JP2006291828A - Controller and exhaust gas temperature estimating method for internal combustion engine - Google Patents

Controller and exhaust gas temperature estimating method for internal combustion engine Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a controller and an exhaust gas temperature estimating method for an internal combustion engine capable of accurately estimating an exhaust gas temperature. <P>SOLUTION: This controller for the internal combustion engine calculates the estimated value of a first exhaust gas temperature (exhaust gas temperature at an engine body 11) by using a rounded value set based on a fuel injection amount and an air suction amount, and the estimated value of a second exhaust gas temperature (exhaust gas temperature on the upstream side of an NOx catalytic converter 72) based on the estimated value of the first exhaust gas temperature. Furthermore, the controller determines whether it performs a temperature raising control treatment or not based on the catalyst floor temperature of the NOx catalytic converter 72 estimated through the estimated value of the second exhaust gas temperature in a PM regenerative control. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、排気温度の推定値を算出するとともに同推定値を用いて機関制御を行う内燃機関の制御装置、及び排気温度を推定する内燃機関の排気温度推定方法に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that calculates an estimated value of an exhaust temperature and performs engine control using the estimated value, and an exhaust temperature estimation method for an internal combustion engine that estimates an exhaust temperature.

上記内燃機関の制御装置としては、例えば、ディーゼルエンジンにおいて粒子状物質を浄化する制御(PM再生制御)を行う制御装置が知られている。同制御装置は、排気温度の推定値に基づいて触媒装置やPMフィルタの温度を推定するとともに、この推定した温度を用いてPM再生制御を実行する。なお、PM再生制御を実行する制御装置としては、例えば特許文献1に記載の制御装置が知られている。
特開2004−143988号公報
As a control device for the internal combustion engine, for example, a control device that performs control (PM regeneration control) for purifying particulate matter in a diesel engine is known. The control device estimates the temperature of the catalyst device and the PM filter based on the estimated value of the exhaust temperature, and executes PM regeneration control using the estimated temperature. For example, a control device described in Patent Document 1 is known as a control device that executes PM regeneration control.
JP 2004-143988 A

ところで、上記制御装置においては、PMの再生不良等の問題を回避するために、出力排気温度を精度良く推定することが要求される。
そこで、本発明者は、排気と排気系との熱交換を模擬した熱交換モデルを構築するとともに、機関本体での排気温度の推定値を同熱交換モデルへ適用して排気温度の推定を行うことで、排気温度の推定精度の向上を図るようにした。
By the way, the above control device is required to accurately estimate the output exhaust temperature in order to avoid problems such as PM regeneration failure.
Accordingly, the present inventor constructs a heat exchange model that simulates heat exchange between the exhaust and the exhaust system, and applies the estimated value of the exhaust temperature in the engine body to the heat exchange model to estimate the exhaust temperature. As a result, the estimation accuracy of the exhaust temperature was improved.

しかし、上記熱交換モデルを通じて算出した推定値と実際の排気温度との比較を行ったところ、推定値と計測値とが大きく乖離する場合があることが確認された。なお、排気温度の推定値を用いて機関制御を行う内燃機関の制御装置であれば、上記ディーゼルエンジンの制御装置と同様に排気温度の推定精度を高めることが要求される。   However, when the estimated value calculated through the heat exchange model was compared with the actual exhaust temperature, it was confirmed that the estimated value and the measured value might be greatly different. In addition, if it is a control apparatus of the internal combustion engine which performs engine control using the estimated value of exhaust gas temperature, it is requested | required that the estimation accuracy of exhaust gas temperature should be raised like the control apparatus of the diesel engine.

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、排気温度を精度良く推定することのできる内燃機関の制御装置及び内燃機関の排気温度推定方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an internal combustion engine control apparatus and an internal combustion engine exhaust temperature estimation method capable of accurately estimating the exhaust gas temperature. .

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
<請求項1>
請求項1に記載の発明は、排気温度をパラメータとして機関制御を行う機関制御手段と、機関本体での排気温度または該温度に相当する排気温度を入力排気温度として該入力排気温度の推定値を算出する入力温度推定手段と、前記機関制御に用いられる排気温度を出力排気温度として該出力排気温度の推定値を前記入力排気温度の推定値に基づいて算出する出力温度推定手段とを備えた内燃機関の制御装置において、燃料噴射量及び吸入空気量の少なくとも一方をパラメータとして設定したなまし値を用いて前記入力排気温度の推定値を算出する推定手段を備えたことを要旨としている。
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
<Claim 1>
According to the first aspect of the present invention, an engine control means for performing engine control using the exhaust temperature as a parameter, an exhaust temperature at the engine body or an exhaust temperature corresponding to the temperature as an input exhaust temperature, and an estimated value of the input exhaust temperature is obtained. An internal combustion engine comprising: an input temperature estimating means for calculating; and an output temperature estimating means for calculating an estimated value of the output exhaust temperature based on the estimated value of the input exhaust temperature, using the exhaust temperature used for the engine control as an output exhaust temperature. The gist of the present invention is that the engine control device includes an estimation means for calculating an estimated value of the input exhaust gas temperature using an annealing value set with at least one of a fuel injection amount and an intake air amount as a parameter.

本発明者は、試験を通じて、入力排気温度が次のように変化することを確認した。
(a)運転状態を運転状態Aから運転状態Bへ切り替えるとともに運転状態Bを長期間にわたって継続したとき、入力排気温度はある程度の遅れをもって運転状態Bに適合した入力排気温度(定常排気温度)へ収束する。
(b)入力排気温度が定常排気温度へ収束するまでの時間は燃料噴射量や吸入空気量と相関を有する。
The present inventor has confirmed that the input exhaust temperature changes as follows through the test.
(A) When the operation state is switched from the operation state A to the operation state B and the operation state B is continued for a long period of time, the input exhaust temperature is changed to the input exhaust temperature (steady exhaust temperature) suitable for the operation state B with a certain delay. Converge.
(B) The time until the input exhaust temperature converges to the steady exhaust temperature has a correlation with the fuel injection amount and the intake air amount.

そこで、請求項1に記載の発明のように、燃料噴射量及び吸入空気量の少なくとも一方に基づいて設定したなまし値を用いて入力排気温度の推定値を算出することで、入力排気温度の推定精度の向上が図られる。これにより、排気温度を精度良く推定することができるようになる。   Therefore, as in the first aspect of the present invention, the estimated value of the input exhaust temperature is calculated by using the smoothed value set based on at least one of the fuel injection amount and the intake air amount. The estimation accuracy can be improved. As a result, the exhaust gas temperature can be accurately estimated.

<請求項2>
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、前記推定手段は、次の計算式から前記入力排気温度の推定値を算出するものである

Y ← Y(n−1)+{Z(n)−Y(n−1)}/X

(A)前記「Y」は今回制御周期における前記入力排気温度の推定値
(B)前記「Y(n−1)」は前回制御周期にて算出した前記入力排気温度の推定値
(C)前記「Z(n)」は今回制御周期の機関運転状態に基づいて算出した前記入力排気温度の推定値の基準値
(D)前記「X」は燃料噴射量及び吸入空気量の少なくとも一方をパラメータとして設定したなまし値

ことを要旨としている。
<Claim 2>
According to a second aspect of the present invention, in the control device for an internal combustion engine according to the first aspect, the estimating means calculates the estimated value of the input exhaust gas temperature from the following calculation formula.

Y <-Y (n-1) + {Z (n) -Y (n-1)} / X

(A) The “Y” is an estimated value of the input exhaust temperature in the current control cycle. (B) The “Y (n−1)” is an estimated value of the input exhaust temperature calculated in the previous control cycle. (C) “Z (n)” is a reference value of the estimated value of the input exhaust temperature calculated based on the engine operating state of the current control cycle. (D) The “X” is a parameter with at least one of the fuel injection amount and the intake air amount as a parameter. Set annealing value

This is the gist.

<請求項3>
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の内燃機関の制御装置において、前記推定手段は、前記燃料噴射量及び吸入空気量の少なくとも一方と前記なまし値との関係を予め設定した演算モデルから前記「X」を算出するものであることを要旨としている。
<Claim 3>
According to a third aspect of the present invention, in the control device for an internal combustion engine according to the second aspect, the estimating means presets a relationship between at least one of the fuel injection amount and the intake air amount and the smoothing value. The gist is that the “X” is calculated from an arithmetic model.

<請求項4>
請求項4に記載の発明は、請求項2または3に記載の内燃機関の制御装置において、前記推定手段は、機関運転状態と前記入力排気温度との関係を予め設定した演算モデルから前記「Z(n)」を算出するものであることを要旨としている。
<Claim 4>
According to a fourth aspect of the present invention, in the control apparatus for an internal combustion engine according to the second or third aspect, the estimating means is configured to calculate the “Z from a calculation model in which a relationship between an engine operating state and the input exhaust gas temperature is set in advance. (N) "is calculated.

<請求項5>
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記推定手段は、燃料噴射量が大きくなるにつれて前記なまし値を大きくするものであることを要旨としている。
<Claim 5>
According to a fifth aspect of the present invention, in the control device for an internal combustion engine according to any one of the first to fourth aspects, the estimation means increases the smoothing value as the fuel injection amount increases. There is a summary.

本発明者は、試験を通じて、入力排気温度の変化について次のことを確認した。即ち、燃料噴射量が大きくなるにつれて、入力排気温度が定常排気温度へ収束する時間は長くなる(入力排気温度は定常排気温度へ収束しにくくなる)。   The inventor has confirmed the following with respect to changes in the input exhaust gas temperature through the test. That is, as the fuel injection amount increases, the time for the input exhaust temperature to converge to the steady exhaust temperature becomes longer (the input exhaust temperature is less likely to converge to the steady exhaust temperature).

そこで、請求項5に記載の発明のように、燃料噴射量が大きくなるにつれてなまし値を大きくすることで、入力排気温度の推定値ひいては出力排気温度の推定値をより精度良く算出することができるようになる。   Therefore, as in the invention described in claim 5, by increasing the smoothing value as the fuel injection amount increases, it is possible to calculate the estimated value of the input exhaust gas temperature and the estimated value of the output exhaust gas temperature more accurately. become able to.

<請求項6>
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記推定手段は、吸入空気量が大きくなるにつれて前記なまし値を小さくするものであることを要旨としている。
<Claim 6>
According to a sixth aspect of the present invention, in the control device for an internal combustion engine according to any one of the first to fifth aspects, the estimation means decreases the smoothing value as the intake air amount increases. There is a summary.

本発明者は、試験を通じて、入力排気温度の変化について次のことを確認した。即ち、吸入空気量が大きくなるにつれて、入力排気温度が定常排気温度へ収束する時間は短くなる(入力排気温度は定常排気温度へ収束しやすくなる)。   The inventor has confirmed the following with respect to changes in the input exhaust gas temperature through the test. That is, as the intake air amount increases, the time for the input exhaust temperature to converge to the steady exhaust temperature becomes shorter (the input exhaust temperature tends to converge to the steady exhaust temperature).

そこで、請求項6に記載の発明のように、吸入空気量が大きくなるにつれてなまし値を小さくすることで、入力排気温度の推定値ひいては出力排気温度の推定値をより精度良く算出することができるようになる。   Therefore, as in the sixth aspect of the invention, the estimated value of the input exhaust gas temperature, and hence the estimated value of the output exhaust gas temperature, can be calculated more accurately by decreasing the smoothing value as the intake air amount increases. become able to.

<請求項7>
請求項7に記載の発明は、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において、前記出力温度推定手段は、排気と排気系との熱交換を模擬した熱交換モデルへ前記入力排気温度の推定値を適用することで前記出力排気温度の推定値を算出するものであることを要旨としている。
<Claim 7>
The invention according to claim 7 is the internal combustion engine control apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the output temperature estimating means simulates heat exchange between the exhaust and the exhaust system. The gist is that the estimated value of the output exhaust gas temperature is calculated by applying the estimated value of the input exhaust gas temperature.

<請求項8>
請求項8に記載の発明は、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において、当該内燃機関は、排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、排気中の窒素酸化物を吸蔵する触媒装置とを備えるものであり、当該制御装置は、前記触媒装置に吸蔵されている窒素酸化物を還元するための条件が成立しているとき、前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記窒素酸化物を還元する処理を行うとともに、前記触媒装置の温度の推定値が前記添加剤による窒素酸化物の還元反応を起こすことのできる還元温度以上であることを少なくとも前記条件に含むものであり、さらに前記出力排気温度の推定値に基づいて前記触媒装置の温度の推定値を算出するものであることを要旨としている。
<Claim 8>
The invention according to claim 8 is the control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, wherein the internal combustion engine includes an additive supply means for supplying the additive into the exhaust, A catalyst device that occludes the nitrogen oxide, and the control device, when a condition for reducing the nitrogen oxide occluded in the catalyst device is satisfied, the additive supply means At least that the estimated value of the temperature of the catalyst device is equal to or higher than a reduction temperature at which the reduction reaction of the nitrogen oxide by the additive can occur. It is included in the conditions, and further, the estimated value of the temperature of the catalyst device is calculated based on the estimated value of the output exhaust gas temperature.

窒素酸化物の還元を行う内燃機関においては、触媒装置の実際の温度が還元温度未満であるにもかかわらず排気中への添加剤の供給が行われたとき、触媒装置において添加剤の酸化反応が十分に生じないことに起因して種々の問題をまねくおそれがある。従って、同内燃機関の制御装置においては、こうした問題をまねきにくくするために、触媒装置の温度を精度良く推定することが要求される。   In an internal combustion engine that performs reduction of nitrogen oxides, when the additive is supplied into the exhaust gas even though the actual temperature of the catalyst device is lower than the reduction temperature, the oxidation reaction of the additive in the catalyst device May cause various problems due to insufficient generation. Therefore, in the control device for the internal combustion engine, in order to make it difficult to cause such a problem, it is required to accurately estimate the temperature of the catalyst device.

請求項8に記載の発明によれば、入力排気温度の推定値に基づいて出力排気温度の推定値が算出されるとともに、同推定値に基づいて触媒装置の温度の推定値が算出されるため、触媒装置の温度の推定精度を向上させることができるようになる。   According to the eighth aspect of the invention, the estimated value of the output exhaust gas temperature is calculated based on the estimated value of the input exhaust gas temperature, and the estimated value of the temperature of the catalyst device is calculated based on the estimated value. Thus, the estimation accuracy of the temperature of the catalyst device can be improved.

<請求項9>
請求項9に記載の発明は、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において、当該内燃機関は、排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、排気中の窒素酸化物を吸蔵する触媒装置とを備えるものであり、当該制御装置は、前記触媒装置に吸蔵されている硫黄酸化物を還元するための条件が成立しているとき、前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記硫黄酸化物を還元する処理を行うとともに前記触媒装置の温度の推定値と前記触媒装置の温度の目標値とに基づいて前記添加剤の供給量を設定するものであり、さらに前記出力排気温度の推定値に基づいて前記触媒装置の温度の推定値を算出するものであることを要旨としている。
<Claim 9>
The invention according to claim 9 is the control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 8, wherein the internal combustion engine includes an additive supply means for supplying the additive into the exhaust, and the exhaust A catalyst device that occludes the nitrogen oxide, and the control device, when a condition for reducing the sulfur oxide occluded in the catalyst device is satisfied, the additive supply means The process of reducing the sulfur oxide through the supply of the additive by means of, and the supply amount of the additive is set based on the estimated value of the temperature of the catalyst device and the target value of the temperature of the catalyst device Furthermore, the gist is that the estimated value of the temperature of the catalyst device is calculated based on the estimated value of the output exhaust gas temperature.

硫黄酸化物の還元を行う内燃機関においては、硫黄酸化物を還元する処理の実行中に添加剤の供給量が適正値を大きく下回っている場合、硫黄酸化物が十分に還元されないことにより窒素酸化物の吸蔵能力の低下をまねくおそれがある。一方で、添加剤の供給量が適正値を大きく上回っている場合、触媒装置の温度が過度に高くなることにより同装置の損傷をまねくおそれがある。従って、同内燃機関の制御装置においては、こうした問題をまねきにくくするために、触媒装置の温度を精度良く推定することが要求される。   In internal combustion engines that reduce sulfur oxides, if the supply amount of the additive is significantly lower than the appropriate value during the process of reducing sulfur oxides, nitrogen oxides are not obtained because sulfur oxides are not sufficiently reduced. There is a risk of reducing the storage capacity of objects. On the other hand, when the supply amount of the additive greatly exceeds an appropriate value, the temperature of the catalyst device becomes excessively high, which may cause damage to the device. Therefore, in the control device for the internal combustion engine, in order to make it difficult to cause such a problem, it is required to accurately estimate the temperature of the catalyst device.

請求項9に記載の発明によれば、入力排気温度の推定値に基づいて出力排気温度の推定値が算出されるとともに、同推定値に基づいて触媒装置の温度の推定値が算出されるため、触媒装置の温度の推定精度を向上させることができるようになる。   According to the ninth aspect of the invention, the estimated value of the output exhaust gas temperature is calculated based on the estimated value of the input exhaust gas temperature, and the estimated value of the temperature of the catalyst device is calculated based on the estimated value. Thus, the estimation accuracy of the temperature of the catalyst device can be improved.

<請求項10>
請求項10に記載の発明は、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において、当該内燃機関は、排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、前記添加剤の酸化反応を促進させる触媒装置と、該触媒装置の下流に配置されるとともに粒子状物質を捕捉する排気フィルタとを備えるものであり、当該制御装置は、前記排気フィルタに捕捉されている粒子状物質を浄化するための条件が成立しているとき、前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記粒子状物質を浄化する処理を行うとともに前記排気フィルタの温度の推定値と前記排気フィルタの温度の目標値とに基づいて前記添加剤の供給量を設定するものであり、さらに前記出力排気温度の推定値に基づいて前記排気フィルタの温度の推定値を算出するものであることを要旨としている。
<Claim 10>
The invention according to claim 10 is the control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 9, wherein the internal combustion engine includes an additive supply means for supplying an additive into the exhaust, and the addition A catalyst device that promotes the oxidation reaction of the agent, and an exhaust filter that is disposed downstream of the catalyst device and captures particulate matter, and the control device includes particles captured by the exhaust filter When the conditions for purifying the particulate matter are satisfied, the particulate matter is purified through the supply of the additive by the additive supply means, and the estimated value of the exhaust filter temperature and the exhaust filter The supply amount of the additive is set based on the target value of temperature, and the estimated value of the temperature of the exhaust filter is calculated based on the estimated value of the output exhaust temperature. It is summarized in that.

粒子状物質の浄化を行う内燃機関においては、粒子状物質を浄化する処理の実行中に添加剤の供給量が適正値を大きく下回っている場合、粒子状物質が十分に浄化されないことにより排気フィルタの詰まりをまねくおそれがある。一方で、添加剤の供給量が適正値を大きく上回っている場合、排気フィルタの温度が過度に高くなることにより同フィルタの損傷をまねくおそれがある。従って、同内燃機関の制御装置においては、こうした問題をまねきにくくするために、排気フィルタの温度を精度良く推定することが要求される。   In an internal combustion engine that purifies particulate matter, if the supply amount of the additive is significantly lower than the appropriate value during the process of purifying the particulate matter, the exhaust filter may not be sufficiently purified. There is a risk of clogging. On the other hand, when the supply amount of the additive greatly exceeds an appropriate value, the temperature of the exhaust filter becomes excessively high, which may cause damage to the filter. Therefore, in the control device for the internal combustion engine, in order to make it difficult to cause such a problem, it is required to accurately estimate the temperature of the exhaust filter.

請求項10に記載の発明によれば、入力排気温度の推定値に基づいて出力排気温度の推定値が算出されるとともに、同推定値に基づいて排気フィルタの温度の推定値が算出されるため、排気フィルタの温度の推定精度を向上させることができるようになる。   According to the tenth aspect of the present invention, the estimated value of the output exhaust temperature is calculated based on the estimated value of the input exhaust temperature, and the estimated value of the temperature of the exhaust filter is calculated based on the estimated value. The accuracy of estimating the temperature of the exhaust filter can be improved.

<請求項11>
請求項11に記載の発明は、排気温度の推定値を用いて機関制御を行う内燃機関の制御装置において、燃料噴射量及び吸入空気量の少なくとも一方に基づいて設定したなまし値を用いて前記排気温度の推定値を算出する推定手段を備えたことを要旨としている。
<Claim 11>
According to an eleventh aspect of the present invention, in an internal combustion engine control apparatus that performs engine control using an estimated value of exhaust gas temperature, the smoothing value set based on at least one of a fuel injection amount and an intake air amount is used. The gist is that an estimation means for calculating an estimated value of the exhaust gas temperature is provided.

請求項11に記載の発明のように、燃料噴射量及び吸入空気量の少なくとも一方に基づいて設定したなまし値を用いて排気温度の推定値を算出することによっても、請求項1に記載の発明の作用効果に準じた作用効果を奏することができるようになる。   As in the invention described in claim 11, the estimated value of the exhaust temperature is also calculated by using the smoothed value set based on at least one of the fuel injection amount and the intake air amount. The effect according to the effect of invention can be show | played.

<請求項12>
請求項12に記載の発明は、機関本体での排気温度または該温度に相当する排気温度を入力排気温度とするとともに機関制御に用いられる排気温度を出力排気温度として、前記入力排気温度の推定値を算出した後に該推定値に基づいて前記出力排気温度の推定値を算出する内燃機関の排気温度推定方法において、前記入力排気温度の推定値の算出に際して燃料噴射量及び吸入空気量の少なくとも一方をパラメータとして設定したなまし値を用いることを要旨としている。
<Claim 12>
According to the twelfth aspect of the present invention, the exhaust gas temperature in the engine body or the exhaust gas temperature corresponding to the exhaust temperature is used as the input exhaust gas temperature, and the exhaust gas temperature used for engine control is used as the output exhaust gas temperature. In the exhaust gas temperature estimation method of the internal combustion engine for calculating the estimated value of the output exhaust gas temperature based on the estimated value, at least one of the fuel injection amount and the intake air amount is calculated when calculating the estimated value of the input exhaust gas temperature. The gist is to use an annealing value set as a parameter.

請求項12に記載の発明のように、燃料噴射量及び吸入空気量の少なくとも一方に基づいて設定したなまし値を用いて入力排気温度の推定値を算出することで、入力排気温度の推定精度の向上が図られる。これにより、排気系での排気温度を精度良く推定することができるようになる。   As in the twelfth aspect, the estimated accuracy of the input exhaust temperature is calculated by calculating the estimated value of the input exhaust temperature using the smoothed value set based on at least one of the fuel injection amount and the intake air amount. Is improved. As a result, the exhaust temperature in the exhaust system can be accurately estimated.

<請求項13>
請求項13に記載の発明は、請求項12に記載の内燃機関の排気温度推定方法において、前記入力排気温度の推定値を次の計算式から算出する

Y ← Y(n−1)+{Z(n)−Y(n−1)}/X

(A)前記「Y」は今回推定周期における前記入力排気温度の推定値
(B)前記「Y(n−1)」は前回推定周期にて算出した前記入力排気温度の推定値
(C)前記「Z(n)」は今回推定周期の機関運転状態に基づいて算出した前記入力排気温度の推定値の基準値
(D)前記「X」は燃料噴射量及び吸入空気量の少なくとも一方をパラメータとして設定したなまし値

ことを要旨としている。
<Claim 13>
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the exhaust gas temperature estimating method for an internal combustion engine according to the twelfth aspect, the estimated value of the input exhaust gas temperature is calculated from the following equation.

Y <-Y (n-1) + {Z (n) -Y (n-1)} / X

(A) The “Y” is an estimated value of the input exhaust temperature in the current estimation cycle. (B) The “Y (n−1)” is an estimated value of the input exhaust temperature calculated in the previous estimation cycle. (C) “Z (n)” is a reference value of the estimated value of the input exhaust gas temperature calculated based on the engine operating state of the current estimation cycle. (D) “X” is a parameter with at least one of the fuel injection amount and the intake air amount. Set annealing value

This is the gist.

<請求項14>
請求項14に記載の発明は、請求項13に記載の内燃機関の排気温度推定方法において、前記「X」の算出に際して前記燃料噴射量及び吸入空気量の少なくとも一方と前記なまし値との関係を予め設定した演算モデルを用いることを要旨としている。
<Claim 14>
A fourteenth aspect of the present invention is the exhaust gas temperature estimating method for an internal combustion engine according to the thirteenth aspect, wherein at least one of the fuel injection amount and the intake air amount and the smoothing value when calculating the “X”. The gist is to use a calculation model in which is set in advance.

<請求項15>
請求項15に記載の発明は、請求項13または14に記載の内燃機関の排気温度推定方法において、前記「Z(n)」の算出に際して機関運転状態と前記入力排気温度との関係を予め設定した演算モデルを用いることを要旨としている。
<Claim 15>
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the exhaust gas temperature estimating method for an internal combustion engine according to the thirteenth or fourteenth aspect, a relationship between the engine operating state and the input exhaust gas temperature is preset when calculating the “Z (n)”. The gist is to use the calculated model.

<請求項16>
請求項16に記載の発明は、請求項12〜15のいずれか一項に記載の内燃機関の排気温度推定方法において、燃料噴射量が大きくなるにつれて前記なまし値を大きくすることを要旨としている。
<Claim 16>
The gist of the invention described in claim 16 is the exhaust temperature estimating method for an internal combustion engine according to any one of claims 12 to 15, wherein the smoothing value is increased as the fuel injection amount increases. .

請求項16に記載の発明のように、燃料噴射量が大きくなるにつれてなまし値を大きくすることで、入力排気温度の推定値ひいては出力排気温度の推定値をより精度良く算出することができるようになる。   As in the sixteenth aspect of the present invention, by increasing the smoothing value as the fuel injection amount increases, it is possible to calculate the estimated value of the input exhaust gas temperature and the estimated value of the output exhaust gas temperature with higher accuracy. become.

<請求項17>
請求項17に記載の発明は、請求項12〜16のいずれか一項に記載の内燃機関の排気温度推定方法において、吸入空気量が大きくなるにつれて前記なまし値を小さくすることを要旨としている。
<Claim 17>
The gist of the invention described in claim 17 is that, in the exhaust temperature estimation method for an internal combustion engine according to any one of claims 12 to 16, the smoothing value is decreased as the intake air amount increases. .

請求項17に記載の発明のように、吸入空気量が大きくなるにつれてなまし値を小さくすることで、入力排気温度の推定値ひいては出力排気温度の推定値をより精度良く算出することができるようになる。   As in the seventeenth aspect of the present invention, the estimated value of the input exhaust gas temperature and thus the estimated value of the output exhaust gas temperature can be calculated with higher accuracy by decreasing the smoothing value as the intake air amount increases. become.

本発明の実施形態について、図1〜図7を参照して説明する。
本実施形態では、ディーゼルエンジンの制御装置として本発明を具体化した場合を想定している。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In this embodiment, the case where this invention is actualized as a control apparatus of a diesel engine is assumed.

<ディーゼルエンジンの構造>
図1に、本発明が適用されたディーゼルエンジンの概略構造を示す。
ディーゼルエンジン1は、エンジン本体11、ターボチャージャ4、コモンレール式燃料供給装置5、排気再循環装置6及び排気浄化装置7を備えて構成されている。また、電子制御装置9を通じて各種装置が制御される。
<Diesel engine structure>
FIG. 1 shows a schematic structure of a diesel engine to which the present invention is applied.
The diesel engine 1 includes an engine body 11, a turbocharger 4, a common rail fuel supply device 5, an exhaust gas recirculation device 6, and an exhaust gas purification device 7. Various devices are controlled through the electronic control device 9.

エンジン本体11には、複数のシリンダ12が備えられている。
シリンダ12内には、空気と燃料との混合気を燃焼させるための燃焼室13が形成されている。
The engine body 11 is provided with a plurality of cylinders 12.
A combustion chamber 13 for burning a mixture of air and fuel is formed in the cylinder 12.

ディーゼルエンジン1においては、エンジン本体11のインテークポートとインテークマニホールド21とインテークパイプ22とにより、外部の空気を燃焼室13内へ流通させる吸気通路23が構成されている。   In the diesel engine 1, an intake passage 23 through which external air is circulated into the combustion chamber 13 is configured by the intake port of the engine body 11, the intake manifold 21, and the intake pipe 22.

吸気通路23には、空気の流れ方向の上流側から順に、エアクリーナ24、ターボチャージャ4のコンプレッサーホイール41、インタークーラ25及びスロットルバルブ26が配置されている。   In the intake passage 23, an air cleaner 24, a compressor wheel 41 of the turbocharger 4, an intercooler 25, and a throttle valve 26 are arranged in this order from the upstream side in the air flow direction.

ディーゼルエンジン1においては、エンジン本体11のエキゾーストポートとエキゾーストマニホールド31とエキゾーストパイプ32とにより、燃焼室13内のガスを外部へ流通させる排気通路33が構成されている。   In the diesel engine 1, an exhaust passage 33 through which the gas in the combustion chamber 13 circulates to the outside is configured by the exhaust port of the engine body 11, the exhaust manifold 31, and the exhaust pipe 32.

排気通路33には、排気の流れ方向の上流側から順に、排気浄化装置7の燃料添加弁71、ターボチャージャ4のタービンホイール42並びに排気浄化装置7のNOx触媒コンバータ72及び触媒担持型PMフィルタ73が配置されている。なお、本実施形態においては、燃料添加弁71が添加剤供給手段に相当する。また、NOx触媒コンバータ72が触媒装置に相当する。また、触媒担持型PMフィルタ73が排気フィルタに相当する。   In the exhaust passage 33, the fuel addition valve 71 of the exhaust purification device 7, the turbine wheel 42 of the turbocharger 4, the NOx catalytic converter 72 of the exhaust purification device 7, and the catalyst-carrying PM filter 73 are arranged in this order from the upstream side in the exhaust flow direction. Is arranged. In the present embodiment, the fuel addition valve 71 corresponds to the additive supply means. The NOx catalytic converter 72 corresponds to a catalyst device. The catalyst-carrying PM filter 73 corresponds to an exhaust filter.

〔1〕「ターボチャージャの構造」
ターボチャージャ4は、排気のエネルギーを利用してインテークパイプ22内の空気を圧縮することで、燃焼室13内へ供給される空気の量を増加させる。
[1] “Structure of turbocharger”
The turbocharger 4 increases the amount of air supplied into the combustion chamber 13 by compressing the air in the intake pipe 22 using the energy of the exhaust.

ターボチャージャ4は、吸気通路23に配置されたコンプレッサーホイール41と排気通路33に配置されたタービンホイール42とこれら各ホイール41,42を接続するローターシャフト43とを備えて構成されている。そして、排気のエネルギーを通じてタービンホイール42とともにコンプレッサーホイール41を回転させることで吸入空気の圧縮を行う。   The turbocharger 4 includes a compressor wheel 41 disposed in the intake passage 23, a turbine wheel 42 disposed in the exhaust passage 33, and a rotor shaft 43 connecting these wheels 41, 42. The intake air is compressed by rotating the compressor wheel 41 together with the turbine wheel 42 through the energy of the exhaust.

〔2〕「コモンレール式燃料供給装置の構造」
コモンレール式燃料供給装置5は、高圧の燃料を燃焼室13内へ噴射することにより、燃焼室13にて燃料を燃焼させる。
[2] “Structure of common rail fuel supply system”
The common rail fuel supply device 5 burns fuel in the combustion chamber 13 by injecting high-pressure fuel into the combustion chamber 13.

コモンレール式燃料供給装置5は、燃料噴射弁51、燃料タンク52、燃料ポンプ53及びコモンレール54を備えて構成されている。
燃料噴射弁51は、対応するシリンダ12の燃焼室に燃料を噴射する。
The common rail fuel supply device 5 includes a fuel injection valve 51, a fuel tank 52, a fuel pump 53, and a common rail 54.
The fuel injection valve 51 injects fuel into the combustion chamber of the corresponding cylinder 12.

燃料ポンプ53は、燃料タンク52内の燃料を吸引するとともに、吸引した燃料を所定の圧力まで加圧してコモンレール54へ供給する。
コモンレール54は、燃料ポンプ53から供給された燃料を高圧の状態に維持する。コモンレール54内の燃料は、各燃料噴射弁51の開弁にともない燃料噴射弁51からシリンダ12の燃焼室へ噴射される。
The fuel pump 53 sucks the fuel in the fuel tank 52, pressurizes the sucked fuel to a predetermined pressure, and supplies it to the common rail 54.
The common rail 54 maintains the fuel supplied from the fuel pump 53 in a high pressure state. The fuel in the common rail 54 is injected from the fuel injection valve 51 into the combustion chamber of the cylinder 12 as each fuel injection valve 51 is opened.

〔3〕「排気再循環装置の構造」
排気再循環装置6は、インテークパイプ22内に排気の一部を供給することで、混合気の燃焼温度を低下させて窒素酸化物(NOx)の発生量を低減させる。
[3] “Structure of exhaust gas recirculation device”
The exhaust gas recirculation device 6 supplies a part of the exhaust gas into the intake pipe 22, thereby lowering the combustion temperature of the air-fuel mixture and reducing the generation amount of nitrogen oxides (NOx).

排気再循環装置6は、連通管61、EGRクーラ62及びEGRバルブ63を備えて構成されている。
連通管61は、タービンホイール42よりも上流の排気通路33とスロットルバルブ26よりも下流の吸気通路23とを連通する。また、連通管61には、排気の流れ方向の上流側から順に、EGRクーラ62及びEGRバルブ63が配置されている。
The exhaust gas recirculation device 6 includes a communication pipe 61, an EGR cooler 62, and an EGR valve 63.
The communication pipe 61 communicates the exhaust passage 33 upstream of the turbine wheel 42 and the intake passage 23 downstream of the throttle valve 26. Further, an EGR cooler 62 and an EGR valve 63 are arranged in the communication pipe 61 in order from the upstream side in the exhaust flow direction.

EGRクーラ62は、連通管61を介してインテークパイプ22へ供給される排気を冷却する。
EGRバルブ63は、連通管61を介してインテークパイプ22へ供給される排気の流量を調整する。
The EGR cooler 62 cools the exhaust gas supplied to the intake pipe 22 via the communication pipe 61.
The EGR valve 63 adjusts the flow rate of exhaust gas supplied to the intake pipe 22 via the communication pipe 61.

〔4〕「排気浄化装置の構造」
排気浄化装置7は、排気中の粒子状物質(PM)、窒素酸化物(NOx)、炭化水素(HC)及び一酸化炭素(CO)の浄化を行う。
[4] “Structure of exhaust emission control device”
The exhaust purification device 7 purifies particulate matter (PM), nitrogen oxides (NOx), hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) in the exhaust.

排気浄化装置7は、燃料添加弁71、NOx触媒コンバータ72及び触媒担持型PMフィルタ73を備えて構成されている。
NOx触媒コンバータ72は、吸蔵還元型のNOx触媒が担持された触媒担体を備えて構成されている。
The exhaust purification device 7 includes a fuel addition valve 71, a NOx catalytic converter 72, and a catalyst-carrying PM filter 73.
The NOx catalytic converter 72 includes a catalyst carrier on which an NOx storage reduction catalyst is supported.

NOx触媒コンバータ72においては、次のようにNOxの浄化が行われる。
(a)排気が酸化雰囲気(リーン)の状態にあるとき、排気中のNOxがNOx触媒に吸蔵される。
(b)排気が還元雰囲気(ストイキあるいはリッチ)の状態にあるとき、NOx触媒に吸蔵されているNOxが一酸化窒素(NO)として離脱し、HCやCOにより還元される。
In the NOx catalytic converter 72, NOx purification is performed as follows.
(A) When the exhaust is in an oxidizing atmosphere (lean), NOx in the exhaust is stored in the NOx catalyst.
(B) When the exhaust is in a reducing atmosphere (stoichiometric or rich), NOx stored in the NOx catalyst is released as nitrogen monoxide (NO) and is reduced by HC or CO.

なお、「ストイキ」は排気の空燃比が理論空燃比に相当する状態を、「リーン」は排気の空燃比が理論空燃比よりも大きい状態を、「リッチ」は排気の空燃比が理論空燃比よりも小さい状態をそれぞれ示す。   “Stoichi” is the state where the air-fuel ratio of the exhaust corresponds to the stoichiometric air-fuel ratio, “Lean” is the state where the air-fuel ratio of the exhaust is larger than the stoichiometric air-fuel ratio, “Rich” is the state where the air-fuel ratio of the exhaust is the stoichiometric air-fuel ratio Each smaller state is shown.

触媒担持型PMフィルタ73は、排気中のPMを捕捉することのできる多孔質セラミック構造体(PMフィルタ)を備えて構成されている。また、PMフィルタには、吸蔵還元型のNOx触媒が担持されている。   The catalyst-carrying PM filter 73 includes a porous ceramic structure (PM filter) that can capture PM in the exhaust gas. The PM filter carries a NOx storage reduction catalyst.

触媒担持型PMフィルタ73においては、次のようにPMの捕捉及び浄化が行われる。
(a)排気が多孔質セラミック構造体の壁を通過する際、排気中のPMが同セラミック構造体の壁に捕捉される。
(b)排気が高温のとき、捕捉されているPMが排気中の酸素により酸化される。
(c)NOxの吸蔵時や放出時に生成される活性酸素により、捕捉されているPMが酸化される。
In the catalyst-carrying PM filter 73, PM is captured and purified as follows.
(A) When exhaust passes through the wall of the porous ceramic structure, PM in the exhaust is captured by the wall of the ceramic structure.
(B) When the exhaust gas is hot, the trapped PM is oxidized by oxygen in the exhaust gas.
(C) The trapped PM is oxidized by active oxygen generated during NOx storage and release.

また、触媒担持型PMフィルタ73においては、NOx触媒コンバータ72と同様の態様をもってNOxの浄化が行われる。
燃料添加弁71は、燃料(添加剤)の噴射を通じて排気中へ燃料を添加する。燃料添加弁71には、コモンレール54へ供給される燃料よりも圧力の低い燃料が燃料ポンプ53を通じて供給される。
The catalyst-carrying PM filter 73 purifies NOx in the same manner as the NOx catalytic converter 72.
The fuel addition valve 71 adds fuel into the exhaust through injection of fuel (additive). The fuel addition valve 71 is supplied with fuel having a lower pressure than the fuel supplied to the common rail 54 through the fuel pump 53.

燃料添加弁71から噴射された燃料は、排気とともにNOx触媒コンバータ72や触媒担持型PMフィルタ73へ供給される。なお、ディーゼルエンジン1においては、NOx触媒コンバータ72や触媒担持型PMフィルタ73に対して燃料を供給することを目的として、燃料添加弁71による燃料の噴射(燃料添加)が行われる。こうした燃料添加弁71による燃料添加態様の詳細については後述する。   The fuel injected from the fuel addition valve 71 is supplied to the NOx catalytic converter 72 and the catalyst-carrying PM filter 73 together with the exhaust gas. In the diesel engine 1, fuel injection (fuel addition) is performed by the fuel addition valve 71 for the purpose of supplying fuel to the NOx catalytic converter 72 and the catalyst-carrying PM filter 73. Details of the fuel addition mode by the fuel addition valve 71 will be described later.

〔5〕「制御系の構造」
電子制御装置9は、エンジン制御にかかる演算処理を実行する中央演算処理装置、エンジン制御に必要なプログラムやマップが予め記憶された読み出し専用メモリ、中央演算処理装置の計算結果等を一時的に記憶するランダムアクセスメモリ、外部の信号を入力するための入力ポート、及び外部へ信号を出力するための出力ポート等を備えて構成されている。
[5] "Control system structure"
The electronic control unit 9 temporarily stores a central processing unit that executes arithmetic processing related to engine control, a read-only memory in which programs and maps necessary for engine control are stored in advance, calculation results of the central processing unit, etc. A random access memory, an input port for inputting an external signal, an output port for outputting a signal to the outside, and the like.

電子制御装置9の入力ポートには、エンジン運転状態を検出するための回転速度センサ91、冷却水温度センサ92、エアフローメータ93、吸気温度センサ94及び大気圧センサ95等が接続されている。   A rotation speed sensor 91, a cooling water temperature sensor 92, an air flow meter 93, an intake air temperature sensor 94, an atmospheric pressure sensor 95, and the like for detecting the engine operating state are connected to the input port of the electronic control unit 9.

回転速度センサ91は、クランクシャフトの近傍に設けられており、クランクシャフトの回転速度(エンジン回転速度NE)に応じた電気信号を出力する。回転速度センサ91の出力信号は、電子制御装置9へ入力された後、エンジン回転速度計測値NEMとして各種制御に用いられる。   The rotational speed sensor 91 is provided in the vicinity of the crankshaft, and outputs an electrical signal corresponding to the rotational speed of the crankshaft (engine rotational speed NE). The output signal of the rotation speed sensor 91 is input to the electronic control unit 9 and then used as various engine rotation speed measurement values NEM for various controls.

冷却水温度センサ92は、シリンダ12の周囲に設けられており、ウォータージャケット内の冷却水の温度(冷却水温度THW)に応じた電気信号を出力する。冷却水温度センサ92の出力信号は、電子制御装置9へ入力された後、冷却水温度計測値THWMとして各種制御に用いられる。   The cooling water temperature sensor 92 is provided around the cylinder 12 and outputs an electrical signal corresponding to the temperature of the cooling water in the water jacket (cooling water temperature THW). The output signal of the cooling water temperature sensor 92 is input to the electronic control unit 9 and then used for various controls as the cooling water temperature measurement value THWM.

エアフローメータ93は、エアクリーナ16の下流且つコンプレッサーホイール41の上流の吸気通路23に設けられており、インテークパイプ22内を流れる空気の流量(吸入空気量GA)に応じた電気信号を出力する。エアフローメータ93の出力信号は、電子制御装置9へ入力された後、吸入空気量計測値GAMとして各種制御に用いられる。   The air flow meter 93 is provided in the intake passage 23 downstream of the air cleaner 16 and upstream of the compressor wheel 41, and outputs an electrical signal corresponding to the flow rate of air flowing through the intake pipe 22 (intake air amount GA). After the output signal of the air flow meter 93 is input to the electronic control unit 9, it is used for various controls as an intake air amount measurement value GAM.

吸気温度センサ94は、エアクリーナ16の下流且つコンプレッサーホイール41の上流の吸気通路23に設けられており、インテークパイプ22内を流れる空気の温度(吸気温度THA)に応じた電気信号を出力する。吸気温度センサ94の出力信号は、電子制御装置9へ入力された後、吸気温度計測値THAMとして各種制御に用いられる。   The intake air temperature sensor 94 is provided in the intake passage 23 downstream of the air cleaner 16 and upstream of the compressor wheel 41, and outputs an electrical signal corresponding to the temperature of the air flowing through the intake pipe 22 (intake air temperature THA). The output signal of the intake air temperature sensor 94 is input to the electronic control unit 9, and then used as various measured values as the intake air temperature measurement value THAM.

大気圧センサ95は、エアクリーナ16の近傍の吸気通路23に設けられており、大気の圧力(大気圧FPA)に応じた電気信号を出力する。大気圧センサ95の出力信号は、電子制御装置9へ入力された後、大気圧計測値FPAMとして各種制御に用いられる。   The atmospheric pressure sensor 95 is provided in the intake passage 23 in the vicinity of the air cleaner 16 and outputs an electrical signal corresponding to the atmospheric pressure (atmospheric pressure FPA). The output signal of the atmospheric pressure sensor 95 is input to the electronic control unit 9, and then used as various atmospheric pressure measurement values FPAM for various controls.

電子制御装置9の出力ポートには、スロットルバルブ26、EGRバルブ63、燃料ポンプ53、燃料噴射弁51及び燃料添加弁71等の駆動回路が接続されている。
電子制御装置9は、上記各センサの検出信号から把握されるエンジン運転状態に基づいて、各制御パラメータの要求値(例えば燃料噴射弁51による燃料の噴射量(燃料噴射量FI)や燃料添加弁71による燃料の添加量(燃料添加量FA))を設定する。そして、出力ポートに接続された各機器類の駆動回路に対して、上記要求値に対応した指令信号を出力する。
Drive circuits such as the throttle valve 26, the EGR valve 63, the fuel pump 53, the fuel injection valve 51, and the fuel addition valve 71 are connected to the output port of the electronic control unit 9.
The electronic control unit 9 determines the required value of each control parameter (for example, the fuel injection amount (fuel injection amount FI) by the fuel injection valve 51 or the fuel addition valve) based on the engine operation state grasped from the detection signal of each sensor. The fuel addition amount by 71 (fuel addition amount FA)) is set. Then, a command signal corresponding to the required value is output to the drive circuit of each device connected to the output port.

電子制御装置9は、こうした駆動回路の制御を通じて、スロットルバルブ26の開度を調整するスロットル制御、EGRバルブ63の開度を調整するEGR制御、燃料ポンプ53の吐出圧力を調整する吐出圧力制御、燃料噴射弁51から燃料を噴射させる燃料噴射制御、並びに燃料添加弁71から燃料を噴射させる燃料添加制御等の各種制御を行う。なお、制御手段は、電子制御装置9を含めて構成されている。   The electronic control device 9 controls the drive circuit so that the throttle control for adjusting the opening of the throttle valve 26, the EGR control for adjusting the opening of the EGR valve 63, the discharge pressure control for adjusting the discharge pressure of the fuel pump 53, Various controls such as fuel injection control for injecting fuel from the fuel injection valve 51 and fuel addition control for injecting fuel from the fuel addition valve 71 are performed. Note that the control means includes the electronic control device 9.

<排気浄化制御>
本実施形態では、排気を浄化するための制御として、触媒担持型PMフィルタ73上のPMを燃焼させる「PM再生制御」、NOx触媒に吸蔵されている硫黄酸化物(SOx)を還元して放出させる「S被毒回復制御」、及びNOx触媒に吸蔵されているNOxを還元して放出させる「NOx還元制御」が行われる。
<Exhaust gas purification control>
In this embodiment, as control for purifying exhaust, “PM regeneration control” for burning PM on the catalyst-carrying PM filter 73, and reducing and releasing sulfur oxide (SOx) stored in the NOx catalyst. “S poisoning recovery control” to be performed and “NOx reduction control” to reduce and release NOx stored in the NOx catalyst are performed.

PMを燃焼させるPM再生やSOxを還元・放出させるS被毒回復を行うには、NOx触媒コンバータ72や触媒担持型PMフィルタ73の温度(触媒床温)を十分に高温化する必要がある。そこで、PM再生制御やS被毒回復制御においては、触媒床温をPM再生やS被毒回復に必要な温度(例えば600〜700℃)まで上昇させる昇温制御が行われる。   In order to perform PM regeneration that burns PM and S poison recovery that reduces and releases SOx, it is necessary to sufficiently raise the temperature (catalyst bed temperature) of the NOx catalytic converter 72 and the catalyst-carrying PM filter 73. Therefore, in PM regeneration control and S poison recovery control, temperature increase control is performed to increase the catalyst bed temperature to a temperature (for example, 600 to 700 ° C.) required for PM regeneration and S poison recovery.

昇温制御では、燃料添加弁71による排気への燃料添加を比較的短い間隔で継続的に繰り返すことで、NOx触媒(NOx触媒コンバータ72や触媒担持型PMフィルタ73)に対する燃料の供給量を増大させるようにしている。これにより、排気中や触媒上での燃料の酸化反応にともなう発熱により触媒床温の高温化が図られるようになる。   In the temperature raising control, fuel supply to the exhaust gas by the fuel addition valve 71 is continuously repeated at relatively short intervals to increase the amount of fuel supplied to the NOx catalyst (NOx catalyst converter 72 and catalyst-carrying PM filter 73). I try to let them. As a result, the catalyst bed temperature can be increased due to heat generated by the oxidation reaction of the fuel in the exhaust gas or on the catalyst.

〔1〕「PM再生制御」
排気浄化装置7においては、触媒担持型PMフィルタ73に捕捉されているPMの量が多くなるにつれて、同PMフィルタ73での圧力損失が増大する。従って、エンジン運転状態の悪化をまねく程度まで圧力損失が増大する前に、フィルタ上に堆積しているPMを浄化する必要がある。
[1] "PM regeneration control"
In the exhaust purification device 7, the pressure loss in the PM filter 73 increases as the amount of PM trapped in the catalyst-carrying PM filter 73 increases. Therefore, it is necessary to purify the PM accumulated on the filter before the pressure loss increases to such a degree as to deteriorate the engine operating condition.

そこで、電子制御装置9は、触媒担持型PMフィルタ73に堆積しているPMの量が限界値に達したと推定されるとき、PM再生制御を通じて昇温制御を行う。
そして、NOx触媒コンバータ72での燃料の酸化反応により高温の排気が触媒担持型PMフィルタ73へ供給されるため、触媒担持型PMフィルタ73の高温化を通じてPMが燃焼される。また、NOx触媒コンバータ72を通過した燃料が触媒担持型PMフィルタ73で酸化されるため、酸化反応にともなう発熱を通じてPMが燃焼される。
Therefore, when it is estimated that the amount of PM accumulated on the catalyst-carrying PM filter 73 has reached the limit value, the electronic control unit 9 performs temperature increase control through PM regeneration control.
Since high-temperature exhaust gas is supplied to the catalyst-carrying PM filter 73 by the oxidation reaction of fuel in the NOx catalytic converter 72, PM is combusted through the high temperature of the catalyst-carrying PM filter 73. Further, since the fuel that has passed through the NOx catalytic converter 72 is oxidized by the catalyst-carrying PM filter 73, PM is combusted through heat generated by the oxidation reaction.

〔2〕「S被毒回復制御」
NOx触媒コンバータ72や触媒担持型PMフィルタ73のNOx触媒は、燃料や潤滑油に由来する硫黄分から生成されるSOxをNOxとともに吸収する性質がある。一方で、NOx触媒の吸蔵量には限界があるため、SOx吸蔵量が過度に多くなった場合にはNOx吸蔵能力の低下(S被毒)をまねくようになる。従って、排気浄化装置7においては、SOx吸蔵量の増加に起因してNOxの吸蔵に支障をきたす前に、NOx触媒に吸蔵されているSOxを還元する必要がある。
[2] "S poison recovery control"
The NOx catalyst of the NOx catalytic converter 72 and the catalyst-carrying PM filter 73 has the property of absorbing SOx generated from the sulfur content derived from fuel and lubricating oil together with NOx. On the other hand, since the storage amount of the NOx catalyst has a limit, when the SOx storage amount becomes excessively large, the NOx storage capacity is reduced (S poisoning). Therefore, the exhaust purification device 7 needs to reduce the SOx stored in the NOx catalyst before it interferes with NOx storage due to an increase in the SOx storage amount.

そこで、電子制御装置9は、NOx触媒に吸蔵されているSOxの量が限界値に達したと推定されるとき、S被毒回復制御を通じて昇温制御とSOx還元制御とを行う。
これにより、昇温制御を通じてNOx触媒コンバータ72や触媒担持型PMフィルタ73が高温化された後、SOx還元制御を通じて排気の空燃比がリッチとされるため、NOx触媒コンバータ72や触媒担持型PMフィルタ73の周囲が高温の還元雰囲気に維持される。そして、NOx触媒に吸蔵されているSOxが還元された後にNOx触媒から放出される。
Therefore, when it is estimated that the amount of SOx occluded in the NOx catalyst has reached the limit value, the electronic control device 9 performs the temperature rise control and the SOx reduction control through the S poison recovery control.
As a result, after the NOx catalytic converter 72 and the catalyst-carrying PM filter 73 are heated through the temperature rise control, the exhaust air-fuel ratio is made rich through the SOx reduction control. The periphery of 73 is maintained in a high-temperature reducing atmosphere. Then, the SOx stored in the NOx catalyst is reduced and then released from the NOx catalyst.

〔3〕「NOx還元制御」
排気浄化装置7においては、NOx触媒コンバータ72や触媒担持型PMフィルタ73のNOx吸蔵量が限界に達する前に、NOx触媒に吸蔵されているNOxを還元して放出させる必要がある。
[3] "NOx reduction control"
In the exhaust purification device 7, it is necessary to reduce and release the NOx stored in the NOx catalyst before the NOx storage amount of the NOx catalytic converter 72 and the catalyst-carrying PM filter 73 reaches the limit.

そこで、電子制御装置9は、NOx触媒に吸蔵されているNOxの量が限界値に達したと推定されるとき、NOx還元制御を通じて燃料添加弁71による間欠的な燃料添加を行う。   Therefore, when it is estimated that the amount of NOx stored in the NOx catalyst has reached the limit value, the electronic control device 9 performs intermittent fuel addition by the fuel addition valve 71 through NOx reduction control.

これにより、NOx触媒周囲の排気の空燃比が一時的にストイキまたはリッチの状態とされるため、NOx触媒コンバータ72や触媒担持型PMフィルタ73のNOxが還元される。なお、NOx還元制御時、触媒床温は比較的低温(例えば250〜500℃)に維持される。   As a result, the air-fuel ratio of the exhaust gas surrounding the NOx catalyst is temporarily stoichiometric or rich, so that NOx in the NOx catalytic converter 72 and the catalyst-carrying PM filter 73 is reduced. During NOx reduction control, the catalyst bed temperature is maintained at a relatively low temperature (for example, 250 to 500 ° C.).

なお、上記PM再生制御やS被毒回復制御の実行時における昇温制御の実行中、必要に応じて燃料噴射弁51によるアフター噴射を行うこともできる。このアフター噴射は、パイロット噴射及びメイン噴射がなされた後の圧縮行程中や排気行程中に実行される燃料の噴射であり、パイロット噴射やメイン噴射のような燃焼室13での燃焼に供される燃料の噴射とは別の燃料の噴射となっている。これにより、アフター噴射において噴射された燃料の多くは、燃焼室13内で燃焼されることなく排気系に排出されるため、排気中の燃料が増量されて触媒床温の高温化が図られる。   Note that after-injection by the fuel injection valve 51 can be performed as necessary during the temperature increase control during the execution of the PM regeneration control and the S poison recovery control. This after injection is fuel injection executed during the compression stroke and exhaust stroke after the pilot injection and the main injection are performed, and is used for combustion in the combustion chamber 13 such as pilot injection and main injection. The fuel injection is different from the fuel injection. As a result, most of the fuel injected in the after injection is discharged into the exhaust system without being combusted in the combustion chamber 13, so that the amount of fuel in the exhaust is increased and the catalyst bed temperature is increased.

<PM再生制御処理>
図2を参照して、「PM再生制御処理」について説明する。本処理は、電子制御装置9により一定の時間毎に繰り返し実行される。また、本処理が機関制御手段を通じて実行される処理に相当する。なお、以降の説明において、コンバータ触媒床温TCはNOx触媒コンバータ72の触媒床温を、フィルタ触媒床温TFは触媒担持型PMフィルタ73の触媒床温を、目標触媒床温TFTは昇温制御におけるフィルタ触媒床温TFの目標値をそれぞれ示す。
<PM regeneration control processing>
The “PM regeneration control process” will be described with reference to FIG. This process is repeatedly executed by the electronic control device 9 at regular intervals. Further, this processing corresponds to processing executed through the engine control means. In the following description, the converter catalyst bed temperature TC is the catalyst bed temperature of the NOx catalyst converter 72, the filter catalyst bed temperature TF is the catalyst bed temperature of the catalyst-carrying PM filter 73, and the target catalyst bed temperature TFT is the temperature rise control. The target values of the filter catalyst bed temperature TF are respectively shown.

[ステップS110]フィルタ触媒床温TFを目標触媒床温TFTまで昇温させるための「昇温制御処理」(図3)が実行されているか否かを判定する。
・「昇温制御処理」が実行されていないとき、ステップS120の処理を行う。
・「昇温制御処理」が実行されているとき、ステップS130の処理を行う。
[Step S110] It is determined whether or not “temperature increase control processing” (FIG. 3) for increasing the filter catalyst bed temperature TF to the target catalyst bed temperature TFT is being executed.
When the “temperature increase control process” is not executed, the process of step S120 is performed.
When the “temperature increase control process” is being executed, the process of step S130 is performed.

[ステップS120]PM再生制御の実行条件(PMを浄化するための条件)が成立しているか否かを判定する。
・実行条件が成立しているとき、ステップS122の処理を行う。
・実行条件が成立していないとき、「PM再生制御処理」を一旦終了する。
[Step S120] It is determined whether an execution condition (condition for purifying PM) of PM regeneration control is satisfied.
When the execution condition is satisfied, the process of step S122 is performed.
When the execution condition is not satisfied, the “PM regeneration control process” is temporarily terminated.

ステップS120の処理においては、例えば、次の[a]及び[b]の条件が成立していることをもってPM再生制御の実行条件が成立していると判断することができる。
[a]触媒担持型PMフィルタ73に堆積しているPM量(PM堆積量)が限界値に達している。
[b]コンバータ触媒床温TCの推定値(推定コンバータ触媒床温TCE)が、燃料の酸化反応を起こすために必要となる下限温度TClmt以上である。なお、推定コンバータ触媒床温TCEは、「排気温度推定処理」(図4及び図5)を通じて算出される。また、NOx触媒コンバータ72の触媒床温を代表する値として算出される。
In the process of step S120, for example, it can be determined that the execution condition for PM regeneration control is satisfied when the following conditions [a] and [b] are satisfied.
[A] The amount of PM deposited on the catalyst-carrying PM filter 73 (PM accumulation amount) has reached a limit value.
[B] The estimated value of the converter catalyst bed temperature TC (estimated converter catalyst bed temperature TCE) is equal to or higher than the lower limit temperature TClmt required for causing the fuel oxidation reaction. The estimated converter catalyst bed temperature TCE is calculated through the “exhaust temperature estimation process” (FIGS. 4 and 5). Further, it is calculated as a value representative of the catalyst bed temperature of the NOx catalytic converter 72.

ステップS120の処理においては、例えば、次の[c]及び[d]の条件のいずれかが成立していることをもってPM堆積量が限界値に達していると判断することができる。
[c]ディーゼルエンジン1の運転履歴(吸入空気量や燃料噴射量)に基づいて推定されたPM堆積量が所定値以上である。
[d]触媒担持型PMフィルタ73上流の圧力の計測値と下流の圧力の計測値との乖離度合いが所定の度合いよりも大きい。
In the process of step S120, for example, it can be determined that the PM deposition amount has reached the limit value when either of the following conditions [c] and [d] is satisfied.
[C] The PM accumulation amount estimated based on the operation history (intake air amount and fuel injection amount) of the diesel engine 1 is greater than or equal to a predetermined value.
[D] The degree of deviation between the measured value of the pressure upstream of the catalyst-carrying PM filter 73 and the measured value of the downstream pressure is larger than a predetermined degree.

[ステップS122]「昇温制御処理」(図3)を開始する。これにより、「PM再生制御処理」の次回の制御周期においては、ステップS110の処理からステップS130の処理へ移行するようになる。   [Step S122] The “temperature increase control process” (FIG. 3) is started. As a result, in the next control cycle of the “PM regeneration control process”, the process proceeds from step S110 to step S130.

[ステップS130]PM再生制御の終了条件が成立しているか否かを判定する。
・終了条件が成立しているとき、ステップS132の処理を行う。
・終了条件が成立していないとき、「PM再生制御処理」を一旦終了する。
[Step S130] It is determined whether a PM regeneration control end condition is satisfied.
When the end condition is satisfied, the process of step S132 is performed.
When the termination condition is not satisfied, the “PM regeneration control process” is temporarily terminated.

ステップS130の処理においては、例えば、次の[a]及び[b]の条件のいずれかが成立していることをもってPM再生制御の終了条件が成立していると判断することができる。
[a]ディーゼルエンジン1の運転履歴(吸入空気量や燃料噴射量)に基づいて推定されたPM堆積量が初期値以下である。
[b]触媒担持型PMフィルタ73上流の圧力の計測値と下流の圧力の計測値との乖離度合いが所定の度合いよりも小さい。
In the process of step S130, for example, it can be determined that the PM regeneration control end condition is satisfied when one of the following conditions [a] and [b] is satisfied.
[A] The PM accumulation amount estimated based on the operation history (intake air amount and fuel injection amount) of the diesel engine 1 is equal to or less than the initial value.
[B] The degree of deviation between the measured value of the upstream pressure of the catalyst-carrying PM filter 73 and the measured value of the downstream pressure is smaller than a predetermined degree.

本実施形態の排気浄化装置7においては、PM再生制御の実行条件の成立からPM再生制御の終了条件の成立までの期間がPM再生制御の実行中に相当する。即ち、同期間がPM再生制御の1サイクルに相当する。   In the exhaust purification device 7 of the present embodiment, the period from when the execution condition for PM regeneration control is satisfied to when the end condition for PM regeneration control is satisfied corresponds to the execution of PM regeneration control. That is, the period of synchronization corresponds to one cycle of PM regeneration control.

[ステップS132]「昇温制御処理」(図3)を終了する。なお、PM再生制御の実行条件や終了条件については、上記にて例示した内容に限られず適宜変更することができる。   [Step S132] The “temperature increase control process” (FIG. 3) is terminated. Note that the execution condition and end condition of the PM regeneration control are not limited to the contents exemplified above, and can be changed as appropriate.

<昇温制御処理>
図3を参照して、「昇温制御処理」について説明する。本処理は、PM再生制御の実行条件が成立してからPM再生制御の終了条件が成立するまでの間、電子制御装置9により一定の時間毎に繰り返し実行される。
<Temperature control process>
The “temperature increase control process” will be described with reference to FIG. This process is repeatedly executed at regular intervals by the electronic control device 9 from when the execution condition for PM regeneration control is satisfied until the end condition for PM regeneration control is satisfied.

[ステップS210]「PM再生制御処理」を通じて「昇温制御処理」が開始された後に目標触媒床温TFTの設定が行われたか否かを判定する。
・目標触媒床温TFTの設定が行われていないとき、ステップS212の処理を行う。
・目標触媒床温TFTの設定が行われているとき、ステップS214の処理を行う。
[Step S210] It is determined whether or not the target catalyst bed temperature TFT has been set after the “temperature increase control process” is started through the “PM regeneration control process”.
When the target catalyst bed temperature TFT is not set, the process of step S212 is performed.
When the target catalyst bed temperature TFT is set, the process of step S214 is performed.

[ステップS212]エンジン運転状態(例えば、エンジン回転速度計測値NEM及び燃料噴射量FI)に基づいて、目標触媒床温TFTを算出する。ここでは、エンジン運転状態と目標触媒床温TFTとの関係が予め設定されたマップから目標触媒床温TFTを算出する。   [Step S212] The target catalyst bed temperature TFT is calculated based on the engine operating state (for example, the engine rotation speed measurement value NEM and the fuel injection amount FI). Here, the target catalyst bed temperature TFT is calculated from a map in which the relationship between the engine operating state and the target catalyst bed temperature TFT is set in advance.

目標触媒床温TFTは、NOx触媒コンバータ72の正常時に触媒担持型PMフィルタ73上のPMを燃焼させるために最低限必要とされる触媒床温よりも高い温度として設定されている。従って、NOx触媒コンバータ72の正常時、「昇温制御処理」を通じてフィルタ触媒床温TFが目標触媒床温TFTに維持されることにより、堆積しているPMが十分に燃焼されるようになる。   The target catalyst bed temperature TFT is set as a temperature higher than the minimum catalyst bed temperature required for burning the PM on the catalyst-carrying PM filter 73 when the NOx catalyst converter 72 is normal. Accordingly, when the NOx catalytic converter 72 is normal, the filter catalyst bed temperature TF is maintained at the target catalyst bed temperature TFT through the “temperature rise control process”, so that the accumulated PM is sufficiently combusted.

[ステップS214]目標触媒床温TFTに基づいて、燃料添加弁71による排気への燃料の添加量(燃料添加量FA)を設定する。ここでは、目標触媒床温TFTとフィルタ触媒床温TFの推定値(推定フィルタ触媒床温TFE)との差に基づいて、フィルタ触媒床温TFを目標触媒床温TFTに維持するために必要となる燃料添加量FAを算出する。なお、推定フィルタ触媒床温TFEは、「排気温度推定処理」(図4及び図5)を通じて算出される。また、触媒担持型PMフィルタ73の触媒床温を代表する値として算出される。   [Step S214] Based on the target catalyst bed temperature TFT, the amount of fuel added to the exhaust by the fuel addition valve 71 (fuel addition amount FA) is set. Here, it is necessary to maintain the filter catalyst bed temperature TF at the target catalyst bed temperature TFT based on the difference between the target catalyst bed temperature TFT and the estimated value of the filter catalyst bed temperature TF (estimated filter catalyst bed temperature TFE). A fuel addition amount FA is calculated. The estimated filter catalyst bed temperature TFE is calculated through “exhaust temperature estimation process” (FIGS. 4 and 5). Further, it is calculated as a value representative of the catalyst bed temperature of the catalyst-carrying type PM filter 73.

電子制御装置9において別途実行されている燃料添加制御では、このステップS214を通じて燃料添加量FAが設定される毎に同添加量FAの燃料を燃料添加弁71から噴射させるべく同添加弁71を制御する。こうして、燃料添加弁71による燃料添加が繰り返して実行されることにより、フィルタ触媒床温TFが目標触媒床温TFT(または近傍の温度)に維持されるようになる。   In the fuel addition control separately executed in the electronic control unit 9, the addition valve 71 is controlled so that fuel of the same addition amount FA is injected from the fuel addition valve 71 every time the fuel addition amount FA is set through this step S214. To do. Thus, the fuel addition by the fuel addition valve 71 is repeatedly executed, so that the filter catalyst bed temperature TF is maintained at the target catalyst bed temperature TFT (or a nearby temperature).

<排気温度推定処理>
本処理は、次の「第1推定処理」、「第2推定処理」及び「第3推定処理」を含めて構成されている。
<Exhaust temperature estimation process>
This process includes the following “first estimation process”, “second estimation process”, and “third estimation process”.

(a)「第1推定処理」では、エンジン本体11での排気温度(第1排気温度TEA(入力排気温度))を推定する。なお、入力排気温度として、エンジン本体11での排気温度に相当する排気温度(例えば、排気系にて熱交換が行われる前の排気温度)を採用することもできる。   (A) In the “first estimation process”, an exhaust temperature (first exhaust temperature TEA (input exhaust temperature)) in the engine body 11 is estimated. As the input exhaust temperature, an exhaust temperature corresponding to the exhaust temperature in the engine body 11 (for example, an exhaust temperature before heat exchange is performed in the exhaust system) may be employed.

(b)「第2推定処理」では、ターボチャージャ4の下流且つNOx触媒コンバータ72の上流の排気通路33において排気系との熱交換が行われた後の排気温度(第2排気温度TEB(出力排気温度))を推定する。   (B) In the “second estimation process”, the exhaust temperature (second exhaust temperature TEB (output) after heat exchange with the exhaust system is performed in the exhaust passage 33 downstream of the turbocharger 4 and upstream of the NOx catalytic converter 72. Estimate the exhaust temperature)).

(c)「第3推定処理」では、NOx触媒コンバータ72の下流且つ触媒担持型PMフィルタ73の上流の排気通路33において排気系との熱交換が行われた後の排気温度(第3排気温度TEC(出力排気温度))を推定する。   (C) In the “third estimation process”, the exhaust temperature (third exhaust temperature) after heat exchange with the exhaust system is performed in the exhaust passage 33 downstream of the NOx catalytic converter 72 and upstream of the catalyst-carrying PM filter 73. TEC (output exhaust temperature)) is estimated.

以降では、本処理を通じて算出される上記各排気温度の推定値をそれぞれ次のように示す。
・第1排気温度TEAの推定値を第1排気温度推定値eTEAとする。
・第2排気温度TEBの推定値を第2排気温度推定値eTEBとする。
・第3排気温度TECの推定値を第3排気温度推定値eTECとする。
In the following, the estimated values of the exhaust temperatures calculated through this process are shown as follows.
The estimated value of the first exhaust temperature TEA is set as a first exhaust temperature estimated value eTEA.
The estimated value of the second exhaust temperature TEB is taken as the second exhaust temperature estimated value eTEB.
The estimated value of the third exhaust temperature TEC is taken as the third exhaust temperature estimated value eTEC.

図4及び図5を参照して、「排気温度推定処理」の詳細な処理手順について説明する。本処理は、電子制御装置9により一定の時間毎に繰り返し実行される。なお、「排気温度推定処理」は、入力温度推定手段を通じて実行される処理、出力温度推定手段を通じて実行される処理及び推定手段を通じて実行される処理を含めて構成されている。   A detailed processing procedure of the “exhaust temperature estimation process” will be described with reference to FIGS. 4 and 5. This process is repeatedly executed by the electronic control device 9 at regular intervals. The “exhaust temperature estimation process” includes a process executed through the input temperature estimation means, a process executed through the output temperature estimation means, and a process executed through the estimation means.

本処理において、ステップS312の処理は「第1推定処理」に、ステップS320の処理は「第2推定処理」に、ステップS330の処理は「第3推定処理」にそれぞれ相当する。   In this process, the process in step S312 corresponds to a “first estimation process”, the process in step S320 corresponds to a “second estimation process”, and the process in step S330 corresponds to a “third estimation process”.

[ステップS302]今回制御周期のエンジン運転状態(燃料噴射量FI及び吸入空気量GA)に基づいて定常排気温度TEAbaseを算出する。ここでは、燃料噴射量FI及び吸入空気量計測値GAMを定常排気温度算出マップ(図6)に適用して定常排気温度TEAbase(入力排気温度の推定値の基準値)を算出する。   [Step S302] A steady exhaust temperature TEAbase is calculated based on the engine operating state (fuel injection amount FI and intake air amount GA) in the current control cycle. Here, the steady exhaust temperature TEAbase (reference value for the estimated value of the input exhaust temperature) is calculated by applying the fuel injection amount FI and the intake air amount measurement value GAM to the steady exhaust temperature calculation map (FIG. 6).

ディーゼルエンジン1においては、「PM再生制御」や「S被毒回復制御」等の実行に応じて燃料供給形態が切り替えられる。混合気の燃焼状態は、それぞれの燃料供給形態により異なるため、電子制御装置9には燃料供給形態毎に定常排気温度算出マップが設定されている。そして、ステップS302の処理における定常排気温度TEAbaseの算出に際しては、今回制御周期の燃料供給形態に応じたマップが選択される。   In the diesel engine 1, the fuel supply mode is switched according to execution of “PM regeneration control”, “S poisoning recovery control”, and the like. Since the combustion state of the air-fuel mixture varies depending on each fuel supply mode, a steady exhaust temperature calculation map is set in the electronic control unit 9 for each fuel supply mode. When calculating the steady exhaust temperature TEAbase in the process of step S302, a map corresponding to the fuel supply mode of the current control cycle is selected.

定常排気温度TEAbaseは、定常運転状態(同一の燃料噴射量FI及び吸入空気量GAのもとで長期間にわたってディーゼルエンジン1を運転させた状態)のもとで得られる第1排気温度TEAに相当する。即ち、ステップS302の処理を通じて、燃料噴射量FI及び吸入空気量GAを今回制御周期の燃料噴射量FI及び吸入空気量GAに保持してディーゼルエンジン1を長期間にわたって運転させたときの第1排気温度TEAとして定常排気温度TEAbaseが算出される。   The steady exhaust temperature TEAbase corresponds to the first exhaust temperature TEA obtained under a steady operation state (a state in which the diesel engine 1 is operated for a long time under the same fuel injection amount FI and intake air amount GA). To do. That is, the first exhaust when the diesel engine 1 is operated for a long period of time while maintaining the fuel injection amount FI and the intake air amount GA at the fuel injection amount FI and the intake air amount GA in the current control cycle through the process of step S302. A steady exhaust temperature TEAbase is calculated as the temperature TEA.

定常排気温度算出マップ(図6)は、試験により燃料噴射量FI及び吸入空気量GAと定常排気温度TEAbaseとの関係を予め把握してマップ化することにより構成されている。各パラメータと定常排気温度TEAbaseとの関係を次の(a)及び(b)に示す。   The steady exhaust temperature calculation map (FIG. 6) is configured by grasping in advance the relationship between the fuel injection amount FI and the intake air amount GA and the steady exhaust temperature TEAbase through a test. The following (a) and (b) show the relationship between each parameter and the steady exhaust temperature TEAbase.

(a)定常排気温度TEAbaseは、燃料噴射量FIに応じて変化する傾向を示すとともに、基本的には燃料噴射量FIが増加するにつれて高温側へ変化する。上記マップにおいては、こうした定常排気温度TEAbaseの変化傾向に即して燃料噴射量FIと定常排気温度TEAbaseとの関係が設定されている。   (A) The steady exhaust temperature TEAbase shows a tendency to change according to the fuel injection amount FI, and basically changes to a higher temperature side as the fuel injection amount FI increases. In the map, the relationship between the fuel injection amount FI and the steady exhaust temperature TEAbase is set in accordance with such a change tendency of the steady exhaust temperature TEAbase.

(b)定常排気温度TEAbaseは、吸入空気量GAに応じて変化する傾向を示すとともに、基本的には吸入空気量GAが増加するにつれて高温側へ変化する。上記マップにおいては、こうした定常排気温度TEAbaseの変化傾向に即して吸入空気量GAと定常排気温度TEAbaseとの関係が設定されている。なお、本実施形態では、定常排気温度TEAbaseを算出するためのパラメータとして吸入空気量GAを採用しているが、吸入空気量GAの指標値としてエンジン回転速度NEを採用することもできる。   (B) The steady exhaust temperature TEAbase shows a tendency to change according to the intake air amount GA, and basically changes to a higher temperature side as the intake air amount GA increases. In the map, the relationship between the intake air amount GA and the steady exhaust temperature TEAbase is set in accordance with the change tendency of the steady exhaust temperature TEAbase. In the present embodiment, the intake air amount GA is adopted as a parameter for calculating the steady exhaust temperature TEAbase, but the engine speed NE can also be adopted as an index value of the intake air amount GA.

[ステップS304]エアフローメータ93の計測値(吸入空気量計測値GAM)と燃焼室13へ供給される吸入空気量(供給吸入空気量GAR)とのずれに応じて定常排気温度TEAbaseを補正するための吸気補正係数GMを算出する。   [Step S304] In order to correct the steady exhaust temperature TEAbase according to the difference between the measured value of the air flow meter 93 (measured value of intake air amount GAM) and the amount of intake air supplied to the combustion chamber 13 (supply intake air amount GAR). The intake air correction coefficient GM is calculated.

ステップS304の処理では、吸入空気量計測値GAMと供給吸入空気量GARとの比(吸気比率GN)を算出する。そして、吸気比率GNと吸気補正係数GMとの関係が予め設定されたマップから吸気補正係数GMを算出する。なお、供給吸入空気量GARは、例えば次のように算出することができる。即ち、吸入空気量計測値GAMに対して、EGRガスの流量やターボチャージャ4による過給度合い等を加味した補正を適用し、補正後の値を供給吸入空気量GARとすることができる。   In the process of step S304, a ratio (intake ratio GN) between the measured intake air amount GAM and the supplied intake air amount GAR is calculated. Then, the intake correction coefficient GM is calculated from a map in which the relationship between the intake ratio GN and the intake correction coefficient GM is set in advance. The supply intake air amount GAR can be calculated as follows, for example. In other words, the corrected value considering the flow rate of EGR gas, the degree of supercharging by the turbocharger 4 and the like can be applied to the measured intake air amount GAM, and the corrected value can be used as the supplied intake air amount GAR.

[ステップS306]基準のエンジン運転環境と実際のエンジン運転環境との違いによる定常排気温度TEAbaseと実際の第1排気温度TEAとのずれを補正するための各種補正量を算出する。ここでは、次の(A)〜(C)の補正量を算出する。なお、基準のエンジン運転環境は、定常排気温度算出マップ(図6)を構築したときのエンジン運転環境に相当する。   [Step S306] Various correction amounts for correcting the deviation between the steady exhaust temperature TEAbase and the actual first exhaust temperature TEA due to the difference between the reference engine operating environment and the actual engine operating environment are calculated. Here, the following correction amounts (A) to (C) are calculated. The standard engine operating environment corresponds to the engine operating environment when the steady exhaust temperature calculation map (FIG. 6) is constructed.

(A)「水温補正量TEthw」
水温補正量TEthwは、基準のエンジン運転環境における冷却水温度THWと実際の冷却水温度THWとの違いによる定常排気温度TEAbaseと実際の第1排気温度TEAとのずれを補正する値として算出される。
(A) “Water temperature correction amount TEthw”
The water temperature correction amount TEthw is calculated as a value for correcting a deviation between the steady exhaust temperature TEAbase and the actual first exhaust temperature TEA due to the difference between the coolant temperature THW and the actual coolant temperature THW in the reference engine operating environment. .

ステップS306の処理では、冷却水温度THWと水温補正量TEthwとの関係が予め設定されたマップに冷却水温度計測値THWMを適用して水温補正量TEthwを算出する。ちなみに、第1排気温度TEAは、冷却水温度THWに応じて変化する傾向を示すとともに、基本的には冷却水温度THWが低下するにつれて低温側へ変化する。上記マップにおいては、こうした第1排気温度TEAの変化傾向に即して冷却水温度THWと水温補正量TEthwとの関係が設定されている。   In the process of step S306, the coolant temperature measurement value THWM is applied to a map in which the relationship between the coolant temperature THW and the coolant temperature correction amount TEthw is set in advance to calculate the coolant temperature correction amount TEthw. Incidentally, the first exhaust temperature TEA shows a tendency to change according to the cooling water temperature THW, and basically changes to the low temperature side as the cooling water temperature THW decreases. In the map, the relationship between the cooling water temperature THW and the water temperature correction amount TEthw is set in accordance with such a change tendency of the first exhaust temperature TEA.

(B)「吸気温補正量TEtha」
吸気温補正量TEthaは、基準のエンジン運転環境における吸気温度THAと実際の吸気温度THAとの違いによる定常排気温度TEAbaseと実際の第1排気温度TEAとのずれを補正する値として算出される。
(B) “Intake temperature correction amount TEtha”
The intake air temperature correction amount TEtha is calculated as a value for correcting a difference between the steady exhaust temperature TEAbase and the actual first exhaust temperature TEA due to the difference between the intake air temperature THA and the actual intake air temperature THA in the reference engine operating environment.

ステップS306の処理では、吸気温度THAと吸気温補正量TEthaとの関係が予め設定されたマップに吸気温度計測値THAMを適用して吸気温補正量TEthaを算出する。ちなみに、第1排気温度TEAは、吸気温度THAに応じて変化する傾向を示すとともに、基本的には吸気温度THAが低下するにつれて低温側へ変化する。上記マップにおいては、こうした第1排気温度TEAの変化傾向に即して吸気温度THAと吸気温補正量TEthaとの関係が設定されている。   In the process of step S306, the intake air temperature correction amount TEtha is calculated by applying the intake air temperature measurement value THAM to a map in which the relationship between the intake air temperature THA and the intake air temperature correction amount TEtha is set in advance. Incidentally, the first exhaust temperature TEA shows a tendency to change according to the intake air temperature THA, and basically changes to a low temperature side as the intake air temperature THA decreases. In the map, the relationship between the intake air temperature THA and the intake air temperature correction amount TEtha is set in accordance with such a change tendency of the first exhaust gas temperature TEA.

(C)「大気圧補正量TEfpa」
大気圧補正量TEfpaは、基準のエンジン運転環境における大気圧FPAと実際の大気圧FPAとの違いによる定常排気温度TEAbaseと実際の第1排気温度TEAとのずれを補正する値として算出される。
(C) “Atmospheric pressure correction amount TEfpa”
The atmospheric pressure correction amount TEfpa is calculated as a value for correcting a deviation between the steady exhaust temperature TEAbase and the actual first exhaust temperature TEA due to the difference between the atmospheric pressure FPA in the reference engine operating environment and the actual atmospheric pressure FPA.

ステップS306の処理では、大気圧FPAと大気圧補正量TEfpaとの関係が予め設定されたマップに大気圧計測値FPAMを適用して大気圧補正量TEfpaを算出する。ちなみに、第1排気温度TEAは、大気圧FPAに応じて変化する傾向を示すとともに、基本的には大気圧FPAが低下するにつれて高温側へ変化する。上記マップにおいては、こうした第1排気温度TEAの変化傾向に即して大気圧FPAと大気圧補正量TEfpaとの関係が設定されている。   In the process of step S306, the atmospheric pressure correction amount TEfpa is calculated by applying the atmospheric pressure measurement value FPAM to a map in which the relationship between the atmospheric pressure FPA and the atmospheric pressure correction amount TEfpa is set in advance. Incidentally, the first exhaust temperature TEA shows a tendency to change according to the atmospheric pressure FPA, and basically changes to a higher temperature side as the atmospheric pressure FPA decreases. In the map, the relationship between the atmospheric pressure FPA and the atmospheric pressure correction amount TEfpa is set in accordance with such a change tendency of the first exhaust temperature TEA.

[ステップS308]吸気補正係数GM及び上記各補正量を通じて定常排気温度TEAbaseを補正するとともに、補正後の値を環境補正排気温度TEengとして設定する。即ち、次の[式1]により環境補正排気温度TEengを算出する。

[式1]

TEeng ←

(TEAbase − THAM) × GM

+ THAM + TEthw + TEtha + TEfpa

なお、上記[式1]においては、エンジン運転環境に応じた補正量として水温補正量TEthw、吸気温補正量TEtha及び大気圧補正量TEfpaを用いるようにしているが、さらに別の補正量(例えばエンジンの背圧に応じて設定した背圧補正量)を用いて環境補正排気温度TEengを算出することもできる。
[Step S308] The steady exhaust temperature TEAbase is corrected through the intake correction coefficient GM and the above correction amounts, and the corrected value is set as the environment corrected exhaust temperature TEeng. That is, the environment corrected exhaust temperature TEeng is calculated by the following [Equation 1].

[Formula 1]

TEeng ←

(TEAbase-THAM) x GM

+ THAM + TEthw + TEtha + TEfpa

In the above [Equation 1], the water temperature correction amount TEthw, the intake air temperature correction amount TEtha, and the atmospheric pressure correction amount TEfpa are used as correction amounts according to the engine operating environment. The environment-corrected exhaust temperature TEeng can also be calculated using a backpressure correction amount set according to the engine backpressure).

[ステップS310]燃料噴射量FI及び吸入空気量GAに基づいてなまし値SMを設定する。ここでは、なまし値算出マップ(図7)に燃料噴射量FI及び吸入空気量計測値GAMを適用してなまし値SMを算出する。   [Step S310] The smoothing value SM is set based on the fuel injection amount FI and the intake air amount GA. Here, the smoothing value SM is calculated by applying the fuel injection amount FI and the intake air amount measurement value GAM to the smoothing value calculation map (FIG. 7).

本実施形態においては、本発明者による試験を通じて確認された第1排気温度TEAの変化態様に基づいて、なまし値算出マップが設定されている。以下の〔1〕「第1排気温度TEAの変化態様」において、なまし値算出マップの設定に際しての基礎とされる事項について説明する。また、以下の〔2〕「なまし値算出マップの設定態様」において、同〔1〕の事項に基づいたなまし値算出マップの設定態様について説明する。   In the present embodiment, an annealing value calculation map is set based on a change mode of the first exhaust temperature TEA confirmed through a test by the present inventor. In the following [1] “Change Mode of the First Exhaust Temperature TEA”, items that serve as a basis for setting the annealing value calculation map will be described. In addition, in the following [2] “Mode of setting the smoothing value calculation map”, the mode of setting the smoothing value calculation map based on the matter of [1] will be described.

〔1〕「第1排気温度TEAの変化態様」
本発明者は、試験を通じて、エンジン運転状態の変化にともなう第1排気温度TEAの変化態様について次の(A)〜(D)の事項を確認した。
[1] “Change mode of first exhaust temperature TEA”
The present inventor has confirmed the following items (A) to (D) regarding the change mode of the first exhaust temperature TEA accompanying the change of the engine operating state through the test.

(A)吸入空気量GAを一定にして燃料噴射量FIを前回燃料噴射量FIAから今回燃料噴射量FIBへ変化させたとき、第1排気温度TEAはある程度の応答遅れをもって前回燃料噴射量FIAに適合した定常排気温度TEAbase(前回定常温度TEAbaseA)から今回燃料噴射量FIBに適合した定常排気温度TEAbase(今回定常温度TEAbaseB)へ推移する。   (A) When the intake air amount GA is made constant and the fuel injection amount FI is changed from the previous fuel injection amount FIA to the current fuel injection amount FIB, the first exhaust temperature TEA changes to the previous fuel injection amount FIA with a certain response delay. The transition from the adapted steady exhaust temperature TEAbase (previous steady temperature TEAbaseA) to the steady exhaust temperature TEAbase (current steady temperature TEAbaseB) adapted to the current fuel injection amount FIB.

なお、前回定常温度TEAbaseAは、前回燃料噴射量FIA及び吸入空気量GAを定常排気温度算出マップへ適用することにより得られる定常排気温度TEAbaseに相当する。また、今回定常温度TEAbaseBは、今回燃料噴射量FIA及び吸入空気量GAを定常排気温度算出マップへ適用することにより得られる定常排気温度TEAbaseに相当する。   The previous steady temperature TEAbaseA corresponds to the steady exhaust temperature TEAbase obtained by applying the previous fuel injection amount FIA and the intake air amount GA to the steady exhaust temperature calculation map. The current steady temperature TEAbaseB corresponds to the steady exhaust temperature TEAbase obtained by applying the current fuel injection amount FIA and the intake air amount GA to the steady exhaust temperature calculation map.

(B)上記(A)の状況において、第1排気温度TEAの応答遅れの度合い(第1排気温度TEAが前回定常温度TEAbaseAから今回定常温度TEAbaseBへ到達するまでの時間(遅れ時間))は、燃料噴射量FIと相関を有する。   (B) In the situation of (A) above, the degree of response delay of the first exhaust temperature TEA (the time (delay time) until the first exhaust temperature TEA reaches the current steady temperature TEAbaseB from the previous steady temperature TEAbaseA) is: It has a correlation with the fuel injection amount FI.

(C)燃料噴射量FIを一定にして吸入空気量GAを前回吸入空気量GACから今回吸入空気量GADへ変化させたとき、第1排気温度TEAはある程度の応答遅れをもって前回吸入空気量GACに適合した定常排気温度TEAbase(前回定常温度TEAbaseC)から今回吸入空気量GADに適合した定常排気温度TEAbase(今回定常温度TEAbaseD)へ推移する。   (C) When the fuel injection amount FI is made constant and the intake air amount GA is changed from the previous intake air amount GAC to the current intake air amount GAD, the first exhaust temperature TEA changes to the previous intake air amount GAC with a certain response delay. The transition from the adapted steady exhaust temperature TEAbase (previous steady temperature TEAbaseC) to the steady exhaust temperature TEAbase (current steady temperature TEAbaseD) adapted to the current intake air amount GAD.

なお、前回定常温度TEAbaseCは、前回吸入空気量GAC及び燃料噴射量FIを定常排気温度算出マップへ適用することにより得られる定常排気温度TEAbaseに相当する。また、今回定常温度TEAbaseDは、今回吸入空気量GAD及び燃料噴射量FIを定常排気温度算出マップへ適用することにより得られる定常排気温度TEAbaseに相当する。   The previous steady temperature TEAbaseC corresponds to the steady exhaust temperature TEAbase obtained by applying the previous intake air amount GAC and the fuel injection amount FI to the steady exhaust temperature calculation map. The current steady temperature TEAbaseD corresponds to the steady exhaust temperature TEAbase obtained by applying the current intake air amount GAD and the fuel injection amount FI to the steady exhaust temperature calculation map.

(D)上記(C)の状況において、第1排気温度TEAの応答遅れの度合い(第1排気温度TEAが前回定常温度TEAbaseCから今回定常温度TEAbaseDへ到達するまでの時間(遅れ時間))は、吸入空気量GAと相関を有する。   (D) In the situation of (C), the degree of response delay of the first exhaust temperature TEA (the time (delay time) until the first exhaust temperature TEA reaches the current steady temperature TEAbaseD from the previous steady temperature TEAbaseC) is: It has a correlation with the intake air amount GA.

〔2〕「なまし値算出マップの設定態様」
吸入空気量GAが一定の状態において燃料噴射量FIが変化したときの上記遅れ時間は、燃料噴射量FIが増加するにつれて長くなる傾向を示す。なまし値算出マップにおいては、こうした第1排気温度TEAの応答遅れの度合いに即して燃料噴射量FIとなまし値SMとの関係が設定されている。即ち、燃料噴射量FIが増量側へ変化するにつれてなまし値SMが大きくなるようにマップが構成されている。
[2] “Setting mode of annealing value calculation map”
The delay time when the fuel injection amount FI changes while the intake air amount GA is constant shows a tendency to increase as the fuel injection amount FI increases. In the annealing value calculation map, the relationship between the fuel injection amount FI and the annealing value SM is set in accordance with the degree of response delay of the first exhaust temperature TEA. That is, the map is configured such that the smoothing value SM increases as the fuel injection amount FI changes to the increase side.

燃料噴射量FIが一定の状態において吸入空気量GAが変化したときの上記遅れ時間は、吸入空気量GAが増加するにつれて短くなる傾向を示す。なまし値算出マップにおいては、こうした第1排気温度TEAの応答遅れの度合いに即して吸入空気量GAとなまし値SMとの関係が設定されている。即ち、吸入空気量GAが増量側へ変化するにつれてなまし値SMが小さくなるようにマップが構成されている。   The delay time when the intake air amount GA changes while the fuel injection amount FI is constant shows a tendency to become shorter as the intake air amount GA increases. In the annealing value calculation map, the relationship between the intake air amount GA and the annealing value SM is set in accordance with the degree of response delay of the first exhaust temperature TEA. That is, the map is configured such that the smoothed value SM decreases as the intake air amount GA changes to the increase side.

[ステップS312]前回制御周期にて算出した第1排気温度推定値eTEAと今回制御周期にて算出した環境補正排気温度TEengとの差及びなまし値SMに基づいて、前回制御周期からの第1排気温度TEAの上昇量を算出する。そして、この温度上昇量を前回制御周期の第1排気温度推定値eTEAに加えることで今回制御周期の第1排気温度推定値eTEAを算出する。即ち、次の[式2]により第1排気温度推定値eTEAを算出する。

[式2]

eTEA ← eTEA(n−1)

+ {TEeng(n) − eTEA(n−1)} / SM

上記[式2]において、各項はそれぞれ次の値を示す。
・「TEeng(n)」 :今回制御周期の環境補正排気温度。
・「eTEA(n−1)」 :前回制御周期の第1排気温度推定値。
[Step S312] Based on the difference between the first exhaust temperature estimated value eTEA calculated in the previous control cycle and the environment corrected exhaust temperature TEeng calculated in the current control cycle and the smoothing value SM, An increase amount of the exhaust temperature TEA is calculated. Then, the first exhaust temperature estimated value eTEA in the current control cycle is calculated by adding this temperature rise amount to the first exhaust temperature estimated value eTEA in the previous control cycle. That is, the first exhaust temperature estimated value eTEA is calculated by the following [Equation 2].

[Formula 2]

eTEA ← eTEA (n-1)

+ {TEeng (n) −eTEA (n−1)} / SM

In the above [Formula 2], each term shows the following value.
“TEeng (n)”: Environment corrected exhaust temperature of the current control cycle.
“ETEA (n−1)”: the first estimated exhaust gas temperature value in the previous control cycle.

[ステップS320]第1排気温度推定値eTEAを熱交換モデルに入力して第2排気温度推定値eTEBを算出する。
熱交換モデルでは、排気系の熱容量や放熱特性に基づいて排気系と排気との熱交換を模擬することができる。本実施形態においては、エキゾーストマニホールド31、エキゾーストパイプ32、ターボチャージャ4、排気再循環装置6及び排気浄化装置7により構成される排気系に基づいて、熱交換モデルが構築されている。即ち、エンジン本体11のエキゾーストポートを排気系に含めないかたちで同モデルが構築されている。
[Step S320] The first exhaust temperature estimated value eTEA is input to the heat exchange model to calculate the second exhaust temperature estimated value eTEB.
In the heat exchange model, heat exchange between the exhaust system and the exhaust can be simulated based on the heat capacity and heat dissipation characteristics of the exhaust system. In the present embodiment, a heat exchange model is constructed based on an exhaust system constituted by the exhaust manifold 31, the exhaust pipe 32, the turbocharger 4, the exhaust gas recirculation device 6, and the exhaust gas purification device 7. That is, the model is constructed in such a way that the exhaust port of the engine body 11 is not included in the exhaust system.

[ステップS322]第2排気温度推定値eTEBに基づいてNOx触媒コンバータ72の触媒床温の推定値(推定コンバータ触媒床温TCE)を算出する。ここでは、排気流量、NOx触媒コンバータ72の熱容量及び燃料添加量FA等を加味して第2排気温度推定値eTEBを補正することで推定コンバータ触媒床温TCEを算出する。   [Step S322] An estimated value of the catalyst bed temperature of the NOx catalytic converter 72 (estimated converter catalyst bed temperature TCE) is calculated based on the second estimated exhaust gas temperature value eTEB. Here, the estimated converter catalyst bed temperature TCE is calculated by correcting the second exhaust temperature estimated value eTEB in consideration of the exhaust flow rate, the heat capacity of the NOx catalytic converter 72, the fuel addition amount FA, and the like.

[ステップS330]第1排気温度推定値eTEAを熱交換モデルに入力して第3排気温度推定値eTECを算出する。
[ステップS332]第3排気温度推定値eTECに基づいて触媒担持型PMフィルタ73の触媒床温の推定値(推定フィルタ触媒床温TFE)を算出する。ここでは、排気流量、触媒担持型PMフィルタ73の熱容量及び燃料添加量FA等を加味して第3排気温度推定値eTECを補正することで推定フィルタ触媒床温TFEを算出する。
[Step S330] The first exhaust temperature estimated value eTEA is input to the heat exchange model to calculate the third exhaust temperature estimated value eTEC.
[Step S332] An estimated value of the catalyst bed temperature of the catalyst-carrying PM filter 73 (estimated filter catalyst bed temperature TFE) is calculated based on the third estimated exhaust gas temperature value eTEC. Here, the estimated filter catalyst bed temperature TFE is calculated by correcting the third exhaust temperature estimated value eTEC in consideration of the exhaust flow rate, the heat capacity of the catalyst-carrying PM filter 73, the fuel addition amount FA, and the like.

<実施形態の効果>
以上詳述したように、この実施形態にかかる内燃機関の制御装置によれば、以下に示すような効果が得られるようになる。
<Effect of embodiment>
As described above in detail, according to the control apparatus for an internal combustion engine according to this embodiment, the following effects can be obtained.

(1)本実施形態の内燃機関の制御装置では、燃料噴射量FI及び吸入空気量GAに基づいて設定したなまし値SMを用いて第1排気温度推定値eTEAを算出するようにしている。これにより、第1排気温度TEAの推定精度の向上が図られるため、第2排気温度TEBを精度良く推定することができるようになる。   (1) In the control apparatus for an internal combustion engine of the present embodiment, the first exhaust temperature estimated value eTEA is calculated using the smoothed value SM set based on the fuel injection amount FI and the intake air amount GA. Thereby, since the estimation accuracy of the first exhaust temperature TEA is improved, the second exhaust temperature TEB can be accurately estimated.

(2)ディーゼルエンジン1においては、コンバータ触媒床温TCが下限温度TClmt未満であるにもかかわらず排気中への燃料の添加が行われたとき、NOx触媒コンバータ72において燃料の酸化反応が十分に生じないことに起因して種々の問題(例えば、燃料がNOx触媒コンバータ72に付着することによりコンバータの詰まりが生じる等)をまねくおそれがある。   (2) In the diesel engine 1, when the fuel is added to the exhaust gas even though the converter catalyst bed temperature TC is lower than the lower limit temperature TClmt, the NOx catalytic converter 72 has a sufficient fuel oxidation reaction. There is a possibility that various problems (for example, the clogging of the converter occurs due to the fuel adhering to the NOx catalytic converter 72) due to the non-occurrence.

本実施形態の内燃機関の制御装置では、第1排気温度推定値eTEAに基づいて第2排気温度推定値eTEBを算出するとともに、第2排気温度推定値eTEBに基づいて推定コンバータ触媒床温TCEを算出するようにしているため、コンバータ触媒床温TCの推定精度の向上が図られるようになる。これにより、適切な判定結果に基づいて燃料添加弁71による燃料添加が実行されるため、上記問題が生じることを抑制することができるようになる。   In the control apparatus for an internal combustion engine of the present embodiment, the second exhaust temperature estimated value eTEB is calculated based on the first exhaust temperature estimated value eTEA, and the estimated converter catalyst bed temperature TCE is calculated based on the second exhaust temperature estimated value eTEB. Since the calculation is performed, the estimation accuracy of the converter catalyst bed temperature TC is improved. Thereby, since fuel addition by the fuel addition valve 71 is executed based on an appropriate determination result, the occurrence of the above problem can be suppressed.

(3)ディーゼルエンジン1においては、PM再生制御の実行中に燃料添加量FAが適正値を大きく下回っている場合、PMが十分に浄化されないことにより触媒担持型PMフィルタ73の詰まりをまねくおそれがある。一方で、燃料添加量FAが適正値を大きく上回っている場合、フィルタ触媒床温TFが過度に高くなることにより触媒担持型PMフィルタ73の損傷をまねくおそれがある。   (3) In the diesel engine 1, when the fuel addition amount FA is greatly below the appropriate value during the execution of the PM regeneration control, the catalyst-carrying PM filter 73 may be clogged because PM is not sufficiently purified. is there. On the other hand, if the fuel addition amount FA is significantly higher than the appropriate value, the catalyst catalyst-type PM filter 73 may be damaged by the filter catalyst bed temperature TF becoming excessively high.

本実施形態の内燃機関の制御装置では、第1排気温度推定値eTEAに基づいて第3排気温度推定値eTECを算出するとともに、第3排気温度推定値eTECに基づいて推定フィルタ触媒床温TFEを算出するようにしているため、フィルタ触媒床温TFの推定精度の向上が図られるようになる。これにより、燃料添加量FAが適正値を大きく下回るあるいは上回るといった状態が生じにくくなるため、上記問題が生じることを抑制することができるようになる。   In the control apparatus for an internal combustion engine of the present embodiment, the third exhaust temperature estimated value eTEC is calculated based on the first exhaust temperature estimated value eTEA, and the estimated filter catalyst bed temperature TFE is calculated based on the third exhaust temperature estimated value eTEC. Since the calculation is performed, the estimation accuracy of the filter catalyst bed temperature TF is improved. This makes it difficult for the fuel addition amount FA to be much lower or higher than the appropriate value, so that the above problem can be suppressed.

<変更例>
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。
<Example of change>
In addition, the said embodiment can also be implemented as the following forms which changed this suitably, for example.

・上記実施形態において、次のような構成を採用することもできる。即ち、第3排気温度推定値eTECに基づいて推定コンバータ触媒床温TCEの算出を行うとともに、S被毒回復制御においてこの推定コンバータ触媒床温TCEを用いて燃料添加量FAを設定することもできる。   In the above embodiment, the following configuration can also be adopted. That is, the estimated converter catalyst bed temperature TCE is calculated based on the third exhaust temperature estimated value eTEC, and the fuel addition amount FA can be set using the estimated converter catalyst bed temperature TCE in the S poison recovery control. .

ちなみに、ディーゼルエンジン1においては、S被毒回復制御の実行中に燃料添加量FAが適正値を大きく下回っている場合、SOxが十分に還元されないことによりNOxの吸蔵能力の低下をまねくおそれがある。一方で、燃料添加量FAが適正値を大きく上回っている場合、コンバータ触媒床温TCやフィルタ触媒床温TFが過度に高くなることによりNOx触媒コンバータ72や触媒担持型PMフィルタ73の損傷をまねくこともある。   Incidentally, in the diesel engine 1, when the fuel addition amount FA is greatly lower than the appropriate value during the execution of the S poison recovery control, there is a possibility that the NOx occlusion ability is lowered because the SOx is not sufficiently reduced. . On the other hand, when the fuel addition amount FA greatly exceeds the appropriate value, the converter catalyst bed temperature TC and the filter catalyst bed temperature TF become excessively high, thereby causing damage to the NOx catalyst converter 72 and the catalyst-carrying PM filter 73. Sometimes.

この点、上記構成を採用した場合には、燃料添加量FAが適正値を大きく下回るあるいは上回るといった状態が生じにくくなるため、上記問題が生じることを抑制することができるようになる。   In this regard, when the above configuration is adopted, it is difficult to cause a state in which the fuel addition amount FA is significantly below or above the appropriate value, so that the above problem can be suppressed.

・上記実施形態において、次のような構成を採用することもできる。即ち、第2排気温度推定値eTEBに基づいて推定コンバータ触媒床温TCEの算出を行うとともに、NOx還元制御において同触媒床温TCEに基づいてコンバータ触媒床温TCが下限温度TClmt未満であるか否かを判定することもできる。   In the above embodiment, the following configuration can also be adopted. That is, the estimated converter catalyst bed temperature TCE is calculated based on the second exhaust temperature estimated value eTEB, and whether or not the converter catalyst bed temperature TC is lower than the lower limit temperature TClmt based on the catalyst bed temperature TCE in the NOx reduction control. Can also be determined.

ちなみに、ディーゼルエンジン1においては、コンバータ触媒床温TCが下限温度TClmt未満であるにもかかわらず排気中への燃料の添加が行われたとき、NOx触媒コンバータ72において燃料の酸化反応が十分に生じないことに起因して種々の問題をまねくおそれがある。   Incidentally, in the diesel engine 1, when the fuel is added to the exhaust gas even though the converter catalyst bed temperature TC is lower than the lower limit temperature TClmt, the NOx catalytic converter 72 sufficiently generates an oxidation reaction of the fuel. There is a risk of various problems due to the absence.

この点、上記構成を採用した場合には、適切な判定結果に基づいて燃料添加弁71による燃料添加が実行されるため、上記問題が生じることを抑制することができるようになる。   In this regard, when the above configuration is adopted, fuel addition by the fuel addition valve 71 is executed based on an appropriate determination result, so that the above problem can be suppressed.

・上記実施形態では、ディーゼルエンジンの制御装置として本発明を具体化したが、排気温度をパラメータとして機関制御を行う内燃機関の制御装置であれば、適宜の制御装置に対して本発明を適用することができる。また、そうした場合にあっても、上記実施形態の作用効果に準じた作用効果が奏せられるようになる。   In the above embodiment, the present invention is embodied as a diesel engine control device, but the present invention is applied to an appropriate control device as long as it is an internal combustion engine control device that performs engine control using exhaust gas temperature as a parameter. be able to. Even in such a case, the operational effects according to the operational effects of the above-described embodiment can be achieved.

本発明にかかる内燃機関の制御装置を具体化した実施形態について、同制御装置が搭載されたディーゼルエンジンの全体構成を示す構成図。The block diagram which shows the whole structure of the diesel engine by which the control apparatus is mounted about embodiment which actualized the control apparatus of the internal combustion engine concerning this invention. 同実施形態において電子制御装置により実行される「PM再生制御処理」の処理手順を示すフローチャート。7 is a flowchart showing a processing procedure of “PM regeneration control processing” executed by the electronic control device in the embodiment. 同実施形態において電子制御装置により実行される「床温制御処理」の処理手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the process sequence of the "bed temperature control process" performed by the electronic controller in the same embodiment. 同実施形態において電子制御装置により実行される「排気温度推定処理」の処理手順を示すフローチャート。7 is a flowchart showing a processing procedure of “exhaust temperature estimation processing” executed by the electronic control unit in the embodiment. 同実施形態において電子制御装置により実行される「排気温度推定処理」の処理手順を示すフローチャート。7 is a flowchart showing a processing procedure of “exhaust temperature estimation processing” executed by the electronic control unit in the embodiment. 同実施形態の「排気温度推定処理」にて用いられる定常排気温度算出マップを示す図。The figure which shows the steady exhaust temperature calculation map used in the "exhaust temperature estimation process" of the embodiment. 同実施形態の「排気温度推定処理」にて用いられるなまし値算出マップを示す図。The figure which shows the annealing value calculation map used in the "exhaust temperature estimation process" of the embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…ディーゼルエンジン、11…エンジン本体、12…シリンダ、13…燃焼室。
21…インテークマニホールド、22…インテークパイプ、23…吸気通路、24…エアクリーナ、25…インタークーラ、26…スロットルバルブ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Diesel engine, 11 ... Engine main body, 12 ... Cylinder, 13 ... Combustion chamber.
21 ... Intake manifold, 22 ... Intake pipe, 23 ... Intake passage, 24 ... Air cleaner, 25 ... Intercooler, 26 ... Throttle valve.

31…エキゾーストマニホールド、32…エキゾーストパイプ、33…排気通路。
4…ターボチャージャ、41…コンプレッサーホイール、42…タービンホイール、43…ローターシャフト。
31 ... Exhaust manifold, 32 ... Exhaust pipe, 33 ... Exhaust passage.
4 ... Turbocharger, 41 ... Compressor wheel, 42 ... Turbine wheel, 43 ... Rotor shaft.

5…コモンレール式燃料供給装置、51…燃料噴射弁、52…燃料タンク、53…燃料ポンプ、54…コモンレール。
6…排気再循環装置、61…連通管、62…EGRクーラ、63…EGRバルブ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 ... Common rail type fuel supply apparatus, 51 ... Fuel injection valve, 52 ... Fuel tank, 53 ... Fuel pump, 54 ... Common rail.
6 ... Exhaust gas recirculation device, 61 ... Communication pipe, 62 ... EGR cooler, 63 ... EGR valve.

7…排気浄化装置、71…燃料添加弁、72…NOx触媒コンバータ、73…触媒担持型PMフィルタ。
9…電子制御装置、91…回転速度センサ、92…冷却水温度センサ、93…エアフローメータ、94…吸気温度センサ、95…大気圧センサ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 7 ... Exhaust gas purification apparatus, 71 ... Fuel addition valve, 72 ... NOx catalytic converter, 73 ... Catalyst carrying type PM filter
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 ... Electronic controller, 91 ... Rotational speed sensor, 92 ... Cooling water temperature sensor, 93 ... Air flow meter, 94 ... Intake temperature sensor, 95 ... Atmospheric pressure sensor.

Claims (17)

排気温度をパラメータとして機関制御を行う機関制御手段と、
機関本体での排気温度または該温度に相当する排気温度を入力排気温度として該入力排気温度の推定値を算出する入力温度推定手段と、
前記機関制御に用いられる排気温度を出力排気温度として該出力排気温度の推定値を前記入力排気温度の推定値に基づいて算出する出力温度推定手段とを備えた内燃機関の制御装置において、
燃料噴射量及び吸入空気量の少なくとも一方をパラメータとして設定したなまし値を用いて前記入力排気温度の推定値を算出する推定手段を備えた
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
Engine control means for performing engine control using the exhaust temperature as a parameter;
An input temperature estimating means for calculating an estimated value of the input exhaust temperature using an exhaust temperature at the engine body or an exhaust temperature corresponding to the temperature as an input exhaust temperature;
In an internal combustion engine control device comprising output temperature estimating means for calculating an estimated value of the output exhaust temperature based on the estimated value of the input exhaust temperature, using the exhaust gas temperature used for the engine control as an output exhaust gas temperature,
An internal combustion engine control apparatus comprising: an estimation means for calculating an estimated value of the input exhaust gas temperature using an annealing value set with at least one of a fuel injection amount and an intake air amount as a parameter.
請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、
前記推定手段は、次の計算式から前記入力排気温度の推定値を算出するものである

Y ← Y(n−1)+{Z(n)−Y(n−1)}/X

(A)前記「Y」は今回制御周期における前記入力排気温度の推定値
(B)前記「Y(n−1)」は前回制御周期にて算出した前記入力排気温度の推定値
(C)前記「Z(n)」は今回制御周期の機関運転状態に基づいて算出した前記入力排気温度の推定値の基準値
(D)前記「X」は燃料噴射量及び吸入空気量の少なくとも一方をパラメータとして設定したなまし値

ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The estimation means calculates the estimated value of the input exhaust temperature from the following calculation formula:

Y <-Y (n-1) + {Z (n) -Y (n-1)} / X

(A) The “Y” is an estimated value of the input exhaust temperature in the current control cycle. (B) The “Y (n−1)” is an estimated value of the input exhaust temperature calculated in the previous control cycle. (C) “Z (n)” is a reference value of the estimated value of the input exhaust temperature calculated based on the engine operating state of the current control cycle. (D) The “X” is a parameter with at least one of the fuel injection amount and the intake air amount as a parameter. Set annealing value

A control device for an internal combustion engine.
請求項2に記載の内燃機関の制御装置において、
前記推定手段は、前記燃料噴射量及び吸入空気量の少なくとも一方と前記なまし値との関係を予め設定した演算モデルから前記「X」を算出するものである
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 2,
The estimation means calculates the “X” from an arithmetic model in which a relationship between at least one of the fuel injection amount and intake air amount and the smoothed value is set in advance. apparatus.
請求項2または3に記載の内燃機関の制御装置において、
前記推定手段は、機関運転状態と前記入力排気温度との関係を予め設定した演算モデルから前記「Z(n)」を算出するものである
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control device for an internal combustion engine according to claim 2 or 3,
The control device for an internal combustion engine, wherein the estimation means calculates the “Z (n)” from a calculation model in which a relationship between an engine operating state and the input exhaust gas temperature is set in advance.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記推定手段は、燃料噴射量が大きくなるにつれて前記なまし値を大きくするものである
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
In the control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
The control device for an internal combustion engine, wherein the estimation means increases the smoothing value as the fuel injection amount increases.
請求項1〜5のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記推定手段は、吸入空気量が大きくなるにつれて前記なまし値を小さくするものである
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
In the control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5,
The control device for an internal combustion engine, wherein the estimation means decreases the smoothing value as the intake air amount increases.
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において、
前記出力温度推定手段は、排気と排気系との熱交換を模擬した熱交換モデルへ前記入力排気温度の推定値を適用することで前記出力排気温度の推定値を算出するものである
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
In the control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6,
The output temperature estimation means calculates the estimated value of the output exhaust gas temperature by applying the estimated value of the input exhaust gas temperature to a heat exchange model that simulates heat exchange between the exhaust gas and the exhaust system. A control device for an internal combustion engine.
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において、
当該内燃機関は、排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、排気中の窒素酸化物を吸蔵する触媒装置とを備えるものであり、
当該制御装置は、前記触媒装置に吸蔵されている窒素酸化物を還元するための条件が成立しているとき、前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記窒素酸化物を還元する処理を行うとともに、前記触媒装置の温度の推定値が前記添加剤による窒素酸化物の還元反応を起こすことのできる還元温度以上であることを少なくとも前記条件に含むものであり、さらに前記出力排気温度の推定値に基づいて前記触媒装置の温度の推定値を算出するものである
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
In the control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7,
The internal combustion engine includes an additive supply means for supplying an additive into the exhaust, and a catalyst device for storing nitrogen oxides in the exhaust.
The control device performs a process of reducing the nitrogen oxide through supply of the additive by the additive supply means when a condition for reducing the nitrogen oxide stored in the catalyst device is satisfied. In addition, the estimated value of the output exhaust temperature is included in at least the condition that the estimated value of the temperature of the catalyst device is equal to or higher than the reduction temperature at which the reduction reaction of nitrogen oxides by the additive can occur. An estimated value of the temperature of the catalyst device is calculated on the basis of the control device for the internal combustion engine.
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において、
当該内燃機関は、排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、排気中の窒素酸化物を吸蔵する触媒装置とを備えるものであり、
当該制御装置は、前記触媒装置に吸蔵されている硫黄酸化物を還元するための条件が成立しているとき、前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記硫黄酸化物を還元する処理を行うとともに前記触媒装置の温度の推定値と前記触媒装置の温度の目標値とに基づいて前記添加剤の供給量を設定するものであり、さらに前記出力排気温度の推定値に基づいて前記触媒装置の温度の推定値を算出するものである
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
In the control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 8,
The internal combustion engine includes an additive supply means for supplying an additive into the exhaust, and a catalyst device for storing nitrogen oxides in the exhaust.
The control device performs a process of reducing the sulfur oxide through supply of the additive by the additive supply means when a condition for reducing the sulfur oxide stored in the catalyst device is satisfied. And the supply amount of the additive is set based on the estimated value of the temperature of the catalytic device and the target value of the temperature of the catalytic device, and further based on the estimated value of the output exhaust gas temperature. A control apparatus for an internal combustion engine, which calculates an estimated value of temperature.
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において、
当該内燃機関は、排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、前記添加剤の酸化反応を促進させる触媒装置と、該触媒装置の下流に配置されるとともに粒子状物質を捕捉する排気フィルタとを備えるものであり、
当該制御装置は、前記排気フィルタに捕捉されている粒子状物質を浄化するための条件が成立しているとき、前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記粒子状物質を浄化する処理を行うとともに前記排気フィルタの温度の推定値と前記排気フィルタの温度の目標値とに基づいて前記添加剤の供給量を設定するものであり、さらに前記出力排気温度の推定値に基づいて前記排気フィルタの温度の推定値を算出するものである
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 9,
The internal combustion engine includes an additive supply means for supplying an additive into the exhaust, a catalyst device that promotes an oxidation reaction of the additive, and an exhaust filter that is disposed downstream of the catalyst device and captures particulate matter With
The control device performs a process of purifying the particulate matter through supply of the additive by the additive supply means when a condition for purifying the particulate matter captured by the exhaust filter is satisfied. And the supply amount of the additive based on the estimated value of the temperature of the exhaust filter and the target value of the temperature of the exhaust filter, and further, based on the estimated value of the output exhaust temperature, A control apparatus for an internal combustion engine, which calculates an estimated value of temperature.
排気温度の推定値を用いて機関制御を行う内燃機関の制御装置において、
燃料噴射量及び吸入空気量の少なくとも一方に基づいて設定したなまし値を用いて前記排気温度の推定値を算出する推定手段を備えた
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
In a control device for an internal combustion engine that performs engine control using an estimated value of exhaust temperature,
An internal combustion engine control apparatus comprising: an estimation unit that calculates an estimated value of the exhaust gas temperature using an annealing value set based on at least one of a fuel injection amount and an intake air amount.
機関本体での排気温度または該温度に相当する排気温度を入力排気温度とするとともに機関制御に用いられる排気温度を出力排気温度として、前記入力排気温度の推定値を算出した後に該推定値に基づいて前記出力排気温度の推定値を算出する内燃機関の排気温度推定方法において、
前記入力排気温度の推定値の算出に際して燃料噴射量及び吸入空気量の少なくとも一方をパラメータとして設定したなまし値を用いる
ことを特徴とする内燃機関の排気温度推定方法。
Based on the estimated value after calculating the estimated value of the input exhaust gas temperature using the exhaust gas temperature at the engine body or the exhaust gas temperature corresponding to the exhaust temperature as the input exhaust gas temperature and the exhaust gas temperature used for engine control as the output exhaust gas temperature. In the exhaust gas temperature estimation method of the internal combustion engine for calculating the estimated value of the output exhaust gas temperature,
An exhaust temperature estimation method for an internal combustion engine, characterized in that an annealing value in which at least one of a fuel injection amount and an intake air amount is set as a parameter is used in calculating the estimated value of the input exhaust temperature.
請求項12に記載の内燃機関の排気温度推定方法において、
前記入力排気温度の推定値を次の計算式から算出する

Y ← Y(n−1)+{Z(n)−Y(n−1)}/X

(A)前記「Y」は今回推定周期における前記入力排気温度の推定値
(B)前記「Y(n−1)」は前回推定周期にて算出した前記入力排気温度の推定値
(C)前記「Z(n)」は今回推定周期の機関運転状態に基づいて算出した前記入力排気温度の推定値の基準値
(D)前記「X」は燃料噴射量及び吸入空気量の少なくとも一方をパラメータとして設定したなまし値

ことを特徴とする内燃機関の排気温度推定方法。
The exhaust gas temperature estimating method for an internal combustion engine according to claim 12,
The estimated value of the input exhaust temperature is calculated from the following formula:

Y <-Y (n-1) + {Z (n) -Y (n-1)} / X

(A) The “Y” is an estimated value of the input exhaust temperature in the current estimation cycle. (B) The “Y (n−1)” is an estimated value of the input exhaust temperature calculated in the previous estimation cycle. (C) “Z (n)” is a reference value of the estimated value of the input exhaust gas temperature calculated based on the engine operating state of the current estimation cycle. (D) “X” is a parameter with at least one of the fuel injection amount and the intake air amount. Set annealing value

An exhaust gas temperature estimation method for an internal combustion engine.
請求項13に記載の内燃機関の排気温度推定方法において、
前記「X」の算出に際して前記燃料噴射量及び吸入空気量の少なくとも一方と前記なまし値との関係を予め設定した演算モデルを用いる
ことを特徴とする内燃機関の排気温度推定方法。
The exhaust gas temperature estimation method for an internal combustion engine according to claim 13,
An exhaust gas temperature estimation method for an internal combustion engine, wherein a calculation model in which a relationship between at least one of the fuel injection amount and the intake air amount and the smoothed value is set in advance is used for calculating the “X”.
請求項13または14に記載の内燃機関の排気温度推定方法において、
前記「Z(n)」の算出に際して機関運転状態と前記入力排気温度との関係を予め設定した演算モデルを用いる
ことを特徴とする内燃機関の排気温度推定方法。
The exhaust gas temperature estimation method for an internal combustion engine according to claim 13 or 14,
An exhaust gas temperature estimation method for an internal combustion engine, wherein a calculation model in which a relationship between an engine operating state and the input exhaust gas temperature is set in advance is used for calculating the “Z (n)”.
請求項12〜15のいずれか一項に記載の内燃機関の排気温度推定方法において、
燃料噴射量が大きくなるにつれて前記なまし値を大きくする
ことを特徴とする内燃機関の排気温度推定方法。
The exhaust gas temperature estimation method for an internal combustion engine according to any one of claims 12 to 15,
An exhaust temperature estimation method for an internal combustion engine, wherein the smoothing value is increased as the fuel injection amount increases.
請求項12〜16のいずれか一項に記載の内燃機関の排気温度推定方法において、
吸入空気量が大きくなるにつれて前記なまし値を小さくする
ことを特徴とする内燃機関の排気温度推定方法。
The exhaust gas temperature estimation method for an internal combustion engine according to any one of claims 12 to 16,
An exhaust temperature estimation method for an internal combustion engine, wherein the smoothing value is decreased as the intake air amount increases.
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