(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリから供給される電力によって始動する内燃機関本体と、前記内燃機関本体の少なくとも始動前に前記バッテリから供給される電力によって作動する始動準備装置とを備える内燃機関の制御装置において、前記始動準備装置を作動させた後、前記内燃機関本体を始動させ、この始動時におけるクランキング回転数及び前記内燃機関の機関温度を検出し、検出されたクランキング回転数及び機関温度の両値が所定条件を満たした場合には始動前のバッテリ電圧が規定値以上であっても前記始動準備装置を停止させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
バッテリから供給される電力によって始動する内燃機関本体と、前記内燃機関本体の少なくとも始動前に前記バッテリから供給される電力によって作動する始動準備装置とを備える内燃機関の制御装置において、前記始動準備装置を作動させた後、前記内燃機関本体を始動させ、この始動時における前記バッテリの電圧変化及び前記内燃機関の機関温度を検出し、検出されたバッテリの電圧変化及び機関温度の両値が所定条件を満たした場合には始動前のバッテリ電圧が規定値以上であっても前記始動準備装置を停止させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記始動準備装置は、前記内燃機関本体から排出される排気ガス中に含まれる酸素濃度を検出する酸素センサに付属するヒータを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒータ等の始動準備装置を備える内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から知られる車両用内燃機関においては、当該内燃機関に設けられる酸素センサが排気ガス中に含まれる酸素濃度を検出している。検出された酸素濃度は空燃比フィードバック制御に用いられる。酸素センサは、これに設けられたヒータに通電することにより加熱され、かかる加熱によって活性化する。内燃機関始動当初から空燃比フィードバック制御を行うためには、内燃機関の始動前に酸素センサを加熱する必要がある。
【０００３】
しかしながら、このような加熱制御は電力消費を伴う。内燃機関の始動においても電力消費が要求される。したがって、バッテリー電圧が低い場合、上記加熱制御が内燃機関の始動に支障を与える場合がある。
【０００４】
特開平１０−１１１２６９号公報の開示によれば、上記支障を回避するため、バッテリ電圧及び内燃機関温度が所定値以下の場合に、酸素センサの加熱を停止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の制御においては、バッテリ電圧自身を監視しているので、内燃機関本体の始動前にバッテリ電圧が規定値以上であれば、バッテリ自身が劣化している場合であっても、酸素センサの加熱を行うこととなり、これと共に内燃機関本体の始動を行うので、双方の電力消費に起因して、内燃機関本体の始動が正常にできない場合がある。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、上記加熱用ヒータ等の始動準備装置を用いた場合において、内燃機関本体の始動を向上可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明に係る内燃機関の制御装置は、バッテリから供給される電力によって始動する内燃機関本体と、内燃機関本体の少なくとも始動前にバッテリから供給される電力によって作動する始動準備装置とを備える内燃機関の制御装置において、始動準備装置を作動させた後、内燃機関本体を始動させ、この始動時におけるクランキング回転数及び内燃機関の機関温度を検出し、検出されたクランキング回転数及び機関温度の両値が所定条件を満たした場合には始動前のバッテリ電圧が規定値以上であっても始動準備装置を停止させることを特徴とする。
【０００８】
本実施形態においては、クランキング回転数及び内燃機関の機関温度からバッテリ状態を検出するため、バッテリの劣化状態を判定することができる。バッテリが劣化していると判断される場合、内燃機関本体の始動及び始動準備装置の作動双方の電力消費が行われる場合には、始動前のバッテリ電圧が規定値以上であっても、始動準備装置を停止させるので、内燃機関本体の始動を向上させることができる。
【０００９】
また、本発明に係る内燃機関の制御装置は、バッテリから供給される電力によって始動する内燃機関本体と、前記内燃機関本体の少なくとも始動前に前記バッテリから供給される電力によって作動する始動準備装置とを備える内燃機関の制御装置において、前記始動準備装置を作動させた後、前記内燃機関本体を始動させ、この始動時における前記バッテリの電圧変化及び前記内燃機関の機関温度を検出し、検出されたバッテリの電圧変化及び機関温度の両値が所定条件を満たした場合には始動前のバッテリ電圧が規定値以上であっても前記始動準備装置を停止させることを特徴とする。
【００１０】
本発明では、バッテリの電圧変化及び内燃機関の機関温度からバッテリ状態を検出するため、バッテリの劣化状態を判定することができる。バッテリが劣化していると判断される場合、内燃機関本体の始動及び始動準備装置の作動双方の電力消費が行われる場合には、始動前のバッテリ電圧が規定値以上であっても、始動準備装置を停止させるので、内燃機関本体の始動を向上させることができる。
【００１１】
上記始動準備装置は、内燃機関本体から排出される排気ガス中に含まれる酸素濃度を検出する酸素センサに付属するヒータを有することが好ましく、ヒータの作動によって酸素センサは活性化し、この酸素センサの出力に基づいて空燃比フィードバック制御を行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。なお、同一要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１３】
図１は、内燃機関の制御装置を搭載した車両のシステム構成図である。この車両は、車体ＢＤＹ内に内燃機関ＥＧＮを搭載している。
【００１４】
内燃機関ＥＧＮは、バッテリＢから供給される電力によって始動する内燃機関本体と、内燃機関本体の少なくとも始動前にバッテリＢから供給される電力によって作動する始動準備装置とを備えている。
【００１５】
内燃機関本体は、複数気筒のシリンダを含むシリンダブロックＣＢ、シリンダブロックＣＢ内に空気及び燃料を供給すると共に燃焼後の排気ガスを排気するシリンダヘッドＣＨ、上記シリンダの直線往復運動を回転運動に変換するクランクシャフトＣＳ、始動時にクランクシャフトＣＳを回転させるスタータモータＭを備えている。
【００１６】
車体ＢＤＹ内には燃料タンクＦＴが搭載されている。燃料タンクＦＴからポンプＰを介して出力された燃料は、シリンダヘッドＣＨ内に供給される。この燃料は、ポンプＰや図示しないスロットルバルブを制御することによって、適当な空燃比でシリンダブロックＣＢ内のシリンダ内に供給される。このシリンダ内で燃料が爆発することにより、当該シリンダが直線往復運動し、これにリンクしたクランクシャフトＣＳが回転する。なお、クランクシャフトＣＳの単位時間当たりの回転数（クランキング回転数Ｓω）は回転センサ１によって検出され、その回転駆動力ＦDは後輪又は前輪Ｗに伝達される。回転センサ１は、クランキング回転数Ｓωを示す信号を出力する。なお、説明において、各センサの出力信号と、当該出力信号の示す物理量は同一の符号を用いることとする。
【００１７】
また、シリンダ内から排出される排気ガスは排気管ＥＰを通って車外へと排出される。排気管ＥＰには酸素センサ２が取り付けられている。酸素センサ２は、内燃機関本体から排出される排気ガス中に含まれる酸素濃度を検出し、酸素濃度を示す信号Ｓｏを出力する。酸素濃度は、空燃比を示しているので、ここで検出された空燃比に基づいて、電子制御ユニットＥＣＵは空燃比フィードバック制御を行う。
【００１８】
なお、酸素センサ２は、７００〜８００℃に加熱されることにより活性化するため、これを加熱するヒータＨが酸素センサ２に付属して設けられている。
【００１９】
また、シリンダヘッドＣＨ内に設けられたインジェクタＩは、インジェクタ用のヒータＨ’によって加熱される。
【００２０】
更に、シリンダブロックＣＢの周囲に設けられたウォータジャケットには、冷却水加熱用のヒータＨ”が取り付けられており、ヒータＨ”は冷却水を加熱する。ラジエータＲＧからの冷却水は、シリンダブロックＣＢ及びシリンダヘッドＣＨを循環してラジエータＲＧに帰還するが、冷却水の温度は、ウォータジャケットに取り付けられた水温センサ３によって検出される。水温センサ３は、冷却水の温度を示す信号ＳTを出力する。
【００２１】
また、車体ＢＤＹには、運転者がイグニッションスイッチをオン状態として、スタータモータＭを回転させる（内燃機関本体の始動）前に行う動作、すなわち、内燃機関始動予行動作を検出するセンサ４が取り付けられている。
【００２２】
このような予行動作としては、運転者が運転席側のドアを開放して閉鎖する動作、着座する動作、ドアロックを行う動作、電波発信型のキーを保持している場合には、その出力電波を車両が受信するような位置に近づく動作、遠隔操作型のエンジン始動装置からの信号を車両が受信するような動作がある。それぞれ、ドア開閉センサ、着座センサ、ドアロック検知センサ、接近用の電波受信機及びエンジンスタータ用の電波受信機が上記センサ４として機能できる。センサ４は、予行動作情報ＳXを出力するが、予行動作情報ＳXは、上記予行動作のいずれか１つ又は複数を適宜組み合わせたものの情報であってもよい。
【００２３】
車体ＢＤＹ内には、各種センサから入力される情報に基づいて当該車両を制御する電子制御ユニットＥＣＵが設けられている。
【００２４】
電子制御ユニットＥＣＵへの入力情報としては、バッテリＢの電圧Ｖ、クランキング回転数Ｓω、水温ＳT、予行動作情報ＳX、酸素濃度ＳO等がある。
【００２５】
電子制御ユニットＥＣＵからの出力信号（制御信号）としては、酸素センサ用ヒータ加熱（通電）用の信号（ＳH）、インジェクタ用ヒータ加熱（通電）用の信号（ＳH'）、冷却水加熱（通電）用の信号（ＳH"）、スタータモータＭの始動（通電）用信号ＳM、燃料ポンプＰの駆動（通電）用の信号ＳP等がある。なお、これらの各信号ＳH、ＳH'、ＳH"、ＳPによって、各始動準備装置Ｈ、Ｈ’Ｈ”、ＰとバッテリＢとが電気的に接続され、また、スタータモータ始動用の信号ＳMの入力によって、スタータモータＭとバッテリＢとは接続され、クランクシャフトＣＳが回転する。
【００２６】
電子制御ユニットＥＣＵは、入力情報に基づいて各種の制御を行う。以下、詳説する。
【００２７】
図２は、電子制御ユニットＥＣＵによって行われる制御を示すフローチャートである。特定のトリガー、すなわち、予行動作情報ＳXが着座センサ等のセンサ４から入力されると（Ｓ１）、始動準備が開始され（Ｓ２）、信号ＳH、ＳH'、ＳH"、ＳPが出力され、始動準備装置Ｈ、Ｈ’、Ｈ”、Ｐに通電が始まる。しかる後、イグニッションスイッチがオンされる等して、スタータモータＭが回転すると（Ｓ３）、バッテリ状態の検出が行われ（Ｓ４）、これが正常であるかどうかの判定が行われる（Ｓ５）。正常と判断された場合には、始動準備装置Ｈ、Ｈ’、Ｈ”、Ｐへの通電は継続され、劣化状態（異常）であると判断された場合には、始動準備装置Ｈ、Ｈ’、Ｈ”、Ｐへの通電は禁止される。通常の制御においては、内燃機関本体が順調に始動した場合、すなわち、クランキング回転数が所定値を超えた場合には、スタータモータＭへの通電は禁止される。
【００２８】
ここで、上記状態検出工程について詳説する。なお、説明の明確化のため、始動準備装置は酸素センサ２に付属するヒータＨであることとする。
【００２９】
図３は、クランキング回転数Ｓωの時間依存性を示すグラフである。ヒータＨへの通電を開始する等の始動準備開始時刻をｔH、スタータモータＭに通電してこれを回転させる時刻をｔM(ON)、スタータモータＭの通電を禁止してこれを停止させる時刻をｔM(OFF)とする。本例では、ヒータＨへの通電を開始し、続いて、スタータモータＭを回転させ、バッテリ状態が正常である場合には、ヒータＨへの通電を持続し、劣化状態（異常）である場合にはヒータＨへの通電を禁止し、しかる後、内燃機関本体が順調に始動した場合、すなわち、クランキング回転数Ｓωが所定値を超えた場合には、スタータモータＭへの通電は禁止される。
【００３０】
バッテリ状態が正常であるかどうかは、時刻ｔM(ON)から時刻ｔM(OFF)までの期間内の適当な時刻におけるクランキング回転数Ｓω、又は、この期間における適当な微小期間におけるクランキング回転数Ｓωの時間平均値と、水温（内燃機関の温度）ＳTに基づいて判定される。なお、瞬間値も時間平均値もクランキング回転数Ｓωであることには変わりないので、説明では、これらを総称してクランキング回転数Ｓωと呼称する。
【００３１】
図４は、クランキング回転数Ｓωと水温ＳTとの関係を示すグラフである。電子制御ユニットＥＣＵは、このようなグラフを内部メモリ内に格納している。クランキング回転数Ｓωと水温ＳTとの関係が斜線領域Ｒ（劣化）内に位置する場合、バッテリは劣化している。換言すれば、検出されたクランキング回転数Ｓωが、水温ＳTから一意的に決定される閾値ＴＨ以下のクランキング回転数Ｓωである場合、バッテリは劣化している。逆に、クランキング回転数Ｓωと水温ＳTとの関係が領域Ｒ（正常）内に位置する場合、バッテリ状態は正常である。換言すれば、検出されたクランキング回転数Ｓωが、水温ＳTから一意的に決定される閾値ＴＨよりも大きなクランキング回転数Ｓωである場合、バッテリ状態は正常である。
【００３２】
このようにバッテリ状態の正常、劣化（異常）が判断された後、ヒータＨへの通電の有無が決定され、通電が継続された場合には、電子制御ユニットＥＣＵは、加熱された酸素センサ２からの出力（酸素濃度）ＳOに基づいて、図示しないスロットルバルブ等を制御して空燃比フィードバック制御を行う。ヒータＨへの通電が禁止された場合においても、内燃機関本体が正常に起動した場合には、通電を開始し、同様の空燃比フィードバック制御を行う。
【００３３】
以上、説明したように、本実施形態の電子制御ユニットＥＣＵは、バッテリＢから供給される電力によって始動する内燃機関本体と、内燃機関本体の少なくとも始動前にバッテリＢから供給される電力によって作動するヒータＨとを備える内燃機関の制御装置において、ヒータＨを作動させた後（Ｓ１）、内燃機関本体を始動させ（Ｓ３）、この始動時におけるクランキング回転数Ｓω及び内燃機関の機関温度ＳTを検出し、検出された値が所定条件を満たした場合（バッテリ状態が劣化していると判定された場合）にはヒータＨを停止させる。
【００３４】
本実施形態においては、クランキング回転数Ｓω及び内燃機関の機関温度ＳTからバッテリ状態を検出するため、バッテリの劣化状態を判定することができる。バッテリ状態が劣化していると判断される場合、内燃機関本体の始動及びヒータＨの作動双方の電力消費が行われる場合には、始動前のバッテリ電圧が規定値以上であっても、ヒータＨを停止させるので、内燃機関本体の始動を向上させることができる。
【００３５】
また、バッテリ状態の検出に、バッテリ電圧Ｖの降下幅（変化量）ΔＶを用いることもできる。
【００３６】
図５は、バッテリ電圧Ｖの時間依存性を示すグラフである。本例においても、ヒータＨへの通電を開始し、続いて、スタータモータＭを回転させ、バッテリ状態が正常である場合には、ヒータＨへの通電を持続し、劣化している場合にはヒータＨへの通電を禁止する。
【００３７】
バッテリ状態が正常であるかどうかは、時刻ｔM(ON)から時刻ｔM(OFF)までの期間内の適当な時刻におけるバッテリ電圧の初期値（１２Ｖ）からの変化量ΔＶ、又は上記期間内の適当な微小期間におけるバッテリ電圧の初期値からの変化量ΔＶの時間平均値と、水温（内燃機関の温度）ＳTに基づく。なお、瞬間値も時間平均値もバッテリ電圧の変化量ΔＶであることには変わりないので、説明では、これらを総称してバッテリ電圧の変化量ΔＶと呼称する。
【００３８】
図６は、バッテリ電圧変化量ΔＶと水温ＳTとの関係を示すグラフである。バッテリ電圧変化量ΔＶと水温ＳTとの関係が斜線領域Ｒ（劣化）内に位置する場合、バッテリは劣化している。換言すれば、検出された変化量ΔＶが、水温ＳTから一意的に決定される閾値ＴＨよりも大きな変化量ΔＶである場合、バッテリは劣化している。逆に、変化量ΔＶと水温ＳTとの関係が領域Ｒ（正常）内に位置する場合、バッテリ状態は正常である。換言すれば、検出された変化量ΔＶが、水温ＳTから一意的に決定される閾値ＴＨ以下の変化量ΔＶである場合、バッテリ状態は正常である。
【００３９】
このようにバッテリ状態の正常、劣化（異常）が判断された後、ヒータＨへの通電の有無が決定され、通電が継続された場合には、電子制御ユニットＥＣＵは、加熱された酸素センサ２からの出力ＳOに基づいて、図示しないスロットルバルブ等を制御して空燃比フィードバック制御を行う。ヒータＨへの通電が禁止された場合においても、内燃機関本体が正常に起動した場合には、通電を開始し、同様の空燃比フィードバック制御を行う。
【００４０】
以上、説明したように、本実施形態の電子制御ユニットＥＣＵは、バッテリＢから供給される電力によって始動する内燃機関本体と、内燃機関本体の少なくとも始動前にバッテリＢから供給される電力によって作動するヒータＨとを備える内燃機関の制御装置において、ヒータＨを作動させた後、内燃機関本体を始動させ、この始動時におけるバッテリＢの電圧変化ΔＶ及び内燃機関の機関温度ＳTを検出し、検出された値が所定条件を満たした場合（バッテリが劣化していると判定された場合）にはヒータＨを停止させる。
【００４１】
本実施形態においては、バッテリＢの電圧変化ΔＶ及び内燃機関の機関温度ＳTからバッテリ状態を検出するため、バッテリの劣化状態を判定することができる。バッテリ状態が劣化していると判断される場合、内燃機関本体の始動及びヒータＨの作動双方の電力消費が行われる場合には、ヒータＨを停止させるので、内燃機関本体の始動を向上させることができる。
【００４２】
本例の始動準備装置は、内燃機関本体から排出される排気ガス中に含まれる酸素濃度を検出する酸素センサに付属するヒータＨを有するものであるが、上述のように、始動準備装置としてはヒータＨ’、ヒータＨ”、ポンプＰ、或いは、内燃機関・ミッションオイルを加熱するヒータであってもよい。
等が挙げられる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、加熱用ヒータ等の始動準備装置を用いた場合において、内燃機関本体の始動を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の制御装置を搭載した車両のシステム構成図である。
【図２】電子制御ユニットＥＣＵによって行われる制御を示すフローチャートである。
【図３】クランキング回転数Ｓωの時間依存性を示すグラフである。
【図４】クランキング回転数Ｓωと水温ＳTとの関係を示すグラフである。
【図５】バッテリ電圧Ｖの時間依存性を示すグラフである。
【図６】バッテリ電圧変化量ΔＶと水温ＳTとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…回転センサ、２…酸素センサ、３…水温センサ、４…センサ、Ｂ…バッテリ、ＢＤＹ…車体、ＣＢ…シリンダブロック、ＣＨ…シリンダヘッド、ＣＳ…クランクシャフト、ＥＣＵ…電子制御ユニット、ＥＧＮ…内燃機関、ＥＰ…排気管、ＦD…回転駆動力、ＦＴ…燃料タンク、Ｈ…ヒータ（始動準備装置）、Ｈ”…ヒータ、Ｉ…インジェクタ、Ｍ…スタータモータ、Ｐ…燃料ポンプ、ＲＧ…ラジエータ。
【図１】
0003765230.tif 000002
【図２】
0003765230.tif 000003
【図３】
0003765230.tif 000004
【図４】
0003765230.tif 000005
【図５】
0003765230.tif 000006
【図６】
0003765230.tif 000007