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JP6287417B2 - 車両の温度推定装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両に搭載されたエンジンの排気系温度を推定する温度推定装置に関する。
従来、エンジン作動時の排気系温度を、エンジンの運転状態に基づいて推定する技術が知られている。例えば、エンジンで発生する熱量に基づき、エンジンの排気系に介装された触媒装置の触媒温度や、触媒装置に流入する排気ガスの温度を推定するものである。一方、エンジンが作動していないときには、エンジンでの発生熱量がゼロとなるため、このような手法を排気系温度の推定に採用することができない。そこで、触媒装置の内部における熱量の移動バランスを考慮して、エンジン停止中の排気系温度を推定する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
国際公開第2010/013365号
しかしながら、触媒装置内での熱量の移動量は、その形状や触媒の組成，担体の種類，内部構造などによって変化するほか、排気ガスに含まれる成分による触媒反応で生じる熱量によっても変化する。そのため、温度を精度よく推定するための熱量モデルを特定することが困難であり、排気系温度の推定精度を向上させにくい。また、触媒装置の温度は、周囲の環境温度（外気温）の影響だけでなく、その触媒装置に接続された排気系やエンジンに残留する熱量の影響を受けて変動する。したがって、触媒装置単体での熱量の移動バランスを考慮したのでは、触媒温度を精度よく推定することが難しい。
なお、触媒装置の前後に温度センサを設けて、温度情報を直接的に取得することも考えられる。しかし、温度センサの個数が増加するほどコストが増大し、あるいは、取り付けスペースの確保が難しくなり、温度センサを追加できない場合がある。
本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたものであり、車両の排気系温度の推定精度を向上させることである。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。
（１）ここで開示する車両の温度推定装置は、停止中のエンジンの温度に相関するエンジン相関温度を取得する取得部を備える。また、前記エンジンが停止した時点でのエキマニ温度を初期温度とし、前記エンジン相関温度を目標温度とした一次遅れ処理で推定される入口温度に基づき、前記エンジンの排気系に介装された触媒装置の触媒温度を推定する推定部を備える。なお、前記入口温度とは、前記触媒装置の入口の温度である。
（２）前記推定部は、前記入口温度を目標温度とした一次遅れ処理により前記触媒温度を推定することが好ましい。
また、前記推定部が、前記エンジンの停止時における前記触媒温度を初期温度とした一次遅れ処理を実施して、前記触媒温度を推定することが好ましい。
（３）前記推定部は、車速に応じて設定される第一時定数を用いた一次遅れ処理により、前記触媒温度を推定することが好ましい。
また、前記第一時定数は、車速が上昇するにつれて減少する特性を持つ（車速が上昇するにつれて減少するように設定される）ことが好ましい。
（４）前記推定部は、車速に応じて前記第一時定数とは別個に設定される第二時定数を用いた一次遅れ処理により、前記入口温度を推定することが好ましい。
また、前記第二時定数は、車速が上昇するにつれて増大する特性を持つ（車速が上昇するにつれて増大するように設定される）ことが好ましい。
（５）前記推定部は、前記エンジン相関温度を目標温度とした一次遅れ処理により前記エキマニ温度を推定することが好ましい。
この場合、前記推定部は、前記エンジンの停止時における前記エキマニ温度を初期温度とした一次遅れ処理を実施して、前記エキマニ温度を推定することが好ましい。
（６）前記取得部が、前記エンジンの停止中における冷却水温を、前記エンジン相関温度の一つとして検出することが好ましい。
（７）前記取得部が、前記エンジンの停止中における吸気通路内の温度を、前記エンジン相関温度の一つとして検出することが好ましい。
（８）前記推定部は、前記車両の主電源が投入され、かつ、前記エンジンが停止しているときに、前記入口温度の推定演算を実施することが好ましい。例えば、前記車両のパワースイッチ又はイグニッションキースイッチがオン操作されている状態で、前記入口温度の推定演算を実施することが好ましい。
なお、前記エンジン相関温度には、エンジン冷却水温，吸気温（例えば吸気系に設けられた温度センサで検出される温度），エンジン油温，シリンダーブロックの温度，エンジンルーム内の気温などが含まれる。
前記エキマニ温度とは、前記エンジンのエキゾーストマニホールドの温度である。また、前記入口温度とは、前記触媒装置の入口における排気ガス（エンジン停止中においては前記触媒の入口に存在，滞留している排気ガス）のガス温度である。
排気系温度の推定精度を向上させることができる。
車両の温度推定装置の構成及び制御構成を模式的に示す図である。 （Ａ）は一次遅れ処理を説明するためのグラフであり、（Ｂ）は車速と時定数との関係を例示するグラフである。 制御内容を例示するフローチャートである。 （Ａ）は推定された入口温度TGASとその実測値（実入口温度TGASTEMP）との関係を例示するグラフであり、（Ｂ）は推定された触媒温度TCATとその実測値（実触媒温度TCATTEMP）との関係を例示するグラフである。
図面を参照して、実施形態としての車両の温度推定装置について説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。
［１．車両］
本実施形態の温度推定装置は、図１に示す車両１０の電子制御装置１として適用される。この車両１０は、パワートレーンにエンジン１１及びモータ１２を搭載したハイブリッド自動車であり、電子制御装置１はこれらのエンジン１１，モータ１２を総合的に制御するコンピュータである。エンジン１１は、ガソリンや軽油を燃焼とする内燃機関（例えばガソリンエンジン，ディーゼルエンジンなど）であり、車両１０の停止，発進に合わせて自動的に一時停止，再始動するアイドルストップ機能を有する。モータ１２は、図示しないバッテリの電力で作動する電動発電機である。エンジン１１，モータ１２のそれぞれで発生する駆動力は、図１中に破線で示す動力伝達機構を介して、駆動輪１３に伝達される。
動力伝達機構には、エンジン１１，モータ１２で発生する動力の伝達を個別に断接するためのクラッチ機構が内蔵される。クラッチ機構の断接状態を制御することで、パワートレーンから駆動輪１３への動力伝達経路が異なる複数のモードが切り換えられる。本車両１０は、少なくともエンジン１１を停止させた状態で、モータ１２の駆動力で走行するＥＶモードを実装する。クラッチ機構の断接状態は電子制御装置１で制御される。また、エンジン１１のエキマニ６（エキゾーストマニホールド）の内部又はその下流側の排気通路には、排気ガスを浄化するための触媒装置５が配置される。
エンジン１１の吸気通路７には、吸気通路７内の気温（吸気温AT）を検出する吸気温センサ２が設けられる。また、エンジン１１のウォータージャケット８には、エンジン冷却水の温度（水温WT）を検出する水温センサ３が設けられる。さらに、パワートレーンから駆動輪１３への動力伝達経路上には、車両１０の走行速度に対応する駆動輪１３の回転速度（車速V）を検出する車速センサ４が設けられる。各センサ２〜４で検出された情報は、電子制御装置１に伝達される。
吸気温AT，水温WTはそれぞれ、エンジン１１の運転中及び停止中におけるエンジン１１の温度に相関するエンジン相関温度の一つであり、エンジン１１の停止中であっても随時検出される。エンジン相関温度の他の例としては、エンジン１１の油温（エンジンオイルの温度），シリンダーブロックの温度，エンジンルーム内の気温などが挙げられる。また、車速Vは、エンジン１１の排気系の温度が低下する度合い（車外への熱量の奪われやすさ）の評価に用いられる。
車室内の任意の位置には、車両１０に搭載される制御システムの主電源スイッチであるパワースイッチ９が設けられる。パワースイッチ９がオン操作（主電源が投入）されると電子制御装置１が通電されて起動し、モータ１２の駆動力で走行可能な状態となる。また、モータ１２を駆動するためのバッテリ電力が不足している場合には、電子制御装置１がエンジン１１を始動させて発電を開始することができ、あるいはエンジン１１の駆動力で走行することもできる。
本実施形態の電子制御装置１では、エンジン１１の停止中における排気系の温度状態を推定するための温度推定制御が実施される。この温度推定制御では、三種類の排気系温度が推定される。すなわち、触媒装置５の触媒温度TCAT，触媒装置５の入口付近（触媒が担持された担体の上端面近傍）における排気ガスの温度である入口温度TGAS，触媒装置５よりも排気ガスの上流側に位置するエキマニの温度TEXM（エキマニ温度）の三種類である。
ここでいう「エンジン１１の停止中」には、アイドルストップ機能によるエンジン１１の停止中だけでなく、ＥＶモードにおけるエンジン１１の停止中が含まれる。これは、車両１０の停止時だけでなく、車両１０の走行中にも排気系の温度が推定されることを意味する。ＥＶモードは、車両１０の運転状況（例えば、車速Vやバッテリ充電量など）に応じて適宜選択され、あるいは、運転者の操作により任意に選択可能とする。
温度推定制御は、触媒装置５の周囲の環境が比較的安定している停車中のみならず、周囲の環境が動的に変化する走行中にも実施される。一般に、触媒装置５の周囲の環境が変化すると、触媒装置５と周囲の環境との間で移動する熱量が変化するため、触媒温度TCATを精度よく推定することが難しい。一方、本実施形態の温度推定制御では、エンジン１１の作動状態に依存することなく検出されうるエンジン相関温度を用いて、エンジン相関温度に対する一次遅れで触媒装置５の入口温度TGASの状態が表現されるものとする。同様に、エキマニ温度TEXMも、エンジン相関温度に対する一次遅れ系であるとみなして推定する。また、触媒温度TCATは、排気系に残留する排気ガスの温度低下の影響を受けつつ徐々に変化するものであることから、入口温度TGAS（すなわち、触媒装置５の入口部分における排気ガスの温度）に対する一次遅れ系であるとみなす。
また、電子制御装置１では、エンジン１１の作動中における排気系の温度を推定するための通常温度推定制御も実施される。通常温度推定制御の具体的な推定手法には、公知の手法を採用することができる。例えば、エンジン１１での発生熱量や作動状態に基づいて触媒温度TCAT，入口温度TGAS，エキマニ温度TEXMを推定してもよい。あるいは、エンジン回転速度やエンジン負荷，燃料噴射量，吸入空気量などに基づいてエンジン１１の運転点を特定し、その運転点に対応する触媒温度TCAT，入口温度TGAS，エキマニ温度TEXMの定常値を算出してもよい。ここでいう定常値とは、その運転点を維持した状態での温度収束値を意味する。各々の定常値に対して一次遅れ処理を施すことで、エンジン１１の作動中における触媒温度TCAT，入口温度TGAS，エキマニ温度TEXMの推定値を算出することができる。
［２．電子制御装置］
電子制御装置１（Electronic Control Unit，制御装置）は、パワートレーン内の各種装置を総合的に制御するコンピュータであり、車載ネットワーク網の通信ラインに接続される。電子制御装置１は、例えばCPU（Central Processing Unit），MPU（Micro Processing Unit）などのマイクロプロセッサやROM（Read Only Memory），RAM（Random Access Memory）などを集積した電子デバイスとして形成される。電子制御装置１は、エンジン１１及びモータ１２の作動状態を制御するほか、上記の温度推定制御を実施する。
電子制御装置１のハードウェア構成を、図１中に例示する。電子制御装置１には、CPU１Ａ（プロセッサ），メモリ１Ｂ，インタフェイス装置１Ｃが内蔵され、これらが内部バス１Ｄを介して通信可能に接続される。これらの装置１Ａ〜１Ｃは、パワースイッチ９がオン操作されている間は、図示しない電力源（例えば車載バッテリーやボタン電池など）からの電力供給を受けて作動する。
CPU１Ａは、制御ユニット（制御回路）や演算ユニット（演算回路），キャッシュメモリ（レジスタ群）などを内蔵するプロセッサである。また、メモリ１Ｂは、プログラムや作業中のデータが一時的に格納される短期記憶素子と、長期的に保持されるデータやプログラムが格納される長期記憶素子とを含む。前者は例えばROM（Read Only Memory），RAM（Random Access Memory）であり、後者は例えばフラッシュメモリやEEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）などの不揮発性メモリである。
インタフェイス装置１Ｃは、電子制御装置１と外部との間の入出力（Input/Output；I/O）を司る。電子制御装置１は、インタフェイス装置１Ｃを介して、例えば車載ネットワーク網と接続され、あるいは各種センサ２〜４に対して直接的に接続される。なお、車載ネットワーク網には、他の電子制御装置（例えば、エアコンECU，バッテリECU，EV-ECU，エンジンECU，モータECUなど）や、図示しないディスプレイ，スピーカなども接続される。これらの各装置は、電子制御装置１での演算結果の出力先となりうる。
図１中に、電子制御装置１のCPU１Ａで実行される温度推定制御（温度推定制御プログラム２０）の処理内容を説明するためのブロック図を示す。この処理内容は、例えばアプリケーションプログラムとしてメモリ１Ｂの長期記憶素子に記録され、短期記憶素子のメモリ空間内に展開されて実行される。ここで実行される処理内容を機能的に分類すると、この温度推定制御プログラム２０には、取得部２１及び推定部２２が設けられる。
取得部２１は、少なくともエンジン１１の停止中におけるエンジン相関温度を取得するものである。ここでは、吸気温センサ２で検出される吸気温ATの情報と水温センサ３で検出される水温WTの情報とが随時取得される。吸気温AT，水温WTの代わりに、エンジン１１の油温，シリンダーブロックの温度，エンジンルーム内の気温などを取得部２１に取得させてもよい。ここで取得された吸気温AT，水温WTの情報は、推定部２２に伝達される。
推定部２２は、エンジン１１の停止中における触媒装置５の触媒温度TCAT及びエキマニ温度TEXMのそれぞれを推定するものである。触媒温度TCATの推定は、触媒装置５の入口温度TGASの推定と、入口温度TGASに基づく触媒温度TCATの推定との二段階で実施される。
［２−１．入口温度の推定］
入口温度TGASは、エンジン相関温度を目標温度とした一次遅れ処理で推定される。入口温度TGASの初期値（初期温度）は、エンジン１１が停止した時点でのエキマニ温度TEXMとする。エンジン１１が停止した時点でのエキマニ温度TEXMは、前述の通常温度推定制御で算出されたものを使用する。これにより、入口温度TGASの値は、図２（Ａ）に示すように、エンジン１１が停止した時点でのエキマニ温度TEXMを始点として、エンジン相関温度に漸近する値として算出される。入口温度TGASを所定周期で離散的に算出する場合、所定の変化率KGASに入口温度TGASの前回値を乗じたものと、1から変化率KGASを減じた値にその時点のエンジン相関温度を乗じたものとを加算し、その加算値を入口温度TGASの今回値とすればよい。ただし、具体的な推定手法，推定式はこれに限定されない。
［２−２．触媒温度の推定］
触媒温度TCATは、入口温度TGASを目標温度とした一次遅れ処理で推定される。触媒温度TCATの初期値（初期温度）は、エンジン１１が停止した時点での触媒温度TCATとする。エンジン１１が停止した時点での触媒温度TCATは、前述の通常温度推定制御で算出されたものを使用する。これにより、触媒温度TCATの値は、入口温度TGASに漸近する値として算出される。例えば、所定の変化率KCATに触媒温度TCATの前回値を乗じたものと、1から変化率KCATを減じた値にその時点での入口温度TGASを乗じたものとを加算し、その加算値を触媒温度TCATの今回値とすればよい。ただし、具体的な推定手法，推定式はこれに限定されない。
上記の変化率KCAT，KGASは、一次遅れ漸化式の変化率を与える係数であって時定数に相当する。以下、触媒温度TCATの推定に係る変化率KCATのことを第一時定数KCATとも呼び、入口温度TGASの推定に係る変化率KGASのことを第二時定数KGASとも呼ぶ。
第一時定数KCATは、排気系に残留する排気ガスの温度低下に対して、触媒温度TCATがどの程度の速さで追従するかを表す。一方、第二時定数KGASは、エンジン１１の温度低下に対して排気系に残留する排気ガスの温度（入口温度TGAS）がどの程度の速さで追従するかを表す。これらの追従の速度は、触媒装置５の熱容量やエキマニ６の容積などによって相違する。したがって、第一時定数KCAT，第二時定数KGASの値は個別に設定される。
また、第一時定数KCAT及び第二時定数KGASの値は、車速Vに応じて設定される。第二時定数KGASは、車速Vが上昇するに連れて減少する特性を持つ。これは、車速Vが高速であるほど、エキマニ６から車両１０の外部へと持ち去られる熱量が増大するためである。したがって、車速Vが高速であるほど、入口温度TGASはより短時間でエンジン相関温度に近づくような推定がなされる。本実施形態では、図２（Ｂ）中に破線で示すように、第二時定数KGASのグラフが車速Vに対して負の勾配を持つ直線状となるように、車速Vと第二時定数KGASとの関係が設定される。
一方、車速Vと第一時定数KCATとの関係は、第一時定数KCATのグラフが車速Vに対して、少なくとも第二時定数KGASのグラフよりも大きな勾配を持つ直線状となるように設定される。例えば、図２（Ｂ）中に実線で示すように、第一時定数KCATは、車速Vが上昇するに連れて増大する特性を持つ。あるいは、図２（Ｂ）中に一点鎖線で示すように、車速Vが上昇するに連れて、第二時定数KGASのグラフよりも絶対値の小さな勾配（負の勾配であって、第二時定数KGASのグラフよりも大きな勾配）で変動する特性を持つ。これは、排気系に残留する排気ガスの熱容量に比べて、触媒装置５に内蔵される担体の熱容量が大きく、触媒装置５から車両１０の外部へと持ち去られる熱量の影響が比較的小さいからである。これにより、触媒温度TCATを推定するための一次遅れ漸化式が適正化され、触媒温度TCATの推定精度が向上する。
［２−３．エキマニ温度の推定］
エキマニ温度TEXMは、入口温度TGASと同様に、エンジン相関温度を目標温度とした一次遅れ処理で推定される。エキマニ温度TEXMの初期値（初期温度）は、エンジン１１が停止した時点でのエキマニ温度TEXMとする。これにより、エキマニ温度TEXMの値は、エンジン１１が停止した時点でのエキマニ温度TEXMを始点として、エンジン相関温度に漸近する値として算出される。例えば、所定の変化率KEXMにエキマニ温度TEXMの前回値を乗じたものと、1から変化率KEXMを減じた値にその時点のエンジン相関温度を乗じたものとを加算し、その加算値をエキマニ温度TEXMの今回値とすればよい。ただし、具体的な推定手法，推定式はこれに限定されない。
上記の変化率KEXMも、一次遅れ漸化式の変化率を与える係数であって時定数に相当する。以下、エキマニ温度TEXMの推定に係る変化率KEXMのことを第三時定数KEXMとも呼ぶ。第三時定数KEXMの値も、車速Vに応じて設定され、車速Vが上昇するに連れて減少する特性を持つ。したがって、車速Vが高速であるほど、エキマニ温度TEXMはより短時間でエンジン相関温度に近づくような推定がなされる。本実施形態では、第二時定数KGASと同様に、第三時定数KEXMのグラフが車速Vに対して負の勾配を持つ直線状となるように、車速Vと第三時定数KEXMとの関係が設定される。ただし、第二時定数KGAS，第三時定数KEXMの値は同一でなくてもよく、個別に設定されうる。
推定部２２で推定された入口温度TGAS，触媒温度TCAT，エキマニ温度TEXMの各情報は、電子制御装置１のメモリ１Ｂに記録，保存され、車両１０に搭載される他の電子制御装置や各種電装品の制御に使用される。例えば、触媒装置５やエンジン１１の排気系に介装される各種装置の温度制御，EGR（Exhaust Gas Recirculation）制御，エンジン１１の出力制御などに使用することができる。
［３．フローチャート］
図３は、水温WTを用いた温度推定制御の手順（プログラム２０の実行手順）を例示するフローチャートである。このフローは、電子制御装置１において、パワースイッチ９がオン操作されているときに繰り返し実施される。
まず、ステップＡ１では、エンジン１１が停止しているか否かが判定され、エンジン１１が停止していればステップＡ２に進む。エンジン１１の作動状態は、公知の手法を用いて（例えば、エンジン回転速度に基づいて）判定可能である。一方、エンジン１１が停止していなければステップＡ１０に進み、通常温度推定制御が実施される。通常温度推定制御では、例えばエンジン１１の作動状態に基づいて、触媒温度TCAT，入口温度TGAS，エキマニ温度TEXMのそれぞれが算出，推定される。
ステップＡ２では、その時点ですでに算出，推定されている触媒温度TCAT，エキマニ温度TEXMの値が電子制御装置１のメモリ１Ｂに記録，保存される。これらの温度情報は、エンジン１１の停止時における触媒温度TCAT及びエキマニ温度TEXMとなり、入口温度TGAS，エキマニ温度TEXMの推定で用いられる。続くステップＡ３では、取得部２１において、水温センサ３で検出された水温WTの情報と、車速センサ４で検出された車速Vの情報とが取得される。なお、水温WTの代わりに吸気温ATを用いた温度推定を実施する場合には、吸気温センサ２で取得された吸気温ATの情報が取得される。
ステップＡ４では、車速Vに基づいて、第一時定数KCAT，第二時定数KGAS，第三時定数KEXMのそれぞれが設定される。ここでは、例えば図２（Ｂ）に示すようなマップ，数式などに基づき、各々の時定数が設定される。また、ステップＡ５では、ステップＡ３で取得された水温WTを目標温度として、触媒装置５の入口温度TGASが推定部２２で算出，推定される。このとき、入口温度TGASの初期値としては、ステップＡ２で保存されたエキマニ温度TEXMの値が使用され、一次遅れ漸化式の変化率を与える係数としては第二時定数KGASが使用される。
ステップＡ６では、前ステップで推定された入口温度TGASを目標温度として、触媒装置５の触媒温度TCATが算出，推定される。触媒温度TCATの初期値としては、ステップＡ２で保存された触媒温度TCATの値が使用され、一次遅れ漸化式の変化率を与える係数としては第一時定数KCATが使用される。これにより、水温WTの変化に対して二重に一次遅れ処理が施されて、触媒温度TCATが推定される。また、ステップＡ７では、ステップＡ３で取得された水温WTを目標温度として、エキマニ温度TEXMが算出，推定される。エキマニ温度TEXMの初期値としては、ステップＡ２で保存されたエキマニ温度TEXMの値が使用され、一次遅れ漸化式の変化率を与える係数としては第三時定数KEXMが使用される。
ステップＡ８では、エンジン１１が再始動したか否かが判定される。ここで、エンジン１１が再始動していない場合にはステップＡ３に進み、温度推定制御が繰り返し実行される。ステップＡ３では、再び水温WT，車速Vの情報が取得されるため、これに続くステップＡ４では、第一時定数KCAT，第二時定数KGAS，第三時定数KEXMのそれぞれが再設定される。また、ステップＡ５，Ａ７では、新たに取得された水温WTを目標温度として、一次遅れ処理が実施される。これにより、入口温度TGASは第二時定数KGASに応じた速度で、その時点での水温WTに漸近するように変化する。エキマニ温度TEXMも同様に、第三時定数KEXMに応じた速度で、その時点での水温WTに漸近するように変化する。また、ステップＡ６では、新たに推定された入口温度TGASを目標温度として、触媒温度TCATが推定される。
一方、ステップＡ８でエンジン１１が再始動したと判定された場合には、ステップＡ９に進み、その時点での触媒温度TCAT，入口温度TGAS，エキマニ温度TEXMの各情報がメモリ１Ｂに記録，保存される。これらの温度情報は、例えば通常温度推定制御での温度推定における初期値として使用される。あるいは、触媒装置５での触媒反応のための昇温制御や、排気系における熱害防止制御といった公知の制御に使用される。
［４．作用，効果］
上記の温度推定制御では、触媒装置５の入口温度TGASの推定に際し、エンジン１１が停止した時点でのエキマニ温度TEXMが初期値に設定される。そして、エンジン相関温度（水温WT，吸気温ATなど）を目標温度とした一次遅れ処理で得られる値が、入口温度TGASとされる。ここで、エンジン１１が暖機途上で停止した状態で推定された入口温度TGASとその実測値（実入口温度TGASTEMP）との関係を、図４（Ａ）に例示する。図中の温度T0は、エンジン１１が停止した時点で触媒装置５の入口付近に存在する排気ガスの温度（エンジン１１が停止した時点での実入口温度TGASTEMP）とする。
エンジン１１が十分に暖まった状態で停止した場合、エキマニ６が排気ガスの熱を受けて高温になっているため、排気ガスの温度T0と実際のエキマニ温度（実エキマニ温度TEXMTEMP）との差が小さい。したがって、入口温度TGASも実エキマニ温度TEXMTEMPも同じような軌跡を描いて、エンジン相関温度に漸近するように変動する。
一方、エンジン１１が十分に暖まっていない状態で停止した場合、図４（Ａ）中に一点鎖線で示すように排気ガスの温度T0に比べて実エキマニ温度TEXMTEMPが低く、その温度差が大きい。これにより、エンジン１１の停止直後の実入口温度TGASTEMPは、図４（Ａ）中に太実線で示すように、低温の実エキマニ温度TEXMTEMPの影響を受けて急激に低下する。実入口温度TGASTEMPは、エンジン１１が停止してからあまり時間が経過していない短時間の間に、低温の実エキマニ温度TEXMTEMPに接近するように変化する。また、実入口温度TGASTEMPがある程度低下した後は、実入口温度TGASTEMPも実エキマニ温度TEXMTEMPも同じような軌跡を描いて、エンジン相関温度に漸近するように変動する。
ここで仮に、エンジン１１が停止した時点での入口温度T0を初期値として、その後の入口温度TGASを推定する手法を採用すれば、図４（Ａ）中に破線で示すように、実エキマニ温度TEXMTEMPの影響による排気ガス温度の低下が推定値に反映されず、正確な推定値を求めることができない。特に、エンジン１１が停止してからの経過時間が比較的短い範囲で、破線と太実線（実入口温度TGASTEMP）との差が増大する。
これに対して、上記の温度推定制御では、エンジン１１が停止した時点でのエキマニ温度TEXMを初期値として、その後の入口温度TGASが算出される。これにより、入口温度TGASの推定精度が向上し、図４（Ａ）中に実線で示すように、入口温度TGASの挙動が実入口温度TGASTEMPの挙動に見合ったものとなり、エンジン１１が停止してからの経過時間の長短にかかわらず、入口温度TGASが実入口温度TGASTEMPとほぼ一致する。
図４（Ｂ）は、触媒温度TCATとその実測値（実触媒温度TCATTEMP）との関係を例示するグラフである。エンジン１１が十分に暖まっていない状態で停止した場合、低温の実エキマニ温度TEXMTEMPは、実入口温度TGASTEMPだけでなく実触媒温度TCATTEMPにも影響を与える。仮に、実エキマニ温度TEXMTEMPの影響が反映されていない入口温度TGASを用いて触媒温度TCATを推定すれば、図４（Ｂ）中に破線で示すように、その推定値が実触媒温度TCATTEMPよりも高めの温度となってしまい、推定精度が低下してしまう。これに対して、上記の温度推定制御では、エンジン１１が停止した時点でのエキマニ温度TEXMを初期値として推定された入口温度TGASを用いて、触媒温度TCATが推定される。これにより、実エキマニ温度TEXMTEMPが触媒温度TCATの推定値に反映されることとなり、触媒温度TCATの推定精度が向上する。すなわち、図４（Ｂ）中に太実線で示すように、触媒温度TCATの挙動が実触媒温度TCATTEMPの挙動に見合ったものとなり、エンジン１１が停止してからの経過時間の長短にかかわらず、触媒温度TCATが実触媒温度TCATTEMPとほぼ一致する。
（１）上記の電子制御装置１で実施される温度推定制御では、エンジン１１の停止時におけるエキマニ温度TEXMを初期温度とし、エンジン１１の停止中に取得されるエンジン相関温度を目標温度とした一次遅れ処理で触媒装置５の入口温度TGASが推定される。これにより、エンジン１１の停止後に吸排気管内に残留する空気の温度低下を精度よく把握することができ、触媒温度TCATの推定精度を向上させることができる。
（２）上記の温度推定制御では、一次遅れ処理が二段階に施されて触媒温度TCATが推定される。一つ目の処理は、エンジン相関温度を目標温度とした一次遅れ処理であり、二つ目の処理は、入口温度TGASを目標温度とした一次遅れ処理である。このような演算により、吸排気管内に残留する空気の温度低下に対する、触媒装置５の温度低下を精度よく把握することができ、触媒温度TCATの推定精度を向上させることができる。
（３）上記の温度推定制御では、第一時定数KCAT，第二時定数KGAS，第三時定数KEXMのそれぞれが車速Vに応じて設定される。これにより、車両１０の走行風によって外部へと持ち去られる熱量の影響を適切に反映させることができ、触媒装置５の温度低下や排気管内に残留する排気の温度低下，エキマニ６の温度低下を精度よく把握することができる。
また、第一時定数KCAT，第二時定数KGAS，第三時定数KEXMの値は、個別に設定される。これにより、触媒温度TCAT，入口温度TGAS，エキマニ温度TEXMの各々の変化の仕方に合わせて適切な温度変化率を与えることができる。すなわち、触媒装置５の熱容量やエキマニ６の容積などに応じて、温度の追従速度を個別に設定することができ、各々の温度推定精度を向上させることができる。
なお、第二時定数KGASには車速Vが上昇するに連れて減少する特性が与えられるため、エキマニ６から車両１０の外部へと持ち去られる熱量を精度よく推定することができ、入口温度TGASの推定精度をさらに向上させることができる。同様に、第三時定数KEXMにも、車速Vが上昇するに連れて減少する特性が与えられる。したがって、エキマニ温度TEXMの推定精度を向上させることができる。一方、車速Vに対する第一時定数KCATの変化勾配は、第二時定数KGASの変化勾配よりも絶対値の小さな勾配（あるいは、正の勾配）とされるため、触媒装置５に内蔵される担体の熱容量の影響を精度よく推定することができ、触媒温度TCATの推定精度をさらに向上させることができる。
（４）上記の温度推定制御では、エンジン１１の停止時におけるエキマニ温度TEXMを初期温度とし、エンジン１１の停止中に取得されるエンジン相関温度を目標温度とした一次遅れ処理でエキマニ温度TEXMが推定される。これにより、エンジン１１の停止後に吸排気管内に残留する空気の温度低下を精度よく把握することができ、エキマニ温度TEXMの推定精度を向上させることができる。
（５）上記の温度推定制御では、エンジン冷却水の温度（水温WT）がエンジン相関温度の一つとして用いられる。これにより、停止中のエンジン１１の温度状態を精度よく把握することができ、触媒温度TCAT，入口温度TGAS，エキマニ温度TEXMの推定精度を向上させることができる。
なお、水温WTを用いた温度推定は、触媒装置５の配設位置がエンジン１１に比較的近い場合に好適である。例えば、触媒装置５がエキマニ６に内蔵されている場合〔触媒装置５がMCC（Manifold Catalytic Converter）である場合〕や、エンジンルーム内に配置されている場合に用いて好適である。
（６）また、吸気通路７内の気温（吸気温AT）をエンジン相関温度として用いれば、エンジン１１の吸排気管内に残留する空気の温度状態を精度よく把握することができ、触媒温度TCAT，入口温度TGAS，エキマニ温度TEXMの推定精度を向上させることができる。
吸気温ATを用いた温度推定は、触媒装置５の配設位置がエンジン１１から比較的遠い場合に好適である。例えば、触媒装置５が車両１０の床下に配置されている場合〔触媒装置５がUCC（Under-floor Catalytic Converter）である場合〕や、エンジンルーム外に配置されている場合に用いて好適である。
（７）上記の温度推定制御では、パワースイッチ９がオン操作された状態でのエンジン１１の停止中にエンジン相関温度が取得され、そのエンジン相関温度に基づいて、エンジン１１が再始動する前に触媒温度TCAT，入口温度TGAS，エキマニ温度TEXMの推定がなされる。このように、エンジン１１の停止中に得られる情報を用いて温度推定制御を実施することで、エンジン１１が再始動した直後における排気系の温度状態を高精度に推定することができる。
［５．変形例］
上述した実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。例えば、上述の実施形態では、エンジン１１とモータ１２とが搭載されたハイブリッド自動車を例示したが、温度推定制御を実施する上ではモータ１２は必須の要素ではない。温度推定制御は、エンジン１１のみを搭載した車両１０にも適用可能であり、例えばエンジン１１のアイドルストップ中における排気系の温度を推定することができる。
図３に示すフローチャートでは、水温WTを目標温度として入口温度TGAS，エキマニ温度TEXMを推定する制御を示したが、水温WTの代わりに吸気温ATを使用してもよいし、エンジン１１の油温（エンジンオイルの温度），シリンダーブロックの温度，エンジンルーム内の気温などを使用してもよい。あるいは、これらの温度の平均や分散を考慮した値を用いてもよい。少なくとも、エンジン１１の停止中における温度に相関する値を用いればよい。
上述の実施形態では、排気系に温度センサが設けられていないエンジン１１を例示したが、排気系に温度センサを設けてもよい。すなわち、温度推定制御で推定される推定温度と、温度センサで検出される実測温度との双方を用いて、一方を他方の補正に使用してもよいし、一方を他方のフェイルセーフ情報として活用してもよい。上記の温度推定制御自体には、排気系の温度情報が不要であるものの、排気系の温度情報を併用することによって、温度推定制御で推定された温度情報の利用価値を高めることができる。
上述の実施形態では、図２（Ｂ）に示すように、時定数が車速Vの一次式で近似されるような特性を持ったものを例示したが、時定数と車速Vとの関係はこのようなリニアな関係に限定されない。これは、触媒装置５やエキマニ６の形状，エンジン１１に対するこれらの装置の配置，これらの装置に対する走行風の当たり方などによって、車速Vに対する触媒温度TCAT，入口温度TGAS，エキマニ温度TEXMの変化量が増減する場合があるからである。したがって、車両試験，実験などを通じて適切な時定数を計測し、車速Vを引数とした制御マップで各時定数を設定してもよい。
また、車速Vに対する各時定数の特性について、図２（Ｂ）に示すグラフの傾きの正負は、一次遅れの算定式（一次遅れ漸化式）の形によって変化する。つまり、傾きを逆にした場合（正負の符号を反転させた場合）であっても、上記の実施形態と同一機能を持つ一次遅れ処理を実施することが可能である。車速Vに対する各時定数の特性は、一次遅れの算定式の形に応じて適宜設定すればよい。
１ 電子制御装置
２ 吸気温センサ
３ 水温センサ
４ 車速センサ
５ 触媒装置
６ エキマニ
２１ 取得部
２２ 推定部
TCAT 触媒温度
TGAS 入口温度
TEXM エキマニ温度
KCAT 第一時定数（触媒温度の推定に係る時定数）
KGAS 第二時定数（入口温度の推定に係る時定数）
KEXM 第三時定数（エキマニ温度の推定に係る時定数）

Claims (8)

  1. 停止中のエンジンの温度に相関するエンジン相関温度を取得する取得部と、
    前記エンジンが停止した時点でのエキマニ温度を初期温度とし、前記エンジン相関温度を目標温度とした一次遅れ処理で推定される入口温度に基づき、前記エンジンの排気系に介装された触媒装置の触媒温度を推定する推定部とを備え、
    前記入口温度が前記触媒装置の入口の温度である
    ことを特徴とする、車両の温度推定装置。
  2. 前記推定部は、前記入口温度を目標温度とした一次遅れ処理により前記触媒温度を推定する
    ことを特徴とする、請求項１記載の車両の温度推定装置。
  3. 前記推定部は、車速に応じて設定される第一時定数を用いた一次遅れ処理により、前記触媒温度を推定する
    ことを特徴とする、請求項１又は２記載の車両の温度推定装置。
  4. 前記推定部は、車速に応じて前記第一時定数とは別個に設定される第二時定数を用いた一次遅れ処理により、前記入口温度を推定する
    ことを特徴とする、請求項３記載の車両の温度推定装置。
  5. 前記推定部は、前記エンジン相関温度を目標温度とした一次遅れ処理により前記エキマニ温度を推定する
    ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の車両の温度推定装置。
  6. 前記取得部が、前記エンジンの停止中における冷却水温を、前記エンジン相関温度の一つとして検出する
    ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の車両の温度推定装置。
  7. 前記取得部が、前記エンジンの停止中における吸気通路内の温度を、前記エンジン相関温度の一つとして検出する
    ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の車両の温度推定装置。
  8. 前記推定部は、前記車両の主電源が投入され、かつ、前記エンジンが停止しているときに、前記入口温度の推定演算を実施する
    ことを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載の車両の温度推定装置。
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