JP2016217206A - 温度推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度推定装置に関し、エンジンの停止後の経過時間に関する情報を用いることなく、排気系温度を推定する。【解決手段】エンジン１０の排気系温度を推定する温度推定装置において、エンジン１０の温度に相関し、前記排気系温度を除く二種類の機関温度の偏差である第一偏差を算出する第一偏差算出部２４を設ける。また、第一偏差算出部２４にて算出された第一時刻の第一偏差に対する第二時刻の第一偏差の比率である第一比率を算出する第一比率算出部２６を設ける。ここで、第二時刻は、第一時刻から所定時間経過後の時刻とする。また、第一時刻の排気系温度と第一比率とに基づき、エンジン１０の第二時刻の排気系温度を推定する推定部２８を設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの停止中に変化する排気系温度を推定するための温度推定装置に関する。

従来、エンジンの始動時における排気系温度の推定制御において、エンジンが停止してからの経過時間とエンジン停止時の温度とを用いて現在の温度を推定する技術が知られている。すなわち、エンジンが停止してから始動するまでの経過時間を計測し、その経過時間に応じた温度変化を推定するものである。排気系の温度変化は、例えばエンジンが停止した時点での排気系温度と、排気系に介装された各種装置の熱容量，発熱量，放熱量などを考慮した温度モデルとに基づいて解析される（特許文献１参照）。

特開平11-82143号公報

しかし、従来の温度モデルでは、排気系の温度変化を正しく推定するために、エンジンが停止してから始動するまでの経過時間の情報が使用される。そのため、車両の主電源がオフ操作された状態であっても、経過時間を計測するための電力が電子制御装置に供給されることになり、電力消費量がかさむという課題がある。一方、従来の温度モデルで経過時間の情報を用いることなく、排気系の温度変化を正しく推定することは困難である。

本件は上記のような課題に鑑みて創案されたものであり、エンジンの停止後の経過時間に関する情報を用いることなく、排気系温度を推定できる温度推定装置を提供することを目的の一つとする。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。

（１）ここで開示する温度推定装置は、エンジンの排気系温度を推定する温度推定装置である。本温度推定装置は、前記エンジンの温度に相関し、前記排気系温度を除く二種類の機関温度の偏差である第一偏差を算出する第一偏差算出部を備える。また、前記第一偏差算出部にて算出された第一時刻における前記第一偏差に対する前記第一時刻から所定時間経過後の第二時刻の前記第一偏差の比率である第一比率を算出する第一比率算出部を備える。さらに、前記第一時刻の前記排気系温度と前記第一比率とに基づき、前記エンジンの前記第二時刻の前記排気系温度を推定する推定部を備える。

前記機関温度には、吸気温，エンジン冷却水の温度，油温，燃料温度などが含まれる。また、前記排気系温度には、エキマニ温度，触媒温度，排気管温度，排気ガス温度，エキマニ内表面温度，エキマニ外表面温度などが含まれる。前記排気系温度は、前記機関温度から除外される。
前記第一時刻，前記第二時刻の順序は、前記第一時刻が先であり、前記第二時刻がその後の時刻であるものとする。例えば、現在の前記排気系温度を推定する場合には、前記第二時刻を現在時刻とし、前記第一時刻を現在よりも過去の時刻とすればよい。また、過去の前記排気系温度を推定する場合には、前記第二時刻を過去の時刻とし、前記第一時刻を前記第二時刻よりもさらに過去の時刻とすればよい。何れにしても、前記第一時刻は、前記エンジンの停止中の時刻であることが好ましい。なお、前記第二時刻は、前記エンジンの停止中（例えば、前記エンジンが始動する直前）の時刻であってもよいし、前記エンジンの始動後（例えば、前記エンジンの始動直後）の時刻であってもよい。

（２）前記温度推定装置が、前記排気系温度と前記二種類の機関温度のうち何れか一方との偏差である第二偏差を算出する第二偏差算出部を備えることが好ましい。この場合、前記第二偏差算出部にて算出された前記第一時刻の前記第二偏差に対する前記第二時刻の前記第二偏差の比率である第二比率を算出する第二比率算出部をさらに備えることが好ましい。また、前記推定部が、前記第一比率及び前記第二比率に基づき、前記排気系温度を推定することが好ましい。

（３）前記推定部が、前記第一比率に係数を乗じたものを前記第二比率に対応させて、前記排気系温度を推定することが好ましい。
（４）また、前記係数が、前記第一比率の関数で与えられることが好ましい。

（５）前記第二偏差が、前記エンジンの触媒温度及び前記エンジンの冷却水温の偏差である第三偏差を含み、前記推定部が、前記第一比率と前記第三偏差に基づいて算出される前記第二比率との対応関係に基づき、前記第二時刻の前記触媒温度を推定することが好ましい。この場合、例えば以下の式Ａや式Ｂに基づいて前記触媒温度を推定することが好ましい。なお、以下の式Ａ，式Ｂでは、エンジン停止時を前記第一時刻とし、現在時刻を前記第二時刻としている。

T_C：現在の触媒温度，T_{C_ENST}：エンジン停止時の触媒温度，K₁：係数
WT：水温，WT_ENST：エンジン停止時の水温
AT：吸気温，AT_ENST：エンジン停止時の吸気温
R₁：第一比率，R_C：触媒比率（第二比率）

（６）前記第二偏差が、前記エンジンのエキマニ温度及び前記エンジンの吸気温の偏差である第四偏差を含み、前記推定部が、前記第一比率と前記第四偏差に基づいて算出される前記第二比率との対応関係に基づき、前記第二時刻の前記エキマニ温度を推定することが好ましい。この場合、例えば以下の式Ｃや式Ｄに基づいて前記エキマニ温度を推定することが好ましい。なお、以下の式Ｃ，式Ｄにおいても、エンジン停止時を前記第一時刻とし、現在時刻を前記第二時刻としている。

T_E：現在のエキマニ温度，T_{E_ENST}：エンジン停止時のエキマニ温度，K₂：係数
R₁：第一比率，R_E：エキマニ比率（第二比率）

開示の温度推定装置によれば、第一時刻の排気系温度と第一比率とを用いることで、第一時刻と第二時刻との間の時間（所定時間の経過時間）の長短に左右されることなく、第二時刻の排気系温度がどの程度変化したのかを精度よく推定することができる。つまり、経過時間に関する情報を用いることなく、排気系温度を精度よく推定することができる。

実施形態の温度推定装置の構成を説明するためのブロック図である。 （Ａ），（Ｂ）は温度推定装置での推定手法を説明するためのグラフである。 パワーオフ時の制御内容を示すフローチャートである。 パワーオン時の制御内容を示すフローチャートである。

図面を参照して、実施形態としての温度推定装置について説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。

［１．車両］
本実施形態の温度推定装置は、図１に示すエンジン１０の排気系温度を推定するものである。エンジン１０は、車両の駆動源となる内燃機関（ガソリンエンジン，ディーゼルエンジンなど）であり、例えばエンジン車両やハイブリッド自動車に搭載される。エンジン１０の作動状態は、少なくとも車両の主電源スイッチであるパワースイッチ９のオンオフ操作で切り替えられる。また、車両の停止，発進に合わせて自動的にエンジン１０が一時停止，再始動するアイドリングストップ機能も実装されている。

エンジン１０の吸気通路７には、吸気通路７内の気温（吸気温AT）を検出する吸気温センサ２が設けられる。また、エンジン１０のウォータージャケット８には、エンジン冷却水の温度（水温WT）を検出する水温センサ３が設けられる。これらのセンサ２，３で検出された温度情報は、電子制御装置１に伝達される。エンジン１０のエキマニ６（エキゾーストマニホールド）の内部又はその下流側の排気通路内には、排気ガスを浄化するための触媒装置５が配置される。なお、車室内に設けられるパワースイッチ９の操作情報についても、電子制御装置１に伝達される。

電子制御装置１では、エンジン１０の停止中における排気系温度を推定するための温度推定制御が実施される。ここでいう排気系温度には、エキマニ６の温度（エキマニ温度T_E）や触媒装置５の温度（触媒温度T_C）が含まれる。これらの排気系温度は、電子制御装置１が通電中であれば、公知の演算手法を利用して推定される。例えば、エンジン１０が停止した時点での吸気温ATや水温WTを検出し、その吸気温ATや水温WTに排気系温度を漸近させる遅れ処理を施すことで、排気系温度を推定する。

一方、電子制御装置１が非通電状態であれば、このようなリアルタイムでの排気系温度の推定ができない。また、非通電状態での経過時間に関する情報がなければ、熱エネルギーの移動量をモデル化した温度モデルに基づく推定も困難である。そこで本件では、エンジン１０の停止状態（電子制御装置１の非通電状態）における経過時間の情報を用いることなく排気系温度を推定する手法を提案する。

電子制御装置１は、停止状態におけるエンジン１０の吸気温AT及び水温WTの偏差と、推定時点における吸気温AT及び水温WTの偏差との比率に基づき、電子制御装置１が通電された時点での排気系温度を推定する温度推定制御を実施する。前者の偏差は、第一時刻における吸気温ATと水温WTとの差として算出される。一方、後者の偏差は、第二時刻における吸気温ATと水温WTとの差として算出される。本実施形態では、第一時刻が第二時刻よりも過去の時刻であるものとする。すなわち、第一時刻は、エンジン１０が停止する前後の時刻（あるいは、エンジン停止中における所定時刻）とされる。一方、第二時刻は、エンジン１０が始動する前後の時刻とされる。例えば、パワースイッチ９が操作されて車両の主電源がオフ状態からオン状態になると、その時点（第二時刻）での排気系温度が推定される。ただし、温度推定制御が実施されるタイミングは、必ずしも主電源の投入直後には限定されない。温度推定制御は、エンジン１０の停止中における排気系温度の変化を推定するものであって、電子制御装置１が通電状態であっても排気系温度を推定することが可能である。したがって、例えばエンジン１０のアイドリングストップからの復帰時に、公知の演算手法に加えて（あるいは代えて）、本件の温度推定制御を実施してもよい。

また、本件の温度推定制御は、推定時点におけるエンジン１０の作動状態に関わらず実施可能である。すなわち、エンジン１０が始動する直前に排気系温度を推定する場合に使用してもよいし、エンジン１０の始動中や始動後に排気系温度を推定する場合に使用してもよい。ただし、エンジン１０が始動した後には、エンジン１０の熱的状態が大きく変化してしまうため、本件の温度推定制御で推定された排気系温度を初期値として、公知の演算手法で排気系温度を推定することが好ましい。

［２．電子制御装置］
電子制御装置１（Electronic Control Unit，制御装置）は、エンジン１０を総合的に制御するコンピュータであり、車載ネットワーク網の通信ラインに接続される。電子制御装置１は、例えばCPU（Central Processing Unit），MPU（Micro Processing Unit）などのマイクロプロセッサやROM（Read Only Memory），RAM（Random Access Memory）などを集積した電子デバイスとして形成される。電子制御装置１は、エンジン１０の作動状態を制御するほか、上記の温度推定制御を実施する。

電子制御装置１のハードウェア構成を、図１中に示す。電子制御装置１には、CPU１１（プロセッサ），メモリ１２，インタフェイス装置１３が内蔵され、これらが内部バス１４を介して通信可能に接続される。これらの装置１１〜１４は、車両の主電源がオン状態である間は、図示しない電力源（例えば車載バッテリーやボタン電池など）からの電力供給を受けて作動する。

CPU１１は、制御ユニット（制御回路）や演算ユニット（演算回路），キャッシュメモリ（レジスタ群）などを内蔵するプロセッサである。また、メモリ１２は、プログラムや作業中のデータが一時的に格納される短期記憶素子と、長期的に保持されるデータやプログラムが格納される長期記憶素子とを含む。前者は例えばROM（Read Only Memory），RAM（Random Access Memory）であり、後者は例えばフラッシュメモリやEEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）などの不揮発性メモリである。

インタフェイス装置１３は、電子制御装置１と外部との間の入出力（Input/Output；I/O）を管理する。電子制御装置１は、インタフェイス装置１３を介して、例えば車載ネットワーク網と接続され、あるいは吸気温センサ２，水温センサ３に対して直接的に接続される。なお、車載ネットワーク網には、他の電子制御装置（例えば、エアコンECU，バッテリECU，EV-ECU，エンジンECU，モータECUなど）や、図示しないディスプレイ，スピーカなども接続される。これらの各装置は、電子制御装置１での演算結果の出力先となりうる。

図１中に、電子制御装置１のCPU１１で実行される温度推定制御（温度推定制御プログラム２０）の処理内容を説明するためのブロック図を示す。この処理内容は、例えばアプリケーションプログラムとしてメモリ１２の長期記憶素子に記録され、短期記憶素子のメモリ空間内に展開されて実行される。ここで実行される処理内容を機能的に分類すると、この温度推定制御プログラム２０には、各種演算処理を実行するための算出部２１と、排気系温度の推定処理を実行するための推定部２８とが設けられる。また、算出部２１には、触媒温度算出部２２，エキマニ温度算出部２３，第一偏差算出部２４，第二偏差算出部２５，第一比率算出部２６，第二比率算出部２７が設けられる。

触媒温度算出部２２は、触媒温度T_Cを推定するものである。この触媒温度T_Cは、電子制御装置１が通電されている間は随時推定される。具体的な推定手法としては、公知の演算手法を採用することができる。例えば、吸気温ATや水温WTを検出し、その吸気温ATや水温WTに触媒温度T_Cを漸近させる遅れ処理を施すことで、触媒温度T_Cを推定することができる。なお、触媒装置５の内部や上流側，下流側に触媒温度センサや排気温度センサが設けられている場合には、これらのセンサで検出された温度情報を用いて触媒温度T_Cを推定してもよい。ここで推定された触媒温度T_Cの情報は、第二偏差算出部２５に伝達される。

エキマニ温度算出部２３は、エキマニ温度T_Eを推定するものである。このエキマニ温度T_Eも、電子制御装置１が通電されている間は随時推定される。具体的な推定手法としては、公知の演算手法を採用することができる。例えば、吸気温ATや水温WTを検出し、その吸気温ATや水温WTにエキマニ温度T_Eを漸近させる遅れ処理を施すことで、エキマニ温度T_Eを推定することができる。エキマニ温度T_Eは、触媒温度T_Cと比較して吸気温ATによる冷却作用を受けやすいため、水温WTよりも吸気温ATの影響を強く反映させてもよい。ここで推定されたエキマニ温度T_Eの情報は、第二偏差算出部２５に伝達される。

第一偏差算出部２４は、吸気温AT及び水温WTの偏差（二種類の機関温度の偏差）を算出するものである。ここでは、水温WTから吸気温ATを減じた値が第一偏差として算出される。第一偏差の値は、エンジン１０が停止したときや、車両の主電源がオフ状態からオン状態へと変化したときに算出される。例えば、エンジン１０を停止させる制御が実施された場合には、エンジン停止時の第一偏差の値がメモリ１２の長期記憶素子に記録される。また、パワースイッチ９がオン操作された場合には、その時点における第一偏差の値がメモリ１２の長期記憶素子に記録される。ここで算出された第一偏差の情報は、第一比率算出部２６で用いられる。

エンジン１０の停止時における水温WT，吸気温ATをそれぞれWT_ENST，AT_ENSTとおけば、エンジン停止時の第一偏差D_{1_ENST}は以下の式１で与えられる。また、水温WT，吸気温ATの値は、電子制御装置１が通電されている間は随時更新されることから、パワースイッチ９がオン操作された時点における第一偏差D_{1_ON}は以下の式２で与えられる。

第二偏差算出部２５は、エンジン１０の排気系温度と吸気温AT又は水温WTとの偏差である第二偏差を算出するものである。ここでは、触媒温度T_Cに関する第二偏差と、エキマニ温度T_Eに関する第二偏差とが算出される。第二偏差の値も第一偏差と同様に、エンジン１０が停止したときや、車両の主電源がオフ状態からオン状態へと変化したときに算出される。また、第二偏差の値もメモリ１２の長期記憶素子に記録される。ここで算出された第二偏差の情報は、第二比率算出部２７で用いられる。

以下、触媒温度T_Cに関する第二偏差のことを「触媒偏差（第三偏差）」とも呼び、エキマニ温度T_Eに関する第二偏差のことを「エキマニ偏差（第四偏差）」とも呼ぶ。触媒偏差は、触媒温度T_Cから水温WTを減じたものとされる。一方、エキマニ偏差は、エキマニ温度T_Eから吸気温ATを減じたものとされる。以下の式３〜６はそれぞれ、エンジン停止時の触媒偏差D_{C_ENST}，パワースイッチ９がオン操作された時点における触媒偏差D_{C_ON}，エンジン停止時のエキマニ偏差D_{E_ENST}，パワースイッチ９がオン操作された時点におけるエキマニ偏差D_{E_ON}を与える式である。なお、式３中のT_{C_ENST}はエンジン停止時の触媒温度T_Cであり、式５中のT_{E_ENST}はエンジン停止時のエキマニ温度T_Eである。

本実施形態の触媒偏差D_{C_ENST}，D_{C_ON}は、式３，式４に示すように、水温WTを基準として、触媒温度T_Cから水温WTを減じて算出される。また、エキマニ偏差D_{E_ENST}，D_{E_ON}は、式５，式６に示すように、吸気温ATを基準として、エキマニ温度T_Eから吸気温ATを減じて算出される。
一方、触媒温度T_C，エキマニ温度T_Eは何れも、水温WT及び吸気温ATの双方の影響を受けて変化しうる温度であるから、第二偏差を算出する際には水温WT及び吸気温ATの何れかを基準とすればよい。例えば、吸気温ATを基準として触媒偏差D_{C_ENST}，D_{C_ON}を算出することが可能であり、水温WTを基準としてエキマニ偏差D_{E_ENST}，D_{E_ON}を算出することも可能である。

しかし、触媒装置５はエキマニ６の内部又はその下流側の排気通路内に配置されており、外気に直接的には触れていないため、吸気温ATの影響をやや受けにくいと考えられる。したがって、触媒偏差D_{C_ENST}，D_{C_ON}の算出においては、水温WTを基準とすることが好ましい。一方、エキマニ６は外気に直接的に触れており、吸気温ATの影響をやや受けやすいと考えられる。したがって、エキマニ偏差D_{E_ENST}，D_{E_ON}の算出においては、吸気温ATを基準とすることが好ましい。このように、温度推定の対象に応じて、基準とする温度を相違させることで、排気系温度の推定精度が向上する。

なお、外気温が氷点下となるような寒冷環境では、エンジン１０の停止中における排気系温度が水温WT以下になる場合がある。図２（Ａ）は、寒冷環境下でエンジン１０を停止させたときの触媒温度T_C，エキマニ温度T_E，水温WTの変動を示すグラフである。このグラフでは、時刻tにエキマニ温度T_Eが水温WTを下回ることが示されている。つまり、エキマニ偏差D_{E_ENST}，D_{E_ON}の算出において水温WTを基準とした場合には、エキマニ偏差D_{E_ENST}，D_{E_ON}の値が０や負になる場合がある。一方、吸気温ATを基準とすれば、このような可能性が排除され、エキマニ温度T_Eの推定精度が向上する。

第一比率算出部２６は、第一偏差算出部２４で算出された第一偏差に基づき、第一比率R₁を算出するものである。ここでは、エンジン停止時（第一時刻）の第一偏差D_{1_ENST}とその時点での（現在時刻である第二時刻の）第一偏差D_{1_ON}とに基づいて、第一比率R₁が算出される。第一比率R₁は、式７に示すように、エンジン停止時の第一偏差D_{1_ENST}に対する現在の第一偏差D_{1_ON}の割合として算出される。ここで算出された第一比率R₁の情報は、推定部２８に伝達される。

第二比率算出部２７は、第二偏差算出部２５で算出された第二偏差に基づき、第二比率R₂を算出するものである。ここでは、第一比率R₁と同様に、エンジン停止時（第一時刻）の第二偏差D_{2_ENST}とその時点での（現在時刻である第二時刻の）第二偏差D_{2_ON}とに基づいて、第二比率R₂が算出される。触媒温度T_Cに関する第二比率R₂は、式８に示すように、エンジン停止時の触媒偏差D_{C_ENST}に対する現在の触媒偏差D_{C_ON}の割合として算出される。また、エキマニ温度T_Eに関する第二比率R₂は、式９に示すように、エンジン停止時（第一時刻）のエキマニ偏差D_{E_ENST}に対する現在（第二時刻）のエキマニ偏差D_{E_ON}の割合として算出される。ここで算出された第二比率R₂の情報は、推定部２８に伝達される。以下、触媒温度T_Cに関する第二比率R₂のことを触媒比率R_Cとも呼び、エキマニ温度T_Eに関する第二比率R₂のことをエキマニ比率R_Eとも呼ぶ。

推定部２８は、第一時刻における排気系温度と、第一比率算出部２６で算出された第一比率R₁と第二比率算出部２７で算出された第二比率R₂とに基づいて、エンジン１０のその時点での（現在の）排気系温度を推定するものである。ここでは、第一比率R₁に係数を乗じたものを第二比率R₂に対応させて、現在の触媒温度T_C，エキマニ温度T_Eが推定される。触媒温度T_Cは以下の式１０又は式１１で求められ、エキマニ温度T_Eは以下の式１２又は１３で求められる。ここで算出された触媒温度T_C，エキマニ温度T_Eは、触媒温度算出部２２やエキマニ温度算出部２３における公知の温度推定手法で利用可能である。

図２（Ｂ）は、エンジン１０の停止後の経過時間と第一比率R₁，第二比率R₂（触媒比率R_C，エキマニ比率R_E）との関係を示すグラフである。第一比率R₁及び第二比率R₂の値がゼロに収束するまでの時間は、図２（Ｂ）に示すように、それぞれが異なる。しかし、各々のグラフは類似しており、例えば各々のグラフを縦軸方向に拡大，縮小変形することでほぼ一致する形状となる。したがって、第一比率R₁に所定の係数K₁，K₂を乗じたものと第二比率R₂とを対応させることで、経過時間の情報を用いることなく、排気系の温度変化を精度よく推定することが可能となる。

なお、式１０〜式１３中の係数K₁，K₂は、あらかじめ設定された固定値としてもよいし、式１４，式１５に示すように、第一比率R₁の関数f，gで定義してもよい。後者の場合、第一比率R₁と第二比率R₂との相関が高まるように係数K₁，K₂を設定することで、触媒温度T_C，エキマニ温度T_Eの推定精度が向上する。係数K₁，K₂と第一比率R₁との関係は、実験，試験を通じてあらかじめ取得しておき、メモリ１２の長期記憶素子に数式，マップとして記録しておけばよい。

［３．フローチャート］
［３−１．パワーオフ時］
図３は、パワーオフ時の制御内容を示すフローチャートである。このフローは、電子制御装置１の通電中は所定周期で繰り返し実施される。
ステップＡ１では、パワースイッチ９がオフ操作されたか否かが判定され、オフ操作がなされた場合にステップＡ２に進む。一方、パワースイッチ９がオフ操作されていない場合には、今回の演算周期における本フローの処理が終了する。

ステップＡ２では、エンジン１０を停止させるための各種制御が実施される。このステップでは、燃料噴射や吸入空気量の制御が終了し、車両の主電源を切断する準備（停止前処理）がなされる。また、続くステップＡ３では、その時点での触媒温度T_C，エキマニ温度T_E，水温WT，吸気温ATが電子制御装置１に読み込まれ、各々がエンジン停止時の触媒温度T_{C_ENST}，エキマニ温度T_{E_ENST}，水温WT_ENST，吸気温AT_ENSTとしてメモリ１２の長期記憶素子に記録される。ここで記録される各種温度情報は、第一時刻における温度情報となる。その後、ステップＡ４では電子制御装置１への給電が停止（シャットダウン）され、車両の主電源がオフ状態となる。

［３−２．パワーオン時］
図４は、パワーオン時の制御内容を示すフローチャートである。本フローは、パワースイッチ９がオン操作されて電子制御装置１への給電が開始されたときに実施される。
ステップＢ１では、図３のステップＡ３で記録されたエンジン停止時（第一時刻）の温度情報が電子制御装置１に読み込まれるとともに、現時点での水温WT，吸気温ATの情報も電子制御装置１に読み込まれる。ここで読み込まれる現時点での各種温度情報は、第二時刻における温度情報となる。続くステップＢ２では、第一偏差算出部２４でエンジン停止時の第一偏差D_{1_ENST}が算出されるとともに、現時点での第一偏差D_{1_ON}が算出される。また、ここで算出された第一偏差D_{1_ENST}，D_{1_ON}の情報は第一比率算出部２６に伝達され、第一比率R₁が算出される。

ステップＢ３では、第二偏差算出部２５でエンジン停止時の第二偏差D_{2_ENST}が算出されるとともに、現時点での第二偏差D_{2_ON}が算出される。これらの第二偏差D_{2_ENST}，D_{2_ON}の情報は第二比率算出部２７に伝達され、第二比率R₂（すなわち、触媒比率R_C，エキマニ比率R_E）が算出される。また、ステップＢ４では、推定部２８において、第一比率R₁に基づいて係数K₁，K₂が個別に算出される。なお、係数K₁，K₂が固定値の場合には、ステップＢ４は省略される。

ステップＢ５では、推定部２８において現在の触媒温度T_Cが推定される。この推定では、第一比率R₁に係数K₁を乗じたものが触媒比率R_Cに等しいものとみなされて（式１０，式１１）、現在の触媒温度T_Cが算出される。同様に、ステップＢ６では、推定部２８において現在のエキマニ温度T_Eが推定される。この推定では、第一比率R₁に係数K₂を乗じたものがエキマニ比率R_Eに等しいものとみなされて（式１２，式１３）、現在のエキマニ温度T_Eが算出される。

［４．作用，効果］
（１）上記の温度推定制御では、エンジン停止時の第一偏差D_{1_ENST}に対する現在の第一偏差D_{1_ON}の比率が、第一比率R₁として算出される。このような比率と第一時刻の排気系温度とを用いることで、図２（Ｂ）中に破線で示す特性を利用した推定演算が可能となる。したがって、エンジン１０が停止してからの経過時間の長短に左右されることなく、現在の排気系温度がエンジン１０の停止中にどの程度低下したのかを精度よく推定することができる。つまり、エンジン１０の停止後の経過時間に関する情報を用いることなく、排気系温度（例えば、触媒温度T_Cやエキマニ温度T_E）を推定することができる。

（２）上記の温度推定制御では、第一比率R₁だけでなく第二比率R₂（触媒比率R_C，エキマニ比率R_E）を併用して現在の排気系温度が推定される。例えば、エンジン停止時の触媒偏差D_{C_ENST}に対する現在の触媒偏差D_{C_ON}の比率が、触媒比率R_Cとして算出される。また、エンジン停止時のエキマニ偏差D_{E_ENST}に対する現在のエキマニ偏差D_{E_ON}の比率が、エキマニ比率R_Eとして算出される。これにより、図２（Ｂ）中に破線で示す特性と実線（太実線，細実線）で示す特性とを対応付けることが容易となる。したがって、現在の排気系温度の推定精度を向上させることができる。

（３）上記の温度推定制御では、式１０〜式１３に示すように、第一比率R₁に係数K₁，K₂を乗じたものが第二比率R₂（触媒比率R_C，エキマニ比率R_E）に対応づけられる。このように、第一比率R₁と第二比率R₂とを線形に対応付けることで、排気系温度の推定精度を確保しつつ、演算負荷を軽減することができる。
（４）なお、係数K₁，K₂を第一比率R₁の関数で定義すれば、第一比率R₁と第二比率R₂との相関を強めることができ、排気系温度の推定精度をさらに高めることができる。

（５）触媒温度T_Cに関する第二比率R₂（触媒比率R_C）は、式８に示すように、水温WTを基準とした触媒偏差D_{C_ENST}，D_{C_ON}に基づいて算出される。すなわち、触媒温度T_Cから水温WTを減じた値（第三偏差）に基づいて触媒比率R_Cが算出され、この触媒比率R_Cと第一比率R₁との対応関係に基づいて触媒温度T_Cが推定される。このように、触媒温度T_Cに与えられる影響の大小を考慮して水温WTを基準とすることで、吸気温ATを基準とした場合と比較して、触媒温度T_Cの推定精度を向上させることができる。

（６）同様に、エキマニ温度に関する第二比率R₂（エキマニ比率R_E）は、式９に示すように、吸気温ATを基準としたエキマニ偏差D_{E_ENST}，D_{E_ON}に基づいて算出される。すなわち、エキマニ温度T_Eから吸気温ATを減じた値（第四偏差）に基づいてエキマニ比率R_Eが算出され、このエキマニ比率R_Eと第一比率R₁との対応関係に基づいてエキマニ温度T_Eが推定される。このように、エキマニ温度T_Eに与えられる影響の大小を考慮して吸気温ATを基準とすることで、水温WTを基準とした場合と比較して、エキマニ温度T_Eの推定精度を向上させることができる。また、図２（Ａ）に示すように、エキマニ温度T_Eが水温WTを下回った場合であってもエキマニ偏差D_{E_ENST}，D_{E_ON}の値が０や負にならないため、演算構成を簡素化することができるとともに、エキマニ温度T_Eの推定精度を向上させることができる。

［５．変形例］
上述の実施形態では、触媒温度T_Cから水温WTを減じた値を触媒偏差D_{C_ENST}，D_{C_ON}として算出しているが、触媒温度T_Cから吸気温ATを減じた値を触媒偏差D_{C_ENST}，D_{C_ON}としてもよい。同様に、エキマニ温度T_Eから水温WTを減じた値をエキマニ偏差D_{E_ENST}，D_{E_ON}としてもよい。これらの第二偏差の符号を正の範囲に収めたい場合には、各種温度を絶対温度に変換すればよい。これにより、上述の実施形態と同様の効果を奏する温度推定制御を実現することができる。

また、上述の実施形態では、エンジン１０の排気系温度として、触媒温度T_C及びエキマニ温度T_Eを推定するものを例示したが、これら以外の温度推定に適用することも可能である。例えば、触媒装置５よりも下流側における排気管温度や排気ガス温度，エキマニ６の内表面温度及び外表面温度などの推定に利用することができる。

また、上述の実施形態では、吸気温AT及び水温WTの偏差が第一偏差として算出されているが、第一偏差はエンジン１０の温度に相関する任意の機関温度を利用して算出することができる。ここでいう機関温度には、吸気温AT，水温WTだけでなく、エンジン油温，燃料温度などが含まれる。ただし、推定対象となる排気系温度は、ここでいう機関温度から除外されることが好ましい。なお、吸気温AT及び水温WTの組み合わせは、時間経過による温度変化の差が比較的大きくなりやすい特性を持つ。したがって、排気系温度の推定においては、吸気温AT及び水温WTの偏差を第一偏差とすることで、温度推定精度を向上させることができる。

上述の実施形態では、エンジン１０の停止時の水温WTから吸気温ATを減じた値が第一偏差D_{1_ENST}として算出されているが、ここでいう「エンジン１０の停止時」とは、エンジン１０が停止した厳密な時刻を意味するものではなく、「エンジン１０が停止したとみなせる状態のとき」を意味する。したがって、エンジン１０が完全には停止していない状態であっても、燃料噴射や吸入空気量の制御が終了しつつある状態であれば、そのときの水温WTから吸気温ATを減じて第一偏差D_{1_ENST}を算出してもよい。また、ハイブリッド自動車において、エンジン１０の停止後に引き続きモータ走行しているような場合にも、そのときの水温WTから吸気温ATを減じて第一偏差D_{1_ENST}を算出することができる。なお、第二偏差D_{2_ENST}についても同様であり、エンジン１０が停止しつつあるときやエンジン１０の停止中に第二偏差D_{2_ENST}を算出してもよい。

上述の実施形態では、車両の主電源がオフ状態からオン状態へと変化したときに、水温WTから吸気温ATを減じた値が第一偏差D_{1_ON}として算出されている。ここでいう「主電源がオフ状態からオン状態へと変化したとき」とは、主電源が投入された厳密な時刻を意味するものではなく、「少なくとも主電源が投入された状態のとき」を意味する。つまり、直前の主電源の状態がオフ状態ではない場合であっても、第一偏差D_{1_ON}を算出することができる。つまり、上記の温度推定制御は、エンジン１０のアイドリングストップ中や燃料カット制御中の温度推定にも適用することができる。

１ 電子制御装置
２ 吸気温センサ
３ 水温センサ
１０ エンジン
２０ 温度推定制御プログラム
２１ 算出部
２２ 触媒温度算出部
２３ エキマニ温度算出部
２４ 第一偏差算出部
２５ 第二偏差算出部
２６ 第一比率算出部
２７ 第二比率算出部
２８ 推定部
WT 水温
AT 吸気温
T_C 触媒温度
T_E エキマニ温度
R₁ 第一比率
R₂ 第二比率
R_C 触媒比率
R_E エキマニ比率
K₁ 係数
K₂ 係数
D_{C_ENST} 触媒偏差
D_{C_ON} 触媒偏差
D_{E_ENST} エキマニ偏差
D_{E_ON} エキマニ偏差

Claims (6)

1. エンジンの排気系温度を推定する温度推定装置であって、
   前記エンジンの温度に相関し、前記排気系温度を除く二種類の機関温度の偏差である第一偏差を算出する第一偏差算出部と、
   前記第一偏差算出部にて算出された第一時刻における前記第一偏差に対する前記第一時刻から所定時間経過後の第二時刻の前記第一偏差の比率である第一比率を算出する第一比率算出部と、
   前記第一時刻の前記排気系温度と前記第一比率とに基づき、前記エンジンの前記第二時刻の前記排気系温度を推定する推定部と、
   を備えたことを特徴とする、温度推定装置。
2. 前記排気系温度と前記二種類の機関温度のうち何れか一方との偏差である第二偏差を算出する第二偏差算出部と、
   前記第二偏差算出部にて算出された前記第一時刻の前記第二偏差に対する前記第二時刻の前記第二偏差の比率である第二比率を算出する第二比率算出部とを備え、
   前記推定部が、前記第一比率及び前記第二比率に基づき、前記排気系温度を推定する
   ことを特徴とする、請求項１記載の温度推定装置。
3. 前記推定部が、前記第一比率に係数を乗じたものを前記第二比率に対応させて、前記排気系温度を推定する
   ことを特徴とする、請求項２記載の温度推定装置。
4. 前記係数が、前記第一比率の関数で与えられる
   ことを特徴とする、請求項３記載の温度推定装置。
5. 前記第二偏差が、前記エンジンの触媒温度及び前記エンジンの冷却水温の偏差である第三偏差を含み、
   前記推定部が、前記第一比率と前記第三偏差に基づいて算出される前記第二比率との対応関係に基づき、前記第二時刻の前記触媒温度を推定する
   ことを特徴とする、請求項２〜４の何れか１項に記載の温度推定装置。
6. 前記第二偏差が、前記エンジンのエキマニ温度及び前記エンジンの吸気温の偏差である第四偏差を含み、
   前記推定部が、前記第一比率と前記第四偏差に基づいて算出される前記第二比率との対応関係に基づき、前記第二時刻の前記エキマニ温度を推定する
   ことを特徴とする、請求項２〜５の何れか１項に記載の温度推定装置。

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