JP5077165B2 - エンジンオイル温度の推定装置 - Google Patents
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Description
また、この特許文献1においては、オイル温度を推定する際に、オイル温度の初期値(油温初期値)を算出する手法も開示されている。
つまり、オイル温度の初期値(油温初期値)は、オイル温度自体(油温)を推定する際に必要となる情報であるため、エンジン始動後、可及的速やかに得ることが必要となる。しかしながら、特許文献1のような制御ロジックでは、ECU(30)による油温初期値(TOILPST)の算出が遅れ、このため、油温推定値(TOILP)の算出が遅れるおそれがある。
また、同文献の技術においては、第1油温初期値補正係数(KTOILTW)および第2油温初期値補正係数(KTOILPTA)を得るためのテーブルを用意する必要があるという課題もある。
もちろん、混合燃料用エンジンではなく、一般的なガソリンエンジンであっても、混合燃料用エンジン程ではないにせよ、推定されたオイル温度に応じて、空燃比フィードバック制御の補正を行なうことで、排ガス性能やドライバビリティの向上を図ることが可能である。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、エンジンのオイル温度を推定する際の演算負荷を軽減し、且つ、部品点数の増大を招くことなく、オイル温度の推定精度を高めることが出来る、エンジンオイル温度の推定装置を提供することを目的とする。
また、エンジンのオイル温度を推定する際の演算負荷を軽減しながら、オイル温度の推定精度を高めることが出来る。(請求項2)
また、エンジンが、燃料カット制御の実行中という例外的な運転状況下であっても、エンジン自体の温度変化を反映したオイル温度を正確に推定することが出来る。(請求項3および4)
また、混合燃料用エンジンを搭載した車両、いわゆる、FFV(Flexible Fuel Vehicle)においても排ガス性能やドライバビリティが低下することを防ぐことが出来る。(請求項5)
図1に示すように、車両10にはガソリン成分とアルコール成分とが混じりあった燃料(即ち、混合燃料)11を燃料として用いる混合燃料エンジン(エンジン)12が搭載されている。また、この車両10には、混合燃料11を貯える燃料タンク18が搭載されている。
これらのインジェクタ13は、デリバリパイプ14に固定され、エンジン12の吸気ポート(図示略)に混合燃料11を噴射するものである。また、デリバリパイプ14は、燃料タンク18の内部と連通する燃料管路15と接続され、図示しない燃料ポンプから送出された混合燃料11を各インジェクタ13に分配することが出来るようになっている。
さらに、この冷却水管路とエンジン12との間には、サーモスタット(冷却水バルブ)17が設けられている。
このサーモスタット17は、冷却水の温度WTが所定の水温閾値WT_th以上になるとその内部のワックス(図示略)が膨張することで開状態となり、エンジン12とラジエータ16との間で冷却水を流通させることが出来るようになっている。また、このサーモスタット17は、冷却水温度WTが水温閾値WT_th未満になるとその内部のワックスが収縮することで閉状態となり、エンジン12とラジエータ16との間で冷却水を流通させないようになっている。
また、このエンジン12には、水温センサ(冷却水温度検出手段)21,回転数センサ(回転数検出手段)22およびスロットルバルブポジションセンサ(エンジン負荷検出手段)23とが設けられている。
これらのうち、水温センサ21は、サーモスタット17の冷却水入口の近傍に設けられたセンサであって、エンジン12の冷却水温度(冷却水温度)WTを検出するようになっている。なお、この水温センサ21によって検出された冷却水温度WTは、後述するECU(Electronic Control Unit)30によって読み込まれるようになっている。
スロットルバルブポジションセンサ23は、エンジン12のスロットルバルブ(図示略)の開度θthを検出するセンサであって、この検出結果θthはECU30によって読み込まれるようになっている。
このECU30は、いずれも図示しない、メモリおよびCPU(Central Processing Unit)を備える電子制御ユニットである。
さらに、このECU30は、いずれもソフトウェアとして、オイル温度推定部(オイル温度推定手段)31,初期オイル温度推定部(初期オイル温度推定手段)32,燃料噴射制御部(燃料噴射制御手段)33および燃料カット制御部(燃料カット制御手段)34を備えている。
これらのうち、オイル温度推定部31は、サーモスタット17の開閉状態とインジェクタ13による燃料噴射状態とに応じて、エンジン12に用いられるエンジンオイルの温度OTを推定するものである。
OT(n)=Kot_cls×OT(n−1)+(1−Kot_cls)/(1−Kwt_cls)×(WT(n)−Kwt_cls×WT(n−1)) ・・・(1)
OT(n):オイル温度の今回演算値
OT(n−1):オイル温度の前回演算値
WT(n):冷却水温度の今回検出値
WT(n−1):冷却水温度の前回検出値
Kot_cls:オイル温度用なまし係数(A係数)
Kwt_cls:冷却水温度用なまし係数(B係数)
ここで、オイル温度の今回演算値OT(n)は、オイル温度推定部31により、ECU30のメモリ内へ記録されるようになっている。つまり、ECU30のメモリ内に記録されたオイル温度の今回演算値OT(n)が、上式(1)を用いた次回演算時において、オイル温度の前回演算値OT(n−1)として用いられるようになっている。
A係数Kot_clsは、サーモスタット17が閉状態である場合におけるオイル温度の前回演算値OT(n−1)に対する係数であって、オイル温度推定部31によりA係数マップ35から読み出されるようになっている。
B係数Kwt_clsは、サーモスタット17が閉状態である場合における冷却水温度の前回演算値WT(n−1)に対する係数であって、オイル温度推定部31によりB係数マップ36から読み出されるようになっている。
換言すれば、A係数マップ35は、エンジン回転数NEと、スロットルバルブ開度θth(即ち、エンジン12の負荷)とに基づいてA係数Kot_clsを規定するように構成されている。
つまり、オイル温度推定部31は、この第1重み付けを冷却水温度WTに対して適用した一次遅れ処理を施すことにより、エンジン12のオイル温度OTを推定するようになっている。
OT(n)=Kot_opn×OT(n−1)+(1−Kot_opn)×OTmap ・・・(2)
OT(n):オイル温度の今回演算値
OT(n−1):オイル温度の前回演算値
OTmap:オイル温度のマップ値(駆動時収束オイル温度)
Kot_opn:オイル温度用なまし係数(C係数)
オイル温度のマップ値OTmapは、インジェクタ13による燃料噴射が行なわれている場合において収束するオイル温度OTを示すものであって、オイル温度推定部31により通常時オイル温度マップ41から読み出されるようになっている。
つまり、サーモスタット17が開状態である場合、冷却水はラジエータ16を通過するため、冷却水温度WTは、エンジン12の回転数NEおよび負荷(即ち、スロットルバルブ開度θth)によって定まる収束冷却水温度WTconに収束する。
しかしながら、冷却水温度WTが収束冷却水温度WTconに収束する以上、オイル温度OTも、エンジン12の回転数NEおよび負荷(即ち、スロットルバルブ開度θth)によって定まるオイル温度(即ち、オイル温度マップ値OTmap)に収束するのである。
また、このC係数Kot_opnは、オイル温度推定部31により、回転数センサ22から読み込まれたエンジン回転数NEと、スロットルバルブポジションセンサ23から読み込まれたスロットルバルブ開度θthとが、C係数マップ37に適用されることで、その時点におけるエンジン12の運転状態に適合した、C係数Kot_opnが読み出されるようになっている。
そして、上式(2)において、「(1−Kot_opn)」という項を第2重み付けという。
つまり、オイル温度推定部31は、この第2重み付けを駆動時収束オイル温度OTmapに対して適用した一次遅れ処理を施すことにより、エンジン12のオイル温度OTを推定するようになっている。
式(1)においては、冷却水温WTに関するパラメータである、冷却水温度の今回検出値WT(n)およびB係数Kwt_clsが用いられている。
そして、式(1)が用いられる場合というのは、つまり、サーモスタット17が閉状態である場合である。この場合、冷却水は、ラジエータ16を通過しないため、冷却水温度WTが時々刻々と変化している状況にある。このため、この式(1)においては、冷却水温度の今回検出値WT(n)およびB係数Kwt_clsといった冷却水温WTに関するパラメータを考慮した上でオイル温度OTの推定が行われるようになっているのである。
そして、式(2)が用いられる場合というのは、つまり、サーモスタット17が開状態である場合である。この場合、冷却水がラジエータ16を通過するため、冷却水温度WTは、エンジン12の回転数NEおよび負荷(即ち、スロットルバルブ開度θth)によって定まる収束冷却水温度WTconに収束する。
サーモスタット17が閉状態で、且つ、インジェクタ13により燃料噴射が禁止されている、即ち、燃料カット制御部34により燃料カット制御が実行されている場合、オイル温度推定部31は、以下の式(3)を用いてオイル温度OTを推定するようになっている。
OT(n):オイル温度の今回演算値
OT(n−1):オイル温度の前回演算値
OTmap_m:燃料カット制御実行中におけるオイル温度のマップ値(被駆動時収束オイル温度)
Kot_clsm:オイル温度用なまし係数(D係数)
燃料カット制御実行中におけるオイル温度のマップ値OTmap_mは、インジェクタ13による燃料噴射が禁止されている場合において収束するオイル温度OTを示すものであって、オイル温度推定部31により燃料カット時オイル温度マップ42から読み出されるようになっている。
換言すれば、燃料カット時オイル温度マップ42は、スロットルバルブ開度θth(即ち、エンジンの負荷)によらず、エンジン回転数NEのみに基づいて、オイル温度マップ値OTmap_mを規定するように構成されている。
そして、冷却水温度WTが収束冷却水温度WTcon_mに収束する以上、被駆動状態にあるエンジン12のオイル温度OTも、エンジン12の回転数NEのみによって定まるオイル温度(即ち、燃料カット制御実行中におけるオイル温度マップ値OTmap_m)に収束するのである。
換言すれば、このD係数マップ38は、スロットルバルブ開度θth(即ち、エンジンの負荷)によらず、エンジン回転数NEのみに基づいてD係数Kot_clsmを規定するように構成されている。
つまり、オイル温度推定部31は、この第3重み付けを被駆動時収束オイル温度OTmap_mに対して適用した一次遅れ処理を施すことにより、エンジン12のオイル温度OTを推定するようになっている。
OT(n)=Kot_opnm×OT(n−1)+(1−Kot_opnm)×OTmap_m・・・(4)
OT(n):オイル温度の今回演算値
OT(n−1):オイル温度の前回演算値
OTmap_m:燃料カット制御実行中におけるオイル温度のマップ値(被駆動時収束オイル温度)
Kot_opnm:オイル温度用なまし係数(E係数)
ここで、燃料カット制御実行中におけるオイル温度のマップ値OTmap_mは、式(3)における場合と同様であるので、ここではその説明を省略する。
換言すれば、E係数マップ39は、スロットルバルブ開度θth(即ち、エンジンの負荷)によらず、エンジン回転数NEのみに基づいてE係数Kot_opnmを規定するように構成されている。
つまり、オイル温度推定部31は、この第4重み付けを被駆動時収束オイル温度OTmap_mに対して適用した一次遅れ処理を施すことにより、エンジン12のオイル温度OTを推定するようになっている。
より具体的に、この初期オイル温度推定部32は、始動時冷却水温度WT_start(定義は後述)と、停止時オイル温度OT_stop(定義は後述)とを比較し、停止時オイル温度OT_stopの方が始動時冷却水温度WT_startよりも低い、即ち、下式(5)が成立する場合には、停止時オイル温度OT_stopを上記の初期オイル温度OT_0として用いるようになっている。
WT_ start:始動時冷却水温度
OT_stop:停止時オイル温度
ここで、始動時冷却水温度WT_startは、エンジン12の始動時において水温センサ21により検出された冷却水温度である。
一方、初期オイル温度推定部32は、始動時冷却水温度WT_startの方が停止時オイル温度OT_stopよりも低い、即ち、下式(6)が成立する場合には、始動時冷却水温度WT_startを初期オイル温度OT_0として用いるようになっている。
また、初期オイル温度推定部32は、車内に備えられたイグニッションスイッチ(図示略)がオフからオンになると、エンジン12の始動が開始されたと認識するようになっている。
燃料カット制御部34は、燃料カット条件(以下の(i)および(ii)の両方)が満たされると、燃料噴射制御部33の作動を停止させることで、各インジェクタ13による混合燃料の噴射を禁止するものである。
(ii)エンジン回転数NEが設定アイドル回転数以上であること
一方、この燃料カット制御部34は、燃料カット条件(上述の(i)および(ii)の少なくともいずれか一方)が満たされなくなると、燃料噴射制御部33の作動を再開させ、各インジェクタ13による混合燃料の噴射禁止をキャンセルするようになっている。
まず、初期オイル温度OT_0の設定制御について、図2のフローチャートを用いて説明する。
初期オイル温度推定部32は、イグニッションスイッチ(図示略)がオフからオンになった時点において(ステップS11)、水温センサ21により検出された冷却水温WTを読み込む(ステップS12)。なお、ここで読み込まれた冷却水温WTが、式(6)の始動時冷却水温WT_startである。
一方、初期オイル温度推定部32は、始動時冷却水温WT_startが停止時オイル温度OT_stop未満である場合(ステップS13のNoルート)、始動時冷却水温WT_startを初期オイル温度OT_0として設定する(ステップS15)。
また、この図6においては、冷却水温度WTの変化を破線の特性線LWTで示し、オイル温度OTの変化を実線の特性線LOTで示す。
これは、オイル温度OTと冷却水温度WTとの間には、上式(5)として示す関係が成立していることに起因するものであり、この場合、初期オイル温度推定部32は、停止時オイル温度OT_stopを、初期オイル温度OT_0として設定する。
その後、再び、イグニッションスイッチがオフからオンになり、エンジン12が再始動すると、初期オイル温度推定部32は、水温センサ21により検出された水温WT、即ち、始動時冷却水温度WT_startを、初期オイル温度OT_0として設定する。
つまり、図6に示すように、エンジン12の前回停止時(時点t1)において、オイル温度OT(即ち、停止時オイル温度OT_stop)が、冷却水温度WT(即ち、停止時冷却水温度WT_stop)よりも低い場合、その後、再びエンジン12が運転しない限り、オイル温度OTが冷却水温度WTよりも大きくなる事態は生じないのである。
このように、エンジン12を再始動した際(図6の時点t2)において、ECU30が取得し得るのは、停止時オイル温度OT_stopおよび始動時冷却水温度WT_startの2つのパラメータであるが、初期オイル温度推定部32は、これら2つのパラメータのうち最も小さいものを、初期オイル温度OT_0として設定するようになっているのである。
そして、本発明によれば、オイル温度OTを正確に推定することが出来るので、FFV用のエンジン12におけるアルコール成分の濃度推定を正確に行うことに大きく寄与することが出来るのである。
換言すれば、エンジン12の暖機を行なっている間におけるオイル温度OTを正確に得ることが強く求められているのであるが、本発明はこのような要望に応えることが可能である。
まず、図3のステップS21において、オイル温度推定部31は、回転数センサ22によって検出されたエンジン12の回転数NEが所定のアイドル下限回転数NE_MIN(例えば、500〜600rpm程度)を下回ると、エンジン12がストール或いは始動中であると判定する(ステップS21のYesルート)。
一方、オイル温度推定部31は、エンジン12の回転数NEが所定のアイドル下限回転数NE_MIN以上になると、エンジン12がストール或いは始動中ではなく、エンジン12が運転中であると判定する(ステップS21のNoルート)。
そしてこのとき、燃料噴射制御部33からインジェクタ13に出力されるパルス信号のパルス幅INJ_PWがゼロではない、換言すれば、燃料カット制御部34が作動しておらず、インジェクタ13により混合燃料の噴射が行なわれている場合(ステップS24のYesルート)、オイル温度推定部31は、上述の式(1)を用いて、オイル温度の今回演算値OT(n)を演算する(ステップS25)。
このとき、燃料噴射制御部33からインジェクタ13に出力されるパルス信号のパルス幅INJ_PWがゼロより大きく、インジェクタ13により混合燃料の噴射が行なわれていれば(ステップS26のYesルート)、オイル温度推定部31は、上述の式(2)を用いて、オイル温度の今回演算値OT(n)を演算する(ステップS27)。
また、エンジン12の始動時におけるエンジン12のオイル温度である初期オイル温度OT_0を正確に演算することで、オイル温度OTを推定の精度を高めることが出来る。
また、混合燃料用エンジン12を搭載した車両10、いわゆる、FFVにおいて、オイル温度OTの推定精度が低下すると、排ガス性能の低下や、エンジン12の出力性能が低下することによるドライバビリティの低下が著しくなるが、本発明によれば、オイル温度OTの推定を正確に行うことで、FFVにおいても、排ガス性能やドライバビリティが低下することを効果的に防ぐことが出来る。
上述の実施形態においては、エンジン12の回転数NEを回転数センサ22により検出する場合について説明したが、クランク角センサの出力信号を用いることでECU30がエンジン回転数NEを演算するようにしてもよい。
また、上述の実施形態においては、エンジン12が混合燃料用エンジンである場合を例にとって説明したが、このような場合に限定するものではない。例えば、ガソリンエンジンであっても良いし、ディーゼルエンジンであっても良い。
12 混合燃料用エンジン(エンジン)
13 インジェクタ(燃料噴射手段)
16 ラジエータ
17 サーモスタット(冷却水バルブ)
21 水温センサ(冷却水温度検出手段)
31 オイル温度推定部(オイル温度推定手段)
32 初期オイル温度推定部(初期オイル温度推定手段)
34 燃料カット制御部(燃料カット制御手段)
WT 冷却水温度
OT オイル温度
NE エンジン回転数
θth エンジン負荷
OTmap_m 駆動時収束オイル温度
OTmap_m 被駆動時収束オイル温度
Kot_cls サーモスタット閉状態で燃料噴射中における、オイル温度用なまし係数(A係数)
Kwt_cls サーモスタット閉状態で燃料噴射中における、冷却水温度用なまし係数(B係数)
Kot_opn サーモスタット開状態で燃料噴射中における、オイル温度用なまし係数(C係数)
Kot_clsm サーモスタット閉状態で燃料カット中における、オイル温度用なまし係数(D係数)
Kot_opnm サーモスタット開状態で燃料カット中における、オイル温度用なまし係数(E係数)
Claims (5)
- 車両に搭載されたエンジンの冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段と、
該エンジンの始動時における該エンジンのオイル温度である初期オイル温度を推定する初期オイル温度推定手段と、
該初期オイル温度推定手段により推定された該初期オイル温度を用いて該エンジンのオイル温度を推定するオイル温度推定手段とを備え、
該初期オイル温度推定手段は、
該エンジンの始動時において該冷却水温度検出手段により検出された該エンジンの冷却水温度である始動時冷却水温度と、該エンジンの停止時において該オイル温度推定手段により推定された該エンジンのオイル温度である停止時オイル温度とを比較し、
該停止時オイル温度の方が該始動時冷却水温度よりも低い場合には、該停止時オイル温度を該初期オイル温度として用い、
該始動時冷却水温度の方が該停止時オイル温度よりも低い場合には、該始動時冷却水温度を該初期オイル温度として用いる
ことを特徴とする、エンジンオイル温度の推定装置。 - 該エンジンを冷却する冷却水の放熱を行なうラジエータと、
該エンジンと該ラジエータとの間に介装され、閉状態で該エンジンと該ラジエータとの間で該冷却水を流通させず、開状態で該エンジンと該ラジエータとの間で該冷却水を流通させる冷却水バルブとを備え、
該オイル温度推定手段は、
該冷却水バルブが該閉状態の場合、第1係数を該冷却水温度の変化に対して適用した一次遅れ処理を施し且つ該初期オイル温度を用いて該オイル温度を推定し、
該冷却水バルブが該開状態の場合、第2係数を該エンジンの回転数および負荷によって定まる駆動時収束オイル温度に対して適用した一次遅れ処理を施し且つ該初期オイル温度を用いて該オイル温度を推定する
ことを特徴とする、請求項1記載のエンジンオイル温度の推定装置。 - 該エンジンにおいて燃料を噴射する燃料噴射手段と、
燃料カット条件が成立すると該燃料噴射手段による燃料噴射を禁止する燃料カット制御を実行する燃料カット制御手段とを備え、
該オイル温度推定手段は、
該冷却水バルブが閉状態で該燃料カット制御手段により該燃料カット制御が実行されている場合、第3重み付けを該エンジンの回転数によって定まるオイル温度である被駆動時収束オイル温度に対して適用した一次遅れ処理を施すことにより該エンジンのオイル温度を推定する
ことを特徴とする、請求項1または2記載のエンジンオイル温度の推定装置。 - 該エンジンにおいて燃料を噴射する燃料噴射手段と、
燃料カット条件が成立すると該燃料噴射手段による燃料噴射を禁止する燃料カット制御を実行する燃料カット制御手段とを備え、
該オイル温度推定手段は、
該冷却水バルブが開状態で該燃料カット制御手段により該燃料カット制御が実行されている場合、第4重み付けを該エンジンの回転数によって定まる被駆動時収束温度に対して適用した一次遅れ処理を施すことにより該エンジンのオイル温度を推定する
ことを特徴とする、請求項1〜3いずれか1項に記載のエンジンオイル温度の推定装置。 - 該エンジンは、ガソリンとアルコールとの混合物を燃料として用いる混合燃料用エンジンである
ことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のエンジンオイル温度の推定装置。
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