(57)【要約】【課題】吸入空気量の急減時に触媒担体の所定部位間の温度差が拡大することに起因するクラック発生を抑制する。【解決手段】本発明の一の態様によれば、排気通路に設けられた触媒を有する内燃機関の制御装置が提供される。制御装置は、内燃機関の吸入空気量またはその相関値に基づいて、吸入空気量の急減を検出した場合に、排気ガスの温度を低下させるための低下制御を実行するように構成された制御ユニットを備える。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に設けられた触媒を有する内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の吸入空気量またはその相関値に基づいて、前記吸入空気量の急減を検出した場合に、排気ガスの温度を低下させるための低下制御を実行するように構成された制御ユニットを備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御ユニットは、前記吸入空気量またはその相関値の減少速度に基づいて、前記吸入空気量の急減を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御ユニットは、前記吸入空気量またはその相関値の減少速度が所定の速度しきい値を超えた時から所定の実行時間の間、前記低下制御を実行する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記制御ユニットは、前記吸入空気量またはその相関値の減少速度の最大値に応じて前記実行時間を変化させる
ことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記制御ユニットは、前記吸入空気量またはその相関値と、当該吸入空気量またはその相関値の平均化処理後の値との差分に基づいて、前記吸入空気量の急減を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記制御ユニットは、前記差分が所定の差分しきい値より大きいとき、前記低下制御を実行する
ことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記制御ユニットは、前記担体の温度の低下速度が所定値以上であり且つ前記担体の温度が所定の下限温度以上のとき、前記低下制御を実行する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記低下制御が、前記内燃機関の燃焼室内における空燃比をリッチ化するリッチ制御を含む
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記内燃機関が火花点火式内燃機関であり、前記低下制御が、前記内燃機関の点火時期を進角する進角制御を含む
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記触媒が、電力の供給により発熱する前記担体を備える電気加熱式触媒からなる
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路には排気ガスを浄化するための触媒が設けられている。この触媒に関し、特許文献１は、内燃機関の冷間始動直後の加速時に電気加熱式触媒の担体の側壁面と側壁近傍部との間の温度差が大きくなり、担体にクラックが発生する可能性があるという問題を指摘している。このため特許文献１に記載の装置は、そのような温度差の拡大を抑制するため、冷間始動直後の加速時に、排気空燃比をリッチ側に移行させ、排気の有するエネルギーを低下させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１３／１０８３７９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、本発明者らは鋭意研究の結果、内燃機関の冷間始動直後の加速時だけでなく、内燃機関の減速時、特に吸入空気量が急激に減少する吸入空気量の急減時にも、担体の所定部位間の温度差が拡大し、担体にクラックが発生する可能性があるという新たな知見を得るに至った。
【０００５】
そこで本発明は、上記事情に鑑みて創案されたものであり、その目的は、吸入空気量の急減時に触媒担体の所定部位間の温度差が拡大することに起因するクラック発生を抑制することが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一の態様によれば、
排気通路に設けられた触媒を有する内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の吸入空気量またはその相関値に基づいて、前記吸入空気量の急減を検出した場合に、排気ガスの温度を低下させるための低下制御を実行するように構成された制御ユニットを備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置が提供される。
【０００７】
好ましくは、前記制御ユニットは、前記吸入空気量またはその相関値の減少速度に基づいて、前記吸入空気量の急減を検出する。
【０００８】
好ましくは、前記制御ユニットは、前記吸入空気量またはその相関値の減少速度が所定の速度しきい値を超えた時から所定の実行時間の間、前記低下制御を実行する。
【０００９】
好ましくは、前記制御ユニットは、前記吸入空気量またはその相関値の減少速度の最大値に応じて前記実行時間を変化させる。
【００１０】
好ましくは、前記制御ユニットは、前記吸入空気量またはその相関値と、当該吸入空気量またはその相関値の平均化処理後の値との差分に基づいて、前記吸入空気量の急減を検出する。
【００１１】
好ましくは、前記制御ユニットは、前記差分が所定の差分しきい値より大きいとき、前記低下制御を実行する。
【００１２】
好ましくは、前記制御ユニットは、前記担体の温度の低下速度が所定値以上であり且つ前記担体の温度が所定の下限温度以上のとき、前記低下制御を実行する。
【００１３】
好ましくは、前記低下制御が、前記内燃機関の燃焼室内における空燃比をリッチ化するリッチ制御を含む。
【００１４】
好ましくは、前記内燃機関が火花点火式内燃機関であり、前記低下制御が、前記内燃機関の点火時期を進角する進角制御を含む。
【００１５】
好ましくは、前記触媒が、電力の供給により発熱する前記担体を備える電気加熱式触媒からなる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、吸入空気量の急減時に触媒担体の所定部位間の温度差が拡大することに起因するクラック発生を抑制することができるという、優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成を示す概略図である。
【図２】電気加熱式触媒の側面断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】電気加熱式触媒の正面断面図である。
【図５】触媒担体、第１部位および第２部位を示す概略図である。
【図６】触媒担体、第１部位および第２部位を示す概略図である。
【図７】本実施形態の制御の第１実施例に係るタイムチャートである。
【図８】本実施形態の制御の第１実施例に係るフローチャートである。
【図９】本実施形態の制御の第２実施例に係るタイムチャートである。
【図１０】温度差と微分値の関係を示すグラフである。
【図１１】本実施形態の制御の第２実施例に係るフローチャートである。
【図１２】第２実施例の変形例に係るマップを示す。
【図１３】本実施形態の制御の第３実施例に係るタイムチャートである。
【図１４】本実施形態の制御の第３実施例に係るフローチャートである。
【図１５】本実施形態の制御の第４実施例に係るタイムチャートである。
【図１６】本実施形態の制御の第４実施例に係るフローチャートである。
【図１７】第４実施例の変形例に係るマップを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関（エンジン）とその制御装置、ならびにこれらが搭載された車両を示す。エンジン１０は多気筒（例えば直列４気筒）の火花点火式内燃機関（ガソリンエンジン）として構成されている。車両１００は、エンジン１０とモータジェネレータとの２つの車両動力源を備えるハイブリッド車両として構成されている。車両１００には、車両１００およびエンジン１０を制御するように構成された制御ユニットとしての電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）２０が設けられる。
【００２０】
但し、エンジンの種類、気筒数、シリンダ配置形式（直列、Ｖ型、水平対向等）、着火方式、用途等は特に限定されず、例えばエンジンは圧縮着火式内燃機関（ディーゼルエンジン）であってもよい。またエンジンは車両用でなくてもよく、車両に搭載されたものでなくてもよい。同様に、車両の種類、用途等も特に限定されず、例えば車両はエンジンを唯一の動力源とする通常の車両であってもよい。
【００２１】
本実施形態の場合、第１モータジェネレータ（以下「第１モータ」という）２１ａと第２モータジェネレータ（以下「第２モータ」という）２１ｂとの２つのモータジェネレータが備えられる。第１モータ２１ａは主にエンジン始動とバッテリ充電のために用いられ、第２モータ２１ｂは主に車両動力用として用いられる。但し、第１モータ２１ａに車両動力の機能を持たせてもよいし、第２モータ２１ｂにエンジン始動とバッテリ充電の機能を持たせてもよい。
【００２２】
先ず、エンジン１０、第１モータ２１ａおよび第２モータ２１ｂを含むハイブリッドシステムについて説明する。エンジン１０のクランクシャフトは出力軸２３に連結され、出力軸２３は動力分割機構２２に連結されている。動力分割機構２２は、動力伝達軸２４を介して第１モータ２１ａに連結されるとともに、動力伝達軸２５を介して第２モータ２１ｂとも連結されている。ここで、動力分割機構２２は、遊星歯車機構によってエンジン１０、第１モータ２１ａおよび第２モータ２１ｂの出力等の伝達を切り替える。また、第２モータ２１ｂに連結される動力伝達軸２５には、減速機２６が連結され、減速機２６には、ドライブシャフト２７を介して駆動輪２８が連結されている。減速機２６は、複数の歯車を組み合わせて構成され、動力伝達軸２５の回転を減速して、エンジン１０、第１モータ２１ａおよび第２モータ２１ｂからの出力をドライブシャフト２７に伝達する。
【００２３】
第１モータ２１ａおよび第２モータ２１ｂは、図示しないインバータを含む電力制御ユニット（ＰＣＵ；Power Control Unit）２９と電気的に接続され、ＰＣＵ２９は更にバッテリ３０と電気的に接続されている。ＰＣＵ２９は、バッテリ３０から取り出した直流電力を交流電力に変換して、第１モータ２１ａおよび第２モータ２１ｂに供給するとともに、第１モータ２１ａおよび第２モータ２１ｂによって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ３０に供給するように構成されている。詳細には、第１モータ２１ａおよび第２モータ２１ｂは、交流同期型の電動機で構成され、励磁電流が印加されるとトルクを発生するとともに、外部からトルクが加えられると（例えばエンジン１０から動力分割機構２２を介して運動エネルギーが入力されると）、その運動エネルギーを電気エネルギーに変換することによって電力を発生させる。発生した電力は、ＰＣＵ２９を介してバッテリ３０へ供給される。また、第２モータ２１ｂは、車両の減速時に発電機として機能することができ、駆動輪２８からドライブシャフト２７及び減速機２６を介して動力伝達軸２５に伝達される運動エネルギーを電気エネルギーに変換する、いわゆる回生発電を行うことができ、それによって発生した電力もＰＣＵ２９を介してバッテリ３０へ供給される。また、図１に示すハイブリッド車両１００は、いわゆるプラグインハイブリッド車両であり、外部電源３２からの電力供給が可能となるように充電プラグ３１が設けられている。
【００２４】
エンジン１は、燃料噴射を行う燃料噴射弁１８と、点火プラグ１９とを気筒毎に有する。エンジン１の吸気通路１２には、単位時間当たりの吸入空気量（吸気流量）を検出するためのエアフローメータ１３が設けられ、その下流側には吸入空気量を調整するための電子制御式スロットルバルブ１４が設けられている。また、エンジン１の排気通路２には、排気浄化を行うための触媒、特に電気加熱式触媒（以下「ＥＨＣ」という）１が設けられている。ＥＨＣ１は、電力の供給により発熱する担体を備えるが、その具体的な構成については後述する。
【００２５】
なお、本実施形態では触媒としてＥＨＣを用いるが、本発明はＥＨＣ以外の触媒にも適用可能である。
【００２６】
ＥＣＵ２０は、前述のＰＣＵ２９、燃料噴射弁１８、点火プラグ１９、スロットルバルブ１４およびＥＨＣ１を制御するように構成されている。またＥＣＵ２０には、前述のエアフローメータ１３およびスロットルバルブ１４に加え、エンジン１０のクランク角を検出するためのクランク角センサ１１、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ１５、エンジン１０の冷却水温度を検出するための水温センサ１６が電気的に接続されている。ＥＣＵ２０は、ＰＣＵ２９を介してバッテリ３０の蓄電量の監視等も行う。またＥＣＵ２０には、排気通路２におけるＥＨＣ１の上流側に設置された排気温センサ６ａおよび空燃比センサ６ｂが電気的に接続されている。
【００２７】
次に、ＥＨＣ１の構成を図２および図３を参照して説明する。図２は、排気通路２の中心軸Ａの方向に沿って切断したＥＨＣ１の断面図であり、図２における白抜き矢印は、排気通路２における排気の流れ方向を示している。また図３は、中心軸Ａに垂直な方向に沿って切断したＥＨＣ１の断面図であり、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。ＥＨＣ１は、基材もしくは担体（以下「触媒担体」という）３、ケース４、マット５、及び電極７を備えている。触媒担体３はケース４に収容されている。触媒担体３は、円柱状に形成されており、その中心軸が排気通路２の中心軸Ａと同軸となるように設置されている。中心軸Ａは、排気通路２、触媒担体３、及びケース４で共通の中心軸である。但しこれらを非同軸の関係で設置もしくは配置することも可能である。触媒担体３には、三元触媒の機能を果たす触媒成分１３が担持されている。なお触媒成分１３は、三元触媒の機能を果たすものに限られるものではなく、酸化触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、および選択還元型ＮＯｘ触媒の何れかの機能を果たすものであってもよく、浄化すべき排ガス成分（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等）に適した触媒成分を適宜選択できる。
【００２８】
触媒担体３は、電力の供給により発熱する導電性の発熱体からなり、言い換えれば、通電されると電気抵抗となって発熱する材料によって形成されている。触媒担体３の材料としては、ＳｉＣを例示することができる。触媒担体３は、排気の流れる方向（すなわち、中心軸Ａの方向）に伸び且つ排気の流れる方向と垂直な断面がハニカム状をなす複数の通路を有している。この通路を排気が流通する。本実施形態の場合、触媒担体３は円柱状であり、中心軸Ａ（これは触媒担体３の中心軸でもある）の方向における所定の長さと、中心軸Ａを基点とした所定且つ一定の半径とを有し、中心軸Ａに垂直な方向の断面形状が円形である。但しその断面形状は任意であり、例えば楕円形等であっても良い。
【００２９】
触媒担体３の外周面３ａには一対の電極７が接続されている。電極７は、表面電極７ａ及び軸電極７ｂによって形成されている。表面電極７ａは、触媒担体３の外周面３ａに沿って周方向及び軸方向に延び、すなわち触媒担体３の外周面３ａの一部を覆うように延びている。また、一対の表面電極７ａは、触媒担体３を間に挟むよう、触媒担体３の直径方向における互いに反対側の位置に配置されている。軸電極７ｂの一端は表面電極７ａに接続されている。そして軸電極７ｂの他端は、ケース４内に形成された電極室９を通ってケース４の外側に突出している。このように構成される電極７に対して、バッテリ３０から電力が供給され、触媒担体３への通電が行われる。この通電によって触媒担体３が発熱すると、触媒担体３に担持された触媒成分１３が加熱され、その活性化が促進される。このようなＥＨＣ１への電力供給はＥＣＵ２０により制御される。
【００３０】
ケース４は金属によって形成されており、その材料としてはステンレス鋼材を例示することができる。ケース４の内壁面と触媒担体３の外周面３ａとの間には比較的柔軟なマット５が挟み込まれている。つまり、触媒担体３はマット５を介してケース４により支持されている。このマット５は、電気絶縁材によって形成されている。マット５を形成する材料としては、アルミナを主成分とするセラミックファイバーを例示することができる。このように、マット５が触媒担体３とケース４との間に挟み込まれていることで、触媒担体３に通電したときに、ケース４へ電気が漏れ出ることが抑制される。また本実施形態のマット５は、上流側部分５ａと下流側部分５ｂとに分割されており、上流側部分５ａと下流側部分５ｂとの間には空間が形成されており、この空間は、電極７の軸電極７ｂを通すための電極室９を画定する。なお、マット５を上流側部分５ａと下流側部分５ｂとに分割することなく、マット５の電極７が通る部分にのみ貫通孔を空けることで、電極室となる空間を画定してもよい。
【００３１】
また、軸電極７ｂを通すためにケース４に開けられている貫通孔には、軸電極７ｂを支持する電極支持部材８が設けられている。この電極支持部材８は電気絶縁材によって形成されており、ケース４と軸電極７ｂとの間を電気的に絶縁する。
【００３２】
さて、前述したように、本発明者らは鋭意研究の結果、エンジンの減速時、特に吸入空気量が急激に減少する吸入空気量の急減時に、触媒担体の所定部位間の温度差が拡大し、触媒担体にクラックが発生する可能性があるという新たな知見を得るに至った。このことについて説明する。
【００３３】
図４は、中心軸Ａに垂直な方向のＥＨＣ１の断面図（但し図３とは異なる軸方向位置）を示す。触媒担体３の所定の部位（もしくは位置）として、触媒担体３の外周面３ａ上に位置する第１部位Ｐ１と、第１部位Ｐ１に対し担体半径方向内側且つ近傍に位置する第２部位Ｐ２との２つの部位を定める。第１部位Ｐ１と第２部位Ｐ２の間の間隔は例えば５ｍｍ程度である。これら第１部位Ｐ１と第２部位Ｐ２の間の温度差をΔＴとする。なお触媒担体３の中心軸Ａ上の部位を中心部位もしくは第３部位Ｐ３とする。
【００３４】
ＥＨＣ１において、触媒担体３の外周面３ａはマット５を介してケース４に接続されており、少なくとも触媒担体３のうちで最もケース４の近くに位置されている。またケース４は外気に晒されている。このため、外気がケース４の熱を奪い、ケース４が触媒担体３の熱をその外周面３ａから奪う。よって、第１部位Ｐ１と第２部位Ｐ２の間には温度差ΔＴが生じる。第１部位Ｐ１の温度をＴ１、第２部位Ｐ２の温度をＴ２とすると、Ｔ２＞Ｔ１であり、ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１である。
【００３５】
図５および図６は、触媒担体３、第１部位Ｐ１および第２部位Ｐ２を示す概略図である。図５は、エンジンが定常運転もしくは高負荷運転しているときの状態を示し、このとき触媒担体３は、その断面において、比較的高くかつほぼ均一な温度を有する。このため温度差ΔＴは比較的小さい。
【００３６】
しかし、この状態からエンジンが減速運転され、特に吸入空気量が急激に減少されると、排気ガスから触媒担体３に供給されるエネルギー、具体的には熱量が減少し、もしくは実質的に停止する。このため、排気ガスから触媒担体３に供給される熱量が、触媒担体３の外周面３ａから放散される熱量を大きく下回るようになる。すると図６に示すように、触媒担体３の外周面３ａから半径方向内側に向かって徐々に触媒担体３の温度が低下していくという現象が生じる。この現象は、減速が急であるほど顕著である。そのため、第１部位Ｐ１の温度Ｔ１が第２部位Ｐ２の温度Ｔ２と比べて相対的に大きく低下し、図示されるように温度差ΔＴが大きくなる。この温度差ΔＴの拡大に起因して、触媒担体３に対する熱応力が増大し、熱応力が担体強度を上回ることで、触媒担体３にクラックが発生する虞がある。触媒担体３にクラックを発生させないような、許容される温度差の上限値ΔＴｌｉｍは例えば１２０℃であり、温度差ΔＴがこの上限値ΔＴｌｉｍを超えると、触媒担体３にクラックが発生する虞がある。
【００３７】
特に、本実施形態のようなＥＨＣ１の触媒担体３は、通常の電気加熱式でない触媒の担体に比べ、担体強度が弱く、クラックが発生し易い傾向にある。またＥＨＣ１においては、触媒担体３にクラックが生じてしまうと、クラック部分の電気抵抗値がその他の部分よりも高くなる。そのため、ＥＨＣ１に通電した際に、触媒担体３における通電量の分布が不均一となり、触媒担体３においてより大きな温度差が生じ、クラックの更なる増大・増加を招く虞がある。このため、微小のクラックでもその発生は避けなければならず、また減速時の温度差拡大には入念に対策する必要がある。
【００３８】
そこで本実施形態においては、エンジンの吸入空気量またはその相関値に基づいて、吸入空気量の急減を検出した場合に、排気ガスの温度を低下させるための低下制御を実行する。この低下制御は具体的にはＥＣＵ２０によって実行される。
【００３９】
このような低下制御を行うと、低下制御を行わない場合に比べ、排気ガスから触媒担体３に供給される熱量をより大きく低下させることができる。すると吸入空気量の急減を検出した場合に、第２部位Ｐ２の温度Ｔ２をより早く低下させ、第１部位Ｐ１の温度Ｔ１により早く近づけることができる。従って、触媒担体３における温度差ΔＴが許容上限値ΔＴｌｉｍを超えて拡大するのを抑制し、温度差拡大に起因する触媒担体３でのクラック発生を抑制することが可能である。
【００４０】
以下、本実施形態における制御の内容を具体的に説明する。
【００４１】
図７は、本実施形態の制御の第１実施例を説明するためのタイムチャートである。担体温度とは触媒担体３の温度であり、Ｔ１は第１部位Ｐ１の温度、Ｔ２は第２部位Ｐ２の温度、Ｔ３は中心部位もしくは第３部位Ｐ３の温度を示す（図４参照）。吸入空気量に関し、Ｇａはエアフローメータ１３により検出された検出値、Ｇａｍａはその検出値に対し平均化処理を施した後の値である処理後検出値を示す。
【００４２】
図示例において、時刻ｔ１でエンジンの減速が開始され、これに伴い担体温度および吸入空気量が低下している。降温フラグは、担体温度の低下速度が所定値以上であり、且つ担体温度が所定の下限温度ＴＬ以上のときオンとなり、それ以外のときにはオフとなるフラグである。ここで担体温度としては、触媒担体３の中心部位の温度Ｔ３が使用され、この値はＥＣＵ２０により、例えば排気温センサ６ａの検出値に基づき推定される。なお担体温度の推定方法については公知方法を含め様々な方法が可能である。代替的に担体温度を温度センサで直接検出してもよく、これら推定及び検出を含めて取得という。このように本実施形態では担体温度を取得するための担体温度取得ユニットが設けられる。
【００４３】
本実施例では、降温フラグがオンのときに限って低下制御を実行するようにしている。その理由は、不必要に低下制御を実行しないためである。すなわち、担体温度の低下速度が所定値未満のときには、そもそも温度差ΔＴの拡大が生じ難い。また、担体温度が下限温度ＴＬ未満のときには、担体温度が元々低く、温度差ΔＴが許容上限値ΔＴｌｉｍ（例えば１２０℃）を超えないか、または超える可能性が著しく低い。分かり易い例で説明すると、外気温が２５℃、担体温度が１００℃という条件下では、減速が発生したとしても、温度差ΔＴは理論上７５℃までしか拡大しない。こうした条件下で低下制御を行う必要はないので、低下制御を停止する。これにより、明らかに不必要な低下制御を実行することを回避でき、制御の好適化が図れる。もっとも、こうした条件を付加するのは任意であり、この条件を省略した実施例も可能である。
【００４４】
担体温度の低下速度の所定値および担体温度の下限温度ＴＬは、実機試験等を通じて最適に設定（適合）され、ＥＣＵ２０のメモリに予め記憶される。図示例では、時刻ｔ２で降温フラグがオンされ、時刻ｔ５で降温フラグがオフされている。なお担体温度の低下速度は例えば担体温度の微分値を算出することにより得ることができる。
【００４５】
吸入空気量は、本実施形態の場合エアフローメータ１３とＥＣＵ２０により検出するが、ＥＣＵ２０により推定してもよい。このように本実施形態では吸入空気量を取得するための吸入空気量取得ユニットが設けられる。
【００４６】
吸入空気量の処理後検出値Ｇａｍａは、吸入空気量の検出値Ｇａに対し平均化処理（いわゆるなまし処理）を施した後の値（いわゆるなまし値）である。本実施形態では平均化処理として移動平均値算出処理を採用し、処理後検出値Ｇａｍａを検出値Ｇａの移動平均値とする。しかしながら、他の平均化処理を採用することも可能である。いずれにしても、処理後検出値Ｇａｍａが検出値Ｇａよりも遅れて且つ緩慢に変化するように、検出値Ｇａが平均化処理される。
【００４７】
具体的には、ＥＣＵ２０は、今回（ｎ）の演算時期から（Ｎ−１）回前の演算時期までの検出値Ｇａのデータに基づき、次式により、今回の演算時期における処理後検出値Ｇａｍａnを算出する。Ｎは予め定められたサンプル数である。
【００４８】
【数１】
2016014341.tif 000003
【００４９】
この処理後検出値Ｇａｍａnを演算周期毎に毎回更新することで、各演算時期において現在から過去のＮサンプルのデータに基づく最新の処理後検出値Ｇａｍａを算出することができる。
【００５０】
図示するように、エンジンの減速開始後、吸入空気量の検出値Ｇａが急激に且つ大きく減少し、これに追従するように吸入空気量の処理後検出値Ｇａｍａも遅れて且つ緩慢に減少する。
【００５１】
本実施例では、吸入空気量とその平均化処理後の値との差分に基づいて、吸入空気量の急減が検出される。具体的には、検出値Ｇａと処理後検出値Ｇａｍａとの差分ΔＧａが所定の差分しきい値ΔＧａｓより大きくなったとき、吸入空気量の急減が検出される。そして差分ΔＧａが差分しきい値ΔＧａｓより大きいとき、その間、低下制御を実行するようにしている。ここでエンジンが減速されたときには図示するように処理後検出値Ｇａｍａが検出値Ｇａよりも大きくなる。よって便宜上、差分をΔＧａ＝Ｇａｍａ−Ｇａと定義する。但し他の定義方法も可能である。
【００５２】
エンジンの減速が急であるほど、温度差ΔＴは大きくなり、差分ΔＧａも大きくなる傾向がある。よって差分ΔＧａが差分しきい値ΔＧａｓより大きいとき、温度差ΔＴが許容上限値ΔＴｌｉｍを超える可能性があるとして、その間、低下制御を実行する。差分しきい値ΔＧａｓは、許容上限値ΔＴｌｉｍを考慮し、実機試験等を通じて最適に設定（適合）され、ＥＣＵ２０のメモリに予め記憶される。本実施形態の制御は特に温度差ΔＴが大きくなり易いエンジンの急減速の際に有効である。
【００５３】
図示例では、時刻ｔ３で差分ΔＧａが差分しきい値ΔＧａｓより大きくなり、時刻ｔ４で差分ΔＧａが差分しきい値ΔＧａｓ以下となっている。ｔ３〜ｔ４の期間は、降温フラグがオンとなっている期間ｔ２〜ｔ５内に含まれる。
【００５４】
よって、ｔ３〜ｔ４の期間で低下制御がオン（実行）され、これにより温度差ΔＴの拡大、ひいては触媒担体３でのクラック発生を抑制できる。特に吸入空気量が急減された場合、検出値Ｇａが処理後検出値Ｇａｍａから乖離する期間が長くなるので、低下制御を実行する期間も長くすることができ、温度差ΔＴの拡大期間の長期化に合わせて効果的に低下制御を実行できる。
【００５５】
本実施例では、吸入空気量に基づいて吸入空気量の急減を検出するが、吸入空気量の相関値に基づいて吸入空気量の急減を検出することもできる。かかる相関値としては例えばアクセル開度、スロットル開度、排気流量等を挙げることができる。なおアクセル開度はアクセル開度センサ１５により、スロットル開度はスロットルバルブ１４に組み込まれたスロットル開度センサにより、排気流量は付加的に設けられた排気流量センサにより、それぞれ検出可能である。
【００５６】
本実施形態の低下制御は、エンジンの冷間時にも温間時にも実行可能である。いずれのときにも吸入空気量の急減時に温度差ΔＴが許容上限値ΔＴｌｉｍを超える可能性があるからである。
【００５７】
ここで、低下制御の具体的内容について説明する。本実施形態の低下制御は、エンジンの燃焼室内における空燃比をリッチ化するリッチ制御と、エンジンの点火時期を進角する進角制御との少なくとも一方を含む。
【００５８】
まずリッチ制御について説明する。本実施形態のエンジンでは、通常、エミッション抑制の観点から、排気空燃比が理論空燃比すなわちストイキ近傍の空燃比になるように、空燃比がＥＣＵ２０により制御されている。すなわち、空燃比センサ６ｂによって検出された実際の排気空燃比が所定の目標空燃比であるストイキに一致するよう、燃料噴射量がフィードバック制御されている。この制御をストイキ制御と称する。
【００５９】
リッチ制御は、空燃比をストイキよりもリッチな値にする制御である。このリッチ制御を行うと、ストイキ制御が行われているときよりも、排気の有するエネルギーすなわち熱量を低下させ、排気ガスの温度を低下させることができる。
【００６０】
リッチ制御時、燃料噴射量が、ストイキ制御時の燃料噴射量よりも増量される。例えば、リッチ制御時の燃料噴射量Ｑｒは次式により算出される。
【００６１】
【数２】
2016014341.tif 000004
【００６２】
Ｑｆｂはストイキ制御時の燃料噴射量、Ｋｒは所定のリッチ補正係数（Ｋｒ＞１）、Ｑｂはエンジンの回転数Ｎｅ（ｒｐｍ）および負荷ＫＬに基づきマップ等から算出される基本噴射量、Ｋｆｂは実際の排気空燃比と目標空燃比との差に基づく空燃比フィードバック補正係数である。なお回転数Ｎｅはクランク角センサ１６の出力から、負荷ＫＬは吸入空気量Ｇａ等から、それぞれＥＣＵ２０により算出される。ここでは燃料噴射量の増量により空燃比をリッチ化したが、吸入空気量の減量により空燃比をリッチ化してもよい。他にも、リッチ制御の方法は公知方法を含め様々な方法が可能である。
【００６３】
次に進角制御について説明する。本実施形態のエンジンでは、通常、点火時期が、回転数Ｎｅおよび負荷ＫＬに基づきマップ等から算出される基本点火時期になるよう、ＥＣＵ２０により制御されている。進角制御は、点火時期を基本点火時期よりも進角された値にする制御である。この進角制御を行うと、通常の点火時期制御が行われているときよりも、燃焼室内での点火タイミングを早め、排気ガスが燃焼室からＥＨＣ１に到達するまでの排気エネルギーすなわち熱量の損失を大きくし、ＥＨＣ１に供給される排気ガスの温度を低下させることができる。
【００６４】
例えば、進角制御時の点火時期θａは次式により算出される。
【００６５】
【数３】
2016014341.tif 000005
【００６６】
θｂは基本点火時期、θｈは所定の進角補正量（θｈ＞０）である。点火時期はマイナス側が進角側である。他にも、進角制御の方法は公知方法を含め様々な方法が可能である。
【００６７】
なお、リッチ制御に際して、特許文献１に記載されているように、回転数Ｎｅ、担体温度Ｔ３および車速の少なくとも一つに応じてリッチ化度合い（具体的にはリッチ補正係数Ｋｒおよび／または進角補正量θｈの大きさ）を変化させてもよい。また低下制御を行うに当たり、リッチ制御と進角制御のいずれか一方を行ってもよいし、両方を行ってもよい。
【００６８】
また、低下制御は、エンジンの減速時であって且つ燃料噴射が停止されていない（すなわちフューエルカットが実行されてない）ときに実行される。燃料噴射が停止されていると、低下制御としてのリッチ制御および／または進角制御が意味をなさなくなってしまうからである。従って低下制御は、エンジンの減速時であって、且つ燃料噴射停止条件（例えばアクセル開度がゼロで且つ回転数Ｎｅが所定回転数以上）が非成立のときに実行される。
【００６９】
次に、本実施例の制御ルーチンを図８を参照して説明する。当該ルーチンは、ＥＣＵ２０により所定の演算周期毎に繰り返し実行される。
【００７０】
ステップＳ１０１では、エンジン１０が運転中であるか否かが判断される。運転中でない（停止中である）場合はルーチンが終了され、運転中である場合はステップＳ１０２に進む。
【００７１】
ステップＳ１０２では、降温フラグがオンであるか否かが判断される。オンである場合、ステップＳ１０３に進んで、差分ΔＧａが差分しきい値ΔＧａｓより大きいか否かが判断される。差分ΔＧａが差分しきい値ΔＧａｓより大きい場合、ステップＳ１０４に進んで低下制御が実行（オン）される。
【００７２】
他方、ステップＳ１０２で降温フラグがオンでない（オフである）場合、およびステップＳ１０３で差分ΔＧａが差分しきい値ΔＧａｓ以下である場合には、いずれも、ステップＳ１０５に進んで低下制御が停止（オフ）される。
【００７３】
次に、本実施形態の制御の第２実施例を説明する。図９は第２実施例に係るタイムチャートであり、図９の担体温度、降温フラグおよび低下制御については図７のそれらと同じである。吸入空気量についてはその検出値Ｇａのみを示し、その変化の仕方は図７と同じである。
【００７４】
図９は、吸入空気量の検出値Ｇａの微分値Ｇａｄを示す。微分値Ｇａｄは次式からＥＣＵ２０により逐次的に算出される。
【００７５】
【数４】
2016014341.tif 000006
【００７６】
Ｇａｄnは今回（ｎ）の演算時期における微分値、Ｇａnは今回の演算時期における吸入空気量検出値、Ｇａn-1は前回（ｎ−１）の演算時期における吸入空気量検出値である。特に、負の値を有する微分値Ｇａｄは吸入空気量の減少速度を表し、微分値Ｇａｄがマイナス方向に大きいほど、吸入空気量の減少速度は速くなる。
【００７７】
本実施例では、吸入空気量の減少速度に基づいて、吸入空気量の急減が検出される。特に、吸入空気量の減少速度が所定の速度しきい値を超えたときに吸入空気量の急減が検出される。そして吸入空気量の減少速度が所定の速度しきい値を超えた時から所定の実行時間Δｔｓの間、前記低下制御を実行するようにしている。ここで、吸入空気量の急減が発生すると、図示するように、微分値Ｇａｄが、負の値を有する所定の微分しきい値Ｇａｄｓよりも小さくなる。よって本実施例では、微分値Ｇａｄが微分しきい値Ｇａｄｓより小さくなったとき、吸入空気量の減少速度が所定の速度しきい値を超えたとして、低下制御を実行する。微分しきい値Ｇａｄｓは速度しきい値に対応する値である。但し、他の値により吸入空気量の減少速度および速度しきい値を表すことも可能である。
【００７８】
エンジンの減速が急であるほど、温度差ΔＴは大きくなり、また小さな微分値Ｇａｄが現れる傾向にある。温度差ΔＴと微分値Ｇａｄの関係を模式的に図１０に示す。よって微分値Ｇａｄが微分しきい値Ｇａｄｓより小さくなったとき、温度差ΔＴが許容上限値ΔＴｌｉｍを超える可能性があるとして、実行時間Δｔｓの間、低下制御を実行する。微分しきい値Ｇａｄｓは、図１０に示すように、温度差ΔＴの許容上限値ΔＴｌｉｍを考慮し、または許容上限値ΔＴｌｉｍに対応するように、実機試験等を通じて最適に設定（適合）され、ＥＣＵ２０のメモリに予め記憶される。また低下制御の実行時間Δｔｓも同様に、温度差ΔＴの許容上限値ΔＴｌｉｍを考慮し、実機試験等を通じて最適に設定（適合）され、ＥＣＵ２０のメモリに予め記憶される。
【００７９】
図９に示す例では、時刻ｔ３で微分値Ｇａｄが微分しきい値Ｇａｄｓよりも小さくなり、この時刻ｔ３から所定の実行時間Δｔｓを経過した時刻ｔ４まで、低下制御がオン（実行）されている。これらｔ３〜ｔ４の期間は、降温フラグがオンとなっている期間ｔ２〜ｔ５内に含まれる。こうした低下制御を実行することによっても、温度差ΔＴの拡大ひいては触媒担体３でのクラック発生を抑制することができる。
【００８０】
本実施例においては、吸入空気量に基づいて吸入空気量の急減を検出するが、吸入空気量の相関値に基づいて吸入空気量の急減を検出してもよいことは前記同様である。
【００８１】
本実施例の制御ルーチンを図１１を参照して説明する。当該ルーチンも、ＥＣＵ２０により所定の演算周期毎に繰り返し実行される。
【００８２】
ステップＳ２０１，Ｓ２０２，Ｓ２０７，Ｓ２０９は前記ステップＳ１０１，Ｓ１０２，Ｓ１０４，Ｓ１０５と同様である。ステップＳ２０２で降温フラグがオンである場合、ステップＳ２０３に進んで低下制御フラグがオンであるか否かが判断される。低下制御フラグの初期状態はオフである。オンでない（オフである）場合、ステップＳ２０４に進んで、微分値Ｇａｄが微分しきい値Ｇａｄｓより小さいか否かが判断される。イエスの場合、ステップＳ２０５に進んで低下制御フラグがオンされる。
【００８３】
次いでステップＳ２０６で、微分値Ｇａｄが微分しきい値Ｇａｄｓを最初に下回った時点からの経過時間Δｔが、所定の実行時間Δｔｓ以下であるか否かが判断される。イエスの場合、ステップＳ２０７に進んで低下制御が実行される。
【００８４】
他方、ステップＳ２０３で低下制御フラグがオンと判断された場合、ステップＳ２０４，Ｓ２０５をスキップしてステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６で経過時間Δｔが実行時間Δｔｓを超えたと判断された場合、ステップＳ２０８に進んで低下制御フラグがオフされ、ステップＳ２０９で低下制御が停止される。ステップＳ２０２の判定がノーの場合も、ステップＳ２０９で低下制御が停止される。
【００８５】
このルーチンによれば、ステップＳ２０１，Ｓ２０２がイエスと仮定して、最初に微分値Ｇａｄが微分しきい値Ｇａｄｓを下回ったとき（Ｓ２０４：イエス）、低下制御フラグがオンされ（Ｓ２０５）、経過時間Δｔが実行時間Δｔｓを超えてないので（Ｓ２０６：イエス）、低下制御が実行される（Ｓ２０７）。その後、低下制御フラグがオンなので、ステップＳ２０３からステップＳ２０６に直接進み、経過時間Δｔが実行時間Δｔｓを超えるまでは（Ｓ２０６：イエス）、低下制御が実行される（Ｓ２０７）。その後、経過時間Δｔが実行時間Δｔｓを超えると（Ｓ２０６：ノー）、低下制御フラグがオフされ（Ｓ２０８）、低下制御が停止される（Ｓ２０９）。
【００８６】
ここで、本実施例の変形例について述べる。低下制御の実行時間Δｔｓは、一定であってもよいが、可変でもよい。特に、吸入空気量（またはその相関値）の減少速度の最大値に応じて実行時間Δｔｓを変化させるのが好ましい。
【００８７】
図９に示すように、負の微分値Ｇａｄは、吸入空気量の検出値Ｇａの減少速度を表す。そして負の微分値Ｇａｄは、微分しきい値Ｇａｄｓを下回った後、最小値（極小値）Ｇａｄｐに達し、その後徐々に増加する。この最小値Ｇａｄｐが吸入空気量の減少速度の最大値を表す。最小値Ｇａｄｐが小さいほど、吸入空気量の減少速度の最大値は大きい。
【００８８】
この好ましい例では、最小値Ｇａｄｐの値に応じて実行時間Δｔｓが変化させられる。具体的には、例えば図１２に示すような所定のマップに従い、最小値Ｇａｄｐ（負の値を有する）が小さいほど、すなわち吸入空気量の減少速度の最大値が大きいほど、実行時間Δｔｓが長くされる。
【００８９】
吸入空気量の減少速度の最大値が大きいほど、吸入空気量の減少は急であり、温度差ΔＴは大きくなると考えられる。よって、吸入空気量の減少速度の最大値が大きいほど実行時間Δｔｓを長くすることで、温度差ΔＴの拡大を効果的に抑制することができる。
【００９０】
この変形例を図１１のルーチンに適用した場合、ステップＳ２０６において、最小値Ｇａｄｐの取得と、取得した最小値Ｇａｄｐに対応した実行時間Δｔｓの算出および設定とが併せて実行される。なお最小値Ｇａｄｐの取得前は所定の一定値としての実行時間Δｔｓが設定されてもよい。
【００９１】
次に、本実施形態の制御の第３実施例を説明する。本実施例では、エンジンの減速時（特に吸入空気量の急減時）に加え、加速時（特に吸入空気量の急増時）にも、温度差ΔＴが許容上限値ΔＴｌｉｍを超えないよう低下制御を実行する。
【００９２】
触媒担体３がその断面においてほぼ均一な温度を有する状態から、エンジンが加速運転されると、排気ガスから触媒担体３に供給されるエネルギー、具体的には熱量が増大し、その熱量が、触媒担体３の外周面３ａから放散される熱量を大きく上回るようになる。すると、第２部位Ｐ２の温度Ｔ２が第１部位Ｐ１の温度Ｔ１と比べて相対的に大きく上昇し、温度差ΔＴが大きくなる。この現象は、加速が急であるほど顕著に現れる。そのため、この温度差ΔＴの拡大に起因して熱応力が増大し、触媒担体３にクラックが発生する虞がある。
【００９３】
そこで本実施例においては、エンジンの加速時にも、温度差ΔＴが許容上限値ΔＴｌｉｍを超えないよう、低下制御を実行する。低下制御を実行すると、低下制御を実行しない場合に比べ、第２部位Ｐ２の温度Ｔ２の上昇を抑制し、第２部位Ｐ２の温度Ｔ２を第１部位Ｐ１の温度Ｔ１に近づけることができる。従って、触媒担体３における温度差ΔＴが許容上限値ΔＴｌｉｍを超えて拡大するのを抑制し、温度差拡大に起因する触媒担体３でのクラック発生を抑制することが可能である。
【００９４】
図１３は第３実施例に係るタイムチャートである。時刻ｔ１でエンジンの加速が開始され、これに伴い担体温度および吸入空気量が増加している。昇温フラグは、担体温度Ｔ３の上昇速度が所定値以上であり、且つ担体温度が所定の上限温度ＴＨ以下のときオンとなり、それ以外のときにはオフとなるフラグである。なお上限温度ＴＨは前記下限温度ＴＬより相当に高い温度である。
【００９５】
本実施例では、昇温フラグがオンのときに限って低下制御を実行する。その理由は前記同様、不必要に低下制御を実行しないためである。すなわち、担体温度の上昇速度が所定値未満のときには、そもそも温度差ΔＴの拡大が生じ難い。また、担体温度が上限温度ＴＨより高いときには、担体温度が相当高く、排気ガスから触媒担体３に供給される熱量が増大しても、温度差ΔＴが許容上限値ΔＴｌｉｍを超えないか、または超える可能性が著しく低い。分かり易い例で説明すると、担体温度が９００℃という高温条件下で加速が発生したとしても、温度差ΔＴが許容上限値ΔＴｌｉｍを超える可能性は極めて低い。こうした条件下で低下制御を行う必要はないので、低下制御を停止する。これにより制御の好適化が図れる。もっとも、こうした条件を付加するのは任意であり、この条件を省略した実施例も可能である。
【００９６】
担体温度の上昇速度の所定値および担体温度の上限温度ＴＨは、実機試験等を通じて最適に設定（適合）され、ＥＣＵ２０のメモリに予め記憶される。図示例では、時刻ｔ２で昇温フラグがオンされ、時刻ｔ５で昇温フラグがオフされている。
【００９７】
この例では、第１実施例（図７）と同様、吸入空気量の処理後検出値Ｇａｍａを用いる。図１３に示すように、エンジンの加速開始後、吸入空気量の検出値Ｇａが大きく増大し、これに追従するように吸入空気量の処理後検出値Ｇａｍａも遅れて且つ緩慢に増大する。
【００９８】
本実施例では、検出値Ｇａと処理後検出値Ｇａｍａとの差分が所定の差分しきい値より大きいとき、低下制御を実行する。ここで、差分は前記同様、ΔＧａ＝Ｇａｍａ−Ｇａで定義され、加速時には差分ΔＧａが負の値を有する。よって便宜上、差分ΔＧａの絶対値を差分として扱い、これを正の値を有する差分しきい値ΔＧａｓａと比較し、|ΔＧａ|＞ΔＧａｓａのとき低下制御を実行する。
【００９９】
エンジンの加速が急であるほど、温度差ΔＴは大きくなり、差分ΔＧａの絶対値も大きくなる傾向がある。よって差分ΔＧａの絶対値が差分しきい値ΔＧａｓａより大きいとき、温度差ΔＴが許容上限値ΔＴｌｉｍを超える可能性があるとして、その間、低下制御を実行する。差分しきい値ΔＧａｓは、許容上限値ΔＴｌｉｍを考慮し、あるいはこれに対応するよう、実機試験等を通じて最適に設定（適合）され、ＥＣＵ２０のメモリに予め記憶される。本実施形態は、特に急加速の際に有効である。
【０１００】
図示例では、時刻ｔ３で差分ΔＧａの絶対値が差分しきい値ΔＧａｓより大きくなり、時刻ｔ４で差分ΔＧａの絶対値が差分しきい値ΔＧａｓ以下となっている。ｔ３〜ｔ４の期間は、昇温フラグがオンとなっている期間ｔ２〜ｔ５内に含まれる。
【０１０１】
よって図１３に示すように、ｔ３〜ｔ４の期間で低下制御がオン（実行）され、これにより温度差ΔＴの拡大、ひいては触媒担体３でのクラック発生を抑制できる。特にエンジンが急加速された場合、検出値Ｇａが処理後検出値Ｇａｍａから乖離する期間が長くなるので、低下制御を実行する期間も長くすることができ、温度差ΔＴの拡大期間の長期化に合わせて効果的に低下制御を実行できる。
【０１０２】
このように本実施例においては、差分ΔＧａの絶対値が差分しきい値ΔＧａｓより大きいか否かによって、エンジンの加速時（特に急加速時）であるか否か、あるいはエンジンの加速が発生したか否かを実質的に判定している。つまり差分ΔＧａの絶対値に基づいて加速判定を行っている。但し他の方法によって加速判定を行ってもよい。
【０１０３】
なお、吸入空気量の代わりに、吸入空気量の相関値に基づいて加速判定を行ってもよいことは前記同様である。
【０１０４】
本実施例に係る加速時の低下制御は、特許文献１と異なり、エンジンの冷間始動直後の加速時以外にも実行可能である。それ以外のときにも温度差ΔＴが許容上限値ΔＴｌｉｍを超える可能性があるからである。
【０１０５】
本実施例の制御ルーチンを図１４を参照して説明する。ここでは第１実施例（図８）と組み合わせた例を示すが、第２実施例（図１１）と組み合わせた例も当然に可能であり、且つそのような例は当業者に自明の範疇である。
【０１０６】
ステップＳ３０１〜Ｓ３０５は第１実施例（図８）のステップＳ１０１〜Ｓ１０５と同じである。ステップＳ１０２で降温フラグがオンでない場合、ステップＳ３０６に進んで、昇温フラグがオンであるか否かが判断される。オンである場合、ステップＳ３０７に進んで、差分ΔＧａの絶対値が差分しきい値ΔＧａｓａより大きいか否かが判断される。差分ΔＧａの絶対値が差分しきい値ΔＧａｓａより大きい場合、ステップＳ３０８に進んで低下制御が実行される。
【０１０７】
他方、ステップＳ３０６で昇温フラグがオンでない場合、およびステップＳ３０７で差分ΔＧａの絶対値が差分しきい値ΔＧａｓａ以下である場合には、いずれも、ステップＳ３０９に進んで低下制御が停止される。
【０１０８】
次に、本実施形態の制御の第４実施例を説明する。本実施例も、エンジンの減速時（特に吸入空気量の急減時）だけでなく加速時（特に吸入空気量の急増時）にも低下制御を実行するが、第２実施例に類似して、吸入空気量の増大速度に基づいて低下制御の開始タイミングを定める点が、第３実施例と相違する。
【０１０９】
図１５は第４実施例に係るタイムチャートであり、図１５の担体温度、昇温フラグおよび低下制御については図１３のそれらと同じである。吸入空気量についてはその検出値Ｇａのみを示し、その変化の仕方は図１３と同じである。
【０１１０】
図１５は、吸入空気量の検出値Ｇａの微分値Ｇａｄを示す。微分値Ｇａｄは第２実施例と同様の方法で算出される。特に、正の値を有する微分値Ｇａｄは吸入空気量の増大速度を表し、微分値Ｇａｄがプラス方向に大きいほど、吸入空気量の増大速度は速くなる。
【０１１１】
本実施例では、エンジンの加速時、吸入空気量の増大速度が所定の速度しきい値を超えた時から所定の実行時間Δｔｓの間、低下制御を実行する。ここでエンジンがある程度以上加速されたときには、図示するように、微分値Ｇａｄが、正の値を有する所定の微分しきい値Ｇａｄｓａよりも大きくなる。よって本実施例では、微分値Ｇａｄが微分しきい値Ｇａｄｓａより大きくなったとき、吸入空気量の増大速度が所定の速度しきい値を超えたとして、低下制御を実行する。但し、他の値により吸入空気量の増大速度および速度しきい値を表すことも可能である。
【０１１２】
エンジンの加速が急であるほど、温度差ΔＴは大きくなり、また大きな微分値Ｇａｄが現れる傾向にある。よって微分値Ｇａｄが微分しきい値Ｇａｄｓａより大きくなったとき、温度差ΔＴが許容上限値ΔＴｌｉｍを超える可能性があるとして、実行時間Δｔｓの間、低下制御を実行する。微分しきい値Ｇａｄｓａは、温度差ΔＴの許容上限値ΔＴｌｉｍを考慮し、またはそれに対応するよう、実機試験等を通じて最適に設定（適合）され、ＥＣＵ２０のメモリに予め記憶される（図１０参照）。また低下制御の実行時間Δｔｓも同様に、温度差ΔＴの許容上限値ΔＴｌｉｍを考慮し、実機試験等を通じて最適に設定（適合）され、ＥＣＵ２０のメモリに予め記憶される。なお、ここでは実行時間Δｔｓを減速時と加速時で同じ値としているが、異なる値としてもよい。同様に、加速時の微分しきい値Ｇａｄｓａの絶対値は、減速時の微分しきい値Ｇａｄｓの絶対値と同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。
【０１１３】
図１５に示す例では、時刻ｔ３で微分値Ｇａｄが微分しきい値Ｇａｄｓａよりも大きくなり、この時刻ｔ３から所定の実行時間Δｔｓを経過した時刻ｔ４まで、低下制御がオン（実行）されている。これらｔ３〜ｔ４の期間は、昇温フラグがオンとなっている期間ｔ２〜ｔ５内に含まれる。こうした低下制御を実行することによっても、温度差ΔＴの拡大ひいては触媒担体３でのクラック発生を抑制することができる。
【０１１４】
本実施例においては、吸入空気量の増大速度が速度しきい値を超えたか否か、具体的には微分値Ｇａｄが微分しきい値Ｇａｄｓａよりも大きくなったか否かによって、エンジンの加速時（特に急加速時）であるか否か、あるいはエンジンの加速が発生したか否かを実質的に判定している。つまり吸入空気量の増大速度ないしは微分値Ｇａｄに基づいて加速判定を行っている。しかしながら、他の判定方法が可能な点は前記同様である。また吸入空気量の代わりに、吸入空気量の相関値を用いて加速判定を行ってもよいことも前記同様である。
【０１１５】
本実施例の制御ルーチンを図１６を参照して説明する。ここでは第２実施例（図１１）と組み合わせた例を示すが、第１実施例（図８）と組み合わせた例も当然に可能であり、且つそのような例は当業者に自明の範疇である。
【０１１６】
ステップＳ４０１〜Ｓ４０９は第２実施例（図１１）のステップＳ２０１〜Ｓ２０９と同じである。ステップＳ４０２で降温フラグがオンでない場合、ステップＳ４１０に進んで昇温フラグがオンであるか否かが判断される。昇温フラグがオンである場合、ステップＳ４１１に進んで低下制御フラグがオンであるか否かが判断される。オンでない場合、ステップＳ４１２に進んで、微分値Ｇａｄが微分しきい値Ｇａｄｓａより大きいか否かが判断される。イエスの場合、ステップＳ４１３に進んで低下制御フラグがオンされる。
【０１１７】
次いでステップＳ４１４で、微分値Ｇａｄが微分しきい値Ｇａｄｓａを最初に上回った時点からの経過時間Δｔが、所定の実行時間Δｔｓ以下であるか否かが判断される。イエスの場合、ステップＳ４１５に進んで低下制御が実行される。
【０１１８】
他方、ステップＳ４１１で低下制御フラグがオンと判断された場合、ステップＳ４１２，Ｓ４１３をスキップしてステップＳ４１４に進む。ステップＳ４１４で経過時間Δｔが実行時間Δｔｓを超えたと判断された場合、ステップＳ４１３に進んで低下制御フラグがオフされ、ステップＳ４１７で低下制御が停止される。ステップＳ４１０の判定がノーの場合も、ステップＳ４１７で低下制御が停止される。
【０１１９】
このルーチンによれば、ステップＳ４０１がイエス、ステップＳ４０２がノー、ステップＳ４１０がイエスと仮定して、最初に微分値Ｇａｄが微分しきい値Ｇａｄｓａを上回ったとき（Ｓ４１２：イエス）、低下制御フラグがオンされ（Ｓ４１３）、経過時間Δｔが実行時間Δｔｓを超えてないので（Ｓ４１４：イエス）、低下制御が実行される（Ｓ４１５）。その後、低下制御フラグがオンなので、ステップＳ４１１からステップＳ４１４に直接進み、経過時間Δｔが実行時間Δｔｓを超えるまでは（Ｓ４１４：イエス）、低下制御が実行される（Ｓ４１５）。その後、経過時間Δｔが実行時間Δｔｓを超えると（Ｓ４１４：ノー）、低下制御フラグがオフされ（Ｓ４１６）、低下制御が停止される（Ｓ４１７）。
【０１２０】
本実施例の変形例に関し、加速時における低下制御の実行時間Δｔｓは、一定であってもよいが、可変でもよい。特に、吸入空気量（またはその相関値）の増大速度の最大値に応じて実行時間Δｔｓを変化させるのが好ましい。
【０１２１】
図１５に示すように、正の微分値Ｇａｄは、吸入空気量の検出値Ｇａの増大速度を表す。そして正の微分値Ｇａｄは、微分しきい値Ｇａｄｓａを上回った後、最大値Ｇａｄｐａに達し、その後低下する。この最大値Ｇａｄｐａが吸入空気量の増大速度の最大値を表す。最大値Ｇａｄｐａが大きいほど、吸入空気量の増大速度の最大値は大きい。
【０１２２】
この好ましい例では、最大値Ｇａｄｐａの値に応じて実行時間Δｔｓが変化させられる。具体的には、例えば図１７に示すような所定のマップに従い、最大値Ｇａｄｐａ（正の値を有する）が大きいほど、すなわち吸入空気量の増大速度の最大値が大きいほど、実行時間Δｔｓが長くされる。
【０１２３】
吸入空気量の増大速度の最大値が大きいほど、エンジンの加速度合いは大きく、温度差ΔＴは大きくなると考えられる。よって、吸入空気量の増大速度の最大値が大きいほど実行時間Δｔｓを長くすることで、温度差ΔＴの拡大を効果的に抑制することができる。
【０１２４】
この変形例を図１６のルーチンに適用した場合、ステップＳ４１４において、最大値Ｇａｄｐａの取得と、取得した最大値Ｇａｄｐａに対応した実行時間Δｔｓの算出および設定とが併せて実行される。なお最大値Ｇａｄｐａの取得前は所定の一定値としての実行時間Δｔｓが設定されてもよい。
【０１２５】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は他の実施形態も可能である。
【０１２６】
（１）触媒はＥＨＣ以外の触媒であってもよい。ＥＨＣ以外の触媒でも、エンジン減速時に温度差ΔＴの拡大に起因する触媒担体３でのクラック発生が起こり得るからである。
【０１２７】
（２）上記実施形態では、第１部位Ｐ１を、触媒担体３の外周面３ａ上に位置する部位とし、第２部位Ｐ２を、第１部位Ｐ１に対し担体半径方向内側且つ近傍に位置する部位とした。これら部位間の温度差が最も大きくなり易いからである。しかしながら、これら第１部位Ｐ１および第２部位Ｐ２を異なる部位に設定してもよい。例えば、第１部位Ｐ１を、触媒担体３の外周面３ａに対し担体半径方向内側且つ近傍に位置する部位とし、第２部位Ｐ２を、第１部位Ｐ１に対しさらに担体半径方向内側且つ近傍に位置する部位としてもよい。
【０１２８】
上記の各実施形態、各実施例および各構成は、矛盾が生じない限り任意に組み合わせることが可能である。本発明の実施形態には、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【０１２９】
１  電気加熱式触媒（ＥＨＣ）
２  排気通路
３  担体（触媒担体）
４  ケース
５  マット
７  電極
１０  内燃機関（エンジン）
１２  吸気通路
１３  エアフローメータ
１４  スロットルバルブ
２０  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
３０  バッテリ
１００  車両
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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