JP2008106653A - 内燃機関の冷却制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱効率を損なうことなくノッキングを抑制することのできる内燃機関の冷却制御装置を提供する。
【解決手段】冷却してノッキングの発生を抑制する内燃機関１の冷却制御装置において、前記内燃機関のノッキングの発生を予測する予測手段（ステップＳ２）と、その予測手段で予測されたノッキングが発生する運転状態もしくは時点に到る前に、現在時点の状態と前記運転状態もしくは時点との関係に応じて前記内燃機関の冷却の程度を複数に切り換える冷却手段（ステップＳ４，Ｓ６）とを備えている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、内燃機関を冷却する冷却制御装置に関し、特にノッキングを抑制するために内燃機関を冷却する装置に関するものである。

内燃機関における強度の小さいトレースノックが発生する運転状態では、熱効率が高くなるが、過度なノッキングは、熱効率を低下させるばかりでなく、熱的障害などの原因となることがよく知られている。このような過度のノッキング（以下、単にノッキングと記す）を抑制する方法として、冷却水温や吸気温度を低減する方法が知られており、例えば特許文献１には、エンジンの負荷が相対的に小さい状態から大きい状態に移行したときの少なくとも初期に、吸気コアを強制冷却するように構成された装置が記載されている。具体的には、ラジエータで冷却した冷却水を吸気コアに送給するように構成されている。また、特許文献２には、内燃機関の運転条件に基づいてノック指標を算出し、そのノック指標に基づいて内燃機関の冷却程度を変更するように構成された装置が記載されている。その冷却程度の変更は、例えば冷却液の温度を変更し、あるいは冷却液の流量を変更することにより行われる。

特開２００２−２７６４８２号公報 特開２００３−２３９７４７号公報

上記の特許文献１に記載された装置では、負荷が小さい状態から大きい状態に変化したことにより、強制冷却を行うように構成されている。そのため、高負荷になった時点では、強制冷却が開始されるものの温度は必ずしも低くならないので、また吸入空気も直ちには冷却されず、不可避的な遅れをもって冷却されるので、ノッキングを確実に防止もしくは抑制することが困難な場合がある。また、特許文献２に記載された装置においては、ノッキングが発生しやすいことがノック指標に基づいて検出されることによって、冷却程度を変更している。すなわち、ノッキングが発生しやすい場合には、冷却液の量を増大させたり、あるいは冷却液の温度を低下させている。そのため、ノッキングが発生し易い場合には、内燃機関を急速に冷却することができるが、その反対に過剰に冷却してしまい、その結果、摩擦による動力損失が増大したり、熱効率が低下したりする可能性があった。

この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、熱効率を損なうことなくノッキングを抑制することのできる内燃機関の冷却制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目標を達成するために、請求項１の発明は、冷却してノッキングの発生を抑制する内燃機関の冷却制御装置において、前記内燃機関のノッキングの発生を予測する予測手段と、その予測手段で予測されたノッキングが発生する運転状態もしくは時点に到る前に、現在時点の状態と前記運転状態もしくは時点との関係に応じて前記内燃機関の冷却の程度を複数に切り換える冷却手段とを備えていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記内燃機関の負荷情報を含む前記内燃機関が搭載された車両の走行環境情報を取得する環境情報取得手段を更に備え、前記予測手段は、前記環境情報取得手段によって得られた前記走行環境情報に基づいて、前記車両の前方でのノッキングの発生区間を予測する手段を含み、前記冷却手段は、前記予測されたノッキングの発生区間の手前で前記内燃機関を冷却する手段を含むことを特徴とする内燃機関の冷却制御装置である。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記冷却手段は、前記予測されたノッキングの発生区間の手前における第１区間で前記内燃機関を予備冷却する手段と、該第１区間より前記予測されたノッキングの発生区間に近い第２区間で前記予備冷却より急速に冷却する急速冷却を行う手段とを含むことを特徴とする内燃機関の冷却制御装置である。

請求項４の発明は、請求項２または３の発明において、前記環境情報取得手段は、前記車両の走行予定路の勾配に基づいて前記内燃機関の負荷を予測する手段を含むことを特徴とする内燃機関の冷却制御装置である。

請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの発明において、前記冷却手段は、前記内燃機関の吸入空気を冷却し、もしくは内燃機関自体を冷却して前記内燃機関の燃焼室温度を低下させる手段を含むことを特徴とする内燃機関の冷却制御装置である。

請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかの発明において、冷熱を蓄える蓄冷器を更に備え、前記冷却手段は、前記蓄冷器に蓄えた冷熱によって前記内燃機関を冷却する手段を含むことを特徴とする内燃機関の冷却制御装置である。

請求項１の発明によれば、運転中の内燃機関についてそのノッキングの発生が予測され、その予測された運転状態になる以前、もしくは予測されたノッキングが発生する時点よりも以前に、内燃機関の冷却が開始される。そして、その冷却の程度が、現在時点の状態と前記運転状態もしくは時点との関係に応じて複数に切り換えられる。したがって、冷却の程度を複数に切り換える制御には、冷却を行っていない状態から冷却状態に切り換える制御と、冷却速度や冷却温度などの冷却の度合いを複数に変更する制御とが含まれる。その「関係」には、時間や距離などが含まれ、到達までの時間や距離が短くなるほど、冷却の程度が増大させられる。そのため、ノッキングが発生することが予測された運転状態もしくは時点では、過不足なく冷却が行われており、ノッキングを抑制できるとともに、摩擦損失の増大や熱効率の低下を防止もしくは抑制することができる。

請求項２の発明によれば、内燃機関の負荷を含む走行環境情報が取得され、その走行環境情報に基づいてノッキングの発生区間が予測され、さらにそのノッキング発生区間の手前で内燃機関が、ノッキング抑制のために冷却される。したがって、車両がノッキング発生区間に到達した時点、すなわちノッキングが発生する運転状態になった場合には、既に内燃機関の冷却が実行されており、内燃機関が過不足なく冷却されてノッキングを抑制できるとともに、摩擦損失や熱効率の低下を防止もしくは抑制することできる。

請求項３の発明によれば、ノッキング発生区間から相対的に遠い時点に予備冷却が行われ、ノッキング発生区間に近付いた場合には、相対的に急速に冷却するので、冷却の不足がなく、また過剰に冷却することが防止もしくは抑制され、その結果、上記の請求項１または２の発明と同様に、ノッキングを確実に抑制でき、また摩擦損失や熱効率の低下を防止もしくは抑制することできる。

請求項４の発明によれば、走行予定路の道路勾配によって内燃機関の負荷を予測することができ、したがって車両の前方でのノッキングを確実に予測できる。

請求項５の発明によれば、吸入空気あるいは内燃機関自体を冷却して燃焼室温度を低下させるので、ノッキングを確実に抑制することができる。

請求項６の発明によれば、蓄冷器に冷熱を蓄え、その温度を外気温度より低くすることができるから、ノッキングの抑制のための冷却を確実に、また応答性良く行うことができる。

つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。図７はこの発明で対象とする内燃機関１を模式的に示しており、この内燃機関１は燃料の燃焼によって生じた熱エネルギを機械的エネルギとして出力するガソリンエンジンやディーゼルエンジンがその例である。したがってピストン２によって区画されている燃焼室３に吸気管４と排気管５とが連通され、その吸気ポートが吸気バルブ６によって開閉され、また排気ポートが排気バルブ７によって開閉されるようになっている。

また、図７に示す例は、車両に搭載されている例であり、その内燃機関１の出力側に変速機８が連結されている。さらに、その変速機８の出力軸がデファレンシャル９を介して左右の駆動輪１０に連結されている。

上記の内燃機関１は、通常のガソリンエンジンと同様に、燃焼室３の周囲にウォータージャケット（図示せず）を備えており、これに加えて吸気を冷却する冷却手段を備えている。すなわち、吸気管４の内部で吸気ポートに近い位置に、冷却用の熱交換器１１が設けられている。この熱交換器１１は、その内部に冷却液を選択的に流通させることにより、吸気管４の内部を流れる吸気を冷却するように構成されている。その冷却液は、内燃機関１の冷却水であってもよく、あるいは吸気用に用意した冷却液であってもよい。図７には、蓄冷器１２と熱交換器１１との間を循環する冷却液を使用した例を示してある。

蓄冷器１２は、顕熱もしくは潜熱として冷熱を蓄えるように構成されており、この蓄冷器１２と熱交換器１１との間に循環管路１３が形成され、その循環管路１３の内部に冷却液が充填されている。そして、その循環管路１３の途中に冷却液の流動を制御し、また流量を制御するコントローラ１４が設けられている。なお、循環管路１３の途中にリザーバーを設けてもよい。

一方、冷熱を発生するコンプレッサー１５が設けられている。このコンプレッサー１５は冷凍サイクルを構成するものであって、この冷凍サイクルは、コンプレッサー１５によって冷媒を加圧し、その冷媒を放熱させて凝縮させ、液化した冷媒を断熱膨張させてその温度を低下させた後、前記蓄冷器１２を冷却してここに冷熱を蓄えるように構成されている。このコンプレッサー１５は、前記内燃機関１によって選択的に駆動されるように構成されており、前記内燃機関１の出力軸にクラッチ１６を介して連結されている。

前記熱交換器１１を介した内燃機関１の冷却は、ノッキングの発生を予測することにより行うように構成されている。すなわち、冷却液の流通もしくはその量あるいは温度を制御する前記コントローラ１４は、マイクロコンピュータを主体として構成された電子制御装置（ＥＣＵ）１７に接続され、この電子制御装置１７から出力される指令信号に基づいて動作するように構成されている。また、ノッキングを予測するための走行環境情報を取得するための手段として、グローバルポジョニングシステム（ＧＰＳ）を利用したナビゲーションシステム（以下、ＧＰＳナビと記す）１８が設けられている。このＧＰＳナビ１８は、予め地図を記憶しており、その地図上における自車両の位置を、人工衛星からの信号やＦＭ局からの信号を利用して検出する機能、自車両の位置から目的地まで走行予定路を検出する機能、その走行予定路や自車両の近隣前方の走行路などの道路情報を、予め記憶しているデータから検出し、あるいは道路に設置してあるサインポストから受信したデータなどから検出する機能などを備えている。なお、道路情報には、道路勾配情報や、舗装路および悪路などの路面情報などが含まれる。また、内燃機関１の負荷、外気温度や湿度、気圧、ボンネット内温度などの情報が、前記電子制御装置１７に直接、もしくはＧＰＳナビ１８を介して入力され、走行環境情報として使用されている。

つぎに上記の内燃機関１を対象としたこの発明に係る制御装置の作用、すなわちノッキングの予測およびそれに基づく内燃機関１の冷却の制御の例を説明する。図１はその制御例を説明するためのフローチャートであって、ここに示すノッキング抑制制御では、先ず、環境データが取得される（ステップＳ１）。この環境データとは、前述した走行環境情報であって、前述したＧＰＳナビ１８によって取得される。その環境データには、自車両の位置、自車両の前方の走行路もしくは走行予定路、その走行路もしくは走行予定路における数百ｍ先までの道路勾配などが含まれる。

その走行環境情報に加えて、外気温度、湿度、ボンネット内温度などの情報に基づいてノッキングの発生が予測される（ステップＳ２）。すなわち、負荷が大きいほど、また吸気温度が高いほど、さらにはガソリンエンジンでは点火時期の進角が大きいほど、ノッキングが発生しやすいから、予測される負荷や外気温度もしくはボンネット内温度、内燃機関１の回転数（車速）など走行環境情報に基づいてノッキングの発生や発生する前方の区間、その区間までの距離、その区間に到達するまでの時間などが予測される。その予測は、例えば、使用する走行環境情報毎の閾値をマップ化して設けておき、いずれか一つもしくは複数の走行環境情報が閾値を超えたことによりノッキングの発生を予測するように構成することができる。その場合、現在時点より以前に実際にノッキングが発生し、これがノックセンサー（図示せず）によって検出された場合には、そのノッキングの発生した時点における走行環境情報を記憶し、それに基づいて閾値を補正するなどの学習制御を行うように構成することもできる。

つぎに、ノッキングの発生が予測されたか否かが判断される（ステップＳ３）。このステップＳ３で否定的に判断された場合には、リターンする。図１の例では、ステップＳ１に戻る。これとは反対にステップＳ３で肯定的に判断された場合には、予備冷却が実行される（ステップＳ４）。この予備冷却は、前記熱交換器１１に冷却液を流通させて、内燃機関１の吸入空気を冷却する制御であり、特に予測されたノッキングを抑制するのに必要な温度よりも所定温度高い温度を目標として行う吸入空気の冷却である。その「所定温度」は、後に述べる急速冷却を行った場合に、ノッキングを抑制できる温度に直ちに達することができ、また内燃機関１の摩擦損失を増大させない程度の温度であり、内燃機関１の冷却水温度もしくは潤滑油の温度や燃焼室３の壁面温度などをパラメータとして予め定めておくことができる。

なお、予備冷却による冷却温度の制御は、前記コントローラ１４によって冷却液の流量や温度を制御することにより行うことができる。前述した図７に示す例では、蓄冷器１２に蓄えた冷熱によって冷却液が冷却されるので、必要に応じて蓄冷を行う。これは、例えば降坂時などの内燃機関１の動力に余裕がある場合に、前記クラッチ１６を係合させてコンプレッサー１５を駆動することにより行えばよい。

このようにして予備冷却を行っている状態で、ノッキングの発生が予測されている区間もしくは地点より所定距離手前の地点に到達したか否かが判断される（ステップＳ５）。この「所定距離」は、後に述べる急速冷却を行った場合に、吸気の温度を、ノッキングを抑制できる温度に直ちに低下させることができる程度の距離であり、車速や外気温度などをパラメータとして予め定めておくことができる。なお、距離に替えて、到達時間を採用することもできる。

このステップＳ５で否定的に判断された場合には、従前の制御状態を維持するためにステップＳ４に戻る。これに対してステップＳ５で肯定的に判断された場合には、急速冷却が実行される（ステップＳ６）。したがって、ステップＳ５で肯定的に判断される地点もしくは時間までが、この発明における第１区間に相当し、これ以降の予測地点もしくは区間までが、この発明における第２区間に相当する。

急速冷却は、前記予測されたノッキングを抑制できる温度まで内燃機関１を冷却する制御であり、車両がノッキング発生の予測地点に達する時点には、その温度まで下がっているように、大きい温度勾配で冷却する。例えば、熱交換器１１に流通させる冷却液の流量を多くし、あるいは冷却液の温度を低下させる。

そして、予測地点を通過したか否かが判断される（ステップＳ７）。これは、ＧＰＳナビ１８による自車両の位置情報から判断することができる。この予測地点もしくは区間は、道路勾配が大きいなど、内燃機関１の負荷が増大してノッキングが生じやすい地点もしくは区間であり、車両がここに到達した時点には、上記のように冷却が行われて内燃機関１あるいは吸入空気もしくは燃焼室３の温度が、ノッキングを抑制できる程度の温度に低下している。したがって、内燃機関１の負荷が増大してもノッキングを抑制することができ、熱効率の低下や熱的障害を未然に防止もしくは抑制することができる。

予測地点もしくは区間を通過していないことによりステップＳ７で否定的に判断された場合には、従前の制御状態を継続するためにステップＳ６に戻る。これに対して予測地点もしくは区間を通過したことによりステップＳ７で肯定的に判断された場合には、冷却が停止される（ステップＳ８）。具体的には、前記熱交換器１１に対する冷却液の供給が停止される。その後、内燃機関１が停止しているか否かが判断され（ステップＳ９）、否定的に判断された場合には、ノッキングの予測やそれに基づく冷却を行うためにリターンする。図１の例ではステップＳ１に戻る。これとは反対に内燃機関１が停止されていることによりステップＳ９で肯定的に判断された場合には、制御を終了する。

上述した図７に示す構成では、蓄冷器１２に蓄えた冷熱によって内燃機関１の冷却を行うように構成されている。このような場合、必要十分に冷却を行い、また動力を可及的に有効に使用するために、以下に述べるように蓄冷を行うことが好ましい。図２はその冷熱蓄積制御の一例を説明するためのフローチャートであって、先ず、環境データが取得される（ステップＳ２１）。これは、前述した図１に示すステップＳ１と同様の制御である。その環境データに基づいて内燃機関１の負荷がいわゆる軽負荷か否か、あるいは降坂時か否かが判断される（ステップＳ２２）。これは、内燃機関１を最適燃費状態もしくはそれに近い状態で運転した場合に、その出力する動力に余裕があるか否かを判断するものであり、肯定的に判断された場合には、急速冷却中ではないか否かが判断される（ステップＳ２３）。要は、前述した図１に示すステップＳ６の制御が実行されているか否かが判断される。

急速冷却中ではないことによりステップＳ２３で肯定的に判断された場合には、コンプレッサー１５が駆動される（ステップＳ２４）。コンプレッサー１５を内燃機関１によって駆動すると、内燃機関１の負荷が増大するので、既に負荷が増大し、あるいは増大する直近の状態である急速冷却中には、それ以上に負荷が増大することを避けるために、相対的に軽負荷である急速冷却以外の状態でコンプレッサー１５を駆動することとしたのである。コンプレッサー１５を駆動することにより前述した冷凍サイクルが動作するので、これによって得られる冷熱が前述した蓄冷器１２に蓄積される（ステップＳ２５）。こうして得られた冷熱が、図１を参照して説明したように、ノッキングの予測が成立した場合の内燃機関１の冷却に使用される（ステップＳ２６）。なお、蓄冷器１２が空調システムと共用されている場合には、冷熱が空調のためにも使用される。また、蓄えた冷熱によって内燃機関１の冷却水を冷却して内燃機関１の燃焼室３もしくはシリンダーブロックの冷却に使用することもできる。

一方、前述したステップＳ２２で否定的に判断された場合、すなわち内燃機関１の負荷が大きい場合、および急速冷却中であることによりステップＳ２３で否定的に判断された場合、コンプレッサー１５は停止される（ステップＳ２７）。その後、ステップＳ２６に進む。

そして、最終的には、内燃機関１が停止しているか否かが判断され（ステップＳ２８）、否定的に判断された場合には、リターンする。図２の例ではステップＳ２１に戻る。これとは反対に内燃機関１が停止されていることによりステップＳ２８で肯定的に判断された場合には、制御を終了する。

上記の図１および図２に示す制御を行った場合のノッキング発生の予測と蓄熱・放熱の変化を、走行路との関係で模式的に示すと図３のとおりである。図３で車両は左から右に走行するものとし、一時停止を含んで平坦路を走行している場合には蓄熱が行われ、その走行区間でのノッキング発生の予測は成立していない。その前方に登坂路が検出されていると、その登坂区間で負荷が増大するので、ノッキング発生の予測が成立している。したがって、その登坂区間に対して所定距離手前の位置で予備冷却が開始され、さらにノッキング発生予測地点の直前で急速冷却が実行される。

さらに、ノッキング発生が予測された区間を走行している状態では、内燃機関１もしくはその吸気の冷却が継続され、冷熱が使用される。登坂路を通過して再度平坦路を走行する場合には、ノッキング発生が予測されていないので、蓄熱が行われる。その前方に再度、登坂路があると、その区間でのノッキングの発生が予測され、したがってそのノッキング発生予測地点の手前で予備冷却と急速冷却とが順に実行される。以降の登坂路でも同様にノッキング発生の予測が成立し、また冷却が行われる。

登坂区間を通過して平坦路を走行する場合には、前述した場合と同様に、蓄熱が行われる。そして、平坦路を過ぎて降坂路に入ると、更に蓄熱が行われる。以降の降坂路および平坦路で軽負荷状態でも同様に蓄熱が行われる。

そして、信号などによる停止後の加速が環境情報から得られている場合には、その停止後の加速箇所についてノッキング発生の予測が成立する。したがって、その停止箇所の手前で、前述した予備冷却と急速冷却とが順に実行される。

前述した予備冷却や急速冷却を行う場合に、目標温度をそれぞれ設定して冷却を行うように構成することができる。その例を図４にフローチャートで示してある。なお、図４に示す例は、前述した図１に示す制御例の一部を変更したものであるから、図１に示す制御ステップと同じステップには、図４に図１と同様の符号を付してその説明を省略する。

図４において、先ず、地図データが取得される（ステップＳ０１）。これは、例えば、ＧＰＳナビ１８に記憶しているデータのうち、ＧＰＳで検出された自車両の位置の周囲のデータを読み出す制御である。その地図データに基づいて走行経路が予測される（ステップＳ０２）。入力した目的地に応じた走行予定路が設定されている場合には、そのデータを利用することができる。目的地が入力されていない場合には、最短経路走行や主要道路優先走行などから走行経路が予測される。

ついで、環境データが取得され（ステップＳ１）、また内燃機関制御現在値データが取得される（ステップＳ１１）。この内燃機関制御現在値データには、負荷や空燃比、点火時期などのデータが含まれる。そして、これらのデータに基づいてノッキングの発生が予測される（ステップＳ２）。

その予測結果に基づいて、ノッキング発生の可能性の有無が判断され（ステップＳ３）、その可能性がない場合にはステップＳ０１にリターンし、これに対してノッキング発生の可能性がある場合には、内燃機関１を冷却する仮目標温度と目標温度とが計算される（ステップＳ３１）。その目標温度は、予測されたノッキングを抑制するための内燃機関１もしくは吸気の温度であり、また仮目標温度は目標温度より高く、かつ急速冷却によって目標温度に迅速に達する程度の温度である。これら仮目標温度および目標温度は、取得されたデータおよびマップ化して予め記憶されているデータに基づいて算出することができる。

こうして仮目標温度および目標温度が算出された後に、先ず、仮目標温度に向けた予備冷却が実行される（ステップＳ４）。そして、その仮目標温度に達したか否かが判断される（ステップＳ４１）。そのステップＳ４１で否定的に判断された場合には、ステップＳ４に戻って予備冷却を継続し、また仮目標温度まで冷却されてステップＳ４１で肯定的に判断された場合には、その仮目標温度を維持するための冷却が継続される（ステップＳ４２）。

さらに、自車両の現在地点のデータが読み込まれる（ステップＳ４３）。その現在地点のデータと、前述したステップＳ２におけるノッキング発生予測地点のデータとの比較によって、自車両がノッキング発生予測地点に対して所定距離（あるいは時間）手前にまで到達したか否かが判断される（ステップＳ５）。このステップＳ５で否定的に判断された場合には、仮目標温度を維持するためにステップＳ４２に戻る。これに対してステップＳ５で肯定的に判断された場合には、急速冷却が実行される（ステップＳ６）。この急速冷却は、前述した目標温度にまで急速に温度を下げる制御であり、したがって急速冷却の開始後に目標温度に達したか否かが判断される（ステップＳ６１）。目標温度に達していないことによりステップＳ６１で否定的に判断された場合には、ステップＳ６に戻って急速冷却を継続し、これに対して目標温度に達した場合には、その目標温度に維持するための冷却が行われる（ステップＳ６２）。

その後、ノッキングの発生が予測されている地点もしくは区間を通過したか否かが判断され（ステップＳ７）、否定的に判断された場合には、ステップＳ３１に戻って上記の制御を継続し、これに対してステップＳ７で肯定的に判断された場合には、冷却が停止される（ステップＳ８）。そして、内燃機関１が停止しているか否かが判断され（ステップＳ９）、否定的に判断された場合には、ステップＳ０１にリターンし、これとは反対に内燃機関１が停止されていることによりステップＳ９で肯定的に判断された場合には、制御を終了する。

したがって、図４に示す制御を実行するように構成した場合であっても、ノッキングが発生する駆動状態になる時点には、予測されたノッキングを抑制する程度に内燃機関１もしくは吸気が冷却されているので、ノッキングを確実に抑制することができる。また、予備冷却とその後の急速冷却とを行うことにより、内燃機関１を過剰に冷却することがないので、摩擦損失の増大を防止もしくは抑制することができ、結局、全体としての熱効率や燃費を向上させることができ、さらには熱的障害を防止できる。

なお、内燃機関１の軽負荷運転もしくは降坂路走行が継続する場合があるのに対して、蓄冷器１２の容量に限度があるから、蓄冷器１２の容量を超えたコンプレッサー１５の運転は燃費の悪化要因となることがある。このような事態を回避するために、コンプレッサー１５の運転を図５に示すように制御することが好ましい。なお、図５に示す制御例は、前述した図２に示す制御例の一部を変更したものであるから、図２と同一もしくは類似する制御ステップには図５に図２と同様の符号を付してその説明を省略する。

図５に示す制御例では、先ず、蓄熱量（以下、蓄冷量を含めて蓄熱量と記す）が取得される（ステップＳ２０）。これは、蓄冷器１２に蓄積した冷熱の累積値と、蓄冷器１２から取り出した冷熱の累積値との差として求めることができる。あるいは蓄冷器１２の複数箇所の温度を検出し、その検出値から推定することができる。ついで、環境データが取得され（ステップＳ２１）、さらに蓄熱量が満タンか否かが判断される（ステップＳ２１１）。蓄熱量に未だ余裕があってステップＳ２１１で否定的に判断された場合には、内燃機関１の負荷が軽負荷か否か、あるいは降坂路を走行しているか否かが判断される（ステップＳ２２）。

ついで、ノッキング発生予測場所の付近（例えば数百ｍ手前）に到達しているか否かが判断される（ステップＳ２２１）。これは、ＧＰＳナビ１８による自車両の位置データに基づいて判断することができる。自車両がノッキング発生予測地点に未だ接近していないことによりステップＳ２２１で否定的に判断された場合には、コンプレッサー１５が駆動される（ステップＳ２４）。例えば、前記クラッチ１６が係合させられる。そして、冷熱が蓄冷器１２に蓄えられる（ステップＳ２５）。その冷熱が前述した図２の例と同様に使用され、それに伴う蓄熱量の増減や残存している蓄熱量などの情報が伝達される（ステップＳ２６）。

一方、蓄熱量が満タンであることによりステップＳ２１１で肯定的に判断された場合、および前述したステップＳ２２で否定的に判断された場合、すなわち内燃機関１の負荷が大きい場合、ならびにノッキング発生予測地点に接近していることによりステップＳ２２１で肯定的に判断された場合、コンプレッサー１５は停止される（ステップＳ２７）。その後、ステップＳ２６に進む。

そして、最終的には、内燃機関１が停止しているか否かが判断され（ステップＳ２８）、否定的に判断された場合には、リターンする。図５の例ではステップＳ２０に戻る。これとは反対に内燃機関１が停止されていることによりステップＳ２８で肯定的に判断された場合には、制御を終了する。

したがって、図５に示す制御を実行するように構成した場合には、蓄冷を行い得ない状態では、内燃機関１の出力する動力に余裕があってもコンプレッサー１５を駆動しないので、燃費の悪化を防止もしくは抑制することができる。

上記の図４および図５に示す制御を行った場合の吸入空気温度の変化を、車両の位置およびノッキング発生の予測との関係で示すと図６のとおりである。車両が定常走行していて吸入空気温度がある程度高くなっているＡ点でノッキングの予測が成立すると、仮目標温度が設定されるとともにその仮目標温度に向けて予備冷却が開始される。それに伴って吸入空気温度が次第に低下し、ついには仮目標温度に達する。その後、仮目標温度を維持する冷却が継続される。その状態で、ノッキング発生が予測されている地点であるＣ点よりも数百ｍ手前のＢ点に到達すると、急速冷却が実行されて目標温度まで冷却される。目標温度に達すると、その温度が維持される。そして、ノッキング発生が予測されたＣ点を通過すると、内燃機関１の負荷が低下してノッキングの可能性がなくなり、あるいは低下するので、ノッキング抑制のための冷却が中止され、内燃機関１は通常の走行時と同様に冷却される。したがって、吸入空気温度が再度、次第に上昇する。

ここで、上述した各具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、上述したステップＳ２の機能的手段が、この発明の予測手段に相当し、ステップＳ４，Ｓ６の各機能的手段が、この発明の冷却手段に相当する。さらに、ステップＳ１，Ｓ２１の機能的手段が、この発明の環境情報取得手段に相当する。

なお、上記の具体例では、予備冷却や急速冷却の開始を予測地点からの距離によって制御するよう構成したが、この発明では、到達時間によって制御するように構成してもよい。また、コンプレッサー１５は、内燃機関１によって直接駆動する替わりに、モータで駆動するように構成してもよく、あるいはコンプレッサーや圧縮ポンプなどの機械的エネルギを熱エネルギに変換して冷熱を発生させる構成に替えて、電気的エネルギを直接冷熱に変換する素子などを用いてもよい。さらに、この発明では、吸入空気を冷却するだけでなく、内燃機関１自体をノッキング抑制のために強制的にかつ選択的に冷却するように構成してもよい。さらに、予備冷却と急速冷却との二種類の冷却に限らず、さらに多種類もしくは多段の冷却を行うように構成してもよい。そして、前述したように、ノッキングの発生が予測されると、冷却が開始されるので、この発明における冷却程度の切り換えには、冷却を行っていない状態から冷却状態に切り換えることも含まれる。またそして、既に冷却が行われている場合には、その冷却の度合いを変更することが、この発明の冷却程度の切り換えに含まれる。

この発明に係る制御装置で実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。 この発明に係る制御装置で実行される蓄冷制御の一例を説明するためのフローチャートである。 図１および図２に示す制御を実行した場合のノッキング予測の有無および蓄熱・放熱の変化を道路状況との関係で示す図である。 この発明に係る制御装置で実行される制御の他の例を説明するためのフローチャートである。 この発明に係る制御装置で実行される蓄冷制御の他の例を説明するためのフローチャートである。 図４および図５に示す制御を実行した場合の吸入空気温度の変化を示す線図である。 この発明で対象とする内燃機関の一例を模式的に示す図である。

符号の説明

１…内燃機関、 ３…燃焼室、 １１…熱交換器、 １２…蓄冷器、 １７…電子制御装置、 １８…ＧＰＳナビ。

Claims (6)

1. 冷却してノッキングの発生を抑制する内燃機関の冷却制御装置において、
   前記内燃機関のノッキングの発生を予測する予測手段と、
   その予測手段で予測されたノッキングが発生する運転状態もしくは時点に到る前に、現在時点の状態と前記運転状態もしくは時点との関係に応じて前記内燃機関の冷却の程度を複数に切り換える冷却手段と
   を備えていることを特徴とする内燃機関の冷却制御装置。
2. 前記内燃機関の負荷情報を含む前記内燃機関が搭載された車両の走行環境情報を取得する環境情報取得手段を更に備え、
   前記予測手段は、前記環境情報取得手段によって得られた前記走行環境情報に基づいて、前記車両の前方でのノッキングの発生区間を予測する手段を含み、
   前記冷却手段は、前記予測されたノッキングの発生区間の手前で前記内燃機関を冷却する手段を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却制御装置。
3. 前記冷却手段は、前記予測されたノッキングの発生区間の手前における第１区間で前記内燃機関を予備冷却する手段と、該第１区間より前記予測されたノッキングの発生区間に近い第２区間で前記予備冷却より急速に冷却する急速冷却を行う手段とを含むことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の冷却制御装置。
4. 前記環境情報取得手段は、前記車両の走行予定路の勾配に基づいて前記内燃機関の負荷を予測する手段を含むことを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関の冷却制御装置。
5. 前記冷却手段は、前記内燃機関の吸入空気を冷却し、もしくは内燃機関自体を冷却して前記内燃機関の燃焼室温度を低下させる手段を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の内燃機関の冷却制御装置。
6. 冷熱を蓄える蓄冷器を更に備え、
   前記冷却手段は、前記蓄冷器に蓄えた冷熱によって前記内燃機関を冷却する手段を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の内燃機関の冷却制御装置。

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