JP2004124798A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラジエータをバイパスして流れる冷却水の流量を流量調整バルブにより制御して冷却水温を制御する内燃機関の制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、車両に搭載される内燃機関(エンジン)の冷却システムおいては、燃費向上の観点から内燃機関の早期暖機や摩擦損失低減を目的として、例えば、特許文献1(特開2000−45773号公報)に記載されているように、冷却水がラジエータをバイパスして流れるバイパス流路を設けると共に、このバイパス流路を流れる冷却水の流量(バイパス流量)とラジエータを流れる冷却水の流量(ラジエータ流量)を調整可能な流量調整バルブを設け、水温センサで検出した冷却水温を目標冷却水温に一致させるように、流量調整バルブを制御してバイパス流量とラジエータ流量の流量比を調整することで、冷却水温を精度良く制御する新たな冷却システムが開発されている。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−45773号公報(第2頁等)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した流量調整バルブを備えた冷却システムでは、万一、流量調整バルブ内への異物混入やその駆動回路の故障等により流量調整バルブが正常に動作しなくなって、ラジエータ流量が正常時よりも減少する異常状態が発生すると、ラジエータによる冷却水の放熱量が減少して、エンジンに流入する冷却水温が正常時よりも高くなるため、冷却水によるエンジン冷却能力が低下して、エンジンがオーバーヒートしてしまう可能性がある。
【0005】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、流量調整バルブの異常による内燃機関のオーバーヒートを未然に防止することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項1の内燃機関の制御装置は、流量調整バルブの異常の有無を異常診断手段により診断し、流量調整バルブの異常有りと診断したときに、内燃機関の発熱量を低減する制御(以下「発熱量低減制御」という)を発熱量低減制御手段により実行するようにしたものである。このようにすれば、万一、流量調整バルブの異常によって内燃機関に流入する冷却水温が上昇して内燃機関の冷却能力が低下した場合でも、発熱量低減制御により内燃機関の発熱量を低減させて機関温度の上昇を抑制することができて、内燃機関のオーバーヒートを未然に防止することができる。
【0007】
この場合、発熱量低減制御により内燃機関の発熱量を低減するほど、オーバーヒート防止効果を高めることができるが、一般に、内燃機関の発熱量(主に燃焼熱量)を低減する制御は、内燃機関の出力を低下させる方向に作用するため、内燃機関の発熱量を低減するほど、内燃機関の出力が低下して運転性能が低下してしまう。
【0008】
このような事情を考慮して、請求項2のように、流量調整バルブの異常有りと診断したときに、そのときの異常の程度を異常程度判定手段により判定し、判定した異常の程度に応じて発熱量低減制御の対象となる制御項目及び/又は制御量を設定するようにすると良い。流量調整バルブの異常時には、そのときの異常の程度(例えば目標冷却水温に対する実冷却水温の上昇度合)によってオーバーヒートを防止するのに必要となる内燃機関の発熱量の低減幅が異なってくるため、異常の程度に応じて発熱量低減制御の制御項目や制御量を設定すれば、異常の程度に応じて発熱量低減制御による内燃機関の発熱量の低減幅を適正に調整することができて、オーバーヒートを防止するのに必要な分だけ内燃機関の発熱量を低減することができる。これにより、発熱量低減制御時に内燃機関の発熱量を必要以上に低減する事態を回避することができて、発熱量低減制御による内燃機関の運転性能の低下を必要最小限にとどめることができる。
【0009】
また、流量調整バルブの異常有りと診断したときでも、例えば、ラジエータ流量が正常時よりも増加する異常状態、或は、ラジエータ流量が正常時よりも少しだけ減少する異常状態になっている場合には、内燃機関に流入する冷却水温が上昇しないか、上昇しても、その上昇幅が小さいため、冷却水による内燃機関の冷却能力はほとんど低下しない。このような場合には、発熱量低減制御を実行しなくても、オーバーヒートに至る可能性がほとんどないと思われる。
【0010】
そこで、請求項3のように、流量調整バルブの異常有りと診断された場合でも、その異常の程度が所定レベル以下であれば、発熱量低減制御を行わないようにしても良い。このようにすれば、流量調整バルブの異常が発生しても、その異常の程度がオーバーヒートに至る可能性がほとんどないレベルである場合には、発熱量低減制御を行わずに済み、発熱量低減制御による内燃機関の運転性能の低下を回避することができる。
【0011】
また、発熱量低減制御の具体的な方法としては、請求項4のように、スロットル開度制限、燃料カット、成層リーン燃焼、減筒運転、吸気側及び/又は排気側の可変バルブ機構の制御量変更のうちの少なくとも1つにより発熱量低減制御を実行するようにすると良い。
【0012】
例えば、スロットル開度を制限すれば、各気筒の充填空気量を制限して各気筒の燃焼熱量を減少させて内燃機関の発熱量を減少させることができる。また、燃料カットを実行すれば、その分だけ内燃機関の燃焼熱量、発熱量を減少させることができる。成層リーン燃焼では、リーン混合気を燃焼させことで、各気筒の燃焼熱量を減少させて内燃機関の発熱量を減少させることができる。また、減筒運転では、一部の気筒への燃料噴射を休止するので、その休止気筒の分だけ燃焼熱量を減少させて内燃機関の発熱量を減少させることができる。また、吸気側及び/又は排気側の可変バルブ機構の制御量(バルブタイミング、バルブリフト量等)を、各気筒の充填空気量が減少する方向に変更すれば、スロットル開度を制限する場合と同じように、内燃機関の燃焼熱量、発熱量を減少させることができる。
【0013】
また、流量調整バルブの異常診断方法としては、例えば、請求項5のように、水温検出手段で検出した冷却水温を目標冷却水温に一致させるように流量調整バルブを制御するシステムの場合、冷却水温制御の実行中に水温検出手段で検出した冷却水温と目標冷却水温とを比較して流量調整バルブの異常の有無を診断するようにすると良い。このようにすれば、流量調整バルブの異常の有無を精度良く診断することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図1に基づいて冷却系全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン11の冷却水通路(ウォータジャケット)の出口とラジエータ12の入口とが冷却水循環パイプ13によって接続され、ラジエータ12の出口とエンジン11の冷却水通路の入口とが冷却水循環パイプ14によって接続されている。この冷却水循環パイプ14の途中に、モータ15で駆動される電動式ウォータポンプ16が設けられている。これにより、エンジン11の冷却水通路→冷却水循環パイプ13→ラジエータ12→冷却水循環パイプ14(電動式ウォータポンプ16)→エンジン11の冷却水通路の経路で冷却水が循環する冷却水循環回路17が構成されている。
【0015】
この冷却水循環回路17には、ラジエータ12と並列にバイパス流路18が設けられ、このバイパス流路18の両端が冷却水循環パイプ13,14の途中に接続されている。そして、バイパス流路18と冷却水循環パイプ14との合流部に、流量調整バルブ19が設けられている。この流量調整バルブ19は、モータ等のアクチュエータ20によってロータリバルブ(図示せず)を回動駆動することで、バイパス流路18に流れる冷却水の流量(バイパス流量)Vb と、ラジエータ12に流れる冷却水の流量(ラジエータ流量)Vr の流量比を調整することができるようになっている。流量調整バルブ19のロータリバルブは、リターンスプリング等の付勢手段によってラジエータ流量Vr を最大にする回転位置(バイパス流量Vb を最小にする回転位置)又はその近傍に付勢されている。
【0016】
また、冷却水循環パイプ14のうちの電動式ウォータポンプ16の上流側には、電動式ウォータポンプ16に流入する冷却水の温度(ポンプ水温)Tp を検出する第1の水温センサ21(水温検出手段)が設けられ、バイパス流路18には、バイパス流路18を流れる冷却水の温度(バイパス水温)Tb を検出する第2の水温センサ22(水温検出手段)が設けられている。また、冷却水循環パイプ14のうちの流量調整バルブ19の上流側には、ラジエータ12から流出する冷却水の温度(ラジエータ水温)Tr を検出する第3の水温センサ23(水温検出手段)が設けられている。尚、ラジエータ12の近傍には、モータ24で駆動される電動式冷却ファン25が配置されている。
【0017】
一方、エンジン11の吸気管26には、DCモータ等によって開度調節されるスロットルバルブ27が設けられ、このスロットルバルブ27の下流側には、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ28が設けられている。また、エンジン11のシリンダブロックには、エンジン11のクランク軸が一定クランク角(例えば30℃A)回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ29が取り付けられている。このクランク角センサ29の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。
【0018】
前述した各種センサの出力は、エンジン制御回路(以下「ECU」と表記する)30に入力される。このECU30は、マイクロコンピュータを主体として構成され、そのROM(記憶媒体)に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁(図示せず)の燃料噴射量や点火プラグ(図示せず)の点火時期を制御する。
【0019】
また、ECU30は、水温制御ルーチン(図示せず)を実行することで、水温制御手段として機能し、エンジン運転状態に応じて目標冷却水温Ttgを算出し、水温センサ21で検出した実冷却水温(ポンプ水温)Tp を目標冷却水温Ttgに一致させるように流量調整バルブ19を制御する。その際、ECU30は、ポンプ水温Tp とバイパス水温Tb とラジエータ水温Tr とに基づいてラジエータ流量Vr とバイパス流量Vb の実流量比Rを算出すると共に、目標冷却水温Ttgとバイパス水温Tb とラジエータ水温Tr とに基づいてラジエータ流量Vr とバイパス流量Vb の目標流量比Rtgを算出し、この実流量比Rと目標流量比Rtgとの差に基づいて流量調整バルブ19をバルブ変更量を算出する。
【0020】
更に、ECU30は、後述する図2乃至図4に示す各ルーチンを実行することで、流量調整バルブ19のフェールセーフ制御を実行する。このフェールセーフ制御の概要を説明すると、まず、水温センサ21で検出した実冷却水温Tp と目標冷却水温Ttgとの温度差に基づいて流量調整バルブ19の異常の有無を診断する。そして、流量調整バルブ19の異常有りと診断したときに、そのときの異常レベル(異常の程度)がレベル1〜レベル3のうちのいずれのレベルであるかを判定する。
【0021】
ここで、レベル1は、実冷却水温Tp と目標冷却水温Ttgとの温度差が、第1のレベル判定値K1 よりも大きく、このまま通常の水温制御を継続するとエンジン11がオーバーヒートに至る可能性が高いレベルである。
【0022】
また、レベル2は、実冷却水温Tp と目標冷却水温Ttgとの温度差が、第1のレベル判定値K1 以下であるが、第2のレベル判定値K2 (但し、K2 <K1 )よりも大きく、このまま通常の水温制御を継続すると、エンジン11がオーバーヒートに至る可能性が比較的少ないレベルである。
【0023】
一方、レベル3は、実冷却水温Tp と目標冷却水温Ttgとの温度差が、第2のレベル判定値K2 以下であり、このまま通常の水温制御を継続しても、エンジン11がオーバーヒートに至る可能性がほとんどないレベルである。
【0024】
そして、異常レベルがレベル1(エンジン11がオーバーヒートに至る可能性が高いレベル)であると判定された場合には、発熱量低減制御としてスロットル開度制限制御と減筒運転制御の両方を実行する。スロットル開度制限制御では、スロットル開度をレベル1用のスロットル開度制限値THRMX=f1 で制限することで、各気筒の充填空気量を大幅に制限して燃焼熱量を減少させてエンジン11の発熱量を低減する。また、減筒運転制御では、一部の気筒への燃料噴射を休止して、その休止気筒の分だけ燃焼熱量を減少させてエンジン11の発熱量を低減する。
【0025】
また、異常レベルがレベル2(エンジン11がオーバーヒートに至る可能性が比較的少ないレベル)であると判定された場合には、発熱量低減制御としてスロットル開度制限制御のみを実行して、スロットル開度をレベル2用のスロットル開度制限値THRMX=f2 (但しf2 >f1 )で制限することで、各気筒の充填空気量を制限して燃焼熱量を減少させてエンジン11の発熱量を低減する。
【0026】
一方、異常レベルがレベル3(エンジン11がオーバーヒートに至る可能性がほとんどないレベル)であると判定された場合には、発熱量低減制御を行わず、正常時と同じ制御を実行する。
以下、ECU30が実行する図2乃至図4に示す流量調整バルブ19のフェールセーフ制御用の各ルーチンの処理内容を説明する。
【0027】
[流量調整バルブのフェールセーフ制御]
図2に示す流量調整バルブのフェールセーフ制御ベースルーチンは、イグニッションスイッチ(図示せず)のオン後に所定周期で実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ101で、入力処理を実行して各種センサの出力等を読み込んだ後、ステップ102に進み、アクセル開度等に基づいて目標スロットル開度THR0 を算出する。
【0028】
この後、ステップ103に進み、後述する図3に示す異常診断及び異常レベル判定ルーチンを実行して、流量調整バルブ19の異常の有無を診断すると共に、流量調整バルブ19の異常有りと診断したときに、そのときの異常レベル(目標冷却水温Ttgに対する実冷却水温Tp の上昇度合)がレベル1〜3のうちのいずれのレベルであるかを判定する。
【0029】
この後、ステップ104に進み、異常レベルがレベル1又はレベル2であるか否かを判定し、異常レベルがレベル1又はレベル2であると判定された場合には、ステップ105に進み、異常レベルがレベル1であるか否かを判定する。
【0030】
このステップ105で、異常レベルがレベル1(エンジン11がオーバーヒートに至る可能性が高いレベル)であると判定された場合には、ステップ106に進み、レベル1用のスロットル開度制限値f1 のマップを検索して、現在のエンジン回転速度Neに応じたスロットル開度制限値f1(Ne) を算出し、この値をスロットル開度制限値THRMXとして設定する。
THRMX=f1(Ne)
【0031】
尚、レベル1用のスロットル開度制限値f1 のマップは、レベル1用のスロットル開度制限値f1 が、レベル2用のスロットル開度制限値f2 よりも小さいスロットル開度になるように設定されている。
この後、ステップ107に進み、減筒運転制御を実行して、一部の気筒への燃料噴射を休止して残りの気筒でエンジン11を運転する。
【0032】
この後、ステップ109に進み、上記ステップ102で算出した目標スロットル開度THR0 と上記ステップ106で算出したレベル1用のスロットル開度制限値THRMX=f1(Ne) とを比較して、小さい方を最終目標スロットル開度THRに設定する。
【0033】
以上の処理により、異常レベルがレベル1の場合には、スロットル開度をレベル1用のスロットル開度制限値THRMX=f1(Ne) で制限(ガード処理)することで、各気筒の充填空気量を制限して各気筒の燃焼熱量を減少させ、更に、減筒運転制御による休止気筒の分だけ燃焼熱量を減少させて、エンジン11の発熱量を大幅に低減する。
【0034】
一方、上記ステップ106で、異常レベルがレベル2(エンジン11がオーバーヒートに至る可能性が比較的低いレベル)であると判定された場合には、ステップ108に進み、レベル2用のスロットル開度制限値f2 のマップを検索して、現在のエンジン回転速度Neに応じたスロットル開度制限値f2(Ne) を算出し、この値をスロットル開度制限値THRMXとして設定する。
THRMX=f2(Ne)
【0035】
尚、レベル2用のスロットル開度制限値f2 のマップは、レベル2用のスロットル開度制限値f2 が、レベル1用のスロットル開度制限値f1 よりも大きいスロットル開度になるように設定されている。
【0036】
この後、ステップ109に進み、上記ステップ102で算出した目標スロットル開度THR0 と上記ステップ108で算出したレベル2用のスロットル開度制限値THRMX=f2(Ne) とを比較して、小さい方を最終目標スロットル開度THRに設定する。
【0037】
これにより、異常レベルがレベル2の場合には、スロットル開度をレベル2用のスロットル開度制限値THRMX=f2(Ne) で制限(ガード処理)することで、各気筒の充填空気量を制限して各気筒の燃焼熱量を減少させて、エンジン11の発熱量を低減する。
【0038】
これらのステップ104〜109の処理が特許請求の範囲でいう発熱量低減制御手段としての役割を果たす。
【0039】
これに対して、上記ステップ104で、異常レベルがレベル1とレベル2のいずれでもない場合、つまり、異常レベルがレベル3(エンジン11がオーバーヒートに至る可能性がほとんどないレベル)又は流量調整バルブ19の異常無しと判定された場合には、ステップ110に進み、上記ステップ102でアクセル開度等に基づいて算出した目標スロットル開度THR0 を、そのまま最終目標スロットル開度THRに設定する。この場合、発熱量低減制御は実行されない。
【0040】
[異常診断及び異常レベル判定]
図3に示す異常診断及び異常レベル判定ルーチンは、図2のステップ103で起動されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ201で、入力処理を実行して各種センサの出力等を読み込んだ後、ステップ202に進み、図示しない断線・短絡判定ルーチンを実行して、流量調整バルブ19のアクチュエータ20や電源ライン等の断線・短絡の有無を判定する。
【0041】
ここで、流量調整バルブ19のアクチュエータ20や電源ラインに断線が発生している場合には、アクチュエータ20への通電が不能になるため、流量調整バルブ19のロータリバルブがリターンスプリング等の付勢手段の付勢力によりラジエータ流量Vr を最大にする回転位置又はその近傍に移動する。これにより、ラジエータ12による冷却水の放熱量が増加して、冷却水によるエンジン冷却能力が上昇するため、エンジン11のオーバーヒートを防止することができる。
【0042】
これに対して、流量調整バルブ19のアクチュエータ20や電源ラインに短絡が発生した場合には、アクチュエータ20に常時通電し続ける状態になって、流量調整バルブ19のロータリバルブがラジエータ流量Vr を減少させる方向(バイパス流量Vb を増加させる方向)に移動する。このため、ラジエータ12による冷却水の放熱量が減少して、冷却水によるエンジン冷却能力が低下し、エンジン11がオーバーヒートしてしまう可能性がある。
【0043】
そこで、流量調整バルブ19のアクチュエータ20や電源ラインの電気的な短絡によるエンジン11のオーバーヒートを防止するために、まず、ステップ203に進み、流量調整バルブ19のアクチュエータ20や電源ラインの電気的な短絡有りであるか否かを判定し、短絡有りと判定された場合には、ステップ204に進み、流量調整バルブ19のアクチュエータ20の電源を断電する。
【0044】
このようにすれば、アクチュエータ20への通電が断たれるため、流量調整バルブ19のロータリバルブが、リターンスプリング等の付勢手段の付勢力によりラジエータ流量Vr を最大にする回転位置又はその近傍に移動する。これにより、ラジエータによる冷却水の放熱量が増加して、冷却水によるエンジン冷却能力が上昇するため、エンジン11のオーバーヒートを防止することができる。
【0045】
この後、ステップ205に進み、後述する図4に示す流量調整バルブ異常診断ルーチンを実行して、水温センサ21で検出した実冷却水温Tp と目標冷却水温Ttgとの温度差に基づいて流量調整バルブ19の異常(例えば流量調整バルブ19内への異物混入やバルブ固着等による動作異常)の有無を診断する。
【0046】
この後、ステップ206に進み、流量調整バルブ19の異常有りと診断されたか否かを判定し、流量調整バルブ19の異常無しと診断された場合には、そのまま本ルーチンを終了する。
【0047】
一方、流量調整バルブ19の異常有りと診断された場合には、ステップ207に進み、水温センサ21で検出した実冷却水温Tp と目標冷却水温Ttgとの温度差が、第1のレベル判定値K1 よりも大きいか否かを判定する。その結果、実冷却水温Tp と目標冷却水温Ttgとの温度差が、第1のレベル判定値K1 よりも大きいと判定された場合には、ステップ208に進み、異常レベルがレベル1(エンジン11がオーバーヒートに至る可能性が高いレベル)であると判定する。
【0048】
これに対して、上記ステップ207で、実冷却水温Tp と目標冷却水温Ttgとの温度差が、第1のレベル判定値K1 以下であると判定された場合には、ステップ209に進み、実冷却水温Tp と目標冷却水温Ttgとの温度差が、第2のレベル判定値K2 (但し、K2 <K1 )よりも大きいか否かを判定する。その結果、実冷却水温Tp と目標冷却水温Ttgとの温度差が、第2のレベル判定値K2 よりも大きいと判定された場合には、ステップ210に進み、異常レベルがレベル2(エンジン11がオーバーヒートに至る可能性が比較的低いレベル)であると判定する。
【0049】
また、実冷却水温Tp と目標冷却水温Ttgとの温度差が、第2のレベル判定値K2 以下であると判定された場合には、ステップ211に進み、異常レベルがレベル3(エンジン11がオーバーヒートに至る可能性がほとんどないレベル)であると判定する。
これらのステップ206〜211の処理が特許請求の範囲でいう異常程度判定手段としての役割を果たす。
【0050】
[流量調整バルブ異常診断]
図4に示す流量調整バルブ異常診断ルーチンは、図3のステップ205で起動されるサブルーチンであり、特許請求の範囲でいう異常診断手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ301で、入力処理を実行して各種センサの出力等を読み込んだ後、ステップ302に進み、異常診断実行条件が成立しているか否かを、例えば、エンジン運転状態が定常状態であるか否か等によって判定する。異常診断実行条件が成立していなければ、ステップ308に進み、後述するカウンタCntのカウント値を「0」にリセットした後、本ルーチンを終了する。
【0051】
一方、異常診断実行条件が成立していると判定された場合には、ステップ303に進み、目標冷却水温Ttgに対する実冷却水温Tp の誤差を制御水温誤差Te として求める。
Te =|Ttg−Tp |
【0052】
この後、ステップ304に進み、制御水温誤差Te が異常判定値βよりも小さいか否かを判定する。この異常判定値βは、エンジン運転状態(例えばエンジン回転速度と負荷)に応じて設定する。
【0053】
このステップ304で、制御水温誤差Te が異常判定値βよりも小さいと判定された場合には、ステップ308に進み、後述するカウンタCntのカウント値を「0」にリセットした後、本ルーチンを終了する。
【0054】
一方、ステップ304で、制御水温誤差Te が異常判定値β以上であると判定された場合には、ステップ305に進み、制御水温誤差Te が異常判定値β以上になっている状態の継続時間をカウントするカウンタCntのカウント値を「1」だけインクリメントした後、ステップ306に進み、カウンタCntのカウント値が所定値Cを越えたか否かを判定する。その結果、カウンタCntのカウント値が所定値C以下であると判定された場合には、そのまま本ルーチンを終了する。
【0055】
一方、カウンタCntのカウント値が所定値Cを越えた場合、つまり、制御水温誤差Te が異常判定値β以上になっている状態の継続時間が所定値Cを越えた場合には、ステップ307に進み、流量調整バルブ19の異常有りと判定して、運転席のインストルメントパネルに設けられた警告ランプ(図示せず)を点灯し又は警告表示部(図示せず)に警告表示して運転者に警告すると共に、その異常情報(異常コード)をECU30のバックアップRAM(図示せず)に記憶して、本ルーチンを終了する。
【0056】
以上説明した本実施形態によれば、流量調整バルブ19の異常の有無を診断し、流量調整バルブ19の異常有りと診断したときに、発熱量低減制御(本実施形態ではスロットル開度制限制御や減筒運転制御)を実行するようにしたので、万一、流量調整バルブ19の異常によって冷却水温が上昇してエンジン冷却能力が低下した場合でも、発熱量低減制御によりエンジン11の発熱量を低減させてエンジン温度の上昇を抑制することができ、エンジン11のオーバーヒートを未然に防止することができる。これにより、流量調整バルブ19の異常時でも、エンジン11のオーバーヒートを発生させることなく、車両を退避走行させることができる。
【0057】
また、本実施形態では、流量調整バルブ19の異常有りと診断したときに、そのときの異常レベル(例えば目標冷却水温Ttgに対する実冷却水温Tp の上昇度合)を判定する。そして、異常レベルがレベル1(エンジン11がオーバーヒートに至る可能性が高いレベル)の場合には、スロットル開度をレベル1用のスロットル開度制限値THRMX=f1 で制限するスロットル開度制限制御と減筒運転制御の両方を実行してエンジン11の発熱量を大幅に低減する。一方、異常レベルがレベル2(エンジン11がオーバーヒートに至る可能性が比較的低いレベル)の場合には、スロットル開度をレベル2用のスロットル開度制限値THRMX=f2 で制限するスロットル開度制限制御のみを実行して、エンジン11の発熱量を低減する。このようにすれば、異常レベルに応じて発熱量低減制御によるエンジン11の発熱量の低減幅を可変することができて、オーバーヒートを防止するのに必要な分だけエンジン11の発熱量を低減するとができる。これにより、エンジン11の発熱量を必要以上に低減することを防止して、発熱量低減制御によるエンジン11の運転性能の低下を必要最小限にとどめることができる。
【0058】
また、流量調整バルブ19の異常有りと診断したときでも、例えば、ラジエータ流量が正常時よりも増加する異常状態、或は、ラジエータ流量が正常時よりも少しだけ減少する異常状態になっている場合には、エンジン11に流入する冷却水温が上昇しないか、上昇しても、その上昇幅が小さいため、冷却水によるエンジン冷却能力はほとんど低下しない。このような場合には、発熱量低減制御を実行しなくても、エンジン11がオーバーヒートに至る可能性がほとんどないと思われる。
【0059】
そこで、本実施形態では、流量調整バルブ19の異常有りと診断した場合でも、異常レベルがレベル3(エンジン11がオーバーヒートに至る可能性がほとんどないレベル)であれば、発熱量低減制御を行わず、正常時と同じ制御を実行するようにしたので、エンジン11がオーバーヒートに至る可能性がほとんどない状況下で、発熱量低減制御を実行せずに済み、発熱量低減制御によるエンジン11の運転性能の低下を回避することができる。
【0060】
尚、本実施形態では、発熱量低減制御としてスロットル開度制限制御と減筒運転制御を実行するようにしたが、発熱量低減制御として燃料カット制御を実行するようにしても良い。燃料カットを実行すれば、その分だけ燃焼熱量を減少させることができるので、エンジン11の発熱量を低減することができる。
【0061】
また、筒内噴射エンジンのように成層リーン燃焼可能なエンジンの場合には、発熱量低減制御として成層リーン燃焼制御を実行するようにしても良い。成層リーン燃焼では、リーン混合気を燃焼させることで、各気筒の燃焼熱量を減少させてエンジン11の発熱量を低減することができる。
【0062】
また、吸気バルブや排気バルブのバルブ制御量(バルブタイミング、バルブリフト量等)を可変する可変バルブ機構を備えたシステムの場合には、発熱量低減制御としてバルブ制御量変更制御を実行するようにしても良い。吸気バルブや排気バルブのバルブ制御量(バルブタイミング、バルブリフト量等)を、各気筒の充填空気量が減少する方向に変更すれば、スロットル開度を制限する場合と同じように、エンジン11の発熱量を低減することができる。
【0063】
これらのスロットル開度制限、減筒運転、燃料カット、成層リーン燃焼、バルブ制御量変更等の発熱量低減制御の制御項目は、1つ制御項目のみを実行するようにしても良いが、2つ以上の制御項目を組み合わせて実行するようにしても良い。また、異常レベルに応じて発熱量低減制御の制御項目の組み合わせや制御量を変更するようにしても良い。
【0064】
また、本実施形態では、異常レベルを3段階で判定したが、異常レベルを2段階又は4段階以上で判定するようにしても良い。
また、フェールセーフ制御を簡略化するために、異常レベルの判定を省略して、流量調整バルブ19の異常有りと診断したときに、常に同じ制御項目と制御量の発熱量低減制御を実行するようにしても良い。
【0065】
また、本実施形態では、バイパス流路18と冷却水循環パイプ14との合流部に流量調整バルブ19を設けることで、バイパス流量Vb とラジエータ流量Vr を1つの流量調整バルブ19で制御するようにしたが、バイパス流路18と冷却水循環パイプ14にそれぞれ流量調整バルブを設けて、バイパス流量Vb とラジエータ流量Vr を2つの流量調整バルブで制御するようにしても良い。この場合は、2つの流量調整バルブが正常に動作しているか否かを診断し、2つの流量調整バルブのうちのいずれか一方でも異常と判定された場合に、発熱量低減制御を実行するようにすれば良い。
【0066】
その他、本発明は、水温センサの取付位置を適宜変更しても良く、例えば、水温センサをエンジン11の冷却水出口に近い位置に設置しても良い等、種々変更して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態における冷却系の概略構成図
【図2】流量調整バルブのフェールセーフ制御ベースルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図3】異常診断及び異常レベル判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図4】流量調整バルブ異常診断ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
11…エンジン(内燃機関)、12…ラジエータ、18…バイパス流路、19…流量調整バルブ、21,22,23…水温センサ(水温検出手段)、27…スロットルバルブ、30…ECU(水温制御手段,異常診断手段,発熱量低減制御手段,異常程度判定手段)。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that controls the flow rate of cooling water flowing by bypassing a radiator by a flow control valve to control the temperature of cooling water.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, in a cooling system for an internal combustion engine (engine) mounted on a vehicle, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-45773) has been proposed for the purpose of early warming-up and reduction of friction loss from the viewpoint of improving fuel efficiency. As described in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H10-163, a bypass flow path through which the cooling water bypasses the radiator is provided, and a flow rate of the cooling water flowing through the bypass flow path (bypass flow rate) and a flow rate of the cooling water flowing through the radiator (radiator) By providing a flow rate adjustment valve that can adjust the flow rate) and controlling the flow rate adjustment valve to adjust the flow rate ratio between the bypass flow rate and the radiator flow rate so that the cooling water temperature detected by the water temperature sensor matches the target cooling water temperature. A new cooling system for controlling the cooling water temperature with high accuracy has been developed.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2000-45773 A (page 2 etc.)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the cooling system equipped with the above-described flow control valve, the flow control valve does not operate normally due to foreign matter entering the flow control valve or a failure of its drive circuit, and the radiator flow rate is higher than normal. When an abnormal condition occurs, the amount of heat dissipated by the radiator decreases and the temperature of the cooling water flowing into the engine becomes higher than normal, so the engine cooling capacity of the cooling water decreases and the engine overheats. Could be done.
[0005]
The present invention has been made in view of such circumstances, and accordingly, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can prevent overheating of the internal combustion engine due to an abnormality in a flow control valve. is there.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a control apparatus for an internal combustion engine according to
[0007]
In this case, the overheating prevention effect can be enhanced as the calorific value of the internal combustion engine is reduced by the calorific value reduction control. However, in general, the control for reducing the calorific value of the internal combustion engine (mainly the calorific value of combustion) is performed by the internal combustion engine. Since it acts in the direction of lowering the output, the lower the calorific value of the internal combustion engine, the lower the output of the internal combustion engine and the lower the driving performance.
[0008]
In consideration of such circumstances, when it is diagnosed that there is an abnormality in the flow control valve, the degree of abnormality at that time is determined by the abnormality degree determining means, and the abnormality is determined according to the determined degree of abnormality. It is preferable to set a control item and / or a control amount to be subjected to the heat generation amount reduction control. When the flow control valve is abnormal, the amount of reduction in the amount of heat generated by the internal combustion engine required to prevent overheating varies depending on the degree of the abnormality at that time (for example, the degree of increase in the actual cooling water temperature with respect to the target cooling water temperature). By setting the control items and the control amount of the heat generation amount reduction control according to the degree of the abnormality, it is possible to appropriately adjust the reduction amount of the heat generation amount of the internal combustion engine by the heat generation amount reduction control according to the degree of the abnormality, The calorific value of the internal combustion engine can be reduced by an amount necessary to prevent overheating. As a result, it is possible to avoid a situation in which the calorific value of the internal combustion engine is reduced more than necessary during the calorific value reduction control, and it is possible to minimize a decrease in the operating performance of the internal combustion engine due to the calorific value reduction control.
[0009]
In addition, even when it is diagnosed that there is an abnormality in the flow control valve, for example, when the radiator flow rate is higher than normal, or when the radiator flow rate is slightly lower than normal, However, since the temperature of the cooling water flowing into the internal combustion engine does not rise, or even if it rises, the rising width is small, so that the cooling capacity of the internal combustion engine by the cooling water hardly decreases. In such a case, even if the heat generation amount reduction control is not performed, there is almost no possibility of overheating.
[0010]
Therefore, even when it is diagnosed that there is an abnormality in the flow control valve, if the degree of the abnormality is equal to or less than a predetermined level, the heat generation amount reduction control may not be performed. In this way, even if an abnormality occurs in the flow control valve, if the degree of the abnormality is at a level at which there is almost no possibility of overheating, the heat generation amount reduction control need not be performed, and the heat generation amount can be reduced. It is possible to avoid a decrease in the operating performance of the internal combustion engine due to the control.
[0011]
As a specific method of the calorific value reduction control, the throttle opening restriction, fuel cut, stratified lean combustion, reduced cylinder operation, control of the variable valve mechanism on the intake side and / or the exhaust side may be mentioned. It is preferable to execute the heat generation amount reduction control by at least one of the amount changes.
[0012]
For example, if the throttle opening is limited, the amount of air to be charged into each cylinder can be limited to reduce the amount of combustion heat in each cylinder, thereby reducing the amount of heat generated by the internal combustion engine. Further, if the fuel cut is executed, the amount of heat of combustion and the amount of heat generated by the internal combustion engine can be reduced accordingly. In stratified lean combustion, by burning lean air-fuel mixture, the amount of heat of combustion in each cylinder can be reduced, and the amount of heat generated by the internal combustion engine can be reduced. Further, in the reduced cylinder operation, the fuel injection to some of the cylinders is suspended, so that the calorific value of the combustion can be reduced by the amount of the suspended cylinders, and the calorific value of the internal combustion engine can be reduced. In addition, if the control amounts (valve timing, valve lift amount, etc.) of the variable valve mechanisms on the intake side and / or the exhaust side are changed in a direction in which the amount of air charged to each cylinder decreases, the throttle opening is limited. Similarly, the calorific value and the calorific value of the internal combustion engine can be reduced.
[0013]
As a method of diagnosing the abnormality of the flow control valve, for example, in the case of a system for controlling the flow control valve so that the cooling water temperature detected by the water temperature detecting means matches the target cooling water temperature, It is preferable to compare the cooling water temperature detected by the water temperature detecting means with the target cooling water temperature during the execution of the control to diagnose the presence or absence of an abnormality in the flow rate control valve. With this configuration, it is possible to accurately diagnose whether or not the flow rate control valve is abnormal.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, a schematic configuration of the entire cooling system will be described with reference to FIG. An outlet of a cooling water passage (water jacket) of an
[0015]
The cooling
[0016]
A first water temperature sensor 21 (water temperature detecting means) for detecting the temperature (pump water temperature) Tp of the cooling water flowing into the
[0017]
On the other hand, a
[0018]
The outputs of the various sensors described above are input to an engine control circuit (hereinafter referred to as “ECU”) 30. The
[0019]
In addition, the
[0020]
Further, the
[0021]
Here, at the
[0022]
In the level 2, the temperature difference between the actual cooling water temperature Tp and the target cooling water temperature Ttg is equal to or less than the first level determination value K1, but is larger than the second level determination value K2 (where K2 <K1). However, if normal water temperature control is continued as it is, there is a relatively low possibility that the
[0023]
On the other hand, at level 3, when the temperature difference between the actual cooling water temperature Tp and the target cooling water temperature Ttg is equal to or less than the second level determination value K2, the
[0024]
When it is determined that the abnormal level is level 1 (a level at which the
[0025]
If it is determined that the abnormal level is level 2 (the level at which the
[0026]
On the other hand, when it is determined that the abnormal level is level 3 (a level at which the
Hereinafter, the processing contents of each routine for the fail-safe control of the flow control valve 19 shown in FIGS. 2 to 4 which are executed by the
[0027]
[Fail-safe control of flow control valve]
The fail-safe control base routine of the flow control valve shown in FIG. 2 is executed at a predetermined cycle after an ignition switch (not shown) is turned on. When this routine is started, first, in
[0028]
Thereafter, the routine proceeds to step 103, where the abnormality diagnosis and abnormality level determination routine shown in FIG. 3 described later are executed to diagnose the presence or absence of the abnormality of the flow control valve 19 and to diagnose the presence of the abnormality of the flow control valve 19. Then, it is determined which of the
[0029]
Thereafter, the process proceeds to step 104, where it is determined whether the abnormal level is
[0030]
If it is determined in
THRMX = f1 (Ne)
[0031]
The map of the throttle opening limit f1 for
Thereafter, the routine proceeds to step 107, in which the reduced-cylinder operation control is executed, fuel injection to some cylinders is stopped, and the
[0032]
Thereafter, the routine proceeds to step 109, where the target throttle opening degree THR0 calculated in
[0033]
According to the above processing, when the abnormal level is
[0034]
On the other hand, if it is determined in
THRMX = f2 (Ne)
[0035]
The map of the throttle opening limit value f2 for level 2 is set such that the throttle opening limit value f2 for level 2 is larger than the throttle opening limit value f1 for
[0036]
Thereafter, the routine proceeds to step 109, where the target throttle opening degree THR0 calculated in
[0037]
Accordingly, when the abnormal level is level 2, the throttle opening is limited by the throttle opening limit value THRMX = f2 (Ne) for level 2 (guard processing), thereby limiting the amount of air charged in each cylinder. Then, the amount of combustion heat of each cylinder is reduced, and the amount of heat generated by the
[0038]
The processing of these
[0039]
On the other hand, in
[0040]
[Abnormality diagnosis and abnormality level judgment]
The abnormality diagnosis and abnormality level determination routine shown in FIG. 3 is a subroutine started in
[0041]
Here, if the
[0042]
On the other hand, when a short circuit occurs in the
[0043]
Therefore, in order to prevent overheating of the
[0044]
In this case, the energization of the
[0045]
Thereafter, the routine proceeds to step 205, in which a flow control valve abnormality diagnosis routine shown in FIG. 4 described below is executed, and the flow control valve is controlled based on the temperature difference between the actual cooling water temperature Tp detected by the
[0046]
Thereafter, the routine proceeds to step 206, where it is determined whether or not the flow control valve 19 is abnormal. If it is determined that the flow control valve 19 is not abnormal, the routine ends.
[0047]
On the other hand, if it is diagnosed that the flow control valve 19 is abnormal, the process proceeds to step 207, where the temperature difference between the actual cooling water temperature Tp detected by the
[0048]
On the other hand, when it is determined in
[0049]
If it is determined that the temperature difference between the actual cooling water temperature Tp and the target cooling water temperature Ttg is equal to or less than the second level determination value K2, the process proceeds to step 211, where the abnormal level is level 3 (the
The processing of these
[0050]
[Flow control valve abnormality diagnosis]
The flow control valve abnormality diagnosis routine shown in FIG. 4 is a subroutine started in
[0051]
On the other hand, when it is determined that the abnormality diagnosis execution condition is satisfied, the routine proceeds to step 303, where an error of the actual cooling water temperature Tp with respect to the target cooling water temperature Ttg is obtained as a control water temperature error Te.
Te = | Ttg-Tp |
[0052]
Thereafter, the routine proceeds to step 304, where it is determined whether or not the control water temperature error Te is smaller than the abnormality determination value β. The abnormality determination value β is set according to the engine operating state (for example, engine speed and load).
[0053]
If it is determined in
[0054]
On the other hand, if it is determined in
[0055]
On the other hand, when the count value of the counter Cnt exceeds the predetermined value C, that is, when the duration of the state where the control water temperature error Te is equal to or more than the abnormality determination value β exceeds the predetermined value C, the process proceeds to step 307. The driver determines that there is an abnormality in the flow control valve 19, turns on a warning lamp (not shown) provided on an instrument panel in the driver's seat, or displays a warning on a warning display unit (not shown) to display the driver. And the abnormality information (abnormality code) is stored in the backup RAM (not shown) of the
[0056]
According to the present embodiment described above, the presence / absence of an abnormality of the flow control valve 19 is diagnosed, and when the abnormality of the flow control valve 19 is diagnosed, the heat generation amount reduction control (in the present embodiment, the throttle opening limit control, (Reduced cylinder operation control) is executed, so that even if the cooling water temperature rises due to an abnormality of the flow rate control valve 19 and the engine cooling capacity decreases, the calorific value of the
[0057]
Further, in the present embodiment, when it is diagnosed that the flow control valve 19 is abnormal, the abnormality level at that time (for example, the degree of increase of the actual cooling water temperature Tp with respect to the target cooling water temperature Ttg) is determined. When the abnormal level is level 1 (the level at which the
[0058]
Further, even when it is diagnosed that the flow regulating valve 19 is abnormal, for example, when the radiator flow is in an abnormal state in which the radiator flow is increased from the normal state or in an abnormal state in which the radiator flow is slightly decreased from the normal state. In this case, the temperature of the cooling water flowing into the
[0059]
Therefore, in the present embodiment, even if it is diagnosed that the flow control valve 19 is abnormal, if the abnormal level is level 3 (the level at which the
[0060]
In this embodiment, the throttle opening restriction control and the reduced cylinder operation control are executed as the heat generation amount reduction control, but the fuel cut control may be executed as the heat generation amount reduction control. If the fuel cut is executed, the amount of heat of combustion can be reduced by that amount, so that the amount of heat generated by the
[0061]
In the case of an engine capable of stratified lean combustion such as an in-cylinder injection engine, stratified lean combustion control may be executed as heat generation amount reduction control. In the stratified lean combustion, by burning the lean air-fuel mixture, the heat of combustion of each cylinder can be reduced, and the calorific value of the
[0062]
Also, in the case of a system having a variable valve mechanism for varying the valve control amount (valve timing, valve lift amount, etc.) of the intake valve and the exhaust valve, the valve control amount change control is executed as the heat generation amount reduction control. May be. If the valve control amounts (valve timing, valve lift amount, etc.) of the intake valve and the exhaust valve are changed in the direction in which the amount of air charged to each cylinder decreases, the
[0063]
The control items of the calorific value reduction control such as the throttle opening limit, the reduced cylinder operation, the fuel cut, the stratified lean combustion, and the change of the valve control amount may be executed by only one control item. The above control items may be executed in combination. Further, the combination of control items of the heat generation amount reduction control and the control amount may be changed according to the abnormal level.
[0064]
In the present embodiment, the abnormal level is determined in three stages, but the abnormal level may be determined in two stages or four or more stages.
Further, in order to simplify the fail-safe control, the determination of the abnormal level is omitted, and when it is diagnosed that the flow control valve 19 is abnormal, the heat generation amount reduction control of the same control item and control amount is always executed. You may do it.
[0065]
In the present embodiment, the bypass flow rate Vb and the radiator flow rate Vr are controlled by the single flow rate control valve 19 by providing the flow rate control valve 19 at the junction of the
[0066]
In addition, the present invention can be implemented with various changes such as changing the mounting position of the water temperature sensor as appropriate, for example, installing the water temperature sensor at a position close to the cooling water outlet of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a cooling system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a flow of a process of a fail-safe control base routine of a flow control valve;
FIG. 3 is a flowchart showing the flow of processing of an abnormality diagnosis and abnormality level determination routine;
FIG. 4 is a flowchart showing a flow of a process of a flow control valve abnormality diagnosis routine;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記流量調整バルブの異常の有無を診断する異常診断手段と、
前記異常診断手段により前記流量調整バルブの異常有りと診断されたときに、内燃機関の発熱量を低減する制御(以下「発熱量低減制御」という)を実行する発熱量低減制御手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。A control device for an internal combustion engine, comprising: a flow control valve capable of adjusting a flow rate of cooling water flowing by bypassing a radiator; and a water temperature control unit configured to control the flow rate control valve to control a cooling water temperature.
Abnormality diagnosing means for diagnosing the presence or absence of an abnormality of the flow control valve,
A heat generation amount reduction control unit that executes control for reducing the heat generation amount of the internal combustion engine (hereinafter, referred to as “heat generation amount reduction control”) when the abnormality diagnosis unit diagnoses that the flow control valve is abnormal; A control device for an internal combustion engine.
前記発熱量低減制御手段は、前記異常程度判定手段で判定した異常の程度に応じて前記発熱量低減制御の対象となる制御項目及び/又は制御量を設定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。When the abnormality diagnosing unit is diagnosed as having an abnormality in the flow rate adjustment valve, the abnormality diagnosing unit includes an abnormality degree determining unit that determines a degree of the abnormality at that time,
2. The control method according to claim 1, wherein the heat generation amount reduction control unit sets a control item and / or a control amount to be subjected to the heat generation amount reduction control according to the degree of abnormality determined by the abnormality degree determination unit. A control device for an internal combustion engine according to claim 1.
前記水温制御手段は、前記水温検出手段で検出した冷却水温を目標冷却水温に一致させるように前記流量調整バルブを制御し、
前記異常診断手段は、前記水温制御手段による冷却水温制御の実行中に前記水温検出手段で検出した冷却水温と目標冷却水温とを比較して前記流量調整バルブの異常の有無を診断することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。A cooling water temperature detecting means for detecting a cooling water temperature,
The water temperature control means controls the flow rate adjustment valve so that the cooling water temperature detected by the water temperature detection means matches the target cooling water temperature,
The abnormality diagnosis means compares the cooling water temperature detected by the water temperature detection means with a target cooling water temperature during execution of the cooling water temperature control by the water temperature control means, and diagnoses whether there is an abnormality in the flow rate adjustment valve. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein
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