JP2003184556A - 内燃機関の冷却系制御装置 - Google Patents
内燃機関の冷却系制御装置Info
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Abstract
ンジン予熱効果を高めて早期暖機性能を向上し、且つ始
動時の冷却水温の検出信頼性を向上する。 【解決手段】 運転者がIGスイッチをOFF位置から
ON位置に操作すると、バイパスバルブ19を閉弁して
バイパス流路17を遮断すると共に、流量制御バルブ1
8をラジエータ13の流路を遮断する状態に維持し、且
つ電動式ウォータポンプ25を起動して、蓄熱器24内
に貯溜されている温水をエンジン11内に供給してエン
ジン11を予熱する。その後、運転者がIGスイッチを
ON位置からスタート位置に操作してエンジン11を始
動すると、エンジン回転速度が所定の始動完了回転速度
以上に上昇した時点又は温水供給開始から所定時間が経
過した時点で、電動式ウォータポンプ25をOFFして
エンジン11への温水供給を終了する。
Description
れた冷却水を保温状態で貯溜してこれを次の始動前に内
燃機関に供給する蓄熱器を備えた内燃機関の冷却系制御
装置に関するものである。
動時の早期暖機性能を高めて排気エミッション低減と燃
費低減を実現するために、内燃機関の停止時に、それま
でに内燃機関で温められた冷却水(温水)を蓄熱器に回
収し、次の始動前に電動ポンプで蓄熱器内の温水を内燃
機関に供給して内燃機関を予熱することで、内燃機関を
早期に暖機することが提案されている(特開2001−
132447号公報参照)。
までは、内燃機関からの冷却水がラジエータに流れない
ようにするために、内燃機関とラジエータとをつなぐ冷
却水循環回路中に、ラジエータと並列にバイパス流路を
設けると共に、冷却水循環回路とバイパス流路との接続
部分に、ラジエータへの流路とバイパス流路との間で冷
却水の流れを切り換えるサーモスタットバルブを設け、
冷却水の温度が暖機完了に相当する所定温度よりも低い
ときには、サーモスタットバルブによってラジエータへ
の流路を遮断してバイパス流路を開放し、内燃機関から
の冷却水をバイパス流路に流して循環させるようにした
ものがある。
器から内燃機関に温水を供給するときに、この温水が内
燃機関から冷却水循環回路に流れ込んで、冷却水循環回
路中に設置した水温センサの周辺に温水が流れてしまう
と、始動時の水温センサの検出値の信頼性の低下を招
く。すなわち、この場合には、水温センサが実際の内燃
機関の温度よりも高温の温水の温度を検出してしまい、
実際の内燃機関の温度がまだ低いのに、内燃機関の温度
が高くなっていると誤検出されてしまう。このため、始
動時に水温センサの検出値に基づいて燃料噴射量を補正
すると、実際の内燃機関の温度よりも高い温度を基準に
した噴射補正が行われてしまい、その結果、始動時の燃
料噴射量が適正値よりも少なくなって、始動時の空燃比
が目標空燃比よりもリーン側にずれてしまい、始動時の
空燃比制御性が悪くなるという欠点が発生する。
を目的とする発明であり、従って、本発明の目的は、始
動時に冷却水循環回路中の水温センサが実際の内燃機関
の温度よりも高温の温水の温度を検出することを防止し
て、始動時の水温センサの検出値の信頼性を向上するこ
とができる内燃機関の冷却系制御装置を提供することで
ある。
るために、本発明の請求項1の内燃機関の冷却系制御装
置は、内燃機関とラジエータとの間で冷却水を循環させ
る冷却水循環回路と、この冷却水循環回路中に前記ラジ
エータをバイパスするように設けられたバイパス流路
と、内燃機関で温められた冷却水(以下「温水」とい
う)を保温状態で貯溜してこれを次の始動前に内燃機関
に供給する蓄熱器と、前記冷却水循環回路及び/又は前
記バイパス流路に設けられたバルブを制御して始動前に
前記蓄熱器から内燃機関に温水を供給するときに前記バ
ルブを内燃機関から前記バイパス流路への冷却水の流れ
を遮断する状態に切り換える冷却水循環制御手段とを備
えたものにおいて、冷却水の温度を検出する水温センサ
を、前記冷却水循環回路のうちの内燃機関の冷却水出口
側で且つ前記蓄熱器からの温水が循環しない位置に設置
したものである。このようにすれば、始動前に蓄熱器か
ら内燃機関に温水を供給するときに、その温水が水温セ
ンサの周辺に流れることを防止できるため、始動時に水
温センサが実際の内燃機関の温度よりも高温の温水の温
度を検出することを防止できて、始動時の水温センサの
検出値の信頼性を向上することができる。
ス流路を開放して内燃機関から流出する冷却水を該バイ
パス流路に流して循環させると共に、始動時に水温セン
サで検出した冷却水温に基づいて燃料噴射制御手段によ
り燃料噴射量を補正するようにすると良い。つまり、始
動時にバイパス流路を開放して内燃機関から流出する冷
却水を該バイパス流路に流して循環させると、内燃機関
から流出する冷却水を水温センサの周辺に流すことがで
きるため、始動時に実際の内燃機関の温度に対応した冷
却水温を水温センサで精度良く検出することができる。
その結果、始動時に水温センサで検出した冷却水温に基
づいて燃料噴射量を補正すれば、始動時に実際の内燃機
関の温度に応じた燃料噴射量の補正を行うことができ
て、始動時の燃料噴射量を適正化することができ、始動
時の空燃比制御性を向上することができる。
機関への温水供給開始から所定期間経過後の水温センサ
の検出値と温水供給開始前の水温センサの検出値との差
に基づいてバイパスバルブが開き放しになる開固着の有
無を開固着判定手段により判定するようにしても良い。
もし、バイパスバルブの開固着が発生すると、始動前に
蓄熱器から内燃機関に温水を供給するときに、その温水
が内燃機関から冷却水循環回路中の水温センサの周辺に
流れ込んでしまうため、その温水の影響を受けて、水温
センサで検出する冷却水温が実際の内燃機関の温度より
も高くなってしまい、その結果、温水供給開始から時間
が経過するに従って水温センサの検出値と温水供給開始
前の水温センサの検出値との差が大きくなる。この関係
から、温水供給開始からある程度の時間が経過した後の
水温センサの検出値と温水供給開始前の水温センサの検
出値との差が所定の開固着判定値よりも大きいか否か
で、バイパスバルブの開固着の有無を判定することがで
きる。
ルブが開固着していると判定された場合に、始動から所
定期間が経過するまで、温水供給開始前の水温センサの
検出値と始動後経過時間に基づいて冷却水温を推定し、
その推定冷却水温に基づいて燃料噴射量を補正するよう
にすると良い。もし、バイパスバルブが開固着した状態
になっていると、始動時の水温センサの検出値が始動前
に蓄熱器から供給された温水の影響を受けて実際の内燃
機関の温度よりも高い温度になっているため、温水供給
開始前の水温センサの検出値と始動後経過時間に基づい
て冷却水温を推定した方が水温センサの検出値よりも実
際の内燃機関の温度に近い温度を求めることができる。
従って、バイパスバルブが開固着している場合に、この
推定冷却水温に基づいて燃料噴射量を補正すれば、水温
センサの検出値に基づいて燃料噴射量を補正する場合と
比べて、燃料噴射量を精度良く補正することができる。
でも、始動後の時間経過に伴って、内燃機関の温度が高
くなるに従って、水温センサの検出値が実際の内燃機関
の温度に近付いていくため、両者の温度差がある程度小
さくなるまでの所定期間が経過した後は、推定冷却水温
に代えて、水温センサの検出値を用いて燃料噴射量を補
正するようにすれば良い。このようにすれば、バイパス
バルブが開固着している場合に、推定冷却水温と水温セ
ンサの検出値とのうちの信頼性の高い方を用いて燃料噴
射量を補正することができ、空燃比制御性の悪化を回避
することができる。
冷却水温と水温センサの検出値との切り換えのタイミン
グは、始動後の経過時間等で判断しても良いが、請求項
5のように、バイパスバルブが開固着していると判定さ
れた場合に、推定冷却水温と始動後の前記水温センサの
検出値との差が所定値以下になるまで推定冷却水温を用
いて燃料噴射量を補正し、その後は、水温センサの検出
値を用いて燃料噴射量を補正するようにしても良い。こ
のようにすれば、始動後の内燃機関の運転状態や外気温
等によって始動後の内燃機関の温度上昇速度が変化して
も、それに応じた適正なタイミングで、燃料噴射量の補
正に用いる冷却水温情報を推定冷却水温から水温センサ
の検出値に切り換えることができる。
の冷却水の流れをラジエータとバイパス流路との間で切
り換える機能又は両者の流量比を制御する機能を有する
制御バルブと、バイパス流路中に設けたバイパスバルブ
とを備えたシステムにおいては、蓄熱器から内燃機関に
温水を供給するときに、制御バルブをラジエータへの冷
却水の流れを遮断する状態に維持し、且つ、バイパスバ
ルブを閉弁してバイパス流路を遮断するようにすれば良
い。この場合、制御バルブは、ラジエータとバイパス流
路にそれぞれ流れる冷却水の流量比を制御することがで
きる電磁バルブを用いても良いし、或は、ラジエータと
バイパス流路との間で冷却水の流れを切り換える三方切
換弁を用いても良い。いずれの場合も、バイパス流路中
にバイパスバルブを設けることで、本発明を実現するこ
とができる。
間経過後の水温センサの検出値と温水供給開始前(又は
始動当初)の水温センサの検出値との差に基づいてバイ
パスバルブが閉じ放しになる閉固着の有無を閉固着判定
手段により判定するようにしても良い。もし、バイパス
バルブの閉固着が発生すると、始動後も、始動前の内燃
機関への温水供給中と同じく、バイパスバルブと制御バ
ルブによってバイパス流路及びラジエータへの冷却水の
流れが遮断された状態に維持されるため、始動からある
程度の時間が経過して内燃機関の暖機が終了しても、内
燃機関の冷却水が冷却水循環回路中の水温センサの周辺
に流れず、水温センサの検出値が温水供給開始前(又は
始動当初)の水温センサの検出値とあまり変化しない状
態となる。そのため、バイパスバルブの閉固着発生時に
は、実際に内燃機関の暖機が終了しても、水温センサの
検出値が暖機完了に相当する水温まで上昇しないため、
暖機前と誤判定されてしまい、その結果、暖機後も、制
御バルブによってラジエータへの流路が遮断された状態
に維持されて、水温センサで検出する冷却水温の上昇が
少ない状態が続くことになる。この関係から、始動から
所定期間経過後の水温センサの検出値と温水供給開始前
(又は始動当初)の水温センサの検出値との差が所定の
閉固着判定値よりも小さいか否かで、バイパスバルブの
閉固着の有無を判定することができる。
ルブが閉固着していると判定された場合には、制御バル
ブをラジエータに冷却水を流すように切り換えるように
すると良い。このようにすれば、バイパスバルブが閉固
着している場合でも、その閉固着が検出された時点で、
内燃機関から冷却水を冷却水循環回路中の水温センサの
周辺に流すことができて、水温センサで実際の内燃機関
の温度に対応した冷却水温を検出することができ、冷却
水温の検出精度を確保することができる。
に基づいて説明する。まず、図1に基づいて冷却系全体
の構成を説明する。内燃機関であるエンジン11の冷却
水通路(ウォータジャケット)の入口には、エンジン1
1の動力によって駆動される機械式ウォータポンプ12
が設けられている。このエンジン11の冷却水通路の出
口とラジエータ13の入口とが冷却水循環パイプ14に
よって接続され、ラジエータ13の出口と機械式ウォー
タポンプ12の吸込み口とが冷却水循環パイプ15によ
って接続されている。これにより、エンジン11の冷却
水通路→冷却水循環パイプ14→ラジエータ13→冷却
水循環パイプ15→機械式ウォータポンプ12→エンジ
ン11の冷却水通路の経路で冷却水が循環する冷却水循
環回路16が構成されている。
13と並列にバイパス流路17が設けられ、このバイパ
ス流路17の両端が冷却水循環パイプ14,15の途中
に接続されている。そして、バイパス流路17と冷却水
循環パイプ15との合流部に流量制御バルブ18(制御
バルブに相当)が設けられている。この流量制御バルブ
18は、ラジエータ13とバイパス流路17にそれぞれ
流れる冷却水の流量比を制御することができる電磁バル
ブにより構成されている。更に、バイパス流路17の途
中にはバイパスバルブ19が設けられている。このバイ
パスバルブ19は、例えば常開型の電磁バルブにより構
成されており、単に開弁と閉弁とを切り換えるだけで、
弁開度(バイパス流量)を制御する機能は持たない。
水回路20と蓄熱用の温水回路21とが並列に設けられ
ている。暖房用の温水回路20中には、電磁バルブ22
と暖房用のヒータコア23とが直列に接続され、蓄熱用
の温水回路21中には、保温材(断熱材)で形成された
保温構造の蓄熱器24と電動式ウォータポンプ25とが
直列に接続されている。
ときは、電磁バルブ22を開放してエンジン11から流
れ出る温水(冷却水)の一部をヒータコア23に流し、
このヒータコア23の放熱によって空調装置(図示せ
ず)の送風空気を加熱する。また、イグニッションスイ
ッチ(以下「IGスイッチ」と表記する)をOFFして
エンジン11を停止させるときには、電動式ウォータポ
ンプ25を起動してエンジン11内の温水を蓄熱器24
内に回収し、保温状態で貯溜する。
は、冷却水循環回路16のうちのエンジン11の冷却水
出口側で且つ蓄熱器24からの温水が循環しない位置に
設置されている。この水温センサ26の出力信号は、制
御回路27(ECU)に入力される。この制御回路27
は、マイクロコンピュータを主体として構成され、その
ROM(記憶媒体)に記憶された図2乃至図4の冷却系
制御ルーチンを実行することで、冷却系の各バルブ(流
量制御バルブ18、バイパスバルブ19)の動作を制御
すると共に、蓄熱用の温水回路21中の電動式ウォータ
ポンプ25の起動/停止を制御する。
ンによる冷却系の制御の概要を図5のタイムチャートに
基づいて説明する。運転者がIGスイッチをOFF位置
からON位置に操作すると、バイパスバルブ19を閉弁
してバイパス流路17を遮断した状態(バイパス流量=
0%)にすると共に、流量制御バルブ18をラジエータ
13の流路を遮断した状態(ラジエータ流量=0%)に
維持し、且つ、電動式ウォータポンプ25を起動して、
蓄熱器24内に貯溜されている温水をエンジン11内に
図1に破線矢印で示すように始動後のエンジン11内の
冷却水の循環方向とは逆方向に流してエンジン11を予
熱する。
からスタート位置に操作してスタータ(図示せず)を起
動してエンジン11を始動すると、エンジン回転速度N
eが所定の始動完了回転速度(例えば400rpm)以
上に上昇した時点で、エンジン11の始動が完了したと
判断して、電動式ウォータポンプ25をOFFして、エ
ンジン11への温水供給を終了する。
温水供給開始からエンジン11の始動が完了するまでの
時間が所定時間(例えば7秒間)を越えた場合は、ま
だ、エンジン11の始動が完了していなくても、エンジ
ン11の冷却水通路が温水で満たされたと判断して、電
動式ウォータポンプ25をOFFし、エンジン11への
温水供給を終了する。
Fした時点(エンジン11への温水供給を終了した時
点)で、バイパスバルブ19を開弁してバイパス流路1
7を開放する。この後は、エンジン11の暖機が完了す
るまで、エンジン11からバイパス流路17のみに冷却
水を循環させ、暖機完了後は、水温センサ26で検出し
た冷却水温がエンジン運転状態に応じて設定された目標
水温に一致するように流量制御バルブ18の制御量をフ
ィードバック制御して、バイパス流路17への冷却水流
量(バイパス流量)とラジエータ13への冷却水流量
(ラジエータ流量)との流量比を制御する。
するときは、暖房用の温水回路20中の電磁バルブ22
を開放してエンジン11から流れ出る温水(冷却水)の
一部をヒータコア23に流し、このヒータコア23の放
熱によって空調装置(図示せず)の送風空気を加熱す
る。
からOFF位置に操作して、エンジン11の運転を停止
すると、直ちに、蓄熱用の温水回路21中の電動式ウォ
ータポンプ25を起動して、図1に破線矢印で示すよう
にエンジン11内の温水をエンジン運転中の冷却水の循
環方向とは逆方向に流して、その温水を蓄熱器24内に
回収する。これにより、次のエンジン始動時まで、蓄熱
器24内に温水が保温状態で貯溜される。
始してから蓄熱器24内に十分な温水が蓄えられるまで
の所定時間(例えば7秒間)が経過した時点で、電動式
ウォータポンプ25を停止して、蓄熱器24内への温水
の回収を終了する。
乃至図4の冷却系制御ルーチンは、IGスイッチのON
後に所定時間毎(例えば16m秒毎)に起動され、特許
請求の範囲でいう冷却水循環制御手段としての役割を果
たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ101
で、IGスイッチがOFF位置からON位置に操作され
た直後であるか否かを判定し、ON位置に操作された直
後であれば、ステップ102に進み、水温センサ26で
検出した現在の冷却水温THWを温水供給前の冷却水温
THWint(冷却水温の初期値)としてセットし、次
のステップ103で、電動式ウォータポンプ25の駆動
フラグXEWPをON(駆動)にセットして、電動式ウ
ォータポンプ25を起動し、蓄熱器24内に貯溜されて
いる温水をエンジン11内に供給してエンジン11を予
熱する。
イパスバルブ19の駆動フラグXBIPをON(閉弁)
にセットしてバイパスバルブ19を閉弁し、バイパス流
路17を遮断し、続くステップ105で、流量制御バル
ブ18の制御量TQを0%にセットして、流量制御バル
ブ18をラジエータ13の流路を遮断する状態に維持す
る。これにより、始動前に蓄熱器24からエンジン11
に供給される温水が冷却水循環回路16に流れ込むこと
を防止する。
理は、IGスイッチがOFF位置からON位置に操作さ
れた直後に1回のみ実行する初期化処理であり、これ以
外の時期に本ルーチンが起動されたときには、これらの
初期化処理(ステップ102〜105)を飛び越してス
テップ106に進む。
ッチがONかOFFかを判別し、ONされていれば、ス
テップ107に進み、IGスイッチON後の経過時間を
カウントするON時間カウンタCIGONをインクリメ
ントし、次のステップ108で、IGスイッチOFF後
の経過時間をカウントするOFF時間カウンタCIGO
FFを0にリセットする。反対に、IGスイッチがOF
Fされていれば、ステップ109に進み、ON時間カウ
ンタCIGONを0にリセットし、次のステップ110
で、OFF時間カウンタCIGOFFをインクリメント
する。
N時間カウンタCIGONのカウント値が所定時間(例
えば7秒)以上になったか否かを判定することで、温水
供給開始から所定時間(例えば7秒)以上経過したか否
かを判定し、所定時間以上経過していれば、ステップ1
13に進み、電動式ウォータポンプ25の駆動フラグX
EWPをOFF(停止)にセットして、電動式ウォータ
ポンプ25を停止してエンジン11への温水供給を終了
すると共に、常開型のバイパスバルブ19の駆動フラグ
XBIPをOFF(開弁)にセットしてバイパスバルブ
19を開弁し、バイパス流路17を開放する。
ント値が所定時間(例えば7秒)に達していない場合
は、ステップ111からステップ112に進み、エンジ
ン回転速度Neが所定の始動完了回転速度(例えば40
0rpm)以上に上昇したか否かで、エンジン11の始
動が完了したか否かを判定し、エンジン11の始動が完
了したと判定されれば、ステップ113に進み、電動式
ウォータポンプ25を停止して、エンジン11への温水
供給を終了すると共に、バイパスバルブ19を開弁して
バイパス流路17を開放する。
「No」と判定されときに、エンジン11への温水供給
中であれば、そのまま温水供給を継続し、IGスイッチ
のOFF直後であれば、後述する図4のステップ118
以降の処理により、エンジン11内の温水を蓄熱器24
内に回収する。
11への温水供給を終了した場合は、ステップ114に
進み、水温センサ26で検出した冷却水温THWが所定
温度(例えば80℃)以上に上昇したか否かで、エンジ
ン11の暖機が完了したか否かを判定し、暖機完了前と
判定されれば、ステップ117に進み、流量制御バルブ
18の制御量TQを0%にセットして、流量制御バルブ
18をラジエータ13の流路を遮断する状態に維持す
る。これにより、暖機完了前は、エンジン11から流れ
出る冷却水がラジエータ13を流れずにバイパス流路1
7を通って循環し、ラジエータ13で冷却水の温度が低
下することが回避される。
(冷却水温THW≧所定温度)と判定された場合は、ス
テップ115に進み、現在のエンジン運転状態(例えば
エンジン回転速度Ne、吸入空気量GN)に応じてマッ
プ又は数式により目標水温THWTGを算出する。この
後、ステップ116に進み、水温センサ26で検出した
冷却水温THWが目標水温THWTGに一致するように
流量制御バルブ18の制御量TQをフィードバック制御
する。これにより、暖機後は、水温センサ26で検出し
た冷却水温THWが目標水温THWTGよりも高けれ
ば、ラジエータ13への冷却水流量(ラジエータ流量)
を増加させてバイパス流路17への冷却水流量(バイパ
ス流量)を減少させ、反対に、水温センサ26で検出し
た冷却水温THWが目標水温THWTGよりも低けれ
ば、ラジエータ13への冷却水流量(ラジエータ流量)
を減少させてバイパス流路17への冷却水流量(バイパ
ス流量)を増加させるように流量制御バルブ18の制御
量TQをフィードバック制御する。
GスイッチがON位置からOFF位置に操作された直後
(エンジン停止直後)であるか否かを判定し、OFF位
置に操作された直後であれば、ステップ119に進み、
電動式ウォータポンプ25の駆動フラグXEWPをON
(駆動)にセットして、電動式ウォータポンプ25を起
動する。これにより、エンジン停止直後にエンジン11
内の温水を蓄熱器24内に回収する。
間カウンタCIGOFFのカウント値が所定時間(例え
ば7秒)以上になったか否かを判定することで、温水回
収開始から所定時間(例えば7秒)以上経過したか否か
を判定し、所定時間以上経過していれば、ステップ12
1に進み、電動式ウォータポンプ25の駆動フラグXE
WPをOFF(停止)にセットして、電動式ウォータポ
ンプ25を停止して、蓄熱器24への温水回収を終了す
る。
た図6のバイパスバルブ開固着判定ルーチンを実行する
ことで、エンジン11への温水供給開始から所定時間
(例えば3〜7秒)経過後の水温センサ26の検出値T
HWと温水供給開始前の水温センサ26の検出値THW
intとの差に基づいてバイパスバルブ19が開き放し
になる開固着の有無を判定する。
すると、始動前に蓄熱器24からエンジン11に温水を
供給するときに、その温水がエンジン11から冷却水循
環回路16中の水温センサ26の周辺に流れ込んでしま
うため、その温水の影響を受けて、水温センサ26で検
出する冷却水温THWが実際のエンジン11の温度より
も高くなってしまう。その結果、バイパスバルブ19の
開固着発生時には、図7に示すように、温水供給開始か
ら時間が経過するに従って水温センサ26の検出値TH
Wと温水供給開始前の水温センサ26の検出値THWi
nt(正常時の冷却水温)との差が大きくなる。この関
係から、温水供給開始からある程度の時間が経過した後
の水温センサ16の検出値THWと温水供給開始前の水
温センサ26の検出値THWintとの差(絶対値)が
所定の開固着判定値よりも大きいか否かで、バイパスバ
ルブ19の開固着の有無を判定することができる。
を高めるために、温水供給開始から所定時間経過後に、
水温センサ16の検出値THWと温水供給開始前の水温
センサ26の検出値THWintとの差|THW−TH
Wint|が所定の開固着判定値よりも大きいか否かを
判定する処理を所定周期で繰り返し、その結果、|TH
W−THWint|が開固着判定値よりも大きいと判定
される状態が所定回数連続したときに、バイパスバルブ
19の開固着と判定して、バイパスバルブ開固着フラグ
を「1」にセットするようにしている。
判定を実行する図6のバイパスバルブ開固着判定ルーチ
ンは、IGスイッチのON後に所定時間毎(例えば16
m秒毎)に起動され、特許請求の範囲でいう開固着判定
手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動される
と、まずステップ201で、開固着判定実行条件が成立
しているか否かを、図2のステップ107でインクリメ
ントされるON時間カウンタCIGONのカウント値が
例えば3秒から7秒までの範囲内で、且つ、始動前であ
るか否かによって判定する。つまり、エンジン11への
温水供給開始後の経過時間が例えば3秒から7秒までの
期間で、且つ、始動前であれば、開固着判定実行条件が
成立し、それ以外の場合は、開固着判定実行条件が不成
立となり、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終
了する。
ば、ステップ202に進み、現在の水温センサ16の検
出値THWと温水供給開始前の水温センサ26の検出値
THWintとの差|THW−THWint|が所定の
開固着判定値よりも大きいか否かを判定し、|THW−
THWint|が開固着判定値以下であれば、バイパス
バルブ19の開固着が発生していないと判断して、ステ
ップ203に進み、開固着カウンタを「0」にリセット
し、次のステップ204で、バイパスバルブ開固着フラ
グを「0」にリセットして本ルーチンを終了する。
HW−THWint|が開固着判定値よりも大きいと判
定された場合は、バイパスバルブ19の開固着が発生し
ている可能性があるため、ステップ205に進み、開固
着カウンタをインクリメントして、次のステップ206
で、開固着カウンタの値が所定値を越えたか否かを判定
する。その結果、開固着カウンタの値が所定値以下であ
れば、まだ、開固着と判定せずに本ルーチンを終了す
る。
の値が所定値を越えていると判定されれば、最終的に開
固着と判断して、ステップ207に進み、バイパスバル
ブ開固着フラグを「1」にセットして本ルーチンを終了
する。
た図8のバイパスバルブ閉固着判定ルーチンを実行する
ことで、始動から所定時間経過後の水温センサ26の検
出値THWと温水供給開始前の水温センサ26の検出値
THWintとの差に基づいてバイパスバルブ19が閉
じ放しになる閉固着の有無を判定する。
すると、図9に示すように、始動後も、始動前のエンジ
ン11への温水供給中と同じく、バイパスバルブ19と
流量制御バルブ18によってバイパス流路17及びラジ
エータ13への冷却水の流れが遮断された状態に維持さ
れるため、始動からある程度の時間が経過してエンジン
11の暖機が終了しても、エンジン11の冷却水が冷却
水循環回路16中の水温センサ26の周辺に流れず、水
温センサ26の検出値THWが温水供給開始前の水温セ
ンサ26の検出値THWintとあまり変化しない状態
となる。そのため、バイパスバルブ19の閉固着発生時
には、図9に示すように、実際にエンジン11の暖機が
終了しても、水温センサ26の検出値THWが暖機完了
に相当する水温まで上昇しないため、暖機前と誤判定さ
れてしまい、その結果、暖機後も、流量制御バルブ18
によってラジエータ13への冷却水の流れが遮断された
状態に維持されて、水温センサ26で検出する冷却水温
THWの上昇が少ない状態が続くことになる。この関係
から、始動から所定時間経過後の水温センサ26の検出
値THWと温水供給開始前の水温センサ26の検出値T
HWintとの差が所定の閉固着判定値よりも小さいか
否かで、バイパスバルブ19の閉固着の有無を判定する
ことができる。
いると判定された場合には、流量制御バルブ18をエン
ジン11からの冷却水が全てラジエータ13に流れるよ
うに強制的に切り換える。このようにすれば、バイパス
バルブ13が閉固着している場合でも、その閉固着が検
出された時点で、エンジン11から冷却水を冷却水循環
回路16中の水温センサ26の周辺に流すことができ
て、水温センサ26で実際のエンジン11の温度に対応
した冷却水温を検出することができる。
を高めるために、始動から所定時間(例えば10〜30
秒)経過後に、水温センサ16の検出値THWと温水供
給開始前の水温センサ26の検出値THWintとの差
|THW−THWint|が所定の閉固着判定値よりも
小さいか否かを判定する処理を所定周期で繰り返し、そ
の結果、|THW−THWint|が閉固着判定値より
も小さいと判定される状態が所定回数連続したときに、
バイパスバルブ19の閉固着と判定して、バイパスバル
ブ閉固着フラグを「1」にセットするようにしている。
判定を実行する図8のバイパスバルブ開固着判定ルーチ
ンは、IGスイッチのON後に所定時間毎(例えば16
m秒毎)に起動され、特許請求の範囲でいう閉固着判定
手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動される
と、まずステップ301で、エンジン回転速度Neが所
定の始動完了回転速度(例えば400rpm)以上に上
昇し、且つスタータがOFFされたか否かによって、始
動後であるか否かを判定し、始動後でないと判定されれ
ば、ステップ302に進み、始動後の経過時間をカウン
トする始動後カウンタを「0」にリセットする。一方、
始動後と判定されれば、ステップ303に進み、始動後
カウンタをインクリメントする。
ウンタのカウント値(始動後の経過時間)が例えば10
秒から30秒までの範囲内であるか否かによって、閉固
着判定期間であるか否かを判定し、閉固着判定期間でな
ければ、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了
する。
テップ305に進み、現在の水温センサ16の検出値T
HWと温水供給開始前の水温センサ26の検出値THW
intとの差|THW−THWint|が所定の閉固着
判定値よりも小さいか否かを判定し、|THW−THW
int|が閉固着判定値以上であれば、バイパスバルブ
19の閉固着が発生していないと判断して、ステップ3
06に進み、閉固着カウンタを「0」にリセットし、次
のステップ307で、バイパスバルブ閉固着フラグを
「0」にリセットして本ルーチンを終了する。
HW−THWint|が閉固着判定値よりも小さいと判
定された場合は、バイパスバルブ19の閉固着が発生し
ている可能性があるため、ステップ308に進み、閉固
着カウンタをインクリメントして、次のステップ309
で、閉固着カウンタの値が所定値を越えたか否かを判定
する。その結果、閉固着カウンタの値が所定値以下であ
れば、まだ、閉固着と判定せずに本ルーチンを終了す
る。
の値が所定値を越えていると判定されれば、最終的に閉
固着と判断して、ステップ310に進み、バイパスバル
ブ閉固着フラグを「1」にセットすると共に、流量制御
バルブ18の制御量TQを100%にセットして、流量
制御バルブ18をエンジン11からの冷却水が全てラジ
エータ13に流れるように切り換える。
た図10の燃料噴射制御ルーチンを実行することで、水
温センサ26で検出した冷却水温又は推定水温に応じて
燃料噴射量を補正して最終噴射量を求める。
た状態になっていると、図11に示すように、始動時の
水温センサ26の検出値THWが蓄熱器24から供給さ
れる温水の影響を受けて実際のエンジン11の温度より
も高い温度になっているため、温水供給開始前の水温セ
ンサ26の検出値THWintと始動後経過時間に基づ
いて冷却水温を推定した方が水温センサ26の検出値T
HWよりも実際のエンジン11の温度に近い温度を求め
ることができる。従って、バイパスバルブ19が開固着
している場合には、この推定冷却水温に基づいて燃料噴
射量を補正すれば、水温センサ26の検出値THWに基
づいて燃料噴射量を補正する場合と比べて、燃料噴射量
を精度良く補正することができる。
場合でも、始動後の時間経過に伴って、エンジン11の
温度が高くなるに従って、水温センサ26の検出値TH
Wが実際のエンジン11の温度に近付いていくため、両
者の温度差がある程度小さくなってからは、推定冷却水
温に代えて、水温センサ26の検出値THWを用いて燃
料噴射量を補正する。このようにすれば、バイパスバル
ブ19が開固着している場合に、推定冷却水温と水温セ
ンサ26の検出値THWとのうちの信頼性の高い方を用
いて燃料噴射量を補正することができ、空燃比制御性の
悪化を回避することができる。
0の燃料噴射制御ルーチンは、IGスイッチのON後に
所定時間毎(例えば16m秒毎)に起動され、特許請求
の範囲でいう燃料噴射制御手段としての役割を果たす。
本ルーチンが起動されると、まずステップ401で、前
記図8のステップ301でインクリメントされる始動後
カウンタのカウント値(始動後の経過時間)が所定時間
K1以下であるか否かを判定する。ここで、所定時間K
1は、エンジン11の冷却水出口側の冷却水温(以下
「エンジン出口冷却水温」という)ETHWが温水供給
開始前の水温センサ26の検出値THWintと等しい
と仮定する期間を設定するためのものである。従って、
始動後カウンタのカウント値が所定時間K1以下であれ
ば、エンジン出口冷却水温ETHWとして温水供給開始
前の水温センサ26の検出値THWintを用いる。
が所定時間K1を越えていれば、ステップ403に進
み、バイパスバルブ開固着フラグが「1」であるか否か
で、バイパスバルブ19の開固着が発生しているか否か
を判定し、開固着が発生していない場合(バイパスバル
ブ開固着フラグ=0の場合)は、エンジン出口冷却水温
ETHWと水温センサ26の検出値THWとがほぼ一致
するため、ステップ406に進み、水温センサ26の検
出値THWをそのままエンジン出口冷却水温ETHWと
して用いる。
している場合(バイパスバルブ開固着フラグ=1の場
合)は、エンジン出口冷却水温ETHWと水温センサ2
6の検出値THWとが一致しないため、ステップ404
に進み、エンジン出口冷却水温ETHWを次式により推
定する。 ETHW(i) =ETHW(i-1) +C
口冷却水温推定値、ETHW(i-1)は前回のエンジン出
口冷却水温推定値、Cは演算周期当たりの水温上昇量で
ある。この演算周期当たりの水温上昇量Cは、演算処理
の簡略化のために固定値としても良いが、エンジン運転
状態、外気温、前回のエンジン出口冷却水温ETHW(i
-1) 等に応じてマップ又は数式により演算周期当たりの
水温上昇量Cを算出するようにしても良い。上式におい
て、エンジン出口冷却水温ETHWの初期値は、ステッ
プ402で記憶した温水供給開始前の水温センサ26の
検出値THWintとなるため、上式によるエンジン出
口冷却水温ETHWの推定は、温水供給開始前の水温セ
ンサ26の検出値THWintと始動後経過時間(始動
後の演算回数)等に基づいて行われることになる。
ステップ405に進み、始動後カウンタのカウント値
(始動後の経過時間)が所定時間K2以上になったか、
又は、推定したエンジン出口冷却水温ETHWと現在
の水温センサ26の検出値THWとの差|ETHW−T
HW|が所定値以下になったか否かを判定する。ここ
で、所定時間K2は、バイパスバルブ19の開固着発生
時にエンジン出口冷却水温ETHWと水温センサ26の
検出値THWとの差が小さくなる(所定値以下になる)
までに要する始動後経過時間であり、予め実験等で測定
して設定されている。この所定時間K2は、演算処理の
簡略化のために固定値としても良いが、エンジン運転状
態、外気温等に応じてマップ又は数式により所定時間K
2を算出するようにしても良い。
のカウント値が所定時間K2以上になった場合、又は、
推定したエンジン出口冷却水温ETHWと現在の水温
センサ26の検出値THWとの差|ETHW−THW|
が所定値以下になった場合のいずれかに該当すれば、エ
ンジン出口冷却水温ETHWの推定を終了し、ステップ
406に進み、水温センサ26の検出値THWをエンジ
ン出口冷却水温ETHWとして用いる(つまりエンジン
出口冷却水温ETHWを水温センサ26で検出する)。
一方、上記ステップ405で、、のいずれにも該当
しない場合は、ステップ404で推定したエンジン出口
冷却水温ETHWをそのまま用いる。
THWを推定値又は検出値のいずれかに決定した後、ス
テップ407に進み、エンジン出口冷却水温ETHWに
基づいて燃料噴射量に対する補正係数efase1、e
fase2、FWLをマップ又は数式により算出する。
量TAUを次式により算出する。 TAU=基本噴射量×α×(1+FWL+efase1
+efase2) ここで、基本噴射量は、エンジン運転状態(例えばエン
ジン回転速度、吸入空気量等)に応じてマップ等により
算出される基本的な燃料噴射量である。αは、空燃比フ
ィードバック補正係数、学習補正係数、加減速補正係数
等の各種の補正係数である。
口冷却水温ETHWに応じて3種類の補正係数efas
e1、efase2、FWLを算出するようにしたが、
これら3種類の補正係数を1つの補正係数に統合して算
出するようにしても良い。
ーチンによって、始動前に蓄熱器24内の温水をエンジ
ン11に供給するときに、流量制御バルブ18とバイパ
スバルブ19によってラジエータ13及びバイパス流路
17への冷却水の流れが遮断される。
路17中にバイパスバルブ19を設け、始動前に蓄熱器
24内の温水をエンジン11に供給するときに、バイパ
スバルブ19を閉弁してバイパス流路17を遮断し、更
に、ラジエータ13の流路を流量制御バルブ18によっ
て遮断するようにしたので、始動前に蓄熱器24からエ
ンジン11に供給した温水が冷却水循環回路16に流れ
込むことを防止できて、温水による内エンジン11の予
熱効果が低下するのを防止でき、始動時の早期暖機性能
を向上することができる。
ンジン11に供給するときに、その温水が冷却水循環回
路16中の水温センサ26の周辺に流れることを防止で
きるため、始動前に水温センサ26の検出水温が上昇す
ることを防止できて、始動時に水温センサ26が実際の
エンジン11の温度よりも高温の温水の温度を検出する
ことを防止でき、始動時の水温センサ26の検出値の信
頼性を向上することができる。その結果、始動時に水温
センサ26で検出した冷却水温に基づいて燃料噴射量を
補正しても、始動時に空燃比が目標空燃比よりもリーン
になってしまうことを防止できて、空燃比を目標空燃比
付近で安定させることができ、エンジン回転変動を小さ
くできる。
4からエンジン11に供給した温水が冷却水循環回路1
6に流れ込んで、冷却水循環回路16中に設置した水温
センサ26の周辺に温水が流れてしまうため、図12に
示すように、始動前から水温センサ26の検出水温が上
昇して実際のエンジン11の温度よりも高温の温水の温
度を検出してしまい、実際のエンジン11の温度がまだ
低いのに、エンジン11の温度が高くなっていると誤検
出されてしまう。このため、始動時に水温センサ26の
検出値に基づいて燃料噴射量を補正すると、実際のエン
ジン11の温度よりも高い温度を基準にした噴射補正が
行われてしまい、その結果、図12に示すように、始動
時の燃料噴射量が適正値よりも少なくなって、始動時の
空燃比が目標空燃比よりもリーン側にずれてしまい、空
燃比が不安定でエンジン回転変動が大きくなるという欠
点がった。
ンジン11への温水の供給を開始してからある程度の時
間が経過した後の水温センサ26の検出値と温水供給開
始前の水温センサ26の検出値との差が所定の開固着判
定値よりも大きいか否かで、バイパスバルブ19の開固
着の有無を判定するようにしたので、バイパスバルブ1
9の開固着が発生したときに適宜のフェールセーフ処理
を行うことができる。
固着が発生すると、始動時の水温センサ26の検出値が
始動前に蓄熱器24から供給された温水の影響を受けて
実際のエンジン11の温度よりも高い温度になっている
ことを考慮して、バイパスバルブ19が開固着している
と判定された場合に、始動から所定期間が経過するま
で、温水供給開始前の水温センサ26の検出値と始動後
経過時間に基づいて冷却水温を推定し、その推定冷却水
温に基づいて燃料噴射量を補正するようにしたので、バ
イパスバルブ19の開固着発生時に水温センサ26の検
出値に基づいて燃料噴射量を補正する場合と比べて、燃
料噴射量を精度良く補正することができ、空燃比がリー
ン側にずれることを防止できる。
経過後の水温センサ26の検出値と温水供給開始前の水
温センサ26の検出値との差が所定の閉固着判定値より
も小さいか否かで、バイパスバルブ19の閉固着の有無
を判定するようにしたので、バイパスバルブ19の閉固
着が発生したときに適宜のフェールセーフ処理を行うこ
とができる。
ていると判定されたときに、流量制御バルブ18をラジ
エータ13に冷却水を流すように強制的に切り換えるよ
うにしたので、バイパスバルブ19が閉固着している場
合でも、その閉固着が検出された時点で、エンジン11
から冷却水を冷却水循環回路16中の水温センサ26の
周辺に流すことができて、水温センサ26で実際のエン
ジン11の温度に対応した冷却水温を検出することがで
き、冷却水温の検出精度を確保することができる。
26の検出値と始動当初の水温センサ26の検出値との
差が所定の閉固着判定値よりも小さいか否かで、バイパ
スバルブ19の閉固着の有無を判定するようにしても良
い。
18は、ラジエータ13とバイパス流路17にそれぞれ
流れる冷却水の流量比を制御することができる電磁バル
ブにより構成されているが、ラジエータ13とバイパス
流路17との間で冷却水の流れを切り換える三方切換弁
を用いても良い。
に、冷却水循環パイプ14中の水温センサ26の上流側
又は下流側に電磁バルブを設け、始動前に蓄熱器24内
の温水をエンジン11に供給するときに、この電磁バル
ブを閉弁することで、ラジエータ13及びバイパス流路
17への冷却水の流れを遮断するようにしても良い。こ
の場合は、バイパス流路17中にバイパスバルブ19を
設ける必要はない。
19は、開弁と閉弁とを単純に切り換えることができれ
ば良く、バイパスバルブ19の開度(バイパス流量)を
制御する機能は必要としないが、バイパスバルブ19を
開度制御可能な電磁バルブで構成した場合は、流量制御
バルブ18に代えて、ラジエータ13の入口側又は出口
側に開度制御可能な電磁バルブを設け、これら2個の開
度制御可能な電磁バルブの開度を制御することで、本実
施形態の流量制御バルブ18と同様の流量制御を行うよ
うにしても良い。
ッチをOFF位置からON位置に操作したときに、バイ
パスバルブ19を閉弁して、電動式ウォータポンプ25
を起動して、蓄熱器24からエンジン11への温水の供
給を開始するようにしたが、例えば、駐車中に車外から
運転席のドアが開放されたとき(ドアスイッチのON
時)に、バイパスバルブ19を閉弁して、電動式ウォー
タポンプ25を起動して蓄熱器24からエンジン11へ
の温水の供給を開始するようにしても良く、要は、エン
ジン11が始動される可能性が高いことを何等かの方法
で察知した時点で、エンジン11への温水供給を開始す
るようにすれば良い。
8を用いているが、流量制御バルブ18に代えてサーモ
スタットバルブを用いても良い。その他、本発明は、上
述した各種の機能の一部を省略して実施しても良いこと
は言うまでもない。
略的に示すブロック図
チャート(その1)
チャート(その2)
チャート(その3)
チャート
れを示すフローチャート
タイムチャート
れを示すフローチャート
タイムチャート
ローチャート
イムチャート
ためのタイムチャート
ンプ、13…ラジエータ、16…冷却水循環回路、17
…バイパス流路、18…流量制御バルブ(制御バル
ブ)、19…バイパスバルブ、23…ヒータコア、24
…蓄熱器、25…電動式ウォータポンプ、26…制御回
路(冷却水循環制御手段,燃料噴射制御手段,開固着判
定手段,閉固着判定手段)。
Claims (8)
- 【請求項1】 内燃機関とラジエータとの間で冷却水を
循環させる冷却水循環回路と、この冷却水循環回路中に
前記ラジエータをバイパスするように設けられたバイパ
ス流路と、内燃機関で温められた冷却水(以下「温水」
という)を保温状態で貯溜してこれを次の始動前に内燃
機関に供給する蓄熱器と、前記冷却水循環回路及び/又
は前記バイパス流路に設けられたバルブを制御して始動
前に前記蓄熱器から内燃機関に温水を供給するときに前
記バルブを内燃機関から前記バイパス流路への冷却水の
流れを遮断する状態に切り換える冷却水循環制御手段と
を備えた内燃機関の冷却系制御装置において、 冷却水の温度を検出する水温センサを、前記冷却水循環
回路のうちの内燃機関の冷却水出口側で且つ前記蓄熱器
からの温水が循環しない位置に設置したことを特徴とす
る内燃機関の冷却系制御装置。 - 【請求項2】 前記冷却水循環制御手段は、始動時に前
記バイパス流路を開放して内燃機関から流出する冷却水
を該バイパス流路に流して循環させ、 始動時に前記水温センサで検出した冷却水温に基づいて
燃料噴射量を補正する燃料噴射制御手段を備えているこ
とを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の冷却系制御
装置。 - 【請求項3】 前記蓄熱器から内燃機関への温水供給開
始から所定期間経過後の前記水温センサの検出値と温水
供給開始前の前記水温センサの検出値との差に基づいて
前記バイパスバルブが開き放しになる開固着の有無を判
定する開固着判定手段を備えていることを特徴とする請
求項1又は2に記載の内燃機関の冷却系制御装置。 - 【請求項4】 前記開固着判定手段で前記バイパスバル
ブが開固着していると判定された場合に、始動から所定
期間が経過するまで、温水供給開始前の前記水温センサ
の検出値と始動後経過時間に基づいて冷却水温を推定
し、その推定冷却水温に基づいて燃料噴射量を補正する
手段を備えていることを特徴とする請求項3に記載の内
燃機関の冷却系制御装置。 - 【請求項5】 前記開固着判定手段で前記バイパスバル
ブが開固着していると判定された場合に、始動後に温水
供給開始前の前記水温センサの検出値と始動後経過時間
に基づいて冷却水温を推定し、その推定冷却水温と始動
後の前記水温センサの検出値との差が所定値以下になる
まで推定冷却水温に基づいて燃料噴射量を補正する手段
を備えていることを特徴とする請求項3に記載の内燃機
関の冷却系制御装置。 - 【請求項6】 前記冷却水循環回路の冷却水の流れを前
記ラジエータと前記バイパス流路との間で切り換える機
能又は両者の流量比を制御する機能を有する制御バルブ
と、前記バイパス流路中に設けたバイパスバルブとを備
え、 前記冷却水循環制御手段は、前記蓄熱器から内燃機関に
温水を供給するときに前記制御バルブを前記ラジエータ
への冷却水の流れを遮断する状態に維持し、且つ、前記
バイパスバルブを閉弁して前記バイパス流路を遮断する
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の内
燃機関の冷却系制御装置。 - 【請求項7】 始動から所定期間経過後の前記水温セン
サの検出値と温水供給開始前又は始動当初の前記水温セ
ンサの検出値との差に基づいて前記バイパスバルブが閉
じ放しになる閉固着の有無を判定する閉固着判定手段を
備えていることを特徴とする請求項6に記載の内燃機関
の冷却系制御装置。 - 【請求項8】 前記冷却水循環制御手段は、前記閉固着
判定手段で前記バイパスバルブが閉固着していると判定
された場合に、前記制御バルブを前記ラジエータに冷却
水を流すように切り換えることを特徴とする請求項7に
記載の内燃機関の冷却系制御装置。
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JP2001381016A JP4127471B2 (ja) | 2001-12-14 | 2001-12-14 | 内燃機関の冷却系制御装置 |
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