JP6264325B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、車両に搭載する内燃機関を制御するうえで好適な制御装置に関する。

特許文献１には、ノッキング強度に応じて点火クランク角を遅角する機能、並びにノッキング強度に応じて冷却水温の目標値を下げる機能を併せ持った内燃機関が開示されている。内燃機関においては、点火クランク角が遅いほど、燃費は悪化するもののノッキングが発生し難くなることが知られている。また、冷却水温が下がるほど筒内温度が下がり、ノッキングが生じ難くなることも知られている。

上記従来の内燃機関においてノッキングが発生すると、点火クランク角の遅角及び冷却水温の低下の双方により、ノッキングが発生し難い状況が作り出される。この場合、点火クランク角の遅角のみに頼ってノッキングを防止する場合に比して、その防止に必要な遅角量を小さく抑えることができる。このため、上記従来の内燃機関によれば、点火クランク角を過大に遅角させることなく、従って、燃費を大幅に悪化させることなく、適切にノッキングの発生を防ぐことができる。

特開２００１−３０４０２８号公報 特開２００８−２１５１７３号公報

内燃機関において、点火クランク角は、指令の角度を変えることにより速やかに変化させることができる。従って、ノッキング強度に応じて点火クランク角を遅角させれば、内燃機関の環境は、点火クランク角に関しては、即座にノッキングの解消に適した状態に変化する。

一方、冷却水温は、目標値を変化させた後、ある程度の遅延を経てその目標値に達する。このため、ノッキング強度に応じて冷却水温の目標値を低下させた場合、内燃機関の環境は、冷却水温の面では、ノッキングの解消に適した状態に至るのにその後しばらくの時間を要する。

この点、上記従来の内燃機関は、点火クランク角と冷却水温の両面から、ノッキングの解消に最適な環境を実現するという要求に関して、更なる改良の余地を残すものであった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、点火クランク角と冷却水温の双方を適切に制御することで、上記従来の内燃機関に比して更に効率的にノッキングの発生を防止することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
ノッキングの有無に応じて計算したKCS学習値に基づいて点火クランク角を計算し、かつ、ノッキングの発生に応じて点火クランク角に遅角を施すノックコントロールシステムと、
冷却パラメータの目標値に応じた指令を内燃機関の冷却システムに供給し、かつ、前記KCS学習値に基づいて前記指令を補正する冷却指令供給システムと、を備え、
前記指令は、前記KCS学習値が大きい場合は小さい場合よりも、前記冷却システムの冷却能力が高まる方向への補正量を大きくすることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、前記冷却指令供給システムは、前記KCS学習値の更新回数が閾値に満たない状況下では前記補正を実施せず、前記KCS学習値の更新回数が前記閾値以上である状況下で前記補正を行うことを特徴とする。

また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記冷却指令供給システムは、前記KCS学習値に基づいてパラメータ学習値を計算し、かつ、前記冷却パラメータのベース値と当該パラメータ学習値に基づいて前記目標値を決定し、
前記パラメータ学習値は、前記KCS学習値が大きい場合は小さい場合よりも、前記冷却システムの冷却能力が高まる方向への更新量を大きくすることを特徴とする。

また、第４の発明は、第３の発明において、
前記冷却指令供給システムは、前記KCS学習値に基づいて前記冷却パラメータの更新量を計算し、かつ、前記パラメータ学習値を当該更新量で更新し、
前記更新量は、前記KCS学習値が大きい場合は小さい場合よりも、前記冷却システムの冷却能力が高まる方向への更新量を大きくすることを特徴とする。

また、第５の発明は、第３又は第４の発明において、
前記ノックコントロールシステムは、内燃機関の運転領域を複数の領域に区分し、運転領域毎に前記KCS学習値を計算し、
前記冷却指令供給システムは、前記KCS学習値に基づいて前記パラメータ学習値を更新するための更新規則を前記運転領域毎に記憶しており、内燃機関の運転領域毎に、対応するKCS学習値に基づいて、対応する更新規則に従って当該運転領域におけるパラメータ学習値を更新することを特徴とする。

また、第６の発明は、第１乃至第５の発明の何れかにおいて、
前記冷却パラメータは冷却媒体温度であり、
前記冷却指令供給システムは、前記冷却媒体温度の目標値を前記指令として前記冷却システムに供給し、かつ、前記KCS学習値が大きい場合は小さい場合よりも、前記目標値の低温方向への補正量を大きくし、
前記冷却システムは、前記目標値が実現されるように当該冷却システムの冷却媒体を制御することを特徴とする。

また、第７の発明は、第１乃至第５の発明の何れかにおいて、
前記冷却システムは、冷却媒体の吐出量を可変とする電動ウォータポンプを備え、
前記冷却パラメータは前記電動ウォータポンプの吐出量であり、
前記冷却指令供給システムは、前記吐出量の目標値を前記指令として前記電動ウォータポンプに供給し、かつ、前記KCS学習値が大きい場合は小さい場合よりも、前記目標値の増量方向への補正量を大きくすることを特徴とする。

また、第８の発明は、第１乃至第７の発明の何れかにおいて、
前記内燃機関は、主として内燃機関のシリンダブロックを冷却する第１システムと、当該第１システムに比して多分に吸気ポートの周辺を冷却する第２システムと、を備え、
前記第１システムと前記第２システムとは、互いに独立した冷却媒体流路を備え、
前記冷却システムは前記第２システムであり、前記指令は前記第２システムに供給されることを特徴とする。

また、第９の発明は、第８の発明において、
前記冷却指令供給システムは、前記第１システムに目標温度を供給し、
前記第１システムは、当該目標温度が実現されるように当該第１システムの冷却媒体を制御し、
前記冷却指令供給システムは、前記第２システムが冷却の限界にある場合に、前記目標温度を低下させることを特徴とする。

また、第１０の発明は、第９の発明において、前記冷却指令供給システムは、前記第１システムの冷媒温度が判定温度を超えている場合に限り、前記目標温度の低下を許可することを特徴とする。

また、第１１の発明は、第９又は第１０の発明において、前記ノックコントロールシステムは、前記目標温度を前記KCS学習値に基づいて低下させることを特徴とする。

第１の発明によれば、点火クランク角はKCS学習値に基づいて計算され、かつ、ノッキングの発生に応じて遅角される。このため、内燃機関は、ノッキングの発生後速やかに、点火クランク角の面でその回避に適した状態に変化する。また、本発明によれば、冷却システムに対する指令がKCS学習値に基づいて補正される。KCS学習値には、ノッキングの発生し易さが反映されている。このため、本発明によれば、冷却システムの冷却能力を、ノッキングの発生前からノッキングの回避に適したものにしておくことができ、かつ、ノッキングの発生し易さの変化に追従させることができる。従って、本発明によれば、点火クランク角と温度環境の双方により、ノッキングの発生を効率的に防止することができる。

第２の発明によれば、冷却システムに対する指令の補正を、KCS学習値の更新が十分に行われている状況下に限って実行することができる。KCS学習値は、更新が繰り返されることにより、ノッキングの発生し易さに応じた値となる。従って、本発明によれば、KCS学習値にノッキングの発生し易さが適切に反映されていない段階で不適切な補正がなされてしまうのを有効に防ぐことができる。

第３の発明によれば、冷却パラメータの目標値は、ベース値とパラメータ学習値に基づいて決定される。そして、KCS学習値が大きいほどパラメータ学習値は、冷却能力を高める方向に大きく更新される。このため、本発明によれば、KCS学習値が大きくノッキングが生じ易いと判断できるほど、冷却能力を大幅に高めて、内燃機関の状態をノッキングの回避に適した状態に大きく近づけることができる。

第４の発明によれば、パラメータ学習値は、KCS学習値に基づいて計算された更新量に基づいて更新される。更新量が、KCS学習値が大きいほど、冷却能力を高める方向に大きく更新されることから、本発明によれば、KCS学習値に基づいてパラメータ学習値を適切に更新することができる。

第５の発明によれば、個々の運転領域におけるパラメータ学習値は、運転領域毎に計算されるKCS学習値、及び、運転領域毎に記憶されている更新規則に従って更新される。従って、冷却パラメータの目標値も運転領域毎に計算される。ノッキングの発生し易さは運転領域に応じて異なることがある。本発明によれば、運転領域毎に計算した目標値を用いることで、個々の運転領域におけるノッキングの発生し易さに適した状態に、冷却システムを適切に制御することができる。

第６の発明によれば、冷却システムには、冷却媒体温度の目標値が指令として供給される。冷却システムでは、その目標値が実現されるように冷却媒体が制御される。本発明において、目標値は、KCS学習値が大きいほど、低温方向に大きく補正される。このため、本発明によれば、ノッキングが発生し易いほど、内燃機関の温度環境をノッキングの回避に適した方向に大きく移行させることができる。

第７の発明によれば、冷却システムには、冷却媒体の吐出量の目標値が指令として供給される。冷却システムでは、その目標値が実現されるように電動ウォータポンプが制御される。本発明において、目標値は、KCS学習値が大きいほど、増量方向に大きく補正される。吐出量の目標値が増えれば冷却システムの冷却能力は向上する。このため、本発明によれば、ノッキングが発生し易いほど、内燃機関の温度環境をノッキングの回避に適した方向に大きく移行させることができる。

第８の発明によれば、内燃機関は、主としてシリンダブロックを冷却する第１システムと、多分に吸気ポートの周辺を冷却する第２システムとで冷却される。第２システムは、第１システムから分離されており、かつ、上記の指令を受けることにより、ノッキングが発生し易いほど高い冷却能力を発揮する。ノッキングの防止には、吸気ポート周辺の温度を下げることが有効である。他方、シリンダブロックの温度低下は、機械摩擦や冷却損失の増大を招き、燃費悪化の原因となる。本発明によれば、シリンダブロックの温度を大きく低下させることなく、ノッキングの発生し易さに応じて吸気ポートの周辺だけを適切に冷却することができる。このため、本発明によれば、燃費を悪化させることなく適切にノッキングの発生を防ぐことができる。

第９の発明によれば、内燃機関の温度環境を、第２システムにより、更にノッキングの回避に適した方向に移行させることができない状態に至った場合に、第１システムの目標温度を低下させることができる。第１システムの温度が下がれば、内燃機関の温度環境は、ノッキングの回避に有利な方向に移行する。このため、本発明によれば、ノッキングを回避し得る運転条件を第８の発明の場合に比して更に広げることができる。

第１０の発明によれば、第１システムの冷媒温度が判定温度以下となるのを避けることができる。第１システムの温度が過度に低下すると、内燃機関の燃費が大幅に悪化する。本発明によれば、第１システムの温度を判定温度以上に維持することで、燃費の大幅な悪化を生じさせることなく、ノッキングを回避できる運転条件を広く確保することができる。

第１１の発明によれば、第１システムの目標温度を、ノッキングの発生し易さに対応させて低下させることができる。このため、本発明によれば、第１システム及び第２システムの双方を、ノッキングの回避に適した温度に適切に制御することができる。

本発明の実施の形態１の構成を示す図である。 本発明の実施の形態１におけるノックコントロールシステムの動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施の形態１のLTシステムのベース水温のマップを説明するための図である。 本発明の実施の形態１においてECUが実行するルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態１の動作の一例を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態２において、複数の領域に区分された運転領域毎にKCS学習値が計算される様子を説明するための図である。 本発明の実施の形態２においてECUが実行するルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態３においてECUが実行するルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態４においてHTシステムの目標温度に補正が施される領域を説明するための図である。 本発明の実施の形態４においてECUが実行するルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態４の動作の一例を示すタイミングチャートである。

実施の形態１．
（実施の形態１の構成）
図１は、本発明の実施の形態１の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態のシステムは内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、車両に搭載されて用いられる機関であり、シリンダブロック１２とシリンダヘッド１４を有している。シリンダブロック１２及びシリンダヘッド１４の内部には、夫々、互いに独立した冷却水通路が形成されている。

シリンダブロック１２の冷却水通路は、主としてシリンダブロック１２を冷却するためのHT（High Temperature）システム１６の一部を構成している。HTシステム１６は、シリンダブロック１２のインレット側にウォータポンプ（W/P）１８を備えている。W/P１８は、内燃機関１０により機械的に駆動され、HTシステム１６内の冷却水をシリンダブロック１２に向けて吐出することができる。

シリンダブロック１２のアウトレット側には、HT水温センサ２０が設けられている。HT水温センサ２０は、HTシステム１６内を流れる冷却水の温度に応じたethwH信号を発生する。

HTシステム１６は、また、HTラジエータ２２を含む循環路２４と、HTラジエータ２２をバイパスするバイパス路２６を有している。HTラジエータ２２は車両の走行風により、その内部を流れる冷却水を冷却することができる。また、HTラジエータ２２は、図示しない冷却ファンを備えており、必要に応じて、その冷却ファンにより導かれる送風によっても冷却水を冷却することができる。

バイパス路２６の一端は、サーモスタット（T/S）２８を介して循環路２４に接続されている。T/S２８は、冷却水の温度に応じて流路を変化させる三方弁である。T/S２８は、具体的には、冷却水の温度が低い間は、HTラジエータ２２からW/P１８へ向かう通路を閉じて冷却水を専らバイパス路２６に流通させ、冷却水の温度が高くなるに連れて、HTラジエータ２２を流れる冷却水の割合が増えるように作動する。

一方、シリンダヘッド１４の冷却水通路は、LT（Low Temperature）システム３０の一部を構成している。LTシステム３０は、HTシステム１６に比して多分に吸気ポートの周辺を冷却するための冷却システムである。LTシステム３０は、シリンダヘッド１４のインレット側に電動ウォータポンプ（E-W/P）３２を備えている。E-W/P３２は、外部から供給されるDuty信号に応じたデューティ比で作動し、そのDuty信号に応じた吐出能力で冷却水をシリンダヘッド１４に向けて吐出することができる。

シリンダヘッド１４のアウトレット側には、LT水温センサ３４が設けられている。LT水温センサ３４は、LTシステム３０内を流れる冷却水の温度に応じたethwL信号を発生する。

LTシステム３０は、LTラジエータ３６を含む循環路３８と、LTラジエータ３６をバイパスするバイパス路４０を有している。LTラジエータ３６は、HTラジエータ２２と同様に、車両の走行風により、又は内蔵する冷却ファン（図示せず）による冷却風により、冷却水を冷却することができる。

バイパス路４０の一端は、三方弁４２を介して循環路３８に接続されている。三方弁４２は、外部から供給される開度信号に応じて、バイパス路４０を流れる冷却水とLTラジエータ３６を流れる冷却水の割合を変化させることができる。

図１に示すシステムは、電子制御ユニット（ECU）４４を有している。ECU４４は、上述したHT水温センサ２０及びLT水温センサ２０のethwH信号及びethwL信号に基づいて、HTシステム１６の冷却水温（以下、「HT水温」と称す）、並びにLTシステムの冷却水温（以下、「LT水温」と称す）を検知することができる。また、ECU４４は、HTラジエータ２２の冷却ファン及びLTラジエータ３６の冷却ファンの状態を制御することができる。更に、ECU４４は、LTシステム３０のE-W/P３２及び三方弁４２の状態も制御することができる。

ECU４４には、内燃機関１０が備える各種センサ及びアクチュエータとも電気的に接続されている。例えば、ECU４４は、内燃機関１０の各気筒に装着されている点火プラグ４６に対して、点火時期を指令することができる。また、ECU４４は、気筒毎に配置されている筒内圧センサ（CPS）４８の出力に基づいて、各気筒の筒内圧を検知することができる。更に、ECU４４は、NEセンサ５０の出力に基づいて、機関回転速度（NE）を検知し、また、アクセル開度センサ５２の出力に基づいてアクセル開度（Acc）を検知することができる。

（ノックコントロールシステム：KCS）
本実施形態のシステムには、ノックコントロールシステム（KCS）が搭載されている。図２は、そのKCSの動作を説明するための図である。図２において、縦軸は、内燃機関１０の特定の気筒の点火クランク角（下側が遅角方向）を示しており、横軸は時間の経過を示している。

内燃機関１０では、点火クランク角が進角され続けると、やがてノッキングが発生する。以下、進角過程でノッキングが生ずるクランク角を「トレースノック点（TK点）」と称す。内燃機関１０では、また、ノッキングが生じない限り、点火クランク角が進角されるほど燃費特性が改善される。このため、各気筒の点火クランク角は、ノッキングを発生させないようにTK点付近に制御することが望ましい。

図２中に符号５４を付して示すクランク角は、内燃機関１０の運転状態に応じて設定される点火クランク角のベース値５４である。ベース値５４は、標準的なTK点として予め設定されたクランク角である。

図２中に符号５６を付して示す矢印は、KCS学習値を示している。KCS学習値５６は、ノッキングの発生に伴って（例えばαだけ）増加方向に更新され、他方、ノッキングが発生しない状況下では（例えばαだけ）減少方向に更新される。従って、KCS学習値は、ノッキングが発生し易い環境下では大きな値となり、他方、ノッキングが発生し難い環境下では小さな値となる。

本実施形態のシステムは、点火クランク角のベース値５４にKCS学習値５６を加えた値を中心値として、TK点がトレースされるように点火クランク角をフィードバック制御する。具体的には、ECU４４は、ベース値５４及びKCS学習値５６に加えて、点火クランク角に関するフィードバック補正値を計算する。このフィードバック補正値は、ノッキングの発生と共に大きく（例えばβだけ）遅角方向に更新され、また、ノッキング未発生の間には（例えばβより十分に小さいγだけ）進角方向に更新される。なお、フィードバック補正値の更新量β、γは、KCS学習値の更新量αに比して十分に大きいものとする。

図２中に符号５８を付して示す波形は、フィードバック補正値を加算することで得られた最終点火クランク角を示している。ECU４４は、点火プラグ４６に対して最終点火クランク角５８での点火を要求する。これにより、内燃機関１０においては、ノッキングと燃費の両面で最適な点火クランク角を実現することができる。

（HTシステム）
上述した通り、本実施形態の内燃機関１０は、主としてシリンダブロック１２を冷却するHTシステムを備えている。HTシステム１６は、内燃機関１０の始動直後など、HT水温が低い場合にはバイパス路２６を通して冷却水を循環させる。この場合、放熱量が少ないためHT水温度は速やかに上昇する。シリンダブロック１２の温度は、内燃機関１０の機械摩擦や冷却損失に大きく影響する。HT水温を早期に上昇させることができると、それらに起因するを早期に低下させることができ、始動直後の燃費特性を高めることができる。

内燃機関１０の暖機が進み、HT水温がT/S２８の設定温度（例えば８５°C〜９０°C）に達すると、バイパス路２６が遮断され、冷却水がHTラジエータ２２を流通し始める。冷却水がHTラジエータ２２を流れ始めると、放熱量が増してHT水温の上昇が妨げられる。このため、HT水温は、T/S２８の機能により、上記の設定温度付近に制御される。

ECU４４は、HT水温センサ２０のethwH信号に基づいて、HT水温を検知することができる。HT水温がT/S２８の設定温度を超えてしまっている場合、或いは、HT水温をT/S２８の設定温度より下げたい場合、ECU４４は、HTラジエータ２２のファンに駆動指令を発する。HTラジエータ２２の冷却能力は、ファンの作動と共に向上する。このため、本実施形態によれば、HT水温を、T/S２８の設定温度と同等或いはその近傍の目標水温に制御することができる。以下、HT水温の制御目標を「HT目標水温」と称す。

（LTシステム）
内燃機関１０は、シリンダヘッド１４の内部に冷却水を流通させるLTシステム３０を有している。LTシステム３０によれば、シリンダブロック１２の温度を大きく下げることなく吸気ポートの周辺を効率的に冷却することができる。シリンダブロック１２の温度は、上述した通り、内燃機関１０の損失に大きな影響を与える。他方、吸気ポート周辺の温度は、吸気の温度に大きく影響し、従って、ノッキングの発生し易さに大きな影響を与える。このため、LTシステム３０によれば、機械摩擦等に起因する損失を大きくすることなく、ノッキングの回避に適した温度環境を作り出すことができる。

本実施形態において、LTシステム３０は、三方弁４２の状態を変化させることにより、バイパス路４０を流れる冷却水量とLTラジエータ３６を流れる冷却水量との割合を変化させることができる。また、E-W/Pに供給されるDuty信号のデューティ比を変えることにより、LTシステム３０を循環する冷却水量を変化させることができる。更に、LTラジエータ３６が内蔵するファンの動作を制御することで放熱能力を変えることができる。ECU４４は、LT水温センサ３４のethwL信号に基づいてそれらをフィードバック制御することにより、LT水温を、HT目標水温とは別個の任意の目標水温（以下、「LT目標水温」と称す）に制御することができる。

図３は、LT目標水温を決定するためにECU４４が記憶しているLTベース値のマップを示す。図３に示すマップは、機関回転速度NEと機関負荷KLとの関係で、LTベース値を定めている。ECU４４は、このマップから特定されるLTベース値に基づいてLT目標水温を決定する。なお、ECU４４は、アクセル開度Accに基づいて公知の手法で機関負荷KL（詳しくは充填効率）を算出するものとする。

ノッキングの発生し易さは機関の運転状態に応じて変化する。例えば、低回転高負荷領域は、ノッキングが発生し易い領域である。図３に示すマップは、ノッキングが発生し易い領域ほどLTベース値が低くなるように定められている。その結果、LT目標水温は、ノッキングが発生し易い領域では低い温度に設定される。

LT目標水温が低いほど、LT水温は低くなり、ノッキングは発生し難くなる。つまり、本実施形態の内燃機関１０は、ノッキングを発生させ易い運転領域では、ノッキングを発生させ難い温度環境を作り出す。このため、本実施形態の内燃機関１０では、点火クランク角の多大な遅角に頼ることなく、運転領域の全域で効率的にノッキングの発生を防ぐことができる。

（実施の形態１の特徴）
上述した通り、本実施形態の内燃機関１０は、KCSにより点火クランク角を制御することによりノッキングの発生を防止することとしている。加えて、内燃機関１０は、LT目標水温に、内燃機関１０の運転領域、つまり、機関回転速度NE及び機関負荷KLを反映させることとし、温度環境の面からもノッキングの発生を防止することとしている。

KCSの機能だけに頼ってノッキングを防止しようとすれば、ノッキングの生じ易い運転領域で大幅な点火遅角が要求されることとなり、内燃機関１０の燃費特性が悪化し易くなる。これに対して、そのような運転領域でノッキングに関する温度環境が改善されれば、点火の遅角量を抑えることができ、燃費の悪化を回避することができる。この点、図３に示すマップを用いてLT目標水温を設定することは、燃費の向上を図る上で有効である。

しかしながら、ノッキングの発生し易さは、内燃機関１０の運転領域に対して一律に決まるものではない。このため、運転領域だけを考慮してLT目標水温を設定した場合、ノッキングの発生し易さが十分に解消されず、過大な遅角量が生成されてしまうのを阻止できないという事態が生じ得る。

上記の事態は、例えば、LT目標水温にノッキングの発生状況を反映させることにより回避することができる。つまり、ノッキングが多発している状況下ではLT目標水温を低下させ、他方、ノッキングが発生していない状況下ではLT目標水温を上昇させることとすれば、過大な遅角量の生成を阻止することが可能である。

ノッキングの発生状況をLT目標水温に反映させる手法としては、例えば、以下のような手法が考えられる。
１．ノッキングの発生時にLT目標水温を一律に低下させる。
２．ノッキングの発生時に、ノッキング強度に応じた幅でLT目標水温を低下させる。

上記１又は２の手法によれば、KCSにより点火クランク角が制御されている状況下で更にノッキングが発生した場合に、LTシステム３０の温度を低下させることで、内燃機関１０の温度環境を、ノッキングが発生し難い方向に変化させることができる。２の手法によれば、更に、ノッキングが強いほど温度環境を大幅に変えることができる。これらの手法によれば、ノッキングの発生し易さをLT目標水温に反映させることができるため、点火クランク角が過大に遅角されてしまうのを防ぐことにつき、一定の効果を得ることができる。

しかしながら、内燃機関１０の温度環境は、LT目標水温が変化しただけでは何ら変わらない。つまり、その温度環境が変化するためには、変化後のLT目標水温にLT水温が追いついてくることが必要である。このため、上記１又は２の手法では、現実には、以下のような現象が生じ易い。

（１）ノッキングが発生。
（２）KCSの機能により点火クランク角が遅角。同時に、LT目標水温が低下。
（３）即座には温度環境が変化しないため、再びノッキングが発生。
（４）点火クランク角が再び遅角。LT目標水温も再び低下。その結果、大きな遅角量が設定され、かつ、LT目標水温も低すぎる値に低下。
（５）点火クランク角が大きく遅角されたことによりノッキングが収まる。遅角量が大きいため燃費の面で不利な状態となっている。
（６）LT水温が、低すぎるLT目標水温に近づくに連れ、点火クランク角がTK点に対して過大なものとなる。
（７）以後、点火クランク角がTK点をトレースする状態になるまで、点火クランク角が進角される。その間、LT目標水温は、高すぎる温度に修正されてしまう。

このように、上記１又は２の手法によると、LT水温がLT目標水温に追いつくまでの遅れ時間に起因して、点火クランク角とLT目標水温の双方に、ハンチングに類する過剰変動が生じてしまう。その結果、内燃機関１０には、以下のような不都合が生ずる。
・過大な遅角量に起因する一時的な燃費特性の悪化。
・低すぎるLT目標水温に起因する内燃機関１０の過剰冷却。これに伴う燃費特性の悪化。

上述の通り、本実施形態の内燃機関１０は、ノッキングの発生状況に基づいてKCS学習値を更新する。KCS学習値は、十分な更新が繰り返された段階では、ノッキングの発生し易さを正しく表した値となる。例えば、ノッキングの発生が検知されない瞬間においても、KCS学習値が大きな値であれば、内燃機関１０がノッキングを発生させ易い状態にあると判断することができる。一方、ノッキングの発生が検知された瞬間においても、KCS学習値がさほど大きな値でなければ、さほどノッキングが発生し易い状態ではないと判断することができる。

ノッキングの発生し易さは、内燃機関１０において徐々に変化するものであり、一つのノッキングの前後で大きく変化するものではない。同様に、KCS学習値も、ノッキングの発生状態に応じて徐々に更新される。このため、KCS学習値をLT目標水温に反映させることとすれば、そのLT目標水温は、ノッキングの発生状況に応じて小幅に修正され続け、定常的にノッキングの発生し易さに対応し続ける。LT目標水温の変化幅がこのように小さなものであれば、現実のLT水温もLT目標水温から大きく乖離することはない。従って、KCS学習値をLT目標水温に反映させることとすれば、内燃機関１０の温度環境を、常にノッキングの発生し易さに対応させ続けることができる。そして、内燃機関１０の温度環境をノッキングの発生し易さに対応させ続けることができれば、過剰冷却に起因する燃費の悪化も、点火クランク角の過剰遅角による燃費の悪化も生ずることはない。そこで、本実施形態では、内燃機関１０の運転領域に加えて、KCS学習値をも基礎として、LT目標水温を設定することとした。

（実施の形態１の動作）
図４は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU４４が実行するルーチンのフローチャートである。本実施形態において、ECU４４は、図４に示すルーチンを実行するためのコンピュータプログラムを記憶し、また、その実行を可能とするためのインターフェース、メモリ、及びCPU等のハードウェアを有している。

図４に示すルーチンは、３秒程度の所定時間毎に起動される。この所定時間は、LT目標水温が変化した後、LT水温がその変化に追従するためのディレイを考慮した時間である。このルーチンが起動されると、先ず、LTシステム３０、HTシステム１６及びKCSの全てが正常であるかが判別される（ステップ１００）。本実施形態のシステムには、LTシステム３０、HTシステム１６及びKCSの夫々についてのフェール判定機能が搭載されている。本ステップ１００では、具体的には、それら何れのシステムについてもフェール状態が判定されていないかが判断される。

LTシステム１６、HTシステム３０及びKCSの何れかに異常が認められる場合は、以後速やかに今回のルーチンが終了される。一方、全てのシステムが正常であると判断された場合は、次に、HT水温が(a)°Cを超えているか否かが判別される（ステップ１０２）。内燃機関１０においてノッキングは、気筒内が高温になることで発生する。このため、内燃機関１０がある程度暖機されるまではノッキングが発生することはない。(a)°Cは、暖機がある程度進んでいるか否かを判断するための温度であり、４０°C〜５０°C程度に設定される。従って、本ステップでHT水温＞(a)の判定が否定された場合は、未だノッキングが発生する状態ではなく、そもそもLTシステム３０で吸気ポート周りを冷却する必要がないと判断できる。この場合、ECU４４は、速やかに今回のルーチンを終了させる。

一方、上記ステップ１０２で、HT水温＞(a)の成立が判定された場合は、次に、KCS学習値を内燃機関１０の制御に反映できる環境が整っているか否かが判別される（ステップ１０４）。具体的には、ここでは、以下の全ての条件が成立しているか否かが判別される。
・NE範囲下限＜機関回転速度NE＜NE範囲上限
・KL範囲下限＜機関負荷KL＜KL範囲上限
・LT範囲下限＜LT水温＜LT範囲上限
・外気温範囲下限＜外気温＜外気温範囲上限
・他の関連デバイスの故障なし
・他モジュールからのKCS学習の禁止要求なし
これらの条件の何れかが成立しない場合は、KCS学習値が、内燃機関１０の制御に反映できる状態ではないと判断される。この場合、速やかに今回のルーチンが終了される。

上記の条件が全て成立しており、KCS学習値が利用できる環境が整っていると判別された場合は、次に、KCS学習値の更新回数が所定値に達しているかが判別される（ステップ１０６）。この「所定値」は、KCS学習値が、ノッキングの発生し易さを正しく表す値となっているか否かを判定するための判定値として、実験的に予め定められた１以上の値である。この判定が否定される場合は、KCS学習値をLT目標水温に反映させるのは時期尚早であると判断できる。この場合、今回のルーチンは速やかに終了される。

一方、上記ステップ１０６の判定が肯定される場合は、KCS学習値をLT目標水温に反映させるための処理が行われる。具体的には、先ず、KCS学習値に基づいてLT更新量が計算される（ステップ１０８）。ECU４４は、図４のステップ１０８中に示すようなマップを記憶している。このマップには、KCS学習値とLT更新量との関係が定められている。本ステップの処理によれば、KCS学習値が大きいほど、LT更新量は大きな値に設定される。

上記の処理が終わると、次式に従って、LT学習値が更新される（ステップ１１０）。
（LT学習値）＝（前回値）＋（今回更新量） ・・・（１式）
但し、「前回値」とは、前回のルーチンにおいて計算されたLT学習値である。また、「今回更新量」とは、今回のルーチンにおいて、上記ステップ１０８で計算されたLT更新量である。上記の処理によれば、LT学習値は、KCS学習値が大きいほど、大幅に増加方向に更新されることになる。

LT学習値の更新が終わると、次に、その学習値を用いて、次式に従ってLT目標水温が設定される（ステップ１１２）。
（LT目標水温）＝（LTベース値）−（LT学習値） ・・・（２式）
LT学習値は、上記の通り、KCS学習値が大きいほど大幅に増加方向に更新される。このため、LT目標水温は、ノッキングが発生し易い状況であるほど、LTベース値に対して低い温度に更新され易くなる。

ECU４４は、LT水温がLT目標温度となるように、E-W/P３２、三方弁４２及びLTラジエータ３６のファンを制御する。このため、上記の処理によれば、ノッキングが発生し易い状況であるほど、LT水温は低温となり、内燃機関１０の温度環境はノッキングが発生し難い方向に変更される。

図５は、上記のルーチンが繰り返し実行されることにより実現される内燃機関１０の動作の一例を説明するためのタイミングチャートである。図５の最上段に示す三角波形はノッキングの発生とその強度を示している。

図5に示す例では、時刻t1に、強度の大きなノッキングが発生している。これを受けて点火クランク角は、ベース値５４から一旦大きく遅角され、その後、徐々に進角方向に戻されている。点火クランク角の進角に伴い、時刻t2には、強度の弱まったノッキングが発生している。点火クランク角は、その発生を受けて再びステップ的に遅角される。時刻t2以後時刻t3までは、有意なノッキングは発生せず、点火クランク角はTK点をトレースしている。その間、ベース値５４と最終点火クランク角５８との差に対応するようにKCS学習値５６が設定されている。

図５に示す例では、時刻t３に、再びノッキングが発生している。これを受けて、点火クランク角は再びステップ的に遅角方向に変更されている。また、ノッキングが発生し易い状況であることを受けてKCS学習値が増加方向に更新されている。時刻t4には、再びノッキングが発生し、点火クランク角とKCS学習値が更に更新されている。その結果、時刻t5には、KCS学習値の更新回数が所定値（符号６０参照）に達し、KCS学習値に基づいてLT目標水温が低温方向に補正されている。

時刻t6には、再度のノッキングの発生を受けてKCS学習値が更に増大方向に更新されている。また、増大したKCS学習値に基づいてLT目標水温も更に低下方向に補正されている。時刻t7以降は、継続的にノッキングの発生が認められないことから、点火クランク角がベース値５４に向かって進角され、また、KCS学習値が徐々に小さな値に更新されている。その結果、LT目標水温も時刻t7以降通常の設定温度に向かって上昇している。

以上説明したとおり、本実施形態の内燃機関１０は、点火クランク角の遅角と、LTシステム３０による温度環境の変更とにより、効率的にノッキングの発生を防ぐことができる。そして、KCS学習値に基づいてLT目標水温を更新することにより、個々のノッキングの発生に過剰反応することなく、ノッキングの発生し易さを正しく相殺することができるように、内燃機関１０の温度環境を適切に変化させることができる。このため、本実施形態によれば、点火クランク角を過剰に遅角させることなくノッキングの発生を効率的に防止することができる。

また、本実施形態では、LT目標水温の補正は、KCS学習値の更新が十分に繰り返されている場合に限って許可される。KCS学習値は、十分な更新を経ることでノッキングの発生し易さを適切に表す値となっている。このため、本実施形態によれば、ノッキングの発生し易さがKCS学習値に正しく反映されていない段階で、LT目標水温が不適切に更新されてしまうのを防ぐことができる。

更に、本実施形態では、LT目標水温の更新が、３秒程度の所定時間毎に更新される。３秒の更新間隔の間には、LT水温が更新後のLT目標水温にある程度追従し、また、KCS学習値も更新後の環境にある程度追従する。このため、本実施形態によれば、LT目標水温が過剰に増減されてしまうのを有効に防ぐことができる。

（実施の形態１の変形例等）
ところで、上述した実施の形態１では、内燃機関１０がHTシステム１６とLTシステム３０とを備えることを前提としているが、本発明の適用はこれに限定されるものではない。即ち、冷却水の目標温度をKCS学習値に基づいて設定する発明は、単一の冷却水通路を備える一般的な内燃機関に対して適用することも可能である。

また、上述した実施の形態１では、KCS学習値をLT更新量に反映させ、そのLT更新量に基づいてLT学習値を更新し、そのLT学習値でLT目標水温を更新することとしているが、KCS学習値をLT目標水温に反映させる手法はこれに限定されるものではない。例えば、LT更新量を介することなく、KCS学習値をLT学習値に直接反映させることとしてもよい。更には、LT学習値を介することなく、KCS学習値を、LT目標温度に直接反映させることとしてもよい。

また、上述した実施の形態１では、KCS学習値の更新回数が所定値以上となった場合にのみLT目標温度の補正を許可することとしているが、この条件は本発明において必須ではない。即ち、KCS学習値の学習が開始された初期の段階から、KCS学習値に基づくLT目標水温の補正を行うこととしてもよい。

また、上述した実施の形態１では、LTシステム３０が、電気的に状態を変化させることのできる三方弁４２を備えることとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。実施の形態１における三方弁４２は、HTシステム１６が備えるものと同様のサーモスタット（T/S）に置き換えることができる。

また、上述した実施の形態１では、LT水温がLT目標水温に追従するためのディレイを考慮して、LT目標温度を３秒毎に更新（図４に示すルーチンを３秒毎に実行）することとしているが、その更新の手法はこれに限定されるものではない。例えば、図４に示すルーチンは、KCS学習値の更新周期と同じ周期で実行することとし、その結果得られたLT目標水温の所定時間（３秒程度）にわたる平均を請求項１における「指令」としてLTシステム３０に供給することとしてもよい。

また、上述した実施の形態１では、上下限を設けずにLT学習値の更新を許容することとしている（上記ステップ１１０参照）。LT学習値の更新手法はこれに限定されるものではなく、予め設定した時間の中で、又は予め設定した走行距離の中で、LT学習値に許容する変化量に上下限を設定することとしてもよい。更に、この種の上下限は、LT学習値の変化量に課するのではなく、又はLT学習値の変化量に課することに加えて、LT目標水温に課することとしてもよい。このような制限を設けることにより、LT目標水温が不適切に低温方向に或いは高温方向に変化してしまうのを防ぐことができる。

尚、上述した実施の形態１においては、ECU４４が図４に示すルーチンを実行することにより第１の発明に記載の「冷却指令供給システム」が実現されている。また、LTシステム３０の冷却水温が第１の発明に記載の「冷却パラメータ」に、LT目標温度が第１の発明に記載の「目標値」及び「指令」に、LTシステム３０が第１の発明に記載の「冷却システム」に、それぞれ相当している。また、LTシステムの冷却水が第６の発明に記載の「冷却媒体」、HTシステム１６が第８の発明における「第１システム」に、LTシステムが第８の発明における「第２システム」に、それぞれ相当している。

実施の形態２．
次に、図６及び図７を参照して本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態のシステムは、実施の形態１の構成において、ECU４４に、図４に示すルーチンに代えて後述する図７に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。

（実施の形態２におけるKCS学習）
図６は、本実施形態におけるKCS学習の手法を説明するための図である。図６に示すように、本実施形態では、内燃機関１０の運転領域が複数の領域に区分され、運転領域毎にKCS学習値が学習される。内燃機関１０において、ノッキングの発生し易さは、全ての運転領域において同一ではない。図６に示すように運転領域毎にKCS学習値を学習することとすると、全ての領域に対して、ノッキングの発生し易さを適切に表すKCS学習値を準備しておくことができる。

図７は、本実施形態においてECU４４が実行するルーチンのフローチャートである。本実施形態において、ECU４４は、図７に示すルーチンを実行するためのコンピュータプログラムを記憶し、また、その実行を可能とするためのインターフェース、メモリ、及びCPU等のハードウェアを有している。

図７に示すルーチンは、ステップ１０４と１０６の間に、ステップ１２０〜１２６が挿入されている点を除き、図４に示すルーチンと同様である。ステップ１２０〜１２６では、本実施形態では、KCS学習値が運転領域毎に学習されることに対応するための処理が実行される。以下、本実施形態に特有な部分を中心として、図７に示すルーチンについて説明する。

図７に示すルーチンは、図４に示すルーチンと同様に３秒程度の所定時間毎に起動される。このルーチンでは、ステップ１００〜１０４の判別に続いて、内燃機関１０の運転領域が読み込まれる（ステップ１２０）。具体的には、機関回転速度NE及びアクセル開度Accに基づいて、現在の運転領域が、図６に示すように区分された運転領域のうち何れに属するかが判別される。

次いで、KCS学習値の読み込み処理が行われる（ステップ１２２）。上述した通り、本実施形態のシステムは、図６に示す運転領域毎にKCS学習値を学習する。本ステップ１２２では、現在の運転領域に対して学習されているKCS学習値が読み込まれる。

次に、LT更新量マップが読み込まれる（ステップ１２４）。本実施形態において、ECU４４は、ステップ１０８の枠中に示すようなマップを、運転領域毎に記憶している。それぞれのマップは、KCS学習値に基づいてLT更新量を計算するための適切な規則として、運転領域毎に実験的に定められたものである。本ステップ１２４では、それらのマップの中から現在の運転領域に対応するものが読み込まれる。

次に、LT学習の前回値が読み込まれる（ステップ１２６）。本実施形態において、ECU４４は、LT学習値を運転領域毎に記憶する（この運転領域の区分は、KCS学習値の運転領域区分と同じであっても異なるものであってもよい）。本ステップ１２６では、現在の運転領域に対して前回学習されたLT学習値が読み込まれる。

以後、上記ステップ１２２〜１２６の処理により読み込まれたKCS学習値、LT更新量マップ、及びLT学習前回値を用いて、ステップ１０６以降の処理が行われる。以上の処理によれば、現在の運転領域でのノッキングの発生し易さに適切に対応するKCS学習値と、そのノッキングの発生し易さに適切に対応するLT目標水温を設定することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、内燃機関１０の出力特性並びに燃費特性を、実施の形態１の場合に比して更に改善することができる。

（実施の形態２の変形例等）
ところで、上述した実施の形態１に対する変形例は、何れも、実施の形態２の変形例として用いることができる。

尚、上述した実施の形態２においては、ECU４４が図７に示すルーチンを実行することにより第１の発明に記載の「冷却指令供給システム」が実現されている。また、ステップ１０８の枠中に示すLT更新量マップが第５の発明に記載の「更新規則」に相当している。

実施の形態３．
次に、図８を参照して本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態のシステムは、実施の形態１の構成において、ECU４４に、図４に示すルーチンに代えて図８に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。

上述した実施の形態１では、KCS学習値に基づく補正の対象（つまり、第１の発明における「指令」）をLT目標温度としている。これに対して、本実施形態のシステムは、KCS学習値に基づく補正の対象を、LT目標水温に代えて、LT目標水温に基づいて設定されるE-W/P３２へのDuty信号とする点に特徴を有している。

すなわち、LTシステム３０の冷却能力は、LT水温をLT目標水温に一致させるフィードバック制御が実行される場合には、LT目標水温を変えることにより変化させることができる。しかしながら、LTシステム３０の冷却能力は、LT目標水温に変化がなくても、LT目標水温に基づいて設定されるDuty信号を増減させることによっても変化させることができる。

図８は、KCS学習値を、LT目標水温に基づいて設定されるDuty信号に反映させることで、実施の形態１の場合と同様の効果を得るためのフローチャートである。このルーチンは、ステップ１０８〜１１２がステップ１３０〜１３４に置き換えられている点を除いて図４に示すルーチンと同様である。

図８に示すルーチンは、図４に示すルーチンと同様に３秒程度の所定時間毎に起動される。このルーチンでは、ステップ１００〜１０６の判別に続いて、KCS学習値に基づいてDuty更新量が計算される（ステップ１３０）。本実施形態において、ECU４４は、ステップ１３０の枠中に示すように、KCS学習値をDuty更新量に変換するためのマップを記憶している。このマップは、KCS学習値が大きいほど、Duty更新量が大きな値になるように設定されている。

上記の処理が終わると、次に、以下の計算式に従ってDuty学習値が更新される（ステップ１３２）。
（Duty学習値）＝（前回値）＋（今回更新量） ・・・（３式）
但し、「前回値」とは、前回のルーチンにおいて計算されたDuty信号の値である。また、「今回更新量」とは、今回のルーチンにおいて、上記ステップ１３０で計算されたDuty更新量である。上記の処理によれば、Duty学習値は、KCS学習値が大きいほど、大幅に増加方向に更新されることになる。

Duty学習値が更新されると、次に、その学習値を用いて、次式の通りLTシステム３０へのDuty信号が計算される（ステップ１３４）。
（Duty信号）＝（LTベースDuty）＋（Duty学習値） ・・・（４式）
但し、LTベースDutyとは、LT目標水温（KCS学習値によって補正されていないもの）を実現するためにE-W/P３２に供給すべきものとしてECU４４が演算するデューティ比である。

Duty学習値は、上記の通り、KCS学習値が大きいほど大幅に増加方向に更新される。このため、上記（４式）によれば、E-W/P３２へのDuty信号は、ノッキングが発生し易い状況であるほど、LTベースDutyに対して大きな値に更新され易くなる。Duty信号が大きな値であるほど、E-W/P３２の吐出量は増し、LTシステム３０の冷却能力が高まる。その結果、上記の処理によれば、KCS学習値が大きいほど、通常のLT目標温度に比してLT水温を低温とし、ノッキングに関する温度環境を改善することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、実施の形態１の場合と同様に、点火クランク角の遅角とLTシステム３０の温度の双方で、効率的にノッキングの発生を防止することができる。

ところで、上述した実施の形態３においては、KCS学習値に基づく補正の対象をDuty信号に限定しているが、その対象はこれに限定されるものではない。すなわち、LTシステム３０は、三方弁４２の状態、及びLTラジエータ３６のファン状態によっても冷却能力を高めることができる。このため、KCS学習値に基づく補正は、三方弁４２の開度やラジエータファンの駆動信号に施すこととしてもよい。

（実施の形態３の変形例）
ところで、上述した実施の形態１に対する変形例は、何れも、実施の形態２の変形例として用いることができる。また、KCS学習値を運転領域毎に計算し、運転領域毎に「指令」を計算する実施の形態２の手法は、KCS学習値に基づく補正をDuty信号に施す手法にも組み合わせることができる。

尚、上述した実施の形態３においては、ECU４４が図８に示すルーチンを実行することにより第１の発明に記載の「冷却指令供給システム」が実現されている。また、E-W/P３２の吐出量が第１の発明に記載の「冷却パラメータ」に、E-W/P３２に対するDuty信号が第１の発明に記載の「目標値」及び「指令」に、それぞれ相当している。更に、LTシステムの冷却水が前記第７の発明における「冷却媒体」に相当している。

実施の形態４．
次に、図９及び図１０を参照して本発明の実施の形態４について説明する。本実施形態のシステムは、実施の形態１の構成において、ECU４４に、図４、図７又は図８に示すルーチンに加えて、後述する図１０に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。

（実施の形態４の特徴）
実施の形態１乃至３に示す内燃機関１０では、LTシステム３０が、ハードウェア上の条件により、或いは燃料の安定燃焼に関わる条件により、冷却限界に達することがある。

例えば、LTシステム３０は、以下の条件の全てが成立することにより「ハードウェア上の冷却限界」に達する。
（１）E-W/P３２が１００％のDuty信号で駆動されている。
（２）三方弁４２が、冷却水の全てをLTラジエータ３６に流通させる状態となっている。
（３）LTラジエータ３６のファンが上限速度で回転している。

また、内燃機関１０では、吸気ポートの周辺が過剰に低温になると、プレイグニッションが発生することがある。このため、LT水温が、プレイグニッションを発生させ得る温度にまで低下すると、LTシステム３０は、「安定燃焼上の冷却限界」に達する。

実施の形態１乃至３では、HTシステム１６をLTシステム３０から切り離して制御することで、内燃機関１０の機械損失の増加を招くことなく、ノッキングに関する温度環境の改善を可能としている。しかしながら、このようなシステムでは、LTシステム３０が冷却限界に達してなおノッキングの発生が収まらないような場合には、その発生を防止するために、点火クランク角を過大に遅角させざるを得ない事態が生じ得る。

図９は、機械摩擦や冷却損失など、内燃機関１０の燃費特性に影響を与える因子の大きさ（縦軸）と、HT水温との関係を示している。内燃機関１０は、上記の因子が小さいほど良好な燃費特性を示す。そして、機械摩擦や冷却損失などの因子は、内燃機関１０の暖機が進むほど小さくなる。このため、図９に示すように、内燃機関１０の燃費は、HT水温が高いほど良好となる。

図９中に示す(b)°Cは、HT水温の上昇過程において、燃費に影響を与える因子の減少率がほぼ収束する温度である。換言すると、HT水温の上昇に対する上記因子の減少率が既定の判定値に低下する温度である。HT水温の通常の目標温度（T/S２８の設定温度）は８５°C〜９０°C程度である。 (b)°Cはその温度より低い８０°C程度である。

図９に示す特性によれば、内燃機関１０の燃費特性が、 (b)°Cを超える領域では、HT水温の上昇にさほど影響を受けないことがわかる。一方、HT水温が８０°Cを超える領域では、シリンダブロック１２からシリンダヘッド１４へ伝達される熱量が吸気ポートの周辺温度にも影響する。このため、ノッキングに関する温度環境を改善するうえでは、LTシステム３０による冷却に加えて、HT水温を低下させることが有益である。

そこで、本実施形態では、LTシステム３０が冷却限界に達しており、なおノッキングの発生が収まらない場合には、HT水温を、(b)°Cを下回らない範囲で、通常の目標温度より低い温度に補正することとした。

尚、図９中に示す(a)°Cは、実施の形態１乃至３において、ステップ１０２の判定に用いられる温度である。上述した通り、HT水温が (a)°Cを上回らない領域は、内燃機関１０においてノッキングが発生することのない領域である。

（実施の形態４の動作）
本実施形態において、ECU４４は、LT水温を制御するために、図４、図７又は図８に示すルーチンを実行する。これに加えて、ECU４４は、本実施形態では、HT水温を制御するために図１０に示すルーチンを実行する。図１０に示すルーチンは、図４等に示すルーチンと同様に３秒程度の所定時間毎に起動される。尚、図１０に示すステップ中、図４等に示すステップと同様の処理を行うステップについては、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図１０に示すステップでは、ステップ１００でシステムの正常判定がなされると、次に、LTシステム３０が冷却限界に達しているかが判別される（ステップ１４０）。ここでは、具体的には、以下の判断がなされる。
・LTシステム３０が、上述した「ハードウェア上の冷却限界」に達しているか。
・LTシステム３０が、上述した「安定燃焼上の冷却限界」に達しているか。

上記の処理により、LTシステム３０が何れの冷却限界にも達していないと判別された場合は、LTシステム３０により温度環境を改善する余地があると判断することができる。この場合、速やかに今回のルーチンが終了される。一方、LTシステム３０が何れかの冷却限界に達していると判別された場合は、次に、HT水温が(b)°Cを上回っているかが判別される（ステップ１４２）。

ステップ１４２において、HT水温＞(b)°Cが成立しないと判断された場合は、HT水温を下げると、内燃機関１０の燃費特性が大きく悪化すると判断できる。この場合は、HT水温を低下させないこととし、今回のルーチンが終了される。

これに対して、HT水温＞(b)°Cが成立する場合は、ノッキング抑制の手法として、HT水温の低下を併用することが有利であると判断できる。このため、ステップ１４２の判定が肯定された場合は、ステップ１０４及び１０６の判定を経て、HT目標水温を低下させるための処理が行われる。

本実施形態では、LT目標水温の場合と同様に、HT目標水温も、ノッキングの発生し易さに応じて低下させることとしている。具体的には、ECU４４は、HT目標水温を、KCS学習値に基づいて補正する（ステップ１４４〜１４８）。ステップ１４４〜１４８の処理は、「LT」が「HT」に置き換えられている点を除いて、上述したステップ１０８〜１１２の処理と同様である。但し、ステップ１４８における「HTベース値」とは、HTシステム１６の通常の目標温度であるものとする。

以上の処理によれば、HT目標水温は、KCS学習値が大きいほど、つまり、内燃機関１０がノッキングを発生させ易い状況にあるほど、HTベース値に対して低い温度に更新され易くなる。HTシステム１６は、ラジエータファンを制御することでHT水温をHT目標水温に一致させる。このため、上記の処理によれば、ノッキングが発生し易い状況であるほど、HT水温は低温となり、内燃機関１０の温度環境がノッキングを発生させ難い方向に変更される。

図１１は、上記のルーチンが繰り返し実行されることにより実現される内燃機関１０の動作の一例を説明するためのタイミングチャートである。図１１において、最上段の「ノッキング」欄、２段目の「点火クランク角」の欄、３段目の「KCS学習値」の欄、及び４段目の「LT目標水温」の欄に示す波形は、図５に示すタイミングチャート中のものと同様であるため、それらに関する重複した説明は省略する。

図１１の最下段は「HT目標水温」の欄を示す。この欄には、具体的には、HT目標水温６２（実線）と、HT水温６４（破線）とが示されている。図１１に示す例では、時刻t4から時刻t5への過程でHT水温６４が第一の閾値(a)°Cを超えている。その結果、時刻t5において、KCS学習値をLT目標水温に反映させる処理が開始されている。

図１１において、HT水温６４は、時刻t5から時刻t6への過程で第二の閾値(b)°Cを超えている。そして、時刻t6には、ノッキングの発生を受けてLT目標水温が低温方向に二度目の補正を受ける。ここでは、その二度目の補正により、LTシステム３０が冷却限界に達したものとする。つまり、図１１に示す例では、時刻t6に、LTシステム３０が冷却限界に達し、かつ、HT水温が(b)°Cを上回る条件が成立しているものとする。

このため、図１１に示す例では、時刻t6以降、HT目標水温の低下が図られ、それに伴ってHT水温が低下している。本実施形態において、HT目標水温は、HT水温が(b)°Cに下がるまで低下され得る。図１１に示すタイミングチャートは、HT目標水温を下げる補正が最大限実行され、その結果HT水温が(b)°Cまで低下された動作を示している。

時刻t7以降、ノッキングの発生が継続的に認められないと判断されると、点火クランク角がベース値５４に向かって進角され、また、KCS学習値が徐々に小さな値に更新される。その結果、LT目標水温もHT目標水温６２も、時刻t7以降通常の設定温度に向かって上昇する。

以上説明したとおり、本実施形態の内燃機関１０は、LTシステム３０が冷却限界に達した場合には、HT水温を低下させることにより更なる温度環境の改善を図ることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、点火クランク角の遅角量を、実施の形態１乃至３の場合に比して更に小さく抑えることができ、実施の形態１乃至３の場合に比して、更に内燃機関１０の燃費特性を改善することができる。

（実施の形態４の変形例）
ところで、上述した実施の形態４においては、HT水温が(b)°Cを超える場合に限ってHT目標水温を下げることとしているが、この条件は本発明に必須ではない。点火クランク角の遅角に対してHT水温の低下が有利である場合には、HT水温が(b)°Cより低い状況下でHT目標温度を下げることとしてもよい。

また、上述した実施の形態４では、HT目標水温を、KCS学習値に基づいて低下させることとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、HT目標水温は、KCS学習値に関わらず、例えば一定量だけ低下させることとしてもよい。

また、上述した実施の形態４では、KCS学習値をHT更新量に反映させ、そのHT更新量に基づいてHT学習値を更新し、そのHT学習値でHT目標水温を更新することとしているが、KCS学習値をHT目標水温に反映させる手法はこれに限定されるものではない。例えば、HT更新量を介することなく、KCS学習値をHT学習値に直接反映させることとしてもよい。更には、HT学習値を介することなく、KCS学習値を、HT目標温度に直接反映させることとしてもよい。

また、上述した実施の形態４では、KCS学習値の更新回数が所定値以上となった場合にのみHT目標温度の補正を許可することとしているが、この条件は本発明において必須ではない。即ち、KCS学習値の学習が開始された初期の段階から、KCS学習値に基づくHT目標水温の補正を行うこととしてもよい。

また、上述した実施の形態４では、図１０に示すルーチンを３秒程度の所定時間毎に実行することとしているが、その更新の手法はこれに限定されるものではない。例えば、図１０に示すルーチンは、KCS学習値の更新周期と同じ周期で実行することとし、その結果得られたHT目標水温の所定時間（３秒程度）にわたる平均を目標温度としてHTシステム１６に供給することとしてもよい。

また、上述した実施の形態４では、上下限を設けずにHT学習値の更新を許容することとしている（上記ステップ１４６参照）。HT学習値の更新手法はこれに限定されるものではなく、予め設定した時間の中で、又は予め設定した走行距離の中で、HT学習値に許容する変化量に上下限を設定することとしてもよい。更に、この種の上下限は、HT学習値の変化量に課するのではなく、又はHT学習値の変化量に課することに加えて、HT目標水温に課することとしてもよい。このような制限を設けることにより、HT目標水温が不適切に低温方向に或いは高温方向に変化してしまうのを防ぐことができる。

尚、上述した実施の形態４においては、HT目標水温が前記第９の発明に記載の「目標温度」に相当している。また、第二の閾値(b)°Cが前記第１０の発明に記載の「判定温度」に相当している。

１０ 内燃機関
１２ シリンダブロック
１４ シリンダヘッド
１６ 第１システム
１８ ウォータポンプ（W/P）
２０ HT水温センサ
２２ HTラジエータ
２８ サーモスタット（T/S）
３０ LTシステム
３２ 電動ウォータポンプ（E-W/P）
３４ LT水温センサ
３６ LTラジエータ
４４ 電子制御ユニット（ECU）
５４ 点火クランク角のベース値
５６ KCS学習値
６０ 所定値

Claims (9)

1. ノッキングの有無に応じて計算したKCS学習値に基づいて点火クランク角を計算し、かつ、ノッキングの発生に応じて点火クランク角に遅角を施すノックコントロールシステムと、
   冷却パラメータの目標値に応じた指令を内燃機関の冷却システムに供給し、かつ、前記KCS学習値に基づいて前記指令を補正する冷却指令供給システムと、を備え、
   前記指令は、前記KCS学習値が大きい場合は小さい場合よりも、前記冷却システムの冷却能力が高まる方向への補正量を大きくし、
   前記内燃機関は、主として内燃機関のシリンダブロックを冷却する第１システムと、当該第１システムに比して多分に吸気ポートの周辺を冷却する第２システムと、を備え、
   前記第１システムと前記第２システムとは、互いに独立した冷却媒体流路を備え、
   前記冷却システムは前記第２システムであり、前記指令は前記第２システムに供給され、
   前記冷却指令供給システムは、前記第１システムに目標温度を供給し、
   前記第１システムは、当該目標温度が実現されるように当該第１システムの冷却媒体を制御し、
   前記冷却指令供給システムは、前記第２システムが冷却の限界にある場合に、前記目標温度を低下させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記冷却指令供給システムは、前記KCS学習値の更新回数が閾値に満たない状況下では
   前記補正を実施せず、前記KCS学習値の更新回数が前記閾値以上である状況下で前記補正
   を行う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。
3. 前記冷却指令供給システムは、前記KCS学習値に基づいてパラメータ学習値を計算し、
   かつ、前記冷却パラメータのベース値と当該パラメータ学習値に基づいて前記目標値を決
   定し、
   前記パラメータ学習値は、前記KCS学習値が大きい場合は小さい場合よりも、前記冷却
   システムの冷却能力が高まる方向への更新量を大きくすることを特徴とする請求項１又は
   ２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記冷却指令供給システムは、前記KCS学習値に基づいて前記冷却パラメータの更新量
   を計算し、かつ、前記パラメータ学習値を当該更新量で更新し、
   前記更新量は、前記KCS学習値が大きい場合は小さい場合よりも、前記冷却システムの
   冷却能力が高まる方向への更新量を大きく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。
5. 前記ノックコントロールシステムは、内燃機関の運転領域を複数の領域に区分し、運転
   領域毎に前記KCS学習値を計算し、
   前記冷却指令供給システムは、前記KCS学習値に基づいて前記パラメータ学習値を更新
   するための更新規則を前記運転領域毎に記憶しており、内燃機関の運転領域毎に、対応す
   るKCS学習値に基づいて、対応する更新規則に従って当該運転領域におけるパラメータ学
   習値を更新することを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記冷却パラメータは冷却媒体温度であり、
   前記冷却指令供給システムは、前記冷却媒体温度の目標値を前記指令として前記冷却シ
   ステムに供給し、かつ、前記KCS学習値が大きい場合は小さい場合よりも、前記目標値の
   低温方向への補正量を大きくし、
   前記冷却システムは、前記目標値が実現されるように当該冷却システムの冷却媒体を制
   御することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記冷却システムは、冷却媒体の吐出量を可変とする電動ウォータポンプを備え、
   前記冷却パラメータは前記電動ウォータポンプの吐出量であり、
   前記冷却指令供給システムは、前記吐出量の目標値を前記指令として前記電動ウォータ
   ポンプに供給し、かつ、前記KCS学習値が大きい場合は小さい場合よりも、前記目標値の
   増量方向への補正量を大きくすることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の
   内燃機関の制御装置。
8. 前記冷却指令供給システムは、前記第１システムの冷媒温度が判定温度を超えている場
   合に限り、前記目標温度の低下を許可することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記ノックコントロールシステムは、前記目標温度を前記KCS学習値に基づいて低下さ
   せることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。

Images