JP2011074800A - エンジンの廃熱制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃費悪化を抑制しつつ熱利用要求に即した廃熱制御を実施する。
【解決手段】ＥＣＵ４０は、熱利用要求に基づいてエンジンの廃熱量を制御する。すなわち、ＥＣＵ４０は、エンジン１０の吸気弁の開弁期間と排気弁の開弁期間とのオーバーラップ量をエンジン運転状態に基づいて制御するとともに、都度のエンジン運転状態において最高燃費となる最高効率時期でエンジン１０の点火時期を制御する。そして、要求熱量を満足できない場合に、オーバーラップ量を増加側に変更し、かつ点火時期を、増加側に変更後の最高効率時期よりも進角側に変更する。例えば、点火時期を最進角時期とした場合のエンジン１０の燃料消費量が最小となる最高効率オーバーラップ量にオーバーラップ量を制御し、かつ要求熱量に応じて点火時期を最高効率オーバーラップ量での最高効率時期よりも進角側に制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱利用要求に基づいてエンジンの廃熱量を制御するエンジンの廃熱制御装置に関するものである。

車載エンジンにおいて、燃料の燃焼に伴い発生する燃焼エネルギには、車両走行に用いられる運動エネルギ以外に熱エネルギが多く含まれており、その熱エネルギを利用して車室内の暖房や触媒暖機等が行われている。例えば、エンジン冷却水に含まれるエンジン廃熱を回収し、その回収した廃熱を利用して暖房を行う構成が知られている。

また、エンジン運転中において、点火時期や吸排気バルブのバルブ開閉タイミングを制御することでエンジン廃熱量を増加させ、これによりエンジンや触媒の暖機を促進する技術が各種提案されている（例えば特許文献１や特許文献２参照）。

特開平５−２１５０００号公報 特開平５−５９９３６号公報

しかしながら、エンジン廃熱量を増加させるべく点火時期やバルブタイミングを変更する場合には、その変更に伴いエンジンの燃費が悪化することが懸念される。これに対し、上記特許文献１や特許文献２では、点火時期等の変更に伴う燃費悪化を考慮していないため、燃費性能の観点からすると、エンジン廃熱量を増加させる手段として最適であるとは必ずしも言えない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、燃費悪化を抑制しつつ熱利用要求に即した廃熱制御を実施することができるエンジンの廃熱制御装置を提供することを主たる目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。

本発明は、エンジンの廃熱を回収して再利用する廃熱再利用システムに適用され、熱利用要求による要求熱量に基づいて前記エンジンの廃熱量を制御するエンジンの廃熱制御装置に関する。請求項１に記載の発明は、前記エンジンの吸気弁の開弁期間と排気弁の開弁期間とのオーバーラップ量をエンジン運転状態に基づいて制御するオーバーラップ量制御手段と、都度のエンジン運転状態において最高燃費となる最高効率時期で前記エンジンの点火時期を制御する点火制御手段と、前記要求熱量を満足できない場合に、前記オーバーラップ量を増加側に変更するオーバーラップ増加制御と、前記点火時期を、前記増加側への変更後のオーバーラップ量に対応する前記最高効率時期よりも進角側に変更する点火進角制御とを実行する廃熱制御手段と、を備えることを特徴とする。

熱利用要求に即した廃熱制御を実施する場合、エンジン運転効率の低下による燃費悪化をできるだけ抑制するのが望ましい。本発明者らは、エンジン運転状態とエンジン廃熱量と燃費性能との関係について鋭意検討した結果、所望量のエンジン廃熱をエンジン冷却水により回収するには、バルブオーバーラップ量が大きいほど燃費良好となり、かつ点火時期を、最適点火時期ＭＢＴを基準に遅角側に制御するよりも進角側に制御する方が燃費良好になることを見出した。したがって、上記構成のように、要求熱量を満たすことができない場合にオーバーラップ量を増加側に変更し、かつ点火時期を、増加側への変更後のオーバーラップ量に対応する最高効率時期（ＭＢＴ又はその付近）よりも進角側に変更することにより、燃費悪化を極力抑制しつつ、熱利用要求に即した廃熱制御を実施することができる。

ここで、オーバーラップ量を変更するには、吸気弁の開弁時期を変更することにより行ってもよいし、排気弁の開弁時期を変更することにより行ってもよい。あるいは、吸気弁の開弁時期及び排気弁の開弁時期の両方を変更することにより行ってもよい。

具体的には、請求項２に記載の発明のように、前記オーバーラップ増加制御として、前記オーバーラップ量を、前記オーバーラップ量ごとの点火時期特性において所定のエンジン廃熱量を満足する点火時期での前記エンジンの燃料消費量がオーバーラップ量増加前よりも小さくなるオーバーラップ量に制御し、かつ前記点火進角制御として、前記点火時期を、前記増加側への変更後のオーバーラップ量に対応する前記最高効率時期よりも進角側に前記要求熱量に応じて制御するとよい。あるいは、請求項３に記載の発明のように、前記オーバーラップ増加制御として、前記オーバーラップ量を、前記オーバーラップ量ごとの点火時期特性における最進角時期での前記エンジンの燃料消費量がオーバーラップ量増加前よりも小さくなるオーバーラップ量に制御したり、請求項４に記載の発明のように、前記オーバーラップ増加制御として、前記オーバーラップ量を、前記オーバーラップ量ごとの点火時期特性における最進角時期での前記エンジンの廃熱量がオーバーラップ量増加前よりも小さくなるオーバーラップ量に制御したりするとよい。こうすることで、エンジン廃熱の発熱増加と燃費悪化抑制とを両立できるオーバーラップ量を好適に設定することができる。

なお、オーバーラップ量ごとの点火時期特性において、所定のエンジン廃熱量を満足する点火時期でのエンジンの燃料消費量がオーバーラップ量増加前よりも小さくなるオーバーラップ量（請求項２）と、点火時期を最進角時期とした場合でのエンジンの燃料消費量がオーバーラップ量増加前よりも小さくなるオーバーラップ量（請求項３）とには相関があり、それらオーバーラップ量は概ね一致する。この場合、点火時期の最進角時期は既知であるため（オーバーラップ量が決まれば一様に決まるため）、その最進角時期に基づく廃熱制御によればオーバーラップ量の演算が容易となる。

オーバーラップ量を増加側に変更した場合、燃費性能を維持するには、オーバーラップ量の増加に合わせて点火時期を進角させる必要がある。したがって、請求項５に記載の発明のように、前記点火進角制御として、オーバーラップ量増加前の最高効率時期からオーバーラップ量増加後の最高効率時期に進角変化させるための第１の点火時期補正量と、増加後のオーバーラップ量に対応する前記最高効率時期から前記要求熱量に応じて前記点火時期を進角変化させるための第２の点火時期補正量とに基づいて前記点火時期を制御するとよい。

好ましくは、請求項６に記載の発明のように、前記オーバーラップ増加制御として、前記オーバーラップ量を設定可能な範囲の最大値である最大オーバーラップ量に変更し、かつ前記点火進角制御として、前記点火時期を前記最大オーバーラップ量に対応する前記最高効率時期よりも進角側に前記要求熱量に応じて制御する。本発明者らの検討結果によれば、エンジン廃熱量を増加させる場合、オーバーラップ量が多いほど燃費悪化を抑制できるからである（図３参照）。

点火時期においては、ノッキング発生の回避や筒内圧力ピークの発生時期の制限等を目的として進角限界が設けられている。そのため、要求熱量に応じて点火時期を進角側に変更する場合、点火時期の進角限界により、回収可能なエンジン廃熱量が制限されることが考えられる。一方で、エンジン廃熱量を更に増加させる場合、燃費性能の観点からすると、点火時期が最進角時期でのエンジンの燃料消費量が最小となるオーバーラップ量に対する変更量を極力小さくする、すなわちオーバーラップ量をできるだけ大きくするのが望ましい。また、燃費性能の低下を抑制しつつエンジン廃熱量を増加させるための手法として、本発明者らは、点火時期を最高効率時期よりも進角側で制御する場合、各オーバーラップ量における最進角時期ではエンジン廃熱量がそれぞれ最大になること、及び最進角時期でのエンジン廃熱量を異なるオーバーラップ量で比較した場合、オーバーラップ量が小さいほどそのオーバーラップ量に対応する最進角時期でのエンジン廃熱量が大きくなることに着目した。

すなわち、請求項７に記載の発明では、前記オーバーラップ増加制御として、前記オーバーラップ量を、前記点火時期を進角限界である最進角時期とした場合の前記エンジンの燃料消費量が最小となる最高効率オーバーラップ量に制御し、かつ前記点火進角制御として、前記点火時期を、前記最高効率オーバーラップ量に対応する最高効率時期よりも進角側に前記要求熱量に応じて制御する第１制御手段と、前記オーバーラップ量を、前記最高効率オーバーラップ量よりも小さいオーバーラップ量に制御し、かつ前記点火時期を、変更後のオーバーラップ量に対応する最進角時期で制御する第２制御手段と、を備え、前記要求熱量に基づいて前記第１制御手段による廃熱制御と前記第２制御手段による廃熱制御とを切り替える。本構成によれば、第１制御手段による廃熱制御により、同廃熱制御を最適燃費で実施することができる。また、第２制御手段による廃熱制御により、燃費性能の低下を極力抑制しつつ要求熱量を満たすことができる。したがって、本発明によれば、第１制御と第２制御との切り替えによって、燃費悪化抑制と熱利用要求とをバランスよく充足することができる。

上記請求項７の発明について具体的には、請求項８に記載の発明のように、前記第１制御手段による発熱で前記要求熱量を充足可能な場合には該第１制御手段による廃熱制御を実施し、前記第１制御手段による発熱では充足不可の場合には前記第２制御手段による廃熱制御を実施するとよい。こうすることで、燃費悪化をできるだけ抑制しつつ、熱利用要求に即した廃熱制御を好適に実施することができる。

上記第２制御手段による廃熱制御は、具体的には、前記要求熱量が大きいほど前記オーバーラップ量を小さくするといった関係（請求項９）や、前記要求熱量が大きいほど前記点火時期を遅角側に設定するといった関係（請求項１０）により実施する（図７参照）。

熱利用要求があった場合、その時のエンジン運転状態によっては最高効率時期よりも進角側で点火時期を制御できないことが考えられる。この場合、廃熱量を増加させるには、最高効率時期よりも遅角側で点火時期を変更することが考えられる。このとき、燃費性能の観点からすると、請求項１１に記載の発明のように、前記点火時期を前記最高効率時期よりも進角側に制御するための進角余裕があるか否かを判定する進角余裕判定手段を備え、前記要求熱量を満足できないとき、前記進角余裕判定手段により前記点火時期の進角余裕があると判定された場合に前記廃熱制御手段による廃熱制御を実施し、進角余裕がないと判定された場合に前記オーバーラップ量を増加側に変更しかつ前記点火時期を前記最高効率時期よりも遅角側に変更するのが望ましい。

廃熱制御システムの概要を示す構成図。 エンジン回転速度と充填効率とオーバーラップ量との関係を示す図。 最高効率時期よりも進角側での廃熱制御を説明するための図。 第１の制御を説明するための図。 第１の制御及び第２の制御を説明するための図。 本廃熱制御の具体的態様を示すタイムチャート。 本廃熱制御の具体的態様を示すタイムチャート。 本廃熱制御の処理手順を示すフローチャート。 第１進角補正量Ｈ１の説明図。 第２進角補正量Ｈ２の説明図。 第２の制御におけるオーバーラップ増加量を示す図。 第２の制御におけるオーバーラップ減少量を示す図。 点火時期の進角余裕の有無を表す図。 他の実施形態の具体的態様を示すタイムチャート。

以下、火花点火式の多気筒ガソリンエンジンを搭載した車両に本発明を具体化した実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態の廃熱制御システム（廃熱再利用システム）の概要を示す構成図である。

図１において、エンジン１０には、吸気管１１と排気管１２とが接続されており、吸気管１１には気筒内への吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ１３が設けられている。スロットルバルブ１３は、モータ等からなるスロットルアクチュエータ１４により電気的に開閉駆動される空気量調整手段である。スロットルアクチュエータ１４にはスロットルバルブ１３の開度（スロットル開度）を検出するためのスロットルセンサが内蔵されている。

エンジン１０は、同エンジン１０の各気筒に燃料を噴射供給する燃料噴射手段としてのインジェクタ１５と、気筒ごとに設けられた点火プラグ１６に点火火花を発生させる点火手段としてのイグナイタ（点火装置）１７と、吸排気の各バルブの開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整手段としての吸気側バルブ駆動機構１８及び排気側バルブ駆動機構１９とを備えている。本実施形態では、吸気ポート噴射式エンジンを採用しており、インジェクタ１５が吸気ポート近傍に設けられる構成としているが、これに代えて、直噴式エンジンを採用し、インジェクタ１５が各気筒のシリンダヘッド等に設けられる構成としてもよい。

吸気側及び排気側の各バルブ駆動機構１８，１９は、エンジン１０のクランク軸に対する吸気側及び排気側の各カム軸の進角量を調整するものである。吸気側バルブ駆動機構１８によれば、吸気バルブの開閉タイミングが進角側又は遅角側に変更され、排気側バルブ駆動機構１９によれば、排気バルブの開閉タイミングが進角側又は遅角側に変更される。つまり、バルブ駆動機構１８，１９によれば、吸気バルブの開弁期間と排気バルブの開弁期間とがオーバーラップする際のバルブオーバーラップ量（以下、単にオーバーラップ量ともいう）が変更される。なお、本実施形態では、吸気側バルブ駆動機構１８及び排気側バルブ駆動機構１９の両方を備える構成としたが、オーバーラップ量の変更に際し開弁時期を変更する側のバルブ機構を備えていれば、いずれか一方のみを備える構成であってもよい。

排気管１２には、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ２１が設けられている。また、酸素濃度センサ２１の下流側には、排気浄化装置としての触媒２２が設けられている。触媒２２は例えば三元触媒であり、排気が通過する際に排気中の有害成分等を浄化する。また、排気管１２において触媒２２よりも下流側には、排気に含まれる熱エネルギ（排気熱）を回収する熱回収装置２３が設けられている。熱回収装置２３は、排気が有する熱をエンジン冷却水に伝えることで回収し、例えば車室内の暖房を実施する場合の熱源として利用されるものとなっている。

次に、エンジン１０の冷却系の構成について説明する。

エンジン１０のシリンダブロックやシリンダヘッドの内部にはウォータジャケット３１が形成されており、このウォータジャケット３１に冷却水が循環供給されることでエンジン１０の冷却が行われるようになっている。ウォータジャケット３１内の冷却水の温度（冷却水温）は水温センサ３２により検出される。ウォータジャケット３１には冷却水配管等からなる循環経路３３が接続されており、その循環経路３３には、冷却水を循環させるためのウォータポンプ３４が設けられている。ウォータポンプ３４は例えばエンジン１０の回転に伴い駆動される機械式ポンプであるが、電動式ポンプであってもよい。また、ウォータポンプ３４により冷却水量が調整できる構成であってもよい。

循環経路３３は、エンジン１０（ウォータジャケット３１）の出口側において熱回収装置２３に向けて延び、熱回収装置２３を経由して再びエンジン１０に戻るようにして設けられている。循環経路３３において、熱回収装置２３の下流側にはヒータコア３５が設けられている。ヒータコア３５には、図示しないブロアファンから空調風が送り込まれるようになっており、空調風がヒータコア３５又はその付近を通過することで、ヒータコア３５からの受熱により空調風が加熱され、温風が車室内に供給される。

循環経路３３は、ヒータコア３５の下流側で二方に分岐され、その一方の循環経路３３Ａに大気放熱部としてのラジエータ３６が設けられている。また、循環経路３３の分岐部には、冷却水温度に応じて作動することで冷却水の流路を変更するサーモスタット３７が設けられている。したがって、冷却水が低温（サーモスタット作動温度未満）である場合には、ラジエータ３６側への冷却水の流入がサーモスタット３７により阻止され、冷却水はラジエータ３６で放熱されることなく循環経路３３内を循環する。例えば、エンジン１０の暖機完了前（暖機運転時）にはラジエータ３６での冷却水の冷却（放熱）が抑制される。また、冷却水が高温（サーモスタット作動温度以上）になると、ラジエータ３６側への冷却水の流入がサーモスタット３７により許容され、冷却水はラジエータ３６で放熱されつつ循環経路３３内を循環する。これにより、エンジン運転状態下において冷却水が適温（例えば８０℃程度）で維持される。

本制御システムは、エンジン制御の中枢をなすＥＣＵ（電子制御装置）４０を備えており、そのＥＣＵ４０によりエンジン１０の運転に関する各種制御が実施される。すなわち、ＥＣＵ４０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の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エンジン１０の各種制御を実施する。本システムでは、エンジン運転状態を検出するための運転状態検出手段として、エンジン回転速度を検出する回転速度センサ４１、吸入空気量や吸気管負圧といったエンジン負荷を検出する負荷センサ４２等を備えており、これら各センサ４１，４２や上述した酸素濃度センサ２１、水温センサ３２等の各検出信号がＥＣＵ４０に適宜入力される。

ＥＣＵ４０は、上述した各種センサから各々検出信号を入力し、それらの各種検出信号に基づいてインジェクタ１５による燃料噴射制御、イグナイタ１７による点火時期制御、バルブ駆動機構１８，１９によるバルブタイミング制御、スロットルバルブ１３（スロットルアクチュエータ１４）による空気量制御を実施する。上記の各種制御は、基本的には、都度のエンジン運転状態においてエンジン１０の最高効率（最高燃費）が得られるようにして適合データ等に基づいて実施される。

例えば、点火時期制御については、都度のエンジン回転速度やエンジン負荷等といったエンジン運転状態に関するパラメータに基づいて、トルクが最大となる点火時期（ＭＢＴ：Minimum Advance for Best Torque）に最も近い点火時期を、ノック限界を超えない範囲において都度設定する。すなわち、都度のエンジン運転状態において最高燃費となる最高効率時期（最適点火時期ＭＢＴ又はその付近）で点火時期が制御される。

バルブタイミング制御については、エンジン回転速度やエンジン負荷等をパラメータとしてバルブオーバーラップ量を設定する。例えば、中負荷運転時においてバルブオーバーラップ量を増大させて吸気通路への既燃ガスの吹き返し量（内部ＥＧＲ量）を増大させることにより、燃焼温度を低下させてＮＯｘの排出を低減させるようにしている。あるいは、低負荷運転時においてオーバーラップ量を減少させて内部ＥＧＲ量を減少させることにより、燃費効率の向上を図るようにしている。図２に、エンジン運転状態とオーバーラップ量との関係を示す。図２では、エンジン運転状態のうち、エンジン回転速度及びエンジン負荷によって変化する筒内充填効率について示している。

また、本制御システムでは、エンジン１０において燃料の燃焼により生じる燃料燃焼エネルギのうち、熱損失分となる熱エネルギ（運動エネルギ以外のエネルギ）を回収し再利用することで、システム全体としての燃費改善を図るようにしている。つまり、ＥＣＵ４０は、都度の熱利用要求及びエンジン運転状態に基づいてエンジン１０の廃熱制御を実施する。

廃熱制御について具体的には、ＥＣＵ４０は、エンジン１０の熱エネルギ（熱損失）である廃熱量（発生熱量）を増加又は減少させる廃熱量調整手段を備えており、暖房要求などの熱利用要求に応じて、同手段によりエンジン１０の廃熱量を調整する。本実施形態では、熱利用要求に応じて点火時期及びバルブタイミングの少なくともいずれかを変更することによりエンジン廃熱量を制御する構成としている。

ここで、エンジン運転効率とエンジン廃熱量とは相反する関係にあり、エンジン運転効率が高いとエンジン廃熱量が少なくなる。そのため、近年のエンジン運転効率に優れたエンジンでは、エンジン廃熱の発生量が少なく、熱利用要求に即した廃熱制御を実施できないことが考えられる。例えば、車室エアコンによる暖房の開始要求や車室温度の上昇要求といった暖房に関する要求が発生した場合、その暖房要求に見合うだけの十分な熱量がエンジン冷却水に伝達されず、その結果、ドライバの要求に叶う空調制御を実施できないことが考えられる。このような場合には、点火時期やバルブタイミングを変更することによってエンジン廃熱量を増加させることが考えられるが、この場合、エンジン運転効率の低下に伴う燃費悪化を極力抑える必要がある。

本発明者らは、燃費悪化をできるだけ抑制しつつ、熱利用要求を満たすのに十分なエンジン廃熱量（冷却水熱量）を発生させるための方法について鋭意検討した。その結果、点火時期とバルブオーバーラップ量との組み合わせを好適に行うことで、燃費悪化を極力抑えつつ、熱利用要求に見合う量のエンジン廃熱をエンジン冷却水によって取り出すことができることを見出した。

本実施形態における廃熱制御について、図３のマップを用いて詳細に説明する。図３の横軸は点火時期を示し、縦軸は、（ａ）が冷却水熱量を示し、（ｂ）が燃料消費量を示している。また、図中のＬ１〜Ｌ５は、それぞれ異なるオーバーラップ量について示しており、同順序でオーバーラップ量が増加していることを示している。本図では、Ｌ２を基準オーバーラップ量として、それぞれのオーバーラップ量が１０°ＣＡずつ増加側又は減少側のオーバーラップ量になっている。なお、図３では、点火時期について、ＭＢＴがノック限界よりも遅角側になるエンジン運転状態を想定している。また、図３において、オーバーラップ量については、排気側バルブ駆動機構１９により排気バルブの開弁期間を遅角側又は進角側に変更することで可変にしている。

（ａ）について、線Ｌ１〜Ｌ５は、オーバーラップ量ごとの点火時期と冷却水熱量との関係を示している。線Ｌ１〜Ｌ５で示すように、オーバーラップ量ごとに点火時期特性が相違しており、それぞれのオーバーラップ量について、ノック限界又は筒内圧のピーク位置制限により規定される進角限界としての最進角時期ＩＧ１〜ＩＧ５と、トルク変動を制限すべく規定される遅角限界としての最遅角時期とで挟まれる領域が点火時期の制御範囲となっている。各オーバーラップ量の最進角時期ＩＧ１〜ＩＧ５について比較すると、オーバーラップ量が大きいほど最進角時期が進角側になっている。

線Ｌ１〜Ｌ４は、点火時期の制御範囲において下に凸の二次曲線で表される。つまり、それぞれの変曲点で冷却水熱量が最小となり、点火時期を変曲点から進角側、遅角側のいずれに変更しても回収熱量が大きくなっている。そして、点火時期が変曲点よりも遅角側では、最遅角時期で冷却水熱量が最大となり、変曲点よりも進角側では、最進角時期ＩＧ１〜ＩＧ４で冷却水熱量が最大になっている。なお、線Ｌ５では、最進角時期ＩＧ５と最遅角時期との中間位置に変曲点が存在せず、最遅角時期で冷却水熱量が最小となり、最進角時期ＩＧ５で最大になっている。また、最進角時期ＩＧ１〜ＩＧ５での冷却水熱量について比較すると、オーバーラップ量が小さいほど冷却水熱量が大きくなっている。

続いて、（ｂ）について、線Ｌ１〜Ｌ５は、オーバーラップ量ごとの点火時期と燃料消費量（燃費）との関係を示しており、それぞれ上記（ａ）のＬ１〜Ｌ５に対応している。（ａ）及び（ｂ）の各線Ｌ１〜Ｌ４によれば、上記（ａ）の変曲点で燃料消費量が最小、すなわち燃費最良となっており、点火時期を変曲点から進角側又は遅角側に変更することにより燃料消費量が増加している（燃費が悪化している）。すなわち、（ａ）の変曲点が最適点火時期ＭＢＴに相当し、これらが最高効率時期ＩＭ１〜ＩＭ４に相当する。したがって、ＭＢＴで冷却水熱量が最小になるとともに、ＭＢＴに対し点火進角又は点火遅角を行うことにより冷却水熱量が増加する反面、燃費が悪化し、例えば点火時期が変曲点よりも進角側であれば、最進角時期ＩＧ１〜ＩＧ４で冷却水熱量が最大になり、これに合わせて燃料消費量も大きくなる。

なお、Ｌ５については、最進角時期ＩＧ５よりも更に遅角側にＭＢＴが存在しており、最遅角時期が最高効率時期ＩＭ５となる。また、冷却水熱量は、最高効率時期ＩＭ５でもある最遅角時期で最小となり、最進角時期ＩＧ５で最大になっている。

燃費について更に言うと、最進角時期ＩＧ１〜ＩＧ５での燃料消費量を各オーバーラップ量で比較した場合、オーバーラップ量が大きいほど燃料消費量が小さくなっている。また、点火時期を最高効率時期ＩＭ１〜ＩＭ５から最進角時期ＩＧ１〜ＩＧ５に変化させた場合の燃料消費量について比較すると、オーバーラップ量が大きいほど燃料消費量が小さくなっている。

ここで、所望の冷却水熱量を回収するためのオーバーラップ量及び点火時期と燃費との関係について検討する。図３から分かるように、点火時期がＭＢＴよりも遅角側では、オーバーラップ量ごとで燃料消費量がさほど相違しない。これに対し、点火時期がＭＢＴよりも進角側では、オーバーラップ量ごとで燃料消費量が大きく異なっている。

具体的には、点火進角により冷却水熱量を所定量ＱＡとする場合について考えると、その所定量ＱＡを実現するためのオーバーラップ量及び点火時期と燃料消費量とを対応づけた場合、図３（ｂ）に実線ＬＡで示すように、オーバーラップ量が大きいほど燃料消費量が小さくなっている。すなわち、オーバーラップ量を変えずに点火時期を進角側又は遅角側にすると、冷却水熱量の増加に合わせて燃料消費量が大きく増加してしまうのに対し、オーバーラップ量を増加側に変更し、かつそのオーバーラップ量の増加に合わせて点火時期を進角側に変更することにより、所望量の冷却水熱を発生させる場合に燃費悪化を極力抑制できると言える。

そこで、本実施形態の廃熱制御では、熱利用要求に対応する冷却水熱量の要求値（要求熱量）が増加した場合に、オーバーラップ量を増加側に変更し、かつ点火時期を、増加後のオーバーラップ量に対応する最高効率時期（最適点火時期ＭＢＴ又はその付近）よりも進角側に制御する。より具体的には、オーバーラップ量と点火時期の最高効率時期ＩＭ１〜ＩＭ５及び最進角時期ＩＧ１〜ＩＧ５との関係が予めＲＯＭ等に記憶されており、点火時期を最進角時期ＩＧ１〜ＩＧ５とした場合のエンジン１０の燃料消費量が最小となる最高効率オーバーラップ量、すなわち最大オーバーラップ量にオーバーラップ量を制御し、かつ要求熱量に応じて点火時期を最大オーバーラップ量に対応する最高効率時期ＩＭ５よりも進角側に制御する。

本廃熱制御について図４を用いてより具体的に説明する。図４では、例えばオーバーラップ量が基準オーバーラップ量（図中のＬ２）で制御され、かつ基準オーバーラップ量に対応する最適点火時期（ＩＭ２）でエンジン制御が実施されているときに、その時のエンジン運転状態では要求熱量を満たすことができない場合を考える。この場合、オーバーラップ量については、図４の矢印ｒ１に示すように、制御可能範囲の最大値である最大オーバーラップ量（図中のＬ５）に変更する。そして、図４に示すように、最大オーバーラップ量での点火時期と冷却水熱量との関係Ｒ１を利用して、点火時期を、要求熱量に応じて最大オーバーラップ量での最高効率時期ＩＭ５よりも進角側に変更する。点火時期について更に説明すれば、最高効率時期で点火時期制御を実施することを前提とした上での第１進角補正量Ｈ１と、要求熱量に応じて最高効率時期から進角変化させるための第２進角補正量Ｈ２との合計量だけ点火時期を進角側に補正する。

ただし、上記ｒ１，Ｒ１の経路によって冷却水熱量を増加させる場合、点火時期が最進角時期ＩＧ５によって制限されることにより、回収可能な冷却水熱量の最大値が比較的小さくなることがあると考えられる。具体的には、オーバーラップ量ごとの最進角時期ＩＧ１〜ＩＧ５での冷却水熱量を比較した場合、図４に示すように、オーバーラップ量が大きいほど、最進角時期ＩＧ１〜ＩＧ５で回収可能な冷却水熱量が小さくなっており、最大オーバーラップ量に対応する最進角時期ＩＧ５での冷却水熱量はさほど大きくないと言える。したがって、最大オーバーラップ量の点火時期特性を利用した上記廃熱制御では、発生可能な廃熱量が比較的小さい値で制限されることがあると考えられる。

一方、最大オーバーラップ量で発生可能な熱量よりも冷却水熱量を増加させる場合、燃費悪化抑制の観点からすると、オーバーラップ量はできるだけ大きくしておくのが望ましい。つまり、最大オーバーラップ量に対するオーバーラップ量の減少量を極力小さくしつつ、冷却水熱量を増加させる必要がある。この点、本発明者らは、点火時期をＭＢＴよりも進角側とした場合には、異なる点火時期での冷却水熱量をそれぞれのオーバーラップ量について比較すると、それぞれ最進角時期ＩＧ１〜ＩＧ５で冷却水熱量が最大になること、及び最進角時期ＩＧ１〜ＩＧ５での冷却水熱量を比較した場合、オーバーラップ量が小さいほどその最進角時期ＩＧ１〜ＩＧ５での冷却水熱量が大きくなることに着目した。

すなわち、本実施形態では、オーバーラップ量を最大オーバーラップ量で制御し、かつ要求熱量に応じて点火時期を最高効率時期よりも進角側に変更する上記制御（第１の制御）に加え、最大オーバーラップ量よりも小さいオーバーラップ量に制御し、かつそのときのオーバーラップ量に対応する最進角時期で点火時期を制御する第２の制御を実施する。そして、第１の制御により熱利用要求を満たすことができない場合に（発熱量が不足する場合に）、第２の制御によりエンジン１０の廃熱量を制御する。

より具体的には、本廃熱制御では、図５に示すように、最大オーバーラップ量での点火時期と冷却水熱量との関係Ｒ１上で廃熱制御を実施する第１の制御と、オーバーラップ量ごとに規定される最進角時期と冷却水熱量との関係Ｒ２上で廃熱制御を実施する第２の制御とで構成され、第１の制御で回収可能な冷却水熱量の最大値と要求熱量とを比較した結果、要求熱量の方が小さいか又は等量の場合に第１の制御を実施し、要求熱量の方が大きい場合に第２の制御を実施する。また、第２の制御では、図５のＲ２で示すように、冷却水熱量を増加させる場合、要求熱量が大きいほど、オーバーラップ量を減少し、かつ点火時期を遅角する。

以下に、本廃熱制御の具体的態様について、上記の図５及び図６のタイムチャートを用いて説明する。図６のうち、（ａ）は第１の制御により冷却水熱量を増加させる場合を示し、（ｂ）及び（ｃ）は第２の制御により冷却水熱量を増加させる場合を示している。図６では、発熱量増加前のエンジン運転状態がＬ２上の最高効率時期ＩＭ２で制御されているときに冷却水熱量をＱ０からＱ１〜Ｑ３の各値まで上昇させる場合について説明している。なお、図６中の（ａ）〜（ｃ）における点火時期補正量を示すタイムチャートについては、同補正量が大きいほど点火時期が進角側へ変更されることを示している。

本廃熱制御において、第１の制御及び第２の制御のいずれによってエンジン廃熱量（冷却水熱量）を増加させるかは、最大オーバーラップ量での最進角時期ＩＧ５で熱利用要求を満たすことができるか否かによって決定される。

すなわち、図６において、タイミングｔ１で熱利用要求として暖房要求が発生すると、それに伴いヒータコア３５での熱利用（温風の生成）が行われて冷却水温が低下する。そして、冷却水温が適正温度域の下限値よりも低下することによりエンジン１０の廃熱制御が実施される。

このとき、暖房要求による要求熱量が図５中のＱ１の場合、すなわち、要求熱量が、最大オーバーラップ量における最進角時期ＩＧ５での発生熱量（オーバーラップ最大熱量）ＱＭよりも小さい場合には、第１の制御による廃熱制御が実施される。具体的には、図６（ａ）に示すように、タイミングｔ１で暖房要求の発生に伴い要求熱量が増加すると、オーバーラップ量ＶＯＬを最大値ＶＭＡＸまで増加させるとともに、点火時期を進角側へ変更する。このとき、オーバーラップ量ＶＯＬの増加分に応じた進角補正量Ｈ１と要求熱量に応じた進角補正量Ｈ２との合計分（Ｈ１＋Ｈ２）だけ点火時期が最高効率時期ＩＭ２から進角側に変更される。これにより、冷却水熱量ＱがＱ０からＱ１まで上昇する。

続いて、要求熱量が図５中のＱ２の場合、すなわち、要求熱量がオーバーラップ最大熱量ＱＭよりも大きい場合について考える。ここでの要求熱量Ｑ２は、発熱量増加前のオーバーラップ量ＶＯＬ（ここではＬ２に対応するオーバーラップ量）における最進角時期ＩＧ２での発生熱量（最進角熱量）ＱＮよりも小さい値である。

この場合、要求熱量がオーバーラップ最大熱量ＱＭよりも大きいことから、第２の制御による廃熱制御が実施される。具体的には、図６（ｂ）に示すように、最大値ＶＭＡＸを上限としてオーバーラップ量ＶＯＬを増加させるとともに、点火時期を進角側に変更する。つまり、要求熱量が、最大オーバーラップ量における最進角時期ＩＧ５で発生可能な熱量（オーバーラップ最大熱量）ＱＭよりも大きく、かつ熱量増加前のオーバーラップ量ＶＯＬにおける最進角時期で発生可能な熱量（最進角熱量）ＱＮよりも小さい場合には、オーバーラップ量ＶＯＬを増加させ、かつその増加後のオーバーラップ量ＶＯＬに対応する最進角時期で点火時期を制御する。

また、要求熱量が図５中のＱ３の場合、すなわち要求熱量が最進角熱量ＱＮよりも大きい場合には、図６（ｃ）に示すように、オーバーラップ量ＶＯＬを小さくするとともに、点火時期を遅角側に変更する。つまり、要求熱量が、発熱量増加前のオーバーラップ量ＶＯＬにおける最進角時期で発生可能な熱量（最進角熱量）ＱＮよりも大きい場合には、オーバーラップ量ＶＯＬを減少し、かつその減少後のオーバーラップ量ＶＯＬに対応する最進角時期で点火時期を制御する。

なお、暖房要求時において、オーバーラップ量ＶＯＬが最大値で制御されている場合もある。この場合、冷却水熱量Ｑを増加させるには、図７のタイムチャートに示すように、オーバーラップ量ＶＯＬを最大値ＶＭＡＸで保持しつつ、要求熱量に応じた進角補正量Ｈ２だけ点火時期を進角側に変更させる。

図８は、本廃熱制御の処理手順を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ４０により所定周期毎に実行される。

図８において、まずステップＳ１０１では、熱利用要求として暖房要求が生じているか否かを判定する。暖房要求は、例えば車室内の暖房が開始される場合や、車室内温度を上昇させる場合に発生するものであり、車両搭載者の操作又は自動空調制御の制御指令に基づき発生する。そして、暖房要求が生じていることを条件にステップＳ１０２へ進む。

ステップＳ１０２では、今現在のエンジン制御（例えば、燃費最高点にて実施される通常のエンジン制御）でその時の要求熱量を満足できるか否か、すなわち上述した第１の制御及び第２の制御によりエンジン廃熱量を増加させる必要がないか否かを判定する。例えば、暖房要求が入っている場合において、水温センサ３２により検出した冷却水温Ｔｗが適正温度域よりも低温域であるか否かを判定する。

今現在のエンジン制御で要求熱量を満足できる場合には、廃熱量の増加が不要であるとしてそのまま本処理を終了する。一方、要求熱量を満足できない場合には、以下のステップＳ１０３以降の処理を実施する。

ステップＳ１０３では、暖房要求に伴い発生させるべき冷却水熱量の要求値として要求熱量を算出する。要求熱量は、冷却水温Ｔｗや冷却水流量、ブロアファン回転速度、外気混入量、外気温、エアコン設定温度、エアコン噴出し温度等のうちの一つ又は複数のパラメータに基づいて算出する。ステップＳ１０４では、算出した要求熱量と、オーバーラップ量最大での最進角時期において発生可能な廃熱量（オーバーラップ最大熱量、図５におけるＱＭ）とを比較する。そして、要求熱量とオーバーラップ最大熱量ＱＭとが等量であるか又は要求熱量の方が小さい場合には、ステップＳ１０５，１０６へ進み、第１の制御によりエンジン廃熱量を増加する。

すなわち、ステップＳ１０５では、オーバーラップ量を最大値ＶＭＡＸに設定する。また、ステップＳ１０６では、今現在の点火時期を、オーバーラップ量増加前の最高効率時期からオーバーラップ量増加後の最高効率時期に進角変化させるための進角補正量Ｈ１と、増加後のオーバーラップ量で要求熱量に応じて最高効率時期から進角変化させるための進角補正量Ｈ２との合計量（Ｈ１＋Ｈ２）だけ進角側に設定する。これにより、図示しない別ルーチンによるバルブタイミング制御によりオーバーラップ量が最大値ＶＭＡＸに変更され、図示しない別ルーチンによる点火時期制御により点火時期が補正量（Ｈ１＋Ｈ２）だけ進角側に変更される。

ここで、点火時期補正のうち、進角補正量Ｈ１については、図９に例示するように、オーバーラップ量の増加側への変更量ΔＶＯＬが多いほど、点火進角量が多くなるよう大きい値に設定される。また、進角補正量Ｈ２については、図１０に例示するように、今現在のエンジン制御での冷却水熱量と要求熱量との差ΔＱが大きいほど、つまり熱量増加分が大きいほど点火進角量が多くなるよう大きい値に設定される。

なお、暖房要求時においてオーバーラップ量最大かつ最進角時期でエンジン制御が実施されている場合、ステップＳ１０６では、点火時期は変更せずそのままオーバーラップ量最大を保持する。

これに対し、要求熱量がオーバーラップ最大熱量ＱＭよりも大きい場合には、第２の制御としてステップＳ１０７〜Ｓ１１０の処理を実行する。

すなわち、ステップＳ１０７では、熱量増加前のオーバーラップ量に対応する最進角時期での冷却水熱量（最進角熱量、図７におけるＱＮ）と要求熱量とを比較する。そして、最進角熱量ＱＮよりも要求熱量の方が小さく、最進角熱量で要求熱量を満足できる場合には、ステップＳ１０８において、燃費悪化抑制効果を最大限に図るべく、オーバーラップ量を大きくするとともに、ステップＳ１０９において、点火時期を、その増加後のオーバーラップ量に対応する最進角時期に設定する。この場合、例えば図１１に示すように、増加させるべき熱量（今現在のエンジン制御での冷却水熱量と要求熱量との差）ΔＱが大きいほど、今現在のオーバーラップ量に対する変更量を小さくしている。なお、要求熱量が最進角熱量に等しい場合には、オーバーラップ量をそのままにする。

一方、最進角熱量ＱＮよりも要求熱量の方が大きい場合には、ステップＳ１１０において、オーバーラップ量を小さくするとともに、ステップＳ１０９において、点火時期を、その減少後のオーバーラップ量に対応する最進角時期に設定する。この場合、例えば図１２に示すように、増加させるべき熱量ΔＱが大きいほど、今現在のオーバーラップ量に対する変更量を大きくしており、これにより、燃費悪化を極力抑制しながら熱利用要求の実現を優先させる。

最後に、ステップＳ１１１では、エンジン出力増補処理を実施する。このエンジン出力増補処理は、上記のとおり廃熱制御が実施された場合においてその廃熱制御により低下したエンジン出力を増補するための処理であり、燃料噴射量の増量補正や空気量（スロットル開度）の増量補正が適宜実施される。そして本処理を終了する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

要求熱量を満足できない場合、第１の制御による廃熱制御として、オーバーラップ量を増加側に変更し、かつ点火時期を、増加側に変更後の最高効率時期（ＭＢＴ又はその付近）よりも進角側に変更する構成としたため、より具体的には、オーバーラップ量と、点火時期の最高効率時期及び最進角時期との関係が予め定められており、点火時期を最進角時期とした場合のエンジン１０の燃料消費量が最小となる最高効率オーバーラップ量（最大オーバーラップ量）にオーバーラップ量を制御し、かつ点火時期を、要求熱量に応じて、最大オーバーラップ量での最高効率時期よりも進角側に制御する構成としたため、燃費悪化を極力抑制しつつ、熱利用要求に即した廃熱制御を実施することができる。

第１の制御による廃熱制御において、オーバーラップ量増加前の最高効率時期からオーバーラップ量増加後の最高効率時期に進角変化させるための第１進角補正量Ｈ１と、増加後のオーバーラップ量で要求熱量に応じて点火時期を最高効率時期から進角変化させるための第２進角補正量Ｈ２とに基づいて点火時期を制御する構成としたため、燃費性能の低下を好適に抑制することができる。

点火時期を最進角時期とした場合のエンジン１０の燃料消費量が最小となる最高効率オーバーラップ量にオーバーラップ量を制御し、かつそのときのオーバーラップ量に対応する最高効率時期よりも進角側に要求熱量に応じて点火時期を制御する第１の制御と、最高効率オーバーラップ量よりも小さいオーバーラップ量に該オーバーラップ量を制御し、かつそのときのオーバーラップ量に対応する最進角時期で点火時期を制御する第２の制御とにより廃熱制御を構成し、第１の制御による発熱で要求熱量を充足可能な場合には第１の制御による廃熱制御を実施し、第１の制御による発熱では要求熱量を充足不可の場合には第２の制御による廃熱制御を実施する構成としたため、第１の制御により廃熱制御を最適燃費で実施しつつ、第１の制御では要求熱量を満たすことができない場合に、第２の制御により燃費性能の低下を極力抑制しつつ要求熱量を満たすことができる。したがって、第１の制御と第２の制御との切り替えによって、燃費悪化抑制と熱利用要求とをバランスよく満たすことができる。

最大オーバーラップ量に対応する最進角時期での冷却水熱量（オーバーラップ最大熱量）ＱＭと要求熱量とを比較し、要求熱量がオーバーラップ最大熱量ＱＭ以下の場合に第１の制御を実施し、要求熱量がオーバーラップ最大熱量ＱＭよりも大きい場合に第２の制御を実施する構成としたため、第１の制御と第２の制御とのいずれにより廃熱制御を実施するかを好適に判断することができる。

熱量増加前のオーバーラップ量に対応する最進角時期での冷却水熱量（最進角熱量）ＱＮと要求熱量とを比較し、要求熱量が最進角熱量よりも小さい場合にオーバーラップ量を増加側に変更し、要求熱量が最進角熱量よりも大きい場合にオーバーラップ量を減少側に変更する構成としたため、燃費悪化抑制を図りつつ、熱利用要求を実現させることができる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。

・点火時期を最高効率時期（ＭＢＴ又はその付近）よりも進角側に制御する進角余裕があるか否かを判定し、進角余裕があると判定される場合に第１の制御及び第２の制御による廃熱制御を実施する。進角余裕の有無はエンジン運転状態に応じて異なり、例えば図１３に示すように、エンジン負荷に応じて進角余裕の有無が決定される。具体的には、エンジン負荷が所定の低負荷領域では、ＭＢＴがノック限界よりも遅角側に存在することにより、ＭＢＴよりも進角側で点火時期を制御することが可能となる。つまり、進角余裕が存在する。これに対し、所定の低負荷領域よりも高負荷領域では、ノック限界によって点火進角が制限されることにより、ＭＢＴよりも進角側で点火時期を制御することができない。したがって、例えばエンジン負荷が所定の低負荷領域にある場合に、第１の制御及び第２の制御によるエンジン廃熱制御を実施する。

・点火時期の進角余裕に応じて廃熱制御を実施する場合、進角余裕が存在しないときには、エンジン廃熱を増加させるべく、オーバーラップ量を増加側に変更し、かつ点火時期を、増加側に変更後のオーバーラップ量での最高効率時期よりも遅角側に変更する。上述したように、点火時期がＭＢＴよりも遅角側では、点火時期を遅角側にするほど廃熱量が多く発生される。また、点火時期がＭＢＴよりも進角側の場合と同様に、同じ量の廃熱量を発生させるには、オーバーラップ量が多いほど燃費良好になる。したがって、上記構成とすることにより、点火時期の進角余裕がない場合において、エンジン廃熱量を増加させることに伴う燃費悪化を極力抑えることができる。

・点火時期の進角余裕に応じて廃熱制御を実施する構成において、進角余裕が存在しない場合には、燃費最良での廃熱制御を実施できないことから、廃熱量増加を実施しない構成としてもよい。換言すれば、熱利用要求があった場合、点火時期の進角余裕が存在する場合に限って第１の制御及び第２の制御によって廃熱量の増加を図る構成とする。

・上記第１の制御及び第２の制御による廃熱制御では冷却水熱量が不足する場合、すなわち点火時期を最進角時期まで変更しても要求熱量に見合う冷却水熱量を得ることができない場合に、点火時期をＭＢＴよりも遅角側にして廃熱制御を実施する。このとき、要求熱量を満足できない場合に、オーバーラップ量を増加側に変更し、かつ点火時期を、増加側に変更後のオーバーラップ量での最高効率時期よりも遅角側に変更する。この構成は、点火時期をＭＢＴよりも遅角側にした場合に回収可能な冷却水熱の最大値が、進角側にした場合の最大値よりも大きい場合に有効である。

・エンジン廃熱量（冷却水熱量）を増加させる場合、第１の制御又は第２の制御により発生熱量を徐々に増加することにより冷却水熱量を熱利用要求に見合う熱量（最終的に発生させるべき熱量）まで発熱量を増加させる。すなわち、最大オーバーラップ量での点火時期と冷却水熱量との関係Ｒ１、及び各オーバーラップ量に対応する最進角時期と冷却水熱量との関係Ｒ２に沿って、発熱量を徐々に増加させる。廃熱制御が実施された場合、その廃熱制御によりエンジン出力が低下する。したがって、そのエンジン出力の急激な変化を抑制すべく、熱利用要求に見合う熱量に向けて冷却水熱量を所定量ずつ増加させることが考えられる。この場合、上記Ｒ１，Ｒ２に沿って冷却水熱量を増加させることにより、燃費悪化を好適に抑制しつつエンジン廃熱量を所望の熱量にすることができる。

図１４は、本廃熱制御処理の具体的態様を示すタイムチャートである。図１４では、上記図５において、熱量増加前のエンジン運転状態がＬ２上の最高効率時期ＩＭ２で制御されているときに冷却水熱量をＱ０からＱ３の各値まで上昇させる場合について考える。

図１４において、タイミングｔ１１で暖房要求が発生すると、オーバーラップ量ＶＯＬが最大値に向けて変更されるとともに、点火時期が進角補正量Ｈ１だけ進角側に変更される。また、冷却水熱量を要求熱量（Ｑ３）に向けて所定量ずつ上昇させるべく、点火時期が進角側に変更される。そして、点火時期が、オーバーラップ量最大での最進角時期ＩＧ５になると、冷却水熱量ＱがＱＭに達し、そのタイミングｔ１２で、今度はオーバーラップ量ＶＯＬが減少され、かつ点火時期が遅角側に変更される。これにより、冷却水熱量Ｑが要求値Ｑ３になる。

・上記第１の制御では、オーバーラップ量を最大値ＶＭＡＸとし、かつ点火時期を最高効率時期よりも進角側に変更することにより冷却水熱量を増加させる構成としたが、オーバーラップ量については、熱量増加前よりも増加側の値であれば最大値ＶＭＡＸよりも小さくてもよい。この場合にも、燃費悪化を抑制しつつ冷却水熱量を増加させるといった効果を得ることができる。

・上記実施形態では、第１の制御及び第２の制御によってエンジン廃熱量を増加させる構成としたが、第１の制御及び第２の制御のいずれかのみを実施することによりエンジン廃熱量を増加させる構成としてもよい。

・図３では、廃熱制御において、排気側バルブ駆動機構１９によって排気バルブの開弁期間を制御することでバルブオーバーラップ量を変更することについて説明したが、バルブ駆動機構１８によって吸気バルブの開弁期間を変更することでバルブオーバーラップ量を変更する構成としてもよい。あるいは、バルブ駆動機構１８，１９によって吸気バルブの開弁期間及び排気バルブの開弁期間を制御することでバルブオーバーラップ量を変更する構成としてもよい。

１０…エンジン、１３…スロットルバルブ、１５…インジェクタ、１７…イグナイタ、１８，１９…バルブ駆動機構、２２…触媒、２３…熱回収装置、３３…循環経路、３５…ヒータコア、４０…ＥＣＵ（オーバーラップ量制御手段、点火制御手段、廃熱制御手段、第１制御手段、第２制御手段、切替手段、進角余裕判定手段）。

Claims (11)

1. エンジンの廃熱を回収して再利用する廃熱再利用システムに適用され、熱利用要求による要求熱量に基づいて前記エンジンの廃熱量を制御するエンジンの廃熱制御装置において、
   前記エンジンの吸気弁の開弁期間と排気弁の開弁期間とのオーバーラップ量をエンジン運転状態に基づいて制御するオーバーラップ量制御手段と、
   都度のエンジン運転状態において最高燃費となる最高効率時期で前記エンジンの点火時期を制御する点火制御手段と、
   前記要求熱量を満足できない場合に、前記オーバーラップ量を増加側に変更するオーバーラップ増加制御と、前記点火時期を、前記増加側への変更後のオーバーラップ量に対応する前記最高効率時期よりも進角側に変更する点火進角制御とを実行する廃熱制御手段と、
   を備えることを特徴とするエンジンの廃熱制御装置。
2. 前記廃熱制御手段は、前記オーバーラップ増加制御として、前記オーバーラップ量を、前記オーバーラップ量ごとの点火時期特性において所定のエンジン廃熱量を満足する点火時期での前記エンジンの燃料消費量がオーバーラップ量増加前よりも小さくなるオーバーラップ量に制御し、かつ前記点火進角制御として、前記点火時期を、前記増加側への変更後のオーバーラップ量に対応する前記最高効率時期よりも進角側に前記要求熱量に応じて制御する請求項１に記載のエンジンの廃熱制御装置。
3. 前記廃熱制御手段は、前記オーバーラップ増加制御として、前記オーバーラップ量を、前記オーバーラップ量ごとの点火時期特性における最進角時期での前記エンジンの燃料消費量がオーバーラップ量増加前よりも小さくなるオーバーラップ量に制御する請求項１又は２に記載のエンジンの廃熱制御装置。
4. 前記廃熱制御手段は、前記オーバーラップ増加制御として、前記オーバーラップ量を、前記オーバーラップ量ごとの点火時期特性における最進角時期での前記エンジンの廃熱量がオーバーラップ量増加前よりも小さくなるオーバーラップ量に制御する請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンジンの廃熱制御装置。
5. 前記廃熱制御手段は、前記点火進角制御として、オーバーラップ量増加前の最高効率時期からオーバーラップ量増加後の最高効率時期に進角変化させるための第１の点火時期補正量と、増加後のオーバーラップ量に対応する前記最高効率時期から前記要求熱量に応じて前記点火時期を進角変化させるための第２の点火時期補正量とに基づいて前記点火時期を制御する請求項１乃至４のいずれか一項に記載のエンジンの廃熱制御装置。
6. 前記廃熱制御手段は、前記オーバーラップ増加制御として、前記オーバーラップ量を設定可能な範囲の最大値である最大オーバーラップ量に変更し、かつ前記点火進角制御として、前記点火時期を前記最大オーバーラップ量に対応する前記最高効率時期よりも進角側に前記要求熱量に応じて制御する請求項１乃至５のいずれか一項に記載のエンジンの廃熱制御装置。
7. 前記廃熱制御手段は、
   前記オーバーラップ増加制御として、前記オーバーラップ量を、前記点火時期を進角限界である最進角時期とした場合の前記エンジンの燃料消費量が最小となる最高効率オーバーラップ量に制御し、かつ前記点火進角制御として、前記点火時期を、前記最高効率オーバーラップ量に対応する最高効率時期よりも進角側に前記要求熱量に応じて制御する第１制御手段と、
   前記オーバーラップ量を、前記最高効率オーバーラップ量よりも小さいオーバーラップ量に制御し、かつ前記点火時期を、変更後のオーバーラップ量に対応する最進角時期で制御する第２制御手段と、
   前記要求熱量に基づいて前記第１制御手段による廃熱制御と前記第２制御手段による廃熱制御とを切り替える切替手段と、
   を有する請求項１乃至６のいずれか一項に記載のエンジンの廃熱制御装置。
8. 前記切替手段は、前記第１制御手段による発熱で前記要求熱量を充足可能な場合には該第１制御手段による廃熱制御を実施し、前記第１制御手段による発熱では充足不可の場合には前記第２制御手段による廃熱制御を実施する請求項７に記載のエンジンの廃熱制御装置。
9. 前記第２制御手段は、前記要求熱量が大きいほど前記オーバーラップ量を小さくする請求項７又は８に記載のエンジンの廃熱制御装置。
10. 前記第２制御手段は、前記要求熱量が大きいほど前記点火時期を遅角側に設定する請求項７乃至９のいずれか一項に記載のエンジンの廃熱制御装置。
11. 前記点火時期を前記最高効率時期よりも進角側に制御するための進角余裕があるか否かを判定する進角余裕判定手段を備え、
    前記廃熱制御手段は、前記要求熱量を満足できないとき、前記進角余裕判定手段により前記点火時期の進角余裕があると判定された場合に前記廃熱制御手段による廃熱制御を実施し、進角余裕がないと判定された場合に前記オーバーラップ量を増加側に変更しかつ前記点火時期を前記最高効率時期よりも遅角側に変更する請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のエンジンの廃熱制御装置。

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