(57)【要約】      （修正有）【課題】点火プラグの電極のくすぶりの度合いを、内燃機関が始動不良に陥る前に予め推測し、くすぶりの悪化を抑制する。【解決手段】運転している内燃機関の運転領域の推移に基づいて、点火プラグの電極のくすぶりの度合いを評価する。そして、その評価値の大きさに対応して、変速機の変速比の最小値（最もハイギア寄りの変速線）を変更する。これにより、点火プラグの電極のくすぶりが堆積するほど、エンジン回転数を底上げする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転している内燃機関の運転領域の推移に基づいて点火プラグの電極のくすぶりの度合いを推測し、その度合いの大きさに対応して変速機の変速比の最小値を変更することを特徴とする車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関が搭載された車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の始動時には、電動機であるスタータモータ（セルモータ）により機関のクランクシャフトを回転させるクランキングを行うことが通例である（例えば、下記特許文献を参照）。クランキングは、機関が初爆から連爆へと至り、クランクシャフトの回転速度が冷却水温等に応じて定まる判定値を超えたときに終了する。
【０００３】
寒冷地や冬季等の気温の低い環境下において、内燃機関を比較的短時間しか運転しない場合、内燃機関の温度が十分に高まらないことから、不完全燃焼によりカーボン等が生じて点火プラグの電極に付着する「くすぶり」現象が発生する。このようなくすぶりは、点火プラグの中心電極と接地電極との間の絶縁抵抗を低下させ、次回の内燃機関の始動時における点火不良の原因となる。さらには、そのくすぶりに未燃の液状燃料が吸着して点火プラグがべたついた「かぶり」状態となり、点火ひいては始動が益々困難になるおそれもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２０２６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、点火プラグの電極のくすぶりの度合いを、内燃機関が始動不良に陥る前に予め推測し、くすぶりの悪化を抑制することを所期の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するべく、本発明では、運転している内燃機関の運転領域の推移に基づいて点火プラグの電極のくすぶりの度合いを推測し、その度合いの大きさに対応して変速機の変速比の最小値を変更することを特徴とする車両の制御装置を構成した。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、点火プラグの電極のくすぶりの度合いを、内燃機関が始動不良に陥る前に予め推測して、くすぶりの悪化を抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態における内燃機関の概略構成を示す図。
【図２】同実施形態における車両の駆動系の構成を示す図。
【図３】同実施形態の制御装置が実行する評価値の演算に用いられる指数のマップを例示する図。
【図４】同実施形態の制御装置が実行する変速機の制御の模様を示す図。
【図５】本発明の一変形例に係る、評価値を補正する停止時水温及び始動時水温の領域を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態における内燃機関は、火花点火式の４ストロークエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうちの一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。
【００１０】
吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。
【００１１】
排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。
【００１２】
図２に、車両が備える駆動系の例を示す。この駆動系は、トルクコンバータ７及び自動変速機８、９を備えてなる。特に、本実施形態では、自動変速機８、９の構成要素として、遊星歯車機構を利用した前後進切換装置８、及び無段変速機の一種であるベルト式ＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）９を採用している。
【００１３】
内燃機関が出力する回転トルクは、内燃機関のクランクシャフトからトルクコンバータ７の入力側のポンプインペラ７１に入力され、出力側のタービンランナ７２に伝達される。タービンランナ７２の回転は、前後進切換装置８を介してＣＶＴ９の駆動軸９４に伝わり、ＣＶＴ９における変速を経て従動軸９５を回転させる。従動軸９５の回転は、出力ギア１０１に伝達される。出力ギア１０１は、デファレンシャル装置のリングギア１０２と噛合し、デファレンシャル装置を介して車軸１０３及び駆動輪（図示せず）を回転させる。
【００１４】
トルクコンバータ７は、ロックアップ機構を備える。ロックアップ機構は、この分野では既知のもので、トルクコンバータ７の入力側と出力側とを相対回動不能に締結するロックアップクラッチ７３と、ロックアップクラッチ７３を断接切換駆動するための作動液圧（油圧）を制御するロックアップソレノイドバルブ（図示せず）とを要素とする。ロックアップソレノイドバルブは、制御信号ｌを受けてその開度を変化させる流量制御弁である。
【００１５】
前後進切換装置８は、そのサンギア８１がタービンランナ７２と連絡し、リングギア８２が駆動軸９４と連絡している。プラネタリギア８３１を支持するプラネタリキャリア８３と変速機ケースとの間には、断接切換可能な液圧クラッチたるフォワードブレーキ８４を介設している。また、プラネタリキャリア８３とサンギア８１（または、トルクコンバータ７の出力側）との間にも、断接切換可能な液圧クラッチたるリバースクラッチ８５を介設している。
【００１６】
走行レンジのうちのＤレンジでは、フォワードブレーキ８４を締結し、リバースクラッチ８５を切断する。これにより、トルクコンバータ７の出力軸の回転が逆転されかつ減速されて駆動軸９４に伝達され、前進走行となる。翻って、Ｒレンジでは、リバースクラッチ８５を締結し、フォワードブレーキ８４を切断する。これにより、サンギア８１とプラネタリキャリア８３とが一体的に回転し、トルクコンバータ７の出力軸と駆動軸９４とが直結して後進走行となる。フォワードブレーキ８４またはリバースクラッチ８５断接切換駆動するための作動液圧を制御するソレノイドバルブ（図示せず）は、制御信号ｍを受けてその開度を変化させる流量制御弁である。
【００１７】
非走行レンジであるＮレンジ、Ｐレンジでは、フォワードブレーキ８４及びリバースクラッチ８５をともに切断する。
【００１８】
ＣＶＴ９は、駆動プーリ９１及び従動プーリ９２と、両プーリ９１、９２に巻き掛けられたベルト９３とを要素とする。駆動プーリ９１は、駆動軸９４に固定した固定シーブ９１１と、駆動軸９１上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持させた可動シーブ９１２と、可動シーブ９１２の後背に配設された液圧サーボ９１３とを有しており、液圧サーボ９１３を操作し可動シーブ９１２を変位させることを通じて変速比を無段階に変更できる。並びに、従動プーリ９２は、従動軸９５に固設した固定シーブ９２１と、従動軸９５上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持させた可動シーブ９２２と、可動シーブ９２２の後背に配設された液圧サーボ９２３とを有しており、液圧サーボ９２３を操作し可動シーブ９２２を変位させることを通じてトルク伝達に必要なベルト推力を与える。
【００１９】
走行レンジを操作するべくフォワードブレーキ８４またはリバースクラッチ８５に供給される作動液（作動油）、また変速比を操作するべく液圧サーボ９１３、９２３に供給される作動液を吐出する液圧ポンプ（図示せず）は、内燃機関のクランクシャフトからトルクの伝達を受けて稼働する、既知の機械式（非電動式）のものである。この作動液は、トルクコンバータ７に用いられる流体と共通である。
【００２０】
本実施形態の制御装置たるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。
【００２１】
入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号（Ｎ信号）ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（いわば、要求負荷）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、ブレーキペダルの踏込量を検出するセンサから出力されるブレーキ踏量信号ｄ、吸気通路３（特に、サージタンク３３）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｅ、機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｆ、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号（Ｇ信号）ｇ、シフトレバーのレンジを知得するためのセンサ（または、シフトポジションスイッチ）から出力されるシフトレンジ信号ｈ等が入力される。
【００２２】
出力インタフェースからは、点火プラグ１２のイグナイタ１３に対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ、ロックアップクラッチ７３の断接切換用のロックアップソレノイドバルブに対して開度制御信号ｌ、フォワードブレーキ８４またはリバースクラッチ８５の断接切換用のソレノイドバルブに対して開度制御信号ｍ、ＣＶＴ９に対して変速比制御信号ｎ等を出力する。
【００２３】
ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミングといった各種運転パラメータを決定する。運転パラメータの決定手法自体は、既知のものを採用することが可能である。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎを出力インタフェースを介して印加する。
【００２４】
また、ＥＣＵ０は、内燃機関の始動（冷間始動であることもあれば、アイドリングストップからの復帰であることもある）時において、電動機（スタータモータまたはモータジェネレータ。図示せず）に制御信号ｏを入力し、この電動機によりクランクシャフトを回転させるクランキングを行う。クランキングは、内燃機関が初爆から連爆へと至り、エンジン回転数即ちクランクシャフトの回転速度が冷却水温等に応じて定まる判定値を超えたときに（完爆したものと見なして）終了する。
【００２５】
本実施形態のＥＣＵ０は、運転中の内燃機関の運転領域の推移に基づき、点火プラグ１２の電極のくすぶりの度合いを定量的に推測する。
【００２６】
図３に、内燃機関の運転領域と、点火プラグ１２にカーボン等が付着するくすぶりの生じやすさとの関係を示す。本実施形態では、運転領域を［エンジン回転数，内燃機関の負荷］と定義している。図３の縦軸にあたる内燃機関の負荷は、アクセル開度であってもよく、吸気通路３（サージタンク３３）内の吸気圧であってもよく、気筒１に充填される吸気量または燃料噴射量であってもよい。あるいは、内燃機関が出力するエンジントルクであってもよい。
【００２７】
図３に描画している曲線は、点火プラグ１２の電極またはその近傍の領域における温度が一定となる「等温度線」である。そして、図３に記入している数値（値の大きさ自体は一例に過ぎない）は、その運転領域においてくすぶりが生じる度合いを表した指数である。カーボン等のくすぶりは、気筒１の燃焼室内温度が低く、燃焼が不完全である場合に発生しやすい。故に、エンジン回転数が低いほど、また内燃機関の負荷が低いほど、くすぶりの度合いの指数が大きい。
【００２８】
翻って、エンジン回転数や機関負荷が比較的高い運転領域では、くすぶりが発生しにくいだけでなく、点火プラグ１２の電極に既に付着していたくすぶりが再燃焼して除去されることも起こる。よって、くすぶりの度合いの指数が負値となっている。
【００２９】
本実施形態のＥＣＵ０は、内燃機関の運転中、運転領域に応じた指数を積算することで、現在の点火プラグ１２の電極のくすぶりの度合いの評価値を求める。より具体的に述べると、ＥＣＵ０のメモリには予め、図３に示したような、内燃機関の運転領域とくすぶりの生じやすさの指数との関係を規定したマップデータが格納されている。ＥＣＵ０は、現在の内燃機関の運転領域をキーとして当該マップを検索し、現在の運転領域に対応した指数を読み出す。そして、マップから読み出した指数を、メモリに記憶保持している直近の過去の評価値に加算することで、現時点でのくすぶりの度合いの新たな評価値を得る。
【００３０】
ＥＣＵ０は、内燃機関の運転中、点火プラグ１２の電極のくすぶりの度合いの評価値の演算処理、即ち上記の指数の読み出し及び評価値への加算を、一定の時間間隔または一定のクランク角度（ＣＡ。クランクシャフトの回転角度の意）毎に反復的に実行する。結果として、運転領域毎の指数に、当該運転領域への滞在期間の長さを乗じたものを合算した評価値が得られることになる。
【００３１】
内燃機関が停止される際には、その停止直前の時点における評価値をＥＣＵ０のメモリに記憶して保持する。そして、内燃機関の再始動後に、記憶保持していた（先の停止直前の時点の）評価値を起点として、現在の点火プラグ１２の電極のくすぶりの度合いの評価値の演算を再開する。
【００３２】
なお、気筒１の燃焼室内の温度が高温化するような運転領域（高負荷及び／または高回転の領域）を経過した場合には、負の指数が評価値に加算されることから、評価値が減少することがあり得る。但し、評価値は０を最小値とし、負値にはならないものとする。
【００３３】
しかして、本実施形態のＥＣＵ０は、点火プラグ１２の電極のくすぶりの度合いの評価値に応じて、ＣＶＴ９の変速比の最小値を変更する処理を実行する。
【００３４】
図４は、ＣＶＴ９の変速線図である。図４中、実線はＣＶＴ９の変速比が最もローギア寄りとなるときの変速線である。破線、一点鎖線及び二点鎖線はそれぞれ、ＣＶＴ９の変速比が最もハイギア寄りとなるときの変速線である。
【００３５】
破線は、点火プラグ１２の電極のくすぶりの度合いの評価値が０または０に近い閾値以下である場合の変速線である。ＥＣＵ０は、くすぶりの度合いの評価値が大きくなるほど、最もハイギア寄りの変速線をローギア方向（変速比の値が小さくなる方向）に変化させる。つまり、くすぶりの度合いの評価値が大きくなるにつれて、最もハイギア寄りの変速線が鎖線から一点鎖線へと図中上方に遷移し、さらには二点鎖線へと遷移することとなる。
【００３６】
その上で、車両の走行中のＣＶＴ９の変速比を制御する。以上により、点火プラグ１２の電極のくすぶりが堆積するほどエンジン回転数が底上げされるため、気筒１の燃焼室内の温度ひいては点火プラグ１２の電極の周囲の温度の低下が抑制され、新たなくすぶりの発生が抑止される。また、エンジン回転数が高まり、気筒１の燃焼室内温度が上昇することで、点火プラグ１２の電極に付着したくすぶりが除去される可能性も増す。
【００３７】
本実施形態では、運転している内燃機関の運転領域の推移に基づいて点火プラグ１２の電極のくすぶりの度合いを推測し、その度合いの大きさに対応して変速機８、９の変速比の最小値（最もハイギア寄りの変速線）を変更することを特徴とする車両の制御装置０を構成した。
【００３８】
本実施形態によれば、内燃機関が始動不良に陥る前に、点火プラグ１２の電極のくすぶりの度合いを評価してくすぶりの悪化を抑制することが可能となる。並びに、前回の運転で内燃機関が低温の状態で停止された場合における、内燃機関の再始動性の向上にも寄与する。
【００３９】
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。上記実施形態では、点火プラグ１２の電極のくすぶりの度合いの評価値に応じて、変速機８、９の変速比の最小値を変更することとしていたが、これに加えて、内燃機関のアイドリング中のエンジン回転数のフィードバック制御における目標アイドル回転数を変更してもよい。その場合、点火プラグ１２の電極のくすぶりの度合いの評価値が大きいほど、目標アイドル回転数を高く設定する。
【００４０】
また、点火プラグ１２の電極のくすぶりの度合いの評価値に応じて、内燃機関の再始動の際の燃料噴射量、点火タイミング、火花点火の回数（一つの気筒１の一回の膨張行程に際して複数回火花放電を行う）を変更してもよい。
【００４１】
点火プラグ１２の電極のくすぶりは、内燃機関が短期間だけ稼働され、暖機が完了する前に停止されるような短トリップの運転により発生しやすい。そこで、内燃機関の運転期間の長さに応じて、点火プラグ１２の電極のくすぶりの度合いの評価値に補正を加えるようにしてもよい。
【００４２】
例えば、前回の運転の停止前の内燃機関の温度の高低に応じて、内燃機関の停止直前または再始動直後の評価値を補正する。ここで、「前回の運転の停止」とは、原則として、イグニッションスイッチがＯＦＦに操作されたことに対応して内燃機関が停止されたことを言う。アイドルストップ機能を備えた車両におけるアイドルストップは「前回の運転の停止」に該当しないが、ハイブリッド車両における内燃機関の停止は「前回の運転の停止」に該当することがある。
【００４３】
ＥＣＵ０は、少なくとも、内燃機関が停止する直前の時期における内燃機関の温度即ち機関の冷却水温に基づき、内燃機関の停止直前または再始動直後の時点における点火プラグ１２の電極のくすぶりの度合いの評価値を補正する。そして、その補正後の評価値を起点として、現在の評価値の演算処理（図３に示した指数の読み出し及び評価値への加算）を再開する。
【００４４】
基本的には、内燃機関の前回の停止の直前の冷却水温が低いほど、評価値を大きくする。また、前回の停止の直前の冷却水温が所定値よりも高かった場合には、点火プラグ１２の電極に新たに付着したくすぶりの量は少ないと考えられるので、評価値に補正を加える必要はない。
【００４５】
詳述すると、ＥＣＵ０は、内燃機関を始動する都度、機関の冷却水温をメモリに記憶して保持するとともに、内燃機関を停止する都度、機関の冷却水温をメモリに記憶して保持する。
【００４６】
以降では、内燃機関の直近の停止時に記憶された停止時水温Ｔｔを「前回の停止時水温Ｔｔ」、さらにその直近の始動時に記憶された始動時水温Ｔｓを「前回の始動時水温Ｔｓ0」とそれぞれ称する。また、直近の内燃機関の始動から停止までの期間の運転状態を「前回の運転状態」と称する。
【００４７】
内燃機関の始動時において、前回の停止時水温Ｔｔが閾値Ｔｈｗを下回り、なおかつ、前回の始動時水温Ｔｓ0及び前回の停止時水温Ｔｔが図５に示す所定の領域Ａ（ハッチングを付している）内にある場合、前回の運転状態が十分暖機が行われなかったものであることが示唆される。領域Ａは、前回の停止時水温Ｔｔが前回の始動時水温Ｔｓ0に応じて定まる上限Ｇ０よりも低い領域である。上限Ｇ０は、点火プラグ１２のくすぶりまたはかぶりに起因した点火不良が発生する始動時水温Ｔｓと停止時水温Ｔｔとの関係を観測する実験を基に決定している。
【００４８】
ＥＣＵ０は、前回の運転の始動時の内燃機関の温度（前回の始動時水温Ｔｓ0）及び停止前の内燃機関の温度（前回の停止時水温Ｔｔ）の高低に基づき、内燃機関の停止直前または再始動直後の時点でのくすぶりの度合いの評価値を補正する。前回の運転状態が図５に示した領域Ａ内にない（前回の停止時水温Ｔｔが所定値Ｇ０よりも高かった）場合、または今回の始動がアイドルストップからの復帰である場合等にあっては、くすぶりの度合いの評価値を補正しない。前回の運転状態が図５に示した領域Ａ内にある場合にあっては、前回の停止時水温Ｔｔが低いほど、大きな補正量をくすぶりの度合いの評価値に乗算または加算する。
【００４９】
その他、各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、内燃機関が搭載された車両の制御に適用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
０…制御装置（ＥＣＵ）
１…気筒
１１…インジェクタ
１２…点火プラグ
８、９…自動変速機（前後進切換装置、ＣＶＴ）
【図１】
2014105820.tif 000003
【図２】
2014105820.tif 000004
【図３】
2014105820.tif 000005
【図４】
2014105820.tif 000006
【図５】
2014105820.tif 000007