(57)【要約】【課題】この発明は、触媒温度分布推定装置、方法及びプログラムに関し、触媒における熱移動を考慮しつつ、コンピュータ処理負担を増大させることなく温度分布推定が可能な触媒温度分布推定装置、方法及びプログラムを提供することを目的とする。【解決手段】触媒壁１２で起こりうる熱移動の事象として、ガス移動の結果、（i）排ガスから触媒壁１２へ境界層を通じた熱移動、（ii）触媒壁１２の内部温度差に基づく熱移動、（iii）触媒壁１２上で行われる酸化・還元反応の反応熱に基づく熱移動が挙げられる。このため、上記(i)〜（iii）の熱移動事象に対応した３つの特性方程式をそれぞれ構築するとともに、これらの事象が仮想時間ｔ＊内で連続して起こると仮定して特性方程式を順次演算する。【選択図】図１
2010096134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配置される触媒における熱移動を考慮した触媒温度分布推定装置であって、
前記触媒の入り口地点における排ガスの流速、温度及び組成に関する情報を取得する排ガス情報取得手段と、
前記触媒を流れる排ガスのガス移送を考慮して構築されたガス移送モデルに、前記流速及び前記温度を適用して前記触媒の内部における前記排ガスの温度分布を第１温度分布として演算するガス移送由来温度演算手段と、
前記排ガスから前記触媒への熱伝達を考慮して構築された熱伝達モデルに、前記第１温度分布を適用して前記触媒の内部における前記排ガスの温度分布及び前記触媒の温度分布を、それぞれ第２温度分布及び第３温度分布として演算する熱伝達由来温度演算手段と、
前記触媒の内部の熱伝導を考慮して構築された熱伝導モデルに、前記第３温度分布を適用して前記触媒の温度分布を第４温度分布として演算する熱伝導由来温度演算手段と、
前記組成と、前記第４温度分布とに基づいて前記触媒上での化学反応熱を演算する化学反応熱演算手段と、
前記触媒上での前記排ガス浄化に伴う化学反応を考慮して構築された化学反応モデルに、前記化学反応熱と、前記第４温度分布とを適用して前記触媒の温度分布を第５温度分布として演算する反応熱由来温度演算手段と、
前記第５温度分布を前記触媒の温度分布として取得する触媒温度取得手段と、
を備えることを特徴とする触媒温度分布推定装置。
【請求項２】
内燃機関の排気通路に配置される触媒における熱移動を考慮した触媒温度分布推定方法であって、
前記触媒の入り口地点における排ガスの流速、温度及び組成に関する情報を取得する工程と、
前記触媒を流れる排ガスのガス移送を考慮して構築されたガス移送モデルに、前記流速及び前記温度を適用して前記触媒の内部における前記排ガスの温度分布を第１温度分布として演算する工程と、
前記排ガスから前記触媒への熱伝達を考慮して構築された熱伝達モデルに、前記第１温度分布を適用して前記触媒の内部における前記排ガスの温度分布及び前記触媒の温度分布を、それぞれ第２温度分布及び第３温度分布として演算する工程と、
前記触媒の内部の熱伝導を考慮して構築された熱伝導モデルに、前記第３温度分布を適用して前記触媒の温度分布を第４温度分布として演算する工程と、
前記組成と、前記第４温度分布とに基づいて前記触媒上での化学反応熱を演算する工程と、
前記触媒上での前記排ガス浄化に伴う化学反応を考慮して構築された化学反応モデルに、前記化学反応熱と、前記第４温度分布とを適用して前記触媒の温度分布を第５温度分布として演算する工程と、
前記第５温度分布を前記触媒の温度分布として取得する工程と、
を備えることを特徴とする触媒温度分布推定方法。
【請求項３】
内燃機関の排気通路に配置される触媒における熱移動を考慮した触媒温度分布の推定をするためのプログラムであって、
前記触媒の入り口地点における排ガスの流速、温度及び組成に関する情報を取得する排ガス情報取得手段と、
前記触媒を流れる排ガスのガス移送を考慮して構築されたガス移送モデルに、前記流速及び前記温度を適用して前記触媒の内部における前記排ガスの温度分布を第１温度分布として演算するガス移送由来温度演算手段と、
前記排ガスから前記触媒への熱伝達を考慮して構築された熱伝達モデルに、前記第１温度分布を適用して前記触媒の内部における前記排ガスの温度分布及び前記触媒の温度分布を、それぞれ第２温度分布及び第３温度分布として演算する熱伝達由来温度演算手段と、
前記触媒の内部の熱伝導を考慮して構築された熱伝導モデルに、前記第３温度分布を適用して前記触媒の温度分布を第４温度分布として演算する熱伝導由来温度演算手段と、
前記組成と、前記第４温度分布とに基づいて前記触媒上での化学反応熱を演算する化学反応熱演算手段と、
前記触媒上での前記排ガス浄化に伴う化学反応を考慮して構築された化学反応モデルに、前記化学反応熱と、前記第４温度分布とを適用して前記触媒の温度分布を第５温度分布として演算する反応熱由来温度演算手段と、
前記第５温度分布を前記触媒の温度分布として取得する触媒温度取得手段と、
としてコンピュータを機能させるための触媒温度分布推定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、触媒温度分布推定装置、方法及びプログラムに関し、より詳細には、内燃機関の排気系において生じ得る熱収支を考慮して、内燃機関の排気通路に配置される触媒の触媒温度分布と、その触媒を流れる排ガスの排ガス温度分布とを推定する触媒温度分布推定装置、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、推定した今回の触媒温度に対し、排ガスの排ガス流量に対応して、排ガス管温度変化率、排ガス温度変化率及び触媒温度変化率という３つの変化率を考慮して、次回の触媒温度を推定する装置及び方法が開示されている。排ガス管の内壁に吸収される熱量は、排ガス流量に対応して変化する。また、排ガス温度及び触媒温度は、排ガス流量に対応して一次遅れをもって変化する。このため、今回の触媒温度に対し、これら３つの変化に関する割合を定めた特性マップを用いて順次計算し、次回の触媒温度を推定する。こうすることで、単に排気量や排気温度から触媒温度を推定するよりも触媒温度を正確に推定することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２６３６０６号公報
【特許文献２】特開２００３−２９４６８６号公報
【特許文献３】特開２００７−２８５１６７号公報
【特許文献４】特表２００８−５０３６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、正確な触媒温度を推定するためには、内燃機関の排気系において生じ得る事象に関連した各種パラメータを考慮することが望ましい。なぜならば、実際の触媒温度は、様々な要因が絡んで変化するからである。特許文献１は、排気系における排ガス流量の観点に着目し、排ガスが触媒に到達するまでに走行風や排気系へ熱伝達等することで冷却されることや、排気ガスにより触媒が加熱されて温度が上昇するまでの時間経過等を考慮したものである。
【０００５】
ところで、触媒における熱移動の観点に着目した場合には、排ガス流量の観点とは異なるアプローチにより触媒温度を正確に推定することが可能となる。しかしながら、これらの熱移動に関わる事象は、触媒の任意の位置及び時間において同時に進行している。このため、これらの事象を考慮した温度推定を行うことを仮定すると、推定に用いられる特性方程式が複雑となり、コンピュータ処理負担が増大してしまう可能性があった。
【０００６】
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、触媒における熱移動を考慮しつつ、コンピュータ処理負担を増大させることなく温度分布推定が可能な触媒温度分布推定装置、方法及びプログラム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】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、触媒温度分布推定装置であって、
前記触媒の入り口地点における排ガスの流速、温度及び組成に関する情報を取得する排ガス情報取得手段と、
前記触媒を流れる排ガスのガス移送を考慮して構築されたガス移送モデルに、前記流速及び前記温度を適用して前記触媒の内部における前記排ガスの温度分布を第１温度分布として演算するガス移送由来温度演算手段と、
前記排ガスから前記触媒への熱伝達を考慮して構築された熱伝達モデルに、前記第１温度分布を適用して前記触媒の内部における前記排ガスの温度分布及び前記触媒の温度分布を、それぞれ第２温度分布及び第３温度分布として演算する熱伝達由来温度演算手段と、
前記触媒の内部の熱伝導を考慮して構築された熱伝導モデルに、前記第３温度分布を適用して前記触媒の温度分布を第４温度分布として演算する熱伝導由来温度演算手段と、
前記組成と、前記第４温度分布とに基づいて前記触媒上での化学反応熱を演算する化学反応熱演算手段と、
前記触媒上での前記排ガス浄化に伴う化学反応を考慮して構築された化学反応モデルに、前記化学反応熱と、前記第４温度分布とを適用して前記触媒の温度分布を第５温度分布として演算する反応熱由来温度演算手段と、
前記第５温度分布を前記触媒の温度分布として取得する触媒温度取得手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、上記の目的を達成するため、触媒温度分布推定方法であって、
前記触媒の入り口地点における排ガスの流速、温度及び組成に関する情報を取得する工程と、
前記触媒を流れる排ガスのガス移送を考慮して構築されたガス移送モデルに、前記流速及び前記温度を適用して前記触媒の内部における前記排ガスの温度分布を第１温度分布として演算する工程と、
前記排ガスから前記触媒への熱伝達を考慮して構築された熱伝達モデルに、前記第１温度分布を適用して前記触媒の内部における前記排ガスの温度分布及び前記触媒の温度分布を、それぞれ第２温度分布及び第３温度分布として演算する工程と、
前記触媒の内部の熱伝導を考慮して構築された熱伝導モデルに、前記第３温度分布を適用して前記触媒の温度分布を第４温度分布として演算する工程と、
前記組成と、前記第４温度分布とに基づいて前記触媒上での化学反応熱を演算する工程と、
前記触媒上での前記排ガス浄化に伴う化学反応を考慮して構築された化学反応モデルに、前記化学反応熱と、前記第４温度分布とを適用して前記触媒の温度分布を第５温度分布として演算する工程と、
前記第５温度分布を前記触媒の温度分布として取得する工程と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、上記の目的を達成するため、触媒温度分布推定プログラムであって、
前記触媒の入り口地点における排ガスの流速、温度及び組成に関する情報を取得する排ガス情報取得手段と、
前記触媒を流れる排ガスのガス移送を考慮して構築されたガス移送モデルに、前記流速及び前記温度を適用して前記触媒の内部における前記排ガスの温度分布を第１温度分布として演算するガス移送由来温度演算手段と、
前記排ガスから前記触媒への熱伝達を考慮して構築された熱伝達モデルに、前記第１温度分布を適用して前記触媒の内部における前記排ガスの温度分布及び前記触媒の温度分布を、それぞれ第２温度分布及び第３温度分布として演算する熱伝達由来温度演算手段と、
前記触媒の内部の熱伝導を考慮して構築された熱伝導モデルに、前記第３温度分布を適用して前記触媒の温度分布を第４温度分布として演算する熱伝導由来温度演算手段と、
前記組成と、前記第４温度分布とに基づいて前記触媒上での化学反応熱を演算する化学反応熱演算手段と、
前記触媒上での前記排ガス浄化に伴う化学反応を考慮して構築された化学反応モデルに、前記化学反応熱と、前記第４温度分布とを適用して前記触媒の温度分布を第５温度分布として演算する反応熱由来温度演算手段と、
前記第５温度分布を前記触媒の温度分布として取得する触媒温度取得手段と、
としてコンピュータを機能させるための触媒温度分布推定プログラムであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１〜第３の発明によれば、触媒を流れる排ガスの温度分布（第１温度分布）を演算し、この温度分布から、排ガスから前記触媒への熱伝達を考慮した温度分布（第２、第３温度分布）、触媒の内部の熱伝導を考慮した温度分布（第４温度分布）及び排ガス浄化に伴う化学反応を考慮した温度分布（第５温度分布）を順次演算し、触媒温度を推定することができる。このため、本来であれば同時に起こる熱移動事象を考慮すべき触媒温度の計算負担を簡素化することができる。したがって、触媒における熱移動を考慮しつつ、コンピュータ処理負担を増大させることなく温度分布を推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
先ず、本実施の形態に係る触媒温度分布推定装置について簡単に説明する。本実施形態の触媒温度分布推定装置は、車両に搭載されるＥＣＵ（Electronic Control Unit）内部に構成されている。ＥＣＵには、温度センサ、濃度センサ等が接続されている。温度センサは、内燃機関の排気通路に配置された触媒の上流に配置され、触媒入り口地点の排ガス温度に応じて出力を発するように構成されている。また、濃度センサは、温度センサ同様、触媒入り口地点のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘといった浄化対象物質の濃度に応じて出力を発するように構成されている。ＥＣＵは、それらのセンサ出力に基づいて、内燃機関の排気通路に配置された触媒の任意の位置及び時間における温度推定を行うように構成されている。
【００１２】
ところで、触媒は一般に、担体及びこの担体に保持された触媒作用を持つ触媒壁（触媒層）から形成されている。この担体の形状としては、例えばモリノス形やハニカム形が挙げられるが、いずれも排ガスの流れ方向に貫通孔（セル）が形成されている。そして、実際の排ガスは、この貫通孔を流通する際、貫通孔内面に形成された触媒壁と接触することによって浄化される。したがって、触媒温度を正確に推定するためには、この触媒壁で実際に起こりうる事象を考慮することが望ましいことになる。本発明では、触媒壁で起こりうる熱移動を考慮して触媒温度を推定することをその特徴としている。
【００１３】
[触媒温度推定モデルの説明]
図１は、触媒壁で実際に起こりうる熱移動を考慮した触媒温度推定モデルである。図１は、上述した貫通孔内面の一部を示したものである。図１に示すように、貫通孔１０の内面には、触媒壁１２がコーティングされている。排ガスは、この触媒壁１２がコーティングされていない貫通孔１０の内面部分を流れ、触媒壁１２と接する。
【００１４】
ここで、触媒壁１２で起こりうる熱移動の事象としては、次の(i)〜（iii）が挙げられる。（i）排ガスが触媒壁１２に接しながら流れることで、排ガスから触媒壁１２へ境界層を通じた熱移動（熱伝達）、（ii）触媒壁１２の内部温度差に基づく熱移動（熱伝導）、（iii）排ガスが触媒壁１２に接しながら流れることで、触媒壁１２上で行われる酸化・還元反応の反応熱に基づく熱移動。これら(i)〜（iii）の熱移動事象を考慮することにより、触媒温度をより正確に推定することができる。
【００１５】
ところが、(i)〜（iii）の熱移動事象は、それぞれ独立して同時に発生する事象である。このため、触媒温度を表す特性方程式、例えば触媒壁１２の任意の位置ｘ、時刻ｔにおける温度分布関数Ｔｗ（ｘ，ｔ）を表そうとすると、これらの事象の全てを勘案した方程式を構築する必要がある。そうすると、方程式系が複雑となり計算負荷が増大してしまうことが考えられる。
【００１６】
[特性方程式の説明]
そこで、本実施形態では、上記(i)〜（iii）の熱移動事象に対応した３つの特性方程式をそれぞれ構築する。これらの特性方程式を解くことにより、それぞれの熱移動現象に対応した触媒温度を個別に計算することができる。しかしこれでは、それぞれの特性方程式から触媒温度が同時に３つ算出されてしまうことになる。そこで、本実施形態ではさらに、仮想時間ｔ＊という概念を導入し、上記(i)〜（iii）の熱移動事象がこの仮想時間ｔ＊内で連続して起こると仮定する。こうすることで、算出された３つの触媒温度に関連性を持たせることができる。したがって、上記(i)〜（iii）の熱移動事象を考慮した触媒温度の推定が可能となる。
【００１７】
上記(i)〜（iii）の熱移動事象に対応した特性方程式は、任意の位置ｘ、時刻ｔにおける触媒壁１２の温度分布関数Ｔｗ（ｘ，ｔ）及び任意の位置ｘ、時刻ｔにおける排ガスの温度分布関数Ｔｇ（ｘ，ｔ）を用いて表される。ここで、排ガスの温度分布関数Ｔｇ（ｘ，ｔ）は、次式（１）により表される。
σ（∂Ｔｇ／∂ｔ）＝−ｖｇ（∂Ｔｇ／∂ｘ）      ・・・（１）
上式（１）は、時刻ｔに位置ｘにある排ガスが、速度ｖｇでｘ軸方向に移動している場合の基礎式（一次元移流方程式）である。なお、上式（１）中、σは触媒の開口率であり、触媒の形状によって定まる排ガスの通気抵抗に関するパラメータ（定数）である。
【００１８】
また、排ガスと触媒壁１２との間の熱伝達を考慮すると、Ｔｇ（ｘ，ｔ）及びＴｗ（ｘ，ｔ）について次式（２）及び（３）式が成立する。
σρｇＣｐｇ（∂Ｔｇ／∂ｔ）＝−Ｓｇｅｏｈｚ（Ｔｇ−Ｔｗ）      ・・・（２）
（１−σ）ρｗＣｐｗ（∂Ｔｗ／∂ｔ）＝Ｓｇｅｏｈｚ（Ｔｇ−Ｔｗ）  ・・・（３）
上式（２）は、触媒を流れる排ガス相における熱収支を示す式であり、上式（３）は、触媒壁１２における熱収支を示す式である。本実施形態では、上式（２）及び（３）が上記(i)の熱移動事象に対応した特性方程式に相当する。なお、上式（２）及び（３）中のＳｇｅｏは、触媒の幾何学的表面積であり、担体の種類や形状によって定まる排ガスの面積に関するパラメータ（定数）である。また、ρｇ、ρｗは、それぞれ排ガスのガス密度、触媒壁１２の触媒密度であり、Ｃｐｇ、Ｃｐｗは、それぞれ排ガスのガス比熱、触媒壁１２の触媒比熱であり、ｈｚは熱伝達率であり、いずれも排ガス温度や排ガス濃度から理論的に見積もることが可能である。
【００１９】
また、触媒壁１２の熱伝導を考慮すると、Ｔｗ（ｘ，ｔ）について、次式（４）が成立する。
（１−σ）ρｗＣｐｗ（∂Ｔｗ／∂ｔ）＝λｗ（∂２Ｔｗ／∂ｘ２）    ・・・（４）
上式（４）は、触媒壁１２における熱収支を示す式であり、上記(ii) の熱移動事象に対応した特性方程式に相当する。なお、上式（４）中のλｗは熱伝導率であり、排ガス温度や排ガス濃度から理論的に見積もることができる。
【００２０】
また、排ガスと触媒壁１２との間の反応を考慮すると、Ｔｗ（ｘ，ｔ）について、次式（５）が成立する。
（１−σ）ρｗＣｐｗ（∂Ｔｗ／∂ｔ）＝Ｑ      ・・・（５）
上式（５）は、上記（iii）の熱移動事象に対応した特性方程式に相当する。ここで、上式（５）中のＱは、排ガス中の浄化対象物質が浄化される際に発生する化学反応熱である。また、この化学反応熱Ｑは、触媒内での化学反応を計算する触媒反応モデルにより求めることができる。本実施形態では、この触媒反応モデルは公知のモデルを用いるものとする。つまり、化学反応熱Ｑは、触媒温度と、浄化対象物質の組成に基づいて、この触媒反応モデルにより算出されるものとする。また、この触媒反応モデルは、ＥＣＵに予め記憶されている。
【００２１】
仮想時間ｔ＊は、実際の計算ステップに要する時間Δｔに対して想定される仮想的な時間であり、Δｔよりも短い時間である。仮想時間ｔ＊を用いれば、触媒温度分布及び排ガス温度分布は、それぞれＴｇ（ｘ，ｔ＊）、Ｔｗ（ｘ，ｔ＊）と表すことができる。そして、本実施形態では、この仮想時間ｔ＊の間に、(i)〜（iii）の熱移動事象がこの順で起こると仮定し、これらの熱移動事象から導出されるＴｇ（ｘ，ｔ＊）、Ｔｗ（ｘ，ｔ＊）の間に関連性を持たせている。
【００２２】
次に、(i)〜（iii）の熱移動事象がこの順で起こると仮定した場合の具体的な演算方法について説明する。まず、仮想時間ｔ＊における排ガスのガス温度分布は、次式（６）を用いて表すことができる。
σ（∂Ｔｇ／∂ｔ＊）＝−ｖｇ（∂Ｔｇ／∂ｘ）      ・・・（６）
上式（６）は、例えば風上差分を使用して解くことができ、その結果、Ｔｇ＊（ｘ，ｔ＊）を算出することができる。具体的には、時刻ｔ＝０における排ガス温度分布（初期条件）及び触媒の上流端（ｘ＝０）における排ガス温度分布（境界条件）を与え、繰り返し計算することでＴｇ＊を算出することができる。ここで、初期条件は予め設定した値であり、境界条件は触媒上流の温度センサから取得できる。また、速度ｖｇは、例えば触媒上流の排ガス流速を直接取得した値でもよく、推定値でもよい。上式（６）は、ガス移送モデルとして予めＥＣＵに記憶されている。
【００２３】
(i)の熱移動事象を考慮した温度分布が、Ｔｇ＊（ｘ，ｔ＊）に基づいて演算できるとすると、上式（２）及び（３）は、それぞれ次式（７）及び（８）のように表すことができる。
σρｇＣｐｇ（∂Ｔｇ＊／∂ｔ＊）＝−Ｓｇｅｏｈｚ（Ｔｇ＊−Ｔｗ）  ・・・（７）
（１−σ）ρｗＣｐｗ（∂Ｔｗ／∂ｔ＊）＝Ｓｇｅｏｈｚ（Ｔｇ＊−Ｔｗ）
・・・（８）
上式（７）及び（８）を解いた結果、Ｔｇ＊＊（ｘ，ｔ＊）及びＴｗ＊（ｘ，ｔ＊）を算出することができる。こうして算出されたＴｇ＊＊（ｘ，ｔ＊）が、触媒内を流れる排ガス温度である。なお、上式（７）及び（８）は、熱伝達モデルとして予めＥＣＵに記憶されている。
【００２４】
(ii)の熱移動事象を考慮した温度分布が、Ｔｗ＊（ｘ，ｔ＊）に基づいて演算できるとすると、上式（４）は、次式（９）を用いて表すことができる。
（１−σ）ρｗＣｐｗ（∂Ｔｗ＊／∂ｔ＊）＝λｗ（∂２Ｔｗ＊／∂ｘ２）
・・・（９）
上式（９）を解いた結果、Ｔｗ＊＊（ｘ，ｔ＊）を算出することができる。なお、上式（９）は、熱伝導モデルとして予めＥＣＵに記憶されている。
【００２５】
(iii)の熱移動事象を考慮した温度分布の演算に際しては、先ず、別途構築した触媒反応モデルにより触媒壁１２上での化学反応熱を算出する。化学反応熱の算出には、上式（９）を用いて算出したＴｗ＊＊（ｘ，ｔ＊）及び浄化対象物質の組成を用いる。そして、(iii)を考慮した温度分布が、このように算出したＱ及びＴｗ＊＊（ｘ，ｔ＊）に基づいて演算できるとすると、上式（５）は、次式（１０）を用いて表すことができる。
（１−σ）ρｗＣｐｗ（∂Ｔｗ＊＊／∂ｔ＊）＝Ｑ      ・・・（１０）
上式（１０）を解いた結果、Ｔｗ＊＊＊（ｘ，ｔ＊）を算出することができる。このように上式（６）〜（１０）の一連の演算式を経て算出されたＴｗ＊＊＊（ｘ，ｔ＊）が、本実施の形態で推定される触媒壁温度である。なお、上式（１０）は、化学反応モデルとして予めＥＣＵに記憶されている。
【００２６】
[実施の形態における具体的処理]
次に、図２を参照して、本実施形態においてＥＣＵが実行する触媒温度推定ルーチンを説明する。尚、本ルーチンをＥＣＵに行わせるためのプログラムは、このＥＣＵに内蔵されたＲＯＭ等に記憶されているものとする。
【００２７】
まず、ステップ１１０では、計算ステップΔｔの設定を行った上で、ステップ１２０で触媒への流入する排ガスの組成、温度、流速が取得される。上述したように、温度センサ及び濃度センサにより、触媒の入り口地点の排ガスの温度及び排ガス中の浄化物質の濃度がＥＣＵに読み込まれる。また、上述したように、直接取得又は推定された排ガスの流速も同様に、ＥＣＵに読み込まれる。
【００２８】
続いて、ステップ１３０では、仮想時間ｔ＊の設定を行った上で、ステップ１４０でガス移送を考慮してＴｇ＊（ｘ，ｔ＊）が算出される。上述したように、ＥＣＵには上式（６）が記憶されている。また、上式（６）を解くために必要な境界条件がステップ１２０で取得されている。このため、ＥＣＵは、上式（６）に基づいてＴｇ＊（ｘ，ｔ＊）を算出する。算出されたＴｇ＊（ｘ，ｔ＊）は、ＥＣＵに一時的にバッファリングされる。
【００２９】
続いて、ステップ１５０では、熱伝達を考慮してＴｇ＊＊（ｘ，ｔ＊）及びＴｗ＊（ｘ，ｔ＊）が算出される。上述したように、ＥＣＵには上式（７）及び（８）が記憶されている。また、ＥＣＵには、ステップ１４０の処理を経ることによりＴｇ＊（ｘ，ｔ＊）がバッファリングされている。このため、ＥＣＵは、上式（７）及び（８）にＴｇ＊（ｘ，ｔ＊）を導入することでＴｇ＊＊（ｘ，ｔ＊）及びＴｗ＊（ｘ，ｔ＊）を算出する。算出されたＴｇ＊＊（ｘ，ｔ＊）及びＴｗ＊（ｘ，ｔ＊）は、ＥＣＵに一時的にバッファリングされる。
【００３０】
続いて、ステップ１６０では、熱伝導を考慮してＴｗ＊＊（ｘ，ｔ＊）が算出される。上述したように、ＥＣＵには上式（９）が記憶されている。また、ＥＣＵには、ステップ１５０の処理を経ることによりＴｗ＊（ｘ，ｔ＊）がバッファリングされている。このため、ＥＣＵは、上式（９）にＴｗ＊（ｘ，ｔ＊）を導入することでＴｗ＊＊（ｘ，ｔ＊）を算出する。算出されたＴｗ＊＊（ｘ，ｔ＊）は、ＥＣＵに一時的にバッファリングされる。
【００３１】
続いて、ステップ１７０では、触媒反応モデルを用いて化学反応熱Ｑが算出される。上述したように、触媒反応モデルに、触媒壁温度と、浄化対象物質の組成に基づいて、触媒壁上での化学反応熱Ｑを算出する。算出された化学反応熱Ｑは、ＥＣＵに一時的にバッファリングされる。
【００３２】
続いて、ステップ１８０では、化学反応による熱移動を考慮してＴｗ＊＊＊（ｘ，ｔ＊）が算出される。上述したように、ＥＣＵには上式（１０）が記憶されている。また、ＥＣＵには、ステップ１６０の処理を経ることによりＴｗ＊＊（ｘ，ｔ＊）がバッファリングされている。また、ＥＣＵには、ステップ１７０の処理を経ることにより化学反応熱Ｑがバッファリングされている。このため、ＥＣＵは、上式（１０）にＴｗ＊＊（ｘ，ｔ＊）及び化学反応熱Ｑを導入することでＴｗ＊＊＊（ｘ，ｔ＊）を算出する。算出されたＴｗ＊＊＊（ｘ，ｔ＊）は、ＥＣＵに一時的にバッファリングされる。
【００３３】
続いて、ステップ１９０では、ステップ１５０で一時的にバッファリングされたＴｇ＊＊（ｘ，ｔ＊）と、ステップ１８０で一時的にバッファリングされたＴｗ＊＊＊（ｘ，ｔ＊）が、排ガス温度分布と、触媒温度分布としてそれぞれＥＣＵに記憶され、本ルーチンは終了する。
【００３４】
以上説明した通り、図２に示すルーチンによれば、（i）排ガスから触媒壁１２への熱移動（熱伝達）、（ii）触媒壁１２の熱移動（熱伝達）、（iii）触媒壁１２上で行われる化学反応熱に基づく熱移動という３つの事象を考慮して触媒温度推定を行うことができる。また、図２に示すルーチンによれば、仮想時間ｔ＊という概念を導入し、同時に発生する３つの熱移動事象を考慮することができるため、内燃機関の定常・非定常といった運転状況によらず触媒温度推定を行うことが可能となる。さらに、図２に示すルーチンによれば、これら３つの熱移動事象を順次ステップを踏んで計算することができる。したがって、計算負担を簡素化することができ、コンピュータの処理負担が増加することを抑制することができる。
【００３５】
尚、本実施の形態では、浄化対象物質の濃度を濃度センサによって取得したが、これらの濃度は、実験等により別途作成した運転状態に対応したデータベースを用いて取得することとしてもよい。
【００３６】
尚、上述した実施の形態においては、ＥＣＵが、上記ステップ１２０の処理を実行することにより前記第１の発明における「排ガス情報取得手段」が、上記ステップ１４０の処理を実行することにより前記第１の発明における「ガス移送由来温度演算手段」が、上記ステップ１５０の処理を実行することにより前記第１の発明における「熱伝達由来温度演算手段」が、上記ステップ１６０の処理を実行することにより前記第１の発明における「熱伝導由来温度演算手段」が、上記ステップ１７０の処理を実行することにより前記第１の発明における「化学反応熱演算手段」が、上記ステップ１８０の処理を実行することにより前記第１の発明における「反応熱由来温度演算手段」が、上記ステップ１９０の処理を実行することにより前記第１の発明における「触媒温度取得手段」が、それぞれ実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】触媒壁で実際に起こりうる熱移動を考慮した触媒温度推定モデルである。
【図２】本実施形態においてＥＣＵが実行する触媒温度推定ルーチンを説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
１０    触媒
１２    触媒壁
【図１】
2010096134.tif 000003
【図２】
2010096134.tif 000004