(57)【要約】【課題】内燃機関が停止している期間中にも、コストを増加させることなくバルブの凍結を防止する。【解決手段】エンジンＥＣＵのソークタイマＩＣは、エンジンの駆動が停止している期間の長さを計時している間、所定時間が経過する毎にメインリレー駆動回路に駆動制御信号を出力する。マイコンは、前記駆動制御信号によりメインリレーがオンされて起動すると、スロットルバルブの開閉を繰り返す凍結防止制御を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１２）に使用されるバルブ（１３）の開閉制御を行うもので、
前記内燃機関の駆動が停止している期間の長さを計時している間、所定時間が経過する毎に起動トリガを発生させる起動制御部（４）と、
前記起動トリガが発生すると、前記バルブの開閉を繰り返す凍結防止制御を行う凍結防止機能部（２）とを備えることを特徴とする内燃機関の制御装置（１）。
【請求項２】
前記バルブは、吸気通路に配置されるスロットルバルブであ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。
【請求項３】
前記バルブ周辺の温度を検出する温度検出手段（９〜１１）を備え、
前記凍結防止機能部は、前記温度が所定の閾値を下回っていることを条件として、前記凍結防止制御を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記バルブ周辺の温度を検出する温度検出手段を備え、
前記凍結防止機能部は、前記凍結防止制御における前記バルブの開閉度を、前記温度に応じて可変設定することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記凍結防止機能部は、前記凍結防止制御における前記バルブの初期開閉度を小さく設定することを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記凍結防止機能部は、前記凍結防止制御における前記バルブの開閉度を順次大きく変化させることを特徴とする請求項６記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記バルブは、吸気通路に設けられたスロットルバルブであり、
前記凍結防止機能部は、前記凍結防止制御において、最終的に前記スロットルバルブの全開状態と、全閉状態とを交互に繰り返すことを特徴とする請求項５又は６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、内燃機関に使用されるバルブの開閉制御を行う制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両は低温環境下での動作も想定されるが、加えて大気中に水蒸気が多い状況ではスロットルバルブの周辺部が氷結し、バルブが固着して作動不良を起こすことがある。そのような事態を防止するため、周辺温度が所定値以下であり、且つバルブの開度が所定の走行期間内で一定の開度範囲にあれば点火タイミングを遅角させるなど車速を低下させる制御を行い、ドライバのアクセル踏み込み操作を促してバルブを動作させ、凍結を防止又は解除する技術がある（特許文献１）。また、低温時にヒータ等によりスロットルバルブ周辺の空間を加熱して凍結を防止する技術もある（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２１２９８号公報
【特許文献２】特開平１０−２６０３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１によれば、内燃機関を駆動させている間はスロットルバルブの凍結を防止，解除できるが、内燃機関の駆動が停止している間は凍結を防止することができない。また、特許文献２のようにヒータを用いると、部品や配線を追加することによるコストの増加や、車両の内燃機関室内にそれらの配置スペースを確保する必要があるという問題が生じる。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関が停止している期間中にも、コストを増加させることなくバルブの凍結を防止できる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の内燃機関の制御装置によれば、起動制御部は、内燃機関の駆動が停止している期間の長さを計時している間、所定時間が経過する毎に起動トリガを発生させる。そして、凍結防止機能部は、起動トリガが発生するとバルブの開閉を繰り返す凍結防止制御を行う。これにより、内燃機関の駆動が停止している期間中であっても、起動トリガが発生する毎に凍結防止機能部が凍結防止制御を行うので、ヒータ等の加熱手段を用いることなくバルブの凍結を解除又は防止することができる。
【０００７】
請求項２記載の内燃機関の制御装置によれば、凍結防止制御の対象とするバルブを、吸気通路に配置されるスロットルバルブとするので、吸気通路の水蒸気により凍結が発生し易いスロットルバルブについて、凍結の解除又は防止を行うことができる。
【０００８】
請求項３記載の内燃機関の制御装置によれば、凍結防止機能部は、温度検出手段により検出されるバルブ周辺の温度が所定の閾値を下回っていることを条件として凍結防止制御を行うので、バルブが凍結している可能性が無い場合に凍結防止制御を行うことを防止して、不要な電力の消耗を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態であり、図２の処理に対応する動作を示すタイミングチャート
【図２】図４のＳ３における処理内容を示すフローチャート
【図３】温度とＰＷＭ信号のデューティ比（スロットルバルブの開閉度）との関係を示す図
【図４】ソークタイマＩＣの動作を示すフローチャート
【図５】エンジンＥＣＵを中心とするシステム構成を示す機能ブロック図
【図６】マイコン，ソークタイマＩＣ，メインリレー駆動回路間のハードウェアインターフェイスをより詳細に示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、車両に搭載されるエンジンを制御するエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）に適用した場合の一実施形態について説明する。図５において、エンジンＥＣＵ１（制御装置）は、マイクロコンピュータ（マイコン）２，負荷駆動回路３，ソークタイマＩＣ４（起動制御部），メインリレー駆動回路５を備えている。マイコン２（凍結防止機能部）は、制御プログラムに従いエンジンＥＣＵ１を統括的に制御するもので、マイコン２には、車両のバッテリ６からの電源が、メインリレー７及び図示しない電源回路を介して５Ｖ程度に降圧された電源が供給される。メインリレー７の駆動は、ドライバによるイグニッションキースイッチ８の操作により制御されたり、後述するようにソークタイマＩＣ４によりメインリレー駆動回路５を介して制御される。
【００１１】
マイコン２には、外気温センサ９，吸気温センサ１０，水温センサ１１の各センサ（温度検出手段）により検出された外気温，吸気通路内の吸気温，図示しないラジエータ内の水温の検出に基づく各センサ信号が入力される。マイコン２は、負荷駆動回路３を介して、エンジン１２（内燃機関）の吸気経路に配置される電子スロットルバルブ１３を駆動する駆動モータ１４を制御する。エンジン１２内のオルタネータ１５により発電された電力は、バッテリ６に供給される。
【００１２】
ソークタイマＩＣ４は、クロック発生回路１６，現在時間計測カウンタ１７，起動設定時間レジスタ１８，（マグニチュード）コンパレータ１９を備えている。現在時間計測カウンタ（以下、単にカウンタと称すことがある）１７は、クロック発生回路１６より供給されるクロック信号に基づいてカウント動作する。カウンタ１７のカウント値が起動設定時間レジスタ１８の起動設定時間（固定値）に一致すると、コンパレータ１９がメインリレー駆動回路５に駆動制御信号（起動トリガ）を出力する。また、カウンタ１７は、マイコン２によってクリアされる。
【００１３】
図６は、図５に示すエンジンＥＣＵ１の構成において、マイコン２，ソークタイマＩＣ４，メインリレー駆動回路５間のハードウェアインターフェイスをより詳細に示している。マイコン２とソークタイマＩＣ４との間には、ＣＰＵインターフェイス（Ｉ／Ｆ）２１が介在している。ＣＰＵインターフェイス２１は、マイコン２がバスを介して周辺回路にアクセスするための例えばアドレスデコーダやデータレジスタ，或いはＩ／Ｏ等である。
【００１４】
マイコン２は、ＣＰＵインターフェイス２１を介してソークタイマＩＣ４のクリア制御を行ったり、ＯＲゲート２２を介してメインリレー駆動回路５にメインリレー７の制御信号を出力する。また、マイコン２は、ＣＰＵインターフェイス２１及びＮＯＴゲート２３を介して図示しないスタータリレーに制御信号を出力する。ＮＯＴゲート２３の出力端子は、ノイズ対策用の抵抗素子２４を介してプルダウンされている。
【００１５】
また、イグニッションキースイッチ８より出力される信号も、バッファ２５及びＯＲゲート２２を介してメインリレー駆動回路５に入力される。すなわち、メインリレー７は、マイコン２，ソークタイマＩＣ４，イグニッションキースイッチ８より出力される制御信号のＯＲ条件により駆動制御される。
【００１６】
次に、本実施形態の作用について説明する。図１に示すように、ソークタイマＩＣ４は、イグニッションキーＳＷ８がオフになり（ｂ）エンジン１２が停止した際に（ａ）、マイコン２によりクリア状態が解除されてカウント動作を開始する（ｃ）。その後、マイコン２は、メインリレー７をオフにして（ｄ）スリープモードに移行する。
【００１７】
図４に示すように、ソークタイマＩＣ４内の現在時間計測カウンタ１７がクロック発生回路１６より供給されるクロック信号により更新され（Ｓ１）、そのカウンタ値である現在時間がコンパレータ１９により起動設定時間レジスタ１７の起動設定時間（例えば１時間程度）と比較される（Ｓ２）。（現在時間）≧（起動設定時間）になると（ＹＥＳ）、メインリレーがオンされてマイコン２が起動される（Ｓ３）。そして、マイコン２によりカウンタ１７の現在時間がクリアされる（Ｓ４）。また、マイコン２は、カウンタ１７をクリアした回数を別途カウントすることで、エンジン１２の停止状態が継続している時間を計測し続ける。
【００１８】
図２に示すフローチャートは、上述のステップＳ３にてマイコン２が起動されてから、再スリープモードに移行するまでの間に繰り返し実行される。マイコン２は、先ず現在スロットルバルブ１３を駆動中か否かを判断し（Ｓ１１）、駆動中でなければ（ＹＥＳ）外気温センサ９，吸気温センサ１０，水温センサ１１の各センサにより検出された外気温，吸気温，水温の情報を取得する（Ｓ１２）。そして、それら３つの温度情報の何れかが所定値（図１（ｅ）に示す凍結判定温度閾値，例えば＋５℃）以下を示しているか否かを判断する（Ｓ１３）。尚、凍結判定温度閾値は、個別の設計に応じて適宜設定すれば良く、また各センサ９〜１１毎に異なる値を設定しても良い。
【００１９】
ステップＳ１３において、何れの温度も前記所定値を超えていれば（ＮＯ）、スロットルバルブ１３が凍結している可能性が無い温度域にあるので特段の処理は行わない。一方、何れかの温度が前記所定値を超えていれば（ＹＥＳ）、スロットルバルブ１３の駆動状態を「駆動中」に設定してから（Ｓ１４）、以下の処理を行う。先ず、期間計測タイマ（１）を更新するが（Ｓ１５）、このタイマ（１）はスロットルバルブ１３を、凍結防止制御のため初期駆動期間を計測するために使用される。期間計測タイマ（１）は、例えばマイコン２内のタイマ割り込みに基づくソフトウェアタイマであり、マイコン２が起動した際にはゼロクリアされている。
【００２０】
続いて、上記期間計測タイマ（１）が所定期間Ｔ１以下か否かを判断し（Ｓ１６）、所定期間Ｔ１以下であれば（ＹＥＳ）ステップＳ１２で取得した温度情報に基づいてデューティ値をセットする（Ｓ１７）。デューティ値とは、スロットルバルブ１３を開閉させるＰＷＭ信号の初期デューティ比であり、例えば図３に示す特性図に基づいて決定される。例えば、上記の凍結判定温度閾値である５℃を最大（例えば２０％）として、温度が低下するに従い線形に低下させる。そして、駆動周期Ｔ０は例えば５００Ｈｚとしてスロットルバルブ１３をＰＷＭ信号により駆動する（Ｓ１８）。すると、図１（ｆ）に示すように、スロットルバルブ１３は、ＰＷＭ信号のデューティ比に応じて交互に開閉される動作が繰り返される。
【００２１】
次回に図２のフローを実行すると、ステップＳ１１では「ＮＯ」と判断されてステップＳ１５に移行する。そして、ステップＳ１６において期間計測タイマ（１）が所定期間Ｔ１以下であればステップＳ１７，Ｓ１８が実行される。したがって、所定期間Ｔ１が経過するまでは、スロットルバルブ１３は、初期デューティ比により周波数５００Ｈｚで開閉が繰り返される。
【００２２】
ステップＳ１６において期間計測タイマ（１）が所定期間Ｔ１を超えると（ＮＯ）、期間計測タイマ（２）が更新される（Ｓ１９）。期間計測タイマ（２）も、タイマ（１）と同様に例えばソフトウェアタイマであり、凍結防止制御においてスロットルバルブ１３を全開閉させる駆動期間を計測する。
【００２３】
続いて、上記期間計測タイマ（２）が所定期間Ｔ２以下か否かを判断し（Ｓ２０）、所定期間Ｔ２以下であれば（ＹＥＳ）、スロットルバルブ１３を全開閉させるデューティ値をセットする（Ｓ２１）。駆動周期Ｔ０は、初期駆動期間と同じく５００Ｈｚである。それから、ステップＳ１８に移行してスロットルバルブ１３をＰＷＭ信号により駆動する。尚、図１（ｆ）に示すように、上記の「デューティ比（或いはデューティ値）」とは、駆動周期Ｔ０に対するデューティ比ではない。駆動周期Ｔ０は、スロットルバルブ１３を開く期間と閉じる期間との間に、非駆動期間を挟んでいるからである。
【００２４】
したがって、図１（ｆ）に示すように、スロットルバルブ１３は、初期駆動期間Ｔ１の間は、ステップＳ１７において温度に応じて設定されるデューティ値により開閉され、その後の全開閉駆動期間Ｔ２の間は全開閉が繰り返される。凍結防止制御のパターンＡ，Ｂでは、パターンＡよりもパターンＢでは温度が低いため、初期駆動期間Ｔ１における開閉度はより小さく設定されることになる。
これは、スロットルバルブ１３が凍結している場合に、いきなり大きな駆動力を付与すると駆動軸、駆動モータ１４に大きな負担がかかり、破損に至るおそれがあるからである。したがって、初期駆動期間Ｔ１においては温度が低いほど開閉度を小さくし、続く全開閉駆動期間Ｔ２では全開閉させることで、スロットルバルブ１３及びその周辺に付着している水蒸気（水滴）を弾き飛ばすようにする。
【００２５】
以上のように本実施形態によれば、エンジンＥＣＵ１のソークタイマＩＣ４は、エンジン１２の駆動が停止している期間の長さを計時している間、所定時間が経過する毎にメインリレー駆動回路５に駆動制御信号を出力する。そして、マイコン２は、前記駆動制御信号によりメインリレー７がオンされて起動すると、スロットルバルブ１３の開閉を繰り返す凍結防止制御を行う。これにより、エンジン１２の駆動が停止している期間中であっても、マイコン２は、ソークタイマＩＣ４が駆動制御信号を出力する毎に凍結防止制御を行うので、吸気通路の水蒸気により凍結が発生し易い状況にあるスロットルバルブ１３について、ヒータ等の加熱手段を用いることなく凍結を解除又は防止することができる。
【００２６】
そして、マイコン２は、スロットルバルブ１３の周辺の温度を検出する外気温センサ９，吸気温センサ１０，水温センサ１１より検出される何れかの温度が所定の閾値を下回っていることを条件として凍結防止制御を行う。したがって、スロットルバルブ１３が凍結している可能性が無い場合に凍結防止制御を行うことを防止できる。すなわち、エンジン１２が停止しているソーク期間中はオルタネータ１５による発電が行われず、車両のバッテリ６の電力を用いて駆動モータ１４を駆動することになるので、バッテリ６の電力を徒に消耗することを防止できる。
【００２７】
また、マイコン２は、凍結防止制御におけるスロットルバルブ１３の開閉度を、各センサ９〜１１により検出される温度に応じて可変設定するので、その時の温度に応じて推定されるスロットルバルブ１３の状態に適した開閉度を設定できる。更に、マイコン２は、凍結防止制御におけるスロットルバルブ１３の初期開閉度を小さく設定するので、スロットルバルブ１３が凍結している場合に、当初は比較的小さい駆動力を付与して、駆動軸や駆動モータ１４に掛かる負担を軽減できる。そして、マイコン２は、凍結防止制御におけるスロットルバルブ１３の開閉度を順次大きく変化させるので、その開閉度の変化によって、スロットルバルブ１３及びその周辺に付着している水蒸気等を弾き飛ばし、凍結を解除又は防止できる。
【００２８】
加えて、マイコン２は、凍結防止制御において、最終的にスロットルバルブ１３の全開状態と全閉状態とを交互に繰り返すようにした。すなわち、スロットルバルブ１３については、エンジン１２が動作している通常の運転走行中において、実際に全開させる機会は極めて少ない。そこで、エンジン１２が停止している期間中に全開閉させることで、実際にスロットルバルブ１３を全開状態にする機会を付与して、その機能を維持させることができる。
【００２９】
本発明は上記した、または図面に記載した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
駆動周期Ｔ０，初期駆動期間Ｔ１，全開閉駆動期間Ｔ２それぞれの長さについては、個別の設計に応じて適宜設定すれば良い。
起動設定時間は、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。また、マイコン２が起動設定時間レジスタ１８に書き込みを行うことで、起動設定時間を変更可能としても良い。
ステップＳ１２における判断は、外気温センサ９，吸気温センサ１０，水温センサ１１の何れか１つの温度のみを参照して行っても良い。
【００３０】
ステップＳ１７の処理は必要に応じて行えば良く、温度に関わらず一律の初期デューティを設定しても良い。
スロットルバルブに限ることなく、その他エアバルブ等、内燃機関に使用されるバルブであれば適用が可能である。
凍結防止制御において、スロットルバルブの開閉度を３段階以上に変化させても良い。
また、凍結防止制御において、必ずしも最終的にバルブを全開閉までさせる必要はない。
内燃機関は、ガソリンエンジン，ディーゼルエンジン等、特に種類を問わない。
【符号の説明】
【００３１】
図面中、１はエンジンＥＣＵ（制御装置）、２はマイクロコンピュータ（凍結防止機能部）、４はソークタイマＩＣ（起動制御部）、９は外気温センサ，１０は吸気温センサ，１１は水温センサ（何れも温度検出手段）、１２はエンジン（内燃機関）、１３はスロットルバルブを示す。
【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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