(57)【要約】【課題】内燃機関の排気浄化用の触媒の温度の推定精度を向上させる。【解決手段】触媒２５の温度を無担持触媒温度（触媒２５の反応熱による温度変化が無いと仮定した場合の触媒温度）と触媒反応熱分（触媒２５の反応熱による温度上昇分）とに分けて考え、無担持触媒温度と触媒反応熱分を個別に演算し、無担持触媒温度に触媒反応熱分を加算して推定触媒温度を求める。その際、エンジン１１の燃焼中と燃料カット中とで触媒反応熱分の演算方法を切り換える。また、エンジン１１の燃焼中に次の燃料カット中における予測無担持触媒温度と予測触媒反応熱分を演算し、予測無担持触媒温度に予測触媒反応熱分を加算して予測触媒温度を求め、この予測触媒温度の最大値を触媒温度ピーク予測値とする。この触媒温度ピーク予測値が所定の閾値よりも高い場合には燃料カットを禁止し、触媒温度ピーク予測値が閾値以下の場合には燃料カットを許可する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１１）の排気浄化用の触媒（２５）の温度を推定する内燃機関の触媒温度推定装置において、
前記触媒（２５）の反応熱による温度変化が無いと仮定した場合の前記触媒（２５）の温度（以下「無担持触媒温度」という）を演算する無担持触媒温度演算手段（３２）と、
前記触媒（２５）の反応熱による温度上昇分（以下「触媒反応熱分」という）を演算する触媒反応熱分演算手段（３３）と、
前記無担持触媒温度と前記触媒反応熱分とに基づいて前記触媒（２５）の温度の推定値を演算する推定触媒温度演算手段（３４）とを備え、
前記触媒反応熱分演算手段（３３）は、前記内燃機関（１１）の燃焼中と燃料カット中とで前記触媒反応熱分の演算方法を切り換えることを特徴とする内燃機関の触媒温度推定装置。
【請求項２】
前記内燃機関（１１）の排気温度を推定又は検出する排気温度取得手段（３１）を備え、
前記無担持触媒温度演算手段（３２）は、前記排気温度に対する前記無担持触媒温度の前記触媒（２５）の熱容量による遅れを考慮して前記排気温度に基づいて前記無担持触媒温度を演算することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の触媒温度推定装置。
【請求項３】
前記排気温度取得手段（３１）は、前記内燃機関（１１）の運転状態に基づいて前記排気温度を推定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の触媒温度推定装置。
【請求項４】
前記触媒反応熱分演算手段（３３）は、前記内燃機関（１１）の燃焼中に前記触媒反応熱分を演算する場合には、前記内燃機関（１１）の排気流量と空燃比とに基づいて前記触媒反応熱分を演算することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の触媒温度推定装置。
【請求項５】
前記触媒反応熱分演算手段（３３）は、前記内燃機関（１１）の燃料カット中に前記触媒反応熱分を演算する場合には、前記内燃機関（１１）の排気流量と燃料カット前の空燃比とに基づいて前記触媒反応熱分を演算することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の触媒温度推定装置。
【請求項６】
前記触媒反応熱分演算手段（３３）は、前記内燃機関（１１）の燃料カット中に前記触媒反応熱分を演算する場合には、前記内燃機関（１１）の燃料カット前の空燃比に基づいて前記触媒反応熱分のピーク値を演算し、前記触媒反応熱分が前記ピーク値に到達するまでは前記排気流量の積算値に基づいて前記触媒反応熱分を演算し、前記触媒反応熱分が前記ピーク値に到達した後は前記触媒反応熱分を前記ピーク値から０に収束させるように一次なまし処理して前記触媒反応熱分を求めることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の触媒温度推定装置。
【請求項７】
前記内燃機関（１１）の燃焼中に次の燃料カット中における前記触媒（２５）の温度のピーク予測値（以下「触媒温度ピーク予測値」という）を演算する触媒温度ピーク予測値演算手段（３９）と、
前記触媒温度ピーク予測値が所定の閾値よりも高い場合に前記燃料カットを禁止し、前記触媒温度ピーク予測値が前記閾値以下の場合に前記燃料カットを許可する燃料カット判定手段（４０）と
を備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の内燃機関の触媒温度推定装置。
【請求項８】
前記内燃機関（１１）の燃焼中に次の燃料カット中における前記無担持触媒温度の予測値（以下「予測無担持触媒温度」という）を演算する予測無担持触媒温度演算手段（３７）と、
前記内燃機関（１１）の燃焼中に次の燃料カット中における前記触媒反応熱分の予測値（以下「予測触媒反応熱分」という）を演算する予測触媒反応熱分演算手段（３８）とを備え、
前記触媒温度ピーク予測値演算手段（３９）は、前記予測無担持触媒温度と前記予測触媒反応熱分とに基づいて前記触媒温度ピーク予測値を演算することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の触媒温度推定装置。
【請求項９】
前記内燃機関（１１）の燃焼中に次の燃料カット中における前記無担持触媒温度の予測温度低下量を演算する予測温度低下量演算手段（３６）を備え、
前記予測無担持触媒温度演算手段（３７）は、前記内燃機関（１１）の燃料カット前の前記無担持触媒温度から前記予測温度低下量を差し引いて前記予測無担持触媒温度を求めることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の触媒温度推定装置。
【請求項１０】
前記内燃機関（１１）の燃焼中に次の燃料カット中における予測吸気流量を演算する予測吸気流量演算手段（３５）を備え、
前記予測温度低下量演算手段（３６）は、前記予測吸気流量に基づいて前記予測温度低下量を演算することを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の触媒温度推定装置。
【請求項１１】
前記内燃機関（１１）の燃焼中に次の燃料カット中における予測吸気流量を演算する予測吸気流量演算手段（３５）を備え、
前記予測触媒反応熱分演算手段（３８）は、前記内燃機関（１１）の燃料カット前の空燃比と前記予測吸気流量とに基づいて前記予測触媒反応熱分を演算することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載の内燃機関の触媒温度推定装置。
【請求項１２】
前記予測吸気流量演算手段（３５）は、前記内燃機関（１１）の燃料カット前の吸気流量からアイドル時の要求吸気流量に向かう吸気流量の挙動に基づいて前記予測吸気流量を演算することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の内燃機関の触媒温度推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化用の触媒の温度を推定する内燃機関の触媒温度推定装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
車両等に搭載される内燃機関においては、排気管に配置した三元触媒等の触媒で排出ガスを浄化するようにしている。この触媒の過熱による溶損や劣化を防止したり、触媒の冷却のための燃料増量を必要最小限にして燃費を向上させるには、触媒の温度を精度良く推定する必要がある。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１（特許第４５１３４１６号公報）に記載されているように、内燃機関の運転状態に基づいてシリンダ部分のガス温度を推定し、このシリンダ部分のガス温度とシリンダ部分から触媒に至るまでのガス流路の熱伝達特性とに基づいて触媒入口のガス温度を推定し、この触媒入口のガス温度と触媒入口のガス温度に対する触媒の温度の応答特性とに基づいて触媒の温度を推定するようにしたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４５１３４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内燃機関の燃料カット中（燃料噴射停止中）は、触媒に供給される空気と触媒中の未燃燃料が反応し、その反応熱によって触媒の温度が上昇する。特に燃料増量領域から燃料カットを行った場合には触媒の温度が大きく上昇する傾向がある。しかし、上記特許文献１の技術では、このような触媒の反応熱による温度上昇を考慮していないため、触媒温度の推定精度を十分に高めることができないという欠点がある。
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、触媒温度の推定精度を向上させることができる内燃機関の触媒温度推定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内燃機関（１１）の排気浄化用の触媒（２５）の温度を推定する内燃機関の触媒温度推定装置において、触媒（２５）の反応熱による温度変化が無いと仮定した場合の触媒（２５）の温度（以下「無担持触媒温度」という）を演算する無担持触媒温度演算手段（３２）と、触媒（２５）の反応熱による温度上昇分（以下「触媒反応熱分」という）を演算する触媒反応熱分演算手段（３３）と、無担持触媒温度と触媒反応熱分とに基づいて触媒（２５）の温度の推定値を演算する推定触媒温度演算手段（３４）とを備え、触媒反応熱分演算手段（３３）は、内燃機関（１１）の燃焼中と燃料カット中とで触媒反応熱分の演算方法を切り換えるようにしたものである。
【０００８】
本発明では、触媒の温度を、無担持触媒温度（触媒の反応熱による温度変化が無いと仮定した場合の触媒の温度つまり反応熱以外の要因で変化する温度）と、触媒反応熱分（触媒の反応熱による温度上昇分）とに分けて考え、それぞれを個別に演算することで、無担持触媒温度と触媒反応熱分を精度良く演算することができる。更に、内燃機関の燃焼中と燃料カット中とで触媒反応熱分の演算方法を切り換えることで、燃料カット中でも触媒反応熱分を精度良く演算することができる。そして、無担持触媒温度に触媒反応熱分を加算して推定触媒温度（触媒の温度の推定値）を求めることで、内燃機関の燃焼中と燃料カット中の両方で推定触媒温度を精度良く求めることができ、触媒温度の推定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は本発明の一実施例におけるエンジン制御システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は触媒温度推定の概要を説明する図である。
【図３】図３はＥＣＵの触媒温度推定機能を概略的に示す機能ブロック図である。
【図４】図４は燃料カット中の触媒反応熱分の演算方法を説明する図である。
【図５】図５は燃料カット中の触媒温度ピーク予測値の演算方法を説明する図である。
【図６】図６は触媒温度推定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸気流量（吸入空気量）を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。
【００１１】
更に、スロットルバルブ１６の下流側には、サージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１９が設けられている。また、サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が設けられ、各気筒の吸気マニホールド２０に接続された吸気ポート又はその近傍に、それぞれ吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各気筒の点火プラグ２２の火花放電によって各気筒内の混合気に着火される。
【００１２】
一方、エンジン１１の排気管２３には、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２４（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられ、この排出ガスセンサ２４の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２５が設けられている。
【００１３】
また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２６や、ノッキングを検出するノックセンサ２７が取り付けられている。また、クランク軸２８の外周側には、クランク軸２８が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２９が取り付けられ、このクランク角センサ２９の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。
【００１４】
これら各種センサの出力は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と表記する）３０に入力される。このＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御用のプログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度（吸入空気量）等を制御する。
【００１５】
ところで、触媒２５の過熱による溶損や劣化を防止したり、触媒２５の冷却のための燃料増量を必要最小限にして燃費を向上させるには、触媒温度（触媒２５の温度）を精度良く推定する必要がある。そこで、本実施例では、ＥＣＵ３０により後述する図６の触媒温度推定ルーチンを実行することで、触媒温度を次のようして推定する。
【００１６】
図２に示すように、触媒２５の反応熱による温度変化が無いと仮定した場合の触媒温度（以下「無担持触媒温度」という）を演算すると共に、触媒２５の反応熱による温度上昇分（以下「触媒反応熱分」という）を演算し、無担持触媒温度に触媒反応熱分を加算して触媒温度の推定値（以下「推定触媒温度」という）を求める。その際、エンジン１１の燃焼中（燃料噴射中）と燃料カット中（燃料噴射停止中）とで触媒反応熱分の演算方法を切り換えるようにしている。
【００１７】
このように触媒温度を無担持触媒温度（触媒２５の反応熱による温度変化が無いと仮定した場合の触媒温度つまり反応熱以外の要因で変化する温度）と触媒反応熱分（触媒の反応熱による温度上昇分）とに分けて考え、それぞれを個別に演算することで、無担持触媒温度と触媒反応熱分を精度良く演算することができる。更に、エンジン１１の燃焼中と燃料カット中とで触媒反応熱分の演算方法を切り換えることで、燃料カット中でも触媒反応熱分を精度良く演算することができる。そして、無担持触媒温度に触媒反応熱分を加算して推定触媒温度を求めることで、エンジン１１の燃焼中と燃料カット中の両方で推定触媒温度を精度良く求めることができる。
【００１８】
また、従来は、燃料カット中の触媒温度を予測していないため、燃料カット中の触媒温度の上昇による触媒２５の過熱を防止するために、触媒温度が十分に低下するまで燃料カットを遅らせる必要があり、その分、無駄な燃料を消費していた。
【００１９】
そこで、本実施例では、エンジン１１の燃焼中に、次の燃料カット中における無担持触媒温度の予測値（以下「予測無担持触媒温度」という）を演算すると共に、次の燃料カット中における触媒反応熱分の予測値（以下「予測触媒反応熱分」という）を演算し、これらの予測無担持触媒温度と予測触媒反応熱分とに基づいて、次の燃料カット中における触媒２５の温度のピーク予測値（以下「触媒温度ピーク予測値」という）を演算する（図５参照）。この触媒温度ピーク予測値が所定の閾値よりも高い場合に燃料カットを禁止し、触媒温度ピーク予測値が閾値以下の場合に燃料カットを許可するようにしている。
【００２０】
次に図３を用いてＥＣＵ３０の触媒温度推定について詳しく説明する。
ＥＣＵ３０は、排気温度演算部３１（排気温度取得手段）で、エンジン運転状態に基づいてエンジン１１の排気温度を推定する。一般に、エンジン運転状態（例えば、運転モード、エンジン回転速度、負荷、空燃比、点火時期等）に応じて排気温度が変化するため、エンジン運転状態に基づいて排気温度を推定することで、排気温度を精度良く推定することができる。
【００２１】
具体的には、予め運転モード毎にベース排気温度のマップ又は数式等を用意（例えばＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶）しておき、現在の運転モードに応じたベース排気温度のマップ又は数式等を選択し、その選択したベース排気温度のマップ又は数式等を用いて、現在のエンジン回転速度と負荷とに応じたベース排気温度を算出する。この後、ベース排気温度を空燃比と点火時期とに応じて補正して排気温度を求めることで排気温度を推定する。
【００２２】
更に、無担持触媒温度演算部３２（無担持触媒温度演算手段）で、無担持触媒温度（触媒２５の反応熱による温度変化が無いと仮定した場合の触媒２５の温度）を演算する。触媒２５は、主に排気熱で暖められるため、排気温度に応じて無担持触媒温度が変化するが、排気温度の変化に対して無担持触媒温度の変化には触媒２５の熱容量による遅れが生じる。そこで、本実施例では、排気温度に対する無担持触媒温度の触媒２５の熱容量による遅れを考慮して排気温度に基づいて無担持触媒温度を演算する。
【００２３】
具体的には、排気温度を一次なまし処理（一次遅れ処理、一次フィルタ処理）して無担持触媒温度を求める。一次なまし処理の時定数は、予め試験データや設計データ等に基づいて、排気温度に対する無担持触媒温度の遅れ（触媒２５の熱容量による遅れ）を再現するように設定されている。
【００２４】
また、触媒反応熱分演算部３３（触媒反応熱分演算手段）で、触媒反応熱分（触媒２５の反応熱による温度上昇分）を演算する。
エンジン１１の燃焼中（燃料噴射中）に触媒反応熱分を演算する場合には、エンジン１１の排気流量（＝吸気流量）と空燃比とに基づいて触媒反応熱分をマップ又は数式等により演算する。エンジン１１の燃焼中は、主に排気流量と空燃比によって触媒反応熱分が変化するため、エンジン１１の排気流量と空燃比とに基づいて触媒反応熱分を演算することで、エンジン１１の燃焼中の触媒反応熱分を精度良く求めることができる。
【００２５】
一方、エンジン１１の燃料カット中に触媒反応熱分を演算する場合には、エンジン１１の排気流量（＝吸気流量）と燃料カット前の空燃比とに基づいて触媒反応熱分を演算する。具体的には、図４に示すように、(1) エンジン１１の燃料カット前の空燃比に基づいて触媒反応熱分のピーク値をマップ又は数式等により演算し、(2) 触媒反応熱分がピーク値に到達するまでは排気流量の積算値に基づいて触媒反応熱分をマップ又は数式等により演算し、(3) 触媒反応熱分がピーク値に到達した後は触媒反応熱分をピーク値から０に収束させるように一次なまし処理して触媒反応熱分を求める。
【００２６】
(1) 燃料カット前の空燃比によって燃料カット中に反応可能な未燃燃料量が変化して触媒反応熱分のピーク値が変化するため、燃料カット前の空燃比に基づいて触媒反応熱分のピーク値を演算することで、触媒反応熱分のピーク値を精度良く求めることができる。
【００２７】
(2) 触媒反応熱分がピーク値に到達するまでは、排気流量の積算値に応じて空気と未燃燃料の反応によって発生する総熱量が増加し、それに伴って触媒反応熱分が増加するため、排気流量の積算値に基づいて触媒反応熱分（触媒２５の反応熱による温度上昇分）を演算することで、触媒反応熱分を精度良く求めることができる。
【００２８】
(3) 触媒反応熱分がピーク値に到達した後は、触媒反応熱分が低下していくため、触媒反応熱分をピーク値から０に収束させるように一次なまし処理して触媒反応熱分を求めることで、触媒反応熱分を精度良く求めることができる。
【００２９】
この後、推定触媒温度演算部３４（推定触媒温度演算手段）で、無担持触媒温度に触媒反応熱分を加算して推定触媒温度（触媒２５の温度の推定値）を求める。
推定触媒温度＝無担持触媒温度＋触媒反応熱分
【００３０】
このように触媒温度を無担持触媒温度と触媒反応熱分とに分けて考え、それぞれを個別に演算することで、無担持触媒温度と触媒反応熱分を精度良く演算することができる。そして、無担持触媒温度に触媒反応熱分を加算して推定触媒温度を求めることで、推定触媒温度を精度良く求めることができる。
【００３１】
また、ＥＣＵ３０は、エンジン１１の燃焼中に次の燃料カット中における触媒温度ピーク予測値を次のようにして演算する。
まず、予測吸気流量演算部３５（予測吸気流量演算手段）で、エンジン１１の燃焼中に次の燃料カット中における予測吸気流量を演算する（つまり次の燃料カット中における吸気流量を予測する）。
【００３２】
具体的には、エンジン１１の燃料カット前の吸気流量（現在の吸気流量）からアイドル時の要求吸気流量に向かう吸気流量の挙動を求め、この吸気流量の挙動を予測吸気流量の挙動とする。この場合、燃料カット前の吸気流量からアイドル時の要求吸気流量に向かう吸気流量の挙動は、例えば、なまし処理や徐変によって求める。或は、トルク制御における要求トルク変化（燃料カット前の要求トルクからアイドル時の要求トルクまでの変化）を吸気流量の変化に変換して吸気流量の挙動を求めるようにしても良い。
【００３３】
更に、予測温度低下量演算部３６（予測温度低下量演算手段）で、エンジン１１の燃焼中に次の燃料カット中における無担持触媒温度の予測温度低下量を演算する（つまり次の燃料カット中における無担持触媒温度の低下量を予測する）。
【００３４】
具体的には、予測吸気流量に基づいて無担持触媒温度の予測温度低下量をマップ又は数式等により演算する。燃料カット中の吸気流量（排気流量）に応じて触媒２５の放熱量が変化して無担持触媒温度の低下量が変化するため、予測吸気流量に基づいて無担持触媒温度の予測温度低下量を演算することで、無担持触媒温度の予測温度低下量を精度良く求めることができる。
【００３５】
この後、予測無担持触媒温度演算部３７（予測無担持触媒温度演算手段）で、エンジン１１の燃焼中に次の燃料カット中における予測無担持触媒温度を演算する（つまり次の燃料カット中における無担持触媒温度を予測する）。具体的には、エンジン１１の燃料カット前の無担持触媒温度（現在の無担持触媒温度）から予測温度低下量を差し引いて予測無担持触媒温度を求める。
予測無担持触媒温度＝燃料カット前の無担持触媒温度−予測温度低下量
【００３６】
また、予測触媒反応熱分演算部３８（予測触媒反応熱分演算手段）で、エンジン１１の燃焼中に次の燃料カット中における予測触媒反応熱分を演算する（つまり次の燃料カット中における触媒反応熱分を予測する）。
【００３７】
この場合、エンジン１１の燃料カット前の空燃比と予測吸気流量（予測排気流量）とに基づいて予測触媒反応熱分を演算する。具体的には、(1) エンジン１１の燃料カット前の空燃比（現在の空燃比）に基づいて予測触媒反応熱分のピーク値をマップ又は数式等により演算し、(2) 予測触媒反応熱分がピーク値に到達するまでの予測触媒反応熱分は予測吸気流量の積算値に基づいてマップ又は数式等により演算し、(3) 予測触媒反応熱分がピーク値に到達した後の予測触媒反応熱分は予測触媒反応熱分をピーク値から０に収束させるように一次なまし処理して求める。
【００３８】
この後、触媒温度ピーク予測値演算部３９（触媒温度ピーク予測値演算手段）で、エンジン１１の燃焼中に次の燃料カット中における触媒温度ピーク予測値を演算する（つまり次の燃料カット中における触媒温度のピーク値を予測する）。
【００３９】
この場合、次の燃料カット中における予測無担持触媒温度と予測触媒反応熱分とに基づいて触媒温度ピーク予測値を演算する。具体的には、図５に示すように、予測無担持触媒温度に予測触媒反応熱分を加算して予測触媒温度を求め、この予測触媒温度の最大値を触媒温度ピーク予測値とする。
【００４０】
このように予測触媒温度を予測無担持触媒温度と予測触媒反応熱分とに分けて考え、それぞれを個別に演算することで、予測無担持触媒温度と予測触媒反応熱分を精度良く演算することができる。そして、予測無担持触媒温度に予測触媒反応熱分を加算して予測触媒温度を求め、この予測触媒温度の最大値を触媒温度ピーク予測値とすることで、触媒温度ピーク予測値を精度良く求めることができる。
【００４１】
この後、燃料カット判定部４０（燃料カット判定手段）で、触媒温度ピーク予測値が所定の閾値よりも高いか否かを判定する。この閾値は、例えば、触媒温度の許容上限値又はそれよりも少し低い値に設定されている。触媒温度ピーク予測値が閾値よりも高い場合には、燃料カットを実行すると、燃料カット中に触媒温度が閾値を越える可能性が高いと判断して、燃料カットを禁止する。一方、触媒温度ピーク予測値が閾値以下の場合には、燃料カットを実行しても、燃料カット中に触媒温度が閾値を越えないと判断して、燃料カットを許可する。
【００４２】
以上説明した本実施例の触媒温度推定は、ＥＣＵ３０によって図６の触媒温度推定ルーチンに従って実行される。以下、このルーチンの処理内容を説明する。
図６に示す触媒温度推定ルーチンは、ＥＣＵ３０の電源オン期間中（イグニッションスイッチのオン期間中）に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、エンジン運転状態（例えば、運転モード、エンジン回転速度、負荷、空燃比、点火時期等）に基づいて排気温度をマップ又は数式等により演算する。
【００４３】
この後、ステップ１０２に進み、排気温度を一次なまし処理して無担持触媒温度を求める。一次なまし処理の時定数は、予め試験データや設計データ等に基づいて、排気温度に対する無担持触媒温度の遅れ（触媒２５の熱容量による遅れ）を再現するように設定されている。
この後、ステップ１０３に進み、エンジン１１の燃焼中であるか否かを判定し、燃焼中ではない（燃料カット中である）と判定された場合には、ステップ１１４に進む。
【００４４】
一方、上記ステップ１０３で、エンジン１１の燃焼中であると判定された場合には、ステップ１０４に進み、エンジン１１の燃焼中に次の燃料カット中における予測吸気流量を演算する。具体的には、エンジン１１の燃料カット前の吸気流量（現在の吸気流量）からアイドル時の要求吸気流量に向かう吸気流量の挙動を求め、この吸気流量の挙動を予測吸気流量の挙動とする。
【００４５】
この後、ステップ１０５に進み、エンジン１１の燃焼中に次の燃料カット中における無担持触媒温度の予測温度低下量を演算する。具体的には、予測吸気流量に基づいて無担持触媒温度の予測温度低下量をマップ又は数式等により演算する。
【００４６】
この後、ステップ１０６に進み、エンジン１１の燃焼中に次の燃料カット中における予測無担持触媒温度を演算する。具体的には、エンジン１１の燃料カット前の無担持触媒温度（現在の無担持触媒温度）から予測温度低下量を差し引いて予測無担持触媒温度を求める。
予測無担持触媒温度＝燃料カット前の無担持触媒温度−予測温度低下量
【００４７】
この後、ステップ１０７に進み、エンジン１１の燃焼中に次の燃料カット中における予測触媒反応熱分を演算する。具体的には、(1) エンジン１１の燃料カット前の空燃比（現在の空燃比）に基づいて予測触媒反応熱分のピーク値をマップ又は数式等により演算し、(2) 予測触媒反応熱分がピーク値に到達するまでの予測触媒反応熱分は予測吸気流量の積算値に基づいてマップ又は数式等により演算し、(3) 予測触媒反応熱分がピーク値に到達した後の予測触媒反応熱分は予測触媒反応熱分をピーク値から０に収束させるように一次なまし処理して求める。
【００４８】
この後、ステップ１０８に進み、エンジン１１の燃焼中に次の燃料カット中における触媒温度ピーク予測値を演算する。具体的には、予測無担持触媒温度に予測触媒反応熱分を加算して予測触媒温度を求め、この予測触媒温度の最大値を触媒温度ピーク予測値とする。
【００４９】
この後、ステップ１０９に進み、触媒温度ピーク予測値が所定の閾値よりも高いか否かを判定する。このステップ１０９で、触媒温度ピーク予測値が閾値よりも高いと判定された場合には、燃料カットを実行すると、燃料カット中に触媒温度が閾値を越える可能性が高いと判断して、ステップ１１０に進み、燃料カットを禁止する。
【００５０】
この後、ステップ１１１に進み、エンジン１１の燃焼中の演算方法で触媒反応熱分を演算する。具体的には、エンジン１１の排気流量（＝吸気流量）と空燃比とに基づいて触媒反応熱分をマップ又は数式等により演算する。
【００５１】
一方、上記ステップ１０９で、触媒温度ピーク予測値が閾値以下であると判定された場合には、燃料カットを実行しても、燃料カット中に触媒温度が閾値を越えないと判断して、ステップ１１２に進み、燃料カットを許可する。この場合、所定の燃料カット実行条件が成立したとき（例えばアクセルオフで且つエンジン回転速度が所定値以上のとき）に、燃料カットが実行される。
【００５２】
この後、ステップ１１３に進み、燃料カット中であるか否かを判定し、燃料カット中ではない（まだ燃料カットが実行されていない）と判定されれば、ステップ１１１に進む。その後、上記ステップ１１３で、燃料カット中であると判定された場合には、ステップ１１４に進み、エンジン１１の燃料カット中の演算方法で触媒反応熱分を演算する。具体的には、(1) エンジン１１の燃料カット前の空燃比に基づいて触媒反応熱分のピーク値をマップ又は数式等により演算し、(2) 触媒反応熱分がピーク値に到達するまでは排気流量の積算値に基づいて触媒反応熱分をマップ又は数式等により演算し、(3) 触媒反応熱分がピーク値に到達した後は触媒反応熱分をピーク値から０に収束させるように一次なまし処理して触媒反応熱分を求める。
【００５３】
上記ステップ１１１又は上記ステップ１１４で触媒反応熱分を演算した後、ステップ１１５に進み、無担持触媒温度に触媒反応熱分を加算して推定触媒温度を求める。
推定触媒温度＝無担持触媒温度＋触媒反応熱分
この推定触媒温度に基づいて、触媒２５の過熱防止用の制御（例えば燃料増量補正）、排出ガスセンサ２４のセンサ素子温度の推定、触媒早期暖機制御等を実行するようにしても良い。
【００５４】
以上説明した本実施例では、触媒温度を無担持触媒温度（触媒２５の反応熱による温度変化が無いと仮定した場合の触媒温度）と触媒反応熱分（触媒２５の反応熱による温度上昇分）とに分けて考え、それぞれを個別に演算するようにしたので、無担持触媒温度と触媒反応熱分を精度良く演算することができる。更に、エンジン１１の燃焼中と燃料カット中とで触媒反応熱分の演算方法を切り換えるようにしたので、燃料カット中でも触媒反応熱分を精度良く演算することができる。そして、無担持触媒温度に触媒反応熱分を加算して推定触媒温度を求めることで、エンジン１１の燃焼中と燃料カット中の両方で推定触媒温度を精度良く求めることができ、触媒温度の推定精度を向上させることができる。
【００５５】
また、本実施例では、エンジン１１の燃焼中に次の燃料カット中における触媒温度ピーク予測値を演算し、この触媒温度ピーク予測値が所定の閾値よりも高いか否かを判定する。その結果、触媒温度ピーク予測値が閾値よりも高い場合には、燃料カットを実行すると、燃料カット中に触媒温度が閾値を越える可能性が高いと判断して、燃料カットを禁止する。これにより、燃料カット中の触媒温度の上昇による触媒２５の過熱を未然に防止することができる。一方、触媒温度ピーク予測値が閾値以下の場合には、燃料カットを実行しても、燃料カット中に触媒温度が閾値を越えないと判断して、燃料カットを許可する。これにより、燃料カットを必要以上に遅らせることを防止でき、燃費を向上させることができる。
【００５６】
尚、上記実施例では、エンジン運転状態に基づいて排気温度を推定するようにしたが、これに限定されず、例えば、排気温度を検出する排気温度センサを備えたシステムの場合には、この排気温度センサで排気温度を検出するようにしても良い。
【００５７】
その他、本発明は、図１に示すような吸気ポート噴射式エンジンに限定されず、筒内噴射式エンジンや、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁と筒内噴射用の燃料噴射弁の両方を備えたデュアル噴射式のエンジンにも適用して実施できる。
【符号の説明】
【００５８】
１１…エンジン（内燃機関）、２５…触媒、３０…ＥＣＵ、３２…無担持触媒温度演算部（無担持触媒温度演算手段）、３３…触媒反応熱分演算部（触媒反応熱分演算手段）、３４…推定触媒温度演算部（推定触媒温度演算手段）、３９…触媒温度ピーク予測値演算部（触媒温度ピーク予測値演算手段）、４０…燃料カット判定部（燃料カット判定手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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