JP2018013056A

JP2018013056A - 内燃機関の制御装置及び制御方法

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Publication number: JP2018013056A
Application number: JP2016141871A
Authority: JP
Inventors: 裕一外山; Yuichi Toyama; 村井　淳; Atsushi Murai; 淳村井; 坂口　重幸; Shigeyuki Sakaguchi; 重幸坂口
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2016-07-19
Filing date: 2016-07-19
Publication date: 2018-01-25
Also published as: WO2018016486A1

Abstract

【課題】壁温推定値の推定精度及び壁温検出値の検出精度を向上させる。
【解決手段】
壁温推定（検出）値に基づいて内燃機関の燃料噴射量を補正するコントロールユニットは、アイドリングストップを開始してからの経過時間ＩＳＴが、内燃機関の冷却水温と燃焼室における壁温との温度差が略零に収束すると判断される収束時間Ｔ_maxに達したと判定したとき（Ｓ１０４）、壁温推定（検出）値を冷却水温の検出値と同一の値に変更して壁温推定値を補正する（Ｓ１０５）。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の制御装置及び制御方法に関する。

従来の内燃機関の制御装置及び制御方法には、燃焼室温度としてシリンダの壁温を検出し又は推定し、この壁温の検出値又は推定値に基づいて算出された目標空燃比と実空燃比との比率により、燃料噴射量の補正を行うものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２３１８３４号公報

しかしながら、壁温の検出値又は推定値には様々な要因によって検出誤差又は推定誤差が生じ、壁温の検出値又は推定値が実際の燃焼室温度から乖離してしまう可能性がある。したがって、壁温の検出値又は推定値を用いて補正された燃料噴射量は、実際の燃焼室温度に適した燃料噴射量から乖離し得るため、特に内燃機関の再始動時において、内燃機関の排気性状、燃料消費率、運転性が低下するおそれがある。

そこで、本発明は以上のような問題点に鑑み、内燃機関の燃焼室温度として検出した壁温の検出精度を向上させ、また、内燃機関の燃焼室温度として推定した壁温の推定精度を向上させた内燃機関の制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。

このため、本発明に係る内燃機関の制御装置及び制御方法は、内燃機関の燃焼室に関する温度として検出又は推定した燃焼室の壁温に基づいて、内燃機関の制御に関する制御パラメータを補正するものであり、かかる制御パラメータの補正に用いる燃焼室の壁温を、燃焼室における燃焼を停止しているときの内燃機関の冷却水の水温検出値に基づいて補正している。

本発明の内燃機関の制御装置及び制御方法によれば、内燃機関の燃焼室における温度として検出した壁温の検出精度を向上させることができ、また、内燃機関の燃焼室における温度として推定した燃焼室の壁温の推定精度を向上させることができる。

第１実施形態における車両用の内燃機関の一例を示す概略図である。同実施形態における壁温推定値（検出値）の補正原理を示す説明図である。同実施形態における壁温推定値の演算補正処理を示すフローチャートである。同実施形態における図４の補正処理の変形例を示すフローチャートである。同実施形態における冷却水の流量に応じて設定される収束時間を示す説明図である。同実施形態における冷却水の流量と収束時間との関係を示す説明図である。同実施形態の第１変形例を示すフローチャートである。同実施形態の第２変形例を示すフローチャートである。同実施形態の第３変形例を示すフローチャートである。第２実施形態における車両用の内燃機関の一例を示す概略図である。同実施形態における壁温検出値の取得補正処理を示すフローチャートである。同実施形態の第１変形例を示すフローチャートである。同実施形態の第２変形例を示すフローチャートである。同実施形態の第３変形例を示すフローチャートである。同実施形態の第４変形例を示すフローチャートである。壁温推定（検出）値の推定（検出）誤差を示す説明図である。

以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る制御装置を適用した内燃機関の一例を示す。
内燃機関１は、車両に動力源として搭載されたエンジンであり、各気筒の吸気バルブ２よりも上流側の吸気管（吸気ポート）３に燃料噴射弁４を備える。燃料噴射弁４は、各気筒の行程に噴射タイミングを合わせ、吸気管３内に燃料を間欠的に噴射するように制御される。燃料噴射弁４には、燃料タンク５内に配置された電動式の燃料ポンプ６により、燃料タンク５内に貯留されている燃料が圧送される。

燃料噴射弁４が吸気管３内に噴射した燃料は、空気と共に吸気バルブ２を介して燃焼室７内に吸引されて混合気を形成する。燃焼室７内の混合気は、点火プラグ８による火花点火によって着火燃焼する。燃焼室７内の燃焼ガスは、排気バルブ９を介して排気管１０に排出される。

電子制御スロットル１１は、スロットルモータ１２によって開度が変更されることで、内燃機関１の吸入空気量を調整する。電子制御スロットル１１は、吸気管３の燃料噴射弁４が配設される部分よりも上流側の各気筒共通の吸気ダクトに設けられる。

内燃機関１の燃焼室７の周囲に設けられたウォータジャケット１３内を通過して排出された冷却水は、第１冷却水通路１４を介して、電動式のラジエータファン１５が併設されたラジエータ１６に導かれ、フィンが取り付けられたラジエータコアを通過するときに外気と熱交換をし、その温度が低下する。そして、温度が低下した冷却水は、第２冷却水通路１７を介して内燃機関１のウォータジャケット１３へと戻される。

また、内燃機関１から排出された冷却水がラジエータ１６をバイパスするように、第１冷却水通路１４と第２冷却水通路１７とがバイパス通路１８により連通接続されている。バイパス通路１８と第２冷却水通路１７との接合箇所には、バイパス通路１８の通路面積を全開から全閉へ段階的又は連続的に開閉する電制サーモスタット１９が配設され、電制サーモスタット１９は、外部からの制御信号を入力することで開度が制御され、ラジエータ１６を通過する冷却水の流量割合を変化させる。

第２冷却水通路１７のうち内燃機関１と電制サーモスタット１９との間には、内燃機関１とラジエータ１６との間で冷却水を強制的に循環させる、機械式ウォータポンプ（図示省略）及び電動ウォータポンプ２０が夫々配設されている。図外の機械式ウォータポンプは、内燃機関１の冷却水入口に取り付けられており、例えばカムシャフト等、内燃機関１の回転出力によって駆動される。電動ウォータポンプ２０は、アイドリングストップ機能により内燃機関１が停止した場合にも駆動できるように、内燃機関１とは異なる駆動源である電動モータ２１によって駆動される。

マイクロコンピュータを備えるコントロールユニット２２は、内燃機関１の運転状態を検出する各種センサの出力信号を入力する。各種センサとして、内燃機関１から排出された冷却水の水温ＴＷを検出する水温センサ２３、内燃機関１の吸入空気温度ＴＡを検出する吸気温センサ２４、内燃機関１の吸入空気流量ＱＡを検出するエアフローセンサ２５、燃料ポンプ６による燃料の供給圧ＰＦを検出する燃圧センサ２６、電動ウォータポンプ２０の回転速度ＮＰを検出するポンプ回転センサ２７、外気温ＴＥを検出する外気温センサ２８、内燃機関１の機関回転速度ＮＥを検出する機関回転センサ２９、車速Ｖを検出する車速センサ３０、内燃機関１の潤滑油の油温ＴＯを検出する油温センサ３１及びアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）ＡＣＣを検出するアクセル開度センサ３２などを設けてある。

そして、コントロールユニット２２は、各種センサからの出力信号に基づいて、燃料噴射弁４による燃料噴射量及び噴射タイミング、点火プラグ８による点火時期、電子制御スロットル１１の開度等を制御し、また、水温センサ２３からの出力信号に基づいて、冷却水の水温を内燃機関１の運転状態に応じた温度に調節すべく、電動ウォータポンプ２０の回転速度、ラジエータファン１５の回転速度、電制サーモスタット１９の開度等を制御する、内燃機関の制御装置を構成している。

ここで、コントロールユニット２２は、水温センサ２３、油温センサ３１、吸気温センサ２４等からの出力信号に基づいて、内燃機関１の燃焼室７に関する温度（燃焼室温度）として燃焼室７の内壁における壁温を推定し、推定された壁温（壁温推定値）により、例えば、燃料噴射量、噴射タイミング、点火時期等の内燃機関１の制御に関する制御パラメータを補正する制御パラメータ補正手段を含んでいる。そして、コントロールユニット２２は、例えば、補正した燃料噴射量及び噴射タイミングに基づいて、燃料噴射弁４による噴射動作を制御する噴射パルス信号を設定・出力し、また、補正した点火時期に基づいて点火プラグ８による火花放電がなされるように、図外の点火コイルに対する通電を制御する等、補正した制御パラメータに基づいて内燃機関１の制御を行う。なお、内燃機関１の制御に関する制御パラメータには、ＶＴＣ（Valve Timing Control）、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）、ＶＣＲ（Variable Compression Ratio）等の制御において用いられるアクチュエータの制御パラメータも含み得る。

ところで、図１６に示すように、コントロールユニット２２で演算された壁温推定値には、時間の経過に伴って、内燃機関１の運転状態の変化（例えば、車両の定速運転走行から減速・停止してアイドリングストップ状態となった後、加速運転を行う等）や、内燃機関１の個体差又は外部環境等、様々な要因によって推定誤差が生じるため、壁温推定値が実際の壁温ＴＣと乖離する可能性がある。したがって、コントロールユニット２２が、壁温推定値を用いて直ちに内燃機関１の制御に関する制御パラメータ（例えば、燃料噴射量等）を補正すると、補正された制御パラメータは、実際の燃焼室温度に適した制御パラメータから乖離し得るため、内燃機関１の排気性状、燃料消費率、運転性が低下するおそれがある。

このため、コントロールユニット２２は、後述するように、アイドリングストップ中における冷却水の水温ＴＷの検出値（水温検出値）に基づいて壁温推定値を補正する壁温補正手段を含んでいる。なお、この壁温補正手段及び前述の制御パラメータ補正手段は、コントロールユニット２２のＲＯＭ（Read Only Memory）等に予め記憶されたプログラムを読み込んで動作するコンピュータにより実行されるものとして説明する。ただし、これに限らず、ハードウェアの構成により壁温補正手段及び制御パラメータ補正手段の一部又は全部を実現することも可能である。

次に、壁温推定値の補正原理について説明する。
図２は、車両が高負荷走行から減速・停止してアイドリングストップ状態となった後、再び加速したときに、時間に対して壁温ＴＣ（図中の破線参照）及び水温ＴＷ（図中の実線参照）がどのように変化するかを模式的に示している。

図２において、内燃機関１がアイドリングストップ状態となると燃焼室７では燃焼が停止するため、アイドリングストップ中における冷却水の通水を停止した状態であっても燃焼室７における壁温ＴＣは低下し、アイドリングストップを開始してからアイドリングストップ状態が一定時間継続した後には、水温ＴＷと壁温ＴＣとの温度差が略零に収束する。ここで、アイドリングストップを開始してから水温ＴＷと壁温ＴＣとの温度差が略零に収束するまでの最長時間を収束時間ｔ_maxとすると、収束時間ｔ_maxが経過したときには、壁温ＴＣと水温ＴＷとが略一致しているはずであるので、壁温推定値（図中の一点鎖線参照）と水温ＴＷの検出値との間に差分ΔＤがある場合には、この差分ΔＤが壁温推定値の推定誤差であることがわかる。したがって、コントロールユニット２２が、実験・シミュレーション等によって得られた収束時間ｔ_maxをＲＯＭ等のメモリに予め記憶することで、収束時間ｔ_maxが経過したときに、差分ΔＤで示される推定誤差を壁温推定値から除去して、壁温推定値の補正を行うことができる。

図３は、コントロールユニット２２において、イグニッションスイッチのオンを契機として繰り返し実行される壁温推定値の演算・補正処理の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ１０１（図中ではＳ１０１と略記する。以下同様）では、前回実行したステップＳ１０１により演算された壁温推定値と水温ＴＷ、油温ＴＯ、吸入空気温度ＴＡの変化量等の種々のパラメータとに基づいて、現在の壁温推定値を演算する。なお、イグニッションスイッチをオンにして最初にステップＳ１０１を実行するときに、冷間始動である場合には、壁温ＴＣは水温ＴＷと一致しているものと推測されるので、壁温推定値の初期値を水温ＴＷの検出値としてもよい。

ステップＳ１０２では、アイドリングストップを開始するか否かを判定する。例えば、水温センサ２３及び車速センサ３０等からの出力信号に基づいて、水温ＴＷが内燃機関１の暖機完了と判断される温度以上であり、かつ、車速Ｖが車両停止と判断される速度である場合には、アイドリングストップを開始すると判定することができる。アイドリングストップを開始すると判定した場合にはステップＳ１０３へ進む（Ｙｅｓ）。一方、アイドリングストップを開始しないと判定した場合には壁温推定値の演算・補正処理を終了する（Ｎｏ）。なお、内燃機関１がすでにアイドリングストップ状態である場合には、ステップＳ１０２からステップＳ１０３へ進まず、壁温推定値の補正を行わなくてもよい。以下の実施形態及び変形例でも同様である。

ステップＳ１０３では、アイドリングストップを開始してからの経過時間であるＩＳ時間ＩＳＴのカウントを行う。
ステップＳ１０４では、ＩＳ時間ＩＳＴが収束時間ｔ_maxに達したか否かを判定する。ＩＳ時間ＩＳＴが収束時間ｔ_maxに達したと判定されれば、水温ＴＷと壁温ＴＣとの温度差が略零に収束していると判断できるので、壁温推定値の補正を行うべくステップＳ１０５へ進み（Ｙｅｓ）、ＩＳ時間ＩＳＴが収束時間ｔ_maxに達していないと判定されれば、ＩＳ時間ＩＳＴのカウントを続行すべくステップＳ１０３へ戻る（Ｎｏ）。

ステップＳ１０５では壁温推定値の補正を行う。具体的には、ステップＳ１０５において、現在の壁温推定値を水温ＴＷの検出値と同一の値に強制的に変更することで、壁温推定値の補正を行う。これにより、次回実行されるステップＳ１０１では、ステップＳ１０５で推定誤差が除去された壁温推定値に基づいて壁温推定値が演算される。

なお、ステップＳ１０１において、前回演算した壁温推定値を用いずに、演算周期毎に現在の壁温推定値を演算する場合には、図４に示すように、ステップＳ１０４で、ＩＳ時間ＩＳＴが収束時間ｔ_maxに達していると判定されると（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０４ａで、水温ＴＷの検出値と壁温推定値との差分ΔＤを壁温推定値の補正量として演算し、これにより、ステップＳ１０５では、壁温推定値に対して差分ΔＤを加算又は減算して壁温推定値の補正を行ってもよい。また、ステップＳ１０２でアイドリングストップを開始しないと判定されたときには（Ｎｏ）、ステップＳ１０５へ進み、前回実行のステップＳ１０４ａで演算した差分ΔＤで、壁温推定値を演算する度に補正する。

このようなコントロールユニット２２によれば、燃焼室７における燃焼を停止するアイドリングストップの開始から内燃機関１における水温ＴＷと壁温ＴＣとの温度差が略零に収束するまでの時間である収束時間ｔ_maxが経過したときに、壁温推定値を水温ＴＷの検出値と同一の値にして補正しているので、壁温推定値の推定精度を向上させることができる。そして、このように補正された壁温推定値を用いて、内燃機関１の制御に関する制御パラメータ（例えば、燃料噴射量等）を補正することで、実際の燃焼室温度に適した制御パラメータを算出でき、内燃機関１の排気性状、燃料消費率、運転性の低下を抑制することが可能となる。

（第１実施形態の第１変形例）
次に、第１実施形態の第１変形例について説明する。
図５は、図２と同様に、車両が高負荷走行から減速・停止してアイドリングストップ状態となった後、再び加速したときに、時間に対して壁温ＴＣ及び水温ＴＷがどのように変化するかを模式的に示している。壁温ＴＣ及び水温ＴＷの変化は、アイドリングストップ中において、冷却水の流通を停止した止水時と、冷却水を通水させた通水時とで異なる。すなわち、図２において説明したように、アイドリングストップ中の冷却水の止水時に、アイドリングストップの開始から水温ＴＷ（実線）と壁温ＴＣ（破線）との温度差が略零に収束するまでの時間を収束時間ｔ_max0とすると、アイドリングストップ中における冷却水の通水時に、アイドリングストップの開始から水温ＴＷ（二重実線）と壁温ＴＣ（二重破線）との温度差が略零に収束するまでの時間である収束時間ｔ_max1は収束時間ｔ_max0よりも短くなることがわかる。したがって、図６に示すように、アイドリングストップ中における冷却水の流量が高くなるに従って、収束時間ｔ_maxを徐々に短くして設定することができる。そこで、第１実施形態の第１変形例に係るコントロールユニット２２では、第１実施形態における壁温推定値の演算・補正処理（図３参照）に対し、アイドリングストップ中における冷却水の流量に応じて収束時間ｔ_maxを変化させている。

図７は、第１実施形態の第１変形例に係るコントロールユニット２２において、イグニッションスイッチのオンを契機として繰り返し実行される壁温推定値の演算・補正処理の一例を示すフローチャートである。なお、第１実施形態と同一構成については、同一符号を付すことでその説明を省略又は簡潔にする。以下、同様である。

第１実施形態の第１変形例に係るコントロールユニット２２による壁温推定値の演算・補正処理は、第１実施形態による壁温推定値の演算・補正処理（図３参照）に対して、ステップＳ１０２とステップＳ１０３との間に、ステップＳ１０２ａを追加している点で異なる。

ステップＳ１０２ａでは、アイドリングストップ中における冷却水の流量に応じて収束時間ｔ_maxを設定する。例えば、収束時間ｔ_maxは、電動ウォータポンプ２０の回転速度ＮＰの検出値に基づいて設定される。電動ウォータポンプ２０の回転速度ＮＰが高くなる場合には冷却水の流量は増大するので、収束時間ｔ_maxを徐々に短くして設定する一方、回転速度ＮＰが低くなる場合には冷却水の流量は低下するので、収束時間ｔ_maxを徐々に長くして設定する。

具体的には、第１実施形態の第１変形例に係るコントロールユニット２２は、実験等によって電動ウォータポンプ２０の回転速度ＮＰと収束時間ｔ_maxとを関連付けた第１データテーブルをＲＯＭ等の記憶手段に予め記憶し、ステップＳ１０２ａを実行する際に、電動ウォータポンプ２０の回転速度ＮＰの検出値に基づいて第１データテーブルを参照することで、対応する収束時間ｔ_maxを設定することができる。このようにアイドリングストップ中における冷却水の流量に応じて収束時間ｔ_maxを変化させることで、アイドリングストップ開始から壁温推定値の補正が可能になるまでの時間を短縮することができる。

（第１実施形態の第２変形例）
次に、第１実施形態の第２変形例について説明する。
第１実施形態の第２変形例に係るコントロールユニット２２では、収束時間ｔ_maxの設定要素として、アイドリングストップ中における冷却水の流量を用いていた第１実施形態の第１変形例に対し、水温ＴＷと外気温ＴＥとの温度差である水温・外気温差ΔＴを追加している。

図８は、第１実施形態の第２変形例に係るコントロールユニット２２において、イグニッションスイッチのオンを契機として繰り返し実行される壁温推定値の演算・補正処理の一例を示すフローチャートである。第１実施形態の第２変形例に係るコントロールユニット２２による壁温推定値の演算・補正処理は、第１実施形態の第１変形例に係るコントロールユニット２２による壁温推定値の演算・補正処理（図７参照）に対し、ステップＳ１０２ａに代えてステップＳ１０２ｂを実行する点で異なる。

ステップＳ１０２ｂでは、電動ウォータポンプ２０の回転速度ＮＰの検出値と、水温ＴＷの検出値と外気温ＴＥの検出値とから演算された水温・外気温差ΔＴの算出値と、に基づいて収束時間ｔ_maxを設定する。

外気温ＴＥが低下すれば（水温・外気温差ΔＴが大きくなれば）、ラジエータ１６における冷却水からの放熱量が増大して壁温ＴＣの低下速度は速くなる一方、外気温ＴＥが上昇すれば（水温・外気温差ΔＴが小さくなれば）、ラジエータ１６における冷却水からの放熱量が減少して壁温ＴＣの低下速度は遅くなる。したがって、収束時間ｔ_maxは、第１実施形態の第１変形例と同様に、電動ウォータポンプ２０の回転速度ＮＰが高くなるに従って徐々に短くし、電動ウォータポンプ２０の回転速度ＮＰが低くなるに従って徐々に長くして設定するだけでなく、水温・外気温差ΔＴが大きくなるに従って徐々に短くし、水温・外気温差ΔＴが小さくなるに従って徐々に長く設定する。

具体的には、第１実施形態の第２変形例に係るコントロールユニット２２は、実験等によって電動ウォータポンプ２０の回転速度ＮＰ及び水温・外気温差ΔＴと収束時間ｔ_maxとを関連付けた第２データテーブルをＲＯＭ等の記憶手段に予め記憶し、ステップＳ１０２ｂを実行する際に、電動ウォータポンプ２０の回転速度ＮＰの検出値、及び、水温ＴＷの検出値と外気温ＴＥの検出値とから演算された水温・外気温差ΔＴに基づいて第２データテーブルを参照することで、対応する収束時間ｔ_maxを設定することができる。このようにアイドリングストップ中における冷却水の流量及び水温・外気温差ΔＴに応じて収束時間ｔ_maxを変化させることで、アイドリングストップ開始から壁温推定値の補正が可能になるまでの時間を第１実施形態の第１変形例よりも精度良く短縮することができる。

（第１実施形態の第３変形例）
次に、第１実施形態の第３変形例について説明する。
前述した第１実施形態の第１変形例及び第２変形例に係るコントロールユニット２２では、アイドリングストップ中における冷却水の流量に応じて、あるいは、これと水温・外気温差ΔＴとに応じて収束時間ｔ_maxを設定していたが、収束時間ｔ_maxを意図的に短縮化して設定するために、アイドリングストップ中における冷却水の流量を比較的高い流量に変更することができる。このように冷却水の流量を変更して収束時間ｔ_maxを意図的に短縮化して設定することで、水温ＴＷと壁温ＴＣとの温度差が略零に収束する前にアイドリングストップが終了して、壁温推定値の補正頻度が減少することを抑制できる。

収束時間ｔ_maxを意図的に短縮化するために、例えば、第１実施形態の第１変形例及び第２変形例に係るコントロールユニット２２による壁温推定値の演算・補正処理の一例を示すフローチャートにおいて（図７及び図８参照）、図９に示すように、ステップＳ１０２で、アイドリングストップを開始すると判定された場合には（Ｙｅｓ）、冷却水の流量を比較的高い流量にすべく電動ウォータポンプ２０の回転速度ＮＰを増大させるステップＳ１０２ｃを実行し、その後ステップＳ１０２ａ又はステップＳ１０２ｂにおいて、ステップＳ１０２ｃで増大させた回転速度ＮＰあるいはこれと水温・外気温差ΔＴとに応じて収束時間ｔ_maxを設定してもよい。この場合、電動ウォータポンプ２０の回転速度ＮＰが一定回転速度に上昇するまでの時間を考慮して、収束時間ｔ_maxを延長してもよい。なお、後述する第２実施形態の第３変形例についても同様である。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る制御装置について説明する。
図１０は、第２実施形態に係る制御装置を適用した内燃機関１Ａの一例を示す。
図１０に示すように、第２実施形態は、燃焼室７の壁温ＴＣを検出する壁温センサ３３が設けられ、壁温センサ３３の出力信号を、内燃機関の制御装置を構成するコントロールユニット２２Ａに入力している点で第１実施形態と異なる。コントロールユニット２２Ａは、壁温センサ３３で検出された壁温ＴＣの検出値（壁温検出値）により、内燃機関１Ａの制御に関する制御パラメータ（例えば、燃料噴射量、噴射タイミング、点火時期等）を補正している。なお、壁温センサ３３は、燃焼室７の内壁に単独で設ける他、点火プラグ８や、燃料を燃焼室７に直接噴射する場合の燃料噴射弁に組み込まれて一体的に形成されてもよい。

再び図１６を参照すると、壁温検出値には、壁温センサ３３におけるリニア出力値及び温度特性等のばらつきや、コントロールユニット２２における、電源電圧、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換回路、ハーネス、コネクタ等のばらつきに起因して検出誤差が生じるため、壁温検出値が壁温ＴＣと乖離する可能性がある。したがって、コントロールユニット２２Ａが、壁温検出値を用いて直ちに内燃機関１Ａの制御に関する制御パラメータ（例えば、燃料噴射量等）を補正すると、補正された制御パラメータは、実際の燃焼室温度に適した制御パラメータから乖離し得るため、内燃機関１Ａの排気性状、燃料消費率、運転性が低下するおそれがある。

このため、コントロールユニット２２は、後述するように、アイドリングストップ中における水温ＴＷの検出値に基づいて、壁温センサ３３で検出された壁温検出値を補正する。なお、壁温検出値の補正原理は、第１実施形態において図２を参照して説明した壁温推定値の補正原理と同様であり、壁温推定値及び推定誤差をそれぞれ壁温検出値及び検出誤差に読み替えて説明することができるため省略する。

図１１は、コントロールユニット２２において、イグニッションスイッチのオンを契機として繰り返し実行される壁温検出値の取得・補正処理の一例を示すフローチャートである。
ステップＳ２０１では、壁温センサ３３からの出力信号に基づいて壁温検出値を取得する。
ステップＳ２０２〜ステップＳ２０４は、それぞれ、第１実施形態のコントロールユニット２２による壁温推定値の演算・補正処理の一例を示すフローチャート（図３参照）のステップＳ１０２〜ステップＳ１０４と同様の処理を実行するので説明を省略する。

ステップＳ２０４でＩＳ時間ＩＳＴが収束時間ｔ_maxに達していると判定されると（Ｙｅｓ）、ステップＳ２０５において、水温ＴＷの検出値と壁温検出値との差分ΔＤを壁温検出値の補正量として演算し、これにより、ステップＳ２０６では、壁温検出値に対して差分ΔＤを加算又は減算して壁温検出値の補正を行う。また、ステップＳ２０２でアイドリングストップを開始しないと判定されたときには（Ｎｏ）、ステップＳ２０６へ進み、前回実行のステップＳ２０５で演算した差分ΔＤで壁温検出値を補正する。

このようなコントロールユニット２２Ａによれば、燃焼室７における燃焼を停止するアイドリングストップの開始から内燃機関１Ａにおける水温ＴＷと壁温ＴＣとの温度差が略零に収束するまでの時間である収束時間ｔ_maxが経過したときに、壁温検出値を水温ＴＷの検出値と同一の値にして補正しているので、壁温検出値の検出精度を向上させることができる。そして、このように補正された壁温検出値を用いて、内燃機関１Ａの制御に関する制御パラメータ（例えば、燃料噴射量等）を補正することで、実際の燃焼室温度に適した制御パラメータを算出でき、内燃機関１Ａの排気性状、燃料消費率、運転性の低下を抑制することが可能となる。

（第２実施形態の第１変形例）
次に、第２実施形態の第１変形例について説明する。
第１実施形態の第１変形例において図５及び図６を参照して前述したように、アイドリングストップ中における冷却水の流量が高くなるに従って、アイドリングストップの開始から水温ＴＷと壁温ＴＣとの温度差が略零に収束するまでの時間である収束時間ｔ_maxが短くなることから、第２実施形態の第１変形例に係るコントロールユニット２２Ａは、第２実施形態における壁温検出値の取得・補正処理（図１１参照）に対し、アイドリングストップ中における冷却水の流量に応じて収束時間ｔ_maxを変化させている。このようにすることで、アイドリングストップ開始から壁温検出値の補正が可能になるまでの時間を短縮することができる。

図１２は、第２実施形態の第１変形例に係るコントロールユニット２２Ａにおいて、イグニッションスイッチのオンを契機として繰り返し実行される壁温検出値の取得・補正処理の一例を示すフローチャートである。

第２実施形態の第１変形例に係るコントロールユニット２２Ａによる壁温検出値の取得・補正処理では、第２実施形態による壁温検出値の取得・補正処理（図１１参照）に対して、ステップＳ２０２の実行後、かつステップＳ２０３の実行前に、ステップＳ２０２ａを追加している。ステップＳ２０２ａでは、第１実施形態の第１変形例に係るステップＳ１０２ａと同様に、アイドリングストップ中における電動ウォータポンプ２０の回転速度ＮＰの検出値に応じて収束時間ｔ_maxを設定している。その他の処理については、第２実施形態と同様であるので説明を省略する。

（第２実施形態の第２変形例）
次に、第２実施形態の第２変形例について説明する。
第２実施形態の第２変形例に係るコントロールユニット２２Ａでは、収束時間ｔ_maxの設定要素として、アイドリングストップ中における冷却水の流量を用いていた第２実施形態の第１変形例に対し、水温ＴＷと外気温ＴＥとの温度差である水温・外気温差ΔＴを追加している。

図１３は、第２実施形態の第２変形例に係るコントロールユニット２２Ａにおいて、イグニッションスイッチのオンを契機として繰り返し実行される壁温検出値の取得・補正処理の一例を示すフローチャートである。第２実施形態の第２変形例に係るコントロールユニット２２Ａによる壁温推定値の演算・補正処理は、第２実施形態の第１変形例に係るコントロールユニット２２Ａによる壁温検出値の演算・補正処理（図１２参照）に対し、ステップＳ２０２ａに代えてステップＳ２０２ｂを実行する点で異なる。

ステップＳ２０２ｂでは、第１実施形態の第２変形例に係るステップＳ１０２ｂと同様に、電動ウォータポンプ２０の回転速度ＮＰの検出値、及び、水温ＴＷの検出値と外気温ＴＥの検出値とから演算された水温・外気温差ΔＴの算出値に基づいて収束時間ｔ_maxを設定している。その他の処理については、第２実施形態と同様であるので説明を省略する。

（第２実施形態の第３変形例）
次に、第２実施形態の第３変形例について説明する。
第２実施形態の第３変形例に係るコントロールユニット２２Ａは、第１実施形態の第３変形例と同様に、第２実施形態の第１変形例及び第２変形例において、収束時間ｔ_maxを意図的に短縮化して設定するために、アイドリングストップ中における冷却水の流量を比較的高い流量に変更する。これにより、壁温ＴＣが水温ＴＷに収束する前にアイドリングストップが終了して、壁温検出値の補正頻度が減少することを抑制できる。

例えば、第２実施形態の第１変形例及び第２変形例に係るコントロールユニット２２Ａによる壁温検出値の取得・補正処理の一例を示すフローチャートにおいて（図１２及び図１３参照）、図１４に示すように、ステップＳ２０２で、アイドリングストップを開始すると判定された場合には（Ｙｅｓ）、冷却水の流量を比較的高い流量にすべく電動ウォータポンプ２０の回転速度ＮＰを増大させるステップＳ２０２ｃを実行し、その後、ステップＳ２０２ａ又はステップＳ２０２ｂにおいて、電動ウォータポンプ２０の回転速度ＮＰに応じて、あるいは、これに加えて水温・外気温差ΔＴに応じて収束時間ｔ_maxを設定してもよい。

（第２実施形態の第４変形例）
次に、第２実施形態の第４変形例について説明する。
第２実施形態の第４変形例に係るコントロールユニット２２Ａは、収束時間ｔ_maxが経過したときに、壁温検出値と水温ＴＷの検出値とに基づいて、壁温センサ３３に故障が発生しているか否かを診断する壁温センサ３３の故障診断処理を行う。

図１５は、第２実施形態の第４変形例に係るコントロールユニット２２Ａにおいて、イグニッションスイッチのオンを契機として繰り返し実行される壁温センサ３３の故障診断処理の一例を示すフローチャートである。ステップＳ３０１〜ステップＳ３０３は、それぞれ、第２実施形態における壁温検出値の取得・補正処理（図１１参照）のステップＳ２０２〜ステップＳ２０４と同様であるので説明を省略する。

ステップＳ３０１でアイドリングストップを開始すると判定され（Ｙｅｓ）、ステップＳ３０３でＩＳ時間ＩＳＴが収束時間ｔ_maxに達したと判定されれば（Ｙｅｓ）、ステップＳ３０４において、壁温センサ３３の故障診断用閾値を設定する。具体的には、コントロールユニット２２Ａは、水温ＴＷの検出値に対して壁温検出値の補正による補正誤差αを加算して上限閾値ＴＵを演算し、水温ＴＷの検出値に対して壁温検出値の補正による補正誤差αを減算して下限閾値ＴＬを演算し、上限閾値ＴＵと下限閾値ＴＬとで壁温センサ３３が正常であると診断される正常範囲を規定する。

ステップＳ３０５では、壁温検出値が下限閾値ＴＬ以上かつ上限閾値ＴＵ以下であるか否かを判定する。壁温検出値が下限閾値ＴＬ以上かつ上限閾値ＴＵ以下であると判定された場合にはステップＳ３０６へ進み（Ｙｅｓ）、壁温センサ３３は正常であると診断する。一方、壁温検出値が下限閾値ＴＬ未満あるいは上限閾値ＴＵより大きいと判定された場合にはステップＳ３０７へ進み（Ｎｏ）、壁温センサ３３は故障していると診断する。なお、ステップＳ３０１においてアイドリングストップを開始しないと判定された場合には壁温センサ３３の故障診断処理を行わない（Ｎｏ）。

コントロールユニット２２Ａは、壁温センサ３３が故障していると診断した場合には、故障状態を示す故障フラグを例えば０から１に設定してＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶手段に記憶し、故障フラグが１に設定されている場合には、第１変形例〜第３変形例を含む第２実施形態における壁温検出値の補正を行わないようにするか、あるいは、壁温検出値による制御パラメータの補正を行わないようにしてもよい。

以上、本発明に係る内燃機関の制御装置及び制御方法を第１実施形態及び第２実施形態並びにそれらの変形例（以下、実施形態等という）に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形態等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。例えば、コントロールユニット２２，２２Ａが、冷却水の流量に応じて収束時間ｔ_maxを設定する場合、電動ウォータポンプ２０の回転速度の検出値に限らず、例えば冷却水の流量の実測値等、冷却水の流量を示す様々なパラメータを用いることができる。

前記実施形態等において、壁温推定値及び壁温検出値は、内燃機関１，１Ａがアイドリングストップ状態であるときの水温ＴＷの検出値に基づいて補正されるものとして説明したが、アイドリングストップ状態であるときに限られず、燃料噴射弁４への燃料供給を遮断して燃焼室７における燃焼を停止しているときの水温ＴＷの検出値に基づいて補正されればよい。

例えば、車両の減速時（エンジンブレーキ時）には、燃焼室７における燃焼を停止してから冷却水の水温ＴＷと実際の壁温ＴＣとの温度差が略零に収束するまでの時間である収束時間ｔ_maxが経過したときに、壁温推定値又は壁温検出値を水温ＴＷの検出値と同一の値にして補正することができる。車両の減速時には内燃機関１，１Ａが回転して燃焼室７には外気が導入されるので、壁温ＴＣの低下速度が速くなることを考慮して、車両の減速時における収束時間ｔ_maxを、機関回転速度ＮＥが略零であるアイドリングストップ中の収束時間ｔ_maxよりも短くする等、収束時間ｔ_maxは機関回転速度ＮＥに応じて設定されてもよい。

また、例えば、イグニッションスイッチをオフ状態にして内燃機関１，１Ａを停止してから再度イグニッションスイッチをオン状態にして内燃機関１，１Ａを始動するまでに収束時間ｔ_maxが経過していれば、水温ＴＷと壁温ＴＣとの温度差が略零に収束していると推測されるので、壁温推定値又は壁温検出値を、イグニッションスイッチをオン状態にしたときであって燃焼室７における燃焼前の水温ＴＷの検出値と同一の値にして補正することができる。なお、コントロールユニット２２，２２Ａは、イグニッションスイッチをオフ状態にしてからの経過時間をカウントする計時手段（タイマ）を備え、この計時手段には、車載電源から常時電力が供給されるように構成される。

前記実施形態では、アイドリングストップ中における冷却水の流量に応じて、あるいは、これに加えて水温・外気温差ΔＴに応じて、収束時間ｔ_maxを変化させている。これらのパラメータに加えて、あるいはこれらのパラメータとは別に、アイドリングストップの開始時における壁温推定値と水温ＴＷの検出値との差分に応じて変化させることもできる。

例えば、アイドリングストップの開始時における壁温推定値と水温ＴＷの検出値との差分が大きくなるに従って、水温ＴＷと壁温ＴＣとの温度差が略零に収束するまでの時間は長くなると推定されるので、収束時間ｔ_maxを大きく設定してもよい。

前記実施形態等において、アイドリングストップを開始してから収束時間ｔ_maxが経過したときに、水温ＴＷと壁温ＴＣとの温度差が略零に収束すると判断していた。しかし、アイドリングストップ中等、燃料噴射弁４への燃料供給を遮断して燃焼室７における燃焼を停止しているときに、冷却水の流量が変動した場合や、冷却水がラジエータ１６を通過する流量割合が変動した場合には、燃焼室７における燃焼を停止してから収束時間ｔ_maxが経過したときに、水温ＴＷと壁温ＴＣとの温度差が略零に収束するとは限らない。

このため、収束時間ｔ_maxに代えて、例えば、燃料噴射弁４への燃料供給を遮断して燃焼室７における燃焼を停止しているときに流れる冷却水の積算流量を、電動ウォータポンプ２０の回転速度ＮＰの積算値に基づいて演算し、演算した積算流量と閾値とを比較した比較結果に基づいて、水温ＴＷと壁温ＴＣとの温度差が略零に収束しているか否かを判断してもよい。また、例えば、電動ウォータポンプ２０の回転速度ＮＰを電制サーモスタット１９の開度で補正した補正回転速度の積算値に基づいて冷却水の積算流量を演算し、演算した積算流量と閾値とを比較した比較結果に基づいて、水温ＴＷと壁温ＴＣとの温度差が略零に収束しているか否かを判断してもよい。所定値は、実験又はシミュレーション等によって、燃焼室７における燃焼を停止している間に水温ＴＷと壁温ＴＣとの温度差が略零に収束するまでに流れる冷却水の積算流量として得られ、コントロールユニット２２，２２ＡのＲＯＭ等の記憶手段に予め記憶される。

前記実施形態等において、アイドリングストップの開始から収束時間ｔ_maxが経過したときに、すなわち、燃焼室７における燃焼を停止してから水温ＴＷと壁温ＴＣとの温度差が略零に収束していると判断されるタイミングで、壁温推定値又は壁温検出値を補正するものとして説明した。これに代えて、壁温推定値又は壁温検出値の補正頻度を向上すべく、水温ＴＷと壁温ＴＣとの温度差が略零に収束していると判断される前に壁温推定値又は壁温検出値を補正することができる。

例えば、コントロールユニット２２，２２Ａが、アイドリングストップを開始してからの各経過時間における壁温ＴＣの温度データを予め記憶し、アイドリングストップを開始してから収束時間ｔ_maxが経過する前の所定時間において、対応する壁温ＴＣの温度データに壁温推定値又は壁温検出値を合わせ込むことで補正してもよい。なお、アイドリングストップを開始してからの各経過時間における壁温ＴＣの温度データは実験又はシミュレーション等によって予め求められる。

１，１Ａ…内燃機関
４…燃料噴射弁
７…燃焼室
２０…電動ウォータポンプ
２２，２２Ａ…コントロールユニット
２３…水温センサ
２７…ポンプ回転センサ
２８…外気温センサ
２９…機関回転センサ
３３…壁温センサ
ＴＷ…水温
ＮＰ…電動ウォータポンプの回転速度
ＴＥ…外気温
ＮＥ…機関回転速度
ＴＣ…壁温

Claims

内燃機関の燃焼室に関する温度として検出又は推定した前記燃焼室の壁温に基づいて、前記内燃機関の制御に関する制御パラメータを補正する制御パラメータ補正手段と、
前記燃焼室における燃焼を停止しているときの前記内燃機関の冷却水の水温検出値に基づいて、前記燃焼室の壁温を補正する壁温補正手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする、内燃機関の制御装置。
前記壁温補正手段は、前記冷却水の水温と実際の壁温との温度差が略零に収束していると判断したときに、前記燃焼室の壁温を前記冷却水の水温検出値と同一の値にして補正することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
前記壁温補正手段は、前記燃焼室における燃焼を停止してから前記冷却水の水温と前記実際の壁温との温度差が略零に収束するまでの収束時間を予め記憶し、前記収束時間が経過したときに、前記燃焼室の壁温を前記冷却水の水温検出値と同一の値にして補正することを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
前記収束時間は、前記冷却水の流量に応じて設定されていることを特徴とする、請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
前記収束時間は、前記冷却水の流量が高くなるに従って短くなることを特徴とする、請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
前記収束時間は、前記冷却水の水温と外気温との温度差と、前記冷却水の流量と、に応じて設定されていることを特徴とする、請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
前記収束時間は、さらに前記内燃機関の機関回転速度に応じて設定されていることを特徴とする、請求項４〜請求項６のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
前記壁温補正手段は、前記冷却水の流量を強制的に増加させて、前記燃焼室の壁温を補正することを特徴とする、請求項４〜請求項７のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
前記壁温補正手段は、前記内燃機関がアイドリングストップ状態であるときの前記冷却水の水温検出値に基づいて、前記燃焼室の壁温を補正することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
前記壁温補正手段は、イグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に移行したときの前記冷却水の水温検出値に基づいて、前記燃焼室の壁温を補正することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
前記壁温補正手段は、前記収束時間が経過したときに、前記内燃機関の燃焼室に関する温度として検出した前記燃焼室の壁温と、前記冷却水の水温検出値と、に基づいて、前記燃焼室の壁温を検出する検出手段に故障が発生しているか否かを診断することを特徴とする、請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
前記壁温補正手段は、前記検出手段に故障が発生していると診断した場合に、前記燃焼室の壁温の補正を中止することを特徴とする、請求項１１に記載の内燃機関の制御装置。
前記壁温補正手段は、前記冷却水の水温と実際の壁温との温度差が略零に収束する前に、前記冷却水の水温検出値に基づいて前記燃焼室の壁温を補正することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
内燃機関の燃焼室に関する温度として検出又は推定した前記燃焼室の壁温に基づいて、前記内燃機関の制御に関する制御パラメータを補正し、
前記燃焼室における燃焼を停止しているときの前記内燃機関の冷却水の水温検出値に基づいて、前記燃焼室の壁温を補正する、
内燃機関の制御方法。