(57)【要約】【課題】車両に搭載される内燃機関の始動性を向上させつつエネルギの浪費を避ける。【解決手段】内燃機関の冷間始動前に、燃料の気化若しくは霧化を促進しまたは燃料の燃焼性を高めるためのプレヒート処理を実行する制御装置であって、運転者が内燃機関を冷間始動する前に行う特定の行為を感知したときにプレヒート処理の実行を開始し、その後所定時間が経過してもイグニッションスイッチがＯＮに操作されなかった場合にはイグニッションスイッチがＯＮとなるまでプレヒート処理の実行を中断する制御装置を構成した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された内燃機関の冷間始動前に、燃料の気化若しくは霧化を促進しまたは燃料の燃焼性を高めるためのプレヒート処理を実行する制御装置であって、
運転者が内燃機関を冷間始動する前に行う特定の行為を感知したときにプレヒート処理の実行を開始し、その後所定時間が経過してもイグニッションスイッチがＯＮに操作されなかった場合にはイグニッションスイッチがＯＮとなるまでプレヒート処理の実行を中断する制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載された内燃機関を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の冷間始動時、燃料及び気筒の燃焼室周辺の部位の温度が低温であると、インジェクタから噴射される燃料が適切に気化若しくは霧化せず、燃焼に支障を来して始動遅延または始動不良を招くおそれがある。特に、Ｅ８５（エタノール８５％、ガソリン１５％の混合燃料）やＥ１００（エタノール１００％の燃料）のようなアルコールを主成分とする燃料を使用する場合、アルコールの気化潜熱が大きくその沸点及び引火点も高いという理由から、内燃機関を安定的に始動することがガソリン燃料を使用する場合と比較してより難しくなる。
【０００３】
そこで、後に行われる内燃機関の始動に備える目的で、車両の運転席のドアのロックが解錠されたことを契機として、吸気通路におけるインジェクタの下流側の部位をヒータで予熱するプレヒート処理を実行し、始動の際の燃料の気化若しくは霧化の促進を図ることが考えられている（例えば、下記特許文献を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２２４８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
運転席のドアのロックが解錠されたからといって、その後速やかに内燃機関の始動が開始されるとは限らない。運転席に着席した運転者が、暫くの間内燃機関を始動せず車内で待機することは往々にしてある。また、運転者が一旦ドアを開けたものの、車両に搭乗することなく再びドアを閉める、あるいはドアを閉め忘れる（ドアが完全に閉じ切られない）ということもあり得る。車両の点検時や清掃時には、ドアが開け放たれた状態で内燃機関が始動しないまま長時間が経過する。
【０００６】
従って、単純に運転席のドアのロックの解錠を契機としてプレヒート処理を実行すると、当該プレヒート処理の開始後なかなか内燃機関の始動が開始されない場合に無駄にエネルギを費やすことになる。
【０００７】
本発明は、以上の問題に初めて着目してなされたものであり、内燃機関の始動性を向上させつつエネルギの浪費を避け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】
【０００８】
本発明では、車両に搭載された内燃機関の冷間始動前に、燃料の気化若しくは霧化を促進しまたは燃料の燃焼性を高めるためのプレヒート処理を実行する制御装置であって、運転者が内燃機関を冷間始動する前に行う特定の行為を感知したときにプレヒート処理の実行を開始し、その後所定時間が経過してもイグニッションスイッチがＯＮに操作されなかった場合にはイグニッションスイッチがＯＮとなるまでプレヒート処理の実行を中断する制御装置を構成した。
【０００９】
ここで、「プレヒート処理」とは、内燃機関の冷間始動の開始前に燃料及び／または内燃機関の所定部位を予熱する処理をいう。また、「特定の行為」とは、車両に搭載された内燃機関の冷間始動前に不可避的に行われる行為をいう。例えば、運転者が車両の運転席のドアのロックを解錠する行為や、そのドアを開ける行為、そのドアを開けた後閉める行為、運転者が運転席に着席する行為、シートベルトを締める行為等がこれにあたる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、内燃機関の始動性を向上させながらもエネルギの浪費を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態における内燃機関及び制御装置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。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。本実施形態では、ガソリン以外の燃料を使用可能な、いわゆるフレックス燃料車を念頭に置いている。その使用燃料としては、ガソリンにアルコール（特に、エタノール）を混合した混合燃料や、ガソリンを含まないアルコール燃料等が想定される。各気筒１の燃焼室の天井部には、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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
本実施形態では、車両の燃料タンクから各気筒１のインジェクタ１１に供給される燃料が流通する燃料供給路上に、燃料を加熱するための加熱室または加熱管を設け、その加熱室または加熱管に電熱ヒータを設置している。電熱ヒータは、通電を受けることで昇温して燃料供給路を流通する燃料を加熱し、この燃料がインジェクタ１１から噴射されたときの気化若しくは霧化を促進する、プレヒート処理のための手段として機能する。
【００１７】
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。
【００１８】
ＥＣＵ０の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（クランク角センサ）から出力されるエンジン回転信号ｂ、運転者によるアクセルペダルの踏込量をアクセル開度（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、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ｄ、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水温信号ｅ、イグニッションスイッチ（または、イグニッションキー）が現在ＯＮ状態であるかＯＦＦ状態であるかを示す信号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、車両の運転席の傍らのドアが開いていることを検出するドアカーテシスイッチまたは当該ドアの位置（ドアの開いている角度）を検出するセンサから出力されるドア開閉信号ｈ、外気温を検出する外気温センサから出力される外気温信号ｔ等が入力される。
【００１９】
ＥＣＵ０の出力インタフェースからは、点火プラグ１２のイグナイタに対して点火信号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、燃料供給路に設けた電熱ヒータに通電する電気回路上のスイッチ（半導体スイッチング素子やリレー等）に対して通電ＯＮ／ＯＦＦ信号ｍ等を出力する。
【００２０】
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、ｔ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に基づき、吸気量に見合った要求燃料噴射量、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、燃料を予熱するプレヒート処理の必要性の有無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、ｍを出力インタフェースを介して印加する。
【００２１】
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。
【００２２】
しかして、本実施形態のＥＣＵ０は、内燃機関の冷間始動前に、燃料の気化若しくは霧化を促進し燃料の燃焼性を高めるためのプレヒート処理を実行する。
【００２３】
図２に、ＥＣＵ０がプログラムに従い実行する処理の手順例を示す。ＥＣＵは、イグニッションスイッチがＯＦＦとなっており、内燃機関の運転を停止している状態で、閉じていた車両の運転席のドアが開かれたことを感知したとき（ステップＳ１）、燃料供給路に設けた電熱ヒータに通電して燃料の予熱を開始する（ステップＳ２）。
【００２４】
車両に搭乗しこれを運転しようと考えている運転者が、運転席のドアを開いてからイグニッションスイッチをＯＮに操作するまでの間の所要時間は、平均で６．２秒程度とされる。プレヒート処理手段である電熱ヒータは、その約６秒の間に、燃料を約４６℃まで昇温させる。
【００２５】
他方、運転席のドアが開かれた後、ある程度以上の時間が経過しても、イグニッションスイッチがＯＮに操作されないこともある。例えば、運転席に着席した運転者が内燃機関を始動させずに誰かを待っている場合や車内で作業をしている場合、運転者が一旦ドアを開いたものの車両に搭乗することなくドアを閉めた場合、ドアを開け放したまま車両の点検や清掃を行っている場合等である。このような場合に、電熱ヒータへの通電を続けることは、車載のバッテリに蓄えた電力を浪費することを意味する。そこで、ＥＣＵ０は、電熱ヒータへの通電を開始（ステップＳ２）した後、所定のプレヒート中断条件が成立したときに（ステップＳ４）、電熱ヒータへの通電を遮断して燃料の予熱を中断する（ステップＳ５）。
【００２６】
ステップＳ４におけるプレヒート中断条件の例を、以下に列挙する。
（Ｉ）運転席のドアが開かれた（ステップＳ１）後、所定時間（例えば、３０秒）が経過してもイグニッションスイッチがＯＮに操作されなかった
（II）運転席のドアが開かれた後、当該ドアが閉じられることなく所定時間（この所定時間は、上記（Ｉ）における所定時間とは異なる値に設定することも可能。例えば、１０秒）が経過し、その間イグニッションスイッチがＯＮに操作されなかった
（III）運転席のドアが開かれた後、当該ドアがある大きさ以上の角度に開かれたままの状態で所定時間（この所定時間は、上記（Ｉ）や（II）における所定時間とは異なる値に設定することも可能。例えば、７秒）が経過し、その間イグニッションスイッチがＯＮに操作されなかった
（IV）運転席のドアが開かれた後、当該ドアの角度がある大きさ以下となったものの、完全には閉じられずに所定時間（この所定時間は、上記（Ｉ）、（II）、（III）における所定時間とは異なる値に設定することも可能。例えば、１５秒）が経過し、その間イグニッションスイッチがＯＮに操作されなかった
上掲の（Ｉ）ないし（IV）のうち少なくとも一つを、プレヒート中断条件として採用することができる。（Ｉ）ないし（IV）の中の複数（または、全て）をプレヒート中断条件として採用し、それらのうち一つが成立したことを以て、燃料の予熱を中断する（ステップＳ５）ようにしても構わない。
【００２７】
プレヒート中断条件が成立しないまま、運転者によりイグニッションスイッチがＯＮに操作されたならば（ステップＳ３）、電熱ヒータへの通電を継続しながら内燃機関の始動のためのクランキングを実行する。
【００２８】
翻って、プレヒート中断条件が成立して電熱ヒータへの通電を遮断し、しかる後にイグニッションスイッチがＯＮに操作されたならば（ステップＳ６）、電熱ヒータへの通電を再開（ステップＳ７）した上で内燃機関の始動のためのクランキングを実行する。
【００２９】
なお、図２に示したプレヒート制御処理は、内燃機関の冷却水温や燃料の温度、または外気温が所定値以上の高温であるときには実行する必要がない。
【００３０】
本実施形態では、車両に搭載された内燃機関の冷間始動前に、燃料の気化若しくは霧化を促進し燃料の燃焼性を高めるためのプレヒート処理を実行する制御装置０であって、運転者が内燃機関を冷間始動する前に行う特定の行為、即ち運転席のドアの開放を感知したときにプレヒート処理の実行を開始し、その後所定時間が経過してもイグニッションスイッチがＯＮに操作されなかった場合にはイグニッションスイッチがＯＮとなるまでプレヒート処理の実行を中断する制御装置０を構成した。
【００３１】
本実施形態によれば、プレヒート処理を通じて内燃機関の始動性を向上させながら、運転席のドアの開放後所定時間が経過しても内燃機関の始動が開始されない状況におけるエネルギの浪費を回避することができる。
【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。例えば、上記実施形態では、プレヒート処理として、電熱ヒータを用いて燃料を予熱していたが、燃料を予熱するのに代えて、または燃料の予熱とともに、内燃機関の所定部位、特にインジェクタ１１の下流にある吸気通路３の部位、マニホルド３４、吸気ポートまたは気筒１の燃焼室等を予熱し、以て燃料の燃焼性を高めるものとしてもよい。
【００３３】
プレヒート処理のための手段は、電熱ヒータに限定されない。例えば、内燃機関の運転中に発生する高温の冷却水を蓄熱タンクに蓄えておき、内燃機関の停止後の再始動に先立つプレヒート処理に用いてもよい。
【００３４】
プレヒート処理の実行開始の契機となる「特定の行為」は、閉じていた運転席のドアを開く行為には限定されない。これ以外の行為として、運転席のドアを開いた後閉じること、運転席のドアのロックを解錠すること、運転席に着座すること、運転席に着座した運転者がシートベルトを締めること等を、プレヒート処理の実行開始の契機となる特定の行為とすることも考えられる。さらに、このような「特定の行為」が行われたことを感知するための手段として、ドアカーテシスイッチ等の他に、運転席のドアの施解錠を検出するドアロックスイッチ（または、アンロックスイッチ）、運転席に実装され運転者の体重を感知する感圧センサ、キーレスエントリシステムやスマートエントリシステムにおいてキーと無線通信するためのアンテナコイル、運転席のシートベルトが締められているか否かを検出するシートベルトバックルスイッチ等を利用することが可能である。
【００３５】
その他、各部の具体的構成や具体的な処理の手順等は、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】
【００３６】
本発明は、車両に搭載されている内燃機関の始動の際の制御に適用できる。
【符号の説明】
【００３７】
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
ｈ…ドア開閉信号
ｍ…ヒータ通電信号
ｏ…電動機制御信号
【図１】
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【図２】
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