(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者の始動指示によるエンジンの始動とは別に、所定の自動始動条件が成立したときエンジンを自動的に始動させるエンジンの始動制御装置において、
前記エンジンの排気系に設けられた酸素センサを有し、この酸素センサからの出力に基づいて前記エンジンに供給される混合気の空燃比をフィードバック制御する空燃比制御手段と、
前記エンジンの始動時、予め設定された所定の許可条件が成立したとき前記空燃比制御手段によるフィードバック制御の開始を許可する許可手段と、
前記始動指示による始動の場合と前記自動始動条件の成立による自動始動の場合とで前記許可条件を変更する変更手段と
を具備したことを特徴とするエンジンの始動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転者による始動指示とは別に、自動的にエンジンの始動を行うエンジンの始動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの始動時には通常、酸素センサ素子がその活性化温度に達するまでの間、酸素センサの出力信号を用いた空燃比フィードバック制御は禁止される。一方、暖機完了後のエンジンの再始動時には、酸素センサの温度条件がその活性化温度に近いため、その都度、冷態始動時のように一律にフィードバック禁止期間を設定する必要はないと認められる。
【０００３】
このため、例えば特開平５−７１３９４号公報に開示されているように、エンジンの暖機状態での再始動時には酸素センサの出力レベルに関わらず、所定時間が経過すると空燃比フィードバック制御を強制的に開始することが排ガス特性の悪化を防止する観点からも好ましい。また同様に、特開平７−３４９２７号公報には、半暖機状態での再始動時に冷却水温及び油温に基づいて空燃比フィードバック制御の開始時期を補正し、その開始時期を適切に設定する技術が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した各制御技術にあっては、それぞれ以下の点で排ガス特性向上の余地が依然として残される。
すなわち前者の場合、エンジンの始動時には常に酸素センサが活性化しているか否かを判定するようにしており、その制御手順は複雑である。そして、その活性化判定はエンジンの始動後に所定の時間をおいて実行されるため、その分だけフィードバック制御の開始が遅れてしまう。
【０００５】
一方、後者の場合、水温センサや油温センサの出力に依存して開始時期の補正が行われるため、これらセンサ類の製造誤差に起因してフィードバック制御の開始水温にばらつきを生じ、結果として制御の不安定化を招く。
本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、エンジンの自動始動時における排ガス特性の悪化を有効に防止できるエンジンの始動制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のエンジンの始動制御装置（請求項１）は、運転者の始動指示に基づきエンジンを始動させる場合と所定の自動始動条件が成立したときエンジンを自動的に始動させる場合とで、空燃比フィードバック制御の開始を許可するための条件を変更するものとしている。
【０００７】
本発明の始動制御装置によれば、エンジンの再始動の態様に応じて空燃比フィードバック制御開始の許可条件が変更されるから、自動始動時に酸素センサが充分に活性化しているにも拘わらず、フィードバック制御が行われないという不具合が解消される。
より好ましくは、上述した許可条件はフィードバック制御を開始するまでの禁止期間として設定されており、この禁止期間は自動始動時の方が運転者の始動指示による始動時よりも短く設定されている。自動始動の場合は運転者による始動指示の場合に比較して酸素センサの温度がその活性化温度に近いので、その分、空燃比フィードバック制御の開始を早めることにより、排ガス特性の悪化が有効に防止される。
【０００８】
また、運転者の始動指示による始動の場合、その禁止期間は冷却水温に基づいて設定されるが、自動始動の場合にあっては、エンジンの停止期間に応じて禁止期間が設定されることが好ましい。この場合、停止期間の長さに応じて酸素センサの温度低下をある程度正確に知ることができ、その温度低下の度合から禁止期間を的確に設定することで、排ガス特性をより向上することができる。
【０００９】
更に、自動始動時にフィードバック制御が開始されたとき、所定の期間内は別途、その空燃比補正係数（フィードバックゲイン）を制限した値に設定することが好ましい。この場合、自動始動の直後において酸素センサの応答性が不充分であっても、そのセンサ出力に対する制御量の変動が小さく抑えられるので、制御系の安定性が向上する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のエンジンの始動制御装置は例えば、その実施形態としてアイドルストップ車両やハイブリッド車両等に搭載されるエンジンの始動制御に適用することができる。これらの車両にあっては、運転者による始動指示とは別に、その制御上の要求から自動的にエンジンの始動が行われる。
【００１１】
【実施例】
以下に、本発明をアイドルストップ車両又はハイブリッド車両に適用した場合の実施例について説明する。
図１を参照すると、車両用エンジンの一例として筒内噴射型ガソリンエンジン１が概略的に示されている。図から明らかなように、このエンジン１は個々の燃焼室２内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁４を有している。また、吸気マニホールド６には、その始端部にサージタンク８が一体的に形成されており、このサージタンク８の入口には電動開閉式のスロットル弁１０が取り付けられている。
【００１２】
実施例の始動制御装置は電子制御ユニット（ＥＣＵ）１２を備えており、上述の燃料噴射弁４及びスロットル弁１０は何れも、このＥＣＵ１２に接続されている。ＥＣＵ１２には点火栓１４もまた接続されており、これら各機器類の作動はＥＣＵ１２により制御されている。
エンジン１の吸気管１６にはエアフローメータ１８が取り付けられており、また、スロットル弁１０にはスロットル開度センサ２０が取り付けられている。一方、排気管２２には酸素センサ２４が取り付けられており、これら各種センサ類は何れもＥＣＵ１２に対してセンサ信号を出力している。それ故、ＥＣＵ１２は酸素センサ２４からの出力に基づいてエンジン１に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御することができる（空燃比制御手段）。
【００１３】
エンジン１の始動は、運転者による始動指示の場合、例えばキースイッチ３０の操作により行われ、運転者はこの操作により直接、スタータ３２を作動させてエンジン１を始動することができる。これに対し、制御上の要求からエンジン１の始動が自動的に行われる場合、スタータ３２はＥＣＵ１２の制御信号により作動される。
【００１４】
なお、エンジンを始動させる制御上の要求としては、具体的にはアイドルストップ車両の場合、交差点等での停車中におけるアイドルストップ状態からの発進要求であり、また、ハイブリッド車両の場合、車両の加速要求や発電要求等が挙げられる。各車両においてこれら制御上の要求がなされると、エンジン１の自動始動条件が成立し、ＥＣＵ１２はエンジン１の自動始動を実行する。
【００１５】
図２〜図４を参照すると、エンジン１の始動に際してＥＣＵ１２が実行する各種ルーチンのフローチャートが示されている。
先ず、図２のエンジン停止中ルーチンに示されているように、ＥＣＵ１２はステップＳ１０においてエンジン停止中の判定が成立（Ｙｅｓ）すると、ステップＳ１２に進んで停止期間タイマのカウントアップを開始する。このタイマはＥＣＵ１２に内蔵されており、そのカウント値はステップＳ１０での判定成立が否定（Ｎｏ）されるまでインクリメントされる。なお、エンジン１の運転中はステップＳ１２が実行されず、その間、タイマカウントは単にクリアされている。
【００１６】
また、図３のエンジン始動ルーチンでは、エンジン１の始動が行われるとき、その始動が再始動、つまり、上述したアイドルストップ後の始動や、走行中の加速要求等による始動であるか否かが判別される（ステップＳ１４）。この判別が成立する場合、ＥＣＵ１２はステップＳ１６に進み、上述した停止期間タイマのカウント値に基づいてフィードバック制御の禁止期間Ｔ１を設定する。具体的には、タイマカウント値が大であるほどエンジン１の停止期間は長く、この場合、酸素センサ２４の温度低下が大きいと考えられるので、その分、禁止期間Ｔ１は長く設定される。
【００１７】
これに対し、ステップＳ１４での判別結果が否定である場合、運転者の始動指示、つまり、キースイッチ３０の操作による始動であると考えられ、この場合、ＥＣＵ１２はステップＳ１８に進む。なお、ステップＳ１８では、エンジン１の冷却水温に基づいて禁止期間Ｔ２が設定される。
図５はエンジン１の始動に伴う各種変数の時間的変化を並列的に示しており、この図から始動制御装置の作動もまた明らかとなる。
【００１８】
図５に示されるように、ある時刻ｔ０からエンジン１の始動が行われると、そのクランキングに伴い、エンジン回転数は大きく立ち上がっている。このように実際にエンジン１の始動が開始されると、ＥＣＵ１２は次の手順として図４のエンジン始動後ルーチンを実行する。
このルーチンでは先ず、ＥＣＵ１２はステップＳ２０にてエンジン１の始動が上述の再始動であるか否かを判別し、この判別が成立するときステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、エンジン１の再始動時刻ｔ０から所定時間、つまり、禁止期間Ｔ１が経過したか否かが判別される。この禁止期間Ｔ１が経過するまでの間はステップＳ２４が単に繰り返されるので、この間、空燃比フィードバック制御は禁止される。なお、図５に示されるように、ＥＣＵ１２内ではこの間、フィードバック禁止フラグがセットされた状態にある。
【００１９】
この後、時刻ｔ１にステップＳ２２にて禁止期間Ｔ１の経過が確認されると、ステップＳ２６に進んで空燃比フィードバック制御の開始が許可される。また、ステップＳ２６の実行に伴い、ＥＣＵ１２内にてフィードバック禁止フラグがリセットされる。
ここで、図５から明らかなように、フィードバック制御の開始と同時に酸素センサ出力は変動を繰り返しており、禁止期間Ｔ１が経過した時点で既に酸素センサ２４は活性化した状態にあると認められる。
【００２０】
一方、ＥＣＵ１２はステップＳ２６に続いてステップＳ２８を実行しており、このステップＳ２８では、始動開始から所定の制限期間ＴＬが経過したか否かが判別される。より詳しくは、エンジン１が再始動される場合、ＥＣＵ１２は制限期間ＴＬ内に酸素センサ出力に対するフィードバックゲインを別設定するものとしており、この場合、その値は通常ゲインに比較して制限されている。そして、制限時間ＴＬが経過するまでの間はステップＳ３０を実行し、フィードバックゲインを制限して空燃比フィードバック制御を実行する。
【００２１】
それ故、図５に示されるように制限期間ＴＬ内は空燃比フィードバック積分ゲインが通常（一点鎖線で示す）よりも制限されており、その積分補正値は酸素センサ出力に対する変動が小さい。なお、フィードバック積分ゲインについてこのような制限を設けるのは、再始動直後における酸素センサ２４の応答性の低下を補償し、その制御量に過大なオーバシュートが生じるのを防止するためである。
【００２２】
この後、制限期間ＴＬが経過するとステップＳ２８に続いてステップＳ３２が実行されるので、この後は通常のゲインにて空燃比フィードバック制御が継続される。
以上は自動始動による再始動の場合であるが、エンジン１の始動が運転者の始動指示に基づく場合、図４のルーチンではステップＳ２０の判別が否定されてステップＳ３４が実行される。
【００２３】
この場合の禁止期間Ｔ２は通常、再始動の場合（Ｔ１）よりも長く設定されており、図５中一点鎖線で示されるように、運転者によるキースイッチ３０の操作時刻ｔ０から禁止期間Ｔ２が経過するまで（時刻ｔ２）の間、ステップＳ３６の繰り返しによりフィードバック禁止フラグがセットのまま保持される。それ故、この間の酸素センサ出力は略一定であり、また、フィードバック積分補正値は変動していない。
【００２４】
なお、禁止期間Ｔ２が経過すると、ステップＳ３８及びステップＳ３２が続けて実行されるので、フィードバック制御の開始が許可されると同時に、通常のゲインにて空燃比フィードバック制御が実行される。
上述したように、ＥＣＵ１２はその制御手順において再始動の判別を行い（ステップＳ１４，Ｓ２０）、運転者の始動指示による始動の場合と自動始動による再始動の場合とでフィードバック制御の開始を許可する条件を変更している（変更手段）ので、酸素センサ２４の活性化に合わせて空燃比フィードバック制御を開始することができる。
【００２５】
また、その開始条件としてフィードバック禁止期間Ｔ１，Ｔ２を設定しており、自動始動による再始動の方がその禁止期間は短い（Ｔ１＜Ｔ２）ので、アイドルストップからの再始動時や加速要求に基づく自動始動時における排ガス特性の悪化が有効に防止される。
このような再始動時の禁止期間Ｔ１は停止期間タイマのカウント値に応じて決定されている（ステップＳ１６）ので、フィードバック制御の許可条件には、エンジン１の停止期間に応じて酸素センサ２４の温度低下の度合が正確に反映される。特に、このようなタイマカウントの導入は、アイドルストップ車両やハイブリッド車両のようにエンジンの停止・始動を制御上の要求に基づいて実行する車両に好適である。
【００２６】
更に、再始動直後のフィードバックゲインに制限を設けている（ステップＳ２８，Ｓ３０）ので、酸素センサ２４の応答遅れを補償して、安定したフィードバック制御を実行することができる。
なお、本発明は上述の実施形態のみに制約されることなく、種々の変形が可能である。例えばエンジン１はポート噴射型のエンジンであってもよいし、また、適用するべき車両の型式等は特に限定がない。
【００２７】
一方、本発明は車両用のエンジンだけでなく、それ以外の広範囲な用途のエンジンにも適用可能であることはいうまでもない。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のエンジンの始動制御装置（請求項１）によれば、エンジンの自動始動における排ガス特性を大きく向上することができ、その停止及び再始動が頻繁に繰り返されるエンジンに非常に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジン始動制御装置の構成を概略的に示した図である。
【図２】エンジン停止中ルーチンのフローチャートである。
【図３】エンジン始動ルーチンのフローチャートである。
【図４】エンジン始動後ルーチンのフローチャートである。
【図５】エンジン始動制御の実行に伴う各種変数の時間的変化を示したグラフである。
【符号の説明】
１  エンジン
４  燃料噴射弁
１０  スロットル弁
１２  ＥＣＵ
２４  酸素センサ
【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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