(57)【要約】【課題】排気系部品に残留歪みが蓄積することを抑制できるグリルシャッタの制御装置を提供する。【解決手段】制御装置２００は、グリル１３０からエンジンコンパートメント１１０内へ走行風を導く流入路１２０内に配設されて流入路１２０を開閉するグリルシャッタ４７を備える車両１００に搭載され、グリルシャッタ４７の開閉を制御する開閉制御部２２０を備えている。開閉制御部２２０は、エンジン１０の暖気が完了するまでグリルシャッタ４７を閉じた状態に保持する暖気促進制御を実行する。また、制御装置２００は、エンジン１０の排気系部品であるエキゾーストマニホールド１５の温度を取得する温度取得部２１０を備えている。開閉制御部２２０が、暖気促進制御が終了したあと、温度取得部２１０によって取得されるエキゾーストマニホールド１５の温度が所定温度以下になるとグリルシャッタ４７を閉じる温度変化抑制制御を実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両前方のグリルからエンジンコンパートメント内へ走行風を導く流入路内に配設されて前記流入路を開閉するグリルシャッタを備える車両に搭載され、前記グリルシャッタの開閉を制御する開閉制御部を備え、
前記開閉制御部が、エンジンの暖気が完了するまで前記グリルシャッタを閉じた状態に保持する暖気促進制御を実行するグリルシャッタの制御装置であり、
前記エンジンの排気系部品の温度を取得する温度取得部を備え、
前記開閉制御部が、前記暖気促進制御が終了したあと、前記温度取得部によって取得される排気系部品の温度が所定温度以下になると前記グリルシャッタを閉じる温度変化抑制制御を実行するグリルシャッタの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は車両に搭載されたグリルシャッタの開閉を制御するグリルシャッタの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、車両前方からエンジンコンパートメント内に走行風を導くダクトに、同ダクトを開閉するグリルシャッタを設けた車両が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１４７５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
グリルシャッタを備えた車両においては、エンジンの暖気が完了するまではグリルシャッタを閉じてダクトを閉塞し、走行風による冷却を抑制してエンジンの暖気を促進する暖気促進制御を実行する。そして、こうした車両ではエンジンの暖機が完了するとグリルシャッタを開いてダクトを通じて走行風をエンジンコンパートメント内に導く。
【０００５】
ところで、エンジンコンパートメント内に流れ込んだ走行風はエンジンコンパートメント内のエキゾーストマニホールドや触媒コンバータなど排気系部品の周囲を通過する際に、熱を奪って排気系部品を冷却する。排気系部品はエンジンから排出される排気によって加熱される一方、こうした走行風によって冷却される。走行風による冷却の度合いは、車速によって変化し、排気による加熱の度合いはエンジンの運転状態によって変化する。
【０００６】
例えば、車速が高く、機関負荷が小さい高速巡航中は冷却の度合いが大きい一方で、加熱の度合いが小さいため、排気系部品の冷却が進行する。こうして排気系部品の冷却が進行し、温度が低くなった状態で高速巡航が終了して冷却の度合いが小さくなると、排気系部品の温度は上昇に転じる。
【０００７】
こうした冷却と加熱を繰り返すと排気系部品に熱歪みが繰り返し生じることがある。そして、次第に残留歪みが蓄積して排気系部品の耐久性が低下するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
上記課題を解決するためのグリルシャッタの制御装置は、車両前方のグリルからエンジンコンパートメント内へ走行風を導く流入路内に配設されて前記流入路を開閉するグリルシャッタを備える車両に搭載される。この制御装置は、前記グリルシャッタの開閉を制御する開閉制御部を備え、前記開閉制御部が、エンジンの暖気が完了するまで前記グリルシャッタを閉じた状態に保持する暖気促進制御を実行する。また、この制御装置は、前記エンジンの排気系部品の温度を取得する温度取得部を備え、前記開閉制御部が、前記暖気促進制御が終了したあと、前記温度取得部によって取得される排気系部品の温度が所定温度以下になると前記グリルシャッタを閉じる温度変化抑制制御を実行する。
【０００９】
上記構成では、排気系部品の温度が所定温度以下になると、温度変化抑制制御を通じてグリルシャッタを閉じるため、走行風による排気系部品の冷却が抑制されるようになる。これにより、排気系部品の温度の更なる低下が抑制される。そのため、上記構成によれば、温度変化抑制制御を実行しない場合と比較して、大幅な温度低下を抑制して排気系部品の熱歪みを小さくすることができる。したがって、残留歪みの蓄積を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】グリルシャッタの制御装置の一実施形態である制御装置と、その制御対象であるグリルシャッタとの関係を示す模式図。
【図２】グリルシャッタが開いた状態に保持されている場合のエキゾーストマニホールドの温度の推移を示すタイミングチャート。
【図３】温度変化抑制制御に関する処理手順を示すフローチャート。
【図４】温度変化抑制制御を実行した場合のエキゾーストマニホールドの温度の推移を示すタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、グリルシャッタの制御装置の一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。図１に示されている制御装置２００は、車両１００を制御する制御装置である。制御装置２００は、車両１００のエンジンコンパートメント１１０内に搭載されているエンジン１０だけでなく、グリルシャッタ４７も制御する。すなわち、制御装置２００はグリルシャッタ４７を制御するグリルシャッタの制御装置でもある。
【００１２】
エンジン１０にはエキゾーストマニホールド１５が接続されている。そして、エンジン１０の排気はエキゾーストマニホールド１５に排出される。エキゾーストマニホールド１５には、触媒コンバータとして三元触媒１７が接続されている。この三元触媒１７は、排気に含まれる炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化して、水や二酸化炭素を生成する。また、三元触媒１７は、排気に含まれている窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元して、窒素を生成する。この三元触媒１７は、エンジンコンパートメント１１０内に配置されている。三元触媒１７には排気管１６が接続されている。排気管１６は、車両１００の床下を通って車両後方に向かって延びている。
【００１３】
エンジンコンパートメント１１０内におけるエンジン１０よりも車両前方には、外気との熱交換によりエンジン１０の冷却水を冷やすラジエータ４２が設けられている。ラジエータ４２は、車両１００の前部に設けられたグリル１３０の車両後方に設置されている。なお、ラジエータ４２の車両後方側には、ラジエータ４２に外気を引き込む電動式のファン４３が設けられている。そして、ラジエータ４２には、エンジン１０との間で冷却水を循環させる冷却水通路４５が接続されており、この冷却水通路４５の途中にはウォータポンプ４４が設けられている。
【００１４】
グリル１３０の車両後方は走行風をエンジンコンパートメント内に導く流入路１２０になっている。そして、この流入路１２０には、流入路１２０を開閉するグリルシャッタ４７が取り付けられている。このグリルシャッタ４７は、ラジエータ４２の車両前方に設けられている。車両１００の走行中にグリルシャッタ４７が閉じている場合には、グリルシャッタ４７に遮られた走行風が車両１００の床下に誘導される。また、車両１００の走行中あるいは停車中にグリルシャッタ４７が開いている場合には、グリル１３０からエンジンコンパートメント１１０内に流入する外気の量が、グリルシャッタ４７が閉じている場合よりも増大する。これにより、ラジエータ４２による冷却水の冷却効果が向上する。
【００１５】
制御装置２００は、中央処理装置（ＣＰＵ）やメモリ等を備えており、メモリに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することにより、車両１００の各種制御を実施する。制御装置２００には、各種センサの検出信号が入力されている。例えば、アクセルポジションセンサ５０は、アクセルペダルの操作量であるアクセル開度ＡＣＣＰを検出する。スロットルポジションセンサ５１はスロットルバルブの開度であるスロットル開度Ｔｈｒｔを検出する。エンジン１０の吸気通路におけるスロットルバルブよりも上流に設けられたエアフロメータ５２は、エンジン１０の吸入空気量ＧＡと外気温ＴＨＡを検出する。エンジン１０のクランクシャフト近傍に設けられたクランクポジションセンサ５３は、エンジン１０の機関回転速度ＮＥを検出する。車速センサ５４は、車両１００の速度である車速ＳＰＤを検出する。冷却水通路４５に設けられた水温センサ５５は、エンジン１０で受熱した冷却水の温度である水温ＴＨＷを検出する。
【００１６】
制御装置２００は、エンジン１０における燃料噴射を制御する。具体的には、アクセル開度ＡＣＣＰと車速ＳＰＤとに基づいて要求トルクを算出し、算出した要求トルクを発生させるために必要な空気の量と燃料の量を算出する。そして、算出した要求トルクを実現すべくスロットルバルブを制御するとともに、燃料噴射を制御する。さらに、制御装置２００は水温ＴＨＷに基づいてファン４３を制御する。
【００１７】
また、制御装置２００は、グリルシャッタ４７を制御するための機能部として温度取得部２１０と、開閉制御部２２０とを備えている。温度取得部２１０は、水温ＴＨＷを取得する。また、温度取得部２１０は、排気系部品の温度としてエキゾーストマニホールド１５の温度Ｔｅｘを取得する。具体的には、スロットル開度Ｔｈｒｔと機関回転速度ＮＥと車速ＳＰＤと外気温ＴＨＡとグリルシャッタ４７の開閉状態とに基づいて温度Ｔｅｘを算出することによって取得する。
【００１８】
スロットル開度Ｔｈｒｔと機関回転速度ＮＥは、エンジン１０において燃焼する燃料の量及び排気の流量と相関を有することから、スロットル開度Ｔｈｒｔと機関回転速度ＮＥとに基づいてエキゾーストマニホールド１５が排気を介して受ける受熱量を推定することができる。また、車速ＳＰＤと外気温ＴＨＡとグリルシャッタ４７の開閉状態はエンジンコンパートメント１１０内を流れる走行風によってエキゾーストマニホールド１５から持ち去られる熱量と相関を有する。すなわち外気温ＴＨＡが低く、車速ＳＰＤが高いときほど走行風によってエキゾーストマニホールド１５から持ち去られる熱量は多くなる。温度取得部２１０はこれらの受熱量と持ち去られる熱量との収支に基づき、温度Ｔｅｘを算出する。なお、走行風によってエキゾーストマニホールド１５を冷却する作用は、グリルシャッタ４７が閉じているときには、ほとんど生じなくなる。そこで、温度取得部２１０は、グリルシャッタ４７の開閉状態に応じて走行風によって持ち去られる熱量の見積もり方を変更する。例えば、グリルシャッタ４７の開閉状態に応じた係数を設定し、グリルシャッタ４７が開いているときには係数を「１．０」にして乗算し、走行風によって持ち去られる熱量を推定する。一方で、グリルシャッタ４７が閉じているときには係数を「０．１」にして乗算し、走行風によって持ち去られる熱量を推定する。
【００１９】
開閉制御部２２０は、グリルシャッタ４７を開閉するための駆動信号を出力してグリルシャッタ４７の開閉を制御する。具体的には、開閉制御部２２０は、温度取得部２１０によって取得された水温ＴＨＷが暖気完了判定温度（例えば、７５℃）未満のときにはグリルシャッタ４７を閉じた状態に保持する暖気促進制御を実行する。なお、この暖気促進制御の実行中はファン４３の回転も停止させる。開閉制御部２２０は、温度取得部２１０によって取得された水温ＴＨＷが暖気完了判定温度以上になると、エンジン１０の暖気が完了したと判断して暖気促進制御を終了させ、グリルシャッタ４７を開く。
【００２０】
エンジン１０の暖機が完了していないときには、こうした暖機促進制御を実行することにより、流入路１２０を通じたエンジンコンパートメント１１０内への走行風の導入を停止する。こうしてラジエータ４２による冷却水の冷却効果をあえて低減させとともに、エンジン１０と走行風の接触によりエンジン１０の表面から持ち去られる熱量を低減させることによってエンジン１０の暖機を早期に完了させることができる。
【００２１】
ところで、エンジンコンパートメント１１０内に流れ込んだ走行風はエンジンコンパートメント１１０内のエキゾーストマニホールド１５や三元触媒１７など排気系部品の周囲を通過する際に、熱を奪って排気系部品を冷却する。
【００２２】
上述したように、排気系部品はエンジン１０から排出される排気によって加熱される一方で走行風によって冷却される。走行風による冷却の度合いは、車速ＳＰＤによって変化し、排気による加熱の度合いはエンジン１０の運転状態によって変化する。
【００２３】
図２には、暖機促進制御が終了したあと、グリルシャッタ４７が開いた状態に保持されている状況下で、エンジン１０の運転状態及び車速ＳＰＤが変化し、エキゾーストマニホールド１５の温度Ｔｅｘが低下と上昇とを繰り返している様子を示している。図２では、時刻ｔ１における温度Ｔｅｘと時刻ｔ２における温度Ｔｅｘの差を温度差ΔＴとして図示している。
【００２４】
こうした冷却と加熱を繰り返すと排気系部品には熱歪みが繰り返し生じる。そして、図２における温度差ΔＴに相当する温度変化が大きい場合には、次第に残留歪みが蓄積して排気系部品の耐久性が低下するおそれがある。
【００２５】
そこで、制御装置２００では、排気系部品の温度変化を抑制する温度変化抑制制御を実行する。具体的には、開閉制御部２２０が、暖気促進制御が終了したあとに、図３に示されているルーチンを繰り替えし実行することによって温度変化抑制制御を実行する。
【００２６】
図３に示されているように、このルーチンを開始すると、開閉制御部２２０は、ステップＳ１００の処理において、温度取得部２１０によって取得された温度Ｔｅｘが所定温度Ｔ１以下であるか否かを判定する。なお、所定温度Ｔ１は、温度Ｔｅｘがこの所定温度Ｔ１以下になったことに基づいて残留歪みが蓄積するほど温度Ｔｅｘが低下するおそれがあることを予測するための閾値である。所定温度Ｔ１は、エキゾーストマニホールド１５の耐熱温度の範囲内であり、且つ三元触媒１７が活性化している状態を維持できる範囲内の温度に設定されている。
【００２７】
開閉制御部２２０は、ステップＳ１００の処理において温度取得部２１０によって取得された温度Ｔｅｘが所定温度Ｔ１以下であると判定した場合（ステップＳ１００：ＹＥＳ）には、処理をステップＳ１１０へと進める。そして、開閉制御部２２０は、ステップＳ１１０の処理においてグリルシャッタ４７を閉じる。そして、開閉制御部２２０はこのルーチンを一旦終了する。
【００２８】
一方、開閉制御部２２０は、ステップＳ１００の処理において温度取得部２１０によって取得された温度Ｔｅｘが所定温度Ｔ１よりも高いと判定した場合（ステップＳ１００：ＮＯ）には、処理をステップＳ１２０へと進める。そして、開閉制御部２２０は、ステップＳ１２０の処理においてグリルシャッタ４７を開く。そして、開閉制御部２２０はこのルーチンを一旦終了する。
【００２９】
このように温度変化抑制制御は、暖気促進制御が終了したあと、温度Ｔｅｘが所定温度Ｔ１以下になったときに、グリルシャッタ４７を閉じる制御である。こうした温度抑制制御を実行する本実施形態の作用について図４を参照して説明する。
【００３０】
図４には、図２と同様に、暖機促進制御が終了したあと、エンジン１０の運転状態及び車速ＳＰＤが変化し、エキゾーストマニホールド１５の温度Ｔｅｘが低下と上昇とを繰り返すときの様子を示している。なお、エンジン１０の運転状態及び車速ＳＰＤの変化の仕方は、図２の場合と同じである。
【００３１】
図４においては、上述した温度抑制制御を通じてグリルシャッタ４７を開閉した場合の温度Ｔｅｘの推移を実線で示している。そして、比較のために、グリルシャッタ４７が開いた状態に保持されている状況下での温度Ｔｅｘの推移（図２における温度Ｔｅｘの推移と同様）を破線で示している。
【００３２】
図４に示されているように、この制御装置２００では、温度取得部２１０によって取得されるエキゾーストマニホールド１５の温度Ｔｅｘが所定温度Ｔ１以下になると、開閉制御部２２０が温度変化抑制制御を通じてグリルシャッタ４７を閉じる。そのため、走行風によるエキゾーストマニホールド１５の冷却が抑制されるようになる。これにより、温度Ｔｅｘの更なる低下が抑制される。
【００３３】
そのため、時刻ｔ１における温度Ｔｅｘと時刻ｔ２における温度Ｔｅｘの差である温度差ΔＴが、図２に示されている温度変化抑制制御を実行しない場合と比較して、小さくなる。
【００３４】
本実施形態の効果について説明する。
（１）温度変化抑制制御を実行しない場合と比較して、大幅な温度低下を抑制して排気系部品の熱歪みを小さくすることができる。したがって、排気系部品における残留歪みの蓄積を抑制できる。
【００３５】
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・車両の制御装置である制御装置２００がグリルシャッタ４７の制御装置を兼ねる構成を例示したが、グリルシャッタ４７の開閉を制御する制御装置を、エンジン１０などを制御する制御装置とは別に、グリルシャッタ４７専用の制御装置として構成してもよい。
【００３６】
・温度取得部２１０による温度Ｔｅｘの取得方法は、上述の方法に限らず変更することができる。例えば、車両１００に、エンジン１０から排出される排気の温度を検出するセンサが設けられていれば、このセンサによって検出された排気の温度を、エキゾーストマニホールド１５の受熱量の推定に用いることもできる。また、排気の流量を推定するための指標値として吸入空気量ＧＡを用いてエキゾーストマニホールド１５の受熱量を推定することもできる。
【００３７】
また、車両１００に、エキゾーストマニホールド１５の温度を検出するセンサが設けられている場合には、温度取得部２１０がこのセンサからの出力信号を取り込んで温度Ｔｅｘを取得する構成を採用してもよい。
【００３８】
・排気系部品の温度としてエキゾーストマニホールド１５の温度Ｔｅｘを取得する例を示したが、取得する温度は、エキゾーストマニホールド１５の温度でなくてもよい。例えば、三元触媒１７の温度を取得してもよい。また、エキゾーストマニホールド１５に加えて三元触媒１７を含めた範囲を温度の推定対象とし、エンジンコンパートメント１１０内の排気系部品の温度を代表する指標値として、その温度を推定し、取得するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１０…エンジン、１５…エキゾーストマニホールド、１７…三元触媒、１６…排気管、４２…ラジエータ、４３…ファン、４５…冷却水通路、４４…ウォータポンプ、４７…グリルシャッタ、５０…アクセルポジションセンサ、５１…スロットルポジションセンサ、５２…エアフロメータ、５３…クランクポジションセンサ、５４…車速センサ、５５…水温センサ、１００…車両、１１０…エンジンコンパートメント、１２０…流入路、１３０…グリル、２００…制御装置、２１０…温度取得部、２２０…開閉制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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