(57)【要約】【課題】アイドルストップ機能を備えるエンジンシステムにおいて、エンジンの再始動時にエミッションを低減する。【解決手段】ＥＣＵ４０は、所定のエンジン停止条件が成立した場合にエンジン１０を自動停止し、エンジン１０の自動停止中に所定のエンジン再始動条件が成立した場合にエンジン１０を自動再始動するアイドルストップ機能を有する。また、ＥＣＵ４０は、エンジン１０の自動停止中に触媒３１の温度を検出し、その触媒温度が触媒活性温度を基に定める所定の再始動判定温度以下である場合にエンジン１０の自動再始動を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、該エンジンの排気ガスを浄化する排気浄化触媒とを備えるシステムに適用され、所定のエンジン停止条件が成立した場合に前記エンジンを自動停止し、前記エンジンの自動停止中に所定のエンジン再始動条件が成立した場合に前記エンジンを自動再始動するエンジンの制御装置であって、
前記エンジンの自動停止中に前記排気浄化触媒の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出した前記排気浄化触媒の温度が同排気浄化触媒の触媒活性温度を基に定める所定の再始動判定温度以下である場合に前記エンジンの自動再始動を行う再始動制御手段を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
前記排気浄化触媒の温度が前記触媒活性温度を基に定める所定の停止判定温度以上の場合に前記エンジンを自動停止する停止制御手段を備え、
前記再始動制御手段は、前記停止制御手段により前記エンジンを自動停止している最中の前記排気浄化触媒の温度が前記再始動判定温度以下の場合に前記エンジンの自動再始動を行うことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
前記再始動制御手段は、前記エンジンの自動再始動の際に前記エンジンの排気温度を上昇させる排気昇温処理を実行することを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
前記再始動制御手段は、前記排気昇温処理として、点火装置による点火時期を遅角側に変更すること、アイドル回転制御の目標回転速度を増加側に変更すること及びリーン燃焼制御を実施することのうち少なくともいずれかを実施することを特徴とする請求項３に記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】
前記排気昇温処理が実施できないことを検出する検出手段を備え、
前記再始動制御手段は、前記検出手段により前記排気昇温処理が実施できないことが検出された場合に前記所定の再始動判定温度を高温側に変更することを特徴とする請求項３又は４に記載のエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの制御装置に関し、詳しくはアイドルストップ機能を備えるエンジンの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、停車又は発進の動作等を検知してエンジンの自動停止及び自動再始動を行う、所謂アイドルストップ機能を備えるエンジン制御システムが知られている。エンジン停止条件及び再始動条件のパラメータとして具体的には、アクセルＯＮ／ＯＦＦやブレーキＯＮ／ＯＦＦ、車速等が挙げられる。また、同パラメータとして、排気浄化触媒の機能に着目したものが提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１では、排気ガスの温度と排気浄化触媒の温度とに基づいて、エンジンを停止させた場合に排気浄化触媒の温度が上昇するか否かを判断し、その判断結果に基づいてエンジンの運転及び停止を制御する。つまり、排気浄化触媒の機能が低下していると判断される場合にエンジン停止を禁止することで、燃料の未燃焼成分が排気ガスとして排出されるのを抑制している。
【特許文献１】特開２００２−２７６４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１では、エンジン停止中に排気浄化触媒の温度が低下することについては考慮されていない。すなわち、エンジン停止時に排気浄化触媒の温度が触媒活性温度以上であっても、その後燃焼が停止されることで、エンジン停止中に触媒温度が活性温度よりも低くなることが考えられる。このとき、次回のエンジン再始動に伴い燃焼が再開された場合に、排気ガス中のＨＣやＣＯ，ＮＯｘ等が排気浄化触媒で十分に浄化されることなく大気中にそのまま排出されてしまうことが懸念される。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、アイドルストップ機能を備えるエンジンシステムにおいて、エンジンの再始動時にエミッションを低減することができるエンジンの制御装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
【０００６】
請求項１に記載の発明は、エンジンと、該エンジンの排気ガスを浄化する排気浄化触媒とを備えるシステムに適用され、所定のエンジン停止条件が成立した場合に前記エンジンを自動停止し、前記エンジンの自動停止中に所定のエンジン再始動条件が成立した場合に前記エンジンを自動再始動するものである。また、前記エンジンの自動停止中に前記排気浄化触媒の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出した前記排気浄化触媒の温度が同排気浄化触媒の触媒活性温度を基に定める所定の再始動判定温度以下である場合に前記エンジンの自動再始動を行う再始動制御手段を備えることを特徴とする。
【０００７】
要するに、エンジンの自動停止中において、排気浄化触媒の温度が触媒活性温度より低い場合、次回のエンジン再始動時に、触媒の浄化能力が低下していることに起因して排気ガス中のＨＣ等が大気中に排出されることが懸念される。その点、本発明では、エンジンの自動停止中の触媒温度が触媒活性温度を基に定める所定温度以下の場合にエンジンの自動再始動を行うため、排気浄化触媒の温度が過度に低下するのを抑制することができる。これにより、排気浄化触媒の触媒機能を十分に発揮することができ、ひいてはエンジンの再始動時においてエミッションの低減を図ることができる。
【０００８】
ここで、所定の再始動判定温度としては、エンジン再始動後の触媒温度が排気浄化触媒の触媒活性温度を下回るのを回避する観点から、触媒活性温度よりも高温側に設定するのが望ましい。
【０００９】
触媒温度が活性温度以上の状態でエンジンが自動停止したとしても、その後エンジンの自動停止に伴い燃焼が停止される状態が継続することにより、エンジン停止中に触媒温度が低下して活性温度を下回ることが考えられる。その点に鑑み、請求項２に記載の発明は、前記排気浄化触媒の温度が前記触媒活性温度を基に定める所定の停止判定温度以上の場合に前記エンジンを自動停止する停止制御手段を備える。また、前記再始動制御手段は、前記停止制御手段により前記エンジンを自動停止している最中の前記排気浄化触媒の温度が前記再始動判定温度以下の場合に前記エンジンの自動再始動を行う。この構成によれば、エンジンを自動停止する際に排気浄化触媒が触媒機能を十分に発揮可能な温度であっても、その後エンジンの自動停止中に触媒温度が低下した場合にエンジンの自動再始動を行うため、エンジン停止に伴い触媒温度が低下した場合のエミッションの低減を好適に実現することができる。
【００１０】
排気浄化触媒においては、触媒機能を十分に発揮させる観点から、触媒温度が触媒活性温度を下回る場合には触媒温度を速やかに活性温度以上にするとともに、活性温度以上の状態が確実に維持されるのが望ましい。その点に鑑み、請求項３に記載の発明は、前記再始動制御手段は、前記エンジンの自動再始動の際に前記エンジンの排気温度を上昇させる排気昇温処理を実行する。こうすれば、エンジン再始動が行われる場合に排気昇温処理が実施されるため、エンジン再始動時において触媒温度の上昇を図ることができ、ひいては触媒温度を排気浄化触媒の触媒機能を発揮させる上で適正な温度に維持することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記再始動制御手段は、前記排気昇温処理として、点火装置による点火時期を遅角側に変更すること、アイドル回転制御の目標回転速度を増加側に変更すること及びリーン燃焼制御を実施することのうち少なくともいずれかを実施する。こうすれば、比較的簡単な構成で排気温度を上昇させることができる。なお、上記３つのうち１の処理によって排気温度を上昇させてもよいし、複数の処理を組み合わせることにより排気温度を上昇させてもよい。
【００１２】
例えば車両の走行状態によっては、上記の排気昇温処理が実施できないことが考えられる。具体的には、例えば外気温度やエンジン水温が極度の低温の場合には、点火遅角を実施することができない。その点に鑑み、請求項５に記載の発明は、前記排気昇温処理が実施できないことを検出する検出手段を備え、前記再始動制御手段は、前記検出手段により前記排気昇温処理が実施できないことが検出された場合に前記所定の再始動判定温度を高温側に変更する。この構成によれば、排気昇温処理が実施できない場合には、エンジン再始動を行うための触媒温度のしきい値を高温側に変更するため、触媒温度がより高い段階でエンジン再始動を行うことができ、触媒温度の低下に伴い排気浄化機能が低下するのを抑制する上で好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した実施の形態について図面を参照しつつ説明する。本実施の形態は、車載多気筒ガソリンエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものとしている。当該制御システムにおいては、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢として燃料噴射量の制御や点火時期の制御、アイドルストップ制御等を実施する。このエンジン制御システムの全体概略構成図を図１に示す。
【００１４】
図１に示すエンジン１０において、吸気管１１（吸気通路）の最上流部にはエアクリーナ１２が設けられ、エアクリーナ１２の下流側には吸入空気量を検出するためのエアフロメータ１３が設けられている。エアフロメータ１３の下流側には、ＤＣモータ等のスロットルアクチュエータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１４が設けられている。スロットルバルブ１４の開度（スロットル開度）は、スロットルアクチュエータ１５に内蔵されたスロットル開度センサにより検出される。スロットルバルブ１４の下流側にはサージタンク１６が設けられ、このサージタンク１６には、吸気管圧力を検出するための吸気管圧力センサ１７が設けられている。また、サージタンク１６には、エンジン１０の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１８が接続されており、吸気マニホールド１８において各気筒の吸気ポート近傍には燃料を噴射供給する電磁駆動式の燃料噴射弁１９が取り付けられている。
【００１５】
エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートには、それぞれ吸気バルブ２１及び排気バルブ２２が設けられている。この吸気バルブ２１の開動作により空気と燃料との混合気が燃焼室２３内に導入され、排気バルブ２２の開動作により燃焼後の排ガスが排気管２４（排気通路）に排出される。
【００１６】
エンジン１０のシリンダヘッドには気筒毎に点火プラグ２７が取り付けられている。点火プラグ２７には、点火コイル等よりなる点火装置（図示略）を通じて、所望とする点火時期において高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ２７の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室２３内に導入した混合気が着火され燃焼に供される。
【００１７】
排気管２４には、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化するための三元触媒等の触媒３１が設けられている。また、触媒３１の上流側には、排ガスを検出対象として混合気の空燃比（酸素濃度）を検出するためのＡ／Ｆセンサ３２が設けられている。
【００１８】
また、エンジン１０には、冷却水温を検出する冷却水温センサ３４や、エンジンの所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）矩形状のクランク角信号を出力するクランク角度センサ３５が取り付けられている。その他、本システムには、アクセル開度を検出するアクセルセンサ３６や、ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキセンサ３７、車両速度を検出する車速センサ３８などが取り付けられている。
【００１９】
ＥＣＵ４０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）４１を主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、都度のエンジン運転状態に応じてエンジン１０の各種制御を実施する。すなわち、ＥＣＵ４０のマイコン４１は、前述した各種センサなどから各々検出信号を入力し、それらの各種検出信号に基づいて燃料噴射量や点火時期等を演算して燃料噴射弁１９や点火装置の駆動を制御したり、あるいはアイドルストップ制御を実施したりする。
【００２０】
アイドルストップ制御としてマイコン４１は、所定のエンジン停止条件が成立した場合に燃料噴射及び点火を停止してエンジン１０の自動停止を行う。また、エンジン停止中に所定のエンジン再始動条件が成立した場合には、クランキングによりエンジン１０に初期回転を付与した後、燃料噴射及び点火を再開してエンジン１０の自動再始動を行う。ここで、所定のエンジン停止条件としては、例えばアクセルオフであることや、ブレーキオンであること、車速がゼロであること等とする。また、所定のエンジン再始動条件としては、例えばブレーキオフであること等とする。
【００２１】
ところで、触媒３１については、その温度に応じて触媒機能が変化する特性を有しており、触媒活性温度（例えば３５０℃）以上で触媒反応が促進されて排気浄化機能を十分に発揮する。一方、アイドルストップ制御によりエンジン１０が自動停止する場合には燃料噴射及び点火が停止されるため、エンジン停止中では触媒３１の温度が低下することが考えられる。このとき、触媒温度が触媒活性温度を下回ると、その後エンジン再始動のために燃料噴射及び点火が再開された場合に、排気ガス中のＨＣやＣＯ，ＮＯｘ等を触媒３１で浄化できず、大気中にそのまま排出されてしまうおそれがある。特に、エンジン始動時には燃料噴射量を増側に補正するため、触媒温度を活性温度以上にしておくことで触媒機能を十分に発揮させる必要性が高い。
【００２２】
そこで、本実施形態では、エンジン再始動条件として更に触媒３１の温度条件を加える。つまり、エンジン１０の自動停止中に触媒３１の温度が触媒活性温度を基に定める所定温度（再始動判定温度）以下になった場合に、エンジン１０の自動再始動を行う。これにより、エンジン１０の自動再始動を実施する際に排気中のＨＣ等が排出されるのを抑制する。この処理としてＥＣＵ４０のマイコン４１は、以下に示す処理を実施する。
【００２３】
図２は、エンジン１０の停止中に同エンジン１０を自動再始動する場合の処理手順の一例を示すフローチャートである。この処理は、エンジン停止条件の成立により燃料噴射及び点火の停止が指令された後、エンジン１０の再始動が完了するまでの間（例えばエンジン回転速度が所定回転速度以上になるまでの間）、ＥＣＵ４０のマイコン４１により所定時間毎に実行される。
【００２４】
図２において、まずステップＳ１１では、エンジン停止中における触媒３１の温度Ｔｍｐｃａを検出する。本実施形態では、冷却水温センサ３４で検出したエンジン水温とエンジン停止時間とに基づいて触媒温度を推定し、その推定値を触媒温度Ｔｍｐｃａとする。このとき、更に外気温を考慮して触媒温度Ｔｍｐｃａを推定してもよい。また、触媒温度Ｔｍｐｃａの温度を検出する触媒温度センサが触媒３１に取り付けられている場合には、その触媒温度センサの検出値を触媒温度Ｔｍｐｃａとしてもよい。
【００２５】
続くステップＳ１２では、検出した触媒温度Ｔｍｐｃａが再始動判定温度Ｔｍｐｓｔ以下であるか否かを判定する。ここで、再始動判定温度Ｔｍｐｓｔについて本実施形態では、触媒３１の活性温度を基に設定してあり、具体的には触媒３１の活性温度よりも所定温度だけ（例えば数１０℃だけ）高温側の値としている。
【００２６】
触媒温度Ｔｍｐｃａが再始動判定温度Ｔｍｐｓｔよりも高温の場合にはステップＳ１３へ進み、エンジン１０の再始動を禁止してエンジン１０の停止状態を維持する。一方、触媒温度Ｔｍｐｃａが再始動判定温度Ｔｍｐｓｔ以下の場合にはステップＳ１４へ進み、エンジン１０の再始動を許可する。これにより、クランキングが開始されるとともに燃料噴射及び点火が再開される。
【００２７】
また、ステップＳ１５では、排気温度を上昇させるための処理として排気昇温処理を実施する。同処理として本実施形態では、点火装置による点火時期を遅角させる。これにより、排気温度が上昇し、その排気熱により触媒３１の温度が上昇する。
【００２８】
ここで、排気昇温処理としては、排気温度を上昇させるものであれば特に限定しない。点火時期を遅角させる処理の他、リーン燃焼制御を実施することで排気温度の上昇を図ってもよい。リーン燃焼制御として具体的には、目標空燃比をリーン値として燃料噴射量を制御する。また、排気昇温処理として、吸入空気量と燃料噴射量とを増量してアイドル回転速度を上昇させてもよい。具体的には、例えばスロットルアクチュエータ１５を駆動してスロットル開度を増大させることにより吸入空気量を増量するとともに、その吸入空気量に見合う燃料量を噴射する。あるいは、また、これらの複数処理を同時に又は交互に実施してもよい。
【００２９】
図３は、エンジン１０の停止及び再始動時における触媒温度の推移を示すタイムチャートである。図３中の触媒温度の推移を示す図において、実線はエンジン再始動条件のパラメータとして触媒温度を含む場合を示し、一点鎖線はエンジン再始動条件のパラメータとして触媒温度を含まない場合を示す。
【００３０】
図３において、時刻ｔ１でエンジン停止条件が成立して燃料噴射及び点火が停止されると、エンジン１０が自動停止する。そのエンジン停止中の時刻ｔ２で触媒温度Ｔｍｐｃａが再始動判定温度Ｔｍｐｓｔ以下になると、エンジン１０が強制再始動される。これにより、エンジン１０からの排気熱によって触媒温度Ｔｍｐｃａが上昇し、触媒３１がその活性温度以上に維持される。また、この再始動時においては、排気昇温処理として点火時期が遅角されるため、触媒温度Ｔｍｐｃａの上昇が促進される。
【００３１】
以上説明した本実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。
【００３２】
エンジン１０を自動停止した後、その停止中の触媒温度Ｔｍｐｃａが始動時判定温度Ｔｍｐｓｔ以下の場合にエンジン１０の自動再始動を行う構成としたため、触媒３１の温度が過度に低下するのを抑制することができる。これにより、触媒３１の触媒機能を十分に発揮することができ、ひいてはエンジン１０の再始動時においてエミッションの低減を図ることができる。
【００３３】
エンジン１０の再始動時に排気昇温処理を実施する構成としたため、触媒温度を確実に活性温度以上にしておくことができる。また、排気温度の上昇を、点火時期の遅角により達成する構成としたため、比較的簡単に実現することができる。
【００３４】
始動時判定温度Ｔｍｐｓｔを触媒活性温度よりも高温側の値にする構成としたため、エンジン１０の自動停止後に触媒温度がその活性温度を下回るのを確実に回避することができる。
【００３５】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。
【００３６】
・上記実施形態において、エンジン停止条件のパラメータとして触媒温度を更に加える構成としてもよい。つまり、エンジン停止条件に、触媒活性温度を基に設定した所定の停止判定温度以上であることを含むようにし、その停止判定温度以上の場合にエンジン１０の自動停止を行う。この構成によれば、エンジン１０を自動停止する時点で触媒３１の温度が活性温度以上であっても、その後エンジン１０の自動停止中に触媒温度が低下した場合にエンジン１０の自動再始動が行われるため、エンジン停止に伴い触媒温度が低下した場合のエミッションの低減を好適に実現することができる。なお、停止判定温度については、再始動判定温度Ｔｍｐｓｔと同じ値でもよいし異なる値でもよい。
【００３７】
・上記実施形態において、排気昇温処理が実施できない場合に再始動判定温度Ｔｍｐｓｔを高温側に変更する構成としてもよい。例えば外気温又はエンジン水温が極低温（例えば零下）の場合に点火時期の遅角を行うと、エンジン１０を始動できないおそれがある。したがって、エンジン１０の停止時又はエンジン停止中に外気温が所定の極低温度以下の場合には、排気昇温処理を実施する代わりに、外気温又はエンジン水温が所定の極低温度よりも高い場合（排気昇温処理を実施する場合）に比べて再始動判定温度Ｔｍｐｓｔを高温の値に変更する。これにより、触媒温度がより高い状態でエンジン再始動が行われるため、排気昇温処理が実施できない場合において、触媒温度の低下に伴い排気中のＨＣ等が大気中に排出されるのを抑制する上で好適である。
【００３８】
・上記実施形態では、始動時判定温度Ｔｍｐｓｔを触媒活性温度よりも高温側に設定しておく構成としたが、始動時判定温度Ｔｍｐｓｔを触媒活性温度と同等の温度にしておく構成としてもよい。あるいは、触媒活性温度よりも低温側に設定しておく構成としてもよい。これらの場合には、始動時判定温度Ｔｍｐｓｔを触媒活性温度よりも高温側にしておく場合に比べて長い時間エンジン１０を停止状態にしておくことができる。特に、エンジン再始動時に排気昇温処理を実施する場合には、同処理により排気温度が例えば数１０℃〜１００℃程度上昇するため、始動時判定温度Ｔｍｐｓｔを触媒活性温度よりも低温側に設定したとしても、同処理の実施により触媒温度を触媒活性温度以上にすることが可能となる。したがって、エンジン１０を停止してから運転者により始動要求がなされるまでの期間においてできるだけ長い時間エンジン１０の停止状態を維持しつつ、エンジンの再始動時には速やかに触媒機能を確保できる。
【００３９】
・上記実施形態において、エンジン停止中に触媒温度Ｔｍｐｃａが再始動判定温度Ｔｍｐｓｔ以下になることで排気昇温処理が開始された場合に、同処理の開始後所定時間が経過した時点で排気昇温処理の実行を停止してもよい。あるいは、同処理の開始後に触媒温度Ｔｍｐｃａが触媒活性温度以上になり、更にその状態が所定時間継続した場合に排気昇温処理の実行を停止してもよい。
【００４０】
・上記実施形態では、本実施形態のエンジン制御システムをガソリンエンジンに適用する構成としたが、ディーゼルエンジンに適用する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】エンジン制御システムの全体概略構成図。
【図２】エンジンの停止中に再始動する場合の処理手順の一例を示すフローチャート。
【図３】エンジンの停止時及び再始動時における触媒温度の推移を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【００４２】
１０…エンジン、１９…燃料噴射弁、２７…点火プラグ、３１…触媒、４０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）、４１…マイコン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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