JP2011214565A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却水の循環開始に際してその信頼性が一時的に低下した冷却水の検出水温に基づいて、機関制御が実行されることに起因する制御の不安定化等、種々の弊害の発生を未然に回避することのできる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】この内燃機関の制御装置は、冷却水通路７０と、水温センサ８１と、冷却水の吐出を機関回転速度に依存することなく停止可能なウォータポンプ６３と、機関暖機時に冷却水温が所定温度未満のときにはウォータポンプ６３の駆動を停止する冷却装置６０とを備える。そして、冷却水が吐出されて冷却水の循環が開始されたとき、ＥＧＲ制御やバルブタイミング制御等、冷却水温を制御情報として取り込む機関制御のうち少なくとも一つを、その冷却水の循環に伴って生じる冷却水通路７０の各部における一時的な温度変化が収束する期間である過渡期間が経過するまで、冷却水の循環が開始されたときの制御状態のまま維持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷却水通路に対する冷却水の吐出を機関回転速度に依存することなく停止可能なポンプにより冷却水を循環させる冷却装置を備える内燃機関の制御装置に関する。

上記のような冷却装置として例えば、特許文献１に記載のものが挙げられる。この冷却装置では、機関暖機時に水温センサにより検出される内燃機関の冷却水の温度が所定温度未満のときには、ウォータポンプの駆動を停止することにより、冷却水の循環を停止させて機関暖機を促進するようにしている。そして、同冷却水の温度が所定温度以上となることをもってウォータポンプを駆動して冷却水の循環を開始するようにしている。

また、一般に、冷却水の温度を制御情報の一部として取り込む機関制御においては、その都度水温センサにより検出される冷却水の温度に基づいて、制御を実行開始／終了時期も含め、冷却水の温度に基づき同冷却水の温度に即したかたちとなるように制御態様を設定している。

特開２００９−２１６０２８号公報 特開２００８−１８０１８０号公報

ところで、機関暖機時にウォータポンプの駆動を停止することにより冷却水の循環を停止した状態から、ウォータポンプの運転を開始して冷却水を循環させるようにした場合、冷却水通路において機関燃焼室近傍に存在する高温の冷却水がそれ以外の低温部分に流入する一方、低温部分の冷却水が機関燃焼室近傍等の高温部分に流入するようになるため、冷却水通路の各部における冷却水との熱交換量が一時的に大きく変化し、水温センサにより検出される検出水温もこれに伴って変動するようになる。しかしながら、こうした検出水温の変動は、冷却水の循環が開始された直後に発生する一時的なものであって温度情報としての信頼性はあまり高くないため、こうした検出水温に基づいて機関制御を実行したとしても、これが内燃機関や各種熱機器の温度状況に即したものとなるとは言い難い。むしろ、こうした検出水温に基づいて機関制御を実行することにより、機関制御が不必要なときに実行／停止されたり、あるいは制御が不安定化したりする等、種々の弊害を招くおそれすらある。

例えば、バルブタイミング制御や特許文献２に記載のＥＧＲ制御といった水温センサにより検出される検出水温を制御情報として取り込む機関制御にあっては、以下のような問題が無視できないものとなる。すなわち、検出水温の変動に起因して、それらの制御が停止された場合、それぞれの制御が継続して実行された場合と比べて、ＥＧＲ制御を実行することによる排気性状の改善や、バルブタイミング制御を実行することによる燃費や機関出力の向上を図る上での支障となり得る。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷却水の循環開始に際してその信頼性が一時的に低下した冷却水の検出水温に基づいて、機関制御が実行されることに起因する制御の不安定化等、種々の弊害の発生を未然に回避することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成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に記載の発明は、冷却水が循環する冷却水通路と、冷却水の温度を検出する水温センサと、前記冷却水通路に対する冷却水の吐出を機関回転速度に依存することなく停止可能なポンプと、機関暖機時に前記水温センサにより検出される検出水温が所定温度未満のときには前記ポンプの駆動を停止する一方、前記検出水温が前記所定温度以上のときに前記ポンプを駆動する冷却装置とを備える内燃機関の制御装置において、前記ポンプにより冷却水が前記冷却水通路に吐出されて冷却水の循環が開始されたとき、前記検出水温を制御情報として取り込む機関制御のうち少なくとも一つを、その冷却水の循環に伴って生じる前記冷却水通路の各部における一時的な温度変化が収束する期間である過渡期間が経過するまで、冷却水の循環が開始されたときの制御状態のまま維持することを要旨としている。

一般に、冷却水の温度を制御情報の一部として取り込む機関制御においては、その都度検出される冷却水の温度に基づいて、その実行開始／終了時期も含め、冷却水の温度に即したかたちとなるように制御態様を設定している。

ところで、機関暖機時にポンプの駆動を停止することにより冷却水の循環を停止した状態から、ポンプの運転を開始して冷却水を循環させるようにした場合、冷却水通路において機関燃焼室近傍に存在する高温の冷却水がそれ以外の低温部分に流入する一方、低温部分の冷却水が機関燃焼室近傍等の高温部分に流入するようになるため、冷却水通路の各部における冷却水との熱交換量が一時的に大きく変化し、水温センサにより検出される検出水温もこれに伴って変動するようになる。しかしながら、こうした検出水温の変動は、冷却水の循環が開始された直後に発生する一時的なものであって温度情報としての信頼性は高くないため、こうした検出水温に基づいて機関制御を実行したとしても、これが内燃機関や各種熱機器の温度状況に即したものであるとは言い難い。むしろ、こうした過渡的な検出水温の変化に基づいて機関制御を実行することにより、機関制御が不必要なときに実行／停止されたり、あるいは制御が不安定化したりする等、種々の弊害を招くおそれがある。

この発明では、機関暖機時の冷却水の循環停止を解除した直後、すなわち冷却水通路における高温の冷却水と低温の冷却水とが未だ十分に混合されておらず、水温センサにより検出される冷却水の検出水温が大きく変化する過渡期間においては、検出水温を制御情報として取り込む機関制御のうち少なくとも一つを、その過渡期間が経過するまで、すなわち冷却水の循環を開始するのに伴って生じる冷却水通路の各部における一時的な温度変化が収束するまで、冷却水の循環が開始されたときの制御状態に維持するようにしている。その結果、冷却水の循環開始に際してその信頼性が一時的に低下した冷却水の検出水温に基づいて、機関制御が実行されることに起因する制御の不安定化等、種々の弊害の発生を未然に回避することができるようになる。

なお、１．水温センサの検出水温が所定温度以上になったとき、２．検出水温が所定温度以上であることに基づいてポンプの運転を開始するための駆動信号を同ポンプに出力したとき、３．その駆動信号に基づいてポンプが運転状態になったとき、４．ポンプの運転により冷却水が循環されたとき、５．冷却水の循環が開始されるのに伴って水温センサの検出水温が変化したとき、はそれぞれその順に若干の遅れ時間を含むものの全て因果関係を有した一連の事象であるため、本明細書では「前記ポンプにより冷却水が前記冷却水通路に吐出されて冷却水の循環が開始されたとき」、すなわち上記４と上記１〜３及び５とはいずれも同じ意味として扱うこととする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記過渡期間は前記検出される検出水温が前記所定温度に達して冷却水の循環を開始した後に同検出水温が再び前記所定温度に達するまでの期間に設定されることを要旨としている。

上述したように冷却水の循環が開始されると、冷却水通路において、機関燃焼室近傍等からは高温の冷却水がその低温部分に流入する一方、低温部分の冷却水が機関燃焼室近傍等の高温部分に流入するようになるため、同冷却水通路の各部における冷却水との熱交換量が一時的に大きく変化する。しかしながら、こうした熱交換量の変化は徐々に収束するため、その後は、水温センサの検出水温と冷却水通路の各部における冷却水の温度とが高い相関を有して変化するようになる。同構成によれば、このような状況に達する期間として過渡期間を適切な長さに設定することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記過渡期間は前記検出される検出水温が前記所定温度に達して冷却水の循環を開始した後における前記ポンプの吐出量積算値が所定量に達するまでの期間に設定されることを要旨としている。

上述したように冷却水の循環が開始されると、冷却水通路において、機関燃焼室近傍等からは高温の冷却水がその低温部分に流入する一方、低温部分の冷却水が機関燃焼室近傍等の高温部分に流入するようになるため、同冷却水通路の各部における冷却水との熱交換量が一時的に大きく変化する。しかしながら、こうした熱交換量の変化はポンプから冷却水通路に吐出された冷却水の総量が多くなるのにつれて徐々に収束するため、その後は、水温センサの検出水温と冷却水通路の各部における冷却水の温度とが高い相関を有して変化するようになる。同構成によれば、過渡期間をこのような状況に達する期間となるように適切な長さに設定することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、前記所定量は前記冷却水通路に滞留する冷却水の量以上に設定されることを要旨としている。
同構成では、ポンプからの冷却水の吐出を通じて機関冷却室近傍を含め冷却水通路の各部における冷却水が一巡することにより、冷却水の循環の開始に伴って一時的に増大した冷却水通路の各部における冷却水との熱交換量が再び低下した後、換言すれば水温センサの検出水温と冷却水通路の各部における冷却水の温度とが高い相関を有して変化する状況になった後に、水温センサの検出水温に基づく機関制御が実行されるようになる。その結果、過渡期間をこのような状況に達する期間となるように適切な長さに設定することができる。

なお、ポンプの吐出量積算値については、これを請求項５に記載される発明によるように、ポンプの回転速度を検出する回転速度センサを更に備え、前記吐出量積算値は前記回転速度センサにより検出されるポンプの回転速度及び同ポンプの稼動時間に基づいて算出される、といった構成を通じて算出することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記検出水温を制御情報として取り込む機関制御は、排気系から排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に導入して再循環させるＥＧＲ制御であり、同ＥＧＲ制御は、前記検出水温が前記所定温度よりも低い温度域からその実行が開始されるものであることを要旨としている。

検出水温が所定温度に達して冷却水の循環を開始すると、冷却水通路の低温部分の冷却水が水温センサに接触し、その検出水温が一時的に低下する点については上述したとおりである。ここで、水温センサにより検出される検出水温が冷却水の循環停止を解除する所定温度に達する前にＥＧＲ制御の実行が開始されている場合、この一時的な低下により検出水温がＥＧＲ制御の実行が許可される温度域を下回ることがあると、ＥＧＲ制御の実行が一時的に停止されることとなる。しかしながら上述したように、こうした一時的な検出水温の低下は過渡的なものであり、機関燃焼室の温度を正確に模擬したものではないため、このようにＥＧＲ制御の実行を停止するようにすると、同ＥＧＲ制御の実行機会が不必要に制限されることとなる。その結果、ＥＧＲ制御が継続して実行された場合と比較して、排気性状の悪化を招くこととなる。特に、冷却水の循環停止を解除した直後は機関燃焼室の温度が十分に上昇していないため、こうした排気性状の悪化が一層顕著なものとなる傾向がある。

この点、上記構成によれば、冷却水の循環を開始するのに伴って不必要にＥＧＲ制御が停止されることを回避することでき、ひいては、排気性状の悪化を抑制することができるようになる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記検出水温を制御情報として取り込む機関制御は、吸気弁および排気弁のうち少なくとも一方のバルブタイミングを変更するバルブタイミング制御であり、同バルブタイミング制御は、前記検出水温が前記所定温度よりも低い温度域からその実行が開始されるものであることを要旨としている。

検出水温が所定温度に達して冷却水の循環を開始すると、冷却水通路の低温部分の冷却水が水温センサに接触し、その検出水温が一時的に低下する点については上述したとおりである。ここで、水温センサにより検出される検出水温が冷却水の循環停止を解除する所定温度に達する前にバルブタイミング制御の実行が既に開始されている場合、この一時的な低下により検出水温がバルブタイミング制御の実行が許可される温度域を下回ることがあると、バルブタイミング制御の実行が一時的に停止されることとなる。しかしながら上述したように、こうした一時的な検出水温の低下は過渡的なものであり、機関燃焼室の温度を正確に模擬したものではないため、このようにバルブタイミング制御の実行を停止するようにすると、同バルブタイミング制御の実行機会が不必要に制限されることとなる。その結果、機関運転状態に応じた最適なバルブタイミングとすることができず、バルブタイミング制御が継続して実行された場合と比較して燃費や機関出力の向上を図ることが困難なものとなる。

この点、上記構成によれば、冷却水の循環を開始するのに伴って不必要にバルブタイミング制御が停止されることを回避することができ、燃費や機関出力の向上を図る上でバルブタイミングを最適な値に設定することができるようになる。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記ポンプはその回転軸と機関出力軸との連結状態がそれらの間に介装されたクラッチを通じて断接される機関駆動式のウォータポンプであって、前記検出水温が前記所定温度未満のとき、前記クラッチが解放されることにより前記ポンプの駆動が停止される一方、前記検出水温が前記所定温度以上のとき、前記クラッチが係合されることにより前記ポンプが駆動されることを要旨としている。

この発明によれば、一般に広く用いられている機関駆動式のポンプを流用しこれにクラッチを付加するといった比較的容易な構成の変更を通じて、機関回転速度に依存することなく、その駆動を停止する機能をポンプにもたせることができる。

本発明の内燃機関の制御装置を具体化した一実施形態について、機関本体の周辺構成並びに冷却装置の構成を示す構成図。 （ａ）は、機関回転速度とアクセル操作量とにより設定されるマップ、（ｂ）は、冷却水温と補正係数との関係を示すグラフ。 同実施形態にかかる冷却水温の補正制御についてその処理手順を示すフローチャート。 同実施形態の冷却水温の補正制御の動作例を示すタイミングチャート。

図１〜図４を参照して、本発明にかかる内燃機関の制御装置を具体化した一実施形態について説明する。
図１に示されるように、内燃機関１の燃焼室１３には、吸気を外部から同燃焼室１３に取り込む吸気通路２１と、同燃焼室１３の排気を外部に排出する排気通路３１とがそれぞれ接続されている。吸気バルブ２２の開弁時に吸気通路２１を通じて流入した吸入空気と燃料噴射弁１４から噴射された燃料との混合気は、燃焼室１３において点火プラグ１５により着火され燃焼する。これにより、ピストン１６が往復動して機関出力軸、すなわちクランクシャフト１７が回転する。その後、燃焼室１３の排気は排気バルブ３２の開弁時に排気通路３１に排出される。

また、内燃機関１には、安定した機関燃焼状態を維持しつつ、排気性状の改善や燃費及び機関出力の向上を図るために、ＥＧＲ装置４０、可変動弁装置５０、冷却装置６０といった種々の装置が設けられている。

例えば、ＥＧＲ装置４０には、排気通路３１と吸気通路２１とを連通して排気通路３１を流れる排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路２１に還流するＥＧＲ通路４１と、このＥＧＲ通路４１のＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ４２と、ＥＧＲガス量を調整するＥＧＲバルブ４３とが設けられている。こうしたＥＧＲ装置４０にあっては、排気通路３１に流入する排気の量がＥＧＲバルブ４３により機関運転状態に基づいて調節され、その調節されたＥＧＲガスがＥＧＲクーラ４２により冷却された後、吸気通路２１に還流される。このようにＥＧＲガスを機関運転状態に基づいて還流させることにより、排気性状の改善や燃費の向上を図ることができるようになる。

また、可変動弁装置５０は、オイルポンプ（図示略）から供給される作動油の油圧に基づいて、吸気バルブ２２を開閉駆動するカムシャフト２３のクランクシャフト１７に対する相対回転位相を変更することにより、同吸気バルブ２２のバルブタイミングを機関運転状態に基づいて変更する。このようにバルブタイミングを機関運転状態に基づいて変更することにより、燃費や機関出力の向上を図ることができるようになる。

冷却装置６０には、冷却水を冷却するラジエータ６１と、冷却水の流通経路を切り替えることによりラジエータ６１に流入する冷却水の量を調節するサーモスタット６２と、冷却水の吐出を一時的に停止することのできるウォータポンプ６３とが設けられている。また同装置６０には、シリンダブロック１１及びシリンダヘッド１２に形成されたウォータジャケット７１を含め、これらラジエータ６１、サーモスタット６２、ウォータポンプ６３等を接続する各種通路により構成される冷却水通路７０が設けられている。冷却装置６０はウォータポンプ６３から吐出される冷却水を冷却水通路７０において循環させることにより、内燃機関１の燃焼室１３近傍等を適切な温度にまで冷却する。

冷却水通路７０は、ウォータジャケット７１の他、ウォータジャケット７１の出口とＥＧＲクーラ４２とを接続するとともに同クーラ４２の出口とサーモスタット６２の入口とを接続するクーラ通路７２と、ウォータジャケット７１の出口とラジエータ６１の入口とを接続するとともにラジエータ６１の出口とサーモスタット６２の入口とを接続するラジエータ通路７３と、ウォータジャケット７１の出口とラジエータ６１の入口とを接続する通路の中間部分とサーモスタット６２の入口とを接続する迂回通路７４と、サーモスタット６２の出口とウォータポンプ６３の入口とを接続するポンプ通路７５とを含めて構成されている。

サーモスタット６２は、内部に設けられた弁体の位置が冷却水の温度（冷却水温ＴＨＷ）に応じて開閉する感温式のものであり、クーラ通路７２とラジエータ通路７３と迂回通路７４とポンプ通路７５との連通状態を変更することにより、ラジエータ６１を流通する冷却水の流量を調整する。ウォータポンプ６３は、その回転軸（図示略）とクランクシャフト１７との間に介装されたクラッチ１８を含めて構成されている。このクラッチ１８が係合されることにより、ウォータポンプ６３の回転軸とクランクシャフト１７とが連結状態となり、ウォータポンプ６３が駆動する。また、クラッチ１８を通じて同回転軸とクランクシャフト１７との連結状態が解除されることにより、ウォータポンプ６３の駆動が停止する。

次に、この冷却装置６０における冷却水の循環態様について説明する。
機関暖気中のように冷却水温ＴＨＷが低く、サーモスタット６２の開弁温度よりも低い場合には、同サーモスタット６２が閉弁状態となるためラジエータ通路７３を遮断する。その結果、機関本体１０から流出した冷却水は、その全てがクーラ通路７２および迂回通路７４およびポンプ通路７５を通じて循環する。

一方、機関暖気後のように、冷却水温ＴＨＷがサーモスタット６２の開弁温度以上になった場合には、サーモスタット６２が開弁状態となるためラジエータ通路７３が開放される。その結果、機関本体１０から流出した冷却水は、クーラ通路７２および迂回通路７４およびポンプ通路７５に加え、ラジエータ通路７３を通じてラジエータ６１にも循環されるようになる。

ところで、機関始動後においては、機関暖機を早期に完了させることが燃費や燃焼状態の安定性を向上させる上で望ましい。そこで、本実施形態の冷却装置６０では、機関暖機がある程度進行するまではウォータポンプ６３の駆動を停止し、冷却水通路７０における冷却水の循環を禁止するようにしている。

具体的には、冷却水温ＴＨＷが所定温度ＴＰ未満のとき、ウォータポンプ６３の回転軸とクランクシャフト１７とのクラッチ１８による連結状態が解除されてウォータポンプ６３が停止される。一方、冷却水温ＴＨＷが所定温度ＴＰ以上のとき、ウォータポンプ６３の回転軸とクランクシャフト１７とがクラッチ１８により連結状態とされる。その結果、ウォータポンプ６３はクランクシャフト１７とともに回転し、その回転速度（機関回転速）に応じた冷却水量を吐出する。

また、こうした冷却装置６０をはじめ、上述したＥＧＲ装置４０や可変動弁装置５０といった内燃機関１の各種装置は制御装置８０を通じて統括的に制御される。この制御装置８０は、ＣＰＵの他、メモリ、Ａ／Ｄ変換回路、駆動回路等々を有して構成されている。また、この制御装置８０には、ウォータジャケット７１においてシリンダヘッド１２の出口付近を流れる冷却水の温度を検出する水温センサ８１、アクセル操作量を検出するアクセルポジションセンサ８２、機関回転速度を検出する回転速度センサ８３等の各種センサが接続されている。制御装置８０はこれらセンサの検出信号を適宜取り込むことにより、燃料噴射弁１４を操作して燃料噴射量および燃料噴射時期を調整する燃料噴射制御、点火プラグ１５による点火時期を制御する点火時期制御、ＥＧＲバルブ４３を操作して吸気通路２１に還流されるＥＧＲガスの量を調整するＥＧＲ制御、機関運転状態に応じたバルブタイミングに設定するバルブタイミング制御、クラッチ１８の係合／解放状態を切り替えるクラッチ制御等々の内燃機関１にかかる制御をそれぞれ実行する。

ここで、ＥＧＲ制御においては、アクセルポジションセンサ８２および回転速度センサ８３によりそれぞれ算出されるアクセル操作量（若しくは負荷率（現在の機関負荷／機関負荷最大値））及び機関回転速度をパラメータとするマップ（図２（ａ）参照）に基づいて、ＥＧＲバルブ４３の基本開度θＢＡＳＥを算出する。次に、このように算出された基本開度θＢＡＳＥをさらに冷却水温ＴＨＷに基づいて補正する。具体的には、図２（ｂ）に示されるように、冷却水温ＴＨＷに基づいて補正係数Ｋを算出し、更に以下の式（１）に基づいてＥＧＲバルブ４３の開度θを算出する。

θ←θＢＡＳＥ・Ｋ ・・・（１）

この補正係数Ｋは、図２（ｂ）に示されるように、制御開始温度ＴＥＧＲ以上のときに「０」以上の値に設定されるため、ＥＧＲガスの循環は、冷却水温ＴＨＷが制御開始温度ＴＥＧＲに達したときから、換言すれば、冷却水の循環を停止するか否かを判定する所定温度ＴＰよりも低い温度域から開始されるようになる。なお、この制御開始温度ＴＥＧＲは、ＥＧＲガスを還流したときにも燃焼状態を安定なものに維持することのできる温度として試験等を通じて予め設定されており、先の所定温度ＴＰよりも低い温度に設定されている。

また、バルブタイミング制御においては、各種センサの検出信号を取り込み、それら検出信号に基づき機関運転状態に適したバルブタイミングの目標角を設定するとともに、この目標角と実際のバルブタイミングとが一致するようにクランクシャフト１７に対するカムシャフト２３の相対回転位相を制御する。さらに、このバルブタイミング制御は、冷却水温ＴＨＷをその制御情報として取り込んで制御する。具体的には、機関暖機中のように冷却水温ＴＨＷが低いときには、排気の吹き返しを抑制して燃焼状態を安定なものとすべくバルブタイミングを最遅角に設定する。すなわち、実質的にバルブタイミング制御が停止される。一方、暖機完了後のように冷却水温ＴＨＷが先の所定温度ＴＰよりも低い制御開始温度ＴＶＶＴ以上となったときには燃費や機関出力の向上を実現すべく機関運転状態に応じた最適なバルブタイミングとなるようバルブタイミング制御が実行される。すなわち、このバルブタイミング制御もＥＧＲ制御と同様に、冷却水温ＴＨＷが冷却水の循環を開始する所定温度ＴＰよりも低い温度域から開始されるようになる。

ここで、機関暖機時にウォータポンプ６３の駆動を停止することにより冷却水の循環を停止した状態から、ウォータポンプ６３の運転を開始して冷却水を循環させるようにした場合、ウォータジャケット７１に存在する高温の冷却水が同ジャケット７１以外の低温の冷却水通路に流入する。一方、ウォータジャケット７１以外に存在する低温の冷却水は高温のウォータジャケット７１に流入するようになる。これにより、冷却水通路７０の各部における冷却水との熱交換量が一時的に大きく変化し、冷却水温ＴＨＷもこれに伴って変動するようになる。この場合、上述したＥＧＲ制御やバルブタイミング制御は、この冷却水温ＴＨＷの変動、すなわち一時的に冷却水温ＴＨＷが低下することにより、これが上述した制御開始温度ＴＥＧＲ，ＴＶＶＴを下回るようになる結果、それらの制御が不必要に停止されてしまうおそれがある。

そこで、本実施形態では、冷却水の循環に伴って生じる冷却水通路７０の各部における一時的な温度変化が収束するまでは、内燃機関１の各制御において、冷却水の循環が開始されたときの制御状態をそのまま維持すべく「冷却水温の補正制御」を実行し、これにより求められる冷却水温ＴＨＷに基づいて各種制御を実行するようにしている。以下、この制御の具体的な処理内容について図３を参照して説明する。なお、この処理は制御装置８０により所定の演算周期毎に繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１１０にて水温センサ８１から検出される冷却水温ＴＨＷが所定温度ＴＰ以上か否かを判定する。ここで、所定温度ＴＰは、機関暖機がある程度進行したか否か、換言すればこのまま冷却水の循環を停止した場合に燃焼室１３近傍の冷却水に局所的な沸騰が生じるか否かを判定するための値として、試験等を通じて予め設定され、制御装置８０のメモリに記憶されている。なお、この所定温度ＴＰはサーモスタット６２の開弁温度よりも低い値に設定されている。このステップＳ１１０にて冷却水温ＴＨＷが所定温度ＴＰ未満である旨判定したとき、ステップＳ１６０にて、ウォータポンプ６３の駆動を停止する。すなわち、冷却水通路７０における冷却水の循環を停止することにより機関暖機を促進させる。

一方、ステップＳ１１０にて冷却水温ＴＨＷが所定温度ＴＰ以上である旨判定したとき、ステップＳ１２０およびステップＳ１３０を実行する。すなわち、各種機関制御において制御情報として取り込まれる冷却水温ＴＨＷの値を所定温度ＴＰに設定した後（ステップＳ１２０）、ウォータポンプ６３を駆動する（ステップＳ１３０）。

次に、ステップＳ１４０にて、水温センサ８１から取り込んだ実際の冷却水温ＴＨＷが所定温度ＴＰ以上であるか否かを判定する。このステップＳ１４０にて冷却水温ＴＨＷが所定温度ＴＰ未満である旨判定されたときには、再びこのステップＳ１４０の判断を繰り返し、この判断処理において肯定結果が得られるまで冷却水温ＴＨＷを所定温度ＴＰに設定した状態を維持する。一方、ステップＳ１４０にて実際の冷却水温ＴＨＷが所定温度ＴＰ以上となった旨判定したとき、ステップＳ１５０にて冷却水温ＴＨＷを所定温度ＴＰに固定する処理を解除する。すなわち、冷却水温ＴＨＷは、水温センサ８１が検出するそのときどきの実際の冷却水温ＴＨＷｎｅｗにて随時更新される。

次に、図４を参照して、上述した一連の処理を実行した場合における冷却水温ＴＨＷ、冷却水温ＴＨＷの設定態様、ＥＧＲ制御の実行態様、バルブタイミング制御の実行態様、ウォータポンプ６３の駆動状態の推移の一例について説明する。

同図４に示すタイミングｔ１にて、冷却水温ＴＨＷがＥＧＲ制御の制御開始温度ＴＥＧＲ以上となると、ＥＧＲ制御が開始され、機関運転状態に応じた量のＥＧＲガスが排気通路３１からＥＧＲ通路４１を介して吸気通路２１に還流されるようになる。

次に、タイミングｔ２にて、冷却水温ＴＨＷがバルブタイミング制御の制御開始温度ＴＶＶＴ以上となると、バルブタイミング制御が開始され、吸気バルブ２２のバルブタイミングが機関運転状態に基づいて変更されるようになる。

その後、タイミングｔ３にて、冷却水温ＴＨＷが所定温度ＴＰ以上となると、ウォータポンプ６３の駆動が開始される。このとき、上述した「冷却水温の補正制御」を通じて制御装置８０により実行されるＥＧＲ制御やバルブタイミング制御に対し温度情報として取り込まれる冷却水温ＴＨＷは所定温度ＴＰに固定される。これにより、引続きＥＧＲ制御及びバルブタイミング制御が実行される。

なお、仮に先の「冷却水温の補正制御」を通じて冷却水温ＴＨＷの補正、すなわち同冷却水温ＴＨＷを所定温度ＴＰに固定する処理が実行されていないとすると、図４にて一点鎖線にて示すように、冷却水通路７０における冷却水の循環が開始されることに伴う各部の熱交換量が一時的に大きく変化することに起因して、水温センサ８１により検出される実際の冷却水温ＴＨＷが所定温度ＴＰを一時的に下回る状況が発生する点については既に述べたとおりである。そしてこうした水温センサ８１により検出される冷却水温ＴＨＷが、ＥＧＲ制御の制御開始温度ＴＥＧＲを一時的に下回る期間（タイミングｔ５〜ｔ６）や、バルブタイミング制御の制御開始温度ＴＶＶＴを一時的に下回る期間（タイミングｔ４〜ｔ７）では、それら各制御が停止されることとなり、排気性状や燃費の悪化、機関出力の低下を招くこととなる。しかしながら、上述した補正制御を通じて、冷却水の循環停止を解除した後の所定期間は水温センサ８１により検出される冷却水温ＴＨＷを無効化し、同冷却水温ＴＨＷが所定温度ＴＰに固定されるため、ＥＧＲ制御やバルブタイミング制御が一時的に停止されてしまうことはなく、排気性状の悪化等を招くことはない。そして、タイミングｔ８にて、水温センサ８１により検出される実際の冷却水温ＴＨＷが再び所定温度ＴＰ以上となると、冷却水温ＴＨＷの固定は解除され、水温センサ８１により検出される冷却水温ＴＨＷが各種制御に用いられるようになる。

本実施形態の内燃機関の制御装置によれば以下の効果を奏することができる。
（１）機関暖機時の冷却水の循環停止を解除した後、すなわち冷却水通路７０における高温の冷却水と低温の冷却水とが未だ充分に混合されておらず、冷却水温ＴＨＷが大きく変化する過渡期間において、冷却水温ＴＨＷを制御情報として取り込むＥＧＲ制御を水温センサ８１により検出される冷却水温ＴＨＷが再び所定温度ＴＰとなるまでの期間に継続して実行するようにしている。これにより、冷却水の循環開始に際してその信頼性が一時的に低下した冷却水の冷却水温ＴＨＷに基づいて、ＥＧＲ制御が停止されることに起因する排気性状の悪化を未然に回避することができるようになる。

（２）機関暖機時の冷却水の循環停止を解除した後、すなわち冷却水通路７０における高温の冷却水と低温の冷却水とが未だ充分に混合されておらず、冷却水温ＴＨＷが大きく変化する過渡期間において、冷却水温ＴＨＷを制御情報として取り込むバルブタイミング制御を水温センサ８１により検出される冷却水温ＴＨＷが再び所定温度ＴＰとなるまでの期間に継続して実行するようにしている。これにより、冷却水の循環開始に際してその信頼性が一時的に低下した冷却水の冷却水温ＴＨＷに基づいて、バルブタイミング制御が停止されることに起因する燃費の悪化や機関出力の低下を未然に回避することができるようになる。

（３）冷却水温ＴＨＷの値を制御情報として取り込む機関制御において、制御情報として取り込まれる冷却水温ＴＨＷの値を所定温度ＴＰに固定する期間を、冷却水の循環が開始された後に実際の冷却水温ＴＨＷが再び所定温度ＴＰに達するまでの期間に設定するようにした。これにより、実際の冷却水温ＴＨＷが再び所定温度ＴＰに達した後は、実際の冷却水温ＴＨＷに即して冷却水温ＴＨＷの情報を取り込む機関制御を実行することができるようになる。

（４）ウォータポンプ６３の構成として、同ポンプ６３の回転軸とクランクシャフト１７との連結状態がそれらの間に介装されたクラッチ１８を通じて断接される機関駆動式のウォータポンプとした。これにより、一般に広く用いられている機関駆動式のポンプを流用しこれにクラッチを付加するといった比較的容易な構成の変更を通じて、機関回転速度に依存することなくその駆動を停止状態とすることのできる機能をウォータポンプ６３にもたせることができるようになる。

（５）機関暖機時の冷却水の循環停止を解除した後、すなわち冷却水通路７０における高温の冷却水と低温の冷却水とが未だ充分に混合されておらず、冷却水温ＴＨＷが大きく変化する過渡期間において、各種機関制御において制御情報として取り込まれる冷却水温ＴＨＷの値を所定温度ＴＰに固定するようにした。これにより、例えば冷却水の流量を制限することにより冷却水温ＴＨＷが所定温度ＴＰ未満とならないように設けられるバルブ等を新たに付加する構成に比べて比較的容易な構成にて冷却水の循環開始に際してその信頼性が一時的に低下した冷却水温ＴＨＷに基づいて、機関制御が実行されることに起因する制御の不安定化等、種々の弊害の発生を未然に回避することができるようになる。

（その他の実施形態）
なお、本発明の実施態様は上記実施形態に限られるものではなく、例えば以下に示す態様をもって実施することもできる。また以下の各変形例は、上記実施形態についてのみ適用されるものではなく異なる変形例同士を互いに組み合わせて実施することもできる。

・上記実施形態では、冷却水温ＴＨＷを制御情報として取り込む機関制御として、ＥＧＲ制御及びバルブタイミング制御を一例に挙げて、その制御態様を説明したが、その他、この種の機関制御としては以下に示すものが挙げられる。そしてこれらの機関制御にも本発明を適用することができる。

例えば、内燃機関１において、冷却水温ＴＨＷが低温のときには、燃焼状態の悪化を抑制すべく、その冷却水温ＴＨＷに基づいて燃料噴射量が増量補正される。ここで、冷却水の循環が開始されて冷却水温ＴＨＷが一次的に所定温度ＴＰを下回るようになったときに、この冷却水温ＴＨＷに基づいて燃料噴射量の増量補正を実行するようにすると、不必要に燃料噴射量が増大されて燃費や排気性状の悪化を招く懸念がある。しかしこの変形例によれば、このような燃料噴射量の過度な増量補正に起因する問題の発生を回避することができるようになる。こうした構成であっても、上述した（３）〜（５）の作用効果を奏することができる。また燃料噴射量に限らず燃料噴射時期についても同様に本発明を適用することができる。

・また、内燃機関１において、冷却水温ＴＨＷが低温のときには、排気通路３１に設けられた触媒装置の暖機を促進すべく、その冷却水温ＴＨＷに基づいて点火時期が進角される。ここで、冷却水の循環が開始されて冷却水温ＴＨＷが一次的に所定温度ＴＰを下回るようになったときに、この冷却水温ＴＨＷに基づいて点火時期の進角を実行するようにすると、過度に点火時期が進角されてノッキングを招く懸念がある。しかしこの変形例によれば、このような点火時期の過度な進角に起因する問題の発生を回避することができるようになる。こうした構成であっても、上述した（３）〜（５）の作用効果を奏することができる。

・また、空燃比制御においては、機関暖気完了後に排気中の酸素濃度に基づいて燃焼される混合気の空燃比が理論空燃比となるように燃料噴射量等をフィードバック補正して、空燃比の学習値を更新する。ここで、冷却水の循環が開始されて冷却水温ＴＨＷが一次的に所定温度ＴＰを下回るようになったときに、この冷却水温ＴＨＷに基づいて空燃比の学習値を更新するようにすると、不適切な値が空燃比の学習値として更新される懸念がある。しかしこの変形例によれば、このような問題の発生を回避することができるようになる。こうした構成であっても、上述した（３）〜（５）の作用効果を奏することができる。

・また、クーリングファン制御においては、冷却水温ＴＨＷとエアコン（図示略）の作動状態に基づいてクーリングファン（図示略）の回転をＨｉ／Ｌｏ／停止に切替える。例えば、冷却水温ＴＨＷが低温のとき且つエアコンが停止されているときには、クーリングファンの回転が停止される一方、冷却水温ＴＨＷが高温のとき且つエアコンが停止されているときには、クーリングファンの回転がＨｉに設定される。ここで、冷却水の循環が開始されて冷却水温ＴＨＷが一次的に所定温度ＴＰを下回るようになったときに、この冷却水温ＴＨＷに基づいてクーリングファンの回転を停止するようにすると、クーリングファンの回転が停止されて内燃機関の焼きつきを招く懸念がある。しかしこの変形例によれば、このようなクーリングファンの停止に起因する問題の発生を回避することができるようになる。こうした構成であっても、上述した（３）〜（５）の作用効果を奏することができる。

・また、ヒータブロア制御においては、冷却水温ＴＨＷが制御開始温度未満のときには、ヒータブロア（図示略）を停止させる一方、同制御開始温度以上となるときにはヒータブロアを駆動することにより、車室内の温度を安定的に維持する。ここで、冷却水の循環が開始されて冷却水温ＴＨＷが一次的に所定温度ＴＰを下回るようになったときに、この冷却水温ＴＨＷに基づいてヒータブロアを停止するようにすると、不必要にヒータブロアが停止されて車室内の温度を効果的に維持することができないといった懸念がある。しかしこの変形例によれば、このようなヒータブロアの停止に起因する問題の発生を回避することができるようになる。こうした構成であっても、上述した（３）〜（５）の作用効果を奏することができる。

・上記実施形態では、各種機関制御において制御情報として取り込まれる冷却水温ＴＨＷの値を所定温度ＴＰに設定する期間を、冷却水の循環が開始された後に水温センサ８１により検出される実際の冷却水温ＴＨＷが再び所定温度ＴＰに達するまでの期間に設定したが、同期間の設定態様はこれに限られるものではない。すなわち、冷却水の循環が開始された後におけるウォータポンプ６３の吐出量積算値が冷却水通路７０に滞留する冷却水量以上となる所定量に達するまでの期間に設定することもできる。なお、この吐出量積算値は、回転速度センサ８３により検出されるウォータポンプ６３の回転速度及び同ポンプ６３の稼働時間に基づいて算出される。こうした構成であっても、上述した（１）〜（５）の作用効果を奏することができる。

・上記実施形態では、冷却水温ＴＨＷの値を制御情報として取り込む機関制御として、冷却水温ＴＨＷが冷却水の循環を開始する所定温度ＴＰよりも低い温度域から制御が開始されるＥＧＲ制御およびバルブタイミング制御を例示したが、所定温度ＴＰに達したことをもって開始される機関制御にも本発明を適用することもできる。こうした構成であっても、上述した（１）〜（５）の作用効果を奏することができる。

・上記実施形態では、クランクシャフト１７とウォータポンプ６３の回転軸との間の動力伝達系にクラッチ１８を設け、そのクラッチ１８によりクランクシャフト１７からウォータポンプ６３の回転軸に対する動力伝達を断接するようにしたが、例えばクランクシャフト１７のプーリとともに回転するベルト（いずれも図示略）に、ウォータポンプ６３に回転力を入略するためのプーリを当接／離間させることにより、クランクシャフト１７からウォータポンプ６３の回転軸に対する動力伝達を断接することもできる。

・上記実施形態では、クラッチ１８の係合／解放状態によりウォータポンプ６３を駆動／停止することのできる機関駆動式のウォータポンプ６３を用いるようにしたが、モータにより駆動される電動ウォータポンプを用いることもできる。こうした構成であっても、上述した（１）〜（３）、（５）の作用効果を奏することができる。

１…内燃機関、１０…機関本体、１１…シリンダブロック、１２…シリンダヘッド、１３…燃焼室、１４…燃料噴射弁、１５…点火プラグ、１６…ピストン、１７…クランクシャフト、１８…クラッチ、２１…吸気通路、２２…吸気バルブ、２３…カムシャフト、３１…排気通路、３２…排気バルブ、４０…ＥＧＲ装置、４１…ＥＧＲ通路、４２…ＥＧＲクーラ、４３…ＥＧＲバルブ、５０…可変動弁装置、６０…冷却装置、６１…ラジエータ、６２…サーモスタット、６３…ウォータポンプ、７０…冷却水通路、７１…ウォータジャケット、７２…クーラ通路、７３…ラジエータ通路、７４…迂回通路、７５…ポンプ通路、８０…制御装置、８１…水温センサ、８２…アクセルポジションセンサ、８３…回転速度センサ。

Claims (8)

1. 冷却水が循環する冷却水通路と、冷却水の温度を検出する水温センサと、前記冷却水通路に対する冷却水の吐出を機関回転速度に依存することなく停止可能なポンプと、機関暖機時に前記水温センサにより検出される検出水温が所定温度未満のときには前記ポンプの駆動を停止する一方、前記検出水温が前記所定温度以上のときに前記ポンプを駆動する冷却装置とを備える内燃機関の制御装置において、
   前記ポンプにより冷却水が前記冷却水通路に吐出されて冷却水の循環が開始されたとき、前記検出水温を制御情報として取り込む機関制御のうち少なくとも一つを、その冷却水の循環に伴って生じる前記冷却水通路の各部における一時的な温度変化が収束する期間である過渡期間が経過するまで、冷却水の循環が開始されたときの制御状態のまま維持する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記過渡期間は前記検出される検出水温が前記所定温度に達して冷却水の循環を開始した後に同検出水温が再び前記所定温度に達するまでの期間に設定される
   請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記過渡期間は前記検出される検出水温が前記所定温度に達して冷却水の循環を開始した後における前記ポンプの吐出量積算値が所定量に達するまでの期間に設定される
   請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記所定量は前記冷却水通路に滞留する冷却水の量以上に設定される
   請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
5. ポンプの回転速度を検出する回転速度センサを更に備え、前記吐出量積算値は前記回転速度センサにより検出されるポンプの回転速度及び同ポンプの稼動時間に基づいて算出される
   請求項３又は請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記検出水温を制御情報として取り込む機関制御は、排気系から排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に導入して再循環させるＥＧＲ制御であり、同ＥＧＲ制御は、前記検出水温が前記所定温度よりも低い温度域からその実行が開始されるものである
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記検出水温を制御情報として取り込む機関制御は、吸気弁および排気弁のうち少なくとも一方のバルブタイミングを変更するバルブタイミング制御であり、同バルブタイミング制御は、前記検出水温が前記所定温度よりも低い温度域からその実行が開始されるものである
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
8. 前記ポンプはその回転軸と機関出力軸との連結状態がそれらの間に介装されたクラッチを通じて断接される機関駆動式のウォータポンプであって、
   前記検出水温が前記所定温度未満のとき、前記クラッチが解放されることにより前記ポンプの駆動が停止される一方、前記検出水温が前記所定温度以上のとき、前記クラッチが係合されることにより前記ポンプが駆動される
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。

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