(57)【要約】【課題】  シリンダブロック内の冷却水の温度を的確に推定する。【解決手段】  エンジンＥＣＵは、蓄熱タンク内の冷却水（温水）がエンジンに供給される場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）において、冷却水の供給先がシリンダブロックのみである場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、蓄熱タンク出口温度センサから送信された信号に基づいてタンク水温ＴＨＷ（１）を検知するステップ（Ｓ１０８）と、検知されたタンク水温ＴＨＷ（１）に基づいて、シリンダブロック内の水温ＴＨＷ（２）を推定するステップ（Ｓ１１０）とを含む、プログラムを実行する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に設けられた流路を循環する液媒体の一部を保温貯蔵するための貯蔵手段が搭載された車両におけるシリンダブロックの温度推定装置であって、
前記貯蔵手段内の液媒体を、前記貯蔵手段と、前記内燃機関のシリンダヘッドおよびシリンダブロックの少なくともいずれか一方との間で循環させるための循環手段と、
前記貯蔵手段における液媒体の温度を検知するための検知手段と、
前記貯蔵手段内の液媒体が前記シリンダブロックの間で循環され、前記シリンダヘッドの間での循環が抑制されている場合、前記貯蔵手段における液媒体の温度に基づいて、前記シリンダブロックにおける液媒体の温度を推定するための推定手段とを含む、温度推定装置。
【請求項２】
前記推定手段は、前記シリンダブロックにおける液媒体の温度を、前記貯蔵手段における液媒体の温度よりも低く推定するための手段を含む、請求項１に記載の温度推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液媒体を保温状態で一時的に蓄える蓄熱システムを搭載した車両の制御装置に関し、特に、内燃機関に高温の液媒体を供給したり、内燃機関に低温の液媒体を供給したりして、内燃機関の温度を制御する車両におけるシリンダブロックの温度推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などに搭載される内燃機関が冷間状態で始動される場合には、吸気ポートや燃焼室等の壁面温度が低くなるため、燃料が霧化し難くなるとともに燃焼室の周縁部において消炎が発生し易くなり、始動性の低下や排気エミッションの悪化などが誘発される。
【０００３】
このような問題に対し、水冷式内燃機関において高温の冷却水を保温貯蔵する蓄熱装置を備え、内燃機関の始動時などに蓄熱装置に貯蔵されている冷却水を内燃機関へ供給することにより内燃機関の昇温を図り、以て始動性の向上や暖機の早期化を図る技術が提案されている。
【０００４】
たとえば、特開２００３−１８４５５３号公報（特許文献１）に開示された蓄熱装置を備えた内燃機関は、内燃機関のシリンダヘッドに形成され、熱媒体が流通する熱媒体流通路と、熱媒体流通路を流れる熱媒体の一部を保温貯蔵する蓄熱装置と、蓄熱装置から熱媒体流通路へ熱媒体を導く第１の熱媒体通路と、熱媒体流通路から蓄熱装置へ熱媒体を導く第２の熱媒体通路と、第１の熱媒体通路と第２の熱媒体通路とを択一的に導通させる通路切換手段とを備える。
【０００５】
この蓄熱装置を備えた内燃機関によると、通路切換手段が第１の熱媒体通路を導通させることにより、蓄熱装置内に保温貯蔵されている高温の熱媒体が第１の熱媒体通路を介して直接的に熱媒体流通路へ供給されるとともに、通路切換手段が第２の熱媒体通路を導通させることにより、熱媒体流通路内の高温の熱媒体が第２の熱媒体通路を介して直接的に蓄熱装置へ供給される。このように熱媒体流通路と蓄熱装置との間で直接的に熱媒体の授受が行われると、蓄熱装置から熱媒体流通路へ熱媒体を供給する際の熱損失が最小限に抑制されるとともに、熱媒体流通路から蓄熱装置へ熱媒体を供給する際の熱損失も最小限に抑制される。この結果、熱媒体流通路内の熱媒体が持つ熱量が少ない場合であっても、その少ない熱量が効率良く蓄熱装置に蓄えられることになる。
【特許文献１】特開２００３−１８４５５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された蓄熱装置を備えた内燃機関においては、蓄熱装置内の高温の冷却水により、内燃機関の温度が上昇され、吸気ポートや燃焼室の壁面温度が上昇される。このとき、シリンダとピストンとの間の摺動抵抗を低減、内燃機関の冷却等のために循環される潤滑油（エンジンオイル）の温度が同時に上昇され得る。潤滑油の粘度は温度により大きく異なる。潤滑油の温度が低ければ粘度が高くなり摺動抵抗が増える。したがって、潤滑油の温度を適切な温度まで上昇させることが望ましい。ところが、蓄熱装置内の高温の冷却水を内燃機関に供給するのみでは、吸気ポートや燃焼室の壁面温度と潤滑油の温度とを同時に適切な温度に制御できるとは限らない。そこで、たとえば吸気ポートや燃焼室の壁面温度が十分に上昇しており、かつ潤滑油の温度が不十分である場合には、蓄熱装置内の高温の冷却水を、内燃機関のシリンダブロックのみに供給することが考えられる。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された蓄熱装置を備えた内燃機関においては、シリンダヘッドに接続された冷却水路上に水温センサが設けられる。そのため、シリンダブロックのみに蓄熱装置内の高温の冷却水を供給した場合においては、高温の冷却水によりシリンダブロック内の冷却水の温度が上昇しても、シリンダブロック内の冷却水の温度がわからないという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、シリンダブロック内の液媒体（冷却水）の温度を的確に推定することができる、温度推定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明に係る温度推定装置は、内燃機関に設けられた流路を循環する液媒体の一部を保温貯蔵するための貯蔵手段が搭載された車両におけるシリンダブロックの温度を推定する。この温度推定装置は、貯蔵手段内の液媒体を、貯蔵手段と、内燃機関のシリンダヘッドおよびシリンダブロックの少なくともいずれか一方との間で循環させるための循環手段と、貯蔵手段における液媒体の温度を検知するための検知手段と、貯蔵手段内の液媒体がシリンダブロックの間で循環され、シリンダヘッドの間での循環が抑制されている場合、貯蔵手段における液媒体の温度に基づいて、シリンダブロックにおける液媒体の温度を推定するための推定手段とを含む。
【００１０】
第１の発明によると、貯蔵手段内の液媒体がシリンダブロックの間で循環され、シリンダヘッドの間での循環が抑制されている場合、貯蔵手段における液媒体の温度に基づいて、シリンダブロックにおける液媒体の温度が推定される。これにより、シリンダヘッドからの液媒体の出口付近に水温センサが設けられている内燃機関であっても、シリンダブロックにおける液媒体の温度を的確に推定することができる。そのため、シリンダブロック内の液媒体（冷却水）の温度を的確に推定することができる、温度推定装置を提供することができる。
【００１１】
第２の発明に係る温度推定装置においては、第１の発明の構成に加え、推定手段は、シリンダブロックにおける液媒体の温度を、貯蔵手段における液媒体の温度よりも低く推定するための手段を含む。
【００１２】
第２の発明によると、貯蔵手段からシリンダブロックに供給される液媒体の温度は、シリンダブロックとの間における熱交換により低下する。そのため、シリンダブロックにおける液媒体の温度が、貯蔵手段における液媒体の温度よりも低く推定される。これにより、シリンダブロック内の液媒体の温度を的確に推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【００１４】
＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、本実施の形態に係る制御装置の制御対象である蓄熱システムの制御ブロック図を示す。
【００１５】
図１に示す蓄熱システムは、内燃機関（エンジン）を搭載した車両に適用される。なお、この車両は、エンジンのみを搭載した車両であってもよいし、エンジンとバッテリにより駆動されるモータとを搭載したハイブリッド車両のいずれであってもよい。
【００１６】
また、この車両にはアイドリングストップシステムが搭載されている。アイドリングストップシステムは、交差点等において赤信号で車両が停車するとエンジンを自動的に停止させて、再び走行を始めようと運転者が操作するとエンジンを再始動させる。たとえば、アクセル開度が０であって、シフト操作後１秒以上経過しており、車速が０であって、エンジン回転数が１０００ｒｐｍ以下であって、車両が登坂路や降坂路に停止しておらず、エンジン冷却水温が予め定められた範囲内にあると、アイドリングストップが許可されてエンジンが一時的に停止する。なお、本実施の形態に係る蓄熱システムを、アイドリングストップシステムが搭載されていない車両に搭載してもよい。
【００１７】
図１に示すように、この蓄熱システムは、シリンダヘッド（以下、ヘッドと記載する。）１００およびシリンダブロック１１０に設けられた冷却水流路を流れる冷却水の一部を蓄熱タンク３１０に保温して貯蔵しておいて、その冷却水を必要に応じて蓄熱タンク３１０からヘッド１００やシリンダブロック１１０に供給する。ヘッド１００およびシリンダブロック１１０とラジエータ４００またはラジエータバイパス通路４１０との間において、機械式ウォータポンプ２００により冷却水が循環される。ラジエータ４００およびラジエータバイパス通路４１０のいずれを通るかについては、流量制御弁４３０により制御される。
【００１８】
蓄熱タンク３１０からヘッド１００および／またはシリンダブロック１１０への冷却水の供給は電動式ウォータポンプ３００により行なわれる。電動式ウォータポンプ３００を駆動することにより、蓄熱タンク３１０内の冷却水（温水であったり冷水であったりする）が三方弁６００を介してヘッド１００および／またはシリンダブロック１１０等に供給される。三方弁６００は、全閉状態、全開状態（ポートＡ、ポートＢおよびポートＣを連通状態）、ポートＡとポートＢとを連通状態、ポートＡとポートＣとを連通状態の４通りの状態を実現することができる。
【００１９】
また、この蓄熱システムの温度センサとして、ヘッド１００の冷却水出口側に設けられたエンジン冷却水温度センサ１２０と、蓄熱タンク３１０の出口側に設けられた蓄熱タンク出口温度センサ３２０と、ラジエータ４００の出口に設けられたラジエータ出口水温センサ４２０とが設けられる。これらの温度センサからの信号は、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０００に入力される。
【００２０】
また、エンジンＥＣＵ１０００は、電動式ウォータポンプ３００、三方弁６００、流量制御弁４３０を制御する。流量制御弁４３０は、制御デューティを変更することにより、ラジエータ４００に流通する冷却水の流量およびラジエータバイパス通路４１０を流通する冷却水の流量を制御することができる。このとき、流量制御弁４３０は、ラジエータ４００のみに、ラジエータバイパス通路４１０のみに、ラジエータ４００およびラジエータバイパス通路４１０に、冷却水を流すことができる。流量制御弁４３０は、エンジンＥＣＵ１０００から全開指令信号を受信すると、冷却水の全量をラジエータ４００に流すように、流量を制御する。また、流量制御弁４３０は、エンジンＥＣＵ１０００から全閉指令信号を受信すると、冷却水の全量をラジエータバイパス通路４１０に流すように、流量を制御する。さらに、流量制御弁４３０は、エンジンＥＣＵ１０００から指令信号を受信して、冷却水の一部をラジエータ４００に流して、残りの冷却水をラジエータバイパス通路４１０に流すように流量を制御することもできる。
【００２１】
また、エンジンＥＣＵ１０００は、電動式ウォータポンプ３００を駆動するモータの制御デューティを変更することにより、モータの回転数を制御して、電動式ウォータポンプ
３００の吐出量を制御することができる。また、この制御は、電動式ウォータポンプ３００のモータの電圧を可変とすることにより行なってもよい。また、電動式ウォータポンプ３００のモータの通電時間を変更することにより、電動式ウォータポンプ３００の駆動時間を制御して、電動式ウォータポンプ３００から吐出される総冷却水量を制御するようにしてもよい。
【００２２】
蓄熱タンク３１０内の冷却水の供給先は、たとえばエンジン冷却水温度センサ１２０により検知されるエンジン水温、蓄熱タンク出口温度センサ３２０により検知されるタンク水温およびエンジンオイルの温度（油温）をパラメータに持つ３次元マップにより決定される。なお、タンク水温の代わりに、タンク水温とエンジン水温との温度差をパラメータにしてもよい。
【００２３】
油温は、エンジン水温から推定される。油温をエンジン水温から推定する方法については、公知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰返さない。なお、油温を推定する代わりにセンサなどにより直接検知してもよい。
【００２４】
たとえば、エンジン水温がしきい値ＴＷよりも低く、かつ油温がしきい値ＴＯよりも低い場合、蓄熱タンク３１０内の冷却水（温水）は、ヘッド１００およびシリンダブロック１１０の両方に供給される。
【００２５】
エンジン水温がしきい値ＴＷよりも低く、かつ油温がしきい値ＴＯよりも高い場合、蓄熱タンク３１０内の冷却水（温水）は、ヘッド１００のみに供給される。エンジン水温がしきい値ＴＷよりも高く、かつ油温がしきい値ＴＯよりも低い場合、蓄熱タンク３１０内の冷却水（温水）は、シリンダブロック１１０のみに供給される。
【００２６】
エンジン水温がしきい値ＴＷよりも高く、かつ油温がしきい値ＴＯよりも高い場合、蓄熱タンク３１０内の冷却水（温水）は、ヘッド１００およびシリンダブロック１１０の両方に供給されない。
【００２７】
図２を参照して、本発明の実施の形態に係る蓄熱システムを制御するエンジンＥＣＵ１０００が実行するプログラムの制御構造について説明する。以下に説明するプログラムは、たとえばアイドリングストップ条件が成立し、エンジンが一時的に停止されている状態において実行される。
【００２８】
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、エンジンＥＣＵ１０００は、蓄熱タンク３１０内の冷却水を、ヘッド１００およびシリンダブロック１１０の少なくともいずれか一方に供給するか否かを判別する。蓄熱タンク３１０内の冷却水を、ヘッド１００およびシリンダブロック１１０の少なくともいずれか一方に供給するか否かは、たとえばメモリに記憶された３次元マップに基づいて判別される。蓄熱タンク３１０内の冷却水を、ヘッド１００およびシリンダブロック１１０の少なくともいずれか一方に供給する場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。そうでない場合（Ｓ１００にてＮＯ）、この処理は終了する。
【００２９】
Ｓ１０２にて、エンジンＥＣＵ１０００は、ヘッド１００およびシリンダブロック１１０のうち、シリンダブロック１１０のみに蓄熱タンク３１０内の冷却水を供給するか否かを判別する。シリンダブロック１１０のみに蓄熱タンク３１０内の冷却水を供給するか否かは、たとえばメモリに記憶された３次元マップに基づいて判別される。シリンダブロック１１０のみに蓄熱タンク３１０内の冷却水を供給する場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。そうでない場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、この処理は終了する。
【００３０】
Ｓ１０４にて、エンジンＥＣＵ１０００は、三方弁６００のポートＡとポートＣとを連通状態にし、ポートＢを遮断状態にする。Ｓ１０６にて、エンジンＥＣＵ１０００は、電動式ウォータポンプ３００を駆動する。
【００３１】
Ｓ１０８にて、エンジンＥＣＵ１０００は、蓄熱タンク出口温度センサ３２０から送信された信号に基づいて、タンク水温（蓄熱タンク３１０における冷却水の温度）ＴＨＷ（１）を検知する。
【００３２】
Ｓ１１０にて、エンジンＥＣＵ１０００は、タンク水温ＴＨＷ（１）に基づいて、シリンダブロック１１０内の水温ＴＨＷ（２）を推定する。シリンダブロック１１０内の水温ＴＨＷ（２）は、たとえばタンク水温ＴＨＷ（１）および電動式ウォータポンプ３００からの冷却水の総吐出量（または電動式ウォータポンプ３００の駆動時間）をパラメータとして、実験等により予め作成されたマップに基づいて推定される。
【００３３】
このとき、蓄熱タンク３１０内の冷却水が温水であれば、蓄熱タンク３１０から排出された冷却水の温度は、シリンダブロック１１０との熱交換により低下する。そのため、水温ＴＨＷ（２）は、タンク水温ＴＨＷ（１）よりも低い温度に推定される。なお、シリンダブロック１１０内の水温ＴＨＷ（２）の推定方法は、これに限らない。また、蓄熱タンク３１０内の冷却水が冷水である場合は、水温ＴＨＷ（２）を、タンク水温ＴＨＷ（１）よりも高い温度に推定してもよい。
【００３４】
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蓄熱システムの動作について説明する。
【００３５】
アイドリングストップ条件が成立して、エンジンが一時的に停止されている場合において、たとえば運転者がブレーキペダルから足を離してアクセルペダルが踏込まれた場合、エンジンが再始動される。このとき、エンジンの始動性を向上したり、シリンダにおけるフリクション損失を抑制したりするために、蓄熱タンク３１０内の冷却水（温水）をエンジンに供給するか否かが判別される（Ｓ１００）。
【００３６】
蓄熱タンク３１０内の冷却水（温水）がエンジンに供給される場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、シリンダブロック１１０のみであるか否かが判別される（Ｓ１０２）。ここでは、シリンダブロック１１０のみに冷却水が供給される（Ｓ１０２にてＹＥＳ）と想定する。
【００３７】
この場合、三方弁６００のポートＡとポートＣとが連通され、ポートＢが遮断され（Ｓ１０４）、電動式ウォータポンプ３００が駆動される（Ｓ１０６）。これにより、蓄熱タンク３１０内の冷却水が、シリンダブロック１１０のみに供給される。このとき、電動式ウォータポンプ３００から吐出される冷却水は、蓄熱タンク３１０、三方弁６００、シリンダブロック１１０および機械式ウォータポンプ２００を通る。
【００３８】
そのため、蓄熱タンク３１０内の冷却水は、ヘッド１００には供給されずに循環される。ところが、エンジン冷却水温度センサ１２０は、ヘッド１００の冷却水出口側に設けられる。したがって、エンジン冷却水温度センサ１２０では、シリンダブロック１１０内の水温を検知することができない。
【００３９】
そこで、蓄熱タンク出口温度センサ３２０から送信された信号に基づいてタンク水温ＴＨＷ（１）が検知され（Ｓ１０８）、このタンク水温ＴＨＷ（１）に基づいて、シリンダブロック１１０内の水温ＴＨＷ（２）が推定される（Ｓ１１０）。これにより、シリンダブロック１１０内の水温ＴＨＷ（２）を得ることができる。推定された水温ＴＨＷ（２）は、たとえばアイドリングストップの許可条件や、エンジンの暖機判定などのエンジン制御に用いられる。そのため、エンジンを精度よく制御することができる。
【００４０】
以上のように、本実施の形態に係る蓄熱システムのエンジンＥＣＵは、シリンダブロックのみに蓄熱タンクから冷却水（温水）が供給される場合、タンク水温ＴＨＷ（１）に基づいて、シリンダブロック内の水温ＴＨＷ（２）を推定する。これにより、ヘッドの冷却水出口側にエンジン水温センサが設けられたエンジンであっても、シリンダブロック内の水温ＴＨＷ（２）を的確に推定することができる。
【００４１】
なお、本実施の形態においては、アイドリングストップ条件が成立して、エンジンが一時的に停止されている状態からエンジンを始動（再始動）する場合の他、イグニッションスイッチをオフ状態からオン状態にしてエンジンを始動する場合に、タンク水温ＴＨＷ（１）に基づいて、シリンダブロック内の水温ＴＨＷ（２）を推定してもよい。
【００４２】
＜第２の実施の形態＞
以下、図２に共通して使用できる他の蓄熱システムの制御ブロック図について説明する。
【００４３】
図３に示すように、この蓄熱システムも、前述の第１の実施の形態と同様、エンジンＥＣＵ１０００により制御される。図１に示す制御ブロック図と異なる点は、三方弁６１０の位置である。
【００４４】
この三方弁６１０は、全閉状態、全開状態（ポートＡ、ポートＢおよびポートＣを連通状態）、ポートＡとポートＢとを連通状態、ポートＡとポートＣとを連通状態、ポートＢとポートＣとを連通状態の５通りの状態を実現することができる。三方弁６１０は、前述の第１の実施の形態において説明した図１の三方弁６００と比較して、その位置が異なる。
【００４５】
このような図３に示す蓄熱システムにおいては、蓄熱タンク３１０内の冷却水を、ヘッド１００およびシリンダブロック１１０の両方に供給したり、シリンダヘッド１１０のみに供給したりすることができる。また、図３に示す蓄熱システムにおいても、図２に示すフローチャートにより表わされるプログラムをエンジンＥＣＵ１０００により実行することにより、シリンダブロック１１０内の水温ＴＨＷ（２）を的確に推定することができる。
【００４６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る蓄熱システムの制御ブロック図である。
【図２】図１のエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートを示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る蓄熱システムの制御ブロック図である。
【符号の説明】
【００４８】
１００  シリンダヘッド、１１０  シリンダブロック、１２０  エンジン冷却水温度センサ、２００  機械式ウォータポンプ、３００  電動式ウォータポンプ、３１０  蓄熱タンク、３２０  蓄熱タンク出口温度センサ、４００  ラジエータ、４１０  ラジエータバイパス通路、４２０  ラジエータ出口水温センサ、４３０  流量制御弁、５００  ヒータコア、６１０  三方弁、１０００  エンジンＥＣＵ。
【図１】
2006207456.tif 000003
【図２】
2006207456.tif 000004
【図３】
2006207456.tif 000005