JP2015190329A - エンジンの排気管温度制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気管の温度が異常高温になるのを抑制する。
【解決手段】エンジンの排気管温度制御装置７は、エンジン１の運転状態に基づいて、排ガスの温度を予測する排ガス温度予測部７７ａと、排ガス温度予測部７７ａにより予測された排ガス温度と排気管熱容量係数とエンジンルーム内の風速に基づく放熱係数とに基づいて、排気管の温度を予測する排気管温度予測部７７ｂと、排気管温度予測部７７ｂにより予測された排気管温度に関連する予測排気管熱量が第１所定熱量よりも大きいときに、冷却ファン５の回転数を上げる回転数上昇制御を行う制御部７７ｄとを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンの排気管の温度上昇を抑制するエンジンの排気管温度制御装置に関するものである。

内燃機関の排気管の温度を推測する排気管温度推測装置が従来技術として知られている。

特許文献１に示す排気管温度推測装置は、内燃機関の排出ガスから排気管が受熱する所定時間当たりの排気管受熱量と排気から外気へ放熱される所定時間当たりの排気管放熱量とに基づいて、排気管温度を推定する。

特開２００７−９８７８号公報

ところで、排気管の温度が異常高温になるのは、安全の点で望ましくない。具体的に、例えば、排気管の近傍にブレーキホースを配置した場合、排気管の温度が異常高温になると、ブレーキホースの温度が過度に上昇するため、ブレーキホース内のブレーキ液に気泡が発生してブレーキが効きにくくなる。そこで、ブレーキホースにインシュレーターを取り付けることも考えられるが、これは、部材点数や費用の点で好ましくない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、排気管の温度が異常高温になるのを抑制することにある。

上記の課題を解決するため、本発明は、排気管温度に関連する関連値が所定値よりも大きいときに、冷却ファンの回転数を上げることを特徴とする。

具体的には、本発明は、エンジンの排気管の温度上昇を抑制するエンジンの排気管温度制御装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明は、上記エンジンの運転状態に基づいて、排ガスの温度を予測する排ガス温度予測手段と、上記排ガス温度予測手段により予測された排ガス温度と上記排気管の熱容量に関連する関連値と風速に関連する関連値とに基づいて、上記排気管の温度を予測する排気管温度予測手段と、上記排気管温度予測手段により予測された排気管温度に関連する関連値が第１所定値よりも大きいときに、冷却ファンの回転数を上げる回転数上昇制御を行う制御手段とを備えていることを特徴とするものである。

これによれば、制御手段が、排気管温度予測手段により予測された排気管温度に関連する関連値が第１所定値よりも大きいときに、冷却ファンの回転数を上げる回転数上昇制御を行うので、風速が早くなり、排気管の温度が低くなる。このため、排気管の温度が異常高温になるのを抑制することができる。

また、排気管の近傍にブレーキホースを配置した場合、第１の発明によれば、ブレーキホースにインシュレーターが不要となるので、部材点数や費用の削減を図ることができる。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記制御手段は、上記回転数上昇制御の開始後、上記排気管温度に関連する関連値が、上記第１所定値よりも大きい第２所定値よりも大きい状態が所定時間継続したときには、吸入空気量を減らす空気量減量制御を行うように構成されていることを特徴とするものである。

これによれば、制御手段が、回転数上昇制御の開始後、排気管温度に関連する関連値が、第１所定値よりも大きい第２所定値よりも大きい状態が所定時間継続したときに、吸入空気量を減らす空気量減量制御を行うので、排気管の温度が高温になったときにのみ、エンジン出力が抑制され、排気管の温度が低くなる。このため、車両走行性をできる限り確保しながら、排気管の温度が異常高温になるのを抑制することができる。

第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、上記制御手段は、上記回転数上昇制御又は上記空気量減量制御の開始後、上記排気管温度に関連する関連値が、上記第１所定値よりも小さい第３所定値よりも小さくなったときに、上記回転数上昇制御又は上記空気量減量制御を終了するように構成されていることを特徴とするものである。

これによれば、制御手段が、回転数上昇制御又は空気量減量制御の開始後、排気管温度に関連する関連値が、第１所定値よりも小さい第３所定値よりも小さくなったときに、回転数上昇制御又は空気量減量制御を終了するので、冷却ファンの回転数上昇や吸入空気量の減量をできる限り抑制しながら、排気管の温度が異常高温になるのを抑制することができる。

第４の発明は、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、上記制御手段は、イグニッションをオフにした時にその直前の、上記排気管温度に関連する関連値が上記第１所定値よりも大きいときに、上記冷却ファンの作動を継続するように構成されていることを特徴とするものである。

これによれば、制御手段が、イグニッションをオフにした時にその直前の、排気管温度に関連する関連値が第１所定値よりも大きいときに、冷却ファンの作動を継続するので、イグニッションのオフ後、排気管の温度が異常高温になるのを抑制することができる。

第５の発明は、上記第１〜第４のいずれか１つの発明において、上記エンジンの運転状態が所定の運転状態のときに測定された排ガス温度を予め記憶する記憶手段と、上記エンジンの運転状態が上記所定の運転状態になったときに、上記排ガス温度予測手段により予測された排ガス温度と上記記憶手段により記憶された排ガス温度とを比較するとともに、該比較後、上記比較結果に基づいて、上記排ガス温度予測手段により予測された排ガス温度を補正する補正手段とをさらに備えていることを特徴とするものである。

これによれば、記憶手段が、エンジンが所定の運転状態のときに測定された排ガス温度を予め記憶しており、補正手段が、エンジンの運転状態が所定の運転状態になったときに、排ガス温度予測手段により予測された排ガス温度と記憶手段により記憶された排ガス温度とを比較するとともに、この比較後、その比較結果に基づいて、排ガス温度予測手段により予測された排ガス温度を補正するので、排ガス温度予測手段の予測精度を向上させることができる。

第６の発明は、上記第１〜第５のいずれか１つの発明において、上記排気管温度予測手段は、上記冷却ファンの目標回転数と車速とに基づいて、上記風速に関連する関連値を算出するように構成されていることを特徴とするものである。

ところで、冷却ファンの回転数や車速が大きくなるほど、風速は大きくなる。そして、風速が大きくなると、雰囲気温度、ひいては、排気管の温度が下がる。

ここで、第６の発明によれば、排気管温度予測手段が、冷却ファンの目標回転数と車速とに基づいて、風速に関連する関連値を算出するので、排気管温度予測手段の予測精度を向上させることができる。

本発明によれば、予測排気管温度に関連する関連値が所定値よりも大きいときに、冷却ファンの回転数を上げる回転数上昇制御を行うので、風速が早くなり、排気管の温度が低くなるため、排気管の温度が異常高温になるのを抑制することができる。

本発明の実施形態に係る排気管温度制御装置を適用したエンジンの配置を示す概略平面図である。 エンジンの排気管温度制御装置を示すブロック図である。 制御装置による予測排気管熱量の算出手順を説明するためのブロック図である。 エンジンの運転状態をパラメータとする排ガス実温度のマップを示す図である。 制御装置による予測排気管熱量の算出手順を示すフローチャート図である。 制御装置による冷却ファンとスロットルバルブ、警報装置の制御手順を示すフローチャート図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る排気管温度制御装置を適用したエンジン１の配置を示す概略平面図である。このエンジン１は、車両前部のエンジンルーム２内に配置された横置きエンジンである。エンジン１の車両後部からは、排気管（排気系）３が車両後方に延びている。この排気管３の上方近傍には、ブレーキホース（ブレーキパイプ）４が車幅方向に延びるように配置されている。また、エンジン１の車両前方には、電動式の冷却ファン５が配置されている。この冷却ファン５の車両前方には、ラジエータ６が配置されている。そして、冷却ファン５で吸い込まれた空気で、ラジエータ６の冷却液が冷却される。

図２は、エンジン１の排気管温度制御装置７を示すブロック図である。この排気管温度制御装置７は、エンジン１の排気管３の温度上昇を抑制する。排気管温度制御装置７は、酸素センサ（λセンサ）７０と、クランク角センサ７１と、エアフローメータ７２と、車速センサ７３と、吸気温センサ７４と、上記冷却ファン５と、スロットルバルブ７５と、警報装置７６と、制御装置７７とを備えている。

酸素センサ７０は、エンジン１の排気管３に取り付けられている。酸素センサ７０は、排ガス中の酸素濃度を検出する。上記クランク角センサ７１は、エンジン１のクランクシャフトのパルサロータに対向して配置されている。クランク角センサ７１は、エンジン回転速度やクランク角速度を検出する。上記エアフローメータ７２は、エンジン１の吸気装置（吸気系）におけるエアクリーナの下流側近傍に取り付けられている。エアフローメータ７２は、吸入空気量を検出する。上記車速センサ７３は、車速を検出する。上記吸気温センサ７４は、エンジン１の吸気装置の吸気マニホールドに取り付けられている。吸気温センサ７４は、吸気温を検出する。これらの検出装置７０〜７４は、制御装置７７に電気的に接続されている。そして、各検出装置７０〜７４より出力された出力信号と点火時期信号、冷却ファン信号は、制御装置７７に入力される。

点火時期信号は、エンジン１の目標進角値（ベース進角値）を示す情報を含む信号である。この目標進角値は、エンジンの運転状態をパラメータとする目標進角値のマップ（図示せず）に従って、エンジン１の現在の運転状態に基づいて算出する。目標進角値のマップは、実験データに基づいて求めたエンジン１の運転状態と進角値との関係を用いて作成されており、制御装置７７の記憶部７７ｆに予め記憶されている。

冷却ファン信号は、冷却ファン５の目標回転数を示す情報を含む信号である。目標回転数は、エンジンの運転状態をパラメータとする目標回転数のマップ（図示せず）に従って、エンジン１の現在の運転状態に基づいて算出する。目標回転数のマップは、実験データに基づいて求めたエンジン１の運転状態と冷却ファンの回転数との関係を用いて作成されており、記憶部７７ｆに予め記憶されている。

上記スロットルバルブ７５は、エンジン１の吸気装置のスロットルボディ内に配置されている。スロットルバルブ７５は、吸入空気量を調節する。上記警報装置７６は、運転者に対してスロットルバルブ７５の開度を現在の開度（又は目標開度）よりも小さくしている旨を視覚的又は聴覚的に警報する。冷却ファン５とスロットルバルブ７５、警報装置７６は、制御装置７７に電気的に接続されている。そして、冷却ファン５とスロットルバルブ７５、警報装置７６は、制御装置７７によって制御される。

上記制御装置７７は、エンジン１の各種制御を行う。

ところで、エンジン１を運転すると、排ガスの温度が上昇する。排ガスは排気管３内を流通するため、排ガス温度の上昇に伴って、排気管３の温度も上昇する。排気管３の温度上昇は、排気管３の熱容量（この熱容量は、排気管３の肉厚と材質等に基づく）の大きさで変化する。エンジンルーム２内の雰囲気温度は、エンジンルーム２内の風の状態で変化する。ブレーキホース４の温度は、排気管３からの輻射熱の状態とエンジンルーム２内の雰囲気温度で変化する。そして、排気管３の温度が異常高温になると、ブレーキホース４の温度が過度に上昇するため、ブレーキホース４内のブレーキ液に気泡が発生してブレーキが効きにくくなる。

そこで、本実施形態では、制御装置７７は、排気管３の温度を予測し、その予測した排気管温度に関連する予測排気管熱量に基づいて、冷却ファン５とスロットルバルブ７５、警報装置７６を制御する。

以下、制御装置７７による予測排気管熱量の算出手順と冷却ファン５とスロットルバルブ７５、警報装置７６の制御手順を図３に示すブロック図も参照しながら詳細に説明する。

制御装置７７は、排ガス温度予測部７７ａ（排ガス温度予測手段）と、排気管温度予測部７７ｂ（排気管温度予測手段）と、排気管熱量予測部７７ｃと、制御部７７ｄ（制御手段）と、補正部７７ｅ（補正手段）と、上記記憶部７７ｆ（記憶手段）とを有している。

排ガス温度予測部７７ａは、エンジン１の運転状態に基づいて、排ガスの温度Ｔexを予測する。この排ガス温度Ｔexの予測を行うには、まず、予測排ガス基本温度Ｔex0と、点火時期に基づく予測排ガス温度係数Ｋa1と、空燃比に基づく予測排ガス温度係数Ｋa2を算出する。

この予測排ガス基本温度Ｔex0の算出を行うには、Ｎｅ（エンジン回転速度）／Ｃｅ（エンジン負荷）をパラメータとする予測排ガス基本温度Ｔex0のマップｍ1に従って、現在のＮｅ／Ｃｅ（要求トルク）に基づいて、予測排ガス基本温度Ｔex0を算出する。

このマップｍ1は、実験データに基づいて求めたＮｅ／Ｃｅと排ガス温度との関係を用いて作成されており、記憶部７７ｆに予め記憶されている。ここで、Ｎｅ／Ｃｅが大きくなるほど、排ガス温度は高くなる。そのため、マップｍ1では、Ｎｅ／Ｃｅが大きくなるに従って、予測排ガス基本温度Ｔex0は正比例して高くなる。

上記予測排ガス温度係数Ｋa1の算出を行うには、目標進角値から実進角値を減算した値をパラメータとする予測排ガス温度係数Ｋa1のマップｍ2に従って、目標進角値から実進角値を減算した現在の値に基づいて、予測排ガス温度係数Ｋa1を算出する。

この予測排ガス温度係数Ｋa1は、予測排ガス基本温度Ｔex0を補正するための係数である。上記マップｍ2は、実験データに基づいて求めた点火時期と排ガス温度との関係を用いて作成されており、記憶部７７ｆに予め記憶されている。ここで、点火時期がリタードするほど、排ガス温度は高くなる。そのため、マップｍ2では、目標進角値から実進角値を減算した値が大きくなるに従って、予測排ガス温度係数Ｋa1は正比例して大きくなる。

なお、エンジン１のノッキング発生時は、実進角値を小さくすることにより、予測排ガス温度係数Ｋa1を大きくする。

上記予測排ガス温度係数Ｋa2の算出を行うには、実λ（空気過剰率）をパラメータとする予測排ガス温度係数Ｋa2のマップｍ3に従って、現在の実λに基づいて、予測排ガス温度係数Ｋa2を算出する。

この予測排ガス温度係数Ｋa2は、予測排ガス基本温度Ｔex0を補正するための係数である。上記マップｍ3は、実験データに基づいて求めたλと排ガス温度との関係を用いて作成されており、記憶部７７ｆに予め記憶されている。ここで、λ＝１（空燃比が理論空燃比）のとき、混合気中の酸素と燃料が最も効率良く燃焼するため、排ガス温度は最高温度となる。一方、λ＜１（空燃比がリッチ）のときは、λが大きくなるほど、排ガス温度は高くなる。また、λ＞１（空燃比がリーン）のときは、λが小さくなるほど、排ガス温度は高くなる。そのため、マップｍ3では、吸入空気量の過多やインジェクターの詰まり等を原因として、実λ＞１のときは、実λが大きくなるに従って、予測排ガス温度係数Ｋa2は正比例して小さくなり、実λ＝１のとき、予測排ガス温度係数Ｋa2は最高値となり、実λ＜１のときは、実λが大きくなるに従って、予測排ガス温度係数Ｋa2は大きくなる。そして、マップｍ3では、実λ＞１のときの傾きの絶対値は、実λ＜１のときの傾きの絶対値よりも小さい。

なお、エアフローメータ７２の故障時は、予測排ガス温度係数Ｋa2を最高値とする。

次に、予測排ガス基本温度Ｔex0に予測排ガス温度係数Ｋa1と予測排ガス温度係数Ｋa2を乗算することにより、予測排ガス温度Ｔexを算出する。

上記排気管温度予測部７７ｂは、排ガス温度予測部７７ａにより予測された排ガス温度Ｔexと排気管熱容量係数Ｋc（排気管３の熱容量に関連する関連値）、エンジンルーム２内の風速に基づく放熱係数Ｋd（風速に関連する関連値）等に基づいて、排気管３の温度Ｔp3を予測する。この排気管温度Ｔp3の予測を行うには、まず、予測排気管温度（瞬時）Ｔp0を算出する。この予測排気管温度（瞬時）Ｔp0は、排気管３の瞬間的な予測温度に相当する。

この予測排気管温度（瞬時）Ｔp0の算出を行うには、予測排ガス温度Ｔexをパラメータとする予測排気管温度（瞬時）Ｔp0のマップｍ4に従って、現在の予測排ガス温度Ｔexに基づいて、予測排気管温度（瞬時）Ｔp0を算出する。

このマップｍ4は、実験データに基づいて求めた排ガス温度と排気管温度との関係を用いて作成されており、記憶部７７ｆに予め記憶されている。ここで、排ガス温度が高くなるほど、排気管温度は高くなる。そのため、マップｍ4では、予測排ガス温度Ｔexが高くなるに従って、予測排気管温度（瞬時）Ｔp0は正比例して高くなる。

次に、予測排気管温度（瞬時）Ｔp0に排気管熱容量係数Ｋcを乗算することにより、予測排気管温度（放熱前）Ｔp1を算出する。この排気管熱容量係数Ｋcは、予測排気管温度（瞬時）Ｔp0を補正するためのなまし係数（時定数）である。ここで、排ガス温度の上昇に伴って、排気管３の温度は上昇するが、その温度上昇は、排気管３の熱容量の大きさで変化する。つまり、排気管３の熱容量が大きいほど、排気管３の温度上昇は緩慢になる。そのため、排気管３の熱容量が大きくなるに従って、排気管熱容量係数Ｋcは正比例して小さくなる。上記予測排気管温度（放熱前）Ｔp1は、排気管３の、エンジンルーム２内への放熱前の予測温度に相当する。

次に、冷却ファン５の目標回転数に基づく排気管熱係数Ｋb1と、車速に基づく排気管熱係数Ｋb2とを算出する。

この排気管熱係数Ｋb1の算出を行うには、冷却ファン５の目標回転数をパラメータとする排気管熱係数Ｋb1のマップｍ5に従って、冷却ファン５の現在の目標回転数に基づいて、排気管熱係数Ｋb1を算出する。

この排気管熱係数Ｋb1は、予測排気管温度（放熱前）Ｔp1を補正するための係数である。上記マップｍ5は、実験データに基づいて求めた冷却ファン５の回転数とエンジンルーム２内の風速との関係を用いて作成されており、記憶部７７ｆに予め記憶されている。ここで、冷却ファン５の回転数が大きくなるほど、エンジンルーム２内の風速は大きくなるため、エンジンルーム２内の雰囲気温度、ひいては、排気管３の温度が下がる。そのため、マップｍ5では、冷却ファン５の目標回転数が大きくなるに従って、排気管熱係数Ｋb1は正比例して小さくなる。

上記排気管熱係数Ｋb2の算出を行うには、車速をパラメータとする排気管熱係数Ｋb2のマップｍ6に従って、現在の車速に基づいて、排気管熱係数Ｋb2を算出する。

この排気管熱係数Ｋb2は、予測排気管温度（放熱前）Ｔp1を補正するための係数である。上記マップｍ6は、実験データに基づいて求めた車速とエンジンルーム２内の風速との関係を用いて作成されており、記憶部７７ｆに予め記憶されている。ここで、車速が大きくなるほど、エンジンルーム２内の風速は大きくなるため、エンジンルーム２内の雰囲気温度、ひいては、排気管３の温度が下がる。そのため、マップｍ6では、車速が大きくなるに従って、排気管熱係数Ｋb1は反比例して小さくなる。

次に、排気管熱係数Ｋb1に排気管熱係数Ｋb2を乗算することにより、エンジンルーム２内の風速に基づく放熱係数Ｋdを算出する。この放熱係数Ｋdは、予測排気管温度（放熱前）Ｔp1を補正するためのなまし係数である。

次に、予測排気管温度（放熱前）Ｔp1に放熱係数Ｋdを乗算することにより、予測排気管温度（放熱後）Ｔp2を算出する。この予測排気管温度（放熱後）Ｔp2は、排気管３の、エンジンルーム２内への放熱後の予測温度に相当する。

最後に、予測排気管温度（放熱後）Ｔp2に、現在の実吸気温から上記実験データを得たときの吸気温を減算した値を加算することにより、予測排気管温度Ｔp3を算出する。吸気温は、外気温に相当する。

上記排気管熱量予測部７７ｃは、排気管温度予測部７７ｂにより予測された排気管温度Ｔp3と排気管３の熱容量Ｃp（定数）に基づいて、排気管熱量Ａp（排気管温度に関連する関連値）を予測する。この排気管熱量Ａpの予測を行うには、具体的に、予測排気管温度Ｔp3に排気管熱容量Ｃpを乗算することにより、予測排気管熱量Ａpを算出する。

上記制御部７７ｄは、排気管熱量予測部７７ｃにより予測された排気管熱量Ａpが第１所定熱量Ａ1（第１所定値）よりも大きいときに、冷却ファン５の回転数を現在の回転数（又は目標回転数）よりも上げる回転数上昇制御を行う。

この第１所定熱量Ａ1は、実験データに基づいて求められており、予測排気管熱量Ａpがその第１所定熱量Ａ1よりも大きいと、排気管３の温度が異常高温になる虞がある。

また、制御部７７ｄは、回転数上昇制御の開始後、予測排気管熱量Ａpが第２所定熱量Ａ2（この第２所定熱量Ａ2は、第１所定熱量Ａ1よりも大きい。「第２所定値」に対応）よりも大きい状態が所定時間継続したときには、吸入空気量を現在の空気量（又は目標空気量）よりも減らす空気量減量制御を行うとともに、警報装置７６を作動させる。この空気量減量制御は、具体的に、スロットルバルブ７５の開度を現在の開度（又は目標開度）よりも小さくする（絞る）ことにより行う。また、上記第２所定熱量Ａ2及び所定時間は、実験データに基づいて求められており、予測排気管熱量Ａpがその第２所定熱量Ａ2よりも大きい状態が所定時間継続すると、排気管３の温度が異常高温になる虞がある。

一方、制御部７７ｄは、回転数上昇制御の開始後、予測排気管熱量Ａpが第３所定熱量Ａ3（この第３所定熱量Ａ3は、第１所定熱量Ａ1よりも小さい。「第３所定値」に対応）よりも小さくなったときに、回転数上昇制御を解除終了して、冷却ファン５の回転数を元の目標回転数に戻す。

また、制御部７７ｄは、空気量減量制御の開始後、予測排気管熱量Ａpが第３所定熱量Ａ3よりも小さくなったときに、空気量減量制御を解除終了して、吸入空気量を元の目標空気量に戻す。

さらに、制御部７７ｄは、イグニッションをオフにした時にその直前に排気管熱量予測部７７ｃにより予測された排気管熱量Ａpが第１所定熱量Ａ1よりも大きいときに、冷却ファン５の作動を継続するとともに、そのイグニッションのオフ後、所定時間経過したときに、冷却ファン５の作動継続を解除終了する。なお、制御装置７７は、イグニッションのオフ後、予測排気管熱量Ａpを算出しない。

上記補正部７７ｅは、ＮｅやＣｅ、エンジン水温等のエンジン１の運転状態が所定の運転状態になったときに、排ガス実温度のマップ（図４を参照）に従って、エンジン１の現在の運転状態に基づいて、その所定の運転状態のときに測定された排ガス実温度を算出する。そして、補正部７７ｅは、排ガス温度予測部７７ａによりその所定の運転状態のときに予測された排ガス温度Ｔexと、その所定の運転状態のときに測定された排ガス実温度を比較するとともに、この比較後、エンジン１の運転状態が所定の運転状態以外の運転状態になったときに、その比較結果に基づいて、予測排ガス温度Ｔexを補正する。この予測排ガス温度Ｔexの補正を行うには、具体的に、所定の運転状態のときにおける予測排ガス温度Ｔexと、その所定の運転状態のときに測定された排ガス実温度がずれていた場合、所定の運転状態以外の運転状態になったときに、そのずれ量に基づいて、予測排ガス温度Ｔexを補正する。

上記図４のマップは、実験データに基づいて求めたエンジン１の運転状態と排ガス実温度との関係を用いて作成されており、記憶部７７ｆに予め記憶されている。図４のマップでは、５つの所定の運転状態のときに排ガス実温度が測定されている（太い黒線よりも左側の範囲（ＯＫ領域）にある「＊＊＊」を参照）。なお、図４のマップにおいて、太い黒線よりも右側の範囲（ＮＧ領域）にある「＊＊＊」は、排気管３の温度が異常高温になる虞がある排ガス実温度を示している。

以下、制御装置７７による予測排気管熱量Ａpの算出手順を図５に示すフローチャート図を参照しながら説明する。

ステップＳＡ１では、各検出装置７０〜７４からの出力信号と点火時期信号、冷却ファン信号が入力される。続くステップＳＡ２では、ＮｅとＣｅから予測排ガス基本温度Ｔex0を算出する。続くステップＳＡ３では、目標進角値と実進角値から点火時期に基づく予測排ガス温度係数Ｋa1を算出する。続くステップＳＡ４では、実λから空燃比に基づく予測排ガス温度係数Ｋa2を算出する。続くステップＳＡ５では、予測排ガス基本温度Ｔex0と予測排ガス温度係数Ｋa1と予測排ガス温度係数Ｋa2から予測排ガス温度Ｔexを算出・補正する（この補正の詳細については、前述した）。

続くステップＳＡ６では、予測排ガス温度Ｔexから予測排気管温度（瞬時）Ｔp0を算出する。続くステップＳＡ７では、予測排気管温度（瞬時）Ｔp0と排気管熱容量係数Ｋcから予測排気管温度（放熱前）Ｔp1を算出する。続くステップＳＡ８では、冷却ファン５の目標回転数から冷却ファン５の目標回転数に基づく排気管熱係数Ｋb1を算出する。続くステップＳＡ９では、車速から車速に基づく排気管熱係数Ｋb2を算出する。続くステップＳＡ１０では、排気管熱係数Ｋb1と排気管熱係数Ｋb2からエンジンルーム２内の風速に基づく放熱係数Ｋdを算出する。

続くステップＳＡ１１では、予測排気管温度（放熱前）Ｔp1と放熱係数Ｋdから予測排気管温度（放熱後）Ｔp2を算出する。続くステップＳＡ１２では、予測排気管温度（放熱後）Ｔp2と吸気温から予測排気管温度Ｔp3を算出する。続くステップＳＡ１３では、予測排気管温度Ｔp3と排気管熱容量Ｃpから予測排気管熱量Ａpを算出する。その後、図６に示すステップＳＢ１に進む。

以下、イグニッションのオン時における制御装置７７による冷却ファン５とスロットルバルブ７５、警報装置７６の制御手順を図６に示すフローチャート図を参照しながら説明する。

ステップＳＢ１では、冷却ファン５の回転数を上げる回転数上昇制御中であるか否かを判定する。ステップＳＢ１の判定結果がＮＯで回転数上昇制御中でない場合はステップＳＢ２に進む一方、その判定結果がＹＥＳで回転数上昇制御中であるときにはステップＳＢ６に進む。

ステップＳＢ２では、予測排気管熱量Ａpが第１所定熱量Ａ1よりも大きいか否かを判定する。ステップＳＢ２の判定結果がＹＥＳで第１所定熱量Ａ1よりも大きい場合はステップＳＢ３に進む一方、その判定結果がＮＯで第１所定熱量Ａ1以下のときにはスタートにリターンする。

ステップＳＢ３では、回転数上昇制御を開始する。続くステップＳＢ４では、予測排気管熱量Ａpが第２所定熱量Ａ2（Ａ2＞Ａ1）よりも大きい状態が所定時間継続したか否かを判定する。ステップＳＢ４の判定結果がＹＥＳで第２所定熱量Ａ2よりも大きい状態が所定時間継続した場合はステップＳＢ５に進む一方、その判定結果がＮＯで第２所定熱量Ａ2よりも大きい状態が所定時間継続していないときにはスタートにリターンする。

ステップＳＢ５では、スロットルバルブ７５の開度を小さくすることにより、吸入空気量を減らす空気量減量制御を開始するとともに、警報装置７６を作動させる。その後、スタートにリターンする。

また、ステップＳＢ６では、予測排気管熱量Ａpが第３所定熱量Ａ3（Ａ3＜Ａ1）よりも小さいか否かを判定する。ステップＳＢ６の判定結果がＮＯで第３所定熱量Ａ3以上の場合はステップＳＢ７に進む一方、その判定結果がＹＥＳで第３所定熱量Ａ3よりも小さいときにはステップＳＢ８に進む。

ステップＳＢ７では、空気量減量制御中であるか否かを判定する。ステップＳＢ７の判定結果がＮＯで空気量減量制御中でない場合はステップＳＢ４に進む一方、その判定結果がＹＥＳで空気量減量制御中であるときにはスタートにリターンする。

また、ステップＳＢ８では、回転数上昇制御中である場合は、回転数上昇制御を、回転数上昇制御及び空気量減量制御中である場合は、回転数上昇制御及び空気量減量制御を終了する。その後、スタートにリターンする。

−効果−
以上より、本実施形態によれば、制御部７７ｄが、排気管温度予測部７７ａにより予測された排気管温度Ｔp3に関連する予測排気管熱量Ａpが第１所定熱量Ａ1よりも大きいときに、冷却ファン５の回転数を上げる回転数上昇制御を行うので、風速が早くなり、排気管３の温度が低くなる。このため、排気管３の温度が異常高温になるのを抑制することができる。

また、排気管３の近傍にブレーキホース４を配置した場合、ブレーキホース４にインシュレーターが不要となるので、部材点数や費用の削減を図ることができる。

また、制御部７７ｄが、回転数上昇制御の開始後、予測排気管熱量Ａpが、第１所定熱量Ａ1よりも大きい第２所定熱量Ａ2よりも大きい状態が所定時間継続したときに、吸入空気量を減らす空気量減量制御を行うので、排気管３の温度が高温になったときにのみ、エンジン出力が抑制され、排気管３の温度が低くなる。このため、車両走行性をできる限り確保しながら、排気管３の温度が異常高温になるのを抑制することができる。

また、制御部７７ｄが、回転数上昇制御又は空気量減量制御の開始後、予測排気管熱量Ａpが、第１所定熱量Ａ1よりも小さい第３所定熱量Ａ3よりも小さくなったときに、回転数上昇制御又は空気量減量制御を終了するので、冷却ファン５の回転数上昇や吸入空気量の減量をできる限り抑制しながら、排気管３の温度が異常高温になるのを抑制することができる。

また、制御部７７ｄが、イグニッションをオフにした時にその直前の予測排気管熱量Ａpが第１所定熱量Ａ1よりも大きいときに、冷却ファン５の作動を継続するので、イグニッションのオフ後、排気管３の温度が異常高温になるのを抑制することができる。

また、記憶部７７ｆが、エンジン１が所定の運転状態のときに測定された排ガス実温度を予め記憶しており、補正部７７ｅが、エンジン１の運転状態が所定の運転状態になったときに、排ガス温度予測部７７ａにより予測された排気管温度Ｔp3と記憶部７７ｆにより記憶された、その所定の運転状態に対応する排ガス実温度とを比較するとともに、この比較後、その比較結果に基づいて、排ガス温度予測部７７ａにより予測された排気管温度Ｔp3を補正するので、排ガス温度予測部７７ａの予測精度を向上させることができる。

ところで、冷却ファン５の回転数や車速が大きくなるほど、風速は大きくなる。そして、風速が大きくなると、エンジンルーム２内の雰囲気温度、ひいては、排気管３の温度が下がる。

ここで、本実施形態によれば、排気管温度予測部７７ａが、冷却ファン５の目標回転数と車速とに基づいて、エンジンルーム２内の風速に基づく放熱係数Ｋdを算出するので、排気管温度予測部７７ａの予測精度を向上させることができる。

（その他の実施形態）
上記実施形態では、本発明に係る関連値を予測排気管熱量Ａpとしたが、これに限らず、例えば、予測排気管温度Ｔp3としてもよい。

また、上記実施形態では、スロットルバルブ７５の開度を小さくすることにより空気量減量制御を行ったが、これに限らず、例えば、吸気バルブのバルブタイミングを変更することにより、空気量減量制御を行ってもよい。但し、排気管３の温度上昇の抑制の点で、前者の方が望ましい。

以上説明したように、本発明に係るエンジンの排気管温度制御装置は、排気管の温度が異常高温になるのを抑制することが必要な用途等に適用することができる。

１ エンジン
３ 排気管
４ ブレーキホース
５ 冷却ファン
７ 排気管温度制御装置
７０ 酸素センサ
７１ クランク角センサ
７２ エアフローメータ
７３ 車速センサ
７４ 吸気温センサ
７５ スロットルバルブ
７６ 警報装置
７７ 制御装置
７７ａ 排ガス温度予測部（排ガス温度予測手段）
７７ｂ 排気管温度予測部（排気管温度予測手段）
７７ｃ 排気管熱量予測部
７７ｄ 制御部（制御手段）
７７ｅ 補正部（補正手段）
７７ｆ 記憶部（記憶手段）

Claims (6)

1. エンジンの排気管の温度上昇を抑制するエンジンの排気管温度制御装置であって、
   上記エンジンの運転状態に基づいて、排ガスの温度を予測する排ガス温度予測手段と、
   上記排ガス温度予測手段により予測された排ガス温度と上記排気管の熱容量に関連する関連値と風速に関連する関連値とに基づいて、上記排気管の温度を予測する排気管温度予測手段と、
   上記排気管温度予測手段により予測された排気管温度に関連する関連値が第１所定値よりも大きいときに、冷却ファンの回転数を上げる回転数上昇制御を行う制御手段とを備えていることを特徴とするエンジンの排気管温度制御装置。
2. 請求項１記載のエンジンの排気管温度制御装置において、
   上記制御手段は、上記回転数上昇制御の開始後、上記排気管温度に関連する関連値が、上記第１所定値よりも大きい第２所定値よりも大きい状態が所定時間継続したときには、吸入空気量を減らす空気量減量制御を行うように構成されていることを特徴とするエンジンの排気管温度制御装置。
3. 請求項１又は２記載のエンジンの排気管温度制御装置において、
   上記制御手段は、上記回転数上昇制御又は上記空気量減量制御の開始後、上記排気管温度に関連する関連値が、上記第１所定値よりも小さい第３所定値よりも小さくなったときに、上記回転数上昇制御又は上記空気量減量制御を終了するように構成されていることを特徴とするエンジンの排気管温度制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの排気管温度制御装置において、
   上記制御手段は、イグニッションをオフにした時にその直前の、上記排気管温度に関連する関連値が上記第１所定値よりも大きいときに、上記冷却ファンの作動を継続するように構成されていることを特徴とするエンジンの排気管温度制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載のエンジンの排気管温度制御装置において、
   上記エンジンの運転状態が所定の運転状態のときに測定された排ガス温度を予め記憶する記憶手段と、
   上記エンジンの運転状態が上記所定の運転状態になったときに、上記排ガス温度予測手段により予測された排ガス温度と上記記憶手段により記憶された排ガス温度とを比較するとともに、該比較後、上記比較結果に基づいて、上記排ガス温度予測手段により予測された排ガス温度を補正する補正手段とをさらに備えていることを特徴とするエンジンの排気管温度制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載のエンジンの排気管温度制御装置において、
   上記排気管温度予測手段は、上記冷却ファンの目標回転数と車速とに基づいて、上記風速に関連する関連値を算出するように構成されていることを特徴とするエンジンの排気管温度制御装置。

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