JP7447824B2 - エンジン制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン制御装置に関する。

車載等のエンジンにおいて、三元触媒が担持されるとともに、酸素ストレージ能を有した排気浄化用の触媒装置を備えるものがある。さらに、そうした触媒装置を備えるエンジンにおいて、排気通路における触媒装置の上流側、下流側にそれぞれ空燃比センサが設置されたものがある。そして、そうしたエンジンの制御装置として、触媒装置の上流側の空燃比センサの出力に基づくメインフィードバックと、触媒装置の下流側の空燃比センサの出力に基づくサブフィードバックと、の２つのフィードバック処理を通じて空燃比制御を行うものがある。

特許文献１には、ウェイストゲートバルブ付きターボチャージャを備えるエンジンにおいて、上記２つのフィードバック処理を通じた空燃比制御を行うエンジン制御装置が記載されている。なお、同文献に記載のエンジン制御装置では、空燃比制御に際して、燃焼室で燃焼する混合気の空燃比を変更してからその変更に伴う変化がフロント空燃比センサの出力に表れるまでの時間を計測している。燃焼室からフロント空燃比センサまでの排気の到達時間は、ウェイストゲートバルブの開閉により変化する。そのため、上記文献のエンジン制御装置では、ウェイストゲートバルブが一定の開度以下のときに、上記時間の計測を行っている。

国際公開第２０１０／０５８４６１号

ウェイストゲートバルブが開閉によっては、触媒装置に対する排気の当たり方が変化する。そして、その変化の影響により、エンジンのエミッションが悪化することがある。

上記課題を解決するエンジン制御装置は、混合気の燃焼が行われる燃焼室と、燃焼室に導入する吸気が流れる吸気通路と、燃焼室での混合気の燃焼により生じた排気が流れる排気通路と、吸気通路に設置されたコンプレッサと排気通路に設置されたタービンとを有するターボチャージャと、吸気中に燃料を噴射するインジェクタと、排気通路におけるタービンよりも下流側の部分に設置された排気浄化用の触媒装置であって三元触媒が担持されるとともに酸素ストレージ能を有した触媒装置と、排気通路における触媒装置よりも上流側の部分に設置されたフロント空燃比センサと、排気通路における触媒装置よりも下流側の部分に設置されたリア空燃比センサと、を備えるエンジンに適用される。上記エンジンにおけるタービンは、排気の流れを受けて回転するタービンホイールと、タービンホイールを迂回して排気を流すバイパス通路と、バイパス通路の排気の流路面積を変更するウェイストゲートバルブと、を備えている。そして、上記エンジン制御装置は、フロント空燃比センサの出力に基づき、燃焼室で燃焼する混合気の空燃比を目標空燃比とすべく、インジェクタの燃料噴射量をフィードバック制御する空燃比メインフィートバック処理と、理論空燃比よりもリッチ側の空燃比であるリッチ側目標空燃比とリーン側の空燃比であるリーン側目標空燃比とに目標空燃比を交互に切替える処理であって、目標空燃比の切替え時期をリア空燃比センサの出力に基づき決定する空燃比サブフィードバック処理と、前記ウェイストゲートバルブが全開となっているときには、同ウェイストゲートバルブが全閉となっているときよりもリッチ側の空燃比となるように前記目標空燃比を補正する触媒空燃比補正処理と、を行う。

上記エンジン制御装置では、空燃比サブフィードバック処理において、リーン側目標空燃比とリッチ側目標空燃比とに目標空燃比を交互に切替えている。リーン側目標空燃比を目標空燃比としてのリーン燃焼時には、余剰酸素を含んだ排気が触媒装置に流入する。このとき、触媒装置は、排気中の余剰酸素を吸蔵して、内部をストイキ雰囲気とすることで、三元触媒による排気の浄化を促進する。リーン燃焼が続くと、やがて触媒装置はそれ以上の余剰酸素を吸蔵できなくなり、余剰酸素を含んだ排気の流出、いわゆるリーン破綻が発生する。このときに目標空燃比をリッチ側目標空燃比に切替えてリッチ燃焼を開始すれば、未燃の燃料成分を含んだ排気が触媒装置に流入するようになる。このときの触媒装置は、リーン燃焼中に吸蔵した酸素を放出して、内部をストイキ雰囲気とすることで、三元触媒による排気の浄化を促進する。リッチ燃焼が継続すると、やがて触媒装置は吸蔵した酸素をすべて放出してしまい、未燃の燃料成分を含んだ排気の流出、いわゆるリッチ破綻が発生する。このときに目標空燃比をリーン側目標空燃比に切替えてリーン燃焼を開始することで、リーン燃焼とリッチ燃焼とを交互に行えば、空燃比メインフィードバック処理での空燃比の定常偏差が抑えられる。なお、リーン破綻、リッチ破綻の発生は、リア空燃比センサの出力から確認できる。そこで、空燃比サブフィードバック処理では、リア空燃比センサの出力に基づき、目標空燃比の切替え時期を決定している。

上記のようなバイパス通路を備えるタービンには、タービンホイールを通る経路と、バイパス通路を通る経路との２つの排気の経路が存在する。両経路を通る排気の流量比率はウェイストゲートバルブの開度により変化する。ウェイストゲートバルブの開度が大きくなると、タービンホイールを通る排気の流量比率が減少して、バイパス通路を通る排気の流量比率が増加する。タービンホイールから触媒装置に向う排気の流れは旋回流となるため、触媒装置の全体に万遍なく排気が行き渡る。一方、バイパス通路から触媒装置に向う排気の流れはブローダウン流となり、触媒装置の一部に排気が集中する。そのため、ウェイストゲートバルブの開度が大きいときには、触媒装置内の排気の流れに偏りが生じてしまい、リーン破綻、リッチ破綻の発生周期が短くなる。リーン破綻発生時には、触媒装置のＮＯｘ排出量が一時的に増加し、リッチ破綻発生時には、触媒装置のＴＨＣ排出量が一時的に増加する。そのため、リッチ破綻、リーン破綻の発生周期が短くなれば、触媒装置のＮＯｘ排出量、ＴＨＣ排出量が増加してしまう。

一方、目標空燃比をリッチ側の空燃比に補正すると、リーン破綻発生時の触媒装置のＮＯｘ排出量が減少する一方で、リッチ破綻発生時の触媒装置のＴＨＣ排出量は増加する。このときのＴＨＣ排出量の増加幅は、ＮＯｘ排出量の減少幅に比べて僅かなものとなる。よって、リッチ破綻、リーン破綻の発生周期が短くなったときに目標空燃比をリッチ側に補正すれば、発生周期の短縮に伴うエンジンのエミッションの悪化が抑えられる。したがって、ウェイストゲートバルブが全開となっているときには、同ウェイストゲートバルブが全閉となっているときよりもリッチ側の空燃比となるように目標空燃比の補正を行えば、ウェイストゲートバルブの開度の影響によるエンジンのエミッションの悪化が抑えられる。

上記エンジン制御装置における触媒空燃比補正処理は、ウェイストゲートバルブの開度制御を正常に行えない状態にあることを条件に実行するとよい。ウェイストゲートバルブの開度制御を正常に行える状態にあるときにも、エンジン回転数、エンジン負荷率に応じた目標空燃比の補正は行うことが望ましい。

なお、上記エンジン制御装置における触媒空燃比補正処理は、目標空燃比の補正量を、エンジン回転数、エンジン負荷率、及び過給圧に基づき設定することで行うようにしてもよい。エンジン回転数、エンジン負荷率が一定の状態での過給圧は、ウェイストゲートバルブの開度が小さいほど高くなる。よって、エンジン回転数、エンジン負荷率、及び過給圧に基づき補正量を設定することで、ウェイストゲートバルブの開度を反映した目標空燃比の補正を行える。

第１実施形態のエンジン制御装置の構成の模式図。 同エンジン制御装置が実行する空燃比制御の制御ブロック図。 同エンジン制御装置が実行するサブＦ／Ｂ処理のフローチャート。 過給圧が最も高い区間の演算マップにおけるエンジン回転数、エンジン負荷率と触媒ＡＦ補正量との関係を示すグラフ。 過給圧が最も低い区間の演算マップにおけるエンジン回転数、エンジン負荷率と触媒ＡＦ補正量との関係を示すグラフ。 ＷＧＶ全閉時における空燃比制御中の、（ａ）はフロント空燃比及び目標空燃比の推移を、（ｂ）は酸素吸蔵量の推移を、（ｃ）はリア空燃比の推移を、それぞれ示すタイムチャート。 ＷＧＶ全閉時におけるリッチ燃焼開始直後のフロント触媒装置の排気流、及び酸素吸蔵状態を示す図。 ＷＧＶ全閉時におけるリッチ破綻発生時のフロント触媒装置の排気流、及び酸素吸蔵状態を示す図。 ＷＧＶ全開時におけるリッチ燃焼開始直後のフロント触媒装置の排気流、及び酸素吸蔵状態を示す図。 ＷＧＶ全開時におけるリッチ破綻発生時のフロント触媒装置の排気流、及び酸素吸蔵状態を示す図。 ＷＧＶ全開時における空燃比制御中の、（ａ）はフロント空燃比及び目標空燃比の推移を、（ｂ）は酸素吸蔵量の推移を、（ｃ）はリア空燃比の推移を、それぞれ示すタイムチャート。 空燃比と、ＴＨＣ排出量及びＮＯｘ排出量との関係を示すグラフ。 第２実施形態のエンジン制御装置が実行する空燃比サブＦ／Ｂ処理のフローチャート。 第３実施形態のエンジン制御装置が実行する触媒ＡＦ補正量の演算処理のフローチャート。 ＷＧＶ開度とＷＧＶ開度補正係数との関係を示すグラフ。

（第１実施形態）
以下、エンジン制御装置の第１実施形態を、図１～図１２を参照して詳細に説明する。本実施形態のエンジン制御装置は、車両に搭載されたターボチャージャ付きのエンジンに適用されている。

＜エンジン制御装置の構成＞
まず、図１を参照して、本実施形態のエンジン制御装置が適用されるエンジン１０の構成を説明する。エンジン１０は、混合気の燃焼が行われる燃焼室１１を備える。さらに、エンジン１０は、燃焼室１１への吸気の導入路である吸気通路１２と、燃焼室１１からの排気の排出路である排気通路１３を備えている。なお、エンジン１０は、複数の気筒を備えており、気筒毎に個別の燃焼室１１を有している。図１には、複数の燃焼室１１のうちの一つのみが示されている。エンジン１０には、燃焼室１１での燃焼に供される吸気中に燃料を噴射するインジェクタ１４が気筒別に設けられている。さらに、エンジン１０の各気筒には、燃焼室１１内の混合気を火花放電により着火する点火装置１５が設けられている。そして、エンジン１０は、燃焼室１１での混合気の燃焼によりクランク軸１６を回転することで、車両の駆動力を発生している。

エンジン１０は、ターボチャージャ２０を備えている。ターボチャージャ２０は、吸気通路１２に設置されたコンプレッサ２１と、排気通路１３に設置されたタービン２２と、を有している。コンプレッサ２１には、回転に応じて吸気を圧縮するコンプレッサホイール２３が設けられている。タービン２２には、排気の流れを受けて回転するタービンホイール２４が設けられている。タービンホイール２４は、タービン軸２５を介してコンプレッサホイール２３に連結されている。これにより、タービンホイール２４が回転すると、コンプレッサホイール２３も連動して回転する。また、タービン２２には、バイパス通路２６とウェイストゲートバルブ２７とが設けられている。バイパス通路２６は、タービンホイール２４を迂回する排気の流路である。ウェイストゲートバルブ２７は、バイパス通路２６の排気の流路面積を変更する弁である。なお、本実施形態では、ウェイストゲートバルブ２７として、過給圧ＰＢと大気圧との差圧を、開度変更のための動力として利用するダイアフラム式のバルブを採用している。

吸気通路１２におけるコンプレッサ２１よりも下流側の部分には、インタークーラ３０が設けられている。また、吸気通路１２におけるインタークーラ３０よりも下流側の部分には、スロットルバルブ３１が設けられている。インタークーラ３０は、コンプレッサ２１での断熱圧縮により高温となった吸気を、エンジン１０の冷却水との熱交換により冷却する冷却器である。また、スロットルバルブ３１は、吸気通路１２における吸気の流路面積を変更する弁である。さらに、吸気通路１２には、エアフローメータ３２、過給圧センサ３３、及びインマニ圧センサ３４が設置されている。エアフローメータ３２は、吸気通路１２におけるコンプレッサ２１よりも上流側の部分に設置されている。そして、エアフローメータ３２は、吸気通路１２を流れる吸気の流量である吸気流量ＧＡを検出する。過給圧センサ３３は、吸気通路１２におけるインタークーラ３０よりも下流側、かつスロットルバルブ３１よりも上流側の部分の吸気の圧力を過給圧ＰＢとして検出する。インマニ圧センサ３４は、吸気通路１２におけるスロットルバルブ３１よりも下流側の部分の吸気の圧力をインマニ圧ＰＭとして検出する。

排気通路１３におけるタービン２２よりも下流側の部分には、第１触媒装置４０が設置されている。さらに、排気通路１３における第１触媒装置４０よりも下流側の部分には、第２触媒装置４１が設置されている。第１触媒装置４０には、白金等の貴金属からなる三元触媒が担持されている。三元触媒は、排気中の未燃の燃料成分である炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）の酸化と、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元と、を同時に促進する触媒物質である。また、第１触媒装置４０には、セリア等の金属酸化物からなる酸素吸蔵剤も担持されている。酸素吸蔵剤は、酸素が余剰した酸化雰囲気の下では周囲の酸素を吸蔵し、酸素が不足した還元雰囲気の下では急増した酸素を放出する。こうした酸素吸蔵剤が担持された第１触媒装置４０は、酸素ストレージ能を有した触媒装置となっている。第２触媒装置４１も第１触媒装置４０と同様に、三元触媒が担持されるとともに、酸素ストレージ能を有した触媒装置となっている。

さらに、排気通路１３には、フロント空燃比センサ４２、及びリア空燃比センサ４３が設置されている。フロント空燃比センサ４２は、排気通路１３におけるタービン２２よりも下流側、かつ第１触媒装置４０よりも上流側の部分に設置されている。また、リア空燃比センサ４３は、排気通路１３における第１触媒装置４０よりも下流側、かつ第２触媒装置４１よりも上流側の部分に設置されている。フロント空燃比センサ４２は、排気中に晒される検出部を有しており、その検出部に触れる排気の組成に応じた電気信号を出力する。こうしたフロント空燃比センサ４２の出力は、燃焼室１１で燃焼された混合気の空燃比に対応する。以下の説明では、フロント空燃比センサ４２の出力が示す空燃比をフロント空燃比ＦｒＡＦと記載する。

一方、リア空燃比センサ４３も、フロント空燃比センサ４２と同様の構造のセンサとなっている。ただし、リア空燃比センサ４３の検出部が晒される排気は、第１触媒装置４０の通過後の排気である。そのため、リア空燃比センサ４３の出力が示す空燃比は、第１触媒装置４０において改質された排気の成分に対応した値となる。以下の説明では、こうしたリア空燃比センサ４３の出力が示す空燃比をリア空燃比ＲｒＡＦと記載する。

エンジン１０が搭載された車両には、エンジン制御装置５０が搭載されている。エンジン制御装置５０は、エンジン制御に係る各種処理を実行する演算処理回路と、エンジン制御用のプログラムやデータを記憶した記憶装置と、を備えた電子制御ユニットである。

エンジン制御装置５０には、上述のエアフローメータ３２、過給圧センサ３３、インマニ圧センサ３４、フロント空燃比センサ４２、及びリア空燃比センサ４３の出力が入力されている。また、エンジン制御装置５０には、エンジン１０のクランク軸１６の回転角であるクランク角θｃを検出するクランク角センサ５１の出力、及び運転者のアクセルペダルの踏込み量であるアクセルペダル開度ＡＣＣを検出するアクセルペダルセンサ５２の出力も入力されている。なお、エンジン制御装置５０は、クランク角センサ５１の出力から、エンジン回転数ＮＥを求めている。また、エンジン制御装置５０は、吸気流量ＧＡ、過給圧ＰＢ、インマニ圧ＰＭ、スロットル開度ＴＡなどから、エンジン負荷率ＫＬを求めている。エンジン負荷率ＫＬは、燃焼室１１の吸気の充填効率ηｃを示している。

そして、エンジン制御装置５０は、それらセンサの検出結果に基づき、スロットル開度ＴＡ、燃料噴射量ＱＩＮＪ、点火時期ＡＯＰなどを制御している。また、エンジン制御装置５０は、ウェイストゲートバルブ２７の開度であるＷＧＶ開度の制御も行っている。ＷＧＶ開度の制御は、次の態様で行われる。ＷＧＶ開度の制御に際してエンジン制御装置５０はまず、エンジン回転数ＮＥ、及びアクセルペダル開度ＡＣＣに基づき、過給圧ＰＢの要求値である要求過給圧ＰＢ＊を演算する。そして、エンジン制御装置５０は、過給圧ＰＢが要求過給圧ＰＢ＊に近づくように、ＷＧＶ開度をフィードバック制御している。さらに、エンジン制御装置５０は、燃焼室１１で燃焼する混合気の空燃比の制御を行っている。

＜空燃比制御＞
続いて、図２を参照して、空燃比制御について説明する。図２には、空燃比制御に係るエンジン制御装置５０の処理の流れが示されている。図２に示すように、エンジン制御装置５０は、ベース噴射量演算処理Ｐ１、空燃比メインフィードバック処理Ｐ２、及び空燃比サブフィードバック処理Ｐ３を通じて、インジェクタ１４の燃料噴射量ＱＩＮＪを設定することで空燃比制御を行っている。なお、以下の説明、及び図面では、フィードバックを「Ｆ／Ｂ」と略して記載している。

ベース噴射量演算処理Ｐ１では、空燃比の目標値である目標空燃比ＡＦＴとエンジン負荷率ＫＬとに基づき、ベース噴射量ＱＢＳＥの値が演算される。具体的には、ベース噴射量演算処理Ｐ１では、吸気の密度ρとエンジン負荷率ＫＬとの積を、目標空燃比ＡＦＴで割った商（＝ＫＬ×ρ／ＡＦＴ）を、ベース噴射量ＱＢＳＥの値として演算している。

空燃比メインＦ／Ｂ処理Ｐ２では、フロント空燃比ＦｒＡＦと目標空燃比ＡＦＴとに基づき、燃料噴射量ＱＩＮＪの補正値である空燃比フィードバック補正値ＦＡＦが演算される。具体的には、空燃比メインＦ／Ｂ処理Ｐ２では、フロント空燃比ＦｒＡＦと目標空燃比ＡＦＴとの偏差が「０」に近づく側へと、空燃比フィードバック補正値ＦＡＦの値を徐々に更新している。なお、空燃比制御では、ベース噴射量ＱＢＳＥに空燃比フィードバック補正値ＦＡＦを掛けた積（＝ＱＢＳＥ×ＦＡＦ）を、インジェクタ１４の燃料噴射量ＱＩＮＪの値として設定している。

空燃比サブＦ／Ｂ処理Ｐ３では、リア空燃比ＲｒＡＦに基づき、目標空燃比ＡＦＴの設定が行われる。図３は、こうした空燃比サブＦ／Ｂ処理Ｐ３のフローチャートを示している。

図３に示すように、空燃比サブＦ／Ｂ処理Ｐ３ではまず、ステップＳ１００において、ベース目標空燃比ＡＦＴＢの値としてリーン側目標空燃比ＡＦＴＬが設定されているか否かが判定される。後述するように、ベース目標空燃比ＡＦＴＢの値としては、リッチ側目標空燃比ＡＦＴＲ、及びリーン側目標空燃比ＡＦＴＬの２つの値のうちのいずれかの値が設定される。リッチ側目標空燃比ＡＦＴＲの値には、理論空燃比よりもリッチ側の空燃比が予め設定されている。リーン側目標空燃比ＡＦＴＬの値には、理論空燃比よりもリーン側の空燃比が設定されている。そして、現在のベース目標空燃比ＡＦＴＢの値としてリーン側目標空燃比ＡＦＴＬが設定されている場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１１０に処理が進められる。これに対して、現在のベース目標空燃比ＡＦＴＢの値としてリッチ側目標空燃比ＡＦＴＲが設定されている場合（ＮＯ）には、ステップＳ１３０に処理が進められる。

ステップＳ１１０に処理が進められると、そのステップＳ１１０において、リア空燃比ＲｒＡＦがリーン破綻判定値ＬＥよりもリーン側の空燃比であるか否かが判定される。リーン破綻判定値ＬＥには、理論空燃比よりもリーン側の空燃比が値として予め設定されている。そして、このステップＳ１１０において肯定判定された場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１２０において、リッチ側目標空燃比ＡＦＴＲがベース目標空燃比ＡＦＴＢの値として設定された後、ステップＳ１５０に処理が進められる。一方、ステップＳ１１０で否定判定された場合（ＮＯ）には、そのままステップＳ１５０に処理が進められる。この場合のベース目標空燃比ＡＦＴＢの値は、リーン側目標空燃比ＡＦＴＬに維持される。

一方、ステップＳ１３０に処理が進められた場合には、そのステップＳ１３０において、リア空燃比ＲｒＡＦがリッチ破綻判定値ＲＩよりもリッチ側の空燃比であるか否かが判定される。リッチ破綻判定値ＲＩには、理論空燃比よりもリッチ側の空燃比が値として予め設定されている。そして、このステップＳ１３０において肯定判定された場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１４０において、リーン側目標空燃比ＡＦＴＬがベース目標空燃比ＡＦＴＢの値として設定された後、ステップＳ１５０に処理が進められる。一方、ステップＳ１３０で否定判定された場合（ＮＯ）には、そのままステップＳ１５０に処理が進められる。この場合のベース目標空燃比ＡＦＴＢの値は、リッチ側目標空燃比ＡＦＴＲに維持される。

ステップＳ１５０に処理が進められると、そのステップＳ１５０において、触媒ＡＦ補正量ＳＡＦの演算が行われる。触媒ＡＦ補正量ＳＡＦの値は、エンジン回転数ＮＥ、エンジン負荷率ＫＬ、及び過給圧ＰＢに基づいて演算されている。エンジン制御装置５０は、記憶装置に予め記憶された演算マップを用いて、触媒ＡＦ補正量ＳＡＦを演算している。本実施形態では、エンジン１０の運転に過給圧ＰＢが取り得る値の範囲を複数の区間に区分けしている。そして、複数の区間のそれぞれに対応した触媒ＡＦ補正量ＳＡＦの演算マップが用意されている。各演算マップには、エンジン回転数ＮＥ、及びエンジン負荷率ＫＬにより既定されるエンジン１０の動作点のそれぞれにおける触媒ＡＦ補正量ＳＡＦの値が格納されている。ステップＳ１５０では、現在の過給圧ＰＢに対応した区間の演算マップを参照し、その演算マップにおける現在のエンジン回転数ＮＥ、及びエンジン負荷率ＫＬに対応した触媒ＡＦ補正量ＳＡＦの値を取得することで、触媒ＡＦ補正量ＳＡＦを演算している。

図３には、上記複数の区間の中で過給圧ＰＢが最も高い区間に対応した演算マップにおける、エンジン回転数ＮＥ及びエンジン負荷率ＫＬと、触媒ＡＦ補正量ＳＡＦの値と、の関係が示されている。また、図４には、上記複数の区間の中で過給圧ＰＢが最も低い区間に対応した演算マップにおける、エンジン回転数ＮＥ及びエンジン負荷率ＫＬと、触媒ＡＦ補正量ＳＡＦの値と、の関係を示している。各区間の演算マップは、以下のように設定されている。すなわち、いずれの区間の演算マップでも、エンジン回転数ＮＥが低く、エンジン負荷率ＫＬが高い領域では、他の領域に比べて大きい値が触媒ＡＦ補正量ＳＡＦの値として設定されている。各区間の演算マップの中からいずれか２つの演算マップを選んで比較した場合には、どの演算マップの組合せにおいても、下記の通りとなっている。すなわち、過給圧ＰＢが低い方の区間に対応した演算マップでは、過給圧ＰＢが高い方の区間に対応した演算マップに比べて、触媒ＡＦ補正量ＳＡＦの値として大きい値が設定された領域が、高回転側、及び高負荷側に広くなっている。

触媒ＡＦ補正量ＳＡＦの演算後には、ステップＳ１６０に処理が進められる。そして、そのステップＳ１６０において、ベース目標空燃比ＡＦＴＢから触媒ＡＦ補正量ＳＡＦの値を引いた差が目標空燃比ＡＦＴの値として演算される。よって、ベース目標空燃比ＡＦＴＢが同じ値であれば、触媒ＡＦ補正量ＳＡＦの値が大きいほど、リッチ側の空燃比が目標空燃比ＡＦＴの値として設定されることになる。なお、本実施形態では、図３のステップＳ１５０、及びステップＳ１６０が、触媒空燃比補正処理に対応する処理となっている。

＜実施形態の作用、効果＞
図６に、本実施形態のエンジン制御装置５０による空燃比制御の実施態様の一例を示す。なお、図６では、ウェイストゲートバルブ２７が全閉となった状態でエンジン１０が定常運転されているときの状況が示されている。なお、図６（ａ）は、フロント空燃比ＦｒＡＦ、及び目標空燃比ＡＦＴの推移を、図６（ｂ）は第１触媒装置４０の酸素吸蔵量ＯＳＡの推移を、図６（ｃ）はリア空燃比ＲｒＡＦの推移を、それぞれ示している。ちなみに、図６及び以下の説明では、説明の簡単のため、触媒ＡＦ補正量ＳＡＦの値が「０」となるものとして、すなわちベース目標空燃比ＡＦＴＢがそのまま目標空燃比ＡＦＴの値として設定されるものとしている。

リーン側目標空燃比ＡＦＴＬが目標空燃比ＡＦＴの値として設定されると、燃焼室１１での混合気の燃焼は、理論空燃比よりもリーン側の空燃比で行われるようになる。以下の説明では、理論空燃比での混合気の燃焼をストイキ燃焼、理論空燃比よりもリーン側の空燃比での混合気の燃焼をリーン燃焼、理論空燃比よりもリッチ側の空燃比での混合気の燃焼をリッチ燃焼、と記載する。また、以下の説明では、排気中の未燃の燃料成分の完全燃焼に必要な量と等しい量の酸素を含んだ排気をストイキ排気と記載する。さらに、以下の説明では、排気中の未燃の燃料成分の完全燃焼に必要な量よりも多い量の酸素を含んだ排気をリーン排気と記載する。加えて、以下の説明では、排気中の未燃の燃料成分の完全燃焼に必要な量よりも少ない量の酸素を含んだ排気をリッチ排気と記載する。ストイキ燃焼で生じる排気はストイキ排気となり、リーン燃焼で生じる排気はリーン排気となり、リッチ燃焼で生じる排気はリッチ排気となる。

リーン燃焼時には、第１触媒装置４０にリーン排気が流入する。このときの第１触媒装置４０では、排気中の余剰酸素を吸蔵することで、排気中のＮＯｘを還元浄化する。その結果、第１触媒装置４０から流出する排気はストイキ排気に近い組成となる。よって、このときのリア空燃比ＲｒＡＦは、理論空燃比近傍の値となる。

ただし、第１触媒装置４０が吸蔵可能な酸素の量には上限がある。よって、リーン燃焼が続けられると、やがては第１触媒装置４０の酸素吸蔵量ＯＳＡがその上限値ＭＡＸに達してしまい、酸素をそれ以上吸蔵できなくなる。そして、第１触媒装置４０からリーン排気が流出するようになる。以下の説明では、こうして第１触媒装置４０からリーン排気が流出するようになった状態を、リーン破綻の状態と記載する。リーン破綻が発生しているときには、リア空燃比センサ４３の検出部の周囲を流れる排気がリーン排気となる。よって、このときのリア空燃比ＲｒＡＦは、理論空燃比よりもリーン側の空燃比となる。

エンジン制御装置５０は、リーン燃焼中にリア空燃比ＲｒＡＦがリーン破綻判定値ＬＥよりもリーン側の値となることをもって、リーン破綻の発生を確認している。そして、エンジン制御装置５０は、リーン破綻の発生を確認すると、目標空燃比ＡＦＴを、リーン側目標空燃比ＡＦＴＬからリッチ側目標空燃比ＡＦＴＲに切替える。これにより、燃焼室１１での燃焼がリーン燃焼からリッチ燃焼に切替えられる。図６では、時刻ｔ２、ｔ４、ｔ６に、リーン破綻に応じたリーン燃焼からリッチ燃焼への切り替えが行われている。

リッチ燃焼が開始されると、第１触媒装置４０にリッチ排気が流入するようになる。このときの第１触媒装置４０は、リーン燃焼中に吸蔵した酸素を放出することで、排気中の未燃燃料成分を酸化浄化している。その結果、第１触媒装置４０から流出する排気はストイキ排気に近い組成となる。よって、リア空燃比ＲｒＡＦは、再び理論空燃比近傍の値となる。

リッチ燃焼が続くと、やがては第１触媒装置４０の酸素吸蔵量ＯＳＡが「０」となって、未燃燃料成分を十分に酸化できなくなる。その結果、第１触媒装置４０からリッチ排気が流出するようになり、リア空燃比ＲｒＡＦが理論空燃比近傍の値からリッチ側に変化する。以下の説明では、こうして第１触媒装置４０からリッチ排気が流出するようになった状態を、リッチ破綻の状態と記載する。

エンジン制御装置５０は、リッチ燃焼中にリア空燃比ＲｒＡＦがリッチ破綻判定値ＲＩよりもリッチ側の値となることをもって、リッチ破綻の発生を確認している。そして、エンジン制御装置５０は、リッチ破綻の発生を確認すると、目標空燃比ＡＦＴを、リッチ側目標空燃比ＡＦＴＲからリーン側目標空燃比ＡＦＴＬに切替えて、リーン燃焼を開始する。以後は、リーン破綻、及びリッチ破綻の発生が確認される毎に、リーン燃焼とリッチ燃焼とが交互に切替えられる。なお、図６では、時刻ｔ１、ｔ３、ｔ５、ｔ７に、リッチ破綻に応じたリッチ燃焼からリーン燃焼への切り替えが行われている。

なお、リーン破綻発生時には、第１触媒装置４０からのＮＯｘ排出量が一時的に増加する。また、リッチ破綻発生時には第１触媒装置４０からのＴＨＣ排出量が一時的に増加する。ＴＨＣ排出量は、メタンの排出量と非メタン系炭化水素の排出量とを合計したものである。ちなみに、第２触媒装置４１は、第１触媒装置４０で浄化し切れなかったＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘを浄化する役割を担っている。

以上のようにエンジン制御装置５０は、フロント空燃比センサ４２の出力に基づく空燃比メインＦ／Ｂ処理Ｐ２と、リア空燃比センサ４３の出力に基づく空燃比サブＦ／Ｂ処理Ｐ３と、の２つのフィードバック処理を通じて空燃比制御を行っている。そして、そうした空燃比制御により、エンジン１０の排気性能を確保している。

一方、上記エンジン１０では、排気通路１３におけるタービン２２よりも下流側の部分に第１触媒装置４０が設置されている。そして、タービン２２には、タービンホイール２４を迂回して排気を流すバイパス通路２６と、バイパス通路２６の排気の流路面積を変更するウェイストゲートバルブ２７と、が設けられている。こうしたエンジン１０では、ウェイストゲートバルブ２７の開度により、第１触媒装置４０への排気の当たり方が変化する。そしてその変化により、エンジン１０のエミッションが悪化する虞がある。

図７には、ウェイストゲートバルブ２７が全閉となっているときの第１触媒装置４０に流入する排気の流れが示されている。なお、以下の説明では、第１触媒装置４０の排気の流れ方向上流側の端を同第１触媒装置４０の前端と記載する。また、第１触媒装置４０の排気の流れ方向下流側の端を同第１触媒装置４０の後端と記載する。

このときには、バイパス通路２６が閉塞されているため、燃焼室１１から排出された排気はすべて、タービンホイール２４を経由して第１触媒装置４０に到達する。排気の流れは、タービンホイール２４を通過することで、図７に示されるような旋回流となる。よって、このときの第１触媒装置４０の前端側の端面における排気当たりの偏りは小さくなる。すなわち、第１触媒装置４０の前端側の端面全体に一様に排気が当たるようになる。

図７、及び後述の図８～図１０では、第１触媒装置４０の部位毎の酸素吸蔵状況が併せ示されている。図中の白丸で示された部位は、酸素吸蔵剤が酸素を吸蔵した状態にある部位を示している。また、図中のハッチングで塗り潰された丸で示された部位は、酸素吸蔵剤が酸素を吸蔵した状態にある部位を示している。図７には、リーン破綻の発生に応じてリーン燃焼からリッチ燃焼への切替えが行われた直後の第１触媒装置４０の酸素吸蔵状態が示されている。また、図８には、その後にリッチ破綻が生じたときの第１触媒装置４０の酸素吸蔵状態が示されている。

上記のように、ウェイストゲートバルブ２７が全閉の場合には、第１触媒装置４０の前端側の端面全体に一様に排気が当たるため、リッチ燃焼開始後の酸素吸蔵剤の酸素の放出は、第１触媒装置４０の前端から後端へと偏りなく進行する。そのため、図８に示すように、リッチ破綻発生時の第１触媒装置４０は、リーン燃焼中に吸蔵した酸素のほぼ全てを放出した状態、すなわち酸素吸蔵量ＯＳＡがほぼゼロの状態となる。なお、リーン燃焼中の酸素吸蔵も同様に、第１触媒装置４０の前端から後端に向って偏りなく進行する。よって、リーン破綻発生時の第１触媒装置４０は、限界まで酸素を吸蔵した状態、すなわち酸素吸蔵量ＯＳＡが上限値ＭＡＸの状態となる。

図９には、ウェイストゲートバルブ２７が全開となっているときの第１触媒装置４０に流入する排気の流れが示されている。タービンホイール２４を経由する経路の排気の圧力損失はバイパス通路２６よりも大きいため、このときの燃焼室１１から排出された排気の大部分はバイパス通路２６を通って第１触媒装置４０に到達する。このときには、図９に示すように、バイパス通路２６から噴き出た強いブローダウン流が、第１触媒装置４０の前端側の端面の限られた範囲に当たる。そのため、このときの第１触媒装置４０には、多量の排気が流れる部分と、少量の排気しか流れない部分と、が形成されることになる。

なお、図９には、リーン破綻の発生に応じてリーン燃焼からリッチ燃焼への切替えが行われた直後の第１触媒装置４０の酸素吸蔵状態が示されている。また、図１０には、その後にリッチ破綻が生じたときの第１触媒装置４０の酸素吸蔵状態が示されている。このときの第１触媒装置４０での酸素の放出は、排気が多く流れる部位に集中する。そのため、このときには、図１０に示すように、第１触媒装置４０の内部に酸素を吸蔵した部位が残された状態でリッチ破綻が生じることになる。

図１１には、ウェイストゲートバルブ２７を全開とした状態でエンジン１０が定常運転されているときの空燃比制御の実施態様の一例が示されている。なお、図１１（ａ）は、フロント空燃比ＦｒＡＦ、及び目標空燃比ＡＦＴの推移を、図１１（ｂ）は第１触媒装置４０の酸素吸蔵量ＯＳＡの推移を、図１１（ｃ）はリア空燃比ＲｒＡＦの推移を、それぞれ示している。なお、図１１及び以下の説明では、触媒ＡＦ補正量ＳＡＦの値として「０」が設定されており、ベース目標空燃比ＡＦＴＢがそのまま目標空燃比ＡＦＴの値として設定されるものとしている。

この場合には、第１触媒装置４０の酸素吸蔵量ＯＳＡが「０」まで低下する前にリーン破綻が発生する。そのため、リーン燃焼の開始からリーン破綻が発生するまでの期間は、図６の場合よりも短くなる。また、酸素吸蔵量ＯＳＡが「０」まで低下していない状態でリッチ燃焼が開始されるため、リッチ燃焼の開始からリッチ破綻が発生するまでの期間も、図６の場合よりも短くなる。よって、ウェイストゲートバルブ２７の全開時には、全閉時に比べて、リーン破綻、リッチ破綻の発生周期Ｔが短くなる。

なお、燃焼室１１から排出される排気の流量が同じであれば、ＷＧＶ開度が大きいほど、バイパス通路２６の排気流量は多くなる。すなわち、ＷＧＶ開度が大きいほど、バイパス通路２６から第１触媒装置４０に向う排気のブローダウン流が強くなり、第１触媒装置４０の内部での排気の流れの偏りが大きくなる。そのため、ＷＧＶ開度が大きいときには、ＷＧＶ開度が小さいときよりも、リーン破綻、リッチ破綻の発生周期Ｔが短くなる。発生周期Ｔが短くなると、リーン破綻、及びリッチ破綻の発生頻度が高くなる。一方、上記のように、リーン破綻発生時には、第１触媒装置４０からのＮＯｘ排出量が一時的に増加し、リッチ破綻発生時には、第１触媒装置４０からのＴＨＣ排出量が一時的に増加する。そのため、ＷＧＶ開度の増大により、リーン破綻、リッチ破綻の発生周期Ｔが短くなると、エンジン１０のエミッションが悪化する虞がある。

ちなみに、燃焼室１１から排出された排気が第１触媒装置４０に到達するまでには、ある程度の時間を要する。よって、リーン破綻が発生して燃焼室１１での燃焼をリーン燃焼からリッチ燃焼に切替えても、リッチ燃焼で生じた排気が第１触媒装置４０に到達するまでの期間は、リーン燃焼で生じた排気の第１触媒装置４０への流入が続く。そして、その期間は、第１触媒装置４０のＮＯｘ排出量が増加した状態が続く。また、リッチ破綻が発生して燃焼室１１での燃焼をリッチ燃焼からリーン燃焼に切替えても、リーン燃焼で生じた排気が第１触媒装置４０に到達するまでの期間は、リッチ燃焼で生じた排気の第１触媒装置４０への流入が続く。そして、その期間は、第１触媒装置４０のＣＯ、ＨＣの排出量が増加した状態が続く。一方、燃焼室１１から第１触媒装置４０への排気の到達時間はエンジン回転数ＮＥが低いほど長くなる。よって、リーン破綻発生時の第１触媒装置４０からのＮＯｘ排出量、及びリッチ破綻発生時の第１触媒装置４０からのＴＨＣ排出量は、エンジン回転数ＮＥが低いほど多くなる。

また、燃焼毎に燃焼室１１から排出される排気の量は、エンジン負荷率ＫＬが高いほど多くなる。よって、リーン燃焼時の第１触媒装置４０へのＮＯｘの流入量、及びリッチ燃焼時の第１触媒装置４０へのＣＯ、ＨＣの流入量は、エンジン負荷率ＫＬが高いほど多くなる。そのため、リーン破綻発生時の第１触媒装置４０のＮＯｘ排出量、及びリッチ破綻発生時の第１触媒装置４０のＴＨＣ排出量は、エンジン負荷率ＫＬが高いほど多くなる。

以上を鑑みると、エンジン回転数ＮＥが低く、かつエンジン負荷率ＫＬが高い場合には、リーン破綻、及びリッチ破綻に伴う第１触媒装置４０のＴＨＣ排出量、及びＮＯｘ排出量の増加幅が大きくなる。そして、こうしたエンジン回転数ＮＥが低く、かつエンジン負荷率ＫＬが高い運転条件下で、ＷＧＶ開度の増大によりリーン破綻、及びリッチ破綻の発生頻度が高まると、第１触媒装置４０のＴＨＣ排出量、及びＮＯｘ排出量が更に増加する。

一方、本実施形態のエンジン制御装置５０では、エンジン回転数ＮＥ、エンジン負荷率ＫＬ、及び過給圧ＰＢに基づき触媒ＡＦ補正量ＳＡＦを演算している。そして、その触媒ＡＦ補正量ＳＡＦにより目標空燃比ＡＦＴの補正を行っている。ちなみに、触媒ＡＦ補正量ＳＡＦの値が大きいほど、リッチ側の空燃比となるように目標空燃比ＡＦＴが補正される。触媒ＡＦ補正量ＳＡＦには、エンジン１０が低回転、高負荷で運転されているときに、大きい値が設定される。さらに、過給圧ＰＢが低いときには、触媒ＡＦ補正量ＳＡＦに大きい値が設定されるエンジン１０の運転領域が、高回転側、及び低負荷側に拡張される。

なお、エンジン回転数ＮＥ、及びエンジン負荷率ＫＬが一定に保たれたエンジン１０の定常運転時には、エンジン１０の過給圧ＰＢはＷＧＶ開度により定まる値となる。すなわち、このときの過給圧ＰＢは、ＷＧＶ開度が大きいほど低くなり、ＷＧＶ開度が小さいほど高くなる。よって、低回転側、高負荷側のエンジン１０の運転領域では、ＷＧＶ開度が大きいときには、ＷＧＶ開度が小さいときよりもリッチ側の空燃比となるように目標空燃比ＡＦＴを補正している。

図１２に、燃焼室１１での混合気の燃焼を一定の空燃比で継続したときの、空燃比と、第１触媒装置４０のＮＯｘ排出量、ＴＨＣ排出量との関係を示す。
図１２に示すように、理論空燃比よりもリッチ側の空燃比では、ＮＯｘ排出量は微小な量に留まっている。そして、ＮＯｘ排出量は、理論空燃比からリッチ側に空燃比を変化させていくと、空燃比のリッチ側への変化と共に急増する。一方、理論空燃比よりもリーン側の空燃比では、ＴＨＣ排出量は微小な量に留まっている。そして、ＴＨＣ排出量は、理論空燃比からリーン側に空燃比を変化させていくと、その変化と共に増加する。ただし、理論空燃比からリッチ側への空燃比に対するＴＨＣ排出量の増加は、理論空燃比からリーン側への空燃比の変化に対するＮＯｘ排出量の増加に比べて緩やかなものとなっている。ちなみに、空燃比に対する第１触媒装置４０のＣＯ排出量の変化傾向は、ＴＨＣ排出量と同様の傾向となっている。

触媒ＡＦ補正量ＳＡＦが「０」の場合には、目標空燃比ＡＦＴをリッチ側目標空燃比ＡＦＴＲとした状態でリッチ燃焼が行われる。理論空燃比よりもリッチ側の空燃比で燃焼を続ければ、第１触媒装置４０の酸素吸蔵量ＯＳＡは「０」となる。よって、この場合のリッチ破綻発生時における第１触媒装置４０のＴＨＣ排出量は、図１２における空燃比がリッチ側目標空燃比ＡＦＴＲであるときのＴＨＣ排出量となる。また、この場合には、目標空燃比ＡＦＴをリーン側目標空燃比ＡＦＴＬとした状態でリーン燃焼が行われる。理論空燃比よりもリーン側の空燃比で燃焼を続ければ、第１触媒装置４０の酸素吸蔵量ＯＳＡは上限値ＭＡＸに到達する。よって、この場合のリーン破綻発生時の第１触媒装置４０のＮＯｘ排出量は、図１２における空燃比がリーン側目標空燃比ＡＦＴＬであるときのＮＯｘ排出量となる。

触媒ＡＦ補正量ＳＡＦに正の値Ｓ１が設定されて目標空燃比ＡＦＴがリッチ側に補正された場合を考える。この場合には、リッチ側目標空燃比ＡＦＴＲよりも値Ｓ１の分、リッチ側の空燃比ＡＦ１を目標空燃比ＡＦＴとした状態でリッチ燃焼が行われる。また、この場合には、リーン側目標空燃比ＡＦＴＬよりも値Ｓ１の分、リッチ側の空燃比ＡＦ２でリーン燃焼が行われる。そして、この場合には、リッチ破綻発生時における第１触媒装置４０のＴＨＣ排出量は、図１２における空燃比ＡＦ１のＴＨＣ排出量となる。また、この場合には、リーン破綻発生時における第１触媒装置４０のＮＯｘ排出量は、図１２における空燃比ＡＦ２のＮＯｘ排出量となる。

このように、目標空燃比ＡＦＴをリッチ側に補正した場合には、補正しなかった場合に比べて、リーン破綻発生時のＮＯｘ排出量が減少する一方で、リッチ破綻発生時のＴＨＣ排出量は増加する。ただし、このときの補正によるＴＨＣ排出量の増加幅は、同補正によるＮＯｘ排出量の減少幅に比べると僅かなものとなる。そのため、目標空燃比ＡＦＴをリッチ側に補正することで、リーン破綻発生時のＮＯｘ排出量、及びリッチ破綻発生時のＴＨＣ排出量の双方を許容可能な範囲に抑え易くなる。

以上説明した本実施形態のエンジン制御装置５０によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、ＷＧＶ開度が大きいときにはＷＧＶ開度が小さいときよりもリッチ側の空燃比となるように目標空燃比ＡＦＴを補正している。これにより、ＷＧＶ開度が大きいときのリーン破綻、リッチ破綻の発生頻度の増加によるエンジン１０のエミッションの悪化が抑えられる。

（２）エンジン１０の低回転・高負荷運転時に、リッチ側への目標空燃比ＡＦＴの補正量を大きくしている。これにより、上記運転時のリッチ破綻発生時のＴＨＣ排出量、及びリーン破綻発生時のＮＯｘ排出量の増加によるエンジン１０のエミッションの悪化が抑えられる。

（第２実施形態）
次に、エンジン制御装置の第２実施形態を、図１３を併せ参照して詳細に説明する。なお本実施形態にあって、上記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。本実施形態は、第１実施形態における空燃比サブＦ／Ｂ処理Ｐ３の処理内容を変更したものであり、それ以外の点については第１実施形態のものと同様となっている。

図１３は、本実施形態のエンジン制御装置５０が実行する空燃比サブＦ／Ｂ処理Ｐ３のフローチャートを示している。なお、図１３のステップＳ１００～ステップＳ１４０は、図３に示した第１実施形態のものと同じである。すなわち、本実施形態においても、リア空燃比ＲｒＡＦに基づき、リーン破綻、リッチ破綻の発生を確認するとともに、その確認に応じて、リーン側目標空燃比ＡＦＴＬとリッチ側目標空燃比ＡＦＴＲとに交互にベース目標空燃比ＡＦＴＢの値を切替えている。

図１３では、ステップＳ１００～Ｓ１４０の処理が完了すると、ステップＳ２００に処理が進められる。そしてそのステップＳ２００において、ＷＧＶ開度を正常に制御できない状態にあるか否かが判定される。ＷＧＶ開度を正常に制御できない状態としては、ウェイストゲートバルブ２７の弁体固着やアクチュエータの動作不良などが含まれる。ＷＧＶ開度を一切変更できない状態だけでなく、ＷＧＶ開度の変更速度が著しく低下した状態も、ここでのＷＧＶ開度を正常に制御できない状態に含まれる。

ＷＧＶ開度を正常に制御できない状態にある場合（Ｓ２００：ＹＥＳ）にはステップＳ２１０に処理が進められる。そして、そのステップＳ２１０において、エンジン回転数ＮＥ、エンジン負荷率ＫＬ、及び過給圧ＰＢに基づく触媒ＡＦ補正量ＳＡＦの設定が行なわれる。ここでの触媒ＡＦ補正量ＳＡＦの設定は、図３のステップＳ１５０と同様に行われる。そして、その後、ステップＳ２２０において、ベース目標空燃比ＡＦＴＢから触媒ＡＦ補正量ＳＡＦの値を引いた差が目標空燃比ＡＦＴの値として演算された後、空燃比サブＦ／Ｂ処理Ｐ３が終了される。このときの目標空燃比ＡＦＴには、ＷＧＶ開度に応じた補正が施されることになる。

一方、ＷＧＶ開度を正常に制御できない状態にない場合（Ｓ２００：ＮＯ）には、ステップＳ２３０に処理が進められる。そして、そのステップＳ２３０において、エンジン回転数ＮＥ及びエンジン負荷率ＫＬに基づき触媒ＡＦ補正量ＳＡＦの値が設定された後、ステップＳ２２０に処理が進められる。このときの目標空燃比ＡＦＴには、ＷＧＶ開度に応じた補正が施されないことになる。

エンジン負荷率ＫＬが要求負荷率ＫＬ＊と一致した状態となるエンジン１０の定常運転時には、ＷＧＶ開度の制御が適切に行われていれば、エンジン回転数ＮＥ及びエンジン負荷率ＫＬにより規定されるエンジン１０の動作点毎のＷＧＶ開度は概ね定まった値となる。よって、ＷＧＶ開度の制御が適切に行われている場合には、過給圧ＰＢを参照せずに、エンジン回転数ＮＥ及びエンジン負荷率ＫＬに基づくだけでも、ＷＧＶ開度を反映した目標空燃比ＡＦＴの補正を行える。

一方、エンジン１０の各動作点のＷＧＶ開度が定常値から大きく逸脱するのは、ＷＧＶ開度を正常に制御できない状態にある場合に限られる。よって、エンジン回転数ＮＥ、及びエンジン負荷率ＫＬに加えて過給圧ＰＢを参照しての目標空燃比ＡＦＴの補正は、ＷＧＶ開度を正常に制御できない状態にある場合にのみ、行えばよいことになる。したがって、本実施形態においても、第１実施形態と同様の作用、及び効果が得られる。

（第３実施形態）
次に、エンジン制御装置の第３実施形態を、図１４及び図１５を併せ参照して詳細に説明する。なお本実施形態にあって、上記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。

図１４に、本実施形態での触媒ＡＦ補正量ＳＡＦの演算処理のフローチャートを示す。本実施形態では、図３のステップＳ１５０及びステップＳ１６０の処理に代えて、図１４の演算処理を実行する。

本実施形態における触媒ＡＦ補正量ＳＡＦの演算に際してはまず、ステップＳ３００において、エンジン回転数ＮＥ及びエンジン負荷率ＫＬに基づくベース補正量ＳＡＦＢの値が演算される。続いて、ステップＳ３１０において、ＷＧＶ開度に基づき、ＷＧＶ開度補正係数ＫＳの値が演算される。そして、ステップＳ３２０において、ベース補正量ＳＡＦＢにＷＧＶ開度補正係数ＫＳを掛けた積が、触媒ＡＦ補正量ＳＡＦの値として演算される。

なお、ステップＳ３００でのベース補正量ＳＡＦＢの演算は、エンジン制御装置５０の記憶装置に予め記憶されたベース補正量ＳＡＦＢの演算マップを参照して行われる。この演算マップには、ＷＧＶ開度がエンジン１０の各動作点における定常値となった状態での各動作点における触媒ＡＦ補正量ＳＡＦの値が格納されている。

図１５は、ステップＳ３１０でのＷＧＶ開度補正係数ＫＳの演算に用いられる演算マップにおけるＷＧＶ開度とＷＧＶ開度補正係数ＫＳとの関係を示している。なお、このＷＧＶ開度補正係数ＫＳの演算マップも、エンジン制御装置５０の記憶装置に予め記憶されている。図１５に示すように、ＷＧＶ開度が一定の値よりも小さいときには、ＷＧＶ開度補正係数ＫＳの値は「１」となる。そして、ＷＧＶ開度が一定の値から増加していくと、ＷＧＶ開度補正係数ＫＳの値が「１」から次第に大きくなる。

こうした本実施形態での触媒ＡＦ補正量ＳＡＦの演算によっても、ＷＧＶ開度が大きいときには、ＷＧＶ開度が小さいときよりもリッチ側の空燃比となるように目標空燃比ＡＦＴの補正が行われる。よって、本実施形態によっても、第１実施形態と同様の作用、及び効果が得られる。

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。本実施形態及び以下の変更例は、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。
・図３のステップＳ１５０、又は図１３のステップＳ２２０において、過給圧ＰＢの代わりにＷＧＶ開度を用いて触媒ＡＦ補正量ＳＡＦの演算を行うようにしてもよい。

・図１３のステップＳ２２０における触媒ＡＦ補正量ＳＡＦの演算を、図１４の演算処理で行うようにしてもよい。
・上記実施形態では、空燃比サブＦ／Ｂ処理Ｐ３でのリーン破綻、及びリッチ破綻の双方の発生を、双方共にリア空燃比ＲｒＡＦに基づいて確認していた。それらのいずれかの発生を、リア空燃比ＲｒＡＦに基づかずに確認するようにしてもよい。例えばリア空燃比ＲｒＡＦに依らないリーン破綻の発生の確認は、次の態様で行える。リーン燃焼の開始からリーン破綻の発生までの期間におけるフロント空燃比ＦｒＡＦ及び理論空燃比の偏差の積算値は、同期間に第１触媒装置４０が吸蔵した酸素の総量Ｘに対応する値となる。一方、リッチ燃焼の開始からリッチ破綻の発生までの期間におけるフロント空燃比ＦｒＡＦ及び理論空燃比の偏差の積算値は、同期間に第１触媒装置４０が放出した酸素の総量Ｙに対応する値となる。そして、第１触媒装置４０の酸素吸蔵量ＯＳＡの上限値ＭＡＸに変化が無ければ、総量Ｘと総量Ｙとは一致した値となる筈である。よって、例えば燃料カット復帰後にリッチ燃焼を開始し、リア空燃比ＲｒＡＦからリッチ破綻の発生が確認されるまでの期間のフロント空燃比ＦｒＡＦ及び理論空燃比の偏差の積算値を求める。そして、リーン燃焼開始後のフロント空燃比ＦｒＡＦ及び理論空燃比の偏差の積算値が、その求めた値に到達したことをもって、リーン破綻が発生したと判定する。これに準じた態様で、リア空燃比ＲｒＡＦに依らないリッチ破綻の発生の確認を行うことも可能である。

１０…エンジン
１１…燃焼室
１２…吸気通路
１３…排気通路
１４…インジェクタ
１５…点火装置
１６…クランク軸
２０…ターボチャージャ
２１…コンプレッサ
２２…タービン
２３…コンプレッサホイール
２４…タービンホイール
２５…タービン軸
２６…バイパス通路
２７…ウェイストゲートバルブ
３０…インタークーラ
３１…スロットルバルブ
３２…エアフローメータ
３３…過給圧センサ
３４…インマニ圧センサ
４０…第１触媒装置
４１…第２触媒装置
４２…フロント空燃比センサ
４３…リア空燃比センサ
５０…エンジン制御装置
５１…クランク角センサ
５２…アクセルペダルセンサ

Claims (4)

1. 混合気の燃焼が行われる燃焼室と、前記燃焼室に導入する吸気が流れる吸気通路と、前記燃焼室での混合気の燃焼により生じた排気が流れる排気通路と、前記吸気通路に設置されたコンプレッサと前記排気通路に設置されたタービンとを有するターボチャージャと、吸気中に燃料を噴射するインジェクタと、前記排気通路における前記タービンよりも下流側の部分に設置された排気浄化用の触媒装置であって三元触媒が担持されるとともに酸素ストレージ能を有した触媒装置と、前記排気通路における前記触媒装置よりも上流側の部分に設置されたフロント空燃比センサと、前記排気通路における前記触媒装置よりも下流側の部分に設置されたリア空燃比センサと、を備えるエンジンに適用されるエンジン制御装置であって、
   前記タービンは、排気の流れを受けて回転するタービンホイールと、前記タービンホイールを迂回して排気を流すバイパス通路と、前記バイパス通路の排気の流路面積を変更するウェイストゲートバルブと、を備えており、
   当該エンジン制御装置は、
   前記フロント空燃比センサの出力に基づき、前記燃焼室で燃焼する混合気の空燃比を目標空燃比とすべく、前記インジェクタの燃料噴射量をフィードバック制御する空燃比メインフィートバック処理と、
   理論空燃比よりもリッチ側の空燃比であるリッチ側目標空燃比とリーン側の空燃比であるリーン側目標空燃比とに前記目標空燃比を交互に切替える処理であって、前記目標空燃比の切替え時期を前記リア空燃比センサの出力に基づき決定する空燃比サブフィードバック処理と、
   前記ウェイストゲートバルブが全開となっているときには、同ウェイストゲートバルブが全閉となっているときよりもリッチ側の空燃比となるように前記目標空燃比を補正する触媒空燃比補正処理と、
   を行うエンジン制御装置。
2. 前記触媒空燃比補正処理は、前記ウェイストゲートバルブの開度制御を正常に行えない状態にあることを条件に実行される請求項１に記載のエンジン制御装置。
3. 当該エンジン制御装置は、前記ウェイストゲートバルブの開度制御を正常に行える状態にあるときには、エンジン回転数、及びエンジン負荷率に基づき、前記目標空燃比の補正量を設定する請求項２に記載のエンジン制御装置。
4. 前記触媒空燃比補正処理は、前記目標空燃比の補正量を、エンジン回転数、エンジン負荷率、及び過給圧に基づき設定することで行われる請求項１～３のいずれか１項に記載のエンジン制御装置。