(57)【要約】【課題】内燃機関の冷間運転時において、アイドリングストップ制御によってもたらされる燃費向上効果と、早期暖機制御による燃費悪化の影響とを考慮した早期暖機制御を実行することができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】車両制御システム１は、アイドリングストップ制御手段と、早期暖機制御手段と、走行パターン予測手段と、アイドリングストップ実行予測手段と、判断手段とによって、エンジン１００の冷間運転時において、車両の走行パターンおよび実行されるアイドリングストップ制御を予測し、それらの予測結果に基づいてエンジン１００の早期暖機制御を実行するか否かを判断することができることから、エンジン１００の冷間運転時において、アイドリングストップ制御によってもたらされる燃費向上効果と、早期暖機制御による燃費悪化の影響とを考慮した早期暖機制御を実行することができる。【選択図】  図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の停止条件が成立すると内燃機関を自動で停止させるとともに、所定の再始動条件が成立すると停止した前記内燃機関を再始動させるアイドリングストップ制御手段を備える内燃機関の制御装置であって、
前記アイドリングストップ制御手段による前記内燃機関の停止が実行されるための所定の停止条件が成立していない場合に、前記内燃機関を早期に暖機する早期暖機制御手段と、
前記内燃機関を搭載する車両の現在地から目的地までの走行パターンを予測する走行パターン予測手段と、
前記走行パターン予測手段の予測結果に基づいて、前記早期暖機制御手段による早期の暖機が終了してから目的地へ到着するまでの間に前記アイドリングストップ制御手段によって前記車両が実行するアイドリングストップ回数または時間を予測するアイドリングストップ実行予測手段と、
前記走行パターン予測手段の予測結果から推定される前記早期暖機制御手段による早期の暖機を実行する場合の燃費効果と、前記アイドリングストップ実行予測手段の予測結果から推定される燃費効果とに基づいて、前記早期暖機制御手段による早期の暖機を実行するか否かを判断する判断手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記走行パターン予測手段は、前記車両の現在地から目的地までの走行距離情報と、道路交通情報と、地形情報との少なくとも１つに基づいて前記車両の現在地から目的地までの走行パターンを予測することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の燃費改善、および排気ガスの排出量を抑制することを目的として、所定の停止条件が成立すると内燃機関の運転を停止し、その後、所定の始動条件が成立すると内燃機関を再始動させるアイドリングストップ制御が広く適用されている。
【０００３】
アイドリングストップ制御は、車両が停止しアイドリングストップ可能な状態になると燃料カットを実行して内燃機関の運転を停止させることで、不必要なアイドル運転を抑制して車両の燃費および排気エミッションを改善する。また、アイドリングストップ制御中に運転者の始動要求操作（シフト操作、ブレーキ操作、クラッチ操作など）等を検出すると、スタータモータを駆動して内燃機関を再始動させることで、車両の運転を可能にする。
【０００４】
アイドリングストップ制御を実行する内燃機関を効果的に制御する手段としては、車両の現在地を認識可能なナビゲーション装置を備え、ナビゲーション装置に予め設定した地域ではアイドリングストップ制御を停止することによって、運転者毎に異なる生活環境や趣向に合わせたアイドリングストップ条件を設定する技術が特許文献１に開示されている。
【０００５】
また、アイドリングストップ状態から自動始動する際の早期始動要求度に応じて吸気弁の閉じタイミングを進角側へ可変制御することによって、自動始動の際に通常よりも早い内燃機関の始動を可能としつつ、騒音または振動を低減する技術が特許文献２に開示されている。
【０００６】
一方、アイドリングストップ制御を実行する車両は、内燃機関が所定温度（例えば、冷却水温４０℃〜６０℃）以上に暖機された後にその制御を開始するように設定されている。そのため、内燃機関の暖機が不充分な冷間運転時において、車両の走行距離が短いときにはアイドリングストップ制御を開始するための温度条件を満たせない場合があるために、内燃機関を早期に暖機する必要がある。この場合、内燃機関を早期に暖機させるための早期暖機制御手段は多々あるが、そのほとんどは内燃機関の燃費を悪化させてしまう。よって、アイドリングストップ制御を開始するために内燃機関を早期に暖機させる場合、車両の走行距離によってはアイドリングストップ制御によってもたらされる燃費向上効果よりも、早期暖機制御による燃費悪化の影響の方が大きくなってしまうことがある、といった問題点がある。
【０００７】
内燃機関の早期暖機の制御手段としては、車両の内燃機関が冷間始動された場合に、ナビゲーションシステムを利用して車両の走行距離を予測して、予測した走行距離が所定以上の場合に内燃機関の暖機を促進することによって、車両の燃費の悪化を抑制しつつ内燃機関を早期に暖機させる技術が特許文献３に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１３２３３３号公報
【特許文献２】特開２００６−３４２７８７号公報
【特許文献３】特開２００６−１８８９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献３の技術では、内燃機関の冷間運転時において、アイドリングストップ制御によってもたらされる燃費向上効果と、早期暖機制御による燃費悪化の影響とを考慮して早期暖機制御を実行するか否かを判断することはできない。よって、アイドリングストップ制御を実行する内燃機関において、より大きな燃費向上効果を得るための効率的な制御を実行することが困難である、といった問題点がある。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の冷間運転時において、アイドリングストップ制御によってもたらされる燃費向上効果と、早期暖機制御による燃費悪化の影響とを考慮した早期暖機制御を実行することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の内燃機関の制御装置は、所定の停止条件が成立すると内燃機関を自動で停止させるとともに、所定の再始動条件が成立すると停止した前記内燃機関を再始動させるアイドリングストップ制御手段を備える内燃機関の制御装置であって、前記アイドリングストップ制御手段による前記内燃機関の停止が実行されるための所定の停止条件が成立していない場合に、前記内燃機関を早期に暖機する早期暖機制御手段と、前記内燃機関を搭載する車両の現在地から目的地までの走行パターンを予測する走行パターン予測手段と、前記走行パターン予測手段の予測結果に基づいて、前記早期暖機制御手段による早期の暖機が終了してから目的地へ到着するまでの間に前記アイドリングストップ制御手段によって前記車両が実行するアイドリングストップ回数または時間を予測するアイドリングストップ実行予測手段と、前記走行パターン予測手段の予測結果から推定される前記早期暖機制御手段による早期の暖機を実行する場合の燃費効果と、前記アイドリングストップ実行予測手段の予測結果から推定される燃費効果とに基づいて、前記早期暖機制御手段による早期の暖機を実行するか否かを判断する判断手段と、を備えることを特徴とする（請求項１）。
このような構成とすることにより、内燃機関の冷間運転時において、アイドリングストップ制御によってもたらされる燃費向上効果と、早期暖機制御による燃費悪化の影響とを考慮して早期暖機制御を実行するか否かを判断することができる。
【００１２】
特に、本発明の内燃機関の制御装置は、前記走行パターン予測手段が、前記車両の現在地から目的地までの走行距離情報と、道路交通情報と、地形情報との少なくとも１つに基づいて前記車両の現在地から目的地までの走行パターンを予測することを特徴とすることができる（請求項２）。
このような構成とすることで、車両の現在地から目的地までの走行距離情報と、道路交通情報と、地形情報との少なくとも１つに基づいて車両の走行パターンを精度よく予測し、その予測結果に基づいて早期暖機制御を実行するか否かを判断することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の冷間運転時において、車両の走行パターンおよび実行されるアイドリングストップ制御を予測し、それらの予測結果に基づいて内燃機関の早期暖機制御を実行するか否かを判断することができる。よって、内燃機関の冷間運転時において、アイドリングストップ制御によってもたらされる燃費向上効果と、早期暖機制御による燃費悪化の影響とを考慮した早期暖機制御を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例の車両制御システムの概略構成を示した構成図である。
【図２】電気エネルギを利用したエンジン暖機システムを示している。
【図３】内燃機関の運転動作点の一例を示している。
【図４】エンジン回転数・トルクと冷却水温上昇割合との相関マップを示している。
【図５】吸気流の制御の有無によるエンジン冷却損失の比較例を示している。
【図６】冷却水温上昇割合マップのＳＣＶ開閉での比較例を示している。
【図７】燃焼形態の違いによるエンジン冷却損失の比較例を示している。
【図８】冷却水温上昇割合マップの燃焼形態での比較例を示している。
【図９】エンジンＥＣＵが実行する制御の一例を示している。
【図１０】エンジンＥＣＵの処理の一例を示すフローチャートである。
【図１１】走行パターンに基づく運転領域の変化の一例を示している。
【図１２】車両の走行パターンとエンジン冷却水温との相関を示している。
【図１３】エンジン冷却水温の変化を予測する手法の一例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の内燃機関の制御装置を組み込んだ車両制御システム１の概略構成を示した構成図である。なお、図１にはエンジンの１気筒の構成のみを示している。
【００１７】
図１に示す車両制御システム１は、動力源であるエンジン１００を備えており、エンジン１００の運転動作を総括的に制御するエンジンＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１０を備えている。また、車両制御システム１は、カーナビゲーションシステム２８を備えている。
【００１８】
エンジン１００は、車両に搭載される多気筒エンジンであって、各気筒は燃焼室を構成するピストンを備えている。各燃焼室のピストンはそれぞれコネクティングロッドを介して出力軸部材であるクランクシャフトに連結されている。
吸気ポート２５から燃焼室内へ流入した混合ガスは、ピストンの上昇運動により燃焼室内で圧縮される。ＥＣＵ１０は、クランク角センサ３１からのピストンの位置、および吸気カム角センサからのカム軸回転位相の情報に基づき、点火タイミングを決定しイグナイタに信号を送る。イグナイタはエンジンＥＣＵ１０の信号に従って、指示された点火タイミングでバッテリからの電力を点火プラグに通電する。点火プラグはバッテリからの電力により点火し、圧縮混合ガスを着火させて、燃焼室内を膨張させピストンを下降させる。この下降運動がコネクティングロッドを介してクランクシャフトの軸回転に変更されることにより、エンジン１００は動力を得る。この場合、エンジン１００としては、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）燃焼、リーンバーン、ＨＣＣＩ（Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ  Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  Ｉｇｎｉｔｉｏｎ：予混合圧縮着火）等の様々な燃焼形態の内燃機関を適用することができる。また、動力源としてエンジン１００とモータとを組み合わせたハイブリットシステムを適用することもできる。
【００１９】
クランクシャフト出力軸の近傍には、クランク角センサ３１が設けられている。クランク角センサ３１は、クランクシャフト出力軸の回転角度を検出するように構成されており、検出結果をエンジンＥＣＵ１０に送信する。それにより、エンジンＥＣＵ１０は、エンジン１００の回転数や回転角速度など、クランク角に関する情報を取得し、エンジン１００の出力を認識する。
クランクシャフトの一端にはクランクスプロケットが接続されている。クランクスプロケットは、複数の歯が外周に配置された周知のスプロケットを用いることができ、クランクシャフトと同じ周期で回転するように構成される。クランクスプロケットにはエンジン１００の始動時に起動するスタータモータのピニオンギアが噛み合わされており、スタータモータの起動に伴うリングギアの回転によりエンジン１００のクランキングが行われる。
【００２０】
エンジン１００の動力は、トルクコンバータ２１、トランスミッション２２からギア２３を介して駆動輪２４に伝達され、それによって車両は駆動力を得る。この場合、トランスミッション２２に代えて無段変速機であるＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）を適用することもできる。ＣＶＴとしては、内燃機関側とドライブシャフト側とに備えられた一対のプーリと、それらに巻き付けられた金属ベルトとを備え、両プーリの溝幅を調節して金属ベルトの巻き掛かり半径を変更することで変速させるベルト式ＣＶＴ、ベルトとプーリの代わりにローラとディスクとを使用するトロイダルＣＶＴ等を用いることができる。
【００２１】
各気筒の燃焼室には、それぞれ燃焼室と連通する吸気ポート２５と、吸気ポート２５に連結し、吸入空気を吸気ポート２５から燃焼室へと導く吸気通路２６とが接続されている。そして、吸気ポート２５には、インジェクタの下流側に、吸入空気の流れを制御するスワールコントロールバルブ（ＳＣＶ）２７が設けられている。ＳＣＶ２７は、バタフライ式やシャッター式のバルブであって、アクチュエータ等によって作動する。ＳＣＶ２７は、エンジンＥＣＵ１０の指令に従ってバルブ開度を調節することで、燃焼室内に水平方向の渦流（スワール）を生成させて燃焼室内を撹拌し、燃料の気化霧化を促進させるとともに、燃料と吸入空気との混合を促進させる。
この場合、ＳＣＶ２７に代えて、燃焼室内に縦方向の渦流（タンブル）を生成させるタンブルコントロールバルブ（ＴＣＶ）や、斜め方向の渦流を生成させるタンブル・スワールコントロールバルブ（ＴＳＣＶ）を適用することもできる。
なお、ＳＣＶ２７は、本発明の早期暖機制御手段に相当する。
【００２２】
燃焼室の周辺にはウォータジャケットが設けられており、ウォータジャケット内部は燃焼室を冷却するためのエンジン冷却水が循環している。そして、ウォータジャケットにはエンジン冷却水の温度を測定するための水温センサ３２が設けられており、冷却水の温度の検出結果をエンジンＥＣＵ１０へ送信する。エンジンＥＣＵ１０は、水温センサ３２の検出結果に基づいてエンジン１００の温度を認識し、後述するアイドリングストップ制御を開始するか否かを判断する。この場合、エンジンＥＣＵ１０は、水温センサ３２の検出結果に代えてエンジン１００内部を循環する潤滑油の温度を検出し、その検出結果に基づいてアイドリングストップ制御を開始するか否かを判断することもできる。
また、エンジン１００のウォータジャケット内部にはヒータ２９が設けられている（図２参照）。ヒータ２９は、コンデンサ、キャパシタ、二次電池等が蓄えた電気エネルギを熱エネルギに変換することで、エンジン冷却水の温度を早期に上昇させる。
なお、ヒータ２９は、本発明の早期暖機制御手段に相当する。
【００２３】
カーナビゲーションシステム２８は、グローバル・ポジショニング・サテライトシステム（ＧＰＳ）の信号を受信し、受信した信号に含まれる座標データに基づいて車両の現在位置を把握する。そして、カーナビゲーションシステム２８は、予め記憶された地図情報を参照してディスプレー等に車両の現在の位置や目的地までの経路等の案内を表示する。カーナビゲーションシステム２８は、操作部や音声等の入力装置を介して運転者が目的地を入力すると、ＧＰＳ信号から現在の位置に基づき目的地までの走行距離を概算する。あわせて、カーナビゲーションシステム２８は、記憶された地図情報から走行経路の地形情報を取得し、ＶＩＣＳ（Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）や路車間通信等から走行経路の交通情報を取得する。カーナビゲーションシステム２８は、概算した走行距離、取得した地形情報や交通情報をエンジンＥＣＵ１０へ送信する。
【００２４】
エンジンＥＣＵ１０は、演算処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、プログラム等を記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、データ等を記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＮＶＲＡＭ（Ｎｏｎ  Ｖｏｌａｔｉｌｅ  ＲＡＭ）と、を備えるコンピュータである。エンジンＥＣＵ１０は、クランク角センサ３１、吸気カム角センサ、エアフロメータ、スロットルポジションセンサ、排気温センサ、水温センサ３２等の検出結果を読み込み、スロットルバルブの動作、吸気弁および排気弁の開閉タイミング、インジェクタの動作、点火プラグの点火時期など、エンジン１００の運転動作を統合的に制御する。
【００２５】
また、エンジンＥＣＵ１０は、各種センサからエンジン停止条件を判断するための情報信号を受け取り、運転中にエンジン停止条件が成立するとエンジン１００を自動停止させるアイドリングストップ制御を実行する。以下に、エンジンＥＣＵ１０の指令に基づき車両制御システム１が実行するアイドリングストップ制御について説明する。
［アイドリングストップ制御］
エンジンＥＣＵ１０は、ブレーキが作動状態であることを示すブレーキ信号、変速機のシフトポジションを示すシフト信号、車速を示す車速信号、アクセルの開度を示すアクセル開度信号、エンジン１００の回転数を示すエンジン回転数信号、エンジン冷却水の温度を示すエンジン水温信号、外気温センサによって測定された外気温等に基づいて、エンジン停止条件を判断する。エンジンＥＣＵ１０は、エンジン停止条件が成立していると判断すると、インジェクタからの燃料噴射供給をカットすることで、エンジン１００のアイドル運転を停止させる。
一方、エンジンＥＣＵ１０は、各種センサから受信した情報信号に基づきエンジン始動条件が成立していると判断すると、スタータモータを駆動させて停止したエンジン１００を再始動させる。エンジンＥＣＵ１０は、エンジン始動条件が成立していると判断すると、スタータリレーを通電するスイッチをオンさせる。キースイッチ、ニュートラルスイッチ、スタータリレーが接続された配線には、前記スイッチを介してバッテリからの電源ラインが接続されている。エンジンＥＣＵ１０のマイコンによってスイッチがオンされると、スタータリレーのコイルが通電し、スタータリレーがオンする。スタータリレーがオンするとスタータモータにバッテリからの電力が供給され、スタータモータによるクランキングによってエンジン１００が始動する。
【００２６】
エンジンＥＣＵ１０は、上記の制御を実行することにより、エンジン１００の不必要なアイドル運転を抑制することができることから、車両の燃費および排気エミッションを大幅に改善することができる。
【００２７】
そして、エンジンＥＣＵ１０は、アイドリングストップ制御を開始するためのエンジン１００の温度条件が成立していない場合、すなわち、エンジン１００が暖機不足である場合に、エンジン１００の早期暖機制御を実行する。以下に、エンジンＥＣＵ１０の指令に基づき車両制御システム１が実行する早期暖機制御について説明する。
［早期暖機制御］
（１）低回転・高負荷運転による早期暖機
エンジン１００の運転を低回転側・高負荷側へシフトさせることでエンジン１００を早期に暖機することができる。図３は、内燃機関の運転動作点の一例を示している。特に、動力源として内燃機関とモータとを組み合わせたハイブリットシステムを適用する場合や、駆動力の伝達機構としてＣＶＴを適用する場合、内燃機関の運転動作点（回転数・トルク）を等出力で任意に制御することができる。この場合、運転動作点を等出力で低回転側・高負荷側にシフトさせると冷却損失が増加することから、内燃機関の暖機性を向上させることができる。
図４は、エンジン回転数・トルクと冷却水温上昇割合との相関マップを示している。エンジンＥＣＵ１０は、エンジン１００が暖機不足であると判断すると、等出力ライン上においてエンジン回転数を低回転数側に、負荷を高トルク側にシフトさせることで、エンジン冷却水温の上昇割合を向上させることができる。よって、エンジン１００を早期に暖機することができる。
（２）吸気流制御による早期暖機
燃焼室内への吸気流を制御することで、エンジン１００を早期に暖機することができる。図５は、吸気流の制御の有無によるエンジン冷却損失の比較例を示している。ＳＣＶ、ＴＣＶ等の吸気流制御バルブを備える内燃機関において、吸気流制御バルブを閉じると燃焼室内の流速が増加して熱伝達が増えることから、冷却損失が増加する。よって、吸気流制御バルブを閉じることで、内燃機関の暖機性を向上させることができる。
図６は、冷却水温上昇割合マップのＳＣＶ開閉での比較例を示している。エンジンＥＣＵ１０は、エンジン１００が暖機不足であると判断すると、ＳＣＶ２７を閉弁させることでエンジン冷却水温の上昇割合を向上させることができる。よって、エンジン１００を早期に暖機することができる。
（３）電気エネルギ利用による早期暖機
コンデンサ、キャパシタ、二次電池等が蓄えた電気エネルギを熱エネルギ等に変換することで、エンジン１００を早期に暖機することができる。図２は、電気エネルギを利用したエンジン暖機システムを示している。内燃機関のウォータジャケットに設けられたヒータ２９によって、コンデンサ、キャパシタ、二次電池等が蓄えた電気エネルギを熱エネルギに変換することで、エンジン冷却水の温度を早期に上昇させることができる。
エンジンＥＣＵ１０は、エンジン１００が暖機不足であると判断すると、ヒータ２９を作動させてエンジン冷却水の温度を上昇させることで、エンジン１００を早期に暖機することができる。
（４）燃焼形態制御による早期暖機
熱効率が高く冷却損失が小さい燃焼形態（例えば、ＥＧＲ燃焼、リーンバーン、ＨＣＣＩ等）を採用する場合、燃焼形態を変更することでエンジン１００の暖機性を向上させることができる。図７は、燃焼形態の違いによるエンジン冷却損失の比較例を示している。高熱効率のリーンバーンに比べて、低熱効率のストイキ燃焼は冷却損失が大きい。よって、高熱効率の燃焼形態から低熱効率の燃焼形態に変更することで、内燃機関の暖機性を向上させることができる。
図８は、冷却水温上昇割合マップの燃焼形態での比較例を示している。エンジンＥＣＵ１０は、エンジン１００が暖機不足であると判断すると、高熱効率・低燃費のリーンバーンをストイキの火花点火燃焼に変更することで、エンジン冷却水温の上昇割合を向上させることができる。よって、エンジン１００を早期に暖機することができる。
【００２８】
エンジンＥＣＵ１０は、上記（１）〜（４）の制御の少なくとも１つを実行することにより、エンジン１００を通常制御による暖機よりも早期に暖機することができる。よって、アイドリングストップ制御を開始するためのエンジン１００の温度条件を早期に成立させることができることから、冷間始動時においてアイドリングストップ制御を開始するまでの時間を大幅に短縮することができる。この場合、早期暖機制御は上記の手段に制限されるものではなく、その他の手段によってエンジン１００を早期に暖機させてもよい。
【００２９】
更に、エンジンＥＣＵ１０は、カーナビゲーションシステム２８等から送信される情報に基づいて、車両の現在地から目的地までの走行パターンを予測し、その予測結果に基づいて早期暖機制御を実行するか否かを判断する制御を実行する。
【００３０】
図９は、エンジンＥＣＵ１０が実行する制御の一例を示している。エンジンＥＣＵ１０は、カーナビゲーションシステム２８等から送信される車両の現在地から目的地までの走行距離、地形情報、交通情報等を受信する。エンジンＥＣＵ１０は、受信した情報に基づいて車両の現在地から目的地までの走行パターンを予測する制御を実行する。つづいて、エンジンＥＣＵ１０は、予測した走行パターンおよび水温センサ３２の検出結果に基づいて、早期暖機制御を実行する場合にエンジン１００が消費する燃料の量を推定する。この場合、エンジンＥＣＵ１０は、予測した走行パターンおよび水温センサ３２の検出結果に基づいて、エンジン１００の早期暖機制御に使用される燃料の量を推定することもできる。
【００３１】
エンジンＥＣＵ１０は、走行パターンの予測結果に基づいて、早期暖機制御による早期の暖機が終了してから目的地までの間に実行されるアイドリングストップ回数または時間を予測する制御を実行する。すなわち、エンジンＥＣＵ１０は、現在地からエンジン１００の早期暖機制御を実行すると仮定して、早期暖機制御が終了してから目的地までの間に実行されるアイドリングストップ制御を予測する。つづいて、エンジンＥＣＵ１０は、実行されるアイドリングストップ回数または時間の予測結果に基づいて、アイドリングストップ制御を実行する場合にエンジン１００が消費する燃料の量を推定する。この場合、エンジンＥＣＵ１０は、エンジン１００の早期暖機制御が終了してから目的地までの間に実行が予測されるアイドリングストップ制御によって節約できる燃料の量を推定することもできる。
【００３２】
エンジンＥＣＵ１０は、走行パターンの予測結果から推定される早期暖機制御を実行する場合の燃費効果と、アイドリングストップ制御の予測結果から推定される燃費効果とに基づいて、エンジン１００の早期暖機制御を実行するか否かを判断する制御を実行する。すなわち、エンジンＥＣＵ１０は、早期暖機制御を実行する場合にエンジン１００が消費する燃料の推定量、およびアイドリングストップ制御を実行する場合にエンジン１００が消費する燃料の推定量から、早期暖機制御の実行が有効な走行距離のしきい値を算出する。そして、エンジンＥＣＵ１０は、車両の現在地から目的地までの走行距離が算出したしきい値よりも大きい場合に、前述した（１）〜（４）の制御の少なくとも１つによってエンジン１００の早期暖機制御を実行する。この場合、エンジンＥＣＵ１０は、エンジン１００の早期暖機制御に使用される燃料の推定量と、予測されるアイドリングストップ制御によって節約できる燃料の推定量との大小関係から、エンジン１００の早期暖機制御を実行するか否かを判断してもよい。
【００３３】
この制御を実行することにより、エンジン１００の冷間運転時において、車両の走行パターンおよび実行されるアイドリングストップ制御を予測し、それらの予測結果に基づいてエンジン１００の早期暖機制御を実行するか否かを判断することができる。よって、内燃機関の冷間運転時において、アイドリングストップ制御によってもたらされる燃費向上効果と、早期暖機制御による燃費悪化の影響とを考慮した早期暖機制御を実行することができる。
なお、エンジンＥＣＵ１０は、本発明のアイドリングストップ制御手段、早期暖機制御手段、走行パターン予測手段、アイドリングストップ実行予測手段、判断手段に相当する。
【００３４】
つづいて、エンジンＥＣＵ１０の制御の流れに沿って、車両制御システム１の動作を説明する。図１０はエンジンＥＣＵ１０の処理の一例を示すフローチャートである。本実施例の車両制御システム１は、アイドリングストップ制御手段と、早期暖機制御手段と、走行パターン予測手段と、アイドリングストップ実行予測手段と、判断手段とを備えることで、内燃機関の冷間運転時において、車両の走行パターンおよび実行されるアイドリングストップ制御を予測し、それらの予測結果に基づいて内燃機関の早期暖機制御を実行するか否かを判断する制御を実行する。
【００３５】
エンジンＥＣＵ１０の制御は、エンジンの始動要求がされると、すなわちイグニッションスイッチがＯＮにされると開始する。まず、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ１で、水温センサ３２の検出結果に基づいて、エンジン冷却水温を認識する。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ１の処理を終えると、次のステップＳ２へ進む。
【００３６】
ステップＳ２で、エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ１で認識したエンジン冷却水温が第１しきい値未満であるか否かを判断する。ここで、第１しきい値とは、エンジン１００がアイドリングストップ制御を開始するエンジン冷却水温を適用し、例えば４０℃〜６０℃とすることができる。エンジン冷却水温が第１しきい値未満でない場合（ステップＳ２／ＮＯ）、エンジンＥＣＵ１０は、エンジン１００の暖機が充分であると判断し、制御の処理を終了する。エンジン冷却水温が第１しきい値未満である場合（ステップＳ２／ＹＥＳ）は、エンジンＥＣＵ１０は次のステップＳ３へ進む。
【００３７】
ステップＳ３で、エンジンＥＣＵ１０は、カーナビゲーションシステム２８から送信される情報に基づいて、車両の現在地および目的地、走行距離、道路交通、地形等の情報を取得する。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ３の処理を終えると、次のステップＳ４へ進む。
【００３８】
ステップＳ４で、エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ３で取得した情報に基づいて車両の走行パターンを予測する。つづいて、エンジンＥＣＵ１０は、予測した走行パターンと水温センサ３２の検出結果とに基づいて、早期暖機制御を実行する場合の燃費効果を推定する。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ４の処理を終えると、次のステップＳ５へ進む。
【００３９】
ステップＳ５で、エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ４で予測した走行パターンに基づいて、早期暖機制御による早期の暖機が終了してから目的地までの間に実行されるアイドリングストップ回数または時間を予測する。つづいて、エンジンＥＣＵ１０は、予測したアイドリングストップ回数または時間に基づいて、アイドリングストップ制御による燃費効果を推定する。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ５の処理を終えると、次のステップＳ６へ進む。
【００４０】
ステップＳ６で、エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ４およびステップＳ５で推定した燃費効果に基づいて、早期暖機制御の実行が有効な走行距離のしきい値（第２しきい値）を算出する。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ６の処理を終えると、次のステップＳ７へ進む。
【００４１】
ステップＳ７で、エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ３で取得した車両の現在地から目的地までの走行距離がステップＳ６で算出した第２しきい値よりも大きいか否かを判断する。車両の現在地から目的地までの走行距離が第２しきい値よりも大きい場合（ステップＳ７／ＹＥＳ）、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ９へ進む。車両の現在地から目的地までの走行距離が第２しきい値以下である場合（ステップＳ７／ＮＯ）は、エンジンＥＣＵ１０は次のステップＳ８へ進む。
【００４２】
ステップＳ８で、エンジンＥＣＵ１０は、通常制御によるエンジン１００の暖機を実行する。この制御を実行することで、アイドリングストップ制御によってもたらされる燃費向上効果よりも早期暖機制御による燃費悪化の影響が大きい場合に、早期暖機制御の実行を抑制することができる。よって、不必要な早期暖機制御の実行による燃費の悪化を抑制することができる。
エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ８の処理を終えると、制御の処理を終了する。
【００４３】
ステップＳ７の判断がＹＥＳである場合、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ９へ進む。ステップＳ９で、エンジンＥＣＵ１０は、前述した（１）〜（４）の制御の少なくとも１つによって早期暖機制御を実行することで、通常制御による暖機よりも早期にエンジン１００を暖機させる。この制御を実行することで、早期暖機制御による燃費悪化の影響よりもアイドリングストップ制御によってもたらされる燃費向上効果が大きい場合に、早期暖機制御を実行して暖機不足のエンジン１００を早急に暖機することができる。よって、アイドリングストップ制御の領域を拡大することができることから、車両の燃費や排気エミッションをより改善することができる。
【００４４】
以上のように、本実施例の車両制御システム１は、アイドリングストップ制御手段と、早期暖機制御手段と、走行パターン予測手段と、アイドリングストップ実行予測手段と、判断手段とによって、内燃機関の冷間運転時において、車両の走行パターンおよび実行されるアイドリングストップ制御を予測し、それらの予測結果に基づいて内燃機関の早期暖機制御を実行するか否かを判断することができることから、内燃機関の冷間運転時において、アイドリングストップ制御によってもたらされる燃費向上効果と、早期暖機制御による燃費悪化の影響とを考慮した早期暖機制御を実行することができる。
【実施例２】
【００４５】
つづいて、本発明の実施例２について説明する。本実施例の車両制御システム２は、走行パターン予測手段の予測結果に基づいて、内燃機関の冷却水温の変化を予測する水温予測手段を備える点で車両制御システム１と相違している。
【００４６】
本実施例の車両制御システム２は、実施例１と同様に車両内部にエンジンＥＣＵ１０を備えている。このエンジンＥＣＵ１０が、走行パターン予測手段の予測結果に基づいて、内燃機関の冷却水温の変化を予測する制御を実行する。
【００４７】
図１１は、走行パターンに基づく運転領域の変化の一例を示している。平坦な地形で渋滞が多い場所を車両が走行する場合（パターン１）、内燃機関は低回転・低負荷領域を多用するために、エンジン冷却水温は比較的ゆるやかに上昇する（図１２参照）。一方、登り坂道でアクセルの踏込み量が多い場所を車両が走行する場合（パターン２）、内燃機関は高回転・高負荷領域を多用するために、エンジン冷却水温はより早く上昇する（図１２参照）。このように、エンジン冷却水温の変化は車両の走行パターンに対応していることから、車両の走行パターンの予測結果から、エンジン冷却水温の変化を精度よく予測することができる。
エンジン冷却水温の変化を精度よく予測することにより、アイドリングストップ制御が開始されるまでに必要とされる内燃機関の暖機を精度よく認識することができる。よって、エンジン冷却水温の予測結果に基づいて、内燃機関の冷間運転時における暖機制御をより高効率に実行することができる。
【００４８】
以下に、エンジンＥＣＵ１０が実行する制御について説明する。エンジンＥＣＵ１０の制御は、エンジンの始動要求がされると、すなわちイグニッションスイッチがＯＮにされると開始する。実施例１と同様に、エンジンＥＣＵ１０は、カーナビゲーションシステム２８等から送信される車両の現在地から目的地までの走行距離、地形情報、交通情報等を受信する。つづいて、エンジンＥＣＵ１０は、受信した情報に基づいて車両の現在地から目的地までの走行パターンを予測する制御を実行する。
【００４９】
そして、エンジンＥＣＵ１０は、走行パターンの予測結果に基づいて、エンジン１００の冷却水温の変化を予測する制御を実行する。
図１３は、エンジン冷却水温の変化を予測する手法の一例を示している。エンジンＥＣＵ１０は、走行パターンの予測結果からエンジン１００の運転動作点（回転数・トルク）を予測する。つづいて、エンジンＥＣＵ１０は、予測した運転動作点と、エンジンＥＣＵ１０内部のＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）に記憶したエンジン１００の回転数・トルクとエンジン冷却水温上昇割合との相関マップとを対応させて、エンジン冷却水温の上昇割合を算出する。エンジンＥＣＵ１０は、算出したエンジン冷却水温の上昇割合を時間積分することで、エンジン冷却水温の変化を予測する。
この場合、エンジンＥＣＵ１０は、水温センサ３２の検出結果に基づいて現在地におけるエンジン冷却水温を認識し、認識したエンジン冷却水温に予測したエンジン冷却水温の変化を加えることで、車両の現在地から目的地までのエンジン冷却水温の値を予測することもできる。
【００５０】
この制御を実行することにより、予測したエンジン冷却水温の変化に基づいて、アイドリングストップ制御が開始されるまでに必要とされるエンジン１００の暖機を精度よく認識することができる。よって、エンジン冷却水温の予測結果に基づいて内燃機関の冷間運転時における暖機制御をより高効率に実行することができることから、アイドリングストップ制御を実行する内燃機関において、より大きな燃費向上効果を得るための効率的な制御を実行することができる。
【００５１】
以上のように、本実施例の車両制御システム２は、走行パターン予測手段の予測結果と内燃機関の温度情報とに基づいて、内燃機関の冷却水温の変化を予測する水温予測手段を備えることにより、予測したエンジン冷却水温の変化に基づいて、アイドリングストップ制御が開始されるまでに必要とされる内燃機関の暖機を精度よく認識することができる。よって、アイドリングストップ制御を実行する内燃機関において、より大きな燃費向上効果を得るための効率的な制御を実行することができる。
【００５２】
上記実施例は本発明を実施するための一例にすぎない。よって本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１  車両制御システム
１０  エンジンＥＣＵ（アイドリングストップ制御手段，早期暖機制御手段，走行パターン予測手段，アイドリングストップ実行予測手段，判断手段）
２１  トルクコンバータ
２２  トランスミッション
２３  ギア
２４  駆動輪
２５  吸気ポート
２６  吸気通路
２７  ＳＣＶ（早期暖機制御手段）
２８  カーナビゲーションシステム
２９  ヒータ（早期暖機制御手段）
３１  クランク角センサ
３２  水温センサ
１００  エンジン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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