(57)【要約】      （修正有）【課題】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を向上させる。【解決手段】前回の運転の停止前の機関の温度の高低に応じて、今回の始動の際に気筒に燃料を供給せずにクランキングを続ける時間の長さを設定することとした。前回の運転の停止前の機関の温度が低いほど、点火プラグのかぶりの度合いは大きいと予想される。故に、前回の運転の停止前の機関の温度が低かった場合、温度が高かった場合と比較して、燃料供給を伴わず内燃機関をクランキングする時間をより長くとる。これにより、気筒が換気されて、点火プラグのかぶりの度合いが緩和される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前回の運転の停止前の内燃機関の温度の高低に応じて、今回の始動の際に気筒に燃料を供給せずにクランキングを続ける時間の長さを設定することを特徴とする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し、特に機関始動時の制御に関する。
【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１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】
寒冷地及び／または冬季における始動の際には、潤滑油の粘性が高く、スタータモータによるクランキングの回転数が低下し、気筒の燃焼室内圧力が上昇する傾向にある。加えて、燃焼室内の温度及び点火プラグの温度が低いことから、点火プラグの中心電極と接地電極との間のギャップに適正な火花放電が惹起されず、混合気の着火に失敗して始動不良に陥る。そこで、クランキングによりエンジン回転数が十分に高まるまでは燃料噴射及び点火を開始しないようにすることが考えられる（例えば、下記特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２０２６４３号公報
【特許文献２】特開平０９−１７０５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、内燃機関の始動前に既に点火プラグにかぶりが発生している場合には、エンジン回転数が十分に高まるのを待って燃料噴射及び点火を開始したとしても、混合気にうまく着火できないおそれがある。特に、前回の運転において、内燃機関の稼働時間が短く、内燃機関の暖機が完了する前に内燃機関が停止されていると、低温の吸気ポートまたは燃焼室内に液状の燃料が残存して点火プラグの電極を濡らしてしまう。このような点火プラグのかぶりは、電極間の絶縁抵抗を低下させ、点火のために必要な火花放電の妨げとなる。そして、混合気への着火に失敗すると、未燃燃料成分が液化して点火プラグをさらに濡らし、機関の始動をますます難しくしてしまう。
【０００６】
本発明は、上述の問題に初めて着目してなされたものであって、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を向上させることを所期の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、前回の運転の停止前の内燃機関の温度の高低に応じて、今回の始動の際に気筒に燃料を供給せずにクランキングを続ける時間の長さを設定することを特徴とする内燃機関の制御装置を構成した。
【０００８】
前回の運転の停止前の内燃機関の温度が低いほど、点火プラグの電極に液状の燃料が付着するかぶりの度合いが大きくなると予想される。故に、本発明では、前回の運転の停止前の内燃機関の温度が低かった場合、温度が高かった場合と比較して、始動の際に燃料供給を伴わず内燃機関をクランキングする時間をより長くとる。燃料噴射を伴わないクランキングにより、気筒が換気されて点火プラグの電極に付着している液状燃料の量が減少する、即ち点火プラグのかぶりが緩和ないし解消される。さすれば、混合気への火花点火に成功する確率が高まる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、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を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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】始動時に気筒の換気を行う停止時水温及び始動時水温の領域を示す図。
【図３】本実施形態の制御装置が実行する処理の手順例を示すフロー図。
【図４】本発明の変形例の制御装置が実行する処理の手順例を示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
内燃機関の制御装置たる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。
【００１５】
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、車載のバッテリの充電状態を示すバッテリ電圧、バッテリ電流及びバッテリ温度を検出するセンサから出力されるバッテリ信号ｈ等が入力される。
【００１６】
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等を出力する。
【００１７】
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を出力インタフェースを介して印加する。
【００１８】
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、スタータモータ（セルモータ、図示せず）に制御信号ｌを入力し、スタータモータのピニオンギアをフライホイール（ＭＴ車の場合）またはドライブプレート（ＡＴ車の場合）外周のリングギアに噛合させてクランクシャフトを回転させるクランキングを行う。そして、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クランキングを終了する。
【００１９】
しかして、本実施形態のＥＣＵ０は、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再始動性を向上させるべく、前回の運転の停止前の内燃機関の温度の高低に応じて、今回の始動の際に気筒１に燃料を供給せずにクランキングを続ける時間の長さを設定することとしている。インジェクタ１１から燃料を噴射することなくクランキングを行うのは、内燃機関の気筒１の吸気ポート及び燃焼室内を換気し、点火プラグ１２の電極に付着する液状燃料を少しでも除去する、つまりは点火プラグ１２のかぶりを軽減する意図である。
【００２０】
なお、「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。
【００２１】
燃料供給を伴わないクランキングは、原則として、イグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮに操作されたことに対応して内燃機関を再始動するときに実施する。アイドルストップ機能を備えた車両における、アイドルストップからの復帰時には、可及的速やかなる再始動が求められる上、機関が既に十分に暖機されていることが通常であるから、燃料供給を伴わないクランキングは実施しない。但し、ハイブリッド車両における内燃機関の再始動時には、燃料供給を伴わないクランキングを実施することがある。
【００２２】
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を、予めメモリに記憶して保持しておく。そして、内燃機関の再始動の際に、この記憶保持していた冷却水温の値を読み出し、これに基づいて燃料供給を伴わないクランキングの時間の長さを決定する。具体的には、内燃機関の前回の停止の直前の冷却水温が低いほど、燃料供給を伴わないクランキングの時間を長くする。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、機関の再始動前に点火プラグ１２の電極に付着している液状燃料の量が少ないと考えられるので、燃料供給を伴わないクランキングを実施する必要はなく、始動処理の当初から燃料噴射を開始してよい。
【００２３】
本実施形態では、内燃機関を始動する都度（特に、イグニッションスイッチがＯＮになる毎に）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（特に、イグニッションスイッチがＯＦＦになる毎に）機関の冷却水温をメモリに記憶して保持する。
【００２４】
以下、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。
【００２５】
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２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のかぶりまたはくす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。
【００２６】
図３に、内燃機関の始動処理において、ＥＣＵ０がプログラムに従い実行する処理の手順例を示す。ＥＣＵ０は、イグニッションスイッチがＯＮに操作されたり、アイドルストップを終了して機関を再始動する条件が成立したりしたときに（ステップＳ１）、スタータモータによる機関のクランキングを開始する（ステップＳ２）。
【００２７】
また、メモリに記憶保持している、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）の高低に基づいて、燃料供給を伴わないクランキングの時間の長さを設定する（ステップＳ３）。前回の運転状態が図２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、燃料供給を伴わないクランキングの時間の長さを０とする。前回の運転状態が図２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、燃料供給を伴わないクランキングの時間を長くする。
【００２８】
そして、ステップＳ３にて定めた時間の経過を待って（ステップＳ４）、インジェクタ１１から各気筒１への燃料の噴射、及び点火プラグ１２の火花放電による混合気への点火を開始する（ステップＳ５）。
【００２９】
始動中のクランクシャフトの回転速度が判定値を超えたならば（ステップＳ６）、完爆したものと見なして機関のクランキングを終了する（ステップＳ７）。
【００３０】
本実施形態では、前回の運転の停止前の内燃機関の温度の高低に応じて、今回の始動の際に気筒１に燃料を供給せずにクランキングを続ける時間の長さを設定することを特徴とする内燃機関の制御装置０を構成した。
【００３１】
前回の運転の停止前の内燃機関の温度が低いほど、点火プラグ１２の電極に液状の燃料が付着するかぶりの度合いは大きいと予想される。故に、前回の運転の停止前の内燃機関の温度が低かった場合、温度が高かった場合と比較して、始動の際に燃料供給を伴わず内燃機関をクランキングする時間をより長くとる。燃料噴射を伴わないクランキングにより、気筒１が換気されて点火プラグ１２の電極に付着している液状燃料の量が減少、即ち点火プラグ１２のかぶりが緩和ないし解消されて、混合気への着火に成功する確率が高まる。また、燃料の不完全燃焼により発生するカーボン等が点火プラグ１２の電極に付着するくすぶりも抑制できる。本実施形態によれば、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を向上させることができる。
【００３２】
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、内燃機関の始動処理の当初から、燃料供給を伴わないクランキングの期間を設けることとしていた。これに対し、図４に示すように、始動処理の当初は従前通り燃料噴射及び点火を実行しつつ（ステップＳ８）クランキングを行い（ステップＳ２）、所定の時間が経過しても完爆に至らない場合に（ステップＳ９、Ｓ１０）はじめて燃料供給を伴わないクランキングを実施する（ステップＳ１１、Ｓ３、Ｓ４）ようにしてもよい。
【００３３】
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】
【００３４】
本発明は、車両等に搭載される内燃機関の制御に適用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
０…制御装置（ＥＣＵ）
１…気筒
１１…インジェクタ
１２…点火プラグ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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