(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関排気を導入し排気中の所定成分を浄化する排気浄化触媒を介装した排気通路と、
前記排気通路から前記排気浄化触媒の上流側で分岐し前記排気浄化触媒の下流側で再び前記排気通路に合流するバイパス通路と、
排気の流路を前記排気通路と前記バイパス通路との間で切り換え可能な流路切換手段と、
機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
所定の定常運転状態を検出する定常運転状態検出手段と、
前記排気浄化触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、
前記触媒温度が所定に収束したことを検出する収束状態検出手段と、
前記触媒温度検出手段により検出された触媒温度に基づいて、排気の流路を前記排気通路側から前記バイパス通路側に前記流路切換手段を介して切り換え制御する第１流路切換制御手段と、
排気の流路が前記排気通路側に切り換えられている状態において、所定の定常運転状態で触媒温度が所定に収束したときに、機関の運転状態に応じて所定に割り付けられた運転領域の該当領域を、前記運転状態検出手段により検出された運転状態に基づいて検出し、該当領域毎に、触媒の収束温度を更新記憶する更新記憶手段と、
前記触媒温度検出手段により検出された触媒温度と、前記更新記憶手段に記憶されている触媒の収束温度と、に基づいて、排気の流路を前記バイパス通路側から前記排気通路側に前記流路切換手段を介して切り換え制御する第２流路切換制御手段と、
を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記第１流路切換制御手段が、前記触媒温度検出手段により検出された触媒温度が所定値以上となったときに、排気の流路を前記排気通路側から前記バイパス通路側に前記流路切換手段を介して切り換え制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記第２流路切換制御手段が、前記触媒温度検出手段により検出された触媒温度と前記更新記憶手段に記憶されている触媒の収束温度とが共に所定値未満となったときに、排気の流路を前記バイパス通路側から前記排気通路側に前記流路切換手段を介して切り換え制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記定常運転状態検出手段が、前記運転状態検出手段により検出された運転状態の変化度合いに基づいて、所定の定常運転状態を検出することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記収束状態検出手段が、前記触媒温度検出手段により検出された触媒温度の変化度合いに基づいて、前記触媒温度が所定に収束したことを検出することを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記流路切換手段が、前記排気浄化触媒の上流側に設けられたことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記触媒温度検出手段が、排気浄化触媒の温度を直接検出することを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記触媒温度検出手段が、機関運転状態と前記流路切換手段の切換状態と基づいて、触媒温度を推定検出することを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
前記推定検出が、機関運転状態と前記流路切換手段の切換状態と基づいて予め設定記憶されている触媒の収束温度に基づいて行なわれることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
車両の走行状態を検出する車両走行状態検出手段を備え、
前記触媒温度検出手段が、前記車両走行状態検出手段により検出された走行状態に基づいて、前記推定検出された触媒温度を補正することを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１１】
前記触媒温度検出手段が、前記推定検出された触媒温度に１次遅れ処理を行なわせ、当該１次遅れ処理後の触媒温度を、最終的な触媒温度として推定検出することを特徴とする請求項８〜請求項１０の何れか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１２】
機関排気を導入し排気中の所定成分を浄化する排気浄化触媒を介装した排気通路と、前記排気通路から前記排気浄化触媒の上流側で分岐し前記排気浄化触媒の下流側で再び前記排気通路に合流するバイパス通路と、の間で、排気の流路を切り換えられるように構成された内燃機関の排気浄化装置において、
排気の流路が前記排気通路側に切り換えられている状態において、所定の定常運転状態で触媒温度が所定に収束したときに、機関の運転状態に応じて所定に割り付けられた運転領域の該当領域毎に、触媒温度の収束温度を更新記憶させると共に、検出或いは推定される触媒温度に基づいて、排気の流路を前記排気通路側から前記バイパス通路側に切り換えるようにする一方、
排気の流路が前記バイパス通路側に切り換えられている状態においては、検出或いは推定される触媒温度と、前記記憶した触媒の収束温度と、に基づいて、排気の流路を前記バイパス通路側から前記排気通路側に切り換えるようにしたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。詳しくは、排気浄化触媒を介装する排気通路と、前記排気浄化触媒をバイパスするバイパス通路と、を設け、流路切換手段を介して排気の流路を切り換えられるようにした排気浄化装置の改良技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関の排気浄化装置としては、例えば特開昭５７−２１０１１６号公報に開示されるようなものがある。
この装置では、排気マニホールドの集合部分下流側近傍に配設される先頭触媒の排気温度をセンサにより検出し、その温度が所定値を越えた場合に、前記先頭触媒をバイパスするバイパス通路側に排気の流路をバイパス弁を介して切り換えるようにして、先頭触媒への排気の流入を制限し、先頭触媒の排気熱による熱劣化を防止するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開昭５７−２１０１１６号公報等に開示されるものでは、先頭触媒に流入する排気の温度を検出し、これが著しく熱劣化を促進させることが予想される温度以上となったらバイパス弁（以下、流入制御弁、流路切換手段とも言う）を切り換える構成となっているため、運転領域の違い等によって空燃比が異なった場合に触媒反応熱の発生特性が相違したり排気流速が異なった場合に熱伝達係数が相違したり、或いは触媒の熱容量によって温度の変化特性が相違すること等が考慮されていなかった。
【０００４】
このため、触媒入口部における排気の温度と、実際の触媒の温度とが必ずしも一致しないために、先頭触媒の熱劣化を精度良く防止することができないという惧れがあった。即ち、触媒の熱劣化は、触媒に担持され触媒作用を持つ貴金属の酸化反応温度に相関があるので、触媒の熱劣化を抑制するための物理変数として、前述したような運転領域差による影響をすべて含んだ触媒ベッド温度（実際の触媒の温度）を用いるようにするのが妥当である。
【０００５】
従って、判定用温度の検出対象を「触媒入口部における排気温度」から「触媒ベッド温度（換言すれば、実際の触媒温度）」に変更し、この検出結果に基づいて前記バイパス弁の切換制御を行なうようにすれば、従来に増して高精度に触媒の熱劣化を防止することができることは容易に案出される。
しかし、上記方法においても、更に他の問題が残されている（図１４参照）。
【０００６】
即ち、図１４の運転領域ＩＩにおいては、バイパス弁（流入制御弁）の状態により触媒ベッド温度は大きくかけ離れた２値を取る。これは、先頭触媒の伝熱形態が大きく変わるためで、排気が流入している場合は排気からの伝熱に加えて触媒反応による熱量で温度が支配される一方、排気が遮断されている場合は主にバイパス通路壁面からの伝熱が温度を支配するためである。
【０００７】
これにより、排気が触媒に流入している場合（流入制御弁を開弁した状態）において触媒ベッド温度が保護温度しきい値Ｉを越えると、流入制御弁が閉弁され排気がバイパス通路側を流れるようになって排気の触媒への流入が制限され、触媒ベッド温度（検出温度）が低下することになるが、今度は、保護温度解除しきい値ＩＩを下回ることになるため、流入制御弁による触媒保護の必要がないと判定され流入制御弁を開弁してしまうことになる。これにより、再び触媒へ排気が流入するようになるので、触媒ベッド温度は再び上昇するので、流入制御弁の開閉切換制御は、所定の周期で開閉を繰り返す所謂発散（ハンチング）状態に陥ってしまい、例えば異音や流入制御弁の故障、或いは温度振幅により触媒の熱疲労が増大する等の問題が発生し易くなる惧れがある。
【０００８】
そこで、この発散（ハンチング）状態を抑制するために、図１４に示すように、保護温度解除しきい値ＩＩを、しきい値ＩＩＩ  のレベルに下げ、流入制御弁の切り換え判定に比較的大きなヒステリシスを設けるようにすることも考えられるが、かかる場合には、一旦、運転領域ＩＩで触媒への排気の制限の必要ありと判定され流入制御弁を閉じてしまうと、運転領域Ｉへ運転状態が移行したような場合には、再度流入制御弁を開いて排気を触媒へ流入させることができるようになるまでに比較的長時間を必要とすることになる。この遅れ期間内は、先頭触媒による排気浄化が期待できないので、排気有害成分の排出を良好に抑えるためには、先頭触媒の下流側に配設される主触媒の排気浄化能力を増大させておく必要があり、主触媒の貴金属量（容量）を増大させる等の措置が要求され、以って重量・コストの増大等を招く惧れがある。なお、かかる制御ハンチングの問題は、従来のように触媒へ流入する排気の温度に基づいて流入制御弁の開閉切換制御を行なうようにした場合においても同様に発生する惧れがある。
【０００９】
また、先に述べた触媒反応熱量が運転領域で異なるために、切り換え判定のヒステリシスを運転領域毎に異ならせて持たざるを得ず、これを記憶するためにＲＯＭ領域の拡大や、ヒステリシスを各運転領域毎に最適にきめ細かく設定しなければならないという煩雑な作業等が必要となる等の惧れがある。
更に、従来のように触媒へ流入する排気の温度に基づいて流入制御弁の開閉切換制御を行なうようにしたものでは、先頭触媒の熱以外による劣化、例えば硫黄等による被毒劣化等により先頭触媒の反応熱量が変わると、触媒保護のための正確な流入制御弁の切り換え制御が行なえなくなると言う惧れもある。
【００１０】
ところで、特開平６−１０６５６号公報には、先頭触媒の温度を運転状態に基づいて推定し、先頭触媒の保護が必要なときに、バイパス弁により先頭触媒への排気の流入を制限しようとしたものが開示されているが、このものでも、推定温度と実温度との誤差等が大きかったり、また、上述したようなハンチング発生の問題、ハンチング防止のためにヒステリシスを大きくした場合の切換遅れ期間増大に伴う排気浄化特性の問題、ＲＯＭ領域やヒステリシスの設定の煩雑さの問題、更には被毒劣化等による切換制御の精度低下等の問題等を解決できるものではない。
【００１１】
本発明は、このような従来の実情に鑑みなされたもので、流路切換手段を介して排気の流路を切り換えて触媒への排気の流入を制限することで触媒温度を制御して触媒の保護等を行なうようにした内燃機関の排気浄化装置において、実際の触媒温度に基づいて流路切換手段を切換制御することで、より一層、触媒保護のための流路切換手段の切換制御の高精度化を図れるようにすることを目的とし、更に、効果的に前記流路切換手段の切換制御ハンチングを防止することで、以って制御ハンチングに伴う異音，故障等を抑制でき商品性，耐久性等を向上できると共に、延いては触媒の持つ排気浄化性能を最大限発揮させることができるようにした内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に記載の発明にかかる内燃機関の排気浄化装置は、図１に示すように、
機関排気を導入し排気中の所定成分を浄化する排気浄化触媒を介装した排気通路と、
前記排気通路から前記排気浄化触媒の上流側で分岐し前記排気浄化触媒の下流側で再び前記排気通路に合流するバイパス通路と、
排気の流路を前記排気通路と前記バイパス通路との間で切り換え可能な流路切換手段と、
機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
所定の定常運転状態を検出する定常運転状態検出手段と、
前記排気浄化触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、
前記触媒温度が所定に収束したことを検出する収束状態検出手段と、
前記触媒温度検出手段により検出された触媒温度に基づいて、排気の流路を前記排気通路側から前記バイパス通路側に前記流路切換手段を介して切り換え制御する第１流路切換制御手段と、
排気の流路が前記排気通路側に切り換えられている状態において、所定の定常運転状態で触媒温度が所定に収束したときに、機関の運転状態に応じて所定に割り付けられた運転領域の該当領域を、前記運転状態検出手段により検出された運転状態に基づいて検出し、該当領域毎に、触媒の収束温度を更新記憶する更新記憶手段と、
前記触媒温度検出手段により検出された触媒温度と、前記更新記憶手段に記憶されている触媒の収束温度と、に基づいて、排気の流路を前記バイパス通路側から前記排気通路側に前記流路切換手段を介して切り換え制御する第２流路切換制御手段と、
を含んで構成した。
【００１３】
上記構成によれば、まず、実際の排気浄化触媒の温度を検出（請求項８〜請求項１１に記載の発明によって、触媒温度を推定検出するようにしてもよい）する構成としたので、運転領域の違い等によって空燃比が異なった場合に触媒反応熱の発生特性が相違したり排気流速が異なった場合に熱伝達係数が相違したり、或いは触媒の熱容量によって温度の変化特性が相違しても、これらを全て含んだ実際の触媒の温度を検出することになるので、排気流路の切換制御を高精度化でき、以って触媒の熱劣化等を精度良く防止することができるようになる。
【００１４】
更に、
触媒温度を検出（或いは推定検出）し、
触媒使用時等には（触媒へ排気が流入するように流路切換手段が切り換えられている状態では）、触媒温度の収束温度を機関運転状態（運転領域）毎に記憶すると共に、検出（又は推定検出）された触媒温度が所定値（例えば触媒保護温度しきい値）を越えた場合には、触媒保護等のために、排気が触媒をバイパスするように流路切換手段を切り換えるようにする一方、
触媒保護時等には（排気が触媒をバイパスするように流路切換手段が切り換えられている状態では）、現在の運転状態に対応する触媒使用時に記憶した収束温度と実際に検出（又は推定検出）された触媒温度の両者が、所定値（例えば触媒保護温度解除しきい値）を下回った場合に限って、触媒に排気を流入させるように流路切換手段を切り換えるようにする。
【００１５】
これにより、例えば、触媒保護時において、例え検出（又は推定検出）される触媒温度のみが所定値（保護温度解除しきい値）を下回っても、現在の運転状態において触媒に排気を流入させた場合に収束するであろう触媒温度（収束温度）が所定値（保護温度解除しきい値）を下回らない限り流路切換手段を切り換えさせないので、必要以上に流路切換手段が切り換えられてしまって、流路切換制御が発散（ハンチング）してしまうという事態を回避できることとなる。
【００１６】
従って、制御ハンチングに伴う異音，故障等を抑制でき商品性，耐久性等を向上できると共に、延いては制御ハンチング抑制のためにヒステリシスを大きくとった場合のように触媒を有効に活用できなくなる事態も回避できるので延いては触媒の持つ排気浄化性能を最大限発揮させることが可能となる。
なお、検出（或いは推定検出）された触媒温度だけでなく、触媒の収束温度も流路切換手段の切り換え判定に用いるのは、以下の理由によるものである。
【００１７】
即ち、
触媒に排気を流入させた状態において最終的に触媒が安定する温度は記憶された収束温度であり、この記憶された現在の運転状態に対応する収束温度が、その運転状態において触媒へ排気を流入させた場合の所定値（触媒保護温度しきい値）を越えているにも拘わらず、
触媒へ排気を流入させないようにしている状態において、検出（或いは推定検出）される触媒温度が低下したことのみを条件に、直ちに流路切換手段を切り換えて触媒へ排気を流入させるようにしてしまうと、その後触媒温度が収束温度となると、必ず前記所定値を越えることになるので、（流路切換手段を切り換えずに元の状態に維持しておけば良かったのに）、再び流路切換手段を元の状態へ切り換える必要が生じる。これでは、制御ハンチングを従来同様に抑制できないことになる。
【００１８】
そこで、検出（或いは推定検出される）触媒温度と、触媒の収束温度と、に基づいて、流路切換手段をバイパス通路側から排気通路側へ切り換え制御させるようにすれば、例えば、流路切換手段を触媒へ排気を流入させない状態から流入させる状態へ切換制御する条件として、記憶されている収束温度が所定値（触媒保護温度しきい値）より低いことを付加しておけば、検出（或いは推定検出）温度が低下した際に、流路切換手段を排気を触媒へ流入させるように切り換えても、その後触媒温度は収束温度となっても必ず所定値（保護温度しきい値）より低い値となるので、運転状態等が変化しない限り、再び流路切換手段を触媒へ排気を流入させない状態へ戻す必要がないので、必要以上に流路切換手段が切り換えられる事態を回避することができることとなり、以って制御ハンチングを確実に防止することができるようになるのである。
【００１９】
請求項２に記載の発明では、前記第１流路切換制御手段を、前記触媒温度検出手段により検出された触媒温度が所定値以上となったときに、排気の流路を前記排気通路側から前記バイパス通路側に前記流路切換手段を介して切り換え制御するように構成した。
これにより、実際の排気浄化触媒の温度が、所定以上に高温となるのが抑制されるので、排気浄化触媒の保護が確実に図られることとなる。
【００２０】
請求項３に記載の発明では、前記第２流路切換制御手段を、前記触媒温度検出手段により検出された触媒温度と前記更新記憶手段に記憶されている触媒の収束温度とが共に所定値未満となったときに、排気の流路を前記バイパス通路側から前記排気通路側に前記流路切換手段を介して切り換え制御するように構成した。これにより、前述したように、必要以上に流路切換手段が頻繁に切り換えられる事態を回避することができるので、以って制御ハンチングを確実に防止することができるようになる。
【００２１】
請求項４に記載の発明では、前記定常運転状態検出手段を、前記運転状態検出手段により検出された運転状態の変化度合いに基づいて、所定の定常運転状態を検出するように構成した。請求項５に記載の発明では、前記収束状態検出手段を、前記触媒温度検出手段により検出された触媒温度の変化度合いに基づいて、前記触媒温度が所定に収束したことを検出するように構成した。
【００２２】
これらによって、比較的簡単かつ高精度に、運転状態の定常状態、触媒温度が収束したか否かを検出することができることとなる。
請求項６に記載の発明では、前記流路切換手段を、前記排気浄化触媒の上流側に設けるようにした。これにより、排気の流路をバイパス通路側へ切り換えている際に、排気が排気浄化触媒へ流入することを確実に防止できるので、排気の流入に伴う触媒温度の不必要な上昇を防止できると共に、後述する触媒温度の推定検出におけるその推定検出精度を向上させることができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明では、前記触媒温度検出手段を、排気浄化触媒の温度を直接検出する構成とした。これにより、比較的簡単な構成で安価かつ高精度に実際の触媒温度を検出することが可能となる。
請求項８に記載の発明では、前記触媒温度検出手段を、機関運転状態と前記流路切換手段の切換状態と基づいて、触媒温度を推定検出する構成とした。これにより、既存の各種センサ等を活用できるので、別個新たに触媒温度センサを設ける必要がなく、比較的簡単な構成で安価かつ高精度に、排気流路が排気通路側に切り換えられているときは勿論、排気流路がバイパス通路側に切り換えられているときにも、触媒温度を推定検出することが可能となる。
【００２４】
請求項９に記載の発明では、前記推定検出を、機関運転状態と前記流路切換手段の切換状態とに基づいて予め設定記憶されている触媒の収束温度に基づいて行なわせるようにした。即ち、前記予め設定記憶しておいた触媒の収束温度に対して、例えば車速や排気流速等に応じた補正を行なわせるようにすれば、初めから各種演算処理を行なって推定検出を行なわせるような場合に比較して、迅速かつ高精度に、実際の触媒温度を推定検出できることとなる。
【００２５】
請求項１０に記載の発明では、車両の走行状態を検出する車両走行状態検出手段を備えるようにすると共に、前記触媒温度検出手段が、前記車両走行状態検出手段により検出された走行状態に基づいて、前記推定検出された触媒温度を補正する構成とした。これにより、走行風等の影響をも考慮することができるので、より一層、触媒温度の推定検出精度を向上させることができることとなる。
【００２６】
請求項１１に記載の発明では、前記触媒温度検出手段を、前記推定検出された触媒温度に１次遅れ処理を行なわせ、当該１次遅れ処理後の触媒温度を、最終的な触媒温度として推定検出するように構成した。即ち、実際に触媒温度が推定検出された温度となるまでには、１次遅れがあるが、これを考慮することができるので、より一層触媒温度の推定検出精度を向上させることができることとなる。
【００２７】
請求項１２に記載の発明では、
機関排気を導入し排気中の所定成分を浄化する排気浄化触媒を介装した排気通路と、前記排気通路から前記排気浄化触媒の上流側で分岐し前記排気浄化触媒の下流側で再び前記排気通路に合流するバイパス通路と、の間で、排気の流路を切り換えられるように構成された内燃機関の排気浄化装置において、
排気の流路が前記排気通路側に切り換えられている状態において、所定の定常運転状態で触媒温度が所定に収束したときに、機関の運転状態に応じて所定に割り付けられた運転領域の該当領域毎に、触媒の収束温度を更新記憶させると共に、検出或いは推定検出される触媒温度に基づいて、排気の流路を前記排気通路側から前記バイパス通路側に切り換えるようにする一方、
排気の流路が前記バイパス通路側に切り換えられている状態においては、検出或いは推定検出される触媒温度と、前記記憶した触媒の収束温度と、に基づいて、排気の流路を前記バイパス通路側から前記排気通路側に切り換えるようにした。
【００２８】
当該構成によれば、請求項１に係る発明と同様の作用効果を奏することができるものである。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、実際の排気浄化触媒の温度を検出（請求項８〜請求項１１に記載の発明によって、触媒温度を推定検出するようにしてもよい）する構成としたので、運転領域の違い等によって空燃比が異なった場合に触媒反応熱の発生特性が相違したり排気流速が異なった場合に熱伝達係数が相違したり、或いは触媒の熱容量によって温度の変化特性が相違しても、これらを全て含んだ実際の触媒の温度を検出することになるので、排気流路の切換制御を高精度化でき、以って触媒の熱劣化等を精度良く防止することができる。
【００３０】
更に、触媒に排気を流入させている場合には、触媒の収束温度を運転状態（領域）毎に学習・記憶しながら、検出（或いは推定検出）される触媒温度に基づいて、例えば触媒の保護を必要とするまで、排気を触媒に流入させるように流路切換手段を実時間で制御し、一旦、検出（或いは推定検出）される触媒温度が高温となり流路切換手段によって触媒への排気の流入を制限した場合には、検出（或いは推定検出）される触媒温度が低下しても、機関の運転状態（領域）毎に記憶した前記収束温度が触媒保護を必要としない温度以下でない限り、流路切換手段を切り換えないように（排気の触媒への流入の制限を維持するように）したので、例えば、従来のように、検出（或いは推定検出）される触媒温度が低下したことのみを条件に流路切換手段を切換制御してしまい、その後、触媒温度が高温となり流路切換手段を再度切換制御させなければならなくなる事態（即ち、必要以上に頻繁な流路切換手段の切換制御）を回避することができるので、以って制御ハンチングを確実に抑制することができる。従って、制御ハンチングに伴う異音，故障等を抑制でき商品性，耐久性等を向上できると共に、延いてはヒステリシスを大きくとった場合のように触媒を有効に活用できなくなる事態も回避できるので触媒の持つ排気浄化性能を最大限発揮させることが可能となる。
【００３１】
即ち、触媒劣化の主要因である触媒温度に基づきつつも、安定した流路切換手段の切換制御状態が得られるので、触媒の熱劣化等を抑制しながら触媒を最大限に有効活用できることとなるので、排気有害成分を効率良く低減することが可能となる。
請求項２に記載の発明によれば、実際の排気浄化触媒の温度が、所定以上に高温となるのが確実に抑制されるので、排気浄化触媒の保護を確実に図ることができる。
【００３２】
請求項３に記載の発明によれば、必要以上に流路切換手段が頻繁に切り換えられる事態を回避することができるので、以って制御ハンチングを確実に防止することができる。
請求項４，請求項５に記載の発明によれば、比較的簡単かつ高精度に、運転状態の定常状態、触媒温度が収束したか否かを検出することができる。
【００３３】
請求項６に記載の発明によれば、排気の流路をバイパス通路側へ切り換えている際に、排気が排気浄化触媒へ流入することを確実に防止できるので、排気の流入に伴う触媒温度の不必要な上昇を防止できると共に、後述する触媒温度の推定検出におけるその推定検出精度を向上させることができる。
請求項７に記載の発明によれば、比較的簡単な構成で安価かつ高精度に実際の触媒温度を検出することが可能となる。
【００３４】
請求項８に記載の発明によれば、別個新たに触媒温度センサを設ける必要がなく、比較的簡単な構成で安価かつ高精度に、排気流路が排気通路側に切り換えられているときは勿論、排気流路がバイパス通路側に切り換えられているときにも、触媒温度を推定検出することが可能となる。
請求項９に記載の発明によれば、前記予め設定記憶しておいた触媒の収束温度に対して、例えば車速や排気流速等に応じた補正を行なわせるようにすれば、初めから各種演算処理を行なって推定検出を行なわせるような場合に比較して、迅速かつ高精度に、実際の触媒温度を推定検出することができる。
【００３５】
請求項１０に記載の発明によれば、車両の走行状態、例えば走行風等の影響をも考慮することができるので、より一層、触媒温度の推定検出精度を向上させることができる。
請求項１１に記載の発明によれば、実際に触媒温度が推定検出された温度となるまでには、１次遅れがあるが、これを考慮することができるので、より一層触媒温度の推定検出精度を向上させることができる。
【００３６】
請求項１２に記載の発明によれば、請求項１に係る発明と同様の作用効果を奏することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を添付の図面を参照して説明する。
本発明の第１の実施の形態の全体構成を示す図２において、機関１の吸気通路には吸入空気流量Ｑａを検出するエアフローメータ２及びアクセルペダルと連動して吸入空気流量Ｑａを制御するスロットル弁が設けられると共に、当該スロットル弁の開度ＴＶＯを検出するためのスロットル弁開度センサ３が設けられている。
【００３８】
そして、吸気通路の下流側マニホールド部分には燃料噴射弁７が設けられる。また、機関１のクランクシャフトやカムシャフトの回転と同期して所定角度毎にパルス信号を発生させてクランク位置や機関回転速度Ｎｅを検出するクランク角センサ４が設けられると共に、機関１の冷却ジャケット内の冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ５が設けられている。
【００３９】
一方、排気通路１Ａにはマニホールド集合部近傍に、排気中の酸素濃度に比例した検出値から空燃比を検出する空燃比センサ６が設けられるようになっている。
なお、前述したエアフローメータ２，スロットル弁開度センサ３，クランク角センサ４，水温センサ５，空燃比センサ６等が、本発明に係る運転状態検出手段を構成する。
【００４０】
また、前記空燃比センサ６の下流側の排気通路１Ａには、先頭触媒８（例えば、三元触媒，リーンＮＯｘ触媒，酸化触媒等であって良い）が介装されると共に、この先頭触媒８と並列にバイパス通路９が設けられている。先頭触媒８或いはバイパス通路９を通過した排気は、その後、主触媒１３（例えば、三元触媒，リーンＮＯｘ触媒，酸化触媒等であって良い）に流入されるようになっている。
【００４１】
なお、前記先頭触媒８のベッド温度（換言すれば、実際の触媒温度）を検出するための触媒ベッド温度センサ１０が設けられている。
上記各センサの検出信号は、後述するコントロールユニット２０へ入力されるようになっている。
なお、先頭触媒８の高負荷・高回転運転状態等における高熱による破損・劣化等を防止するために、機関１からの排気の前記触媒８側への流入と前記バイパス通路９側への流入とを同時に制御できるバタフライバルブ式の流入制御弁（バイパス弁）１１が、触媒８の入口側上流部に設けられていると共に、これを駆動するためのアクチュエータとして流入制御弁駆動装置１２が設けられている。ただし、流入制御弁１１は、バタフライバルブ式のものに限定されるものではなく、他の方式（例えば、シャッター式等）のものであっても構わない。また、触媒８側への流入と前記バイパス通路９側への流入とを、別個独立した弁で制御することも可能で、この場合には、バイパス通路９側への排気の流入を、バイパス通路９の出口側で制御するようにすることもできる。なお、前記流入制御弁１１や前記流入制御弁駆動装置１２が、本発明に係る流路切換手段に相当する。
【００４２】
ところで、コントロールユニット２０は、Ｉ／Ｏポート１６，ＣＰＵ１７，ＲＯＭ１８，ＲＡＭ１９，図示しないＡ／Ｄ変換器等を含んで構成されるマイクロコンピュータで、ＣＰＵ１７はＲＯＭ１８に書き込まれているプログラムに従ってＩ／Ｏポート１６を介して必要とする外部データを取り込んだり、またＲＡＭ１９との間でデータのやり取りを行いながら必要な処理値等を演算処理し、処理したデータに従ってＩ／Ｏポート１６から信号を出力する。
【００４３】
ＲＯＭ１８は、ＣＰＵ１７を制御するプログラムを格納しており、またＲＯＭ１８は演算に使用するデータをマップ等の形で記憶している。Ｉ／Ｏポート１６にはセンサ群からの検出信号が入力されると共に、Ｉ／Ｏポート１６からは燃料噴射或いは点火のための駆動信号が燃料噴射弁７やイグナイタ＆コイルユニット１５に出力される。また、同様に、Ｉ／Ｏポート１６からは前記流入制御弁１１を駆動する駆動信号が流入制御弁駆動装置１２へ出力される。
【００４４】
前記燃料噴射弁７は、例えばコントロールユニット２０において運転状態等に応じて演算された結果得られる入力パルス幅（噴射駆動パルス幅，即ち燃料供給量）に応じた燃料を機関に供給し、また、イグナイタ＆コイルユニット１５はパルス入力に応じた所定タイミングで点火栓１４を点火させることで、筒内に導入された混合気に着火する。
【００４５】
以下に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態では、先頭触媒８を使用（流入制御弁１１の開弁）時においては、触媒ベッド温度センサ１０により先頭触媒８のベッド温度を検出し、所定時間毎の機関の運転状態（例えば、回転速度や負荷など）と温度センサ１０の出力変化を検出する。この温度センサ１０の出力の変化量が、設定値以下であれば、触媒温度はその運転状態において収束したと判断して、予め区分された運転状態毎に現在のセンサ検出温度を定常収束温度として記憶する。また、これと併行して、温度センサ１０により検出された検出ベッド温度が、設定された保護温度しきい値を越えた場合には先頭触媒８をバイパスするように流入制御弁を切り換え制御（流入制御弁１１を閉弁）するようになっている。
【００４６】
一方、先頭触媒８の保護（流入制御弁閉）時には、現在機関が運転されている運転状態において、前記定常運転時に記憶された定常収束温度と、温度センサ１０により検出された検出ベッド温度と、の両者が、保護温度しきい値を下回ったら流入制御弁１１を開に切り換えるようになっている。
ここで、本発明に係る定常運転状態検出手段、収束状態検出手段、第１流路切換制御手段、更新記憶手段、第２流路切換制御手段としての機能を図３，図４のフローチャートに示すようにソフトウェア的に備えるコントロールユニット２０が行なう具体的な流入制御弁切換制御（触媒保護制御）について、図６のタイムチャートを参照しつつ、図３，図４のフローチャートに従って説明する。なお、図３，図４に示されるフローチャートは、単位時間（例えば１０ｍｓｅｃ）毎に呼び出され処理を必要に応じて行なう。
【００４７】
即ち、
ステップ（図にはＳｔｅｐ  と記してある。以下、同様）１では、機関回転速度Ｎｅと機関負荷Ｔｐ（基本燃料供給量，吸入空気流量，スロットル弁開度等）と、触媒ベッド温度センサ１０により検出される触媒ベッド温度Ｔｂを読み込む。
ステップ２では、流入制御弁状態フラグＦＢＰＶＯが「１」であるか否かを判断する。ＦＢＰＶＯは、流入制御弁１１が触媒８に排気を流入させるように開弁している状態（以下、流入制御弁開弁状態とも言う）の場合は「１」が、排気が触媒８をバイパスするように流入制御弁１１が閉じられている状態（以下、流入制御弁閉弁状態）の場合は「０」がセットされるようになっている。
【００４８】
ＹＥＳであればステップ３へ進み、ＮＯであればステップ１０へ進む。
ステップ３では、Ｎｅ，Ｔｐ及びＴｂの１０ｍｓｅｃ毎の変化量ΔＮｅ，ΔＴｐ及びΔＴｂをそれぞれ計算する。計算は、以下に示す式による。
ΔＮｅ＝Ｎｅ−Ｎｅ０        ・・・・・▲１▼
ΔＴｐ＝Ｔｐ−Ｔｐ０        ・・・・・▲２▼
ΔＴｂ＝Ｔｂ−Ｔｂ０        ・・・・・▲３▼
ここで、Ｎｅ０  ；Ｎｅ前回値，Ｔｐ０  ；Ｔｐ前回値，Ｔｂ０  ；Ｔｂ前回値である。
【００４９】
更に、ステップ３の処理後、次回の計算に備えてステップ４で、Ｎｅ，Ｔｐ及びＴｂの現在値を、Ｎｅ０  ，Ｔｐ０  及びＴｂ０  にそれぞれ記憶する。
次のステップ５，ステップ６，ステップ７では、ステップ３で計算されたΔＮｅ，ΔＴｐ及びΔＴｂに基づいて機関運転状態が定常、且つ、触媒ベッド温度Ｔｂが平衡状態であることを判定する処理が行なわれる。
【００５０】
まず、ステップ５では、ΔＮｅと機関回転速度定常判定しきい値ＫＳＴＮＥと比較を行い、ΔＮｅ≧ＫＳＴＮＥであればステップ６へ進ませ、そうでなければステップ１２へ進ませる。
ステップ６では、ΔＴｐと機関負荷定常判定しきい値ＫＳＴＴＰと比較を行ない、ΔＴｐ≧ＫＳＴＴＰであればステップ７へ進ませ、そうでなければステップ１２へ進ませる。
【００５１】
ステップ７では、ΔＴｂと触媒ベッド温度定常判定しきい値ＫＳＴＴＢと比較を行い、ΔＴｂ≧ＫＳＴＴＢであればステップ８へ進ませ、そうでなければステップ１２へ進ませる。
ステップ８は、上記３つの定常判定を全て満足した場合で、この状態を所定時間経過したか否かを、定常ベッド温度学習タイマＴＭＴＢＬと、学習更新許可時間ＴＢＬＮＣＰと、の比較を行なって判定する。この比較結果が、ＴＭＴＢＬ≧ＴＢＬＮＣＰであった場合は、一定の機関運転状態で、且つ、触媒ベッド温度Ｔｂの定常状態が十分に継続したため学習記憶値として利用できると判定し、ステップ１０へ進み、現在のＴｂを定常時触媒ベッド温度学習マップＭＡＰＭＴＢに記憶した後、ステップ１２で定常ベッド温度学習タイマＴＭＴＢＬを「０」にクリアする。
【００５２】
前記定常時触媒ベッド温度学習マップＭＡＰＭＴＢは、図５に示されるように、機関回転速度Ｎｅと機関負荷Ｔｐを軸として予め設定された格子によって領域が区分されており、先に読み込んだＮｅ，Ｔｐに従ってＴｂを所定の領域毎に記憶するようになっている。また、当該ＭＡＰＭＴＢは、機関停止時にはイグニションスイッチと無関係に電源が供給されるバックアップメモリに転送されるようになっており、電源投入毎に再学習する必要のないものである。
【００５３】
なお、万一、バッテリの交換等によってバックアップメモリの内容が破壊されたとしても、電源投入時の初期化ルーチンでチェックされ、ＭＡＰＭＴＢの全領域は「０」にクリアされるようになっている。従って、機関運転状態が定常であっても、触媒ベッド温度Ｔｂが収束を迎える前に保護温度を越える領域については、学習が進行しないため「０」が記憶され続けることになる。
【００５４】
ところで、ステップ８の比較結果が、ＴＭＴＢＬ＜ＴＢＬＮＣＰであった場合には、ステップ９へ進み、ＴＭＴＢＬをインクリメントして、ＴＭＴＢＬ≧ＴＢＬＮＣＰとなるまで待つこととなる。
次に、ステップ１４で、Ｔｂと触媒保護温度しきい値ＫＢＰＣＬ（図６のしきい値Ｉが相当する）とを比較し、Ｔｂ≧ＫＢＰＣＬであった場合には、ステップ１７において流入制御弁１１の閉弁駆動を行なった（排気を触媒８へ流入させないようにした）後に、ステップ１８でＦＢＰＶＯを「０」にクリアして、このサブルーチンから抜ける。
【００５５】
一方、ステップ１４で「Ｔｂ＜ＫＢＰＣＬ」であったら、触媒温度が低く触媒保護の必要はないとして、流入制御弁１１を開弁維持すべく、ステップ１７及びステップ１８の処理を飛ばして、このサブルーチンから抜ける。
ところで、ステップ２で、ＦＢＰＶＯ＝０、即ち、流入制御弁１１が閉弁（排気を触媒８に流入しない状態）であった場合には、
まず、
ステップ１１で、Ｎｅ，Ｔｐに基づいてＭＡＰＭＴＢから定常ベッド温度学習値ＭＴｂを検索する。
【００５６】
次に、ステップ１３で、ＭＴｂの内容が「０」であるか否かを判断し、「０」であった場合は学習未完了領域又は前述したように定常における収束ベッド温度が触媒保護温度しきい値を越える領域であるとして、触媒保護の必要があるとして流入制御弁１１を閉弁維持すべく、後述するステップ１５，１６，１９，２０の処理を飛ばして、このサブルーチンから抜ける。
【００５７】
ステップ１３で、ＭＴｂ≠「０」のときは、ステップ１５でＴｂと「ＫＢＰＣＬ−ＨＹＳ」とを比較する。ここで、ＨＹＳは、触媒保護解除のためのヒステリシスである。
ステップ１５で、Ｔｂ＜（ＫＢＰＣＬ−ＨＹＳ）と判断されたときは、次にステップ１６へ進み、ステップ１６では、ＭＴｂと（ＫＢＰＣＬ−ＨＹＳ）とを比較する。
【００５８】
一方、ステップ１５で、Ｔｂ≧（ＫＢＰＣＬ−ＨＹＳ）と判断されたときは、触媒保護の必要があるとして流入制御弁１１を閉弁維持すべく、ステップ１６，１９，２０を飛ばして、このサブルーチンから抜け出す。
そして、ステップ１６で、ＭＴｂ≧（ＫＢＰＣＬ−ＨＹＳ）と判断されたときにはステップ１９，２０を飛び越えて、不必要な流入制御弁１１の開弁状態への切換を禁止して制御ハンチングを抑制しつつ触媒保護を維持すべく、流入制御弁１１を閉弁維持して、このサブルーチンから抜け出す。
【００５９】
一方、ステップ１６で、ＭＴｂ＜（ＫＢＰＣＬ−ＨＹＳ）と判断されたときは、触媒ベッド温度Ｔｂが触媒保護解除しきい値（図６のしきい値ＩＩ）より低く、且つ、収束ベッド温度ＭＴｂも触媒保護解除しきい値（図６のしきい値ＩＩ）より低いので、真に触媒温度が低下し保護の必要がなくなると判断し、先頭触媒８の排気浄化性能を有効に活用すべく、ステップ１９へ進ませる。
【００６０】
ステップ１９では、流入制御弁１１を開弁駆動を行なった（排気を触媒８へ流入させるようにした）後に、ステップ２０でＦＢＰＶＯに「１」をセットし、このサブルーチンから抜ける。
このように、第１の実施形態によれば、触媒ベッド温度（実際の触媒温度）を検出するようにしたので、従来のように排気温度等から触媒温度を推定するものに比べ、先頭触媒８の保護を確実に行なわせることが可能となる。
【００６１】
また、流入制御弁１１を開弁している状態（触媒８に排気を流入している状態）では、この状態における定常運転時の収束ベッド温度ＭＴｂを運転状態別に学習して記憶すると共に、検出される触媒ベッド温度Ｔｂに基づいて流入制御弁１１の開閉切換を判断する一方、
流入制御弁１１が閉弁された状態（触媒８への排気の流入を制限している状態）では、検出される触媒ベッド温度Ｔｂと、流入制御弁１１を開弁状態としたときに収束する触媒８の温度（即ち、前記記憶した収束ベッド温度ＭＴｂ）と、の両方が、保護温度解除しきい値より低くならない限り、流入制御弁１１を開弁状態（触媒８に排気を流入させる状態）へ戻さないようにしたので、流入制御弁１１の切換制御の発散（ハンチング）を効果的に抑制しながら精密な触媒熱劣化の保護が可能となると共に、先頭触媒８を有効に活用することができるので、排気中の有害成分を効率良く浄化することが可能となる（図６参照）。
【００６２】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
第２の実施形態の全体構成は、図７に示すように、図２で示した第１の実施形態の全体構成に対し、本発明に係る車両走行状態検出手段としての車輪２１Ａの回転速度等を検出して車速ＶＳＰを検出する車速センサ２１（例えば、車両に通常備わる車速センサを活用することがきる）が利用される一方で、第１の実施形態で使用した触媒ベッド温度センサ１０を省略するようになっている。なお、その他の構成は、第１の実施形態と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００６３】
ここで、本発明に係る定常運転状態検出手段、収束状態検出手段、第１流路切換制御手段、更新記憶手段、第２流路切換制御手段としての機能を図８，図９のフローチャートに示すようにソフトウェア的に備える第２の実施形態のコントロールユニット２０が行なう流入制御弁切換制御（触媒保護制御）について、図８，図９のフローチャートに従って説明することにする。この図８，図９のフローチャートも、単位時間（例えば、１０ｍｓｅｃ）毎に呼び出され処理を必要に応じて行なうようになっている。
【００６４】
即ち、
ステップ１０１において、機関回転速度Ｎｅ，機関負荷Ｔｐ（基本燃料供給量，吸入空気流量，スロットル弁開度等）及び車速ＶＳＰを読み込む。
ステップ１０２では、ＮｅとＴｐを乗じて吸入空気流量Ｑａを演算する。なお、エアフローメータ２から検出される吸入空気流量Ｑａを用いるようにしてもよい。
【００６５】
ステップ１０３では、ステップ１０２で求められたＱａに基づいて熱伝達係数ＫＷＣＴ１を熱伝達係数テーブルＴＴＤＣＴから検索すると共に、ステップ１０１で検出されたＶＳＰとＱａの比（ＶＳＰ／Ｑａ）に基づいて走行風補正係数ＫＣＴＶＳＰを走行風補正係数テーブルＴＫＶＳＰから検索する。
ここで、熱伝達係数テーブルＴＴＤＣＴは、図１０に示すように、Ｑａが大きくなるほどＫＷＣＴ１は大きくなるように設定されている。なお、Ｑａが解れば熱伝達係数に相関する排気流速が解るので、この排気流速が大きくなるほどＫＷＣＴ１が大きくなるように設定されたテーブルを用いて、ＫＷＣＴ１を求めるようにすることもできる。
【００６６】
また、走行風補正係数テーブルＴＫＶＳＰは、図１１に示すように、ＶＳＰ／Ｑａが大きくなるとＫＣＴＶＳＰは小さくなるように設定される。
次に、ステップ１０４において、流入制御弁状態フラグＦＢＰＶＯが「１」であるか否かを判定する。ＦＢＰＶＯは、流入制御弁１１が触媒８に排気を流入させるように開弁している状態の場合は「１」が、排気が触媒８をバイパスするように流入制御弁１１が閉じられている状態の場合は「０」がセットされるようになっている。
【００６７】
この結果、「ＦＢＰＶＯ＝１」であった場合には、ステップ１０５で、Ｎｅ，Ｔｐに基づいて、推定触媒定常収束温度ＴＥＸＳＴを、流入制御弁開弁時定常収束温度マップＭＴＥＸ１から検索する。
一方、ステップ１０４で「ＦＢＰＶＯ＝０」であった場合は、ステップ１０６で、推定触媒定常収束温度ＴＥＸＳＴを、流入制御弁閉弁時定常収束温度マップＭＴＥＸ２から検索する。
【００６８】
前記ＭＴＥＸ１，ＭＴＥＸ２は、図１２及び図１３に示されるように、予め実験等により求められた定常時における触媒ベッド温度の収束温度が記憶されている。
次に、ステップ１０７において、先にステップ１０３で求めたＫＣＴＶＳＰと、ステップ１０５又はステップ１０６で求めたＴＥＸＳＴを乗じてこれをＴＥＸＳＴとして記憶する。また、同時に、後処理のために、ＫＷＣＴ１に熱伝達−伝導変換係数ＫＫＷＣＴを乗じて熱伝導係数ＫＷＣＴ２を計算し、触媒温度推定演算の準備を完了する。
【００６９】
ステップ１０８では、熱伝達による触媒温度項ＴＥＸＢ１及び熱伝導による触媒温度項ＴＥＸＢ２をそれぞれ計算する。演算式は下式による。
ＴＥＸＢ１＝（１−ＫＷＣＴ１）×ＴＥＸＢ１＋ＫＷＣＴ１×ＴＥＸＳＴ    ・・・・▲４▼
ＴＥＸＢ２＝（１−ＫＷＣＴ２）×ＴＥＸＢ２＋ＫＷＣＴ２×ＴＥＸＳＴ    ・・・・▲５▼
そして、ステップ１０９では、上記の計算によって求められたそれぞれの推定温度に基づいて、推定触媒ベッド温度ＴＭＰＣＡＴを計算する。計算式は下式による。なお、ＫＡＰＰＡ  は、「熱伝達・伝導比率」である。
【００７０】
ＴＭＰＣＡＴ＝ＴＥＸＢ１  ×ＫＡＰＰＡ  ＋  ＴＥＸＢ２×（１−ＫＡＰＰＡ  ）  ・・・・▲６▼
即ち、ステップ１０５〜ステップ１０９により、流入制御弁開弁時又は流入制御弁閉弁時における現在の運転状態での触媒ベッド温度（ＴＭＰＣＡＴ）を高精度に推定検出できることとなり、以って触媒ベッド温度センサ１０を省略できることとなるのである。
【００７１】
なお、前記熱伝達係数ＫＷＣＴ１，熱伝導係数ＫＷＣＴ２（厳密には熱伝達・伝導比率。比熱，断面積，密度，及び距離の項を含む）を介して、実際に触媒温度が推定検出された温度となるまでの１次遅れ（温度差や時間の項を含む）を考慮することができるので、より一層触媒温度の推定検出精度を向上させることができるようになっている。即ち、この一次遅れ処理によって、運転状態の履歴に依らず、時間軸に従って、任意の時点における温度推移の推定を正確に行うことができるようになっている。
【００７２】
次に、ステップ１１０において、ステップ１０４と同様に、ＦＢＰＶＯが「１」であるか否かを判断し、この結果が「１」であったらステップ１１３において、前述の推定触媒ベッド温度ＴＭＰＣＡＴが、触媒保護温度しきい値ＫＢＰＣＬ以上であるか否かを判断する。ここで、「ＴＭＰＣＡＴ≧ＫＢＰＣＬ」であったら、ステップ１１５において流入制御弁１１を閉弁駆動した（排気を触媒８に流入させないようにした）後に、次回の演算に備えてステップ１１７で、ＦＢＰＶＯを「０」にクリアして、このサブルーチンから抜ける。
【００７３】
一方、ステップ１１３で「ＴＭＰＣＡＴ＜ＫＢＰＣＬ」であったら、推定触媒ベッド温度が低く触媒保護の必要はないとして、流入制御弁１１を開弁維持すべく、ステップ１１５及びステップ１１７の処理を飛ばして、このサブルーチンから抜ける。
ところで、ステップ１１０でＦＢＰＶＯが「０」のときは、流入制御弁１１は閉弁状態であるので、ステップ１１１へ進み、ステップ１１１では、推定触媒ベッド温度ＴＭＰＣＡＴと触媒保護解除温度しきい値ＫＢＰＣＬＬとを比較する。
【００７４】
この結果が、「ＴＭＰＣＡＴ＜ＫＢＰＣＬＬ」であった場合は、次に、ステップ１１２でＮｅ，Ｔｐに基づいて流入制御弁１１を開弁したときの推定触媒定常収束温度ＴＣＡＴＰＬを、流入制御弁開弁時定常収束温度マップＭＴＥＸ１から検索する。
この後、ステップ１１４で、上記で求めたＴＣＡＴＰＬとＫＢＰＣＬＬとを比較し、この結果が「ＴＣＡＴＰＬ＜ＫＢＰＣＬＬ」であった場合は、推定触媒ベッド温度ＴＭＰＣＡＴが触媒保護解除しきい値より低く、且つ、推定触媒定常収束温度ＴＣＡＴＰＬも触媒保護解除しきい値より低いので、真に触媒温度が低下し保護の必要がなくなると判断し、先頭触媒８の排気浄化性能を有効に活用すべく、ステップ１１６において流入制御弁１１を開弁駆動した後に、次回の演算に備え、ステップ１１８でＦＢＰＶＯに「１」をセットして、このサブルーチンから抜ける。
【００７５】
一方、ステップ１１４で「ＴＣＡＴＰＬ≧ＫＢＰＣＬ」であったら、不必要な流入制御弁１１の開弁状態への切換を禁止して制御ハンチングを抑制しつつ触媒保護を維持すべく、流入制御弁１１を閉弁維持するように、ステップ１１６及びステップ１１８の処理を飛ばして、このサブルーチンから抜ける。
そして、ステップ１１１で「ＴＭＰＣＡＴ≧ＫＢＰＣＬＬ」であったら、触媒保護の必要があるとして流入制御弁１１を閉弁維持すべく、ステップ１１２，ステップ１１４，ステップ１１６，ステップ１１８を飛ばして、このサブルーチンから抜け出す。
【００７６】
このように、第２の実施形態によれば、触媒ベッド温度（実際の触媒温度）を推定検出するようにしたので、従来のように排気温度等から触媒温度を推定するものに比べ、先頭触媒８の保護を確実に行なわせることが可能となる。
また、触媒ベッド温度を機関運転状態に基づいて推定し、流入制御弁１１を開弁している状態（触媒８に排気を流入している状態）では、推定された触媒ベッド温度に基づいて流入制御弁１１の開閉切換を判断する一方、
流入制御弁１１が閉弁された状態（触媒８への排気の流入を制限している状態）では、推定された触媒ベッド温度と、流入制御弁１１を開弁状態としたときに収束するであろう触媒８の温度（即ち、推定触媒定常収束温度ＴＣＡＴＰＬ）と、の両方が、保護温度解除しきい値より低くならない限り、流入制御弁１１を開弁状態（触媒８に排気を流入させる状態）へ戻さないようにしたので、流入制御弁１１の切換制御の発散（ハンチング）を効果的に抑制できると共に、触媒温度を直接検出するセンサを排除しても精密な触媒熱劣化の保護が可能にでき、また先頭触媒８を有効に活用することができるので、排気中の有害成分を効率良く浄化することが可能となる（図６参照）。
【００７７】
そして、予め設定記憶しておいた定常収束温度から、触媒温度を推定検出するようにしているので、流入制御弁１１の閉弁時（排気を触媒へ流入させない状態）における触媒温度の推定も高精度なものとすることができると共に、第１の実施形態のように学習進行度に無関係に速やかに収束温度を得ることができる。従って、原価の上昇を伴うことなく、極めて高精度な流入制御弁の切換制御を実現することができる。
【００７８】
なお、本実施形態のように、触媒ベッド温度センサ１０を省略して推定するようにすれば、触媒ベッド温度センサ１０は触媒８に接触して或いは埋め込まれるので比較的高温となり易くセンサの特性劣化等により長期に亘って高精度な触媒保護制御が行なえなくなる惧れがあるが、これを抑制できるという利点がある。また、触媒ベッド温度センサ１０は、触媒８の局所的な温度を検出するので、例えば堆積物等の影響により局所的に温度が低下したり上昇したりして触媒温度の検出が誤ったものとなり、高精度な触媒保護制御が行なえなくなる惧れがあるが、触媒ベッド温度を推定する場合は、このような惧れを排除できるという利点がある。
【００７９】
ところで、上記各実施形態では、本発明に係る排気浄化触媒を、先頭触媒８として説明してきたが、排気の流路切り換え（例えば、触媒保護）が必要とされる触媒であれば、これに限られるものではないことは勿論である。また、ガソリン機関に限らず、他のディーゼル機関等の内燃機関にも本発明が適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に記載の発明に対応するブロック図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る全体構成図。
【図３】同上実施の形態の流入制御弁の切換制御を説明するフローチャート（その１）。
【図４】同上実施の形態の流入制御弁の切換制御を説明するフローチャート（その２）。
【図５】ＭＡＰＭＴＢの一例を示すマップ。
【図６】本発明の流入制御弁切換制御による作用効果を説明するタイムチャート。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る全体構成図。
【図８】同上実施の形態の流入制御弁の切換制御を説明するフローチャート（その１）。
【図９】同上実施の形態の流入制御弁の切換制御を説明するフローチャート（その２）。
【図１０】熱伝達係数テーブルＴＴＤＣＴの一例を示すテーブル（ＫＷＣＴ１の検索テーブル）。
【図１１】走行風補正係数テーブルＴＫＶＳＰの一例を示すテーブル（ＫＣＴＶＳＰの検索テーブル）。
【図１２】流入制御弁開弁時定常収束温度マップＭＴＥＸ１の一例を示すテーブル。
【図１３】流入制御弁閉弁時定常収束温度マップＭＴＥＸ２の一例を示すテーブル。
【図１４】従来装置における問題を説明するためのタイムチャート。
【符号の説明】
１  内燃機関
１Ａ  排気通路
２  エアフローメータ
３  スロットル弁開度センサ
４  クランク角センサ
５  水温センサ
６  空燃比センサ
８  先頭触媒
９  バイパス通路
１０  触媒ベッド温度センサ
１１  流入制御弁
１２  流入制御弁駆動装置
２０  コントロールユニット
２１  車速センサ
【図１】
0003550846.tif 000002
【図２】
0003550846.tif 000003
【図３】
0003550846.tif 000004
【図４】
0003550846.tif 000005
【図５】
0003550846.tif 000006
【図６】
0003550846.tif 000007
【図７】
0003550846.tif 000008
【図８】
0003550846.tif 000009
【図９】
0003550846.tif 000010
【図１０】
0003550846.tif 000011
【図１１】
0003550846.tif 000012
【図１２】
0003550846.tif 000013
【図１３】
0003550846.tif 000014
【図１４】
0003550846.tif 000015