(57)【要約】      （修正有）【課題】外気に触れ得る外部に面した場所に外気温度検出のための専用の温度センサを配置すること無く、短時間で精度良く、低コストで外気温度を推定できる電子回路装置及びこの電子回路装置を使用した車両を提供する。【解決手段】回路基板１３１に搭載され、電源１２２から供給される電力を用いて第１の温度Ｔ１を検出する第１の温度センサ１２９と、回路基板１３１に搭載され、電源１２２から供給される電力を用いて第２の温度Ｔ２を検出する第２の温度センサ１３０とを結ぶ直線上であって前記回路基板の外部領域における回路基板外推定温度Ｔａを、第１の温度Ｔ１と第２の温度Ｔ２とから、演算部が演算する。【選択図】図４
2018135833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板に搭載され、電力を供給する電源と、
前記回路基板に搭載され、前記電源から供給される前記電力を用いて第１の温度を検出する第１の温度センサと、
前記回路基板に搭載され、前記電源から供給される前記電力を用いて第２の温度を検出する第２の温度センサと、
前記第１の温度と前記第２の温度とに基づいて、前記第１の温度センサと前記第２の温度センサとを結ぶ直線上であって前記回路基板の外部領域における回路基板外推定温度を演算する演算部とを備えた
電子回路装置。
【請求項２】
前記第１の温度をＴ１、前記第２の温度をＴ２、定数をＵ、係数をｈとするとき、前記回路基板外推定温度Ｔａ（Ｋ）は、下記の式から求められる
Ｔａ＝Ｔ２−Ｕ／ｈ（Ｔ１−Ｔ２）
請求項１に記載の電子回路装置。
【請求項３】
前記定数Ｕは、前記第１の温度センサの位置情報及び前記第２の温度センサの位置情報を含んでおり、これらの位置情報は前記演算部に予め記憶されている
請求項２に記載の電子回路装置。
【請求項４】
内燃機関に対する制御信号を生成する信号生成部を備え、
前記信号生成部は、前記演算部が推定した前記回路基板外推定温度に基づいて前記制御信号を生成する
請求項１に記載の電子回路装置。
【請求項５】
前記電源と前記演算部と前記信号生成部とは、前記直線から離れた前記回路基板上に配置されている
請求項４に記載の電子回路装置。
【請求項６】
前記第１の温度センサは、前記電源の近傍に設けられている
請求項１から５のいずれか１項に記載の電子回路装置。
【請求項７】
前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサは、前記直線上において配置された、前記回路基板の外部領域と前記電源との間に配置されている
請求項１から６のいずれか１項に記載の電子回路装置。
【請求項８】
前記回路基板上において前記第１の温度センサと前記第２の温度センサは外気からシールされており、
前記回路基板は、前記直線上における前記第１の温度センサと前記第２の温度センサとの間の領域において露出している
請求項１から７のいずれか１項に記載の電子回路装置。
【請求項９】
前記回路基板の外部領域は、前記回路基板の外周の近傍に位置する
請求項１又は７に記載の電子回路装置。
【請求項１０】
車速に応じて車両周囲に生じる外気の流れの影響を受けない部位に設置されている
請求項１から９のいずれか１項に記載の電子回路装置。
【請求項１１】
前記演算部は、前記回路基板外推定温度として、前記内燃機関の初期状態のときの第１の回路基板外推定温度と、前記初期状態以降の第２の回路基板外推定温度とを演算し、
前記信号生成部は、前記第１の回路基板外推定温度と前記第２の回路基板外推定温度とに基づく前記内燃機関のエネルギ収支に応じて前記制御信号を生成し、前記内燃機関の燃焼制御を行う
請求項４に記載の電子回路装置。
【請求項１２】
前記演算部は、車両速度が閾値より高い場合は、前記係数ｈに前記車両速度を含めて前記回路基板外推定温度Ｔａ（Ｋ）を演算する
請求項２に記載の電子回路装置。
【請求項１３】
外気取り入れ口から車両筐体内部の内燃機関へ外気を供給する吸気通路と、
前記内燃機関に対する制御信号を生成する信号生成部と、
前記信号生成部に、前記演算部が推定した前記回路基板外推定温度を与える請求項１から１２のいずれか１項に記載の電子回路装置とを備え、
前記信号生成部は、前記回路基板外推定温度に基づいて前記制御信号を生成する
車両。
【請求項１４】
前記電子回路装置の前記回路基板の外部領域は、前記外気取り入れ口に位置する
請求項１３に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子回路装置、特に内燃機関の制御装置に用いられる電子回路装置と、この電子回路装置を使用した車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両には、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）と呼ばれる内燃機関の電子制御装置が搭載されている。このＥＣＵは、主にマイコン、電源、パワーデバイス、入力処理回路、及び出力処理回路等で構成されており、車両の運転に関わる動作を制御するものである。このような制御には、様々なパラメータが関与している。制御に関与するパラメータの１つとして、外気温度情報が重要である。
【０００３】
外気温度は、通常、外気に触れ得る外部に面した場所に専用の温度センサを配置して測定することが最も正確である。他方、配置場所の確保、コストの削減等を考慮し、専用の温度センサを設けずに外気温度を間接的に推定する技術が知られている。例えば、外気に触れ得る外部に面した場所に専用の温度センサ設けること無く、吸い込まれた吸気に触れる内燃機関のシステム内部の吸気管内に温度センサを配置して吸気温センサとして用い、外気温度を推定する内燃機関の制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、内燃機関に限定せず、３個以上の温度センサを用いて平面内の温度分布を推定する手法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−４５４５５号公報
【特許文献２】特開昭６２−１７０８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献１における内燃機関の制御装置では、外気温度の推定に対し、吸気温センサ以外に吸気量センサを用いる。すなわち、特許文献１の内燃機関の制御装置では、吸気温センサで検出した吸気温度と吸気量センサで検出した吸気量との関係から外気温度を推定するが、吸気温度センサ及び吸気量センサからの異なる２つのタイミングの信号が必要である。
【０００７】
この場合、予測精度とセンサ精度の見地から、２つの信号値の差異が十分大きくなるタイミングまで間隔を取るか、又は高い精度を有するセンサが必要になるなどの問題がある。従って、外気温推定までの所要時間又はセンサのコストに対して改善の余地がある。
【０００８】
上記の特許文献２の温度分布を推定する平面内温度推手法では、車両の外気温度の推定に対して、車両のどのような位置に温度センサを配置すれば効率の良い推定が実現され得るか、検討の余地があった。また、この特許文献２の温度推手法では、温度推定を行うために温度センサが３個以上必要であり、コストに対する改善の余地があった。
【０００９】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、外気に触れ得る外部に面した場所に外気温度検出のための専用の温度センサを配置すること無く、短時間で精度良く、低コストで外気温度を推定できる電子回路装置及びこの電子回路装置を使用した車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明に係る電子回路装置は、回路基板に搭載され、電力を供給する電源と、前記回路基板に搭載され、前記電源から供給される前記電力を用いて第１の温度を検出する第１の温度センサと、前記回路基板に搭載され、前記電源から供給される前記電力を用いて第２の温度を検出する第２の温度センサと、前記第１の温度と前記第２の温度とに基づいて、前記第１の温度センサと前記第２の温度センサとを結ぶ直線上であって前記回路基板の外部領域における回路基板外推定温度を演算する演算部とを備えている。
【００１１】
また、本発明に係る車両では、外気取り入れ口から車両筐体内部の内燃機関へ外気を供給する吸気通路と、前記内燃機関に対する制御信号を生成する信号生成部と、
前記信号生成部に、前記演算部が推定した前記回路基板外推定温度を与える請求項１から１２のいずれか１項に記載の電子回路装置とを備え、前記信号生成部は、前記回路基板外推定温度に基づいて前記制御信号を生成する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、回路基板に搭載され、電源から供給される電力を用いて第１の温度を検出する第１の温度センサと、回路基板に搭載され、電源から供給される電力を用いて第２の温度を検出する第２の温度センサとを結ぶ直線上であって前記回路基板の外部領域における回路基板外推定温度を、第１の温度と第２の温度から演算部が演算するように構成したので、外気に触れ得る外部に面した場所に外気温度検出のための専用の温度センサを配置することなく、短時間で精度よく、低コストで回路基板外温度を予測できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る電子回路装置が適用される内燃機関の制御系統全体を示す模式図である。
【図２】本発明に係る電子回路装置を組み込んだＥＣＵ本体と内燃機関の制御系統との配置の実施例を示した模式図である。
【図３】本発明に係る電子回路装置を組み込んだＥＣＵ本体内の電子回路素子の配置例を示す平面ブロック図である。
【図４】図３に示すＥＣＵ本体周囲の温度分布を示すグラフ図である。
【図５】本発明に係る電子回路装置の実施の形態２を内燃機関に適用したときの制御アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図６】本発明による電子回路装置の実施の形態３を内燃機関に適用したときの制御アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図７】本発明に係る車両の実施の形態４を示す模式図である。
【図８】本発明に係る車両の実施の形態５を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る電子回路装置及び車両の種々の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態は一例であり、これらの実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１５】
＜電子回路装置＞
実施の形態１．
図１は、本発明に係る電子回路装置が適用される、よく知られた内燃機関の制御系統全体の構成を示す。内燃機関１００は、吸気、圧縮、膨張、及び排気の４工程を１燃焼サイクルとして運転される４サイクルガソリンエンジンである。内燃機関１００の吸気通路１０１には、上流側から、エアフィルタ１０２、スロットルバルブ１０３、及び前記吸気通路１０１の空気の吸気圧を検出する吸気圧センサ１０４が設けられている。吸気通路１０１には、スロットルバルブ１０３の上流側と下流側が連通する様にバイパス流路１０６とアイドルスピードコントロールバルブ１０７が設けられている。
【００１６】
吸気通路１０１において、吸気圧センサ１０４の下流側には、燃料タンク１０９から燃料ポンプ１０８によって汲み上げられた燃料を吸気ポート近傍に噴射供給するインジェクタ１１０が設けられている。
【００１７】
内燃機関１００には燃焼室１０５がある。燃焼室１０５には吸気用の吸気バルブ１１１が設けられており、また、燃焼室１０５の上部には、電極が突出した点火プラグ１１２が設けられている。燃焼室１０５の下部には、上下に往復運動するピストン１１３が設けられている。このピストン１１３は、コンロッド１１４を通じて、クランク軸１１５と連結されている。燃焼室１０５には、さらに、排気バルブ１１６が設けられており、排気バルブ１１６を経由して、排気通路１１７に繋がっている。
【００１８】
燃焼室１０５のクランク軸１１５付近には、クランク軸１１５の回転角度を検出するクランク角センサ１１８が設けられている。排気通路１１７の下流側には、三元触媒１１９が設けられている。また、三元触媒の上流にはＯ２センサ１２０が設けられている。
【００１９】
スロットルバルブ１０３は、スロットルの開度を調整する。エアフィルタ１０２でダストが除去された空気に対し、スロットルバルブ１０３は、吸気通路１０１を通って内燃機関１００の燃焼室１０５へ供給される空気流量をスロットルの開度調整によって制御する。運転側からの視点で見ると、スロットルバルブ１０３は、運転手が操作するアクセル（図示せず）の操作量に応じて、スロットル開度調整の制御を行うものである。
【００２０】
なお、バイパス流路１０６に設けられたアイドルスピードコントロールバルブ１０７は、内燃機関１００のアイドル運転時に内燃機関の回転数を制御すべく、バイパス流路１０６を流れる空気流量を調節するものである。
【００２１】
インジェクタ１１０は、吸気バルブ１１１の手前にて、吸気通路１０１を流通した空気に燃料を噴射して混合気を形成する。吸気バルブ１１１は、形成された混合気を燃焼室１０５に供給する。燃焼室１０５に設けられた点火プラグ１１２は、燃焼室１０５に供給された混合気に対して放電火花によって着火を行い、混合気を燃焼する。混合気の燃焼によって、外部へ仕事がなされる。
【００２２】
具体的には、ピストン１１３及びコンロッド１１４を介してクランク軸１１５が回転し、混合気の燃焼から回転エネルギが取り出される。なお排気バルブ１１６は、混合気の燃焼によって生じた排ガスを開動作によって排気通路１１７に排出する。クランク軸１１５と一体で回転するロータの外周部には、所定の間隔で設けられた複数の突起が設けてあり、クランク角センサ１１８は、これらの突起がこのクランク角センサ１１８を横切る時に、矩形状のクランク信号を出力する。上述した構成によって、内燃機関１００は、燃料噴射及び混合気点火のタイミングを制御している。
【００２３】
排気通路１１７に設けられた三元触媒１１９は、燃焼排ガスのＮＯｘ、ＨＣ及びＣＯを浄化する。三元触媒１１９の上流にあるＯ２センサ１２０は、排ガス中の酸素濃度に応じて、出力値を変化させるもので、混合気の燃焼について、空燃比が理論空燃比より小さい値か大きい値かを判断し、すなわち、リッチ状態かリーン状態かを判断し、燃焼制御条件に反映させる。
【００２４】
図２は、図１に示した内燃機関１００の制御系統に、本発明の実施の形態による電子回路装置を備えたＥＣＵ本体１２１を配置させたときの一実施例を示したものである。この実施例では、ＥＣＵ本体１２１が内燃機関１００の外気取り入れ口１３３に配置されている。なお、図１に示した部品の一部は図示が省略されている。
【００２５】
図３は、本発明の実施の形態１による電子回路装置を含むＥＣＵ本体内の電子回路素子の配置例を示す。ＥＣＵ本体１２１は、ＥＣＵ基板１３１に配置された、電源１２２、マイコン１２３、出力処理回路１２４、入力処理回路１２５、Ａ／Ｄ変換回路１２６、パワーデバイス１２７、通信ＩＣ１２８等で構成されている。ＥＣＵ本体１２１は、本発明に係る電子回路装置を搭載する一実施例であり、ＥＣＵ基板１３１は、回路基板の一例である。
【００２６】
ＥＣＵ本体１２１は、吸気圧センサ１０４、クランク角センサ１１８、Ｏ２センサ１２０、及び車速センサ（図示せず）等の入力信号を取り込み、入力処理回路１２５に入力する。その後、入力信号は、Ａ／Ｄ変換回路１２６を経由して、アナログ信号からデジタル信号に変換されてマイコン１２３に入力される。マイコン１２３では、予め構築された制御ロジックに基づいて、インジェクタ１１０による燃料噴射制御や点火プラグ１１２による点火制御処理等、内燃機関１００の燃焼制御を行う。
【００２７】
すなわち、マイコン１２３から制御値をパワーデバイス１２７に送ることで、インジェクタ１１０の燃料噴射間隔（噴射量）をコントロールするか、或いは点火プラグ１１２の電極でスパークを発生させるタイミングをコントロールする。点火プラグの場合は、パワーデバイス１２７からの制御に基づいて、別置きされた点火コイルを高電圧に誘電させて、スパークを発生させるなどの制御が行われることになる。
【００２８】
マイコン１２３は、主にＣＰＵ、メモリ、入出力系（Ｉ／Ｏ）、及びタイマーなどの機能を有するもので、データテーブルへの入出力や、各種演算など、基本的な制御ロジックが構築されるものである。また、内燃機関１００の制御系統への制御信号を生成することもできる。さらに、マイコン１２３は、後述する第１の温度センサ１２９と第２の温度センサ１３０との検出値に基づいて筐体外推定温度を演算し、この演算結果に応じて内燃機関１００を制御する信号を生成する。すなわち、マイコン１２３は、本実施の形態における演算部及び信号生成部の一例である。
【００２９】
上述したように、ＥＣＵ本体１２１は、筐体外推定温度の演算と内燃機関１００を制御する信号の生成とをマイコン１２３が行う構成とした。しかしながら、本発明はこの一例に限定されない。ＥＣＵ本体１２１は、筐体外推定温度の演算を行う構成要素と内燃機関１００を制御する信号の生成を行う構成要素とを別々に備えるように構成してもよい。別々に備える構成とすることによって、ＥＣＵ本体１２１設計の自由度が大きくなる。
【００３０】
ＥＣＵ本体１２１自体は、電子回路基板であることから、降雨等に対応すべく、シールされたＥＣＵ筐体１２１ａに収納されて、ＥＣＵ本体１２１を構成している。すなわち、ＥＣＵ筐体１２１ａは、電子部品を降雨等から守るように、適度な空間を設けてＥＣＵ基板１３１によって覆われている。なお、ＥＣＵ本体１２１とＥＣＵ基板１３１とＥＣＵ筐体１２１ａは、一つの回路基板と考えてもよい。従って、筐体外推定温度は、言い換えれば、回路基板の外部領域における回路基板外推定温度であり、以下、回路基板外推定温度と称する。
【００３１】
ＥＣＵ本体１２１のＥＣＵ基板１３１上には、第１の温度センサ１２９及び第２の温度センサ１３０が設けられている。この第１の温度センサ１２９及び第２の温度センサ１３０は、例えばＩＣ温度センサであり、熱電変換器等が必要な外気温測定のための専用のセンサと比較して、１桁以上安価である。
【００３２】
ＥＣＵ本体１２１は、上述したように吸気量センサを必要としないため、コストの改善が見込まれる。またＥＣＵ本体１２１は、第１の温度センサ１２９及び第２の温度センサ１３０がケーブルを介さずにＥＣＵ基板１３１上に直接搭載されているため、第１の温度センサ１２９及び第２の温度センサ１３０とＥＣＵ本体１２１とを繋ぐケーブルが不要となり、第１の温度センサ１２９及び第２の温度センサ１３０のセンサ入力を変換する熱電変換器等も不要となり、コストの改善が見込まれる。更に、同様の構成を有する第１の温度センサ１２９及び第２の温度センサ１３０を用いており、組立工程に対する作業効率の改善が見込まれる。
【００３３】
第１の温度センサ１２９は、電源１２２に隣接して配置される一方で、第２の温度センサ１３０は、ＥＣＵ筐体１２１ａの外周部付近で、第１の温度センサ１２９と十分離隔して配置されている。
【００３４】
第１の温度センサ１２９は、電源１２２と第２の温度センサ１３０とを結ぶＸ方向の直線上に配置されており、第１の温度センサ１２９と第２の温度センサ１３０とを結ぶ直線上には、発熱素子が無い様に配置されている。また、同時に、第１の温度センサ１２９と第２の温度センサ１３０との間には、局所的なヒートシンクも無い様に配置されている。すなわち、ＥＣＵ基板１３１上における第１の温度センサ１２９と第２の温度センサ１３０との間の領域が露出するように、ＥＣＵ本体１２１が構成されている。
【００３５】
言い換えると、各温度センサ１２９，１３０とＥＣＵ筐体１２１ａとの間に空間があるようにＥＣＵ本体１２１が構成されており、上記Ｘ方向の直線上の空間と、温度センサ１２９−１３０間の空間とが同じのものであることを前提としている。これにより、第１の温度センサ１２９が示す温度と第２の温度センサ１３０が示す温度とはほぼ線形になっていると見做した場合においても、その直線上の設定された位置での温度推定に対する誤差をできるだけ小さくすることができる。
【００３６】
ここで、電源１２２は、ＥＣＵ本体１２１の全体を賄う電源となっていることから、内燃機関１００の運転状態、すなわち、ＥＣＵ本体１２１の稼働状態に対して、経時的に温度変動が少ない。従って、比較的安定した発熱体として扱うことができる。
【００３７】
一方、パワーデバイス１２７などは、例えば、インジェクタ１１０のパルス発生を行ったりすることから、内燃機関１００の運転状態等に依存して発熱量が大きく変化し、発熱体としては温度変動が大きい素子となる。従って、第１の温度センサ１２９は、パワーデバイス１２７のような温度変動が大きい構成要素よりも、電源１２２のような温度変動が小さい構成要素の近傍に設置することが望ましい。
【００３８】
なお、図３に示した、第１の温度センサ１２９及び第２の温度センサ１３０並びに他の素子の配置については、一例を示したもので、何らこれに限定されるものではない。
【００３９】
図４は、本実施の形態１に係る電子回路装置を備えたＥＣＵ本体１２１の周囲の温度分布曲線ＣＴを示したもので、壁表面から大気への伝熱を考えた場合の、基本的な界面の物理現象を示している。第１の温度センサ１２９及び第２の温度センサ１３０は、ＥＣＵ基板１３１上に設置されており、推定する外気温度は、ＥＣＵ筐体１２１ａの一部であるＥＣＵ容器側壁１３２で隔てられている。
【００４０】
図４では、図３に示したＸ方向を横軸に、縦軸は温度とし、第１の温度センサ１２９の温度をＴ１（Ｋ）、第２の温度センサ１３０の温度をＴ２（Ｋ）、筐体１２１ａの外部の位置における温度を回路基板外推定温度Ｔａ（Ｋ）としている。
【００４１】
そこで、定数をＵ（Ｗ／Ｋ）（熱収支から得られる複数の定数を乗除したもの）、係数ｈ（Ｗ／Ｋ）を用いて、回路基板外推定温度Ｔａ（Ｋ）を、次式（１）で定義する。次式（１）を用い、マイコン１２３は回路基板外推定温度Ｔａ（Ｋ）を演算する。
Ｔａ＝Ｔ２−Ｕ／ｈ（Ｔ１−Ｔ２）・・・・・式（１）
【００４２】
なお、この式（１）では、Ｔ１とＴ２の温度差及び熱伝導率で定まる移動熱量と、Ｔ２と回路基板外推定温度Ｔａの温度差及び熱伝導率で定まる熱移動量から定まる。図４に示した側壁１３２の左側の曲線状の温度分布は、壁表面と大気との厳密な分布を示すもので、一般的に大気温度は壁との距離に関係ないものとして近似される。したがって、本実施の形態においても、曲線状の温度分布が形成される距離は零と近似している。また、定数Ｕには、第１の温度センサ１２９及び第２の温度センサ１３０の位置情報が含まれており、これらの位置情報は、固定情報であるから、予め測定し、演算部としてのマイコン１２３に記憶しておけばよい。
【００４３】
ＥＣＵ本体１２１は、車両が走行する際に、周囲の空気が直接流動空気の影響を受け難い環境に設けられている。例えば、二輪車では両者が共に座席シートの下部でパネルに囲まれた領域の場合である。乗用車の場合は、外気流動の影響の受けないエンジンルーム又は車内などが考えられる。車両用の内燃機関では、特に降雨等の環境の下、外気取り入れ口から燃焼室へ雨水が入り込むことを避けるために、上記のような配置が望ましい。さらには、外気取り入れ口は、車両の前進方向と逆向きの方が、雨水が入り難いなどの理由から、望ましい。
【００４４】
以上の結果から、外気温度情報を得るために、専用の温度センサ、配線、及び熱電変換器等を用いずに、ＥＣＵ基板１３１に直接搭載した安価な温度センサによって、容易に外気温度を推定することが可能となる。また、第１の温度センサ１２９及び第２の温度センサ１３０は、内燃機関１００の制御系統内に配置されており、ＥＣＵ基板１３１上でも熱的に時間変動が比較的少ない電源１２２の近傍に設けられていることから、精度の高い温度推定が可能となる。従って、低コストで内燃機関の電子制御系統が実現できる。
【００４５】
ここで、ＥＣＵ本体１２１は、図２の実施例において、内燃機関１００のエアフィルタ１０２を設けた外気取り入れ口１３３の近傍に設けられ、さらに、第１の温度センサ１２９と第２の温度センサ１３０とを直線で結んだ−Ｘ方向が、概ね外気取り入れ口１３３の方向を向いているように配置されている。これにより、推定する外気温度と、外気取り入れ口１３３から取り込まれる吸気温度とが位置的に一致することとなる。
【００４６】
このように、ＥＣＵ本体１２１の−Ｘ方向に外気取り入れ口１３３があることから、例えば、内燃機関１００の周囲の外気に温度分布がある場合でも、内燃機関１００に取り入れられる外気温度をより精度良く予測できる。
【００４７】
また、回路基板外推定温度と吸気通路１０１に設けた吸気圧センサ１０４の吸気圧データとを合わせて、燃焼室１０５に導入される外気の密度等の状態をより正確に知ることができ、精度の高い燃焼制御が実現できる。
【００４８】
実施の形態２．
本実施の形態２は、上記の実施の形態１で得られた外気温度の推定値を利用して、内燃機関１００の温度を推定するものである。マイコン１２３は、ＥＣＵ本体１２１に設けられた第１の温度センサ１２９及び第２の温度センサ１３０から外気温度を推定し、この結果を利用して内燃機関１００の本体温度を推定し、これら結果を燃焼制御に適用するものである。
【００４９】
まず、マイコン１２３は、ＥＣＵ基板１３１に設けられた第１の温度センサ１２９と第２の温度センサ１３０から推定された外気温度Ｔａと、内燃機関１００の本体のエネルギ収支ＱＩＮ−ＱＯＵＴとを算出する。内燃機関本体の温度をＴＥＮＧとすると、下記の式（２）が成立する。
Ｍ・ＣＰ・ΔＴＥＮＧ／Δｔ＝ＱＩＮ−ＱＯＵＴ  ・・・・・式（２）
【００５０】
さらに、内燃機関から出力されるエネルギの総和は、下記の式（３）で表せる。
ＱＯＵＴ＝Σ（Ｑｊ）＋β（ＴＥＮＧ−Ｔａ）  ・・・・・式（３）
なお、式（３）の右辺２項目は放熱量を示し、右辺第１項は、その他の出力エネルギを示す。ここで、Ｍ：内燃機関本体部の重量（ｋｇ）、ＣＰ：内燃機関本体部の比熱（Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））、ＱＩＮ：内燃機関本体部に入力されるエネルギの総和（Ｊ／ｓ）、ＱＯＵＴ：内燃機関本体部から出力されるエネルギの総和（Ｊ／ｓ）、Ｑｊ：内燃機関本体部からの個別要素ｊの出力エネルギ、ｔ：時間（ｓ）、β：定数（Ｗ／Ｋ）、である。
【００５１】
上記の式（２）は，時間ｔと内燃機関本体温度ＴＥＮＧとの微分方程式であり、時間変化分Δｔに対する内燃機関温度ＴＥＮＧの変化分ΔＴＥＮＧを示す。式（３）のエネルギ収支を時間に対して離散化することで、時間ｔでのＴＥＮＧが求められ、式（２）の微分方程式を離散化することで、時間ｔにおけるＴＥＮＧとΔＴＥＮＧからΔｔ後、つまり時間（ｔ＋Δｔ）のＴＥＮＧが求められる。これを繰り返すことで時間に対する内燃機関温度ＴＥＮＧが順次算出される。なお、最初は、時間ｔ＝０におけるＴＥＮＧから時間ΔｔでのＴＥＮＧを算出することになるため、燃焼前の内燃機関本体部の温度を入力する。
【００５２】
これらの式（２）及び（３）と、上記の式（１）から得られたＴａを式（３）に代入して、式（２）及び式（３）の連立方程式を解くことによって、内燃機関本体の推定温度ＴＥＮＧを算出する。
【００５３】
なお、ここでの時間差Δｔは、例えば、内燃機関の燃料噴射のタイミング間隔を示す。また当該演算では、初期状態の温度、すなわち、内燃機関を始動させて燃焼が始まる時点での初期温度を入力する。
【００５４】
この初期温度算出方法は、例えば、
（１）停止時の温度を記憶しておき、次の運転開始までの経過時間をカウントして、経過時間と推定対象の熱容量から初期温度を推定する手法、
（２）電子制御装置内部やパワーデバイス等にある既設の抵抗の抵抗値を測定し、事前に関連付けられている抵抗値と温度の関係から抵抗の温度を知り、さらに事前に関連付けられている抵抗の温度と推定対象の温度から初期温度を推定する手法、及び
（３）内燃機関に吸引される外気の圧力値を知り、事前に関連付けられた圧力値と推定対象の温度の関係から初期温度を推定する手法、などが考えられる。なお、この初期値の推定方法については、一例を示したもので、これに限定されるものではない。
【００５５】
図５は、本実施の形態２に係る電子回路装置を備えたＥＣＵ本体１２１からの外気温度推定と内燃機関本体部温度推定のフローチャートを示したものである。これは、ＥＣＵ本体１２１が、車両が走行する際に、周囲の温度が直接流動空気の影響を受け難い環境に設置された場合のものである。推定のための定数、例えば、定数Ｕ及び係数ｈは不揮発メモリに記憶されており、その他必要な情報は、車両の電源ＯＮに伴って入力される。
【００５６】
これにより、本発明による回路基板外推定温度Ｔａを、第１の温度センサ１２９及び第２の温度センサ１３０からの入力値より算出し、その結果を利用して、内燃機関本体部の温度ＴＥＮＧを推定することができる。
【００５７】
すなわち、図５において、まず、燃焼前に内燃機関の初期状態情報、例えば各種センサからの情報と推定初期値（Ｕ，ｈ，β）とが、車両の電源ＯＮに伴って、マイコン１２３に入力される（ステップＳ１）。
【００５８】
そして、燃焼前の内燃機関本体部の温度を求めた後（ステップＳ２）、第１の温度センサ１２９及び第２の温度センサ１３０からそれぞれの温度Ｔ１及びＴ２を入力する（ステップＳ３）。そして、上記の定数並びに温度Ｔ１及びＴ２から、上記の式（１）の回路基板外推定温度Ｔａを算出する（ステップＳ４）。
【００５９】
また同時に、内燃機関運転パラメータが、マイコン１２３に入力される（ステップＳ５）。マイコン１２３は、回路基板外推定温度Ｔａ及び内燃機関パラメータを用いて、上記の式（２）〜（３）によるエネルギ収支式から、ＱＩＮ及びＱＯＵＴを求め（ステップＳ６）、そして、時間差Δｔ後の内燃機関本体部の温度ＴＥＮＧを推定する（ステップＳ７）。なお、回路基板外推定温度Ｔａの情報は、その後の燃焼制御（ステップＳ８）にも用いられる。
【００６０】
また、Δｔ後のＴＥＮＧは、改めて時刻ｔ後のＴＥＮＧとして、次のΔｔ後の内燃機関本体部の温度予測に用い（ステップＳ２）、これを繰り返すことで、事前に内燃機関本体部の温度を予測する。なお、内燃機関運転パラメータとは、内燃機関の運転状態によって定まるパラメータで、例えば、内燃機関の回転数および車速などがある。
【００６１】
実施の形態３．
図６は、本実施の形態３による電子回路装置での回路基板外温度の推定と内燃機関本体部温度推定のフローチャートを示したものである。
これは、ＥＣＵ本体１２１が、車両が走行する際に、周囲の温度が直接流動空気の影響を良く受ける環境に設置された場合のものである。推定のための定数、例えば、定数Ｕ及び定数αは不揮発メモリに記憶されており、その他必要な情報は、車両の電源ＯＮに伴って、入力される。
【００６２】
本実施の形態３による回路基板外推定温度Ｔａを、第１の温度センサ１２９及び第２の温度センサ１３０からの入力値と、車速Ｖをパラメータとする係数ｈから算出する。その結果を利用して、内燃機関本体部の温度ＴＥＮＧを推定することができる。
【００６３】
すなわち、図６において、上記の回路基板外推定温度Ｔａを算出する時（ステップＳ４）、第１の温度センサ１２９及び第２の温度センサ１３０からの温度に加えて、車速Ｖをパラメータとする係数ｈを用いて（ステップＳ９）算出する点が、図５のフローチャートと異なっている。
【００６４】
すなわち、車両速度Ｖが閾値より高い場合は、下記の式（４）に示す概算式で表すことができる。すなわち、マイコン１２３は、式（４）を用いて回路基板外推定温度Ｔａ（Ｋ）を演算することができる。
ｈ＝αＶ０．８・・・・・式（４）
ここで、αは比例定数であり、Ｖは車速である。この車速Ｖについては、例えば車速センサ（図示せず）から入力されるが、元々車両には、速度情報を得るための手段が設けられているので、これを利用することができる。
【００６５】
従来、内燃機関本体に温度センサを付設し、内燃機関本体の温度状態に応じて燃焼条件（例えば空気流量を設定するためのスロットル開度調整など）を制御していた。
上記の各実施の形態では、内燃機関本体の温度を推定することが可能になり、外気温度測定の専用の温度センサ及びその配線が不要化できるばかりか、内燃機関本体の高温対応の専用温度センサが不要化でき、さらにセンサ取付けに伴う内燃機関本体への加工の不要化、配線の不要化が可能になる。従って、より低コストで電子回路装置システムが実現できる。
【００６６】
上記の各実施の形態は、以上のように説明し且つ記述した特定の詳細、及び代表的な実施の形態に限定されるものではない。当業者によって容易に導き出すことのできる変形例、及び効果も発明に含まれる。従って、特許請求項の範囲、及びその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【００６７】
また、上記の実施の形態では、回路基板外推定温度の演算において、ＥＣＵ本体１２１に設けた、電源１２２について説明したが、これに限定されるものではなく、定常的に安定した温度を示す発熱体であればよい。例えば、運転時の動作変動が大きいパワーデバイス１２７などと比べれば、マイコン１２３やＡ／Ｄ変換器の方が好ましい。
【００６８】
なお、上記の実施の形態では、電子回路装置として、ＥＣＵを例に挙げたが、これに限定されたものではなく、例えば、ハイブリッド制御ユニット（ＨＣＵ）、電子制御ユニット（ＥＣＵ）、モータ制御ユニット（ＭＣＵ）、トランスミッション制御ユニット（ＴＣＵ）などの制御ユニットを有し、かつ一部又は全部が別置きの場合、いずれの制御ユニットに適用した回路基板においても同様の効果が得られる。
【００６９】
また、上記の実施の形態では、回路基板外推定温度を用いて、内燃機関本体の温度の温度を推定することを示したが、例えば、エアコンやエンジン冷却の制御に用いても良い。
【００７０】
＜電子回路装置を使用した車両＞
実施の形態４．
図７は、上記の実施の形態１〜３に係る電子回路装置を自動二輪車へ適用した例を示している。この場合の自動二輪車２００には、内燃機関１００が搭載されている。２つの温度センサを設置したＥＣＵ本体を自動二輪車２００に搭載し、外気温度が異なる環境で、異なる運転条件下で、回路基板外推定温度と実測外気温度との差異を検証した。なお、車両には、自動車、又は二輪車などが含まれる。
【００７１】
その結果、本配置の場合、上記の式（１）に用いた係数ｈ及び定数ＵによるＵ／ｈは、一定値として取り扱って温度推定できることが分かった。これによって、温度推定のための演算が単純化され、推定処理におけるマイコン１２３への負荷が軽減できる。
【００７２】
実施の形態５．
図８は、実施の形態５による電子回路装置を用いた自動二輪車２００を示している。電子回路装置の構成は、上記の実施の形態１及び２と同じであるが、図８のＥＣＵ本体１２１は、図７に示した実施の形態１の自動二輪車２００とは、ＥＣＵ本体１２１の配置が異なる。すなわち、図８のＥＣＵ本体１２１は、自動二輪車２００の車体前部に配置してあり、車両が走行する際に周囲の温度が流動空気の影響を受ける部位に設けたものである。
【００７３】
この場合、図４に示したＥＣＵ容器側壁１３２からの熱伝達が促進されることから、上記の式（１）に示した係数ｈが流速の関数として捉えることで、外気温度を推定することが可能になる。例えば、流れが乱流であれば、ＥＣＵ容器側壁１３２からの熱伝達が速度の０．８乗に比例すると考えられる。ここで、αは比例定数である。
【００７４】
車両速度が高い場合は、上記の式（４）に示す概算式で外気温度Ｔａ（Ｋ）を推定することができる。
これにより、ＥＣＵ本体１２１は設置場所に依存することなく、ＥＣＵ基板１３１に直接設けた安価な第１の温度センサ１２９及び第２の温度センサ１３０と車速とにより容易に回路基板の外部領域における温度を推定することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上のように本発明では、電子回路装置で得られた回路基板外推定温度を、例えば、車両の内燃機関の制御装置における制御信号の一つとして使用することができ、以て車両に専用の温度センサを配置する必要が無くなる。
【符号の説明】
【００７６】
１００  内燃機関、１０１  吸気通路、１０２  エアフィルタ、１０３  スロットルバルブ、１０４  吸気圧センサ、１０５  燃焼室、１０６  バイパス流路、１０７  アイドルスピードコントロールバルブ、１０８  燃料ポンプ、１０９  燃料タンク、１１０  インジェクタ、１１１  吸気バルブ、１１２  点火プラグ、１１３  ピストン、１１４  コンロッド、１１５  クランク軸、１１６  排気バルブ、１１７  排気通路、１１８  クランク角センサ、１１９  三元触媒、１２０  Ｏ２センサ、１２１  ＥＣＵ本体、１２１ａ  ＥＣＵ筐体、１２２  電源、１２３  マイコン、１２４  出力処理回路、１２５  入力処理回路、１２６  Ａ／Ｄ変換回路、１２７  パワーデバイス、１２８  通信ＩＣ、１２９  第１の温度センサ、１３０  第２の温度センサ、１３１  ＥＣＵ基板、１３２  ＥＣＵ容器側壁、１３３  外気取り入れ口、２００  自動二輪車。
【図１】
2018135833.tif 000003
【図２】
2018135833.tif 000004
【図３】
2018135833.tif 000005
【図４】
2018135833.tif 000006
【図５】
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【図６】
2018135833.tif 000008
【図７】
2018135833.tif 000009
【図８】
2018135833.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月30日(2017.11.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明に係る電子回路装置は、電子回路素子を搭載する回路基板に搭載され、電力を供給する電源と、前記回路基板に搭載され、前記電源から供給される前記電力を用いて第１の温度を検出する第１の温度センサと、前記回路基板に搭載され、前記電源から供給される前記電力を用いて第２の温度を検出する第２の温度センサと、前記第１の温度と前記第２の温度とに基づいて、前記回路基板の搭載面の外部である外部領域における回路基板外推定温度を演算する演算部とを備え、前記第２の温度センサは、実質的に前記第１の温度センサと前記外部領域を結ぶ直線上にあり、前記電源は、前記第１の温度センサから前記第２の温度センサへの方向と反対側に搭載してある。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子回路素子を搭載する回路基板に搭載され、電力を供給する電源と、
前記回路基板に搭載され、前記電源から供給される前記電力を用いて第１の温度を検出する第１の温度センサと、
前記回路基板に搭載され、前記電源から供給される前記電力を用いて第２の温度を検出する第２の温度センサと、
前記第１の温度と前記第２の温度とに基づいて、前記回路基板の搭載面の外部である外部領域における回路基板外推定温度を演算する演算部とを備え、
前記第２の温度センサは、実質的に前記第１の温度センサと前記外部領域を結ぶ直線上にあり、前記電源は、前記第１の温度センサから前記第２の温度センサへの方向と反対側に搭載されている
電子回路装置。
【請求項２】
前記第１の温度をＴ１、前記第２の温度をＴ２、定数をＵ、係数をｈとするとき、前記回路基板外推定温度Ｔａ（Ｋ）は、下記の式から求められる
Ｔａ＝Ｔ２−Ｕ／ｈ（Ｔ１−Ｔ２）
請求項１に記載の電子回路装置。
【請求項３】
前記定数Ｕは、前記第１の温度センサの位置情報及び前記第２の温度センサの位置情報を含んでおり、これらの位置情報は前記演算部に予め記憶されている
請求項２に記載の電子回路装置。
【請求項４】
内燃機関に対する制御信号を生成する信号生成部を備え、
前記信号生成部は、前記演算部が推定した前記回路基板外推定温度に基づいて前記制御信号を生成する
請求項１に記載の電子回路装置。
【請求項５】
前記電源と前記演算部と前記信号生成部とは、前記直線から離れた前記回路基板上に配置されている
請求項４に記載の電子回路装置。
【請求項６】
前記第１の温度センサは、前記電源の近傍に設けられている
請求項１から５のいずれか１項に記載の電子回路装置。
【請求項７】
前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサは、前記直線上において配置された、前記回路基板の外部領域と前記電源との間に配置されている
請求項１から６のいずれか１項に記載の電子回路装置。
【請求項８】
前記回路基板上において前記第１の温度センサと前記第２の温度センサは外気からシールされており、
前記回路基板は、前記直線上における前記第１の温度センサと前記第２の温度センサとの間の領域において露出している
請求項１から７のいずれか１項に記載の電子回路装置。
【請求項９】
前記回路基板の外部領域は、前記回路基板の外周の近傍に位置する
請求項１又は７に記載の電子回路装置。
【請求項１０】
車速に応じて車両周囲に生じる外気の流れの影響を受けない部位に設置されている
請求項１から９のいずれか１項に記載の電子回路装置。
【請求項１１】
前記演算部は、前記回路基板外推定温度として、前記内燃機関の初期状態のときの第１の回路基板外推定温度と、前記初期状態以降の第２の回路基板外推定温度とを演算し、
前記信号生成部は、前記第１の回路基板外推定温度と前記第２の回路基板外推定温度とに基づく前記内燃機関のエネルギ収支に応じて前記制御信号を生成し、前記内燃機関の燃焼制御を行う
請求項４に記載の電子回路装置。
【請求項１２】
前記演算部は、車両速度が閾値より高い場合は、前記係数ｈに前記車両速度を含めて前記回路基板外推定温度Ｔａ（Ｋ）を演算する
請求項２に記載の電子回路装置。
【請求項１３】
外気取り入れ口から車両筐体内部の内燃機関へ外気を供給する吸気通路と、
前記内燃機関に対する制御信号を生成する信号生成部と、
前記信号生成部に、前記演算部が推定した前記回路基板外推定温度を与える請求項１から１２のいずれか１項に記載の電子回路装置とを備え、
前記信号生成部は、前記回路基板外推定温度に基づいて前記制御信号を生成する
車両。
【請求項１４】
前記電子回路装置の前記回路基板の外部領域は、前記外気取り入れ口に位置する
請求項１３に記載の車両。