(57)【要約】【課題】排気供給弁の開度に応じて排気を吸気系に供給可能な排気供給手段を備える内燃機関の浄化触媒の温度をより正確に推定する。【解決手段】エンジンへの吸入空気量ＧａとＥＧＲバルブを開弁するステッピングモータの目標ステップ数Ｎｓ＊とに基づいて設定した触媒の将来温度Ｔ＊と前回Ｔｃａｔとに基づいて係数ｋを設定し（Ｓ２３０）、目標ステップ数Ｎｓ＊に一次遅れ処理を施した実ステップ数Ｎｓに基づいてＥＧＲバルブが開弁されてからの単位時間当たりの温度変化量ΔＴｅｇｒを設定し（Ｓ２５０）、エンジンおよび三元触媒の状態に基づく単位時間当たりの温度変化量ΔＴに温度変化量ΔＴｅｇｒを加え係数ｋを乗じたものを前回Ｔｃａｔに加えて現在温度Ｔｃａｔを推定する（Ｓ２６０）。これにより、将来温度Ｔ＊に一次遅れ処理的な曲線をもって徐々に近付くよう浄化触媒の温度を推定することができる。【選択図】図５
2009293409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気供給弁の開度に応じて排気を吸気系に供給可能な排気供給手段と、目標開度に基づいて前記排気供給弁を制御する排気供給制御手段と、排気を浄化する浄化触媒とを備える内燃機関に設けられ、前記浄化触媒の温度を推定する触媒温度推定装置であって、
前記内燃機関の吸気系に吸入される吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記検出された吸入空気量と前記目標開度とに基づいて前記浄化触媒の将来温度を設定する将来温度設定手段と、
前記設定された将来温度に一次遅れ処理的な曲線をもって徐々に近付くよう前記浄化触媒の現在温度を推定する現在温度推定手段と、
を備える触媒温度推定装置。
【請求項２】
前記現在温度推定手段は、前記排気供給弁の実開度が大きいほど前記曲線の傾きが緩やかとなるよう現在温度を推定する手段である請求項１記載の触媒温度推定装置。
【請求項３】
前記現在温度推定手段は、前記排気供給弁の実開度が大きいほど大きくなる傾向に定められる単位時間当たりの温度変化量に対して前記設定された将来温度と前回推定された現在温度との偏差が大きいほど大きくなる傾向に定められる係数を乗じたものを前回推定された現在温度に加えることにより現在温度を推定する手段である請求項１または２記載の触媒温度推定装置。
【請求項４】
前記現在温度推定手段は、前記排気供給弁の目標開度に対して一次遅れ処理を施すことにより実開度を推定する手段である請求項２または３記載の触媒温度推定装置。
【請求項５】
排気供給弁の開度に応じて排気を吸気系に供給可能な排気供給手段と目標開度に基づいて前記排気供給弁を制御する排気供給制御手段と排気を浄化する浄化触媒とを備える内燃機関に設けられ、前記浄化触媒の温度を推定する触媒温度推定方法であって、
（ａ）前記内燃機関の吸気系に吸入される吸入空気量と前記目標開度とに基づいて前記浄化触媒の将来温度を設定し、
（ｂ）前記設定された将来温度に一次遅れ処理的な曲線をもって徐々に近付くよう前記浄化触媒の現在温度を推定する
触媒温度推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒温度推定装置および触媒温度推定方法に関し、詳しくは、排気供給弁の開度に応じて排気を吸気系に供給可能な排気供給手段と、目標開度に基づいて前記排気供給弁を制御する排気供給制御手段と、排気を浄化する浄化触媒とを備える内燃機関に設けられ、前記浄化触媒の温度を推定する触媒温度推定装置および触媒温度推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排気を吸気系に供給するＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置を備える内燃機関の浄化触媒の温度を把握する装置として、浄化触媒に取り付けられた温度センサにより触媒温度を直接検出するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−１１８３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、浄化触媒の温度を把握する装置としては、上述したように直接検出するものに限られず、内燃機関に吸入される吸入空気量などに基づいて触媒温度を推定するものがある。推定された触媒温度は、例えば、浄化触媒が所定の活性化温度に到達したか否かの判断に用いられ、到達したと判断されるときには浄化触媒の劣化の診断が行われることがある。ここで、浄化触媒の劣化を触媒の酸素吸蔵量によって判定するものにおいては、酸素吸蔵量は触媒温度によっても変化するため、活性化温度に到達したとの判断が誤っていたときには浄化触媒の劣化を正しく判定することができない。このため、触媒温度を正確に推定することが求められている。また、上述したようなＥＧＲ装置を備える内燃機関では、目標開度でＥＧＲバルブを制御してもＥＧＲバルブが開弁するまでに遅れが生じたり、開弁を開始してから実際に排気が内燃機関の筒内に導入されるまでに遅れが生じるから、目標開度に基づいて触媒温度を推定しようとしても正確に推定することが困難な場合がある。
【０００４】
本発明の触媒温度推定装置および触媒温度推定方法は、排気供給弁の開度に応じて排気を吸気系に供給可能な排気供給手段を備える内燃機関の浄化触媒の温度をより正確に推定することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の触媒温度推定装置および触媒温度推定方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明の触媒温度推定装置は、
排気供給弁の開度に応じて排気を吸気系に供給可能な排気供給手段と、目標開度に基づいて前記排気供給弁を制御する排気供給制御手段と、排気を浄化する浄化触媒とを備える内燃機関に設けられ、前記浄化触媒の温度を推定する触媒温度推定装置であって、
前記内燃機関の吸気系に吸入される吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記検出された吸入空気量と前記目標開度とに基づいて前記浄化触媒の将来温度を設定する将来温度設定手段と、
前記設定された将来温度に一次遅れ処理的な曲線をもって徐々に近付くよう前記浄化触媒の現在温度を推定する現在温度推定手段と
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明の触媒温度推定装置では、排気供給弁の開度に応じて排気を吸気系に供給可能な排気供給手段と目標開度に基づいて排気供給弁を制御する排気供給制御手段と排気を浄化する浄化触媒とを備える内燃機関の吸気系に吸入される吸入空気量と目標開度とに基づいて浄化触媒の将来温度を設定し、設定された将来温度に一次遅れ処理的な曲線をもって徐々に近付くよう浄化触媒の現在温度を推定する。ここで、排気供給手段を備える内燃機関の浄化触媒の温度は、排気供給弁の動作の遅れや排気の流入の遅れなどの影響を受け、直ちに将来温度に収束することはない。このような排気供給弁の動作や排気の流入の遅れは、一次遅れ処理として近似することができ、また、浄化触媒の温度が将来温度に対する一次遅れ処理的な曲線状に変化していくことを本出願人が実験などにより明らかにしている。したがって、将来温度に一次遅れ処理的な曲線をもって徐々に近付くよう浄化触媒の現在温度を推定することで、実際の温度に近い値を推定することができる。この結果、排気供給弁の開度に応じて排気を吸気系に供給可能な排気供給手段を備える内燃機関の浄化触媒の温度をより正確に推定することができる。
【０００８】
こうした本発明の触媒温度推定装置において、前記現在温度推定手段は、前記排気供給弁の実開度が大きいほど前記曲線の傾きが緩やかとなるよう現在温度を推定する手段であるものとすることもできる。ここで、排気供給弁の開度が大きくなるにつれ吸気系に供給される排気の流量が多くなるので、開度が小さいときに比して排気の流入の遅れによる影響が大きなものとなる。そこで、実開度が大きいほど曲線の傾きが緩やかとなるよう現在温度を推定することで、実開度が大きいことによる影響を考慮して触媒温度を推定することができる。
【０００９】
また、本発明の触媒温度推定装置において、前記現在温度推定手段は、前記排気供給弁の実開度が大きいほど大きくなる傾向に定められる単位時間当たりの温度変化量に対して前記設定された将来温度と前回推定された現在温度との偏差が大きいほど大きくなる傾向に定められる係数を乗じたものを前回推定された現在温度に加えることにより現在温度を推定する手段であるものとすることもできる。
【００１０】
さらに、本発明の触媒温度推定装置において、前記排気供給弁の目標開度に対して一次遅れ処理を施すことにより実開度を推定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、排気供給弁の動作の遅れにより目標開度に対して実開度に遅れを伴うものでも触媒温度を正確に推定することができる。
【００１１】
本発明の触媒温度推定方法は、
排気供給弁の開度に応じた排気を吸気系に供給可能な排気供給手段と目標開度に基づいて前記排気供給弁を制御する排気供給制御手段と排気を浄化する浄化触媒とを備える内燃機関に設けられ、前記浄化触媒の温度を推定する触媒温度推定方法であって、
（ａ）前記内燃機関の吸気系に吸入される吸入空気量と前記目標開度とに基づいて前記浄化触媒の将来温度を設定し、
（ｂ）前記設定された将来温度に一次遅れ処理的な曲線をもって徐々に近付くよう前記浄化触媒の現在温度を推定する
ことを要旨とする。
【００１２】
この本発明の触媒温度推定方法によれば、排気供給弁の開度に応じて排気を吸気系に供給可能な排気供給手段と目標開度に基づいて排気供給弁を制御する排気供給制御手段と排気を浄化する浄化触媒とを備える内燃機関の吸気系に吸入される吸入空気量と目標開度とに基づいて浄化触媒の将来温度を設定し、設定された将来温度に一次遅れ処理的な曲線をもって徐々に近付くよう浄化触媒の現在温度を推定する。ここで、排気供給手段を備える内燃機関の浄化触媒の温度は、排気供給弁の動作の遅れや排気の流入の遅れなどの影響を受け、直ちに将来温度に収束することはない。このような排気供給弁の動作や排気の流入の遅れは、一次遅れ処理として近似することができ、また、浄化触媒の温度が将来温度に対する一次遅れ処理的な曲線状に変化していくことを本出願人が実験などにより明らかにしている。したがって、将来温度に一次遅れ処理的な曲線をもって徐々に近付くよう浄化触媒の現在温度を推定することで、実際の温度に近い値を推定することができる。この結果、排気供給弁の開度に応じて排気を吸気系に供給可能な排気供給手段を備える内燃機関の浄化触媒の温度をより正確に推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１４】
図１は、本発明の一実施例としての触媒温度推定装置を含むエンジン２２を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。
【００１５】
実施例のハイブリッド自動車２０は、図１に示すように、エンジン２２と、このエンジン２２を運転制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという。）２４と、エンジン２２のクランクシャフト２６にキャリアが連結されると共に駆動輪６３ａ，６３ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して接続されたドライブシャフト３７にリングギヤが連結された遊星歯車により構成された動力分配統合機構３０と、この動力分配統合機構３０のサンギヤに接続された発電可能なモータＭＧ１と、ドライブシャフト３７に動力を入出力する発電可能なモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２の駆動回路としてのインバータ４１，４２と、インバータ４１，４２に電力を供給するバッテリ５０と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備え、エンジン２２からの動力をバッテリ５０の充放電を伴って動力分配統合機構３０と二つのモータＭＧ１，ＭＧ２によってトルク変換してドライブシャフト３７に出力して走行したり、エンジン２２の運転を停止した状態でバッテリ５０からの電力によりモータＭＧ２から出力される動力をドライブシャフト３７に出力して走行したりする。
【００１６】
エンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、図２に示すように、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸入すると共に燃料噴射弁１２６からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃料室に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。エンジン２２からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化装置１３４（三元触媒１３４ａ）を介して外気へ排出される。
【００１７】
浄化装置１３４の三元触媒１３４ａは、白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）などの酸化触媒とロジウム（Ｒｈ）などの還元触媒とセリア（ＣｅＯ2）などの助触媒などにより構成されている。そして、所定の活性化温度以上の高温で活性化すると、酸化触媒の作用により排気に含まれるＣＯやＨＣを水（Ｈ2Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ2）に浄化し、還元触媒の作用により排気に含まれるＮＯｘを窒素（Ｎ2）や酸素（Ｏ2）などに浄化する。ここで、ＣｅＯ2は、セリウム（Ｃｅ）の価数が３価と４価との間で可逆的に変化する性質を持つため、排気がリーン雰囲気のときには３価から４価に変化して排気から酸素を吸蔵し、排気がリッチ雰囲気のときには４価から３価に変化して排気へ酸素を放出する。また、浄化装置１３４の後段には、酸素センサ１３５ｂが設置されている。この酸素センサ１３５ｂは、排気がリッチ雰囲気かリーン雰囲気かに応じて出力値が変化し、実施例では、電解質であるジルコニアを大気に接触する基準電極と排気に接触する測定電極とで挟み両電極の酸素濃度差に応じた起電力を生じるジルコニア酸素センサを採用している。なお、ジルコニア電解質は、常温で絶縁体であるので、酸素センサ１３５ｂを正常に作動させるためには所定の活性化温度に達している必要がある。
【００１８】
浄化装置１３４の後段には、排気を吸気側に供給するＥＧＲ管１５２が取り付けられており、エンジン２２は、不燃焼ガスとしての排気を吸気側に供給して空気と排気とガソリンの混合気を燃焼室に吸引することができるようになっている。このエンジン２２の吸気側に供給する排気の量はアクチュエータとしてのステッピングモータ１５３により駆動されるＥＧＲバルブ１５４により調整される。以下、エンジン２２の排気を吸気側に供給することをＥＧＲという。図３は、エンジンＥＣＵ２４により実行されるＥＧＲ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。ＥＧＲ制御ルーチンでは、エンジンＥＣＵ２４のＣＰＵ２４ａは、エンジン２２の回転数Ｎｅや負荷率ｋｌなどの制御に必要なデータを入力し（ステップＳ１００）、入力したエンジン２２の回転数Ｎｅと負荷率ｋｌとに基づいてステッピングモータ１５３の目標ステップ数Ｎｓ＊を設定すると共に（ステップＳ１１０）、設定した目標ステップ数Ｎｓ＊でステッピングモータ１５３を駆動制御して（ステップＳ１２０）、本ルーチンを終了する。目標ステップ数Ｎｓ＊の設定は、実施例では、エンジン２２の回転数Ｎｅと負荷率ｋｌと目標ステップ数Ｎｓ＊との関係を予め求めて目標ステップ数設定用マップとしてＲＯＭ２４ｂに記憶しておき、回転数Ｎｅと負荷率ｋｌとが与えられると目標ステップ数設定用マップから対応する目標ステップ数Ｎｓ＊を導出することにより行なうものとした。このマップの一例を図４に示す。目標ステップ数Ｎｓ＊は、図示するように、負荷率ｋｌと回転数Ｎｅとが図中の排気導入領域内にないときには値０（ＥＧＲオフ）となり、排気導入領域内にあるときには負荷率ｋｌと回転数Ｎｅとが高負荷高回転数に向かうほど高くなるよう設定されるものとした。ＥＧＲバルブ１５４は、ステッピングモータ１５３により駆動されるステップ数が大きいほど大きな開度をもって開くが、ステッピングモータ１５３は単位時間で作動するステップ数が限られており、目標ステップ数Ｎｓ＊が設定されても、実際には目標ステップ数Ｎｓ＊に向けて所定ステップ数ずつステッピングモータ１５３が駆動されることになる。したがって、ステッピングモータ１５３の実際のステップ数（以下、実ステップ数Ｎｓ）が目標ステップ数Ｎｓ＊に到達するまでにはある程度の時間を要する。
【００１９】
エンジンＥＣＵ２４は、ＣＰＵ２４ａを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ２４ａの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ２４ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ２４ｃと、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号、例えば、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジション，スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットルポジション，吸気管に取り付けられたエアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｇａ，同じく吸気管に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温，排気管に取り付けられた空燃比センサ１３５ａからの空燃比，同じく排気管に取り付けられた酸素センサ１３５ｂからの酸素信号などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号、吸気バルブ１２８の開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構１５０への制御信号，ＥＧＲバルブ１５４の開度を調節するステッピングモータ１５３への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータを出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションに基づいてクランクシャフト２６の回転数、即ちエンジン２２の回転数Ｎｅを演算したり、最大吸入空気量Ｇａｍａｘに対するエアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｇａの割合としての負荷率ｋｌを演算している。
【００２０】
ここで、エンジン２２のうち三元触媒１３４ａの温度を推定する触媒温度推定装置のハード構成としては、エアフローメータ１４８とエンジンＥＣＵ２４とが該当する。
【００２１】
次に、こうして構成された三元触媒１３４ａの温度を推定する触媒温度推定装置の動作について説明する。図５は、エンジンＥＣＵ２４により実行される触媒温度推定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、数十ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２２】
触媒温度推定処理ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４のＣＰＵ２４ａは、まず、エアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｇａやステッピングモータ１５３の目標ステップ数Ｎｓ＊などの必要なデータを入力し（ステップＳ２００）、入力した吸入空気量Ｇａと目標ステップ数Ｎｓ＊とに基づいて三元触媒１３４ａの将来温度Ｔｃａｔ＊を設定する（ステップＳ２１０）。ここで、将来温度Ｔｃａｔ＊は、実施例では吸入空気量Ｇａと目標ステップ数Ｎｓ＊と将来温度Ｔｃａｔ＊との関係を予め求めて将来温度設定用マップとしてＲＯＭ２４ｂに記憶しておき、吸入空気量Ｇａと目標ステップ数Ｎｓ＊とが与えられるとマップから対応する将来温度Ｔｃａｔ＊を導出して設定するものとした。このマップの一例を図６に示す。図示するように、将来温度Ｔｃａｔ＊は、吸入空気量Ｇａが大きいほど高くなるよう設定され、目標ステップ数Ｎｓ＊が大きいほど低くなるよう設定される。目標ステップ数Ｎｓ＊が大きいほど低くなるよう設定されるのは、ＥＧＲバルブ１５４の開度が大きいほど排気中に含まれる熱容量の大きな不活性ガスがエンジン２２に多量に供給され、エンジン２２の最高燃焼温度が低下することによる。
【００２３】
将来温度Ｔｃａｔ＊を設定すると、設定した将来温度Ｔｃａｔ＊から前回このルーチンが実行されたときに推定された三元触媒１３４ａの現在温度（前回Ｔｃａｔ）を減じたものの絶対値として温度偏差Ｔｄを計算し（ステップＳ２２０）、算出した温度偏差Ｔｄに基づいて係数ｋを設定する（ステップＳ２３０）。ここで、係数ｋは、実施例では温度偏差Ｔｄと係数ｋとの関係を予め求めて係数設定用マップとしてＲＯＭ２４ｂに記憶しておき、温度偏差Ｔｄが与えられるとマップから対応する係数ｋを導出して設定するものとした。このマップの一例を図７に示す。図示するように、係数ｋは、温度偏差Ｔｄが大きいほど大きくなるよう設定される。
【００２４】
係数ｋを設定すると、目標ステップ数Ｎｓ＊に一次遅れ処理を施してステッピングモータ１５３の実ステップ数Ｎｓを計算する（ステップＳ２４０）。なお、一次遅れ処理は、周知の技術であるからその説明は省略する。実ステップ数Ｎｓを計算すると、計算した実ステップ数Ｎｓに基づいてＥＧＲバルブ１５４が開弁されてから三元触媒１３４ａに与える単位時間当たりの温度変化量ΔＴｅｇｒを設定する（ステップＳ２５０）。ここで、温度変化量ΔＴｅｇｒは、実施例では、実ステップ数Ｎｓと温度変化量ΔＴｅｇｒとの関係を予め求めて温度変化量設定用マップとしてＲＯＭ２４ｂに記憶しておき、実ステップ数Ｎｓが与えられるとマップから対応する温度変化量ΔＴｅｇｒを導出して設定するものとした。このマップの一例を図８に示す。図示するように、温度変化量ΔＴｅｇｒは、実ステップ数Ｎｓが値０のときには値０に設定され、実ステップ数Ｎｓが大きいほど小さな値（絶対値としては大きな値）に設定される。ここで、ＥＧＲバルブ１５４が開弁されても、すぐにエンジン２２内に排気が流入するわけではなく実際の排気の流入には遅れが生じており、この遅れは一次遅れ処理として近似することができる。そして、この排気の流入の遅れにより、三元触媒１３４ａの実際の温度の変化についても一次遅れ処理的な曲線状に収束していくことを本出願人が実験などにより明らかにしている。また、ＥＧＲバルブ１５４の開度（実ステップ数Ｎｓ）が大きくなるほど排気の流入量が多くなり排気の流入遅れによって生じうる影響が大きなものとなるので、三元触媒１３４ａの温度変化に与える影響も大きくなる。このため、ＥＧＲバルブ１５４の開度が大きいほど温度変化の傾きが緩やかなものとなり、即ち、一次遅れ処理的な曲線における時定数の値が大きくなる。このように、ＥＧＲバルブ１５４が開弁されてから三元触媒１３４ａに与える温度変化への影響が実ステップ数Ｎｓに応じたものとなるので、温度変化量ΔＴｅｇｒを図８に示すようなマップに基づいて設定するのである。
【００２５】
温度変化量ΔＴｅｇｒを設定すると、エンジン２２および三元触媒１３４ａの状態により三元触媒１３４ａに与える単位時間当たりの温度変化量ΔＴを算出し、算出した温度変化量ΔＴから温度変化量ΔＴｅｇｒを加えて係数ｋを乗じたものを前回Ｔｃａｔに加えて現在温度Ｔｃａｔを推定し（ステップＳ２６０）、本ルーチンを終了する。ここで、温度変化量ΔＴは、例えば、エンジン２２に吸入される吸入空気量Ｇａに基づく燃焼の排気による温度変化量や浄化装置１３４から外部への放熱による温度変化量，三元触媒１３４ａ自体の反応熱による温度変化量などを算出することにより求めることができる。なお、この温度変化量ΔＴは、ＥＧＲバルブ１５４が閉弁されているときも同様に算出される。このような温度変化量ΔＴに温度変化量ΔＴｅｇｒを加えることにより、三元触媒１３４ａの温度は、温度変化量ΔＴｅｇｒの影響、即ちＥＧＲバルブ１５４が開弁されてからの影響を考慮して推定されることになる。ここで、前述したように、ＥＧＲバルブ１５４の開度（実ステップ数Ｎｓ）が大きいほど温度変化量ΔＴｅｇｒは負側に小さく（絶対値が大きく）なるので、温度変化量ΔＴに温度変化量ΔＴｅｇｒを加えて得られる値は小さなものとなる。このため、実ステップ数Ｎｓが大きいほど現在温度Ｔｃａｔは小さな値に推定される傾向にある。
【００２６】
図９は、本実施例の触媒温度推定処理ルーチンにより推定された現在温度Ｔｃａｔの温度推移の一例を示す説明図であり、ＥＧＲバルブ１５４の開度（目標ステップ数Ｎｓ＊）が小さい場合と大きい場合とを例示している。なお、両者とも将来温度Ｔｃａｔ＊を同じ温度とした。図示するように、現在温度Ｔｃａｔは、一次遅れ処理的な曲線をもって推定され、目標ステップ数Ｎｓ＊が大きいほど将来温度Ｔｃａｔ＊に近付いていく曲線の傾きが緩やかとなっている。即ち、一次遅れ処理でいうところの時定数がＥＧＲバルブ１５４の開度（目標ステップ数Ｎｓ＊）によって変化し、温度変化が緩やかとなるよう現在温度Ｔｃａｔが推定される。
【００２７】
こうして推定された三元触媒１３４ａの現在温度Ｔｃａｔは、例えば、所定の触媒活性化温度以上に到達したか否かを判断するのに用いられ、到達したと判断されれば、三元触媒１３４ａの劣化判定や酸素センサ１３５ｂの異常判定などの実行が許可される。三元触媒１３４ａの劣化判定は、実施例では、三元触媒１３４ａの最大酸素吸蔵量の測定結果に基づいて行われる。ここで、最大酸素吸蔵量は、三元触媒１３４ａの温度に依存するので、実際には三元触媒１３４ａが所定の活性化温度に達していなかったときには三元触媒１３４ａの劣化を誤判定するおそれがあるが、実施例では、三元触媒１３４ａの現在温度Ｔｃａｔを正確に推定することができるので誤判定のおそれが少なくなる。また、酸素センサ１３５ｂの異常判定は、実施例では、エンジン２２への燃料カットが行われている状態で検出される酸素濃度に基づいて行われる。前述したように、酸素センサ１３５ｂは所定の活性化温度に到達しなければ正常に動作しないが、実施例では、正確に推定した三元触媒１３４ａの温度を用いて酸素センサ１３５ｂが活性化温度に到達しているか否かの判断も行うことができ、酸素センサ１３５ｂの誤判定のおそれが少なくなる。
【００２８】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２への吸入空気量Ｇａとステッピングモータ１５３の目標ステップ数Ｎｓ＊とに基づいて設定した三元触媒１３４ａの将来温度Ｔ＊と前回Ｔｃａｔとの温度偏差Ｔｄに基づいて係数ｋを設定し、目標ステップ数Ｎｓ＊に一次遅れ処理を施した実ステップ数Ｎｓに基づいてＥＧＲバルブ１５４が開弁されてからの単位時間当たりの温度変化量ΔＴｅｇｒを設定し、エンジン２２および三元触媒１３４ａの状態に基づいて算出した単位時間当たりの温度変化量ΔＴに温度変化量ΔＴｅｇｒを加えて係数ｋを乗じたものを前回Ｔｃａｔに加えて現在温度Ｔｃａｔを推定することで、設定した将来温度Ｔ＊に一次遅れ処理的な曲線をもって徐々に近付くよう現在温度Ｔｃａｔを推定することができる。この結果、ＥＧＲバルブ１５４の開度に応じて排気を吸気系に供給可能なエンジン２２の三元触媒１３４ａの温度をより正確に推定することができる。
【００２９】
実施例のハイブリッド自動車２０では、実ステップ数Ｎｓを目標ステップ数Ｎｓ＊に対して一次遅れ処理を施して計算するものとしたが、これに限られず、例えば、エンジンＥＣＵ２４からステッピングモータ１５３への駆動信号として出力したパルス数を記憶しておき、そのパルス数に基づいて実ステップ数Ｎｓを把握するものとしてもよい。
【００３０】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２への吸入空気量Ｇａとステッピングモータ１５３の目標ステップ数Ｎｓ＊とに基づいて設定した三元触媒１３４ａの将来温度Ｔ＊と前回Ｔｃａｔとの温度偏差Ｔｄに基づいて係数ｋを設定し、目標ステップ数Ｎｓ＊に一次遅れ処理を施した実ステップ数Ｎｓに基づいてＥＧＲバルブ１５４が開弁されてからの単位時間当たりの温度変化量ΔＴｅｇｒを設定し、エンジン２２および三元触媒１３４ａの状態に基づいて算出した単位時間当たりの温度変化量ΔＴに温度変化量ΔＴｅｇｒを加えて係数ｋを乗じたものを前回Ｔｃａｔに加えて現在温度Ｔｃａｔを推定するものとしたが、ステッピングモータ１５３の目標ステップ数Ｎｓ＊が大きいほど大きくなるよう時定数τを設定し、設定した時定数τを用いて一次遅れ処理を施すことにより三元触媒１３４ａの現在温度Ｔｃａｔを推定するものとしてもよい。
【００３１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図１０の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図１０における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。
【００３２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図１１の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。
【００３３】
また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、内燃機関を備えるものであれば、図１２の変形例の自動車３２０に示すように、エンジン２２と、オートマチックトランスミッション（ＡＴ）３３０とを備える通常の自動車に適用するものとしてもよいし、自動車以外の内燃機関に設けられる浄化触媒の触媒温度推定装置の形態としても構わない。また、触媒温度推定方法の形態としてもよい。
【００３４】
ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、ＥＧＲ管１５２とステッピングモータ１５３とＥＧＲバルブ１５４とが「排気供給手段」に相当し、エンジン２２の回転数Ｎｅと負荷率ｋｌとに基づいてステッピングモータ１５３の目標ステップ数Ｎｓ＊を設定すると共に設定した目標ステップ数Ｎｓ＊でステッピングモータ１５３を駆動制御する図３のＥＧＲ制御ルーチンを実行するエンジンＥＣＵ２４が「排気供給制御手段」に相当し、吸気管に取り付けられたエアフローメータ１４８が「吸入空気量検出手段」に相当し、エアフローメータ１４８により検出された吸入空気量Ｇａとステッピングモータ１５３の目標ステップ数Ｎｓ＊とに基づいて三元触媒１３４ａの将来温度Ｔｃａｔ＊を設定する図５の触媒温度推定処理ルーチンのステップＳ２００，２１０の処理を実行するエンジンＥＣＵ２４が「将来温度設定手段」に相当し、将来温度Ｔ＊と前回Ｔｃａｔとの温度偏差Ｔｄに基づいて係数ｋを設定し、目標ステップ数Ｎｓ＊に一次遅れ処理を施した実ステップ数Ｎｓに基づいてＥＧＲバルブ１５４が開弁されてからの単位時間当たりの温度変化量ΔＴｅｇｒを設定し、エンジン２２および三元触媒１３４ａの状態に基づいて算出した単位時間当たりの温度変化量ΔＴに温度変化量ΔＴｅｇｒを加えて係数ｋを乗じたものを前回Ｔｃａｔに加えて現在温度Ｔｃａｔを推定する図５の触媒温度推定処理ルーチンのステップＳ２２０〜２６０の処理を実行するエンジンＥＣＵ２４が「現在温度設定手段」に相当する。ここで、「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「排気供給手段」としては、ＥＧＲ管１５２とステッピングモータ１５３とＥＧＲバルブ１５４とにより構成するものとしたが、排気供給弁の開度に応じて排気を吸気系に供給可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「排気供給制御手段」としては、エンジン２２の回転数Ｎｅと負荷率ｋｌとに基づいてステッピングモータ１５３の目標ステップ数Ｎｓ＊を設定すると共に設定した目標ステップ数Ｎｓ＊でステッピングモータ１５３を駆動制御するものに限られず、目標開度に基づいて排気供給弁を制御するものであれば如何なるものとしても構わない。「吸入空気量検出手段」としては、エアフローメータ１４８に限定されるものではなく、吸入空気量に関連する物理量を検出するセンサと検出された信号に基づいて吸入空気量を算出するエンジンＥＣＵ２４とを組み合わせたもなど、吸入空気量を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「将来温度設定手段」としては、エアフローメータ１４８により検出された吸入空気量Ｇａとステッピングモータ１５３の目標ステップ数Ｎｓ＊とに基づいて三元触媒１３４ａの将来温度Ｔｃａｔ＊を設定するものに限定されるものではなく、検出された吸入空気量と排気供給弁の目標開度とに基づいて浄化触媒の将来温度を設定するものであれば如何なるものであっても構わない。「現在温度設定手段」としては、将来温度Ｔ＊と前回Ｔｃａｔとの温度偏差Ｔｄに基づいて係数ｋを設定し、目標ステップ数Ｎｓ＊に一次遅れ処理を施した実ステップ数Ｎｓに基づいてＥＧＲバルブ１５４が開弁されてからの単位時間当たりの温度変化量ΔＴｅｇｒを設定し、エンジン２２および三元触媒１３４ａの状態に基づいて算出した単位時間当たりの温度変化量ΔＴに温度変化量ΔＴｅｇｒを加えて係数ｋを乗じたものを前回Ｔｃａｔに加えて現在温度Ｔｃａｔを推定するものに限定されるものではなく、設定された将来温度に一次遅れ処理的な曲線をもって徐々に近付くよう浄化触媒の現在温度を推定するものであれば如何なるものであっても構わない。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００３５】
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、自動車産業などに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。
【図３】実施例のエンジンＥＣＵ２４により実行されるＥＧＲ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】目標ステップ数設定用マップの一例を示す説明図である。
【図５】実施例のエンジンＥＣＵ２４により実行される触媒温度推定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図６】将来温度設定用マップの一例を示す説明図である。
【図７】係数設定用マップの一例を示す説明図である。
【図８】温度変化量設定用マップの一例を示す説明図である。
【図９】本実施例の触媒温度推定処理ルーチンにより推定された現在温度Ｔｃａｔの温度推移の一例を示す説明図である。
【図１０】変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１１】変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１２】変形例の自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
【００３８】
２０，１２０，２２０  ハイブリッド自動車、２２  エンジン、２４  エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２４ａ  ＣＰＵ、２４ｂ  ＲＯＭ、２４ｃ  ＲＡＭ、２６  クランクシャフト、３０  動力分配統合機構、３７  ドライブシャフト、３８  デファレンシャルギヤ、４１，４２  インバータ、５０  バッテリ、６３ａ，６３ｂ  駆動輪、６４ａ，６４ｂ  車輪、７０  ハイブリッド用電子制御ユニット、１２２  エアクリーナ、１２４  スロットルバルブ、１２６  燃料噴射弁、１２８  吸気バルブ、１３０  点火プラグ、１３２  ピストン、１３４  浄化装置、１３４ａ  三元触媒、１３５ａ  空燃比センサ、１３５ｂ  酸素センサ、１３６，スロットルモータ、１３８  イグニッションコイル、１４０  クランクポジションセンサ、１４２  水温センサ、１４４  カムポジションセンサ、１４６  スロットルバルブポジションセンサ、１４８  エアフローメータ、１４９  温度センサ、１５０  可変バルブタイミング機構、１５２  ＥＧＲ管、１５３  ステッピングモータ、１５４  ＥＧＲバルブ、２３０  対ロータ電動機、２３２  インナーロータ  ２３４  アウターロータ、３２０  自動車、３３０  オートマチックトランスミッション、ＭＧ１，ＭＧ２  モータ。
【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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【図１２】
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