JP2003336538A

JP2003336538A - 内燃機関の排出ガス浄化装置

Info

Publication number: JP2003336538A
Application number: JP2002143942A
Authority: JP
Inventors: Toshikazu Tanaka; 敏和田中; Hiroshi Tanaka; 比呂志田中
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-05-20
Filing date: 2002-05-20
Publication date: 2003-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】排出ガス温度調節装置でＮＯｘ触媒に流入す
る排出ガス温度を制御してＮＯｘ触媒温度を制御するシ
ステムの触媒温度制御精度を向上させる。【解決手段】エンジン運転状態に基づいて触媒温度推
定値ＴＭＰＳＭを算出し、この触媒温度推定値ＴＭＰＳ
Ｍから排出ガス温度センサ２８の位置における排出ガス
温度推定値（センサ位置温度推定値）ＴＭＰＯＳＭを算
出する。このセンサ位置温度推定値ＴＭＰＯＳＭと排出
ガス温度センサ２８で検出した排出ガス温度ＴＭＰＳＥ
ＮＳとの偏差から推定値補正量ＤＬＴＭＰを算出し、こ
の推定値補正量ＤＬＴＭＰを用いて触媒温度推定値ＴＭ
ＰＳＭを補正することで、触媒温度推定値ＴＭＰＳＭを
精度良く算出する。このようにして求めた触媒温度推定
値ＴＭＰＳＭに応じて排出ガス温度調節装置２５を制御
することで、ＮＯｘ触媒２６の温度を高ＮＯｘ浄化率温
度領域内に精度良く制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排出ガス温度調節
装置で触媒に流入する排出ガス温度を制御して触媒の温
度を制御する内燃機関の排出ガス浄化装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】排出ガスを浄化するための触媒は、触媒
の温度（以下「触媒温度」という）が浄化ウインドウと
呼ばれる所定の温度領域（例えば４００〜８００℃）の
範囲内でのみ、高い浄化率を示すという特性を持ってい
る。

【０００３】そこで、特開２００１−２１４７３４号公
報に示すように、触媒の下流側に、触媒温度の代用情報
として排出ガス温度を検出する排出ガス温度センサを設
置すると共に、触媒の上流側に、放熱特性の異なる２つ
の排出ガス通路を並列に設け、排出ガス温度センサの出
力（触媒温度の代用情報）に応じて排出ガスの通過経路
を放熱特性の異なる２つの排出ガス通路間で切り換え
て、排出ガスの放熱量を調節することで、触媒に流入す
る排出ガスの温度を調節して触媒温度を高浄化率温度領
域内に制御するようにしたものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記公報の技術では、
触媒の下流側に設置した排出ガス温度センサの出力（排
出ガス温度の検出値）をそのまま触媒温度と見なして排
出ガス温度を制御するようにしている。しかしながら、
実際には、触媒温度は、過去（排出ガス温度センサより
も上流側）の排出ガス温度の影響を受ける。従って、触
媒温度の挙動と排出ガス温度センサの出力（排出ガス温
度の検出値）の挙動とが異なってきて触媒温度と排出ガ
ス温度センサの出力（排出ガス温度の検出値）との対応
関係がずれてくるため、上記公報のように、排出ガス温
度センサの出力（排出ガス温度の検出値）をそのまま触
媒温度と見なして排出ガス温度を制御したのでは、エン
ジン運転状態の影響を受けて、実際の触媒温度を精度良
く高浄化率温度領域内に制御することができない。その
ため、実際の触媒温度が高浄化率温度領域から外れて、
浄化率が低下することがある。

【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、触媒の温度を高浄化
率温度領域内に精度良く制御することができる内燃機関
の排出ガス浄化装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の内燃機関の排出ガス浄化装置
は、内燃機関の排出ガス通路に排出ガスを浄化するため
の触媒を設けると共に、排出ガス通路に排出ガスの温度
を検出する排出ガス温度センサを設けた構成とし、排出
ガス温度センサの出力と、触媒と排出ガス温度センサの
位置関係とに基づいて触媒の温度を触媒温度推定手段に
より推定するようにしたものである。このようにすれ
ば、排出ガス温度センサの出力と、触媒と排出ガス温度
センサの位置関係とに基づいて触媒の温度を精度良く推
定することができる。

【０００７】この場合、請求項２のように、触媒温度推
定手段で推定した触媒温度推定値に基づいて触媒の温度
を触媒温度制御手段により調整するようにすると良い。
このようにすれば、精度良く推定された触媒温度推定値
に基づいて、触媒の温度を高浄化率温度領域内に調整す
ることができる。

【０００８】より具体的には、請求項３のように、排出
ガス通路に、排出ガスの放熱量を調節して排出ガス温度
を調節する排出ガス温度調節装置を設け、触媒温度制御
手段によって、排出ガス温度調節装置を制御すること
で、触媒に流入する排出ガスの温度を調節して該触媒の
温度を浄化率の高くなる温度領域内に制御するようにす
ると良い。

【０００９】この場合、排出ガス温度調節装置の構成例
としては、請求項４のように、内燃機関の排出ガス通路
に、放熱特性の異なる複数の通路部を並列に設け、排出
ガスを流す通路部を切り換えたり、或は、各通路部の排
出ガス流量を調節したりすることで、排出ガスの放熱量
を調節して排出ガス温度を調節するようにしても良い。
このようにすれば、比較的簡単な構成で排出ガス温度を
調節できる。

【００１０】ところで、近年、筒内噴射エンジンやリー
ンバーンエンジンのように、稀薄な混合気を燃焼させる
エンジンでは、理論空燃比の混合気を燃焼させる吸気ポ
ート噴射エンジンと比較して、排出ガス中のＮＯｘ（窒
素酸化物）が多くなるため、排気管中にＮＯｘを還元浄
化するＮＯｘ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元型の触媒）を搭載す
るようにしたものが多い。このＮＯｘ触媒は、図５に示
すように、ＮＯｘ触媒の温度が浄化ウインドウと呼ばれ
る所定の温度領域（例えば３００〜５００℃）の範囲内
でのみ、高いＮＯｘ浄化率を示すという特性を持ってい
る。

【００１１】そこで、請求項５のように、本発明は、触
媒として排出ガス中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒を備
えた排出ガス浄化システムに適用しても良い。このよう
にすれば、ＮＯｘ触媒においても、触媒温度を常に高浄
化率の温度領域に制御することができる。

【００１２】一般に、内燃機関の運転状態が変化する
と、それに応じて内燃機関から排出される排気熱量（排
出ガス流量や排出ガス温度）が変化し、触媒に与える熱
量も変化する。このため、エンジン運転状態によって触
媒温度の挙動と排出ガス温度センサの出力の挙動とが異
なってきて触媒温度と排出ガス温度センサの出力との対
応関係がずれてくる。

【００１３】そこで、触媒温度推定値を算出する具体的
な手法としては、請求項６のように、現在の内燃機関の
運転状態に応じた触媒温度推定値を触媒温度推定値算出
手段により算出すると共に、触媒と排出ガス温度センサ
との位置関係と前記触媒温度推定値とに基づいて前記排
出ガス温度センサの位置における排出ガス温度の推定値
（以下「センサ位置温度推定値」という）をセンサ位置
温度推定値算出手段により算出し、前記センサ位置温度
推定値と前記排出ガス温度センサの出力との偏差に基づ
いて前記触媒温度推定値を補正するようにしても良い。

【００１４】つまり、現在の内燃機関の運転状態に応じ
て算出した触媒温度推定値と、触媒と排出ガス温度セン
サの位置関係（両者の温度差）とからセンサ位置温度推
定値を算出し、このセンサ位置温度推定値と排出ガス温
度センサの出力（センサ位置温度検出値）との偏差が触
媒温度推定値のずれに相当するものと見なして、当該偏
差分だけ触媒温度推定値を補正すれば、排出ガス温度セ
ンサの出力を基準値として、精度良く補正した触媒温度
推定値を求めることができる。

【００１５】前述したように、内燃機関の運転状態に応
じて内燃機関から排出される排気熱量（排出ガス流量や
排出ガス温度）が変化するが、内燃機関から排出された
排出ガスが触媒に流入するまでには多少の時間がかかる
ため、内燃機関の運転状態の変化が触媒の温度変化とし
て現れるまでに多少の時間遅れがある。この時間遅れ特
性は、排出ガス流量（排出ガス流速）等によって変化
し、更に、排出ガス流量（排出ガス流速）は負荷等の内
燃機関の運転状態によって変化するという関係がある。

【００１６】そこで、請求項７のように、内燃機関の運
転状態（排気熱量）に応じた触媒温度推定値を算出する
際に、内燃機関の運転状態に基づいて触媒の上昇可能な
温度（以下「触媒上昇可能温度」という）を触媒上昇可
能温度算出手段により算出すると共に、負荷等の内燃機
関の運転状態に基づいて触媒の温度変化特性の時定数
（以下「第１の時定数」という）を第１の時定数算出手
段により算出し、前記触媒上昇可能温度と前記第１の時
定数とに基づいて触媒温度推定値を算出するようにする
と良い。このようにすれば、内燃機関の運転状態の変化
に応じて触媒上昇可能温度を変化させ、この触媒上昇可
能温度の変化に対して、第１の時定数によって負荷等の
運転状態（排出ガス流速等）に応じた適度な時間遅れを
持たせながら触媒温度推定値を変化させることができ
る。これにより、実際の触媒温度の挙動を精度良く反映
させた触媒温度推定値を算出することができ、触媒温度
推定値の算出精度を向上することができる。

【００１７】この場合、請求項８のように、内燃機関の
運転状態に応じた触媒上昇可能温度を算出する際に、内
燃機関の回転速度、吸入空気量、吸気管圧力、燃料噴射
量のうちの少なくとも１つに基づいて触媒上昇可能温度
を算出すると良い。内燃機関の回転速度、吸入空気量、
吸気管圧力、燃料噴射量は、いずれも排気熱量（排出ガ
ス温度、排出ガス流量）、ひいては触媒上昇可能温度を
変化させるパラメータとなるため、これらのパラメータ
のうちの少なくとも１つを用いることで触媒上昇可能温
度を算出することができる。

【００１８】また、請求項９のように、第１の時定数を
算出する際に、吸入空気量、吸気管圧力、燃料噴射量の
うちの少なくとも１つに基づいて第１の時定数を算出す
ると良い。吸入空気量、吸気管圧力、燃料噴射量は、い
ずれも排出ガス流量や排出ガス温度を変化させて触媒の
温度変化特性を変化させるパラメータとなるため、これ
らのパラメータのうちの少なくとも１つを用いることで
第１の時定数を算出することができる。

【００１９】また、排出ガスが触媒から排出ガス温度セ
ンサの位置まで流れるには多少の時間がかかるため、触
媒の温度変化が排出ガス温度センサの出力変化として現
れるまでに多少の時間遅れがあり、この時間遅れ特性が
排出ガス流量（排出ガス流速）等によって変化する。

【００２０】そこで、請求項１０のように、センサ位置
温度推定値を算出する際に、内燃機関の運転状態に応じ
て算出された触媒温度推定値から触媒と排出ガス温度セ
ンサの位置との間の排出ガス温度低下分を引き算するこ
とで、排出ガス温度センサの位置における排出ガス温度
を推定するためのセンサ位置温度ベース値を算出すると
共に、内燃機関の運転状態に基づいて排出ガス温度セン
サの位置における排出ガス温度変化特性の時定数（以下
「第２の時定数」という）を第２の時定数算出手段によ
り算出し、前記センサ位置温度ベース値と前記第２の時
定数とに基づいて前記センサ位置温度推定値を算出する
ようにすると良い。このようにすれば、内燃機関の運転
状態に応じて算出された触媒温度推定値の変化に応じて
センサ位置温度ベース値を変化させ、このセンサ位置温
度ベース値の変化に対して、第２の時定数により運転状
態（排出ガス流速等）に応じた適度な時間遅れを持たせ
ながらセンサ位置温度推定値を変化させることができ
る。これにより、実際の触媒温度の挙動を精度良く反映
させたセンサ位置温度推定値を算出することができ、セ
ンサ位置温度推定値の算出精度を向上することができ
る。

【００２１】この場合、請求項１１のように、第２の時
定数を算出する際に、吸入空気量、吸気管圧力、燃料噴
射量のうちの少なくとも１つに基づいて第２の時定数を
算出すると良い。吸入空気量、吸気管圧力、燃料噴射量
は、いずれも排出ガス流量や排出ガス温度を変化させ
て、排出ガス温度センサの位置における排出ガス温度変
化特性を変化させるパラメータとなるため、これらのパ
ラメータのうちの少なくとも１つを用いることで第２の
時定数を算出することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。まず、図１に基づいてエンジン制
御システム全体の概略構成を説明する。筒内噴射式の内
燃機関である筒内噴射式エンジン１１の吸気管１２の最
上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアク
リーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフロ
ーメータ１４が設けられている。このエアフローメータ
１４の下流側には、スロットルバルブ１５が設けられ、
このスロットルバルブ１５の下流側に、サージタンク１
６が設けられている。このサージタンク１６に、エンジ
ン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１７
が設けられている。尚、吸気管１２の所定位置（例えば
サージタンク１６）には、吸気管圧力を検出する吸気管
圧力センサ１８が設けられている。

【００２３】エンジン１１の各気筒の上部には、それぞ
れ燃料を筒内に直接噴射する燃料噴射弁１９が取り付け
られている。更に、エンジン１１のシリンダブロックに
は、冷却水温を検出する冷却水温センサ２０や、エンジ
ン回転速度を検出するクランク角センサ２１が取り付け
られている。

【００２４】一方、エンジン１１の排気管２２（排出ガ
ス通路）には、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄
化する三元触媒等の始動時用上流側触媒２３が設けら
れ、この上流側触媒２３の上流側に、排出ガスの空燃比
又はリーン／リッチ等を検出する排出ガスセンサ２４
（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられている。ま
た、上流側触媒２３の下流側には、排出ガスの温度を調
節するための排出ガス温度調節装置２５が設けられ、こ
の排出ガス温度調節装置２５の下流側に、排出ガス中の
ＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒２６と、排出ガス中のＣ
Ｏ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化する三元触媒等の下流側触媒
２７が直列に設けられている。

【００２５】本実施形態では、ＮＯｘ触媒２６としてＮ
Ｏｘ吸蔵還元型触媒が設けられている。このＮＯｘ吸蔵
還元型触媒は、排出ガスの空燃比がリーンのときに排出
ガス中のＮＯｘを吸蔵し、空燃比がストイキ付近又はリ
ッチになったときに吸蔵ＮＯｘを還元浄化して放出する
特性を持っている。

【００２６】ＮＯｘ触媒２６と下流側触媒２７との間に
は、排出ガスの温度を検出する排出ガス温度センサ２８
と、排出ガスの空燃比又はリーン／リッチ等を検出する
排出ガスセンサ２９（空燃比センサ、酸素センサ等）が
設けられている。更に、排出ガス温度調節装置２５とＮ
Ｏｘ触媒２６との間には、外気を二次空気として導入す
るための二次空気導入管３０が接続され、この二次空気
導入管３０の上流部にエアポンプ等の二次空気導入装置
３１が設けられている。この二次空気導入装置３１は、
ＮＯｘ触媒２６のＳ被毒回復制御中に、ＮＯｘ触媒２６
の上流側に二次空気を導入して排出ガス中のリッチ成分
（未燃ＨＣ等）と酸化反応させて、その反応熱でＮＯｘ
触媒２６を昇温させることで、ＮＯｘ触媒２６に吸着さ
れているＳＯｘを離脱させてＳＯ_２として排出する。

【００２７】上述した各種センサの出力は、エンジン制
御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）３２に入力され
る。このＥＣＵ３２は、マイクロコンピュータを主体と
して構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶さ
れた各種のエンジン制御プログラムを実行することで、
エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁１９の燃料噴射量
や点火プラグ（図示せず）の点火時期を制御する。

【００２８】次に、図２乃至図４に基づいて排出ガス温
度調節装置２５の構成を説明する。図２に示すように、
上流側触媒２３の下流側の１本の排気管２２ａの内部に
は、２つの分岐通路３３，３４が仕切板３５によって仕
切り形成され、一方の分岐通路３３には、放熱性の高い
高放熱性通路部３６が接続され、他方の分岐通路３４に
は、放熱性の低い低放熱性通路部３７が接続されてい
る。これら高放熱性通路部３６と低放熱性通路部３７の
下流部は、ＮＯｘ触媒２６の上流側の１本の排気管２２
ｂに合流している。これにより、ＮＯｘ触媒２６の上流
側に、放熱特性の異なる２つの通路部３６，３７が並列
に設けられている。図３に示すように、低放熱性通路部
３７は、円管状に形成されている。一方、高放熱性通路
部３６は、放熱面積（排出ガスとの接触面積）を大きく
するために偏平な形状に形成され、低放熱性通路部３７
よりも排出ガスの放熱量が多くなるようになっている。

【００２９】また、分岐通路３３，３４には、モータ等
のアクチュエータ３８によって駆動される通路切換弁３
９が設けられている。この通路切換弁３９（図４参照）
は、アクチュエータ３８によって回動駆動される弁軸４
０に、高放熱性通路部３６側の分岐通路３３を開閉する
弁体４１と、低放熱性通路部３７側の分岐通路３４を開
閉する弁体４２とが、互いに直交するように取り付けら
れている。

【００３０】通路切換弁３９を低放熱性位置に切り換え
ると、弁体４１が高放熱性通路部３６側の分岐通路３３
を全閉状態にすると共に、弁体４２が低放熱性通路部３
７側の分岐通路３４を全開状態にして、排出ガスが低放
熱性通路部３７を流れるようになる。これにより、排出
ガスが高放熱性通路部３６を流れるときよりも、排出ガ
スの放熱量（排出ガスの温度低下幅）が減少するため、
ＮＯｘ触媒２６に流入する排出ガス温度が高くなる。

【００３１】一方、通路切換弁３９を高放熱性位置に切
り換えると、弁体４１が高放熱性通路部３６側の分岐通
路３３を全開状態にすると共に、弁体４２が低放熱性通
路部３７側の分岐通路３４を全閉状態にして、排出ガス
が高放熱性通路部３６を流れるようになる。これによ
り、排出ガスが低放熱性通路部３７を流れるときより
も、排出ガスの放熱量（排出ガスの温度低下幅）が増加
するため、ＮＯｘ触媒２６に流入する排出ガス温度が比
較的低くなる。

【００３２】尚、図２に示すように、高放熱性通路部３
６側の分岐通路３３には、排気圧を検出する圧力センサ
４３が設けられ、高放熱性通路部３６の下流部には、排
出ガス中の未燃ＨＣわ吸着するＨＣ吸着材４４が設けら
れている。

【００３３】ＥＣＵ３２は、エンジン運転中に、エンジ
ン運転状態に応じてストイキ運転（均質燃焼運転）とリ
ーン運転（成層燃焼運転）とを切り換える。ストイキ運
転では、空燃比をストイキ（理論空燃比）付近又はリッ
チに制御し、リーン運転では、空燃比をストイキよりも
リーンに制御して燃費を向上させる。例えば、高負荷
時、暖機運転時、ＮＯｘ触媒２６が未活性状態のとき等
にストイキ運転を実行し、それ以外のときには、リーン
運転を実行する。

【００３４】前述したように、ＮＯｘ触媒２６は、排出
ガスの空燃比がリーンのときに排出ガス中のＮＯｘを吸
蔵し、空燃比がストイキ付近又はリッチになったときに
吸蔵ＮＯｘを還元浄化して放出する特性を持っているた
め、ＥＣＵ３２は、リーン運転中にＮＯｘ触媒２６のＮ
Ｏｘ吸蔵量が飽和するのを防止するために、リーン運転
中に、時々、空燃比を一時的にリッチ側（又はストイ
キ）に制御するリッチスパイク制御を実行して、ＮＯｘ
触媒２６の吸蔵ＮＯｘを還元浄化するようにしている。

【００３５】ところで、ＮＯｘ触媒２６は、図５に示す
ように、ＮＯｘ触媒２６の温度が所定の温度領域（例え
ば３００〜５００℃）のときに高いＮＯｘ浄化率を示す
という特性を持っている。

【００３６】そこで、ＥＣＵ３２は、後述する図１０乃
至図１４の各プログラムを実行することで、ＮＯｘ触媒
２６の温度を推定し、その触媒温度推定値に応じて排出
ガス温度調節装置２５を制御することで、ＮＯｘ触媒２
６に流入する排出ガスの温度を調節してＮＯｘ触媒２６
の温度を高ＮＯｘ浄化率温度領域内に制御するようにし
ている。

【００３７】ここで、ＥＣＵ３２による触媒温度推定値
の演算処理の概要を図６乃至図９を用いて説明する。図
６は、ＥＣＵ３２の演算処理機能で実現する触媒温度推
定手段４５の基本的な構成を概略的に示す機能ブロック
図である。

【００３８】図６に示すように、触媒温度推定手段４５
は、触媒温度推定値算出手段４６で、現在のエンジン運
転状態に応じた触媒温度推定値ＴＭＰＳＭを算出し、セ
ンサ位置温度推定値算出手段４７で、この触媒温度推定
値ＴＭＰＳＭと、ＮＯｘ触媒２６と排出ガス温度センサ
２８の位置関係とに基づいて排出ガス温度センサ２８の
位置における排出ガス温度の推定値（以下「センサ位置
温度推定値」という）ＴＭＰＯＳＭを算出する（図７参
照）。

【００３９】このセンサ位置温度推定値ＴＭＰＯＳＭ
と、排出ガス温度センサ２８で検出した排出ガス温度
（以下「センサ位置温度検出値」という）ＴＭＰＳＥＮ
Ｓとの偏差が触媒温度推定値ＴＭＰＳＭのずれに相当す
るものと見なして、そのずれを補正するために、推定値
補正量算出手段４８で、センサ位置温度検出値ＴＭＰＳ
ＥＮＳとセンサ位置温度推定値ＴＭＰＯＳＭとの偏差を
触媒温度推定値ＴＭＰＳＭに対する推定値補正量ＤＬＴ
ＭＰとして算出する。ＤＬＴＭＰ＝ＴＭＰＳＥＮＳ−ＴＭＰＯＳＭ

【００４０】ところで、エンジン運転状態に応じてエン
ジン１１から排出される排気熱量（排出ガス流量や排出
ガス温度）が変化するが、エンジン１１から排出された
排出ガスがＮＯｘ触媒２６に流入するまでには多少の時
間がかかるため、エンジン運転状態の変化がＮＯｘ触媒
２６の温度変化として現れるまでに多少の時間遅れがあ
る。この時間遅れ特性は、排出ガス流量（排出ガス流
速）等によって変化し、更に、排出ガス流量（排出ガス
流速）はエンジン運転状態によって変化するという関係
がある。

【００４１】そこで、触媒温度推定値算出手段４６は、
現在のエンジン運転状態に応じた触媒温度推定値ＴＭＰ
ＳＭを算出する際に、まず、触媒上昇可能温度算出手段
４９で、現在のエンジン回転速度と負荷（例えば吸気管
圧力）に応じてＮＯｘ触媒２６の上昇可能な温度（以下
「触媒上昇可能温度」という）ＴＭＰを算出すると共
に、第１の時定数算出手段５０で、ＮＯｘ触媒２６の温
度変化特性の時定数に相当する第１の時定数ＳＴＩＭを
負荷等のエンジン運転状態に応じて算出する。

【００４２】そして、次式により触媒上昇可能温度ＴＭ
Ｐを推定値補正量ＤＬＴＭＰで補正して補正後の触媒上
昇可能温度ＴＭＰＨを求める。ＴＭＰＨ＝ＴＭＰ＋ＤＬＴＭＰ

【００４３】この後、前回の触媒温度推定値ＴＭＰＳＭ
(n-1) と第１の時定数ＳＴＩＭを用いて、補正後の触媒
上昇可能温度ＴＭＰＨを次式によりなまし処理すること
で、今回の触媒温度推定値ＴＭＰＳＭ(n) を求める。ＴＭＰＳＭ(n) ＝ＴＭＰＳＭ(n-1)＋｛ＴＭＰＨ−ＴＭ
ＰＳＭ(n-1) ｝／ＳＴＩＭ

【００４４】これにより、図８に示すように、負荷等の
エンジン運転状態の変化に応じて触媒上昇可能温度ＴＭ
ＰＨを変化させ、この触媒上昇可能温度ＴＭＰＨの変化
に対して、第１の時定数ＳＴＩＭによって負荷等のエン
ジン運転状態に応じた適度な時間遅れを持たせながら触
媒温度推定値ＴＭＰＳＭを変化させることができ、実際
の触媒温度の挙動を精度良く反映させた触媒温度推定値
ＴＭＰＳＭを算出することができる。

【００４５】また、排出ガスがＮＯｘ触媒２６から排出
ガス温度センサ２８の位置まで流れるには多少の時間が
かかるため、ＮＯｘ触媒２６の温度変化が排出ガス温度
センサ２８の出力変化（センサ位置温度検出値の変化）
として現れるまでに多少の時間遅れがあり、この時間遅
れ特性が排出ガス流量（排出ガス流速）等によって変化
する。

【００４６】そこで、センサ位置温度推定値算出手段４
７は、センサ位置温度推定値ＴＭＰＯＳＭを算出する際
に、排出ガスがＮＯｘ触媒２６から排出ガス温度センサ
２８の位置まで流れる過程で放熱により生じる排出ガス
温度低下分ＣＯＮＴを考慮して、センサ位置温度ベース
値算出手段５１で、次式により触媒温度推定値ＴＭＰＳ
Ｍから排出ガス温度低下分ＣＯＮＴを差し引いてセンサ
位置温度ベース値ＴＭＰＯＦＳを求める。ＴＭＰＯＦＳ＝ＴＭＰＳＭ−ＣＯＮＴ

【００４７】このセンサ位置温度ベース値ＴＭＰＯＦＳ
は、触媒温度推定値ＴＭＰＳＭを基準にして排出ガス温
度センサ２８の位置における排出ガス温度を推定した値
である。

【００４８】そして、第２の時定数算出手段５２で、排
出ガス温度センサ２８の位置における排出ガス温度変化
特性の時定数に相当する第２の時定数ＯＴＩＭを、負荷
等のエンジン運転状態に応じて算出する。

【００４９】その後、前回のセンサ位置温度推定値ＴＭ
ＰＯＳＭ(n-1) と第２の時定数ＯＴＩＭを用いて、セン
サ位置温度ベース値ＴＭＰＯＦＳを次式によりなまし処
理することで、今回のセンサ位置温度推定値ＴＭＰＯＳ
Ｍ(n) を求める。ＴＭＰＯＳＭ(n) ＝ＴＭＰＯＳＭ(n-1)＋｛ＴＭＰＯＳ
Ｍ(n-1) −ＴＭＰＯＦＳ｝／ＯＴＩＭ

【００５０】これにより、図９に示すように、触媒温度
推定値ＴＭＰＳＭの変化に応じてセンサ位置温度ベース
値ＴＭＰＯＦＳを変化させ、そのセンサ位置温度ベース
値ＴＭＰＯＦＳの変化に対して、第２の時定数ＯＴＩＭ
によって負荷等のエンジン運転状態に応じた適度な時間
遅れを持たせながらセンサ位置温度推定値ＴＭＰＯＳＭ
を変化させることができ、実際の触媒温度の挙動を精度
良く反映させたセンサ位置温度推定値ＴＭＰＯＳＭを算
出することができる。以下、ＥＣＵ３２が実行する図１
０乃至図１４の各プログラムの処理内容を説明する。

【００５１】［触媒温度制御］図１０に示す触媒温度制
御プログラムは、イグニッションスイッチ（図示せず）
のオン後に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいう
触媒温度制御手段としての役割を果たす。本プログラム
が起動されると、まず、ステップ１０１で、後述する図
１１に示す触媒温度推定プログラムを実行して、ＮＯｘ
触媒２６の触媒温度推定値ＴＭＰＳＭを算出した後、ス
テップ１０２に進み、この触媒温度推定値ＴＭＰＳＭが
切換判定値αよりも低いか否かを判定する。この切換判
定値αは、ＮＯｘ触媒２６の高ＮＯｘ浄化率温度領域の
下限温度よりも少し高い温度に設定されている。

【００５２】もし、このステップ１０２で、触媒温度推
定値ＴＭＰＳＭが切換判定値αよりも低いと判定されれ
ば、ステップ１０３に進み、排出ガス温度調節装置２５
の通路切換弁３９を低放熱性位置に切り換えて、低放熱
性通路部３７に排出ガスを流す。これにより、排出ガス
の放熱量（排出ガスの温度低下幅）を減少させて、ＮＯ
ｘ触媒２６に流入する排出ガス温度を高めることで、Ｎ
Ｏｘ触媒２６の温度を高ＮＯｘ浄化率温度領域の下限温
度よりも高い温度に維持する。

【００５３】一方、上記ステップ１０２で、触媒温度推
定値ＴＭＰＳＭが切換判定値α以上であると判定された
場合には、ステップ１０４に進み、触媒温度推定値ＴＭ
ＰＳＭが切換判定値β以上であるか否かを判定する。こ
の切換判定値βは、上記ステップ１０２で用いる切換判
定値αよりも高く、ＮＯｘ触媒２６の高ＮＯｘ浄化率温
度領域の上限温度よりも少し低い温度に設定されてい
る。

【００５４】このステップ１０４で、触媒温度推定値Ｔ
ＭＰＳＭが切換判定値β以上であると判定されれば、ス
テップ１０５に進み、排出ガス温度調節装置２５の通路
切換弁３９を高放熱性位置に切り換えて、高放熱性通路
部３６に排出ガスを流す。これにより、排出ガスの放熱
量（排出ガスの温度低下幅）を増加させて、ＮＯｘ触媒
２６に流入する排出ガス温度を低下させることで、ＮＯ
ｘ触媒２６の温度を高ＮＯｘ浄化率温度領域の上限温度
よりも低い温度に維持する。

【００５５】また、触媒温度推定値ＴＭＰＳＭが切換判
定値α以上、且つ、切換判定値βよりも低い（α≦ＴＭ
ＰＳＭ＜β）と判定された場合には、排出ガス温度調節
装置２５の通路切換弁３９を現在の位置に引き続き保持
して、現在選択されている通路（低放熱性通路部３７又
は高放熱性通路部３６）に排出ガスを流し続ける。

【００５６】以上のようにして触媒温度推定値ＴＭＰＳ
Ｍに応じて排出ガス温度調節装置２５の通路切換弁３９
を切り換えて、排出ガスの通過経路を低放熱性通路部３
７と高放熱性通路部３６との間で切り換えることで、Ｎ
Ｏｘ触媒２６に流入する排出ガス温度を調節してＮＯｘ
触媒２６の温度を高ＮＯｘ浄化率温度領域内に制御す
る。

【００５７】本プログラムでは、通路切換弁３９を低放
熱性位置と高放熱性位置との間で切り換える際の切換判
定値にヒステリシスを持たせるようにしたので、通路切
換弁３９が頻繁に切り換わるチャタリング現象を防止す
ることができる。

【００５８】［触媒温度推定］一方、前記ステップ１０
１で、図１１に示す触媒温度推定プログラムが起動され
ると、まず、ステップ２０１で、冷却水温センサ２０で
検出した冷却水温を読み込んだ後、ステップ２０２に進
み、冷却水温が暖機判定値ＣＴＨＷ以上であるか否かを
判定する。もし、冷却水温が暖機判定値ＣＴＨＷよりも
低ければ、暖機が完了していないため、ＮＯｘ触媒２６
の温度が高ＮＯｘ浄化率温度領域よりも低いと判断し
て、ステップ２０３に進み、触媒温度推定値ＴＭＰＳＭ
を初期値ＴＭＰＳＭ0 に設定する。この初期値ＴＭＰＳ
Ｍ0 は、切換判定値αよりも低い温度に設定されてい
る。これにより、冷却水温が暖機判定値ＣＴＨＷよりも
低く、触媒温度推定値ＴＭＰＳＭが初期値ＴＭＰＳＭ0
（＜α）に設定される期間は、図１０のステップ１０２
で、必ず「Ｙｅｓ」と判定されるため、低放熱性通路部
３７に排出ガスが流されて、ＮＯｘ触媒２６に流入する
排出ガス温度が高められ、ＮＯｘ触媒２６の暖機が促進
される。

【００５９】その後、上記ステップ２０２で、冷却水温
が暖機判定値ＣＴＨＷ以上であるとを判定された時点
で、ステップ２０４に進み、後述する図１２に示す推定
値補正量算出プログラムを実行して、触媒温度推定値Ｔ
ＭＰＳＭを補正するための推定値補正量ＤＬＴＭＰを算
出する。

【００６０】この後、ステップ２０５で、後述する図１
３に示す触媒温度推定値算出プログラムを実行して、触
媒温度推定値ＴＭＰＳＭを算出し、次のステップ２０６
で、後述する図１４に示すセンサ位置温度推定値算出プ
ログラムを実行して、センサ位置ガス温度推定値ＴＭＰ
ＯＳＭを算出する。

【００６１】［推定値補正量算出］図１２に示す推定値
補正量算出プログラム（図１１のステップ２０４）で
は、まず、ステップ３０１で、排出ガス温度センサ２８
で検出した排出ガス温度（センサ位置温度検出値）ＴＭ
ＰＳＥＮＳを読み込んだ後、ステップ３０２に進み、次
式によりセンサ位置温度検出値ＴＭＰＳＥＮＳとセンサ
位置温度推定値ＴＭＰＯＳＭとの偏差を推定値補正量Ｄ
ＬＴＭＰとして算出する。ＤＬＴＭＰ＝ＴＭＰＳＥＮＳ−ＴＭＰＯＳＭ

【００６２】［触媒温度推定値算出］図１３に示す触媒
温度推定値算出プログラム（図１１のステップ２０５）
では、まず、ステップ４０１で、クランク角センサ２１
で検出したエンジン回転速度を読み込んだ後、ステップ
４０２で、負荷（例えば吸気管圧力センサ１８で検出し
た吸気管圧力）を読み込み、ステップ４０３で、エアフ
ロメータ１４で検出した吸入空気量を読み込む。

【００６３】この後、ステップ４０４に進み、触媒上昇
可能温度ＴＭＰのマップを検索して、現在のエンジン回
転速度と負荷（例えば吸気管圧力）に応じた触媒上昇可
能温度ＴＭＰを求める。この触媒上昇可能温度ＴＭＰの
マップは、予め、実験、シミュレーション等によって設
定され、ＥＣＵ３２のＲＯＭに記憶されている。尚、触
媒上昇可能温度ＴＭＰを算出する際に、エンジン運転状
態の他に、走行条件（例えば車速）や外気温も考慮する
ようにしても良い。

【００６４】この後、ステップ４０５に進み、第１の時
定数ＳＴＩＭのマップを検索して、現在の負荷（例えば
吸入空気量）に応じた第１の時定数ＳＴＩＭを求める。
この第１の時定数ＳＴＩＭのマップは、予め、実験、シ
ミュレーション等によって設定され、ＥＣＵ３２のＲＯ
Ｍに記憶されている。

【００６５】この後、ステップ４０６に進み、次式によ
り触媒上昇可能温度ＴＭＰを推定値補正量ＤＬＴＭＰで
補正して補正後の触媒上昇可能温度ＴＭＰＨを求める。ＴＭＰＨ＝ＴＭＰ＋ＤＬＴＭＰ

【００６６】この後、ステップ４０７に進み、前回の触
媒温度推定値ＴＭＰＳＭ(n-1) と第１の時定数ＳＴＩＭ
を用いて、補正後の触媒上昇可能温度ＴＭＰＨを次式に
よりなまし処理することで、今回の触媒温度推定値ＴＭ
ＰＳＭ(n) を求める。ＴＭＰＳＭ(n) ＝ＴＭＰＳＭ(n-1)＋｛ＴＭＰＨ−ＴＭ
ＰＳＭ(n-1) ｝／ＳＴＩＭ

【００６７】これにより、エンジン運転状態に応じた触
媒上昇可能温度ＴＭＰＨの変化に対して、負荷（例えば
吸入空気量）に応じた適度な時間遅れを持たせながら触
媒温度推定値ＴＭＰＳＭを変化させて（図８参照）、実
際の触媒温度の挙動を精度良く反映させた触媒温度推定
値ＴＭＰＳＭを算出する。

【００６８】［センサ位置温度推定値算出］図１４に示
すセンサ位置温度推定値算出プログラム（図１１のステ
ップ２０６）では、まず、ステップ５０１で、第２の時
定数ＯＴＩＭのマップを検索して、現在の負荷（例えば
吸入空気量）に応じた第２の時定数ＯＴＩＭを求める。
この第２の時定数ＯＴＩＭのマップは、予め、実験、シ
ミュレーション等によって設定され、ＥＣＵ３２のＲＯ
Ｍに記憶されている。

【００６９】この後、ステップ５０２に進み、ＮＯｘ触
媒２６の位置から排出ガス温度センサ２８の位置まで排
出ガスが流れる際の排出ガス温度低下分ＣＯＮＴを考慮
して、次式により触媒温度推定値ＴＭＰＳＭから排出ガ
ス温度低下分ＣＯＮＴだけ差し引いてセンサ位置温度ベ
ース値ＴＭＰＯＦＳを求める。ＴＭＰＯＦＳ＝ＴＭＰＳＭ−ＣＯＮＴ

【００７０】尚、排出ガス温度低下分ＣＯＮＴは、演算
処理の簡略化のために予め設定した固定値としても良い
が、エンジン運転状態、走行条件（例えば車速）、外気
温等に応じて変化させるようにしても良い。

【００７１】この後、ステップ５０３で、前回のセンサ
位置温度推定値ＴＭＰＯＳＭ(n-1)と第２の時定数ＯＴ
ＩＭを用いて、センサ位置温度ベース値ＴＭＰＯＦＳを
次式によりなまし処理することで、今回のセンサ位置温
度推定値ＴＭＰＯＳＭ(n) を求める。ＴＭＰＯＳＭ(n) ＝ＴＭＰＯＳＭ(n-1)＋｛ＴＭＰＯＳ
Ｍ(n-1) −ＴＭＰＯＦＳ｝／ＯＴＩＭ

【００７２】これにより、図９に示すように、触媒温度
推定値ＴＭＰＳＭに応じたセンサ位置温度ベース値ＴＭ
ＰＯＦＳの変化に対して、負荷（例えば吸入空気量）に
応じた適度な時間遅れを持たせながらセンサ位置温度推
定値ＴＭＰＯＳＭを変化させて（図９参照）、実際の触
媒温度の挙動を精度良く反映させたセンサ位置温度推定
値ＴＭＰＯＳＭを算出する。

【００７３】以上説明した本実施形態の触媒温度制御の
効果を図１５を用いて従来の触媒温度制御と比較して説
明する。一般に、エンジン運転状態等によっては、ＮＯ
ｘ触媒２６の温度の挙動と、その下流側に設置された排
出ガス温度センサ２８の出力（排出ガス温度の検出値）
の挙動とが異なってきて、触媒温度と排出ガス温度セン
サ２８の出力（排出ガス温度の検出値）との対応関係が
ずれてくることがある。

【００７４】しかし、従来の触媒温度制御では、ＮＯｘ
触媒の下流側に設置した排出ガス温度センサの出力（排
出ガス温度の検出値）をそのまま触媒温度と見なして排
出ガス温度を制御するようにしているため、図１５に点
線で示すように、ＮＯｘ触媒２６の温度変動幅が大きく
なって、実際の触媒温度を高ＮＯｘ浄化率温度領域内に
精度良く制御することができない。そのため、図１５に
示すｔ1 〜ｔ2 の期間やｔ3 〜ｔ4 の期間では、実際の
触媒温度が高ＮＯｘ浄化率温度領域から外れてＮＯｘ浄
化率が低下してしまう。

【００７５】これに対して、本実施形態の触媒温度制御
では、排出ガス温度センサ２８の出力に加えて、エンジ
ン運転状態や排気系の温度変化特性を考慮して、触媒温
度を推定するようにしたので、エンジン運転状態や排気
系の温度変化特性を反映させた触媒温度を推定すること
ができて、触媒温度の推定精度を向上でき、触媒温度推
定値と実際の触媒温度とのずれを小さくすることができ
る。そして、このような精度の良い触媒温度推定値ＴＭ
ＰＳＭを用いて排出ガス温度調節装置２５を制御して、
ＮＯｘ触媒２６の温度を制御するようにしたので、図１
５に実線で示すように、エンジン運転状態に左右されず
に、ＮＯｘ触媒２６の温度を高ＮＯｘ浄化率温度領域内
に精度良く制御することができて、全運転領域で高いＮ
Ｏｘ浄化率を確保することができ、排気エミッションを
低減することができる。

【００７６】しかも、本実施形態では、触媒温度推定値
ＴＭＰＳＭからセンサ位置温度推定値ＴＭＰＯＳＭを算
出し、そのセンサ位置温度推定値ＴＭＰＯＳＭと排出ガ
ス温度センサ２８の出力（センサ位置温度検出値）ＴＭ
ＰＳＥＮＳとの偏差が、触媒温度推定値ＴＭＰＳＭのず
れに相当するものと見なして、そのずれを補正するため
の推定値補正量ＤＬＴＭＰ（＝ＴＭＰＳＥＮＳ−ＴＭＰ
ＯＳＭ）を算出し、この推定値補正量ＤＬＴＭＰを用い
て触媒温度推定値ＴＭＰＳＭを補正するようにしたの
で、排出ガス温度センサ２８の出力ＴＭＰＳＥＮＳを基
準値として、精度良く補正した触媒温度推定値ＴＭＰＳ
Ｍを求めることができる。

【００７７】また、本実施形態では、触媒温度推定値Ｔ
ＭＰＳＭを算出する際に、エンジン運転状態に応じて触
媒上昇可能温度ＴＭＰを算出すると共に、負荷（例えば
吸入空気量）に応じて第１の時定数ＳＴＩＭを算出し、
推定値補正量ＤＬＴＭＰで補正した触媒上昇可能温度Ｔ
ＭＰＨを第１の時定数ＳＴＩＭを用いてなまし処理して
触媒温度推定値ＴＭＰＳＭを求めるようにしたので、実
際の触媒温度の挙動を精度良く反映した触媒温度推定値
ＴＭＰＳＭを算出することができ、触媒温度推定値ＴＭ
ＰＳＭの算出精度を向上することができる。

【００７８】尚、本実施形態では、触媒上昇可能温度Ｔ
ＭＰをエンジン回転速度と吸気管圧力を用いて算出した
が、例えば、エンジン回転速度、吸入空気量、吸気管圧
力、燃料噴射量のうちの１つ又は２つ以上を用いて触媒
上昇可能温度ＴＭＰを算出するようにしても良く、要
は、エンジン運転状態の少なくとも１つのパラメータを
用いて触媒上昇可能温度ＴＭＰを算出するようにすれば
良い。

【００７９】また、本実施形態では、第１の時定数ＳＴ
ＩＭを吸入空気量を用いて算出したが、例えば、吸入空
気量、吸気管圧力、燃料噴射量のうちの１つ又は２つ以
上を用いて第１の時定数ＳＴＩＭを算出するようにして
も良く、要は、エンジン運転状態の少なくとも１つのパ
ラメータを用いて第１の時定数ＳＴＩＭを算出するよう
にすれば良い。

【００８０】また、本実施形態では、センサ位置温度推
定値ＴＭＰＯＳＭを算出する際に、触媒温度推定値ＴＭ
ＰＳＭから排出ガス温度低下分ＣＯＮＴを差し引いてセ
ンサ位置温度ベース値ＴＭＰＯＦＳを算出すると共に、
負荷（例えば吸入空気量）に応じて第２の時定数ＯＴＩ
Ｍを算出し、センサ位置温度ベース値ＴＭＰＯＦＳを第
２の時定数ＯＴＩＭを用いてなまし処理したセンサ位置
温度推定値ＴＭＰＯＳＭを求めるようにしたので、実際
の触媒温度の挙動を精度良く反映させたセンサ位置温度
推定値ＴＭＰＯＳＭを求めることができ、センサ位置温
度推定値ＴＭＰＯＳＭの算出精度を向上することができ
る。

【００８１】尚、本実施形態では、第２の時定数ＯＴＩ
Ｍを吸入空気量を用いて算出したが、例えば、吸入空気
量、吸気管圧力、燃料噴射量のうちの１つ又は２つ以上
を用いて第２の時定数ＯＴＩＭを算出するようにしても
良く、要は、エンジン運転状態の少なくとも１つのパラ
メータを用いて第２の時定数ＯＴＩＭを算出するように
すれば良い。

【００８２】また、本実施形態では、排出ガス温度調節
装置２５に放熱特性の異なる２つの通路部３６，３７を
並列に設けて、触媒温度推定値ＴＭＰＳＭに応じて排出
ガスの通過経路を放熱特性の異なる２つの通路部３６，
３７間で切り換えるようにしたが、放熱特性の異なる３
つ以上の通路部を並列に設けて、触媒温度推定値ＴＭＰ
ＳＭに応じて排出ガスの通過経路を放熱特性の異なる３
つ以上の通路部間で切り換えるようにしても良い。

【００８３】或は、放熱特性の異なる複数の通路部を流
れる排出ガス流量割合を調節して、ＮＯｘ触媒２６に流
入する排出ガス温度を調節するようにしても良い。その
他、排出ガス温度調節装置２５の構成は適宜変更しても
良い。

【００８４】また、本実施形態では、ＮＯｘ触媒２６の
下流側に排出ガス温度センサ２８を配置したが、ＮＯｘ
触媒２６の上流側（但し排出ガス温度調節装置２５の下
流側）に排出ガス温度センサ２８を配置した構成として
も良い。

【００８５】更に、本発明の適用範囲は、筒内噴射式エ
ンジンの排出ガス浄化システムに限定されず、ＮＯｘ触
媒を搭載した排出ガス浄化システムに広く適用すること
ができる。

【００８６】また、本発明は、ＮＯｘ触媒を搭載した排
出ガス浄化システムに限定されず、三元触媒やＨＣ触媒
等の他の触媒を搭載した排出ガス浄化システムに広く適
用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態におけるエンジン制御シス
テム全体の概略構成図

【図２】排出ガス温度調節装置の概略構成図

【図３】高放熱性通路部及び低放熱性通路部の縦断面図

【図４】通路切換弁の外観斜視図

【図５】ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ浄化率の温度特性を
示す図

【図６】ＥＣＵの演算処理機能で実現する触媒温度推定
手段の基本的な構成を概略的に示す機能ブロック図

【図７】推定値補正量ＤＬＴＭＰの算出方法を説明する
ための図

【図８】触媒温度推定値ＴＭＰＳＭの挙動を示すタイム
チャート

【図９】センサ位置温度推定値ＴＭＰＯＳＭの挙動を示
すタイムチャート

【図１０】触媒温度制御プログラムの処理の流れを示す
フローチャート

【図１１】触媒温度推定プログラムの処理の流れを示す
フローチャート

【図１２】推定値補正量算出プログラムの処理の流れを
示すフローチャート

【図１３】触媒温度推定値算出プログラムの処理の流れ
を示すフローチャート

【図１４】センサ位置温度推定値算出プログラムの処理
の流れを示すフローチャート

【図１５】本実施形態の触媒温度制御の挙動を従来の触
媒温度制御の挙動と対比して示すタイムチャート

【符号の説明】

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１４…エ
アフローメータ、１８…吸気管圧力センサ、２０…冷却
水温センサ、２１…クランク角センサ、２２…排気管
（排出ガス通路）、２５…排出ガス温度調節装置、２６
…ＮＯｘ触媒、２８…排出ガス温度センサ、３２…ＥＣ
Ｕ（触媒温度制御手段）、３６…高放熱性通路部、３７
…低放熱性通路部、３９…通路切換弁、４５…触媒温度
推定手段、４６…触媒温度推定値算出手段、４７…セン
サ位置温度推定値算出手段、４８…推定値補正量算出手
段、４９…触媒上昇可能温度算出手段、５０…第１の時
定数算出手段、５１…センサ位置温度ベース値算出手
段、５２…第２の時定数算出手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５Ａ (72)発明者田中比呂志愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内Ｆターム(参考） 3G084 AA04 BA24 BA25 DA04 DA10 DA25 EB08 EB11 EB13 EC04 FA00 FA07 FA18 FA20 FA27 FA29 FA33 FA38 3G091 AA12 AA17 AA28 AB03 AB06 BA00 BA07 BA11 BA36 CA08 CA22 CA23 CA27 DB13 DC01 EA01 EA03 EA05 EA16 EA17 EA18 EA21 EA34 FB02 FC01 HA12 HA20 HA36 HA37 HA42 HB02 3G301 HA01 HA04 HA06 HA15 JA21 JA25 JA33 KA05 LB04 MA01 MA11 NA08 NA09 NC02 ND01 ND05 PA01Z PA07Z PD11Z PD12A PE01Z PE03Z PE08Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排出ガス通路に設けられ、排
出ガスを浄化するための触媒と、前記排出ガス通路に設けられ、排出ガスの温度を検出す
る排出ガス温度センサと、前記排出ガス温度センサの出力と、前記触媒と前記排出
ガス温度センサの位置関係とに基づいて前記触媒の温度
を推定する触媒温度推定手段とを備えていることを特徴
とする内燃機関の排出ガス浄化装置。
【請求項２】前記触媒温度推定手段で推定した触媒温
度推定値に基づいて前記触媒の温度を調整する触媒温度
制御手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載
の内燃機関の排出ガス浄化装置。
【請求項３】前記排出ガス通路に、排出ガスの放熱量
を調節して排出ガス温度を調節する排出ガス温度調節装
置を備え、前記触媒温度制御手段は、前記排出ガス温度
調節装置を制御することで、前記触媒に流入する排出ガ
スの温度を調節して該触媒の温度を浄化率の高くなる温
度領域内に制御することを特徴とする請求項２に記載の
内燃機関の排出ガス浄化装置。
【請求項４】前記排出ガス温度調節装置は、内燃機関
の排出ガス通路に並列に設けられた放熱特性の異なる複
数の通路部を備え、排出ガスを流す通路部の切り換え又
は各通路部の流量調節によって排出ガスの放熱量を調節
して排出ガス温度を調節することを特徴とする請求項３
に記載の内燃機関の排出ガス浄化装置。
【請求項５】前記触媒は、排出ガス中のＮＯｘを浄化
するＮＯｘ触媒であることを特徴とする請求項１乃至４
のいずれかに記載の内燃機関の排出ガス浄化装置。
【請求項６】前記触媒温度推定手段は、現在の内燃機
関の運転状態に応じた触媒温度推定値を算出する触媒温
度推定値算出手段と、前記触媒と前記排出ガス温度セン
サとの位置関係と前記触媒温度推定値とに基づいて前記
排出ガス温度センサの位置における排出ガス温度の推定
値（以下「センサ位置温度推定値」という）を算出する
センサ位置温度推定値算出手段とを備え、前記センサ位
置温度推定値と前記排出ガス温度センサの出力との偏差
に基づいて前記触媒温度推定値を補正することを特徴と
する請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の排出
ガス浄化装置。
【請求項７】前記触媒温度推定値算出手段は、内燃機
関の運転状態に基づいて前記触媒の上昇可能な温度（以
下「触媒上昇可能温度」という）を算出する触媒上昇可
能温度算出手段と、内燃機関の運転状態に基づいて前記
触媒の温度変化特性の時定数（以下「第１の時定数」と
いう）を算出する第１の時定数算出手段とを備え、前記
触媒上昇可能温度と前記第１の時定数とに基づいて前記
触媒温度推定値を算出することを特徴とする請求項６に
記載の内燃機関の排出ガス浄化装置。
【請求項８】前記触媒上昇可能温度算出手段は、内燃
機関の回転速度、吸入空気量、吸気管圧力、燃料噴射量
のうちの少なくとも１つに基づいて前記触媒上昇可能温
度を算出することを特徴とする請求項７に記載の内燃機
関の排出ガス浄化装置。
【請求項９】前記第１の時定数算出手段は、吸入空気
量、吸気管圧力、燃料噴射量のうちの少なくとも１つに
基づいて前記第１の時定数を算出することを特徴とする
請求項７又は８に記載の内燃機関の排出ガス浄化装置。
【請求項１０】前記センサ位置温度推定値算出手段
は、前記触媒温度推定値から前記触媒と前記排出ガス温
度センサの位置との間の排出ガス温度低下分を引き算す
ることで前記排出ガス温度センサの位置における排出ガ
ス温度を推定するためのセンサ位置温度ベース値を算出
する手段と、内燃機関の運転状態に基づいて前記排出ガ
ス温度センサの位置における排出ガス温度変化特性の時
定数（以下「第２の時定数」という）を算出する第２の
時定数算出手段とを備え、前記センサ位置温度ベース値
と前記第２の時定数とに基づいて前記センサ位置温度推
定値を算出することを特徴とする請求項６乃至９のいず
れかに記載の内燃機関の排出ガス浄化装置。
【請求項１１】前記第２の時定数算出手段は、吸入空
気量、吸気管圧力、燃料噴射量のうちの少なくとも１つ
に基づいて前記第２の時定数を算出することを特徴とす
る請求項１０に記載の内燃機関の排出ガス浄化装置。