JP2010248942A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷間始動時における冷却水の沸騰を防止できる内燃機関の制御装置を提供することである。
【解決手段】内燃機関の制御装置は、エンジン１０を通過する冷却水主経路８１〜８３と、エンジン１０からの排気を冷却する冷却装置４０を通過すると共に冷却主水経路８１〜８３と連通した冷却水副経路９０と、冷却水主経路８１〜８３とい冷却水副経路９０とを連通状態又は遮断状態に切り替える切替弁４４、４５と、冷却水の温度を検出する温度センサ５０と、エンジン１０の運転状態を検出し、冷却水の温度が所定値未満でありエンジン１０の運転状態が高負荷運転の場合に、切替弁４４、４５を制御して連通状態とするＥＣＵ２０と、を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関の排気を冷却する冷却装置がある。冷却装置としては、内燃機関の排気ポートと排気マニホールドとの間に設けられているものや、排気マニホールド周囲に設けられているものがある（特許文献１参照）。冷却装置内部に冷却水が流通することにより、排気が冷却される。

特開平６−２４１０４４号公報 特開平４−１８７８１０号公報

冷間始動時において、高負荷運転のような排気エネルギが大きい場合には、冷却装置内で冷却水が沸騰する恐れがある。

本発明の目的は、冷間始動時における冷却水の沸騰を防止できる内燃機関の制御装置を提供することである。

上記目的は、内燃機関を通過する冷却水主経路と、前記内燃機関からの排気を冷却する冷却装置を通過すると共に前記冷却水主経路と連通した冷却水副経路と、前記冷却水主経路と前記冷却水副経路とを連通状態又は遮断状態に切り替える切替弁と、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出部と、前記冷却水の温度を検出する温度検出部と、前記冷却水の温度が所定値未満であり前記内燃機関の運転状態が高負荷運転の場合に、前記切替弁を制御して前記連通状態とする制御部と、を備えた内燃機関の制御装置によって達成できる。
これにより、冷間始動時であって高負荷運転の場合に、排気からの受熱により冷却装置内の冷却水が沸騰することを防止できる。

また、上記目的は、内燃機関を通過する冷却水主経路と、前記内燃機関からの排気を冷却する冷却装置を通過すると共に前記冷却水主経路と連通した冷却水副経路と、前記冷却水主経路と前記冷却水副経路とを連通状態又は遮断状態に切り替える切替弁と、前記排気が有する排気エネルギを推定する排気エネルギ推定部と、前記冷却水の温度を検出する温度検出部と、前記冷却水の温度が所定値未満であり、推定された前記排気エネルギが所定値以上の場合に、前記切替弁を制御して前記連通状態とする制御部と、を備えた内燃機関の制御装置によって達成できる。
これにより、冷間始動時であって排気エネルギが大きい場合に、排気からの受熱により冷却装置内の冷却水が沸騰することを防止できる。

上記構成において、前記運転状態検出部は、吸入空気量、点火時期、燃料噴射量及び機関回転数のうち少なくとも一つを用いて前記内燃機関の運転状態を検出する、構成を採用できる。

上記構成において、前記排気エネルギ推定部は、吸入空気量、点火時期、燃料噴射量及び機関回転数のうち少なくとも一つを用いて排気エネルギを推定する、構成を採用できる。

上記構成において、前記冷却水副通路上には、前記冷却水を冷却するための冷却器が配置されている、構成を採用できる。

本発明によれば、冷間始動時における冷却水の沸騰を防止できる内燃機関の制御装置を提供できる。

図１は、内燃機関の制御装置の説明図である。 図２は、ＥＣＵが実行する制御の一例を示したフローチャートである。 図３は、変形例に係る内燃機関の制御装置の説明図である。

以下、図面を参照して実施例について説明する。

図１は、内燃機関の制御装置の説明図である。図１は、冷却水が通過する経路を示している。エンジン１０、ウォータポンプ７６は、冷却水経路８１上に配置されている。冷却水がエンジン１０内を通過することによりエンジン１０を冷却する。エンジン１０から排出された冷却水の温度を検出するための温度センサ５０が設けられている。温度センサ５０の検出信号はＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２０へと出力される。これにより、ＥＣＵ２０はエンジン１０から排出された冷却水の温度を検出することができる。ウォータポンプ７６は、電動式であって、ＥＣＵ２０からの指示により作動する。

冷却水経路８２は、冷却水経路８１の一端と他端とに連通している。冷却水経路８１、８２により、エンジン１０を循環する経路が構成される。また、冷却水経路８１、８２と並列に、冷却水経路８３が連通している。冷却水経路８３上には、サーモスタット７４、ラジエータ７２が配置されている。ラジエータ７２を冷却水が通過することにより、冷却水の放熱が助長される。冷却水経路８１、８２、８３は、冷却水主経路に相当する。

冷却水主経路には、冷却水経路９０が連通している。冷却水経路９０上には、切替弁４４、冷却装置４０、ヒータコア６０、切替弁４５が配置されている。切替弁４４、４５は、ＥＣＵ２０からの指令に基づいて開閉する。切替弁４４、４５を開くことにより、冷却水は、冷却水経路８１〜８３のみならず冷却水経路９０にも流れる。切替弁４４、４５を閉じると、冷却水は図１の矢印Ａの方向に流れ、冷却水経路８１〜８３内で循環する。冷却水経路９０は、冷却水副経路に相当する。切替弁４４、４５は、冷却水主経路と冷却水副経路とを連通状態又は遮断状態に切り替える切替弁に相当する。切替弁４４、４５が開くと、冷却水は図１の矢印Ａ，Ｂの双方の方向に流れ、冷却水経路８１〜８３内と冷却水経路９０内とで循環する。

冷却装置４０は、エンジン１０に接続された排気マニホールド周囲を囲うように構成されている。冷却装置４０内に冷却水が流れることにより、排気マニホールドの外壁部を冷却することができる。これにより、排気の温度を低下させることができる。

ヒータコア６０では、冷却水と車室内の空気との間で熱交換が行われ、これにより冷却水が冷却される。ヒータコア６０は、冷却水を冷却する冷却器に相当する。

次に、ＥＣＵ２０が実行する制御について説明する。
エンジン１０停止時においては、切替弁４４、４５は閉じた状態にある（ステップＳ１）。ＥＣＵ２０は、イグニッションがオンであるか否かを判定する（ステップＳ２）。イグニッションオンの場合には、冷却水の温度ｔｈｗがＡ°未満であり、吸入空気の温度ｔｈａがＢ°未満であるか否かを判定する（ステップＳ３）。吸入空気の温度ｔｈａは、不図示の外気温センサなどにより推定してもよいし、その他公知の方法により検出又は推定してもよい。

肯定判定の場合、エンジン１０が始動されたか否かを判定する（ステップＳ４）。この場合でのエンジン１０の始動は、冷間始動に相当する。

次に、ＥＣＵ２０は、エンジン１０の回転数ＮＥ、負荷率ＫＬなどを読み込む（ステップＳ５）。回転数ＮＥは、エンジン１０のクランクシャフト付近に設けられている回転角センサからの出力によりＥＣＵ２０が検出する。負荷率ＫＬは、エアフロメータからの吸入空気量や燃料噴射量に基づいてＥＣＵ２０が推定する。尚、負荷率ＫＬは、その他公知の方法により推定又は検出してもよい。

次に、ＥＣＵ２０が、スロットル開度ｔａが所定値Ｅを超えているか否かを判定する（ステップＳ６）。ステップＳ２〜４、６で否定判定の場合、ＥＣＵ２０は切替弁４４、４５を閉じた状態に維持する（ステップＳ８）。肯定判定の場合、ＥＣＵ２０は、エンジン１０の運転状態が高負荷運転状態であると推定する。ＥＣＵ２０は、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出部に相当する。

次に、ＥＣＵ２０は、切替弁４４、４５を開く（ステップＳ７）。これにより冷却水は、冷却水経路８１〜８３のみならず冷却水経路９０内をも循環する。即ち、ＥＣＵ２０は、冷間始動時であって高負荷運転状態の場合に、切替弁４４、４５を開き、冷却水経路９０内にも冷却水を循環させる。このような状況で切替弁４４、４５を開く理由は、切替弁４４、４５を閉じた状態であってかつ冷間始動時に高負荷運転となると、冷却装置４０内の冷却水が、排気温度の上昇により沸騰する恐れがあるからである。従って、冷間始動時であって高負荷運転の場合に、切替弁４４、４５を開くことにより、冷却水経路９０内を冷却水が循環して、冷却装置４０内で冷却水が沸騰することが防止される。また、冷却水経路９０上にはヒータコア６０も設けられているため、冷却水の冷却が促進される。尚、ＥＣＵ２０は、制御部に相当する。

尚、高負荷運転であるか否かの判定は、例えば、サージタンク内の圧力を検出する圧力センサからの出力信号に基づいて判定してもよいし、その他公知の方法により判定してもよい。

次に、内燃機関の制御装置の変形例について説明する。図３は、変形例に係る内燃機関の制御装置の説明図である。図３は、図１と同様に、冷却水が通過する経路を示している。

図３に示すように、エンジン１０を通過する冷却水経路８１に、並列に経路９１が接続されている。経路９１上には、切替弁４４、冷却装置４０、４５が配置されている。また、冷却水経路８１、８３には、並列に冷却水経路８６が接続している。冷却水経路８６上にはヒータコア６０が配置されている。切替弁４４、４５が閉じた状態では、冷却水は、図３の矢印Ａの方向に流れて冷却水経路８１、８３を循環すると共に、冷却水経路８６内を通過する。切替弁４４、４５が開いた状態では、冷却水は、図３の矢印Ａ、Ｂの双方の方向に経路９１内にも循環する。

このような構成の内燃機関の制御装置においても、上記のように、冷間始動時であって高負荷運転状態にあるときは、切替弁４４、４５を開くことにより、冷却装置４０内での冷却水の沸騰を防止できる。

尚、上述したように、ＥＣＵ２０は、エンジン１０の運転状態が高負荷運転であるか否かを検出するがこれに限定されない。例えば、ＥＣＵ２０は、排気エネルギを推定し、推定された排気エネルギが所定値以上の場合であって、冷間始動時においては、切替弁４４、４５を開くようにしてもよい。ＥＣＵ２０は、吸入空気量、点火時期、燃料噴射量及び機関回転数の少なくとも一つを用いて、排気エネルギを推定する。排気エネルギの推定は公知の方法であってもよい。排気エネルギが高いほど、冷却装置４０内の冷却水が沸騰する恐れがあるからである。この場合、ＥＣＵ２０は、排気が有する排気エネルギを推定する排気エネルギ推定部に相当する。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ エンジン
２０ ＥＣＵ（運転状態検出部、制御部）
４０ 冷却装置
４４、４５ 切替弁
５０ 温度センサ
６０ ヒータコア（冷却器）
７２ ラジエータ
７４ サーモスタット
７６ ウォータポンプ
８１〜８３ 冷却水経路（冷却水主経路）
９０ 冷却水経路（冷却水副経路）

Claims (5)

1. 内燃機関を通過する冷却水主経路と、
   前記内燃機関からの排気を冷却する冷却装置を通過すると共に前記冷却水主経路と連通した冷却水副経路と、
   前記冷却水主経路と前記冷却水副経路とを連通状態又は遮断状態に切り替える切替弁と、
   前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出部と、
   前記冷却水の温度を検出する温度検出部と、
   前記冷却水の温度が所定値未満であり前記内燃機関の運転状態が高負荷運転の場合に、前記切替弁を制御して前記連通状態とする制御部と、を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 内燃機関を通過する冷却水主経路と、
   前記内燃機関からの排気を冷却する冷却装置を通過すると共に前記冷却水主経路と連通した冷却水副経路と、
   前記冷却水主経路と前記冷却水副経路とを連通状態又は遮断状態に切り替える切替弁と、
   前記排気が有する排気エネルギを推定する排気エネルギ推定部と、
   前記冷却水の温度を検出する温度検出部と、
   前記冷却水の温度が所定値未満であり、推定された前記排気エネルギが所定値以上の場合に、前記切替弁を制御して前記連通状態とする制御部と、を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 前記運転状態検出部は、吸入空気量、点火時期、燃料噴射量及び機関回転数のうち少なくとも一つを用いて前記内燃機関の運転状態を検出する、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記排気エネルギ推定部は、吸入空気量、点火時期、燃料噴射量及び機関回転数のうち少なくとも一つを用いて排気エネルギを推定する、ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記冷却水副通路上には、前記冷却水を冷却するための冷却器が配置されている、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の内燃機関の制御装置。
   
   

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