JP5609349B2 - 触媒の過熱防止装置 - Google Patents

Description

本発明は触媒の過熱防止装置に関する。

内燃機関（エンジン）には、排気ガスを浄化するための触媒を備えるものがある。例えば高温の排気ガス等により触媒が過熱された場合、触媒の浄化能力が低下することがある。浄化能力の低下は、触媒の活性温度以上に温度が上昇してしまうこと等により起こる。触媒の浄化能力を良好に保つため、燃料噴射量を増量して燃料の気化熱により排気の温度を低下させ、触媒を冷却する技術が用いられることがある。この場合の燃料の増量を、ＯＴ（Ｏｖｅｒ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）増量と呼ぶ。ＯＴ増量により増量される燃料の量をＯＴ増量値と呼ぶ。ＯＴ増量は触媒の過熱を防止するための制御（触媒過熱防止制御）である。

特許文献１には、内燃機関の回転数及び負荷に応じて、触媒の温度を推定し、推定された温度に基づいて触媒のＯＴ判定（触媒が過熱しているか否かの判定）する技術が開示されている。

特開２００３−３４３２４２号公報

しかしながら従来の技術では、ＯＴ増量によって燃料噴射量が過剰に増量され、例えばＣＯ（一酸化炭素）やＨＣ（炭化水素）等の排気エミッションの増加や、燃費の悪化が発生することがある。この点につき、図９を用いてより詳細に説明する。図９（ａ）は時間と触媒の温度との関係を例示する図であり、図９（ｂ）は時間とＯＴ増量値との関係を例示する図である。図９（ａ）及び図９（ｂ）において、横軸は時間を表す。図９（ａ）の縦軸は触媒の温度を表す。図９（ｂ）の縦軸はＯＴ増量値を表す。図９（ａ）で破線は触媒の収束温度Ｔ１、点線は現在温度Ｔ２、実線は触媒の実温度Ｔ４を示す。図９（ｂ）で破線はＯＴ増量ベース値Ｄ１、実線はＯＴ増量補正反映値Ｄ２を示す。図９では空気過剰率λが１である場合、つまり理想空燃比が実現している場合を考える。

ＯＴ増量は、触媒の収束温度Ｔ１と現在温度Ｔ２とがＯＴ判定温度Ｔ３以上の場合に行うことができる。収束温度とは、ある吸入空気量と回転数とにおいてエンジンが運転された場合に、排気系が収束する温度のことである。現在温度とは、例えば収束温度に基づき、なまし処理により求められる触媒の温度である。ＯＴ判定温度とは、現在温度がＯＴ判定温度以上であれば、触媒が過熱状態であると判定される温度である。ＯＴ増量を行うか否かの判定（ＯＴ増量判定）に関し、ＯＴ判定温度Ｔ３は、収束温度Ｔ１に対してはヒステリシス特性を持たせたものとなっている。すなわち、ＯＴ増量判定に関して、収束温度Ｔ１とＯＴ判定温度Ｔ３との大小関係を比較する場合、加速時にはＯＴ判定温度Ｔ３が適用される一方、減速時にはヒステリシス特性を持たせた下側のヒステリシス判定温度Ｔ３´が適用される。

加速開始により、時刻ｔ１で収束温度Ｔ１、現在温度Ｔ２が上昇を始める。時刻ｔ２で収束温度Ｔ１と現在温度Ｔ２とがＯＴ判定温度以上になり、ＯＴ増量が開始される。ＯＴ増量は、例えば触媒の温度をＯＴ判定温度Ｔ３まで低下させるように行うことができる。これにより、触媒の実温度Ｔ４をＯＴ判定温度Ｔ３に抑えることができる。減速開始により時刻ｔ３で収束温度Ｔ１が低下し始める。このとき実温度Ｔ４も低下し始め、ＯＴ判定温度Ｔ３を下回る。このため時刻ｔ３でＯＴ増量を終了させるのがＯＴ増量の本来あるべき姿となる。

ところが、ＯＴ増量は現在温度Ｔ２がＯＴ判定温度Ｔ３を下回るか、収束温度Ｔ１がヒステリシス判定温度Ｔ３´を下回った場合に終了する。このため、ＯＴ増量は時刻ｔ５で終了する。すなわち、ＯＴ増量の終了タイミングが時刻ｔ３から時刻ｔ５に遅れる。これは、ＯＴ増量の実施により、減速開始時の時刻ｔ３で現在温度Ｔ２と実温度Ｔ４との間に乖離が発生しているためである。また現在温度Ｔ２と実温度Ｔ４との間に乖離が発生することで、加減速が繰り返された場合の再加速時には、ＯＴ増量の開始タイミングが時刻ｔ７から時刻ｔ６に早まる。また再減速時には、ＯＴ増量のタイミングがｔ９からｔ１０に遅れる。そしてこれらに起因して、図９（ｂ）に示すハッチング領域に応じた分だけ、不必要な燃料が余分に増量される。

本発明は上記課題に鑑み、触媒過熱防止制御のタイミングの適正化を図ることが可能な触媒の過熱防止装置を提供することを目的とする。

本発明は、内燃機関の吸入空気量および前記内燃機関の回転数に基づいて、前記内燃機関の排気系に設けられた触媒の温度が収束する温度である収束温度を推定する収束温度推定手段と、前記収束温度推定手段によって推定された前記収束温度に基づき、なまし処理により前記触媒の温度を推定する触媒温度推定手段と、前記収束温度推定手段によって推定された前記収束温度である推定収束温度と、前記触媒温度推定手段によって推定された前記触媒の温度である推定触媒温度とが判定値以上である場合に、前記触媒の過熱を防止するための制御を行う触媒過熱防止手段と、前記推定触媒温度が前記判定値以上で、且つ前記推定収束温度が前記判定値である場合に、前記推定触媒温度を前記判定値に補正する推定触媒温度補正手段と、を備えた触媒の過熱防止装置である。

本発明によれば触媒過熱防止制御のタイミングの適正化を図ることができる。

図１は実施例１に係る触媒の過熱防止装置を適用したエンジンを例示する模式図である。 図２は実施例１に係る触媒の過熱防止装置を例示する機能ブロック図である。 図３は実施例１に係る触媒の過熱防止装置の制御を例示するフローチャートである。 図４（ａ）は時間と触媒の温度との関係を例示する図であり、図４（ｂ）は時間とＯＴ増量値との関係を例示する図である。 図５は実施例２に係る触媒の過熱防止装置の制御を例示するフローチャートである。 図６（ａ）は時間と触媒の温度との関係を例示する図であり、図６（ｂ）は時間とＯＴ増量値との関係を例示する図である。 図７は実施例３に係る触媒の過熱防止装置の制御を例示するフローチャートである。 図８（ａ）は時間と触媒の温度との関係を例示する図であり、図８（ｂ）は時間とＯＴ増量値との関係を例示する図である。 図９はＯＴ増量の説明図である。図９（ａ）は時間と触媒の温度との関係を例示する図であり、図９（ｂ）は時間とＯＴ増量値との関係を例示する図である。

図面を用いて、本発明の実施例について説明する。

初めに、触媒の過熱防止装置の構成について説明する。図１は実施例１に係る触媒の過熱防止装置を適用したエンジンを例示する模式図である。

図１に示すように、エンジンはＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｏｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２、エンジン本体４、クランクシャフト６、クランク角度センサ７、燃料噴射弁８、吸気センサ９、触媒１０、吸気管１２、排気管１４、及び点火プラグ１６を備える。

エンジン本体４には、燃料噴射弁８、吸気管１２、排気管１４及び点火プラグ１６が設けられている。クランク角度センサ７は、エンジン本体４の気筒に設けられ、クランクシャフト６のクランク角度を検出する。燃料噴射弁８及び吸気センサ９は、吸気管１２に設けられている。燃料噴射弁８は燃料を噴射する。吸気センサ９は、吸気管１２を通ってエンジン本体４に吸入される吸入空気量を検出する。触媒１０は排気管１４に設けられており、エンジン本体４が排出する排気ガスを浄化する。ＥＣＵ２は、クランク角度センサ７により検出されたクランク角度、吸気センサ９により検出された吸入空気量を取得する。またＥＣＵ２は燃料噴射弁８による燃料の噴射、点火プラグ１６による点火を制御する。

図２は実施例１に係る燃料噴射制御装置を例示する機能ブロック図である。図２に示すように、ＥＣＵ２は、回転数検出手段１８、温度取得手段２０、増量値算出手段２２、比較手段２３、補正手段２４、及び増量値決定手段２６、現在温度補正手段２７として機能する。

回転数検出手段１８は、クランク角度センサ７により検出されたクランク角度を取得し、クランク角度に基づいて回転数を検出する。温度取得手段２０は、吸気センサ９により検出された吸入空気量、及び回転数検出手段１８により検出された回転数に基づいて、触媒１０の収束温度Ｔ１、及び触媒１０の温度（以下、現在温度）Ｔ２を取得（推定）する。現在温度Ｔ２は、例えば収束温度Ｔ１に基づき、なまし処理により求められる。収束温度Ｔ１は推定収束温度に相当し、現在温度Ｔ２は推定触媒温度に相当する。そして温度取得手段２０は、収束温度推定手段および触媒温度推定手段に相当する。

増量値算出手段２２は、吸入空気量及び回転数に基づき、燃料噴射弁８が噴射すべき燃料のＯＴ増量値を算出する。増量値算出手段２２が算出する値を、ＯＴ増量ベース値（第１増量値）とする。ＯＴ増量ベース値とは、例えば触媒１０の温度を、収束温度Ｔ１から後述するＯＴ判定温度Ｔ３まで低下させるような増量値とする。比較手段２３は、収束温度、現在温度、及び後述するＯＴ判定温度を比較し、大小関係を判断する。また比較手段２３は、ＯＴ増量ベース値とＯＴ増量補正反映値とを比較し、大小関係を判断する。

補正手段２４は、温度取得手段２０により取得された収束温度、及び現在温度に基づいて、増量値算出手段２２により算出されたＯＴ増量ベース値の補正を行い、ＯＴ増量補正反映値（第２増量値）を算出することができる。増量値決定手段２６は、収束温度、現在温度、ＯＴ増量ベース値、及びＯＴ増量補正反映値に基づいて、最終的なＯＴ増量値を、ＯＴ増量ベース値及びＯＴ増量補正反映値のいずれかから選択する。言い換えれば、増量値決定手段２６が決定したＯＴ増量値だけ増量された燃料が、燃料噴射弁から噴射される。詳しくは後述する。増量値算出手段２２、比較手段２３、補正手段２４および増量値決定手段２６は、触媒過熱防止制御を行う触媒過熱防止手段に相当する。ＯＴ増量値は触媒過熱防止制御にかかる制御量に相当する。

現在温度補正手段２７は、現在温度を後述するＯＴ判定温度に補正する。現在温度補正手段２７は、より詳細には収束温度と現在温度とがＯＴ判定温度以上である間に現在温度をＯＴ判定温度に補正する。さらに詳細には現在温度補正手段２７は、ＯＴ増量補正反映値がＯＴ増量ベース値より大きい場合、又は現在温度が収束温度より高い場合の少なくとも一方の場合に現在温度をＯＴ判定温度に補正する。また現在温度補正手段２７は減速時に現在温度をＯＴ判定温度に補正する。現在温度補正手段２７は推定触媒温度補正手段に相当する。

次に実施例１に係る触媒の過熱防止装置の制御を例示するフローチャートである。図３は実施例１に係る触媒の過熱防止装置の制御を例示するフローチャートである。

図３に示すように、まず温度取得手段２０は、吸気センサ９により検出された吸入空気量、及び回転数検出手段１８により検出された回転数に基づいて、触媒１０の収束温度Ｔ１を取得する（ステップＳ１０）。より詳細には、温度取得手段２０は吸入空気量からエンジンの負荷を算出し、負荷及び回転数に基づいてＴ１を推定する。ステップＳ１０の後に、温度取得手段２０は触媒１０の現在温度Ｔ２を取得する（ステップＳ２０）。現在温度Ｔ２は次の式（１）により算出（推定）される。ｎはなまし回数である。温度取得手段２０は現在温度Ｔ２として、現在温度補正手段２７の補正が反映されない第１の現在温度Ｔ２１と、現在温度補正手段２７の補正が反映される第２の現在温度Ｔ２２とを算出することができる。これに対して温度取得手段２０は、現在温度Ｔ２としてより詳細には第２の現在温度Ｔ２２を推定する。
Ｔ２＝Ｔ２＋（Ｔ１−Ｔ２）／ｎ・・・（１）

ステップＳ２０の後、比較手段２３は温度取得手段２０により取得された収束温度Ｔ１および現在温度Ｔ２が、予め定められた温度であるＯＴ判定温度Ｔ３以上であるか判断する（ステップＳ３０）。ＯＴ判定温度とは現在温度がＯＴ判定温度以上であれば、触媒１０が過熱状態であると判定される温度である。なお、ステップＳ３０の処理はＯＴ増量判定である。このため収束温度Ｔ１に対しては、より詳細には減速時にＯＴ判定温度Ｔ３の代わりにヒステリシス判定温度Ｔ３´が適用されることになる。これに対して、本実施例では収束温度Ｔ１および現在温度Ｔ２に共通して適用されることになるＯＴ判定温度Ｔ３が、触媒過熱防止手段が触媒過熱防止制御を行うにあたり適用される判定値に相当することになる。

ステップＳ３０においてＮｏの場合、制御は終了する。つまり、触媒１０が過熱状態ではないため、ＯＴ増量をしなくてもよい。Ｙｅｓの場合、増量値算出手段２２は、吸入空気量及び回転数に基づきＯＴ増量ベース値Ｄ１を算出する（ステップＳ４０）。より詳細には、増量値算出手段２２は吸入空気量からエンジンの負荷を算出し、負荷及び回転数に基づきＤ１を算出する。

ステップＳ４０の後、補正手段２４は、ＯＴ増量ベース値Ｄ１を補正するための補正係数Ｃを算出する（ステップＳ５０）。補正係数Ｃは、次の（２）式により算出される。補正手段２４は補正係数Ｃとして、現在温度Ｔ２をＴ２１とした場合の第１の補正係数Ｃ１と、現在温度Ｔ２をＴ２２とした場合の第２の補正係数Ｃ２とを算出することができる。これに対して補正手段２４は、補正係数Ｃとしてより詳細には第２の補正係数Ｃ２を算出する。補正係数Ｃはゼロから１までの間の値をとり、１以上の場合には１とする。
Ｃ＝（Ｔ２−Ｔ３）／（Ｔ１−Ｔ３）・・・（２）

ステップＳ５０の後、補正手段２４はＯＴ増量ベース値Ｄ１及び補正係数Ｃに基づいて、ＯＴ増量補正反映値Ｄ２を算出する（ステップＳ６０）。ＯＴ増量補正反映値Ｄ２は、次の（３）式により算出される。補正手段２４はＯＴ増量補正反映値Ｄ２として、補正係数ＣをＣ１とした場合の第１のＯＴ増量補正反映値Ｄ２１と、補正係数ＣをＣ２とした場合の第２のＯＴ増量補正反映値Ｄ２２とを算出することができる。これに対して補正手段２４は、ＯＴ増量補正反映値Ｄ２としてより詳細には第２のＯＴ増量補正反映値Ｄ２２を算出する。
Ｄ２＝Ｃ×Ｄ１・・・（３）

ステップＳ６０の後、比較手段２３はＯＴ増量補正反映値Ｄ２がＯＴ増量ベース値Ｄ１より大きいか、又は現在温度Ｔ２が収束温度Ｔ１より高いか判断する（ステップＳ７０）。Ｎｏの場合、増量値決定手段２６は、ＯＴ増量値をＯＴ増量補正反映値Ｄ２に決定する（ステップＳ８０）。すなわち増量値決定手段２６は、現在温度Ｔ２が収束温度Ｔ１より低く、かつＯＴ増量補正反映値Ｄ２がＯＴ増量ベース値Ｄ１より小さい場合には、ＯＴ増量値をＯＴ増量補正反映値Ｄ２とする。

Ｙｅｓの場合、増量値決定手段２６は、ＯＴ増量値をＯＴ増量ベース値Ｄ１に決定する（ステップＳ９０）。すなわち増量値決定手段２６は、現在温度Ｔ２が収束温度Ｔ１より高い場合、又はＯＴ増量補正反映値Ｄ２がＯＴ増量ベース値Ｄ１より大きい場合の少なくとも一方の場合には、ＯＴ増量値をＯＴ増量ベース値Ｄ１とする。またＹｅｓの場合、現在温度補正手段２７は現在温度Ｔ２をＯＴ判定温度Ｔ３に補正する（ステップＳ１００）。ステップＳ１００の後、制御は終了する。

次に上記の制御に対応するタイミングチャートの一例について図４を用いて説明する。図４（ａ）は時間と触媒の温度との関係を例示する図であり、図４（ｂ）は時間とＯＴ増量値との関係を例示する図である。図４（ａ）で破線は収束温度Ｔ１、点線は第１の現在温度Ｔ２１、実線は第２の現在温度Ｔ２２を示す。図４（ｂ）で破線はＯＴ増量ベース値Ｄ１、点線は第１のＯＴ増量補正反映値Ｄ２１、実線は第２のＯＴ増量補正反映値Ｄ２２を示す。第１の現在温度Ｔ２１、第１のＯＴ増量補正反映値Ｄ２１は図９を用いて前述したＯＴ増量の場合に相当しており、比較のため参考に示している。ここでは、空気過剰率λが１である場合、つまり理想空燃比が実現している場合を考える。

図４（ａ）に示すように、時刻ｔ１において第２の現在温度Ｔ２２は上昇を開始し、時刻ｔ２においてＯＴ判定温度Ｔ３より高くなる。このときの収束温度Ｔ１と第２の現在温度Ｔ２２とはＯＴ判定温度Ｔ３より高い。つまり、時刻ｔ２以降は、図３のステップＳ３０においてＹｅｓの場合に対応する。図４（ｂ）に示すように、増量値算出手段２２はＯＴ増量ベース値Ｄ１を算出する（図３のステップＳ４０）。例えば、ＯＴ増量ベース値Ｄ１は、Ｄ１をＯＴ増量値とした燃料噴射によって、触媒１０の温度が収束温度Ｔ１からＯＴ判定温度Ｔ３まで低下するように定められる。

しかしながら、ＯＴ増量ベース値Ｄ１をＯＴ増量値として用いると、燃料噴射量が過剰となる場合がある。つまり、第２の現在温度Ｔ２２が収束温度Ｔ１より低い場合、Ｄ１をＯＴ増量値として用いると、燃料噴射量が過剰になる。燃料噴射量が過剰になると、触媒１０が活性温度より低い温度まで冷却されることがある。触媒１０が過剰に冷却されると、排気エミッションの悪化や、燃料噴射量増大による燃費の悪化が発生することがある。

そこで図４（ｂ）に示すように、補正手段２４は、第２の増量補正反映値Ｄ２２を算出する（図３のステップＳ６０）。第２のＯＴ増量補正反映値Ｄ２２はＯＴ増量ベース値Ｄ１より小さいため、第２のＯＴ増量補正反映値Ｄ２２を用いると、燃料噴射量が過剰となることが抑制される（図３のステップＳ８０）。

ただし、第２のＯＴ増量補正反映値Ｄ２２を用いると、燃料噴射量が過剰となる場合がある。具体的にはＴ１及びＤ１は回転数が低くなるほど、また負荷が低いほど小さくなる傾向にあり、例えば車両が減速中である場合に小さくなる。この点、時刻ｔ３において、温度取得手段２０が推定する収束温度Ｔ１は第２の現在温度Ｔ２２より低くなる。これは車両が減速中であり、エンジンの回転数が低下したことによる。また、図４（ｂ）に示すように、ＯＴ増量ベース値Ｄ１も低下する。

このとき、補正手段２４は（２）式に基づき、時刻ｔ３前よりも大きな第２のＯＴ増量補正反映値Ｄ２２を算出する。このように大きな第２のＯＴ増量補正反映値Ｄ２２をＯＴ増量値として用いると、燃料噴射量が過剰となる。そこで、増量値決定手段２６は、ＯＴ増量値を第２のＯＴ増量補正反映値Ｄ２２ではなく、ＯＴ増量ベース値Ｄ１とする（図３のステップＳ９０）。ＯＴ増量ベース値Ｄ１は第２のＯＴ増量補正反映値Ｄ２２より小さいため、燃料噴射量は小さくなる。

すなわち、実施例１に係る触媒の過熱防止装置は、ＯＴ増量値としてＯＴ増量ベース値Ｄ１を用いると燃料噴射量が過剰になる場合には、第２のＯＴ増量反映値Ｄ２２を用いる。また第２のＯＴ増量補正反映値Ｄ２２を用いると燃料噴射量が過剰になる場合には、ＯＴ増量ベース値Ｄ１を用いる。このため実施例１に係る触媒の過熱防止装置は、ＯＴ増量値を変更することで、燃料噴射量が過剰となることを抑制し、ＯＴ増量値を適切に制御することができる。そしてこの結果、排気エミッションの悪化や、燃費の悪化を抑制することができる。

図４（ａ）に示すように、時刻ｔ３では第２の現在温度Ｔ２２が収束温度Ｔ１より高くなる。また図４（ｂ）に示すように、時刻ｔ３では第２のＯＴ増量補正反映値Ｄ２２がＯＴ増量ベース値Ｄ１より大きくなる。このとき、現在温度補正手段２７が第２の現在温度Ｔ２２をＯＴ判定温度Ｔ３に補正する（図３のステップＳ１００）。時刻ｔ３で第２の現在温度Ｔ２２の補正を行うことで、ＯＴ増量値を適切に制御しつつ、第２の現在温度Ｔ２２と触媒１０の実温度との乖離を小さくすることができる。

ＯＴ増量は第２の現在温度Ｔ２２がＯＴ判定温度Ｔ３を下回るか、収束温度Ｔ１がヒステリシス判定温度Ｔ３´を下回った場合に終了する。このため時刻ｔ３で、さらに第２の現在温度Ｔ２２がＯＴ判定温度Ｔ３を下回った場合にＯＴ増量が終了する（図３のステップＳ３０）。これにより、図４（ａ）中に矢印で模式的に示すように、ＯＴ増量の終了タイミングの遅れを改善し、適正化を図ることができる。具体的には第１の現在温度Ｔ２１および第１のＯＴ増量補正反映値Ｄ２１を用いたＯＴ増量の場合には、ＯＴ増量の終了タイミングが時刻ｔ５となるのに対して、この触媒の過熱防止装置の場合には、ＯＴ増量の終了タイミングを時刻ｔ３に早めることができる。結果、図４（ｂ）に示すように、時刻ｔ３、ｔ５間のハッチング領域に見合った分の余分な燃料の増量を抑制できる。

図４（ａ）に示すように、時刻ｔ３で第２の現在温度Ｔ２２と触媒１０の実温度との乖離を小さくしたことで、時刻ｔ７で収束温度Ｔ１と第２の現在温度Ｔ２２とがＯＴ判定温度Ｔ３以上になり、ＯＴ増量が再開される（図３のステップＳ３０）。これにより、図４（ａ）中に矢印で模式的に示すように、加減速が繰り返された場合の再加速時にＯＴ増量の開始タイミングの早まりを改善し、適正化を図ることができる。具体的には第１の現在温度Ｔ２１および第１のＯＴ増量補正反映値Ｄ２１を用いたＯＴ増量の場合には、ＯＴ増量の開始タイミングがｔ６になるのに対して、この触媒の過熱防止装置の場合には、ＯＴ増量の開始タイミングを時刻ｔ７に遅らせることができる。結果、図４（ｂ）に示すように、時刻ｔ６、ｔ８間のハッチング領域に見合った分の余分な燃料の増量を抑制できる。

図４（ａ）に示すように、時刻ｔ８で第２の現在温度Ｔ２２が収束温度Ｔ１より高くなる。また図４（ｂ）に示すように、第２のＯＴ増量補正反映値Ｄ２２がＯＴ増量ベース値Ｄ１より大きくなる。このとき、現在温度補正手段２７が第２の現在温度Ｔ２２をＯＴ判定温度Ｔ３に補正する。時刻ｔ８でさらに第２の現在温度Ｔ２２がＯＴ判定温度Ｔ３を下回ることで、ＯＴ増量が終了する。これにより、ＯＴ増量の終了タイミングを時刻ｔ１０から時刻ｔ８に早めることができる。すなわち、再減速時にも図４（ａ）中に矢印で模式的に示すように、ＯＴ増量の終了タイミングの遅れを改善し、適正化を図ることができる。結果、図４（ｂ）に示すように、時刻ｔ８、ｔ１０間のハッチング領域に見合った分の余分な燃料の増量を抑制できる。このようにこの触媒の過熱防止装置は、ＯＴ増量のタイミングの適正化を図ることができる。

ＯＴ増量補正反映値Ｄ２（より詳細には第２のＯＴ増量補正反映値Ｄ２２）を用いた場合に燃料噴射量が過剰になる場合として、車両が減速中の場合について説明したが、これに限定されない。つまり減速中でなくとも、Ｄ２を用いると燃料噴射量が過剰になる場合であれば、図３のステップＳ９０の制御を行うことで、ＯＴ増量値を適切に制御することができる。

図３のステップＳ３０において、比較手段２３は収束温度Ｔ１と現在温度Ｔ２（より詳細には第２の現在温度Ｔ２２）とがＯＴ判定温度Ｔ３以上であるか判断したが、Ｔ１、Ｔ２がＴ３より高いか判断してもよい。またステップＳ７０において、比較手段２３はＯＴ増量補正反映値Ｄ２（より詳細には第２のＯＴ増量補正反映値Ｄ２２）がＯＴ増量ベース値Ｄ１より大きいか判断したが、Ｄ２がＤ１以上であるか判断してもよい。また比較手段２３は現在温度Ｔ２（より詳細には第２の現在温度Ｔ２２）が収束温度Ｔ１より高いか判断したが、Ｔ２がＴ１以上であるか判断してもよい。このようなことは、後述するフローチャートで判定が行われる他のステップについても同様である。

触媒の過熱防止装置の構成は、図１及び図２に示したものと同じであり、以下に示す制御を行う点で異なっている。図５は実施例２に係る触媒の過熱防止装置の制御を例示するフローチャートである。ここでは、主に図３に示すフローチャートとは内容が異なる部分について説明する。図５に示すフローチャートでは、ステップＳ１００が省略されており、さらにステップＳ８０またはＳ９０の後にステップＳ１１０、Ｓ１２０が設けられている。

ステップＳ８０またはＳ９０の後、比較手段２３は、現在温度Ｔ２がＯＴ判定温度Ｔ３以上で、且つ収束温度Ｔ１がＯＴ判定温度Ｔ３であるかを判断する（ステップＳ１１０）。Ｙｅｓの場合、現在温度補正手段２７は現在温度Ｔ２をＯＴ判定温度Ｔ３に補正する（ステップＳ１２０）。すなわち実施例２では、現在温度補正手段２７が、現在温度Ｔ２がＯＴ判定温度Ｔ３以上で、且つ収束温度Ｔ１がＯＴ判定温度Ｔ３である場合に、現在温度Ｔ２をＯＴ判定温度Ｔ３に補正する。また現在温度補正手段２７は減速時に現在温度Ｔ２をＯＴ判定温度Ｔ３に補正する。現在温度Ｔ２には、より詳細には第２の現在温度Ｔ２２が適用される。なお、ステップＳ１１０で行われる処理はＯＴ増量判定ではない。このため収束温度Ｔ１に対し、ＯＴ判定温度Ｔ３の代わりにヒステリシス判定温度Ｔ３´は用いられない。Ｎｏの場合、またはステップＳ１２０の後、制御は終了する。

次に上記の制御に対応するタイミングチャートの一例について図６を用いて説明する。図６（ａ）は時間と触媒の温度との関係を例示する図であり、図６（ｂ）は時間とＯＴ増量値との関係を例示する図である。図４と同様、図６でも第１の現在温度Ｔ２１、第１のＯＴ増量補正反映値Ｄ２１を参考に示している。ここでは、主に図４に示すタイミングチャートとは内容が異なる部分について説明する。

時刻ｔ４で、第２の現在温度Ｔ２２がＯＴ判定温度Ｔ３以上で、且つ収束温度Ｔ１がＯＴ判定温度Ｔ３になる。このとき、第２の現在温度Ｔ２２をＯＴ判定温度Ｔ３に補正する（図５のステップＳ１２０）。時刻ｔ４で第２の現在温度Ｔ２２の補正を行うことで、ＯＴ増量値を適切に制御しつつ、第２の現在温度Ｔ２２と触媒１０の実温度との乖離を小さくすることができる。

時刻ｔ４で、さらに第２の現在温度Ｔ２２がＯＴ判定温度Ｔ３を下回った場合に、ＯＴ増量が終了する（図５のステップＳ３０）。これにより、図６（ａ）中に矢印で模式的に示すようにＯＴ増量の終了タイミングの遅れを改善し、適正化を図ることができる。具体的にはこの触媒の過熱防止装置の場合には、ＯＴ増量の終了タイミングを時刻ｔ５から時刻ｔ４に早めることができる。結果、図６（ｂ）に示すように、時刻ｔ４、ｔ５間のハッチング領域に見合った分の余分な燃料の増量を抑制できる。

また時刻ｔ７で収束温度Ｔ１と第２の現在温度Ｔ２２とがＯＴ判定温度Ｔ３以上になり、ＯＴ増量が再開される（図５のステップＳ３０）。これにより、加減速が繰り返された場合の再加速時に、図６（ａ）中に矢印で模式的に示すようにＯＴ増量の開始タイミングの早まりを改善し、適正化を図ることができる。具体的にはこの触媒の過熱防止装置の場合には、ＯＴ増量の開始タイミングを時刻ｔ６から時刻ｔ７に遅らせることができる。結果、図６（ｂ）に示すように、時刻ｔ６、ｔ８間のハッチング領域に見合った分の余分な燃料の増量を抑制できる。

時刻ｔ９で、第２の現在温度Ｔ２２がＯＴ判定温度Ｔ３以上で、且つ収束温度Ｔ１がＯＴ判定温度Ｔ３になる。このとき、第２の現在温度Ｔ２２をＯＴ判定温度Ｔ３に補正する（図５のステップＳ１２０）。時刻ｔ９で、さらに第２の現在温度Ｔ２２がＯＴ判定温度Ｔ３を下回った場合にＯＴ増量が終了する（図５のステップＳ３０）。これにより、ＯＴ増量の終了タイミングを時刻ｔ１０から時刻ｔ９に早めることができる。すなわち、再減速時にも図６（ａ）中に矢印で模式的に示すようにＯＴ増量の終了タイミングの遅れを改善し、適正化を図ることができる。結果、図６（ｂ）に示すように、時刻ｔ９、ｔ１０間のハッチング領域に見合った分の余分な燃料の増量を抑制できる。このようにこの触媒の過熱防止装置は、ＯＴ増量のタイミングの適正化を図ることができる。

触媒の過熱防止装置の構成は、図１及び図２に示したものと同じであり、以下に示す制御を行う点で異なっている。図７は実施例３に係る触媒の過熱防止装置の制御を例示するフローチャートである。ここでは、主に図３に示すフローチャートとは内容が異なる部分について説明する。図７に示すフローチャートでは、ステップＳ３０の後に、ステップＳ３３、Ｓ３５が設けられている。また図７に示すフローチャートでは、ステップＳ２０、Ｓ５０、Ｓ６０、Ｓ７０、Ｓ８０、Ｓ９０の代わりにステップＳ２０´、Ｓ５０´、Ｓ６０´、Ｓ７０´、Ｓ８０´がそれぞれ設けられている。また図７に示すフローチャートではステップＳ１００が省略されている。

ステップＳ１０の後、温度取得手段２０は触媒１０の現在温度Ｔ２として、第１および第２の現在温度Ｔ２１、Ｔ２２を取得する（ステップＳ２０´）。すなわち実施例３では、第１の現在温度Ｔ２１をＯＴ増量補正用に推定し、第２の現在温度Ｔ２２をＯＴ増量判定用に推定する。このためＯＴ増量判定を行うステップＳ３０では、現在温度Ｔ２として第２の現在温度Ｔ２２が適用される。ステップＳ３０では前述の通り、収束温度Ｔ１に対して減速時にＯＴ判定温度Ｔ３の代わりにヒステリシス判定温度Ｔ３´が適用される。

ステップＳ３０の後、比較手段２３は、収束温度Ｔ１がＯＴ判定温度Ｔ３以上であるかを判断する（ステップＳ３３）。Ｙｅｓの場合、現在温度補正手段２７は第２の現在温度Ｔ２２をＯＴ判定温度Ｔ３に補正する（ステップＳ３５）。Ｎｏの場合、ステップＳ４０に進む。

すなわち実施例３では、収束温度Ｔ１と第２の現在温度Ｔ２２とがＯＴ判定温度Ｔ３以上である場合に（ステップＳ３０でＹｅｓの場合に）、現在温度補正手段２７が第２の現在温度Ｔ２２をＯＴ判定温度Ｔ３に補正する。そして、さらに収束温度Ｔ１がＯＴ判定温度Ｔ３を下回った場合に（ステップＳ３３でＮｏの場合に）、現在温度補正手段２７が第２の現在温度Ｔ２２の補正を終了する。なお、ステップＳ３３の処理はＯＴ増量判定ではない。このため、ＯＴ判定温度Ｔ３の代わりにヒステリシス判定温度Ｔ３´は用いられない。

ステップＳ４０でＯＴ増量ベース値Ｄ１を算出した後、補正手段２４は補正係数Ｃとして、第１の補正係数Ｃ１を算出する（ステップＳ５０´）。すなわち、式（２）で現在温度Ｔ２に第１の現在温度Ｔ２１を適用した場合の第１の補正係数Ｃ１を算出する。ステップＳ５０´の後、補正手段２４は第１のＯＴ増量補正反映値Ｄ２１を算出する（ステップＳ６０´）。すなわち、第１の現在温度Ｔ２１に対応する第１のＯＴ増量補正反映値Ｄ２１を算出する。

ステップＳ６０´の後、比較手段２３は第１のＯＴ増量補正反映値Ｄ２１がＯＴ増量ベース値Ｄ１より大きいか、又は第１の現在温度Ｔ２１が収束温度Ｔ１より高いか判断する（ステップＳ７０´）。Ｎｏの場合、増量値決定手段２６は、ＯＴ増量値を第１のＯＴ増量補正反映値Ｄ２１に決定する（ステップＳ８０´）。すなわち、増量値決定手段２６は、第１の現在温度Ｔ２１が収束温度Ｔ１より低く、かつ第１のＯＴ増量補正反映値Ｄ２１がＯＴ増量ベース値Ｄ１より小さい場合には、ＯＴ増量値を第１のＯＴ増量補正反映値Ｄ２１とする。

Ｙｅｓの場合、増量値決定手段２６は、ＯＴ増量値をＯＴ増量ベース値Ｄ１に決定する（ステップＳ９０）。ステップＳ７０´からＳ９０にかけて、このように決定されるＯＴ増量値は、現在温度補正手段２７による補正を行うことなく、温度取得手段２０によって求められる現在温度Ｔ２（すなわち、第１の現在温度Ｔ２１）に基づいて算出される制御量に相当する。ステップＳ９０の後、制御は終了する。

次に上記の制御に対応するタイミングチャートの一例について図８を用いて説明する。図８（ａ）は時間と触媒の温度との関係を例示する図であり、図８（ｂ）は時間とＯＴ増量値との関係を例示する図である。ここでは、主に図４に示すタイミングチャートとは内容が異なる部分について説明する。図８（ｂ）では、図９を用いて前述したＯＴ増量の場合に相当するＯＴ増量補正反映値Ｄ２を一部Ｄ２１´として参考に示している。

時刻ｔ２で、収束温度Ｔ１と第２の現在温度Ｔ２２とがＯＴ判定温度Ｔ３以上になる。このとき第２の現在温度Ｔ２２をＯＴ判定温度Ｔ３に補正する（図７のステップＳ３５）。これにより、第２の現在温度Ｔ２２と触媒１０の実温度との乖離を小さくすることができる。時刻ｔ２からｔ３の間では、ＯＴ増量値が第１のＯＴ増量補正反映値Ｄ２１となり、時刻ｔ３からｔ４の間ではＯＴ増量値がＯＴ増量ベース値Ｄ１となる（図７のステップＳ７０´、Ｓ８０´、Ｓ９０）。これにより、ＯＴ増量値を適切に制御できる。

時刻ｔ４で、収束温度Ｔ１がＯＴ判定温度Ｔ３を下回った場合に、第２の現在温度Ｔ２２の補正が終了する（図７のステップＳ３３）。時刻ｔ４で、さらに第２の現在温度Ｔ２２がＯＴ判定温度Ｔ３を下回った場合に、ＯＴ増量が終了する（図７のステップＳ３０）。これにより、図８（ａ）中に矢印で模式的に示すようにＯＴ増量の終了タイミングの遅れを改善し、適正化を図ることができる。具体的にはこの触媒の過熱防止装置の場合には、ＯＴ増量の終了タイミングを時刻ｔ５から時刻ｔ４に早めることができる。結果、図８（ｂ）に示すように、時刻ｔ４、ｔ５間のハッチング領域に見合った分の余分な燃料の増量を抑制できる。

時刻ｔ７で、収束温度Ｔ１と第２の現在温度Ｔ２２とがＯＴ判定温度Ｔ３以上になり、ＯＴ増量が再開される（図７のステップＳ３０）。これにより、加減速が繰り返された場合の再加速時にも、図８（ａ）中に矢印で模式的に示すようにＯＴ増量の開始タイミングの早まりを改善し、適正化を図ることができる。具体的にはこの触媒の過熱防止装置の場合には、ＯＴ増量の開始タイミングを時刻ｔ６から時刻ｔ７に遅らせることができる。結果、図８（ｂ）に示すように、時刻ｔ６、ｔ７間のハッチング領域に見合った分の余分な燃料の増量を抑制できる。時刻ｔ７で、第２の現在温度Ｔ２２をＯＴ判定温度Ｔ３に補正する（図７のステップＳ３５）。これにより、再加速時にも第２の現在温度Ｔ２２と触媒１０の実温度との乖離を小さくすることができる。

時刻ｔ７からｔ８の間では、ＯＴ増量値が第１のＯＴ増量補正反映値Ｄ２１となり、時刻ｔ８からｔ９の間ではＯＴ増量値がＯＴ増量ベース値Ｄ１となる（図７のステップＳ７０´、Ｓ８０´、Ｓ９０）。これにより、再加減速時にもＯＴ増量値を適切に制御できる。また第１の現在温度Ｔ２１に基づき算出されるＯＴ増量値を用いることで、実施例１や２の場合と比較して、ＯＴ増量値が小さくなることに起因し、触媒１０が高温になることを抑制した上でＯＴ増量値を適切に制御できる。

時刻ｔ９で、収束温度Ｔ１がＯＴ判定温度Ｔ３を下回った場合に、第２の現在温度Ｔ２２の補正が終了する（図７のステップＳ３３）。時刻ｔ９で、さらに第２の現在温度Ｔ２２がＯＴ判定温度Ｔ３を下回った場合に、ＯＴ増量が終了する（図７のステップＳ３０）。これにより、ＯＴ増量の終了タイミングを時刻ｔ１０から時刻ｔ９に早めることができる。すなわち、再減速時にも図８（ａ）中に矢印で模式的に示すようにＯＴ増量の終了タイミングの遅れを改善し、適正化を図ることができる。結果、図８（ｂ）に示すように、時刻ｔ９、ｔ１０間のハッチング領域に見合った分の余分な燃料の増量を抑制できる。このようにこの触媒の過熱防止装置は、ＯＴ増量のタイミングの適正化を図ることができる。

実施例では、触媒１０の現在温度や収束温度を用いて制御を行ったが、発明の適用例はこれに限定されない。触媒１０以外の排気系部品、例えば排気管１４、Ａ／Ｆ（Ａｉｒ Ｆｌｏｗ）センサ、Ｏ_２センサ等の温度を用いてもよい。また温度取得手段２０は、例えば排気管１４に設けられた温度センサから温度を取得してもよい。
また実施例では、触媒過熱防止制御としてＯＴ増量制御を行ったが、発明の適用例はこれに限定されない。例えば触媒過熱防止制御は排気空燃比をリッチ化する制御であれば、点火時期や、吸排気弁の開弁時期や、吸入空気量等を変更する制御であってもよい。排気空燃比をリッチ化することで、触媒内の酸素を減少させることができる。そしてこれにより、酸化反応を減少させることで、発熱量を減少させ、結果、触媒の過熱を防止することができる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

ＥＣＵ ２
エンジン本体 ４
クランクシャフト ６
クランク角度センサ ７
燃料噴射弁 ８
吸気センサ ９
触媒 １０
吸気管 １２
排気管 １４
点火プラグ １６
回転数検出手段 １８
温度取得手段 ２０
増量値算出手段 ２２
比較手段 ２３
補正手段 ２４
増量値決定手段 ２６
現在温度補正手段 ２７

Claims (1)

1. 内燃機関の吸入空気量および前記内燃機関の回転数に基づいて、前記内燃機関の排気系に設けられた触媒の温度が収束する温度である収束温度を推定する収束温度推定手段と、
   前記収束温度推定手段によって推定された前記収束温度に基づき、なまし処理により前記触媒の温度を推定する触媒温度推定手段と、
   前記収束温度推定手段によって推定された前記収束温度である推定収束温度と、前記触媒温度推定手段によって推定された前記触媒の温度である推定触媒温度とが判定値以上である場合に、前記触媒の過熱を防止するための制御を行う触媒過熱防止手段と、
   前記推定触媒温度が前記判定値以上で、且つ前記推定収束温度が前記判定値である場合に、前記推定触媒温度を前記判定値に補正する推定触媒温度補正手段と、を備えた触媒の過熱防止装置。

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