エンジン制御装置
【課題】エンジンの運転安定性や耐久性を確保しながら、燃費の向上を図ることが出来るようにする。
【解決手段】車両１０の排気系２１の特定部の定常温度T_constが出力される温度演算モデルに基づいてエンジン１２の排気空燃比ＡＦEXを制御するエンジン制御装置である。このエンジン制御装置は、仮想温度T_tempを前記の温度演算モデルの逆モデルである温度演算逆モデルＭＲA〜ＭＲDにより演算する仮想温度演算手段４５Ａ〜４５Ｄと、仮想温度T_tempに応じて排気系２１の特定部の目標温度Ｔ_tgtを演算する目標温度演算手段４６Ａ〜４６Ｄと、目標温度Ｔ_tgtに基づいて排気空燃比ＡＦexを制御する空燃比制御手段４９Ａ〜４９Ｄとを備えて構成する。
【解決手段】車両１０の排気系２１の特定部の定常温度T_constが出力される温度演算モデルに基づいてエンジン１２の排気空燃比ＡＦEXを制御するエンジン制御装置である。このエンジン制御装置は、仮想温度T_tempを前記の温度演算モデルの逆モデルである温度演算逆モデルＭＲA〜ＭＲDにより演算する仮想温度演算手段４５Ａ〜４５Ｄと、仮想温度T_tempに応じて排気系２１の特定部の目標温度Ｔ_tgtを演算する目標温度演算手段４６Ａ〜４６Ｄと、目標温度Ｔ_tgtに基づいて排気空燃比ＡＦexを制御する空燃比制御手段４９Ａ〜４９Ｄとを備えて構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ターボチャージャや排ガス浄化触媒といった、エンジンの排気系のある特定の部分における温度を推定するための技術が開発されている。このような技術の一例を示す文献としては、以下の特許文献１が挙げられる。
もっとも、温度センサを用いるようにすれば、直接的な温度検出が可能だが、コストの増大を招いてしまい、また、温度センサを取り付けるための手間や時間もかかってしまう。また、排気系には温度センサを設けるスペースが不足している場合もある。
【０００３】
したがって、現実的には排気系の温度を推定するという手法が好ましい。
例えば、ターボチャージャの温度を正確に推定出来るとすれば、ターボチャージャ並びにターボチャージャよりも下流側の排気系部品が、過剰な熱により劣化したり損傷したりする事態を避けることが可能になる。
また、排ガス浄化触媒の温度を正確に推定出来るとすれば、排ガス浄化触媒の劣化や損傷を防ぐだけでなく、排ガス浄化触媒の浄化機能が好ましい状態になるように排ガス温度を制御することが可能となり、この結果、排ガス性能の向上に寄与することも出来る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許２５９１２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような排気系の温度推定を行なうには出来るだけ簡素な手法によることが望ましい。その理由の一つとしては、コストの増大がある。つまり、過度に複雑な手法による温度推定では、当該演算を行なうプログラムのデータを記憶するメモリ（例えば、ＲＯＭ(Read Only Memory)）の記憶容量を比較的多く占有することとなってしまう。しかしながら、メモリの価格は、一般的に、その容量が増大するに連れて高くなる傾向があり、このため、演算を簡略化し、演算プログラムのデータ量を小さくすることが好ましいのである。
【０００６】
一方で、簡素な手法により排気系の温度推定を行なったとしても、その推定結果の精度が低くなってしまっては、やはり、フィードバック制御自体の精度が低くなるという事態を生じさせてしまう。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、エンジンの運転安定性や耐久性を確保しながら、燃費の向上を図ることが出来る、エンジン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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明のエンジン制御装置は、車両に搭載されるエンジンの運転状態が入力され、前記車両の排気系の特定部の温度が出力される温度演算モデルに基づいて、前記エンジンの排気空燃比を制御するエンジン制御装置であって、前記温度演算モデルで用いられる仮想温度を前記温度演算モデルの逆モデルである温度演算逆モデルにより演算する仮想温度演算手段と、前記排気系の前記特定部の定常温度を演算する定常温度演算手段と、前記仮想温度演算手段で演算された前記仮想温度と前記定常温度演算手段で演算された前記定常温度に応じて前記排気系の前記特定部の目標温度を演算する目標温度演算手段と、前記目標温度演算手段で演算された目標温度に基づいて前記エンジンの排気空燃比を制御する空燃比制御手段とを備えることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明のエンジン制御装置は、前記温度演算逆モデルは、前記仮想温度を一次遅れ処理することで前記特定部の温度を出力する前記温度演算モデルの逆モデルであることを特徴としている。
また、本発明のエンジン制御装置は、前記目標温度演算手段は、前記仮想温度演算手段によって演算された前記仮想温度が所定のクリップ値以上である場合に、前記クリップ値を前記目標温度として設定することを特徴としている。
【０００９】
また、本発明のエンジン制御装置は、前記目標温度演算手段は、前記仮想温度演算手段によって演算された前記仮想温度が所定のクリップ値未満である場合に、前記仮想温度を前記目標温度として設定するを特徴としている。
また、本発明のエンジン制御装置は、前記目標温度演算手段は、前記仮想温度演算手段によって演算された前記仮想温度が前記定常温度演算手段によって演算された前記定常温度がよりも小さい場合に、前記定常温度を前記目標温度として設定することを特徴としている。
【００１０】
また、本発明のエンジン制御装置は、前記目標温度演算手段によって演算された前記目標温度に基づいた一次遅れ処理および加重平均処理を実行することで事前処理後温度を演算し、前記事前処理後温度を前記特定部の温度の推定値である推定温度とみなす推定温度演算手段とをさらに備え、前記空燃比制御手段は、前記推定温度演算手段によって演算された前記推定温度に応じて前記排気空燃比を制御することを特徴としている。
【００１１】
また、本発明のエンジン制御装置は、前記目標温度演算手段によって演算された前記目標温度に基づいた一次遅れ処理および加重平均処理を実行することで事前処理後温度を演算する事前処理手段と、前記事前処理手段によって演算された前記事前処理後温度に基づいたさらなる一次遅れ処理を実行することで、前記特定部の温度の推定値である推定温度を演算する推定温度演算手段とをさらに備え、前記空燃比制御手段は、前記推定温度演算手段によって演算された前記推定温度に応じて前記排気空燃比を制御することを特徴としている。
【００１２】
また、本発明のエンジン制御装置は、前記推定温度演算手段は、前記事前処理後温度に基づいたさらなる一次遅れ処理を複数回実行することを特徴としている。
また、本発明のエンジン制御装置は、前記目標温度演算手段によって演算された前記目標温度に基づいた一次遅れ処理を実行することで、前記特定部の温度の推定値である推定温度を演算する推定温度演算手段をさらに備え、前記空燃比制御手段は、前記推定温度演算手段によって演算された前記推定温度に応じて前記排気空燃比を制御することを特徴としている。
【００１３】
また、本発明のエンジン制御装置は、前記車両の前記排気系には、複数の前記特定部が設けられ、前記目標温度演算手段は、複数の前記特定部ごとに前記目標温度を演算し、前記目標温度演算手段により演算された複数の前記目標温度のうちの最小値に基づいて目標空燃比を決定する目標空燃比決定手段をさらに備え、前記空燃比制御手段は、前記目標空燃比決定手段によって決定された前記目標空燃比に基づいて前記排気空燃比を制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のエンジン制御装置によれば、比較的簡素な手法を用いながらも高い精度で排気系の推定温度を演算し、この推定温度に応じた排気空燃比を設定することで、エンジンの運転安定性や耐久性を確保しながら、燃費の向上を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエンジン制御装置の全体構成を示す、模式的なブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るエンジン制御装置において用いられる、定常温度マップを示す模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るエンジン制御装置において用いられる、変換ゲインマップを示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るエンジン制御装置において用いられる、変換オフセットマップを示す模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るエンジン制御装置において用いられる、第１係数マップを示す模式図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係るエンジン制御装置の動作を示す、模式的なフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態に係るエンジン制御装置の動作を示す、模式的なフローチャートである。
【図８】本発明の第１実施形態に係るエンジン制御装置の動作を示す、模式的なタイムチャートであって、エンジンの負荷や回転速度が増大する場合を示す。
【図９】本発明の第１実施形態に係るエンジン制御装置の動作を示す、模式的なタイムチャートであって、エンジンの負荷や回転速度が減少する場合を示す。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るエンジン制御装置の全体構成を示す、模式的なブロック図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るエンジン制御装置において用いられる、第２係数マップを示す模式図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係るエンジン制御装置の動作を示す、模式的なフローチャートである。
【図１３】本発明の第２実施形態に係るエンジン制御装置の動作を示す、模式的なフローチャートである。
【図１４】本発明の第３実施形態に係るエンジン制御装置の全体構成を示す、模式的なブロック図である。
【図１５】本発明の第３実施形態に係るエンジン制御装置において用いられる、第３係数マップを示す模式図である。
【図１６】本発明の第３実施形態に係るエンジン制御装置の動作を示す、模式的なフローチャートである。
【図１７】本発明の第３実施形態に係るエンジン制御装置の動作を示す、模式的なフローチャートである。
【図１８】本発明の第３実施形態に係るエンジン制御装置の動作を示す、模式的なタイムチャートであって、エンジンの負荷や回転速度が増大する場合を示す。
【図１９】本発明の第４実施形態に係るエンジン制御装置の全体構成を示す、模式的なブロック図である。
【図２０】本発明の第４実施形態に係るエンジン制御装置の動作を示す、模式的なフローチャートである。
【図２１】本発明の第４実施形態に係るエンジン制御装置の動作を示す、模式的なフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１〜図８を用いて、本発明の第１実施形態について説明する。
このエンジン１２の吸気系１３には、エアフィルタ１４，ターボチャージャ１１のコンプレッサ１５，インタークーラ１６，スロットルバルブ１７および吸気マニホールド１８が設けられている。
また、このエンジン１２の排気系２１には、排気マニホールド２２，ターボチャージャ１１の排気タービン２３および浄化装置２４が設けられている。
【００１７】
エアフィルタ１４は、エンジン１２に導入される外気をろ過するものであって、吸気系１３の外気導入口２５の近傍に、着脱可能に設けられている。
ターボチャージャ１１のコンプレッサ１５は、エアフィルタ１４の下流側に設けられ、回転軸２６を介して排気タービン２３と接続され、この排気タービン２３とともに回転軸２６を中心に回転するようになっている。つまり、エンジン１２から排出された排ガスの流れを受けて回転する排気タービン２３とともにこのコンプレッサ１５は回転し、これにより、エンジン１２の吸気圧を高めることが出来るようになっている。
【００１８】
また、排気マニホールド２２の出口とターボチャージャ１１の入口（排ガス導入口）３３ａとは排気管３６ａにより接続されている。また、ターボチャージャ１１の出口（排ガス排出口）３３ｂと浄化装置３４とは排気管３６ｂにより接続されている。
そして、これらの排気管３６ａ，３６ｂの間はバイパス通路３４により接続されている。また、このバイパス通路３４にはウェストゲートバルブ３５が設けられている。このウェストゲートバルブ３５は、いずれも図示しない弁体と、この弁体を駆動するアクチュエータとを有しており、上流側の排気管３６ａからバイパス通路３４内に流入し、その後、下流側の排気管３６ｂへ流出する排ガス量を制御するものである。つまり、このウェストゲートバルブ３５の開度を増大させることで、バイパス通路３４中を流通する排ガス量を増大させ、ターボチャージャ１１の過給圧を低減することが出来るようになっている。なお、ウェストゲートバルブ３５の開度は、ＥＣＵ４０からの指令を受けたアクチュエータにより変更されるようになっているが、この点についてはＥＣＵ４０の説明の際に併せて説明する。
【００１９】
インタークーラ１６は、コンプレッサ１５の下流側に設けられた放熱器であって、コンプレッサ１５によって加圧された吸気の熱を大気に放出することで、吸気密度を向上させることが出来るようになっている。
スロットルバルブ１７は、インタークーラ１６の下流側に設けられたバタフライバルブであって、吸気マニホールド１８に供給される吸気の量を調整することが出来るようになっている。
【００２０】
吸気マニホールド１８は、スロットルバルブ１７の下流側に設けられた吸気管であって、スロットルバルブ１７を通過した吸気をエンジン１２の各シリンダ（図示略）の各吸気ポート（図示略）へ導くことが出来るようになっている。
排気マニホールド２２は、エンジン１２の各シリンダの各排気ポート（図示略）に接続された排気管であって、各排気ポートから排出された排ガスをターボチャージャ１１の排気タービン２３へ導くことが出来るようになっている。
【００２１】
ターボチャージャ１１の排気タービン２３は、排気マニホールド２２の下流側に設けられ、排気マニホールド２２から排出された排ガスによって回転するものである。なお、この排気タービン２３および上記のコンプレッサ１５はターボチャージャ１１のハウジング２７内に収容されている。
浄化装置２４は、ターボチャージャ１１の排気タービン２３の下流側に設けられ、排ガス中に含まれる、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）といった有害な物質を、窒素（Ｎ２），二酸化炭素（ＣＯ２）および水（Ｈ２Ｏ）といった無害な物質に化学変化させることで排ガスを浄化する、いわゆる三元触媒である。
【００２２】
また、吸気系１３において、エアフィルタ１４の下流側で且つコンプレッサ１５の上流側にはエアフローセンサ２８が設けられている。このエアフローセンサ２８は、エアフィルタ１４を通過した外気の量を吸気流量ＱINとして検出するものである。また、このエアフローセンサ２８は、後述するＥＣＵ(Electronic Control Unit)１１０と接続されており、検出結果ＱINがＥＣＵ４０に入力されるようになっている。
【００２３】
また、スロットルバルブ１７近傍には、このスロットルバルブ１７の開度θTHを検出するスロットルバルブ開度センサ２９が設けられている。このスロットルバルブ開度センサ２９は、ＥＣＵ４０と接続されており、検出結果θTHをこのＥＣＵ４０に対して出力するようになっている。
また、吸気マニホールド１８には、ブースト圧センサ３１が設けられている。このブースト圧センサ３１は、コンプレッサ１５によって加圧された吸気圧、即ちブースト圧ＰTBを検出するものであって、検出結果ＰTBはＥＣＵ４０に対して出力されるようになっている。
【００２４】
また、エンジン１２には、クランクシャフト（図示略）の角度θCLを検出するクランクシャフト角度センサ３２が設けられている。このクランクシャフト角度センサ３２は、ＥＣＵ４０に接続されており、検出結果θCLをこのＥＣＵ４０に対して出力するようになっている。
また、この車両１０には、吸気温度を検出する吸気温度センサ（図示略）が設けられている。また、この吸気温度センサも、ＥＣＵ４０に接続されており、検出結果をこのＥＣＵ４０に対して出力するようになっている。
【００２５】
そして、ＥＣＵ４０は、いずれも図示しないメモリ，インターフェースおよびＣＰＵ(Central Processing Unit)を有する電子制御ユニットである。
また、ＥＣＵ４０のメモリには、いずれもソフトウェアとして、エンジン回転速度演算部４１，充填効率演算部（エンジン負荷演算手段）４２，排ガス流量演算部４３，定常温度演算部（定常温度演算手段）４４Ａ，仮想温度演算部（仮想温度演算手段）４５Ａ，目標温度演算部（目標温度演算手段）４６Ａ，推定温度演算部（推定温度演算手段）４８Ａおよびエンジン制御部（空燃比制御手段）４９Ａが記録されている。
【００２６】
さらに、このＥＣＵ４０のメモリには、定常温度マップ５１Ａ，リーン側限界空燃比マップ５２，変換ゲインマップ５３Ａ，変換オフセットマップ５４Ａおよび第１係数マップ５５Ａも記録されている。
これらのうち、エンジン回転速度演算部４１は、クランクシャフト角度センサ３２によって検出されたクランクシャフト角度θCLに基づいて、エンジンの回転速度ＮEを演算するものである。
【００２７】
充填効率演算部４２は、エアフローセンサ２８によって検出された吸気流量ＱINと、ブースト圧センサ３１によって検出されたブースト圧ＰTBとに基づいて、エンジン１２の負荷を示すパラメータである充填効率ＥCを演算するものである。
排ガス流量演算部４３は、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン１２の回転速度ＮEと、エアフローセンサ２８によって検出された吸気流量ＱINとに基づいて、エンジン１２の排ガス流量ＱEXを演算するものである。
【００２８】
具体的に、この排ガス流量演算部４３は、以下の式（１）を用いて、排ガス流量ＱEXを演算するようになっている。
ＱEX＝ＶCYL × ＥV × ＮE ／ （２×６０） ・・・（１）
この式（１）において、ＶCYLはエンジン１２の各シリンダ（図示略）の行程容積（いわゆる排気量），ＥVは各シリンダの体積効率，ＮEはエンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン１２の回転速度である。また、「２」はエンジン１２が４ストローク方式のエンジンであって、クランクシャフトが２回転する毎に排気行程が行なわれることに基づいた定数である。また、「６０」は、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン１２の回転速度ＮEの単位時間が分であった場合に、秒へ変換するための定数である。
【００２９】
なお、各シリンダの行程容積ＶCYLは、ＥＣＵ１１０のメモリに記録されている。また、各シリンダの体積効率ＥVは、充填効率演算部４２によって演算された体積効率ＥCに対して、吸気温度センサ（図示略）によって検出された吸気温度と、エンジン１２が始動する前にブースト圧センサ３１によって検出された大気圧とに基づく補正を行なうことで、充填効率演算部４２が演算するようになっている。
【００３０】
定常温度演算部４４Ａは、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部４２によって演算された充填効率ＥCとに基づいて、排気系２１の任意の部分（特定部）の温度の定常値である定常温度Ｔ_constAを周期的に演算するものである。なお、第１実施形態においては、排気マニホールド２２の表面を特定部とした場合について説明する。
【００３１】
より具体的に、この定常温度演算部４４Ａは、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部４２によって演算された充填効率ＥCとを、図２に示す定常温度マップ５１Ａに適用することで、定常温度Ｔ_constAを得るようになっている。なお、図２に示す符号Ｔ_constA1，Ｔ_constA2，Ｔ_constA3およびＴ_constA4は、いずれも定常温度Ｔ_constAの具体的な温度を例示するものである。
【００３２】
つまり、この定常温度マップ５１Ａには、エンジン回転速度ＮEが増大するに連れて増大し、且つ、充填効率ＥCが増大するに連れて増大する定常温度Ｔ_constAが規定されている。
仮想温度演算部４５Ａは、排気マニホールド２２の表面（特定部）の暫定的な目標温度である仮想温度Ｔ_tempを周期的に演算するものである。
【００３３】
この仮想温度演算部４５Ａには、温度演算逆モデルＭＲAがシュミレーションプログラムとして組み込まれている。そして、この仮想温度演算部４５Ａは、この温度演算逆モデルＭＲAを用いた処理を行なうことで、排気系２１の特定部の暫定的な目標温度である仮想温度Ｔ_tempを周期的に演算するようになっている。
この温度演算逆モデルＭＲAは、温度演算モデル（図示略）の逆モデルである。
【００３４】
また、この温度演算モデルは、エンジン１２の運転状態を示すパラメータ（例えば、排気空燃比ＡＦEX，エンジン回転速度ＮE、充填効率Ｅcおよび排ガス流量ＱEX）に応じて変化する、排気系２１の特定部（第１実施形態では排気マニホールド２２の表面）の定常温度Ｔ_constAが入力されるようになっている。そして、この温度演算モデルは、入力された定常温度Ｔ_constAに基づいた演算処理を行なうことで、排気系２１の特定部の現在の温度を出力するようになっている。なお、この温度演算モデルによる演算処理は、具体的には、一次遅れ処理である。
【００３５】
したがって、この温度演算モデルの逆モデルとして設けられた温度演算逆モデルＭＲAは、定常温度Ｔ_constAが入力されると、この定常温度Ｔ_constAに基づいた演算処理を行なうことで、今回、特定部を定常温度T_constAとする場合の入力（仮想温度Ｔ_temp）を出力するようになっている。なお、この温度演算逆モデルＭＲAによる演算処理は、上記の一次遅れ処理の逆処理であって、一次進み処理とも呼ばれる処理である。
【００３６】
換言すれば、この温度演算逆モデルＭＲAによって、定常温度Ｔ_constAを得るために、仮想温度Ｔ_tempをどの程度の値に設定すべきか、演算することが出来るようになっている。
そして、この温度演算逆モデルＭＲAによる演算処理（即ち、一次進み処理）は、以下の式（２）を用いて周期的に実行されるようになっている。
【００３７】
Ｔ_temp(n)＝｛Ｔ_constA(n)−（１−Ｋ1A）×Ｔ_est(n-1)｝／Ｋ1A ・・・（２）
この式（２）において、Ｔ_temp (n)は仮想温度Ｔ_tempの今回値であり、Ｔ_constA(n)は定常温度演算部４４Ａによって演算された定常温度Ｔ_constAの今回値である。また、Ｋ1Aは第１係数であり、Ｔ_est(n-1)は推定温度Ｔ_estの前回値である。
これらのうち、第１係数Ｋ1Aは、図５に示す第１係数マップ５５Ａに規定され、一次遅れ処理または一次進み処理において用いられる係数である。つまり、この式（２）で用いられる第１係数Ｋ1Aは、仮想温度演算部４５Ａが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第１係数マップ５５Ａに適用することで、得られるようになっている。
【００３８】
また、推定温度（推定温度）Ｔ_exmanは、詳しくは後述するが、推定温度演算部４９によって演算された、車両１０の排気系２１の特定部（第１実施形態では排気マニホールド２２の表面）における温度の推定値である。
目標温度演算部４６Ａは、排気系２１の任意の部分である特定部の目標温度Ｔ_tgtを演算するものである。上述のように、第１実施形態においては、特定部が排気マニホールド２２の表面であるとしている。つまり、第１実施形態において、この目標温度演算部４６Ａは、排気マニホールド２２の表面の目標温度Ｔ_tgtを演算するようになっている。
【００３９】
より具体的に、目標温度演算部４６Ａは、エンジン１２の実用上の運転に支障がない範囲で、エンジン１２の排気空燃比を最大限にリーン化した場合の空燃比であるリーン側限界空燃比（限界空燃比）ＡＦ_limを周期的に演算するようになっている。なお、ここで、“エンジン１２の運転上支障がない範囲”とは、例えば、エンジン１２の出力トルクが極端に変動することがない範囲，エンジン１２から排出される排ガスの成分が極端に増加することがない範囲，エンジン１２が失火しない範囲等が挙げられる。
【００４０】
また、この目標温度演算部４６Ａは、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部４２によって演算された充填効率ＥCとを、リーン側限界空燃比マップ５２に適用することで、このリーン側限界空燃比ＡＦ_limを得るようになっている。
さらに、この目標温度演算部４６Ａは、リーン側限界空燃比ＡＦ_limでエンジン１２を運転した場合における特定部の温度であるリーン側クリップ温度（クリップ値）Ｔ_aflimを演算するようになっている。なお、このリーン側クリップ温度Ｔ_aflimは、以下の式（３）を用いて得られるようになっている。
【００４１】
Ｔ_aflim(n)＝Ｇ_aftA×ＡＦ_lim＋Ｏ_aftA ・・・（３）
この式（３）において、Ｔ_aflim(n)はリーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値である。Ｇ_aftAは変換ゲインである。また、上述のとおり、ＡＦ_limはリーン側限界空燃比である。Ｏ_aftAは変換オフセット値である。
これらのうち、変換ゲインＧ_aftAは、目標温度演算部４６Ａが、図３に示す変換ゲインマップ５３Ａに対して、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部４２によって演算された充填効率ＥCとを適用することで得られるようになっている。
【００４２】
また、変換オフセットＯ_aftAは、目標温度演算部４６Ａが、図４に示す変換オフセットマップ５４Ａに対して、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部４２によって演算された充填効率ＥCとを適用することで得られるようになっている。
また、目標温度演算部４６Ａは、仮想温度演算部４５Ａにより演算された仮想温度Ｔ_tempがリーン側クリップ温度Ｔ_aflim以上（即ち、Ｔ_temp ≧Ｔ_aflim の関係が成立する）場合、リーン側クリップ温度Ｔ_aflimを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。
【００４３】
また、目標温度演算部４６Ａは、仮想温度演算部４５Ａにより演算された仮想温度Ｔ_tempがリーン側クリップ温度Ｔ_aflim未満（即ち、Ｔ_temp ＜Ｔ_aflim の関係が成立する場合）であり、且つ、仮想温度Ｔ_tempが定常温度演算部４４Ａにより演算された排気マニホールド２２表面の定常温度Ｔ_constA以上である（即ち、Ｔ_temp ≧ Ｔ_constA の関係が成立する場合）場合、仮想温度Ｔ_tempを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。
【００４４】
また、目標温度演算部４６Ａは、仮想温度演算部４５Ａにより演算された仮想温度Ｔ_tempが定常温度Ｔ_constAよりも小さい（即ち、Ｔ_temp ＜ Ｔ_constA の関係が成立する）場合に、定常温度Ｔ_constAを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。
推定温度演算部４８Ａは、目標温度演算部４６Ａによって設定された目標温度Ｔ_tgtを用いた一次遅れ処理を行なうことで、排気マニホールド２２の表面（特定部）の推定温度Ｔ_exmanを演算するようになっている。ここで、一次遅れ処理とは、以下の式（４）として示す処理であって、フィルタ処理とも呼ばれる処理である。
【００４５】
Ｔ_exman(n)＝（１−Ｋ1A）×Ｔ_exman(n-1)＋Ｋ1A×Ｔ_tgt(n) ・・・（４）
この式（４）において、Ｔ_exman(n)は推定温度Ｔ_exmanの今回値である。Ｋ1Aは一次遅れ処理に用いられる第１係数であって、図５に示す第１係数マップ５５Ａに規定されている。つまり、第１係数Ｋ1Aは、上述のように、仮想温度演算部４５Ａが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第１係数マップ５５Ａに適用することで得られたものである。Ｔ_exman(n-1)は排気マニホールド２２表面の推定温度Ｔ_exmanの前回値である。Ｔ_tgt(n)は目標温度演算部４６Ａにより演算された排気マニホールド２２表面の目標温度Ｔ_tgtの今回値である。
【００４６】
エンジン制御部４９Ａは、排気空燃比ＡＦEXを調整するべく、推定温度演算部４８Ａによって得られた排気マニホールド２２の表面（特定部）の推定温度Ｔ_exmanに基づいて、エンジン１２を制御するものである。
より具体的に、このエンジン制御部４９Ａは、以下の式（５）により、目標とする排気空燃比（目標空燃比）ＡＦ_tgtを演算することで、エンジン１２における燃料噴射量を調整することが出来るようになっている。
【００４７】
ＡＦ_tgt＝｛Ｔ_tgt(n)−Ｏ_aftA｝／Ｇ_aftA ・・・（５）
この式（５）において、Ｔ_tgt(n)は、目標温度演算部４６Ａによって演算された特定部の目標温度Ｔ_tgtの今回値である。Ｏ_aftAは、目標温度演算部４６Ａが、エンジン回転速度ＮEと充填効率ＥCとを図４に示す変換オフセットマップ５４Ａに適用することで得られた変換オフセットである。Ｇ_aftAは、目標温度演算部４６Ａが、図３に示す変換ゲインマップ５３Ａに対して、エンジン回転速度ＮEと充填効率ＥCとを適用することで得られた変換ゲインである。
【００４８】
本発明の第１実施形態に係るエンジン制御装置は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。なお、ここでは、主に図６および図７のフローチャートを中心に説明するが、併せて、図８および図９に示すタイムチャートについても説明する。
図６のフローチャートに示すように、まず、エンジン回転速度演算部４１が、クランクシャフト角度センサ３２によって検出されたクランクシャフト角度θCLに基づいて、エンジン１２の回転速度ＮEを演算する（ステップＳ１１）。また、充填効率演算部４２が、エアフローセンサ２８によって検出された吸気流量ＱINおよび／または、ブースト圧センサ３１によって検出されたブースト圧ＰTBに基づいて、エンジン１２の負荷を示すパラメータである充填効率ＥCを演算する（ステップＳ１１）。
【００４９】
その後、排ガス流量演算部４３が、上記の式（１）を用いて、排ガス流量ＱEXを演算する（ステップＳ１２）。
そして、仮想温度演算部４５Ａが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを、図５に示す第１係数マップ５５Ａに適用することで、第１係数Ｋ1Aを演算する（ステップＳ１３）。
【００５０】
その後、定常温度演算部４４Ａが、ステップＳ１１において演算されたエンジン回転速度ＮEと充填効率ＥCとを、定常温度マップ５１Ａ（図２参照）に適用することで、排気マニホールド２２の表面における定常温度Ｔ_constAを得る（ステップＳ１４）。
そして、仮想温度演算部４５Ａが、上記の式（２）として示す一次進み演算を、温度演算逆モデルＭＲAを用いて実行することで、仮想温度Ｔ_tempを演算する（ステップＳ１５）。
【００５１】
その後、目標温度演算部４６Ａが、ステップＳ１１において演算されたエンジン回転速度ＮEおよび充填効率ＥCを、リーン側限界空燃比マップ５２に適用することで、リーン側限界空燃比ＡＦ_limを得る（ステップＳ１６）。
そして、目標温度演算部４６Ａが、図３に示す変換ゲインマップ５３Ａに対して、ステップＳ１１において演算されたエンジン回転速度ＮEおよび充填効率ＥCを適用することで、変換ゲインＧ_aftAを得る（ステップＳ１７）。
【００５２】
さらに、この目標温度演算部４６Ａが、図４に示す変換オフセットマップ５４Ａに対して、ステップＳ１１において演算されたエンジン回転速度ＮEおよび充填効率ＥCを適用することで、変換オフセットＯ_aftAを得る（ステップＳ１８）。
その後、この目標温度演算部４６Ａは、上記の式（３）によりリーン側クリップ温度Ｔ_aflimを演算する（ステップＳ１９）。
【００５３】
そして、図７のステップＳ２０において、ステップＳ１５で演算された仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が、ステップＳ１４において演算されたリーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)未満であるか否かを、目標温度演算部４６Ａが判定する（ステップＳ２０）。
ここで、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)がリーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)以上である場合（ステップＳ２０のＮｏルート）、目標温度演算部４６Ａは、リーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)を、目標温度Ｔ_tgtの今回値Ｔ_tgt(n)として設定する（ステップＳ２４）。
【００５４】
一方、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)がリーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)未満である場合（ステップＳ２０のＹｅｓルート）、ステップＳ１５で演算された仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が、ステップＳ１４で演算された定常温度Ｔ_constAの今回値Ｔ_constA(n)以上であるか否かを目標温度演算部４６Ａが判定する（ステップＳ２１）。
【００５５】
ここで、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が定常温度Ｔ_constA以上である場合（ステップＳ２１のＹｅｓルート）、目標温度演算部４６Ａは、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)を目標温度Ｔ_tgtの今回値Ｔ_tgt(n)として設定する（ステップＳ２２）。
一方、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が定常温度Ｔ_constA未満である場合（ステップＳ２１のＮｏルート）、目標温度演算部４６Ａは、ステップＳ１４で演算された定常温度Ｔ_constAの今回値Ｔ_constA(n)を目標温度Ｔ_tgtの今回値Ｔ_tgt(n)として設定する（ステップＳ２３）。
【００５６】
その後、目標温度演算部４６Ａが、上記の式（４）として示す一次遅れ処理を行なうことで、排気マニホールド２２の表面の推定温度Ｔ_exmanを演算する（ステップＳ２５）。
そして、エンジン制御部４９Ａが、上記の式（５）を用いて、目標とする排気空燃比（目標空燃比）ＡＦ_tgtを演算し、この目標空燃比ＡＦ_tgtに応じてエンジン１２における燃料噴射量を調整する（ステップＳ２６）。
【００５７】
ここで、燃料噴射量に着目して、第１実施形態に係る本発明の作用について改めて説明する。
エンジン制御部４９Ａは、通常、排気空燃比がストイキ（理論空燃比）よりもある程度リッチになるように燃料噴射量を制御することで、未燃燃料の気化潜熱により、排ガス温度が過度に上昇する事態を抑制している。これにより、浄化触媒２４やターボチャージャ１１が過度に昇温されることで損傷したりする事態を防ぐことが出来るようになっている。
【００５８】
一方、排気空燃比をリッチ化させるということは、燃費の低下を招くこととなってしまう。
そこで、このエンジン制御部４９Ａは、推定温度演算部４８Ａにより、高い精度で得られた排気系２１の特定部（第１実施形態では排気マニホールド２２の表面）の推定温度Ｔ_exmanが実現されるように、エンジン１２の目標空燃比ＡＦ_tgtを設定することで、燃料噴射量の増大を出来るだけ抑制し、排気空燃比がリッチ化する期間を出来る限り短くすることが出来るようになっている。これにより、排ガスの過昇温を防ぎながら燃費向上を図ることが出来る。
【００５９】
ここで、図８に示すように、エンジン１２の負荷および／または回転速度が増大する場合のタイムチャートを用いて、第１実施形態に係る本発明の作用について改めて説明する。
図８におけるｔ１の時点でエンジン１２の回転速度ＮEおよび充填効率ＥCが変化し、これに起因して、排気系２１の特定部における定常温度Ｔ_constAがステップ状に変化する（図中、線Ｌ1A参照）。
【００６０】
このとき、排気系２１の特定部の温度は、ステップ状の定常温度Ｔ_constAを一次遅れ処理することで、比較的簡易に求めることが出来る（図中、線Ｌ2A参照）。
ここで、線Ｌ2Aは、線Ｌ1Aに対して、時間の経過とともに収束してゆくが、少なくとも時点ｔ１〜時点ｔ３の間、線Ｌ2Aは、Ｌ1Aを下回っている。換言すれば、線Ｌ2Aが線Ｌ1Aに一致するまでは、エンジン１２の排気空燃比を薄くする（即ち、燃料噴射量を減じる）ことで、エンジン１２の運転に実質的な悪影響を与えることなく、燃費の向上を図ることが出来るのである。
【００６１】
つまり、排気系２１の特定部の温度（図中、線Ｌ2A）を、定常温度Ｔ_constA（図中、線Ｌ1A）に一致するようステップ状に変化させることが理想的であり、時点ｔ１において、エンジン１２の排気空燃比を大幅に且つ瞬間的にリーン化させ、排ガス温度を急変させることが出来るとすれば、排気系２１の特定部の温度（図中、線Ｌ2A）を、ステップ状の定常温度Ｔ_constA（図中、線Ｌ1A）に一致させることが出来るのである。
【００６２】
そこで、第１実施形態に係る本発明では、仮想温度演算部４５Ａが、温度演算逆モデルＭＲAを用いて、定常温度Ｔ_constA（図中、線Ｌ1A）に対して一次進み演算処理を行なうことで、特定部の暫定的な目標温度である仮想温度Ｔ_tempを演算するようになっている。つまり、この仮想温度Ｔ_tempは、排ガスを何度まで昇温するべきかという暫定的な目標を示すものである。
【００６３】
そして、上述のように、未燃燃料の気化潜熱に着目し、排ガス温度を増大させる場合には、排気空燃比を薄くする（即ち、燃料噴射量を減じる）ようにすれば良く、逆に、排ガス温度を低下させたい場合には排気空燃比を濃くする（即ち、燃料噴射量を増やす）ようにすれば良い。
しかしながら、仮想温度演算部４５Ａによって演算された仮想温度Ｔ_tempが過度に高い（例えば、８０００℃程度）場合、そのような仮想温度Ｔ_tempに対応した排気空燃比を設定することは事実上不可能である。つまり、排気空燃比をリーン化するにしても、おのずとその限界がある。また、仮に、排気空燃比を過度に変化させた場合には、エンジン１２の出力トルクの変動，排ガス性能の低下，エンジン１２の失火といった現象を生じさせることとなり、エンジン１２の運転に悪影響を与えてしまうからである。
【００６４】
したがって、第１実施形態に係る本発明においては、目標温度演算部４６Ａによってリーン側クリップ温度Ｔ_aflimを推定するようになっている。
そして、仮想温度Ｔ_tempがこのリーン側クリップ温度Ｔ_aflim以上になった場合、即ち、排気系２１の特定部の温度を仮想温度Ｔ_tempに一致させるべく排気空燃比を大幅にリーン化したのではエンジン１２の運転に悪影響を与えてしまう場合（図７のステップＳ２０のＮｏルート）、目標温度演算部４６Ａは、仮想温度Ｔ_tempをそのまま目標温度Ｔ_tgtとするのではなく、仮想温度Ｔ_tempをリーン側クリップ温度Ｔ_aflimでクリップし、このリーン側クリップ温度Ｔ_aflimを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっているのである。なお、仮想温度Ｔ_tempをリーン側クリップ温度Ｔ_aflimでクリップすることで得られた目標温度Ｔ_tgtを図８中、線Ｌ3Aで示す。
【００６５】
そして、仮想温度Ｔ_tempをリーン側クリップ温度Ｔ_aflimでクリップすることで得られた目標温度Ｔ_tgtに対応する排気空燃比ＡＦEXとなるようにエンジン１２を運転している場合、排気マニホールド２２表面（排気系２１の特定部）の推定温度Ｔ_exmanは、ステップ状の目標温度Ｔ_tgt（図中線Ｌ3A）を一次遅れ処理することで比較的簡易に求めることが出来る（線Ｌ4A参照）。
【００６６】
なお、エンジン１２の負荷や回転速度が減少する場合のタイムチャートは図９に示すとおりである。この図９において、線Ｌ6Aは排気マニホールド２２表面における定常温度Ｔ_constAを示し、線Ｌ7Aは排気マニホールド２２表面の定常温度Ｔ_constA（線Ｌ6A）を一次遅れ処理したものを示している。また、線Ｌ8Aは定常温度Ｔ_constA（線Ｌ6A）対して一次進み演算処理を行なうことで得られた仮想温度Ｔ_tempを示し、線Ｌ9Aは仮想温度Ｔ_temp（線Ｌ8A）対して一次遅れ演算処理を行なうことで得られた排気マニホールド２２表面の推定温度Ｔ_exmanを示している。そして、線Ｌ10Aは、推定温度Ｔ_exmanに基づいて得られた排気空燃比ＡＦEXとなるようにエンジン１２を制御した場合における排気マニホールド２２表面の実温度を示している。なお、線Ｌ8Aに対して一次遅れ処理を施すと線Ｌ6Aになる。
【００６７】
また、排気マニホールド２２表面の温度が許容温度範囲内であれば、エンジン１２において余分な燃料を噴射する必要はない。この点を触媒２４の観点から捉えれば、この触媒２４を活性化させた状態の温度に保つ必要性があることから、エンジン１２の負荷や回転速度が減少する場合には、特別な制御は行なわないことを原則としている。なお、この原則は、目標温度Ｔ_tgtを常に定常温度Ｔ_constAとして設定するものと仮定すれば、エンジン１２の負荷や回転速度が増大する場合であっても適用可能である。
【００６８】
このように、本発明の第１実施形態に係るエンジン制御装置によれば、目標温度演算部４６Ａが、仮想温度演算部４５Ａによって演算された仮想温度Ｔ_tempを用いて、排気マニホールド２２の表面（特定部）の推定温度Ｔ_exmanを演算するようになっている。そして、エンジン制御部４９Ａが、この推定温度Ｔ_exmanに応じてエンジン１２の目標とする排気空燃比ＡＦ_tgtを設定し、排気空燃比ＡＦEXが目標空燃比ＡＦ_tgtと一致するようにエンジン１２の燃料噴射量を制御するようになっている。
【００６９】
したがって、比較的簡素な手法を用いながらも高い精度で排気マニホールド２２の表面（特定部）における推定温度Ｔ_exmanを演算し、この推定温度Ｔ_exmanに応じてエンジン１２の運転安定性を確保しながら、燃費の向上を図ることが出来る。
また、エンジン１２の運転上支障がない範囲、即ち、エンジン１２の出力トルクや、エンジン１２から排出される排ガスの性能、または、エンジン１２の失火といった、エンジン１２の運転に好ましくない影響が生じない範囲で、エンジン１２の排気空燃比を最大限にリーン化させた場合の空燃比であるリーン側限界空燃比ＡＦ_limを、リーン側限界空燃比演算部４６が演算するようになっている。
【００７０】
また、目標温度演算部４６Ａは、リーン側限界空燃比ＡＦ_limで、エンジン１２を運転した場合における排気マニホールド２２の表面（特定部）の温度であるリーン側クリップ温度Ｔ_aflimを推定するようになっている。
そして、仮想温度演算部４５Ａにより演算された仮想温度Ｔ_tempが、目標温度演算部４６Ａにより演算されたリーン側クリップ温度Ｔ_aflim以上である場合、目標温度演算部４６Ａは、このリーン側クリップ温度Ｔ_aflimを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。したがって、エンジン１２の運転安定性を確保しながら、燃費の向上に寄与することが出来る。
【００７１】
また、仮想温度Ｔ_tempがリーン側クリップ温度Ｔ_aflim未満であり、且つ、仮想温度Ｔ_tempが定常温度Ｔ_constA以上である場合、目標温度演算部４６Ａは、仮想温度Ｔ_tempを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。したがって、エンジン１２の運転安定性を確保しながら、燃費の向上に寄与することが出来る。
また、仮想温度Ｔ_tempが定常温度Ｔ_constA未満である場合、目標温度演算部４６Ａは、この定常温度Ｔ_constAを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。したがって、エンジン１２の運転安定性を確保しながら、燃費の向上に寄与することが出来る。
【００７２】
次に、図１０〜図１３を用いて、本発明の第２実施形態に係るエンジン制御装置について説明する。
なお、上述の第１実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略し、ここでは第１実施形態との相違点に重点を置いて説明する。また、上述の第１実施形態を説明するのに用いた図を用いる場合もある。
【００７３】
上述の第１実施形態においては図１を用いて上述したように、車両１０にＥＣＵ４０が設けられている場合について説明したが、第２実施形態においては図１０に示すように、車両１０にＥＣＵ６０が搭載されている。
そして、このＥＣＵ６０においては、いずれもソフトウェアとして、エンジン回転速度演算部４１，充填効率演算部（エンジン負荷演算手段）４２，排ガス流量演算部４３，定常温度演算部（定常温度演算手段）４４Ａ，仮想温度演算部（仮想温度演算手段）４５Ｂ，目標温度演算部（目標温度演算手段）４６Ｂ，推定温度演算部（推定温度演算手段）４８Ｂおよびエンジン制御部（空燃比制御手段）４９Ｂが記録されている。
【００７４】
さらに、このＥＣＵ６０のメモリには、定常温度マップ５１Ｂ，リーン側限界空燃比マップ５２，変換ゲインマップ５３Ｂ，変換オフセットマップ５４Ｂ，第１係数マップ５５Ｂおよび第２係数マップ５６Ｂが記録されている。
ここでは、第２実施形態におけるＥＣＵ６０のメモリに記録された、仮想温度演算部４５Ｂ，目標温度演算部４６Ｂ，推定温度演算部４８Ｂおよびエンジン制御部４９Ｂを中心に説明する。なお、第２実施形態においては、ターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａを特定部とした場合について説明する。
【００７５】
また、定常温度マップ５１Ｂは、第１実施形態で図２を用いて説明した定常温度マップ５１Ａとは異なるマップではあるものの、その技術的な意義に大きな違いはないので、ここではその説明を省略する。また、変換ゲインマップ５３Ｂは、第１実施形態で図４を用いて説明した変換ゲインマップ５３Ａとは異なるマップではあるものの、その技術的な意義に大きな違いはないので、ここではその説明を省略する。また、第１係数マップ５５Ｂは、第１実施形態で図５を用いて説明した第１係数マップ５５Ａとは異なるマップではあるものの、その技術的な意義に大きな違いはないので、ここではその説明を省略する。
【００７６】
仮想温度演算部４５Ｂは、ターボチャージャ１１の排ガス導入口（特定部）３３ａの暫定的な目標温度である仮想温度Ｔ_tempを周期的に演算するものである。
この仮想温度演算部４５Ｂには、温度演算逆モデルＭＲBがシュミレーションプログラムとして組み込まれている。そして、この仮想温度演算部４５Ｂは、この温度演算逆モデルＭＲBを用いた処理を行なうことで、排気系２１の特定部の暫定的な目標温度である仮想温度Ｔ_tempを周期的に演算するようになっている。
【００７７】
この温度演算逆モデルＭＲBは、温度演算モデル（図示略）の逆モデルである。
また、この温度演算モデルは、エンジン１２の運転状態を示すパラメータ（例えば、排気空燃比ＡＦEX，エンジン回転速度ＮE、充填効率Ｅcおよび排ガス流量ＱEX）に応じて変化する、排気系２１の特定部（第２実施形態ではターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａ）の定常温度Ｔ_constBが入力されるようになっている。そして、この温度演算モデルは、入力された定常温度Ｔ_constBに基づいた演算処理を行なうことで、排気系２１の特定部の現在の温度を出力するようになっている。なお、この温度演算モデルによる演算処理は、具体的には、一次遅れ処理および加重平均化処理である。
【００７８】
したがって、この温度演算モデルの逆モデルとして設けられた温度演算逆モデルＭＲBは、定常温度Ｔ_constBが入力されると、この定常温度Ｔ_constBに基づいた演算処理を行なうことで、今回、特定部を定常温度T_constBとする場合の入力（仮想温度Ｔ_temp）を出力するようになっている。
換言すれば、この温度演算逆モデルＭＲBによって、定常温度Ｔ_constBを得るために、仮想温度Ｔ_tempをどの程度の値に設定すべきか、演算することが出来るようになっている。
【００７９】
そして、この温度演算逆モデルＭＲBによる演算処理は、以下の式（６）を用いて周期的に実行されるようになっている。
Ｔ_temp(n)＝（Ｋ2B×Ｔ_tgt(n-1)−(1−Ｋ1B)×Ｔ_ingas(n-1)＋Ｔ_constB(n))／(Ｋ1B＋Ｋ2B) ・・・（６）
この式（６）において、Ｔ_temp(n)は仮想温度Ｔ_tempの今回値であり、Ｔ_tgt(n-1)は目標温度の前回値であり、Ｋ1Bは第１係数である。また、Ｔ_ingas(n-1)はターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａの事前処理後温度Ｔ_ingasの前回値である。Ｔ_constB(n)は、定常温度演算部４４により演算されたターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａの定常温度Ｔ_constBの今回値である。
【００８０】
これらのうち、第１係数Ｋ1Bは、第１係数マップ５５Ｂに規定され、一次遅れ処理または一次進み処理において用いられる係数である。つまり、この式（６）で用いられる第１係数Ｋ1Bは、仮想温度演算部４５Ｂが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第１係数マップ５５Ｂに適用することで、得られるようになっている。
また、第２係数Ｋ2Bは、図１１に示す第２係数マップ５６Ｂに規定され、加重平均化処理またはその逆処理において用いられる係数である。つまり、この式（６）で用いられる第２係数Ｋ2Bは、仮想温度演算部４５Ｂが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第２係数マップ５６Ｂに適用することで、得られるようになっている。
【００８１】
目標温度演算部４６Ｂは、排気系２１の任意の部分である特定部の目標温度Ｔ_tgtを演算するものである。上述のように、第２実施形態においては、特定部がターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａであるとしている。つまり、第２実施形態において、この目標温度演算部４６Ｂは、ターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａの目標温度Ｔ_tgtを演算するようになっている。
【００８２】
より具体的に、目標温度演算部４６Ｂは、エンジン１２の実用上の運転に支障がない範囲で、エンジン１２の排気空燃比を最大限にリーン化した場合の空燃比であるリーン側限界空燃比（限界空燃比）ＡＦ_limを周期的に演算するようになっている。
また、この目標温度演算部４６Ｂは、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部４２によって演算された充填効率ＥCとを、リーン側限界空燃比マップ５２に適用することで、このリーン側限界空燃比ＡＦ_limを得るようになっている。
【００８３】
さらに、この目標温度演算部４６Ｂは、リーン側限界空燃比ＡＦ_limでエンジン１２を運転した場合における特定部の温度であるリーン側クリップ温度（クリップ値）Ｔ_aflimを演算するようになっている。なお、このリーン側クリップ温度Ｔ_aflimは、上記の式（３）に準じた式で得られるようになっている。
式（３）のうち、変換ゲインＧ_aftBは、目標温度演算部４６Ｂが、変換ゲインマップ５３Ｂに対して、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部４２によって演算された充填効率ＥCとを適用することで得られるようになっている。
【００８４】
また、変換オフセットＯ_aftAは、目標温度演算部４６Ｂが、変換オフセットマップ５４Ｂに対して、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部４２によって演算された充填効率ＥCとを適用することで得られるようになっている。
また、目標温度演算部４６Ｂは、仮想温度演算部４５Ｂにより演算された仮想温度Ｔ_tempがリーン側クリップ温度Ｔ_aflim以上（即ち、Ｔ_temp ≧Ｔ_aflim の関係が成立する）場合、リーン側クリップ温度Ｔ_aflimを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。
【００８５】
また、目標温度演算部４６Ｂは、仮想温度演算部４５Ｂにより演算された仮想温度Ｔ_tempがリーン側クリップ温度Ｔ_aflim未満（即ち、Ｔ_temp ＜Ｔ_aflim の関係が成立する場合）であり、且つ、仮想温度Ｔ_tempが定常温度演算部４４により演算されたターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａの定常温度Ｔ_constB以上である（即ち、Ｔ_temp ≧ Ｔ_constB の関係が成立する場合）場合、仮想温度Ｔ_tempを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。
【００８６】
また、目標温度演算部４６Ｂは、仮想温度演算部４５Ｂにより演算された仮想温度Ｔ_tempが定常温度Ｔ_constBよりも小さい（即ち、Ｔ_temp ＜ Ｔ_constB の関係が成立する）場合に、定常温度Ｔ_constBを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。
推定温度演算部４８Ｂは、目標温度演算手段４６Ｂによって演算された目標温度T_tgtに基づいた一次遅れ処理および加重平均処理を実行することで、ターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａの事前処理後温度Ｔ_ingasを周期的に演算するものである。
【００８７】
より具体的に、この推定温度演算部４８Ｂは、以下の式（７）を用いて、事前処理後温度Ｔ_ingasを演算するようになっている。
Ｔ_ingas(n)＝（１−Ｋ1B）×Ｔ_ingas(n-1)＋Ｋ1B×Ｔ_tgt(n)＋Ｋ2B×（Ｔ_tgt(n)−Ｔ_tgt(n-1) ・・・（７）
この式（７）において、Ｔ_ingas(n)は、ターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａの事前処理後温度Ｔ_ingasの今回値である。
【００８８】
Ｋ1Bは、上述のように仮想温度演算部４５Ｂが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第１係数マップ５５Ｂに適用することで得られた第１係数である。
Ｔ_ingas(n-1)は、ターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａの事前処理後温度Ｔ_ingasの前回値である。
Ｔ_tgt(n)は、目標温度演算部４６Ｂによって演算されたターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａの目標温度Ｔ_tgtの今回値である。Ｋ2Bは、上述のように仮想温度演算部４５Ｂが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第２係数マップ５６Ｂに適用することで得られた第２係数である。
【００８９】
Ｔ_tgt(n-1)は、目標温度演算部４６Ｂによって演算されたターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａの目標温度Ｔ_tgtの前回値である。
さらに、この推定温度演算部４８Ｂは、事前処理後温度Ｔ_ingasを、そのまま、ターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａの推定温度Ｔ_ingasとみなすことで、排ガス導入口３３ａの推定温度Ｔ_ingasを得るものである。
【００９０】
エンジン制御部４９Ｂは、排気空燃比ＡＦEXを調整するべく、目標温度演算部４６Ｂによって得られたターボチャージャ１１の排ガス導入口（特定部）３３ａの推定温度Ｔ_ingasに基づいて、エンジン１２を制御するものである。
より具体的に、このエンジン制御部４９Ｂは、以下の式（８）により、目標とする排気空燃比（目標空燃比）ＡＦ_tgtを演算することで、エンジン１２における燃料噴射量を調整することが出来るようになっている。
【００９１】
ＡＦ_tgt＝｛Ｔ_tgt(n)−Ｏ_aftB｝／Ｇ_aftB ・・・（８）
この式（８）において、Ｔ_tgt(n)は、目標温度演算部４６Ｂによって演算された特定部の目標温度Ｔ_tgtの今回値である。Ｏ_aftBは、目標温度演算部４６Ｂが、エンジン回転速度ＮEと充填効率ＥCとを変換オフセットマップ５４Ｂに適用することで得られた変換オフセットである。Ｇ_aftBは、目標温度演算部４６Ｂが、変換ゲインマップ５３Ｂに対して、エンジン回転速度ＮEと充填効率ＥCとを適用することで得られた変換ゲインである。
【００９２】
本発明の第２実施形態に係るエンジン制御装置は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。なお、ここでは、主に図１２および図１３のフローチャートを中心に説明する。
図１２のフローチャートに示すように、まず、エンジン回転速度演算部４１が、クランクシャフト角度センサ３２によって検出されたクランクシャフト角度θCLに基づいて、エンジン１２の回転速度ＮEを演算する（ステップＳ３１）。また、充填効率演算部６２が、エアフローセンサ２８によって検出された吸気流量ＱINおよび／またはブースト圧センサ３１によって検出されたブースト圧ＰTBとに基づいて、エンジン１２の負荷を示すパラメータである充填効率ＥCを演算する（ステップＳ３１）。
【００９３】
その後、排ガス流量演算部４３が、上記の式（１）を用いて、排ガス流量ＱEXを演算する（ステップＳ３２）。
そして、仮想温度演算部４５Ｂが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを、第１係数マップ５５Ｂに適用することで第１係数Ｋ1Bを演算する（ステップＳ３３）。また、仮想温度演算部４５Ｂが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを、図１１に示す第２係数マップ５６Ｂに適用することで第２係数Ｋ2Bを演算する（ステップＳ３３）。
【００９４】
その後、定常温度演算部４４が、ステップＳ３１において演算されたエンジン回転速度ＮEと充填効率ＥCとを、定常温度マップ５１Ｂに適用することで、ターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａにおける定常温度Ｔ_constBを得る（ステップＳ３５）。
そして、仮想温度演算部４５Ｂが、上記の式（６）として示す、一次遅れ処理および加重平均化処理の逆処理を、温度演算逆モデルＭＲBを用いて実行することで、仮想温度Ｔ_tempを演算する（ステップＳ３６）。
【００９５】
その後、目標温度演算部４６Ｂが、ステップＳ３１において演算されたエンジン回転速度ＮEおよび充填効率ＥCを、リーン側限界空燃比マップ５２に適用することで、リーン側限界空燃比ＡＦ_limを得る（ステップＳ３７）。
そして、目標温度演算部４６Ｂが、変換ゲインマップ５３Ｂに対して、ステップＳ３１において演算されたエンジン回転速度ＮEおよび充填効率ＥCを適用することで、変換ゲインＧ_aftBを得る（ステップＳ３８）。
【００９６】
さらに、この目標温度演算部４６Ｂが、変換オフセットマップ５４Ｂに対して、ステップＳ３１において演算されたエンジン回転速度ＮEおよび充填効率ＥCを適用することで、変換オフセットＯ_aftBを得る（ステップＳ３９）。
その後、この目標温度演算部４６Ｂは、上記の式（３）に準じた式でリーン側クリップ温度Ｔ_aflimを演算する（ステップＳ４０）。
【００９７】
そして、図１３のステップＳ４１において、ステップＳ３６で演算された仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が、ステップＳ３７において演算されたリーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)未満であるか否かを、目標温度演算部４６Ｂが判定する（ステップＳ４１）。
ここで、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)がリーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)以上である場合（ステップＳ４１のＮｏルート）、目標温度演算部４６Ｂは、リーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)を、目標温度Ｔ_tgtの今回値Ｔ_tgt(n)として設定する（ステップＳ４５）。
【００９８】
一方、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)がリーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)未満である場合（ステップＳ４１のＹｅｓルート）、ステップＳ３６で演算された仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が、ステップＳ３５で演算された定常温度Ｔ_constBの今回値Ｔ_constB(n)以上であるか否かを目標温度演算部４６Ｂが判定する（ステップＳ４２）。
【００９９】
ここで、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が定常温度Ｔ_constB以上である場合（ステップＳ４２のＹｅｓルート）、目標温度演算部４６Ｂは、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)を目標温度Ｔ_tgtの今回値Ｔ_tgt(n)として設定する（ステップＳ４３）。
一方、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が定常温度Ｔ_constB未満である場合（ステップＳ４２のＮｏルート）、目標温度演算部４６Ｂは、ステップＳ３５で演算された定常温度Ｔ_constBの今回値Ｔ_constB(n)を目標温度Ｔ_tgtの今回値Ｔ_tgt(n)として設定する（ステップＳ４４）。
【０１００】
その後、推定温度演算部４８Ｂが、上記の式（７）として示す事前処理を行なうことで、ターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａの事前処理後温度Ｔ_ingasを演算する（ステップＳ４６）。
さらに、推定温度演算部４８Ｂは、ステップＳ４６において設定された事前処理後温度Ｔ_ingasを、そのまま、ターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａの推定温度Ｔ_ingasとみなすことで、排ガス導入口３３ａの推定温度Ｔ_ingasを得る（ステップＳ４７）。
【０１０１】
その後、エンジン制御部４９Ｂが、上記の式（８）を用いて、目標空燃比ＡＦ_tgtを演算し、この目標空燃比ＡＦ_tgtに応じてエンジン１２における燃料噴射量を調整する（ステップＳ４８）。
このように、本発明の第２実施形態に係るエンジン制御装置によれば、目標温度演算部４６Ｂが、仮想温度演算部４５Ｂによって演算された仮想温度Ｔ_tempを用いて、ターボチャージャ１１の排ガス導入口（特定部）３３ａの推定温度Ｔ_ingasを演算するようになっている。そして、エンジン制御部４９Ｂが、この推定温度Ｔ_ingasに応じてエンジン１２の目標とする排気空燃比ＡＦ_tgtを設定し、排気空燃比ＡＦEXが目標空燃比ＡＦ_tgtと一致するようにエンジン１２の燃料噴射量を制御するようになっている。
【０１０２】
したがって、比較的簡素な手法を用いながらも高い精度で排気系２１の特定部における推定温度Ｔ_ingasを演算し、この推定温度Ｔ_ingasに応じてエンジン１２の運転安定性を確保しながら、燃費の向上を図ることが出来る。
また、エンジン１２の運転上支障がない範囲、即ち、エンジン１２の出力トルクや、エンジン１２から排出される排ガスの性能、または、エンジン１２の失火といった、エンジン１２の運転に好ましくない影響が生じない範囲で、エンジン１２の排気空燃比を最大限にリーン化させた場合の空燃比であるリーン側限界空燃比ＡＦ_limを、リーン側限界空燃比演算部４６が演算するようになっている。
【０１０３】
また、目標温度演算部４６Ｂは、リーン側限界空燃比ＡＦ_limで、エンジン１２を運転した場合における特定部の温度であるリーン側クリップ温度Ｔ_aflimを推定するようになっている。
そして、仮想温度演算部４５Ｂにより演算された仮想温度Ｔ_tempが、目標温度演算部４６Ｂにより演算されたリーン側クリップ温度Ｔ_aflim以上である場合、目標温度演算部４６Ｂは、このリーン側クリップ温度Ｔ_aflimを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。したがって、エンジン１２の運転安定性を確保しながら、燃費の向上に寄与することが出来る。
【０１０４】
また、仮想温度Ｔ_tempがリーン側クリップ温度Ｔ_aflim未満であり、且つ、仮想温度Ｔ_tempが定常温度Ｔ_constB以上である場合、目標温度演算部４６Ｂは、仮想温度Ｔ_tempを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。したがって、エンジン１２の運転安定性を確保しながら、燃費の向上に寄与することが出来る。
また、仮想温度Ｔ_tempが定常温度Ｔ_constB未満である場合、目標温度演算部４６Ｂは、この定常温度Ｔ_constBを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。したがって、エンジン１２の運転安定性を確保しながら、燃費の向上に寄与することが出来る。
【０１０５】
また、エンジン制御部４９Ｂは、推定温度演算部４８Ｂにより、高い精度で得られた排気系２１の特定部（第２実施形態ではターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａ）の推定温度Ｔ_ingasに応じてエンジン１２の目標空燃比ＡＦ_tgtを設定することで、燃料噴射量の増大を出来るだけ制御し、排気空燃比ＡＦEXがリッチ化する期間を出来る限り短くすることが出来るようになっている。これにより、排ガスの過昇温を防ぎながら燃費向上を図ることが出来る。
【０１０６】
次に、図１４〜図１８を用いて、本発明の第３実施形態に係るエンジン制御装置について説明する。
なお、上述の第１または第２実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略し、ここでは第１または第２実施形態との相違点に重点を置いて説明する。また、上述の第１または第２実施形態を説明するのに用いた図を用いる場合もある。
【０１０７】
第１実施形態においては図１を用いて上述したように、車両１０にＥＣＵ４０が設けられ、第２実施形態においては図１０を用いて上述したように、車両１０にＥＣＵ６０が設けられている。これらに対して、第３実施形態においては、図１４に示すように、車両１０にＥＣＵ８０が設けられている。
そして、このＥＣＵ８０においては、いずれもソフトウェアとして、エンジン回転速度演算部４１，充填効率演算部（エンジン負荷演算手段）４２，排ガス流量演算部４３，定常温度演算部（定常温度演算手段）４４，仮想温度演算部（仮想温度演算手段）４５Ｃ，目標温度演算部（目標温度演算手段）４６Ｃ，事前処理部（事前処理手段）４７Ｃ，推定温度演算部（推定温度演算手段）４８Ｃおよびエンジン制御部（空燃比制御手段）４９Ｃが記録されている。
【０１０８】
さらに、このＥＣＵ８０のメモリには、定常温度マップ５１Ｃ，リーン側限界空燃比マップ５２，変換ゲインマップ５３Ｃ，変換オフセットマップ５４Ｃ，第１係数マップ５５Ｃ，第２係数マップ５６Ｃおよび第３係数マップ５７Ｃが記録されている。
ここでは、第３実施形態におけるＥＣＵ８０のメモリに記録された、仮想温度演算部４５Ｃ，目標温度演算部４６Ｃ，事前処理部４７Ｃ，推定温度演算部４８Ｃおよびエンジン制御部４９Ｃを中心に説明する。なお、第３実施形態においては、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面を特定部とした場合について説明する。
【０１０９】
また、定常温度マップ５１Ｃは、第１実施形態で図２を用いて説明した定常温度マップ５１Ａとは異なるマップではあるものの、その技術的な意義に大きな違いはないので、ここではその説明を省略する。また、変換ゲインマップ５３Ｃは、第１実施形態で図４を用いて説明した変換ゲインマップ５３Ａとは異なるマップではあるものの、その技術的な意義に大きな違いはないので、ここではその説明を省略する。また、第１係数マップ５５Ｃは、第１実施形態で図５を用いて説明した第１係数マップ５５Ａとは異なるマップではあるものの、その技術的な意義に大きな違いはないので、ここではその説明を省略する。
【０１１０】
仮想温度演算部４５Ｃは、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面（特定部）の暫定的な目標温度である仮想温度Ｔ_tempを周期的に演算するものである。
この仮想温度演算部４５Ｃには、温度演算逆モデルＭＲCがシュミレーションプログラムとして組み込まれている。そして、この仮想温度演算部４５Ｃは、この温度演算逆モデルＭＲCを用いた処理を行なうことで、排気系２１の特定部の暫定的な目標温度である仮想温度Ｔ_tempを周期的に演算するようになっている。
【０１１１】
この温度演算逆モデルＭＲCは、温度演算モデル（図示略）の逆モデルである。
また、この温度演算モデルは、エンジン１２の運転状態を示すパラメータ（例えば、排気空燃比ＡＦEX，エンジン回転速度ＮE、充填効率Ｅcおよび排ガス流量ＱEX）に応じて変化する、排気系２１の特定部（第３実施形態ではターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の定常温度Ｔ_constCが入力されるようになっている。そして、この温度演算モデルは、入力された定常温度Ｔ_constCに基づいた演算処理を行なうことで、排気系２１の特定部の現在の温度を出力するようになっている。なお、この温度演算モデルによる演算処理は、具体的には、一次遅れ処理および加重平均化処理とさらなる一次遅れ処理である。
【０１１２】
したがって、この温度演算モデルの逆モデルとして設けられた温度演算逆モデルＭＲCは、定常温度Ｔ_constCが入力されると、この定常温度Ｔ_constCに基づいた演算処理を行なうことで、今回、特定部を定常温度Ｔ_constCとする場合の入力（仮想温度Ｔ_temp）を出力するようになっている。つまり、この温度演算逆モデルＭＲCによる演算処理は、一次遅れ処理および加重平均化処理とさらなる一次遅れ処理の逆処理である。
【０１１３】
換言すれば、この温度演算逆モデルＭＲCによって、定常温度Ｔ_constCを得るために、仮想温度Ｔ_tempをどの程度の値に設定すべきか、演算することが出来るようになっている。
そして、この温度演算逆モデルＭＲCによる演算処理（即ち、一次遅れ処理および加重平均化処理とさらなる一次遅れ処理との逆処理）は、以下の式（９）を用いて周期的に実行されるようになっている。
【０１１４】
Ｔ_temp(n)＝（Ｋ2C×Ｔ_tgt(n-1)−（１−Ｋ1C）×Ｔ_tcsurfWAVE(n-1)＋Ｔ_constC(n)−（１−Ｋ3C）×Ｔ_tcsurf(n-1)）／Ｋ3C／（Ｋ1C＋Ｋ2C） ・・・（９）
この式（９）において、Ｔ_temp(n)は仮想温度Ｔ_tempの今回値である。
また、Ｋ2Cは、第２係数マップ５６Ｃに規定され、加重平均化処理またはその逆処理において用いられる第２係数である。つまり、この式（９）で用いられる第２係数Ｋ2Cは、仮想温度演算部４５Ｃが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第２係数マップ５６Ｃに適用することで、得られるようになっている。
【０１１５】
Ｋ1Cは、第１係数マップ５５Ｃに規定され、一次遅れ処理または一次進み処理において用いられる第１係数である。つまり、この式（９）で用いられる第１係数Ｋ1Cは、仮想温度演算部４５Ｃが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第１係数マップ５５Ｃに適用することで、得られるようになっている。
Ｔ_tcsurfWAVE(n-1)は、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の事前処理後温度Ｔ_tcsurfWAVEの前回値であって、詳しくは後述する事前処理部４７Ｃによって得られるものである。
【０１１６】
Ｔ_constC(n)は、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の定常温度Ｔ_constCの今回値であって、定常温度演算部４４によって演算されるものである。
Ｋ3Cは、図１５に示す第３係数マップ５７Ｃに規定され、一次遅れ処理または一次進み処理において用いられる第３係数である。つまり、この式（９）で用いられる第３係数Ｋ3Cは、仮想温度演算部４５Ｃが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを 第３係数マップ５７Ｃに適用することで、得られるようになっている。
【０１１７】
Ｔ_tcsurf(n-1)は、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の推定温度Ｔ_tcsurfの前回値であって、詳しくは後述する推定温度演算部４８Ｃによって演算されるものである。
目標温度演算部４６Ｃは、排気系２１の任意の部分である特定部の目標温度Ｔ_tgtを演算するものである。上述のように、第３実施形態においては、特定部がターボチャージャ１１のハウジング２７の表面であるとしている。つまり、第３実施形態において、この目標温度演算部４６Ｃは、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の目標温度Ｔ_tgtを演算するようになっている。
【０１１８】
より具体的に、目標温度演算部４６Ｃは、エンジン１２の実用上の運転に支障がない範囲で、エンジン１２の排気空燃比を最大限にリーン化した場合の空燃比であるリーン側限界空燃比（限界空燃比）ＡＦ_limを周期的に演算するようになっている。
また、この目標温度演算部４６Ｃは、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部４２によって演算された充填効率ＥCとを、リーン側限界空燃比マップ５２に適用することで、このリーン側限界空燃比ＡＦ_limを得るようになっている。
【０１１９】
さらに、この目標温度演算部４６Ｃは、リーン側限界空燃比ＡＦ_limでエンジン１２を運転した場合における特定部の温度であるリーン側クリップ温度（クリップ値）Ｔ_aflimを演算するようになっている。なお、このリーン側クリップ温度Ｔ_aflimは、上記の式（３）に準じた式で得られるようになっている。
なお、変換ゲインＧ_aftCは、目標温度演算部４６Ｃが、変換ゲインマップ５３Ｃに対して、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部４２によって演算された充填効率ＥCとを適用することで得られるようになっている。
【０１２０】
また、変換オフセットＯ_aftCは、目標温度演算部４６Ｃが、変換オフセットマップ５４Ｃに対して、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部４２によって演算された充填効率ＥCとを適用することで得られるようになっている。
また、目標温度演算部４６Ｃは、仮想温度演算部４５Ｃにより演算された仮想温度Ｔ_tempがリーン側クリップ温度Ｔ_aflim以上（即ち、Ｔ_temp ≧Ｔ_aflim の関係が成立する）場合、リーン側クリップ温度Ｔ_aflimを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。
【０１２１】
また、目標温度演算部４６Ｃは、仮想温度演算部４５Ｃにより演算された仮想温度Ｔ_tempがリーン側クリップ温度Ｔ_aflim未満（即ち、Ｔ_temp ＜Ｔ_aflim の関係が成立する場合）であり、且つ、仮想温度Ｔ_tempが定常温度演算部４４により演算されたターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の定常温度Ｔ_constC以上である（即ち、Ｔ_temp ≧Ｔ_constCの関係が成立する場合）場合、仮想温度Ｔ_tempを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。
【０１２２】
また、目標温度演算部４６Ｃは、仮想温度演算部４５Ｃにより演算された仮想温度Ｔ_tempが定常温度Ｔ_constCよりも小さい（即ち、Ｔ_temp ＜Ｔ_constC の関係が成立する）場合に、定常温度Ｔ_constCを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。
事前処理部４７Ｃは、目標温度演算手段４６Ｃによって演算された目標温度T_tgtに基づいた一次遅れ処理および加重平均処理を実行することで、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の事前処理後温度Ｔ_tcsurfWAVEを周期的に演算するものである。
【０１２３】
より具体的に、この事前処理部４７Ｃは、以下の式（１０）を用いて、事前処理後温度Ｔ_tcsurfWAVEを演算するようになっている。
Ｔ_tcsurfWAVE(n)＝（１−Ｋ1C）×Ｔ_tcsurfWAVE(n-1)＋Ｋ1C×Ｔ_tgt(n)＋Ｋ2C×（Ｔ_tgt(n)−Ｔ_tgt(n-1)） ・・・（１０）
この式（１０）において、Ｔ_tcsurfWAVE(n)は、ターボチャージャ１１のハウジング１７の表面の事前処理後温度Ｔ_tcsurfWAVEの今回値である。
【０１２４】
Ｋ1Cは、上述のように仮想温度演算部４５Ｃが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第１係数マップ５５Ｃに適用することで得られた第１係数である。
Ｔ_tcsurfWAVE(n-1)は、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の事前処理後温度Ｔ_tcsurfWAVEの前回値である。
Ｔ_tgt(n)は、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の目標温度Ｔ_tgtの今回値であって、目標温度演算部４６Ｃによって演算されるものである。
【０１２５】
Ｋ2Cは、上述のように、仮想温度演算部４５Ｃが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第２係数マップ５６Ｃに適用することで得られた第２係数である。
Ｔ_tgt(n-1)は、目標温度演算部４６Ｃによって演算されたターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の目標温度Ｔ_tgtの前回値である。
【０１２６】
推定温度演算部４８Ｃは、事前処理部４７Ｃによって設定された事前処理後温度Ｔ_tcsurfWAVEに対しさらなる一次遅れ処理を施すことで、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の推定温度Ｔ_tcsurfを得るものである。
より具体的に、この推定温度演算部４８Ｃは、以下の式（１１）を用いて事前処理後温度Ｔ_tcsurfWAVEを演算するようになっている。
【０１２７】
Ｔ_tcsurf(n)＝（１−Ｋ3C）×Ｔ_tcsurf(n-1)＋Ｋ3C×Ｔ_tcsurfWAVE(n) ・・・（１１）
この式（１１）において、Ｔ_tcsurf(n)は、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の推定温度Ｔ_tcsurfの今回値である。
Ｋ3Cは、上述のように、仮想温度演算部４５Ｃが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第３係数マップ５７Ｃに適用することで得られた第３係数である。
【０１２８】
Ｔ_tcsurf(n-1)は、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の推定温度Ｔ_tcsurfの前回値であって、推定温度演算部４８Ｃによって得られたものである。
Ｔ_tcsurfWAVE(n)は、ターボチャージャ１１のハウジング１７の表面の事前処理後温度Ｔ_tcsurfWAVEの今回値であって、事前処理部４７Ｃによって得られるものである。
エンジン制御部４９Ｃは、排気空燃比ＡＦEXを調整するべく、目標温度演算部４６Ｃによって得られたターボチャージャ１１のハウジング２７の表面（特定部）の推定温度Ｔ_tcsurfに基づいて、エンジン１２を制御するものである。
【０１２９】
より具体的に、このエンジン制御部４９Ｃは、以下の式（１１）により、目標とする排気空燃比（目標空燃比）ＡＦ_tgtを演算することで、エンジン１２における燃料噴射量を調整することが出来るようになっている。
ＡＦ_tgt＝｛Ｔ_tgt(n)−Ｏ_aftC｝／Ｇ_aftC ・・・（１１）
この式（１１）において、Ｔ_tgt(n)は、目標温度演算部４６Ｃによって演算された特定部の目標温度Ｔ_tgtの今回値である。Ｏ_aftCは、目標温度演算部４６Ｃが、エンジン回転速度ＮEと充填効率ＥCとを変換オフセットマップ５４Ｃに適用することで得られた変換オフセットである。Ｇ_aftCは、目標温度演算部４６Ｃが、変換ゲインマップ５３Ｃに対して、エンジン回転速度ＮEと充填効率ＥCとを適用することで得られた変換ゲインである。
【０１３０】
本発明の第３実施形態に係るエンジン制御装置は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。なお、ここでは、主に図１６および図１７のフローチャートを中心に説明する。
図１６のフローチャートに示すように、まず、エンジン回転速度演算部４１が、クランクシャフト角度センサ３２によって検出されたクランクシャフト角度θCLに基づいて、エンジン１２の回転速度ＮEを演算する（ステップＳ６１）。また、充填効率演算部６２が、エアフローセンサ２８によって検出された吸気流量ＱINおよび／またはブースト圧センサ３１によって検出されたブースト圧ＰTBとに基づいて、エンジン１２の負荷を示すパラメータである充填効率ＥCを演算する（ステップＳ６１）。
【０１３１】
その後、排ガス流量演算部４３が、上記の式（１）を用いて、排ガス流量ＱEXを演算する（ステップＳ６２）。
そして、仮想温度演算部４５Ｃが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを、図５に示す第１係数マップ５５Ｃに適用することで第１係数Ｋ1Cを演算する（ステップＳ６３）。また、仮想温度演算部４５Ｃが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを、第２係数マップ５６Ｃに適用することで第２係数Ｋ2Cを演算する（ステップＳ６４）。
【０１３２】
さらに、仮想温度演算部４５Ｃが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを、図１５に示す第３係数マップ５７Ｃに適用することで第３係数Ｋ3Cを演算する（ステップＳ６５）。
その後、定常温度演算部４４が、ステップＳ６１において演算されたエンジン回転速度ＮEと充填効率ＥCとを、定常温度マップ５１Ｃに適用することで、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面における定常温度Ｔ_constCを得る（ステップＳ６６）。
【０１３３】
そして、仮想温度演算部４５Ｃが、上記の式（９）として示す一次遅れ処理および加重平均化処理とさらなる一次遅れ処理の逆処理を、温度演算逆モデルＭＲCを用いて実行することで、仮想温度Ｔ_tempを演算する（ステップＳ６７）。
その後、目標温度演算部４６Ｃが、ステップＳ６１において演算されたエンジン回転速度ＮEおよび充填効率ＥCを、リーン側限界空燃比マップ５２に適用することで、リーン側限界空燃比ＡＦ_limを得る（ステップＳ６８）。
【０１３４】
そして、目標温度演算部４６Ｃが、変換ゲインマップ５３Ｃに対して、ステップＳ６１において演算されたエンジン回転速度ＮEおよび充填効率ＥCを適用することで、変換ゲインＧ_aftCを得る（ステップＳ６９）。
さらに、この目標温度演算部４６Ｃが、変換オフセットマップ５４Ｃに対して、ステップＳ６１において演算されたエンジン回転速度ＮEおよび充填効率ＥCを適用することで、変換オフセットＯ_aftCを得る（ステップＳ７０）。
【０１３５】
その後、この目標温度演算部４６Ｃは、上記の式（３）に準じた式によりリーン側クリップ温度Ｔ_aflimを演算する（ステップＳ７１）。
そして、図１７のステップＳ７２において、ステップＳ６７で演算された仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が、ステップＳ７１において演算されたリーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)未満であるか否かを、目標温度演算部４６Ｃが判定する（ステップＳ７２）。
【０１３６】
ここで、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)がリーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)以上である場合（ステップＳ７２のＮｏルート）、目標温度演算部４６Ｃは、リーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)を、目標温度Ｔ_tgtの今回値Ｔ_tgt(n)として設定する（ステップＳ７６）。
一方、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)がリーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)未満である場合（ステップＳ７２のＹｅｓルート）、ステップＳ６７で演算された仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が、ステップＳ６６で演算された定常温度Ｔ_constCの今回値Ｔ_constC(n)以上であるか否かを目標温度演算部４６Ｃが判定する（ステップＳ７３）。
【０１３７】
ここで、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が定常温度Ｔ_constC以上である場合（ステップＳ７３のＹｅｓルート）、目標温度演算部４６Ｃは、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)を目標温度Ｔ_tgtの今回値Ｔ_tgt(n)として設定する（ステップＳ７４）。
一方、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が定常温度Ｔ_constC未満である場合（ステップＳ７３のＮｏルート）、目標温度演算部４６Ｃは、ステップＳ６６で演算された定常温度Ｔ_constCの今回値Ｔ_constC(n)を目標温度Ｔ_tgtの今回値Ｔ_tgt(n)として設定する（ステップＳ７５）。
【０１３８】
その後、事前処理部４７Ｃが、上記の式（１０）を用いた事前処理を行なうことで、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の事前処理後温度Ｔ_tcsurfWAVEを演算する（ステップＳ７７）。
そして、推定温度演算部４８Ｃは、ステップＳ７７において設定された事前処理後温度Ｔ_tcsurfWAVEに対しさらなる一次遅れ処理を施すことで、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の推定温度Ｔ_tcsurfを得る（ステップＳ７８）。
【０１３９】
その後、エンジン制御部４９Ｃが、上記の式（１１）を用いて、目標空燃比ＡＦ_tgtを演算し、この目標空燃比ＡＦ_tgtに応じてエンジン１２における燃料噴射量を調整する（ステップＳ７９）。
ここで、第３実施形態において、エンジン１２の負荷や回転速度が増大する場合のタイムチャートを図１８に示す。
【０１４０】
この図１８において、線Ｌ1Cは、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面における定常温度Ｔ_constCが、Ｔ１からＴ２へ変化した場合を示している。線Ｌ2Cは、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面における定常温度Ｔ_constC（線Ｌ1C）に対して事前処理（一次遅れ処理および加重平均化処理）を施したもの、即ち、事前処理後温度Ｔ_tcsurfWAVEを示している。線Ｌ3Cは、事前処理後温度Ｔ_tcsurfWAVE（線Ｌ2C）に対して、さらなる一次遅れ演算処理を施すことで得られた、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の推定温度Ｔ_tcsurfを示している。
【０１４１】
また、線Ｌ4Cは、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面における定常温度Ｔ_constCが、上述の線Ｌ1Cで示す場合よりも大きく変化した場合（Ｔ１からＴ３（但しＴ３＞Ｔ２））場合を示している。線Ｌ5Cは、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面における定常温度Ｔ_constC（線Ｌ4C）に対して事前処理（一次遅れ処理および加重平均化処理）を施したもの、即ち、事前処理後温度Ｔ_tcsurfWAVEを示している。線Ｌ6Cは、事前処理後温度Ｔ_tcsurfWAVE（線Ｌ5C）に対して、さらなる一次遅れ演算処理を施すことで得られた、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の推定温度Ｔ_tcsurfを示している。また、線Ｌ7Cは、目標温度Ｔ_tgtを示している。そして、線Ｌ8Cは、目標温度Ｔ_tgtを（線Ｌ7C）となるように排気空燃比を制御した場合における、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の事前処理後温度Ｔ_tcsurfWAVEを示すものである。
【０１４２】
このように、本発明の第３実施形態に係るエンジン制御装置によれば、目標温度演算部４６Ｃが、仮想温度演算部４５Ｃによって演算された仮想温度Ｔ_tempを用いて、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面（特定部）の推定温度Ｔ_tcsurfを演算するようになっている。そして、エンジン制御部４９Ｃが、この推定温度Ｔ_tcsurfに応じてエンジン１２の目標とする排気空燃比ＡＦ_tgtを設定し、排気空燃比ＡＦEXが目標空燃比ＡＦ_tgtと一致するようにエンジン１２の燃料噴射量を制御するようになっている。
【０１４３】
したがって、比較的簡素な手法を用いながらも高い精度でターボチャージャ１１のハウジング２７の表面（特定部）における推定温度Ｔ_tcsurfを演算し、この推定温度Ｔ_tcsurfに応じてエンジン１２の運転安定性を確保しながら、燃費の向上を図ることが出来る。
また、エンジン１２の運転上支障がない範囲、即ち、エンジン１２の出力トルクや、エンジン１２から排出される排ガスの性能、または、エンジン１２の失火といった、エンジン１２の運転に好ましくない影響が生じない範囲で、エンジン１２の排気空燃比を最大限にリーン化させた場合の空燃比であるリーン側限界空燃比ＡＦ_limを、リーン側限界空燃比演算部４６が演算するようになっている。
【０１４４】
また、目標温度演算部４６Ｃは、リーン側限界空燃比ＡＦ_limで、エンジン１２を運転した場合におけるターボチャージャ１１のハウジング２７の表面（特定部）の温度であるリーン側クリップ温度Ｔ_aflimを推定するようになっている。
そして、仮想温度演算部４５Ｃにより演算された仮想温度Ｔ_tempが、目標温度演算部４６Ａにより演算されたリーン側クリップ温度Ｔ_aflim以上である場合、目標温度演算部４６Ｃは、このリーン側クリップ温度Ｔ_aflimを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。したがって、エンジン１２の運転安定性を確保しながら、燃費の向上に寄与することが出来る。
【０１４５】
また、仮想温度Ｔ_tempがリーン側クリップ温度Ｔ_aflim未満であり、且つ、仮想温度Ｔ_tempが定常温度Ｔ_constC以上である場合、目標温度演算部４６Ｃは、仮想温度Ｔ_tempを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。したがって、エンジン１２の運転安定性を確保しながら、燃費の向上に寄与することが出来る。
また、仮想温度Ｔ_tempが定常温度Ｔ_constC未満である場合、目標温度演算部４６Ｃは、この定常温度Ｔ_constCを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。したがって、エンジン１２の運転安定性を確保しながら、燃費の向上に寄与することが出来る。
【０１４６】
また、エンジン制御部４９Ｃは、推定温度演算部４８Ｃにより、高い精度で得られた排気系２１の特定部（第３実施形態ではターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａ）の推定温度Ｔ_tcsurfに応じてエンジン１２の目標空燃比ＡＦ_tgtを設定することで、燃料噴射量の増大を出来るだけ制御し、排気空燃比ＡＦEXがリッチ化する期間を出来る限り短くすることが出来るようになっている。これにより、排ガスの過昇温を防ぎながら燃費向上を図ることが出来る。
【０１４７】
次に、図１９〜図２１を用いて、本発明の第４実施形態に係るエンジン制御装置について説明する。
なお、上述の第１，第２または第３実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略し、ここでは第１，第２または第３実施形態との相違点に重点を置いて説明する。また、上述の第１，第２または第３実施形態を説明するのに用いた図を用いる場合もある。
【０１４８】
上述の第１実施形態においては車両１０にＥＣＵ４０が設けられ（図１参照）、第２実施形態においては車両１０にＥＣＵ６０が設けられ（図１０参照）、第３実施形態においては車両１０にＥＣＵ８０が設けられている（図１４参照）。これらに対して、第４実施形態においては、車両１０にＥＣＵ１００が設けられている。
そして、このＥＣＵ１００においては、いずれもソフトウェアとして、エンジン回転速度演算部４１，充填効率演算部（エンジン負荷演算手段）４２，排ガス流量演算部４３，定常温度演算部（定常温度演算手段）４４，仮想温度演算部（仮想温度演算手段）４５Ｄ，目標温度演算部（目標温度演算手段）４６Ｄ，事前処理部（事前処理手段）４７Ｄ，推定温度演算部（推定温度演算手段）４８Ｄおよびエンジン制御部（空燃比制御手段）４９Ｄが記録されている。
【０１４９】
さらに、このＥＣＵ１００のメモリには、定常温度マップ５１Ｄ，リーン側限界空燃比マップ５２，変換ゲインマップ５３Ｄ，変換オフセットマップ５４Ｄ，第１係数マップ５５Ｄ，第２係数マップ５６Ｄおよび第３係数マップ５７Ｄが記録されている。
ここでは、第４実施形態におけるＥＣＵ１００のメモリに記録された、仮想温度演算部４５Ｄ，目標温度演算部４６Ｄ，事前処理部４７Ｄ，推定温度演算部４８Ｄおよびエンジン制御部４９Ｄを中心に説明する。なお、第４実施形態においては、排ガスを浄化する浄化触媒２４を特定部とした場合について説明する。
【０１５０】
また、定常温度マップ５１Ｄは、第１実施形態で図２を用いて説明した定常温度マップ５１Ａとは異なるマップではあるものの、その技術的な意義に大きな違いはないので、ここではその説明を省略する。また、変換ゲインマップ５３Ｄは、第１実施形態で図４を用いて説明した変換ゲインマップ５３Ａとは異なるマップではあるものの、その技術的な意義に大きな違いはないので、ここではその説明を省略する。また、第１係数マップ５５Ｄは、第１実施形態で図５を用いて説明した第１係数マップ５５Ａとは異なるマップではあるものの、その技術的な意義に大きな違いはないので、ここではその説明を省略する。
【０１５１】
仮想温度演算部４５Ｄは、浄化触媒（特定部）２４の暫定的な目標温度である仮想温度Ｔ_tempを周期的に演算するものである。
この仮想温度演算部４５Ｄには、温度演算逆モデルＭＲDがシュミレーションプログラムとして組み込まれている。そして、この仮想温度演算部４５Ｄは、この温度演算逆モデルＭＲDを用いた処理を行なうことで、浄化触媒（特定部）２４の暫定的な目標温度である仮想温度Ｔ_tempを周期的に演算するようになっている。
【０１５２】
この温度演算逆モデルＭＲDは、温度演算モデル（図示略）の逆モデルである。
そして、この温度演算モデルは、エンジン１２の運転状態を示すパラメータ（例えば、排気空燃比ＡＦEX，エンジン回転速度ＮE、充填効率Ｅcおよび排ガス流量ＱEX）に応じて変化する、排気系２１の特定部（第４実施形態では浄化触媒２４）の定常温度Ｔ_constDが入力されるようになっている。そして、この温度演算モデルは、入力された定常温度Ｔ_constDに基づいた演算処理を行なうことで、排気系２１の特定部の現在の温度を出力するようになっている。なお、この温度演算モデルによる演算処理は、具体的には、一次遅れ処理および加重平均化処理とさらなる３回の一次遅れ処理である。
【０１５３】
したがって、この温度演算モデルの逆モデルとして設けられた温度演算逆モデルＭＲDは、定常温度Ｔ_constDが入力されると、この定常温度Ｔ_constDに基づいた演算処理を行なうことで、今回、特定部を定常温度Ｔ_constDとする場合の入力（仮想温度Ｔ_temp）を出力するようになっている。つまり、この温度演算逆モデルＭＲDによる演算処理は、一次遅れ処理および加重平均化処理とさらなる３回の一次遅れ処理の逆処理である。
【０１５４】
換言すれば、この温度演算逆モデルＭＲDによって、定常温度Ｔ_constDを得るために、仮想温度Ｔ_tempをどの程度の値に設定すべきか、演算することが出来るようになっている。
そして、この温度演算逆モデルＭＲDによる演算処理（即ち、一次遅れ処理および加重平均化処理とさらなる３回の一次遅れ処理との逆処理）は、以下の式（１２）を用いて周期的に実行されるようになっている。
【０１５５】
Ｔ_temp(n)＝（Ｋ2D×Ｔ_tgt(n-1)−（１−Ｋ1D）×Ｔ_uccWAVE(n-1)＋（Ｔ_constD(n)−（１−Ｋ3D）×（Ｔ_ucc(n-1)＋Ｋ3D×Ｔ_u_t2(n-1)＋Ｋ3D2×Ｔ_u_t1(n-1)））／Ｋ3D3）／（Ｋ1D＋Ｋ2D） ・・・（１２）
この式（１２）において、Ｔ_temp(n)は仮想温度Ｔ_tempの今回値である。
また、Ｋ2Dは、第２係数マップ５６Ｄに規定され、加重平均化処理またはその逆処理において用いられる第２係数である。つまり、この式（１２）で用いられる第２係数Ｋ2Dは、仮想温度演算部４５Ｄが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第２係数マップ５６Ｄに適用することで、得られるようになっている。
【０１５６】
Ｋ1Dは、第１実施形態において説明したように、第１係数マップ５５Ｄに規定され、一次遅れ処理または一次進み処理において用いられる第１係数である。つまり、この式（１２）で用いられる第１係数Ｋ1Dは、仮想温度演算部４５Ｄが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第１係数マップ５５Ｄに適用することで、得られるようになっている。
【０１５７】
Ｔ_uccWAVE(n-1)は、浄化触媒２４の事前処理後温度Ｔ_uccWAVEの前回値であって、詳しくは後述する事前処理部４７Ｄによって得られるものである。
Ｔ_constD(n)は、浄化触媒２４の定常温度Ｔ_constDの今回値であって、定常温度演算部４４によって演算されるものである。
Ｋ3Dは、第３係数マップ５７Ｄに規定され、一次遅れ処理または一次進み処理において用いられる第３係数である。つまり、この式（１２）で用いられる第３係数Ｋ3は、仮想温度演算部４５Ｄが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第３係数マップ５７Ｄに適用することで、得られるようになっている。
【０１５８】
Ｔ_ucc(n-1)は、浄化触媒２４の推定温度Ｔ_uccの前回値であって、詳しくは後述する推定温度演算部４８Ｄによって演算されるものである。
加重平均処理後に行なわれる３回のフィルタ処理のうち、１回目のフィルタ後出力がＴ_u_t1で、その前回値がＴ_u_t1(n-1)であり、事前処理部４７Ｄによって実行されるようになっている。また、２回目のフィルタ後出力がＴ_u_t2であって、その前回値がＴ_u_t2(n-1)であり、推定温度演算部４８Ｄによって演算されるようになっている。
【０１５９】
目標温度演算部４６Ｄは、排気系２１の任意の部分である特定部の目標温度Ｔ_tgtを演算するものである。なお、第４実施形態においては、特定部が浄化触媒２４であるとしている。つまり、第４実施形態において、この目標温度演算部４６Ｄは、エンジン１２から排出される排ガスを浄化する浄化触媒２４の目標温度Ｔ_tgtを演算するようになっている。
【０１６０】
より具体的に、目標温度演算部４６Ｄは、エンジン１２の実用上の運転に支障がない範囲で、エンジン１２の排気空燃比を最大限にリーン化した場合の空燃比であるリーン側限界空燃比（限界空燃比）ＡＦ_limを周期的に演算するようになっている。
また、この目標温度演算部４６Ｄは、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部４２によって演算された充填効率ＥCとを、リーン側限界空燃比マップ５２に適用することで、このリーン側限界空燃比ＡＦ_limを得るようになっている。
【０１６１】
さらに、この目標温度演算部４６Ｄは、リーン側限界空燃比ＡＦ_limでエンジン１２を運転した場合における特定部の温度であるリーン側クリップ温度（クリップ値）Ｔ_aflimを演算するようになっている。なお、このリーン側クリップ温度Ｔ_aflimは、上記の式（３）に準じた式で得られるようになっている。
なお、変換ゲインＧ_aftDは、目標温度演算部４６Ｄが、変換ゲインマップ５３Ｄに対して、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部４２によって演算された充填効率ＥCとを適用することで得られるようになっている。
【０１６２】
また、変換オフセットＯ_aftDは、目標温度演算部４６Ｄが、変換オフセットマップ５４Ｄに対して、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部４２によって演算された充填効率ＥCとを適用することで得られるようになっている。
また、目標温度演算部４６Ｄは、仮想温度演算部４５Ｄにより演算された仮想温度Ｔ_tempがリーン側クリップ温度Ｔ_aflim以上（即ち、Ｔ_temp ≧Ｔ_aflim の関係が成立する）場合、リーン側クリップ温度Ｔ_aflimを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。
【０１６３】
また、目標温度演算部４６Ｄは、仮想温度演算部４５Ｄにより演算された仮想温度Ｔ_tempがリーン側クリップ温度Ｔ_aflim未満（即ち、Ｔ_temp ＜Ｔ_aflim の関係が成立する場合）であり、且つ、仮想温度Ｔ_tempが定常温度演算部４４により演算された浄化触媒２４の定常温度Ｔ_constD以上である（即ち、Ｔ_temp ≧ Ｔ_constDの関係が成立する場合）場合、仮想温度Ｔ_tempを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。
【０１６４】
また、目標温度演算部４６Ｄは、仮想温度演算部４５Ｄにより演算された仮想温度Ｔ_tempが定常温度Ｔ_constDよりも小さい（即ち、Ｔ_temp ＜ Ｔ_constD の関係が成立する）場合に、定常温度Ｔ_constDを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。
事前処理部４７Ｄは、目標温度演算手段４６Ｄによって演算された目標温度T_tgtに基づいた一次遅れ処理および加重平均処理を実行することで、浄化触媒２４の事前処理後温度Ｔ_uccWAVEを周期的に演算するものである。
【０１６５】
より具体的に、この事前処理部４７Ｄは、以下の式（１３）を用いて、事前処理後温度Ｔ_uccWAVEを演算するようになっている。
Ｔ_uccWAVE(n)＝（１−Ｋ1D）×Ｔ_uccWAVE(n-1)＋Ｋ1D×Ｔ_tgt(n)＋Ｋ2D×（Ｔ_tgt(n)−Ｔ_tgt(n-1)） ・・・（１３）
この式（１３）において、Ｔ_uccWAVE(n)は、浄化触媒２４の事前処理後温度Ｔ_uccfWAVEの今回値である。
【０１６６】
Ｋ1Dは、上述のように仮想温度演算部４５Ｄが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第１係数マップ５５Ｄに適用することで得られた第１係数である。
Ｔ_uccWAVE(n-1)は、浄化触媒２４の事前処理後温度Ｔ_uccWAVEの前回値である。
Ｔ_tgt(n)は、浄化触媒２４の目標温度Ｔ_tgtの今回値であって、目標温度演算部４６Ｄによって演算されるものである。
【０１６７】
Ｋ2Dは、上述のように、仮想温度演算部４５Ｄが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第２係数マップ５６Ｄに適用することで得られた第２係数である。
Ｔ_tgt(n-1)は、目標温度演算部４６Ｄによって演算された浄化触媒２４の目標温度Ｔ_tgtの前回値である。
【０１６８】
推定温度演算部４８Ｄは、事前処理部４７Ｄによって設定された事前処理後温度Ｔ_uccWAVEに対しさらなる一次遅れ処理を施すことで、浄化触媒２４の推定温度Ｔ_uccを得るものである。
より具体的に、この推定温度演算部４８Ｄは、以下の式（１４）を用いて事前処理後温度Ｔ_uccWAVEを演算するようになっている。
【０１６９】
Ｔ_ucc(n)＝（１−Ｋ3D）×（Ｔ_ucc(n-1)＋Ｋ3D×Ｔ_u_t2(n-1)＋Ｋ3D2×Ｔ_u_t1(n-1)）＋Ｋ3D3×Ｔ_uccWAVE(n) ・・・（１４）
この式（１４）において、Ｔ_ucc(n)は、浄化触媒２４の推定温度Ｔ_uccの今回値である。
Ｋ3Dは、上述のように、仮想温度演算部４５Ｄが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第３係数マップ５７Ｄに適用することで得られた第３係数である。
【０１７０】
Ｔ_ucc(n-1)は、浄化触媒２４の推定温度Ｔ_uccの前回値であって、推定温度演算部４８Ｄによって得られたものである。
なお、Ｔ_u_t1(n-1)およびＴ_u_t2(n-1)については、式（１２）の説明において上述したとおりであるので、ここでの説明は省略する。
Ｔ_uccWAVE(n)は、浄化触媒２４の事前処理後温度Ｔ_uccWAVEの今回値であって、事前処理部４７Ｄによって得られるものである。
【０１７１】
エンジン制御部４９Ｄは、排気空燃比ＡＦEXを調整するべく、目標温度演算部４６Ｄによって得られた浄化触媒（特定部）２４の推定温度Ｔ_uccに基づいて、エンジン１２を制御するものである。
より具体的に、このエンジン制御部４９Ｄは、以下の式（１５）により、目標とする排気空燃比（目標空燃比）ＡＦ_tgtを演算することで、エンジン１２における燃料噴射量を調整することが出来るようになっている。
【０１７２】
ＡＦ_tgt＝｛Ｔ_tgt(n)−Ｏ_aftD｝／Ｇ_aftD ・・・（１５）
この式（１５）において、Ｔ_tgt(n)は、目標温度演算部４６Ｄによって演算された特定部の目標温度Ｔ_tgtの今回値である。Ｏ_aftDは、目標温度演算部４６Ｄが、エンジン回転速度ＮEと充填効率ＥCとを変換オフセットマップ５４Ｄに適用することで得られた変換オフセットである。Ｇ_aftDは、目標温度演算部４６Ｄが、変換ゲインマップ５３Ｄに対して、エンジン回転速度ＮEと充填効率ＥCとを適用することで得られた変換ゲインである。
【０１７３】
本発明の第４実施形態に係るエンジン制御装置は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。なお、ここでは、主に図３５および図２１のフローチャートを中心に説明する。
図２０のフローチャートに示すように、まず、エンジン回転速度演算部４１が、クランクシャフト角度センサ３２によって検出されたクランクシャフト角度θCLに基づいて、エンジン１２の回転速度ＮEを演算する（ステップＳ９１）。また、充填効率演算部６２が、エアフローセンサ２８によって検出された吸気流量ＱINおよび／またはブースト圧センサ３１によって検出されたブースト圧ＰTBとに基づいて、エンジン１２の負荷を示すパラメータである充填効率ＥCを演算する（ステップＳ９１）。
【０１７４】
その後、排ガス流量演算部４３が、上記の式（１）を用いて、排ガス流量ＱEXを演算する（ステップＳ９２）。
そして、仮想温度演算部４５Ｄが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを、第１係数マップ５５Ｄに適用することで第１係数Ｋ1Dを演算する（ステップＳ９３）。また、仮想温度演算部４５Ｄが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを、第２係数マップ５６Ｄに適用することで第２係数Ｋ2Dを演算する（ステップＳ９４）。
【０１７５】
さらに、仮想温度演算部４５Ｄが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを、第３係数マップ５７Ｄに適用することで第３係数Ｋ3Dを演算する（ステップＳ９５）。
その後、定常温度演算部４４が、ステップＳ９１において演算されたエンジン回転速度ＮEと充填効率ＥCとを、定常温度マップ５１Ｄに適用することで、浄化触媒２４における定常温度Ｔ_constDを得る（ステップＳ９６）。
【０１７６】
そして、仮想温度演算部４５Ｄが、上記の式（１２）として示す一次遅れ処理および加重平均化処理とさらなる一次遅れ処理の逆処理を、温度演算逆モデルＭＲDを用いて実行することで、仮想温度Ｔ_tempを演算する（ステップＳ９７）。
その後、目標温度演算部４６Ｄが、ステップＳ９１において演算されたエンジン回転速度ＮEおよび充填効率ＥCを、リーン側限界空燃比マップ５２に適用することで、リーン側限界空燃比ＡＦ_limを得る（ステップＳ９８）。
【０１７７】
そして、目標温度演算部４６Ｄが、変換ゲインマップ５３Ｄに対して、ステップＳ９１において演算されたエンジン回転速度ＮEおよび充填効率ＥCを適用することで、変換ゲインＧ_aftDを得る（ステップＳ９９）。
さらに、この目標温度演算部４６Ｄが、変換オフセットマップ５４Ｄに対して、ステップＳ９１において演算されたエンジン回転速度ＮEおよび充填効率ＥCを適用することで、変換オフセットＯ_aftDを得る（ステップＳ１００）。
【０１７８】
その後、この目標温度演算部４６Ｄは、上記の式（３）に準じた式でリーン側クリップ温度Ｔ_aflimを演算する（ステップＳ１０１）。
そして、図２１のステップＳ１０２において、ステップＳ９７で演算された仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が、ステップＳ１０１において演算されたリーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)未満であるか否かを、目標温度演算部４６Ｄが判定する（ステップＳ１０２）。
【０１７９】
ここで、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)がリーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)以上である場合（ステップＳ１０２のＮｏルート）、目標温度演算部４６Ｄは、リーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)を、目標温度Ｔ_tgtの今回値Ｔ_tgt(n)として設定する（ステップＳ１０６）。
一方、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)がリーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)未満である場合（ステップＳ１０２のＹｅｓルート）、ステップＳ９７で演算された仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が、ステップＳ９６で演算された定常温度Ｔ_constDの今回値Ｔ_constD(n)以上であるか否かを目標温度演算部４６Ｄが判定する（ステップＳ１０３）。
【０１８０】
ここで、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が定常温度Ｔ_constD以上である場合（ステップＳ１０３のＹｅｓルート）、目標温度演算部４６Ｄは、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)を目標温度Ｔ_tgtの今回値Ｔ_tgt(n)として設定する（ステップＳ１０４）。
一方、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が定常温度Ｔ_constD未満である場合（ステップＳ１０３のＮｏルート）、目標温度演算部４６Ｄは、ステップＳ９６で演算された定常温度Ｔ_constDの今回値Ｔ_constD(n)を目標温度Ｔ_tgtの今回値Ｔ_tgt(n)として設定する（ステップＳ１０５）。
【０１８１】
その後、事前処理部４７Ｄが、上記の式（１３）を用いた事前処理を行なうことで、浄化触媒２４の事前処理後温度Ｔ_uccWAVEを演算する（ステップＳ１０７）。
そして、推定温度演算部４８Ｄは、ステップＳ１０７において設定された事前処理後温度Ｔ_uccWAVEに対しさらなる複数回の一次遅れ処理を施すことで、浄化触媒２４の推定温度Ｔ_uccを得る（ステップＳ１０８）。
【０１８２】
その後、エンジン制御部４９Ｄが、上記の式（１５）を用いて、目標空燃比ＡＦ_tgtを演算し、この目標空燃比ＡＦ_tgtに応じてエンジン１２における燃料噴射量を調整する（ステップＳ１０９）。
以上、本発明の第１〜第４実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明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出来る。その一例を以下に示す。
【０１８３】
上述の第１〜第４実施形態においては、エンジン１２がガソリンエンジンである場合を例にとって説明したが、これに限定されるものではない。エンジン１２として、アルコールとガソリンとを混合した燃料（混合燃料）を燃料とする混合燃料エンジンを用いても良いし、ディーゼルエンジンを用いても良い。
また、上述の第１〜第４実施形態においては、充填効率演算部４２が、エアフローセンサ２８によって検出された吸気流量ＱINとブースト圧センサ３１によって検出されたブースト圧ＰTBとに基づいて、エンジン１２の負荷を示すパラメータである充填効率ＥCを演算する場合について説明したが、これに限定するものではない。つまり、自然吸気タイプのエンジンにおいては、エアフローセンサによって検出された吸気流量のみに基づいて、充填効率ＥCを演算するようにしても良い。
【０１８４】
また、上述の第１〜第４実施形態においては、目標温度演算部４６Ａ〜４６Ｄのいずれもが、上述の式（３）に準じた式でリーン側クリップ温度（クリップ値）Ｔ_aflimを演算する場合について説明したが、このような場合に限定するものではない。
例えば、エンジン回転速度ＮE，充填効率ＥCおよびリーン側クリップ温度（クリップ値）Ｔ_aflimをパラメータとする３次元マップを、リーン側限界空燃比ＡＦ_lim毎に設定するようにしても良い。この場合、複数の３次元マップの中からリーン側限界空燃比ＡＦ_limに応じたものを選択し、その後、選択した３次元マップに対して、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部４２によって演算された充填効率ＥCとを適用することで、リーン側クリップ温度Ｔ_aflimを演算すればよい。
【０１８５】
また、上述の第１〜第４実施形態において、リーン側限界空燃比マップ５２は、エンジン回転速度Ｎeの大小によらず、常にストイキとなるように設定しているが、これに限定するものではなく、リーン化を強化したり、リッチ化を強化したりする設定にすることも可能である。
また、上述の第１〜第４実施形態をどのように組み合わせることも可能である。
【０１８６】
ここで、第１〜第４実施形態の全てを組み合わせた場合を例にとると、排気マニホールド２２表面，ターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａ，ターボチャージャ１１のハウジング２７表面および浄化触媒２４のいずれもが、排気系２１の特定部に該当することとなる。また、既に第１〜第４実施形態において説明したように、各特定部の目標温度Ｔ_tgtは、目標温度演算部４６Ａ〜４６Ｄによって演算される。
【０１８７】
そして、この場合、演算された目標温度Ｔ_tgtのうちの最小値に基づいて目標空燃比ＡＦ_tgtを決定する目標空燃比決定手段を設けるようにすれば良い。
そして、この目標空燃比決定手段によって決定された目標空燃比ＡＦ_tgtに基づいて、エンジン制御手段が排気空燃比を制御するようにすれば良い。
これにより、エンジンにおいて燃料が余分に噴射される事態を抑制することが可能となり、燃費の向上に寄与することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【０１８８】
本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。
また、本発明は、自動車産業や動力出力装置の製造産業などにも利用可能である。
【符号の説明】
【０１８９】
１０ 車両
１２ エンジン
２１ 排気系
４５Ａ〜４５Ｄ 仮想温度演算部（仮想温度演算手段）
４６Ａ〜４６Ｄ 目標温度演算部（目標温度演算手段）
４７Ａ〜４７Ｄ 事前処理部（事前処理手段）
４８Ａ〜４８Ｄ 推定温度演算部（推定温度演算手段）
４９Ａ〜４９Ｄ エンジン制御部（空燃比制御手段）
ＡＦEX 排気空燃比
ＥC 充填効率
ＭＲA 第１実施形態における温度演算逆モデル
ＭＲB 第２実施形態における温度演算逆モデル
ＭＲC 第３実施形態における温度演算逆モデル
ＭＲD 第４実施形態における温度演算逆モデル
ＮE エンジン回転速度
Ｔ_temp 仮想温度
Ｔ_tgt 目標温度
Ｔ_constA 第１実施形態における定常温度
Ｔ_constB 第２実施形態における定常温度
Ｔ_constC 第３実施形態における定常温度
Ｔ_constD 第４実施形態における定常温度
Ｔ_exman 第１実施形態における推定温度
Ｔ_ingas 第２実施形態における推定温度
Ｔ_tcsurf 第３実施形態における推定温度
Ｔ_ucc 第４実施形態における推定温度
Ｔ_aflim リーン側クリップ温度（クリップ値）
Ｔ_exmanWAVE 第１実施形態における事前処理後温度
Ｔ_ingasWAVE 第２実施形態における事前処理後温度
Ｔ_tcsurfWAVE 第３実施形態における事前処理後温度
Ｔ_uccWAVE 第４実施形態における事前処理後温度
ＱEX 排ガス流量
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ターボチャージャや排ガス浄化触媒といった、エンジンの排気系のある特定の部分における温度を推定するための技術が開発されている。このような技術の一例を示す文献としては、以下の特許文献１が挙げられる。
もっとも、温度センサを用いるようにすれば、直接的な温度検出が可能だが、コストの増大を招いてしまい、また、温度センサを取り付けるための手間や時間もかかってしまう。また、排気系には温度センサを設けるスペースが不足している場合もある。
【０００３】
したがって、現実的には排気系の温度を推定するという手法が好ましい。
例えば、ターボチャージャの温度を正確に推定出来るとすれば、ターボチャージャ並びにターボチャージャよりも下流側の排気系部品が、過剰な熱により劣化したり損傷したりする事態を避けることが可能になる。
また、排ガス浄化触媒の温度を正確に推定出来るとすれば、排ガス浄化触媒の劣化や損傷を防ぐだけでなく、排ガス浄化触媒の浄化機能が好ましい状態になるように排ガス温度を制御することが可能となり、この結果、排ガス性能の向上に寄与することも出来る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許２５９１２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような排気系の温度推定を行なうには出来るだけ簡素な手法によることが望ましい。その理由の一つとしては、コストの増大がある。つまり、過度に複雑な手法による温度推定では、当該演算を行なうプログラムのデータを記憶するメモリ（例えば、ＲＯＭ(Read Only Memory)）の記憶容量を比較的多く占有することとなってしまう。しかしながら、メモリの価格は、一般的に、その容量が増大するに連れて高くなる傾向があり、このため、演算を簡略化し、演算プログラムのデータ量を小さくすることが好ましいのである。
【０００６】
一方で、簡素な手法により排気系の温度推定を行なったとしても、その推定結果の精度が低くなってしまっては、やはり、フィードバック制御自体の精度が低くなるという事態を生じさせてしまう。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、エンジンの運転安定性や耐久性を確保しながら、燃費の向上を図ることが出来る、エンジン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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明のエンジン制御装置は、車両に搭載されるエンジンの運転状態が入力され、前記車両の排気系の特定部の温度が出力される温度演算モデルに基づいて、前記エンジンの排気空燃比を制御するエンジン制御装置であって、前記温度演算モデルで用いられる仮想温度を前記温度演算モデルの逆モデルである温度演算逆モデルにより演算する仮想温度演算手段と、前記排気系の前記特定部の定常温度を演算する定常温度演算手段と、前記仮想温度演算手段で演算された前記仮想温度と前記定常温度演算手段で演算された前記定常温度に応じて前記排気系の前記特定部の目標温度を演算する目標温度演算手段と、前記目標温度演算手段で演算された目標温度に基づいて前記エンジンの排気空燃比を制御する空燃比制御手段とを備えることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明のエンジン制御装置は、前記温度演算逆モデルは、前記仮想温度を一次遅れ処理することで前記特定部の温度を出力する前記温度演算モデルの逆モデルであることを特徴としている。
また、本発明のエンジン制御装置は、前記目標温度演算手段は、前記仮想温度演算手段によって演算された前記仮想温度が所定のクリップ値以上である場合に、前記クリップ値を前記目標温度として設定することを特徴としている。
【０００９】
また、本発明のエンジン制御装置は、前記目標温度演算手段は、前記仮想温度演算手段によって演算された前記仮想温度が所定のクリップ値未満である場合に、前記仮想温度を前記目標温度として設定するを特徴としている。
また、本発明のエンジン制御装置は、前記目標温度演算手段は、前記仮想温度演算手段によって演算された前記仮想温度が前記定常温度演算手段によって演算された前記定常温度がよりも小さい場合に、前記定常温度を前記目標温度として設定することを特徴としている。
【００１０】
また、本発明のエンジン制御装置は、前記目標温度演算手段によって演算された前記目標温度に基づいた一次遅れ処理および加重平均処理を実行することで事前処理後温度を演算し、前記事前処理後温度を前記特定部の温度の推定値である推定温度とみなす推定温度演算手段とをさらに備え、前記空燃比制御手段は、前記推定温度演算手段によって演算された前記推定温度に応じて前記排気空燃比を制御することを特徴としている。
【００１１】
また、本発明のエンジン制御装置は、前記目標温度演算手段によって演算された前記目標温度に基づいた一次遅れ処理および加重平均処理を実行することで事前処理後温度を演算する事前処理手段と、前記事前処理手段によって演算された前記事前処理後温度に基づいたさらなる一次遅れ処理を実行することで、前記特定部の温度の推定値である推定温度を演算する推定温度演算手段とをさらに備え、前記空燃比制御手段は、前記推定温度演算手段によって演算された前記推定温度に応じて前記排気空燃比を制御することを特徴としている。
【００１２】
また、本発明のエンジン制御装置は、前記推定温度演算手段は、前記事前処理後温度に基づいたさらなる一次遅れ処理を複数回実行することを特徴としている。
また、本発明のエンジン制御装置は、前記目標温度演算手段によって演算された前記目標温度に基づいた一次遅れ処理を実行することで、前記特定部の温度の推定値である推定温度を演算する推定温度演算手段をさらに備え、前記空燃比制御手段は、前記推定温度演算手段によって演算された前記推定温度に応じて前記排気空燃比を制御することを特徴としている。
【００１３】
また、本発明のエンジン制御装置は、前記車両の前記排気系には、複数の前記特定部が設けられ、前記目標温度演算手段は、複数の前記特定部ごとに前記目標温度を演算し、前記目標温度演算手段により演算された複数の前記目標温度のうちの最小値に基づいて目標空燃比を決定する目標空燃比決定手段をさらに備え、前記空燃比制御手段は、前記目標空燃比決定手段によって決定された前記目標空燃比に基づいて前記排気空燃比を制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のエンジン制御装置によれば、比較的簡素な手法を用いながらも高い精度で排気系の推定温度を演算し、この推定温度に応じた排気空燃比を設定することで、エンジンの運転安定性や耐久性を確保しながら、燃費の向上を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエンジン制御装置の全体構成を示す、模式的なブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るエンジン制御装置において用いられる、定常温度マップを示す模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るエンジン制御装置において用いられる、変換ゲインマップを示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るエンジン制御装置において用いられる、変換オフセットマップを示す模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るエンジン制御装置において用いられる、第１係数マップを示す模式図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係るエンジン制御装置の動作を示す、模式的なフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態に係るエンジン制御装置の動作を示す、模式的なフローチャートである。
【図８】本発明の第１実施形態に係るエンジン制御装置の動作を示す、模式的なタイムチャートであって、エンジンの負荷や回転速度が増大する場合を示す。
【図９】本発明の第１実施形態に係るエンジン制御装置の動作を示す、模式的なタイムチャートであって、エンジンの負荷や回転速度が減少する場合を示す。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るエンジン制御装置の全体構成を示す、模式的なブロック図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るエンジン制御装置において用いられる、第２係数マップを示す模式図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係るエンジン制御装置の動作を示す、模式的なフローチャートである。
【図１３】本発明の第２実施形態に係るエンジン制御装置の動作を示す、模式的なフローチャートである。
【図１４】本発明の第３実施形態に係るエンジン制御装置の全体構成を示す、模式的なブロック図である。
【図１５】本発明の第３実施形態に係るエンジン制御装置において用いられる、第３係数マップを示す模式図である。
【図１６】本発明の第３実施形態に係るエンジン制御装置の動作を示す、模式的なフローチャートである。
【図１７】本発明の第３実施形態に係るエンジン制御装置の動作を示す、模式的なフローチャートである。
【図１８】本発明の第３実施形態に係るエンジン制御装置の動作を示す、模式的なタイムチャートであって、エンジンの負荷や回転速度が増大する場合を示す。
【図１９】本発明の第４実施形態に係るエンジン制御装置の全体構成を示す、模式的なブロック図である。
【図２０】本発明の第４実施形態に係るエンジン制御装置の動作を示す、模式的なフローチャートである。
【図２１】本発明の第４実施形態に係るエンジン制御装置の動作を示す、模式的なフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１〜図８を用いて、本発明の第１実施形態について説明する。
このエンジン１２の吸気系１３には、エアフィルタ１４，ターボチャージャ１１のコンプレッサ１５，インタークーラ１６，スロットルバルブ１７および吸気マニホールド１８が設けられている。
また、このエンジン１２の排気系２１には、排気マニホールド２２，ターボチャージャ１１の排気タービン２３および浄化装置２４が設けられている。
【００１７】
エアフィルタ１４は、エンジン１２に導入される外気をろ過するものであって、吸気系１３の外気導入口２５の近傍に、着脱可能に設けられている。
ターボチャージャ１１のコンプレッサ１５は、エアフィルタ１４の下流側に設けられ、回転軸２６を介して排気タービン２３と接続され、この排気タービン２３とともに回転軸２６を中心に回転するようになっている。つまり、エンジン１２から排出された排ガスの流れを受けて回転する排気タービン２３とともにこのコンプレッサ１５は回転し、これにより、エンジン１２の吸気圧を高めることが出来るようになっている。
【００１８】
また、排気マニホールド２２の出口とターボチャージャ１１の入口（排ガス導入口）３３ａとは排気管３６ａにより接続されている。また、ターボチャージャ１１の出口（排ガス排出口）３３ｂと浄化装置３４とは排気管３６ｂにより接続されている。
そして、これらの排気管３６ａ，３６ｂの間はバイパス通路３４により接続されている。また、このバイパス通路３４にはウェストゲートバルブ３５が設けられている。このウェストゲートバルブ３５は、いずれも図示しない弁体と、この弁体を駆動するアクチュエータとを有しており、上流側の排気管３６ａからバイパス通路３４内に流入し、その後、下流側の排気管３６ｂへ流出する排ガス量を制御するものである。つまり、このウェストゲートバルブ３５の開度を増大させることで、バイパス通路３４中を流通する排ガス量を増大させ、ターボチャージャ１１の過給圧を低減することが出来るようになっている。なお、ウェストゲートバルブ３５の開度は、ＥＣＵ４０からの指令を受けたアクチュエータにより変更されるようになっているが、この点についてはＥＣＵ４０の説明の際に併せて説明する。
【００１９】
インタークーラ１６は、コンプレッサ１５の下流側に設けられた放熱器であって、コンプレッサ１５によって加圧された吸気の熱を大気に放出することで、吸気密度を向上させることが出来るようになっている。
スロットルバルブ１７は、インタークーラ１６の下流側に設けられたバタフライバルブであって、吸気マニホールド１８に供給される吸気の量を調整することが出来るようになっている。
【００２０】
吸気マニホールド１８は、スロットルバルブ１７の下流側に設けられた吸気管であって、スロットルバルブ１７を通過した吸気をエンジン１２の各シリンダ（図示略）の各吸気ポート（図示略）へ導くことが出来るようになっている。
排気マニホールド２２は、エンジン１２の各シリンダの各排気ポート（図示略）に接続された排気管であって、各排気ポートから排出された排ガスをターボチャージャ１１の排気タービン２３へ導くことが出来るようになっている。
【００２１】
ターボチャージャ１１の排気タービン２３は、排気マニホールド２２の下流側に設けられ、排気マニホールド２２から排出された排ガスによって回転するものである。なお、この排気タービン２３および上記のコンプレッサ１５はターボチャージャ１１のハウジング２７内に収容されている。
浄化装置２４は、ターボチャージャ１１の排気タービン２３の下流側に設けられ、排ガス中に含まれる、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）といった有害な物質を、窒素（Ｎ２），二酸化炭素（ＣＯ２）および水（Ｈ２Ｏ）といった無害な物質に化学変化させることで排ガスを浄化する、いわゆる三元触媒である。
【００２２】
また、吸気系１３において、エアフィルタ１４の下流側で且つコンプレッサ１５の上流側にはエアフローセンサ２８が設けられている。このエアフローセンサ２８は、エアフィルタ１４を通過した外気の量を吸気流量ＱINとして検出するものである。また、このエアフローセンサ２８は、後述するＥＣＵ(Electronic Control Unit)１１０と接続されており、検出結果ＱINがＥＣＵ４０に入力されるようになっている。
【００２３】
また、スロットルバルブ１７近傍には、このスロットルバルブ１７の開度θTHを検出するスロットルバルブ開度センサ２９が設けられている。このスロットルバルブ開度センサ２９は、ＥＣＵ４０と接続されており、検出結果θTHをこのＥＣＵ４０に対して出力するようになっている。
また、吸気マニホールド１８には、ブースト圧センサ３１が設けられている。このブースト圧センサ３１は、コンプレッサ１５によって加圧された吸気圧、即ちブースト圧ＰTBを検出するものであって、検出結果ＰTBはＥＣＵ４０に対して出力されるようになっている。
【００２４】
また、エンジン１２には、クランクシャフト（図示略）の角度θCLを検出するクランクシャフト角度センサ３２が設けられている。このクランクシャフト角度センサ３２は、ＥＣＵ４０に接続されており、検出結果θCLをこのＥＣＵ４０に対して出力するようになっている。
また、この車両１０には、吸気温度を検出する吸気温度センサ（図示略）が設けられている。また、この吸気温度センサも、ＥＣＵ４０に接続されており、検出結果をこのＥＣＵ４０に対して出力するようになっている。
【００２５】
そして、ＥＣＵ４０は、いずれも図示しないメモリ，インターフェースおよびＣＰＵ(Central Processing Unit)を有する電子制御ユニットである。
また、ＥＣＵ４０のメモリには、いずれもソフトウェアとして、エンジン回転速度演算部４１，充填効率演算部（エンジン負荷演算手段）４２，排ガス流量演算部４３，定常温度演算部（定常温度演算手段）４４Ａ，仮想温度演算部（仮想温度演算手段）４５Ａ，目標温度演算部（目標温度演算手段）４６Ａ，推定温度演算部（推定温度演算手段）４８Ａおよびエンジン制御部（空燃比制御手段）４９Ａが記録されている。
【００２６】
さらに、このＥＣＵ４０のメモリには、定常温度マップ５１Ａ，リーン側限界空燃比マップ５２，変換ゲインマップ５３Ａ，変換オフセットマップ５４Ａおよび第１係数マップ５５Ａも記録されている。
これらのうち、エンジン回転速度演算部４１は、クランクシャフト角度センサ３２によって検出されたクランクシャフト角度θCLに基づいて、エンジンの回転速度ＮEを演算するものである。
【００２７】
充填効率演算部４２は、エアフローセンサ２８によって検出された吸気流量ＱINと、ブースト圧センサ３１によって検出されたブースト圧ＰTBとに基づいて、エンジン１２の負荷を示すパラメータである充填効率ＥCを演算するものである。
排ガス流量演算部４３は、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン１２の回転速度ＮEと、エアフローセンサ２８によって検出された吸気流量ＱINとに基づいて、エンジン１２の排ガス流量ＱEXを演算するものである。
【００２８】
具体的に、この排ガス流量演算部４３は、以下の式（１）を用いて、排ガス流量ＱEXを演算するようになっている。
ＱEX＝ＶCYL × ＥV × ＮE ／ （２×６０） ・・・（１）
この式（１）において、ＶCYLはエンジン１２の各シリンダ（図示略）の行程容積（いわゆる排気量），ＥVは各シリンダの体積効率，ＮEはエンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン１２の回転速度である。また、「２」はエンジン１２が４ストローク方式のエンジンであって、クランクシャフトが２回転する毎に排気行程が行なわれることに基づいた定数である。また、「６０」は、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン１２の回転速度ＮEの単位時間が分であった場合に、秒へ変換するための定数である。
【００２９】
なお、各シリンダの行程容積ＶCYLは、ＥＣＵ１１０のメモリに記録されている。また、各シリンダの体積効率ＥVは、充填効率演算部４２によって演算された体積効率ＥCに対して、吸気温度センサ（図示略）によって検出された吸気温度と、エンジン１２が始動する前にブースト圧センサ３１によって検出された大気圧とに基づく補正を行なうことで、充填効率演算部４２が演算するようになっている。
【００３０】
定常温度演算部４４Ａは、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部４２によって演算された充填効率ＥCとに基づいて、排気系２１の任意の部分（特定部）の温度の定常値である定常温度Ｔ_constAを周期的に演算するものである。なお、第１実施形態においては、排気マニホールド２２の表面を特定部とした場合について説明する。
【００３１】
より具体的に、この定常温度演算部４４Ａは、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部４２によって演算された充填効率ＥCとを、図２に示す定常温度マップ５１Ａに適用することで、定常温度Ｔ_constAを得るようになっている。なお、図２に示す符号Ｔ_constA1，Ｔ_constA2，Ｔ_constA3およびＴ_constA4は、いずれも定常温度Ｔ_constAの具体的な温度を例示するものである。
【００３２】
つまり、この定常温度マップ５１Ａには、エンジン回転速度ＮEが増大するに連れて増大し、且つ、充填効率ＥCが増大するに連れて増大する定常温度Ｔ_constAが規定されている。
仮想温度演算部４５Ａは、排気マニホールド２２の表面（特定部）の暫定的な目標温度である仮想温度Ｔ_tempを周期的に演算するものである。
【００３３】
この仮想温度演算部４５Ａには、温度演算逆モデルＭＲAがシュミレーションプログラムとして組み込まれている。そして、この仮想温度演算部４５Ａは、この温度演算逆モデルＭＲAを用いた処理を行なうことで、排気系２１の特定部の暫定的な目標温度である仮想温度Ｔ_tempを周期的に演算するようになっている。
この温度演算逆モデルＭＲAは、温度演算モデル（図示略）の逆モデルである。
【００３４】
また、この温度演算モデルは、エンジン１２の運転状態を示すパラメータ（例えば、排気空燃比ＡＦEX，エンジン回転速度ＮE、充填効率Ｅcおよび排ガス流量ＱEX）に応じて変化する、排気系２１の特定部（第１実施形態では排気マニホールド２２の表面）の定常温度Ｔ_constAが入力されるようになっている。そして、この温度演算モデルは、入力された定常温度Ｔ_constAに基づいた演算処理を行なうことで、排気系２１の特定部の現在の温度を出力するようになっている。なお、この温度演算モデルによる演算処理は、具体的には、一次遅れ処理である。
【００３５】
したがって、この温度演算モデルの逆モデルとして設けられた温度演算逆モデルＭＲAは、定常温度Ｔ_constAが入力されると、この定常温度Ｔ_constAに基づいた演算処理を行なうことで、今回、特定部を定常温度T_constAとする場合の入力（仮想温度Ｔ_temp）を出力するようになっている。なお、この温度演算逆モデルＭＲAによる演算処理は、上記の一次遅れ処理の逆処理であって、一次進み処理とも呼ばれる処理である。
【００３６】
換言すれば、この温度演算逆モデルＭＲAによって、定常温度Ｔ_constAを得るために、仮想温度Ｔ_tempをどの程度の値に設定すべきか、演算することが出来るようになっている。
そして、この温度演算逆モデルＭＲAによる演算処理（即ち、一次進み処理）は、以下の式（２）を用いて周期的に実行されるようになっている。
【００３７】
Ｔ_temp(n)＝｛Ｔ_constA(n)−（１−Ｋ1A）×Ｔ_est(n-1)｝／Ｋ1A ・・・（２）
この式（２）において、Ｔ_temp (n)は仮想温度Ｔ_tempの今回値であり、Ｔ_constA(n)は定常温度演算部４４Ａによって演算された定常温度Ｔ_constAの今回値である。また、Ｋ1Aは第１係数であり、Ｔ_est(n-1)は推定温度Ｔ_estの前回値である。
これらのうち、第１係数Ｋ1Aは、図５に示す第１係数マップ５５Ａに規定され、一次遅れ処理または一次進み処理において用いられる係数である。つまり、この式（２）で用いられる第１係数Ｋ1Aは、仮想温度演算部４５Ａが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第１係数マップ５５Ａに適用することで、得られるようになっている。
【００３８】
また、推定温度（推定温度）Ｔ_exmanは、詳しくは後述するが、推定温度演算部４９によって演算された、車両１０の排気系２１の特定部（第１実施形態では排気マニホールド２２の表面）における温度の推定値である。
目標温度演算部４６Ａは、排気系２１の任意の部分である特定部の目標温度Ｔ_tgtを演算するものである。上述のように、第１実施形態においては、特定部が排気マニホールド２２の表面であるとしている。つまり、第１実施形態において、この目標温度演算部４６Ａは、排気マニホールド２２の表面の目標温度Ｔ_tgtを演算するようになっている。
【００３９】
より具体的に、目標温度演算部４６Ａは、エンジン１２の実用上の運転に支障がない範囲で、エンジン１２の排気空燃比を最大限にリーン化した場合の空燃比であるリーン側限界空燃比（限界空燃比）ＡＦ_limを周期的に演算するようになっている。なお、ここで、“エンジン１２の運転上支障がない範囲”とは、例えば、エンジン１２の出力トルクが極端に変動することがない範囲，エンジン１２から排出される排ガスの成分が極端に増加することがない範囲，エンジン１２が失火しない範囲等が挙げられる。
【００４０】
また、この目標温度演算部４６Ａは、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部４２によって演算された充填効率ＥCとを、リーン側限界空燃比マップ５２に適用することで、このリーン側限界空燃比ＡＦ_limを得るようになっている。
さらに、この目標温度演算部４６Ａは、リーン側限界空燃比ＡＦ_limでエンジン１２を運転した場合における特定部の温度であるリーン側クリップ温度（クリップ値）Ｔ_aflimを演算するようになっている。なお、このリーン側クリップ温度Ｔ_aflimは、以下の式（３）を用いて得られるようになっている。
【００４１】
Ｔ_aflim(n)＝Ｇ_aftA×ＡＦ_lim＋Ｏ_aftA ・・・（３）
この式（３）において、Ｔ_aflim(n)はリーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値である。Ｇ_aftAは変換ゲインである。また、上述のとおり、ＡＦ_limはリーン側限界空燃比である。Ｏ_aftAは変換オフセット値である。
これらのうち、変換ゲインＧ_aftAは、目標温度演算部４６Ａが、図３に示す変換ゲインマップ５３Ａに対して、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部４２によって演算された充填効率ＥCとを適用することで得られるようになっている。
【００４２】
また、変換オフセットＯ_aftAは、目標温度演算部４６Ａが、図４に示す変換オフセットマップ５４Ａに対して、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部４２によって演算された充填効率ＥCとを適用することで得られるようになっている。
また、目標温度演算部４６Ａは、仮想温度演算部４５Ａにより演算された仮想温度Ｔ_tempがリーン側クリップ温度Ｔ_aflim以上（即ち、Ｔ_temp ≧Ｔ_aflim の関係が成立する）場合、リーン側クリップ温度Ｔ_aflimを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。
【００４３】
また、目標温度演算部４６Ａは、仮想温度演算部４５Ａにより演算された仮想温度Ｔ_tempがリーン側クリップ温度Ｔ_aflim未満（即ち、Ｔ_temp ＜Ｔ_aflim の関係が成立する場合）であり、且つ、仮想温度Ｔ_tempが定常温度演算部４４Ａにより演算された排気マニホールド２２表面の定常温度Ｔ_constA以上である（即ち、Ｔ_temp ≧ Ｔ_constA の関係が成立する場合）場合、仮想温度Ｔ_tempを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。
【００４４】
また、目標温度演算部４６Ａは、仮想温度演算部４５Ａにより演算された仮想温度Ｔ_tempが定常温度Ｔ_constAよりも小さい（即ち、Ｔ_temp ＜ Ｔ_constA の関係が成立する）場合に、定常温度Ｔ_constAを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。
推定温度演算部４８Ａは、目標温度演算部４６Ａによって設定された目標温度Ｔ_tgtを用いた一次遅れ処理を行なうことで、排気マニホールド２２の表面（特定部）の推定温度Ｔ_exmanを演算するようになっている。ここで、一次遅れ処理とは、以下の式（４）として示す処理であって、フィルタ処理とも呼ばれる処理である。
【００４５】
Ｔ_exman(n)＝（１−Ｋ1A）×Ｔ_exman(n-1)＋Ｋ1A×Ｔ_tgt(n) ・・・（４）
この式（４）において、Ｔ_exman(n)は推定温度Ｔ_exmanの今回値である。Ｋ1Aは一次遅れ処理に用いられる第１係数であって、図５に示す第１係数マップ５５Ａに規定されている。つまり、第１係数Ｋ1Aは、上述のように、仮想温度演算部４５Ａが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第１係数マップ５５Ａに適用することで得られたものである。Ｔ_exman(n-1)は排気マニホールド２２表面の推定温度Ｔ_exmanの前回値である。Ｔ_tgt(n)は目標温度演算部４６Ａにより演算された排気マニホールド２２表面の目標温度Ｔ_tgtの今回値である。
【００４６】
エンジン制御部４９Ａは、排気空燃比ＡＦEXを調整するべく、推定温度演算部４８Ａによって得られた排気マニホールド２２の表面（特定部）の推定温度Ｔ_exmanに基づいて、エンジン１２を制御するものである。
より具体的に、このエンジン制御部４９Ａは、以下の式（５）により、目標とする排気空燃比（目標空燃比）ＡＦ_tgtを演算することで、エンジン１２における燃料噴射量を調整することが出来るようになっている。
【００４７】
ＡＦ_tgt＝｛Ｔ_tgt(n)−Ｏ_aftA｝／Ｇ_aftA ・・・（５）
この式（５）において、Ｔ_tgt(n)は、目標温度演算部４６Ａによって演算された特定部の目標温度Ｔ_tgtの今回値である。Ｏ_aftAは、目標温度演算部４６Ａが、エンジン回転速度ＮEと充填効率ＥCとを図４に示す変換オフセットマップ５４Ａに適用することで得られた変換オフセットである。Ｇ_aftAは、目標温度演算部４６Ａが、図３に示す変換ゲインマップ５３Ａに対して、エンジン回転速度ＮEと充填効率ＥCとを適用することで得られた変換ゲインである。
【００４８】
本発明の第１実施形態に係るエンジン制御装置は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。なお、ここでは、主に図６および図７のフローチャートを中心に説明するが、併せて、図８および図９に示すタイムチャートについても説明する。
図６のフローチャートに示すように、まず、エンジン回転速度演算部４１が、クランクシャフト角度センサ３２によって検出されたクランクシャフト角度θCLに基づいて、エンジン１２の回転速度ＮEを演算する（ステップＳ１１）。また、充填効率演算部４２が、エアフローセンサ２８によって検出された吸気流量ＱINおよび／または、ブースト圧センサ３１によって検出されたブースト圧ＰTBに基づいて、エンジン１２の負荷を示すパラメータである充填効率ＥCを演算する（ステップＳ１１）。
【００４９】
その後、排ガス流量演算部４３が、上記の式（１）を用いて、排ガス流量ＱEXを演算する（ステップＳ１２）。
そして、仮想温度演算部４５Ａが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを、図５に示す第１係数マップ５５Ａに適用することで、第１係数Ｋ1Aを演算する（ステップＳ１３）。
【００５０】
その後、定常温度演算部４４Ａが、ステップＳ１１において演算されたエンジン回転速度ＮEと充填効率ＥCとを、定常温度マップ５１Ａ（図２参照）に適用することで、排気マニホールド２２の表面における定常温度Ｔ_constAを得る（ステップＳ１４）。
そして、仮想温度演算部４５Ａが、上記の式（２）として示す一次進み演算を、温度演算逆モデルＭＲAを用いて実行することで、仮想温度Ｔ_tempを演算する（ステップＳ１５）。
【００５１】
その後、目標温度演算部４６Ａが、ステップＳ１１において演算されたエンジン回転速度ＮEおよび充填効率ＥCを、リーン側限界空燃比マップ５２に適用することで、リーン側限界空燃比ＡＦ_limを得る（ステップＳ１６）。
そして、目標温度演算部４６Ａが、図３に示す変換ゲインマップ５３Ａに対して、ステップＳ１１において演算されたエンジン回転速度ＮEおよび充填効率ＥCを適用することで、変換ゲインＧ_aftAを得る（ステップＳ１７）。
【００５２】
さらに、この目標温度演算部４６Ａが、図４に示す変換オフセットマップ５４Ａに対して、ステップＳ１１において演算されたエンジン回転速度ＮEおよび充填効率ＥCを適用することで、変換オフセットＯ_aftAを得る（ステップＳ１８）。
その後、この目標温度演算部４６Ａは、上記の式（３）によりリーン側クリップ温度Ｔ_aflimを演算する（ステップＳ１９）。
【００５３】
そして、図７のステップＳ２０において、ステップＳ１５で演算された仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が、ステップＳ１４において演算されたリーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)未満であるか否かを、目標温度演算部４６Ａが判定する（ステップＳ２０）。
ここで、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)がリーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)以上である場合（ステップＳ２０のＮｏルート）、目標温度演算部４６Ａは、リーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)を、目標温度Ｔ_tgtの今回値Ｔ_tgt(n)として設定する（ステップＳ２４）。
【００５４】
一方、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)がリーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)未満である場合（ステップＳ２０のＹｅｓルート）、ステップＳ１５で演算された仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が、ステップＳ１４で演算された定常温度Ｔ_constAの今回値Ｔ_constA(n)以上であるか否かを目標温度演算部４６Ａが判定する（ステップＳ２１）。
【００５５】
ここで、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が定常温度Ｔ_constA以上である場合（ステップＳ２１のＹｅｓルート）、目標温度演算部４６Ａは、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)を目標温度Ｔ_tgtの今回値Ｔ_tgt(n)として設定する（ステップＳ２２）。
一方、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が定常温度Ｔ_constA未満である場合（ステップＳ２１のＮｏルート）、目標温度演算部４６Ａは、ステップＳ１４で演算された定常温度Ｔ_constAの今回値Ｔ_constA(n)を目標温度Ｔ_tgtの今回値Ｔ_tgt(n)として設定する（ステップＳ２３）。
【００５６】
その後、目標温度演算部４６Ａが、上記の式（４）として示す一次遅れ処理を行なうことで、排気マニホールド２２の表面の推定温度Ｔ_exmanを演算する（ステップＳ２５）。
そして、エンジン制御部４９Ａが、上記の式（５）を用いて、目標とする排気空燃比（目標空燃比）ＡＦ_tgtを演算し、この目標空燃比ＡＦ_tgtに応じてエンジン１２における燃料噴射量を調整する（ステップＳ２６）。
【００５７】
ここで、燃料噴射量に着目して、第１実施形態に係る本発明の作用について改めて説明する。
エンジン制御部４９Ａは、通常、排気空燃比がストイキ（理論空燃比）よりもある程度リッチになるように燃料噴射量を制御することで、未燃燃料の気化潜熱により、排ガス温度が過度に上昇する事態を抑制している。これにより、浄化触媒２４やターボチャージャ１１が過度に昇温されることで損傷したりする事態を防ぐことが出来るようになっている。
【００５８】
一方、排気空燃比をリッチ化させるということは、燃費の低下を招くこととなってしまう。
そこで、このエンジン制御部４９Ａは、推定温度演算部４８Ａにより、高い精度で得られた排気系２１の特定部（第１実施形態では排気マニホールド２２の表面）の推定温度Ｔ_exmanが実現されるように、エンジン１２の目標空燃比ＡＦ_tgtを設定することで、燃料噴射量の増大を出来るだけ抑制し、排気空燃比がリッチ化する期間を出来る限り短くすることが出来るようになっている。これにより、排ガスの過昇温を防ぎながら燃費向上を図ることが出来る。
【００５９】
ここで、図８に示すように、エンジン１２の負荷および／または回転速度が増大する場合のタイムチャートを用いて、第１実施形態に係る本発明の作用について改めて説明する。
図８におけるｔ１の時点でエンジン１２の回転速度ＮEおよび充填効率ＥCが変化し、これに起因して、排気系２１の特定部における定常温度Ｔ_constAがステップ状に変化する（図中、線Ｌ1A参照）。
【００６０】
このとき、排気系２１の特定部の温度は、ステップ状の定常温度Ｔ_constAを一次遅れ処理することで、比較的簡易に求めることが出来る（図中、線Ｌ2A参照）。
ここで、線Ｌ2Aは、線Ｌ1Aに対して、時間の経過とともに収束してゆくが、少なくとも時点ｔ１〜時点ｔ３の間、線Ｌ2Aは、Ｌ1Aを下回っている。換言すれば、線Ｌ2Aが線Ｌ1Aに一致するまでは、エンジン１２の排気空燃比を薄くする（即ち、燃料噴射量を減じる）ことで、エンジン１２の運転に実質的な悪影響を与えることなく、燃費の向上を図ることが出来るのである。
【００６１】
つまり、排気系２１の特定部の温度（図中、線Ｌ2A）を、定常温度Ｔ_constA（図中、線Ｌ1A）に一致するようステップ状に変化させることが理想的であり、時点ｔ１において、エンジン１２の排気空燃比を大幅に且つ瞬間的にリーン化させ、排ガス温度を急変させることが出来るとすれば、排気系２１の特定部の温度（図中、線Ｌ2A）を、ステップ状の定常温度Ｔ_constA（図中、線Ｌ1A）に一致させることが出来るのである。
【００６２】
そこで、第１実施形態に係る本発明では、仮想温度演算部４５Ａが、温度演算逆モデルＭＲAを用いて、定常温度Ｔ_constA（図中、線Ｌ1A）に対して一次進み演算処理を行なうことで、特定部の暫定的な目標温度である仮想温度Ｔ_tempを演算するようになっている。つまり、この仮想温度Ｔ_tempは、排ガスを何度まで昇温するべきかという暫定的な目標を示すものである。
【００６３】
そして、上述のように、未燃燃料の気化潜熱に着目し、排ガス温度を増大させる場合には、排気空燃比を薄くする（即ち、燃料噴射量を減じる）ようにすれば良く、逆に、排ガス温度を低下させたい場合には排気空燃比を濃くする（即ち、燃料噴射量を増やす）ようにすれば良い。
しかしながら、仮想温度演算部４５Ａによって演算された仮想温度Ｔ_tempが過度に高い（例えば、８０００℃程度）場合、そのような仮想温度Ｔ_tempに対応した排気空燃比を設定することは事実上不可能である。つまり、排気空燃比をリーン化するにしても、おのずとその限界がある。また、仮に、排気空燃比を過度に変化させた場合には、エンジン１２の出力トルクの変動，排ガス性能の低下，エンジン１２の失火といった現象を生じさせることとなり、エンジン１２の運転に悪影響を与えてしまうからである。
【００６４】
したがって、第１実施形態に係る本発明においては、目標温度演算部４６Ａによってリーン側クリップ温度Ｔ_aflimを推定するようになっている。
そして、仮想温度Ｔ_tempがこのリーン側クリップ温度Ｔ_aflim以上になった場合、即ち、排気系２１の特定部の温度を仮想温度Ｔ_tempに一致させるべく排気空燃比を大幅にリーン化したのではエンジン１２の運転に悪影響を与えてしまう場合（図７のステップＳ２０のＮｏルート）、目標温度演算部４６Ａは、仮想温度Ｔ_tempをそのまま目標温度Ｔ_tgtとするのではなく、仮想温度Ｔ_tempをリーン側クリップ温度Ｔ_aflimでクリップし、このリーン側クリップ温度Ｔ_aflimを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっているのである。なお、仮想温度Ｔ_tempをリーン側クリップ温度Ｔ_aflimでクリップすることで得られた目標温度Ｔ_tgtを図８中、線Ｌ3Aで示す。
【００６５】
そして、仮想温度Ｔ_tempをリーン側クリップ温度Ｔ_aflimでクリップすることで得られた目標温度Ｔ_tgtに対応する排気空燃比ＡＦEXとなるようにエンジン１２を運転している場合、排気マニホールド２２表面（排気系２１の特定部）の推定温度Ｔ_exmanは、ステップ状の目標温度Ｔ_tgt（図中線Ｌ3A）を一次遅れ処理することで比較的簡易に求めることが出来る（線Ｌ4A参照）。
【００６６】
なお、エンジン１２の負荷や回転速度が減少する場合のタイムチャートは図９に示すとおりである。この図９において、線Ｌ6Aは排気マニホールド２２表面における定常温度Ｔ_constAを示し、線Ｌ7Aは排気マニホールド２２表面の定常温度Ｔ_constA（線Ｌ6A）を一次遅れ処理したものを示している。また、線Ｌ8Aは定常温度Ｔ_constA（線Ｌ6A）対して一次進み演算処理を行なうことで得られた仮想温度Ｔ_tempを示し、線Ｌ9Aは仮想温度Ｔ_temp（線Ｌ8A）対して一次遅れ演算処理を行なうことで得られた排気マニホールド２２表面の推定温度Ｔ_exmanを示している。そして、線Ｌ10Aは、推定温度Ｔ_exmanに基づいて得られた排気空燃比ＡＦEXとなるようにエンジン１２を制御した場合における排気マニホールド２２表面の実温度を示している。なお、線Ｌ8Aに対して一次遅れ処理を施すと線Ｌ6Aになる。
【００６７】
また、排気マニホールド２２表面の温度が許容温度範囲内であれば、エンジン１２において余分な燃料を噴射する必要はない。この点を触媒２４の観点から捉えれば、この触媒２４を活性化させた状態の温度に保つ必要性があることから、エンジン１２の負荷や回転速度が減少する場合には、特別な制御は行なわないことを原則としている。なお、この原則は、目標温度Ｔ_tgtを常に定常温度Ｔ_constAとして設定するものと仮定すれば、エンジン１２の負荷や回転速度が増大する場合であっても適用可能である。
【００６８】
このように、本発明の第１実施形態に係るエンジン制御装置によれば、目標温度演算部４６Ａが、仮想温度演算部４５Ａによって演算された仮想温度Ｔ_tempを用いて、排気マニホールド２２の表面（特定部）の推定温度Ｔ_exmanを演算するようになっている。そして、エンジン制御部４９Ａが、この推定温度Ｔ_exmanに応じてエンジン１２の目標とする排気空燃比ＡＦ_tgtを設定し、排気空燃比ＡＦEXが目標空燃比ＡＦ_tgtと一致するようにエンジン１２の燃料噴射量を制御するようになっている。
【００６９】
したがって、比較的簡素な手法を用いながらも高い精度で排気マニホールド２２の表面（特定部）における推定温度Ｔ_exmanを演算し、この推定温度Ｔ_exmanに応じてエンジン１２の運転安定性を確保しながら、燃費の向上を図ることが出来る。
また、エンジン１２の運転上支障がない範囲、即ち、エンジン１２の出力トルクや、エンジン１２から排出される排ガスの性能、または、エンジン１２の失火といった、エンジン１２の運転に好ましくない影響が生じない範囲で、エンジン１２の排気空燃比を最大限にリーン化させた場合の空燃比であるリーン側限界空燃比ＡＦ_limを、リーン側限界空燃比演算部４６が演算するようになっている。
【００７０】
また、目標温度演算部４６Ａは、リーン側限界空燃比ＡＦ_limで、エンジン１２を運転した場合における排気マニホールド２２の表面（特定部）の温度であるリーン側クリップ温度Ｔ_aflimを推定するようになっている。
そして、仮想温度演算部４５Ａにより演算された仮想温度Ｔ_tempが、目標温度演算部４６Ａにより演算されたリーン側クリップ温度Ｔ_aflim以上である場合、目標温度演算部４６Ａは、このリーン側クリップ温度Ｔ_aflimを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。したがって、エンジン１２の運転安定性を確保しながら、燃費の向上に寄与することが出来る。
【００７１】
また、仮想温度Ｔ_tempがリーン側クリップ温度Ｔ_aflim未満であり、且つ、仮想温度Ｔ_tempが定常温度Ｔ_constA以上である場合、目標温度演算部４６Ａは、仮想温度Ｔ_tempを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。したがって、エンジン１２の運転安定性を確保しながら、燃費の向上に寄与することが出来る。
また、仮想温度Ｔ_tempが定常温度Ｔ_constA未満である場合、目標温度演算部４６Ａは、この定常温度Ｔ_constAを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。したがって、エンジン１２の運転安定性を確保しながら、燃費の向上に寄与することが出来る。
【００７２】
次に、図１０〜図１３を用いて、本発明の第２実施形態に係るエンジン制御装置について説明する。
なお、上述の第１実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略し、ここでは第１実施形態との相違点に重点を置いて説明する。また、上述の第１実施形態を説明するのに用いた図を用いる場合もある。
【００７３】
上述の第１実施形態においては図１を用いて上述したように、車両１０にＥＣＵ４０が設けられている場合について説明したが、第２実施形態においては図１０に示すように、車両１０にＥＣＵ６０が搭載されている。
そして、このＥＣＵ６０においては、いずれもソフトウェアとして、エンジン回転速度演算部４１，充填効率演算部（エンジン負荷演算手段）４２，排ガス流量演算部４３，定常温度演算部（定常温度演算手段）４４Ａ，仮想温度演算部（仮想温度演算手段）４５Ｂ，目標温度演算部（目標温度演算手段）４６Ｂ，推定温度演算部（推定温度演算手段）４８Ｂおよびエンジン制御部（空燃比制御手段）４９Ｂが記録されている。
【００７４】
さらに、このＥＣＵ６０のメモリには、定常温度マップ５１Ｂ，リーン側限界空燃比マップ５２，変換ゲインマップ５３Ｂ，変換オフセットマップ５４Ｂ，第１係数マップ５５Ｂおよび第２係数マップ５６Ｂが記録されている。
ここでは、第２実施形態におけるＥＣＵ６０のメモリに記録された、仮想温度演算部４５Ｂ，目標温度演算部４６Ｂ，推定温度演算部４８Ｂおよびエンジン制御部４９Ｂを中心に説明する。なお、第２実施形態においては、ターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａを特定部とした場合について説明する。
【００７５】
また、定常温度マップ５１Ｂは、第１実施形態で図２を用いて説明した定常温度マップ５１Ａとは異なるマップではあるものの、その技術的な意義に大きな違いはないので、ここではその説明を省略する。また、変換ゲインマップ５３Ｂは、第１実施形態で図４を用いて説明した変換ゲインマップ５３Ａとは異なるマップではあるものの、その技術的な意義に大きな違いはないので、ここではその説明を省略する。また、第１係数マップ５５Ｂは、第１実施形態で図５を用いて説明した第１係数マップ５５Ａとは異なるマップではあるものの、その技術的な意義に大きな違いはないので、ここではその説明を省略する。
【００７６】
仮想温度演算部４５Ｂは、ターボチャージャ１１の排ガス導入口（特定部）３３ａの暫定的な目標温度である仮想温度Ｔ_tempを周期的に演算するものである。
この仮想温度演算部４５Ｂには、温度演算逆モデルＭＲBがシュミレーションプログラムとして組み込まれている。そして、この仮想温度演算部４５Ｂは、この温度演算逆モデルＭＲBを用いた処理を行なうことで、排気系２１の特定部の暫定的な目標温度である仮想温度Ｔ_tempを周期的に演算するようになっている。
【００７７】
この温度演算逆モデルＭＲBは、温度演算モデル（図示略）の逆モデルである。
また、この温度演算モデルは、エンジン１２の運転状態を示すパラメータ（例えば、排気空燃比ＡＦEX，エンジン回転速度ＮE、充填効率Ｅcおよび排ガス流量ＱEX）に応じて変化する、排気系２１の特定部（第２実施形態ではターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａ）の定常温度Ｔ_constBが入力されるようになっている。そして、この温度演算モデルは、入力された定常温度Ｔ_constBに基づいた演算処理を行なうことで、排気系２１の特定部の現在の温度を出力するようになっている。なお、この温度演算モデルによる演算処理は、具体的には、一次遅れ処理および加重平均化処理である。
【００７８】
したがって、この温度演算モデルの逆モデルとして設けられた温度演算逆モデルＭＲBは、定常温度Ｔ_constBが入力されると、この定常温度Ｔ_constBに基づいた演算処理を行なうことで、今回、特定部を定常温度T_constBとする場合の入力（仮想温度Ｔ_temp）を出力するようになっている。
換言すれば、この温度演算逆モデルＭＲBによって、定常温度Ｔ_constBを得るために、仮想温度Ｔ_tempをどの程度の値に設定すべきか、演算することが出来るようになっている。
【００７９】
そして、この温度演算逆モデルＭＲBによる演算処理は、以下の式（６）を用いて周期的に実行されるようになっている。
Ｔ_temp(n)＝（Ｋ2B×Ｔ_tgt(n-1)−(1−Ｋ1B)×Ｔ_ingas(n-1)＋Ｔ_constB(n))／(Ｋ1B＋Ｋ2B) ・・・（６）
この式（６）において、Ｔ_temp(n)は仮想温度Ｔ_tempの今回値であり、Ｔ_tgt(n-1)は目標温度の前回値であり、Ｋ1Bは第１係数である。また、Ｔ_ingas(n-1)はターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａの事前処理後温度Ｔ_ingasの前回値である。Ｔ_constB(n)は、定常温度演算部４４により演算されたターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａの定常温度Ｔ_constBの今回値である。
【００８０】
これらのうち、第１係数Ｋ1Bは、第１係数マップ５５Ｂに規定され、一次遅れ処理または一次進み処理において用いられる係数である。つまり、この式（６）で用いられる第１係数Ｋ1Bは、仮想温度演算部４５Ｂが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第１係数マップ５５Ｂに適用することで、得られるようになっている。
また、第２係数Ｋ2Bは、図１１に示す第２係数マップ５６Ｂに規定され、加重平均化処理またはその逆処理において用いられる係数である。つまり、この式（６）で用いられる第２係数Ｋ2Bは、仮想温度演算部４５Ｂが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第２係数マップ５６Ｂに適用することで、得られるようになっている。
【００８１】
目標温度演算部４６Ｂは、排気系２１の任意の部分である特定部の目標温度Ｔ_tgtを演算するものである。上述のように、第２実施形態においては、特定部がターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａであるとしている。つまり、第２実施形態において、この目標温度演算部４６Ｂは、ターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａの目標温度Ｔ_tgtを演算するようになっている。
【００８２】
より具体的に、目標温度演算部４６Ｂは、エンジン１２の実用上の運転に支障がない範囲で、エンジン１２の排気空燃比を最大限にリーン化した場合の空燃比であるリーン側限界空燃比（限界空燃比）ＡＦ_limを周期的に演算するようになっている。
また、この目標温度演算部４６Ｂは、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部４２によって演算された充填効率ＥCとを、リーン側限界空燃比マップ５２に適用することで、このリーン側限界空燃比ＡＦ_limを得るようになっている。
【００８３】
さらに、この目標温度演算部４６Ｂは、リーン側限界空燃比ＡＦ_limでエンジン１２を運転した場合における特定部の温度であるリーン側クリップ温度（クリップ値）Ｔ_aflimを演算するようになっている。なお、このリーン側クリップ温度Ｔ_aflimは、上記の式（３）に準じた式で得られるようになっている。
式（３）のうち、変換ゲインＧ_aftBは、目標温度演算部４６Ｂが、変換ゲインマップ５３Ｂに対して、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部４２によって演算された充填効率ＥCとを適用することで得られるようになっている。
【００８４】
また、変換オフセットＯ_aftAは、目標温度演算部４６Ｂが、変換オフセットマップ５４Ｂに対して、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部４２によって演算された充填効率ＥCとを適用することで得られるようになっている。
また、目標温度演算部４６Ｂは、仮想温度演算部４５Ｂにより演算された仮想温度Ｔ_tempがリーン側クリップ温度Ｔ_aflim以上（即ち、Ｔ_temp ≧Ｔ_aflim の関係が成立する）場合、リーン側クリップ温度Ｔ_aflimを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。
【００８５】
また、目標温度演算部４６Ｂは、仮想温度演算部４５Ｂにより演算された仮想温度Ｔ_tempがリーン側クリップ温度Ｔ_aflim未満（即ち、Ｔ_temp ＜Ｔ_aflim の関係が成立する場合）であり、且つ、仮想温度Ｔ_tempが定常温度演算部４４により演算されたターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａの定常温度Ｔ_constB以上である（即ち、Ｔ_temp ≧ Ｔ_constB の関係が成立する場合）場合、仮想温度Ｔ_tempを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。
【００８６】
また、目標温度演算部４６Ｂは、仮想温度演算部４５Ｂにより演算された仮想温度Ｔ_tempが定常温度Ｔ_constBよりも小さい（即ち、Ｔ_temp ＜ Ｔ_constB の関係が成立する）場合に、定常温度Ｔ_constBを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。
推定温度演算部４８Ｂは、目標温度演算手段４６Ｂによって演算された目標温度T_tgtに基づいた一次遅れ処理および加重平均処理を実行することで、ターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａの事前処理後温度Ｔ_ingasを周期的に演算するものである。
【００８７】
より具体的に、この推定温度演算部４８Ｂは、以下の式（７）を用いて、事前処理後温度Ｔ_ingasを演算するようになっている。
Ｔ_ingas(n)＝（１−Ｋ1B）×Ｔ_ingas(n-1)＋Ｋ1B×Ｔ_tgt(n)＋Ｋ2B×（Ｔ_tgt(n)−Ｔ_tgt(n-1) ・・・（７）
この式（７）において、Ｔ_ingas(n)は、ターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａの事前処理後温度Ｔ_ingasの今回値である。
【００８８】
Ｋ1Bは、上述のように仮想温度演算部４５Ｂが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第１係数マップ５５Ｂに適用することで得られた第１係数である。
Ｔ_ingas(n-1)は、ターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａの事前処理後温度Ｔ_ingasの前回値である。
Ｔ_tgt(n)は、目標温度演算部４６Ｂによって演算されたターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａの目標温度Ｔ_tgtの今回値である。Ｋ2Bは、上述のように仮想温度演算部４５Ｂが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第２係数マップ５６Ｂに適用することで得られた第２係数である。
【００８９】
Ｔ_tgt(n-1)は、目標温度演算部４６Ｂによって演算されたターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａの目標温度Ｔ_tgtの前回値である。
さらに、この推定温度演算部４８Ｂは、事前処理後温度Ｔ_ingasを、そのまま、ターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａの推定温度Ｔ_ingasとみなすことで、排ガス導入口３３ａの推定温度Ｔ_ingasを得るものである。
【００９０】
エンジン制御部４９Ｂは、排気空燃比ＡＦEXを調整するべく、目標温度演算部４６Ｂによって得られたターボチャージャ１１の排ガス導入口（特定部）３３ａの推定温度Ｔ_ingasに基づいて、エンジン１２を制御するものである。
より具体的に、このエンジン制御部４９Ｂは、以下の式（８）により、目標とする排気空燃比（目標空燃比）ＡＦ_tgtを演算することで、エンジン１２における燃料噴射量を調整することが出来るようになっている。
【００９１】
ＡＦ_tgt＝｛Ｔ_tgt(n)−Ｏ_aftB｝／Ｇ_aftB ・・・（８）
この式（８）において、Ｔ_tgt(n)は、目標温度演算部４６Ｂによって演算された特定部の目標温度Ｔ_tgtの今回値である。Ｏ_aftBは、目標温度演算部４６Ｂが、エンジン回転速度ＮEと充填効率ＥCとを変換オフセットマップ５４Ｂに適用することで得られた変換オフセットである。Ｇ_aftBは、目標温度演算部４６Ｂが、変換ゲインマップ５３Ｂに対して、エンジン回転速度ＮEと充填効率ＥCとを適用することで得られた変換ゲインである。
【００９２】
本発明の第２実施形態に係るエンジン制御装置は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。なお、ここでは、主に図１２および図１３のフローチャートを中心に説明する。
図１２のフローチャートに示すように、まず、エンジン回転速度演算部４１が、クランクシャフト角度センサ３２によって検出されたクランクシャフト角度θCLに基づいて、エンジン１２の回転速度ＮEを演算する（ステップＳ３１）。また、充填効率演算部６２が、エアフローセンサ２８によって検出された吸気流量ＱINおよび／またはブースト圧センサ３１によって検出されたブースト圧ＰTBとに基づいて、エンジン１２の負荷を示すパラメータである充填効率ＥCを演算する（ステップＳ３１）。
【００９３】
その後、排ガス流量演算部４３が、上記の式（１）を用いて、排ガス流量ＱEXを演算する（ステップＳ３２）。
そして、仮想温度演算部４５Ｂが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを、第１係数マップ５５Ｂに適用することで第１係数Ｋ1Bを演算する（ステップＳ３３）。また、仮想温度演算部４５Ｂが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを、図１１に示す第２係数マップ５６Ｂに適用することで第２係数Ｋ2Bを演算する（ステップＳ３３）。
【００９４】
その後、定常温度演算部４４が、ステップＳ３１において演算されたエンジン回転速度ＮEと充填効率ＥCとを、定常温度マップ５１Ｂに適用することで、ターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａにおける定常温度Ｔ_constBを得る（ステップＳ３５）。
そして、仮想温度演算部４５Ｂが、上記の式（６）として示す、一次遅れ処理および加重平均化処理の逆処理を、温度演算逆モデルＭＲBを用いて実行することで、仮想温度Ｔ_tempを演算する（ステップＳ３６）。
【００９５】
その後、目標温度演算部４６Ｂが、ステップＳ３１において演算されたエンジン回転速度ＮEおよび充填効率ＥCを、リーン側限界空燃比マップ５２に適用することで、リーン側限界空燃比ＡＦ_limを得る（ステップＳ３７）。
そして、目標温度演算部４６Ｂが、変換ゲインマップ５３Ｂに対して、ステップＳ３１において演算されたエンジン回転速度ＮEおよび充填効率ＥCを適用することで、変換ゲインＧ_aftBを得る（ステップＳ３８）。
【００９６】
さらに、この目標温度演算部４６Ｂが、変換オフセットマップ５４Ｂに対して、ステップＳ３１において演算されたエンジン回転速度ＮEおよび充填効率ＥCを適用することで、変換オフセットＯ_aftBを得る（ステップＳ３９）。
その後、この目標温度演算部４６Ｂは、上記の式（３）に準じた式でリーン側クリップ温度Ｔ_aflimを演算する（ステップＳ４０）。
【００９７】
そして、図１３のステップＳ４１において、ステップＳ３６で演算された仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が、ステップＳ３７において演算されたリーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)未満であるか否かを、目標温度演算部４６Ｂが判定する（ステップＳ４１）。
ここで、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)がリーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)以上である場合（ステップＳ４１のＮｏルート）、目標温度演算部４６Ｂは、リーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)を、目標温度Ｔ_tgtの今回値Ｔ_tgt(n)として設定する（ステップＳ４５）。
【００９８】
一方、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)がリーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)未満である場合（ステップＳ４１のＹｅｓルート）、ステップＳ３６で演算された仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が、ステップＳ３５で演算された定常温度Ｔ_constBの今回値Ｔ_constB(n)以上であるか否かを目標温度演算部４６Ｂが判定する（ステップＳ４２）。
【００９９】
ここで、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が定常温度Ｔ_constB以上である場合（ステップＳ４２のＹｅｓルート）、目標温度演算部４６Ｂは、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)を目標温度Ｔ_tgtの今回値Ｔ_tgt(n)として設定する（ステップＳ４３）。
一方、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が定常温度Ｔ_constB未満である場合（ステップＳ４２のＮｏルート）、目標温度演算部４６Ｂは、ステップＳ３５で演算された定常温度Ｔ_constBの今回値Ｔ_constB(n)を目標温度Ｔ_tgtの今回値Ｔ_tgt(n)として設定する（ステップＳ４４）。
【０１００】
その後、推定温度演算部４８Ｂが、上記の式（７）として示す事前処理を行なうことで、ターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａの事前処理後温度Ｔ_ingasを演算する（ステップＳ４６）。
さらに、推定温度演算部４８Ｂは、ステップＳ４６において設定された事前処理後温度Ｔ_ingasを、そのまま、ターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａの推定温度Ｔ_ingasとみなすことで、排ガス導入口３３ａの推定温度Ｔ_ingasを得る（ステップＳ４７）。
【０１０１】
その後、エンジン制御部４９Ｂが、上記の式（８）を用いて、目標空燃比ＡＦ_tgtを演算し、この目標空燃比ＡＦ_tgtに応じてエンジン１２における燃料噴射量を調整する（ステップＳ４８）。
このように、本発明の第２実施形態に係るエンジン制御装置によれば、目標温度演算部４６Ｂが、仮想温度演算部４５Ｂによって演算された仮想温度Ｔ_tempを用いて、ターボチャージャ１１の排ガス導入口（特定部）３３ａの推定温度Ｔ_ingasを演算するようになっている。そして、エンジン制御部４９Ｂが、この推定温度Ｔ_ingasに応じてエンジン１２の目標とする排気空燃比ＡＦ_tgtを設定し、排気空燃比ＡＦEXが目標空燃比ＡＦ_tgtと一致するようにエンジン１２の燃料噴射量を制御するようになっている。
【０１０２】
したがって、比較的簡素な手法を用いながらも高い精度で排気系２１の特定部における推定温度Ｔ_ingasを演算し、この推定温度Ｔ_ingasに応じてエンジン１２の運転安定性を確保しながら、燃費の向上を図ることが出来る。
また、エンジン１２の運転上支障がない範囲、即ち、エンジン１２の出力トルクや、エンジン１２から排出される排ガスの性能、または、エンジン１２の失火といった、エンジン１２の運転に好ましくない影響が生じない範囲で、エンジン１２の排気空燃比を最大限にリーン化させた場合の空燃比であるリーン側限界空燃比ＡＦ_limを、リーン側限界空燃比演算部４６が演算するようになっている。
【０１０３】
また、目標温度演算部４６Ｂは、リーン側限界空燃比ＡＦ_limで、エンジン１２を運転した場合における特定部の温度であるリーン側クリップ温度Ｔ_aflimを推定するようになっている。
そして、仮想温度演算部４５Ｂにより演算された仮想温度Ｔ_tempが、目標温度演算部４６Ｂにより演算されたリーン側クリップ温度Ｔ_aflim以上である場合、目標温度演算部４６Ｂは、このリーン側クリップ温度Ｔ_aflimを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。したがって、エンジン１２の運転安定性を確保しながら、燃費の向上に寄与することが出来る。
【０１０４】
また、仮想温度Ｔ_tempがリーン側クリップ温度Ｔ_aflim未満であり、且つ、仮想温度Ｔ_tempが定常温度Ｔ_constB以上である場合、目標温度演算部４６Ｂは、仮想温度Ｔ_tempを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。したがって、エンジン１２の運転安定性を確保しながら、燃費の向上に寄与することが出来る。
また、仮想温度Ｔ_tempが定常温度Ｔ_constB未満である場合、目標温度演算部４６Ｂは、この定常温度Ｔ_constBを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。したがって、エンジン１２の運転安定性を確保しながら、燃費の向上に寄与することが出来る。
【０１０５】
また、エンジン制御部４９Ｂは、推定温度演算部４８Ｂにより、高い精度で得られた排気系２１の特定部（第２実施形態ではターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａ）の推定温度Ｔ_ingasに応じてエンジン１２の目標空燃比ＡＦ_tgtを設定することで、燃料噴射量の増大を出来るだけ制御し、排気空燃比ＡＦEXがリッチ化する期間を出来る限り短くすることが出来るようになっている。これにより、排ガスの過昇温を防ぎながら燃費向上を図ることが出来る。
【０１０６】
次に、図１４〜図１８を用いて、本発明の第３実施形態に係るエンジン制御装置について説明する。
なお、上述の第１または第２実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略し、ここでは第１または第２実施形態との相違点に重点を置いて説明する。また、上述の第１または第２実施形態を説明するのに用いた図を用いる場合もある。
【０１０７】
第１実施形態においては図１を用いて上述したように、車両１０にＥＣＵ４０が設けられ、第２実施形態においては図１０を用いて上述したように、車両１０にＥＣＵ６０が設けられている。これらに対して、第３実施形態においては、図１４に示すように、車両１０にＥＣＵ８０が設けられている。
そして、このＥＣＵ８０においては、いずれもソフトウェアとして、エンジン回転速度演算部４１，充填効率演算部（エンジン負荷演算手段）４２，排ガス流量演算部４３，定常温度演算部（定常温度演算手段）４４，仮想温度演算部（仮想温度演算手段）４５Ｃ，目標温度演算部（目標温度演算手段）４６Ｃ，事前処理部（事前処理手段）４７Ｃ，推定温度演算部（推定温度演算手段）４８Ｃおよびエンジン制御部（空燃比制御手段）４９Ｃが記録されている。
【０１０８】
さらに、このＥＣＵ８０のメモリには、定常温度マップ５１Ｃ，リーン側限界空燃比マップ５２，変換ゲインマップ５３Ｃ，変換オフセットマップ５４Ｃ，第１係数マップ５５Ｃ，第２係数マップ５６Ｃおよび第３係数マップ５７Ｃが記録されている。
ここでは、第３実施形態におけるＥＣＵ８０のメモリに記録された、仮想温度演算部４５Ｃ，目標温度演算部４６Ｃ，事前処理部４７Ｃ，推定温度演算部４８Ｃおよびエンジン制御部４９Ｃを中心に説明する。なお、第３実施形態においては、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面を特定部とした場合について説明する。
【０１０９】
また、定常温度マップ５１Ｃは、第１実施形態で図２を用いて説明した定常温度マップ５１Ａとは異なるマップではあるものの、その技術的な意義に大きな違いはないので、ここではその説明を省略する。また、変換ゲインマップ５３Ｃは、第１実施形態で図４を用いて説明した変換ゲインマップ５３Ａとは異なるマップではあるものの、その技術的な意義に大きな違いはないので、ここではその説明を省略する。また、第１係数マップ５５Ｃは、第１実施形態で図５を用いて説明した第１係数マップ５５Ａとは異なるマップではあるものの、その技術的な意義に大きな違いはないので、ここではその説明を省略する。
【０１１０】
仮想温度演算部４５Ｃは、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面（特定部）の暫定的な目標温度である仮想温度Ｔ_tempを周期的に演算するものである。
この仮想温度演算部４５Ｃには、温度演算逆モデルＭＲCがシュミレーションプログラムとして組み込まれている。そして、この仮想温度演算部４５Ｃは、この温度演算逆モデルＭＲCを用いた処理を行なうことで、排気系２１の特定部の暫定的な目標温度である仮想温度Ｔ_tempを周期的に演算するようになっている。
【０１１１】
この温度演算逆モデルＭＲCは、温度演算モデル（図示略）の逆モデルである。
また、この温度演算モデルは、エンジン１２の運転状態を示すパラメータ（例えば、排気空燃比ＡＦEX，エンジン回転速度ＮE、充填効率Ｅcおよび排ガス流量ＱEX）に応じて変化する、排気系２１の特定部（第３実施形態ではターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の定常温度Ｔ_constCが入力されるようになっている。そして、この温度演算モデルは、入力された定常温度Ｔ_constCに基づいた演算処理を行なうことで、排気系２１の特定部の現在の温度を出力するようになっている。なお、この温度演算モデルによる演算処理は、具体的には、一次遅れ処理および加重平均化処理とさらなる一次遅れ処理である。
【０１１２】
したがって、この温度演算モデルの逆モデルとして設けられた温度演算逆モデルＭＲCは、定常温度Ｔ_constCが入力されると、この定常温度Ｔ_constCに基づいた演算処理を行なうことで、今回、特定部を定常温度Ｔ_constCとする場合の入力（仮想温度Ｔ_temp）を出力するようになっている。つまり、この温度演算逆モデルＭＲCによる演算処理は、一次遅れ処理および加重平均化処理とさらなる一次遅れ処理の逆処理である。
【０１１３】
換言すれば、この温度演算逆モデルＭＲCによって、定常温度Ｔ_constCを得るために、仮想温度Ｔ_tempをどの程度の値に設定すべきか、演算することが出来るようになっている。
そして、この温度演算逆モデルＭＲCによる演算処理（即ち、一次遅れ処理および加重平均化処理とさらなる一次遅れ処理との逆処理）は、以下の式（９）を用いて周期的に実行されるようになっている。
【０１１４】
Ｔ_temp(n)＝（Ｋ2C×Ｔ_tgt(n-1)−（１−Ｋ1C）×Ｔ_tcsurfWAVE(n-1)＋Ｔ_constC(n)−（１−Ｋ3C）×Ｔ_tcsurf(n-1)）／Ｋ3C／（Ｋ1C＋Ｋ2C） ・・・（９）
この式（９）において、Ｔ_temp(n)は仮想温度Ｔ_tempの今回値である。
また、Ｋ2Cは、第２係数マップ５６Ｃに規定され、加重平均化処理またはその逆処理において用いられる第２係数である。つまり、この式（９）で用いられる第２係数Ｋ2Cは、仮想温度演算部４５Ｃが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第２係数マップ５６Ｃに適用することで、得られるようになっている。
【０１１５】
Ｋ1Cは、第１係数マップ５５Ｃに規定され、一次遅れ処理または一次進み処理において用いられる第１係数である。つまり、この式（９）で用いられる第１係数Ｋ1Cは、仮想温度演算部４５Ｃが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第１係数マップ５５Ｃに適用することで、得られるようになっている。
Ｔ_tcsurfWAVE(n-1)は、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の事前処理後温度Ｔ_tcsurfWAVEの前回値であって、詳しくは後述する事前処理部４７Ｃによって得られるものである。
【０１１６】
Ｔ_constC(n)は、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の定常温度Ｔ_constCの今回値であって、定常温度演算部４４によって演算されるものである。
Ｋ3Cは、図１５に示す第３係数マップ５７Ｃに規定され、一次遅れ処理または一次進み処理において用いられる第３係数である。つまり、この式（９）で用いられる第３係数Ｋ3Cは、仮想温度演算部４５Ｃが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを 第３係数マップ５７Ｃに適用することで、得られるようになっている。
【０１１７】
Ｔ_tcsurf(n-1)は、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の推定温度Ｔ_tcsurfの前回値であって、詳しくは後述する推定温度演算部４８Ｃによって演算されるものである。
目標温度演算部４６Ｃは、排気系２１の任意の部分である特定部の目標温度Ｔ_tgtを演算するものである。上述のように、第３実施形態においては、特定部がターボチャージャ１１のハウジング２７の表面であるとしている。つまり、第３実施形態において、この目標温度演算部４６Ｃは、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の目標温度Ｔ_tgtを演算するようになっている。
【０１１８】
より具体的に、目標温度演算部４６Ｃは、エンジン１２の実用上の運転に支障がない範囲で、エンジン１２の排気空燃比を最大限にリーン化した場合の空燃比であるリーン側限界空燃比（限界空燃比）ＡＦ_limを周期的に演算するようになっている。
また、この目標温度演算部４６Ｃは、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部４２によって演算された充填効率ＥCとを、リーン側限界空燃比マップ５２に適用することで、このリーン側限界空燃比ＡＦ_limを得るようになっている。
【０１１９】
さらに、この目標温度演算部４６Ｃは、リーン側限界空燃比ＡＦ_limでエンジン１２を運転した場合における特定部の温度であるリーン側クリップ温度（クリップ値）Ｔ_aflimを演算するようになっている。なお、このリーン側クリップ温度Ｔ_aflimは、上記の式（３）に準じた式で得られるようになっている。
なお、変換ゲインＧ_aftCは、目標温度演算部４６Ｃが、変換ゲインマップ５３Ｃに対して、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部４２によって演算された充填効率ＥCとを適用することで得られるようになっている。
【０１２０】
また、変換オフセットＯ_aftCは、目標温度演算部４６Ｃが、変換オフセットマップ５４Ｃに対して、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部４２によって演算された充填効率ＥCとを適用することで得られるようになっている。
また、目標温度演算部４６Ｃは、仮想温度演算部４５Ｃにより演算された仮想温度Ｔ_tempがリーン側クリップ温度Ｔ_aflim以上（即ち、Ｔ_temp ≧Ｔ_aflim の関係が成立する）場合、リーン側クリップ温度Ｔ_aflimを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。
【０１２１】
また、目標温度演算部４６Ｃは、仮想温度演算部４５Ｃにより演算された仮想温度Ｔ_tempがリーン側クリップ温度Ｔ_aflim未満（即ち、Ｔ_temp ＜Ｔ_aflim の関係が成立する場合）であり、且つ、仮想温度Ｔ_tempが定常温度演算部４４により演算されたターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の定常温度Ｔ_constC以上である（即ち、Ｔ_temp ≧Ｔ_constCの関係が成立する場合）場合、仮想温度Ｔ_tempを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。
【０１２２】
また、目標温度演算部４６Ｃは、仮想温度演算部４５Ｃにより演算された仮想温度Ｔ_tempが定常温度Ｔ_constCよりも小さい（即ち、Ｔ_temp ＜Ｔ_constC の関係が成立する）場合に、定常温度Ｔ_constCを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。
事前処理部４７Ｃは、目標温度演算手段４６Ｃによって演算された目標温度T_tgtに基づいた一次遅れ処理および加重平均処理を実行することで、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の事前処理後温度Ｔ_tcsurfWAVEを周期的に演算するものである。
【０１２３】
より具体的に、この事前処理部４７Ｃは、以下の式（１０）を用いて、事前処理後温度Ｔ_tcsurfWAVEを演算するようになっている。
Ｔ_tcsurfWAVE(n)＝（１−Ｋ1C）×Ｔ_tcsurfWAVE(n-1)＋Ｋ1C×Ｔ_tgt(n)＋Ｋ2C×（Ｔ_tgt(n)−Ｔ_tgt(n-1)） ・・・（１０）
この式（１０）において、Ｔ_tcsurfWAVE(n)は、ターボチャージャ１１のハウジング１７の表面の事前処理後温度Ｔ_tcsurfWAVEの今回値である。
【０１２４】
Ｋ1Cは、上述のように仮想温度演算部４５Ｃが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第１係数マップ５５Ｃに適用することで得られた第１係数である。
Ｔ_tcsurfWAVE(n-1)は、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の事前処理後温度Ｔ_tcsurfWAVEの前回値である。
Ｔ_tgt(n)は、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の目標温度Ｔ_tgtの今回値であって、目標温度演算部４６Ｃによって演算されるものである。
【０１２５】
Ｋ2Cは、上述のように、仮想温度演算部４５Ｃが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第２係数マップ５６Ｃに適用することで得られた第２係数である。
Ｔ_tgt(n-1)は、目標温度演算部４６Ｃによって演算されたターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の目標温度Ｔ_tgtの前回値である。
【０１２６】
推定温度演算部４８Ｃは、事前処理部４７Ｃによって設定された事前処理後温度Ｔ_tcsurfWAVEに対しさらなる一次遅れ処理を施すことで、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の推定温度Ｔ_tcsurfを得るものである。
より具体的に、この推定温度演算部４８Ｃは、以下の式（１１）を用いて事前処理後温度Ｔ_tcsurfWAVEを演算するようになっている。
【０１２７】
Ｔ_tcsurf(n)＝（１−Ｋ3C）×Ｔ_tcsurf(n-1)＋Ｋ3C×Ｔ_tcsurfWAVE(n) ・・・（１１）
この式（１１）において、Ｔ_tcsurf(n)は、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の推定温度Ｔ_tcsurfの今回値である。
Ｋ3Cは、上述のように、仮想温度演算部４５Ｃが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第３係数マップ５７Ｃに適用することで得られた第３係数である。
【０１２８】
Ｔ_tcsurf(n-1)は、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の推定温度Ｔ_tcsurfの前回値であって、推定温度演算部４８Ｃによって得られたものである。
Ｔ_tcsurfWAVE(n)は、ターボチャージャ１１のハウジング１７の表面の事前処理後温度Ｔ_tcsurfWAVEの今回値であって、事前処理部４７Ｃによって得られるものである。
エンジン制御部４９Ｃは、排気空燃比ＡＦEXを調整するべく、目標温度演算部４６Ｃによって得られたターボチャージャ１１のハウジング２７の表面（特定部）の推定温度Ｔ_tcsurfに基づいて、エンジン１２を制御するものである。
【０１２９】
より具体的に、このエンジン制御部４９Ｃは、以下の式（１１）により、目標とする排気空燃比（目標空燃比）ＡＦ_tgtを演算することで、エンジン１２における燃料噴射量を調整することが出来るようになっている。
ＡＦ_tgt＝｛Ｔ_tgt(n)−Ｏ_aftC｝／Ｇ_aftC ・・・（１１）
この式（１１）において、Ｔ_tgt(n)は、目標温度演算部４６Ｃによって演算された特定部の目標温度Ｔ_tgtの今回値である。Ｏ_aftCは、目標温度演算部４６Ｃが、エンジン回転速度ＮEと充填効率ＥCとを変換オフセットマップ５４Ｃに適用することで得られた変換オフセットである。Ｇ_aftCは、目標温度演算部４６Ｃが、変換ゲインマップ５３Ｃに対して、エンジン回転速度ＮEと充填効率ＥCとを適用することで得られた変換ゲインである。
【０１３０】
本発明の第３実施形態に係るエンジン制御装置は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。なお、ここでは、主に図１６および図１７のフローチャートを中心に説明する。
図１６のフローチャートに示すように、まず、エンジン回転速度演算部４１が、クランクシャフト角度センサ３２によって検出されたクランクシャフト角度θCLに基づいて、エンジン１２の回転速度ＮEを演算する（ステップＳ６１）。また、充填効率演算部６２が、エアフローセンサ２８によって検出された吸気流量ＱINおよび／またはブースト圧センサ３１によって検出されたブースト圧ＰTBとに基づいて、エンジン１２の負荷を示すパラメータである充填効率ＥCを演算する（ステップＳ６１）。
【０１３１】
その後、排ガス流量演算部４３が、上記の式（１）を用いて、排ガス流量ＱEXを演算する（ステップＳ６２）。
そして、仮想温度演算部４５Ｃが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを、図５に示す第１係数マップ５５Ｃに適用することで第１係数Ｋ1Cを演算する（ステップＳ６３）。また、仮想温度演算部４５Ｃが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを、第２係数マップ５６Ｃに適用することで第２係数Ｋ2Cを演算する（ステップＳ６４）。
【０１３２】
さらに、仮想温度演算部４５Ｃが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを、図１５に示す第３係数マップ５７Ｃに適用することで第３係数Ｋ3Cを演算する（ステップＳ６５）。
その後、定常温度演算部４４が、ステップＳ６１において演算されたエンジン回転速度ＮEと充填効率ＥCとを、定常温度マップ５１Ｃに適用することで、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面における定常温度Ｔ_constCを得る（ステップＳ６６）。
【０１３３】
そして、仮想温度演算部４５Ｃが、上記の式（９）として示す一次遅れ処理および加重平均化処理とさらなる一次遅れ処理の逆処理を、温度演算逆モデルＭＲCを用いて実行することで、仮想温度Ｔ_tempを演算する（ステップＳ６７）。
その後、目標温度演算部４６Ｃが、ステップＳ６１において演算されたエンジン回転速度ＮEおよび充填効率ＥCを、リーン側限界空燃比マップ５２に適用することで、リーン側限界空燃比ＡＦ_limを得る（ステップＳ６８）。
【０１３４】
そして、目標温度演算部４６Ｃが、変換ゲインマップ５３Ｃに対して、ステップＳ６１において演算されたエンジン回転速度ＮEおよび充填効率ＥCを適用することで、変換ゲインＧ_aftCを得る（ステップＳ６９）。
さらに、この目標温度演算部４６Ｃが、変換オフセットマップ５４Ｃに対して、ステップＳ６１において演算されたエンジン回転速度ＮEおよび充填効率ＥCを適用することで、変換オフセットＯ_aftCを得る（ステップＳ７０）。
【０１３５】
その後、この目標温度演算部４６Ｃは、上記の式（３）に準じた式によりリーン側クリップ温度Ｔ_aflimを演算する（ステップＳ７１）。
そして、図１７のステップＳ７２において、ステップＳ６７で演算された仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が、ステップＳ７１において演算されたリーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)未満であるか否かを、目標温度演算部４６Ｃが判定する（ステップＳ７２）。
【０１３６】
ここで、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)がリーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)以上である場合（ステップＳ７２のＮｏルート）、目標温度演算部４６Ｃは、リーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)を、目標温度Ｔ_tgtの今回値Ｔ_tgt(n)として設定する（ステップＳ７６）。
一方、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)がリーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)未満である場合（ステップＳ７２のＹｅｓルート）、ステップＳ６７で演算された仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が、ステップＳ６６で演算された定常温度Ｔ_constCの今回値Ｔ_constC(n)以上であるか否かを目標温度演算部４６Ｃが判定する（ステップＳ７３）。
【０１３７】
ここで、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が定常温度Ｔ_constC以上である場合（ステップＳ７３のＹｅｓルート）、目標温度演算部４６Ｃは、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)を目標温度Ｔ_tgtの今回値Ｔ_tgt(n)として設定する（ステップＳ７４）。
一方、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が定常温度Ｔ_constC未満である場合（ステップＳ７３のＮｏルート）、目標温度演算部４６Ｃは、ステップＳ６６で演算された定常温度Ｔ_constCの今回値Ｔ_constC(n)を目標温度Ｔ_tgtの今回値Ｔ_tgt(n)として設定する（ステップＳ７５）。
【０１３８】
その後、事前処理部４７Ｃが、上記の式（１０）を用いた事前処理を行なうことで、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の事前処理後温度Ｔ_tcsurfWAVEを演算する（ステップＳ７７）。
そして、推定温度演算部４８Ｃは、ステップＳ７７において設定された事前処理後温度Ｔ_tcsurfWAVEに対しさらなる一次遅れ処理を施すことで、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の推定温度Ｔ_tcsurfを得る（ステップＳ７８）。
【０１３９】
その後、エンジン制御部４９Ｃが、上記の式（１１）を用いて、目標空燃比ＡＦ_tgtを演算し、この目標空燃比ＡＦ_tgtに応じてエンジン１２における燃料噴射量を調整する（ステップＳ７９）。
ここで、第３実施形態において、エンジン１２の負荷や回転速度が増大する場合のタイムチャートを図１８に示す。
【０１４０】
この図１８において、線Ｌ1Cは、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面における定常温度Ｔ_constCが、Ｔ１からＴ２へ変化した場合を示している。線Ｌ2Cは、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面における定常温度Ｔ_constC（線Ｌ1C）に対して事前処理（一次遅れ処理および加重平均化処理）を施したもの、即ち、事前処理後温度Ｔ_tcsurfWAVEを示している。線Ｌ3Cは、事前処理後温度Ｔ_tcsurfWAVE（線Ｌ2C）に対して、さらなる一次遅れ演算処理を施すことで得られた、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の推定温度Ｔ_tcsurfを示している。
【０１４１】
また、線Ｌ4Cは、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面における定常温度Ｔ_constCが、上述の線Ｌ1Cで示す場合よりも大きく変化した場合（Ｔ１からＴ３（但しＴ３＞Ｔ２））場合を示している。線Ｌ5Cは、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面における定常温度Ｔ_constC（線Ｌ4C）に対して事前処理（一次遅れ処理および加重平均化処理）を施したもの、即ち、事前処理後温度Ｔ_tcsurfWAVEを示している。線Ｌ6Cは、事前処理後温度Ｔ_tcsurfWAVE（線Ｌ5C）に対して、さらなる一次遅れ演算処理を施すことで得られた、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の推定温度Ｔ_tcsurfを示している。また、線Ｌ7Cは、目標温度Ｔ_tgtを示している。そして、線Ｌ8Cは、目標温度Ｔ_tgtを（線Ｌ7C）となるように排気空燃比を制御した場合における、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面の事前処理後温度Ｔ_tcsurfWAVEを示すものである。
【０１４２】
このように、本発明の第３実施形態に係るエンジン制御装置によれば、目標温度演算部４６Ｃが、仮想温度演算部４５Ｃによって演算された仮想温度Ｔ_tempを用いて、ターボチャージャ１１のハウジング２７の表面（特定部）の推定温度Ｔ_tcsurfを演算するようになっている。そして、エンジン制御部４９Ｃが、この推定温度Ｔ_tcsurfに応じてエンジン１２の目標とする排気空燃比ＡＦ_tgtを設定し、排気空燃比ＡＦEXが目標空燃比ＡＦ_tgtと一致するようにエンジン１２の燃料噴射量を制御するようになっている。
【０１４３】
したがって、比較的簡素な手法を用いながらも高い精度でターボチャージャ１１のハウジング２７の表面（特定部）における推定温度Ｔ_tcsurfを演算し、この推定温度Ｔ_tcsurfに応じてエンジン１２の運転安定性を確保しながら、燃費の向上を図ることが出来る。
また、エンジン１２の運転上支障がない範囲、即ち、エンジン１２の出力トルクや、エンジン１２から排出される排ガスの性能、または、エンジン１２の失火といった、エンジン１２の運転に好ましくない影響が生じない範囲で、エンジン１２の排気空燃比を最大限にリーン化させた場合の空燃比であるリーン側限界空燃比ＡＦ_limを、リーン側限界空燃比演算部４６が演算するようになっている。
【０１４４】
また、目標温度演算部４６Ｃは、リーン側限界空燃比ＡＦ_limで、エンジン１２を運転した場合におけるターボチャージャ１１のハウジング２７の表面（特定部）の温度であるリーン側クリップ温度Ｔ_aflimを推定するようになっている。
そして、仮想温度演算部４５Ｃにより演算された仮想温度Ｔ_tempが、目標温度演算部４６Ａにより演算されたリーン側クリップ温度Ｔ_aflim以上である場合、目標温度演算部４６Ｃは、このリーン側クリップ温度Ｔ_aflimを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。したがって、エンジン１２の運転安定性を確保しながら、燃費の向上に寄与することが出来る。
【０１４５】
また、仮想温度Ｔ_tempがリーン側クリップ温度Ｔ_aflim未満であり、且つ、仮想温度Ｔ_tempが定常温度Ｔ_constC以上である場合、目標温度演算部４６Ｃは、仮想温度Ｔ_tempを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。したがって、エンジン１２の運転安定性を確保しながら、燃費の向上に寄与することが出来る。
また、仮想温度Ｔ_tempが定常温度Ｔ_constC未満である場合、目標温度演算部４６Ｃは、この定常温度Ｔ_constCを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。したがって、エンジン１２の運転安定性を確保しながら、燃費の向上に寄与することが出来る。
【０１４６】
また、エンジン制御部４９Ｃは、推定温度演算部４８Ｃにより、高い精度で得られた排気系２１の特定部（第３実施形態ではターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａ）の推定温度Ｔ_tcsurfに応じてエンジン１２の目標空燃比ＡＦ_tgtを設定することで、燃料噴射量の増大を出来るだけ制御し、排気空燃比ＡＦEXがリッチ化する期間を出来る限り短くすることが出来るようになっている。これにより、排ガスの過昇温を防ぎながら燃費向上を図ることが出来る。
【０１４７】
次に、図１９〜図２１を用いて、本発明の第４実施形態に係るエンジン制御装置について説明する。
なお、上述の第１，第２または第３実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略し、ここでは第１，第２または第３実施形態との相違点に重点を置いて説明する。また、上述の第１，第２または第３実施形態を説明するのに用いた図を用いる場合もある。
【０１４８】
上述の第１実施形態においては車両１０にＥＣＵ４０が設けられ（図１参照）、第２実施形態においては車両１０にＥＣＵ６０が設けられ（図１０参照）、第３実施形態においては車両１０にＥＣＵ８０が設けられている（図１４参照）。これらに対して、第４実施形態においては、車両１０にＥＣＵ１００が設けられている。
そして、このＥＣＵ１００においては、いずれもソフトウェアとして、エンジン回転速度演算部４１，充填効率演算部（エンジン負荷演算手段）４２，排ガス流量演算部４３，定常温度演算部（定常温度演算手段）４４，仮想温度演算部（仮想温度演算手段）４５Ｄ，目標温度演算部（目標温度演算手段）４６Ｄ，事前処理部（事前処理手段）４７Ｄ，推定温度演算部（推定温度演算手段）４８Ｄおよびエンジン制御部（空燃比制御手段）４９Ｄが記録されている。
【０１４９】
さらに、このＥＣＵ１００のメモリには、定常温度マップ５１Ｄ，リーン側限界空燃比マップ５２，変換ゲインマップ５３Ｄ，変換オフセットマップ５４Ｄ，第１係数マップ５５Ｄ，第２係数マップ５６Ｄおよび第３係数マップ５７Ｄが記録されている。
ここでは、第４実施形態におけるＥＣＵ１００のメモリに記録された、仮想温度演算部４５Ｄ，目標温度演算部４６Ｄ，事前処理部４７Ｄ，推定温度演算部４８Ｄおよびエンジン制御部４９Ｄを中心に説明する。なお、第４実施形態においては、排ガスを浄化する浄化触媒２４を特定部とした場合について説明する。
【０１５０】
また、定常温度マップ５１Ｄは、第１実施形態で図２を用いて説明した定常温度マップ５１Ａとは異なるマップではあるものの、その技術的な意義に大きな違いはないので、ここではその説明を省略する。また、変換ゲインマップ５３Ｄは、第１実施形態で図４を用いて説明した変換ゲインマップ５３Ａとは異なるマップではあるものの、その技術的な意義に大きな違いはないので、ここではその説明を省略する。また、第１係数マップ５５Ｄは、第１実施形態で図５を用いて説明した第１係数マップ５５Ａとは異なるマップではあるものの、その技術的な意義に大きな違いはないので、ここではその説明を省略する。
【０１５１】
仮想温度演算部４５Ｄは、浄化触媒（特定部）２４の暫定的な目標温度である仮想温度Ｔ_tempを周期的に演算するものである。
この仮想温度演算部４５Ｄには、温度演算逆モデルＭＲDがシュミレーションプログラムとして組み込まれている。そして、この仮想温度演算部４５Ｄは、この温度演算逆モデルＭＲDを用いた処理を行なうことで、浄化触媒（特定部）２４の暫定的な目標温度である仮想温度Ｔ_tempを周期的に演算するようになっている。
【０１５２】
この温度演算逆モデルＭＲDは、温度演算モデル（図示略）の逆モデルである。
そして、この温度演算モデルは、エンジン１２の運転状態を示すパラメータ（例えば、排気空燃比ＡＦEX，エンジン回転速度ＮE、充填効率Ｅcおよび排ガス流量ＱEX）に応じて変化する、排気系２１の特定部（第４実施形態では浄化触媒２４）の定常温度Ｔ_constDが入力されるようになっている。そして、この温度演算モデルは、入力された定常温度Ｔ_constDに基づいた演算処理を行なうことで、排気系２１の特定部の現在の温度を出力するようになっている。なお、この温度演算モデルによる演算処理は、具体的には、一次遅れ処理および加重平均化処理とさらなる３回の一次遅れ処理である。
【０１５３】
したがって、この温度演算モデルの逆モデルとして設けられた温度演算逆モデルＭＲDは、定常温度Ｔ_constDが入力されると、この定常温度Ｔ_constDに基づいた演算処理を行なうことで、今回、特定部を定常温度Ｔ_constDとする場合の入力（仮想温度Ｔ_temp）を出力するようになっている。つまり、この温度演算逆モデルＭＲDによる演算処理は、一次遅れ処理および加重平均化処理とさらなる３回の一次遅れ処理の逆処理である。
【０１５４】
換言すれば、この温度演算逆モデルＭＲDによって、定常温度Ｔ_constDを得るために、仮想温度Ｔ_tempをどの程度の値に設定すべきか、演算することが出来るようになっている。
そして、この温度演算逆モデルＭＲDによる演算処理（即ち、一次遅れ処理および加重平均化処理とさらなる３回の一次遅れ処理との逆処理）は、以下の式（１２）を用いて周期的に実行されるようになっている。
【０１５５】
Ｔ_temp(n)＝（Ｋ2D×Ｔ_tgt(n-1)−（１−Ｋ1D）×Ｔ_uccWAVE(n-1)＋（Ｔ_constD(n)−（１−Ｋ3D）×（Ｔ_ucc(n-1)＋Ｋ3D×Ｔ_u_t2(n-1)＋Ｋ3D2×Ｔ_u_t1(n-1)））／Ｋ3D3）／（Ｋ1D＋Ｋ2D） ・・・（１２）
この式（１２）において、Ｔ_temp(n)は仮想温度Ｔ_tempの今回値である。
また、Ｋ2Dは、第２係数マップ５６Ｄに規定され、加重平均化処理またはその逆処理において用いられる第２係数である。つまり、この式（１２）で用いられる第２係数Ｋ2Dは、仮想温度演算部４５Ｄが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第２係数マップ５６Ｄに適用することで、得られるようになっている。
【０１５６】
Ｋ1Dは、第１実施形態において説明したように、第１係数マップ５５Ｄに規定され、一次遅れ処理または一次進み処理において用いられる第１係数である。つまり、この式（１２）で用いられる第１係数Ｋ1Dは、仮想温度演算部４５Ｄが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第１係数マップ５５Ｄに適用することで、得られるようになっている。
【０１５７】
Ｔ_uccWAVE(n-1)は、浄化触媒２４の事前処理後温度Ｔ_uccWAVEの前回値であって、詳しくは後述する事前処理部４７Ｄによって得られるものである。
Ｔ_constD(n)は、浄化触媒２４の定常温度Ｔ_constDの今回値であって、定常温度演算部４４によって演算されるものである。
Ｋ3Dは、第３係数マップ５７Ｄに規定され、一次遅れ処理または一次進み処理において用いられる第３係数である。つまり、この式（１２）で用いられる第３係数Ｋ3は、仮想温度演算部４５Ｄが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第３係数マップ５７Ｄに適用することで、得られるようになっている。
【０１５８】
Ｔ_ucc(n-1)は、浄化触媒２４の推定温度Ｔ_uccの前回値であって、詳しくは後述する推定温度演算部４８Ｄによって演算されるものである。
加重平均処理後に行なわれる３回のフィルタ処理のうち、１回目のフィルタ後出力がＴ_u_t1で、その前回値がＴ_u_t1(n-1)であり、事前処理部４７Ｄによって実行されるようになっている。また、２回目のフィルタ後出力がＴ_u_t2であって、その前回値がＴ_u_t2(n-1)であり、推定温度演算部４８Ｄによって演算されるようになっている。
【０１５９】
目標温度演算部４６Ｄは、排気系２１の任意の部分である特定部の目標温度Ｔ_tgtを演算するものである。なお、第４実施形態においては、特定部が浄化触媒２４であるとしている。つまり、第４実施形態において、この目標温度演算部４６Ｄは、エンジン１２から排出される排ガスを浄化する浄化触媒２４の目標温度Ｔ_tgtを演算するようになっている。
【０１６０】
より具体的に、目標温度演算部４６Ｄは、エンジン１２の実用上の運転に支障がない範囲で、エンジン１２の排気空燃比を最大限にリーン化した場合の空燃比であるリーン側限界空燃比（限界空燃比）ＡＦ_limを周期的に演算するようになっている。
また、この目標温度演算部４６Ｄは、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部４２によって演算された充填効率ＥCとを、リーン側限界空燃比マップ５２に適用することで、このリーン側限界空燃比ＡＦ_limを得るようになっている。
【０１６１】
さらに、この目標温度演算部４６Ｄは、リーン側限界空燃比ＡＦ_limでエンジン１２を運転した場合における特定部の温度であるリーン側クリップ温度（クリップ値）Ｔ_aflimを演算するようになっている。なお、このリーン側クリップ温度Ｔ_aflimは、上記の式（３）に準じた式で得られるようになっている。
なお、変換ゲインＧ_aftDは、目標温度演算部４６Ｄが、変換ゲインマップ５３Ｄに対して、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部４２によって演算された充填効率ＥCとを適用することで得られるようになっている。
【０１６２】
また、変換オフセットＯ_aftDは、目標温度演算部４６Ｄが、変換オフセットマップ５４Ｄに対して、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部４２によって演算された充填効率ＥCとを適用することで得られるようになっている。
また、目標温度演算部４６Ｄは、仮想温度演算部４５Ｄにより演算された仮想温度Ｔ_tempがリーン側クリップ温度Ｔ_aflim以上（即ち、Ｔ_temp ≧Ｔ_aflim の関係が成立する）場合、リーン側クリップ温度Ｔ_aflimを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。
【０１６３】
また、目標温度演算部４６Ｄは、仮想温度演算部４５Ｄにより演算された仮想温度Ｔ_tempがリーン側クリップ温度Ｔ_aflim未満（即ち、Ｔ_temp ＜Ｔ_aflim の関係が成立する場合）であり、且つ、仮想温度Ｔ_tempが定常温度演算部４４により演算された浄化触媒２４の定常温度Ｔ_constD以上である（即ち、Ｔ_temp ≧ Ｔ_constDの関係が成立する場合）場合、仮想温度Ｔ_tempを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。
【０１６４】
また、目標温度演算部４６Ｄは、仮想温度演算部４５Ｄにより演算された仮想温度Ｔ_tempが定常温度Ｔ_constDよりも小さい（即ち、Ｔ_temp ＜ Ｔ_constD の関係が成立する）場合に、定常温度Ｔ_constDを目標温度Ｔ_tgtとして設定するようになっている。
事前処理部４７Ｄは、目標温度演算手段４６Ｄによって演算された目標温度T_tgtに基づいた一次遅れ処理および加重平均処理を実行することで、浄化触媒２４の事前処理後温度Ｔ_uccWAVEを周期的に演算するものである。
【０１６５】
より具体的に、この事前処理部４７Ｄは、以下の式（１３）を用いて、事前処理後温度Ｔ_uccWAVEを演算するようになっている。
Ｔ_uccWAVE(n)＝（１−Ｋ1D）×Ｔ_uccWAVE(n-1)＋Ｋ1D×Ｔ_tgt(n)＋Ｋ2D×（Ｔ_tgt(n)−Ｔ_tgt(n-1)） ・・・（１３）
この式（１３）において、Ｔ_uccWAVE(n)は、浄化触媒２４の事前処理後温度Ｔ_uccfWAVEの今回値である。
【０１６６】
Ｋ1Dは、上述のように仮想温度演算部４５Ｄが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第１係数マップ５５Ｄに適用することで得られた第１係数である。
Ｔ_uccWAVE(n-1)は、浄化触媒２４の事前処理後温度Ｔ_uccWAVEの前回値である。
Ｔ_tgt(n)は、浄化触媒２４の目標温度Ｔ_tgtの今回値であって、目標温度演算部４６Ｄによって演算されるものである。
【０１６７】
Ｋ2Dは、上述のように、仮想温度演算部４５Ｄが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第２係数マップ５６Ｄに適用することで得られた第２係数である。
Ｔ_tgt(n-1)は、目標温度演算部４６Ｄによって演算された浄化触媒２４の目標温度Ｔ_tgtの前回値である。
【０１６８】
推定温度演算部４８Ｄは、事前処理部４７Ｄによって設定された事前処理後温度Ｔ_uccWAVEに対しさらなる一次遅れ処理を施すことで、浄化触媒２４の推定温度Ｔ_uccを得るものである。
より具体的に、この推定温度演算部４８Ｄは、以下の式（１４）を用いて事前処理後温度Ｔ_uccWAVEを演算するようになっている。
【０１６９】
Ｔ_ucc(n)＝（１−Ｋ3D）×（Ｔ_ucc(n-1)＋Ｋ3D×Ｔ_u_t2(n-1)＋Ｋ3D2×Ｔ_u_t1(n-1)）＋Ｋ3D3×Ｔ_uccWAVE(n) ・・・（１４）
この式（１４）において、Ｔ_ucc(n)は、浄化触媒２４の推定温度Ｔ_uccの今回値である。
Ｋ3Dは、上述のように、仮想温度演算部４５Ｄが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを第３係数マップ５７Ｄに適用することで得られた第３係数である。
【０１７０】
Ｔ_ucc(n-1)は、浄化触媒２４の推定温度Ｔ_uccの前回値であって、推定温度演算部４８Ｄによって得られたものである。
なお、Ｔ_u_t1(n-1)およびＴ_u_t2(n-1)については、式（１２）の説明において上述したとおりであるので、ここでの説明は省略する。
Ｔ_uccWAVE(n)は、浄化触媒２４の事前処理後温度Ｔ_uccWAVEの今回値であって、事前処理部４７Ｄによって得られるものである。
【０１７１】
エンジン制御部４９Ｄは、排気空燃比ＡＦEXを調整するべく、目標温度演算部４６Ｄによって得られた浄化触媒（特定部）２４の推定温度Ｔ_uccに基づいて、エンジン１２を制御するものである。
より具体的に、このエンジン制御部４９Ｄは、以下の式（１５）により、目標とする排気空燃比（目標空燃比）ＡＦ_tgtを演算することで、エンジン１２における燃料噴射量を調整することが出来るようになっている。
【０１７２】
ＡＦ_tgt＝｛Ｔ_tgt(n)−Ｏ_aftD｝／Ｇ_aftD ・・・（１５）
この式（１５）において、Ｔ_tgt(n)は、目標温度演算部４６Ｄによって演算された特定部の目標温度Ｔ_tgtの今回値である。Ｏ_aftDは、目標温度演算部４６Ｄが、エンジン回転速度ＮEと充填効率ＥCとを変換オフセットマップ５４Ｄに適用することで得られた変換オフセットである。Ｇ_aftDは、目標温度演算部４６Ｄが、変換ゲインマップ５３Ｄに対して、エンジン回転速度ＮEと充填効率ＥCとを適用することで得られた変換ゲインである。
【０１７３】
本発明の第４実施形態に係るエンジン制御装置は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。なお、ここでは、主に図３５および図２１のフローチャートを中心に説明する。
図２０のフローチャートに示すように、まず、エンジン回転速度演算部４１が、クランクシャフト角度センサ３２によって検出されたクランクシャフト角度θCLに基づいて、エンジン１２の回転速度ＮEを演算する（ステップＳ９１）。また、充填効率演算部６２が、エアフローセンサ２８によって検出された吸気流量ＱINおよび／またはブースト圧センサ３１によって検出されたブースト圧ＰTBとに基づいて、エンジン１２の負荷を示すパラメータである充填効率ＥCを演算する（ステップＳ９１）。
【０１７４】
その後、排ガス流量演算部４３が、上記の式（１）を用いて、排ガス流量ＱEXを演算する（ステップＳ９２）。
そして、仮想温度演算部４５Ｄが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを、第１係数マップ５５Ｄに適用することで第１係数Ｋ1Dを演算する（ステップＳ９３）。また、仮想温度演算部４５Ｄが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを、第２係数マップ５６Ｄに適用することで第２係数Ｋ2Dを演算する（ステップＳ９４）。
【０１７５】
さらに、仮想温度演算部４５Ｄが、排ガス流量演算部４３によって演算された排ガス流量ＱEXを、第３係数マップ５７Ｄに適用することで第３係数Ｋ3Dを演算する（ステップＳ９５）。
その後、定常温度演算部４４が、ステップＳ９１において演算されたエンジン回転速度ＮEと充填効率ＥCとを、定常温度マップ５１Ｄに適用することで、浄化触媒２４における定常温度Ｔ_constDを得る（ステップＳ９６）。
【０１７６】
そして、仮想温度演算部４５Ｄが、上記の式（１２）として示す一次遅れ処理および加重平均化処理とさらなる一次遅れ処理の逆処理を、温度演算逆モデルＭＲDを用いて実行することで、仮想温度Ｔ_tempを演算する（ステップＳ９７）。
その後、目標温度演算部４６Ｄが、ステップＳ９１において演算されたエンジン回転速度ＮEおよび充填効率ＥCを、リーン側限界空燃比マップ５２に適用することで、リーン側限界空燃比ＡＦ_limを得る（ステップＳ９８）。
【０１７７】
そして、目標温度演算部４６Ｄが、変換ゲインマップ５３Ｄに対して、ステップＳ９１において演算されたエンジン回転速度ＮEおよび充填効率ＥCを適用することで、変換ゲインＧ_aftDを得る（ステップＳ９９）。
さらに、この目標温度演算部４６Ｄが、変換オフセットマップ５４Ｄに対して、ステップＳ９１において演算されたエンジン回転速度ＮEおよび充填効率ＥCを適用することで、変換オフセットＯ_aftDを得る（ステップＳ１００）。
【０１７８】
その後、この目標温度演算部４６Ｄは、上記の式（３）に準じた式でリーン側クリップ温度Ｔ_aflimを演算する（ステップＳ１０１）。
そして、図２１のステップＳ１０２において、ステップＳ９７で演算された仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が、ステップＳ１０１において演算されたリーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)未満であるか否かを、目標温度演算部４６Ｄが判定する（ステップＳ１０２）。
【０１７９】
ここで、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)がリーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)以上である場合（ステップＳ１０２のＮｏルート）、目標温度演算部４６Ｄは、リーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)を、目標温度Ｔ_tgtの今回値Ｔ_tgt(n)として設定する（ステップＳ１０６）。
一方、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)がリーン側クリップ温度Ｔ_aflimの今回値Ｔ_aflim(n)未満である場合（ステップＳ１０２のＹｅｓルート）、ステップＳ９７で演算された仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が、ステップＳ９６で演算された定常温度Ｔ_constDの今回値Ｔ_constD(n)以上であるか否かを目標温度演算部４６Ｄが判定する（ステップＳ１０３）。
【０１８０】
ここで、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が定常温度Ｔ_constD以上である場合（ステップＳ１０３のＹｅｓルート）、目標温度演算部４６Ｄは、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)を目標温度Ｔ_tgtの今回値Ｔ_tgt(n)として設定する（ステップＳ１０４）。
一方、仮想温度Ｔ_tempの今回値Ｔ_temp(n)が定常温度Ｔ_constD未満である場合（ステップＳ１０３のＮｏルート）、目標温度演算部４６Ｄは、ステップＳ９６で演算された定常温度Ｔ_constDの今回値Ｔ_constD(n)を目標温度Ｔ_tgtの今回値Ｔ_tgt(n)として設定する（ステップＳ１０５）。
【０１８１】
その後、事前処理部４７Ｄが、上記の式（１３）を用いた事前処理を行なうことで、浄化触媒２４の事前処理後温度Ｔ_uccWAVEを演算する（ステップＳ１０７）。
そして、推定温度演算部４８Ｄは、ステップＳ１０７において設定された事前処理後温度Ｔ_uccWAVEに対しさらなる複数回の一次遅れ処理を施すことで、浄化触媒２４の推定温度Ｔ_uccを得る（ステップＳ１０８）。
【０１８２】
その後、エンジン制御部４９Ｄが、上記の式（１５）を用いて、目標空燃比ＡＦ_tgtを演算し、この目標空燃比ＡＦ_tgtに応じてエンジン１２における燃料噴射量を調整する（ステップＳ１０９）。
以上、本発明の第１〜第４実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明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出来る。その一例を以下に示す。
【０１８３】
上述の第１〜第４実施形態においては、エンジン１２がガソリンエンジンである場合を例にとって説明したが、これに限定されるものではない。エンジン１２として、アルコールとガソリンとを混合した燃料（混合燃料）を燃料とする混合燃料エンジンを用いても良いし、ディーゼルエンジンを用いても良い。
また、上述の第１〜第４実施形態においては、充填効率演算部４２が、エアフローセンサ２８によって検出された吸気流量ＱINとブースト圧センサ３１によって検出されたブースト圧ＰTBとに基づいて、エンジン１２の負荷を示すパラメータである充填効率ＥCを演算する場合について説明したが、これに限定するものではない。つまり、自然吸気タイプのエンジンにおいては、エアフローセンサによって検出された吸気流量のみに基づいて、充填効率ＥCを演算するようにしても良い。
【０１８４】
また、上述の第１〜第４実施形態においては、目標温度演算部４６Ａ〜４６Ｄのいずれもが、上述の式（３）に準じた式でリーン側クリップ温度（クリップ値）Ｔ_aflimを演算する場合について説明したが、このような場合に限定するものではない。
例えば、エンジン回転速度ＮE，充填効率ＥCおよびリーン側クリップ温度（クリップ値）Ｔ_aflimをパラメータとする３次元マップを、リーン側限界空燃比ＡＦ_lim毎に設定するようにしても良い。この場合、複数の３次元マップの中からリーン側限界空燃比ＡＦ_limに応じたものを選択し、その後、選択した３次元マップに対して、エンジン回転速度演算部４１によって演算されたエンジン回転速度ＮEと、充填効率演算部４２によって演算された充填効率ＥCとを適用することで、リーン側クリップ温度Ｔ_aflimを演算すればよい。
【０１８５】
また、上述の第１〜第４実施形態において、リーン側限界空燃比マップ５２は、エンジン回転速度Ｎeの大小によらず、常にストイキとなるように設定しているが、これに限定するものではなく、リーン化を強化したり、リッチ化を強化したりする設定にすることも可能である。
また、上述の第１〜第４実施形態をどのように組み合わせることも可能である。
【０１８６】
ここで、第１〜第４実施形態の全てを組み合わせた場合を例にとると、排気マニホールド２２表面，ターボチャージャ１１の排ガス導入口３３ａ，ターボチャージャ１１のハウジング２７表面および浄化触媒２４のいずれもが、排気系２１の特定部に該当することとなる。また、既に第１〜第４実施形態において説明したように、各特定部の目標温度Ｔ_tgtは、目標温度演算部４６Ａ〜４６Ｄによって演算される。
【０１８７】
そして、この場合、演算された目標温度Ｔ_tgtのうちの最小値に基づいて目標空燃比ＡＦ_tgtを決定する目標空燃比決定手段を設けるようにすれば良い。
そして、この目標空燃比決定手段によって決定された目標空燃比ＡＦ_tgtに基づいて、エンジン制御手段が排気空燃比を制御するようにすれば良い。
これにより、エンジンにおいて燃料が余分に噴射される事態を抑制することが可能となり、燃費の向上に寄与することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【０１８８】
本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。
また、本発明は、自動車産業や動力出力装置の製造産業などにも利用可能である。
【符号の説明】
【０１８９】
１０ 車両
１２ エンジン
２１ 排気系
４５Ａ〜４５Ｄ 仮想温度演算部（仮想温度演算手段）
４６Ａ〜４６Ｄ 目標温度演算部（目標温度演算手段）
４７Ａ〜４７Ｄ 事前処理部（事前処理手段）
４８Ａ〜４８Ｄ 推定温度演算部（推定温度演算手段）
４９Ａ〜４９Ｄ エンジン制御部（空燃比制御手段）
ＡＦEX 排気空燃比
ＥC 充填効率
ＭＲA 第１実施形態における温度演算逆モデル
ＭＲB 第２実施形態における温度演算逆モデル
ＭＲC 第３実施形態における温度演算逆モデル
ＭＲD 第４実施形態における温度演算逆モデル
ＮE エンジン回転速度
Ｔ_temp 仮想温度
Ｔ_tgt 目標温度
Ｔ_constA 第１実施形態における定常温度
Ｔ_constB 第２実施形態における定常温度
Ｔ_constC 第３実施形態における定常温度
Ｔ_constD 第４実施形態における定常温度
Ｔ_exman 第１実施形態における推定温度
Ｔ_ingas 第２実施形態における推定温度
Ｔ_tcsurf 第３実施形態における推定温度
Ｔ_ucc 第４実施形態における推定温度
Ｔ_aflim リーン側クリップ温度（クリップ値）
Ｔ_exmanWAVE 第１実施形態における事前処理後温度
Ｔ_ingasWAVE 第２実施形態における事前処理後温度
Ｔ_tcsurfWAVE 第３実施形態における事前処理後温度
Ｔ_uccWAVE 第４実施形態における事前処理後温度
ＱEX 排ガス流量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されるエンジンの運転状態が入力され、前記車両の排気系の特定部の温度が出力される温度演算モデルに基づいて、前記エンジンの排気空燃比を制御するエンジン制御装置であって、
前記温度演算モデルで用いられる仮想温度を前記温度演算モデルの逆モデルである温度演算逆モデルにより演算する仮想温度演算手段と、
前記排気系の前記特定部の定常温度を演算する定常温度演算手段と、
前記仮想温度演算手段で演算された前記仮想温度と前記定常温度演算手段で演算された前記定常温度に応じて前記排気系の前記特定部の目標温度を演算する目標温度演算手段と、
前記目標温度演算手段で演算された目標温度に基づいて前記エンジンの排気空燃比を制御する空燃比制御手段とを備える
ことを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項２】
前記温度演算逆モデルは、
前記仮想温度を一次遅れ処理することで前記特定部の温度を出力する前記温度演算モデルの逆モデルである
ことを特徴とする、請求項１記載のエンジン制御装置。
【請求項３】
前記目標温度演算手段は、
前記仮想温度演算手段によって演算された前記仮想温度が所定のクリップ値以上である場合に、前記クリップ値を前記目標温度として設定する
ことを特徴とする、請求項１または２記載のエンジン制御装置。
【請求項４】
前記目標温度演算手段は、
前記仮想温度演算手段によって演算された前記仮想温度が所定のクリップ値未満である場合に、前記仮想温度を前記目標温度として設定する
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジン制御装置。
【請求項５】
前記目標温度演算手段は、
前記仮想温度演算手段によって演算された前記仮想温度が前記定常温度演算手段によって演算された前記定常温度がよりも小さい場合に、前記定常温度を前記目標温度として設定する
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジン制御装置。
【請求項６】
前記目標温度演算手段によって演算された前記目標温度に基づいた一次遅れ処理および加重平均処理を実行することで事前処理後温度を演算し、前記事前処理後温度を前記特定部の温度の推定値である推定温度とみなす推定温度演算手段とをさらに備え、
前記空燃比制御手段は、
前記推定温度演算手段によって演算された前記推定温度に応じて前記排気空燃比を制御する
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンジン制御装置。
【請求項７】
前記目標温度演算手段によって演算された前記目標温度に基づいた一次遅れ処理および加重平均処理を実行することで事前処理後温度を演算する事前処理手段と、
前記事前処理手段によって演算された前記事前処理後温度に基づいたさらなる一次遅れ処理を実行することで、前記特定部の温度の推定値である推定温度を演算する推定温度演算手段とをさらに備え、
前記空燃比制御手段は、
前記推定温度演算手段によって演算された前記推定温度に応じて前記排気空燃比を制御する
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンジン制御装置。
【請求項８】
前記推定温度演算手段は、
前記事前処理後温度に基づいたさらなる一次遅れ処理を複数回実行する
ことを特徴とする、請求項７記載のエンジン制御装置。
【請求項９】
前記目標温度演算手段によって演算された前記目標温度に基づいた一次遅れ処理を実行することで、前記特定部の温度の推定値である推定温度を演算する推定温度演算手段をさらに備え、
前記空燃比制御手段は、
前記推定温度演算手段によって演算された前記推定温度に応じて前記排気空燃比を制御する
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンジン制御装置。
【請求項１０】
前記車両の前記排気系には、複数の前記特定部が設けられ、
前記目標温度演算手段は、複数の前記特定部ごとに前記目標温度を演算し、
前記目標温度演算手段により演算された複数の前記目標温度のうちの最小値に基づいて目標空燃比を決定する目標空燃比決定手段をさらに備え、
前記空燃比制御手段は、前記目標空燃比決定手段によって決定された前記目標空燃比に基づいて前記排気空燃比を制御する
ことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のエンジン制御装置。
【請求項１】
車両に搭載されるエンジンの運転状態が入力され、前記車両の排気系の特定部の温度が出力される温度演算モデルに基づいて、前記エンジンの排気空燃比を制御するエンジン制御装置であって、
前記温度演算モデルで用いられる仮想温度を前記温度演算モデルの逆モデルである温度演算逆モデルにより演算する仮想温度演算手段と、
前記排気系の前記特定部の定常温度を演算する定常温度演算手段と、
前記仮想温度演算手段で演算された前記仮想温度と前記定常温度演算手段で演算された前記定常温度に応じて前記排気系の前記特定部の目標温度を演算する目標温度演算手段と、
前記目標温度演算手段で演算された目標温度に基づいて前記エンジンの排気空燃比を制御する空燃比制御手段とを備える
ことを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項２】
前記温度演算逆モデルは、
前記仮想温度を一次遅れ処理することで前記特定部の温度を出力する前記温度演算モデルの逆モデルである
ことを特徴とする、請求項１記載のエンジン制御装置。
【請求項３】
前記目標温度演算手段は、
前記仮想温度演算手段によって演算された前記仮想温度が所定のクリップ値以上である場合に、前記クリップ値を前記目標温度として設定する
ことを特徴とする、請求項１または２記載のエンジン制御装置。
【請求項４】
前記目標温度演算手段は、
前記仮想温度演算手段によって演算された前記仮想温度が所定のクリップ値未満である場合に、前記仮想温度を前記目標温度として設定する
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジン制御装置。
【請求項５】
前記目標温度演算手段は、
前記仮想温度演算手段によって演算された前記仮想温度が前記定常温度演算手段によって演算された前記定常温度がよりも小さい場合に、前記定常温度を前記目標温度として設定する
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジン制御装置。
【請求項６】
前記目標温度演算手段によって演算された前記目標温度に基づいた一次遅れ処理および加重平均処理を実行することで事前処理後温度を演算し、前記事前処理後温度を前記特定部の温度の推定値である推定温度とみなす推定温度演算手段とをさらに備え、
前記空燃比制御手段は、
前記推定温度演算手段によって演算された前記推定温度に応じて前記排気空燃比を制御する
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンジン制御装置。
【請求項７】
前記目標温度演算手段によって演算された前記目標温度に基づいた一次遅れ処理および加重平均処理を実行することで事前処理後温度を演算する事前処理手段と、
前記事前処理手段によって演算された前記事前処理後温度に基づいたさらなる一次遅れ処理を実行することで、前記特定部の温度の推定値である推定温度を演算する推定温度演算手段とをさらに備え、
前記空燃比制御手段は、
前記推定温度演算手段によって演算された前記推定温度に応じて前記排気空燃比を制御する
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンジン制御装置。
【請求項８】
前記推定温度演算手段は、
前記事前処理後温度に基づいたさらなる一次遅れ処理を複数回実行する
ことを特徴とする、請求項７記載のエンジン制御装置。
【請求項９】
前記目標温度演算手段によって演算された前記目標温度に基づいた一次遅れ処理を実行することで、前記特定部の温度の推定値である推定温度を演算する推定温度演算手段をさらに備え、
前記空燃比制御手段は、
前記推定温度演算手段によって演算された前記推定温度に応じて前記排気空燃比を制御する
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンジン制御装置。
【請求項１０】
前記車両の前記排気系には、複数の前記特定部が設けられ、
前記目標温度演算手段は、複数の前記特定部ごとに前記目標温度を演算し、
前記目標温度演算手段により演算された複数の前記目標温度のうちの最小値に基づいて目標空燃比を決定する目標空燃比決定手段をさらに備え、
前記空燃比制御手段は、前記目標空燃比決定手段によって決定された前記目標空燃比に基づいて前記排気空燃比を制御する
ことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のエンジン制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１１−１１７３９４（Ｐ２０１１−１１７３９４Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７６８８９（Ｐ２００９−２７６８８９）
【出願日】平成２１年１２月４日（２００９．１２．４）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月４日（２００９．１２．４）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
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