(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の内燃機関の運転中に自動停止条件が成立すると前記内燃機関を自動停止させるアイドリングストップ制御手段と、
前記内燃機関の排気系にて空燃比センサが設けられた箇所よりも上流の排気管の内壁の排気管壁温度を検出する排気管壁温度検出手段と、
前記内燃機関が前記アイドリングストップ制御手段により自動停止された状態で前記排気管温度検出手段により検出された前記排気管壁温度が予め定められたしきい値温度を下回るという条件が成立する場合に前記エンジンを強制的に再始動させる強制再始動手段と、
を備えることを特徴とする車両用制御装置。
【請求項２】
前記しきい値温度は、前記内壁に前記内燃機関の排気に含まれる水分が凝縮して水滴として付着しない下限の温度である、
ことを特徴とする請求項１記載の車両用制御装置。
【請求項３】
前記排気管壁温度検出手段は、前記自動停止条件が成立したときの前記内燃機関の排気管壁温度の値を基準値とし、この基準値から前記内燃機関が停止している停止期間に応じた値を減算して前記排気管壁温度を検出する、
ことを特徴とする請求項１または２記載の車両用制御装置。
【請求項４】
前記車両の車速を検出する車速検出手段を備え、
前記排気管壁温度検出手段は、前記車速検出手段で検出された車速が大きいほど前記減算の度合いを大きくする、
ことを特徴とする請求項３記載の車両用制御装置。
【請求項５】
外気温度を検出する外気温度検出手段を備え、
前記排気管壁温度検出手段は、前記外気温度検出手段で検出された外気温度が低いほど前記減算の度合いを大きくする、
ことを特徴とする請求項３または４記載の車両用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアイドリングストップ機能を備える車両に搭載される車両用制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関を有する車両においては、内燃機関の排気管に排気浄化用の触媒を設け、この触媒によって排気中の有害物質を反応させて無害化することにより排気を浄化している。
この場合、触媒温度を活性化温度（例えば３００℃程度以上）に維持し、排気管に設けられた空燃比センサによって検出される空燃比に基づいて内燃機関における燃料の噴射量を制御している。
また、空燃比センサをエンジン始動直後に早期に活性化させることができるように、空燃比センサを例えば３００℃程度以上に加熱するヒータが設けられている。
ところで、近年、燃費向上およびエミッション低減を図るために、運転状況に応じて内燃機関を自動停止および再始動させるアイドリングストップ機能を備える車両が提供されている。
このような車両においては、内燃機関が自動停止すると触媒温度が次第に低下するため、停止期間が長くなると再始動時に触媒温度が活性化温度よりも低下してしまうおそれがある。触媒温度が活性化温度よりも低下すると、再始動時に排気が触媒によって十分に浄化されずに大気中に排出されることが懸念される。
そこで、内燃機関が自動停止した場合に、触媒温度が所定の再始動判定温度以下である場合に内燃機関の自動再始動を行うことにより、触媒温度が活性化温度よりも低下しないようにする技術が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１９１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、内燃機関の自動停止後、排気管の温度が低下すると、排気管の内壁に排気の水蒸気が凝縮して水滴が付着する。
空燃比センサはヒータによってあるいは排気によって３００℃程度以上に加熱されていることから、排気管の内壁に付着した水滴が空燃比センサに付くと、ヒートショックにより空燃比センサが劣化あるいは故障するおそれがある。
しかしながら、上記従来技術では、触媒温度の低下を抑制することに留まるものであり、空燃比センサの劣化あるいは故障を回避することまでは考慮されていない。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、アイドリングストップ機能を損ねることなく空燃比センサの耐久性の向上を図ることができる車両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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の車両用制御装置は、車両の内燃機関の運転中に自動停止条件が成立すると前記内燃機関を自動停止させるアイドリングストップ制御手段と、前記内燃機関の排気系にて空燃比センサが設けられた箇所よりも上流の排気管の内壁の排気管壁温度を検出する排気管壁温度検出手段と、前記内燃機関が前記アイドリングストップ制御手段により自動停止された状態で前記排気管温度検出手段により検出された前記排気管壁温度が予め定められたしきい値温度を下回るという条件が成立する場合に前記エンジンを強制的に再始動させる強制再始動手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、排気管壁温度がしきい値温度を下回ると、強制的に内燃機関を再始動することにより排気管壁温度を昇温させるため、排気管内壁への水滴の付着を抑制することができる。そのため、空燃比センサが被水して劣化あるいは故障することを回避でき、排気管内壁への水滴の付着を抑制できる範囲で内燃機関の停止期間を確保できる。したがって、空燃比センサの耐久性の向上を図りつつアイドリングストップ時における内燃機関の停止期間を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施の形態における車両制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】車両制御装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施の形態の車両制御装置１０が搭載された車両の構成を示すブロック図である。
本実施の形態では、車両は、走行用の駆動源である内燃機関としてのエンジン１２と、吸気管１４と、排気管１６と、触媒１８と、エアフローセンサ２０と、空燃比センサ２２と、アクセルセンサ２４と、ブレーキセンサ２６と、車速センサ２８と、外気温度センサ３０と、ＥＣＵ３２とを含んで構成されている。
また、車両制御装置１０は、ＥＣＵ３２を含んで構成されている。
【０００９】
エンジン１２は、ＥＣＵ３２によって始動、停止され、また、燃料の噴射タイミングや噴射量が制御される。エンジン１２はディーゼルエンジンであってもガソリンエンジンであってもよい。
【００１０】
吸気管１４は、エンジン１２に空気を導入するものである。
排気管１６は、エンジン１２で燃料が燃焼されることで発生する排気を車両外部に導いて排出するものである。
【００１１】
エアフローセンサ２０は、吸気管１４に設けられ、エンジン１２の吸気流量Ｇｉｎを検出してその検出信号をＥＣＵ３２に供給するものである。
【００１２】
触媒１８は、排気管１６に設けられ、エンジン１２から排出される排気を浄化するものである。
触媒１８としては、三元触媒、酸化触媒、ＮＯｘ吸蔵触媒など従来公知のさまざまな触媒１８が使用可能であり、２つ以上の触媒１８を組み合わせるなど任意である。
触媒１８は、ＥＣＵ３２が空燃比センサ２２によって検出された空燃比に基づいてエンジン１２における燃料の噴射量を制御して触媒１８を流れる排気の排気温度を制御することで活性化温度以上に加熱されることにより活性化され、排気中の有害物質を反応させて無害化することにより排気を浄化する。
【００１３】
空燃比センサ２２は、触媒１８が設けられた箇所よりも上流の排気管１６の箇所、言い換えるとエンジン１２と触媒１８との間の排気管１６の箇所に設けられ、排気管１６を通る排気の空燃比を検出してその検出結果をＥＣＵ３２に供給するものである。
より詳細に説明すると、空燃比センサ２２は、セラミック材料を用いて構成されたセンサ素子と、このセンサ素子を加熱するヒータとを含んで構成されている。
なお、空燃比センサ２２は複数個であってもよく、空燃比センサ２２の取り付け位置も、触媒１８の上流、下流、触媒と触媒との間など、任意のどの位置であってもよい。
ヒータには、このヒータへの通電制御を行うヒータ制御回路３４が接続されている。
ヒータ制御回路３４は、ＥＣＵ３２の制御に基づいてエンジン１２の始動直後にセンサ素子を３００℃程度以上に加熱することによりセンサ素子を早期に活性化させるようにヒータへの通電制御を行う。
センサ素子は、セラミック材料を用いて構成されていることから、３００℃程度以上の高温に加熱された状態で水滴が付着するとヒートショックによって破損あるいは故障するおそれがある。
【００１４】
アクセルセンサ２４は、アクセルペダルが操作されたか（踏み込まれたか）、その操作が解除されたか（踏み込みが解除されたか）を検出して、その検出信号をＥＣＵ３２に供給するものである。
ブレーキセンサ２６は、ブレーキペダルが操作されたか（踏み込まれたか）、その操作が解除されたか（踏み込みが解除されたか）を検出して、その検出信号をＥＣＵ３２に供給するものである。
車速センサ２８は、車速検出手段を構成するものであり、車速Ｖを検出して、その検出信号をＥＣＵ３２に供給するものである。
外気温度センサ３０は、外気温度検出手段を構成するものであり、車両の外部の外気温度Ｔｏを検出して、その検出信号をＥＣＵ３２に供給するものである。
【００１５】
ＥＣＵ３２は、ＣＰＵ、制御プログラム等を格納・記憶するＲＯＭ、制御プログラムの作動領域としてのＲＡＭ、周辺回路等とのインターフェースをとるインターフェース部などを含んで構成される。
ＥＣＵ３２は、前記のＣＰＵが前記制御プログラムを実行することにより、アイドリングストップ制御手段３６と、排気管壁温度検出手段３８と、強制再始動手段４０として機能する。
【００１６】
アイドリングストップ制御手段３６は、車両の運転状況に応じてエンジン１２を自動停止および再始動させるものである。
具体的には、自動停止条件が成立した場合にエンジン１２を自動停止させ、再始動条件が成立した場合にエンジン１２を再始動させる。
自動停止条件は、例えば、車速センサ２８で検出された車速Ｖがゼロで、かつ、ブレーキセンサ２６でブレーキペダル操作がなされていることが検出されているというものである。
再始動条件は、例えば、ブレーキセンサ２６でブレーキペダル操作が解除されたことが検出され、あるいは、アクセルセンサ２４でアクセルペダル操作がなされていることが検出されているというものである。
【００１７】
排気管壁温度検出手段３８は、空燃比センサ２２が設けられた箇所よりも上流の排気管１６の内壁の排気管壁温度Ｔｅを検出するものである。
本実施の形態では、排気管壁温度検出手段３８は、停止タイマ３８Ａと、推定マップ３８Ｂとを含んで構成されている。
停止タイマ３８Ａは、アイドリングストップ制御手段３６によりエンジン１２が自動停止されたときにエンジン１２が停止されている停止期間Δｔｓを検出するものである。
推定マップ３８Ｂは、エンジン１２の自動停止条件が成立した時の排気管壁温度Ｔｅ(ｉｎｉｔ)と、エンジン１２の停止期間Δｔｓと、外気温度Ｔｏと、現在の排気管壁温度Ｔｅ(ｒｅａｌ)の関係を表すものである。なお、本実施の形態では、排気管壁温度Ｔｅは排気流量Ｇｏｕｔを基に各種補正を加えて算出するが、排気流量Ｇｏｕｔは、エアフローセンサ２０で検出される吸気流量Ｇｉｎと等しいものとし、したがって、吸気流量Ｇｉｎを排気流量Ｇｏｕｔとして扱う。
推定マップ３８Ｂは、例えば、エンジン１２の自動停止条件が成立した時の排気管壁温度Ｔｅ(ｉｎｉｔ)と、エンジン１２の停止期間Δｔｓと、外気温度Ｔｏと、排気管壁温度Ｔｅ（ｒｅａｌ）との実測値に基づいて構成される。
排気管壁温度検出手段３８は、エンジン１２の自動停止条件が成立した時の排気管壁温度Ｔｅ(ｉｎｉｔ)と、停止タイマ３８Ａによって検出された停止期間Δｔｓと、外気温度センサ３０によって検出された外気温度Ｔｏとに基づいて、推定マップ３８Ｂから排気管壁温度Ｔｅ（ｒｅａｌ）を推定することで排気管壁温度Ｔｅ（ｒｅａｌ）を検出する。
言い換えると、排気管壁温度検出手段３８は、自動停止条件が成立したときのエンジン１２の排気管壁温度Ｔｅ（ｉｎｉｔ）の値を基準値とし、この基準値からエンジン１２の停止期間Δｔｓに応じた値を減算して排気管壁温度Ｔｅ（ｒｅａｌ）を検出する。
なお、排気管壁温度Ｔｅを排気流量Ｇｏｕｔに基づいて推定する技術は、特許第４４６４６１３号に開示されており、排気管壁温度検出手段３８はこのような技術を用いることによって実現することができる。
また、排気管壁温度検出手段３８は排気管壁温度Ｔｅを検出することができればよいのであり、排気管壁温度検出手段３８として温度センサを排気管１６に設け、ＥＣＵ３２が温度センサからの検出信号により排気管壁温度Ｔｅを得るようにしてもよい。
【００１８】
強制再始動手段４０は、エンジン１２がアイドリングストップ制御手段３６により自動停止された状態で排気管壁温度検出手段３８により検出された排気管壁温度Ｔｅが予め定められたしきい値温度ＴＸを下回るという条件が成立する場合にエンジン１２を強制的に再始動させるものである。
本実施の形態では、しきい値温度ＴＸは、排気管１６の内壁にエンジン１２の排気に含まれる水分が凝縮して水滴として付着しない下限の温度に設定される。
ここで下限の温度とは、例えば、２０℃〜８０℃の温度範囲である。
また、しきい値温度ＴＸは、排気管１６内における水滴の発生条件である以下に例示する各条件に相関して設定される。
１）エンジン１２から触媒１８までの排気管１６の寸法
２）排気管１６の肉厚
３）排気管１６に設けられる過給器の有無
【００１９】
次に、車両制御装置１０の動作について説明する。
図２は、走行中の車両のエンジン１２がアイドリングストップ機能により自動停止する場合の動作を示すフローチャートである。
アイドリングストップ制御手段３６は、自動停止条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ１０）。アイドリングストップ制御手段３６は、判定結果が否定ならば、ステップＳ１０を繰り返し、判定結果が肯定ならば、エンジン１２を自動停止させる（ステップＳ１２）。
アイドリングストップ制御手段３６は、自動停止条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ１０）。アイドリングストップ制御手段３６は、判定結果が否定ならば、ステップＳ１０を繰り返し、判定結果が肯定ならば、エンジン１２を自動停止させる（ステップＳ１２）。
エンジン１２の自動停止と同時に、排気管壁温度検出手段３８は、停止タイマ３８Ａを起動させてエンジン１２の停止期間Δｔｓを計時させる（ステップＳ１４）。
アイドリングストップ制御手段３６は、再始動条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ１６）。この判定結果が肯定ならばアイドリングストップ制御手段３６はエンジン１２を再始動させ（ステップＳ２６）、ステップＳ１０に戻る。
この判定結果が否定ならば排気管壁温度検出手段３８はエンジン１２の自動停止条件が成立した時の排気管壁温度Ｔｅ(ｉｎｉｔ)と、エンジン１２の停止期間Δｔｓと、外気温度センサ３０によって検出された外気温度Ｔｏとに基づいて排気管壁温度Ｔｅ（ｒｅａｌ）を検出する（ステップＳ１８）。
排気管壁温度検出手段３８は、検出された排気管壁温度Ｔｅがしきい値温度ＴＸを下回るか否かを判定する（ステップＳ２０）。
この判定結果が否定ならばステップＳ１６に戻り、判定結果が肯定ならば強制再始動手段４０はエンジン１２を強制的に再始動させる（ステップＳ２２）。
したがって、排気管壁温度Ｔｅがしきい値温度ＴＸを下回った場合には、エンジン１２の強制的な再始動により排気が排気管１６に排出されることにより、排気管壁温度Ｔｅが昇温されてしきい値温度ＴＸを上回る。言い換えると、排気管壁温度Ｔｅが水滴が付着する温度まで低下することを抑制できる。
次いで、排気管壁温度検出手段３８は、停止タイマ３８Ａをクリアして（ステップＳ２４）、ステップＳ１０に戻る。
【００２０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、排気管壁温度Ｔｅがしきい値温度ＴＸを下回ると、強制的にエンジン１２を再始動することにより排気管壁温度Ｔｅを昇温させるため、排気管１６内壁への水滴の付着を抑制することができる。そのため、空燃比センサ２２が被水して劣化あるいは故障することを回避できる。また、排気管１６内壁への水滴の付着を抑制できる範囲でエンジン１２の停止期間を確保することができる。
したがって、空燃比センサ２２の耐久性の向上を図りつつアイドリングストップ時におけるエンジン１２の停止期間を確保することができ、言い換えると、アイドリングストップ機能を損ねることなく空燃比センサの耐久性の向上を図ることができる。
【００２１】
また、本実施の形態では、しきい値温度ＴＸを、内壁にエンジン１２の排気に含まれる水分が凝縮して水滴として付着しない下限の温度としたので、排気管１６内壁への水滴の付着を確実に回避しつつ、エンジン１２の停止期間を長く確保することができる。
【００２２】
また、本実施の形態では、排気管壁温度検出手段３８は、エンジン１２の自動停止条件が成立したときの排気管壁温度Ｔｅの値を基準値とし、この基準値からエンジン１２の停止期間Δｔｓに応じた値を減算して排気管壁温度Ｔｅを検出するようにした。
したがって、排気管壁温度検出手段３８として、排気管壁温度Ｔｅを検出する温度センサを排気管１６に設ける場合に比較して部品コストの抑制を図ることができる。
【００２３】
また、本実施の形態では、排気管壁温度検出手段３８は、エンジン１２の停止期間Δｔｓに加えて外気温度Ｔｏｕｔに基づいて排気管壁温度Ｔｅを推定するようにした。
すなわち、排気管壁温度検出手段３８は、自動停止条件が成立したときのエンジン１２の排気管壁温度Ｔｅ（ｉｎｉｔ）の値を基準値とし、この基準値からエンジン１２の停止期間Δｔｓに応じた値を減算して排気管壁温度Ｔｅ（ｒｅａｌ）を検出し、外気温度Ｔｏｕｔが低いほど前記減算の度合いを大きくするようにした。
したがって、外気温度による影響を考慮するため排気管壁温度Ｔｅを正確に推定することができ、排気管１６内壁への水滴の付着をより確実に回避できる。
【００２４】
また、本実施の形態では、車両がエンジン１２を走行用の動力源とする場合について説明したが、本発明は、走行用の動力源としてエンジン１２とモータとを併用するハイブリッド車にも適用可能である。
ハイブリッド車の場合、例えば、モータによる走行中にそれまで動作していたエンジン１２を自動停止させると、走行風が排気管１６に衝当するため、排気管壁温度Ｔｅは走行風の影響を受けてより早期に低下することになる。
この場合、排気管壁温度検出手段３８は、排気管壁温度Ｔｅの推定動作を以下の１）、２）のように行う。
１）排気管壁温度検出手段３８がエンジン１２の停止期間Δｔｓに加えて車速Ｖに基づいて排気管壁温度Ｔｅを推定する。すなわち、排気管壁温度検出手段３８は基準値となる排気管壁温度Ｔｅ（ｉｎｉｔ）から停止期間Δｔｓに応じた値を減算して排気管壁温度Ｔｅ（ｒｅａｌ）を検出し、車速Ｖが大きいほど前記減算の度合いを大きくする。
２）エンジン１２の停止期間Δｔｓに加えて外気温度Ｔｏｕｔおよび車速Ｖの双方に基づいて排気管壁温度Ｔｅを推定する。すなわち、排気管壁温度検出手段３８は基準値となる排気管壁温度Ｔｅ（ｉｎｉｔ）から停止期間Δｔｓに応じた値を減算して排気管壁温度Ｔｅ（ｒｅａｌ）を検出し、外気温度Ｔｏｕｔが低いほど、また、車速Ｖが大きいほど前記減算の度合いを大きくする。
このようにすると、走行風が排気管壁温度Ｔｅに与える影響を考慮して排気管壁温度Ｔｅを正確に推定することができ、排気管１６内壁への水滴の付着をより確実に回避できる。
なお、１）の場合、推定マップ３８Ｂは、エンジン１２の停止期間Δｔｓと、車速Ｖと、排気管壁温度Ｔｅとの関係を表わすものである。そして、推定マップ３８Ｂは、例えば、エンジン１２の停止期間Δｔｓと、車速Ｖと、排気管壁温度Ｔｅとの実測値に基づいて構成される。
また、２）の場合、推定マップ３８Ｂは、エンジン１２の停止期間Δｔｓと、外気温度Ｔｏｕｔと、車速Ｖと、排気管壁温度Ｔｅとの関係を表わすものである。そして、推定マップ３８Ｂは、例えば、エンジン１２の停止期間Δｔｓと、外気温度Ｔｏと、車速Ｖと、排気管壁温度Ｔｅとの実測値に基づいて構成される。
【符号の説明】
【００２５】
１０……車両用制御装置、１２……エンジン、１４……吸気管、１６……排気管、１８……触媒、２０……エアフローセンサ、２２……空燃比センサ、２４……アクセルセンサ、２６……ブレーキセンサ、２８……車速センサ、３０……外気温度センサ、３２……ＥＣＵ、３４……ヒータ制御回路、３６……アイドリングストップ制御手段、３８……排気管壁温度検出手段、３８Ａ……停止タイマ、３８Ｂ……推定マップ、４０……強制再始動手段。
【図１】
0005387553.tif 000002
【図２】
0005387553.tif 000003