprになるように制御する。つまり、ECU10は、燃料カット処理の実行に伴う通常の制御を実行する。そして、S108の処理の後、本フローの実行が終了される。
ECU10が、以上に述べたような制御フローを実行することによって、燃料カット処理の実行中であって触媒温度が触媒劣化温度Tcde以上の場合に、TBV開度(全閉状態の開度)が所定の基準TBV開度(全開状態の開度)よりも小さくなり、且つスロットル開度(制御スロットル開度THctr)が所定の基準スロットル開度THprよりも大きくなる。これにより、三元触媒51の劣化を可及的に抑制することが可能となる。
そして、本実施形態においては、上記の図7に示したフローのS105およびS107の処理をECU10が実行することで、本発明に係るバルブ制御手段が実現される。なお、劣化抑制TBV制御におけるTBV開度は、所定の基準TBV開度よりも小さければよ
く、全閉状態の開度に限定されないことはいうまでもない。また、燃料カット処理の実行に伴う通常の制御におけるTBV開度(所定の基準TBV開度)は、全開状態の開度に限定されないことはいうまでもない。また、上記の図7に示したフローは、あくまで一例(TBV開度がTBV開度閾値TVthよりも小さくなるまで、燃料カット処理の実行の開始を遅らせる例)であって、本実施形態では、S106の処理を省略することもできる。
く、全閉状態の開度に限定されないことはいうまでもない。また、燃料カット処理の実行に伴う通常の制御におけるTBV開度(所定の基準TBV開度)は、全開状態の開度に限定されないことはいうまでもない。また、上記の図7に示したフローは、あくまで一例(TBV開度がTBV開度閾値TVthよりも小さくなるまで、燃料カット処理の実行の開始を遅らせる例)であって、本実施形態では、S106の処理を省略することもできる。
(第一の実施形態の変形例)
次に、上述した第一の実施形態の変形例について、図8に基づいて説明する。なお、本変形例において、上述した第一の実施形態と実質的に同一の構成、実質的に同一の制御処理については、その詳細な説明を省略する。
次に、上述した第一の実施形態の変形例について、図8に基づいて説明する。なお、本変形例において、上述した第一の実施形態と実質的に同一の構成、実質的に同一の制御処理については、その詳細な説明を省略する。
図8は、上記の図5Aと同様にして、劣化抑制TBV制御とともに劣化抑制スロットル制御が実行されるときの三元触媒51に流入する排気(空気)の態様を模式的に示す図である。ここで、図8(b)は三元触媒51の上流側端面51aを示す模式図であって、上流側端面51aにおける排気(空気)の流入範囲を説明するための図である。そして、図8に示す構成では、バイパス通路52において、テーパ部52bが設けられている。テーパ部52bは、出口52aに向かってバイパス通路52の流路断面積が徐々に小さくなるように形成されている。
このような構成において、上流側端面51aにおける排気(空気)の流入範囲は、図8(b)における破線C5で囲われたハッチング領域により表される。また、図8(b)には、上記の図5A(b)に示した破線C3を併せて示している。そして、図8(b)に示すように、このときの排気(空気)は、上記の図5Aに示したようにテーパ部52bが設けられない場合と比較して(破線C3と比較して)、上流側端面51aのより狭い範囲に集中し易くなる。
本変形例によれば、排気(空気)は、三元触媒51における排気の流路のより狭い範囲を流通することになる。したがって、触媒高温状態における燃料カットの実行中に、三元触媒51の比較的広い範囲において、その触媒が劣化してしまうことが好適に抑制される。つまり、三元触媒51の劣化が可及的に抑制される。
(第二の実施形態)
次に、本発明の第二の実施形態について、図9から図11に基づいて説明する。なお、本実施形態において、上述した第一の実施形態と実質的に同一の構成、実質的に同一の制御処理については、その詳細な説明を省略する。
次に、本発明の第二の実施形態について、図9から図11に基づいて説明する。なお、本実施形態において、上述した第一の実施形態と実質的に同一の構成、実質的に同一の制御処理については、その詳細な説明を省略する。
図9は、本実施形態に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図9に示す構成は、上記の図1に示した構成に加えて、バイパス通路52において入口52cと出口52aとの間における略中間部よりも下流側にウェイストゲートバルブ(WGV)54を備えている。WGV54は、バイパス通路52における排気の流路断面積を変更することでバイパス通路52を流れる排気の流量を調整する。そして、WGV54の開度(以下、「WGV開度」と称する場合もある。)は、ECU10によって制御される。ここで、WGV54を通過する排気がWGV54によって絞られると、該排気は、その後、拡散を伴ってバイパス通路52または排気通路5における排気の流路断面積まで広がる傾向にある。そして、このような排気がバイパス通路52によって整流されることなく三元触媒51に流入する場合、該排気は上流側端面51aにおける広い範囲に流入し易くなる。
なお、仮に、WGV54がその弁体部の片側が支持された状態で該弁体部がスイングすることで開度が変化するような構造である場合、該WGV54がバイパス通路52において出口52aを含む所定の下流側部分52d(図9のハッチング領域により表される)に
設置されると、排気の流れが該弁体部によってガイドされ、WGV開度がその全開状態の開度よりも小さくされても、該排気が拡散を伴って排気通路5における排気の流路断面積まで広がる前に三元触媒51に流入する。しかしながら、図9に示す構成では、WGV54は、下流側部分52dよりも上流側に設けられる。そのため、WGV開度がその全開状態の開度よりも小さくされると、WGV54によって絞られた排気は、拡散を伴ってバイパス通路52または排気通路5における排気の流路断面積まで広がる傾向にある。そして、このような排気がバイパス通路52によって整流されることなく三元触媒51に流入する場合、該排気は上流側端面51aにおける広い範囲に流入し易くなる。
設置されると、排気の流れが該弁体部によってガイドされ、WGV開度がその全開状態の開度よりも小さくされても、該排気が拡散を伴って排気通路5における排気の流路断面積まで広がる前に三元触媒51に流入する。しかしながら、図9に示す構成では、WGV54は、下流側部分52dよりも上流側に設けられる。そのため、WGV開度がその全開状態の開度よりも小さくされると、WGV54によって絞られた排気は、拡散を伴ってバイパス通路52または排気通路5における排気の流路断面積まで広がる傾向にある。そして、このような排気がバイパス通路52によって整流されることなく三元触媒51に流入する場合、該排気は上流側端面51aにおける広い範囲に流入し易くなる。
ここで、本実施形態において、ECU10が実行する制御フローについて、図10および図11に基づいて以下に説明する。
図10は、本実施形態において、ECU10による劣化抑制TBV制御および劣化抑制スロットル制御が実行されるときの、アクセル開度、要求フラグ、実行フラグ、触媒温度、TBV開度、スロットル開度、およびWGV開度の時間推移を示す図である。なお、図10の説明においては、上記の図6の説明と異なる点について主に説明する。また、図10に示す制御では、後述するように、触媒高温状態における燃料カットの実行中に、WGV開度がその全開状態の開度になるように、WGV開度が制御される。
図10の時刻t0においては、内燃機関1は過給運転を行っている。そして、このときの運転状態に応じて、TBV開度がその全開状態の開度に制御されており、WGV開度が比較的小さな開度に制御されている。そして、アクセル開度が0になる時刻t1においても、TBV開度がその全開状態の開度に制御され、WGV開度が比較的小さな開度に制御されることがある。このようにWGV開度が比較的小さな開度に制御された状態でTBV53を全閉にする制御が開始されると、内燃機関1の背圧が大きく上昇してしまう事態(以下、このような事態を「閉塞状態」と称する場合もある。)が生じ得る。ここで、閉塞状態が生じ得るか否かを判断する閾値をWGV開度閾値WVthとすると、時刻t1において、WGV開度がWGV開度閾値WVthよりも小さくなっている。この場合、TBV53を全閉にする制御が開始されると、閉塞状態が生じ得ると判断される。
そこで、図10に示す制御では、先ず、要求フラグが1にされ且つ触媒温度が触媒劣化温度Tcde以上となっている時刻t1において、TBV53を全閉にする制御の開始よりも先にWGVを全開にする制御が開始される。そして、WGV開度がWGV開度閾値WVth以上となる時刻t12において、TBV53を全閉にする制御が開始される。
ここで、図10に示す制御では、触媒高温状態における燃料カットの実行中に、WGV開度がその全開状態の開度になるように制御が行われている。仮に、触媒高温状態における燃料カットの実行中に、WGV開度がその全開状態の開度よりも小さくなるように制御されると、上述したように、排気(空気)が上流側端面51aの比較的広い範囲に流入してしまう虞がある。
これに対して、図10に示すように、触媒高温状態における燃料カットの実行中に、WGV開度がその全開状態の開度になるように制御が行われると、WGV54によって排気(空気)が拡散してしまう事態が可及的に抑制される。これにより、排気(空気)が上流側端面51aの比較的広い範囲に流入することを抑制することができる。なお、図10に示す制御では、触媒温度が触媒劣化温度Tcdeよりも低くなり劣化抑制TBV制御および劣化抑制スロットル制御が終了される時刻t3以降においては、WGV開度が開度WVprに制御される。この開度WVprは、燃料カット処理に伴う通常の制御によって実現される所定の基準WGV開度である。図10に示す制御では、所定の基準WGV開度WVprは、全開状態のWGV開度よりも小さな開度に設定されている。これは、燃料カット
処理の実行中においても、タービン61を助走させておくためである。ただし、本実施形態では、これに限定する意図はない。
処理の実行中においても、タービン61を助走させておくためである。ただし、本実施形態では、これに限定する意図はない。
また、図11は、上記の図10に示した制御の制御フローを示すフローチャートである。本実施形態では、ECU10によって、本フローが内燃機関1の運転中に所定の演算周期で繰り返し実行される。
図11に示すフローでは、S104において肯定判定された場合、次に、S205において、WGV開度(WV)が全開状態の開度になるように制御される。なお、S205の処理において、ECU10は、WGV開度(WV)が全開状態の開度になるように、WGV54に制御信号を入力した後、実際にWGV54が全開状態に制御されるまで待つことなく、次のS206の処理に移行する。
そして、S206において、このときのWGV開度(WV)がWGV開度閾値WVth以上となっているか否かが判別される。ここで、WGV開度閾値WVthは、上述したように閉塞状態が生じ得るか否かを判断する閾値であって、ECU10のROMに予め記憶されている。そして、S206において肯定判定された場合(これは、上記の図10の時刻t12以降で時刻t3前の期間に相当する。)、ECU10はS105の処理へ進む。一方、S206において否定判定された場合(これは、上記の図10の時刻t1以降で時刻t12前の期間に相当する。)、本フローの実行が終了される。この場合、要求フラグNfrqtが1になっているものの、未だ燃料カット処理は開始されない。これは、仮に、WGV開度(WV)がWGV開度閾値WVthよりも小さくなっている状態で、TBV開度が全閉状態の開度になるように制御されると、閉塞状態が生じ得るからである。
また、図11に示すフローでは、S104において否定判定された場合、ECU10は、S208の処理を実行する。ECU10は、S208の処理において、上記の図7のS108の処理に加えて、WGV開度(WV)が所定の基準WGV開度WVprになるように制御する。そして、S208の処理の後、本フローの実行が終了される。
ECU10が、以上に述べたような制御フローを実行することによっても、三元触媒51の劣化を可及的に抑制することを可能とする。
そして、本実施形態においては、上記の図11に示したフローのS105、S107、およびS205の処理をECU10が実行することで、本発明に係るバルブ制御手段が実現される。
(第二の実施形態の変形例)
次に、上述した第二の実施形態の変形例について、図12に基づいて説明する。なお、本変形例において、上述した第一の実施形態および第二の実施形態と実質的に同一の構成、実質的に同一の制御処理については、その詳細な説明を省略する。
次に、上述した第二の実施形態の変形例について、図12に基づいて説明する。なお、本変形例において、上述した第一の実施形態および第二の実施形態と実質的に同一の構成、実質的に同一の制御処理については、その詳細な説明を省略する。
上述した第二の実施形態では、触媒高温状態における燃料カットの実行中に、WGV開度がその全開状態の開度になるように、WGV開度が制御される。これに対して、本変形例では、触媒高温状態における燃料カットの実行中に、WGV開度が、以下に説明する図12に示される開度D1になるように制御される。図12は、劣化抑制TBV制御および劣化抑制スロットル制御が実行され、且つWGV開度が開度D1に制御されるときの三元触媒51に流入する排気(空気)の態様を模式的に示す図である。ここで、図12(b)は、三元触媒51の上流側端面51aを示す模式図であって、上流側端面51aにおける排気(空気)の流入範囲を説明するための図である。そして、図12に示す構成では、WGV54と三元触媒51との間のバイパス通路52および排気通路5に仕切り板5dが設
けられている。仕切り板5dは、WGV開度が開度D1となるときに、WGV54の弁体と該仕切り板5dとが当接し、該当接状態で排気(空気)の流れを画定することができるように構成されている。また、仕切り板5dは、三元触媒51の上流側端面51aの直上まで延在している。
けられている。仕切り板5dは、WGV開度が開度D1となるときに、WGV54の弁体と該仕切り板5dとが当接し、該当接状態で排気(空気)の流れを画定することができるように構成されている。また、仕切り板5dは、三元触媒51の上流側端面51aの直上まで延在している。
このような構成において、触媒高温状態における燃料カットの実行中に、WGV開度が開度D1に制御されると、排気(空気)の拡散が抑制される。このとき、上流側端面51aにおける排気(空気)の流入範囲は、図12(b)における破線C6で囲われたハッチング領域により表される。また、図12(b)には、上記の図5A(b)に示した破線C3を併せて示している。そうすると、図12(b)に示すように、このときの排気(空気)は、上流側端面51aのより狭い範囲に集中し易くなる。
ここで、本変形例において上記の図11に示した制御フローが実行される場合、ECU10は、S205の処理において、WGV開度(WV)が開度D1になるように制御する。
本変形例によれば、排気(空気)は、三元触媒51における排気の流路のより狭い範囲を流通することになる。したがって、触媒高温状態における燃料カットの実行中に、三元触媒51の比較的広い範囲において、その触媒が劣化してしまうことが好適に抑制される。つまり、三元触媒51の劣化が可及的に抑制される。
(第三の実施形態)
次に、本発明の第三の実施形態について、図13および図14A、図14Bに基づいて説明する。なお、本実施形態において、上述した第一の実施形態および第二の実施形態と実質的に同一の構成、実質的に同一の制御処理については、その詳細な説明を省略する。
次に、本発明の第三の実施形態について、図13および図14A、図14Bに基づいて説明する。なお、本実施形態において、上述した第一の実施形態および第二の実施形態と実質的に同一の構成、実質的に同一の制御処理については、その詳細な説明を省略する。
本実施形態では、WGV54がバイパス通路52の出口52aに設けられている。そして、図13は、本実施形態に係るWGV54の概略構成を示す図である。図13において、実線は、閉弁状態のWGV54を表しており、一点鎖線は、開弁状態のWGV54を表している。WGV54は、その弁体部54aの片側が駆動軸54bによって支持された構造を有している。これにより、アクチュエータ(図示略)によって駆動軸54bが回転させられると弁体部54aが該駆動軸54bを中心にスイングし、それによってWGV開度が変化するようになっている。そして、WGV開度が変化すると、バイパス排気の流れ方向が変化するように構成されている。つまり、WGV54が開弁状態にあるときは、該WGV54の弁体部54aにおける閉塞面(WGV54の閉弁時にバイパス通路52の出口52aを閉塞する面)54cによってバイパス排気の流れがガイドされるような構成となっている。そして、このようなWGV54が、バイパス通路52の出口52aに設けられると、弁体部54aの閉塞面54cによってガイドされたバイパス排気は、拡散する前に三元触媒51の上流側端面51aに流入する。これにより、WGV開度が変化することでバイパス排気の流れ方向が変化すると、それに応じて、上流側端面51a上におけるバイパス排気の流入範囲が変化することになる。
そして、本実施形態では、ECU10は、三元触媒51が暖機されていない場合に、TBV開度およびWGV開度をそれぞれに対する所定の開度に制御する。詳しくは、ECU10は、三元触媒51を暖機するときに、TBV開度をその全閉状態の開度に制御する。これにより、冷間状態のタービン61への放熱に起因して排気の熱エネルギーが減少することが抑制され、以て、三元触媒51の暖機を比較的早期に完了することができる。また、ECU10は、三元触媒51を暖機するときに、WGV開度を第一所定開度に制御する。なお、ECU10が三元触媒51を暖機するときにWGV開度を第一所定開度に制御することで、本発明に係る暖機制御手段として機能する。
更に、本実施形態では、ECU10は、触媒高温状態における燃料カットの実行中に、WGV開度が第一所定開度とは異なる第二所定開度になるように、WGV開度を制御する。そうすると、触媒高温状態における燃料カットの実行中に三元触媒51が劣化し易くなる範囲は、三元触媒51を暖機するときに排気が主に流通する該三元触媒51における流路範囲(以下、「暖機流路範囲」と称する場合もある。)とは異なる範囲になる。つまり、暖機流路範囲における触媒の劣化が可及的に抑制される。なお、ECU10が触媒高温状態における燃料カットの実行中に、WGV開度が第一所定開度とは異なる第二所定開度になるように、WGV開度を制御することで、本発明に係るバルブ制御手段が実現される。
また、ECU10は、以下に説明する図14A、図14Bに示すように第一所定開度および第二所定開度を設定して、WGV開度の制御を実行してもよい。図14Aは、三元触媒51を暖機するときの三元触媒51に流入する排気の態様を模式的に示す図である。ここで、図14A(b)は、三元触媒51の上流側端面51aを示す模式図であって、上流側端面51aにおける排気の流入範囲を説明するための図である。なお、図14Aでは、TBV開度がその全閉状態の開度に制御されており、WGV開度がその全開状態の開度に制御されている。つまり、図14Aに示す制御では、全開状態のWGV開度が第一所定開度に相当する。また、図14Bは、劣化抑制TBV制御および劣化抑制スロットル制御が実行され、且つWGV開度が開度D2(第二所定開度)に制御されるときの三元触媒51に流入する排気(空気)の態様を模式的に示す図である。ここで、図14B(b)は、三元触媒51の上流側端面51aを示す模式図であって、上流側端面51aにおける排気(空気)の流入範囲を説明するための図である。
そして、WGV開度がその全開状態の開度(第一所定開度)に制御されると、図14A(b)における破線C7で囲われたハッチング領域により表されるように、バイパス排気が、上流側端面51a上における領域であって該上流側端面51aの中央部を含んだ領域(以下、「第一所定領域」と称する場合もある。)に流入する。一方、WGV開度が開度D2(第二所定開度)に制御されると、図14B(b)における破線C8で囲われたハッチング領域により表されるように、バイパス排気が、上流側端面51a上における領域であって第一所定領域よりも外側の領域(以下、「第二所定領域」と称する場合もある。)に流入する。したがって、三元触媒51を暖機するときには排気が第一所定領域に流入し、触媒高温状態における燃料カットの実行中には排気(空気)が第二所定領域に流入することになる。
そして、排気が第一所定領域に流入するときには、図14Aに示すように、排気は排気通路5の壁面に衝突し難くなる。そうすると、排気と排気通路5の壁面との熱伝達が抑制される。つまり、三元触媒51を暖機するときに、排気から排気通路5の壁面に熱が移動してしまう事態が抑制される。これにより、三元触媒51を暖機するときに該三元触媒51に流入する排気の温度を可及的に高くすることができる。その結果、三元触媒51の早期暖機が可能となる。
また、触媒高温状態における燃料カットの実行中には、図14Bに示すように、排気(空気)は第一所定領域(破線C7で囲われたハッチング領域)よりも外側の第二所定領域(破線C8で囲われたハッチング領域)に流入するため、暖機流路範囲における触媒の劣化が可及的に抑制される。その結果、三元触媒51を暖機するときにエミッションが悪化してしまう事態が抑制される。
なお、本実施形態において上記の図11に示した制御フローが実行される場合、ECU10は、S205の処理において、WGV開度(WV)が開度D2(第二所定開度)にな
るように制御する。
るように制御する。
1・・・内燃機関
2・・・気筒
3・・・燃料噴射弁
4・・・吸気通路
5・・・排気通路
5a・・タービン側排気通路
6・・・過給機
10・・ECU
41・・スロットルバルブ
43・・エアフローメータ
51・・三元触媒
51a・上流側端面
52・・バイパス通路
52a・出口
52d・所定の下流側部分
53・・ターボバイパスバルブ(TBV)
54・・ウェイストゲートバルブ(WGV)
55・・温度センサ
60・・コンプレッサ
61・・タービン
2・・・気筒
3・・・燃料噴射弁
4・・・吸気通路
5・・・排気通路
5a・・タービン側排気通路
6・・・過給機
10・・ECU
41・・スロットルバルブ
43・・エアフローメータ
51・・三元触媒
51a・上流側端面
52・・バイパス通路
52a・出口
52d・所定の下流側部分
53・・ターボバイパスバルブ(TBV)
54・・ウェイストゲートバルブ(WGV)
55・・温度センサ
60・・コンプレッサ
61・・タービン
Claims (5)
- 内燃機関の吸気通路に設けられたスロットルバルブと、
前記内燃機関の排気通路に設けられたタービンを具備する過給機と、
前記タービンより下流の前記排気通路に設けられ、排気中の酸素を吸蔵する能力を有する排気浄化触媒と、
前記タービンより上流の前記排気通路から分岐し、該タービンを迂回して前記排気浄化触媒より上流の該排気通路に合流するバイパス通路であって、該バイパス通路の出口径が該排気浄化触媒の上流側端面の径よりも小さくなるように構成され、且つ該バイパス通路から該排気通路に流出する排気であるバイパス排気の流れ方向を該排気浄化触媒の上流側端面へ指向させるように構成されたバイパス通路と、
前記排気通路における、前記バイパス通路との分岐部と前記バイパス通路との合流部との間に設置され、前記タービンを通過する排気の流量を調整可能なターボバイパスバルブと、
前記内燃機関の運転中に該内燃機関の気筒内への燃料の供給を停止する燃料カット処理を実行する燃料カット処理手段と、を備える内燃機関の排気浄化システムにおいて、
前記燃料カット処理手段による前記燃料カット処理の実行中であって、前記排気浄化触媒の温度が所定温度以上のときには、該燃料カット処理の実行中であって該排気浄化触媒の温度が該所定温度よりも低いときよりも、前記ターボバイパスバルブの開度が小さくなるように、且つ前記スロットルバルブの開度が大きくなるように、該ターボバイパスバルブの開度及び該スロットルバルブの開度を制御する劣化抑制制御を実行するバルブ制御手段を備える、内燃機関の排気浄化システム。 - 前記バイパス通路においてその出口を含む所定の下流側部分よりも上流に設置され、該バイパス通路における排気の流路断面積を変更可能なウェイストゲートバルブを、更に備え、
前記バルブ制御手段は、前記燃料カット処理手段による前記燃料カット処理の実行中であって、前記排気浄化触媒の温度が前記所定温度以上のときに、前記ウェイストゲートバルブの開度がその全開状態の開度になるように、該ウェイストゲートバルブの開度を制御する、請求項1に記載の内燃機関の排気浄化システム。 - 前記バイパス通路においてその出口を含む所定の下流側部分に設置され、該バイパス通路における排気の流路断面積を変更可能なウェイストゲートバルブであって、その弁体部の片側が支持された状態で該弁体部がスイングすることで開度が変化し、開度が変化すると前記バイパス排気の流れ方向が変化する構造を有し、所定の開度範囲において該バイパス排気の流れ方向を前記排気浄化触媒の上流側端面へ指向させるように構成されたウェイストゲートバルブと、
前記排気浄化触媒を暖機するときに、前記ウェイストゲートバルブの開度を第一所定開度に制御する暖機制御手段と、を更に備え、
前記バルブ制御手段は、前記燃料カット処理手段による前記燃料カット処理の実行中であって、前記排気浄化触媒の温度が前記所定温度以上のときに、前記ウェイストゲートバルブの開度が前記第一所定開度とは異なる第二所定開度になるように、該ウェイストゲートバルブの開度を制御する、請求項1に記載の内燃機関の排気浄化システム。 - 前記暖機制御手段によって前記ウェイストゲートバルブの開度が前記第一所定開度に制御された場合、前記バイパス排気が、前記排気浄化触媒の上流側端面上における第一所定領域であって、該排気浄化触媒の上流側端面上の中央部を含んだ領域である第一所定領域に流入するように、該第一所定開度が設定されており、
前記バルブ制御手段によって前記ウェイストゲートバルブの開度が前記第二所定開度に制御された場合、前記バイパス排気が、前記排気浄化触媒の上流側端面上における第二所
定領域であって、前記第一所定領域よりも外側の領域である第二所定領域に流入するように、該第二所定開度が設定されていることを特徴とする、請求項3に記載の内燃機関の排気浄化システム。 - 前記バルブ制御手段は、前記燃料カット処理手段による前記燃料カット処理の実行中において、前記排気浄化触媒の温度が前記所定温度以上から前記所定温度未満に変化したときには、前記劣化抑制制御を終了し、前記ターボバイパスバルブの開度が前記燃料カット処理の実行中における通常の前記ターボバイパスバルブの開度である所定の基準TBV開度になるように、且つ前記スロットルバルブの開度が前記燃料カット処理の実行中における通常の前記スロットルバルブの開度である所定の基準スロットル開度になるように、該ターボバイパスバルブの開度及び該スロットルバルブの開度を制御する、請求項1から4の何れか1項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
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