(57)【要約】【課題】暖機完了前に停止させた内燃機関をその停止後短時間で再び始動させる場合の始動不良を防止する。【解決手段】停止した内燃機関の再始動時の燃料噴射量を、再始動時の内燃機関の冷却水の温度が低いほど多くなるように設定するものであって、再始動時の冷却水の温度が同等であるという条件の下で、再始動時における気筒の燃焼室の温度と冷却水の温度との乖離が大きい場合における燃料噴射量を、燃焼室の温度と冷却水の温度との乖離がより小さい場合における燃料噴射量と比較して少なくする内燃機関の制御装置を構成した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
停止した内燃機関の再始動時の燃料噴射量を、再始動時の内燃機関の冷却水の温度が低いほど多くなるように設定するものであって、
再始動時の冷却水の温度が同等であるという条件の下で、再始動時における気筒の燃焼室の温度と冷却水の温度との乖離が大きい場合における燃料噴射量を、燃焼室の温度と冷却水の温度との乖離がより小さい場合における燃料噴射量と比較して少なくする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
内燃機関の直近の停止時の燃焼室の温度または再始動時の燃焼室の温度を推定した上で、その推定した燃焼室の温度に応じて再始動時の燃焼噴射量を設定する請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
内燃機関の直近の停止から所定時間が経過する前に内燃機関を再始動するときであって、かつその停止時または再始動時における冷却水の温度が所定値未満である場合に、再始動時における気筒の燃焼室の温度と冷却水の温度との乖離が大きいと判断する請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前回の内燃機関の始動時の冷却水の温度、及び前回の内燃機関の始動から停止までの間に気筒に供給した吸気量または燃料噴射量の総累積量を基に、直近の内燃機関の停止時における燃焼室の温度を推定する請求項２記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等に搭載される内燃機関の運転制御を司る制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の始動時の燃料噴射量、より具体的には始動のためのクランキングの最中の燃料噴射量は、内燃機関の温度を示唆する冷却水温に応じて増減調整することが通例である（例えば、下記特許文献を参照）。内燃機関が低温であると、フリクションロスが大きくなる上、気筒の燃焼室内で燃料が気化しにくく、噴射しても燃焼に寄与しない燃料の量が増えるからである。
【０００３】
また、インジェクタを気筒の吸気ポート近傍に配置しているポート噴射式の内燃機関においては、インジェクタから噴射された燃料の一部が液状となって吸気ポートの壁面や吸気バルブの傘部等に付着するポートウェットが起こる。ポート噴射式の内燃機関の始動制御では、このポートウェットの発生をも見越して燃料噴射量を設定する必要もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０７７７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
始動した内燃機関の温度を十分に高める暖機が完了する前に内燃機関の運転を停止させ、その停止後短時間で再び内燃機関を始動させるとき、当該内燃機関の冷却水温のみを基に燃料噴射量を決定することで、始動不良を引き起こすことがある。
【０００６】
図３に、内燃機関の始動後、暖機が完了する前に内燃機関を停止させた場合における、冷却水の温度及び気筒の燃焼室（の壁）の温度の推移の一例を示す。図３中、内燃機関の冷却水の温度を破線で表し、燃焼室の温度を実線で表している。また、時刻０秒の時点が内燃機関の運転を停止させた時点であり、それ以前が内燃機関を運転していた期間である。時刻−３０秒の時点で冷間始動した内燃機関の燃焼室の温度は比較的速やかに上昇する一方、冷却水の温度は比較的緩やかに上昇する。このため、暖機完了前に内燃機関を停止させた時刻０秒の時点で、燃焼室の温度と冷却水の温度とは大きく乖離している。
【０００７】
そして、運転停止から数十秒以内に内燃機関を再始動させる際には、依然として、燃焼室の温度が冷却水の温度よりもかなり高くなっている。従って、冷却水の温度を参照して燃料噴射量を決定すると、低い冷却水温に対応した量の燃料、即ち高い燃焼室温に見合わない多量の燃料をインジェクタから噴射することとなり、噴射された燃料の大部分が燃焼室内で気化して混合気の空燃比がオーバーリッチとなる。結果、混合気の着火燃焼がうまくゆかず、内燃機関の始動の遅延または失敗を招いてしまう。このような事象は、例えば運転者が路上で停車して他の搭乗者を待つような状況下で生起し得る。
【０００８】
以上の問題に初めて着目してなされた本発明は、暖機完了前に停止させた内燃機関をその停止後短時間で再び始動させる場合の始動不良を防止することを所期の目的する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、停止した内燃機関の再始動時の燃料噴射量を、再始動時の内燃機関の冷却水の温度が低いほど多くなるように設定するものであって、再始動時の冷却水の温度が同等であるという条件の下で、再始動時における気筒の燃焼室の温度と冷却水の温度との乖離が大きい場合における燃料噴射量を、燃焼室の温度と冷却水の温度との乖離がより小さい場合における燃料噴射量と比較して少なくする内燃機関の制御装置を構成した。
【００１０】
なお、内燃機関の直近の停止時の燃焼室の温度または再始動時の燃焼室の温度を推定した上で、その推定した燃焼室の温度に応じて再始動時の燃焼噴射量を設定することも好ましい。
【００１１】
再始動時における気筒の燃焼室の温度と冷却水の温度との乖離が大きいか否かは、直近の内燃機関の運転の停止から再始動までの経過時間及び冷却水の温度に基づいて簡便に判断できる。即ち、直近の停止から所定時間が経過する前に内燃機関を再始動するときであって、かつその停止時または再始動時における冷却水の温度が所定値未満である場合に、再始動時における気筒の燃焼室の温度と冷却水の温度との乖離が大きいと判断することができる。
【００１２】
直近の内燃機関の停止時における燃焼室の温度は、前回の内燃機関の始動時の冷却水の温度、及び前回の内燃機関の始動から停止までの間に気筒に供給した吸気量または燃料噴射量の総累積量を基に推定することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、暖機完了前に停止させた内燃機関をその停止後短時間で再び始動させる場合の始動不良を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態における車両用内燃機関の概略構成を示す図。
【図２】同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３】内燃機関の始動後、暖機が完了する前に内燃機関を停止させる場合における、冷却水の温度及び燃焼室の温度の推移を例示する図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
外部ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置２は、いわゆる高圧ループＥＧＲを実現するものである。ＥＧＲ装置２は、排気通路４における触媒４１の上流側と吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流側とを連通する外部ＥＧＲ通路２１と、ＥＧＲ通路２１上に設けたＥＧＲクーラ２２と、ＥＧＲ通路２１を開閉し当該ＥＧＲ通路２１を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブ２３とを要素とする。ＥＧＲ通路２１の入口は、排気通路４における排気マニホルド４２またはその下流の所定箇所に接続している。ＥＧＲ通路２１の出口は、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流の所定箇所、具体的にはサージタンク３３に接続している。
【００１９】
本実施形態の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。
【００２０】
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、内燃機関の温度を示唆する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ｄ、車載のバッテリの電流及び／または電圧を検出する電流／電圧センサから出力されるバッテリ電流／電圧信号ｅ、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ｆ、吸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、大気圧を検出するセンサから出力される大気圧信号ｈ等が入力される。
【００２１】
出力インタフェースからは、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、ＥＧＲバルブ２３に対して開度操作信号ｌ等を出力する。
【００２２】
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、要求ＥＧＲ率（または、ＥＧＲ量）等といった各種運転パラメータを決定する。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌを出力インタフェースを介して印加する。
【００２３】
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ＩＳＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｔａｒｔｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ））に制御信号ｏを入力し、当該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。
【００２４】
クランキング中の燃料噴射量は、内燃機関の冷却水の温度を参照して決定する。原則として、内燃機関の始動時の冷却水温が低いほど、燃料噴射量の基本量を多くする。ＥＣＵ０のメモリには予め、冷却水温と燃料噴射量の基本量との関係を規定したマップデータまたは関数式が格納されている。ＥＣＵ０は、始動時の冷却水温をキーとして当該マップを検索するか、始動時の冷却水温を当該関数式に代入して、燃料噴射量の基本量を得る。
【００２５】
これに加えて、クランキング中のエンジン回転数、吸気温、及び／または、大気圧に応じた補正を基本量に加味してもよい。即ち、エンジン回転数の上昇の速度（単位時間あたりのエンジン回転数の上昇量）が低い場合にはそれが高い場合と比較して燃料噴射量の基本量を増量することができ、吸気温が低い場合には吸気温が高い場合と比較して燃料噴射量の基本量を増量することができ、及び／または、大気圧が低い場合には大気圧が高い場合と比較して燃料噴射量の基本量を減量することができる。
【００２６】
尤も、本実施形態のＥＣＵ０は、上に述べた燃料噴射量の基本量をそのまま用いて内燃機関のクランキングを実行するとは限らない。図２に示すように、ＥＣＵ０は、内燃機関の始動時における気筒１の燃焼室の温度と冷却水の温度との乖離が大きいと考えられる場合（ステップＳ１）、始動時の冷却水温に基づく燃料噴射量の基本量をそのまま用いず、基本量よりも少ない量の燃料をインジェクタ１１から噴射する（ステップＳ２）。
【００２７】
ステップＳ１に関して、内燃機関の始動時の燃焼室の温度と冷却水の温度との乖離が大きいか否かを判断するための手法は、複数考えられる。例えば、直近の内燃機関の運転停止から所定時間（例えば、１０秒）が経過する前に内燃機関を再始動するときであって、かつその運転停止時または再始動時における冷却水温が所定値（例えば、５０℃）未満である場合には、燃焼室温と冷却水温との乖離が大きいと判断することができる。逆に言えば、直近の内燃機関の停止後所定時間が経過した後に内燃機関を再始動するときや、直近の運転停止時または今回の再始動時における冷却水温が所定値以上である（即ち、前回の運転中に内燃機関の暖機が進んでいるか完了している）ときには、燃焼室温と冷却水温との乖離が小さいと判断する。この手法を採用する際には、内燃機関の停止時に計測した冷却水温をメモリに記憶保持するとともに、少なくとも所定時間が経過するまでは車載のバッテリからＥＣＵ０への電力の供給を維持しておく。当該所定時間の経過後は、ＥＣＵ０への通電を遮断し、バッテリに蓄えている電力の消費を避けることが可能である。
【００２８】
ステップＳ１にて、直近の内燃機関の運転停止時の燃焼室の温度を推定して、今回の始動時の燃焼室の温度と冷却水の温度との乖離が大きいか否かを判断してもよい。前回の内燃機関の始動時において燃焼室温と冷却水温との乖離が小さかったと仮定すると、前回の内燃機関の始動時の冷却水温（前回の始動時の燃焼室温と擬製できる）、及び前回の内燃機関の始動から停止までの間に気筒１に供給した吸気量または燃料噴射量の総累積量つまりは燃焼室内で発生した熱の総量（前回の始動から停止までの期間における燃焼室温の上昇量はこの熱量に概ね比例する）を基に、直近の内燃機関の停止時における燃焼室温を推定できる。このような推定方法により、気筒１に燃焼室の温度を検出するための温度センサを別途実装する必要がない。その上で、直近の内燃機関の運転停止時の冷却水温が所定値未満であり、かつその停止時からある判定時間が経過する前に内燃機関を再始動する場合に、燃焼室温と冷却水温との乖離が大きいと判断することとし、当該判定時間を、推定した内燃機関の停止時の燃焼室の温度が高いほど長く設定する。あるいは、推定した内燃機関の停止時の燃焼室の温度と、直近の内燃機関の停止時または今回の再始動時の冷却水の温度との差分を求め、この差分が所定値を上回る場合に、始動時の燃焼室温と冷却水温との乖離が大きいと判断することも考えられる。
【００２９】
さらには、今回の内燃機関の始動時における燃焼室の温度を推定し、これを直接始動時の冷却水の温度と比較しても構わない。内燃機関の再始動時の燃焼室温は、直近の内燃機関の停止時の燃焼室温、直近の停止から再始動までの間の経過時間、及び内燃機関の停止中の冷却水温を基に推定できる。ニュートンの冷却の法則（近似的な経験則）によれば、燃焼室から冷却水に熱が伝わる速度は、燃焼室温と冷却水温との温度差に比例する。推定した始動時の燃焼室の温度と、始動時の冷却水の温度との差分を求め、この差分が所定値を上回る場合に、燃焼室温と冷却水温との乖離が大きいと判断することは言うまでもない。
【００３０】
ステップＳ２に関して、クランキング中の燃料噴射量を、内燃機関の始動時の冷却水温に基づく基本量からどのように減量するのかについても、複数の手法が考えられる。例えば、始動時の燃焼室温と冷却水温との乖離が大きいと判断した場合に、クランキング中の燃料噴射量を、その基本量から一律の量減らし、または基本量から一律の割合で減らす。あるいは、燃料噴射量を基本量から減らす量または割合を、直近の内燃機関の運転の停止時点から今回の再始動の時点までの経過時間が短いほど大きくとるようにする。これは、直近の内燃機関の停止から再始動までの時間が短いほど、気筒１の燃焼室の温度と冷却水の温度との差が大きいと考えられることによる。
【００３１】
直近の内燃機関の運転停止時における燃焼室の温度を推定している場合には、その推定した燃焼室温と今回の始動時の冷却水温との差分が大きいほど、燃料噴射量を基本量から減らす量または割合を大きくとることができる。さらに、これに加えて、直近の内燃機関の停止から再始動までの時間が短いほど、燃料噴射量を基本量から減らす量または割合を大きくとるようにしてもよい。
【００３２】
また、今回の内燃機関の始動時における燃焼室の温度を推定している場合には、その推定した燃焼室温と今回の始動時の冷却水温との差分が大きいほど、燃料噴射量を基本量から減らす量または割合を大きくとる。なお、再始動時の冷却水温に基づく燃料噴射量の基本量は、ポート噴射式の内燃機関において発生するポートウェット分の燃料を加味した量となっている。ポートウェットとして吸気ポートの壁面や吸気バルブの傘部等に付着した液状の燃料は、内燃機関の始動のためのクランキング中に気筒１の燃焼室内に吸引されず、燃焼そして内燃機関の加速に寄与しない。ポートウェットの量は、燃料が噴射される吸気ポート近傍の部位の温度が低いほど多くなるが、内燃機関の再始動時におけるこの吸気ポート近傍の部位の温度は、気筒１の燃焼室の温度よりも冷却水の温度に近い。それ故、内燃機関の再始動時の燃焼室温を推定して把握している場合であっても、再始動時の冷却水温に基づく燃料噴射量の基本量をベースとして（基本量から減算する形で）実際に噴射する燃料の量を決定することには意義がある。但し、ステップＳ２にて、再始動時の冷却水温に基づく基本量を全く参酌せずにクランキング中の燃料噴射量を決定する、即ち推定した再始動時の燃焼室温が低いほどクランキング中に噴射する燃料の量を増やすように制御してもよい。
【００３３】
翻って、内燃機関の始動時における気筒１の燃焼室の温度と冷却水の温度との乖離が小さいと考えられる場合には、始動時の冷却水温に基づいた基本量の燃料をクランキング中にインジェクタ１１から噴射する（ステップＳ３）。内燃機関の再始動時の冷却水温が同等であるならば、ステップＳ２を通じて決定する燃焼噴射量は、ステップＳ３で用いる燃料噴射量の基本量を下回る。
【００３４】
本実施形態では、停止した内燃機関の再始動時の燃料噴射量を、再始動時の内燃機関の冷却水の温度が低いほど多くなるように設定するものであって、再始動時の冷却水の温度が同等であるという条件の下で、再始動時における気筒１の燃焼室の温度と冷却水の温度との乖離が大きい場合における燃料噴射量を、燃焼室の温度と冷却水の温度との乖離がより小さい場合における燃料噴射量と比較して少なくする内燃機関の制御装置０を構成した。本実施形態によれば、暖機完了前に停止させた内燃機関をその停止後短時間で再び始動させる場合の始動不良を防止することが可能となる。
【００３５】
加えて、内燃機関の直近の停止時の燃焼室の温度または再始動時の燃焼室の温度を推定した上、その推定した燃焼室の温度及び再始動時の冷却水の温度に応じて再始動時の燃焼噴射量を設定するようにすれば、クランキング中の燃料噴射量を最適化することができ、無駄な燃料消費が避けられる。
【００３６】
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。各部の具体的構成は、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】
【００３７】
本発明は、車両等に搭載された内燃機関の制御に適用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
０…制御装置（ＥＣＵ）
１…気筒
１１…インジェクタ
１２…点火プラグ
３…吸気通路
３２…スロットルバルブ
４…排気通路
ｄ…冷却水温信号
ｊ…燃料噴射信号
【図１】
2016183583.tif 000003
【図２】
2016183583.tif 000004
【図３】
2016183583.tif 000005