JP2014105686A

JP2014105686A - エンジンの冷却水温推定装置及びエンジン制御装置

Info

Publication number: JP2014105686A
Application number: JP2012261706A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Miyata; 敏行宮田; Hiroaki Ueno; 浩明上野
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2014-06-09

Abstract

【課題】エンジンの冷却水温を適正に推定することができるようにする。
【解決手段】検出されたエンジン１の運転状態に基づいてエンジン１の冷却水温を推定して推定水温を得る冷却水温推定手段５１と、を備え、冷却水温推定手段５１に備えられエンジン運転中の冷却水温を推定する運転中水温推定手段５２は、運転状態に基づいて冷却水温の推定値を算出する推定値算出部５２ａと、運転状態に基づいて冷却水温の上限値を設定する上限値設定部５２ｂと、推定値を上限値により上限規制して推定水温を得る推定値補正部５２ｃと、を有するように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等に搭載されるエンジンの冷却水温推定装置及びそれを用いたエンジン制御装置に関するものである。

ガソリン車やディーゼル車やＰＨＥＶ車（プラグインハイブリッド車）等の車両に搭載される水冷エンジン（内燃機関）では、エンジン冷却水の循環制御やその他のエンジン制御等の制御のために、冷却水の水温を把握することが必要である。このため、一般に、エンジン冷却水の水温を検知する水温センサが装備されるが、水温センサがフェールした場合の対策も開発されている。

この対策として、例えば、制御に使用する水温情報（制御用水温）を仮想水温（固定値）に変更する技術がある。この技術の場合、エンジンが完全に暖機された状態で水温センサがフェールした際には、固定値として例えば水温８０℃程度を設定することにより、エンジンの始動，停止や加減速を行なっても特に不都合なく、必要な燃料量の供給や停止を実施することができ、水温センサが正常な場合と大差なくエンジンを使用することができる。

しかしながら、エンジンが完全に暖機される前の状態、即ち、エンジンの暖機途上において水温センサがフェールすると、実際の冷却水の水温がかなり低い場合があり、上記の固定温度と実際の水温との乖離が大きくなる。この場合、仮想水温（固定値）に比べて実際の水温は大幅に低いため、例えば、仮想水温に基づいてエンジンへの燃料量を制御すると、始動，停止や加減速に必要な燃料量が供給されない可能性が高く、この結果、ドライバビリティが悪化し、また最悪の場合にはエンジンの始動ができない状況が想定される。

一方、特許文献１，２には、エンジンの冷却水温を推定する技術が記載されている。
特許文献１には、エンジンの運転中に、エンジンの発熱量（エンジンから冷却水に伝達される熱量）に関連するエンジン運転パラメータである機関回転速度、機関負荷、燃料噴射量等に基づいて冷却水温上昇分を算出し、車速、冷却水温推定値と外気温との温度差に基づいて冷却水温降下分を算出し、これらの水温の上昇分，降下分から冷却水温推定値を演算する技術が記載されている。

特許文献２には、燃料が持つ供給熱のうちのエンジンブロック及び冷却水温の上昇に寄与する冷却損失熱と、燃料が持つ供給熱との比である冷却損失をエンジンの運転負荷と回転数とから求め、この冷却損失と供給熱とから冷却損失熱を求め、車速によって決まる放熱係数との積からエンジンブロックから外気への放出熱を演算し、これらの冷却損失熱及び放出熱からエンジンブロック及び冷却水温の温度を推定する技術が記載されている。

特許第３９５６６６３号公報特許第３８９６２８８号公報

特許文献１，２に記載の技術のように、エンジンの冷却水温を推定して、この推定水温を仮想水温として、例えば、エンジン制御等に使用する水温情報（制御用水温）に用いれば、固定値を用いる場合のように、仮想水温と実際の水温との乖離が大きくなり難いので、エンジン制御を適正に行なえるようになるものと考えられる。
しかしながら、特許文献１，２の技術のように、冷却水の吸熱量や放熱量に基づいて冷却水温を推定する場合であっても、推定誤差の発生は回避できず、推定誤差が累積すると、大きな誤差になりかねない。推定誤差の累積により、推定水温が実際の水温に比べて過剰に高くなると、エンジン制御等への影響が大きくなるので、推定水温が実際の水温よりも過剰に高くなることは回避したい。

本発明は、かかる課題に鑑み創案されたもので、エンジンの冷却水温を適正に推定することができるようにして、推定した冷却水温に基づくエンジン制御等を適切に行なうことができるようにした、エンジンの冷却水温推定装置及びそれを用いたエンジン制御装置を提供することを目的としている。

（１）上記の目的を達成するために、本発明のエンジンの冷却水温推定装置は、車両に搭載されるエンジンの冷却水の温度である冷却水温を推定する装置であって、前記エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記運転状態検出手段により検出された前記運転状態に基づいて前記エンジンの冷却水温の推定値である推定水温を得る冷却水温推定手段と、を備え、前記冷却水温推定手段は、前記エンジンの運転中の前記冷却水温を推定する運転中水温推定手段を備え、前記運転中水温推定手段は、前記運転状態検出手段により検出された前記運転状態に基づいて前記冷却水温の推定値を算出する推定値算出部と、前記運転状態検出手段により検出された前記運転状態に基づいて前記冷却水温の上限値を設定する上限値設定部と、前記推定値算出部により算出された前記推定値を前記上限値設定部により設定された前記上限値により上限規制して前記推定水温を得る推定値補正部と、を有することを特徴としている。

（２）前記車両には前記冷却水との熱交換により作動する熱関連機器（例えば、ヒータ）が装備され、前記推定値算出部は、前記熱関連機器の作動時には、前記熱関連機器の非作動時の前記推定値とは異なる大きさの前記推定値を算出し、前記上限値設定部は、前記熱関連機器の作動時には、前記熱関連機器の非作動時の前記上限値とは異なる大きさの前記上限値を設定することが好ましい。この場合、前記推定値算出部は、前記熱関連機器の作動時には、前記熱関連機器の非作動時の前記推定値を第１の補正ゲインで補正することにより前記推定値を算出し、前記上限値設定部は、前記熱関連機器の作動時には、前記熱関連機器の非作動の前記上限値を第２の補正ゲインで補正することにより前記上限値を設定することも好ましい。

（３）前記運転状態検出手段は、前記エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記エンジンの負荷状態を検出する負荷状態検出手段と、を含み、前記上限値設定部は、少なくとも前記回転速度検出手段により検出された前記回転速度と前記負荷状態検出手段により検出された前記負荷状態とに基づいて、前記上限値を設定することが好ましい。

（４）前記運転状態検出手段は、前記エンジンの周囲の外気温度を検出する外気温度検出手段と、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、を含み、前記上限値設定部は、少なくとも前記外気温度検出手段により検出された前記外気温度と前記車速検出手段により検出された前記車速とに基づいて、前記上限値を設定することが好ましい。
（５）前記運転状態検出手段は、前記エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記エンジンの負荷状態を検出する負荷状態検出手段と、を含み、前記推定値算出部は、少なくとも前記回転速度検出手段により検出された前記回転速度と前記負荷状態検出手段により検出された前記負荷状態とに基づいて、温度加算ゲインを算出し、前回の前記推定値に前記温度加算ゲインを加算していくことにより今回の前記推定値を演算することが好ましい。

（６）また、前記運転状態検出手段は、前記エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記エンジンの負荷状態を検出する負荷状態検出手段と、を含み、前記推定値算出部は、少なくとも前記回転速度検出手段により検出された前記回転速度と前記負荷状態検出手段により検出された前記負荷状態とに基づいて、所定周期で、前記冷却水を放熱処理しない場合の最終到達水温を設定し、前記最終到達水温に対して第１及び第２の一次遅れフィルタによる処理をそれぞれ実施することにより前記推定値を演算することが好ましい。

（７）この場合、前記第１及び第２の一次遅れフィルタのフィルタゲインは、少なくとも前記回転速度と前記負荷状態とのいずれかに応じて設定されることが好ましい。
（８）前記冷却水温推定手段は、前記エンジンへの燃料カット時に、前記推定値算出部による前記推定値の演算を停止し、前記燃料カット直前に得られた前記推定水温を保持する推定水温保持手段を有することが好ましい。

（９）前記運転状態検出手段は、前記エンジンの吸気温度を検出する吸気温度検出手段を含み、前記冷却水温推定手段は、前記エンジンの停止中の前記冷却水温を推定する停止中水温推定手段を備え、前記停止中水温推定手段は、前記冷却水温と前記吸気温度との偏差と、前記エンジンの停止中に前記冷却水温が前記吸気温度と一致するまでに要する時間である水温収束時間との対応関係が記憶された対応関係記憶部と、前記エンジンが停止されると、このエンジン停止時点において、前記運転中水温推定手段により得られた前記推定水温と前記吸気温度検出手段により検出された前記吸気温度との偏差と、前記エンジン停止時点からのエンジン停止時間とから、前記対応関係記憶部に記憶された前記対応関係を用いて、前記エンジンの停止中の前記推定水温を算出する停止中水温算出部とを有することが好ましい。

（１０）この場合、前記停止中水温算出部は、前記対応関係を用いて、前記偏差に対応した前記水温収束時間である第１水温収束時間を求め、前記エンジン停止時間が前記第１水温収束時間よりも短い場合、前記第１水温収束時間から前記エンジン停止時間を減算して第２水温収束時間を求め、前記第２水温収束時間に対応した前記偏差から前記推定水温を求めることが好ましい。

（１１）また、前記対応関係記憶部には、前記吸気温度に関わらず単一の前記対応関係が記憶され、前記停止中水温算出部は、単一の前記対応関係を用いて前記推定水温を求めることが好ましい。
（１２）前記停止中水温推定手段は、前記エンジンの始動時に前記冷却水温を推定することが好ましい。

（１３）また、本発明のエンジン制御装置は、車両に搭載されるエンジンを冷却水の温度に対応した制御用水温に基づいて制御するエンジン制御装置であって、前記冷却水の温度を検出する水温検出手段と、前記のエンジンの冷却水温推定装置と、前記水温検出手段の正常時には前記水温検出手段により検出された検出値に基づいて前記エンジンを制御し、前記水温検出手段の故障時には前記エンジンの冷却水温推定装置により推定された推定水温に基づいて前記エンジンを制御する制御手段と、を備えていることを特徴としている。

（１）本発明のエンジンの冷却水温推定装置によれば、冷却水温推定手段に備えられ、エンジンの運転中の冷却水温を推定する運転中水温推定手段が、エンジンの運転状態に基づいて冷却水温の推定値を算出し、エンジンの運転状態に基づいて冷却水温の上限値を設定して、推定値を上限値により上限規制して推定水温を得るので、推定水温が実際の水温よりも過剰に高くなることが回避され、エンジン運転中における温度上昇時の冷却水温を適正に推定することができる。

（２）前記車両には前記冷却水との熱交換により作動するヒータ等の熱関連機器が装備されている場合、熱関連機器の作動時には、非作動の推定値とは異なる大きさに推定値を算出し、非作動の上限値とは異なる大きさに上限値を設定することにより、冷却水温を適正に推定することができる。
（３）少なくともエンジンの回転速度とエンジンの負荷状態とに基づいて上限値を設定することにより、推定水温が過剰に高くなることが適切に抑えられ、冷却水温を適正に推定することができる。

（４）エンジンの回転速度とエンジンの負荷状態とに替えて外気温度と車速とに基づいて上限値を設定しても、推定水温が過剰に高くなることが適切に抑えられ、エンジンの回転速度とエンジンの負荷状態とに加えて外気温度と車速とに基づいて上限値を設定すれば、推定水温が過剰に高くなることがより適切に抑えられ、冷却水温をより適正に推定することができる。

（５）少なくともエンジンの回転速度とエンジンの負荷状態とに基づいて温度加算ゲインを算出し、前回の推定値に温度加算ゲインを加算していくことにより今回の推定値を演算すれば、より適正に冷却水温を推定することができる。
（６）また、少なくともエンジンの回転速度とエンジンの負荷状態とに基づいて、冷却水を放熱処理しない場合の最終到達水温を設定し、最終到達水温に対して第１及び第２の一次遅れフィルタによる処理をそれぞれ実施して推定値を演算すれば、容易に且つ適正に冷却水温を推定することができる。

（７）この場合、第１及び第２の一次遅れフィルタのフィルタゲインを、少なくともエンジンの回転速度とエンジンの負荷状態とのいずれかに応じて設定すれば、より適正に冷却水温を推定することができる。
（８）さらに、エンジンの燃料カット時に推定値の演算を停止し、燃料カット直前に得られた推定水温を保持すれば、燃料カット時にも容易に且つ適正に冷却水温を推定することができる。

（９）冷却水温推定手段に備えられ、エンジンの停止中の冷却水温を推定する停止中水温推定手段が、冷却水温と吸気温度との偏差と、エンジン停止中に冷却水温が吸気温度と一致するまでに要する時間である水温収束時間との対応関係を記憶していて、エンジン停止時に、この時点に得られた推定水温と検出された吸気温度との偏差と、エンジン停止時点からのエンジン停止時間とから、記憶された対応関係を用いて、エンジン停止中の推定水温を算出することにより、エンジン停止中の冷却水温を適正に推定することができる。

（１０）このとき、対応関係を用いて、偏差に対応した水温収束時間である第１水温収束時間を求め、第１水温収束時間からエンジン停止時間を減算して第２水温収束時間を求め、第２水温収束時間に対応した偏差から推定水温を求めれば、容易に冷却水温を推定することができる。
（１１）対応関係として吸気温度に関わらず単一のものを用いれば、対応関係にかかる記憶容量を抑え、シンプルに冷却水温を推定できるようにしながら、冷却水温を適正に推定することができる。

（１２）さらに、停止中の冷却水温の推定をエンジン始動時に行なうことで、停止中も所定周期で常に演算する場合よりも演算負荷を低減することができる。
（１３）また、本発明のエンジン制御装置よれば、水温検出手段の正常時には水温検出手段により検出された検出値に基づいて適切にエンジンを制御し、水温検出手段の故障時にはエンジンの冷却水温推定装置により推定された推定水温に基づいて適切にエンジンを制御することができる。

本発明の第１及び第２実施形態にかかるエンジン並びにその冷却水温推定装置及びその制御装置の構成を示すブロック図である。本発明の第１及び第２実施形態にかかるエンジンの冷却水温推定装置における停止中水温推定に用いる対応関係（冷却水温と吸気温度との偏差と、エンジン停止中に冷却水温が吸気温度と一致するまでに要するエンジン停止時間との対応関係）を説明するグラフである。本発明の第１及び第２実施形態にかかるエンジンの冷却水温推定装置における停止中水温推定のマップを説明する図であり、（ａ）は図２の対応関係を示すグラフであり、（ｂ）は（ａ）のグラフを変換操作したグラフであり、（ｃ）は（ｂ）のグラフを変換操作したグラフ（マップ）である。本発明の第１実施形態にかかるエンジンの冷却水温推定装置における第１の運転中水温推定手段により得られた複数のエンジン回転速度における推定水温（上限制限なし）の推移を実水温の推移と比較して示す図であり、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ異なるエンジン負荷状態（充填効率の状態）における各推移を示す。本発明の第１及び第２実施形態にかかるエンジンの冷却水温推定装置におけるヒータの作動非作動による水温推定の切替の意義を説明する実水温の推移の違いを示す図であり、（ａ）はヒータ非作動の場合を示し、（ｂ）はヒータ作動の場合を示す。本発明の第１及び第２実施形態にかかるエンジンの冷却水温推定装置による水温推定を説明するメインフローチャートである。本発明の第１及び第２実施形態にかかるエンジンの冷却水温推定装置による停止中水温推定を説明するサブルーチンのフローチャートである。本発明の第１実施形態にかかるエンジンの冷却水温推定装置による運転中水温推定（その１）を説明するサブルーチンのフローチャートである。本発明の第１及び第２実施形態にかかるエンジンの冷却水温推定装置による運転中水温推定にかかる上限値の設定を説明するサブルーチンのフローチャートである。本発明の第１及び第２実施形態にかかるエンジンの冷却水温推定装置による水温推定を説明するタイムチャートである。本発明の第２実施形態にかかるエンジンの冷却水温推定装置における第２の運転中水温推定手段により得られた複数のエンジン負荷状態（充填効率の状態）における推定水温（上限制限なし）の推移を実水温の推移と比較して示す図であり、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ異なるエンジン回転速度における各推移を示す。本発明の第２実施形態にかかるエンジンの冷却水温推定装置における第２の運転中水温推定手段で用いるフィルタゲイン及び最終到達水温をエンジンの運転状態に対応させて示す図であり、（ａ）は第１の一次遅れフィルタのフィルタゲインを示し、（ｂ）は第２の一次遅れフィルタのフィルタゲインを示し、（ｃ）は最終到達水温を示す。本発明の第２実施形態にかかるエンジンの冷却水温推定装置による運転中水温推定（その２）を説明するサブルーチンのフローチャートである。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図１は第１及び第２実施形態にかかる装置構成を示すブロック図であり、図２，図３，図５，図６は第１及び第２実施形態にかかる水温推定を、図４は第１実施形態にかかる水温推定をそれぞれ説明するグラフであり、図６，図７，図９は第１及び第２実施形態にかかる水温推定を、図８は第１実施形態にかかる水温推定をそれぞれ説明するフローチャートであり、図１０は第１及び第２実施形態にかかる水温推定を説明するフローチャートである。また、図１１，図１２は第２実施形態にかかる水温推定を説明するグラフであり、図１３は第２実施形態にかかる水温推定を説明するフローチャートである。これらの図を用いて本実施形態を説明する。

［第１実施形態］
〔１．エンジン及びエンジン制御装置の構成〕
まず、図１を参照して、第１実施形態にかかるエンジン並びにその冷却水温推定装置及びその制御装置の構成を説明する。図１に示すように、車両に搭載されたエンジン１は、シリンダブロック２とシリンダヘッド３とを備え、シリンダブロック２には、シリンダ４が形成され、シリンダ４の周囲にはウォータジャケット５が形成されている。シリンダ４内にはピストン６が摺動自在に装備され、ピストン６はコネクティングロッド７を介してクランク軸８と連結されている。シリンダ４内のピストン６の上部には燃焼室９が形成される。図１はエンジンの１つのシリンダ４に着目した断面図であり、シリンダ４は複数並んで設けられている。

シリンダヘッド３には、燃焼室９に開口する吸気ポート１１及び排気ポート１２が形成され、吸気ポート１１には吸気弁１３が、排気ポート１２には排気弁１４が装備されている。シリンダヘッド３の燃焼室９の頂部には、燃焼室９に向けて点火プラグ１０が配設される。吸気ポート１１の上流には、吸気管１５及び吸気マニホールド１６が接続され、これらの吸気通路１５，１６には上流からエアフィルタ１７，スロットル弁１８，インジェクタ２０が装備される。排気ポート１２の下流には、排気マニホールド１９及び図示しない排気管が接続されている。

また、吸気管１５の上流部にはエアフローセンサ２１が設けられ、スロットル弁１８にはスロットル開度センサ２２が設けられている。さらに、シリンダブロック２はウォータジャケット５の近傍等にウォータジャケット５内を流通する冷却水（クーラント）の温度（実水温）を検出する水温センサ（水温検出手段）２３が装備され、クランク軸８の近傍等にはクランク角度を検出するクランク角センサ２４が設けられ、このクランク角センサ２４はエンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段としても機能する。

なお、ウォータジャケット５内の冷却水は、図示しないラジエータを備えた冷却水循環回路内を循環し、エンジン冷却により加温されて所定の温度域に達したら、例えばサーモスタット等を用いた公知の技術によりラジエータによる放熱が調整され適当な温度範囲に管理される。
さらに、例えば車輪速から車両の車速を検出する車速センサ（車速検出手段）２５や、車両の周囲の外気の温度Ｔoutを検出する外気温センサ２６が装備される。エンジン１への吸気の温度Ｔｉａは外気温度Ｔoutに相当するので、外気温センサ２６は外気温度検出手段及び吸気温度検出手段として機能する。また、車両のアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ（アクセル開度検出手段）２７も装備されている。

エンジン１は、このような各センサ類２１〜２７をはじめとしたエンジン１の運転状態を検出する運転状態検出手段からの情報に基づいて、エンジン制御装置（エンジンＥＣＵ）５０によって制御される。このエンジンＥＣＵ５０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じてインジェクタ２０による燃料噴射量や燃料噴射タイミング、点火プラグ１０による点火時期等を制御する。

エンジンＥＣＵ５０では、エンジンの各制御に、エンジン回転数（エンジン回転速度）Ｎｅとエンジン負荷に相当する充填効率Ｅｃを用いている。充填効率Ｅｃは、吸気行程（ピストン１６が上死点から下死点に移動するまでの一行程）の間にシリンダ４内に充填される空気の体積を標準状態での気体体積に正規化したのちシリンダ容積で除算したものであり、例えば、クランク角センサ２４によるクランク角検出情報と、エアフローセンサ２１による吸入空気量の検出情報とから算出することができる。

また、エンジン制御のうち、燃料噴射量等の燃料噴射制御を行なうために、エンジンＥＣＵ５０には、燃料噴射制御部６０が設けられている。燃料噴射制御部６０では、主として、エンジン回転数Ｎｅと充填効率Ｅｃと冷却水の水温Ｔｗとに基づいて燃料噴射を制御する。また、燃料噴射制御部６０には、エンジン１の作動中にエンジンの運転状態に応じて燃料噴射を停止（カット）する燃料カット制御部６１が設けられている。

つまり、燃料カット制御部６１では、燃料カット条件が成立すると燃料噴射を停止する燃料カットを行ない、この燃料カット時に、燃料噴射復帰条件が成立すると燃料噴射を再開する。
燃料カット条件は、例えば、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅ０１以上であって、且つ、エンジン１がオフアイドル状態からアイドル状態に切り替わったこと（又は、エンジン１への負荷要求がなくなったこと）として規定される。また、燃料噴射復帰条件は、例えば、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅ０２（Ｎｅ０２＜Ｎｅ０１）以下となるか、又は、エンジン１がアイドル状態からオフアイドル状態に切り替わったこと（又は、エンジン１への負荷要求が発生したこと）として規定される。

なお、オフアイドル状態かアイドル状態かはスロットル開度センサ２２の検出値から判定することができ、スロットル開度センサ２２により検出されたスロットル開度が全閉（０又は最小値）であればアイドル状態と判定し、そうでなければオフアイドル状態と判定することができる。また、エンジン１への負荷要求はアクセル開度センサ２７の検出値から判定することができ、アクセル開度センサ２７により検出されたアクセル開度が全閉（０又は最小値）であれば負荷要求なしと判定し、そうでなければ負荷要求なしと判定することができる。

〔２．冷却水温推定装置の構成〕
ところで、エンジン冷却水温（実水温）Ｔｗｒは、水温センサ２３により検出しているが、この水温センサ２３が故障（フェール）した場合に備えて、本車両には、冷却水温推定装置が装備される。この冷却水温推定装置は、エンジン１の運転状態を検出する種々のセンサ類（運転状態検出手段）と、これらのセンサ類により検出されたエンジン１の運転状態に基づいてエンジン１の冷却水温を推定する冷却水温推定部（冷却水温推定手段）５１と、を備えている。本実施形態では、冷却水温推定部５１はエンジンＥＣＵ５０の機能要素として備えられている。

冷却水温推定部５１は、エンジン１の運転中の冷却水温を推定する運転中水温推定部（運転中水温推定手段）５２と、エンジン１の停止中の冷却水温を推定する停止中水温推定部（停止中水温推定手段）５３と、燃料カット時に冷却水温の推定値の演算を停止し、燃料カット直前に得られた推定水温を保持する推定水温保持部（推定水温保持手段）５４と、を有している。

〔２．１停止中水温推定〕
エンジン１の始動時には、まず、停止中水温推定部５３により、エンジン１の停止中に下降した冷却水温を推定する。停止中水温推定部５３は、推定した冷却水温（推定水温）Ｔｗｅと検出した吸気温度Ｔｉａとの偏差ΔＴと、エンジン１の停止により冷却水温Ｔｗｒが低下し吸気温度Ｔｉａと一致するまでに要するエンジン停止時間である水温収束時間ｔｃｓとの対応関係が記憶された対応関係記憶部５３ａと、この対応関係記憶部５３ａに記憶された対応関係を用いて、エンジン始動時の推定水温Ｔｗｅを算出する停止中水温算出部５３ｂとを有している。

図２は、対応関係記憶部５３ａに記憶された対応関係を説明する図であり、図中、細実線の曲線で囲んだ領域は、あるエンジンＡにおいて、外気温が極低温〜高温の状態での偏差ΔＴと水温収束時間ｔｃｓとの対応データの存在領域を示し、破線の曲線で囲んだ領域は、別のエンジンＢにおいて、外気温が中温の状態での偏差ΔＴと水温収束時間ｔｃｓとの対応データの存在領域を示し、太実線の曲線で囲んだ領域は、さらに別のエンジンＣにおいて、外気温が極高温の状態での偏差ΔＴと水温収束時間ｔｃｓとの対応データの存在領域を示す。

なお、各対応データの存在領域は、エンジンを停止した時点の偏差ΔＴを、図中の曲線Ｌ上付近に乗るようにプロットし、その後の経過時間（エンジン停止後後経過時間）と共に減少する偏差ΔＴを経過時間に応じて横軸（時間軸）にシフトさせてプロットしたものを、複数集めたものの存在領域である。図示するように、条件が変わっても、偏差ΔＴと水温収束時間ｔｃｓとは図中の曲線Ｌ付近に沿うように並ぶことがわかる。これより、種々のエンジンにおいて、偏差ΔＴと水温収束時間ｔｃｓとの関係を共通の曲線Ｌに代表させることができることがわかる。

図３（ａ）はこの曲線Ｌを示すが、曲線Ｌはエンジン停止時間が経過すると偏差ΔＴが次第に減少し、やがて、偏差ΔＴが０（即ち、冷却水温Ｔｗｒと吸気温度Ｔｉａとが一致する）になる。つまり、偏差ΔＴが０となるエンジン停止後後経過時間が存在する。そこで、偏差ΔＴが０となるエンジン停止後後経過時間を横軸に、曲線Ｌを変換すると、図３（ｂ）に示す曲線Ｌ１のようになる。図中に横軸から上方に曲線Ｌ１までの矢印が、各偏差ΔＴが０になる（冷却水温Ｔｗｒと吸気温度Ｔｉａとが一致する）までに必要なエンジン停止時間を示す。図３（ｂ）の各偏差ΔＴが０になるまでに必要なエンジン停止時間を横軸にし、対応する各偏差ΔＴを縦軸にし、曲線Ｌ１を変換すると図３（ｃ）に示す曲線Ｌ２のようになる。

ここでは、この図３（ｃ）に示す曲線Ｌ２を用いてエンジン始動時の推定水温Ｔｗｅを算出する場合を説明する。エンジン停止時点の偏差ΔＴがΔＴ_０であって、その後、時間ｔ_１だけエンジン１が停止した後、エンジン１が始動されたものとすると、偏差ΔＴがΔＴ_１となる曲線Ｌ２上の点の時間を基準に、時間ｔ_１だけ変位した曲線Ｌ２上の点の偏差ΔＴ_１を求めることができる。がこの差ΔＴ_１がエンジン１の始動時点における吸気温度Ｔｉａと推定水温Ｔｗｅとの偏差であるので、推定水温Ｔｗｅは吸気温度Ｔｉａを差ΔＴ_１により補正（Ｔｗｅ＝Ｔｉａ＋ΔＴ_１）して求めることができる。つまり、この差ΔＴ_１を加算補正量として用いることができる。

同様に、時間ｔ_２だけエンジン１が停止した後、エンジン１が始動されたものとすると、偏差ΔＴがΔＴ_２となる曲線Ｌ２上の点の時間を基準に、時間ｔ_２だけ変位した曲線Ｌ２上の点の偏差ΔＴ_２を求めることができる。がこの差ΔＴ_２がエンジン１の始動時点における吸気温度Ｔｉａと推定水温Ｔｗｅとの偏差であるので、推定水温Ｔｗｅは吸気温度Ｔｉａを差ΔＴ_２により補正（Ｔｗｅ＝Ｔｉａ＋ΔＴ_２）して求めることができる。この場合、この差ΔＴ_２を加算補正量として用いることができる。

〔２−２．運転中水温推定（その１）〕
エンジン１の始動時には、停止中水温推定部５３により、エンジン１の停止中に下降した冷却水温を推定し、その後は、運転中水温推定部５２により、エンジン１の運転に伴い上昇する冷却水温を推定する。
運転中水温推定部５２は、エンジンの運転状態に基づいて冷却水温の推定値を算出する推定値算出部５２ａと、エンジンの運転状態に基づいて冷却水温の上限値を設定する上限値設定部５２ｂと、推定値算出部５２ａにより算出された推定値を上限値設定部５２ｂにより設定された上限値により上限規制して推定水温を得る推定値補正部５２ｃと、を有している。

本実施形態の推定値算出部５２ａでは、図４（ａ）〜図４（ｃ）に白丸、黒丸、白四角の各マークにより示すように、前回の推定水温の値（推定値）に温度加算ゲインＧを加算していくことにより今回の推定水温の値（推定値）を演算する。
図４（ａ）〜図４（ｃ）は充填効率Ｅｃが低レベルＥｃ１（Ｅｃ低），中レベルＥｃ２（Ｅｃ中），高レベルＥｃ３（Ｅｃ高）の各場合において、エンジン回転数Ｎｅが低レベルＮｅ１（Ｎｅ低），中レベルＮｅ２（Ｎｅ中），高レベルＮｅ３（Ｎｅ高）のそれぞれのエンジン水温の推移を示すタイムチャートである。各図において、実線，破線，一点鎖線の各曲線は検出値を示し、白丸、黒丸、白四角の各マークは、推定水温を示す。推定水温は、停止中水温推定部５３で推定された推定水温を初期値として、所定周期毎に温度加算ゲインを加算していく。

図４に示す例では、各エンジン負荷状態（充填効率Ｅｃ）毎に一定の温度加算ゲインＧ（固定Ｇ）を順次加算しているが、推定値算出部５２ａでは、温度加算ゲインＧをエンジンの運転状態（ここでは、エンジンの回転数Ｎｅとエンジン負荷状態（充填効率Ｅｃ））に基づいて設定して、推定値を演算する。
ただし、図４（ａ）〜図４（ｃ）からもわかるように、水温検出値、つまり、実際の水温は、時間と共に上昇するが、運転状態に応じた時間が経過すれば一定温度で頭打ちになるのに対して、水温推定値は、実際の水温が頭打ちになった後も時間と共に上昇する。したがって、水温推定値と実水温値との乖離が発生する。

そこで、推定値補正部５２ｃによって、推定値算出部５２ａにより算出された推定値を上限値設定部５２ｂにより設定された上限値Ｔｗmaxにより上限規制して推定水温を得ている。
上限値設定部５２ｂでは、実際の水温が頭打ちになる温度に着目して上限値Ｔｗmaxを設定する。本実施形態では、エンジン回転数Ｎｅと、充填効率Ｅｃと、外気温度Ｔoutと、車速Ｖとに基づいて上限値Ｔｗmaxを設定する。図４（ａ）〜図４（ｃ）からわかるように、水温が頭打ちになる温度は、エンジン回転数Ｎｅと充填効率Ｅｃとに応じて微妙に変化するが、当然ながら外気温度Ｔoutと車速Ｖとによっても変化する。

つまり、エンジン回転数Ｎｅや充填効率Ｅｃが高いほど上限値Ｔｗmaxが上昇する傾向があり、外気温度Ｔoutが高いほど上限値Ｔｗmaxが上昇する傾向があり、車速Ｖが高いほど空気による冷却が促進され上限値Ｔｗmaxが下降する傾向がある。そこで、上限値設定部５２ｂでは、例えば、これらのパラメータＮｅ，Ｅｃ，Ｔout，Ｖと上限値Ｔｗmaxとを対応させたマップをあらかじめ用意し、このマップを用いてパラメータＮｅ，Ｅｃ，Ｔout，Ｖに基づいて上限値Ｔｗmaxを設定する。なお、上限値Ｔｗmaxは通常８０〜９０℃程度になるものと考えられる。
運転中水温推定部５２では、このように推定値補正部５２ｃによって推定値を上限値Ｔｗmaxで上限規制して推定水温Ｔｗｅを得るので、水温推定Ｔｗｅの値と実水温Ｔｗｒの値との乖離が回避又は抑制されるようになっている。

〔２−３．ヒータ（熱関連機器）の作動非作動による推定変更〕
ところで、車両には、例えば車室内を暖房するヒータ２８のように、冷却水との熱交換により作動する機器（熱関連機器）が装備されている。このヒータ２８等の熱関連機器が作動すると冷却水の温度も変化する。図５はあるエンジンを始動後アイドル状態に放置した場合の冷却水の実水温（水温検出値）及び運転中水温推定部５２による推定水温（水温推定値）の推移を示す図である。図５（ａ）はヒータ２８の非作動時のもので、図５（ｂ）はヒータ２８の非作動時のものである。なお、既に説明した図４に示す例はいずれもヒータ２８の非作動時のものである。

図５（ａ），図５（ｂ）に示すように、ヒータ２８が作動するとヒータ２８が非作動の場合に比べて、水温検出値の上昇速度は低下し、また、水温上昇が頭打ちとなる最大値も低下することが裏付けられる。したがって、ヒータ非作動時の水温推定値の推定水温をそのままヒータ作動時に適用すると、推定水温と実水温との乖離が大きくなる。そこで、運転中水温推定部５２では、ヒータ２８が作動する場合とヒータ２８が作動していない場合とで異なる対応関係を用いて、エンジン運転状態に対する推定水温の値を算出するようにしている。

つまり、推定値算出部５２ａは、ヒータ作動時には、第１及び第２の一次遅れフィルタのフィルタゲインをヒータ非作動時よりも低下させ、最終到達水温もヒータ非作動時よりも低下させている。また、上限値設定部５２ｂでも、上限値をヒータ非作動時よりも低下させている。
なお、本実施形態の推定値算出部５２ａでは、温度加算ゲインＧをエンジンの運転状態（エンジン回転数Ｎｅと充填効率Ｅｃ）に基づいて設定するが、ヒータ作動時とヒータ非作動時とで異なるマップ（ヒータ作動時の方がヒータ非作動時よりも温度加算ゲインＧを小さくしたマップとなる）を用意すればよい。或いは、例えばヒータ非作動時のマップのみを用意し、ヒータ作動時にはヒータ非作動時のマップで得られた各値に所定のゲイン（＜１）を乗算してフィルタゲインや最終到達水温や上限値を求めるようにしても良い。

なお、ヒータ２８の場合は、冷却水からヒータへの熱伝達に限定されるので、熱関連機器（ヒータ）の作動時には、温度加算ゲインＧや最終到達水温や上限値を非作動時の値よりも低下させるが、もしも、熱関連機器から冷却水へ熱伝達する熱関連機器の場合には、熱関連機器の作動時には各値を非作動時の値よりも上昇させることになる。

〔３．作用及び効果〕
本実施形態にかかるエンジンの冷却水温推定装置は上述のように構成されているので、例えば、図６〜図９のフローチャートに示すように、エンジンの冷却水温の推定が行われる。なお、これらのフローチャートは、エンジン１の作動中のみならず非作動中にも、予め設定された制御周期で繰り返して実施されるものとする。なお、フローチャートに記載のフラグＦは前回の制御周期で、エンジン１が作動していれば１とされ、エンジン１が停止していれば０とされ、初期値は０とされる。

〔３−１．メインフローチャート〕
図６に示すように、エンジン１が作動しているか否かを判定し（ステップＡ１０）、エンジン１が作動していれば、フラグＦが０であるか否かを判定する（ステップＡ２０）。エンジン１の作動及び停止は、例えば、エンジン回転数Ｎｅが判定基準値Ｎｅ０以上か否かで判定することができる。

ステップＡ２０において、フラグＦが０であると判定されると、前回の制御周期でエンジン１が停止していて今回の制御周期でエンジン１が始動した場合に相当し、この場合には、停止中水温推定部５３により停止中水温Ｔｗｅを推定する（ステップＡ３０）。そして、フラグＦを１にセットする（ステップＡ４０）。この停止中水温Ｔｗｅの推定処理については後述する。

ステップＡ２０において、フラグＦが１であると判定されると、燃料カット中であるか否かを判定する（ステップＡ５０）。ここで、燃料カット中でなければ、運転中水温推定部５２により運転中水温Ｔｗｅを推定する（ステップＡ６０）。この運転中水温Ｔｗｅの推定処理については後述する。一方、燃料カット中であれば、推定水温保持部５４により前回の推定水温Ｔｗｅを保持する（ステップＡ７０）。

また、ステップＡ１０において、エンジン１が作動していない（停止中である）と判定されると、フラグＦが１であるか否かを判定する（ステップＡ８０）。ここで、フラグＦが１であれば、前回の制御周期でエンジン１が作動していて今回の制御周期でエンジン１が停止した場合に相当し、この場合には、停止中水温推定部５３により停止中水温推定用データとしてこの時の推定水温Ｔｗｅ及び吸気温Ｔｉａ、又は推定水温Ｔｗｅと吸気温Ｔｉａとの偏差ΔＴｅ（＝Ｔｗｅ−Ｔｉａ）を記憶する（ステップＡ９０）。そして、フラグＦを０にセットする（ステップＡ１００）。

ここでは、この後のエンジン停止中にも、制御周期毎にステップＡ１０，Ａ８０の処理が行なわれるが、この図６のフローチャートに示す処理を、エンジン始動をトリガーに開始し、エンジン停止後には終了するように構成しても良い。この場合、ステップＡ８０を省略し、且つ、ステップＡ１００を経たら制御終了とすればよい。

〔３−２．停止中水温推定のサブルーチンフローチャート〕
ステップＡ３０における停止中水温推定部５３による停止中水温の推定は、図７に示すように行われる。
つまり、まず、このエンジン始動前のエンジン停止時点における推定水温Ｔｗと吸気温Ｔｉａとの偏差ΔＴｅと、エンジン停止時点からの経過時間ｔｅとを読み込む。停止中水温推定部５３にエンジン停止時点における偏差ΔＴｅが記憶されていればそのまま偏差ΔＴｅを読み込み、停止中水温推定部５３にエンジン停止時点における推定水温Ｔｗｅ及び吸気温Ｔｉａが記憶されていれば偏差ΔＴｅを算出し読み込む（ステップＡ３１）。

次に、図３（ｃ）に示すマップから、読み込んだ偏差ΔＴｅに対応した水温収束時間ｔｃｅを読み込む（ステップＡ３２）。次に、水温収束時間ｔｃｅから経過時間ｔｅを減算して現時点の水温収束時間ｔｃｓを算出する（ステップＡ３３）。なお、水温収束時間ｔｃｓが負になる場合（ｔｃｓ＜０）には、水温収束時間ｔｃｓを０とする。
そして、図３（ｃ）に示すマップから、現時点の水温収束時間ｔｃｓに対応した偏差ΔＴｓを読み込む（ステップＡ３４）。さらに、現時点の吸気温Ｔｉａに偏差ΔＴｓを加算して現時点の推定水温（停止中推定水温）Ｔｗｓを算出する（ステップＡ３５）。この停止中推定水温Ｔｗｓを推定水温Ｔｗｅの初期値として記憶する（ステップＡ３６）。

〔３−３．運転中水温推定のサブルーチンフローチャート〕
ステップＡ６０における運転中水温推定部５２による運転中水温の推定は、図８に示すように行われる。
つまり、まず、上限値設定部５２ｂにおいて推定水温の上限値Ｔｗmaxを設定する（ステップＡ６１）。

この上限値Ｔｗmaxの設定は、図９に示すように、まず、エンジン回転数Ｎｅ，充填効率Ｅｃ，外気温度Ｔout，車速Ｖを読み込んで（ステップＡ６１１）、エンジン回転数Ｎｅ，充填効率Ｅｃ，外気温度Ｔout，車速Ｖに応じて例えばマップ等によって推定水温の上限値上限値Ｔｗmaxを設定する（ステップＡ６１２）。
そして、図８に示すように、推定値算出部５２ａにおいて、エンジン回転数Ｎｅ，充填効率Ｅｃを読み込んで（ステップＡ６２）、エンジン回転数Ｎｅ，充填効率Ｅｃに応じて例えばマップ等によって温度加算ゲインＴｗｇを設定する（ステップＡ６３）。さらに、前回の推定水温値Ｔｗｅ（ｎ−１）に温度加算ゲインＴｗｇを加算していくことにより今回の推定水温値Ｔｗｅ（ｎ）を演算する（ステップＡ６４）。

さらに、推定温度Ｔｗｅ（ｎ）を上限値Ｔｗmaxで制限して、最終的な推定温度Ｔｗｅ（ｎ）を得る。つまり、推定温度Ｔｗｅ（ｎ）が上限値Ｔｗmax以下であれば推定温度Ｔｗｅ（ｎ）をそのまま採用し、推定温度Ｔｗｅ（ｎ）が上限値Ｔｗmaxよりも大きければ、上限値Ｔｗmaxを推定温度Ｔｗｅ（ｎ）とする（ステップＡ６５）。
また、ヒータ２８等の熱関連機器の作動時と非作動時とでは、異なるマップ等を用いて異なる対応関係で推定温度Ｔｗｅ（ｎ）を算出する。したがって、ヒータ２８等の熱関連機器の作動時と非作動時とでは、異なる大きさの推定温度Ｔｗｅ（ｎ）となる。

〔３−４．タイムチャート〕
図１０は冷却水温の推定例を示すタイムチャートであり、この例では、車両がハイブリッド電気自動車であり、エンジン単独走行、エンジンモータ併用走行、モータ単独走行をそれぞれできるものとする。したがって、モータ単独走行時には、キースイッチ（イグニッションスイッチを含む）がオンであってもエンジンが停止する。

図１０に示すように、キースイッチがオン操作されてエンジンが始動すると（時点ｔ１）、この時の推定水温の初期値（停止中推定水温）が読み込まれる。この場合、エンジン停止時間が長く、初期値には吸気温が採用されている。その後、運転中の推定水温が逐次推定されるがこの運転中の推定水温は上限値で制限される。モータ単独走行に移行すると（時点ｔ２）、エンジンが停止するので、停止中推定水温Ｔｗｅが推定される。

まず、エンジン停止時点の推定水温Ｔｗｅと吸気温Ｔｉａとの偏差ΔＴｅ２（＝Ｔｗｅ−Ｔｉａ）が記憶される。この偏差ΔＴｅ２に対応して水温収束時間が求められるが、水温収束時間は、エンジン停止時間が長く経過するほど短くなる。その後、エンジンが始動すると（時点ｔ３）、この時の水温収束時間に対応した偏差ΔＴｅ３である補正量（加算補正量）を求め、その時点の吸気温Ｔｉａに補正量を加算して、推定水温の初期値（停止中推定水温）を設定する。

その後、運転中の推定水温が逐次推定されるがこの運転中の推定水温は上限値で制限される。そして、キースイッチがオフ操作されると（時点ｔ４）、エンジンが停止し、再び停止中推定水温が推定される。つまり、エンジン停止時点の推定水温Ｔｗｅと吸気温Ｔｉａとの偏差ΔＴｅ４が記憶され、この偏差ΔＴｅ４に対応して水温収束時間が求められる。水温収束時間は、エンジン停止時間が長く経過するほど短くなり、エンジンが始動すると（時点ｔ５）、この時の水温収束時間に対応した偏差ΔＴｅ５である補正量（加算補正量）を求め、その時点の吸気温Ｔｉａに補正量を加算して、推定水温の初期値（停止中推定水温）を設定する。ここでは、エンジン停止時間が長く、補正量ΔＴｅ５は０となり初期値には吸気温が採用されている。

〔３−５．効果〕
このようにして、本実施形態にかかるエンジンの冷却水温推定装置によれば、エンジンの運転中において、上限値Ｔｗmaxにより上限規制して推定温度Ｔｗｅ（ｎ）を得るので、推定水温Ｔｗｅ（ｎ）が実際の水温よりも過剰に高くなることが回避され、温度上昇時の冷却水温を適正に推定することができる。

また、ヒータ２８等の熱関連機器の作動時と非作動時とでは、異なるマップ等を用いて推定温度Ｔｗｅ（ｎ）を算出することにより、冷却水温を適正に推定することができる。
また、エンジン１の回転数Ｎｅと充填効率（エンジン負荷状態）Ｅｃと外気温度Ｔoutと車速Ｖとに基づいて上限値Ｔｗmaxを設定することにより、推定水温Ｔｗｅが過剰に高くなることが適切に抑えられ、冷却水温を適正に推定することができる。

また、エンジン１の回転数Ｎｅと充填効率（エンジン負荷状態）Ｅｃとに基づいて、最終到達水温Ｔｗａと第１及び第２の一次遅れフィルタのフィルタゲインとを設定し、最終到達水温Ｔｗａに対して第１及び第２の一次遅れフィルタによる処理をそれぞれ実施して推定値Ｔｗｅを演算するので、容易に且つ適正に冷却水温を推定することができる。
さらに、エンジン１への燃料カット時に推定値の演算を停止し、燃料カット直前に得られた推定水温Ｔｗｅを保持すれば、燃料カット時にも容易に且つ適正に冷却水温を推定することができる。

また、停止中水温推定５３は、エンジン停止後のエンジン始動時にエンジン１の停止に伴い下降する冷却水温を推定する際に、冷却水温Ｔｗｅと吸気温度Ｔｉａとの偏差ΔＴｅと、エンジン停止後に冷却水温が低下し吸気温度Ｔｉａと一致するまでに要するエンジン停止時間である水温収束時間ｔｃｓとの対応関係が記憶していて、エンジン停止時に、この時点に得られた推定水温Ｔｗｅと検出された吸気温度Ｔｉａとの偏差ΔＴｅと、エンジン停止時からエンジン始動時までの経過時間Ｔｅとから、記憶された対応関係を用いて、エンジン停止中の推定水温を算出することにより、次回エンジン始動時の冷却水温を適正に推定することができる。

このとき、偏差ΔＴｅと時間との対応関係を用いて、偏差ΔＴｅに対応した水温収束時間ｔｃｓである第１水温収束時間を求め、第１水温収束時間からエンジン停止時からエンジン始動時までの経過時間を減算して第２水温収束時間を求め、第２水温収束時間に対応した偏差から推定水温を求めれば、容易に冷却水温を推定することができる。
偏差ΔＴｅと時間との対応関係として吸気温度に関わらず単一のものを用いれば、対応関係にかかる記憶容量を抑え、シンプルに冷却水温を推定できるようにしながら、冷却水温を適正に推定することができる。

また、本エンジン制御装置よれば、水温センサ２３の正常時には水温センサ２３により検出された検出値Ｔｗｒに基づいて燃料噴射量等のエンジン制御を適切に実施し、水温センサ２３の故障時にはエンジンの冷却水温推定部５１により推定された推定水温Ｔｗｅに基づいて燃料噴射量等のエンジン制御を適切に実施することができる。

［第２実施形態］
次に、図１１〜図１３を参照して、第２実施形態にかかるエンジンの冷却水温推定装置を説明する。なお、本実施形態の冷却水温推定装置は、運転中水温推定部５２の推定値算出部５２ａによる推定値の具体的な算出手法が第１実施形態のものと異なっており、他の構成は、第１実施形態のものと同様である。そこで、推定値算出部５２ａによる推定値の算出手法のみを説明する。

〔４．冷却水温推定装置の構成〕
〔４−１．運転中水温推定（その２）〕
本実施形態の推定値算出部５２ａでは、エンジン回転数Ｎｅ及び充填効率Ｅｃに基づいて、冷却水をラジエータによって放熱処理しない場合の最終到達水温Ｔｗａを設定し、この最終到達水温Ｔｗａに対して第１及び第２の一次遅れフィルタによる処理をそれぞれ実施することにより推定値Ｔｗａ２を演算する。この場合、第１及び第２の一次遅れフィルタのフィルタゲインを適宜設定する必要がある。

本実施形態にかかる推定値算出部５２ａでは、第１及び第２の一次遅れフィルタのフィルタゲインを、エンジン回転数Ｎｅ及び充填効率Ｅｃに基づいて設定している。
また、本実施形態にかかる推定値算出部５２ａでは、最終到達水温についても、エンジン回転数Ｎｅ及び充填効率Ｅｃに基づいて設定している。
図１２（ａ）は第１の一次遅れフィルタのフィルタゲインをエンジン回転数Ｎｅ及び充填効率Ｅｃに応じて設定された例を示し、図１２（ｂ）は第２の一次遅れフィルタのフィルタゲインをエンジン回転数Ｎｅ及び充填効率Ｅｃに応じて設定された例を示し、図１２（ｃ）は最終到達水温をエンジン回転数Ｎｅ及び充填効率Ｅｃに応じて設定された例を示す。

なお、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に示す例では、エンジン回転数Ｎｅを、低レベルＮｅ１（Ｎｅ低）、中レベルＮｅ２（Ｎｅ中）、高レベルＮｅ３（Ｎｅ高）の３つに分けて、充填効率Ｅｃを、低レベルＥｃ１（Ｅｃ低）、中レベルＥｃ２（Ｅｃ中）、高レベルＥｃ３（Ｅｃ高）の３つに分けて、フィルタゲイン或いは最終到達水温をそれぞれ設定している。

このように、エンジン回転数Ｎｅ及び充填効率Ｅｃに基づいて、第１及び第２の一次遅れフィルタのフィルタゲイン及び最終到達水温Ｔｗａを設定し、最終到達水温Ｔｗａに対して第１及び第２の一次遅れフィルタによる処理をそれぞれ実施して、水温の推定値Ｔｗｅ（＝Ｔｗａ２）を算出すると、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）のそれぞれのタイムチャートに、細実線，細破線，細一点鎖線の各曲線で示すように推定値が得られる。

なお、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、エンジン回転数Ｎｅが異なる場合を例示しており、図１１（ａ）はエンジン回転数Ｎｅが低レベルＮｅ１（Ｎｅ低）の場合の水温値を、図１１（ｂ）はエンジン回転数Ｎｅが中レベルＮｅ２（Ｎｅ中）の場合の水温値を、図１１（ｃ）はエンジン回転数Ｎｅが高レベルＮｅ３（Ｎｅ高）の場合の水温値を、それぞれ示す。

また、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）において、太実線は充填効率Ｅｃが低レベルＥｃ１（Ｅｃ低）の場合の水温検出値を、太破線は充填効率Ｅｃが中レベルＥｃ２（Ｅｃ中）の場合の水温検出値を、太一点鎖線は充填効率Ｅｃが高レベルＥｃ３（Ｅｃ高）の場合の水温検出値を、それぞれ示す。また、細実線は充填効率Ｅｃが低レベルＥｃ１（Ｅｃ低）の場合の水温推定値を、細破線は充填効率Ｅｃが中レベルＥｃ２（Ｅｃ中）の場合の水温推定値を、細一点鎖線は充填効率Ｅｃが高レベルＥｃ３（Ｅｃ高）の場合の水温推定値を、それぞれ示す。

各エンジン回転数域において、且つ、充填効率Ｅｃの各レベルにおいて、水温推定値が水温検出値に極めて近似することがわかる。このよう近似させるには、上記の第１及び第２の一次遅れフィルタのフィルタゲイン及び最終到達水温の設定が重要になるが、予め実機試験やシミュレーション等を行なってこれらを適正に設定すれば、推定値算出部５２ａによる上記手法により十分に精度よく水温推定を行なうことができる。

図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に示す例では、上限値規制をしていないが、本実施形態においても第１実施形態と同様に上限値規制をして推定水温を求めるようになっている。
また、ヒータ２８等の熱関連機器の作動時と非作動時とでは、異なるマップ等を用いて異なる対応関係で推定温度Ｔｗｅを算出する。したがって、ヒータ２８等の熱関連機器の作動時と非作動時とでは、異なる大きさの推定温度Ｔｗｅとなる。

つまり、推定値算出部５２ａは、ヒータ作動時には、第１及び第２の一次遅れフィルタのフィルタゲインをヒータ非作動時よりも低下させ、最終到達水温もヒータ非作動時よりも低下させている。また、上限値設定部５２ｂでも、上限値をヒータ非作動時よりも低下させている。

〔５．作用及び効果〕
本実施形態にかかるエンジンの冷却水温推定装置は上述のように構成されているので、図６のステップＡ６０における上昇時水温推定部５２による上昇時水温の推定は、図１３に示すように行われる。

つまり、まず、上限値設定部５２ｂにおいて推定水温の上限値Ｔｗmaxを設定する（ステップＡ６１）。この上限値Ｔｗmaxの設定は、前述の図９に示すように行なわれるので説明は省略する。
そして、推定値算出部５２ａにおいて、エンジン回転数Ｎｅ，充填効率Ｅｃを読み込んで（ステップＡ１６２）、エンジン回転数Ｎｅ，充填効率Ｅｃに応じて例えばマップ等によって最終到達水温Ｔｗａを設定する（ステップＡ１６３）。さらに、エンジン回転数Ｎｅ，充填効率Ｅｃに応じて例えばマップ等によって第１及び第２の一次遅れフィルタのフィルタゲインを設定する（ステップＡ１６４）。

また、下降時水温推定部５３により推定され記憶されている推定水温Ｔｗｅを初期値として、最終到達水温Ｔｗａを第１の一次遅れフィルタによりフィルタリング処理して（ステップＡ１６５）、さらに、この処理後の水温Ｔｗａ１を第２の一次遅れフィルタによりフィルタリング処理して（ステップＡ１６６）、この処理後の水温Ｔｗａ２を今回の推定温度Ｔｗｅ（ｎ）とする（ステップＡ１６７）。

さらに、推定温度Ｔｗｅ（ｎ）を上限値Ｔｗmaxで制限して、最終的な推定温度Ｔｗｅ（ｎ）を得る。つまり、推定温度Ｔｗｅ（ｎ）が上限値Ｔｗmax位下であれば推定温度Ｔｗｅ（ｎ）をそのまま採用し、推定温度Ｔｗｅ（ｎ）が上限値Ｔｗmaxよりも大きければ、上限値Ｔｗmaxを推定温度Ｔｗｅ（ｎ）とする（ステップＡ１６８）。
なお、ヒータ２８等の熱関連機器の作動時と非作動時とでは、異なるマップ等を用いて異なる対応関係で推定温度Ｔｗｅ（ｎ）を算出する。したがって、ヒータ２８等の熱関連機器の作動時と非作動時とでは、異なる大きさの推定温度Ｔｗｅ（ｎ）となる。

このようにして、本実施形態においても第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
なお、本実施形態では、第１及び第２の一次遅れフィルタのフィルタゲインや最終到達水温や上限値をエンジン運転状態に対応したマップを用いて算出（設定）しているが、ヒータ作動時とヒータ非作動時とで異なるマップを用意すればよい。或いは、例えばヒータ非作動時のマップのみを用意し、ヒータ作動時にはヒータ非作動時のマップで得られた各値に所定のゲインを乗算してフィルタゲインや最終到達水温や上限値を求めるようにしても良い。

［６．その他］
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記の実施形態を適宜変更して実施することができる。
例えば、上記実施形態では、冷却水温推定部５１による水温推定を水温センサ２３とは独立して行なっているが、水温センサ２３の正常異常を適切に検出できれば、水温センサ２３が異常になる直前の水温センサ２３の正常な検出値を初期値として冷却水温推定部５１による水温推定を行なっても良い。

また、本装置は、種々の自動車に適用することができるだけでなく、自動車以外の車両にも適用が可能である。

１エンジン
２３水温センサ（水温検出手段）
２６外気温センサ（吸気温検出手段）
２８ヒータ（熱関連機器）
５０エンジン制御装置（エンジンＥＣＵ）
５１冷却水温推定部（冷却水温推定手段）
５２運転中水温推定部（運転中水温推定手段）
５２ａ推定値算出部
５２ｂ上限値設定部
５２ｃ推定値補正部
５３停止中水温推定部（停止中水温推定手段）
５３ａ対応関係記憶部
５３ｂ停止中水温算出部
５４推定水温保持部（推定水温保持手段）
６０燃料噴射制御部
６１燃料カット制御部

Claims

車両に搭載されるエンジンの冷却水の温度である冷却水温を推定する装置であって、
前記エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段により検出された前記運転状態に基づいて前記エンジンの冷却水温の推定値である推定水温を得る冷却水温推定手段と、を備え、
前記冷却水温推定手段は、前記エンジンの運転中の前記冷却水温を推定する運転中水温推定手段を備え、
前記運転中水温推定手段は、
前記運転状態検出手段により検出された前記運転状態に基づいて前記冷却水温の推定値を算出する推定値算出部と、
前記運転状態検出手段により検出された前記運転状態に基づいて前記冷却水温の上限値を設定する上限値設定部と、
前記推定値算出部により算出された前記推定値を前記上限値設定部により設定された前記上限値により上限規制して前記推定水温を得る推定値補正部と、を有する
ことを特徴とする、エンジンの冷却水温推定装置。
前記車両には前記冷却水との熱交換により作動する熱関連機器が装備され、
前記推定値算出部は、前記熱関連機器の作動時には、前記熱関連機器の非作動時の前記推定値とは異なる大きさの前記推定値を算出し、
前記上限値設定部は、前記熱関連機器の作動時には、前記熱関連機器の非作動の前記上限値とは異なる大きさに前記上限値を設定する
ことを特徴とする、請求項１記載のエンジンの冷却水温推定装置。
前記運転状態検出手段は、前記エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記エンジンの負荷状態を検出する負荷状態検出手段と、を含み、
前記上限値設定部は、少なくとも前記回転速度検出手段により検出された前記回転速度と前記負荷状態検出手段により検出された前記負荷状態とに基づいて、前記上限値を設定する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のエンジンの冷却水温推定装置。
前記運転状態検出手段は、前記エンジンの周囲の外気温度を検出する外気温度検出手段と、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、を含み、
前記上限値設定部は、少なくとも前記外気温度検出手段により検出された前記外気温度と前記車速検出手段により検出された前記車速とに基づいて、前記上限値を設定する
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載のエンジンの冷却水温推定装置。
前記運転状態検出手段は、前記エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記エンジンの負荷状態を検出する負荷状態検出手段と、を含み、
前記推定値算出部は、少なくとも前記回転速度検出手段により検出された前記回転速度と前記負荷状態検出手段により検出された前記負荷状態とに基づいて、温度加算ゲインを算出し、前回の前記推定値に前記温度加算ゲインを加算していくことにより今回の前記推定値を演算する
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載のエンジンの冷却水温推定装置。
前記運転状態検出手段は、前記エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記エンジンの負荷状態を検出する負荷状態検出手段と、を含み、
前記推定値算出部は、少なくとも前記回転速度検出手段により検出された前記回転速度と前記負荷状態検出手段により検出された前記負荷状態とに基づいて、所定周期で、前記冷却水を放熱処理しない場合の最終到達水温を設定し、前記最終到達水温に対して第１及び第２の一次遅れフィルタによる処理をそれぞれ実施することにより前記推定値を演算する
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載のエンジンの冷却水温推定装置。
前記第１及び第２の一次遅れフィルタのフィルタゲインは、少なくとも前記回転速度と前記負荷状態とのいずれかに応じて設定される
ことを特徴とする、請求項６記載のエンジンの冷却水温推定装置。
前記冷却水温推定手段は、前記エンジンへの燃料カット時に、前記推定値算出部による前記推定値の演算を停止し、前記燃料カット直前に得られた前記推定水温を保持する推定水温保持手段を有する
ことを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載のエンジンの冷却水温推定装置。
前記運転状態検出手段は、前記エンジンの吸気温度を検出する吸気温度検出手段を含み、
前記冷却水温推定手段は、前記エンジンの停止中の前記冷却水温を推定する停止中水温推定手段を備え、
前記停止中水温推定手段は、
前記冷却水温と前記吸気温度との偏差と、前記エンジンの停止中の前記冷却水温が前記吸気温度と一致するまでに要する時間である水温収束時間との対応関係が記憶された対応関係記憶部と、
前記エンジンが停止されると、このエンジン停止時点において前記運転中水温推定手段により得られた前記推定水温と前記吸気温度検出手段により検出された前記吸気温度との偏差と、前記エンジン停止時点からのエンジン停止時間とから、前記対応関係記憶部に記憶された前記対応関係を用いて、前記エンジンの停止中の前記推定水温を算出する停止中水温算出部とを有する
ことを特徴とする、請求項１〜８の何れか１項に記載のエンジンの冷却水温推定装置。
前記停止中水温算出部は、前記対応関係を用いて、前記偏差に対応した前記水温収束時間である第１水温収束時間を求め、前記エンジン停止時間が前記第１水温収束時間より短い場合、前記第１水温収束時間から前記エンジン停止時間を減算して第２水温収束時間を求め、前記第２水温収束時間に対応した前記偏差から前記推定水温を求める
ことを特徴とする、請求項９記載のエンジンの冷却水温推定装置。
前記対応関係記憶部には、前記吸気温度に関わらず単一の前記対応関係が記憶され、
前記停止中水温算出部は、単一の前記対応関係を用いて前記推定水温を求める
ことを特徴とする、請求項９又は１０記載のエンジンの冷却水温推定装置。
前記停止中水温推定手段は、前記エンジンの始動時に前記冷却水温を推定する
ことを特徴とする、請求項９〜１１の何れか１項に記載のエンジンの冷却水温推定装置。
車両に搭載されるエンジンを冷却水の温度に対応した制御用水温に基づいて制御するエンジン制御装置であって、
前記冷却水の温度を検出する水温検出手段と、
請求項１〜１２の何れか１項に記載のエンジンの冷却水温推定装置と、
前記水温検出手段の正常時には前記水温検出手段により検出された検出値に基づいて前記エンジンを制御し、前記水温検出手段の故障時には前記エンジンの冷却水温推定装置により推定された推定水温に基づいて前記エンジンを制御する制御手段と、を備えている
ことを特徴とする、エンジン制御装置。