JP4464613B2 - 触媒温度推定装置及び触媒温度推定方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気浄化用触媒の触媒温度を推定する触媒温度推定装置及び触媒温度推定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関（以下、エンジンという）の排気系には排気中の有害物質を反応させて無害化することにより排気を浄化する排気浄化用触媒（以下、単に触媒という）が設けられている。この触媒は、一定の温度（即ち、耐熱温度）を越えると、シンタリング（触媒担体に保持された粒子が高温化で相互に凝集して粒子径が大きくなる現象）等が生じて、その排気浄化能力が低下するだけでなく、触媒自体が熱劣化してしまうという特性がある。
【０００３】
したがって、自動車等の車両の走行時（即ち、エンジン稼動時）には、触媒の温度を検知又は推定して触媒が熱劣化しないように制御する必要がある。この触媒の温度を検知するには、例えば触媒容器内に広範囲温度センサ（又は高温センサ）の感熱部を配設して直接触媒近傍の温度を測定することができるが、このようなセンサは高価なので、こうしたセンサを設けずに、触媒温度を推定する技術が開発されている。このような技術としては、例えば、エンジン始動時のエンジン冷却水温度及び車速から触媒の外表面から奪われる放熱量を推定し、エンジンの吸入空気量から触媒が排気から吸熱する吸熱量を推定し、これらの放熱量及び吸熱量に基づいて触媒温度を推定する技術がある（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２８６０８６６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のように触媒は耐熱温度を越えると熱劣化を生じるが、このような触媒の耐熱温度は、一般に触媒が還元雰囲気（リッチ空燃比）下のときよりも酸化雰囲気（リーン空燃比）下のときの方が低くなる。もちろん、酸化雰囲気下の低い耐熱温度に対して十分に余裕をもって触媒の上限温度を設定し、推定した触媒温度がこの上限温度を越えないようにエンジンを制御すれば、確実に触媒を保護することはできるが、これではエンジンの運転が大きく制限されてしまう。そこで、エンジンの運転状態を可能な限り制限しないで、触媒の熱劣化を抑制するためには、触媒の温度を正確に把握して、触媒がその雰囲気空燃比状態に応じた耐熱温度を越えないようにエンジンの作動等を制御する必要がある。
【０００６】
特に、近年実用化されている減速燃料カット機能をそなえた車両においては、ＣＯ2低減（即ち、燃料消費量低減）を図ることを目的として減速時にエンジンへの燃料供給を一時的に停止（燃料カット）するため、燃料カットした気筒から空気のみが排出されることになり、触媒が酸化雰囲気下且つ高温になる機会が多くなってしまう。また、エンジンの負荷要求が低い場合には、空燃比をストイキオよりもリーン化して、燃料消費量の低減を図るようにした車両も実用化されており、このような車両においても、触媒が酸化雰囲気下且つ高温になる機会が多くなってしまう。このため、より正確な触媒温度の把握と、それに基づくエンジン制御（空燃比制御を含む）が求められる。
【０００７】
しかし、この触媒温度は、実際には様々な要因が絡んで変化するものであり、排気量や排気温度から単純に検出又は推定できるものではない。例えば、排気がエンジンから触媒に到達するまでには走行風や排気系への熱伝達等によって、排気が冷却されたり、触媒自体が加熱されて温度が上昇するまでに時間が掛かったりする等が考えられる。そのため、特許文献１のような、単に排気量や排気温度等から触媒温度を求める従来の技術では、触媒温度を正確に推定することは困難である。
【０００８】
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、エンジンの排気系に設けられた排気浄化用触媒の触媒温度を正確に推定できるようにした、触媒温度推定装置及び触媒温度推定方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の触媒温度推定装置は、内燃機関の排気管に介装された排気浄化用触媒の温度を周期的に推定する触媒温度推定装置であって、該内燃機関の運転状態に基づいて該触媒の温度を仮触媒温度として推定し、該仮触媒温度に基づいて該内燃機関の定常運転下での定常触媒温度を推定する第１推定手段と、該第１推定手段で推定された該定常触媒温度と、排気流量に対応した排気管壁温度変化率とに基づいて、該定常触媒温度の変化に対して該排気管内の排気流速度に対応した一次遅れをもって変化するものとして、該内燃機関（特に、その燃焼室）から該排気浄化用触媒までの間の該排気管の内壁の排気管壁温度を推定する第２推定手段と、該第１推定手段で推定された該定常触媒温度と該第２推定手段で推定された該排気管壁温度とを、排気流量が増加するほど該定常触媒温度の寄与する度合いが大きくなるよう、排気流量に対応した排気温度反映率で重み付けして加重平均することで該排気浄化用触媒に流入する触媒流入排気温度を推定する第３推定手段と、該第３推定手段で推定された該触媒流入排気温度に基づいて、該触媒流入排気温度の変化に対して該排気浄化用触媒の排気流量に対応した一次遅れをもって変化するものとして、該排気浄化用触媒の温度を推定する第４推定手段と、をそなえていることを特徴としている。
【００１０】
なお、該第１推定手段では、該内燃機関の運転状態として、該内燃機関の回転速度と該内燃機関の負荷状態とを用いることが好ましい（請求項２）。
【００１１】
また、車両の走行速度に基づいて基準排気温度低下量を推定する基準排気温度低下量推定部と、排気流量に基づいて排気流量補正値を推定する排気流量補正値推定部と、該基準排気温度低下量推定部により推定された該基準排気温度低下量及び該排気流量補正値推定部により推定された該排気流量補正値に基づいて該排気管からの放熱による排気温度低下量を推定する排気温度低下量推定部とを有する排気温度低下量推定手段をそなえ、該第１推定手段は、該仮触媒温度に加え該排気温度低下量推定手段により推定された該排気温度低下量に基づいて該定常触媒温度を推定することが好ましい（請求項３）。
【００１２】
また、車両の走行速度に基づいて基準排気温度低下量を推定する基準排気温度低下量推定部と、排気流量に基づいて排気流量補正値を推定する排気流量補正値推定部と、該基準排気温度低下量推定部により推定された該基準排気温度低下量及び該排気流量補正値推定部により推定された該排気流量補正値に基づいて該排気管からの放熱による排気温度低下量を推定する排気温度低下量推定部とを有する排気温度低下量推定手段と、該第３推定手段により推定された該触媒流入排気温度を、該排気温度低下量推定手段により推定された該排気温度低下量により補正する排気温度低下量補正部とをそなえ、該第４推定手段で推定される該排気浄化用触媒の温度は、該排気温度低下量補正部により補正された触媒流入排気温度を用いて算出されることが好ましい（請求項４）。
【００１３】
該基準排気温度低下量推定部は、該車両の走行速度に加えて、該排気管の雰囲気温度もしくは該雰囲気温度に相関のあるエンジン吸気温度を取得し、該車両の走行速度及び該排気管の雰囲気温度もしくは該雰囲気温度に相関のある該エンジン吸気温度に基づき該基準排気温度低下量を推定することが好ましい（請求項５）。
さらに、該第１推定手段で推定される該定常触媒温度は、該内燃機関の点火時期にかかるノックリタード量に応じて補正されることが好ましい（請求項６）。
【００１４】
また、請求項７記載の本発明の触媒温度推定方法は、内燃機関の排気管に介装された排気浄化用触媒の温度を周期的に推定する触媒温度推定方法であって、各周期において、該内燃機関の運転状態に基づいて該触媒の温度を仮触媒温度として推定し、該仮触媒温度に基づいて該内燃機関の定常運転下での定常触媒温度を推定する第１ステップと、該第１ステップで推定された該定常触媒温度と、排気流量に対応した排気管壁温度変化率とに基づいて、該定常触媒温度の変化に対して該排気管内の排気流速度に対応した一次遅れをもって変化するものとして、該内燃機関から該排気浄化用触媒までの間の該排気管の内壁の排気管壁温度を推定する第２ステップと、該第１ステップで推定された該定常触媒温度と該第２ステップで推定された該排気管壁温度とを、排気流量が増加するほど該定常触媒温度の寄与する度合いが大きくなるよう、排気流量に対応した排気温度反映率で重み付けして加重平均することで該排気浄化用触媒に流入する触媒流入排気温度を推定する第３ステップと、該第３ステップで推定された該触媒流入排気温度に基づいて、該触媒流入排気温度の変化に対して該排気浄化用触媒の排気流量に対応した一次遅れをもって変化するものとして、該排気浄化用触媒の温度を推定する第４ステップと、をそなえていることを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態について説明すると、図１〜図３は本発明の第１実施形態としての触媒温度推定装置及び触媒温度推定方法を示すものであり、図１はその触媒温度推定装置の全体構成を模式的に示すブロック図、図２はその触媒温度推定装置によって触媒温度を推定するに至る概念を示した概念図、図３はその触媒温度推定方法の処理フローを示すフローチャートである。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態にかかる触媒温度推定装置は、内燃機関（以下、エンジンという）の運転状態に基づいて定常触媒温度を推定する第１推定手段１０と、前記定常触媒温度に基づいてエンジン（特に、その燃焼室）から排気浄化用触媒（以下、単に触媒という）までの間の排気管の内壁の代表温度（以下、排気管壁温度という）を推定する第２推定手段２０と、前記定常触媒温度と前記排気管壁温度とに基づいて触媒に流入する触媒流入排気温度を推定する第３推定手段３０と、前記触媒流入排気温度に基づいて触媒の温度を推定する第４推定手段４０とから構成されている。
【００１７】
なお、本実施形態においては、かかる触媒温度推定装置が減速燃料カット制御機能をそなえた車両に装備されているものとする。減速燃料カット制御に関する詳細は図示しないが、この減速燃料カット制御は、エンジン用電子制御ユニット（エンジン用のＥＣＵ）によって行なわれる。つまり、エンジンＥＣＵでは、エンジンのシリンダに吸入される吸気量と、シリンダに燃料を供給する燃料噴射弁から噴射される燃料の量とその噴射タイミングと、シリンダ内の燃料混合気を燃料させるための点火プラグを点火させるタイミングとを制御するが、車両の減速時には、所定条件がそろえば、エンジンへの燃料供給を一部気筒又は全気筒について停止（カット）制御する。
【００１８】
また、図１には示していないが、本実施形態にかかる触媒温度推定装置には、周期的に起動信号を出力する手段がそなえられており、第１推定手段１０〜第４推定手段４０における各処理が周期的（例えば、１００ｍｓ毎）に実行されるようになっている。
図１に示すように、第１推定手段１０は、現在エンジンが減速燃料カット［フューエルカット（Ｆ／Ｃ）ともいう］中であるか否かを判断するＦ／Ｃ判断手段１１と、前回推定された前回触媒温度を記憶する触媒温度記憶部１２と、エンジンの定常状態におけるエンジン回転速度（Ｎｅ）及び負荷（Ｐｂ）に対応した仮触媒温度を推定する仮触媒温度推定手段１３と、車速と排気流量とに基づいて排気温度低下量を推定する排気温度低下量推定手段１４と、仮触媒温度及び排気温度低下量からエンジンの燃焼室から排出される排気の温度（これがエンジン定常状態での触媒温度に相当する、以下、流入排気温度ともいう）を推定する定常触媒温度推定手段１５とから構成されている。
【００１９】
ここで、第１推定手段１０は、Ｆ／Ｃ判断手段１１によってＦ／Ｃ中であると判断されると（図中ＹＥＳ）、触媒温度記憶部１２に記憶されている前回推定された前回触媒温度を取得し、この前回触媒温度を今回の触媒温度として採用するようになっており、後述する第２推定手段２０から第４推定手段４０での触媒温度推定を行なわず、触媒温度推定を終了させるようになっている。
【００２０】
なお、エンジンを始動させてから初めて触媒温度を推定する場合には、触媒温度記憶部１２に前回推定された前回触媒温度が記憶されていないため、第１推定手段１０は予め設定されている触媒温度初期値を今回の触媒温度とするようになっている。この触媒温度初期値は触媒作動温度域内の比較的高い温度を設定しておくのが好ましく、例えば６００℃〜７００℃程度が好ましい。このように、触媒温度初期値を高めに設定しておくと、触媒温度推定値が実際値よりも過剰に低下することがなく、触媒が耐熱温度を越えているにも関わらず減速燃料カットが行なわれるといった触媒の熱劣化にとって最悪の事態を回避することができるのである。
【００２１】
また逆に、Ｆ／Ｃ判断手段１１によってＦ／Ｃ中でないと判断されると（図中ＮＯ）、定常触媒温度推定手段１５において、仮触媒温度推定手段１３で推定された仮触媒温度と排気温度低下量推定手段１４において推定された排気温度低下量とに基づいて定常触媒温度が推定されるようになっている。
仮触媒温度推定手段１３には、実験的に求められたエンジン定常状態でのエンジン回転速度（Ｎｅ）と負荷（ここではインテークマニホールド圧力Ｐｂ）とに対して触媒温度を対応させた触媒温度マップ１３ａが格納されており、エンジンの運転状態を表わす回転速度（Ｎｅ）及び負荷（Ｐｂ）を取得して、これらエンジンの運転状態（Ｎｅ，Ｐｂ）に基づいて仮触媒温度を推定するものである。
【００２２】
また、排気温度低下量推定手段１４は、車速及び排気流量に対応した排気管からの放熱による排気温度低下分（量）を推定するものであり、実験的に求められた所定の基準排気流量［例えば、１５リットル／秒（但し、車速が１００ｋｍ／ｈ近傍の運転時）］における車速に対して基準排気温度低下量を対応させた基準排気温度低下量マップ１４ｂと、実験的に求められた排気流量に対応した基準排気温度低下量に対する補正値を対応させた補正値マップ１４ｄとが格納されており、車速に基づいて基準排気温度低下量を推定する基準排気温度低下量推定部１４ａと、排気流量に基づいて排気流量補正値を推定する排気流量補正値推定部１４ｃと、前記基準排気温度低下量及び前記排気流量低下量に基づいて排気温度低下量を推定する排気温度低下量推定部１４ｅとをそなえて構成されている。
【００２３】
なお、排気流量補正値推定部１４ｃでは、エンジンに吸入される吸気流量に対応してエンジンから排出される排気流量が決定されるので、エンジンの吸気流量センサ等から吸気流量を取得し、例えば、この吸気流量に所定のゲインを掛けることによって排気流量を求めることができる。なお、エンジン運転状態が過渡状態にあると、吸気流量と排気流量との間にわずかな時間差が生じるが、これはある程度無視できるものとする。
【００２４】
そして、排気流量補正値推定部１４ｃでは、この排気流量に対応した基準排気温度低下量に対する補正値を推定するようになっている。
したがって、Ｆ／Ｃ判断手段１１によってＦ／Ｃ中でないと判断されたならば（図中ＮＯ）、仮触媒温度推定手段１３において、エンジンの運転状態を表わす回転速度（Ｎｅ）及び負荷（Ｐｂ）が取得され、触媒温度マップ１３ａに基づいて仮触媒温度が推定され、これとともに、排気温度低下量推定手段１４の排気温度低下量推定部１４ｅにおいて、基準排気温度低下量推定部１４ａで推定された車速に対応した基準排気温度低下量と、排気流量補正値推定部１４ｃで推定された排気流量に対応した基準排気温度低下量に対する補正値とに基づいて排気温度低下量が推定される。なお、このとき、基準排気温度低下量をΔＴ，補正値をＫとすると、排気温度低下量ＴVSは下記式（１）で推定される。
ＴVS＝Ｋ・ΔＴ…（１）
【００２５】
そして、定常触媒温度推定手段１５において、仮触媒温度推定手段１３で推定された仮触媒温度と、排気温度低下量推定手段１４において推定された排気温度低下量とが取得され、定常触媒温度が推定される。なお、このとき、仮触媒温度をＴB，排気温度低下量をＴVSとすると、定常触媒温度ＴCATBは下記式（２）で推定される。
ＴCATB＝ＴB−ＴVS…（２）
【００２６】
次に、第２推定手段２０は、図１に示すように、前回推定された前回排気管壁温度を記憶する排気管壁温度記憶部２１と、排気流量に対応した排気管壁温度変化率を推定する排気管壁温度変化率推定部２２と、前記第１推定手段１０で推定された定常触媒温度と前回推定された前回排気管壁温度と排気管壁温度変化率とに基づいて排気管壁温度を推定する排気管壁温度推定手段２３とから構成されている。
【００２７】
排気管壁温度変化率推定部２２には、実験的に求められた排気流量に対して排気管壁温度変化率を対応させた排気管壁温度変化率マップ２２ａが格納されており、前記排気流量補正値推定部１４ｃと同様に排気流量が求められ、この排気流量に対応した排気管壁温度変化率を前記排気管壁温度変化率マップ２２ａに基づいて推定するようになっている。
【００２８】
なお、この排気管壁温度変化率は、排気管壁温度が定常触媒温度（流入排気温度）の変化に対して一次遅れをもって変化するように演算を行なうためのものである。つまり、排気管の内壁の温度が排気管内の排気流量（即ち、排気流速度）に対応して排気の熱量を吸収して変化する際に、前記第１推定手段１０で推定された定常触媒温度の変化に対して一次遅れをもって変化する。そこで、排気管壁温度変化率を設けて、排気管壁温度を適切に推定できるようにしているのである。また、この排気管壁温度変化率は各周期毎にその時の排気流量に応じて決定されるものである。
【００２９】
このような構成により、第２推定手段２０では、排気管壁温度推定手段２３において、前記第１推定手段１０で推定された定常触媒温度，排気管壁温度記憶部２１に記憶されている前回推定された前回排気管壁温度，排気管壁温度変化率推定部２２において推定された排気管壁温度変化率が取得され、これらに基づいて排気管壁温度が推定される。ここで、定常触媒温度をＴCATB，前回排気管壁温度をＴEXW（ｎ−１），排気管壁温度変化率をＫEXWとすると、排気管壁温度ＴEXW（ｎ）は下記式（３）で推定される。
ＴEXW（ｎ）＝（１−ＫEXW）・ＴEXW（ｎ−１）＋ＫEXW・ＴCATB…（３）
【００３０】
ここで、上記式（３）で推定される排気管壁温度ＴEXW（ｎ）は、図２（ａ）に示すように、第１推定手段１０の式（２）で推定される定常触媒温度ＴCATBが破線Ａで示すように瞬間的に温度が上昇し、その後一定温度となった場合（つまり、エンジンの運転状態が急激に変化し、エンジンの燃焼室から排出される排気の温度が瞬間的にステップ状に上昇して、その後定常状態になった場合）には、二点鎖線Ｂで示すように、定常触媒温度（波線Ａ）に対して一次遅れをもって変化するように推定される。
【００３１】
なお、エンジンを始動させてから初めて触媒温度を推定する場合には、排気管壁温度記憶部２１に前回推定された前回排気管壁温度が記憶されていないため、排気管壁温度推定部２３は予め設定されている排気管壁温度初期値を前回推定された前回排気管壁温度とするようになっている。この排気管壁温度初期値についても触媒作動温度域内の比較的高い温度を設定しておくのが好ましく、例えば６００℃〜７００℃程度が好ましい。このように、排気管壁温度初期値を高めに設定しておくと、触媒温度推定値が実際値よりも過剰に低下することがなく、触媒が耐熱温度を越えているにも関わらず減速燃料カットが行なわれるといった触媒の熱劣化にとって最悪の事態を回避することができるのである。
【００３２】
次に、第３推定手段３０は、図１に示すように、排気流量に対応した排気温度反映率を推定する排気温度反映率推定部３１と、前記第１推定手段１０で推定された定常触媒温度と前記第２推定手段で推定された排気管壁温度と前記排気温度反映率とに基づいて触媒に流入する排気温度（以下、触媒流入排気温度という）を推定する触媒流入排気温度推定手段３２とから構成されている。
【００３３】
排気温度反映率推定部３１には、実験的に求められた排気流量に対して排気温度反映率を対応させた排気温度反映率マップ３１ａが格納されており、前記排気流量補正値推定部１４ｃと同様に排気流量を求めて、この排気流量に対応した排気温度反映率を前記排気温度反映率マップ３１ａに基づいて推定するようになっている。
なお、この排気温度反映率は、排気流量に対応した触媒流入排気温度に対する定常触媒温度と排気管壁温度との重みを考慮するためのものである。また、この排気温度反映率は各周期毎にその時の排気流量に応じて決定されるものである。
【００３４】
このような構成により、第３推定手段３０では、触媒流入排気温度推定手段３２において前記第１推定手段で推定された定常触媒温度，前記第２推定手段で推定された排気管壁温度，前記排気温度反映率が取得され、これらに基づいて触媒流入排気温度が推定される。ここで、定常触媒温度をＴCATB，排気管壁温度をＴEXW（ｎ），排気温度反映率をＫEXGとすると、触媒流入排気温度ＴEXG（ｎ）は下記式（４）で推定される。
ＴEXG（ｎ）＝（１−ＫEXG）・ＴEXW（ｎ）＋ＫEXG・ＴCATB…（４）
【００３５】
ここで、図２（ｂ）に示すように、上記式（４）で推定される触媒流入排気温度ＴEXG（ｎ）は、第１推定手段１０で推定された定常触媒温度ＴCATB（図２中破線Ａ）と第２推定手段２０で推定された排気管壁温度ＴEXW（ｎ）（図２中二点鎖線Ｂ）との加重平均によって、細実線Ｃで示すように推定される。
【００３６】
次に、第４推定手段４０は、図１に示すように、前回推定された前回触媒温度を記憶する触媒温度記憶部４１と、排気流量に対応した触媒温度変化率を推定する触媒温度変化率推定部４２と、前記第３推定手段３０で推定された触媒流入排気温度と前回推定された前回触媒温度と触媒温度変化率とに基づいて触媒温度を推定する触媒温度推定手段４３とから構成されている。
【００３７】
触媒温度変化率推定部４２には、実験的に求められた排気流量に対して触媒温度変化率を対応させた触媒温度変化率マップ４２ａが格納されており、前記排気流量補正値推定部１４ｃと同様に排気流量を求めて、この排気流量に対応した触媒温度変化率を前記触媒温度変化率マップ４２ａに基づいて推定するようになっている。
【００３８】
なお、この触媒温度変化率は、触媒温度が前記第３推定手段３０で推定された触媒流入排気温度の変化に対して一次遅れをもって変化するように演算を行なうためのものである。つまり、触媒が触媒に流入する排気（触媒流入排気ともいう）の排気流量（即ち、排気流速度）に対応して、触媒流入排気の熱量を吸収して変化する際に、前記第３推定手段３０で推定された触媒流入排気温度の変化に対して一次遅れをもって変化する。そこで、触媒温度変化率を設けて、触媒温度を適切に推定できるようにしているのである。また、この触媒温度変化率は各周期毎にその時の排気流量に応じて決定されるものである。
【００３９】
このような構成により、第４推定手段４０では、触媒温度推定手段４３において、前記第３推定手段３０で推定された触媒流入排気温度，前回触媒温度，触媒温度変化率が取得され、これらに基づいて触媒温度が推定される。ここで、触媒流入排気温度をＴEXG（ｎ），前回触媒温度をＴCAT（ｎ−１），触媒温度変化率をＫCATとすると、触媒温度ＴCAT（ｎ）は下記式（５）で推定される。
ＴCAT（ｎ）＝（１−ＫCAT）・ＴCAT（ｎ−１）＋ＫCAT・ＴEXG（ｎ）…（５）
【００４０】
ここで、図２（ｃ）に示すように、上記式（５）で推定される触媒温度ＴCAT（ｎ）は太実線Ｄで示すように、第３推定手段３０で推定された触媒流入排気温度ＴEXG（ｎ）（図２中細実線Ｃ）に対して一次遅れをもって変化するように推定される。
【００４１】
なお、エンジンを始動させてから初めて触媒温度を推定する場合には、触媒温度記憶部４１に前回推定された前回触媒温度が記憶されていないため、触媒温度推定手段４３は予め設定されている触媒温度初期値を前回推定された前回触媒温度とするようになっている。この触媒温度初期値についても触媒作動温度域内の比較的高い温度を設定しておくのが好ましく、例えば６００℃〜７００℃が好ましい。このように、排気管壁温度初期値を高めに設定しておくと、触媒温度推定値が実際値よりも過剰に低下することがなく、触媒が耐熱温度を越えているにも関わらず減速燃料カットが行なわれるといった触媒の熱劣化にとって最悪の事態を回避することができるのである。
【００４２】
次に、本実施形態にかかる触媒温度推定方法について説明する。
触媒温度推定がスタートされると、図３に示す処理が周期的に行なわれるようになっている。つまり、第１ステップＳ１０において、まず、Ｆ／Ｃ判断が行なわれる。ここで、Ｆ／Ｃが行なわれていると判断されると（図中ＹＥＳ）、前回触媒温度を取得して、この前回触媒温度を触媒温度として触媒温度推定を終了する。
【００４３】
一方、Ｆ／Ｃが行なわれていないと判断されると（図中ＮＯ）、エンジンの運転状態に基づいて定常触媒温度を推定する。そして、第２ステップＳ２０において前記定常触媒温度に基づいて排気管壁温度を推定し、第３ステップＳ３０において前記定常触媒温度と前記排気管壁温度とに基づいて触媒流入排気温度を推定する。最後に第４ステップＳ４０において前記触媒流入排気温度に基づいて触媒温度を推定し、触媒温度推定は終了する。このような処理が一定周期によって周期的に繰り返されるのである。
【００４４】
本発明の第１実施形態としての触媒温度推定装置及び触媒温度推定方法は、上述のように構成されているので、触媒温度推定が開始されると、まず、第１ステップＳ１０の第１推定手段１０のＦ／Ｃ判断手段１１においてＦ／Ｃ判断が行なわれ、Ｆ／Ｃ中であると判断されると、触媒温度記憶部１２に記憶された前回推定された前回触媒温度を今回の触媒温度として推定する。このため、エンジンの負荷が低減しているＦ／Ｃ中の運転状態に対応した触媒温度マップ１３ａの低い仮触媒温度で触媒温度を推定するようなことがなくなる。なお、実際上でもＦ／Ｃ中に急激に触媒温度が低下することがない。したがって、実際の触媒温度と推定された触媒温度との誤差を抑制することができる。
【００４５】
また、本実施形態において、Ｆ／Ｃの開始のための所定条件が成立しても触媒温度推定装置によって推定された触媒温度が所定の温度を越えれば、減速時燃料カット（Ｆ／Ｃ）を中止させ、所定空燃比で燃料を供給するように制御すれば、触媒が高温且つ酸化雰囲気下（リーン空燃比）となるようなことを防ぐことができる。
【００４６】
逆に、第１ステップＳ１０の第１推定手段１０においてＦ／Ｃ判断が行なわれ、Ｆ／Ｃ中ではないと判断されれば、第１ステップの第１推定手段１０の定常触媒温度推定手段１５において、エンジン定常状態での触媒温度に車速（走行速度）及び排気流量に対応した排気管からの放熱による排気温度低下量の補正が施される。このため、より正確に触媒温度を推定することができる。換言すると、走行風による温度低下分だけの補正が施されるため、この定常触媒温度に基づいて推定される触媒温度と実際の触媒温度との誤差を抑制することができる。
【００４７】
また、エンジンの運転状態、即ち、エンジンの回転速度（Ｎｅ）及び負荷（Ｐｂ）に応じた定常触媒温度が推定されるため、各周期毎にエンジンの運転状態に応じた触媒温度が推定されることになり、より正確に触媒温度を推定することができる。
次に、第２ステップＳ２０の第２推定手段２０の排気管壁温度推定手段２３において、排気管壁温度が前記定常触媒温度の変化に対して排気流量（排気流速度）に対応した一次遅れをもって変化するものとして、前記定常触媒温度に基づいて排気管壁温度が推定される。
【００４８】
そして、第３ステップＳ３０の第３推定手段３０の触媒流入排気温度推定手段３２において、前記定常触媒温度と前記排気管壁温度とに基づいて、排気流量に対応した触媒流入排気温度に対する定常触媒温度と排気管壁温度との重みが考慮され触媒流入排気温度が推定される。
最後に、第４ステップＳ４０の第４推定手段４０の触媒温度推定部４３において、触媒温度が前記触媒流入排気温度の変化に対して排気流量（排気流速度）に対応した一次遅れをもって変化するものとして、前記触媒流入排気温度に基づいて触媒温度が推定される。
【００４９】
したがって、かかる触媒温度推定装置及び触媒温度推定方法によれば、排気流量に対応した排気管の内壁に吸収される排気の熱量が考慮されているので、正確に触媒温度を推定することができる。しかも、その排気管の内壁の代表温度（排気管壁温度）が前記定常触媒温度の変化に対して排気流量（排気流速度）に対応した一次遅れをもって変化することを考慮しているので、より正確に触媒温度を推定することができる。
【００５０】
また、触媒自体も触媒流入排気温度の変化に対して排気流量（排気流速度）に対応した一次遅れをもって変化することを考慮しているので、より正確に触媒温度を推定することができる。
また、本実施形態にかかる触媒温度推定装置及び触媒温度推定方法によって推定された触媒温度が所定の温度を越えれば、車両に装備されている減速時燃料カット制御の減速時燃料カット（Ｆ／Ｃ）を中止させるように制御すれば、触媒が高温且つ酸化雰囲気（リーン空燃比）下となるようなこと的確に防ぐことができるようになる。
【００５１】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明すると、図４は本発明の第２実施形態としての触媒温度推定装置を示すものであり、その第１推定手段１０の構成を模式的に示すブロック図である。
本実施形態にかかる触媒温度推定装置及び触媒温度推定方法の主構成は上記第１実施形態の図１及び図３と同様であり、その第１推定手段１０の構成のみが異なっているため、触媒温度推定装置及び触媒温度推定方法の説明は一部省略し、変更部分を中心に説明する。なお、本実施形態において、上記第１実施形態と同符号のものは同様のものを示す。
【００５２】
本実施形態にかかる触媒温度推定装置では、第１推定手段１０の仮触媒温度推定手段１３において仮触媒温度を推定する際に、エンジンの運転状態（Ｎｅ，Ｐｂ）に加えて、エンジンの点火時期にかかるノックリタード量に対応して仮触媒温度が上昇するものとして仮触媒温度を推定している。さらに、排気温度低下量推定手段１４の基準排気温度低下量推定部１４ａにおいて基準排気温度低下量を推定する際に、車速に加えて排気管の雰囲気温度もしくはそれに相関のあるエンジン吸気温度に対応して基準排気温度低下量が変化するものとして排気温度低下量を推定している。そして、これら仮触媒温度及び排気温度低下量に基づいて定常触媒温度を推定するように構成されている。
【００５３】
つまり、図４に示すように、仮触媒温度推定手段１３には、実験的に求められたエンジン定常状態でのエンジン回転速度（Ｎｅ）と負荷（Ｐｂ）とに対して触媒温度を対応させた触媒温度マップ１３ａと、実験的に求められたノックリタード量に対して排気温度上昇量を対応させたノックリタード上昇量マップ１３ｂが格納されており、仮触媒温度推定手段１３は、エンジンの運転状態（Ｎｅ，Ｐｂ）及びノックリタード量を取得し、触媒温度マップ１３ａ及びノックリタード上昇量マップ１３ｂに基づいて仮触媒温度を推定するように構成されている。
【００５４】
なお、ノックリタード量は、エンジン用のＥＣＵにおいて、例えばノックセンサ等からのノック情報に基づいて設定されるので、仮触媒温度推定手段１３では、このように設定されるノックリタード量情報に基づいて仮触媒温度の推定を行なうようになっている。
【００５５】
また、排気温度低下量推定手段１４の基準排気温度低下量推定部１４ａには、実験的に求められた所定の基準排気量［例えば、１５リットル／秒（但し、車速が１００ｋｍ／ｈ近傍の運転時）］における車速に対して基準排気温度低下量に対応させた基準排気温度低下量マップ１４ｂと、実験的に求められた所定の基準温度（例えば、２５℃）に対する排気管の雰囲気温度に対して排気温度低下量を対応させた雰囲気温度補正量マップ１４ｆとが格納されており、基準排気温度低下量推定部１４ａは、車速及び排気管の雰囲気温度を取得して、基準排気温度低下量マップ１４ｂ及び雰囲気温度補正量マップ１４ｆに基づいて基準排気温度低下量を推定するように構成されている。
【００５６】
なお、排気管の雰囲気温度は、排気管付近に設けられた温度センサ等から取得するか、又は車外の外気温か、もしくはエンジンに備えられた吸気温度センサから取得されたエンジン吸気温度等を排気管の雰囲気温度として代用するようにしてもよい。
したがって、Ｆ／Ｃ判断手段１１によってＦ／Ｃ中でないと判断されたならば（図中ＮＯ）、仮触媒温度推定手段１３において、エンジンの運転状態を表わす回転速度（Ｎｅ）及び負荷（Ｐｂ）が取得され、触媒温度マップ１３ａに基づいて触媒温度が推定されるとともに、ノックリタード量が取得され、ノックリタード上昇量マップ１３ｂに基づいて排気温度上昇量が推定される。そして、触媒温度マップ１３ａに基づいて推定された触媒温度にノックリタード上昇量マップ１３ｂに基づいて推定された排気温度上昇量を加えることによって、仮触媒温度が推定されるようになっているのである。
【００５７】
また、排気温度低下量推定手段１４の基準排気温度低下量推定部１４ａにおいては、車速が取得され、基準排気温度低下量マップ１４ｂに基づいて仮基準排気温度低下量が推定されとともに、排気管の雰囲気温度が取得され、雰囲気温度補正量が推定される。そして、前記仮基準排気温度低下量から前期雰囲気温度補正量を差し引くことによって基準排気温度低下量が推定されるようになっているのである。
【００５８】
そして、排気温度低下量推定手段１４の排気温度低下量推定部１４ｅにおいて、前記基準排気温度低下量と排気流量補正値推定部１４ｃで推定された排気流量補正値とに基づいて排気温度低下量が前記式（１）により推定される。
また、上記第１実施形態と同様に、第１推定手段１０の定常触媒温度推定手段１５においては、仮触媒温度推定手段１３で推定された仮触媒温度と、排気温度低下量推定手段１４で推定された排気温度低下量とに基づいて前記式（２）により定常触媒温度が推定されるようになっている。
なお、本実施形態にかかる触媒温度推定装置の他の構成、つまり、第２推定手段２０，第３推定手段３０，第４推定手段４０，は上記第１実施形態の図１と同様であり、触媒温度推定方法は上記第１実施形態の図３と同様であるため、その説明は省略する。
【００５９】
本発明の第２実施形態としての触媒温度推定装置及び触媒温度推定方法は、上述のように構成されているので、触媒温度推定が開始されると、まず、第１ステップＳ１０（図３参照）の第１推定手段１０においてＦ／Ｃ判断が行なわれ、Ｆ／Ｃ中ではないと判断されれば、第１ステップの第１推定手段１０の定常触媒温度推定手段１５において、定常触媒温度が推定される。このとき、第１推定手段１０の仮触媒温度推定手段１３において、ノックリタード量を考慮した仮触媒温度が推定され、第１推定手段１０の排気温度低下量推定手段１４において、車速（走行速度）及び排気流量に加えて雰囲気温度を考慮した排気温度低下量が推定される。そして、定常触媒温度推定手段１５において、前記仮触媒温度及び前記排気温度低下量に基づいて、エンジン定常状態での定常触媒温度が推定されるようになっている。
【００６０】
したがって、本実施形態では、上記第１実施形態の効果に加えて、仮触媒温度を推定する際に、エンジンの運転状態（Ｎｅ，Ｐｂ）に加えて、エンジンの点火時期にかかるノックリタード量に対応して仮触媒温度が上昇するものとして仮触媒温度を推定するとともに、基準排気温度低下量を推定する際に、車速に加えて、排気管の雰囲気温度に対応して基準排気温度低下量が変化するものとして（つまり、排気管からの放熱が排気管の雰囲気温度に応じて変化するものとして）、排気温度低下量が推定される。そのため、最終的に推定される触媒温度には、ノックリタード量による排気温度上昇分及び、排気管の雰囲気温度（即ち、外気温）を考慮した走行風による排気温度低下分（又は排気温度上昇分）の補正が施されることになり、より正確に触媒温度を推定することができる。
【００６１】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明すると、図５，図６は本発明の第３実施形態としての触媒温度推定装置及び触媒温度推定方法を示すものであり、図５はその触媒温度推定装置の全体構成を模式的に示すブロック図、図６はその触媒温度推定方法の処理フローを示すフローチャートである。
なお、本実施形態において、上記第１実施形態と同符号のものは同様のものを示す。
【００６２】
図５に示すように、本実施形態にかかる触媒温度推定装置は、エンジンの運転状態に基づいて定常触媒温度を推定する第１推定手段１００と、前記定常触媒温度に基づいてエンジンから触媒までの間の排気管壁温度を推定する第２推定手段２０と、前記定常触媒温度と前記排気管壁温度とに基づいて触媒に流入する仮触媒流入排気温度を推定する第３推定手段３００と、前記仮触媒流入排気温度に車速及び排気流量に対応した排気管からの放熱による排気温度低下分（量）の補正を施して触媒流入排気温度を推定する排気温度低下量補正手段１４０と、前記触媒流入排気温度に基づいて触媒の温度を推定する第４推定手段４０とから構成されている。
【００６３】
ここで、本実施形態にかかる触媒温度推定装置の第１推定手段１００には、上記第１実施形態における第１推定手段１０の触媒温度低下量推定手段１４が含まれておらず、排気温度低下量補正手段１４０において、第３推定手段３００で推定された仮触媒流入排気温度に対して触媒温度低下量推定手段１４で推定された排気温度低下量の補正を施すように構成されている。
【００６４】
そのため、ここでは上記第１実施形態とは異なる第１推定手段１００，第３推定手段３００，排気温度低下量補正手段１４０及び本実施形態にかかる触媒温度推定方法を中心に図５，図６を用いて説明し、上記第１実施形態と共通部分である第２推定手段２０，第４推定手段４０についてはその詳細な説明を省略する。
図５に示すように、第１推定手段１００は、Ｆ／Ｃ判定手段１１と、触媒温度記憶部１２と、仮触媒温度推定手段１３と、定常触媒温度推定手段１５とから構成されており、排気温度低下量推定手段１４をそなえていない点を除けば、上記第１実施形態と同様の構成をしている。
【００６５】
したがって、第１推定手段１００のＦ／Ｃ判定手段１１によって現在Ｆ／Ｃ中ではないと判断されると（図中ＮＯ）、定常触媒温度推定手段１５は、仮触媒温度推定手段１３によってエンジンの回転速度（Ｎｅ）及び負荷（Ｐｂ）に基づいて推定された仮触媒温度を定常触媒温度として採用するようになっている。
第３推定手段３００は、仮触媒流入排気温度推定部３２０をそなえ、第１推定手段１００で推定された定常触媒温度と、第２推定手段２０で推定された排気管壁温度とに基づいて仮触媒流入排気温度を推定するようになっている。
【００６６】
排気温度低下量補正手段１４０は、走行風による排気温度低下量を推定する排気温度低下量推定手段１４と、排気温度低下量補正部１４１とから構成されている。
ここで、排気温度低下量推定手段１４は上記第１実施形態のものと同様であり、基準排気温度低下量推定部１４ａにおいて車速に対応した基準排気温度低下量が推定され、排気流量補正値推定部１４ｃにおいて補正値が推定され、排気温度低下量推定部１４ｅにおいて、これら基準排気温度低下量及び補正値から排気温度低下量が推定されるようになっている。
【００６７】
排気温度低下量補正部１４１は、前記第３推定手段３００で推定された仮触媒流入排気温度から排気温度低下量推定手段１４で推定された排気温度低下量を差し引いて触媒流入排気温度を推定するようになっている。
なお、第２推定手段２０，第４推定手段４０は上記第１実施形態のものと同様の構成をしているものである。
【００６８】
次に、本実施形態にかかる触媒温度推定方法について説明する。
触媒温度推定がスタートされると、図６に示す処理が周期的に行なわれるようになっている。つまり、第１ステップＳ１００において、まず、Ｆ／Ｃ判断が行なわれる。ここで、Ｆ／Ｃが行なわれていると判断されると（図中ＹＥＳ）、前回触媒温度を取得して、この前回触媒温度を触媒温度として触媒温度推定を一旦終了する。一方、Ｆ／Ｃが行なわれていないと判断されると（図中ＮＯ）、エンジンの運転状態に基づいて定常触媒温度を推定する。そして、第２ステップＳ２０において前記定常触媒温度に基づいて排気管壁温度を推定し、第３ステップＳ３００において前記定常触媒温度と前記排気管壁温度とに基づいて仮触媒流入排気温度を推定する。そして、低下量補正ステップＳ１４０において、エンジン定常状態での触媒温度に対して車速（走行速度）及び排気流量に対応した排気管からの放熱による排気温度の低下分（量）、つまり、走行風による排気温度の低下量の補正が施され、触媒流入排気温度が推定される。最後に第４ステップＳ４０において前記触媒流入排気温度に基づいて触媒温度を推定し、触媒温度推定は終了する。このような処理が一定周期によって周期的に繰り返されるのである。
【００６９】
本発明の第３実施形態としての触媒温度推定装置及び触媒温度推定方法は、上述のように構成されているので、上記第１実施形態のものと同様の効果を得ることができる。
【００７０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明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。
例えば、上記実施形態において、排気温度低下量推定手段１４において推定されるエンジン定常状態での触媒温度に車速（走行速度）及び排気流量に対応した排気管からの放熱による排気温度低下量の補正を施す段階（ステップ）は上記実施形態に限定されるものではなく、最終的に推定される触媒温度に対して補正が施されていればよい。
【００７１】
なお、この排気温度低下量推定手段１４において推定される排気温度低下量は、車速及び排気流量を補正係数として、この補正係数を排気温度に乗算することによって、車速（走行速度）及び排気流量に対応した排気管からの放熱による排気温度低下量の補正を施してもよい。このとき、排気温度低下量推定手段１４の基準排気量温度低下量マップ１４ｂに相当するパラメータは、実験的に求められた値を採用することが考えられる。
【００７２】
また、上記実施形態において、推定される走行風による排気温度低下分（量）を排気温度低下量推定手段１４において推定する際に、排気管からの放熱のみを考慮して実験的に求めた車速に対応させた基準排気温度低下量マップ１４ｂから排気温度低下量を推定するようにしたが、これに限られるものではなく、排気温度低下量に触媒からの放熱を考慮して基準排気温度低下量マップ１４ｂを設定してもよく、また、外気温に対応したエンジンからの排気温度低下分を考慮して基準排気温度低下量マップ１４ｂを設定してもよい。
【００７３】
なお、上記本実施形態において、かかる触媒温度推定装置が減速時燃料カット機能をそなえた車両に装備された場合としたが、減速時燃料カット機能をそなえていない車両に装備してもよい。この場合には、第１推定手段１０（又は１００）において、Ｆ／Ｃ判断手段１１及び触媒温度記憶部１２を省くことができる。
【００７４】
また、上記実施形態において排気流量を取得する際に、吸気量センサによって検出されるエンジンの吸気流量を排気流量とするようにしたが、排気流量を取得する方法はこれに限られるものではなく、例えば、エンジン回転速度，エンジン負荷（吸気管圧力），気筒容積，吸気温度から、吸気流量を下記式（６）によって求めるようにしてもよい。
【数１】
Figure 0004464613
【００７５】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明の触媒温度推定装置によれば、内燃機関の排気管に介装された排気浄化用触媒の温度を周期的に推定する触媒温度推定装置であって、内燃機関の運転状態に基づいて触媒の温度を仮触媒温度として推定し、仮触媒温度に基づいて内燃機関の定常運転下での定常触媒温度を推定する第１推定手段と、第１推定手段で推定された定常触媒温度と、排気流量に対応した排気管壁温度変化率とに基づいて、定常触媒温度の変化に対して排気管内の排気流速度に対応した一次遅れをもって変化するものとして、内燃機関から排気浄化用触媒までの間の排気管の内壁の排気管壁温度を推定する第２推定手段と、第１推定手段で推定された定常触媒温度と第２推定手段で推定された排気管壁温度とを、排気流量が増加するほど定常触媒温度の寄与する度合いが大きくなるよう、排気流量に対応した排気温度反映率で重み付けして加重平均することで排気浄化用触媒に流入する触媒流入排気温度を推定する第３推定手段と、第３推定手段で推定された触媒流入排気温度に基づいて、触媒流入排気温度の変化に対して排気浄化用触媒の排気流量に対応した一次遅れをもって変化するものとして、排気浄化用触媒の温度を推定する第４推定手段と、をそなえているため、排気管の内壁に吸収される排気の熱量を考慮して触媒温度を推定することができ、正確に触媒温度を推定することができる。なお、第２推定手段が、第１推定手段で推定された定常触媒温度と、排気流量に対応した排気管壁温度変化率とに基づいて、排気管壁温度を推定するので、排気管壁温度が定常触媒温度の変化に対して一次遅れをもって変化するように演算を行なうことになり、排気管壁温度を適切に推定でき、その結果、触媒温度をより正確に推定することができる。
【００７６】
また、請求項２記載の本発明の触媒温度推定装置によれば、第１推定手段では、内燃機関の運転状態として、内燃機関の回転速度と内燃機関の負荷状態とを用いるため、エンジンの運転状態、即ち、エンジンの回転速度（Ｎｅ）及び負荷（Ｐｂ）に応じた定常触媒温度が推定されるため、各周期毎にエンジンの運転状態に応じた触媒温度が推定されることになり、より正確に触媒温度を推定することができる。
【００７７】
また、請求項３記載の本発明の触媒温度推定装置によれば、車両の走行速度に基づいて基準排気温度低下量を推定する基準排気温度低下量推定部と、排気流量に基づいて排気流量補正値を推定する排気流量補正値推定部と、基準排気温度低下量推定部により推定された基準排気温度低下量及び排気流量補正値推定部により推定された排気流量補正値に基づいて排気管からの放熱による排気温度低下量を推定する排気温度低下量推定部とを有する排気温度低下量推定手段をそなえ、第１推定手段は、仮触媒温度に加え排気温度低下量推定手段により推定された排気温度低下量に基づいて定常触媒温度を推定するので、各周期毎に車速に応じて温度低下分が推定され、より正確に触媒温度を推定することができる。
【００７８】
また、請求項４記載の本発明の触媒温度推定装置によれば、車両の走行速度に基づいて基準排気温度低下量を推定する基準排気温度低下量推定部と、排気流量に基づいて排気流量補正値を推定する排気流量補正値推定部と、基準排気温度低下量推定部により推定された基準排気温度低下量及び排気流量補正値推定部により推定された排気流量補正値に基づいて排気管からの放熱による排気温度低下量を推定する排気温度低下量推定部とを有する排気温度低下量推定手段と、第３推定手段により推定された触媒流入排気温度を、排気温度低下量推定手段により推定された排気温度低下量により補正する排気温度低下量補正部とをそなえ、第４推定手段で推定される排気浄化用触媒の温度は、排気温度低下量補正部により補正された触媒流入排気温度を用いて算出されるので、各周期毎に車速に応じて温度低下分が推定され、より正確に触媒温度を推定することができる。
【００８１】
また、請求項５記載の本発明の触媒温度推定装置によれば、基準排気温度低下量推定部は、車両の走行速度に加えて、排気管の雰囲気温度もしくは該雰囲気温度に相関のあるエンジン吸気温度を取得し、車両の走行速度及び排気管の雰囲気温度もしくは雰囲気温度に相関のあるエンジン吸気温度に基づき基準排気温度低下量を推定するので、各周期毎に外気温等も考慮されることになり、より正確に触媒温度を推定することができる。
また、請求項６記載の本発明の触媒温度推定装置によれば、第１推定手段で推定される定常触媒温度は、内燃機関の点火時期にかかるノックリタード量に応じて補正されるので、エンジンの点火時期にかかるノックリタード量に対応して仮触媒温度が上昇するものとして仮触媒温度が推定されるため、より正確に触媒温度を推定することができる。
【００８２】
また、上記請求項１〜６の本発明の触媒温度推定装置によれば、車両に装備されている減速時燃料カット機能の減速時燃料カット（Ｆ／Ｃ）の開始条件が成立しても、推定された触媒温度が所定の温度を越えれば、Ｆ／Ｃを中止させるように制御すれば、触媒が高温且つ酸化雰囲気下（リーン空燃比）となるようなことを的確に防ぐことができる。
【００８３】
また、請求項７記載の本発明の触媒温度推定方法によれば、内燃機関の排気管に介装された排気浄化用触媒の温度を周期的に推定する触媒温度推定方法であって、各周期において、内燃機関の運転状態に基づいて触媒の温度を仮触媒温度として推定し、仮触媒温度に基づいて内燃機関の定常運転下での定常触媒温度を推定する第１ステップと、第１ステップで推定された定常触媒温度と、排気流量に対応した排気管壁温度変化率とに基づいて、定常触媒温度の変化に対して排気管内の排気流速度に対応した一次遅れをもって変化するものとして、内燃機関から排気浄化用触媒までの間の排気管壁温度を推定する第２ステップと、第１ステップで推定された定常触媒温度と第２ステップで推定された排気管壁温度とを、排気流量が増加するほど定常触媒温度の寄与する度合いが大きくなるよう、排気流量に対応した排気温度反映率で重み付けして加重平均することで排気浄化用触媒に流入する触媒流入排気温度を推定する第３ステップと、第３ステップで推定された触媒流入排気温度に基づいて、触媒流入排気温度の変化に対して排気浄化用触媒の排気流量に対応した一次遅れをもって変化するものとして、排気浄化用触媒の温度を推定する第４ステップと、をそなえているので、排気管の内壁に吸収される排気の熱量を考慮して触媒温度を推定することができ、正確に触媒温度を推定することができる。なお、第２ステップにおいて、第１ステップで推定された定常触媒温度と、排気流量に対応した排気管壁温度変化率とに基づいて、排気管壁温度が推定されるので、排気管壁温度が定常触媒温度の変化に対して一次遅れをもって変化するように演算を行なうことになり、排気管壁温度を適切に推定でき、その結果、触媒温度をより正確に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる触媒温度推定装置の全体構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる触媒温度推定装置によって触媒温度を推定するに至る概念を示した概念図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる触媒温度推定方法の処理フローを示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態にかかる触媒温度推定装置の第１推定手段１０の構成を模式的に示すブロック図である。
【図５】本発明の第３実施形態にかかる触媒温度推定装置の全体構成を模式的に示すブロック図である。
【図６】本発明の第３実施形態にかかる触媒温度推定方法の処理フローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０，１００ 第１推定手段
２０ 第２推定手段
３０，３００ 第３推定手段
４０ 第４推定手段
Ｓ１０，Ｓ１００ 第１ステップ
Ｓ２０ 第２ステップ
Ｓ３０，Ｓ３００ 第３ステップ
Ｓ４０ 第４ステップ

Claims (7)

  1. 内燃機関の排気管に介装された排気浄化用触媒の温度を周期的に推定する触媒温度推定装置であって、
    該内燃機関の運転状態に基づいて該触媒の温度を仮触媒温度として推定し、該仮触媒温度に基づいて該内燃機関の定常運転下での定常触媒温度を推定する第１推定手段と、
    該第１推定手段で推定された該定常触媒温度と、排気流量に対応した排気管壁温度変化率とに基づいて、該定常触媒温度の変化に対して該排気管内の排気流速度に対応した一次遅れをもって変化するものとして、該内燃機関から該排気浄化用触媒までの間の該排気管の内壁の排気管壁温度を推定する第２推定手段と、
    該第１推定手段で推定された該定常触媒温度と該第２推定手段で推定された該排気管壁温度とを、排気流量が増加するほど該定常触媒温度の寄与する度合いが大きくなるよう、排気流量に対応した排気温度反映率で重み付けして加重平均することで該排気浄化用触媒に流入する触媒流入排気温度を推定する第３推定手段と、
    該第３推定手段で推定された該触媒流入排気温度に基づいて、該触媒流入排気温度の変化に対して該排気浄化用触媒の排気流量に対応した一次遅れをもって変化するものとして、該排気浄化用触媒の温度を推定する第４推定手段と、をそなえている
    ことを特徴とする、触媒温度推定装置。
  2. 該第１推定手段では、該内燃機関の運転状態として、該内燃機関の回転速度と該内燃機関の負荷状態とを用いる
    ことを特徴とする、請求項１記載の触媒温度推定装置。
  3. 車両の走行速度に基づいて基準排気温度低下量を推定する基準排気温度低下量推定部と、排気流量に基づいて排気流量補正値を推定する排気流量補正値推定部と、該基準排気温度低下量推定部により推定された該基準排気温度低下量及び該排気流量補正値推定部により推定された該排気流量補正値に基づいて該排気管からの放熱による排気温度低下量を推定する排気温度低下量推定部とを有する排気温度低下量推定手段をそなえ、
    該第１推定手段は、該仮触媒温度に加え該排気温度低下量推定手段により推定された該排気温度低下量に基づいて該定常触媒温度を推定する
    ことを特徴とする、請求項１又は２記載の触媒温度推定装置。
  4. 車両の走行速度に基づいて基準排気温度低下量を推定する基準排気温度低下量推定部と、排気流量に基づいて排気流量補正値を推定する排気流量補正値推定部と、該基準排気温度低下量推定部により推定された該基準排気温度低下量及び該排気流量補正値推定部により推定された該排気流量補正値に基づいて該排気管からの放熱による排気温度低下量を推定する排気温度低下量推定部とを有する排気温度低下量推定手段と、
    該第３推定手段により推定された該触媒流入排気温度を、該排気温度低下量推定手段により推定された該排気温度低下量により補正する排気温度低下量補正部とをそなえ、
    該第４推定手段で推定される該排気浄化用触媒の温度は、該排気温度低下量補正部により補正された触媒流入排気温度を用いて算出される
    ことを特徴とする、請求項１又は２記載の触媒温度推定装置。
  5. 該基準排気温度低下量推定部は、該車両の走行速度に加えて、該排気管の雰囲気温度もしくは該雰囲気温度に相関のあるエンジン吸気温度を取得し、該車両の走行速度及び該排気管の雰囲気温度もしくは該雰囲気温度に相関のある該エンジン吸気温度に基づき該基準排気温度低下量を推定する
    ことを特徴とする、請求項３記載の触媒温度推定装置。
  6. 該第１推定手段で推定される該定常触媒温度は、該内燃機関の点火時期にかかるノックリタード量に応じて補正される
    ことを特徴とする、請求項５記載の触媒温度推定装置。
  7. 内燃機関の排気管に介装された排気浄化用触媒の温度を周期的に推定する触媒温度推定方法であって、
    各周期において、該内燃機関の運転状態に基づいて該触媒の温度を仮触媒温度として推定し、該仮触媒温度に基づいて該内燃機関の定常運転下での定常触媒温度を推定する第１ステップと、
    該第１ステップで推定された該定常触媒温度と、排気流量に対応した排気管壁温度変化率とに基づいて、該定常触媒温度の変化に対して該排気管内の排気流速度に対応した一次遅れをもって変化するものとして、該内燃機関から該排気浄化用触媒までの間の該排気管の内壁の排気管壁温度を推定する第２ステップと、
    該第１ステップで推定された該定常触媒温度と該第２ステップで推定された該排気管壁温度とを、排気流量が増加するほど該定常触媒温度の寄与する度合いが大きくなるよう、排気流量に対応した排気温度反映率で重み付けして加重平均することで該排気浄化用触媒に流入する触媒流入排気温度を推定する第３ステップと、
    該第３ステップで推定された該触媒流入排気温度に基づいて、該触媒流入排気温度の変化に対して該排気浄化用触媒の排気流量に対応した一次遅れをもって変化するものとして、該排気浄化用触媒の温度を推定する第４ステップと、をそなえている
    ことを特徴とする、触媒温度推定方法。
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