JP4052281B2 - 内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、本発明は、内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置に関し、特に、内燃機関の始動前に空燃比センサを加熱する機能を有する空燃比センサのヒータ制御装置に関する。

内燃機関では、排気通路の空燃比に基づいて燃料噴射量を補正することにより、空燃比を理論空燃比に向けて制御する空燃比フィードバック制御が実行される。空燃比フィードバック制御によれば、触媒コンバータによる排気ガスの浄化性能が高く維持されると共に、燃費の悪化が防止される等の効果が得られる。かかる空燃比フィードバック制御を実現すべく、排気通路には空燃比を検出する空燃比センサが設けられる。一般に、空燃比センサは、数百度以上の活性化温度まで加熱されて活性化した状態で、酸素濃度に応じた信号を出力する特性を有している。このため、空燃比センサには、センサ素子を活性化温度まで加熱するためのヒータが内蔵される。空燃比センサのヒータへの通電が開始された後、センサ温度が活性化温度に達するまで、すなわち、空燃比センサの出力信号に基づく空燃比フィードバック制御が可能となるまでには、ある程度の時間が必要とされる。そこで、従来より、内燃機関の始動直後から空燃比フィードバック制御を開始できるように、機関始動前にヒータへの通電を開始するプリヒートが行われている。

例えば、特開平５−２０２７８５号公報に開示される空燃比制御装置では、車両のドアオープンが検出された場合に内燃機関の始動を予測し、空燃比センサのヒータへのプリヒートを開始する。そして、センサ温度が所定の目標温度に達すると、ヒータへの通電を停止する。

ところで、ドアオープンが検出された場合でも、必ずしも内燃機関が始動されるとは限らない。また、バッテリーの充電量が不足する場合など、何らかの理由でプリヒートを実行することが望ましくない場合もある。しかしながら、上記従来の空燃比制御装置では、ドアオープンが検出された場合には、常にプリヒートが実行されるため、バッテリーが不必要に放電されることがある。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、上記の問題点を回避することが可能な内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一局面によれば、内燃機関に設けられた空燃比センサが備えるヒータへの通電を制御するヒータ制御装置であって、
内燃機関の始動前に前記ヒータへ通電するプリヒート手段と、
バッテリーの状態を検出するバッテリー状態検出手段と、
エンジンフードの開閉状態、フューエルリッドの開閉状態、内燃機関停止中の車速、及び、ドア開状態の継続時間のうちの少なくとも何れか１つに基づいて、運転者による内燃機関の始動意志の有無を判別する始動意志判別手段と、
前記バッテリーの状態と、前記始動意志判別手段による判別結果とに基づいて、前記プリヒート手段による前記ヒータへの通電状態を制御する通電制御手段と、
を備える内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置が提供される。

本局面において、通電制御手段は、バッテリーの状態に基づいて、プリヒート手段によるヒータへの通電状態を制御する。すなわち、プリヒート手段によるヒータへの通電状態にバッテリーの状態が反映されることで、プリヒート中にバッテリーが過度に放電されることが防止される。

この場合、前記通電制御手段は、前記バッテリーの状態に基づいて、前記プリヒート手段による前記ヒータへの通電時間を変化させることとしてもよい。

また、内燃機関の始動時におけるスタータの消費電力を予測するスタータ消費電力予測手段を備えると共に、
前記通電制御手段は、前記予測された消費電力と前記バッテリーの状態に基づいて、前記プリヒート手段による前記ヒータへの通電状態を制御することとしてもよい。この場合、通電制御手段は、スタータの予測消費電力及びバッテリーの状態に基づいて、プリヒート手段によるヒータへの通電状態を制御する。すなわち、プリヒート手段によるヒータへの通電状態に、スタータの消費電力及びバッテリーの状態の双方が反映されることで、スタータによる内燃機関の始動を確実に行うことが可能となる。

本局面において、プリヒート禁止手段は、プリヒートの実行が望ましくない所定の状態ではプリヒートを禁止する。従って、本発明によればプリヒートが不必要に実行されることが防止され、これにより、バッテリーの放電が抑制される。

この場合、前記所定の状態は、前記空燃比センサに異常が生じた状態であることとしてもよい。

また、前記内燃機関は、車両への侵入者を検知された場合に作動するセキュリティシステムを備える車両に搭載され、
前記所定の状態は、前記セキュリテイシステムが作動中の状態であることとしてもよい。

また、本発明のその他の一局面によれば、内燃機関に設けられた空燃比センサが備えるヒータへの通電を制御するヒータ制御装置であって、
内燃機関の始動前に前記ヒータへ通電するプリヒート手段と、
遠隔操作により内燃機関の始動を指令する遠隔始動手段と、
前記遠隔始動手段による始動操作が行われた場合に、前記プリヒート手段により、通常の通電量に比して小さな通電量で前記ヒータへの通電を行った後、内燃機関を始動させる遠隔操作時始動手段と、
を備える内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置が提供される。

本局面において、遠隔始動手段が、遠隔操作により内燃機関の始動を指令した場合、内燃機関の始動後、ある程度の時間が経過してから車両が走行を開始すると考えられる。このため、内燃機関の始動後、走行開始前の期間において、空燃比センサの自己発熱による温度上昇が期待できるため、プリヒートによる空燃比センサの温度上昇量は小さくて足りる。従って、本発明によれば、遠隔操作時始動手段が、遠隔始動手段による始動操作が行われた場合に、プリヒート手段により通常の通電量に比して小さな通電量で前記ヒータへの通電を行った後、内燃機関を始動させることで、プリヒートでの消費電力が低減され、これにより、バッテリーの放電が抑制される。

本発明によれば、バッテリーの状態に応じてプリヒートにおける通電量を制御することで、プリヒートによるバッテリーの過度の放電を防止することができる。

図１は、本発明の一実施例である空燃比センサのヒータ制御装置が適用された内燃機関のシステム構成図を示す。本実施例の内燃機関は、電子制御ユニット
（以下、ＥＣＵと称す）１０により制御される。図１に示す如く、内燃機関は、シリンダブロック１２を備えている。シリンダブロック１２の内部には、シリンダ１４およびウォータジャケット１６が形成されている。ウォータジャケット１６には、水温センサ１８が配設されている。水温センサ１８はウォータジャケット１６の内部を流れる冷却水の温度（以下、水温ＴＨＷと称す）に応じた信号をＥＣＵ１０に向けて出力する。ＥＣＵ１０は水温センサ１８の出力信号に基づいて水温ＴＨＷを検出する。

シリンダ１４の内部にはピストン２０が配設されている。ピストン２０は、シリンダ１４の内部を、図１における上下方向に摺動することができる。シリンダブロック１２の上部には、シリンダヘッド２２が固定されている。シリンダヘッド２２には、吸気ポート２４および排気ポート２６が形成されている。

シリンダヘッド２２の底面、ピストン２０の上面、およびシリンダ１４の側壁は、燃焼室２８を画成している。上述した吸気ポート２４および排気ポート２６は、共に燃焼室２８に開口している。燃焼室２８には、点火プラグ３０の先端が露出している。点火プラグ３０はＥＣＵ１０から点火信号を供給されることにより、燃焼室２８内の燃料に点火する。

内燃機関は、また、吸気弁３４及び排気弁３６を備えている。吸気ポート２４及び排気ポート２６の燃焼室２８への開口部には、それぞれ、吸気弁３４及び排気弁３６に対する弁座が形成されている。吸気弁３４及び排気弁３６は、各弁座に離着座することにより、それぞれ吸気ポート２４及び排気ポート２６を開閉させる。

吸気ポート２４には、吸気マニホールド３８が連通している。吸気マニホールド３８には、燃料噴射弁４０が配設されている。燃料噴射弁４０はＥＣＵ１０から付与される指令信号に応じて燃料を吸気マニホールド３８内に噴射する。

吸気マニホールド３８の上流側には、サージタンク４２が連通している。サージタンク４２の更に上流側には、吸気管４４が連通している。吸気管４４には、スロットルバルブ４６が配設されている。吸気管４４の上流側にはエアクリーナ５２が連通している。吸気管４４にはエアクリーナ５２により濾過された外気が流入する。

一方、内燃機関の排気ポート２６には、排気通路５４が連通している。排気通路５４には、触媒コンバータ５６が配設されている。触媒コンバータ５６は、排気ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、及び酸化窒素（ＮＯX ）を反応させることにより排気ガスを浄化する。触媒コンバータ５６の上流側及び下流側には、それぞれ、空燃比センサ５８、６０が配設されている。空燃比センサ５８、６０は同様の構成を有しており、これらの構成については後述する。なお、空燃比センサ５８、６０の構成を異なるものとしてもよい。

内燃機関は、回転数センサ６２を備えている。回転数センサ６２は内燃機関が所定のクランク角だけ回転する毎にパルス信号をＥＣＵ１０に向けて出力する。ＥＣＵ１０は、回転数センサ６２の出力信号に基づいて内燃機関の回転数（以下、機関回転数ＮＥと称す）を検出する。更に、内燃機関は、スタータ６４を備えている。スタータ６４はＥＣＵ１０からオン信号を供給されることにより、内燃機関のクランキング始動を実現する。

図２は、空燃比センサ５８、６０の内部構成を、ＥＣＵ１０との接続回路と共に示す。図２に示す如く、空燃比センサ５８、６０は、その内部に、例えばジルコニア等の材料により構成されたセンサ素子６６と、センサ素子６６を加熱するヒータ６８とを備えている。

センサ素子６６の一方の端子は定電圧源７０に接続され、また、他方の端子はＥＣＵ１０に接続されていると共に抵抗器７２を介して接地されている。このようにセンサ素子６６に定電圧が印可された状態では、センサ素子６６に流れる電流（以下、センサ電流Ｉと称す）は、センサ素子６６の温度（以下、センサ温度Ｔと称す）が所定の活性化温度Ｔｅ（例えば６５０゜Ｃから７００゜Ｃ）以上である場合に、排気通路５４内の酸素濃度に応じて変化する。ＥＣＵ１０には、このセンサ電流Ｉに応じた電圧が入力される。

一方、ヒータ６８は、通電制御回路７４を介してＥＣＵ１０に接続されている。通電制御回路７４はＥＣＵ１０から供給される制御信号に応じて、バッテリー７５を電源として、ヒータ６８への通電電流をデューティ制御する。ヒータ６８には、また、ヒータ電圧検出回路７６及びヒータ電流検出回路７８が接続されている。ヒータ電圧検出回路７６は、ヒータ６８に印可される電圧に応じた信号をＥＣＵ１０に向けて出力する。また、ヒータ電流検出回路７８は、ヒータ６８を流れる電流に応じた信号をＥＣＵ１０に向けて出力する。ＥＣＵ１０は、これらの信号に基づいてヒータ６８の抵抗値（以下、ヒータ抵抗Ｒと称す）を検出する。

ＥＣＵ１０には、ドアロックスイッチ８０、フューエルリッドスイッチ８２、及びエンジンフードスイッチ８４が接続されている。ドアロックスイッチ８０は、車両ドアがアンロックされた状態でのみオンとなるスイッチである。また、フューエルリッドスイッチ８２及びエンジンフードスイッチ８４は、それぞれ、車両のフューエルリッド及びエンジンフードが開かれている場合にのみオンとなるスイッチである。ＥＣＵ１０には、更に、車速スイッチ８６が接続されている。車速スイッチ８６は車速に応じた信号をＥＣＵ１０に向けて出力する。

ＥＣＵ１０は、内燃機関の運転中に、センサ温度Ｔの温度が、活性化温度Ｔｅ以上、かつ、センサ素子６６に損傷を与えない程度の温度となるように、ヒータ６８への通電量を制御する。なお、ヒータ抵抗Ｒはヒータ６８の温度に応じて変化する。そこで、ＥＣＵ１０はヒータ抵抗Ｒに基づいてヒータ６８の温度を検出し、この温度をセンサ温度Ｔとして用いる。

上述の如く、センサ温度Ｔが活性化温度Ｔｅ以上に維持された状態では、センサ素子６６に流れる電流は、酸素濃度に応じて変化する。従って、ＥＣＵ１０は、上記の如くヒータ６８への通電量を制御することで、センサ電流Ｉに基づいて、排気通路５４内の酸素濃度、すなわち、空燃比を検出することができる。そして、ＥＣＵ１０は、空燃比に基づいて燃料噴射量をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御を実行する。

空燃比フィードバック制御では、空燃比が理論空燃比よりもリッチ側である場合には燃料噴射量が減量され、リーン側である場合には燃料噴射量が増量されることにより、空燃比が理論空燃比近傍の所定範囲内に維持される。上記した触媒コンバータ５６は、空燃比が理論空燃比近傍である場合に、高い浄化性能を発揮する。従って、空燃比フィードバック制御によれば、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、及びＮＯｘを触媒コンバータ５６により効果的に除去することができる。また、空燃比フィードバック制御によれば、空燃比が過度にリッチ又はリーンになることがないため、燃費の悪化及び燃焼状態の不安定化を共に防止することができる。

内燃機関の冷間始動時には、センサ温度Ｔはほぼ外気温まで低下しているため、センサ温度Ｔが活性化温度Ｔｅまで加熱されるまでには、ある程度の時間が必要となる。そこで、内燃機関の始動後、速やかに空燃比フィードバックの実行を開始すべく、例えば、車両ドアのアンロック操作が検出された場合に、内燃機関の始動を予想し、空燃比センサ５８、６０のヒータ６８への通電を開始することが考えられる。以下、機関始動前に行われるヒータ６８への通電を、空燃比センサ５８、６０のプリヒートと称する。なお、空燃比センサ５８、６０が異なる構成とされ、例えば空燃比センサ５８のみがヒータ６８を有する構成とされている場合には、プリヒートは空燃比センサ５８に対してのみ行われることとなる。

しかしながら、ドアがアンロックされた場合でも、必ずしも内燃機関が始動されるとは限らない。従って、ドアのオープンが検出された場合に常に空燃比センサ５８、６０のプリヒートを行うものとすると、内燃機関が始動されなかった場合には、バッテリー７５が不必要に放電されることとなる。

これに対して、本実施例のシステムは、プリヒートが開始された後、運転者に内燃機関を始動する意志がないと判断された時点で、プリヒートを中止することにより、バッテリー７５が不必要に放電されるのを防止し得る点に特徴を有している。以下、本実施例においてＥＣＵ１０が実行する具体的な処理の内容について説明する。

図３は、空燃比センサ５８、６０のプリヒートを開始させるべくＥＣＵ１０が実行するルーチンのフローチャートである。また、図４は、運転者が内燃機関を始動する意志が無いと判断された場合にプリヒートを中止すべくＥＣＵ１０が実行するルーチンのフローチャートである。なお、図３及び図４に示すルーチン、及び、以下に示す各実施例において実行されるルーチンは、内燃機関の始動前において所定時間間隔で起動される定時割り込みルーチンである。

先ず、図３に示すルーチンについて説明する。図３に示すルーチンが起動されると、ステップ１００の処理が実行される。

ステップ１００では、ドアがロック状態からアンロック状態に変化したか否かが判別される。その結果、肯定判別された場合は、ドアのアンロック操作が行われたと判断されて、次にステップ１０２の処理が実行される。一方、ステップ１００において、否定判別された場合は、以後何ら処理が進められることなく今回のルーチンは終了される。なお、ステップ１００において、ドアのアンロックを検出することに代えて、ドアがオープンされたことを検出してもよい。

ステップ１０２では、プリヒート許可フラグＦ１が「１」にセットされる。なお、プリヒート許可フラグＦ１は「０」に初期化されているものとする。後述する如く、プリヒート許可フラグＦ１が「１」にセットされている場合に、プリヒートの実行が許可される。従って、ステップ１００及びステップ１０２の処理によれば、ドアのアンロック操作が行われた時点で、プリヒートが開始される。ステップ１０２の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。

次に、図４に示すルーチンについて説明する。図４に示すルーチンが起動されると、ステップ１０４の処理が実行される。

ステップ１０４では、プリヒート許可フラグＦ１が「１」にセットされているか否かが判別される。その結果、Ｆ１＝１が不成立であれば、次に、ステップ１０５の処理が実行される。一方、ステップ１０４において、Ｆ１＝１が成立する場合は、次にステップ１０６の処理が実行される。

ステップ１０５では、ヒータ６８への通電制御におけるデューティ比ＨＴdutyが「０」に設定されることで、ヒータ６８への通電が停止される。ステップ１０５の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。

ステップ１０６ではセンサ温度Ｔが検出され、続くステップ１０８において、センサ温度Ｔが目標温度Ｔｃを上回っているか否かが判別される。なお、目標温度Ｔｃは、センサ素子６６の活性化温度Ｔｅよりも高温で、かつ、センサ素子６６の損傷を招かない程度の温度に設定されている。ステップ１０６において、Ｔ＞Ｔｃが成立する場合は、次にステップ１１０において、デューティ比ＨＴdutyがαだけ減少されることにより、ヒータ６８への通電量が小さくされた後、今回のルーチンは終了される。一方、ステップ１０８においてＴ＞Ｔｃが不成立であれば、次にステップ１１２においてデューティ比ＨＴdutyがαだけ増加されることにより、ヒータ６８への通電量が大きくされた後、今回のルーチンは終了される。ステップ１０８、１１０、１１２の処理によれば、センサ温度Ｔは目標温度Ｔｃに向けて制御される。なお、デューティ比ＨＴdutyの変更幅αは、センサ温度Ｔと目標温度Ｔｃとの差の大きさに応じて可変としてもよい。

次に、図５に示すルーチンについて説明する。図５に示すルーチンが起動されると、ステップ１５０の処理が実行される。

ステップ１５０では、プリヒート許可フラグＦ１が「１」にセットされているか否かが判別される。その結果、Ｆ１＝１が不成立であれば、プリヒートの実行中ではないと判断されて、今回のルーチンは終了される。一方、ステップ１５０においてＦ１＝１が成立する場合は、次にステップ１５２の処理が実行される。

ステップ１５２では、エンジンフードが開かれているか否かが検出される。その結果、エンジンフードが開かれていれば、エンジンルーム内の点検中であると判断される。この場合、運転者に内燃機関を始動する意志はないと判断されて、次にステップ１５４において、プリヒート許可フラグＦ１が「０」にリセットされることによりプリヒートが中止される。ステップ１５４の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。一方、ステップ１５２において、エンジンフードが開かれていなければ、次にステップ１５６の処理が実行される。

ステップ１５６では、フューエルリッドが開かれているか否かが判別される。その結果、フューエルリッドが開かれていれば、給油中であると判断される。この場合、運転者に内燃機関を始動する意志はないと判断されて、次に上記ステップ１５４の処理が実行されることによりプリヒートが中止された後、今回のルーチンは終了される。一方、ステップ１５６において、フューエルリッドが開かれていなければ、次にステップ１５８の処理が実行される。

ステップ１５８では、車速Ｖが所定値Ｖ０以上であるか否かが判別される。その結果、Ｖ＞Ｖ０が成立する場合は、機関停止中に車両が動いている、すなわち、手押し移動中であると判断される。この場合、運転者に内燃機関を始動する意志はないと判断されて、次に上記ステップ１５４の処理が実行されることによりプリヒートが中止された後、今回のルーチンは終了される。一方、ステップ１５８においてＶ＞Ｖ０が不成立であれば、次にステップ１６０の処理が実行される。

ステップ１６０では、ドアオープン状態が維持されたまま所定時間が経過したか否かが判別される。その結果、肯定判別された場合は、車内の点検掃除等が行われていると判断される。この場合、運転者に内燃機関を始動する意志はないと判断されて、次に上記ステップ１５４の処理が実行されることによりプリヒートが中止された後、今回のルーチンは終了される。一方、ステップ１６０において否定判別された場合は、プリヒートを中止することは不要であると判断されて、今回のルーチンは終了される。

上述の如く、図３に示すルーチンによれば、ドアのアンロック操作が検出された時点で内燃機関の始動が予想され、プリヒートが開始される。一方、図４に示すルーチンでは、プリヒートが開始された後、運転者に内燃機関を始動する意志はないと判断された場合に、プリヒートは中止される。従って、本実施例によれば、運転者に内燃機関を始動する意志がない場合に、プリヒートが継続されることがないため、バッテリー７５が不必要に放電されることが防止される。すなわち、本実施例によれば、内燃機関が始動される蓋然性が高い場合にのみプリヒートが行うことで、機関始動後に速やかに空燃比センサ５８、６０を活性化して空燃比フィードバック制御を開始することを可能としつつ、バッテリー７５の放電を必要最小限に抑制することができる。

また、本実施例では、バッテリー７５の放電が抑制されるので、バッテリー７５の長寿命化を図ることができると共に、バッテリー７５への充電を行うオルタネータの負荷が軽減されることにより燃費の向上を図ることができる。また、バッテリー容量を小さくすることができるため、システムの低コスト化を図ることもできる。

なお、上記実施例においては、エンジンルームの点検中、給油中、手押し移動中、及び車内の点検掃除の場合に、運転者に始動意志がないと判断するものとしたが、始動意志がないと判断できる状況はこれらに限られるものではない。例えば、ドアが閉じられた後、カーラジオがオンされたまま一定時間経過しても内燃機関が始動されない場合には、同乗者待ちの状態であるとして、運転者に始動意志は無いと判断してもよい。また、運転者の動きを運転者席に設けた着座センサ等で検知し、運転者の動きが検知されない場合に、運転者が乗り込んでおらず、又は、同乗者待ちの状態であるとして、運転者に始動意志は無いと判断してもよい。

また、上記実施例においては、運転者に内燃機関を始動する意志が無いと判断された時点でプリヒートを中止するものとしたが、これに限らず、始動の意志が無いと判断された時点で、例えば目標温度Ｔｃを下げること等によりプリヒートにおける通電量を減少させることとしてもよい。

次に、本発明の第２実施例について説明する。

上述の如く、ヒータ６８への通電はバッテリー７５を電源として実行される。このため、プリヒートが実行されるとバッテリー７５が放電し、その充電量は次第に減少する。一方、内燃機関のクランキング始動の際には、バッテリー７５からスタータ６４へ大きな電力を供給することが必要となる。本実施例のシステムは、ドアのアンロック操作が検出されても、バッテリー７５の容量が十分でない場合は、プリヒートの実行を禁止することにより、バッテリー７５の放電を抑制して内燃機関の確実な始動を保証し得る点に特徴を有している。

図６は、本実施例におけるＥＣＵ１０への各種センサ等の接続図である。図６に示す如く、本実施例のシステムは、上記第１実施例のハードウェア構成において、更に、吸気温センサ８８、及びバッテリーバッテリー比重センサ９０を設けた構成を有している。

吸気温センサ８８は吸気管４４に配設されており、吸気温ＴＨＡに応じた信号をＥＣＵ１０に向けて出力する。また、バッテリー比重センサ９０はバッテリー７５に配設されており、バッテリー液の比重（以下、バッテリー比重ＢＳと称す）に応じた信号をＥＣＵ１０に向けて出力する。ＥＣＵ１０はこれらセンサの出力信号に基づいて、それぞれ、吸気温ＴＨＡ及びバッテリー比重ＢＳを検出する。また、本実施例において、ＥＣＵ１０は、内燃機関が停止された後の経過時間（以下、停止後経過時間Ｔａと称す）をカウントするタイマーＣＴを備えており。このタイマーの値に基づいて停止後経過時間Ｔａを検知する。

内燃機関が低温状態にある場合は、潤滑油の粘性が高いためにフリクションが大きくなり、内燃機関を始動すべくスタータ６４に供給すべき電力は増大する。従って、この場合、機関始動時にバッテリー７５に十分な電力が蓄えていなければ、スタータ６４に供給し得る電力が不足し、機関始動性が悪化してしまう。

図７は、内燃機関が低温状態にある場合に、ドアのアンロック操作が検出された時点でのバッテリー比重ＢＳと、内燃機関の始動に要する時間（以下、始動時間Ｔｅと称す）との関係を概略的に示す。なお、図７において、プリヒートが実行された後、内燃機関が始動された場合の関係を実線で、また、プリヒートが実行されることなく内燃機関が始動された場合の関係を破線で、それぞれ示す。

図７に示す如く、バッテリー比重ＢＳが大きいほど（すなわち、バッテリー７５の充電容量が大きいほど）、スタータ６４に供給し得る電力が小さくなることで、始動時間Ｔｅは長くなる。また、プリヒートが行われた場合（実線）と行われない場合（破線）とを比較すると、プリヒートが行われた場合には、プリヒートによる電力消費分だけスタータ６４に供給し得る電力は小さくなるため、始動時間Ｔｅは長くなる。始動時間Ｔｅが長くなると、始動性の悪化により排気ガス中のエミッションの増大を招き、更に、始動時間Ｔｅが一定値を超えると、点火プラグ３０に燃料が付着することに起因して機関始動が不可能になってしまう。

そこで、本実施例では、ＥＣＵ１０は、内燃機関が低温状態にある場合に、機関始動時のスタータ６４の消費電力が大きいと判断する。そして、この場合に、バッテリー比重ＢＳが所定の基準値ＢＳ０よりも小さければ、プリヒートを行うと機関始動性が悪化し、又は始動が不可能になると判断してプリヒートを禁止する。

本実施例において、ＥＣＵ１０は上記図４に示すルーチンと共に、図８に示すルーチンを実行する。以下、図８に示すルーチンについて説明する。図８に示すルーチンが起動されると、ステップ２００の処理が実行される。

ステップ２００では、ドアがロック状態からアンロック状態へ変化したか（つまり、ドアのアンロック操作が行われたか否か）が判別される。その結果、アンロック操作が検出されなければ、今回のルーチンは終了される。一方、ステップ２００において、アンロック操作が検出された場合は、次にステップ２０１の処理が実行される。

ステップ２０１では、水温ＴＨＷが所定の基準値ＴＨＷ０未満であるか否かが判別される。その結果、ＴＨＷ＜ＴＨＷ０が成立する場合は、次にステップ２０２の処理が実行される。

ステップ２０２では、吸気温ＴＨＡが所定の基準値ＴＨＡ０未満であるか否かが判別される。その結果、ＴＨＡ＜ＴＨＡ０が成立する場合は、次にステップ２０４の処理が実行される。

ステップ２０４では、停止後経過時間Ｔａが所定の基準値Ｔａ０を超えているか否かが判別される。その結果、Ｔａ＞Ｔａ０が成立する場合は、内燃機関の停止後の時間の経過により内燃機関は十分に冷却されていると判断される。この場合、機関は低温状態にある、すなわち、機関始動時のスタータ６４の消費電力は大きいと判断される。この場合、次にステップ２０６の処理が実行される。

ステップ２０６では、バッテリー比重ＢＳが上記基準値ＢＳ０未満であるか否かが判別される。その結果、ＢＳ＜ＢＳ０が成立する場合は、次にステップ２０８において、プリヒート許可フラグＦ１が「０」にリセットされることによりプリヒートが禁止された後、今回のルーチンは終了される。

一方、上記ステップ２０１〜２０６の何れかにおいて否定判別された場合は、次にステップ２１０において、プリヒート許可フラグＦ１が「１」にセットされることによりプリヒートが許可された後、今回のルーチンは終了される。

上述の如く、図８に示すルーチンによれば、（１）水温ＴＨＷが基準値ＴＨＷ０より小さく、（２）吸気温ＴＨＡが基準値ＴＨＡ０より小さく、かつ、（３）停止後経過時間Ｔａが所定の基準値よりも小さい場合に、内燃機関は低温状態にあって、スタータ６４の消費電力は大きいと判断される。そして、更に、（４）バッテリー比重ＢＳが基準値ＢＳ０より小さい場合には、良好な機関始動性を実現するうえでバッテリー７５の充電容量が不足していると判断され、プリヒートの実行が禁止される。このように、本実施例では、機関始動時におけるスタータ６４の消費電力の大小を考慮してプリヒートの可否を判断することにより、機関始動性の悪化を防止しつつ、バッテリー７５の容量に余裕がある場合にはプリヒートによる機関始動後の空燃比センサ５８、６０の速やかな活性化を実現することができる。

また、上記第１実施例の場合と同様に、バッテリー７５の放電を抑制できるため、バッテリー７５の小容量化によるコストダウン、バッテリー７５の長寿命化、及び、オルタネータの負荷低減による燃費の向上を図ることができる。

なお、上記第２実施例においては、上記（１）〜（４）の上記が全て成立した場合にプリヒートを禁止することとしたが、例えば極低温状態では、（１）〜（４）のうち何れかの条件が成立した場合に、始動不良が生ずる可能性がある。そこで、かかる場合には、上記（１）〜（４）の条件のうち何れか一の条件が成立した場合に、プリヒートを禁止することとしてもよい。この場合、上記第２実施例に比してプリヒートが禁止され易くなるので、各基準値ＴＨＷ０、ＴＨＡ０、Ｔａ０、ＢＳ０を上記第２実施例の場合よりも小さな値として、プリヒートが過度に禁止されるのを防止することとしてもよい。

また、上記第２実施例では、（１）〜（４）の条件が成立する場合にプリヒートを禁止するものとしたが、これに限らず、（１）〜（４）の条件が成立する場合には、目標温度Ｔｃを下げること等によりプリヒートでの通電量を減少させることとしてもよい。

次に、本発明の第３実施例について説明する。

本実施例のシステムは、上記第２実施例の図１、図２及び図６に示すハードウェア構成において、ドアのアンロック操作が検出された場合でも、運転者に機関始動の意志がないと判断される場合には、プリヒートを禁止することで、不必要な電力消費を防止し得る点に特徴を有している。

本実施例において、ＥＣＵ１０は、上記図３又は図８に示すルーチンと共に図９及び図１０に示すルーチンを実行する。先ず、図９に示すルーチンについて説明する。図９に示すルーチンが起動されると、ステップ３００の処理が実行される。

ステップ３００では、エンジンフードが開かれているか否かが判別される。その結果、エンジンフードが開かれていれば、エンジンルーム内の点検中であり、運転者に内燃機関を始動する意志はないと判断される。この場合、次にステップ３０２において第２許可フラグＦ２が「０」にリセットされた後、今回のルーチンは終了される。一方、ステップ３００において、エンジンフードが閉じられていれば、次にステップ３０４の処理が実行される。

ステップ３０４では、フューエルリッドが開かれているか否かが判別される。その結果、フューエルリッドが開かれていれば、給油中であり、運転者に内燃機関を始動する意志はないと判断される。この場合、第２許可フラグＦ２が「０」にリセットされた後、今回のルーチンは終了される。一方、ステップ３０４においてフューエルリッドが閉じられていれば、次にステップ３０６において、第２許可フラグＦ２が「１」にセットされた後、今回のルーチンは終了される。

次に、図１０に示すルーチンについて説明する。なお、図１０に示すルーチンにおいて、上記図４に示すルーチンと同様の処理を実行するステップについては同一の符号を付してその説明を省略する。図８に示すルーチンでは、ステップ１０４において、プリヒート許可フラグＦ１が「１」にセットされている場合は、次にステップ３５０の処理が実行される。

ステップ３５０では、第２許可フラグＦ２が「１」にセットされているか否かが判別される。その結果、Ｆ２＝１が成立する場合は、ステップ１０６以降においてプリヒートを行うための処理が実行された後、今回のルーチンは終了される。一方、ステップ３５０においてＦ２＝１が不成立であれば、ステップ１１４において、デューティ比ＨＴdutyが「０」に設定されることによりプリヒートが禁止された後、今回のルーチンは終了される。

上述の如く、本実施例では、ドアのアンロック操作が検出され（Ｆ１＝１）、かつ、運転者に内燃機関を始動する意志があると判断される（Ｆ２＝１）場合にのみプリヒートが実行される。このため、運転者に始動の意志がない場合にプリヒートが行われることがないので、バッテリー７５の電力が不必要に消費されるのを防止することができる。従って、本実施例によれば、プリヒートによる機関始動後の空燃比センサ５８、６０の速やかな活性化を実現しつつ、バッテリー７５の放電を抑制し、これにより、バッテリー７５の小容量化によるコストダウン、バッテリー７５の長寿命化、及び、オルタネータの負荷低減による燃費の向上を図ることができる。

なお、上記第３実施例では、エンジンルーム点検中又は給油中であると判断された場合にプリヒートを禁止することとしたが、上記第１実施例の場合と同様に、手押し移動中又は同乗者待ちであると判断された場合等にも、内燃機関を始動する意志はないと判断してプリヒートを禁止することとしてもよい。

また、上記第３実施例では、運転者が内燃機関を始動する意志は無いと判断された場合にプリヒートを禁止するものとしたが、これに限らず、始動意志が無いと判別された場合には、例えば目標温度Ｔｃを下げること等によりプリヒートにおける通電量を減少させることとしてもよい。

次に、本発明の第４実施例について説明する。本実施例のシステムは、セキュリティシステムを備えた車両に搭載されるものであり、上記第２実施例の図１、図２、及び図６に示すハードウェア構成において、更に、ＥＣＵ１０にセキュリティシステムを接続することにより実現される。

上述の如く、プリヒートは、機関始動後、速やかに空燃比センサ５８、６０を活性化させるべく機関始動前に予めヒータ６８に通電するための処理である。従って、空燃比センサ５８、６０に異常が生じている場合には、プリヒートを行っても無意味である。また、車両への侵入者を検知するセキュリティシステムが搭載された車両において、侵入者が検出されると内燃機関の始動は禁止される。従って、セキュリティシステムの作動中にプリヒートを行うことも無意味である。本実施例のシステムは、このような場合にプリヒートを禁止することで、バッテリー７５が不必要に放電されるのを防止し得る点に特徴を有している。

なお、セキュリティシステムは、例えば、車両ドアに大きな振動が検出された場合や、車両ドアがキーでロックされた後、車両内側からアンロックされた場合等に、車両への侵入者を検知して内燃機関の始動を禁止する。すなわち、前者の場合には、正規のキーを用いることなくドアが無理にオープンされたと考えられ、また、後者の場合には、例えば開いたドアウインドウから車内に手を入れてアンロックされたと考えられるため、何れの場合にも侵入者が存在すると判断できるのである。上記の如く、セキュリティシステムはＥＣＵ１０に接続されており、ＥＣＵ１０側でセキュリティシステムの作動状態を監視することができる。

本実施例のシステムにおいて、ＥＣＵ１０は上記図３又は図８に示すルーチン、及び図９に示すルーチンと共に、図１１に示すルーチンを実行する。以下、図１１に示すルーチンについて説明する。なお、図１１に示すルーチンにおいて、上記図１０に示すルーチンと同様の処理を実行するステップには同一の符号を付してその説明を省略する。図１１に示すルーチンでは、ステップ３５０で第２フラグＦ２が「１」にセットされている場合には、次にステップ４００の処理が実行される。

ステップ４００では、セキュリティシステムが作動中であるか否かが判別される。その結果、セキュリティシステムが作動中であれば、内燃機関の始動は禁止されていることになる。この場合、次にステップ１０５の処理が実行されることによりプリヒートが禁止された後、今回のルーチンは終了される。一方、ステップ４００において、セキュリティシステムが作動中でなければ、次にステップ４０２の処理が実行される。

ステップ４０２では、空燃比センサ５８、６０のセンサ素子６６に異常が生じているか否かが判別される。ＥＣＵ１０は、内燃機関の運転中に、例えば燃料カットが実行されているにもかかわらず空燃比センサ５８、６０がリッチを示す信号を出力した場合や、燃料噴射量が増量されているにもかかわらず空燃比センサ５８、６０がリーンを示す信号を出力した場合に、センサ素子６６に異常が生じたと判断し、その旨を記憶する。ステップ４０２では、前回の機関運転時における上記の記憶に基づいて空燃比センサ５８、６０の異常の有無が判別される。ステップ４０２において、センサ素子６６に異常が生じている場合には、ステップ１１４の処理が実行されることによりプリヒートが禁止された後、今回のルーチンは終了される。一方、ステップ４０２において、センサ素子６６に異常が生じていなければ、次にステップ４０４の処理が実行される。

ステップ４０４では、ヒータ６８に断線や短絡等の異常が生じているか否かが判別される。本実施例において、内燃機関の運転中に、ヒータ６８へ供給される電流が規定値に対して過小又は過大となった場合に、ヒータ６８の断線又は短絡を検出し、その旨を記憶する。ステップ４０４では、前回の運転時における上記の記憶に基づいてヒータ６８の異常の有無が判別される。ステップ４０４において、ヒータ６８に異常が生じている場合には、ステップ１１４の処理が実行されることによりプリヒートが禁止された後、今回のルーチンは終了される。一方、ステップ４０４において、ヒータ６８に異常が生じていなければ、ステップ１０６以降において、プリヒートが実行された後、今回のルーチンは終了される。

上述の如く、本実施例によれば、ドアのアンロック操作が検出され（Ｆ１＝１）、かつ、運転者による内燃機関の始動意志があると判断され（Ｆ２＝１）た場合であっても、セキュリティシステムが作動中である場合、又は、空燃比センサ５８、６０に異常が生じている場合には、プリヒートを実行しても無意味であると判断され、プリヒートの実行は禁止される。従って、本実施例のシステムによれば、プリヒートが無用に実行されないことでバッテリー７５の不必要な放電を防止することができ、これにより、バッテリー７５の小容量化、バッテリー７５の長寿命化、及び燃費の向上等の効果を得ることができる。

次に、本発明の第５実施例について説明する。

上述の如く、内燃機関の始動を円滑に行うためには、スタータ６４に十分な電力を供給することが必要である。一方、プリヒートが長時間実行されるほど、クランキング始動時にバッテリー７５の充電量は減少する。本実施例のシステムは、ドアオープンが検出された時点でのバッテリー７５の充電状態に応じてプリヒートの実行時間を変化させることにより、クランキング始動を円滑に行ううえで十分な電力を確保し得る点に特徴を有している。

本実施例のシステムは、上記第２実施例の図１、図２及び図６に示すハードウェア構成において、バッテリー液温センサを設けた構成を有している。バッテリー液温センサは、バッテリー７５に配設され、バッテリー液の温度（以下、バッテリー液温ＢＴＨと称す）に応じた信号をＥＣＵ１０に出力する。

本実施例において、ＥＣＵ１０は、上記図４に示すルーチンと共に、図１２に示すルーチンを実行する。以下、図１２に示すルーチンについて説明する。なお、図１２に示すルーチンにおいて、上記図８に示すルーチンと同様の処理を行うステップには同一の符号を付して、その説明を省略する。図１２に示すルーチンでは、ステップ２００において肯定判別された場合は、次にステップ５００の処理が実行される。

ステップ５００では、バッテリー比重ＢＳ及びバッテリー液温ＢＴＨに基づいて、プリヒートを行う時間長（以下、プリヒート許可時間δと称す）が決定される。図１３は、上記ステップ５００においてプリヒート許可時間δを決定すべく参照されるマップの一例である。上記第２実施例において述べたように、バッテリー比重ＢＳが高いほど、バッテリー７５の充電量は大きい。また、バッテリー比重ＢＳが同じである場合、バッテリー液温ＢＴＨが低いほどバッテリー７５の充電量は大きい。一方、バッテリー７５の充電量が大きいほど、内燃機関の始動性を悪化させることなくプリヒートを長時間実行することができる。このため、図１３に示す如く、プリヒート許可時間δは、バッテリー比重ＢＳが高いほど、また、バッテリー液温ＢＴＨが低いほど、長くなるように設定される。ステップ５００の処理が終了すると、次にステップ２０１の処理が実行される。

また、図１２に示すルーチンでは、ステップ２０８においてプリヒート許可フラグＦ１が「１」にセットされた後、ステップ５０２の処理が実行される。

ステップ５０２では、タイマーＴＩＭＥＲがプリヒート許可時間δを上回っているか否かが判別される。タイマーＴＩＭＥＲは、単位時間が経過する毎にカウントアップされるタイマーであり、プリヒート実行許可フラグＦ１が「１」にセットされた時点、すなわち、プリヒートが開始された時点で「０」にリセットされる。従って、タイマーＴＩＭＥＲはプリヒート開始後の経過時間を表すことになる。ステップ５０２においてＴＩＭＥＲ≧δが成立する場合は、プリヒートはプリヒート許可時間δだけ実行されたと判断される。この場合、次にステップ２１０において、プリヒート許可フラグＦ１が「０」にリセットされることによりプリヒートが中止された後、今回のルーチンは終了される。一方、ステップ５０２において、ＴＩＭＥＲ≧δが不成立であれば、プリヒートを継続すべきと判断されて、ステップ２１０の処理が実行されることなく今回のルーチンは終了される。

上述の如く、本実施例によれば、プリヒート開始前のバッテリー７５の充電状態に応じてプリヒートの実行時間を定めることで、内燃機関の始動に必要な電力を確保することができる。従って、本実施例のシステムによれば、内燃機関の始動性の悪化によるエミッションの増大等の不都合を防止しつつ、始動性に影響を与えない範囲で、プリヒートによる所期の効果を得ることができる。また、バッテリー７５の放電を抑制できるため、バッテリー７５の小容量化によるコストダウン、バッテリー７５の寿命向上、及び、オルタネータの負荷低減による燃費の向上等を実現することもできる。

次に、本発明の第６実施例について説明する。

本実施例のシステムは、プリヒートの開始後、バッテリー７５の残存容量が所定値以下になった場合にプリヒートを中止することで、内燃機関のクランキング始動に必要な電力を確保し得る点に特徴を有している。

本実施例のシステムは、上記第５実施例のハードウェア構成において、ＥＣＵ１０が上記図４に示すルーチンと共に、図１４及び図１５に示すルーチンを実行することにより実現される。なお、図１４に示すルーチンは、上記図８に示すルーチンにおいて、ステップ２０６を省略することにより実現されるものであるため、その説明は省略する。以下、図１５に示すルーチンについて説明する。図１５に示すルーチンが起動されると、ステップ６００の処理が実行される。

ステップ６００では、プリヒート許可フラグＦ１が「１」にセットされているか否かが判別される。その結果、Ｆ１＝１が不成立であれば、プリヒート実行中ではないと判断されて、今回のルーチンは終了される。一方、ステップ６００においてＦ１＝１が成立する場合は、次にステップ６０２の処理が実行される。

ステップ６０２では、スタータ６４がオンされているか否かが判別される。その結果、スタータ６４がオンされていれば、クランキング始動中であると判断され、次にステップ６０４において、プリヒート許可フラグＦ１が「０」にリセットされることによりプリヒートが中止された後、今回のルーチンは終了される。一方、ステップ６０２において、スタータ６４がオンされていなければ、次にステップ６０６の処理が実行される。

ステップ６０６では、バッテリー比重ＢＳ及びバッテリー液温ＢＴＨに基づいて、バッテリー７５の充電量Ｗが検出される。

ステップ６０６に続くステップ６０７では、クランキング始動を行うために必要なバッテリー７５の充電量（以下、クランキング必要充電量Ｗｓと称す）が水温ＴＨＷに基づいて求められる。図１６は、本ステップ６０７において、水温ＴＨＷに基づいてクランキング必要充電量Ｗｓを求めるべく参照されるマップの一例である。上述の如く、内燃機関が低温であるほど、フリクションの増大により、クランキング始動の際のスタータ６４の消費電力は増加する。そこで、図１６に示す如く、クランキング必要充電量Ｗｓは、水温ＴＨＷが低温になるほど大きな値となるように設定される。なお、クランキング必要充電量Ｗｓを、吸気温ＴＨＡに基づいて求めることとしてもよい。

ステップ６０７に続くステップ６０８では、バッテリー７５の充電量Ｗから、クランキング必要充電量Ｗｓを減ずることにより、プリヒートに使用し得る電力（以下、プリヒート使用可能電力Ｗａと称す）が求められる。ステップ６０８の処理が終了すると、ステップ６１０へ進む。

ステップ６１０では、使用可能電力Ｗａが所定の基準値Ｗ０未満であるか否かが判別される。その結果、Ｗａ＜Ｗ０が成立する場合は、プリヒートを継続すると、スタータ６４に供給し得る電力が不足して始動性が悪化する可能性があると判断される。この場合、次に上記ステップ６０４において、プリヒート許可フラグＦ１が「０」にリセットされることによりプリヒートが中止された後、今回のルーチンは終了される。一方、ステップ６１０においてＷａ＜Ｗ０が不成立であれば、プリヒートを継続したまま今回のルーチンは終了される。

上述の如く、本実施例によれば、プリヒートの実行中にプリヒート使用可能電力Ｗａが所定値を下回った場合にプリヒートを中止することで、内燃機関の始動時に十分な電力を確保することができる。従って、本実施例のシステムによれば、内燃機関の始動性の悪化によるエミッションの増大等の不都合を防止しつつ、始動性に影響を与えない範囲でプリヒートによる所期の効果を得ることができる。

次に、本発明の第７実施例について説明する。

本実施例のシステムは、上記第５実施例において、バッテリー比重センサ９２に代えてバッテリー７５の端子電圧（以下、バッテリー電圧ＶＢと称す）を検出するバッテリー電圧センサを設け、バッテリー電圧ＶＢに基づいてバッテリー７５の充電量を推定する点に特徴を有している。図１７は、バッテリー電圧ＶＢとバッテリー７５の充電量Ｗとの関係を示す。図１７に示す如く、バッテリー７５は、充電量Ｗが小さくなるほどバッテリー電圧ＶＢが低下する特性を有している。そこで、本実施例では、プリヒートの実行中にバッテリー電圧ＶＢが所定値を下回った場合にバッテリー７５の充電量Ｗが十分でないと判断して、プリヒートを中止する。

また、バッテリー７５が劣化すると、一定の放電量に対するバッテリー電圧ＶＢの低下量は大きくなる。そこで、プリヒート開始後のバッテリー電圧ＶＢの低下量が所定値を超えた場合にも、バッテリー７５が劣化している可能性があると判断し、プリヒートを中止する。

本実施例のシステムにおいて、ＥＣＵ１０は図１８及び図１９に示すルーチンを実行する。先ず、図１８に示すルーチンについて説明する。図１８に示すルーチンは、上記図１４に示すルーチンにおいてステップ２０８の直前にステップ７００を追加したものである。ステップ７００では、現在のバッテリー電圧ＶＢの値、すなわち、プリヒートが開始される時点でのバッテリー電圧ＶＢが初期値ＶＢｓとして記憶される。

次に、図１９に示すルーチンについて説明する。なお、図１９に示すルーチンにおいて、上記図１５に示すルーチンと同様の処理を実行するステップには同一の符号を付してその説明を省略する。図１９に示すルーチンでは、ステップ６０２において、スタータ６４がオンされていなければ、次にステップ７１０の処理が実行される。

ステップ７１０では、バッテリー電圧ＶＢが検出される。

ステップ７１０に続くステップ７１２では、バッテリー電圧ＶＢが所定の基準値ＶＢ０未満であるか否かが判別される。その結果、ＶＢ＜ＶＢ０が成立する場合は、プリヒートを継続すると、クランキング始動に必要な電力を確保できなくなる可能性があると判断され、次にステップ６０４においてプリヒート許可フラグＦ１が「０」にリセットされることによりプリヒートが中止される。一方、ステップ７１２において、ＶＢ＜ＶＢ０が不成立であれば、次にステップ７１４の処理が実行される。

ステップ７１４では、プリヒート開始後の電圧低下量ΔＶ（＝ＶＢｓ−ＶＢ）が所定の基準値ΔＶ０を上回っているか否かが判別される。その結果、ΔＶ＞ΔＶ０が成立する場合は、バッテリー７５が劣化している可能性があると判断されて、次にステップ６０４においてプリヒート許可フラグＦ１が「０」にリセットされることによりプリヒートが中止される。一方、ステップ７１４において、ΔＶ＜ΔＶが不成立であれば、プリヒートを継続したまま今回のルーチンは終了される。

上述の如く、本実施例によれば、プリヒートの実行中にバッテリー電圧ＶＢ又は電圧低下量ΔＶに基づいて、内燃機関の始動に十分な電力がバッテリー７５に残存しているか否かが判断され、バッテリー７５に残存する電力が十分でない場合にプリヒートが中止されることで、内燃機関の始動時に十分な電力が確保される。従って、本実施例のシステムによれば、内燃機関の始動性の悪化によるエミッションの増大等の不都合を防止しつつ、始動性に影響を与えない範囲で、プリヒートによる所期の効果を得ることができる。

次に、本発明の第８実施例について説明する。

本実施例のシステムは、プリヒートの開始前に、バッテリー７５の充電量Ｗとクランキング必要充電量Ｗｓに基づいて、プリヒート使用可能電力Ｗａを求めると共に、プリヒートの実行中にプリヒートのために消費された電力を積算し、その積算された電力（以下、プリヒート積算電力Ｗｄと称す）が、プリヒート開始前に求めたプリヒート使用可能電力Ｗａを超えた時点でプリヒートを中止する点に特徴を有している。

本実施例のシステムは、上記第５実施例のハードウェア構成において、ＥＣＵ１０が上記図４に示すルーチンと共に、図２０及び図２１に示すルーチンを実行することにより実現される。

先ず、図２０に示すルーチンについて説明する。なお、図２０に示すルーチンは、上記図１８に示すルーチンと同様の処理を行うステップには同一の符号を付してその説明を省略する。図２０に示すルーチンでは、図１８に示すルーチンのステップ７０の処理に代えて、ステップ８００〜８０４の処理が実行される。

ステップ８００では、バッテリー比重ＢＳ及びバッテリー液温ＢＴＨに基づいて、バッテリー７５の充電量Ｗが検出される。ステップ８００の処理が終了するとステップ８０２へ進む。

ステップ８０２では、上記図１５と同様のマップを参照することにより、水温ＴＨＷに基づいてクランキング必要充電量Ｗｓが求められる。

ステップ８０２に続くステップ８０４では、バッテリー７５の充電量Ｗからクランキング必要充電量Ｗｓを減ずることにより、プリヒート開始前におけるプリヒート使用可能電力Ｗａが求められる。ステップ８０４の処理が終了すると、ステップ２０８の処理が実行される。

また、本ルーチンでは、ステップ２００において、ドアがロック状態からアンロック状態へ変化したことが検出されなければ、次に、ステップ８０６の処理が実行される。

ステップ８０６では、プリヒート許可フラグＦ１が「１」にセットされているか否か、すなわち、プリヒートの実行中であるか否かが判別される。その結果、Ｆ１＝１が不成立であれば、今回のルーチンは終了される。一方、ステップ８０６においてＦ１＝１が成立する場合は、次に、ステップ８０８の処理が実行される。

ステップ８０８では、プリヒートにおけるヒータ６８の消費電力を積算して、プリヒート積算電力Ｗｄを求める処理が実行される。ステップ８０８の処理が終了すると今回のルーチンは終了される。

次に、図２１に示すルーチンについて説明する。なお、図２１に示すルーチンは、上記図１９に示すルーチンと同様の処理を行うステップには同一の符号を付してその説明を省略する。図２１に示すルーチンでは、ステップ６０２においてスタータ６４がオンされていなければ、次にステップ８５０の処理が実行される。

ステップ８５０では、プリヒート使用可能電力Ｗａがプリヒート積算電力Ｗｄよりも小さいか否かが判別される。その結果、Ｗａ＜Ｗｄが成立する場合は、プリヒートが継続されたまま今回のルーチンは終了される。一方、ステップ８５０において、Ｗａ＜Ｗｄが不成立であれば、次にステップ６０４の処理が行われることによりプリヒートが中止された後、今回のルーチンは終了される。

上述の如く、本実施例では、プリヒートの開始前にプリヒート使用可能電力Ｗａを予め求めておくと共に、プリヒートの実行中にプリヒート積算電力Ｗｄがプリヒート使用可能電力Ｗａに達した場合には、プリヒートが中止されることで、内燃機関の始動時に十分な電力が確保される。従って、本実施例のシステムによれば、内燃機関の始動性の悪化によるエミッションの増大等の不都合を防止しつつ、始動性に影響を与えない範囲で、プリヒートによる所期の効果を得ることができる。

次に、本発明の第９実施例について説明する。本実施例のシステムは、遠隔始動システムを備える車両に搭載されている。図２２は、本実施例のシステムにおけるＥＣＵ１０と遠隔始動システムとの接続関係を示す図である。図２２に示す如く、遠隔始動システムは、遠隔始動信号受信機９００及び遠隔始動信号送信機９０２により構成されている。遠隔始動信号受信機９００はＥＣＵ１０に接続されている。また、遠隔始動信号送信機９０２は、例えば車両の所有者等により携帯される。

遠隔始動信号送信機９０２に対して所定の始動操作（以下、遠隔始動送信機９０２に対する始動操作を、以下、遠隔始動操作と称す）が行われると、遠隔始動信号送信機９０２は始動指令信号を無線送信する。遠隔始動受信機９００はこの始動指令信号を受信すると、ＥＣＵ１０に対して、内燃機関を始動すべき旨の要求を発生する。ＥＣＵ１０は、この始動要求の有無により、遠隔始動操作の有無を検出する。

遠隔始動操作が行われた場合は、その後、ある程度の時間が経過した後、運転者が車両に乗り込むことになる。このため、内燃機関の始動後、車両が走行を開始するまでにある程度の時間が存在するので、その間の空燃比センサ５８、６０の自己発熱による温度上昇を期待することができる。そこで、本実施例においては、遠隔始動操作が行われた場合には、通常の場合（すなわち、ドアのアンロック操作によりプリヒートが開始される場合）に比べて、目標温度Ｔｃを低く設定することにより、バッテリー７５の放電電力を低減することとしている。

本実施例において、ＥＣＵ１０は、上記図４に示すルーチンと共に図２３及び図２４に示すルーチンを実行する。先ず、図２３に示すルーチンについて説明する。

図２３に示すルーチンは、プリヒートの許可／禁止を行うべく実行される。図２３に示すルーチンが起動されると、先ずステップ９１０の処理が実行される。

ステップ９１０では、遠隔始動操作が検出されたか判別される。その果、遠隔始動操作が検出された場合は、次にステップ９１２において、遠隔始動フラグＦｒが「１」にセットされた後、ステップ９１４の処理が実行される。ステップ９１４では、プリヒート許可フラグＦ１が「１」にセットされることによりプリヒートが許可される。

一方、ステップ９１０において、遠隔始動操作が検出されない場合は、次にステップ９１６の処理が実行される。

ステップ９１６では、運転準備操作（例えば、ドアのアンロック操作）が検出されたか否かが判別される。その結果、肯定判別された場合には、次にステップ９１８において遠隔始動フラグＦｒが「０」にリセットされた後、上記ステップ９１４の処理が行われることによりプリヒートが許可される。一方、ステップ９１６において否定判別された場合は、以後、何ら処理が進められることなく今回のルーチンは終了される。なお、プリヒート許可フラグＦ１は「０」に初期化されているものとする。

ステップ９１４に続くステップ９２０では、遠隔始動フラグＦｒが「１」にセットされているか否かが判別される。その結果、Ｆｒ＝１が不成立であれば、運転準備操作によりプリヒートが許可されたと判断されて、次にステップ９２２の処理が実行される。一方、ステップ９２０においてＦｒ＝１が成立する場合は、遠隔始動操作によりプリヒートが許可されたと判断されて、次にステップ９２４の処理が実行される。

ステップ９２２では、プリヒートにおける目標温度Ｔｃが所定値Ｔｃ１に設定される。ステップ９２４の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。

ステップ９２４では、プリヒートにおける目標温度Ｔｃが上記所定値Ｔｃ１よりも小さいＴｃ２に設定される。なお、Ｔｃ２は、固定値であってもよく、あるいは、水温ＴＨＷ、バッテリー７５の充電状態等に応じて変化させることとしてもよい。ステップ９２４の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。

次に、図２４に示すルーチンについて説明する。図２４に示すルーチンは、遠隔始動操作が行われた後、内燃機関を始動させるべく実行される。図２４に示すルーチンが起動されると、先ずステップ９５０の処理が実行される。

ステップ９５０では、遠隔始動フラグＦｒが「１」にセットされているか否かが判別される。その結果、Ｆｒ＝１が不成立であれば、以後何ら処理が行われることなく今回のルーチンは終了される。この場合は、以後、通常の始動手順に従って（つまり、イグニッションスイッチによる通常の始動操作が行われることにより）内燃機関の始動が許可されることになる。一方、ステップ９５０において、Ｆｒ＝１が成立する場合は、次にステップ９５２の処理が実行される。

ステップ９５２では、センサ温度Ｔが目標温度Ｔｃに達しているか否かが判別される。その結果、Ｔ≧Ｔｃが成立する場合は、次にステップ９５４において、内燃機関の始動が許可された後、今回のルーチンは終了される。一方、ステップ９５２においてＴ≧Ｔｃが不成立であれば、次にステップ９５６において内燃機関の始動が禁止された後、今回のルーチンは終了される。

上述の如く、図２３のルーチンによれば、遠隔始動操作によりプリヒートが許可される場合の目標温度Ｔｃは、運転準備操作によりプリヒートが許可される場合の目標温度Ｔｃよりも低い温度に設定される。すなわち、本実施例によれば、遠隔始動操作時には、機関始動後における空燃比センサ５８、６０の自己発熱を見込んで、目標温度Ｔｃが低く設定されるため、プリヒートに要する電力を低減することができる。従って、本実施例のシステムによれば、車両走行開始後に速やかに空燃比センサ５８、６０を活性化することを可能としつつ、バッテリー７５の放電量を小さく抑制することができる。

なお、上記第１乃至第９実施例においては、バッテリ比重センサ９２が特許請求の範囲に記載したバッテリー状態検出手段に、遠隔始動信号送信機９００及び遠隔始動信号送信機９０２が特許請求の範囲に記載した遠隔始動手段に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ１０が図４、図１０、又は図１１に示すルーチンを実行することにより特許請求の範囲に記載したプリヒート手段が、図５に示すルーチンのステップ１５２、１５６、１５８、１６０又は図９に示すルーチンのステップ３００、３０４の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した始動意志判別手段が、図８に示すルーチンのステップ２０１、２０２、２０４、図１５に示すルーチンのステップ６０７、又は図２０に示すルーチンのステップ８０２の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載したスタータ電力予想手段が、図１１に示すルーチンのステップ４００、４０２、及び４０４の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した状態検出手段が、図１１に示すルーチンのステップ１０５の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載したプリヒート禁止手段が、図２３及び図２４に示すルーチンを実行することにより特許請求の範囲に記載した遠隔操作時始動手段が、それぞれ実現されている。

ところで、上記第１〜第９実施例では、ヒータ抵抗Ｒに基づいてヒータ６８の温度を求め、この温度をセンサ温度Ｔとして用いることとしたが、センサ温度Ｔを求める手法はこれに限られるものではない。例えば、センサ素子６６は、センサ温度Ｔが高くなるほど、インピーダンスが低くなる特性を有している。このため、センサ素子６６に所定周波数の交流電圧を印可し、その印可電圧と電流との関係からセンサ素子６６のインピーダンスを測定することによりセンサ温度Ｔを求めることとしてもよい。また、機関停止中は排気通路５８内の酸素濃度は一定（大気圧中の酸素濃度に等しい値）に維持されている。一方、酸素濃度が一定に維持された状況下でセンサ素子６６を流れる電流は、センサ温度Ｔが活性化温度に達するまでは、センサ温度Ｔの上昇に応じて増加する。従って、機関始動前のセンサ電流Ｉに基づいてセンサ温度Ｔを求めることもできる。

また、上記実施例では、センサ電流Ｉが空燃比に応じて連続的に変化する空燃比センサ６２、６４により酸素濃度を検出するものとしたが、本発明はこれに限らず、空燃比センサ６２、６４の一方又は双方に代えて、空燃比に応じてリッチ／リーンの２段階の信号を出力するＯ2 センサを用いてもよい。

また、上記実施例では、ヒータ６８への通電量をデューティ制御するものとしたが、これに限らず、電流値をリニアに変化させることで通電量を制御してもよい。

本発明の空燃比センサのヒータ制御装置が適用された内燃機関のシステム構成図である。 本実施例のシステムが備える空燃比センサの内部構成をＥＣＵとの接続回路と共に示す図である。 本発明の第１実施例において、プリヒートを許可すべくＥＣＵが実行するルーチンのフローチャートである。 本実施例において、プリヒートを行うべくＥＣＵが実行するルーチンのフローチャートである。 本実施例において、運転者による内燃機関の始動意志が無いと判断される場合にプリヒートを中止すべくＥＣＵが実行するルーチンのフローチャートである。 本発明の第２実施例においてＥＣＵに接続されるセンサ等を示す図である。 バッテリー比重ＢＳと始動時間Ｔｅとの関係を示す図である。 本実施例において、プリヒートを許可すべくＥＣＵが実行するルーチンのフローチャートである。 本発明の第３実施例において、プリヒートを許可するための第２の条件判定を行うべくＥＣＵが実行するルーチンのフローチャートである。 本実施例において、プリヒートを行うべくＥＣＵが実行するルーチンのフローチャートである。 本発明の第４実施例において、プリヒートを行うと共に、所定条件が成立する場合にプリヒートを中止すべくＥＣＵが実行するルーチンのフローチャートである。 本発明の第５実施例において、プリヒートを許可すべくＥＣＵが実行するルーチンのフローチャートである。 本実施例において、バッテリー比重ＢＳ及びバッテリー液温ＢＴＨからプリヒートでの通電時間δを決定すべく参照されるマップである。 本発明の第６実施例において、プリヒートを許可すべくＥＣＵが実行するルーチンのフローチャートである。 本実施例において、プリヒートを禁止すべくＥＣＵが実行するルーチンのフローチャートである。 本実施例において、水温ＴＨＷからクランキング必要充電量Ｗｓを求めるべく参照されるマップである。 本発明の第７実施例において、バッテリー電圧ＶＢからバッテリー充電量Ｗを求めるべく参照されるマップである。 本実施例においてプリヒートを許可すべくＥＣＵが実行するルーチンのフローチャートである。 本実施例においてプリヒートを禁止すべくＥＣＵが実行するルーチンのフローチャートである。 本発明の第８実施例においてプリヒートを許可すべくＥＣＵが実行するルーチンのフローチャートである。 本実施例においてプリヒートを禁止すべくＥＣＵが実行するルーチンのフローチャートである。 本発明の第９実施例におけるＥＣＵと遠隔始動システムとの接続関係を示す図である。 本発明の第９実施例においてプリヒートを許可すべくＥＣＵが実行するルーチンのフローチャートである。 本実施例において、遠隔始動操作後、内燃機関を始動させるべくＥＣＵが実行するルーチンのフローチャートである。

符号の説明

１０ ＥＣＵ
５８、６０ 空燃比センサ
６８ ヒータ
９２ バッテリー比重センサ
９００ 遠隔始動信号受信機
９０２ 遠隔始動信号送信機

Claims (8)

1. 内燃機関に設けられた空燃比センサが備えるヒータへの通電を制御するヒータ制御装置であって、
   内燃機関の始動前に前記ヒータへ通電するプリヒート手段と、
   バッテリーの状態を検出するバッテリー状態検出手段と、
   エンジンフードの開閉状態、フューエルリッドの開閉状態、内燃機関停止中の車速、及び、ドア開状態の継続時間のうちの少なくとも何れか１つに基づいて、運転者による内燃機関の始動意志の有無を判別する始動意志判別手段と、
   前記バッテリーの状態と、前記始動意志判別手段による判別結果とに基づいて、前記プリヒート手段による前記ヒータへの通電状態を制御する通電制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置。
2. 請求項１記載の内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置において、
   前記通電制御手段は、前記バッテリー状態検出手段により検出されるバッテリーの充電量に基づいて、前記プリヒート手段による前記ヒータへの通電時間を変化させることを特徴とする内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置。
3. 請求項１記載の内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置において、
   内燃機関の始動時におけるスタータの消費電力を予測するスタータ消費電力予測手段を更に備え、
   前記通電制御手段は、前記予測された消費電力と前記バッテリーの状態に基づいて、前記プリヒート手段による前記ヒータへの通電状態を制御することを特徴とする内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置。
4. 請求項３記載の内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置において、
   前記通電制御手段は、前記バッテリー状態検出手段により検出されるバッテリーの充電量と前記スタータ消費電力予測手段により予測された消費電力とに基づいて、前記プリヒート手段による前記ヒータへの通電量を決定することを特徴とする内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置。
5. 請求項３記載の内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置において、
   前記通電制御手段は、前記予測された消費電力が所定値を超える場合に、前記プリヒート手段による前記ヒータへの通電を禁止又は中止することを特徴とする内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置。
6. 請求項３記載の内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置において、
   前記スタータ消費電力予測手段は、内燃機関の温度状態に基づいて、前記スタータの消費電力の予測を行うことを特徴とする内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置。
7. 請求項１記載の内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置において、
   前記通電制御手段は、内燃機関用冷却水の温度と前記バッテリーの充電量との関係に基づいて、前記プリヒート手段による前記ヒータへの通電状態を制御することを特徴とする内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置。
8. 請求項１記載の内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置において、
   遠隔操作により内燃機関を始動させる遠隔始動手段と、
   前記遠隔始動手段による始動操作が行われた場合に、前記プリヒート手段により、通常の通電量に比して小さな通電量で前記ヒータへの通電を行った後、内燃機関を始動させる遠隔操作時始動手段と、
   を更に備えることを特徴とする内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置。

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