(57)【要約】【課題】本発明は、内燃機関の制御装置に関し、触媒を暖機する場合に、燃費やエミッションの悪化を抑制しつつ、触媒を早期に活性化することを目的とする。【解決手段】触媒温度Tcatに基づいて、触媒を活性化させるために必要な要求エネルギ量Etotalを算出する（ステップ１０２）。活性目標時刻までの残り時間tと、要求エネルギ量Etotalとに基づいて、単位時間当たりの要求エネルギ流量Eドットを算出する（ステップ１０６）。触媒に単位時間当たりに流入する排気ガスのエネルギを、要求エネルギ流量Eドットに一致させることができ、かつ吸入空気量を最小とできるようなスロットル開度および点火時期を算出する（ステップ１０８）。その算出されたスロットル開度および点火時期が実現されるように、スロットル弁および点火装置を制御する（ステップ１１０）。【選択図】図２
2009002174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配置された触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、
前記触媒の現在の温度に基づいて、前記触媒を現在の温度から所定の目標温度まで上昇させるために前記触媒に流入させることが必要な要求エネルギ量を算出する要求エネルギ量算出手段と、
前記触媒の温度を前記目標温度に到達させる目標時刻までの残り時間を算出する残り時間算出手段と、
前記要求エネルギ量と、前記残り時間とに基づいて、単位時間当たりに前記触媒に流入させることが必要な要求エネルギ流量を算出する要求エネルギ流量算出手段と、
前記要求エネルギ流量に基づいて、前記内燃機関の所定の制御パラメータを制御するパラメータ制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記所定の制御パラメータは、吸入空気量を調節する空気量調節アクチュエータの動作点と、点火時期との少なくとも一方であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記触媒に流入する触媒入ガスの温度を取得する触媒入ガス温度取得手段と、
前記触媒入ガス温度に基づいて、前記触媒に流入する実エネルギ流量を算出する実エネルギ流量算出手段と、
前記実エネルギ流量に基づいて、前記要求エネルギ流量を補正する要求エネルギ流量補正手段と、
を備えることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記触媒入ガス温度取得手段は、
前記触媒入ガス温度を検出する熱電対センサと、
前記熱電対センサの応答遅れおよび／または熱放射の影響を補正する触媒入ガス温度補正手段と、
を含むことを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記触媒入ガス温度取得手段は、前記触媒の温度変化に基づいて、前記触媒に流入する触媒入ガスの温度を推定することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガソリンエンジン等の火花点火機関の制御においては、始動暖機時にスロットルを通常（暖機後）よりも多く開き、かつ点火時期を大幅に遅角させることで、高温・高流量の排気ガスを触媒に流入させ、もって始動暖機時における触媒の早期活性化を図っている。
【０００３】
特開２００４−４４５２７号公報には、機関回転数や吸入空気量、触媒温度などから目標排気エネルギを求め、実際の排気エネルギが目標排気エネルギに一致するように点火時期を制御する装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−４４５２７号公報
【特許文献２】特開平７−２２９４１９号公報
【特許文献３】特開平８−２９１７０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
触媒の温度をなるべく早期に活性化温度まで上昇させるためには、当然、触媒に流入する排気ガスが高温・高流量であるほどよい。そして、点火遅角量を大きくするほど排気ガス温度は高くなり、スロットル開度を大きくするほど排気ガス流量は多くなる。しかしながら、排気ガス流量や点火遅角量が多すぎると、次のような問題がある。
【０００６】
図５は、排気ガス流量と、触媒内の熱伝達率との関係を示す図である。この図に示すように、触媒内の熱伝達率は、排気ガス流量の増加に対して１次に比例せず、それより小さくなる。よって、排気ガス流量を多くするほど、触媒に流入するエネルギのうちで触媒の昇温に利用できるエネルギの割合が小さくなるので、効率が低下する。このため、触媒暖機時に排気ガス流量を必要以上に多くすることは、燃費の悪化を招来し易い。
【０００７】
また、図６は、点火時期遅角量と、排気管内の熱伝達率との関係を示す図である。この図に示すように、点火時期遅角量が大きいほど、排気管内の熱伝達率が増加してしまう。よって、筒内から排出されるガスの温度が同じであったとした場合、点火時期遅角量が大きいほど、触媒に流入する排気ガスの温度は低くなってしまうので、触媒を昇温する上での効率が低下する。このため、触媒暖機時に点火時期遅角量を必要以上に大きくすることは、燃費の悪化を招き易く、また、点火遅角によるエミッション悪化も引き起こす。
【０００８】
このようなことから、触媒暖機時には、触媒の早期活性化を確保しつつ、必要以上の点火遅角や排気ガス高流量化を避けることが重要である。上記従来の装置は、このような観点において、未だ改良の余地を残すものであった。
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、触媒を暖機する場合に、燃費やエミッションの悪化を抑制しつつ、触媒を早期に活性化することのできる内燃機関の制御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】
【００１０】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の排気通路に配置された触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、
前記触媒の現在の温度に基づいて、前記触媒を現在の温度から所定の目標温度まで上昇させるために前記触媒に流入させることが必要な要求エネルギ量を算出する要求エネルギ量算出手段と、
前記触媒の温度を前記目標温度に到達させる目標時刻までの残り時間を算出する残り時間算出手段と、
前記要求エネルギ量と、前記残り時間とに基づいて、単位時間当たりに前記触媒に流入させることが必要な要求エネルギ流量を算出する要求エネルギ流量算出手段と、
前記要求エネルギ流量に基づいて、前記内燃機関の所定の制御パラメータを制御するパラメータ制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記所定の制御パラメータは、吸入空気量を調節する空気量調節アクチュエータの動作点と、点火時期との少なくとも一方であることを特徴とする。
【００１２】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記触媒に流入する触媒入ガスの温度を取得する触媒入ガス温度取得手段と、
前記触媒入ガス温度に基づいて、前記触媒に流入する実エネルギ流量を算出する実エネルギ流量算出手段と、
前記実エネルギ流量に基づいて、前記要求エネルギ流量を補正する要求エネルギ流量補正手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、第４の発明は、第３の発明において、
前記触媒入ガス温度取得手段は、
前記触媒入ガス温度を検出する熱電対センサと、
前記熱電対センサの応答遅れおよび／または熱放射の影響を補正する触媒入ガス温度補正手段と、
を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、第５の発明は、第３の発明において、
前記触媒入ガス温度取得手段は、前記触媒の温度変化に基づいて、前記触媒に流入する触媒入ガスの温度を推定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
第１の発明によれば、触媒を現在の温度から所定の目標温度まで上昇させるために触媒に流入させることが必要な要求エネルギ量と、触媒の温度を目標温度に到達させる目標時刻までの残り時間とをそれぞれ算出し、それらに基づいて、単位時間当たりに触媒に流入させることが必要な要求エネルギ流量を算出し、その要求エネルギ流量に基づいて、内燃機関の所定の制御パラメータを制御することができる。このため、第１の発明によれば、触媒の暖機時に、触媒に流入するエネルギ流量が、触媒を目標時間内に活性化させる上で必要十分な量となるように制御することができる。よって、触媒に流入するエネルギ流量が必要以上に大きくされることで燃費やエミッションが悪化したり、逆に、触媒に流入するエネルギ流量が足りずに触媒の活性化が遅れたりすることを確実に回避することができる。
【００１６】
第２の発明によれば、触媒の暖機時に、触媒を目標時間内に活性化させる上で必要十分な吸入空気量および点火時期遅角量になるように制御することができる。このため、吸入空気量や点火時期遅角量が必要以上に大きくされることで燃費やエミッションが悪化することを確実に回避することができる。
【００１７】
第３の発明によれば、触媒に流入する触媒入ガスの温度を取得し、その触媒入ガス温度に基づいて、触媒に流入する実エネルギ流量を算出し、その実エネルギ流量に基づいて、要求エネルギ流量を補正することができる。このため、環境条件の変化等による影響を精度良く補正することができ、触媒に流入するエネルギ流量をより正確に制御することができる。
【００１８】
第４の発明によれば、触媒入ガス温度を検出する熱電対センサの応答遅れや熱放射の影響を補正することができる。このため、触媒に流入するエネルギ流量を更に正確に制御することができる。
【００１９】
第５の発明によれば、触媒の温度変化に基づいて触媒入ガスの温度を推定することができる。このため、触媒入りガス温度を検出するセンサ等を設けることなく、環境条件の変化等による影響を精度良く補正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施形態のシステムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０の気筒数や気筒配置は、特に限定されるものではない。図１には、内燃機関１０の一つの気筒の断面が示されている。
【００２１】
内燃機関１０の筒内には、吸気通路１２および排気通路１４が連通している。吸気通路１２には、吸入空気量を検出するエアフローメータ１６が配置されている。エアフローメータ１６の下流には、電子制御式のスロットル弁１８が配置されている。スロットル弁１８の開度（以下「スロットル開度」と称する）は、モータの作動によって調整される。スロットル弁１８の近傍には、スロットル開度を検出するためのスロットルポジションセンサ２０が配置されている。
【００２２】
内燃機関１０の各気筒には、吸気ポート内に燃料を噴射するための燃料インジェクタ２２が配置されている。内燃機関１０の気筒には、更に、吸気弁２４、排気弁２６、点火プラグ２８、およびピストン３０が設けられている。なお、本発明における内燃機関は、図示のようなポート噴射式のものに限らず、燃料を筒内に直接噴射する筒内直接噴射式のものでもよく、更にはポート噴射と筒内噴射とを併用するものでもよい。
【００２３】
排気通路１４には、排気ガスを浄化する触媒３２が設置されている。触媒３２には、触媒３２の温度（触媒床温）を検出する触媒温度センサ３４が設置されている。触媒３２の上流側の排気通路１４には、触媒３２に流入する排気ガスの温度を検出する触媒入ガス温度センサ３６が設置されている。この触媒入ガス温度センサ３６の近傍には、触媒入ガス温度センサ３６付近の排気管の壁温を検出する壁温センサ３８が設置されている。
【００２４】
内燃機関１０のクランク軸４０の近傍には、クランク軸４０の回転角度（回転位置）を検出するクランク角センサ４２が設置されている。
【００２５】
本実施形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を備えている。ＥＣＵ５０には、上述した各種のセンサおよびアクチュエータが電気的に接続されている。なお、本実施形態では、触媒入ガス温度センサ３６および壁温センサ３８は、なくてもよい。
【００２６】
［実施の形態１における具体的処理］
図２は、本実施形態において、内燃機関１０の始動後にＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。なお、本ルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行されるものとする。
【００２７】
図２に示すルーチンによれば、まず、触媒温度センサ３４により検出される信号に基づいて、触媒温度Tcatが算出される（ステップ１００）。次いで、上記ステップ１００で算出された現在の触媒温度Tcatに基づいて、触媒３２を現在の温度から所定の目標温度（活性化温度）まで上昇させるために、触媒３２に流入させることが必要な総エネルギ量（以下「要求エネルギ量」と称する）Etotalが算出される（ステップ１０２）。現在の触媒温度Tcatが低いほど、要求エネルギ量Etotalは多くなる。本実施形態において、ＥＣＵ５０には、触媒温度Tcatと要求エネルギ量Etotalとの関係を表すマップが予め記憶されている。このステップ１０２ではそのマップに基づいて要求エネルギ量Etotalが算出される。
【００２８】
続いて、活性目標時刻までの残り時間tが算出される（ステップ１０４）。本実施形態では、エンジン始動時から、触媒３２の温度を目標温度に到達させるまでの目標時間が定められている。すなわち、エンジン始動時刻からその目標時間だけ先の時刻が活性目標時刻とされる。このステップ１０４では、現在の時刻からその活性目標時刻までに残されている時間がtとして算出される。
【００２９】
次いで、活性目標時刻までに触媒３２の温度を目標温度に到達させるために触媒３２に流入させることが必要な、単位時間当たりのエネルギ流量（以下「要求エネルギ流量」と称する）が算出される（ステップ１０６）。本実施形態では、その要求エネルギ流量Eドットは、次式により算出される。
【００３０】
【数１】
2009002174.tif 000003
【００３１】
上記（１）式に示すように、本実施形態では、要求エネルギ量Etotalを残り時間tで除算することにより、要求エネルギ流量Eドットが算出される。
【００３２】
上記ステップ１０６の処理に続いて、触媒３２に単位時間当たりに流入する排気ガスのエネルギを、要求エネルギ流量Eドットに一致させることができ、かつ吸入空気量を最小とできるようなスロットル開度および点火時期が算出される（ステップ１０８）。アイドル運転時において、触媒３２に単位時間当たりに流入する排気ガスのエネルギは、スロットル開度と点火時期とに応じて定まる。本実施形態において、ＥＣＵ５０には、スロットル開度および点火時期と、触媒３２に単位時間当たりに流入する排気ガスのエネルギとの関係を表すマップが予め記憶されている。このステップ１０８では、まず、そのマップに基づいて、上記ステップ１０６で算出された要求エネルギ流量Eドットを満足するようなスロットル開度および点火時期の組の集合が算出される。そして、スロットル開度に対するエンジン吸入空気量のマップを用いて、その集合の各点における吸入空気量を算出し、吸入空気量が最も小さくなるようなスロットル開度および点火時期が選択される。
【００３３】
次いで、上記ステップ１０８で算出されたスロットル開度および点火時期が実現されるように、スロットル弁１８および点火装置が制御される（ステップ１１０）。
【００３４】
続いて、制御ルーチン上の時間を所定の時間刻み（制御周期）分だけ進められる（ステップ１１２）。そして、触媒３２の温度が目標温度を超えたか否かが判別され（ステップ１１４）、目標温度を超えていたら、本制御が終了される。一方、触媒３２の温度が目標温度を超えていない場合には、上記ステップ１００以下の処理が再度実行される。
【００３５】
以上説明したような図２に示すルーチンの処理によれば、触媒３２の暖機時に、触媒３２を目標時間内に活性化させる上で必要十分な吸入空気量および点火時期遅角量になるように制御することができる。このため、吸入空気量や点火時期遅角量が必要以上に大きくされることで燃費やエミッションが悪化することを確実に回避することができる。また、吸入空気量や点火時期遅角量が足りずに触媒３２の活性化が遅れることも確実に防止することができる。
【００３６】
また、上述した実施の形態１においては、スロットル弁１８の開度が前記第２の発明における「空気量調節アクチュエータの動作点」に相当している。また、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第１の発明における「触媒温度取得手段」が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより前記第１の発明における「要求エネルギ量算出手段」が、上記ステップ１０４の処理を実行することにより前記第１の発明における「残り時間算出手段」が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより前記第１の発明における「要求エネルギ流量算出手段」が、上記ステップ１０８および１１０の処理を実行することにより前記第１の発明における「パラメータ制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００３７】
なお、本実施形態では、触媒温度センサ３４によって触媒３２の温度を直接に検出して求めるようにしているが、本発明では、他のセンサの検出信号やエンジン状態等に基づいて触媒３２の温度を推定して求めるようにしてもよい。
【００３８】
実施の形態２．
次に、図３を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ５０に、後述する図３に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００３９】
［実施の形態２の特徴］
触媒３２に流入する排気ガスの温度（以下、「触媒入ガス温度」と称する）は、実際には、エンジン状態が同じであっても、環境条件の変化に応じて変化する。また、始動後の昇温過程における壁温等の変化によっても、触媒入ガス温度は変化する。これらの影響を反映させるため、本実施形態では、触媒入ガス温度を触媒入ガス温度センサ３６によってモニターし、その値に応じた補正を加えることとした。
【００４０】
［実施の形態２における具体的処理］
図３は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。以下、図３において、図２に示すステップと同様のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
【００４１】
図３に示すルーチンは、前述した図２に示すルーチンと比べて、ステップ１１０と１１４との間にステップ１１６〜１２０が挿入されていること以外は同様である。ただし、ステップ１０６においては、上記（１）式に代えて、次式によって要求エネルギ流量Eドットが算出される。
【００４２】
【数２】
2009002174.tif 000004
【００４３】
上記（２）式中のΔEドットは、上述した観点に基づいて要求エネルギ流量Eドットを補正するための補正値である。ステップ１１６〜１２０は、この補正値ΔEドットを算出するための処理である。ステップ１０６では、ステップ１１６〜１２０が前回実行された際に算出された補正値ΔEドットを用いて、上記（２）式に従い要求エネルギ流量Eドットが算出される。
【００４４】
補正値ΔEドットは、次のようにして算出される。まず、触媒入ガス温度センサ３６の検出信号に基づいて、触媒入ガス温度Tgが算出される（ステップ１１６）。次いで、触媒入ガス温度Tgと、排気ガス流量Gaとに基づいて、触媒入ガスエネルギ流量Ecalドットが次式により算出される（ステップ１１８）。
【００４５】
【数３】
2009002174.tif 000005
【００４６】
なお、排気ガス流量Gaは、エアフローメータ１６で検出される吸入空気量と、燃料インジェクタ２２からの燃料噴射量とに基づいて算出することができる。また、上記（３）式中のCpは定圧比熱であり、触媒入ガス温度Tgの関数である。ＥＣＵ５０には、触媒入ガス温度Tgから定圧比熱Cpを求めるためのマップが予め記憶されており、そのマップに基づいて定圧比熱Cpが算出される。続いて、補正値ΔEドットが次式によって算出される。
【００４７】
【数４】
2009002174.tif 000006
【００４８】
以上説明したような本実施形態の処理によれば、触媒３２に単位時間当たりに流入させることが必要な平均エネルギ流量Etotal/tと、触媒入ガス温度Tgから求めた実際の触媒入ガスエネルギ流量Ecalドットとの誤差を差分として、要求エネルギ流量Eドットを補正することができる。このため、環境条件の変化等にかかわらず、触媒３２の暖機時の吸入空気量や点火時期遅角量が、触媒３２を目標時間内に活性化させるための必要十分な大きさとなるように、より正確に制御することができる。
【００４９】
なお、本実施形態においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１１６の処理を実行することにより前記第３の発明における「触媒入ガス温度取得手段」が、上記ステップ１０６，１１８および１２０の処理を実行することにより前記第３の発明における「要求エネルギ流量補正手段」が、それぞれ実現されている。
【００５０】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。本実施形態のシステムのハードウェア構成は、前述した図１に示す構成と同様である。
【００５１】
［実施の形態３の特徴］
前述した実施の形態２において、触媒入ガス温度を計測する触媒入ガス温度センサ３６が、一般的に用いられる熱電対センサであるとした場合、その熱電対径によっては、応答遅れや熱放射等の問題による誤差が生ずる場合がある。触媒入ガス温度センサ３６が排気管に設置されるものであることを考慮すると、耐久性の問題から、その熱電対径はある程度太いものにせざるを得ない。このため、応答遅れや熱放射の影響は、無視しにくい。
【００５２】
そこで、本実施形態では、触媒入ガス温度センサ３６の熱電対の応答遅れや熱放射の影響を、以下に説明するような物理法則に基づいて補正することとした。
【００５３】
まず、熱電対についてのエネルギ方程式は、次式で表すことができる。
【００５４】
【数５】
2009002174.tif 000007
【００５５】
ただし、MCは、熱電対の熱容量、Tg_expは、熱電対指示値、をそれぞれ示す。また、Qconv.は、対流（排気ガス流れ）による熱伝達、Qrad.は、壁面との放射熱伝達、Qcond.は、管壁等の熱電対接続部への熱伝導、をそれぞれ示しており、これらは下記のように表すことができる。
【００５６】
【数６】
2009002174.tif 000008
【００５７】
ただし、hは、熱電対の熱伝達率、Aは、熱電対の表面積、σは、ステファン・ボルツマン定数、εは熱電対の放射率、Twは、熱電対付近の壁温、をそれぞれ示す。ここでは、始動暖気中における熱電対の熱伝導の影響は小さいため、Qcond.はゼロと仮定している。
【００５８】
上記（５）式に上記（６）〜（８）式を代入すると、次式が得られる。
【００５９】
【数７】
2009002174.tif 000009
【００６０】
上記（９）式を変形すると、次式が得られる。
【００６１】
【数８】
2009002174.tif 000010
【００６２】
上記（１０）式の微分項を離散化し、時間段階を考慮すると、次式が得られる。
【００６３】
【数９】
2009002174.tif 000011
【００６４】
本実施形態では、上記（１１）式によって触媒入ガス温度Tgを算出することにより、熱電対の応答遅れや熱放射の影響が補正された、より正確な触媒入ガス温度Tgを得ることができる。
【００６５】
［実施の形態３における具体的処理］
本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンは、前述した図３に示すルーチンと同様であるので、改めて図示することは省略する。ただし、本実施形態では、ステップ１１６において、次のようにして触媒入ガス温度Tgが算出される。
【００６６】
まず、触媒入ガス温度センサ３６の検出信号に基づいて熱電対指示値Tg_expが算出され、壁温センサ３８の検出信号に基づいて壁温Twが算出される。
【００６７】
次いで、熱電対の熱伝達率hと、熱電対の放射率εとが、次式に基づいて算出される。
【００６８】
【数１０】
2009002174.tif 000012
【００６９】
ただし、kは、排気ガスの熱伝導率、dは、熱電対径、Gaは、排気ガス流量、μは、粘性係数、Sは、熱電対が接地されている位置の管路断面積、C1〜C5は、所定の定数、をそれぞれ示す。
【００７０】
そして、この算出された熱伝達率hおよび放射率εを用いて、上記（１１）式により、触媒入ガス温度Tgが算出される。この場合、上記（１１）式の右辺において、Δtは、ＥＣＵ５０の制御周期であり、肩文字のn-1は、前回計算時の値であることを示す。
【００７１】
以上説明したような本実施形態の処理によれば、触媒入ガス温度Tgを実施の形態２に比してより正確に求めることができる。このため、環境条件の変化等にかかわらず、触媒３２の暖機時の吸入空気量や点火時期遅角量が必要十分な大きさとなるように、実施の形態２よりも更に正確に制御することができる。
【００７２】
なお、本実施形態においては、ＥＣＵ５０が上記ステップ１１６の処理を実行することにより前記第４の発明における「触媒入ガス温度補正手段」が実現されている。
【００７３】
実施の形態４．
次に、図４を参照して、本発明の実施の形態４について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成（ただし、触媒入ガス温度センサ３６および壁温センサ３８は不要）を用いて、ＥＣＵ５０に、後述する図４に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００７４】
［実施の形態４の特徴］
前述した実施の形態２あるいは３では、触媒入ガス温度センサ３６によって触媒入ガス温度Tgを求めて、要求エネルギ流量Eドットを補正している。これに対し、本実施形態では、触媒温度Tcatの変化から触媒入ガス温度Tgを算出することとした。これにより、触媒入ガス温度センサ３６や壁温センサ３８を不要としつつ、実施の形態２あるいは３と同様の効果が得られる。
【００７５】
以下、触媒温度Tcatの変化から触媒入ガス温度Tgを求める原理（物理法則）について説明する。まず、触媒３２についてのエネルギ方程式は、次式で表すことができる。
【００７６】
【数１１】
2009002174.tif 000013
【００７７】
ただし、MCは、触媒３２の熱容量、Qconv.は、触媒３２が流入ガスから受け取るエネルギである。触媒３２が流入ガスから受熱する際の熱伝達率をh、触媒３２の表面積（熱伝達面積）をS、触媒３２内の平均排気ガス温度をTg_meanとすると、Qconv.は次式で表すことができる。
【００７８】
【数１２】
2009002174.tif 000014
【００７９】
一方、触媒３２に流入するエネルギをQin、触媒３２から流出するエネルギをQoutとすると、下記式が成り立つ。
【００８０】
【数１３】
2009002174.tif 000015
【００８１】
ただし、Tg_inは、触媒入ガス温度、Tg_outは、触媒３２から流出する排気ガスの温度、Gaは、排気ガス流量、Cpは、定圧比熱、をそれぞれ示す。
【００８２】
上記（１７）および（１８）式を上記（１６）式に代入して変形すると、次式が得られる。
【００８３】
【数１４】
2009002174.tif 000016
【００８４】
上記（１９）式を上記（１４）式に代入して変形すると、次式が得られる。
【００８５】
【数１５】
2009002174.tif 000017
【００８６】
本実施形態では、上記（２０）式に基づいて、触媒入ガス温度Tg（＝Tg_in）を算出することとした。
【００８７】
［実施の形態４における具体的処理］
図４は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。以下、図４において、図３に示すステップと同様のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
【００８８】
図４に示すルーチンは、前述した図３に示すルーチンと比べて、ステップ１１６〜１２０がステップ１２２〜１２６に置換されていること以外は同様である。このルーチンのステップ１２２では、触媒温度センサ３４の検出信号に基づいて、触媒温度Tcatが算出される（ステップ１２２）。
【００８９】
次いで、その求められた触媒温度Tcatを用いて、触媒入ガスエネルギ流量Ecalドットが算出される（ステップ１２４）。このステップ１２４では、まず、上記（２０）式に従い、触媒入ガス温度Tgが算出される。なお、上記（２０）式中の定圧比熱Cpは、前回計算時の触媒入ガス温度Tgに基づいて算出することができる。また、熱伝達率hは、排気ガス流量Gaに相関する値であり、排気ガス流量Gaに基づいて算出することができる。そして、その算出された触媒入ガス温度Tgに基づいて、前述した（３）式と同様の式を用いて、触媒入ガスエネルギ流量Ecalドットが算出される。
【００９０】
続いて、補正値ΔEドットは、次のようにして算出される。まず、触媒入ガス温度センサ３６の検出信号に基づいて、要求エネルギ流量Eドットを補正するための補正値ΔEドットが、前述した（４）式と同様の式に基づいて算出される（ステップ１２６）。
【００９１】
以上説明したように、本実施形態によれば、触媒温度Tcatの変化から推定して触媒入ガス温度Tgを求め、その求めた触媒入ガス温度Tgを用いて要求エネルギ流量Eドットを補正する補正値ΔEドットを算出することができる。このため、触媒入ガス温度センサ３６や壁温センサ３８を設けることなしに、実施の形態２あるいは３と同様の効果が得られる。
【００９２】
なお、本実施形態においては、ＥＣＵ５０が、上記（２０）式に基づいて触媒入ガス温度Tgを算出することにより前記第５の発明における「触媒入ガス温度取得手段」が実現されている。
【００９３】
実施の形態５．
［実施の形態５の特徴］
前述した実施の形態２〜４では、上記（２）および（４）式によって、要求エネルギ流量Eドットを補正している。これは、触媒３２に単位時間当たりに流入させることが必要な平均エネルギ流量Etotal/tと、触媒入ガス温度Tgから求めた実際の触媒入ガスエネルギ流量Ecalドットとの誤差を差分として、要求エネルギ流量Eドットを補正しているのと等価である。
【００９４】
一方、実際の現象を考慮した場合には、触媒３２に流入するエネルギ流量は熱伝達の違いにより変化すると考えられる。このため、差分としての補正を行った場合、補正時のエネルギ流量に対して小エネルギ流量側では過補正に、大エネルギ流量側では補正不足になる傾向が考えられる。
【００９５】
一般に、熱伝達による熱損失は、ガス−壁面間の温度差、および流量に比例すると考えられるので、その誤差分を比率として補正する方がより高精度であると考えられる。そこで、本実施形態では、上記（２）および（４）式に代えて、下記（２１）および（２２）式を用いることとした。
【００９６】
【数１６】
2009002174.tif 000018
【００９７】
上記（２１）および（２２）式によれば、触媒３２に単位時間当たりに流入させることが必要な平均エネルギ流量Etotal/tと、触媒入ガス温度Tgから求めた実際の触媒入ガスエネルギ流量Ecalドットとの誤差分を比率として要求エネルギ流量Eドットを補正することができる。このため、前述した実施の形態２〜４よりも更に高精度な補正を行うことができる。
【００９８】
本実施形態は、上述した点以外は前述した実施の形態２〜４と同様であるので、これ以上の説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態２および３において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態４において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図５】排気ガス流量と、触媒内の熱伝達率との関係を示す図である。
【図６】点火時期遅角量と、排気管内の熱伝達率との関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１００】
１０  内燃機関
１２  吸気通路
１４  排気通路
１６  エアフローメータ
１８  スロットル弁
２２  燃料インジェクタ
２８  点火プラグ
３２  触媒
３４  触媒温度センサ
３６  触媒入ガス温度センサ
３８  壁温センサ
５０  ＥＣＵ
【図１】
2009002174.tif 000019
【図２】
2009002174.tif 000020
【図３】
2009002174.tif 000021
【図４】
2009002174.tif 000022
【図５】
2009002174.tif 000023
【図６】
2009002174.tif 000024