(57)【要約】【課題】  アイドルストップ後に、エンジン冷却水温を低下制御して空気密度を高めることにより、エンジンをスタータレス始動する場合の始動性を向上させた内燃機関の始動制御装置を提供する。【解決手段】アイドルストップ許可条件が成立した時に、エンジン冷却水が所定温度より高い場合には、エンジン冷却水の低下制御を開始してシリンダ内空気密度を高める（Ｓ１〜Ｓ４）。エンジン冷却水が所定温度以下になれば、水温低下制御を終了し、アイドルストップ機能によりエンジンを停止する（Ｓ５〜Ｓ９）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膨張行程で停止している気筒に対して点火制御を行って機関を始動させる自立始動制御手段を備える内燃機関の始動制御装置において、
少なくとも予め定めた自動停止許可条件が成立したときに、機関を自動停止させる自動停止制御手段と、
前記自動停止許可条件が成立したときに、機関冷却水温の低下制御を行う冷却水温制御手段と、
を備えて構成したことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
【請求項２】
機関冷却水温が予め定めた所定値より高いときに、前記冷却水温制御手段による冷却水温の低下制御を行う構成としたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項３】
機関冷却水温が前記所定値以下のときのみ、前記自動停止制御手段による機関の自動停止を行う構成としたことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項４】
機関の始動要求が発生したときに、機関冷却水温が前記所定値以下のときは前記自立始動制御手段により機関を始動させ、機関冷却水温が前記所定値より高いときは前記自立始動制御手段による機関の始動動作を禁止してスタータにより始動する構成としたことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項５】
膨張行程で停止している気筒に対して点火制御を行って機関を始動させる自立始動制御手段を備える内燃機関の始動制御装置において、
機関冷却水温が予め定めた所定値以下のときに、前記自立始動制御手段による機関の始動を許可する構成としたことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膨張行程で停止している気筒に対して点火制御を行うことによりスタータを使用せずに機関を始動させる（以下、スタータレス始動と称す）ことができる内燃機関の始動制御装置に関し、特に、スタータレス始動時の始動性を向上する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の始動制御装置として、特許文献１に記載されているように、スタータを用いず機関（エンジン）を始動させるスタータレス始動のものがある。これは、エンジンの始動時に、膨張行程で停止している気筒に対して燃料を噴射し点火することにより、混合気の爆発圧力でピストンを下降させてエンジンを始動させるというものである。この場合、燃焼による発生トルクが大きい程始動できる確率が高まる。
【特許文献１】特開願平２−２７１０７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、近年、燃費低減や排ガス対策等を目的として、エンジンのアイドル運転時に予め定めたアイドルストップ条件が成立したときは、エンジンを自動停止させるアイドルストップ機能を備えた車両がある。このような車両が、例えば信号待ち等の停車時にアイドルストップ機能によりエンジンが停止した場合、図６に示すようにシリンダ内の空気温度はエンジンの停止により上昇し、エンジン冷却水温まで上昇する。ここで、図７に示すように、燃焼による発生トルクはシリンダ内の空気密度が高い程大きく、空気密度はシリンダ内の空気温度がエンジン冷却水温とすればエンジン冷却水温が低い程高く、発生トルクはエンジン冷却水温が低い程大きい。
【０００４】
このため、従来の内燃機関のスタータレス始動制御装置では、例えばアイドルストップ機能によりエンジンが停止した後にエンジンを始動させる際に、エンジン冷却水温が高いと、燃焼による発生トルクが十分に得られず、スタータレスによりエンジン始動できる確率が低下するという問題がある。
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、エンジン冷却水温を低下制御して空気密度を高めることにより、スタータレスによる始動確率を向上させた内燃機関の始動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】
このため、本発明は、膨張行程で停止している気筒に対して点火制御を行って機関を始動させる自立始動制御手段を備える内燃機関の始動制御装置において、少なくとも予め定めた自動停止許可条件が成立したときに、機関を自動停止させる自動停止制御手段と、前記自動停止許可条件が成立したときに、機関冷却水温の低下制御を行う冷却水温制御手段と、を備えて構成したことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明は、膨張行程で停止している気筒に対して点火制御を行って機関を始動させる自立始動制御手段を備える内燃機関の始動制御装置において、機関冷却水温が予め定めた所定値以下のときに、前記自立始動制御手段による機関の始動を許可する構成としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、機関の自動停止許可条件が成立したときに、機関冷却水温の低下制御を行うので、膨張行程で停止している気筒内の空気温度を効果的に低下させて空気密度を高めることができ、スタータレス始動する際に従来よりも大きな発生トルクを得ることができる。従って、スタータレスで始動できる確率が向上して発進性能が向上し、スタータレスの始動時間を短縮できる。また、スタータレスで始動できる確率の向上により、音、振動の面から運転性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る内燃機関の始動制御装置の自動車用エンジンに適用した場合の第１実施形態を示す全体システム図である。
図１において、エンジン１は、例えばコンピュータを内蔵したエンジンコントロールモジュール（以下、ＥＣＭと称す）１０により運転制御される。ＥＣＭ１０は、通常のスタータ１１を用いたスタータ始動とスタータ１１を用いないスタータレス始動によりエンジン１を選択的に始動可能な構成である。
【０００９】
スタータ始動は、スタータ１１を強制始動させてクランクシャフトを駆動し、クランク角センサ１２や水温センサ１３からの信号により、各気筒（シリンダ）のインジェクタ１４及び点火コイル１５を駆動制御してエンジン１の燃焼室に噴射供給した燃料を点火プラグにより点火してエンジン１を始動させるものである。
スタータレス始動は、例えば、クランク角センサ１２からの信号に基づきエンジン停止時に記憶した膨張行程で停止している気筒に対して燃料を噴射供給し点火制御を行ってエンジン１を始動させるものである。
【００１０】
また、ＥＣＭ１０は、エンジン１がアイドル運転状態にある時に、予め定めた自動停止許可条件が成立した場合に、アイドル運転を自動停止させる自動停止制御手段の機能、所謂、アイドルストップ機能と、前記自動停止許可条件が成立したときに、エンジン冷却水温の低下制御を行う冷却水温制御手段の機能を備える。
前記アイドルストップ機能は、例えば、車速センサ１６、クランク角センサ１２、アクセル開度センサ１７、ブレーキスイッチ１８及び水温センサ１３からの各信号に基づいて、前記自動停止許可条件として車速が０ｋｍ／ｈ、エンジン回転数が６００ｒｐｍ、アクセル開度が０、ブレーキがＯＮ（制動状態）及びエンジン冷却水温が４０℃以上の各条件が全て満たされた場合に、ＥＣＭ１０はアイドルストップ許可条件成立と判断し、後述の図２のフローチャートに示すように、その時のエンジン冷却水温により冷却水温低下制御を行うか否かを判断し、エンジン冷却水温が所定温度（例えば７０℃）以下の時にエンジン１を自動停止させる構成である。
【００１１】
前記冷却水温制御機能は、エンジン１の冷却水循環系に設けられるサーモスタット２、ウォータポンプ３及びラジエータファン４を駆動制御して、アイドルストップ許可条件が成立したときにエンジン冷却水を所定温度（例えば７０℃）以下に制御する構成である。
エンジン１の冷却水循環系は、エンジン１の冷却水出口側とラジエータ５の冷却水入口側とを接続する通路６に、サーモスタット２が介装され、ラジエータ５の冷却水出口側とエンジン１の冷却水入口側とを接続する通路７に、ウォータポンプ３が介装されている。エンジン１の冷却水出口側とウォータポンプ３の吸入側との間にラジエータ５をバイパスするバイパス通路８を有する。
【００１２】
ウォータポンプ３からの冷却水は、エンジン１のシリンダブロック及びシリンダヘッドの各ウォータジャケットを順次経由して通路６に吐出される。吐出された冷却水の温度が通常運転では設定温度（例えば８０℃〜９０℃の間）以下のときはサーモスタット２が閉状態にあり、冷却水はバイパス通路８を介してウォータポンプ３に吸入されて循環する。吐出された冷却水の温度が前記設定温度より高い場合はサーモスタット２が開状態となり、冷却水はラジエータ５側に流れ、ラジエータファン４を駆動してラジエータ５により冷やされてウォータポンプ３に吸入されて循環する。
【００１３】
前記サーモスタット２は、電子制御サーモスタットであり、エンジンコントロールモジュール（以下、ＥＣＭと称す）１０により開閉制御温度が電気的に設定可能なものである。ウォータポンプ３及びラジエータファン４は、ＥＣＭ１０により電気的にＯＮ／ＯＦＦ可能な構成である。
次に、本実施形態の始動制御装置の動作を図２のフローチャートを参照して説明する。
【００１４】
例えば、エンジン１が運転状態（暖機運転も含めて）にある時に、ステップ１（図中、Ｓ１と記し、以下同様とする）で、アイドルストップ許可条件成立か否かを判定する。ここで、車速が０ｋｍ／ｈ、エンジン回転数が６００ｒｐｍ、アクセル開度が０、ブレーキがＯＮ（制動状態）及びエンジン冷却水温が４０℃以上の各条件が全て満たされていれば、条件成立と判断してステップ２に進む。
【００１５】
ステップ２では、水温センサ１３からの信号に基づいてエンジン冷却水温が所定温度（例えば７０℃）より高いか否かを判定し、高ければステップ３に進み、所定温度以下であればステップ５に進む。
ステップ３で、ラジエータファン４を駆動し、サーモスタット２の設定温度を冷却水温が所定温度となるよう適切に設定し（この場合、設定温度は所定温度より多少低く設定するようになる）、水温低下制御を開始する。これにより、サーモスタット２が開となり、エンジン冷却水がラジエータ５に導かれて冷やされ、エンジン冷却水が低下する。
【００１６】
ステップ４で、フラグＦ１＝１に設定し、ステップ２に戻る。
エンジン冷却水温が所定温度以下でステップ５に進んだ場合は、フラグＦ１＝１か否かを判定し、フラグＦ１＝０で判定がＮＯであれば、水温低下制御は行われていないのでステップ６，７を飛び越してステップ８に進む。フラグＦ１＝１で判定がＹＥＳであれば、ステップ６に進み、ラジエータファン４及びウォータポンプ３の駆動を停止し、サーモスタット２の設定温度を通常の設定温度に戻してサーモスタット２を閉状態にして水温低下制御を終了する。
【００１７】
ステップ７で、フラグＦ１＝０とし、ステップ８に進む。
ステップ８では、アイドルストップ機能によるエンジン停止を許可し、ステップ９で、エンジン１を停止させる。
かかる第１実施形態の構成によれば、機関冷却水温が予め定めた所定値より高いときに、冷却水温制御機能による冷却水温の低下制御を行い、機関冷却水温が所定値以下のときのみ、自動停止制御機能による機関の自動停止を行う。このように、アイドルストップ機能によりエンジン１を停止させる前に、エンジン冷却水温を低下制御することにより、気筒内壁の温度を効果的に低下させることができ、気筒内の空気温度が低下して気筒内の空気密度を高くできる。従って、スタータレス始動時の発生トルクが向上するので、スタータレスで始動できる確率が格段に向上し、アイドルストップからの始動時間を短縮でき、スタータレスによる発進性能が向上する。また、本実施形態はエンジン冷却水温が所定温度以下になってからエンジン１を停止させるので、アイドルストップした後の始動がスタータレス始動になるため、音、振動の面で運転性が向上する。
【００１８】
図３に、上述した第１実施形態における、アイドルストップ許可条件が成立してエンジン１が停止するまでの水温とエンジン回転数の関係を示したタイムチャートを示す。
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態のハードウエアは、図１に示す第１実施形態と同様であり、ソフトウエアが異なるだけであるので、ここでは図４及び図５のフローチャートを参照してその動作について説明する。
【００１９】
図４のフローチャートにおいて、例えば、エンジン１が運転状態（暖機運転も含めて）にある時に、ステップ１１で、第１実施形態のステップ１と同様にしてアイドルストップ許可条件成立か否かを判定し、条件成立と判断すればステップ１２に進む。
ステップ１２では、アイドルストップ機能によるエンジン停止を許可し、ステップ１３で、エンジン１を停止させる。
【００２０】
ステップ１４では、水温センサ１３からの信号に基づいてエンジン冷却水温が所定温度（例えば７０℃）より高いか否かを判定し、高ければステップ１５に進み、所定温度以下であればステップ１８に進む。
ステップ１５では、第１実施形態のステップ３と同様にしてラジエータファン４を駆動し、サーモスタット２の設定温度を冷却水温が所定温度となるよう適切に設定し、水温低下制御を開始する。これにより、サーモスタット２が開となり、エンジン冷却水がラジエータ５に導かれて冷やされ、エンジン冷却水が低下する。尚、本実施形態ではウォータポンプ３が電動式であるので、エンジン１を停止してもエンジン冷却水を循環させることができるので、冷却水の低下制御が可能である。
【００２１】
ステップ１６で、フラグＦ１＝１に設定する。
ステップ１７で、エンジン再始動時のエンジン始動においてスタータレス始動を禁止すべくエンジン始動フラグＦ２をＦ２＝０に設定する。
ステップ１４でエンジン冷却水温が所定温度以下と判定されてステップ１８に進んだ場合は、フラグＦ１＝１か否かを判定し、フラグＦ１＝０で判定がＮＯであれば、水温低下制御は行われていないのでステップ１９，２０を飛び越してステップ２１に進む。フラグＦ１＝１で判定がＹＥＳであれば、ステップ１９に進み、ラジエータファン４及びウォータポンプ３の駆動を停止し、サーモスタット２の設定温度を通常の設定温度に戻してサーモスタット２を閉状態にして水温低下制御を終了する。
【００２２】
ステップ２０では、フラグＦ１＝０とし、ステップ２１に進む。
ステップ２１では、エンジン再始動時のエンジン始動においてスタータレス始動を許可すべくエンジン始動フラグＦ２をＦ２＝１に設定し、制御を終了する。
エンジン１の再始動時には、図５のフローチャートに示すように、例えばドライバのアクセル操作等により始動要求発生と判断すると、ステップ３１で、エンジン始動フラグＦ２を判定し、Ｆ２＝０であれば、スタータ始動と判断してスタータ１１を強制駆動してエンジンを始動する。一方、Ｆ２＝１であれば、スタータレス始動と判断し、膨張行程で停止している気筒に対して燃料を噴射供給し点火制御を行ってスタータ１１を駆動させずにエンジン１を始動させる。
【００２３】
尚、スタータ始動と判定した場合は、始動制御を実行する同時に、ラジエータファン４の駆動を停止し、サーモスタット２の設定温度を通常の設定温度に戻してサーモスタット２を閉状態にし、エンジン冷却水温低下制御を停止して通常のエンジン冷却水循環制御に移行する。
かかる第２実施形態の構成によれば、第１実施形態と同様に、アイドルストップによるエンジン停止時にエンジン冷却水温を低下制御するので、気筒内壁の温度を効果的に低下させて気筒内の空気温度低下により気筒内の空気密度を高くできるので、スタータレス始動時の発生トルクを向上できる。また、アイドルストップ許可条件が成立すると直ちにエンジン１を停止するので、アイドルストップ機能によるエンジン１の停止時間を長くでき、第１実施形態と比較して燃費を低減できる。また、アイドルストップ機能によりエンジン１を停止させた場合は、エンジン冷却水温が所定値以下となった時のみスタータレス始動を許可するので、スタータレスにより始動できる確率が向上し、また、エンジン冷却水温が所定値以下にならなければ、スタータレス始動を禁止してスタータ１１により始動するので、始動時間の悪化を防止できる。従って、発進性能を向上できる。
【００２４】
尚、上記各実施形態では、電動式ウォータポンプを用いる例を示したが、第１実施形態の場合には、エンジン１により駆動する機械式のウォータポンプを用いることができ、よい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態の全体システム図
【図２】第１実施形態の動作を説明するフローチャート
【図３】第１実施形態のアイドルストップ許可条件成立後のエンジン冷却水温とエンジン回転数の関係を示すタイムチャート
【図４】第２実施形態の動作を説明するフローチャート
【図５】第２実施形態の始動要求発生時の動作を説明するフローチャート
【図６】エンジン停止時のシリンダ内空気温度の時間的変化を示す図
【図７】発生トルクとエンジン冷却水温の関係を説明する図
【符号の説明】
【００２６】
１    エンジン
２    サーモスタット
３    ウォータポンプ
４    ラジエータファン
５    ラジエータ
１０    エンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ）
１１    スタータ
１２    クランク角センサ
１３    水温センサ
１４    インジェクタ
１５    点火コイル
１６    車速センサ
１７    アクセル開度センサ
１８    ブレーキスイッチ
【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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【図７】
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