JP2020076361A - 湿度推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】新たなセンサを用いることなく、既存のＮＯｘセンサを利用して湿度を推定可能な湿度推定装置を提供する。【解決手段】湿度推定装置１は、エンジン２の排気流路３に設けられ、排気流路３の排気ガス中に含まれるＮＯｘを検出するたＮＯｘセンサ７と、ＮＯｘセンサ７の検出結果に基づいて、ＮＯｘの生成に関与する複数の物質のうち特定の対象物質の量の実測値に相当する第１物質量を算出するＮＯｘ量実測部１２と、エンジン２の運転状態を表す状態量に基づいて、所定の標準条件における対象物質の量の推定値に相当する第２物質量を算出するＮＯｘ量推定部１３と、第１物質量及び第２物質量と空気中の湿度との関係を表すように予め設定された湿度変換情報を記憶する記憶部１４と、第１物質量と第２物質量と湿度変換情報とに基づいて、空気中の湿度を推定する湿度推定部１５と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、湿度推定装置に関する。

従来、湿度の推定に関する技術として、筒内圧センサで検出された筒内圧に基づいて、気筒内の筒内ガスの湿度を推定する推定手段を備える内燃機関の制御装置が知られている（例えば特許文献１）。

特開２０１４−１３７００４号公報

近年、空気中の湿度を考慮することで制御（例えば車両の内燃機関又はエアコン等の制御）の高度化を図ることが望まれている。ここで、湿度を取得するための新たなセンサ（例えば筒内圧センサ又は湿度センサ等）を設けると、コストが増加してしまう。

本発明は、新たなセンサを用いることなく、内燃機関の排気流路に設けられた既存のＮＯｘセンサを利用して湿度を推定可能な湿度推定装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る湿度推定装置は、内燃機関の排気流路に設けられ、排気流路の排気ガス中に含まれるＮＯｘを検出するＮＯｘセンサと、ＮＯｘセンサの検出結果に基づいて、ＮＯｘの生成に関与する複数の物質のうち特定の対象物質の量の実測値に相当する第１物質量を算出する第１物質量算出部と、内燃機関の運転状態を表す状態量に基づいて、空気中の湿度が所定の標準条件の場合における対象物質の量の推定値に相当する第２物質量を算出する第２物質量算出部と、第１物質量及び第２物質量と空気中の湿度との関係を表すように予め設定された湿度変換情報を記憶する記憶部と、第１物質量と第２物質量と湿度変換情報とに基づいて、空気中の湿度を推定する湿度推定部と、を備える。

本発明の一態様に係る湿度推定装置では、第１物質量及び第２物質量と空気中の湿度との関係が、湿度変換情報として記憶部に記憶されている。これにより、内燃機関の排気流路に設けられたＮＯｘセンサの検出結果に基づいて第１物質量算出部により算出された第１物質量を用いて、湿度推定部により空気中の湿度を推定することができる。したがって、新たなセンサを用いることなく、内燃機関の排気流路に設けられた既存のＮＯｘセンサを利用して湿度を推定することが可能となる。

上記作用効果を好適に奏する構成として、具体的には、対象物質の量は、ＮＯｘの濃度若しくは質量、又は、空気中に含まれるＯ_２の濃度若しくは質量であってもよい。

一実施形態において、記憶部は、第２物質量に対する第１物質量の相対値と空気中の湿度との関係を、湿度変換情報として記憶し、湿度推定部は、相対値と湿度変換情報とに基づいて、空気中の湿度を推定してもよい。この場合、第２物質量に対する第１物質量の相対値で湿度変換情報を規定することで、制御の簡略化を図ることができる。

上記作用効果を好適に奏する構成として、具体的には、相対値は、第２物質量に対する第１物質量の比であってもよい。

一実施形態において、排気流路には、排気ガス中に含まれるＮＯｘを浄化する触媒が設けられており、ＮＯｘセンサは、排気流路における触媒よりも内燃機関側に設けられていてもよい。この場合、触媒によって浄化される前の排気ガス中に含まれるＮＯｘをＮＯｘセンサで検出した結果に基づいて第１物質量が算出されるため、例えば触媒の浄化機能を制限することなく第１物質量を算出することができる。

本発明によれば、新たなセンサを用いることなく、内燃機関の排気流路に設けられた既存のＮＯｘセンサを利用して湿度を推定することができる。

実施形態に係る湿度推定装置を備えたエンジンシステムを示すブロック図である。 湿度変換情報の一例を示す図である。 湿度推定装置の処理を例示するフローチャートである。 変形例に係る湿度推定装置を備えたエンジンシステムを示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。

［湿度推定装置の構成］
図１は、実施形態に係る湿度推定装置１を備えたエンジンシステムを示すブロック図である。図１において、本実施形態に係る湿度推定装置１は、例えば車両に搭載された内燃機関の制御装置に適用されており、エンジンシステム１００の一部を構成している。内燃機関の制御装置は、エンジン（内燃機関）２を制御する。エンジン２は、例えば、複数の気筒（図示せず）を有するディーゼルエンジンである。

エンジンシステム１００は、エンジン２と接続された排気流路３と、排気流路３に設けられたＤＯＣ［Diesel OxidationCatalyst］４と、排気流路３におけるＤＯＣ４の下流側に設けられたＳＣＲ［Selective Catalytic Reduction］５と、を備えている。ＤＯＣ４は、排気ガス中のＨＣ及びＣＯ等を酸化して浄化する。ＳＣＲ５は、尿素水を用いた還元により、排気ガス中に含まれるＮＯｘを浄化する触媒である。ＳＣＲ５は、尿素選択還元（尿素ＳＣＲ）触媒のことである。エンジンシステム１００は、排気流路３におけるＤＯＣ４とＳＣＲ５との間に添加弁８を備えている。添加弁８は、還元剤である尿素水を噴射する。

湿度推定装置１は、エンジン２の状態を取得するためのセンサとして、アクセルセンサ２ａ、エンジン回転数センサ２ｂ、空気量センサ２ｃ、水温センサ２ｄを備えている。

アクセルセンサ２ａは、アクセルペダルのアクセル開度を検出する検出器である。アクセルセンサ２ａは、検出したアクセル開度の検出信号をＥＣＵ［Electronic Control Unit］１０に送信する。

エンジン回転数センサ２ｂは、例えばエンジン２のクランクシャフトの回転数をエンジン回転数として検出する検出器である。エンジン回転数センサ２ｂは、検出したエンジン回転数の検出信号をＥＣＵ１０に送信する。

空気量センサ２ｃは、エンジン２が吸入する空気の流量の実測値を吸入空気量実測値として検出する検出器である。空気量センサ２ｃは、検出した吸入空気量実測値の検出信号をＥＣＵ１０に送信する。

水温センサ２ｄは、エンジン２の冷却水の水温をエンジン２の温度として検出する検出器である。水温センサ２ｄは、検出したエンジン２の水温の検出信号をＥＣＵ１０に送信する。

続いて、湿度推定装置１は、排気流路３におけるＳＣＲ５よりも上流側（内燃機関側）、具体的にはエンジン２とＤＯＣ４との間に設けられた排気温度センサ６及びＮＯｘセンサ７を備えている。

排気温度センサ６は、排気流路３におけるエンジン２の排気ガスの温度（以下、単に排気温度という）をエンジン２の温度として検出する検出器である。排気温度センサ６は、検出した排気温度の検出信号をＥＣＵ１０に送信する。

ＮＯｘセンサ７は、ＳＣＲ５の上流側の排気ガスのＮＯｘ濃度を検出する検出器である。ＮＯｘセンサ７は、検出したＮＯｘ濃度の検出信号をＥＣＵ１０に送信する。

ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ［Central Processing Unit］、ＲＯＭ［Read Only Memory］、ＲＡＭ［Random Access Memory］、ＣＡＮ［Controller Area Network］通信回路等を有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ１０では、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより各種の機能を実現する。ＥＣＵ１０は、複数の電子制御ユニットから構成されていてもよい。

ＥＣＵ１０には、上記各センサ（アクセルセンサ２ａ、エンジン回転数センサ２ｂ、空気量センサ２ｃ、水温センサ２ｄ、排気温度センサ６、及びＮＯｘセンサ７）が電気的に接続されている。

ＥＣＵ１０は、機能的構成として、エンジン状態取得部１１と、ＮＯｘ量実測部（第１物質量算出部）１２と、ＮＯｘ量推定部（第２物質量算出部）１３と、記憶部１４と、湿度推定部１５と、を有している。

エンジン状態取得部１１は、上記各センサの検出結果に基づいて、エンジン状態量を取得する。エンジン状態量は、エンジン２の運転状態を表す状態量である。

エンジン状態取得部１１は、例えば公知の手法により、アクセルセンサ２ａで検出されたアクセル開度、エンジン回転数センサ２ｂで検出されたエンジン２のエンジン回転数、空気量センサ２ｃで検出された吸入空気量実測値、水温センサ２ｄで検出されたエンジン２の水温、及び、排気温度センサ６で検出された排気温度を、エンジン状態量として取得する。

エンジン状態取得部１１は、例えば、取得されたアクセル開度とエンジン回転数とに基づいて、エンジン２の要求トルクを算出する。エンジン状態取得部１１は、エンジン回転数及び要求トルクに基づいて、公知の手法により、燃料噴射量指示値及び燃料噴射タイミング指示値を算出してエンジン状態量として取得する。燃料噴射量指示値は、複数の燃料噴射を行う場合は、それぞれの燃料噴射についての噴射量指示値、及び、複数の燃料噴射の全体についての噴射量指示値を取得してもよい。燃料噴射タイミング指示値は、複数の燃料噴射を行う場合は、それぞれの燃料噴射についての噴射タイミング指示値を取得してもよい。

ＮＯｘ量実測部１２は、ＮＯｘセンサ７の検出結果に基づいて、実測ＮＯｘ量を算出する。実測ＮＯｘ量は、排気流路３の排気ガス中に含まれるＮＯｘの生成に関与する複数の物質のうち特定の対象物質の量の実測値に相当する第１物質量である。対象物質は、ここではＮＯｘであり、対象物質の量としては、一例としてＮＯｘの質量である。なお、対象物質の量として、ＮＯｘの質量流量が含まれてもよい。ＮＯｘ量実測部１２は、ＮＯｘセンサ７で検出された排気流路３の排気ガス中に含まれるＮＯｘの濃度の実測値と吸入空気量実測値とに基づいて、公知の手法により、実測ＮＯｘ量を算出する。なお、ＮＯｘ量実測部１２は、ＮＯｘセンサ７の出力が安定したことを確認した後に、実測ＮＯｘ量を算出してもよい。ＮＯｘセンサ７の出力が安定したか否かは、公知の手法により確認することができる。

ＮＯｘ量実測部１２により算出された実測ＮＯｘ量は、空気中の湿度に応じて変動し得る。空気中の湿度に応じて空気中に含まれる水分は、エンジン２での燃焼により、排気ガス中に水蒸気として含まれることとなる。そのため、空気中の湿度が大きくなるほど排気ガス中の水蒸気の濃度が大きくなる分、排気ガス中に含まれるＮＯｘの濃度は小さくなる。空気中の湿度が小さくなるほど排気ガス中の水蒸気の濃度が小さくなる分、排気ガス中に含まれるＮＯｘの濃度は大きくなる。また、空気中の湿度に応じて空気中に含まれる水分は、エンジン２での燃焼を緩慢にさせ、ＮＯｘの生成量自体を変化させる。そのため、空気中の湿度が大きくなるほどＮＯｘの生成量自体が小さくなる分、排気ガス中に含まれるＮＯｘの濃度は小さくなる。空気中の湿度が小さくなるほどＮＯｘの生成量自体が大きくなる分、排気ガス中に含まれるＮＯｘの濃度は大きくなる。よって、ＮＯｘセンサ７で検出されたＮＯｘの濃度から算出された実測ＮＯｘ量は、空気中の湿度が大きくなるほど小さくなり、空気中の湿度が小さくなるほど大きくなる。なお、ここでの水蒸気の濃度とは、単位体積の排気ガス中の水蒸気の質量を意味し、ＮＯｘの濃度とは、単位体積の排気ガス中のＮＯｘの質量を意味する。

ＮＯｘ量推定部１３は、エンジン状態量に基づいて、空気中の湿度が所定の標準条件の場合における推定ＮＯｘ量を算出する。推定ＮＯｘ量は、排気流路３の排気ガス中に含まれるＮＯｘの量の推定値に相当する第２物質量である。所定の標準条件とは、ＮＯｘ量推定部１３がＮＯｘ量を推定する際の前提条件となる湿度の条件である。ここでの湿度とは、空気中の水分の質量を乾燥空気の質量で除算した絶対湿度である。標準条件としては、例えば、飽和蒸気圧以下の所定の湿度（例えば１０．０７１ｇ／ｋｇ）の湿度条件とすることができる。

ＮＯｘ量推定部１３は、公知の手法により、燃料噴射量指示値、燃料噴射タイミング指示値、エンジン回転数、及び吸入空気量実測値に基づいて、推定ＮＯｘ量を算出する。ＮＯｘ量推定部１３は、例えば、燃料噴射量指示値、燃料噴射タイミング指示値、エンジン回転数、及び吸入空気量実測値のべき乗等からなる複数のパラメータを含む関数Ｆ１により、推定ＮＯｘ量を算出してもよい。関数Ｆ１では、大気圧などの補正が考慮されていてもよい。

ＮＯｘ量推定部１３により推定された推定ＮＯｘ量は、所定の標準条件のもとで算出されるため、空気中の湿度が変化しても、推定ＮＯｘ量は変動しない。

記憶部１４は、湿度の推定に用いられる湿度変換情報を記憶する。記憶部１４は、例えば、ＥＣＵ１０のＲＯＭである。記憶部１４は、ＥＣＵ１０の外部の記憶媒体等であってもよい。

湿度変換情報は、実測ＮＯｘ量及び推定ＮＯｘ量と空気中の湿度との関係を表す情報である。湿度変換情報としては、例えば、実測ＮＯｘ量及び推定ＮＯｘ量を引数とする関数（数式）、あるいはマップデータ等を用いることができる。湿度変換情報は、エンジン２の仕様等に応じて、実験及びシミュレーション等により、予め設定することができる。

記憶部１４は、例えば、推定ＮＯｘ量に対する実測ＮＯｘ量の相対値と空気中の湿度との関係を、湿度変換情報として記憶する。相対値は、推定ＮＯｘ量に対する実測ＮＯｘ量の比（つまり、実測ＮＯｘ量／推定ＮＯｘ量。以下、単にＮＯｘ比という）とすることができる。

図２は、湿度変換情報の一例を示す図である。図２において、横軸はＮＯｘ比を表し、縦軸は湿度を表している。図２には、一例として、湿度変換情報としてＮＯｘ比と空気中の湿度との関係が、複数のプロットにより直線として表されている。横軸のＮＯｘ比の値が１００％に対応するプロットＰは、湿度が標準条件であることを意味する。

湿度推定部１５は、実測ＮＯｘ量と推定ＮＯｘ量と湿度変換情報とに基づいて、空気中の湿度を推定する。湿度推定部１５は、例えば、相対値（ここではＮＯｘ比）と湿度変換情報とに基づいて、空気中の湿度を推定する。

湿度推定部１５は、例えば、推定ＮＯｘ量に対する実測ＮＯｘ量の相対値を算出し、当該相対値と湿度変換情報とに基づいて、湿度の推定を行う。ここでは、湿度推定部１５は、実測ＮＯｘ量と推定ＮＯｘ量とからＮＯｘ比を相対値として算出する。

具体的には、湿度推定部１５は、例えば現在の実測ＮＯｘ量が推定ＮＯｘ量よりも大きい場合、図２においてプロットＰに対して紙面右側（ＮＯｘ比＞１００％）の領域の、現在の実測ＮＯｘ量に対応するプロットの湿度を読み取ることで、現在の空気中の湿度を求める。この場合、現在の空気中の湿度が標準条件よりも小さいものとなる。

湿度推定部１５は、例えば現在の実測ＮＯｘ量が推定ＮＯｘ量よりも小さい場合、図２においてプロットＰに対して紙面左側（ＮＯｘ比＜１００％）の領域の、現在の実測ＮＯｘ量に対応するプロットの湿度を読み取ることで、現在の空気中の湿度を求める。この場合、現在の空気中の湿度が標準条件よりも大きいものとなる。

湿度推定部１５は、エンジン２の運転状態として、エンジン回転数及び負荷が所定の定常状態であり且つエンジン２の温度が所定の温度閾値以上の場合に、空気中の湿度を推定する。負荷としては、例えば、要求トルク又は燃料噴射量指示値を用いることができる。所定の定常状態とは、エンジン２における吸入空気量実測値及び燃料噴射量の変化が十分に小さい状態であることを意味する。温度閾値は、エンジン２における燃焼が安定していることを判定するための温度の閾値である。

湿度推定部１５は、例えば、エンジン回転数が一定の回転数範囲内の状態が一定時間継続した場合、且つ、負荷が一定の負荷範囲内の状態が一定時間継続した場合に、所定の定常状態となったと判定する。湿度推定部１５は、例えば、エンジン２の水温が所定の水温閾値以上の場合、且つ、排気温度が所定の排気温度閾値以上の場合に、エンジン２の温度が所定の温度閾値以上となったと判定する。

一定の回転数範囲及び一定の負荷範囲は、それぞれ、例えばエンジン２における吸入空気量実測値及び燃料噴射量の変化が小さいことが確認できるような範囲に設定される。水温閾値及び排気温度閾値は、それぞれ、例えばエンジン２における燃焼が安定していることが確認できるような温度の閾値に設定される。

なお、湿度推定部１５は、例えば、エンジン２の運転状態として、エンジン回転数及び負荷が所定の定常状態ではなくなるか、あるいはエンジン２の温度が所定の温度閾値以上ではなくなった場合に、空気中の湿度の推定を停止してもよい。

［ＥＣＵ１０による演算処理の一例］
次に、ＥＣＵ１０による演算処理の一例について説明する。図３は、湿度推定装置１の処理を例示するフローチャートである。図３に示される処理は、例えば、エンジン２の運転中において、所定の演算周期ごとに繰り返し実行される。

図３に示されるように、ＥＣＵ１０は、Ｓ１において、エンジン状態取得部１１により、エンジン状態量の取得を行う。エンジン状態取得部１１は、例えば、アクセル開度、エンジン回転数、吸入空気量実測値、エンジン２の水温、排気温度、要求トルク、燃料噴射量指示値、及び燃料噴射タイミング指示値をエンジン状態量として取得する。

Ｓ２において、ＥＣＵ１０は、湿度推定部１５により、エンジン回転数及び負荷が定常状態であるか否かの判定を行う。エンジン回転数及び負荷が定常状態ではないと湿度推定部１５により判定された場合（Ｓ２：ＮＯ）、ＥＣＵ１０は、図３の処理を終了する。

エンジン回転数及び負荷が定常状態であると湿度推定部１５により判定された場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、Ｓ３において、湿度推定部１５により、エンジン２の温度が所定の温度閾値以上であるか否かの判定を行う。エンジン２の温度が所定の温度閾値以上ではないと湿度推定部１５により判定された場合（Ｓ３：ＮＯ）、ＥＣＵ１０は、図３の処理を終了する。

エンジン２の温度が所定の温度閾値以上であると湿度推定部１５により判定された場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、Ｓ４において、ＮＯｘ量実測部１２により、実測ＮＯｘ量の算出を行う。ＮＯｘ量実測部１２は、ＮＯｘセンサ７の検出結果に基づいて、実測ＮＯｘ量を算出する。また、ＥＣＵ１０は、Ｓ５において、ＮＯｘ量推定部１３により、推定ＮＯｘ量の算出を行う。ＮＯｘ量推定部１３は、エンジン状態量に基づいて、標準条件における推定ＮＯｘ量を算出する。

ＥＣＵ１０は、Ｓ６において、湿度推定部１５により、ＮＯｘ比の算出を行う。湿度推定部１５は、実測ＮＯｘ量と推定ＮＯｘ量とからＮＯｘ比を算出する。ＥＣＵ１０は、Ｓ７において、湿度推定部１５により、ＮＯｘ比と湿度変換情報とに基づいて、湿度の推定を行う。湿度推定部１５は、例えば、算出したＮＯｘ比を湿度変換情報（例えば図２の関係）に適用して湿度を求めることで、湿度の推定を行う。その後、ＥＣＵ１０は、図３の処理を終了する。

［湿度推定装置１の作用効果］
以上説明した湿度推定装置１では、実測ＮＯｘ量及び推定ＮＯｘ量と空気中の湿度との関係が、湿度変換情報として記憶部１４に記憶されている。これにより、エンジン２の排気流路３に設けられたＮＯｘセンサ７の検出結果に基づいてＮＯｘ量実測部１２により算出された実測ＮＯｘ量を用いて、湿度推定部１５により空気中の湿度を推定することができる。したがって、新たなセンサを用いることなく、エンジン２の排気流路３に設けられた既存のＮＯｘセンサ７を利用して湿度を推定することが可能となる。

湿度推定装置１では、記憶部１４は、推定ＮＯｘ量に対する実測ＮＯｘ量の相対値（ＮＯｘ比）と空気中の湿度との関係を、湿度変換情報として記憶し、湿度推定部１５は、相対値と湿度変換情報とに基づいて、空気中の湿度を推定する。これにより、推定ＮＯｘ量に対する実測ＮＯｘ量の相対値で湿度変換情報を規定することで、制御の簡略化を図ることができる。

湿度推定装置１では、排気流路３には、排気ガス中に含まれるＮＯｘを浄化するＳＣＲ５が設けられており、ＮＯｘセンサ７は、排気流路３におけるＳＣＲ５よりも上流側に設けられている。これにより、ＳＣＲ５によって浄化される前の排気ガス中に含まれるＮＯｘをＮＯｘセンサ７で検出した結果に基づいて実測ＮＯｘ量が算出されるため、例えばＳＣＲ５の浄化機能を制限することなく実測ＮＯｘ量を算出することができる。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。

上記実施形態では、エンジン２はディーゼルエンジンであったが、例えばガソリンエンジン等、その他の内燃機関であってもよい。

上記実施形態では、ＮＯｘセンサ７は、排気流路３におけるＳＣＲ５よりも上流側に設けられていたが、排気流路３におけるＳＣＲ５よりも下流側に設けられていてもよい。この場合、ＳＣＲ５でのＮＯｘの還元を一定の範囲（例えば排ガス規制を満足する範囲）で一時的に弱めてＳＣＲ５の浄化機能を制限することにより、ＮＯｘセンサ７で排気ガスのＮＯｘ濃度を検出することができる。

上記実施形態では、対象物質の量として、排気流路３の排気ガス中に含まれるＮＯｘの質量又は質量流量を例示したが、排気流路３の排気ガス中に含まれるＮＯｘの濃度を対象物質の量として用いることも可能である。

上記実施形態では、相対値は、推定ＮＯｘ量に対する実測ＮＯｘ量の比であったが、推定ＮＯｘ量に対する実測ＮＯｘ量の偏差等、別の相対値であってもよい。

上記実施形態では、湿度変換情報として、図２の関係を例示したが、これに限定されない。湿度変換情報は、実測ＮＯｘ量及び推定ＮＯｘ量から空気中の湿度へ変換するための関係が表されている情報であればよい。例えば、湿度変換情報には、推定ＮＯｘ量に対する実測ＮＯｘ量の相対値を用いなくてもよい。この場合、実測ＮＯｘ量及び推定ＮＯｘ量のそれぞれを、関数の引数又はマップデータの引数とすればよい。

上記実施形態では、湿度推定部１５は、エンジン回転数及び負荷が所定の定常状態であり且つエンジン２の温度が所定の温度閾値以上の場合に、空気中の湿度を推定したが、必ずしも当該条件の判定をしなくてもよい。湿度推定部１５は、例えば、他の条件下で空気中の湿度を推定してもよいし、エンジン２の運転中に常に空気中の湿度を推定してもよい。また、排気温度は、排気温度センサ６ではなく公知の温度推定手法により推定されたものでもよい。

上記実施形態では、エンジンシステム１００は、触媒としてＤＯＣ４及びＳＣＲ５を備えていたが、これに限定されるものではない。その他の同種又は異種の触媒を備えていてもよいし、ＤＯＣ４及びＳＣＲ５の少なくとも一方が省略されてもよい。

上記実施形態では、対象物質としてＮＯｘを例示したが、これに限定されない。排気流路３の排気ガス中に含まれるＮＯｘの生成に関与する複数の物質としては、ＮＯｘの他、Ｏ_２、燃料としてのＨＣ、ＥＧＲガスとしてのＣＯ_２等を挙げることができる。例えば、対象物質がＯ_２の場合、湿度推定装置１は、例えば図４に示されるように、湿度推定装置１のＮＯｘ量実測部１２及びＮＯｘ量推定部１３に代えて、実Ｏ_２量算出部（第１物質量算出部）１２Ａ及び推定Ｏ_２量算出部（第２物質量算出部）１３Ａを備える湿度推定装置１Ａに変形することができる。

実Ｏ_２量算出部１２Ａは、ＮＯｘセンサ７の検出結果に基づいて、実Ｏ_２量を算出する。実Ｏ_２量は、排気流路３の排気ガス中に含まれるＮＯｘの生成に関与する複数の物質のうち特定の対象物質の量の実測値に相当する第１物質量である。対象物質は、ここではＯ_２であり、対象物質の量としては、一例としてＯ_２の濃度である。なお、対象物質の量としては、Ｏ_２の質量及び質量流量が含まれてもよい。

実Ｏ_２量算出部１２Ａは、公知の手法により、燃料噴射量指示値、燃料噴射タイミング指示値、エンジン回転数、及びＮＯｘセンサ７の検出値に基づいて、実Ｏ_２量を算出する。実Ｏ_２量算出部１２Ａは、例えば、燃料噴射量指示値、燃料噴射タイミング指示値、エンジン回転数、及びＮＯｘセンサ７の検出値のべき乗からなる複数のパラメータを含む関数Ｆ２により、実Ｏ_２量を算出してもよい。関数Ｆ２は、ＮＯｘ及びＯ_２について、ＮＯｘ量推定部１３の関数Ｆ１の逆関数に相当する。関数Ｆ２では、大気圧などの補正が考慮されていてもよい。

一方、推定Ｏ_２量算出部１３Ａは、空気量センサ２ｃで検出された吸入空気量実測値を用いて、推定Ｏ_２量を算出する。推定Ｏ_２量は、排気流路３の排気ガス中に含まれるＯ_２の量の推定値に相当する第２物質量である。推定Ｏ_２量算出部１３Ａは、空気量センサ２ｃで検出された吸入空気量実測値を用いて、推定Ｏ_２量として、空気中の湿度が所定の標準条件の場合におけるＯ_２の濃度を算出する。例えば、空気中の湿度が変化しても検出値が変動しない空気量センサ２ｃが用いられてもよい。

なお、空気量センサ２ｃで検出された吸入空気量実測値は、エンジン２で燃焼される前の吸入空気量の実測値である。そのため、推定Ｏ_２量算出部１３Ａは、吸入空気量の実測値を用いてはいるが、実質的には、エンジン２で燃焼された後のＯ_２の量を推定していると言える。

ここで、実Ｏ_２量算出部１２Ａにより算出された実Ｏ_２量は、ＮＯｘセンサ７で検出されたＮＯｘの実測値を用いて算出されるため、空気中の湿度の変化に応じて変動する。つまり、実Ｏ_２量は、排気流路３の排気ガス中に含まれるＯ_２の量の実測値に相当する。これに対し、推定Ｏ_２量算出部１３Ａにより算出された推定Ｏ_２量は、所定の標準条件のもとで算出されるため、空気中の湿度が変化しても変動しない。よって、記憶部１４に、実Ｏ_２量及び推定Ｏ_２量と空気中の湿度との関係を表す湿度変換情報を記憶させておくことにより、湿度推定部１５により、実Ｏ_２量と推定Ｏ_２量と湿度変換情報とに基づいて、空気中の湿度を推定することが可能となる。

上記実施形態では、湿度推定装置１，１Ａは、例えば車両に搭載された内燃機関の制御装置に適用されていたが、例えば車両のエアコンなどその他の装置の制御にも適用することが可能である。

１…湿度推定装置、２…エンジン（内燃機関）、３…排気流路、５…ＳＣＲ（触媒）、７…ＮＯｘセンサ、１１…エンジン状態取得部、１２…ＮＯｘ量実測部（第１物質量算出部）、１２Ａ…実Ｏ_２量算出部（第１物質量算出部）、１３…ＮＯｘ量推定部（第２物質量算出部）、１３Ａ…推定Ｏ_２量算出部（第２物質量算出部）、１４…記憶部、１５…湿度推定部。

Claims (5)

1. 内燃機関の排気流路に設けられ、前記排気流路の排気ガス中に含まれるＮＯｘを検出するＮＯｘセンサと、
   前記ＮＯｘセンサの検出結果に基づいて、ＮＯｘの生成に関与する複数の物質のうち特定の対象物質の量の実測値に相当する第１物質量を算出する第１物質量算出部と、
   前記内燃機関の運転状態を表す状態量に基づいて、空気中の湿度が所定の標準条件の場合における前記対象物質の量の推定値に相当する第２物質量を算出する第２物質量算出部と、
   前記第１物質量及び前記第２物質量と前記空気中の湿度との関係を表すように予め設定された湿度変換情報を記憶する記憶部と、
   前記第１物質量と前記第２物質量と前記湿度変換情報とに基づいて、前記空気中の湿度を推定する湿度推定部と、を備える、湿度推定装置。
2. 前記対象物質の量は、前記ＮＯｘの濃度若しくは質量、又は、前記空気中に含まれるＯ_２の濃度若しくは質量である、請求項１に記載の湿度推定装置。
3. 前記記憶部は、前記第２物質量に対する前記第１物質量の相対値と前記空気中の湿度との関係を、前記湿度変換情報として記憶し、
   前記湿度推定部は、前記相対値と前記湿度変換情報とに基づいて、前記空気中の湿度を推定する、請求項１又は２に記載の湿度推定装置。
4. 前記相対値は、前記第２物質量に対する前記第１物質量の比である、請求項３に記載の湿度推定装置。
5. 前記排気流路には、前記排気ガス中に含まれるＮＯｘを浄化する触媒が設けられており、
   前記ＮＯｘセンサは、前記排気流路における前記触媒よりも前記内燃機関側に設けられている、請求項１〜４の何れか一項に記載の湿度推定装置。

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