JP4548193B2

JP4548193B2 - 車両の制御装置

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Publication number: JP4548193B2
Application number: JP2005119948A
Authority: JP
Inventors: 敦子内海
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-04-18
Filing date: 2005-04-18
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2025-04-18
Also published as: JP2006299858A

Description

本発明は、車両の制御装置に関し、特に、エンジンから排出される排気ガスから排熱を回収する排熱回収システムを搭載した車両の制御装置に関する。

従来より、省エネルギや、エンジンを早期に暖機して排気エミッション性能を向上させるなどの目的で、排気ガスの熱エネルギを回収する技術が提案されている。

特開２００３−３１４３６６号公報（特許文献１）は、エンジンの全ての負荷において有効に機能するエンジン排ガス再利用装置を開示する。特許文献１に記載のエンジン排ガス再利用装置は、エンジン排ガスと熱交換して該排ガスの廃熱を利用可能な熱回収器と、熱電効果を利用してエンジン排ガスのエネルギを再利用する熱電素子と、熱回収器を備える熱回収器通路と、熱電素子を備える熱電素子通路と、熱回収器通路と熱電素子通路を流れる排ガスの流れを調整制御するように、排ガス管路内に設けられる開閉弁と、開閉弁を制御する制御装置とを含む。開閉弁は、エンジン回転数又は出力が低い場合には熱回収器通路を開けて熱電素子通路を閉じて、熱回収器に排ガスの少なくとも多くの部分を導入し、エンジン回転数又は出力が高い場合には熱回収器通路を閉じて熱電素子通路を開けて、熱電素子に排ガスの少なくとも多くの部分を導入するように制御される。

この公報に記載のエンジン排ガス再利用装置によれば、熱電素子と共に熱交換器である熱回収器を共に具備して、それぞれの短所を補うようにそれらを使用することにより効果的で有用なエンジン排ガスの廃熱の再利用が可能になる。熱電素子の利用による従来のエンジン排ガスの熱エネルギ回収において、車両のエンジンの運転状況が変動するために回収エネルギが一定せず、エンジンの始動時等の低負荷時に熱電素子の熱回収性能が良くないという問題に対処して、エンジンの低回転数時（低負荷時）には熱回収器により熱回収し、特にエンジン低負荷時において排ガス温度が下がることにより、熱電素子の回収エネルギ性能が低下する問題に対処し、更に回収熱をエンジンの冷却水の昇温に使用して、エンジンの始動時等の燃費及びエミッションの改善を可能にすると共にエンジンの暖気運転時間を短縮する。更にエンジン高回転数時（高負荷時）においては、高い排ガス温度により生じる大きな温度差を利用して熱電素子により効率的に発電して、エンジンの全ての負荷において有効に機能するエンジン排ガス再利用装置を提供することが出来る。また、エンジン排ガスラインへ熱回収装置を設置した場合、それによりエンジン高負荷時において、排ガス流量の増大により管路抵抗が増大するおそれがあるが、本発明によれば排ガス流量が大きい時に通気圧力損失の小さい熱電素子を使用することにより排ガス背圧の上昇を抑えて、エンジン出力低下を防止することが出来る。
特開２００３−３１４３６６号公報

ところで、排気ガス（排ガス）が熱回収器に導入された場合は、エンジンの温度が変化し得る。したがって、エンジン排ガス再利用装置（以下、排熱回収システムとも記載する）を搭載した車両においては、排熱回収システムの状態に応じた適切な制御を行なう必要がある。また、排熱回収システムの状態に応じた適切な制御を行なうためには、排熱回収システムが異常であるか否かを精度よく判定する必要がある。しかしながら、特開２００３−３１４３６６号公報に記載のエンジン排ガス再利用装置は、排気ガスを再利用するにすぎず、このような装置を搭載した車両を適切に制御するためには、さらなる改善の余地がある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、排熱回収システムを搭載した車両を適切に制御することができる車両の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る車両の制御装置は、エンジンから排出される排気ガスから排熱を回収する排熱回収システムを搭載した車両を制御する。この制御装置は、排気ガスからの排熱の回収を促進する第１の状態になるように排熱回収システムを制御するための手段と、排気ガスからの排熱の回収の抑制および停止の少なくともいずれか一方を行なう第２の状態になるように排熱回収システムを制御するための手段と、エンジンの冷却水の温度を検知するための手段と、検知された温度および温度に関する予め定められた値に基づいて、エンジンを制御するための制御手段と、排熱回収システムの状態に基づいて、予め定められた値を決定するための決定手段とを含む。

第１の発明によると、排熱回収システムは、排気ガスからの排熱の回収を促進する第１の状態になるように制御されたり、排気ガスからの排熱の回収の抑制および停止の少なくともいずれか一方を行なう第２の状態になるように制御される。制御手段は、冷却水の温度および温度に関する予め定められた値に基づいて、エンジンを制御する。たとえば、検知された冷却水の温度が予め定められた値よりも高い場合、予め定められた制御（空燃比のフィードバック制御など）を開始するようにエンジンが制御される。ここで、排熱回収システムが第１の状態である場合、排熱の回収が促進されるため、エンジンの温度が速やかに上昇する。一方、排熱回収システムが第２の状態である場合、排熱の回収が抑制されたり、停止されたりするため、エンジンの温度が上昇し難い。この場合、予め定められた制御を開始する温度まで水温が上昇する時間が長くなり、予め定められた制御の実行が遅延し、車両の制御が不適切になり得る。そのため、排熱回収システムの状態に基づいて、予め定められた値が決定される。たとえば、第１の状態になるように排熱回収システムが制御されている場合、第１の値が予め定められた値に決定され、第２の状態になるように排熱回収システムが制御されている場合、第１の値よりも低い第２の値が予め定められた値に決定される。これにより、排熱の回収が抑制されたり、停止されている場合においては、予め定められた制御を開始する温度を低くすることができる。そのため、予め定められた制御の実行が遅延することを抑制することができる。その結果、排熱回収システムを搭載した車両を適切に制御することができる車両の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る車両の制御装置においては、第１の発明の構成に加え、制御手段は、検知された温度が予め定められた値よりも高い場合、予め定められた制御を開始するようにエンジンを制御するための手段を含む。

第２の発明によると、水温が高い場合にのみ予め定められた制御（たとえば空燃比フィードバック制御など）を実行するようにすることができる。これにより、水温が適切な状態である場合に予め定められた制御を実行し、適切に車両を制御することができる。

第３の発明に係る車両の制御装置においては、第２の発明の構成に加え、決定手段は、第１の状態になるように排熱回収システムが制御されている場合、第１の値を予め定められた値に決定するための手段と、第２の状態になるように排熱回収システムが制御されている場合、第１の値よりも低い第２の値を予め定められた値に決定するための手段とを含む。

第３の発明によると、第１の状態になるように排熱回収システムが制御されている場合、第１の値が予め定められた値に決定され、第２の状態になるように排熱回収システムが制御されている場合、第１の値よりも低い第２の値が予め定められた値に決定される。これにより、排熱の回収が抑制されたり、停止されている場合においては、予め定められた制御を開始する温度を低くすることができる。そのため、予め定められた制御の実行が遅延することを抑制することができる。その結果、排熱回収システムを搭載した車両を適切に制御することができる。

第４の発明に係る車両の制御装置は、エンジンから排出される排気ガスから排熱を回収する排熱回収システムを搭載した車両を制御する。この制御装置は、排気ガスからの排熱の回収を促進する第１の状態になるように排熱回収システムを制御するための手段と、排気ガスからの排熱の回収の抑制および停止の少なくともいずれか一方を行なう第２の状態になるように排熱回収システムを制御するための手段と、エンジンの冷却水の温度を検知するための手段と、検知された温度の変化率に基づいて、排熱回収システムが異常であるか否かを判定するための判定手段とを含む。

第４の発明によると、排熱回収システムは、排気ガスからの排熱の回収を促進する第１の状態になるように制御されたり、排気ガスからの排熱の回収の抑制および停止の少なくともいずれか一方を行なう第２の状態になるように制御される。判定手段は、エンジンの冷却水の温度の変化率に基づいて、排熱回収システムが異常であるか否かを判定する。排熱回収システムが第１の状態である場合、排熱の回収が促進されてエンジンの温度が速やかに上昇する。そこで、たとえば、第１の状態になるように排熱回収システムが制御されている場合において、温度の上昇率が予め定められた上昇率より低い場合、排熱回収システムが異常であると判定される。これにより、排熱回収システムが異常であるか否かを精度よく判定することができる。そのため、排熱回収システムの状態を適切に把握し、排熱回収システムの状態に応じた車両の制御を行なうことができる。その結果、排熱回収システムを搭載した車両を適切に制御することができる車両の制御装置を提供することができる。

第５の発明に係る車両の制御装置においては、第４の発明の構成に加え、判定手段は、第１の状態になるように排熱回収システムが制御されている場合において、温度の上昇率が予め定められた上昇率より低い場合、排熱回収システムが異常であると判定するための手段を含む。

第５の発明によると、第１の状態になるように排熱回収システムが制御されている場合において、温度の上昇率が予め定められた上昇率より低い場合、排熱回収システムが異常であると判定される。これにより、排熱回収システムが異常であるか否かを精度よく判定することができる。そのため、排熱回収システムの状態を適切に把握し、排熱回収システムの状態に応じた車両の制御を行なうことができる。

第６の発明に係る車両の制御装置は、エンジンから排出される排気ガスから排熱を回収する排熱回収システムを搭載した車両を制御する。この制御装置は、排気ガスからの排熱の回収を促進する第１の状態になるように排熱回収システムを制御するための手段と、排気ガスからの排熱の回収の抑制および停止の少なくともいずれか一方を行なう第２の状態になるように排熱回収システムを制御するための手段と、排気ガスの流通状態を圧力に基づいて検知するための検知手段と、排気ガスの流通状態に基づいて、排熱回収システムが異常であるか否かを判定するための判定手段とを含む。

第６の発明によると、排熱回収システムは、排気ガスからの排熱の回収を促進する第１の状態になるように制御されたり、排気ガスからの排熱の回収の抑制および停止の少なくともいずれか一方を行なう第２の状態になるように制御される。排熱回収システムは、たとえば、排気ガスが流通する排気通路に並列に接続されるバイパス通路と、バイパス通路に設けられ、排気ガスから排熱を回収する熱交換器と、第１の状態になるように排熱回収システムが制御されている場合において排気ガスのバイパス通路への流通を促進し、第２の状態になるように排熱回収システムが制御されている場合において排気ガスのバイパス通路への流通の抑制および停止の少なくともいずれか一方を行なう切替弁とを含む。このような排熱回収システムにおける排気ガスの流通状態が圧力に基づいて検知され、検知された流通状態に基づいて排熱回収システムに異常が発生したか否かが判別される。たとえば、切替弁の上流側の第１の圧力と切替弁の下流側の第２の圧力との差に基づいて、排気ガスの流通状態が検知される。第１の状態になるように排熱回収システムが制御されている場合、排気ガスが熱交換器を通過し、切替弁の前後の圧力差が大きくなるはずである。したがって、第１の状態になるように排熱回収システムが制御されている場合において、圧力差が予め定められた差よりも小さい場合、制御通りに排気ガスがバイパス通路を流通しているとはいえず、排熱回収システムが異常であると判定される。一方、第２の状態になるように排熱回収システムが制御されている場合、排気ガスが熱交換器を通過することが抑制されたり、停止されたりするため、切替弁の前後の圧力差が小さくなるはずである。したがって、第２の状態になるように排熱回収システムが制御されている場合において、圧力差が予め定められた差よりも大きい場合、制御通りに排気ガスのバイパス通路への流通が抑制されたり、停止されたりしているとはいえず、排熱回収システムが異常であると判定される。これにより、排熱回収システムが異常であるか否かを精度よく判定することができる。そのため、排熱回収システムの状態を適切に把握し、排熱回収システムの状態に応じた車両の制御を行なうことができる。その結果、排熱回収システムを搭載した車両を適切に制御することができる車両の制御装置を提供することができる。

第７の発明に係る車両の制御装置においては、第６の発明の構成に加え、排熱回収システムは、排気ガスが流通する排気通路に並列に接続されるバイパス通路と、バイパス通路に設けられ、排気ガスから排熱を回収する熱交換器と、第１の状態になるように排熱回収システムが制御されている場合において排気ガスのバイパス通路への流通を促進し、第２の状態になるように排熱回収システムが制御されている場合において排気ガスのバイパス通路への流通の抑制および停止の少なくともいずれか一方を行なう切替弁とを含む。検知手段は、切替弁の上流側の第１の圧力と切替弁の下流側の第２の圧力との差に基づいて、排気ガスの流通状態を検知するための手段を含む。判定手段は、第１の圧力と第２の圧力との差に基づいて、排熱回収システムが異常であるか否かを判定するための手段を含む。

第７の発明によると、第１の状態になるように排熱回収システムが制御されている場合、排気ガスが熱交換器を通過し、切替弁の前後の圧力差が大きくなるはずである。したがって、第１の状態になるように排熱回収システムが制御されている場合において、圧力差が予め定められた差よりも小さい場合、制御通りに排気ガスがバイパス通路を流通しているとはいえず、排熱回収システムが異常であると判定される。一方、第２の状態になるように排熱回収システムが制御されている場合、排気ガスが熱交換器を通過することが抑制されたり、停止されたりするため、切替弁の前後の圧力差が小さくなるはずである。したがって、第２の状態になるように排熱回収システムが制御されている場合において、圧力差が予め定められた差よりも大きい場合、制御通りに排気ガスのバイパス通路への流通が抑制されたり、停止されたりしているとはいえず、排熱回収システムが異常であると判定される。これにより、排熱回収システムが異常であるか否かを精度よく判定することができる。そのため、排熱回収システムの状態を適切に把握し、排熱回収システムの状態に応じた車両の制御を行なうことができる。

第８の発明に係る車両の制御装置においては、第７の発明の構成に加え、判定手段は、第１の状態において、第１の圧力と第２の圧力との差が予め定められた差よりも小さい場合、排熱回収システムが異常であると判定するための手段を含む。

第８の発明によると、第１の状態になるように排熱回収システムが制御されている場合、排気ガスが熱交換器を通過し、切替弁の前後の圧力差が大きくなるはずである。したがって、第１の状態になるように排熱回収システムが制御されている場合において、圧力差が予め定められた差よりも小さい場合、制御通りに排気ガスがバイパス通路を流通しているとはいえず、排熱回収システムが異常であると判定される。これにより、排熱回収システムが異常であるか否かを精度よく判定することができる。そのため、排熱回収システムの状態を適切に把握し、排熱回収システムの状態に応じた車両の制御を行なうことができる。

第９の発明に係る車両の制御装置においては、第７の発明の構成に加え、判定手段は、第２の状態において、第１の圧力と第２の圧力との差が予め定められた差よりも大きい場合、排熱回収システムが異常であると判定するための手段を含む。

第９の発明によると、第２の状態になるように排熱回収システムが制御されている場合、排気ガスが熱交換器を通過することが抑制されたり、停止されたりするため、切替弁の前後の圧力差が小さくなるはずである。したがって、第２の状態になるように排熱回収システムが制御されている場合において、圧力差が予め定められた差よりも大きい場合、制御通りに排気ガスのバイパス通路への流通が抑制されたり、停止されたりしているとはいえず、排熱回収システムが異常であると判定される。これにより、排熱回収システムが異常であるか否かを精度よく判定することができる。そのため、排熱回収システムの状態を適切に把握し、排熱回収システムの状態に応じた車両の制御を行なうことができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る制御装置により制御されるエンジン１００について説明する。エンジン１００は、エアクリーナ１０２から吸入された空気とインジェクタ１０４から噴射される燃料との混合気を、燃焼室内で点火プラグ１０６により点火して燃焼させる内燃機関である。

混合気が燃焼すると、燃焼圧によりピストン１０８が押し下げられ、クランクシャフト１１０が回転する。燃焼後の混合気（排気ガス）は、三元触媒１１２により浄化された後、車外に排出される。エンジン１００に吸入される空気の量は、スロットルバルブ１１４により調整される。

エンジン１００は、エンジンＥＣＵ２００により制御される。エンジンＥＣＵ２００には、ノックセンサ３００と、水温センサ３０２と、タイミングロータ３０４に対向して設けられたクランクポジションセンサ３０６と、スロットル開度センサ３０８と、車速センサ３１０と、イグニッションスイッチ３１２とが接続されている。

ノックセンサ３００は、圧電素子により構成されている。ノックセンサ３００は、エンジン１００の振動により電圧を発生する。電圧の大きさは、振動の大きさと対応した大きさとなる。ノックセンサ３００は、電圧を表す信号をエンジンＥＣＵ２００に送信する。水温センサ３０２は、エンジン１００のウォータージャケット内の冷却水の温度を検出し、検出結果を表す信号を、エンジンＥＣＵ２００に送信する。

タイミングロータ３０４は、クランクシャフト１１０に設けられており、クランクシャフト１１０と共に回転する。タイミングロータ３０４の外周には、予め定められた間隔で複数の突起が設けられている。クランクポジションセンサ３０６は、タイミングロータ３０４の突起に対向して設けられている。タイミングロータ３０４が回転すると、タイミングロータ３０４の突起と、クランクポジションセンサ３０６とのエアギャップが変化するため、クランプポジションセンサ３０６のコイル部を通過する磁束が増減し、コイル部に起電力が発生する。クランクポジションセンサ３０６は、起電力を表す信号を、エンジンＥＣＵ２００に送信する。エンジンＥＣＵ２００は、クランクポジションセンサ３０６から送信された信号に基づいて、クランク角を検出する。

スロットル開度センサ３０８は、スロットル開度を検出し、検出結果を表す信号をエンジンＥＣＵ２００に送信する。車速センサ３１０は、車輪（図示せず）の回転数を検出し、検出結果を表す信号をエンジンＥＣＵ２００に送信する。エンジンＥＣＵ２００は、車輪の回転数から、車速を算出する。イグニッションスイッチ３１２は、エンジン１００を始動させる際に、運転者によりオン操作される。

エンジンＥＣＵ２００は、各センサおよびイグニッションスイッチ３１２から送信された信号、メモリ２０２に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて演算処理を行ない、エンジン１００が所望の運転状態となるように、機器類を制御する。

三元触媒１１２の下流には、図２に示すように排熱回収システムが設けられる。この排熱回収システムは、排気ガスが流通する排気管４００に並列に接続されたバイパス通路４１０，４１２と、バイパス通路４１０，４１２の間に設けられる排熱回収装置４２０と、排気管４００の途中に設けられる切替弁４３０とを含む。

排気管４００には、エンジンから排出された排気ガスが流通する。切替弁４３０は、排気管４００とバイパス通路４１０との分岐後であって、排気管４００とバイパス通路４１２との合流前の位置に設けられる。

切替弁４３０が閉じられると、切替弁４３０により排気管４００が遮断される。このとき、排気管４００を通る排気ガスは、バイパス通路４１０を流通する。排気ガスは、排熱回収装置４２０を通過した後、バイパス通路４１２を通過して、排気管４００に再び合流する。

切替弁４３０が開いたときには、バイパス通路４１０側に排気ガスが流れないような構造を有する。たとえば、切替弁４３０が開くと、バイパス通路４１０側の通路が閉じる構造を有してもよいし、バイパス通路４１０の通路断面積を小さくすることにより通気抵抗を大きくして、切替弁４３０が開くと、排気管４００側に排気ガスが流れるようにしてもよいが、特にこれらの構造に限定されるものではない。また、これらの構造を有しないようにしてもよい。

切替弁４３０は、たとえば、アクチュエータやＶＳＶ（Vacuum Switching Valve）等により駆動し、エンジンＥＣＵ２００がアクチュエータやＶＳＶの駆動を制御することにより、切替弁４３０の開閉状態が制御される。

切替弁４３０の上流側には、第１気圧センサ３１４が設けられ、下流側には、第２気圧センサ３１６が設けられる。各気圧センサの検出結果を表す信号は、エンジンＥＣＵ２００に送信される。

排熱回収装置４２０は、熱交換器４２２と、熱交換器４２２に媒体を流通させる媒体通路とから構成される。媒体通路は、熱交換器４２２に媒体を導入する上流側通路４４０と、熱交換器４２２から媒体を導出する下流側通路４４２とを含む。上流側通路４４０および下流側通路４４２は、エンジン側に設けられる冷却通路に接続される。なお、本実施の形態において、媒体は、たとえば、冷却水（いわゆる、クーラント）が用いられるが特にこれに限定されるものではない。たとえば、媒体は気体であってもよいものとする。

本実施の形態に係る排熱回収システムにおいて、エンジンの始動時の暖機初期時において、ＥＣＵにより切替弁４３０が閉じるように制御される。切替弁４３０が閉じられると、バイパス通路４１０に排気ガスが流通して、排熱回収装置４２０において、排気ガスの熱エネルギを回収することができる。具体的には、排熱回収装置４２０に設けられる熱交換器４２２と排気ガスが接触することにより、排気ガスと熱交換器４２２との間で熱交換されて、熱交換器４２２に流通する媒体の温度が上昇する。上流側通路４４０および下流側通路４４２は、エンジンを冷却する媒体の通路に接続されるため、エンジンの冷却水温も上昇して、暖機を早期に完了させることができる。

図３を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵ２００が実行するプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、エンジンＥＣＵ２００は、切替弁４３０が閉じるように制御されているか否かを判別する。切替弁４３０の状態は、エンジンＥＣＵ２００自体が制御しているため、切替弁４３０が閉じるように制御されているか否かは、エンジンＥＣＵ２００の内部で判別される。切替弁４３０が閉じるように制御されている場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１０４に移される。

Ｓ１０２にて、エンジンＥＣＵ２００は、空燃比フィードバック制御を開始する水温のしきい値に「Ａ」を採用する。なお、空燃比フィードバック制御とは、排気ガス中の酸素濃度から空燃比を検知し、空燃比が理論空燃比になるようにインジェクタ１０４からの燃料噴射量を補正する制御をいう。その後、この処理は終了する。Ｓ１０４にて、エンジンＥＣＵ２００は、空燃比フィードバック制御を開始する水温のしきい値に「Ｂ（Ｂ＜Ａ）」を採用する。その後、この処理は終了する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵ２００の動作について説明する。

エンジン１００の運転中において、切替弁４３０が閉じるように制御されている場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、バイパス通路４１０に排気ガスが流通して、排気ガスと熱交換器４２２との間で熱交換されて、熱交換器４２２に流通する媒体の温度が上昇する。上流側通路４４０および下流側通路４４２は、エンジン１００を冷却する媒体の通路に接続されるため、エンジン１００の冷却水温も上昇して、暖機が促進される。

ところで、エンジン１００の温度、すなわち水温に応じて燃料の気化性が異なるため、空燃比フィードバック制御は、ある程度水温が上昇した状態で行なうのが望ましい。このとき、上述したように、切替弁４３０が閉じるように制御されている場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、暖機が促進されるため、空燃比フィードバック制御を行なうのに好ましい温度まで水温が速やかに上昇する。このような場合、空燃比フィードバック制御を開始する水温のしきい値に「Ａ」が採用される（Ｓ１０２）。

一方、切替弁４３０が閉じるように制御されていない場合（Ｓ１００にてＮＯ）、すなわち切替弁４３０が開くように制御されている場合、バイパス通路４１０側への排気ガスの流通が停止若しくは抑制されるため、暖機が促進されない。この場合、水温が上昇し難く、空燃比フィードバック制御を行なうのに好ましい温度まで水温が到達するまでの時間が長期化し得る。

この場合、空燃比フィードバック制御の実行が遅延し、空燃比が不適切になり得る。そのため、空燃比フィードバック制御を開始する水温のしきい値に、「Ａ」よりも低い「Ｂ」が採用される（Ｓ１０４）。

これにより、空燃比フィードバック制御の開始が遅延することを抑制することができる。そのため、エンジン１００の空燃比を適切に制御することができる。その結果、排熱回収システムを搭載した車両を適切に制御することができる。

以上のように、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵは、切替弁が開くように制御され、エンジンの暖機が促進されない状態において、空燃比フィードバック制御を開始する水温のしきい値を低くする。これにより、空燃比フィードバック制御の開始が遅延することを抑制することができる。そのため、エンジンの空燃比を適切に制御することができる。

なお、本実施の形態においては、切替弁４３０の状態、すなわち排熱回収システムの状態に応じて、空燃比フィードバック制御を開始する水温のしきい値を変更していたが、その他、空燃比フィードバック制御以外の制御を開始する水温のしきい値を変更するようにしてもよい。

＜第２の実施の形態＞
図４を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、排熱回収システムの異常を検知する点で、前述の第１の実施の形態と相違する。その他の構造については、前述の第１の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

図４を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵ２００が実行するプログラムの制御構造について説明する。

Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵ２００は、切替弁４３０が閉じるように制御されているか否かを判別する。切替弁４３０が閉じるように制御されている場合（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ２０２に移される。もしそうでないと（Ｓ２００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ２０２にて、エンジンＥＣＵ２００は、水温センサ３０２から送信された信号に基づいて、冷却水の温度（水温）Ｔを検知する。Ｓ２０４にて、エンジンＥＣＵ２００は、水温Ｔがしきい値Ｔ（１）に到達したか否かを判別する。水温Ｔがしきい値Ｔ（１）に到達した場合（Ｓ２０４にてＹＥＳ）、処理はＳ２０６に移される。もしそうでないと（Ｓ２０４にてＮＯ）、処理はＳ２０２に戻される。

Ｓ２０６にて、エンジンＥＣＵ２００は、水温Ｔがしきい値Ｔ（１）に到達してからの経過時間Ｓの計測を開始する。Ｓ２０８にて、エンジンＥＣＵ２００は、水温センサ３０２から送信された信号に基づいて、水温Ｔを検知する。

Ｓ２１０にて、エンジンＥＣＵ２００は、水温Ｔがしきい値Ｔ（２）に到達したか否かを判別する。水温Ｔがしきい値Ｔ（２）に到達した場合（Ｓ２１０にてＹＥＳ）、処理はＳ２１２に移される。もしそうでないと（Ｓ２１０にてＮＯ）、処理はＳ２０８に戻される。

Ｓ２１２にて、エンジンＥＣＵ２００は、水温Ｔがしきい値Ｔ（１）に到達してからの経過時間Ｓの計測を停止する。Ｓ２１４にて、エンジンＥＣＵ２００は、経過時間Ｓがしきい値Ｓ（０）よりも長いか否かを判別する。経過時間Ｓがしきい値Ｓ（０）よりも長い場合（Ｓ２１４にてＹＥＳ）、処理はＳ２１６に移される。もしそうでないと（Ｓ２１４にてＮＯ）、この処理は終了する。Ｓ２１６にて、エンジンＥＣＵ２００は、切替弁４３０が開いた状態で固着した異常（以下、開固着異常とも記載する）であると判定する。その後、この処理は終了する。

エンジン１００の運転中において、切替弁４３０が閉じるように制御されている場合（Ｓ２００にてＹＥＳ）、水温Ｔが検知され（Ｓ２０２）、水温Ｔがしきい値Ｔ（１）に到達したか否かが判別される（Ｓ２０４）。

水温Ｔがしきい値Ｔ（１）の到達した場合（Ｓ２０４）、水温Ｔがしきい値Ｔ（１）に到達してからの経過時間Ｓの計測が開始される（Ｓ２０６）。さらに、水温Ｔが検知され（Ｓ２０８）、水温Ｔがしきい値Ｔ（２）に到達した場合（Ｓ２１０にてＹＥＳ）、水温Ｔがしきい値Ｔ（１）に到達してからの経過時間Ｓの計測が停止される（Ｓ２１２）。

このとき、切替弁４３０が正常に作動していれば、バイパス通路４１０に排気ガスが流通して、排気ガスと熱交換器４２２との間で熱交換されて、熱交換器４２２に流通する媒体の温度が上昇する。上流側通路４４０および下流側通路４４２は、エンジン１００を冷却する媒体の通路に接続されるため、エンジン１００の冷却水温も上昇して、暖機が促進される。

したがって、経過時間Ｓがしきい値Ｓ（０）よりも長い場合（Ｓ２１４にてＹＥＳ）、すなわち、水温の上昇率が予め定められた上昇率よりも低いといえる場合、切替弁４３０が閉じず、暖機が促進されなかったといえる。この場合、切替弁４３０が開いた状態で固着していると考えられる。そのため、切替弁４３０が開固着異常であると判定される（Ｓ２１６）。

これにより、切替弁４３０の異常、すなわち排熱回収システムが異常であるか否かを精度よく判定することができる。そのため、排熱回収システムの状態を適切に把握し、排熱回収システムの状態に応じた車両の制御を行なうことができる。

以上のように、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵによれば、切替弁が閉じるように制御され、暖機が促進される状態になるように制御されている場合において、水温Ｔがしきい値Ｔ（１）からしきい値Ｔ（２）に到達するまでの経過時間Ｓがしきい値Ｓ（０）よりも長い場合、切替弁が開固着異常であると判定される。これにより、これにより、切替弁の異常、すなわち排熱回収システムが異常であるか否かを精度よく判定することができる。そのため、排熱回収システムの状態を適切に把握し、排熱回収システムの状態に応じた車両の制御を行なうことができる。

なお、本実施の形態においては、切替弁の開固着異常を判定していたが、切替弁が開くように制御されている場合において、水温Ｔの上昇率が予め定められた上昇率よりも高い場合、切替弁が閉じた状態で固着した異常（以下、閉固着異常とも記載する）であると判定するようにしてもよい。

＜第３の実施の形態＞
図５を参照して、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、排熱回収システムの異常を検知する点で、前述の第１の実施の形態と相違する。その他の構造については、前述の第１の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

図５を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵ２００が実行するプログラムの制御構造について説明する。

Ｓ３００にて、エンジンＥＣＵ２００は、圧力センサ３１４，３１６から送信された信号に基づいて、切替弁４３０の上流側の圧力Ｐ（１）および下流側の圧力Ｐ（２）を検知する。

Ｓ３０２にて、エンジンＥＣＵ２００は、切替弁４３０が、閉じるように制御されているか否かを判別する。切替弁４３０が閉じるように制御されている場合（Ｓ３０２にてＹＥＳ）、処理はＳ３０４に移される。もしそうでないと（Ｓ３０２にてＮＯ）、処理はＳ３１０に移される。

Ｓ３０４にて、エンジンＥＣＵ２００は、上流側の圧力Ｐ（１）と下流側の圧力Ｐ（２）との差ΔＰ（Ｐ（１）−Ｐ（２））が、しきい値ΔＰ（１）よりも小さいか否かを判別する。ΔＰが、しきい値ΔＰ（１）よりも小さい場合（Ｓ３０４にてＹＥＳ）、処理はＳ３０８に移される。もしそうでないと（Ｓ３０４にてＮＯ）、処理はＳ３０６に移される。

Ｓ３０６にて、エンジンＥＣＵ２００は、切替弁４３０が正常であると判定する。すなわち、排熱回収システムが正常であると判定される。Ｓ３０８にて、エンジンＥＣＵ２００は、切替弁４３０が開固着異常であると判定する。すなわち、排熱回収システムが異常であると判定される。

Ｓ３１０にて、エンジンＥＣＵ２００は、上流側の圧力Ｐ（１）と下流側の圧力Ｐ（２）との差ΔＰが、しきい値ΔＰ（２）よりも大きいか否かを判別する。ΔＰが、しきい値ΔＰ（２）よりも大きい場合（Ｓ３１０にてＹＥＳ）、処理はＳ３１２に移される。もしそうでないと（Ｓ３１０にてＮＯ）、処理はＳ３０６に移される。Ｓ３１２にて、エンジンＥＣＵ２００は、切替弁４３０が閉固着異常であると判定する。すなわち、排熱回収システムが異常であると判定される。

エンジン１００の運転中において、圧力センサ３１４，３１６から送信された信号に基づいて、切替弁４３０の上流側の圧力Ｐ（１）および下流側の圧力Ｐ（２）が検知される（Ｓ３００）。

切替弁４３０が閉じるように制御されている場合（Ｓ３０２にてＹＥＳ）、切替弁４３０が正常に作動していれば、バイパス通路４１０に排気ガスが流通する。この場合、排気ガスが熱交換器４２２が通過することにより、排熱回収装置４２０の前後の圧力差、すなわち切替弁４３０の上流側と下流側との圧力差が大きくなる。

したがって、上流側の圧力Ｐ（１）と下流側の圧力Ｐ（２）との差ΔＰが、しきい値ΔＰ（１）よりも大きい場合（Ｓ３０４にてＮＯ）、排気ガスがバイパス通路４１０へ流通されており、切替弁４３０が正常に作動しているといえる。そのため、切替弁４３０、すなわち排熱回収システムが正常であると判定される（Ｓ３０６）。

一方、上流側の圧力Ｐ（１）と下流側の圧力Ｐ（２）との差ΔＰが、しきい値ΔＰ（１）よりも小さい場合（Ｓ３０４にてＹＥＳ）、排気ガスがバイパス通路４１０へ流通されておらず、切替弁４３０が正常に作動しているとはいえない。この場合、切替弁４３０が開固着異常であると判定される（Ｓ３０８）。

逆に、切替弁４３０が開くように制御されている場合（Ｓ３０２にてＮＯ）、切替弁４３０が正常に作動していれば、バイパス通路４１０に排気ガスが流通せず、排気ガスはそのまま排気管４００を流通する。この場合、切替弁４３０の上流側と下流側との圧力差は小さくなる。

したがって、上流側の圧力Ｐ（１）と下流側の圧力Ｐ（２）との差ΔＰが、しきい値ΔＰ（２）よりも小さい場合（Ｓ３１０にてＮＯ）、排気ガスが排気管４００を通過しており、切替弁４３０が正常に作動しているといえる。そのため、切替弁４３０、すなわち排熱回収システムが正常であると判定される（Ｓ３０６）。

一方、上流側の圧力Ｐ（１）と下流側の圧力Ｐ（２）との差ΔＰが、しきい値ΔＰ（２）よりも大きい場合（Ｓ３０４にてＹＥＳ）、排気ガスがバイパス通路４１０へ流通されており、切替弁４３０が正常に作動しているとはいえない。この場合、切替弁４３０が閉固着異常であると判定される（Ｓ３１２）。

以上のように、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵによれば、切替弁が閉じるように制御されている場合において切替弁の上流側と下流側との圧力ΔＰがしきい値ΔＰ（１）よりも小さい場合、切替弁が開固着異常であると判定される。また、切替弁が開くように制御されている場合において切替弁の上流側と下流側との圧力ΔＰがしきい値ΔＰ（２）よりも大きい場合、切替弁が閉固着異常であると判定される。これにより、これにより、切替弁の異常、すなわち排熱回収システムが異常であるか否かを精度よく判定することができる。そのため、排熱回収システムの状態を適切に把握し、排熱回収システムの状態に応じた車両の制御を行なうことができる。

＜その他の実施の形態＞
上述したように、切替弁４３０が閉じた場合と開いた場合とでは、水温の上昇率が異なるため、サーモスタット（図示せず）の異常を判定する際に推定される水温を、切替弁４３０の状態に応じて変更するようにしてもよい。この場合、切替弁４３０が閉じた場合において推定される水温を、切替弁４３０が開いた場合において推定される水温よりも高くするようにしてもよい。

また、切替弁４３０を閉じた状態では、排気抵抗が増え、エンジン１００の背圧（排気管４００内の圧力）が上昇するため、エンジン１００の出力が低下し得る。したがって、たとえばパワーモードスイッチを乗員が操作することにより、通常よりもエンジン１００の出力を増加できる車両において、パワーモード（出力を増加させるモード）選択時に切替弁４３０を開くようにしてもよい。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の第１の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵにより制御されるエンジンを示す制御ブロック図である。第１の実施の形態に係る排熱回収システムの構成を示す図である。第１の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。第２の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。第３の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。

符号の説明

１００エンジン、１０４インジェクタ、１０６点火プラグ、１１０クランクシャフト、２００エンジンＥＣＵ、３００ノックセンサ、３０２水温センサ、３０４タイミングロータ、３０６クランクポジションセンサ、３０８スロットル開度センサ、３１４第１気圧センサ、３１６第２気圧センサ、４００排気管、４１０，４１２バイパス通路、４２０排熱回収装置、４２２熱交換器、４３０切替弁、４４０上流側通路、４４２下流側通路。

Claims

エンジンから排出される排気ガスから排熱を回収する排熱回収システムを搭載した車両の制御装置であって、
排気ガスからの排熱の回収を促進する第１の状態になるように前記排熱回収システムを制御するための手段と、
排気ガスからの排熱の回収の抑制および停止の少なくともいずれか一方を行なう第２の状態になるように前記排熱回収システムを制御するための手段と、
前記エンジンの冷却水の温度を検知するための手段と、
前記検知された温度および温度に関する予め定められた値に基づいて、前記エンジンを制御するための制御手段と、
前記排熱回収システムの状態に基づいて、前記予め定められた値を決定するための決定手段とを含み、
前記制御手段は、前記検知された温度が前記予め定められた値よりも高い場合、予め定められた制御を開始するように前記エンジンを制御するための手段を含み、
前記決定手段は、
前記第１の状態になるように前記排熱回収システムが制御されている場合、第１の値を前記予め定められた値に決定するための手段と、
前記第２の状態になるように前記排熱回収システムが制御されている場合、前記第１の値よりも低い第２の値を前記予め定められた値に決定するための手段とを含む、車両の制御装置。