JP2013124656A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水止め制御の実行中において、冷却水温度を精度よく推定することのできる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】ＣＣＶ１６を閉弁する水止め制御の実行中において、内燃機関の運転状態に基づいて、機関本体の受熱量および放熱量の指標値をそれぞれ算出し、これらの指標値に基づいて冷却水温度を推定する。そして、水温推定値に重畳する放熱量の影響度合が所定度合よりも小さい場合に、水温検出値と水温推定値との比較に基づいて、受熱量の指標値の誤差を補正するための学習値を取得する学習を行う。好ましくは、水温推定値に重畳する受熱量の影響度合が所定度合よりも小さい場合に、水温検出値と水温推定値との比較に基づいて、放熱量の指標値の誤差を補正するための第２の学習値を取得する学習を行う。
【選択図】図９

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、クーラントコントロールバルブ（ＣＣＶ）を備える内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関の冷却系に用いるアクチュエータとして、クーラントコントロールバルブ（ＣＣＶ）が知られている。ＣＣＶは、機関本体の冷却水出口部に設けられた電気式のバルブであって、機関本体からの冷却水の流出を遮断することや、複数の冷却系統のそれぞれに任意の水量で冷却水を流通させることが可能に構成されている。

内燃機関の始動時においては、暖機促進を目的としてＣＣＶを一時的に閉弁させる水止め制御が行われることがある。但し、ＣＣＶによって冷却水出口部が遮断されると機関本体内の冷却水温を検出することができない。このため、水止め制御を実行している期間は内部温度を推定する制御が必要となる。

機関内の冷却水温を推定する技術は、例えば特開２００５−２９９６３３号公報に開示されている。この技術では、始動時の冷却水温を初期値とした上で、当該初期値からの冷却水温の上昇傾きをエンジン負荷に基づいて判断することとしている。また、上記従来の技術では、このようにして求めた冷却水温に所定の補正ファクターを乗算することにより、冷却水温を補正することとしている。

特開２００５−２９９６３３号公報 特開平１０−５４２４１号公報

水止め制御中における内燃機関への熱の出入としては、燃焼等による受熱と外部系への放熱とが存在する。このため、これらの熱量を精度よく算出することができれば、水止め制御中の冷却水温の算出精度を高めることができる。但し、受熱量および放熱量には、それぞれ異なる誤差要因が存在する。このため、受熱量および放熱量にはそれぞれに必要な補正を別個に施すことが望ましい。この点、上記従来の技術は、エンジン負荷（つまり受熱量）から計算した冷却水温に受熱或いは放熱の補正ファクターを乗じる補正を施すこととしており、受熱量と放熱量とを別個に考察していない。このため、上記従来の技術では、受熱或いは放熱の誤差成分を精度よく補正できず、最終的な水温の推定値の精度が低下する可能性が高い。このように、上記従来の温度推定技術では、水止め制御時の冷却水温を精度よく推定する面において、未だ改善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、内燃機関の機関本体内からの冷却水の流出を遮断する水止め制御の実行中において、冷却水温度を精度よく推定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、内燃機関の機関本体の冷却水出口部に冷却水制御弁を有し、当該冷却水制御弁を閉弁することにより前記機関本体の内部の冷却水の流出を一時的に遮断する水止め制御を実施可能な内燃機関の制御装置において、
前記冷却水出口部における冷却水温度を検出する温度検出手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記水止め制御の実行中における前記機関本体の受熱量および放熱量の指標値をそれぞれ算出する指標値算出手段と、
前記指標値に基づいて、前記水止め制御の実行中における前記機関本体の内部の冷却水温度を推定する温度推定手段と、を備え、
前記温度推定手段は、
前記温度検出手段による検出値と前記温度推定手段による推定値との比較に基づいて、前記受熱量の指標値の誤差を補正するための学習値を取得する学習を行う学習手段と、
前記学習値に基づいて、前記受熱量の指標値の誤差を補正する補正手段と、を含み、
前記学習手段は、前記温度推定手段による推定結果に重畳する前記放熱量の影響度合が所定度合よりも小さい場合に、前記学習値を取得する学習を行うことを特徴としている。

第２の発明は、第１の発明において、
前記学習手段は、前記水止め制御の解除直後における前記温度推定手段による推定値が同時点における前記温度検出手段による検出値となるための学習値を取得するための学習を行うことを特徴としている。

第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記学習手段は、前記水止め制御の実行中における前記放熱量の積算値が所定の閾値よりも小さい場合に、前記学習値を取得するための学習を行うことを特徴としている。

第４の発明は、第１乃至第３の何れか１項記載の発明において、
前記水止め制御の実行中における前記温度推定手段による推定値の温度変化幅が所定の閾値に満たない場合に、前記学習手段による学習の実行を制限する制限手段を更に備えることを特徴としている。

第５の発明は、第１乃至第４の何れか１項記載の発明において、
前記指標値算出手段は、外気温度から前記温度推定手段による推定値を減じた値に前記内燃機関が搭載された車両の車速を乗じた値の積算値を、前記水止め制御の実行中における前記放熱量の指標値として算出することを特徴としている。

第６の発明は、第１乃至第５の何れか１項記載の発明において、
前記指標値算出手段は、前記内燃機関の機関回転数に燃料噴射量を乗じた値の積算値を、前記水止め制御の実行中における前記受熱量の指標値として算出することを特徴としている。

第７の発明は、第１乃至第６の何れか１項記載の発明において、
前記温度推定手段は、
前記温度検出手段による検出値と前記温度推定手段による推定値との比較に基づいて、前記放熱量の指標値の誤差を補正するための第２の学習値を取得する学習を行う第２の学習手段と、
前記第２の学習値に基づいて、前記放熱量の指標値の誤差を補正する第２の補正手段と、を含み、
前記第２の学習手段は、前記温度推定手段による推定結果に重畳する前記受熱量の影響度合が所定度合よりも小さい場合に、前記第２の学習値を取得する学習を行うことを特徴としている。

第８の発明は、第７の発明において、
前記第２の学習手段は、前記水止め制御が解除直後における前記温度推定手段による推定値が同時点における前記温度検出手段による検出値となるための学習値を取得するための学習を行うことを特徴としている。

第９の発明は、第７または第８の発明において、
前記第２の学習手段は、前記水止め制御の実行中における前記受熱量の積算値が所定の閾値よりも小さい場合に、前記第２の学習値を取得するための学習を行うことを特徴としている。

第１０の発明は、第７乃至第９の何れか１項記載の発明において、
前記水止め制御の実行中における前記温度推定手段による推定値の温度変化幅が所定の閾値に満たない場合に、前記第２の学習手段による学習の実行を制限する第２の制限手段を更に備えることを特徴としている。

第１の発明によれば、冷却水温度の推定結果に重畳する放熱量の影響度合が所定度合よりも小さい場合に、受熱量の指標値の誤差を補正するための学習値を取得するための学習が実行される。放熱量の影響度合が小さい場合には、冷却水温度の推定動作において受熱量の影響が支配的であったことを意味している。このため、本発明によれば、かかる場合の冷却水温度の推定値と検出値との比較に基づいて学習を行うことにより、受熱量の指標値に重畳する誤差を補正するための学習を高精度に行うことが可能となる。

第２の発明によれば、水止め制御の解除直後において、温度推定手段による推定値が温度検出手段による検出値となるための学習値を取得するための学習が行われる。このため、本発明によれば、推定値を精度よく検出値に近づけるための学習を行うことができる。

第３の発明によれば、水止め制御の実行中における放熱量の積算値が所定の閾値よりも小さい場合に、学習値を取得するための学習が行われる。放熱量の積算値が小さい場合には、冷却水温度の推定動作において受熱量の影響が支配的であったことを意味している。このため、本発明によれば、かかる条件が成立した場合に学習を行うことにより、受熱量の指標値に重畳する誤差を補正するための学習を高精度に行うことが可能となる。

第４の発明によれば、水止め制御の実行中における推定値の温度変化幅が所定の閾値未満である場合に、学習手段による学習の実行が制限される。推定値の温度変化幅が小さいほどシグナルノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が小さくなるため、ノイズの影響が大きくなる。このため、本発明によれば、ノイズの影響が大きい場合の学習を制限することができるので、誤学習の可能性を大幅に軽減することができる。

第５の発明によれば、機関本体の放熱量と関係の深い外気温度および車速を用いることにより、放熱量の指標値を精度よく算出することができる。

第６の発明によれば、機関本体の受熱量と関係の深い機関回転数および燃料噴射量を用いることにより、受熱量の指標値を精度よく算出することができる。

第７の発明によれば、冷却水温度の推定結果に重畳する受熱量の影響度合が所定度合よりも小さい場合に、放熱量の指標値の誤差を補正するための学習値を取得するための学習が実行される。受熱量の影響度合が小さい場合には、冷却水温度の推定動作において放熱量の影響が支配的であったことを意味している。このため、本発明によれば、かかる場合の冷却水温度の推定値と検出値との比較に基づいて学習を行うことにより、放熱量の指標値に重畳する誤差を補正するための学習を高精度に行うことが可能となる。

第８の発明によれば、水止め制御の解除直後において、温度推定手段による推定値が温度検出手段による検出値となるための第２の学習値を取得するための学習が行われる。このため、本発明によれば、推定値を精度よく検出値に近づけるための学習を行うことができる。

第９の発明によれば、水止め制御の実行中における受熱量の積算値が所定の閾値よりも小さい場合に、学習値を取得するための学習が行われる。受熱量の積算値が小さい場合には、冷却水温度の推定動作において放熱量の影響が支配的であったことを意味している。このため、本発明によれば、かかる条件が成立した場合に学習を行うことにより、放熱量の指標値に重畳する誤差を補正するための学習を高精度に行うことが可能となる。

第１０の発明によれば、水止め制御の実行中における推定値の温度変化幅が所定の閾値未満である場合に、第２の学習手段による学習の実行が制限される。推定値の温度変化幅が小さいほどシグナルノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が小さくなるため、ノイズの影響が大きくなる。このため、本発明によれば、ノイズの影響が大きい場合の学習を制限することができるので、誤学習の可能性を大幅に軽減することができる。

本発明の実施の形態１としてのシステム構成を説明するための概略構成図である。 ＣＣＶ開度に対する各冷却水通路の開度特性を示す図である。 mode_0における冷却水の流れを説明するための図である。 mode_1における冷却水の流れを説明するための図である。 mode_2における冷却水の流れを説明するための図である。 mode_3における冷却水の流れを説明するための図である。 本発明の実施の形態１のシステムにおいて、冷却水温推定値を算出するための水温モデルの構造を示す図である。 内燃機関の冷間始動時に水止め制御を実施した場合の水温推定値と検出値との関係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において実行され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２のシステムにおいて、冷却水温推定値を算出するための水温モデルの構造を示す図である。 内燃機関の温間始動時に水止め制御を実施した場合の水温推定値と検出値との関係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２において実行されるルーチンのフローチャートである。

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

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としてのシステム構成を説明するための概略構成図である。図１に示すとおり、本実施の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、例えば車両の動力源として用いられる圧縮自着火式のディーゼルエンジンとして構成されている。

内燃機関１０は、シリンダヘッド１２およびシリンダブロック１４を備えている。シリンダヘッド１２およびシリンダブロック１４の内部には、冷却水を流通させるための冷却水通路が設けられている（その詳細は図示省略）。また、シリンダヘッド１２における冷却水通路の出口部には、クーラントコントロールバルブ（ＣＣＶ）１６が設けられている。ＣＣＶ１６は、電気的なアクチュエータによって駆動する制御弁であって、シリンダヘッド１２からの冷却水の流出を遮断する機能や、後述する複数の冷却経路へそれぞれ任意の水量の冷却水を供給する機能を有している。ＣＣＶ１６の近傍には、冷却水温度を検出するための水温センサ４２が設けられている。また、シリンダヘッド１２における冷却水通路の入口部には、サーモスタット３４が設けられている。サーモスタット３４の内部には、冷却水温に応じて閉塞・開放される主通路と常に開放されている副通路とが設けられている。

ＣＣＶ１６には、第１冷却水通路１８、第２冷却水通路２４、および第３冷却水通路３０の３つの冷却経路が接続されている。第１の冷却水通路１８は、低圧側ＥＧＲ（ＬＰ−ＥＧＲ）用のＬＰ−ＥＧＲクーラ２０、ルームヒータ用のヒータコア２２、およびサーモスタット３４の副通路を介してシリンダブロック１４の冷却水通路の入口部に接続されている。また、第２冷却水通路２４には、高圧側ＥＧＲ（ＨＰ−ＥＧＲ）用のＨＰ−ＥＧＲクーラ２６とエンジンオイルの冷却用のオイルクーラ２８とが並列に介設され、それぞれの他端は第１冷却水通路１８におけるサーモスタット３４とルームヒータ２２の間となる位置に接続されている。更に、第３冷却水通路３０は、ラジエータ３２およびそのリザーバタンク３６を介してサーモスタット３４の主通路に接続されている。

本実施の形態のシステムは、図１に示すとおり、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０を備えている。ＥＣＵ４０の入力部には、上述した水温センサ４２の他、内燃機関１０の機関回転数を検出するためのクランク角センサや、外気温や車速等を検出するための各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ４０の出力部には、上述したＣＣＶ１６等の各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ４０は、入力された各種の情報に基づいて各種アクチュエータを駆動し、内燃機関１０の運転状態を制御する。

[実施の形態１の動作]
（ＣＣＶによる冷却水通路制御動作について）
先ず、図２乃至図６を参照して、ＣＣＶ１６による冷却水通路の制御動作について説明する。本実施の形態のシステムでは、内燃機関１０の暖機状態に応じてＣＣＶ１６の開度（回転角度）を変化させることにより、第１冷却水通路１８、第２冷却水通路２４および第３冷却水通路３０へ流通させる冷却水流量を制御する。図２は、ＣＣＶ開度に対する各冷却水通路の開度特性を示す図である。この図に示すとおり、ＣＣＶ開度が０％からＡ_１％までの範囲にある「mode_0」の状態では、すべての冷却水通路への出口開度が０％（全閉）に制御される。図３は、mode_0における冷却水の流れを説明するための図である。図３に示すとおり、mode_0では、ウォーターポンプは常時駆動されているものの、ＣＣＶ１６によって全ての冷却水通路への連通が遮断されているため、機関本体内の冷却水が外部通路へ流出しないいわゆる「水止め」の状態となっている。

次に、ＣＣＶ開度がＡ_１％からＡ_２％までの範囲にある「mode_1」の状態では、ＣＣＶ開度が大きくなるに連れて第１冷却水通路１８への出口開度が大きくなるように駆動される。図４は、mode_1における冷却水の流れを説明するための図である。図４に示すとおり、mode_1では、第１冷却水通路１８の途中に介設されているＬＰ−ＥＧＲクーラ２０およびヒータコア２２に冷却水が導入され、熱交換が実施される。

次に、ＣＣＶ開度がＡ_２％からＡ_３％までの範囲にある「mode_2」の状態では、第１冷却水通路１８への出口開度が全開にされた状態で、ＣＣＶ開度が大きくなるに連れて第２冷却水通路２４への出口開度が大きくなるように駆動される。図５は、mode_2における冷却水の流れを説明するための図である。図５に示すとおり、mode_2では、上述したＬＰ−ＥＧＲクーラ２０およびヒータコア２２に加えて、第２冷却水通路２４の途中に介設されているＨＰ−ＥＧＲクーラ２６およびオイルクーラ２８に冷却水が導入される。

更に、ＣＣＶ開度がＡ_３％からＡ_４％までの範囲にある「mode_3」の状態では、第１冷却水通路１８および第２冷却水通路２４への出口開度が全開にされた状態で、ＣＣＶ開度が大きくなるに連れて第３冷却水通路３０への出口開度が大きくなるように駆動される。図６は、mode_3における冷却水の流れを説明するための図である。図６に示すとおり、mode_3では、上述したＬＰ−ＥＧＲクーラ２０、ヒータコア２２、ＨＰ−ＥＧＲクーラ２６およびオイルクーラ２８に加えて、第３冷却水通路３０の途中に介設されているラジエータ３２に冷却水が導入される。

上述したmode_0からmode_3までのモードは、内燃機関１０の冷間始動時において冷却水温度の上昇に応じて段階的に切り替えられる。これにより、内燃機関１０の暖機を機関本体、ＬＰ−ＥＧＲクーラ２０およびヒータコア２２、ＨＰ−ＥＧＲクーラ２６およびオイルクーラ２８、ラジエータ３２の順に暖機することが可能となる。内燃機関１０の暖機完了後は、ＣＣＶ開度がＡ_４％から１００％の間に制御される通常運転に移行する。尚、通常運転では、図２に示すとおり、第２冷却水通路２４および第３冷却水通路３０への出口開度が全開にされた状態で、ＣＣＶ開度に応じて第１冷却水通路１８への出口開度を調整することができる。

（水止め制御時の水温推定動作）
次に、図７を参照して、水止め制御時の水温推定動作について説明する。上述したとおり、内燃機関１０の冷間始動時には、機関本体の暖機促進を目的とした水止め制御が行われる。この場合、ＣＣＶ１６は、すべての冷却水通路への出口開度が０％（全閉）となるmode_0の状態に制御される。

ここで、水止め制御の実行中においては、ＣＣＶ１６よりも先に冷却水が流通しないため、水温センサ４２を用いて冷却水温度を正確に検出することができない。そこで、本実施の形態のシステムでは、水止め制御の実行中において水温モデルを用いた温度推定を行うこととしている。図７は、本発明の実施の形態１のシステムにおいて、冷却水温推定値を算出するための水温モデルの構造を示す図である。以下、図７を参照して水温モデルの構造の詳細について説明する。

先ず、受熱量算出部は、内燃機関の燃焼による受熱量を算出する。具体的には、燃料噴射量と機関回転数とを用いた次式（１）によって算出することができる。
受熱量＝Σ（機関回転数×燃料噴射量） ・・・（１）

また、放熱量算出部は、外気による放熱量を算出する。具体的には、外気温、車速、および冷却水温（推定値）を用いた次式（２）によって算出することができる。
放熱量＝Σ（（外気温−冷却水温）×車速） ・・・（２）

受熱量補正係数取得部は、受熱量算出部により算出された受熱量に乗算する補正係数（学習値）を取得する。尚、補正係数は、受熱量算出部により算出された受熱量に重畳している定常的な誤差成分を補正するための学習値であって、後述する学習動作によってその値が学習される。

変換部は、機関本体が受けた熱量を冷却水温の変化幅に変換する。具体的には、変換部には、補正後の受熱量から放熱量を減算した熱量が、機関本体が受けた正味の熱量として入力される。変換部には、機関本体が受けた正味の熱量と水温変化幅との関係を規定したマップが記憶されている。変換部は、入力された熱量に対応する水温変化幅を当該変換マップにより特定して出力する。

水温初期値取得部は、内燃機関１０の始動直後の水温を取得する。この際、ＣＣＶ１６が全閉された水止め状態では、水温センサ４２を用いて水温を検出することができないため、始動時にＣＣＶ１６を一時的に開弁することとする。これにより、内燃機関１０内の冷却水の一部がＣＣＶ１６から流出するため、係る冷却水の温度を検出することにより、水温推定の初期値を取得することができる。

積算ロジック部は、変換部から出力された水温変化幅と水温初期値取得部から出力された水温推定初期値との入力を受けて、最終的な水温推定値を算出する。このように、内燃機関１０の受熱および放熱の影響を考慮した水温モデルを用いることにより、水止め時の水温を推定することが可能となる。

（補正係数の学習動作）
次に、図８を参照して、補正係数の学習動作について説明する。図８は、内燃機関の冷間始動時に水止め制御を実施した場合の水温推定値と検出値との関係を説明するためのタイミングチャートである。先ず、時点ｔ１においてイグニッションがＯＮとされると、内燃機関が始動されてウォーターポンプが駆動される。次いで、始動直後の時点ｔ２から時点ｔ３までの期間において、ＣＣＶ１６が所定の小開度に駆動される。水温センサ４２は、機関本体から流出した冷却水の水温を水温推定初期値として検出する。尚、上述したとおり、水温推定初期値は、水温推定モデルによる水温推定値の算出に使用される。

次に、時点ｔ３においてＣＣＶ１６が全閉（mode_0）に駆動されて水止め制御が開始される。水止め制御中は、図８に示すとおり、水温推定値が徐々に上昇するのに対して、水温検出値はほぼ一定の値で推移する。

水止め制御は、水温推定値が所定の閾値に達した時点ｔ４で解除される。時点ｔ４ではＣＣＶ１６が所定の小開度（mode_1）に駆動されて冷却水の循環が開始される。水温検出値は、ＣＣＶ１６が開弁された直後に急激に上昇するが、その後安定して真値へと収束する。

ここで、水温検出値が安定した時点ｔ５において、水温検出値と水温推定値との間に差が生じた場合には、水温推定値の算出における熱量の算出過程において誤差が重畳したと判断することができる。特に、水止め制御時における放熱の影響が受熱の影響に比して十分に小さい場合においては、かかる誤差が受熱量の算出において重畳した誤差の影響であると判断することができる。

そこで、本実施の形態のシステムでは、水止め制御時における放熱の影響が受熱の影響に比して十分に小さい場合に、水止め解除後の時点ｔ５において補正係数の学習を行うこととする。具体的には、水止め制御時において放熱量算出部により算出される放熱量（積算値）が所定の閾値よりも小さい場合に、放熱の影響が受熱の影響に比して十分に小さいと判断し、補正係数の学習を実行する。補正係数は、時点ｔ５における水温推定値および水温検出値を次式（３）に代入することにより算出することができる。
補正係数＝水温検出値／水温推定値 ・・・（３）

尚、水止め制御中の温度上昇幅が小さい場合には、水温検出値のシグナルノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が低い。このため、上述した補正係数の学習は、上述した許否判定に加えて、水止め制御中の温度上昇幅が所定の閾値よりも大きい場合に限定してもよい。これにより、水温検出値のシグナルノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が低い場合の学習が制限されるので、誤学習が実施される可能性を有効に軽減することができる。

［実施の形態１における具体的処理］
次に、図９を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図９は、ＥＣＵ４０が、補正係数の学習動作を実行するルーチンのフローチャートである。尚、図９に示すルーチンは、内燃機関１０の始動時に実行されるものとする。

図９に示すルーチンでは、先ず、内燃機関１０の運転状態が読み込まれる（ステップ１００）。ここでは、具体的には、機関回転数、車速、燃料噴射量、外気温度等の情報が各種センサから検出される。

次に、水止め制御中の水温推定の演算が実行される（ステップ１０２）。ここでは具体的には、先ず、内燃機関１０の始動直後にＣＣＶ１６が一時的に開弁され、この際に機関本体から流出した冷却水の水温が水温推定初期値として検出される。次に、ＣＣＶ１６を全閉（mode_0）とした上で、上述した水温モデルを用いた水温推定の演算が実行される。

次に、水止め制御が終了したか否かが判定される（ステップ１０４）。ここでは、具体的には、水温モデルによって演算された水温推定値が所定の閾値を超えたか否かが判定される。その結果、水温推定値＞所定の閾値の成立が認められない場合には、上記ステップ１００に戻り、上述した水止め制御中の水温推定の演算が継続される。

一方、上記ステップ１０４において、水温推定値＞所定の閾値の成立が認められた場合には、次のステップに移行し、水止め制御が解除されるとともに、水止め制御中の判定値が所定の閾値よりも小さいか否かが判定される（ステップ１０６）。ここでは、具体的には、上式（２）によって演算された水止め制御中の放熱量（積算値）が所定の閾値よりも小さいか否かが判定される。尚、所定の閾値は、水止め制御中の放熱量が十分に小さいことを判定するための閾値であって、予めＥＣＵ４０に記憶されている値が使用される。その結果、放熱量の積算値＜所定の閾値の成立が認められない場合には、水止め制御中の放熱量の影響が大きいと判断することができる。この場合、水温推定値には放熱量の演算における誤差が重畳していると考えられるため、受熱量の演算の補正係数を学習することができないと判断されて、本ルーチンは速やかに終了される。

一方、上記ステップ１０６において、放熱量の積算値＜所定の閾値の成立が認められた場合には、水止め制御中における水温推定値の演算に関して、受熱量の影響が支配的であって放熱量の影響が極めて小さいと判断することができる。この場合、水温推定値の演算時に放熱量の演算による誤差は殆ど重畳していないと判断されて、次のステップに移行し、水止め制御中の温度上昇幅が所定の閾値以上か否かが判定される（ステップ１０８）。ここでは、具体的には、水温推定値の最小値（初期値）から現時点までの温度上昇幅と所定の閾値とが比較される。その結果、温度上昇幅≧所定の閾値の成立が認められない場合には、所望のＳ／Ｎ比を確保できていないと判断されて、上記ステップ１０６の処理が再度実行される。

一方、上記ステップ１０８において、温度上昇幅≧所定の閾値の成立が認められた場合には、所望のＳ／Ｎ比を確保できていると判断されて、次のステップに移行し、水温センサ４２の水温検出値が安定したか否かが判定される（ステップ１１０）。その結果、水温センサ４２の水温検出値が未だ安定していない場合には、ＣＣＶ１６の開弁によって水温検出値が未だ乱れていると判断されて、上記ステップ１０６の処理が再度実行される。

一方、上記ステップ１１０において、水温センサ４２の水温検出値が安定したと判定された場合には、水温センサ４２が機関本体内の冷却水温を正確に検出していると判断されて、次のステップに移行し、補正係数（学習値）の学習が実行される（ステップ１１２）。ここでは、具体的には、上記ステップ１１０における判定直後の所定の時点において、水温推定値および水温検出値が取得される。そして、次式（３）にこれらの値を代入することにより、補正係数が算出される。算出された補正係数は、次回の水温推定に用いる補正係数として更新される。尚、水止め制御が解除された後、冷却系と機関本体との間で熱交換が活発に行われると、機関本体の熱量が外部系へ放熱されてしまい水温推定値と水温検出値との比較ができなくなってしまう。そこで、補正係数の学習タイミングは、上記ステップ１１０における判定直後が好ましい。これにより、補正係数の学習精度を有効に向上させることが可能となる。

以上説明したとおり、本発明の実施の形態のシステムによれば、水止め制御時の水温推定において、受熱量を補正する補正係数の学習を効果的に行うことができるので、水温推定精度を有効に向上させることが可能となる。

ところで、上述した本発明の実施の形態のシステムにおいては、受熱量算出部における受熱量の算出に上式（１）を用いたが、受熱量の算出方法はこれに限られない。すなわち、水止め制御を開始してからの受熱量の指標となる値を算出できるのであれば、他の公知の式を用いることとしてもよい。また、放熱量算出部における放熱量の算出方法に関しても、上式（２）に限らず他の公知の式を用いることとしてもよい。

また、上述した本発明の実施の形態のシステムにおいては、水止め制御中の放熱量（積算値）が所定の閾値よりも小さいことを、補正係数の学習を行う判定条件の１つとしているが、判定条件はこれに限られない。すなわち、水温推定において受熱量の影響が放熱量の影響に比して支配的であることを判断できるのであれば、例えば、受熱量と放熱量との比較により判断してもよい。

また、上述した本発明の実施の形態のシステムにおいては、水温上昇幅が所定の閾値以上であることを補正係数の学習を行う判定条件の１つとしているが、他の条件によって所望のＳ／Ｎ比を確保可能であれば、この条件はなくてもよい。

尚、上述した実施の形態１においては、ＣＣＶ１６が前記第１の発明における「冷却水制御弁」に、水温センサ４２が前記第１の発明における「温度検出手段」に、受熱量算出部および放熱量算出部が前記第１の発明における「指標値算出手段」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより、前記第１の発明における「温度推定手段」が、上記ステップ１１２の処理を実行することにより、前記第１の発明における「学習手段」が、それぞれ実現されている。

また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１０６および１１２の処理を実行することにより、前記第３の発明における「学習手段」が、上記ステップ１０８の処理を実行することにより、前記第４の発明における「制限手段」が、それぞれ実現されている。

また、上述した実施の形態１においては、放熱量算出部が前記第５の発明における「指標値算出手段」に、受熱量算出部が前記第６の発明における「指標値算出手段」に、それぞれ相当している。

実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に、図１０乃至図１２を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本発明の実施の形態２のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ４０に後述する図１２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のシステムでは、受熱量算出部において算出された受熱量に重畳する誤差成分を有効に補正して水止め制御時の温度推定精度を向上させることとしている。一方、本実施の形態２のシステムは、放熱量算出部において算出された放熱量に重畳する誤差成分を有効に補正する点に特徴を有している。

図１０は、本発明の実施の形態２のシステムにおいて、冷却水温推定値を算出するための水温モデルの構造を示す図である。尚、図１０に示す水温モデルの各要素について、上述した図７に示す水温モデルと同様の要素については、その説明を省略する。図１０に示す水温モデルは、放熱量補正係数取得部を備えている。放熱量補正係数取得部は、放熱量算出部により算出された放熱量に乗算する補正係数（学習値）を取得する。尚、補正係数は、放熱量算出部により算出された放熱量に重畳している誤差成分を補正するための学習値であって、学習動作によってその値が学習される。

ここで、放熱量に関する補正係数の学習を精度よく実行するためには、受熱量に関する補正係数の学習を行う場合とは逆に、水止め制御時において放熱量が支配的であった場合、すなわち、水止め制御時の受熱量が放熱量に対して無視できるほどに小さい場合が好ましい。図１１は、このような運転状態の一例を示している。図１１は、内燃機関の温間始動時に水止め制御を実施した場合の水温推定値と検出値との関係を説明するためのタイミングチャートである。先ず、時点ｔ１においてイグニッションがＯＮとされると、内燃機関が始動されてウォーターポンプが駆動される。次いで、始動直後の時点ｔ２から時点ｔ３の期間において、ＣＣＶ１６が所定の小開度に駆動される。水温センサ４２は、機関本体から流出した冷却水の水温を水温推定初期値として検出する。尚、上述したとおり、水温推定初期値は、水温推定モデルによる水温推定値の算出に使用される。

次に、時点ｔ３においてＣＣＶ１６が全閉（mode_0）に駆動されて水止め制御が開始される。図８に示す水止め制御中は、水温推定値が一旦上昇した後に下降している。このような運転条件としては、例えば、長い下り坂を走行する場合等、高速走行中に燃料カットが行われるような条件が該当する。一方、この間の水温検出値はほぼ一定の値で推移する。

水止め制御は、強制的な水止め解除要求が出された時点ｔ４で解除される。時点ｔ４では、ＣＣＶ１６が所定の小開度（mode_1）に駆動されて冷却水の循環が開始される。尚、強制的な水止め解除要求が出される場合としては、例えば、機関保護を目的としたタイムアウト、急な高負荷要求が出された場合、或いはエアコン（暖房）の始動要求が出された場合等が想定される。一方、水温検出値は、ＣＣＶ１６が開弁された直後に一旦急激に下降するが、その後安定して真値へと収束する。

ここで、図５に示す場合のように、水止め制御時における受熱の影響が放熱の影響に比して十分に小さい場合においては、水温検出値が安定した時点ｔ５において生じた水温検出値と水温推定値と差が、放熱量の算出において重畳した誤差の影響であると判断することができる。

そこで、本実施の形態のシステムでは、水止め制御時における受熱の影響が放熱の影響に比して十分に小さい場合に、水止め解除後の時点ｔ５において補正係数の学習を行うこととする。具体的には、水止め制御時において受熱量算出部により算出される受熱量が所定の閾値よりも小さい場合に、受熱の影響が放熱の影響に比して十分に小さいと判断し、補正係数の学習を実行する。補正係数は、時点ｔ５における水温推定値および水温検出値を上式（３）に代入することにより算出することができる。

尚、水止め制御中の温度降下幅が小さい場合には、水温検出値のシグナルノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が低い。このため、上述した補正係数の学習は、上述した判定に加えて、水止め制御中の温度降下幅が所定の閾値よりも大きい場合に限定してもよい。これにより、水温検出値のシグナルノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が低い場合の学習が制限されるので、誤学習が実施される可能性を有効に軽減することができる。

［実施の形態２における具体的処理］
次に、図１２を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図１２は、ＥＣＵ４０が、補正係数の学習動作を実行するルーチンのフローチャートである。尚、図１２に示すルーチンは、内燃機関１０の始動時に実行されるものとする。

図１２に示すルーチンでは、先ず、内燃機関１０の運転状態が読み込まれる（ステップ２００）。次に、水止め制御中の水温推定の演算が実行される（ステップ２０２）。ここでは具体的には、上記ステップ１００〜１０２と同様の処理が実行される。

次に、水止め制御が終了したか否かが判定される（ステップ２０４）。ここでは、具体的には、強制的な水止め解除の要求が出されたか否かが判定される。その結果、強制的な水止め解除の要求が認められない場合には、上記ステップ２００に戻り、水止め制御中の水温推定の演算が継続される。

一方、上記ステップ２０４において、水止め制御が終了したと認められた場合には、次のステップに移行し、水止め制御が解除されるとともに、水止め制御中の判定値が所定の閾値よりも小さいか否かが判定される（ステップ２０６）。ここでは、具体的には、上式（１）によって演算された水止め制御中の受熱量（積算値）が所定の閾値よりも小さいか否かが判定される。尚、所定の閾値は、水止め制御中の受熱量が十分に小さいことを判定するための閾値であって、予めＥＣＵ４０に記憶されている値が使用される。その結果、受熱量の積算値＜所定の閾値の成立が認められない場合には、水止め制御中の受熱量の影響が大きいと判断することができる。この場合、水温推定値には受熱量の演算における誤差が重畳していると考えられるため、放熱量の演算の補正係数を学習することができないと判断されて、本ルーチンは速やかに終了される。

一方、上記ステップ２０６において、受熱量の積算値＜所定の閾値の成立が認められた場合には、水止め制御中における水温推定値の演算に関して、放熱量の影響が支配的であって受熱量の影響が極めて小さいと判断することができる。この場合、水温推定値の演算時に受熱量の演算による誤差は殆ど重畳していないと判断されて、次のステップに移行し、水止め制御中の温度降下幅が所定の閾値以上か否かが判定される（ステップ２０８）。ここでは、具体的には、水止め制御中の水温推定値の最大値から現時点までの温度降下幅と所定の閾値とが比較される。その結果、温度降下幅≧所定の閾値の成立が認められない場合には、所望のＳ／Ｎ比を確保できていないと判断されて、上記ステップ２０６の処理が再度実行される。

一方、上記ステップ２０８において、温度降下幅≧所定の閾値の成立が認められた場合には、所望のＳ／Ｎ比を確保できていると判断されて、次のステップに移行し、水温センサ４２の水温検出値が安定したか否かが判定される（ステップ２１０）。その結果、水温センサ４２の水温検出値が未だ安定していない場合には、ＣＣＶ１６の開弁によって水温検出値が未だ乱れていると判断されて、上記ステップ２０６の処理が再度実行される。

一方、上記ステップ２１０において、水温センサ４２の水温検出値が安定したと判定された場合には、水温センサ４２が機関本体内の冷却水温を正確に検出していると判断されて、次のステップに移行し、補正係数の学習が実行される（ステップ２１２）。上記ステップ１１２と同様の処理が実行される。

以上説明したとおり、本発明の実施の形態のシステムによれば、水止め制御時の水温推定において、放熱量を補正する補正係数の学習を効果的に行うことができるので、水温推定精度を有効に向上させることが可能となる。

ところで、上述した本発明の実施の形態のシステムにおいては、受熱量算出部における受熱量の算出に上式（１）を用いたが、受熱量の算出方法はこれに限られない。すなわち、水止め制御を開始してからの受熱量を算出できるのであれば、他の公知の式を用いることとしてもよい。また、放熱量算出部における放熱量の算出方法に関しても、上式（２）に限らず他の公知の式を用いることとしてもよい。

また、上述した本発明の実施の形態のシステムにおいては、水止め制御中の受熱量が所定の閾値よりも小さいことを、補正係数の学習を行う判定条件の１つとしているが、判定条件はこれに限られない。すなわち、水温推定において放熱量の影響が受熱量の影響に比して支配的であることを判断できるのであれば、例えば、受熱量と放熱量との比較により判断してもよい。

また、上述した本発明の実施の形態のシステムにおいては、水温降下幅が所定の閾値以上であることを補正係数の学習を行う判定条件の１つとしているが、他の条件によって所望のＳ／Ｎ比を確保可能であれば、この条件はなくてもよい。

また、上述した本発明の実施の形態のシステムにおいては、放熱量の補正係数を学習するシステムについて説明したが、実施の形態１において説明した受熱量の補正係数を学習するシステムを更に備える構成によって、放熱量および受熱量の双方を補正するシステムとして構成されていてもよい。

尚、上述した実施の形態２においては、ＣＣＶ１６が前記第１の発明における「冷却水制御弁」に、水温センサ４２が前記第１の発明における「温度検出手段」に、受熱量算出部および放熱量算出部が前記第１の発明における「指標値算出手段」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ４０が、上記ステップ２０２の処理を実行することにより、前記第１の発明における「温度推定手段」が実現されている。

また、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ４０が、上記ステップ２１２の処理を実行することにより、前記第７の発明における「第２の学習手段」が実現されている。

また、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ４０が、上記ステップ２０６および２１２の処理を実行することにより、前記第９の発明における「第２の学習手段」が、上記ステップ２０８の処理を実行することにより、前記第１０の発明における「制限手段」が、それぞれ実現されている。

また、上述した実施の形態２においては、放熱量算出部が前記第５の発明における「指標値算出手段」に、受熱量算出部が前記第６の発明における「指標値算出手段」に、それぞれ相当している。

１０ 内燃機関
１２ シリンダヘッド
１４ シリンダブロック
１６ ＣＣＶ（クーラントコントロールバルブ）
１８ 第１冷却水通路
２０ ＬＰ−ＥＧＲクーラ
２２ ヒータコア
２４ 第２冷却水通路
２６ ＨＰ−ＥＧＲクーラ
２８ オイルクーラ
３０ 第３冷却水通路
３２ ラジエータ
３４ サーモスタット
３６ リザーバタンク
４０ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
４２ 水温センサ

Claims (10)

1. 内燃機関の機関本体の冷却水出口部に冷却水制御弁を有し、当該冷却水制御弁を閉弁することにより前記機関本体の内部の冷却水の流出を一時的に遮断する水止め制御を実施可能な内燃機関の制御装置において、
   前記冷却水出口部における冷却水温度を検出する温度検出手段と、
   前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記水止め制御の実行中における前記機関本体の受熱量および放熱量の指標値をそれぞれ算出する指標値算出手段と、
   前記指標値に基づいて、前記水止め制御の実行中における前記機関本体の内部の冷却水温度を推定する温度推定手段と、を備え、
   前記温度推定手段は、
   前記温度検出手段による検出値と前記温度推定手段による推定値との比較に基づいて、前記受熱量の指標値の誤差を補正するための学習値を取得する学習を行う学習手段と、
   前記学習値に基づいて、前記受熱量の指標値の誤差を補正する補正手段と、を含み、
   前記学習手段は、前記温度推定手段による推定結果に重畳する前記放熱量の影響度合が所定度合よりも小さい場合に、前記学習値を取得する学習を行うことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記学習手段は、前記水止め制御の解除直後における前記温度推定手段による推定値が同時点における前記温度検出手段による検出値となるための学習値を取得するための学習を行うことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記学習手段は、前記水止め制御の実行中における前記放熱量の積算値が所定の閾値よりも小さい場合に、前記学習値を取得するための学習を行うことを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記水止め制御の実行中における前記温度推定手段による推定値の温度変化幅が所定の閾値に満たない場合に、前記学習手段による学習の実行を制限する制限手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記指標値算出手段は、外気温度から前記温度推定手段による推定値を減じた値に前記内燃機関が搭載された車両の車速を乗じた値の積算値を、前記水止め制御の実行中における前記放熱量の指標値として算出することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記指標値算出手段は、前記内燃機関の機関回転数に燃料噴射量を乗じた値の積算値を、前記水止め制御の実行中における前記受熱量の指標値として算出することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記温度推定手段は、
   前記温度検出手段による検出値と前記温度推定手段による推定値との比較に基づいて、前記放熱量の指標値の誤差を補正するための第２の学習値を取得する学習を行う第２の学習手段と、
   前記第２の学習値に基づいて、前記放熱量の指標値の誤差を補正する第２の補正手段と、を含み、
   前記第２の学習手段は、前記温度推定手段による推定結果に重畳する前記受熱量の影響度合が所定度合よりも小さい場合に、前記第２の学習値を取得する学習を行うことを特徴とする１乃至６の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記第２の学習手段は、前記水止め制御が解除直後における前記温度推定手段による推定値が同時点における前記温度検出手段による検出値となるための学習値を取得するための学習を行うことを特徴とする請求項７記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記第２の学習手段は、前記水止め制御の実行中における前記受熱量の積算値が所定の閾値よりも小さい場合に、前記第２の学習値を取得するための学習を行うことを特徴とする請求項７または８記載の内燃機関の制御装置。
10. 前記水止め制御の実行中における前記温度推定手段による推定値の温度変化幅が所定の閾値に満たない場合に、前記第２の学習手段による学習の実行を制限する第２の制限手段を更に備えることを特徴とする請求項７乃至９の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。

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