JP7552321B2 - エンジン装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン装置に関する。

従来、この種のエンジン装置としては、エンジンを間欠運転可能なエンジン装置において、エンジンの運転開始時の冷却水温が所定温度以下のときには、ＰＮ抑制制御を実行し、その後に、冷却水温が所定温度よりも高くなった条件や、エンジンの運転開始から所定時間が経過した条件、エンジンの運転開始からの積算空気量が所定空気量以上に至った条件のうちの何れかが成立したときに、通常制御に移行するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。ここで、ＰＮ抑制制御は、エンジンの出力が所定出力以下に制限されてエンジンからの粒子状物質の排出量（粒子状物質数（ＰＮ））が抑制されるようにエンジンを制御する制御である。通常制御は、走行用の要求出力に応じたエンジンの目標出力がエンジンから出力されるようにエンジンを制御する制御である。

特開２０１７－５２３８８号公報

上述のエンジン装置では、エンジンの間欠停止からの再始動以降に、エンジンの状態を適切に考慮せずにエンジンの暖機の有無を判定し、ＰＮ抑制制御を無駄に実行する場合がある。

本発明のエンジン装置は、エンジンの出力が所定出力以下に制限されてエンジンからの粒子状物質の排出量が抑制されるようにエンジンを制御する出力制限制御（ＰＮ抑制制御）を無駄に実行するのを抑制することを主目的とする。

本発明のエンジン装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のエンジン装置は、
エンジンと、
前記エンジンの暖機が完了していないときには、前記エンジンの出力が所定出力以下に制限されて前記エンジンからの粒子状物質の排出量が抑制されるように前記エンジンを制御する出力制限制御を実行する制御装置と、
を備え、前記エンジンを間欠運転可能なエンジン装置であって、
前記制御装置は、前記エンジンの間欠停止からの再始動以降には、前記エンジンのピストンの頂面温度および／またはシリンダボアの壁面温度を用いて前記エンジンの暖機の完了の有無を判定する、
ことを要旨とする。

本発明のエンジン装置では、エンジンの暖機が完了していないときには、エンジンの出力が所定出力以下に制限されてエンジンからの粒子状物質の排出量が抑制されるようにエンジンを制御する出力制限制御を実行する。そして、エンジンの間欠停止からの再始動以降には、エンジンのピストンの頂面温度および／またはシリンダボアの壁面温度を用いてエンジンの暖機の完了の有無を判定する。これにより、エンジンの状態（特に、粒子状物質の排出量に影響を与える燃焼室付近の温度）をより適切に考慮して、エンジンの暖機の完了の有無を判定することができる。この結果、出力制限制御を無駄に実行するのを抑制することができる。

本発明のエンジン装置において、前記制御装置は、前記エンジンの間欠停止前の前記ピストンの頂面温度と、前記エンジンの間欠停止時間と、に基づいて前記エンジンの再始動時の前記ピストンの頂面温度を推定するものとしてもよい。この場合、前記制御装置は、前記エンジンの間欠停止前の前記ピストンの頂面温度と、前記エンジンの間欠停止時間と、前記エンジンの再始動時の冷却水の温度と、に基づいて前記エンジンの再始動時の前記ピストンの頂面温度を推定するものとしてもよい。これらのようにすれば、エンジンの再始動時のピストンの頂面温度をより適切に推定することができる。

本発明のエンジン装置において、前記制御装置は、前記エンジンの再始動後には、前記ピストンの頂面温度の前回値に、吸入空気量に基づく第１補正値を加えて、前記ピストンの頂面温度を推定するものとしてもよい。こうすれば、エンジンの再始動以降のピストンの頂面温度をより適切に推定することができる。

本発明のエンジン装置において、前記制御装置は、前記エンジンの間欠停止前の前記シリンダボアの壁面温度と、前記エンジンの間欠停止時間と、に基づいて前記エンジンの再始動時の前記シリンダボアの壁面温度を推定するものとしてもよい。この場合、前記制御装置は、前記エンジンの間欠停止前の前記シリンダボアの壁面温度と、前記エンジンの間欠停止時間と、前記エンジンの再始動時の冷却水の温度と、に基づいて前記エンジンの再始動時の前記シリンダボアの壁面温度を推定するものとしてもよい。これらのようにすれば、エンジンの再始動時のシリンダボアの壁面温度をより適切に推定することができる。

本発明のエンジン装置において、前記制御装置は、前記エンジンの再始動後には、前記シリンダボアの壁面温度の前回値に、吸入空気量に基づく第２補正値を加えて、前記シリンダボアの壁面温度を推定するものとしてもよい。この場合、前記制御装置は、前記エンジンの再始動以降には、前記吸入空気量と、前記エンジンの再始動時の冷却水の温度と、に基づいて前記第２補正値を推定するものとしてもよい。これらのようにすれば、エンジンの再始動以降のシリンダボアの壁面温度をより適切に推定することができる。

本発明の一実施例としてのエンジン装置２１を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 エンジン装置２１の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、 ＨＶＥＣＵ７０により実行される再始動以降の暖機判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 エンジンＥＣＵ２４により実行される再始動以降の頂面温度推定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 エンジンＥＣＵ２４により実行される再始動以降の壁面温度推定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 再始動時水温Ｔｗｓｔおよび間欠停止時間Ｔｓｐと低下量ΔＴｐｔ１との関係の一例を示す説明図である。 再始動時水温Ｔｗｓｔと補正係数ｋｃｗとの関係の一例を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例の自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのエンジン装置２１を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。図２は、エンジン装置２１の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図１に示すように、エンジン装置２１と、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、バッテリ５０と、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵという）７０とを備える。ここで、エンジン装置２１は、エンジン２２と、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４とを有する。

エンジン２２は、例えばガソリンや軽油などの燃料を用いて吸気、圧縮、膨張（爆発燃焼）、排気の４行程により動力を出力する４気筒の内燃機関として構成されている。図２に示すように、エンジン２２は、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁１２６と、筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁１２７とを有する。エンジン２２は、ポート噴射弁１２６と筒内噴射弁１２７とを有することにより、ポート噴射モードと筒内噴射モードと共用噴射モードとのうちの何れかで運転可能となっている。ポート噴射モードでは、エアクリーナ１２２により清浄された空気を吸気管１２３に吸入してスロットルバルブ１２４やサージタンク１２５を通過させると共に、吸気管１２３のサージタンク１２５よりも下流側のポート噴射弁１２６から燃料を噴射し、空気と燃料とを混合する。そして、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃焼室１２９に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、シリンダボア１３１内でそのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２３の回転運動に変換する。筒内噴射モードでは、ポート噴射モードと同様に空気を燃焼室１２９に吸入し、吸気行程や圧縮行程において筒内噴射弁１２７から燃料を噴射し、点火プラグ１３０による電気火花により爆発燃焼させてクランクシャフト２３の回転運動を得る。共用噴射モードでは、空気を燃焼室１２９に吸入する際にポート噴射弁１２６から燃料を噴射すると共に吸気行程や圧縮行程において筒内噴射弁１２７から燃料を噴射し、点火プラグ１３０による電気火花により爆発燃焼させてクランクシャフト２３の回転運動を得る。これらの噴射モードは、エンジン２２の運転状態に基づいて切り替えられる。燃焼室１２９から排気バルブ１３３を介して排気管１３４に排出される排気は、浄化装置１３５を介して外気に排出される。浄化装置１３５は、排気中の一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化触媒（三元触媒）１３５ａを有する。

エンジン２２は、エンジンＥＣＵ２４により運転制御されている。エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、データを記憶保持するフラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを備える。

エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。エンジンＥＣＵ２４に入力される信号としては、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２３の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランク角θｃｒや、エンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温Ｔｗを挙げることができる。吸気バルブ１２８を開閉するインテークカムシャフトの回転位置や排気バルブ１３３を開閉するエキゾーストカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカム角θｃｉ，θｃｏも挙げることができる。スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１２４ａからのスロットル開度ＴＨや、吸気管１２３のスロットルバルブ１２４よりも上流側に取り付けられたエアフローメータ１２３ａからの吸入空気量Ｑａ、吸気管１２３のスロットルバルブ１２４よりも上流側に取り付けられた温度センサ１２３ｔからの吸気温Ｔａ、サージタンク１２５に取り付けられた圧力センサ１２５ａからのサージ圧Ｐｓも挙げることができる。排気管１３４の浄化装置１３５よりも上流側に取り付けられたフロント空燃比センサ１３７からのフロント空燃比ＡＦ１や、排気管１３４の浄化装置１３５よりも下流側に取り付けられたリヤ空燃比センサ１３８からのリヤ空燃比ＡＦ２も挙げることができる。

エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力される。エンジンＥＣＵ２４から出力される信号としては、例えば、スロットルバルブ１２４への制御信号や、ポート噴射弁１２６への制御信号、筒内噴射弁１２７への制御信号、点火プラグ１３０への制御信号を挙げることができる。

エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ１４０からのエンジン２２のクランク角θｃｒに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算する。また、エンジンＥＣＵ２４は、エアフローメータ１２３ａからの吸入空気量Ｑａとエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいて負荷率（エンジン２２の１サイクルあたりの行程容積に対する１サイクルで実際に吸入される空気の容積の比）ＫＬを演算する。さらに、エンジンＥＣＵ２４は、水温センサ１４２からの冷却水温Ｔｗとエンジン２２の回転数Ｎｅおよび負荷率ＫＬとに基づいて浄化装置１３５の浄化触媒１３５ａの温度Ｔｃａｔを推定する。

エンジンＥＣＵ２４は、基本的には、エンジン２２の回転数Ｎｅと負荷率ＫＬと冷却水温Ｔｗとに基づいてエンジン２２のピストン１３２の頂面温度Ｔｐｔを推定すると共に、エンジン２２の冷却水温Ｔｗに所定値を加えてエンジン２２のシリンダボア１３１の壁面温度Ｔｃｂを推定する。

図１に示すように、プラネタリギヤ３０は、シングルピニオンタイプの遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動軸３６が接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、ダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト２３が接続されている。

モータＭＧ１は、例えば同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸３６に接続されている。インバータ４１，４２は、モータＭＧ１，ＭＧ２の駆動に用いられると共に電力ライン５４を介してバッテリ５０に接続されている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０によって、インバータ４１，４２の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、データを記憶保持するフラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを備える。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。モータＥＣＵ４０に入力される信号としては、例えば、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する図示しない回転位置センサからのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２や、モータＭＧ１，ＭＧ２の各相に流れる相電流を検出する図示しない電流センサからのモータＭＧ１，ＭＧ２の各相の相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２を挙げることができる。モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２の図示しない複数のスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力される。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。モータＥＣＵ４０は、回転位置センサからのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の電気角θｅ１，θｅ２や回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算する。

バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、上述したように、電力ライン５４を介してインバータ４１，４２に接続されている。このバッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５２により管理されている。

バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、データを記憶保持するフラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。バッテリＥＣＵ５２に入力される信号としては、例えば、バッテリ５０の端子間に取り付けられた図示しない電圧センサからのバッテリ５０の電圧Ｖｂや、バッテリ５０の出力端子に取り付けられた図示しない電流センサからのバッテリ５０の電流Ｉｂ、バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからのバッテリ５０の温度Ｔｂを挙げることができる。バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。バッテリＥＣＵ５２は、電流センサからのバッテリ５０の電流Ｉｂの積算値に基づいてバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣを演算する。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ５０の全容量に対するバッテリ５０から放電可能な電力の容量の割合である。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、データを記憶保持するフラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。ＨＶＥＣＵ７０に入力される信号としては、例えば、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号や、シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰを挙げることができる。また、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ８８からの車速Ｖ、外気温センサ８９からの外気温度Ｔｏｕｔも挙げることができる。ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０との協調制御により、エンジン２２の運転を伴って走行するハイブリッド走行モード（ＨＶ走行モード）やエンジン２２の運転停止を伴って走行する電動走行モード（ＥＶ走行モード）で走行する。このとき、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖに基づく駆動軸３６に要求される走行用トルクＴｄ＊が駆動軸３６に出力されるようにエンジン２２およびモータＭＧ１，ＭＧ２を制御する。

ここで、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４との協調制御によるエンジン２２の運転制御について説明する。最初に、走行用トルクＴｄ＊と、駆動軸３６の回転数Ｎｄ（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２）と、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づく充放電要求パワーＰｂ＊と、に基づいてエンジン２２の仮目標パワーＰｅｔｍｐを設定する。続いて、エンジン２２の暖機が完了しているときには、エンジン２２の仮目標パワーＰｅｔｍｐを目標パワーＰｅ＊に設定し、エンジン２２の暖機が完了していないときには、エンジン２２の仮目標パワーＰｅｔｍｐを所定パワーＰｅ１で制限（上限ガード）した値を目標パワーＰｅ＊に設定する。所定パワーＰｅ１としては、エンジン２２からの粒子状物質の排出量（粒子状物質数（ＰＮ：Particulate Number））を抑制可能なパワー範囲の上限が用いられる。そして、エンジン２２の目標パワーＰｅ＊に基づいて吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火制御などを行なう。吸入空気量制御は、スロットルバルブ１２４の開度を制御することにより行なわれる。燃料噴射制御は、ポート噴射モードや筒内噴射モード、共用噴射モードでポート噴射弁１２６や筒内噴射弁１２７からの燃料噴射量を制御することにより行なわれる。点火制御は、点火プラグ１３０の点火時期を制御することにより行なわれる。以下、エンジン２２について、仮目標パワーＰｅｔｍｐを目標パワーＰｅ＊に設定して行なう制御を「通常制御」といい、仮目標パワーＰｅｔｍｐを所定パワーＰｅ１で制限した値を目標パワーＰｅ＊に設定して行なう制御を「ＰＮ抑制制御」という。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、エンジン２２の間欠停止からの再始動以降にエンジン２２の暖機の完了の有無を判定する処理について説明する。図３は、ＨＶＥＣＵ７０により実行される再始動以降の暖機判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、エンジン２２の間欠停止からの再始動時に実行される。なお、実施例では、各トリップで最初にエンジン２２を始動したときには、冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒｅｆ以上に至ったときや、エンジン２２の始動からの吸入空気量Ｑａの積算値Ｑａｓが閾値Ｑａｓｒｅｆ以上に至ったときなどに、エンジン２２の暖機が完了したと判定するものとした。

図３の再始動以降の暖機判定ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、最初に、ピストン１３２の頂面温度Ｔｐｔやシリンダボア１３１の壁面温度Ｔｃｂを入力する（ステップＳ１００）。ここで、エンジン２２の再始動以降のピストン１３２の頂面温度Ｔｐｔは、エンジンＥＣＵ２４により実行される図４の再始動以降の頂面温度推定ルーチンにより推定された値がエンジンＥＣＵ２４から通信により入力される。シリンダボア１３１の壁面温度Ｔｃｂは、エンジンＥＣＵ２４により実行される図５の再始動以降の壁面温度推定ルーチンにより推定された値がエンジンＥＣＵ２４から通信により入力される。図３の再始動以降の暖機判定ルーチンの説明を中断し、図４の再始動以降の頂面温度推定ルーチンや図５の再始動以降の壁面温度推定ルーチンについて説明する。図４や図５のルーチンは、図３のルーチンと同様に、エンジン２２の間欠停止からの再始動時に実行される。

図４の再始動以降の頂面温度推定ルーチンについて説明する。このルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４は、最初に、エンジン２２の再始動時水温Ｔｗｓｔや間欠停止時間Ｔｓｐ、ピストン１３２の停止前頂面温度Ｔｐｔｓｐを入力する（ステップＳ２００）。ここで、再始動時水温Ｔｗｓｔは、エンジン２２の再始動時に水温センサ１４２により検出された値が入力される。間欠停止時間Ｔｓｐは、エンジン２２の間欠停止の開始から終了（再始動）までを計時するタイマにより計時された時間が入力される。ピストン１３２の停止前頂面温度Ｔｐｔｓｐは、エンジン２２の間欠停止直前にエンジン２２の回転数Ｎｅと負荷率ＫＬと冷却水温Ｔｗとに基づいて推定されたピストン１３２の頂面温度Ｔｐｔが入力される。なお、ピストン１３２の停止前頂面温度Ｔｐｔｓｐは、簡単のために、一定値が入力されるものとしてもよい。

こうしてデータを入力すると、再始動時水温Ｔｗｓｔおよび間欠停止時間Ｔｓｐに基づいて、エンジン２２の間欠停止中のピストン１３２の頂面温度Ｔｐｔの低下量ΔＴｐｔ１を推定し（ステップＳ２１０）、ピストン１３２の停止前頂面温度Ｔｐｔｓｐから低下量ΔＴｐｔ１を減じて、エンジン２２の再始動時のピストン１３２の頂面温度Ｔｐｔを推定する（ステップＳ２２０）。

ここで、エンジン２２の間欠停止中のピストン１３２の頂面温度Ｔｐｔの低下量ΔＴｐｔ１は、再始動時水温Ｔｗｓｔおよび間欠停止時間Ｔｓｐと低下量ΔＴｐｔ１との実験や解析により予め定めた関係に再始動時水温Ｔｗｓｔおよび間欠停止時間Ｔｓｐを適用して推定することができる。図６は、再始動時水温Ｔｗｓｔおよび間欠停止時間Ｔｓｐと低下量ΔＴｐｔ１との関係の一例を示す説明図である。図示するように、低下量ΔＴｐｔ１は、再始動時水温Ｔｗｓｔが低いほど大きく且つ間欠停止時間Ｔｓｐが長いほど大きくなるように推定される。

続いて、エアフローメータ１２３ａからの吸入空気量Ｑａを入力し（ステップＳ２３０）、入力した吸入空気量Ｑａに補正係数ｋｐｔを乗じて、エンジン２２の再始動以降の運転中のピストン１３２の頂面温度Ｔｐｔの上昇量ΔＴｐｔ２を推定し（ステップＳ２４０）、ピストン１３２の前回の頂面温度（前回Ｔｐｔ）に上昇量ΔＴｐｔ２を加えて、ピストン１３２の頂面温度Ｔｐｔを推定する（ステップＳ２５０）。ここで、吸入空気量Ｑａは、単位時間当たりの空気量［ｇ］であり、補正係数ｋｐｔは、空気量の１ｇ当たりのピストン１３２の頂面温度Ｔｐｔの変化量である。

そして、エンジン２２の暖機が完了したか否かを判定する（ステップＳ２６０）。この処理は、図３の再始動以降の暖機判定ルーチンによる判定結果をＨＶＥＣＵ７０から通信により入力して行なわれる。エンジン２２の暖機が完了していないと判定したときには、ステップＳ２３０に戻り、エンジン２２の暖機がしたと判定したときには、本ルーチンを終了する。本ルーチンを終了すると、その後は、上述したように、エンジン２２の回転数Ｎｅと負荷率ＫＬと冷却水温Ｔｗとに基づいてピストン１３２の頂面温度Ｔｐｔを推定する。そして、エンジン２２の間欠停止直前に推定したピストン１３２の頂面温度Ｔｐｔが、次回に本ルーチンが実行されたときにステップＳ２００で停止前頂面温度Ｔｐｔｓｐとして入力される。

次に、図５の再始動以降の壁面温度推定ルーチンについて説明する。このルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４は、最初に、エンジン２２の再始動時水温Ｔｗｓｔや間欠停止時間Ｔｓｐ、シリンダボア１３１の停止前壁面温度Ｔｃｗｓｐを入力する（ステップＳ３００）。ここで、再始動時水温Ｔｗｓｔや間欠停止時間Ｔｓｐの入力方法については上述した。シリンダボア１３１の停止前壁面温度Ｔｃｗｓｐは、エンジン２２の間欠停止直前に冷却水温Ｔｗに所定値を加えて推定されたシリンダボア１３１の壁面温度Ｔｃｗが入力される。

こうしてデータを入力すると、再始動時水温Ｔｗｓｔおよび間欠停止時間Ｔｓｐに基づいて、エンジン２２の間欠停止中のシリンダボア１３１の壁面温度Ｔｃｗの低下量ΔＴｃｗ１を推定し（ステップＳ３１０）、シリンダボア１３１の停止前壁面温度Ｔｃｗｓｐから低下量ΔＴｃｗ１を減じて、エンジン２２の再始動時のシリンダボア１３１の壁面温度Ｔｃｗを推定する（ステップＳ３２０）。

ここで、エンジン２２のの間欠停止中のシリンダボア１３１の低下量ΔＴｃｗ１は、再始動時水温Ｔｗｓｔおよび間欠停止時間Ｔｓｐと低下量ΔＴｃｗ１との実験や解析により予め定めた関係に再始動時水温Ｔｗｓｔおよび間欠停止時間Ｔｓｐを適用して推定することができる。再始動時水温Ｔｗｓｔおよび間欠停止時間Ｔｓｐと低下量ΔＴｃｗ１との関係は、上述の再始動時水温Ｔｗｓｔおよび間欠停止時間Ｔｓｐと低下量ΔＴｐｔ１との関係（図６参照）と同様である。

続いて、エアフローメータ１２３ａからの吸入空気量Ｑａを入力し（ステップＳ３３０）、再始動時水温Ｔｗｓｔに基づいて補正係数ｋｃｗを推定する（ステップＳ３４０）。そして、吸入空気量Ｑａを補正係数ｋｃｗで除して、エンジン２２の再始動以降の運転中のシリンダボア１３１の壁面温度Ｔｃｗの上昇量ΔＴｃｗ２を推定し（ステップＳ３５０）、シリンダボア１３１の前回の壁面温度（前回Ｔｃｗ）に上昇量ΔＴｃｗ２を加えて、シリンダボア１３１の壁面温度Ｔｃｗを推定する（ステップＳ３６０）。

ここで、吸入空気量Ｑａは、単位時間当たりの空気量［ｇ］であり、補正係数ｋｃｗは、シリンダボア１３１の壁面温度Ｔｃｗが１℃上昇するのに要する空気量（「空気量の１ｇ当たりのシリンダボア１３１の壁面温度Ｔｃｗの変化量」の逆数）である。補正係数ｋｃｗは、再始動時水温Ｔｗｓｔと補正係数ｋｃｗとの実験や解析により予め定めた関係に再始動時水温Ｔｗｓｔを適用して推定することができる。図７は、再始動時水温Ｔｗｓｔと補正係数ｋｃｗとの関係の一例を示す説明図である。図示するように、補正係数ｋｃｗは、再始動時水温Ｔｗｓｔが低いほど大きくなるように推定される。

そして、エンジン２２の暖機が完了したか否かを判定する（ステップＳ３７０）。この処理は、図３の再始動以降の暖機判定ルーチンによる判定結果をＨＶＥＣＵ７０から通信により入力して行なわれる。エンジン２２の暖機が完了していないと判定したときには、ステップＳ３３０に戻り、エンジン２２の暖機がしたと判定したときには、本ルーチンを終了する。本ルーチンを終了すると、その後は、上述したように、エンジン２２の冷却水温Ｔｗに所定値を加えて、シリンダボア１３１の壁面温度Ｔｃｗを推定する。そして、エンジン２２の間欠停止直前に推定したシリンダボア１３１の壁面温度Ｔｃｗが、次回に本ルーチンが実行されたときにステップＳ３００で停止前壁面温度Ｔｃｗｓｐとして入力される。

図４の再始動以降の頂面温度推定ルーチンや図５の再始動以降の壁面温度推定ルーチンについて説明した。図３の再始動以降の暖機判定ルーチンの説明に戻る。ステップＳ１００でピストン１３２の頂面温度Ｔｐｔやシリンダボア１３１の壁面温度Ｔｃｗを入力すると、ピストン１３２の頂面温度Ｔｐｔが閾値Ｔｐｔｒｅｆ以上であるか否かを判定すると共に（ステップＳ１１０）、シリンダボア１３１の壁面温度Ｔｃｗが閾値Ｔｃｗｒｅｆ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ここで、閾値Ｔｐｔｒｅｆや閾値Ｔｃｗｒｅｆは、エンジン２２の暖機が完了しているか否かを判定するのに用いられる閾値であり、エンジン２２の仕様に基づいて定められる。閾値Ｔｐｔｒｅｆとしては、例えば、１３０℃～１５０℃程度が用いられ、閾値Ｔｃｗｒｅｆとしては、例えば、５０℃～７０℃程度が用いられる。

ステップＳ１１０でピストン１３２の頂面温度Ｔｐｔが閾値Ｔｐｔｒｅｆ未満であると判定したときや、ステップＳ１２０でシリンダボア１３１の壁面温度Ｔｃｗが閾値Ｔｃｗｒｅｆ未満であると判定したときには、エンジン２２の暖機が完了していないと判定して（ステップＳ１３０）、ステップＳ１００に戻る。エンジン２２の暖機が完了していないと判定しているときには、エンジン２２について上述のＰＮ抑制制御を行なう。

ステップＳ１１０でピストン１３２の頂面温度Ｔｐｔが閾値Ｔｐｔｒｅｆ以上であると判定すると共にステップＳ１２０でシリンダボア１３１の壁面温度Ｔｃｗが閾値Ｔｃｗｒｅｆ以上であると判定したときには、エンジン２２の暖機が完了していると判定して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。エンジン２２の暖機が完了していると判定したときには、エンジン２２について上述の通常制御を行なう。

実施例では、エンジン２２の間欠停止からの再始動以降には、ピストン１３２の頂面温度Ｔｐｔおよびシリンダボア１３１の壁面温度Ｔｃｗを用いてエンジン２２の暖機の完了の有無を判定する。これにより、エンジン２２の間欠停止からの再始動以降に、エンジン２２の再始動からの経過時間やエンジン２２の再始動からの吸入空気量Ｑａの積算値（積算空気量）を用いてエンジン２２の暖機の完了の有無を判定するものに比して、エンジン２２の状態（特に、粒子状物質の排出量に影響を与える燃焼室１２９付近の温度）をより適切に考慮して、エンジン２２の暖機の完了の有無を判定することができる。具体的には、エンジン２２の間欠停止時間Ｔｓｐが短いときなど、エンジン２２の再始動以降のピストン１３２の頂面温度Ｔｐｔやシリンダボア１３１の壁面温度Ｔｃｗが比較的高いときに、エンジン２２の暖機が完了していないと判定するのを抑制することができる。この結果、ＰＮ抑制制御を無駄に実行するのを抑制することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０が備えるエンジン装置２１では、エンジン２２の暖機が完了していないときには、エンジン２２についてＰＮ抑制制御を実行し、エンジン２２の暖機が完了しているときには、エンジン２２について通常制御を実行する。この場合において、エンジン２２の間欠停止からの再始動以降には、ピストン１３２の頂面温度Ｔｐｔおよびシリンダボア１３１の壁面温度Ｔｃｗを用いてエンジン２２の暖機の完了の有無を判定する。これにより、エンジン２２の状態（特に、粒子状物質の排出量に影響を与える燃焼室１２９付近の温度）をより適切に考慮して、エンジン２２の暖機の完了の有無を判定することができる。この結果、ＰＮ抑制制御を無駄に実行するのを抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０が備えるエンジン装置２１では、エンジン２２の間欠停止からの再始動以降には、ピストン１３２の頂面温度Ｔｐｔおよびシリンダボア１３１の壁面温度Ｔｃｗを用いてエンジン２２の暖機の完了の有無を判定するものとした。しかし、エンジン２２の間欠停止からの再始動以降には、ピストン１３２の頂面温度Ｔｐｔおよびシリンダボア１３１の壁面温度Ｔｃｗのうちの何れか１つを用いてエンジン２２の暖機の完了の有無を判定するものとしてもよい。また、エンジン２２の間欠停止からの再始動以降には、ピストン１３２の頂面温度Ｔｐｔおよびシリンダボア１３１の壁面温度Ｔｃｗのうちの何れか１つに加えて、エンジン２２の再始動からの経過時間やエンジン２２の再始動からの吸入空気量Ｑａの積算値（積算空気量）などを用いてエンジン２２の暖機の完了の有無を判定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０が備えるエンジン装置２１では、エンジン２２の間欠停止中のピストン１３２の頂面温度Ｔｐｔの低下量ΔＴｐｔ１を、再始動時水温Ｔｗｓｔおよび間欠停止時間Ｔｓｐに基づいて推定するものとした。しかし、この低下量ΔＴｐｔ１を、間欠停止時間Ｔｓｐだけに基づいて推定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０が備えるエンジン装置２１では、エンジン２２の間欠停止中のシリンダボア１３１の壁面温度Ｔｃｗの低下量ΔＴｃｗ１を、再始動時水温Ｔｗｓｔおよび間欠停止時間Ｔｓｐに基づいて推定するものとした。しかし、この低下量ΔＴｃｗ１を、間欠停止時間Ｔｓｐだけに基づいて推定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０が備えるエンジン装置２１では、エンジン２２の再始動以降の運転中のシリンダボア１３１の壁面温度Ｔｃｗの上昇量ΔＴｃｗ２の推定に用いる補正係数ｋｃｗを、再始動時水温Ｔｗｓｔに基づいて推定するものとした。しかし、補正係数ｋｃｗとして、一定値を用いるものとしてもよい。

実施例では、エンジン装置２１は、エンジン２２とプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１，ＭＧ２とを備えるハイブリッド自動車２０に搭載されるものとした。しかし、図８に示すように、エンジン装置２１は、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６に変速機２３０を介してモータＭＧを接続すると共にモータＭＧにクラッチ２２８を介してエンジン２２を接続したハイブリッド自動車２２０に搭載されるものとしてもよい。また、図９に示すように、エンジン装置２１は、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６に変速機３３０を介してエンジン２２を接続すると共にアイドルストップが可能な自動車３２０に搭載されるものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、エンジンＥＣＵ２４が「制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、エンジン装置の製造産業などに利用可能である。

２０，２２０ ハイブリッド自動車、２１ エンジン装置、２２ エンジン、２３ クランクシャフト、２４ エンジンＥＣＵ、２８ ダンパ、３０ プラネタリギヤ、３６ 駆動軸、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 駆動輪、４０ モータＥＣＵ、４１，４２ インバータ、５０ バッテリ、５２ バッテリＥＣＵ、５４ 電力ライン、７０ ＨＶＥＣＵ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、８９ 外気温センサ、１２２ エアクリーナ、１２３ 吸気管、１２３ａ エアフローメータ、１２３ｔ 温度センサ、１２４ スロットルバルブ、１２４ａ スロットルバルブポジションセンサ、１２５ サージタンク、１２５ａ 圧力センサ、１２６ ポート噴射弁、１２７ 筒内噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１２９ 燃焼室、１３０ 点火プラグ、１３１ シリンダボア、１３２ ピストン、１３３ 排気バルブ、１３４ 排気管、１３５ 浄化装置、１３５ａ 浄化触媒、１３７ フロント空燃比センサ、１３８ リヤ空燃比センサ、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４４ カムポジションセンサ、２２８ クラッチ、２３０，３３０ 変速機、３２０ 自動車、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (1)

1. エンジンと、
   前記エンジンの暖機が完了していないときには、前記エンジンの出力が所定出力以下に制限されて前記エンジンからの粒子状物質の排出量が抑制されるように前記エンジンを制御する出力制限制御を実行する制御装置と、
   を備え、前記エンジンを間欠運転可能なエンジン装置であって、
   前記制御装置は、前記エンジンの間欠停止からの再始動以降には、前記エンジンのピストンの頂面温度およびシリンダボアの壁面温度を用いて前記エンジンの暖機の完了の有無を判定し、
   更に、前記制御装置は、
   前記エンジンの間欠停止前の前記頂面温度から、前記エンジンの間欠停止時間が長いほど大きくなり且つ前記エンジンの再始動時の冷却水の温度が低いほど大きくなる第１低下量を減じて、前記エンジンの再始動時の前記頂面温度を推定し、前記エンジンの再始動後には、前記頂面温度の前回値に、吸入空気量が多いほど大きくなる第１補正値を加えて、前記頂面温度を推定し、
   前記エンジンの間欠停止前の前記壁面温度から、前記エンジンの間欠停止時間が長いほど大きくなり且つ前記エンジンの再始動時の冷却水の温度が低いほど大きくなる第２低下量を減じて、前記エンジンの再始動時の前記壁面温度を推定し、前記エンジンの再始動後には、前記壁面温度の前回値に、前記吸入空気量が多いほど大きくなる第２補正値を加えて、前記壁面温度を推定する、
   エンジン装置。
   

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