JP5477127B2

JP5477127B2 - 触媒温度推定装置

Info

Publication number: JP5477127B2
Application number: JP2010088947A
Authority: JP
Inventors: 真也近藤; 雅広加地
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-04-07
Filing date: 2010-04-07
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2030-04-07
Also published as: US9127585B2; JP2011220178A; US20110247317A1

Description

本発明は、触媒温度推定装置に関する。

従来、内燃機関の排気ガス浄化用の触媒の温度を推定する触媒温度推定装置が考案されている。例えば特許文献１に係る触媒温度推定装置は、内燃機関の回転数および負荷に基づいて、内燃機関が定常運転状態のときにおける触媒の温度である定常推定温度を算出している。そして、特許文献１に係る触媒温度推定装置は、この算出された定常推定温度と、回転数および負荷によって決定されるなまし係数と、を用いたなまし処理を行うことによって、触媒の温度を推定している。

特開２００３−３４３２４２号公報

しかしながら、特許文献１に係る触媒温度推定装置では、例えば内燃機関の運転状態が加速状態の場合には、推定された触媒の温度と実際の触媒の温度との誤差が大きくなるおそれがある。したがって、特許文献１に係る触媒温度推定装置の触媒温度推定精度は良好とはいえない。

本発明は、触媒温度を精度よく推定することができる触媒温度推定装置を提供することを目的とする。

本発明に係る触媒温度推定装置は、内燃機関の排気ガス浄化用の触媒の排気ガス流動方向上流側端部の温度である前端温度を前端温度推定用のなまし処理を行うことによって推定する前端温度推定手段と、前記触媒の排気ガス流動方向下流側端部の温度である後端温度を、前記前端温度推定手段が推定した前記前端温度を用いた後端温度推定処理、および後端温度推定用のなまし処理のいずれか一方を行うことによって推定する後端温度推定手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記後端温度推定用のなまし処理に用いられる係数である後端温度推定用なまし係数を算出する後端用なまし係数算出手段と、を備え、前記後端温度推定手段は、前記内燃機関の運転状態が加速状態の場合に、前記前端温度を用いた前記後端温度推定処理を行い、前記内燃機関の運転状態が加速状態でない場合に、前記後端温度推定用のなまし処理を行い、前記前端温度を用いた前記後端温度推定処理において、前記後端温度推定手段は、前記前端温度推定手段が推定した前記前端温度を前記後端温度と推定する。

本発明に係る触媒温度推定装置によれば、例えば内燃機関の運転状態が加速状態の場合に触媒の前端温度および後端温度の温度挙動が異なった場合であっても、前端温度推定手段および後端温度推定手段によって触媒の前端温度および後端温度をそれぞれ推定することができる。それにより、触媒温度を精度よく推定することができる。また、後端温度推定手段が前端温度を用いた後端温度推定処理を行う場合には、後端温度推定手段は、後端温度が前端温度の影響を受けて変化する現象を精度よく捉えることができる。また、後端温度推定手段が後端温度推定用のなまし処理を行う場合には、後端温度推定用なまし係数が内燃機関の運転状態に基づいて算出されていることから、後端温度推定手段は、後端温度を精度よく推定することができる。

また本発明に係る触媒温度推定装置は、内燃機関の排気ガス浄化用の触媒の排気ガス流動方向上流側端部の温度である前端温度を前端温度推定用のなまし処理を行うことによって推定する前端温度推定手段と、前記触媒の排気ガス流動方向下流側端部の温度である後端温度を、前記前端温度推定手段が推定した前記前端温度を用いた後端温度推定処理、および後端温度推定用のなまし処理のいずれか一方を行うことによって推定する後端温度推定手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記後端温度推定用のなまし処理に用いられる係数である後端温度推定用なまし係数を算出する後端用なまし係数算出手段と、を備え、前記後端温度推定手段は、前記内燃機関の運転状態が加速状態の場合に、前記前端温度を用いた前記後端温度推定処理を行い、前記内燃機関の運転状態が加速状態でない場合に、前記後端温度推定用のなまし処理を行い、前記前端温度を用いた前記後端温度推定処理において、前記後端温度推定手段は、前記後端温度推定手段が前回推定した前記後端温度を前記前端温度推定手段が前回推定した前記前端温度を用いて補正した結果を今回の前記後端温度として推定する。

また本発明に係る触媒温度推定装置は、内燃機関の排気ガス浄化用の触媒の排気ガス流動方向上流側端部の温度である前端温度を前端温度推定用のなまし処理を行うことによって推定する前端温度推定手段と、前記触媒の排気ガス流動方向下流側端部の温度である後端温度を、前記前端温度推定手段が推定した前記前端温度を用いた後端温度推定処理、および後端温度推定用のなまし処理のいずれか一方を行うことによって推定する後端温度推定手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記後端温度推定用のなまし処理に用いられる係数である後端温度推定用なまし係数を算出する後端用なまし係数算出手段と、を備え、前記後端用なまし係数算出手段は、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記後端温度推定用なまし係数として、前記内燃機関の運転状態が加速状態の場合に対応したなまし係数および前記内燃機関の運転状態が減速状態の場合に対応したなまし係数のいずれかを算出する。

また本発明に係る触媒温度推定装置は、内燃機関の排気ガス浄化用の触媒の排気ガス流動方向上流側端部の温度である前端温度を前端温度推定用のなまし処理を行うことによって推定する前端温度推定手段と、前記触媒の排気ガス流動方向下流側端部の温度である後端温度を、前記前端温度推定手段が推定した前記前端温度を用いた後端温度推定処理、および後端温度推定用のなまし処理のいずれか一方を行うことによって推定する後端温度推定手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記後端温度推定用のなまし処理に用いられる係数である後端温度推定用なまし係数を算出する後端用なまし係数算出手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前端温度推定用のなまし処理に用いられる係数である前端温度推定用なまし係数を算出する前端用なまし係数算出手段と、を備え、前記前端用なまし係数算出手段は、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記前端温度推定用なまし係数として、前記内燃機関の運転状態が加速状態の場合に対応したなまし係数および前記内燃機関の運転状態が減速状態の場合に対応したなまし係数のいずれかを算出する。

本発明によれば、触媒温度を精度よく推定することができる触媒温度推定装置を提供することができる。

実施例１に係るＥＣＵを備える内燃機関システムの構成を示す模式図である。触媒の温度と内燃機関の運転状態との関係を説明するための図である。実施例１に係るＥＣＵの触媒温度推定処理のフローチャートの一例を示す図である。実施例２に係るＥＣＵの触媒温度推定処理のフローチャートの一例を示す図である。実施例３に係るＥＣＵの触媒温度推定処理のフローチャートの一例を示す図である。実施例４に係るＥＣＵの触媒温度推定処理のフローチャートの一例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を説明する。

本発明の実施例１に係るＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）８０について説明する。図１は、ＥＣＵ８０を備える内燃機関システム５の構成を示す模式図である。内燃機関システム５は、内燃機関１０、吸気通路２０、排気通路３０、インジェクタ４０、スロットルバルブ５０、触媒６０、各種検出手段（クランクポジションセンサ７０、スロットルポジションセンサ７１、エアフロメータ７２、アクセルポジションセンサ７３、空燃比センサ７４、酸素センサ７５等）およびＥＣＵ８０を備えている。

内燃機関１０は、その気筒内にピストン１１を備えている。ピストン１１はコンロッドを介してクランクシャフトに接続されている。クランクシャフトの近傍には、クランクポジションセンサ７０が配置されている。クランクポジションセンサ７０の出力は、ＥＣＵ８０に伝えられる。ＥＣＵ８０は、クランクポジションセンサ７０の出力に基づいて、内燃機関１０のクランク角および内燃機関１０の回転数を取得する。

内燃機関１０の吸気ポートには、吸気通路２０が接続されている。内燃機関１０の排気ポートには、排気通路３０が接続されている。吸気通路２０の空気流動方向上流には、インジェクタ４０が配置されている。インジェクタ４０は、ＥＣＵ８０に制御されて、燃料を噴射する。噴射された燃料は、空気と共に内燃機関１０の気筒内に供給される。

吸気通路２０のインジェクタ４０よりも空気流動方向上流には、内燃機関１０に供給される空気の量を調整するためのスロットルバルブ５０が配置されている。スロットルバルブ５０は、ＥＣＵ８０によって制御される。スロットルバルブ５０の近傍には、スロットルポジションセンサ７１が配置されている。スロットルポジションセンサ７１の出力は、ＥＣＵ８０に伝えられる。

吸気通路２０のスロットルバルブ５０よりも空気流動方向上流には、エアフロメータ７２が配置されている。エアフロメータ７２の出力は、ＥＣＵ８０に伝えられる。また、ＥＣＵ８０には、アクセル１００の操作量を検出するためのアクセルポジションセンサ７３の出力が伝えられる。

排気通路３０の排気ガス流動方向下流には、排気ガス浄化用の触媒６０が配置されている。触媒６０は、特に限定されないが、例えば、三元触媒を用いることができる。三元触媒として、例えば、二酸化セリウム、ジルコニア等の酸素吸蔵成分を含むコート材に、微粒子状の触媒成分（Ｐｔ、Ｐｄ等）が配置されたものが用いられる。

排気通路３０の触媒６０よりも排気ガス流動方向上流には、空燃比センサ７４が配置されている。排気通路３０の触媒６０よりも排気ガス流動方向下流には、酸素センサ７５が配置されている。空燃比センサ７４および酸素センサ７５の出力は、ＥＣＵ８０に伝えられる。

ＥＣＵ８０は、演算部としてのＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）８１と、記憶部としてのＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）８２およびＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）８３と、を備えるマイクロコンピュータである。

ＥＣＵ８０は、ＲＯＭ８２に記憶されているプログラム等に基づいてＲＡＭ８３を一時記憶メモリとして使用しながらＣＰＵ８１が動作することによって、スロットルバルブ５０およびインジェクタ４０を制御する制御手段としての機能を有する。例えば、ＥＣＵ８０は、クランクポジションセンサ７０、スロットルポジションセンサ７１、エアフロメータ７２およびアクセルポジションセンサ７３の出力に基づいて、適切なスロットル開度になるようにスロットルバルブ５０を制御する。また、ＥＣＵ８０は、空燃比センサ７４および酸素センサ７５の出力に基づいて、例えば排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃比になるように、インジェクタ４０から噴射される燃料噴射量をフィードバック制御する。

また、ＥＣＵ８０は、ＲＯＭ８２に記憶されているプログラム等に基づいてＲＡＭ８３を一時記憶メモリとして使用しながらＣＰＵ８１が動作することによって、触媒６０の温度を推定する触媒温度推定処理を行う触媒温度推定装置としての機能も有している。

続いて、ＥＣＵ８０の触媒温度推定処理について説明する。まず、触媒６０の温度と内燃機関１０の運転状態との関係について説明する。図２は、触媒６０の温度と内燃機関１０の運転状態との関係を説明するための図である。横軸は時間（ｓ）を示し、左側縦軸は触媒６０の温度（℃）を示し、右側縦軸は内燃機関１０に供給される単位時間当たりの空気量（ｇ／ｓ）を示している。ライン２００ａは、触媒６０の排気ガス流動方向上流側端部（以下、前端と称する）の温度の実測値を示し、ライン２００ｂは、触媒６０の排気ガス流動方向下流側端部（以下、後端と称する）の温度の実測値を示し、ライン２００ｃは、内燃機関１０に供給される単位時間当たりの空気量（以下、空気量と略称する）の実測値を示している。

ライン２００ｃが示すように、８２７（ｓ）付近において、空気量は上昇を開始している。これは、８２７（ｓ）付近において、内燃機関１０の運転状態が定常状態から加速状態に移行したことを示している。また、空気量は、８３３（ｓ）付近から減少を開始している。これは、８３３（ｓ）付近において、内燃機関１０の運転状態が減速状態に移行したことを示している。

ライン２００ａおよびライン２００ｃから分るように、触媒６０の前端と後端とでは、温度挙動が異なっている。例えば、触媒６０の前端は、流入する排気ガスの温度の影響を強く受ける。そのため、触媒６０の前端の温度は、空気量の変化に追従するように変化している。

一方、触媒６０の後端は、排気ガスの温度の影響も受けるが、触媒６０の前端から後端に至るまでの化学反応熱や触媒６０の前端から後端にかけて伝わった熱（伝熱）の影響も受けている。そのため、内燃機関１０の運転状態が加速状態に変化した初期の段階において、前端の温度よりも後端の温度の方が遅れて上昇を開始している。また、内燃機関１０の運転状態が加速状態に変化した初期の段階において、後端の温度は、一旦低下し、その後上昇を開始している。また、内燃機関の運転状態が減速状態に変化したとき、前端の温度低下率の方が後端の温度低下率よりも高くなっている。

このように、触媒６０の前端と後端との温度挙動は異なっている。そこで、触媒６０の温度を精度よく推定するために、本実施例に係るＥＣＵ８０は、触媒温度推定処理において、前端の温度（以下、前端温度と略称する場合がある）を推定するための処理および後端の温度（以下、後端温度と略称する場合がある）を推定するための処理を行う。

前端の温度を推定するための処理（以下、前端温度推定処理と称する）において、ＥＣＵ８０は、前端温度推定用のなまし処理を行うことによって前端温度を推定する。具体的にはＥＣＵ８０は、下記式（１）に基づく演算処理を行うことによって、前端温度を推定する。すなわち、本実施例に係るＥＣＵ８０は、前端温度を推定する前端温度推定手段としての機能を有している。なお、本実施例において、前端温度推定用のなまし処理とは、下記式（１）に基づく演算処理のことをいう。

前端温度＝前回前端温度推定用のなまし処理が行われた結果推定された前端温度＋（触媒６０の定常温度−前回前端温度推定用のなまし処理が行われた結果推定された前端温度）／（前端温度推定用なまし係数）・・・（１）

ここで、最初に前端温度推定用なまし処理を行うときの、「前回前端温度推定用のなまし処理が行われた結果推定された前端温度」としては、例えば、内燃機関１０の冷却水の水温、内燃機関１０の吸気温度等を用いることができる。例えば、ＥＣＵ８０は、冷却水の水温を、内燃機関１０のウォータジャケットに配置された水温センサの出力に基づいて取得することができる。ＥＣＵ８０は、内燃機関１０の吸気温度を、吸気通路２０に配置された温度センサの出力に基づいて取得することができる。

また、式（１）の定常温度として、触媒６０の到達予想温度を用いることができる。より具体的には、定常温度として、内燃機関１０の運転状態が定常運転の状態（加速状態でもなく減速状態でもない状態）が所定期間続いたと仮定したときに触媒６０の前端温度が到達すると予想される温度を用いることができる。

ＥＣＵ８０による定常温度の具体的な算出手法は、特に限定されない。例えばＥＣＵ８０は、内燃機関１０の運転状態に基づいて、定常温度を算出する。内燃機関１０の運転状態としては、特に限定されないが、例えば、空気量、内燃機関１０の回転数、負荷等を用いることができる。本実施例においては、内燃機関１０の運転状態として、空気量を用いる。すなわち、本実施例においてＥＣＵ８０は、空気量に基づいて定常温度を算出する。

ＥＣＵ８０による定常温度算出の具体的手法は、特に限定されない。例えば、ＥＣＵ８０は、空気量と触媒６０の定常温度との関係を示すマップを記憶部に記憶しておく。ＥＣＵ８０は、例えばエアフロメータ７２に基づいて取得した空気量に基づいて、記憶部のマップを参照することによって、触媒６０の定常温度を算出することができる。なお、ＥＣＵ８０が内燃機関１０の回転数、負荷等に基づいて定常温度を算出する手法は、例えば、空気量に基づく場合と同様にマップを参照する手法を用いることができる。

一方、後端温度を推定するための処理（以下、後端温度推定処理と称する）において、ＥＣＵ８０は、後端温度推定用のなまし処理を行うことによって、後端温度を推定する。本実施例においては、ＥＣＵ８０は、前端温度推定処理で推定された前端温度を用いた後端温度推定用のなまし処理を行うことによって、後端温度を推定する。具体的にはＥＣＵ８０は、下記式（２）に基づく演算処理を行うことによって、後端温度を推定する。すなわち、本実施例に係るＥＣＵ８０は、後端温度推定用のなまし処理を行うことによって後端温度を推定する後端温度推定手段としての機能を有している。なお、本実施例において、後端温度推定用のなまし処理とは、下記式（２）に基づく演算処理のことをいう。

後端温度＝前回後端温度推定用のなまし処理が行われた結果推定された後端温度＋（前端温度推定処理が行われた結果推定された前端温度−前回後端温度推定用のなまし処理が行われた結果推定された後端温度）／（後端温度推定用なまし係数）・・・（２）

ここで、最初に後端温度推定用なまし処理を行うときの、「前回後端温度推定用のなまし処理が行われた結果推定された後端温度」としては、例えば、内燃機関１０の冷却水の水温、内燃機関１０の吸気温度等を用いることができる。

ここで、式（１）で算出される前端温度は、前端温度推定用なまし係数の大きさによって変化する。よって、前端温度推定用なまし係数が適切に選定されることによって、ＥＣＵ８０は、前端温度の温度挙動を適切に推定することができる。また、式（２）で算出される後端温度は、後端温度推定用なまし係数の大きさによって変化することから、後端温度推定用なまし係数が適切に選定されることによって、ＥＣＵ８０は、後端温度の温度挙動を適切に推定することができる。

そこで、本実施例において、ＥＣＵ８０は、式（１）の前端温度推定用なまし係数を、内燃機関１０の運転状態に基づいて算出する。また、ＥＣＵ８０は、式（２）の後端温度推定用なまし係数を、内燃機関１０の運転状態に基づいて算出する。すなわち、本実施例に係るＥＣＵ８０は、前端温度推定用なまし係数を算出する前端用なまし係数算出手段としての機能、および後端温度推定用なまし係数を算出する後端用なまし係数算出手段としての機能を有している。

内燃機関１０の運転状態としては、特に限定されないが、空気量、内燃機関１０の回転数、負荷等が用いられる。本実施例においては、内燃機関１０の運転状態として、空気量が用いられる。すなわち、本実施例において、ＥＣＵ８０は、空気量に基づいて、前端温度推定用なまし係数および後端温度推定用なまし係数を算出する。

ＥＣＵ８０による前端温度推定用なまし係数および後端温度推定用なまし係数の具体的な算出手法は、特に限定されない。例えば、ＥＣＵ８０は、空気量と前端温度推定用なまし係数との関係を示すマップ、および空気量と後端温度推定用なまし係数との関係を示すマップを記憶部に記憶しておく。ＥＣＵ８０は、エアフロメータ７２の出力に基づいて取得した空気量に基づいて、記憶部のマップを参照することによって、前端温度推定用なまし係数および後端温度推定用なまし係数を算出することができる。なお、ＥＣＵ８０が内燃機関１０の回転数、負荷等に基づいて前端温度推定用なまし係数および後端温度推定用なまし係数を算出する手法は、例えば、空気量に基づく場合と同様に、マップを参照する手法を用いることができる。

図３は、ＥＣＵ８０の触媒温度推定処理のフローチャートの一例を示す図である。ＥＣＵ８０は、所定周期で図３のフローチャートを繰り返し実行する。まず、ＥＣＵ８０は、内燃機関１０の運転状態に基づいて、触媒６０の定常温度（Ａ）を推定する（ステップＳ１０）。例えば、ＥＣＵ８０は、空気量に基づいて、触媒６０の定常温度を推定する。

次いでＥＣＵ８０は、前端温度推定用なまし係数（Ｂ）を算出する（ステップＳ２０）。具体的には、ＥＣＵ８０は、内燃機関１０の運転状態に基づいて、前端温度推定用なまし係数を算出する。例えば、ＥＣＵ８０は、空気量に基づいて、前端温度推定用なまし係数を算出する。

次いでＥＣＵ８０は、後端温度推定用なまし係数（Ｃ）を算出する（ステップＳ３０）。具体的には、ＥＣＵ８０は、内燃機関１０の運転状態に基づいて、後端温度推定用なまし係数を算出する。例えば、ＥＣＵ８０は、空気量に基づいて、後端温度推定用なまし係数を算出する。

次いで、ＥＣＵ８０は、前端温度推定用なまし処理を行うことによって触媒６０の前端温度（Ｄ）を推定する（ステップＳ４０）。具体的には、ＥＣＵ８０は、式（１）に基づく演算処理を行うことによって、前端温度（Ｄ）を推定する。

次いでＥＣＵ８０は、後端温度推定用なまし処理を行うことによって触媒６０の後端温度を推定する（ステップＳ５０）。具体的には、ＥＣＵ８０は、式（２）に基づく演算処理を行うことによって、後端温度を推定する。次いでＥＣＵ８０は、フローチャートの実行を終了する。

以上のように、本実施例に係るＥＣＵ８０は、前端温度推定処理および後端温度推定処理を行うことによって、触媒６０の前端温度および後端温度をそれぞれ推定している。それにより、触媒６０の前端の温度挙動および後端の温度挙動が異なる場合であっても、ＥＣＵ８０は、触媒６０の温度を精度よく推定することができる。その結果、ＥＣＵ８０によれば、内燃機関１０が加速および減速を繰り返したときであっても、触媒６０の推定温度と触媒６０の実際の温度との誤差を小さく抑えることができる。

また、ＥＣＵ８０は、前端温度推定用なまし係数および後端温度推定用なまし係数を内燃機関１０の運転状態に基づいて算出している。それにより、ＥＣＵ８０は、前端温度および後端温度をより精度よく推定することができる。

また、ＥＣＵ８０は、前端温度推定処理で推定された前端温度を用いて後端温度推定用のなまし処理を行うことによって、後端温度を推定している。それにより、ＥＣＵ８０は、後端温度が前端温度の影響を受けて変化する現象を精度よく捉えることができる。例えば、ＥＣＵ８０は、内燃機関１０の加速初期に後端温度が前端温度の影響を受けて一旦低下する現象を精度よく捉えることができる。したがって、ＥＣＵ８０は、触媒６０の温度を精度よく推定することができる。

続いて実施例２に係るＥＣＵ８０について説明する。実施例２に係るＥＣＵ８０は、触媒温度推定処理の処理内容が実施例１に係るＥＣＵ８０の処理内容と異なっている。具体的には、本実施例に係るＥＣＵ８０は、内燃機関１０の運転状態が加速状態か否かによって、後端温度の推定処理内容を変更している。より具体的には、ＥＣＵ８０は、内燃機関１０の運転状態が加速状態の場合には、前端温度を用いた後端温度推定処理を行う。またＥＣＵ８０は、内燃機関１０の運転状態が加速状態でない場合には、実施例１とは異なる後端温度推定用のなまし処理を行う。すなわち、本実施例に係るＥＣＵ８０は、前端温度を用いた後端温度推定処理および後端温度推定用のなまし処理のいずれか一方を行うことによって後端温度を推定する後端温度推定手段としての機能を有している。

内燃機関１０の運転状態が加速状態の場合に行われる前端温度を用いた後端温度推定処理（以下、加速時後端温度推定処理と称する）において、ＥＣＵ８０は、前端温度推定処理で推定された前端温度を後端温度と推定する。

内燃機関１０の運転状態が加速状態でない場合に行われる後端温度推定用のなまし処理は、前端温度の代わりに触媒６０の定常温度を用いている点において実施例１に係る後端温度推定用のなまし処理と異なっている。具体的には、本実施例に係る後端温度推定用のなまし処理は、下記式（３）に基づいて行われる。

後端温度＝前回後端温度推定用のなまし処理が行われた結果推定された後端温度＋（触媒６０の定常温度−前回後端温度推定用のなまし処理が行われた結果推定された後端温度）／（後端温度推定用なまし係数）・・・（３）

図４は、本実施例に係るＥＣＵ８０の触媒温度推定処理のフローチャートの一例を示す図である。本実施例に係るＥＣＵ８０は、所定周期で図４のフローチャートを繰り返し実行する。図４のフローチャートは、ステップＳ５０の代わりにステップＳ４１、ステップＳ４２およびステップＳ５０ａを備える点において、図３のフローチャートと異なる。その他の構成は、図３のフローチャートと同様のため、説明を省略する。

ステップＳ４１は、ステップＳ４０の後に行われる。ステップＳ４１においてＥＣＵ８０は、内燃機関１０の運転状態が加速状態であるか否かを判定する。ステップＳ４１の具体的な判断手法は、特に限定されない。例えば、ＥＣＵ８０は、空気量の単位時間当たりの増加量が基準値より大きいか否かに基づいて、内燃機関１０の運転状態が加速状態であるか否かを判定することができる。空気量の単位時間当たりの増加量が基準値より大きい場合、ＥＣＵ８０は内燃機関１０が加速状態であると判定し、空気量の単位時間当たりの増加量が基準値以下の場合、ＥＣＵ８０は内燃機関１０が加速状態でないと判定する。あるいは、ＥＣＵ８０は、内燃機関１０の回転数の変化率、車両の速度変化率等に基づいて、内燃機関１０が加速状態であるか否かを判定してもよい。

ステップＳ４１において内燃機関１０の運転状態が加速状態であると判定された場合、ＥＣＵ８０は、加速時後端温度推定処理を行う（ステップＳ４２）。具体的には、ステップＳ４２においてＥＣＵ８０は、ステップＳ４０で推定された前端温度（Ｄ）を後端温度と推定する。次いでＥＣＵ８０は、フローチャートの実行を終了する。

ステップＳ４１において内燃機関１０の運転状態が加速状態であると判定されなかった場合、ＥＣＵ８０は、後端温度推定用のなまし処理を行うことによって後端温度を推定する（ステップＳ５０ａ）。具体的には、ステップＳ５０ａにおいてＥＣＵ８０は、式（３）に基づく演算処理を行うことによって後端温度を推定する。次いでＥＣＵ８０は、フローチャートの実行を終了する。

なお、ステップＳ５０ａにおける後端温度推定用のなまし処理に用いられる定常温度（Ａ）は、ステップＳ４０の前端温度推定用のなまし処理で用いられる定常温度（Ａ）と同一の温度を用いてもよく、異なる温度を用いてもよい。ステップＳ５０ａで用いられる定常温度とステップＳ４０で用いられる定常温度とが異なる場合、例えば、ＥＣＵ８０は、ステップＳ１０において、触媒６０の前端の定常温度と、後端の定常温度と、をそれぞれ推定する。そして、ＥＣＵ８０は、ステップＳ４０において、ステップＳ１０で推定された前端の定常温度を用いて、式（１）に基づくなまし処理を行う。また、ＥＣＵ８０は、ステップＳ５０ａにおいて、ステップＳ１０で推定された後端の定常温度を用いて、式（３）に基づくなまし処理を行う。

本実施例に係るＥＣＵ８０は、前端温度推定処理（ステップＳ４０）および後端温度推定処理（ステップＳ４２およびステップＳ５０ａ）を行うことによって、触媒６０の前端温度および後端温度をそれぞれ推定していることから、触媒６０の温度を精度よく推定することができる。また、本実施例に係るＥＣＵ８０は、実施例１の場合と同様に、前端温度推定用なまし係数および後端温度推定用なまし係数を内燃機関１０の運転状態に基づいて算出していることから、触媒６０の温度をより精度よく推定することができる。

また、本実施例に係るＥＣＵ８０は、加速時後端温度推定処理（ステップＳ４２）において、前端温度推定処理で推定された前端温度を後端温度と推定している。それにより、ＥＣＵ８０は、後端温度が前端温度の影響を受けて変化する現象を精度よく捉えることができる。例えば、ＥＣＵ８０は、内燃機関１０の加速初期に後端温度が前端温度の影響を受けて一旦低下する現象を精度よく捉えることができる。したがって、ＥＣＵ８０は、触媒６０の温度を精度よく推定することができる。

また、本実施例に係るＥＣＵ８０は、内燃機関１０が加速状態でない場合に行われる後端温度推定用のなまし処理（ステップＳ５０ａ）において、前端温度を用いずに後端温度を推定している。それにより、ＥＣＵ８０によれば、内燃機関１０が加速状態でない場合には、推定される後端温度が前端温度の推定精度の影響を受けることを抑制することができる。

続いて実施例３に係るＥＣＵ８０について説明する。本実施例に係るＥＣＵ８０は、触媒温度推定処理の処理内容が実施例２に係るＥＣＵ８０の処理内容と異なっている。具体的には、本実施例に係るＥＣＵ８０の加速時後端温度推定処理の内容が実施例２に係るＥＣＵ８０の処理内容と異なっている。より具体的には、本実施例に係るＥＣＵ８０は、加速時後端温度推定処理において、後端温度推定処理によって前回推定された後端温度を前端温度推定処理によって前回推定された前端温度を用いて補正した結果を、今回の後端温度として推定している。その他の構成は、実施例２に係るＥＣＵ８０と同様のため、説明を省略する。

図５は、本実施例に係るＥＣＵ８０の触媒温度推定処理のフローチャートの一例を示す図である。ＥＣＵ８０は、所定周期で図５のフローチャートを繰り返し実行する。図５のフローチャートは、ステップＳ４２の代わりにステップＳ４３およびステップＳ４４を備える点において、図４のフローチャートと異なる。ステップＳ４３およびステップＳ４４が、本実施例に係る加速時後端温度推定処理に対応している。その他の構成は、図４のフローチャートと同様のため、説明を省略する。

ステップＳ４３は、ステップＳ４１において内燃機関１０の運転状態が加速状態であると判定された場合に行われる。ステップＳ４３において、ＥＣＵ８０は、後端温度補正値（Ｅ）を算出する。具体的には、ＥＣＵ８０は、前回のフローチャートの実行時にステップＳ４４またはステップＳ５０ａで推定された後端温度と、前回のフローチャートの実行時にステップＳ４０で推定された前端温度（Ｄ）と、に基づいて、後端温度補正値（Ｅ）を算出する。

より具体的には、ＥＣＵ８０は、前回のフローチャートの実行時にステップＳ４４が実行された場合には、前回ステップＳ４４で推定された後端温度と、前回ステップＳ４０で推定された前端温度（Ｄ）と、の差に基づいて、後端温度補正値（Ｅ）を算出する。例えば、ＥＣＵ８０は、前回ステップＳ４４で推定された後端温度と、前回ステップＳ４０で推定された前端温度（Ｄ）と、の差に所定の係数を掛けたものを、後端温度補正値（Ｅ）として取得する。

また、ＥＣＵ８０は、前回のフローチャートの実行時にステップＳ５０ａが実行された場合には、前回ステップＳ５０ａで推定された後端温度と、前回ステップＳ４０で推定された前端温度（Ｄ）と、の差に基づいて、後端温度補正値（Ｅ）を算出する。例えば、ＥＣＵ８０は、前回ステップＳ５０ａで推定された後端温度と、前回ステップＳ４０で推定された前端温度（Ｄ）と、の差に所定の係数を掛けたものを、後端温度補正値（Ｅ）として取得する。

ステップＳ４３を実行した後、ＥＣＵ８０は、ステップＳ４４を行う。ステップＳ４４においてＥＣＵ８０は、前回ステップＳ４４またはステップＳ５０ａを行うことによって推定された後端温度を、ステップＳ４３で算出された後端温度補正値（Ｅ）で補正し、この補正結果を今回の後端温度と推定する。

具体的には、ＥＣＵ８０は、前回のフローチャートの実行時にステップＳ４４が行われた場合には、前回ステップＳ４４で推定された後端温度から今回ステップＳ４３で算出された後端温度補正値（Ｅ）を差し引いた結果を、今回の後端温度と推定する。また、ＥＣＵ８０は、前回のフローチャートの実行時にステップＳ５０ａが行われた場合には、その前回ステップＳ５０ａで推定された後端温度から今回ステップＳ４３で算出された後端温度補正値（Ｅ）を差し引いた結果を、今回の後端温度と推定する。次いで、ＥＣＵ８０はフローチャートの実行を終了する。

本実施例に係るＥＣＵ８０は、前端温度推定処理（ステップＳ４０）および後端温度推定処理（ステップＳ４３、ステップＳ４４およびステップＳ５０ａ）を行うことによって、触媒６０の前端温度および後端温度をそれぞれ推定している。それにより、ＥＣＵ８０は、触媒６０の温度を精度よく推定することができる。また、本実施例に係るＥＣＵ８０は、前端温度推定用なまし係数および後端温度推定用なまし係数を内燃機関１０の運転状態に基づいて算出していることから、実施例１および実施例２の場合と同様に、触媒６０の温度をより精度よく推定することができる。

また、本実施例に係るＥＣＵ８０は、加速時後端温度推定処理（ステップＳ４３、ステップＳ４４）において、後端温度推定処理によって前回推定された後端温度を前端温度推定処理によって前回推定された前端温度を用いて補正した結果を、今回の後端温度として推定している。それにより、ＥＣＵ８０は、後端温度が前端温度の影響を受けて変化する現象を精度よく捉えることができる。例えば、ＥＣＵ８０は、内燃機関１０の加速初期に後端温度が前端温度の影響を受けて一旦低下する現象を精度よく捉えることができる。したがって、ＥＣＵ８０は、触媒６０の温度を精度よく推定することができる。

続いて実施例４に係るＥＣＵ８０について説明する。本実施例に係るＥＣＵ８０は、触媒温度推定処理の処理内容が実施例１〜実施例３に係るＥＣＵ８０の処理内容と異なっている。具体的には、本実施例に係るＥＣＵ８０の前端温度推定用なまし係数算出処理および後端温度推定用なまし係数算出処理の処理内容が実施例１〜実施例３に係るＥＣＵ８０の処理内容と異なっている。

より具体的には、本実施例に係るＥＣＵ８０は、内燃機関１０の運転状態に基づいて、前端温度推定用なまし係数として、内燃機関１０の運転状態が加速状態の場合に対応したなまし係数および内燃機関１０の運転状態が減速状態の場合に対応したなまし係数のいずれかを算出している。さらにＥＣＵ８０は、内燃機関１０の運転状態に基づいて、後端温度推定用なまし係数として、内燃機関１０の運転状態が加速状態の場合に対応したなまし係数および内燃機関１０の運転状態が減速状態の場合に対応したなまし係数のいずれかを算出している。その他の構成は、実施例１〜実施例３に係るＥＣＵ８０と同様のため、説明を省略する。

図６は、本実施例に係るＥＣＵ８０の触媒温度推定処理のフローチャートの一例を示す図である。本実施例に係るＥＣＵ８０は、所定周期で図６のフローチャートを繰り返し実行する。図６のフローチャートは、ステップＳ２０およびステップＳ３０を行う代わりに、ステップＳ１１、ステップＳ１２およびステップＳ１３を行う点において、図３、図４および図５のフローチャートと異なる。その他の構成は、図３、図４および図５のフローチャートと同様のため、説明を省略する。

ステップＳ１１は、ステップＳ１０の後に行われる。ステップＳ１１においてＥＣＵ８０は、内燃機関１０の運転状態が加速状態か減速状態かを判定する。内燃機関１０の運転状態が加速状態か減速状態かの判断手法は、特に限定されない。例えばＥＣＵ８０は、ステップＳ１０で算出した定常温度（Ａ）が所定の基準値より大きい場合、内燃機関１０の運転状態が加速状態であると判定し、定常温度（Ａ）が所定の基準値以下の場合、内燃機関１０の運転状態が減速状態であると判定することができる。あるいは、ＥＣＵ８０は、内燃機関１０の回転数の変化率、車両の速度変化率等に基づいて、内燃機関１０が加速状態であるか減速状態であるかを判定してもよい。

ステップＳ１１において内燃機関１０の運転状態が加速状態であると判定された場合、ＥＣＵ８０は、内燃機関１０の運転状態に基づいて、加速時用の前端温度推定用なまし係数（Ｂ’）および加速時用の後端温度推定用なまし係数（Ｃ’）を算出する（ステップＳ１２）。内燃機関１０の運転状態としては、特に限定されないが、空気量、内燃機関１０の回転数、負荷等が用いられる。本実施例においては、内燃機関１０の運転状態として空気量が用いられる。すなわち、ＥＣＵ８０は、空気量に基づいて、加速時用の前端温度推定用なまし係数（Ｂ’）および加速時用の後端温度推定用なまし係数（Ｃ’）を算出する。

例えば、ＥＣＵ８０は、空気量と加速時用の前端温度推定用なまし係数（Ｂ’）との関係を示すマップおよび空気量と加速時用の後端温度推定用なまし係数（Ｃ’）との関係を示すマップを記憶部に記憶しておく。ＥＣＵ８０は、エアフロメータ７２の出力に基づいて取得した空気量に基づいて、記憶部のマップを参照することによって、加速時用の前端温度推定用なまし係数（Ｂ’）および加速時用の後端温度推定用なまし係数（Ｃ’）を算出することができる。なお、内燃機関１０の回転数、負荷等に基づくこれらのなまし係数（Ｂ’，Ｃ’）の算出手法は、空気量に基づく場合と同様にマップを参照する手法を用いることができる。

ステップＳ１１において内燃機関１０の運転状態が減速状態であると判定された場合、ＥＣＵ８０は、内燃機関１０の運転状態に基づいて、減速時用の前端温度推定用なまし係数（Ｂ”）および減速時用の後端温度推定用なまし係数（Ｃ”）を算出する（ステップＳ１３）。内燃機関１０の運転状態としては、特に限定されないが、空気量、内燃機関１０の回転数、負荷等が用いられる。本実施例においては、内燃機関１０の運転状態として空気量が用いられる。すなわち、ＥＣＵ８０は、空気量に基づいて、減速時用の前端温度推定用なまし係数（Ｂ”）および減速時用の後端温度推定用なまし係数（Ｃ”）を算出する。

例えば、ＥＣＵ８０は、空気量と減速時用の前端温度推定用なまし係数（Ｂ”）との関係を示すマップおよび空気量と減速時用の後端温度推定用なまし係数（Ｃ”）との関係を示すマップを記憶部に記憶しておく。ＥＣＵ８０は、エアフロメータ７２の出力に基づいて取得した空気量に基づいて、記憶部のマップを参照することによって、減速時用の前端温度推定用なまし係数（Ｂ”）および減速時用の後端温度推定用なまし係数（Ｃ”）を算出することができる。なお、内燃機関１０の回転数、負荷等に基づくこれらのなまし係数（Ｂ”，Ｃ”）の算出手法は、空気量に基づく場合と同様にマップを参照する手法を用いることができる。

ＥＣＵ８０は、ステップＳ１２の後に、加速時用の前端温度推定用なまし係数（Ｂ’）および加速時用の後端温度推定用なまし係数（Ｃ’）を用いて、図３、図４および図５のステップＳ４０以下のステップを行う。ＥＣＵ８０は、ステップＳ１３の後に、減速時用の前端温度推定用なまし係数（Ｂ”）および減速時用の後端温度推定用なまし係数（Ｃ”）を用いて、図３、図４および図５のステップＳ４０以下のステップを行う。

本実施例に係るＥＣＵ８０は、ステップＳ４０の後に図３、図４および図５のステップＳ４０以下の工程を行うことから、実施例１〜実施例３の効果と同様の効果が得られる。

また、本実施例に係るＥＣＵ８０は、前端温度推定用なまし係数および後端温度推定用なまし係数として、内燃機関１０の運転状態が加速状態に対応したなまし係数および内燃機関１０の運転状態が減速状態の場合に対応したなまし係数のいずれかを算出している。それにより、ＥＣＵ８０は、前端温度および後端温度を精度よく推定することができる。したがって、ＥＣＵ８０は、触媒６０の温度を精度よく推定することができる。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

５内燃機関システム
１０内燃機関
２０吸気通路
３０排気通路
４０インジェクタ
５０スロットルバルブ
６０触媒
７２エアフロメータ
７４空燃比センサ
７５酸素センサ
８０ＥＣＵ
１００アクセル

Claims

内燃機関の排気ガス浄化用の触媒の排気ガス流動方向上流側端部の温度である前端温度を前端温度推定用のなまし処理を行うことによって推定する前端温度推定手段と、
前記触媒の排気ガス流動方向下流側端部の温度である後端温度を、前記前端温度推定手段が推定した前記前端温度を用いた後端温度推定処理、および後端温度推定用のなまし処理のいずれか一方を行うことによって推定する後端温度推定手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記後端温度推定用のなまし処理に用いられる係数である後端温度推定用なまし係数を算出する後端用なまし係数算出手段と、を備え、
前記後端温度推定手段は、前記内燃機関の運転状態が加速状態の場合に、前記前端温度を用いた前記後端温度推定処理を行い、前記内燃機関の運転状態が加速状態でない場合に、前記後端温度推定用のなまし処理を行い、
前記前端温度を用いた前記後端温度推定処理において、前記後端温度推定手段は、前記前端温度推定手段が推定した前記前端温度を前記後端温度と推定する触媒温度推定装置。
内燃機関の排気ガス浄化用の触媒の排気ガス流動方向上流側端部の温度である前端温度を前端温度推定用のなまし処理を行うことによって推定する前端温度推定手段と、
前記触媒の排気ガス流動方向下流側端部の温度である後端温度を、前記前端温度推定手段が推定した前記前端温度を用いた後端温度推定処理、および後端温度推定用のなまし処理のいずれか一方を行うことによって推定する後端温度推定手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記後端温度推定用のなまし処理に用いられる係数である後端温度推定用なまし係数を算出する後端用なまし係数算出手段と、を備え、
前記後端温度推定手段は、前記内燃機関の運転状態が加速状態の場合に、前記前端温度を用いた前記後端温度推定処理を行い、前記内燃機関の運転状態が加速状態でない場合に、前記後端温度推定用のなまし処理を行い、
前記前端温度を用いた前記後端温度推定処理において、前記後端温度推定手段は、前記後端温度推定手段が前回推定した前記後端温度を前記前端温度推定手段が前回推定した前記前端温度を用いて補正した結果を今回の前記後端温度として推定する触媒温度推定装置。
内燃機関の排気ガス浄化用の触媒の排気ガス流動方向上流側端部の温度である前端温度を前端温度推定用のなまし処理を行うことによって推定する前端温度推定手段と、
前記触媒の排気ガス流動方向下流側端部の温度である後端温度を、前記前端温度推定手段が推定した前記前端温度を用いた後端温度推定処理、および後端温度推定用のなまし処理のいずれか一方を行うことによって推定する後端温度推定手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記後端温度推定用のなまし処理に用いられる係数である後端温度推定用なまし係数を算出する後端用なまし係数算出手段と、を備え、
前記後端用なまし係数算出手段は、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記後端温度推定用なまし係数として、前記内燃機関の運転状態が加速状態の場合に対応したなまし係数および前記内燃機関の運転状態が減速状態の場合に対応したなまし係数のいずれかを算出する触媒温度推定装置。
内燃機関の排気ガス浄化用の触媒の排気ガス流動方向上流側端部の温度である前端温度を前端温度推定用のなまし処理を行うことによって推定する前端温度推定手段と、
前記触媒の排気ガス流動方向下流側端部の温度である後端温度を、前記前端温度推定手段が推定した前記前端温度を用いた後端温度推定処理、および後端温度推定用のなまし処理のいずれか一方を行うことによって推定する後端温度推定手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記後端温度推定用のなまし処理に用いられる係数である後端温度推定用なまし係数を算出する後端用なまし係数算出手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前端温度推定用のなまし処理に用いられる係数である前端温度推定用なまし係数を算出する前端用なまし係数算出手段と、を備え、
前記前端用なまし係数算出手段は、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記前端温度推定用なまし係数として、前記内燃機関の運転状態が加速状態の場合に対応したなまし係数および前記内燃機関の運転状態が減速状態の場合に対応したなまし係数のいずれかを算出する触媒温度推定装置。