JP2013060892A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン１０の燃焼制御システムのコストを低減させることのできる制御装置を提供する。
【解決手段】ＥＣＵ６４内のパワートランジスタの直近に、第１のサーミスタを設ける。この第１のサーミスタによれば、エンジン１０の運転状態と連動する温度を検出することができる。そして、第１のサーミスタによって検出される温度に基づき、エンジン１０の温度を推定する。詳しくは、第１のサーミスタによって検出される温度が高いほど、エンジン１０の温度を高く推定する。そして、推定されたエンジン１０の温度に基づき、燃料噴射弁３０による燃料噴射制御を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の燃焼状態を制御する制御装置に関する。

従来、内燃機関の温度が内燃機関の燃焼状態に及ぼす影響が大きいことに鑑み、内燃機関の温度に基づき燃料噴射弁による燃料噴射制御を行う技術が知られている。こうした技術としては、例えば下記特許文献１，２に見られるように、内燃機関の温度と相関を有する内燃機関の冷却水温度を検出する水温センサや、内燃機関の温度と相関を有するエンジンオイルの温度や内燃機関の壁温（機温）を検出する温度センサをエンジンに取り付け、上記センサの検出値に基づき燃料噴射制御を行う技術が知られている。

特開２０１１―１５３６０８号公報 特開２００９―１９１７１２号公報

ところで、上記水温センサや油温センサ等、燃焼制御用に内燃機関の温度を把握するためのセンサを設けると、内燃機関の制御システムのコストを増大させるおそれがある。これは、センサを取り付けるためのエンジンの一部に対する加工工程の追加や、センサの取り付け工程の追加、更には配線用のワイヤの追加等に起因する。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、内燃機関の制御システムのコストを低減させることのできる制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、内燃機関の運転状態を制御する制御装置であって、前記内燃機関の運転時において機関燃焼に伴い上昇変化する温度を検出する第１温度検出部と、該第１温度検出部での温度検出結果を入力する制御部とを備え、前記制御部は、少なくとも前記第１温度検出部での温度検出結果を前記内燃機関の温度基本量とし、該温度検出結果に基づき前記内燃機関の運転状態を制御することを特徴とする。

上記発明では、内燃機関の運転時において機関燃焼に伴い上昇変化する温度を検出する第１温度検出部を制御装置に備えている。第１温度検出部の温度検出結果は、内燃機関の温度と相関を有するため、上記検出結果によれば内燃機関の温度基本量を把握することができる。

こうした上記発明によれば、例えば内燃機関にこの温度を検出するセンサを取り付ける構成と比較して、センサを取り付けるための加工工程、センサの取り付け工程及び制御装置（ＥＣＵ）への配線接続を廃止すること等ができる。すなわち、内燃機関の制御システムのコストを低減させることができる。

なお、上記発明において、上記制御部は、上記第１温度検出部での温度検出結果のみに基づき上記内燃機関の温度を算出することなどができる。

また、上記制御装置は、内燃機関に設けられた燃焼制御用のアクチュエータに電気的に接続され、上記アクチュエータの駆動状態を制御するものである。さらに、第１温度検出部は、例えば制御装置のケース内に又は該ケースに一体化して設けられる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記内燃機関は、燃焼サイクルごとに給電及び給電停止が実施される燃焼制御用のアクチュエータを備え、前記アクチュエータに対する給電及び給電停止を操作すべく開閉駆動され、その開閉駆動に伴い発熱する駆動素子を備え、前記第１温度検出部は、前記駆動素子の温度を検出する素子温度検出手段であることを特徴とする。

内燃機関の運転状態において、内燃機関での燃焼が繰り返されると、その燃焼に応じて内燃機関の温度が上昇する。一方で、制御装置においては、燃焼サイクルごとの燃焼のためにアクチュエータへの給電が行われ、その際、駆動素子が駆動されることで発熱が生じる。この場合、こうした内燃機関での発熱と制御装置での発熱とに相関を持たせることにより、内燃機関の温度を、エンジン等に設けたセンサにより直接検出しなくても、制御装置に設けた温度検出部により上記温度基本量としての駆動素子の温度を検出することができる。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記アクチュエータは、前記内燃機関の燃焼室において点火プラグに放電火花を生じさせる点火装置であることを特徴とする。

点火プラグに対する給電又は給電の停止を操作すべく開閉駆動される駆動素子を流れる電流は通常、制御装置内の他の素子等を流れる電流よりも大きい傾向にある。ここで、上記発明では、点火装置に対する給電及び給電停止を操作すべく開閉駆動される駆動素子を温度検出対象とする。こうした上記発明によれば、温度検出部の温度変化幅が大きくなるため、内燃機関の温度の把握精度を向上させることができる。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記内燃機関の運転時において機関燃焼に伴い上昇変化する温度を検出するとともに、前記第１温度検出部よりも温度に対する応答変化が小さい第２温度検出部を備え、前記制御部は、前記内燃機関の運転状態から停止状態への移行後において、前記第２温度検出部での温度検出結果に基づき前記内燃機関の温度を算出する停止後温度算出手段を備えることを特徴とする。

上記制御装置に備えられた第１温度検出部による温度検出結果を内燃機関の温度として用いる構成では、内燃機関の始動に際し、例えば内燃機関のソーク時間（前回停止からの経過時間）によっては、内燃機関の実際の温度と、第１温度検出部の検出値によって把握される温度とに差異が生じることが考えられる。この理由としては、内燃機関の停止後において、内燃機関の実際の温度と、第１温度検出部での検出温度（例えば駆動素子の温度）とでは低下速度が相違し、例えば前者の方が後者に比べて遅いことがあると考えられるためである。このため、内燃機関の始動時に内燃機関の温度に基づいて燃料噴射量を増量制御する構成において、ソーク時間が比較的短い再始動時に制御誤差が生じることが懸念される。

この点、上記発明では、内燃機関の停止後において、第１温度検出部よりも温度に対する応答変化が小さい第２温度検出部での温度検出結果に基づき内燃機関の温度を算出する。このため、内燃機関の停止後において、内燃機関の実際の温度の低下を考慮しつつ、その実際の温度に近い温度の検出が可能となる。これにより、内燃機関の再始動時において燃料増量制御の制御誤差が生じるといった不都合を抑制することができる。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記第１温度検出部は、前記制御装置において、燃焼サイクルごとに給電及び給電停止が実施される燃焼制御用のアクチュエータを駆動する駆動素子の近傍に設けられ、前記第２温度検出部は、前記制御装置において、前記駆動素子に対して前記第１温度検出部よりも離間した位置に設けられていることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載の発明において、前記停止後温度算出手段は、前記内燃機関の運転状態から停止状態への移行後において、前記第１温度検出部での温度検出結果を、前記第２温度検出部での温度検出結果により補正し、その補正の結果に基づいて前記内燃機関の温度を算出することを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発明において、前記内燃機関の排気通路に設けられ、排気の酸素濃度を検出する酸素濃度センサを備える内燃機関の制御システムに適用され、前記制御部は、前記酸素濃度センサの検出値に基づき、前記内燃機関の燃焼室に供給される吸気及び燃料噴射弁から供給される燃料の混合気の空燃比をその目標値に制御すべく前記燃料噴射弁を通電操作することを特徴とする。

上記発明では、酸素濃度センサの検出値に基づき上記態様にて燃料噴射弁を通電操作することで、内燃機関の排気特性の低下を好適に抑制することができる。

請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発明において、前記制御部は、自動２輪車に搭載されることを特徴とする。

自動２輪車は、例えば乗用車などの４輪自動車と比較して、内燃機関の搭載構造が異なり、４輪自動車の場合には、自動車前部や後部に設けられ車両ボディの一部で囲まれた空間部（エンジンルーム）に内燃機関が搭載されるのに対し、自動２輪車の場合には、車両ボディに囲まれることなく内燃機関が搭載される。この点を考慮すると、４輪自動車の場合には、内燃機関の温度が、燃焼に伴う発熱分とエンジンルーム内の熱蓄積分とに依存したものになるのに対し、自動２輪車の場合には、内燃機関の温度が、エンジンルーム内の熱蓄積分に依存したものでなく、概ね燃焼に伴う発熱分に依存したものになる。このため、制御装置に備えられる温度検出部によって把握される温度と、内燃機関の温度との相関を定めやすい。このため、上記発明は、温度検出部の検出値に基づく燃料噴射弁の通電操作量を設定する場合における適合作業の工数を低減させることなどができる。

請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の発明において、前記内燃機関の燃焼室に供給される吸気量を調節するスロットルバルブを備える内燃機関の制御システムに適用され、前記制御システムは、前記スロットルバルブの開度を検出するスロットルセンサ又は前記燃焼室に供給される吸気圧を検出する吸気圧センサを備えていないことを特徴とする。

上記発明では、制御システムのコスト低減を図るべく、スロットルセンサ又は吸気圧センサを備えない構成を採用している。

一実施形態にかかるシステム構成図。 一実施形態にかかる制御装置及び点火システムの構成図。 一実施形態にかかるＤＪマップを示す図。 一実施形態にかかるＦＡＦ初期値マップを示す図。 一実施形態にかかるＦＬＡＦ学習値記憶マップを示す図。 一実施形態にかかる始動時噴射制御処理等の概要を示す図。 一実施形態にかかるエンジン温度及びパワトラ温度の計測結果を示す図。 一実施形態にかかる燃料噴射制御処理の手順を示すフローチャート。 一実施形態にかかるエンジン温度補正処理の概要を示す図。 その他の実施形態にかかるサーミスタの設置態様を示す図。

以下、本発明にかかる制御装置を空冷式単気筒エンジンが搭載された車両（自動２輪車）に適用した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかる燃焼制御システムの全体構成を示す。

図示されるエンジン１０は、４ストロークガソリンエンジンである。すなわち、このエンジン１０は、吸気・圧縮・膨張・排気の４行程を１燃焼サイクルとして運転される。

エンジン１０の吸気通路１２には、上流側から順に、エアクリーナ１４、スロットルバルブ１６、及び吸気通路１２の圧力（吸気圧）を検出する吸気圧センサ１８が設けられている。スロットルバルブ１６は、その開度（スロットル開度）が調節されることで、エンジン１０の燃焼室２０へと供給される空気量（吸気量）を調節するための部材である。詳しくは、スロットル開度は、ユーザによって操作される図示しないアクセルグリップの操作に応じて調節される。なお、吸気通路１２には、スロットルバルブ１６の上流側と下流側とが連通するようにバイパス通路２２が接続されている。バイパス通路２２には、エンジン１０のアイドル運転時におけるエンジン回転速度を制御すべく、バイパス通路２２を流れる吸気量を調節する電磁弁（アイドルスピードコントロールバルブ２４）が設けられている。また、本実施形態では、燃焼制御システムのコスト低減を図るべく、スロットル開度を検出するセンサ（スロットルセンサ）を備えていない。

吸気通路１２のうち、吸気圧センサ１８の下流側の吸気ポート近傍には、燃料ポンプ２６によって燃料タンク２８から汲み上げられた燃料を上記吸気ポート近傍に噴射供給する電磁駆動式の燃料噴射弁３０が設けられている。燃料噴射弁３０から噴射供給された燃料と吸気との混合気は、吸気バルブ３２の開動作によって燃焼室２０に供給される。

燃焼室２０に供給された混合気は、燃焼室２０に突出する点火プラグ３４の放電火花によって着火され、燃焼に供される。混合気の燃焼によって発生するエネルギは、ピストン３６を介してエンジン１０の出力軸（クランク軸３８）の回転エネルギとして取り出される。なお、燃焼に供された混合気は、排気バルブ４０の開動作によって、排気として排気通路４２に排出される。なお、上記クランク軸３８には、クランク軸３８の回転エネルギを動力供給源として発電する図示しない発電機（交流発電機）が機械的に接続されている。

クランク軸３８付近には、クランク軸３８の回転角度を検出するクランク角度センサ４４が設けられている。詳しくは、クランク角度センサ４４は、クランク軸３８と一体で回転するロータの外周部に所定間隔で複数設けられた突起がこのセンサを横切るときに、矩形状のクランク信号を出力する。

上記排気通路４２には、排気浄化を行うための排気後処理システムとして、排気中のＮＯｘ、ＨＣ及びＣＯを浄化する三元触媒４６が設けられている。また、排気通路４２において、三元触媒４６の上流側には、排気中の酸素濃度に応じて２値的に出力値を変化させる酸素濃度センサ（以下、Ｏ２センサ４８）が設けられている。Ｏ２センサ４８は、排気中の実際の酸素濃度に基づいて混合気の空燃比が理論空燃比に対して小さい値である（リッチ）か大きい値である（リーン）かを検出するものである。詳しくは、Ｏ２センサ４８の出力値がリッチ・リーン判定電圧（例えば０．４５Ｖ）よりも大きい場合は、上記空燃比がリッチであるとし、小さい場合にはリーンであるとする。

なお、本実施形態では、燃焼制御システムのコストの低減を図るべく、Ｏ２センサ４８を活性化させるためのヒータを内蔵しないＯ２センサ（ヒータレスＯ２センサ）を採用している。

次に、本実施形態にかかる点火システム（フルトランジスタ式点火システム）の構成について図２を用いて詳述する。

図示されるように、上記点火プラグ３４には、点火装置としての点火コイル５０を構成する２次コイル５２の一端が接続され、２次コイル５２の他端は、点火コイル５０を構成する１次コイル５４の一端に接続されている。また、１次コイル５４の上記一端は１２Ｖのバッテリ５６に接続され、１次コイル５４の他端は、スイッチング素子としてのパワートランジスタ５８のコレクタ及びエミッタを介して接地されている。

上記パワートランジスタ５８に加えて、マイクロコンピュータ（以下、マイコン６０）、パワートランジスタ５８の温度（パワトラ温度Ｔｓｗ）を検出するサーミスタ（以下、第１のサーミスタ５９）、及びマイコン６０付近の温度（マイコン温度Ｔｍｃ）を検出するサーミスタ（第２のサーミスタ６２）は、後述する電子制御装置（ＥＣＵ６４）内に収容される基板６４ａ（プリント基板）上に実装されている。具体的には、基板６４ａのうちパワートランジスタ５８の実装される面において、第１のサーミスタ５９は、パワートランジスタ５８の直近に実装され、第２のサーミスタ６２は、パワートランジスタ５８から離間して且つマイコン６０の直近に実装されている。

こうした構成において、パワートランジスタ５８のベースに入力されるマイコン６０からのオン点火信号によってパワートランジスタ５８がオンされると、バッテリ５６から供給される１次電流が１次コイル５４に流れる。１次コイル５４への通電後、オン点火信号の停止によってパワートランジスタ５８がオフされると、２次コイル５２に高電圧が誘起され、点火プラグ３４の中心電極３４ａと接地電極３４ｂとの間に放電火花が生じる。なお、本実施形態では、１燃焼サイクル毎にオン点火信号が１回出力される。

図１の説明に戻り、上記吸気圧センサ１８や、クランク角度センサ４４、更にはＯ２センサ４８等の出力信号は、ＥＣＵ６４（マイコン６０）に入力される。ＥＣＵ６４は、マイコン６０を主体として構成されて且つ上記基板６４ａ等がケース（樹脂ケース）に収容されてなるものである。ＥＣＵ６４は、上記各センサからの入力信号に基づき、燃料噴射弁３０による燃料噴射制御処理や、点火プラグ３４による点火制御処理等、エンジン１０の燃焼制御処理を行う。なお、本実施形態において、ＥＣＵ６４は、自動２輪車のシート下部に収容されている。

上記燃料噴射制御処理について説明すると、まず、クランク角度センサ４４の出力値から算出されるエンジン回転速度と、吸気圧センサ１８の出力値に基づき算出される吸気圧とから、燃料噴射弁３０の基本噴射時間を算出する。ここでは、基本噴射時間が長くなるほど、燃料噴射弁３０からの燃料噴射量が多くなる傾向にある。本実施形態では、図３に示すように、エンジン回転速度ＮＥ及び吸気圧ＰＭと関係付けられた基本噴射時間ＴＰＤが規定されるマップ（ＤＪマップ）を用いて基本噴射時間ＴＰＤを算出する（図中、単位はμｓｅｃ）。ここで、基本噴射時間ＴＰＤは、基本的には、混合気の空燃比を目標空燃比（例えば理論空燃比）とするための時間が設定される。

そして、Ｏ２センサ４８の出力値に基づき空燃比を目標空燃比に近づけるための補正係数を算出し、この補正係数によって基本噴射時間ＴＰＤを補正するＯ２フィードバック制御処理を行う。詳しくは、Ｏ２フィードバック制御処理は、エンジン１０機差や経時変化が排気特性に及ぼす影響を抑制するための処理であり、より詳しくは、実行条件が成立していると判断される期間において、Ｏ２センサ４８の出力がリッチ側出力からリーン側出力に反転すると判断されるまで、基本噴射時間を徐々に短くするような補正量を算出する。一方、Ｏ２センサ４８の出力がリーン側出力からリッチ側出力に反転すると判断されるまで、基本噴射時間を徐々に長くするような補正量を算出する。

上記実行条件は、エンジン１０の運転状態が急変しないと想定される状況であること等の観点から定められ、具体的には、吸気圧ＰＭが規定範囲内にあること、及びエンジン回転速度が規定範囲内（例えば８００〜６０００ｒｐｍ）であること等の論理積が真であるとの条件として定められる。このため、Ｏ２フィードバック制御領域以外の領域においてエンジン１０機差等が排気特性に及ぼす影響が懸念される。

そこで、本実施形態では、Ｏ２フィードバック制御処理が実行される運転領域以外の領域において、エンジン１０機差や経時劣化が基本噴射時間ＴＰＤに及ぼす影響を抑制すべく、さらに、基本噴射時間ＴＰＤを下式（１）のように補正している。

τ＝ＴＰＤ×（ＤＦＡＦ＋１）×ＦＬＴＨＥ …（１）
ＤＦＡＦ＝ＦＬＡＦ−ＦＡＦ …（２）
上式において、ＦＡＦは、図４に示すように、基本噴射時間ＴＰＤを決めたときの補正量初期設定値（Ｏ２Ｆ／Ｂ補正設定値）であり、固定値である。また、ＦＬＡＦは、図５に示すように、Ｏ２フィードバック制御処理で求めるＯ２Ｆ／Ｂ学習値であり、更新されていく。また、ＤＦＡＦは、エンジン１０機差等に起因するＯ２Ｆ／Ｂ補正設定値のずれ量である。なお、ＦＬＴＨＥは、エンジン温度が燃焼状態に及ぼす影響を抑制するための補正係数であり、エンジン温度が低いほど大きく設定される。また、上記Ｏ２Ｆ／Ｂ学習値ＦＬＡＦ、最新のＤＦＡＦ、及び上記Ｏ２Ｆ／Ｂ学習値ＦＬＡＦの学習が完了した運転領域を表すフラグは、ＥＣＵ６４内の不揮発性メモリに記憶される。ここで、ＤＦＡＦ及びＯ２Ｆ／Ｂ学習値ＦＬＡＦは、次回のＯ２Ｆ／Ｂ学習値ＦＬＡＦが求まるまで使用される。

ここで、上記Ｏ２Ｆ／Ｂ学習値の学習について説明すると、まず、Ｏ２フィードバック制御処理が実行される状況下、実際の空燃比を目標空燃比に近づけるように燃料噴射量を増減する場合におけるＯ２センサ４８の出力値に基づき、Ｏ２Ｆ／Ｂ学習値を算出する。更には、Ｏ２フィードバック制御処理において、運転領域に応じてリッチ・リーン判定電圧（例えば０．４５Ｖ）をシフトさせて、リッチであるかリーンであるかを判定するリッチシフト制御処理又はリーンシフト制御処理が実施され、Ｏ２Ｆ／Ｂ学習値は「１．００」以外の値がとれるようになっている。

次に、吸気圧ＰＭ及びエンジン回転速度ＮＥで規定される運転領域のうち、既に学習された運転領域に対応するＤＦＡＦを用いて、未だ学習がなされていない運転領域の学習値を定める処理を行う。詳しくは、図５を用いて例示すると、既に学習された運転領域（ＰＭ＝２０、ＮＥ＝１２００）に対応するＤＦＡＦ「−０．０２」をこの運転領域に隣接する運転領域（ＰＭ＝２０、ＮＥ＝８００）に反映させる場合、未だ学習されていない運転領域（ＰＭ＝２０、ＮＥ＝８００）の基本噴射時間ＴＰＤを最新のＤＦＡＦに「１．００」を加算した値「０．９８」で補正し、これにより燃料噴射量を定める。

なお、既に学習された運転領域は、その運転領域におけるＯ２Ｆ／Ｂ学習値をそのまま反映（ＤＦＡＦ＝ＦＬＡＦ−１）する。また、未だ学習がなされていない運転領域におけるＯ２Ｆ／Ｂ学習値ＦＬＡＦを反映させる対象となる隣接運転領域は、エンジン回転速度方向に限らず、吸気圧方向に隣接する運転領域であってもよい。

そして、上記態様にて基本噴射時間を補正することで、燃料噴射時間の指令値を算出する。そして、上記指令値に基づき燃料噴射弁３０を通電操作することで、上記指令値に応じた燃料が燃料噴射弁３０から噴射される。こうした燃料噴射制御によれば、エンジン１０機差や経年変化に対する排気特性の低下を抑制することが可能となる。

なお、燃料噴射弁３０からの燃料噴射量の算出精度の更なる向上を図るためには、燃焼室２０に供給される吸気温を検出する吸気温センサを備え、このセンサの検出値に基づき上記基本噴射時間を補正することも考えられる。本実施形態では、燃焼制御システムのコストの低減を図るべく、吸気温センサを備えていない構成を採用している。このため、吸気温が基本噴射時間の算出精度に及ぼす影響をＯ２フィードバック制御処理によって吸収している。

また、上記燃料噴射量の算出精度の更なる向上を図るためには、基本噴射時間の算出に用いるマップとして、ＤＪマップと、エンジン回転速度及びスロットル開度と関係付けられた基本噴射時間が規定されるマップ（αＮマップ）とをスロットル開度の大小に応じて選択する制御ロジックも考えられる。本実施形態では、上述したようにスロットルセンサを備えない構成を採用しているため、上記ＤＪマップのみを用いた燃料噴射制御を行っている。

さらに、ＥＣＵ６４は、燃料噴射制御処理として、エンジン温度（例えば、エンジン１０のシリンダ壁温）に基づき、排気特性の低下を抑制するための処理を行っている。詳しくは、エンジン１０の冷間始動時の排気特性の低下を抑制すべく、始動時噴射制御処理及び始動後増量補正処理を行っている。

始動時噴射制御処理は、例えばエンジン１０が始動を開始したタイミング（クランキング開始タイミング）からエンジン回転速度が所定回転速度を超えるまでの期間において、燃焼室２０に供給される吸気量によらずエンジン温度に応じて燃料噴射弁３０からの燃料噴射時間（始動時噴射量）を設定する処理である。具体的には、図６（ａ）に示すように、エンジン温度Ｔｅｎｇが低いほど、始動時噴射量が多く設定される。

また、始動後増量補正処理は、例えばエンジン回転速度が上記所定回転速度を超えた後において、図６（ｂ）に示すように、エンジン温度Ｔｅｎｇが低いほど、基本噴射時間を長くするような補正量を算出する処理である。

ここで、本実施形態では、上記燃料噴射制御処理に用いるエンジン温度Ｔｅｎｇを、第１のサーミスタ５９によって検出されるパワトラ温度Ｔｓｗに基づき推定するエンジン温度推定処理を行う。以下、図７を用いて、エンジン温度推定処理について説明する。

図７に、エンジン温度及びパワトラ温度Ｔｓｗ等の推移の計測結果を示す。なお、図中、時刻ｔ４以前ではエンジン１０が運転状態とされ、時刻ｔ４以降ではエンジン１０が停止状態とされている。また、図中、エンジン温度の計測結果は、シリンダ壁温と相関が高いエンジンオイルの温度の計測結果である。

本実施形態において、パワトラ温度Ｔｓｗに基づきエンジン温度を推定可能なのは、パワトラ温度Ｔｓｗとエンジン温度とが正の相関を有するためである。詳しくは、図中、エンジン１０が運転状態とされる期間中の時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３における測定結果からわかるように、パワトラ温度Ｔｓｗとエンジン温度とが正の相関を有する。ここで、パワトラ温度Ｔｓｗとエンジン温度とが正の相関を有するのは、以下の理由による。

つまり、パワートランジスタ５８は、エンジン１０（クランク軸３８）の回転に同期して通電・点火を繰り返す。ここで、エンジン１０の始動後において燃焼回数が増えていくと、パワートランジスタ５８の積算発熱量が増え、パワトラ温度Ｔｓｗが次第に上昇し、また、エンジン回転速度が上昇すると更にパワトラ温度Ｔｓｗは上昇する。このとき、エンジン温度も次第に上昇することになり、結果としてパワトラ温度Ｔｓｗとエンジン温度とが正の相関を有することとなる。

なお、エンジン温度及びパワトラ温度Ｔｓｗは、発熱と放熱とのバランスにより概ね所定温度に収束することとなる。

また、パワトラ温度Ｔｓｗによれば、エンジン温度を精度よく推定することができる。これは、パワートランジスタ５８のオン・オフ操作に伴う温度上昇が、ＥＣＵ６４内の素子等の温度うちパワトラ温度Ｔｓｗが最も大きく、温度変化幅が大きくなることによるものである。

図８に、本実施形態にかかる燃料噴射制御処理の手順を示す。この処理は、例えばユーザのイグニッションキーのオン操作をトリガとして、マイコン６０によって実行される。

この一連の処理では、まず、ステップＳ１０において、エンジン１０の始動に先立ち、パワトラ温度Ｔｓｗとマイコン温度Ｔｍｃとの温度差ΔＴが第１の規定値αを上回るか否かを判断する。ここで、上記温度差ΔＴは、具体的には、パワトラ温度Ｔｓｗからマイコン温度Ｔｍｃを減算した値として算出する。この処理は、エンジン１０が前回停止されてからの経過時間（ソーク時間）が長いか否かを判断するための処理であり、より具体的には、後述するエンジン温度補正処理を行う必要があるか否かを判断するための処理である。ここで、上記温度差ΔＴを用いてソーク時間が長いか否かを判断可能なのは、以下の理由による。

つまり、本実施形態では、エンジン１０が運転状態とされる場合において、パワトラ温度Ｔｓｗの上昇速度がマイコン温度Ｔｍｃの上昇速度よりも高い（先の図７参照）。これは、マイコン温度Ｔｍｃよりもパワトラ温度Ｔｓｗの方が熱源であるパワートランジスタ５８に近い位置の温度であること等に起因する。また、パワートランジスタ５８における消費電力がマイコン６０の消費電力よりも大きい傾向にあることにも起因する。これにより、エンジン１０の運転中は、マイコン温度Ｔｍｃよりもパワトラ温度Ｔｓｗの方が高くなる。

そして、その後、エンジン１０が停止状態とされる場合において、パワトラ温度Ｔｓｗの下降速度がマイコン温度Ｔｍｃの下降速度よりも高い。これは、第１のサーミスタ５９の検出対象となる位置付近の熱容量が第２のサーミスタ６２の検出対象となる位置付近の熱容量よりも小さいこと等に起因する。

パワトラ温度Ｔｓｗ及びマイコン温度Ｔｍｃの上述した推移によれば、エンジン１０の燃焼制御が停止されてからの経過時間が短いほど、マイコン温度Ｔｍｃに対してパワトラ温度Ｔｓｗが高くなる傾向にある。このため、上記温度差ΔＴによれば、ソーク時間が長いか否かを判断することができる。

ステップＳ１０において肯定判断された場合には、ステップＳ１２に進み、エンジン推定処理によって推定されたエンジン温度Ｔｅｎｇに基づく始動時噴射制御処理等を行ったのち、通常の燃料噴射制御処理を行う。

ここで、エンジン温度Ｔｅｎｇの具体的な推定手法について説明すると、パワトラ温度Ｔｓｗと関係付けられたエンジン温度Ｔｅｎｇが規定されるマップ（又は数式）を用いてエンジン温度Ｔｅｎｇを推定する手法を採用すればよく、例えば、エンジン回転速度やバッテリ５６電圧、単位時間当たりの通電時間積算値を算出パラメータに含めて推定精度を上げてもよい。なお、上記マップは、エンジン１０が停止状態とされる場合においてエンジン温度Ｔｅｎｇ及びパワトラ温度Ｔｓｗ同士が略同一となる定常状態（例えば常温：２５℃）からエンジン１０の燃焼が開始された場合におけるパワトラ温度Ｔｓｗ及ぶエンジン温度Ｔｅｎｇの推移の計測結果等に基づき作成される。ここで、エンジン温度Ｔｅｎｇ及びパワトラ温度Ｔｓｗ同士が略同一となる定常状態からの各温度の推移を用いるのは、エンジン温度Ｔｅｎｇを推定するための基準となる温度を把握するためである。すなわち、こうした手法によれば、上記基準となる温度をパワトラ温度Ｔｓｗとすることができる。

一方、上記ステップＳ１０において否定判断された場合には、ステップＳ１４に進み、エンジン温度補正処理を行う。この処理は、ソーク時間が短い場合においてエンジン温度推定処理によるエンジン温度Ｔｅｎｇの推定誤差を除去するための処理である。

つまり、ソーク時間が短いと、エンジン温度及びパワトラ温度Ｔｓｗの低下が所定温度（例えば外気温）まで低下しきっておらず、エンジン温度及びパワトラ温度Ｔｓｗが略同一となっていないことがある。この場合、実際のエンジン温度とパワトラ温度Ｔｓｗとの関係が、エンジン温度推定処理に用いるマップを作成するときのエンジン温度及びパワトラ温度Ｔｓｗの関係からずれることがある。詳しくは、同一のパワトラ温度Ｔｓｗに対して、マップ作成時に想定したエンジン温度（先の図７の時刻ｔ１の温度参照）と、ソーク時間が短い場合のエンジン温度（時刻ｔ５の温度参照）とが相違する。この場合、エンジン温度推定処理によって推定されたエンジン温度Ｔｅｎｇが実際のエンジン温度からずれることとなる。

特に、始動時噴射制御処理を行う場合、エンジン温度が低い領域におけるエンジン温度の変化に対する始動時噴射量の変化度合いが、エンジン温度が高い領域における上記変化度合いよりも大きいため、排気特性の悪化が深刻なものとなるおそれがある。

こうした問題を解決すべく、上記エンジン温度補正処理を行うことで、排気特性の悪化を回避する。

ここで、本実施形態では、エンジン温度補正処理として、エンジン１０の始動指示がなされたタイミングにおける上記温度差ΔＴに基づき、エンジン温度の推定値を補正する処理を行う。ここで、上記温度差ΔＴに基づきエンジン温度の推定値を補正可能なのは、以下の理由による。

エンジン１０の燃焼が停止された場合、エンジン温度が漸減するとともに、上記温度差ΔＴも漸減することとなる。こうした点に着目すれば、エンジン温度が漸減される状況下において、エンジン温度と上記温度差ΔＴとを関係づけることが可能となる。このため、上記温度差ΔＴに基づき実際のエンジン温度Ｔｅｎｇとエンジン温度Ｔｅｎｇの推定値とのずれを把握することができ、エンジン温度Ｔｅｎｇの推定値を補正することが可能となる。

なお、本実施形態では、図９に示すように、上記温度差ΔＴと関連付けられたエンジン温度の補正量ΔＴｅｎｇが規定されるテーブルを用いてエンジン温度Ｔｅｎｇを補正する。具体的には、上記テーブルを燃焼制御システムの仕様毎に適合し、上記テーブルを用いて算出される上記補正量ΔＴｅｎｇをエンジン温度Ｔｅｎｇの推定値に加算することで、エンジン温度Ｔｅｎｇの推定値を補正すればよい。ちなみに、上記温度差ΔＴがある程度小さいならば、上記補正量ΔＴｅｎｇを０としてもよい。

また、エンジン温度補正処理は、パワトラ温度Ｔｓｗに基づくエンジン温度Ｔｅｎｇの推定値と実際のエンジン温度Ｔｅｎｇとのずれが十分に小さくなると想定される時間の経過後に終了される。

図８の説明に戻り、続くステップＳ１６では、パワトラ温度Ｔｓｗが第２の規定値βを上回るか否かを判断する。ここで、上記第２の規定値βは、ＥＣＵ６４の信頼性の低下を回避する観点から設定される値であり、より具体的には、基板６４ａ上の素子等の信頼性を維持可能な温度の上限値に設定される。

ステップＳ１６において肯定判断された場合には、ステップＳ１８に進み、パワトラ温度Ｔｓｗを低下させる処理を行う。この処理は、ＥＣＵ６４の信頼性の低下を回避すべく、パワートランジスタ５８の発熱量を低下させる処理である。具体的には、例えば、エンジン回転速度を低下させてパワートランジスタ５８の単位時間当たりのオン回数を低下させる処理とすればよい。

なお、上記ステップＳ１６において否定判断された場合や、ステップＳ１８の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）ＥＣＵ６４内に第１のサーミスタ５９を設け、第１のサーミスタ５９によって検出されるパワトラ温度Ｔｓｗに基づきエンジン温度を推定した。こうした構成によれば、ＥＣＵ６４内に第１のサーミスタ５９を実装する工程、及びエンジン温度Ｔｅｎｇの推定にかかる制御ロジック等を追加するという簡易な手法によって、エンジン温度Ｔｅｎｇを直接検出するセンサや、上記センサを取り付けるための加工工程、センサの取り付け工程、更にはＥＣＵ６４への配線接続を廃止することができる。これにより、燃焼制御システムのコストを低減させるとともに、燃焼制御システムの小型化を図ることができる。

また、エンジン温度Ｔｅｎｇの推定にパワトラ温度Ｔｓｗを用いたため、エンジン温度Ｔｅｎｇの推定精度を向上させることもできる。

さらに、従来の燃料噴射制御処理のＤＪマップを基本とする制御ロジックやαＮマップを流用することなどもできる。

（２）上記温度差ΔＴの絶対値が第１の規定値αを上回ると判断された場合、エンジン温度補正処理を行った。これにより、エンジン温度Ｔｅｎｇの推定誤差に起因する排気特性の低下を好適に回避することができる。

（３）Ｏ２フィードバック制御処理を行った。これにより、排気特性の低下を好適に回避することができる。

また、Ｏ２フィードバック制御処理の補正係数の変化量に基づく制御処理を行った。これにより、エンジン１０機差や経時変化への対応を可能とすることができ、排気特性の低下をより好適に回避することもできる。

（４）上記燃焼制御システムを自動２輪車に適用した。自動２輪車は、内燃機関がボディに囲まれることなく搭載される。このため、エンジン１０が周囲の補機等から受ける熱の影響が少なく、エンジン温度の推定値と、実際のエンジン温度との相関を定めやすい。このため、エンジン温度推定処理に用いるマップの作成する場合における適合作業の工数を低減させることなどができる。

（その他の実施形態）
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・上記実施形態において、第２のサーミスタ６２を、ＥＣＵ６４内の基板６４ａ上において放熱抑制のためのケース部材内に収容した状態で配置してもよい。この場合、エンジン１０の停止後にＥＣＵ６４内の放熱が行われる際に、第２のサーミスタ６２の温度低下が制限されるため、実際のエンジン温度の低下と、第２のサーミスタ６２の検出温度の低下とを合わせることが可能となる。

こうした構成において、エンジン１０の運転状態では、第１のサーミスタ５９によってエンジン温度を推定し、エンジン１０の運転の停止後には、第２のサーミスタ６２によってエンジン温度を推定する構成としてもよい。

・上記実施形態では、エンジン１０の停止後において上記温度差ΔＴが時間経過とともに漸減するような構成としたがこれに限らない。例えば、マイコン温度Ｔｍｃの低下速度がパワトラ温度Ｔｓｗの低下速度よりも低い場合、これら温度が所定温度に収束するまでにマイコン温度Ｔｍｃとパワトラ温度Ｔｓｗとの大小関係が逆転することも考えられる。このとき、上記温度差ΔＴは、漸減して０となった後、負の値になることとなる。こうした場合であっても、上記温度差ΔＴに対応させて補正量ΔＴｅｎｇを定めることで、エンジン温度の推定誤差を小さくできると考えられる。

なお、上記構成の場合、先の図８のステップＳ１０において、ソーク時間が長いか否かは、例えば、マイコン温度Ｔｍｃの応答速度をエンジン温度及びパワトラ温度Ｔｓｗに対して十分に低く設定して且つ、ＥＣＵ６４の起動時においてマイコン温度Ｔｍｃの変化速度の絶対値が略０であるか否かで判断すればよい。

・温度検出手段としては、サーミスタに限らず、例えば、温度検出対象の温度に応じた信号（出力電圧）を出力する感温ダイオードであってもよい。ただし、燃焼制御システムのコストの低減を図る観点からは、上記サーミスタを用いることが望ましい。

・第１のサーミスタ５９の設置位置としては、上記実施形態に例示したもの（図１０（ｅ）参照）に限らない。例えば、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に示すように、第１のサーミスタ５９をパワートランジスタ５８に接触させて設けてもよい。具体的には、例えば、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、パワートランジスタ５８の表面（上面）に設けたり、図１０（ｃ）に示すように、パワートランジスタ５８の側面に設けたりすればよい。

また、上記設置位置としては、基板６４ａのうちパワートランジスタ５８が実装される面（表面）に限らず、第１のサーミスタ５９によって検出される温度がパワートランジスタ５８の温度と相関を有する位置に設置されることを条件として、図１０（ｄ）に示すように、パワートランジスタ５８が実装されない面（裏面）に設置してもよい。

また、サーミスタの設置位置としては、ＥＣＵ６４の内部に限らず、例えば、ＥＣＵ６４の表面（樹脂ケースの表面）であってもよい。この場合、サーミスタの検出対象となる部位の温度の応答速度は、上記パワトラ温度Ｔｓｗよりも低くて且つマイコン温度Ｔｍｃよりも高くなると考えられる。

さらに、上記実施形態において、パワートランジスタ５８に温度を検出するセンサを内蔵してもよい。

・エンジン温度を推定するために用いる温度としては、パワトラ温度Ｔｓｗに限らず、例えば、マイコン温度Ｔｍｃであってもよい。ただし、エンジン温度の推定精度を確保する観点からは、上記パワトラ温度Ｔｓｗを用いることが望ましい。

また、エンジン温度を推定するために用いる温度としては、点火システムにおけるパワートランジスタの温度に限らない。例えば、燃料噴射弁の駆動回路内のパワートランジスタの温度であってもよい。この場合、単位時間当たりにおけるパワートランジスタのオン時間が長くなったり、単位時間当たりの上記オン回数が多くなったりするほど、単位時間当たりの燃料噴射弁３０からの燃料噴射量が多くなり、エンジン温度が高くなる傾向にある。すなわち、燃料噴射弁の駆動回路内のパワートランジスタの温度は、エンジン温度と相関を有する。

・上記実施形態では、エンジン温度推定処理によって推定されたエンジン温度に基づき、始動時噴射制御等を行ったがこれに限らない。例えば、エンジン温度推定処理を行わずに、パワトラ温度Ｔｓｗに基づき始動時噴射制御等を行ってもよい。これは、例えば、パワトラ温度Ｔｓｗと関係付けられた始動時噴射量が規定されるマップを用いて始動時噴射量を算出することで実現することができる。

・上記実施形態では、パワトラ温度Ｔｓｗ及びエンジン温度同士が略同一となる定常状態からのこれら温度の推移に基づきエンジン温度推定処理で用いるマップを作成したがこれに限らない。例えば、パワトラ温度Ｔｓｗ及びエンジン温度同士が定常状態であるなら、パワトラ温度Ｔｓｗ及びエンジン温度同士が相違する状態からのこれら温度の推移に基づきマップを作成してもよい。

・本願発明が適用される内燃機関としては、空冷式のものに限らず、水冷式のものであってもよい。また、内燃機関としては、単気筒のものに限らず多気筒を有するものであってもよい。さらに、内燃機関としては、火花点火式のものに限らず圧縮着火式のものであってもよい。この場合、上述した燃料噴射弁の駆動回路のパワートランジスタの温度に基づくエンジン温度推定処理を行えばよい。

・上記実施形態において、燃焼制御システムとして、スロットルセンサを備えて且つ吸気圧センサを備えない構成を採用してもよい。この場合、基本噴射時間はαＮマップを用いて算出されることとなる。

・上記実施形態において、アイドルスピードコントロールバルブ２４を廃止してもよい。

・発熱素子としては、パワートランジスタに限らず、例えば、ＭＯＳトランジスタやＩＧＢＴであってもよい。

・本願発明が適用される車両としては、自動２輪車（バイク）に限らず、自動４輪車等であってもよい。

１０…エンジン、１６…スロットルバルブ、１８…吸気圧センサ、３０…燃料噴射弁、３４…点火プラグ、４８…Ｏ２センサ、５８…パワートランジスタ、５９…第１のサーミスタ、６２…第２のサーミスタ、６４…ＥＣＵ（制御装置の一実施形態）。

Claims (9)

1. 内燃機関の運転状態を制御する制御装置であって、
   前記内燃機関の運転時において機関燃焼に伴い上昇変化する温度を検出する第１温度検出部と、該第１温度検出部での温度検出結果を入力する制御部とを備え、
   前記制御部は、少なくとも前記第１温度検出部での温度検出結果を前記内燃機関の温度基本量とし、該温度検出結果に基づき前記内燃機関の運転状態を制御することを特徴とする制御装置。
2. 前記内燃機関は、燃焼サイクルごとに給電及び給電停止が実施される燃焼制御用のアクチュエータを備え、
   前記アクチュエータに対する給電及び給電停止を操作すべく開閉駆動され、その開閉駆動に伴い発熱する駆動素子を備え、
   前記第１温度検出部は、前記駆動素子の温度を検出する素子温度検出手段であることを特徴とする請求項１記載の制御装置。
3. 前記アクチュエータは、前記内燃機関の燃焼室において点火プラグに放電火花を生じさせる点火装置であることを特徴とする請求項２記載の制御装置。
4. 前記内燃機関の運転時において機関燃焼に伴い上昇変化する温度を検出するとともに、前記第１温度検出部よりも温度に対する応答変化が小さい第２温度検出部を備え、
   前記制御部は、前記内燃機関の運転状態から停止状態への移行後において、前記第２温度検出部での温度検出結果に基づき前記内燃機関の温度を算出する停止後温度算出手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の制御装置。
5. 前記第１温度検出部は、前記制御装置において、燃焼サイクルごとに給電及び給電停止が実施される燃焼制御用のアクチュエータを駆動する駆動素子の近傍に設けられ、
   前記第２温度検出部は、前記制御装置において、前記駆動素子に対して前記第１温度検出部よりも離間した位置に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
6. 前記停止後温度算出手段は、前記内燃機関の運転状態から停止状態への移行後において、前記第１温度検出部での温度検出結果を、前記第２温度検出部での温度検出結果により補正し、その補正の結果に基づいて前記内燃機関の温度を算出することを特徴とする請求項４又は５記載の制御装置。
7. 前記内燃機関の排気通路に設けられ、排気の酸素濃度を検出する酸素濃度センサを備える内燃機関の制御システムに適用され、
   前記制御部は、前記酸素濃度センサの検出値に基づき、前記内燃機関の燃焼室に供給される吸気及び燃料噴射弁から供給される燃料の混合気の空燃比をその目標値に制御すべく前記燃料噴射弁を通電操作することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の制御装置。
8. 前記制御部は、自動２輪車に搭載されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の制御装置。
9. 前記内燃機関の燃焼室に供給される吸気量を調節するスロットルバルブを備える内燃機関の制御システムに適用され、
   前記制御システムは、前記スロットルバルブの開度を検出するスロットルセンサ又は前記燃焼室に供給される吸気圧を検出する吸気圧センサを備えていないことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の制御装置。