WO2007046300A1 - 内燃機関の排気ガス浄化装置 - Google Patents

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WO2007046300A1
WO2007046300A1 PCT/JP2006/320460 JP2006320460W WO2007046300A1 WO 2007046300 A1 WO2007046300 A1 WO 2007046300A1 JP 2006320460 W JP2006320460 W JP 2006320460W WO 2007046300 A1 WO2007046300 A1 WO 2007046300A1
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catalyst
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internal combustion
combustion engine
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PCT/JP2006/320460
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Junichi Kako
Shinichi Soejima
Ryozo Kayama
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Denso Corporation
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine suitable as a device for estimating the temperature of a catalyst disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine.
  • Patent Document 1 discloses an exhaust gas purification system for an internal combustion engine that includes a catalyst temperature estimation unit that calculates a catalyst temperature estimation value of a catalyst disposed in an exhaust passage based on an operating state of the internal combustion engine.
  • a dredge apparatus is disclosed.
  • this conventional apparatus a deviation force estimated value correction amount between the estimated value of the exhaust gas temperature at the catalyst outlet (hereinafter referred to as “outlet gas temperature”) and the actually measured value is calculated, and this estimated value correction amount is used.
  • the estimated catalyst temperature is to be corrected.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-336538
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 10-196433
  • Patent Document 3 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-127285
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 10-159543
  • outlet gas temperature which is the temperature related to the catalyst such as the catalyst outlet gas temperature and the catalyst temperature (internal temperature)
  • inlet gas temperature is the temperature related to the catalyst such as the catalyst outlet gas temperature and the catalyst temperature (internal temperature)
  • inlet gas temperature is determined only by the influence of the catalyst temperature. It changes with changing according to the driving state. Therefore, in order to estimate the temperature related to the catalyst more accurately, it is desirable to consider the inlet gas temperature in addition to the catalyst temperature.
  • the above-mentioned conventional technology does not consider this point at all, and there is still room for study in realizing a system that can accurately obtain the temperature related to the catalyst. there were.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems, and provides an exhaust gas from an internal combustion engine. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purification device for an internal combustion engine that can acquire accurate temperature information related to a catalyst disposed in a passage.
  • the first invention provides a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine
  • Inlet gas temperature acquisition means for acquiring the inlet gas temperature of the exhaust gas at the catalyst inlet
  • Catalyst temperature estimating means for estimating the temperature of the catalyst
  • outlet gas temperature estimating means for estimating the outlet gas temperature of the exhaust gas at the outlet of the catalyst
  • the outlet gas temperature estimating means sets a predetermined coefficient to a value obtained by weighted averaging the inlet gas temperature and the catalyst temperature in consideration of the influence degree.
  • the multiplied value is estimated as the outlet gas temperature.
  • the catalyst temperature estimating means is estimated based on the estimated value of the outlet gas temperature estimated by the outlet gas temperature estimating means. It further comprises a temperature correction means for correcting the estimated value of the catalyst temperature and / or correcting the estimated value of the inlet gas temperature estimated by the inlet gas temperature acquisition means.
  • the fourth invention further comprises outlet gas temperature measuring means for measuring the outlet gas temperature in the third invention
  • the temperature correction means corrects the estimated catalyst temperature value and / or the estimated inlet gas temperature based on the estimated value of the outlet gas temperature and the measured value of the outlet gas temperature!
  • the catalyst temperature estimation means divides the catalyst into a plurality of locations and estimates the catalyst temperature at each location.
  • the temperature correcting means includes or does not include the inlet portion of the catalyst. By varying the degree of influence for each part of the catalyst, the estimated value correction amount of the catalyst temperature estimated value and / or the inlet gas temperature estimated value is made different for each part.
  • the temperature correction means is configured such that the influence of the inlet gas temperature is greater than the influence of the catalyst temperature at the outlet side portion of the catalyst.
  • the estimated value correction amount at the inlet side portion is corrected to be larger than that at the outlet side portion of the catalyst.
  • the temperature correction means is configured so that the influence of the catalyst temperature at the outlet side portion of the catalyst is larger than the influence of the inlet gas temperature.
  • the estimated value correction amount at the outlet side portion is largely corrected as compared with the inlet side portion of the catalyst.
  • the outlet gas temperature estimating means and / or the temperature correcting means has the influence described above based on an operating state of the internal combustion engine. It further comprises an influence degree changing means for changing the degree.
  • the outlet gas temperature estimating means changes the predetermined coefficient based on an operating state of the internal combustion engine. It further comprises a coefficient changing means.
  • the parameters indicating the operating state are: intake air amount, crankshaft rotational speed, intake pipe pressure, throttle opening, and load factor. It is at least one of the above.
  • the outlet gas temperature can be accurately estimated by considering the influence of the inlet gas temperature and the catalyst temperature.
  • the outlet gas temperature is estimated by estimating, as the outlet gas temperature, a value obtained by multiplying the inlet gas temperature and the catalyst temperature by a weighted average in consideration of the degree of influence and a predetermined coefficient. It can be estimated accurately.
  • the estimated catalyst temperature and / or the estimated inlet gas temperature are calculated based on the outlet gas temperature estimated in consideration of the degree of influence and the measured value of the outlet gas temperature. By correcting, the estimated values can be obtained accurately.
  • the catalyst temperature and / or the inlet gas temperature at each part of the catalyst are corrected in consideration of the above-mentioned influence at each part, so that the catalyst temperature and the inlet gas temperature can be accurately determined. It can be corrected.
  • the catalyst temperature and the inlet gas temperature can be accurately corrected in consideration of the effects of the inlet gas temperature and the catalyst temperature at the portion on the catalyst outlet side. Monkey.
  • the outlet gas temperature, the catalyst temperature, or the inlet gas temperature can be accurately estimated by changing the influence degree based on the operating state of the internal combustion engine.
  • the outlet gas temperature can be accurately estimated by changing the predetermined coefficient based on the operating state of the internal combustion engine.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of an internal combustion engine to which an exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 1 of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a catalyst temperature estimation method in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of behaviors of various temperatures related to the catalyst shown in FIG. 2.
  • FIG. 4 is an example of setting of a temperature correction coefficient ekthultx in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart of a routine that is executed in the first embodiment of the present invention. Explanation of symbols
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of an internal combustion engine 10 to which the exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 1 of the present invention is applied. As shown in FIG. 1, an intake passage 12 and an exhaust passage 14 communicate with the internal combustion engine 10.
  • the intake passage 12 is provided with an air flow meter 16 for detecting the amount of air flowing through the intake passage 12, that is, the amount of intake air GA flowing into the internal combustion engine 10.
  • a throttle valve 18 is disposed downstream of the air flow meter 16.
  • the throttle valve 18 is an electronically controlled valve that is driven by the throttle motor 20 based on the accelerator opening.
  • a throttle position sensor 22 for detecting the throttle opening degree TA is disposed in the vicinity of the throttle valve 18, a throttle position sensor 22 for detecting the throttle opening degree TA is disposed.
  • an intake pressure sensor 24 for detecting the pressure in the intake passage 12 is disposed downstream of the throttle valve 18.
  • a catalyst 26 for purifying exhaust gas is disposed in the exhaust passage 14.
  • a catalyst temperature sensor 28 for detecting the exhaust gas temperature at the catalyst outlet is disposed downstream of the catalyst 26.
  • the system of the present embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 30! /.
  • the ECU 30 is equipped with a crank angle sensor for detecting the engine speed NE by adjusting the above-mentioned various sensors. Sensor 32 is connected.
  • an actuator such as the throttle valve 18 described above is connected to the ECU 30.
  • an estimated value of the temperature (internal temperature) of the catalyst 26 (hereinafter referred to as “catalyst temperature estimated value”). To be calculated). Further, the difference between the estimated value ethco of the exhaust gas temperature at the outlet of the catalyst 26 (hereinafter referred to as “outlet gas temperature”) and the actually measured value of the outlet gas temperature based on the output of the catalyst temperature sensor 28 is based on exthuf. The estimated value correction amount ecthu is calculated. Then, the estimated catalyst temperature is corrected using the estimated value correction amount ecthuf ⁇ .
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a method for estimating the catalyst temperature in the present embodiment.
  • the catalyst 26 in order to accurately estimate the catalyst temperature at each part of the catalyst 26, the catalyst 26 is divided into a plurality of regions (in this example, four regions).
  • the estimated value ethco of the outlet gas temperature described above is a result of the exhaust gas temperature at the inlet of the catalyst 26 (hereinafter referred to as “inlet gas temperature”) and the catalyst rear end temperature ethultend].
  • inlet gas temperature the exhaust gas temperature at the inlet of the catalyst 26
  • catalyst rear end temperature ethultend the catalyst rear end temperature ethultend
  • ethco ⁇ Inlet gas temperature X emthc + ethu £ end] X (1— emthc) ⁇ X a ⁇ ⁇ ⁇ (1)
  • emthc is a weighting factor corresponding to the degree of influence of the inlet gas temperature and the catalyst rear end temperature ethultend], and is a value that is changed according to the operating state of the internal combustion engine 10. More specifically, when the influence of the inlet gas temperature is larger than the influence of the catalyst rear end temperature ethultend], the influence degree emthc is set to be large.
  • the predetermined coefficient ⁇ is also a value that is changed according to the operating state of the internal combustion engine 10.
  • the catalyst rear end temperature ethul end] corresponds to the catalyst temperature in the part closest to the outlet side of the catalyst 26 in the example shown in FIG. /
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of behaviors of various temperatures related to the catalyst 26 shown in FIG.
  • the inlet gas temperature of the catalyst 26 is the gas temperature, it changes with high responsiveness as the operating state of the internal combustion engine 10 changes.
  • the catalyst rear end temperature The degree ethul end] changes more slowly than the inlet gas temperature even if the operating state of the internal combustion engine 10 changes.
  • the measured value of the outlet gas temperature of the catalyst 26 is affected by the inlet gas temperature and the catalyst rear end temperature ethul end], so that the operation state of the internal combustion engine 10 is intermediate between the two. Will change accordingly.
  • the waveform indicated by the broken line in FIG. 3 shows the estimated value ethco of the outlet gas temperature calculated according to the above equation (1). In this way, according to the above equation (1), the outlet gas temperature is accurately estimated so as to follow the measured value of the outlet gas temperature in consideration of the influence of the inlet gas temperature and the catalyst rear end temperature ethultend]. be able to.
  • the estimated outlet gas temperature value ethco is expressed as a composite value of the inlet gas temperature and the catalyst rear end temperature ethultend] as in the above equation (1).
  • Deviation between the estimated value of the outlet gas temperature et hco and the actual measured value of the outlet gas temperature The estimated error of the outlet gas temperature expressed as exthuf is compared to the effect of the inlet gas temperature on the catalyst rear end temperature ethul end]. In some cases, it becomes larger at the inlet side portion of the catalyst 26. On the other hand, the estimation error becomes large at the outlet side portion of the catalyst 26 when the influence of the catalyst rear end temperature ethul end] is larger than the influence of the inlet gas temperature.
  • the estimated value correction amount ecthui3 ⁇ 4-constant value is set regardless of the difference in the parts of the catalyst 26, the estimated accuracy of the estimated catalyst temperature cannot be improved. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the estimated value correction amount ecthul ⁇ is calculated so as to be different for each part of the catalyst 26. More specifically, it is calculated according to the following equation (2) using the estimated value correction amount ecthul3 ⁇ 4, the deviation exthuf and the temperature correction coefficient ekthuf.
  • [X] is a number indicating the site of the catalyst 26. In FIG. 2, from the site on the inlet side of the catalyst 26, 1, 2,. It corresponds to the assigned number.
  • the temperature correction coefficient ekthufo] is calculated as a function of the influence degree emthc, and the temperature correction coefficient ekthufo] is changed according to the value of the influence degree emthc. I tried to make it.
  • FIG. 4 is an example of setting such a temperature correction coefficient ekthufo], and shows a tendency of the temperature correction coefficient ekthufo] for each part of the catalyst 26.
  • the numbers given to the horizontal axis in FIG. 4 correspond to the numbers given to the respective parts of the catalyst 26 in FIG.
  • FIG. 4 shows the setting of the temperature correction coefficient ekthultx] when the influence degree emthc is 0 and 0.3.
  • the temperature correction coefficient ekthul x] after the catalyst is changed so as to increase. According to such a setting, it is possible to accurately calculate the estimated temperature value at each part of the catalyst 26 in consideration of the effects of the inlet gas temperature and the catalyst rear end temperature ethultend].
  • FIG. 5 is a flowchart of a routine executed by the ECU 30 in the present embodiment in order to correct the estimated catalyst temperature value by the above method.
  • the intake air amount GA is acquired based on the output of the air flow meter 16 (step 100).
  • the degree of influence emthc is calculated based on the intake air amount GA acquired in step 100 (step 102). More specifically, the degree of influence emthc (0 ⁇ emthc ⁇ 1) is calculated as a larger value as the intake air amount GA increases. As the intake air amount GA increases, the air (exhaust) flow rate to the catalyst 26 also increases. In other words, the influence of the inlet gas temperature is larger than the influence of the catalyst rear end temperature ethul end]. On the other hand, as the intake air amount GA decreases, the air (exhaust) flow rate to the catalyst 26 also decreases. That is, the influence of the catalyst rear end temperature ethult end] is larger than the influence of the inlet gas temperature.
  • the influence degree emthc can be accurately calculated based on the intake air amount GA.
  • the degree of influence emthc is changed based on the intake air amount GA.
  • the intake air amount For example, the engine speed NE, the throttle opening degree TA, the load factor KL, or the intake pipe pressure PM may be used.
  • an estimated value (estimated outlet gas temperature) ethco of the outlet gas temperature is calculated according to the above equation (1) (step 104).
  • the predetermined coefficient ⁇ in the above equation (1) is the operation of the internal combustion engine 10 such as the intake air amount GA, the engine speed NE, the throttle opening TA, the load factor KL, or the intake pipe pressure PM. The value changed based on the parameter indicating the state is used.
  • the inlet gas temperature is calculated as an estimated value estimated based on the operating state of the internal combustion engine 10.
  • the method for obtaining the inlet gas temperature is not limited to this, and a temperature sensor may be provided at the inlet of the catalyst 26 in the exhaust passage 14 for actual measurement.
  • the catalyst rear end temperature (bed temperature) ethultend] is also an estimated value estimated based on the operating state of the internal combustion engine 10.
  • each temperature correction coefficient ekthufo] in each part (each cell) of the catalyst 26 is calculated as a function emthc) of the influence degree emthc (step 108). Specifically, the temperature correction coefficient ekthultx] is calculated based on the setting shown in FIG. 4 described above.
  • an estimated value correction amount (compensation temperature) eC thul [ X ] for each part (each cell) of the catalyst 26 is calculated according to the above equation (2) (step 110).
  • an estimated catalyst temperature (estimated bed temperature) is calculated based on the operating state of the internal combustion engine 10 (step 112).
  • the estimated value correction amount ecthultx] force calculated in step 110 is added to the estimated catalyst temperature calculated in step 112 (step 114).
  • the outlet gas temperature estimated value ethco and the catalyst temperature estimated value are calculated in consideration of the degree of influence emthc between the inlet gas temperature and the catalyst rear end temperature ethuf [end].
  • the estimated values can be obtained accurately, and the robustness of temperature estimation can be improved.
  • the temperature correction coefficient ekthufo] is changed for each part of the catalyst 26 in consideration of the influence degree emthc. For this reason, the estimated catalyst temperature value at each part of the catalyst 26 can be obtained with high accuracy.
  • the internal combustion engine 10 Since the internal temperature distribution of the catalyst 26 can be accurately predicted according to the operating state, it is possible to know the active state of the catalyst 26 and combine it with air-fuel ratio control using the entire upstream force of the catalyst to the exhaust. The harmful components of gas can be further reduced.
  • the estimated catalyst temperature value is corrected based on the estimated value correction amount ecthuf calculated according to the above equation (2).
  • the catalyst rear end temperature ethultend] Estimated outlet gas temperature estimated in consideration of emthc The value corrected using ethco is not limited to the estimated catalyst temperature ⁇ . That is, the estimated value of the inlet gas temperature of the catalyst 26 may be corrected using the estimated outlet gas temperature value ethco.
  • the degree of influence emthc is set for each portion of the catalyst 26 including the inlet portion of the catalyst 26, and so on. Based on the function F (emthc) of the influence emthc set to, the temperature correction coefficient ekthu of the inlet gas temperature, for example, ekthultO] is calculated. Next, in the same step as step 110 described above, an estimated value correction amount ecthul O] for the inlet gas temperature estimated value is calculated using the temperature correction coefficient ekthul O]. Next, in the same step as step 114 above, the estimated value correction amount ecth ultO] is applied to the separately calculated inlet gas temperature estimated value! ] Calculate.
  • the ECU 30 force “inlet gas temperature acquisition means” force in the first invention is obtained by acquiring the estimated value of the inlet gas temperature by the processing of step 104 above.
  • the catalyst rear end temperature (bed temperature) ethultend] is acquired by the process of step 1, or the process of step 112 is executed, so that the “catalyst temperature estimation means” in the first invention executes the process of step 104.
  • the “outlet gas temperature estimating means” in the first invention is realized.
  • the “temperature correction means” is realized by the ECU 30 executing a series of processes of the routine shown in FIG.
  • the “outlet gas temperature measuring means” in the fourth aspect of the present invention is realized by the ECU 30 obtaining the actual value of the outlet gas temperature by the processing of step 106 described above.
  • the ECU 30 executes the process of step 102 to achieve the eighth invention.
  • the “impact change means” is realized!
  • the “coefficient changing means” is realized by the ECU 30 acquiring the predetermined coefficient ex corresponding to the operating state of the internal combustion engine 10 by the processing of step 104 above.

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Abstract

　この発明は、内燃機関の排気ガス浄化装置に関し、内燃機関の排気通路に配置された触媒に関する正確な温度情報を取得することを目的とする。 　触媒の入口ガス温度と触媒後端部温度ethuf[end]との影響度emthcを算出する（ステップ１０２）。出口ガス温度の推定値ethcoを、上記影響度emthcを考慮して入口ガス温度と触媒後端部温度ethuf[end]との加重平均によって算出する（ステップ１０４）。触媒の部位毎の温度補正係数ekthuf[x]を、上記影響度emthcの関数f(emthc)として算出する（ステップ１０８）。出口ガス温度推定値ethcoと出口ガス温度実測値との偏差に温度補正係数ekthuf[x]を乗じて推定値補正量ecthuf[x]を算出する（ステップ１１０）。触媒温度推定値に推定値補正量ecthuf[x]を加算する（ステップ１１４）。

Description

明 細 書
内燃機関の排気ガス浄化装置
技術分野
[0001] この発明は、内燃機関の排気ガス浄ィ匕装置に関し、特に、内燃機関の排気通路に 配置された触媒の温度を推定する装置として好適な内燃機関の排気ガス浄化装置 に関する。
背景技術
[0002] 従来、例えば特許文献 1には、内燃機関の運転状態に基づいて、排気通路に配置 された触媒の触媒温度推定値を算出する触媒温度推定手段を備える内燃機関の排 出ガス浄ィ匕装置が開示されている。この従来の装置では、触媒出口の排気ガス温度 (以下、「出口ガス温度」と称する）の推定値とその実測値との偏差力 推定値補正量 を算出し、この推定値補正量を用いて上記触媒温度推定値を補正することとしている
[0003] 特許文献 1 :日本特開 2003— 336538号公報
特許文献 2 :日本特開平 10— 196433号公報
特許文献 3 :日本特開 2005— 127285号公報
特許文献 4:日本特開平 10- 159543号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 触媒の出口ガス温度や触媒温度（内部温度)などの触媒に関する温度は、触媒温 度の影響だけでなぐ触媒入口の排気ガス温度 (以下、「入口ガス温度」と称する）が 内燃機関の運転状態に応じて変化するのに伴って変化するものである。従って、触 媒に関する温度をより精度良く推定するためには、触媒温度に加えて入口ガス温度 が考慮されているのが望ましい。し力しながら、上記従来の技術では、この点につい て何らの考慮もなされておらず、触媒に関する温度を精度良く取得することのできる システムを実現するうえで、未だ検討の余地を残すものであった。
[0005] この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関の排気 通路に配置された触媒に関する正確な温度情報を取得することのできる内燃機関の 排気ガス浄ィ匕装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0006] 第 1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の排気通路に配置された触 媒と、
前記触媒の入口における排気ガスの入口ガス温度を取得する入口ガス温度取得 手段と、
前記触媒の温度を推定する触媒温度推定手段と、
前記入口ガス温度と前記触媒温度との影響度を考慮して、前記触媒の出口におけ る排気ガスの出口ガス温度を推定する出口ガス温度推定手段と、
を備えることを特徴とする。
[0007] また、第 2の発明は、第 1の発明において、前記出口ガス温度推定手段は、前記影 響度を考慮して前記入口ガス温度と前記触媒温度とを加重平均した値に所定係数 を乗じた値を前記出口ガス温度として推定することを特徴とする。
[0008] また、第 3の発明は、第 1または第 2の発明において、前記出口ガス温度推定手段 により推定された前記出口ガス温度の推定値に基づいて、前記触媒温度推定手段 により推定された前記触媒温度の推定値を補正する、およびまたは、前記入口ガス 温度取得手段により推定された前記入口ガス温度の推定値を補正する温度補正手 段を更に備えることを特徴とする。
[0009] また、第 4の発明は、第 3の発明において、前記出口ガス温度を測定する出口ガス 温度測定手段を更に備え、
前記温度補正手段は、前記出口ガス温度の前記推定値と前記出口ガス温度の実 測値とに基づ!、て、前記触媒温度推定値およびまたは前記入口ガス温度推定値を 補正することを特徴とする。
[0010] また、第 5の発明は、第 1乃至第 4の発明の何れかにおいて、前記触媒温度推定手 段は、前記触媒を複数箇所に分割してそれぞれの部位で触媒温度を推定するもの であり、
前記温度補正手段は、前記触媒の入口部を含めた或いは当該入口部を含めな ヽ 前記触媒の部位毎に前記影響度を異ならせることで、当該部位毎に前記触媒温度 推定値およびまたは前記入口ガス温度推定値の推定値補正量を異ならせて 、ること を特徴とする。
[0011] また、第 6の発明は、第 5の発明において、前記温度補正手段は、前記入口ガス温 度の影響が前記触媒の出口側の部位における触媒温度の影響よりも大きい場合に は、前記触媒の出口側の部位に比して入口側の部位における前記推定値補正量を 大きく補正することを特徴とする。
[0012] また、第 7の発明は、第 5の発明において、前記温度補正手段は、前記触媒の出口 側の部位における触媒温度の影響が前記入口ガス温度の影響よりも大きい場合に は、前記触媒の入口側の部位に比して出口側の部位における前記推定値補正量を 大きく補正することを特徴とする。
[0013] また、第 8の発明は、第 1乃至第 7の発明の何れかにおいて、前記出口ガス温度推 定手段およびまたは前記温度補正手段は、前記内燃機関の運転状態に基づいて前 記影響度を変更する影響度変更手段を更に備えることを特徴とする。
[0014] また、第 9の発明は、第 2乃至第 8の発明の何れかにおいて、前記出口ガス温度推 定手段は、前記内燃機関の運転状態に基づ!、て前記所定係数を変更する係数変 更手段を更に備えることを特徴とする。
[0015] また、第 10の発明は、第 8または第 9の発明において、前記運転状態を示すパラメ ータは、吸入空気量、クランク軸回転数、吸気管圧力、スロットル開度、および負荷率 の少なくとも 1つであることを特徴とする。
発明の効果
[0016] 第 1の発明によれば、入口ガス温度と触媒温度の影響度を考慮することで、出口ガ ス温度を正確に推定することができる。
[0017] 第 2の発明によれば、上記影響度を考慮して入口ガス温度と触媒温度を加重平均 した値に所定係数を乗じた値を出口ガス温度として推定することで、出口ガス温度を 正確に推定することができる。
[0018] 第 3の発明によれば、上記影響度を考慮して推定された出口ガス温度に基づいて
、触媒温度の推定値およびまたは入口ガス温度の推定値を補正することで、それら の推定値を正確に取得することができる。
[0019] 第 4の発明によれば、上記影響度を考慮して推定された出口ガス温度と出口ガス 温度の実測値とに基づいて、触媒温度の推定値およびまたは入口ガス温度の推定 値を補正することで、それらの推定値を正確に取得することができる。
[0020] 第 5の発明によれば、触媒の各部位における触媒温度およびまたは入口ガス温度 を、各部位における上記影響度を考慮して補正することで、触媒温度や入口ガス温 度を正確に補正することができる。
[0021] 第 6または第 7の発明によれば、入口ガス温度および触媒出口側の部位における 触媒温度のそれぞれの影響を考慮して、触媒温度や入口ガス温度を正確に補正す ることがでさる。
[0022] 第 8の発明によれば、内燃機関の運転状態に基づいて上記影響度を変化させるこ とで、出口ガス温度、触媒温度、或いは入口ガス温度を正確に推定することができる
[0023] 第 9の発明によれば、内燃機関の運転状態に基づいて上記所定係数を変化させる ことで、出口ガス温度を正確に推定することができる。
[0024] 第 10の発明によれば、内燃機関の運転状態を適切に把握して、正確な温度推定 を行うことができる。
図面の簡単な説明
[0025] [図 1]本発明の実施の形態 1の排気ガス浄ィ匕装置が適用された内燃機関の構成を説 明するための図である。
[図 2]本発明の実施の形態 1における触媒温度の推定手法を説明するための図であ る。
[図 3]図 2に示す触媒に関する各種の温度の挙動の一例を表した図である。
[図 4]本発明の実施の形態 1における温度補正係数 ekthultx]の設定の一例である。
[図 5]本発明の実施の形態 1において実行されるルーチンのフローチャートである。 符号の説明
[0026] 10 内燃機関
14 排気通路 28 触媒温度センサ
30 ECU(Electronic Control Unit)
a 所定係数
ecthuf 推定値補正量
ekthuf 温度補正係数
emthc 影響度
ethco出口ガス温度推定値
ethul end] 触媒後端部温度
exthuf 出口ガス温度推定値と出口ガス温度実測値との偏差（出ガス温誤差） 発明を実施するための最良の形態
[0027] 実施の形態 1.
[システム構成の説明]
図 1は、本発明の実施の形態 1の排気ガス浄化装置が適用された内燃機関 10の構 成を説明するための図を示す。図 1に示すように、内燃機関 10には、吸気通路 12お よび排気通路 14が連通して 、る。
[0028] 吸気通路 12には、その内部を流れる空気量、すなわち、内燃機関 10に流入する 吸入空気量 GAを検知するェアフロメータ 16が配置されている。ェアフロメータ 16の 下流には、スロットルバルブ 18が配置されている。スロットルバルブ 18は、アクセル開 度に基づいてスロットルモータ 20により駆動される電子制御式のバルブである。スロ ットルバルブ 18の近傍には、スロットル開度 TAを検出するためのスロットルポジション センサ 22が配置されている。また、スロットルバルブ 18の下流には、吸気通路 12内 の圧力を検出するための吸気圧センサ 24が配置されている。
[0029] 排気通路 14には、排気ガスを浄ィ匕するための触媒 26が配置されている。触媒 26 の下流には、触媒出口の排気ガス温度を検出するための触媒温度センサ 28が配置 されている。
[0030] 本実施形態のシステムは、 ECU(Electronic Control Unit)30を備えて!/、る。 ECU30 には、上述した各種センサにカロえ、エンジン回転数 NEを検出するためのクランク角セ ンサ 32が接続されている。また、 ECU30には、上述したスロットルバルブ 18などのァ クチユエータが接続されて 、る。
[0031] 以上のように構成された本実施形態のシステムにおいては、内燃機関 10の運転状 態に基づいて、触媒 26の温度（内部温度)の推定値 (以下、「触媒温度推定値」と称 する）を算出することとしている。また、触媒 26の出口の排気ガス温度 (以下、「出口 ガス温度」と称する）の推定値 ethcoと、上記触媒温度センサ 28の出力に基づく出口 ガス温度の実測値との偏差 exthuf〖こ基づ 、て、推定値補正量 ecthu 算出することと している。そして、推定値補正量 ecthuf^用いて上記触媒温度推定値を補正すること としている。
[0032] [実施の形態 1の特徴]
図 2は、本実施形態における触媒温度の推定手法を説明するための図である。図 2 に示すように、本実施形態では、触媒 26の各部位における触媒温度を正確に推定 するために、触媒 26を複数の領域 (この例では 4つの領域）に分割することとしている
[0033] そして、本実施形態では、上述した出口ガス温度の推定値 ethcoを、触媒 26の入口 の排気ガス温度 (以下、「入口ガス温度」と称する）と触媒後端部温度 ethultend]の影 響を考慮して両者を加重平均する次式（1)に従って算出することとしている。
[0034] ethco = {入口ガス温度 X emthc + ethu£end] X (1— emthc)} X a · · · (1)
ただし、上記（1)式において、 emthcは、入口ガス温度と触媒後端部温度 ethultend] の影響度に相当する重み係数であり、内燃機関 10の運転状態に応じて変更される 値である。より具体的には、入口ガス温度の影響が触媒後端部温度 ethultend]の影 響に比して大きい場合には、影響度 emthcが大きくなるように設定される。また、所定 係数 αも、内燃機関 10の運転状態に応じて変更される値である。尚、触媒後端部温 度 ethul end]は、図 2に示す一例においては、最も触媒 26の出口側に近い部位にお ける触媒温度に対応して！/、る。
[0035] 図 3は、図 2に示す触媒 26に関する各種の温度の挙動の一例を表した図である。
図 3に示すように、触媒 26の入口ガス温度は、ガスの温度であるので内燃機関 10の 運転状態の変化に伴って高い応答性を有して変化する。これに対し、触媒後端部温 度 ethul end]は、内燃機関 10の運転状態に変化があっても、入口ガス温度に比して 緩やかに変化する。そして、触媒 26の出口ガス温度の実測値は、入口ガス温度と触 媒後端部温度 ethul end]の影響を受けることとなるため、両者の中間的な度合いで内 燃機関 10の運転状態に応じて変化する。図 3中に破線で表された波形は、上記（1) 式に従って算出された出口ガス温度の推定値 ethcoを示している。このように、上記（ 1)式によれば、入口ガス温度と触媒後端部温度 ethultend]の影響を考慮して、出口 ガス温度の実測値に追従するように出口ガス温度を精度良く推定することができる。
[0036] 次に、図 2および図 4を参照して、触媒温度推定値を補正するための上記推定値補 正量 ecthufの補正手法につ!、て説明する。
[0037] 本実施形態では、上記（ 1)式のように、出口ガス温度推定値 ethcoを入口ガス温度 と触媒後端部温度 ethultend]の複合値で表すこととしている。出口ガス温度推定値 et hcoと出口ガス温度の実測値との偏差 exthufとして表される出口ガス温度の推定誤差 は、入口ガス温度の影響が触媒後端部温度 ethul end]の影響に比して大き 、場合に は、触媒 26の入口側の部位で大きくなる。逆に、当該推定誤差は、触媒後端部温度 ethul end]の影響が入口ガス温度の影響に比して大きい場合には、触媒 26の出口側 の部位で大きくなる。
[0038] 従って、触媒 26の部位の相違に関係なしに上記推定値補正量 ecthui¾—定値とさ れていると、触媒温度推定値の推定精度を良くすることができない。そこで、本実施 形態では、図 2に示すように、上記推定値補正量 ecthul^触媒 26の部位毎に異なる 値となるように算出することとしている。より具体的には、当該推定値補正量 ecthul¾、 上記偏差 exthufと温度補正係数 ekthufとを用いた次式（2)に従って算出することとし ている。
[0039] ecthultx] = exthuf X ekthul x] · · · (2)
尚、上記（2)式において、 [X]は、触媒 26の部位を示す数字であり、図 2において、 触媒 26の入口側の部位から 1、 2 · · ·の順で、触媒 26に付された番号に対応するも のである。
[0040] 更に、本実施形態では、温度補正係数 ekthufo]を上記影響度 emthcの関数として 算出されるようにし、当該影響度 emthcの値に応じて、温度補正係数 ekthufo]を変化 させるようにした。
[0041] 図 4は、そのような温度補正係数 ekthufo]の設定の一例であり、触媒 26の各部位に 対する温度補正係数 ekthufo]の傾向を示している。尚、図 4の横軸に付された番号 は、上記図 2の触媒 26の各部位に付された番号に対応している。また、図 4は、影響 度 emthcが 0および 0.3である場合の温度補正係数 ekthultx]の設定を示している。
[0042] より具体的には、図 4に示す設定によれば、入口ガス温度の影響が触媒後端部温 度 ethul end]の影響に比して大きい場合、すなわち、影響度 emthcが大きくなる場合 には、触媒前方の温度補正係数 ekthultx]が大きくなるように、また、触媒後方の温度 補正係数 ekthultx]が小さくなるように変更される。一方、触媒後端部温度 ethul end] の影響が入口ガス温度の影響に比して大きい場合、すなわち、影響度 emthcが小さく なる場合には、触媒前方の温度補正係数 ekthul x]が小さくなるように、また、触媒後 方の温度補正係数 ekthul x]が大きくなるように変更される。このような設定によれば、 入口ガス温度と触媒後端部温度 ethultend]の影響を考慮して、触媒 26の各部位にお ける温度推定値を精度良く算出することが可能となる。
[0043] [実施の形態 1における具体的処理]
図 5は、上記の手法で触媒温度推定値を補正するために、本実施形態において E CU30が実行するルーチンのフローチャートである。図 5に示すルーチンでは、先ず 、吸入空気量 GAがェアフロメータ 16の出力に基づ!/、て取得される（ステップ 100)。
[0044] 次に、上記ステップ 100にお 、て取得された吸入空気量 GAに基づ 、て、影響度 e mthcが算出される (ステップ 102)。より具体的には、吸入空気量 GAが多くなるほど、 影響度 emthc (0< emthc < 1)がより大きな値として算出される。吸入空気量 GAが多く なるほど、触媒 26への空気 (排気)流量も多くなる。つまり、入口ガス温度の影響が触 媒後端部温度 ethul end]の影響に比して大きくなる。一方、吸入空気量 GAが少なく なるほど、触媒 26への空気 (排気)流量も少なくなる。つまり、触媒後端部温度 ethult end]の影響が入口ガス温度の影響に比して大きくなる。このため、本ステップ 102の 処理によれば、吸入空気量 GAに基づいて、影響度 emthcを正確に算出することがで きる。尚、ここでは、影響度 emthcを吸入空気量 GAに基づいて変更しているが、内燃 機関 10の運転状態を適切に把握することのできるパラメータであれば、吸入空気量 GA〖こ限らず、例えば、エンジン回転数 NE、スロットル開度 TA、負荷率 KL、または吸 気管圧力 PM等であってもよ 、。
[0045] 次に、出口ガス温度の推定値 (推定出ガス温) ethcoが上記（1)式に従って算出さ れる (ステップ 104)。本ステップ 104では、上記（1)式中における所定係数 αは、吸 入空気量 GA、エンジン回転数 NE、スロットル開度 TA、負荷率 KL、または吸気管圧 力 PM等の内燃機関 10の運転状態を示すパラメータに基づいて変更された値が用い られる。尚、入口ガス温度は、ここでは内燃機関 10の運転状態に基づいて推定され る推定値として算出されるものとする。し力しながら、入口ガス温度の取得方法はこれ に限らず、排気通路 14における触媒 26の入口に温度センサを設けて実測してもよ い。また、触媒後端部温度 (床温) ethultend]も、内燃機関 10の運転状態に基づいて 推定される推定値である。
[0046] 次に、出口ガス温度推定値 ethcoと出口ガス温度の実測値との偏差（出ガス温誤差 ) exthul¾\上記ステップ 104において算出された出口ガス温度推定値 ethcoから出 口ガス温度の実測値 (実測出ガス温)を減じた値として算出される (ステップ 106)。
[0047] 次に、触媒 26の各部位 (各セル）におけるそれぞれの温度補正係数 ekthufo]が、 影響度 emthcの関数 emthc)として算出される (ステップ 108)。具体的には、上述した 図 4に示す設定に基づいて、温度補正係数 ekthultx]が算出される。
[0048] 次に、上記（2)式に従って、触媒 26の各部位 (各セル)の推定値補正量 (補償温度 ) eCthul[X]が算出される (ステップ 110)。次いで、内燃機関 10の運転状態に基づいて 、触媒温度推定値 (推定床温)が算出される (ステップ 112)。次いで、上記ステップ 1 10において算出された推定値補正量 ecthultx]力 上記ステップ 112において算出さ れた触媒温度推定値に加算される (ステップ 114)。
[0049] 以上説明した図 5に示すルーチンによれば、入口ガス温度と触媒後端部温度 ethuf [end]との影響度 emthcを考慮して、出口ガス温度推定値 ethcoや触媒温度推定値を 算出することで、それらの推定値を正確に取得することができ、温度推定のロバスト 性を高めることができる。また、上記ルーチンでは、触媒 26の部位毎に影響度 emthc を考慮して温度補正係数 ekthufo]を変化させている。このため、触媒 26の各部位に おける触媒温度推定値を精度良く取得することができる。その結果、内燃機関 10の 運転状態に応じた触媒 26の内部温度分布を正確に予測することができるので、触媒 26の活性ィ匕状態が分かり、触媒上流力も下流までの全体を活用した空燃比制御と 組み合わせることで、排気ガスの有害成分をより低減することができる。
[0050] ところで、上述した実施の形態 1においては、上記（2)式に従って算出された推定 値補正量 ecthufに基づ 、て触媒温度推定値を補正することとして 、るが、入口ガス温 度と触媒後端部温度 ethultend]との影響度 emthcを考慮して推定された出口ガス温 度推定値 ethcoを用いて補正させる値は触媒温度推定値に限定されるものではな ヽ 。すなわち、触媒 26の入口ガス温度の推定値を上記出口ガス温度推定値 ethcoを用 いて補正してもよい。
[0051] 具体的には、上記図 5に示すルーチンのステップ 108と同様のステップにおいて、 触媒 26の入口部を含めた当該触媒 26の部位毎に影響度 emthcを設定しておき、そ のように設定された影響度 emthcの関数 F(emthc)に基づいて、入口ガス温度の温度 補正係数 ekthu 例えば ekthultO]として算出するようにする。次いで、上記ステップ 1 10と同様のステップにお 、て、当該温度補正係数 ekthul O]を用いて入口ガス温度推 定値のための推定値補正量 ecthul O]を算出する。次いで、上記ステップ 114と同様 のステップにおいて、別途算出された入口ガス温度推定値に当該推定値補正量 ecth ultO]を力！]算する。
[0052] 尚、上述した実施の形態 1においては、 ECU30力 上記ステップ 104の処理により 入口ガス温度の推定値を取得することにより前記第 1の発明における「入口ガス温度 取得手段」力 上記ステップ 104の処理により触媒後端部温度 (床温) ethultend]を取 得または上記ステップ 112の処理を実行することにより前記第 1の発明における「触 媒温度推定手段」が、上記ステップ 104の処理を実行することにより前記第 1の発明 における「出口ガス温度推定手段」が、それぞれ実現されている。
[0053] また、 ECU30が上記図 5に示すルーチンの一連の処理を実行することにより前記 第 3の発明における「温度補正手段」が実現されて!、る。
[0054] また、 ECU30が上記ステップ 106の処理により出口ガス温度の実測値を取得するこ とにより前記第 4の発明における「出口ガス温度測定手段」が実現されている。
[0055] また、 ECU30が上記ステップ 102の処理を実行することにより前記第 8の発明にお ける「影響度変更手段」が実現されて!、る。
また、 ECU30が上記ステップ 104の処理により内燃機関 10の運転状態に応じた所 定係数 exを取得することにより前記第 9の発明における「係数変更手段」が実現され ている。

Claims

請求の範囲
[1] 内燃機関の排気通路に配置された触媒と、
前記触媒の入口における排気ガスの入口ガス温度を取得する入口ガス温度取得 手段と、
前記触媒の温度を推定する触媒温度推定手段と、
前記入口ガス温度と前記触媒温度との影響度を考慮して、前記触媒の出口におけ る排気ガスの出口ガス温度を推定する出口ガス温度推定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄ィ匕装置。
[2] 前記出口ガス温度推定手段は、前記影響度を考慮して前記入口ガス温度と前記 触媒温度とを加重平均した値に所定係数を乗じた値を前記出口ガス温度として推定 することを特徴とする請求項 1記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
[3] 前記出口ガス温度推定手段により推定された前記出口ガス温度の推定値に基づ V、て、前記触媒温度推定手段により推定された前記触媒温度の推定値を補正する、 およびまたは、前記入口ガス温度取得手段により推定された前記入口ガス温度の推 定値を補正する温度補正手段を更に備えることを特徴とする請求項 1または 2記載の 内燃機関の排気ガス浄化装置。
[4] 前記出口ガス温度を測定する出口ガス温度測定手段を更に備え、
前記温度補正手段は、前記出口ガス温度の前記推定値と前記出口ガス温度の実 測値とに基づ!、て、前記触媒温度推定値およびまたは前記入口ガス温度推定値を 補正することを特徴とする請求項 3記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
[5] 前記触媒温度推定手段は、前記触媒を複数箇所に分割してそれぞれの部位で触 媒温度を推定するものであり、
前記温度補正手段は、前記触媒の入口部を含めた或いは当該入口部を含めな ヽ 前記触媒の部位毎に前記影響度を異ならせることで、当該部位毎に前記触媒温度 推定値およびまたは前記入口ガス温度推定値の推定値補正量を異ならせて 、ること を特徴とする請求項 1乃至 4の何れか 1項記載の内燃機関の排気ガス浄ィ匕装置。
[6] 前記温度補正手段は、前記入口ガス温度の影響が前記触媒の出口側の部位にお ける触媒温度の影響よりも大きい場合には、前記触媒の出口側の部位に比して入口 側の部位における前記推定値補正量を大きく補正することを特徴とする請求項 5記 載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
[7] 前記温度補正手段は、前記触媒の出口側の部位における触媒温度の影響が前記 入口ガス温度の影響よりも大きい場合には、前記触媒の入口側の部位に比して出口 側の部位における前記推定値補正量を大きく補正することを特徴とする請求項 5記 載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
[8] 前記出口ガス温度推定手段およびまたは前記温度補正手段は、前記内燃機関の 運転状態に基づいて前記影響度を変更する影響度変更手段を更に備えることを特 徴とする請求項 1乃至 7の何れか 1項記載の内燃機関の排気ガス浄ィ匕装置。
[9] 前記出口ガス温度推定手段は、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記所定係 数を変更する係数変更手段を更に備えることを特徴とする請求項 2乃至 8の何れか 1 項記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
[10] 前記運転状態を示すパラメータは、吸入空気量、クランク軸回転数、吸気管圧力、 スロットル開度、および負荷率の少なくとも 1つであることを特徴とする請求項 8または
9記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
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