(57)【要約】【課題】点火時期のリタード時に、燃費を悪化させることなく排気系部品の保護を図る。【解決手段】内燃機関にノッキングが発生して点火時期をリタードする際に、点火時期のリタード量が大きくなるほどシリンダヘッドの排気ポート側を冷却する第１ウォータジャケットの冷却水流量を増加させる。これによって、排気温度が高くなるような運転条件で点火時期をリタードしても、内燃機関から排出される排気の温度が過度に高くなることを抑制することができ、燃料増量による燃費悪化を回避しつつ、三元触媒等の排気系部品を保護することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドの排気ポート側を冷却する第１ウォータジャケットと、
上記シリンダヘッドの吸気ポート側を冷却する第２ウォータジャケットと、
燃焼室内の混合気に点火する点火プラグと、を有する車両の制御方法であって、
点火時期のリタード量が大きくなるほど上記第１ウォータジャケットの冷却水流量を増加させることを特徴とする車両の制御方法。
【請求項２】
第１ウォータジャケットの冷却水流量を制御する制御弁を有し、
上記制御弁の開度を制御して、点火時期のリタード量が大きくなるほど上記第１ウォータジャケットの冷却水流量が増加させることを特徴とする請求項１に記載の車両の制御方法。
【請求項３】
第１ウォータジャケット及び第２ウォータジャケットに冷却水を供給する可変容量型のウォータポンプを有し、
上記ウォータポンプの吐出量を増加させて、点火時期のリタード量が大きくなるほど上記第１ウォータジャケットの冷却水流量が増加させることを特徴とする請求項１に記載の車両の制御方法。
【請求項４】
上記シリンダヘッドは、各気筒の排気を集合させる排気マニホールド部が一体に鋳造されたものであって、上記第１ウォータジャケットを上記排気マニホールド部の周囲にも形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両の制御方法。
【請求項５】
吸気を過給する過給機を備え、排気温度が高くなる高負荷運転領域において、点火時期のリタード量が大きくなるほど上記第１ウォータジャケットの冷却水流量を増加させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両の制御方法。
【請求項６】
シリンダヘッドの排気ポート側を冷却する第１ウォータジャケットと、
上記シリンダヘッドの吸気ポート側を冷却する第２ウォータジャケットと、
燃焼室内の混合気に点火する点火プラグと、を有し、
内燃機関にノッキングが発生すると上記点火プラグによる点火時期をリタードするとともに、点火時期のリタード量が大きくなるほど上記第１ウォータジャケットの冷却水流量を増加させることを特徴とする車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の制御方法及び車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関のノッキングを防止するために、ノッキングが発生すると点火時期をリタードするとともに、内燃機関の冷却水循環路内の冷却水流量を増加させて、内燃機関を燃焼室の壁温を低下させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２１５１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、点火時期をリタードすると排気温度は上昇することになる。そのため、特許文献１においては、点火時期をリタードさせた際に、高温となった排気から排気系部品を保護するために燃料増量を実施して排気温度を低下させなければならない虞がある。つまり、点火時期のリタードにより上昇した排気温度を低下させるために燃費が悪化してしまう虞があり、内燃機関のノッキング対策と内燃機関の燃費対策とを両立させる上で、更なる改善の予知がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の車両の制御方法は、内燃機関の点火時期をリタードさせるほど、シリンダヘッドの排気ポート側を冷却する第１ウォータジャケットの冷却水流量を増加させることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、点火時期のリタードによる排気温度の上昇を第１ウォータジャケットへの冷却水流量の増量によって抑制し、燃料増量による燃費悪化を回避しつつ、排気系部品を保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明が適用された内燃機関及びその吸排気系の概略を模式的に示した説明図。
【図２】本発明が適用された内燃機関のシリンダヘッドの概略を模式的に示した説明図。
【図３】冷却水の循環経路の概略を模式的に示した説明図。
【図４】点火時期リタード量と第１ウォータジャケットの冷却水流量との相関を示す特性図。
【図５】ノッキング発生時の制御の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明が適用された内燃機関１及びその吸排気系の概略を模式的に示した説明図である。
【０００９】
内燃機関１は、燃料噴射弁２によって燃焼室３内に直接燃料を噴射することが可能となっており、燃焼室３内に噴射された燃料は点火プラグ４によって点火される。燃焼室３には、吸気弁５を介して吸気通路６が接続され、排気弁７を介して排気通路８が接続されている。燃料噴射弁２には、高圧燃料ポンプ９により高圧の燃料が供給されている。高圧燃料ポンプ９には、図外の燃料タンクから燃料が供給される。
【００１０】
この内燃機関１においては、エンジンオイルの油温が油温センサ１１によって検出され、内燃機関１の冷却水の温度が水温センサ１２によって検出され、運転者により操作されるアクセルペダル（図示せず）の開度（踏込量）がアクセル開度センサ１３によって検出され、クランクシャフト１４のクランク角度がクランク角センサ１５によって検出され、内燃機関１のノッキングがノックセンサ１６によって検出される。クランク角センサ１５は、エンジン回転数（機関回転数）を検出可能なものである。
【００１１】
内燃機関１は、排気タービン２２とコンプレッサ２３とを同軸上に備えた容量可変型の過給機２１を有している。この過給機２１は、ウェイストゲート弁２４の開度を調整して運転状態に応じた最適な過給圧を提供するよう構成されている。
【００１２】
排気タービン２２の下流側の排気通路８には、排気浄化用の触媒として三元触媒２５が配置されている。三元触媒２５の下流側には消音器２６が配置されている。
【００１３】
三元触媒２５の上流側には、排気空燃比を検出するＡ／Ｆセンサ２７と排気温度を検出する排気温度センサ２８が配置され、三元触媒２５と消音器２６の間には、酸素センサ２９が配置されている。ここで、Ａ／Ｆセンサ２７は、排気空燃比に応じたほぼリニアな出力特性を有するいわゆる広域型空燃比センサであり、酸素センサ２９は、理論空燃比付近の狭い範囲で出力電圧がＯＮ／ＯＦＦ（リッチ、リーン）的に変化して、空燃比のリッチ、リーンのみを検出するセンサである。
【００１４】
吸気通路６は、エアクリーナ３１を備え、その下流側には吸入空気量を検出するエアフローメータ３２、上述した過給機２１のコンプレッサ２３、過給された高温の空気を冷却するインタークーラ３３、スロットル弁３４及び吸気コレクタ３５が設けられている。スロットル弁３４の弁開度は、スロットル開度センサ３６によって検出される。
【００１５】
また、吸気通路６には、コンプレッサ２３をバイパスするようにバイパス通路３７が接続されている。バイパス通路３７には、過給空気のリサーキュレーションを行うリサーキュレーション弁３８が設けられている。
【００１６】
内燃機関１は、排気還流（ＥＧＲ）が実施可能な構成となっている。すなわち、排気通路８と吸気通路６との間には、両者に連通するＥＧＲ通路４１が設けられている。ＥＧＲ通路４１は、その一端が三元触媒２５と消音器２６の間の位置で排気通路８に接続され、その他端がエアクリーナ３１の下流側となりコンプレッサ２３の上流側となる位置で吸気通路６に接続され、過給時であっても排気の一部を吸気通路６に還流させることが可能な構成となっている。このＥＧＲ通路４１には、ＥＧＲ制御弁４２とＥＧＲクーラ４３とが直列に配置されている。ＥＧＲ制御弁４２の弁開度は、コントロールユニット５１によって制御され、運転条件に応じた所定のＥＧＲ率を得るようになっている。
【００１７】
コントロールユニット５１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含んで構成されるマイクロコンピュータを備えている。コントロールユニットには、上述した各種センサ類で検出された信号等が入力されている。コントロールユニット５１は、これら各種入力信号に基づいて、燃料噴射弁２の燃料噴射量や燃料噴射時期、点火プラグ４による点火時期、スロットル弁３４の開度、ＥＧＲ制御弁４２の開度等を制御している。
【００１８】
内燃機関１のシリンダヘッド５２は、アルミニウム合金等の金属材料からなり、図２に示すように、内部に当該シリンダヘッド５２を冷却するための第１ウォータジャケット５３及び第２ウォータジャケット５４が互いに独立するよう形成される。
【００１９】
第１ウォータジャケット５３は、シリンダヘッド５２の排気ポート５５の周囲に形成される。本実施例におけるシリンダヘッド５２は、各気筒５６の排気を集合させる排気マニホールド部５７を一体に鋳造したものであって、第１ウォータジャケット５３が排気マニホールド部５７の周囲にも形成されている。第２ウォータジャケット５４は、シリンダヘッド５２の吸気ポート５８の周囲に形成される。第１、第２ウォータジャケット５３、５４には、図２に矢示する方向に冷却水が通流する。
【００２０】
内燃機関１のシリンダブロック５９は、アルミニウム合金等の金属材料からなり、図１に示すように、内部に当該シリンダブロック５９を冷却するための第３ウォータジャケット６０が形成される。第３ウォータジャケット６０は、シリンダブロック５９のシリンダボア６１の周囲に形成される。
【００２１】
図３に示すように、第１、第２、第３ウォータジャケット５３、５４、６０に供給される冷却水は、内燃機関１により駆動されるウォータポンプ６２により、第１、第２、第３ウォータジャケット５３、５４、６０を含む循環経路６３内を循環する。
【００２２】
循環経路６３は、互いの関係が並列となる第１、第２、第３冷却水通路６４、６５、６６と、第１冷却水通路６４に配置した第１ウォータジャケット５３及び制御弁としての第１流量制御弁６７と、第２冷却水通路６５に配置した第２ウォータジャケット５４及び制御弁としての第２流量制御弁６８と、第３冷却水通路６６に配置した第３ウォータジャケット６０及び制御弁としての第３流量制御弁６９と、を有している。
【００２３】
第１流量制御弁６７は、電子制御式の電磁弁であり、第１ウォータジャケット５３の下流側に設けられている。第２流量制御弁６８は、電子制御式の電磁弁であり、第２ウォータジャケット５４の下流側に設けられている。第３流量制御弁６９は、電子制御式の電磁弁であり、第３ウォータジャケット６０の下流側に設けられている。
【００２４】
第１、第２、第３流量制御弁６７、６８、６９は、コントロールユニット５１によって、その開度が連続的あるいは段階的に変化するよう制御される。
【００２５】
過給機２１を備えた内燃機関１においては、全負荷に近い高負荷域で排気温度が高くなる。このような場合、排気系部品の保護のため排気温度を下げる必要がある。このとき、実用燃費向上のためには、排気マニホールド等を冷却水で冷却し排気温度を低下させることなる。
【００２６】
しかしながら、排気温度は、点火時期のリタードによっても上昇する。すなわち、ノッキング防止のために点火時期をリタードすると、リタード量が大きくなるほど排気温度は上昇する。点火時期のリタード量は、コントロールユニット５１内でノックセンサ１６の情報に基づいて演算され常に把握できるものの、燃料（ガソリン）の性状、吸気温度、湿度等の環境の変化によって大幅に変化するため事前に定量化しておくことは難しい。
【００２７】
そこで、本実施例においては、図４に示すように、点火時期のリタード量が大きくなるほど、第１ウォータジャケット５３の冷却水流量を増加させる。詳述すると、第１、第２、第３流量制御弁６７、６８、６９の開度を制御して、点火時期のリタード量が大きくなるほど、第１ウォータジャケット５３の冷却水流量を増加させる。
【００２８】
これによって、点火時期のリタードによって排気温度が上昇するほど、第１ウォータジャケット５３への冷却水流量を相対的に増量して排気の冷却を促進することができる。すなわち、環境の変化によりノック特性が変化しても、点火時期のリタード量に応じて第１ウォータジャケット５３への冷却水流量を増量することで対応できる。
【００２９】
そのため、排気温度が高くなるような運転条件で点火時期をリタードしても、内燃機関１から排出される排気の温度が過度に高くなることを抑制することができ、燃料増量による燃費悪化を回避しつつ三元触媒２５等の排気系部品を保護することができる。
【００３０】
図５は、上述した実施例における点火時期のリタードに関する制御の流れを示すフローチャートである。
【００３１】
Ｓ１では、内燃機関１にノッキングが発生しているか否かを判定し、ノッキングが発生している場合にはＳ２へ進み、ノッキングが発生していない場合には今回のルーチンを終了する。Ｓ２では、点火時期をリタードする。すなわち、運転状態（例えば機関回転数と負荷）に応じて決まる基準点火時期を遅角側に補正する。具体的には、現在の点火時期を予め設定された所定量だけリタードする。Ｓ３では、基準点火時期に対するリタード量に応じて第１ウォータジャケット５３の冷却水流量を増加させる。
【００３２】
なお、第１ウォータジャケット５３の冷却水流量は、第１、第２、第３流量制御弁６７、６８、６９の全てではなく、例えば第１、第２流量制御弁６７、６８のみを用いることや、第２、第３流量制御弁６８、６９のみを用いることでも制御可能である。従って、第１、第２、第３流量制御弁６７、６８、６９のうち１つまたは２つの流量制御弁を省略しても、第１ウォータジャケット５３の冷却水流量の制御は可能である。
【００３３】
上述した実施例おいて、循環経路６３内には互いの関係が並列な３つの冷却水流路６４、６５、６６が設定されるが、循環経路６３は、第１ウォータジャケット５３が配置される第１冷却水通路６４との関係が並列となる別の冷却水通路が１つ以上あるものであれば、第１冷却水通路６４以外の冷却水通路の冷却水流量を減少させることで、第１冷却水通路６４の冷却水流量を増加させることが可能である。
【００３４】
つまり、本発明は、例えば、第１冷却水通路６４に対して、第２ウォータジャケット５４が配置される第２冷却水通路６５と第２ウォータジャケット５４が配置される第３冷却水通路６６とを直列に接続した冷却水通路が並列の関係となるように循環経路を構成したものにも適用可能である。この場合には、例えば、第２冷却水通路６５と第３冷却水通路６６とを直列に接続した冷却水通路の冷却水流量を減少させることで、第１ウォータジャケット５３の冷却水流量を増加させることができる。
【００３５】
上述した実施例において、ウォータポンプ６２は、内燃機関１によって駆動されるものであったが、吐出量を可変可能な例えば電動のウォータポンプを用いることも可能である。この場合、点火時期のリタード量が増加するほど、電動のウォータポンプの吐出量を増加させることで、第１ウォータジャケット５３の冷却水流量を増加させることが可能である。つまり、吐出量を可変可能なウォータポンプを用いることで、第１、第２、第３流量制御弁６７、６８、６９を設けることなく、第１ウォータジャケット５３の冷却水流量を増加させることが可能となる。
【００３６】
また、上述した実施例の内燃機関１は、シリンダヘッド５２に排気マニホールド部５７が一体に鋳造されているが、シリンダヘッド５２に対して別体の排気マニホールドが取り付けられる内燃機関に対しても本発明は適用可能である。すなわち、第１ウォータジャケット５３がシリンダヘッド５２の各気筒５６の排気ポート５５の周囲にのみ形成された内燃機関に対しても、本発明は適用可能である。
【００３７】
但し、上述した実施例のように、第１ウォータジャケット５３がシリンダヘッド５２の各気筒５６の排気ポート５５の周囲及び排気マニホールド部５７の周囲に形成されていれば、第１ウォータジャケット５３がシリンダヘッド５２の各気筒５６の排気ポート５５の周囲にのみ形成されている場合に比べ、第１ウォータジャケット５３における冷却水と排気との間の熱交換が一層促進される。
【００３８】
また、上述した実施例において、排気温度が高くなる全負荷に近い高負荷域において点火時期をリタードした場合に、点火時期のリタード量が大きくなるほど、第１ウォータジャケット５３の冷却水流量を増加させるようにしてもよい。これは、過給機２１を有する内燃機関１では、全負荷に近い高負荷域での排気温度が基準点火時期でも高くなっているためである。これにより、点火時期をリタードした際に、排気温度が最も高くなるような条件下で、排気系部品を確実に保護することができる。
【００３９】
上述した実施例では、内燃機関１が過給機２１を備えているが、本願発明は自然吸気の内燃機関に対しても適用可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１…内燃機関
１６…ノックセンサ
２１…過給機
２２…排気タービン
２３…コンプレッサ
２５…三元触媒
５１…コントロールユニット
５２…シリンダヘッド
５３…第１ウォータジャケット
５４…第２ウォータジャケット
５５…排気ポート
５７…排気マニホールド部
５８…吸気ポート
６２…ウォータポンプ
６３…循環経路
６４…第１冷却水通路
６５…第２冷却水通路
６７…第１流量制御弁
６８…第２流量制御弁
【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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