JP3239575B2 - 内燃機関の温度予測装置及び温度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の触媒や排
気管等、内燃機関の運転状態に応じて温度が変化する箇
所を対象として、それら対象箇所の実際の温度を応答性
よく、且つ、精度よく検出する内燃機関の温度予測装
置、及びこの温度予測装置を用いた温度制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】よく知られているように、車両に搭載さ
れた内燃機関にあっては、該内燃機関による排気ガス中
の有害ガス成分を無害な成分に清浄化するために、広く
三元触媒（三元触媒コンバータ）が用いられている。

【０００３】ところで、この三元触媒は本来、上記清浄
化を行うために高温域で作動させる必要があるが、過度
の高温は、逆に浄化率を低下させるばかりでなく、触媒
自体の耐久性にも大きな影響を与えることとなり、望ま
しくない。

【０００４】そこで従来は、例えば特開昭６０−１０１
２４１号公報に記載の装置の如く、上記排気ガスの温度
を適宜の温度センサによって測定しつつ、その温度が目
標とするある所定の温度範囲内に維持されるよう、内燃
機関に供給する燃料量や、同内燃機関の点火時期を操作
することが行われている。因みに、上記燃料供給量が増
量されれば、空燃比はリッチとなり、排気ガスの温度は
低下する。また、上記点火時期については、その進角値
が大とされることで、同様に排気ガスの温度は低下す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、温度セン
サを用いて排気ガスの温度を測定し、その測定値に基づ
き、内燃機関に供給する燃料量や、同内燃機関の点火時
期を操作するようにすれば、上記排気ガスの温度も、理
論上は確かに、ある所定の温度範囲内に維持されて、こ
れが過度に高温となるようなことは避けられるかのよう
に見える。

【０００６】しかし、上記温度センサは通常、応答性に
難があり、特に量産車に取り付けられる比較的安価な温
度センサとなると、その応答の遅れも著しい。このた
め、該温度センサを通じて測定される温度と上記排気ガ
スの実際の温度との間に大きな差が生じ、ひいては上述
した触媒の温度についても、これを精度よく制御するこ
とができないのが実情であった。

【０００７】なお、ここでは便宜上、排気ガス温度の測
定について言及したが、他に、内燃機関の運転状態に応
じて温度が変化する箇所を対象としてそれら対象箇所の
温度を温度センサで測定するにあたっては、こうした実
情も概ね同様である。

【０００８】この発明は、こうした実情に鑑みてなされ
たものであり、上記温度センサ自身の応答性の如何によ
らず、対象箇所の実際の温度をいち早く捕らえることの
できる内燃機関の温度予測装置を提供することを目的と
する。

【０００９】またこの発明は、この捕らえた温度情報の
もとで同対象箇所の温度を精度よく制御することのでき
る内燃機関の温度制御装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】こうした目的を達成する
ため、この発明では、図２９にクレーム対応図を示すよ
うに、内燃機関の運転状態に応じて温度が変化する箇所
を対象として、同対象箇所の温度を検出する温度センサ
Ｍ２と、前記対象箇所の流体流速を検出する流速検出手
段と、この検出された流速に基づいて前記応答遅れを見
込んだ温度センサのモデルのモデル定数をリアルタイム
算出する第１のセンサモデル定数算出手段Ｍ１７と、こ
のモデル定数算出された温度センサモデルの逆モデルを
用いて前記対象箇所の実際の温度を予測する温度予測手
段Ｍ３と、を具えて内燃機関の温度予測装置を構成す
る。

【００１１】またこの発明では、同図２９にクレーム対
応図を示すように、内燃機関の運転状態を制御するアク
チュエータＭ１と、同内燃機関の運転状態に応じて温度
が変化する箇所を対象として、同対象箇所の温度を検出
する温度センサＭ２と、前記対象箇所の流体流速を検出
する流速検出手段と、この検出された流速に基づいて前
記応答遅れを見込んだ温度センサのモデルのモデル定数
をリアルタイム算出する第１のセンサモデル定数算出手
段Ｍ１７と、このモデル定数算出された温度センサモデ
ルの逆モデルを用いて前記対象箇所の実際の温度を予測
する温度予測手段Ｍ３と、この予測された実際の温度と
目標温度との差に基づいて前記アクチュエータＭ１の操
作量に対する補正量を算出する補正量算出手段Ｍ４と、
該算出された補正量に基づいて前記アクチュエータＭ１
の操作量について予め求められた量を補正する操作量補
正手段Ｍ５と、を具えて内燃機関の温度制御装置を構成
する。

【００１２】

【作用】温度予測手段Ｍ３は上述のように、温度センサ
Ｍ２により検出される温度に基づき、同センサ自身の応
答遅れを見込んだ前記対象箇所の実際の温度を予測する
ものであり、これによって、温度センサＭ２自身の応答
性が如何なるものであるにしろ、同温度センサＭ２が到
達しようとする温度値、すなわち前記対象箇所の実際の
温度が即座に予測、推定されるようになる。

【００１３】このように、上記温度予測装置によれば、
温度センサＭ２自身の応答性の如何によらず、対象箇所
の実際の温度を即座に捕らえることができるようにな
る。一方、こうした温度予測装置に加え、温度制御装置
を構成する上記補正量算出手段Ｍ４は、こうして予測、
推定された温度を用いて前記目標温度との差を求め、該
求めた差に基づいて上記アクチュエータＭ１の操作量に
対する補正量を算出するものである。このため、この算
出される補正量は自ずと、前記対象箇所の実際の温度に
即してそれが前記目標温度に到達するための精度の高い
情報となる。そしてひいては、上記操作量補正手段Ｍ５
を通じて補正される前記アクチュエータＭ１の操作量
も、予め求められた基本となる操作量に対し、前記対象
箇所の温度を目標温度に制御するために、これを的確に
補正し得る量としてアクチュエータＭ１に与えられるよ
うになる。

【００１４】なお、上記対象箇所が前述した触媒や排気
管である場合には、アクチュエータＭ１、或いはその操
作量として、 ・燃料噴射弁、或いは該燃料噴射弁を通じて操作される
燃料量 ・点火装置、或いは該点火装置を通じて操作される点火
時期 ・ＥＧＲ（エキゾースト・ガス・リサキュレイション・
システム）、或いは該ＥＧＲを通じて操作される排気ガ
ス循環率 等々、がある。

【００１５】また、こうした温度制御装置において、更
に（ａ）前記温度センサＭ２により検出される温度、及
び前記補正量算出手段Ｍ４によって算出された補正量を
もとに制御対象モデルのモデル定数をリアルタイムにて
算出するモデル定数算出手段Ｍ６を具え、（ｂ）前記補
正量算出手段Ｍ４が更に、このリアルタイムにて算出さ
れるモデル定数を用いて前記アクチュエータＭ１の操作
量に対する補正量を算出するものとすれば、その補正さ
れるアクチュエータＭ１の操作量も、前記対象箇所の温
度を目標温度に制御するためのより的確な値に設定され
るようになる。

【００１６】なお、補正量算出手段Ｍ４が、前記予測さ
れた実際の温度と前記目標温度との差を比例積分処理し
て前記補正量を算出するものとすれば、その比例積分処
理に際しての比例項の定数として、上記リアルタイムに
て算出されるモデル定数を用いることができる。

【００１７】また、内燃機関の運転中に燃料カットが行
われた場合には、排気温度等が、予測できるある一定の
温度に収束されるようになることに鑑み、更にこうした
温度制御装置において、（ｃ）内燃機関の運転中に燃料
カットが行われたとき、前記対象箇所のそのときに推定
される温度を基準にして前記応答遅れを見込んだ温度セ
ンサのモデルのモデル定数を算出するセンサモデル定数
算出手段Ｍ１７を具え、（ｄ）前記温度予測手段Ｍ３
は、この算出される最新のモデル定数を有するセンサモ
デルの逆モデルを用いて前記対象箇所の実際の温度を予
測するものとすれば、温度予測手段Ｍ３が用いる温度セ
ンサＭ２についてのモデル定数に、機関状態の経時的変
化等に起因するずれが生じる場合であっても、その予測
される温度についての信頼性は良好に維持されるように
なる。勿論このことは、上記温度予測装置についても同
様のことがいえる。

【００１８】また更に、これら温度予測装置及び温度制
御装置において、（ｅ）前記対象箇所の流体流速を検出
する流速検出手段と、この検出された流速に基づいて前
記応答遅れを見込んだ温度センサのモデルのモデル定数
をリアルタイム算出するセンサモデル定数算出手段とを
具え、（ｆ）前記温度予測手段Ｍ３は、このリアルタイ
ムでモデル定数算出された温度センサモデルの逆モデル
を用いて前記対象箇所の実際の温度を予測するものとす
れば、内燃機関が如何なる運転状態にあっても、より信
頼性の高い温度予測が可能となり、且つ、より精度の高
い温度制御が可能となる。

【００１９】なお、上記（ｃ）及び（ｄ）の手段と上記
（ｅ）及び（ｆ）の手段とは、それら双方を併用するこ
とも勿論可能である。

【００２０】

【実施例】図１に、この発明にかかる内燃機関の温度制
御装置の第１の実施例を示す。この実施例の装置は、車
両に搭載される内燃機関（エンジン）の排気ガス中に含
まれる有害ガス成分を無害な成分に清浄化する前述した
触媒を対象として、同触媒の温度を温度センサにより検
出するとともに、この検出された温度に基づきエンジン
に供給する燃料量を操作、補正することで、該対象とす
る触媒の温度を目標温度に制御する装置である。エンジ
ンに供給する燃料量を増量することで排気ガスの温度を
下げ、ひいては触媒自身の温度を下げることができるこ
とはよく知られている。

【００２１】まず、図１を参照して、この実施例におい
て制御対象とするエンジン及びその触媒の概略構成を説
明する。同図１に示されるように、このエンジンは、エ
アクリーナ（図示せず）の下流側にスロットル弁３が備
えられている。このスロットル弁３には、同スロットル
弁３の開度を検出するスロットルセンサ４が設けられて
いる。

【００２２】また、スロットル弁３の下流にはサージタ
ンク５が設けられている。このサージタンク５には、エ
ンジン負圧を検出する圧力センサ１が設けられている。
なおこの実施例では、この圧力センサ１によって、エン
ジンが吸入する空気量を間接的に検出するようにしてい
る。また、この吸入空気の温度は同サージタンク５に配
設された吸気温センサ２によって検出される。

【００２３】更に、このサージタンク５には、インテー
クマニホールド６が連結されており、このインテークマ
ニホールド６の他方端は更に、エンジン本体８の燃焼室
８Ａに接続されている。インテークマニホールド６に
は、同インテークマニホールド６内に燃料を噴射供給す
るための燃料噴射弁７が配設され、エンジン本体８に
は、点火プラグ９、及びエンジン冷却水温を検出するた
めの冷却水温センサ１０がそれぞれ配設されている。

【００２４】他方、エンジンの燃焼室８Ａは、エキゾー
ストマニホールド１１を介して、三元触媒を充填した触
媒コンバータ（触媒）１２に接続されている。この触媒
コンバータ（触媒）１２が、エンジンの排気ガス中に含
まれる有害ガス成分を無害な成分に清浄化する装置であ
ることは上述した通りである。ここで、エキゾーストマ
ニホールド１１には、排気温度センサ１３が取り付けら
れており、該排気温度センサ１３によって、エキゾース
トマニホールド１１を通って排気されるガスの温度が検
出される。また、触媒コンバータ（触媒）１２にも触媒
温度センサ１４が取り付けられており、該触媒温度セン
サ１４を通じて触媒コンバータ（触媒）１２自身の温度
が検出される。

【００２５】また、エンジン本体８に配設されている上
記点火プラグ９は、ディストリビュータ１５に電気的に
接続されている。ディストリビュータ１５はまた、イグ
ナイタ１６に接続され、これら点火プラグ９、ディスト
リビュータ１５及びイグナイタ１６によって、図１に例
示したエンジンの点火装置が構成されている。また、デ
ィストリビュータ１５には、ピックアップと、ディスト
リビュータシャフトに固定されたシグナルロータとで構
成された、気筒判別センサ１７、及びエンジン回転数セ
ンサ１８が配設されている。気筒判別センサ１７は、当
該エンジンが例えば４気筒エンジンであれば、クランク
角１８０度毎に、気筒判別信号を制御回路２０に対して
出力し、当該エンジンが例えば６気筒エンジンであれ
ば、クランク角１２０度毎に、気筒判別信号を制御回路
２０に対して出力するセンサである。また、エンジン回
転数センサ１８は、例えばクランク角３０度毎に、当該
エンジンの回転数に比例したクランク角信号を制御回路
２０に対して出力するセンサである。

【００２６】制御回路２０は、周知のＣＰＵ、ＲＡＭ、
ＲＯＭ、バックアップＲＡＭ、入出力ポート等を具える
マイクロコンピュータによって構成されており、特に上
述のように、触媒１２を対象として、同触媒１２の温度
を触媒温度センサ１４により検出するとともに、この検
出された温度に基づきエンジンに供給する燃料量を操
作、補正することで、該対象とする触媒１２の温度を目
標温度に制御するこの実施例の装置においては、図２に
示されるように、触媒温度予測部２１、補正量算出部２
２、及び掛算器２３を機能的に具える回路として構成さ
れる。

【００２７】以下、制御回路２０を構成するこれら各部
の機能、並びに動作について順に説明する。触媒温度予
測部２１は、上記触媒温度センサ１４によって検出され
る触媒温度Ｔｅｘｓに基づいて、同センサ１４自身の一
次遅れを見込んだ触媒１２の実際の温度Ｔｅｘを予測す
る部分である。以下に、その予測手法を示す。

【００２８】制御回数を示す変数をｉ、触媒温度センサ
１４についてのモデル定数をａとして、同触媒温度セン
サ１４の応答遅れを表すと次式のようになる。

【００２９】

【数５】

【００３０】これは、実際の触媒温度Ｔｅｘから（１−
ａ）／（Ｚ−ａ）の一次遅れをもってセンサ温度Ｔｅｘ
ｓが検出されることを表すものであり、これを図式化す
ると図３（ａ）のようになる。ただしここでは、センサ
温度Ｔｅｘｓから実際の触媒温度を推定するものである
ことから、同図３（ｂ）に示すような逆モデルを考え
る。この逆モデルは、上記（５）式から

【００３１】

【数６】

【００３２】となる。よって、求める触媒温度Ｔｅｘ
は、

【００３３】

【数７】

【００３４】として得られるようになる。ただし、（ｉ
＋１）といった未来の情報は使用できないため、ここで
はこれを

【００３５】

【数８】

【００３６】として近似する。このように、上記モデル
定数ａとして適切な値さえ設定することができれば、今
回のセンサ温度Ｔｅｘｓ（ｉ）と前回のセンサ温度Ｔｅ
ｘｓ（ｉ−１）とによって、その時点での実際の触媒温
度Ｔｅｘ（ｉ）が予測されるようになる。この触媒温度
予測部２１を通じて予測された触媒温度Ｔｅｘは、補正
量算出部２２に対して与えられる。なお、この実施例に
おいては、上記モデル定数ａについての適切な値が実験
等を通じて予め求められ、この求められたモデル定数ａ
が同触媒温度予測部２１に対して適宜に記憶保持されて
いるものとする。

【００３７】補正量算出部２２は、上記予測された実際
の触媒温度Ｔｅｘと目標とする触媒温度ＴＲとの差に基
づいて、アクチュエータとしての上記燃料噴射弁７の操
作量ＴＡＵに対する補正量Ｆｅｘを算出する部分であ
る。以下に、その補正手法の一例を示す。

【００３８】この実施例の装置では、上記実際の触媒温
度Ｔｅｘと目標とする触媒温度ＴＲとの差をいわゆる比
例積分微分（ＰＩＤ）制御して、上記燃料噴射弁７の操
作量ＴＡＵに対する補正量Ｆｅｘを求めるものとする。
ここに、補正量算出部２２では、上記差が

【００３９】

【数９】

【００４０】として与えられるものとすれば、比例項ｕ
1 （ｉ）については、

【００４１】

【数１０】

【００４２】としてこれを求め、積分項ｕ2 （ｉ）につ
いては、

【００４３】

【数１１】

【００４４】としてこれを求め、そして微分項ｕ3
（ｉ）については、

【００４５】

【数１２】

【００４６】としてこれを求めた後、上記補正量Ｆｅｘ
を

【００４７】

【数１３】

【００４８】として求めるようになる。なおここで、上
記Ｋｐ、Ｋｉ、及びＫｄは何れも、予め適合設定される
定数である。この補正量算出部２２によって算出された
補正量Ｆｅｘは、掛算器２３に対して与えられる。

【００４９】掛算器２３は、上記算出された補正量Ｆｅ
ｘと、アクチュエータとしての上記燃料噴射弁７の操作
量について予め求められた操作量ＴＡＵとを掛算するこ
とにより、基準の操作量ＴＡＵを操作量ＴＡＵ’として
補正する部分である。すなわち、この実施例の装置にお
いて上記触媒１２の温度Ｔｅｘを目標温度ＴＲに制御す
るための燃料噴射弁操作量（すなわち燃料噴射量）ＴＡ
Ｕ’は、該掛算器２３を通じて、

【００５０】

【数１４】

【００５１】として与えられるようになる。なお、上記
基準操作量ＴＡＵは、周知の燃料噴射制御装置等を通じ
て、エンジン８の運転状態に応じたその都度の好適な値
として求められている燃料噴射弁７の操作量（燃料供給
量）である。

【００５２】図４〜図７は、この制御回路２０が触媒１
２の温度を制御する上で実際に行う処理についてその処
理手順を示したものであり、以下、これら図４〜図７を
併せ参照して、該第１の実施例の装置全体としての動作
を更に詳述する。

【００５３】図４は、この実施例の装置において、制御
回路２０が上記温度制御を行うために、例えば１００ｍ
ｓ毎のタイマ割り込みにて実行する処理の処理ルーチン
（タイマ割込ルーチン１００）を示す。

【００５４】すなわち、上記のタイマ割り込みに基づい
てこのタイマ割込ルーチン１００に入った制御回路２０
は、まず、触媒温度予測部２１を通じて、実触媒温度の
予測処理を実行する（ステップ１１０）。この実触媒温
度予測ルーチン１１０については、図５にその詳細を示
している。

【００５５】図５に示される該実触媒温度予測ルーチン
１１０において、制御回路２０は、触媒温度センサ１４
から出力される現在の触媒温度Ｔｅｘｓ（ｉ）を取り込
む（ステップ１１１）。そして、同触媒温度予測部２１
内に保持されているモデル定数ａを用い、該制御回路２
０内のＲＡＭ若しくはバックアップＲＡＭに保持されて
いるとする前回の検出触媒温度Ｔｅｘｓ（ｉ−１）とと
もに先の（８）式の演算を実行して、触媒１２のそのと
きの実際の温度（推定触媒温度）Ｔｅｘ（ｉ）を算出す
る（ステップ１１２）。

【００５６】こうして実際の触媒温度Ｔｅｘ（ｉ）を予
測した制御回路２０は、次に、この予測した触媒温度Ｔ
ｅｘ（ｉ）を補正量算出部２２に与え、該補正量算出部
２２を通じて補正量（Ｆｅｘ）の計算処理を実行する
（図４ステップ１２０）。この補正量の計算ルーチン１
２０については、図６にその詳細を示している。

【００５７】図６に示される補正量の計算ルーチン１２
０において、制御回路２０は、目標温度ＴＲと上記予測
された触媒温度Ｔｅｘとから、先の（９）式に基づい
て、それらの差ｅ（ｉ）をまず求め（ステップ１２
１）、次いで先の（１０）式、（１１）式、及び（１
２）式を順次実行して、比例項ｕ1 （ｉ）、積分項ｕ2
（ｉ）、及び微分項ｕ3 （ｉ）の各補正値を求める（ス
テップ１２２〜１２４）。そしてその後、これら求めた
各補正値ｕ1 （ｉ）、ｕ2 （ｉ）、及びｕ3 （ｉ）を先
の（１３）式に基づき加算して、補正量Ｆｅｘ（ｉ）を
決定する（ステップ１２５）。この決定した補正量Ｆｅ
ｘ（ｉ）も、同制御回路２０内のＲＡＭ若しくはバック
アップＲＡＭに保存される。

【００５８】制御回路２０は、以上説明した「実触媒温
度の予測」、及び「補正量の計算」といった各処理を、
上述のように、例えば１００ｍｓ毎のタイマ割り込みが
発生する都度、実行する。

【００５９】図７は、この実施例の装置において、同じ
く制御回路２０が上記温度制御を行う上で実行するメイ
ンルーチンを示したものである。すなわち制御回路２０
は、このメインルーチン１０００において、上記ＲＡＭ
若しくはバックアップＲＡＭに保存されている補正量Ｆ
ｅｘ（ｉ）を読み込み（ステップ１１００）、この読み
込んだ補正量Ｆｅｘ（ｉ）を掛算器２３に与える。そし
て、先の（１４）式に基づいて、燃料噴射弁７の前記基
準操作量（燃料の基準噴射量）ＴＡＵを補正する（ステ
ップ１２００）。

【００６０】このように、第１の実施例の装置によれ
ば、こうしたメインルーチン１０００の実行、並びにそ
の繰り返しによって、触媒１２に対する温度制御が円滑
に実行されることとなる。

【００６１】図８に、この発明にかかる内燃機関の温度
制御装置の第２の実施例を示す。ただし、この第２の実
施例の装置においても、その基本的な構成は先の図１に
示される構成と同様であり、ここではその特徴となる部
分である制御回路２０の構成のみを示す。

【００６２】また、この図８において、先の図２に示し
た要素と同一若しくは対応する要素には同一若しくは対
応する符号を付して示しており、特に同一の要素につい
てはその重複する説明を割愛する。

【００６３】さて、この図８に示されるように、この第
２の実施例の装置の制御回路２０では、制御対象モデル
定数算出部２４を新たに具えるとともに、そこで算出さ
れたモデル定数α、β、及びγが補正量算出部２２’に
対して与えられるようになっている。

【００６４】ここで、制御対象モデル定数算出部２４
は、触媒温度センサ１４により検出される温度Ｔｅｘ
ｓ、及び上記補正量算出部２２によって算出された補正
量Ｆｅｘをもとに、制御対象モデルのモデル定数をリア
ルタイムにて算出する部分である。以下に、その算出手
法を示す。

【００６５】制御対象モデルのモデル定数をα、β、及
びγ（このうち、定数αは触媒温度センサ１４の時定
数、定数β及びγは、触媒１２の物理的な位置条件や各
種外乱等を含む未知定数とする）、また制御回数を示す
変数をｉとするとき、触媒温度センサ１４により検出さ
れる温度Ｔｅｘｓについての一次遅れを表すと、次式の
ようになる。

【００６６】

【数１５】

【００６７】ここで、この（１５）式におけるモデル定
数α、β、及びγは何れも未知数であることからこれら
を推定値として書き代え、且つ同式を既知信号と未知信
号とに分離すると

【００６８】

【数１６】

【００６９】となる。そしてここでは、未知数である
α、β、及びγの各推定値を逐次最小２乗法によって求
める。すなわち、Θをパラメータベクトル、またＷを測
定値ベクトルとして、

【００７０】

【数１７】

【００７１】とおいたとき、

【００７２】

【数１８】

【００７３】であれば、ｉ→∞の条件で

【００７４】

【数１９】

【００７５】が保証されるようになる。このため、上記
（１８）式のアルゴリズムを用いることで、未知数であ
るモデル定数α、β、及びγが求まることとなる。そこ
でここでは、この（１８）式をリアルタイムにて実行
し、その求まる値を便宜上、ここで求めるモデル定数α
（ｉ）、β（ｉ）、及びγ（ｉ）とする。ただし、この
（１８）式において、Γは、

【００７６】

【数２０】

【００７７】であって、

【００７８】

【数２１】

【００７９】を初期値とする３×３の対称行列である。
また、補正量算出部２２’は、こうしてリアルタイムに
て算出され、修正されるモデル定数を用いて補正量Ｆｅ
ｘを算出するように構成されている。

【００８０】次に、この補正量算出部２２’における上
記モデル定数の利用態様について説明する。上記第１の
実施例の装置では、制御回路２０を構成する補正量算出
部２２が、上記実際の触媒温度Ｔｅｘと目標とする触媒
温度ＴＲとの差をいわゆる比例積分微分（ＰＩＤ）制御
して、上記燃料噴射弁７の操作量（燃料噴射量）ＴＡＵ
に対する補正量Ｆｅｘを求めるに際し、比例項、積分
項、及び微分項の全てに対して各々固定の定数Ｋｐ、Ｋ
ｉ、及びＫｄを用いるようにした。しかし、これらの補
正量のうち、比例項については、その比例定数Ｋｐを上
記算出されるモデル定数で置き換えることができる。こ
の第２の実施例の装置では、こうした意図のもとに、比
例定数Ｋｐを上記算出されるモデル定数で置き換えるよ
うにしている。以下に、その置換手法を示す。

【００８１】まず、先の（１５）式のモデル式を変形し
て、補正量Ｆｅｘの項を導出すると次式のようになる。

【００８２】

【数２２】

【００８３】ここで、補正量Ｆｅｘｏにて補正している
ときの触媒温度センサ１４による検出温度が温度Ｔｅｘ
ｓｏであるとして、この（２２）式に

【００８４】

【数２３】

【００８５】を代入して整理すれば、

【００８６】

【数２４】

【００８７】となる。したがって、比例項の比例定数Ｋ
ｐは、

【００８８】

【数２５】

【００８９】として、前記リアルタイムにて算出、修正
されるモデル定数α．βで置き換えることができるよう
になる。またこうしたモデル定数を用いて補正量Ｆｅｘ
を算出するようにすることで、その算出される補正量Ｆ
ｅｘも、経時変化等に影響されない、更に精度の高い情
報となる。

【００９０】図９〜図１２は、この第２の実施例の装置
の制御回路２０が触媒１２の温度を制御する上で実際に
行う処理についてその処理手順を示したものであり、以
下、これら図９〜図１２を併せ参照して、該第２の実施
例の装置全体としての動作を更に詳述する。

【００９１】図９は、この第２の実施例の装置におい
て、制御回路２０が上記温度制御を行うために、例えば
１００ｍｓ毎のタイマ割り込みにて実行する処理の処理
ルーチン（タイマ割込ルーチン２００）を示す。

【００９２】すなわち、上記のタイマ割り込みに基づい
てこのタイマ割込ルーチン２００に入った制御回路２０
は、まず、触媒温度予測部２１を通じて、実触媒温度の
予測処理を実行する（ステップ２１０）。この実触媒温
度予測ルーチン２１０については、図１０にその詳細を
示している。

【００９３】図１０に示される該実触媒温度予測ルーチ
ン２１０において、制御回路２０は、触媒温度センサ１
４から出力される現在の触媒温度Ｔｅｘｓ（ｉ）を取り
込む（ステップ２１１）。そして、同触媒温度予測部２
１内に保持されている前記センサのモデル定数ａを用
い、該制御回路２０内のＲＡＭ若しくはバックアップＲ
ＡＭに保持されているとする前回の検出触媒温度Ｔｅｘ
ｓ（ｉ−１）とともに先の（８）式と同様の演算を実行
して、触媒１２のそのときの実際の温度（推定触媒温
度）Ｔｅｘ（ｉ）を算出する（ステップ２１２）。

【００９４】こうして実際の触媒温度Ｔｅｘ（ｉ）を予
測した制御回路２０は次に、この予測した触媒温度Ｔｅ
ｘ（ｉ）を補正量算出部２２’に与え、該補正量算出部
２２’を通じて補正量（Ｆｅｘ）の計算処理を実行する
（図９ステップ２２０）。この補正量の計算ルーチン１
２０については、図１１にその詳細を示している。

【００９５】図１１に示される補正量の計算ルーチン２
２０において、制御回路２０は、目標温度ＴＲと上記予
測された触媒温度Ｔｅｘとから、先の（９）式に基づい
て、それらの差ｅ（ｉ）をまず求めた後（ステップ２２
１）、比例項ｕ1 については、

【００９６】

【数２６】

【００９７】として、前記リアルタイムにて算出、修正
されたモデル定数を用いてその補正値を算出する（ステ
ップ２２２）。以降は、先の図６に示した補正量計算ル
ーチン１２０と同様、（１１）式、及び（１２）式を順
次実行して、積分項ｕ2 （ｉ）、及び微分項ｕ3 （ｉ）
の各補正値を求め（ステップ２２３〜２２４）、これら
求めた各補正値ｕ1 （ｉ）、ｕ2 （ｉ）、及びｕ3
（ｉ）を先の（１３）式に基づき加算して、補正量Ｆｅ
ｘ（ｉ）を決定する（ステップ２２５）。こうして決定
される補正量Ｆｅｘ（ｉ）が、経時変化等に影響されな
い精度の高い情報となることは上述した通りである。こ
の決定した補正量Ｆｅｘ（ｉ）も、制御回路２０内のＲ
ＡＭ若しくはバックアップＲＡＭに保存される。

【００９８】こうして補正量Ｆｅｘを決定した制御回路
２０は、次に、この決定した補正量Ｆｅｘ（正確には、
ＲＡＭ若しくはバックアップＲＡＭに保存されている３
回前の補正量Ｆｅｘ（ｉ−３））と、触媒温度センサ１
４から取り込んだ現在の触媒温度Ｔｅｘｓ（ｉ）とか
ら、制御対象モデル定数算出部２４を通じて、モデル定
数の修正処理を実行する（図９ステップ２３０）。この
モデル定数修正ルーチン２３０については、図１２にそ
の詳細を示している。

【００９９】図１２に示されるモデル定数修正ルーチン
２３０において、制御回路２０はまず、前記対象行列Γ
を先の（２１）式の如く初期化した後（ステップ２３
１）、測定値ベクトルとパラメータベクトルとを先の
（１７）式の如く定め（ステップ２３２、及びステップ
２３３）、これに先の（２０）式に示した対称行列Γを
導入して（ステップ２３４）、先の（１８）式を実行す
る（ステップ２３５）。そして、この結果得られたモデ
ル定数α（ｉ）、β（ｉ）、及びγ（ｉ）を、モデル定
数の修正値として、同制御回路２０内のＲＡＭ若しくは
バックアップＲＡＭに保存する（ステップ２３６）。

【０１００】第２の実施例の装置の制御回路２０は、以
上説明した「実触媒温度の予測」、「補正量の計算」及
び「モデル定数の修正」といった各処理を、上述のよう
に、例えば１００ｍｓ毎のタイマ割り込みが発生する都
度、実行する。

【０１０１】なお、先の図７に示したメインルーチン１
０００については、この第２の実施例の装置においても
同様に実行されるものであり、ここでの重複する説明は
割愛する。

【０１０２】このように、第２の実施例の装置では、エ
ンジンの実際の要求に見合った制御対象モデルとしての
モデル定数をリアルタイムにて算出し、修正し、且つこ
のリアルタイムにて修正されたモデル定数を用いてその
都度の補正量Ｆｅｘを算出するようにしていることか
ら、製造工差や経時的な変化などに起因する制御対象モ
デルのばらつき、変動といったようなものも自ずと吸収
されるようになる。

【０１０３】次に、図１３に、この発明にかかる内燃機
関の温度制御装置の第３の実施例を示す。この第３の実
施例の装置においても、その基本的な構成は先の図１に
示される構成と同様であり、ここでもその特徴となる部
分である制御回路２０の構成のみを示す。

【０１０４】また、この図１３においても、先の図２に
示した要素と同一若しくは対応する要素には同一若しく
は対応する符号を付して示している。さて、この図１３
に示す触媒温度予測部２１’も、触媒温度センサ１４に
よって検出される触媒温度Ｔｅｘｓに基づいて、同セン
サ１４自身の一次遅れを見込んだ触媒１２の実際の温度
Ｔｅｘを予測する部分である。ただしこの触媒温度予測
部２１’では、先の実施例における触媒温度予測部２１
とは異なるセンサモデルに基づいてその温度予測を行う
ものであり、以下に、その予測手法を示す。

【０１０５】ここでは、触媒温度センサ１４についての
モデル定数をａ1 、ｂ1 、ｂ2 とし、また制御回数を示
す変数をｉとして、同触媒温度センサ１４の応答遅れを
表す。これは次式のようになる。

【０１０６】

【数２７】

【０１０７】これは、実際の触媒温度Ｔｅｘから（ｂ1
Ｚ＋ｂ2 ）／（Ｚ−ａ1 ）の一次遅れをもってセンサ温
度Ｔｅｘｓが検出されることを表すものであり、これを
図式化すると図１４（ａ）のようになる。ただし、ここ
でも先の実施例と同様、センサ温度Ｔｅｘｓから実際の
触媒温度を推定するものであることから、同図１４
（ｂ）に示すような逆モデルを考える。この逆モデル
は、上記（２７）式から

【０１０８】

【数２８】

【０１０９】となる。よって、求める触媒温度Ｔｅｘ
は、

【０１１０】

【数２９】

【０１１１】として得られるようになる。ただしこの実
施例の装置では、更に精度を上げるために、外乱ｃ1 を
導入して、

【０１１２】

【数３０】

【０１１３】として用いるものとする。このように、上
記モデル定数ａ1 、ｂ1 、ｂ2 、ｃ1 として適切な値さ
え設定することができれば、今回のセンサ温度Ｔｅｘｓ
（ｉ）と前回のセンサ温度Ｔｅｘｓ（ｉ−１）、及び触
媒温度予測部２１’自らによる前回の触媒予測温度Ｔｅ
ｘ（ｉ−１）とによって、その時点での実際の触媒温度
Ｔｅｘ（ｉ）が予測されるようになる。そして、この触
媒温度予測部２１’を通じて予測された触媒温度Ｔｅｘ
が、補正量算出部２２に対して与えられるようになる。
なお、この第３の実施例においても、上記モデル定数ａ
1 、ｂ1 、ｂ2 、ｃ1 についての適切な値は実験等を通
じて予め求められ、これら求められたモデル定数ａ1 、
ｂ1 、ｂ2、ｃ1 が同触媒温度予測部２１’に対して適
宜に記憶保持されているものとする。

【０１１４】補正量算出部２２は、上記予測された実際
の触媒温度Ｔｅｘと目標とする触媒温度ＴＲとの差に基
づいて、アクチュエータとしての燃料噴射弁７の操作量
ＴＡＵに対する補正量Ｆｅｘを算出する部分である。

【０１１５】また、掛算器２３は、上記算出された補正
量Ｆｅｘと、アクチュエータとしての燃料噴射弁７の操
作量について予め求められた操作量ＴＡＵとを掛算する
ことにより、基準の操作量ＴＡＵを操作量ＴＡＵ’とし
て補正する部分である。

【０１１６】これら補正量算出部２２及び掛算器２３は
何れも、先の第１の実施例の装置のものと同じものであ
り、その詳細についての重複する説明は割愛する。次
に、この第３の実施例の装置全体としての動作を説明す
る。

【０１１７】この第３の実施例の装置においても、制御
回路２０は、上記温度制御を行うために例えば１００ｍ
ｓ毎のタイマ割り込みにてタイマ割込ルーチンを実行す
る。ただし、このタイマ割り込みルーチンは、先の図４
に示した第１の実施例の装置のタイマ割り込みルーチン
１００に準ずるものである。

【０１１８】すなわち、上記のタイマ割り込みに基づい
てこのタイマ割込ルーチンに入った制御回路２０は、ま
ず、触媒温度予測部２１’を通じて、実触媒温度の予測
処理を実行する。この第３の実施例の装置による実触媒
温度予測ルーチンについては、ルーチン３１０として図
１５にその詳細を示している。

【０１１９】図１５に示される該実触媒温度予測ルーチ
ン３１０において、制御回路２０は、触媒温度センサ１
４から出力される現在の触媒温度Ｔｅｘｓ（ｉ）を取り
込む（ステップ３１１）。そして、同触媒温度予測部２
１’内に保持されているモデル定数ａ1 、ｂ1 、ｂ2 、
ｃ1 を用い、該制御回路２０内のＲＡＭ若しくはバック
アップＲＡＭに保持されているとする前回の検出触媒温
度Ｔｅｘｓ（ｉ−１）並びに同触媒温度予測部２１’に
よる前回の予測温度Ｔｅｘ（ｉ−１）とともに先の（３
０）式の演算を実行して、触媒１２のそのときの実際の
温度（推定触媒温度）Ｔｅｘ（ｉ）を算出する（ステッ
プ３１２）。

【０１２０】こうして実際の触媒温度Ｔｅｘ（ｉ）を予
測した制御回路２０は、次に、この予測した触媒温度Ｔ
ｅｘ（ｉ）を補正量算出部２２に与え、該補正量算出部
２２を通じて補正量（Ｆｅｘ）の計算処理を実行する。
この補正量の計算ルーチンは、先の図６に示した第１の
実施例の装置の補正量計算ルーチン１２０に準ずるもの
となっている。

【０１２１】制御回路２０は、こうした「実触媒温度の
予測」、及び「補正量の計算」といった各処理を、上述
のように、例えば１００ｍｓ毎のタイマ割り込みが発生
する都度、実行する。

【０１２２】そして、先の図７に示したメインルーチン
１０００が、この第３の実施例の装置においても同様に
実行されて、先の（１４）式に基づく基準操作量（燃料
の基準噴射量）ＴＡＵの補正が行われる。

【０１２３】このように、第３の実施例の装置によって
も、メインルーチン１０００の実行、並びにその繰り返
しによって、触媒１２に対する温度制御が円滑に実行さ
れるようになる。しかもこの第３の実施例の装置では、
触媒温度センサ１４に対し先の（３０）式に示したよう
なモデル化を行っていることから、その予測される温度
についての精度も更に高いものとなる。

【０１２４】図１６に、この発明にかかる内燃機関の温
度制御装置の第４の実施例を示す。この第４の実施例の
装置においても、その基本的な構成は先の図１に示され
る構成と同様であり、ここでもその特徴となる部分であ
る制御回路２０の構成のみを示す。

【０１２５】さて、この第４の実施例の装置は、同図１
６からも明らかなように、先の第３の実施例の装置に、
同じく先の第２の実施例の装置を組み合わせた構成を有
している。

【０１２６】すなわちこの第４の実施例の装置におい
て、触媒温度予測部２１’は、触媒温度センサ１４に対
し先の（３０）式に示したモデル化を行って触媒１２の
実際の温度を予測する部分であり、制御対象モデル定数
算出部２４は、触媒温度センサ１４により検出される温
度Ｔｅｘｓ、及び補正量算出部２２’によって算出され
た補正量Ｆｅｘをもとに、制御対象モデルのモデル定数
α、β、及びγをリアルタイムにて算出する部分であ
り、そして補正量算出部２２’は、こうしてリアルタイ
ムにて算出され、修正されるモデル定数α、β、及びγ
を用いて上記補正量Ｆｅｘを算出する部分である。

【０１２７】したがって、この第４の実施例の装置全体
としても、その制御回路２０は、 （１）図９に示したタイマ割り込みルーチン２００に準
じてタイマ割り込みルーチンを繰り返し実行する。 （２）このタイマ割り込みルーチンにおいて、実触媒温
度の予測に際しては、図１５に示した実触媒温度予測ル
ーチン３１０に準じた処理を実行する。 （３）同タイマ割り込みルーチンにおいて、補正量の計
算に際しては、図１１に示した補正量の計算ルーチン２
２０に準じた処理を実行する。 （４）同タイマ割り込みルーチンにおいて、制御対象モ
デルのモデル定数修正に際しては、図１２に示したモデ
ル定数の修正ルーチン２３０に準じた処理を実行する。 （５）そして、図７に示したメインルーチン１０００を
これまでの実施例の装置と同様に繰り返し実行する。 といった態様で、触媒１２の温度制御を行うこととな
る。

【０１２８】このため、この第４の実施例の装置によれ
ば、先の第３の実施例の装置による効果と先の第２の実
施例の装置による効果とが加味されて、高い精度のもと
に同触媒１２の温度を予測することができるとともに、
製造工差や経時的な変化などに起因する制御対象モデル
のばらつき、変動といったようなものも良好に吸収する
ことができるようになる。

【０１２９】ところで、上記第１〜第４の実施例の装置
では何れも、触媒温度センサ１４の一次遅れを見込んだ
挙動を予めモデル化するとともに、そのモデルについて
実験等により求めたモデル定数（センサモデル定数）を
用いて、制御対象とする部分の温度を即座に予測するよ
うにした。この手法は、理想とされるセンサモデル定数
にずれさえ生じなければ、簡便で、確かに有効な手法で
はあるが、同センサモデル定数に機関状態の経時的変化
等に起因するずれが生じる場合には、それに基づき予測
される温度にも自ずと誤差が生じることとなる。

【０１３０】そこで以下に、このような予測誤差をも良
好に回避することのできる実施例を更に示す。例えば、
エンジン回転数が比較的高く、スロットルバルブが全閉
している、いわゆるエンジンブレーキ状態にあるとき、
或いはエンジンの回転数が設定値以上となるときには、
燃料の噴射を停止する燃料カットが実施される。そし
て、エンジンの運転中にこうした燃料カットが行われる
と、その排気温度は下がり、やがてある一定の温度に収
束されるようになる。

【０１３１】したがってこの場合、上記収束される温度
を基準として、その使用される温度センサをモデル化す
ることができるようになる。また、そのモデル化の都
度、モデル定数を修正するようにすれば、たとえ同モデ
ル定数に機関状態の経時的変化等に起因するずれが生じ
る場合であっても、上記予測される温度についての信頼
性は良好に維持されるようになる。

【０１３２】なおこの場合、排気温度でも、またこれま
で述べた触媒温度でも、燃料カットによって一定温度に
収束されるようになることは同様であるが、触媒温度の
場合にはこの一定温度に収束されるまでの時間がより長
くかかるため、ここでは排気温度を対象としてその温度
制御を行うようにすることがより望ましい。

【０１３３】図１７に、こうした原理に基づいて構成し
た、この発明にかかる内燃機関の温度制御装置の第５の
実施例を示す。ただし、この第５の実施例の装置におい
ても、エキゾーストマニホールド１１に配設される排気
温度センサ１３を用いて排気温度の制御を行う以外、そ
の基本的な構成は先の図１に示される構成と同様であ
り、ここでもその特徴となる部分である制御回路２０の
構成を主に示す。

【０１３４】また、この図１７においても、これまでの
実施例で説明した要素と同一の要素には同一の符号を付
して示しており、それら要素についての重複する説明は
割愛する。

【０１３５】さて、この図１７に示されるように、この
第５の実施例の装置の制御回路２０では、センサモデル
定数算出部２５を新たに具えるとともに、そこで算出さ
れたモデル定数ａが排気温度予測部２６に対して与えら
れるようになっている。

【０１３６】ここで、センサモデル定数算出部２５は、
上記燃料カットを実施している旨示す燃料カット信号の
印加に基づいて、排気温度についての該燃料カットによ
り収束されるある一定の温度Ｔを擬似的に定めるととも
に、この定めた温度Ｔを基準として、そのときに排気温
度センサ１３を通じて検出されている温度Ｔｅｘｓの同
温度Ｔに達するまでの挙動をモデル化する部分である。
そしてこのセンサモデル定数算出部２５では、該モデル
化を実施する都度、同モデルについてのモデル定数（セ
ンサモデル定数）を算出する。以下に、その算出手法を
示す。

【０１３７】ここでは、上記排気温度センサ１３を通じ
て検出されている温度Ｔｅｘｓの挙動（一次遅れ）を先
の（５）式の如くモデル化する。ただし、その精度を更
に上げるべく外乱ｃ1 を導入して、これを次式の如く置
く。

【０１３８】

【数３１】

【０１３９】なお、上記（１−ａ）については、これを
便宜上、定数ｂに置き換える。したがって、このモデル
式は結局、次式のようになる。

【０１４０】

【数３２】

【０１４１】以下では、この（３２）式に基づいて、そ
のモデル定数ａ、ｂ、及びｃ1 を算出する。ここで、こ
の（３２）式におけるモデル定数ａ、ｂ、及びｃ1 は何
れも未知数であることからこれらを推定値として書き代
え、且つ同式を既知信号と未知信号とに分離すると

【０１４２】

【数３３】

【０１４３】となる。そしてここでも、未知数である
ａ、ｂ、及びｃ1 の各推定値を逐次最小２乗法によって
求める。すなわち、Θをパラメータベクトル、またＷを
測定値ベクトルとして、

【０１４４】

【数３４】

【０１４５】とおき、またここで、Ｔｅｘ（ｉ）に先の
収束温度の値Ｔを入れて、

【０１４６】

【数３５】

【０１４７】とおいたとき、

【０１４８】

【数３６】

【０１４９】であれば、ｉ→∞の条件で

【０１５０】

【数３７】

【０１５１】が保証されるようになる。このため、上記
（３６）式のアルゴリズムを用いることで、未知数であ
るモデル定数ａ、ｂ、及びｃ1 が求まることとなる。そ
こでここでは、この（３６）式をリアルタイムにて実行
し、その求まる値を便宜上、ここで求めるモデル定数
ａ、ｂ、及びｃ1 とする。ただし、この（３６）式にお
いて、Γは、

【０１５２】

【数３８】

【０１５３】であって、

【０１５４】

【数３９】

【０１５５】を初期値とする３×３の対称行列である。
また、排気温度予測部２６は、こうして算出され、修正
されるセンサモデル定数のうちの定数ａを用いて、上記
排気温度センサ１３自身の一次遅れを見込んだ排気温度
についての実際の温度Ｔｅｘを予測する部分である。な
おこの予測手法は、先の第１の実施例において（５）式
〜（８）式に基づき説明した予測手法に準ずるものであ
り、ここでの重複する説明は割愛する。

【０１５６】また、この第５の実施例の装置において、
補正量算出部２２’、掛算器２３、及び制御対象モデル
定数算出部２４は何れも、図８に示した第２の実施例の
装置のものと同一のものであり、これら要素の詳細につ
いても、その重複する説明は割愛する。

【０１５７】図１８〜図２０は、この第５の実施例の装
置の制御回路２０が排気温度を制御する上で実際に行う
処理についてその処理手順を示したものであり、以下、
これら図１８〜図２０を併せ参照して、該第５の実施例
の装置全体としての動作を更に詳述する。

【０１５８】図１８は、この第５の実施例の装置におい
て、制御回路２０が上記温度制御を行うために、例えば
１００ｍｓ毎のタイマ割り込みにて実行する処理の処理
ルーチン（タイマ割込ルーチン５００）を示す。

【０１５９】すなわち、上記のタイマ割り込みに基づい
てこのタイマ割込ルーチン５００に入った制御回路２０
は、まず、センサモデル定数算出部２５及び排気温度予
測部２６を通じて、実排気温度の予測処理を実行する
（ステップ５１０）。この実排気温度予測ルーチン５１
０については、図１９にその詳細を示している。

【０１６０】図１９に示される該実排気温度予測ルーチ
ン５１０において、制御回路２０はまず、上記燃料カッ
ト信号に基づいて燃料カットの有無を判断する。その結
果、現在燃料カット中であれば、センサモデル定数算出
部２５を通じて上述した擬似排気温度（擬似排気温度信
号）Ｔを定め（ステップ５１１）、該温度Ｔをもとに、
先の（３１）式或いは（３２）式のモデル化を実行する
（ステップ５１２）。そして制御回路２０は、同センサ
モデル定数算出部２５を通じてセンサモデル定数の修正
処理を実行する（ステップ５１３）。このセンサモデル
定数修正ルーチン５１３については、図２０にその詳細
を示している。

【０１６１】図２０に示されるセンサモデル定数修正ル
ーチン５１３において、制御回路２０はまず、前記対象
行列Γを先の（３９）式の如く初期化した後（ステップ
５１３１）、測定値ベクトルとパラメータベクトルとを
先の（３４）式及び（３５）式の如く定め（ステップ５
１３２、及びステップ５１３３）、これに先の（３８）
式に示した対称行列Γを導入して（ステップ５１３
４）、先の（３６）式を実行する（ステップ５１３
５）。そして、この結果得られたモデル定数ａ、ｂ、及
びｃ1 を、モデル定数の修正値として、同制御回路２０
内のＲＡＭ若しくはバックアップＲＡＭに保存する（ス
テップ５１３６）。

【０１６２】一方、図１９の実排気温度予測ルーチン５
１０において、現在燃料カット中でない旨判断された場
合には、制御回路２０は、排気温度センサ１３から出力
される現在の排気温度Ｔｅｘｓ（ｉ）を取り込む（ステ
ップ５１４）。そして、上記センサモデル定数算出部２
５に保持されているモデル定数ａを読み込み（ステップ
５１５）、該制御回路２０内のＲＡＭ若しくはバックア
ップＲＡＭに保持されているとする前回の検出排気温度
Ｔｅｘｓ（ｉ−１）とともに先の（８）式の演算を実行
して、排気温度についてのそのときの実際の温度（推定
排気温度）Ｔｅｘ（ｉ）を算出する（ステップ５１
６）。

【０１６３】こうして実際の排気温度Ｔｅｘ（ｉ）を予
測した制御回路２０は次に、この予測した排気温度Ｔｅ
ｘ（ｉ）を補正量算出部２２’に与え、該補正量算出部
２２’を通じて補正量（Ｆｅｘ）の計算処理を実行する
（図１８ステップ５２０）。ただし、この補正量の計算
処理、並びに次の制御対象モデル定数の修正処理（ステ
ップ５３０）は、それぞれ先の図１１及び図１２に示し
た第２の実施例の装置による補正量の計算処理ルーチン
２２０及びモデル定数修正ルーチン２３０に準じて実行
される。

【０１６４】また、先の図７に示したメインルーチン１
０００も、この第５の実施例の装置において同様に実行
されるが、ここでの重複する説明は割愛する。このよう
に、第５の実施例の装置によれば、エンジンの実際の要
求に見合った制御対象モデルとしてのモデル定数がリア
ルタイムにて算出、修正され、且つこのリアルタイムに
て修正されたモデル定数に基づいてその都度の補正量Ｆ
ｅｘが算出されることに加え、温度予測するためのセン
サモデル定数も、燃料カットが実施される都度、更新さ
れるようになる。このため、制御対象モデルはもとより
上記センサモデルについても、その製造工差や経時的な
変化などに起因するばらつき、変動といったようなもの
が良好に吸収され、ひいてはより信頼性の高い温度予測
に基づくより正確で迅速な温度制御が実現されるように
なる。

【０１６５】図２１に、上記第５の実施例と同様の原理
に基づいて構成した、この発明にかかる内燃機関の温度
制御装置の第６の実施例を示す。この第６の実施例の装
置においても、エキゾーストマニホールド１１に配設さ
れる排気温度センサ１３を用いて排気温度の制御を行う
以外、その基本的な構成は先の図１に示される構成と同
様であり、ここでもその特徴となる部分である制御回路
２０の構成を主に示す。

【０１６６】さて、同図２１に示されるように、この第
６の実施例の装置の制御回路２０では、センサモデル定
数算出部２５’を具えるとともに、そこで算出されたモ
デル定数ａ1 、ｂ1 、ｂ2 、及びｃ1 が排気温度予測部
２６’に対して与えられるようになっている。

【０１６７】このセンサモデル定数算出部２５’も、機
能的には先の第５の実施例の装置のセンサモデル定数算
出部２５と同様、燃料カット信号の印加に基づいて排気
温度センサ１３についてのモデル化を実施し、そのセン
サモデル定数の更新を行う。ただし、この第６の実施例
の装置のセンサモデル定数算出部２５’では、同センサ
１３について、先の（２７）式に基づくモデル化を実施
してそのモデル定数（センサモデル定数）を算出する。
以下に、その算出手法を示す。

【０１６８】ここでも、更なる精度の向上を狙って、先
の（２７）式のモデル式に対し外乱ｃ1 を導入する。こ
れは次式のようになる。

【０１６９】

【数４０】

【０１７０】以下では、この（４０）式に基づいて、そ
のモデル定数ａ1 、ｂ1 、ｂ2 、ｃ1 を算出する。ここ
で、この（４０）式におけるモデル定数ａ1 、ｂ1 、ｂ
2 、及びｃ1 は何れも未知数であることからこれらを推
定値として書き代え、且つ同式を既知信号と未知信号と
に分離すると

【０１７１】

【数４１】

【０１７２】となる。そしてここでも、未知数であるａ
1 、ｂ1 、ｂ2 、及びｃ1 の各推定値を逐次最小２乗法
によって求める。すなわち、Θをパラメータベクトル、
またＷを測定値ベクトルとして、

【０１７３】

【数４２】

【０１７４】とおき、またここで、Ｔｅｘ（ｉ＋１）及
びＴｅｘ（ｉ）に先の収束温度の値Ｔを入れて、

【０１７５】

【数４３】

【０１７６】とおいたとき、

【０１７７】

【数４４】

【０１７８】であれば、ｉ→∞の条件で

【０１７９】

【数４５】

【０１８０】が保証されるようになる。このため、上記
（４４）式のアルゴリズムを用いることで、未知数であ
るモデル定数ａ1 、ｂ1 、ｂ2 、及びｃ1 が求まること
となる。そこでここでは、この（４４）式をリアルタイ
ムにて実行し、その求まる値を便宜上、ここで求めるモ
デル定数ａ1 、ｂ1 、ｂ2 、及びｃ1 とする。ただし、
この（４４）式において、Γは、

【０１８１】

【数４６】

【０１８２】であって、

【０１８３】

【数４７】

【０１８４】を初期値とする４×４の対称行列である。
排気温度予測部２６’は、こうして算出され、修正され
るセンサモデル定数ａ1 、ｂ1 、ｂ2 、及びｃ1 を用い
て、上記排気温度センサ１３自身の一次遅れを見込んだ
排気温度についての実際の温度Ｔｅｘを予測する部分で
ある。この予測手法は、先の第３の実施例において（２
７）式〜（３０）式に基づき説明した予測手法に準ずる
ものとなる。

【０１８５】また、この第６の実施例の装置において
も、補正量算出部２２’、掛算器２３、及び制御対象モ
デル定数算出部２４は何れも、図８に示した第２の実施
例の装置のものと同一のものである。

【０１８６】図２２及び図２３はそれぞれ、この第６の
実施例の装置の制御回路２０が排気温度を制御する上で
実行する実排気温度予測ルーチン、並びにセンサモデル
定数の修正ルーチンを示したものである。他の全ての処
理は、第５の実施例の装置と同様であり、以下では、こ
の第６の実施例の装置を通じて実行される実排気温度予
測ルーチン、並びにセンサモデル定数の修正ルーチンに
ついてその内容を説明する。

【０１８７】まず、図２２に示される実排気温度予測ル
ーチン６１０において、制御回路２０はまず、上記燃料
カット信号に基づいて燃料カットの有無を判断する。そ
の結果、現在燃料カット中であれば、センサモデル定数
算出部２５’を通じて上述した擬似排気温度（擬似排気
温度信号）Ｔを定め（ステップ６１１）、該温度Ｔをも
とに、先の（４０）式のモデル化を実行する（ステップ
６１２）。そして制御回路２０は、同センサモデル定数
算出部２５’を通じてセンサモデル定数の修正処理を実
行する（ステップ６１３）。このセンサモデル定数修正
ルーチン６１３については、図２３にその詳細を示して
いる。

【０１８８】図２３に示されるセンサモデル定数修正ル
ーチン６１３において、制御回路２０はまず、前記対象
行列Γを先の（４７）式の如く初期化した後（ステップ
６１３１）、測定値ベクトルとパラメータベクトルとを
先の（４２）式及び（４３）式の如く定め（ステップ６
１３２、及びステップ６１３３）、これに先の（４６）
式に示した対称行列Γを導入して（ステップ６１３
４）、先の（４４）式を実行する（ステップ６１３
５）。そして、この結果得られたモデル定数ａ1 、ｂ
1、ｂ2 、及びｃ1 を、モデル定数の修正値として、同
制御回路２０内のＲＡＭ若しくはバックアップＲＡＭに
保存する（ステップ６１３６）。

【０１８９】一方、図２２の実排気温度予測ルーチン６
１０において、現在燃料カット中でない旨判断された場
合には、制御回路２０は、排気温度センサ１３から出力
される現在の排気温度Ｔｅｘｓ（ｉ）を取り込む（ステ
ップ６１４）。そして、上記センサモデル定数算出部２
５’に保持されているモデル定数ａ1 、ｂ1 、ｂ2 、及
びｃ1 を読み込み（ステップ６１５）、該制御回路２０
内のＲＡＭ若しくはバックアップＲＡＭに保持されてい
るとする前回の検出排気温度Ｔｅｘｓ（ｉ−１）ととも
に先の（３０）式の演算を実行して、排気温度について
のそのときの実際の温度（推定排気温度）Ｔｅｘ（ｉ）
を算出する（ステップ６１６）。

【０１９０】このように、この第６の実施例の装置で
は、より精密なセンサモデルを構築して排気温度の予測
を行うものであり、先の第５の実施例の装置よりも更に
精度の高い温度予測を行うことができるようになる。

【０１９１】なお、これら第５及び第６の実施例の装置
では何れも、制御対象モデル定数をリアルタイム算出し
て補正量Ｆｅｘに還元させる装置に対して、燃料カット
時にセンサモデル定数の更新を行う装置を適用した場合
について示したが、この燃料カット時にセンサモデル定
数の更新を行う装置が、先の第１或いは第３の実施例の
装置の如く、制御対象モデル定数を算出しない装置に対
しても同様に適用できるものであることは勿論である。

【０１９２】また、これら第５及び第６の実施例の装置
であっても、第１〜第４の実施例の装置の如く、その制
御対象を触媒温度に設定することは勿論可能である。次
に、図２４に、この発明にかかる内燃機関の温度予測装
置を用いた温度制御装置の第７の実施例を示す。

【０１９３】この第７の実施例では、触媒温度センサの
モデルとして、先の第３の実施例において採用した（２
７）式のモデルを採用するとともに、同モデルのモデル
定数を、流体（ここではガス）の流速に基づいてリアル
タイム算出する装置について説明する。

【０１９４】ただし、この第７の実施例の装置において
も、その基本的な構成は先の図１に示される構成と同様
であり、ここでもその特徴となる部分である制御回路２
０の構成のみを示す。

【０１９５】また、この図２４において、先の図１３に
示した要素と同一若しくは対応する要素には同一若しく
は対応する符号を付して示している。さて、この第７の
実施例の装置において、制御回路２０は、エンジンの運
転状態に応じて触媒温度センサ１４の時定数を算出し、
この算出された時定数により求められた温度予測モデル
のモデル定数を用いて実際の触媒温度を予測する。

【０１９６】ここで、流速検出部２８は、排気ガスの流
速を検出する部分であり、触媒温度センサ時定数算出部
２７は、この検出された流速に応じて触媒温度センサ１
４の時定数（センサ時定数）τを算出する部分である。
以下に、該センサ時定数τの算出手法を示す。

【０１９７】一般に、流体の温度を測定する場合、セン
サ時定数τは、センサ素子の密度ρ、比熱ｃ、半径ｒ、
及びセンサ素子と流体間の熱伝達率ｈにより決定され、

【０１９８】

【数４８】

【０１９９】として表される。また、熱伝達率ｈは、セ
ンサの代表寸法、流体の種類、及び流体の流速μ等によ
り異なる。

【０２００】そこで、温度センサと流体の種類が決まれ
ば、同温度センサの熱伝達率ｈは、次式のように表され
るようになる。

【０２０１】

【数４９】

【０２０２】ここで、χ、ψは、センサの素子、径、及
び流体の種類等に依存した未知定数である。このよう
に、触媒温度を測定する場合、センサ時定数τは、触媒
中のガス流速μによって変化する。またこのことは、触
媒中のガス流速μをリアルタイムにて検出し、該検出し
た流速μに応じて触媒温度センサ１４の時定数を算出す
るようにすれば、如何なるエンジン運転状態においても
常に最適なセンサ時定数τを得ることができるようにな
ることを意味する。

【０２０３】そこで、例えばエンジン回転数センサ１８
及び圧力センサ１により検出されたエンジン運転状態の
情報をもとに触媒中のガス流速μを算出し、これにより
上記センサ時定数τを求めると、

【０２０４】

【数５０】

【０２０５】となる。ここで、Ｃ1 、Ｃ2 は、センサの
素子、流体の種類、及び熱伝達率等に依存した未知定数
である。ただし、これら定数Ｃ1 、Ｃ2 は、実験等を通
じて、その最適な値を予め求めることができる。

【０２０６】なお、ここでは便宜上、エンジン回転数セ
ンサ１８及び圧力センサ１によって検出されるエンジン
運転状態の情報をもとに触媒中のガス流速μを算出した
が、エアフローメータを具えるエンジンにあっては、該
エアフローメータにより検出される情報をもとに、この
触媒中のガス流速μを算出することもできる。また、触
媒中のガス流速μのみならず、これに相当する量を算出
するようにしても勿論よい。

【０２０７】センサモデル定数算出部２５”は、こうし
て触媒温度センサ時定数算出部２７を通じて算出される
触媒温度センサ１４の時定数τをもとに、触媒温度モデ
ルのモデル定数を算出する部分である。

【０２０８】ここで、上記触媒温度センサ１４によって
検出される触媒温度Ｔｅｘｓに基づいて触媒温度の実際
の温度Ｔｅｘを予測するモデルのモデル定数をａ1 、ｂ
1 、ｂ2 、及びｃ1 、また制御回数を示す変数をｉとす
るとき、触媒温度センサ１４により検出される温度Ｔｅ
ｘｓについての応答遅れを表すと次式のようになる。

【０２０９】

【数５１】

【０２１０】これは、実際の触媒温度Ｔｅｘから（ｂ1
Ｚ＋ｂ2 ）／（Ｚ−ａ1 ）の一次遅れをもってセンサ温
度Ｔｅｘｓが検出されることを表すものであり、これを
図式化すると先の図１４（ａ）のようになる。そしてこ
こでも、センサ温度Ｔｅｘｓから実際の触媒温度Ｔｅｘ
を推定するものであることから、同図１４（ｂ）に示す
ような逆モデルを考える。この逆モデルは、上記（５
１）式から

【０２１１】

【数５２】

【０２１２】となる。よって、求める触媒温度Ｔｅｘ
は、

【０２１３】

【数５３】

【０２１４】として得られるようになる。ただし、（ｉ
＋１）といった未来の情報は使用できないため、ここで
はこれを、

【０２１５】

【数５４】

【０２１６】として近似する。このように、上記モデル
定数ａ1 、ｂ1 、ｂ2 、ｃ1 を与えれば、今回のセンサ
温度Ｔｅｘｓ（ｉ）と前回のセンサ温度Ｔｅｘｓ（ｉ−
１）、及び触媒温度予測部２１”自らによる前回の触媒
予測温度Ｔｅｘ（ｉ−１）とによって、その時点での実
際の触媒温度Ｔｅｘ（ｉ）を予測することができる。

【０２１７】ただし、これらモデル定数ａ1 、ｂ1 、ｂ
2 、ｃ1 は、上記触媒温度センサ１４の時定数τに依存
した未知定数である。そこで、モデル定数ａ1の算出手
法の一例を次に示す。

【０２１８】すなわちいま、センサ温度Ｔｅｘｓ（ｉ）
のサンプリング周期Ｔを与えれば、上記（５０）式に基
づき算出されるセンサ時定数τにより、

【０２１９】

【数５５】

【０２２０】として、同センサ時定数τに依存した未知
定数ａ1 がリアルタイムに算出されるようになる。ま
た、他の未知定数ｂ1 、ｂ2 、ｃ1 についても同様に、
同（５０）式に基づき算出されるセンサ時定数τを用い
て、この（５５）式に準じたかたちで、リアルタイム算
出することが可能である。

【０２２１】触媒温度予測部２１”では、上記触媒温度
センサ１４を通じて検出された触媒温度Ｔｅｘｓ、及び
こうしてセンサモデル定数算出部２５”を通じて算出さ
れたモデル定数を用い、上記（５４）式に示される態様
で、実際の触媒温度を推定、予測する。

【０２２２】補正量算出部２２及び掛算器２３は何れ
も、先の第３の実施例の装置（第１の実施例の装置）の
ものと同じものであり、その詳細についての重複する説
明は割愛する。

【０２２３】図２５は、この第７の実施例の装置の制御
回路２０が触媒温度を予測する上で実際に行う処理につ
いてその処理手順を示したものであり、以下、図２５を
併せ参照して、同第７の実施例の装置全体としての動作
を更に詳述する。

【０２２４】図２５は、この第７の実施例の装置におい
て、制御回路２０が上記温度予測を行うために、例えば
１２０ｍｓ毎のタイマ割り込みにて実行する処理の処理
ルーチン（タイマ割り込みルーチン７００）を示す。

【０２２５】すなわち、上記のタイマ割り込みに基づい
てこのタイマ割り込みルーチン７００に入った制御回路
２０はまず、触媒温度センサ１４から出力される現在の
触媒温度Ｔｅｘｓ（ｉ）を取り込む（ステップ７１
０）。

【０２２６】次いで制御回路２０は、エンジンの現在の
運転状態を検出するために、エンジン回転数センサ１８
から出力される現在のエンジン回転数情報Ｎｅ（ｉ）、
及び圧力センサ１から出力される現在の吸気圧情報Ｐｍ
（ｉ）を取り込む（ステップ７２０）。

【０２２７】こうしてエンジン回転数情報Ｎｅ（ｉ）及
び吸気圧情報Ｐｍ（ｉ）を取り込んだ制御回路２０は、
これら情報をもとに、先の（５０）式にて、触媒温度セ
ンサ１４の時定数τを算出する（ステップ７３０）。こ
の触媒温度センサの時定数算出ルーチン７３０について
は、図２６にその詳細を示している。

【０２２８】すなわち、この図２６に示される触媒温度
センサの時定数算出ルーチン７３０において、制御回路
２０はまず、先のステップ７２０を通じて取り込まれ、
前記ＲＡＭ等に一時的に記憶保持されているエンジン回
転数情報Ｎｅ（ｉ）及び吸気圧情報Ｐｍ（ｉ）を触媒温
度センサ時定数算出部２７に読み込む（ステップ７３
１）。制御回路部２０はまた、実験等を通じて予め求め
られ、これもバックアップＲＡＭやＲＯＭ等に記憶保持
されている前記センサの素子、流体の種類、及び熱伝達
率等に依存した定数Ｃ1 、Ｃ2 を同触媒温度センサ時定
数算出部２７に読み込む（ステップ７３２）。そして制
御回路は、この触媒温度センサ時定数算出部２７を通じ
て、これら読み込んだ値に対応した触媒温度センサ１４
の時定数τを先の（５０）式に基づき計算する（ステッ
プ７３３）。

【０２２９】こうして触媒温度センサ１４の時定数τを
求めた制御回路２０は次に、この得られたセンサ時定数
τをもとに、上記モデル定数ａ1 、ｂ1 、ｂ2 、ｃ1 を
算出する（図２５ステップ７４０）。この触媒温度予測
モデルのモデル定数算出ルーチン７４０については、図
２７にその詳細を示している。

【０２３０】すなわち、この図２７に示されるモデル定
数算出ルーチン７４０において、制御回路２０は、上記
得られたセンサ時定数τをセンサモデル定数算出部２
５”に読み込み（ステップ７４１）、予め設定されてい
る温度検出周期Ｔのもとに、例えば先の（５５）式に基
づきモデル定数ａ1を算出する（ステップ７４２）。な
おここでは、サンプリング周期Ｔを仮に１２０ｍｓに定
めている。また、この図２７の例では、モデル定数ａ1
についてのみ、センサ時定数τをもとに（５５）式の演
算を実行し、他のモデル定数ｂ1 、ｂ2 、ｃ1 について
は、実験等を通じて最適値に適合した値を用いるように
している（ステップ７４３〜７４５）。勿論、これらモ
デル定数ｂ1 、ｂ2 、ｃ1 についても、センサ時定数τ
をもとにリアルタイムに演算を実行してこれを求めるこ
とは可能である。

【０２３１】こうしてモデル定数ａ1 、ｂ1 、ｂ2 、ｃ
1 を求めた制御回路２０は更に、同制御回路２０内の前
記ＲＡＭ若しくはバックアップＲＡＭに保存されている
とする前回の検出触媒温度Ｔｅｘｓ（ｉ−１）、及び前
回の予測触媒温度Ｔｅｘ（ｉ−１）とともに、これら得
られたモデル定数を用いて、その時点における実際の触
媒温度Ｔｅｘ（ｉ）を計算（推定）する（図２５ステッ
プ７５０）。この推定触媒温度Ｔｅｘ（ｉ）の計算ルー
チン７５０については、図２８にその詳細を示してい
る。

【０２３２】すなわち、この図２８に示される推定触媒
温度Ｔｅｘ（ｉ）の計算ルーチン７５０において、制御
回路２０はまず、 （１）前記触媒温度センサ１４から出力されている現在
の触媒温度Ｔｅｘｓ（ｉ）を読み込む（ステップ７５
１）。 （２）ＲＡＭ若しくはバックアップＲＡＭに保存されて
いるとする前回の検出触媒温度Ｔｅｘｓ（ｉ−１）を読
み込む（ステップ７５２）。 （３）同じくＲＡＭ若しくはバックアップＲＡＭに保存
されているとする前回の予測触媒温度Ｔｅｘ（ｉ−１）
を読み込む（ステップ７５３）。 といった処理を行った後、上記ステップ７４０の処理を
通じて得られたモデル定数ａ1 、ｂ1 、ｂ2 、ｃ1 につ
いても同様にこれを読み込む（ステップ７５４）。そし
て制御回路２０は、前記触媒温度予測部２１”を通じ
て、これら読み込んだ値をもとに先の（５４）式の演算
を実行して、触媒のその時点での実際の温度（推定触媒
温度）Ｔｅｘ（ｉ）を算出する（ステップ７５５）。

【０２３３】こうして実際の触媒温度Ｔｅｘ（ｉ）を予
測した制御回路２０は、次に、この予測した触媒温度Ｔ
ｅｘ（ｉ）を補正量算出部２２に与え、該補正量算出部
２２を通じて前述同様の補正量（Ｆｅｘ）の計算処理を
実行する（図６参照）。

【０２３４】そして、先の図７に示したメインルーチン
１０００が、この第７の実施例の装置においても同様に
実行されて、先の（１４）式に基づく基準操作量（燃料
の基準噴射量）ＴＡＵの補正が行われる。

【０２３５】このように、第７の実施例の装置では、触
媒温度センサ１４に対し先の（５４）式に示したような
モデル化を行い、更に（５５）式から、そのときのガス
流速に応じて同モデル化したセンサモデルのモデル定数
をリアルタイムにて演算するようにしている。このた
め、エンジンが如何なる運転状態にあったとしても、よ
り信頼性の高い情報として触媒温度を予測することがで
き、ひいては同触媒温度について、より精度の高い制御
を行うことができるようになる。

【０２３６】なお、この第７の実施例の装置では、触媒
温度をその制御対象とする場合について示したが、同第
７の実施例の装置が制御対象とする温度は、先の第５或
いは第６の実施例の装置において制御対象とした排気ガ
ス温度であってもよい。

【０２３７】また、その想定する温度センサのモデル
も、（５１）式に例示したモデルに限られることなく任
意であり、他に、第１の実施例の装置にて想定した
（５）式に示されるモデルなども適宜採用することがで
きる。

【０２３８】また更には、この第７の実施例の装置と先
の第５或いは第６の実施例の装置とを組み合わせ、 ・燃料カット時には、制御対象のそのときに推定される
温度を基準にして温度センサのモデルのモデル定数を算
出し、その他のときには、検出される流体流速に基づい
て同センサモデルのモデル定数をリアルタイム算出する
装置。として、同温度制御装置を構成することもでき
る。

【０２３９】また、この第７の実施例の装置では、アク
チュエータとしての燃料噴射弁７をはじめ、補正量算出
部２２及び掛算器２３等を有する温度制御装置までを含
めて装置化する場合について例示したが、他に例えば、
同様に触媒温度を対象とするものとして、 ・上記触媒温度センサ１４、触媒温度センサ時定数算出
部２７、センサモデル定数算出部２５”、及び触媒温度
予測部２１”を具える温度予測装置。また或いは、 ・上記触媒温度センサ１４、流速検出部２８、触媒温度
センサ時定数算出部２７、センサモデル定数算出部２
５”、及び触媒温度予測部２１”を具える温度予測装
置。として装置化することも勿論可能である。

【０２４０】もっとも、予測或いは制御の対象とする箇
所は上記触媒に限られず、また温度センサとしても上記
触媒温度センサ１４に限られることなく、例えば水温セ
ンサ、油温センサ、吸気温センサ等々、温度計測に用い
られるセンサ全てがその対象となる。

【０２４１】しかもこれらセンサとしては、例えば熱式
エアフローメータのように、流体の流速または流量に応
じてそのセンサ出力が変動するものであってもよい。し
たがって、このような温度予測装置としては、 ・内燃機関の運転状態に応じて温度が変化する箇所を対
象として、同対象箇所の温度を検出する温度センサと、
該温度センサにより検出された温度に基づき、同温度セ
ンサ自身の応答遅れを見込んだモデルの逆モデルを用い
て、前記対象箇所の実際の温度を予測する温度予測手段
とを具えるもの。また或いは、 ・前記対象箇所の流体流速を検出する流速検出手段と、
この検出された流速に基づいて前記応答遅れを見込んだ
温度センサのモデルのモデル定数をリアルタイム算出す
る第１のセンサモデル定数算出手段とを更に具え、前記
温度予測手段は、このモデル定数算出された温度センサ
モデルの逆モデルを用いて前記対象箇所の実際の温度を
予測するもの。であればよい。

【０２４２】特に、このようにセンサの挙動を予測して
その出力されるべき値をいわば先取りする予測装置は、
温度計測に限らず、遅れを持ったセンサ、例えば酸素濃
度センサ（Ｏ2 センサ）、空燃比センサ（Ａ／Ｆセン
サ）、リーンセンサ等々、またノイズ除去のために遅れ
が発生するセンサ、例えば吸気管圧力センサ、加速度セ
ンサ（Ｇセンサ）、燃焼圧センサ等々、にも適宜適用す
ることができる。

【０２４３】また、上記各実施例の温度制御装置におい
て、その補正量算出手段は何れも、比例積分微分（ＰＩ
Ｄ）制御として、比例項、積分項、及び微分項の全ての
項についてその補正値を求め、該求めた補正値の和とし
て補正量を決定しているが、特に微分項については、必
ずしもその補正値を求め、加えずとも、実用上、十分な
精度を有する補正量を得ることはできる。

【０２４４】また、補正量算出手段が上記補正量を求め
るのに、必ずしも上述した比例積分微分（ＰＩＤ）制御
を用いる必要もない。要は、前記予測された実際の触媒
温度と目標温度との差に基づいて燃料噴射弁の操作量
（燃料噴射量）ＴＡＵに対する補正量を算出し得るもの
であればよい。

【０２４５】また、上記実施例では、触媒温度、或いは
排気温度を制御するために操作する要素として燃料噴射
量を採用し、そのアクチュエータである燃料噴射弁の操
作量を補正するようにしたが、該触媒の温度を制御する
ために操作し得る要素としては他に、 ・点火装置を通じて操作される点火時期 ・ＥＧＲ（エキゾースト・ガス・リサキュレイション・
システム）を通じて操作される排気ガス循環率 などもあり、これらの操作要素についても、触媒の温度
を制御するために操作する要素として適宜採用可能であ
る。ただし、上記実施例で採用した燃料噴射量や上記
「ＥＧＲを通じて操作される排気ガス循環率」等につい
ては、その増加率に比例して触媒温度が変化することか
ら、その操作量補正手段としても、前述した掛算器２３
を用いることができるが、上記「点火装置を通じて操作
される点火時期」の場合には、進角量の絶対値に比例し
て触媒温度が変化するようになるため、その操作量補正
手段としては、上記掛算器２３に代えて加算器が必要と
なる。もっともこの場合でも、その他の基本的な構成
は、上記実施例に示した構成と同様である。

【０２４６】また、上記の実施例では、温度制御の対象
とする箇所に温度センサを配設し、この温度センサによ
って検出される温度（Ｔｅｘｓ）に基づいて対象とする
箇所の実際の触媒温度（Ｔｅｘ）を予測するようにした
が、この発明にかかる温度予測装置及び温度制御装置に
よれば、制御の対象箇所に関連する温度情報に基づいて
その実際の温度を的確に予測することができることか
ら、要は、制御の対象箇所に関連する温度情報さえ検出
できるセンサがあれば足り、必ずしも温度制御の対象と
する箇所に直接にセンサを配設する必要はない。

【０２４７】また、この発明にかかる温度制御装置によ
れば、制御の対象とする温度も上記触媒温度や排気温度
には限られない。要は、エンジンの運転状態に応じて温
度が変化する箇所でさえあれば、同箇所を対象として、
この発明にかかる温度制御装置を適用することができ
る。そして、その対象とする箇所に関連する温度情報さ
え適宜の温度センサを通じて得られる環境であれば、該
得られた温度情報をもとに同箇所の実際の温度を迅速に
予測でき且つ、該予測した温度をもとに、同対象箇所に
ついての精度の高い温度制御を行うことができるように
なる。

【０２４８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、内燃機関の触媒や排気管等、内燃機関の運転状態に
応じて温度が変化する箇所を対象としてそれら対象箇所
の温度を目標温度に制御するに、対象箇所に配設される
温度センサ自身の応答性の如何によらずに同対象箇所の
実際の温度をいち早く捕らえることができるようにな
る。そして更には、該捕らえた温度情報のもとで、当該
対象箇所の温度を精度よくフィードバック制御すること
ができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる内燃機関の温度制御装置の第
１の実施例についてその装置構成例を示すブロック図で
ある。

【図２】同第１の実施例の装置の主に制御回路部分につ
いて、その機能、並びにそれら機能間の接続関係を示す
ブロック図である。

【図３】図２に示される触媒温度予測部を構成するにあ
たって用いた一次遅れの離散化された伝達関数（ディジ
タル量）を例示するブロック図である。

【図４】同第１の実施例の装置の動作例として、一定の
周期で実行されるとする制御回路の処理手順を示すフロ
ーチャートである。

【図５】図２に示される触媒温度予測部において実行さ
れる実触媒温度予測処理の処理手順を示すフローチャー
トである。

【図６】図２に示される補正量算出部において実行され
る補正量の計算手順を示すフローチャートである。

【図７】同第１の実施例の装置のメインルーチンにかか
る処理手順を示すフローチャートである。

【図８】この発明にかかる内燃機関の温度制御装置の第
２の実施例について、主にその制御回路部分の機能、並
びにそれら機能間の接続関係を示すブロック図である。

【図９】同第２の実施例の装置の動作例として、一定の
周期で実行されるとする制御回路の処理手順を示すフロ
ーチャートである。

【図１０】図８に示される触媒温度予測部において実行
される実触媒温度予測処理の処理手順を示すフローチャ
ートである。

【図１１】図８に示される補正量算出部において実行さ
れる補正量の計算手順を示すフローチャートである。

【図１２】図８に示される制御対象モデル定数算出部に
おいて実行される制御対象モデル定数の修正手順を示す
フローチャートである。

【図１３】この発明にかかる内燃機関の温度制御装置の
第３の実施例について、主にその制御回路部分の機能、
並びにそれら機能間の接続関係を示すブロック図であ
る。

【図１４】図１３に示される触媒温度予測部を構成する
にあたって用いた一次遅れの離散化された伝達関数（デ
ィジタル量）を例示するブロック図である。

【図１５】図１３に示される触媒温度予測部において実
行される実触媒温度予測処理の処理手順を示すフローチ
ャートである。

【図１６】この発明にかかる内燃機関の温度制御装置の
第４の実施例について、主にその制御回路部分の機能、
並びにそれら機能間の接続関係を示すブロック図であ
る。

【図１７】この発明にかかる内燃機関の温度制御装置の
第５の実施例について、主にその制御回路部分の機能、
並びにそれら機能間の接続関係を示すブロック図であ
る。

【図１８】同第５の実施例の装置の動作例として、一定
の周期で実行されるとする制御回路の処理手順を示すフ
ローチャートである。

【図１９】図１７に示されるセンサモデル定数算出部の
燃料カット時における挙動、並びに同図１７に示される
排気温度予測部において実行される実排気温度予測処理
の処理手順を示すフローチャートである。

【図２０】図１７に示されるセンサモデル定数算出部に
おいて実行されるセンサモデル定数の修正手順を示すフ
ローチャートである。

【図２１】この発明にかかる内燃機関の温度制御装置の
第６の実施例について、主にその制御回路部分の機能、
並びにそれら機能間の接続関係を示すブロック図であ
る。

【図２２】図２１に示されるセンサモデル定数算出部の
燃料カット時における挙動、並びに同図２１に示される
排気温度予測部において実行される実排気温度予測処理
の処理手順を示すフローチャートである。

【図２３】図２１に示されるセンサモデル定数算出部に
おいて実行されるセンサモデル定数の修正手順を示すフ
ローチャートである。

【図２４】第７の実施例として、この発明にかかる内燃
機関の温度制御装置及び該温度制御装置に用いる温度予
測装置について、主にその制御回路部分の機能、並びに
それら機能間の接続関係を示すブロック図である。

【図２５】同第７の実施例の装置の動作例として、一定
の周期で実行されるとする制御回路の処理手順を示すフ
ローチャートである。

【図２６】図２４に示される触媒温度センサ時定数算出
部にて実行される処理の処理手順を示すフローチャート
である。

【図２７】図２４に示されるセンサモデル定数算出部に
て実行される処理の処理手順を示すフローチャートであ
る。

【図２８】図２４に示される触媒温度予測部にて実行さ
れる処理の処理手順を示すフローチャートである。

【図２９】クレーム対応図である。

【符号の説明】

１…圧力センサ、２…吸気温センサ、３…スロットル
弁、４…スロットルセンサ、５…サージタンク、６…イ
ンテークマニホールド、７…燃料噴射弁、８…エンジン
本体、９…点火プラグ、１０…冷却水温センサ、１１…
エキゾーストマニホールド、１２…触媒（触媒コンバー
タ）、１３…排気温度センサ、１４…触媒温度センサ、
１５…ディストリビュータ、１６…イグナイタ、１７…
気筒判別センサ、１８…エンジン回転数センサ、２０…
制御回路、２１、２１’、２１”…触媒温度予測部、２
２、２２’…補正量算出部、２３…掛算器、２４…制御
対象モデル定数算出部、２５、２５’、２５”…センサ
モデル定数算出部、２６、２６’…排気温度予測部、２
７…触媒温度センサ時定数算出部、２８…流速検出部。

フロントページの続き (72)発明者 近藤 利雄 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 原口 寛 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−101241（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−112739（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−113546（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−171984（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−92731（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−107929（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−252833（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 1/00 - 45/00 F01N 3/24

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の運転状態を制御するアクチュ
   エータと、 同内燃機関の運転状態に応じて温度が変化する箇所を対
   象として、同対象箇所の温度を検出する温度センサと、 前記対象箇所の流体流速を検出する流速検出手段と、 この検出された流速に基づいて前記応答遅れを見込んだ
   温度センサのモデルのモデル定数をリアルタイム算出す
   る第１のセンサモデル定数算出手段と、 このモデル定数算出された温度センサモデルの逆モデル
   を用いて前記対象箇所の実際の温度を予測する温度予測
   手段と、 この予測された実際の温度と目標温度との差に基づいて
   前記アクチュエータの操作量に対する補正量を算出する
   補正量算出手段と、 該算出された補正量に基づいて前記アクチュエータの操
   作量について予め求められた量を補正する操作量補正手
   段と、 を具えることを特徴とする内燃機関の温度制御装置。
2. 【請求項２】 内燃機関の運転状態を制御するアクチュ
   エータと、 同内燃機関の運転状態に応じて温度が変化する箇所を対
   象として、同対象箇所の温度を検出する温度センサと、 燃料カットが行われているか否かを検出する燃料カット
   検出手段と、 該検出手段により燃料カットが行われている旨検出され
   たとき、前記対象箇所のそのときに推定される温度を基
   準にして前記応答遅れを見込んだ温度センサのモデルの
   モデル定数を算出する第２のセンサモデル定数算出手段
   と、 このモデル定数算出された温度センサモデルの逆モデル
   を用いて前記対象箇所の実際の温度を予測する温度予測
   手段と、 この予測された実際の温度と目標温度との差に基づいて
   前記アクチュエータの操作量に対する補正量を算出する
   補正量算出手段と、 該算出された補正量に基づいて前記アクチュエータの操
   作量について予め求められた量を補正する操作量補正手
   段と、 を具えることを特徴とする内燃機関の温度制御装置。
3. 【請求項３】 内燃機関の運転状態を制御するアクチュ
   エータと、 同内燃機関の運転状態に応じて温度が変化する箇所を対
   象として、同対象箇所の温度を検出する温度センサと、 該温度センサによる今回の検出温度をＴｅｘｓ（ｉ）、
   同温度センサによる前回の検出温度をＴｅｘｓ（ｉ−
   １）、そして同温度センサのモデル定数をａとすると
   き、今回予測する前記対象箇所の実際の温度Ｔｅｘ
   （ｉ）を 【数１】 として予測する温度予測手段と、 この予測された実際の温度と目標温度との差に基づいて
   前記アクチュエータの操作量に対する補正量を算出する
   補正量算出手段と、 該算出された補正量に基づいて前記アクチュエータの操
   作量について予め求められた量を補正する操作量補正手
   段と、 を具えることを特徴とする内燃機関の温度制御装置。
4. 【請求項４】 内燃機関の運転状態を制御するアクチュ
   エータと、 同内燃機関の運転状態に応じて温度が変化する箇所を対
   象として、同対象箇所の温度を検出する温度センサと、 該温度センサによる今回の検出温度をＴｅｘｓ（ｉ）、
   同温度センサによる前回の検出温度をＴｅｘｓ（ｉ−
   １）、温度予測手段自らの前回の予測温度をＴｅｘ（ｉ
   −１）、そして前記温度センサのモデル定数をａ1、ｂ
   1、ｂ2、ｃ1とするとき、今回予測する前記対象箇所の
   実際の温度Ｔｅｘ（ｉ）を 【数２】 として予測する温度予測手段と、 この予測された実際の温度と目標温度との差に基づいて
   前記アクチュエータの操作量に対する補正量を算出する
   補正量算出手段と、 該算出された補正量に基づいて前記アクチュエータの操
   作量について予め求められた量を補正する操作量補正手
   段と、 を具えることを特徴とする内燃機関の温度制御装置。
5. 【請求項５】 内燃機関の運転状態に応じて温度が変化
   する箇所を対象として、同対象箇所の温度を検出する温
   度センサと、 前記対象箇所の流体流速を検出する流速検出手段と、 この検出された流速に基づいて前記応答遅れを見込んだ
   温度センサのモデルのモデル定数をリアルタイム算出す
   る第１のセンサモデル定数算出手段と、 このモデル定数算出された温度センサモデルの逆モデル
   を用いて前記対象箇所の実際の温度を予測する温度予測
   手段と、 を具えることを特徴とする内燃機関の温度予測装置。
6. 【請求項６】 内燃機関の運転状態に応じて温度が変化
   する箇所を対象として、同対象箇所の温度を検出する温
   度センサと、 燃料カットが行われているか否かを検出する燃料カット
   検出手段と、 該検出手段により燃料カットが行われている旨検出され
   たとき、前記対象箇所のそのときに推定される温度を基
   準にして前記応答遅れを見込んだ温度センサのモデルの
   モデル定数を算出する第２のセンサモデル定数算出手段
   と、 このモデル定数算出された温度センサモデルの逆モデル
   を用いて前記対象箇所の実際の温度を予測する温度予測
   手段と、 を具えることを特徴とする内燃機関の温度予測装置。
7. 【請求項７】 前記温度予測手段は、前記温度センサに
   よる今回の検出温度をＴｅｘｓ（ｉ）、同温度センサに
   よる前回の検出温度をＴｅｘｓ（ｉ−１）、そして同温
   度センサのモデル定数をａとするとき、今回予測する前
   記対象箇所の実際の温度Ｔｅｘ（ｉ）を 【数３】 として予測する手段を含むことを特徴とする請求項５ま
   たは６に記載の内燃機関の温度予測装置。
8. 【請求項８】 前記温度予測手段は、前記温度センサに
   よる今回の検出温度をＴｅｘｓ（ｉ）、同温度センサに
   よる前回の検出温度をＴｅｘｓ（ｉ−１）、 温度予測手
   段自らの前回の予測温度をＴｅｘ（ｉ−１）、そして前
   記温度センサのモデル定数をａ1、ｂ1、ｂ2、ｃ1とする
   とき、今回予測する前記対象箇所の実際の温度Ｔｅｘ
   （ｉ）を 【数４】 として予測する手段を含むことを特徴とする請求項５ま
   たは６に記載の内燃機関の温度予測装置。
9. 【請求項９】 内燃機関の運転状態に応じて出力が変化
   する箇所を対象として、同対象箇所の変化を検出する応
   答遅れを備えたセンサと、 該センサにより検出された出力に基づき、同センサ自身
   の応答の遅れを見込んだモデルの逆モデルを用いて、前
   記対象箇所の実際の出力を予測する出力予測手段と前記
   対象箇所の流体の流速に相当する流体情報を検出する流
   体情報検出手段とを具え、 この検出された流体情報に基づいて前記応答遅れを見込
   んだセンサのモデルのモデル定数をリアルタイムに算出
   することを特徴とする内燃機関の制御装置。
10. 【請求項１０】 内燃機関の運転状態に応じて出力が変
    化する箇所を対象として、同対象箇所の変化を検出する
    応答遅れを備えたセンサと、 燃料カットが行われているか否かを検出する燃料カット
    検出手段と、 該燃料カット検出手段により燃料カットが行われている
    ことが検出されたとき、前記対象箇所のそのときに推定
    される出力を基準にして前記応答遅れを見込んだセンサ
    のモデルのモデル定数を算出する第２のセンサモデル定
    数算出手段と、 この第２のモデル定数算出されたセンサモデルの逆モデ
    ルを用いて前記対象箇所の実際の出力を予測する出力予
    測手段と、 を具えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
11. 【請求項１１】 内燃機関の運転状態に応じて出力が変
    化する箇所を対象として、同対象箇所の変化を検出する
    応答遅れを備えたセンサと、 該センサによる今回の検出値をＴｅｘｓ（ｉ）、同セン
    サによる前回の検出値 をＴｅｘｓ（ｉ−１）、そして同
    センサのモデル定数をａとするとき、今回予測する前記
    対象箇所の実際の検出値Ｔｅｘ（ｉ）を Ｔｅｘ（ｉ）＝｛Ｔｅｘｓ（ｉ）−ａＴｅｘｓ（ｉ−
    １）｝／（１−ａ） として予測する出力予測手段と、 を具えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
12. 【請求項１２】 内燃機関の運転状態に応じて出力が変
    化する箇所を対象として、同対象箇所の変化を検出する
    応答遅れを備えたセンサと、 該センサによる今回の検出値をＴｅｘｓ（ｉ）、同セン
    サによる前回の検出値をＴｅｘｓ（ｉ−１）、出力予測
    手段自らの前回の予測値をＴｅｘ（ｉ−１）、そして前
    記センサのモデル定数をａ１、ｂ１、ｂ２、ｃ１とする
    とき、今回予測する前記対象箇所の実際の出力Ｔｅｘ
    （ｉ）を Ｔｅｘ（ｉ）＝｛Ｔｅｘｓ（ｉ）−ａ１Ｔｅｘｓ（ｉ−
    １） −ｂ２Ｔｅｘ（ｉ−１）−ｃ１｝／ｂ１ として予測する出力予測手段と、 を具えることを特徴とする内燃機関の制御装置。