JP2009174387A - Cooling control device and cooling control method for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内燃機関の冷却制御装置および冷却制御方法に関し、より特定的には、排気系に排気熱回収器が配設された内燃機関の冷却制御装置および冷却制御方法に関する。 The present invention relates to a cooling control device and a cooling control method for an internal combustion engine, and more particularly to a cooling control device and a cooling control method for an internal combustion engine in which an exhaust heat recovery device is disposed in an exhaust system.
内燃機関を搭載した自動車の排気系に排気熱回収器を設置し、内燃機関の排気ガスから熱回収を行なうことが行なわれている。たとえば、特開2007−46469号公報(特許文献1)には、内燃機関の排気管に配設され、排気ガスの排熱を内燃機関の循環冷却水に熱輸送する排熱回収装置が記載されている。特許文献1の排熱回収装置では、内燃機関の冷却水温度に応じて、排気ガスから冷却水への熱輸送量を規制する熱スイッチ機能を制御することが記載される。さらに、特開2005−16477号公報(特許文献2)では、排気ガスが通過する触媒コンバータにおける発熱量を増加させる触媒発熱量増加制御を、エンジン冷却水温度が所定値よりも低い場合もしくは空気調和装置の暖房能力の増加要請がある場合に実行することが記載されている。これにより、触媒の反応熱をエンジン冷却水によってより多く回収することにより、不足する暖房能力を効率よく補うことができるようになる。 An exhaust heat recovery device is installed in an exhaust system of an automobile equipped with an internal combustion engine to recover heat from the exhaust gas of the internal combustion engine. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2007-46469 (Patent Document 1) describes an exhaust heat recovery device that is disposed in an exhaust pipe of an internal combustion engine and transports exhaust heat of exhaust gas to circulating cooling water of the internal combustion engine. ing. In the exhaust heat recovery device of Patent Document 1, it is described that a heat switch function that regulates the amount of heat transport from the exhaust gas to the cooling water is controlled according to the cooling water temperature of the internal combustion engine. Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-16477 (Patent Document 2), the catalyst heat generation amount increase control for increasing the heat generation amount in the catalytic converter through which exhaust gas passes is performed when the engine coolant temperature is lower than a predetermined value or air conditioning. It is described that it is executed when there is a request to increase the heating capacity of the apparatus. Thereby, it becomes possible to efficiently make up for the insufficient heating capacity by recovering more reaction heat of the catalyst with the engine cooling water.
また、特開2005−117836号公報(特許文献3)には、排気管に熱電素子からなる発電モジュールを配置し、当該熱電素子の高温端側を排気ガスにより加熱するとともに、低温端側をエンジン冷却水により冷却することによって、温度差によるゼーベック効果により発電を行なう排熱エネルギ回収装置が記載されている。特許文献1の排熱エネルギ回収装置では、水温センサで測定した冷却水温度および排気ガス温センサで測定した排気ガス温から、それぞれ高温端側および低温端側の温度を推定する際に、両者をクロスチェックすることでその信頼性を検定することが記載されている。 Japanese Patent Laying-Open No. 2005-117836 (Patent Document 3) arranges a power generation module made of a thermoelectric element in an exhaust pipe, heats the high temperature end side of the thermoelectric element with exhaust gas, and sets the low temperature end side to the engine. An exhaust heat energy recovery device that generates power by the Seebeck effect due to a temperature difference by cooling with cooling water is described. In the exhaust heat energy recovery device of Patent Document 1, when estimating the temperature at the high temperature end side and the low temperature end side from the cooling water temperature measured by the water temperature sensor and the exhaust gas temperature measured by the exhaust gas temperature sensor, respectively, It is described that the reliability is tested by cross-checking.
さらに、特開2002−4932号公報(特許文献4)によれば、エンジンの運転状態に基づいて算出される当該エンジンの冷却水温度に応じて暖気カウンタを操作するとともに、当該暖気カウンタのカウンタ値が所定以上であることに基づいて、サーモスタットの異常判定が許可されるエンジンシステムの異常診断装置が記載されている。このようにすると、エンジンの運転および停止が繰返される場合のように異常診断の機会が制限される場合であっても、エンジンの冷却水温度の検出に基づくサーモスタットの異常判定を精度よく、しかも早期に行なうことが可能となる。
特許文献4に記載されるように、カウンタ値等の温度推定値に基づいて、内燃機関の冷却装置の制御および/または異常診断を行なうことが提案されている。しかしながら、内燃機関の排気系に、特許文献1,2等に記載された排気熱回収器が搭載された場合には、排気熱回収器を介した内燃機関の排気ガスの排熱による循環冷却系の冷却媒体(代表的には冷却水)の受熱量を反映して温度推定値を算出しなければ、冷却制御および/または異常診断に支障を来たす可能性がある。 As described in Patent Document 4, it has been proposed to perform control and / or abnormality diagnosis of a cooling device for an internal combustion engine based on a temperature estimation value such as a counter value. However, when the exhaust heat recovery device described in Patent Documents 1 and 2 is mounted on the exhaust system of the internal combustion engine, a circulating cooling system by exhaust heat of the exhaust gas of the internal combustion engine via the exhaust heat recovery device Unless the estimated temperature value is calculated by reflecting the amount of heat received by the cooling medium (typically, cooling water), there is a possibility that the cooling control and / or abnormality diagnosis may be hindered.
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、排気熱回収器が設けられた内燃機関において、当該内燃機関の循環冷却系の冷媒温度を簡易かつ正確に推定することである。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to reduce the refrigerant temperature of the circulating cooling system of the internal combustion engine in the internal combustion engine provided with the exhaust heat recovery device. It is simple and accurate estimation.
この発明による内燃機関の冷却制御装置は、排気管に触媒および排気熱回収器が設けられた内燃機関の冷却制御装置であって、排気熱回収制御部と、温度センサと、冷媒温度推定部とを備える。排気熱回収制御部は、内燃機関の循環冷却系の冷媒の温度に基づいて、排気熱回収器による排気管を通過する排気と冷媒との間の熱交換の実行要否を判定する。温度センサは、冷媒の温度を検出する。冷媒温度推定部は、内燃機関の運転状態に基づいて、冷媒の温度推定値を算出する。さらに、冷媒温度推定部は、冷媒の温度が基準温度より低い第1の温度領域では、排気熱回収器を介した冷媒の受熱量を反映した補正演算を伴って温度推定値を算出する一方で、冷媒の温度が基準温度以上の第2の温度領域では、補正演算を非実行として温度推定値を算出する。 An internal combustion engine cooling control device according to the present invention is an internal combustion engine cooling control device in which an exhaust pipe is provided with a catalyst and an exhaust heat recovery device, the exhaust heat recovery control unit, a temperature sensor, a refrigerant temperature estimation unit, Is provided. The exhaust heat recovery control unit determines whether or not heat exchange between the exhaust gas passing through the exhaust pipe by the exhaust heat recovery device and the refrigerant is necessary based on the temperature of the refrigerant in the circulation cooling system of the internal combustion engine. The temperature sensor detects the temperature of the refrigerant. The refrigerant temperature estimation unit calculates an estimated temperature of the refrigerant based on the operating state of the internal combustion engine. Furthermore, in the first temperature region where the temperature of the refrigerant is lower than the reference temperature, the refrigerant temperature estimation unit calculates the estimated temperature value with a correction calculation that reflects the amount of heat received by the refrigerant via the exhaust heat recovery device. In the second temperature region in which the temperature of the refrigerant is equal to or higher than the reference temperature, the estimated temperature value is calculated without performing the correction calculation.
好ましくは、冷媒温度推定部は、第1の温度領域において、排気熱回収器による熱交換の実行時には、熱交換の非実行時と比較して、同一の運転状態に対応した温度推定値を相対的に高く算出するように補正演算を実行する。 Preferably, in the first temperature range, the refrigerant temperature estimation unit is configured to perform relative temperature estimation values corresponding to the same operation state when heat exchange is performed by the exhaust heat recovery device, compared to when heat exchange is not performed. The correction calculation is executed so that it is calculated as high as possible.
また、好ましくは、冷却制御装置は、内燃機関の運転状態に基づいて触媒の温度を推定する触媒温度推定部をさらに備える。そして、冷媒温度推定部は、第1および第2の推定演算部を含む。第1の推定演算部は、内燃機関の運転状態パラメータ値に基づいて内燃機関の発熱量を反映した第1の推定値を算出する。第2の推定演算部は、触媒の温度推定値と熱交換の実行または非実行とに基づいて、内燃機関の排気系からの冷媒の受熱量を反映した第2の推定値を算出するとともに、これら第1および第2の推定値の和に基づいて、温度推定値を算出する。さらに、第2の推定演算部は、補正演算を非実行とする第2の温度領域では、第2の推定値をほぼ0に固定する。 Preferably, the cooling control device further includes a catalyst temperature estimation unit that estimates the temperature of the catalyst based on the operating state of the internal combustion engine. The refrigerant temperature estimation unit includes first and second estimation calculation units. The first estimation calculation unit calculates a first estimated value reflecting the heat generation amount of the internal combustion engine based on the operating state parameter value of the internal combustion engine. The second estimation calculation unit calculates a second estimated value reflecting the amount of heat received by the refrigerant from the exhaust system of the internal combustion engine based on the estimated temperature value of the catalyst and whether or not heat exchange is performed, Based on the sum of the first and second estimated values, a temperature estimated value is calculated. Furthermore, the second estimation calculation unit fixes the second estimation value to substantially 0 in the second temperature region where the correction calculation is not executed.
この発明による内燃機関の冷却制御方法は、排気管に触媒および排気熱回収器が設けられた内燃機関の冷却制御方法であって、排気熱回収器による排気管を通過する排気と内燃機関の循環冷却系の冷媒との間の熱交換は、冷媒の温度を検出する温度センサの出力に基づいて、実行あるいは非実行とされる。冷却制御方法は、内燃機関の運転状態に基づいて、内燃機関の発熱量を反映した第1の推定値を算出するステップと、内燃機関の排気系からの冷媒の受熱量を反映した第2の推定値を算出するステップと、第1および第2の推定値の和に基づいて冷媒の温度推定値を算出するステップとを備える。そして、第2の推定値を算出するステップは、冷媒の温度が基準温度以上の領域では第2の推定値の推定値をほぼ0に固定する。 The cooling control method for an internal combustion engine according to the present invention is a cooling control method for an internal combustion engine in which an exhaust pipe is provided with a catalyst and an exhaust heat recovery device, and the exhaust gas passing through the exhaust pipe and the circulation of the internal combustion engine by the exhaust heat recovery device. The heat exchange with the refrigerant in the cooling system is executed or not executed based on the output of the temperature sensor that detects the temperature of the refrigerant. The cooling control method includes a step of calculating a first estimated value that reflects the amount of heat generated by the internal combustion engine based on an operating state of the internal combustion engine, and a second state that reflects the amount of heat received by the refrigerant from the exhaust system of the internal combustion engine. Calculating an estimated value; and calculating a refrigerant temperature estimated value based on a sum of the first and second estimated values. Then, in the step of calculating the second estimated value, the estimated value of the second estimated value is fixed to almost zero in the region where the temperature of the refrigerant is equal to or higher than the reference temperature.
好ましくは、第2の推定値を算出するステップは、冷媒の温度が基準温度より低い領域では、排気熱回収器による熱交換の実行時には、熱交換の非実行時と比較して、同一条件に対応した第2の推定値を相対的に高く算出する。 Preferably, in the step of calculating the second estimated value, in the region where the temperature of the refrigerant is lower than the reference temperature, the heat exchange by the exhaust heat recovery unit is performed under the same condition as compared with the non-execution of heat exchange. The corresponding second estimated value is calculated relatively high.
また好ましくは、冷却制御装置は、冷媒温度推定部による温度推定値と温度センサによる検出値との比較によって、温度センサの異常を検知する異常診断部をさらに備える。あるいは、冷却制御方法は、算出された温度推定値と温度センサの検出値との比較に基づいて、温度センサの異常を検知するステップをさらに備える。 Preferably, the cooling control device further includes an abnormality diagnosis unit that detects an abnormality of the temperature sensor by comparing a temperature estimated value by the refrigerant temperature estimation unit and a detection value by the temperature sensor. Alternatively, the cooling control method further includes a step of detecting an abnormality of the temperature sensor based on a comparison between the calculated estimated temperature value and the detected value of the temperature sensor.
上記内燃機関の冷却制御装置および冷却制御方法によれば、循環冷却系の冷媒温度が低い領域では、排気熱回収器を介した排気ガスからの冷媒の受熱量を反映した温度推定値の補正演算を実行する一方で、冷媒温度が基準温度以上の領域では、排気熱回収器による排気ガスからの受熱の影響が小さいことを反映して、上記補正演算を非実行として温度推定値を算出できる。これにより、排気熱回収器による排気熱回収の影響を適切に反映して、簡易かつ正確に冷媒温度の推定値を算出できる。 According to the cooling control device and the cooling control method for an internal combustion engine, in the region where the refrigerant temperature of the circulating cooling system is low, the correction calculation of the estimated temperature value reflecting the amount of heat received by the refrigerant from the exhaust gas via the exhaust heat recovery device On the other hand, in the region where the refrigerant temperature is equal to or higher than the reference temperature, the estimated temperature value can be calculated without executing the correction calculation, reflecting that the influence of the heat received from the exhaust gas by the exhaust heat recovery device is small. Thereby, the estimated value of the refrigerant temperature can be calculated easily and accurately by appropriately reflecting the influence of the exhaust heat recovery by the exhaust heat recovery device.
さらに、この温度推定値を用いて、冷媒温度検出用の温度センサの異常診断の精度を向上できる。 Furthermore, the accuracy of abnormality diagnosis of the temperature sensor for detecting the refrigerant temperature can be improved using the estimated temperature value.
この発明によれば、排気熱回収器が設けられた内燃機関の循環冷却系の冷媒温度を正確に推定することができる。 According to this invention, the refrigerant temperature of the circulating cooling system of the internal combustion engine provided with the exhaust heat recovery device can be accurately estimated.
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお以下図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following, the same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated in principle.
図1は、本発明の実施の形態による内燃機関の冷却制御装置により制御されるエンジンの循環冷却系の構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an engine circulation cooling system controlled by an internal combustion engine cooling control apparatus according to an embodiment of the present invention.
図1を参照して、エンジン100は、冷媒による冷却通路(図示せず)を内部に備えた内燃機関である。なお、エンジン100の冷媒としては代表的には水が用いられるため、以下では冷媒をエンジン冷却水あるいは単に冷却水とも称することとするが、水以外の物資を冷媒として用いることも可能である点について、確認的に記載する。
Referring to FIG. 1,
エンジン100には、冷媒を冷却装置内で循環させるためのウォータポンプ120が設けられる。ウォータポンプ120は、電動式ポンプで構成されてもよく、エンジン100の回転力によって駆動される機械式ポンプであってもよい。冷却水配管群500は、ウォータポンプ120の動作により、エンジン100から出力された冷却水をラジエータ210へ通流させるための冷却水循環経路500aおよびヒータ200を通流させるための冷却水循環経路500bとが並列に形成されるように配設されている。
冷却水循環経路500aには、ラジエータ210およびサーモスタット220が設けられる。サーモスタット220は、配置部位における冷却水の温度に応じて開閉する。冷却水循環経路500aにおいて、サーモスタット220の閉弁時(エンジン冷間時)には、エンジン100の冷却水出口から、バイパス配管510によりラジエータ210をバイパスしてウォータポンプ120へ至る冷却水経路515が形成される。一方、冷却水の温度が上昇してサーモスタット220が開弁すると(すなわちエンジン温間時)、冷却水循環経路500aの冷却水は、バイパス配管510を通過することなく、エンジン100の冷却水出口からラジエータ210を通過してウォータポンプ120へ至る冷却水経路525を循環することとなる。ラジエータ210は、図示しない空冷機構を有し、循環冷却水を該空冷機構での熱交換により冷却する。
A
冷却水循環経路500bは、エンジン100の冷却水出口から、ヒータ200および排気熱回収器150を通流してウォータポンプ120へ至る冷却水経路505を含む。ヒータ200は、暖房用熱交換器として設けられ、冷却水循環経路500bを通流する冷却水を熱源として暖房を行なう。すなわち、ウォータポンプ120の動作により冷却水循環経路500b内を冷却水が循環することにより、その冷却水(温水)との熱交換によって温められた空気が、図示しないファンによって車室内に送出される。
Cooling
ヒータ200は、冷却水の熱量を利用して作動する機器の代表例として示される。なお、ヒータ200以外の機器が、ヒータ200に代えて、あるいは、ヒータ200に加えて、冷却水循環経路500bに設けられてもよい。
The
排気熱回収器150は、エンジン100の排気管110に設けられて、冷却水循環経路500bを通流する冷却水とエンジン100からの排気ガスとの間で熱交換を行なう排気熱回収が可能なように構成されている。排気熱回収器150には、排気熱回収を実行あるいは非実行とするための切換機構としての排気制御弁160が設けられる。
The exhaust
さらに、排気管110には、排気ガスを浄化するための触媒140(代表的には、三元
触媒コンバータ)が設けられる。触媒140には、触媒床温を検出するための温度センサ142が設けられる。
Further, the
上記のように構成されたエンジン100の循環冷却系のいずれかの個所に、冷却水の温度を検出するための冷却水温センサ300が設けられる。冷却水温センサ300は、たとえば図1に示すように、エンジン100からの冷却水の出口に配設されるが、その配置個所はこれに限定されるものではない。
Cooling
ECU(電子制御ユニット)により構成される制御装置310は、本発明の実施の形態による内燃機関の冷却制御装置に対応し、かつ、本発明の実施の形態による内燃機関の冷却制御方法に従ったプログラムを実行する。制御装置310は、冷却水温センサ300により検出された冷却水温度Twに応じて、排気制御弁160の開閉を制御する。また、以下に詳細に説明する手法に従ってエンジン冷却水の推定温度を算出する。
A
ここで図2および図3を用いて、排気熱回収器150の概略構成および制御について説明する。
Here, a schematic configuration and control of the exhaust
図2を参照して、アクチュエータ165は、ECU310からの制御指令に応じて排気制御弁160を開閉駆動する。アクチュエータ165は、電磁力や油圧を利用したもの等、任意の構成とすることができる。ECU310からの制御指令(閉指令)に応答した排気制御弁160の閉弁時には、エンジン100からの排気ガスは、冷却水循環経路500bに含まれる冷却水路152内の冷媒との間で熱交換可能な熱回収経路156を通流する。これにより、排気ガスと冷却水循環経路500b内の冷却水との間で熱交換が行なわれ、排気ガスの熱回収によりエンジン冷却水の温度を速やかに上昇させることが可能となる。
Referring to FIG. 2,
一方、ECU310からの制御指令(開指令)に応答した排気制御弁160の開弁時には、エンジン100からの排気ガスは、実線で示した熱回収経路156をバイパスするバイパス経路158(点線)を通流して排出される。このとき、排気ガスと冷却水との間の熱交換はほとんど行なわれないので、排気制御弁160の閉弁時のような熱回収が停止される。
On the other hand, when the
図3に示すように、排気熱回収器150による排気熱回収は、冷却水温センサ300によって検出された冷却水温度Twと判定値T1との比較に応じて制御される。具体的には、Tw<T1の場合には、図2に示した排気制御弁160が閉弁されて排気熱回収が実行(オン)される一方で、Tw≧T1の場合には、排気制御弁160が開弁されて排気熱回収が非実行(オフ)とされる。
As shown in FIG. 3, the exhaust heat recovery by the exhaust
次に、本発明の実施の形態による内燃機関の冷却制御におけるエンジン冷却水の温度推定について詳細に説明する。 Next, the temperature estimation of the engine coolant in the internal combustion engine cooling control according to the embodiment of the present invention will be described in detail.
図4は、本発明の実施の形態によるエンジン冷却水の温度推定を説明する機能ブロック図である。なお、図4に示された各機能ブロックは、当該ブロックに相当する機能を有するECU310内の回路(ハードウェア)によって構成してもよいし、予め設定されたプログラムに従ってECU310がソフトウェア処理を実行することによりその機能を実現してもよい。
FIG. 4 is a functional block diagram illustrating engine coolant temperature estimation according to the embodiment of the present invention. Each functional block shown in FIG. 4 may be configured by a circuit (hardware) in
図4を参照して、排気熱回収制御部530は、冷却水温センサ300によって検出された冷却水温度Twに基づいて、排気制御弁160の開閉、すなわち、排気熱回収のオン/オフを、図3に従って制御する。
Referring to FIG. 4, exhaust heat
触媒温度推定部540は、温度センサ142(図1)によって検出された触媒床温およびエンジン100の運転状態を示すパラメータ値(エンジン状態値)に基づいて、触媒140の温度推定値Tctl♯(以下、触媒温度推定値)を算出する。エンジン状態値としては、吸気温度(外気温)および吸気量、フューエルカット(F/C)有無を示す信号などが用いられる。あるいは、冷却水温センサ300による冷却水温度Twをさらに反映して、触媒温度を推定してもよい。なお、触媒温度推定部540による触媒温度推定値Tctl♯の算出は、上記の例示に限定されるものではなく、既知の手法を適宜に適用できる。たとえば、触媒床温を用いることなく、エンジン状態値および触媒140の熱容量に基づく推定演算のみで、触媒温度推定値Tctl♯を算出してもよい。
Based on the catalyst bed temperature detected by the temperature sensor 142 (FIG. 1) and a parameter value (engine state value) indicating the operating state of the
水温カウンタ部550は、エンジン状態値に基づき、エンジン冷却水の推定温度Tcntを算出する。たとえば、水温カウンタ部550は、エンジン始動時における冷却水温度Twおよび吸気温度を比較して、低い方の温度を推定温度Tcntの初期値に設定する。そして、エンジン100の始動後は、エンジン状態値のうちの吸気量および吸気温度に応じて設定されるカウント値の積算に従って、推定温度Tcntを逐次更新する。
The water
補正演算部560は、排気熱回収器150を介した、排気ガスからのエンジン冷却水の受熱量を反映した補正温度ΔTcntを求める。補正演算部560は、排気熱影響推定部570と、補正温度切換部572と、加算部574とを含む。
The
排気熱影響推定部570は、触媒温度推定部540による触媒温度推定値Tctl♯と、排気熱回収制御部530による排気熱回収のオン/オフとに基づいて、補正温度ΔTcntを算出する。
Exhaust heat
たとえば、図5に示すように、排気熱影響推定部570は、触媒温度推定値Tctl♯が所定温度T0(たとえば、約600℃)以下の領域ではΔTcnt=0に固定する。一方、Tctl♯>T0の領域では、触媒温度推定値Tctl♯と補正温度ΔTcntとの対応関係を予め設定したマップ610,620に従って、排気熱影響推定部570は、触媒温度推定値Tctl♯に応じて補正温度ΔTcntを算出する。
For example, as shown in FIG. 5, exhaust heat
この際に、排気熱影響推定部570は、排気熱回収のオン時(実行時)にはマップ610に従って、補正温度ΔTcntを算出する一方で、排気熱回収のオフ時(非実行時)にはマップ620に従って、補正温度ΔTcntを算出するように構成される。マップ610は、同一の触媒温度推定値Tctl♯に対して、マップ620よりも補正温度ΔTcntを大きく設定する。
At this time, the exhaust heat
補正温度切換部572は、冷却水温センサ300によって検知された冷却水温度Twに基づいて、Twが基準温度Tthよりも低い温度領域では、排気熱影響推定部570によって算出された補正温度ΔTcntを加算部574へ伝達する。一方、補正温度切換部572は、Tw≧Tthの温度領域では、ΔTcnt=0を加算部574へ伝達する。
Based on the cooling water temperature Tw detected by the cooling
加算部574は、補正温度切換部572から伝達された補正温度ΔTcntと、水温カウンタ部550によって算出された推定温度Tcntとの和に従って、エンジン冷却水の温度推定値Twcntを算出する。
このように算出された温度推定値Twcntは、エンジンの冷却制御および/または異常診断に適宜使用される。代表的には、異常診断部600によって、温度推定値Twcntに基づいて、冷却水温センサ300の異常が診断される。たとえば、異常診断部600は、冷却水温センサ300の検出値である冷却水温度Twと、温度推定値Twcntとの比較に基づき、両者の温度差が所定以上となったときに、冷却水温センサ300の異常を検知して異常フラグFLRをオンする。
The temperature estimated value Twcnt calculated in this way is appropriately used for engine cooling control and / or abnormality diagnosis. Typically,
なお、図4において、推定温度Tcntおよび水温カウンタ部550は、「第1の推定値」および「第1の推定演算部」にそれぞれ対応し、補正温度ΔTcntおよび補正演算部560は、「第2の推定値」および「第2の推定演算部」にそれぞれ対応する。そして、水温カウンタ部550および補正演算部560により、「冷媒温度推定部」が構成される。
In FIG. 4, the estimated temperature Tcnt and the water
次に図6を用いて、本発明の実施の形態による内燃機関の冷却制御におけるエンジン冷却水の温度推定をソフトウェア処理によって実現するための制御処理手順を説明する。たとえば、図6のフローチャートに示した制御処理手順を実行するためのプログラムをECU310内の図示しない記憶領域に予め格納しておき、ECU310内の図示しないCPU(Central Processing Unit)により所定周期で実行することによっても、図4に示した機能ブロック図に従うエンジン冷却水の温度推定を実行することができる。
Next, a control processing procedure for realizing the engine coolant temperature estimation in the cooling control of the internal combustion engine according to the embodiment of the present invention by software processing will be described with reference to FIG. For example, a program for executing the control processing procedure shown in the flowchart of FIG. 6 is stored in advance in a storage area (not shown) in
図6を参照して、ECU310は、ステップS100では、エンジン100での発熱量を反映した、水温カウンタ処理を実行し、「第1の推定値」に対応する推定温度Tcntを算出する。すなわち、ステップS100による処理は、図4に示した水温カウンタ部550の機能に対応する。
Referring to FIG. 6, in step S100,
そして、ECU310は、ステップS110では、現在の冷却水温度Tw(冷却水温センサ300による検出値)を基準温度Tthと比較する。そして、Tw<Tthの温度領域(S110のYES判定時)には、ECU310は、ステップS120により、排気熱回収がオン(実行)されているか否かをさらに判定する。この判定は、図4の排気熱回収制御部530の出力に基づいて実行できる。
In step S110,
排気熱回収のオン時(S120のYES判定時)には、ECU310は、ステップS130により、触媒温度推定値Tctl♯に基づいて、補正温度ΔTcntをマップ610の参照により算出する。一方、排気熱回収のオフ時(S120のNO判定時)には、ECU310は、ステップS140により、触媒温度推定値Tctl♯に基づいて、マップ620の参照により補正温度ΔTcntを算出する。
When exhaust heat recovery is ON (YES in S120),
これに対して、ECU310は、冷却水温度Tw≧Tthの温度領域(S110のNO判定時)では、ステップS150により、補正温度ΔTcnt=0に固定する。すなわち、ステップS130〜S150により、「第2の推定値」に対応する補正温度ΔTcntが設定される。
On the other hand,
なお、ステップS120〜S140による処理は、図4に示した排気熱影響推定部570の処理に対応し、ステップS110による判定は、補正温度切換部572による補正温度ΔTcntの切換機能に対応する。
Note that the processing in steps S120 to S140 corresponds to the processing of the exhaust heat
そして、ECU310は、ステップS160により、ステップS100で算出された推定温度Tcntと、ステップS130〜S150のいずれかにより設定された補正温度ΔTcntとの和に従って、すなわち下記(1)式に従って、エンジン冷却水の温度推定値Twcntを算出する。
Then, in step S160,
Twcnt=Tcnt+ΔTcnt …(1)
さらに、ECU310は、ステップS170により、ステップS160で求められた温度推定値Twcntと、冷却水温度Twとの比較に基づいて、冷却水温センサ300の異常検出処理を実行する。すなわち、ステップS170による判定は、図4の異常診断部600の機能に対応する。これにより、冷却水温センサ300の異常判定を高精度に実行可能となる。
Twcnt = Tcnt + ΔTcnt (1)
Further, in step S170,
以上説明したように、本発明の実施の形態によるエンジン冷却水の温度推定によれば、エンジン100での発熱量を反映した推定温度Tcntと、排気熱回収器150を介した排気ガスからのエンジン冷却水の受熱量を反映した補正演算により設定される補正温度ΔTcntとの和に基づいて、エンジン冷却水の温度推定値Twcntを算出できる。
As described above, according to the engine cooling water temperature estimation according to the embodiment of the present invention, the estimated temperature Tcnt reflecting the calorific value of the
特に、エンジン100の循環冷却系の冷媒であるエンジン冷却水の温度Twが基準温度Tthよりも低い領域では、排気熱回収器150を介した排気ガスからのエンジン冷却水の受熱量を反映した温度推定値の補正演算によりΔTcntを設定する一方で、冷却水温度Twが基準温度Tth以上の領域では、排気熱回収器150による排気ガスからの受熱の影響が小さいことを反映して、ΔTcnt=0に固定して(すなわち上記補正演算を非実行として)温度推定値を算出できる。
In particular, in a region where the temperature Tw of the engine cooling water that is the refrigerant of the circulating cooling system of the
これにより、排気熱回収器150による排気熱回収の影響を適切に反映して、簡易かつ正確にエンジン冷却水(冷媒)の温度推定値を算出できる。なお、基準温度Tthについては、一般的な走行パターンの解析に基づき、あるいは、実験結果等に基づいて、排気熱回収がエンジン冷却水の温度に与える影響が無視できるようになる温度に対応して設定することができ、たとえば、Tth=75℃程度に設定できる。
Thereby, the estimated temperature value of the engine coolant (refrigerant) can be calculated easily and accurately by appropriately reflecting the influence of the exhaust heat recovery by the exhaust
特に、基準温度Tthが、排気熱回収の実行/非実行を判断する判定値T1よりも低温側に設定されることにより、排気熱回収の実行時であってもΔTcnt=0に設定される領域が発生するので、単に、排気熱回収の実行/非実行のみに着目して冷却水温度を推定する場合と比較して、高精度の推定を行なうことが可能となる。 In particular, the reference temperature Tth is set to a lower temperature side than the determination value T1 for determining execution / non-execution of exhaust heat recovery, so that ΔTcnt = 0 is set even when exhaust heat recovery is executed. Therefore, it is possible to perform highly accurate estimation as compared with the case where the cooling water temperature is estimated by paying attention only to execution / non-execution of exhaust heat recovery.
なお、図1に示したエンジン100の循環冷却系の構成は例示に過ぎず、本願発明の適用は、このような構成に限定されるものではない点を確認的に記載する。すなわち、エンジン冷却水の温度を上昇させるための排気熱回収器が排気系に設けられた内燃機関の冷却制御系に対して、本願発明を共通に適用可能である。
It should be noted that the configuration of the circulating cooling system of
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
100 エンジン、110 排気管、120 ウォータポンプ、140 触媒、142 温度センサ(触媒床温)、150 排気熱回収器、152 冷却水路(排気熱回収器内部)、156 熱回収経路、158 バイパス経路、160 排気制御弁、165 アクチュエータ(排気制御弁)、200 ヒータ、210 ラジエータ、220 サーモスタット、300 冷却水温センサ、310 制御装置(ECU)、500 冷却水配管群、500a,500b 冷却水循環経路、505,515,525 冷却水経路、510 バイパス配管、530 排気熱回収制御部、540 触媒温度推定部、550 水温カウンタ部、560 補正演算部、570 排気熱影響推定部、572 補正温度切換部、574 加算部、600 異常診断部、610 マップ(排気熱回収オン時)、620 マップ(排気熱回収オフ時)、FLR 異常フラグ(冷却水温センサ)、T0 所定温度(触媒温度)、T1 判定値(排気熱回収オン/オフ)、Tcnt 推定温度(エンジン発熱反映)、Tctl♯ 触媒温度推定値、Tth 基準温度(補正演算要否)、Tw 冷却水温度(センサ検出値)、Twcnt 温度推定値(エンジン冷媒)、ΔTcnt 補正温度(排気熱回収反映)。 100 Engine, 110 Exhaust pipe, 120 Water pump, 140 Catalyst, 142 Temperature sensor (Catalyst bed temperature), 150 Exhaust heat recovery unit, 152 Cooling water passage (inside exhaust heat recovery unit), 156 Heat recovery route, 158 Bypass route, 160 Exhaust control valve, 165 actuator (exhaust control valve), 200 heater, 210 radiator, 220 thermostat, 300 cooling water temperature sensor, 310 control unit (ECU), 500 cooling water piping group, 500a, 500b cooling water circulation path, 505, 515 525 Cooling water path, 510 Bypass piping, 530 Exhaust heat recovery control section, 540 Catalyst temperature estimation section, 550 Water temperature counter section, 560 Correction calculation section, 570 Exhaust heat influence estimation section, 572 Correction temperature switching section, 574 Addition section, 600 Abnormality diagnosis part, 610 map (When exhaust heat recovery is on), 620 map (when exhaust heat recovery is off), FLR abnormality flag (cooling water temperature sensor), T0 predetermined temperature (catalyst temperature), T1 judgment value (exhaust heat recovery on / off), Tcnt estimated temperature (Reflecting engine heat generation), Tctl # estimated catalyst temperature, Tth reference temperature (necessary for correction calculation), Tw cooling water temperature (sensor detection value), Twcnt temperature estimated value (engine refrigerant), ΔTcnt corrected temperature (reflecting exhaust heat recovery) ).
Claims (7)
前記内燃機関の循環冷却系の冷媒の温度に基づいて、前記排気熱回収器による前記排気管を通過する排気と前記冷媒との間の熱交換の実行要否を判定する排気熱回収制御部と、
前記冷媒の温度を検出する温度センサと、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記冷媒の温度推定値を算出する冷媒温度推定部とを備え、
前記冷媒温度推定部は、前記冷媒の温度が基準温度より低い第1の温度領域では、前記排気熱回収器を介した前記冷媒の受熱量を反映した補正演算を伴って前記温度推定値を算出する一方で、前記冷媒の温度が前記基準温度以上の第2の温度領域では、前記補正演算を非実行として前記温度推定値を算出する、内燃機関の冷却制御装置。 A cooling control device for an internal combustion engine in which a catalyst and an exhaust heat recovery device are provided in an exhaust pipe,
An exhaust heat recovery control unit that determines whether or not heat exchange between the exhaust gas passing through the exhaust pipe by the exhaust heat recovery device and the refrigerant is necessary based on the temperature of the refrigerant in the circulation cooling system of the internal combustion engine; ,
A temperature sensor for detecting the temperature of the refrigerant;
A refrigerant temperature estimating unit that calculates an estimated temperature value of the refrigerant based on an operating state of the internal combustion engine,
The refrigerant temperature estimation unit calculates the temperature estimation value with a correction operation that reflects the amount of heat received by the refrigerant via the exhaust heat recovery device in a first temperature region where the temperature of the refrigerant is lower than a reference temperature. On the other hand, in the second temperature region in which the temperature of the refrigerant is equal to or higher than the reference temperature, the internal combustion engine cooling control device calculates the temperature estimated value without executing the correction calculation.
前記冷媒温度推定部は、
前記内燃機関の運転状態パラメータ値に基づいて前記内燃機関の発熱量を反映した第1の推定値を算出する第1の推定演算部と、
前記触媒の温度推定値と前記熱交換の実行または非実行とに基づいて、前記内燃機関の排気系からの前記冷媒の受熱量を反映した第2の推定値を算出するとともに、前記第1および前記第2の推定値の和に基づいて、前記温度推定値を算出する第2の推定演算部とを含み、
前記第2の推定演算部は、前記補正演算を非実行とする前記第2の温度領域では、前記第2の推定値をほぼ0に固定する、請求項1または2記載の内燃機関の冷却制御装置。 A catalyst temperature estimating unit for estimating the temperature of the catalyst based on the operating state of the internal combustion engine;
The refrigerant temperature estimator is
A first estimation calculation unit that calculates a first estimated value reflecting the amount of heat generated by the internal combustion engine based on an operating state parameter value of the internal combustion engine;
Based on the estimated temperature value of the catalyst and the execution or non-execution of the heat exchange, a second estimated value reflecting the amount of heat received by the refrigerant from the exhaust system of the internal combustion engine is calculated, and the first and A second estimation calculation unit that calculates the temperature estimation value based on the sum of the second estimation values;
The cooling control for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the second estimation calculation unit fixes the second estimation value to substantially zero in the second temperature region in which the correction calculation is not executed. apparatus.
前記排気熱回収器による前記排気管を通過する排気と前記内燃機関の循環冷却系の冷媒との間の熱交換は、前記冷媒の温度を検出する温度センサの出力に基づいて、実行あるいは非実行とされ、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記内燃機関の発熱量を反映した第1の推定値を算出するステップと、
前記内燃機関の排気系からの前記冷媒の受熱量を反映した第2の推定値を算出するステップと、
前記第1および前記第2の推定値の和に基づいて、前記冷媒の温度推定値を算出するステップとを備え、
前記第2の推定値を算出するステップは、前記冷媒の温度が基準温度以上の領域では、前記第2の推定値の推定値をほぼ0に固定する、内燃機関の冷却制御方法。 A cooling control method for an internal combustion engine in which an exhaust pipe is provided with a catalyst and an exhaust heat recovery device,
The heat exchange between the exhaust gas passing through the exhaust pipe by the exhaust heat recovery device and the refrigerant in the circulating cooling system of the internal combustion engine is executed or not executed based on the output of a temperature sensor that detects the temperature of the refrigerant. And
Calculating a first estimated value reflecting the amount of heat generated by the internal combustion engine based on the operating state of the internal combustion engine;
Calculating a second estimated value reflecting the amount of heat received by the refrigerant from the exhaust system of the internal combustion engine;
Calculating a temperature estimated value of the refrigerant based on a sum of the first and second estimated values;
The step of calculating the second estimated value is a cooling control method for an internal combustion engine, wherein the estimated value of the second estimated value is fixed to approximately 0 in a region where the temperature of the refrigerant is equal to or higher than a reference temperature.
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