(57)【要約】【課題】比較的簡素な手法を用いながらも高い精度で排気系の温度を推定することが出来るようにする。【解決手段】  エンジンの運転状態に応じて排気系の特定部の温度の定常値である定常温度ＴingasSTA，ＴtcsurfSTAを演算する定常温度演算手段114,134と、定常温度ＴingasSTA，ＴtcsurfSTAを用いた一次遅れ処理を行なうことで遅れ処理後温度ＴingasF，ＴtcsurfFを演算する一次遅れ処理手段115, 135と、遅れ処理後温度ＴingasF，ＴtcsurfFに基づいた加重平均化処理を行なうことで加重平均化処理後温度Ｔingas，Ｔtcsurf_waveを演算する加重平均処理部116, 138と、加重平均化処理後温度Ｔingas，Ｔtcsurf_waveに基づいてターボチャージャの特定部の温度の推定値である推定温度Ｔingas，Ｔtcsurfを演算する推定温度演算手段117, 137とを備えて構成する。【選択図】図１
2011117393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの運転状態に応じて、排気系に設けられたターボチャージャの特定部の温度の定常値である定常温度を演算する定常温度演算手段と、
該定常温度演算手段によって演算された該定常温度を用いた一次遅れ処理を行なうことで遅れ処理後温度を演算する一次遅れ処理手段と、
該一次遅れ処理手段により演算された該遅れ処理後温度を用いた加重平均化処理を行なうことで加重平均化処理後温度を演算する加重平均化処理手段と、
該加重平均化処理手段によって演算された該加重平均化処理後温度に基づいて該ターボチャージャの特定部の温度の推定値である推定温度を演算する推定温度演算手段と、
該推定温度演算手段により演算された推定温度に応じて該エンジンの運転パラメータを制御する運転パラメータ制御手段とを備える
ことを特徴とする、エンジンの制御装置。
【請求項２】
該推定温度演算手段は、
該加重平均化処理手段により演算された該加重平均化処理後温度を用いたさらなる一次遅れ処理を行なうことで該推定温度を演算する
ことを特徴とする、請求項１記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
該推定温度演算手段は、該ターボチャージャの該特定部の温度の推定値として、該ターボチャージャのハウジング温度の推定値を演算する
ことを特徴とする、請求項２記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
該推定温度演算手段は、該加重平均化処理手段によって演算された該加重平均化処理後温度を該ターボチャージャの入口温度と見なす
ことを特徴とする、請求項１、２又は３記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】
該運転パラメータ制御手段は、
該エンジンの運転パラメータとして該エンジンの燃料噴射量を制御するものであり、
推定温度演算手段により演算された該ターボチャージャの該特定部の温度の推定値が所定温度よりも高い場合は、該エンジンの燃料噴射量を増やすよう制御する
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項６】
該運転パラメータ制御手段は、
該エンジンの該運転パラメータとして該ターボチャージャの過給圧を制御するものであり、
推定温度演算手段により演算された該ターボチャージャの該特定部の温度の推定値が所定温度よりも高い場合は、該ターボチャージャの過給圧が低くなるよう制御する
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気系の温度推定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ターボチャージャや排ガス浄化触媒といった、エンジンの排気系のある特定の部分における温度を推定するための技術が開発されている。このような技術の一例を示す文献としては、以下の特許文献１が挙げられる。
もっとも、温度センサを用いるようにすれば、直接的な温度検出が可能だが、コストの増大を招いてしまい、また、温度センサを取り付けるための手間や時間もかかってしまう。また、排気系には温度センサを設けるスペースが不足している場合もある。
【０００３】
したがって、現実的には排気系の温度を推定するという手法が好ましい。
例えば、ターボチャージャの温度を正確に推定出来るとすれば、ターボチャージャ並びにターボチャージャよりも下流側の排気系部品が、過剰な熱により劣化したり損傷したりする事態を避けることが可能になる。
また、排ガス浄化触媒の温度を正確に推定出来るとすれば、排ガス浄化触媒の劣化や損傷を防ぐだけでなく、排ガス浄化触媒の浄化機能が好ましい状態になるように排ガス温度を制御することが可能となり、この結果、排ガス性能の向上に寄与することも出来る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許２５９１２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような排気系の温度推定を行なうには出来るだけ簡素な手法によることが望ましい。その理由の一つとしては、コストの増大がある。つまり、過度に複雑な手法による温度推定では、当該演算を行なうプログラムのデータを記憶するメモリ（例えば、ＲＯＭ(Read Only Memory)）の記憶容量を比較的多く占有することとなってしまう。しかしながら、メモリの価格は、一般的に、その容量が増大するに連れて高くなる傾向があり、このため、演算を簡略化し、演算プログラムのデータ量を小さくすることが好ましいのである。
【０００６】
一方で、簡素な手法により排気系の温度推定を行なったとしても、その推定結果の精度が低くなってしまっては、やはり、フィードバック制御自体の精度が低くなるという事態を生じさせてしまう。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、比較的簡素な手法を用いながらも高い精度で排気系の温度を推定することが出来る、排気系の温度推定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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の排気系の温度推定装置は、エンジンの運転状態に応じて、排気系に設けられたターボチャージャの特定部の温度の定常値である定常温度を演算する定常温度演算手段と、該定常温度演算手段によって演算された該定常温度を用いた一次遅れ処理を行なうことで遅れ処理後温度を演算する一次遅れ処理手段と、該一次遅れ処理手段により演算された該遅れ処理後温度を用いた加重平均化処理を行なうことで加重平均化処理後温度を演算する加重平均化処理手段と、該加重平均化処理手段によって演算された該加重平均化処理後温度に基づいて該ターボチャージャの特定部の温度の推定値である推定温度を演算する推定温度演算手段と、該推定温度演算手段により演算された推定温度に応じて該エンジンの運転パラメータを制御する運転パラメータ制御手段とを備えることを特徴としている。
【０００８】
また、該推定温度演算手段は、該加重平均化処理手段により演算された該加重平均化処理後温度を用いたさらなる一次遅れ処理を行なうことで該推定温度を演算することを特徴としている。
また、該推定温度演算手段は、該ターボチャージャの該特定部の温度の推定値として、該ターボチャージャのハウジング温度の推定値を演算することを特徴としている。
【０００９】
また、該推定温度演算手段は、該加重平均化処理手段によって演算された該加重平均化処理後温度を該ターボチャージャの入口温度と見なすことを特徴としている。
また、該運転パラメータ制御手段は、該エンジンの運転パラメータとして該エンジンの燃料噴射量を制御するものであり、推定温度演算手段により演算された該ターボチャージャの該特定部の温度の推定値が所定温度よりも高い場合は、該エンジンの燃料噴射量を増やすよう制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の排気系の温度推定装置によれば、比較的簡素な手法を用いながらも高い精度で排気系の温度を推定することが出来、より的確にターボチャージャ付きエンジンの運転を制御することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る排気系の温度推定装置の全体構成を示す、模式的なブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る排気系の温度推定装置において用いられる、定常マップを示す模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る排気系の温度推定装置において用いられる、遅れ処理係数マップを示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る排気系の温度推定装置において用いられる、加重係数マップを示す模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る排気系の温度推定装置の動作を示す、模式的なフローチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態に係る排気系の温度推定装置の動作を示す、模式的なタイムチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態に係る排気系の温度推定装置の動作を示す、詳細なタイムチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態に係る排気系の温度推定装置の全体構成を示す、模式的なブロック図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る排気系の温度推定装置において用いられる、定常温度マップを示す模式図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る排気系の温度推定装置において用いられる、第１一次処理係数マップを示す模式図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る排気系の温度推定装置において用いられる、加重係数マップを示す模式図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る排気系の温度推定装置において用いられる、第２一次処理係数マップを示す模式図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る排気系の温度推定装置の動作を示す、模式的なフローチャートである。
【図１４】本発明の第２実施形態に係る排気系の温度推定装置の動作を示す、模式的なタイムチャートである。
【図１５】本発明の第２実施形態に係る排気系の温度推定装置の動作を示す、詳細なタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１〜図６を用いて、本発明の第１実施形態について説明する。
車両１０にはターボチャージャ１１付きのガソリンエンジン１２が搭載されている。
このエンジン１２の吸気系１３には、エアフィルタ１４，ターボチャージャ１１のコンプレッサ１５，インタークーラ１６，スロットルバルブ１７および吸気マニホールド１８が設けられている。
【００１３】
また、このエンジン１２の排気系２１には、排気マニホールド２２，ターボチャージャ１１の排気タービン２３および浄化装置２４が設けられている。
エアフィルタ１４は、エンジン１２に導入される外気をろ過するものであって、吸気系１３の外気導入口２５の近傍に、着脱可能に設けられている。
ターボチャージャ１１のコンプレッサ１５は、エアフィルタ１４の下流側に設けられ、回転軸２６を介して排気タービン２３と接続され、この排気タービン２３とともに回転軸２６を中心に回転するようになっている。つまり、エンジン１２から排出された排ガスの流れを受けて回転する排気タービン２３とともにこのコンプレッサ１５は回転し、これにより、エンジン１２の吸気圧を高めることが出来るようになっている。
【００１４】
また、排気マニホールド２２の出口とターボチャージャ１１の入口（排ガス導入口）３３ａとは排気管３６ａにより接続されている。また、ターボチャージャ１１の出口（排ガス排出口）３３ｂと浄化装置３４とは排気管３６ｂにより接続されている。
そして、これらの排気管３６ａ，３６ｂの間はバイパス通路３４により接続されている。また、このバイパス通路３４にはウェストゲートバルブ３５が設けられている。このウェストゲートバルブ３５は、いずれも図示しない弁体と、この弁体を駆動するアクチュエータとを有しており、上流側の排気管３６ａからバイパス通路３４内に流入し、その後、下流側の排気管３６ｂへ流出する排ガス量を制御するものである。つまり、このウェストゲートバルブ３５の開度を増大させることで、バイパス通路３４中を流通する排ガス量を増大させ、ターボチャージャ１１の過給圧を低減することが出来るようになっている。なお、ウェストゲートバルブ３５の開度は、ＥＣＵ１１０からの指令を受けたアクチュエータにより変更されるようになっているが、この点についてはＥＣＵ１１０の説明の際に併せて説明する。
【００１５】
インタークーラ１６は、コンプレッサ１５の下流側に設けられた放熱器であって、コンプレッサ１５によって加圧された吸気の熱を大気に放出することで、吸気密度を向上させることが出来るようになっている。
スロットルバルブ１７は、インタークーラ１６の下流側に設けられたバタフライバルブであって、吸気マニホールド１８に供給される吸気の量を調整することが出来るようになっている。
【００１６】
吸気マニホールド１８は、スロットルバルブ１７の下流側に設けられた吸気管であって、スロットルバルブ１７を通過した吸気をエンジン１２の各シリンダ（図示略）の各吸気ポート（図示略）へ導くことが出来るようになっている。
排気マニホールド２２は、エンジン１２の各シリンダの各排気ポート（図示略）に接続された排気管であって、各排気ポートから排出された排ガスをターボチャージャ１１の排気タービン２３へ導くことが出来るようになっている。
【００１７】
ターボチャージャ１１の排気タービン２３は、排気マニホールド２２の下流側に設けられ、排気マニホールド２２から排出された排ガスによって回転するものである。なお、この排気タービン２３および上記のコンプレッサ１５はターボチャージャ１１のハウジング２７内に収容されている。
浄化装置２４は、ターボチャージャ１１の排気タービン２３の下流側に設けられ、排ガス中に含まれる、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）といった有害な物質を、窒素（Ｎ２），二酸化炭素（ＣＯ２）および水（Ｈ２Ｏ）といった無害な物質に化学変化させることで排ガスを浄化する、いわゆる三元触媒である。
【００１８】
また、吸気系１３において、エアフィルタ１４の下流側で且つコンプレッサ１５の上流側にはエアフローセンサ２８が設けられている。このエアフローセンサ２８は、エアフィルタ１４を通過した外気の量を吸気流量ＱINとして検出するものである。また、このエアフローセンサ２８は、後述するＥＣＵ(Electronic Control Unit)１１０と接続されており、検出結果ＱINがＥＣＵ１１０に入力されるようになっている。
【００１９】
また、スロットルバルブ１７近傍には、このスロットルバルブ１７の開度θTHを検出するスロットルバルブ開度センサ２９が設けられている。このスロットルバルブ開度センサ２９は、ＥＣＵ１１０と接続されており、検出結果θTHをこのＥＣＵ１１０に対して出力するようになっている。
また、吸気マニホールド１８には、ブースト圧センサ３１が設けられている。このブースト圧センサ３１は、コンプレッサ１５によって加圧された吸気圧、即ちブースト圧ＰTBを検出するものであって、検出結果ＰTBはＥＣＵ１１０に対して出力されるようになっている。
【００２０】
また、エンジン１２には、クランクシャフト（図示略）の角度θCLを検出するクランクシャフト角度センサ３２が設けられている。このクランクシャフト角度センサ３２は、ＥＣＵ１１０に接続されており、検出結果θCLをこのＥＣＵ１１０に対して出力するようになっている。
また、この車両１０には、吸気温度を検出する吸気温度センサ（図示略）が設けられている。また、この吸気温度センサも、ＥＣＵ１１０に接続されており、検出結果をこのＥＣＵ１１０に対して出力するようになっている。
【００２１】
そして、ＥＣＵ１１０は、いずれも図示しないメモリ，インターフェースおよびＣＰＵ(Central Processing Unit)を有する電子制御ユニットである。
このＥＣＵ１１０のメモリには、いずれもソフトウェアとして、エンジン回転速度演算部１１１，充填効率演算部（エンジン負荷演算手段）１１２，排ガス流量演算部（排ガス流量演算手段）１１３，定常温度演算部（基礎定常温度演算手段）１１４，一次遅れ処理部（一次遅れ処理手段）１１５，加重平均化処理部（加重平均化処理手段）１１６，推定温度演算部（推定温度演算手段）１１７およびエンジン制御部（エンジン制御手段）１１８が記録されている。
【００２２】
さらに、このＥＣＵ１１０のメモリには、定常温度マップ１１９，遅れ処理係数マップ１２０および加重平均係数マップ１２１も記録されている。
これらのうち、エンジン回転速度演算部１１１は、クランクシャフト角度センサ３２によって検出されたクランクシャフト角度θCLに基づいて、エンジンの回転速度ＮEを演算するものである。
【００２３】
充填効率演算部１１２は、エアフローセンサ２８によって検出された吸気流量ＱINと、ブースト圧センサ３１によって検出されたブースト圧ＰTBとに基づいて、エンジン１２の負荷を示すパラメータである充填効率ＥCを演算するものである。
排ガス流量演算部１１３は、エンジン回転速度演算部１１１によって演算されたエンジン１２の回転速度ＮEと、エアフローセンサ２８によって検出された吸気流量ＱINとに基づいて、エンジン１２の排ガス流量ＱEXを演算するものである。
【００２４】
具体的に、この排ガス流量演算部１１３は、以下の式（１）を用いて、排ガス流量ＱEXを演算するようになっている。
ＱEX＝ＶCYL × ＥV × ＮE ／ （２×６０）  ・・・（１）
この式（１）において、ＶCYLはエンジン１２の各シリンダ（図示略）の行程容積（いわゆる排気量），ＥVは各シリンダの体積効率，ＮEはエンジン回転速度演算部１１１によって演算されたエンジン１２の回転速度である。また、「２」はエンジン１２が４ストローク方式のエンジンであって、クランクシャフトが２回転する毎に排気行程が行なわれることに基づいた定数である。また、「６０」は、エンジン回転速度演算部１１１によって演算されたエンジン１２の回転速度ＮEの単位時間が分であった場合に、秒へ変換するための定数である。
【００２５】
なお、各シリンダの行程容積ＶCYLは、ＥＣＵ１１０のメモリに記録されている。また、各シリンダの体積効率ＥVは、充填効率演算部１１２によって演算された体積効率ＥCに対して、吸気温度センサ（図示略）によって検出された吸気温度と、エンジン１２が始動する前にブースト圧センサ３１によって検出された大気圧とに基づく補正を行なうことで、充填効率演算部１１２が演算するようになっている。
【００２６】
定常温度演算部１１４は、エンジン回転速度演算部１１１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部１１２によって演算された充填効率ＥCとに基づいて、ターボチャージャ１１の排ガス導入口（特定部）３３ａの温度の定常値である定常温度ＴingasSTAを周期的に演算するものである。
より具体的に、この定常温度演算部１１４は、エンジン回転速度演算部１１１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部１１２によって演算された充填効率ＥCとを、図２に示す定常温度マップ１１９に適用することで、定常温度ＴingasSTAを得るようになっている。なお、図２に示す符号ＴingasSTA1，ＴingasSTA2，ＴingasSTA3，ＴingasSTA4は、いずれも定常温度ＴingasSTAの具体的な温度を例示するものであって、以下の式（２）が成立する大小関係にある。
【００２７】
ＴingasSTA1＜ＴingasSTA2＜ＴingasSTA3＜ＴingasSTA4  ・・・（２）
つまり、エンジン回転速度ＮEが増大するに連れて増大し、且つ、充填効率ＥCが増大するに連れて増大する特性を有する定常温度ＴingasSTAが、この定常温度マップ１１９には規定されている。
一次遅れ処理部１１５は、定常温度演算部１１４によって演算された定常温度ＴingasSTAを用いた一次遅れ処理（第１一次遅れ処理）を行なうことで、遅れ処理後温度ＴingasFを演算するものである。
【００２８】
より具体的に、この一次遅れ１１５は、以下の式（３）を用いて、一次遅れ処理後温度ＴingasFを周期的に演算するようになっている。
ＴingasF(n)＝（１−Ｋ1）×ＴingasF(n-1)＋Ｋ1×ＴingasSTA(n)  ・・・（３）
この式（３）において、ＴingasF(n)は一次遅れ処理後温度ＴingasFの今回値であり、ＴingasF(n-1)は一次遅れ処理後温度ＴingasFの前回値である。また、ＴingasSTA(n)は、定常温度演算部１１４によって得られた定常温度ＴingasSTAの今回値であって、Ｋ1は一次遅れ処理係数である。
【００２９】
この一次遅れ処理係数Ｋ1は、一次遅れ処理部１１５が、排ガス流量演算部１１３によって演算された排ガス流量ＱEXを、図３に示す遅れ処理係数マップ１２０に適用することで、得られるようになっている。
加重平均化処理部１１６は、一次遅れ処理部１１５により演算された一次遅れ処理後温度ＴingasFを用いた加重平均化処理を行なうことで、以下の式（４）を用いて、周期的に加重平均後温度ＴingasWAVEを演算するものである。
【００３０】
ＴingasWAVE(n)＝（１−Ｋ2）×ＴingasSTA(n-1)＋Ｋ2×ＴingasF(n)  ・・・（４）
この式（４）において、ＴingasWAVE(n)は加重平均後温度ＴingasWAVEの今回値であり、ＴingasSTA(n-1)は定常温度ＴingasSTAの前回値である。また、ＴingasF(n)は、一次遅れ処理部１１５によって得られた一次遅れ処理後温度ＴingasFの今回値であって、Ｋ2は加重処理係数である。
【００３１】
この加重処理係数Ｋ2は、推定温度演算部１１７が、排ガス流量演算部１１３によって演算された排ガス流量ＱEXを、図４に示す加重平均係数マップ１２１に適用することで、得られるようになっている。
図３および図４を比較すればわかるように、一次遅れ処理係数Ｋ1も、加重処理係数Ｋ2も、ともにエンジン回転速度ＮEが増大するに連れて増大する値として規定されている。
【００３２】
推定温度演算部１１７は、加重平均化処理部１１６によって演算された加重平均後温度ＴingasWAVEを、ターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａの推定温度Ｔingasと見なす、即ち、加重平均後温度ＴingasWAVEをそのままターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａの推定温度Ｔingasとして置き換えることで、この推定温度Ｔingasを演算するものである。
【００３３】
エンジン制御部１１８は、推定温度演算部１１７によって演算された推定温度Ｔingasに応じて、エンジン１２を制御するものである。
より具体的に、このエンジン制御手段１１８は、推定温度Ｔingasが第１閾値温度ＴTH1よりも高くなると、エンジン１２の燃料噴射量を標準噴射量よりも増大させ、排ガス中に含まれる未燃燃料による気化潜熱によりターボチャージャ１１の昇温を抑制するようになっている。
【００３４】
本発明の第１実施形態に係る排気系の温度推定装置は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。
図５のフローチャートに示すように、まず、定常温度演算部１１４が、エンジン回転速度演算部１１１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部１１２によって演算された充填効率ＥCとを、定常温度マップ１１９（図２参照）に適用することで、定常温度ＴingasSTAを得る（ステップＳ１１）。なお、図６のタイムチャートにおいて、このステップＳ１１で得られた定常温度ＴingasSTAを破線で示す。
【００３５】
その後、排ガス流量演算部１１３が、上記の式（１）を用いて、排ガス流量ＱEXを演算する（ステップＳ１２）。
そして、一次遅れ処理部１１５が、排ガス流量演算部１１３によって演算された排ガス流量ＱEXを、図３に示す遅れ処理係数マップ１２０に適用することで、一次遅れ処理係数Ｋ1を演算する（ステップＳ１３）。
【００３６】
また、推定温度演算部１１７が、排ガス流量演算部１１３によって演算された排ガス流量ＱEXを、図４に示す加重平均係数マップ１２１に適用することで、加重処理係数Ｋ2を演算する（ステップＳ１４）。
その後、一次遅れ処理部１１５が、ステップＳ１３において得られた一次遅れ処理係数Ｋ1を上記の式（３）に適用し、一次遅れ処理を行なうことで、一次遅れ処理後温度ＴingasFを演算する（ステップＳ１５）。なお、図６のタイムチャートにおいて、このステップＳ１５で得られた一次遅れ処理後温度ＴingasFを一点鎖線で示す。
【００３７】
そして、推定温度演算部１１７が、ステップＳ１４において得られた加重処理係数Ｋ2を上記の式（４）に適用し、加重平均化処理を行なうことで、排ガス導入口３３ａの温度の推定値、即ち、推定温度Ｔingasを演算する（ステップＳ１６）。なお、図６の模式的なタイムチャートにおいて、このステップＳ１６で得られた推定温度Ｔingasを実線で示す。また、排ガス導入口３３ａの実測温度との比較は図７の詳細なタイムチャートに示す。つまり、この図７に示すように、排ガス導入口３３ａの実測温度と推定温度Ｔingasとは、殆ど誤差がなく、推定温度Ｔingasの精度の高さが証明されている。
【００３８】
その後、エンジン制御部１１８が、ステップＳ１６において、推定温度演算部１１７により演算された推定温度Ｔingasが高くなるに連れて、エンジン１２の燃料噴射量を増大させる制御を行なう（ステップＳ１７）。
つまり、ステップＳ１７で得られた排ガス導入口３３ａの推定温度Ｔingasは、排ガス温度が直接的に反映されるパラメータであって、この推定温度Ｔingasに着目することで、エンジン１２をより適切に制御することが出来るのである。
【００３９】
このように、本発明の第１実施形態に係る排気系の温度推定装置によれば、比較的簡素な手法を用いながらも高い精度で排気系の温度を推定することが出来る。
つまり、一次遅れ処理によって得られた一次遅れ処理後温度ＴingasFを用いた式（４）による加重平均化処理を行なうことで、ターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａの温度の推定値である推定温度Ｔingasを素早く且つ精度良く得ることが出来る。
【００４０】
また、エンジン回転速度ＮEと充填効率ＥCとに基づいて、ターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａの温度の定常値である定常温度ＴingasSTAを精度よく得ることが可能となるので、この定常温度ＴingasSTAを用いて得られる一次遅れ処理後温度ＴingasFや、推定温度Ｔingasの演算精度も向上させることが出来る。
次に、図８〜図１５を用いて、本発明の第２実施形態に係る排気系の温度推定装置について説明する。
【００４１】
なお、上述の第１実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略し、ここでは第１実施形態との相違点に重点を置いて説明する。また、上述の第１実施形態を説明するのに用いた図を用いる場合もある。
図１を用いて説明した第１実施形態と、図８を用いて説明する第２実施形態とは、構成上、ＥＣＵが異なっている。つまり、第１実施形態においては、ＥＣＵ１１０が車両１０に搭載されていたのに対し、第２実施形態においては、ＥＣＵ１３０が車両１０に搭載されている。
【００４２】
この第２実施形態のＥＣＵ１３０は、いずれも図示しないメモリ，インターフェースおよびＣＰＵを有する電子制御ユニットである点については、第１実施形態のＥＣＵ１１０と同様の構成であるが、メモリ内に記録されているソフトウェアが第１実施形態のＥＣＵ１１０とは異なっている。
つまり、この第２実施形態のＥＣＵ１３０のメモリには、いずれもソフトウェアとして、エンジン回転速度演算部１１１，充填効率演算部１１２，排ガス流量演算部１１３，定常温度演算部（定常温度演算手段）１３４，一次遅れ処理部（一次遅れ処理手段）１３５，加重平均処理部（加重平均処理手段）１３６，推定温度演算部（推定温度演算手段）１３７およびエンジン制御部（エンジン制御手段）１３８が記録されている。なお、エンジン回転速度演算部１１１，充填効率演算部１１２および排ガス流量演算部１１３については、第１実施形態の説明において既に説明しているので、ここでの説明は省略する。
【００４３】
さらに、このＥＣＵ１３０のメモリには、定常温度マップ１３９，第１遅れ処理係数マップ１４０，加重平均係数マップ１４１および第２遅れ処理係数マップ１４２も記録されている。
これらのうち、定常温度演算部１３４は、エンジン回転速度演算部１１１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部１１２によって演算された充填効率ＥCとに基づいて、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面（特定部）における温度の定常値である定常温度ＴtcsurfSTAを周期的に演算するものである。
【００４４】
一次遅れ処理部１３５は、定常温度演算部１３４によって演算された定常温度ＴtcsurfSTAを用いた一次遅れ処理である一次遅れ処理（第１一次遅れ処理）を行なうことで、処理後温度（第１一次遅れ処理後）ＴtcsurfFを演算するものである。
より具体的に、この一次遅れ処理部１３５は、以下の式（５）を用いて、一次遅れ処理後温度ＴtcsurfFを周期的に演算するようになっている。
【００４５】
ＴtcsurfF(n)＝（１−α）×ＴtcsurfF(n-1)＋α×ＴtcsurfSTA(n)  ・・・（５）
この式（５）において、ＴtcsurfF(n)は一次遅れ処理後温度ＴtcsurfFの今回値であり、ＴtcsurfF(n-1)は一次遅れ処理後温度ＴtcsurfFの前回値である。また、ＴtcsurfSTA(n)は、定常温度演算部１３４によって得られた定常温度ＴtcsurfSTAの今回値であって、αは第１一次遅れ処理係数（一次遅れ処理係数）である。
【００４６】
この第１一次遅れ処理係数αは、一次遅れ処理部１３５が、排ガス流量演算部１１３によって演算された排ガス流量ＱEXを、図１０に示す第１遅れ処理係数マップ１４０に適用することで、得られるようになっている。
加重平均処理部１３６は、一次遅れ処理部１３５により演算された一次遅れ処理後温度ＴtcsurfFを用いた加重平均化処理を行なうことで、ターボチャージャ１１のハウジング２７表面の温度の加重平均値である加重平均後温度ＴtcsurfWAVEを演算するものである。
【００４７】
具体的に、この加重平均処理部１３６は、以下の式（６）を用いて、加重平均後温度ＴtcsurfWAVEを周期的に演算するようになっている。
ＴtcsurfWAVE(n)＝（１−β）×ＴtcsurfSTA(n-1)＋β×ＴtcsurfF(n)  ・・・（６）
この式（６）において、ＴtcsurfWAVE(n)は加重平均後温度ＴtcsurfWAVEの今回値であり、ＴtcsurfSTA(n-1)は定常温度演算部１３４によって得られた定常温度ＴtcsurfSTAの前回値である。また、βは加重処理係数であり、ＴtcsurfF(n)は、一次遅れ処理部１１５によって演算された一次遅れ処理後温度ＴtcsurfFの今回値である。
【００４８】
この加重処理係数βは、加重平均処理部１３６が、排ガス流量演算部１１３によって演算された排ガス流量ＱEXを、図１１に示す加重平均係数マップ１４１に適用することで、得られるようになっている。
推定温度演算部１３７は、加重平均処理部１３６によって得られた加重平均後温度ＴtcsurfWAVEを用いた一次遅れ処理である第２一次遅れ処理（一次遅れ処理）を行なうことで、ターボチャージャ１１のハウジング２７表面の温度の推定値である推定温度Ｔtcsurfを演算するものである。
【００４９】
換言すれば、この推定温度演算部１３７は、直接的には、加重平均処理部１３６によって得られた加重平均後温度ＴtcsurfWAVEを用いたさらなる一次遅れ処理、即ち、間接的には、一次遅れ処理部１３５によって得られた一次遅れ処理後温度ＴtcsurfFを用いたさらなる一次遅れ処理を行なうことで、推定温度Ｔtcsurfを演算するようになっている。
より具体的に、この推定温度演算部１３７は、以下の式（７）を用いて、推定温度Ｔtcsurfを周期的に演算するようになっている。
【００５０】
Ｔtcsurf(n)＝（１−γ）×Ｔtcsurf(n-1)＋γ×ＴtcsurfWAVE(n)  ・・・（７）
この式（７）において、Ｔtcsurf(n)は推定温度Ｔtcsurfの今回値であり、Ｔtcsurf(n-1)は推定温度Ｔtcsurfの前回値である。また、ＴtcsurfWAVE(n)は、加重平均処理部１３６によって得られた加重平均後温度ＴtcsurfWAVEの今回値であって、γは第２一次遅れ処理係数（第２一次遅れ処理係数）である。
【００５１】
この第２一次遅れ処理係数γは、推定温度演算部１３７が、排ガス流量演算部１１３によって演算された排ガス流量ＱEXを、図１２に示す第２遅れ処理係数マップ１４２に適用することで、得られるようになっている。
エンジン制御部１３８は、推定温度演算部１３７によって演算された推定温度Ｔtcsurfに応じて、エンジン１２を制御するものである。
【００５２】
より具体的に、このエンジン制御部１３８は、推定温度Ｔingasが第２閾値温度ＴTH2よりも高くなると、エンジン１２の燃料噴射量を標準噴射量よりも増大させ、排ガス中に含まれる未燃燃料による気化潜熱によりターボチャージャ１１の昇温を抑制するようになっている。
本発明の第２実施形態に係る排気系の温度推定装置は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。
【００５３】
図１３のフローチャートに示すように、まず、定常温度演算部１３４が、エンジン回転速度演算部１１１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部１１２によって演算された充填効率ＥCとを、定常温度マップ１３９（図９参照）に適用することで、定常温度ＴtcsurfSTAを得る（ステップＳ２１）。なお、図１４のタイムチャートにおいて、このステップＳ２１で得られた定常温度ＴtcsurfSTAを破線で示す。
【００５４】
その後、排ガス流量演算部１１３が、上記の式（１）を用いて、排ガス流量ＱEXを演算する（ステップＳ２２）。
そして、一次遅れ処理部１３５が、排ガス流量演算部１１３によって演算された排ガス流量ＱEXを、図１０に示す第１遅れ処理係数マップ１４０に適用することで、第１一次遅れ処理係数αを演算する（ステップＳ２３）。
【００５５】
また、加重平均処理部１３６が、排ガス流量演算部１１３によって演算された排ガス流量ＱEXを、図１１に示す加重平均係数マップ１４１に適用することで、加重処理係数βを演算する（ステップＳ２４）。
また、推定温度演算部１３７が、排ガス流量演算部１１３によって演算された排ガス流量ＱEXを、図１２に示す第２遅れ処理係数マップ１４２に適用することで、第２一次遅れ処理係数γを演算する（ステップＳ２５）。
【００５６】
その後、一次遅れ処理部１３５が、ステップＳ２３において得られた第１一次遅れ処理係数αを上記の式（５）に適用し、一次遅れ処理を行なうことで、一次遅れ処理後温度ＴtcsurfFを演算する（ステップＳ２６）。なお、図１４のタイムチャートにおいて、このステップＳ２６で得られた一次遅れ処理後温度ＴtcsurfFを一点鎖線で示す。
そして、加重平均処理部１３６が、ステップＳ２４において得られた加重処理係数βを上記の式（６）に適用し、加重平均処理を行なうことで、加重平均後温度ＴtcsurfWAVEを演算する（ステップＳ２７）。なお、図１４のタイムチャートにおいて、このステップＳ２７で得られた加重平均後温度ＴtcsurfWAVEを二点鎖線で示す。
【００５７】
その後、推定温度演算部１３７が、ステップＳ２５において得られた第２一次遅れ処理係数γを上記の式（７）に適用し、第２一次遅れ処理を行なうことで、ターボチャージャ１１のハウジング２７表面の温度の推定値、即ち、推定温度Ｔtcsurfを演算する（ステップＳ２８）。なお、図１４のタイムチャートにおいて、このステップＳ２８で得られた推定温度Ｔtcsurfを実線で示す。また、ターボチャージャ１１のハウジング２７表面の実測温度との比較は図１５の詳細なタイムチャートに示す。つまり、この図１５に示すように、ハウジング２７表面の実測温度と推定温度Ｔtcsurfとは、殆ど誤差がなく、推定温度Ｔtcsurfの精度の高さが証明されている。
【００５８】
その後、エンジン制御１３８が、ステップＳ２８において、推定温度演算部１３７により演算された推定温度Ｔtcsurfが高くなるに連れて、エンジン１２の燃料噴射量を増大させる制御を行なう。（ステップＳ２９）。
このように、本発明の第２実施形態に係る排気系の温度推定装置によれば、比較的簡素な手法を用いながらも高い精度で排気系の温度を推定することが出来る。
【００５９】
つまり、一次遅れ処理部１３５により演算された一次遅れ処理後温度ＴtcsurfFを用いた加重平均化処理を加重平均処理部１３６が行なうことで、ターボチャージャ１１のハウジング２７の加重平均表面温度ＴtcsurfWAVEを演算することが可能となる。
そして、推定温度演算部１３７が、加重平均処理部１３６により演算された加重平均後温度ＴtcsurfWAVEを用いたさらなる一次遅れ処理を行なうことで、ターボチャージャ１１のハウジング２７表面の推定温度Ｔtcsurfを、精度よく演算することが出来る。
【００６０】
また、エンジン回転速度ＮEと充填効率ＥCとに基づいて、ターボチャージャ１１のハウジング２７表面の温度の定常値である定常温度ＴtcsurfSTAを精度よく得ることが可能となる。したがって、定常温度ＴtcsurfSTAを用いて得られる一次遅れ処理後温度ＴtcsurfF，加重平均後温度ＴtcsurfWAVEおよび推定温度Ｔtcsurfの演算精度も向上させることが出来る。
【００６１】
以上、本発明の第１および第２実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが出来る。その一例を以下に示す。
上述の実施形態においては、エンジン１２がガソリンエンジンである場合を例にとって説明したが、これに限定されるものではない。エンジン１２として、アルコールとガソリンとを混合した燃料（混合燃料）を燃料とする混合燃料エンジンを用いても良いし、ディーゼルエンジンを用いても良い。
【００６２】
また、上述の第１実施形態においてはターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａを特定部として説明し、また、第２実施形態においてはターボチャージャ１１のハウジング２７の表面を特定部として説明したが、これに限定するものではない。つまり、本発明において、この特定部は、排気系１３における部分であれば、任意に選択することが可能であり、特定部を浄化装置２４の入口として設定し、この特定部の温度の推定値（推定温度）を求めるようにしても良い。
【００６３】
また、上述の第１および第２実施形態においては、浄化装置２４が三元触媒である場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、この浄化装置２４が、排ガス中のＮＯｘを吸蔵する触媒（いわゆるＮＯｘトラップ触媒）であっても良いし、排ガス中のＰＭ（Particulate Matter）を補修する排ガスフィルタ（いわゆるＤＰＦ(Diesel Particulate Filter)）であっても良い。
【００６４】
また、上述の第１実施形態においては、ターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａの推定温度Ｔingasが第１閾値温度ＴTH1よりも高くなると、エンジン制御部１１８が、エンジン１２の燃料噴射量を標準噴射量よりも増大させ、排ガス中に含まれる未燃燃料による気化潜熱によりターボチャージャ１１が過剰に昇温される事態を防ぐようにする場合ついて説明した。
【００６５】
同様に、上述の第２実施形態においては、エンジン制御部１３８によるエンジン１２の制御の一例として、ターボチャージャ１１のハウジング２７表面の推定温度Ｔtcsurfが閾値温度ＴTH2よりも高くなると、エンジン制御部１３８が、エンジン１２の燃料噴射量を標準噴射量よりも増大させ、排ガス中に含まれる未燃燃料による気化潜熱によりターボチャージャ１１が過剰に昇温される事態を防ぐようにする場合について説明した。
【００６６】
しかしながら、本発明の適用はこのような場合に限定されない。
例えば、エンジン制御部１１８，１３８は、通常は、排ガス空燃比がストイキとなるようにエンジン１２の燃料噴射量をフィードバック制御し、ターボチャージャ１１の温度が極めて高くなった場合には、このフィードバック制御を中止し、一時的にオープンループ制御による燃料噴射量制御を実行するものとして設定してもよい。
【００６７】
また、例えば、エンジン制御部１１８によるエンジン１２の制御の一例として、ターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａの推定温度Ｔingasが閾値温度ＴTH1よりも高くなると、エンジン制御部１１８がウェストゲートバルブ３５の開度を調整することで、ターボチャージャ１１の過給圧を低減するようにしても良い。
同様に、エンジン制御部１３８によるエンジン１２の制御の一例として、ターボチャージャ１１のハウジング２７表面の推定温度Ｔtcsurfが閾値温度ＴTH2よりも高くなると、エンジン制御部１３８がウェストゲートバルブ３５の開度を調整することで、ターボチャージャ１１の過給圧を低減するようにしても良い。
【００６８】
或いは、ターボチャージャ１１の温度が極めて高くなった場合（即ち、Ｔingas＞ＴTH1 または Ｔtcsurf＞ＴTH2 の関係が成立する場合）、ウェストゲートバルブ３５の開度を増大させ、且つ、エンジン１２における燃料噴射量を増大させるように、エンジン制御部１１８，１３８を設定しても良い。
なお、燃料噴射制御に用いられる閾値は、エンジン１２の燃料噴射量を制御する場合と、ウェストゲートバルブ３５を制御する場合とで、第１閾値温度ＴTH1および第２閾値温度ＴTH2とは異なる閾値を用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。
本発明は、自動車産業や動力出力装置の製造産業などにも利用可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１０  車両
１１  ターボチャージャ
１２  エンジン
２８  エアフローセンサ
１１０，１３０  ＥＣＵ
１１１  エンジン回転速度演算部（エンジン回転速度演算手段）
１１２  充填効率演算部（エンジン負荷演算手段）
１１３  排ガス流量演算部（排ガス流量演算手段）
１１４，１３４  定常温度演算部（定常温度演算手段）
１１５，１３５  一次遅れ処理部（一次遅れ処理手段）
１１７，１３７  推定温度演算部（推定温度手段）
１１８，１３８  エンジン制御部（エンジン制御手段）
１１９，１３９  定常温度マップ
１２０  フィルタ係数マップ
１２１，１４１  加重平均係数マップ
１４０  第１フィルタ係数マップ
１４２  第２フィルタ係数マップ
ＴingasSTA，ＴtcsurfSTA  定常温度
ＴingasF，ＴtcsurfF  処理後温度
Ｔtcsurf  加重平均後温度
Ｔingas，Ｔtcsurf  推定温度
ＱEX  排ガス流量
ＶCYL  行程容積
ＥV  体積効率
ＮE  エンジン回転速度
Ｋ１  一次遅れ処理係数
Ｋ２  加重処理係数
α  第１一次遅れ処理係数（一次遅れ処理係数）
β  加重処理係数
γ  第２一次遅れ処理係数（一次遅れ処理係数）
【図１】
2011117393.tif 000003
【図２】
2011117393.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2011117393.tif 000010
【図９】
2011117393.tif 000011
【図１０】
2011117393.tif 000012
【図１１】
2011117393.tif 000013
【図１２】
2011117393.tif 000014
【図１３】
2011117393.tif 000015
【図１４】
2011117393.tif 000016
【図１５】
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