JPH0835418A - Temperature controller of exhaust emission control device - Google Patents

Temperature controller of exhaust emission control device

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JPH0835418A
JPH0835418A JP6172604A JP17260494A JPH0835418A JP H0835418 A JPH0835418 A JP H0835418A JP 6172604 A JP6172604 A JP 6172604A JP 17260494 A JP17260494 A JP 17260494A JP H0835418 A JPH0835418 A JP H0835418A
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exhaust gas
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catalyst
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裕史 荘田
Katsuhiko Kawai
勝彦 川合
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寛 原口
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Abstract

PURPOSE:To accurately control the temperature of a catalytic converter, so as to improve purifying efficiency, by judging the activating state of a catalyst through a process of estimating the temperature of the three-way catalytic converter by using the model constant and the model opposite to the model wherein the response delay of a three-way catalytic converter temperature detecting means is estimated, on the basis of the temperature of the three-way catalytic converter. CONSTITUTION:A control circuit 20 for controlling the fuel injection amount of a fuel injection valve 7 according to the operating state is provided with an exhaust gas temperature sensor 13 as a sensor for detecting the temperature of a three-way catalytic converter, and the output signal is inputted into a sensor model constant calculating unit 25. The model constant of the model wherein the detecting response delay of the temperature sensor 13 is estimated is calculated in real time. The temperature of the three-way catalytic converter is estimated by using the calculated model constant and the model opposite to the model wherein the response delay of the exhaust temperature sensor 13 is estimated on the basis of the temperature detected by the exhaust gas temperature sensor 13. When the estimated temperature is less than the target temperature, the control for raising the exhaust gas temperature to activate a catalyst is carried out.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の排気浄化
装置(触媒,酸素濃度センサ等)において、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
く検出し、この検出された温度に基づいて、排気浄化装
置の温度を制御する温度制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus (catalyst, oxygen concentration sensor, etc.) for an internal combustion engine, which is intended for locations where the temperature changes depending on the operating state of the internal combustion engine. The present invention relates to a temperature control device that detects temperature with high responsiveness and accuracy and controls the temperature of an exhaust gas purification device based on the detected temperature.

【0002】[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の排出ガス浄化
装置が備えられている。この排出ガス浄化装置として
は、三元触媒を用いているもの,リーンNOX 触媒を用
いているもの等があり、通常、排出ガス浄化装置にはこ
れらの触媒の浄化率を向上するために空燃比を制御する
ための酸素センサが備えられている。また、以上の排出
ガス浄化装置にはいずれも温度に対する正確な制御が必
要とされる。
2. Description of the Related Art As is well known, an internal combustion engine mounted on a vehicle is equipped with an exhaust gas purifying device for purifying harmful gas components in exhaust gas from the internal combustion engine into harmless components. Has been. As the exhaust gas purifying device, which uses a three-way catalyst, there is such as that using a lean NO X catalyst, usually, the exhaust gas purification device air in order to improve the purification rate of the catalysts An oxygen sensor is provided to control the fuel ratio. Further, all of the above exhaust gas purifiers require accurate control over temperature.

【0003】例えば、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。そこで従来は、例えば特開昭60−101241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。
For example, a three-way catalyst originally needs to be operated in a high temperature range to perform the above cleaning, but excessively high temperature not only lowers the purification rate, but also increases the durability of the catalyst itself. Also has a great impact and is not desirable. Therefore, conventionally, while the temperature of the exhaust gas is measured by an appropriate temperature sensor, as in the device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-101241, the temperature is maintained within a certain target temperature range. As described above, the amount of fuel supplied to the internal combustion engine and the ignition timing of the internal combustion engine are operated. Incidentally, if the fuel supply amount is increased, the air-fuel ratio becomes rich and the temperature of the exhaust gas decreases. Further, with respect to the ignition timing, the temperature of the exhaust gas similarly decreases due to the large advance value.

【0004】[0004]

【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。
As described above, the temperature of the exhaust gas is measured using the temperature sensor, and the amount of fuel supplied to the internal combustion engine and the ignition timing of the internal combustion engine are controlled based on the measured value. In this way, the temperature of the exhaust gas is theoretically certainly maintained within a predetermined temperature range, and it seems that it can be avoided that the temperature is excessively high.

【0005】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。
However, the above-mentioned temperature sensor is usually difficult to respond, and especially when it comes to a relatively inexpensive temperature sensor to be mounted on a mass-produced vehicle, its response is significantly delayed. For this reason, there is a large difference between the temperature measured by the temperature sensor and the actual temperature of the exhaust gas, and as a result, the temperature of the catalyst described above cannot be accurately controlled. there were.

【0006】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、この捕
らえた温度情報のもとで排出ガス浄化装置の構成要素の
温度を精度よく制御することのできる排出ガス浄化装置
の温度制御装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and the actual temperature of the target portion can be quickly captured regardless of the responsiveness of the temperature sensor itself, and based on the captured temperature information. An object of the present invention is to provide a temperature control device for an exhaust gas purification device, which can control the temperatures of the constituent elements of the exhaust gas purification device with high accuracy.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1におい
ては、図25に例示するように、排気管に設けられ、排
出ガスを浄化する三元触媒と、三元触媒の温度を検出す
る三元触媒温度検出手段と、三元触媒温度検出手段の検
出応答遅れを見込んだモデルのモデル定数をリアルタイ
ムに算出するセンサモデル定数算出手段と、三元触媒温
度検出手段により検出された温度に基づき、センサモデ
ル定数算出手段により算出されたモデル定数と三元触媒
温度検出手段の応答遅れを見込んだモデルの逆モデルと
を用いて、三元触媒の実際の温度を予測する三元触媒温
度予測手段と、この予測された実際の三元触媒温度が目
標温度未満の時には、三元触媒が活性化していないもの
と判断して排出ガス温度が上昇するように制御し、実際
の三元触媒温度が目標温度以上のときには、触媒が活性
化しているものと判断して、排出ガス温度の制御を中止
する排出ガス温度制御手段とを備えることを特徴とする
排出ガス浄化装置の温度制御装置を提供する。
In claim 1 of the present invention, as shown in FIG. 25, a three-way catalyst provided in an exhaust pipe for purifying exhaust gas and the temperature of the three-way catalyst are detected. Based on the temperature detected by the three-way catalyst temperature detecting means, the sensor model constant calculating means for calculating the model constant of the model in consideration of the detection response delay of the three-way catalyst temperature detecting means in real time, and the three-way catalyst temperature detecting means. A three-way catalyst temperature predicting means for predicting the actual temperature of the three-way catalyst by using the model constant calculated by the sensor model constant calculating means and an inverse model of a model in which the response delay of the three-way catalyst temperature detecting means is taken into consideration. When the predicted actual three-way catalyst temperature is lower than the target temperature, it is determined that the three-way catalyst is not activated, and the exhaust gas temperature is controlled to increase so that the actual three-way catalyst temperature is Provided is a temperature control device for an exhaust gas purification device, comprising: an exhaust gas temperature control means for deciding that the catalyst is activated when the temperature is equal to or higher than a reference temperature and stopping control of the exhaust gas temperature. .

【0008】また、上記装置において請求項2に記載の
ように、排出ガス温度制御手段を、点火時期を遅角する
ことにより排出ガス温度を上昇させる手段としてもよ
い。また、上記装置において請求項3に記載のように、
排出ガス温度制御手段を、アイドル回転数を上昇させる
ことにより排出ガス温度を上昇させる手段としてもよ
い。
Further, in the above apparatus, as described in claim 2, the exhaust gas temperature control means may be means for raising the exhaust gas temperature by retarding the ignition timing. In the above device, as described in claim 3,
The exhaust gas temperature control means may be a means for increasing the exhaust gas temperature by increasing the idle speed.

【0009】また、上記装置において請求項4に記載の
ように、三元触媒温度検出手段を排出ガスの温度を検出
する排気温センサとし、排出ガス温度予測手段を排気温
センサにより検出された排気ガスの温度により三元触媒
の温度を予測する手段としてもよい。また、上記装置に
おいて請求項5に記載のように、三元触媒温度検出手段
を三元触媒の温度を検出する三元触媒温度センサとして
もよい。
Further, in the above apparatus, as described in claim 4, the three-way catalyst temperature detecting means is an exhaust temperature sensor for detecting the temperature of exhaust gas, and the exhaust gas temperature predicting means is exhaust gas detected by the exhaust temperature sensor. It may be a means for predicting the temperature of the three-way catalyst based on the temperature of the gas. Further, in the above apparatus, as described in claim 5, the three-way catalyst temperature detecting means may be a three-way catalyst temperature sensor for detecting the temperature of the three-way catalyst.

【0010】また、請求項6においては、排気管に設け
られ、排出ガスを浄化する触媒と、触媒の温度を検出す
る触媒温度検出手段と、触媒温度検出手段の応答遅れを
見込んだモデルのモデル定数をリアルタイムに算出する
センサモデル定数算出手段と、触媒温度検出手段により
検出された温度に基づき、センサモデル定数算出手段に
より算出されたモデル定数と触媒温度検出手段の応答遅
れを見込んだモデルの逆モデルとを用いて、触媒の実際
の温度を予測する触媒温度予測手段と、この予測された
実際の触媒温度が第1の目標温度未満の時には、排出ガ
ス温度が上昇するように制御し、また、実際の触媒温度
が第1の目標値より高い第2の目標温度以上のときに
は、排出ガス温度が下降するように制御する排出ガス温
度制御手段とを備えることを特徴とする排出ガス浄化装
置の温度制御装置を提供する。
Further, according to a sixth aspect of the present invention, there is provided a model of a model provided in the exhaust pipe for purifying exhaust gas, a catalyst temperature detecting means for detecting the temperature of the catalyst, and a response delay of the catalyst temperature detecting means. The model model constant calculating means for calculating constants in real time, and the model constant calculated by the sensor model constant calculating means based on the temperature detected by the catalyst temperature detecting means and the inverse of the model considering the response delay of the catalyst temperature detecting means. And a catalyst temperature predicting means for predicting an actual temperature of the catalyst by using the model, and controlling so that the exhaust gas temperature rises when the predicted actual catalyst temperature is lower than the first target temperature. An exhaust gas temperature control means for controlling the exhaust gas temperature to decrease when the actual catalyst temperature is equal to or higher than a second target temperature higher than the first target value. To provide a temperature control device of the exhaust gas purifying device, characterized in that.

【0011】また、請求項6に記載の装置において請求
項7に記載のように、排出ガス温度制御手段を点火時期
を遅角制御することにより排出ガス温度を上昇させ、燃
料噴射量をリッチ化することにより排出ガス温度を下降
させる手段をしてもよい。さらに請求項8に記載のよう
に、触媒温度検出手段を排出ガスの温度を検出する排気
温センサとし、触媒温度予測手段を排気温センサにより
検出された排気ガスの温度により触媒の温度を予測する
手段としてもよい。
Further, in the apparatus according to the sixth aspect, as described in the seventh aspect, the exhaust gas temperature control means controls the ignition timing to retard the exhaust gas temperature to increase the fuel injection amount. By doing so, a means for lowering the exhaust gas temperature may be provided. Further, as described in claim 8, the catalyst temperature detecting means is an exhaust temperature sensor for detecting the temperature of the exhaust gas, and the catalyst temperature predicting means predicts the temperature of the catalyst by the temperature of the exhaust gas detected by the exhaust temperature sensor. It may be used as a means.

【0012】また、請求項9に記載のように触媒温度検
出手段を触媒の温度を検出する触媒温度センサとしても
よい。さらに、請求項10に記載のように触媒を三元触
媒としてもよい。また、請求項11に記載のように触媒
を主に排出ガス中の窒素酸化物を浄化するリーン触媒と
してもよい。
The catalyst temperature detecting means may be a catalyst temperature sensor for detecting the temperature of the catalyst. Furthermore, as described in claim 10, the catalyst may be a three-way catalyst. Further, as described in claim 11, the catalyst may be a lean catalyst that mainly purifies nitrogen oxides in exhaust gas.

【0013】また、請求項12においては、排気管に設
けられ、排出ガス中の酸素濃度に応じてリッチまたはリ
ーン信号を出力する酸素濃度センサと、酸素濃度センサ
の温度を検出する酸素濃度センサ温度検出手段と、酸素
濃度センサを暖機するヒータと、酸素濃度センサ温度検
出手段の応答遅れを見込んだモデルのモデル定数をリア
ルタイムに算出するセンサモデル定数算出手段と、酸素
濃度センサ温度検出手段により検出された温度に基づ
き、センサモデル定数算出手段により算出されたモデル
定数と酸素濃度センサ温度検出手段自身の応答遅れを見
込んだモデルの逆モデルとを用いて、実際の酸素濃度セ
ンサの温度を予測する酸素濃度センサ温度予測手段と、
この予測された実際のセンサ温度が目標温度未満の時に
は、酸素濃度センサが活性化していないものと判断して
ヒータを通電制御し、実際のセンサ温度が第1の目標温
度以上のときには、酸素濃度センサが活性化していると
判断してヒータの通電を停止するヒータ通電制御手段と
を備えることを特徴とする排出ガス浄化装置の温度制御
装置を提供する。
According to the twelfth aspect of the invention, an oxygen concentration sensor provided in the exhaust pipe for outputting a rich or lean signal in accordance with the oxygen concentration in the exhaust gas, and an oxygen concentration sensor temperature for detecting the temperature of the oxygen concentration sensor. Detecting means, heater for warming up the oxygen concentration sensor, sensor model constant calculating means for calculating the model constant of the model in consideration of the response delay of the oxygen concentration sensor temperature detecting means in real time, and detection by the oxygen concentration sensor temperature detecting means Based on the obtained temperature, the actual temperature of the oxygen concentration sensor is predicted using the model constant calculated by the sensor model constant calculation means and an inverse model of the model that allows for the response delay of the oxygen concentration sensor temperature detection means itself. Oxygen concentration sensor temperature prediction means,
When the predicted actual sensor temperature is lower than the target temperature, it is determined that the oxygen concentration sensor is not activated, and the heater is energized to control. When the actual sensor temperature is equal to or higher than the first target temperature, the oxygen concentration is There is provided a temperature control device for an exhaust gas purification device, comprising: a heater energization control means for determining that the sensor is activated and stopping energization of the heater.

【0014】さらに、請求項12の装置において請求項
13に記載のように、排気管を流れる排出ガスの温度を
検出する排気温度センサを備え、酸素濃度センサ温度検
出手段を排気温度センサとし、酸素濃度センサ温度予測
手段を排気温度センサにより検出された排出ガス温度を
用いて酸素濃度センサの温度を予測する手段としてもよ
い。
Further, in the apparatus of claim 12, as described in claim 13, an exhaust temperature sensor for detecting the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe is provided, and the oxygen concentration sensor temperature detecting means is used as the exhaust temperature sensor. The concentration sensor temperature predicting means may be a means for predicting the temperature of the oxygen concentration sensor using the exhaust gas temperature detected by the exhaust gas temperature sensor.

【0015】また、請求項14のに記載の装置において
は、排気管に設けられ、排出ガスを浄化する三元触媒
と、三元触媒の温度を検出する三元触媒温度検出手段
と、三元触媒温度検出手段の検出応答遅れを見込んだモ
デルのモデル定数をリアルタイムに算出するセンサモデ
ル定数算出手段と、三元触媒温度検出手段により検出さ
れた温度に基づき、センサモデル定数算出手段により算
出されたモデル定数と三元触媒温度検出手段の応答遅れ
を見込んだモデルの逆モデルとを用いて、三元触媒の実
際の温度を予測する三元触媒温度予測手段と、この予測
された実際の三元触媒温度が目標温度以上の時には、排
出ガス温度が下降するように制御し、実際の三元触媒温
度が目標温度未満のときには、排出ガス温度の制御を中
止する排出ガス温度制御手段とを備えることを特徴とす
る排出ガス浄化装置の温度制御装置を提供する。
Further, in the apparatus according to the fourteenth aspect, a three-way catalyst provided in the exhaust pipe for purifying exhaust gas, three-way catalyst temperature detecting means for detecting the temperature of the three-way catalyst, and three-way catalyst Calculated by the sensor model constant calculation means based on the temperature detected by the sensor model constant calculation means and the three-way catalyst temperature detection means that calculates the model constant of the model in consideration of the detection response delay of the catalyst temperature detection means in real time A three-way catalyst temperature predicting means for predicting the actual temperature of the three-way catalyst by using a model constant and an inverse model of a model in which a response delay of the three-way catalyst temperature detecting means is used, and the predicted actual three-way catalyst When the catalyst temperature is higher than the target temperature, the exhaust gas temperature is controlled so as to decrease, and when the actual three-way catalyst temperature is lower than the target temperature, the exhaust gas temperature control is stopped. To provide a temperature control device of the exhaust gas purifying device, characterized in that it comprises a means.

【0016】さらに、請求項15に記載のように上記各
装置において、排出ガスの流速を検出する流速検出手段
を備え、センサモデル定数算出手段を流速検出手段によ
り検出された流速に基づいてモデル定数をリアルタイム
に算出する手段をしてもよい。さらに、請求項16に記
載のように燃料カットが実行されているか否かを検出す
る燃料カット検出手段を備え、センサモデル定数算出手
段を燃料カット検出手段により燃料カットが行われてい
る旨が検出されたとき、燃料カット時に推定される排出
ガス温度を基準にしてモデル定数を算出する手段をして
もよい。
Further, in each of the above-mentioned devices according to the fifteenth aspect of the present invention, there is provided a flow velocity detecting means for detecting the flow velocity of the exhaust gas, and the sensor model constant calculating means is a model constant based on the flow velocity detected by the flow velocity detecting means. May be calculated in real time. Further, as described in claim 16, a fuel cut detecting means for detecting whether or not the fuel cut is executed is provided, and the sensor model constant calculating means detects that the fuel cut is being performed by the fuel cut detecting means. At this time, a means for calculating the model constant based on the exhaust gas temperature estimated at the time of fuel cut may be used.

【0017】さらに、請求項17に記載のように温度予
測手段を、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)、温度センサモデル定数をa1 、b1
2 、c1 とするとき、今回予測する対象箇所の実際の
温度Tex(i)を として予測する手段としてもよい。
Further, as described in claim 17, the temperature predicting means sets the temperature detected by the temperature sensor at the current Texs.
(I), the previous temperature detected by the temperature sensor is Texs
(I-1), the temperature sensor model constants are a 1 , b 1 ,
Let b 2 and c 1 be the actual temperature Tex (i) of the target location predicted this time. May be used as a means for predicting.

【0018】[0018]

【作用】以上述べたように、本発明の請求項1に記載の
装置によれば、三元触媒は排出ガスを浄化し、三元触媒
温度検出手段は三元触媒の温度を検出する。また、セン
サモデル定数算出手段は三元触媒温度検出手段の検出応
答遅れを見込んだモデルのモデル定数をリアルタイムに
算出する。
As described above, according to the device of the first aspect of the present invention, the three-way catalyst purifies the exhaust gas, and the three-way catalyst temperature detecting means detects the temperature of the three-way catalyst. The sensor model constant calculation means calculates the model constant of the model in consideration of the detection response delay of the three-way catalyst temperature detection means in real time.

【0019】そして、三元触媒温度予測手段は三元触媒
温度検出手段により検出された温度に基づき、センサモ
デル定数算出手段により算出されたモデル定数と三元触
媒温度検出手段の応答遅れを見込んだモデルの逆モデル
とを用いて、三元触媒の実際の温度を予測し、排出ガス
温度制御手段はこの予測された実際の三元触媒温度が目
標温度未満の時には、触媒が活性化していないものと判
断して排出ガス温度が上昇するように制御し、実際の三
元触媒温度が目標温度以上のときには、触媒が活性化し
ているものと判断して、排出ガス温度の制御を中止す
る。
The three-way catalyst temperature predicting means estimates the model constant calculated by the sensor model constant calculating means and the response delay of the three-way catalyst temperature detecting means based on the temperature detected by the three-way catalyst temperature detecting means. The inverse model of the model is used to predict the actual temperature of the three-way catalyst, and the exhaust gas temperature control means means that the catalyst is not activated when the predicted actual three-way catalyst temperature is less than the target temperature. When the actual three-way catalyst temperature is equal to or higher than the target temperature, it is determined that the catalyst is activated, and the control of the exhaust gas temperature is stopped.

【0020】また、請求項2において、排出ガス温度制
御手段は点火時期を遅角することにより排出ガス温度を
上昇させる。また、請求項3において、排出ガス温度制
御手段はアイドル回転数を上昇させることにより排出ガ
ス温度を上昇させる。また、請求項4において、三元触
媒温度検出手段は排出ガスの温度を検出し、排出ガス温
度予測手段は、排気温センサにより検出された排気ガス
の温度により三元触媒の温度を予測する。
In the second aspect, the exhaust gas temperature control means raises the exhaust gas temperature by retarding the ignition timing. Further, in claim 3, the exhaust gas temperature control means raises the exhaust gas temperature by raising the idle speed. Further, in claim 4, the three-way catalyst temperature detecting means detects the temperature of the exhaust gas, and the exhaust gas temperature predicting means predicts the temperature of the three-way catalyst based on the temperature of the exhaust gas detected by the exhaust temperature sensor.

【0021】また、請求項5において、三元触媒温度検
出手段は三元触媒の温度を検出する。また、請求項6に
記載の装置によれば、触媒は排出ガスを浄化し、触媒温
度検出手段は触媒の温度を検出する。また、センサモデ
ル定数算出手段は触媒温度検出手段の応答遅れを見込ん
だモデルのモデル定数をリアルタイムに算出する。
Further, in claim 5, the three-way catalyst temperature detecting means detects the temperature of the three-way catalyst. According to the apparatus of claim 6, the catalyst purifies the exhaust gas, and the catalyst temperature detecting means detects the temperature of the catalyst. The sensor model constant calculation means calculates the model constant of the model in consideration of the response delay of the catalyst temperature detection means in real time.

【0022】そして、触媒温度予測手段は触媒温度検出
手段により検出された温度に基づき、センサモデル定数
算出手段により算出されたモデル定数と触媒温度検出手
段の応答遅れを見込んだモデルの逆モデルとを用いて、
触媒の実際の温度を予測し、排出ガス温度制御手段はこ
の予測された実際の触媒温度が第1の目標温度未満の時
には、排出ガス温度が上昇するように制御し、また、実
際の触媒温度が第1の目標値より高い第2の目標温度以
上のときには、排出ガス温度が下降するように制御す
る。
The catalyst temperature predicting means calculates a model constant calculated by the sensor model constant calculating means and an inverse model of a model in which the response delay of the catalyst temperature detecting means is calculated based on the temperature detected by the catalyst temperature detecting means. make use of,
The actual temperature of the catalyst is predicted, and the exhaust gas temperature control means controls the exhaust gas temperature to increase when the predicted actual catalyst temperature is lower than the first target temperature. Is higher than the second target temperature higher than the first target value, the exhaust gas temperature is controlled to decrease.

【0023】また、請求項7において、排出ガス温度制
御手段は、点火時期を遅角制御することにより排出ガス
温度を上昇させ、燃料噴射量をリッチ化することにより
排出ガス温度を下降させる。また、請求項8において、
触媒温度検出手段は排出ガスの温度を検出し、触媒温度
予測手段は排気温センサにより検出された排気ガスの温
度により触媒の温度を予測する。
Further, in claim 7, the exhaust gas temperature control means increases the exhaust gas temperature by retarding the ignition timing, and lowers the exhaust gas temperature by enriching the fuel injection amount. Further, in claim 8,
The catalyst temperature detecting means detects the temperature of the exhaust gas, and the catalyst temperature predicting means predicts the temperature of the catalyst based on the temperature of the exhaust gas detected by the exhaust temperature sensor.

【0024】また、請求項12に記載の装置によれば、
酸素濃度センサは排出ガス中の酸素濃度に応じてリッチ
またはリーン信号を出力し、酸素濃度センサ温度検出手
段は酸素濃度センサの温度を検出する。さらに、ヒータ
は酸素濃度センサを暖機する。また、センサモデル定数
算出手段は酸素濃度センサ温度検出手段の応答遅れを見
込んだモデルのモデル定数をリアルタイムに算出し、酸
素濃度センサ温度予測手段は酸素濃度センサ温度検出手
段により検出された温度に基づき、センサモデル定数算
出手段により算出されたモデル定数と酸素濃度センサ温
度検出手段自身の応答遅れを見込んだモデルの逆モデル
とを用いて、実際の酸素濃度センサの温度を予測する。
Further, according to the apparatus of claim 12,
The oxygen concentration sensor outputs a rich or lean signal according to the oxygen concentration in the exhaust gas, and the oxygen concentration sensor temperature detecting means detects the temperature of the oxygen concentration sensor. Further, the heater warms up the oxygen concentration sensor. Further, the sensor model constant calculating means calculates the model constant of the model in consideration of the response delay of the oxygen concentration sensor temperature detecting means in real time, and the oxygen concentration sensor temperature predicting means is based on the temperature detected by the oxygen concentration sensor temperature detecting means. The actual temperature of the oxygen concentration sensor is predicted by using the model constant calculated by the sensor model constant calculating means and the inverse model of the model in which the response delay of the oxygen concentration sensor temperature detecting means itself is taken into consideration.

【0025】そして、ヒータ通電制御手段はこの予測さ
れた実際のセンサ温度が目標温度未満の時には、酸素濃
度センサが活性化していないものと判断してヒータを通
電制御し、実際のセンサ温度が第1の目標温度以上のと
きには、酸素濃度センサが活性化していると判断してヒ
ータの通電を停止する。また、請求項13において、排
気温度センサは排気管を流れる排出ガスの温度を検出
し、酸素濃度センサ温度予測手段は排気温度センサによ
り検出された排出ガス温度を用いて酸素濃度センサの温
度を予測する。
When the predicted actual sensor temperature is lower than the target temperature, the heater energization control means determines that the oxygen concentration sensor is not activated and energizes the heater to control the actual sensor temperature to the first value. When the temperature is equal to or higher than the target temperature of 1, it is determined that the oxygen concentration sensor is activated, and the energization of the heater is stopped. Further, in claim 13, the exhaust temperature sensor detects the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe, and the oxygen concentration sensor temperature prediction means predicts the temperature of the oxygen concentration sensor using the exhaust gas temperature detected by the exhaust temperature sensor. To do.

【0026】また、請求項14に記載の装置において
は、三元触媒は排出ガスを浄化し、三元触媒温度検出手
段は三元触媒の温度を検出する。また、センサモデル定
数算出手段は三元触媒温度検出手段の検出応答遅れを見
込んだモデルのモデル定数をリアルタイムに算出し、三
元触媒温度予測手段は三元触媒温度検出手段により検出
された温度に基づき、センサモデル定数算出手段により
算出されたモデル定数と三元触媒温度検出手段の応答遅
れを見込んだモデルの逆モデルとを用いて、三元触媒の
実際の温度を予測する。
In the apparatus according to the fourteenth aspect, the three-way catalyst purifies the exhaust gas, and the three-way catalyst temperature detecting means detects the temperature of the three-way catalyst. In addition, the sensor model constant calculating means calculates in real time the model constant of the model in consideration of the detection response delay of the three-way catalyst temperature detecting means, and the three-way catalyst temperature predicting means uses the temperature detected by the three-way catalyst temperature detecting means. Based on this, the actual temperature of the three-way catalyst is predicted by using the model constant calculated by the sensor model constant calculation means and the inverse model of the model that allows for the response delay of the three-way catalyst temperature detection means.

【0027】そして、排出ガス温度制御手段はこの予測
された実際の三元触媒温度が目標温度以上の時には、排
出ガス温度が下降するように制御し、実際の三元触媒温
度が目標温度未満のときには、排出ガス温度の制御を中
止する。また、請求項15において、流速検出手段は排
出ガスの流速を検出し、センサモデル定数算出手段は流
速検出手段により検出された流速に基づいてモデル定数
をリアルタイムに算出する。
The exhaust gas temperature control means controls the exhaust gas temperature to decrease when the predicted actual three-way catalyst temperature is equal to or higher than the target temperature, and the actual three-way catalyst temperature is lower than the target temperature. At times, control of the exhaust gas temperature is stopped. Further, in claim 15, the flow velocity detection means detects the flow velocity of the exhaust gas, and the sensor model constant calculation means calculates the model constant in real time based on the flow velocity detected by the flow velocity detection means.

【0028】また、請求項16において、燃料カット検
出手段は燃料カットが実行されているか否かを検出し、
センサモデル定数算出手段は、燃料カット検出手段によ
り燃料カットが行われている旨が検出されたとき、燃料
カット時に推定される排出ガス温度を基準にしてモデル
定数を算出する。また、請求項17において、温度予測
手段は、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)、温度センサモデル定数をa1 、b1
2 、c1 とするとき、今回予測する対象箇所の実際の
温度Tex(i)を として予測する。
In the sixteenth aspect, the fuel cut detection means detects whether or not the fuel cut is executed,
The sensor model constant calculation means calculates the model constant based on the exhaust gas temperature estimated at the time of fuel cut when the fuel cut detection means detects that fuel cut is being performed. Further, in claim 17, the temperature predicting means sets the current temperature detected by the temperature sensor to Texs.
(I), the previous temperature detected by the temperature sensor is Texs
(I-1), the temperature sensor model constants are a 1 , b 1 ,
Let b 2 and c 1 be the actual temperature Tex (i) of the target location predicted this time. Predict as.

【0029】[0029]

【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。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。
1 shows a first embodiment of a temperature control device for an internal combustion engine according to the present invention. As shown in FIG. 1, this engine is provided with a throttle valve 3 on the downstream side of an air cleaner (not shown). The throttle valve 3 is provided with a throttle sensor 4 that detects the opening degree of the throttle valve 3.

【0030】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。
A surge tank 5 is provided downstream of the throttle valve 3. The surge tank 5 is provided with a pressure sensor 1 that detects engine negative pressure.
In this embodiment, the pressure sensor 1 indirectly detects the amount of air taken in by the engine. The temperature of the intake air is detected by the intake air temperature sensor 2 arranged in the surge tank 5.

【0031】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。
Further, an intake manifold 6 is connected to the surge tank 5, and the other end of the intake manifold 6 is further connected to a combustion chamber 8A of an engine body 8. The intake manifold 6 is provided with a fuel injection valve 7 for injecting fuel into the intake manifold 6, and the engine body 8 has a spark plug 9 and a cooling water temperature sensor for detecting the engine cooling water temperature. 10 are arranged respectively.

【0032】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。さらに、触媒コンバータ(触媒)12の
上流には、排出ガス中の酸素濃度に応じた信号を出力す
る酸素センサ29が取り付けられている。
On the other hand, the combustion chamber 8A of the engine is connected via an exhaust manifold 11 to a catalytic converter (catalyst) 12 filled with a three-way catalyst. As described above, the catalytic converter (catalyst) 12 is a device for cleaning harmful gas components contained in the exhaust gas of the engine into harmless components. Here, an exhaust temperature sensor 13 is attached to the exhaust manifold 11, and the exhaust temperature sensor 13 detects the temperature of the gas exhausted through the exhaust manifold 11. A catalyst temperature sensor 14 is also attached to the catalytic converter (catalyst) 12, and the temperature of the catalytic converter (catalyst) 12 itself is detected through the catalyst temperature sensor 14. Further, an oxygen sensor 29 that outputs a signal according to the oxygen concentration in the exhaust gas is attached upstream of the catalytic converter (catalyst) 12.

【0033】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。
The spark plug 9 provided in the engine body 8 is electrically connected to the distributor 15. The distributor 15 is also connected to the igniter 16, and the ignition plug 9, the distributor 15, and the igniter 16 constitute the ignition device of the engine illustrated in FIG. 1. Further, the distributor 15 is provided with a cylinder discrimination sensor 17 and an engine speed sensor 18, which are composed of a pickup and a signal rotor fixed to the distributor shaft. The cylinder discrimination sensor 17 outputs a cylinder discrimination signal to the control circuit 20 at every crank angle of 180 degrees if the engine is, for example, a four-cylinder engine. If the engine is, for example, a six-cylinder engine, the crank angle is The sensor outputs a cylinder discrimination signal to the control circuit 20 every 120 degrees. Further, the engine rotation speed sensor 18 is a sensor that outputs a crank angle signal proportional to the rotation speed of the engine to the control circuit 20, for example, every 30 degrees of the crank angle.

【0034】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いる。図2
は、制御回路20を構成する各部の接続関係を示すブロ
ック図である。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。
The control circuit 20 includes a well-known CPU, RAM,
It is composed of a microcomputer including a ROM, a backup RAM, an input / output port and the like. Figure 2
FIG. 3 is a block diagram showing a connection relationship of each part which constitutes the control circuit 20. Hereinafter, the function and operation of each of these parts constituting the control circuit 20 will be described in order.

【0035】センサモデル定数算出部25は、燃料カッ
トを実施している旨を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1
3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。なお、燃料
カットとは、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制御のことである。
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。
Based on the application of the fuel cut signal indicating that the fuel cut is being performed, the sensor model constant calculating section 25 artificially sets a certain temperature T converged by the fuel cut with respect to the exhaust temperature. The temperature of the exhaust gas sensor 1
3 is a part for modeling the behavior of the temperature Texs detected through 3 until reaching the same temperature T. Note that fuel cut means that fuel injection is stopped when the engine speed is relatively high and the throttle valve is fully closed, that is, in the so-called engine braking state, or when the engine speed is above a set value. Control.
Then, if such fuel cut is performed during the operation of the engine, the exhaust temperature is lowered and eventually converges to a certain temperature.

【0036】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。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)をモデ
ル化する。ただし、その精度を上げるべく外乱c1 を導
入して、これを次式の如く置く。
The sensor model constant calculator 25 calculates a model constant (sensor model constant) for the model each time the modeling is performed. The calculation method is shown below. Here, the behavior (first-order lag) of the temperature Texs detected by the exhaust temperature sensor 13 is modeled. However, in order to improve its accuracy, the disturbance c 1 is introduced, and this is set according to the following equation.

【0037】[0037]

【数2】 Texs(i)=aTexs(i-1)+ (1−a)Tex(i-1) +c1 (2) 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。
[Number 2] Texs (i) = aTexs (i -1) + (1-a) Tex (i-1) + c 1 (2) It should be noted that the above (1-a), which for convenience, the constant b replace. Therefore, this model formula eventually becomes the following formula.

【0038】[0038]

【数3】 Texs(i)=aTexs(i-1)+bTex(i-1) +c1 (3) 以下では、この(3)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(3)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
Equation 3] Texs (i) = aTexs (i -1) + bTex (i-1) + c 1 (3) below, calculated based on the equation (3), the model constants a, b, and c 1 To do. Here, since the model constants a, b, and c 1 in the equation (3) are all unknowns, these are rewritten as estimated values, and the equation is separated into a known signal and an unknown signal.

【0039】[0039]

【数4】 [Equation 4]

【0040】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、
It becomes Also in this case, the estimated values of the unknown values a, b, and c 1 are obtained by the successive least squares method. That is, Θ is a parameter vector and W is a measurement value vector,

【0041】[0041]

【数5】 (Equation 5)

【0042】とおき、またここで、Tex(i) に先の収束
温度の値Tを入れて、
In addition, here, the value T of the convergence temperature is put in Tex (i),

【0043】[0043]

【数6】 (Equation 6)

【0044】とおいたとき、When I say,

【0045】[0045]

【数7】 (Equation 7)

【0046】であれば、i→∞の条件でThen, under the condition of i → ∞

【0047】[0047]

【数8】 (Equation 8)

【0048】が保証されるようになる。このため、上記
(7)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(7)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(7)式において、
Γは、
Will be guaranteed. Therefore, the model constants a, b, and c 1 which are unknowns can be obtained by using the algorithm of the above formula (7). Therefore, here, we execute this equation (7) in real time,
For convenience, the obtained value is the model constant a,
Let b and c1. However, in this equation (7),
Γ is

【0049】[0049]

【数9】 であって、[Equation 9] And

【0050】[0050]

【数10】 [Equation 10]

【0051】を初期値とする3×3の対称行列である。
排気温度予測部26は、上記排気温度センサ13によっ
て検出される排気温度Texs とセンサモデル定数算出部
25にて算出されたセンサモデル定数のうちの定数aと
に基づいて、同センサ13自身の一次遅れを見込んだ排
出ガスの実際の温度Texを予測する部分である。以下
に、その予測手法を示す。
It is a 3 × 3 symmetric matrix having an initial value of
The exhaust temperature predicting unit 26 uses the exhaust temperature Texs detected by the exhaust temperature sensor 13 and the constant a of the sensor model constants calculated by the sensor model constant calculating unit 25 to determine the primary temperature of the sensor 13 itself. This is a part for predicting the actual temperature Tex of the exhaust gas in anticipation of a delay. The prediction method is shown below.

【0052】制御回数を示す変数をi、排気温度センサ
13についてのモデル定数をaとして、同排気温度セン
サ13の応答遅れを表すと次式のようになる。
Letting i be a variable indicating the number of times of control and a be a model constant for the exhaust gas temperature sensor 13, the response delay of the exhaust gas temperature sensor 13 can be expressed by the following equation.

【0053】[0053]

【数11】 Texs(i+1)=aTexs(i)+(1−a)Tex(i) (11) これは、実際の排気温度Texから(1−a)/(Z−
a)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
実際の排気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(11)式から
Texs (i + 1) = aTexs (i) + (1-a) Tex (i) (11) This is calculated from the actual exhaust temperature Tex as (1-a) / (Z-
a) It shows that the sensor temperature Texs is detected with a first-order lag, which is shown in FIG.
become that way. However, here, since the actual exhaust gas temperature is estimated from the sensor temperature Texs, FIG.
Consider an inverse model as shown in (b). This inverse model is derived from the above equation (11).

【0054】[0054]

【数12】 (Z−A)Texs(i)=(1−a)Tex(i) (12) となる。よって、求める排気温度Texは、## EQU12 ## (ZA) Texs (i) = (1-a) Tex (i) (12). Therefore, the required exhaust temperature Tex is

【0055】[0055]

【数13】 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
(Equation 13) Will be obtained as. However, future information such as (i + 1) cannot be used, so this is used here.

【0056】[0056]

【数14】 として近似する。[Equation 14] Is approximated as.

【0057】このように、上記モデル定数aと、今回の
センサ温度Texs(i)と前回のセンサ温度Texs(i-1)とに
よって、その時点での実際の排気温度Tex(i) が予測さ
れるようになる。この排気温度予測部26を通じて予測
された排気温度Texは、補正量算出部22に対して与え
られる。制御対象モデル定数算出部24は、排気温度セ
ンサ13により検出される温度Texs 、及び後に後述す
る補正量算出部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。
Thus, the actual exhaust temperature Tex (i) at that time is predicted by the model constant a, the current sensor temperature Texs (i) and the previous sensor temperature Texs (i-1). Become so. The exhaust temperature Tex predicted by the exhaust temperature predicting section 26 is given to the correction amount calculating section 22. The controlled object model constant calculation unit 24 calculates the model constant of the controlled object model in real time based on the temperature Texs detected by the exhaust gas temperature sensor 13 and the correction amount Fex calculated by the correction amount calculation unit 22 described later. This is the part to calculate. The calculation method is shown below.

【0058】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は排気温度センサ13の時定
数、定数β及びγは、排気温度センサ13の取り付け位
置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、排気温度センサ13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。
The model constants of the controlled object model are α, β, and γ (wherein the constant α includes the time constant of the exhaust temperature sensor 13, and the constants β and γ include the mounting position of the exhaust temperature sensor 13 and various disturbances. When the variable indicating the number of times of control is i, the first-order lag of the temperature Texs detected by the exhaust gas temperature sensor 13 is expressed by the following equation.

【0059】[0059]

【数15】 Texs(i+1)=αTexs(i)+βFex(i-3) +γ (15) 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
Texs (i + 1) = αTexs (i) + βFex (i-3) + γ (15) Here, since the model constants α, β, and γ in the equation (15) are all unknowns. If these are rewritten as estimated values and the same equation is separated into a known signal and an unknown signal,

【0060】[0060]

【数16】 [Equation 16]

【0061】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、
It becomes Then, here, the respective estimated values of α, β, and γ which are unknowns are obtained by the successive least squares method. That is, Θ is a parameter vector and W is a measurement value vector,

【0062】[0062]

【数17】 [Equation 17]

【0063】とおいたとき、When saying

【0064】[0064]

【数18】 (Equation 18)

【0065】であれば、i→∞の条件でThen, under the condition of i → ∞

【0066】[0066]

【数19】 [Formula 19]

【0067】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、
Is guaranteed. Therefore, the model constants α, β, and γ that are unknowns can be obtained by using the algorithm of the equation (18). Therefore, here, the equation (18) is executed in real time, and the obtained value is the model constant α obtained here for convenience.
Let (i), β (i), and γ (i). However, in this equation (18), Γ is

【0068】[0068]

【数20】 であって、(Equation 20) And

【0069】[0069]

【数21】 [Equation 21]

【0070】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と上記予測された実際
の排気温度Texと目標とする排気温度TRとの差とを用
いて、燃料噴射弁7の操作量TAUに対する補正量Fex
を算出するように構成されている。以下に、その補正手
法の一例を示す。
It is a 3 × 3 symmetric matrix having an initial value of
Further, the correction amount calculation unit 22 uses the model constant thus calculated and corrected in real time and the difference between the predicted actual exhaust gas temperature Tex and the target exhaust gas temperature TR, and the fuel injection valve 7 Correction amount Fex for the manipulated variable TAU
Is configured to calculate An example of the correction method is shown below.

【0071】この実施例の装置では、上記実際の排気温
度Texと目標とする排気温度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
In the apparatus of this embodiment, the difference between the actual exhaust gas temperature Tex and the target exhaust gas temperature TR is so-called proportional-plus-integral-derivative (PID) controlled to correct the manipulated variable TAU of the fuel injection valve 7. Let's ask for Fex. Here, in the correction amount calculation unit 22, the difference is

【0072】[0072]

【数22】 e(i) =目標触媒温度TR−予測触媒温度Tex (22) として与えられるものとすれば、比例項u1(i)について
は、
[Mathematical formula-see original document] Assuming that e (i) = target catalyst temperature TR-predicted catalyst temperature Tex (22), the proportional term u 1 (i) is

【0073】[0073]

【数23】 u1(i)=Kpe(i) (23) としてこれを求め、積分項u2 (i) については、## EQU23 ## This is obtained as u 1 (i) = Kpe (i) (23), and the integral term u 2 (i) is

【0074】[0074]

【数24】 u2(i)=u2(i-1)+Kie(i) (24) としてこれを求め、そして微分項u3(i)については、## EQU24 ## This is obtained as u 2 (i) = u 2 (i-1) + Kie (i) (24), and for the differential term u 3 (i),

【0075】[0075]

【数25】 u3(i)=Kd {e(i) −e(i-1) } (25) としてこれを求めた後、上記補正量FexをEquation 25] u 3 (i) = Kd { e (i) -e (i-1)} After determining this as (25), the correction amount Fex

【0076】[0076]

【数26】 Fex(i) =u1(i)+u2(i)+u3(i) (26) として求めるようになる。なおここで、KiとKdとは
何れも、予め適合設定される定数である。また、Kpは
上記制御対象センサモデル定数算出部24により算出さ
れたモデル定数より置き換えることのできる定数であ
る。以下に、その置換手法を示す。
[Expression 26] Fex (i) = u 1 (i) + u 2 (i) + u 3 (i) (26) It should be noted that both Ki and Kd are constants that are set in advance. Kp is a constant that can be replaced with the model constant calculated by the controlled object sensor model constant calculation unit 24. The replacement method is shown below.

【0077】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。
First, when the term of the correction amount Fex is derived by modifying the model equation (15), the following equation is obtained.

【0078】[0078]

【数27】 ここで、補正量Fex0 にて補正しているときの排気温度
センサ13による検出温度が温度Texs0であるとして、
この(27)式に
[Equation 27] Here, assuming that the temperature detected by the exhaust gas temperature sensor 13 when being corrected by the correction amount Fex0 is the temperature Texs0,
In this equation (27)

【0079】[0079]

【数28】 Texs(i+1)=Texs(i)=Texs0+e(i) (28) を代入して整理すれば、[Equation 28] By substituting Texs (i + 1) = Texs (i) = Texs0 + e (i) (28) and rearranging,

【0080】[0080]

【数29】 となる。したがって、比例項の比例定数Kpは、[Equation 29] Becomes Therefore, the proportional constant Kp of the proportional term is

【0081】[0081]

【数30】 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Fex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。
[Equation 30] As a result, the model constants α and β calculated and corrected in real time can be replaced. Further, by calculating the correction amount Fex using such model constants, the calculated correction amount Fex also becomes highly accurate information that is not affected by changes over time.

【0082】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。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排出ガスの温
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)TAU’は、該掛算器23を
通じて、
The correction amount Fex calculated by the correction amount calculation unit 22 is given to the multiplier 23. The multiplier 23 multiplies the calculated correction amount Fex by the operation amount TAU obtained in advance for the operation amount of the fuel injection valve 7 serving as an actuator to obtain the reference operation amount TAU '. Is the part to be corrected.
That is, the fuel injection valve operation amount (that is, the fuel injection amount) TAU ′ for controlling the temperature Tex of the exhaust gas to the target temperature TR in the device of this embodiment is calculated by the multiplier 23 as

【0083】[0083]

【数31】 TAU’=TAU×Fex (31) として与えられるようになる。なお、上記基準操作量T
AU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。
[Equation 31] TAU ′ = TAU × Fex (31) The reference operation amount T
AU is an operation amount (fuel supply amount) of the fuel injection valve 7 which is obtained as a suitable value for each time according to the operating state of the engine 8 through a well-known fuel injection control device or the like.

【0084】図4〜図9は、この第1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4〜図9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。図4は、この第1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50
0)を示す。
FIG. 4 to FIG. 9 show the processing procedure of the processing actually performed by the control circuit 20 of the apparatus of the first embodiment to control the exhaust gas temperature. 9 to 11, the operation of the entire apparatus of the first embodiment will be described in more detail. FIG. 4 shows a processing routine (timer interrupt routine 50) that is executed by a timer interrupt every 100 ms in order for the control circuit 20 to perform the temperature control in the apparatus according to the first embodiment.
0) is shown.

【0085】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5にその詳細を示している。図5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(510A)。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(2)
式或いは(3)式のモデル化を実行する(ステップ51
2)。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6にその詳細を示している。
That is, the control circuit 20 which has entered the timer interrupt routine 500 based on the above timer interrupt.
First, the actual exhaust temperature predicting process is executed through the sensor model constant calculating unit 25 and the exhaust temperature predicting unit 26 (step 510). This actual exhaust temperature prediction routine 51
Details of 0 are shown in FIG. In the actual exhaust gas temperature prediction routine 510 shown in FIG. 5, the control circuit 20 first determines whether fuel is cut or not based on the fuel cut signal (510A). As a result, if the fuel is currently being cut, the above-mentioned pseudo exhaust gas temperature (pseudo exhaust gas temperature signal) T is determined through the sensor model constant calculation unit 25 (step 511), and based on the temperature T, the above (2)
The expression or the expression (3) is modeled (step 51).
2). Then, the control circuit 20 executes the correction process of the sensor model constant through the sensor model constant calculation unit 25 (step 513). The sensor model constant correction routine 513 is shown in detail in FIG.

【0086】図6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(10)式の如く初期化した後(ステップ5
131)、測定値ベクトルとパラメータベクトルとを先
の(5)式及び(6)式の如く定め(ステップ513
2、及びステップ5133)、これに先の(9)式に示
した対称行列Γを導入して(ステップ5134)、先の
(7)式を実行する(ステップ5135)。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513
6)。
In the sensor model constant correction routine 513 shown in FIG. 6, the control circuit 20 first initializes the object matrix Γ as shown in the above equation (10) (step 5).
131), the measurement value vector and the parameter vector are determined as in the above equations (5) and (6) (step 513).
2 and step 5133), the symmetric matrix Γ shown in equation (9) above is introduced (step 5134), and equation (7) above is executed (step 5135). Then, the model constants a, b, and c 1 obtained as a result are stored in the RAM or the backup RAM in the control circuit 20 as modified values of the model constant (step 513).
6).

【0087】一方、図5の実排気温度予測ルーチンのス
テップ510A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1
3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25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(14)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516)。
On the other hand, when it is determined in step 510A of the actual exhaust temperature prediction routine of FIG. 5 that the fuel cut is not currently being performed, the control circuit 20 causes the exhaust temperature sensor 1 to operate.
The current exhaust gas temperature Texs (i) output from No. 3 is taken in (step 514). Then, the model constant a held in the sensor model constant calculator 25 is read (step 515), and the previously detected exhaust temperature Texs (i- is held in the RAM or the backup RAM in the control circuit 20. The calculation of the above equation (14) is executed together with 1), and the actual temperature (estimated exhaust gas temperature) Tex (i) at that time for the exhaust gas temperature is calculated (step 516).

【0088】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Tex(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
520)。この補正量の計算ルーチン120について
は、図7にその詳細を示している。図7に示される補正
量の計算ルーチン220において、制御回路20は、目
標温度TRと上記予測された排気温度Texとから、先の
(22)式に基づいて、それらの差e(i) をまず求めた
後(ステップ221)、比例項u1 については、
The control circuit 20 that has predicted the actual exhaust gas temperature Tex (i) in this manner then next predicts the predicted exhaust gas temperature Tex (i).
Is supplied to the correction amount calculation unit 22, and the correction amount (Fex) calculation process is executed through the correction amount calculation unit 22 (step 520 in FIG. 4). The details of the correction amount calculation routine 120 are shown in FIG. In the correction amount calculation routine 220 shown in FIG. 7, the control circuit 20 calculates the difference e (i) between the target temperature TR and the predicted exhaust temperature Tex based on the above equation (22). After first obtaining (step 221), regarding the proportional term u 1 ,

【0089】[0089]

【数32】 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22
2)。以降は、(24)式、及び(25)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,ステップ224)、これら求めた
各補正値u1(i)、u2(i)、及びu3(i)を先の(26)式
に基づき加算して、補正量Fex(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RAM若しくはバックアップRAMに保
存される。
[Equation 32] As described above, the correction value is calculated using the model constant calculated and corrected in real time (step 22).
2). After that, the equations (24) and (25) are sequentially executed to obtain the correction values of the integral term u 2 (i) and the differential term u 3 (i) (step 223, step 224). The calculated correction values u 1 (i), u 2 (i), and u 3 (i) are added based on the above equation (26) to determine the correction amount Fex (i) (step 225). As described above, the correction amount Fex (i) thus determined is highly accurate information that is not affected by changes over time. The determined correction amount Fex (i) is also stored in the RAM in the control circuit 20 or the backup RAM.

【0090】こうして補正量Fexを決定した制御回路2
0は、次に、この決定した補正量Fex(正確には、RA
M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、排気温度センサ13から取り
込んだ現在の排気温度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4ステップ530)。このモデル定数修正ルー
チン530については、図8にその詳細を示している。
The control circuit 2 which determines the correction amount Fex in this way
0 is then the determined correction amount Fex (more accurately, RA
M or the correction amount Fex (i-3) three times before stored in the backup RAM and the current exhaust gas temperature Texs (i) fetched from the exhaust gas temperature sensor 13 through the controlled object model constant calculation unit 24. , Model constant correction processing is executed (step 530 in FIG. 4). Details of the model constant correction routine 530 are shown in FIG.

【0091】図8に示されるモデル定数修正ルーチン2
30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)。
Model constant correction routine 2 shown in FIG.
In 30, the control circuit 20 first initializes the object matrix Γ as shown in equation (21) above (step 23).
1), the measurement value vector and the parameter vector are defined as in the above equation (17) (steps 232 and 233), and the symmetric matrix Γ shown in the above equation (20) is introduced (step 234). ) And the above equation (18) is executed (step 235). Then, the model constants α (i), β (i), and γ (i) obtained as a result are stored in the RAM or the backup RAM in the control circuit 20 as modified values of the model constant (step 236). .

【0092】図9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
(11)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12
00)。
FIG. 9 shows a main routine executed by the control circuit 20 in the apparatus of this embodiment for carrying out the temperature control. That is, the control circuit 20
In the main routine 1000,
Or the correction amount F stored in the backup RAM
ex (i) is read (step 1100), and the read correction amount Fex (i) is given to the multiplier 23. Then, the reference operation amount (reference injection amount of fuel) TAU of the fuel injection valve 7 is corrected based on the above equation (11) (step 12).
00).

【0093】以上説明したように、本第1実施例では、
実際の触媒温度が目標触媒温度より高いときには、燃料
噴射量を減量補正し、排出ガス温度を下げることによ
り、触媒温度を下げることができる。さらに、触媒温度
はリアルタイムにて予測された温度を用いているため、
温度センサの応答遅れがなく、触媒温度が高温になると
すぐに温度を下げることができるため、触媒の熱劣化を
より抑制することができる。
As described above, in the first embodiment,
When the actual catalyst temperature is higher than the target catalyst temperature, the catalyst temperature can be lowered by reducing the fuel injection amount and lowering the exhaust gas temperature. Furthermore, since the catalyst temperature uses the temperature predicted in real time,
Since there is no delay in the response of the temperature sensor and the temperature can be lowered as soon as the catalyst temperature becomes high, it is possible to further suppress the thermal deterioration of the catalyst.

【0094】なお、第1実施例においては、触媒温度セ
ンサ14は必ずしも必要でなく、これを省く構成として
もよい。次に、図10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2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。
In the first embodiment, the catalyst temperature sensor 14 is not always necessary and may be omitted. Next, FIG. 10 shows a second embodiment of the temperature control device using the temperature predicting device for an internal combustion engine according to the present invention. The apparatus of this embodiment is intended for the above-mentioned catalyst that purifies harmful gas components contained in exhaust gas of an internal combustion engine (engine) mounted on a vehicle into harmless components, and the temperature of the catalyst is measured by a temperature sensor. It is a device that controls the temperature of the target catalyst to a target temperature by detecting and operating and correcting the amount of fuel supplied to the engine based on the detected temperature.

【0095】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。また、この図10において、先の
図1に示した要素と同一若しくは対応する要素には同一
の符号を付して示している。
However, also in the device of the second embodiment, the basic configuration is the same as that shown in FIG. 1, and the control circuit 2 which is the characteristic part thereof is also here.
Only the 0 configuration is shown. Further, in FIG. 10, elements that are the same as or correspond to the elements shown in FIG. 1 above are denoted by the same reference numerals.

【0096】さて、この第2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。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14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。
Now, in the device of the second embodiment,
The control circuit 20 calculates the time constant of the catalyst temperature sensor 14 in accordance with the operating state of the engine, and predicts the actual catalyst temperature using the model constant of the temperature prediction model obtained from this calculated time constant. Here, the flow velocity detector 28
The catalyst temperature sensor time constant calculation unit 27 is a part that detects the flow rate of exhaust gas, and is a part that calculates the time constant (sensor time constant) τ of the catalyst temperature sensor 14 according to the detected flow rate. The method of calculating the sensor time constant τ will be described below.

【0097】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、
Generally, when measuring the temperature of a fluid, the sensor time constant τ is the density ρ of the sensor element, the specific heat c, the radius r,
And the heat transfer coefficient h between the sensor element and the fluid,

【0098】[0098]

【数33】 として表される。[Expression 33] It is expressed as

【0099】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。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。
Further, the heat transfer coefficient h is the representative dimension of the sensor,
Depends on the type of fluid and the flow velocity μ of the fluid. Therefore, if the types of the temperature sensor and the fluid are determined, the heat transfer coefficient h of the temperature sensor is expressed by the following equation.

【0100】[0100]

【数34】 h=χ+ψμ1/2 (34) 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。
H = χ + ψμ 1/2 (34) where χ and ψ are unknown constants that depend on the sensor element, diameter, fluid type, and the like. Thus, when measuring the catalyst temperature, the sensor time constant τ is the gas flow rate μ in the catalyst.
Varies by. Further, this means that if the gas flow rate μ in the catalyst is detected in real time and the time constant of the catalyst temperature sensor 14 is calculated according to the detected flow rate μ, it is always optimum in any engine operating state. This means that the sensor time constant τ can be obtained.

【0101】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、
Therefore, for example, the engine speed sensor 18
And the gas flow velocity μ in the catalyst is calculated based on the information on the engine operating state detected by the pressure sensor 1, and the sensor time constant τ is calculated from this,

【0102】[0102]

【数35】 となる。[Equation 35] Becomes

【0103】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。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。
Here, C 1 and C 2 are unknown constants depending on the element of the sensor, the kind of fluid, the heat transfer coefficient, and the like.
However, the optimum values of these constants C 1 and C 2 can be obtained in advance through experiments and the like. Here, for the sake of convenience, the gas flow velocity μ in the catalyst is calculated based on the information on the engine operating state detected by the engine speed sensor 18 and the pressure sensor 1, but in an engine equipped with an air flow meter, The gas flow rate μ in the catalyst can also be calculated based on the information detected by the air flow meter. Further, not only the gas flow rate μ in the catalyst but also an amount corresponding to this may be calculated.

【0104】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。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 、b1 、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Texs についての応答遅れを表すと次式
のようになる。
The sensor model constant calculating section 25 is a section for calculating the model constant of the catalyst temperature model based on the time constant τ of the catalyst temperature sensor 14 calculated by the catalyst temperature sensor time constant calculating section 27 in this way. Here, the model constants of the model for predicting the actual temperature Tex of the catalyst temperature based on the catalyst temperature Texs detected by the catalyst temperature sensor 14 are a 1 , b 1 , b 2 , and c 1 , and the number of times of control is When the variable shown is i, the response delay for the temperature Texs detected by the catalyst temperature sensor 14 is expressed by the following equation.

【0105】[0105]

【数36】 Texs(i+1)=a1 Texs(i)+b1 Tex(i+1) +b2 Tex(i) +c1 (36) 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
11(a)のようになる。そして、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11(b)に示すような逆モデルを考える。この逆
モデルは、上記(36)式から
Texs (i + 1) = a 1 Texs (i) + b 1 Tex (i + 1) + b 2 Tex (i) + c 1 (36) This is calculated from the actual catalyst temperature Tex to (b 1 Z + b 2 ) /
This shows that the sensor temperature Texs is detected with a first-order lag of (Z−a 1 ), and this is illustrated in FIG. 11A. Since the actual catalyst temperature Tex is estimated from the sensor temperature Texs,
Consider an inverse model as shown in FIG. This inverse model is derived from the equation (36) above.

【0106】[0106]

【数37】 (Z−a1)Texs(i)= (b1 Z+b2 )Tex(i) (37) となる。よって、求める触媒温度Texは、(37) (Z−a 1 ) Texs (i) = (b 1 Z + b 2 ) Tex (i) (37). Therefore, the required catalyst temperature Tex is

【0107】[0107]

【数38】 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、
(38) Will be obtained as. However, future information such as (i + 1) cannot be used, so here

【0108】[0108]

【数39】 として近似する。[Formula 39] Is approximated as.

【0109】このように、上記モデル定数a1 、b1
2 、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。ただし、これらモデル定数a1 、b1 、b2 、c
1 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。
Thus, the model constants a 1 , b 1 ,
If b 2 and c 1 are given, the present sensor temperature Texs (i) and the previous sensor temperature Texs (i-1), and the previous catalyst predicted temperature Tex (i-1) by the catalyst temperature prediction unit 21 itself are used. , The actual catalyst temperature Tex (i) at that time can be predicted. However, these model constants a 1 , b 1 , b 2 , c
1 is an unknown constant depending on the time constant τ of the catalyst temperature sensor 14. Therefore, an example of a method of calculating the model constant a 1 will be shown below.

【0110】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(35)式に基づき算
出されるセンサ時定数τにより、
That is, when the sampling period T of the sensor temperature Texs (i) is given, the sensor time constant τ calculated based on the equation (35) gives

【0111】[0111]

【数40】 (Equation 40)

【0112】として、同センサ時定数τに依存した未知
定数a1 は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(35)式に基づき算出されるセンサ時定数τを用い
て、この(40)式に準じた形で、リアルタイム算出す
ることが可能である。
As a result, the unknown constant a 1 depending on the sensor time constant τ is calculated in real time. Similarly, for other unknown constants b 1 , b 2 and c 1 ,
By using the sensor time constant τ calculated based on the equation (35), it is possible to perform real-time calculation in a form according to the equation (40).

【0113】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(39)式に示される態様で、実
際の触媒温度を推定、予測する。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。
The catalyst temperature predicting section 21 uses the catalyst temperature Texs detected by the catalyst temperature sensor 14 and the model constant calculated by the sensor model constant calculating section 25 in the manner represented by the above equation (39). Estimate and predict the actual catalyst temperature. Both the correction amount calculation unit 22 and the multiplier 23 are the same as those of the apparatus according to the first embodiment described above, and redundant description of the details thereof will be omitted.

【0114】図12〜図15は、この第2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12〜図15を併せ参照して、同第2の実施例の装置
全体としての動作を更に詳述する。図12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。
12 to 15 show the processing procedure of the processing actually performed by the control circuit 20 of the apparatus of the second embodiment to predict the catalyst temperature.
The operation of the entire apparatus of the second embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. FIG. 12 shows this second
In the apparatus of the above embodiment, a processing routine (timer interrupt routine 700) is shown which is executed by the control circuit 20 with a timer interrupt every 120 ms in order to perform the temperature prediction.

【0115】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710)。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)。
That is, the control circuit 20 which has entered the timer interrupt routine 700 based on the above timer interrupt first takes in the present catalyst temperature Texs (i) output from the catalyst temperature sensor 14 (step 710). Next, the control circuit 20 detects the current operating state of the engine, and outputs the current engine speed information Ne (i) output from the engine speed sensor 18 and the pressure sensor 1.
The current intake pressure information Pm (i) output from is taken in (step 720).

【0116】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(35)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13にその詳細を示している。すなわち、この図
13に示される触媒温度センサの時定数算出ルーチン7
30において、制御回路20はまず、先のステップ72
0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731)。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
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(31)式に基
づき計算する(ステップ733)。
The control circuit 20 which has thus taken in the engine speed information Ne (i) and the intake pressure information Pm (i),
Based on these pieces of information, the time constant τ of the catalyst temperature sensor 14 is calculated by the above equation (35) (step 730). The time constant calculation routine 730 of the catalyst temperature sensor is shown in detail in FIG. That is, the time constant calculation routine 7 of the catalyst temperature sensor shown in FIG.
At 30, the control circuit 20 first proceeds to the previous step 72.
The engine speed information Ne (i) and the intake pressure information Pm (i), which are fetched through 0 and temporarily stored in the RAM or the like, are read into the catalyst temperature sensor time constant calculation unit 27 (step 731). The control circuit unit 20 is also obtained in advance through experiments and the like, and this is also a backup RAM.
The constants C 1 and C 2 depending on the element of the sensor, the type of fluid, the heat transfer coefficient, etc., which are stored and held in the ROM or ROM are read into the catalyst temperature sensor time constant calculation unit 27 (step 732). Then, the control circuit calculates the time constant τ of the catalyst temperature sensor 14 corresponding to the read values through the catalyst temperature sensor time constant calculation unit 27 based on the above equation (31) (step 733).

【0117】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
算出する(図12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
14にその詳細を示している。すなわち、この図14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25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
(40)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14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
(40)式の演算を実行し、他のモデル定数b1
2 ,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743〜74
5)。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。
The control circuit 20 which has obtained the time constant τ of the catalyst temperature sensor 14 in the above manner then calculates the model constants a 1 , b 1 , b 2 and c 1 based on the obtained sensor time constant τ. It is calculated (step 740 in FIG. 12). The model constant calculation routine 740 of this catalyst temperature prediction model is shown in detail in FIG. That is, in the model constant calculation routine 740 shown in FIG. 14, the control circuit 20 reads the sensor time constant τ obtained above into the sensor model constant calculation unit 25 (step 741) and sets a preset temperature detection cycle. Under T, for example, the model constant a 1 is calculated based on the above equation (40) (step 742). Here, the sampling period T is provisionally set to 120 ms. In addition, in the example of FIG.
Only for the model constant a 1 , the calculation of the equation (40) is executed based on the sensor time constant τ, and other model constants b 1 ,
As for b 2 and c 1 , the values that match the optimum values are used through experiments and the like (steps 743 to 74).
5). Of course, with respect to these model constants b 1 , b 2 and c 1 , it is also possible to calculate them in real time based on the sensor time constant τ to obtain them.

【0118】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12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15にその詳細を示している。
Thus, the model constants a 1 , b 1 , b 2 , c
The control circuit 20 that has obtained 1 further determines the previous detected catalyst temperature Texs (i-1) and the previous predicted catalyst temperature Tex (i-) that are stored in the RAM or the backup RAM in the control circuit 20. 1) together with the obtained model constants, the actual catalyst temperature Tex (i) at that time is used.
Is calculated (estimated) (step 750 in FIG. 12). Regarding the calculation routine 750 of this estimated catalyst temperature Tex (i),
The details are shown in FIG.

【0119】すなわち、この図15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751)。 (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(39)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)。
That is, in the calculation routine 750 of the estimated catalyst temperature Tex (i) shown in FIG. 15, the control circuit 20 first (1) presents the catalyst temperature Texs (i output from the catalyst temperature sensor 14. ) Is read (step 751). (2) The previous detected catalyst temperature Texs (i-1) which is stored in the RAM or the backup RAM is read (step 752). (3) The previous predicted catalyst temperature Tex (i-1), which is also stored in the RAM or the backup RAM, is read (step 753). After performing such processing, the model constants a 1 , b 1 , b 2 and c 1 obtained through the processing of step 740 are also read in the same manner (step 754). Then, the control circuit 20 executes the calculation of the above equation (39) based on these read values through the catalyst temperature predicting unit 21 ″, and the actual temperature of the catalyst at that time (estimated catalyst temperature) Tex (i) is calculated (step 755).

【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Tex
(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7参照)。そして、先の図9に示したメインルーチ
ン1000が、この第2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。
The control circuit 20 that has predicted the actual catalyst temperature Tex (i) in this manner then next predicts the predicted catalyst temperature Tex (i).
(i) is given to the correction amount calculation unit 22, and the same correction amount (Fex) calculation process as described above is executed through the correction amount calculation unit 22 (see FIG. 7). Then, the main routine 1000 shown in FIG. 9 is similarly executed in the device of the second embodiment as well, and the reference operation amount (fuel reference injection amount) TAU based on the above equation (14) is calculated. Correction is performed.

【0121】このように、第2の実施例の装置では、触
媒温度センサ14に対し先の(39)式に示したような
モデル化を行い、更に(40)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。
As described above, in the apparatus of the second embodiment, the catalyst temperature sensor 14 is modeled as shown in the equation (39), and the gas flow velocity at that time is obtained from the equation (40). According to the above, the model constants of the modeled sensor model are calculated in real time. Therefore, no matter what the operating state of the engine, the catalyst temperature can be predicted as more reliable information, and thus the catalyst temperature can be controlled with higher accuracy.

【0122】なお、第2実施例においては、排気温セン
サ13は必ずしも必要でなく、これを省く構成としても
よい。また、この第2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2の実
施例の装置が制御対象とする温度は、第1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。
In the second embodiment, the exhaust temperature sensor 13 is not always necessary, and may be omitted. In addition, in the device of the second embodiment, the case where the catalyst temperature is the control target is shown, but the temperature that is the control target of the device of the second embodiment is the same as in the device of the first embodiment. It may be the temperature of the exhaust gas to be controlled.

【0123】また、その想定する温度センサのモデル
も、(36)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(1
1)式に示されるモデルなども適宜採用することができ
る。また更には、この第2の実施例の装置と第1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。
Further, the model of the assumed temperature sensor is not limited to the model exemplified by the equation (36), but may be any model, and the model of the first embodiment is also assumed (1
The model shown in the equation (1) can be appropriately adopted. Furthermore, the device of the second embodiment and the device of the first embodiment are combined, and at the time of fuel cut, the model constant of the model of the temperature sensor is based on the temperature of the control target estimated at that time. And a device that calculates the model constant of the sensor model in real time based on the detected fluid flow velocity at other times. As the above, the same temperature control device can be configured.

【0124】次に、第1実施例にて予測された排気温度
を用いて、排出ガス浄化装置の三元触媒の早期暖機制御
を実行する実施例を第3実施例として説明する。本実施
例では、冷間始動時、または、排出ガス有害物質を浄化
するための三元触媒が十分に排出ガス有害物質を浄化で
きる温度にまで達していない場合、触媒早期暖機手段
(例えば、点火時期遅角処理,エンジン回転数アップ処
理等)により触媒温度をできるだけ早く触媒活性化温度
まで上げ、排出ガス有害物質の排出を少なくする。さら
に、触媒早期暖機手段により、排気温度もしくは触媒温
度が異常上昇し、三元触媒等の排気系部品が熱劣化する
のを防止するため、予測された排気温もしくは触媒温度
が所定温度以上になると、触媒早期暖機手段を停止させ
る。
Next, a third embodiment will be described in which the exhaust temperature predicted in the first embodiment is used to execute the early warm-up control of the three-way catalyst of the exhaust gas purifying apparatus. In this embodiment, at the time of cold start, or when the three-way catalyst for purifying exhaust gas harmful substances does not reach the temperature at which exhaust gas harmful substances can be sufficiently purified, catalyst early warm-up means (for example, The catalyst temperature is raised to the catalyst activation temperature as quickly as possible by ignition timing retard processing, engine speed increase processing, etc.) to reduce the emission of exhaust gas harmful substances. Further, in order to prevent the exhaust temperature or the catalyst temperature from abnormally rising due to the catalyst early warm-up means and the exhaust system parts such as the three-way catalyst from being thermally deteriorated, the predicted exhaust temperature or the catalyst temperature is set to a predetermined temperature or higher. Then, the catalyst early warm-up means is stopped.

【0125】以上の処理を表すフローチャートが図16
である。以下、このフローチャートにしたがって説明す
る。この図16は第1実施例の図4のステップ520の
補正量の計算ルーチンに相当するルーチンである。なお
本実施例において、本処理は所定時間毎(例えば、10
0ms毎)に実行される。本処理が実行されると、ま
ず、第1実施例にて説明した排気温度予測処理にて予測
された実排気温度Tex1 と目標排気温度TR1 との偏差
S(i)を算出する(ステップ801)。ここで、目標
排気温度TR1 とは三元触媒が活性化する所定温度とな
る排気温度のことである。次に、この偏差S(i)が0
以下であるか否かを判断する(ステップ802)。ここ
で、偏差S(i)が0以下であれば、以下の触媒早期暖
機処理を実行せずに本処理を終了する。なお、このと
き、触媒早期暖機処理にて制御されたアイドル回転数と
点火時期とが触媒早期暖機制御前の値(または、現在の
運転状態に応じた値)に戻されているかを判断し(ステ
ップ807)、戻されていなければこれらの値を戻して
から(ステップ808,ステップ809)本処理を終了
する。戻されていればそのまま本処理を終了する。
FIG. 16 is a flowchart showing the above processing.
Is. Hereinafter, description will be given according to this flowchart. 16 is a routine corresponding to the correction amount calculation routine of step 520 of FIG. 4 of the first embodiment. In the present embodiment, this processing is performed at predetermined time intervals (for example, 10
Every 0 ms). When this processing is executed, first, the deviation S (i) between the actual exhaust temperature Tex1 predicted by the exhaust temperature prediction processing described in the first embodiment and the target exhaust temperature TR1 is calculated (step 801). . Here, the target exhaust gas temperature TR1 is the exhaust gas temperature at which the three-way catalyst is activated to a predetermined temperature. Next, this deviation S (i) is 0
It is determined whether or not the following (step 802). Here, if the deviation S (i) is 0 or less, the present process is terminated without executing the following catalyst early warm-up process. At this time, it is determined whether the idle speed and the ignition timing controlled by the catalyst early warm-up process have been returned to the values before the catalyst early warm-up control (or the values according to the current operating state). (Step 807) If these values have not been returned, these values are returned (Steps 808 and 809) and this processing is terminated. If it has been returned, this processing is ended as it is.

【0126】ステップ802にて、偏差S(i)が0よ
り大きいときには、アイドルエンジン回転数を所定の回
転数(例えば、1200rpm)まで上げる(ステップ
803)。さらに、エンジン回転数の変動(ラフネス)
が所定ラフネス以上発生するまで、点火時期を所定遅角
量ARずつ遅角していく(ステップ804,ステップ8
05)。所定ラフネスとなると遅角制御を停止し、所定
ラフネス以上となった直前の点火時期を保持する(ステ
ップ806)。そして、本処理を終了し、以上の処理を
繰り返す。
When the deviation S (i) is greater than 0 in step 802, the idle engine speed is increased to a predetermined speed (for example, 1200 rpm) (step 803). Furthermore, fluctuations in engine speed (roughness)
Until the occurrence of a predetermined roughness or more, the ignition timing is retarded by a predetermined retard amount AR (step 804, step 8
05). When the predetermined roughness is reached, the retard control is stopped, and the ignition timing immediately before the roughness becomes equal to or higher than the predetermined roughness is held (step 806). Then, this processing is ended and the above processing is repeated.

【0127】以上の処理を実行したときのタイムチャー
トを図17に示し、以下、このタイムチャートにしたが
って説明する。予測された排気温度または触媒温度が所
定値以下のとき(例えば、冷間始動時)には、触媒早期
暖機手段により三元触媒の暖機を実行する。具体的に
は、図示しないアイドルエンジン回転数を1200rp
mにし、点火時期を時刻t1 にて回転変動量(ラフネ
ス)が所定値となるまで遅角していく。そして、ラフネ
スが所定値以上となると、ラフネスが所定値を越える前
の点火時期に固定する。さらに、時刻t2 にて、排気温
度が所定温度(本実施例では、850°C)以上となる
と、アイドルエンジン回転数アップを中止し、さらに、
点火時期を進角させる。
A time chart when the above processing is executed is shown in FIG. 17 and will be described below with reference to this time chart. When the predicted exhaust gas temperature or catalyst temperature is equal to or lower than a predetermined value (for example, at the time of cold start), the catalyst early warm-up means performs warm-up of the three-way catalyst. Specifically, the idle engine speed (not shown) is set to 1200 rp.
The ignition timing is retarded at time t1 until the rotation fluctuation amount (roughness) reaches a predetermined value. Then, when the roughness exceeds a predetermined value, the ignition timing is fixed before the roughness exceeds the predetermined value. Furthermore, at time t2, when the exhaust gas temperature reaches or exceeds the predetermined temperature (850 ° C. in this embodiment), the idle engine speed increase is stopped, and
Advance the ignition timing.

【0128】以上の処理により、より短い時間で三元触
媒を活性温度まで昇温することができる。さらに、排気
温度または触媒温度が上昇し、三元触媒等の排気系部品
が熱劣化するのを防止することができる。なお、上記第
3実施例において、触媒早期暖機中の点火時期遅角量を
図18に示すように、予測された実排気温度と目標排気
温度との偏差に応じて、偏差が小さいほど点火時期遅角
量を小さくし、偏差が大きいほど点火時期遅角量を大き
くするようにしてもよい。これにより、偏差が大きいと
きにはすぐに点火遅角量が大きくなるので、排気温度を
より早く上昇させることができる。
By the above processing, the temperature of the three-way catalyst can be raised to the activation temperature in a shorter time. Furthermore, it is possible to prevent the exhaust temperature or the catalyst temperature from rising and the exhaust system parts such as the three-way catalyst from being thermally deteriorated. In the third embodiment, as shown in FIG. 18, the ignition timing retard amount during the early catalyst warm-up depends on the predicted deviation between the actual exhaust gas temperature and the target exhaust gas temperature. The ignition timing retardation amount may be increased by decreasing the ignition timing retardation amount and increasing the deviation. As a result, when the deviation is large, the ignition retard amount immediately increases, so that the exhaust temperature can be raised faster.

【0129】また、上記第3実施例の図16にて、触媒
早期暖機処理を所定ラフネスとなるまで、点火時期を遅
角させているが、図19に示すように、アイドルエンジ
ン回転数を所定値αずつ上昇させるようにしてもよい。
さらに、所定値αをS(i)が大きいほど大きくなるよ
うに設定してもよく、このようにすることにより、より
早く三元触媒を暖機することができる。
Further, in FIG. 16 of the third embodiment, the ignition timing is retarded until the catalyst early warm-up process reaches the predetermined roughness, but as shown in FIG. You may make it increase by predetermined value (alpha).
Further, the predetermined value α may be set to be larger as S (i) is larger, and by doing so, the three-way catalyst can be warmed up faster.

【0130】次に、第1実施例にて予測された排気温度
を用いて、リーンNOX 触媒の最適触媒温度制御を実行
する実施例を第4実施例として説明する。希薄燃焼が可
能なリーンバーンシステムにおいては、希薄空燃比領域
で排出されるNOX を浄化するため、排気系に遷移金属
あるいは貴金属を坦持せしめたゼオライト系のリーンN
X 触媒を配設している。ところが、このリーンNOX
触媒のNOX 浄化率は、図20に示すように、この触媒
を流通する排出ガス温度またはこの触媒床温度によって
異なり、この温度が500°C付近の時に浄化率が最大
となる。そして、この温度以外の点では浄化率が低下し
てしまう。
[0130] Next, using the predicted exhaust temperature in the first embodiment, an embodiment for performing the optimum catalyst temperature control of the lean NO X catalyst as a fourth embodiment. In a lean burn system capable of lean combustion, in order to purify NO X emitted in the lean air-fuel ratio range, a lean lean N zeolite system in which a transition metal or a noble metal is carried in the exhaust system.
It is disposed O X catalyst. However, this lean NO X
As shown in FIG. 20, the NO x purification rate of the catalyst varies depending on the temperature of the exhaust gas flowing through this catalyst or the temperature of this catalyst bed, and the purification rate becomes maximum when this temperature is around 500 ° C. Then, the purification rate decreases at points other than this temperature.

【0131】そこで第4実施例では、リーンNOX 触媒
の浄化率を常に高く維持するために、排出ガス温度また
は触媒床温度を制御する。図21は第4実施例の概略構
成図である。排気系に配設されているリーンNO X 触媒
19の上流には、排気温センサ13が設けられている。
この排気温センサ13によりリーンNOX 触媒19に流
入する排出ガスの温度を検出している。そして、この検
出された排出ガス温度Texs から第1実施例で説明した
処理により実排出ガス温度を予測する。さらに本実施例
では、予測された実排出ガス温度に基づいて実排出ガス
温度が目標温度範囲に入るように制御する。
Therefore, in the fourth embodiment, lean NO is set.Xcatalyst
In order to maintain a high purification rate of
Controls the catalyst bed temperature. FIG. 21 is a schematic diagram of the fourth embodiment.
It is a diagram. Lean NO installed in the exhaust system Xcatalyst
An exhaust temperature sensor 13 is provided upstream of 19.
With this exhaust temperature sensor 13, lean NOXFlow to catalyst 19
The temperature of incoming exhaust gas is detected. And this inspection
From the discharged exhaust gas temperature Texs, the explanation was made in the first embodiment.
The actual exhaust gas temperature is predicted by processing. Further this embodiment
Then, based on the predicted actual exhaust gas temperature, the actual exhaust gas
Control the temperature so that it falls within the target temperature range.

【0132】以上の処理を示すフローチャートが図22
である。この図22は、第1実施例の図4のステップ5
20に相当する。以下、このフローチャートにしたがっ
て説明する。なお、本フローチャートは所定時間毎(例
えば、100ms毎)に実行される。本処理が実行され
ると、まず、第1実施例にて予測された実排気温度Tex
を読み込む(ステップ821)。そして、この読み込ん
だ実排気温度Texが目標温度範囲の下限値T1 以上か否
かを判断する(ステップ822)。実排気温度Texが下
限値T1 未満であれば、点火遅角量を読み込み、目標温
度範囲より低い排気温度を上昇させるべく、点火時期を
遅角させ(ステップ823,ステップ824)、本処理
を終了する。
FIG. 22 is a flowchart showing the above processing.
Is. This FIG. 22 is step 5 of FIG. 4 of the first embodiment.
Equivalent to 20. Hereinafter, description will be given according to this flowchart. Note that this flowchart is executed every predetermined time (for example, every 100 ms). When this processing is executed, first, the actual exhaust temperature Tex predicted in the first embodiment is
Is read (step 821). Then, it is determined whether or not the read actual exhaust gas temperature Tex is the lower limit value T 1 or more of the target temperature range (step 822). If the actual exhaust temperature Tex is less than the lower limit value T 1 , the ignition retard amount is read, and the ignition timing is retarded to raise the exhaust temperature lower than the target temperature range (step 823, step 824), and this processing is executed. finish.

【0133】また、ステップ822にて肯定判断された
ときには、実排気温度Texが目標温度範囲の上限値T2
以下であるかを判断する(ステップ825)。ここで、
肯定判断されると、ステップ828にて、排気温制御の
ための点火遅角量(AR)、または、燃料噴射量の補正
量(Fex)をリセットし、本処理を終了する。ステップ
825において、否定判断されると、燃料噴射量補正量
を読み込み(ステップ826)、燃料噴射量を増量補正
し(ステップ827)、本処理を終了する。このよう
に、燃料噴射量を増量することにより目標温度範囲より
高くなった排気温度を下げることができる。
If an affirmative decision is made in step 822, the actual exhaust gas temperature Tex is the upper limit value T 2 of the target temperature range.
It is determined whether or not the following (step 825). here,
If an affirmative decision is made, in step 828, the ignition retard amount (AR) or the fuel injection amount correction amount (Fex) for exhaust gas temperature control is reset, and this processing ends. When a negative determination is made in step 825, the fuel injection amount correction amount is read (step 826), the fuel injection amount is increased and corrected (step 827), and this processing ends. In this way, by increasing the fuel injection amount, it is possible to reduce the exhaust gas temperature that has become higher than the target temperature range.

【0134】以上の処理を実行することにより、排気ガ
スセンサ13で検出した温度Texsは応答遅れがあるた
め、この温度Texs を用いてリーンNOX 触媒19が高
い浄化率を得られる温度範囲に排気温度を調整すること
が難しかったが、排気ガスセンサ13により検出された
温度Texs を用いて予測された実排気ガス温度Texを用
いることにより、容易に排気ガス温度を制御することが
できる。よって、リーンNOX 触媒19を常に高い浄化
率に保つことができ、エミッションの悪化を抑制するこ
とができる。
[0134] By executing the above processing, since the temperature Texs detected by the exhaust gas sensor 13 with a response delay, exhaust temperature to the temperature range obtained by high purification rate lean NO X catalyst 19 using the temperature Texs Was difficult to adjust, but the exhaust gas temperature can be easily controlled by using the actual exhaust gas temperature Tex predicted by using the temperature Texs detected by the exhaust gas sensor 13. Therefore, it is possible to maintain a lean NO X catalyst 19 is always high purification rate, it is possible to suppress deterioration of emission.

【0135】なお、本第4実施例では、ステップ822
でT1 >Texのときに、ステップ823,ステップ82
4にて実排気温度を上げるために点火時期の遅角を実行
している。しかしながら、通常の運転状態において、実
排気温度Texが目標温度範囲の下限値T1 以下になる可
能性がない、または、可能性が低い場合にはこれらステ
ップ822〜ステップ824の処理を省略してもよい。
In the fourth embodiment, step 822 is used.
When T 1 > Tex in Step 823, Step 82
In 4, the ignition timing is retarded to raise the actual exhaust temperature. However, in a normal operating state, there is no possibility that the actual exhaust gas temperature Tex becomes lower than or equal to the lower limit value T 1 of the target temperature range. Good.

【0136】また、第3,第4実施例において、排気ガ
ス温度を制御するようにしたが、その代わりに触媒床温
を第2実施例の方法で予測し、制御するようにしてもよ
い。次に、第1実施例にて予測された排気温度を用い
て、酸素濃度検出手段(本実施例では、O2 センサ2
9)を早期暖機するためのヒータの最適通電制御を実行
する実施例を第5実施例として説明する。
Although the exhaust gas temperature is controlled in the third and fourth embodiments, the catalyst bed temperature may be predicted and controlled by the method of the second embodiment instead. Next, using the exhaust gas temperature predicted in the first embodiment, the oxygen concentration detecting means (in this embodiment, the O 2 sensor 2
The fifth embodiment will be described as an embodiment in which the optimum energization control of the heater for the early warm-up of 9) is executed.

【0137】内燃機関の排気系には酸素濃度検出手段と
しての酸素(O2 )センサ29が備えられている。そし
て、O2 センサ29によって検出された酸素濃度に基づ
いて、燃料制御系あるいは点火時期制御系にフィードバ
ックをかけて、燃料噴射量,燃料噴射時期あるいは点火
時期を調整して好ましい排気組成となるように制御して
いる。これにより、排気浄化用触媒の浄化率を高めてい
る。このO2 センサ29はジルコニア等の素子を用いて
そこに発生する起電力あるいは電気抵抗を測定し、排気
中の酸素濃度を測定するものであるが、ある程度高温に
ならないと(活性化しないと)酸素濃度に応じた正しい
信号を出力しない。
The exhaust system of the internal combustion engine is provided with an oxygen (O 2 ) sensor 29 as an oxygen concentration detecting means. Then, based on the oxygen concentration detected by the O 2 sensor 29, feedback is given to the fuel control system or the ignition timing control system to adjust the fuel injection amount, the fuel injection timing or the ignition timing so that a preferable exhaust gas composition is obtained. Have control over. As a result, the purification rate of the exhaust purification catalyst is increased. The O 2 sensor 29 measures the electromotive force or electric resistance generated therein by using an element such as zirconia to measure the oxygen concentration in the exhaust gas, but it must be heated to some extent (not activated). Do not output the correct signal according to the oxygen concentration.

【0138】そこで、O2 センサ29の素子内に抵抗線
を埋め込み、電流を流すことでO2センサ29を加熱
し、早期暖機させるヒータが本実施例のO2 センサ29
には備えられている。しかしながら、O2 センサ29の
ヒータに電力を供給して素子温度を上げるため、発電装
置(オルタネータ)への負荷が大きくなり、ひいては内
燃機関への負荷が大きくなるので、燃費の悪化が懸念さ
れる。また、排気ガス温度が上昇するとO2 センサ29
の温度も上昇するため、ヒータによる加熱の必要がなく
なる。
Therefore, a heater for heating the O 2 sensor 29 by embedding a resistance wire in the element of the O 2 sensor 29 and flowing an electric current to warm up early is the O 2 sensor 29 of this embodiment.
Is equipped with. However, since electric power is supplied to the heater of the O 2 sensor 29 to raise the element temperature, the load on the power generator (alternator) is increased, and the load on the internal combustion engine is increased, which may deteriorate fuel efficiency. . When the exhaust gas temperature rises, the O 2 sensor 29
Since the temperature also rises, there is no need for heating with a heater.

【0139】そこで、第5実施例では余分な電力を供給
することなく、効率的にO2 センサ29を早期暖機する
ために、排気温度に応じてO2 センサ29のヒータへの
通電を制御している。このヒータ通電制御処理のフロー
チャートが図23である。以下、このフローチャートに
従って説明する。この図23は第1実施例の図4のステ
ップ520に相当するものである。なお、このフローチ
ャートは所定時間毎(例えば100ms毎)に実行され
る。
Therefore, in the fifth embodiment, in order to efficiently warm up the O 2 sensor 29 early without supplying extra power, the energization of the heater of the O 2 sensor 29 is controlled according to the exhaust temperature. are doing. FIG. 23 is a flowchart of this heater energization control process. Hereinafter, description will be given according to this flowchart. This FIG. 23 corresponds to step 520 of FIG. 4 of the first embodiment. Note that this flowchart is executed every predetermined time (for example, every 100 ms).

【0140】本処理が実行されると、第1実施例にて予
測された実排気温度Texを読み込む(ステップ83
1)。そして、この実排気温度TexとO2 センサ活性温
度TO2とを比較し(ステップ832)、Tex<TO2なら
ヒータに通電し、O2 センサ29を加熱し(ステップ8
33)、本処理を終了する。また、ステップ832にお
いて、Tex≧TO2のときには、実排気温度Texの積算値
Sを算出し(ステップ834)、この積算値Sと所定値
O2とを比較する(ステップ835)。ここで、S<S
O2であれば、ヒータに通電してO2 センサ29を加熱す
る(ステップ833)。S≧SO2であれば、O2 センサ
29は十分に温度が上昇しており、正しい信号を出力で
きる状態にあると判断して、ヒータへの通電を停止し
(ステップ836)、積算値Sをクリアして(ステップ
837)本処理を終了する。
When this processing is executed, the actual exhaust gas temperature Tex predicted in the first embodiment is read (step 83).
1). Then, the actual exhaust temperature Tex is compared with the O 2 sensor activation temperature T O2 (step 832). If Tex <T O2, the heater is energized to heat the O 2 sensor 29 (step 832).
33), the present process is terminated. When Tex ≧ T O2 in step 832, the integrated value S of the actual exhaust gas temperature Tex is calculated (step 834) and the integrated value S is compared with the predetermined value S O2 (step 835). Where S <S
If O2, heating the O 2 sensor 29 by energizing the heater (step 833). If S ≧ S O2, it is determined that the temperature of the O 2 sensor 29 has risen sufficiently and a correct signal can be output, and the energization of the heater is stopped (step 836), and the integrated value S Is cleared (step 837), and this processing ends.

【0141】以上の処理をタイムチャートで表したのが
図24である。図24において、T O2はO2 センサ29
が活性化しはじめる温度であり、温度TO2以下ではO2
センサ29は活性化していないため、排出ガス中の酸素
濃度に見合った正しい信号が出力できない状態にある。
したがって、Tex<TO2の時にはヒータへの通電を行
い、O2 センサ29を加熱する(時刻t0 〜時刻
1 )。排気温度が上昇して温度TO2以上になると、実
排気温度Texを積算する。そして、この積算値Sが所定
値SO2以上になるとヒータへの通電をオフする(時刻t
2 )。つまり、積算値Sが所定値SO2となった時点で、
2 センサ29は排出ガスとヒータとにより十分活性化
し、酸素濃度に応じた正しい信号を出力していると判断
している。
The above process is shown in the time chart.
FIG. 24. In FIG. 24, T O2Is O2Sensor 29
Is the temperature at which theO2Below is O2
Since the sensor 29 is not activated, oxygen in the exhaust gas
The correct signal corresponding to the concentration cannot be output.
Therefore, Tex <TO2Energize the heater when
O2The sensor 29 is heated (time t0~Times of Day
t1). Exhaust temperature rises to temperature TO2When it is above,
The exhaust temperature Tex is integrated. Then, this integrated value S is predetermined
Value SO2When the above is reached, the power supply to the heater is turned off (time t
2). That is, the integrated value S is the predetermined value SO2When
O2The sensor 29 is fully activated by the exhaust gas and the heater.
And determine that the correct signal is being output according to the oxygen concentration
are doing.

【0142】さらに、アイドル状態あるいは減速時等に
おいて、排気温度Texが下がって温度TO2以下になる
と、O2 センサ29の温度が活性化温度より下回ったと
判断し、再びヒータへの通電制御を開始する(時刻
3 )。そして、先に述べた制御を繰り返し実行する。
第5実施例では、リアルタイムで検出される実排気温度
を用いているため、ヒータ通電(停止)制御するタイミ
ングを的確にとらえることができるので、早期暖機で
き、かつ、必要以上の加熱制御を防止することができ
る。さらには、内燃機関への電気負荷が必要最小限に抑
えることができる。よって、燃費の悪化も抑制すること
ができる。
Further, when the exhaust temperature Tex falls and becomes equal to or lower than the temperature T O2 in the idle state or during deceleration, it is judged that the temperature of the O 2 sensor 29 has fallen below the activation temperature, and the energization control to the heater is restarted. (Time t 3 ). Then, the control described above is repeatedly executed.
In the fifth embodiment, since the actual exhaust gas temperature detected in real time is used, the timing for controlling the heater energization (stop) can be accurately grasped, so that the warm-up can be performed early and the heating control more than necessary. Can be prevented. Furthermore, the electric load on the internal combustion engine can be suppressed to the necessary minimum. Therefore, deterioration of fuel efficiency can be suppressed.

【0143】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、または、点火時期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、・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。
Further, in the above embodiment, the fuel injection amount is adopted as an element to be operated to control the catalyst temperature or the exhaust temperature, and the operation amount of the fuel injection valve which is the actuator is corrected or the ignition timing is adjusted. However, there are other factors that can be manipulated to control the temperature of the catalyst, such as exhaust gas circulation rate that is manipulated through EGR (exhaust gas recirculation system), This operating element can also be appropriately adopted as an operating element for controlling the temperature of the catalyst.

【0144】[0144]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1に記載の
発明によれば、リアルタイムに推定された三元触媒の触
媒温度を用いて、触媒温度が低いときには排出ガス温度
制御手段にて排出ガス温度が高くなるように制御してい
る。これにより、触媒温度を上昇させることができ、三
元触媒を早期活性することができる。ひいては、排出ガ
ス浄化装置の浄化効率を向上させることができるので、
排出ガスによるエミッションの悪化を抑制することがで
きる。
As described above, according to the invention described in claim 1, when the catalyst temperature of the three-way catalyst is estimated in real time and the catalyst temperature is low, the exhaust gas temperature control means discharges the exhaust gas. The gas temperature is controlled to be high. As a result, the catalyst temperature can be raised and the three-way catalyst can be activated early. As a result, the purification efficiency of the exhaust gas purification device can be improved,
Emission deterioration due to exhaust gas can be suppressed.

【0145】ここで、排出ガス温度が高くなるようにす
る手段としては、例えば、請求項2に記載のように、点
火時期を遅角させる手段や、請求項3に記載のようにア
イドル回転数を上昇させる手段がある。また、三元触媒
の温度を検出する手段としては、例えば、請求項4に記
載のように排出ガス温度から予測するようにする手段
や、請求項5に記載のように三元触媒の温度を直接検出
する手段がある。
Here, as means for increasing the exhaust gas temperature, for example, a means for retarding the ignition timing as described in claim 2 or an idle speed as described in claim 3 There is a means to raise. Further, as the means for detecting the temperature of the three-way catalyst, for example, a means for predicting from the exhaust gas temperature as described in claim 4 or the temperature of the three-way catalyst as described in claim 5 is used. There is a means of direct detection.

【0146】また、請求項6に記載の装置によれば、リ
アルタイムに予測される触媒の温度を用いて、触媒の温
度を第1の目標温度と第2の目標温度内に調整すること
ができるため、例えば、触媒として請求項10に記載の
ように三元触媒を用いているときには、触媒の早期暖機
を行うとともに、触媒が熱くなりすぎて熱劣化しないよ
うに触媒温度を制御することができる。また、例えば、
触媒として請求項11に記載のようにリーン触媒を用い
ているときには、この触媒の温度を浄化率が最大となる
狭い温度範囲に正確に制御することができる。
According to the apparatus of the sixth aspect, the temperature of the catalyst can be adjusted within the first target temperature and the second target temperature by using the temperature of the catalyst predicted in real time. Therefore, for example, when the three-way catalyst is used as the catalyst as described in claim 10, it is possible to perform early warm-up of the catalyst and control the catalyst temperature so that the catalyst does not become too hot and is not thermally deteriorated. it can. Also, for example,
When a lean catalyst is used as the catalyst according to the eleventh aspect, the temperature of the catalyst can be accurately controlled within a narrow temperature range where the purification rate is maximum.

【0147】このとき、触媒の温度を上昇,下降させる
手段としては、例えば、請求項7に記載のように点火時
期を遅角制御することにより温度を上昇させ、燃料噴射
量をリッチとすることにより温度を下降する手段があ
る。また、触媒温度を検出する手段としては、請求項8
に記載のように、排出ガスの温度から触媒温度を予測し
てもよいし、請求項9に記載のように直接触媒温度を検
出するようにしてもよい。
At this time, as a means for raising or lowering the temperature of the catalyst, for example, by retarding the ignition timing as described in claim 7, the temperature is raised and the fuel injection amount is made rich. There is a means for lowering the temperature. Further, as a means for detecting the catalyst temperature, the method according to claim 8
The catalyst temperature may be predicted from the temperature of the exhaust gas, or the catalyst temperature may be directly detected as described in claim 9.

【0148】また、請求項12に記載の装置において
は、リアルタイムに予測される酸素濃度センサの温度を
用いて、酸素濃度センサが暖機していないと判断された
ときにはヒータ通電を行い、暖機が終了したと判断した
ときにはヒータ通電を停止することにより、酸素濃度セ
ンサの早期暖機を実現するとともに、無駄なヒータ通電
を抑制することができる。
Further, in the apparatus according to the twelfth aspect, the temperature of the oxygen concentration sensor predicted in real time is used, and when it is determined that the oxygen concentration sensor is not warmed up, the heater is energized to warm it up. When it is determined that the heating has been finished, the heater energization is stopped, so that the oxygen concentration sensor can be warmed up early and the wasteful heater energization can be suppressed.

【0149】なお、酸素濃度センサの温度を予測する手
段としては、例えば、請求項13に記載のように排出ガ
ス温度から予測する手段がある。また、請求項14に記
載の発明では、リアルタイムに求められる触媒温度によ
り、触媒温度が高温すぎると判断したときには、例えば
燃料噴射量を増量し、触媒温度を下げるように制御す
る。これにより、温度センサの応答遅れが無くなるた
め、触媒の高温状態が検出されるとすぐに温度が下げら
れるため、触媒の熱劣化をより抑制することができる。
As means for predicting the temperature of the oxygen concentration sensor, there is, for example, means for predicting the temperature of the exhaust gas as described in claim 13. Further, according to the invention described in claim 14, when it is determined that the catalyst temperature is too high due to the catalyst temperature obtained in real time, for example, the fuel injection amount is increased and the catalyst temperature is controlled to be lowered. As a result, the response delay of the temperature sensor is eliminated, and the temperature is lowered as soon as the high temperature state of the catalyst is detected, so that thermal deterioration of the catalyst can be further suppressed.

【0150】また、請求項15に記載の発明において
は、排出ガスの流速からセンサモデル定数をリアルタイ
ムに算出するようにしているため、より正確に排出ガス
温度または触媒温度を予測することができる。さらに、
請求項16に記載の発明においては、燃料カット時に排
出ガス温度が既知の値となることを利用してセンサモデ
ル定数を算出するようにしているため、より正確に排出
ガス温度または触媒温度を予測することができる。
According to the fifteenth aspect of the invention, the sensor model constant is calculated in real time from the flow velocity of the exhaust gas, so that the exhaust gas temperature or the catalyst temperature can be predicted more accurately. further,
According to the sixteenth aspect of the invention, the sensor model constant is calculated by utilizing the fact that the exhaust gas temperature becomes a known value when the fuel is cut, so the exhaust gas temperature or the catalyst temperature is predicted more accurately. can do.

【0151】また、請求項17に記載の発明において
は、(1)式により排出ガス温度または触媒温度を予測
するため、より正確に排出ガス温度または触媒温度を予
測することができる。
According to the seventeenth aspect of the present invention, since the exhaust gas temperature or the catalyst temperature is predicted by the equation (1), the exhaust gas temperature or the catalyst temperature can be predicted more accurately.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【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。
FIG. 1 is a block diagram showing a device configuration example of a first embodiment of a temperature control device for an internal combustion engine according to the present invention.

【図2】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、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。
FIG. 2 is a block diagram mainly showing the functions of the control circuit part of the first embodiment of the temperature control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention and the connection relationship between these functions.

【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。
3 is a block diagram exemplifying a discretized transfer function (digital amount) of a first-order lag used in configuring the catalyst temperature prediction unit shown in FIG.

【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。
FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure of a control circuit that is executed at a constant cycle as an operation example of the apparatus of the first embodiment.

【図5】図2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2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。
5 is a flowchart showing the behavior of the sensor model constant calculation unit shown in FIG. 2 during fuel cut, and the processing procedure of the actual exhaust temperature prediction processing executed by the exhaust temperature prediction unit shown in FIG.

【図6】図2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。
6 is a flowchart showing a procedure for correcting a sensor model constant, which is executed by a sensor model constant calculating section shown in FIG.

【図7】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。
FIG. 7 is a flowchart showing a correction amount calculation procedure executed by a correction amount calculation unit shown in FIG.

【図8】図2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。
8 is a flowchart showing a procedure of modifying a controlled object model constant executed by a controlled object model constant calculating unit shown in FIG.

【図9】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。
FIG. 9 is a flowchart showing a processing procedure according to a main routine of the apparatus of the first embodiment.

【図10】第2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。
FIG. 10 shows a temperature control device for an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention and a temperature predicting device used in the temperature control device, mainly regarding the functions of the control circuit part and the connection relationship between the functions. It is a block diagram shown.

【図11】図10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。
11 is a block diagram exemplifying a discretized transfer function (digital amount) of a first-order lag used in configuring the catalyst temperature prediction unit shown in FIG.

【図12】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。
FIG. 12 is a flowchart showing a processing procedure of a control circuit that is executed at a constant cycle as an operation example of the apparatus of the second embodiment.

【図13】図10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。
13 is a flowchart showing a processing procedure of processing executed by a catalyst temperature sensor time constant calculation unit shown in FIG.

【図14】図10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。
14 is a flowchart showing a processing procedure of processing executed by a sensor model constant calculating unit shown in FIG.

【図15】図10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。
15 is a flowchart showing a processing procedure of processing executed by a catalyst temperature prediction unit shown in FIG.

【図16】第3実施例において、三元触媒を早期暖機す
るために実行されるフローチャートである。
FIG. 16 is a flowchart executed to warm up the three-way catalyst early in the third embodiment.

【図17】触媒早期暖機制御を実行したときの排気温
度,触媒温度,点火時期,回転変動量の挙動を示すタイ
ムチャートである。
FIG. 17 is a time chart showing the behavior of the exhaust gas temperature, the catalyst temperature, the ignition timing, and the rotation fluctuation amount when the catalyst early warm-up control is executed.

【図18】触媒早期暖機制御において、排気温度に応じ
て点火時期を遅角する量を可変としたときに用いるマッ
プの特性を示す特性図である。
FIG. 18 is a characteristic diagram showing the characteristics of a map used when the amount of retarding the ignition timing is variable according to the exhaust temperature in the catalyst early warm-up control.

【図19】第3実施例の変形例において、三元触媒を早
期暖機するために実行されるフローチャートである。
FIG. 19 is a flowchart executed to warm up a three-way catalyst in an early stage in a modification of the third embodiment.

【図20】第4実施例に用いるリーンNOX 触媒のNO
X 浄化特性を示す特性図である。
FIG. 20: NO of the lean NO X catalyst used in the fourth embodiment
It is a characteristic view showing X purification characteristics.

【図21】第4実施例のシステム構成を示す構成図であ
る。
FIG. 21 is a configuration diagram showing a system configuration of a fourth embodiment.

【図22】第4実施例において、リーンNOX 触媒温度
の制御処理を示すフローチャートである。
FIG. 22 is a flowchart showing a control process of lean NO x catalyst temperature in the fourth embodiment.

【図23】第5実施例において実行される酸素センサ早
期暖機処理を示すフローチャートである。
FIG. 23 is a flowchart showing an oxygen sensor early warm-up process executed in the fifth embodiment.

【図24】酸素センサ早期暖機処理を実行したときの、
排気温度とヒータ通電状態との挙動を示すタイムチャー
トである。
FIG. 24 is a diagram when an oxygen sensor early warm-up process is executed.
It is a time chart which shows the behavior of exhaust temperature and heater energization state.

【図25】クレーム対応図である。FIG. 25 is a diagram corresponding to a complaint.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 19 リーンNOX 触媒 20…制御回路 21、21’、21” 触媒温度予測部 22、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 27 触媒温度センサ時定数算出部 28 流速検出部 29 酸素センサ1 Pressure Sensor 2 Intake Temperature Sensor 3 Throttle Valve 4 Throttle Sensor 5 Surge Tank 6 Intake Manifold 7 Fuel Injection Valve 8 Engine Body 9 Spark Plug 10 Cooling Water Temperature Sensor 11 Exhaust Manifold 12 Catalyst (Catalyst Converter) 13 Exhaust Temperature Sensor 14 Catalyst Temperature Sensor 15 Distributor 16 igniter 17 cylinder discriminating sensor 18 engine speed sensor 19 lean NO X catalyst 20 ... control circuit 21, 21 ', 21 "catalyst temperature prediction unit 22, 22' correction amount calculation unit 23 the multiplier 24 controlled object model constants calculated Part 25, 25 ', 25 "Sensor model constant calculator 26, 26' Exhaust temperature predictor 27 Catalyst temperature sensor time constant calculator 28 Flow velocity detector 29 Oxygen sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F01N 3/28 301 C F02D 41/16 E 45/00 312 R F02P 5/15 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location F01N 3/28 301 C F02D 41/16 E 45/00 312 R F02P 5/15

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 排気管に設けられ、排出ガスを浄化する
三元触媒と、 前記三元触媒の温度を検出する三元触媒温度検出手段
と、 前記三元触媒温度検出手段の検出応答遅れを見込んだモ
デルのモデル定数をリアルタイムに算出するセンサモデ
ル定数算出手段と、 前記三元触媒温度検出手段により検出された温度に基づ
き、前記センサモデル定数算出手段により算出されたモ
デル定数と前記三元触媒温度検出手段の応答遅れを見込
んだモデルの逆モデルとを用いて、前記三元触媒の実際
の温度を予測する三元触媒温度予測手段と、 この予測された実際の三元触媒温度が目標温度未満の時
には、前記触媒が活性化していないものと判断して排出
ガス温度が上昇するように制御し、実際の三元触媒温度
が目標温度以上のときには、前記触媒が活性化している
ものと判断して、排出ガス温度の制御を中止する排出ガ
ス温度制御手段とを備えることを特徴とする排出ガス浄
化装置の温度制御装置。
1. A three-way catalyst provided in an exhaust pipe for purifying exhaust gas, a three-way catalyst temperature detecting means for detecting the temperature of the three-way catalyst, and a detection response delay of the three-way catalyst temperature detecting means A sensor model constant calculating means for calculating the model constant of the expected model in real time, based on the temperature detected by the three-way catalyst temperature detecting means, the model constant calculated by the sensor model constant calculating means and the three-way catalyst A three-way catalyst temperature predicting means for predicting the actual temperature of the three-way catalyst by using an inverse model of a model in which the response delay of the temperature detecting means is used, and the predicted actual three-way catalyst temperature is the target temperature. When the temperature is less than the above, it is determined that the catalyst is not activated and the exhaust gas temperature is controlled to rise. When the actual three-way catalyst temperature is equal to or higher than the target temperature, the catalyst is activated. And it is determined that that the temperature control device of the exhaust gas purifying apparatus, comprising a discharge gas temperature control means to stop the control of the exhaust gas temperature.
【請求項2】 前記排出ガス温度制御手段は、点火時期
を遅角することにより排出ガス温度を上昇させる手段を
含むことを特徴とする請求項1に記載の排出ガス浄化装
置の温度制御装置。
2. The temperature control device for an exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the exhaust gas temperature control means includes means for increasing the exhaust gas temperature by retarding the ignition timing.
【請求項3】 前記排出ガス温度制御手段は、アイドル
回転数を上昇させることにより排出ガス温度を上昇させ
る手段を含むことを特徴とする請求項1または請求項2
に記載の排出ガス浄化装置の温度制御装置。
3. The exhaust gas temperature control means includes means for increasing the exhaust gas temperature by increasing the idle speed.
The temperature control device for the exhaust gas purification device according to 1.
【請求項4】 前記三元触媒温度検出手段は、排出ガス
の温度を検出する排気温センサであり、 前記排出ガス温度予測手段は、前記排気温センサにより
検出された排気ガスの温度により前記三元触媒の温度を
予測する手段を含むことを特徴とする請求項1から請求
項3のいずれかに記載の排出ガス浄化装置の温度制御装
置。
4. The three-way catalyst temperature detecting means is an exhaust gas temperature sensor for detecting the temperature of exhaust gas, and the exhaust gas temperature predicting means uses the exhaust gas temperature detected by the exhaust gas temperature sensor for detecting the temperature of the exhaust gas. The temperature control device for an exhaust gas purification device according to any one of claims 1 to 3, further comprising means for predicting a temperature of the original catalyst.
【請求項5】 前記三元触媒温度検出手段は、前記三元
触媒の温度を検出する三元触媒温度センサであることを
特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の排
出ガス浄化装置の温度制御装置。
5. The exhaust gas according to claim 1, wherein the three-way catalyst temperature detecting means is a three-way catalyst temperature sensor that detects the temperature of the three-way catalyst. Purification device temperature control device.
【請求項6】 排気管に設けられ、排出ガスを浄化する
触媒と、 前記触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、 前記触媒温度検出手段の応答遅れを見込んだモデルのモ
デル定数をリアルタイムに算出するセンサモデル定数算
出手段と、 前記触媒温度検出手段により検出された温度に基づき、
前記センサモデル定数算出手段により算出されたモデル
定数と前記触媒温度検出手段の応答遅れを見込んだモデ
ルの逆モデルとを用いて、触媒の実際の温度を予測する
触媒温度予測手段と、 この予測された実際の触媒温度が第1の目標温度未満の
時には、排出ガス温度が上昇するように制御し、また、
実際の触媒温度が前記第1の目標値より高い第2の目標
温度以上のときには、排出ガス温度が下降するように制
御する排出ガス温度制御手段とを備えることを特徴とす
る排出ガス浄化装置の温度制御装置。
6. A catalyst provided in an exhaust pipe for purifying exhaust gas, a catalyst temperature detecting means for detecting a temperature of the catalyst, and a model constant of a model in consideration of a response delay of the catalyst temperature detecting means in real time. Based on the temperature detected by the sensor model constant calculating means for calculating, and the catalyst temperature detecting means,
Catalyst temperature predicting means for predicting the actual temperature of the catalyst by using a model constant calculated by the sensor model constant calculating means and an inverse model of a model in which the response delay of the catalyst temperature detecting means is taken into account; When the actual catalyst temperature is lower than the first target temperature, the exhaust gas temperature is controlled to increase, and
An exhaust gas temperature control means for controlling the exhaust gas temperature to decrease when the actual catalyst temperature is equal to or higher than the second target temperature which is higher than the first target value. Temperature control device.
【請求項7】 前記排出ガス温度制御手段は、点火時期
を遅角制御することにより排出ガス温度を上昇させ、燃
料噴射量をリッチ化することにより排出ガス温度を下降
させる手段を含むことを特徴とする請求項6に記載の排
出ガス浄化装置の温度制御装置。
7. The exhaust gas temperature control means includes means for increasing the exhaust gas temperature by retarding the ignition timing and decreasing the exhaust gas temperature by enriching the fuel injection amount. The temperature control device for an exhaust gas purification device according to claim 6.
【請求項8】 前記触媒温度検出手段は、排出ガスの温
度を検出する排気温センサであり、 前記触媒温度予測手段は、前記排気温センサにより検出
された排気ガスの温度により前記触媒の温度を予測する
手段を含むことを特徴とする請求項6または請求項7の
いずれかに記載の排出ガス浄化装置の温度制御装置。
8. The catalyst temperature detecting means is an exhaust temperature sensor for detecting the temperature of exhaust gas, and the catalyst temperature predicting means determines the temperature of the catalyst according to the temperature of exhaust gas detected by the exhaust temperature sensor. The temperature control device for an exhaust gas purification device according to claim 6 or 7, further comprising a predicting unit.
【請求項9】 前記触媒温度検出手段は、前記触媒の温
度を検出する触媒温度センサであることを特徴とする請
求項6または請求項7のいずれかに記載の排出ガス浄化
装置の温度制御装置。
9. The temperature control device for an exhaust gas purifying apparatus according to claim 6, wherein the catalyst temperature detecting means is a catalyst temperature sensor for detecting the temperature of the catalyst. .
【請求項10】 前記触媒は三元触媒であることを特徴
とする請求項6から請求項9のいずれかに記載の排出ガ
ス浄化装置の温度制御装置。
10. The temperature control device for an exhaust gas purification device according to claim 6, wherein the catalyst is a three-way catalyst.
【請求項11】 前記触媒は主に排出ガス中の窒素酸化
物を浄化するリーン触媒であることを特徴とする請求項
6から請求項9のいずれかに記載の排出ガス浄化装置の
温度制御装置。
11. The temperature control device for an exhaust gas purification device according to claim 6, wherein the catalyst is a lean catalyst that mainly purifies nitrogen oxides in the exhaust gas. .
【請求項12】 排気管に設けられ、排出ガス中の酸素
濃度に応じてリッチまたはリーン信号を出力する酸素濃
度センサと、 前記酸素濃度センサの温度を検出する酸素濃度センサ温
度検出手段と、 前記酸素濃度センサを暖機するヒータと、 前記酸素濃度センサ温度検出手段の応答遅れを見込んだ
モデルのモデル定数をリアルタイムに算出するセンサモ
デル定数算出手段と、 前記酸素濃度センサ温度検出手段により検出された温度
に基づき、前記センサモデル定数算出手段により算出さ
れたモデル定数と前記酸素濃度センサ温度検出手段自身
の応答遅れを見込んだモデルの逆モデルとを用いて、実
際の前記酸素濃度センサの温度を予測する酸素濃度セン
サ温度予測手段と、 この予測された実際のセンサ温度が目標温度未満の時に
は、前記酸素濃度センサが活性化していないものと判断
して前記ヒータを通電制御し、実際のセンサ温度が前記
第1の目標温度以上のときには、前記酸素濃度センサが
活性化していると判断して前記ヒータの通電を停止する
ヒータ通電制御手段とを備えることを特徴とする排出ガ
ス浄化装置の温度制御装置。
12. An oxygen concentration sensor which is provided in an exhaust pipe and outputs a rich or lean signal according to the oxygen concentration in exhaust gas, an oxygen concentration sensor temperature detecting means for detecting the temperature of the oxygen concentration sensor, A heater for warming up the oxygen concentration sensor, a sensor model constant calculation means for calculating a model constant of the model in consideration of a response delay of the oxygen concentration sensor temperature detection means in real time, and the oxygen concentration sensor temperature detection means Based on the temperature, the actual temperature of the oxygen concentration sensor is predicted by using a model constant calculated by the sensor model constant calculation means and an inverse model of a model that allows for a response delay of the oxygen concentration sensor temperature detection means itself. Oxygen concentration sensor temperature predicting means, and when the predicted actual sensor temperature is less than the target temperature, Temperature sensor is not activated, the heater is energized and controlled, and when the actual sensor temperature is equal to or higher than the first target temperature, it is determined that the oxygen concentration sensor is activated. A temperature control device for an exhaust gas purification device, comprising: heater energization control means for stopping energization.
【請求項13】前記排気管を流れる排出ガスの温度を検
出する排気温度センサを備え、 前記酸素濃度センサ温度検出手段は、前記排気温度セン
サであり、前記酸素濃度センサ温度予測手段は、前記排
気温度センサにより検出された排出ガス温度を用いて前
記酸素濃度センサの温度を予測する手段を含むことを特
徴とする請求項12に記載の排出ガス浄化装置の温度制
御装置。
13. An exhaust temperature sensor for detecting a temperature of exhaust gas flowing through the exhaust pipe, wherein the oxygen concentration sensor temperature detecting means is the exhaust temperature sensor, and the oxygen concentration sensor temperature predicting means is the exhaust gas. 13. The temperature control device for an exhaust gas purifying apparatus according to claim 12, further comprising means for predicting the temperature of the oxygen concentration sensor using the exhaust gas temperature detected by the temperature sensor.
【請求項14】 排気管に設けられ、排出ガスを浄化す
る三元触媒と、 前記三元触媒の温度を検出する三元触媒温度検出手段
と、 前記三元触媒温度検出手段の検出応答遅れを見込んだモ
デルのモデル定数をリアルタイムに算出するセンサモデ
ル定数算出手段と、 前記三元触媒温度検出手段により検出された温度に基づ
き、前記センサモデル定数算出手段により算出されたモ
デル定数と前記三元触媒温度検出手段の応答遅れを見込
んだモデルの逆モデルとを用いて、前記三元触媒の実際
の温度を予測する三元触媒温度予測手段と、 この予測された実際の三元触媒温度が目標温度以上の時
には、排出ガス温度が下降するように制御し、実際の三
元触媒温度が目標温度未満のときには、排出ガス温度の
制御を中止する排出ガス温度制御手段とを備えることを
特徴とする排出ガス浄化装置の温度制御装置。
14. A three-way catalyst provided in an exhaust pipe for purifying exhaust gas, a three-way catalyst temperature detecting means for detecting a temperature of the three-way catalyst, and a detection response delay of the three-way catalyst temperature detecting means. A sensor model constant calculating means for calculating the model constant of the expected model in real time, based on the temperature detected by the three-way catalyst temperature detecting means, the model constant calculated by the sensor model constant calculating means and the three-way catalyst A three-way catalyst temperature predicting means for predicting the actual temperature of the three-way catalyst by using an inverse model of a model in which the response delay of the temperature detecting means is used, and the predicted actual three-way catalyst temperature is the target temperature. In the above cases, the exhaust gas temperature is controlled so as to decrease, and when the actual three-way catalyst temperature is lower than the target temperature, the exhaust gas temperature control means for stopping the control of the exhaust gas temperature is provided. Temperature control of the exhaust gas purifying device according to claim Rukoto.
【請求項15】 排出ガスの流速を検出する流速検出手
段を備え、 前記センサモデル定数算出手段は、前記流速検出手段に
より検出された流速に基づいて前記モデル定数をリアル
タイムに算出する手段を含むことを特徴とする請求項1
から請求項14に記載の排出ガス浄化装置の温度制御装
置。
15. A flow velocity detecting means for detecting a flow velocity of exhaust gas is provided, and the sensor model constant calculating means includes a means for calculating the model constant in real time based on the flow velocity detected by the flow velocity detecting means. Claim 1 characterized by the above-mentioned.
15. The temperature control device for an exhaust gas purification device according to claim 14.
【請求項16】 燃料カットが実行されているか否かを
検出する燃料カット検出手段を備え、 前記センサモデル定数算出手段は、前記燃料カット検出
手段により燃料カットが行われている旨が検出されたと
き、燃料カット時に推定される排出ガス温度を基準にし
て前記モデル定数を算出する手段を含むことを特徴とす
る請求項1から請求項15に記載の排出ガス浄化装置の
温度制御装置。
16. A fuel cut detecting means for detecting whether or not a fuel cut is being performed, wherein the sensor model constant calculating means detects that the fuel cut is being performed by the fuel cut detecting means. At this time, the temperature control device of the exhaust gas purifying apparatus according to any one of claims 1 to 15, further comprising means for calculating the model constant based on the exhaust gas temperature estimated at the time of fuel cut.
【請求項17】 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)、温度セン
サモデル定数を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1】 として予測する手段を含むことを特徴とする請求項1か
ら請求項16のいずれかに記載の排出ガス浄化装置の温
度制御装置。
17. The temperature predicting means sets the current temperature detected by the temperature sensor to Texs (i), the previous temperature detected by the temperature sensor to Texs (i-1), and the temperature sensor model constants a 1 and b. When 1 , b 2 and c 1 are used, the actual temperature Tex (i) of the target location predicted this time is expressed by 17. The temperature control device for an exhaust gas purification device according to claim 1, further comprising:
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