JP2014095352A

JP2014095352A - 車両の制御装置

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Publication number: JP2014095352A
Application number: JP2012248032A
Authority: JP
Inventors: Hideshige Nakano; 英茂中野
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2012-11-12
Filing date: 2012-11-12
Publication date: 2014-05-22
Anticipated expiration: 2032-11-12
Also published as: JP6091169B2

Abstract

【課題】内燃機関の運転停止後エンジンブレーキが効き過ぎて運転者が違和感を覚える不具合の発生を予防しつつ、アイドル回転を停止させるための車速の所定値を高く設定して燃費の向上を図る。
【解決手段】内燃機関１００、前記内燃機関１００に付随する電動機であるモータジェネレータ１１０、自動変速機であるＣＶＴ及び前記内燃機関１００により駆動され前記ＣＶＴを作動させるための油圧を供給するオイルポンプを備えた車両に搭載され、内燃機関１００のアイドリングを停止するアイドルストップを行う制御装置であるＥＣＵが、車両が減速し車速が所定値を下回ったときに内燃機関１００への燃料供給を停止し、内燃機関への燃料供給を停止してから車両が停止するまでの期間に前記モータジェネレータ１１０により内燃機関１００のクランクシャフト１０を回転させる制御を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関、電動機、自動変速機及びこの自動変速機を作動させるための油圧を供給するオイルポンプが搭載された車両を制御する制御装置に関する。

信号待ち等、車両の一時停車時に内燃機関のアイドル回転を停止させて燃費の向上を図るアイドリングストップシステムが周知である。アイドリングストップシステムでは、車速が所定値以下で、ブレーキペダルが踏み込まれており、冷却水温及びバッテリ電圧が十分高い、といった諸条件すなわちアイドルストップ条件が成立したときに、内燃機関を自動的に停止させる（例えば、特許文献１を参照）。

ところで、この種の車両に搭載される自動変速機は、オイルポンプからの油圧の供給を受けて作動するが、このオイルポンプは、内燃機関から動力の供給を受けて作動する。従って、内燃機関が停止するとオイルポンプの作動も停止し、自動変速機による変速を行うことができなくなる。そのため、内燃機関の運転が停止する前に、再発進のための準備として自動変速比の変速比を最大（いわゆるＬＯＷギア）にしておく制御が広く行われている。

一方、アイドル運転を停止する期間をより長くするために、アイドルストップ条件のうち車速の前記所定値を高速側に設定する要望が存在する。しかし、この要望に対応して車速の前記所定値を高速側に設定した上で前段に述べた制御を行うと、車速が高いうちに自動変速比の変速比を最大にする制御が行われる。そのため、内燃機関の運転停止後エンジンブレーキが効き過ぎて運転者が違和感を覚える不具合が発生しうる。

特開２０１２−１１７４１３号

本発明は以上の点に着目し、内燃機関の運転停止後エンジンブレーキが効き過ぎて運転者が違和感を覚える不具合の発生を予防しつつ、アイドル回転を停止させるための車速の所定値を高く設定して燃費の向上を図ることを目的とする。

以上の課題を解決すべく、本発明に係る車両の制御装置は、以下に述べるような制御を行う。すなわち本発明に係る車両の制御装置は、内燃機関、前記内燃機関に付随する電動機、自動変速機及び前記内燃機関により駆動され前記自動変速機を作動させるための油圧を供給するオイルポンプを備えた車両に搭載され、内燃機関のアイドリングを停止するアイドルストップを行う制御装置であって、車両が減速し車速が所定値以下となったときに内燃機関への燃料供給を停止し、内燃機関への燃料供給を停止してから車両が停止するまでの期間に前記電動機により内燃機関のクランクシャフトを回転させる制御を行う。

このようなものであれば、内燃機関への燃料供給を停止した後も、前記電動機により内燃機関のクランクシャフトを回転させ、このクランクシャフトの回転力を利用して前記オイルポンプを作動させることができる。従って、内燃機関への燃料供給を停止した後も自動変速機の変速比を大きくする制御を続行することができる。すなわち、自動変速比の変速比を緩やかに大きくすることができる。そのため、アイドル運転を停止する期間をより長くすべく前記車速の所定値を高く設定しても車速が高いうちに自動変速比の変速比を最大にする必要がなくなるので、エンジンブレーキが効き過ぎて運転者が違和感を覚える不具合の発生を予防することができる。

本発明によれば、内燃機関の運転停止後エンジンブレーキが効き過ぎて運転者が違和感を覚える不具合の発生を予防しつつ、アイドル回転を停止させるための車速の所定値を高く設定して燃費の向上を図ることができる。

本発明の一実施形態における内燃機関の概略構成を示す図。同実施形態における内燃機関及びモータジェネレータの関係を模式的に示す図。同実施形態における駆動系の構成を示す図。同実施形態の制御装置が実行する処理の手順を概略的に示すフローチャート。同実施形態の制御装置が実行する制御による作用を示す概略図。

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１００の概要を示す。本実施形態における内燃機関１００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。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、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。

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。

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。

図２に示すように、本実施形態における内燃機関１００には、モータジェネレータ１１０が付随している。このモータジェネレータ１１０は、内燃機関１００のクランクシャフト１０ひいては車両の車軸（そして、駆動輪）を回転駆動する電動機（スタータ、セルモータまたはアシストモータ）としての機能と、クランクシャフト１０から駆動力の伝達を受けて発電する発電機としての機能とを両備する。

クランクシャフト１０及び車軸を回転駆動する場合、モータジェネレータ１１０は図示しない車載バッテリから電力の供給を受ける。翻って、クランクシャフト１０により回転駆動されて発電する場合には、その発電した電力を同バッテリに充電することができる。特に、モータジェネレータ１１０は、車両が減速するときに回生制動を行い、車両の運動エネルギを電気エネルギとして回収する。

本実施形態における内燃機関１００及びモータジェネレータ１１０を搭載した車両は、いわゆるハイブリッド車両である。モータジェネレータ１１０は、巻掛伝動装置を介して内燃機関１００のクランクシャフト１０の一端側と接続している。内燃機関１００と車軸とを繋ぐトランスミッション１２０は、クランクシャフト１０の他端側に設置する。また、モータジェネレータ１１０と同じ側の外側壁に、エアコンディショナの冷媒圧縮用のコンプレッサ１３０を配設している。

モータジェネレータ１１０は、例えばインナーロータ方式のもので、永久磁石を有するロータと、ロータの外周面に対向するコイルを有するステータとを要素としてなる。ロータは、ロータ軸１１１の外周に固着している。ロータ軸１１１及びクランクシャフト１０には、それぞれプーリ（または、スプロケット）１１２、１０１が固着しており、これらプーリ１１２、１０１に巻き掛けたベルト（または、チェーン）１１３によって、クランクシャフト１０とロータ軸１１１との間で相互に（双方向に）回転駆動力を伝達する。

コンプレッサ１３０もまた、巻掛伝動装置を介して内燃機関１００のクランクシャフト１０の一端側と接続している。コンプレッサ１３０の入力軸１３２及びクランクシャフト１０には、それぞれプーリ（または、スプロケット）１３３、１０２が固着しており、これらプーリ１３３、１０２に巻き掛けたベルト（または、チェーン）１３４によって、クランクシャフト１０から入力軸１３２に回転駆動力を伝達する。ベルト１３４は、コンプレッサ１３０以外の補機である潤滑油ポンプ（図示せず）や冷却水ポンプ（図示せず）等にも駆動力を伝達することがある。なお、コンプレッサ１３０と入力軸１３２との間には、断接切換可能なマグネットクラッチ１３１が介在しており、エアコンディショナを稼働しないときには当該クラッチ１３１を切断する。

図３に、車両が備える駆動系の例を示す。この駆動系は、トルクコンバータ７及び自動変速機８、９を備えてなる。特に、本実施形態では、自動変速機８、９の構成要素として、遊星歯車機構を利用した前後進切換装置８、及び無段変速機の一種であるベルト式ＣＶＴ９を採用している。

内燃機関１００が出力する回転トルクは、内燃機関１００のクランクシャフト１０からトルクコンバータ７の入力側のポンプインペラ７１に入力され、出力側のタービンランナ７２に伝達される。タービンランナ７２の回転は、前後進切換装置８を介してＣＶＴ９の駆動軸９４に伝わり、ＣＶＴ９における変速を経て従動軸９５を回転させる。従動軸９５の回転は、出力ギア５１に伝達される。出力ギア５１は、デファレンシャル装置のリングギア５２と噛合し、デファレンシャル装置を介して車軸５３及び駆動輪（図示せず）を回転させる。

トルクコンバータ７は、ロックアップ機構を備える。ロックアップ機構は、この分野では既知のもので、トルクコンバータ７の入力側と出力側とを相対回動不能に締結するロックアップクラッチ７３と、ロックアップクラッチ７３を断接切換駆動するための作動液圧（油圧）を制御するロックアップソレノイドバルブ５７とを要素とする。ロックアップソレノイドバルブ５７は、制御入力たる開度制御信号ｍを受けてその開度を変化させる流量制御弁である。

ＣＶＴ９を搭載した車両においては、車速が所定値（例えば、１０ｋｍ／ｈ）以上である場合、ほぼ常時トルクコンバータ７をロックアップする。車速が所定値以下となれば、トルクコンバータ７のロックアップを解除する。ロックアップ時、ロックアップクラッチ７３はトルクコンバータカバー７４に押し付けられ、トルクコンバータカバー７４と一体となって回転する。ロックアップ時、トルクコンバータ７の入力側（のドライブプレート）に入力された機関のトルクは、トルクコンバータカバー７４からロックアップクラッチ７３を経由してトルクコンバータ７の出力側、ひいては前後進切換装置８に直接伝達される。ロックアップ時、トルクコンバータ７の出力側回転数の入力側回転数に対する比である速度比は１となる。

非ロックアップ時には、ロックアップクラッチ７３がトルクコンバータカバー７４から離反する。非ロックアップ時、トルクコンバータ７の入力側に入力された機関のトルクは、トルクコンバータカバー７４からポンプインペラ７１、タービン７２へと伝わり、前後進切換装置８に伝達される。非ロックアップ時、トルクコンバータ７の速度比は、駆動状態に応じて１よりも小さくなったり大きくなったりする。

前後進切換装置８は、そのサンギア８１がタービンランナ７２と連絡し、リングギア８２が駆動軸９４と連絡している。プラネタリギア８３１を支持するプラネタリキャリア８３と変速機ケースとの間には、断接切換可能な液圧クラッチたるフォワードブレーキ８４を介設している。また、プラネタリキャリア８３とサンギア８１（または、トルクコンバータ７の出力側）との間にも、断接切換可能な液圧クラッチたるリバースクラッチ８５を介設している。

走行レンジのうちのＤレンジでは、フォワードブレーキ８４を締結し、リバースクラッチ８５を切断する。これにより、トルクコンバータ７の出力軸の回転が逆転されかつ減速されて駆動軸９４に伝達され、前進走行となる。翻って、Ｒレンジでは、リバースクラッチ８５を締結し、フォワードブレーキ８４を切断する。これにより、サンギア８１とプラネタリキャリア８３とが一体的に回転し、トルクコンバータ７の出力軸と駆動軸９４とが直結して後進走行となる。フォワードブレーキ８４またはリバースクラッチ８５を断接切換駆動するための作動液圧を制御するソレノイドバルブ（図示せず）は、制御信号ｎを受けてその開度を変化させる流量制御弁である。

非走行レンジであるＮレンジ、Ｐレンジでは、フォワードブレーキ８４及びリバースクラッチ８５をともに切断する。

ＣＶＴ９は、プライマリプーリ（駆動プーリ）９１及びセカンダリプーリ（従動プーリ）９２と、両プーリ９１、９２に巻き掛けられたベルト９３とを要素とする。プライマリプーリ９１は、駆動軸９４に固定した固定シーブ９１１と、駆動軸９１上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持させた可動シーブ９１２と、可動シーブ９１２の後背に配設された液圧サーボ９１３とを有しており、液圧サーボ９１３を操作し可動シーブ９１２を変位させることを通じて減速比を無段階に変更できる。並びに、セカンダリプーリ９２は、従動軸９５に固設した固定シーブ９２１と、従動軸９５上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持させた可動シーブ９２２と、可動シーブ９２２の後背に配設された液圧サーボ９２３とを有しており、液圧サーボ９２３を操作し可動シーブ９２２を変位させることを通じてトルク伝達に必要なベルト推力を与える。ここで、プライマリプーリ９１の液圧サーボ９１３及びセカンダリプーリ９２の液圧サーボ９２３は、いずれも、図示しない油圧供給源からオイルポンプ６１、油圧制御装置６２、及び配管６３、６４を経て作動油の供給を受ける。前記油圧制御装置６２は、プライマリプーリ９１の液圧サーボ９１３への供給油圧を制御する常閉型のデューティソレノイド弁６２ａ、及びセカンダリプーリ９２の液圧サーボ９２３への供給油圧を制御する常閉型のデューティソレノイド弁６２ｂを有する。これらデューティソレノイド弁６２ａ、６２ｂは、減速比制御信号ｎを受けてその開度を変化させる流量制御弁である。

車両には、複数の外部負荷が付随する。外部負荷の具体例として、エアコンディショナの冷媒圧縮用コンプレッサや、各種の電気負荷、例えば、エアコンディショナの送風用ブロワ、リアガラスの曇りを取るデフォッガ、オーディオ機器、カーナビゲーションシステム、照明灯（ヘッドランプ、テールランプ、フォグランプ、ウィンカ（ターンシグナルランプ）等）、冷却水を空冷するラジエータのファン、電動パワーステアリング装置等を挙げることができる。

本実施形態の制御装置たるＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）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。

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１０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から出力されるクランク角信号（Ｎ信号）ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（運転者が要求する出力、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、シフトレバーのレンジを知得するためのセンサ（シフトポジションスイッチ）から出力されるシフトレンジ信号ｄ、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ｅ、内燃機関１００の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号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信号）ｇ、車載のバッテリの充電状態を示すバッテリ電圧、バッテリ電流及びバッテリ温度を検出するセンサから出力されるバッテリ信号ｈ等が入力される。

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、モータジェネレータ１１０（の制御回路）に対してこれを制御するための制御信号ｌ、ロックアップクラッチ７３の断接切換用のロックアップソレノイドバルブ５７に対して開度制御信号ｍ、ＣＶＴ９の液圧サーボ９１３、９２３の作動液を供給する油圧制御装置６２のデューティソレノイド弁６２ａ、６２ｂに対して減速比制御信号ｎ、等を出力する。制御信号ｌは、モータジェネレータ１１０をモータとして作動させるか、オルタネータとして作動させるかを指令するとともに、モータとして作動させる場合にモータジェネレータ１１０に対して印加する電圧（または、電流）の大きさや、オルタネータとして作動させる場合にモータジェネレータ１１０から出力させる電圧（または、電流）の大きさを制御する信号となる。

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１００の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関１００の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ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等に基づき、要求される燃料噴射量、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、モータジェネレータ１１０の出力または発電量といった各種運転パラメータを決定する。運転パラメータの決定手法自体は、既知のものを採用することが可能である。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、ｎを出力インタフェースを介して印加する。

しかして本実施形態では、ＥＣＵ０は、メモリに内蔵したアイドルストップ制御プログラムをＣＰＵが実行することにより、アイドルストップ条件が成立したか否か、具体的には車速信号ａが示す車速が所定値ｖ₀、例えば１０ｋｍ／ｈを下回っており、シフトレンジ信号ｇが示すシフトポジションが走行レンジであり、ブレーキ踏量信号ｄが示すブレーキペダルの踏み込み量が所定踏み込み量以上であり、加速度信号ｉが示す上り勾配が上り勾配判定閾値以下である、車載バッテリ６２の電圧が所定電圧以上であり、冷却水温信号ｆが示す内燃機関の冷却水温が所定水温以上であり、油温信号ｋが示す潤滑油の油温が所定油温以上であり、吸気温信号ｅが示す吸気温が所定吸気温以上である、等の諸条件がおしなべて成立したか否かの判定を行い、前記アイドルストップ条件が成立した場合に内燃機関の運転を停止する制御を行う。また、ＥＣＵ０は、車速の低下に伴い回転数が所定の下限値に近づくと、エンジン回転数が下限値を下回らないよう、徐々にＣＶＴ９の減速比を増大させる、すなわちＬＯＷギア側にさせる制御を行う。ここで、本実施形態では、減速時において、ＣＶＴ９の減速比を、従来のものと略同様、すなわち車速が約７ｋｍ／ｈに達したときに減速比が最大となるように制御するようにしている。

図４に、本実施形態のアイドルストップ制御プログラムによりＥＣＵ０が実行する処理の手順を示す。ＥＣＵ０は、車両が減速し車速が所定値ｖ₀（例えば、１０ｋｍ／ｈ）以下となったことを検知した際に（ステップＳ１）、アイドルストップ条件が成立したか否かの判定を行う（ステップＳ２）。アイドルストップ条件が成立した場合には、アイドルストップ要求があったものとしてアイドルストップ制御、すなわちインジェクタ１１からの燃料の噴射及び点火プラグ１２による点火を中止する制御を行う（ステップＳ３）。それから、モータジェネレータ１１０によりクランクシャフト１０を回転駆動し（ステップＳ４）、ＣＶＴ９の減速比を最大（ＬＯＷギア）に達するまで増大させる制御を続行する（ステップＳ５）。

すなわち、図５に示すように、車速が１０ｋｍ／ｈを下回った際にはステップＳ２の制御が行われ、アイドルストップ条件が成立した場合にはステップＳ３の制御すなわちアイドルストップ制御が行われる。しかしながら、ステップＳ４の制御によりモータジェネレータ１１０からクランクシャフト１０に回転駆動力が伝達されているのでＣＶＴ９が作動可能であり、ステップＳ５の制御によりＣＶＴ９の減速比が最大となるまで徐々に変化する。

以上に述べたように、本実施形態によれば、従来のアイドルストップ制御における車速の所定値ｖ₀を従来の７ｋｍ／ｈより高速側の１０ｋｍ／ｈとしてアイドル運転を停止する期間を長くし、燃費の向上を図ることができる一方、アイドル運転の停止後もモータジェネレータ１１０からクランクシャフト１０に回転駆動力が伝達することによりＣＶＴ９を作動させることにより、図５の破線に示すようにアイドル運転を停止する以前にＣＶＴ９の減速比をＬＯＷギアにする場合の不具合の発生、すなわち内燃機関１００の運転停止後エンジンブレーキが効き過ぎて運転者が違和感を覚える不具合の発生を予防することができる。さらに、モータジェネレータ１１０からクランクシャフト１０に回転駆動力が伝達するのに用いられる電気エネルギは、減速の際の回生制動によりモータジェネレータ１１０が電気エネルギとして回収したものを用いるので、この際のエネルギー消費に伴う燃費の悪化を抑制することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限られるものではない。

例えば、上述した実施形態では電動機としてモータジェネレータを採用しているが、発電機能は有さずエンジンのクランクシャフトを駆動する機能のみを有するスタータモータを採用してももちろんよい。

また、上述した実施形態では車速の低下につれて自動変速機の変速機を徐々に大きくすなわちＬＯＷギア側となるようにしているが、燃料の供給が停止された直後に自動変速機に備えた前後進切替機構のクラッチを開放して惰性で車両が走行する状態として変速比を急速に大きくすなわちＬＯＷギア側となるようにしてもよい。

加えて、燃料の供給が停止された直後に自動変速機に備えた前後進切替機構のクラッチを開放して惰性で車両が走行する状態とし、車速の低下に応じて予め定めた変速比となるよう変速比を漸次大きくする制御、すなわち漸次ＬＯＷギア側となる制御を行うようにしてもよい。

その他、各部の具体的構成や処理の手順等は、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。

１００…内燃機関
０…制御装置（ＥＣＵ）
１１０…電動機（モータジェネレータ）
６１…オイルポンプ
９…自動変速機（ＣＶＴ）
１０…クランクシャフト
１１…インジェクタ
ａ…車速信号

Claims

内燃機関、前記内燃機関に付随する電動機、自動変速機及び前記内燃機関により駆動され前記自動変速機を作動させるための油圧を供給するオイルポンプを備えた車両に搭載され、内燃機関のアイドリングを停止するアイドルストップを行う制御装置であって、
車両が減速し車速が所定値を下回ったときに内燃機関への燃料供給を停止し、
内燃機関への燃料供給を停止してから車両が停止するまでの期間に前記電動機により内燃機関のクランクシャフトを回転させる制御を行うことを特徴とする車両の制御装置。