JP2002276420A

JP2002276420A - 蓄熱装置を備えた内燃機関

Info

Publication number: JP2002276420A
Application number: JP2001081301A
Authority: JP
Inventors: Kazuki Iwatani; 一樹岩谷; Makoto Suzuki; 鈴木　　誠
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2002-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】蓄熱装置から熱の供給が開始された後に、複数
個所で検出された温度に基づいて、気筒毎に運転制御を
行う技術を提供し、以て、内燃機関始動直後のエミッシ
ョンの悪化を防止する。【解決手段】熱媒体を循環させる循環系Ｃと、熱を内燃
機関１に供給する熱供給手段２３と、内燃機関１又は循
環系Ｃを循環する熱媒体の温度を少なくとも２個所で計
測する温度計測手段３５と、温度計測手段３５により計
測された少なくとも２個所の温度に基づいて内燃機関１
の運転制御を気筒２毎に行う制御手段２２と、を具備し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蓄熱装置を備えた
内燃機関に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、内燃機関は、燃焼室周辺の温度
が所定温度に達していない状態で運転されると、燃焼室
に供給される燃料の霧化の悪化や、壁面近くでの消炎が
発生し、炭化水素（ＨＣ）の排出量の増加や燃費の悪化
を誘発する。

【０００３】そこで、内燃機関が運転中に発する熱を蓄
えておき、蓄えた熱を機関停止中、又は、機関始動時に
内燃機関に供給して内燃機関の温度を上昇させる蓄熱装
置を備えた内燃機関が知られている。この種の内燃機関
においては、温められた状態で当該内燃機関を始動する
ことができるため、冷間始動時に行われている一般的な
運転制御とは異なった制御を行うことが必要となる。例
えば、冷間時に機関を始動させるときには燃料噴射量の
増量制御が行われることが一般的であるが、蓄熱装置か
ら熱を供給されて温度が上昇した機関を始動するとき
に、同様の燃料噴射量の増量制御が行われると、燃料の
供給が過剰となり炭化水素（ＨＣ）の排出量が増加する
虞がある。そこで、実際の内燃機関の温度に基づいて燃
料噴射量を決定して上記問題の解決が図られた。

【０００４】例えば、特開平１０−３７７８５号公報で
は、蓄熱装置の出口部近辺の温度を検出する蓄熱装置内
部温度センサと、内燃機関内部を循環する冷却水の温度
を検出する水温センサと、冷却水が所定温度よりも高い
ときに冷却水温度に応じた燃料増量補正量を減少側に修
正する制御装置とを備えている。

【０００５】このように構成された内燃機関の蓄熱装置
では、蓄熱装置内部温度センサは、蓄熱装置の内部若し
くは当該蓄熱装置の出口近辺の温度を検出する。制御装
置は、内燃機関の始動時において前記蓄熱装置内部温度
センサにより検出された冷却水の温度が所定温度よりも
高いときに、冷却水温度に応じた燃料増量補正量を減少
側に修正する。

【０００６】即ち、内燃機関の始動時において、蓄熱装
置で蓄えられた熱を内燃機関の早期暖機に利用する場
合、従来既存の内燃機関の蓄熱装置では過剰な燃料増量
補正を行う虞があるが、このような構成の内燃機関の蓄
熱装置によれば、過剰な燃料増量補正を抑制することが
できる。

【０００７】この結果、内燃機関の低温始動時における
燃料増量補正を適正に実施して、以てエミッション性能
の悪化を抑制できる。

【０００８】併せて、既存の水温センサの応答性に関係
なく、適正な燃料増量補正が実施される。これは、実際
の冷却流体温度の変動に対して水温センサの応答性が悪
いという問題を解決するものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、内燃機関の
内部を循環する冷却水は、内燃機関に熱を供給しながら
該内燃機関内部を循環するため、温度が徐々に低下して
しまう。すると、蓄熱装置から内燃機関に冷却水が流入
する流入口近辺の温度が高くなり、内燃機関から蓄熱装
置に冷却水が流出する流出口近辺の温度が低くなるた
め、内燃機関内部で冷却水の温度は不均一となる。この
ような内燃機関の内部を流通する冷却水の温度差に起因
して、内燃機関内部の壁面等の温度は場所によって異な
ることになる。

【００１０】従って、内燃機関の所定の個所で温度を計
測しても、その温度が当該内燃機関の総ての個所の温度
を代表しているとは限らない。

【００１１】特に、複数の気筒を備えた内燃機関におい
ては、各気筒の壁面温度が異なることになるので、総て
の気筒で共通の運転制御を行っても、総ての気筒で適正
な運転制御が行われているとは限らない。特に、内燃機
関を昇温させるために冷却水を循環させた直後は、内燃
機関内部の温度差が大きいために適正な運転制御が行わ
れない可能性が高い。

【００１２】また、内燃機関の所定の１個所で計測され
た温度に基づいて、内燃機関内の任意の個所の温度を推
定することも考えられるが、所定の１箇所と任意の個所
との温度の相関関係を求めるのは困難である。特に、内
燃機関を昇温させるために冷却水の循環が複数回行われ
た場合には、その都度、温度の前記相関関係が異なり、
従って温度の推定は更に困難となる。

【００１３】そこで、少なくとも２箇所において温度を
計測し、気筒近辺の温度を気筒毎に推定し、求められた
結果に基づいて気筒毎に運転制御を行えば、上述の問題
を解決することができる。

【００１４】本発明は、以上の問題を解決するためにな
されたものであり、蓄熱装置から熱の供給が開始された
後に、複数個所で検出された温度に基づいて、気筒毎に
運転制御を行う技術を提供し、以て、内燃機関始動直後
のエミッションの悪化を防止することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に本発明の蓄熱装置を備えた内燃機関は、以下の手段を
採用した。

【００１６】即ち、熱を蓄える蓄熱装置を具備した内燃
機関であって、熱媒体を循環させる循環系と、前記循環
系を循環する熱媒体を介して前記蓄熱装置が蓄えた熱を
前記内燃機関に供給する熱供給手段と、前記内燃機関の
温度を少なくとも２個所で計測する温度計測手段と、前
記計測された温度に基づいて前記内燃機関の運転制御を
気筒毎に行う制御手段と、を具備することを特徴とす
る。

【００１７】このように構成された蓄熱装置を備えた内
燃機関では、内燃機関の運転中に発生した熱が、内燃機
関の運転停止後においても蓄熱装置により保存される。
この蓄熱装置により蓄えられた熱は、熱媒体を介して循
環系を循環し、内燃機関に供給される。

【００１８】このようにして、機関始動前においても当
該内燃機関の温度を上昇させることができる。

【００１９】少なくとも２個所に設けられた温度計測手
段は、内燃機関の温度を計測する。本発明においては、
吸入空気の温度上昇、及び、噴射燃料の霧化等に大きな
影響を与えるインテークポートの壁面温度を計測するこ
とが好適である。

【００２０】そして、制御手段は、前記温度計測手段に
より計測された温度に基づいて例えば、燃料噴射量、燃
料噴射時期、点火時期等を補正して気筒毎に運転制御を
実施する。運転制御には、例えば、少なくとも２個所の
温度と運転制御に用いられる各種数値の補正量との関係
をマップ化して記憶させておいたものを用いてもよい。
このようなマップを用いると、前記温度計測手段によ
り、少なくとも２個所で温度を計測すれば気筒毎の運転
制御が可能となる。

【００２１】尚、前記温度計測手段は、少なくとも２気
筒について、それら気筒の温度を直接計測するものであ
ってもよいし、例えばそれら気筒近傍に存在する熱媒体
の温度等、それら気筒の温度を反映する他の情報を把握
することにより、それら気筒の温度を間接的に計測する
ものであってもよい。

【００２２】本発明においては、前記制御手段は、前記
内燃機関の始動時において、その運転制御を気筒毎に行
うことができる。

【００２３】機関始動に先立って行われる蓄熱装置から
の熱供給に起因して生じる当該機関の熱分布の偏りを、
各気筒の運転制御に反映することができるようになり、
当該機関の始動時、特に始動直後、気筒間でばらつく運
転状態の乱れを、全気筒について均一的に安定させるこ
とができるようになる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の蓄
熱装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明
する。ここでは、本発明に係る内燃機関の蓄熱装置を車
両駆動用のガソリン機関に適用した場合を例に挙げて説
明する。

【００２５】図１は、本発明に係る内燃機関の蓄熱装置
を適用するエンジン１とその冷却水が循環する冷却水通
路（循環通路）Ａ、Ｂ、Ｃとを併せ示す概略構成図であ
る。

【００２６】図１に示すエンジン１は、４つのシリンダ
２を有する水冷式の４サイクル・ガソリン機関である。

【００２７】エンジン１の外郭は、シリンダヘッド１
ａ、シリンダヘッド１ａの下部に連結されたシリンダブ
ロック１ｂ、シリンダブロック１ｂの更に下部に連結さ
れたオイルパン１ｃを備えて構成される。

【００２８】エンジン１は、各シリンダ２の燃焼室に燃
料を噴射供給する燃料噴射弁５を備えている。

【００２９】シリンダ２内部にはピストン３が挿入さ
れ、当該ピストン３にはコネクティングロッド４の一端
側が接続され、コネクティングロッド４の他端側は図示
しないクランクシャフトに接続されている。

【００３０】シリンダヘッド１ａ及びシリンダブロック
１ｂには冷却水が循環するための通路であるウォータジ
ャケット２３が設けられている。このウォータジャケッ
ト２３の入口には、冷却水をエンジン１外部から吸い込
み、エンジン１内部に吐出させるウォータポンプ６が設
けられている。このウォータポンプ６は、エンジン１の
出力軸の回転トルクを駆動源として作動するポンプであ
る。即ち、ウォータポンプ６は、エンジン１が運転され
ているときに限り作動する。

【００３１】また、エンジン１には、ウォータジャケッ
ト２３内の冷却水の温度に応じた信号を発信するエンジ
ン内冷却水温度センサ２９が取り付けられている。更
に、エンジン１の１番シリンダインテークポートの壁面
には、壁面の温度に応じた信号を発信する１番シリンダ
インテーク壁温センサ３５が取り付けられている。一
方、エンジン１の４番シリンダインテークポートの壁面
には、壁面の温度に応じた信号を発信する４番シリンダ
インテーク壁温センサ３６が取り付けられているエンジ
ン１に冷却水を循環させるための通路は、ラジエータ９
を循環する循環通路Ａ、ヒータコア１３を循環する循環
通路Ｂ、蓄熱装置１０を循環する循環通路Ｃに分別され
る。各循環通路の一部には他の循環通路と共有されてい
る個所がある。

【００３２】循環通路Ａは、主に、冷却水の熱をラジエ
ータ９から放出させることにより、冷却水の温度を低下
させる機能を有する。

【００３３】循環通路Ａは、ラジエータ入口側通路Ａ
１、ラジエータ出口側通路Ａ２、ラジエータ９、ウォー
タジャケット２３で構成されている。シリンダヘッド１
ａには、ラジエータ入口側通路Ａ１の一端が接続され、
ラジエータ入口側通路Ａ１の他端は、ラジエータ９の入
口に接続される。ラジエータ入口側通路Ａ１の途中には
ＥＣＵ２２からの信号により開閉する遮断弁３１が介在
する。

【００３４】ラジエータ９の出口には、ラジエータ出口
側通路Ａ２の一端が接続され、ラジエータ出口側通路Ａ
２の他端はシリンダブロック１ｂに接続されている。ラ
ジエータ９の出口からシリンダブロック１ｂに至るラジ
エータ出口側通路Ａ２上には、冷却水の温度が所定温度
になると開弁するサーモスタット８が設けられている。
また、ラジエータ出口側通路Ａ２とシリンダブロック１
ｂとは、ウォータポンプ６が介在して接続されている。

【００３５】循環通路Ｂは、主に、冷却水の熱をヒータ
コア１３から放出させることにより、車室内雰囲気温度
を上昇させる機能を有する。

【００３６】循環通路Ｂは、ヒータコア入口側通路Ｂ
１、ヒータコア出口側通路Ｂ２、ヒータコア１３で構成
されている。ヒータコア入口側通路Ｂ１の一端は、ラジ
エータ入口側通路Ａ１の途中に接続される。シリンダヘ
ッド１ａからこの接続部までの通路は、ラジエータ入口
側通路Ａ１と共用になる。又、ヒータコア入口側通路Ｂ
１の他端は、ヒータコア１３の入口に接続される。ヒー
タコア１３の出口には、ヒータコア出口側通路Ｂ２の一
端が接続され、ヒータコア出口側通路Ｂ２の他端は、ラ
ジエータ出口側通路Ａ２の途中のサーモスタット８とウ
ォータポンプ６との間に接続されている。この接続部か
らシリンダブロック１ｂまでの通路は、ラジエータ出口
側通路Ａ２と共用となる。更に、ウォータジャケット２
３も共用される。

【００３７】循環通路Ｃは、主に、冷却水の熱を蓄え、
又、この蓄えた熱を放出してエンジン１を温める機能を
有する。

【００３８】循環通路Ｃは、蓄熱装置入口側通路Ｃ１、
蓄熱装置出口側通路Ｃ２、蓄熱装置１０で構成されてい
る。蓄熱装置入口側通路Ｃ１の一端は、ラジエータ入口
側通路Ａ１の途中に接続される。シリンダヘッド１ａか
らこの接続部までの通路は、循環通路Ａ及びＢと共用さ
れる。また、蓄熱装置入口側通路Ｃ１の他端は、蓄熱装
置１０の入口に接続される。蓄熱装置１０の出口には、
蓄熱装置出口側通路Ｃ２の一端が接続され、蓄熱装置出
口側通路Ｃ２の他端は、シリンダヘッド１ａに接続され
ている。エンジン１の内部では、循環通路Ａ及びＢとウ
ォータジャケット２３を一部共用する。又、蓄熱装置１
０の入口及び出口には、冷却水を図１中の矢印方向にの
み流通させるためのワンウェイバルブ１１が設けられて
いる。蓄熱装置１０の内部には、蓄熱装置内に蓄えられ
た冷却水の温度に応じて信号を発信する蓄熱装置内冷却
水温度センサ２８が設けられている。更に、蓄熱装置入
口側通路Ｃ１の途中で、且つ、ワンウェイバルブ１１の
上流側には、電動ウォータポンプ１２が介在している。

【００３９】このように構成された循環通路では、循環
通路Ａにおいては、エンジン１が運転中には、図示しな
いクランクシャフトの回転トルクがウォータポンプ６の
入力軸へ伝達されると、ウォータポンプ６は、図示しな
いクランクシャフトから該ウォータポンプ６の入力軸へ
伝達された回転トルクに応じた圧力で冷却水を吐出す
る。即ち、エンジン１が停止中にはウォータポンプ６が
停止するので、冷却水が循環通路Ａを循環することはな
い。

【００４０】前記ウォータポンプ６から吐出された冷却
水は、ウォータジャケット２３を流通する。このとき
に、シリンダヘッド１ａ及びシリンダブロック１ｂと冷
却水との間で熱の移動が行われる。シリンダ２内で燃焼
により発生した熱の一部は、シリンダ２の壁面へ伝わ
り、更にシリンダヘッド１ａ及びシリンダブロック１ｂ
の内部を伝わってシリンダヘッド１ａ及びシリンダブロ
ック１ｂ全体の温度が上昇する。シリンダヘッド１ａ及
びシリンダブロック１ｂに伝わった熱の一部は、ウォー
タジャケット２３内部の冷却水に伝わり、当該冷却水の
温度を上昇させる。また、その分熱を失ったシリンダヘ
ッド１ａ及びシリンダブロック１ｂの温度は低下する。
このようにして、温度が上昇した冷却水は、シリンダブ
ロック１ｂからラジエータ入口側通路Ａ１へ流出する。

【００４１】ラジエータ入口側通路Ａ１へ流出した冷却
水は、当該ラジエータ入口側通路Ａ１を流通し遮断弁３
１に到達する。遮断弁３１は、ＥＣＵ２２からの信号に
より、エンジン１の運転中には開弁され、エンジン１の
停止中には閉弁される。エンジン１の運転中には、冷却
水は遮断弁３１を通過してラジエータ入口側通路Ａ１を
流通した後ラジエータ９に流入する。ラジエータ９で
は、外気と冷却水との間で熱の移動が行われる。温度が
高くなっている冷却水の熱の一部は、ラジエータ９の壁
面へ伝わり、更にラジエータ９の内部を伝わってラジエ
ータ９全体の温度が上昇する。ラジエータ９に伝わった
熱の一部は、外気に伝わり、当該外気の温度を上昇させ
る。また、その分熱を失った冷却水の温度は低下する。
温度が低下した冷却水は、ラジエータ９から流出する。

【００４２】ラジエータ９から流出した冷却水は、ラジ
エータ出口側通路Ａ２を流通してサーモスタットに到達
する。ここで、サーモスタット８は、ヒータコア出口側
通路Ｂ２を流通する冷却水の温度が所定温度に達すると
ワックスの熱膨張により自動的に開弁する。即ち、ヒー
タコア出口側通路Ｂ２を流通する冷却水の温度が所定温
度に達していなければ、ラジエータ出口側通路Ａ２は遮
断され冷却水は流通しない。

【００４３】サーモスタット８が開弁しているときに
は、当該サーモスタット８を通過した冷却水はウォータ
ポンプ６に流入する。

【００４４】このようにして、ラジエータ９で温度が下
降した冷却水は、再びウォータポンプ６からウォータジ
ャケット２３へ吐出され温度が上昇する。

【００４５】一方、ラジエータ入口側通路Ａ１を流通す
る冷却水の一部は、ヒータコア入口側通路Ｂ１に流入す
る。ヒータコア入口側通路Ｂ１に流入した冷却水は、当
該ヒータコア入口側通路Ｂ１を流通して、ヒータコア１
３に到達する。ヒータコア１３は、車室内で空気と熱交
換を行い、熱の移動により昇温された空気は図示しない
送風機により車室内を循環し、車室内雰囲気温度が上昇
する。その後、冷却水は、ヒータコア１３から流出し、
ヒータコア出口側通路Ｂ２を流通し、ラジエータ出口側
通路Ａ２に到達する。このときに、サーモスタット８が
開弁しているときには、循環通路Ａを流通する冷却水と
合流してウォータポンプ６へ流入する。一方、サーモス
タット８が閉弁しているときには、循環通路Ｂを流通し
てきた冷却水のみがウォータポンプ６に流入する。

【００４６】このようにして、ヒータコア１３で温度が
下降した冷却水は、再びウォータポンプ６からウォータ
ジャケット２３へ吐出される。

【００４７】また、ラジエータ入口側通路Ａ１を流通す
る冷却水の一部は、蓄熱装置入口側通路Ｃ１に流入す
る。蓄熱装置入口側通路Ｃ１に流入した冷却水は、当該
蓄熱装置入口側通路Ｃ１を流通して電動ウォータポンプ
１２に到達する。電動ウォータポンプ１２は、ＥＣＵ２
２からの信号により作動して、所定の圧力で冷却水を吐
出する。

【００４８】電動ウォータポンプ１２が作動している場
合には、冷却水は所定の圧力で吐出され、蓄熱装置入口
側通路Ｃ１を流通してワンウェイバルブ１１を通過し、
蓄熱装置１０に到達する。

【００４９】蓄熱装置１０は、外側容器１０ａと内側容
器１０ｂとの間に真空の断熱空間が設けられ、冷却水注
入管１０ｃから流入した冷却水は、冷却水注出管１０ｄ
から流出する。蓄熱装置１０の内部に流入した冷却水
は、外部から断熱された状態となり保温される。蓄熱装
置１０から流出した冷却水は、ワンウェイバルブ１１を
通過し、蓄熱装置出口側通路Ｃ２を流通してシリンダヘ
ッド１ａに流入する。

【００５０】以上述べたように構成されたエンジン１に
は、当該エンジン１を制御するための電子制御ユニット
（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）２２が併設され
ている。このＥＣＵ２２は、エンジン１の運転条件や運
転者の要求に応じてエンジン１の運転状態を制御し、
又、エンジン１の運転停止中にはエンジン１の昇温制御
（エンジンプレヒート制御）を行うユニットである。

【００５１】ＥＣＵ２２には、クランクポジションセン
サ２７、蓄熱装置内冷却水温度センサ２８、エンジン内
冷却水温度センサ２９、１番シリンダインテーク壁温セ
ンサ３５、４番シリンダインテーク壁温センサ３６、ア
クセル開度センサ３７等の各種センサが電気配線を介し
て接続され、上記した各種センサの出力信号がＥＣＵ２
２に入力されるようになっている。

【００５２】また、ＥＣＵ２２は、燃料噴射弁５、電動
ウォータポンプ１２、遮断弁３１等を制御することが可
能なように、これら燃料噴射弁５、電動ウォータポンプ
１２、遮断弁３１等と電気配線を介して接続されてい
る。

【００５３】ここで、図２に示すように、ＥＣＵ２２
は、双方向性バス３５０によって相互に接続された、Ｃ
ＰＵ３５１と、ＲＯＭ３５２と、ＲＡＭ３５３と、バッ
クアップＲＡＭ３５４と、入力ポート３５６と、出力ポ
ート３５７とを備えるとともに、前記入力ポート３５６
に接続されたＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）３５５を備え
ている。

【００５４】前記入力ポート３５６は、クランクポジシ
ョンセンサ２７のようにデジタル信号形式の信号を出力
するセンサの出力信号を入力し、それらの出力信号をＣ
ＰＵ３５１やＲＡＭ３５３へ送信する。

【００５５】前記入力ポート３５６は、蓄熱装置内冷却
水温度センサ２８、エンジン内冷却水温度センサ２９、
バッテリー３０、１番シリンダインテーク壁温センサ３
５、４番シリンダインテーク壁温センサ３６、アクセル
開度センサ３７等のように、アナログ信号形式の信号を
出力するセンサのＡ／Ｄ３５５を介して入力し、それら
の出力信号をＣＰＵ３５１やＲＡＭ３５３へ送信する。

【００５６】前記出力ポート３５７は、燃料噴射弁５、
電動ウォータポンプ１２、遮断弁３１等と電気配線を介
して接続され、ＣＰＵ３５１から出力される制御信号
を、前記した燃料噴射弁５、電動ウォータポンプ１２、
遮断弁３１等へ送信する。

【００５７】前記ＲＯＭ３５２は、燃料噴射弁５を制御
するための燃料噴射制御ルーチン、エンジン１に熱を供
給するためのエンジンプレヒート制御ルーチン、内燃機
関１の始動時にシリンダ２毎に運転制御を行うための始
動時運転制御ルーチン等のアプリケーションプログラム
を記憶している。

【００５８】前記ＲＯＭ３５２は、上記したアプリケー
ションプログラムに加え、各種の制御マップを記憶して
いる。前記制御マップは、例えば、エンジン１の運転状
態と基本燃料噴射量（基本燃料噴射時間）との関係を示
す燃料噴射量制御マップ、エンジン１の運転状態と基本
燃料噴射時期との関係を示す燃料噴射時期制御マップ、
１番シリンダインテーク壁温センサ３５及び４番シリン
ダインテーク壁温センサ３６と燃料噴射補正量との関係
を示す燃料噴射量補正制御マップ、１番シリンダインテ
ーク壁温センサ３５及び４番シリンダインテーク壁温セ
ンサ３６と燃料噴射時期との関係を示す燃料噴射時期補
正制御マップ等である。

【００５９】前記ＲＡＭ３５３は、各センサからの出力
信号やＣＰＵ３５１の演算結果等を格納する。前記演算
結果は、例えば、クランクポジションセンサ２７がパル
ス信号を出力する時間的な間隔に基づいて算出される機
関回転数である。これらのデータは、クランクポジショ
ンセンサ２７がパルス信号を出力する都度、最新のデー
タに書き換えられる。

【００６０】前記バックアップＲＡＭ３５４は、エンジ
ン１の運転停止後もデータを記憶可能な不揮発性のメモ
リである。

【００６１】次に、本実施の形態に係るエンジン１の昇
温制御（以下、「エンジンプレヒート制御」と称す
る。）後のシリンダ２毎の運転制御ついてその概要を説
明する。

【００６２】エンジン１の運転中に、ＥＣＵ２２が電動
ウォータポンプ１２に信号を送り、当該電動ウォータポ
ンプ１２を作動させると、循環通路Ｃに冷却水が循環す
る。すると、蓄熱装置１０の内部には、エンジン１で昇
温された冷却水が流通し、蓄熱装置１０の内部は温度の
高い冷却水で満たされる。そして、エンジン１が停止し
た後、ＥＣＵ２２が電動ウォータポンプ１２の作動を停
止すれば、蓄熱装置１０に温度の高い冷却水を蓄えるこ
とができる。蓄えられた冷却水は、蓄熱装置１０の保温
効果により温度の低下が抑制される。

【００６３】ＥＣＵ２２は、蓄熱装置１０に蓄えられた
温度の高い冷却水をエンジン１の停止中にシリンダヘッ
ド１ａに循環させ、当該シリンダヘッド１ａの昇温制御
を行う。ここで、エンジン１が停止するとウォータポン
プ６も停止するために、エンジン１の停止中には電動ウ
ォータポンプ１２を作動させて冷却水を循環させること
とする。

【００６４】電動ウォータポンプ１２は、エンジン１の
停止中においてもＥＣＵ２２からの信号に基づいて作動
し、所定の圧力で冷却水を吐出する。吐出された冷却水
は、蓄熱装置入口側通路Ｃ１を流通してワンウェイバル
ブ１１を通過し、蓄熱装置１０に到達する。このときに
蓄熱装置１０に流入する冷却水は、エンジン１の停止中
に温度が低下した冷却水である。

【００６５】蓄熱装置１０の内部に貯留された冷却水
は、冷却水注出管１０ｄを介して蓄熱装置１０から流出
する。このときに蓄熱装置１０から流出する冷却水は、
エンジン１の運転中に蓄熱装置１０に流入し、当該蓄熱
装置１０により保温された温度の高い冷却水である。蓄
熱装置１０から流出した冷却水は、ワンウェイバルブ１
１を通過し、蓄熱装置出口側通路Ｃ２を流通してシリン
ダヘッド１ａに流入する。

【００６６】シリンダヘッド１ａに流入した冷却水は、
ウォータジャケット２３を流通する。ウォータジャケッ
ト２３では、シリンダヘッド１ａと冷却水との間で熱交
換が行われる。冷却水が持つ熱の一部は、シリンダヘッ
ド１ａの内部を伝わってシリンダヘッド１ａ全体の温度
が上昇する。また、その分熱を失った冷却水の温度は低
下する。

【００６７】このようにして、温度が低下した冷却水
は、シリンダブロック１ｂから流出し、蓄熱装置入口側
通路Ｃ１を流通して電動ウォータポンプ１２に到達す
る。

【００６８】ここで、エンジン１の停止中には、ＥＣＵ
２２からの信号により遮断弁３１は閉弁されるため、ヒ
ータコア１３及びラジエータ９には冷却水が循環される
ことはない。よって、ヒータコア１３及びラジエータ９
において熱の移動が行われることにより冷却水の温度が
不必要に低下することはない。

【００６９】このように、ＥＣＵ２２は、エンジン１の
始動に先立ち電動ウォータポンプ１２を作動させること
により、シリンダヘッド１ａの昇温（エンジンプレヒー
ト制御）を行う。

【００７０】しかし、シリンダヘッド１ａに流入した冷
却水は、ウォータジャケット２３内で熱を当該シリンダ
ヘッド１ａに供給しながら流通するため、流通している
途中で温度が低下していく。このように温度が低下した
冷却水からシリンダヘッド１ａが供給される熱量は、冷
却水の温度が低下する前に供給される熱量よりも少ない
ため、冷却水が循環した直後にはシリンダヘッド１ａの
内部では、温度が不均一となる。

【００７１】つまり、冷却水の入口側に位置する１番シ
リンダ２と、出口側に位置する４番シリンダ２とでは、
１番シリンダ２の壁温の方が高くなる。

【００７２】図４は、冷却水循環開始後のエンジン１内
部温度の推移を示すタイムチャート図である。１番と４
番とのインテーク壁温に差異が生じているのが判る。特
に、冷却水循環直後にインテーク壁温が上昇し、１番と
４番とのインテーク壁温に大きな差異が生じる。この差
異は時間が経過するに従って小さくなるが、１番と４番
とのインテーク壁温の関係には相関が無いことが判る。
１番と４番とのインテーク壁温の間に相関関係が存在す
れば１番シリンダ２の壁温を計測することにより、４番
シリンダ２の壁温を推定することが可能となるが、この
関係を求めることは困難である。同様に、１番シリンダ
２の壁温から２番及び３番シリンダ２の壁温を推定する
ことも困難である。特に、エンジン１の始動タイミング
が何等かの原因で延期された場合には、冷却水の循環が
複数回行われることがあるが、このときの各シリンダ２
のインテーク壁温の相関関係は、その都度異なるものと
なる。

【００７３】そこで、本実施の形態においては、１番シ
リンダインテーク壁温センサ３５及び４番シリンダイン
テーク壁温センサ３６を設けて１番及び４番シリンダ２
のインテーク壁温を求めると共に、２番及び３番シリン
ダ２のインテーク壁温を推定することとする。２番及び
３番シリンダ２のインテーク壁温の推定には、１番シリ
ンダインテーク壁温センサ３５及び４番シリンダインテ
ーク壁温センサ３６の出力信号と３番又は４番シリンダ
２の壁温との関係をマップ化したものが使用される。
又、１番シリンダインテーク壁温センサ３５及び４番シ
リンダインテーク壁温センサ３６の出力信号と各シリン
ダ２の燃料噴射量の補正量及び燃料噴射時期の補正量と
の関係をマップ化しておいてもよい。

【００７４】ここで、機関始動時においては、燃料の噴
射量は通常増量補正されるが、シリンダ２の壁温が高い
ときにはこの増量補正量は少なくてよい。即ち、蓄熱装
置１０から熱の供給があった場合には、４番シリンダ２
に比べて１番シリンダ２の燃料噴射量の増量補正量は少
なくすることができる。これは、２番及び３番シリンダ
２についても当て嵌まり、１番シリンダ２の増量補正量
が一番少なく２番、３番、４番シリンダ２の順に燃料噴
射の増量補正量を多くする必要がある。

【００７５】ところで、エンジン１内部の温度の不均衡
は、時間が経過するに従って平衡状態に近づく。そこ
で、本実施の形態においては、１番シリンダインテーク
壁温センサ３５及び４番シリンダインテーク壁温センサ
３６との出力値に基づいて、シリンダ２毎に燃料噴射量
の増量補正量等を内燃機関１が始動されるまで繰り返し
算出する。

【００７６】次に、本実施の形態に係るエンジンプレヒ
ート及びシリンダ２毎の運転制御フローについて説明す
る。

【００７７】図３は、エンジンプレヒート及びシリンダ
２毎の運転制御のフローを表すフローチャート図であ
る。

【００７８】ステップＳ１０１では、ＥＣＵ２２にトリ
ガー信号が入力されたときに、ＥＣＵ２２が起動して本
制御を開始する。

【００７９】本制御実行開始条件となるトリガー信号に
は、例えば、図示しないドア開閉センサが発信する運転
席側のドアの開閉信号が挙げられる。車両運転者が、車
両に搭載されたエンジン１を始動するには、その前に車
両のドアを開いて乗車する動作が当然に伴う。そこで、
車両のドアの開閉が検知された場合に、ＥＣＵ２２が起
動して本制御を行う。

【００８０】ステップＳ１０２では、ＣＰＵ３５１は、
ＲＡＭ３５３にアクセスし、蓄熱装置内冷却水温度セン
サ２８の出力信号を読み込む。

【００８１】ステップＳ１０３では、エンジンプレヒー
ト制御の実行条件が成立しているか否かを判定する。こ
こで判定に用いられる要素は、エンジン内冷却水温度セ
ンサ２９の出力信号である。エンジン内冷却水温度セン
サ２９の出力信号に基づいてＣＰＵ３５１は、ウォータ
ジャケット２３内の冷却水温度Ｔｗを算出し、算出され
た温度が所定温度（例えば４５℃）よりも低いか否かを
判定する。算出された温度が所定温度よりも低いと判定
された場合には、エンジン１へ冷却水を循環させるため
にステップＳ１０４へ進む。一方、否定判定がなされた
場合には冷却水の循環を行わずにステップＳ１１４へ進
む。

【００８２】ここで、ウォータジャケット２３内の温度
が所定温度（例えば４５℃）よりも高いときは、冷却水
を循環させても効果が小さく、又、電動ウォータポンプ
１２の電力消費を無くすためにエンジン１の昇温は行わ
ないこととする。電動ウォータポンプ１２を駆動する電
力は、車両に搭載されたバッテリー３０から供給される
が、この電力には限りがあるために、このように電力消
費量を低減することは重要である。

【００８３】ステップＳ１０４では、ＣＰＵ３５１は、
ステップＳ１０２で読み込んだ蓄熱装置内冷却水温度セ
ンサ２８の出力信号に基づいて、電動ウォータポンプ１
２を作動させる時間を決定する。

【００８４】蓄熱装置内冷却水温度センサ２８の出力信
号と電動ウォータポンプ１２を作動させる時間との関係
は予めマップ化しておき、ＲＯＭ３５２に記憶させてお
く。ＣＰＵ３５１は、読み込んだ蓄熱装置内冷却水温度
センサ２８の出力信号と前記マップとに基づいて電動ウ
ォータポンプ１２を作動させる時間を算出し、算出結果
をＲＡＭ３５３に記憶させる。

【００８５】ステップＳ１０５では、ＣＰＵ３５１は、
電動ウォータポンプ１２に電力を供給し、該電動ウォー
タポンプ１２を作動させる（エンジン１のプレヒートを
行う）。また、エンジンプレヒート制御実行中であるこ
とを運転者に知らせるために警告灯（図示省略）を点灯
させる。

【００８６】ステップＳ１０６では、ＣＰＵ３５１は、
ステップＳ１０５で電動ウォータポンプ１２が作動を開
始してから、ステップＳ１０４で算出された時間が経過
したか否か判定する。ＣＰＵ３５１は、ＲＡＭ３５３に
アクセスし、電動ウォータポンプ１２が作動を開始して
から経過した時間を読み出す。この時間がステップＳ１
０４で算出された時間よりも長い場合には、ステップＳ
１０７へ進む。一方、否定判定がなされた場合には、ス
テップＳ１０５へ進み、引き続き電動ウォータポンプ１
２を作動させる。

【００８７】ステップＳ１０７では、ＣＰＵ３５１は、
電動ウォータポンプ１２の作動を停止させる。

【００８８】ステップＳ１０８では、ＣＰＵ３５１は、
ＲＡＭ３５３にアクセスし、１番シリンダインテーク壁
温センサ３５及び４番シリンダインテーク壁温センサ３
６の出力信号を読み込む。

【００８９】ステップＳ１０９では、ＣＰＵ３５１は、
シリンダ２毎の運転制御に用いる補正量を決定する。

【００９０】先ず、ＣＰＵ３５１は、１番シリンダイン
テーク壁温センサ３５と、４番シリンダインテーク壁温
センサ３６との出力信号に基づいて燃料噴射量の補正係
数を算出する。

【００９１】この補正係数は、基本となる燃料噴射量に
追加される補正燃料噴射量を算出するときに用いられ、
次式によって燃料噴射量が修正される。

【００９２】修正燃料噴射量＝基本燃料噴射量＋補正燃料噴射量ここで、補正燃料噴射量＝基本燃料噴射量×補正係数である。補正係数を求めるには、１番シリンダインテー
ク壁温センサ３５及び４番シリンダインテーク壁温セン
サ３６の出力信号と１番乃至４番シリンダの補正係数と
の関係を予めマップ化しＲＯＭ３５２に記憶させてお
く。ＣＰＵ３５１は、ＲＡＭ３５３にアクセスし、１番
シリンダインテーク壁温センサ３５及び４番シリンダイ
ンテーク壁温センサ３６の出力信号を読み出し、ＲＯＭ
３５２のマップに代入して、各シリンダ２の補正係数を
算出することができる。この算出値は、ＲＡＭ３５３に
記憶される。

【００９３】次に、ＣＰＵ３５１は、１番シリンダイン
テーク壁温センサ３５と、４番シリンダインテーク壁温
センサ３６との出力信号に基づいて燃料噴射時期の補正
係数を算出する。

【００９４】この補正係数は、基本となる燃料噴射時期
を補正する補正燃料噴射時期を算出するときに用いら
れ、次式によって燃料噴射時期が修正される。

【００９５】修正燃料噴射時期＝基本燃料噴射時期＋補
正燃料噴射時期ここで、補正燃料噴射時期＝基本燃料噴射時期×補正係
数である。補正係数を求めるには、１番シリンダインテー
ク壁温センサ３５及び４番シリンダインテーク壁温セン
サ３６の出力信号と１番乃至４番シリンダの補正係数と
の関係を予めマップ化しＲＯＭ３５２に記憶させてお
く。ＣＰＵ３５１は、ＲＡＭ３５３にアクセスし、１番
シリンダインテーク壁温センサ３５及び４番シリンダイ
ンテーク壁温センサ３６の出力信号を読み出し、ＲＯＭ
３５２のマップに代入して、各シリンダ２の補正係数を
算出することができる。この算出値は、ＲＡＭ３５３に
記憶される。

【００９６】ステップＳ１１０では、ＣＰＵ３５１は、
ステップＳ１０５で点灯させた警告灯を消灯させ、運転
者にエンジンの昇温が完了し、且つ、シリンダ２毎の運
転制御の準備が整ったことを知らせる。

【００９７】ステップＳ１１１では、ＣＰＵ３５１は、
エンジン１が始動されたか否かを判定する。ＣＰＵ３５
１は、ＲＡＭ３５３にアクセスし、クランクポジション
センサ２７の出力信号が更新されているか否かを判定す
ることにより、エンジン１が始動されたか否かを判定す
ることができる。エンジン１が運転されているとＣＰＵ
３５１が判定したときには、ステップＳ１１２へ進む。
一方、否定判定がなされた場合には、ステップＳ１０５
乃至ステップＳ１０７で昇温されたエンジン１の温度が
低下し、再び昇温する必要が生じる可能性があるために
ステップＳ１０８へ進む。

【００９８】ステップＳ１１２では、ＣＰＵ３５１は、
シリンダ２毎の燃料噴射制御を開始する。

【００９９】ＣＰＵ３５１は、ステップＳ１０９で決定
した補正係数に基づいて燃料噴射制御を開始する。

【０１００】ＣＰＵ３５１は、先ず、燃料噴射弁５から
噴射される燃料量を決定し、次いで燃料噴射弁５から燃
料を噴射する時期を決定する。

【０１０１】燃料噴射量を決定する場合は、ＣＰＵ３５
１は、ＲＡＭ３５３に記憶されているクランクポジショ
ンセンサ２７の出力信号（機関回転数）とエアフローメ
ータ（図示省略）の出力信号（吸入空気量）とを読み出
す。ＣＰＵ３５１は、燃料噴射量制御マップへアクセス
し、前記機関回転数及び前記吸入空気量に対応した基本
燃料噴射量（基本燃料噴射時間）を算出する。

【０１０２】そして、ＣＰＵ３５１は、補正係数に基づ
いて基本燃料噴射量を修正する。

【０１０３】修正された基本燃料噴射量は次式によって
表される。

【０１０４】修正燃料噴射量＝基本燃料噴射量＋補正燃料噴射量ここで、補正燃料噴射量＝基本燃料噴射量×補正係数である。

【０１０５】そして、ＣＰＵ３５１は、吸気温度センサ
（図示省略）等の出力信号値等に基づいて前記修正燃料
噴射時間を補正し、最終的な燃料噴射時間を決定する。

【０１０６】燃料噴射時期を決定する場合は、ＣＰＵ３
５１は、ＲＡＭ３５３に記憶されているクランクポジシ
ョンセンサ２７の出力信号（機関回転数）とエアフロー
メータ（図示省略）の出力信号（吸入空気量）とを読み
出す。ＣＰＵ３５１は、燃料噴射時期制御マップへアク
セスし、前記機関回転数及び前記吸入空気量に対応した
基本燃料噴射時期を算出する。

【０１０７】そして、ＣＰＵ３５１は、補正係数に基づ
いて基本燃料噴射時期を修正する。

【０１０８】修正された基本燃料噴射時期は次式によっ
て表される。

【０１０９】修正燃料噴射時期＝基本燃料噴射時期＋補
正燃料噴射時期ここで、補正燃料噴射時期＝基本燃料噴射時期×補正係
数である。

【０１１０】そして、ＣＰＵ３５１は、吸気温度センサ
（図示省略）等の出力信号値等に基づいて前記修正燃料
噴射時期を補正し、最終的な燃料噴射時期を決定する。

【０１１１】その後、ＣＰＵ３５１は、前記修正燃料噴
射時期とクランクポジションセンサ２７の出力信号とを
比較し、前記クランクポジションセンサ２７の出力信号
が前記燃料噴射開始時期と一致した時点で燃料噴射弁５
に対する駆動電力の印加を開始する。ＣＰＵ３５１は、
燃料噴射弁５に対する駆動電力の印加を開始した時点か
らの経過時間が前記修正燃料噴射時間に達した時点で燃
料噴射弁５に対する駆動電力の印加を停止する。

【０１１２】ステップＳ１１３では、ＣＰＵ３５１は、
シリンダ２毎の燃料噴射制御を終了するための条件が成
立しているか否か判定する。このときにＣＰＵ３５１
は、ＲＡＭ３５３にアクセスし、エンジン１が始動して
から所定時間（例えば１５秒）経過したか否か、又は、
アクセル開度センサ３７からの出力信号を読み出してア
クセルが踏まれたか否かを判定する。これは、所定時間
（例えば１５秒）が経過し、又は、アクセルが踏まれる
とシリンダ２の壁温は上昇し、シリンダ２間の温度差が
小さくなるために、シリンダ２毎に燃料噴射制御を行う
必要がなくなるためである。肯定判定がなされた場合に
は、ステップＳ１１４へ進む。一方、否定判定がなされ
た場合には、ステップＳ１１２へ進んでシリンダ２毎の
燃料噴射制御を続行する。

【０１１３】尚、判定の条件としては他に、ウォータジ
ャケット２３内部の冷却水温度が所定温度に達したか否
か、又は、インテーク壁面温度が所定温度に達したか否
かを基準としてもよい。

【０１１４】ステップＳ１１４では、ＣＰＵ３５１は、
通常の燃料噴射制御を開始する。

【０１１５】即ち、シリンダ２毎の修正燃料噴射量及び
修正燃料噴射時期に基づいた燃料噴射制御を終了し、全
シリンダ２で共通の燃料噴射量及び燃料噴射時期に基づ
いた燃料噴射制御を開始する。

【０１１６】このようにして、エンジン１の始動直後に
おいてシリンダ２毎に壁面温度が異なっても、シリンダ
２毎の壁温に基づいてシリンダ２毎の運転制御を行うこ
とができる。

【０１１７】本実施の形態においては、１番シリンダイ
ンテーク壁温センサ３５及び４番シリンダインテーク壁
温センサ３６の出力信号に基づいて各シリンダ２の燃料
噴射量及び燃料噴射時期を決定したが、これに替えて、
ウォータジャケット２３内部の冷却水の温度を２箇所以
上で計測しても同様の制御を行うことができる。

【０１１８】また、２番シリンダ２及び３番シリンダ２
のインテーク側の壁温を計測すると、より精度の高い制
御を行うことができる。

【０１１９】本発明においては、複数の温度マップを有
していてもよい。冷却水の循環が複数回行われると、そ
の都度、シリンダ２間の温度の相関関係は異なるので、
冷却水を循環させた回数や循環開始からの経過時間によ
ってマップを切り替えると、より精度の高い温度の推定
及びシリンダ２毎の運転制御を行うことができる。

【０１２０】

【発明の効果】本発明に係る蓄熱装置を備えた内燃機関
では、内燃機関の運転停止中に蓄熱装置に蓄えられた熱
を当該内燃機関に供給することができる。そして、機関
停止中に複数箇所で温度を計測して、機関始動時の運転
制御を補正するための補正量を気筒毎に求めることがで
きる。機関始動後は、気筒毎の補正量に基づいた運転制
御を気筒毎に行うことができる。

【０１２１】以て、機関始動時のエミッションの悪化を
抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内燃機関の蓄熱装置を適用する
エンジンとその冷却水が循環する冷却水通路とを併せ示
す図である。

【図２】ＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。

【図３】本発明に係るエンジンプレヒート及びシリン
ダ毎の運転制御のフローを表すフローチャート図であ
る。

【図４】冷却水循環開始後のエンジン内部温度の推移
を示すタイムチャート図である。

【符号の説明】

１・・・・エンジン１ａ・・・シリンダヘッド１ｂ・・・シリンダブロック１ｃ・・・オイルパン２・・・・シリンダ３・・・・ピストン４・・・・コネクティングロッド５・・・・燃料噴射弁６・・・・ウォータポンプ８・・・・サーモスタット９・・・・ラジエータ１０・・・蓄熱装置１０ａ・・外側容器１０ｂ・・内側容器１０ｃ・・冷却水注入管１０ｄ・・冷却水注出管１１・・・ワンウェイバルブ１２・・・電動ウォータポンプ１３・・・ヒータコア２２・・・ＥＣＵ２３・・・ウォータジャケット２７・・・クランクポジションセンサ２８・・・蓄熱装置内冷却水温度センサ２９・・・エンジン内冷却水温度センサ３０・・・バッテリー３１・・・遮断弁３５・・・１番シリンダインテーク壁温センサ３６・・・４番シリンダインテーク壁温センサ３７・・・アクセル開度センサＡ・・・・循環通路Ａ１・・・ラジエータ入口側通路Ａ２・・・ラジエータ出口側通路Ｂ・・・・循環通路Ｂ１・・・ヒータコア入口側通路Ｂ２・・・ヒータコア出口側通路Ｃ・・・・循環通路Ｃ１・・・蓄熱装置入口側通路Ｃ２・・・蓄熱装置出口側通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｆ０２Ｎ 17/06 Ｆ０２Ｎ 17/06 ＤＦターム(参考） 3G084 BA13 BA30 CA01 DA10 EA11 FA00 FA10 FA20 FA38 3G301 HA01 JA21 KA01 MA11 NA08 NC01 NC02 PE00Z PE03Z PE08Z PF03Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱を蓄える蓄熱装置を具備した内燃機関で
あって、熱媒体を循環させる循環系と、前記循環系を循環する熱媒体を介して前記蓄熱装置が蓄
えた熱を前記内燃機関に供給する熱供給手段と、前記内燃機関の温度を少なくとも２個所で計測する温度
計測手段と、前記計測された温度に基づいて前記内燃機関の運転制御
を気筒毎に行う制御手段と、を具備することを特徴とする蓄熱装置を備えた内燃機
関。
【請求項２】前記制御手段は、前記内燃機関の始動時に
おいて、その運転制御を気筒毎に行うことを特徴とする
請求項１に記載の蓄熱装置を備えた内燃機関。