(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合気を吸気するエンジンおよび前記エンジンから排気された排気ガスを触媒により浄化する触媒コンバータを備えた車両にて、前記エンジンを制御するエンジン制御装置において、
車両が今後通過する経路における車両の状態を予測するための車両状態予測情報を取得する情報取得手段と、
前記車両状態予測情報に基づき、前記経路における車速変化量を推定し、前記車速変化量に基づき、所定地点での前記触媒コンバータの推定触媒酸素吸蔵量を算出することにより、前記触媒コンバータの状態を推定する触媒コンバータ状態推定手段と、
前記推定触媒酸素吸蔵量に基づき、前記所定地点より前の地点で目標とする前記触媒コンバータの目標触媒酸素吸蔵量を設定し、前記触媒コンバータの現状の触媒酸素吸蔵量が前記目標触媒酸素吸蔵量になるよう制御する触媒酸素吸蔵量制御手段と、
を備えていることを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項２】
前記触媒コンバータ状態推定手段は、前記車速変化量を実現するために今後必要とされるトルクを推定し、前記トルクに基づき、前記所定地点における前記触媒コンバータの触媒床温を算出し、その触媒床温に基づき、前記推定触媒酸素吸蔵量の最大値を算出することを特徴とする請求項１記載のエンジン制御装置。
【請求項３】
前記触媒酸素吸蔵量制御手段は、前記推定触媒酸素吸蔵量が所定値よりも大きい場合、前記触媒コンバータの現状の触媒酸素吸蔵量を減少させるよう制御し、前記推定触媒酸素吸蔵量が所定値よりも小さい場合、前記触媒コンバータの現状の触媒酸素吸蔵量を増加させるよう制御することを特徴とする請求項１記載のエンジン制御装置。
【請求項４】
前記触媒酸素吸蔵量制御手段は、前記推定触媒酸素吸蔵量が所定値よりも大きい場合、前記触媒コンバータの現状の触媒酸素吸蔵量を前記推定触媒酸素吸蔵量の最大値の半分よりも小さくなるよう制御し、前記推定触媒酸素吸蔵量が前記所定値よりも小さい場合、前記触媒コンバータの現状の触媒酸素吸蔵量を前記推定触媒酸素吸蔵量の最大値の半分よりも大きくなるよう制御することを特徴とする請求項３記載のエンジン制御装置。
【請求項５】
混合気を吸気するエンジンおよび前記エンジンから排気された排気ガスを触媒により浄化する触媒コンバータを備えた車両にて、前記エンジンを制御するエンジン制御方法において、
コンピュータにより、
情報取得手段が、車両が今後通過する経路における車両の状態を予測するための車両状態予測情報を取得するステップと、
触媒コンバータ状態推定手段が、前記車両状態予測情報に基づき、前記経路における車速変化量を推定し、前記車速変化量に基づき、所定地点での前記触媒コンバータの推定触媒酸素吸蔵量を算出することにより、前記触媒コンバータの状態を推定するステップと、
触媒酸素吸蔵量制御手段が、前記推定触媒酸素吸蔵量に基づき、前記所定地点より前の地点で目標とする前記触媒コンバータの目標触媒酸素吸蔵量を設定し、前記触媒コンバータの現状の触媒酸素吸蔵量が前記目標触媒酸素吸蔵量になるよう制御するステップと、
の処理が実行されることを特徴とするエンジン制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジン制御装置およびエンジン制御方法に関し、特に混合気を吸気するエンジンおよびエンジンから排出された排気ガスを触媒により浄化する触媒コンバータを備えた車両にて、エンジンを制御するエンジン制御装置およびエンジン制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気汚染などによる近年の地球温暖化の防止策の１つとして、車両のエンジンから排出された排気ガス中の有害成分を低減させることが挙げられている。エンジンにて燃焼された排気ガスの中には、さまざまな有害成分が含まれているが、その主なものは、ガソリンの不完全燃焼時により発生されるＣＯ（一酸化炭素）と、減速時などの過濃混合気による失火・不完全燃焼により燃えずに排出されるＨＣ（炭化水素）と、燃焼温度が高いときに空気中の窒素が酸素と結合して発生するＮＯｘ（窒素酸化物）とである。
【０００３】
このような有害成分を低減するには、エンジンに供給される空気と燃料との割合である空燃比を理論空燃比、つまり、燃料が完全燃焼するのに理論上必要な空気量と燃料量との比に近づけるような制御が行われており、たとえば排気ガスに含まれる酸素量に基づいて吸入空気量または燃料量を制御する空燃比制御が行われている。しかし、その空燃比は、通常の負荷の場合、理論空燃比となるように混合気の燃料を制御するが、低負荷の場合、燃料消費率を考慮し、理論空燃比よりも混合気の燃料を少なくしたリーン状態にするのがよく、逆に、高負荷でエンジン出力を高めるには、混合気の燃料を多くしたリッチ状態にする方が望ましい。このため、車両の走行状態によって有害な排気ガスが排出されてしまうので、そのような排気ガスに対して浄化を行うのが触媒装置である。
【０００４】
触媒装置においても、その浄化能力を最大に発揮するには、混合気の空燃比が理論空燃比でないと、化学反応が正常に行われない。このため、たとえば、空燃比が理論空燃比からリッチ側またはリーン側に所定時間継続した場合に、空燃比をリーン側またはリッチ側へ変転させることによって、触媒装置の浄化能力を最大限に維持させることが行われている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００５】
ところで、触媒装置においては、そのような空燃比の変動を吸収するために、酸素吸蔵放出能に優れた触媒が用いられている。このような触媒は、酸素過剰雰囲気での燃焼状態では、酸化反応により過剰の酸素を吸収し、還元雰囲気においては、還元反応により酸素を放出する。この触媒が吸着している酸素の量は、触媒酸素吸蔵量（ＯＳＡ：Oxygen Storage Amount）と呼ばれている。触媒装置の浄化能力を維持するには、排ガス中のＣＯおよびＨＣに対する酸化反応とＮＯｘに対する還元反応とをバランスよく行わせる必要があり、そのためには、ＯＳＡは適度な値に保たれていなければならない。すなわち、車両がある走行状態にあるときに、ＯＳＡが触媒最大酸素吸蔵量または触媒最小酸素吸蔵量の近傍にあったとした場合、空燃比がリッチ状態またはリーン状態への移行に際して行われる酸化還元反応に対して酸素の過不足が発生する可能性があるので、空燃比の変動に対応するには、ＯＳＡは触媒最大酸素吸蔵量の半分の値に保たれているのが好ましい。
【特許文献１】特開２００５−３４４６２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、たとえば、車両が長い坂路を走行する場合のように、混合気のリーンまたはリッチの状態が長い期間継続される場合、ＯＳＡもその間継続して増減していくことになるが、ＯＳＡを常に触媒最大酸素吸蔵量の半分になるように制御していると、リーンまたはリッチ状態への移行時点から酸素の吸蔵または放出が継続できる許容範囲は、触媒最大酸素吸蔵量の半分に制限され、それ以降、触媒装置は、排気ガスの浄化能力を十分発揮できないという問題点があった。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、今後の車両の走行状態が予め推測できる場合には、その走行状態に応じて触媒装置による排気ガスの高い浄化能力を長く維持することができるエンジン制御装置およびエンジン制御方法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】
【０００８】
本発明では上記課題を解決するために、混合気を吸気するエンジンおよび前記エンジンから排気された排気ガスを触媒により浄化する触媒コンバータを備えた車両にて、前記エンジンを制御するエンジン制御装置において、車両が今後通過する経路における車両の状態を予測するための車両状態予測情報を取得する情報取得手段と、前記車両状態予測情報に基づき、前記経路における車速変化量を推定し、前記車速変化量に基づき、所定地点での前記触媒コンバータの推定触媒酸素吸蔵量を算出することにより、前記触媒コンバータの状態を推定する触媒コンバータ状態推定手段と、前記推定触媒酸素吸蔵量に基づき、前記所定地点より前の地点で目標とする前記触媒コンバータの目標触媒酸素吸蔵量を設定し、前記触媒コンバータの現状の触媒酸素吸蔵量が前記目標触媒酸素吸蔵量になるよう制御する触媒酸素吸蔵量制御手段と、を備えていることを特徴とするエンジン制御装置が提供される。
【０００９】
また、本発明では、混合気を吸気するエンジンおよび前記エンジンから排気された排気ガスを触媒により浄化する触媒コンバータを備えた車両にて、前記エンジンを制御するエンジン制御方法において、コンピュータにより、情報取得手段が、車両が今後通過する経路における車両の状態を予測するための車両状態予測情報を取得するステップと、触媒コンバータ状態推定手段が、前記車両状態予測情報に基づき、前記経路における車速変化量を推定し、前記車速変化量に基づき、所定地点での前記触媒コンバータの推定触媒酸素吸蔵量を算出することにより、前記触媒コンバータの状態を推定するステップと、触媒酸素吸蔵量制御手段が、前記推定触媒酸素吸蔵量に基づき、前記所定地点より前の地点で目標とする前記触媒コンバータの目標触媒酸素吸蔵量を設定し、前記触媒コンバータの現状の触媒酸素吸蔵量が前記目標触媒酸素吸蔵量になるよう制御するステップと、の処理が実行されることを特徴とするエンジン制御方法が提供される。
【００１０】
このようなエンジン制御装置およびエンジン制御方法によれば、情報取得手段が取得した車両状態予測情報に基づき、触媒コンバータ状態推定手段が車速変化量を推定し、その車速変化量に基づき、触媒酸素吸蔵量制御手段が触媒コンバータの触媒酸素吸蔵量を、変化するであろう触媒酸素吸蔵量の変化量を見越して予め変化させるよう制御したので、今後の車両状態に対応して触媒酸素吸蔵量を的確に制御できるようになる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のエンジン制御装置およびエンジン制御方法は、情報取得手段が取得した車両状態予測情報に基づき、触媒コンバータ状態推定手段が車速変化量を推定し、その車速変化量に基づき、触媒酸素吸蔵量制御手段が触媒コンバータの触媒酸素吸蔵量を、変化するであろう触媒酸素吸蔵量の変化量を見越して予め変化させるよう制御したので、今後の車両状態に対応して触媒酸素吸蔵量を的確に制御できるようになる。これにより、触媒コンバータは最適な酸素量を吸蔵できるようになり、触媒による排気ガスの浄化能力を有効に活用することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
まず、エンジンを制御するエンジン制御システムのシステム構成について説明する。
図１はエンジン制御システムのシステム構成を示すブロック図である。
【００１３】
エンジン制御システムは、エンジン１０およびこれを制御するエンジン制御装置１１を備えている。エンジン１０には、空気および燃料の混合気を吸入する吸気通路１２およびその混合気を燃焼した排気ガスを排出する排気通路１３が設けられており、その排気通路１３の途中には、スタートキャタリスト（ＳＣ）１４およびアンダフロアタイプキャタリスト（ＵＦ）１５が設置されている。
【００１４】
これらのＳＣ１４およびＵＦ１５は、排気ガスを触媒により浄化する触媒コンバータであり、容量の大きなＳＣ１４が主として排気ガスを浄化し、そこで完全に浄化することができなかった排気ガスを容量の小さなＵＦ１５が浄化する構成にしている。
【００１５】
ＳＣ１４の上流側の排気通路１３には、エンジン１０から排出された排気ガスの空燃比を検出する第１の空燃比センサ１６が設けられ、下流側の排気通路１３には、浄化された排気ガスの空燃比を検出する第２の空燃比センサ１７が設けられ、ＳＣ１４には、その触媒床温を検出する温度センサ１８が設けられていて、それぞれの出力は、エンジン制御装置１１に接続されている。これにより、エンジン制御装置１１は、第１の空燃比センサ１６によりＳＣ１４に入る排気ガスの酸素濃度を知ることができ、第２の空燃比センサ１７によりＳＣ１４を出た排気ガスの酸素濃度を知ることができ、温度センサ１８によりＳＣ１４の触媒床温に応じて触媒が最大限酸素を吸蔵できる係数を知ることができる。
【００１６】
エンジン１０の吸気側の吸気通路１２には、エアフローセンサ１９およびインジェクタ２０が設けられており、それぞれエンジン制御装置１１に接続されている。エアフローセンサ１９は、エンジン１０に吸入される空気量を検出する。この空気量に基づき、エンジン制御装置１１は、インジェクタ２０により吸気通路１２に噴射される燃料量を制御し、混合気の空燃比を制御する。また、エンジン１０とＳＣ１４との間の排気通路１３には、エンジン制御装置１１によって制御されるエアインジェクタ２１が設けられている。このエアインジェクタ２１は、エンジン１０から排出された排気ガスに噴射量が制御された空気を送り込むものである。さらに、エンジン制御装置１１は、今後の車両の状態を予測する車両状態予測情報を入力している。この車両状態予測情報としては、ナビゲーションシステムから得られるカーブの情報、下りまたは上りの坂路角度情報などの地図情報、道路交通情報通信システムなどから得られる渋滞、交通規制、信号機などの情報、車車間通信システムから得られる先行する車両の速度情報などを含んでいる。
【００１７】
このようなエンジン制御システムによれば、エンジン制御装置１１は、第１の空燃比センサ１６により検出されたＳＣ１４に入る排気ガスの空燃比と、第２の空燃比センサ１７により検出されたＳＣ１４から出た排気ガスの空燃比とを比較することにより、ＳＣ１４に吸着されているＯＳＡを把握している。エンジン制御装置１１は、車両状態予測情報から車速やトルクが変化して空燃比がどのように変化するか、また、ＳＣ１４のＯＳＡもどのように変化するかを推定し、その推定に基づき、インジェクタ２０を制御して混合気の空燃比を予め制御しておくことで、車速やトルクが変化した後のＳＣ１４のＯＳＡを制御することができる。たとえば、エンジン制御装置１１は、車速やトルクが変化した後のＳＣ１４のＯＳＡを触媒最大酸素吸蔵量を制御することができる。例えば触媒最大酸素吸蔵量のほぼ半分になるように制御してもよい。
【００１８】
次に、エンジン制御装置１１のハードウェア構成について説明する。
図２はエンジン制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
エンジン制御装置１１は、マイクロコンピュータ（マイコン）３０を備え、このマイコン３０は、エンジン制御装置１１内のバス３１に接続されていて、Ｉ／Ｆ（Interface）３２を介して車載ネットワークのような外部の信号ライン３３に接続されている。
【００１９】
マイコン３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３４を有し、ＣＰＵ３４には、ＲＯＭ（Read Only Memory）３５およびＲＡＭ３６がマイコン３０内のバス３７によって相互に接続されている。また、ＣＰＵ３４は、バス３７を介してエンジン制御装置１１のバス３１に接続されている。
【００２０】
ＣＰＵ３４は、エンジン制御装置１１全体を制御する。ＲＡＭ３６には、ＣＰＵ３４が実行するＯＳ（Operating System）のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。また、ＲＡＭ３６には、ＣＰＵ３４の処理に必要な各種データが格納される。ＲＯＭ３５には、ＯＳのプログラムやアプリケーションプログラムなどが格納される。
【００２１】
このアプリケーションプログラムは、エンジン制御装置１１が実行するスタートキャタリスト状態推定処理（ＳＣ状態推定処理）および触媒酸素吸蔵量制御処理（ＯＳＡ制御処理）のためのプログラムなどを含んでいる。
【００２２】
次に、図２のハードウェア構成により実現されるエンジン制御装置１１の機能構成について説明する。
図３はエンジン制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【００２３】
エンジン制御装置１１は、情報取得部４０、スタートキャタリスト状態推定部（ＳＣ状態推定部）４１および触媒酸素吸蔵量制御部（ＯＳＡ制御部）４２を備えている。
情報取得部４０は、ナビゲーションシステムなどを用いて車両の位置および経路情報などの車両状態予測情報を取得する。
【００２４】
ＳＣ状態推定部４１は、車両状態予測情報に基づき、車速がどのように変化をするかを表わす車速変化量を予測し、車両が予測通り車速やトルクを変化させて走行した場合にＯＳＡがどのように変化するかを推定する。さらに、ＳＣ状態推定部４１は、第１の空燃比センサ１６および第２の空燃比センサ１７がそれぞれ検出した排気ガスの空燃比からＳＣ１４の今後のＯＳＡを推定し、温度センサ１８が検出したＳＣ１４の触媒床温からＳＣ１４が吸蔵し得る最大のＯＳＡを推定する。
【００２５】
ＯＳＡ制御部４２は、ＳＣ状態推定部４１の推定結果に基づいて、インジェクタ２０により燃料量を予め制御することにより、またはエアインジェクタ２１により排気ガスの酸素量を予め制御することにより、車速やトルクが変化した後のＳＣ１４のＯＳＡを制御する。たとえば、ＯＳＡ制御部４２は、車速やトルクが変化した後のＳＣ１４のＯＳＡが触媒最大酸素吸蔵量のほぼ半分になるように制御する。
【００２６】
これらのＳＣ状態推定部４１およびＯＳＡ制御部４２は、具体的には、以下に示すように、今後、車速やトルクが変化した結果、ＯＳＡがどのように変化するかを表わす推定ＯＳＡを算出し、その推定ＯＳＡに応じて現状のＯＳＡを予め変化させておくときの目標値を示す目標ＯＳＡを設定し、現状のＯＳＡが目標ＯＳＡになるようＳＣ１４のＯＳＡを制御している。
【００２７】
次に、エンジン制御装置１１によるＯＳＡ制御の概略について説明する。
図４はトルクの変化およびＯＳＡの変化を示す図であって、（Ａ）は予測した車速変化時のトルク変化を示し、（Ｂ）は走行予定地点の推定ＯＳＡの変化を示し、（Ｃ）は走行予定地点の目標ＯＳＡの変化を示している。
【００２８】
まず、図４の（Ａ）において、車両は、現在、平坦地を走行していて、走行予定のＡ地点からＢ地点まで登坂路を走行していくものとする。この場合、図４の（Ａ）に示したように、現地点からＡ地点までは、車速変化量はなくトルクの変化もない。登坂開始のＡ地点からＢ地点までは、車速が低下するので、トルクを増加させることになる。
【００２９】
このような状況のとき、ＳＣ１４のＯＳＡは、図４の（Ｂ）に示したように、現地点からＡ地点まで所定値を維持し、Ａ地点からＢ地点までの登坂路では、トルクを増加させるために、混合気をリッチ状態に制御するはずなので、その場合は、エンジン１０から排出される排気ガスもリッチ状態になって酸素不足状態になることから、ＳＣ１４におけるＯＳＡは低下し、車両がＢ地点に到達するときには、ＯＳＡはΔＯＳＡだけ低下することになる。このため、Ｂ地点では、ＯＳＡの低下により、ＳＣ１４における混合気の空燃比が理論空燃比でなくなってリッチ状態になり、有害成分の酸化反応が起こりにくくなり、触媒による浄化能力が小さくなってしまう。
【００３０】
これに対し、本発明では、Ｂ地点で予めＳＣ１４のＯＳＡが低下することがわかっているならば、図４の（Ｃ）に示したように、ＯＳＡ制御部４２は、現地点の段階で先行してＢ地点の前の経過地点であるＡ地点でのＯＳＡを多くするよう目標ＯＳＡを設定し、その目標ＯＳＡになるよう混合気をリッチ状態に制御し、Ｂ地点に到達したときにＯＳＡが大幅に低下しないようにして、ＳＣ１４の浄化能力が小さくならないようにする。なお、Ａ地点は、トルクが高負荷に切り替わる地点、たとえば上りの坂路の開始地点としてもよいし、Ｂ地点より所定距離だけ離れた地点としてもよい。また、Ｂ地点は、上りの坂路の終了地点としてもよいし、推定ＯＳＡが最小になる地点としてもよい。
【００３１】
次に、ＳＣ状態推定部４１によるＳＣ１４の状態を推定する処理について説明する。
図５はＳＣ状態推定処理を示すフローチャート、図６は車両のカーブ半径に対応する車速の変化を示す図、図７は車速変化に対応する空燃比の変化を示す図、図８は坂路角度に対応する空燃比の変化を示す図、図９はトルクの変化に対応する触媒床温の変化を示す図である。
【００３２】
ＳＣ状態推定部４１は、ＳＣ状態推定処理プログラムにより以下のステップに従って処理を繰り返し実行する。
［ステップＳ１１］ＣＰＵ３４は、車速変化量やトルクの変化を推定するための車両状態予測情報を取得する。この車両状態予測情報は、カーナビゲーションなどを用いて取得された車両の位置および経路情報などである。たとえば、ＣＰＵ３４は、車両が今後通過する一定区間の経路におけるカーブ半径、坂路角度などを取得する。
【００３３】
［ステップＳ１２］ＣＰＵ３４は、ステップＳ１１の処理で取得されたカーブ半径、坂路角度などに応じ、車速変化量を推定する。
ここで、車両は、図６に示したように、カーブ半径が小さくなると減速せざるをえないので、ＣＰＵ３４はその特性のデータを格納しているＲＯＭ３５を参照し、カーブ半径に対応した車速を取得し、この取得された今後の車速と現状の車速との差分から今後の車速変化量を算出する。なお、この現状の車速は、エンジンを制御している電子制御ユニットなどから取得されている。
【００３４】
また、図示はしないが、上りの坂路角度が大きくなると減速するので、その車速変化量を補うようトルクを増加させ、下りの坂路角度が大きくなると加速するので、その車速変化量を補うようトルクを減少させるので、ＣＰＵ３４はその特性のデータを格納しているＲＯＭ３５を参照し、坂路角度に対応した今後の車速変化量を取得することになる。
【００３５】
［ステップＳ１３］ＣＰＵ３４は、ステップＳ１２の処理で算出された今後の車速変化量に応じ、今後の混合気の空燃比の変化量を算出する。
ここで、図７に示したように、加速させる場合、混合気の空燃比が減少してリッチ状態になり、減速させる場合は、混合気の空燃比が増加してリーン状態になるので、ＣＰＵ３４はその特性のデータを格納しているＲＯＭ３５を参照し、今後の加減速による車速変化量に対応した混合気の空燃比を取得し、この取得された今後の混合気の空燃比と、第１の空燃比センサ１６が検出した現状の混合気の空燃比との差分から、今後の混合気の空燃比の変化量を算出する。
【００３６】
なお、上記の説明では、カーブ半径または坂路角度から車速変化量を推定し、その車速変化量から今後の混合気の空燃比の変化量を取得しているが、図８に示したように、上り坂の場合、トルクを増加するため、混合気はリッチ状態に、逆に、下り坂の場合は、リーン状態になるというように坂路角度と空燃比との間には相関関係があるので、坂路角度から直接今後の混合気の空燃比を取得するようにしてもよい。
【００３７】
［ステップＳ１４］ＣＰＵ３４は、ステップＳ１３の処理で算出された今後の混合気の空燃比の変化量に応じて、今後のＯＳＡの変化量（ΔＯＳＡ）を算出する。すなわち、今後の混合気の空燃比の変化量をΔＡ／Ｆとし、触媒吸着酸素係数をＫとすると、ΔＯＳＡは、
ΔＯＳＡ＝■ΔＡ／Ｆ×Ｋ
により算出される。たとえば、図４の（Ｂ）に示したように、Ａ地点からＢ地点までの間に変化するであろうＯＳＡのΔＯＳＡが算出される。
【００３８】
［ステップＳ１５］ＣＰＵ３４は、今後のＯＳＡを示す推定ＯＳＡを算出する。すなわち、第１の空燃比センサ１６により検出されたＳＣ１４に入る排気ガスの空燃比と、第２の空燃比センサ１７により検出されたＳＣ１４から出た排気ガスの空燃比とから、現状のＯＳＡが算出されていて、その現状のＯＳＡにステップＳ１４の処理で算出されたΔＯＳＡを加減算することにより、推定ＯＳＡを算出する。
【００３９】
［ステップＳ１６］ＣＰＵ３４は、ステップＳ１２の処理で算出された今後の車速変化量に応じ、今後の車速を実現するために必要とされるトルクを推定する。
［ステップＳ１７］ＣＰＵ３４は、ステップＳ１６の処理で推定されたトルクの増減に対応して、今後、ＳＣ１４の触媒床温がどこまで変化するかをあらわす触媒床温の変化量を取得する。
【００４０】
ここで、図９に示したように、トルクが上昇すると混合気の空燃比の状態がリッチ状態になってそのリッチ状態の混合気が燃焼されて触媒床温も上昇するので、ＣＰＵ３４はその特性のデータを格納しているＲＯＭ３５を参照し、今後のトルクに対応した触媒床温の変化量を取得する。
【００４１】
［ステップＳ１８］ＣＰＵ３４は、今後の触媒床温を算出する。すなわち、温度センサ１８が検出した現状の触媒床温に、ステップＳ１７の処理で取得された今後の触媒床温の変化量を加減算することにより、今後の触媒床温を算出する。
【００４２】
［ステップＳ１９］ＣＰＵ３４は、ステップＳ１８の処理で算出された今後の触媒床温に応じ、今後における最大のＯＳＡである触媒最大酸素吸蔵量（Ｃｍａｘ）を算出する。すなわち、温度センサ１８が検出した現状の触媒床温に基づいて、その温度のときにＳＣ１４が吸蔵し得るＣｍａｘが算出されていて、そのＣｍａｘに今後の触媒床温に対応して変化する係数を乗算し、今後のＣｍａｘを算出する。なお、触媒床温が高くなるとＳＣ１４が吸蔵し得るＣｍａｘは増加するので、温度が高くなるとＳＣ１４は酸素を吸蔵しやすくなる。
【００４３】
以上の処理により、カーナビゲーションなどを用い、車両状態予測情報から車速やトルクがどのように変化するかが推定され、この推定結果に応じて車速変化終了時にＳＣ１４が吸蔵しているはずの推定ＯＳＡが算出される。また、車速変化量に対応するトルクが推定され、このトルクに応じて、今後、触媒床温がどのように変化するかが算出され、変化したときの触媒床温に対応するＣｍａｘが算出される。
【００４４】
最後に、ＯＳＡ制御部４２によるＯＳＡを制御する処理について説明する。
図１０はＯＳＡ制御処理を示すフローチャート、図１１はΔＯＳＡと目標ＯＳＡとの関係を示す図である。
【００４５】
ＯＳＡ制御部４２は、ＳＣ状態推定処理の後に、ＯＳＡ制御処理プログラムにより以下のステップに従って処理を実行する。
［ステップＳ２１］ＣＰＵ３４は、推定ＯＳＡがＯＳＡ変動許容範囲の下限値である所定値Ａ１よりも小さいか否かを判定する。推定ＯＳＡが所定値Ａ１よりも小さい場合、処理はステップＳ２２に進み、大きい場合、処理はステップＳ２３に進む。
【００４６】
［ステップＳ２２］ＣＰＵ３４は、推定ＯＳＡが所定値Ａ１よりも小さい場合にはＯＳＡが変動許容範囲を下回ることが推定されるので、速度変化開始時の目標ＯＳＡをＣｍａｘ／２よりも大きく設定する。たとえば、図４の（Ｂ）のＢ地点にてＯＳＡが減少することが推定されるので、ＣＰＵ３４は、図４の（Ｃ）のＡ地点における目標ＯＳＡをＣｍａｘ／２よりも大きく設定する。
【００４７】
ここで、ＯＳＡ制御部４２は、図１１に示したように、推定ＯＳＡがΔＯＳＡだけ低下すれば、速度変化開始時の目標ＯＳＡを上げるよう制御するが、そのときのΔＯＳＡに対応した目標ＯＳＡを、ＣＰＵ３４がΔＯＳＡと目標ＯＳＡとの関係を表わすデータを格納しているＲＯＭ３５から取得する。たとえば、ＣＰＵ３４は、図４の（Ｂ）のＢ地点においてＯＳＡがΔＯＳＡ低下すると推定した場合に、速度変化開始時のＡ地点に到達するまでＯＳＡをどれだけ増やしておくかの目標ＯＳＡを、ΔＯＳＡと目標ＯＳＡとの関係から取得することになる。
【００４８】
［ステップＳ２３］ＣＰＵ３４は、推定ＯＳＡがＯＳＡ変動許容範囲の上限値である所定値Ａ２よりも大きいか否かを判定する。推定ＯＳＡが所定値Ａ２よりも大きい場合、処理はステップＳ２４に進み、小さい場合、処理はステップＳ２５に進む。
【００４９】
［ステップＳ２４］ＣＰＵ３４は、推定ＯＳＡが所定値Ａ２よりも大きい場合、ＯＳＡの増加が推定されるので、目標ＯＳＡをＣｍａｘ／２よりも小さく設定する。
［ステップＳ２５］ＣＰＵ３４は、推定ＯＳＡがＯＳＡ変動許容範囲内に入っているときは、予めＯＳＡを変化させておく必要はないので、目標ＯＳＡをＣｍａｘ／２に設定する。
【００５０】
［ステップＳ２６］ＣＰＵ３４は、現状のＯＳＡが目標ＯＳＡになるようにするため、インジェクタ２０を制御することにより、エンジン１０に吸入される混合気の空燃比を制御して排気ガスの空燃比を制御する。または、エアインジェクタ２１を制御することにより、排気通路１３における排気ガスの空燃比を制御する。このように排気ガスの空燃比を制御することにより、ＳＣ１４のＯＳＡを制御する。
【００５１】
以上の処理により、たとえば、混合気の燃料が少なくて燃費を向上させることができる成層運転が長時間実施したり、フューエルカットが多く実施されたりすることが予めわかっている場合は、現状のＯＳＡを予め減少させるよう混合気の空燃比が制御される。また、たとえば、道路の地形的な要因などでトルクを上昇させる必要性が予めわかっている場合には、それによるＯＳＡの不足に対処するために、ＯＳＡを予め増加させるよう混合気の空燃比が制御される。これにより、ＯＳＡがＳＣ１４で常に保持しておきたい触媒最大酸素吸蔵量の半分の値に最適に制御されることになるのでＳＣ１４の浄化能力を大きくすることできる。
【００５２】
また、エンジン制御装置１１は、上記ＯＳＡ制御に従って制御していて、リッチ状態またはリーン状態が長時間実施されても、予め混合気の空燃比を制御してＯＳＡを所定の目標ＯＳＡになるよう制御しているので、実際の空燃比が理論空燃比より外れる機会が少なくなり、ＳＣ１４を浄化能力の大きな状態に維持することができ、浄化能力が大きくなった分、ＳＣ１４の容量を小さくすることが可能になる。
【００５３】
なお、上記の実施の形態では、車両状態予測情報をナビゲーションシステムを用いて取得しているが、車両と車両との間で互いに通信することができる車車間通信システムにより車両が今後通過する一定区間の経路における、他車の過去の所定期間の平均車速を取得するようにしてもよい。このとき、自車の車速が今後他車の車速に近づくことが推定され、現状の自車の車速と他車の車速との差分から今後の車速変化量を算出することができる。たとえば、他車の車速から今後走行するであろう経路が渋滞していることや信号機などにより自車が今後停車することが予測される場合、車両は現状の状態から減速状態に移行することが予測され、移行前と移行後との車速の差分から今後の車速変化量を算出することができる。また、信号機により停車状態から発車することが予測される場合、車両は停車状態から加速状態に移行することが予測され、移行前と移行後との車速の差分から今後の車速変化量を算出することができる。これらの車速変化量に応じて今後の混合気の空燃比の変化量を算出し、その混合気の空燃比の変化量に応じて今後のΔＯＳＡを算出するようにしてもよい。ここで、所定の状況で実際に算出されたΔＯＳＡが所定回数蓄積された場合には、それらのΔＯＳＡの平均値と今回算出されたΔＯＳＡとの差分を、今回算出されたΔＯＳＡに対して一定割合反映させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】エンジン制御システムのシステム構成を示すブロック図である。
【図２】エンジン制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】エンジン制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図４】トルクの変化およびＯＳＡの変化を示す図であって、（Ａ）は予測した車速変化時のトルク変化を示し、（Ｂ）は走行予定地点の推定ＯＳＡの変化を示し、（Ｃ）は走行予定地点の目標ＯＳＡの変化を示している。
【図５】ＳＣ状態推定処理を示すフローチャートである。
【図６】車両のカーブ半径に対応する車速の変化を示す図である。
【図７】車速変化に対応する空燃比の変化を示す図である。
【図８】坂路角度に対応する空燃比の変化を示す図である。
【図９】トルクの変化に対応する触媒床温の変化を示す図である。
【図１０】ＯＳＡ制御処理を示すフローチャートである。
【図１１】ΔＯＳＡと目標ＯＳＡとの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１１  エンジン制御装置
４０  情報取得部
４１  ＳＣ状態推定部
４２  ＯＳＡ制御部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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