JP6048451B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、一部の気筒を休止させて運転可能な内燃機関の制御装置の技術分野に関する。

全気筒運転と部分気筒運転とを切り替え可能な内燃機関においては、例えば部分気筒運転を行うことで気筒間の燃焼バランスが崩れないように、運転気筒と休止気筒との温度差を抑制する制御が実行される。例えば特許文献１及び２では、部分気筒運転時の運転気筒と休止気筒とを順次入れ替えることで温度差の発生を抑制するという技術が提案されている。

特開２００８−１２８０１７号公報 特開平０６−１５９１１０号公報

しかしながら、上述した特許文献１及び２に記載されているような技術では、各気筒の運転状態を適切なタイミングで変更することが要求されるため、制御が煩雑になってしまうという技術的問題点が生ずる。また、部分気筒運転時における運転気筒と休止気筒との入れ替えは、場合によっては燃費悪化や振動悪化を招くおそれがある。即ち、温度差を抑制するための制御を実行することで新たな不都合が発生してしまうことがある。

本発明が解決しようとする課題には上記のようなものが一例として挙げられる。本発明は、部分気筒運転を好適に実行させることが可能な内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。

＜１＞
本発明の内燃機関の制御装置は、全気筒運転及び部分気筒運転を切替え可能な内燃機関の制御装置であって、前記部分気筒運転において運転する気筒である運転気筒群及び休止する気筒である休止気筒群の温度を別々に調整可能な温度調整手段と、前記部分気筒運転時における前記運転気筒群と前記休止気筒群との温度差を算出する温度差算出手段と、前記運転気筒群と前記休止気筒群との温度差が所定閾値以下となるように前記温度調整手段を制御する温度制御手段とを備え、前記温度調整手段は、前記運転気筒群及び前記休止気筒群に冷却水を通水可能な通水手段を有しており、前記運転気筒群及び前記休止気筒群の各々に対して別々に通水量の調整を行うことで温度を調整し、前記温度制御手段は、前記運転気筒群と前記休止気筒群との温度差が前記所定閾値以下である場合には前記運転気筒群にのみ前記冷却水を通水させ、前記運転気筒群と前記休止気筒群との温度差が前記所定閾値より大きい場合には前記運転気筒群及び前記休止気筒群に前記冷却水を通水させるように前記温度調整手段を制御する。

本発明に係る内燃機関は、例えば車両の駆動軸に対し動力を供給可能な動力要素として構成されている。また本発明に係る内燃機関は特に、全気筒運転及び部分気筒運転を切替え可能とされている。具体的には、内燃機関は、内燃機関が有する複数の気筒の全てを運転させる状態（即ち、全気筒運転）、及び内燃機関が有する複数の気筒の少なくとも１つを休止させ、他の気筒を運転させる状態（即ち、部分気筒運転）を相互に切替えて運転可能とされている。部分気筒運転を行うことで、例えば全気筒運転のみを行う場合と比べて、燃費の向上を実現できる。全気筒運転と部分気筒運転との切替えは、例えば内燃機関に要求される出力トルクや熱効率等に応じて適宜実行される。

本発明に係る内燃機関の制御装置は、上述した内燃機関を制御する装置であって、特に部分気筒運転時における気筒の温度制御を実行する。内燃機関の制御装置は、気筒の温度を調整する手段として、部分気筒運転において運転する気筒である運転気筒群及び休止する気筒である休止気筒群の温度を別々に調整可能な温度調整手段を備えている。温度調整手段は、例えば冷却水の選択的な通水によって運転気筒群及び休止気筒群の温度を夫々調整可能に構成されている。ただし、温度調整手段の構成は特に限定されるものではなく、運転気筒群及び休止気筒群の温度を別々に調整可能なものである限り、様々な構成を採用することが可能である。

なお、温度調整手段は、運転気筒群又は休止気筒群に含まれる全ての気筒の温度をまとめて調整可能であることが望ましいが、例えば運転気筒群又は休止気筒群に含まれる一部の気筒の温度を調整することで、運転気筒群又は休止気筒群に含まれる複数の気筒の全体としての温度（例えば、平均温度）を調整するようなものであっても構わない。

本発明に係る内燃機関の制御装置の動作時には、先ず温度差算出手段によって、部分気筒運転時における運転気筒群と休止気筒群との温度差が算出される。なお、内燃機関が全気筒運転のみを行う場合には、気筒間での温度差は殆ど生じないが、本発明に係る内燃機関のように部分気筒運転を行う場合には、運転気筒群の温度が大きく上昇する一方で、休止気筒群の温度の上昇は抑えられる。このため、典型的には、部分気筒運転の期間が長い程、運転気筒群と休止気筒群との温度差が大きくなると考えられる。

ちなみに、運転気筒群と休止気筒群との温度差は、運転気筒群及び休止気筒群に含まれる全ての気筒の温度を利用して算出したものでなくともよい。例えば、運転気筒群と休止気筒群との温度差は、運転気筒群に含まれる複数の気筒の平均温度と、休止気筒群に含まれる複数の気筒の平均温度との差分として算出されてもよいし、運転気筒群に含まれる任意の一の気筒の温度と、休止気筒群に含まれる任意の一の気筒の温度との差分として算出されてもよい。また、運転気筒群と休止気筒群との温度差は、センサ等によって直接的に検出された温度を利用して算出されてもよいし、他のパラメータから間接的に検出された（言い換えれば、推定された）温度を利用して算出されてもよい。

運転気筒群と休止気筒群との温度差が算出されると、算出された温度差に応じて温度制御手段による温度調整手段の制御が実行される。具体的には、温度制御手段は、運転気筒群と休止気筒群との温度差が所定閾値以下となるように温度調整手段を制御する。なお、ここでの「所定閾値」とは、運転気筒群と休止気筒群との温度差が、内燃機関において不都合が発生し得る程度に大きくなっているか否かを判定するための閾値であり、例えば事前にシミュレーション等を行うことで設定できる。

運転気筒群と休止気筒群との温度差が大きくなることで発生し得る不都合として、例えば気筒間のトルク不均衡が挙げられる。気筒間のトルク不均衡は、例えば部分気筒運転から全気筒運転への切り替わりの際にトルク変動や車両振動の原因となるため、できる限り発生させないようにすることが望ましい。

しかるに本発明では、上述したように、運転気筒群と休止気筒群との温度差が所定閾値以下となるように制御される。具体的には、運転気筒群と休止気筒群との温度差が不都合を生じてしまう程度に大きくなっている場合には、温度調整手段が制御され、運転気筒群と休止気筒群との温度差が小さくされる。従って、運転気筒群と休止気筒群との温度差に起因する不都合の発生を好適に抑制することが可能である。

以上説明したように、本発明の内燃機関の制御装置によれば、部分気筒運転を好適に実行させることが可能である。

＜２＞
本発明の内燃機関の制御装置の一態様では、前記温度調整手段は、前記運転気筒群及び前記休止気筒群に冷却水を通水可能な通水手段を有しており、前記運転気筒群及び前記休止気筒群の各々に対して別々に通水量の調整を行うことで温度を調整する。

この態様によれば、例えば運転気筒群に冷却水を通水する経路と、休止気筒群に冷却水を通水経路とが設けられており、各経路に対する通水量を調整弁等によって調整することで、運転気筒群及び休止気筒群の温度が別々に調整される。よって、温度が高い気筒の温度を低下させるように、或いは温度が低い気筒の温度を上昇させるように調整すれば、運転気筒群及び休止気筒群の温度差を小さくできる。従って、運転気筒群と休止気筒群との温度差に起因する不都合の発生を好適に抑制することが可能である。

なお、各気筒の温度の調整は、冷却水の通水のオンオフ制御（即ち、通水する状態と通水しない状態とを切替える制御）さえ行えれば実現できるが、例えば通水量を０％から１００％の間で調整することで、温度差の微調整や温度変化の速度調整等を実現することができる。

＜３＞
上述した冷却水の通水によって温度を調整する態様では、前記温度制御手段は、前記運転気筒群と前記休止気筒群との温度差が所定閾値以下である場合には前記運転気筒群にのみ前記冷却水を通水させ、前記運転気筒群と前記休止気筒群との温度差が所定閾値より大きい場合には前記運転気筒群及び前記休止気筒群に前記冷却水を通水させるように前記温度調整手段を制御してもよい。

このように構成すれば、運転気筒群と休止気筒群との温度差が所定閾値以下である場合（即ち、温度差に起因する不都合が発生し難い状況）においては、運転気筒群にのみ冷却水が通水される。よって、この場合の冷却水は運転気筒群の温度上昇を抑制するために機能する。

他方で、運転気筒群と休止気筒群との温度差が所定閾値より大きい場合（即ち、温度差に起因する不都合が発生し易い状況）においては、運転気筒群及び休止気筒群の両方に冷却水が通水される。よって、この場合の冷却水は運転気筒群の温度上昇を抑制すると共に、休止気筒群の温度を上昇させるために機能する。即ち、運転により温度が上昇し続けている運転気筒群を冷却するだけでなく、運転気筒群を冷却する際に温められた冷却水を休止気筒群に通水することで、運転気筒群より温度の低い休止気筒群の温度を上昇させることが可能である。

上述した制御によれば、運転気筒群と休止気筒群との温度差が所定閾値より大きい場合に、運転気筒群と休止気筒群との温度差が確実に小さくされる。従って、運転気筒群と休止気筒群との温度差に起因する不都合の発生を好適に抑制することが可能である。

＜４＞
本発明の内燃機関の制御装置の他の態様では、前記温度差算出手段は、前記運転気筒群及び前記休止気筒群の各々の温度を検出する温度センサの検出結果から、前記運転気筒群と前記休止気筒群との温度差を算出する。

この態様によれば、温度差算出手段による温度差の算出時には、例えば冷却水の水温センサ等の温度センサによって、運転気筒群及び休止気筒群の各々の温度が直接的に検出される。なお、温度センサは、運転気筒群の温度を検出するもの、及び休止気筒群の温度を検出するものとして、少なくとも２つ設けられていればよい。

温度センサによる検出結果を用いれば、運転気筒群と休止気筒群との温度差を正確に算出することができる。このため、運転気筒群と休止気筒群との温度差を高精度で所定閾値以下とすることができる。従って、運転気筒群と休止気筒群との温度差に起因する不都合の発生を好適に抑制することが可能である。

＜５＞
本発明の内燃機関の制御装置の他の態様では、前記温度差算出手段は、前記内燃機関の出力履歴から、前記運転気筒群と前記休止気筒群との温度差を算出する。

この態様によれば、温度差算出手段による温度差の算出時には、内燃機関の出力履歴から運転気筒群及び休止気筒群の温度が間接的に検出（推定）される。ここで、「内燃機関の出力履歴」とは、内燃機関の過去の運転状態を示すパラメータであり、例えば積算空気量、エンジン負荷、スタート＆ストップ期間（即ち、車両が走行を開始してから停止するまでの期間）等が挙げられる。本願発明者の研究するところによれば、これらのパラメータは各気筒の温度上昇に大きく影響を与えており、内燃機関の出力履歴を用いることで各気筒の温度を精度良く推定できることが判明している。

例えば、気筒の温度は、積算空気量が増加すればするほど上昇する傾向にある。このため、例えば事前のシミュレーション等によって、積算空気量と上昇温度との関係を示すマップ等を作成しておけば、比較的容易に気筒の温度を推定できる。

本態様では特に、複数の温度センサを配置して各気筒の温度を直接的に検出せずとも、運転気筒群と休止気筒群との温度差を算出することができる。従って、コストの増大を抑制することができる。ただし、温度センサを併用して、算出される温度差の精度を高めるような制御を行ってもよい。このように温度センサを併用する場合であっても、温度センサの数を減らすことができるため、コストの低減効果は相応に発揮される。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。

第１実施形態に係るエンジン周辺の構成を示す概略構成図である。 第１実施形態に係るＥＣＵの構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作を示すフローチャートである。 第２実施形態に係るエンジン周辺の構成を示す概略構成図である。 第３実施形態に係るエンジン周辺の構成を示す概略構成図である。 第３実施形態に係るＥＣＵの構成を示すブロック図である。 第３実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作を示すフローチャートである。 エンジン運転時間と冷却水温度との関係を示すグラフである。 第３実施形態に係るエンジン積算空気量と冷却水上昇温度との関係を示すマップである。 第４実施形態に係るエンジン周辺の構成を示す概略構成図である。 第４実施形態に係るエンジン積算空気量と冷却水上昇温度との関係を示すマップである。

以下、内燃機関の制御装置の実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
先ず、第１実施形態に係る内燃機関の制御装置について、図１から図３を参照して説明する。

＜エンジン周辺の構成＞
第１実施形態に係るエンジン及びその周辺構成について、図１を参照して説明する。ここに図１は、第１実施形態に係るエンジン周辺の構成を示す概略構成図である。

図１において、第１実施形態に係るエンジン２００は、「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンであり、車両（ハイブリッド車両を含む）の主たる動力源として機能するように構成されている。なお、「内燃機関」とは、複数の気筒を有し、当該気筒内部の燃焼室において、例えばガソリン、軽油或いはアルコール等の各種燃料を含む混合気が燃焼した際に発生する力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等の物理的又は機械的な伝達手段を適宜介して駆動力として取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念である。

エンジン２００は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００によってその動作が制御される。ＥＣＵ１００は、「内燃機関の制御装置」の主たる部分を有するものとして構成されており、エンジン２００を構成する各部における各種制御を実行可能に構成されている。また、ＥＣＵ１００は、エンジン２００が搭載される車両の統括的な制御を実行可能に構成されてもよい。ＥＣＵ１００の具体的な構成については後に詳述する。

エンジン２００は、右バンク２１０及び左バンク２２０を有するＶ型エンジンとして構成されている。右バンク２１０には、右バンク気筒２１５が４つ配置されている。同様に、左バンク２２０には、左バンク気筒２２５が４つ配置されている。即ち、ここでのエンジン２００は、Ｖ型８気筒エンジンとして構成されている。

ここでエンジン２００は特に、全ての気筒（即ち、全ての右バンク気筒２１５及び左バンク気筒２２０）を運転状態とする全気筒運転と、一部の気筒（例えば、左バンク気筒２２５のみ）を休止状態とする部分気筒運転とを相互に切替えることが可能に構成されている。図中の右バンク２１０の網掛けは、右バンク気筒２１５が運転状態であることを示しており、網掛けされていない左バンク２２０の左バンク気筒２２５が休止状態であることを示している。以下では、部分気筒運転中に運転状態となる気筒を「運転気筒」又は「運転気筒群」と称し、休止状態となる気筒を「休止気筒」又は「休止気筒群」と称することがある。

エンジン２００の右バンク２１０及び左バンク２２０には、ウォーターポンプ３１０により冷却水が通水可能とされている。具体的には、右バンク２１０には、右バンク給水路４１０により冷却水が給水される。右バンク２１０に給水された冷却水は、右バンク気筒２１５の各々に設けられたウォータージャケット（図示せず）を通過した後、右バンク排水路４３０から排水される。他方、左バンク２２０には、左バンク給水路４２０により冷却水が給水される。左バンク２２０に給水された冷却水は、左バンク気筒２２５の各々に設けられたウォータージャケット（図示せず）を通過した後、左バンク排水路４４０から排水される。

なお、右バンク２１０及び左バンク２２０には、共通の冷却水が通水される。また、右バンク２１０及び左バンク２２０から排水された冷却水は循環されて、再び右バンク２１０及び左バンク２２０給水される構成となっている。

ここで特に、左バンク給水路４２０から左バンク２２０への入口には、左バンク通水弁３２０が設けられている。左バンク通水弁３２０は、ＥＣＵ１００によって開度が調整可能とされており、開かれることで左バンク２２０への通水が開始され、閉じられることで左バンク２２０への通水が停止される。左バンク通水弁３２０は、全開又は全閉の２つの状態を実現可能なものであれば足りるが、開度を段階的に変化させることで通水量を調整可能に構成されてもよい。

上述した冷却水を利用した冷却システムは、「温度調整手段」の一具体例として構成されている。ちなみに、図中の右バンク給水路４１０及び右バンク排水路４３０は、通水された状態であるため太実線で示されている。他方で、左バンク給水路４２０及び左バンク排水路４４０は、左バンク通水弁３２０が閉じられ、通水されない状態とされているため破線で示されている。

右バンク２１０には、右バンク気筒２１５に通水されている冷却水の温度を検出する右バンク水温センサ５１０が設けられている。同様に、左バンク２２０には、左バンク気筒２２５に通水されている冷却水の温度を検出する左バンク水温センサ５２０が設けられている。右バンク水温センサ５１０及び左バンク水温センサ５２０で検出された水温は、ＥＣＵ１００に出力される構成となっている。

なお、これら右バンク水温センサ５１０及び左バンク水温センサ５２０に代えて、例えば壁温センサや油温センサが設けられていてもよい。即ち、右バンク気筒２１５の温度と、左バンク気筒２２５の温度とを別々に検出可能であれば、水温センサ以外のものを採用することも可能である。

＜ＥＣＵの構成＞
第１実施形態に係るＥＣＵの具体的な構成について、図２を参照して説明する。ここに図２は、第１実施形態に係るＥＣＵの構成を示すブロック図である。

図２において、ＥＣＵ１００は、エンジン運転切替部１１０、温度差算出部１２０、温度差判定部１３０、及び開度制御部１４０を備えて構成されている。

エンジン運転切替部１１０は、入力される車両の走行情報（例えば、車速や要求駆動力等）に応じて、全気筒運転及び部分気筒運転を切替えることが可能に構成されている。エンジン運転切替部１１０は、例えば高負荷運転時には、エンジン２００を全気筒運転するよう制御し、低負荷運転時には、エンジン２００を部分気筒運転するよう制御する。部分気筒運転は、例えば全気筒運転と比べて燃費を向上させる効果がある。

温度差算出部１２０は、「温度差算出手段」の一具体例であり、エンジン運転切替部１１０により部分気筒運転が選択されている場合に、運転気筒群と休止気筒群との温度差を算出する。例えば、図１で示したように、右バンク２１０が運転状態であり、左バンク２２０が休止状態である場合には、温度差算出部１２０は、右バンク水温センサ５１０で検出された右バンク気筒２１５（即ち、運転気筒群）の温度と、左バンク水温センサ５２０で検出された左バンク気筒２２５（即ち、休止気筒群）の温度との差分を算出する。温度差算出部１２０で算出された温度差は、温度差判定部１３０に出力される構成となっている。

温度差判定部１３０は、温度差算出部１２０で算出された温度差が所定閾値以下であるか否かを判定する。所定閾値は、部分気筒運転中の運転気筒群と休止気筒群との温度差が、エンジン２００において不都合が発生し得る程度に大きくなっているか否かを判定するための閾値であり、例えば事前に行われるシミュレーション等によって決定され、温度差判定部１３０が有するメモリ等に記憶されている。温度差判定部１３０による判定結果は、開度制御部１４０に出力される構成となっている。

開度制御部１４０は、「温度制御手段」の一具体例であり、温度差判定部１３０の判定結果に応じて左バンク通水弁３２０の開度を制御する。開度制御部１４０による制御の詳細については後に詳述する。

＜動作説明＞
第１実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作について、図３を参照して説明する。ここに図３は、第１実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作を示すフローチャートである。なお、以下では、内燃機関の制御装置として機能するＥＣＵ１００が実行する処理のうち、本実施形態と関連の深いものについて詳細に説明し、他の一般的な処理については適宜説明を省略するものとする。

図３において、第１実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作時には、先ずエンジン２００が部分気筒運転中であるか否かが判定される（ステップＳ１０１）。即ち、エンジン運転切替部１１０において部分気筒運転が選択されているか否かが判定される。なお、エンジン２００が部分気筒運転中でない（即ち、全気筒運転中である）と判定された場合には（ステップＳ１０１：ＮＯ）、以降の処理は省略される。

エンジン２００が部分気筒運転中である場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、温度差算出部１２０において運転気筒群（即ち、右バンク気筒２１５）と休止気筒群（左バンク気筒２２５）との温度差が算出される（ステップＳ１０２）。そして、温度差判定部１３０において、算出された温度差が所定閾値以下であるか否かが判定される（ステップＳ１０３）。即ち、運転気筒群と休止気筒群との温度差が、エンジン２００において不都合を発生させてしまう程度に大きくなっているか否かが判定される。

ここで、運転気筒群と休止気筒群との温度差が所定閾値以下である場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、開度制御部１４０により左バンク通水弁３２０が閉弁される、或いは既に閉弁された状態である場合には閉弁が継続される（ステップＳ１０４）。この場合、左バンク２２０への通水は行われず、右バンク２１０にのみ通水が行われることになる。即ち、休止気筒群である左バンク気筒２２５に対する冷却水の供給は行われず、運転気筒群である右バンク気筒２１５に対してのみ冷却水の供給が行われる。

一方、運転気筒群と休止気筒群との温度差が所定閾値より大きい場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、開度制御部１４０により左バンク通水弁３２０が開弁される（ステップＳ１０５）。この場合、右バンク２１０及び左バンク２２０の両方に通水が行われることになる。即ち、運転気筒群である右バンク気筒２１５及び休止気筒群である左バンク気筒２２５の両方に対して冷却水の供給が行われる。

運転気筒群及び休止気筒群の両方に通水が行われると、比較的温度が高い運転気筒群が冷却される一方で、比較的温度が低い休止気筒群が昇温される。具体的には、先ず運転気筒群に通水された冷却水が運転気筒群を冷却する際に熱を得る。そして、熱を得た冷却水が循環され休止気筒群に通水されると、今度は温度の低い休止気筒群に冷却水から熱が与えられ、休止気筒群の温度は上昇する。この結果、運転気筒群の温度は下がり、休止気筒群の温度は上がる。よって、運転気筒群と休止気筒群との温度差は小さくなる。よって、左バンク通水弁３２０を開いた状態を維持すれば、運転気筒群と休止気筒群との温度差を所定閾値以下にすることができる。従って、運転気筒群と休止気筒群との温度差に起因する不都合の発生を抑制できる。具体的には、例えば全気筒運転に移行した際の気筒間のトルク不均衡に起因するトルク変動や車両振動を抑制できる。

なお、上述した一連の処理は繰り返し実行される。よって、例えば左バンク通水弁３２０が開弁された後に、運転気筒群と休止気筒群との温度差が所定閾値以下になると、左バンク通水弁は閉弁される。

上述した実施形態では、左バンク通水弁３２０について、開弁又は閉弁の２つの状態を選択的に切替えるものとして説明したが、開度の調整が段階的に行われてもよい。即ち、左バンク通水弁３２０の開度が０％から１００％の間で適切な開度に変更されるようにしてもよい。例えば、左バンク通水弁３２０の開度を５０％とすれば、左バンク通水弁３２０の開度を１００％とする場合と比べて、運転気筒群と休止気筒群との温度差が縮まる速度を小さくすることができる。このように、左バンク通水弁３２０の開度を複数段階で制御する場合には、所定閾値が各開度に対応する値として複数設定されてもよい。

以上説明したように、第１実施形態に係る内燃機関の制御装置によれば、部分気筒運転を好適に行うことが可能である。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る内燃機関の制御装置について、図４を参照して説明する。なお、第２実施形態は、上述した第１実施形態と比べて一部の構成及び動作が異なるのみであり、その他の部分については概ね同様である。このため、以下では、既に説明した第１実施形態とは異なる部分について詳細に説明し、重複する部分については適宜説明を省略するものとする。

＜エンジン周辺の構成＞
第２実施形態に係るエンジン及びその周辺構成について、図４を参照して説明する。ここに図４は、第２実施形態に係るエンジン周辺の構成を示す概略構成図である。

図４において、第２実施形態に係るエンジン２００ｂは、４つの気筒２３１、２３２、２３３及び２３４が直列に配置された、所謂直列４気筒エンジンとして構成されている。第２実施形態に係るエンジン２００ｂも、第１実施形態に係るエンジン２００（図１参照）と同様に、全気筒運転と部分気筒運転とを相互に切替えることが可能に構成されている。図中の気筒２３１及び２３４の網掛けは、気筒２３１及び２３４が夫々運転状態であることを示しており、網掛けされていない気筒２３２及び２３３が休止状態であることを示している。

エンジン２００ｂの各気筒２３１、２３２、２３３及び２３４には、ウォーターポンプ３１０により冷却水が通水可能とされている。具体的には、気筒２３１、２３２、２３３及び２３４には給水路４５０により冷却水が給水される。給水された冷却水は、気筒２３１、２３２、２３３及び２３４の各々に対して設けられた排水路４６１、４６２、４６３及び４６４から排水される。なお、排水された冷却水は循環されて、再び給水路４５０から給水される構成となっている
ここで特に、排水路４６１、４６２、４６３及び４６４の各々には、通水弁３２１、３２２、３２３及び３２４が設けられている。通水弁３２１、３２２、３２３及び３２４は夫々、ＥＣＵ１００によって開度が調整可能とされており、開かれることで対応する気筒２３１、２３２、２３３及び２３４への通水が開始され、閉じられることで停止される。即ち、第２実施形態に係るエンジン２００ｂは、各気筒２３１、２３２、２３３及び２３４に対して個別に通水を制御可能な構成となっている。

気筒２３１には、第１水温センサ５３０が設けられている。また気筒２３３には、第２水温センサ５４０が設けられている。第１水温センサ５３０及び第２水温センサ５４０で検出された水温は、ＥＣＵ１００に出力される構成となっている。

ここで、図４に示すように、気筒２３１が運転状態とされ、気筒２３３が休止状態とされる場合には、第１水温センサ５３０は、運転気筒群の温度を検出するセンサとして機能し、第２水温センサ５４０は、休止気筒群の温度を検出するセンサとして機能する。このように、運転気筒群の温度及び休止気筒群の温度を検出するためには、第１水温センサ５３０及び第２水温センサ５３０を、運転状態が相異なる２つの気筒に配置すればよい。

なお、運転気筒及び休止気筒の入れ替え制御が可能であり、運転気筒群又は休止気筒群となる気筒の組が変化するような場合（即ち、気筒２３１及び２３３の両方が運転気筒群又は休止気筒群になるような場合）には、他の気筒（即ち、気筒２３２及び２３４）にも水温センサを配置すればよい。

上述した第２実施形態に係るエンジン２００ｂによれば、第１実施形態と同様に、運転気筒群と休止気筒群との温度差を算出することができる。具体的には、第１水温センサ５３０で検出された温度と、第２水温センサ５４０で検出された温度との差分を算出することで、運転気筒群と休止気筒群との温度差を算出することができる。

そして第２実施形態では更に、運転気筒群と休止気筒群との温度差が所定閾値より大きくなった場合に、気筒別の通水制御により、温度差を所定閾値以下にすることができる。具体的には、通水弁３２１、３２２、３２３及び３２４の開度を制御することで、休止気筒群に対する通水を開始又は停止させ、運転気筒群との温度差を小さくできる。従って、運転気筒群と休止気筒群との温度差に起因する不都合の発生を抑制できる。

以上説明したように、第２実施形態に係る内燃機関の制御装置によれば、第１実施形態と同様に（即ち、図３で説明した処理と同様の処理により）、部分気筒運転を好適に行うことが可能である。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係る内燃機関の制御装置について、図５から図９を参照して説明する。なお、第３実施形態は、上述した第１及び第２実施形態と比べて一部の構成及び動作が異なるのみであり、その他の部分については概ね同様である。このため、以下では、既に説明した第１及び第２実施形態とは異なる部分について詳細に説明し、重複する部分については適宜説明を省略するものとする。

＜エンジン周辺の構成＞
第３実施形態に係るエンジン及びその周辺構成について、図５を参照して説明する。ここに図５は、第３実施形態に係るエンジン周辺の構成を示す概略構成図である。

図５において、第３実施形態に係るエンジン２００ｃは、第１実施形態に係るエンジン２００と同様に、Ｖ型８気筒エンジンとして構成されている。ただし、第３実施形態に係るエンジン２００ｃでは、第１実施形態のように右バンク２１０及び左バンク２２０の各々に水温センサが設けられていない。エンジン２００ｃでは、水温センサ５５０は、排水路部分（即ち、右バンク排水路４３０及び左バンク排水路４４０の合流点より下流側）に設けられている。

＜ＥＣＵの構成＞
第３実施形態に係るＥＣＵの具体的な構成について、図６を参照して説明する。ここに図６は、第３実施形態に係るＥＣＵの構成を示すブロック図である。

図６において、第３実施形態に係るＥＣＵ１００ｂは、第１実施形態において既に説明したエンジン運転切替部１１０、温度差算出部１２０、温度差判定部１３０、及び開度制御部１４０に加えて、エンジン履歴記憶部１５０を備えて構成されている。

エンジン履歴記憶部１５０は、例えばメモリ等の記憶手段を含んで構成されており、エンジン２００ｃの出力履歴（例えば、積算空気量、負荷、スタート＆ストップ期間等）を記憶している。エンジン履歴記憶部１５０は、温度差算出部１２０の求めに応じて、記憶しているエンジン２００ｃの出力履歴を出力する。

第３実施形態に係る温度差算出部１２０は、第１及び第２実施形態のように、直接的に検出された運転気筒群の温度及び休止気筒群の温度から温度差を算出するのではなく、エンジン履歴記憶部１５０から取得したエンジン２００ｃの出力履歴に基づいて、運転気筒群と休止気筒群との温度差を算出する。なお、温度差算出部１２０は、エンジン２００ｃの出力履歴に加えて、水温センサ５５０で検出される冷却水温度を利用して、運転気筒群と休止気筒群との温度差を算出してもよい。具体的な温度差の算出方法については後に詳述する。

＜動作説明＞
第３実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作について、図７を参照して説明する。ここに図７は、第３実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作を示すフローチャートである。

図７において、第３実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作時には、先ずエンジン２００ｃが部分気筒運転中であるか否かが判定される（ステップＳ２０１）。即ち、エンジン運転切替部１１０において部分気筒運転が選択されているか否かが判定される。なお、エンジン２００ｃが部分気筒運転中でない（即ち、全気筒運転中である）と判定された場合には（ステップＳ２０１：ＮＯ）、以降の処理は省略される。

エンジン２００ｃが部分気筒運転中である場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、温度差算出部１２０により、エンジン履歴記憶部１５０からエンジン２００ｃの出力履歴が取得される（ステップＳ２０２）。そして温度差算出部１２０では、取得したエンジン２００ｃの出力履歴に基づいて、運転気筒群（即ち、右バンク気筒２１５）と休止気筒群（左バンク気筒２２５）との温度差が算出される（ステップＳ２０３）。

以下では、エンジン２００ｃの出力履歴を利用した温度差の算出について、図８及び図９を参照して具体的に説明する。ここに図８は、エンジン運転時間と冷却水温度との関係を示すグラフである。また図９は、第３実施形態に係るエンジン積算空気量と冷却水上昇温度との関係を示すマップである。

図８に示すように、本願発明者の研究するところによれば、エンジン２００ｃの運転時間が長くなればなるほど、冷却水の水温が上昇する傾向にあることが判明している。よって、エンジンの出力履歴を利用すれば、現在の冷却水の水温（言い換えれば、気筒の温度）を推定することができる。

図９に示すように、例えば事前のシミュレーションにより、エンジン２００ｃの積算空気量と、運転気筒群と休止気筒群との水温上昇差ΔＴ（即ち、運転気筒群と休止気筒群との温度差）との相対的な関係を示すマップを作成することができる。このようなマップを作成しておけば、エンジン２００ｃの出力履歴を利用して、容易且つ高精度に運転気筒群と休止気筒群との温度差を算出できる。

なお、エンジン２００ｃの出力履歴を利用した温度差の算出精度を高めるために、水温センサ５５０で検出された冷却水温度を利用してもよい。具体的には、例えば信号待ちなどでエンジン２００ｃが停止している間に、左バンク通水弁３２０を開弁して左バンク２２０側にも通水を行い、その際の水温センサ５５０による検出値の変化に応じて温度差を調整してもよい。

図７に戻り、運転気筒群と休止気筒群との温度差が算出されると、温度差判定部１３０において、算出された温度差が所定閾値以下であるか否かが判定される（ステップＳ２０４）。即ち、運転気筒群と休止気筒群との温度差が、エンジン２００ｃにおいて不都合を発生させてしまう程度に大きくなっているか否かが判定される。

ここで、運転気筒群と休止気筒群との温度差が所定閾値以下である場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、開度制御部１４０により左バンク通水弁３２０が閉弁される、或いは既に閉弁された状態である場合には閉弁が継続される（ステップＳ２０５）。この場合、左バンク２２０への通水は行われず、右バンク２１０にのみ通水が行われることになる。一方、運転気筒群と休止気筒群との温度差が所定閾値より大きい場合（ステップＳ２０４：ＮＯ）、開度制御部１４０により左バンク通水弁３２０が開弁される（ステップＳ２０６）。この場合、右バンク２１０及び左バンク２２０の両方に通水が行われることになる。

以上説明したように、第３実施形態に係る内燃機関の制御装置によれば、エンジン２００ｃの出力履歴から推定した運転気筒群と休止気筒群との温度差に応じて、通水制御が実行される。よって、第１及び第２実施形態と同様に、不都合の発生を回避しつつ、好適に部分気筒運転を行うことが可能である。

また第３実施形態では特に、第１及び第２実施形態のように、複数の水温センサを配置して運転気筒群及び休止気筒群の温度を検出することが要求されない。従って、コストの増大を抑制することができる。

＜第４実施形態＞
次に、第２実施形態に係る内燃機関の制御装置について、図１０及び図１１を参照して説明する。なお、第４実施形態は、上述した第３実施形態と比べて一部の構成及び動作が異なるのみであり、その他の部分については概ね同様である。このため、以下では、既に説明した第３実施形態とは異なる部分について詳細に説明し、重複する部分については適宜説明を省略するものとする。

＜エンジン周辺の構成＞
第４実施形態に係るエンジン及びその周辺構成について、図１０を参照して説明する。ここに図１０は、第４実施形態に係るエンジン周辺の構成を示す概略構成図である。

図１０において、第４実施形態に係るエンジン２００ｄは、第２実施形態に係るエンジン２００ｂと同様に、直列４気筒エンジンとして構成されている。ただし、第４実施形態に係るエンジン２００ｄでは、第２実施形態のように第１水温センサ５３０及び第２水温センサ５４０は設けられていない。即ち、運転気筒群の温度と休止気筒群の温度を検出する複数の水温センサは設けられていない。エンジン２００ｄでは、水温センサ５６０は、第３実施形態と同様に排水路部分（即ち、気筒２３１、２３２、２３３及び２３４の各々に対して設けられた排水路４６１、４６２、４６３及び４６４の合流点より下流側）に設けられている。

上述した第４実施形態に係るエンジン２００ｄによれば、第３実施形態と同様に、エンジン２００ｄの出力履歴を利用して運転気筒群と休止気筒群との温度差を算出することができる。よって、運転気筒群と休止気筒群との温度差が所定閾値より大きくなった場合に、気筒別の通水制御により、温度差を所定閾値以下にすることができる。具体的には、通水弁３２１、３２２、３２３及び３２４の開度を制御することで、休止気筒群に対する通水を開始又は停止させ、運転気筒群との温度差を小さくできる。従って、運転気筒群と休止気筒群との温度差に起因する不都合の発生を抑制できる。

ここで特に、第４実施形態に係るエンジン２００ｄのような直列型のエンジンでは、隣り合う気筒が異なる状態となり得るため、気筒間の受熱を考慮して運転気筒群と休止気筒群との温度差を算出することが好ましい。

例えば図１０に示す例では、運転状態である気筒２３１と休止状態である気筒２３２が隣り合っているため、運転状態で比較的温度の高い気筒２３１から、休止状態で比較的温度の低い気筒２３２に対して熱の授受が行われると考えられる。同様に、運転状態である気筒２３４と休止状態である気筒２３３も隣り合っているため、運転状態で比較的温度の高い気筒２３４ら、休止状態で比較的温度の低い気筒２３３対して熱の授受が行われると考えられる。

＜温度差算出方法＞
以下では、第４実施形態における運転気筒群と休止気筒群との温度差の算出方法について、図１１を参照して具体的に説明する。ここに図１１は、第４実施形態に係るエンジン積算空気量と冷却水上昇温度との関係を示すマップである。

図１１に示すように、第４施形態に係るエンジン２００ｄでは、エンジン積算空気量の増加に伴い、運転気筒群の水温（図中の実線参照）だけでなく、休止気筒群の水温（図中の破線参照）も上昇する。即ち、運転気筒群の水温上昇だけを考慮すればよい第３実施形態（図９参照）とは、運転気筒群と休止気筒群との温度差の算出方法が異なる。

しかしながら、図１１に示すようなマップを事前のシミュレーション等により作成しておけば、エンジン積算空気量に基づいて、容易且つ高精度に運転気筒群と休止気筒群との温度差を算出できる。よって、気筒間の受熱を考慮すべき直列型のエンジンにおいても、Ｖ型エンジンの場合と同様に転気筒群と休止気筒群との温度差を算出できる。

以上説明したように、第４実施形態に係る内燃機関の制御装置によれば、第３実施形態と同様に（即ち、図７で説明した処理と同様の処理により）、部分気筒運転を好適に行うことが可能である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１００ ＥＣＵ
１１０ エンジン運転切替部
１２０ 温度差算出部
１３０ 温度差判定部
１４０ 開度制御部
１５０ エンジン履歴記憶部
２００ エンジン
２１０ 右バンク
２１５ 右バンク気筒
２２０ 左バンク
２２５ 左バンク気筒
２３１，２３２，２３３，２３４ 気筒
３１０ ウォーターポンプ
３２０ 左バンク通水弁
３２１，３２２，３２３，３２４ 通水弁
４１０ 右バンク給水路
４２０ 左バンク給水路
４３０ 右バンク排水路
４４０ 左バンク排水路
４５０ 給水路
４６１，４６２，４６３，４６４ 排水路
５１０ 右バンク水温センサ
５２０ 左バンク水温センサ
５３０ 第１水温センサ
５４０ 第２水温センサ
５５０，５６０ 水温センサ

Claims (3)

1. 全気筒運転及び部分気筒運転を切替え可能な内燃機関の制御装置であって、
   前記部分気筒運転において運転する気筒である運転気筒群及び休止する気筒である休止気筒群の温度を別々に調整可能な温度調整手段と、
   前記部分気筒運転時における前記運転気筒群と前記休止気筒群との温度差を算出する温度差算出手段と、
   前記運転気筒群と前記休止気筒群との温度差が所定閾値以下となるように前記温度調整手段を制御する温度制御手段と
   を備え、
   前記温度調整手段は、前記運転気筒群及び前記休止気筒群に冷却水を通水可能な通水手段を有しており、前記運転気筒群及び前記休止気筒群の各々に対して別々に通水量の調整を行うことで温度を調整し、
   前記温度制御手段は、前記運転気筒群と前記休止気筒群との温度差が前記所定閾値以下である場合には前記運転気筒群にのみ前記冷却水を通水させ、前記運転気筒群と前記休止気筒群との温度差が前記所定閾値より大きい場合には前記運転気筒群及び前記休止気筒群に前記冷却水を通水させるように前記温度調整手段を制御する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記温度差算出手段は、前記運転気筒群及び前記休止気筒群の各々の温度を検出する温度センサの検出結果から、前記運転気筒群と前記休止気筒群との温度差を算出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記温度差算出手段は、前記内燃機関の出力履歴から、前記運転気筒群と前記休止気筒群との温度差を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。

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