JP2011089514A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な方法によって、内燃機関の排気系設備の模擬温度を精度良く推定することが可能な内燃機関の制御装置を提供することである。
【解決手段】制御装置３０は、内燃機関本体１２の運転停止時間が予め定めた時間範囲内であるか否かを判定する停止時間判定手段３１と、内燃機関本体１２の定常運転時には冷却水温度等に基づいて排気系設備（空燃比センサ１８や触媒装置１９）の模擬温度を算出し、始動時において内燃機関本体１２の運転が停止していた時間が予め定めた時間範囲内である場合には前回の運転終了時に算出した模擬温度を算出値とする模擬温度算出手段３２と、算出値記憶手段３３と、模擬温度の算出値に適切ななまし処理を施すための手段として、なまし回数算出手段４０と、運転継続時間判定手段４１と、なまし回数補正手段４２と、なまし処理手段４３とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、内燃機関の排気系設備の模擬温度（推定温度）を算出する算出手段を備える内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関は、通常、シリンダやピストン等を含む本体部と、吸気装置や排気装置、冷却装置等の補機設備と、から構成され、その動作は内燃機関の制御装置により制御される。内燃機関の排気装置（排気管）には、触媒装置やセンサ、バルブ等の排気系設備が設置されている。触媒装置は、排気ガス中の大気汚染物質（一酸化炭素や窒素酸化物等）を取り除く装置であり、低温では十分に機能せず、過熱すると劣化することから、装置温度を適切な範囲で維持する必要がある。

排気管に設置されるセンサとしては、排気ガス中の空気‐燃空比率を検出する空燃比センサが挙げられる。一般的に、空燃比センサは、高温に加熱された安定化ジルコニアの酸素イオン伝導性を利用したものであるから、センサの最適な特性を得るために、センサ素子を加熱して一定の温度に維持するためのヒータが設置されている。触媒装置や空燃比センサの温度についても、内燃機関の制御装置によって管理されており、該制御装置は、これらの温度を調整するために内燃機関の動作を制御している。

触媒装置や空燃比センサの温度を最適な範囲で制御するためには、対象設備の温度を取得する必要がある。そこで、空燃比センサに温度センサを取り付けて空燃比センサの温度を検出するようにした内燃機関が公知である。しかしながら、温度センサを取り付けると設備コストが増大することから、対象設備に温度センサを取り付けず、その温度を推定するシステムが幾つか提案されている。

特許文献１には、排気系設備の模擬温度の初期値を機関冷却水温度に応じて設定し、初期値から機関運転状態に応じて逐次更新することにより模擬温度を算出する装置が開示されている。また、特許文献２には、排気温度に基づいて機関制御を行う機関制御手段と、機関本体の排気温度等を入力排気温度として該入力排気温度の推定値を算出する入力温度推定手段と、機関制御に用いられる排気温度を出力排気温度として該出力排気温度の推定値を入力排気温度の推定値に基づいて算出する出力温度推定手段と、を備え、燃料噴射量及び吸入空気量をパラメータとして設定して入力排気温度の推定値を算出する推定手段を備えた装置が開示されている。

特開２００１−２１５２４号公報 特開２００６−２９１８２８号公報

上記特許文献１及び２の装置によれば、模擬温度の精度向上がある程度期待できる。しかしながら、内燃機関の始動時において、冷却水温度等に基づいて模擬温度を算出すると、実際の温度と大きく乖離する場合が想定される。このような乖離は、冷却水温度等が内燃機関の停止により速やかに低下する一方、熱容量の大きなセンサ素子や触媒装置等では、温度の低下速度が遅いことに起因する。特に、ハイブリッド車両のように内燃機関の始動・停止が頻繁に行なわれる場合には、内燃機関の始動時における模擬温度の精度向上は重要である。

本発明の目的は、簡便な方法によって、内燃機関の排気系設備の模擬温度を精度良く推定することが可能な内燃機関の制御装置を提供することである。

本発明に係る内燃機関の制御装置は、排気系設備の温度を除く内燃機関温度に基づいて、内燃機関の排気系設備の模擬温度を算出する算出手段を備え、当該模擬温度に基づいて、内燃機関の動作を制御する内燃機関の制御装置において、算出手段は、内燃機関の始動時における模擬温度の算出時に、内燃機関の運転が停止していた時間が予め定めた時間範囲内であれば、内燃機関温度に基づく新たな模擬温度の算出を禁止して、前回の運転終了時に算出した模擬温度を算出値とすることを特徴とする。

ここで、内燃機関温度としては、冷却水温度（水温センサにより取得される温度）、吸気ガス温度（吸気温センサにより取得される温度）、排気ガス温度（排気温センサにより取得される温度）、及び内燃機関の構成要素に設置されたその他の温度センサにより取得される温度等が挙げられる。なお、これらのうち、冷却水温度又は吸気ガス温度を用いることが好ましい。

上記構成によれば、冷却水温度や吸気ガス温度等の内燃機関温度に基づいて、排気系設備の模擬温度を算出するので、当該設備に温度センサを設置しなくても、精度の高い算出値を得ることが可能である。また、内燃機関が停止して再始動するまでの時間が短時間であれば、冷却水温度や吸気ガス温度は低下していても、熱容量の大きな排気系設備の温度は殆ど低下していないことが想定されるので、このような場合には、前回の運転終了時に算出した模擬温度を算出値として出力することにより、内燃機関の始動時においてもより正確な模擬温度を得ることができる。

ここで、前回の運転終了時に算出した模擬温度の適用基準である内燃機関の運転停止時間は、排気系設備の温度が周囲環境温度よりも高温であって、周囲環境温度まで下がらないような短い時間に設定される。即ち、内燃機関が、熱容量の大きな排気系設備の温度が殆ど低下しないような短い停止期間を経て再始動された場合には、内燃機関の動作制御において、前回の運転終了時に算出した模擬温度が用いられる。なお、内燃機関の運転終了時としては、内燃機関本体の燃焼運転が停止したときとすることが好ましく、運転終了時に算出した模擬温度は、そのタイミングに近い時間で算出されたものであることが好ましい。

また、前回算出した模擬温度が制御に用いられる内燃機関の始動時としては、始動開始時だけでなく、始動開始時から所定時間経過時までとすることが好ましい。ここで、所定時間は、冷却水温度等と排気系設備の温度との差が、経時的にほぼ一定となる時間に設定することができる。両温度の差が一定になれば、冷却水温度等に基づいて模擬温度を精度良く算出することが可能になるからである。

本発明に係る内燃機関の制御装置において、模擬温度が算出される排気系設備としては、触媒装置、空燃比センサ、排気バルブであることが好ましい。また、内燃機関の定常運転時における模擬温度を算出するパラメータとしては、冷却水温度、吸気ガス温度、排気ガス温度の少なくともいずれか１つを用いることが好ましく、冷却水温度又は吸気温度のいずれかを用いることがより好ましい。

なお、本発明に係る内燃機関の制御装置において、内燃機関本体の運転停止時に模擬温度が算出される場合、算出手段は、内燃機関の運転停止継続時間が予め定めた時間範囲内であるときには、内燃機関温度に基づく新たな模擬温度の算出を禁止して、前回の運転終了時に算出した模擬温度を算出値とすることが好ましい。

また、本発明に係る内燃機関の制御装置において、模擬温度の算出値を平均化するなまし処理手段と、内燃機関の運転継続時間、即ち、内燃機関始動からの経過時間に基づいて、なまし処理を行う回数（平均化される模擬温度算出値の数）であるなまし回数を変動させる補正手段と、を備えることが好ましい。さらに、吸気ガス量に基づいて、なまし回数を算出するなまし回数算出手段を備え、補正手段は、内燃機関の運転継続時間の経過に伴い増加する補正係数を予め設定しておき、なまし回数の算出値或いは予め定めたなまし回数に、運転継続時間に応じた補正係数を乗じることで、なまし回数を変動させることが好ましい。

また、補正手段は、内燃機関の運転継続時間が予め定めた時間内であることを条件として、運転継続時間に応じた補正係数を算出し、なまし回数を減ずるように補正する設定とすることができる。ここで、なまし回数の補正がなされる内燃機関始動時の時間範囲は、前回算出した模擬温度が制御に用いられる内燃機関始動時の時間範囲と同一にすることもできるが、模擬温度の精度をより向上させるためには、後者の時間よりも前者の時間を長く設定することが好ましい。なお、内燃機関の始動時における模擬温度の算出時に、内燃機関の運転が停止していた時間が予め定めた時間範囲内であるときには、前者の時間と後者の時間とが重なる範囲において、なまし回数の補正は実質的に実行されない。

上記構成によれば、模擬温度の算出値に適切ななまし処理を施すことが可能になり、より精度の高い模擬温度を得ることができる。上記構成では、内燃機関の運転継続時間が長くなり模擬温度が安定したときには、なまし処理を十分に行ってオーバーシュートやアンダーシュートを防止することができる。また、内燃機関の運転継続時間が短いとき、即ち、内燃機関の始動時においては、模擬温度と実際の温度との乖離が生じ易いので、なまし回数を小さくするように補正して、応答速度を早くすることができる。

本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、特に、内燃機関の運転が停止して再始動するまでの時間が短時間である場合おいても、簡便な方法によって適切な模擬温度を得ることが可能になる。また、なまし処理手段、及びなまし回数の補正を行う補正手段を備える構成とすれば、内燃機関の始動時においても、模擬温度の算出値に適切ななまし処理を施すことが可能になる。

本発明に係る実施の形態における内燃機関の制御装置、及び当該制御装置が搭載されるハイブリッド車両の概略構成を示すブロック図である。 本発明に係る実施の形態における内燃機関の制御装置において、排気系設備の模擬温度算出手順を示すフローチャートである。 本発明に係る他の実施の形態における内燃機の関制御装置、及び当該制御装置が搭載されるハイブリッド車両の概略構成を示すブロック図である。 本発明に係る他の実施の形態における内燃機関の制御装置おいて、排気系設備の模擬温度算出値になまし処理を施す手順を示すフローチャートである。

図面を用いて、本発明の実施の形態における内燃機関の制御装置につき、以下詳細に説明する。なお、以下では、内燃機関の制御装置は、内燃機関及び電動機を備えたパラレル方式のハイブリッド車両に搭載され、電動機の動作も制御するハイブリッド制御装置として説明するが、これに限定されるものではない。

図１を用いて、ハイブリッド制御装置３０（以下、制御装置３０とする）及び制御装置３０を搭載したハイブリッド車両１０の構成について説明する。図１に示すように、制御装置３０を搭載するハイブリッド車両１０は、内燃機関１１及び電動機２２を駆動源として備えている。詳しくは後述するように、ハイブリッド車両１０では、駆動源の切り替えが頻繁に行なわれるので、内燃機関１１の始動・停止も頻繁に行なわれることになる。

内燃機関１１は、シリンダ、ピストン、コンロッド、クランクシャフト、吸気ポート、排気ポート、吸気バルブ、排気バルブ、インジェクタ、及び点火プラグ等から構成される内燃機関本体１２と、内燃機関本体１２の吸気ポートに接続されるエアダクト１３、排気ポートに接続される排気管１４、内燃機関本体１２を冷却する冷却装置１５等の補機設備と、を主要構成要素として備える。そして、内燃機関１１の動作は、制御装置３０によって制御される。内燃機関１１は、ピストンがシリンダ内を往復動して駆動輪を駆動させる動力を発生すると共に、その動力の一部により発電機２４も駆動させる。発電機２４で発電された電力は、バッテリ２３に充電されて電動機２２の駆動電力として使用される。

内燃機関１１のエアダクト１３は、内燃機関本体１２（吸気ポートにつながった吸気マニホールド）に空気（吸気ガス）を導入するための通路である。エアダクト１３には、吸気ガスの温度を検出する吸気温センサ１６や吸気量を調整するためのスロットルバルブ１７、エアフローメータ及びエアクリーナ等が設置される。吸気温センサ１６により検出される吸気ガス温度は、後述するように、排気系設備の模擬温度の算出パラメータとして用いることができる。

内燃機関１１の排気管１４は、内燃機関本体１２（排気ポートにつながった排気マニホールド）から排気ガスを排出するための通路である。排気管１４には、空燃比センサ１８や排気ガスを浄化するための触媒装置１９等が設置される。本明細書では、排気管１４に設置される図示しない排気バルブや空燃比センサ１８、触媒装置１９等の設備を排気系設備と称して説明する。なお、以下では、排気系設備として、空燃比センサ１８及び触媒装置１９を例に挙げて説明する。

空燃比センサ１８は、排気ガス中から空燃比の状態を検出するためのセンサである。空燃比センサ１８としては、一般的に、空燃比が理論空燃比に対して濃いか薄いかを検出してリーン又はリッチ信号を出力するＯ₂センサ、及び空燃比に比例した出力特性をもつＡ／Ｆセンサ（Ａｉｒ／Ｆｕｅｌ Ｒａｔｉｏ Ｓｅｎｓｏｒ）の２つを備えている。いずれのセンサもジルコニア素子を含み、センサの最適な特性を得るために、素子を加熱するヒータが設置されている。素子の温度を最適な温度に維持するためには、ヒータの動作を制御する必要があるため、制御装置３０によりヒータの動作が制御される。このときの制御パラメータが、空燃比センサ１８の模擬温度である。

触媒装置１９は、窒素酸化物、炭化水素、一酸化炭素、及びＰＭ等の排気ガスに含まれる大気汚染物質を浄化して取り除く機能を有する。触媒装置１９は、メッシュリングと称される格子状の金属板が多数配置され、その表面に触媒物質を付着させた構造である。触媒物質としては、白金とロジウム、又はそれにバナジウムを加えたもの等が用いられる。このような触媒装置１９にも、最適な使用温度が存在するため、その温度に応じて内燃機関１１の動作を制御する必要がある。制御装置３０は、触媒装置１９の模擬温度を算出して、その算出値に基づいて触媒装置１９の温度を調整すべく内燃機関１１の動作を制御する。

冷却装置１５は、冷却水温度を検出する水温センサ２０、内燃機関本体１２に設けられるウォータージャケット、ウォーターポンプ、ラジエータ、冷却ファン、及びサーモスタット等から構成される。冷却水は、ウォータージャケットを通過するときに内燃機関本体１２を冷却し、高温になった冷却水はラジエータで放熱冷却される。水温センサ２０により検出される冷却水温度は、後述するように、排気系設備の模擬温度の算出パラメータとして用いることができる。

内燃機関１１には、上記の吸気温センサ１６や空燃比センサ１８、水温センサ２０の他にも、エアフローメータ、ノックセンサ、スロットルポジションセンサ、クランクポジションセンサ、及びアクセルポジションセンサ２１等が設置される。また、排気ガス温度を検出する排気温センサを設置することもでき、排気温センサにより検出される排気ガス温度は、冷却水温度や吸気ガス温度と同様に、排気系設備の模擬温度の算出パラメータとして用いることができる。

ハイブリッド車両１０は、上記のように、内燃機関１１に加えて、車両駆動用の回転電機である電動機２２を備える。また、ハイブリッド車両１０は、電動機２２に電力を供給するバッテリ２３（ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、及びリチウムイオン電池等）、バッテリ２３を充電する発電機２４、バッテリ２３から供給される直流電流を交流電流に変換するインバータ２５、及び動力分配機構等を備える。

発電機２４は、その回転軸が、動力分配機構を介して内燃機関１１の出力軸と連結されており、内燃機関１１によって駆動される。ここで、動力分配機構とは、内燃機関１１、電動機２２、及び発電機２４に結合されて、これらの間で動力を分配する機構である。また、インバータ２５は、上記のように、バッテリ２３から供給される直流電流を交流電流に変換して、電動機２２に交流電流を供給する機能を有する。一般的に、電動機２２の出力制御は、インバータ２５のスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦして電動機２２への供給電力を調整することにより行われている。なお、電動機２２や発電機２４等にも、回転速度センサ等の各種センサが設置される。

ハイブリッド車両１０は、低速時、低負荷運転時には、電動機２２のみによるＥＶ走行、又は電動機２２と内燃機関１１とを併用した走行を行い、ある程度車速が上がると内燃機関１１による走行に切り換える。そして、動力分配機構によって内燃機関１１の動力は、２経路に別けられ、一方で駆動輪を駆動し、他方で発電機を駆動して発電を行う。ハイブリッド車両１０では、内燃機関のみを搭載した車両に比べて内燃機関１１の始動・停止が頻繁に繰り返されることになる。したがって、一律に、内燃機関１１の運転が停止すると速やかに温度が低下する冷却水温度等に基づいて、内燃機関１１の運転が停止しても温度が直ぐに低下しない排気系設備の温度を推定することは適当ではない。

制御装置３０は、上記のように、内燃機関１１の動作を制御する装置である。また、制御装置３０は、電動機２２や発電機２４等の動作も制御する機能を有する。したがって、制御装置３０には、運転者の出力要求（アクセルポジションセンサ２１）、その他、吸気温センサ１６、空燃比センサ１８、及び水温センサ２０を含む各センサや各ＥＣＵ（電子制御ユニット）からの種々の情報や信号が入力される。制御装置３０は、これらの入力された情報等に基づいて種々の演算等を行い、内燃機関１１等の動作を制御する。なお、制御装置３０は、ＣＰＵ、入出力ポート、メモリ（記憶部）等を備えるマイクロコンピュータ（マイコン）で構成され、制御装置３０の各機能は、ソフトウェアを実行することで実現できる。

さらに、制御装置３０は、空燃比センサ１８や触媒装置１９等の排気系設備の模擬温度を算出し、その算出値に基づいて内燃機関１１の動作を制御する機能を有する。ここで、制御装置３０により制御される内燃機関１１の動作には、補機設備の部品の動作、例えば、空燃比センサ１８に設置されたヒータの動作も含まれる。制御装置３０は、内燃機関１１の始動・停止が頻繁に繰り返される場合においても精度の高い模擬温度を得るために、停止時間判定手段３１と、模擬温度算出手段３２と、算出値記憶手段３３と、を備える。

停止時間判定手段３１は、内燃機関本体１２の始動時において、模擬温度の算出に先立ち、内燃機関本体１２の運転が停止していた時間（運転停止継続時間）が予め定めた時間範囲内であるか否かを判定する機能を有する。予め設定される時間範囲としては、排気系設備の温度が周囲環境温度まで下がらないような短時間とすることが好ましい。この時間範囲は、排気系設備の熱容量等によっても異なるが、例えば、触媒装置１９を対象とする場合、１０分以下（０＜時間（分）≦１０）の時間とすることができ、より好ましくは、５分以下、特に好ましくは３分以下の時間とすることができる。また、例えば、１分以上１０分以下のように、時間範囲の下限を設定することもできる。一方、内燃機関本体１２の運転停止時間が長くなると、排気系設備の温度も周囲環境温度に漸近するので、後述する冷却水温度等に基づく算出手法により精度の高い模擬温度を得ることができる。

なお、後述するように、模擬温度の算出は、内燃機関本体１２の運転停止時においても実行される。故に、停止時間判定手段３１は、模擬温度を算出しようとするときに、内燃機関本体１２の運転が停止してからの時間（運転停止継続時間）が予め定めた時間範囲内であるか否かの判定も実行することが好ましい。

模擬温度算出手段３２は、排気系設備の模擬温度を算出する機能を有する。また、模擬温度算出手段３２は、特定の条件を満たす場合に、前回の内燃機関本体１２の運転終了時に算出した模擬温度を算出値として出力する機能を有する。内燃機関本体１２の始動時を除く定常運転時において、模擬温度算出手段３２は、冷却水温度、吸気ガス温度、又は排気ガス温度に基づいて排気系設備の模擬温度を算出する。ここで、冷却水温度は、水温センサ２０、吸気ガス温度は、吸気温センサ１６、排気ガス温度は、排気温センサによりそれぞれ取得することができる。

ここで、冷却水温度、吸気ガス温度、又は排気ガス温度に基づいて排気系設備の模擬温度を算出する具体的な手法としては、例えば、実験或いはシミュレーション等により求めた冷却水温度と模擬温度との関係を規定する２Ｄマップを用いて、取得した冷却水温度に対応する模擬温度を算出する手法が挙げられる。吸気ガス温度及び排気ガス温度についても、同様のマップを準備して、冷却水温度に代えて又は冷却水温度に加えて、吸気ガス温度又は排気ガス温度を算出パラメータとして用いてもよい。なお、このようなマップは、制御装置３０の記憶部に記憶しておくことができる。

模擬温度算出手段３２は、内燃機関本体１２の始動時において、特定の条件を満たす場合、即ち、停止時間判定手段３１により内燃機関本体１２の運転停止時間が予め定めた時間範囲内であると判定された場合に、冷却水温度等に基づく新たな模擬温度の算出を禁止して、前回の内燃機関本体１２の運転終了時に算出した模擬温度を算出値とする。即ち、内燃機関本体１２の停止から始動までの時間が、排気系設備の温度が殆ど低下しないような短時間である場合には、上記マップを用いた算出手法を適用せず、前回の運転終了時に算出され記憶されていた模擬温度を読み出してこれを算出値として出力し、空燃比センサ１８に設置されたヒータ等の制御に用いる。

ここで、内燃機関本体１２の運転終了時に算出された模擬温度としては、内燃機関本体１２の燃焼運転が終了したとき、又はそのタイミングに近い時間に算出された模擬温度であることが好ましい。

模擬温度算出のタイミングとしては、内燃機関１１の動作制御を的確に実行可能なタイミングであれば任意に設定することができる。模擬温度の算出は、内燃機関本体１２の定常運転中において、例えば、０．５秒程度の間隔で実行し、内燃機関本体１２の停止中において、例えば、８秒間隔で実行することができる。前回の運転終了時に算出した模擬温度が適用される期間（内燃機関の始動時）は、初期値の算出時だけでなく、始動開始時から所定時間経過時までとすることが好ましい。

ここで、上記所定時間は、冷却水温度等と排気系設備の温度との差が、経時的にほぼ一定となる時間に設定することが好ましい。両温度の差が一定となれば、冷却水温度等と模擬温度との関係を規定するマップを用いて、精度良く模擬温度を算出することが可能になるからである。なお、所定時間は、上記運転停止時間やマップと同様に、実験或いはシミュレーション等に基づいて設定することができる。また、冷却水温度等の昇温速度や前回算出した模擬温度等を考慮して、この所定時間を変動させることもできる。例えば、冷却水温度の昇温速度が速い場合には、所定時間を短縮することができる。

算出値記憶手段３３は、模擬温度算出手段３２により算出された模擬温度の算出値を、例えば、制御装置３０の記憶部に記憶する機能を有する。模擬温度の算出値を記憶しておくことで、内燃機関本体１２の運転停止時間が予め定めた時間範囲内であれば、記憶しておいた算出値を読み出して使用することが可能になる。なお、記憶される模擬温度の算出値は、新たな模擬温度が算出されたときには新たな算出値に更新され、それ以前の算出値を記憶しておく必要はない。

上記のように、制御装置３０は、模擬温度に基づいて、内燃機関１１の動作を制御する。例えば、制御装置３０は、模擬温度算出手段３２から出力される空燃比センサ１８の模擬温度に基づいて空燃比センサ１８に設置されたヒータの出力やＯＮ／ＯＦＦを制御することで、空燃比センサ１８の温度を最適な範囲に維持する。また、模擬温度算出手段３２から出力される触媒装置１９の模擬温度に基づいて触媒装置１９の温度を最適な範囲に維持する。具体的に、制御装置３０は、吸気バルブ開閉のタイミングの制御（ＶＶＴ制御）や吸気量、燃料噴射量等の制御により、排気ガスの温度を調整して、触媒装置１９の過熱等を防止している。

図２を用いて、上記構成を備えるハイブリッド車両１０及び制御装置３０の作用、特に、制御装置３０による排気系設備の模擬温度算出手法について説明する。図２は、制御装置３０による排気系設備の模擬温度の算出手順を示すフローチャートであり、内燃機関本体１２の始動時における制御を示す。ここで、模擬温度の算出は、一定の間隔で実行され、前回の内燃機関本体１２の運転終了時（燃焼運転終了時）に、模擬温度が算出されて、その算出値が制御装置３０の記憶部に記憶されているものとして説明する。

まず初めに、内燃機関本体１２の起動信号を取得すると（内燃機関本体１２の始動時）、内燃機関本体１２の運転が停止していた時間が予め定められた時間範囲内であるか否かを判定する（Ｓ１０）。この手順は、停止時間判定手段３１の機能によって実行される。

Ｓ１０において、運転停止時間が予め定められた時間範囲内であると判定されたときには、前回算出された模擬温度を算出値として出力する（Ｓ１１）。この手順は、模擬温度算出手段３２の機能によって実行される。具体的に、模擬温度算出手段３２は、運転終了時に算出され記憶部に記憶されていた前回の模擬温度の算出値を読み出してこれを出力値とする。なお、当該出力値の送信先は、例えば、制御装置３０のＣＰＵであり、上記のように、模擬温度算出手段３２の出力値に基づいて制御対象設備（空燃比センサ１８のヒータや吸気バルブ等）の制御が実行される。

Ｓ１０において、運転停止時間が予め定められた時間範囲外であると判定されたときには、例えば、水温センサ２０から冷却水温度を取得して（Ｓ１２）、その冷却水温度に基づいて模擬温度を算出する（Ｓ１３）。具体的には、記憶部に記憶された冷却水温度と模擬温度との関係を規定する２Ｄマップを用いて、取得した冷却水温度に対応する模擬温度を算出する。この手順は、模擬温度算出手段３２の機能によって実行される。

そして、模擬温度の算出値を、制御装置３０の記憶部に記憶（更新）する（Ｓ１４）。なお、前回の算出値が出力値として制御に用いられた場合には、記憶部に記憶された算出値は変化しない。この手順は、算出値記憶手段３３の機能によって実行される。

以上のように、制御装置３０は、内燃機関本体１２の始動時において、排気系設備（空燃比センサ１８や触媒装置１９）の模擬温度の算出に先立って、内燃機関本体１２の運転停止時間が予め定めた時間範囲内であるか否かを判定する停止時間判定手段３１と、内燃機関本体１２の定常運転時には冷却水温度等に基づいて模擬温度を算出し、始動時において内燃機関本体１２の運転が停止していた時間が予め定めた時間範囲内である場合には、冷却水温度等に基づく新たな模擬温度の算出を禁止して、前回の運転終了時に算出した模擬温度を算出値とする模擬温度算出手段３２と、模擬温度の算出値を記憶する算出値記憶手段３３と、を備える。したがって、内燃機関本体１２の運転が停止して再始動するまでの時間が短時間であって、冷却水温度等が低下し、排気系設備の温度が殆ど低下しない場合においても、適切な模擬温度を得ることができる。

なお、上記の実施形態では、模擬温度の算出値をそのまま制御に用いるものとして説明したが、本発明に係る内燃機関の制御装置は、模擬温度の算出値になまし処理（平均化処理）を施すための構成を備えることもできる。

図３及び図４を用いて、模擬温度の算出値になまし処理を施す内燃機関の制御装置について、以下詳細に説明する。なまし処理を実行する内燃機関の制御装置は、パラレル方式のハイブリッド車両１０に搭載されるハイブリッド制御装置３０（以下、制御装置３０とする）として説明する。なお、図３に示す制御装置３０及びハイブリッド車両１０において、図１に示す制御装置３０と同様の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図３に示すように、制御装置３０は、停止時間判定手段３１、模擬温度算出手段３２、及び算出値記憶手段３３に加えて、模擬温度算出手段３２により算出される模擬温度の算出値に適切ななまし処理を施すための手段として、なまし回数算出手段４０と、運転継続時間判定手段４１と、なまし回数補正手段４２と、なまし処理手段４３と、を備える。

なまし回数算出手段４０は、吸気ガス量に基づいて、なまし回数を算出する機能を有する。具体的に、なまし回数算出手段４０は、吸気ガス量の増加に伴って、なまし回数を減少させることが好ましい。例えば、吸気ガス量となまし回数との関係を規定する２Ｄマップを用いて、エアフローメータにより取得した吸気ガス量に対応するなまし回数を算出する手法が挙げられる。なお、内燃機関本体１２の始動直後は、吸気ガス量が少ないことが多いため、吸気ガス量の増加に伴いなまし回数を減少させる設定では、内燃機関本体１２の始動直後において、なまし回数が大きくなり易い。

なお、なまし回数とは、なまし処理を行う回数、即ち、平均化される模擬温度算出値の数を意味する。なお、制御装置３０は、吸気ガス量等に基づいてなまし回数を算出せず、予め定めた所定のなまし回数を用いて、なまし処理を行うこともできる。

運転継続時間判定手段４１は、内燃機関本体１２の運転継続時間、即ち、始動開始からの経過時間が予め定めた所定時間内であるか否かを判定する機能を有する。ここで、所定時間としては、排気系設備の熱容量等によっても適切な時間は異なるが、冷却水温度等と排気系設備の温度との差が、経時的にほぼ一定となる時間に設定することが好ましく、前回の運転終了時に算出した模擬温度が適用される時間よりも長い時間に設定することがより好ましい。

なまし回数補正手段４２は、特定の条件を満たす場合に、補正係数を算出すると共に、なまし回数の算出値に当該補正係数を乗じることで、なまし回数を変動させる機能を有する。ここで、補正係数とは、内燃機関の運転継続時間の経過に伴って増加する係数である。例えば、なまし回数補正手段４２は、運転継続時間と補正係数との関係を規定する２Ｄマップを用いて、運転継続時間に対応する補正係数を算出する。

なまし回数補正手段４２は、特定の条件を満たす場合、即ち、運転継続時間判定手段４１より内燃機関本体１２の運転継続時間が所定時間内であると判定された場合に、上記のようにして補正係数を算出すると共に、なまし回数算出手段４０により算出されたなまし回数の算出値に当該補正係数を乗じることで、なまし回数を変動させる。上記のように、補正係数は、内燃機関の運転継続時間の経過に伴って増加する係数であるから、なまし回数は、運転継続時間が短いとき、即ち、内燃機関の始動直後において、小さな値に補正されることになる。

なお、なまし回数補正手段４２は、運転継続時間の判定結果に応じて補正係数を算出するのではなく、常時補正係数を算出する設定とすることもできる。例えば、運転継続時間判定手段４１の判定基準である所定時間を超えた時間では、補正係数が１となるように設定すれば、運転継続時間が所定時間を超えると、なまし回数は変動しない。

なまし処理手段４３は、模擬温度算出手段３２により算出された模擬温度の算出値をなまし処理（平均化処理）する機能を有する。なまし処理手段４３は、なまし回数算出手段４０により算出されたなまし回数、又はなまし回数補正手段４２により補正された生しか回数に基づいて、なまし処理を実行する。具体的には、なまし回数に応じた数の模擬温度算出値を積算して、その積算値をなまし回数で除することにより、模擬温度算出値のなまし値（平均値）が得られる。

なお、なまし処理が実行される構成において、算出値記憶手段３３は、模擬温度算出値のなまし値を制御装置３０の記憶部に記憶する。なまし処理が施される模擬温度の算出値については、例えば、算出値記憶手段３３等の機能により、メモリ又は記憶部等に一時的に保存されている。

図４を用いて、図３に示す構成を備えた制御装置３０の作用、特に、模擬温度の算出値になまし処理を施す方法について説明する。図４は、模擬温度の算出値になまし処理を施す手順を示すフローチャートであり、内燃機関本体１２の運転が継続している状態での処理手順を示している。

まず初めに、吸気ガス量に基づいて、なまし回数を算出する（Ｓ２０）。この手順は、なまし回数算出手段４０の機能によって実行される。次に、内燃機関本体１２の運転継続時間が予め定めた所定時間内であるか否かを判定する（Ｓ２１）。この手順は、運転継続時間判定手段４１の機能によって実行される。

Ｓ２１において、運転継続時間が所定時間内であると判定されたときには、なまし回数の算出値を補正するための補正係数を算出する（Ｓ２２）。この手順は、なまし回数補正手段４２の機能によって実行される。例えば、なまし回数補正手段４２は、運転継続時間と補正係数との関係を規定する２Ｄマップから、運転継続時間に対応する補正係数を算出する。

次に、Ｓ２０において算出されたなまし回数の算出値に、Ｓ２２において算出された補正係数を乗じて、なまし回数を補正する（Ｓ２３）。この手順も、なまし回数補正手段４２の機能によって実行される。上記のように、補正係数は、内燃機関の運転継続時間の経過に伴って増加する係数であるから、なまし回数は、運転継続時間が短いほど、小さな値に補正される。

そして、なまし回数に基づいて、模擬温度算出手段３２により算出される模擬温度算出値のなまし処理を行う（Ｓ２４）。この手順は、なまし処理手段４３の機能によって実行される。具体的に、なまし処理手段４３は、Ｓ２１において、運転継続時間が所定時間を超えると判定されたときには、Ｓ２０で算出されたなまし回数に基づいて、Ｓ２１において、運転継続時間が所定時間内であると判定されたときには、Ｓ２３で補正されたなまし回数に基づいて、模擬温度算出値を積算し、その積算値をなまし回数で除することにより、模擬温度算出値のなまし値を得る。

以上のように、制御装置３０は、停止時間判定手段３１、模擬温度算出手段３２、及び算出値記憶手段３３に加えて、なまし回数算出手段４０と、運転継続時間判定手段４１と、なまし処理手段４３と、内燃機関本体１２の運転継続時間に基づいて、なまし回数を補正するなまし回数補正手段４２と、を備える。したがって、なまし回数補正手段４２を備える制御装置３０によれば、内燃機関の始動時においても、模擬温度の算出値に適切ななまし処理を施すことが可能になる。

１０ ハイブリッド車両、１１ 内燃機関、１２ 内燃機関本体、１３ エアダクト、１４ 排気管、１５ 冷却装置、１６ 吸気温センサ、１７ スロットルバルブ、１８ 空燃比センサ、１９ 触媒装置、２０ 水温センサ、２１ アクセルポジションセンサ、２２ 電動機、２３ バッテリ、２４ 発電機、２５ インバータ、３０ ハイブリッド制御装置、３１ 停止時間判定手段、３２ 模擬温度算出手段、３３ 算出値記憶手段、４０ なまし回数算出手段、４１ 運転継続時間判定手段、４２ なまし回数補正手段、４３ なまし処理手段。

Claims (5)

1. 排気系設備の温度を除く内燃機関温度に基づいて、内燃機関の排気系設備の模擬温度を算出する算出手段を備え、当該模擬温度に基づいて、内燃機関の動作を制御する内燃機関の制御装置において、
   算出手段は、
   内燃機関の始動時における模擬温度の算出時に、内燃機関の運転が停止していた時間が予め定めた時間範囲内であれば、内燃機関温度に基づく新たな模擬温度の算出を禁止して、前回の運転終了時に算出した模擬温度を算出値とすることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   算出手段は、
   冷却水温度又は吸気ガス温度に基づいて、排気系設備の模擬温度を算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 排気系設備の温度を除く内燃機関温度に基づいて、内燃機関の排気系設備の模擬温度を算出する算出手段を備え、当該模擬温度に基づいて、内燃機関の動作を制御する内燃機関の制御装置において、
   算出手段は、
   内燃機関の停止時における模擬温度の算出時に、内燃機関の停止継続時間が予め定めた時間範囲内であれば、内燃機関温度に基づく新たな模擬温度の算出を禁止して、前回の運転終了時に算出した模擬温度を算出値とすることを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   模擬温度の算出値を平均化するなまし処理手段と、
   内燃機関の運転継続時間に基づいて、なまし回数を変動させる補正手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
5. 請求項４に記載の内燃機関の制御装置において、
   吸気ガス量に基づいて、なまし回数を算出するなまし回数算出手段を備え、
   補正手段は、
   内燃機関の運転継続時間の経過に伴い増加する補正係数を設定しておき、なまし回数の算出値に運転継続時間に応じた補正係数を乗じることで、なまし回数を変動させることを特徴とする内燃機関の制御装置。

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