JP2013185504A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は内燃機関の制御装置に関し、過給機付きの内燃機関において、排気系温度の推定精度の低下を抑制可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】燃料増量制御は、エンジン１０の燃料噴射量を通常噴射量よりも増やし、排気中に含まれる未燃燃料の気化潜熱によって排気系部品を冷却保護する制御である。燃料増量制御に際し、ＥＣＵ５０は、排気系部品の一次遅れ温度Ｔ_{ｅｘｐｓｍ}を推定しこの一次遅れ温度Ｔ_{ｅｘｐｓｍ}と設定温度との偏差ΔＴに基づいて、上記通常噴射量に追加して噴射すべき燃料量を算出する。本発明においては、この一次遅れ温度Ｔ_{ｅｘｐｓｍ}の推定に際し、排気バイパス通路３０を経由した排気（Ｗ／Ｇ通過流）とタービン２０ｂを経由した排気（タービン通過流）との排気量比を考慮する。これにより、排気系部品温度を高精度に推定することが可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、より詳細には、過給機付きの内燃機関の制御装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、機関運転条件に応じて求めた定常時の触媒温度と、吸入ガス量に応じて求めた時定数とを用いて、排気浄化触媒を含む排気系温度を推定する内燃機関の制御装置が開示されている。機関運転条件は種々の変動要因から影響を受けるので、機関運転条件に基づいて推定した排気系温度はその精度が比較的低くなるという問題がある。この点、特許文献１の制御装置では、上記定常時の触媒温度の他に一次遅れに相当する時定数を用いるので、機関運転条件のみを用いる場合よりも高精度に排気系温度を推定できる。

特開平１１−３０３６７１号公報

ところで、一般に過給機付きの内燃機関は、当該過給機の排気タービンを迂回する迂回通路、この迂回通路の開閉を制御するウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）などを備えている。そのため、このような内燃機関において当該迂回通路を開いた場合には、内燃機関からの排気が、迂回通路を経由するものと、経由しないもの（即ち、排気タービンを経由する排気）とに分かれ、迂回通路の下流において再合流することになる。そうすると、これらの排気が同一気筒から同時に排出されたものであったとしても、当該再合流の際には異なる温度に変化している可能性がある。故に、上記特許文献１の排気系温度の推定手法をそのまま過給機付きの内燃機関に適用しようとすると、その推定精度が低下する可能性があった。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものである。即ち、過給機付きの内燃機関において、排気系温度の推定精度の低下を抑制可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の排気通路に設けられた排気タービンを備える過給機と、
前記排気通路において前記排気タービンを迂回する迂回通路と、
前記排気タービンを経由させる排気と前記迂回通路を経由させる排気との間で排気量比を調整する排気量比調整手段と、
吸入ガス量に応じた一次遅れ時定数を用いて内燃機関の排気系温度を推定する排気系温度推定手段と、
前記排気量比を用いて前記一次遅れ時定数を補正する一次遅れ時定数補正手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記迂回通路よりも下流側において前記排気通路に設けられた排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒の触媒温度を取得する触媒温度取得手段と、を備え、
前記排気系温度補正手段は、前記触媒温度を用いて前記一次遅れ時定数を補正することを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記排気タービンの回転数を取得する回転数取得手段を更に備え、
前記排気系温度補正手段は、前記回転数を用いて前記一次遅れ時定数を補正することを特徴とする。

また、第４の発明は、第１乃至第３何れか１つの発明において、
前記排気系温度が設定温度よりも高い場合に、前記排気系温度と前記設定温度との偏差に基づいて、前記内燃機関の基本燃料量に追加して噴射すべき燃料量を算出する追加燃料量算出手段を更に備えることを特徴とする。

第１の発明によれば、排気タービンを経由させる排気と迂回通路を経由させる排気との間の排気量比を用いて一次遅れ時定数を補正できるので、過給機付きの内燃機関において、排気系温度の推定精度の低下を抑制できる。

排気タービンを経由させる排気および迂回通路を経由させる排気の組成に着目した場合、迂回通路を経由させる排気はエンジン出ガスそのものであるのに対し、排気タービンを経由させる排気は排気タービン通過時に撹拌される。そのため、排気タービンを経由させる排気は、迂回通路を経由させる排気に比べて均質化されていると言える。故に、排気タービンを経由させる排気の量が多くなるほど排気浄化触媒の温度上昇速度が増加し、排気系温度の推定精度が低下する可能性がある。この点、第２の発明によれば、触媒温度を用いて上記一次遅れ時定数を補正できる。従って、排気浄化触媒の温度に起因した排気系温度の推定精度の低下を未然に防止できる。

排気タービンの回転数が変われば、排気タービンを経由させる排気と迂回通路を経由させる排気とが合流する地点に到達するタイミングが変化し、排気系温度の推定精度が低下する可能性がある。この点、第３の発明によれば、排気タービンの回転数を用いて上記一次遅れ時定数を補正できる。従って、排気タービンの回転数に起因した排気系温度の推定精度の低下を未然に防止できる。

第４の発明によれば、排気系温度が設定温度よりも高い場合に、当該排気系温度と当該設定温度との偏差に基づいて、内燃機関の基本燃料量に追加して噴射すべき燃料量を算出できるので、当該追加噴射によって排気系の高温化を良好に防止できる。

本発明の各実施形態のシステム構成を示す図である。 実施の形態１において、ＥＣＵ５０により実行される燃料増量制御ルーチンを示すフローチャートである。 ＷＧＶ開度と比率αとの関係を示した図である。 機関回転数Ｎｅおよびガス流量Ｇａと、定常温度Ｔ_ｅｘｐとの関係を示した図である。 Ｗ／Ｇ通過流の一次遅れ時定数ｋ_ＷＧおよびタービン通過流の一次遅れ時定数ｋ_ＴＣと、ガス流量Ｇａとの関係を示した図である。 部品保護燃料量と偏差ΔＴとの関係を示した特性線の一例を示した図である。 実施の形態２において、ＥＣＵ５０により実行される燃料増量制御ルーチンを示すフローチャートである。 等ガス流量時における時定数補正係数β_ＷＧ，β_ＴＣと、排気浄化触媒２８の温度Ｔ_{ｃａｔｓｍ}との関係を示した図である。 実施の形態３において、ＥＣＵ５０により実行される燃料増量制御ルーチンを示すフローチャートである。 等ガス流量時における時定数補正係数γ_ＴＣと、回転数Ｎｅ_Ｔとの関係を示した図である。

実施の形態１．
［システム構成の説明］
先ず、図１乃至図６を参照しながら、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の各実施形態のシステム構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態のシステムは、内燃機関としてのエンジン１０を備えている。なお、図１に示すエンジン１０は直列４気筒型エンジンであるが、本実施形態に適用可能なエンジンの気筒数および気筒配置はこれに限定されるものではない。

エンジン１０の各気筒には、吸気通路１２、排気通路１４がそれぞれ連通している。吸気通路１２の入口近傍には、エアクリーナ１６が取り付けられている。エアクリーナ１６の下流近傍には、吸気通路１２に吸入されるガス流量Ｇａを検出するためのエアフローメータ１８が設けられている。エアフローメータ１８の下流には、ターボ過給機２０のコンプレッサ２０ａが設置されている。コンプレッサ２０ａは、排気通路１４に配置されたタービン２０ｂと連結軸を介して一体的に連結されている。

吸気通路１２において、コンプレッサ２０ａの下流には、コンプレッサ２０ａにより過給された吸入空気を冷却するインタークーラ２２が設けられている。また、インタークーラ２２とエアフローメータ１８との間には、コンプレッサ２０ａをバイパスするエアバイパス通路２４が設けられている。エアバイパス通路２４には、ＡＢＶ（Air By-pass Valve）２６が設けられている。ＡＢＶ２６を開弁することで、減速時の吸気脈動を防止することができる。

排気通路１４において、タービン２０ｂの下流には、排気浄化触媒２８が配置されている。また、排気浄化触媒２８とタービン２０ｂとの間には、タービン２０ｂをバイパスする排気バイパス通路３０の一端が接続されている。排気バイパス通路３０には、ＷＧＶ（WasteGate Valve）３２が設けられている。ＷＧＶ３２を開弁することで背圧を調節できるので、エンジンのポンプ損失や排気の筒内残留量を抑制できる。

また、本実施形態のシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。ＥＣＵ５０の入力側には、エアフローメータ１８の他、機関回転数Ｎｅを検出するためのクランク角センサ３４、ＷＧＶ３２の開度を検出するためのＷＧＶ開度センサ３６、タービン２０ｂの回転数Ｎｅ_Ｔを検出するタービン回転数センサ３８や、エンジン１０の制御に必要な各種のセンサが接続されている。ＥＣＵ５０の出力側には、ＡＢＶ２６、ＷＧＶ３２等の各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ５０は、上記各種センサによりエンジン１０の運転情報を検出し、その検出結果に基づいて各アクチュエータを駆動することにより、エンジン１０の運転制御や、次に説明する燃料増量制御等の各種制御を実行する。

［燃料増量制御］
ＥＣＵ５０による燃料増量制御は、エンジン１０の燃料噴射量を通常噴射量よりも増やし、排気中に含まれる未燃燃料の気化潜熱によって排気系部品（排気通路１４、タービン２０ｂ、排気浄化触媒２８、排気バイパス通路３０を含む排気系構成部品をいう。以下同じ。）を冷却保護する制御である。燃料増量制御に際し、ＥＣＵ５０は先ず、エンジン１０の通常噴射量を算出すると共に、排気系部品の一次遅れ温度Ｔ_{ｅｘｐｓｍ}を推定する。そして、この一次遅れ温度Ｔ_{ｅｘｐｓｍ}と設定温度との偏差ΔＴに基づいて、ＥＣＵ５０は上記通常噴射量に追加して噴射すべき燃料量（以下、「部品保護燃料量」と称す。）を算出する。なお、上記通常噴射量は、エアフローメータ１８により検出される吸入空気量、クランク角センサ３４により検出されるエンジン回転数、エンジン冷却水の温度等に基づいて算出されるものであるが、その算出手法については公知であるので説明を省略する。

ところで、上述したように、過給機付きの内燃機関において迂回通路を開くと、迂回通路を経由した排気と、迂回通路を経由しない排気とが当該迂回通路の下流において合流する。即ち、本実施形態のシステムにおいて、ＷＧＶ３２を開弁すると、排気バイパス通路３０を経由した排気（以下、「Ｗ／Ｇ通過流」と称す。）と、タービン２０ｂを経由した排気（以下、「タービン通過流」と称す。）とが排気バイパス通路３０の下流において合流することになる。ここで、当該合流地点に至るまでの経路が異なれば熱エネルギー放出要因も当然違ってくる。そのため、当該合流地点において、異なる経路を流れた排気間に温度差が生じることになる。

ここで、ＷＧＶ３２が定常状態である場合、仮に上記の温度差が生じたとしても一次遅れ温度Ｔ_{ｅｘｐｓｍ}に与える影響は比較的小さい。しかしながら、ＷＧＶ３２が定常状態でない場合、特に過渡状態の場合は上記温度差が拡大し、推定した一次遅れ温度Ｔ_{ｅｘｐｓｍ}が実温度から大きく乖離する可能性が高くなる。そうすると、排気系部品の耐熱保護不足や、必要以上の燃料噴射による燃費、排気エミッションの悪化いった不具合を招来してしまう。そこで、本実施形態においては、一次遅れ温度Ｔ_{ｅｘｐｓｍ}の推定に際し、Ｗ／Ｇ通過流とタービン通過流との排気量比を考慮することとしている。

［実施の形態１における具体的処理］
図２を参照しながら、上記燃料増量制御を実行するための具体的な処理について説明する。図２は、本実施形態において、ＥＣＵ５０により実行される燃料増量制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、図２に示すルーチンは、燃料噴射タイミング毎に繰り返して実行されるものとする。

図２に示すルーチンにおいて、先ず、ＥＣＵ５０は、機関回転数Ｎｅ、ガス流量Ｇａおよび比率α（全ガス流量に対するＷ／Ｇ通過流の流量割合をいう。以下同じ。）を算出する（ステップ１００）。具体的に、ＥＣＵ５０は、クランク角センサ３４の検出値から機関回転数Ｎｅを、エアフローメータ１８の検出値からガス流量Ｇａを、それぞれ算出する。また、ＥＣＵ５０は、ＷＧＶ開度センサ３６の検出値から比率αを算出する。図３は、ＷＧＶ開度と比率αとの関係を示した図である。本ステップにおいて、図３に示す特性線をマップデータ化したものとＷＧＶ開度センサ３６の検出値とを参照して、ＥＣＵ５０は比率αを算出する。

続いて、ＥＣＵ５０は、定常時における排気系部品の定常温度Ｔ_ｅｘｐを算出する（ステップ１０２）。具体的に、ＥＣＵ５０は、ステップ１００において算出した機関回転数Ｎｅおよびガス流量Ｇａを用いて定常温度Ｔ_ｅｘｐを算出する。図４は、機関回転数Ｎｅおよびガス流量Ｇａと、定常温度Ｔ_ｅｘｐとの関係を示した図である。本ステップにおいて、図４に示す特性線をマップデータ化したものと、機関回転数Ｎｅおよびガス流量Ｇａとを参照して、ＥＣＵ５０は定常温度Ｔ_ｅｘｐを算出する。

続いて、ＥＣＵ５０は、Ｗ／Ｇ通過流の一次遅れ時定数ｋ_ＷＧと、タービン通過流の一次遅れ時定数ｋ_ＴＣとを算出する（ステップ１０４）。具体的に、ＥＣＵ５０は、ステップ１００において算出したガス流量Ｇａを用いて、一次遅れ時定数ｋ_ＷＧ，ｋ_ＴＣを算出する。図５は、一次遅れ時定数ｋ_ＷＧ，ｋ_ＴＣと、ガス流量Ｇａとの関係を示した図である。本ステップにおいて、図５に示す特性線をマップデータ化したものと、ガス流量Ｇａとを参照して、ＥＣＵ５０は一次遅れ時定数ｋ_ＷＧ，ｋ_ＴＣを算出する。

続いて、ＥＣＵ５０は、トータル一次遅れ時定数ｋ_{ＴＯＴＡＬ}を算出する（ステップ１０６）。ここで、トータル一次遅れ時定数ｋ_{ＴＯＴＡＬ}とは、Ｗ／Ｇ通過流とタービン通過流との排気量比を考慮した時定数であり、次式（１）により求められるものである。
ｋ_{ＴＯＴＡＬ}＝α×ｋ_ＷＧ＋（１−α）×ｋ_ＴＣ ・・・（１）
本ステップにおいて、ＥＣＵ５０は、ステップ１０４で算出した一次遅れ時定数ｋ_ＷＧ，ｋ_ＴＣと、ステップ１００で算出した比率αとを上記式（１）に適用して、トータル一次遅れ時定数ｋ_{ＴＯＴＡＬ}を算出する。

続いて、ＥＣＵ５０は、一次遅れ温度Ｔ_{ｅｘｐｓｍ}を算出する（ステップ１０８）。具体的に、ＥＣＵ５０は、ステップ１０２で算出した定常温度Ｔ_ｅｘｐと、一次遅れ温度Ｔ_{ｅｘｐｓｍ}の前回値Ｔ_{ｅｘｐｓｍ}（ｎ−１）と、ステップ１０６で算出したトータル一次遅れ時定数ｋ_{ＴＯＴＡＬ}とを次式（２）に適用して、一次遅れ温度Ｔ_{ｅｘｐｓｍ}の今回値Ｔ_{ｅｘｐｓｍ}（ｎ）を算出する。
Ｔ_{ｅｘｐｓｍ}（ｎ）＝（１−ｋ_{ＴＯＴＡＬ}）×Ｔ_{ｅｘｐｓｍ}（ｎ−１）＋ｋ_{ＴＯＴＡＬ}×Ｔ_ｅｘｐ（ｎ） ・・・（２）

続いて、ＥＣＵ５０は、燃料増量の必要性の有無を判定する（ステップ１１０）。具体的に、ＥＣＵ５０は、ステップ１０８で算出した一次遅れ温度Ｔ_{ｅｘｐｓｍ}の今回値Ｔ_{ｅｘｐｓｍ}（ｎ）と、設定温度Ｔ_ｔｈとの偏差ΔＴ（＝Ｔ_{ｅｘｐｓｍ}（ｎ）−Ｔ_ｔｈ）が、偏差ΔＴ＞０を満たすか否かを判定する。そして、偏差ΔＴ＞０を満たす場合は、排気系部品が高温化する可能性があると判断できるので、ＥＣＵ５０はステップ１１２に進む。一方、偏差ΔＴ≦０の場合は、現時点での高温化のおそれは無いと判断できるので、ＥＣＵ５０は本ルーチンを終了する。なお、本ステップで用いる設定温度Ｔ_ｔｈは、排気系部品の熱耐性に応じて予め定められ、ＥＣＵ５０内に記憶されているものとする。

ステップ１１２において、ＥＣＵ５０は、ステップ１１０で求めた偏差ΔＴを用いて部品保護燃料量を算出する。図６は、部品保護燃料量と偏差ΔＴとの関係を示した特性線の一例を示した図である。本ステップにおいて、ＥＣＵ５０は、図６に示す特性線をマップデータ化したものと偏差ΔＴとを参照して、部品保護燃料量を算出する。

最後に、ＥＣＵ５０は、ステップ１１２で算出した部品保護燃料量を別途求めた基本噴射量に追加し、エンジン１０に対して燃料噴射を実行する（ステップ１１４）。

以上、図２に示したルーチンによれば、Ｗ／Ｇ通過流とタービン通過流との排気量比を考慮した時定数であるトータル一次遅れ時定数ｋ_{ＴＯＴＡＬ}を用いて一次遅れ温度Ｔ_{ｅｘｐｓｍ}を推定できる。そのため、排気系部品温度の推定精度を高めることができる。よって、排気系部品の耐熱保護が不足し、或いは、必要以上の燃料噴射によって燃費や排気エミッションが悪化するといった不具合を未然に防止することが可能となる。

ところで、上記実施の形態１においては、比率αの算出に際してＷＧＶ開度センサ３６の検出値を用いたが、ＷＧＶ３２の制御指示信号（駆動制御ｄｕｔｙ）で代用してもよい。また、例えばガス流量Ｇａ、機関回転数Ｎｅ、負荷、排気温度、回転数Ｎｅ_Ｔといった、背圧を代表する制御パラメータで代用してもよい。更には、ＷＧＶ３２の制御指示信号や上記制御パラメータを、ＷＧＶ開度センサ３６の検出値と適宜組み合わせて用いてもよい。また、本変形例については、後述する実施の形態２、３においても同様に適用が可能である。

なお、上記実施の形態１においては、排気バイパス通路３０が上記第１の発明における「迂回通路」に相当している。
また、上記実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が図２のステップ１０８の処理を実行することにより上記第１の発明における「排気系温度推定手段」が、同図のステップ１０２〜１０６の処理を実行することにより上記第１の発明における「一次遅れ時定数補正手段」が、それぞれ実現されている。
また、上記実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が図２のステップ１１２の処理を実行することにより上記第４の発明における「追加燃料量算出手段」が実現されている。

実施の形態２．
次に、図７乃至図８を参照しながら、本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態においては、図１のシステム構成において、後述する図７の燃料増量制御ルーチンを実行することをその特徴とする。

上記実施の形態１によれば、排気系部品温度の推定精度を高めることができる。しかしながら、Ｗ／Ｇ通過流およびタービン通過流の組成に着目した場合、Ｗ／Ｇ通過流はエンジン出ガスそのものであるのに対し、タービン通過流はタービン２０ｂ通過時にある程度撹拌される。つまり、Ｗ／Ｇ通過流は、その組成（未燃燃料、酸素など）に部分的な濃淡が生じている。そのため、燃料増量制御実行中にＷ／Ｇ通過流の量が多くなると（つまり、比率αが大きくなると）排気浄化触媒２８の温度上昇速度が増加する。何故なら、排気浄化触媒２８での未燃燃料の浄化反応は発熱反応であり、高濃度の未燃燃料が排気浄化触媒２８に導入されれば、発熱反応時のエネルギーがより多く生じ易くなるためである。

通常、排気浄化触媒の温度は、エンジン運転開始後、略一定の温度で上昇して所定温度範囲内に収束する。しかし、Ｗ／Ｇ通過流およびタービン通過流が発生する本発明のシステムにおいては、上述したような温度上昇速度の増加があり、加えてＷＧＶ３２が過渡状態の場合には、この温度上昇速度が複雑に変化する。故に、排気系部品温度の推定精度を低下させてしまう可能性がある。そこで、本実施形態においては、一次遅れ温度Ｔ_{ｅｘｐｓｍ}の推定に際し、Ｗ／Ｇ通過流とタービン通過流との排気量比に加えて、排気浄化触媒２８での浄化反応による触媒温度の変化をも考慮することとしている。

［実施の形態２における具体的処理］
次に、図７を参照しながら、上記燃料増量制御を実行するための具体的な処理について説明する。図７は、本実施形態において、ＥＣＵ５０により実行される燃料増量制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、図７に示すルーチンは、燃料噴射タイミング毎に繰り返して実行されるものとする。

図７に示すルーチンにおいて、先ず、ＥＣＵ５０は、ステップ１２０〜１２４の処理を実行する。これらの処理は、図２のステップ１００〜１０６の処理と同一であるためその説明を省略する。ステップ１２４に続いて、ＥＣＵ５０は、排気浄化触媒２８の温度Ｔ_{ｃａｔｓｍ}の前回値Ｔ_{ｃａｔｓｍ}（ｎ−１）を推定する（ステップ１２６）。ここで、排気浄化触媒２８の前回値Ｔ_{ｃａｔｓｍ}（ｎ−１）とは、一次遅れ温度Ｔ_{ｅｘｐｓｍ}の前回値Ｔ_{ｅｘｐｓｍ}（ｎ−１）の算出時における排気浄化触媒２８の温度Ｔ_{ｃａｔｓｍ}であり、比率αの履歴を考慮して別途構築された触媒温度推定モデルにより算出されるものとする。

続いて、ＥＣＵ５０は、ステップ１２６で推定したＴ_{ｃａｔｓｍ}（ｎ−１）を用いて時定数補正係数β_ＷＧ，β_ＴＣを算出する（ステップ１２８）。図８は、等ガス流量時（即ち、比率α＝０．５）における時定数補正係数β_ＷＧ，β_ＴＣと、排気浄化触媒２８の温度Ｔ_{ｃａｔｓｍ}との関係を示した図である。本ステップにおいて、図８に示す特性線をマップデータ化したものと推定したＴ_ｃａｔ（ｎ−１）とを参照して、ＥＣＵ５０は時定数補正係数β_ＷＧ，β_ＴＣを算出する。

続いて、ＥＣＵ５０は、トータル一次遅れ時定数ｋ_{ＴＯＴＡＬ}を算出する（ステップ１３０）。ここで、トータル一次遅れ時定数ｋ_{ＴＯＴＡＬ}とは、Ｗ／Ｇ通過流とタービン通過流との排気量比と、排気浄化触媒２８での浄化反応による触媒温度の変化とを考慮した時定数であり、次式（３）により求められるものである。
ｋ_{ＴＯＴＡＬ}＝α×ｋ_ＷＧ×β_ＷＧ＋（１−α）×ｋ_ＴＣ×β_ＴＣ ・・・（３）
本ステップにおいて、ＥＣＵ５０は、ステップ１２４で算出した一次遅れ時定数ｋ_ＷＧ，ｋ_ＴＣと、ステップ１２８で算出した時定数補正係数β_ＷＧ，β_ＴＣと、ステップ１２０で算出した比率αとを上記式（３）に適用してトータル一次遅れ時定数ｋ_{ＴＯＴＡＬ}を算出する。

続いて、ＥＣＵ５０は、ステップ１３２〜１３８の処理を実行する。これらの処理は、図２のステップ１０８〜１１４の処理と同一であるためその説明を省略する。

以上、図７に示したルーチンによれば、Ｗ／Ｇ通過流とタービン通過流との排気量比と、排気浄化触媒２８での浄化反応による触媒温度の変化とを考慮した時定数であるトータル一次遅れ時定数ｋ_{ＴＯＴＡＬ}を用いて一次遅れ温度Ｔ_{ｅｘｐｓｍ}を推定できる。そのため、上記実施の形態１に比して、より高精度に排気系部品温度を推定できる。

ところで、上記実施の形態２においては、触媒温度推定モデルを用いることで排気浄化触媒２８の温度Ｔ_{ｃａｔｓｍ}の前回値Ｔ_{ｃａｔｓｍ}（ｎ−１）を取得したが、排気浄化触媒２８に温度センサを設置して直接測定することで取得してもよい。

なお、上記実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が図７のステップ１２６の処理を実行することにより上記第２の発明における「触媒温度取得手段」が実現されている。

実施の形態３．
次に、図９乃至図１０を参照しながら、本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態においては、図１のシステム構成において、後述する図９の燃料増量制御ルーチンを実行することをその特徴とする。

上記実施の形態２においては、トータル一次遅れ時定数ｋ_{ＴＯＴＡＬ}の算出に際して排気浄化触媒２８での浄化反応による触媒温度の変化を考慮した。これは、当該触媒温度の変化が排気系部品温度の推定精度の低下要因であるためである。本実施形態においては、当該触媒温度の変化の代わりに、タービン２０ｂの回転数Ｎｅ_Ｔを考慮することとしている。何故なら、タービン２０ｂの回転数Ｎｅ_Ｔが変わればタービン２０ｂで回収されるエネルギーが変化する（タービン効率が変わる）ため、タービン通過後の運動エネルギーが変化するからである。また、タービン２０ｂの回転数Ｎｅ_Ｔが変わればタービン通過流の上記合流地点への到達タイミングが変化するからである。よって、回転数Ｎｅ_Ｔも上記低下要因と言える。そこで、本実施形態においては、一次遅れ温度Ｔ_{ｅｘｐｓｍ}の推定に際し、Ｗ／Ｇ通過流とタービン通過流との排気量比に加えて、タービン２０ｂの回転数Ｎｅ_Ｔをも考慮することとしている。

［実施の形態３における具体的処理］
次に、図９を参照しながら、上記燃料増量制御を実行するための具体的な処理について説明する。図９は、本実施形態において、ＥＣＵ５０により実行される燃料増量制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、図９に示すルーチンは、燃料噴射タイミング毎に繰り返して実行されるものとする。

図９に示すルーチンにおいて、先ず、ＥＣＵ５０は、ステップ１４０〜１４４の処理を実行する。これらの処理は、図２のステップ１００〜１０６の処理と同一であるためその説明を省略する。ステップ１４４に続いて、ＥＣＵ５０は、タービン２０ｂの回転数Ｎｅ_Ｔを算出する（ステップ１４６）。具体的に、ＥＣＵ５０は、タービン回転数センサ３８の検出値から回転数Ｎｅ_Ｔを算出する。

続いて、ＥＣＵ５０は、ステップ１４６で算出した回転数Ｎｅ_Ｔを用いて時定数補正係数γ_ＴＣを算出する（ステップ１４８）。図１０は、タービン通過ガス流量が一定の時の時定数補正係数γ_ＴＣと、回転数Ｎｅ_Ｔとの関係を示した図である。本ステップにおいて、図１０に示す特性線をマップデータ化したものと回転数Ｎｅ_Ｔとを参照して、ＥＣＵ５０は時定数補正係数γ_ＴＣを算出する。

続いて、ＥＣＵ５０は、トータル一次遅れ時定数ｋ_{ＴＯＴＡＬ}を算出する（ステップ１５０）。ここで、トータル一次遅れ時定数ｋ_{ＴＯＴＡＬ}とは、Ｗ／Ｇ通過流とタービン通過流との排気量比と、タービン２０ｂの回転数Ｎｅ_Ｔとを考慮した時定数であり、次式（４）により求められるものである。
ｋ_{ＴＯＴＡＬ}＝α×ｋ_ＷＧ＋（１−α）×ｋ_ＴＣ×γ_ＴＣ ・・・（４）
本ステップにおいて、ＥＣＵ５０は、ステップ１４４で算出した一次遅れ時定数ｋ_ＷＧ，ｋ_ＴＣと、ステップ１４８で算出した時定数補正係数γ_ＴＣと、ステップ１４０で算出した比率αとを上記式（４）に適用して、トータル一次遅れ時定数ｋ_{ＴＯＴＡＬ}を算出する。

続いて、ＥＣＵ５０は、ステップ１５２〜１５８の処理を実行する。これらの処理は、図２のステップ１０８〜１１４の処理と同一であるためその説明を省略する。

以上、図９に示したルーチンによれば、Ｗ／Ｇ通過流とタービン通過流との排気量比と、タービン２０ｂの回転数Ｎｅ_Ｔとを考慮した時定数であるトータル一次遅れ時定数ｋ_{ＴＯＴＡＬ}を用いて一次遅れ温度Ｔ_{ｅｘｐｓｍ}を推定できる。そのため、上記実施の形態１に比して、より高精度に排気系部品温度を推定できる。

ところで、上記実施の形態３においては、タービン回転数センサ３８の検出値から回転数Ｎｅ_Ｔを算出したが、例えばガス流量Ｇａ、機関回転数Ｎｅ、負荷、過給圧といった、回転数Ｎｅ_Ｔを代表する制御パラメータを用いて算出してもよい。
また、上記実施の形態３においては、一次遅れ温度Ｔ_{ｅｘｐｓｍ}の推定に際し、上記実施の形態２で考慮した触媒温度の変化の代わりに回転数Ｎｅ_Ｔを考慮したが、この触媒温度の変化と同時に回転数Ｎｅ_Ｔを考慮してもよい。つまり、図９のステップ１５０の処理において、時定数補正係数γ_ＴＣと同時に時定数補正係数β_ＷＧ，β_ＴＣを用いてトータル一次遅れ時定数ｋ_{ＴＯＴＡＬ}を算出してもよい。

なお、上記実施の形態３においては、タービン回転数センサ３８が上記第３の発明における「回転数取得手段」に相当している。

１０ エンジン
１４ 排気通路
１８ エアフローメータ
２０ ターボ過給機
２０ｂ タービン
２８ 排気浄化触媒
３０ 排気バイパス通路
３４ クランク角センサ
３６ ＷＧＶ開度センサ
３８ タービン回転数センサ
５０ ＥＣＵ

Claims (4)

1. 内燃機関の排気通路に設けられた排気タービンを備える過給機と、
   前記排気通路において前記排気タービンを迂回する迂回通路と、
   前記排気タービンを経由させる排気と前記迂回通路を経由させる排気との間で排気量比を調整する排気量比調整手段と、
   吸入ガス量に応じた一次遅れ時定数を用いて内燃機関の排気系温度を推定する排気系温度推定手段と、
   前記排気量比を用いて前記一次遅れ時定数を補正する一次遅れ時定数補正手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記迂回通路よりも下流側において前記排気通路に設けられた排気浄化触媒と、
   前記排気浄化触媒の触媒温度を取得する触媒温度取得手段と、を備え、
   前記排気系温度補正手段は、前記触媒温度を用いて前記一次遅れ時定数を補正することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記排気タービンの回転数を取得する回転数取得手段を更に備え、
   前記排気系温度補正手段は、前記回転数を用いて前記一次遅れ時定数を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記排気系温度が設定温度よりも高い場合に、前記排気系温度と前記設定温度との偏差に基づいて、前記内燃機関の基本燃料量に追加して噴射すべき燃料量を算出する追加燃料量算出手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。

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