JP4551850B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の制御装置に関し、詳しくは、エンジンの始動時における制御に関する。

特許文献１には、車両のドアの開閉、キーシリンダへのキーの差し込み、運転者の着座、シートベルトの装着などを検出し、これらの検出結果からエンジンの始動予定を判断し、始動予定の発生が判断されたときに、エンジンの始動準備を開始させる始動準備システムが開示されている。
前記エンジンの始動準備としては、エンジンに燃料を噴射する燃料噴射弁に備えられた電熱ヒータへの通電開始などが行われる。
特開２００４−３４００２８号公報

ところで、上記のように、エンジンの始動準備として、エンジンの始動前から電熱ヒータ等のデバイスを作動させる場合、デバイスが故障していると、正規に作動しないにも関わらず当該デバイスに電源を供給し続けることになって電力を無駄にすることになり、また、駆動回路にショートが発生している場合には大きな電流が回路に流れることになり、エンジン始動前で発電が行われない状態における電力消費によってバッテリを消耗させてしまうという問題が生じる。

また、エンジン始動後に作動させるデバイスであっても、始動後の診断で故障発生が検出されてからフェイルセーフを図る構成では、故障が診断されるまでの間に、エンジンの運転性や排気性状を大きく損ねてしまうという問題があった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、デバイスの故障診断を早期かつ適切なタイミングで行わせることができ、故障しているデバイスの作動による無駄な電力消費及び運転性能の低下を未然に防止できる車両の制御装置を提供することを目的とする。

そのため請求項１記載の発明に係る車両の制御装置は、車両用エンジンの始動を事前に予測する始動予測手段と、該始動予測手段がエンジンの始動を予測したときに、前記エンジンの始動前から始動準備として作動させる所定のデバイスの診断を行う診断手段と、前記診断手段により正常であると判定されたデバイスについて前記エンジンの始動前から作動させる始動準備手段と、を備えたことを特徴とする。

かかる構成によると、エンジンの始動前からデバイスを作動させることで、エンジンの始動性及び始動直後の運転性の向上を図るが、始動準備のためのデバイスを作動させる前に診断を行い、正常判定されたデバイスについて作動を許可する。
従って、エンジンの始動性及び始動直後の運転性の向上を図りつつ、故障しているデバイスに対して無駄に電力が供給され、また、故障デバイスの作動によってかえって運転性能を低下させてしまうことを防止できる。

請求項２記載の発明では、前記エンジンの始動前から始動準備として作動させるデバイスが複数設定され、前記始動準備手段が、前記複数のデバイスの全てについて正常であると診断されたときに、前記複数のデバイスの全てをエンジンの始動前から作動させる構成とした。

かかる構成によると、エンジンの始動前から作動させるべき複数のデバイスが全て正常で所期の始動準備が行える場合に、エンジン始動前から前記デバイスを作動させ、一部でも故障のデバイスが含まれ通常の始動準備が行えない場合には、正常であるデバイスについても作動させない。
従って、所期の始動準備が行えない状態で、エンジン始動前からデバイスを作動させることで、電力が無駄に消費されることを防止できる。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施形態における車両用エンジンのシステム構成図である。
図１において、エンジン１０１（ガソリン機関）の吸気管１０２には、スロットルモータ１０３ａでスロットルバルブ１０３ｂを開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装される。

そして、前記電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。
各気筒の吸気ポート１３０には、電磁式の燃料噴射弁１３１が設けられており、各燃料噴射弁１３１には、燃料を加熱するためのインジェクタヒータ１３１ａを備えられている。

前記燃料噴射弁１３１は、コントロールユニット１１４からの噴射パルス信号によって開弁駆動されると、所定圧力に調整された燃料を吸気バルブ１０５に向けて噴射する。
前記燃焼室１０６内に形成された混合気は、図示省略した点火プラグによる火花点火によって着火燃焼する。
燃焼室１０６内の燃焼排気は、排気バルブ１０７を介して排気管に排出され、フロント触媒１０８及びリア触媒１０９で浄化された後、大気中に放出される。

前記吸気バルブ１０５及び排気バルブ１０７は、それぞれ吸気側カムシャフト１１１，排気側カムシャフト１１０に設けられたカムによって開閉駆動される。
燃料タンク１３５には、電動式の燃料ポンプ１３６が内蔵され、この燃料ポンプ１３６を駆動することで燃料が前記燃料噴射弁１３１に向けて圧送される。
前記燃料ポンプ１３６から吐出された燃料を各燃料噴射弁１３１に分配する分配管１３７には、燃圧センサ１３８が設けられており、該燃圧センサ１３８で検出される燃圧が目標圧になるように、前記燃料噴射弁１３１の吐出量が前記コントロールユニット１１４によってフィードバック制御されるようになっている。

前記コントロールユニット１１４は、マイクロコンピュータを内蔵し、各種センサからの検出信号に基づく演算処理によって、前記電子制御スロットル１０４，燃料噴射弁１３１，インジェクタヒータ１３１ａ，燃料ポンプ１３６等を制御する。
前記各種センサとしては、前記燃圧センサ１３８の他、運転者が操作するアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ１１６、エンジン１０１の吸入空気量Ｑを検出するエアフローメータ１１５、クランクシャフト１２０の回転位置を検出するクランク角センサ１１７、スロットルバルブ１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１１８、エンジン１０１の冷却水温度を検出する水温センサ１１９、前記フロント触媒１０８の上流側での排気中の酸素濃度に基づいて排気空燃比を検出するヒータ付空燃比センサ１２１等が設けられている。

ところで、前記コントロールユニット１１４は、運転者によるイグニッションキーやスタートボタンなどの操作によるエンジン始動に先立って、エンジンの始動を事前に予測して、各種デバイスの故障診断及びエンジンの始動準備を行う機能、即ち、始動予測手段，診断手段及び始動準備手段としての機能を有しており、以下では、係るエンジンの始動制御について説明する。

尚、コントロールユニット１１４が、例えば、エンジンの制御を行うユニットと、エンジンの始動予測を行い、エンジンの始動準備を指令するユニットとに分けられる構成であってもよい。
図３のフローチャートは、始動制御の第１実施形態を示す。
図３のフローチャートにおいて、まず、ステップＳ１１では、乗員の乗車若しくは乗車意思を検知することで、エンジンの始動を事前に予測する。

前記乗員の乗車若しくは乗車意思の検知は、例えば以下の動作検知・システム状態の検知・認証などに基づいて行われる。
（１）車両のドアの開閉
（２）キー又はリモコンによるドアの開錠
（３）リモートコントローラのＩＤ信号の照合
（４）イグニッションキーシリンダに対するキーの差し込み
（５）ドアの鍵穴に対するキーの差し込み
（６）運転席に対する着座
（７）運転席におけるシートベルトの着用
（８）防盗システムの解除
（９）車両周辺における移動体の検知
（１０）個人認証
前記個人認証とは、乗車した人間又は乗車の意志を示した人間が、予め登録されている一人若しくは複数人のうちの一人であるか否かを識別するものであり、例えば、防盗システムの解除、ドアの自動開錠、オートシートポジション、運転特性の自動変更制御、運転資格・運転履歴の自動確認などに用いられるものである。

そして、個人認証は、指紋などによる生体認証、運転免許証などによる所有物認証、更には、パスワードによる知識認証などに基づいて行われ、予め登録されている人間であると認証されたときに、特定の運転者の乗車又は乗車の意志を判断し、エンジンが始動されるものと予測する。
但し、エンジンの始動を予測する方法を、上記の乗員の乗車若しくは乗車意思の検知に因る方法に限定するものではない。

前記コントロールユニット１１４には、上記のようにして、乗車又は乗車の意志を判断するために、図２に示すように、ドアスイッチ８１，個人認証装置８２，着座センサ８３，シートベルトスイッチ８４などからの検出信号が入力されるようになっている。
ステップＳ１１で上記のようにしてエンジンの始動を事前に予測すると、次にステップＳ１２へ進み、予め設定された各種デバイスの故障診断を行う。

具体的には、後述するように、エンジン始動前から動作させるエンジン始動デバイスである、インジェクタヒータ１３１ａ、前記空燃比センサ１２１のヒータ、燃料ポンプ１３６、更には、オイルポンプ１４１などを診断対象とするデバイスとする。
更に、上記のエンジン始動デバイスの他、エンジンや自動変速機や補機に関わる種々のデバイス（電子制御スロットル１０４、各種ソレノイドバルブなど）を含める。

そして、前記診断対象のデバイスについて、駆動回路における断線・ショートの診断や機能診断などを行う。
前記機能診断とは、例えば、ヒータへの通電による温度上昇の有無を診断したり、ポンプの駆動による圧力上昇を診断したり、電子制御スロットル１０４の開閉などの動作指令に対する実際の動き（変位）の発生を診断したりするものである。

例えば、燃料ポンプ１３６の機能診断では、燃料ポンプ１３６の駆動を開始させ、一定時間経過後における燃圧センサ１３８で検出される実際の燃圧と閾値とを比較させたり、燃料ポンプ１３６の駆動を開始させた後における燃圧センサ１３８で検出される実際の燃圧の変化速度と閾値とを比較させたりすることで、燃料ポンプ１３６から正常に燃料が吐出されているか否かを診断する。

また、インジェクタヒータ１３１ａや空燃比センサ１２１のヒータなどについては、ヒータ駆動回路の断線・ショートを診断すると共に、ヒータへの通電を開始させてから一定時間経過後において、燃温センサ１３９で検出される燃料噴射弁１３１での燃料温度と閾値とを比較させたり、ヒータへの通電を開始させた後における前記燃料温度の変化速度と閾値とを比較させたりすることで、ヒータが正常に発熱しているか否かを診断する。

更に、電子制御スロットル１０４の場合、エンジンの始動前であれば、自由に開度を変更できるので、例えば、全閉のスロットルを所定開度（例えば全開）にまで開く制御信号を与え、このときにスロットルセンサ１１８で検出される実際の開度が前記所定開度になったか否かに基づいて、制御信号に応じた開度に駆動できるか否かを診断する。
ステップＳ１３では、前記エンジン始動デバイスとしての、インジェクタヒータ１３１ａ、前記空燃比センサ１２１のヒータ、燃料ポンプ１３６、更には、電動式のオイルポンプ１４１などのうち、前記ステップＳ１２で正常であると診断されたデバイスについてのみエンジン始動前に作動させる。

前記エンジン始動デバイスを、実際にエンジンが始動される前（キースイッチがＯＮされる前）に作動させておけば、予め始動に最適な状態にしてからエンジン始動を開始させることができ、始動性・始動直後の運転性を向上させることができる。
具体的には、インジェクタヒータ１３１ａに予め通電し、ヒータ温度を高めておくことで、始動開始時から燃料噴霧の微粒化を促進させることができる。

また、空燃比センサ１２１のヒータに予め通電しておけば、始動開始前に空燃比センサ１２１の素子温度を活性温度若しく活性温度近くにまで昇温させておくことができ、空燃比フィードバック制御の開始を早めることができる。
更に、燃料ポンプ１３６，電動オイルポンプ１４１を予め作動させておけば、エンジンが実際に始動されるまでに燃料・オイルの圧力を予め高めておくことが可能となり、始動当初から燃料噴霧の形成及びオイルの循環等を良好に行わせることができる。

また、前記エンジン始動デバイスのうち、正常であると診断されたデバイスのみをエンジン始動前に作動させ、故障診断されたデバイスについては作動させないから、故障しているデバイスに動作電流を供給することによって無駄に電力消費されたり、通電により過剰な温度上昇が発生したりすることを回避でき、バッテリの消耗や各種デバイスの損傷を防止できる。

ステップＳ１４では、イグニッションキースイッチがＯＮされたか否かを判別する。
イグニッションキースイッチがＯＮされると、ステップＳ１５へ進み、ステップＳ１２の診断において故障の発生が診断されたデバイスがあったか否かを判別する。
そして、診断した各種デバイスの全てが正常であったときには、ステップＳ１６へ進み、各デバイスを通常に制御するが、故障発生が診断されたデバイスがあった場合には、ステップＳ１７へ進む。

ステップＳ１７では、故障診断されたデバイス及び故障状態に対応して予め設定されるフェイルセーフを実行させる。前記フェイルセーフには、作動の禁止（駆動信号の出力禁止）の他、動作範囲・駆動電流に制限を加えることなどが含まれ、エンジンの運転を行わせることができない故障発生時には、エンジンの始動を禁止する処理が含まれる。
上記のように、エンジン始動前に予め行った診断の結果から、通常に動作させるべきでないデバイスを特定して、エンジン始動の当初からフェイルセーフを図ることができるので、始動後に診断を行わせる場合に比べて、エンジンの運転性能の低下を抑制することができる。

尚、エンジン始動後の故障診断の履歴を記憶しておき、エンジン始動デバイスのうち故障診断の履歴が残っているものについては、エンジン始動前の動作を初めから禁止するように構成することができる。
また、故障診断の結果を、運転者に警告・通知することが好ましい。
図４のフローチャートは、始動準備制御の第２実施形態を示す。

ステップＳ２１では、前記ステップＳ１１と同様にして、エンジン始動を予測する。
そして、エンジンの始動予定（乗員の乗車若しくは乗車意思）が検知されると、ステップＳ２２へ進み、前記ステップＳ１２と同様に、各種デバイスの診断を行う。
次のステップＳ２３では、前記ステップＳ２２における診断の結果、予め設定された複数のエンジン始動デバイスの全てが正常であると診断されたか否かを判断する。

ここで、複数のエンジン始動デバイスの全てが正常であると診断されている場合にのみ、ステップＳ２４へ進み、複数のエンジン始動デバイスの全てをエンジン始動前に動作させる。
一方、複数のエンジン始動デバイスのうちの１つでも故障診断されていた場合には、ステップＳ２４を迂回してステップＳ２５へ進むことで、複数のエンジン始動デバイスの全てをエンジン始動前に動作させない。

従って、故障しているデバイスにエンジン始動前から動作電流を供給することによって無駄に電力消費されたりや過剰な温度上昇が発生することを回避でき、バッテリの消耗や各種デバイスの損傷を防止できる。
更に、複数のエンジン始動デバイスが全て正常であって、複数のエンジン始動デバイスを全て正常に動作させた状態での始動性が得られる場合にのみ、複数のエンジン始動デバイスを動作させるから、一部デバイスに故障が発生しているために、他の正常なデバイスを動作させても通常時の始動性が得られない場合に、無駄にデバイスを動作させることがない。

ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
（イ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両の制御装置において、
前記始動予測手段が、乗員の乗車若しくは乗車意思の検知に基づいてエンジンの始動を事前に予測することを特徴とする車両の制御装置。

かかる構成によると、乗員が車両に乗り込んだことや、乗車の意思を示す何らか動作、該動作に伴うシステム状態の切り換りなどからエンジンの始動を予測し、エンジンが始動されると予測されたときに、予め所定のデバイスについて故障診断を行い、例えば、エンジン始動前に事前に動作させることが適当であるか否かを、故障診断の結果に基づいて判断する。
（ロ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両の制御装置において、
前記始動予測手段が、乗員の乗車若しくは乗車意思の検知に基づいてエンジンの始動を事前に予測する構成であって、乗員の乗車意思を、乗員の個人認証に基づいて検知することを特徴とする車両の制御装置。

かかる構成によると、車両に対する乗員（運転者）を特定すべく、乗員が予め登録されている人間であるか否かを、例えば、指紋などによる生体認証、運転免許証などによる所有物認証、更には、パスワードによる知識認証などに基づいて行い、前記予め登録されている人間であると認定されたときに、乗車若しくは乗車意思を検知して、エンジンの始動を予測する。
（ハ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両の制御装置において、
前記始動予測手段が、乗員の乗車若しくは乗車意思の検知に基づいてエンジンの始動を事前に予測する構成であって、乗車意思を、車両周辺における移動体の検知に基づいて判断することを特徴とする車両の制御装置。

かかる構成によると、運転者が車両に近づく動作を、車両周辺における移動体の存在として検知し、これに基づいてエンジンの始動を予測する。
（ニ）請求項２記載の車両の制御装置において、
前記エンジンの始動前から始動準備として作動させるデバイスとして、燃料噴射弁のヒータ、空燃比センサのヒータ、燃料ポンプ、オイルポンプのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする車両の制御装置。

かかる構成によると、燃料噴射弁のヒータへの通電により、始動開始時から燃料噴霧の微粒化を促進させることができ、空燃比センサのヒータへの通電により、空燃比フィードバック制御の開始を早めることができ、更に、燃料ポンプ・オイルポンプを予め作動させておくことで、始動開始までに燃料・オイルの圧力を所期圧にまで高めておくことが可能となり、エンジンの始動当初から高い運転性を発揮させることができる。

実施形態における車両用エンジンのシステム図。 実施形態におけるコントロールユニットのシステム図。 エンジンの始動制御の第１実施形態を示すフローチャート。 エンジンの始動制御の第２実施形態を示すフローチャート。

符号の説明

８１…ドアスイッチ、８２…個人認証装置、８３…着座センサ、８４…シートベルトスイッチ、１０１…エンジン、１０４…電子制御スロットル、１１４…コントロールユニット、１３１…燃料噴射弁、１３１ａ…インジェクタヒータ、１３５…燃料タンク、１３６…燃料ポンプ、１３８…燃圧センサ、１３９…温度センサ

Claims (2)

1. 車両用エンジンの始動を事前に予測する始動予測手段と、
   該始動予測手段がエンジンの始動を予測したときに、前記エンジンの始動前から始動準備として作動させる所定のデバイスの診断を行う診断手段と、
   前記診断手段により正常であると判定されたデバイスについて前記エンジンの始動前から作動させる始動準備手段と、
   を備えたことを特徴とする車両の制御装置。
2. 前記エンジンの始動前から始動準備として作動させるデバイスが複数設定され、前記始動準備手段が、前記複数のデバイスの全てについて正常であると診断されたときに、前記複数のデバイスの全てをエンジンの始動前から作動させることを特徴とする請求項１記載の車両の制御装置。

Images