JP2012193629A - エンジン制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンを適度に冷却すると共に、エンジンの燃費を向上する。
【解決手段】ＥＣＵ７は、エンジン４における燃焼室壁面の温度Ｔｃを推定する温度推定部７０１と、推定された燃焼室壁面の温度Ｔｃが、閾値温度Ｔｃｔｈ以上であるか否かを判定する温度判定部７０２と、燃焼室壁面の温度Ｔｃを閾値温度Ｔｃｔｈ未満とするスワール比Ｒｓである目標スワール比Ｒｓ０を求める目標気流算出部７０４と、スワールコントロールバルブ４６を介して、エンジン４における燃焼室５２２内のスワール比Ｒｓを、目標気流算出部７０４によって求められた目標スワール比Ｒｓ０とする気流制御実行部７０５とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンが暖機運転状態である場合に、エンジンへの冷却水の循環を停止又は制限する冷却装置を備えたエンジン制御装置に関する。

従来、エンジンの低温始動する際のフリクションロスを低減して、エンジンの燃費を向上するために、エンジンに供給する冷却水の流量を制御する種々の技術が提案されている。

例えば、燃焼室の壁面温度を推定し、推定された燃焼室の壁面温度と、燃焼室の壁面温度の目標温度とに基づき、ウォータジャケットに供給する冷却水の流量を設定する内燃機関の冷却装置が開示されている（特許文献１参照）。この内燃機関の冷却装置によれば、燃焼室の壁面温度を目標温度とするべく冷却水の流量を設定することができる。

特開２００６−３４２６８０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の内燃機関の冷却装置等において、エンジンが暖機運転状態である場合には、エンジンへの冷却水の循環が停止又は制限され、エンジンの燃費が向上されるが、燃焼室壁面の温度が上昇して、エンジンへの冷却水の循環が開始又は増量されると、フリクションロスが増大して、エンジンの燃費が低下してしまう虞がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、エンジンを適度に冷却すると共に、エンジンの燃費を向上することの可能なエンジン制御装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明に係るエンジン制御装置は、以下のように構成されている。

すなわち、本発明に係るエンジン制御装置は、エンジンが暖機運転状態である場合に、エンジンへの冷却水の循環を停止又は制限する冷却装置を備えたエンジン制御装置であって、エンジンにおける燃焼室内の混合気の気流の状態を制御可能に構成された気流制御手段と、エンジンにおける燃焼室壁面の温度を推定する温度推定手段と、前記温度推定手段によって推定された燃焼室壁面の温度が、予め設定された閾値温度以上であるか否かを判定する温度判定手段と、前記温度判定手段によって前記燃焼室壁面の温度が前記閾値温度以上であると判定された場合に、前記燃焼室壁面の温度を前記閾値温度未満とする気流の状態を求める目標気流算出手段と、前記気流制御手段を介して、エンジンにおける燃焼室内の気流を、前記目標気流算出手段によって求められた気流の状態とする気流制御実行手段と、を備えることを特徴としている。

かかる構成を備えるエンジン制御装置によれば、エンジンにおける燃焼室壁面の温度が推定され、推定された燃焼室壁面の温度が、予め設定された閾値温度以上であるか否かが判定される。そして、前記燃焼室壁面の温度が前記閾値温度以上であると判定された場合に、前記燃焼室壁面の温度を前記閾値温度未満とする気流の状態が求められ、エンジンにおける燃焼室内の気流が、求められた気流の状態とするべく制御されるため、エンジンを適度に冷却すると共に、エンジンの燃費を向上することが可能となる。

すなわち、例えば、エンジンが暖機運転状態である場合に、エンジンへの冷却水の循環を停止する場合には、時間の経過に伴って燃焼室壁面の温度が上昇し、推定された燃焼室壁面の温度が前記閾値温度以上となる。この場合に、冷却水の循環を開始すると、ウォータポンプの極低流量域での流量制御精度が充分ではない場合には、エンジンを過度に冷却することになり、エンジンの燃費が低下する虞がある。また、ウォータポンプの極低流量域での流量制御精度が充分である場合であっても、ウォータジャケット内における冷却水の流量分布を制御することができないこと等に起因して燃焼室壁面の温度を所望する温度に制御することが困難な場合がある。このような場合には、エンジンを適度に冷却することが困難となり、エンジンを過度に冷却すると、エンジンの燃費が低下することになり、エンジンの冷却が不足すると、ピストン打音が発生する虞がある。

これに対して、本発明に係るエンジン制御装置によれば、エンジンにおける燃焼室内の気流が、求められた気流の状態とするべく制御されるため、上記冷却水による冷却における課題（ウォータポンプの極低流量域での流量制御精度の課題、及び、ウォータジャケット内における冷却水の流量分布の課題）は発生しないので、エンジンを適度に冷却すると共に、エンジンの燃費を向上することが可能となる。

また、本発明に係るエンジン制御装置は、前記気流制御手段が、エンジンにおける燃焼室内の混合気の気流の状態として、スワール比及びタンブル比の少なくとも一方を制御することが好ましい。

かかる構成を備えるエンジン制御装置によれば、エンジンにおける燃焼室内の混合気の気流の状態として、スワール比及びタンブル比の少なくとも一方が制御されるため、エンジンを適度に冷却すると共に、エンジンの燃費を向上することができる。

すなわち、スワール比及びタンブル比の少なくとも一方を減少すると、燃焼室内の燃焼ガスと燃焼室壁面との間の熱伝達率が減少し、燃焼ガスから燃焼室壁面へ伝達される熱量が減少するため、燃焼室壁面の温度を低下させることができるので、エンジンを適度に冷却すると共に、エンジンの燃費を向上することができるのである。

また、本発明に係るエンジン制御装置は、エンジンの吸気ポートに配設されたスワールコントロールバルブを更に備え、前記気流制御手段が、前記スワールコントロールバルブを介してスワール比を制御し、前記目標気流算出手段が、前記燃焼室壁面の温度を前記閾値温度未満とするスワール比である目標スワール比を求め、前記気流制御実行手段が、エンジンにおける燃焼室内のスワール比を、前記目標気流算出手段によって求められた目標スワール比とすることが好ましい。

かかる構成を備えるエンジン制御装置によれば、前記燃焼室壁面の温度を前記閾値温度未満とするスワール比である目標スワール比が求められ、エンジンにおける燃焼室内のスワール比を、求められた目標スワール比とするべく、エンジンの吸気ポートに配設されたスワールコントロールバルブの開度が制御されるため、簡素な構成で、エンジンを適度に冷却すると共に、エンジンの燃費を向上することができる。

また、本発明に係るエンジン制御装置は、エンジンにおける燃焼室内のスワール比と、前記燃焼室内の燃焼ガスから燃焼室壁面への熱伝達率である第１熱伝達率とを対応付けて記憶する第１伝達率記憶手段を更に備え、前記目標気流算出手段が、前記燃焼室壁面の温度を前記閾値温度未満とする前記第１熱伝達率を求め、求められた第１熱伝達率に対応するスワール比を前記第１伝達率記憶手段から読み出すことによって目標スワール比を求めることが好ましい。

かかる構成を備えるエンジン制御装置によれば、エンジンにおける燃焼室内のスワール比と、前記燃焼室内の燃焼ガスから燃焼室壁面への熱伝達率である第１熱伝達率とが対応付けて第１伝達率記憶手段に記憶されており、前記燃焼室壁面の温度を前記閾値温度未満とする前記第１熱伝達率が求められ、求められた第１熱伝達率に対応するスワール比を前記第１伝達率記憶手段から読み出すことによって目標スワール比が求められるため、更に簡素な構成で、目標スワール比を求めることができる。したがって、更に簡素な構成で、エンジンを適度に冷却すると共に、エンジンの燃費を向上することができる。

また、本発明に係るエンジン制御装置は、エンジンを循環される冷却水の流量を制御可能に構成された流量制御手段と、前記目標気流算出手段によって求められた気流の状態とする場合の燃費の低下量である第１低下量を求める第１燃費算出手段と、前記温度判定手段によって前記燃焼室壁面の温度が前記閾値温度以上であると判定された場合に、前記燃焼室壁面の温度を前記閾値温度未満とする冷却水の流量である目標流量を求める目標流量算出手段と、エンジンへ循環される冷却水の流量を前記目標流量算出手段よって求められた目標流量とする場合の燃費の低下量である第２低下量を求める第２燃費算出手段と、前記第２低下量が前記第１低下量未満である場合に、前記気流制御実行手段の実行を禁止する禁止手段と、前記第２低下量が前記第１低下量未満である場合に、前記流量制御手段を介して、エンジンを循環される冷却水の流量を、前記目標流量算出手段によって求められた目標流量とする流量制御実行手段と、を更に備えることが好ましい。

かかる構成を備えるエンジン制御装置によれば、前記燃焼室壁面の温度が前記閾値温度以上であると判定された場合に、前記燃焼室壁面の温度を前記閾値温度未満とする気流の状態が求められ、求められた気流の状態とする場合の燃費の低下量である第１低下量が求められる。また、前記燃焼室壁面の温度が前記閾値温度以上であると判定された場合に、前記燃焼室壁面の温度を前記閾値温度未満とする冷却水の流量である目標流量が求められ、エンジンへ循環される冷却水の流量を、求められた目標流量とする場合の燃費の低下量である第２低下量が求められる。そして、前記第２低下量が前記第１低下量未満である場合に、エンジンにおける燃焼室内の気流を、求められた気流の状態とする制御の実行が禁止されると共に、エンジンを循環される冷却水の流量を、求められた目標流量とする制御が実行されるため、エンジンを更に適度に冷却すると共に、エンジンの燃費を更に向上することができる。

すなわち、前記第２低下量が前記第１低下量以上である場合（すなわち、気流の状態を制御するほうが、冷却水の流量を制御するより、燃費の低下量が小さい場合）には、エンジンにおける燃焼室内の気流を、求められた気流の状態とする制御が実行される。一方、前記第２低下量が前記第１低下量未満である場合（すなわち、冷却水の流量を制御するほうが、気流の状態を制御するときと比較して、燃費の低下量が小さい又は同等である場合）に、エンジンを循環される冷却水の流量を、求められた目標流量とする制御が実行される。したがって、エンジンを更に適度に冷却すると共に、エンジンの燃費を更に向上することができるのである。

また、本発明に係るエンジン制御装置は、エンジンを循環される冷却水の流量と、燃焼室壁面から冷却水への熱伝達率である第２熱伝達率とを対応付けて記憶する第２伝達率記憶手段を更に備え、前記目標流量算出手段が、前記燃焼室壁面の温度を前記閾値温度未満とする前記第２熱伝達率を求め、求められた第２熱伝達率に対応する冷却水の流量を前記第２伝達率記憶手段から読み出すことによって目標流量を求めることが好ましい。

かかる構成を備えるエンジン制御装置によれば、エンジンを循環される冷却水の流量と、燃焼室壁面から冷却水への熱伝達率である第２熱伝達率とが対応付けて第２伝達率記憶手段に記憶されており、前記燃焼室壁面の温度を前記閾値温度未満とする前記第２熱伝達率が求められ、求められた第２熱伝達率に対応する冷却水の流量を前記第２伝達率記憶手段から読み出すことによって目標流量が求められるため、簡素な構成で、目標流量を求めることができる。したがって、簡素な構成で、エンジンを適度に冷却すると共に、エンジンの燃費を向上することができる。

本発明に係るエンジン制御装置によれば、エンジンにおける燃焼室壁面の温度が推定され、推定された燃焼室壁面の温度が、予め設定された閾値温度以上であるか否かが判定される。そして、前記燃焼室壁面の温度が前記閾値温度以上であると判定された場合に、前記燃焼室壁面の温度を前記閾値温度未満とする気流の状態が求められ、エンジンにおける燃焼室内の気流が、求められた気流の状態とするべく制御されるため、エンジンを適度に冷却すると共に、エンジンの燃費を向上することができる。

本発明に係るエンジン制御装置の一例を示す構成図である。 図１に示すスワールコントロールバルブの構成の一例を示す構成図である。 スワールと第１熱伝達率の関係の一例を示す説明図である。 図１に示すＥＣＵの機能構成の一例を示す機能構成図である。 スワール比と点火時期及び燃費との関係等の一例を示すグラフである。 冷却水流量と第２熱伝達率及び燃費との関係の一例を示すグラフである。 図４に示すＥＣＵの動作の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

−冷却装置−
図１は、本発明に係るエンジン制御装置１００の一例を示す構成図である。本発明に係るエンジン制御装置１００は、エンジン４が暖機運転状態である場合に、エンジン４への冷却水の循環を停止又は制限するウォータポンプ３を含む冷却装置を備えている。まず、エンジン制御装置１００における冷却装置について図１を参照して説明する。図１に示すように、冷却装置における冷却水の循環経路には、ラジエータ１、サーモスタット２、ウォータポンプ３、エンジン４、及び、ヒータコア６が配設されている。

ラジエータ１は、冷却水と外気（走行風及び冷却ファンの駆動による送風）との間で熱交換を行い、外気に放熱することによって冷却水を冷却するものである。また、冷却水配管１１を介して、サーモスタット２に接続され、冷却水配管４７を介して、エンジン４の冷却水下流側に配設された水路４２に接続されている。

サーモスタット２は、ラジエータ１とウォータポンプ３との間の水路を遮断又は導通するものであって、例えば、冷却水の温度の高低に応じて膨張、収縮するサーモワックスを駆動源として弁体（バルブ）を駆動することができる。具体的には、冷却水温度が比較的低い（例えば、８０℃未満である）場合には、サーモスタット２は、バルブを閉状態とすることによってラジエータ１とウォータポンプ３との間の水路を遮断し、ラジエータ１に冷却水を流さない状態とする。一方、冷却水温度が比較的高い（例えば、８０℃以上である）場合には、サーモスタット２は、バルブを開状態とすることによってラジエータ１とウォータポンプ３との間の水路を導通し、ラジエータ１に冷却水の一部を流すことでその冷却水が回収した熱をラジエータ１によって大気に放出する。

ウォータポンプ３は、冷却水の循環経路内において冷却水を循環させるものであって、後述するＥＣＵ７（図４に示す流量制御実行部７１３）によってその駆動、停止、及び、吐出流量が制御される。ここで、ウォータポンプ３は、特許請求の範囲に記載の流量制御手段に相当する。具体的には、ウォータポンプは、例えば、電動ポンプ等からなり、本実施形態においては、エンジン４が暖機運転状態である場合には、ウォータポンプ３が停止され、エンジン４が暖機運転状態ではない場合には、ウォータポンプ３が駆動される。

本実施形態においては、流量制御手段がウォータポンプ３からなる場合について説明するが、流量制御手段がその他の装置（例えば、流量制御弁など）から構成されている形態でもよい。

エンジン４は、図３に示すように、シリンダブロック５１内に、それぞれ、ピストン５１２が挿入され、燃焼室５２２を形成する複数の（例えば、４個の）シリンダボア５１１を備え、車両の駆動源として機能する。また、エンジン４は、燃焼室壁面を冷却するウォータジャケット４１を備えている。更に、ウォータジャケット４１の冷却水下流側には、水路４２が形成されている。水路４２には、冷却水の温度を検出する水温センサ４３が配設されている。また、水路４２の冷却水下流側（図１の右側）は、ラジエータ１に接続される冷却水配管４７、及び、ヒータコア６に接続される冷却水配管４８に分岐している。

水温センサ４３は、ウォータジャケット４１の下流側における冷却水の温度を検出するセンサであって、検出した温度信号は、後述するＥＣＵ７（図４に示す温度推定部７０１）へ出力される。ここで、水温センサ４３は、特許請求の範囲に記載の温度推定手段の一部に相当する。本実施形態では、水温センサ４３が、ウォータジャケット４１の冷却水下流側の水路４２に配設されている場合について説明するが、水温センサ４３が、ウォータジャケット４１等に配設されている形態でもよい。

ヒータコア６は、ウォータジャケット４１から排出された冷却水の熱を利用して、車室内を暖房するものであって、エアコンディショナの送風ダクトに臨んで配設されている。すなわち、車室内の暖房時には送風ダクト内を流れる空調風をヒータコア６に通過させて、温風として車室内に供給する一方、それ以外の場合（例えば、冷房時）には空調風がヒータコア６をバイパスするべく構成されている。ヒータコア６を通過した冷却水は、冷却水配管６１を介して、サーモスタット２及びウォータポンプ３へ供給される。

上述のように、冷却水循環経路は、冷却水が回収した熱をラジエータ１によって大気に放出する第１系統と、冷却水が回収した熱をヒータコア６によって車室内の暖房に利用する第２系統とから構成されている。第１系統は、ウォータポンプ３から、ウォータジャケット４１、水路４２、冷却水配管４７、ラジエータ１、冷却水配管１１、及び、サーモスタット２を順次経由して、ウォータポンプ３に戻る循環経路である。第２系統は、ウォータポンプ３から、ウォータジャケット４１、水路４２、冷却水配管４８、ヒータコア６、冷却水配管６１、及び、サーモスタット２を順次経由して、ウォータポンプ３に戻る循環経路である。

−エンジン制御装置１００の主要部−
次に、図１を参照して、本発明に係るエンジン制御装置１００の主要部について順次説明する。エンジン制御装置１００は、インテークマニホールド４４、スロットルバルブ４５、スワールコントロールバルブ４６、及び、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）７を備えている。

インテークマニホールド４４は、エンジン４のシリンダヘッドに形成された吸気ポート４６２，４６３（図２参照）において吸気通路を接続するものである。また、吸気通路においてインテークマニホールド４４の吸気上流側には、スロットルバルブ４５が設けられている。スロットルバルブ４５は、ＥＣＵ７から送信される制御信号によって開度が制御され、インテークマニホールド４４に流入する吸気の流量を制御可能に構成されている。

スワールコントロールバルブ４６は、複数の（例えば、４個の）シリンダボア５１１（図３参照）内の各燃焼室５２２に発生するスワールを制御可能に構成されたバルブであって、１軸上に複数の（ここでは、４個の）スワールポート４６１が配設されている。なお、「スワール」とは、吸気ポート４６２，４６３（図２参照）から燃焼室５２２（図３参照）に導入された新気によって、燃焼室５２２内で生成されるシリンダボア５１１（図３参照）に垂直な方向（横方向）の渦である。また、「タンブル」とは、燃焼室５２２内で生成されるシリンダボア５１１（図３参照）に平行な方向（縦方向）の渦である。

次に、図２を参照して、スワールコントロールバルブ４６の構造について説明する。図２は、図１に示すスワールコントロールバルブ４６の構成の一例を示す構成図であって、（ａ）は、スワールコントロールバルブ４６の正面図であり、（ｂ）は、開閉バルブ４６４の配設位置を示す透視平面図である。

図２（ａ）に示すように、複数の（例えば、４個の）スワールポート４６１は、それぞれ、ストレートポート４６２とヘリカルポート４６３を備えており、ストレートポート４６２には、開閉バルブ４６４が設けられている。各ストレートポート４６２の吸気上流側には、それぞれ、ストレートポート４６２から流入する吸気流量を増減する開閉バルブ４６４が配設されている。また、複数の（例えば、４個の）開閉バルブ４６４は、シャフト４６５によって接続されており、シャフト４６５を回動することによりって、ストレートポート４６２から流入する吸気流量が増減される。なお、シャフト４６５の一方側端部（ここでは、右側端部）には、モータ４６６が接続されており、モータ４６６によってシャフト４６５が回動駆動される。また、モータ４６６は、図１に示すＥＣＵ７（具体的には、図４に示す気流制御実行部７０５）からの指示に基づいて、シャフト４６５を回動駆動するものである。

図２（ｂ）に示すように、ヘリカルポート４６３に接続された吸気通路４６３ａは、図３に示す燃焼室５２２内にスワールを発生するべくヘリカル状に形成されている。また、ストレートポート４６２に接続された吸気通路４６２ａは、図３に示す燃焼室５２２内にスワールを助長するべくストレート状に形成されている。更に、ストレートポート４６２に接続された吸気通路４６２ａには、ストレートポート４６２の吸気上流側に、シャフト４６５によって回動自在に支持された開閉バルブ４６４が配設されている。

本実施形態では、スワールコントロールバルブ４６において、ストレートポート４６２に配設された開閉バルブ４６４の開度を、モータ４６６によって制御する場合について説明するが、開閉バルブがヘリカルポート４６３に配設されている形態でもよいし、開閉バルブがストレートポート４６２及びヘリカルポート４６３に配設されている形態でもよい。後者の場合には、制御可能なスワール比Ｒｓの範囲を大きくすることが可能となる。

次いで、図３を参照して、スワール比Ｒｓを制御することによる効果を説明する。図３は、スワールＲｓと熱伝達率Ｈｃの関係の一例を示す説明図であって、（ａ）は、エンジン４の構造の一例を示す断面図であり、（ｂ）は、スワール比Ｒｓと熱伝達率Ｈｃとの関係を示すグラフＧ１である。まず、図３（ａ）を参照して、エンジン４の構造について説明する。エンジン４は、例えば、４サイクルエンジンであって、シリンダブロック５１及びシリンダヘッド５２を備えている。また、エンジン４の内部には冷却水を循環させるためのウォータジャケット４１が形成されている。

シリンダブロック５１には、ピストン５１２が挿入されたシリンダボア５１１が形成されている。また、シリンダヘッド５２の下面に形成された燃焼室壁５２１、シリンダボア５１１及びピストン５１２の上面に形成されたピストン頂面５１３によって燃焼室５２２が形成されている。すなわち、燃焼室５２２は、その上部を燃焼室壁５２１で、下部をピストン頂面５１３で、側面をシリンダボア５１１で囲われた空間である。そして、燃焼室壁５２１は、燃焼室５２２と、シリンダヘッド５２に形成されたウォータジャケット４１と、の隔壁となっている。

次に図３（ｂ）を参照して、スワール比と熱伝達率Ｈｃとの関係について説明する。図３（ｂ）の横軸はスワール比Ｒｓであって、縦軸は、熱伝達率Ｈｃである。スワール比Ｒｓは、例えば、次の（１）式で定義されるものであって、スワールの程度を示すものである。なお、スワール比Ｒｓを、エンジン４の１サイクル当りのスワールの回転数として規定してもよい。

（スワール比Ｒｓ）＝（スワール回転数）／（エンジン回転数） （１）
一方、熱伝達率Ｈｃは、燃焼室５２２内の燃焼ガスから燃焼室壁５２１、シリンダボア５１１への熱伝達の程度を示すものである。図３（ｂ）のグラフＧ１に示すように、スワール比Ｒｓが大きい程、熱伝達率Ｈｃが大きくなるため、燃焼室５２２内の燃焼ガスから燃焼室壁５２１、シリンダボア５１１へ伝達される熱量Ｑｃ（図３（ａ）参照）が大きくなる。したがって、スワール比Ｒｓが大きい程、燃焼室壁５２１、シリンダボア５１１の温度が上昇することになる。すなわち、燃焼室壁５２１、シリンダボア５１１の温度が高すぎる場合には、スワール比Ｒｓを低減することによって燃焼室壁５２１、シリンダボア５１１の温度を低下させることができるのである。

−ＥＣＵ７−
次に、図４を参照して、ＥＣＵ７の構成について説明する。図４は、図１に示すＥＣＵ７における機能構成の構成の一例を示す機能構成図である。ここで、ＥＣＵ７は、ウォータポンプ３、スワールコントロールバルブ４６（モータ４６６）等を制御するものであって、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び、バックアップＲＡＭを備えている。

ＲＯＭには、各種制御プログラム、及び、各種制御プログラムを実行する際に参照されるテーブルデータ（又は、マップデータ）等が記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムを読み出して実行することによって種々の処理を行う。また、ＲＡＭは、ＣＰＵでの処理の結果、各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリである。バックアップＲＡＭは、例えばエンジン４の停止時に、保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。

ＥＣＵ７には、水温センサ４３などが接続されており、水温センサ４３などからの検出信号がＥＣＵ７に入力される。また、ＥＣＵ７には、制御対象として、ウォータポンプ３、スワールコントロールバルブ４６などが接続されている。

また、ＥＣＵ７において、ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを読み出して実行することによって、機能的に、温度推定部７０１、温度判定部７０２、第１伝達率記憶部７０３、目標気流算出部７０４、気流制御実行部７０５、第１燃費記憶部７０６、第１燃費算出部７０７、第２伝達率記憶部７０８、目標流量算出部７０９、第２燃費記憶部７１０、第２燃費算出部７１１、禁止部７１２、及び、流量制御実行部７１３として機能する。

温度推定部７０１は、エンジン４における燃焼室壁面の温度Ｔｃを推定する機能部である。本発明において、「燃焼室壁面」とは、図３（ａ）に示す、燃焼室壁５２１及びシリンダボア５１１の壁面を意味している。また、温度推定部７０１は、特許請求の範囲に記載の温度推定手段の一部に相当する。具体的には、温度推定部７０１は、水温センサ４３によって検出された冷却水の温度Ｔｗに基づいて、エンジン４における燃焼室壁面の温度Ｔｃを推定する。

更に具体的には、温度推定部７０１は、次の（２）式に基づいて、エンジン４における燃焼室壁面の温度Ｔｃを推定する。

Ｃｃ×ΔＴｃ＝Ｈｃ×（Ｔｇ−Ｔｃ）−Ｈｗ×（Ｔｃ−Ｔｗ） （２）
ここで、Ｃｃは燃焼室壁５２１及びシリンダボア５１１の熱容量、ΔＴｃは燃焼室壁５２１及びシリンダボア５１１の温度Ｔｃの変化量、Ｈｃは、燃焼ガスから燃焼室壁５２１及びシリンダボア５１１への熱伝達率（以下、「燃焼ガス側熱伝達率」ともいう。本発明に係る第１熱伝達率に相当する。）、Ｔｇは燃焼ガスの温度、Ｔｃは燃焼室壁５２１及びシリンダボア５１１の温度、Ｈｗは燃焼室壁５２１及びシリンダボア５１１から冷却水への熱伝達率（以下、「冷却水側熱伝達率」ともいう。本発明に係る第２熱伝達率に相当する。）、Ｔｗは冷却水の温度である。

また、燃焼室壁５２１及びシリンダボア５１１の熱容量Ｃｃ、燃焼ガス側熱伝達率Ｈｃ、及び冷却水側熱伝達率Ｈｗはそれぞれ実験等により求められる値である。更に、冷却水側熱伝達率Ｈｗは、図６等を参照して後述するように冷却水流量Ｆｗに基づいて求められるものである。燃焼ガス温度Ｔｇは、ここでは、簡略化のため、例えば、２００℃で一定としている。燃焼室壁５２１及びシリンダボア５１１の熱容量Ｃｃは、エンジン４の熱容量としてもよい。

温度推定部７０１によって行われる、エンジン４における燃焼室壁面の温度Ｔｃの詳細な算出方法については、本願出願人に係る特開２００６−３４２６８０号公報、特許第２６６６３６６号公報等に記載されているため、ここでは、便宜上その記載を省略する。

なお、本実施形態においては、温度推定部７０１は、燃焼室内のスワール比Ｒｓ及びエンジン４を循環される冷却水の流量Ｆｗに基づいて、それぞれ、後述する第１伝達率記憶部７０３及び第２伝達率記憶部７０８を参酌して、第１熱伝達率Ｈｃ及び第２熱伝達率Ｈｗを求め、上記（２）式を用いてエンジン４における燃焼室壁面の温度Ｔｃを推定するものである。

温度判定部７０２は、温度推定部７０１によって推定された燃焼室壁面の温度Ｔｃが、予め設定された閾値温度Ｔｃｔｈ（例えば、１００℃）以上であるか否かを判定する機能部である。ここで、温度判定部７０２は、特許請求の範囲に記載の温度判定手段に相当する。

第１伝達率記憶部７０３は、エンジン４における燃焼室内のスワール比Ｒｓと、燃焼室５２２内の燃焼ガスから燃焼室壁面への熱伝達率である第１熱伝達率（燃焼ガス側熱伝達率）Ｈｃとを対応付けて、ＲＯＭ等の不揮発性のメモリにルックアップテーブル（又は、マップ）等として記憶する機能部である。ここで、第１伝達率記憶部７０３は、特許請求の範囲に記載の第１伝達率記憶手段に相当する。また、第１伝達率記憶部７０３に記憶されるスワール比Ｒｓと、第１熱伝達率Ｈｃとの関係は、実験等によって求められるものであって、例えば、図３（ｂ）のグラフＧ１に示す通りである。すなわち、スワール比Ｒｓが大きい程、熱伝達率Ｈｃが大きくなる。

目標気流算出部７０４は、温度判定部７０２によって燃焼室壁面の温度Ｔｃが閾値温度Ｔｃｔｈ以上であると判定された場合に、燃焼室壁面の温度Ｔｃを閾値温度Ｔｃｔｈ未満とする気流の状態を求める機能部である。ここで、目標気流算出部７０４は、特許請求の範囲に記載の目標気流算出手段に相当する。

具体的には、目標気流算出部７０４は、燃焼室壁面の温度Ｔｃを閾値温度Ｔｃｔｈ未満とするスワール比Ｒｓである目標スワール比Ｒｓ０を求める。更に具体的には、目標気流算出部７０４は、燃焼室壁面の温度Ｔｃを閾値温度Ｔｃｔｈ未満とする第１熱伝達率Ｈｃ０を求め、求められた熱伝達率Ｈｃ０に対応するスワール比Ｒｓを第１伝達率記憶部７０３から読み出すことによって目標スワール比Ｒｓ０を求める。

このようにして、エンジン４における燃焼室５２２内のスワール比Ｒｓと、燃焼室５２２内の燃焼ガスから燃焼室壁面への熱伝達率である第１熱伝達率Ｈｃとが対応付けて第１伝達率記憶部７０３に記憶されており、燃焼室壁面の温度Ｔｃを閾値温度Ｔｃｔｈ未満とする第１熱伝達率Ｈｃが求められ、求められた第１熱伝達率Ｈｃに対応するスワール比Ｒｓを第１伝達率記憶部７０３から読み出すことによって目標スワール比Ｒｓ０が求められるため、更に簡素な構成で、目標スワール比Ｒｓ０を求めることができる。したがって、更に簡素な構成で、エンジン４を適度に冷却すると共に、エンジン４の燃費を向上することができる。

本実施形態では、エンジン４における燃焼室内のスワール比Ｒｓと、燃焼室５２２内の燃焼ガスから燃焼室壁面への熱伝達率である第１熱伝達率（燃焼ガス側熱伝達率）Ｈｃとを対応付けて第１伝達率記憶部７０３に記憶する場合について説明したが、スワール比Ｒｓと第１熱伝達率Ｈｃとの関係をマップとして（又は、関係式として）記憶している形態でもよい。

気流制御実行部７０５は、エンジン４における燃焼室５２２内の気流を、目標気流算出部７０４によって求められた気流の状態とする機能部である。ここで、気流制御実行部７０５は、特許請求の範囲に記載の気流制御実行手段に相当する。具体的には、気流制御実行部７０５は、スワールコントロールバルブ４６（モータ４６６）を介して、エンジン４における燃焼室５２２内のスワール比Ｒｓを、目標気流算出部７０４によって求められた目標スワール比Ｒｓ０とする。

このようにして、エンジン４における燃焼室壁面の温度Ｔｃが推定され、推定された燃焼室壁面の温度Ｔｃが、予め設定された閾値温度Ｔｃｔｈ以上であるか否かが判定される。そして、燃焼室壁面の温度Ｔｃが閾値温度Ｔｃｔｈ以上であると判定された場合に、燃焼室壁面の温度Ｔｃを閾値温度Ｔｃｔｈ未満とする気流の状態（ここでは、目標スワール比Ｒｓ０）が求められ、エンジン４における燃焼室内の気流が、求められた気流の状態（ここでは、目標スワール比Ｒｓ０）とするべく制御されるため、エンジン４を適度に冷却すると共に、エンジン４の燃費を向上することが可能となる。

すなわち、例えば、エンジン４が暖機運転状態である場合に、エンジン４への冷却水の循環を停止する場合には、時間の経過に伴って燃焼室壁面の温度Ｔｃが上昇し、推定された燃焼室壁面の温度Ｔｃが閾値温度Ｔｃｔｈ以上となる。この場合に、冷却水の循環を開始すると、ウォータポンプ３の極低流量域での流量制御精度が充分ではない場合には、エンジン４を過度に冷却することになり、エンジン４の燃費ＦＥが低下する虞がある。また、ウォータポンプ３の極低流量域での流量制御精度が充分である場合であっても、ウォータジャケット４１内における冷却水の流量分布を制御することができないこと等に起因して燃焼室壁面の温度Ｔｃを所望する温度（例えば、閾値温度Ｔｃｔｈ）に制御することが困難な場合がある。このような場合には、エンジン４を適度に冷却することが困難となり、エンジン４を過度に冷却すると、エンジン４の燃費ＦＥが低下することになり、エンジン４の冷却が不足すると、ピストン打音が発生する虞がある。

これに対して、本発明に係るエンジン制御装置１００によれば、エンジン４における燃焼室内の気流が、求められた気流の状態（ここでは、目標スワール比Ｒｓ０）とするべく制御されるため、上記冷却水による冷却における課題（ウォータポンプ３の極低流量域での流量制御精度の課題、及び、ウォータジャケット４１内における冷却水の流量分布の課題）は発生しないので、エンジン４を適度に冷却すると共に、エンジン４の燃費ＦＥを向上することが可能となる。

本実施形態では、スワール比Ｒｓを制御する場合について説明するが、スワール比Ｒｓ及びタンブル比の少なくとも一方を制御する形態であればよい。すなわち、スワール比Ｒｓ及びタンブル比を制御する形態でもよいし、スワール比Ｒｓ又はタンブル比を制御する形態でもよい。これらの場合には、エンジン４における燃焼室５２２内の混合気の気流の状態として、スワール比Ｒｓ及びタンブル比の少なくとも一方が制御されるため、エンジン４を適度に冷却すると共に、エンジン４の燃費ＦＥを向上することができる。

すなわち、スワール比Ｒｓ及びタンブル比の少なくとも一方を減少すると、燃焼室内の燃焼ガスと燃焼室壁面との間の熱伝達率Ｈｃが減少し、燃焼ガスから燃焼室壁面へ伝達される熱量Ｑｃが減少するため、燃焼室壁面の温度Ｔｃを低下させることができるので、エンジン４を適度に冷却すると共に、エンジン４の燃費ＦＥを向上することができるのである。

また、燃焼室壁面の温度Ｔｃを閾値温度Ｔｃｔｈ未満とするスワール比Ｒｓである目標スワール比Ｒｓ０が求められ、エンジン４における燃焼室内のスワール比Ｒｓを、求められた目標スワール比Ｒｓ０とするべく、エンジン４の吸気ポートに配設されたスワールコントロールバルブ４６の開度が制御されるため、簡素な構成で、エンジン４を適度に冷却すると共に、エンジン４の燃費ＦＥを向上することができる。

第１燃費記憶部７０６は、エンジン４における燃焼室５２２内のスワール比Ｒｓと、本発明に係るエンジン制御装置１００が搭載された車両の燃費ＦＥとを対応付けて、ＲＯＭ等の不揮発性のメモリにルックアップテーブル（又は、マップ）等として記憶する機能部である。ここで、第１燃費記憶部７０６は、特許請求の範囲に記載の第１燃費算出手段の一部に相当する。

ここで、図５を参照して、スワール比Ｒｓと燃費ＦＥとの関係について説明する。図５は、スワール比Ｒｓと点火時期及び燃費ＦＥとの関係等の一例を示すグラフである。図５（ａ）は、スワール比Ｒｓと点火時期との関係を示すグラフＧ２である。横軸は、スワール比Ｒｓであって、縦軸は点火時期θである。グラフＧ２に示すように、スワール比Ｒｓが大きい程、燃焼室５２２内における燃焼ガスの燃焼性が向上するため、点火時期θを進角する（早める）ことができる。

図５（ａ）は、点火時期θと燃費ＦＥの関係を示すグラフＧ３であって、横軸は、点火時期θであって、縦軸は燃費ＦＥである。一般的に用いられる点火時期θは、点火時期θ０以上の領域（図の破線の右側の領域）であるから、グラフＧ３に示すように、点火時期θを進角側に設定する（早める）程、燃費ＦＥを向上することができる。一方、図３（ｂ）に示すように、スワール比Ｒｓが大きい程、燃焼室５２２内の燃焼ガスから燃焼室壁面への第１熱伝達率（燃焼ガス側熱伝達率）Ｈｃが大きくなるため、燃焼ガスの燃焼によるエネルギのうち、動力に変換されずに熱として消費されるエネルギが増大することになる。

したがって、スワール比Ｒｓを横軸とし、燃費ＦＥを縦軸として、スワール比Ｒｓと燃費ＦＥの関係を示すグラフＧ４は、図５（ｃ）に示すように、上に凸のグラフとなる。すなわち、スワール比Ｒｓがスワール比Ｒｓ１において、燃費ＦＥが最大値となり、スワール比Ｒｓ１以下の領域では、スワール比Ｒｓが増大する程、燃費ＦＥが向上し、スワール比Ｒｓ１以上の領域では、スワール比Ｒｓが増大する程、燃費ＦＥが悪化することになる。

第１燃費記憶部７０６は、例えば、図５（ｃ）に示すスワール比Ｒｓと燃費ＦＥとを対応付けて、ＲＯＭ等の不揮発性のメモリにルックアップテーブル（又は、マップ）等として、記憶する機能部である。本実施形態では、エンジン４における燃焼室内のスワール比Ｒｓと、燃費ＦＥとを対応付けて第１燃費記憶部７０６に記憶する場合について説明したが、スワール比Ｒｓと燃費ＦＥとの関係をマップとして（又は、関係式として）記憶している形態でもよい。

再び、図４に戻って、ＥＣＵ７の機能部について説明する。第１燃費算出部７０７は、目標気流算出部７０４によって求められた気流の状態（ここでは、目標スワール比Ｒｓ０）とする場合の燃費の低下量である第１低下量ΔＦ１を求める機能部である。ここで、第１燃費算出部７０７は、特許請求の範囲に記載の第１燃費算出手段の一部に相当する。具体的には、第１燃費算出部７０７は、目標気流算出部７０４によって求められた目標スワール比Ｒｓ０とする場合の燃費の低下量である第１低下量ΔＦ１を求める。

更に具体的には、第１燃費算出部７０７は、現在のスワール比Ｒｓ及び目標スワール比Ｒｓ０にそれぞれ対応する燃費ＦＥを、第１燃費記憶部７０６から読み出し、スワール比Ｒｓを目標スワール比Ｒｓ０に変更する場合の燃費ＦＥの低下量である第１低下量ΔＦ１を求めるものである。

このようにして、現在のスワール比Ｒｓ及び目標スワール比Ｒｓ０にそれぞれ対応する燃費ＦＥを、第１燃費記憶部７０６から読み出し、スワール比Ｒｓを目標スワール比Ｒｓ０に変更する場合の燃費ＦＥの低下量である第１低下量ΔＦ１が求められるため、第１低下量ΔＦ１を簡素な構成で求めることができる。

第２伝達率記憶部７０８は、エンジン４を循環される冷却水の流量Ｆｗと、ウォータジャケット４１等における燃焼室壁面から冷却水への熱伝達率である第２熱伝達率Ｈｗとを対応付けて、ＲＯＭ等の不揮発性のメモリにルックアップテーブル（又は、マップ）等として記憶する機能部である。ここで、第２伝達率記憶部７０８は、特許請求の範囲に記載の第２伝達率記憶手段に相当する。また、第２伝達率記憶部７０８に記憶される冷却水の流量Ｆｗと、第２熱伝達率Ｈｗとの関係は、実験等によって求められるものであって、例えば、後述する図６（ａ）のグラフＧ５に示す通りである。すなわち、エンジン４を循環される冷却水の流量Ｆｗが大きい程、第２熱伝達率Ｈｗが大きくなる。

本実施形態では、エンジン４を循環される冷却水の流量Ｆｗと、ウォータジャケット４１等における燃焼室壁面から冷却水への熱伝達率である第２熱伝達率Ｈｗとを対応付けて第２伝達率記憶部７０８に記憶する場合について説明したが、冷却水の流量Ｆｗと第２熱伝達率Ｈｗとの関係をマップとして（又は、関係式として）記憶している形態でもよい。

目標流量算出部７０９は、温度判定部７０２によって燃焼室壁面の温度Ｔｃが閾値温度Ｔｃｔｈ以上であると判定された場合に、燃焼室壁面の温度Ｔｃを閾値温度Ｔｃｔｈ未満とする冷却水の流量Ｆｗである目標流量Ｆｗ０を求める機能部である。ここで、目標流量算出部７０９は、特許請求の範囲に記載の目標流量算出手段に相当する。具体的には、目標流量算出部７０９は、燃焼室壁面の温度Ｔｃを閾値温度Ｔｃｔｈ未満とする第２熱伝達率Ｈｗ０を求め、求められた第２熱伝達率Ｈｗ０に対応する冷却水の流量Ｆｗを第２伝達率記憶部７０８から読み出すことによって目標流量Ｆｗ０を求めるものである。

このようにして、エンジン４を循環される冷却水の流量Ｆｗと、燃焼室壁面から冷却水への熱伝達率である第２熱伝達率Ｈｗとが対応付けて第２伝達率記憶部７０８に記憶されており、燃焼室壁面の温度Ｔｃを閾値温度Ｔｃｔｈ未満とする第２熱伝達率Ｈｗが求められ、求められた第２熱伝達率Ｈｗに対応する冷却水の流量Ｆｗを第２伝達率記憶部７０８から読み出すことによって目標流量Ｆｗ０が求められるため、簡素な構成で、目標流量Ｆｗ０を求めることができる。したがって、簡素な構成で、エンジン４を適度に冷却すると共に、エンジンの燃費ＦＥを向上することができる。

第２燃費記憶部７１０は、エンジン４を循環される冷却水の流量Ｆｗと、本発明に係るエンジン制御装置１００が搭載された車両の燃費ＦＥとを対応付けて、ＲＯＭ等の不揮発性のメモリにルックアップテーブル（又は、マップ）等として記憶する機能部である。なお、第２燃費記憶部７１０は、特許請求の範囲に記載の第２燃費算出手段の一部に相当する。本実施形態では、エンジン４を循環される冷却水の流量Ｆｗと、燃費ＦＥとを対応付けて第２燃費記憶部７１０に記憶する場合について説明したが、冷却水の流量Ｆｗと燃費ＦＥとの関係をマップとして（又は、関係式として）記憶している形態でもよい。

ここで、図６を参照して、冷却水の流量Ｆｗと燃費ＦＥとの関係について説明する。図６は、冷却水流量Ｆｗと熱伝達率Ｈｗ及び燃費ＦＥとの関係の一例を示すグラフである。図６（ａ）は、冷却水の流量Ｆｗと第２熱伝達率Ｈｗとの関係の一例を示すグラフＧ５である。横軸は、エンジン４を循環される冷却水の流量Ｆｗであって、縦軸は燃焼室壁面から冷却水への熱伝達率である第２熱伝達率Ｈｗである。グラフＧ５に示すように、冷却水の流量Ｆｗが大きい程、燃焼室壁面から冷却水への熱伝達率である第２熱伝達率Ｈｗが大きくなる。

図６（ｂ）は、冷却水の流量Ｆｗとエンジン制御装置１００が搭載された車両の燃費ＦＥとの関係の一例示すグラフＧ６である。横軸は、エンジン４を循環される冷却水の流量Ｆｗであって、縦軸はエンジン制御装置１００が搭載された車両の燃費ＦＥである。グラフＧ６に示すように、冷却水の流量Ｆｗが大きい程、フリクションロスが増大するため、燃費ＦＥが低下する。

再び、図４に戻って、ＥＣＵ７の機能部について説明する。第２燃費算出部７１１は、エンジン４へ循環される冷却水の流量Ｆｗを目標流量算出部７０９によって求められた目標流量Ｆｗ０とする場合の燃費ＦＥの低下量である第２低下量ΔＦ２を求める機能部である。ここで、第２燃費算出部７１１は、特許請求の範囲に記載の第２燃費算出手段の一部に相当する。具体的には、第２燃費算出部７１１は、目標流量算出部７０９によって求められた目標流量Ｆｗ０とする場合の燃費の低下量である第２低下量ΔＦ２を求める。

更に具体的には、第２燃費算出部７１１は、現在の冷却水の流量Ｆｗ及び目標流量Ｆｗ０にそれぞれ対応する燃費ＦＥを、第２燃費記憶部７１０から読み出し、冷却水の流量Ｆｗを目標流量Ｆｗ０に変更する場合の燃費ＦＥの低下量である第２低下量ΔＦ２を求めるものである。

このようにして、現在の冷却水の流量Ｆｗ及び目標流量Ｆｗ０にそれぞれ対応する燃費ＦＥを、第２燃費記憶部７１０から読み出し、冷却水の流量Ｆｗを目標流量Ｆｗ０に変更する場合の燃費ＦＥの低下量である第２低下量ΔＦ２が求められるため、第２低下量ΔＦ２を簡素な構成で求めることができる。

禁止部７１２は、第２燃費算出部７１１によって求められた第２低下量ΔＦ２が、第１燃費算出部７０７によって求められた第１低下量ΔＦ１未満である場合に、気流制御実行部７０５の実行を禁止する機能部である。ここで、禁止部７１２は、特許請求の範囲に記載の禁止手段に相当する。第２低下量ΔＦ２が第１低下量ΔＦ１未満である場合とは、具体的には、目標気流算出部７０４によって算出された目標スワール比Ｒｓ０とするときの燃費ＦＥの低下量（第１低下量ΔＦ１）が、目標流量算出部７０９によって算出された目標流量Ｆｗ０とするときの燃費ＦＥの低下量（第２低下量ΔＦ２）以上である場合である。すなわち、冷却水の流量Ｆｗを制御することによって燃焼室壁面の温度Ｔｃを低下させるほうが、スワール比Ｒｓを制御することによって燃焼室壁面の温度Ｔｃを低下させるよりも燃費ＦＥの低下が少ない場合である。

流量制御実行部７１３は、第２低下量ΔＦ２が第１低下量ΔＦ１未満である場合に、ウォータポンプ３を介して、エンジン４を循環される冷却水の流量Ｆｗを、目標流量算出部７０９によって求められた目標流量Ｆｗ０とする機能部である。ここで、流量制御実行部７１３は、特許請求の範囲に記載の流量制御実行手段に相当する。具体的には、流量制御実行部７１３は、第２低下量ΔＦ２が第１低下量ΔＦ１未満である場合に、ウォータポンプ３に対して、目標流量算出部７０９によって求められた目標流量Ｆｗ０とする旨の指示信号を出力し、ウォータポンプ３は、流量制御実行部７１３からの指示信号にしたがってって、吐出流量を目標流量Ｆｗ０に変更する。

−ＥＣＵ７の動作−
次に、図４に示すＥＣＵ７の動作を説明する。図７は、図４に示すＥＣＵ７の動作の一例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１０１において、温度推定部７０１によって水温センサ４３で検出された冷却水の温度Ｔｗが取得される。次いで、ステップＳ１０３において、温度推定部７０１によって、ステップＳ１０１で取得された温度Ｔｗに基づいて、エンジン４における燃焼室壁面の温度Ｔｃが推定される。

そして、ステップＳ１０５において、温度判定部７０２によって、ステップＳ１０３で推定された温度Ｔｃが閾値温度Ｔｃｔｈ以上であるか否かの判定が行われる。ステップＳ１０５でＹＥＳの場合には、処理がステップＳ１０７へ進められる。ステップＳ１０５でＮＯの場合には、処理がステップＳ１０１に戻され、ステップＳ１０１以降の処理が繰り返し実行される。

ステップＳ１０７において、目標気流算出部７０４によって、燃焼室壁面の温度Ｔｃを閾値温度Ｔｃｔｈ未満とするスワール比Ｒｓである目標スワール比Ｒｓ０が求められる。そして、ステップＳ１０９において、第１燃費算出部７０７によって、ステップＳ１０７で求められた目標スワール比Ｒｓ０とする場合の燃費の低下量である第１低下量ΔＦ１が求められる。次に、ステップＳ１１１において、目標流量算出部７０９によって、燃焼室壁面の温度Ｔｃを閾値温度Ｔｃｔｈ未満とする冷却水の流量Ｆｗである目標流量Ｆｗ０が求められる。そして、ステップＳ１１３において、第２燃費算出部７１１によって、冷却水の流量ＦｗをステップＳ１１１で求められた目標流量Ｆｗ０とする場合の燃費ＦＥの低下量である第２低下量ΔＦ２が求められる。

次いで、ステップＳ１１５において、禁止部７１２によって、ステップＳ１１３で求められた第２低下量ΔＦ２が、ステップＳ１０９で求められた第１低下量ΔＦ１以上であるか否かの判定が行われる。ステップＳ１１５でＹＥＳの場合には、処理がステップＳ１１７に進められる。ステップＳ１１５でＮＯの場合には、処理がステップＳ１１９に進められる。ステップＳ１１７において、気流制御実行部７０５によって、スワールコントロールバルブ４６（モータ４６６）を介して、エンジン４における燃焼室５２２内のスワール比Ｒｓが、ステップＳ１０７で求められた目標スワール比Ｒｓ０とされる。そして、処理がステップＳ１０１に戻され、ステップＳ１０１以降の処理が繰り返し実行される。

ステップＳ１１９において、禁止部７１２によって気流制御実行部７０５の実行が禁止されると共に、流量制御実行部７１３によって、エンジン４を循環される冷却水の流量Ｆｗが、ステップＳ１１１で求められた目標流量Ｆｗ０とされる。そして、処理がステップＳ１０１に戻され、ステップＳ１０１以降の処理が繰り返し実行される。

このようにして、燃焼室壁面の温度Ｔｃが閾値温度Ｔｃｔｈ以上であると判定された場合に、燃焼室壁面の温度Ｔｃを閾値温度Ｔｃｔｈ未満とする気流の状態（ここでは、目標スワール比Ｒｓ０）が求められ、求められた気流の状態（ここでは、目標スワール比Ｒｓ０）とする場合の燃費ＦＥの低下量である第１低下量ΔＦ１が求められる。また、燃焼室壁面の温度Ｔｃが閾値温度Ｔｃｔｈ以上であると判定された場合に、燃焼室壁面の温度Ｔｃを閾値温度Ｔｃｔｈ未満とする冷却水の流量Ｆｗである目標流量Ｆｗ０が求められ、エンジン４へ循環される冷却水の流量Ｆｗを、求められた目標流量Ｆｗ０とする場合の燃費ＦＥの低下量である第２低下量ΔＦ２が求められる。そして、第２低下量ΔＦ２が第１低下量ΔＦ１未満である場合に、エンジン４における燃焼室５２２内の気流を、求められた気流の状態（ここでは、目標スワール比Ｒｓ０）とする制御の実行が禁止されると共に、エンジン４を循環される冷却水の流量Ｆｗを、求められた目標流量Ｆｗ０とする制御が実行されるため、エンジン４を更に適度に冷却すると共に、エンジン４の燃費ＦＥを更に向上することができる。

すなわち、第２低下量ΔＦ２が第１低下量ΔＦ１以上である場合（すなわち、スワール比Ｒｓを制御するほうが、冷却水の流量Ｆｗを制御するより、燃費ＦＥの低下量が小さい場合）には、エンジン４における燃焼室内のスワール比Ｒｓを、求められた目標スワール比Ｒｓ０とする制御が実行される。一方、第２低下量ΔＦ２が第１低下量ΔＦ１未満である場合（すなわち、冷却水の流量Ｆｗを制御するほうが、スワール比Ｒｓを制御するときと比較して、燃費の低下量が小さい又は同等である場合）に、エンジン４を循環される冷却水の流量Ｆｗを、求められた目標流量Ｆｗ０とする制御が実行される。したがって、エンジン４を更に適度に冷却すると共に、エンジンの燃費ＦＥを更に向上することができるのである。

本実施形態では、スワール比Ｒｓ又は冷却水の流量Ｆｗを制御する場合について説明するが、スワール比Ｒｓ及び冷却水の流量Ｆｗを制御する形態でもよい。例えば、燃費ＦＥが最小となるスワール比Ｒｓ及び冷却水の流量Ｆｗの組み合わせを求め、求められたスワール比Ｒｓ及び冷却水の流量Ｆｗの組み合わせとするべく、スワール比Ｒｓ及び冷却水の流量Ｆｗを制御する形態でもよい。この場合には、エンジン４を更に適度に冷却すると共に、エンジンの燃費ＦＥを更に向上することができるのである。

−他の実施形態−
本実施形態では、エンジン制御装置を構成する温度推定部７０１、温度判定部７０２、第１伝達率記憶部７０３、目標気流算出部７０４、気流制御実行部７０５、第１燃費記憶部７０６、第１燃費算出部７０７、第２伝達率記憶部７０８、目標流量算出部７０９、第２燃費記憶部７１０、第２燃費算出部７１１、禁止部７１２、及び、流量制御実行部７１３が全てＥＣＵ７において機能部として実現されている場合について説明したが、温度推定部７０１、温度判定部７０２、第１伝達率記憶部７０３、目標気流算出部７０４、気流制御実行部７０５、第１燃費記憶部７０６、第１燃費算出部７０７、第２伝達率記憶部７０８、目標流量算出部７０９、第２燃費記憶部７１０、第２燃費算出部７１１、禁止部７１２、及び、流量制御実行部７１３の少なくとも１つが電子回路等のハードウェアで構成されている形態でもよい。

本発明は、エンジンが暖機運転状態である場合に、エンジンへの冷却水の循環を停止又は制限する冷却装置を備えたエンジン制御装置に利用することができる。

１００ エンジン制御装置
３ ウォータポンプ（流量制御手段）
４ エンジン
４１ ウォータジャケット
４３ 水温センサ（温度推定手段の一部）
４４ インテークマニホールド
４５ スロットルバルブ
４６ スワールコントロールバルブ
４６１ スワールポート
４６２ ストレートポート
４６３ ヘリカルポート
４６４ 開閉バルブ
４６５ シャフト
４６６ モータ
５１ シリンダブロック
５１１ シリンダボア
５１２ ピストン
５１３ ピストン頂面
５２ シリンダヘッド
５２１ 燃焼室壁
５２２ 燃焼室
７ ＥＣＵ
７０１ 温度推定部（温度推定手段の一部）
７０２ 温度判定部（温度判定手段）
７０３ 第１伝達率記憶部（第１伝達率記憶手段）
７０４ 目標気流算出部（目標気流算出手段）
７０５ 気流制御実行部（気流制御実行手段）
７０６ 第１燃費記憶部（第１燃費算出手段の一部）
７０７ 第１燃費算出部（第１燃費算出手段の一部）
７０８ 第２伝達率記憶部（第２伝達率記憶手段）
７０９ 目標流量算出部（目標流量算出手段）
７１０ 第２燃費記憶部（第２燃費算出手段の一部）
７１１ 第２燃費算出部（第２燃費算出手段の一部）
７１２ 禁止部（禁止手段）
７１３ 流量制御実行部（流量制御実行手段）

Claims (6)

1. エンジンが暖機運転状態である場合に、エンジンへの冷却水の循環を停止又は制限する冷却装置を備えたエンジン制御装置であって、
   エンジンにおける燃焼室内の混合気の気流の状態を制御可能に構成された気流制御手段と、
   エンジンにおける燃焼室壁面の温度を推定する温度推定手段と、
   前記温度推定手段によって推定された燃焼室壁面の温度が、予め設定された閾値温度以上であるか否かを判定する温度判定手段と、
   前記温度判定手段によって前記燃焼室壁面の温度が前記閾値温度以上であると判定された場合に、前記燃焼室壁面の温度を前記閾値温度未満とする気流の状態を求める目標気流算出手段と、
   前記気流制御手段を介して、エンジンにおける燃焼室内の気流を、前記目標気流算出手段によって求められた気流の状態とする気流制御実行手段と、を備えることを特徴とするエンジン制御装置。
2. 請求項１に記載のエンジン制御装置において、
   前記気流制御手段は、エンジンにおける燃焼室内の混合気の気流の状態として、スワール比及びタンブル比の少なくとも一方を制御することを特徴とするエンジン制御装置。
3. 請求項２に記載のエンジン制御装置において、
   エンジンの吸気ポートに配設されたスワールコントロールバルブを更に備え、
   前記気流制御手段は、前記スワールコントロールバルブを介してスワール比を制御し、
   前記目標気流算出手段は、前記燃焼室壁面の温度を前記閾値温度未満とするスワール比である目標スワール比を求め、
   前記気流制御実行手段は、エンジンにおける燃焼室内のスワール比を、前記目標気流算出手段によって求められた目標スワール比とすることを特徴とするエンジン制御装置。
4. 請求項３に記載のエンジン制御装置において、
   エンジンにおける燃焼室内のスワール比と、前記燃焼室内の燃焼ガスから燃焼室壁面への熱伝達率である第１熱伝達率とを対応付けて記憶する第１伝達率記憶手段を更に備え、
   前記目標気流算出手段は、前記燃焼室壁面の温度を前記閾値温度未満とする前記第１熱伝達率を求め、求められた第１熱伝達率に対応するスワール比を前記第１伝達率記憶手段から読み出すことによって目標スワール比を求めることを特徴とするエンジン制御装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のエンジン制御装置において、
   エンジンを循環される冷却水の流量を制御可能に構成された流量制御手段と、
   前記目標気流算出手段によって求められた気流の状態とする場合の燃費の低下量である第１低下量を求める第１燃費算出手段と、
   前記温度判定手段によって前記燃焼室壁面の温度が前記閾値温度以上であると判定された場合に、前記燃焼室壁面の温度を前記閾値温度未満とする冷却水の流量である目標流量を求める目標流量算出手段と、
   エンジンへ循環される冷却水の流量を前記目標流量算出手段よって求められた目標流量とする場合の燃費の低下量である第２低下量を求める第２燃費算出手段と、
   前記第２低下量が前記第１低下量未満である場合に、前記気流制御実行手段の実行を禁止する禁止手段と、
   前記第２低下量が前記第１低下量未満である場合に、前記流量制御手段を介して、エンジンを循環される冷却水の流量を、前記目標流量算出手段によって求められた目標流量とする流量制御実行手段と、を更に備えることを特徴とするエンジン制御装置。
6. 請求項５に記載のエンジン制御装置において、
   エンジンを循環される冷却水の流量と、燃焼室壁面から冷却水への熱伝達率である第２熱伝達率とを対応付けて記憶する第２伝達率記憶手段を更に備え、
   前記目標流量算出手段は、前記燃焼室壁面の温度を前記閾値温度未満とする前記第２熱伝達率を求め、求められた第２熱伝達率に対応する冷却水の流量を前記第２伝達率記憶手段から読み出すことによって目標流量を求めることを特徴とするエンジン制御装置。

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