JPH112123A - 内燃機関の排気系における触媒のミッドベッド温度を推定する方法 - Google Patents

内燃機関の排気系における触媒のミッドベッド温度を推定する方法

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JPH112123A JP9355632A JP35563297A JPH112123A JP H112123 A JPH112123 A JP H112123A JP 9355632 A JP9355632 A JP 9355632A JP 35563297 A JP35563297 A JP 35563297A JP H112123 A JPH112123 A JP H112123A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】可変長排気管を有する排気系の触媒コンバータ
のミッドベッド温度の推定を可能にする。 【解決手段】 内燃機関の排気系内の触媒コンバーター
のミッドベッド温度を推定する方法および装置が、エン
ジンの回転速度を決定して、対応する速度信号を発生す
るセンサを使用する。制御論理が、排気ガスが短い経路
または長い経路のいずれを流れるかを決定し、排気管の
第１の点における排気の瞬時温度を速度信号を基にして
決定し、および触媒コンバーターのミッドベッドにおけ
る瞬時温度を排気管の第１の点における排気ガスの瞬時
温度と、どの経路を排気ガスが流れているかを基にして
決定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可変長排気管を有
する排気系内の触媒コンバーターのミッドベッド温度を
推定する方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】排気制御装置は、エンジンが発生した排
気ガスの放出を減少するために内燃機関の排気通路に設
けられている触媒コンバーターを一般に含んでいる。そ
のようなコンバーターは排気管放出を規制する種々の環
境規定を満たすために、エンジンにより発生された排気
ガスの組成を化学的に変化させるように動作する。しか
し、触媒コンバーターのミッドベッド温度を推定する現
在の方法は、可変長排気管の効果を考慮できない。
【０００３】したがって、可変長排気管の効果を考慮し
て触媒コンバーターのミッドベッド点の温度を正確に推
定する必要が存在する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、可変長排気管を有する排気系内の触媒コンバー
ターのミッドベッド温度を推定する方法および装置を得
ることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的およびその他の
目的、諸特徴および諸利点を達成するために、エンジン
からの排気ガスを触媒コンバーターへ送るための短い経
路および長い経路を有する可変長排気管と、短い経路と
長い経路の間の排気ガスの流れを調整するために排気管
内に配置された排気弁とを含む、内燃機関の排気系にお
ける触媒のミッドベッド温度を推定する方法が得られ
る。この方法は、エンジンの回転速度を検出して対応す
る速度信号を発生する過程を含む。この方法は、排気ガ
スが短い経路または長い経路を流れているかを判定する
過程も含む。また更に、この方法は、排気管の第１の点
における排気管の瞬時温度を速度信号を基にして決定す
る過程を含む。最後に、この方法は、排気管の第１の点
における排気管の瞬時温度と、排気ガスがどの経路を流
れているかとを基にして、触媒のミッドベッド点におけ
る瞬時温度を決定する過程を含む。
【０００６】本発明の上記目的およびその他の目的、諸
特徴および諸利点を更に達成するために、上記方法の諸
過程を実施する装置も得られる。この装置は、エンジン
の回転速度を検出して対応する速度信号を発生するセン
サを含む。この装置は、排気ガスが短い経路または長い
経路流れているかを判定し、排気管の第１の点における
排気管の瞬時温度を速度信号を基にして決定し、排気管
の第１の点における排気管の瞬時温度と、排気ガスがど
の経路を流れているかとを基にして、触媒のミッドベッ
ド点における瞬時温度を決定する制御論理も含む。
【０００７】本発明の上記目的およびその他の目的、諸
特徴および諸利点を達成するために内燃機関の排気系の
製作物品も得られる。この製作物品は、排気ガスが短い
経路または長い経路を流れているかを判定し、排気管の
第１の点における排気管の瞬時温度を速度信号を基にし
て決定し、排気管の第１の点における排気管の瞬時温度
と、排気ガスがどの経路を流れているかとを基にして、
触媒のミッドベッド点における瞬時温度を決定するため
に内部に符号化されたコンピュータプログラムを有する
コンピュータ記憶媒体を含む。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の上記目的およびその他の
目的、諸特徴および諸利点は、本発明を実施する最良の
態様についての、添付図面を参照して行う以下の詳細な
説明から直ちに明らかである。まず図１を参照する。こ
の図には本発明の装置の略図を示す。この装置を参照番
号１０で全体的に示す。装置１０は吸気マニホルド１４
と、排気系１６を含む。吸気マニホルド１４中に、エン
ジン１２に導入される空気量を検出し、対応する空気流
量信号２０を発生する従来の質量空気流量センサ１８が
配置される。その信号２０はエンジン制御装置（ＥＣ
Ｕ）２２が受ける。空気流量信号２０はＥＣＵ２２が使
用して、吸気系に流入する空気の質量をｌｂｓ／ｍｉｎ
で示す、空気質量（ＡＭ）と呼ばれる値を計算する。あ
るいは、ＡＭを計算するために従来のマニホルド絶対圧
センサ（ＭＡＰＳ）を使用できる。シリンダ充填当りの
空気質量を、シリンダ充填当りのｌｂｓで示す、空気充
填（ＡＩＲＣＨＧ）と呼ばれる値を計算するためにも空
気流量信号２０を用いる。シリンダの充填は、４サイク
ルエンジンの場合には、エンジン２回転毎にエンジンの
各シリンダ当り１回起きる。２サイクルエンジンを用い
る他の実施例では、エンジン１回転毎にエンジンの各シ
リンダ毎にシリンダの充填が１回起きる。
【０００９】装置１０は、クランク軸位置、角速度、ス
ロットル位置、空気温度、エンジン冷却剤温度等など
の、エンジン性能についての他の情報を提供するため
の、２４で全体的に示す、他のセンサも含む。それらの
センサからの情報をＥＣＵ２２が用いてエンジン１２の
動作を制御する。
【００１０】排気系１６は排気マニホルド２６と、排気
フランジ２８と、可変長排気管２９とを有する。排気管
には排気ガスを流すために２本の経路２９ａと２９ｂが
設けられる。第１の実施の形態では、短い経路２９ａは
開かれたままである。長い経路２９ｂは電子式排気長制
御弁（ＥＥＬＣＶ）３１を含む。この弁はＥＣＵ２２に
より制御される。高い空気質量流量では、排気ガスの大
部分は、直径が長いほうの経路２９ｂである、抵抗の小
さい経路を通って流れる。他の実施の形態を図２に示
す。この実施の形態では、長い経路２９ｂ′が開かれた
時に短い方の経路２９ａ′を積極的に閉じるようにＥＥ
ＬＣＶ３１′が配置される。高温にさらされることがあ
る場所にＥＥＬＣＶ３１が配置されないから、図１に示
す実施の形態が好適なことがある。
【００１１】排気系１６は、エンジン１２内で空気／燃
料混合気の燃焼から発生された排気ガスを、統合された
三元触媒コンバーター／窒素酸化物（ＮＯｘ）トラップ
キャニスタ３０へ送る。キャニスタ３０は触媒基体３２
を含む。触媒基体はエンジン１２が発生した排気ガスを
入口３６を通じて受け、その排気ガスを化学的に変性し
て化学的に不活性の触媒作用を受けた排気ガスを生ず
る。キャニスタ３０はエンジン１２が放出したＮＯｘを
捕らえるためのＮＯｘトラップ基体３４も含む。あるい
は、ＮＯｘトラップは触媒キャニスタとは別のキャニス
タ（図示せず）とすることができる。
【００１２】エンジン１２の排気系１６のキャニスタ３
０の上流側に配置されている上流側の加熱される排気ガ
ス酸素（ＨＥＧＯ）センサ３８が、エンジン１２が発生
した排気ガスの酸素含有量を検出して、それを表す信号
３９をＥＣＵ２２へ送る。キャニスタ３０の下流側に配
置されている下流側のＨＥＧＯセンサ４０が、触媒作用
を受けた排気ガスの酸素含有量を検出して、それを表す
信号４１をＥＣＵ２２へ送る。各センサ３８と４０に、
センサ３８、４０を選択的に加熱するための抵抗加熱器
が組合わされる。
【００１３】通常は、キャニスタ３０の触媒３２は約１
８００°Ｆを超える温度で動作させられると劣化する。
触媒３２の４２で示すミッドベッド点における温度はキ
ャニスタ３０内の触媒３２の温度を表す。ミッドベッド
温度４２は排気が触媒３２に最初に接触する点から、触
媒３２の軸線方向中心線で約２．５４ｃｍ（１インチ）
の位置に配置することが好ましい。更に、ＮＯｘトラッ
プ３４のミッドベッド点３５における温度がＮＯｘトラ
ップ３４の温度を表す。
【００１４】好適な実施の形態では、エンジンの運転中
にミッドベッド点４２の温度が決定される。ミッドベッ
ド温度は、カリフォルニア空気資源局（ＣＡＲＢ）車載
診断ＯＢＤ−ＩＩ規則（Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ Ａｉｒ
Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｂｏａｒｄ（ＣＡＲＢ） Ｏｎ
Ｍｏａｒｄ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ ＯＢＤ−ＩＩｒｅ
ｇｕｌａｔｉｏｎｓ）の下に触媒コンバーターの破損を
監視する、駆動力制御中の点火時期遅れ制限、与えられ
た排気温度制限に合致する空燃比を提供する、などの多
くの用途に使用できる。
【００１５】図３と図５は制御論理すなわちＥＣＵ２２
が実行するルーチンのステップを示す流れ図である。Ｅ
ＣＵ２２はハードウェア、ソフトウエア、またはそれの
組合わせで構成できる。図３と図５に示すステップは順
次示しているが、割り込みでドライブされるプログラミ
ング戦略、オブジェクト指向プログラミング等を用いて
それらのステップを実現できる。好適な実施の形態で
は、図３と図５に示すステップは、他のエンジン制御機
能を実行するより大きいルーチンの一部を構成する。
【００１６】ミッドベッド温度を決定ルーチンには２０
０で入り、ステップ２０１において初期化フラッグＥＸ
Ｔ ＩＮＩＴを調べて、ある温度変数が初期化されたか
どうかを判定する。好適な実施の形態は、触媒コンバー
ターが周囲温度まで冷却されないことがあるような短い
時間エンジンを停止できる場合を考慮に入れるようにし
て、ある温度変数を初期化するから有利である。したが
って、エンジン始動時にコンバーター温度をエンジン停
止時のコンバーター温度、周囲温度、コンバーターの冷
却を示す較正可能な時定数、およびエンジン停止から次
のエンジン運転までの経過時間の関数として推定するこ
とにより、触媒コンバーターの過熱状態は減少させられ
る。ステップ２０２で温度変数を初期化できるように、
エンジン出力がターンオンされた時にＥＸＴ ＩＮＩＴ
は０の値にセットされる。複数の変数がセットされる
と、ＥＸＴ−ＩＮＴは値１にセットされ、エンジン運転
が終了するまでその値を維持する。ステップ２０２で、
温度決定ルーチンで使用する複数の変数が下記のように
初期化される。
【００１７】 ＥＸＴ ＦＬ＝（ＥＸＴ ＦＬ−ＩＮＦＡＭＢ ＫＡＭ）＊ ＦＮＥＸＰ（−ＥＮＧ ＯＦＦ ＴＭＲ／ＴＣ ＳＯＡＫ ＦＬ） ＋ＩＮＦＡＭＢ ＫＡＭ （１） ＥＸＴ ＣＭＤ＝（ＥＸＴ ＣＭＤ−ＩＮＦＡＭＢ ＫＡＭ）＊ ＦＮＥＸＰ（−ＥＮＧ ＯＦＦ ＴＭＲ／ＴＣ ＳＯＡＫ ＣＭＤ） ＋ＩＮＦＡＭＢ ＫＡＭ （２） ＥＸＴ ＳＳ ＦＬＮ＝ＥＸＴ ＦＬ （３） ＥＸＴ ＩＮＩＴ＝１ （４） ここに、ＥＸＴ ＦＬは、排気フランジ２８における排
気ガスの瞬時温度を示すものであって、ＥＣＵ２２に保
存される。上の式（１）と（２）からわかるように、エ
ンジンが長時間停止されていたとすると、ＥＮＧ ＯＦ
Ｆ ＴＭＲが大きい値を含み、指数関数が、０に等しい
式の右辺の第１の加算項になり、触媒ミッドベッドの温
度と排気フランジの温度とが周囲温度に等しい。より短
い時間の場合には、指数関数ＦＮＥＸＰは触媒ミッドベ
ッドの冷却を近似する。ＥＸＴ ＦＬはＥＣＵ２２に保
存されているから、初期化するとＥＸＴ ＦＬは、エン
ジンが最後に停止されたときの排気フランジ２８におけ
る排気の温度を含む。
【００１８】ＥＮＧ ＯＦＦ ＴＭＲはエンジンが停止
させられていた時間を秒で示す変数である。
【００１９】ＴＣ ＳＯＡＫ ＦＬはエンジンが停止さ
れた時の排気フランジ２８における排気ガスの冷却に関
連する較正できる、秒で表した時定数である。
【００２０】ＦＮＥＸＰ（ ）はＥＣＵ２２に保存され
ているルックアップ・テーブルであって、ＥＣＵ２２内
の固定小数点プロセッサが使用する指数関数を近似する
ものである。
【００２１】ＥＸＴ ＣＭＤは触媒３２のミッドベッド
点４２における瞬時温度値である。
【００２２】ＥＮＧ ＯＦＦ ＴＭＲについては先に述
べた。
【００２３】ＴＣ ＳＯＡＫ ＣＭＤは触媒ミッドベッ
ドにおける排気ガスの冷却の経験的に定められる、秒で
表した、時定数である。
【００２４】ＩＮＦＡＭＢ ＫＡＭは温度センサを用い
て推定できる、周囲空気温度をカ氏で表した値である。
【００２５】ステップ２０３でエンジンが点火している
時に排気フランジ２８の定常温度を示す定常温度値を、
Ｃｕｌｌｅｎ他に付与された米国特許第５，４１４，９
９４号に開示されている方法に従って決定する。その米
国特許を参照することによりここにそれの全体を含め
る。排気フランジ２８の定常温度は下記の関係に従って
決定される。
【００２６】 ＥＸＴ ＳＳ ＦＬＮ ＦＩＲＩＮＧ＝ＦＮ４４４１（Ｎ，ＡＩＲＣＨＧ）＊ ＦＮ４４１Ａ（ＬＡＭＢＳＥ）＊ＦＮ４４１Ｂ（ＳＰＫ ＤＥＬＴＡ）＊ ＦＮ４４１Ｃ（ＥＧＲＡＣＴ）＋［ＦＮ４４１Ｔ（ＡＭ）＊ （ＥＣＴ−２００）］ （５） ここに、ＦＮ４４４１（Ｎ，ＡＩＲＣＨＧ）は経験的に
得られる値であって、エンジン速度Ｎと空気充填量ＡＩ
ＲＣＨＧとにより索引されるテーブルに含まれるもので
あり、空気／燃料比（Ａ／Ｆ）が１４．６Ａ／Ｆで、排
気ガス再循環（ＥＧＲ）が０％、最大トルクのための最
高点火、およびエンジン冷却剤温度が約９３℃（２００
°Ｆ）である時の特定のエンジン速度における、カ氏で
表した、ベース定常排気フランジ温度である。
【００２７】ＦＮ４４１Ａ（ＬＡＭＢＳＥ）は空気／燃
料変調変数ＬＡＭＢＳＥにより索引される表に含まれる
値であって、排気フランジ温度に対するＬＡＭＢＳＥの
影響を示す。
【００２８】ＦＮ４４１Ｂ（ＳＰＫ ＤＥＬＴＡ）はク
ランク角度での点火デルタにより索引される表に含まれ
る値であって、排気フランジ温度に対する点火タイミン
グの影響を示すものである。
【００２９】ＦＮ４４１Ｃ（ＥＧＡＣＴ）は排気ガス再
循環のレベルにより索引される表に含まれる値であっ
て、排気フランジ温度に対する排気ガス再循環の影響を
示すものである。
【００３０】ＦＮ４４１Ｔ（ＡＭ）は空気質量ＡＭによ
り索引される値であって、約９３℃（２００°Ｆ）の温
度より低いエンジン冷却剤温度の度当り排気フランジ温
度の降下を示すものである。
【００３１】ステップ２０４で、エンジン１２が点火し
ないことによる排気フランジ２８の定常温度を示す定常
温度値を下記の関係に従って決定する。 ＥＸＴ ＳＳ ＦＬＮ ＮＯＮＦＩＲＩＮＧ＝（ＡＣＴ＋ＥＣＴ）／２ （６） ここに、ＡＣＴはエンジン１２に流れ込む空気流の温度
を示す値である。
【００３２】ＥＣＴはエンジン冷却剤温度を示す値であ
る。
【００３３】ステップ２０５で、シリンダ充填当りの平
均失火率を示す値を決定する。クランク軸センサ（図示
せず）を用いてクランク軸位置を非常に正確に測定す
る。失火の場合には、燃焼により通常発生される運動量
が不足する。したがって、定常状態条件における速度変
化の異常な変動を失火と考えることができる。好適な実
施の形態では、推定される失火率は下記の関係に従って
決定される。 ＭＩＳＦＩＲＥ ＲＡＴＥ＝［ＦＫ＊Ｂ＊（Ａ／Ｂ− ＭＩＳＦＩＲＥ ＲＡＴＥ（ｏｌｄ）］＋ＭＩＳＦＩＲＥ ＲＡＴＥ（ｏｌｄ） （７） ここに、Ａは最後の更新以後の失火の増分数を示す値で
ある。
【００３４】Ｂは最後の更新以後のシリンダ充填の増分
数を示す値である。
【００３５】ＭＩＳＦＩＲＥ ＲＡＴＥ（ｏｌｄ）は最
後の更新中に決定された平均失火率を示す値である。
【００３６】ＦＫは、上側クリップがＢＥＴＡＭＩＳＨ
Ｉ、下側クリップがＢＥＴＡＭＩＳＬＯである、試験さ
れるシリンダ事象の総数により次第に重み付けられるフ
ィルタ定数であって、下記の関係に従って決定される。
【００３７】 ＦＫ＝１／（エンジン始動以後の事象の＃（番号）） （８） 式（８）により最初の始動時における瞬時平均を決定で
き、その後で時間が経過するにつれて丸め平均（ｒｏｌ
ｌｉｎｇ ａｖｅｒａｇｅ）へ切り替える。たとえば、
ＢＥＴＡＭＩＳＨＩ＝１．０に設定することにより、失
火率計算を最初の更新時における瞬時平均へジャンプで
きるようにする。試験される事象の数が増加すると、フ
ィルタ定数は逆に減少し、真の平均失火率の計算を続行
する。フィルタ定数が下側クリップＢＥＴＡＭＩＳＬＯ
に当ると、計算は丸め平均になって、失火率、最後の１
／ＢＥＴＡＭＩＳＬＯ事象におよぶスライディングウィ
ンドウをカバーする。
【００３８】ステップ２０６では、エンジン１２の点火
および非点火に起因する排気フランジ２８の低常温度を
示す定常温度値を、下記の関係に従って決定する。 ＥＸＴ ＳＳ ＦＬＮ＝ＭＩＳＦＩＲＥ ＲＡＴＥ＊ ＥＸＴ ＳＳ ＦＬＮ ＮＯＮＦＩＲＩＮＧ＋ （１−ＭＩＳＦＩＲＥ ＲＡＴＥ）＊ＥＸＴ ＳＳ ＦＬＮ ＦＩＲＩＮＧ （９） ステップ２０７で、排気フランジ２８における温度上昇
を示す時定数ＴＣ ＦＬＮを、下記の関係に従って装置
１０へのＡＭの関数として計算する。
【００３９】 ＴＣ ＦＬＮ＝ＦＮｘｘ１（ＡＭ） （１０） ここに、ＦＮｘｘ１（ＡＭ）は、前記したように、ＡＭ
により表から得られる値であって、瞬時予測排気フラン
ジ温度対空気質量の段階的な変化に起因する排気フラン
ジ温度の上昇の、秒で表す、時定数を示す。この時定数
に燃焼室から排気フランジ２８までの金属の熱容量に関
連付けられる。
【００４０】ステップ２０８では、排気フランジの瞬時
値ＥＸＴ ＦＬＮを定常排気フランジ温度ＥＸＴ ＳＳ
ＦＬＮと、温度上昇の時定数ＴＣ ＦＬＮと、背景ル
ープの実行に要する時間ＢＧ ＴＭＲとの関数として、
下記の関係に従って計算する。
【００４１】 ＥＸＴ ＦＬＮ＝［（１−ＦＫ）＊ＥＸＴ ＦＬＮ（ｏｌｄ）］＋ ＦＫ＊ＥＸＴ ＳＳ ＦＬＮ （１１） ここに、ＦＫは下記の関係に従って指数平滑化関数（ｓ
ｍｏｏｔｈｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を実行する。
【００４２】 ＦＫ＝１／［１＋（ＴＣ ＦＬＮ／ＢＧ ＴＭＲ）］ （１２） 排気フランジ２８と触媒コンバーター３０の排気ガス入
口との間の定常温度降下、ＥＸＴ ＬＳ ＣＩＮ、をス
テップ２０９で計算する。定常温度降下を計算できる前
は、排気管２９のどの経路を排気ガスが流れているかを
決定しなければならない。短い経路が開いている時は、
排気ガスは短い経路のみを流れる。長い経路が開いてい
る時は、いくらかの量の排気ガスが長い経路と短い経路
を流れる。短い経路または長い経路を流れる排気ガスの
量の割合は空気質量流量、ＡＭ、の関数である。その空
気質量流量は図４に示す較正できる関数ＦＭＸＸ１（Ａ
Ｍ）に捕らえられている。ＥＥＬＣＶ３１の状態はフラ
ッグＥＸＴ ＥＥＬＣＶ ＦＬＧにより示される。ここ
に、値１は、短いループが利用されているように弁３１
がセットされることを示す。したがって、ＥＸＴ ＥＥ
ＬＣＶ ＦＬＧが１にセットされるならば、全ての流れ
は短い経路を流れ、値１が変数、ｐａｔｈ ｗｇｔ、に割
当てられる。ＥＸＴ ＥＥＬＣＶ ＦＬＧが１にセット
されなければ、上記のようにｐａｔｈ ｗｇｔはＦＮＸ
Ｘ１（ＡＭ）に対応する。図２に示すように、長い経路
が開いている時に短い経路を確実に閉じるように、弁３
１が排気管２９内に配置されるものとすると、上記のよ
うに変数ｐａｔｈ ｗｇｔに値０または１が割当てられ
る。
【００４３】したがって、下記の関係に従って定常温度
降下、ＥＸＴ ＬＳ ＣＩＮ、が決定される。 ＥＸＴ ＬＳ ＣＩＮ＝ｆｎ４４２ ｔｍｐ＊ＤＥＬＴＡ Ｔ （１３） ここに、ｆｎ４４２ ｔｍｐは、排気フランジ２８と触
媒入口３６の間の温度降下をＡＭおよびｐａｔｈ ｗｇ
ｔの関数として示す値である。この温度降下は下記の関
係に従って決定される。 ｆｎ４４２ ｔｍｐ＝ｐａｔｈ ｗｇｔ＊ｆｎ４４２ ｓｈｏｒｔ（ＡＭ）＋（ １−ｐａｔｈ ｗｇｔ）＊ｆｎ４４２ ｌｏｎｇ（ＡＭ） （１４） ここに、ｆｎ４４２ ｓｈｏｒｔ（ＡＭ）は、排気フラ
ンジ２８から短い経路２９ａを経由して触媒入口３６ま
での、潜在的な温度降下の度当りの実際の温度降下の度
の単位で表される温度降下を表す較正できる関数であ
り、ｆｎ４４２ ｌｏｎｇ（ＡＭ）は、排気フランジ２
８から長い経路２９ｂを経由して触媒入口３６までの、
潜在的な温度降下の度当りの実際の温度降下の度の単位
で表される温度降下を表す較正できる関数である。
【００４４】ＤＥＬＴＡ Ｔは下記の関係に従って計算
することが好ましい。
【００４５】 ＤＥＬＴＡ Ｔ＝ＡＶＧ Ｔ−ＩＭＦＡＭＢ ＫＡＭ （１５） ここに、ＩＭＦＡＭＢ ＫＡＭは以前に説明した。
【００４６】ＡＶＧ Ｔは排気フランジ２８から触媒コ
ンバーター３０の触媒入口までの排気ガス温度の平均値
を示す値である。
【００４７】ＡＶＧ Ｔは下記の関係に従って計算する
ことが好ましい。
【００４８】 ＡＶＧ Ｔ＝（ＥＸＴ ＦＬ＋ＥＸＴ ＣＩＮ）／２ （１６） ここに、ＥＸＴ ＦＬＮは先に述べた。
【００４９】ＥＸＴ ＣＩＮは触媒コンバーター３０の
触媒入口における排気ガスの温度を 示す値である。
【００５０】ＥＸＴ ＣＩＮに含まれる値は下記のよう
にして計算される。図３からわかるように、好適な実施
の形態では、図３におけるステップの以前の実行時に計
算されたＥＸＴ ＣＩＮの値を上の等式（１６）で用い
る。
【００５１】温度値ＥＸＴ ＣＩＮはステップ２１０で
排気フランジ２８の瞬時温度ＥＸＴ ＦＬＮと、排気フラ
ンジ２８と排気ガス入口３６の間の定常温度降下、ＥＸ
Ｔ ＬＳ ＣＩＮの関数として、下に示すようにして計算
される。 ＥＸＴ ＣＩＮ＝ＥＸＴ ＦＬＮ−ＥＸＴ ＬＳ ＣＩＮ （１７） ステップ２１１では、現在の空燃比および失火率におけ
る温度と、化学量論的空燃比および、排気ガスと触媒３
２との発熱反応に起因する排気ガスの零失火における温
度との差を示すＥＸＴ ＳＳＤ ＥＸＤが、触媒３２が
動作を停止したか否かを基にして計算される。
【００５２】定常発熱差の温度値の決定を図５に更に示
す。触媒３２のミッドベッド点温度ＥＸＴ ＣＭＤが明
らかな低い（ＣＬ）値ＥＸＴ ＥＸＯ ＣＬより低いと
すると、ステップ２１２と２１３で示すように零論理が
実行される。図３からわかるように、好適な実施の形態
では、図３におけるステップの以前の実行時に計算した
ＥＸＴ ＣＭＤの値をここで使用する。その後で、定常
発熱の温度値の差を下記の関係に従って計算する。
【００５３】 ＩＦ（ＥＸＴ ＣＭＤ＜ＥＸＴ ＥＸＯ ＣＬ） ＴＨＥＮ ＥＸＯ ＡＴ ＳＴＯＩＣ＝０ （１８） ＥＸＴ ＳＳ ＣＭＳ＝ＥＸＴ ＣＩＮ （１９） ＥＸＴ ＳＳ ＥＸＤ＝０ （２０） ここに、ＥＸＴ ＣＭＤについては前に述べた。
【００５４】ＥＸＴ ＥＸＯ ＣＬは、それ以下では触
媒３２が動作しなくなるような温度を示す較正できる明
らかな低い値、たとえばカ氏４００度である。
【００５５】ＥＸＯ ＡＴ ＳＴＯＩＣは化学量論的空
燃比における発熱温度を示す値である。
【００５６】ＥＸＴ ＳＳ ＣＭＳは、化学量論的空燃
比におけ触媒３２のミッドベッド点４２の定常温度を示
す値である。
【００５７】ＥＸＴ ＣＩＮは前に述べた。
【００５８】ＥＸＴ ＳＳ ＥＸＤは定常発熱差の温度
を示す値である。
【００５９】触媒３２のミッドベッド点４２の定常温度
を示す値ＥＸＴ ＥＸＤが設定されている高い（ＳＨ）
値、ＥＸＴ ＥＸＯ ＳＨより高いとすると、ステップ
２１４と２１５のそれぞれ示すように、非零論理が実行
され、下記の関係に従って計算される。
【００６０】 ＩＦ（ＥＸＴ ＣＭＤ＞ＥＸＴ ＥＸＯ ＳＨ） ＴＨＥＮ ＥＸＯ ＡＴ ＳＴＯＩＣ＝ＦＮ４４８Ａ（１） （２１） ＥＸＴ ＳＳ ＣＭＳ＝ＥＸＯ ＡＴ ＳＴＯＩＣ＋ＥＸＴ ＣＩＮ （２２） ＥＸＴ ＳＳ ＥＸＯ＝ＦＮ４４８Ａ（ＬＡＭＢＳＥ）＋ ＭＩＳＦＩＲＥ ＲＡＴＥ＊ＦＮｘｘ２（ＡＭ） （２３） ＥＸＴ ＳＳ ＥＸＤ＝ＥＸＴ ＳＳ ＥＸＯ−ＥＸＯ ＡＴ ＳＴＯＩＣ （２４） ここに、ＥＸＴ ＥＸＯ ＳＨは、それ以上では触媒３
２が動作するような温度を示す較正できる設定された高
い値、たとえばカ氏５００度である。
【００６１】ＦＮ４４８Ａ（１）は化学量論的空燃比に
対応する１に等しい比における発熱の値である。
【００６２】ＥＸＴ ＳＳ ＥＸＯは、排気と触媒３２
との発熱反応に起因する触媒３２中の排気ガスの温度上
昇を示す値である。
【００６３】ＦＮ４４８Ａ（ＬＡＭＢＳＥ）は、触媒中
の排気温度の定常上昇を示す、カ氏、で表した所定の値
であって、ＬＡＭＢＳＥの関数として保存される。
【００６４】ＭＩＳＦＩＲ ＲＡＴＥは前に述べた。
【００６５】ＦＮｘｘ２（ＡＭ）は、空気質量の関数と
しての、パーセント失火率当りの発熱増加を示す。
【００６６】定常発熱差の温度値の決定は履歴方法論を
用いる。触媒３２が動作を停止すると、触媒ミッドベッ
ド温度がＣＬ値より低く降下するまで動作を停止したま
まである。
【００６７】ここで図３を再び参照して、ステップ２１
６で、下記の関係に従って、触媒３２中の排気の温度上
昇を示す時定数ＴＣ ＥＸＤ（秒）をまず計算すること
により発熱差の瞬時温度値が計算される。
【００６８】 ＴＣ ＥＸＤ＝ＦＮ４４９Ａ（ＡＭ） （２５） ここに、ＦＮ４４９Ａ（ＡＭ）は、ＡＭにより索引され
る、表から得られる値であって、発熱対空気質量（Ａ
Ｍ）の段階的な変化に起因する触媒ミッドベッド中の変
化率を示す時定数（秒）を示す。
【００６９】その後で瞬時温度値ＥＸＴ ＥＸＤをステ
ップ２１６で、定常発熱温度差値、ＥＸＴ ＳＳ ＥＸ
Ｄと、発熱差の温度上昇の時定数ＴＣ ＥＸＤと、ＢＧ
ＴＭＲとの関数として、下記の関係に従って決定され
る。 ＥＸＴ ＥＸＤ＝（１−ＦＫ）＊ＥＸＴ ＥＸＤ＋ＦＫ＊ＥＸＴ ＳＳ ＥＸＤ （２６） ここに、ＦＫは下記の関数に従って指数平滑関数を実行
する。
【００７０】 ＦＫ＝１／［１＋（ＴＣ ＥＸＤ／ＢＧ ＴＭＲ）］ （２７） ステップ２１７で、化学量論的空燃比におけるミッドベ
ッド点４３における瞬時温度値を、下記の関係に従っ
て、触媒３２中の排気ガスの温度上昇を示す、時定数Ｔ
Ｃ ＣＭＳ（秒）をまず計算することにより決定する。
【００７１】 ＴＣ ＣＭＳ＝ＦＮ４４９（ＡＭ） （２８） ここに、ＦＮ４４９（ＡＭ）はＡＭにより索引される、
表から得られる値であって、瞬時予測排気フランジ温度
対空気質量（ＡＭ）における段階的な変化に起因する触
媒ミッドベッド中の変化率を示す時定数（秒）を示す。
【００７２】次に、ステップ２１７で、瞬時化学量論的
空燃比温度値、ＥＸＴ ＣＭＳ、を定常ミッドベッド温
度値ＥＸＴ ＳＳ ＣＭＳと、ミッドベッドの温度上昇
の時定数ＴＣ ＣＭＳと、ＢＧ ＴＭＲとの関数とし
て、下記の関係に従って決定される。 ＥＸＴ ＣＭＳ＝（１−ＦＫ）＊ＥＸＴ ＣＭＳ＋ＦＫ＊ＥＸＴ ＳＳ ＣＭＳ （２９） ここに、ＦＫは下記の関数に従って指数平滑関数を実行
する。
【００７３】 ＦＫ＝１／［１＋（ＴＣ ＣＭＳ／ＢＧ ＴＭＲ）］ （３０） ステップ２１８で、ミッドベッド点における瞬時温度値
ＥＸＴ ＣＭＤ、を瞬時発熱差ＥＸＴ ＥＸＤと、化学
量論的空燃比における瞬時触媒ミッドベッド温度ＥＸＴ
ＣＭＳとの関数として、下記の関係に従って決定され
る。
【００７４】 ＥＸＴ ＣＭＤ＝ＥＸＴ ＣＭＳ＋ＥＸＴ ＥＸＤ （３１） ここん、ＥＸＴ ＣＭＳとＥＸＴ ＥＸＤは前に述べ
た。
【００７５】他の実施の形態では、温度センサを用いて
瞬時触媒ミッドベッド温度を決定できる。
【００７６】排気管の可変長差により影響を受ける他の
排気ガス成分はＮＯｘトラップ３４である。その理由
は、それの温度が触媒３２のミッドベッド温度を基にし
ているからである。触媒ミッドベッド温度４２とＮＯｘ
トラップミッドベッド温度３５の間の定常温度降下ＥＸ
Ｔ ＬＳ ＮＴＲ、が、排気フランジ２８と排気ガス入
口３６の間の温度降下の計算に類似するやり方で計算さ
れる。ＥＸＴ ＬＳ ＮＴＲは下記の関係に従って決定
する。 ＥＸＴ ＬＳ ＮＴＲ＝ＦＮＸＸＡ（ＡＭ）＊［（ＥＸＴ ＣＭＤ＋ ＥＸＴ ＮＴＲ（ｌａｓｔ））／２−ＩＮＦＡＭＢ ＫＡＭ］ （３２） ここに、ＦＮＸＸＡ（ＡＭ）は潜在的な温度降下の度当
りの実際の温度降下の度の単位で表した、触媒ミッドベ
ッド４２からＮＯｘまでの温度降下であり、ＥＸＴ Ｎ
ＴＲ（ｌａｓｔ）は、以前に計算したＮＯｘトラップミ
ッドベッド３５の温度の値である。
【００７７】次に、ＮＯｘトラップミッドベッド３５の
定常温度を、触媒ミッドベッド温度ＥＸＴ ＣＭＤと、
触媒ミッドベッド４２とＮＯｘトラップミッドベッド３
５との間の定常温度降下ＥＸＴ ＬＳ ＮＴＲとの関数
として、下記の関係に従って計算する。 ＥＸＴ ＳＳ ＮＴＲ＝ＥＸＴ ＣＭＤ−ＥＸＴ ＬＳ ＮＴＲ （３３） 最後に、ＮＯｘトラップミッドベッド３５の瞬時温度
を、定常値の関数として、下記の関係に従って決定す
る。
【００７８】 ＴＣ ＮＴＲ＝ＦＮＸＸＢ（ＡＭ） （３４） ここに、ＦＮＸＸＢ（ＡＭ）は、ＡＭにより索引され
る、表から得られる値であって、触媒ミッドベッド温度
対ＡＭの段階的な変化に起因するＮＯｘトラップミッド
ベッド３５の温度変化率の時定数（秒）を示すものであ
る。
【００７９】その後で、瞬時温度値ＥＸＴ ＮＴＲを定
常ＮＯｘトラップミッドベッド温度ＥＸＴ ＳＳ ＮＴ
Ｒと、ＮＯｘトラップミッドベッド温度の温度上昇ＴＣ
ＮＴＲとの関数として、下記の関係に従って決定す
る。 ＥＸＴ ＮＴＲ＝（１−ＦＫ）＊ＥＸＴ ＮＴＲ＋ＦＫ＊ＥＸＴ ＳＳ ＮＴＲ （３５） ここに、ＦＫは下記の関係に従う指数平滑関数である。
【００８０】 ＦＫ＝１／［１＋（ＴＣ ＮＴＲ／ＢＧ ＴＭＲ）］ （３６） 以上、本発明を実施する最良の形態を詳細に説明した
が、本発明に関連する当業者は、特許請求の範囲で定め
た本発明を実施するための代わりの構成および実施例を
認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両エンジンと、本発明の原理を具体化した電
子式エンジン制御装置の略図である。
【図２】図１に示す本発明の第２の実施の形態の略図で
ある。
【図３】本発明の動作に関連するステップの全体的な順
序を示す流れ図である。
【図４】空気流の質量と排気ガスの流れとの間の関係を
示すグラフである。
【図５】定常発熱差を決定することに関連するステップ
を示す流れ図である。
【符号の説明】
１２ エンジン １６ 排気系 １８ 質量空気流量センサ ２２ エンジン制御装置 ２９ 可変長排気管 ２９ａ 短い経路 ２９ｂ 長い経路 ３１ 電子式排気長制御弁 ３４ ＮＯｘトラップ基体 ３８、３８′、４０、４０′ 酸素センサ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】エンジンからの排気ガスを触媒コンバータ
    ーへ送るための短い経路および長い経路を有する可変長
    排気管と、短い経路と長い経路の間の排気ガスの流れを
    調整するために排気管内に配置された排気弁とを含む、
    内燃機関の排気系における触媒のミッドベッド温度を推
    定する方法であって、 エンジンの回転速度を検出して対応する速度信号を発生
    する段階と、 排気ガスが短い経路または長い経路を流れているかを判
    定する段階と、 排気管の第１の点における排気管の瞬時温度を速度信号
    を基にして決定する段階と、 排気管の第１の点における排気管の瞬時温度と、排気ガ
    スがどの経路を流れているかとに基づいて、触媒のミッ
    ドベッド点における瞬時温度を決定する段階とを備える
    内燃機関の排気系における触媒のミッドベッド温度を推
    定する方法。
  2. 【請求項２】請求項１記載の方法であって、第１の点に
    おける排気管の瞬時温度を決定する段階は、 エンジンへの空気流の温度を検出して、対応する空気流
    温度信号を発生する段階とエンジンが点火している時の
    第１の点における排気ガスの定常温度を速度信号を基に
    して決定する段階と、 エンジンが点火していない時の第１の点における排気の
    定常温度を速度信号を基にして決定する段階と、を備え
    る方法。
  3. 【請求項３】請求項２記載の方法であって、ミッドベッ
    ド点における瞬時温度を決定する段階は、 第１の点における瞬時温度を基にして触媒コンバーター
    の入口における排気ガスの瞬時温度を決定する段階と、 排気ガスの発熱反応に起因する触媒における排気ガスの
    瞬時温度を決定する段階と、 化学量論的空気／燃料比におけるミッドベッド点におけ
    る化学量論的瞬時温度を決定する段階と、を備える方
    法。
  4. 【請求項４】請求項３記載の方法であって、入口におけ
    る排気の瞬時温度を決定する段階は、第１の点と入口と
    の間の定常温度降下を流れ信号を基にして決定する段階
    を含む方法。
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