特許 6708431 内燃機関の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6708431

(24)【登録日】2020年5月25日

(45)【発行日】2020年6月10日

(54)【発明の名称】内燃機関の制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 41/06 20060101AFI20200601BHJP

   F02D 29/02 20060101ALI20200601BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20200601BHJP

【ＦＩ】

   F02D41/06

   F02D29/02 321A

   F02D29/02 321B

   F02D45/00 360A

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-27754(P2016-27754)

(22)【出願日】2016年2月17日

(65)【公開番号】特開2017-145743(P2017-145743A)

(43)【公開日】2017年8月24日

【審査請求日】2018年11月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110000419

【氏名又は名称】特許業務法人太田特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100100103

【弁理士】

【氏名又は名称】太田 明男

(74)【代理人】

【識別番号】100173163

【弁理士】

【氏名又は名称】石塚 信洋

(74)【代理人】

【識別番号】100134522

【弁理士】

【氏名又は名称】太田 朝子

(74)【代理人】

【識別番号】100135024

【弁理士】

【氏名又は名称】本山 敢

(72)【発明者】

【氏名】谷 侑樹

(72)【発明者】

【氏名】瀬野 徹

(72)【発明者】

【氏名】江坂 翔太

【審査官】 戸田 耕太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−２９６０８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６２−００６４４６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００３−０９７３１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３２７６４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１６４９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３２４４９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ ４１／０６

Ｆ０２Ｄ ２９／０２

Ｆ０２Ｄ ４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関の始動後の所定期間、前記内燃機関の運転状態に応じて基本空燃比を求めるとともに、前記内燃機関の始動時に検出された冷却水温度である始動時水温、及び、前記内燃機関の温度の上昇に関連する積算パラメータに基づき、前記始動時水温が低いほど、かつ、前記積算パラメータの積算値が小さいほど大きい値に設定される空燃比補正係数を用いて前記基本空燃比をリッチ側に補正して目標空燃比を設定する空燃比設定部と、
前記目標空燃比に応じて前記内燃機関の燃料噴射制御を行う燃料噴射制御部と、
前記内燃機関の運転中に、所定の自動停止条件が成立した時に前記内燃機関を自動停止させ、前記内燃機関の自動停止中に、所定の再始動条件が成立した時に前記内燃機関を再始動させるアイドルストップ制御を実行するアイドルストップ制御部と、を備え、
前記空燃比設定部は、
前記内燃機関の前記自動停止後の再始動を除く始動時には、前記積算パラメータの積算を新たに開始し、かつ、前記始動時水温を当該始動時に検出された冷却水温度として、前記空燃比補正係数を算出し、
前記内燃機関の前記自動停止時には、前記積算パラメータの値及び前記始動時水温の値を保持し、
前記内燃機関の前記自動停止後の再始動時には、保持している前記積算パラメータの積算を再開し、当該積算パラメータと、保持している前記始動時水温と、を用いて前記空燃比補正係数を算出する、内燃機関の制御装置。

【請求項2】

前記始動時水温及び前記積算パラメータの値に応じた前記空燃比補正係数の値を定める単一の空燃比補正係数マップを記憶する記憶部を備え、
前記空燃比設定部は、前記空燃比補正係数マップを参照して前記空燃比補正係数を設定する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。

【請求項3】

前記積算パラメータが、前記内燃機関の前記自動停止後の再始動を除く始動時からの累積時間である、請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。

【請求項4】

前記積算パラメータが、前記内燃機関の前記自動停止後の再始動を除く始動時からの吸入空気量の積算値である、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】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アイドルストップ機能を備えた車両に適用可能な内燃機関の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ガソリン等の燃料の燃焼時のエネルギによってクランクシャフトを回転させて駆動力を出力する内燃機関においては、内燃機関の温度によって燃焼効率が異なり、出力される駆動力が変化し得ることが知られている。具体的に、内燃機関の温度が低い場合、燃焼室内に供給される霧化された燃料の一部が、気化されなかったり、吸気ポート等に付着したりして、燃焼に用いられる燃料の量が減少する結果、出力される駆動力が低下しやすくなる。このため、内燃機関の温度が低い場合には、目標となる駆動力を出力させるために、燃料噴射量を増やす必要がある。一方、燃焼室に供給される燃料の量が過剰になると、未燃状態の燃料が排気ガスとともに排出され、ＴＨＣ（全炭化水素）が増大し、排気エミッションが悪化するおそれがある。このため、内燃機関の温度が所定温度以上に上昇している場合においては、燃料の供給量を適正な量に戻すことが必要になる。

【0003】

例えば、特許文献１には、内燃機関の温間再始動時のＨＣ（炭化水素）の排出量を低減可能な内燃機関の始動制御装置が開示されている。具体的に、かかる始動制御装置は、アイドルストップ機能による内燃機関の温間再始動時に、燃料噴射量を冷間始動時（通常始動時）と比べて一時的に減量する燃料減量制御を実行し、空燃比を一時的にリーン化して触媒のリッチ成分吸着量を減少させて触媒のＨＣ浄化能力を高める。これにより、温間再始動時に触媒で浄化可能なＨＣ量を増加させることができるので、温間再始動時に内燃機関から触媒に排出されるＨＣ量が急激に増加しても、触媒で浄化しきれずに大気中に排出されるＨＣ量の増加を抑制することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−１３８７５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の始動制御装置は、温間再始動時においては、温間再始動時の内燃機関の温度の情報として、内燃機関の停止時間、冷却水温、油温又は触媒温度等を用いて、燃料減量補正量や補正実行時間を設定している。しかしながら、かかる始動制御装置では、内燃機関が再始動するごとに、冷間始動又は温間再始動かを判定しつつ、これらの情報を取得して、燃料減量補正量及び補正実行時間を設定する必要があり、演算処理が複雑になるおそれがある。

【0006】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、内燃機関の再始動後の燃料噴射量の補正制御を容易にして、排気ガスのＴＨＣの増加を抑制可能な、新規かつ改良された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】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、内燃機関の始動後の所定期間、内燃機関の運転状態に応じて基本空燃比を求めるとともに、内燃機関の始動時に検出された冷却水温度である始動時水温、及び、内燃機関の温度の上昇に関連する積算パラメータに基づき、始動時水温が低いほど、かつ、積算パラメータの積算値が小さいほど大きい値に設定される空燃比補正係数を用いて基本空燃比をリッチ側に補正して目標空燃比を設定する空燃比設定部と、目標空燃比に応じて内燃機関の燃料噴射制御を行う燃料噴射制御部と、内燃機関の運転中に、所定の自動停止条件が成立した時に内燃機関を自動停止させ、内燃機関の自動停止中に、所定の再始動条件が成立した時に前記内燃機関を再始動させるアイドルストップ制御を実行するアイドルストップ制御部と、を備え、空燃比設定部は、内燃機関の自動停止後の再始動を除く始動時には、積算パラメータの積算を新たに開始し、かつ、始動時水温を当該始動時に検出された冷却水温度として、空燃比補正係数を算出し、内燃機関の自動停止時には、積算パラメータの値及び前記始動時水温の値を保持し、内燃機関の自動停止後の再始動時には、保持している積算パラメータの積算を再開し、当該積算パラメータと、保持している始動時水温と、を用いて空燃比補正係数を算出する、内燃機関の制御装置が提供される。

【0008】

上記の内燃機関の制御装置は、始動時水温及び積算パラメータの値に応じた空燃比補正係数の値を定める単一の空燃比補正係数マップを記憶する記憶部を備え、空燃比設定部は、空燃比補正係数マップを参照して空燃比補正係数を設定してもよい。

【0010】

積算パラメータが、内燃機関の自動停止後の再始動を除く始動時からの累積時間であってもよい。

【0011】

積算パラメータが、内燃機関の自動停止後の再始動を除く始動時からの吸入空気量の積算値であってもよい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、内燃機関の再始動後の燃料噴射量の補正制御を容易にして、排気ガスのＴＨＣの増加を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施の形態にかかる内燃機関の構成例を示す模式図である。

【図2】同実施形態にかかる内燃機関の制御装置の構成例を示すブロック図である。

【図3】始動時水温及び始動後累積時間に応じた目標空燃比の補正係数を示す説明図である。

【図4】参考例による内燃機関の制御方法を実行した際のＴＨＣの時間変化を示す説明図である。

【図5】同実施形態にかかる内燃機関の制御方法を実行した際のＴＨＣの時間変化を示す説明図である。

【図6】同実施形態にかかる内燃機関の制御方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0015】

＜１．内燃機関の基本構成＞
まず、本発明の実施の形態にかかる内燃機関の制御装置が適用される内燃機関の構成例について説明する。図１は、内燃機関１０の構成例を示す模式図である。本実施形態において、内燃機関１０は、車両に搭載され、スタータモータ１２を用いて始動される。これらの内燃機関１０及びスタータモータ１２は、制御装置５０により制御される。内燃機関１０は、筒内噴射式の内燃機関であってもよく、ポート噴射式の内燃機関であってもよく、燃料噴射の方式は限定されない。

【0016】

内燃機関１０は、複数の気筒を有し、各気筒に対応して燃料噴射弁が備えられる。燃料噴射弁は、例えばソレノイドを備えた電磁駆動式の燃料噴射弁であってもよい。燃料噴射弁には、高圧の燃料が供給され、ソレノイドに対して通電されている期間、弁体が噴射ノズルの弁座から離間し、噴射孔が開放される。燃料噴射弁は、制御装置５０により駆動制御される。また、内燃機関１０は、冷却水温センサ２２、スロットル開度センサ２４及びクランク角センサ２６を備える。冷却水温センサ２２は、内燃機関１０を冷却するための冷却水が循環する冷却回路の適宜の位置に設けられ、冷却水温Ｔｗを検出する。スロットル開度センサ２４は、例えば、吸気スロットル弁のアクチュエータに接続され、スロットル開度を検出する。クランク角センサ２６は、エンジン回転数を検出する。

【0017】

本実施形態にかかる内燃機関１０が搭載された車両は、アイドルストップ機能を有し、制御装置５０により、アイドルストップ制御が実行可能になっている。制御装置５０は、あらかじめ設定された所定の自動停止条件が成立したときに内燃機関１０を停止させる一方、その後所定の再始動条件が成立したときに内燃機関１０を再始動させる。つまり、制御装置５０は、所定の自動停止条件の成立時に燃料噴射弁による燃料噴射を停止し、所定の再始動条件の成立時に燃料噴射弁による燃料噴射を再開する。

【0018】

なお、本明細書において、「再始動」とは、アイドルストップ機能による内燃機関１０の再始動を意味し、「始動」とは、アイドルストップ機能によらない内燃機関１０の始動を意味する。

【0019】

制御装置５０には、内燃機関１０に備えられた冷却水温センサ２２、スロットル開度センサ２４及びクランク角センサ２６から送信されるセンサ信号が入力される。また、制御装置５０には、車速センサ３２、シフトレバー位置センサ３４、ブレーキペダル操作量センサ３６、及びアクセルペダル操作量センサ３８等から送信されるセンサ信号が入力される。車速センサ３２は、車両の速度を検出する。シフトレバー位置センサ３４は、変速機の操作を行うシフトレバーの位置を検出する。ブレーキペダル操作量センサ３６及びアクセルペダル操作量センサ３８は、それぞれブレーキペダル及びアクセルペダルの踏み込み量を検出する。制御装置５０は、入力される情報に基づき、内燃機関１０の始動制御及び燃料噴射制御、並びに、アイドルストップ制御を実行する。

【0020】

＜２．内燃機関の制御装置＞
図２は、本実施形態にかかる制御装置５０の機能構成の一例を示すブロック図である。制御装置５０は、主としてマイクロコンピュータを備えて構成される。かかる制御装置５０は、冷却水温検出部５２と、空燃比設定部５４と、燃料噴射制御部５６と、アイドルストップ制御部４２と、スタータモータ制御部４４とを備える。これらの各部は、具体的には、マイクロコンピュータによるプログラムの実行により実現される機能であってもよい。この他、制御装置５０は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶部５８を備える。

【0021】

冷却水温検出部５２は、冷却水温センサ２２から入力されるセンサ信号を読み込み、冷却水温Ｔｗを検出する。検出した冷却水温Ｔｗの履歴は、記憶部５８に記憶される。

【0022】

アイドルストップ制御部４２は、内燃機関１０の運転中に、あらかじめ設定された所定の自動停止条件が成立したときに、内燃機関１０を停止させる。例えば、アイドルストップ制御部４２は、ブレーキペダルが踏み込まれ、アクセルペダルが踏まれておらず、シフトレバー位置がリバースポジション以外の位置にあり、かつ、車速Ｖがゼロである場合に、内燃機関１０を停止させる。具体的に、アイドルストップ制御部４２は、燃料噴射制御部５６に対して内燃機関１０の停止指令を送ることにより、燃料噴射制御を停止させ、内燃機関１０を停止させる。

【0023】

また、アイドルストップ制御部４２は、内燃機関１０の自動停止中に、あらかじめ設定された再始動条件が成立したときに、内燃機関１０を再始動させる。例えば、アイドルストップ制御部４２は、アイドルストップ機能による内燃機関１０の停止中に上記の自動停止条件が非成立となった場合に、内燃機関１０を再始動させる。具体的に、アイドルストップ制御部４２は、空燃比設定部５４及び燃料噴射制御部５６に対して内燃機関１０の再始動指令を送ることにより、燃料噴射制御を再開させ、内燃機関１０を再始動させる。

【0024】

スタータモータ制御部４４は、内燃機関１０のスタータモータ１２を制御する。スタータモータ制御部４４は、例えば、内燃機関１０のイグニションスイッチあるいはスタートスイッチがオンにされたときに、スタータモータ１２を駆動し、内燃機関１０のクランク軸を回転させる。また、スタータモータ制御部４４は、アイドルストップ制御部４２から内燃機関１０の再始動指令を受け取ったときに、スタータモータ１２を駆動し、内燃機関１０のクランク軸を回転させる。

【0025】

空燃比設定部５４は、燃料噴射制御部５６による目標燃料噴射量の算出に用いられる目標空燃比Ａ／Ｆを設定する。例えば、空燃比設定部５４は、各センサから入力されるセンサ信号に基づいて取得され、記憶部５８に記憶される冷却水温Ｔｗ、スロットル開度Ａ、エンジン回転数Ｎｅ、車速Ｖ及びアクセル開度Ａｃｃのうちの少なくとも１つの情報に基づいて、目標空燃比Ａ／Ｆを設定する。内燃機関１０は、理論上、理論空燃比（Ａｉｒ／Ｆｕｅｌ≒１４．７）のときに燃焼効率が最も高くなる。これに対して、空燃比設定部５４は、内燃機関１０の運転状態に応じて、目標空燃比Ａ／Ｆをリッチ化（＜理論空燃比）したり、リーン化（＞理論空燃比）したりする。

【0026】

内燃機関１０の始動時においては、内燃機関１０の温度（以下、「機関温度」ともいう。）Ｔｅが低い場合、霧化された燃料の一部が、気化されなかったり、吸気ポート等に付着したりして、必要とされる混合気が燃焼室に到達しにくい場合がある。このため、空燃比設定部５４は、少なくとも内燃機関１０の始動時から所定の時間が経過するまでの間、目標空燃比Ａ／Ｆをリッチ側に設定する。

【0027】

本実施形態にかかる制御装置５０では、記憶部５８に、基本空燃比マップＭ１と、空燃比補正係数マップＭ２とがあらかじめ記憶されている。空燃比設定部５４は、内燃機関１０の始動後、基本空燃比マップＭ１を参照して基本空燃比Ａ／Ｆ＿ｂａｓｅを求めるとともに、空燃比補正係数マップＭ２を参照して空燃比補正係数αを求める。そして、空燃比設定部５４は、基本空燃比Ａ／Ｆ＿ｂａｓｅを、空燃比補正係数αを用いて補正し、目標空燃比Ａ／Ｆを算出する。この場合、目標空燃比Ａ／Ｆが小さくなるように、つまり、よりリッチ側に補正される。

【0028】

基本空燃比マップＭ１では、冷却水温Ｔｗ、機関温度Ｔｅ、スロットル開度Ａ、エンジン回転数Ｎｅ、車速Ｖ及びアクセル開度Ａｃｃのうちの少なくとも１つの情報に応じて目標空燃比Ａ／Ｆが設定されている。また、本実施形態にかかる制御装置５０に記憶された空燃比補正係数マップＭ２では、内燃機関１０の始動時水温Ｔｗ０、及び、機関温度の上昇に関連する積算パラメータである始動後累積時間Ｔｉ（内燃機関１０の始動時からの累積の運転時間）に応じて空燃比補正係数αが設定されている。本実施形態の例では、空燃比補正係数αが大きいほど、目標空燃比Ａ／Ｆがよりリッチ側に補正される。

【0029】

図３は、空燃比補正係数マップＭ２を概略的に示す説明図である。かかる空燃比補正係数マップＭ２の例では、内燃機関１０の始動後累積時間Ｔｉが長くなるほど、空燃比補正係数αは小さい値になり、ゼロに近づいていく。また、内燃機関１０の始動時に検出された始動時水温Ｔｗ０が低いほど、空燃比補正係数αがゼロになるまでの始動後累積時間Ｔｉが長くなる。具体的に、空燃比設定部５４は、内燃機関１０の始動後、内燃機関１０がアイドルストップ機能によらずに停止するまでは、始動時に検出されて設定された始動時水温Ｔｗ０を用いて、空燃比補正係数αの算出を継続する。また、空燃比設定部５４は、内燃機関１０がアイドルストップ機能によらずに停止するまでは、始動時水温Ｔｗ０を固定して、内燃機関１０の始動時からの累積時間Ｔｉに応じて、対応する空燃比補正係数αを求める。つまり、図３に示した空燃比補正係数マップＭ２では、一旦始動時水温Ｔｗ０が設定された後は、空燃比補正係数αは、時間の経過に伴って図中の左から右に向かって選択され、その値は、徐々に小さくなっていく。

【0030】

空燃比設定部５４は、冷却水温検出部５２により検出される冷却水温Ｔｗのうち、内燃機関１０の始動時に検出した冷却水温を始動時水温Ｔｗ０として設定し、記憶部５８に記憶する。空燃比設定部５４は、内燃機関１０がアイドルストップ機能によらずに始動するごとに、設定されている始動時水温Ｔｗ０をリセットし、新たに検出された冷却水温Ｔｗにより始動時水温Ｔｗ０を更新する。例えば、空燃比設定部５４は、内燃機関１０の始動時ごとに、設定されていた値を、その時に検出された始動時水温Ｔｗ０で上書きしてもよい。あるいは、空燃比設定部５４は、内燃機関１０の停止時に、その時点で設定されている値をリセットし、その後の内燃機関１０の始動時に検出された冷却水温Ｔｗを始動時水温Ｔｗ０に設定してもよい。

【0031】

また、空燃比設定部５４は、図示しないタイマカウンタにより、内燃機関１０の始動から停止までの累積時間である始動後累積時間Ｔｉをカウントさせる。始動後累積時間Ｔｉは、内燃機関１０が始動してから停止するまでの間、アイドルストップ機能による自動停止期間を除く時間の積算値である。始動後累積時間Ｔｉをカウントさせる際に、空燃比設定部５４は、内燃機関１０が始動するごとに、新たにカウントを開始させる。例えば、空燃比設定部５４は、内燃機関１０の始動時ごとに、始動後累積時間Ｔｉのカウンタ値をリセットし、かつ、新たにカウントを開始させてもよい。あるいは、空燃比設定部５４は、内燃機関１０の停止時に、その時点でのカウンタ値をリセットし、その後の内燃機関１０の始動時に新たにカウントを開始させてもよい。

【0032】

ただし、空燃比設定部５４は、アイドルストップ機能によって内燃機関１０が自動停止し、さらに内燃機関１０が再始動した場合には、始動時水温Ｔｗ０をリセットすることなく、設定されている始動後水温Ｔｗ０を継続して使用する。また、空燃比設定部５４は、アイドルストップ機能によって内燃機関１０が自動停止し、さらに内燃機関１０が再始動した場合には、自動停止中の始動後累積時間Ｔｉのカウントを中断させるものの、始動後累積時間Ｔｉをリセットすることなくカウントを継続させる。換言すれば、空燃比設定部５４は、アイドルストップ機能による内燃機関１０の再始動を、空燃比補正係数αを算出する際の「内燃機関１０の始動」には当たらないものとして、目標空燃比Ａ／Ｆの設定処理を継続する。

【0033】

アイドルストップ機能による内燃機関１０の再始動時においては、内燃機関１０の暖機が進んでいる場合があり、燃料の気化不足や、吸気ポートへの燃料の付着が生じにくくなっている。このため、目標空燃比Ａ／Ｆをリッチ化する必要性が低くなる。アイドルストップ機能による内燃機関１０の再始動時に、始動時水温Ｔｗ０及び始動後累積時間Ｔｉがリセットされると、機関温度Ｔｅが上昇しているにもかかわらず、目標空燃比Ａ／Ｆがリッチ側に補正されるおそれがある。

【0034】

例えば、図３に示すように、始動時水温ＴｗＸで内燃機関１０が始動した後、Ｔ１秒経過後にアイドルストップ機能により内燃機関１０が自動停止し、その後に始動時水温ＴｗＹで内燃機関１０が再始動したとする。内燃機関１０の再始動時に、設定されている始動時水温ＴｗＸ及び始動後累積時間Ｔｉをリセットせずに空燃比補正係数αの演算を継続した場合、内燃機関１０の再始動時からＴ２秒経過後には、空燃比補正係数αは、始動時水温Ｔｗ０＝ＴｗＸ、及び、始動後累積時間Ｔｉ＝Ｔ１＋Ｔ２、に対応する値α１に設定される。例えば、このとき求められる空燃比補正係数α１は、すでにゼロになっていることもあり得る。

【0035】

一方、内燃機関１０の再始動時に、始動時水温ＴｗＸ及び始動時累積時間Ｔｉをリセットした場合、内燃機関１０の再始動時からＴ２秒経過後には、空燃比補正係数αは、始動時水温Ｔｗ０＝ＴｗＹ、及び、始動後累積時間Ｔｉ＝Ｔ２、に対応する値α２に設定されることになる。その結果、始動時水温ＴｗＸ及び始動後累積時間Ｔｉをリセットしない場合に比べて、目標空燃比Ａ／Ｆがリッチ側に設定されることになる。そうすると、本来増やす必要のない燃料が内燃機関１０の燃焼室に供給されることになり、排気ガスとともに排出されるＴＨＣの量が大幅に増加し得る。

【0036】

仮に、内燃機関１０の再始動時に、始動時水温Ｔｗ０及び始動後累積時間Ｔｉをリセットすることを前提に、目標空燃比Ａ／Ｆがリッチ側に補正されないようにするには、基本空燃比マップＭ１と併せて、リセットされる直前の始動後累積時間Ｔｉに応じて、複数の空燃比補正係数マップをあらかじめ準備し、記憶部５８に記憶させなければならない。しかしながら、本実施形態にかかる制御装置５０では、基本空燃比マップＭ１以外に１つの空燃比補正係数マップＭ２を準備するだけで足り、工数や制御負荷が低減される。

【0037】

燃料噴射制御部５６は、アクセル開度Ａｃｃ及び車速Ｖ等の情報と併せて、空燃比設定部５４で設定された目標空燃比Ａ／Ｆの情報を用いて、目標燃料噴射量を設定する。また、燃料噴射制御部５６は、算出された目標燃料噴射量や燃料圧力、内燃機関１０の運転状態に基づいて、燃料噴射弁に対して通電を行う時期及び時間を設定する。燃料噴射制御部５６は、設定した通電時期及び時間に応じて、燃料噴射弁を駆動させる。

【0038】

＜３．内燃機関の始動時制御＞
ここまで、内燃機関の制御装置５０の構成例について説明した。次に、本実施形態にかかる制御装置５０による内燃機関１０の始動時制御方法について説明する。以下、目標空燃比Ａ／Ｆの演算処理において、始動時水温Ｔｗ０及び始動後累積時間Ｔｉをリセットする場合及びリセットしない場合それぞれについて、目標空燃比Ａ／Ｆ及びＴＨＣの挙動を説明した後、制御装置５０により実行される始動時制御のフローチャートを説明する。

【0039】

（３−１．目標空燃比及びＴＨＣの挙動）
図４及び図５は、アイドルストップ機能による内燃機関１０の再始動時に、始動時水温Ｔｗ０の設定値及び始動後累積時間Ｔｉのカウンタ値をリセットする場合及びリセットしない場合の、目標空燃比Ａ／Ｆ及びＴＨＣの挙動を示す説明図である。図４及び図５において、目標空燃比Ａ／Ｆは、目標ラムダλの値で示されている。また、図４及び図５には、目標ラムダλ、冷却水温Ｔｗ、アクセル開度Ａｃｃ、始動後累積時間Ｔｉ、及び、ＴＨＣの時間変化が示されている。なお、以下の説明中の始動後累積時間Ｔ１，Ｔ２、始動時水温ＴｗＸ，ＴｗＹ、及び空燃比補正係数α１，α２は、図３の空燃比補正マップＭ２に示したものに対応する。

【0040】

図４及び図５に示した例においては、時刻ｔ１で内燃機関１０が始動した後、冷却水温Ｔｗが徐々に増加する。図４及び図５に示した例は、始動時水温Ｔｗ０＝ＴｗＸが２５℃程度、外気温度が２５℃程度の条件となっており、機関温度を早期に上昇させる目的も併せて、目標ラムダλの値が、ほぼ横ばいで推移している。内燃機関１０の始動後、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の期間（始動後累積時間Ｔｉ＝Ｔ１）において、機関温度が上昇するまでの間、ＴＨＣが発生している。機関温度Ｔｅが所定温度まで上昇した後は、ＴＨＣがゼロになっている。

【0041】

図４に示した例においては、アイドルストップ機能により内燃機関１０が停止させられた時刻ｔ２において、始動時水温ＴｗＸ、及び、始動後累積時間Ｔ１がリセットされる。その後、アイドルストップ機能により内燃機関１０が再始動させられる時刻ｔ３までの期間、冷却水温Ｔｗは、大きく上昇することなく、ほぼ横ばいで推移する。アイドルストップ機能により内燃機関１０が再始動させられた時刻ｔ３において、この時点で検出された冷却水温ＴｗＹが始動時水温Ｔｗ０＝ＴｗＹとして新たに設定される。また、時刻ｔ３から、新たに始動後累積時間Ｔｉのカウントが開始される。時刻ｔ３の時点では、すでに機関温度が上昇しており、時刻ｔ３以降も、排気ガスとともに排出される未燃状態の燃料は少なく、ＴＨＣはほぼゼロになっている。

【0042】

ただし、時刻ｔ３からＴ２秒経過した時刻ｔ４（始動後累積時間Ｔｉ＝Ｔ２）でアクセル開度Ａｃｃが増大されると、基本ラムダλの値（基本空燃比）が小さくなり、始動時水温Ｔｗ０＝ＴｗＹ、及び、始動後累積時間Ｔｉ＝Ｔ２に応じて設定される空燃比補正係数α２を反映させた目標ラムダλの値（目標空燃比）が小さくなる。その結果、排気ガスとともに排出される未燃燃料が増加し、ＴＨＣが大幅に増加している。

【0043】

一方、図５に示した例においては、アイドルストップ機能により内燃機関１０が停止させられた時刻ｔ２において、始動時水温ＴｗＸ、及び、始動後累積時間Ｔ１は、リセットされない。このため、アイドルストップ機能により内燃機関１０が再始動させられる時刻ｔ３以降、始動時水温Ｔｗ＝ＴｗＸが継続して用いられ、始動後累積時間Ｔｉのカウントは、Ｔｉ＝Ｔ１から再開される。このため、内燃機関１０の再始動時からＴ２秒経過した時刻ｔ４でアクセル開度Ａｃｃが増大されても、始動時水温Ｔｗ０＝ＴｗＹ、及び、始動後累積時間Ｔｉ＝Ｔ１＋Ｔ２に応じて設定される空燃比補正係数α１を反映させた目標ラムダ値（目標空燃比）が著しく小さくなることがない。その結果、排気ガスとともに排出される未燃燃料は大幅に増加することなく、ＴＨＣの増大量は少量に収まっている。

【0044】

（３−２．フローチャート）
次に、図６を参照して、内燃機関の制御装置５０による始動時制御方法のフローチャートの例を説明する。まず、ステップＳ１０において、制御装置５０の空燃比設定部５４は、スタータモータ１２がオフからオンに切り替わったか否かを判別する。つまり、空燃比設定部５４は、内燃機関１０が始動させられたか否かを判別する。スタータモータ１２がオフの場合（Ｓ１０：Ｎｏ）、始動時水温Ｔｗ０及び始動後累積時間Ｔｉを変更する必要はないため、ステップＳ３０に進む。

【0045】

一方、スタータモータ１２がオフからオンになった場合（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０において、空燃比設定部５４は、今回の内燃機関１０の始動が、アイドルストップ機能による内燃機関１０の再始動か否かを判別する。アイドルストップ機能による内燃機関１０の再始動時の場合（Ｓ２０：Ｙｅｓ）、ステップＳ３０に進み、空燃比設定部５４は、現在設定されている始動時水温Ｔｗ０、及び、現在の始動後累積時間Ｔｉのカウンタ値を踏襲する。すなわち、始動時水温Ｔｗ０の設定値は維持され、かつ、始動後累積時間Ｔｉのカウントが前回の値から再開される。

【0046】

一方、今回の内燃機関１０の始動が、アイドルストップ機能による内燃機関１０の再始動ではなく、内燃機関１０の初始動の場合（Ｓ２０：Ｎｏ）、ステップＳ４０に進み、空燃比設定部５４は、現在設定されている始動時水温Ｔｗ０、及び、現在の始動後累積時間Ｔｉのカウンタ値をリセットする。次いで、ステップＳ５０において、空燃比設定部５４は、今回の内燃機関１０の始動時に検出された冷却水温Ｔｗを始動時水温Ｔｗ０として新たに設定し、かつ、始動後累積時間Ｔｉのカウントを新たに開始させる。

【0047】

ステップＳ３０及びステップＳ５０において、空燃比補正係数αを算出するための始動時水温Ｔｗ０が決定され、始動後累積時間Ｔｉのカウントが開始された後、ステップＳ６０において、空燃比設定部５４は、始動時水温Ｔｗ０と始動後累積時間Ｔｉとに基づき、空燃比補正係数マップＭ２を参照して空燃比補正係数αを求めつつ、基本空燃比マップＭ１を参照して求められる基本空燃比Ａ／Ｆ＿ｂａｓｅに反映させて、目標空燃比Ａ／Ｆを設定する。

【0048】

次いで、ステップＳ７０において、制御装置５０の燃料噴射制御部５６は、空燃比設定部５４により設定された目標空燃比Ａ／Ｆの情報を用いて、目標燃料噴射量を設定しながら燃料噴射制御を実行する。次いで、ステップＳ８０において、空燃比設定部５４は、内燃機関１０が停止したか否かを判別する。内燃機関１０が停止していない場合（Ｓ８０：Ｎｏ）、ステップＳ６０に戻って、空燃比設定部５４による目標空燃比Ａ／Ｆの設定と、ステップＳ７０における、燃料噴射制御部５６による燃料噴射制御とが繰り返される。一方、内燃機関１０が停止した場合（Ｓ８０：Ｙｅｓ）、スタートに戻って、ここまでに説明した各ステップの処理を繰り返し実行する。

【0049】

以上、本実施形態にかかる内燃機関の制御装置５０によれば、アイドルストップ機能によらない内燃機関１０の始動時に検出される始動時水温Ｔｗ０、及び、内燃機関１０の始動時からの始動後累積時間Ｔｉに応じて、目標空燃比Ａ／Ｆがリッチ側に補正される。かかる始動時水温Ｔｗ０及び始動後累積時間Ｔｉは、アイドルストップ機能によらない内燃機関１０の停止及び始動時にはリセットされる一方、アイドルストップ機能による内燃機関１０の自動停止及び再始動時にはリセットされない。したがって、内燃機関１０の温度が上昇しているにもかかわらず、目標空燃比Ａ／Ｆがリッチ側に補正されることが抑制され、排気ガスのＴＨＣの増加を抑制することができる。

【0050】

また、本実施形態にかかる内燃機関の制御装置５０では、始動時水温Ｔｗ０及び始動後累積時間Ｔｉのリセットの可否のみによって、アイドルストップ機能による内燃機関１０の再始動後の空燃比補正係数αが適正な値に設定される。したがって、目標空燃比の補正制御が容易に行われる。また、アイドルストップ機能による内燃機関１０の再始動時には、始動時水温Ｔｗ０及び始動後累積時間Ｔｉをリセットさせないことで、１つの空燃比補正係数マップＭ２を用いて、空燃比補正係数αを求めることができる。したがって、制御装置５０を生産する際の工数や、制御装置５０の負荷が低減される。

【0051】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は応用例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0052】

例えば、上記の実施の形態では、内燃機関１０の温度の上昇に関連する積算パラメータとして、始動後累積時間Ｔｉを用いたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、積算パラメータは、内燃機関１０の始動時からの吸入空気量の積算値であってもよく、内燃機関１０の始動時からの燃料噴射量の積算値であってもよい。

【符号の説明】

【0053】

１０ 内燃機関
１２ スタータモータ
２２ 冷却水温センサ
２４ スロットル開度センサ
２６ クランク角センサ
４２ アイドルストップ制御部
４４ スタータモータ制御部
５０ 制御装置
５２ 冷却水温検出部
５４ 空燃比設定部
５６ 燃料噴射制御部
５８ 記憶部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】