(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の制御装置に関し、ＥＧＲバルブの閉じ不良が生じたとしても、吸気通路から排気通路に向けてのＥＧＲ通路を介した空気の吹き抜けに起因する排気浄化触媒の過熱を抑制することを目的とする。【解決手段】下流側触媒３０よりも上流側の排気通路１４と、ターボ過給機２０のコンプレッサ２０ａおよびスロットルバルブ２４よりも下流側の吸気通路１２とを接続するＥＧＲ通路４４と、ＥＧＲ通路４４を開閉するＥＧＲバルブ４８とを備える内燃機関１０において、吸気通路１２から排気通路１４に向けてのＥＧＲ通路４４を介した空気の吹き抜けの発生が検出された場合に、スロットル下流圧Ｐｍを、下流側触媒３０の過熱が抑制されるように制限する。【選択図】図３
2017227148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路に設けられ、吸気を過給するコンプレッサと、
前記コンプレッサよりも下流側において前記吸気通路に設けられ、前記吸気通路を開閉するスロットルバルブと、
排気通路を流れる排気を浄化する排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒よりも上流側の前記排気通路と前記スロットルバルブよりも下流側の前記吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲバルブと、
を備える内燃機関を制御する制御装置であって、
前記吸気通路から前記排気通路に向けての前記ＥＧＲ通路を介した空気の吹き抜けの発生を検出する吹き抜け検出部と、
前記吹き抜けの発生が検出された場合に、前記スロットルバルブよりも下流側の吸気圧であるスロットル下流圧を、前記排気浄化触媒の過熱が抑制されるように制限する吸気圧制限部と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記吹き抜けの量である吹き抜け空気量を取得する吹き抜け空気量取得部と、
前記吸気通路への流入空気量を取得する空気量取得部と、
前記内燃機関の運転条件に基づく触媒基本温度推定値と、前記吹き抜け空気量と前記流入空気量とに基づく触媒温度上昇量との和を、前記吹き抜けの発生が検出された場合における前記排気浄化触媒の最終温度推定値として算出する触媒温度推定部と、
をさらに備え、
前記吸気圧制限部は、前記吹き抜けの発生が検出され、かつ、前記最終温度推定値が過熱判定値よりも高い場合に、前記スロットル下流圧が前記過熱判定値に対応する値以下となるように前記スロットル下流圧を制限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】
前記制御装置は、
前記吹き抜けの量である吹き抜け空気量を取得する吹き抜け空気量取得部と、
前記吸気通路への流入空気量を取得する空気量取得部と、
前記内燃機関の運転条件に基づく触媒基本温度推定値と、前記吹き抜け空気量と前記流入空気量とに基づく触媒温度上昇量との和を、前記吹き抜けの発生が検出された場合における前記排気浄化触媒の最終温度推定値として算出する触媒温度推定部と、
をさらに備え、
前記吸気圧制限部は、前記吹き抜けの発生が検出され、かつ、前記最終温度推定値が過熱判定値以下である場合に、前記スロットル下流圧が制限されることを禁止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】
前記吸気圧制限部は、前記吹き抜けの発生が検出された場合に、前記スロットル下流圧が排気圧値以下になるように前記スロットル下流圧を制限し、
前記排気圧値は、前記排気通路において前記ＥＧＲ通路が接続された部位の排気圧が現在のエンジン回転速度の下で前記スロットル下流圧と等しくなるエンジン負荷での前記排気圧の値であ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５】
前記排気圧値は、エンジン回転速度が高いほど大きいことを特徴とする請求項４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】
この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、排気浄化触媒よりも上流側の排気通路とコンプレッサおよびスロットルバルブよりも下流側の吸気通路とを接続するＥＧＲ通路を備える内燃機関を制御する装置として好適な内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、吸気を過給するコンプレッサを備える内燃機関が開示されている。この内燃機関は、排気浄化触媒よりも上流側の排気通路と、コンプレッサよりも下流側であってスロットルバルブよりも下流側の吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲバルブとを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１３８８３９号公報
【特許文献２】特開２０１４−００５７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の構成のＥＧＲ通路を備える過給機付き内燃機関では、過給により吸気圧が排気圧よりも高くなっているときに故障等によりＥＧＲバルブが閉じなくなっていると、次のような態様で空気（新気）の吹き抜けが発生する。すなわち、吸気通路からＥＧＲ通路を介して排気通路に空気が吹き抜ける現象が発生する。このような吹き抜けが発生すると、新気の一部が燃焼室を通過せずに排気通路に流入するため、気筒内の混合気の空燃比がリッチ側に変化する。この空燃比の変化に伴い、気筒内から未燃ガスが排出されると、排出された未燃ガスとＥＧＲ通路を介して排気通路に流入した新気とが合流し、排気浄化触媒にて反応するようになる。その結果、排気浄化触媒の温度が上昇し、排気浄化触媒が過熱することが懸念される。
【０００５】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、ＥＧＲバルブの閉じ不良が生じたとしても、吸気通路から排気通路に向けてのＥＧＲ通路を介した空気の吹き抜けに起因する排気浄化触媒の過熱を抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、吸気通路に設けられ、吸気を過給するコンプレッサと、前記コンプレッサよりも下流側において前記吸気通路に設けられ、前記吸気通路を開閉するスロットルバルブと、排気通路を流れる排気を浄化する排気浄化触媒と、前記排気浄化触媒よりも上流側の前記排気通路と前記スロットルバルブよりも下流側の前記吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲバルブと、を備える内燃機関を制御する。前記制御装置は、吹き抜け検出部と、吸気圧制限部とを備える。前記吹き抜け検出部は、前記吸気通路から前記排気通路に向けての前記ＥＧＲ通路を介した空気の吹き抜けの発生を検出する。前記吸気圧制限部は、前記吹き抜けの発生が検出された場合に、前記スロットルバルブよりも下流側の吸気圧であるスロットル下流圧を、前記排気浄化触媒の過熱が抑制されるように制限する。
【０００７】
前記制御装置は、前記吹き抜けの量である吹き抜け空気量を取得する吹き抜け空気量取得部と、前記吸気通路への流入空気量を取得する空気量取得部と、前記内燃機関の運転条件に基づく触媒基本温度推定値と、前記吹き抜け空気量と前記流入空気量とに基づく触媒温度上昇量との和を、前記吹き抜けの発生が検出された場合における前記排気浄化触媒の最終温度推定値として算出する触媒温度推定部と、をさらに備えていてもよい。そして、前記吸気圧制限部は、前記吹き抜けの発生が検出され、かつ、前記最終温度推定値が過熱判定値よりも高い場合に、前記スロットル下流圧が前記過熱判定値に対応する値以下となるように前記スロットル下流圧を制限してもよい。
【０００８】
前記制御装置は、前記吹き抜けの量である吹き抜け空気量を取得する吹き抜け空気量取得部と、前記吸気通路への流入空気量を取得する空気量取得部と、前記内燃機関の運転条件に基づく触媒基本温度推定値と、前記吹き抜け空気量と前記流入空気量とに基づく触媒温度上昇量との和を、前記吹き抜けの発生が検出された場合における前記排気浄化触媒の最終温度推定値として算出する触媒温度推定部と、をさらに備えていてもよい。そして、前記吸気圧制限部は、前記吹き抜けの発生が検出され、かつ、前記最終温度推定値が過熱判定値以下である場合に、前記スロットル下流圧が制限されることを禁止してもよい。
【０００９】
前記吸気圧制限部は、前記吹き抜けの発生が検出された場合に、前記スロットル下流圧が排気圧値以下になるように前記スロットル下流圧を制限してもよい。そして、前記排気圧値は、前記排気通路において前記ＥＧＲ通路が接続された部位の排気圧が現在のエンジン回転速度の下で前記スロットル下流圧と等しくなるエンジン負荷での前記排気圧の値であってもよい。
【００１０】
前記排気圧値は、エンジン回転速度が高いほど大きくてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＥＧＲバルブの閉じ不良が生じたとしても、吸気通路から排気通路に向けてのＥＧＲ通路を介した空気の吹き抜けに起因する排気浄化触媒の過熱を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係るシステム構成を説明する図である。
【図２】エンジン運転領域と、スロットル下流圧Ｐｍおよび排気圧との関係を表した図である。
【図３】本発明の実施の形態１においてＥＣＵが実行する処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】吹き抜け発生時の下流側触媒の温度上昇量ΔＴｕｆと吹き抜け比率との関係を表した図である。
【図５】本発明の実施の形態２において用いられる目標吸気圧Ｐｍｒｑの上限値Ｐｍｕｌ’の算出手法の一例を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態２においてＥＣＵが実行する処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態に係るシステム構成を説明する図である。本実施形態のシステムは、内燃機関（一例として火花点火式ガソリンエンジン）１０を備えている。内燃機関１０の各気筒には、吸気通路１２および排気通路１４が連通している。
【００１５】
吸気通路１２の入口近傍には、エアクリーナ１６が取り付けられている。エアクリーナ１６の下流近傍には、吸気通路１２への流入空気量に応じた信号を出力するエアフローセンサ１８が設けられている。エアフローセンサ１８の下流には、ターボ過給機２０のコンプレッサ２０ａが設置されている。コンプレッサ２０ａは、排気通路１４に配置されたタービン２０ｂと連結軸２０ｃを介して連結されている。
【００１６】
コンプレッサ２０ａの下流には、コンプレッサ２０ａにより圧縮された空気を冷却するためのインタークーラー２２が設けられている。インタークーラー２２の下流には、電子制御式のスロットルバルブ２４が設けられている。吸気通路１２におけるスロットルバルブ２４よりも下流側の部位（一例として、サージタンク１２ａ）には、この部位での吸気圧（以下、「スロットル下流圧」と称する）Ｐｍを検出する吸気圧センサ２６が取り付けられている。スロットルバルブ２４の開度を調整することで、スロットル下流圧Ｐｍを制御することができる。
【００１７】
タービン２０ｂよりも下流側の排気通路１４には、排気の浄化のために、上流側触媒２８および下流側触媒３０が直列に配置されている。これらの触媒２８、３０は、ともに三元触媒である。また、排気通路１４におけるタービン２０ｂと上流側触媒２８との間の部位には、上流側空燃比センサ３２が取り付けられている。さらに、排気通路１４における上流側触媒２８と下流側触媒３０との間の部位には、下流側空燃比センサ３４が取り付けられている。これらの空燃比センサ３２、３４は、空燃比を目標空燃比（本実施形態では、基本的には理論空燃比）に制御するために使用される。また、排気通路１４における上流側触媒２８と下流側触媒３０との間の部位には、この部位での排気圧を検出する排気圧センサ３６が取り付けられている。
【００１８】
また、排気通路１４には、タービン２０ｂをバイパスしてタービン２０ｂの入口側と出口側とを接続する排気バイパス通路３８が接続されている。排気バイパス通路３８には、排気バイパス通路３８を開閉するウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）４０が設置されている。ＷＧＶ４０は、一例として電動式であるものとする。ＷＧＶ４０の開度を調整することによっても、スロットル下流圧Ｐｍを制御することができる。
【００１９】
図１に示す内燃機関１０は、ＥＧＲ装置４２を備えている。ＥＧＲ装置４２は、上流側触媒２８よりも下流側であって下流側触媒３０よりも上流側の排気通路１４と、コンプレッサ２０ａよりも下流側であってスロットルバルブ２４よりも下流側の吸気通路１２とを接続するＥＧＲ通路４４を備えている。このＥＧＲ通路４４には、ＥＧＲ通路４４を通って吸気通路１２に還流されるときのＥＧＲガスの流れの上流側から順に、ＥＧＲクーラ４６およびＥＧＲバルブ４８が設けられている。ＥＧＲバルブ４８は、ＥＧＲガス量を調整するために備えられている。ＥＧＲバルブ４８には、ＥＧＲバルブ開度を検出するＥＧＲバルブ開度センサ５０が取り付けられている。
【００２０】
また、図１に示すように、本実施形態に係るシステムは、電子制御ユニット（ＥＣＵ）５２を備えている。ＥＣＵ５２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を備えている。ＥＣＵ５２は、内燃機関１０が搭載された車両が備える各種センサの信号を取り込んで処理する。各種センサには、上述のエアフローセンサ１８、吸気圧センサ２６、空燃比センサ３２、３４、排気圧センサ３６およびＥＧＲバルブ開度センサ５０に加え、エンジン回転速度を検出するためのクランク角度センサ５４、および、車両のアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセルポジションセンサ５６が少なくとも含まれている。ＥＣＵ５２は、取り込んだ各センサの信号を処理して所定の制御プログラムに従って各種アクチュエータを操作する。ＥＣＵ５２によって操作されるアクチュエータには、上述したスロットルバルブ２４、ＷＧＶ４０およびＥＧＲバルブ４８に加え、内燃機関１０の各気筒に燃料を供給する燃料噴射弁（一例として、気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁）５８が少なくとも含まれている。
【００２１】
［実施の形態１の制御］
（前提とするエンジントルク制御）
本実施形態のシステムでのエンジントルク制御では、アクセル開度に応じて目標（要求）トルクが算出され、算出された目標トルクに近づくようにエンジントルクが制御される。より具体的には、目標トルクが算出されると、現在の目標空燃比の下で目標トルクを実現するために必要な目標空気量（筒内に充填される空気量の目標値）が算出される。筒内充填空気量の実際値の計算は、例えば、公知の吸気系の物理モデルを用いて行うことができる。目標空燃比は、本実施形態では基本的に理論空燃比とされる。点火時期は、基本的には、ＭＢＴ（Minimum advance for Best Torque）点火時期に制御される。
【００２２】
内燃機関１０の場合には、筒内充填空気量は、スロットルバルブ２４とＷＧＶ４０とを用いて調整することができる。低負荷側のトルク領域では、ＷＧＶ４０の開度を開度制御範囲内の最大開度にて開いた状態で、スロットルバルブ２４の開度調整によって目標空気量が得られるように筒内充填空気量が調整される。この調整の下でスロットルバルブ２４が全開開度に到達するときの空気量よりも多くの筒内充填空気量を必要とする高負荷側の領域（すなわち、過給領域）では、スロットルバルブ２４を全開開度にて開いた状態で、目標空気量を実現する目標吸気圧Ｐｍｒｑが得られるようにＷＧＶ４０の開度調整によってスロットル下流圧Ｐｍが調整される。これにより、過給領域での筒内充填空気量が目標空気量となるように調整される。なお、前提とするエンジントルク制御のためのＷＧＶ４０の制御は、上述の態様の制御（いわゆる、ノーマルオープン制御）に限られず、低回転かつ低負荷側の運転領域を含めてＷＧＶ４０が基本的には閉じられ、スロットル下流圧Ｐｍが規定圧を超えたときにエンジン保護のためにＷＧＶ４０が開かれる態様の制御（いわゆる、ノーマルクローズ制御）であってもよい。
【００２３】
（目標吸気圧Ｐｍｒｑの上限ガード）
本実施形態では、前提として、スロットル下流圧Ｐｍの目標値である目標吸気圧Ｐｍｒｑは、以下の手法で必要に応じて制限されるようになっている。すなわち、ターボ過給機２０およびスロットルバルブ２４等の内燃機関１０の各種の構成部品の故障を想定して、所定の故障項目毎に目標吸気圧Ｐｍｒｑの上限値が事前に決定されている。構成部品に故障が生じていない場合には、上限値には無効値（上限値として機能し得ない過大な圧力値）が入力される。一方、構成部品に故障が生じた場合には、生じた故障に対応する故障項目についての上限値が使用される。目標吸気圧Ｐｍｒｑの上限値は、故障項目毎の上限値のうちで最も小さな値とされる。その結果、ＷＧＶ４０もしくはスロットルバルブ２４の開度調整により、スロットル下流圧Ｐｍが上限値を超えないように制限される。このように、スロットル下流圧Ｐｍの制限は、フェールセーフ機能として備えられている。また、本実施形態では、故障項目の１つとして後述のＥＧＲバルブ４８の閉じ不良が想定されている。したがって、本実施形態において用いられる目標吸気圧Ｐｍｒｑの上限値の１つとして、後述のようにＥＧＲバルブ４８の閉じ不良発生時に用いられる上限値Ｐｍｕｌが含まれる。
【００２４】
（ＥＧＲバルブ閉じ不良時の課題）
図２は、エンジン運転領域と、スロットル下流圧Ｐｍおよび排気圧との関係を表した図である。図２におけるエンジン運転領域は、エンジン負荷とエンジン回転速度とを用いて規定されている。なお、本発明の各実施の形態において称される「排気圧」は、より厳密には、排気通路１４においてＥＧＲ通路４４が接続された部位を流れるガスの圧力を指している。図１に示す構成では、上流側触媒２８と下流側触媒３０との間の部位において排気通路１４を流れるガスの圧力がここでいう排気圧に相当する。
【００２５】
図２は、スロットル下流圧Ｐｍおよび排気圧の一般的な傾向を表している。すなわち、スロットル下流圧Ｐｍは、エンジン負荷が高いほど高くなり、エンジン回転速度の変化に対しては有意な変化を示さない。一方、排気圧は、エンジン負荷だけでなく、エンジン回転速度によっても変化する。より具体的には、排気圧は、エンジン負荷が高いほど高くなり、また、エンジン回転速度が高いほど高くなる。
【００２６】
ここで、ＥＧＲバルブ４８には、故障等により閉じ不良が生じ得る。具体的には、閉じ不良には、例えば、ＥＧＲバルブ４８が開状態で固着する故障が該当する。図２中に示す曲線Ｃは、スロットル下流圧Ｐｍが排気圧と等しくなるエンジン動作点を繋いで得られる曲線である。内燃機関１０において曲線Ｃよりも高回転かつ高負荷側の運転領域の使用中にＥＧＲバルブ４８の閉じ不良が生じると、吸気通路１２からＥＧＲ通路４４を介して排気通路１４に空気（新気）が吹き抜ける現象が発生する。理論空燃比となるように空燃比を制御されているときにこのような吹き抜けが発生すると、新気の一部が燃焼室を通過せずに排気通路１４に流入するため、気筒内では理論空燃比よりもリッチな空燃比にてリッチ燃焼が行われることになる。その結果として気筒内から排出された未燃ガスによって、上流側触媒２８はリッチ雰囲気となる。上流側触媒２８によって浄化し切れなかった未燃ガスは、下流側触媒３０の上流においてＥＧＲ通路４４を介して排気通路１４に流入した新気と合流して下流側触媒３０にて反応することになる。その結果、下流側触媒３０の温度が上昇し、下流側触媒３０が過熱することが懸念される。
【００２７】
（実施の形態１のスロットル下流圧制御の概要）
そこで、本実施形態では、理論空燃比の下での内燃機関１０の運転中に、ＥＧＲ通路４４を介した空気の吹き抜けの有無を判定することとした。そして、吹き抜けの発生が検出された場合には、スロットル下流圧Ｐｍを、下流側触媒３０の過熱が抑制されるように制限することとした。より具体的には、吹き抜けが発生する場合には、スロットル下流圧Ｐｍが排気圧よりも高くなるので、図２に示す運転領域上のエンジン動作点は曲線Ｃよりも高回転かつ高負荷側の運転領域に位置する。このエンジン動作点を曲線Ｃ上もしくは曲線Ｃよりも低回転低負荷側の運転領域内に移動させれば、吹き抜けを生じなくさせることができる。このため、本実施形態では、吹き抜けの発生が検出された場合には、現在のエンジン回転速度の下でスロットル下流圧Ｐｍが排気圧と等しくなるエンジン負荷での排気圧の値以下となるようにスロットル下流圧Ｐｍが制限される。
【００２８】
（実施の形態１における具体的な処理）
図３は、本発明の実施の形態１においてＥＣＵ５２が実行する処理の一例を示すフローチャートである。なお、この図３に示すルーチンは、内燃機関１０の理論空燃比運転中に所定の制御周期毎に繰り返し起動されるものとする。
【００２９】
図３に示すルーチンでは、ＥＣＵ５２は、まず、吸気通路１２から排気通路１４に向けてのＥＧＲ通路４４を介した空気の吹き抜けが発生したか否かを判定する（ステップ１００）。この吹き抜けの有無は、例えば、ＥＧＲバルブ開度とスロットル下流圧Ｐｍと排気圧とに基づいて以下のように判定することができる。すなわち、ＥＧＲバルブ４８の閉弁指令中であるにもかかわらずＥＧＲバルブ４８が開いていることがＥＧＲバルブ開度センサ５０を用いて検出された場合には、ＥＧＲバルブ４８の閉じ不良が発生していると判定することができる。そして、吸気圧センサ２６および排気圧センサ３６のそれぞれの検出値を用いて、スロットル下流圧Ｐｍが排気圧よりも高いか否かが判定される。スロットル下流圧Ｐｍおよび排気圧は脈動しているため、この判定は、例えば、所定時間中のスロットル下流圧Ｐｍの計測値の平均値が、当該所定時間中の排気圧の計測値の平均値よりも高いか否かに基づいて行うことができる。このような手法によってＥＧＲバルブ４８の閉じ不良が発生し、かつ、スロットル下流圧Ｐｍが排気圧よりも高いと判定された場合には、空気の吹き抜けが発生したと判定することができる。なお、排気圧は、排気圧センサ３６による検出に代え、公知の推定手法を用いて推定されてもよい。また、吹き抜けの発生は、上記の手法に代え、例えば、次のような手法を用いて検出されてもよい。すなわち、ＥＧＲ通路４４に酸素濃度センサを設置し、吹き抜けが発生していない場合にＥＧＲ通路４４を流れるガス中の酸素濃度の値に対して酸素濃度の検出値が大きくなったときに、吹き抜けが発生したと判定してもよい。
【００３０】
ステップ１００において空気の吹き抜けが発生したと判定した場合には、ＥＣＵ５２は、スロットル下流圧Ｐｍの上限値Ｐｍｕｌを算出する（ステップ１０２）。ＥＧＲバルブ４８の閉じ不良が発生したときに用いられる上限値Ｐｍｕｌは、スロットル下流圧Ｐｍが排気圧と等しくなるエンジン負荷での排気圧値であり、その大きさはエンジン回転速度に応じて変化する。より具体的には、図２に表わされているように、排気圧は、エンジン負荷に応じた変化だけでなく、エンジン回転速度が高いほど高くなる。そこで、ＥＣＵ５２には、エンジン回転速度が高いほど大きくなるように上限値Ｐｍｕｌを定めたマップ（図示省略）が記憶されている。本ステップ１０２では、そのようなマップを参照して、現在のエンジン回転速度に応じた上限値Ｐｍｕｌが取得される。なお、上限値Ｐｍｕｌは、スロットル下流圧Ｐｍが排気圧と等しくなるエンジン負荷での排気圧値そのものに限らず、当該排気圧値よりも所定の余裕代だけ小さな値であってもよい。
【００３１】
次に、ＥＣＵ５２は、ステップ１０２において算出した上限値Ｐｍｕｌを目標吸気圧Ｐｍｒｑの上限値として設定する処理を実行する（ステップ１０４）。一方、ＥＣＵ５２は、ステップ１００において空気の吹き抜けが発生していないと判定した場合には、上限値Ｐｍｕｌに無効値を入力する（ステップ１０６）。これにより、吹き抜けが生じていない状況下において上限値Ｐｍｕｌの存在によって目標吸気圧Ｐｍｒｑが制限されないようにすることができる。
【００３２】
以上説明した図３に示すルーチンの処理によれば、ＥＧＲ通路４４を介した空気の吹き抜けが発生した場合には、目標吸気圧Ｐｍｒｑの上限値として上限値Ｐｍｕｌが設定される。その結果、スロットル下流圧Ｐｍを制御するＷＧＶ４０もしくはスロットルバルブ２４の開度調整によって、スロットル下流圧Ｐｍが上限値Ｐｍｕｌを超えないように制限されるようになる。これにより、スロットル下流圧Ｐｍが排気圧よりも高くなることが抑制されるので、吹き抜けの発生を抑制することができる。したがって、ＥＧＲバルブ４８の閉じ不良が発生した場合に、吹き抜けに起因する下流側触媒３０の過熱を抑制することができる。
【００３３】
なお、上述した実施の形態１においては、下流側触媒３０が本発明における「排気浄化触媒」に相当し、図３に示すフローチャートに従う処理を実行するＥＣＵ５２が本発明における「吹き抜け検出部」および「吸気圧制限部」に相当する。
【００３４】
実施の形態２．
次に、図４〜図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。以下の説明では、実施の形態２のシステム構成の一例として、図１に示す構成が用いられているものとする。
【００３５】
［実施の形態２の制御］
（実施の形態２のスロットル下流圧制御の概要）
図４は、吹き抜け発生時の下流側触媒３０の温度上昇量ΔＴｕｆと吹き抜け比率との関係を表した図である。ここでいう吹き抜け比率とは、ＥＧＲ通路４４を介した空気（新気）の吹き抜けに関する指標値であり、吸気通路１２への流入空気量（ここでは、気筒内に充填される空気量と区別のため、「総吸入空気量」と称する）に対する吹き抜け空気量の比率のことである。なお、ここでいう吹き抜け空気量とは、ＥＧＲ通路４４を介して吹き抜けた空気（新気）の量のことである。
【００３６】
吹き抜けの発生に起因する下流側触媒３０の温度上昇量ΔＴｕｆは、吹き抜け空気量が多くなるにつれ大きくなっていく。ただし、温度上昇量ΔＴｕｆは、吹き抜け空気量が同じであっても総吸入空気量に応じて変化する。上記のように定義された吹き抜け比率を用いれば、吹き抜け空気量および総吸入空気量に対する温度上昇量ΔＴｕｆの関係が図４に示すように一次比例関係で表されるように当該関係を整理できるようになる。図４に示す関係によれば、吹き抜け比率が高いほど触媒温度上昇量ΔＴｕｆが大きくなる。
【００３７】
図５は、本発明の実施の形態２において用いられる目標吸気圧Ｐｍｒｑの上限値Ｐｍｕｌ’の算出手法の一例を説明するための図である。本実施形態では、上述の図４に示す関係より、吹き抜け比率に基づいて下流側触媒３０の温度上昇量ΔＴｕｆが算出される。この温度上昇量ΔＴｕｆを下流側触媒３０の触媒基本温度推定値Ｔｕｆｂａｓｅに加算することで、吹き抜けの影響が考慮された触媒温度推定値Ｔｕｆｅｓｔが算出される。また、図５中の温度Ｔｌｍｔは、下流側触媒３０の固有の耐熱限界温度に対して所定の余裕代だけ低い値として設定された過熱判定値に相当する。なお、触媒基本温度推定値Ｔｕｆｂａｓｅは、一例として、内燃機関１０の運転条件（例えば、エンジン回転速度、スロットル下流圧Ｐｍおよび点火時期）と触媒基本温度推定値Ｔｕｆｂａｓｅとの関係を事前に特定しておき、その関係をマップとしてＥＣＵ５２に記憶させておくことで運転中に取得可能である。
【００３８】
本実施形態では、過熱判定値Ｔｌｍｔに対応するスロットル下流圧値Ｐｍｕｌ’が吹き抜け発生時の目標吸気圧Ｐｍｒｑの上限値として用いられる。より具体的には、図５に示す一例のように触媒温度推定値Ｔｕｆｅｓｔが過熱判定値Ｔｌｍｔよりも高い場合には、目標吸気圧Ｐｍｒｑの上限値として上限値Ｐｍｕｌ’を用いることで、スロットル下流圧Ｐｍが上限値Ｐｍｕｌ’を超えないように制限される。
【００３９】
上限値Ｐｍｕｌ’は、一例として、次のような手法により求めることができる。すなわち、上述の触媒基本温度推定値Ｔｕｆｂａｓｅの算出手法によれば、現在のスロットル下流圧値Ｐｍｎｏｗに対して所定割合（ここでは、一例として１０％）だけ低いスロットル下流圧値Ｐｍ−１０％を入力として用いることで、スロットル下流圧値Ｐｍ−１０％に対応する触媒温度推定値Ｔｕｆ−１０％を算出することができる。所定割合は、空気の吹き抜けが生じない範囲内のスロットル下流圧値を特定するために事前に決定された値である。このようにスロットル下流圧値Ｐｍｎｏｗ、Ｐｍ−１０％、触媒温度推定値Ｔｕｆｅｓｔ、Ｔｕｆ−１０％および過熱判定値Ｔｌｍｔが分かると、これらの値に基づいて、過熱判定値Ｔｌｍｔに対応するスロットル下流圧値である上限値Ｐｍｕｌ’を算出することができる。
【００４０】
（実施の形態２における具体的な処理）
図６は、本発明の実施の形態２においてＥＣＵ５２が実行する処理の一例を示すフローチャートである。図６に示すルーチン中のステップ１００の処理については、実施の形態１において既述した通りである。図６に示すルーチンでは、ＥＣＵ５２は、ステップ１００において空気の吹き抜けが発生したと判定した場合には、空気の吹き抜け比率を算出する（ステップ２００）。
【００４１】
上述のように、吹き抜け比率の算出には、吹き抜け空気量と総吸入空気量とを取得する必要がある。総吸入空気量は、一例として、エアフローセンサ１８を用いて取得することができる。吹き抜き空気量は、例えば、ＥＧＲバルブ開度センサ５０により検出されるＥＧＲバルブ開度と、吸気圧センサ２６により検出されるスロットル下流圧Ｐｍと、排気圧センサ３６により検出される排気圧とに基づく公知の手法を用いて推定することができる。なお、吹き抜け空気量は、上記の手法に代え、例えば、次のような手法によっても取得することができる。すなわち、吹き抜け空気量が多いほど、ＥＧＲ通路４４を流れるガス中の酸素濃度が高くなる。そこで、例えば、ＥＧＲ通路４４に酸素濃度センサを設置し、吹き抜けが発生していない場合の上記ガス中の酸素濃度の値に対する酸素濃度の検出値の差の大きさに基づいて吹き抜け空気量を推定してもよい。あるいは、例えば、ＥＧＲ通路４４に流量センサを別途備えるようにし、この流量センサの検出値に基づいて吹き抜け空気量を推定してもよい。
【００４２】
次に、ＥＣＵ５２は、内燃機関１０の現在の運転条件に基づく触媒基本温度推定値Ｔｕｆｂａｓｅ（すなわち、吹き抜けの影響が考慮されていない下流側触媒３０の温度推定値）を算出する（ステップ２０２）。触媒基本温度推定値Ｔｕｆｂａｓｅは、例えば、既述した手法を用いて算出することができる。
【００４３】
次に、ＥＣＵ５２は、触媒温度上昇量ΔＴｕｆを算出する（ステップ２０４）。ＥＣＵ５２は、触媒温度上昇量ΔＴｕｆの算出のために、図４に示すような傾向で触媒温度上昇量ΔＴｕｆと吹き抜け比率との関係を定めたマップ（図示省略）を記憶している。本ステップ２０４では、そのようなマップを参照して、ステップ２００において取得された吹き抜け比率に対応する触媒温度上昇量ΔＴｕｆが算出される。
【００４４】
次に、ＥＣＵ５２は、触媒温度推定値Ｔｕｆｅｓｔを算出する（ステップ２０６）。具体的には、ステップ２０２において算出された触媒基本温度推定値Ｔｕｆｂａｓｅに対してステップ２０４において算出された触媒温度上昇量ΔＴｕｆを加算することで、触媒温度推定値Ｔｕｆｅｓｔが算出される。すなわち、触媒温度推定値Ｔｕｆｅｓｔは、吹き抜けの影響による昇温分が考慮された下流側触媒３０の温度推定値である。
【００４５】
次に、ＥＣＵ５２は、下流側触媒３０の過熱発生の有無を判定する（ステップ２０８）。過熱発生の有無は、ステップ２０６において算出された触媒温度推定値Ｔｕｆｅｓｔが、下流側触媒３０の耐熱限界を考慮した上述の過熱判定値Ｔｌｍｔよりも高いか否かに基づいて判定することができる。
【００４６】
ステップ２０８の判定が成立する場合、つまり、過熱が発生する状況にあると判断できる場合には、ＥＣＵ５２は、スロットル下流圧Ｐｍの上限値Ｐｍｕｌ’を算出する（ステップ２１０）。上限値Ｐｍｕｌ’は、一例として、上述の手法により、スロットル下流圧値Ｐｍｎｏｗ、Ｐｍ−１０％、触媒温度推定値Ｔｕｆｅｓｔ、Ｔｕｆ−１０％および過熱判定値Ｔｌｍｔに基づいて算出することができる。
【００４７】
次に、ＥＣＵ５２は、ステップ２１０において算出した上限値Ｐｍｕｌ’を目標吸気圧Ｐｍｒｑの上限値として設定する処理を実行する（ステップ２１２）。なお、ＥＣＵ５２は、ステップ１００において空気の吹き抜けが発生していないと判定した場合、または、ステップ２０８において過熱が発生していないと判定した場合には、上限値Ｐｍｕｌ’に無効値を入力する（ステップ２１４）。換言すると、ステップ２１４の処理によれば、吹き抜けが発生していても下流側触媒３０の過熱が発生していない場合には、上限値Ｐｍｕｌ’に基づいてスロットル下流圧Ｐｍを制限することが禁止される。
【００４８】
以上説明した図６に示すルーチンの処理によれば、ＥＧＲ通路４４を介した空気の吹き抜けが発生した際に下流側触媒３０の過熱が発生する状況にある場合には、目標吸気圧Ｐｍｒｑの上限値として上限値Ｐｍｕｌ’が設定される。その結果、スロットル下流圧Ｐｍを制御するＷＧＶ４０もしくはスロットルバルブ２４の開度調整によって、スロットル下流圧Ｐｍが上限値Ｐｍｕｌ’を超えないように制限されるようになる。これにより、ＥＧＲバルブ４８の閉じ不良が発生した場合に、下流側触媒３０の過熱を抑制可能なスロットル下流圧Ｐｍの範囲の上限までスロットル下流圧Ｐｍを高めることを許容しつつ（すなわち、過熱を抑制可能な範囲内で吹き抜けを許容しつつ）、吹き抜けに起因する下流側触媒３０の過熱を抑制できるようになる。このように、本実施形態の制御によれば、実施の形態１の制御と比べて、過熱抑制のためにスロットル下流圧Ｐｍを下げ過ぎないようにすることができる。このため、内燃機関１０のドライバビリティの悪化を最小限に抑制しつつ、ＥＧＲバルブ４８の閉じ不良の発生時に下流側触媒３０の過熱対策を行えるようになる。
【００４９】
なお、上述した実施の形態２においては、図６に示すフローチャートに従う処理を実行するＥＣＵ５２が本発明における「吹き抜け検出部」、「吸気圧制限部」、「吹き抜け空気量取得部」、「空気量取得部」および「触媒温度推定部」に相当する。また、触媒温度推定値Ｔｕｆｅｓｔが本発明における「最終温度推定値」に相当する。
【００５０】
ところで、上述した実施の形態１および２においては、図１に示すように上流側触媒２８と下流側触媒３０との間の部位において排気通路１４に接続されるＥＧＲ通路４４を例に挙げた。しかしながら、本発明の対象となるＥＧＲ通路の接続位置は、上記部位に限られず、上流側触媒２８よりも上流側の排気通路１４であってもよい。このようなＥＧＲ通路を備える内燃機関であっても、ＥＧＲ通路を介した空気の吹き抜けが発生した場合には、気筒内からの未燃ガスとＥＧＲ通路を介した空気（新気）とが上流側触媒２８の上流において合流し、上流側触媒２８での反応により上流側触媒２８に過熱が生じる可能性がある。したがって、本発明のスロットル下流圧制御は、上流側触媒２８を対象として実行されてもよい。
【００５１】
また、実施の形態１および２においては、理論空燃比運転中に行われるスロットル下流圧制御について説明を行った。しかしながら、本発明のスロットル下流圧制御は、ＥＧＲ通路を介した空気の吹き抜けの発生時に気筒側からの未燃ガスとＥＧＲ通路側からの空気とが合流して排気浄化触媒にて反応が生じることを条件として、理論空燃比運転中での実施に限らず、理論空燃比よりもリッチ側もしくはリーン側の空燃比を利用する運転時に実行されてもよい。また、本発明のスロットル下流圧制御の対象となる内燃機関は、吹き抜けに起因する排気浄化触媒の過熱が生じ得る態様での運転がなされるものであれば、排気浄化触媒として三元触媒を備える火花点火式エンジンに限られず、三元触媒以外の排気浄化触媒（例えば酸化触媒）を備える圧縮着火式エンジンであってもよい。
【００５２】
また、実施の形態２においては、触媒温度上昇量ΔＴｕｆの算出のために吹き抜け比率を利用する例について説明を行った。しかしながら、本発明において上記吹き抜けの影響が考慮された排気浄化触媒の温度推定を行う場合には、吹き抜け空気量と吸気通路への流入空気量とに基づく推定が行われるようになっていれば、必ずしも吹き抜け比率自体が使用されなくてもよい。したがって、例えば、吹き抜け空気量と流入空気量と触媒温度上昇量ΔＴｕｆとの関係を定めたマップ（図示省略）を参照して触媒温度上昇量ΔＴｕｆを算出するようになっていてもよい。
【００５３】
また、上述した実施の形態１および２においては、ターボ過給機２０のコンプレッサ２０ａを吸気通路１２に備える構成を例に挙げた。しかしながら、本発明において吸気を過給するコンプレッサは、ターボ過給機のコンプレッサに限られず、例えば、電動式のコンプレッサであってもよいし、あるいは、内燃機関のクランク軸のトルクを動力とする機械式過給機のコンプレッサであってもよい。また、電動式のコンプレッサが用いられる場合には、スロットル下流圧の制限は、例えば、スロットルバルブの開度調整もしくは電動機を用いたコンプレッサ回転速度の調整によって行うことができる。機械式過給機のコンプレッサが用いられる場合には、スロットル下流圧の制限は、ターボ過給機のコンプレッサが用いられる場合と同様に、例えば、スロットルバルブの開度調整によって行うことができる。
【符号の説明】
【００５４】
１０  内燃機関
１２  吸気通路
１２ａ  サージタンク
１４  排気通路
１８  エアフローセンサ
２０  ターボ過給機
２０ａ  コンプレッサ
２４  スロットルバルブ
２６  吸気圧センサ
２８  上流側触媒
３０  下流側触媒
３６  排気圧センサ
３８  排気バイパス通路
４２  ＥＧＲ装置
４４  ＥＧＲ通路
４８  ＥＧＲバルブ
５０  ＥＧＲバルブ開度センサ
５２  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
５４  クランク角度センサ
５６  アクセルポジションセンサ
【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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