(57)【要約】      （修正有）【課題】三元触媒からの放熱の影響を反映して三元触媒の温度推定を精度よく行うことができる新規な内燃機関用制御装置を提供することにある。【解決手段】三元触媒の温度を推定する触媒温度推定パラメータを求める場合において、求められた三元触媒の触媒温度推定パラメータの積算値から積算値から、三元触媒の放熱量に対応した所定値βを減算して触媒温度推定パラメータを補正する。これによれば、三元触媒からの放熱の影響を反映して触媒温度推定パラメータを求めるので、三元触媒の温度推定を精度よく行うことができる。【選択図】図６
2017227133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられた排気ガス浄化触媒の温度を推定するための触媒温度推定パラメータ演算手段と、前記触媒温度推定パラメータ演算手段によって求められた触媒温度推定パラメータを前記内燃機関の各種制御に反映する機能を備える制御手段とを備える内燃機関用制御装置において、
前記触媒温度推定パラメータ演算手段は、触媒温度推定パラメータ演算によって求められた前記触媒温度推定パラメータの積算値から、前記排気ガス浄化触媒の放熱量に対応した所定値を減算して、前記触媒温度推定パラメータを補正する処理を実行することを特徴とする内燃機関用制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関用制御装置において、
前記排気ガス浄化触媒の前記放熱量に対応した前記所定値は、車速、或いは外気温度、或いは前記車速と前記外気温度によってその値が決められていることを特徴とする内燃機関用制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関用制御装置において、
前記排気ガス浄化触媒の前記放熱量に対応した前記所定値は、前記車速が速くなるにしたがって大きく設定され、また、前記外気温度が高くなるにしたがって小さく設定されていることを特徴とする内燃機関用制御装置。
【請求項４】
内燃機関の排気通路に設けられた排気ガス浄化触媒の温度を推定するための触媒温度推定パラメータ演算手段と、前記触媒温度推定パラメータ演算手段によって求められた触媒温度推定パラメータを前記内燃機関の各種制御に反映する機能を備える制御手段とを備える内燃機関用制御装置において、
前記触媒温度推定パラメータ演算手段は、前記内燃機関の燃焼室での燃焼が行われていない燃料カット状態では、触媒温度推定パラメータ演算によって求められた前記触媒温度推定パラメータの積算値から、前記排気ガス浄化触媒の放熱量に対応した所定値を減算して、前記触媒温度推定パラメータを補正する処理を実行することを特徴とする内燃機関用制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃機関用制御装置において、
前記排気ガス浄化触媒の前記放熱量に対応した前記所定値は、燃料カット時間、或いは燃料カット気筒数、或いは前記燃料カット時間と前記燃料カット気筒数によってその値が決められていることを特徴とする内燃機関用制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の内燃機関用制御装置において、
前記排気ガス浄化触媒の前記放熱量に対応した前記所定値は、前記燃料カット時間が長くなるにしたがって大きく設定され、また前記燃料カット気筒数が多くなるにしたがって大きく設定されていることを特徴とする内燃機関用制御装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の内燃機関用制御装置において、
前記触媒温度推定パラメータ演算手段は、前記内燃機関に吸入される吸気量と点火時期に基づいて触媒温度推定パラメータの値を演算することを特徴とする内燃機関用制御装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の内燃機関用制御装置において、
前記制御手段は、前記触媒温度推定パラメータ演算手段で補正された前記触媒温度推定パラメータの値が所定の触媒活性判定閾値を超えない場合は、点火時期を排気ガス温度が高くなる遅角位置に制御し、補正された前記触媒温度推定パラメータの値が前記触媒活性判定閾値を超えた場合は、点火時期をトルクが確保できる進角位置に制御することを特徴とする内燃機関用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関を制御する内燃機関用制御装置に係り、特に排気ガス浄化触媒の温度を推定して内燃機関の各種制御に反映する機能を備える内燃機関用制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車等に搭載されている内燃機関から排出される排気ガス有害成分の低減が強く求められ、その対策の１つとして排気ガス通路（排気管）に三元触媒等の排ガス浄化触媒が設けられている。（以下では、排ガス浄化触媒の代表として三元触媒と表記する。）尚、この三元触媒は所定の活性温度で排ガスの浄化性能を発揮できる特性を有しており、低温では所定の浄化性能を発揮できないものである。
【０００３】
そして、内燃機関の始動時には排気ガス有害成分を浄化する三元触媒が冷えて活性化されておらず、排ガス有害成分が排出されやすい環境となっている。そこで、三元触媒を早期に活性化するために、内燃機関の点火時期をトルク重視の点火時期よりも遅角させることで、排気ガスのガス温度を高くして三元触媒を早期に暖機することが行われている。尚、三元触媒が活性温度に達した時点で点火時期を所定の適切な時期に復帰させ、充分なトルクが得られるように制御している。このように、三元触媒の温度を推定して内燃機関の各種制御（ここでは点火制御）に反映するようにしている。
【０００４】
ここで、三元触媒が活性温度に達していることを判定する方法として、三元触媒に温度センサを取り付けて直接的に三元触媒の温度を測定する方法がある。しかしながらが、新たに温度センサを設けることから、温度センサを駆動する電源線や検出信号を制御装置に送る信号線も新たに必要となるので、製品コストが上昇するという観点から採用することが難しいのが実状である。
【０００５】
そこで、既存のセンサ信号を利用して三元触媒が活性温度に達していることを推定する方法が知られている。例えば、特開２０１５−１６６５５６号公報（特許文献１）には、エアフローセンサの吸気量信号を積算し、積算吸気量が所定の積算吸気量に達すると、十分な回数の燃焼が実行されて三元触媒が活性化していると見做す（推定する）ことが提案されている。ここで、吸気量は触媒温度推定パラメータの１つである。
【０００６】
そして、特許文献１では、加速、減速のような運転パターンに対応して、吸気量を複数通りの周波数成分に分離し、その分離した周波数成分毎の吸気量を積算することで、内燃機関の様々な運転パターンに対して、三元触媒の温度（＝暖機状態）を精度良く推定するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−１６６５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１では、内燃機関の回転が減速されて燃料カットが実施されている間は、燃焼室での燃焼が行われていないので吸気量の積算を行わないようにしている。これによって、三元触媒の温度推定の誤差を低減して推定精度の向上を図っている。特許文献１では、燃焼室での燃焼が行われない時には吸気量の積算を実行しないようにする、といった三元触媒への受熱の観点から三元触媒の温度を推定している。
【０００９】
このような燃料カット状態での触媒温度推定パラメータの演算のやり方を図１１に基づいて説明する。図１１においては、燃料カット状態（Ｆ/Ｃ状態と表記している）と通常の燃料噴射状態（非Ｆ/Ｃ状態と表記している）での、三元触媒の温度の実測値と触媒温度推定パラメータＣＰｃの変化を示している。
【００１０】
時刻「ｔ０−ｔ１」、「ｔ２−ｔ３」、「ｔ４−ｔ５」、「ｔ６−ｔ７」、「ｔ８−ｔ９」、「ｔ１０〜」の間は燃料が噴射されている区間であり、燃焼室では燃焼が行われて温度が高い排気ガスが三元触媒に流入している。この状態では三元触媒の温度Ｔｃは上昇していくことになり、触媒温度推定パラメータＣＰｃもこれに対応して積算されていくことになる。
【００１１】
一方、時刻「ｔ１−ｔ２」、「ｔ３−ｔ４」、「ｔ５−ｔ６」、「ｔ７−ｔ８」、「ｔ９−ｔ１０」の間は燃料の供給が停止されている燃料カットの区間であり、燃焼室では燃焼が行われておらず、温度が低い吸気ガスが三元触媒に流入している。この状態では三元触媒の温度Ｔｃは上昇されず、逆に外気への放熱によって三元触媒の温度は実測値で示しているように低下していくようになる。
【００１２】
しかしながら、触媒温度推定パラメータＣＰｃは、燃料カットに突入した燃料カット時点の値を保持され、燃料噴射が再開された時点で燃料カット時点の値から再び積算が実行されていくものである。このため、三元触媒の実際の温度と触媒温度推定パラメータＣＰｃの値とが合致しなくなり推定精度が悪いものであった。つまり、触媒温度推定パラメータＣＰｃに放熱の影響が反映されていないため、正確な触媒温度推定パラメータＣＰｃを求めることができないものであった。
【００１３】
上述した通り、燃焼室での燃焼が行われず、三元触媒に熱が供給されない場合においては、周囲の外気によって三元触媒の熱が放熱され、三元触媒の温度が低下するようになる。更に、これに加えて外気温度が低い場合や、車速が速い場合は、三元触媒からの放熱の度合が顕著になる傾向にある。
【００１４】
このように、三元触媒からの放熱の影響を考慮しない場合は、三元触媒の実際の温度と推定温度との間に大きな乖離が生じてしまい、三元触媒の温度推定が精度良くできないという課題がある。
【００１５】
本発明の目的は、三元触媒からの放熱の影響を反映して三元触媒の温度推定を精度よく行うことができる新規な内燃機関用制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の特徴は、三元触媒の温度を推定する触媒温度推定パラメータを求める場合において、これまでに求められた三元触媒の触媒温度推定パラメータの積算値から、三元触媒の放熱量に対応した所定値を減算して触媒温度推定パラメータを補正する、ところにある。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、三元触媒からの放熱の影響を反映して触媒温度推定パラメータを求めるので、三元触媒の温度推定を精度よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明が適用される内燃機関用制御装置が搭載された内燃機関システムの全体構成を示す構成図である。
【図２】触媒温度推定パラメータと触媒活性判断の関係を説明する説明図である。
【図３】本発明の実施形態になるによる触媒温度推定パラメータを演算する演算処理ブロックを示す構成図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による燃料カット状態における、三元触媒の温度変化と触媒温度推定パラメータの変化を説明する説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による車速変化状態における、三元触媒の温度変化と触媒温度推定パラメータの変化を説明する説明図である。
【図６】本発明の実施形態になる触媒温度推定パラメータを求めて触媒活性を判断する制御フローを示すフローチャート図である。
【図７】触媒温度推定パラメータから減算される所定値（放熱量）である燃料カット時間と放熱量の関係を説明するグラフ図である。
【図８】触媒温度推定パラメータから減算される所定値（放熱量）である燃料カット気筒数と放熱量の関係を説明するグラフ図である。
【図９】触媒温度推定パラメータから減算される所定値（放熱量）である車速と放熱量の関係を説明するグラフ図である。
【図１０】触媒温度推定パラメータから減算される所定値（放熱量）である外気温度と放熱量の関係を説明するグラフ図である。
【図１１】従来の燃料カット状態における、三元触媒の温度変化と触媒温度推定パラメータの変化を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。
【００２０】
まず、本願発明の実施形態を説明する前に、本願発明が適用される内燃機用制御装置の構成を説明する。図１は、本発明が適用される内燃機関用制御装置が搭載された内燃機関システムを示したものである。
【００２１】
内燃機関１０は、例えば４つの気筒を備えた火花点火式の多気筒内燃機関であって、シリンダヘッド１１ａ及びシリンダブロック１１ｂからなるシリンダ１１と、このシリンダ１１の各気筒内に摺動自在に嵌挿されたピストン１２と、を備え、ピストン１２は、コンロッド１３を介してクランク軸（図示せず）に連結されている。
【００２２】
また、ピストン１２の上方には、所定形状の天井部を有する燃焼室１４が形成され、各気筒の燃焼室１４には、点火コイル１５から高電圧化された点火信号が供給される点火プラグ１６が設けられている。
【００２３】
また、燃焼室１４は、エアクリーナ１７、スロットルバルブ１８、コレクタ１９、吸気マニホールド２０、吸気ポート２１等を備えた吸気管２２と連通しており、燃料の燃焼に必要な空気はこの吸気管２２を通り、吸気管２２の下流端である吸気ポート２１の端部に配在された吸気カム軸２３により開閉駆動される吸気バルブ２４を介して、各気筒の燃焼室１４に吸入されるようになっている。また、吸気管２２の吸気マニホールド２０には、吸気ポート２１へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁２５が気筒毎に設けられている。
【００２４】
また、吸気管２２のエアクリーナ１７の下流には、吸入空気の流量を検出するエアフローセンサ２６が配設されている。このエアフローセンサ２６は、吸入吸気量（質量流量）が大きくなるにしたがって、測定対象となる吸入空気流に配置されたホットワイヤ（発熱抵抗体）に流れる電流値が増加し、吸入吸気量が小さくなるにしたがってホットワイヤに流れる電流値が減少するようにブリッジ回路が構成されている。そして、エアフローセンサ２６のホットワイヤに流れる発熱抵抗電流値は電圧信号として検出されて、ＥＣＵ（内燃機関用のコントロールユニット）２７へ送信されるようになっている。
【００２５】
吸気管２２を介して吸入された空気と燃料噴射弁２５から噴射された燃料との混合気は、吸気バルブ２４を介して燃焼室１４へ吸入され、点火コイル１５に接続された点火プラグ１６による火花点火によって燃焼される。そして、燃焼室１４での燃焼後の排気ガスは、排気カム軸２８により開閉駆動される排気バルブ２９を介して燃焼室１４から排気され、排気ポートや排気マニホールド、排気管等（図示せず）を備えた排気通路３０を通って外部の大気中へ排出されるようになっている。
【００２６】
排気通路３０には、アルミナやセリアなどの担体に白金やパラジウムなどを塗布した排気ガス浄化用の三元触媒３１が配設されており、この三元触媒３１の上流側には、空燃比検出器の一態様として、触媒前空燃比に対して線形の出力特性を有する空燃比センサ３２が配設され、三元触媒３１の下流側には、触媒後空燃比がストイキ（理論空燃比）よりもリッチ側かリーン側かを識別するためのスイッチング信号を出力するＯ２センサ３３が配設されている。
【００２７】
更に、排気通路３０の三元触媒３１の上流から、吸気管２２のコレクタ１９の上流に排気ガスを還流させるためのＥＧＲ配管３４を備えている。また、ＥＧＲ配管３４を通る排気ガスを冷却するためのＥＧＲクーラ３５、ＥＧＲ流量を制御するためのＥＧＲバルブ３６がＥＧＲ配管３４の適宜位置に取り付けられている。
【００２８】
また、図示していないが内燃機関を巡る冷却水の温度を計測する温度センサが備えられている。本実施形態では三元触媒３１の上流にＥＧＲ配管３４が接続されているが、三元触媒３１の下流にＥＧＲ配管３４を接続することも可能である。
【００２９】
また、内燃機関１０の各気筒に対して配備された燃料噴射弁２５は、燃料配管（図示せず）を介して燃料タンク３７と接続されており、燃料タンク３７の内部の燃料は、燃料ポンプ３８や燃圧レギュレータ３９等を備えた燃料供給機構により所定燃圧に調圧されて燃料噴射弁２５に供給されるようになっている。
【００３０】
また、燃料タンク３７内の燃料蒸気は、キャニスタ配管４０を介してチャコールキャニスタ４１内の活性炭４２に吸着され、新気導入配管４３から導入される空気と共にパージ導入配管４４と吸気管２２との接続部に流入する。パージ導入配管４４にはパージ流量を調整するパージコントロールバルブ４５が設けられており、吸気管２２内の負圧によってパージ流量が調整されるようになっている。
【００３１】
所定燃圧の燃料が供給された燃料噴射弁２５は、ＥＣＵ２７から供給される機関負荷等の運転状態に応じたデューティ（パルス幅：開弁時間に相当する）を有する燃料噴射パルス信号によって開弁駆動され、その開弁時間に応じた量の燃料を吸気ポート２１に向けて噴射するようになっている。
【００３２】
尚、ＥＣＵ２７は、内燃機関１０の種々の制御、例えば燃料噴射弁２５による燃料噴射制御（空燃比制御）、点火プラグ１６による点火時期制御、外部ＥＧＲ制御、パージガス制御等を行なうためのマイクロコンピュータを内蔵している。
【００３３】
エアフローセンサ２６、空燃比センサ３２、Ｏ２センサ３３等の各種センサから得られる出力信号は、ＥＣＵ２７に送られる（ここでは、信号線は図示していない）。また、アクセル踏込量センサ４６から得られる信号もＥＣＵ２７に送られる。アクセル踏込量センサ４６は、アクセルペダルの踏み込み量を検出する。
【００３４】
ＥＣＵ２７は、アクセル踏込量センサ４６の出力信号に基づいて、要求トルクを演算する。すなわち、アクセル踏込量センサ４６は、内燃機関への要求トルクを検出する要求トルク検出センサとして用いられる。また、車速センサ４７から得られる信号もＥＣＵ２７に送られる。また、外気温度センサ４８から得られる外気温度もＥＣＵ２７に送られる。
【００３５】
また、ＥＣＵ２７は、クランク角度センサの出力信号に基づいて、内燃機関の回転速度を演算する。ＥＣＵ２７は、上記各種センサの出力から得られる内燃機関の運転状態に基づき、空気流量、燃料噴射量、点火時期、外部ＥＧＲ量、パージ量等の内燃機関の主要な制御量を適切に演算する。
【００３６】
次に本実施形態を説明する前に、三元触媒３１の活性判定を行う制御について説明する。図２において、触媒温度推定パラメータＣＰは、特許文献１にあるように内燃機関に供給される吸気量を積算して得られた積算空気量によって算出されている。このように、積算吸気量は積算排気ガス量に置き換えられることから、三元触媒３１に供給される総熱量と見做すことができる。尚、触媒温度推定パラメータＣＰは、積算空気量自体を温度換算しても良いし、無次元化した値でも良いものである。本実施形態では無次元化した値を触媒温度推定パラメータＣＰとしている。
【００３７】
そして、ＥＣＵ２７のマイクロコンピュータの制御プログラムでは、予め設定された触媒活性判定閾値ＳＬと推定された触媒温度推定パラメータＣＰとを比較し、触媒温度推定パラメータＣＰが触媒活性判定閾値ＳＬを超えない状態では三元触媒は不活性と判断し、触媒温度推定パラメータＣＰが触媒活性判定閾値ＳＬを超える状態では三元触媒が活性したと判断しているものである。したがって、例えば、点火時期制御においては、三元触媒が不活性な状態では点火時期を遅角側に制御して排気ガスの温度を高くし、三元触媒が活性した状態では点火時期を正規の進角側に制御してトルクを確保するようにしている。このように、三元触媒の温度を触媒温度推定パラメータＣＰを利用して推定し、内燃機関の各種制御（ここでは点火制御）に反映するようにしている。
【００３８】
このような制御を実行するＥＣＵ２７においては、上述したように燃焼室での燃焼が行われず、三元触媒３１に熱が供給されない場合では、周囲の外気によって三元触媒３１が保有している熱が放熱され、三元触媒３１の温度が低下するようになる。また、車速が速い場合は、三元触媒からの放熱の度合が顕著になる傾向にある。
【００３９】
このように、三元触媒３１からの放熱の影響を考慮しない場合は、触媒温度推定パラメータＣＰが正確な値にならず、三元触媒３１の実際の温度と推定温度との間に大きな乖離が生じてしまい、三元触媒の温度推定が精度良くできないという課題がある。このため、触媒活性判定閾値ＳＬと触媒温度推定パラメータＣＰとを比較する場合において、触媒温度推定パラメータＣＰが正確でないため、三元触媒３１の活性判定が精度良くできないようになる
【実施例１】
【００４０】
そこで、本発明の第１の実施形態では、三元触媒３１の温度を推定する触媒温度推定パラメータＣＰを求める場合において、燃料カットのように燃焼室での燃焼が行われていない状態では、これまでの演算によって求められた三元触媒３１の触媒温度推定パラメータＣＰの積算値から、三元触媒３１の放熱量に対応した所定値を減算して触媒温度推定パラメータを補正するようにしたものである。これによれば、三元触媒３１からの放熱の影響を反映しているので、三元触媒３１の温度推定を精度よく行うことができるようになる。ここで、所定値は放熱量から換算された見做し値である。よって、以下の説明では、放熱量と所定値を同じ意味合いで使用することもある。
【００４１】
以下、第１の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図３は、ＥＣＵ２７のマイクロコンピュータにプログラムされている制御ロジックをブロック化したものであり、図３に示す制御ブロックは、三元触媒３１の活性を判断するための触媒温度推定パラメータＣＰの演算ブロック２７Ａを示している。
【００４２】
この演算ブロック２７Ａには、例えば、点火時期情報、吸気量情報、燃料カット判定情報（Ｆ/Ｃ判定情報）、車速情報、外気温度情報が入力されている。点火時期情報はＥＣＵ２７で演算された情報であり、吸気量情報はエアフローセンサ２６で検出された情報であり、燃料カット判定情報はＥＣＵ２７で演算された情報であり、車速情報は車速センサ４７で検出された情報であり、外気温度情報は外気温度センサ４８で検出された情報である。
【００４３】
そして、基本となる触媒温度推定パラメータＣＰは、吸気量情報と点火時期情報から求められている。特許文献１では吸気量に基づいて触媒温度推定パラメータＣＰを求めているが、本実施形態ではこれに点火時期情報を反映させている。つまり、吸気量は同じであっても、点火時期が進角されている場合と遅角されている場合では排気ガス温度が異なるため、点火時期情報と吸気量情報から求めた触媒温度推定パラメータＣＰを所定時間毎に積算して触媒温度推定パラメータＣＰとしている。この所定時間は、触媒温度推定パラメータＣＰを求める制御プログラムの起動周期であっても良いし、別に定めたタイマー周期に同期した時間であっても良いものである。
【００４４】
例えば、基本となる触媒温度推定パラメータＣＰは、
ＣＰ＝Σ（θｉｇ×Ｑａ×Ｋ）……（１）
で求めることができる。尚、θｉｇは点火時期、Ｑａは吸気量、Ｋは変換係数である。ここで、触媒温度推定パラメータＣＰは、始動時の初期値として内燃機関の冷却水温度を用いて触媒温度推定パラメータＣＰの初期値を求めるようにしている。
【００４５】
更に、演算ブロック２７Ａには、燃焼室での燃焼が行われていない時に三元触媒３１から放熱される放熱量に対応した所定値βｆを求めるため、燃料カット判定情報（Ｆ/Ｃ判定）が入力されている。この所定値βｆは、触媒温度推定パラメータＣＰと同じように無次元化されており、ＥＣＵ２７の記憶領域に予め記憶されている。ただ、演算で求めることもできるので、必ずしも記憶領域に記憶させることは必要ないものである。この所定値βｆは、上述したように三元触媒３１の放熱量に対応した値に決められている。
【００４６】
したがって、吸気量情報と点火時期情報から求めた触媒温度推定パラメータＣＰは所定値βｆによって減算補正されるものである。補正後の触媒温度推定パラメータＣＰｐは、
ＣＰｐ＝Σ（θｉｇ×Ｑａ×Ｋ）−βｆ……（２）
で求めることができる。尚、所定値βｆは放熱量と同じであるが、関数で表される放熱量であっても良いし、所定の固定値で表される放熱量であっても良いものである。本実施形態では、時間の経過によって大きくなる関数の所定値βｆを用いるようにしている。これについての詳細は後述する。
【００４７】
次に、上述した燃料カット時の触媒温度推定パラメータＣＰの演算について図４を用いて説明する。
【００４８】
図４においては、燃料カット状態（Ｆ/Ｃ状態と表記している）と通常の燃料噴射状態（非Ｆ/Ｃ状態と表記している）での、三元触媒３１の実測の温度値と触媒温度推定パラメータＣＰｐの変化を示している。尚、破線で示す触媒温度推定パラメータＣＰｃは従来の演算のやり方で求めた触媒温度推定パラメータＣＰであり、実線で示す触媒温度推定パラメータＣＰｐは本実施形態の演算のやり方で求めた触媒温度推定パラメータＣＰである。
【００４９】
時刻「ｔ０−ｔ１」、「ｔ２−ｔ３」、「ｔ４−ｔ５」、「ｔ６−ｔ７」、「ｔ８−ｔ９」、「ｔ１０〜」の間は燃料が噴射されている噴射区間であり、燃焼室では燃焼が行われて温度が高い排気ガスが三元触媒３１に流入している。この状態では三元触媒３１の温度Ｔｃは上昇していくことになり、触媒温度推定パラメータＣＰｐもこれに対応して積算されていくことになる。これは従来の触媒温度推定パラメータＣＰｃの演算のやり方と同じものである。
【００５０】
一方、時刻「ｔ１−ｔ２」、「ｔ３−ｔ４」、「ｔ５−ｔ６」、「ｔ７−ｔ８」、「ｔ９−ｔ１０」の間は燃料の供給が停止されている燃料カット区間であり、燃焼室では燃焼が行われておらず、温度が低い吸気ガスが三元触媒３１に流入している。この状態では三元触媒３１の温度Ｔｃは上昇されず、逆に外気への放熱によって三元触媒３１の温度は低下していくようになる。
【００５１】
そして、触媒温度推定パラメータＣＰｐの演算では、燃料カットに突入した燃料カット時点から、燃料噴射が再開される時点までの区間が減算区間Ｓとして設定されている。この減算区間Ｓでは三元触媒３１からの放熱に対応して、上述の（２）式で述べたような演算が実行され、これまでの演算によって求められた三元触媒３１の触媒温度推定パラメータＣＰの積算値から、三元触媒３１の放熱量に対応する所定値βｆを減算して、触媒温度推定パラメータＣＰｐを補正するものである。
【００５２】
図４からわかるように、例えば、燃料カットに突入した燃料カット時点（時刻ｔ５）から、燃料噴射が再開される時点（時刻ｔ６）までの減算区間Ｓにおいては、時刻ｔ５までの間に積算された触媒温度推定パラメータＣＰｐから時間の経過に対応して大きくなる所定値βｆが減算されて、触媒温度推定パラメータＣＰｐを補正している。したがって、触媒温度推定パラメータＣＰｐは三元触媒３１からの放熱を反映した値となるものである。これによれば、三元触媒３１からの放熱の影響を反映しているので、三元触媒３１の温度推定を精度よく行うことができるようになる。
【実施例２】
【００５３】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態では燃料カットのように燃焼室での燃焼が行われていない状態の補正のやり方を説明したが、第２の実施形態では、車速が遅い場合と速い場合では三元触媒３１からの放熱の度合が異なるという観点からのアプローチである。車速が速いと三元触媒３１から持ち去られる放熱量が多くなるので、吸気量を積算して求めた触媒温度推定パラメータＣＰの値は三元触媒３１の実際の温度とは乖離したものとなる。
【００５４】
このため、本実施形態では車速に対応して正確な触媒温度推定パラメータＣＰを求めるやり方を提案するものである。尚、外気温度によっても放熱量が変動するので、本実施形態では車速の相違による放熱量の補正に加えて、外気温度の相違による放熱量の補正を行なっている。
【００５５】
図５においては、車速が変更された状態での、三元触媒３１の実測の温度値と触媒温度推定パラメータＣＰｐの変化の一例を示している。車速の変化に対応して三元触媒３１の実際の温度が変動するものである。これは車速が速いと三元触媒３１から持ち去られる放熱量が多くなり、車速が遅いと三元触媒３１から持ち去られる放熱量が少なくなるので、吸気量を積算して求めた触媒温度推定パラメータＣＰの値と三元触媒３１の実際の温度とは異なってくる。
【００５６】
そこで、演算ブロック２７Ａには、車速と外気温度の変動による三元触媒３１から放熱される放熱量に対応した所定値βｓ、βｔを求めるため、車速情報と外気温度情報が入力されている。所定値βｓは車速に対応するものであり、所定値βｔは外気温度に対応するものである。そして、これらの所定値βｓ、βｔは、触媒温度推定パラメータＣＰと同じように無次元化されており、ＥＣＵ２７の記憶領域に予め記憶されている。ただ、これも演算で求めることもできるので、必ずしも記憶領域に記憶させることは必要ないものである。
【００５７】
このように、吸気量情報と点火時期情報から求めた基本的な触媒温度推定パラメータＣＰは所定値βｓ、βｔによって補正されるものである。補正後の触媒温度推定パラメータＣＰｐは、
ＣＰｐ＝Σ（θｉｇ×Ｑａ×Ｋ）−（βｆ＋βｔ）……（３）
で求めることができる。尚、所定値βｓ、βｔは放熱量と同じであるが、関数で表される放熱量であっても良いし、所定の固定値で表される放熱量であっても良いものである。本実施形態では、車速による関数の所定値βｓと、外気温度による関数の所定値βｔとを用いるようにしている。これについての詳細は後述する。
【００５８】
したがって、触媒温度推定パラメータＣＰｐは、吸気量情報と点火時期情報から求めた触媒温度推定パラメータＣＰを、車速による関数の所定値βｓと外気温度による関数の所定値βｔとで補正しているため、図５にある通り、実際の三元触媒３１の温度変化と合致するようになる。したがって、触媒温度推定パラメータＣＰｐは三元触媒３１からの放熱を反映した値となるので、三元触媒３１からの放熱の影響を反映して三元触媒３１の温度推定を精度よく行うことができるようになる。
【００５９】
次に上述した制御を実行する具体的な制御フローを図６に基づいて説明する。図６は、ＥＣＵ２７に設けられたマイクロコンピュータで実行される三元触媒３１の温度推定を行う制御フローである。
【００６０】
まず、ステップＳ１０においては、運転者によって内燃機関の始動を開始する。内燃機関の始動が完了するとステップＳ１１に移行する。
【００６１】
ステップＳ１１においては、内燃機関の冷却水温を検出し、検出された冷却水温から触媒温度推定パラメータＣＰｐの初期値を演算する。上述したように、触媒温度推定パラメータＣＰｐは無次元であるので、冷却水温と触媒温度推定パラメータＣＰｐの関係を予め求めておいて、マイクロコンピュータの記憶領域に格納しておくことができる。始動時においては三元触媒３１の触媒温度推定パラメータＣＰｐの初期値がないので、冷却水温を初期値として用いるものである。初期値が求まるとステップＳ１２に移行する。
【００６２】
ステップＳ１２では、図２にある通り、予め設定された触媒活性判定閾値ＳＬと推定された触媒温度推定パラメータＣＰｐとを比較し、触媒温度推定パラメータＣＰｐが触媒活性判定閾値ＳＬを超えない状態では三元触媒３１は不活性と判断してステップＳ１４に移行し、触媒温度推定パラメータＣＰｐが触媒活性判定閾値ＳＬを超える状態では三元触媒３１が活性したと判断してステップＳ１３に移行するものである。
【００６３】
ステップＳ１３では、ステップＳ１２で触媒温度推定パラメータＣＰｐが触媒活性判定閾値ＳＬを超えていると判断されているので、三元触媒３１が活性したという確定処理を実行する。したがって、三元触媒３１の活性の確定処理が行われると、例えば、点火時期制御においては、三元触媒が活性した状態では点火時期を正規の進角側に制御してトルクを確保するように制御を変更する。
【００６４】
一方、ステップＳ１４では、ステップＳ１２で触媒温度推定パラメータＣＰｐが触媒活性判定閾値ＳＬを超えない状態と判定されているので、引き続き触媒温度推定パラメータＣＰｐの積算演算を実行する。ステップＳ１４では、吸気量と点火時期の遅角量から定まる受熱量を触媒温度推定パラメータＣｐｐとして積算する。この演算は上述した（１）式によって行うものである。この演算が完了するとステップＳ１５に移行する。
【００６５】
ステップＳ１５では、（ａ）燃料カット時間、（ｂ）燃料カット気筒数、（ｃ）車速、（ｄ）外気温度から定まる所定値βを演算する。ここで、燃料カット時間に関連する放熱量である所定値βｆは時間に関する関数であり、燃料カット気筒数に関連する放熱量である所定値βｃは気筒数に関する関数であり、車速に関連する放熱量である所定値βｓは速度に関する関数であり、外気温度に関連する放熱量である所定値βｔは温度に関する関数である。これらの関数の特性については後述する。各所定値βが求まるとステップＳ１６に移行する。
【００６６】
ステップＳ１６では、ステップＳ１４で求めた触媒温度推定パラメータＣＰｐの積算値から、ステップＳ１５で求めた各所定値βを減算して最終的な触媒温度推定パラメータＣＰｐを求める演算を実行する。この演算は上述した（２）式（燃料カット時の補正の場合）、或いは（３）式（車速の補正の場合）、或いは（２）式と（３）式を組み合わせた演算が実行されるものである。この補正演算が完了すると、再びステップＳ１２に戻り、上述の制御ステップを繰り返すものである。
【００６７】
このようにして、三元触媒の温度を推定する触媒温度推定パラメータを求める場合において、求められた三元触媒の触媒温度推定パラメータの積算値から、三元触媒３１の放熱量に対応した所定値を減算して触媒温度推定パラメータを補正することができる。これによれば、三元触媒３１からの放熱の影響を反映しているので、三元触媒３１の温度推定を精度よく行うことができるようになる。
【００６８】
次に、燃料カット時間、燃料カット気筒数、車速、外気温度の夫々から定まる放熱量に対応した所定値βの特性について説明する。
【００６９】
図７において、燃料カット時間に関連する放熱量である所定値βｆは、時間に関する関数である。図７からわかるように、燃料カット時間が長くなるに従い三元触媒３１から放熱される放熱量が多くなる。よって、（２）式で使用される所定値βｆは、図７に示す特性を有している。
【００７０】
図８において、燃料カット気筒数に関連する放熱量である所定値βｃは、気筒数に関する関数である。燃料カットは全気筒の燃料を遮断する場合と、任意の気筒数を遮断する場合がある。したがって、この燃料カットされる気筒数によって、三元触媒３１から放熱される放熱量が変化する。図８では６気筒の内燃機関の場合を示しており、燃料カットされる気筒数が多くなるにしたがい放熱量が多くなる。したがって、燃料カット状態の放熱量は、図７に示す燃料カット時間と、図８に示す気筒数によって決められることになる。この場合、（２式）では燃料カット時間に加えて気筒数に対応した放熱量が減算されることになる。
【００７１】
図９において、車速に関連する放熱量である所定値βｓは、速度に関する関数である。図９からわかるように、車速が速くなるにしたがい三元触媒３１から放熱される放熱量が多くなる。よって、（３）式で使用される所定値βｓは、図９に示す特性を有している。
【００７２】
図１０において、外気温度に関連する放熱量である所定値βｔは、温度に関する関数である。図１０からわかるように、温度が低い場合に比べて温度が高い場合は三元触媒３１から放熱される放熱量が少なくなる。よって、図１０からわかるように、温度が高くなるにしたがい三元触媒３１から放熱される放熱量が少なくなる。したがって、車速によって放熱量を減算する場合は、車速と外気温度によって放熱量が決められることになる。この場合、（３式）では車速に加えて外気温度に対応した放熱量が減算されることになる。
【００７３】
以上に説明した各所定値βは、本実施形態ではマイクロコンピュータに内蔵された記憶素子にマップとして記憶されており、図６に示す制御フローのステップＳ１５で読み出され、次のステップＳ１６での演算に使用されるようになっている。
【００７４】
尚、上述した実施形態においては、夫々の所定値βを組み合わせて適用することが可能であると共に。所定値βを係数に変換して、ステップＳ１４で求めた触媒温度推定パラメータに乗算することも可能である。
【００７５】
以上述べた通り、本発明は三元触媒の温度を推定する触媒温度推定パラメータを求める場合において、求められた三元触媒の触媒温度推定パラメータの積算値から、三元触媒３１の放熱量に対応した所定値を減算して触媒温度推定パラメータを補正するようにした。これによれば、三元触媒からの放熱の影響を反映して触媒温度推定パラメータを求めるので、三元触媒の温度推定を精度よく行うことができる。
【００７６】
尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１０…内燃機関、１１…シリンダ、１１ａ…シリンダヘッド、１１ｂ…シリンダブロック、１２…ピストン、１３…コンロッド、１４…燃焼室、１５…点火コイル、１６…点火プラグ、１７…エアクリーナ、１８…スロットルバルブ、１９…コレクタ、２０…吸気マニホールド、２１…吸気ポート、２２…吸気管、２３…吸気カム軸、２４…吸気バルブ、２５…燃料噴射弁、２６…エアフローセンサ、２７…ＥＣＵ、２８…排気カム軸、２９…排気バルブ、３０…排気通路、３１…三元触媒、３２…空燃比センサ、３３…Ｏ２センサ、３４…ＥＧＲ配管、３５…ＥＧＲクーラ、３６…ＥＧＲバルブ、３７…燃料タンク、３８…燃料ポンプ、３９…燃圧レギュレータ、４０…キャニスタ配管、４１…チャコールキャニスタ、４２…活性炭、４３…新気導入配管、４４…パージ導入配管、４５…パージコントロールバルブ、４６…アクセル開度センサ、４７…車速センサ、４８…外気温度センサ
【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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