JP2010024848A - 内燃機関の自動停止再始動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の自動停止再始動装置において、内燃機関の自動停止中においても触媒床温を正確に推定する技術を提供する。
【解決手段】自動停止条件が成立したときに内燃機関を自動停止させ且つ自動再始動条件が成立したときに前記内燃機関を自動的に再始動させる自動制御手段と、内燃機関の排気通路に配置され排気を浄化するＤＰＮＲと、ＤＰＮＲ上流の排気通路に配置されＤＰＮＲ上流排気温度を検出する排気温度センサと、を備え、自動制御手段が内燃機関を自動停止させた自動停止中に、排気温度センサが検出するＤＰＮＲ上流排気温度と、当該ＤＰＮＲ上流排気温度とＤＰＮＲ温度との温度差を表す自動停止用マップと、に基づいてＤＰＮＲ床温を推定する。
【選択図】図５

Description

本発明は、内燃機関の自動停止再始動装置に関する。

近年、予め設定されている自動停止条件が成立すると内燃機関を自動的に停止させ、自動停止中に自動再始動条件が成立すると内燃機関を自動的に再始動させる制御が行われる車両が普及している。このような車両としては、エコラン（エコノミーランニング）車両、ハイブリッド車両等がある。

これらの車両では、信号待ち等の一時停止時に内燃機関を自動停止させ、車両の再発進時に内燃機関を再始動させる、いわゆるアイドリングストップ制御を行うことができる。また、ハイブリッド車両では、内燃機関の他に駆動原（例えば電気モータ）を備えるため、車両の走行中においても内燃機関を運転条件等に応じて内燃機関の自動停止や自動再始動の制御を行うことができる。これらにより、燃費の向上、エミッションの低減を図ることができる。

このような車両においても、内燃機関の排気通路に配置された触媒の保護と燃費の向上とを両立させるために、触媒床温を推定することが行われている。しかし、内燃機関の自動停止中は、内燃機関の作動中と同様に触媒床温を推定すると推定触媒床温と実際の触媒床温との間に乖離が生じてしまう場合がある。

このため、内燃機関の自動停止中は、内燃機関停止用の所定値に基づいて触媒床温を推定する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−１７３５０４号公報 特開２００７−１１３４６７号公報 特開２００７−２３９４７２号公報 特開２００６−２９１８３７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたように内燃機関の自動停止中における触媒床温を推定する場合には、内燃機関の自動停止中の停止時間にかかわらず一定の所定値に基づくため、例えば長時間停止した場合等のように停止時間によっては推定触媒床温と実際の触媒床温との間にやはり乖離が生じてしまう場合があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内燃機関の自動停止再始動装置において、内燃機関の自動停止中においても触媒床温を正確に推定する技術を提供することにある。

第１の本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、第１の本発明は、
自動停止条件が成立したときに内燃機関を自動停止させ且つ自動再始動条件が成立したときに前記内燃機関を自動的に再始動させる自動制御手段と、
前記内燃機関の排気通路に配置され排気を浄化する触媒と、
触媒近傍の排気通路に配置され触媒近傍排気温度を検出する触媒近傍排気温度検出手段と、
前記自動制御手段が前記内燃機関を自動停止させた自動停止中に、前記触媒近傍排気温
度検出手段が検出する触媒近傍排気温度と、当該触媒近傍排気温度と触媒温度との温度差を表す自動停止用マップと、に基づいて触媒床温を推定する第１の自動停止中触媒床温推定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の自動停止再始動装置である。

内燃機関の排気通路に配置された触媒の保護と燃費の向上とを両立させるために、触媒床温を推定することが行われている。しかし、内燃機関の自動停止中は、内燃機関の作動中と同様に触媒床温を推定すると推定触媒床温と実際の触媒床温との間に乖離が生じてしまう場合がある。

そこで、本発明では、内燃機関の自動停止中は、触媒近傍排気温度検出手段が検出する触媒近傍排気温度と、当該触媒近傍排気温度と触媒温度との温度差を表す自動停止用マップと、に基づいて触媒床温を推定するようにした。

内燃機関の自動停止中は、触媒近傍排気温度検出手段が検出する触媒近傍排気温度と触媒温度との間に強い相関関係がある。このため、触媒近傍排気温度と触媒温度との間の相関関係を予め自動停止用マップとして有していれば、触媒近傍排気温度検出手段が触媒近傍排気温度を検出することで、内燃機関の自動停止中における触媒床温を推定できる。したがって、内燃機関の自動停止中における触媒床温を正確に推定できる。

第２の本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、第２の本発明は、
自動停止条件が成立したときに内燃機関を自動停止させ且つ自動再始動条件が成立したときに前記内燃機関を自動的に再始動させる自動制御手段と、
前記内燃機関の排気通路に配置され排気を浄化する触媒と、
触媒直上流の排気通路に配置され触媒流入排気温度を検出する触媒流入排気温度検出手段と、
触媒直下流の排気通路に配置され触媒流出排気温度を検出する触媒流出排気温度検出手段と、
前記自動制御手段が前記内燃機関を自動停止させた自動停止中に、前記触媒流入排気温度検出手段が検出する触媒流入排気温度と、当該触媒流入排気温度と触媒温度との温度差を表す流入側自動停止用マップと、に基づいて触媒床温を推定する流入側自動停止中触媒床温推定手段と、
前記自動制御手段が前記内燃機関を自動停止させた自動停止中に、前記触媒流出排気温度検出手段が検出する触媒流出排気温度と、当該触媒流出排気温度と触媒温度との温度差を表す流出側自動停止用マップと、に基づいて触媒床温を推定する流出側自動停止中触媒床温推定手段と、
前記流入側自動停止中触媒床温推定手段が推定する触媒床温と、前記流出側自動停止中触媒床温推定手段が推定する触媒床温と、の反映割合を、前記自動制御手段が前記内燃機関を自動停止させる直前の触媒上流側床温と触媒下流側床温との差に応じて変更し、前記自動制御手段が前記内燃機関を自動停止させた自動停止中の触媒床温を推定する第２の自動停止中触媒床温推定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の自動停止再始動装置である。

触媒上流側床温と触媒下流側床温とに差が生じる場合がある。このとき、触媒直上流の排気通路に配置された触媒流入排気温度検出手段から触媒流入排気温度を検出して触媒床温を推定すると、推定触媒床温は、触媒上流側床温に近い温度となり、触媒下流側床温とは乖離してしまう場合があった。ここで、触媒下流側は、触媒床温が許容温度よりも高温に昇温される可能性が高い。このため、推定触媒床温は、触媒上流側床温よりも触媒下流側床温に近い温度で算出されることが望ましい。

そこで、本発明では、自動停止させる直前の触媒上流側床温と触媒下流側床温とに差がある場合に、流入側自動停止中触媒床温推定手段が推定する触媒床温と、流出側自動停止中触媒床温推定手段が推定する触媒床温と、の反映割合を当該差に応じて変更し、自動制御手段が内燃機関を自動停止させた自動停止中の触媒床温を推定するようにした。

本発明によると、自動停止させる直前の触媒上流側床温と触媒下流側床温とに差が大きい程、流出側自動停止中触媒床温推定手段が推定する触媒床温の反映割合を大きくできる。このため、推定触媒床温が触媒上流側床温よりも触媒下流側床温に近い温度で算出できる。したがって、内燃機関の自動停止中における触媒床温を正確に推定できる。

第３の本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、第３の本発明は、
自動停止条件が成立したときに内燃機関を自動停止させ且つ自動再始動条件が成立したときに前記内燃機関を自動的に再始動させる自動制御手段と、
前記内燃機関の排気通路に配置され排気を浄化する触媒と、
前記自動制御手段が前記内燃機関を自動停止させた自動停止中の排気流れ方向で複数の部位に区切られた触媒各部位の放熱量を算出する自動停止中放熱量算出手段と、
前記自動制御手段が前記内燃機関を自動停止させた自動停止中の隣り合う前記触媒各部位の間の伝熱量を算出する自動停止中伝熱量算出手段と、
前記自動制御手段が前記内燃機関を自動停止させる直前における前記触媒各部位の床温に、前記自動停止中放熱量算出手段が算出した放熱量と、前記自動停止中伝熱量算出手段が算出した伝熱量と、を加減算し、前記自動制御手段が前記内燃機関を自動停止させた自動停止中の前記触媒各部位の床温を推定する第３の自動停止中触媒床温推定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の自動停止再始動装置である。

本発明によると、内燃機関の自動停止中における触媒の放熱量及び伝熱量を考慮して触媒床温を推定できる。したがって、内燃機関の自動停止中における触媒床温を正確に推定できる。

本発明によると、内燃機関の自動停止再始動装置において、内燃機関の自動停止中においても触媒床温を正確に推定することができる。

以下に本発明の具体的な実施例を説明する。

＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る内燃機関の自動停止再始動装置を適用する内燃機関及びその吸気系・排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒を有する水冷式の４ストロークサイクル・ディーゼルエンジンである。内燃機関１が搭載される車両はエコラン（エコノミーランニング）車両であり、車両の一時停止時においては内燃機関１を自動停止させ、車両が再発進するときには内燃機関１を自動再始動させる、いわゆるアイドリングストップ制御が行われる。内燃機関１には、吸気通路２及び排気通路３が接続されている。

内燃機関１に接続された吸気通路２の途中には、該吸気通路２内を流通する新気吸入空気（以下、新気という）の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ４が配置されている。このエアフローメータ４により、内燃機関１の新気量（吸気量）Ｇａが測定される。吸気通路２及び吸気通路２に配置される上記機器が内燃機関１の吸気系を構成している。

一方、内燃機関１に接続された排気通路３の途中には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＮＯｘ触媒という）を担持し且つ排気中の微粒子物質（ＰＭ）を捕集するパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＮＲという）５が配置されている。ＤＰＮＲ５に担持されたＮＯｘ触媒は、内燃機関１が通常運転状態のように流入する排気の酸素濃度が高いときは、排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは、吸蔵していたＮＯｘを放出還元する特性を有する。本実施例におけるＤＰＮＲ５が本発明の触媒に相当する。

ＤＰＮＲ５よりも上流の排気通路３には、該排気通路３内を流通する排気中に還元剤たる燃料（軽油）を添加する燃料添加弁６が配置されている。燃料添加弁６は、後述するＥＣＵ２０からの信号により開弁して燃料を添加する。そして、燃料添加弁６から排気通路３内の排気中へ添加された燃料は、ＤＰＮＲ５に流入する排気空燃比をリッチにしてＤＰＮＲ５に吸蔵されたＮＯｘを放出還元することや、ＤＰＮＲ５に流入してＤＰＮＲ５を昇温させＰＭを酸化除去することができる。

ＤＰＮＲ５の直上流の排気通路３には、ＤＰＮＲ５に流入する排気の温度を検出する排気温度センサ７が配置されている。本実施例における排気温度センサ７が本発明の触媒近傍排気温度検出手段に相当する。そして、本実施例におけるＤＰＮＲ５に流入する排気の温度が本発明の触媒近傍排気温度に相当する。なお、触媒近傍排気温度検出手段としては、ＤＰＮＲ５の直下流の排気通路３に配置される排気温度センサでもよい。排気通路３及び排気通路３に配置される上記機器が内燃機関１の排気系を構成している。

内燃機関１には、該内燃機関１の気筒内に燃料を供給する燃料噴射弁８が備えられている。また、内燃機関１には、該内燃機関１を始動させるスタータモータ９が取り付けられている。スタータモータ９は、不図示のバッテリから供給される電力によって駆動される。スタータモータ９の駆動軸には不図示のピニオンギヤが取り付けられており、このピニオンギヤにより内燃機関１のクランクシャフトの一端に取り付けられている不図示のリンクギヤが駆動される。このようなスタータモータ９が駆動されることにより、内燃機関１をクランキングして始動させることができる。

以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ２０が併設されている。このＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。

ＥＣＵ２０には、エアフローメータ４及び排気温度センサ７の他、アクセルペダルの踏み込み量に応じた電気信号を出力するアクセル開度センサ１０、ブレーキペダルの踏み込み量に応じた電気信号を出力するブレーキ開度センサ１１、内燃機関１の機関回転数を検出するクランクポジションセンサ１２、及び車両の速度（車速）に応じた電気信号を出力する車速センサ１３等の各種センサが電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。

一方、ＥＣＵ２０には、燃料添加弁６、燃料噴射弁８、及びスタータモータ９が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ２０によりこれらの機器が制御される。

そして、ＥＣＵ２０は、本実施例のエコラン車両が交差点での信号待ち等で一時停止する一時停止時に、内燃機関１を自動停止させ、且つ車両が再発進するときに内燃機関１を自動的に再始動させる、いわゆるアイドリングストップ制御を行う。

アイドリングストップ制御の実行条件であるアイドリングストップ条件（自動停止条件）は、イグニッションがＯＮの状態で、例えば車速センサ１３からの車速検知信号によっ
て車速が０であることが検知され、且つブレーキ開度センサ１１からのブレーキペダル踏み込み信号（ブレーキ開度）によってブレーキペダルの踏み込み操作が行われていることが検知された場合に成立する。アイドリングストップ条件が成立すると、ＥＣＵ２０は燃料噴射弁８に指令を出し、燃料噴射を停止（フューエルカット）させることで内燃機関１を自動停止させる。

一方、アイドリングストップ制御の解除条件であるアイドリングストップ解除条件（自動再始動条件）は、アイドリングストップ条件が成立した後、ブレーキ開度センサ１１からのブレーキペダル踏み込み解除信号によってブレーキペダルの踏み込み解除操作が行われたことが検知された場合に成立する。内燃機関１が自動停止している状態でアイドリングストップ解除条件（自動再始動条件）が成立すると、ＥＣＵ２０は燃料噴射弁８及びスタータモータ９に指令を出し、燃料噴射を開始させると共にスタータモータ９を作動させてクランキングを行い、内燃機関１を自動的に再始動させる。

このようなアイドリングストップ条件及びアイドリングストップ解除条件の成立条件は一例であり、その他の成立条件に基づいてもよい。ここで、本実施例におけるアイドリングストップ制御を実行するＥＣＵが、本発明の自動制御手段に相当する。

ところで、排気通路３に配置されたＤＰＮＲ５では、捕集されるＰＭが内燃機関１の運転時間と共に増加する。そして、ＤＰＮＲ５は捕集されたＰＭが増加して行くと、ＤＰＮＲ５における流通抵抗の増大で内燃機関１の背圧が上昇し機関出力の低下が生じてしまう。そこで、ＤＰＮＲ５のＰＭ捕集能力を回復させるために、ＤＰＮＲ５に堆積したＰＭ堆積量が所定量以上になると、燃料添加弁６から燃料を添加し、ＤＰＮＲ５のＮＯｘ触媒を用いて燃料を反応させＤＰＮＲ５を高温に昇温しＤＰＮＲ５からＰＭを強制的に酸化除去させるＰＭ強制酸化除去制御を実施する場合がある。

このようなＰＭ強制酸化除去制御の実施時間を最適化するためや、ＤＰＮＲ５の床温が許容温度よりも高温に昇温されることを防止するために、ＤＰＮＲ５の床温が推定されている。本実施例における推定されるＤＰＮＲ床温（推定ＤＰＮＲ床温ともいう）が、本発明の推定される触媒床温に相当する。

次に、ＤＰＮＲ床温の推定方法について説明する。推定ＤＰＮＲ床温は、
推定ＤＰＮＲ床温＝排気温度センサ７の検出温度＋排気温度センサ７の検出温度とＤＰＮＲ温度との温度差＋ＰＭ発熱量・・・（式１）
から算出される。

ここで、排気温度センサ７の検出温度とＤＰＮＲ温度との温度差は、排気温度センサ７が検出する検出温度と、エアフローメータ４が検出する新気量と、に強い相関関係がある。このため、排気温度センサ７の検出温度とＤＰＮＲ温度との温度差は、予め、排気温度センサ７が検出する検出温度と、エアフローメータ４が検出する新気量と、に応じた図２に示すマップとして設定しておくことができる。したがって、排気温度センサ７の検出温度とＤＰＮＲ温度との温度差は、当該図２のマップを用いて、排気温度センサ７が検出する検出温度とエアフローメータ４が検出する新気量とから、算出される。

また、ＰＭ発熱量は、内燃機関１の運転状態に応じたマップを用いて、内燃機関１の運転状態を検出する各種センサの検出値からから算出される。

このように式１から算出された推定ＤＰＮＲ床温は、内燃機関１の作動中においては、実際のＤＰＮＲ床温にほぼ等しいものである。しかしながら、アイドリングストップ制御によって内燃機関１を自動停止させた自動停止中においては、上記推定方法では、推定Ｄ
ＰＮＲ床温は、実際のＤＰＮＲ床温から乖離してしまっていた。

これは、内燃機関１の自動停止中においては、排気温度センサ７が検出する検出温度が例えば４５０℃以下のように内燃機関１の作動中に比して過度に低温となることや、エアフローメータ４が検出する新気量が例えば１５ｇ／ｓ以下のように内燃機関１の作動中に比して過度に少量となることがあり、その場合については図２に示す前記マップの範囲外となってしまうため、排気温度センサ７の検出温度とＤＰＮＲ温度との温度差が正しく算出できないからであった。

そこで、本実施例では、内燃機関１の自動停止中は、内燃機関１の作動中とは異なるマップであって、排気温度センサ７の検出温度とＤＰＮＲ温度との温度差を算出する自動停止用マップを備えるようにした。

ここで、図３に示すように、内燃機関１の自動停止中の、排気温度センサ７の検出温度とＤＰＮＲ温度との温度差は、排気温度センサ７が検出する検出温度のみと強い相関関係がある。このため、図４に示すように、自動停止用マップは、排気温度センサ７が検出する検出温度のみに応じたマップとして備えることができる。

よって、内燃機関１の自動停止中においても、式１を用いて推定ＤＰＮＲ床温を推定するが、式１における排気温度センサ７の検出温度とＤＰＮＲ温度との温度差は、図４の自動停止用マップを用いて、排気温度センサ７が検出する検出温度から、算出される。

したがって、本実施例によると、内燃機関１の自動停止中においても、排気温度センサ７の検出温度とＤＰＮＲ温度との温度差を正確に算出することができ、内燃機関１の自動停止中の推定ＤＰＮＲ床温を正確に算出できる。これにより、内燃機関１の再始動時の燃料添加弁６の学習や、ＤＰＮＲ５における捕集したＰＭの酸化速度の算出が正しく行われ、ＰＭ強制酸化除去制御の実施時間の最適化により燃費が悪化することを防止できると共に、ＤＰＮＲ５の床温が許容温度よりも高温に昇温されることを防止できる。

次に、本実施例による推定ＤＰＮＲ床温算出制御ルーチンについて説明する。図５は、本実施例による推定ＤＰＮＲ床温算出制御ルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。本ルーチンを実行するＥＣＵ２０が本発明の第１の自動停止中触媒床温推定手段に相当する。

ステップＳ１０１では、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転状態を検出する。内燃機関１の運転状態は、エアフローメータ４、排気温度センサ７、アクセル開度センサ１０、ブレーキ開度センサ１１、クランクポジションセンサ１２、及び車速センサ１３等の各種センサの検出値から取得する。

ステップＳ１０２では、ＥＣＵ２０は、内燃機関１が自動停止された自動停止中であるか否かを判別する。ステップＳ１０１で検出した内燃機関１の運転状態からアイドリングストップ条件が成立している場合に、内燃機関１が自動停止中であると判断できる。

ステップＳ１０２において、内燃機関１が自動停止中であると肯定判定された場合には、ステップＳ１０３へ移行する。ステップＳ１０２において、内燃機関１が自動停止中ではなく作動中であると否定判定された場合には、ステップＳ１０４へ移行する。

ステップＳ１０３では、ＥＣＵ２０は、式１における排気温度センサ７の検出温度とＤＰＮＲ温度との温度差を算出するためのマップを、図４に示す自動停止用マップに設定する。

一方、ステップＳ１０４では、ＥＣＵ２０は、式１における排気温度センサ７の検出温度とＤＰＮＲ温度との温度差を算出するためのマップを、図２に示す内燃機関１が作動中に用いるマップに設定する。

ステップＳ１０５では、ＥＣＵ２０は、式１に基づき推定ＤＰＮＲ床温を算出する。ここで、ステップＳ１０３を経由した場合には、排気温度センサ７の検出温度とＤＰＮＲ温度との温度差は、図４に示す自動停止用マップを用いて算出される。一方、ステップＳ１０４を経由した場合には、排気温度センサ７の検出温度とＤＰＮＲ温度との温度差は、図２に示す内燃機関１が作動中に用いるマップを用いて算出される。

以上説明した本ルーチンによれば、自動停止用マップと内燃機関１が作動中に用いるマップとを内燃機関１が自動停止中か作動中かに応じて切り換えることにより、内燃機関１が自動停止中及び作動中のどちらでも、推定ＤＰＮＲ床温を正確に算出できる。

なお、上記実施例では、本発明の触媒としてＤＰＮＲを採用していたため、式１には、ＤＰＮＲに捕集されたＰＭの発熱量を組み入れていたが、本発明の触媒としてＰＭを捕集しない触媒であれば、ＰＭの発熱量を考慮せず、式１は、「推定触媒床温＝排気温度センサの検出温度＋排気温度センサの検出温度と触媒温度との温度差」として算出することができる。また、上記実施例では、算出式の簡略化のため式１から推定ＤＰＮＲ床温を求めていたが、その他に、熱交換後排気温度や前回の推定ＤＰＮＲ床温等も考慮する算出式によって推定ＤＰＮＲ床温を求めてもよい。なお、その場合であっても、排気温度センサの検出温度と、排気温度センサの検出温度と触媒温度との温度差とが算出式内に含まれる。

＜実施例２＞
本実施例では、推定ＤＰＮＲ床温を、より正確に算出する。本実施例ではその特徴部分を説明し、その他の構成は上記実施例と同様であるので説明は省略する。

本実施例では、図６に示すように、ＤＰＮＲ５の直上流の排気通路３には、ＤＰＮＲ５に流入する排気の温度を検出する上流側排気温度センサ１４が配置されている。また、ＤＰＮＲ５の直下流の排気通路３には、ＤＰＮＲ５から流出する排気の温度を検出する下流側排気温度センサ１５が配置されている。ここで、本実施例における上流側排気温度センサ１４が本発明の触媒流入排気温度検出手段に相当し、本実施例における下流側排気温度センサ１５が本発明の触媒流出排気温度検出手段に相当する。そして、本実施例におけるＤＰＮＲ５に流入する排気の温度が本発明の触媒流入排気温度に相当し、本実施例におけるＤＰＮＲ５に流出する排気の温度が本発明の触媒流出排気温度に相当する。

実施例１では、ＤＰＮＲ５の直上流の排気通路３に配置された排気温度センサ７の検出温度に基づいて、推定ＤＰＮＲ床温を算出していた。このような実施例１による推定ＤＰＮＲ床温の算出では、図７に示すように、ＤＰＮＲ５の排気流れ方向における上流側床温と下流側床温とが一定の同じ温度であれば、推定ＤＰＮＲ床温は実際のＤＰＮＲ床温に等しく、推定ＤＰＮＲ床温は正確に算出できる。

しかし、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、ＤＰＮＲ５の排気流れ方向における上流側床温と下流側床温とに差（温度勾配）が生じる場合がある。この場合に、実施例１による推定ＤＰＮＲ床温の算出を行うと、排気温度センサ７がＤＰＮＲの直上流の排気の温度を検出しているため、推定ＤＰＮＲ床温は、ＤＰＮＲ５の上流側床温に近い温度となり、ＤＰＮＲ５の下流側床温とは乖離してしまう場合があった。ここで、ＤＰＮＲ５の下流側は、ＤＰＮＲ５の床温が許容温度よりも高温に昇温される可能性が高い。このため、推定ＤＰＮＲ床温は、ＤＰＮＲ５の上流側床温よりも下流側床温に近い温度で算出されること
が望ましい。

そこで、本実施例では、上流側排気温度センサ１４が検出する検出温度を用いて推定ＤＰＮＲ床温（以下、上流側算出推定ＤＰＮＲ床温という）を算出すると共に、下流側排気温度センサ１５が検出する検出温度を用いて推定ＤＰＮＲ床温（以下、下流側算出推定ＤＰＮＲ床温という）を算出する。そして、上流側算出推定ＤＰＮＲ床温と、下流側算出推定ＤＰＮＲ床温と、の反映割合を、内燃機関１を自動停止させる直前のＤＰＮＲ５の上流側床温とＤＰＮＲの下流側床温との差に応じて変更し、内燃機関１を自動停止させた自動停止中のＤＰＮＲ床温を推定するようにした。

ここで、上流側算出推定ＤＰＮＲ床温は、実施例１の推定ＤＰＮＲ床温と同様に算出される。すなわち、上流側算出推定ＤＰＮＲ床温は、上流側排気温度センサ１４の検出温度と、図４の自動停止用マップを用いて、式１に基づき算出される。

一方、下流側算出推定ＤＰＮＲ床温は、上流側排気温度センサ１４の検出温度ではなく、下流側排気温度センサ１５の検出温度を用いて、実施例１の推定ＤＰＮＲ床温と同様に算出される。すなわち、下流側算出推定ＤＰＮＲ床温は、下流側排気温度センサ１５の検出温度と、下流側排気温度センサ１５の検出温度とＤＰＮＲ温度との温度差を示す自動停止用マップを用いて、式１に基づき算出される。ここで用いられる自動停止用マップは、上流側排気温度センサ１４とは異なるものであり、予め実験等から求められる。

ところで、実施例１で説明したように、内燃機関１の作動中における推定ＤＰＮＲ床温は実際のＤＰＮＲ床温にほぼ等しく算出されている。そこで、図９に示すように、ＤＰＮＲ５の排気流れ方向で上流側からＡ部〜Ｄ部の４つの部位に区切り、内燃機関１の作動中における推定ＤＰＮＲ各部位（推定Ａ部〜Ｄ部）の床温を、それぞれ算出する。ここで、推定ＤＰＮＲ各部位の床温の算出方法としては、本実施例のように上流側排気温度センサ１４と下流側排気温度センサ１５が存在する場合には、上流側排気温度センサ１４の検出温度と、内燃機関１の作動中におけるマップを用いて、式１に基づき、推定Ａ部の床温が算出される。また、下流側排気温度センサ１５の検出温度と、内燃機関１の作動中におけるマップを用いて、式１に基づき、推定Ｄ部の床温が算出される。推定Ｂ部及Ｃ部の床温は、推定Ａ部及Ｄ部の床温に基づき算出される。

このようにして算出された内燃機関１の作動中における推定Ａ部及びＤ部の床温は、実際のＡ部床温及びＤ部床温にほぼ等しいため、ＤＰＮＲ５の上流側床温として推定Ａ部の床温を用い、またＤＰＮＲ５の下流側床温として推定Ｄ部の床温を用いることができる。このため、内燃機関１を自動停止させる直前の推定Ａ部の床温と推定Ｄ部の床温との差の絶対値（┃推定Ａ部床温−推定Ｄ部床温┃）を算出し、推定ＤＰＮＲ床温を算出するための、上流側算出推定ＤＰＮＲ床温と下流側算出推定ＤＰＮＲ床温との反映割合を決めることができる。

反映割合は、図１０に示すように、横軸を、内燃機関１を自動停止させる直前の推定Ａ部の床温と推定Ｄ部の床温との差の絶対値とし、縦軸を、上流側算出推定ＤＰＮＲ床温に掛ける割合αとすると、０≦α≦１の範囲の値で、当該絶対値が大きくなる程、割合αが小さくなる関係となる。

この割合αを用いて、本実施例の最終的な推定ＤＰＮＲ床温は、
推定ＤＰＮＲ床温＝上流側算出推定ＤＰＮＲ床温×α＋下流側算出推定ＤＰＮＲ床温×（１−α）・・・（式２）
から算出される。

本実施例によると、内燃機関１を自動停止させる直前の推定Ａ部の床温と推定Ｄ部の床温とに差が大きい程、下流側算出推定ＤＰＮＲ床温の反映割合を大きくできる。このため、推定ＤＰＮＲ床温がＤＰＮＲ５の上流側床温よりも下流側床温に近い温度で算出でき、内燃機関１の自動停止中におけるＤＰＮＲ床温を正確に推定できる。これにより、内燃機関１の再始動時の燃料添加弁６の学習や、ＤＰＮＲ５における捕集したＰＭの酸化速度の算出が正しく行われ、ＰＭ強制酸化除去制御の実施時間の最適化により燃費が悪化することを防止できると共に、ＤＰＮＲ５の床温が許容温度よりも高温に昇温されることを防止できる。

次に、本実施例による自動停止中推定ＤＰＮＲ床温算出制御ルーチン１について説明する。図１１は、本実施例による自動停止中推定ＤＰＮＲ床温算出制御ルーチン１を示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。本ルーチンを実行するＥＣＵ２０が本発明の第２の自動停止中触媒床温推定手段に相当する。

ステップＳ２０１では、ＥＣＵ２０は、上流側算出推定ＤＰＮＲ床温を算出する。上流側算出推定ＤＰＮＲ床温は、実施例１の図５のルーチンのようにして求めることができる。本ステップを実行するＥＣＵ２０が本発明の流入側自動停止中触媒床温推定手段に相当する。

ステップＳ２０２では、ＥＣＵ２０は、下流側算出推定ＤＰＮＲ床温を算出する。下流側算出推定ＤＰＮＲ床温は、自動停止用マップを、下流側排気温度センサ１５の検出温度に対応したマップと置き換えることで、実施例１の図５のルーチンのようにして求めることができる。本ステップを実行するＥＣＵ２０が本発明の流出側自動停止中触媒床温推定手段に相当する。

ステップＳ２０３では、ＥＣＵ２０は、割合αを算出する。割合αは、予めＥＣＵ２０に記憶させておいた、内燃機関１を自動停止させる直前の推定Ａ部の床温と推定Ｄ部の床温から、それらの差の絶対値を算出し、当該絶対値を図１０に示すマップに取り込むことで算出できる。

ステップＳ２０４では、ＥＣＵ２０は、式２に基づき推定ＤＰＮＲ床温を算出する。

以上説明した本ルーチンによれば、内燃機関１を自動停止させる直前の推定Ａ部の床温と推定Ｄ部の床温とに差が大きい程、下流側算出推定ＤＰＮＲ床温がより大きく反映され、推定ＤＰＮＲ床温を正確に算出できる。

＜実施例３＞
本実施例では、内燃機関１の自動停止中におけるＤＰＮＲ５の放熱量及び伝熱量を考慮して推定ＤＰＮＲ床温を算出する。本実施例ではその特徴部分を説明し、その他の構成は上記実施例と同様であるので説明は省略する。

実施例１に記載したように、推定ＤＰＮＲ床温は、内燃機関１の作動中においては、実際のＤＰＮＲ床温にほぼ等しいものである。しかしながら、アイドリングストップ制御によって内燃機関１を自動停止させた自動停止中においては、上記推定方法では、推定ＤＰＮＲ床温は、実際のＤＰＮＲ床温から乖離してしまっていた。

そこで、本実施例では、内燃機関１を自動停止させる直前におけるＤＰＮＲ各部位の床温に、内燃機関１の自動停止中のＤＰＮＲ各部位の放熱量と、内燃機関１の自動停止中の隣り合うＤＰＮＲ各部位の間の伝熱量と、を加減算し、内燃機関１の自動停止中におけるＤＰＮＲ各部位の床温を推定するようにした。

ところで、実施例１で説明したように、内燃機関１の作動中における推定ＤＰＮＲ床温は実際のＤＰＮＲ床温にほぼ等しく算出されている。そこで、図９に示すように、ＤＰＮＲ５の排気流れ方向で上流側からＡ部〜Ｄ部の４つの部位に区切り、内燃機関１の作動中における推定ＤＰＮＲ各部位（推定Ａ部〜Ｄ部）の床温を、それぞれ算出する。ここで、推定ＤＰＮＲ各部位の床温の算出方法としては、実施例２と同様上流側排気温度センサ１４と下流側排気温度センサ１５が存在する場合には、上流側排気温度センサ１４の検出温度と、内燃機関１の作動中におけるマップを用いて、式１に基づき、推定Ａ部の床温が算出される。また、下流側排気温度センサ１５の検出温度と、内燃機関１の作動中におけるマップを用いて、式１に基づき、推定Ｄ部の床温が算出される。推定Ｂ部及Ｃ部の床温は、例えば、推定Ａ部及Ｄ部の床温に基づき、ＤＰＮＲ５の排気流れ方向に応じた割合を掛けて算出される。

このようにして算出された内燃機関１の作動中における推定Ａ部〜Ｄ部の床温は、実際のＡ部〜Ｄ部床温にほぼ等しいため、ＤＰＮＲ５のＡ部〜Ｄ部床温として推定Ａ部〜Ｄ部の床温を用いることができる。したがって、内燃機関１を自動停止させる直前におけるＤＰＮＲ５のＡ部〜Ｄ部床温が、正確に分かる。

内燃機関１の自動停止中のＤＰＮＲ５のＡ部〜Ｄ部の放熱量は、内燃機関１を自動停止させる直前におけるＤＰＮＲ５のＡ部〜Ｄ部床温に基づき、予め実験等により求められたマップから算出される。

内燃機関１の自動停止中の隣り合うＤＰＮＲ５のＡ部〜Ｄ部の間の伝熱量は、
伝熱量＝ＤＰＮＲ熱伝導率／部位間長さ×（隣り合う上流側部位床温−隣り合う下流側部位床温）×ＤＰＮＲ断面積×自動停止開始からの時間・・・（式３）
から算出される。

ここで、内燃機関１を自動停止させる直前におけるＤＰＮＲ５のＡ部の床温をＴｅ０ａ、同様のＢ部の床温をＴｅ０ｂ、同様のＣ部の床温をＴｅ０ｃ、同様のＤ部の床温をＴｅ０ｄとする。また、ＤＰＮＲ５のＡ部における内燃機関１の自動停止開始からｔ秒後の放熱量をＱｒｔａ、同様のＢ部における放熱量をＱｒｔｂ、同様のＣ部における放熱量をＱｒｔｃ、同様のＤ部における放熱量をＱｒｔｄとする。また、式３から算出されるＤＰＮＲ５のＡ部からＢ部への内燃機関１の自動停止開始からｔ秒後の伝熱量をＱｔｔａｂ、同様のＢ部からＣ部への伝熱量をＱｔｔｂｃ、同様のＣ部からＤ部への伝熱量をＱｔｔｃｄとする。

すると、ＤＰＮＲ５のＡ部における内燃機関１の自動停止開始からｔ秒後の床温Ｔｅｔａは、
Ｔｅｔａ＝Ｔｅ０ａ−Ｑｒｔａ−Ｑｔｔａｂ・・・（式４）
から算出される。

同様に、ＤＰＮＲ５のＢ部における内燃機関１の自動停止開始からｔ秒後の床温Ｔｅｔｂは、
Ｔｅｔｂ＝Ｔｅ０ｂ−Ｑｒｔｂ−Ｑｔｔｂｃ＋Ｑｔｔａｂ・・・（式５）
から算出される。

同様に、ＤＰＮＲ５のＣ部における内燃機関１の自動停止開始からｔ秒後の床温Ｔｅｔｃは、
Ｔｅｔｃ＝Ｔｅ０ｃ−Ｑｒｔｃ−Ｑｔｔｃｄ＋Ｑｔｔｂｃ・・・（式６）
から算出される。

同様に、ＤＰＮＲ５のＤ部における内燃機関１の自動停止開始からｔ秒後の床温Ｔｅｔｄは、
Ｔｅｔｄ＝Ｔｅ０ｄ−Ｑｒｔｄ＋Ｑｔｔｃｄ・・・（式７）
から算出される。ただし、Ｑｔｔｃｄは負値の場合は０とする。

したがって、本実施例によると、内燃機関１の自動停止中に、ＤＰＮＲ５のＡ部〜Ｄ部の放熱量と、隣り合うＤＰＮＲ５のＡ部〜Ｄ部の間の伝熱量とを正確に算出することにより、内燃機関１の自動停止中の推定ＤＰＮＲ床温を、ＤＰＮＲ５のＡ部〜Ｄ部の各部位ごとに正確に算出できる。これにより、内燃機関１の再始動時の燃料添加弁６の学習や、ＤＰＮＲ５における捕集したＰＭの酸化速度の算出が正しく行われ、ＰＭ強制酸化除去制御の実施時間の最適化により燃費が悪化することを防止できると共に、ＤＰＮＲ５の床温が許容温度よりも高温に昇温されることを防止できる。

次に、本実施例による自動停止中推定ＤＰＮＲ床温算出制御ルーチン２について説明する。図１２は、本実施例による自動停止中推定ＤＰＮＲ床温算出制御ルーチン２を示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。

ステップＳ３０１では、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の自動停止中のＤＰＮＲ５のＡ部〜Ｄ部の放熱量Ｑｒｔａ〜Ｑｒｔｄを算出する。各部位の放熱量は、予めＥＣＵ２０に記憶させておいた、内燃機関１を自動停止させる直前の推定Ａ部〜Ｄ部の床温に基づいてマップを用いて求めることができる。本ステップを実行するＥＣＵ２０が本発明の自動停止中放熱量算出手段に相当する。

ステップＳ３０２では、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の自動停止中の隣り合うＤＰＮＲ５のＡ部〜Ｄ部の間の伝熱量Ｑｔｔａｂ〜Ｑｔｔｃｄを算出する。各部位間の伝熱量は、式３を用いて求めることができる。本ステップを実行するＥＣＵ２０が本発明の自動停止中伝熱量算出手段に相当する。

ステップＳ３０３では、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の自動停止中におけるＤＰＮＲ５のＡ部〜Ｄ部の各部位ごとの推定ＤＰＮＲ床温Ｔｅｔａ〜Ｔｅｔｄを算出する。ＤＰＮＲ５のＡ部〜Ｄ部の各部位ごとの推定ＤＰＮＲ床温は、予めＥＣＵ２０に記憶させておいた、内燃機関１を自動停止させる直前の推定Ａ部〜Ｄ部の床温Ｔｅ０ａ〜Ｔｅ０ｄから、ステップＳ３０１で算出した放熱量Ｑｒｔａ〜Ｑｒｔｄや、ステップＳ３０２で算出した伝熱量Ｑｔｔａｂ〜Ｑｔｔｃｄを、加減算する、式４〜式７に基づき算出される。本ステップを実行するＥＣＵ２０が本発明の第３の自動停止中触媒床温推定手段に相当する。

以上説明した本ルーチンによれば、内燃機関１を自動停止させる直前の推定Ａ部〜Ｄ部の床温と、内燃機関１の自動停止中におけるＤＰＮＲ５のＡ部〜Ｄ部の放熱量と、内燃機関１の自動停止中における隣り合うＤＰＮＲ５のＡ部〜Ｄ部の間の伝熱量とから、推定ＤＰＮＲ床温を、ＤＰＮＲ５のＡ部〜Ｄ部の各部位ごとに正確に算出できる。

本発明に係る内燃機関の自動停止再始動装置は、上述の実施例に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の変更を加えてもよい。

実施例１に係る内燃機関及びその吸気系・排気系の概略構成を示す図。 内燃機関の作動中における排気温度センサの検出温度とＤＰＮＲ温度との温度差のマップ。 内燃機関の自動停止中における排気温度センサの検出温度とＤＰＮＲ床温との相関関係を示す図。 内燃機関の自動停止中における排気温度センサの検出温度とＤＰＮＲ温度との温度差のマップ。 実施例１に係る推定ＤＰＮＲ床温算出制御ルーチンを示すフローチャート。 実施例２に係る内燃機関及びその吸気系・排気系の概略構成を示す図。 内燃機関の自動停止中におけるＤＰＮＲ排気流れ方向で一定温度のＤＰＮＲ床温を示す図。 内燃機関の自動停止中におけるＤＰＮＲ排気流れ方向で温度勾配のあるＤＰＮＲ床温を示す図。 ＤＰＮＲを排気流れ方向で上流側からＡ部〜Ｄ部の４つに区分けした状態を示す図。 内燃機関の自動停止直前の推定Ａ部床温と推定Ｄ部床温との差の絶対値と、割合αとの相関関係を示す図。 実施例２に係る自動停止中推定ＤＰＮＲ床温算出制御ルーチン１を示すフローチャート。 実施例３に係る自動停止中推定ＤＰＮＲ床温算出制御ルーチン２を示すフローチャート。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 吸気通路
３ 排気通路
４ エアフローメータ
５ ＤＰＮＲ
６ 燃料添加弁
７ 排気温度センサ
８ 燃料噴射弁
９ スタータモータ
１０ アクセル開度センサ
１１ ブレーキ開度センサ
１２ クランクポジションセンサ
１３ 車速センサ
１４ 上流側排気温度センサ
１５ 下流側排気温度センサ
２０ ＥＣＵ

Claims (3)

1. 自動停止条件が成立したときに内燃機関を自動停止させ且つ自動再始動条件が成立したときに前記内燃機関を自動的に再始動させる自動制御手段と、
   前記内燃機関の排気通路に配置され排気を浄化する触媒と、
   触媒近傍の排気通路に配置され触媒近傍排気温度を検出する触媒近傍排気温度検出手段と、
   前記自動制御手段が前記内燃機関を自動停止させた自動停止中に、前記触媒近傍排気温度検出手段が検出する触媒近傍排気温度と、当該触媒近傍排気温度と触媒温度との温度差を表す自動停止用マップと、に基づいて触媒床温を推定する第１の自動停止中触媒床温推定手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の自動停止再始動装置。
2. 自動停止条件が成立したときに内燃機関を自動停止させ且つ自動再始動条件が成立したときに前記内燃機関を自動的に再始動させる自動制御手段と、
   前記内燃機関の排気通路に配置され排気を浄化する触媒と、
   触媒直上流の排気通路に配置され触媒流入排気温度を検出する触媒流入排気温度検出手段と、
   触媒直下流の排気通路に配置され触媒流出排気温度を検出する触媒流出排気温度検出手段と、
   前記自動制御手段が前記内燃機関を自動停止させた自動停止中に、前記触媒流入排気温度検出手段が検出する触媒流入排気温度と、当該触媒流入排気温度と触媒温度との温度差を表す流入側自動停止用マップと、に基づいて触媒床温を推定する流入側自動停止中触媒床温推定手段と、
   前記自動制御手段が前記内燃機関を自動停止させた自動停止中に、前記触媒流出排気温度検出手段が検出する触媒流出排気温度と、当該触媒流出排気温度と触媒温度との温度差を表す流出側自動停止用マップと、に基づいて触媒床温を推定する流出側自動停止中触媒床温推定手段と、
   前記流入側自動停止中触媒床温推定手段が推定する触媒床温と、前記流出側自動停止中触媒床温推定手段が推定する触媒床温と、の反映割合を、前記自動制御手段が前記内燃機関を自動停止させる直前の触媒上流側床温と触媒下流側床温との差に応じて変更し、前記自動制御手段が前記内燃機関を自動停止させた自動停止中の触媒床温を推定する第２の自動停止中触媒床温推定手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の自動停止再始動装置。
3. 自動停止条件が成立したときに内燃機関を自動停止させ且つ自動再始動条件が成立したときに前記内燃機関を自動的に再始動させる自動制御手段と、
   前記内燃機関の排気通路に配置され排気を浄化する触媒と、
   前記自動制御手段が前記内燃機関を自動停止させた自動停止中の排気流れ方向で複数の部位に区切られた触媒各部位の放熱量を算出する自動停止中放熱量算出手段と、
   前記自動制御手段が前記内燃機関を自動停止させた自動停止中の隣り合う前記触媒各部位の間の伝熱量を算出する自動停止中伝熱量算出手段と、
   前記自動制御手段が前記内燃機関を自動停止させる直前における前記触媒各部位の床温に、前記自動停止中放熱量算出手段が算出した放熱量と、前記自動停止中伝熱量算出手段が算出した伝熱量と、を加減算し、前記自動制御手段が前記内燃機関を自動停止させた自動停止中の前記触媒各部位の床温を推定する第３の自動停止中触媒床温推定手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の自動停止再始動装置。

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