JP2016211445A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気ポートを通過する空気の温度を適正に算出することができる内燃機関の制御装置を提供することを主たる目的とするものである。
【解決手段】エンジン１０において燃焼室２０に通じる吸気ポート１９を通過する空気の温度をポート温度Ｔｐとして算出する内燃機関の制御装置（７０）であって、エンジン１０の吸気通路１９に流入する新気の温度Ｔｉｎを取得し、エンジン１０の燃焼に伴い生じる燃焼熱のうち吸気ポート１９に伝わるポート受熱量Ｑｒｐと、空気流と共に吸気ポート１９から燃焼室２０に流入する空気流熱量Ｑｆｌｏｗとに基づいて、吸気ポート１９が有するポート熱量Ｑｐを算出するポート熱量Ｑｐ算出手段と、新気の温度Ｔｉｎに対して、ポート熱量Ｑｐの加熱分を加算して、ポート温度Ｔｐを算出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関の制御では、吸入空気量を正しく把握する必要があり、そのために吸気ポートを通過する空気の温度（ポート温度）の算出が行われる。例えば内燃機関の負荷情報として吸気圧を検出するＤＪ方式（スピードデンシティ方式）では吸気温度に基づく補正が行われることから、ポート温度の検出精度を高めることが必要となる。

内燃機関の各部の温度推定を行う技術として、内燃機関の吸気弁、ピストン等の燃焼室の内壁の一部を構成する燃焼室構成部材の温度を推定する技術が提案されている（特許文献１参照）。かかる技術では、混合気と燃焼室構成部材との間で行われる熱伝達の量である混合気熱伝達量を算出するとともに、周辺筒内ガスと燃焼室構成部材との間で行われる熱伝達の量である周辺筒内ガス熱伝達量を算出し、それら混合気熱伝達量と周辺筒内ガス熱伝達量とに基づいて、燃焼室構成部材の温度を算出することとしている。

特開２０１０−１８４２号公報

しかしながら、上記の先行技術は、内燃機関の燃焼室内に燃料が噴射される構成を前提にして、燃焼室内（筒内）におけるガスの熱伝達を想定した技術である。そのため、こうした既存の技術とは異なり、ポート温度を好適に算出することができる技術が望まれている。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、吸気ポートを通過する空気の温度を適正に算出することができる内燃機関の制御装置を提供することを主たる目的とするものである。

本発明は、内燃機関（１０）において燃焼室に通じる吸気ポートを通過する空気の温度をポート温度として算出する内燃機関の制御装置（７０）であって、前記内燃機関の吸気通路に流入する新気の温度（Ｔｉｎ）を取得する新気温度取得手段と、前記内燃機関の燃焼に伴い生じる燃焼熱のうち前記吸気ポートに伝わるポート受熱量（Ｑｒｐ）と、空気流と共に前記吸気ポートから前記燃焼室に流入する空気流熱量（Ｑｆｌｏｗ）とに基づいて、前記吸気ポートが有するポート熱量（Ｑｐ）を算出するポート熱量算出手段と、前記新気温度取得手段により取得した新気温度に対して、前記ポート熱量算出手段により算出したポート熱量の加熱分を加算して、前記ポート温度を算出するポート温度算出手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、内燃機関の燃焼に伴い生じる燃焼熱のうち吸気ポートに伝わるポート受熱量と、空気流と共に吸気ポートから燃焼室に流入する空気流熱量とに基づいて、吸気ポートが有するポート熱量を算出するとともに、新気温度に対してポート熱量の加熱分を加算してポート温度を算出することとした。この場合、吸気ポートにおける熱の収支を考慮しつつポート温度を適正に求めることができる。

エンジン制御システムの構成図。 制御部の構成を示す電気的構成図。 エンジン温度とコイル温度との変化を示すタイムチャート。 コイル抵抗値とコイル温度との関係を示す図。 エンジン停止からの経過時間と温度補正値αとの関係を示す図。 コイル温度上昇値と温度加算値βとの関係を示す図。 ポート温度算出の演算モデルの機能ブロック図。 エンジン推定温度とエンジン検出温度との温度差の時間変化を示す図。 温度差と吸気通路の放熱量との関係を示す図。 温度差とシリンダの放熱量との関係を示す図。 エンジン各部における受放熱量と温度の関係を示す図。

以下、本発明にかかる制御装置を空冷式のエンジン（内燃機関）が搭載された車両に適用した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお本実施形態では、吸気、圧縮、膨張、排気の４行程を、１燃焼サイクルとして運転される４ストロークガソリンエンジンを想定している。また車両としては、自動二輪車であるスクータを想定し、エンジンは単気筒エンジンとしている。スクータにおいては、シートの下方にエンジンが搭載され、そのエンジンがシュラウド（カバー部材）により覆われる構成となっている。

図１において、エンジン１０の吸気通路１２には、上流側から順に、エアクリーナ１４、スロットルバルブ１６、スロットルバルブ１６の開度を検出するためのスロットルセンサ１７、吸気通路１２の圧力（吸気圧Ｐｍ）を検出する吸気圧センサ１８が設けられている。

スロットルバルブ１６は、その開度（スロットル開度）が調節されることで、エンジン１０の燃焼室２０への吸気量を調節するための部材である。スロットル開度は、ユーザによって操作される図示を略すスロットルグリップの操作に応じて調節される。

吸気通路１２のうちその最下流部の下流側の吸気ポート１９近傍には、燃料ポンプ２６によって燃料タンク２８から汲み上げられた燃料を、上記吸気ポート１９近傍に噴射供給する燃料噴射弁２９が設けられている。燃料噴射弁２９から噴射供給された燃料と吸気との混合気は、吸気バルブ３２の開動作によって燃焼室２０に供給される。

燃焼室２０に供給された混合気は、燃焼室２０に突出する点火プラグ３４の放電火花によって着火され、燃焼に供される。混合気の燃焼によって発生するエネルギは、ピストン３６を介してエンジン１０の出力軸（クランク軸３８）の回転エネルギとして取り出される。なお、点火プラグ３４には、点火装置としての点火コイル３５により点火用の高電圧が印加される。燃焼に供された混合気は、排気バルブ４０の開動作によって、排気として排気通路４２に排出される。

クランク軸３８には、外周にクランク位置信号用の突起を備えた磁石式発電機（以下ロータ５０と記す）が取り付けられている。図２に示されるように、ロータ５０は、その外周部が被検出部分となっており、その外周部には所定の回転角度ごとに複数の突起５１が設けられている。また、ロータ５０の外周部には、等間隔で配置される複数の突起５１の１つ（又は２つ）を欠落させることで、基準位置としての欠歯部５２が設けられている。本実施形態では、突起５１は基本的に３０°ＣＡで等間隔に設けられ、欠歯部５２でのみ６０°ＣＡ間隔となっている。なお、突起５１の数及び間隔は任意であり、１０°ＣＡ間隔とする構成、又は６０°ＣＡ間隔とする構成であってもよい。

エンジン１０のシリンダブロック１１（機関本体）には、ロータ５０の外周（突起５１）に対向する位置に、回転検出センサとしてのクランク角センサ６０が設けられている。より具体的には、クランク角センサ６０は、シリンダブロック１１のクランクケース部に設けられている。クランク角センサ６０は、公知の電磁ピックアップ方式のセンサであり、鉄心（図示を略す）と、鉄心の周りに設けられた検出コイル（以下コイル６１と記す）と、コイル６１を貫く磁束が発生される磁石（図示を略す）とを備えている。

ロータ５０は、クランク軸３８の回転に連動して回転される。ロータ５０の外周にある突起５１がクランク角センサ６０の位置を通過すると、突起５１の凹凸によってクランク角センサ６０のコイル６１を通る磁束が変化し、電磁誘導の作用によってコイル６１に起電力が生じる。この場合、コイル６１では、突起５１の通過を検出することで、所定の回転角度周期で交流信号（回転角信号）を出力する。なお、クランク角センサ６０は、シリンダブロック１１（エンジン本体）に直接搭載されるもの以外に、エンジン近傍に設けられた発電機（ＡＣＧ）のステータコイルのベースに取り付けられ、そのＡＣＧのロータの回転を検出するセンサや、クランクケースカバー側に取り付けられているクランク角センサであってもよい。

排気通路４２には、排気中のＮＯｘ、ＨＣ及びＣＯ等を浄化する三元触媒４６が設けられている。三元触媒４６の上流側には、排気中の酸素濃度に応じて２値的に出力値を変化させる酸素濃度センサ（以下、Ｏ２センサ４８）が設けられている。

また、本実施形態の車両（スクータ）においては、シュラウド内に配置されたエンジン１０を強制冷却するための冷却装置（冷却手段）４９が搭載されている。冷却装置４９は、エンジン１０の回転により駆動される機械式のファン装置を備えるものであり、クランク軸３８に接続された周知の冷却ファンを有している。なお、シュラウドには、外部から冷却風を取り込むための取入口と、その冷却風を排出するための排出口とが設けられており、冷却装置４９が駆動されると、それら取入口と排出口とを通じてシュラウド内を冷却風が通過する。

制御部７０は、マイクロコンピュータ７１を備える電子制御ユニット（ＥＣＵ）として構成されている。マイクロコンピュータ７１は、記憶部に記憶された各種プログラムや演算式に基づいて、各種のエンジン制御を実施する。この場合、上述した各種センサで取得された信号に基づき燃料噴射弁２９や点火コイル３５の動作を制御することにより、エンジン１０の運転状態を制御する。本実施形態では、燃料噴射弁２９や点火コイル３５が所定の動作機能を有する機能部品に相当し、クランク角センサ６０が所定の検出機能を有する機能部品に相当する。

なお、制御部７０は、エンジン１０の温度の影響を受けにくい箇所に搭載されており、例えば車両のシート下においてエンジン１０よりも上方位置に設置されている。

また制御部７０には温度を検出するためのサーミスタ７４が接続されている。サーミスタ７４の検出温度は、エンジン１０の温度の影響を受けないか、又は影響を受けたとしても、エンジン停止後においては、エンジン１０の温度変化に関係なくいち早く車両の周囲温度（外気温）に低下するものとなっている。エンジン始動時には、サーミスタ７４により外気温の検出が可能となっている。

ところで、クランク角センサ６０はシリンダブロック１１（エンジン本体）に直接搭載されており、エンジン温度Ｔｅと相関を有している。そこで本実施形態では、そのクランク角センサ６０を用いて、エンジン１０の温度を検出することとしている。つまり、制御部７０は、エンジン１０の停止時及び運転状態下においてクランク角センサ６０のコイル６１の抵抗値を検出し、その検出したコイル抵抗値に基づいて、エンジン温度Ｔｅを算出する。以下、その構成を説明する。

まずは、クランク角センサ６０の基本機能である回転検出機能について説明する。制御部７０には、波形整形回路６２が設けられており、クランク角センサ６０から出力された交流信号は、波形整形回路６２においてパルス信号に変換される。そして、マイクロコンピュータ７１は、波形整形回路６２から入力されるパルス信号の間隔（時間間隔）に基づいてエンジン回転速度ＮＥを算出する。

また、制御部７０は、ロータ５０において欠歯部５２とそれ以外の部位とで、回転角信号の角度間隔が相違しており、それに起因してパルス信号の間隔の相違が生じることに基づいて、欠歯位置（基準位置）の検出を実施する。

次に、クランク角センサ６０のコイル抵抗値を検出することによる、エンジン温度Ｔｅの算出機能について説明する。制御部７０は、コイル６１を通電するための通電手段である通電部７２と、通電部７２によるコイル通電時に当該コイル６１にかかる電圧値を検出する電圧検出部７３としてＡ／Ｄ回路とを備えており、マイクロコンピュータ７１は、電圧検出部７３で検出された電圧値（コイル抵抗の相当値）と、コイル６１に流れる電流値とに基づいて求められるコイル抵抗値に基づいて、エンジン温度Ｔｅを算出する。

通電部７２は、定電圧電源７２ａ(電圧Ｖｃｃ)と、ＰＮＰ型のトランジスタ７２ｂ及び７２ｃと、抵抗部７２ｄ(抵抗値Ｒ１)及び抵抗部７２ｅ（抵抗値Ｒ１）と、スイッチ７２ｆとを備えている。トランジスタ７２ｂ及び７２ｃはカレントミラー回路を形成しており、トランジスタ７２ｂ及び７２ｃのベースが互いに接続され、そのベースの接続部がトランジスタ７２ｃのコレクタに接続されている。そして各トランジスタ７２ｂ及び７２ｃのエミッタは、それぞれ定電圧電源７２ａに接続されている。トランジスタ７２ｃのコレクタ側には抵抗部７２ｅが接続されおり、抵抗部７２ｅの他端には電圧検出部７３と、コイル６１と、波形整形回路６２とが並列接続されている。一方、トランジスタ７２ｂのコレクタ側には抵抗部７２ｄが接続されており、抵抗部７２ｄの他端にはスイッチ７２ｆが接続されている。スイッチ７２ｆは、例えば半導体スイッチであり、マイクロコンピュータ７１からの指令信号に基づいて、トランジスタ７２ｂの導通状態と非導通状態とを切り換える。

以上の構成により、スイッチ７２ｆがＯＮとなりトランジスタ７２ｂが導通状態となると、トランジスタ７２ｃも導通状態となり、トランジスタ７２ｂからは電流ＩＳ（ＩＳ＝Ｖｃｃ／Ｒ１）が出力される。トランジスタ７２ｃからは電流ＩＳ２（≒ＩＳ）が出力される。この電流ＩＳ２がコイル６１に供給されるコイル電流となる。なお電流ＩＳ≒ＩＳ２であり、コイル電流は、ＩＳ２＝ＩＳ＝Ｖｃｃ／Ｒ１として求められる。また電圧検出部７３によってコイル６１に掛かるコイル電圧ＶＲＳが検出される。以上によりマイクロコンピュータ７１は、コイル抵抗値ＲＳをＲＳ＝ＶＳＲ／ＩＳ２として算出する。

図３は、エンジン１０の運転時、及び運転停止後におけるエンジン温度Ｔｅとコイル温度Ｔｃとの変化を示すタイムチャートである。なお、ここでのエンジン温度Ｔｅは燃焼室２０付近でのエンジン本体の温度（シリンダヘッド、又はシリンダブロックの燃焼室周りの温度）である。本チャートでは、時刻ｔ１においてエンジン１０が冷間状態で始動され、その後、時刻ｔ２でエンジン１０の運転が停止されるとしている。時刻ｔ２以降は、エンジン停止状態（ソーク状態）となっている。ｔ１〜ｔ２の期間は、例えば５０分程度である。

図３において、時刻ｔ１のエンジン始動時には、エンジン温度Ｔｅとコイル温度Ｔｃとが一致している。また、これらの温度Ｔｅ，Ｔｃは外気温に一致している。そして、エンジン１０の運転が開始されることに伴い、エンジン温度Ｔｅ、コイル温度Ｔｃがそれぞれ上昇する。エンジン運転中（ｔ１〜ｔ２）には、冷却装置４９によるエンジン１０の空冷が実施され、その空冷により各温度Ｔｅ，Ｔｃの温度上昇が制限される。この場合特に、エンジン本体とクランク角センサ６０とでは冷却の程度に相違が生じており、クランク角センサ６０では、エンジン全体に比べてファン冷却による冷却作用が大きく働く。それ故に、エンジン温度Ｔｅとコイル温度Ｔｃとに温度差が生じている。つまり、エンジン本体において燃焼室付近は十分な冷却が行われないことが考えられ、図示のとおり温度差が生じる。

一方、時刻ｔ２以降のエンジン停止状態では、冷却装置４９によるエンジン空冷が停止された状態で、自然放熱によりエンジン１０が冷却される。また、コイル温度Ｔｃは、エンジン停止直後におけるシュラウド内のこもり熱により一時的に上昇し、エンジン温度Ｔｅ近くに到達した後、エンジン温度Ｔｅと共に徐々に低下する。この場合、エンジン運転中とは異なり、エンジン温度Ｔｅとコイル温度Ｔｃとはほぼ一致する。

上記のとおりエンジン１０の運転中と停止後とでは、エンジン温度Ｔｅとコイル温度Ｔｃとの関係が相違している。その為、エンジン運転中には、エンジン温度Ｔｅとコイル温度Ｔｃとには相関はあるものの、冷却装置４９による冷却（走行風による冷却も含まれる）により、エンジン温度Ｔｅとコイル温度Ｔｃとに温度差が生じている（温度が同様にならない）。これに対して、エンジン停止後は、停止直後の所定期間を除いて、エンジン温度Ｔｅとコイル温度Ｔｃとが概ね一致している（温度が同様となる）。

本実施形態では、マイクロコンピュータ７１は、クランク角センサ６０のコイル抵抗を用いてエンジン温度Ｔｅを算出する場合、エンジン運転中であれば、冷却装置４９による冷却分を加味しつつ、コイル抵抗値ＲＳに基づいてエンジン温度Ｔｅを算出する。また、エンジン停止状態であれば、冷却装置４９による冷却分を加味することなく、コイル抵抗値ＲＳに基づいてエンジン温度Ｔｅを算出する。

より具体的には、マイクロコンピュータ７１は、エンジン停止状態では、図４に示す関係を用いて、コイル抵抗値ＲＳからコイル温度Ｔｃを算出する。

そして、Ｔｃ≒Ｔｅであることから、コイル温度Ｔｃをエンジン温度Ｔｅとする。なお、Ｔｃ≒Ｔｅであることを前提にして、コイル抵抗値ＲＳからエンジン温度Ｔｅを直接算出する構成であってもよい。本実施形態では、電圧検出部７３による検出電圧値を、コイル抵抗の相当値としている。

ただし、エンジン１０の停止直後には、コイル温度Ｔｃがエンジン温度Ｔｅの付近まで到達していない期間が存在する（図３参照、時刻ｔ２の直後）。そのため、エンジン停止直後に限って、エンジン温度Ｔｅの算出を一時的に禁止するか、又はＴｅ＝Ｔｃ＋αとして、エンジン温度Ｔｅを算出するとよい。αは、例えば図５の関係に基づいて算出される温度補正値である。図５では、エンジン停止からの経過時間に基づいて、その経過時間が小さいほど、温度補正値αとして大きい値が算出される。

これに対し、マイクロコンピュータ７１は、エンジン運転中には、図４の関係を用いて、コイル抵抗値ＲＳからコイル温度Ｔｃを算出するとともに、そのコイル温度Ｔｃに、冷却装置４９の冷却による放熱分である温度加算値βを加算して、エンジン温度Ｔｅを算出する（Ｔｅ＝Ｔｃ＋β）。この場合、温度加算値βは、エンジン始動時における初期温度を基準にして、その初期温度からのコイル温度Ｔｃの上昇値に応じて算出されるとよい。具体的には、温度加算値βは、例えば図６の関係に基づいて算出されるとよい。図６では、コイル温度上昇値に基づいて、その上昇値が大きくなるほど、温度加算値βとして大きい値が算出される。この場合、コイル温度上昇値と温度加算値βとが比例関係にあってもよい。

図３で説明すると、エンジン始動時における初期温度が「Ｔｉ」であり、エンジン運転中の時刻ｔｘで、コイル温度上昇値が「ΔＴｃｏ」、温度加算値βが「β１」であるとする。この場合、時刻ｔｘでのエンジン温度Ｔｅは「Ｔｉ＋ΔＴｃｏ＋β１」として算出される。

なお、エンジン運転中においては、ロータ５０が回転している状態下でクランク角センサ６０のコイル６１を一時的に通電し、その通電状態において、交流信号である回転角信号が出力されていない期間（信号非出力期間）でコイル抵抗値ＲＳを検出すればよい。

ここで、エンジン１０の燃料噴射制御について説明する。この燃料噴射制御では、制御部７０は、まず、クランク角センサ６０の出力値により算出されるエンジン回転速度と、吸気圧センサ１８の出力値により算出される吸気圧とから、燃料噴射弁２９の基本噴射時間を算出する。具体的には、エンジン回転速度及び吸気圧と関係付けられた基本噴射時間ＴＰＤが規定されるマップ（ＤＪマップ）を用いて基本噴射時間ＴＰＤを算出する。基本噴射時間ＴＰＤは、混合気の空燃比を目標空燃比（例えば理論空燃比）とするための時間として設定される。

そして、基本噴射時間ＴＰＤに対して各種補正を実施することで、最終の燃料噴射時間ＴＡＵを算出する。下記の式（１）がＴＡＵの算出式である。
ＴＡＵ＝ＴＰＤ×ＦＡＦ×ＦＣ×ＦＡＬＬ …（１）
式（１）において、ＦＡＦは、Ｏ２センサ４８の出力値に基づき設定される空燃比フィードバック補正係数であり、ＦＣは、エンジン１０が保有する温度に基づき設定される温度補正係数であり、ＦＡＬＬは、その他の補正係数である。温度補正係数ＦＣは、例えば吸気ポート１９を通過する空気の温度であるポート温度Ｔｐに基づいて設定される。温度補正係数ＦＣによって、燃料噴射量を体積流量ベースから質量流量ベースに変換する際の温度補正が行われる。

本実施形態では、制御部７０が、以下に示す演算モデルを実行することでポート温度Ｔｐを算出することとしており、以下にはポート温度Ｔｐの算出に関する構成を詳しく説明する。

まずは、図７を用い、エンジン１０の吸気ポート１９における熱収支について説明する。エンジン１０が運転状態になっている場合、燃料の燃焼による燃焼熱が生じ、それがエンジン受熱量Ｑｅｎｇとして、シリンダブロック１１等よりなるエンジン本体に伝達される。また、エンジン本体に伝達された熱は一部が大気放出されるとともに、一部が吸気ポート１９に伝達される。ここでは、エンジン本体から大気への伝熱量を大気放熱量Ｑａｍｂ１とし、エンジン本体から吸気ポート１９への伝熱量をポート受熱量Ｑｒｐとしている。なお、大気放熱量Ｑａｍｂ１には、排気ポート側への放熱量が加味されていてもよい。

また、吸気ポート１９においてエンジン本体から伝達された熱は、一部が大気放出されるとともに、一部が空気流に乗って燃焼室２０に伝達される。ここでは、吸気ポート１９から大気への伝熱量を大気放熱量Ｑａｍｂ２とし、空気流に乗って燃焼室２０に伝達される空気流熱量Ｑｆｌｏｗとしている。

上記の熱収支を考慮すると、ポート受熱量Ｑｒｐは、エンジン受熱量Ｑｅｎｇと大気放熱量Ｑａｍｂ１とから、次の式（２）により算出できる。
Ｑｒｐ＝Ｑｅｎｇ−Ｑａｍｂ１ …（２）
また、吸気ポート１９が有するポート熱量Ｑｐは、ポート受熱量Ｑｒｐと、大気放熱量Ｑａｍｂ２と、空気流熱量Ｑｆｌｏｗとから、次の式（３）により算出できる。
Ｑｐ＝Ｑｒｐ−Ｑａｍｂ２−Ｑｆｌｏｗ …（３）
したがって、式（２）、（３）から次の式（４）が導かれる。
Ｑｐ＝Ｑｅｎｇ−Ｑａｍｂ１−Ｑａｍｂ２−Ｑｆｌｏｗ …（４）
ここで、上記式（３）、（４）は、ポート熱量Ｑｐを、エンジン本体からの受熱量と、吸気ポート１９を通過する空気流の状態に応じて算出することが可能であることを意味している。

また、ポート温度Ｔｐは、吸気通路上流部から流入する新気の温度である新気温度Ｔｉｎと、ポート熱量Ｑｐとから、次の式（５）により算出できる。
Ｔｐ＝Ｔｉｎ＋ｆ（Ｑｐ） …（５）
本実施形態の制御部７０は、上述した吸気ポート１９の熱収支を表す演算モデルを用いて、ポート温度Ｔｐの算出処理を実施する。

図８は、ポート温度Ｔｐの算出ロジックを説明するための制御部７０の機能ブロック図である。制御部７０は、第１温度算出部８１、第２温度算出部８２、温度差算出部８３、第１放熱量算出部８４、第２放熱量算出部８５、ポート温度算出部８６を備えている。

第１温度算出部８１は、クランク角センサ６０のコイル抵抗値に基づいて、第１エンジン温度Ｔｅ１を算出する。このとき、上述したとおりコイル抵抗値からコイル温度を算出し、そのコイル温度から第１エンジン温度Ｔｅ１を算出する。

第２温度算出部８２は、エンジン運転状態を示す各種エンジンパラメータに基づいて、第２エンジン温度Ｔｅ２を算出する。具体的には、エンジンパラメータとしてのエンジン回転速度ＮＥ、吸気圧Ｐｍ等に基づいて、現時点のエンジン発熱量を算出するとともに、エンジン始動時における第１エンジン温度Ｔｅ１を初期値とし、現時点までの累積熱量を加味して第２エンジン温度Ｔｅ２を算出する。ここで算出される第２エンジン温度Ｔｅ２は、基本的にエンジン本体からの放熱量が一定量であると仮定した場合の温度となっている。

ちなみに、エンジン温度を演算処理により推定する場合において、エンジン本体の受熱量だけでなく放熱量を加味しようとすると、外気環境や車両走行風の影響等を考慮する必要が生じ、演算処理が過剰に複雑になりコスト高騰等の不都合が生じる。そのため、エンジン本体からの放熱量を一定量とした上でエンジン温度を推定する手法が一般的であると言える。

また、第２温度算出部８２は、エンジン運転状態を示す各種エンジンパラメータに基づいて、エンジン受熱量Ｑｅｎｇを算出する。具体的には、エンジンパラメータとしてのエンジン回転速度ＮＥ、吸気圧Ｐｍ等に基づいて、現時点のエンジン発熱量を算出するとともに、そのエンジン発熱量からエンジン受熱量Ｑｅｎｇを算出する。なお、簡易にはエンジン発熱量＝Ｑｅｎｇでよい。

温度差算出部８３は、第１温度算出部８１により算出した第１エンジン温度Ｔｅ１と、第２温度算出部８２により算出した第２エンジン温度Ｔｅ２との差である温度差ΔＴを算出する。ここで、エンジン始動後における各エンジン温度Ｔｅ１，Ｔｅ２の推移は図９に示すとおりであり、エンジン始動時はＴｅ１＝Ｔｅ２であり、その後、Ｔｅ１＜Ｔｅ２の状態に移行する。この場合、第１エンジン温度Ｔｅ１は、エンジン１０の実際の受熱及び放熱に相応した温度であるのに対し、第２エンジン温度Ｔｅ２は、エンジン放熱量を一定量としてエンジン運転状態に基づき算出された推定値である。そのため、時間の経過に伴い温度差ΔＴが徐々に大きくなる。

第１放熱量算出部８４は、温度差算出部８３で算出した温度差ΔＴに基づいて、エンジン本体からの大気放熱量Ｑａｍｂ１を算出する。つまり、図９に示したとおりエンジン始動後には時間の経過に伴い温度差ΔＴが徐々に増加し、これはエンジン本体から大気への放熱が生じることに起因すると考えられる。この場合、図１０に示すように温度差ΔＴと大気放熱量Ｑａｍｂ１との相関を定めておき、その関係を用いて、エンジン本体からの大気放熱量Ｑａｍｂ１を算出する。なお、図１０の関係は適合等により定められているとよい。

第２放熱量算出部８５は、温度差算出部８３で算出した温度差ΔＴに基づいて、吸気ポート１９からの大気放熱量Ｑａｍｂ２を算出する。つまり、図９に示した温度差ΔＴは、吸気ポート１９からの放熱にも起因して生じると考えられる。この場合、図１１に示すように温度差ΔＴと大気放熱量Ｑａｍｂ２との相関を定めておき、その関係を用いて、吸気ポート１９からの大気放熱量Ｑａｍｂ２を算出する。なお、図１１の関係は適合等により定められているとよい。

ポート温度算出部８６は、上述した式（４）を用い、エンジン受熱量Ｑｅｎｇと、大気放熱量Ｑａｍｂ１，Ｑａｍｂ２と、空気流熱量Ｑｆｌｏｗとから、ポート熱量Ｑｐを算出する。また、上述した式（５）を用い、新気温度Ｔｉｎとポート熱量Ｑｐとから、ポート温度Ｔｐを算出する。

ポート温度算出部８６についてより詳しく説明する。空気流熱量Ｑｆｌｏｗは以下のように算出される。つまり、空気流熱量Ｑｆｌｏｗは、吸気ポート１９から燃焼室２０内に空気流と共に移動する熱量に相当し、空気流量分の熱量（ベース熱量Ｑｂｆ）から、内部ＥＧＲによる吹き戻し分の熱量（ＥＧＲ熱量Ｑｅｇｒ）を減算することで算出できる。具体的には、次の式（６）により算出できる。
Ｑｆｌｏｗ＝Ｑｂｆ−Ｑｅｇｒ …（６）
ベース熱量Ｑｂｆは、吸気通路１２内を流れる空気流量Ｖａと、吸気通路１２内の気体温度Ｔａｉｒ（本実施形態では新気温度）とに基づいて算出される。空気流量Ｖａは、吸気圧Ｐｍに基づいて算出されるとよい。例えば、吸気圧Ｐｍを体積流量とみなし、その体積流量を質量流量に変換することで空気流量Ｖａが算出される。気体温度Ｔａｉｒは、制御部７０内のサーミスタ７４の検出温度である。サーミスタ７４の検出温度は、エンジン始動後においてエンジン１０の暖機に応じて上昇変化するが、本実施形態では都度の検出温度を気体温度Ｔａｉｒとして用いることとしている。なお、吸気通路１２内を流れる空気流量Ｖａのみに基づいてベース熱量Ｑｂｆを算出することも可能である。

ＥＧＲ熱量Ｑｅｇｒは、例えばエンジンパラメータとしてのエンジン回転速度ＮＥ、吸気圧Ｐｍ等に基づいて算出されるとよい。

また、新気温度Ｔｉｎは、エンジン始動時におけるサーミスタ７４の検出温度であり、これは外気温に相当する温度である。

そして、ポート温度算出部８６により算出されたポート温度Ｔｐは、例えば上述のとおり温度補正係数ＦＣの算出に用いられる。

なお、第２温度算出部８２で算出される第２エンジン温度Ｔｅ２は、エンジン本体からの放熱量が一定であると仮定した場合、又は放熱量を加味しない場合における温度であり、この第２エンジン温度Ｔｅ２を、エンジン放熱量を反映した温度に変換するとよい。具体的には、第２温度算出部８２は再演算モジュール８２ａを備えており、この再演算モジュール８２ａでは、第１放熱量算出部８４で算出した大気放熱量Ｑａｍｂ１（エンジン本体からの大気放熱量）を用い、第２エンジン温度Ｔｅ２から第３エンジン温度Ｔｅ３を算出する。この場合、第２エンジン温度Ｔｅ２から、大気放熱量Ｑａｍｂ１に相当する温度を減算して、第３エンジン温度Ｔｅ３を算出する。エンジン放熱量を反映した温度として第３エンジン温度Ｔｅ３が算出されることで、その第３エンジン温度Ｔｅ３を用いた各種制御の制御精度を高めることができる。

上記によれば以下の優れた効果を奏することができる。

・エンジン１０の吸入空気量を正しく把握するには、吸気ポート１９を通過する空気の温度（ポート温度）を正しく知る必要があり、特にエンジン１０の負荷情報として吸気圧を検出する場合には吸気温度に基づく補正が行われることから、ポート温度の検出精度を高めることが必要となる。この点、上記構成では、エンジン１０の燃焼に伴い生じる燃焼熱のうち吸気ポート１９に伝わるポート受熱量と、空気流と共に吸気ポート１９から燃焼室２０に流入する空気流熱量とに基づいて、吸気ポート１９が有するポート熱量を算出するとともに、新気温度に対してポート熱量の加熱分を加算してポート温度を算出することとした。この場合、吸気ポート１９における熱の収支を考慮しつつポート温度を適正に求めることができる。

・クランク角センサ６０のコイル６１（温度検出部）により検出された第１エンジン温度Ｔｅ１は、エンジン本体等における受熱及び放熱の結果として検出される温度であるのに対し、エンジン運転状態に基づいて算出された第２エンジン温度Ｔｅ２は、大気放熱量を一定量としてエンジン本体の受熱量から算出される温度である。この場合、Ｔｅ１，Ｔｅ２には温度差が生じ、その温度差は大気放熱量の大きさに相当する。したがって、Ｔｅ１，Ｔｅ２の温度差ΔＴにより大気放熱量Ｑａｍｂ１を算出することが可能となり、その大気放熱量Ｑａｍｂ１に基づいてポート受熱量を正しく算出することができる。これにより、ポート熱量Ｑｐを正しく算出でき、ひいてはポート温度Ｔｐの算出精度を高めることができる。

・クランク角センサ６０のコイル抵抗値から第１エンジン温度Ｔｅ１を算出することにより、エンジン温度検出のための温度センサを設けなくても、既存のクランク角センサ６０を用いて所望の温度情報を取得できる。この場合、構成の簡素化を実現できる。特に二輪車の場合には、センサ類の削減等を図ることでのコスト低減が強く望まれており、こうした要望に好適に応えることができるものとなっている。また、ポート温度Ｔｐの算出に用いる温度検出情報は、クランク角センサ６０により検出される温度検出情報（コイル温度）と、制御部７０内のサーミスタ７４により検出される温度検出情報（外気温）のみであり、簡素化を図る上で好適なる構成を実現できる。

・吸気ポート１９においては、空気流による熱の移動として、吸気上流部から流れてくる空気流量分の熱の移動と、内部ＥＧＲによる吹き戻し分の熱の移動とが生じる。この場合、空気流量分のベース熱量Ｑｂｆから、内部ＥＧＲによる吹き戻し分のＥＧＲ熱量Ｑｅｇｒを減算することで、空気流熱量Ｑｆｌｏｗを正しく算出することができる。これにより、ポート熱量Ｑｐを正しく算出でき、ひいてはポート温度Ｔｐの算出精度を高めることができる。

なお本発明は上記に限定されず以下のように実施してもよい。なお以下の説明において上記と同様の構成には同じ図番号を付し詳細な説明は省略する。

・上記の式（３）において、ポート熱量Ｑｐは、ポート受熱量Ｑｒｐから、大気放熱量Ｑａｍｂ２及び空気流熱量Ｑｆｌｏｗの少なくともいずれかを減算することにより算出してもよい。

・上記では、クランク角センサ６０が持つコイル６１の抵抗値に基づいて、第１エンジン温度Ｔｅ１を算出している。これ以外にもエンジン１０の温度と温度特性に相関を持つ電気的な機能部品の抵抗体の抵抗値に基づいて、第１エンジン温度Ｔｅ１を算出できる。例えば、本来の動作機能として、燃料と吸気との混合気を燃焼室２０に噴射供給する燃料噴射弁２９の抵抗体の抵抗値を用いて、第１エンジン温度Ｔｅ１を算出してもよい。この場合、燃料噴射弁２９の噴射供給動作（本来の動作機能）が行われないエンジン１０の始動時等のタイミングで、通電部７２によって燃料噴射弁２９の抵抗体（例えばコイル）を一時的に通電し、電圧検出部７３で検出した電圧値（又は抵抗値）に基づいて第１エンジン温度Ｔｅ１を算出する。

・これ以外にも機能部品として、アイドル空気量を調整するＩＳＣ弁（電磁弁２４）、触媒暖機のための二次エアを排気通路４２に供給する二次エアバルブ、キャニスタに吸着したエバポガスを吸気通路１２に供給するパージ弁を用いることが可能である。これらの各機能部品について、本来の動作機能を行わない休止時に、抵抗体への通電により抵抗値を取得する。そして抵抗値に基づき第１エンジン温度Ｔｅ１を算出することができる。なお、上記のＩＳＣ弁や二次エアバルブ、パージ弁は、いずれもエンジン本体に直接搭載されるものでなく、エンジン本体の近傍に設けられるものとなっている。

・抵抗値を検出するための通電部７２による機能部品への通電が、機能部品の本来の動作機能に影響しない場合には、機能部品の本来の動作機能と、第１エンジン温度Ｔｅ１検出機能とが同時に行われてもよい。また抵抗体としては、コイル以外にも、機能部品を構成する銅線を用いることができる。

・新気温度Ｔｉｎを制御部７０内のサーミスタ７４以外により検出してもよい。例えば車両に外気温センサを設けておき、その外気温センサの検出値から新気温度Ｔｉｎを求める構成でもよい。

１０…エンジン、７０…制御部、Ｑｆｌｏｗ…空気流熱量、Ｑｐ…ポート熱量、Ｑｒｐ…ポート受熱量、Ｔｉｎ…新気温度。

Claims (5)

1. 内燃機関（１０）において燃焼室に通じる吸気ポートを通過する空気の温度をポート温度として算出する内燃機関の制御装置（７０）であって、
   前記内燃機関の吸気通路に流入する新気の温度（Ｔｉｎ）を取得する新気温度取得手段と、
   前記内燃機関の燃焼に伴い生じる燃焼熱のうち前記吸気ポートに伝わるポート受熱量（Ｑｒｐ）と、空気流と共に前記吸気ポートから前記燃焼室に流入する空気流熱量（Ｑｆｌｏｗ）とに基づいて、前記吸気ポートが有するポート熱量（Ｑｐ）を算出するポート熱量算出手段と、
   前記新気温度取得手段により取得した新気温度に対して、前記ポート熱量算出手段により算出したポート熱量の加熱分を加算して、前記ポート温度を算出するポート温度算出手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記内燃機関に設けられた温度検出部（６１）の検出結果に基づいて、前記内燃機関の温度を第１機温（Ｔｅ１）として算出する第１温度算出手段と、
   前記内燃機関から大気への放熱量を一定量とし、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記内燃機関の温度を第２機温（Ｔｅ２）として算出する第２温度算出手段と、
   前記第１機温と前記第２機温との温度差（ΔＴ）に基づいて、前記内燃機関の燃焼熱のうち大気中に放出される大気放熱量（Ｑａｍｂ１，Ｑａｍｂ２）を算出する放熱量算出手段と、
   を備え、
   前記ポート熱量算出手段は、前記内燃機関の燃焼熱のうち機関本体に伝わる本体受熱量（Ｑｅｎｇ）から前記大気放熱量を減算して、前記ポート受熱量を算出する算出手段を有する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記内燃機関又はその近傍に設けられ所定の検出機能又は動作機能を有する電気的な機能部品（２９，６０）において、当該機能部品が有する抵抗体（６１）を前記温度検出部とし、
   前記第１温度算出手段は、前記抵抗体の抵抗値に基づいて、前記第１機温を算出する請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記機能部品は、前記内燃機関の機関本体に設けられ、該内燃機関の回転を検出する回転検出センサ（６０）であり、
   前記回転検出センサは、前記抵抗体として、前記内燃機関の回転に連動するロータ（５０）の回転を検出し所定の回転角度周期で回転角信号を出力する検出コイル（６１）を有しており、
   前記第１温度算出手段は、前記検出コイルを通電した状態で当該検出コイルの抵抗値を検出するとともに、該検出した抵抗値に基づいて、前記第１機温を算出する請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記ポート熱量算出手段は、前記吸気ポートを通過する空気流量に基づいて算出される空気流量分の熱量（Ｑｂｆ）から、内部ＥＧＲによる吹き戻し分の熱量（Ｑｅｇｒ）を減算することで前記空気流熱量を算出する算出手段を有する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。

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