JP2003262128A - 車両搭載用内燃機関 - Google Patents
車両搭載用内燃機関Info
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Abstract
えた熱を利用する機能を備えた車載用内燃機関にあっ
て、蓄えた熱を適切な時期に当該機関に供給すること
で、機関始動の条件を最適化することのできる車載用内
燃機関を提供する。 【解決手段】 電子制御装置30は、第1のトリガーに
基づき、エンジン10の始動に先立つ1回目プレヒート
を実行した後、第1のトリガーに比べエンジン10の始
動タイミングにより直近する事象を第2のトリガーとし
て検知する。第2のトリガーの検知タイミングが1回目
プレヒートの終了後、所定期間を経過した後であった場
合には、2回目プレヒートを実行する。第2のトリガー
の検知タイミングが1回目プレヒートの終了後、所定期
間を経過する前であった場合、2回目プレヒートは行わ
ない。
Description
置を有し、同装置の蓄えた熱が所定の熱媒体を通じて供
給されることにより、暖機処理がなされる車載用内燃機
関に関する。
燃機関にとって、燃焼室周辺の温度が所定温に達してい
ない状態(冷間状態)での機関運転は、燃焼室に供給さ
れる燃料が十分に霧化されないこと等の不具合を生じさ
せ、排気特性(エミッション)や燃費性能を悪化させて
しまうため好ましくない。
における再始動時のような場合は例外として、機関運転
を開始する際には毎回のように、機関始動時から暖機完
了時までの期間は冷間状態で機関運転を行わざるをえな
い。
発する熱を、所定の蓄熱容器に蓄えておき、冷間状態に
ある機関に放出する機能を有する蓄熱装置が知られてい
る。
載された内燃機関の蓄熱装置は、当該機関の放熱によっ
て熱せられた冷却水の一部を機関停止後にも保温状態で
貯留しておき、次回の機関始動時に冷却系(当該機関の
冷却通路)に解放することで機関を早期に暖めるように
している。
自力で行う暖機の所要時間を短縮化するために蓄熱装置
による暖機効果の活用機会を増大させるといった観点か
らみると、上記のような蓄熱装置を用いて行う内燃機関
の暖機処理は、機関始動前から開始し、機関始動時には
完了していることが最も好ましい。暖機処理の実施時期
が早すぎると、一旦高まった機関の温度が機関始動前に
再度低下してしまうことになり、また、その実施時期が
遅すぎると、結局、暖機が完了してない状態で機関運転
が行われ、蓄熱装置に蓄えられた熱が十分に活用されな
いことになるからである。
機関始動のタイミングを当該機関の制御装置等により正
確に予知することは困難である。また、暖機処理の実施
タイミングを運転者に委ねたのでは、機関始動時におけ
る運転者の操作が煩雑となるばかりでなく、蓄熱装置に
蓄えられた熱が最大限活用される期間を把握し、そのよ
うな期間を正確に選択して暖機を行うことは困難とな
る。
ものであり、その目的とするところは、蓄熱装置を用い
て一時的に熱を蓄え、その蓄えた熱を利用する機能を備
えた車載用内燃機関にあって、蓄えた熱を適切な時期に
当該機関に供給することで、機関始動の条件を最適化す
ることのできる車載用内燃機関を提供することにある。
に、本発明は、(1)熱を蓄える蓄熱装置を有し、該蓄
熱装置の蓄えた熱が所定の熱媒体を通じて供給されるこ
とにより暖機処理がなされる車載用内燃機関であって、
当該機関の始動に先立って発生することが予測される第
1の事象の発生を検知する第1の検知手段と、前記第1
の事象の発生を検知したタイミングと同期して、当該機
関の始動に先立ち前記熱媒体を通じた熱供給を開始させ
る第1の制御手段と、前記第1の事象の発生後に発生す
ると予測され且つ当該機関の始動に関連する第2の事象
の発生を検知する第2の検知手段と、前記第2の事象の
発生を検知したタイミングと同期して、所定条件下で前
記熱媒体を通じた熱供給を開始させる第2の制御手段
と、を備えることを要旨とする。
イミングと同期して」とは、「第1の事象の発生を検知
したタイミングに」といった意味も含め、「第1の事象
の発生を検知したタイミングと何らかの関連性を有する
タイミングに」といった意味にあたる。例えば、「第1
の事象の発生を検知したタイミングの1秒後に」等もこ
こでいう「第1の事象の発生を検知したタイミングと同
期して」の意味に含まれる。
して、例えば「再度の熱供給によって当該機関の始動性
をさらに向上させる余地がある場合」、「前記第1の事
象の発生の検知タイミングと同期した熱供給を行った
後、所定時間が経過している場合」、或いは「当該機関
の温度が所定値を下回っている場合」等といった条件を
採用するのが好ましい。
象に後続して当該機関が実際に始動する必然性は、第1
の事象の発生に後続して当該機関が実際に始動する必然
性によりも一般的には高くなる。
づく熱供給が一旦完了した後、例えば、当該機関の温度
が再度低下し、当該機関の始動時における良好な排気特
性を確保できない程度にまで達したような場合であれ、
当該機関の始動直前に暖機処理を開始することで、始動
時における当該機関の燃焼状態が極力最適化されるよう
になる。よって、始動時における当該機関の燃焼状態が
安定し、排気特性の向上や、運転者に与える違和感の軽
減が図られる。 (2)また、前記第2の制御手段は、前記第1の事象の
発生が検知されたか否かに関わらず、前記第2の事象の
発生を検知したタイミングと同期して、所定条件下で前
記熱媒体を通じた熱供給を開始させるのが好ましい。
熱媒体を通じた熱供給によって当該機関の始動性を向上
させる余地がある場合」、或いは「当該機関の温度が所
定値を下回っている場合」等といった条件を採用するの
が好ましい。
て発生する必然性が比較的低い第1の事象がなんらかの
事情で検知されない場合であれ、少なくとも前記第2の
事象の発生に基づく当該機関の始動直前の暖機処理は施
されることになるため、始動時における当該機関の燃焼
状態(排気特性)の最適化が一層高い確率で保証される
ようになる。 (3)また、前記第2の事象は当該機関の運転者が当該
機関の始動に先立って行う操作行為に関連する事象であ
り、且つ、前記第1の事象は前記操作行為に先立つ前記
運転者の動作に関連する事象であるのが好ましい。
当該エンジンの搭載された車両の運転座席のドアの開扉
が検知されるタイミング等、一定の確実性をもって機関
始動前に発生し得る事象(イベント)を採用するのが好
ましい。また、前記第2の事象としては、例えば当該機
関の運転者等によるイグニションキー、ペダル、ハンド
ルの操作等、一定の確実性をもって、前記第1の事象に
後続し、また機関始動前に発生し得る事象(イベント)
を採用するのが好ましい。
から当該機関の始動タイミングに至る期間と、各事象の
発生後に当該機関が始動される確率(必然性)とが異な
る複数の事象を引きがね(トリガー)として、前記蓄熱
装置の機能を活用した段階的な暖機処理が行われるよう
になる。よって、始動時における当該機関の燃焼状態
(排気特性)の最適化が一層高い確率で保証されるよう
になる。 (4)他の発明は、熱を蓄える蓄熱装置を有し、該蓄熱
装置の蓄えた熱が所定の熱媒体を通じて供給されること
により暖機処理がなされる車載用内燃機関であって、当
該機関の始動に先立って発生することが予測され且つ当
該機関の始動に関連する所定の事象の発生を検知する検
知手段と、当該機関の温度を検出する温度検出手段と、
前記所定の事象の発生が検知される前に検出された温度
が所定値以上である場合には、前記所定の事象の発生が
検知される前から前記熱媒体を通じた熱供給を行う一
方、前記所定の事象の発生が検知されるタイミングより
前に検出された温度が所定値を下回っている場合には、
前記所定の事象の発生が検知されるタイミング以降に、
前記熱媒体を通じた熱供給を行う熱供給制御手段と、を
備えることを要旨とする。
当該機関の運転者等によるイグニションキー、ペダル、
ハンドルの操作等、一定の確実性をもって機関始動前に
発生し得る事象を採用するのが好ましい。
とができる態様、若しくは暖機処理された機関の再冷却
を抑制する態様を、機関始動前の温度条件に応じて選択
される。よって、機関始動前の温度条件に関わらず、前
記蓄熱装置の暖機機能を効果的に活用することができ
る。
る前の当該機関の温度が比較的高い場合には、早期に熱
供給を開始し、前記所定の事象の発生後、暖機が完了す
るまでに要する時間の短縮を優先的に図ることができ
る。ちなみに、前記所定の事象が発生した後、当該機関
が始動するまでの時間が長びいたとしても、初期条件と
しての機関温度が比較的高いため、一旦暖機処理を施さ
れた機関が再度冷却されてしまうといった懸念もほとん
どない。 (5)また、当該機関の始動に先立って発生することが
予測される前記所定の事象よりも、さらに先立って発生
することが予測される他の事象の発生を検知する検知手
段を備えて、且つ、前記熱供給制御手段は、前記他の事
象の発生が検知されたときに、前記検出される温度が所
定値以上である場合には、前記所定の事象の発生が検知
される前から前記熱媒体を通じた熱供給を行う一方、前
記他の事象の発生が検知されたときに、前記検出される
温度が所定値を下回っている場合には、前記所定の事象
の発生が検知されるタイミング以降に、前記熱媒体を通
じた熱供給を行うのが好ましい。
という)よりも、さらに先だって発生することが予測さ
れる前記他の事象(以下、先行事象という)としては、
例えば当該エンジンの搭載された車両の運転座席のドア
の開扉が検知されるタイミング等を採用するのが好まし
い。
事象であるため、一般的には、前記後続事象に後続して
当該機関が実際に始動する必然性は、前記先行事象に後
続して当該機関が実際に始動する必然性よりも高くな
る。また、前記後続事象は前記先行事象よりも、当該機
関の始動直前に発生することになる。
行事象の発生が検知される前の当該機関の温度が比較的
高い場合(非低温状態)には、早期に熱供給を開始し、
前記先行事象の発生後、暖機が完了するまでに要する時
間の短縮を優先的に図ることができる。さらに、このよ
うな早期の熱供給を開始した場合に、前記先行事象が発
生してから前記後続事象が発生するまでの時間が長びい
たとしても、初期条件としての機関温度が比較的高いた
め、前記後続事象の発生前、前記蓄熱装置が(例えば当
該機関との間で熱交換を行うことによって)消費する熱
量は比較的小さい。このため、前記蓄熱装置は、十分な
熱量を保持することができ、前記後続事象の発生後にも
再度の暖機処理を行うことができる。
じた熱供給を行った後に当該機関を始動させずに放置し
ておくと当該機関の温度が急速に低下することとなり、
また、暖機処理の実施に際し前記蓄熱装置が比較的大き
な熱量を消費するような条件下(低温状態)では、前記
先行事象に比べ機関始動に直近する後続事象を検知する
まで待機し、後続事象を検知したところで前記熱媒体を
通じた熱供給を開始することができる。従って、前記蓄
熱装置に蓄えられた熱を無駄なく効率的に利用すること
ができるようになる。
て、前記熱供給を行う期間が経過した後に当該機関の始
動を許可する許可手段をさらに備えるのが好ましい。
とに関し、例えば音声、音響、或いはランプの点灯等を
通じて運転者に知覚させたり、当該機関を自動的に始動
させるといった制御モードを採用してもよい。また、前
記熱供給を行う期間が経過するまでは、運転者による機
関始動の操作を無効化する処理を行い、当該期間が経過
したところでそのような無効化処理を解除するといった
制御モードを採用してもよい。
の燃焼状態(排気特性)と、運転者の感じる操作性(快
適感)や利便性とが両立して図られるようになる。
明にかかる内燃機関を車載用エンジンシステムに適用し
第1の実施の形態について、図面を参照して説明する。
ジンシステム(内燃機関)が搭載される車両の一部を示
す略図である。
システムという)100を駆動系として搭載する車両1
は、その運転にクラッチ操作を要しないいわゆるオート
マチックトランスミッション方式の乗用車である。同図
1に示すように、車両1室内の一部を占める運転席1a
には、運転座席2を中心としてその周辺に、乗降用ドア
(運転席側ドア)3、シートベルト(図示略)を脱着す
るインナーバックル4、エンジンシステム100に備え
られたエンジン本体(図示略)の始動等を行うためのキ
ーシリンダ5、同エンジン本体の機関出力を調整するた
めのアクセルペダル6、車両1を制動するためのブレー
キペダル7、トランスミッション(図示略)の機能を切
り換えるためのシフトレバー8、道路情報等を画像情報
を画面上に映し出す他タッチ操作による入力操作も可能
なディスプレイ装置9、運転者の音声を検知するマイク
9a等が設けられている。運転席1aに設けられた上記
各種部材2〜9及び9a等は、それぞれが直接、或いは
当該部材の動作を検出する機器類(センサ類)を介し、
電子制御装置(ECU)30と電気的に接続されてい
る。
ンシステム100の電気的構成の概略を示す。
力回路36には、キーシリンダ5、着座センサ2a、ド
ア開閉センサ3a、ドアロックセンサ3b、シートベル
トセンサ4a、ブレーキセンサ7a、シフトポジション
センサ8a、マイク(音響センサ)9a及び水温センサ
25等、車両1の各部や運転者に関する情報を電気信号
として出力する各種機器が電気的に接続されている。
キーシリンダ5に挿入されたイグニションキー5Aの操
作に応じ、エンジン10の始動に関連する各部材の動作
態様を切り換えるいわゆるイグニションスイッチとして
の機能を有する。すなわち、ディスプレイ装置9(図1
を参照)をはじめとし、ルームランプ(図示略)、オー
ディオ(図示略)、或いは表示ランプ類といった周辺機
器の主電源や、ECU30にとってエンジン10の運転
制御を実施する機能を作動させるためのメインリレーの
「オン(ON)」、「オフ(OFF)」を行う他、EC
U30を通じエンジン10の始動にかかるスタータ2
6、点火制御装置19、燃料噴射弁18等への指令信号
を出力する。
ー5Aと併せて周知の盗難防止装置を構成する。すなわ
ち、イグニションキー5Aは特定コードの記録された通
信チップ5Bを内蔵している。イグニションキー5Aが
キーシリンダ5に挿入されると、キーシリンダ5は通信
チップ5Bに記録された特定コードを読み取りECU3
0に伝達する。ECU30は、予め自身の記憶しておい
た登録コードを、キーシリンダ5から伝達された上記特
定コードと照合し、両者が一致した場合にのみエンジン
10の始動を許可する。すなわち、正規のコードが記録
された通信チップを内蔵したイグニションキー5Aによ
らなければ、エンジン10を始動することができない。
なお、ECU30による上記特定コードと登録コードと
の照合を、盗難防止装置の解除動作という。
3bは運転席側ドア3(図1を参照)に取付られてい
る。ドア開閉センサ3aは運転席側ドア3の開閉状態を
識別し、この識別に応じた信号を出力する。また、ドア
ロックセンサ3bは運転席側ドア3がロックされている
か否かを識別し、この識別に応じた信号を出力する。運
転座席2(図1を参照)に内蔵された着座センサ2aは
運転者の着座の有無を識別し、この識別に応じた信号を
出力する。インナーバックル4に取り付けられたシート
ベルトセンサ4aは、シートベルト(図示略)のインナ
ーバックル4への着脱状態を識別し、この識別に応じた
信号を出力する。ブレーキペダル7に取り付けられたブ
レーキセンサ7aは、ブレーキペダル7の踏み込み量に
応じた信号を出力する。シフトレバー8に取り付けられ
たシフトポジションセンサ8aは、運転者の選択したシ
フトレバー8の位置(シフトポジション)に応じた信号
を出力する。
は、燃料噴射弁18、点火制御装置19、電動式ウォー
タポンプ(電動ポンプ)EP、電動式送風ファン(電動
ファン)22a,23a、スタータ26等、車両1(エ
ンジンシステム100)の運転状態を制御する部材の
他、車両1の室内(例えばディスプレイ装置9の近傍)
に取り付けられる点灯ランプ28やスピーカ29等が電
気的に接続されている。
情報を画面上に映し出す(出力する)他、タッチ操作に
よる入力操作も可能なディスプレイ装置9は、外部入力
回路36及び外部出力回路37のいずれにも電気的に接
続されている。
(CPU)31、読み出し専用メモリ(ROM)32、
ランダムアクセスメモリ(RAM)33、バックアップ
RAM34、及びタイマーカウンタ35等を備え、これ
ら各部と外部入力回路36および外部出力回路37とを
バス38により接続することによって論理演算回路を構
成する。ここで、ROM32は、燃料噴射量、点火タイ
ミング、冷却系20内での冷却水の挙動等、エンジン1
0の運転状態等を制御するための各種プログラムを予め
記憶する。RAM33はCPU52による演算の結果等
を一時記憶する。バックアップRAM34は、エンジン
10の運転停止後においてもデータを記憶する不揮発性
のメモリである。タイマーカウンタ35は計時動作を行
う。外部入力回路36は、バッファ、波形回路、ハード
フィルタ、及びA/D変換器等を含む。外部出力回路
は、駆動回路等を含む。
入力回路36を介して取り込まれる上記各種センサ2
a,3a,3b,4a,7a,8a,9a、キーシリン
ダ5、或いはディスプレイ装置9等からの信号に基づ
き、エンジン10の始動、燃料噴射、点火、或いは冷却
水の挙動にかかるエンジンシステム100の各種制御を
実行する。
システム100の概略構成を示す。
00は、大きくはエンジン本体(エンジン)10、冷却
系20、及び電子制御装置(ECU)30から構成され
る。
10aを下段、シリンダヘッド10bを上段とし、両部
材10a,10bが互いに閉じ合わされたかたちで形成
される。エンジン10の内部には4つの燃焼室(図示
略)と、各燃焼室と外部とを連通させる吸排気ポート
(図示略)とが形成されている。エンジン10は、吸気
ポートを通じて供給される混合気(外気と燃料との混合
ガス)を爆発・燃焼させることにより、その出力軸(図
示略)に回転駆動力を得る。
燃焼室や吸排気ポートの外周を取り巻くように形成され
ている循環通路(ウォータジャケット)Aと、エンジン
10と蓄熱容器21との間で冷却水を循環させる循環通
路Bと、エンジン10とラジエータ22との間で冷却水
を循環させる循環通路Cと、エンジン10と暖房用ヒー
タコア23との間で冷却水を循環させる循環通路Dとか
ら構成されている。また、循環通路Aの一部は、各循環
通路B,C,Dの一部として共有される。さらに循環通
路Aは、シリンダブロック10a内に形成された循環通
路A1と、シリンダヘッド10b内に形成された通路A
2と、循環通路A1及び通路A2間を連絡するバイパス
通路A3とに概ね分別することができる。
を複数組み合わせて構築された複合システムであって、
この冷却系20内を循環する冷却水は、熱媒体としてエ
ンジン10との間で熱交換を行うことにより同エンジン
10各部の冷却、或いは昇温を行う。
B,C及びDには、冷却水の挙動や温度を制御、或いは
検出する各種部材が設けられている。
は、ECU30からの指令信号に基いて作動し、循環通
路B内の冷却水を矢指方向に流動させる。
設けられている。蓄熱容器21は、所定量の冷却水を外
部から断熱した状態で貯留する機能を有する。すなわ
ち、同図3中の概略的な内部構造に示されるように、蓄
熱容器21は、ハウジング21aと、同ハウジング21
a内に収納された冷却水収容部21bとを備えた二重構
造を有する。ハウジング21a及び冷却水収容部21b
の間隙はほぼ真空状態に保たれ、冷却水収容部21bの
内部空間と外部とを断熱状態に保つ。冷却水収容部21
b内には、循環通路B(ポンプ側通路B1)から送られ
てくる冷却水を同容器21b内に導入するための導入管
21cと、同容器21b内の冷却水を循環通路B(エン
ジン側通路B2)に排出するための排出管21dとが設
けられている。排出管21dを通じてエンジン側通路B
2に排出される冷却水は、エンジン10のシリンダヘッ
ド10bに導入され、同シリンダヘッド10b内におい
て各気筒の吸気ポート近傍に形成された経路を優先的に
流れる。
路B2の通路途中に各々設けられた逆止弁21e,21
fが、ポンプ側通路B1から蓄熱容器21を介してエン
ジン側通路B2に向かう冷却水の流れのみを許容し、逆
流を規制する。
Pは、エンジン10の出力軸から伝達される駆動力を用
い、エンジン10の運転中、外部通路P1よりシリンダ
ブロック10a内へ冷却水を引き込む。エンジン10の
運転に伴い機械式ポンプMPが作動すると、循環通路C
及び循環通路D内の冷却水に各々矢指方向に向かう流れ
が生じるよう促される。
は、加熱した冷却水の熱を外部に放熱する。電動ファン
22aは、ECU30の指令信号に基づいて駆動し、ラ
ジエータ22による冷却水の放熱作用を高める。また、
循環通路Cの通路途中であって、ラジエータ22の下流
にはサーモスタット24が設けられている。サーモスタ
ット24は温度の高さに感応して開閉する周知の制御弁
であり、同サーモスタット24近傍における循環通路C
内の冷却水の温度が所定温度(例えば80℃)を上回る
と開弁して冷却水の流れを許容し、当該所定温度を下回
ると閉弁して冷却水の流れを規制する。
ポンプMPの作動時)、冷却水の温度が80℃を上回る
と循環通路C内の冷却水の流れが許容され、ラジエータ
22の作用によって冷却水(エンジン10)の強制冷却
が行われる。なお、エンジン10にとって、その温度
(冷却系20内の冷却水温とほぼ同等)が80℃を上回
っているか、概ね80℃近傍にある状態を温間状態とい
い、80℃を下回っている状態を冷間状態ということに
する。
23は、エンジン10内で加熱された冷却水の熱を利用
し、必要に応じて車両室内(図示略)の暖房を行う。E
CU30の指令信号に基づいて駆動される電動ファン2
3aは、暖房用ヒータコア23を通過する冷却水の放熱
を促すとともに、冷却水の放熱により発生した暖気を空
気通路(図示略)を介して車両室内に送り込む。
とって、エンジン10から外部に向かう共通の流路途中
に設けられた水温センサ25は、同流路内の冷却水の温
度(冷却水温)THWに応じた検出信号をECU30に
出力する。
室周辺の構造について、冷却水の通路を中心に詳しく説
明する。
して、燃焼室周辺の断面構造を部分的に拡大して示す略
図(側面図)である。
ンダブロック10aとシリンダヘッド10bとの境界に
位置し、気筒12内をエンジン10の出力軸の回転と連
動して上下動するピストン13の頭上に形成される。燃
焼室11内の空間は、吸気バルブ14及び排気バルブ1
5を介してそれぞれ吸気ポート16及び排気ポート17
と連通しており、機関運転時には、吸気ポート16を通
じた混合気の導入や、排気ポート17を通じた排ガスの
排出が行われる。吸気ポート16に取り付けられた燃料
噴射弁18は、ECU30からの指令信号に基づき燃料
を噴射供給する。燃料噴射弁18によって噴射供給され
た燃料は、吸気ポート16内で霧化し、新気とともに混
合気を形成しつつ燃焼室11内に取り込まれる。そし
て、これもECU30の指令信号に基づいて駆動する点
火制御装置19が、適宜のタイミングで点火プラグ19
aに通電を行うことで、燃焼室11内に取り込まれた混
合気が燃焼に供される。
の外周を取り巻くように冷却水通路(図3において示し
た循環通路A1の一部に相当する)Pcが形成されてい
る。また、シリンダヘッド10b内において吸気ポート
16及び排気ポート17の近傍には、各々吸気ポート側
冷却水通路Pa(図3において示した循環通路A2の一
部に相当する)及び排気ポート側冷却水通路Pb(同じ
く、図3において示した循環通路A2に相当する)が形
成されている。そして、これら各冷却水通路Pa,P
b,Pc(循環通路A1,A2)を含め、冷却系20内
を循環する冷却水の挙動は、基本的には機械式ポンプM
P、電動ポンプEP、及びサーモスタット24の動作に
よって制御されることは前述した通りである。
テム100が、ECU30の指令信号等を通じて実行す
る冷却水の挙動に関する冷却系制御について、その概要
を説明する。なお、このエンジンシステム100による
冷却系制御は、その実行タイミングや実行条件の相違か
ら、「機関始動後冷間時の制御」、「始動後温間時の制
御」、及び「機関始動前の制御(プレヒート制御)」に
大別される。
参照)の冷却系20を循環する冷却水の流れがエンジン
10の運転状態や温度分布に応じて変化する様を説明す
べく同エンジンシステム100を概略的に示す模式図で
ある。なお、同図中において、冷却水の流れが生じてい
る通路(通路途中に設けられた各種部材も含む)は実線
で示し、冷却水の流れがほとんど、或いは全く生じてい
ない通路(通路途中に設けられた各種部材も含む)は一
点鎖線で示す。
れもエンジン10が運転状態にあり、電動ポンプEPは
停止状態にあるときのエンジンシステム100を示す。
ただし、図5(a)は、冷却系20内においてサーモス
タット24近傍の冷却水温が80℃以下にある状態のも
のを示し、図5(b)は、同じく冷却系20内において
サーモスタット24近傍の冷却水温が80℃を上回って
いる状態のものを示す。
電動ポンプEPが停止状態にあるとき、シリンダヘッド
10b内において循環通路A、循環通路C、若しくは循
環通路Dの一部をなす循環通路A2を除けば、循環通路
Bに沿った冷却水の流れはほぼ停止することとなる。
モスタット24近傍の冷却水温が80℃以下であれば、
同サーモスタット(制御弁)24が閉弁し、同制御弁2
4からラジエータ22へ向かう冷却水の流れを規制す
る。従って、エンジンシステム100内において、循環
通路A及び循環通路D内の冷却水のみが機械式ポンプM
Pの作用により流動することとなる(図5(a))。
ト24近傍の冷却水温が80℃を上回っている場合、同
サーモスタット(制御弁)24が開弁し、同制御弁24
からラジエータ22へ向かう冷却水の流れが許容され
る。従って、エンジンシステム100内において、循環
通路A,C,D内の冷却水が機械式ポンプMPの作用に
より流動することとなる(図5(b))。
が機関運転を行っている最中、冷却系20は、基本的に
は図5(a)若しくは図5(b)に示す状態を保持する
こととなる。また、各図に示す冷却系20の状態は、
「機関始動後冷間時の制御」(図5(a))若しくは
「始動後温間時の制御」(図5(b))によって具現さ
れることとなる。
状態にあり、電動ポンプEPが作動状態にあるときのエ
ンジンシステム100を示す。
Pが作動すると、循環通路Bに沿って冷却水が流動す
る。このとき、エンジン10が停止状態にあることから
同エンジン10の出力軸と連動する機械式ポンプMPも
停止しており、循環通路A1、バイパス通路A3、循環
通路C、および循環通路D内には冷却水の流れがほとん
ど生じない。ちなみに、同図5(c)に示す冷却系20
の状態はエンジン10が機関始動を行う直前のものに相
当し、上記「プレヒート制御」によって具現されること
となる。
び実行手順について、より詳細に説明する。
システム100について、エンジン10の機関始動時に
おける電動ポンプEPの作動態様を実験的に変更した結
果として、シリンダヘッド10bの温度推移が異なるも
のとなる様を示すタイムチャートである。なお、各図に
おいて、時刻tstはエンジン10の始動タイミングにあ
たる。
す温度推移のパターン(以下、推移パターンという)α
は当該機関始動に際して電動ポンプEPを作動しない場
合の温度推移を示し、一点鎖線で示す推移パターンβは
当該機関始動と同時に電動ポンプEPの作動を開始した
場合の温度推移を示す。また、実線で示す推移パターン
γは当該機関始動より所定時間前(時刻t0)に電動ポ
ンプEPの作動を開始した場合の温度推移を示す。なお
各推移パターンα,β,γにおいて、エンジン10は、
前回の機関運転の終了時(機関停止時)直前、温間状態
にあったものと想定する。
αでは、機関始動後(時刻t1以後)、機関運転に伴う
エンジン10自身の発熱作用で、シリンダヘッド10b
の温度は徐々に上昇する。外気温等の環境条件にもよる
が、時刻tstから十数秒〜数十秒程度が経過した後時刻
t2において、シリンダヘッド10bの温度(冷却水温
とほぼ同等)が所定値Tstd(80℃)に達すると、当
該温度近傍でサーモスタット24が開閉弁を繰り返すこ
とにより、冷却水温(シリンダヘッド10bの温度)は
ほぼ定温(80℃)に保持される。
始動と同時に、概ね80℃以上の温度状態で蓄熱容器2
1内に貯留されている冷却水(熱水)がシリンダヘッド
10b内に供給されることとなる。この場合、エンジン
10の機関始動後(時刻t1以後)、10秒程度が経過
した後時刻t1において、シリンダヘッド10bの温度
(冷却水温とほぼ同等)が80℃に達し、その後冷却水
温(シリンダヘッド10bの温度)がほぼ定温(80
℃)に保持されるようになる。
始動に先立って、蓄熱容器21内の熱水がシリンダヘッ
ド10b内に供給されることとなる。ここで、シリンダ
ヘッド10bの温度は、電動ポンプEPの作動開始から
5〜10秒程度で蓄熱容器21内の冷却水温と同等の温
度(60〜80℃)に達することが、発明者らによって
確認された。同図6(a)中の推移パターンγにおいて
は、時刻t0における電動ポンプEPの作動開始後、5
秒が経過した後(時刻tst)にエンジン10の機関始動
を行うように設定を行った。このため、シリンダヘッド
10bの温度が上昇してほぼ80℃に達した後、エンジ
ン10が機関始動を行うこととなっている。ちなみに、
エンジン10の機関運転に伴い、冷却系20内における
循環通路B以外の通路空間から、(循環通路B内の冷却
水温よりも)低温の冷却水がシリンダヘッド10bに流
れ込む。このため、時刻tst以後、シリンダヘッド10
bの温度は一時的にはわずかに降下することとなるが、
蓄熱容器21からの継続的な熱水供給と機関運転に伴う
エンジン10自身の発熱作用との協働によって再度上昇
し、80℃近傍に留まる。
推移パターンδは、時刻t0において電動ポンプEPの
作動を開始し、温度が80℃に達した時点(t11)でそ
の作動を一旦停止し、その後所定時間が経過した後(t
st)に機関始動を開始した場合の温度推移を示す。一
方、実線で示す推移パターンδは、時刻t0において電
動ポンプEPの作動を開始し、温度が80℃に達した時
点(t11)でその作動を一旦停止するが、エンジン始動
時tst前の所定時刻tigにおいて電動ポンプEPを再作
動させた場合の温度推移を示す。
80℃にまで達したシリンダヘッドの温度が時刻t11以
降徐々に低下してしまい、機関始動後、再度80℃に達
するのにかなりの時間(時刻tst〜t12の期間)を要す
ることとなっている。これに対し推移パターンεでは、
シリンダヘッドの温度が時刻t11以降徐々に低下する点
では推移パターンδと共通するものの、機関始動前に電
動ポンプEPが再作動することにより、機関始動時tst
までに温度が再上昇するため、機関始動後、短時間でシ
リンダヘッドの温度が80℃に達している。
は、時刻t0において電動ポンプEPの作動を開始し、
温度が80℃に達した時点(t21)でその作動を一旦停
止し、その後、比較的短期間のうちに機関始動が開始さ
れた場合の温度推移を示す。このような場合には、電動
ポンプEPを再作動させなくともシリンダヘッドの温度
は機関始動時tstにおいて十分高いため、機関運転に伴
って発生する熱により速やかに80℃まで上昇する。
00において、燃料噴射弁18を通じてエンジン10に
噴射供給される燃料は、吸気ポート16内で霧化し、新
気とともに混合気を形成しつつ燃焼室11内に取り込ま
れ、この混合気が燃焼に供されることは図4において説
明した通りである。
ト16内で速やかに霧化されること、この霧化された状
態を好適に保持するといった観点から、エンジン10、
とくにシリンダヘッド10b内に形成された吸気ポート
16内壁の温度が所定の温度(60℃、好ましくは80
℃程度)を上回っているのが好ましい。吸気ポート16
内壁の温度が低くくなると同内壁に燃料が付着しやすく
なり、燃料を効率良く霧化(気化)することや、霧化
(気化)された燃料をその状態に保持することが難しく
なるためである。こうした燃料の気化に関する不利は、
燃焼効率や空燃比の最適化を困難にし、排気特性や燃費
を低下させてしまうのである。
からの熱供給を何ら行わない条件で機関始動を行うと、
シリンダヘッド10b(吸気ポート16)の温度が十分
高くなるのに比較的長時間(時刻tst〜t2)を要して
しまうのは、図6(a)の推移パターンαが示す通りで
ある。また、同図6(a)中の推移パターンβが示すよ
うに、機関始動と同時、あるいはその直後に蓄熱容器2
1から熱水供給を行い、機関始動後の暖機完了タイミン
グを極力早めたとしても、暖機中(時刻tst〜t2)に
おける排気特性や燃費の低下は免れない。
示すように、エンジン10の始動に先立って蓄熱容器2
1からシリンダヘッド10bへの冷却水の供給を行い、
エンジン10の始動時までに暖機を完了する(エンジン
10を冷間状態から温間状態に移行させる)ようにエン
ジンシステム100を制御(プレヒート制御)するのが
理想的である。
よってエンジン10が冷間状態から温間状態に移行を完
了するには数秒を要する。この移行完了のタイミングに
比し、運転者の意図するエンジン10の機関始動タイミ
ングが早すぎると、温間状態に移行する前にエンジン1
0を始動させてしまうこととなり、燃料の十分な霧化が
図れない。
運転者の意図するエンジン10の機関始動タイミングが
遅すぎる場合には、蓄熱容器21に蓄えた熱水をいたず
らに消耗することとなる。
ステム100では、当該エンジン10の始動に先立つ必
然的な動作であり、その動作タイミングが毎回ほぼ同一
である特定の動作を、電動ポンプEPの作動(プレヒー
ト)を開始させる第1の引き金(トリガー)として検知
する。そして、第1のトリガーの検知されるタイミング
と同期して、電動ポンプEPの作動を開始させる。
ッド10bの温度が80℃に達した時点で一旦停止する
が、その後、第1のトリガーに比べエンジン10の始動
タイミングtstにより直近する事象を第2のトリガーと
して検知し、その検知タイミングtigが電動ポンプEP
の停止時から所定期間Δtxを経過した後であった場合
には、機関始動に先立って電動ポンプEPを再作動させ
る(図6(b)参照)。一方、第2のトリガーの検知タ
イミングtigが電動ポンプEPの停止時から所定期間Δ
txを経過する前であった場合、電動ポンプEPの再作
動は行わない(図6(c)参照)。
ート制御」の具体的な手順を示す。すなわち、エンジン
10の始動に先立つ蓄熱容器21から当該エンジン10
への熱供給(プレヒート)は以下の処理手順に従って行
われる。なお、本ルーチンは、ECU30を通じてエン
ジン10の停止中、所定時間毎に繰り返し実行される。
0は先ずステップS101において、エンジン10の停
止後、その再始動に先立つ特定の動作(第1のトリガ
ー)が生じたか否かを判断する。この第1のトリガー
は、エンジン10の始動に先立って生じることについ
て、ある程度必然性のある事象であれば、運転者等の行
為に起因する人為的なものであっても、人為的なもので
なくても構わない。例えば、ドア3の開扉動作(ドア開
閉センサ3aの出力信号)、ドアロックの解除動作(ド
アロックセンサ3bの出力信号)、運転者の着座動作
(着座センサ2aの出力信号)、盗難防止装置の解除動
作等を第1のトリガーとして採用するのが好ましい。E
CU30は、同ステップS101における判断が肯定で
ある場合にはその処理をステップS102に移行し、同
ステップS101における判断が否定である場合には本
ルーチンを一旦抜ける。
ン10の始動に先立つ特定の動作として、エンジン10
の始動に対して第1のトリガーよりも直近する事象と認
められる第2のトリガーが生じたか否かを判断する。第
2のトリガーもまた、第1のトリガーと同様、エンジン
10の始動に先立って生じることについて、ある程度必
然性(確実性)のある事象であれば、運転者等の行為に
起因する人為的なものであっても、人為的なものでなく
ても構わない。例えば図8に示すように、キーシリンダ
5はイグニションキー5Aの挿入方向に向かってみる
と、イグニションキー5Aを挿入するためのスリット5
bを備えた円形のロータ5cと、円形のロータ5cの外
周を自身の内周によって取り囲む環状のケース5dとを
備えて構成されている。ケース5dはキーシリンダ5本
体の外郭をなすとともに、例えば運転席の操作パネル
(図示略)に固定される。ロータ5cは、スリット5b
に挿入されたイグニションキー5Aを捻ればケース5d
に対して限られた範囲内で回動させることができるよう
になるように構成されている。イグニションキー5A
は、同図8中において実線で示すように、スリット5b
の長軸方向端部がケース5dの「LOCK」と表示され
た位置SW1と一致した状態で同スリット5bに挿入す
ることができる。
ず、運転者(操作者)がイグニションキー5Aをスリッ
ト5bに挿入し、「LOCK」と表示された位置SW1
から「ACC」と表示された位置SW2まで回動させる
と、ルームランプ(図示略)、オーディオ(図示略)、
或いはナビゲータ(図示略)といった周辺機器の主電源
が「オン(ON)」状態になる。さらに、同イグニショ
ンキー5Aを「ON」と表示された位置SW3まで回動
させると(図8中、二点鎖線にて示す)、ECU30に
とってエンジン10の運転制御を実施する機能を作動さ
せるためのメインリレーが「オン(ON)」状態にな
る。さらに、同イグニションキー5Aを「START」
と表示された位置SW4まで回動させると、スタータ2
6が作動してエンジン10をクランキングさせるととも
に、このクランキング動作に同期して燃料噴射弁18に
よる燃料の噴射供給や点火制御装置19による気化燃料
の点火が開始されることとなる。
N」と表示された位置SW3への回動(イグニションス
イッチの「オン(ON)」への切り替え動作)は、エン
ジン10の機関始動の直前において必然的に発生する事
象であるといえる。
イグニションキー5Aのキーシリンダ5への挿入、キー
シリンダ5への挿入後におけるイグニションキー5Aの
回転動作等を第2のトリガーとして採用することができ
る。
ける判断が否定である場合には処理をステップS103
に移行し、同ステップS102における判断が肯定であ
る場合には処理をステップS104に移行する。
レヒートに関し、その開始、継続、若しくは完了のため
の処理を行う。すなわち、ECU30は、同ステップS
103に処理が移行したときの状況に応じ、電動ポンプ
EPの作動開始、作動継続の容認、作動停止といった処
理を適宜行う。ここで、1回目のプレヒートは、第1の
トリガーが検知された後、所定期間に亘って行う。ま
た、プレヒートの実施要求があること(例えば、エンジ
ン10の温度を代表するパラメータである冷却水温TH
Wが所定値を下回っていること)や、プレヒートの実施
が可能であること(例えば、蓄熱容器21に蓄えられた
冷却水の温度が所定値を上回っていること)等をその開
始条件する。プレヒートの継続期間としては、プレヒー
トを行うことによりシリンダヘッド10bの温度が80
℃を上回るのに要すると推定される期間を予め設定して
おいてもよいし、蓄熱容器21に蓄えられた冷却水の温
度やエンジン10の冷却水温THW等に基づいて適宜決
定するようにしてもよい。また、プレヒートの継続時間
を設定する代わりに、例えばエンジン10の温度上昇量
や、蓄熱容器21からエンジン10に供給される熱水の
供給量が所定値に達したところでプレヒートを完了する
ようにしてもよい。同ステップS103における処理を
一旦終えた後、ECU30は1回目プレヒートを完了し
た旨を記憶した上で本ルーチンを一旦抜ける。そして、
次回、ステップS102において否定の判断を行った場
合には、ステップS103での処理(プレヒート)を行
うことなく直ちに本ルーチンを抜けるようにする。
レヒート完了後(電動ポンプEPの停止後)、所定期間
Δtx(図6(b),(c)参照)が経過しているか否
かを判断する。ECU30は、同ステップS104にお
ける判断が肯定である場合には処理をステップS105
に移行し、同ステップS104における判断が否定であ
る場合には本ルーチンを一旦抜ける。
レヒートに関し、その開始、継続、若しくは完了のため
の処理を行う。すなわち、ECU30は、同ステップS
105に処理が移行したときの状況に応じ、電動ポンプ
EPの作動開始、作動継続の容認、作動停止といった処
理を適宜行う。ここで、2回目のプレヒートは、その検
知タイミングが1回目プレヒートの完了後、基準期間Δ
txが経過した後に第2のトリガーが検知された場合に
限り実行され、エンジン10が始動するまで、或いはエ
ンジン10の始動後所定期間が経過するまで継続するの
が好ましい。同ステップS105における処理を終えた
後、ECU30は本ルーチンを一旦抜ける。
ト制御では、1回目のプレヒート完了後、エンジン10
の始動直前に発生する事象である第2のトリガー(キー
シリンダ5に挿入されたイグニションキー5Aの回転動
作等)を検知し、1回目プレヒートの完了から第2のト
リガーの発生までに要した時間に基づいて2回目プレヒ
ートの実行の有無を決定することとしている。すなわ
ち、1回目のプレヒートが完了した時点ではシリンダヘ
ッド10bが十分暖まった状態になっていても、その
後、(基準期間Δtxを上回る)長時間が経過しシリン
ダヘッド10bの温度が再度低下してしまった場合に
は、エンジン始動の直前に再度プレヒートを実施するこ
とにより、エンジン始動時における暖機効率や排気特性
を高める。
プレヒートの効果が確実に担保される。また運転者にと
っては、確実に暖機が完了した状態でエンジン10を始
動させることができるようになり、エンジン始動時にお
ける違和感が解消し、エンジン始動時の条件に関わら
ず、エンジンシステム100を快適に操作することがで
きるようになる。
制御」(図7参照)では、第1のトリガーの発生が検知
された条件(ステップS101での判断が肯定)の下
で、第2のトリガーの発生が検知されたか否かを判断す
ることとした(ステップS102)。これに対し、「第
1のトリガーの発生が検知されることなく第2のトリガ
ーの発生が検知された場合には、その検知タイミングに
同期してプレヒートを実行する」といった制御ロジック
を付加することとしてもよい。そのような制御ロジック
を付加することで、第2のトリガーに比べると、エンジ
ン10の始動に先だって発生する必然性が比較的低い第
1のトリガーがなんらかの事情で検知されない場合であ
れ、少なくとも第2のトリガーの発生に基づくエンジン
10の始動直前の暖機処理は施されることになるため、
始動時におけるエンジン10の燃焼状態(排気特性)の
最適化が高い確率で担保されるようになる。
る内燃機関を車載用エンジンシステムに適用し第2の実
施の形態について、上記第1の実施の形態と異なる点を
中心に説明する。なお、当該第2の実施の形態にあっ
て、適用対象とする車両、エンジンシステムの構成、E
CU及びその周辺の電気的構成(図1〜図5)は先の第
1の実施の形態と同一である。このため、同一の機能お
よび構造を有する部材やハードウエア構成等については
同一の符号を用い、ここでの重複する説明は割愛するこ
ととする。
ステム100は、エンジン10の始動前、所定のトリガ
ーの検知タイミングに同期してプリヒートを開始する点
で上記第1の実施の形態と共通する。しかし、プレヒー
トの具体的な処理内容として、トリガーを検知した際に
おけるエンジン10の温度に対応する複数の制御ロジッ
クを用意している点で、第2の実施の形態とは異なる。
レヒート制御」の具体的な手順を示す。すなわち本実施
の形態において、エンジン10の始動に先立つ蓄熱容器
21から当該エンジン10への熱供給(プレヒート)は
以下の処理手順に従って行われる。なお、本ルーチンも
また、ECU30を通じてエンジン10の停止中、所定
時間毎に繰り返し実行される。
0は先ずステップS201において、エンジン10の停
止後、その再始動に先立つ特定の動作(第1のトリガ
ー)が生じたか否かを判断する。この第1のトリガー
(先行事象)は、先の第1の実施の形態と同様、例え
ば、ドア3の開扉動作(ドア開閉センサ3aの出力信
号)、ドアロックの解除動作(ドアロックセンサ3bの
出力信号)、運転者の着座動作(着座センサ2aの出力
信号)、盗難防止装置の解除動作等、エンジン10の始
動に先立って生じることについて、少なくともある程度
の必然性(確実性)がある事象である。ECU30は、
同ステップS101における判断が肯定である場合には
処理をステップS102に移行し、同ステップS101
における判断が否定である場合には本ルーチンを一旦抜
ける。
ートの実行条件が成立しているか否かを判断する。例え
ば、プレヒートの実施要求があること(例えば、エンジ
ン10の冷却水温THWが所定値を下回っていること)
や、プレヒートの実施が可能であること(例えば、蓄熱
容器21に蓄えられた冷却水の温度が所定値を上回って
いること)等をプレヒートの実行条件とする。同ステッ
プS202における判断が肯定である場合、ECU30
はその処理をステップS203に移行し、同ステップS
202における判断が否定である場合、本ルーチンを一
旦抜ける。
0が低温状態にあるか否かを判断する。ここでECU3
0は、例えばエンジン10の冷却水温THWに関して所
定の基準値(例えば0℃)を予め設定しておき、現在の
冷却水温THWが基準値を下回っている場合、エンジン
10が低温状態にあると判断する。そして、エンジン1
0が低温状態にあると判断した場合には処理をステップ
S210に移行し、エンジン10は低温状態にないと判
断した場合には処理をステップS220に移行する。
処理を実行する。低温状態に対応する処理では、上記第
1のトリガーが検知された後、同ステップS210にお
いて直ちにプレヒートを開始することはせず、第2のト
リガー(後続事象)として、例えばキーシリンダ5への
挿入後におけるイグニションキー5Aの回転動作等を検
知するまで待機する。そして、上記第2のトリガーを検
知したところで電動ポンプEPを作動させ、蓄熱容器2
1からエンジン10への熱水供給(プレヒート)を開始
する。このとき、プレヒートの継続時間は、エンジン1
0の冷却水温と、蓄熱容器21内の水温とに基づき、マ
ップ等を参照して決定する。プレヒートが完了すると、
ECU30は所定のランプを点灯する等して、運転者に
対し始動許可の通知を行う。
するためのマップ上において、エンジン10の冷却水温
と、蓄熱容器21内の水温と、プレヒートの継続時間と
がどのような関係にあるかを示す関係図の一例である。
同図10中において、線分L1,L2,L3,L4は、
プレヒートの継続時間を同じくする点の集合にあたる。
このうち、エンジン10の冷却水温と蓄熱容器21内の
水温との関係が線分L1にある場合にプレヒートの継続
時間は最も短く設定され、線分L2,L3,L4の順
で、各線分に対応するプレヒートの継続時間は長く設定
されることになる。
対応する処理を実行する。非低温状態に対応する処理で
は、低温状態に対応する処理とは異なり、上記第1のト
リガーの検知後、同ステップS220において直ちに電
動ポンプEPを作動させ、蓄熱容器21からエンジン1
0への熱水供給(プレヒート)を開始する。このときプ
レヒートの継続時間は、蓄熱容器21内の水温に基づ
き、マップ等を参照して決定する。
するためのマップ上において、蓄熱容器21内の水温
と、プレヒートの継続時間とがどのような関係にあるか
を示す関係図の一例である。同図11に示すように、蓄
熱容器21内の水温が高いほどプレヒートの継続時間は
短くなるように設定される。
テップS220)では、プレヒートが完了すると、EC
U30は所定のランプを点灯する等して、運転者に対し
始動許可の通知を行う。そして、第2のトリガーとし
て、例えばキーシリンダ5への挿入後におけるイグニシ
ョンキー5Aの回転動作等を検知したところで、再度電
動ポンプEPを作動させる(プレヒートを行う)。
おける処理を行った後、ECU30は本ルーチンを一旦
抜ける。
ト制御では、エンジン始動に先立って第1のトリガー
(例えばドア3の開扉等)を検知した場合、そのときの
温度条件に応じ、異なる処理内容のプレヒートを実施す
る。
ジン10を始動させることなく放置しておいても当該エ
ンジン10の温度は急速には低下せず、比較的緩慢に低
下していくような条件下(非低温状態)では、第1のト
リガーの検知タイミングに基づくプレヒートと、第2の
トリガーの検知タイミングに基づくプレヒートとを順次
行うことにより、エンジン10の始動前、早期に熱供給
を開始し、暖機が完了するまでに要する時間の短縮を優
先的に図るようにする。よって、エンジン10の始動時
には確実にプレヒートが完了しておくようにすることが
できる。すなわち、機関始動前の待機時間を徒に長引か
せ運転者にストレスを与えるようなこともなくなる。な
お、エンジン10がこのような非低温状態にある場合
(初期条件としての機関温度が比較的高い場合)、第1
のトリガーが検知されてから第2のトリガーが検知され
るまでの時間が長びいたとしても、1回目の暖機が完了
した後、エンジン10の始動前に機関温度が再度降下し
てしまうといった懸念はほとんど生じない。
10を始動させることなく放置しておくと当該エンジン
10の温度が急速に低下してしまうような条件下(低温
状態で)では、エンジン始動の直前に発生する事象であ
る第2のトリガー(キーシリンダ5に挿入されたイグニ
ションキー5Aの回転動作等)を検知するまで待機し、
第2のトリガーを検知したところでプレヒートを開始す
る。また、このような低温状態においては、限られた時
間(第2のトリガーの検知時からエンジン10の始動時
まで)で極力効率的なプレヒートを行うべく、エンジン
10の冷却水温と蓄熱容器21内の水温とを加味するこ
とより、プレヒートの継続時間を緻密に設定する。例え
ば図12(a)及び図12(b)は、プレヒートの実施
に伴うシリンダヘッドの温度推移を示すタイムチャート
である。ただし、図12(a)において実線、一点鎖線
及び二点鎖線で示す各推移パターンは、プレヒートを実
行する際の初期条件としてシリンダヘッド10bの温度
を相異ならせたものである。また、図12(b)におい
て実線、一点鎖線及び二点鎖線で示す各推移パターン
は、プレヒートを実行する際の初期条件として蓄熱容器
21内の水温を相異ならせたものである。なお、図12
(b)において、実線で示す推移パターンは蓄熱容器2
1内の水温が最も高い条件に対応し、二点鎖線で示す推
移パターンは蓄熱容器21内の水温が最も低い条件に対
応する。図12(a)に示すように、プレヒートの開始
時(t0)におけるシリンダヘッド10bの温度が高い
ほど、シリンダヘッド10bの温度が所定値(例えば8
0℃)に達するまでの時間Δtは短くなる。また図12
(b)に示すように、プレヒートの開始時(t0)にお
けるシリンダヘッド10bの温度(Tx)が一定であっ
ても、蓄熱容器21内の水温が高いほど、シリンダヘッ
ド10bの温度が所定値(例えば80℃)に達するまで
の時間Δtは短くなる。
温状態にある場合に実行するプレヒート(ステップS2
10)では、図10に示すようなマップを参照すること
により、シリンダヘッド10bの温度の影響(図12
(a)参照)と、蓄熱容器21内の水温の影響(図12
(b)参照)とを併せて考量し、シリンダヘッド10b
の温度が基準温度Tstd(例えば80℃)に達するまで
に要するプレヒートの正確な継続時間を設定することに
なる。これにより、熱供給効率の高いプレヒートがエン
ジン始動の直前に行われ、且つ、極めて高い精度でプレ
ヒートの完了タイミングが運転者に通知される。
ン10を始動させず放置しておくと当該エンジン10の
温度が急速に低下するような低温条件下(低温状態)で
あっても、プレヒートの実施に基づく暖機効果を短時間
で確実に得ることができる。従って、前記蓄熱装置に蓄
えられた熱を無駄なく効率的に利用することで、エンジ
ン10の始動性や、始動時における機関燃焼状態の安定
性を確実に高めることができるようになる。
ン始動前の温度条件が異なる場合であれ、各々の温度条
件に応じて熱供給の効率の高い態様を選択することによ
り、プレヒートによる暖機機能を常時効果的に活用する
ことになる。とくに、温度条件に左右されないエンジン
10の確実な始動性と、始動時における機関燃焼状態の
安定性の確保と排気特性の向上と、エンジン始動時に運
転者が感じる違和感の解消とが順次優先して図られるよ
うになる。
関する不利が解消され、燃焼効率や空燃比の最適化、ひ
いては排気特性や燃費の向上が図られるようになる。
施の形態で例示したもの以外にも、種々の事象を適用す
ることができる。例えば、シフトレバー8の動作(シフ
トポジションセンサ8aの出力信号)、ブレーキペダル
7の踏み込み動作、シートベルトの装着動作(シートベ
ルトセンサ4aの出力信号)等を第1のトリガーとして
適用してもよい。
ガーや第2のトリガーを発生させるように、特定の操作
ボタンやスイッチ等を運転席の操作パネルやイグニショ
ンキー5A等に設けてもよい。また、ディスプレイ装置
9の画面上に周知のタッチパネル(操作パネル)が表示
されるよう当該装置を構成し、運転者が同タッチパネル
へのタッチ操作を行うことにより、第1のトリガーや第
2のトリガーが発生するようにしてもよい。また、EC
U30に周知の音声認識機能を具備させることにより、
例えば音響センサ(マイク)9aを通じて運転者が音声
による指令を発することで、この音声による指令をトリ
ガーとして、プレヒートを実施するようにしても、上記
実施の形態に準ずる効果を奏することはできる。
の開始に替え、エンジン10の始動にイグニションスイ
ッチの動作をプレヒートのトリガーとして適用すること
もできる。
5の出力信号、言い換えれば冷却系の一部位で検出され
た冷却水の温度(冷却水温)THWを、エンジン10の
温度を代表するパラメータとして採用した。これに関わ
らず、エンジン10の温度、若しくは吸気ポート16の
温度を反映する情報を取得する他の検出手段を採用する
こともできる。例えば、エンジン10本体の温度や、吸
気ポート16内の温度を直接検出するセンサを設けた
り、潤滑油の油温を検出する油温センサを設けることと
してもよい。さらに、冷却系の複数箇所に水温センサを
設け、検出精度を高めるようにしてもよい。
ととしたエンジンシステム100の冷却系20は、図3
に示すように、シリンダブロック10a内とシリンダヘ
ッド10b内とにほぼ独立した冷却水の循環通路が形成
されている。そして、プレヒート中には蓄熱容器21お
よびシリンダヘッド10b間の循環通路Bのみ、とくに
シリンダヘッド内では吸気ポートの近傍を優先的に冷却
水が流れることで、吸気ポートの温度管理を他部位に優
先して行うように構成されたものである。
システム100'のように、その冷却系20'が、シリン
ダブロック10a及びシリンダヘッド10b内に共通の
冷却水の循環通路を備え、プレヒート中にはエンジン1
0全体に冷却水を循環させるものであっても、本発明を
適用して上記実施の形態に準ずる効果を奏することはで
きる。
ム100''に本発明を適用してもよい。
系20''の一部として、エンジン10を介して冷却水を
循環させる循環通路20aの途中に通路20b及び通路
20cを並列配置し、各通路途中に蓄熱容器21及び暖
房用ヒータコア23を設けられている。また、通路20
cを流れる冷却水の流量は、流量制御弁24Aにより自
在に制御できるように構成されている。このような構成
からなるエンジンシステム100''にあっては、プレヒ
ート中と通常の機関運転時とで、冷却系20''内の冷却
水が逆方向に流れることとなる。
Pが作動することにより各部位で矢指X方向に冷却水が
流れ、通常運転時には機械式ポンプMPが冷却水をエン
ジン10内に引き込むよう動作することにより各部位で
矢指Y方向に冷却水が流れる。また、流量制御弁を全閉
状態にして機械式ポンプが駆動すると、冷却水が概ねエ
ンジン10内に閉じ込められた状態で循環することとな
る(矢指方向Z)、このような態様でエンジン10の始
動直後等には、エンジン10内の冷却水温を急速に暖機
させることもできる。このような冷却系20''の構成に
上記実施の形態にかかる「プレヒート制御」を併用すれ
ば、エンジン始動時前後に亘る暖機効率を一層高めるこ
ともできるようになる。
ン10と一体に構成された冷却系20、20'若しくは
20''と、ECU30とによって本発明にかかる蓄熱装
置が構成されることとなっている。これに対し、何らか
の方法で熱を蓄熱しておき、内燃機関の始動に先立って
当該機関に熱供給を行うことのできる装置であれば、本
発明にかかる蓄熱装置としての機能を果たし得る。言い
換えれば熱を蓄え熱源として機能すれば、オイル等、他
の熱媒体を介して蓄熱する装置であってもよく、また、
熱を電力として蓄電する装置や、潜在的に熱を包含する
化学物質を蓄え、その化学反応によって適宜発熱する装
置を蓄熱装置として適用することもできる。そしてさら
に、冷却水のような熱媒体を介さずとも、蓄熱装置から
の輻射熱や伝熱により熱供給を行うようにエンジンシス
テムや、その他これに相当するシステム(装置)を構成
してもよい。、また、上記実施の形態にかかる車両に備
えられた各種センサ機器やディスプレイ装置9等は、上
記「プレヒート制御」に関する各々の実施態様に対応し
て具備されていればよく、必ずしも上述した全てのセン
サ機器等が一実施の態様にとって不可欠な要素ではな
い。要は、適用対象となる車両、内燃機関、或いは制御
装置に対し、必要となる部材(センサ機器等)を個別選
択的に取り付けるようにすればよい。
機関始動前における温度条件が変動したり、機関始動に
先立って必然的に発生する事象の発生タイミングが運転
者の諸事情により不規則に変わるようなことがあって
も、始動時における機関の燃焼状態や操作性を最適化す
ることができる。その結果、排気特性を向上させ、ま
た、運転者に与える快適感を高めることができる。
ジンシステムが搭載される車両の一部を示す略図。
たエンジンシステムの電気的構成を概略的に示すブロッ
ク図。
を示す概略構成図。
燃焼室周辺の断面構造を部分的に拡大して示す略図。
的に示す模式図。
更した結果として、シリンダヘッドの温度推移を示すタ
イムチャート。
制御の実行手順を示すフローチャート。
向かってみた平面図。
行手順を示すフローチャート。
プ上において、エンジンの冷却水温と、蓄熱容器内の水
温と、プレヒートの継続時間とがどのような関係にある
かを示す関係図の一例。
プ上において、蓄熱容器21内の水温と、プレヒートの
継続時間とがどのような関係にあるかを示す関係図の一
例。
度推移を示すタイムチャート。
概略的に示す模式図。
概略的に示す模式図。
Claims (5)
- 【請求項1】 熱を蓄える蓄熱装置を有し、該蓄熱装置
の蓄えた熱が所定の熱媒体を通じて供給されることによ
り暖機処理がなされる車載用内燃機関であって、 当該機関の始動に先立って発生することが予測される第
1の事象の発生を検知する第1の検知手段と、 前記第1の事象の発生を検知したタイミングと同期し
て、当該機関の始動に先立ち前記熱媒体を通じた熱供給
を開始させる第1の制御手段と、 前記第1の事象の発生後に発生すると予測され且つ当該
機関の始動に関連する第2の事象の発生を検知する第2
の検知手段と、 前記第2の事象の発生を検知したタイミングと同期し
て、所定条件下で前記熱媒体を通じた熱供給を開始させ
る第2の制御手段と、 を備えることを特徴とする車両搭載用内燃機関。 - 【請求項2】 前記第2の制御手段は、前記第1の事象
の発生が検知されたか否かに関わらず、前記第2の事象
の発生を検知したタイミングと同期して、所定条件下で
前記熱媒体を通じた熱供給を開始させることを特徴とす
る請求項1記載の車両搭載用内燃機関。 - 【請求項3】 前記第2の事象は当該機関の運転者が当
該機関の始動に先立って行う操作行為に関連する事象で
あり、且つ、前記第1の事象は前記操作行為に先立つ前
記運転者の動作に関連する事象であることを特徴とする
請求項1又は2記載の車両搭載用内燃機関。 - 【請求項4】 熱を蓄える蓄熱装置を有し、該蓄熱装置
の蓄えた熱が所定の熱媒体を通じて供給されることによ
り暖機処理がなされる車載用内燃機関であって、 当該機関の始動に先立って発生することが予測され且つ
当該機関の始動に関連する所定の事象の発生を検知する
検知手段と、 当該機関の温度を検出する温度検出手段と、 前記所定の事象の発生が検知される前に検出された温度
が所定値以上である場合には、前記所定の事象の発生が
検知される前から前記熱媒体を通じた熱供給を行う一
方、 前記所定の事象の発生が検知されるタイミングより前に
検出された温度が所定値を下回っている場合には、 前記所定の事象の発生が検知されるタイミング以降に、
前記熱媒体を通じた熱供給を行う熱供給制御手段と、 を備えることを特徴とする車両搭載用内燃機関。 - 【請求項5】当該機関の始動に先立って発生することが
予測される前記所定の事象よりも、さらに先立って発生
することが予測される他の事象の発生を検知する検知手
段を備えて、且つ、 前記熱供給制御手段は、 前記他の事象の発生が検知されたときに、前記検出され
る温度が所定値以上である場合には、前記所定の事象の
発生が検知される前から前記熱媒体を通じた熱供給を行
う一方、 前記他の事象の発生が検知されたときに、前記検出され
る温度が所定値を下回っている場合には、 前記所定の事象の発生が検知されるタイミング以降に、
前記熱媒体を通じた熱供給を行うことを特徴とする請求
項4記載の車両搭載用内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002062132A JP3843866B2 (ja) | 2002-03-07 | 2002-03-07 | 車両搭載用内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002062132A JP3843866B2 (ja) | 2002-03-07 | 2002-03-07 | 車両搭載用内燃機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003262128A true JP2003262128A (ja) | 2003-09-19 |
| JP3843866B2 JP3843866B2 (ja) | 2006-11-08 |
Family
ID=29196063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002062132A Expired - Fee Related JP3843866B2 (ja) | 2002-03-07 | 2002-03-07 | 車両搭載用内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3843866B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008128037A (ja) * | 2006-11-17 | 2008-06-05 | Toyota Motor Corp | エンジン |
| JP2016194271A (ja) * | 2015-04-01 | 2016-11-17 | 日産自動車株式会社 | ハイブリッド車両の制御装置 |
-
2002
- 2002-03-07 JP JP2002062132A patent/JP3843866B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2008128037A (ja) * | 2006-11-17 | 2008-06-05 | Toyota Motor Corp | エンジン |
| JP2016194271A (ja) * | 2015-04-01 | 2016-11-17 | 日産自動車株式会社 | ハイブリッド車両の制御装置 |
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|---|---|
| JP3843866B2 (ja) | 2006-11-08 |
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