JP2014156849A - Control device of internal combustion engine - Google Patents

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Osamu Shintani
治 新谷
Hideyuki Handa
英之 半田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device of an internal combustion engine capable of accurately obtaining a combustion chamber temperature and a cooling water temperature inside the internal combustion engine with increased accuracy.SOLUTION: A control device of an internal combustion engine 10 concurrently estimates a combustion chamber temperature and a cooling water temperature inside the internal combustion engine on the basis of: a variation in combustion chamber wall temperatures calculated from a difference between a heat quantity transferred from combustion gas to a combustion chamber wall 34 and the heat quantity transferred from the combustion chamber wall 34 to cooling water and heat capacity of the combustion chamber wall 34; and the variation in cooling water temperatures calculated from the difference between the heat quantity transferred from the combustion chamber wall 34 to the cooling water and the heat quantity radiated from the cooling water to an outside and the heat capacity of the cooling water.

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.

内燃機関の燃焼室壁の温度や内燃機関の冷却水の温度は、内燃機関の運転状態に影響を及ぼすことが知られている。そして、燃焼室壁温度や冷却水温度を求めることができれば、これらの値に基づいて内燃機関の運転制御を行うことができるようになるため、内燃機関の適正な運転状態を得ることができる。   It is known that the temperature of the combustion chamber wall of the internal combustion engine and the temperature of the cooling water of the internal combustion engine affect the operating state of the internal combustion engine. If the combustion chamber wall temperature and the cooling water temperature can be obtained, the operation control of the internal combustion engine can be performed based on these values, so that an appropriate operation state of the internal combustion engine can be obtained.

従来では、燃焼ガスから燃焼室壁が受ける熱量と燃焼室壁から冷却水に与える熱量との差および燃焼室壁の熱容量から燃焼室壁温度の変化量を算出する第1の式と、燃焼室壁から冷却水が受ける熱量および冷却水の熱容量から冷却水温度の変化量を算出する第2の式とに基づいて、燃焼室壁温度および内燃機関内部の冷却水温度を同時に推定することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1には、燃焼室内の燃焼ガスから燃焼室壁への熱伝達、および燃焼室壁から冷却水への熱伝達モデルに基づいて燃焼室壁温度を推定する技術(例えば、特許文献2参照)を改良した技術が示されている。   Conventionally, the first equation for calculating the amount of change in the temperature of the combustion chamber wall from the difference between the amount of heat received by the combustion chamber wall from the combustion gas and the amount of heat given to the cooling water from the combustion chamber wall and the heat capacity of the combustion chamber wall; Proposed to simultaneously estimate the combustion chamber wall temperature and the cooling water temperature inside the internal combustion engine based on the amount of heat received by the cooling water from the wall and the second equation for calculating the amount of change in the cooling water temperature from the heat capacity of the cooling water (For example, refer to Patent Document 1). This Patent Document 1 discloses a technique for estimating a combustion chamber wall temperature based on a heat transfer model from a combustion gas in a combustion chamber to a combustion chamber wall and a heat transfer model from the combustion chamber wall to cooling water (for example, Patent Document 2). Technology) is shown.

特開2006−300031号公報JP 2006-300031 A 特許第2666366号公報Japanese Patent No. 2666366

上記特許文献1に記載の技術では、上記特許文献2に記載の技術における不具合、例えば、ポンプ停止時における内燃機関内部の冷却水温度(ウォータジャケットの冷却水温度)と、水温センサにより検出される冷却水温度との差に起因する不具合の解消を図るようにしている。しかし、例えば、内燃機関本体からの表面放熱、燃焼室やウォータジャケットから離れて配置された周辺部品への熱伝達について考慮されておらず、燃焼室壁温度および内燃機関内部の冷却水温度に推定誤差が生じる場合がある。例えば、外気温が低い環境下において、内燃機関本体からの表面放熱が大きくなることに起因して、内燃機関内部の冷却水温度に推定誤差が生じることが懸念される。   In the technique described in Patent Document 1, a problem in the technique described in Patent Document 2, for example, the cooling water temperature inside the internal combustion engine (water jacket cooling water temperature) when the pump is stopped, and a water temperature sensor are detected. The problem caused by the difference from the cooling water temperature is solved. However, for example, surface heat dissipation from the internal combustion engine body and heat transfer to peripheral parts located away from the combustion chamber or water jacket are not considered, and estimation is made on the combustion chamber wall temperature and the cooling water temperature inside the internal combustion engine. An error may occur. For example, in an environment where the outside air temperature is low, there is a concern that an estimation error occurs in the cooling water temperature inside the internal combustion engine due to an increase in surface heat radiation from the internal combustion engine body.

また、ポンプの停止時、内燃機関への冷却水の循環が停止されるため、次のような点も懸念される。すなわち、外気温が低い環境下において、冷却水温度の推定温度が実際の冷却水温度よりも高く推定されることで、冷却水の循環停止が早く終了する可能性がある。このため、内燃機関において暖機が不十分となり、燃費の悪化を招くことが懸念される。逆に、外気温が高い環境下において、冷却水温度の推定温度が実際の冷却水温度よりも低く推定されることで、冷却水の循環停止が長引く可能性がある。このため、内燃機関において冷却水の局部沸騰や、オーバーヒート、熱劣化などが発生し、信頼性が低下することが懸念される。   Moreover, since the circulation of the cooling water to the internal combustion engine is stopped when the pump is stopped, the following points are also concerned. That is, in an environment where the outside air temperature is low, the cooling water circulation stop may be ended earlier by estimating the estimated temperature of the cooling water temperature to be higher than the actual cooling water temperature. For this reason, there is a concern that warm-up in the internal combustion engine becomes insufficient and fuel consumption is deteriorated. Conversely, in an environment where the outside air temperature is high, there is a possibility that the circulation stop of the cooling water may be prolonged because the estimated temperature of the cooling water temperature is estimated to be lower than the actual cooling water temperature. For this reason, local boiling of cooling water, overheating, thermal degradation, etc. occur in the internal combustion engine, and there is a concern that reliability may be reduced.

本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、燃焼室壁温度および内燃機関内部の冷却水温度をより正確に求めることが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a control device for an internal combustion engine that can more accurately determine the combustion chamber wall temperature and the cooling water temperature inside the internal combustion engine. Objective.

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、内燃機関の制御装置であって、燃焼ガスから燃焼室壁が受ける熱量と燃焼室壁から冷却水に与えられる熱量との差および燃焼室壁の熱容量から算出される燃焼室壁温度の変化量と、燃焼室壁から冷却水が受ける熱量と冷却水から外部へ放出される熱量との差および冷却水の熱容量から算出される冷却水温度の変化量とに基づいて、燃焼室壁温度および内燃機関内部の冷却水温度を同時に推定する推定手段を備えることを特徴としている。ここで、前記推定手段による燃焼室壁温度および内燃機関内部の冷却水温度の推定は、ポンプの停止時に行われることが好ましい。なお、前記冷却水から外部へ放出される熱量として、外気へ放出される熱量や、内燃機関の周辺に配置される周辺部品へ放出される熱量などがある。   In the present invention, means for solving the above-described problems are configured as follows. That is, the present invention is a control device for an internal combustion engine, which is a combustion chamber calculated from the difference between the amount of heat received by the combustion chamber wall from the combustion gas and the amount of heat given to the cooling water from the combustion chamber wall and the heat capacity of the combustion chamber wall. Combustion based on the amount of change in wall temperature, the difference between the amount of heat received by the cooling water from the combustion chamber wall and the amount of heat released from the cooling water to the outside, and the amount of change in cooling water temperature calculated from the heat capacity of the cooling water An estimation means for simultaneously estimating the chamber wall temperature and the cooling water temperature inside the internal combustion engine is provided. Here, the estimation of the combustion chamber wall temperature and the cooling water temperature inside the internal combustion engine by the estimation means is preferably performed when the pump is stopped. The amount of heat released from the cooling water to the outside includes the amount of heat released to the outside air and the amount of heat released to peripheral components disposed around the internal combustion engine.

内燃機関では、燃焼室内の燃焼ガスの温度は、内燃機関の運転状態に応じて変化する。そして、燃焼ガスの温度が変化すると、燃焼室壁が受ける熱量が変化する。これにより、燃焼室壁温度および冷却水温度が変化する。また、外部の温度が変化すると、冷却水から外部へ放出される熱量が変化し、冷却水温度および燃焼室壁温度が変化する。このように、燃焼ガスの温度および外部の温度は、燃焼室壁温度および冷却水温度に影響を及ぼす。   In an internal combustion engine, the temperature of the combustion gas in the combustion chamber changes according to the operating state of the internal combustion engine. When the temperature of the combustion gas changes, the amount of heat received by the combustion chamber wall changes. As a result, the combustion chamber wall temperature and the cooling water temperature change. Further, when the external temperature changes, the amount of heat released from the cooling water to the outside changes, and the cooling water temperature and the combustion chamber wall temperature change. Thus, the temperature of the combustion gas and the external temperature affect the combustion chamber wall temperature and the cooling water temperature.

そして、燃焼室壁が持っている熱量は、燃焼室壁に入る熱量と燃焼室壁から出る熱量との差、すなわち、「燃焼ガスから燃焼室壁が受ける熱量と燃焼室壁から冷却水に与える熱量との差」として表すことができる。このため、上記構成では、「燃焼ガスから燃焼室壁が受ける熱量と燃焼室壁から冷却水に与える熱量との差」および「燃焼室壁の熱容量」から、燃焼室壁温度の変化量を求めるようにしている(第1の関係)。   The amount of heat that the combustion chamber wall has is the difference between the amount of heat that enters the combustion chamber wall and the amount of heat that exits the combustion chamber wall, that is, “the amount of heat received by the combustion chamber wall from the combustion gas and the cooling water from the combustion chamber wall. It can be expressed as “difference from calorie”. For this reason, in the above configuration, the amount of change in the temperature of the combustion chamber wall is obtained from “the difference between the amount of heat received by the combustion chamber wall from the combustion gas and the amount of heat applied from the combustion chamber wall to the cooling water” and the “heat capacity of the combustion chamber wall”. (First relationship).

また、冷却水が持っている熱量は、冷却水に入る熱量と冷却水から出る熱量との差、すなわち、「燃焼室壁から冷却水が受ける熱量と冷却水から外部へ放出される熱量との差」として表すことができる。このため、上記構成では、「燃焼室壁から冷却水が受ける熱量と冷却水から外部へ放出される熱量との差」および「冷却水の熱容量」から、冷却水温度の変化量を求めるようにしている(第2の関係)。   In addition, the amount of heat that the cooling water has is the difference between the amount of heat entering the cooling water and the amount of heat emitted from the cooling water, that is, “the amount of heat received by the cooling water from the combustion chamber wall and the amount of heat released from the cooling water to the outside. Can be expressed as "difference". Therefore, in the above configuration, the amount of change in the cooling water temperature is obtained from “the difference between the amount of heat received by the cooling water from the combustion chamber wall and the amount of heat released from the cooling water to the outside” and “the heat capacity of the cooling water”. (Second relationship).

燃焼室壁温度の変化量は冷却水温度に応じて変わり、また冷却水温度の変化量は燃焼室壁温度に応じて変わり、上記の第1、第2の関係は互いに影響を及ぼし合っている。このため、燃焼室壁温度の変化量および冷却水温度の変化量は、燃焼室壁温度および冷却水温度を変数とする二次元変数の微分方程式として解くことができる。この微分方程式を解くことにより燃焼室壁温度および冷却水温度を同時に得ることができる。   The amount of change in the combustion chamber wall temperature changes in accordance with the cooling water temperature, and the amount of change in the cooling water temperature changes in accordance with the combustion chamber wall temperature, and the above first and second relationships influence each other. . For this reason, the change amount of the combustion chamber wall temperature and the change amount of the cooling water temperature can be solved as a differential equation of a two-dimensional variable having the combustion chamber wall temperature and the cooling water temperature as variables. By solving this differential equation, the combustion chamber wall temperature and the cooling water temperature can be obtained simultaneously.

ここで、上述した第2の関係は、冷却水から外部へ放出される熱(外気へ放出される熱や、内燃機関の周辺に配置される周辺部品へ放出される熱など)、つまり、内燃機関からの表面放熱等を考慮した関係となっている。このため、上記の第1、第2の関係から得られる燃焼室壁温度および内燃機関内部の冷却水温度は、内燃機関の表面放熱等を考慮した値となっている。したがって、燃焼室壁温度および内燃機関内部の冷却水温度の推定誤差を従来例の場合よりも小さくすることができ、燃焼室壁温度および内燃機関内部の冷却水温度をより正確に求めることができる。   Here, the second relationship described above is that heat released from the cooling water to the outside (heat released to the outside air, heat released to peripheral components arranged around the internal combustion engine, etc.), that is, the internal combustion engine The relationship takes into account surface heat radiation from the engine. For this reason, the combustion chamber wall temperature and the cooling water temperature inside the internal combustion engine obtained from the first and second relationships are values that take into consideration the surface heat radiation of the internal combustion engine and the like. Therefore, the estimation error of the combustion chamber wall temperature and the cooling water temperature inside the internal combustion engine can be made smaller than in the conventional example, and the combustion chamber wall temperature and the cooling water temperature inside the internal combustion engine can be obtained more accurately. .

また、ポンプの停止時、内燃機関内部への冷却水の循環が停止されるが、この際にも従来例の場合の不具合を解消できる。すなわち、外気温が低い環境下において、上記の第1、第2の関係から推定される内燃機関内部の冷却水温度が実際の冷却水温度よりも高く推定されることを回避でき、冷却水の循環停止が早く終了することを回避できる。これにより、内燃機関において暖機が不十分となることを回避でき、燃費の悪化を抑制できる。また、逆に、外気温が高い環境下において、上記の第1、第2の関係から推定される内燃機関内部の冷却水温度が実際の冷却水温度よりも低く推定されることを回避でき、冷却水の循環停止が長引くことを回避できる。これにより、内燃機関において冷却水の局部沸騰や、オーバーヒート、熱劣化などを抑制でき、信頼性の低下を回避できる。   In addition, when the pump is stopped, the circulation of the cooling water into the internal combustion engine is stopped. In this case also, the problem in the conventional example can be solved. That is, in an environment where the outside air temperature is low, it can be avoided that the cooling water temperature inside the internal combustion engine estimated from the first and second relationships is estimated to be higher than the actual cooling water temperature. It is possible to prevent the circulation stop from being finished early. Thereby, it can avoid that warming-up becomes insufficient in an internal combustion engine, and it can suppress the deterioration of a fuel consumption. Conversely, in an environment where the outside air temperature is high, it can be avoided that the coolant temperature inside the internal combustion engine estimated from the first and second relationships is estimated to be lower than the actual coolant temperature, Prolonged circulation stop of cooling water can be avoided. As a result, local boiling of cooling water, overheating, thermal degradation, and the like can be suppressed in the internal combustion engine, and a decrease in reliability can be avoided.

本発明において、前記冷却水から外部へ放出される熱量は、前記冷却水温度と外部の温度との差と、熱伝達率との積とされ、前記外部の温度として、内燃機関の始動時の冷却水温度、または内燃機関の始動時の吸気温度が用いられることが好ましい。   In the present invention, the amount of heat released from the cooling water to the outside is a product of the difference between the cooling water temperature and the external temperature and a heat transfer coefficient, and the external temperature is the value at the start of the internal combustion engine. The cooling water temperature or the intake air temperature at the start of the internal combustion engine is preferably used.

この構成によれば、内燃機関の運転状態を制御するのに用いられる冷却水温度センサや、吸気温センサによって検出される値を、外部の温度として代用することで、外部の温度を検出するための専用のセンサを別途設ける必要がなくなる。   According to this configuration, in order to detect the external temperature by substituting the value detected by the cooling water temperature sensor or the intake air temperature sensor used to control the operating state of the internal combustion engine as the external temperature. There is no need to provide a dedicated sensor separately.

ここで、内燃機関の暖機時に内燃機関内部への冷却水の循環を停止することで、内燃機関の早期暖機を図ることができる。なお、内燃機関の暖機時であるか否かは、内燃機関内部の冷却水温度に基づいて判定することが可能であり、この判定に上記の第1、第2の関係から得られる内燃機関内部の冷却水温度を利用することが可能である。   Here, when the internal combustion engine is warmed up, the cooling water circulation into the internal combustion engine is stopped, so that the internal combustion engine can be warmed up quickly. Whether or not the internal combustion engine is warming up can be determined based on the cooling water temperature inside the internal combustion engine, and the internal combustion engine obtained from the first and second relationships described above can be used for this determination. It is possible to use the internal cooling water temperature.

本発明において、前記内燃機関内部から流れ出る冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段をさらに備え、前記ポンプの作動時には、前記推定手段による燃焼室壁温度および内燃機関内部の冷却水温度の推定を行わず、前記冷却水温度検出手段により検出される冷却水温度に基づいて、燃焼室壁温度を推定することが好ましい。   In the present invention, a cooling water temperature detecting means for detecting a cooling water temperature flowing out from the internal combustion engine is further provided, and when the pump is operated, the estimation means estimates the combustion chamber wall temperature and the cooling water temperature inside the internal combustion engine. It is preferable to estimate the combustion chamber wall temperature based on the cooling water temperature detected by the cooling water temperature detection means without performing the above.

このように、ポンプの停止時と作動時とで燃焼室壁温度の推定手法を変更することによって、燃焼室壁温度および内燃機関内部の冷却水温度をさらに正確に求めることが可能になる。すなわち、ポンプの作動時には、冷却水温度検出手段により得られる冷却水温度と、内燃機関内部の冷却水温度との差がほとんど無いため、内燃機関内部の冷却水温度をより正確に得ることができる。また、推定手段による冷却水温度の推定を行う必要がなくなり、処理の簡略化を図れる。そして、冷却水温度検出手段によって検出される冷却水温度から、燃焼室壁温度をより正確に得ることができる。   Thus, by changing the estimation method of the combustion chamber wall temperature between when the pump is stopped and when the pump is operating, the combustion chamber wall temperature and the cooling water temperature inside the internal combustion engine can be obtained more accurately. That is, when the pump is operated, there is almost no difference between the cooling water temperature obtained by the cooling water temperature detecting means and the cooling water temperature inside the internal combustion engine, so that the cooling water temperature inside the internal combustion engine can be obtained more accurately. . Moreover, it is not necessary to estimate the cooling water temperature by the estimating means, and the processing can be simplified. The combustion chamber wall temperature can be obtained more accurately from the coolant temperature detected by the coolant temperature detecting means.

本発明によれば、燃焼室壁温度および内燃機関内部の冷却水温度をより正確に求めることができる。   According to the present invention, the combustion chamber wall temperature and the cooling water temperature inside the internal combustion engine can be determined more accurately.

実施形態に係る内燃機関の制御装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the control apparatus of the internal combustion engine which concerns on embodiment. 内燃機関内部の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure inside an internal combustion engine. 内燃機関内部の冷却水から外気への熱伝達を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the heat transfer from the cooling water inside an internal combustion engine to external air. 燃焼室壁温度、冷却水温度の推定制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the estimation control of a combustion chamber wall temperature and a cooling water temperature. 内燃機関内部の冷却水から周辺部品への熱伝達を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the heat transfer from the cooling water inside an internal combustion engine to peripheral components.

本発明を具体化した実施形態について添付図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は、実施形態に係る内燃機関の制御装置の概略構成を示す図である。図2は、内燃機関内部の概略構成を示す図である。   FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a control device for an internal combustion engine according to an embodiment. FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration inside the internal combustion engine.

図1、図2に示すように、内燃機関10は、4サイクル機関であり、シリンダヘッド11およびシリンダブロック12を備えて構成されている。内燃機関10の内部には、冷却水を循環させるためのウォータジャケット13が形成されている。ウォータジャケット13は、シリンダヘッド11の内部に形成されたウォータジャケット13aと、シリンダブロック12の内部に形成されたウォータジャケット13bとを含む。   As shown in FIGS. 1 and 2, the internal combustion engine 10 is a four-cycle engine, and includes a cylinder head 11 and a cylinder block 12. A water jacket 13 for circulating cooling water is formed inside the internal combustion engine 10. The water jacket 13 includes a water jacket 13 a formed inside the cylinder head 11 and a water jacket 13 b formed inside the cylinder block 12.

内燃機関10のシリンダブロック12には、図2に示すように、シリンダ31が形成されており、シリンダ31には、ピストン32がシリンダ31の軸線方向に沿って移動可能に挿入されている。シリンダヘッド11、シリンダ31、およびピストン32によって、燃焼室33が形成されている。すなわち、燃焼室33は、上部を燃焼室壁34で、下部をピストン32で、側面をシリンダ31で囲われた空間により形成されている。そして、燃焼室壁34は、燃焼室33と、シリンダヘッド2およびシリンダブロック3に形成されたウォータジャケット4との隔壁となっている。   As shown in FIG. 2, a cylinder 31 is formed in the cylinder block 12 of the internal combustion engine 10, and a piston 32 is inserted into the cylinder 31 so as to be movable along the axial direction of the cylinder 31. A combustion chamber 33 is formed by the cylinder head 11, the cylinder 31, and the piston 32. That is, the combustion chamber 33 is formed by a space surrounded by the combustion chamber wall 34 at the top, the piston 32 at the bottom, and the cylinder 31 at the side. The combustion chamber wall 34 is a partition wall between the combustion chamber 33 and the water jacket 4 formed in the cylinder head 2 and the cylinder block 3.

内燃機関10には、図1に示すように、内燃機関内部の冷却水(ウォータジャケット13の冷却水)を内燃機関10の外部へ循環させるための冷却水通路が接続されている。この冷却水通路には、内燃機関10のウォータジャケット13に冷却水を循環させ且つ冷却水の流量を変更可能な電動ポンプ28が備えられている。また、この冷却水通路は、ラジエータ24を循環する第1循環通路21と、ヒータコア25を循環する第2循環通路22と、バイパス通路26を循環する第3循環通路23とを備えている。各循環通路の一部には、他の循環通路と共有されている箇所があり、例えばウォータジャケット13は全ての循環通路に含まれている。各循環通路の内燃機関10(シリンダヘッド11のウォータジャケット13a)からの出口付近には、冷却水の温度に応じた信号を出力する冷却水温度センサ101が取り付けられている。なお、各循環通路の構成や、各循環通路に配置される機器は一例であって、適宜変更することが可能である。   As shown in FIG. 1, a cooling water passage for circulating cooling water inside the internal combustion engine (cooling water in the water jacket 13) to the outside of the internal combustion engine 10 is connected to the internal combustion engine 10. The cooling water passage is provided with an electric pump 28 that circulates the cooling water through the water jacket 13 of the internal combustion engine 10 and can change the flow rate of the cooling water. In addition, the cooling water passage includes a first circulation passage 21 that circulates through the radiator 24, a second circulation passage 22 that circulates through the heater core 25, and a third circulation passage 23 that circulates through the bypass passage 26. A part of each circulation passage has a portion shared with other circulation passages. For example, the water jacket 13 is included in all circulation passages. A cooling water temperature sensor 101 that outputs a signal corresponding to the temperature of the cooling water is attached in the vicinity of the outlet from the internal combustion engine 10 (the water jacket 13a of the cylinder head 11) in each circulation passage. The configuration of each circulation passage and the devices arranged in each circulation passage are examples, and can be changed as appropriate.

第1循環通路21には、ラジエータ24、サーモスタット27、電動ポンプ28、ウォータジャケット13等が配置されている。サーモスタット27は、冷却水温度が高いときに第1循環通路21に冷却水を流通させ、冷却水温度が低いときに第3循環通路23に冷却水を流通させる。第1循環通路21では、電動ポンプ28から吐出された冷却水が、ウォータジャケット13、ラジエータ24、サーモスタット27の順に循環する。この実施形態では、電動ポンプ28から吐出された冷却水が、シリンダブロック12のウォータジャケット13bに供給され、その後、ウォータジャケット13bから流出した冷却水が、シリンダヘッド11のウォータジャケット13aに供給されるようになっている。なお、シリンダヘッド11のウォータジャケット13aと、シリンダブロック12のウォータジャケット13bとを並列に配置し、各ウォータジャケット13a、13bに冷却水を個別に供給するようにしてもよい。   A radiator 24, a thermostat 27, an electric pump 28, a water jacket 13, and the like are disposed in the first circulation passage 21. The thermostat 27 causes the cooling water to flow through the first circulation passage 21 when the cooling water temperature is high, and allows the cooling water to flow through the third circulation passage 23 when the cooling water temperature is low. In the first circulation passage 21, the cooling water discharged from the electric pump 28 circulates in the order of the water jacket 13, the radiator 24, and the thermostat 27. In this embodiment, the cooling water discharged from the electric pump 28 is supplied to the water jacket 13 b of the cylinder block 12, and then the cooling water flowing out of the water jacket 13 b is supplied to the water jacket 13 a of the cylinder head 11. It is like that. Alternatively, the water jacket 13a of the cylinder head 11 and the water jacket 13b of the cylinder block 12 may be arranged in parallel so that the cooling water is individually supplied to the water jackets 13a and 13b.

第2循環通路22は、ヒータコア25、電動ポンプ28、ウォータジャケット13を備えている。第2循環通路22では、電動ポンプ28から吐出された冷却水が、ウォータジャケット13、ヒータコア25の順に循環する。   The second circulation passage 22 includes a heater core 25, an electric pump 28, and a water jacket 13. In the second circulation passage 22, the cooling water discharged from the electric pump 28 circulates in the order of the water jacket 13 and the heater core 25.

第3循環通路23は、バイパス通路26、サーモスタット27、電動ポンプ28、ウォータジャケット13を備えている。バイパス通路26は、ラジエータ24をバイパスする通路となっている。第3循環通路23では、電動ポンプ28から吐出された冷却水が、ウォータジャケット13、バイパス通路26、サーモスタット27の順に循環する。   The third circulation passage 23 includes a bypass passage 26, a thermostat 27, an electric pump 28, and a water jacket 13. The bypass passage 26 is a passage that bypasses the radiator 24. In the third circulation passage 23, the cooling water discharged from the electric pump 28 circulates in the order of the water jacket 13, the bypass passage 26, and the thermostat 27.

上記構成の内燃機関10には、内燃機関10を制御するための電子制御ユニットとしてのECU100が備えられている。ECU100は、内燃機関10の運転条件や、運転者の要求に応じて内燃機関10の運転状態を制御するユニットである。ECU100には、上記の冷却水温度センサ101、アクセル開度すなわち機関負荷に応じた信号を出力するアクセル開度センサ102、内燃機関10の回転数に応じた信号を出力するクランクポジションセンサ103、内燃機関10の吸入空気量に応じた信号を出力するエアフローメータ104、外気の温度(外気温)に応じた信号を出力する外気温センサ105が電気配線を介して接続され、これらセンサの出力信号がECU100に入力されるようになっている。   The internal combustion engine 10 configured as described above is provided with an ECU 100 as an electronic control unit for controlling the internal combustion engine 10. The ECU 100 is a unit that controls the operation state of the internal combustion engine 10 according to the operation conditions of the internal combustion engine 10 and the request of the driver. The ECU 100 includes the coolant temperature sensor 101, an accelerator opening sensor 102 that outputs a signal corresponding to the accelerator opening, that is, the engine load, a crank position sensor 103 that outputs a signal corresponding to the rotational speed of the internal combustion engine 10, and an internal combustion engine. An air flow meter 104 that outputs a signal corresponding to the intake air amount of the engine 10 and an outside air temperature sensor 105 that outputs a signal corresponding to the outside air temperature (outside air temperature) are connected via an electrical wiring. It is input to the ECU 100.

また、ECU100には、電動ポンプ28が電気配線を介して接続されており、ECU100は、電動ポンプ28の駆動(作動)を制御する。EUC100により電動ポンプ28に供給する電力を調整することにより、電動ポンプ28の作動が制御され、冷却水の吐出量すなわち冷却水の流量を調整することが可能となっている。また、電動ポンプ28の制御は、内燃機関10の制御とは別個独立して行われ、例えば、内燃機関10の運転中であっても、電動ポンプ28を停止することが可能となっている。   In addition, the electric pump 28 is connected to the ECU 100 via electric wiring, and the ECU 100 controls the driving (operation) of the electric pump 28. By adjusting the electric power supplied to the electric pump 28 by the EUC 100, the operation of the electric pump 28 is controlled, and the discharge amount of the cooling water, that is, the flow rate of the cooling water can be adjusted. Further, the control of the electric pump 28 is performed independently of the control of the internal combustion engine 10. For example, the electric pump 28 can be stopped even during the operation of the internal combustion engine 10.

ここで、特許第2666366号公報によれば、内燃機関10の燃焼室壁34の温度(燃焼室壁温度)の変化量を、次のモデル式により得ている。   According to Japanese Patent No. 2666366, the amount of change in the temperature of the combustion chamber wall 34 (combustion chamber wall temperature) of the internal combustion engine 10 is obtained by the following model equation.

CcΔTc=Hc(Tg−Tc)−Hw(Tc−Tw) ・・・(1)

この式(1)において、Ccは燃焼室壁34の熱容量、ΔTcは燃焼室壁温度の変化量、Hcは燃焼ガスから燃焼室壁34への熱伝達率(燃焼ガス側熱伝達率)、Tgは燃焼室33内の燃焼ガスの温度、Tcは燃焼室壁温度、Hwは燃焼室壁34から冷却水への熱伝達率(冷却水側熱伝達率)、Twは冷却水温度である。ここで、冷却水温度Twは、電動ポンプ28の作動時において冷却水温度センサ101によって検出される検出値である。また、燃焼室壁34の熱容量Cc、燃焼ガス側熱伝達率Hc、および冷却水側熱伝達率Hwは、それぞれ実験により予め得られる値である。さらに、冷却水側熱伝達率Hwは簡略化のため一定値とし、燃焼ガス温度Tgは200℃前後でほぼ一定としている。なお、燃焼室壁34の熱容量Ccは、内燃機関10の熱容量としてもよい。
CcΔTc = Hc (Tg−Tc) −Hw (Tc−Tw) (1)

In this equation (1), Cc is the heat capacity of the combustion chamber wall 34, ΔTc is the amount of change in the combustion chamber wall temperature, Hc is the heat transfer coefficient from the combustion gas to the combustion chamber wall 34 (combustion gas side heat transfer coefficient), Tg Is the temperature of the combustion gas in the combustion chamber 33, Tc is the combustion chamber wall temperature, Hw is the heat transfer coefficient (cooling water side heat transfer coefficient) from the combustion chamber wall 34 to the cooling water, and Tw is the cooling water temperature. Here, the cooling water temperature Tw is a detection value detected by the cooling water temperature sensor 101 when the electric pump 28 is operated. Further, the heat capacity Cc, the combustion gas side heat transfer coefficient Hc, and the cooling water side heat transfer coefficient Hw of the combustion chamber wall 34 are values obtained in advance by experiments. Further, the cooling water side heat transfer coefficient Hw is a constant value for simplification, and the combustion gas temperature Tg is substantially constant at around 200 ° C. The heat capacity Cc of the combustion chamber wall 34 may be the heat capacity of the internal combustion engine 10.

上記の式(1)を変形後に、サンプルタイムをtとして離散化すると、次の式(2)が得られる。   When the above equation (1) is transformed and discretized with the sample time as t, the following equation (2) is obtained.

Figure 2014156849
この式(2)をECU100に格納しておき、式(2)の各項に値(冷却水温度Twなどの値)を代入することによって、燃焼室壁温度Tcを求めることができる。冷却水温度Twとしては、冷却水温度センサ101から得られる検出値が用いられる。
Figure 2014156849
The equation (2) is stored in the ECU 100, and the combustion chamber wall temperature Tc can be obtained by substituting a value (a value such as the cooling water temperature Tw) into each term of the equation (2). As the cooling water temperature Tw, a detection value obtained from the cooling water temperature sensor 101 is used.

一方、この実施形態においては、電動ポンプ28の停止時において、燃焼室壁温度と内燃機関10内部の冷却水温度(ウォータジャケット13の冷却水温度)とを同時に推定するようにしている。この場合、モデル式は以下のようになる。   On the other hand, in this embodiment, when the electric pump 28 is stopped, the combustion chamber wall temperature and the cooling water temperature inside the internal combustion engine 10 (the cooling water temperature of the water jacket 13) are estimated simultaneously. In this case, the model formula is as follows.

CcΔTc=Hc(Tg−Tc)−Hw(Tc−Tw2) ・・・(3)
CwΔTw2=Hw(Tc−Tw2)−Ha(Tw2−Ta) ・・・(4)
式(3)、式(4)において、Tw2は電動ポンプ28の停止時の冷却水温度、Cwはウォータジャケット13の冷却水の熱容量、Haはウォータジャケット13の冷却水から外部への熱伝達率、Taは外部の温度である。ここで、熱容量Cc、Cw、熱伝達率Hc、Hw、およびHaは、それぞれ実験により予め得られる値である。また、燃焼室33内の燃焼ガス温度Tgは、内燃機関10の運転状態(機関回転数および機関負荷)に基づいて推定される値であり、予め実験等により得ておき、さらにマップ化してECU100に記憶させておく。また、電動ポンプ28の停止時には、ウォータジャケット13の冷却水量は一定であるため、熱容量Cwを一定値とする。
CcΔTc = Hc (Tg−Tc) −Hw (Tc−Tw2) (3)
CwΔTw2 = Hw (Tc−Tw2) −Ha (Tw2−Ta) (4)
In Expressions (3) and (4), Tw2 is the cooling water temperature when the electric pump 28 is stopped, Cw is the heat capacity of the cooling water in the water jacket 13, and Ha is the heat transfer rate from the cooling water in the water jacket 13 to the outside. , Ta is the external temperature. Here, the heat capacities Cc and Cw, the heat transfer coefficients Hc, Hw, and Ha are values obtained in advance by experiments. The combustion gas temperature Tg in the combustion chamber 33 is a value estimated based on the operating state (engine speed and engine load) of the internal combustion engine 10, and is obtained in advance through experiments or the like and further mapped to the ECU 100. Remember me. Further, when the electric pump 28 is stopped, the amount of cooling water in the water jacket 13 is constant, so the heat capacity Cw is set to a constant value.

上記の式(3)は、電動ポンプ28の停止時における燃焼ガスから燃焼室壁34への熱伝達量がHc(Tg−Tc)で表され、燃焼室壁34から冷却水への熱伝達量がHw(Tc−Tw2)で表されており、燃焼室壁34の熱収支がHc(Tg−Tc)−Hw(Tc−Tw2)として表されている。この燃焼室壁34の熱収支は、燃焼ガスから燃焼室壁34が受ける熱量と、燃焼室壁34から冷却水に与えられる熱量との差である。そして、燃焼室壁34の熱収支と熱容量Ccとから、電動ポンプ28の停止時における燃焼室壁温度の変化量ΔTcを得ることができる。   In the above equation (3), the amount of heat transfer from the combustion gas to the combustion chamber wall 34 when the electric pump 28 is stopped is represented by Hc (Tg−Tc), and the amount of heat transfer from the combustion chamber wall 34 to the cooling water. Is represented by Hw (Tc−Tw2), and the heat balance of the combustion chamber wall 34 is represented by Hc (Tg−Tc) −Hw (Tc−Tw2). The heat balance of the combustion chamber wall 34 is the difference between the amount of heat received by the combustion chamber wall 34 from the combustion gas and the amount of heat given from the combustion chamber wall 34 to the cooling water. Then, the amount of change ΔTc in the combustion chamber wall temperature when the electric pump 28 is stopped can be obtained from the heat balance of the combustion chamber wall 34 and the heat capacity Cc.

上記の式(4)は、電動ポンプ28の停止時における燃焼室壁34からウォータジャケット13の冷却水への熱伝達量がHw(Tc−Tw2)で表され、ウォータジャケット13の冷却水から外部への熱伝達量がHa(Tw2−Ta)で表されており、ウォータジャケット13の冷却水の熱収支がHw(Tc−Tw2)−Ha(Tw2−Ta)として表されている。このウォータジャケット13の冷却水の熱収支は、燃焼室壁34からウォータジャケット13の冷却水が受ける熱量と、ウォータジャケット13の冷却水から外部へ放出される熱量との差である。そして、ウォータジャケット13の冷却水の熱収支と熱容量Cwとから、電動ポンプ28の停止時におけるウォータジャケット13の冷却水温度の変化量ΔTw2を得ることができる。   In the above equation (4), the amount of heat transfer from the combustion chamber wall 34 to the cooling water of the water jacket 13 when the electric pump 28 is stopped is expressed as Hw (Tc−Tw2), and from the cooling water of the water jacket 13 to the outside The heat transfer amount to the water jacket 13 is represented by Ha (Tw2-Ta), and the heat balance of the cooling water in the water jacket 13 is represented by Hw (Tc-Tw2) -Ha (Tw2-Ta). The heat balance of the cooling water of the water jacket 13 is the difference between the amount of heat received by the cooling water of the water jacket 13 from the combustion chamber wall 34 and the amount of heat released from the cooling water of the water jacket 13 to the outside. And the variation | change_quantity (DELTA) Tw2 of the cooling water temperature of the water jacket 13 at the time of the stop of the electric pump 28 can be obtained from the heat balance of the cooling water of the water jacket 13, and the heat capacity Cw.

この実施形態では、ウォータジャケット13の冷却水から外部へ放出される熱量が、ウォータジャケット13の冷却水から外気200へ放出される熱量Q1となっている(図3参照)この熱量Q1は、より詳細には、ウォータジャケット13の冷却水からウォータジャケット13の外側の外壁部35を介して外気200へ放出される熱量となっている。また、上記の式(4)において、外部温度Taとして、外気200の温度(外気温)が用いられ、熱伝達率Haとして、ウォータジャケット13の冷却水から外気200への熱伝達率が用いられる。   In this embodiment, the amount of heat released from the cooling water of the water jacket 13 to the outside is the amount of heat Q1 released from the cooling water of the water jacket 13 to the outside air 200 (see FIG. 3). Specifically, the amount of heat is released from the cooling water of the water jacket 13 to the outside air 200 through the outer wall portion 35 outside the water jacket 13. In the above formula (4), the temperature (outside air temperature) of the outside air 200 is used as the external temperature Ta, and the heat transfer rate from the cooling water of the water jacket 13 to the outside air 200 is used as the heat transfer rate Ha. .

そして、電動ポンプ28の停止時には、上記の式(3)および式(4)が相互に影響を及ぼし合うため、二次元変数の微分方程式となる。つまり、燃焼室壁温度の変化量ΔTcが冷却水温度Tw2に応じて変わり、また冷却水温度の変化量ΔTw2は燃焼室壁温度Tcに応じて変わり、燃焼室壁温度Tcおよび冷却水温度Tw2は、互いに影響を及ぼし合っている。このため、上記の式(3)および式(4)は、燃焼室壁温度Tcおよび冷却水温度Tw2を変数とする二次元変数の微分方程式として解くことができる。この微分方程式を解くことにより燃焼室壁温度Tcおよび冷却水温度Tw2を同時に得ることができる。ここでは、まず、上記の式(3)および式(4)を、次のように変形する。   When the electric pump 28 is stopped, the above equations (3) and (4) influence each other, so that a differential equation of two-dimensional variables is obtained. That is, the change amount ΔTc of the combustion chamber wall temperature changes according to the cooling water temperature Tw2, the change amount ΔTw2 of the cooling water temperature changes according to the combustion chamber wall temperature Tc, and the combustion chamber wall temperature Tc and the cooling water temperature Tw2 are , They influence each other. For this reason, said Formula (3) and Formula (4) can be solved as a differential equation of the two-dimensional variable which makes the combustion chamber wall temperature Tc and the cooling water temperature Tw2 a variable. By solving this differential equation, the combustion chamber wall temperature Tc and the cooling water temperature Tw2 can be obtained simultaneously. Here, first, the above equations (3) and (4) are modified as follows.

Figure 2014156849
この式(5)を変形するために、式(5)の各項を次のように置き換える。
Figure 2014156849
In order to transform this equation (5), each term of equation (5) is replaced as follows.

Figure 2014156849
上記のような置き換えにより、式(5)は、次の式(6)のように表される。
Figure 2014156849
By the above replacement, the equation (5) is expressed as the following equation (6).

CΔT=A・T+B・u ・・・(6)
この式(6)をさらに変形すると、次の式(7)が得られる。
CΔT = A · T + B · u (6)
When this equation (6) is further modified, the following equation (7) is obtained.

ΔT=C-1・A・T+C-1・B・u ・・・(7)
この式(7)を、サンプルタイムをtとして離散化すると、次の式(8)が得られる。
ΔT = C −1 · A · T + C −1 · B · u (7)
When this equation (7) is discretized with the sample time as t, the following equation (8) is obtained.

Figure 2014156849
この式(8)をECU100に格納しておき、式(8)の各項に値(燃焼ガス温度Tg、外部温度Taなどの値)を代入することによって、燃焼室壁温度Tcおよびウォータジャケット13の冷却水温度Tw2が同時に得られる。燃焼ガス温度Tgとしては、内燃機関10の運転状態から推定される推定値が用いられ、また、外部温度Taとしては、外気温センサ105によって検出される検出値が用いられる。
Figure 2014156849
The equation (8) is stored in the ECU 100, and values (values such as the combustion gas temperature Tg and the external temperature Ta) are substituted into the terms of the equation (8), whereby the combustion chamber wall temperature Tc and the water jacket 13 are substituted. The cooling water temperature Tw2 is obtained at the same time. An estimated value estimated from the operating state of the internal combustion engine 10 is used as the combustion gas temperature Tg, and a detected value detected by the outside air temperature sensor 105 is used as the external temperature Ta.

上述したように、この実施形態によれば、電動ポンプ28の停止時における燃焼室壁温度Tcおよびウォータジャケット13の冷却水温度Tw2を同時に推定することができる。このようにして得られた燃焼室壁温度Tcおよび冷却水温度Tw2に基づいて、ECU100は内燃機関10を制御することができる。   As described above, according to this embodiment, the combustion chamber wall temperature Tc and the coolant temperature Tw2 of the water jacket 13 when the electric pump 28 is stopped can be estimated simultaneously. The ECU 100 can control the internal combustion engine 10 based on the combustion chamber wall temperature Tc and the coolant temperature Tw2 obtained in this way.

そして、この実施形態では、上記の式(4)は、ウォータジャケット13の冷却水から外気200へ放出される熱、つまり、内燃機関10からの表面放熱を考慮した式となっている。このため、上記の式(3)および式(4)から得られる燃焼室壁温度Tcおよびウォータジャケット13の冷却水温度Tw2は、内燃機関10の表面放熱を考慮した値となっている。したがって、燃焼室壁温度Tcおよび冷却水温度Tw2の推定誤差を従来例の場合に比べて小さくすることができ、燃焼室壁温度Tcおよび冷却水温度Tw2をより正確に求めることができる。   In this embodiment, the above equation (4) is an equation that takes into consideration the heat released from the cooling water of the water jacket 13 to the outside air 200, that is, the surface heat radiation from the internal combustion engine 10. For this reason, the combustion chamber wall temperature Tc and the cooling water temperature Tw2 of the water jacket 13 obtained from the above formulas (3) and (4) are values in consideration of the surface heat radiation of the internal combustion engine 10. Therefore, the estimation error of the combustion chamber wall temperature Tc and the cooling water temperature Tw2 can be made smaller than in the conventional example, and the combustion chamber wall temperature Tc and the cooling water temperature Tw2 can be obtained more accurately.

ここで、内燃機関10の暖機時に電動ポンプ28を停止して内燃機関10のウォータジャケット13への冷却水の循環を停止することで、内燃機関10の早期暖機を図ることができる。内燃機関10の暖機時であるか否かは、内燃機関10のウォータジャケット13の冷却水温度Tw2に基づいて判定され、この判定に上記の式(3)および式(4)から得られるウォータジャケット13の冷却水温度Tw2を利用することができる。具体的には、上記の式(3)および式(4)から得られるウォータジャケット13の冷却水温度Tw2が、所定の暖機完了温度未満の場合には、内燃機関10が暖機中であると判定され、暖機完了温度以上の場合には、内燃機関10の暖機が完了したと判定される。   Here, when the internal combustion engine 10 is warmed up, the electric pump 28 is stopped and the circulation of the cooling water to the water jacket 13 of the internal combustion engine 10 is stopped, so that the internal combustion engine 10 can be warmed up early. Whether or not the internal combustion engine 10 is warming up is determined based on the coolant temperature Tw2 of the water jacket 13 of the internal combustion engine 10, and the water obtained from the above equations (3) and (4) is used for this determination. The cooling water temperature Tw2 of the jacket 13 can be used. Specifically, when the cooling water temperature Tw2 of the water jacket 13 obtained from the above equations (3) and (4) is lower than a predetermined warm-up completion temperature, the internal combustion engine 10 is warming up. If it is equal to or higher than the warm-up completion temperature, it is determined that the warm-up of the internal combustion engine 10 has been completed.

そして、内燃機関10の暖機時に、電動ポンプ28の停止制御、言い換えれば、内燃機関10のウォータジャケット13への冷却水の循環停止制御を行う際にも、従来例の場合の不具合を解消できる。すなわち、外気温が低い環境下において、上記の式(3)および式(4)から推定されるウォータジャケット13の冷却水温度Tw2が実際の冷却水温度よりも高く推定されることを回避でき、冷却水の循環停止が早く終了することを回避できる。これにより、内燃機関10において暖機が不十分となることを回避でき、燃費の悪化を抑制できる。   Further, when the internal combustion engine 10 is warmed up, when the stop control of the electric pump 28, in other words, the cooling water circulation stop control to the water jacket 13 of the internal combustion engine 10, the problem in the case of the conventional example can be solved. . That is, in an environment where the outside air temperature is low, it can be avoided that the cooling water temperature Tw2 of the water jacket 13 estimated from the above equations (3) and (4) is estimated to be higher than the actual cooling water temperature. It is possible to prevent the cooling water circulation from being stopped early. Thereby, it can avoid that warm-up becomes inadequate in the internal combustion engine 10, and the deterioration of a fuel consumption can be suppressed.

逆に、外気温が高い環境下において、上記の式(3)および式(4)から推定されるウォータジャケット13の冷却水温度Tw2が実際の冷却水温度よりも低く推定されることを回避でき、冷却水の循環停止が長引くことを回避できる。これにより、内燃機関10において冷却水の局部沸騰や、オーバーヒート、熱劣化などを抑制でき、信頼性の低下を回避できる。   Conversely, in an environment where the outside air temperature is high, it is possible to avoid that the cooling water temperature Tw2 of the water jacket 13 estimated from the above equations (3) and (4) is estimated to be lower than the actual cooling water temperature. In addition, prolonged suspension of cooling water can be avoided. Thereby, the local boiling of cooling water, overheating, thermal degradation, etc. can be suppressed in the internal combustion engine 10, and the fall of reliability can be avoided.

ここで、電動ポンプ28の作動時と停止時で燃焼室壁温度の推定モデルを変更することによって、燃焼室壁温度および内燃機関内部の冷却水温度をさらに正確に求めることが可能になる。具体的には、図4のフローチャートに示すように、電動ポンプ28の作動時には、上記の式(2)によって燃焼室壁温度Tcを推定する一方、電動ポンプ28の停止時には、上記の式(8)によって燃焼室壁温度Tcおよび冷却水温度Tw2を同時に推定する。   Here, by changing the estimation model of the combustion chamber wall temperature when the electric pump 28 is activated and stopped, the combustion chamber wall temperature and the cooling water temperature inside the internal combustion engine can be obtained more accurately. Specifically, as shown in the flowchart of FIG. 4, when the electric pump 28 is operated, the combustion chamber wall temperature Tc is estimated by the above equation (2), while when the electric pump 28 is stopped, the above equation (8). ) Simultaneously estimate the combustion chamber wall temperature Tc and the cooling water temperature Tw2.

この図4のフローチャートは、所定の時間毎に繰り返し実行される。ステップST11において、ECU100は、電動ポンプ28が作動中であるか否かを判定する。ステップST11で肯定判定がなされた場合にはステップST12へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップST13へ進む。   The flowchart of FIG. 4 is repeatedly executed every predetermined time. In step ST11, the ECU 100 determines whether or not the electric pump 28 is operating. If an affirmative determination is made in step ST11, the process proceeds to step ST12. On the other hand, if a negative determination is made, the process proceeds to step ST13.

ステップST12において、EUC100は、上記の式(2)により燃焼室壁温度Tcを推定する。電動ポンプ28の作動時には、冷却水が第1循環通路21または第2循環通路22を循環しているので、冷却水温度センサ101により得られる冷却水温度と、ウォータジャケット13の冷却水温度との差はほとんど無い。このため、冷却水温度センサ101により得られる値を冷却水温度Twとすることで、ウォータジャケット13の冷却水温度をより正確に得ることができる。このように、電動ポンプ28の作動時においては、冷却水温度Twを推定する必要はないため、処理の簡略化も可能となる。そして、冷却水温度センサ101によって検出される冷却水温度から、上記の式(2)に基づいて燃焼室壁温度Tcをより正確に得ることができる。   In step ST12, the EUC 100 estimates the combustion chamber wall temperature Tc from the above equation (2). When the electric pump 28 is operated, the cooling water circulates in the first circulation passage 21 or the second circulation passage 22, so that the cooling water temperature obtained by the cooling water temperature sensor 101 and the cooling water temperature of the water jacket 13 are There is almost no difference. For this reason, the cooling water temperature of the water jacket 13 can be obtained more accurately by setting the value obtained by the cooling water temperature sensor 101 to the cooling water temperature Tw. Thus, since it is not necessary to estimate the coolant temperature Tw when the electric pump 28 is operated, the processing can be simplified. The combustion chamber wall temperature Tc can be obtained more accurately from the cooling water temperature detected by the cooling water temperature sensor 101 based on the above equation (2).

一方、ステップST13において、ECU100は、上記の式(8)により燃焼室壁温度Tcおよび冷却水温度Tw2を同時に推定する。電動ポンプ28の停止時には、冷却水温度センサ101により得られる冷却水温度と、ウォータジャケット13の冷却水温度との差が大きくなるので、上記の式(8)により燃焼室壁温度Tcおよびウォータジャケット13の冷却水温度Tw2を同時に得るようにしている。このようにして、電動ポンプ28の停止時であり且つ内燃機関10の運転時における燃焼室壁温度Tcおよび冷却水温度Tw2の推定精度を向上させることができる。   On the other hand, in step ST13, the ECU 100 simultaneously estimates the combustion chamber wall temperature Tc and the cooling water temperature Tw2 from the above equation (8). When the electric pump 28 is stopped, the difference between the cooling water temperature obtained by the cooling water temperature sensor 101 and the cooling water temperature of the water jacket 13 becomes large. Therefore, the combustion chamber wall temperature Tc and the water jacket are calculated by the above equation (8). 13 cooling water temperatures Tw2 are obtained simultaneously. In this way, it is possible to improve the estimation accuracy of the combustion chamber wall temperature Tc and the cooling water temperature Tw2 when the electric pump 28 is stopped and when the internal combustion engine 10 is in operation.

−他の実施形態−
上記実施形態では、外部温度Taとして、外気温センサ105によって検出される値を用いたが、外部温度Taとして、内燃機関10の始動時の冷却水温度、あるいは内燃機関10の始動時の吸気温度を用いてもよい。内燃機関10の始動時の冷却水温度は、冷却水温度センサ101によって検出され、また、内燃機関10の始動時の吸気温度は、内燃機関10の吸気通路に設けられた吸気温センサ(図示省略)によって検出される。このように、内燃機関10の運転状態を制御するのに用いられる冷却水温度センサ101や、吸気温センサによって検出される値を、外部温度Taとして代用することで、上述したような外気温センサ105を別途設ける必要がなくなる。
-Other embodiments-
In the above embodiment, the value detected by the outside air temperature sensor 105 is used as the external temperature Ta. However, as the external temperature Ta, the coolant temperature at the start of the internal combustion engine 10 or the intake air temperature at the start of the internal combustion engine 10 is used. May be used. The cooling water temperature at the start of the internal combustion engine 10 is detected by the cooling water temperature sensor 101, and the intake air temperature at the start of the internal combustion engine 10 is an intake air temperature sensor (not shown) provided in the intake passage of the internal combustion engine 10. ) Is detected. In this way, the outside air temperature sensor as described above can be used by substituting the value detected by the cooling water temperature sensor 101 or the intake air temperature sensor used for controlling the operating state of the internal combustion engine 10 as the external temperature Ta. There is no need to provide 105 separately.

上記実施形態では、ウォータジャケット13の冷却水から外部へ放出される熱量を、外気200へ放出される熱量Q1(図3参照)とした。しかし、これに限らず、ウォータジャケット13の冷却水から外部へ放出される熱量を、内燃機関10の周辺に配置される周辺部品300へ放出される熱量Q2としてもよい(図5参照)。この場合、上記の式(4)において、外部温度Taとして、周辺部品300の温度が用いられ、熱伝達率Haとして、ウォータジャケット13の冷却水から周辺部品300への熱伝達率が用いられる。この場合にも、外部温度Ta(周辺部品300の温度)として、内燃機関10の始動時の冷却水温度、あるいは内燃機関10の始動時の吸気温度を代用することが可能である。なお、ウォータジャケット13の冷却水から外部へ放出される熱量を、外気200へ放出される熱量Q1、および、内燃機関10の周辺に配置される周辺部品300へ放出される熱量Q2の両方とすることも可能である。   In the above embodiment, the amount of heat released from the cooling water of the water jacket 13 to the outside is the amount of heat Q1 released to the outside air 200 (see FIG. 3). However, the present invention is not limited to this, and the amount of heat released from the cooling water of the water jacket 13 to the outside may be the amount of heat Q2 released to the peripheral component 300 arranged around the internal combustion engine 10 (see FIG. 5). In this case, in the above equation (4), the temperature of the peripheral component 300 is used as the external temperature Ta, and the heat transfer rate from the cooling water of the water jacket 13 to the peripheral component 300 is used as the heat transfer rate Ha. Also in this case, as the external temperature Ta (the temperature of the peripheral component 300), it is possible to substitute the coolant temperature at the start of the internal combustion engine 10 or the intake air temperature at the start of the internal combustion engine 10. The amount of heat released from the cooling water of the water jacket 13 to the outside is both the amount of heat Q1 released to the outside air 200 and the amount of heat Q2 released to the peripheral component 300 arranged around the internal combustion engine 10. It is also possible.

本発明は、内燃機関内部に冷却水を循環させ且つ冷却水の流量を変更可能なポンプと、内燃機関内部の冷却水を内燃機関の外部へ循環させる冷却水通路とを備えた内燃機関の冷却系の制御に利用可能である。   The present invention relates to cooling of an internal combustion engine including a pump capable of circulating cooling water inside the internal combustion engine and changing the flow rate of the cooling water, and a cooling water passage for circulating cooling water inside the internal combustion engine to the outside of the internal combustion engine. It can be used to control the system.

10 内燃機関
13 ウォータジャケット
28 電動ポンプ
33 燃焼室
34 燃焼室壁
100 ECU
101 冷却水温度センサ
102 アクセル開度センサ
103 クランクポジションセンサ
104 エアフローメータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 13 Water jacket 28 Electric pump 33 Combustion chamber 34 Combustion chamber wall 100 ECU
101 Coolant temperature sensor 102 Accelerator opening sensor 103 Crank position sensor 104 Air flow meter

Claims (7)

燃焼ガスから燃焼室壁が受ける熱量と燃焼室壁から冷却水に与えられる熱量との差および燃焼室壁の熱容量から算出される燃焼室壁温度の変化量と、燃焼室壁から冷却水が受ける熱量と冷却水から外部へ放出される熱量との差および冷却水の熱容量から算出される冷却水温度の変化量とに基づいて、燃焼室壁温度および内燃機関内部の冷却水温度を同時に推定する推定手段を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。   The amount of heat received by the combustion chamber wall from the combustion gas and the amount of heat given to the cooling water from the combustion chamber wall and the amount of change in the combustion chamber wall temperature calculated from the heat capacity of the combustion chamber wall, and the cooling water received from the combustion chamber wall Simultaneously estimate the combustion chamber wall temperature and the cooling water temperature inside the internal combustion engine based on the difference between the amount of heat and the amount of heat released from the cooling water to the outside and the amount of change in the cooling water temperature calculated from the heat capacity of the cooling water An internal combustion engine control apparatus comprising an estimation means. 請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、
前記冷却水から外部へ放出される熱量は、前記冷却水温度と外部の温度との差と、熱伝達率との積とされ、前記外部の温度として、内燃機関の始動時の冷却水温度、または内燃機関の始動時の吸気温度が用いられることを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The amount of heat released from the cooling water to the outside is the product of the difference between the cooling water temperature and the external temperature and the heat transfer coefficient, and the external temperature is the cooling water temperature at the start of the internal combustion engine, Or the control apparatus of the internal combustion engine characterized by using the intake air temperature at the time of starting of the internal combustion engine.
請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置において、
前記冷却水から外部へ放出される熱量は、外気へ放出される熱量であることを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The control apparatus for an internal combustion engine, characterized in that the amount of heat released from the cooling water to the outside is the amount of heat released to the outside air.
請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置において、
前記冷却水から外部へ放出される熱量は、内燃機関の周辺に配置される周辺部品へ放出される熱量であることを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The control device for an internal combustion engine, characterized in that the amount of heat released from the cooling water to the outside is a heat amount released to peripheral components arranged around the internal combustion engine.
請求項1〜4のいずれか1つに記載の内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の暖機時、内燃機関内部への冷却水の循環が停止されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
In the control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
A control device for an internal combustion engine, wherein the circulation of cooling water into the internal combustion engine is stopped when the internal combustion engine is warmed up.
請求項1〜5のいずれか1つに記載の内燃機関の制御装置において、
内燃機関内部に冷却水を循環させ且つ冷却水の流量を変更可能なポンプをさらに備え、
前記推定手段による燃焼室壁温度および内燃機関内部の冷却水温度の推定は、前記ポンプの停止時に行われることを特徴とする内燃機関の制御装置。
In the control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5,
A pump capable of circulating the cooling water inside the internal combustion engine and changing the flow rate of the cooling water;
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the estimation means estimates the combustion chamber wall temperature and the cooling water temperature inside the internal combustion engine when the pump is stopped.
請求項6に記載の内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関内部から流れ出る冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段をさらに備え、
前記ポンプの作動時には、前記推定手段による燃焼室壁温度および内燃機関内部の冷却水温度の推定を行わず、前記冷却水温度検出手段により検出される冷却水温度に基づいて、燃焼室壁温度を推定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 6,
A cooling water temperature detecting means for detecting a cooling water temperature flowing out from the internal combustion engine;
During the operation of the pump, the combustion chamber wall temperature and the cooling water temperature inside the internal combustion engine are not estimated by the estimating means, and the combustion chamber wall temperature is determined based on the cooling water temperature detected by the cooling water temperature detecting means. A control device for an internal combustion engine characterized by estimating.
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