JP2021116705A

JP2021116705A - 車両の制御装置

Info

Publication number: JP2021116705A
Application number: JP2020008691A
Authority: JP
Inventors: 竜志郎姫野; Ryushiro Himeno; 直樹大治; Naoki Oji
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2020-01-22
Filing date: 2020-01-22
Publication date: 2021-08-10

Abstract

【課題】ＭＴ車において、運転者の操作ミスによらないエンジンストールについてのフリーズフレームデータを漏れなく記録する。【解決手段】内燃機関が出力するエンジントルクをクラッチ及び手動変速機を介して駆動輪に伝達し走行する車両を制御する制御装置であって、車速が所定以下の低速運転または停車時、運転者によるクラッチペダルの踏込量の大きさをセンサを介して検出し、少なくともその踏込量がクラッチペダルを踏み込みことのできる最大値よりも小さいがクラッチが切断されるような閾値以上であることを条件として、エンジンストールが発生した場合にフリーズフレームデータを記録する車両の制御装置を構成した。【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関が出力するエンジントルクをクラッチ及び手動変速機を介して駆動輪に伝達し走行する車両の制御に関する。

車両に搭載されている内燃機関がエンジンストールを起こした場合に、事後的な解析及び原因の究明に役立てられるよう、そのときの車両の使用状況を示す情報であるフリーズフレームデータをメモリに記録、保存することが通例となっている（例えば、下記特許文献を参照）。

特開２０１９−１６３７３７号公報

手動変速機が搭載されたＭＴ（ＭａｎｕａｌＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）車では、運転者が任意にシフトレバーを操作して手動変速機の変速段位を変更することができ、また、運転者が任意にクラッチペダルを操作して内燃機関と手動変速機との間に介在するクラッチの締結／切断を切り換えることができる。

ＭＴ車においては、内燃機関や車両の駆動系等に欠陥または故障が生じていなくとも、運転者の操作ミスによってエンジンストールが発生することがあり得る。典型的には、低車速での運転時または停車時に、シフトポジションポジションがニュートラルでなく、クラッチが繋がっていると、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトの回転がロックされてエンジンストールに至る。

それ故、従来のＭＴ車では、クラッチスイッチを介してクラッチペダルが完全に踏み込まれているか否かを二値判定し、クラッチスイッチ（クラッチＬｏｗｅｒスイッチ）がＯＮ、即ちクラッチペダルが完全に踏まれている場合に限り、低速運転中または停車中にエンジンストールを起こしたときにフリーズフレームデータを記録することとし、クラッチスイッチがＯＦＦ、即ちクラッチペダルが完全に踏まれてはいない場合には、低速運転中または停車中にエンジンストールを起こしたとしても、運転者の操作ミスである蓋然性が高いとして、フリーズフレームデータを記録していなかった。

しかしながら、実際には、運転者が完全にクラッチペダルを踏み込みきっていなくとも、換言すればクラッチスイッチがＯＦＦであったとしても、クラッチが切り離されていることがある。このときに発生したエンジンストールは、運転者の操作ミスによるものではなく、フリーズフレームデータを記録するべきであるが、現状ではフリーズフレームデータを記録する対象から除外されている。つまり、内燃機関や車両の駆動系等の欠陥または故障に起因するエンジンストールが看過され、あるいはフリーズフレームデータの不在によりその原因を究明することが困難となっている。

本発明は、以上の問題に初めて着目してなされたものであり、運転者の操作ミスによらないエンジンストールについてのフリーズフレームデータを漏れなく記録することを所期の目的としている。

本発明では、内燃機関が出力するエンジントルクをクラッチ及び手動変速機を介して駆動輪に伝達し走行する車両を制御する制御装置であって、車速が所定以下の低速運転時または停車時、運転者によるクラッチペダルの踏込量の大きさをセンサを介して検出し、少なくともその踏込量がクラッチペダルを踏み込みことのできる最大値よりも小さいがクラッチが切断されるような閾値以上であることを条件として、エンジンストールが発生した場合にフリーズフレームデータを記録する車両の制御装置を構成した。

本発明によれば、ＭＴ車において、運転者の操作ミスによらないエンジンストールについてのフリーズフレームデータを漏れなく記録することができる。

本発明の一実施形態における車両用内燃機関及び制御装置の概略構成を示す図。同実施形態における車両の駆動系の概略構成を示す図。同実施形態の制御装置がプログラムに従い実行する処理の手順例を示すフロー図。同実施形態の制御装置による制御の内容を説明するタイミング図。

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（例えば、三気筒。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を気筒１毎に設けている。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。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。

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、吸気絞り弁である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。

排気ガス再循環（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置２は、排気通路４と吸気通路３とを連通する外部ＥＧＲ通路２１と、ＥＧＲ通路２１上に設けたＥＧＲクーラ２２と、ＥＧＲ通路２１を開閉し当該ＥＧＲ通路２１を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブ２３とを要素とする。ＥＧＲ通路２１の入口は、排気通路４における触媒４１の下流の所定箇所に接続している。ＥＧＲ通路２１の出口は、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流の所定箇所、具体的にはサージタンク３３に接続している。

本実施形態では、車両として、手動変速機３００を搭載したＭＴ車を想定している。周知の通り、ＭＴ車にあっては、図２に示すように、車両の駆動源となる内燃機関１００の出力軸であるクランクシャフトと、車両の駆動輪との間に、運転者が変速比（減速比）を手動で変更することのできる手動変速機３００が介在している。運転者は、シフトレバー３０１を操作することで、手動変速機３００の変速段位を任意に変更することができる。また、シフトレバー３０１をニュートラルポジションに位置付けることで、手動変速機３００におけるギヤの噛合が解除され、手動変速機３００の入力軸と出力軸とが切り離される。ひいては、内燃機関１００のクランクシャフトと車両の駆動輪との間の接続が切り離され、クランクシャフトと駆動輪との間でトルクが伝達されなくなる。

そして、内燃機関１００のクランクシャフトと手動変速機３００の入力軸との間に、運転者の操作により断接切換が可能なクラッチ２００を配設している。運転者がクラッチペダル２０１を踏むとこのクラッチ２００が切断され、内燃機関１００のクランクシャフトと変速機３００との間でトルクが伝達されなくなる。運転者がクラッチペダル２０１を踏むのを止めると、再びクラッチ２００が接続されて、クランクシャフトと変速機３００との間でトルクが伝達されるようになる。

本実施形態の車両の制御装置たるＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｏｒｏｌＵｎｉｔ）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。ＥＣＵ０は、複数基のＥＣＵまたはコントローラが、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）等の電気通信回線を介して相互に通信可能に接続されてなるものであることがある。

ＥＣＵ０の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、内燃機関１００のクランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサから出力されるクランク角信号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（いわば、内燃機関１００に対して要求されるエンジン負荷率またはエンジントルク）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、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ｄ、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ｅ、シフトレバー３０１の位置を検出するスイッチから出力されるシフトポジション信号ｆ、クラッチペダル２０１の踏込量を検出するセンサから出力されるクラッチストローク信号ｇ、排気通路４を流れるガスの空燃比を検出する空燃比センサ（Ｏ₂センサまたはリニアＡ／Ｆセンサ）から出力される空燃比信号ｈ等が入力される。

ＥＣＵ０の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、ＥＧＲバルブ２３に対して開度操作信号ｌ等を出力する。

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、エンジン回転数及びアクセル開度を知得するとともに気筒１に吸入される空気量を推算する。そして、それらエンジン回転数、アクセル開度及び吸気量等に基づき、吸気量に見合った要求燃料噴射量、燃料噴射タイミング、燃料噴射圧、点火タイミング、要求ＥＧＲ率（または、ＥＧＲガス量）等といった各種運転パラメータを決定する。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌを出力インタフェースを介して印加する。

本実施形態の車両には、運転者によりクラッチペダル２０１が踏み込まれているか否かを二値判定するクラッチスイッチに代えて、運転者によるクラッチペダル２０１の踏込量の大きさをミリ単位で検出できるクラッチストロークセンサを実装している。図３に示すように、本実施形態のＥＣＵ０は、車速が所定以下（例えば、車速が１ｋｍ／ｈないし２ｋｍ／ｈの間で設定した値よりも低い）の低速運転時または停車時において（ステップＳ１）、クララッチストロークセンサの出力信号ｇを参照して検出される現在のクラッチペダル２０１の踏込量が判定閾値以上に大きく（ステップＳ２）、なおかつその他の所定の条件を満たしている（ステップＳ３）ならば、エンジンストールが起こった場合にその旨を示すダイアグノーシスコードとともに車両の現在の使用状況に関するフリーズフレームデータを不揮発性メモリに記憶して保持する（ステップＳ４）こととする。

図４に示すように、ステップＳ２にいう判定閾値Ｔ₂は、いわゆる半クラッチ状態で滑り摩擦しながら係合していたクラッチ２００が切り離されるようなクラッチペダル２０１の踏込量に対応する、クラッチストロークセンサの出力電圧ｇの値である。この判定閾値Ｔ₂は、クラッチ２００を構成する部品の公差や組み付け公差等といった個体差を考慮に入れて、何れの個体においてもクラッチ２００（の内燃機関１００側のフライホイール（のクラッチカバー）と駆動系側のクラッチディスクと）が確実に離間するようなクラッチペダル２０１の踏込量に相当する値に設定する。この判定閾値Ｔ₂は、運転者が物理的にクラッチペダル２０１を踏み込みことのできる踏込量の最大値Ｔ₃よりは小さい。

因みに、図４中に表している値Ｔ₁は、完全に締結していたクラッチ２００が切れ始め、クラッチ２００が滑り始めるようなクラッチペダル２０１の踏込量に対応する、クラッチストロークセンサの出力電圧ｇの値である。クラッチペダル２０１の踏込量が値Ｔ₁から値Ｔ₂までの範囲内にあるとき、クラッチ２００が半クラッチ状態であるということになる。

ステップＳ３にいう所定の条件には、例えば、車両に実装してある衝突被害軽減ブレーキ（衝突回避支援ブレーキ、プリクラッシュセーフティシステム）機能が作動していないことが含まれる。衝突被害軽減ブレーキは、接近した先行車や歩行者その他の衝突の危険のある障害物の存在を感知したときに、運転者の意思によらず、即ち運転者がブレーキペダルを操作しなくとも、自動で緊急制動を行うものである。

ステップＳ４にいうフリーズフレームデータには、以下に挙げる情報のうちの一部または全部が含まれる：
・計算上のエンジン負荷
・内燃機関１００の冷却水温
・エンジン回転数
・スロットルバルブ３２の開度
・車速
・燃料圧力
・サージタンク３３内吸気温
・サージタンク３３内吸気圧
・吸入空気量
・空燃比センサ出力
・空燃比フィードバック制御の状況
・燃料噴射量の補正量
・点火タイミング
・シフトレバー３０１の位置
・クラッチペダル２０１の踏込量
上記の情報は、ＥＣＵ０が恒常的に監視している、即ち所定周期で反復的に取得しているものである。

ＥＣＵ０は、ある一定以上のエンジン回転数（例えば、内燃機関１００の自律回転を維持できる最低限のアイドル回転数）から一定以上（たとえば、１００ｒｐｍないし２００ｒｐｍ以上）エンジン回転数が低下したことを感知したときに、エンジンストールが起こったと判断する。そして、エンジンストールが発生した暁には、車両のコックピットに設置されているエンジンチェックランプを点灯させるとともに、その前後の一定期間（例えば、数百ミリ秒）中に反復的に取得した上記の情報の時系列を、フリーズフレームデータとして不揮発性メモリに記憶して保持する。

翻って、ステップＳ２またはＳ３の条件が満たされていないならば、エンジンストールが起こったとしても、その旨を示すダイアグノーシスコード及び車両の現在の使用状況に関するフリーズフレームデータを不揮発性メモリに記憶して保持しない（ステップＳ５）。

本実施形態では、内燃機関１００が出力するエンジントルクをクラッチ２００及び手動変速機３００を介して駆動輪に伝達し走行する車両を制御する制御装置０であって、車速が所定以下の低速運転時または停車時、運転者によるクラッチペダル２０１の踏込量の大きさをセンサを介して検出し、少なくともその踏込量がクラッチペダル２０１を踏み込みことのできる最大値Ｔ₃よりも小さいがクラッチ２００が切断されるような閾値Ｔ₂以上であることを条件として、エンジンストールが発生した場合にフリーズフレームデータを記録する車両の制御装置０を構成した。

本実施形態によれば、ＭＴ車において、運転者の操作ミスによらないエンジンストールについてのフリーズフレームデータを漏れなく記録して保存し、事後の解析及びエンジンストールの原因の究明、内燃機関１００または車両の駆動系の欠陥または故障箇所の発見に役立てることが可能となる。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的構成や具体的な処理の手順は、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。

本発明は、手動変速機が搭載されたＭＴ車の制御に適用できる。

０…制御装置（ＥＣＵ）
１…気筒
３…吸気通路
３２…吸気絞り弁（電子スロットルバルブ）
１００…内燃機関
２００…クラッチ
２０１…クラッチペダル
３００…手動変速機
３０１…シフトレバー
ｂ…クランク角信号
ｃ…アクセル開度信号
ｇ…クラッチストローク信号

Claims

内燃機関が出力するエンジントルクをクラッチ及び手動変速機を介して駆動輪に伝達し走行する車両を制御する制御装置であって、
車速が所定以下の低速運転時または停車時、運転者によるクラッチペダルの踏込量の大きさをセンサを介して検出し、少なくともその踏込量がクラッチペダルを踏み込みことのできる最大値よりも小さいがクラッチが切断されるような閾値以上であることを条件として、エンジンストールが発生した場合にフリーズフレームデータを記録する車両の制御装置。