KR20140100872A - 내연기관의 제어 장치 및 제어 방법 - Google Patents

내연기관의 제어 장치 및 제어 방법 Download PDF

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KR20140100872A
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아츠시 무라이
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히다치 오토모티브 시스템즈 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 배터리와 내연기관을 탑재하는 차량에 있어서, 배터리 전압에 기초하여 내연기관의 온도를 추정하여 내연기관을 제어하는 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다. 제어 장치는 내연기관의 시동 개시 전의 배터리 전압(VB) 또는 크랭킹 중에 있어서의 배터리 전압(VB)의 최저값(VBmin)에 기초하여 내연기관을 시동할 때의 수온(TWS)을 추정한다. 또한, 제어 장치는 수온 센서가 고장나 있을 때, 배터리 전압(VB)에 기초하여 추정한 수온(TWS)에 기초하여 연료 분사량이나 밸브 타이밍의 제어를 실시한다.

Description

내연기관의 제어 장치 및 제어 방법 {CONTROL APPARATUS AND CONTROL METHOD FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 배터리와 내연기관을 탑재하는 차량에 있어서 상기 내연기관을 제어하는 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
일본 공개 특허 공보 평1－100346호에는 내연기관의 온도(예를 들면, 냉각수 온도)를 검출하는 온도 센서가 고장나 있는 상태에서 내연기관을 시동하는 경우에, 내연기관의 온도가 기정(旣定) 온도라고 가정하고 내연기관을 제어하는 것이 기재되어 있다.
그러나, 온도 센서가 고장났을 경우에, 기정 온도에 기초하여 연료 분사량의 보정 등을 실시하면, 실제의 온도와 기정 온도와의 차이에 의하여 연료 분사량이 부적절하게 되어 시동성이 악화되는 경우가 있다.
또한, 온도 센서의 열화(劣化)에 의하여 검출 오차가 확대되었을 경우에도, 온도 센서가 고장난 경우와 마찬가지로 시동성이 악화될 가능성이 있다.
이 때, 내연기관을 시동할 때의 내연기관의 온도를 추정할 수 있으면, 온도 센서를 이용하지 않고 양호한 시동성을 유지할 수 있고, 또한 온도 센서에 의한 검출값과 추정값을 비교함으로써, 온도 센서의 열화 상태의 판정 등을 실시할 수 있다.
이에 본원 발명은 내연기관을 시동할 때의 내연기관의 온도를 추정하는 수단을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 관한 내연기관의 제어 장치는 배터리와 내연기관을 탑재하는 차량에 있어서 상기 내연기관을 제어하는 제어 장치에 있어서, 상기 내연기관을 시동할 때의 상기 내연기관의 온도를 상기 배터리의 전압에 기초하여 검출하는 온도 검출 수단을 구비하도록 하였다.
또한, 본 발명에 관한 내연기관의 제어 방법은 배터리와 내연기관을 탑재하는 차량에 있어서 상기 내연기관을 제어하는 방법에 있어서, 상기 내연기관을 시동할 때의 상기 배터리의 전압을 검출하고, 상기 배터리의 전압에 기초하여 상기 내연기관의 온도를 검출하며, 상기 내연기관의 온도에 기초하여 상기 내연기관을 제어하도록 하였다.
본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 아래의 상세한 설명으로부터 이해될 것이다.
도 1은 본원 발명의 실시 형태에 있어서의 내연기관의 시스템도이다.
도 2는 본원 발명의 실시 형태에 있어서의 수온(TWS)의 검출 처리를 나타내는 플로우차트이다.
도 3은 본원 발명의 실시 형태에 있어서의 배터리 전압(VB)과 수온(TWS)과의 상관(相關)을 나타내는 도면이다.
도 4는 본원 발명의 실시 형태에 있어서의 이그니션 스위치, 스타트 스위치, 배터리 전압, 기관 회전 속도의 상관을 나타내는 타임차트이다.
도 5는 본원 발명의 실시 형태에 있어서의 연료 분사량의 연산 처리를 나타내는 플로우차트이다.
도 6은 본원 발명의 실시 형태에 있어서의 수온(TWS)과 연료 분사량과의 상관을 나타내는 도면이다.
도 7은 본원 발명의 실시 형태에 있어서의 연료 분사량의 연산 처리를 나타내는 플로우차트이다.
도 8은 본원 발명의 실시 형태에 있어서의 수온(TWS)과 밸브 타이밍과의 상관을 나타내는 도면이다.
도 9는 본원 발명의 실시 형태에 있어서의 밸브 타이밍의 제어를 나타내는 플로우차트이다.
도 10은 본원 발명의 실시 형태에 있어서의 수온(TWS)과 지연 시간 (TD)과의 상관을 나타내는 도면이다.
도 11은 본원 발명의 실시 형태에 있어서의 이그니션 스위치, 스타트 스위치, 배터리 전압, 기관 회전 속도, 밸브 타이밍의 상관을 나타내는 타임차트이다.
도 12는 본원 발명의 실시 형태에 있어서의 이그니션 스위치, 스타트 스위치, 배터리 전압, 기관 회전 속도, 밸브 타이밍의 상관을 나타내는 타임차트이다.
도 13은 본원 발명의 실시 형태에 있어서의 수온(TWS)의 검출 처리를 나타내는 플로우차트이다.
도 14는 본원 발명의 실시 형태에 있어서의 이그니션 스위치, 스타트 스위치, 배터리 전압, 기관 회전 속도의 상관을 나타내는 타임차트이다.
도 15는 본원 발명의 실시 형태에 있어서의 최저 전압(VBmin)과 수온(TWS)과의 상관을 나타내는 도면이다.
도 16은 본원 발명의 실시 형태에 있어서의 수온(TWS)의 검출 처리를 나타내는 플로우차트이다.
도 17은 본원 발명의 실시 형태에 있어서의 충전 상태(SOC), 개방 전압, 배터리 온도의 상관을 나타내는 도면이다.
도 1은 본 발명에 관한 제어 장치를 적용하는 차량용 엔진의 일례를 나타내는 도면이다.
도 1에 나타내는 엔진(101)은 내연기관이고, 엔진(101)의 각 기통에 공기를 도입하기 위한 흡입관(102)에는 엔진(101)의 흡입 공기유량(QA)을 검출하는 흡입 공기량 센서(103)를 설치하였다.
흡기 밸브(105)는 각 기통의 연소실(104)의 흡기구를 개폐한다.
흡기 밸브(105)의 상류측의 흡기관(102)에는 기통마다 연료 분사 밸브(106)를 구비하고 있다.
또한, 연료 분사 밸브(106)가 연소실(104) 내에 직접 연료를 분사하는 통내 직접 분사식의 연료 분사 장치로 할 수 있다.
연료 분사 밸브(106)로부터 분사된 연료는 흡기 밸브(105)를 거쳐 연소실(104) 내에 공기와 함께 흡인되어, 점화 플러그(107)에 의한 불꽃 점화에 의하여 착화 연소한다. 그리고, 연료의 연소에 의한 압력이 도파플런저(108)를 크랭크샤프트(109)를 향하여 가압함으로써, 크랭크샤프트(109)를 회전 구동한다.
또한, 배기 밸브(110)는 연소실(104)의 배기구를 개폐하고, 배기 밸브(110)가 열림으로써 배기가스가 배기관(111)으로 배출된다.
배기관(111)에는 삼원 촉매 등을 구비한 촉매 컨버터(112)가 설치되어, 촉매 컨버터(112)에 의하여 배기를 정화한다.
엔진 밸브로서의 흡기 밸브(105), 배기 밸브(110)는 크랭크샤프트(109)에 의하여 회전 구동되는 흡기 캠 샤프트(115), 배기 캠 샤프트(211)의 회전에 따라 개(開)동작한다.
배기 밸브(110)은 일정한 밸브 타이밍으로 개동작하지만, 흡기 밸브(105)의 밸브 타이밍은 가변 밸브 타이밍 기구(114)에 의하여 가변으로 된다.
가변 밸브 타이밍 기구(114)로서, 본 실시 형태에서는 전기 구동식의 가변 밸브 타이밍 기구를 채용한다.
이 전기 구동식의 가변 밸브 타이밍 기구(114)는, 예를 들면 전동 모터의 로터의 회전력을 감속 기구에 의하여 감속시키면서 캠 샤프트에 전달하고, 크랭크샤프트(109)에 대한 캠 샤프트의 상대 회전 위상을 연속적으로 변화시켜서, 엔진 밸브의 개폐 타이밍을 가변으로 하는 기구인데, 일례로서 일본 공개 특허 공보 2011－256798호에 개시되어 있는 것과 같은 구조의 것이다.
또한, 점화 플러그(107)에는 점화 플러그(107)에 대하여 점화 에너지를 공급하는 점화 모듈(116)이 설치되어 있다. 점화 모듈(116)은 점화 코일 및 점화 코일에의 통전을 제어하는 파워 트랜지스터를 구비하고 있다.
제어 장치(201)는 컴퓨터를 구비하고, 각종 센서나 스위치로부터의 신호를 입력하여, 미리 기억된 프로그램에 따라서 연산 처리를 실시함으로써, 연료 분사 밸브(106), 가변 밸브 타이밍 기구(114), 점화 모듈(116) 등의 각종 디바이스의 조작량을 연산하여 출력하고, 엔진(101)의 운전을 제어한다.
제어 장치(201)는 흡입 공기량 센서(103)의 출력 신호를 입력하는 것 외에, 크랭크샤프트(109)의 회전각 신호(POS)를 출력하는 크랭크 각도 센서(203), 액셀 페달(207)의 개도(ACC)를 검출하는 액셀 개도 센서(206), 흡기 캠 샤프트(115)의 회전각 신호(CAM)를 출력하는 캠 각 센서(204), 엔진(101)의 냉각수의 온도(TW)를 검출하는 수온 센서(208), 촉매 컨버터(112) 상류측의 배기관(111)에 설치되어 배기 중의 산소 농도에 기초하여 공연비(AF)를 검출하는 공연비 센서(209) 등으로부터의 신호를 입력한다.
또한, 본원에 있어서, 수온(TW)은 수온 센서(208)에서 검출된 냉각수의 온도인데, 수온(TWS)은 후술하는 바와 같이, 배터리 전압(VB)에 기초하여 추정된 냉각수의 온도이다.
엔진(101)이 탑재되는 차량은 배터리(202)를 구비하고 있다.
또한, 제어 장치(201)는 엔진(101)의 운전 및 정지의 메인 스위치인 이그니션 스위치(205)를 통하여 배터리(202)로부터 전력 공급을 받는다. 또한, 제어 장치(201)는 배터리(202)의 전압(VB)을 검출하는 기능을 가지고 있다.
또한, 제어 장치(201)는 셀프 셧오프용의 릴레이(210)를 거쳐 배터리(202)로부터의 전력 공급을 받을 수 있고, 제어 장치(201)는 이그니션 스위치(205)가 오프(OFF)된 후에 릴레이(210)를 오프하여 셀프 셧오프를 실행한다.
이 때, 제어 장치(201)는 엔진(101)을 시동할 경우에, 배터리 전압(VB)에 기초하여 엔진(101)의 온도를 검출하는 기능을 소프트웨어적으로 구비하고 있다.
상기한 바와 같이, 엔진(101)의 온도와 배터리 전압(VB)의 상관에 기초하여 엔진(101)의 온도를 검출하면, 배터리 전압(VB)에 기초하여 검출한 엔진 온도를 온도 센서에 의한 검출 결과를 대신하여 사용하는 것이 가능해진다. 따라서, 온도 센서를 생략하여 비용 절감을 도모하는 것이 가능하게 되며, 또한, 온도 센서가 고장났을 때에 엔진 온도에 따른 제어를 계속할 수 있다. 또한, 온도 센서에 의한 검출 결과와 배터리 전압(VB)에 기초하여 검출한 엔진 온도를 비교함으로써, 온도 센서의 열화 상태를 진단하는 것이 가능해진다.
이하에서는 배터리 전압(VB)에 기초한 엔진 온도의 검출 처리를 상세하게 설명한다.
도 2의 플로우차트는 온도 검출 처리의 일례를 나타낸다.
이 도 2의 플로우차트에 나타내는 온도 검출 처리에서는 엔진(101)을 시동할 때의 엔진(101)의 냉각수의 온도(TWS)를 배터리 온도(VB)에 기초하여 검출한다.
배터리 온도(VB)와 엔진(101)의 온도는 상관이 있고, 또한, 배터리(202)의 온도에 의하여 배터리(202)의 방전 용량이 변화하여 배터리 전압(VB)이 변화하기 때문에, 배터리 온도(VB)에 기초하여 엔진(101)의 온도를 추정하는 것이 가능하다.
즉, 배터리(202)의 전해액의 온도가 떨어지면 방전 용량이 감소하고, 이러한 방전 용량의 감소에 의하여 배터리 전압(VB)이 저하된다. 따라서, 이그니션 스위치(205)가 온(ON) 되었을 때에 제어 장치(201)가 검출한 배터리 전압(VB)가 낮을수록, 배터리(202)와 동일한 온도 환경에 있는 엔진(101)의 온도는 낮은 것으로 추정할 수 있다.
이하에서는 도 2의 플로우차트에 따라서, 배터리 온도(VB)에 기초한 수온(TWS)의 검출 처리의 흐름을 설명한다.
단계 S1001에서 이그니션 스위치(205)가 온 되면, 다음의 단계 S1002에서, 제어 장치(201)는 배터리 전압(VB)을 읽어들인다.
단계 S1002에서 제어 장치(201)가 읽어들이는 배터리 전압(VB)은 스타트 스위치가 온 되기 전이고, 또한 알터네이터에 의한 배터리 충전을 하지 않은 상태에서의 배터리 전압(VB)이다.
또한, 제어 장치(201)는 단계 S1003에 있어서 배터리 전압(VB)에 기초하여 엔진(101)의 수온(TWS)을 추정한다.
또한, 배터리 전압(VB)을 읽는 타이밍은 이그니션 스위치(205)가 온의 위치로 조작되었을 경우에 한정되지 않는다. 예를 들면, 전원 스위치를 구비한 차량에 있어서, 제어 장치(201)는 이그니션이 온 상태가 되었을 경우에 배터리 전압(VB)을 읽어들일 수 있다. 즉, 제어 장치(201)는 제어 장치(201) 및 엔진(101)에 전원 투입되고, 또한, 엔진(101)이 정지 상태일 때, 배터리 전압(VB)의 읽기를 실시한다.
배터리(202)는 전해액의 온도가 낮은 상태에서는 방전 용량이 감소하고, 출력 전압(VB)이 저하하는 경향을 나타내며, 또한, 배터리(202)의 환경 온도는 엔진(101)과 거의 동일하다.
따라서, 제어 장치(201)는 배터리 전압(VB)에 기초하여 그 때의 환경 온도, 나아가 엔진(101)의 온도를 대표하는 냉각수의 온도(TW)를 추정할 수 있다.
제어 장치(201)에는 수온(TWS)과 배터리 전압(VB)의 상관을 나타내는 테이블 또는 함수가 미리 설정되어 있고, 이 테이블 또는 함수를 이용하여 배터리 전압(VB)을 수온(TWS)으로 변환한다.
도 3은 배터리 전압(VB)을 수온(TWS)으로 변환하기 위한 테이블을 예시한다.
이 도 3에 나타내는 바와 같이, 배터리 전압(VB)가 낮을수록 더 낮은 수온(TWS)이 검출되도록, 테이블 또는 함수의 특성이 설정되어 있다.
도 4의 타임차트는 엔진(101)의 시동 상태에 있어서의 배터리 전압(VB), 이그니션 스위치(205), 스타트 스위치, 기관 회전 속도의 상관을 나타낸다.
시각 t1에서 이그니션 스위치(205)가 켜짐으로써, 제어 장치(201)에 배터리(202)로부터 전력이 공급되는 동시에, 엔진(101)의 연료 펌프 등의 전장품에도 배터리(202)로부터 전력 공급이 이루어짐으로써, 배터리 전압(VB)은 이그니션 스위치(205)의 오프 상태보다 낮아져서 추이한다.
그리고, 제어 장치(201)는 스타트 스위치가 켜지기 전의 이그니션 스위치(205)의 온 상태에서의 배터리 전압(VB), 즉, 시각 t1으로부터 스타트 스위치가 온 되는 시각 t2까지의 사이의 배터리 전압(VB)에 기초하여 수온(TWS)을 추정한다.
그 후, 시각 t2에서 스타트 스위치가 켜져서(ON) 스타터 모터에 배터리(202)로부터 전력이 공급되어 엔진(101)의 크랭킹이 개시된다. 그러면, 스타터 모터의 전기 부하가 크기 때문에, 배터리 전압(VB)은 스타트 스위치의 온 전보다도 저하된다.
배터리 전압(VB)에 기초하여 추정한 수온(TWS)은, 예컨대 수온 센서(208)가 고장난 경우에, 수온 센서(208)의 검출값을 대신하여, 엔진(101)의 시동 상태에 있어서의 연료 분사량의 제어에 사용할 수 있다.
수온 센서(208)가 고장난 경우에, 배터리 전압(VB)에 기초하여 추정한 수온(TWS)에 기초하여 엔진(101)의 시동 상태에 있어서의 연료 분사량을 제어하면, 실제의 수온(TWS)에 거의 적합한 연료 분사량을 설정할 수 있다. 즉, 엔진(101)의 온도가 낮을수록 연료 분사량을 늘려, 공연비의 오버 린에 의한 시동 불량의 발생을 억제할 수 있다.
도 5의 플로우차트는 수온 센서(208)가 고장난 경우에, 배터리 전압(VB)에 기초하여 추정한 수온(TWS)에 기초하여 시동 상태에 있어서의 연료 분사량을 제어하는 처리의 일례를 나타낸다.
도 5의 플로우차트에 있어서, 단계 S1051에서, 이그니션 스위치(205)가 켜지면, 다음의 단계 S1052에서, 제어 장치(201)는 수온 센서(208)가 고장이 나 있는지 아닌지를 판단한다.
제어 장치(201)는 예를 들면, 수온 센서(208)의 출력이 정상 범위를 벗어나 있는 경우에 고장의 발생을 판정할 수 있다. 또한, 제어 장치(201)는 엔진(101)의 전회(前回)의 운전 상태에 있어서 고장 발생이 진단된 이력이 남아 있는 경우에, 고장 상태라고 판단할 수 있다. 엔진(101)의 운전 중의 고장 진단 방법으로서는, 엔진(101)의 운전 상태와 수온 센서(208)의 출력과의 상관을 판단하는 방법이 있다. 다만, 수온 센서(208)의 고장 진단 방법으로서는, 공지의 방법을 적절하게 채용할 수 있다.
수온 센서(208)가 정상인 경우, 제어 장치(201)는 단계 S1053으로 진행되어, 수온 센서(208)의 출력에 기초하여 검출한 수온(TW)에 기초하여 시동 상태에 있어서의 연료 분사량을 제어한다.
한편, 수온 센서(208)가 고장 나 있어서, 수온 센서(208)의 출력으로부터 수온(TW)을 검출할 수 없는 경우, 제어 장치(201)는 단계 S1054로 진행한다.
단계 S1054에서, 제어 장치(201)는 배터리 전압(VB)을 읽어들인다.
다음의 단계 S1055에서, 제어 장치(201)는 전술한 단계 S1003과 마찬가지로, 단계 S1054에서 검출한 배터리 전압(VB)에 기초하여 엔진(101)의 수온(TWS)을 추정한다.
또한, 단계 S1056에서, 제어 장치(201)는 배터리 전압(VB)에 기초하여 추정한 수온(TWS)과 역치(SLTW)를 비교한다. 또한, 제어 장치(201)는 수온(TWS)이 역치(SLTW)보다 높은 경우에는 단계 S1057로 진행되어, 시동용 연료 분사량에 미리 보존되어 있는 고정값(TPS)을 설정한다.
한편, 배터리 전압(VB)에 기초하여 추정한 수온(TWS)이 역치(SLTW) 이하인 경우, 제어 장치(201)는 단계 S1058로 진행되고, 수온(TWS)에 따라 시동용 연료 분사량을 변경하는 처리, 즉, 엔진(101)의 시동 상태에 있어서의 수온(TWS)이 낮을수록 시동용 연료 분사량을 증가시키는 처리를 실시한다.
즉, 제어 장치(201)는 수온(TWS)=역치(SLTW)인 경우에 시동용 연료 분사량에 고정값(TPS)를 설정하고, 수온(TWS)이 역치(SLTW)보다 낮아짐에 따라서 고정값(TPS)보다 시동용 연료 분사량을 서서히 늘리도록 한다.
상기 고정값(TPS)는 기준 수온(TWK)일 때의 시동 상태에 적합한 연료 분사량으로서 미리 설정된 값이며, 일례로서 TWK=40℃, SLTW=20℃로 할 수 있다.
한편, 역치(SLTW) (SLTW＜TWK)는 수온(TWS)의 추정 오차를 고려하였을 경우에, 고정값(TPS)를 사용하였을 경우의 공연비 오차보다, 수온(TWS)에 기초하여 연료 분사량을 결정하였을 경우의 공연비 오차가 커지는 온도 영역의 하한값으로서 적합하다.
바꾸어 말하면, 역치(SLTW)를 밑도는 저온 영역에서는 고정값(TPS)이 적합한 온도와 실제의 온도와의 차이가 너무 커서 공연비 오차가 확대되어 버리고, 수온(TWS)의 추정 오차가 있어도 수온(TWS)에 기초하여 연료 분사량을 결정하는 것이 공연비의 오차를 억제할 수 있는 온도 영역이다.
상기 제어 장치(201)에 의한 제어에서는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 수온 센서(208)가 고장난 경우, 역치(SLTW)보다 높은 온도역에서는 시동용 연료 분사량에 고정값(TPS)이 설정되는 한편, 역치(SLTW)보다 낮은 온도역에서는 수온(TWS)이 낮아질수록 시동용 연료 분사량을 고정값(TPS)보다 늘려, 저온에서의 시동성이 확보되도록 한다.
또한, 수온 센서(208)가 정상이면, 역치(SLTW)보다 높은 온도역을 포함하는 전체 온도역에서, 수온 센서(208)에 의하여 검출한 수온(TW)에 따라 시동용 연료 분사량이 결정된다.
상기 시동용 분사량의 제어에 의하면, 수온 센서(208)가 고장난 경우에, 배터리 전압(VB)에 기초하여 추정한 수온(TWS)에 기초하여 엔진(101)의 온도가 낮을수록 시동용 연료 분사량을 늘릴 수 있다. 따라서, 수온 센서(208)가 고장이 난 상태에서, 그리고 저온 상태인 경우에 내연 기관(1)의 시동을 실시하고, 또한, 과잉량의 연료가 분사되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제어 장치(201)는 배터리 전압(VB)에 기초한 수온(TWS)의 추정 오차에 의한 공연비 오차가, 고정값(TPS)에 의한 공연비 오차보다 커지는지 아닌지를 수온(TWS)에 따라 판단하고, 수온(TWS)에 기초한 시동용 연료 분사량과 고정값의 시동용 연료 분사량을 바꾸므로, 수온 센서(208)가 고장난 경우에, 고정값(TPS)을 일률적으로 사용하는 경우에 비하여, 공연비의 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 고정값(TPS)을 사용하지 않고 , 수온(TWS)에 기초한 시동용 연료 분사량을 전체 온도역에서 사용할 수 있다.
도 2 및 도 5의 플로우차트에 나타내는 수온(TWS)의 검출에서는 이그니션 스위치(205)가 온되고 나서 스타트 스위치가 온될 때까지의 엔진(101)의 시동 전 상태에 있어서의 배터리 전압(VB)에 기초하여 엔진(101)을 시동할 때의 수온(TWS), 즉, 엔진(101)을 시동할 때의 엔진(101)의 온도를 추정한다.
이 때, 이그니션 스위치(205)가 온 되고 나서 스타트 스위치가 온될 때까지의 배터리 전압(VB)은 배터리(202)가 각종 전기 부하에 전력을 공급하고 있는지 아닌지에 따라 변화하여, 배터리 전압(VB)에 기초한 수온(TWS)의 추정 정밀도를 저하시키게 된다.
배터리(202)가 전력을 공급하는 전기 부하로서는, 오디오나 에어콘 팬이나 헤드라이트 등의 전장품, 그리고, 제어 장치(201)와는 별도로 설치되는 제어 유닛 등이 있다.
이에, 제어 장치(201)는 이그니션 스위치(205)의 온 상태에서의 배터리 전압(VB)에 기초하여 수온(TWS)을 검출하는 경우에, 배터리(202)로부터 전력 공급을 실시하는 전기 부하를 선택하는 처리를 실시한다. 즉, 제어 장치(201) 이외의 전기 부하에의 전력 공급을 제한함으로써 배터리 전압(VB)의 변동을 억제하고, 배터리 전압(VB)에 기초한 수온(TWS)의 추정 정밀도를 향상시킨다.
제어 장치(201)는, 예를 들면 제어 장치(201)를 포함하는 소정의 전기 부하 이외의 것을 끄거나(OFF) 제어 장치(201) 이외의 전기 부하를 모두 끄거나(OFF) 제어 장치(201) 이외에 켜짐(ON) 상태인 전기 부하 중에서 전력 소비가 규정보다 큰 디바이스를 끄거나(OFF) 하여, 제어 장치(201) 이외의 전기 부하에 배터리(202)의 전력이 공급되는 것에 의한 배터리 전압(VB)의 변동을 억제한다.
도 7의 플로우차트는 배터리(202)로부터 전력을 공급하는 전기 부하를 제한 하는 처리의 일례를 나타낸다.
도 7의 플로우차트에 있어서, 단계 S1071에서, 이그니션 스위치(205)가 온 되면, 다음의 단계 S1072에서, 제어 장치(201)는 단계 S1052와 마찬가지로, 수온 센서(208)가 고장나 있는지 아닌지를 판단한다.
수온 센서(208)가 정상인 경우, 제어 장치(201)는 단계 S1073으로 진행되고, 수온 센서(208)의 출력에 기초하여 검출한 수온(TW)에 기초하여 시동 상태에 있어서의 연료 분사량을 제어한다.
한편, 수온 센서(208)가 고장나 있고, 수온 센서(208)의 출력으로부터 수온(TW)를 검출할 수 없는 경우, 제어 장치(201)는 단계 S1074에 진행된다.
단계 S1074에서, 제어 장치(201)는 소정의 전기 부하를 오프하는 처리를 실시한다.
즉, 제어 장치(201)는 수온(TWS)을 검출하기 위한 배터리 전압(VB)을 검출하는 경우에, 온 상태로 하는 전기 부하를 미리 설정해두고, 이러한 전기 부하 이외에 온 되어 있는 전기 부하를 오프한다. 이 때, 제어 장치(201)는 제어 장치(201) 이외의 전기 부하를 모두 오프할 수 있다. 또한, 제어 장치(201)는 전력 소비량이 규정값을 웃도는 전기 부하를 미리 특정해 두고, 전기 부하를 오프할 수 있다. 전력 소비량이 큰 전기 부하로서는, 전동 펌프나 전동식 사륜 조타 장치 등이 있다.
이와 같이, 제어 장치(201)는 단계 S1074에 있어서, 소정의 전기 부하에 대하여는 배터리(202)로부터의 전력 공급을 허가하고, 그 이외의 전기 부하에 대하여는 배터리(202)로부터의 전력 공급을 정지한다.
제어 장치(201)는 단계 S1074에서 소정의 전기 부하를 오프하는 처리를 실시하면, 이러한 오프 처리 후 상태에서의 배터리 전압(VB)을 단계 S1075에서 검출한다.
또한, 다음의 단계 S1076에서, 제어 장치(201)는 배터리 전압(VB)에 기초한 수온(TWS)의 추정 처리가 종료되었는지 아닌지를 판단하고, 종료되지 않은 경우에는 단계 S1077로 진행되어, 배터리 전압(VB)에 기초한 수온(TWS)의 추정 처리를 실시한다.
단계 S1077의 처리 후, 제어 장치(201)는 단계 S1074로 돌아와, 전력 공급하는 전기 부하를 제한하는 상태를 계속시킨다.
또한, 제어 장치(201)는 단계 S1076에서, 배터리 전압(VB)에 기초한 수온(TWS)의 추정 처리가 종료되었다고 판단하면, 단계 S1078로 진행되고, 전력을 공급하는 전기 부하를 제한하는 처리를 취소하여, 온 지령이 출력되고 있는 전기 부하에의 배터리(202)로부터의 전력 공급을 실시하게 한다.
제어 장치(201)는 단계 S1078에서 전기 부하로의 전력 공급을 개시하면, 단계 S1079로 진행한다.
또한, 단계 S1079에 있어서 제어 장치(201)는 배터리 전압(VB)에 기초하여 추정한 수온(TWS)과 역치(SLTW)를 비교하고, 수온(TWS)이 역치(SLTW)보다 높은 경우에는 단계 S1080으로 진행하여, 시동용 연료 분사량에, 미리 설정된 고정값(TPS)을 설정한다.
한편, 배터리 전압(VB)에 기초하여 추정한 수온(TWS)이 역치(SLTW) 이하인 경우, 제어 장치(201)는 단계 S1081로 진행되고, 수온(TWS)에 따라 시동용 연료 분사량을 변경하는 처리를 실시한다.
상기와 같이, 제어 장치(201) 이외의 전기 부하에의 전력 소비를 억제함으로써, 전기 부하에의 전력 공급에 의하여 배터리 전압(VB)이 변동하는 것을 억제할 수 있고, 이에 의하여, 배터리 전압(VB)에 근거한 수온(TWS)의 추정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
이 때, 제어 장치(201) 이외의 전기 부하에의 전력 소비가 설정값을 초과하는 상태인 경우, 즉, 제어 장치(201) 이외에 온 되어 있는 전기 부하가 설정보다 많은 경우에, 제어 장치(201)는 배터리 전압(VB)에 기초한 수온(TWS)의 추정을 취소하고, 시동용 연료 분사량을 일률적으로 고정값(TPS)으로 할 수 있다.
또한, 전기 부하를 오프하는 처리를 실시함으로써, 수온(TWS)의 추정 정밀도를 향상시킬 수 있으나, 전기 부하를 오프하는 처리를 생략할 수 있는 것은 분명하다.
또한, 제어 장치(201)는 전기 부하에 대한 전력의 공급 상태에 따라서, 수온(TWS)의 추정에 사용하는 배터리 전압(VB), 또는 배터리 전압(VB)에 기초하여 추정한 수온(TWS)을 보정할 수 있다. 이 경우, 전기 부하에 대한 전력 공급량이 많을수록 전기 부하에 의한 배터리 전압(VB)의 강하가 커지기 때문에, 수온(TWS)을 더 높게 추정하도록 배터리 전압(VB) 또는 배터리 전압(VB)에 기초하여 추정한 수온(TWS)을 보정한다.
또한, 엔진(101)이 정지한 후, 엔진(101)의 냉각수 온도(TW)가 환경 온도까지 저하하기 전에, 엔진(101)의 재시동이 실시되는 경우에는 배터리 전압(VB)에 기초한 수온(TWS)의 추정 결과가 실제의 온도보다 낮아질 가능성이 있다. 그러나, 배터리 전압(VB)에 기초한 수온(TWS)의 추정 결과는 실제의 온도 이하가 되기 때문에, 저온에서 공연비가 오버 린이 되어 시동 불량이 되는 것을 억제할 수 있다.
제어 장치(201)는 배터리 전압(VB)에 기초하여 검출한 수온(TWS)을, 수온 센서(208)가 고장난 경우에 수온 센서(208)에 의한 검출값을 대신하여 이용할 수 있고, 또한, 제어 장치(201)는 배터리 전압(VB)에 기초하여 추정한 수온(TWS)과 수온 센서(208)의 검출값(TW)을 비교함으로써 수온 센서(208)의 열화나 고장의 유무를 진단할 수 있다.
또한, 제어 장치(201)는 수온 센서(208)을 구비하지 않는 엔진(101)에 있어서, 배터리 전압(VB)에 기초하여 추정한 수온(TWS)을 초기값으로 하여 수온(TW)의 추정을 실시하고, 이러한 추정 결과에 기초하여 엔진(101)의 제어를 실시할 수 있다.
또한, 배터리 전압(VB)에 기초하여 추정한 수온(TWS)을 이용하는 제어로서, 제어 장치(201)는 가변 밸브 타이밍 기구(114)의 제어를 실시할 수 있다.
엔진(101)의 온도가 높은 상태에서 엔진(101)을 시동하는 경우에는 압축비를 낮게 함으로써 프리이그니션 등의 이상 연소의 발생을 억제할 수 있다. 그 때문에, 제어 장치(201)는 도 8(A)에 도시하는 바와 같이, 하사점(BDC) 후의 영역에서 흡기 밸브(105)의 폐(閉) 시기(IVC)를 지각(遲角)한다.
도 8(A)에 도시하는 예에서는 흡기 밸브(105)의 닫힘 시기(IVC)를 하사점(BDC) 후 90° 내지 110° 정도로, 흡기 밸브(105)의 개(開) 시기(IVO)를 상사점(TDC) 후 20° 내지 40° 정도로 설정되어 있다. 또한, 도 8(A)에 도시하는 예에서는 배기 밸브(110)의 열림 시기(EVO)를 하사점(BDC) 전 30° 내지 50° 정도로, 배기 밸브(110)의 닫힘 시기 (EVO)를 상사점(TDC) 부근으로 설정하였다.
이에 대하여, 엔진(101)의 온도가 낮은 상태에서 엔진(101)을 시동하는 경우에는 엔진(101)의 체적효율(ηv)을 높게 함으로써 엔진(101)의 시동성을 개선할 수 있다. 그 때문에, 제어 장치(201)는 도 8(B)에 도시하는 바와 같이, 흡기 밸브(105)의 닫힘 시기(IVC)를 온도가 높은 경우에 비하여 진각시켜 하사점(BDC)에 접근한다.
도 8(B)에 나타내는 예에서는, 흡기 밸브(105)의 닫힘 시기(IVC)를 하사점(BDC) 후 30°내지 50° 정도로, 흡기 밸브(105)의 열림 시기(IVO)를 상사점(TDC) 후 20° 내지 40° 정도로 설정되어 있고, 또한 배기 밸브(110)의 열림 시기(EVO) 및 닫힘 시기(EVO)는 도 8(A)에 거의 동일하게 설정되어 있다.
제어 장치(201)는 도 9의 플로우차트에 나타내는 바와 같이 하고, 수온 센서(208)가 고장난 때에, 배터리 전압(VB)에 기초하여 구한 수온(TWS)에 따라 가변 밸브 타이밍 기구(114)를 제어한다.
도 9의 플로우차트에 있어서, 단계 S1101에서 이그니션 스위치(205)가 온 되면, 다음의 단계 S1102에서, 제어 장치(201)는 수온 센서(208)의 이상이 진단되어 있는지 아닌지를 판별한다.
수온 센서(208)의 진단에 있어서, 제어 장치(201)는 센서 출력이 정상 범위 내로부터 벗어나 있는 경우, 엔진(101)의 운전이 계속되고 있는데 수온 센서(208)의 검출 결과가 난기 후의 온도에 이르지 않는 경우, 센서 출력이 설정 이상의 속도로 변화하였을 경우 등에, 수온 센서(208)의 이상 발생을 판정한다. 또한, 제어 장치(201)는 이상의 유무를 나타내는 플래그를 설정하고, 단계 S1102에서는 플래그를 판별함으로써 수온 센서(208)가 정상인지, 이상이 있는지를 판정한다.
제어 장치(201)는 수온 센서(208)가 이상이 있는 경우, 단계 S1103 이후로 진행하여, 도 2의 플로우차트에 나타낸 처리와 같이 하여, 배터리 전압(VB)에 기초하여 수온(TWS)을 검출한다.
단계 S1103에서, 제어 장치(201)는 검출한 배터리 전압(VB)을 읽어들여, 다음의 단계 S1104에서, 제어 장치(201)는 배터리 전압(VB)에 기초하여 수온(TWS)을 추정한다.
한편, 제어 장치(201)는 수온 센서(208)가 정상이라고 판단하면, 단계 S1105로 진행하여, 수온 센서(208)의 출력으로부터 수온(TWS)을 검출한다.
단계 S1106에서, 제어 장치(201)는 수온(TWS)과 역치를 비교한다.
상기 역치는 엔진(101)의 온도가 높기 때문에 압축비를 낮추는 시동 상태인지, 엔진(101)의 온도가 낮기 때문에 체적효율(ηv)을 높이는 시동 상태인지를 판별하기 위한 값이다.
제어 장치(201)는 단계 S1106에서, 수온(TWS)이 역치보다 낮다고 판단하면, 단계 S1107로 진행한다.
단계 S1107에서, 제어 장치(201)는 엔진(101)의 온도가 역치보다 높은 경우보다 흡기 밸브(105)의 닫힘 시기(IVC)가 하사점(BDC)에 가깝게 되도록, 가변 밸브 타이밍 기구(114)의 목표값을 설정한다. 즉, 제어 장치(201)는 도 8(B)에 나타낸 밸브 타이밍을 가변 밸브 타이밍 기구(114)의 목표값으로 한다.
본 실시 형태의 가변 밸브 타이밍 기구(114)에서는 최지각 위치가 디폴트 상태인데, 이 최지각 위치를, 프리이그니션 등의 이상 연소의 발생을 억제하기 위한 낮은 압축비를 실현하기 위한 회전 위상으로 한다. 즉, 도 8 (A)에 나타낸 흡기 밸브(105)의 밸브 타이밍은 가변 밸브 타이밍 기구(114)에 의한 변환 각도가 최지각 위치일 때의 개(開) 특성을 나타낸다.
따라서, 단계 S1107로 진행되었을 경우, 제어 장치(201)는 흡기 밸브(105)의 밸브 타이밍을 최지각 위치로부터 진각시키게 된다.
또한, 단계 S1108에서, 제어 장치(201)는 엔진(101)의 온도가 낮은 상태에 적합한 밸브 타이밍으로부터, 엔진(101)의 온도가 높아진 상태에 적합한 밸브 타이밍으로의 변환 시기의 설정을 실시한다. 상세하게는 제어 장치(201)는 스타트 스위치가 꺼지고 나서 밸브 타이밍을 지각할 때까지의 지연 시간(TD)의 설정을 실시한다.
제어 장치(201)는 지연 시간(TD)을 수온(TWS)에 따라 설정하고, 도 10에 나타내는 바와 같이, 수온(TWS)이 낮을수록 지연 시간(TD)을 더 긴 시간으로 설정한다. 즉, 수온(TWS)이 낮을수록, 스타트 스위치가 꺼져서 엔진(101)의 시동이 완료되어도, 진각된 밸브 타이밍을 더 길게 유지한다.
엔진(101)의 온도가 낮은 상태에서 엔진(101)을 시동시킬 때, 엔진(101)의 시동이 완료되고 나서도 밸브 타이밍을 진각 상태로 유지하면, 흡기 밸브(105)의 열림 시기(IVO)가 진각하고 있는 것으로 인하여, 흡기의 역송풍에 의한 연료의 기화 촉진을 도모할 수 있고, 또한, 압축비가 높은 것으로 인하여 연소 안정성을 확보할 수 있어 시동이 완료된 후에 있어서의 엔진(101)의 안정성을 향상시킬 수 있다.
단계 S1109에서, 제어 장치(201)는 스타트 스위치가 꺼지고 나서 상기 지연 시간(TD)가 경과되었는지 아닌지를 판단하고, 지연 시간(TD)이 경과할 때까지는 진각한 밸브 타이밍을 유지시킨다. 또한, 제어 장치(201)는 지연 시간(TD)이 경과한 시점에서 단계 S1110으로 진행되어, 밸브 타이밍을 최지각 위치까지 지각시킨다.
한편, 제어 장치(201)는 단계 S1106에서, 수온(TWS)이 역치보다 높다고 판단하면, 단계 S1110으로 진행되어, 밸브 타이밍을 디폴트 상태인 최지각 위치를 유지하는 설정을 실시한다.
도 11의 타임차트는 엔진(101)의 온도가 높은 상태에서 엔진(101)을 시동시킬 때의 배터리 전압(VB), 밸브 타이밍 등의 상관을 나타낸다.
엔진(101)의 정지 상태에서, 가변 밸브 타이밍 기구(114)는 최지각 위치인 디폴트 상태를 유지하고, 시각 t1에서 이그니션 스위치(205)가 온 상태로 바뀌면, 제어 장치(201)는 배터리 전압(VB)에 따라 수온(TWS)을 추정한다.
이 때, 수온(TWS)이 역치보다 높은 경우, 제어 장치(201)는 밸브 타이밍을 최지각 위치로 유지한다.
한편, 도 12의 타임차트는 엔진(101)의 온도가 낮은 상태에서 엔진(101)을 시동시킬 때의 배터리 전압(VB), 밸브 타이밍 등의 상관을 나타낸다.
엔진(101)의 정지 상태에서, 가변 밸브 타이밍 기구(114)는 최지각 위치인 디폴트 상태를 유지하고, 시각(t1)에서 이그니션 스위치(205)가 온 상태로 바뀌면, 제어 장치(201)는 배터리 전압(VB)에 따라 수온(TWS)을 추정한다.
이 때, 수온(TWS)이 역치보다 낮은 경우, 제어 장치(201)는 가변 밸브 타이밍 기구(114)의 목표 밸브 타이밍을 디폴트 상태보다 진각한 저온용의 목표로 전환된다.
이러한 목표 밸브 타이밍의 설정 처리에 의하여, 시각 t2에서 스타터 스위치가 온되어 엔진(101)이 크랭킹될 때의 밸브 타이밍은 최지각 위치보다 진각측의 저온용의 밸브 타이밍을 유지하고, 또한, 시각 t3에서 스타트 스위치가 꺼진 후에도, 지연 시간(TD) 내에 있어 저온용의 밸브 타이밍을 유지한다.
또한, 지연 시간(TD)이 경과한 시각 t4에서, 가변 밸브 타이밍 기구(114)의 목표가 최지각 위치인 고온용의 밸브 타이밍으로 전환함으로써, 흡기 밸브(105)의 밸브 타이밍이 지각된다. 또한, 엔진(101)의 온도가 낮은 상태에서 엔진(101)이 시동되는 경우, 저온용 밸브 타이밍으로부터 최지각 위치인 고온용 밸브 타이밍으로 되돌리는 타이밍은 스타트 스위치의 온으로부터 수온(TWS)에 따른 지연 시간이 경과한 시점, 또는 엔진(101)의 회전 속도가 설정 속도에 이르고 나서 수온(TWS)에 따른 지연 시간이 경과한 시점으로 할 수 있고, 어느 경우에도 수온(TWS)이 낮을수록 지연 시간을 길게 한다.
상기에서는 엔진(101)을 시동할 때의 엔진(101)의 온도를 배터리 전압(VB)에 기초하여 검출하는 처리의 일례로서 엔진(101)의 시동 전의 이그니션 스위치(205)의 온 상태에서의 배터리 전압(VB)에 기초하여 수온(TWS)을 추정하는 처리를 나타냈지만, 크랭킹 개시후의 배터리 전압(VB)에 기초하여 수온(TWS)을 추정할 수 있다.
엔진(101)이 저온이고 윤활유의 온도도 낮은 상태에서 엔진(101)을 시동시키는 경우에는, 윤활유의 점도가 높기 때문에, 엔진(101)의 프릭션이 늘어나, 엔진(101)을 스타터 모터로 회전시키는데 필요한 모터 토크가 증대된다. 이 때문에, 스타터 모터의 전원인 배터리(202)의 전압(VB)은 엔진(101)의 온도가 높은 경우보다 저하된다.
따라서, 크랭킹 개시후의 배터리 전압(VB)에 기초하여 엔진(101)의 프릭션의 크기, 나아가 엔진(101)을 시동시킬 때의 엔진(101)의 온도를 검출할 수 있다.
도 13의 플로우차트는 크랭킹을 개시한 후의 배터리 전압(VB)에 기초하여 엔진(101)을 시동할 때의 수온(TWS)을 검출하는 처리의 일례를 나타낸다.
단계 S1201에서 이그니션 스위치(205)가 온 되면, 다음의 단계 S1202에서, 제어 장치(201)는 스타트 스위치가 온 되었는지 아닌지, 즉, 엔진(101)의 크랭킹이 개시되었는지 아닌지를 판별한다.
또한, 제어 장치(201)는 크랭킹의 개시를 판단하면, 단계 S1203으로 진행되어, 크랭킹 개시후의 배터리 전압(VB)으로서 크랭킹 상태에 있어서의 전압(VB)의 최저값(VBmin)을 검출한다.
엔진(101)의 크랭킹에 있어서는, 엔진(101)이 움직이기 시작할 때 가장 큰 모터 토크를 필요로 하기 때문에, 크랭킹의 개시 직후에 배터리 전압(VB)이 급격하게 저하하여 크랭킹 상태에서의 최저값(VBmin)을 나타내게 된다.
이에 제어 장치(201)는 크랭킹 개시 직후의 배터리 전압(VB)의 극소값을 최저값(VBmin)으로서 검출하거나 크랭킹 개시로부터 소정 기간 내에 주기적으로 검출한 배터리 전압(VB) 중의 최소값을 최저값(VBmin)으로서 구하거나 한다. 이 때, 상기 소정 기간의 종기(終期)는 시간, 또는 크랭크 각도 센서(203)로부터의 회전각 신호(POS)의 발생 수에 근거하여 판단할 수 있다.
도 14의 타임차트는 엔진(101)을 시동할 때의 배터리 전압(VB), 이그니션 스위치(205), 스타트 스위치, 기관 회전 속도의 상관을 나타낸다.
시각 t1에서 이그니션 스위치(205)가 온 됨으로써, 제어 장치(201)에 배터리(202)로부터 전력이 공급되는 동시에, 엔진(101)의 연료 펌프 등의 전장품에도 배터리(202)로부터 전력 공급이 이루어지는 것에 의하여, 배터리 전압(VB)은 이그니션 스위치(205)의 꺼짐(OFF)보다 낮아져서 추이한다.
그 후, 시각 t2에서 스타트 스위치가 온 되어 스타터 모터에 배터리(202)로부터 전력 공급되어 엔진(101)의 크랭킹이 개시되면, 엔진(101)이 움직이기 시작할 때 큰 전기 부하가 가하여지기 때문에, 배터리 전압(VB)은 스타트 스위치의 온 전보다도 저하하고, 엔진(101)이 회전하기 시작하면, 배터리 전압(VB)은 회복 경향을 보인다.
제어 장치(201)는 엔진(101)이 움직이기 시작할 때의 배터리 전압(VB)에 기초하여 수온(TWS)을 검출한다.
제어 장치(201)는 최저값(VBmin)을 검출하면, 단계 S1204로 진행하여, 최저값(VBmin)에 기초하여 수온(TWS)을 검출한다.
이 때, 실제의 수온이 낮을수록 엔진(101)의 플릭션이 크고, 크랭킹, 특히, 움직임에 필요한 토크가 커져서, 배터리 전압(VB)이 더 크게 저하된다.
따라서, 단계 S1204에서, 제어 장치(201)는 도 15에 나타내는 바와 같이, 최저값(VBmin)이 낮을수록 낮은 수온(TWS)을 검출한다.
제어 장치(201)는 단계 S1204에서 검출한 수온(TWS)을, 수온 센서(208)가 고장난 경우에 수온 센서(208)의 검출값을 대신하여 이용하여, 연료 분사량이나 가변 밸브 타이밍 기구(114)의 제어를 실시한다.
또한, 제어 장치(201)는 최저값(VBmin)에 기초하여 추정한 수온(TWS)과 수온 센서(208)의 검출값과의 비교에 기초하여 수온 센서(208)의 열화 상태나 고장의 유무를 판정한다. 또한, 제어 장치(201)는 수온 센서(208)를 구비하지 않은 엔진(101)에 있어서, 최저값(VBmin)에 기초하여 추정한 수온(TWS)을 초기값으로 하여 수온(TW)의 추정을 실시하고, 이러한 추정 결과에 기초하여 엔진(101)의 제어를 실시할 수 있다.
최저값(VBmin)은 엔진(101)의 프릭션에 따라 변화하므로, 난기 상태로 엔진(101)이 시동되는 경우에는 이러한 난기 상태에 알맞는 수온(TWS)을 검출할 수 있고, 수온(TWS)에 기초하여 시동 상태에서의 연료 분사량을 설정하는 경우에, 연료 분사량이 과잉으로 증량되는 것을 억제할 수 있다.
그런데, 엔진(101)의 시동 상태에 있어서의 배터리 전압(VB)은 배터리(202)의 충전 상태(SOC: State Of Charge)나 열화 상태(SOH: State Of Health)에 따라 변화한다. 이에 제어 장치(201)는 배터리 전압(VB), 또는 배터리 전압(VB)에 기초하여 검출한 수온(TWS)을, 충전 상태(SOC)와 열화 상태(SOH) 중 적어도 어느 한쪽에 따라 보정하고, 수온(TWS)의 검출 정밀도를 향상시킨다.
도 16의 플로우차트는 배터리 전압(VB), 충전 상태(SOC) 및 열화 상태(SOH)에 기초하여 수온(TWS)을 검출하는 처리의 일례를 나타낸다.
단계 S1301에서, 제어 장치(201)는 이그니션 스위치(205)의 오프 상태이고, 또한 배터리(202)가 개방 상태일 때, 배터리(202)의 개방 전압(OVB) 및 배터리 온도 센서 (묘사 생략)로 검출한 배터리(202)의 온도(TB)를 읽어들인다.
또한, 단계 S1302에서 이그니션 스위치(205)가 온 되면, 단계 S1303에서 제어 장치(201)는 스타트 스위치가 온 되었는지 아닌지를 판단하고, 스타트 스위치가 온되어 크랭킹이 개시되면, 제어 장치(201)는 단계 S1304로 진행한다.
단계 S1304에서, 제어 장치(201)는 단계 S1203와 동일하게 하여, 크랭킹 상태에 있어서의 배터리 전압(VB)의 최저값(VBmin)을 검출한다.
또한, 다음의 단계 S1305에서, 제어 장치(201)는 단계 S1301에서 읽어들인 개방 전압(OVB) 및 배터리 온도(TB)에 기초하여 충전 상태(SOC)를 추정하고, 추정한 충전 상태(SOC)에 따라 수온(TWS)을 보정하기 위한 제 1 보정값(HOS1)를 설정한다.
이 때, 제어 장치(201)는 충전 상태(SOC) (%)를,
SOC (%)={남은 용량 (Ah)/ 가득 충전한 용량 (Ah)}/100
로서 연산한다.
이 경우, 도 17에 나타내는 바와 같이, 배터리 온도(TB)가 일정한 경우, 개방 전압(OVB)이 높을수록 충전 상태(SOC)가 높은 것을 나타내고, 또한, 동일한 개방 전압(OVB)에서는 배터리 온도(TB)가 낮을수록 충전 상태(SOC)는 높은 것을 나타낸다.
또한, 충전 상태(SOC)가 낮으면, 실제의 수온이 같아도, 크랭킹의 개시에 수반되는 배터리 전압(VB)의 저하는 더욱 커져서, 최저값(VBmin)은 더 낮아진다.
이에 제어 장치(201)는 충전 상태(SOC)가 낮을수록 최저값(VBmin)을 증대 방향에 보정하고, 보정한 최저값(VBmin)에 기초하여 수온(TWS)을 추정한다. 또한 제어 장치(201)는 최저값(VBmin)에 기초하여 검출한 수온(TWS)을 충전 상태(SOC)가 낮을수록 고온측으로 보정한다. 이에 의하여, 충전 상태(SOC)가 달라도, 수온(TWS)을 정밀도 좋게 검출할 수 있다.
도 16의 플로우차트에 나타내는 처리에서는 충전 상태(SOC)에 따라 최저값(VBmin)을 보정하는 구성으로서, 단계 S1305에서, 제어 장치(201)는 충전 상태(SOC)가 낮을수록 최저값(VBmin)을 더 증대 보정하는 제1 보정값(HOS1)을 설정한다.
충전 상태(SOC)는 충방전 전류값의 적산으로부터 추정할 수도 있고, 충전 상태(SOC)의 판정 방법으로서 공지의 여러 가지 방향을 적절하게 채용할 수 있다.
또한, 배터리(202)가 열화하여 내부 저항이 커지면, 실제의 수온이 같아도 최저값(VBmin)이 더 낮아지기 때문에, 제어 장치(201)는 배터리(202)의 열화가 진행되고 있을수록 최저값(VBmin)을 더 크게 증대시키는 제2 보정값(HOS2)을 설정한다.
또한, 충전 상태(SOC)와 열화 상태(SOH)를 변수로 하여 최저값(VBmin)을 보정하기 위한 보정값(HOS)을 설정할 수 있다.
배터리(202)의 열화는 일반적으로, 출입하는 전하의 총량이 많아짐에 따라서 진행되기 때문에, 제어 장치(201)는 전하 총량에 상당하는 파라미터로부터 배터리(202)의 열화 상태(SOH)를 추정할 수 있다. 또한, 열화에 의하여 배터리(202)의 내부 저항이 커지게 되어, 전압과 전류와의 상관이 변화하므로, 제어 장치(201)는 개방 전압 및 기존의 부하 저항을 접속하였을 때의 전압 강하로부터, 내부 저항 즉, 열화 상태(SOH)를 판정할 수 있다.
상기와 같이 하여, 제어 장치(201)는 충전 상태(SOC)와 열화 상태 (SOH)에 따른 보정값(HOS)을 설정하면, 다음의 단계 S1306에서, 최저값(VBmin)을 충전 상태(SOC)와 열화 상태(SOH)에 따른 보정값(HOS)으로 보정하고, 보정 후의 최저값(VBmin)에 기초하여 수온(TWS)을 검출한다.
또한, 전술한 바와 같이, 제어 장치(201)는 최저값(VBmin)에 기초하여 검출한 수온(TWS)을, 충전 상태(SOC)와 열화 상태(SOH)에 기초하여 보정할 수 있다.
또한, 제어 장치(201)는 충전 상태(SOC)와 열화 상태(SOH) 중 어느 한 쪽에 기초하여 최저값(VBmin)의 보정 처리를 실시할 수 있다.
또한, 배터리 온도 센서를 갖추지 않는 시스템에 있어서, 제어 장치(201)는 충전 상태(SOC)를 배터리 온도를 사용하지 않고 검출하고, 시동 개시 전의 배터리 전압(VB), 또는 이 배터리 전압(VB)에 기초하여 검출한 수온(TWS)을, 충전 상태(SOC)와 열화 상태(SOH) 중 적어도 어느 하나에 따라 보정할 수 있다.
우선권 주장을 하는 2013년 2월 7일에 출원된 일본 특허 출원 제2013-022013호의 전체 내용이 원용되어 본 명세서에 포함된다.
본원 발명을 설명하기 위하여 선택된 실시예들만 들었지만, 이 기술 분야의 통상의 기술자라면 첨부한 청구범위에 규정된 본원 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 것은 분명할 것이다.
또한, 본원 발명에 따른 실시예들에 대한 전술한 설명들은 예시를 위한 것일 뿐 첨부된 청구범위와 그 균등물에 의하여 규정하는 발명을 한정하는 것은 아니다.

Claims (19)

  1. 배터리와 내연기관을 탑재하는 차량에 있어서 상기 내연기관을 제어하는 제어 장치로서,
    상기 내연기관을 시동할 때의 상기 내연기관의 온도를 상기 배터리의 전압에 기초하여 검출하는 온도 검출 수단을 포함하는 내연기관의 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온도 검출 수단은 상기 내연기관의 시동 조작 전의 이그니션 스위치가 온(ON)일 때의 상기 배터리의 전압에 기초하여 상기 내연기관의 온도를 검출하는 내연기관의 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 온도 검출 수단은 상기 배터리의 전력이 공급되는 전기 부하를 오프(OFF)한 상태에서의 상기 배터리의 전압에 기초하여 상기 내연기관의 온도를 검출하는 내연기관의 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 온도 검출 수단은 상기 내연기관의 크랭킹 상태에서의 상기 배터리의 전압에 기초하여 상기 내연기관의 온도를 검출하는 내연기관의 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 온도 검출 수단은 상기 내연기관의 크랭킹 상태에서의 상기 배터리의 전압의 저하에 기초하여 상기 내연기관의 온도를 검출하는 내연기관의 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 온도 검출 수단은 상기 배터리의 전압이 높을수록 상기 내연기관의 온도를 더 높게 검출하는 내연기관의 제어 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 온도 검출 수단은 상기 배터리의 충전 상태와 상기 배터리의 전압에 기초하여 상기 내연기관의 온도를 검출하는 내연기관의 제어 장치.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 온도 검출 수단은 상기 배터리의 열화 상태와 상기 배터리의 전압에 기초하여 상기 내연기관의 온도를 검출하는 내연기관의 제어 장치.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 온도 검출 수단은 상기 배터리를 전원으로 하는 전기 부하에의 전력의 공급 상태와 상기 배터리의 전압에 기초하여 상기 내연기관의 온도를 검출하는 내연기관의 제어 장치.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    엔진 밸브의 밸브 타이밍을 가변으로 하는 전동식의 가변 밸브 타이밍 기구를 상기 온도 검출 수단이 검출한 상기 내연기관의 온도에 따라 제어하는 밸브 타이밍 제어 수단을 추가로 포함하는 내연기관의 제어 장치.
  11. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 온도 검출 수단이 검출한 상기 내연기관의 온도에 따라 상기 내연기관의 시동 상태에 있어서의 연료 분사량을 변경하는 연료 분사 제어 수단을 추가로 포함하는 내연기관의 제어 장치.
  12. 배터리와 내연기관을 탑재하는 차량에 있어서 상기 내연기관을 제어하는 방법으로서,
    상기 내연기관을 시동할 때의 상기 배터리의 전압을 검출하고,
    상기 배터리의 전압에 기초하여 상기 내연기관의 온도를 검출하고, 상기 내연기관의 온도에 기초하여 상기 내연기관을 제어하는 내연기관의 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 배터리의 전압을 검출하는 단계은 상기 내연기관의 이그니션 스위치 상태를 검출하며,
    상기 내연기관의 시동 조작 전의 이그니션 스위치가 온(ON)일 때 상기 배터리의 전압을 검출하는 내연기관의 제어 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 배터리의 전압을 검출하는 단계은 상기 배터리의 전력이 공급되는 전기 부하를 오프하고, 상기 전기 부하의 오프(OFF) 상태에서 상기 배터리의 전압을 검출하는 내연기관의 제어 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 배터리의 전압을 검출하는 단계은 상기 내연기관의 크랭킹 상태에서의 상기 배터리의 전압의 저하를 검출하는 내연기관의 제어 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 내연기관의 온도를 검출하는 단계은 상기 배터리의 전압이 높을수록 상기 내연기관의 온도를 더 높게 검출하는 내연기관의 제어 방법.
  17. 제12항 내지 제16항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 내연기관의 온도를 검출하는 단계은
    상기 배터리의 충전 상태를 검출하고,
    상기 배터리의 충전 상태와 상기 배터리의 전압에 기초하여 상기 내연기관의 온도를 검출하는 것인 내연기관의 제어 방법.
  18. 제12항 내지 제16항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 내연기관의 온도를 검출하는 단계은
    상기 배터리의 열화 상태를 검출하고,
    상기 배터리의 열화 상태와 상기 배터리의 전압에 기초하여 상기 내연기관의 온도를 검출하는 것인 내연기관의 제어 방법.
  19. 제12항 내지 제16항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 내연기관의 온도를 검출하는 단계은
    상기 배터리를 전원으로 하는 전기 부하에의 전력의 공급 상태를 검출하고,
    상기 전기 부하로의 전력의 공급 상태와 상기 배터리의 전압에 기초하여 상기 내연기관의 온도를 검출하는 것인 내연기관의 제어 방법.
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