JP2012117389A - Cooling control device of engine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve fuel consumption while improving controllability on the temperature of cooling water of an engine in a cooling control device.SOLUTION: The cooling control device includes: a detecting means 1a detecting changes in the combustion mode of an engine 10; a water pump 4 that operates by receiving power supply and variably controls the flow rate of engine cooling water; and a varying means 1c varying the flow rate in accordance with the changes in the combustion mode detected by the detecting means 1a. The combustion mode to be detected includes, for example, a lean combustion mode and a stoichiometric combustion mode.

Description

本発明は、電動式のウォーターポンプを備えたエンジンの冷却制御装置に関する。   The present invention relates to an engine cooling control device including an electric water pump.

従来、エンジンに駆動される機械式のウォーターポンプでエンジンの冷却水を循環させる冷却装置が知られている。ウォーターポンプから吐出される冷却水の流量はエンジン回転数に依存するため、エンジンが高回転であるほど流量が増加し、これにより冷却効率が増大することになる。一方、エンジンで生じる熱量の大きさは、必ずしもエンジン回転数に比例しない。そこで、冷却水温に応じて冷却水の流路形状や流路抵抗，ラジエータの冷却能力等を制御することで、エンジンの温度を適切な動作温度範囲内に維持する技術が開発されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a cooling device that circulates engine coolant with a mechanical water pump driven by an engine is known. Since the flow rate of the cooling water discharged from the water pump depends on the engine speed, the flow rate increases as the engine rotates at a higher speed, thereby increasing the cooling efficiency. On the other hand, the amount of heat generated in the engine is not necessarily proportional to the engine speed. Therefore, a technology has been developed to maintain the engine temperature within an appropriate operating temperature range by controlling the flow path shape, flow path resistance, radiator cooling capacity, and the like according to the cooling water temperature.

ところで、冷却水の温度変化にはその熱容量によって遅れが生じる。すなわち、エンジンで生じる熱量が変動した場合にその変動を受けて冷却水温が変化するまでにかかる時間をゼロにすることはできない。したがって、冷却水温の変動に基づく制御では、制御性，温度応答性を向上させることが難しい。そこで、冷却水温だけでなく、エンジンの運転状態に応じた制御を実施する冷却装置が開発されている。   By the way, the temperature change of the cooling water is delayed due to its heat capacity. That is, when the amount of heat generated in the engine fluctuates, the time required for the cooling water temperature to change due to the fluctuation cannot be reduced to zero. Therefore, it is difficult to improve controllability and temperature responsiveness in the control based on the variation of the cooling water temperature. Therefore, a cooling device has been developed that performs control according to not only the cooling water temperature but also the operating state of the engine.

例えば、特許文献１には、運転状態に応じて冷却水の流路形状を切り換えて、冷却水温度の変動を抑制する技術が開示されている。ここでは、全気筒運転から一部の気筒を休筒させた一部休筒運転への移行時に休筒部への冷却水の循環を停止させている。また、冷却水温度に応じて流路形状の切り換えのタイミングを相違させることで、動筒部と休筒部との温度差のバランスを適切に保っている。   For example, Patent Document 1 discloses a technology that suppresses fluctuations in the cooling water temperature by switching the flow path shape of the cooling water according to the operating state. Here, the circulation of the cooling water to the closed cylinder portion is stopped at the time of transition from the full cylinder operation to the partially closed cylinder operation in which some cylinders are closed. Moreover, the balance of the temperature difference of a moving cylinder part and a rest cylinder part is maintained appropriately by making the timing of switching of a flow-path shape different according to cooling water temperature.

特開平９−１３７７２６号公報JP 9-137726 A

しかしながら、従来の技術では、エンジンの運転状態や冷却水温の状態に関わらず、流路内を循環する冷却水の流量が変化しない。つまり、ウォーターポンプで余分なエネルギーが消費されることになり、燃費を向上させることが難しいという課題がある。
本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたもので、エンジンの冷却水温の制御性を向上させつつ燃費を改善することである。 However, in the conventional technology, the flow rate of the cooling water circulating in the flow path does not change regardless of the engine operating state or the cooling water temperature state. That is, extra energy is consumed by the water pump, and there is a problem that it is difficult to improve fuel consumption.
One of the purposes of the present case has been invented in view of the above problems, and is to improve fuel efficiency while improving controllability of the engine coolant temperature.

なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。   The present invention is not limited to this purpose, and is a function and effect derived from each configuration shown in the embodiments for carrying out the invention described later, and other effects of the present invention are to obtain a function and effect that cannot be obtained by conventional techniques. Can be positioned.

（１）ここで開示するエンジンの冷却制御装置は、エンジンの燃焼形態の変化を検出する検出手段と、電力供給を受けて作動しエンジン冷却水の流量を可変制御するウォーターポンプと、前記検出手段で検出された前記燃焼形態の変化に応じて前記流量を変更する変更手段と、を備える。
（２）また、前記エンジンが、気筒内での燃焼をストイキ空燃比で行うストイキ燃焼と、前記燃焼をリーン空燃比で行うリーン燃焼との二種類の前記燃焼形態を有し、前記変更手段が、前記検出手段で検出された前記燃焼形態がストイキ燃焼からリーン燃焼へと変化したときに、前記流量を減少させることが好ましい。 (1) An engine cooling control device disclosed herein includes a detection unit that detects a change in the combustion mode of an engine, a water pump that operates by receiving power supply and variably controls the flow rate of engine cooling water, and the detection unit. Changing means for changing the flow rate in accordance with the change in the combustion mode detected in step (b).
(2) Further, the engine has two types of combustion modes of stoichiometric combustion in which combustion in a cylinder is performed at a stoichiometric air-fuel ratio and lean combustion in which the combustion is performed at a lean air-fuel ratio, and the changing means includes Preferably, the flow rate is decreased when the combustion mode detected by the detection means changes from stoichiometric combustion to lean combustion.

（３）また、前記エンジンが、燃料及び空気の混合気を自己着火させるディーゼル燃焼方式と、前記混合気を点火プラグで強制着火するガソリン燃焼方式との二種類の前記燃焼形態を有し、前記変更手段が、前記検出手段で検出された前記燃焼形態が前記ディーゼル燃焼方式から前記ガソリン燃焼方式へと変化したときに、前記流量を減少させることが好ましい。   (3) In addition, the engine has two types of combustion modes: a diesel combustion system in which a mixture of fuel and air is self-ignited and a gasoline combustion system in which the mixture is forcibly ignited with a spark plug, Preferably, the changing unit decreases the flow rate when the combustion mode detected by the detecting unit changes from the diesel combustion mode to the gasoline combustion mode.

（４）また、前記エンジンが、複数の気筒の全てを稼働する全筒運転と一部の気筒を休止する休止運転との二種類の運転状態を有し、前記検出手段が、前記運転状態として前記全筒運転及び前記休止運転を検出し、前記変更手段が、前記検出手段で検出された前記運転状態が前記全筒運転から前記休止運転へと変化したときに、前記流量を減少させることが好ましい。   (4) In addition, the engine has two types of operation states, an all-cylinder operation in which all of a plurality of cylinders are operated and a pause operation in which some cylinders are deactivated, and the detection unit is configured as the operation state. The all-cylinder operation and the pause operation are detected, and the changing means reduces the flow rate when the operation state detected by the detection means changes from the all-cylinder operation to the pause operation. preferable.

なお、ここでいう「運転状態」とは、エンジンの燃焼形態に関する運転状態を意味する。また、前記検出手段は、エンジンにおける燃焼反応に係る気筒数が異なる運転状態の変化を検出するものであり、ここでいう「運転状態の変化」は、概念的に「燃焼形態の変化」に包含される。   The “operating state” here means an operating state relating to the combustion mode of the engine. Further, the detection means detects a change in the operating state in which the number of cylinders related to the combustion reaction in the engine is different, and the “change in the operating state” here is conceptually included in the “change in the combustion mode”. Is done.

開示のエンジンの冷却制御装置によれば、燃焼形態の変化に応じて冷却水の流量を制御することで、冷却水によるエンジンからの持ち去り熱量を適切に管理することができ、冷却水温のオーバーシュートを防止でき、制御性，温度応答性を向上させることができる。また、ウォーターポンプの駆動エネルギーの浪費を防止することができ、燃費を改善することができる。   According to the disclosed engine cooling control device, by controlling the flow rate of the cooling water according to the change in the combustion mode, the amount of heat taken away from the engine by the cooling water can be appropriately managed, and the cooling water temperature is exceeded. Shooting can be prevented, and controllability and temperature response can be improved. Further, waste of driving energy for the water pump can be prevented, and fuel consumption can be improved.

一実施形態に係る冷却制御装置のブロック構成及びこの冷却制御装置が適用されたエンジンの構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the block configuration of the cooling control apparatus which concerns on one Embodiment, and the structure of the engine to which this cooling control apparatus was applied. 本冷却制御装置での燃焼形態の判定に係るマップの例である。It is an example of the map which concerns on determination of the combustion form in this cooling control apparatus. 本冷却制御装置で設定される基本目標回転数の設定に係るグラフの例である。It is an example of the graph which concerns on the setting of the basic target rotation speed set with this cooling control apparatus. 本冷却制御装置で実施される制御のフローチャートの例である。It is an example of the flowchart of the control implemented with this cooling control apparatus. 本冷却制御装置が適用されたエンジンの冷却水流量，冷却水温及び燃焼形態の変化を例示するグラフである。It is a graph which illustrates the change of the cooling water flow rate of the engine to which this cooling control apparatus was applied, the cooling water temperature, and the combustion form. 変形例としての冷却制御装置で用いられるマップ，グラフを例示するものであり、（ａ）は運転状態の判定に係るマップ、（ｂ）は燃焼形態と基本目標回転数との関係を例示するグラフである。The map and graph which are used with the cooling control apparatus as a modification are illustrated, (a) is a map which concerns on determination of an operation state, (b) is a graph which illustrates the relationship between a combustion form and a basic target rotational speed. It is.

図面を参照して冷却制御装置について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。   The cooling control device will be described with reference to the drawings. Note that the embodiment described below is merely an example, and there is no intention to exclude various modifications and technical applications that are not explicitly described in the following embodiment.

［１．装置構成］
本実施形態の冷却制御装置は、図１に示す水冷式のガソリンエンジン１０（以下、単にエンジン１０と呼ぶ）に適用される。ここでは、多気筒のエンジン１０に設けられた各気筒（シリンダ）のうち、一つの気筒１５を示す。気筒１５内には、コンロッドを介してクランクシャフト１７に接続されたピストン１６が往復摺動自在にはめ込まれている。なお、コンロッドはピストン１６の往復運動をクランクシャフト１７の回転運動に変換するリンク部材である。 [1. Device configuration]
The cooling control device of this embodiment is applied to a water-cooled gasoline engine 10 (hereinafter simply referred to as the engine 10) shown in FIG. Here, one of the cylinders (cylinders) provided in the multi-cylinder engine 10 is shown. A piston 16 connected to a crankshaft 17 via a connecting rod is fitted in the cylinder 15 so as to be slidable back and forth. The connecting rod is a link member that converts the reciprocating motion of the piston 16 into the rotational motion of the crankshaft 17.

気筒１５の周囲には、その内部を冷却水が流通するウォータージャケット１９が設けられる。冷却水はエンジン１０を冷却するための冷媒であり、ウォータージャケット１９とラジエータ６との間を環状に接続する冷却水循環路３内を流通している。
冷却水循環路３上には電動式のウォーターポンプ４及びラジエータ６が介装される。ウォーターポンプ４は、印加電圧に応じた回転数で駆動され、その回転数に応じた流量（単位時間あたりの流量）の冷却水を吐出する流量可変型のポンプである。ウォーターポンプ４は図示しないバッテリに接続され、バッテリからの電力供給を受けて作動する。また、ウォーターポンプ４に印加される電圧は、後述するＥＣＵ１で制御される。本実施形態では、ＥＣＵ１から伝達される制御信号に基づいて印加電圧が変更されるものとする。 Around the cylinder 15, a water jacket 19 through which cooling water flows is provided. The cooling water is a refrigerant for cooling the engine 10 and circulates in the cooling water circulation path 3 that connects the water jacket 19 and the radiator 6 in an annular shape.
An electric water pump 4 and a radiator 6 are interposed on the cooling water circulation path 3. The water pump 4 is a variable flow rate pump that is driven at a rotational speed corresponding to an applied voltage and discharges cooling water at a flow rate (flow rate per unit time) corresponding to the rotational speed. The water pump 4 is connected to a battery (not shown) and operates by receiving power supply from the battery. The voltage applied to the water pump 4 is controlled by the ECU 1 described later. In the present embodiment, the applied voltage is changed based on a control signal transmitted from the ECU 1.

ラジエータ６は冷却水と空気（例えば車両外部から導入される外気）との間で熱交換を行うことで冷却水を冷却する熱交換器である。エンジン１０で発生した熱はウォータージャケット１９内の冷却水に伝達され、ラジエータ６で放熱される。
燃焼室のシリンダヘッド側の頂面には、吸気ポート１１及び排気ポート１２が接続される。吸気ポート１１の入口には吸気弁１３が設けられ、排気ポート１２の入口には排気弁１４が設けられる。吸気弁１３の開閉駆動により吸気ポート１１と燃焼室とが連通又は閉鎖され、排気弁１４の開閉駆動により排気ポート１２と燃焼室とが連通又は遮断される。これらの吸気弁１３及び排気弁１４の上端部は、それぞれ図示しないロッカシャフトに接続され、ロッカシャフトの揺動によって個別に上下方向に往復駆動される。 The radiator 6 is a heat exchanger that cools the cooling water by exchanging heat between the cooling water and air (for example, outside air introduced from the outside of the vehicle). The heat generated in the engine 10 is transmitted to the cooling water in the water jacket 19 and radiated by the radiator 6.
An intake port 11 and an exhaust port 12 are connected to the top surface of the combustion chamber on the cylinder head side. An intake valve 13 is provided at the inlet of the intake port 11, and an exhaust valve 14 is provided at the inlet of the exhaust port 12. The intake port 11 and the combustion chamber are communicated or closed by opening and closing the intake valve 13, and the exhaust port 12 and the combustion chamber are communicated or blocked by opening and closing the exhaust valve 14. The upper ends of the intake valve 13 and the exhaust valve 14 are respectively connected to a rocker shaft (not shown), and are individually reciprocated in the vertical direction by the rocker shaft swinging.

吸気ポート１１の内部には燃料供給用のインジェクタ１８が設けられる。また、インジェクタ１８よりも上流側の吸気通路内には、スロットル弁９（ETV，Electric Throttle Valve）が設けられる。スロットル弁９はその開度を変更することで気筒１５内に導入される空気の吸気量を変更するための電子制御式スロットルバルブである。インジェクタ１８から噴射される燃料量及びその噴射タイミング，スロットル弁９の開度は、後述するＥＣＵ１により、走行性や安定性からエンジン１０に要求される出力の大きさ等に応じて制御される。   A fuel supply injector 18 is provided inside the intake port 11. Further, a throttle valve 9 (ETV, Electric Throttle Valve) is provided in the intake passage upstream of the injector 18. The throttle valve 9 is an electronically controlled throttle valve for changing the intake amount of air introduced into the cylinder 15 by changing its opening. The amount of fuel injected from the injector 18, its injection timing, and the opening degree of the throttle valve 9 are controlled by the ECU 1, which will be described later, according to the magnitude of the output required for the engine 10 from the travelability and stability.

スロットル弁９の近傍にはエアフローセンサ７（AFS，Air Flow Sensor）が設けられる。このエアフローセンサ７は、気筒１５内に導入される吸気流量Qを検出するセンサである。ここで検出された吸気流量Qの情報はＥＣＵ１や他の電子制御装置（例えば、スロットル弁９の開度，インジェクタ１８からの燃料噴射量及び噴射タイミングを制御するエンジンＥＣＵや、吸気弁１３及び排気弁１４の動作を制御するＶＶＴ／ＶＶＬ用ＥＣＵ等）に伝達され、充填効率Ecの演算に使用される。   An air flow sensor 7 (AFS, Air Flow Sensor) is provided in the vicinity of the throttle valve 9. The air flow sensor 7 is a sensor that detects an intake air flow rate Q introduced into the cylinder 15. Information on the intake flow rate Q detected here is ECU 1 and other electronic control devices (for example, an engine ECU for controlling the opening degree of the throttle valve 9, the fuel injection amount and injection timing from the injector 18, the intake valve 13 and the exhaust gas). VVT / VVL ECU or the like for controlling the operation of the valve 14) and used for calculating the charging efficiency Ec.

このエンジン１０には、クランクシャフトの角度θCRを検出するクランク角度センサ８が設けられる。クランク角度センサ８で検出されたクランクシャフトの角度θCRに関する情報はＥＣＵ１に伝達される。なお、単位時間あたりの角度θCRの変化量からエンジン回転数Neを把握することができる。したがって、クランク角度センサ８はエンジン１０のエンジン回転数Neを検出する手段としての機能を持つ。エンジン回転数Neは、クランク角度センサ８で検出されたクランクシャフトの角度θCRに基づいてＥＣＵ１が演算する構成としてもよいし、クランク角度センサ８の内部で演算する構成としてもよい。
また、冷却水循環路３上の任意の位置には、冷却水温Wを検出する水温センサ５が設けられる。水温センサ５で検出された冷却水温Wの情報はＥＣＵ１に伝達される。 The engine 10 is provided with a crank angle sensor 8 that detects an angle θ CR of the crankshaft. Information on the crankshaft angle θ CR detected by the crank angle sensor 8 is transmitted to the ECU 1. The engine speed Ne can be grasped from the amount of change in the angle θ CR per unit time. Therefore, the crank angle sensor 8 has a function as means for detecting the engine speed Ne of the engine 10. The engine speed Ne may be calculated by the ECU 1 based on the crankshaft angle θ CR detected by the crank angle sensor 8 or may be calculated inside the crank angle sensor 8.
A water temperature sensor 5 that detects the cooling water temperature W is provided at an arbitrary position on the cooling water circulation path 3. Information on the cooling water temperature W detected by the water temperature sensor 5 is transmitted to the ECU 1.

［２．制御構成］
ＥＣＵ１（Electronic Control Unit，電子制御装置）は、エンジン１０のウォーターポンプ４の動作を統括管理する電子制御装置であり、例えばマイクロプロセッサやROM，RAM等を集積したLSIデバイスや組み込み電子デバイスとして構成される。以下、エンジン１０の燃焼形態と冷却水温Wとに基づいてウォーターポンプ４の動作を制御する冷却水流量制御について説明する。本実施形態の冷却水流量制御は、冷却水温Wに基づくフィードバック制御（ＰＩ制御）と、冷却水温Wを変動させうる外的要因に基づくフィードフォワード制御とを組み合わせた制御である。 [2. Control configuration]
The ECU 1 (Electronic Control Unit) is an electronic control device that performs overall management of the operation of the water pump 4 of the engine 10, and is configured as, for example, an LSI device or an embedded electronic device in which a microprocessor, ROM, RAM, and the like are integrated. The Hereinafter, the cooling water flow rate control for controlling the operation of the water pump 4 based on the combustion mode of the engine 10 and the cooling water temperature W will be described. The cooling water flow rate control of the present embodiment is a control that combines feedback control (PI control) based on the cooling water temperature W and feedforward control based on an external factor that can change the cooling water temperature W.

ＥＣＵ１には、冷却水流量制御を実施するための機能を実現するソフトウェア又はハードウェアとして、燃焼形態判定部１ａ，目標回転数設定部１ｂ及び回転数制御部１ｅが設けられる。
燃焼形態判定部１ａ（検出手段）は、エンジン１０の燃焼形態を検出し、その変化を検出又は判定するものである。ここでは、冷却水の温度変動の兆候としてエンジン１０の燃焼形態を判別し、その燃焼形態の変化時にウォーターポンプ４の目標回転数を変更する。燃焼形態判定部１ａは、エンジン回転数Neとエンジン１０の負荷とに基づいて、エンジン１０の運転状態がリーン運転であるか、それ以外のストイキ／リッチ運転であるかを判定する。なおこれは、任意の気筒での燃焼形態がリーン燃焼であるか、それ以外のストイキ／リッチ燃焼であるかを判定することと同じ意味である。 The ECU 1 is provided with a combustion mode determination unit 1a, a target rotation number setting unit 1b, and a rotation number control unit 1e as software or hardware that realizes a function for performing the cooling water flow rate control.
The combustion mode determination unit 1a (detection means) detects the combustion mode of the engine 10 and detects or determines the change thereof. Here, the combustion form of the engine 10 is discriminated as an indication of the temperature variation of the cooling water, and the target rotational speed of the water pump 4 is changed when the combustion form changes. The combustion mode determination unit 1a determines whether the operation state of the engine 10 is lean operation or other stoichiometric / rich operation based on the engine speed Ne and the load of the engine 10. This is the same meaning as determining whether the combustion mode in any cylinder is lean combustion or other stoichiometric / rich combustion.

本実施形態では、図２に示すようなマップが燃焼形態判定部１ａに予め記憶されている。燃焼形態判定部１ａはこのマップを用いて、その時点でのエンジン回転数Ne及びエンジン１０の負荷に対応する充填効率Ecから燃焼形態を判定する。このマップでは、リーン運転に対応する領域が、エンジン回転数Neの比較的低い領域、かつ、充填効率Ecの比較的小さい領域（低負荷低回転領域）として設定されている。   In the present embodiment, a map as shown in FIG. 2 is stored in advance in the combustion form determination unit 1a. The combustion form determination unit 1a uses this map to determine the combustion form from the engine speed Ne at that time and the charging efficiency Ec corresponding to the load of the engine 10. In this map, the region corresponding to the lean operation is set as a region where the engine speed Ne is relatively low and a region where the charging efficiency Ec is relatively small (low load low rotation region).

なお、燃焼形態の判定手法はこれに限定されず、種々の公知の手法を用いてもよい。例えば、インジェクタ１８からの燃料噴射量に関する情報や吸気流量Qに基づいて燃焼形態を判定してもよいし、あるいはエンジンＥＣＵで演算された目標空燃比に基づいて燃焼形態を判定してもよい。ここで判定された燃焼形態は、目標回転数設定部１ｂに伝達される。   In addition, the determination method of a combustion form is not limited to this, You may use a various well-known method. For example, the combustion mode may be determined based on the information related to the fuel injection amount from the injector 18 and the intake flow rate Q, or the combustion mode may be determined based on the target air-fuel ratio calculated by the engine ECU. The combustion mode determined here is transmitted to the target rotational speed setting unit 1b.

エンジン回転数Neは、クランク角度センサ８から伝達されるクランクシャフトの角度θCRに関する情報に基づいて燃焼形態判定部１ａが演算する構成としてもよいし、クランク角度センサ８で演算されたエンジン回転数Neを用いる構成としてもよい。同様に、充填効率Ecは、エアフローセンサ７で検出された吸気流量Qに基づいて燃焼形態判定部１ａが演算する構成としてもよいし、他の演算装置で演算された充填効率Ecを用いる構成としてもよい。 Engine speed Ne, may be used as the configuration in which the combustion mode determination unit 1a calculates, based on information about the angle theta CR of the crank shaft is transmitted from the crank angle sensor 8, an engine rotational speed Ne that is calculated by the crank angle sensor 8 A configuration using Ne may also be used. Similarly, the charging efficiency Ec may be calculated by the combustion mode determination unit 1a based on the intake flow rate Q detected by the air flow sensor 7, or the charging efficiency Ec calculated by another calculation device may be used. Also good.

目標回転数設定部１ｂは、ウォーターポンプ４の目標回転数Tを所定の演算周期毎に設定するものである。ウォーターポンプ４の実際の回転数は、ウォーターポンプ４からの冷却水の吐出量に相関し、すなわち冷却水循環路３内での冷却水の流量に相関する。したがって、目標回転数Tは冷却水の流量の目標値としての意味を持つ。目標回転数Tは、基本目標回転数Tpnと補正回転数WPHとの和として与えられる。目標回転数設定部１ｂには、これらの回転数の値を個別に設定するために二種類の設定部、すなわち、基本目標回転数設定部１ｃ及び補正目標回転数設定部１ｄが設けられる。 The target rotational speed setting unit 1b sets the target rotational speed T of the water pump 4 for each predetermined calculation cycle. The actual rotational speed of the water pump 4 correlates with the discharge amount of the cooling water from the water pump 4, that is, correlates with the flow rate of the cooling water in the cooling water circulation path 3. Therefore, the target rotation speed T has a meaning as a target value of the flow rate of the cooling water. Target speed T is given as the sum of the base target engine speed T pn the modification revolution speed WPH. The target rotation number setting unit 1b is provided with two types of setting units, that is, a basic target rotation number setting unit 1c and a corrected target rotation number setting unit 1d in order to individually set the values of these rotation numbers.

基本目標回転数設定部１ｃ（変更手段）は、基本目標回転数Tpnを設定するものである。基本目標回転数Tpnは、燃焼形態判定部１ａで判定された燃焼形態に基づいて設定されるウォーターポンプ４の回転数の目標値であり、フィードフォワード制御に係る制御量である。基本目標回転数設定部１ｃは、エンジン回転数Ne，充填効率Ec及び燃焼形態に基づいて基本目標回転数Tpnを設定する。なお、ここで設定された基本目標回転数Tpnは、目標回転数設定部１ｂに伝達される。 The basic target rotation speed setting unit 1c (changing means) sets the basic target rotation speed Tpn . The basic target rotational speed T pn is a target value of the rotational speed of the water pump 4 set based on the combustion mode determined by the combustion mode determination unit 1a, and is a control amount related to feedforward control. Basic target rotational speed setting unit 1c sets the basic target engine speed T pn based on the engine speed Ne, charging efficiency Ec and the combustion mode. The basic target rotational speed T pn set here is transmitted to the target rotational speed setting unit 1b.

本実施形態では、図３に示すようなマップが基本目標回転数設定部１ｃに予め記憶されている。基本目標回転数設定部１ｃはこのマップを用いて、その時点でのエンジン回転数Ne，充填効率Ec及び燃焼形態から基本目標回転数Tpnを設定する。なおこのマップには、充填効率Ecが大きいほど、又はエンジン回転数Neが高いほど、基本目標回転数Tpnが増大するような特性が設定されている。 In the present embodiment, a map as shown in FIG. 3 is stored in advance in the basic target rotational speed setting unit 1c. The basic target rotational speed setting unit 1c using this map, sets the basic target engine speed T pn from the engine speed Ne, charging efficiency Ec and the combustion mode at that time. In this map, a characteristic is set such that the basic target speed Tpn increases as the charging efficiency Ec increases or the engine speed Ne increases.

図３のマップはエンジン回転数Neを一定にしたときの充填効率Ecと基本目標回転数Tpnとの関係をグラフ化したものである。図３中の実線のグラフがストイキ／リッチ運転時の基本目標回転数Tpnに対応し、破線のグラフがリーン運転時の基本目標回転数Tpnに対応する。
リーン運転時にはストイキ／リッチ運転時よりも各気筒１５内で生じる熱量が小さいため、基本目標回転数Tpnもやや小さめに設定される。また、エンジン１０が低負荷であるほど、燃焼形態による基本目標回転数Tpnの相違量（実線グラフと破線グラフとの縦方向の間隔）が増大するような設定とされている。 Map of FIG. 3 is a graph of the relationship between the charging efficiency Ec and the basic target engine speed T pn when the engine speed Ne constant. Graph the solid lines in FIG. 3 corresponds to the basic target engine speed T pn during stoichiometric / rich operation, the broken line of the graph corresponding to the basic target engine speed T pn during lean operation.
Since the amount of heat generated in each cylinder 15 is smaller during lean operation than during stoichiometric / rich operation, the basic target rotational speed Tpn is also set slightly smaller. Further, the setting is such that the lower the load of the engine 10, the greater the amount of difference in the basic target rotational speed Tpn depending on the combustion mode (the vertical interval between the solid line graph and the broken line graph).

なお、リーン運転はエンジン１０の負荷が比較的小さい状態でのみ実施されるため、図３に示すように、リーン運転時の基本目標回転数Tpnは充填効率Ecが所定値Ec0未満の範囲で設定される。一方、ストイキ／リッチ運転時の基本目標回転数Tpnは、充填効率Ecが所定値Ec0未満の範囲から所定値Ec0以上の範囲にかけて広範に設定される。このように、基本目標回転数設定部１ｃは、燃焼形態の変化に応じて冷却水の流量を変更する変更手段として機能する。 Since the lean operation is performed only when the load on the engine 10 is relatively small, as shown in FIG. 3, the basic target rotational speed T pn during the lean operation is within the range where the charging efficiency Ec is less than the predetermined value Ec 0. Set by. On the other hand, the stoichiometric / basic target rotational speed T pn rich during operation, the charging efficiency Ec is widely set to a prescribed value Ec 0 or in the range of the range of less than the predetermined value Ec 0. Thus, the basic target rotation speed setting unit 1c functions as a changing unit that changes the flow rate of the cooling water according to the change in the combustion mode.

補正目標回転数設定部１ｄは、補正回転数WPHを設定するものである。補正回転数WPHは、冷却水温Wに応じて設定される回転数の補正値であり、フィードバック制御に係る制御量である。補正目標回転数設定部１ｄは、ＰＩ制御により補正回転数WPHを設定する。なお、ここで設定された補正回転数WPHは、目標回転数設定部１ｂに伝達される。   The corrected target rotation speed setting unit 1d sets the corrected rotation speed WPH. The corrected rotation speed WPH is a correction value of the rotation speed set according to the coolant temperature W, and is a control amount related to feedback control. The correction target rotation speed setting unit 1d sets the correction rotation speed WPH by PI control. The corrected rotational speed WPH set here is transmitted to the target rotational speed setting unit 1b.

まず、補正目標回転数設定部１ｄは、水温センサ５から伝達された冷却水温Wと目標水温WTGTとの水温差ΔWT〔つまり、(水温差ΔWT)＝(冷却水温W)−(目標水温WTGT)〕を演算する。目標水温WTGTは予め設定された所定温度としてもよいし、エンジン１０の作動状態や外気温等に応じて適宜変更される値としてもよい。水温差ΔWTは、比例項の演算に用いられる。 First, the corrected target rotational speed setting unit 1d sets the water temperature difference ΔWT between the cooling water temperature W transmitted from the water temperature sensor 5 and the target water temperature W TGT [that is, (water temperature difference ΔWT) = (cooling water temperature W) − (target water temperature W). TGT ))] is calculated. The target water temperature WTGT may be a predetermined temperature set in advance, or may be a value that is appropriately changed according to the operating state of the engine 10 or the outside air temperature. The water temperature difference ΔWT is used for the calculation of the proportional term.

また、補正目標回転数設定部１ｄは、前回の演算周期で演算された積分補正値ΔWT(k-1)と上記の水温差ΔWTとの平均値を今回の演算周期での積分補正値ΔWT(k)として演算する。換言すれば、前回の積分補正値ΔWT(k-1)の半分の値に水温差ΔWTの半分の値を加算して、今回の積分補正値ΔWT(k)〔つまり、ΔWT(k)＝(ΔWT＋ΔWT(k-1))/2〕を演算する。なお、ＥＣＵ１には図示しない記憶装置（例えばROM，FRAM，フラッシュメモリ，DRAM，SRAM等）が設けられている。前回の演算周期で演算された積分補正値ΔWT(k-1)はその記憶装置に記録され、少なくとも次回の演算周期まで維持される。 Further, the correction target rotational speed setting unit 1d calculates the average value of the integral correction value ΔWT (k−1) calculated in the previous calculation cycle and the above-described water temperature difference ΔWT as the integral correction value ΔWT ( Calculate as k) . In other words, by adding the half value of the water temperature difference ΔWT to the half value of the previous integral correction value ΔWT (k−1) , the current integral correction value ΔWT (k) [that is, ΔWT (k) = ( ΔWT + ΔWT (k−1) ) / 2] is calculated. The ECU 1 is provided with a storage device (not shown) (for example, ROM, FRAM, flash memory, DRAM, SRAM, etc.). The integral correction value ΔWT (k−1) calculated in the previous calculation cycle is recorded in the storage device and maintained at least until the next calculation cycle.

続いて、補正目標回転数設定部１ｄは、以下の式１に従って補正回転数WPHを演算する。式１の右辺の第一項は比例項であり、Kpは予め設定された比例ゲイン（比例係数）である。また、第二項は積分項であり、Kiは積分ゲイン（積分係数）である。
WPH＝Kp・ΔWT＋Ki・ΔWT(k) ・・・（式１） Subsequently, the corrected target rotation speed setting unit 1d calculates a correction rotation speed WPH according to the following equation 1. The first term on the right side of Equation 1 is a proportional term, and K p is a preset proportional gain (proportional coefficient). The second term is an integral term, and Ki is an integral gain (integral coefficient).
WPH = K p · ΔWT + K i · ΔWT (k) ··· ( Equation 1)

なお、基本目標回転数設定部１ｃで設定された基本目標回転数Tpnと補正目標回転数設定部１ｄで設定された補正回転数WPHとを受けて、目標回転数設定部１ｂはこれらの和を目標回転数Tとして設定する。ここで設定された目標回転数Tは、回転数制御部１ｅに伝達される。 The target rotational speed setting unit 1b receives the basic target rotational speed T pn set by the basic target rotational speed setting unit 1c and the corrected rotational speed WPH set by the corrected target rotational speed setting unit 1d. Is set as the target rotational speed T. The target rotational speed T set here is transmitted to the rotational speed control unit 1e.

回転数制御部１ｅは、ウォーターポンプ４が目標回転数設定部１ｂで設定された目標回転数Tで回転するように、ウォーターポンプ４に制御信号を出力するものである。この制御信号に応じてウォーターポンプ４に印加される電圧が変更され、ウォーターポンプ４の回転数が制御されるとともに、冷却水の流量が制御される。   The rotation speed control unit 1e outputs a control signal to the water pump 4 so that the water pump 4 rotates at the target rotation speed T set by the target rotation speed setting unit 1b. The voltage applied to the water pump 4 is changed in accordance with this control signal, the number of rotations of the water pump 4 is controlled, and the flow rate of the cooling water is controlled.

［３．フローチャート］
ＥＣＵ１で実施される冷却水流量制御に係るフローチャートを図４に例示する。このフローは、ＥＣＵ１の内部において所定の周期で繰り返し実施される。 [3. flowchart]
FIG. 4 illustrates a flowchart relating to cooling water flow rate control performed by the ECU 1. This flow is repeatedly performed at a predetermined cycle inside the ECU 1.

ステップＡ１０では、クランク角度センサ８でクランクシャフトの角度θCRが検出され、クランク角度センサ８の内部、又は、ＥＣＵ１内でエンジン回転数Neが取得される。また、ステップＡ２０では、エアフローセンサ７で検出された吸気流量Qに基づき、エンジン１０の負荷に対応する充填効率Ecが取得される。続くステップＡ３０では、水温センサ５で冷却水温Wが取得される。 In Step A10, the crank angle θ CR is detected by the crank angle sensor 8, and the engine speed Ne is acquired inside the crank angle sensor 8 or in the ECU 1. In step A20, the charging efficiency Ec corresponding to the load of the engine 10 is acquired based on the intake flow rate Q detected by the air flow sensor 7. In subsequent step A30, the coolant temperature W is acquired by the water temperature sensor 5.

ステップＡ４０では、ＥＣＵ１の燃焼形態判定部１ａにおいてエンジン１０の燃焼形態が判別される。例えば、その時点でのエンジン１０の燃焼形態が図２に示すマップ上の点として表現され、その点がリーン運転の領域にあるか、それともストイキ／リッチ運転の領域にあるかが判定される。ここで、運転状態がリーン燃焼の運転領域にある場合にはステップＡ５０に進み、ストイキ／リッチ燃焼の運転領域にある場合にはステップＡ６０に進む。   In step A40, the combustion mode of the engine 10 is determined in the combustion mode determination unit 1a of the ECU 1. For example, the combustion mode of the engine 10 at that time is expressed as a point on the map shown in FIG. 2, and it is determined whether the point is in the lean operation region or the stoichiometric / rich operation region. When the operating state is in the lean combustion operating region, the process proceeds to step A50, and when the operating state is in the stoichiometric / rich combustion operating region, the process proceeds to step A60.

ステップＡ５０では、基本目標回転数設定部１ｃにおいてリッチ運転時の基本目標回転数Tpnが設定される。例えば、その時点でのエンジン回転数Neに対応する図３に示すようなマップ上において、破線で示されるグラフとその時点の充填効率Ecとから基本目標回転数Tpnが検索され、設定される。 In step A50, the basic target engine speed T pn during rich operation is set in the primary target rotation speed setting unit 1c. For example, on the map as shown in FIG. 3 corresponding to the engine speed Ne at that time, the basic target speed T pn is retrieved and set from the graph indicated by the broken line and the charging efficiency Ec at that time. .

一方、ステップＡ６０では、基本目標回転数設定部１ｃにおいてストイキ／リーン運転時の基本目標回転数Tpnが設定される。この場合、図３に示すようなマップ上において、実線で示されるグラフとその時点の充填効率Ecとから基本目標回転数Tpnが検索され、設定される。ステップＡ５０又はステップＡ６０で基本目標回転数Tpnが設定された後には、制御がステップＡ１００に進む。なお、これらのステップで設定される基本目標回転数Tpnは、フィードフォワード制御に係る制御量となる。 On the other hand, in step A60, the basic target engine speed T pn during stoichiometric / lean operation is set in the primary target rotation speed setting unit 1c. In this case, on the map as shown in FIG. 3, the basic target rotational speed T pn is retrieved and set from the graph indicated by the solid line and the charging efficiency Ec at that time. After the basic target rotation speed Tpn is set in step A50 or step A60, the control proceeds to step A100. Note that the basic target rotation speed T pn set in these steps is a control amount related to feedforward control.

ステップＡ１００では、補正目標回転数設定部１ｄにおいて、冷却水温Wと目標水温WTGTとの水温差ΔWTが演算される。また、続くステップＡ１１０では、今回の演算周期での積分補正値ΔWT(k)が、前回の演算周期で演算された積分補正値ΔWT(k-1)と上記の水温差ΔWTとの平均値として演算される。さらに続くステップＡ１２０では、補正回転数WPHが上記の式１に従って演算される。ここで演算された補正回転数WPHは、フィードバック制御に係る制御量となる。 At step A100, the corrected target rotational speed setting unit 1d, the water temperature difference ΔWT the cooling water temperature W and the target water temperature W TGT is calculated. In the subsequent step A110, the integral correction value ΔWT (k) in the current calculation cycle is the average value of the integral correction value ΔWT (k−1) calculated in the previous calculation cycle and the water temperature difference ΔWT. Calculated. In a further subsequent step A120, the corrected rotational speed WPH is calculated according to the above equation 1. The corrected rotation speed WPH calculated here is a control amount related to feedback control.

ステップＡ１３０では、目標回転数設定部１ｂにおいて目標回転数Tが基本目標回転数Tpnと補正回転数WPHとの和として演算される。この目標回転数Tが、最終的なウォーターポンプ４を駆動する上での回転数の目標値となる。そしてステップＡ１４０では、回転数制御部１ｅからウォーターポンプ４に制御信号が出力され、ウォーターポンプ４の回転数が制御されると同時に冷却水の流量が制御される。 At step A130, the target rotational speed T is calculated as the sum of the base target engine speed T pn the correction rotation speed WPH in the target rotational speed setting unit 1b. This target rotational speed T becomes the target value of the rotational speed for driving the final water pump 4. In step A140, a control signal is output from the rotation speed control unit 1e to the water pump 4, and the flow rate of the cooling water is controlled at the same time as the rotation speed of the water pump 4 is controlled.

なお、続くステップＡ１５０では、ステップＡ１１０で演算された今回の演算周期での積分補正値ΔWT(k)が前回の演算周期での積分補正値ΔWT(k-1)に代入され、記憶装置内に上書き保存される。この積分補正値ΔWT(k-1)は、次回の演算周期のステップＡ１１０で使用される。 In the following step A150, the integral correction value ΔWT (k) in the current calculation cycle calculated in step A110 is substituted into the integral correction value ΔWT (k−1) in the previous calculation cycle, and stored in the storage device. It is overwritten and saved. This integral correction value ΔWT (k−1) is used in step A110 of the next calculation cycle.

［４．作用］
上記のエンジン１０を搭載した車両において、燃焼形態がストイキ燃焼からリーン燃焼へと変化したときの冷却水温Wの変動及び冷却水の流量変動を図５に示す。 [4. Action]
FIG. 5 shows fluctuations in the cooling water temperature W and fluctuations in the flow rate of the cooling water when the combustion mode changes from stoichiometric combustion to lean combustion in the vehicle equipped with the engine 10 described above.

時刻t1に燃焼形態が変化したとき、ＥＣＵ１の燃焼形態判定部１ａで判定される燃焼形態がストイキ／リッチ運転からリーン運転へと変化する。またこれを受けて基本目標回転数設定部１ｃでは、燃焼形態に応じた基本目標回転数Tpnが設定される。
ここで仮に、燃焼形態の変化に応じた基本目標回転数Tpnの設定がなされない場合（つまり、冷却水温Wのみに基づいて目標回転数Tを設定する場合）の挙動を検討する。運転状態がリーン運転に移行すると、気筒１５内で発生する熱量が減少する。一方、冷却水温Wは運転状態の変動直後にはまだ変化しないため、冷却水流量は図５中に破線で示すように変化せず、運転状態の変化前と同じ冷却性能が維持される。これにより、冷却水が過冷却された状態となり、図５中に破線で示すように冷却水温Wが大きく低下する。 When the combustion mode at time t 1 is changed, the combustion mode is determined by the combustion mode determination unit 1a of the ECU1 is changed to the lean operation from the stoichiometric / rich operation. In response to this, the basic target rotation speed setting unit 1c sets a basic target rotation speed Tpn according to the combustion mode.
Here, suppose the behavior when the basic target rotation speed Tpn is not set according to the change in the combustion mode (that is, when the target rotation speed T is set based only on the coolant temperature W). When the operating state shifts to lean operation, the amount of heat generated in the cylinder 15 decreases. On the other hand, since the cooling water temperature W does not change yet immediately after the change of the operating state, the cooling water flow rate does not change as indicated by the broken line in FIG. 5, and the same cooling performance as before the change of the operating state is maintained. Thereby, it will be in the state by which the cooling water was supercooled, and the cooling water temperature W will fall large as shown with a broken line in FIG.

また、このように冷却水温Wが低下して初めて、時刻t2に冷却水流量が減少するようにウォーターポンプ４が制御される。冷却水流量が減少すると冷却水温Wが徐々に回復し、目標水温WTGTに漸近する。したがって、燃焼形態の変動時からある程度の時間が経過すると、冷却水温Wが目標水温WTGTに一致するようになる。しかし、図５に示すように、冷却水流量が減少し始めるタイミング（時刻t2）が時刻t1よりも大きく遅れるため、冷却水温Wの変動にオーバーシュートが生じるおそれがある。なお、時刻t2と時刻t1との間の時間がいわゆる「制御遅れ時間」であり、冷却水温Wのみに基づいて目標回転数Tを設定する制御の場合には、原理的に制御遅れ時間をゼロにすることができない。 In addition, the water pump 4 is controlled so that the cooling water flow rate is decreased at time t 2 only after the cooling water temperature W is lowered in this way. When the cooling water flow rate decreases, the cooling water temperature W gradually recovers and gradually approaches the target water temperature W TGT . Therefore, when a certain amount of time has elapsed since the change in the combustion mode, the cooling water temperature W becomes equal to the target water temperature WTGT . However, as shown in FIG. 5, the timing (time t 2 ) at which the cooling water flow rate starts to decrease is significantly delayed from time t 1 , so that overshoot may occur in the fluctuation of the cooling water temperature W. Note that the time between time t 2 and time t 1 is a so-called “control delay time”, and in the case of control in which the target rotational speed T is set based only on the cooling water temperature W, in principle, the control delay time Cannot be zero.

これに対し、本冷却制御装置では、燃焼形態がストイキ／リッチ燃焼からリーン燃焼へと変化した時点で燃焼形態に応じた基本目標回転数Tpnが設定される。例えば、図５中に実線で示すように、冷却水流量が冷却水温Wの低下に先立って減少方向に制御される。これにより、冷却水温Wが目標水温WTGTとほぼ一致した状態が維持され、オーバーシュートの発生が阻止される。また、冷却水温Wに基づいて目標回転数Tが変更されるだけでなく、リーン燃焼やストイキ／リッチ燃焼といった燃焼形態の変化に基づいて目標回転数Tが変更されるため、制御遅れ時間の制約もない。 On the other hand, in the present cooling control device, the basic target rotational speed Tpn corresponding to the combustion mode is set when the combustion mode changes from stoichiometric / rich combustion to lean combustion. For example, as indicated by a solid line in FIG. 5, the cooling water flow rate is controlled in a decreasing direction before the cooling water temperature W decreases. Thereby, the state in which the cooling water temperature W substantially matches the target water temperature W TGT is maintained, and the occurrence of overshoot is prevented. In addition to changing the target rotational speed T based on the coolant temperature W, the target rotational speed T is changed based on changes in combustion mode such as lean combustion or stoichiometric / rich combustion. Nor.

［５．効果］
このように、上述の冷却制御装置によれば、エンジン１０の燃焼形態の変化に応じて冷却水の流量を制御することで、冷却水によるエンジン１０からの持ち去り熱量を適切に管理することができる。これにより、冷却水温Wのオーバーシュートを防止することができ、冷却水温Wの制御性やエンジン１０で発生する熱量に対する冷却水流量制御の応答性を向上させることができる。また、ストイキ／リッチ運転からリーン運転への移行時には、ウォーターポンプ４の目標回転数Tが即座に減少方向へと制御されるため、ウォーターポンプ４の駆動に係る電力の浪費を防止することができる。 [5. effect]
Thus, according to the cooling control device described above, the amount of heat taken away from the engine 10 by the cooling water can be appropriately managed by controlling the flow rate of the cooling water in accordance with the change in the combustion mode of the engine 10. it can. Thereby, the overshoot of the cooling water temperature W can be prevented, and the controllability of the cooling water temperature W and the responsiveness of the cooling water flow rate control to the amount of heat generated in the engine 10 can be improved. Further, at the time of transition from the stoichiometric / rich operation to the lean operation, the target rotational speed T of the water pump 4 is immediately controlled in the decreasing direction, so that waste of electric power related to the driving of the water pump 4 can be prevented. .

また、電動のウォーターポンプ４を用いて冷却水を循環させるため、エンジン１０のクランクシャフト１７にかかる負荷を軽減することができ、燃費を改善することができる。さらに、冷却水温Wが適切な温度に維持されやすくなるため、エンジン１０の排気性能を向上させることができる。これにより、排気系の浄化に係る燃料噴射量を減少させることが可能となり、燃費をさらに向上させることができる。   Further, since the cooling water is circulated using the electric water pump 4, the load on the crankshaft 17 of the engine 10 can be reduced, and the fuel consumption can be improved. Furthermore, since the cooling water temperature W is easily maintained at an appropriate temperature, the exhaust performance of the engine 10 can be improved. Thereby, it becomes possible to reduce the fuel injection amount which concerns on purification | cleaning of an exhaust system, and can further improve a fuel consumption.

また、上述の冷却制御装置では、燃焼形態判定部１ａにおいて、ストイキ／リッチ燃焼やリーン燃焼といったエンジン１０の燃焼形態の変化を観察している。これにより、エンジン１０からライナーを介してウォータージャケット１９内の冷却水に移動する熱量の変化を迅速に把握することができる。したがって、冷却水に与えられる熱量に応じて冷却水の流量を制御でき、冷却水温Wを正確に制御しつつ燃費を向上させることができる。   Further, in the above-described cooling control device, the combustion mode determination unit 1a observes a change in the combustion mode of the engine 10 such as stoichiometric / rich combustion or lean combustion. Thereby, the change of the calorie | heat amount which moves to the cooling water in the water jacket 19 from the engine 10 via a liner can be grasped | ascertained rapidly. Therefore, the flow rate of the cooling water can be controlled according to the amount of heat given to the cooling water, and the fuel consumption can be improved while accurately controlling the cooling water temperature W.

さらに、上述の冷却制御装置では、燃焼形態がストイキ燃焼からリーン燃焼へと変化したときに、基本目標回転数Tpnを減少させることによって冷却水の流量を減少させている。これにより、ウォーターポンプ４を余分に駆動させることがなくなり、エンジン１０の過冷却を防止することができ、効率的に冷却水温Wを目標水温WTGTに制御することができる。 Further, in the above-described cooling control device, when the combustion mode changes from stoichiometric combustion to lean combustion, the flow rate of the cooling water is decreased by decreasing the basic target rotation speed Tpn . Accordingly, the water pump 4 is not driven excessively, the engine 10 can be prevented from being overcooled, and the cooling water temperature W can be efficiently controlled to the target water temperature WTGT .

また、上述の冷却制御装置では、冷却水温Wに基づくフィードバック制御（ＰＩ制御）と、冷却水温Wを変動させうる外的要因に基づくフィードフォワード制御とを組み合わせた制御を実施している。これにより、冷却水温Wの変化に応じてその冷却水温Wを目標水温WTGTに近づけつつ、冷却水温Wの変動に先立って冷却水流量を制御することができる。
また、上述の冷却制御装置では、前回の演算周期で演算された積分補正値ΔWT(k-1)と上記の水温差ΔWTとの平均値を今回の演算周期での積分補正値ΔWT(k)として演算している。これにより、上記の式１の積分項を過剰に大きくすることなく、適度に水温差ΔWTの履歴を実制御に反映させることができる。したがって、式１の比例項によって生じうる残留偏差を適切に減少させることができ、冷却水温Wを目標水温WTGTに収束させやすくすることができる。 Further, in the above-described cooling control device, control is performed by combining feedback control (PI control) based on the cooling water temperature W and feedforward control based on an external factor that can change the cooling water temperature W. Accordingly, the coolant flow rate can be controlled prior to the fluctuation of the coolant temperature W while the coolant temperature W is brought close to the target coolant temperature WTGT according to the change of the coolant temperature W.
In the above cooling control device, the average value of the integral correction value ΔWT (k−1) calculated in the previous calculation cycle and the water temperature difference ΔWT is calculated as the integral correction value ΔWT (k) in the current calculation cycle. Is calculated as As a result, the history of the water temperature difference ΔWT can be appropriately reflected in the actual control without excessively increasing the integral term of Equation 1 above. Therefore, the residual deviation that can be caused by the proportional term of Equation 1 can be appropriately reduced, and the cooling water temperature W can be easily converged to the target water temperature WTGT .

［６．変形例等］
上述した実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
上述の冷却制御装置では、図２に示すように、エンジン１０の燃焼形態として、ストイキ／リッチ燃焼の運転領域とリーン燃焼の運転領域との二種類の運転状態を判定するものを例示したが、燃焼形態判定部１ａの判定対象はこれに限定されない。燃焼形態判定部１ａは、少なくとも冷却水に与えられる熱量が変動しうる燃焼形態の変動を把握するものであればよい。例えば、エンジン１０の燃焼形態として、エンジン１０の全気筒が稼働している全筒運転であるか、それとも一部の気筒が休止した休筒運転であるかといった運転状態を判定してもよい。この場合、全筒運転から休筒運転へと運転状態が変化した時に、基本目標回転数Tpnを減少させることが考えられる。なお、ここでいう「運転状態の変化」は、概念的に「燃焼形態の変化」に包含されるものとする。 [6. Modified example]
Regardless of the embodiment described above, various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. Each structure of this embodiment can be selected as needed, or may be combined appropriately.
In the above-described cooling control apparatus, as shown in FIG. 2, as the combustion mode of the engine 10, an example of determining two types of operation states of a stoichiometric / rich combustion operation region and a lean combustion operation region is illustrated. The determination target of the combustion form determination unit 1a is not limited to this. The combustion mode determination unit 1a only needs to grasp at least a change in combustion mode in which the amount of heat given to the cooling water can fluctuate. For example, as the combustion mode of the engine 10, it is possible to determine an operation state such as whether all cylinders of the engine 10 are operating in all cylinders or whether some cylinders are in idle cylinder operation. In this case, it is conceivable to decrease the basic target rotational speed Tpn when the operating state changes from the all-cylinder operation to the closed cylinder operation. The “change in operating state” here is conceptually included in “change in combustion mode”.

全筒運転／休筒運転の判定は、例えば図６（ａ）に示すように、エンジン回転数Ne及び充填効率Ecに基づいて行うことが可能である。あるいは、エンジンＥＣＵから伝達される情報に基づいて判定する構成としてもよい。また、基本目標回転数Tpnの設定手法は、例えば図３のマップと同様に、休筒運転時の基本目標回転数Tpnが全筒運転時の基本目標回転数Tpnよりも小さくなるような設定とすればよい。 The all-cylinder operation / non-cylinder operation determination can be performed based on the engine speed Ne and the charging efficiency Ec, for example, as shown in FIG. Or it is good also as a structure determined based on the information transmitted from engine ECU. In addition, the basic target speed T pn is set such that the basic target speed T pn during idle cylinder operation is smaller than the basic target speed T pn during all cylinder operation, for example, as in the map of FIG. You can set it to the correct setting.

このように、全筒運転や休筒運転といった稼働気筒数を参照することで、複数の気筒の全体で冷却水に伝達される熱量の変動を把握することができる。これにより、上述の実施形態と同様に、エンジン１０全体に与えられる熱量に応じて冷却水を制御でき、ウォーターポンプ４を余分に駆動させることなく、効率的かつ適切に冷却水温Wを適温範囲内に維持することができる。   In this way, by referring to the number of operating cylinders such as all-cylinder operation and rest-cylinder operation, it is possible to grasp the variation in the amount of heat transmitted to the cooling water across the plurality of cylinders. Thereby, similarly to the above-described embodiment, the cooling water can be controlled according to the amount of heat given to the entire engine 10, and the cooling water temperature W can be efficiently and appropriately within the appropriate temperature range without driving the water pump 4 excessively. Can be maintained.

なお、このような全筒運転／休筒運転といった稼働気筒数の判定は、上述の実施形態でのストイキ／リッチ運転，リーン運転といった燃焼形態の判定と重複して実施することも可能である。例えば、稼働気筒数に応じて設定された基本目標回転数Tpnと、燃焼形態に応じて設定された基本目標回転数Tpnとの両方を用いて目標回転数Tを演算する構成とする。これにより、さらに効率的かつ適切に冷却水温Wを制御することができる。 Note that the determination of the number of operating cylinders such as all-cylinder operation / non-cylinder operation can be performed in an overlapping manner with the determination of the combustion mode such as stoichiometric / rich operation and lean operation in the above-described embodiment. For example, the target rotational speed T is calculated using both the basic target rotational speed Tpn set according to the number of operating cylinders and the basic target rotational speed Tpn set according to the combustion mode. Thereby, the cooling water temperature W can be controlled more efficiently and appropriately.

また、上述の冷却制御装置の適用対象となるエンジン１０の形式は任意であり、例えばディーゼルエンジンであってもガソリンエンジンであっても適用可能である。あるいは、燃料及び空気の混合気を自己着火させるディーゼル燃焼方式と、混合気を点火プラグで強制着火するガソリン燃焼方式との二種類の燃焼形態を持った予混合圧縮自己着火燃焼エンジン（ＨＣＣＩ機関）にも適用することができる。   Moreover, the form of the engine 10 to which the above-described cooling control device is applied is arbitrary, and can be applied to, for example, a diesel engine or a gasoline engine. Alternatively, a premixed compression self-ignition combustion engine (HCCI engine) having two types of combustion modes, a diesel combustion system that self-ignites a mixture of fuel and air, and a gasoline combustion system that forcibly ignites the mixture with a spark plug It can also be applied to.

ＨＣＣＩ機関に本冷却制御装置を適用する場合、燃焼形態がディーゼル燃焼であるか、それともガソリン燃焼であるかを燃焼形態判定部１ａで判定する構成とすることも考えられる。燃焼形態がガソリン燃焼であるときには、ディーゼル燃焼時よりも各気筒１５内で生じる熱量が小さいため、基本目標回転数Tpnもやや小さめに設定すればよい。
基本目標回転数Tpnの設定手法は、例えば図６（ｂ）に示すように、ガソリン燃焼時の基本目標回転数Tpnがディーゼル燃焼時の基本目標回転数Tpnよりも小さくなるような設定とすればよい。この場合、図３のマップとは異なり、それぞれに燃焼形態で基本目標回転数Tpnが設定される充填効率Ecの範囲から制限を取り除くことも考えられる。つまり、それぞれの燃焼が実現する負荷範囲に応じてマップを設定すればよい。このように、ディーゼル燃焼やガソリン燃焼といった燃焼形態の変化を参照することで、冷却水に伝達される熱量の変化の兆候を迅速に把握することができる。これにより、上述の実施形態と同様に、エンジン１０全体に与えられる熱量に応じて冷却水を制御でき、必要十分なウォーターポンプ４の駆動量で、効率的かつ適切に冷却水温Wを制御することができる。 When this cooling control device is applied to the HCCI engine, it may be considered that the combustion mode determination unit 1a determines whether the combustion mode is diesel combustion or gasoline combustion. When the combustion mode is gasoline combustion, since the amount of heat generated in each cylinder 15 is smaller than that during diesel combustion, the basic target rotation speed Tpn may be set slightly smaller.
For example, as shown in FIG. 6B, the basic target speed T pn is set such that the basic target speed T pn during gasoline combustion is smaller than the basic target speed T pn during diesel combustion. And it is sufficient. In this case, unlike the map of FIG. 3, it is also conceivable to remove the restriction from the range of the charging efficiency Ec in which the basic target rotation speed Tpn is set for each combustion mode. That is, the map may be set according to the load range that each combustion realizes. In this way, by referring to the change in the combustion mode such as diesel combustion or gasoline combustion, it is possible to quickly grasp the sign of the change in the amount of heat transmitted to the cooling water. Thus, similarly to the above-described embodiment, the cooling water can be controlled according to the amount of heat given to the entire engine 10, and the cooling water temperature W is controlled efficiently and appropriately with the drive amount of the necessary and sufficient water pump 4. Can do.

なお、このようなディーゼル燃焼／ガソリン燃焼といった燃焼形態の判定は、上述の実施形態でのストイキ／リッチ運転，リーン運転といった燃焼形態の判定と重複して実施することが可能であり、さらに、全筒運転／休筒運転といった稼働気筒数の判定と重複して実施することも可能である。それぞれの条件に応じて基本目標回転数Tpnを設定することで、冷却水温Wの制御性を向上させることができる。 Note that the determination of the combustion mode such as diesel combustion / gasoline combustion can be performed in duplicate with the determination of the combustion mode such as stoichiometric / rich operation and lean operation in the above-described embodiment. It is also possible to carry out the same as the determination of the number of operating cylinders such as cylinder operation / cylinder operation. The controllability of the cooling water temperature W can be improved by setting the basic target rotation speed Tpn according to each condition.

また、上述の冷却制御装置では、冷却水温Wに基づくフィードバック制御としてＰＩ制御を実施するものを例示したが、具体的なフィードバック制御の手法はこれに限定されない。例えば、残留偏差が問題とならないエンジンに適用する場合には比例制御のみを実施してもよいし、冷却水温Wの収束性を向上させるべく微分制御を追加してＰＩＤ制御を実施してもよい。   Moreover, in the above-described cooling control apparatus, the one that performs the PI control as the feedback control based on the cooling water temperature W is exemplified, but the specific feedback control technique is not limited to this. For example, when applied to an engine in which residual deviation is not a problem, only proportional control may be performed, or differential control may be added to improve the convergence of the cooling water temperature W and PID control may be performed. .

また、上述の冷却制御装置では、二種類のエンジン１０の燃焼形態を判別し、冷却水の流量を燃焼形態の種類毎に相違させる制御を実施しているが、判別される燃焼形態の数を増やしてもよい。この場合、例えば図２のマップ上に区画される領域数を増加させるとともに、それぞれの領域に対応する基本目標回転数Tpnを設定する。これにより、燃焼形態の変化に対して多段階的に冷却水流量を変更することが可能となり、冷却水温Wをより正確に制御することができる。 Moreover, in the above-described cooling control apparatus, control is performed to discriminate the combustion forms of the two types of engines 10 and to make the flow rate of the cooling water different for each type of combustion form. May increase. In this case, for example, the number of areas divided on the map of FIG. 2 is increased, and the basic target rotation speed T pn corresponding to each area is set. Thereby, it becomes possible to change a cooling water flow rate in multiple steps with respect to the change of the combustion mode, and the cooling water temperature W can be controlled more accurately.

１ ＥＣＵ
１ａ 燃焼形態判定部（検出手段）
１ｂ 目標回転数設定部
１ｃ 基本目標回転数設定部（変更手段）
１ｄ 補正目標回転数設定部
１ｅ 回転数制御部
３ 冷却水循環路
４ ウォーターポンプ
５ 水温センサ
６ ラジエータ
７ エアフローセンサ
８ クランク角度センサ
９ スロットル弁
１０ エンジン
１５ 気筒
１９ ウォータージャケット 1 ECU
1a Combustion form determination unit (detection means)
1b Target rotational speed setting unit 1c Basic target rotational speed setting unit (changing means)
1d Correction target rotational speed setting unit 1e Rotational speed control unit 3 Cooling water circuit 4 Water pump 5 Water temperature sensor 6 Radiator 7 Air flow sensor 8 Crank angle sensor 9 Throttle valve 10 Engine 15 Cylinder 19 Water jacket

Claims (4)

エンジンの燃焼形態の変化を検出する検出手段と、
電力供給を受けて作動しエンジン冷却水の流量を可変制御するウォーターポンプと、
前記検出手段で検出された前記燃焼形態の変化に応じて前記流量を変更する変更手段と、を備えた
ことを特徴とする、エンジンの冷却制御装置。 Detecting means for detecting a change in combustion form of the engine;
A water pump that operates by receiving power supply and variably controls the flow rate of engine cooling water;
An engine cooling control apparatus comprising: a changing unit that changes the flow rate in accordance with a change in the combustion mode detected by the detecting unit. 前記エンジンが、気筒内での燃焼をストイキ空燃比で行うストイキ燃焼と、前記燃焼をリーン空燃比で行うリーン燃焼との二種類の前記燃焼形態を有し、
前記変更手段が、前記検出手段で検出された前記燃焼形態がストイキ燃焼からリーン燃焼へと変化したときに、前記流量を減少させる
ことを特徴とする、請求項１記載のエンジンの冷却制御装置。 The engine has two types of combustion modes, stoichiometric combustion in which combustion in a cylinder is performed at a stoichiometric air-fuel ratio, and lean combustion in which the combustion is performed at a lean air-fuel ratio,
2. The engine cooling control apparatus according to claim 1, wherein the change unit decreases the flow rate when the combustion mode detected by the detection unit changes from stoichiometric combustion to lean combustion. 前記エンジンが、燃料及び空気の混合気を自己着火させるディーゼル燃焼方式と、前記混合気を点火プラグで強制着火するガソリン燃焼方式との二種類の前記燃焼形態を有し、
前記変更手段が、前記検出手段で検出された前記燃焼形態が前記ディーゼル燃焼方式から前記ガソリン燃焼方式へと変化したときに、前記流量を減少させる
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のエンジンの冷却制御装置。 The engine has two types of combustion modes: a diesel combustion system in which a fuel / air mixture is self-ignited and a gasoline combustion system in which the mixture is forcibly ignited with a spark plug;
The said change means reduces the said flow volume, when the said combustion form detected by the said detection means changes from the said diesel combustion system to the said gasoline combustion system, The flow rate is characterized by the above-mentioned. Engine cooling control device. 前記エンジンが、複数の気筒の全てを稼働する全筒運転と一部の気筒を休止する休止運転との二種類の運転状態を有し、
前記検出手段が、前記運転状態として前記全筒運転及び前記休止運転を検出し、
前記変更手段が、前記検出手段で検出された前記運転状態が前記全筒運転から前記休止運転へと変化したときに、前記流量を減少させる
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載のエンジンの冷却制御装置。 The engine has two types of operation states, an all-cylinder operation in which all of a plurality of cylinders are operated and a pause operation in which some cylinders are deactivated,
The detection means detects the all-cylinder operation and the pause operation as the operation state,
4. The method according to claim 1, wherein the change unit decreases the flow rate when the operation state detected by the detection unit changes from the all-cylinder operation to the pause operation. The engine cooling control device according to claim 1.
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