JPWO2019116558A1 - エンジン冷却水温度の制御方法及び制御装置 - Google Patents

Abstract

車両に搭載されるエンジンの冷却水温度を制御する制御方法であり、外気温及び車速に応じてエンジン回転数の下限値を設定する。車両が走行を開始するときには、昇温時下限回転数を設定して冷却水温度を第３の閾値（７０℃）まで上昇させる。第３の閾値まで上昇した後は、下限値を設定しない。冷却水温度が低下に転じて第２の閾値（６５℃）まで低下した場合には昇温時下限回転数よりも低い維持時下限回転数を設定して冷却水温度を上昇させる。この際、冷却水温度が上昇せずになおも下降する場合には、第１の閾値（６０℃）まで低下した場合に、昇温時下限回転数よりも低く維持時下限回転数よりも高い再上昇時下限回転数を設定する。

Description

本発明は、車両に搭載されるエンジンの冷却水温度を制御するエンジン冷却水温度の制御方法及び制御装置に関する。

特許文献１には、ハイブリッド車両において、エンジンをオン、オフ動作させることにより、早期に所望温度の温風を出力し、且つ、外気温、車速に応じてエンジンをオン、オフ動作させる際の冷却水温度の閾値を変更することにより、騒音を低減することが開示されている。

特開２０１３−０８６７２８号公報

しかしながら、特許文献１では、外気温や車速等のエンジンの冷却水温度を低下させる要因に基づいてエンジンの発熱量を制御することについて言及されていない。従って、エンジンの冷却水温度を迅速に上昇させることができず、車室内の暖気が遅くなるという問題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、エンジンの冷却水温度を迅速に上昇させることが可能なエンジン冷却水温度の制御方法及び制御装置を提供することにある。

本発明の一態様は、エンジンの冷却水温度の低下要因に応じて、エンジン発熱量の下限値を設定する。

本発明の一態様によれば、エンジンの冷却水温度を迅速に高めることができる。

図１は、本発明の実施形態に係るエンジン冷却水温度の制御装置の構成を示すブロック図である。 図２は、再昇温判定回路、昇温判定回路、及び走行中運転点設定回路の詳細構成を示すブロック図である。 図３は、冷却水を昇温するときの車速、外気温、エンジン回転数の下限値の関係を示すタイミングチャートである。 図４は、冷却水温度を維持するときの車速、外気温、エンジン回転数の下限値の関係を示すタイミングチャートである。 図５は、本発明の実施形態に係るエンジン冷却水の温度制御装置の処理動作を示すフローチャートである。 図６は、エンジン回転数と冷却水温度の変化の関係を示すグラフである。 図７は、（ａ）車速、（ｂ）昇温時下限回転数、（ｃ）再昇温時下限回転数、（ｄ）維持時下限回転数、（ｅ）昇温終了判定フラグ、（ｆ）暖房要求フラグ、（ｇ）冷却水温度の変化を示すタイミングチャートである。 図８は、エンジン回転数とエンジントルクの関係、及びノイズの発生する領域を示すタイミングチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
［本実施形態の構成説明］
図１は、本発明の実施形態に係るエンジン冷却水温度の制御装置１００の構成を示すブロック図、図２は、図１に示す再昇温判定回路３１、昇温判定回路３２、及び走行中運転点設定回路３４の詳細構成を示すブロック図である。

なお、本実施形態に係るエンジン冷却水温度の制御装置は、エンジンと、該エンジンに接続された発電モータを備え、エンジンをファイアリング運転、或いはモータリング運転させて車両を走行させるハイブリッド車両に搭載される例について説明する。ファイアリング運転とは、エンジンに燃料を供給して燃焼させ、発電モータを回転させて発電する運転を指す。モータリング運転とは、エンジンを燃焼させず、発電モータでエンジンを回転させてバッテリのＳＯＣを低下させる運転を指す。

図１に示すように、本実施形態に係るエンジン冷却水温度の制御装置１００は、車両に搭載されてエンジンの冷却水温度を制御するものであり、水温制御回路１１と、回転数調停回路１２を備えている。水温制御回路１１は、車両の外気温を推定する外気温推定回路２１と、暖房要求判定回路２２と、運転点演算回路２３を備えている。

水温制御回路１１、及び回転数調停回路１２は、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ、及び入出力部を備えるマイクロコンピュータを用いて実現可能である。マイクロコンピュータを水温制御回路１１或いは回転数調停回路１２として機能させるためのコンピュータプログラムを、マイクロコンピュータにインストールして実行する。これにより、マイクロコンピュータは、水温制御回路１１及び回転数調停回路１２が備える複数の情報処理回路として機能する。なお、ここでは、ソフトウェアによって水温制御回路１１、回転数調停回路１２を実現する例を示すが、勿論、各情報処理を実行するための専用のハードウェアを用意して構成することも可能である。また、水温制御回路１１、回転数調停回路１２に含まれる複数の回路を個別のハードウェアにより構成してもよい。

図１に示す外気温推定回路２１は、車両の吸気口から吸気される空気温度、或いは冷却水温度に基づいて外気温を推定する。外気温の推定値を、後述する走行中運転点設定回路３４、及び停車中運転点設定回路３６に出力する。なお、外気温を推定する代わりに、車両の外部に設けた温度センサで検出される外気温を取得してもよい。また、以下では、「エンジンの冷却水温度」を単に「冷却水温度」と略す場合がある。

暖房要求判定回路２２は、エコスイッチの入力信号、ブロワファンの駆動信号、及び外気温を取得し、これらに基づいて冷却水温度の上限温度（例えば、７０℃）を設定し、再昇温判定回路３１に出力する。また冷却水温度、冷却水温度の上限温度、及びヒステリシス値（例えば、５℃）に基づいて暖房要求が発生しているか否かを示す暖房要求フラグを、昇温判定回路３２、及び停車中運転点設定回路３６に出力する。冷却水温度が冷却水温度の上限温度より低い状態から高い状態に変化した場合は暖房要求フラグを「１」から「０」とし、冷却水温度が冷却水温度の上限温度からヒステリシス値を減算した値（例えば、６５℃）より高い状態から低い状態に変化した場合は暖房要求フラグを「０」から「１」とする。なお、減算するヒステリシス値（上記では５℃）を適宜変更することにより、第２の閾値を６５℃以外の温度に変更できる。

運転点演算回路２３は、再昇温判定回路３１と、昇温判定回路３２と、停車判定回路３３と、走行中運転点設定回路３４と、急速暖房設定回路３５と、停車中運転点設定回路３６を備えている。更に、第１選択回路３７、及び第２選択回路３８を備えている。そして、外気温や車速などの冷却水温度の低下要因に応じてエンジン発熱量の下限値（一例として、エンジン回転数の下限値）、及びエンジンの出力トルクを設定して回転数調停回路１２に制御指令を出力する。
即ち、運転点演算回路２３は、車速や外気温等の冷却水温度の低下要因に応じて、エンジン発熱量の下限値を設定する下限値設定部としての機能を備えている。本実施形態では、エンジン発熱量の下限値として、エンジン回転数の下限値に制限を設ける例について説明する。

停車判定回路３３は、例えば車輪速センサ等から車速データを取得し、車両が停車しているか否かを判定する。例えば、車速がゼロの場合、或いは、ゼロに近い閾値を設定しこの閾値を下回った場合に停車であると判定する。

走行中運転点設定回路３４は、車両が走行しているときの、エンジンの運転点を設定する。「運転点」とは、エンジン回転数の下限値、及びエンジンの出力トルクを示す。

再昇温判定回路３１は、冷却水温度の昇温が完了して上限温度（例えば、７０℃；第３の閾値）に達した後、該冷却水温度が低下して６０℃（第１の閾値）まで達したときに、６０℃まで低下したことを示すフラグ「１」を出力する。

昇温判定回路３２は、車両が走行を開始した際に、冷却水温度が上限温度（例えば、７０℃）まで昇温したか否かを判定する。７０℃まで昇温した場合には、昇温が終了したことを示す昇温終了判定フラグを「１」として、走行中運転点設定回路３４、及び急速暖房設定回路３５に出力する。

なお、走行中運転点設定回路３４、再昇温判定回路３１、及び昇温判定回路３２の詳細については、図２を参照して後述する。

急速暖房設定回路３５は、外部入力として空調設定温度データが入力され、所望の温度に即時に上昇させて暖房を機能させる必要が生じた際に、急速暖房用のエンジン回転数を設定して出力する。

停車中運転点設定回路３６は、停車判定回路３３より車両が停止していることを示す信号が入力された際に、外気温推定値及び暖房要求フラグに基づいて、停車中におけるエンジン回転数の下限値を設定して出力する。具体的には、後述する図３のグラフの、横軸に示す車速がゼロのときのエンジン回転数を下限値（例えば、１８００ｒｐｍ）として出力する。

第１選択回路３７は、走行中運転点設定回路３４より出力されるエンジン回転数の下限値と、急速暖房設定回路３５より出力されるエンジン回転数の下限値のうち、大きい方を選択して回転数調停回路１２に出力する。空調設定温度が設定されないときには、急速暖房設定回路３５において急速暖房時のエンジン回転数の下限値は設定されないので、走行中運転点設定回路３４より出力されるエンジン回転数の下限値が選択される。

第２選択回路３８は、停車中運転点設定回路３６より出力されるエンジン回転数の下限値と、急速暖房設定回路３５より出力されるエンジン回転数の下限値のうち、大きい方を選択して回転数調停回路１２に出力する。空調設定温度が設定されないときには、急速暖房設定回路３５において急速暖房時のエンジン回転数の下限値は設定されないので、停車中運転点設定回路３６より出力されるエンジン回転数の下限値が選択される。

回転数調停回路１２は、水温制御回路１１より出力されるエンジン回転数の下限値、及びエンジンの出力トルクに基づいてエンジンの回転数、出力トルクを制御する。更に、ファイアリング運転、モータリング運転の切り替えを制御する。

次に、図２を参照して走行中運転点設定回路３４、再昇温判定回路３１、及び昇温判定回路３２の詳細な構成、動作について説明する。

（走行中運転点設定回路３４の構成、動作）
走行中運転点設定回路３４は、３つのマップ３４ａ、３４ｂ、３４ｃと、２つの切替器３４ｄ、３４ｅを備えている。
マップ３４ａは、車両走行中の外気温及び車速と、昇温時のエンジン回転数の下限値（以下、「昇温時下限回転数」という）との対応関係を示すマップである。車速及び外気温が入力されると、これらに対応する昇温時下限回転数を出力する。「昇温時」とは、車両の走行開始時などのエンジン冷却水の水温が周囲温度（例えば、２５℃）程度に低下している状態から、上限温度（第３の閾値）まで昇温することを示す。一例として上限温度を７０℃とする。

マップ３４ｂは、車両走行中の外気温及び車速と、維持時のエンジン回転数の下限値（以下、「維持時下限回転数」という）との対応関係を示すマップである。車速及び外気温が入力されると、これに対応する維持時下限回転数を出力する。「維持時」とは、冷却水温度が一旦上限温度である７０℃に達し、その後、この冷却水温度が低下した場合に、６５℃（第２の閾値）〜７０℃（第３の閾値）の範囲に冷却水温度を維持することを示す。冷却水温度が７０℃に達して、昇温時下限回転数から維持時下限回転数に切り替わった際には、その後、冷却水温度が６５℃（第２の閾値）に低下するまで、暖房要求フラグが「０」となることでエンジン回転数の下限値を設定しない。即ち、後述するように、暖房要求フラグが「０」の場合には、切替器３４ｄの入力端子ｐ１２と出力端子ｐ１４が接続された場合でも、マップ３４ｂから維持時下限回転数が出力されないように制御される。或いは、暖房要求フラグが「０」の場合には、図１に示す走行中運転点設定回路３４の出力を採用しないように制御される。従って、この期間では、その他の条件でエンジン回転数が決定することや、モータリング運転に切り替えられる場合もある。冷却水温度が６５℃まで低下すると、暖房要求フラグが再び「１」となることで維持時下限回転数を出力する。

マップ３４ｃは、車両走行中の外気温及び車速と、再昇温時のエンジン回転数の下限値（以下、「再昇温時下限回転数」という）との対応関係を示すマップである。再昇温時下限回転数は、再昇温時の下限発熱量である再昇温時下限発熱量を示す。車速及び外気温が入力されると、これに対応する再昇温時下限回転数を出力する。「再昇温時」とは、冷却水温度が７０℃に達した後、６５℃を下回り、更に、６５℃からヒステリシス値（５℃）を減算した温度である６０℃（第１の閾値）まで低下した場合に、冷却水温度を再度７０℃まで昇温することを示す。即ち、上記した維持時下限回転数を設定しても、なお冷却水温度が低下して６０℃を下回った場合に、再昇温時下限回転数を出力する。なお、ヒステリシス値は５℃以外の温度に変更できる。

切替器３４ｄは、３つの入力端子ｐ１１、ｐ１２、ｐ１３と、出力端子ｐ１４を備えている。入力端子ｐ１３にフラグ「１」が入力されると、入力端子ｐ１１に入力された信号を出力端子ｐ１４より出力する。一方、入力端子ｐ１３にフラグ「０」が入力されると、入力端子ｐ１２に入力された信号を出力端子ｐ１４より出力する。即ち、入力端子ｐ１３に入力されるフラグが「０」であるか「１」であるかにより、ｐ１１またはｐ１２の入力信号を択一的に出力する。

切替器３４ｅについても同様に、３つの入力端子ｐ２１、ｐ２２、ｐ２３と、出力端子ｐ２４を備えている。入力端子ｐ２３にフラグ「１」が入力されると入力端子ｐ２１に入力された信号を出力端子ｐ２４より出力する。フラグ「０」が入力されると入力端子ｐ２２に入力された信号を出力端子ｐ２４より出力する。

（再昇温判定回路３１の構成、動作）
次に、再昇温判定回路３１について説明する。図２に示すように、再昇温判定回路３１は、減算器３１ａと、比較器３１ｂ、３１ｃと、ＮＯＴ回路３１ｄと、ＡＮＤ回路３１ｅと、演算器３１ｆを備えている。

減算器３１ａは、冷却水を昇温するときの上限温度（例えば、７０℃）から１０℃を減算した温度（例えば、６０℃）を比較器３１ｂに出力する。
比較器３１ｂは、水温センサ（図示省略）より出力される冷却水温度と６０℃（第１の閾値）を比較し、冷却水温度の方が低い場合、即ち、冷却水温度が６０℃まで低下した場合には、フラグ「１」を出力する。なお、減算する温度（上記では１０℃）を適宜変更することにより、第１の閾値を６０℃以外の温度に変更できる。

比較器３１ｃは、外気温推定回路２１（図１参照）で推定或いは測定された外気温と１０℃を比較し、外気温が１０℃未満である場合にはフラグ「１」を出力する。外気温が１０℃以上の場合にはフラグ「０」を出力する。その理由は、外気温が１０℃以上の場合には車内を暖房する必要がないので、フラグを「０」として、エンジン回転数の下限値を再昇温時下限回転数に設定する制御を行わない。

ＡＮＤ回路３１ｅは、比較器３１ｂ、３１ｃより出力されるフラグが共に「１」である場合に、フラグ「１」を演算器３１ｆの「ｓｅｔ」に出力する。演算器３１ｆは、フラグ「１」を、切替器３４ｄの入力端子ｐ１３に出力する。即ち、冷却水温度が６０℃（第１の閾値温度）まで低下し、且つ、外気温が１０℃未満の場合には、再昇温判定回路３１よりフラグ「１」が出力される。また、暖房要求フラグが「１」から「０」に切り替えられた場合には、ＮＯＴ回路３１ｄにより演算器３１ｆの「ｃｌｅａｒ」にフラグ「１」が入力され、演算器３１ｆより出力されるフラグはクリアされて「０」となる。

（昇温判定回路３２の構成、動作）
次に、昇温判定回路３２について説明する。昇温判定回路３２は、エッジ検出器３２ａと、ＮＯＴ回路３２ｂと、演算器３２ｃを備えている。
エッジ検出器３２ａは、暖房要求フラグが「１」から「０」に切り替わるエッジにてフラグ「１」を出力する。

演算器３２ｃは、「ｓｅｔ」にフラグ「１」が入力されると、出力フラグを「１」に設定する。また、車両のイグニッションがオフとされるとＮＯＴ回路３２ｂにより、演算器３２ｃの「ｃｌｅａｒ」にフラグ「１」が入力され、演算器３２ｃより出力されるフラグは「０」にクリアされる。

（マップ３４ａ、３４ｂ、３４ｃの説明）
次に、走行中運転点設定回路３４に設けられた各マップ３４ａ、３４ｂ、３４ｃについて説明する。図３は、車両走行時の昇温時下限回転数（昇温時下限発熱量）を示すマップの例を示す図であり、図２のマップ３４ａに対応する。図３に示す曲線ｑ１１は外気温度が−２０℃の場合、曲線ｑ１２は外気温度が−１０℃の場合、曲線ｑ１３は外気温度が０℃の場合を示している。

各外気温において、車速が０ｋｍ／ｈ（停車）のとき、エンジン回転数の下限値は１８００ｒｐｍに設定され、車速が４０ｋｍ／ｈに達するまで一定の傾きで上昇する。即ち、単調増加する。その後、一定の回転数に設定される。例えば、外気温が−２０℃の曲線ｑ１１では、車速が４０ｋｍ／ｈのときエンジン回転数の下限値は２９００ｒｐｍまで上昇し、その後２９００ｒｐｍで一定値となる。即ち、車速が高いほどエンジン回転数の下限値を高めており、外気温が低いほどエンジン回転数の下限値を高めている。また、車速が高いほどエンジン回転数を高めており、外気温が低いほどエンジン回転数を高めている。なお、エンジンの出力トルクは、最下限値に設定している。

図４は、車両走行時の維持時下限回転数（維持時下限発熱量）を示すマップの例を示す図であり、図２のマップ３４ｂに対応する。図４に示す曲線ｑ２１は外気温度が−２０℃の場合、曲線ｑ２２は外気温度が−１０℃及び０℃の場合を示している。更に、曲線ｑ２３は、Ｒ／Ｌ（Road/Load）回転数（無負荷時のエンジン回転数）を示している。

そして、曲線ｑ２１またはｑ２２と、曲線ｑ２３とのセレクトハイを示す曲線ｑ２４を、エンジン回転数の下限値に設定する。従って、車速が略８ｋｍ／ｈ未満では曲線ｑ２１が選択され、これを超えると曲線ｑ２３が選択されてエンジン回転数の下限値が２０００ｒｐｍに設定されることになる。

また、図示を省略するが、図２に示した再昇温判定回路３１で、演算器３１ｆの出力フラグが「１」となったときに用いる再昇温時下限回転数を示すマップ３４ｃについても、車速及び外気温と、再昇温時下限回転数の対応関係が設定されている。

なお、図３、図４では、３種類の外気温−２０℃、−１０℃、０℃について、エンジン回転数の下限値を示すマップを示したが、より細かい温度（例えば、５℃ごと）でマップを設定すれば、より高精度にエンジン回転数の下限値を設定することが可能である。

［本実施形態の作用の説明］
次に、上述した本実施形態に係るエンジン冷却水温度の制御装置１００の処理手順を、図５に示すフローチャート、及び図６に示すタイミングチャートを参照して説明する。図５に示す処理は、図１に示した運転点演算回路２３により実行される。

初めに、ステップＳ１１において、運転点演算回路２３は、車速及び外気温を取得する。例えば、車輪速センサの出力信号から車速を取得する。或いは、車両に搭載されるＥＣＵ（Electronic Control Unit）より取得することができる。また、図１に示す外気温推定回路２１にて推定された外気温を取得する。或いは、車両外部に設けた外気温センサにて測定されるデータを取得してもよい。

ステップＳ１２において、運転点演算回路２３は、車両が走行を開始したか否かを判断する。車両が停車中である場合には（ステップＳ１２でＮＯ）、図１に示す停車判定回路３３により停車と判断され、ステップＳ１３において、停車中運転点設定回路３６により、エンジン回転数の下限値が停車時の回転数に設定される。具体的には、図３に示したように、車速がゼロのときの回転数である１８００ｒｐｍに設定される。更に、空調設定温度信号に基づき、急速暖房が必要であると判断された場合には、急速暖房設定回路３５にて、急速暖房用のエンジン回転数が設定されて出力される。そして、第２選択回路３８により、停車中運転点設定回路３６より出力されるエンジン回転数と、急速暖房設定回路３５より出力されるエンジン回転数の大きい方が選択されて回転数調停回路１２に出力される。

一方、車両が走行した場合には（ステップＳ１２でＹＥＳ）、ステップＳ１４において、運転点演算回路２３は、エンジン回転数の下限値を昇温時下限回転数に設定する。更に、この昇温時下限回転数以上となる回転数で、エンジンをファイアリング運転する。以下詳細に説明する。

図２に示す昇温判定回路３２において、暖房機能の作動を要求する暖房要求フラグ「１」が入力され、その後「０」に切り替わると、エッジ検出器３２ａは暖房要求フラグの立ち下がり（オフのタイミング）を検出する。暖房要求フラグは、車両の運転開始時には「１」であり、冷却水温度が７０℃（上限温度、第３の閾値）より低い状態から高い状態に変化した場合は暖房要求フラグを「１」から「０」とし、冷却水温度が６５℃（上限温度からヒステリシス値を減算した温度、第２の閾値）より高い状態から低い状態に変化した場合は暖房要求フラグを「０」から「１」とする。なお、減算するヒステリシス値（上記では５℃）を適宜変更することにより、第２の閾値を６５℃以外の温度に変更できる。従って、車両の運転開始後で冷却水温度が７０℃に達していなければ、暖房要求フラグは「１」であり、エッジ検出器３２ａの出力フラグは「０」となる。演算器３２ｃの「ｓｅｔ」に、フラグ「０」が入力され、演算器３２ｃの出力フラグは「０」となる。その後、冷却水温度が７０℃に達するとエッジ検出器３２ａの出力フラグは「１」となり、ひいては演算器３２ｃの出力フラグは「１」に切り替わる。即ち、演算器３２ｃの出力フラグは、昇温終了判定フラグを示している。

演算器３２ｃの出力フラグが「０」のとき、即ち、冷却水温度が７０℃に達していないときには、切替器３４ｅの出力端子ｐ２４は、入力端子ｐ２２（マップ３４ａ側）に接続される。従って、昇温時下限回転数を示すマップ３４ａの出力が選択される。

また、走行中運転点設定回路３４のマップ３４ａには、車速及び外気温が入力されるので、マップ３４ａ（図３参照）に車速、及び外気温を当てはめることにより、エンジン回転数の下限値（昇温時下限回転数）が得られる。例えば、外気温が−２０℃であり、車速が４０ｋｍ／ｈである場合には、図３に示すように、昇温時下限回転数は２９００ｒｐｍである。この昇温時下限回転数は、図１に示した回転数調停回路１２に出力され、エンジンの回転数が制御される。その結果、エンジン回転数が上昇して冷却水温度が上昇する。

これを図６に示すタイミングチャートを参照して説明する。図６において、曲線Ｑ１は冷却水温度の変化を示し、曲線Ｑ２はエンジン回転数の変化を示している。車両が走行を開始し、暖房要求が発生して暖房要求フラグが「１」になると、昇温時下限回転数を示すマップ３４ａを参照し、エンジン回転数が昇温時下限回転数ｑ１（例えば、２９００ｒｐｍ）に設定される。従って、エンジンは、２９００ｒｐｍ以上の回転数でファイアリング運転されることになり、冷却水温度Ｑ１は上昇する。

次いで、図５に示すステップＳ１５において、運転点演算回路２３は、冷却水温度が７０℃（第３の閾値）に達したか否かを判断する。冷却水温度が７０℃に達していない場合にはステップＳ１４に処理を戻す。冷却水温度が７０℃に達した場合には、ステップＳ１６において、エンジン回転数の要求をオフとする。即ち、エンジン回転数の下限値を設定しない。以下、図２を参照して詳細に説明する。

冷却水温度は、一旦７０℃に達しているので（図６の時刻ｔ２参照）、演算器３２ｃより出力される昇温終了判定フラグは「１」である。従って、切替器３４ｅの出力端子ｐ２４は、入力端子ｐ２１に接続される。即ち、入力端子ｐ２２からｐ２１に接続が切り替えられる。

一方、冷却水温度は６０℃まで低下していないので（７０℃から１０℃以上低下していないので）、図２に示す再昇温判定回路３１の比較器３１ｂの出力フラグは「０」となる。ＡＮＤ回路３１ｅの出力フラグも「０」となるので、ひいては演算器３１ｆの出力フラグも「０」となる。このため、切替器３４ｄの入力端子ｐ１３にはフラグ「０」が入力され、出力端子ｐ１４は入力端子ｐ１２に接続される。従って、維持時下限回転数を示すマップ３４ｂが選択される。この際、前述したように、冷却水温度が６５℃に低下するまでは、暖房要求フラグが「０」であるためエンジン回転数の下限値を設定しない。即ち、暖房要求フラグが「０」の場合には、図２に示す切替器３４ｄの入力端子ｐ１２と出力端子ｐ１４が接続された場合でも、マップ３４ｂから維持時下限回転数が出力されないように制御される。或いは、暖房要求フラグが「０」の場合には、図１に示す走行中運転点設定回路３４の出力を採用しないように制御される。従って、冷却水温度が７０℃から６５℃に低下するまでの間は、エンジン回転数の要求がオフとされる（図６のｔ２〜ｔ３参照）。この際、エンジンをモータリング運転とする。

図５のステップＳ１７において、運転点演算回路２３は、冷却水温度が６５℃に低下したか否かを判断する。６５℃に低下していない場合にはステップＳ１６に処理を戻す。６５℃に低下した場合には、ステップＳ１８において、運転点演算回路２３は、エンジン回転数の下限値を維持時下限回転数に設定する処理を実行する。即ち、図２に示した走行中運転点設定回路３４のマップ３４ｂに基づいて、エンジン回転数の下限値を設定する。具体的には、図４に示したグラフを参照して、車速、及び外気温に基づいて、エンジン回転数の下限値を設定する。

その結果、エンジン回転数が上昇し、これに伴って冷却水温度が変化する。これを図６に示すグラフを参照して説明すると、ｔ３〜ｔ４の期間では、エンジン回転数Ｑ２を維持時下限回転数ｑ３とすることにより冷却水温度Ｑ１が上昇しており、一方、ｔ５〜ｔ６の期間では、維持時下限回転数ｑ３に上昇させても冷却水温度Ｑ１は低下している。即ち、維持時下限回転数ｑ３に設定した後、冷却水温度Ｑ１が上昇に転じる場合、或いはそのまま低下する場合がある。

図５のステップＳ１９において、運転点演算回路２３は、冷却水温度が上昇しているか、或いは低下しているかを判断する。冷却水温度が上昇している場合には、ステップＳ２０において、冷却水温度が７０℃に達したか否かを判断する。７０℃に達した場合にはステップＳ１６に処理を戻す。

一方、冷却水温度が低下している場合には、ステップＳ２１において、運転点演算回路２３は、冷却水温度が６０℃まで低下したか否かを判断する。６０℃まで低下した場合には、ステップＳ２２において、運転点演算回路２３は、エンジン回転数の下限値を再昇温時下限回転数に設定する。以下、図２を参照して詳細に説明する。

冷却水温度は、一旦７０℃に達しているので、演算器３２ｃより出力される昇温終了判定フラグは「１」となっている。従って、切替器３４ｅの出力端子ｐ２４は、入力端子ｐ２１に接続されている。

また、冷却水温度は６０℃まで低下しているので（７０℃から１０℃以上低下しているので）、図２に示す再昇温判定回路３１の比較器３１ｂの出力フラグは「１」となる。ＡＮＤ回路３１ｅの出力フラグも「１」となるので、ひいては演算器３１ｆの出力フラグも「１」となる。

このため、切替器３４ｄの出力端子ｐ１４は、入力端子ｐ１１に接続される。従って、再昇温時下限回転数を示すマップ３４ｃが選択される。このマップ３４ｃで設定される再昇温時下限回転数は、図６の符号ｑ２に示すように、昇温時下限回転数ｑ１よりも低く、維持時下限回転数ｑ３よりも高く設定されている。従って、エンジン回転数Ｑ２を再上昇時下限回転数ｑ２に設定することにより、図６のｔ６〜ｔ７の期間に示すように、冷却水温度Ｑ１を上昇させることができる。

その後、ステップＳ２３において、運転点演算回路２３は、冷却水温度が７０℃に達したか否かを判断し、達していない場合にはステップＳ２２に処理を戻し、達している場合には、ステップＳ１６に処理を戻す。

そして、各マップ３４ａ、３４ｂ、３４ｃのいずれかにて設定されたエンジン回転数の下限値は、図１に示す第１選択回路３７にて、急速暖房時のエンジン回転数の下限値と比較され、このうち大きい方が選択されて回転数調停回路１２に出力される。

回転数調停回路１２により、設定された下限値となるようにエンジン回転数が制御される。こうして、冷却水温度を即時に上限温度である第３の閾値（７０℃）まで上昇させることができ、その後、６０℃〜７０℃の範囲に維持することができるのである。

本実施形態では、冷却水温度を迅速に上昇させて所望の温度に到達させるために、エンジン回転数の下限値を設定しているものであり、暖房以外の他の運転条件、環境条件等に応じて、エンジン回転数を下限値よりも高めることも可能である。即ち、本実施形態で設定しているエンジン回転数の下限値は、最低限のエンジン回転数を示すものであり、これよりも高くすることについては問わない。

次に、上述した動作を、図７に示すタイミングチャートを参照して説明する。図７において（ａ）は車速、（ｂ）は昇温時下限回転数、（ｃ）は再昇温時下限回転数、（ｄ）は維持時下限回転数、（ｅ）は昇温終了判定フラグ、（ｆ）は暖房要求フラグ、（ｇ）は冷却水温度を示している。また、曲線Ｘ１はエンジン回転数の変化を示し、曲線Ｘ２は冷却水温度の変化を示している。

図７（ａ）に示すように、時刻Ｔ１にて車両が走行を開始して車速が上昇すると、暖房要求フラグが「１」となる。また、昇温終了判定フラグは「０」であるので、エンジン回転数の下限値は、図７（ｂ）に示す昇温時下限回転数に設定される。エンジン回転数Ｘ１が上昇することにより冷却水温度は上昇し、時刻Ｔ２で図７（ｇ）に示すように７０℃（第３の閾値）に達する。

冷却水温度が７０℃に達したことにより、図７（ｆ）に示す暖房要求フラグは「１」から「０」に切り替わり、図７（ｅ）に示す昇温終了判定フラグが「１」となる。
その後、冷却水温度が６５℃（第２の閾値）に低下するまで、エンジン回転数の下限値は設定されない。従って、Ｔ２〜Ｔ３の期間ではエンジン回転数Ｘ１は、運転条件や環境条件に応じて設定される。

時刻Ｔ３で、冷却水温度が６５℃まで低下すると、暖房要求フラグが「１」に切り替わり、エンジン回転数の下限値は図７（ｄ）に示す維持時下限回転数に設定される。その結果、冷却水温度は若干上昇するが、すぐに低下に転じて時刻Ｔ４で６０℃（第１の閾値）まで低下する。

６０℃に低下したことにより、エンジン回転数の下限値は、図７（ｃ）に示す再昇温時下限回転数に設定される。その結果、冷却水温度は上昇に転じる。その後、冷却水温度が７０℃に達した場合には、同様の処理が繰り返されて、冷却水温度が所望の温度となるように制御される。

（ノイズ対策の説明）
次に、エンジンの回転数を変更することにより発生するノイズを低減することについて説明する。本実施形態では、冷却水温度を迅速に上昇させて暖房機能を作動させることを目的としているので、ファイアリング運転時のエンジントルクはできるだけ小さい方がよい。しかし、エンジントルクを低減すると、ブレーキ機構やその付近等からノイズが発生することがある。図８は、エンジン回転数とエンジントルクの変化に対するノイズの発生領域を示すグラフである。図８に示すように、エンジントルクが３０Ｎｍよりも低い領域ではノイズが発生することが理解される。

本実施形態では、ノイズの発生を抑制するために、図８に示すようにノイズが発生する領域の上限値、換言すれば、ノイズが抑制される下限トルク（図中Ｚ１参照）となるように、エンジントルクを設定する。こうすることにより、ノイズの発生を抑制しつつ、より低いエンジントルクに設定することができる。放電時間（モータリング）に対して充電時間（ファイアリング）を長くすることができ、冷却水温度を迅速に上昇させる上で有利となる。

［本実施形態の効果の説明］
以上説明した通り、本発明に係るエンジン冷却水温度の制御装置１００では、以下に示す効果を達成することができる。
（１）外気温及び車速に応じてエンジン回転数の下限値を適宜設定するので、エンジンの冷却水温度を上限温度である７０℃よりも低い６０℃〜７０℃の範囲に迅速に上昇させることができ、車内の暖房機能を迅速に作動させることができる。

（２）車速が高いほど、エンジン回転数（エンジン発熱量）の下限値が高まるように設定するので、車速が高く冷却水温度が上昇し難い場合でも冷却水温度を迅速に上昇させることができる。

（３）車速が高いほど、エンジン回転数を高めてエンジン発熱量を増加するので、車速が高く冷却水温度が上昇し難い場合でも発熱量の増加により、冷却水温度を迅速に上昇させることができる。

（４）外気温が低いほど、エンジン回転数（エンジン発熱量）の下限値が高まるように設定するので、外気温が低く冷却水温度が上昇し難い場合でも冷却水温度を迅速に上昇させることができる。

（５）外気温が低いほど、エンジン回転数を高めてエンジン発熱量を増加するので、外気温が低く冷却水温度が上昇し難い場合でも発熱量の増加により、冷却水温度を迅速に上昇させることができる。

（６）車両の走行を開始するとき、冷却水温度が６０℃（第１の閾値）を下回っている場合には、エンジン回転数の下限値が昇温時下限回転数（昇温時下限発熱量）に設定されるので、冷却水温度を迅速に上昇させることができる。冷却水温度が７０℃（第３の閾値）に達すると、エンジン回転数の下限値が設定されず回転数要求がオフとなるので、冷却水温度が低下し過度に上昇することを防止できる。冷却水温度が６５℃（第２の閾値）まで低下すると、エンジン回転数の下限値が維持時下限回転数（維持時下限発熱量）に設定されるので、冷却水温度を上昇させることができる。また、維持時下限回転数に設定してもなお冷却水温度が低下する場合には、再昇温時下限回転数に設定されるので、確実に冷却水温度を上昇させることができる。

（７）車両の走行を開始するとき、冷却水温度が６０℃（第１の閾値）を下回っている場合には、エンジンをファイアリング運転とし、且つ、エンジン回転数の下限値が昇温時下限回転数（昇温時下限発熱量）に設定されるので、冷却水温度を迅速に上昇させることができる。冷却水温度が７０℃（第３の閾値）に達すると、エンジンをモータリング運転としてエンジンを燃焼させないので、冷却水温度が低下し過度な上昇を防止することができる。冷却水温度が６５℃（第２の閾値）まで低下すると、エンジンをファイアリング運転とし、且つ、エンジン回転数の下限値が維持時下限回転数（維持時下限発熱量）に設定されるので、冷却水温度を再度上昇させることができる。

この場合、一回目に冷却水温度を上昇させる場合には、初期的な冷却水温度が低いので、エンジン回転数（エンジン発熱量）を大幅に高めたとしても乗員はこれを許容する。しかし、二回目以降の冷却水の上昇では、冷却水温度が一回目よりも高く、乗員は違和感を感じることがある。従って、昇温時下限回転数よりも、再昇温時加減回転数を低く設定する。

（８）エンジンの回転数を制御することにより、エンジンの発熱量を制御するので、容易な方法でエンジン発熱量を制御することが可能となる。

（９）ファイアリング運転とモータリング運転で、エンジンの回転数の下限値を同一の数値に設定するので、音の変化の違和感を軽減できる。即ち、モータリング運転はバッテリのＳＯＣを低下するために実施することがあり、ＳＯＣを迅速に低下させるためにはファイアリング運転よりも高い回転数とするのが効果的である。しかし、回転数が変化すると音の変化による違和感が生じるので、これを回避するためにファイアリング運転とモータリング運転で下限回転数を同一に設定する。

（１０）エンジンの出力トルクを、ノイズが発生するトルク領域よりも高く設定するので、エンジン回転数が低いことに起因する不快なノイズの発生を防止できる。また、出力トルクを、ノイズが発生するトルク領域の上限、換言すれば、ノイズの発生を防止できるぎりぎり低い出力トルクに設定することにより、ファイアリング運転の時間を長くしモータリング運転の時間を短くできるので、冷却水温度をより迅速に昇温することが可能となる。

以上、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

１１ 水温制御回路
１２ 回転数調停回路
２１ 外気温推定回路
２２ 暖房要求判定回路
２３ 運転点演算回路
３１ 再昇温判定回路
３１ａ 減算器
３１ｂ 比較器
３１ｃ 比較器
３１ｄ ＮＯＴ回路
３１ｅ ＡＮＤ回路
３１ｆ 演算器
３２ 昇温判定回路
３２ａ エッジ検出器
３２ｂ ＮＯＴ回路
３２ｃ 演算器
３３ 停車判定回路
３４ 走行中運転点設定回路
３４ａ、３４ｂ、３４ｃ マップ
３４ｄ、３４ｅ 切替器
３５ 急速暖房設定回路
３６ 停車中運転点設定回路
３７ 第１選択回路
３８ 第２選択回路
１００ エンジン冷却水温度の制御装置
ｐ１１〜ｐ１３、ｐ２１〜ｐ２３ 入力端子
ｐ１４、ｐ２４ 出力端子

Claims (13)

1. 車両に搭載されるエンジンの冷却水温度を制御する制御方法であって、
   前記冷却水温度の低下要因に応じて、エンジン発熱量の下限値を設定すること
   を特徴とするエンジン冷却水温度の制御方法。
2. 前記冷却水温度の低下要因は車速であり、車速が高いほど前記エンジン発熱量の下限値を高めること
   を特徴とする請求項１に記載のエンジン冷却水温度の制御方法。
3. 前記冷却水温度の低下要因は車速であり、車速が高いほど前記エンジン発熱量を高めること
   を特徴とする請求項１に記載のエンジン冷却水温度の制御方法。
4. 前記冷却水温度の低下要因は外気温であり、外気温が低いほど前記エンジン発熱量の下限値を高めること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジン冷却水温度の制御方法。
5. 前記冷却水温度の低下要因は外気温であり、外気温が低いほど前記エンジン発熱量を高めること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジン冷却水温度の制御方法。
6. 前記エンジン発熱量の下限値として、少なくとも昇温時下限発熱量、及び該昇温時下限発熱量よりも低い維持時下限発熱量を設定し、
   前記冷却水温度が予め設定した第１の閾値を下回った場合には、
   前記昇温時下限発熱量として前記冷却水温度を上昇させ、
   前記冷却水温度が前記第１の閾値よりも高い第３の閾値まで上昇した場合には、前記エンジン発熱量の下限値を設定せず、
   前記冷却水温度が前記第１の閾値よりも高く、前記第３の閾値よりも低い第２の閾値を下回った場合には、前記維持時下限発熱量に設定すること
   を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンジン冷却水温度の制御方法。
7. 前記エンジンは、エンジンを燃焼させるファイアリング運転、及びエンジンを燃焼させないモータリング運転のいずれかの切り替えが可能であり、
   前記エンジン発熱量の下限値として、少なくとも昇温時下限発熱量、及び該昇温時下限発熱量よりも低い維持時下限発熱量を設定し、
   前記冷却水温度が予め設定した第１の閾値を下回った場合には、前記エンジンを前記ファイアリング運転とし、且つ、前記昇温時下限発熱量として前記冷却水温度を上昇させ、
   前記冷却水温度が前記第１の閾値よりも高い第３の閾値まで上昇した場合には、前記エンジンをモータリング運転とし、
   前記冷却水温度が前記第１の閾値よりも高く、前記第３の閾値よりも低い第２の閾値を下回った場合には、ファイアリング運転とし、且つ、前記維持時下限発熱量として前記冷却水温度を上昇させること
   を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンジン冷却水温度の制御方法。
8. 前記昇温時下限発熱量よりも低く、且つ、前記維持時下限発熱量よりも高い再昇温時下限発熱量を設定し、
   前記維持時下限発熱量とした際に、前記冷却水温度が上昇しない場合には、前記エンジン発熱量の下限値を前記再昇温時下限発熱量に設定して前記冷却水温度を上昇させること
   を特徴とする請求項６または７に記載のエンジン冷却水温度の制御方法。
9. 前記昇温時下限発熱量、及び前記維持時下限発熱量は、前記エンジンの回転数の下限値に制限を設けて設定すること
   を特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載のエンジン冷却水温度の制御方法。
10. 前記エンジンの回転数の下限値は、前記ファイアリング運転、及びモータリング運転で同一の回転数に設定すること
    を特徴とする請求項７に記載のエンジン冷却水温度の制御方法。
11. 前記ファイアリング運転におけるトルクは、ノイズが発生するトルク領域よりも高い下限トルクとすること
    を特徴とする請求項７に記載のエンジン冷却水温度の制御方法。
12. 車両に搭載されるエンジンの冷却水温度を制御するエンジン冷却水温度の制御装置であって、
    前記冷却水温度の低下要因に応じて、エンジン発熱量の下限値を設定する下限値設定部
    を備えたことを特徴とするエンジン冷却水温度の制御装置。
13. 前記エンジンは、エンジンを燃焼させるファイアリング運転、及びエンジンを燃焼させないモータリング運転のいずれかの切り替えが可能であり、
    前記下限値設定部は、前記エンジン発熱量の下限値として、昇温時下限発熱量、及び該昇温時下限発熱量よりも低い維持時下限発熱量を設定し、更に、
    前記冷却水温度が予め設定した第１の閾値を下回った場合には、前記エンジンを前記ファイアリング運転とし、且つ、前記昇温時下限発熱量として前記冷却水温度を上昇させ、
    前記冷却水温度が前記第１の閾値よりも高い第３の閾値まで上昇した場合には、前記エンジンをモータリング運転とし、
    前記冷却水温度が前記第１の閾値よりも高く、前記第３の閾値よりも低い第２の閾値を下回った場合には、ファイアリング運転とし、且つ、前記維持時下限発熱量として前記冷却水温度を上昇させる運転点演算回路と、
    を備えたことを特徴とする請求項１２に記載のエンジン冷却水温度の制御装置。

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