(57)【要約】【課題】運転停止中に算出される排気浄化部材の予測温度の推定精度が向上する内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関１０は、排気通路１５に設けられたフィルタ１８と、冷却水温を検出する水温センサ５４とを備える。制御装置１００は、機関運転中にはフィルタ１８の温度であるフィルタ温度を算出する処理を実行する。この制御装置１００は、内燃機関１０の運転停止が実施されたときには、運転停止直前のフィルタ温度と、運転停止直前の冷却水温及び運転停止中の冷却水温の差とに基づき、運転停止中にフィルタ１８の温度が収束したときの予測温度を算出する処理を実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に設けられて排気を浄化する排気浄化部材と、機関の冷却水温を検出する水温センサとを備える内燃機関に適用されて、機関運転中には前記排気浄化部材の温度である浄化部材温度を算出する処理を実行する制御装置であって、
前記内燃機関の運転停止が実施されたときには、運転停止直前の前記浄化部材温度と、運転停止直前の前記冷却水温及び運転停止中の前記冷却水温の差とに基づき、運転停止中に前記排気浄化部材の温度が収束したときの予測温度を算出する処理を実行する
内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前回機関始動が行われてから前記運転停止が実施されるまでの間に前記内燃機関に吸入された空気の総量である積算吸気量を算出するとともに、前記積算吸気量が少ないほど前記予測温度が低くなるように同予測温度を補正する処理を実行する
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に記載の内燃機関は、排気を浄化する排気浄化部材を排気通路に備えている。また、この内燃機関では、自動停止条件が成立するときには機関運転が自動停止されるとともに、自動始動条件が成立するときには機関運転が自動始動される、いわゆる間欠運転が実施される。そして、そうした間欠運転の実施によって内燃機関が運転停止しているときの排気浄化部材の温度を、運転停止直前に算出されていた排気浄化部材の温度と外気温度と車速とに基づいて推定するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１１６８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、内燃機関の運転停止中は排気通路に燃焼ガスが流れていないため、運転停止時間が長くなるにつれて排気浄化部材の温度は低下していく。しかし、上述した外気温度や車速には、そうした運転停止時間が反映されないため、運転停止中に推定される排気浄化部材の温度についてその推定精度が低下するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する内燃機関の制御装置は、排気通路に設けられて排気を浄化する排気浄化部材と、機関の冷却水温を検出する水温センサとを備える内燃機関に適用されて、機関運転中には前記排気浄化部材の温度である浄化部材温度を算出する処理を実行する。この制御装置は、前記内燃機関の運転停止が実施されたときには、運転停止直前の前記浄化部材温度と、運転停止直前の前記冷却水温及び運転停止中の前記冷却水温の差とに基づき、運転停止中に前記排気浄化部材の温度が収束したときの予測温度を算出する処理を実行する。
【０００６】
内燃機関の運転停止中は排気浄化部材の温度が低下していき、ある温度にまで低下するとそれ以上は温度低下が進まなくなり、一定の温度に収束するようになる。
同構成では、そうした運転停止中に排気浄化部材の温度が収束したときの予測温度を算出するようにしている。ここで、運転停止中は機関の冷却水温が低下していくため、運転停止時間が長くなるほど、運転停止直前の冷却水温及び運転停止中の冷却水温の差は大きくなる。そこで、同構成では、運転停止時間に相関する上記差に基づいて上記予測温度を算出するようにしている。従って、算出される予測温度には、運転停止時間が反映されるようになり、運転停止中に算出される予測温度の推定精度は向上するようになる。
【０００７】
上記制御装置において、前回機関始動が行われてから前記運転停止が実施されるまでの間に前記内燃機関に吸入された空気の総量である積算吸気量を算出するとともに、前記積算吸気量が少ないほど前記予測温度が低くなるように同予測温度を補正する処理を実行してもよい。
【０００８】
上記積算吸気量が少ない場合には、運転停止が実施される前の機関負荷は少なく機関運転中の内燃機関の温度は低くなっている。そのため、積算吸気量が多い場合と比較して運転停止中における排気浄化部材の周囲の雰囲気温度は低くなっており、排気浄化部材の温度低下代が大きくなる傾向がある。そこで、同構成では、そうした積算吸気量が少ないほど上記予測温度が低くなるように同予測温度を補正するようにしており、これにより予測温度の推定精度は更に向上するようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】内燃機関の制御装置の第１実施形態における構成を示す模式図。
【図２】同実施形態の制御装置が実行する予測温度算出処理の手順を示すフローチャート。
【図３】同実施形態における停止時フィルタ温度及び水温差と予測温度との関係を示すグラフ。
【図４】第２実施形態において制御装置が実行する予測温度算出処理の手順の一部を示すフローチャート。
【図５】同実施形態における外気温相当値及び積算吸気量と予測温度の補正値との関係を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施形態）
以下、車両に搭載される内燃機関の制御装置の第１実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
【００１１】
図１に示すように、内燃機関１０は複数の気筒１０ａを備えており、各気筒１０ａの吸気ポートには吸気通路１３が接続されている。吸気通路１３には、吸入空気量を調整するスロットル弁１４が設けられている。
【００１２】
内燃機関１０は、気筒１０ａ内に燃料を供給する燃料噴射弁１１が設けられている。なお、本実施形態の燃料噴射弁１１は、吸気ポート内に燃料を噴射することにより気筒１０ａ内に燃料を供給するポート噴射式の燃料噴射弁となっているが、この他、気筒１０ａ内に直接燃料を噴射供給する筒内噴射式の燃料噴射弁でもよい。各気筒１０ａの燃焼室では、吸気通路１３を通じて吸入された空気と燃料噴射弁１１から噴射された燃料との混合気が火花放電によって点火されることにより燃焼される。燃焼室での混合気の燃焼によって生じた排気は、内燃機関１０の排気ポートに接続された排気通路１５に排出される。
【００１３】
排気通路１５には、排気を浄化する排気浄化部材である三元触媒（以下、触媒という）１７が設けられている。この触媒１７は、排気に含まれる炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化して浄化するとともに、排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元して浄化する。
【００１４】
排気通路１５において触媒１７よりも下流の位置には、排気を浄化する排気浄化部材であって排気中の粒子状物質（以下、ＰＭという）を捕集するフィルタ１８が設けられている。
【００１５】
内燃機関１０の制御装置１００は、中央処理装置（以下、ＣＰＵという）１１０やメモリ１２０等を備えており、メモリ１２０に記憶されたプログラムをＣＰＵ１１０が実行することにより、内燃機関１０の各種制御を実施する。
【００１６】
制御装置１００には、各種センサの検出信号が入力されている。そうした各種センサとしては、例えば内燃機関１０のクランクシャフトの回転角であるクランク角を検出するクランク角センサ５２や、吸入空気量ＧＡを検出するエアフロメータ５３や、内燃機関１０の冷却水の温度である冷却水温ＴＨＷを検出する水温センサ５４が設けられている。また、内燃機関１０に吸入される空気の温度である吸気温度ＴＨＡを検出する吸気温度センサ５５が設けられている。また、アクセルペダルの操作量であるアクセル操作量ＡＣＣＰを検出するアクセルポジションセンサ５６や、ブレーキペダルの操作量であるブレーキ操作量ＢＫを検出するブレーキセンサ５７や、車両の走行速度である車速ＳＰを検出する車速センサ５８も設けられている。
【００１７】
制御装置１００は、クランク角センサ５２によるクランク角の検出結果から機関回転速度ＮＥを算出する。また、制御装置１００は、吸気の充填効率や機関回転速度ＮＥなどの各種機関運転状態に基づき、機関運転中の触媒１７の温度である触媒温度ＴＳＣや、機関運転中のフィルタ１８の温度であるフィルタ温度ＴＦを算出する処理を実行する。
【００１８】
制御装置１００は、内燃機関１０の各種制御のひとつとして、予め定められた自動停止条件や自動始動条件が成立したときに内燃機関１０の自動停止や自動始動を実施する。本実施形態では、自動停止条件として、例えばアクセル操作量ＡＣＣＰが「０」であって且つ車速ＳＰが基準速度ＳＰｋ（ＳＰｋ＞０）以下であるという条件などが設定されている。これによりアクセルペダルが踏み込まれていない状態で車両が基準速度ＳＰｋ以下の場合、例えば車両の減速中や車両の停止中は、燃料噴射弁１１からの燃料噴射や混合気の点火などを停止することにより内燃機関１０の自動停止を実施する。また、自動始動条件としては、例えば自動停止中にアクセル操作量ＡＣＣＰが規定値以上になることや、自動停止中にブレーキ操作量ＢＫが減少したことなどが設定されている。これにより自動停止中にアクセルペダルが踏み込まれた場合や、ブレーキペダルの踏み込みが弱められた場合には、クランキング及び燃料噴射弁１１からの燃料噴射及び混合気の点火などを開始することにより内燃機関１０の自動始動を実施する。
【００１９】
ところで、内燃機関１０の運転停止中は排気通路１５に燃焼ガスが流れていないため、フィルタ１８の温度が低下していき、ある温度にまで低下するとそれ以上は温度低下が進まなくなり、一定の温度に収束するようになる。
【００２０】
そこで、制御装置１００は、上述した自動停止による内燃機関１０の運転停止が実施されると、その運転停止中には上記フィルタ１８の温度が上記のように収束したときの予測値である予測温度ＴＦｐを算出する。
【００２１】
図２に、予測温度ＴＦｐを算出する処理の手順を示す。なお、図２に示す予測温度算出処理は、制御装置１００のメモリ１２０に記憶されたプログラムをＣＰＵ１１０が所定の周期毎に繰り返し実行することにより実現される。また、以下では、先頭に「Ｓ」が付与された数字によって、ステップ番号を表現する。
【００２２】
本処理を開始すると、制御装置１００は、まず、内燃機関の運転停止が実施されているか否かを判定する（Ｓ１００）。制御装置１００は、例えば内燃機関１０に設けられた全ての燃料噴射弁１１が燃料噴射を停止しており、且つ機関回転速度ＮＥは、クランクシャフトの回転がほぼ停止していると判定することのできる規定の判定速度以下となっている場合に、運転停止が実施されていると判定する。
【００２３】
そして、運転停止が実施されていないと判定する場合、つまり機関運転が実施されていると判定する場合には（Ｓ１００：ＮＯ）、制御装置１００は、本処理を一旦終了する。
一方、運転停止が実施されていると判定する場合には（Ｓ１００：ＮＯ）、制御装置１００は、停止時フィルタ温度ＴＦｓを読み込む（Ｓ１１０）。この停止時フィルタ温度ＴＦｓは、運転停止直前のフィルタ温度ＴＦである。
【００２４】
次に、制御装置１００は、停止時水温ＴＨＷｓを読み込む（Ｓ１２０）。この停止時水温ＴＨＷｓは、運転停止直前の冷却水温ＴＨＷである。
次に、制御装置１００は、停止中水温ＴＨＷｄを読み込む（Ｓ１３０）。この停止中水温ＴＨＷｄは、運転停止中の今現在の冷却水温ＴＨＷである。
【００２５】
次に、制御装置１００は、停止時水温ＴＨＷｓから停止中水温ＴＨＷｄを減じた値を水温差ΔＴＨＷを算出する（Ｓ１４０）。この水温差ΔＴＨＷは、停止時水温ＴＨＷｓから停止中水温ＴＨＷｄを減じた値である。
【００２６】
次に、制御装置１００は、停止時フィルタ温度ＴＦｓ及び水温差ΔＴＨＷに基づいて上記予測温度ＴＦｐを算出する（Ｓ１５０）。
図３に示すように、制御装置１００は、水温差ΔＴＨＷが大きいほど、予測温度ＴＦｐが低くなるように当該予測温度ＴＦｐを算出する。また、同じ水温差ΔＴＨＷであっても、停止時フィルタ温度ＴＦｓが高いほど、予測温度ＴＦｐが高くなるように当該予測温度ＴＦｐを算出する。
【００２７】
次に、制御装置１００は、予め定めた上限ガード値及び下限ガード値による予測温度ＴＦｐのガード処理を実行して（Ｓ１６０）、本処理を一旦終了する。
こうして予測温度ＴＦｐを算出すると、制御装置１００は、例えば運転停止中の温度低下過程におけるフィルタ１８の温度を、上記停止時フィルタ温度ＴＦｓ及び予測温度ＴＦｐなどを使って算出する処理を実施する。そして、例えばその算出した温度を使って次回、機関始動が行われたときのフィルタ１８の温度を推定する。
【００２８】
次に、本実施形態の作用及び効果を説明する。
（１）制御装置１００は、内燃機関１０の運転停止中にフィルタ１８の温度が収束したときの予測温度ＴＦｐを算出する。ここで、運転停止中は冷却水温ＴＨＷが低下していくため、運転停止時間が長くなるほど、運転停止直前の冷却水温である停止時水温ＴＨＷｓと運転停止中の冷却水温である停止中水温ＴＨＷｄとの水温差ΔＴＨＷは大きくなる。そこで、上記予測温度算出処理では、運転停止時間に相関する上記水温差ΔＴＨＷに基づいて予測温度ＴＦｐを算出するようにしている。従って、算出される予測温度ＴＦｐには、運転停止時間が反映されるようになり、運転停止中に算出される予測温度ＴＦｐの推定精度が向上するようになる。
【００２９】
（第２実施形態）
次に、車両に搭載される内燃機関の制御装置の第２実施形態について、図４及び図５を参照して説明する。
【００３０】
本実施形態では、第１実施形態で算出される予測温度ＴＦｐの推定精度をさらに高めるために、予測温度ＴＦｐを補正するようにしている。
以下、第１実施形態との相異点を中心にして本実施形態を説明する。
【００３１】
図４に、本実施形態の制御装置１００が実行する予測温度算出処理についてその手順の一部を示す。
図４に示すように、制御装置１００は、上述した図２のＳ１５０を実行して予測温度ＴＦｐを算出した後、Ｓ２００の処理を実行する。
【００３２】
Ｓ２００では、制御装置１００は、図２のＳ１５０の処理にて算出した予測温度ＴＦｐを、外気温相当値ＴＨｏｕｔ及び積算吸気量ＧＡｓに基づいて補正する処理を実行する。制御装置１００は、Ｓ２００の処理において、予測温度ＴＦｐに乗算される値であって「０」よりも大きく「１」以下の範囲内で可変設定される補正値Ｋを外気温相当値ＴＨｏｕｔ及び積算吸気量ＧＡｓに基づいて設定し、その設定した補正値Ｋを、図２のＳ１５０の処理で算出した予測温度ＴＦｐに乗算することにより、同予測温度ＴＦｐを補正する。
【００３３】
上記外気温相当値ＴＨｏｕｔは外気温度を推定した値であり、制御装置１００は、今回の本処理実行時において吸気温度ＴＨＡ及び冷却水温ＴＨＷを取得する。つまり運転停止中の現在の吸気温度ＴＨＡ及び運転停止中の現在の冷却水温ＴＨＷを取得する。そして、取得した吸気温度ＴＨＡ及び冷却水温ＴＨＷのうちで温度が低い方の値を上記外気温相当値ＴＨｏｕｔとして設定する。
【００３４】
また、上記積算吸気量ＧＡｓは、前回機関始動が行われてから今回の運転停止が実施されるまでの間に内燃機関１０に吸入された空気の総量である。制御装置１００は、機関始動が行われるたびに積算吸気量ＧＡｓの値を「０」にリセットする。そして、その機関始動が行われてから次回運転停止が実施されるまで吸入空気量ＧＡの積算処理を実施することにより、上記積算吸気量ＧＡｓを算出する。
【００３５】
図５に示すように、積算吸気量ＧＡｓが少ないほど上記補正値Ｋは小さい値に設定されるため、積算吸気量ＧＡｓが少ないほど予測温度ＴＦｐは低くなるように補正される。また、外気温相当値ＴＨｏｕｔが低いほど上記補正値Ｋは小さい値に設定されるため、外気温相当値ＴＨｏｕｔが低いほど予測温度ＴＦｐは低くなるように補正される。
【００３６】
こうして予測温度ＴＦｐの補正を実行すると、次に、制御装置１００は、上述したガード処理を実行して（Ｓ１６０）、本処理を一旦終了する。
次に、本実施形態の作用及び効果を説明する。
【００３７】
（２）積算吸気量ＧＡｓが少ない場合には、運転停止が実施される前の機関負荷は少なく、機関運転中の内燃機関１０の温度は低くなっている。そのため、積算吸気量ＧＡｓが多い場合と比較して運転停止中におけるフィルタ１８の周囲の雰囲気温度は低くなっており、フィルタ１８の温度低下代が大きくなる傾向がある。そこで、そうした積算吸気量ＧＡｓが少ないほど予測温度ＴＦｐが低くなるように同予測温度ＴＦｐを補正するようにしており、これにより予測温度ＴＦｐの推定精度が更に向上するようになる。
【００３８】
（３）上記外気温相当値ＴＨｏｕｔが低い場合には、外気温相当値ＴＨｏｕｔが高い場合と比較して運転停止中におけるフィルタ１８の周囲の雰囲気温度は低くなっており、フィルタ１８の温度低下代が大きくなる傾向がある。そこで、そうした外気温相当値ＴＨｏｕｔが低いほど予測温度ＴＦｐが低くなるように同予測温度ＴＦｐを補正するようにしており、これによっても予測温度ＴＦｐの推定精度は更に向上するようになる。
【００３９】
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。各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。
【００４０】
・第２実施形態では、外気温相当値ＴＨｏｕｔ及び積算吸気量ＧＡｓに基づいて補正値Ｋを設定するようにしたが、外気温相当値ＴＨｏｕｔによる補正値Ｋの設定を省略して積算吸気量ＧＡｓに基づく補正値Ｋの設定を行ってもよい。
【００４１】
・第２実施形態では、吸気温度ＴＨＡ及び冷却水温ＴＨＷのうちで温度が低い方の値を外気温相当値ＴＨｏｕｔとして設定した。この他、より簡易的には吸気温度ＴＨＡを外気温相当値ＴＨｏｕｔとして設定したり、冷却水温ＴＨＷを外気温相当値ＴＨｏｕｔとして設定したりしてもよい。
【００４２】
・外気温度を検出する外気温度センサを設ける。そして、外気温相当値ＴＨｏｕｔに代えて、その外気温度センサで検出した値を使うようにしてもよい。
・自動停止によって内燃機関１０の運転停止が実施されると予測温度ＴＦｐを算出するようにしたが、他の運転停止、例えば車両運転者によるイグニッションスイッチのオフ操作による運転停止が実施されたときに予測温度ＴＦｐを算出してもよい。
【００４３】
・排気通路に設けられたフィルタ１８以外の排気浄化部材、例えば上記三元触媒１７に関する上記予測温度を算出してもよい。
・内燃機関１０は、原動機として内燃機関のみを備える車両に搭載される内燃機関だけではなく、原動機として内燃機関及びモータを備えるハイブリッド車両に搭載される内燃機関でもよい。
【００４４】
・制御装置１００はＣＰＵ１１０とメモリ１２０とを備えており、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。例えば、上記各実施形態において実行されるソフトウェア処理の少なくとも一部を処理する専用のハードウェア回路（たとえばＡＳＩＣ等）を備えてもよい。すなわち、制御装置１００は、以下の（ａ）〜（ｃ）のいずれかの構成であればよい。（ａ）上記処理の全てをプログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するメモリ等のプログラム格納装置とを備える。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置及びプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置及びプログラム格納装置を備えたソフトウェア処理回路や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、１または複数のソフトウェア処理回路及び１または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって実行されればよい。
【符号の説明】
【００４５】
１０…内燃機関、１０ａ…気筒、１１…燃料噴射弁、１３…吸気通路、１４…スロットル弁、１５…排気通路、１７…三元触媒（排気浄化部材）、１８…フィルタ（排気浄化部材）、５２…クランク角センサ、５３…エアフロメータ、５４…水温センサ、５５…吸気温度センサ、５６…アクセルポジションセンサ、５７…ブレーキセンサ、５８…車速センサ、１００…制御装置、１１０…中央処理装置（ＣＰＵ）、１２０…メモリ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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