JP2023103731A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の停止位置の精度の低下が抑制された車両の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関の自動停止に際して燃焼が停止した惰性回転中に、スロットル開度を第１開度からより大きい第２開度に切り替えて前記第２開度よりも小さい第３開度に切り替えることにより、前記内燃機関の停止位置制御を実行する制御部と、前記停止位置制御の実行中に前記スロットル開度が前記第３開度に切り替えられてから何れかの気筒の吸気弁が閉じたタイミングでのインマニ圧を取得する取得部と、前記インマニ圧が目標値に対して許容範囲に含まれる場合には、前記第２開度を維持し、前記許容範囲よりも高い場合には、前記許容範囲に含まれる場合と比較して前記第２開度を減少させ、前記インマニ圧が前記許容範囲よりも低い場合には、前記許容範囲に含まれる場合と比較して前記第２開度を増大させる調整部と、を備えたハイブリッド車両の制御装置。【選択図】図４

Description

本発明は、車両の制御装置に関する。

内燃機関の自動停止に際して燃焼が停止した惰性回転中にスロットル開度を一時的に増大させることにより、内燃機関の停止位置を制御する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０２０－１４７２７６号公報

上述の停止位置制御では、スロットル開度の制御精度のばらつきやスロットル弁の経年変化により、所望の気筒に所望の吸気量だけを充填することができずに、内燃機関の停止位置の精度が低下するおそれがある。

そこで本発明は、内燃機関の停止位置の精度の低下が抑制された車両の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的は、走行動力源である内燃機関を備えた車両の制御装置において、前記内燃機関の自動停止に際して燃焼が停止した惰性回転中に、スロットル開度を第１開度から前記第１開度よりも大きい第２開度に切り替えて前記第２開度から前記第２開度よりも小さい第３開度に切り替えることにより、前記内燃機関の停止位置制御を実行する制御部と、前記停止位置制御の実行中に前記スロットル開度が前記第３開度に切り替えられてから何れかの気筒の吸気弁が閉じたタイミングでの、スロットル弁よりも下流側の吸気通路内の圧力であるインマニ圧を取得する取得部と、前記インマニ圧が目標値に対して許容範囲に含まれる場合には、前記第２開度を維持し、前記インマニ圧が前記許容範囲よりも高い場合には、前記インマニ圧が前記許容範囲に含まれる場合と比較して前記第２開度を減少させ、前記インマニ圧が前記許容範囲よりも低い場合には、前記インマニ圧が前記許容範囲に含まれる場合と比較して前記第２開度を増大させる調整部と、を備えたハイブリッド車両の制御装置によって達成できる。

本発明によれば、内燃機関の停止位置の精度の低下が抑制された車両の制御装置を提供できる。

図１は、ハイブリッド車両の概略構成図である。 図２は、エンジンの概略構成図である。 図３は、停止位置制御の一例を示したタイミングチャートである。 図４は、ＥＣＵが実行するスロットル開度調整制御の一例を示したフローチャートである。

［ハイブリッド車両の概略構成］
図１は、ハイブリッド車両１の概略構成図である。ハイブリッド車両１には、エンジン１０から駆動輪１３までの動力伝達経路に、Ｋ０クラッチ１４、モータ１５、トルクコンバータ１８、及び変速機１９が順に設けられている。エンジン１０及びモータ１５はハイブリッド車両１の走行動力源として搭載されている。エンジン１０は、例えばＶ型６気筒ガソリンエンジンであるが気筒数はこれに限定されず、直列型のガソリンエンジンであってもよいし、ディーゼルエンジンであってもよい。Ｋ０クラッチ１４、モータ１５、トルクコンバータ１８、及び変速機１９は、変速ユニット１１内に設けられている。変速ユニット１１と左右の駆動輪１３とは、ディファレンシャル１２を介して駆動連結されている。

Ｋ０クラッチ１４は、同動力伝達経路上のエンジン１０とモータ１５との間に設けられている。Ｋ０クラッチ１４は、解放状態から油圧の供給を受けて係合状態となって、エンジン１０とモータ１５との動力伝達を接続する。Ｋ０クラッチ１４は、油圧供給の停止に応じて解放状態となって、エンジン１０とモータ１５との動力伝達を遮断する。係合状態とは、Ｋ０クラッチ１４の両係合要素が連結しエンジン１０とモータ１５が同じ回転数となっている状態である。解放状態とは、Ｋ０クラッチ１４の両係合要素が離れた状態である。

モータ１５は、インバータ１７を介してバッテリ１６に接続されている。モータ１５は、バッテリ１６からの給電に応じて車両の駆動力を発生するモータとして機能し、更にエンジン１０や駆動輪１３からの動力伝達に応じてバッテリ１６に充電する電力を発電する発電機としても機能する。モータ１５とバッテリ１６との間で授受される電力は、インバータ１７により調整されている。

インバータ１７は、後述するＥＣＵ１００によって制御され、バッテリ１６からの直流電圧を交流電圧に変換し、またはモータ１５からの交流電圧を直流電圧に変換する。モータ１５がトルクを出力する力行運転の場合、インバータ１７はバッテリ１６の直流電圧を交流電圧に変換してモータ１５に供給される電力を調整する。モータ１５が発電する回生運転の場合、インバータ１７はモータ１５からの交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ１６に供給される電力を調整する。

トルクコンバータ１８は、トルク増幅機能を有した流体継ぎ手である。変速機１９は、ギア段の切替えにより変速比を多段階に切替える有段式の自動変速機であるが、これに限定されず無段式の自動変速機であってもよい。変速機１９は、動力伝達経路上のモータ１５と駆動輪１３の間に設けられている。トルクコンバータ１８を介して、モータ１５と変速機１９とが連結されている。トルクコンバータ１８には、油圧の供給を受けて係合状態となってモータ１５と変速機１９とを直結するロックアップクラッチ２０が設けられている。

変速ユニット１１には、更にオイルポンプ２１と油圧制御機構２２とが設けられている。オイルポンプ２１で発生した油圧は、油圧制御機構２２を介して、Ｋ０クラッチ１４、トルクコンバータ１８、変速機１９、及びロックアップクラッチ２０にそれぞれ供給されている。油圧制御機構２２には、Ｋ０クラッチ１４、トルクコンバータ１８、変速機１９、及びロックアップクラッチ２０のそれぞれの油圧回路と、それらの作動油圧を制御するための各種の油圧制御弁と、が設けられている。尚、トルクコンバータ１８の代わりに湿式クラッチが設けられていてもよい。

ハイブリッド車両１には、同車両の制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００が設けられている。ＥＣＵ１００は、車両の走行制御に係る各種演算処理を行う演算処理回路と、制御用のプログラムやデータが記憶されたメモリと、を備える電子制御ユニットである。ＥＣＵ１００は車両の制御装置の一例であり、詳しくは後述する制御部、取得部、及び調整部を機能的に実現する。

ＥＣＵ１００は、エンジン１０及びモータ１５の駆動を制御する。具体的にはＥＣＵ１００は、エンジン１０のスロットル開度、点火時期、燃料噴射量を制御することにより、エンジン１０のトルクや回転数を制御する。ＥＣＵ１００は、インバータ１７を制御してモータ１５とバッテリ１６との間での電力の授受量を調整することで、モータ１５の回転数やトルクを制御する。またＥＣＵ１００は、油圧制御機構２２の制御を通じて、Ｋ０クラッチ１４やロックアップクラッチ２０、変速機１９の駆動制御を行う。

ＥＣＵ１００には、イグニッションスイッチ７１、クランク角センサ７２、モータ回転数センサ７３、アクセル開度センサ７４、エアフローメータ７５、圧力センサ７６、及び水温センサ７７からの信号が入力される。クランク角センサ７２は、エンジン１０のクランクシャフトの回転速度を検出する。モータ回転数センサ７３は、モータ１５の出力軸の回転速度を検出する。アクセル開度センサ７４は、運転者のアクセルペダルの踏込量であるアクセルペダル開度を検出する。エアフローメータ７５は、エンジン１０の吸入空気量を検出する。圧力センサ７６は、後述するスロットル弁４０よりも下流側の吸気通路３７内の圧力（以下、インマニ圧と称する）を検出する。水温センサ７７は、エンジン１０の冷却水の温度を検出する。

ＥＣＵ１００は、モータモード及びハイブリッドモードの何れかの走行モードでハイブリッド車両を走行させる。モータモードでは、ＥＣＵ１００はＫ０クラッチ１４を解放し、モータ１５の動力により走行する。ハイブリッドモードでは、ＥＣＵ１００はＫ０クラッチ１４を係合状態に切り替えて少なくともエンジン１０の動力により走行する。尚、ハイブリッドモードには、エンジン１０のみの動力で走行するモード、モータ１５を力行運転させてエンジン１０及びモータ１５の双方を動力源として走行するモードを含む。

走行モードの切り替えは、車速やアクセル開度から求められた車両の要求駆動力と、バッテリ１６の充電状態などに基づいて行われる。例えば、要求駆動力が比較的小さくバッテリ１６の蓄電量を示すＳＯＣ（State Of Charge）が比較的高い場合には、燃費を向上させるためにエンジン１０を停止したモータモードが選択される。要求駆動力が比較的大きい場合やバッテリ１６のＳＯＣが比較的低い場合には、エンジン１０が駆動したハイブリッドモードが選択される。

ＥＣＵ１００は、所定の停止条件が成立した場合にエンジン１０を自動停止させ、所定の再始動条件が成立した場合に自動停止したエンジン１０を再始動させる間欠運転制御を実行する。例えばＥＣＵ１００は、ハイブリッドモードにおいてアクセル開度がゼロになった場合に、自動停止条件が成立したものとしてエンジン１０を自動停止させる。また、ＥＣＵ１００は、例えばアクセル開度がゼロよりも大きくなった場合に、再始動条件が成立したものとしてエンジン１０を自動で再始動させる。自動停止の際には、ＥＣＵ１００はＫ０クラッチ１４を解放して燃焼を停止する。自動再始動の際には、ＥＣＵ１００はＫ０クラッチ１４を介してモータ１５によりエンジン１０をクランキングして燃焼を開始し、その後にＫ０クラッチ１４を係合させる。また、エンジン１０の自動停止の際に燃焼が停止し惰性回転中に、再びアクセル開度が増大して再始動条件が成立すると、燃焼が開始されてＫ０クラッチ１４が係合する。

［エンジンの概略構成］
図２は、エンジン１０の概略構成図である。エンジン１０は、気筒３０、ピストン３１、コネクティングロッド３２、クランク軸３３、吸気通路３５、吸気弁３６、排気通路３７、及び排気弁３８を有している。図２には、エンジン１０が有する複数の気筒３０のうちの一つのみが表示されている。気筒３０では混合気の燃焼が行われる。ピストン３１は、各気筒３０に往復動可能に収容され、エンジン１０の出力軸であるクランク軸３３にコネクティングロッド３２を介して連結されている。コネクティングロッド３２は、ピストン３１の往復運動をクランク軸３３の回転運動に変換する。

吸気通路３５は、各気筒３０の吸気ポートに吸気弁３６を介して接続されている。排気通路３７は、各気筒３０の排気ポートに排気弁３８を介して接続されている。吸気通路３５には、エアフローメータ７５、圧力センサ７６、及び吸入空気量を調整するスロットル弁４０が設けられている。排気通路３７には排気浄化用の触媒４３が設けられている。

気筒３０には筒内噴射弁４１が設けられている。筒内噴射弁４１は気筒３０内に直接燃料を噴射する。尚、筒内噴射弁４１の代わりに、又は筒内噴射弁４１に加えて、吸気ポートに向けて燃料を噴射するポート噴射弁が設けられていてもよい。各気筒３０には、吸気通路３５を通じて導入された吸気と筒内噴射弁４１が噴射した燃料との混合気を火花放電により点火する点火装置４２が設けられている。

［エンジンの停止位置制御］
エンジン１０の自動停止の際に、スロットル開度を一時的に増大することによりエンジン１０の停止位置を制御する停止位置制御が実行される。エンジン１０の停止位置を所望の停止位置とすることにより、エンジン１０の再始動の際にモータ１５に要求されるエンジン１０のクランキングトルクが少なくて済む。このため、例えばモータモードでの走行中にエンジン１０を再始動させる際に、モータ１５の出力トルクのうちクランキングトルクに消費される分が抑制される。これにより、モータ１５の出力トルクのうちハイブリッド車両１の走行に消費されるトルクを確保することができ、モータモードで走行できる運転領域を確保して燃費の向上を図ることができる。

図３は、エンジン１０の停止位置制御の一例を示したタイミングチャートである。図３には、エンジン回転数［ｒｐｍ］、スロットル開度［ｄｅｇ］、及びインマニ圧［ｋＰａ］の推移を示している。エンジン１０の燃焼が停止してスロットル開度が、第１開度Ａ１（以下、開度Ａ１と称する）に制御されてエンジン回転数が低下する（時刻ｔ１）。開度Ａ１は０に近い値であり０であってもよい。次に所定のタイミングでスロットル開度が開度Ａ１から第２開度Ａ２（以下、開度Ａ２と称する）に切り替えられ（時刻ｔ２）、所定の時間スロットル開度が開度Ａ２に維持される。開度Ａ２は、０よりも最大開度に近い値である。次にスロットル開度は開度Ａ２から第３開度Ａ３（以下、開度Ａ３と称する）に切り替えられる（時刻ｔ３）。開度Ａ３は０に近い値であり０であってもよい。このようなスロットル開度の一時的な増大により、スロットル弁４０よりも下流側の吸気通路３５内に吸気が導入され、インマニ圧が目標インマニ圧にまで増大する（時刻ｔ４）。目標インマニ圧は、エンジン１０を停止するのに適したインマニ圧の目標値である。

次に、吸気行程にある気筒３０の吸気弁３６が閉じることにより、スロットル弁４０よりも下流側に導入された吸気の一部がその気筒３０内に充填される（時刻ｔ５）。次に吸気行程となる気筒３０の吸気弁３６が閉じることにより、その気筒３０内に吸気の一部が充填される（時刻ｔ６）。その後に、最初に吸気が充填された気筒３０のピストン３１が膨張行程に位置し、次に吸気が充填された気筒３０のピストン３１が圧縮行程に位置して、エンジン１０の回転が停止する（時刻ｔ７）。その後にインマニ圧は大気圧へ戻る（時刻ｔ８）。

このように、２つの気筒３０に充填された吸気の圧縮反力が釣り合う位置でエンジン１０は停止する。これにより、エンジン１０の再始動の際には、ピストン３１が圧縮行程で停止した気筒３０から燃焼を開始することができ、再始動性を確保することができる。停止位置制御は制御部が実行する処理の一例である。

［スロットル開度制御］
図４は、ＥＣＵ１００が実行するスロットル開度調整制御の一例を示したフローチャートである。本制御では、イグニッションがオンの状態で所定の周期ごとに繰り返し実行される。ＥＣＵ１００は、エンジン１０が停止位置制御の実行中であるか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１でＮｏの場合には、本制御は終了する。

ステップＳ１でＹｅｓの場合にＥＣＵ１００は、各気筒３０が吸気弁３６を閉じるタイミングでのインマニ圧を気筒３０毎に取得する（ステップＳ２）。吸気弁３６を閉じるタイミングでのインマニ圧が高いほど、その吸気弁３６を備えた気筒３０内の吸気の充填量は増大する。このため、各気筒３０の吸気弁３６を閉じるタイミングでのインマニ圧を把握することにより、停止位置制御の実行中での各気筒３０の吸気の充填量を把握することができる。

次にＥＣＵ１００は停止位置制御が終了したか否か、即ちエンジン１０の回転が停止したか否かを判定する（ステップＳ３）。ステップＳ３でＮｏの場合にはステップＳ２が継続される。即ち、本実施例のエンジン１０は６気筒エンジンであるため、ＥＣＵ１００は停止位置制御の実行中には常に６気筒分のインマニ圧を取得、更新する。ステップＳ２は取得部が実行する処理の一例である。

ステップＳ３でＹｅｓの場合、ＥＣＵ１００は取得した６気筒分のインマニ圧のうちの最大値が目標インマニ圧よりも高く、最大値が目標インマニ圧と比較して所定値よりも高いか否かを判定する（ステップＳ４）。インマニ圧の最大値は、各気筒３０での吸気の充填量の最大値を意味する。また、ステップＳ４での所定値は、最大値がインマニ圧よりも高い場合にエンジン１０の停止位置の精度に影響を与えない許容範囲の上限値である。ステップＳ４でＹｅｓの場合には、上述した最大値が目標インマニ圧に対して高すぎるとみなして、ＥＣＵ１００はＨＩカウンタ値に「１」を加算し、ＬＯカウンタ値から「１」を減算する（ステップＳ５）。

ステップＳ４でＮｏの場合、上述した最大値が目標インマニ圧よりも低く、最大値が目標インマニ圧と比較して所定値よりも低いか否かを判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６での所定値は、最大値がインマニ圧よりも低い場合にエンジン１０の停止位置の精度に影響を与えない許容範囲の上限値である。ステップＳ６でＹｅｓの場合には、最大値が目標インマニ圧に対して低すぎるとみなして、ＥＣＵ１００はＨＩカウンタ値から「１」を減算し、ＬＯカウンタ値に「１」を加算する（ステップＳ７）。ステップＳ６でＮｏの場合には本制御を終了する。即ち、ステップＳ４及びＳ６では最大値が目標インマニ圧に対して許容範囲外にあるか否かが判定される。

次にＥＣＵ１００はＨＩカウンタ値が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ８）。ステップＳ８でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ１００は開度Ａ２から所定の微小開度ΔＡ２を減算した開度を新たな開度Ａ２として学習する（ステップＳ９）。ステップＳ８でＮｏの場合には、ＥＣＵ１００はＬＯカウンタ値が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ１００は開度Ａ２に微小開度ΔＡ２を加算した開度を新たな開度Ａ２として学習する（ステップＳ１１）。ステップＳ９及びＳ１１は、調整部が実行する処理の一例である。尚、開度Ａ２を減少させる際の微小開度ΔＡ２と、開度Ａ２を増大させる際の微小開度ΔＡ２とは同じ開度であってもよいし異なる開度であってもよい。ステップＳ１０でＮｏの場合には本制御を終了する。即ち、ステップＳ１０でＮｏの場合には、現状では開度Ａ２は適切な開度に設定されているものとみなして、開度Ａ２は現状の開度に維持され、調整は行われない。また、ステップＳ６でＮｏの場合にも同様に、開度Ａ２は適切な開度であるものとしてその調整は行われない。

以上のように吸気弁３６が閉じたタイミングでのインマニ圧の最大値が目標インマニ圧に対して許容範囲内にある場合には、開度Ａ２は現状の開度に維持され、最大値が目標インマニ圧に対して高すぎる場合には、開度Ａ２は減少側に調整され、低すぎる場合には開度Ａ２は増大側に調整される。これにより、スロットル開度の制御精度のばらつきやスロットル弁４０の経年変化に対応して開度Ａ２を調整することができ、所望の気筒に所望の吸気量を充填することができる。この結果、エンジン１０の停止位置の精度の低下を抑制することができる。

上記実施例では停止位置制御の実行中に気筒３０毎に吸気弁３６が閉じたタイミングでのインマニ圧を取得し、そのうちの最大値と目標インマニ圧とを比較した。ここでインマニ圧はスロットル開度が開度Ａ２から開度Ａ３に切り替えられてから遅れて増大する。このため取得されたインマニ圧のうちの最大値は、スロットル開度が開度Ａ３に切り替えられた以降のインマニ圧となる。従って、上述した最大値の代わりに、例えばスロットル開度が開度Ａ３に切り替えられてから最初に吸気弁３６が閉じるタイミングでのインマニ圧を目標インマニ圧と比較してもよい。また、スロットル開度が開度Ａ３に切り替えられてから２番目に吸気弁３６が閉じるタイミングでのインマニ圧と目標インマニ圧とを比較してもよい。また、スロットル開度が開度Ａ３に切り替えられてから、吸気弁３６が閉じるタイミングでのインマニ圧を気筒毎に取得して、それらの最大値と目標インマニ圧とを比較してもよい。

ステップＳ４及びＳ６のそれぞれの所定値は同じであってもよいし異なっていてもよい。ステップＳ５及びＳ７での各カウンタ値に対する加算値、減算値は全て同じ値であるがこれに限定されず、一部又は全てが異なっていてもよい。ステップＳ８及びＳ１０のそれぞれの所定値は同じであってもよいし異なっていてもよい。

上記実施例では、単一のＥＣＵ１００によりハイブリッド車両を制御する場合を例示したが、これに限定されず、例えばエンジン１０を制御するエンジンＥＣＵ、モータ１５を制御するモータＥＣＵ、Ｋ０クラッチ１４を制御するクラッチＥＣＵ等の複数のＥＣＵによって、上述した制御を実行してもよい。

上記実施例では、ハイブリッド車両１を例に説明したがこれに限定されない。例えば走行動力源としてエンジンのみが設けられており、アイドリングストップ機能によりエンジンの自動停止と自動再始動が行われるエンジン車両に対しても、本実施例の停止位置制御を適用できる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ ハイブリッド車両（車両）
１０ エンジン（内燃機関）
１５ モータ
４０ スロットル弁
１００ ＥＣＵ（制御部、取得部、調整部）

Claims (1)

1. 走行動力源である内燃機関を備えた車両の制御装置において、
   前記内燃機関の自動停止に際して燃焼が停止した惰性回転中に、スロットル開度を第１開度から前記第１開度よりも大きい第２開度に切り替えて前記第２開度から前記第２開度よりも小さい第３開度に切り替えることにより、前記内燃機関の停止位置制御を実行する制御部と、
   前記停止位置制御の実行中に前記スロットル開度が前記第３開度に切り替えられてから何れかの気筒の吸気弁が閉じたタイミングでの、スロットル弁よりも下流側の吸気通路内の圧力であるインマニ圧を取得する取得部と、
   前記インマニ圧が目標値に対して許容範囲に含まれる場合には、前記第２開度を維持し、前記インマニ圧が前記許容範囲よりも高い場合には、前記インマニ圧が前記許容範囲に含まれる場合と比較して前記第２開度を減少させ、前記インマニ圧が前記許容範囲よりも低い場合には、前記インマニ圧が前記許容範囲に含まれる場合と比較して前記第２開度を増大させる調整部と、を備えたハイブリッド車両の制御装置。

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