专利名称：内燃机的控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机的控制装置。
背景技术：
存在对内燃机的排气进行冷却的冷却装置。冷却装置有的被设置在内燃机的排气口和排气管之间，有的被设置在排气管周围(参照专利文献1)。通过冷却水在冷却装置内部流动，来冷却排气。在先技术文献专利文献专利文献1 日本专利文献特开昭63-208607号公报
发明内容
发明所要解决的问题在冷却装置内，热量从排气向冷却水传递。冷却水可能由于该被传递的热量而沸腾。尤其是，大气压越低则冷却水的沸点越发降低，从而形成容易沸腾的状况。本发明的目的在于提供一种抑制冷却水的沸腾的内燃机的控制装置。解决问题的手段上述目的通过如下的内燃机的控制装置来实现，所述内燃机的控制装置包括冷却装置，被设置在冷却水流动的路径上，并通过所述冷却水流经所述冷却装置的内部来冷却内燃机的排气；热量估计部，对所述冷却装置内从所述排气传递至所述冷却水的热量进行估计；大气压检测部，检测大气压；以及内燃机控制部，基于所述热量是否超过了判定值来确定是否执行对所述排气的温度进行抑制的排气温度控制，并且对所述判定值进行修正，以使得所述大气压越低则所述判定值越小。由于大气压越低则冷却水越容易沸腾，因而通过使得大气压越低则将判定值取得越小，能够容易执行排气温度控制，从而防止冷却水沸腾。发明效果根据本发明，能够提供抑制冷却水沸腾的内燃机的控制装置。
图1是内燃机的控制装置的一个实施方式的说明图；图2是表示冷却水的路径的图；图3是表示ECU执行的控制的一个例子的流程图；图4A是规定大气压与修正系数之间关系的映射图，图4B是表示大气压和散热允许热量之间关系的映射图；图5A、5B是排气温度控制的时序图；图6A是第一变形例的排气温度控制的时序图，图6B是表示大气压和散热允许热量之间关系的映射图；图7是第二变形例中的排气温度控制的时序图；图8是表示大气压和散热允许热量之间关系的映射图。
具体实施例方式
以下，参照附图对实施例进行说明。图1是内燃机的控制装置的一个实施方式的说明图。发动机10具有一对储存器 12L、12R。储存器12L、12R被彼此倾斜配置。发动机10是所谓的V型发动机。储存器12L 中具有由3个气缸14L构成的气缸组。储存器12R中同样也具有气缸14R。此外，储存器12L中设置有向气缸14L内直接喷射燃料的燃料喷射阀15L。同样， 储存器12R中也设置有向气缸14R内直接喷射燃料的燃料喷射阀15R。储存器12L上连接有进气通路4L和排气管5L，储存器12R上连接有进气通路4R和排气管5R。进气通路4L、 4R在上游侧汇合，在该汇合的地方设置有用于调节吸入空气量的节流阀6、以及检测吸入空气量的空气流量计18。在排气管5L、5R的下端部分别设置有催化剂20L、20R。催化剂20L、20R分别对从储存器12L、12R侧的气缸排出的排气进行净化。排气管5L、5R上分别安装有空燃比传感器 9L、9R。在储存器12L的排气口(图中未示出)和排气管5L之间设置有冷却装置40L。同样，在储存器12R的排气口(图中未示出)和排气管5R之间设置有冷却装置40R。冷却装置40L、40R相当于冷却装置。冷却装置40L、40R被构成为使冷却水分别流经排气管5L、5R的管周围。对于冷却装置40L、40R，将在后面详细叙述。在排气管5L上，隔着冷却装置40L而设置有温度传感器 9aL、9bL。在冷却装置40L的上游侧配置有温度传感器9bL，在冷却装置40L的下游侧配置有温度传感器9aL。同样，在排气管5R上配置有温度传感器9aR、9bR。节流阀6的开度由ECU (Electronic Control Unit,电子控制单元)7L、7R针对每个储存器12L、12R单独地进行控制。此外，从燃料喷射阀15L、15R喷射的燃料量也由E⑶ 7L、7R单独地进行控制。E⑶7L、7R能够切断从燃料喷射阀15L、15R喷射的燃料。E⑶7L、 7R的具体情况如后所述，相当于热量估计部、内燃机控制部。此外，空燃比传感器9L、9R将与排气的空燃比相应的检测信号分别输出给ECU 7L、7R。E⑶7L、7R基于分别来自空燃比传感器9L、9R的输出，分别对气缸14L、14R的燃料喷射量进行控制，由此对空燃比进行反馈控制。所谓反馈控制，是对燃料喷射量等进行控制，以使得所检测出的排气的空燃比成为目标空燃比。E⑶7L、7R能够经由通信线路8进行双向通信。通过经由通信线路8交换信息，E⑶7L、7R能够参照与其他储存器的运行状态相关的信息，以进行相应的储存器的运行控制。温度传感器9aL、9bL、9aR、9bR将与排气的温度相应的检测信号分别输出给E⑶ 7L、7R。通过来自温度传感器9bL的信号，E⑶7L对被冷却装置40L冷却前的排气的温度、 即排气流入冷却装置40L之前的温度进行检测。此外，通过来自温度传感器9aL的信号， ECU 7L对被冷却装置40L冷却后的排气的温度、即排气从冷却装置40L流出后的温度进行检测。ECU 7R也同样对排气流入冷却装置40R前后的温度进行检测。此外，大气压传感器
49T将与大气压相应的检测信号输出给ECU 7L。接收到来自大气压传感器9T的检测信号的 E⑶7L将该检测信号发送给E⑶7R。由此，E⑶7L、7R能够检测大气压。图2是表示冷却水(制冷剂)的路径的图。如图2所示，在冷却水的路径上配置有散热器72、进口 74、泵76等。主路径82按照进口 74、泵76、发动机10、散热器72的顺序使冷却水循环。主路径82使冷却水从发动机10的后接合部19向散热器72循环。辅助路径88按照进口 74、泵76、发动机10、冷却装置40L、40R、V储存管60的顺序使冷却水循环。 辅助路径88包括分支路径86L、86R，所述分支路径从后接合部19分支，分别使冷却水流经冷却装置40L、40R内部。泵76是电动式泵，基于来自E⑶7L、7R的指令而工作。冷却水从进口 74流向发动机10。冷却水首先流入发动机10的缸体侧水套llw，接着流入缸盖侧水套12Lw、12Rw。 从缸盖侧水套12Lw、12Rw排出的冷却水在后接合部19汇合。后接合部19上连结有主路径 82和辅助路径88。流经主路径82的冷却水从后接合部19流向散热器72，利用散热器72 使冷却水散热。分支路径86L上配置有流量传感器34L、冷却装置40L。冷却水流经冷却装置40L 内部。通过冷却水流经冷却装置40L内部，能够使从储存器12L的气缸14L排出的排气的温度降低。对于分支路径86R、流量传感器34R、冷却装置40R来说也是一样的。在冷却装置40L的前后分别配置有水温传感器52LJ4L。同样，在冷却装置40R的前后分别配置有水温传感器52RJ4R。水温传感器52L、54L将检测信号输出到E⑶7L，水温传感器52R、54R将检测信号输出到E⑶7R。E⑶7L能够通过来自水温传感器52L的输出来检测流入到冷却装置40L之前的冷却水的温度，通过来自水温传感器54L的输出，能够检测从冷却装置40L流出的冷却水的温度。E⑶7R也一样，能够通过来自水温传感器52R、 54R的输出对流入冷却装置40R之前的冷却水的温度、流出后的冷却水的温度进行检测。图3是表示E⑶7L、7R执行的控制的一个例子的流程图。E⑶7L、7R基于来自水温传感器52L、ML、52R、MR的输出对冷却水的温度进行检测，进而基于来自流量传感器34L、 34R的输出对冷却水的流量进行检测(步骤Si)。具体来说，E⑶7L基于来自水温传感器52L的输出对流入前的温度TLin、以及从水温传感器54L输出的流出后的温度TLout进行检测。E⑶7R基于来自水温传感器52R的输出对流入前的温度TRin、以及从水温传感器54R输出的流出后的温度TRout进行检测。 此外，E⑶7L基于来自流量传感器34L的输出对流入冷却装置40L的冷却水的流量QL进行检测。E⑶7R基于来自流量传感器34R的输出对流入冷却装置40R的冷却水的流量QR 进行检测。接着，E⑶7L、7R分别估计在冷却装置40L、40R内从排气传递至冷却水的热量 Qa(步骤S2)。ECU 7L、7R相当于热量估计部。热量Qa的估计利用以下式子来进行。Qa = kL* (TLout-TLin) *QL+kR* (TRout-TRin) *QR... (1)在上述式(1)中，kL、kR是修正系数。修正系数kL、kR分别是考虑到排气系统的表面积、热传递率、热传导率、排气管的厚度而确定的值。所谓排气系统的表面积，例如是在冷却装置40L内暴露在冷却水中的排气管5L的管的表面积。所谓热传递率，是排放气体或冷却水的热传递率。所谓热传导率，例如是用于计算在排气管5L的壁内传输的热量的热传导率，其由排气管5L的材质而定。所谓排气管的厚度，例如是冷却装置40L内的排气管5L的管的厚度。接着，ECU 7L基于来自大气压传感器9T的输出信号对大气压进行检测(步骤 S3)。接下来，E⑶7L、7R估计散热允许热量Qmax (步骤S4)。散热允许热量Qmax利用以下式子来进行估计。 Qmax = k*kt* (Τ α -Ta) *S... (2)在上述式⑵中，Ta是根据发动机10的运行状态求出的冷却水的上限温度。上限温度T α例如根据ECU 7L、7R的任一个ROM中预先存储的映射图来计算。该映射图例如将内燃机转速或内燃机负荷等与冷却水的上限温度Tα关联起来。冷却水的上限温度Ta 被设定为不给发动机10的运行带来障碍的那种程度的上限。Ta是外部空气温度。外部空气温度Ta例如可以基于搭载在车辆上的外部气温传感器(图中未示出)来计算，也可以通过其他公知的估计方法来估计。S是散热器72暴露于外部空气中而将冷却水散热的散热面积。K是考虑了热传递率、热传导率、车速等而确定的修正系数。修正系数k可以根据车速来改变。例如，车速越快，修正系数k可以取越大的值。散热允许热量Qmax是利用散热器72而使冷却水能够向外部空气散发的热量。能够通过散热器72散发的热量根据车速等而变动。根据式O)，外部空气温度Ta越高，或者散热器72的散热面积S越小，则散热允许热量Qmax越小。此外，kt是考虑了大气压的修正系数。对于该修正系数kt，当根据来自大气压传感器9t的检测信号而检测到的大气压表示1个气压时，kt = 1，当大气压小于1个气压时， 取kt < 1的值，当大气压大于1个气压时，kt > I0图4A是规定大气压和修正整数kt之间关系的映射图的一个例子。该映射图被预先存储在ECU 7L或ECU 7R的ROM中。如图4A 所示，大气压越低则修正系数kt取越小的值。图4B是表示大气压和散热允许热量Qmax之间关系的映射图。如图4B所示，大气压越低则散热允许热量Qmax的值越小。接着，E⑶7L、7R判定热量Qa是否超过散热允许热量Qmax (步骤S5)。当热量Qa 小于散热允许热量Qmax时，ECU 7L、7R结束这一系列的控制。当热量Qa超过散热允许热量Qmax时，ECU 7L、7R执行排气温度控制(步骤S6)。散热允许热量Qmax相当于用于确定是否执行排气温度控制的判定值。所谓排气温度控制，是抑制排气温度的上升的控制，具体来说，通过控制燃料喷射量，与通常的反馈控制时的空燃比相比，将空燃比向浓侧控制。排气温度控制可以是通过限制吸入空气量来抑制排气温度上升的控制。例如，控制吸入空气量以使得节流阀6的开度小于一定值。由此，所燃烧的燃料量减少，因而排气的温度上升得到抑制。通过抑制排气温度，能够抑制在冷却装置40L、40R内从排气传递至冷却水的热量。由此，冷却水能够维持在散热器72可散热的热量。如上所述，排气的冷却效率的降低得到抑制。图5A、5B是排气温度控制的时序图。图5A示出大气压为1个气压时的时序图，图 5B示出了大气压小于1个气压时的时序图。散热允许热量Qmax根据运行状态而变动，但仅当热量Qa超过了散热允许热量Qmax时执行排气温度控制。由此，能够抑制由执行排气温度控制而引起的排放恶化等。基于上述式O)，如图5A、5B所示，大气压低时，散热允许热量Qmax为低的值。由此，大气压低时，执行排气温度控制的期间长。其理由如下所示。大气压低时，冷却水的沸点低。例如，与在平地上运行时相比，在高地上运行时冷却水更容易沸腾。因而，如果不考虑大气压来计算散热允许热量Qmax，则冷却水恐怕会沸腾。但是，由于散热允许热量Qmax 根据大气压进行修正，因而能防止冷却水的沸腾。 接着，针对热量Qa的估计方法的变形例进行说明。以下，记载了对热量Qa进行估计的式子的变形例。 Qa = kvL*(TvLout-TvLin)*QvL+kvR*(TvRout-TvRin)*QvR... (3)上述式(3)是根据排气温度来估计热量Qa的式子。kvL、kvR是修正系数。修正系数kvL、kvR分别是考虑了排气系统的表面积、热传递率、热传导率、排气管的厚度而确定的值。TvLout是从冷却装置40L通过后的排气的温度，其被温度传感器9aL检测出来。 TvLin是通过冷却装置40L之前的排气的温度，其被温度传感器9bL检测出来。TvRout是从冷却装置40R通过后的排气的温度，其被温度传感器9aR检测出来。TvRin是通过冷却装置40R之前的排气的温度，其被温度传感器9bR检测出来。QvL、QvR分别表示流入冷却装置40L、40R的排气的流量。排气流量QvL、QvR分别基于来自设置在排气管5L、5R上的排气流量传感器(图中未示出)的输出，来检测ECU 7L、7R。排气流量传感器是公知的传感器。 上述式C3)在无法设置对冷却水流入冷却装置40L、40R内前后的温度进行检测的水温传感器的时候有用。接着，对在不检测排气流量的情况下估计热量Qa的方法进行说明。通过使用以下的式子，能够在不检测排气流量的情况下估计热量Qa。Qa = kvL*(TvLout-TvLin)*Ga/2+kvR*(TvRout-TvRin)*Ga/2…在上述式(4)中，( 是吸入空气量。在上述式⑷中，假定由空气流量计18检测出的吸入空气量( 的一半被分别导入储存器12L、12R，该吸入空气量( 与排气流量成比例。上述式(4)在无法设置排气流量传感器的时候有用。接着，对在不检测流入冷却装置40L、40R之前的排气温度的情况下估计热量Qa的方法进行说明。通过使用以下的式子，能够在不检测流入冷却装置40L、40R之前的排气温度的情况下估计热量Qa。Qa = kvL*(TvLout-TvO)*QvL+kvR*(TvRout-TvO)*QvR... (5)TvO是根据发动机10的运行条件估计出的排气温度。例如，E⑶7L、7R基于将发动机10的转速、燃料喷射量、负荷等与排气温度关联起来的映射图，来估计排气温度TvO。在无法设置温度传感器9bL、9bR的时候有用。接着，对在不检测排气流量以及流入冷却装置40L、40R之前的排气温度的情况下估计热量Qa的方法进行说明。通过使用以下的式子，能够在不检测排气流量和流入冷却装置40L、40R之前的排气温度的情况下估计热量Qa。 Qa = kvL*(TvLout-TvO)*Ga/2+kvR*(TvRout-TvO)*Ga/2... (6)在无法设置检测排气流量的传感器、和温度传感器9bL、9bR的时候有用。接着，针对排气温度控制的第一变形例进行说明。在第一变形例的排气温度控制中，散热允许热量Qmax的计算通过以下的式子进行。Qmax = k氺kt氺ks氺(Τ α -Ta)氺S··· (7)
Ks是修正系数，其根据排气温度控制是否处于执行过程中而取不同的值。当排气温度控制没有被执行时，ks = 1，当排气温度控制处于执行过程中时，取0 < ks < 1的任意值。由此，排气温度控制处于执行过程中的散热允许热量Qmax比不执行排气温度控制时的散热允许热量Qmax小。图6A是第一变形例的排气温度控制的时序图。排气温度控制执行过程中的散热允许热量Qmax被修正为比不执行排气温度控制时的散热允许热量Qmax小。由此，无论有没有执行排气温度控制，与通过上述式( 来计算散热允许热量Qmax的情况相比，执行排气温度控制的期间更长。如此修正散热允许热量Qmax的理由如下。无论有没有执行排气温度控制，当通过上述式(2)计算散热允许热量Qmax时，即使热量Qa比散热允许热量Qmax低、排气温度控制被停止之后，热量Qa恐怕也会再次超过散热允许热量Qmax。如果热量Qa在短期间内超过或低于散热允许热量Qmax，则会在短期间内重复执行或停止排气温度控制。由此，恐怕会导致驾驶性能恶化。但是，通过修正排气温度控制执行过程中的散热允许热量Qmax的值以使其减小， 能够使排气温度控制的执行期间长期化。由此，能够抑制从排气传递至冷却水的热量从而防止冷却水沸腾。此外，如果热量Qa低于排气温度控制执行过程中被修正的散热允许热量 Qmax,则排气温度控制停止，散热允许热量Qmax被再次以原来的值计算出来。由此，能够防止当排气温度控制停止后，短期间内再次执行排气温度控制。从而，能够防止驾驶性能的恶化。此外，大气压越低，则不执行排气温度控制时的散热允许热量Qmax、与排气温度控制执行过程中的散热允许热量Qmax之差越大。具体来说，大气压越低，则上述式(7)的修正系数ks取越小的值。即，散热允许热量Qmax的修正量根据大气压而被改变。图6B是表示大气压和散热允许热量Qmax之间的关系的映射图，实线表示不执行排气温度控制时的散热允许热量Qmax，虚线表示排气温度控制执行过程中的散热允许热量Qmax。如此，大气压越低则使得修正量越大的理由如下。大气压越低，则冷却水越容易沸腾。因而，大气压越低，通过将排气温度控制执行过程中的散热允许热量Qmax修正得越小，能够长期间地执行排气温度控制。由此，能够防止冷却水的沸腾。接着，对排气温度控制的第二变形例进行说明。在第二变形例的排气温度控制中， 散热允许热量Qmax的计算通过上述式( 来进行。但是，E⑶7L、7R将排气温度控制完成后的规定期间内的散热允许热量Qmax修正为比排气温度控制执行过程中的散热允许热量 Qmax大。例如，排气温度控制完成后，在规定期间内对散热允许热量Qmax乘以值大于1的修正系数，来修正散热允许热量Qmax。图7是第二变形例中的排气温度控制的时序图。图7所示的第二变形例中的排气温度控制中，在规定期间内重复执行两次排气温度控制后，将散热允许热量Qmax修正为大的值。由此，能够防止短期间重复多次排气温度控制的执行和停止，从而能够防止驾驶性能的恶化。大气压越低，则排气温度控制执行过程中的散热允许热量Qmax、和排气温度控制完成后的散热允许热量Qmax之差越小。图8是表示大气压和散热允许热量Qmax之间关系的映射图，实线表示排气温度控制执行过程中的散热允许热量Qmax，虚线表示排气温度控制完成后的规定期间内的散热允许热量Qmax。如此，大气压越低则使得修正量越小的理由如下。大气压越低，则冷却水越容易沸腾。因而，如果与大气压无关而使得修正量固定，则即使大气压低时，在排气温度控制完成后的规定期间内，也不执行排气温度控制，从而导致冷却水高温。但是，通过大气压越低则使得修正量越小，可防止不执行排气温度控制的期间长期化。此外，在第三变形例的排气温度控制中，重复执行的排气温度控制的次数不限于2 次。以上针对本发明的优选实施方式进行了具体叙述，但本发明并不局限于特定的实施方式，其能够在本申请权利要求书所记载的本发明主旨的范围内进行各种变形或变更。
权利要求
1.一种内燃机的控制装置，包括冷却装置，被设置在冷却水流动的路径上，并通过所述冷却水流经所述冷却装置的内部来冷却内燃机的排气；热量估计部，对所述冷却装置内从所述排气传递至所述冷却水的热量进行估计； 大气压检测部，检测大气压；以及内燃机控制部，基于所述热量是否超过了判定值来确定是否执行对所述排气的温度进行抑制的排气温度控制，并且对所述判定值进行修正，以使得所述大气压越低则所述判定值越小。
2.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其中，所述内燃机控制部对所述排气温度控制执行过程中的所述判定值进行修正，使其比不执行所述排气温度控制时的所述判定值小。
3.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其中，所述内燃机控制部对所述排气温度控制结束后的预定期间内的所述判定值进行修正， 使其比所述排气温度控制执行过程中的所述判定值大。
4.如权利要求2或3所述的内燃机的控制装置，其中，所述内燃机控制部根据所述大气压来改变所述判定值的修正量。
5.如权利要求2所述的内燃机的控制装置，其中，所述大气压越低，则所述内燃机控制部越增大所述判定值的修正量。
6.如权利要求3所述的内燃机的控制装置，其中，所述大气压越低，则所述内燃机控制部越减小所述判定值的修正量。
7.如权利要求1至6中任一项所述的内燃机的控制装置，其中，所述内燃机控制部基于所述冷却水能够散热的热量来计算所述判定值。
全文摘要
本实施例的内燃机的控制装置包括冷却装置40L、40R，被设置在冷却水流动的路径上，并通过冷却水流经冷却装置的内部来冷却发动机10的排气；大气压传感器9T，对冷却装置40L、40R内从排气传递至冷却水的热量进行估计，并检测大气压；以及ECU7L、7R，基于热量是否超过了判定值来确定是否执行对排气的温度进行抑制的排气温度控制，并且对判定值进行修正，以使得大气压越低则判定值越小。
文档编号F01P11/16GK102395766SQ20098015877
公开日2012年3月28日 申请日期2009年4月16日 优先权日2009年4月16日
发明者三谷信一, 佐藤哲, 广冈重正, 浦野繁幸, 角冈卓 申请人:丰田自动车株式会社