JP2005090479A - エンジン排気ガス温度予測方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】始動の際の排気ガス温度と、始動後の運転中に排気管温度の影響を考慮して排気ガス温度とを正確に予測する、触媒コンバータ前端でのエンジン排気ガス温度予測方法を提供する。
【解決手段】始動の際には、始動オフ時に保存された排気ガス温度、始動時の吸気温度、及び再始動経過時間に基づいて排気ガス温度を予測し、運転中には、吸入空気充填率と回転速度で決まる正常状態基本排気ガス温度から、エンジンの状態変数と吸気量に基き、基本排気ガス温度及び排気管温度を算出し、さらにこれらを加重平均して排気ガス温度を予測する。
【選択図】図４
【解決手段】始動の際には、始動オフ時に保存された排気ガス温度、始動時の吸気温度、及び再始動経過時間に基づいて排気ガス温度を予測し、運転中には、吸入空気充填率と回転速度で決まる正常状態基本排気ガス温度から、エンジンの状態変数と吸気量に基き、基本排気ガス温度及び排気管温度を算出し、さらにこれらを加重平均して排気ガス温度を予測する。
【選択図】図４
Description
本発明は、エンジンなどの内燃機関の、触媒コンバータ前端の排気ガス温度を予測する方法に係り、より詳しくは、始動初期の触媒コンバータ前端の排気ガス温度を予測する方法と、運転中の触媒コンバータ前端の排気ガス温度を予測する方法とに関するものである。
一般に、エンジンから排出される排気ガスには、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素化合物（ＮＯｘ）などが含まれていると大気汚染を誘発するので、これを除去した状態で大気に放出しなければならない。
前記のように有害な排気ガスを浄化するための装置として触媒コンバータが用いられるが、前記触媒コンバータは、触媒担体（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）に白金（Ｐｔ）と少量のロジウム（Ｒｈ）とを混合したものが付着されて構成され、前記白金は、主に、一酸化炭素と炭化水素との酸化作用に用いられ、ロジウムは、主に、窒素化合物の還元作用に用いられる。
前記のようなエンジンからの排気ガスが、触媒が内蔵された触媒コンバータを通過する際に触媒に接触して触媒作用が起こる。
しかし、前記のような触媒は、その触媒作用が起こる温度範囲が制限されているので、触媒コンバータに供される排気ガスの、触媒コンバータ前端での温度を正確に予測する必要がある。
従来は、前記のような触媒コンバータ前端の排気ガス温度を予測する方法として、直接温度センサーを使用したり、エンジンの状態に関する複数の変数に基づいて、触媒コンバータ前端の排気ガス温度を予測していた。
前記従来の技術による排気ガス温度予測方法は、例えば、エンジンの吸入空気充填率及びエンジン回転速度に基づいて、予め設定されたマップから排気ガス温度を算出し、吸気温度を考慮して補正した後、シリンダー排気口から触媒コンバータ前端までの時間遅延を考慮してフィルタリングすることによって、触媒コンバータ前端の排気ガス温度を予測していた。
しかし、このような従来の技術による触媒コンバータ前端の排気ガス温度予測方法では、エンジンの始動オフ後に再始動する際に、初期値を予測することができず、また、始動後の運転中に、排気管温度が触媒コンバータ前端の排気ガス温度に与える影響が考慮されないので、正確な排気ガス温度を予測することができなかった。
特開２００３−０１３７８６号公報
特開平０８−０３５４１８号公報
本発明は前記問題点を解決するためのものであって、エンジンの始動の際の、触媒コンバータ前端の排気ガス温度を正確に予測する、エンジン排気ガス温度予測方法を提供する。
また、本発明は、エンジンの始動後の運転中に、排気管温度の影響を考慮して触媒コンバータ前端の排気ガス温度を正確に予測する方法を提供する。
前記目的を達成するためになされた本発明によるエンジン排気ガス温度予測方法は、エンジンの始動時の、触媒コンバータ前端の排気ガス温度を予測する方法であって、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）において、前回の始動オフの際、オフ直前の触媒コンバータ前端の排気ガス温度の値を保存して、始動オフ時触媒コンバータ前端排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＯＦＦ）とし、エンジン吸気部に備えた温度センサーにより検出した始動オン時の吸気温度を始動時吸気温度（ＩＮＴ）とし、前記始動オフ時触媒コンバータ前端排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＯＦＦ）、前記始動時吸気温度（ＩＮＴ）、及び再始動時間（ΔＴ、前回の始動オフ後から始動時までの経過時間）、に基づいて、始動時の触媒コンバータ前端排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＳＴ）の予測値を算出する、ことを特徴とする。
好ましくは、前記始動オフ時触媒コンバータ前端排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＯＦＦ）と前記始動時吸気温度（ＩＮＴ）の差を算出する段階；前記再始動時間（ΔＴ）により特性係数（Ｋ１）を算出する段階と；前記差と前記特性係数（Ｋ１）の積を算出する段階と；前記積と前記始動時吸気温度（ＩＮＴ）の和を算出して、前記始動時の触媒コンバータ前端排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＳＴ）の予測値を得る段階と；を含む手順で、数式：
ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＳＴ＝（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＯＦＦ−ＩＮＴ）＊Ｋ１＋ＩＮＴ
により、前記始動時の触媒コンバータ前端排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＳＴ）の予測値を得る、ことを特徴とする。
ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＳＴ＝（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＯＦＦ−ＩＮＴ）＊Ｋ１＋ＩＮＴ
により、前記始動時の触媒コンバータ前端排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＳＴ）の予測値を得る、ことを特徴とする。
好ましくは、前記特性係数（Ｋ１）を算出する段階は、予め設定されたマップに基づいて行われる、ことを特徴とする。
好ましくは、前記マップは、前記再始動時間（ΔＴ）が増加するのに伴って、前記特性係数（Ｋ１）が１から０に収斂するように設定されている、ことを特徴とする。
また、前記目的を達成するためになされた本発明によるエンジン排気ガス温度予測方法は、エンジンの運転中の、触媒コンバータ前端の排気ガス温度を予測する方法であって、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）において、エンジンの吸気部に備えた測定手段により検出した吸気量から算出した吸入空気充填率と、速度センサーによって検出したエンジン回転速度とに基づいて、正常状態基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＢＡＳＥ）を算出する段階と；前記正常状態基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＢＡＳＥ）を、予め設定されたエンジンの状態変数の値を考慮して補正して、修正正常状態排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ）を算出する段階と；前記修正正常状態排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ）に基づいて、時間遅延を考慮した関数演算によって、触媒コンバータ前端基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ）及び触媒コンバータ前端排気管温度（ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ）を算出する段階と；前記触媒コンバータ前端基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ）及び前記触媒コンバータ前端排気管温度（ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ）に、各々設定された加重値をかけた後に加算して、運転中の触媒コンバータ前端排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ）の予測値を得る段階と；を含むことを特徴とする。
好ましくは、前記エンジンの状態変数は、触媒温度、エンジン点火角、空気過剰率、冷却水温度のうちの一つ以上を含むことを特徴とする。
好ましくは、前記修正正常状態排気ガス温度を算出する段階は、複数の予め設定されたマップに基づいて行われることを特徴とする。
好ましくは、前記触媒コンバータ前端基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ）及び触媒コンバータ前端排気管温度（ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ）を算出する段階は、エンジンの吸気量により、第１フィルターの時間遅延定数（Ｋ２）を算出する段階と；前記修正正常状態排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ）と前記第１フィルターの時間遅延定数（Ｋ２）により、排気ガス温度に対する時間遅延関数（ＴＤ＿ＥＧ）の値を算出して、前記触媒コンバータ前端基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ）とする段階と；エンジンの吸気量（Ｉｎｔａｋｅ＿Ｒａｔｅ）により、第２フィルターの時間遅延定数（Ｋ３）を算出する段階と；前記修正正常状態排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ）と前記第２フィルターの時間遅延定数（Ｋ３）により、排気管温度に対する時間遅延関数（ＴＤ＿ＥＧ）の値を算出して、前記触媒コンバータ前端排気管温度（ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ）とする段階と；を含む手順で、数式：
ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ＝ＴＤ＿ＥＧ（Ｋ２，ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ）
により、前記触媒コンバータ前端基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ）を得、
ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ＝ＴＤ＿ＭＮＦ（Ｋ３，ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ）
により、前記触媒コンバータ前端排気管温度（ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ）を得る、ことを特徴とする。
ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ＝ＴＤ＿ＥＧ（Ｋ２，ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ）
により、前記触媒コンバータ前端基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ）を得、
ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ＝ＴＤ＿ＭＮＦ（Ｋ３，ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ）
により、前記触媒コンバータ前端排気管温度（ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ）を得る、ことを特徴とする。
好ましくは、前記排気ガス温度に対する時間遅延関数の時間遅延定数（Ｋ２）は、排気管温度に対する時間遅延関数の時間遅延定数（Ｋ３）より小さいことを特徴とする。
好ましくは、前記運転中の触媒コンバータ前端排気ガス温度の予測値を得る段階は、エンジンの吸気量（Ｉｎｔａｋｅ＿Ｒａｔｅ）により、触媒コンバータ前端の排気ガス温度に対する加重値（Ｋ４）を算出する段階と；加重値（Ｋ４）と前記触媒コンバータ前端基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ）を乗算し第１の積とする段階と；数値１と加重値（Ｋ４）の差を算出し第２の加重値（１−Ｋ４）とする段階と；第２の加重値（１−Ｋ４）と前記触媒コンバータ前端排気管温度（ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ）を乗算し第２の積とする段階と；前記第１の積と前記第２の積の和を算出して、前記運転中の触媒コンバータ前端排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ）の予測値とする段階と；を含む手順で、数式：
ＥＧＴ＿ＣＡＴ＝Ｋ４＊ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ＋（１−Ｋ４）＊ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ
により、前記運転中の触媒コンバータ前端排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ）の予測値を得る、ことを特徴とする。
ＥＧＴ＿ＣＡＴ＝Ｋ４＊ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ＋（１−Ｋ４）＊ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ
により、前記運転中の触媒コンバータ前端排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ）の予測値を得る、ことを特徴とする。
本発明によるエンジン排気ガス温度予測方法によると、エンジンの始動オフ後に再始動する場合に、触媒コンバータ前端の排気ガス温度の正確な値を求めることができ、また、始動後の運転中に排気管温度が排気ガス温度に与える影響を考慮してあるので、触媒コンバータ前端の正確な排気ガス温度を予測することができる。
以下、添付した図面を参照して、前記特徴を有する本発明の実施例について、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。
本発明によるエンジン排気ガス温度予測方法は、車両のエンジンを制御するエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）、エンジン制御モジュール（ＥＣＭ）、又は、別途のコントローラによって行われる。以下これらを総称してエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）とする。
また、以下で表現される“予め設定されたマップ”は、前記エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）に設けられた保存手段、例えばロム（ＲＯＭ）にデータとして保存されており、対応するプログラムの実行により具現化される。
以下、本発明の第１実施例により、エンジンの始動の際に、シリンダーから排出される、触媒コンバータ前端での排気ガス温度を予測する方法を説明する。
本実施例は請求項１〜４に係るものである。
本実施例は請求項１〜４に係るものである。
図１にはエンジンの始動オフ後に再始動する際の、再始動時間（ΔＴ、前回の始動オフ時から再始動時までの経過時間）に対する、触媒コンバータ前端の排気ガス温度のグラフを示す。
このように、エンジンの始動オフ後に時間が経過するにつれ、始動時の触媒コンバータ前端の排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＳＴ）は、エンジンの始動オフ時の触媒コンバータ前端の排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＯＦＦ）より減少し、所定の時間が経過すると、始動時の触媒コンバータ前端の排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＳＴ）は始動時の吸気温度（ＩＮＴ）と同一になる。
すなわち、始動時の触媒コンバータ前端の排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＳＴ）は、前回の始動オフ時から始動までの経過時間が長いほど減少し、最終的には始動時の吸気温度に収斂する。
図２には、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）において、始動の際の排気ガス温度を、前記関係を反映して予測するためのフローダイアグラムを示す。前記フローダイアグラムは、次の数式１により表現できる。
［数式１］
ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＳＴ＝（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＯＦＦ−ＩＮＴ）＊Ｋ１＋ＩＮＴ
ここで、
ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＳＴ：始動時触媒コンバータ前端排気ガス温度
ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＯＦＦ：前回の始動オフの際、オフ直前に保存しておいた、始動オフ時触媒コンバータ前端排気ガス温度
ＩＮＴ：エンジン吸気部に備えた温度センサー（図示せず）により検出した、始動時吸気温度
Ｋ１：再始動時間（ΔＴ）によって決定される特性係数。
ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＳＴ＝（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＯＦＦ−ＩＮＴ）＊Ｋ１＋ＩＮＴ
ここで、
ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＳＴ：始動時触媒コンバータ前端排気ガス温度
ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＯＦＦ：前回の始動オフの際、オフ直前に保存しておいた、始動オフ時触媒コンバータ前端排気ガス温度
ＩＮＴ：エンジン吸気部に備えた温度センサー（図示せず）により検出した、始動時吸気温度
Ｋ１：再始動時間（ΔＴ）によって決定される特性係数。
特性係数（Ｋ１）は、予め設定されたマップから算出される。
こうして、エンジンの始動オフ後に再始動する際の、触媒コンバータ前端の排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＳＴ）の初期値を予測することができる。
こうして、エンジンの始動オフ後に再始動する際の、触媒コンバータ前端の排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＳＴ）の初期値を予測することができる。
以下、本発明の第２実施例により、エンジンの運転中に、シリンダーから排出される、触媒コンバータ前端での排気ガス温度を予測する方法を説明する。
本実施例は請求項５〜１０に係るものである。
本実施例は請求項５〜１０に係るものである。
図３には、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）において、運転中の触媒コンバータ前端の排気ガス温度地を算出するためのフローダイアグラムの前半を示す。
最初に、エンジンの吸気部に備えた測定手段（図示せず）により検出した吸気量から算出した吸入空気充填率（Ａｉｒ Ｃｈａｒｇｅ Ｒａｔｅ）と、速度センサー（図示せず）によって検出したエンジン回転速度（Ｅｎｇｉｎｅ ＲＰＭ）とに基づいて、予め設定されたマップから正常状態基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＢＡＳＥ）を算出し、前記正常状態基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＢＡＳＥ）に基づいて、複数の排気ガス温度補正過程を経て、修正正常状態排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ）を算出する。
前記正常状態基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＢＡＳＥ）に基づいて前記触媒コンバータ前端の修正正常状態排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ）を算出する場合、予め設定されたエンジンの状態変数として、触媒温度、エンジン点火角、空気過剰率（λ）、冷却水温度を選択して、各々に対応して備えた測定手段又は制御手段（図示せず）により対応する状態変数の値を検出又は算出し、これらの変数が運転中に正常な状態で排気ガス温度に与える影響を考慮して補正演算が行なわれる。
前記複数の補正演算は、ＥＣＵ中に予め設定されたマップによって行なわれる。
図４には、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）において、運転中の排気ガス温度を予測するためのフローダイアグラムの後半である、前記修正正常状態排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ）に基づいて、目的とする運転中の排気ガス温度、すなわち、触媒コンバータ前端排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ）を算出するためのフローダイアグラムを示す。
前記触媒コンバータ前端排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ）は、前記修正正常状態排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ）に基づいて各々算出された、触媒コンバータ前端基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ）と触媒コンバータ前端排気管温度（ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ）に、各々設定された加重値をかけて加算して算出する。
第１に、前記触媒コンバータ前端の基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ）は、前記修正正常状態排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ）から触媒コンバータ前端の排気ガス温度に対する時間遅延を考慮した関数演算によって算出される。排気ガス温度の時間遅延を考慮した第１フィルターの時間遅延定数（Ｋ２）は、エンジンの吸気量（Ｉｎｔａｋｅ＿Ｒａｔｅ）に基づいて決定される。
すなわち、前記触媒コンバータ前端の基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ）は、前記修正正常状態排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ）と、エンジンの吸気量（Ｉｎｔａｋｅ＿Ｒａｔｅ）により決定される第１フィルターの時間遅延定数（Ｋ２）とを変数とする、排気ガス温度に対する時間遅延関数（ＴＤ＿ＥＧ）である。
すなわち、前記触媒コンバータ前端の基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ）は、前記修正正常状態排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ）と、エンジンの吸気量（Ｉｎｔａｋｅ＿Ｒａｔｅ）により決定される第１フィルターの時間遅延定数（Ｋ２）とを変数とする、排気ガス温度に対する時間遅延関数（ＴＤ＿ＥＧ）である。
前記触媒コンバータ前端の基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ）は、次の数式２により表現できる。
［数式２］
ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ＝ＴＤ＿ＥＧ（Ｋ２，ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ）
ここで、
ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ：触媒コンバータ前端基本排気ガス温度
ＴＤ＿ＥＧ：排気ガス温度に対する時間遅延関数
Ｋ２：エンジンの吸気量（Ｉｎｔａｋｅ＿Ｒａｔｅ）により決定される第１フィルターの時間遅延定数
ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ：修正正常状態排気ガス温度。
ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ＝ＴＤ＿ＥＧ（Ｋ２，ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ）
ここで、
ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ：触媒コンバータ前端基本排気ガス温度
ＴＤ＿ＥＧ：排気ガス温度に対する時間遅延関数
Ｋ２：エンジンの吸気量（Ｉｎｔａｋｅ＿Ｒａｔｅ）により決定される第１フィルターの時間遅延定数
ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ：修正正常状態排気ガス温度。
前記排気ガスに対する時間遅延関数（ＴＤ＿ＥＧ）の時間遅延定数（Ｋ２）は、エンジンの吸気量（Ｉｎｔａｋｅ＿Ｒａｔｅ）にほぼ反比例して設定される。すなわち、エンジンの吸気量（Ｉｎｔａｋｅ＿Ｒａｔｅ）が増加するほど、触媒コンバータ前端に熱伝達が速かに行われ、触媒コンバータ前端の基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ）は、修正正常状態排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ）に急速に追従する。
前記時間遅延定数（Ｋ２）は、予め設定されたマップから算出される。
第２に、触媒コンバータ前端の排気管温度（ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ）は、前記修正正常状態排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ）から、触媒コンバータ前端の排気管温度に対する時間遅延を考慮した関数演算によって算出される。排気管温度の時間遅延を考慮した第２フィルターの時間遅延定数（Ｋ３）も、同様に、エンジンの吸気量（Ｉｎｔａｋｅ＿Ｒａｔｅ）に基づいて決定される。
前記触媒コンバータ前端の排気管温度（ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ）は、次の数式３により表現できる。
［数式３］
ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ＝ＴＤ＿ＭＮＦ（Ｋ３，ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ）
ここで、
ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ：触媒コンバータ前端排気管温度
ＴＤ＿ＭＮＦ：排気管温度に対する時間遅延関数
Ｋ３：エンジンの吸気量（Ｉｎｔａｋｅ＿Ｒａｔｅ）により決定される第２フィルターの時間遅延定数
ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ：修正正常状態排気ガス温度。
ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ＝ＴＤ＿ＭＮＦ（Ｋ３，ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ）
ここで、
ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ：触媒コンバータ前端排気管温度
ＴＤ＿ＭＮＦ：排気管温度に対する時間遅延関数
Ｋ３：エンジンの吸気量（Ｉｎｔａｋｅ＿Ｒａｔｅ）により決定される第２フィルターの時間遅延定数
ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ：修正正常状態排気ガス温度。
前記数式３で、排気管に対する時間遅延関数（ＴＤ＿ＭＮＦ）の時間遅延定数（Ｋ３）は、エンジンの吸気量（ＩＮＴ＿Ｒ）にほぼ反比例して設定される。前記時間遅延定数（Ｋ３）は、予め設定されたマップから算出される。
第３に、触媒コンバータ前端の排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ）は、前記触媒コンバータ前端の基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ）及び前記触媒コンバータ前端の排気管温度（ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ）を所定の比率で合算して算出される。
前記触媒コンバータ前端の排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ）は、次の数式４により表現される。
［数式４］
ＥＧＴ＿ＣＡＴ＝Ｋ４＊ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ＋（１−Ｋ４）＊ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ
ここで、
ＥＧＴ＿ＣＡＴ：触媒コンバータ前端排気ガス温度
ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ：触媒コンバータ前端基本排気ガス温度
ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ：触媒コンバータ前端排気管温度
Ｋ４：触媒コンバータ前端排気ガス温度に対する加重値。
ＥＧＴ＿ＣＡＴ＝Ｋ４＊ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ＋（１−Ｋ４）＊ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ
ここで、
ＥＧＴ＿ＣＡＴ：触媒コンバータ前端排気ガス温度
ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ：触媒コンバータ前端基本排気ガス温度
ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ：触媒コンバータ前端排気管温度
Ｋ４：触媒コンバータ前端排気ガス温度に対する加重値。
すなわち、触媒コンバータ前端基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ）及び触媒コンバータ前端排気管温度（ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ）が実際の触媒コンバータ前端排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ）に与える影響を考慮して、二つの温度を所定の比率で合算して触媒コンバータ前端排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ）を算出するのである。
前記触媒コンバータ前端排気ガス温度に対する加重値（Ｋ４）は、エンジンの吸気量（Ｉｎｔａｋｅ＿Ｒａｔｅ）に関する関数であって、前記エンジンの吸気量（Ｉｎｔａｋｅ＿Ｒａｔｅ）にほぼ比例する。
すなわち、排気管に流れる空気の流量が大きいほど、触媒コンバータ前端基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ）が触媒コンバータ前端排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ）に与える影響が増大し、触媒コンバータ前端排気管温度（ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ）の影響は減少する。
すなわち、排気管に流れる空気の流量が大きいほど、触媒コンバータ前端基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ）が触媒コンバータ前端排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ）に与える影響が増大し、触媒コンバータ前端排気管温度（ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ）の影響は減少する。
前記触媒コンバータ前端の排気ガス温度に対する加重値（Ｋ４）は、予め設定されたマップから算出される。
なお一般に、前記排気管は、空気に比べて熱伝導率が低いので、触媒コンバータ前端の基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ）に比べて敏感に変化せず、したがって、前記排気管に対する時間遅延関数（ＴＤ＿ＭＮＦ）の時間遅延定数（Ｋ３）は、前記排気ガスに対する時間遅延関数（ＴＤ＿ＥＧ）の時間遅延定数（Ｋ２）より小さく設定される。
その結果として、図５に示すように、前記修正正常状態排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ）、前記触媒コンバータ前端基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ）、前記触媒コンバータ前端の排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ）の３者は、この順に遅れて立ち上がる。なお、前記触媒コンバータ前端の排気管温度（ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ）は図示していないが、最も遅れて立ち上がる。
ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＯＦＦ： 始動オフ時触媒コンバータ前端排気ガス温度
ΔＴ： 再始動時間
ＩＮＴ： 始動時吸気温度
Ｋ１： 再始動時間（ΔＴ）によって決定される特性係数
ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＳＴ： 始動時触媒コンバータ前端排気ガス温度
ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＢＡＳＥ： 正常状態基本排気ガス温度
ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ： 修正正常状態排気ガス温度
Ｋ２： エンジンの吸気量（Ｉｎｔａｋｅ＿Ｒａｔｅ）により決定される第１フィルターの時間遅延定数
ＴＤ＿ＥＧ： 排気ガス温度に対する時間遅延関数
ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ：触媒コンバータ前端基本排気ガス温度
Ｋ３： エンジンの吸気量（Ｉｎｔａｋｅ＿Ｒａｔｅ）により決定される第２フィルターの時間遅延定数
ＴＤ＿ＭＮＦ： 排気管温度に対する時間遅延関数
ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ： 触媒コンバータ前端排気管温度
Ｋ４： 触媒コンバータ前端排気ガス温度に対する加重値
ＥＧＴ＿ＣＡＴ： 触媒コンバータ前端排気ガス温度
ΔＴ： 再始動時間
ＩＮＴ： 始動時吸気温度
Ｋ１： 再始動時間（ΔＴ）によって決定される特性係数
ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＳＴ： 始動時触媒コンバータ前端排気ガス温度
ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＢＡＳＥ： 正常状態基本排気ガス温度
ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ： 修正正常状態排気ガス温度
Ｋ２： エンジンの吸気量（Ｉｎｔａｋｅ＿Ｒａｔｅ）により決定される第１フィルターの時間遅延定数
ＴＤ＿ＥＧ： 排気ガス温度に対する時間遅延関数
ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ：触媒コンバータ前端基本排気ガス温度
Ｋ３： エンジンの吸気量（Ｉｎｔａｋｅ＿Ｒａｔｅ）により決定される第２フィルターの時間遅延定数
ＴＤ＿ＭＮＦ： 排気管温度に対する時間遅延関数
ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ： 触媒コンバータ前端排気管温度
Ｋ４： 触媒コンバータ前端排気ガス温度に対する加重値
ＥＧＴ＿ＣＡＴ： 触媒コンバータ前端排気ガス温度
Claims (10)
- エンジンの始動時の、触媒コンバータ前端の排気ガス温度を予測する方法であって、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）において、
前回の始動オフの際、オフ直前の触媒コンバータ前端の排気ガス温度の値を保存して、始動オフ時触媒コンバータ前端排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＯＦＦ）とし、エンジン吸気部に備えた温度センサーにより検出した始動オン時の吸気温度を始動時吸気温度（ＩＮＴ）とし、
前記始動オフ時触媒コンバータ前端排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＯＦＦ）、前記始動時吸気温度（ＩＮＴ）、及び再始動時間（ΔＴ、前回の始動オフ後から始動時までの経過時間）、に基づいて、始動時の触媒コンバータ前端排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＳＴ）の予測値を算出する、
ことを特徴とするエンジン排気ガス温度予測方法。 - 前記始動オフ時触媒コンバータ前端排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＯＦＦ）と前記始動時吸気温度（ＩＮＴ）の差を算出する段階；
前記再始動時間（ΔＴ）により特性係数（Ｋ１）を算出する段階と；
前記差と前記特性係数（Ｋ１）の積を算出する段階と；
前記積と前記始動時吸気温度（ＩＮＴ）の和を算出して、前記始動時の触媒コンバータ前端排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＳＴ）の予測値を得る段階と；
を含む手順で、数式：
ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＳＴ＝（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＯＦＦ − ＩＮＴ）＊Ｋ１＋ＩＮＴ
により、前記始動時の触媒コンバータ前端排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＳＴ）の予測値を得る、
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン排気ガス温度予測方法。 - 前記特性係数（Ｋ１）を算出する段階は、予め設定されたマップに基づいて行われる、ことを特徴とする請求項２に記載のエンジン排気ガス温度予測方法。
- 前記マップは、前記再始動時間（ΔＴ）が増加するのに伴って、前記特性係数（Ｋ１）が１から０に収斂するように設定されている、ことを特徴とする請求項３に記載のエンジン排気ガス温度予測方法。
- エンジンの運転中の、触媒コンバータ前端の排気ガス温度を予測する方法であって、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）において、
エンジンの吸気部に備えた測定手段により検出した吸気量から算出した吸入空気充填率と、速度センサーによって検出したエンジン回転速度とに基づいて、正常状態基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＢＡＳＥ）を算出する段階と；
前記正常状態基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＢＡＳＥ）を、予め設定されたエンジンの状態変数の値を考慮して補正して、修正正常状態排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ）を算出する段階と；
前記修正正常状態排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ）に基づいて、時間遅延を考慮した関数演算によって、触媒コンバータ前端基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ）及び触媒コンバータ前端排気管温度（ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ）を算出する段階と；
前記触媒コンバータ前端基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ）及び前記触媒コンバータ前端排気管温度（ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ）に、各々設定された加重値をかけた後に加算して、運転中の触媒コンバータ前端排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ）の予測値を得る段階と；
を含むことを特徴とするエンジン排気ガス温度予測方法。 - 前記エンジンの状態変数は、触媒温度、エンジン点火角、空気過剰率、冷却水温度のうちの一つ以上を含むことを特徴とする、請求項５に記載のエンジン排気ガス温度予測方法。
- 前記修正正常状態排気ガス温度を算出する段階は、複数の予め設定されたマップに基づいて行われることを特徴とする請求項５に記載のエンジン排気ガス温度予測方法。
- 前記触媒コンバータ前端基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ）及び触媒コンバータ前端排気管温度（ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ）を算出する段階は、
エンジンの吸気量により、第１フィルターの時間遅延定数（Ｋ２）を算出する段階と；
前記修正正常状態排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ）と前記第１フィルターの時間遅延定数（Ｋ２）により、排気ガス温度に対する時間遅延関数（ＴＤ＿ＥＧ）の値を算出して、前記触媒コンバータ前端基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ）とする段階と；
エンジンの吸気量（Ｉｎｔａｋｅ＿Ｒａｔｅ）により、第２フィルターの時間遅延定数（Ｋ３）を算出する段階と；
前記修正正常状態排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ）と前記第２フィルターの時間遅延定数（Ｋ３）により、排気管温度に対する時間遅延関数（ＴＤ＿ＥＧ）の値を算出して、前記触媒コンバータ前端排気管温度（ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ）とする段階と；
を含む手順で、数式：
ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ＝ＴＤ＿ＥＧ（Ｋ２，ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ）
により、前記触媒コンバータ前端基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ）を得、
ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ＝ＴＤ＿ＭＮＦ（Ｋ３，ＥＧＴ＿ＳＴ＿ＭＯＤ）
により、前記触媒コンバータ前端排気管温度（ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ）を得る、
ことを特徴とする請求項５に記載のエンジン排気ガス温度予測方法。 - 前記排気ガス温度に対する時間遅延関数の時間遅延定数（Ｋ２）は、排気管温度に対する時間遅延関数の時間遅延定数（Ｋ３）より小さいことを特徴とする請求項８に記載のエンジン排気ガス温度予測方法。
- 前記運転中の触媒コンバータ前端排気ガス温度の予測値を得る段階は、
エンジンの吸気量（Ｉｎｔａｋｅ＿Ｒａｔｅ）により、触媒コンバータ前端の排気ガス温度に対する加重値（Ｋ４）を算出する段階と；
加重値（Ｋ４）と前記触媒コンバータ前端基本排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ）を乗算し第１の積とする段階と；
数値１と加重値（Ｋ４）の差を算出し第２の加重値（１−Ｋ４）とする段階と；
第２の加重値（１−Ｋ４）と前記触媒コンバータ前端排気管温度（ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ）を乗算し第２の積とする段階と；
前記第１の積と前記第２の積の和を算出して、前記運転中の触媒コンバータ前端排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ）の予測値とする段階と；
を含む手順で、数式：
ＥＧＴ＿ＣＡＴ＝Ｋ４＊ＥＧＴ＿ＣＡＴ＿ＢＡＳＥ＋（１−Ｋ４）＊ＭＮＦＴ＿ＣＡＴ
により、前記運転中の触媒コンバータ前端排気ガス温度（ＥＧＴ＿ＣＡＴ）の予測値を得る、
ことを特徴とする請求項５に記載のエンジン排気ガス温度予測方法。
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