JP5298241B2 - 車両のシャッタの開閉制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、車両のフロント部に開閉自在に設けられ、フロント開口部からエンジンルームに外気を導入するシャッタの開閉を制御する車両のシャッタの開閉制御装置に関する。
従来、この種の開閉制御装置として、例えば特許文献1に記載されたものが知られている。この開閉制御装置では、車速センサによって車両の速度(車速)を検出するとともに、検出された車速が所定速度よりも小さな低中速運転状態では、グリルシャッタを開放する。一方、車速が上記の所定速度以上の高速運転状態では、グリルシャッタを閉鎖する。それにより、エンジンルームへの外気の導入を遮断し、高速運転状態において車両に作用する空気抵抗を減少させることによって、燃費の向上を図るようにしている。
以上のように、この従来の開閉制御装置では、車速が所定速度以上の高速運転状態において、グリルシャッタが閉鎖される。しかし、グリルシャッタが閉鎖された状態で、車速がさらに上昇し、超高速運転状態になったときには、車体の下部を流れる空気の流速が車体の上部を流れる空気の流速よりも大きくなることによって、これらの空気による圧力差が大きくなり、車体の前部の沈み込み量が増大するため、タイヤのグリップ力が増大する。これにより、ハンドル操作による車両の反応が大きくなる結果、オーバーステアになりやすく、車両の操縦性が悪化するおそれがある。
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、車両の走行状態に応じてシャッタを適切に開閉でき、それにより、車両の操縦性を良好に維持しながら、燃費の向上を図ることができる車両のシャッタの開閉制御装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、請求項1に係る発明は、車両Vのフロント部に開閉自在に設けられ、フロント開口部(実施形態における(以下、本項において同じ)フロントグリル42)からエンジンルームに外気を導入するシャッタ(グリルシャッタ47)の開閉を制御する車両のシャッタの開閉制御装置1であって、車両Vの速度を車速VPとして検出する車速検出手段(車速センサ21)と、検出された車速VPが所定の第1判定値以上VREF1で、かつ第1判定値VREF1よりも大きな第2判定値未満VREF2のときに、シャッタを閉鎖する第1開閉制御手段(ECU2、図4のステップ3、5、6)と、車速VPが第2判定値VREF2以上のときに、シャッタを開放する第2開閉制御手段(ECU2、図4のステップ5、8)と、車両Vのグリップ力FGおよび操舵角θSTRの少なくとも一方に応じて、第2開閉制御手段によりシャッタを開放する条件を設定する開放条件設定手段(ECU2、図4のステップ2、7)と、を備えることを特徴とする。
この車両のシャッタの開閉制御装置によれば、検出された車速が所定の第1判定値以上で、かつ第1判定値よりも大きな第2判定値未満のときには、車両が高速運転状態にあるとして、シャッタを閉鎖する。これにより、高速運転状態では、フロント開口部からエンジンルームへの外気の流入を遮断することによって、空気抵抗を減少させ、燃費の向上を図ることができる。また、車速が第2判定値以上のときには、車両が超高速運転状態にあるとして、シャッタを開放する。これにより、超高速運転状態では、エンジンルームに導入された外気により、車体を流れる空気が乱されることによって、車体の上部と下部を流れる空気の圧力差が小さくなる。その結果、車体の前部の沈み込み量が減少するため、グリップ力の増大に伴うオーバーステアを回避でき、車両の操縦性を向上させることができる。
また、車両の操縦性は、車速が同じであっても、車両のグリップ力または操舵角に応じて変化する。このため、車両のグリップ力および操舵角の少なくとも一方に応じて、第2開閉手段によりシャッタを開放する条件を設定することによって、車両が超高速運転状態のときに、車両のグリップ力および/または操舵角に応じた適切なタイミングで、シャッタを開放することができる。
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の車両のシャッタの開閉制御装置1において、車両Vのグリップ力FGを検出するグリップ力検出手段(ECU2、図4のステップ1)をさらに備え、開放条件設定手段は、検出されたグリップ力FGが小さいほど、第2判定値VREF2をより大きな値に設定すること(図4のステップ2、図5)を特徴とする。
車速が同じ場合、車両のグリップ力が小さいほど、車両の操縦性に与える悪影響はより小さい。この構成によれば、検出されたグリップ力が小さいほど、第2判定値をより大きな値に設定するので、超高速運転状態においてシャッタを開放する車速が大きくなる。これにより、シャッタの閉鎖状態を維持する速度領域を、車両の実際のグリップ力に応じて適切に拡げることができ、燃費をさらに向上させることができる。なお、本明細書における「検出」には、センサなどを用いて直接、計測する場合の他、関連するパラメータに応じて算出または推定する場合なども含まれる。
請求項3に係る発明は、請求項1または2に記載の車両のシャッタの開閉制御装置1において、車両Vの操舵角θSTRを検出する操舵角検出手段(ステアリングセンサ22)をさらに備え、開放条件設定手段は、検出された操舵角θSTRが所定値θREF以下のときには、シャッタの開放を禁止すること(図4のステップ6、7)を特徴とする。
超高速運転状態において車両のグリップ力が増大している場合でも、車両の操舵角が小さいときには、車両の操縦性への影響は小さいため、シャッタを開放する必要性に乏しい。このような観点から、上記の構成によれば、検出された操舵角が所定値以下のときにシャッタの開放を禁止するので、その分、シャッタの閉鎖状態が長く維持されることによって、燃費をさらに向上させることができる。
請求項4に係る発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の車両のシャッタの開閉制御装置1において、シャッタは開度が可変に構成されており、車両Vの車体Bの前部の沈み込み量AVBODYを取得する沈み込み量取得手段(ECU2、図6のステップ11)と、取得された車体Vの沈み込み量AVBODYに応じて、第2開閉制御手段により開放されるシャッタの開度(目標シャッタ開度θSCMD)を設定する開度設定手段(ECU2、図6のステップ12〜15、図8〜10)と、をさらに備えることを特徴とする。
この構成によれば、検出された車体の沈み込み量に応じて、シャッタの開度を設定するので、車体の実際の沈み込み量に応じて、エンジンルームへの外気の導入量をきめ細かく適切に制御でき、したがって、車両の操縦性および燃費の向上をバランス良く達成することができる。
請求項5に係る発明は、請求項4に記載の車両のシャッタの開閉制御装置1において、沈み込み量取得手段は、車速VPに基づいて沈み込み量AVBODYを算出すること(図6のステップ11、図7)を特徴とする。
この構成によれば、車速に基づいて車体の前部の沈み込み量を算出するので、沈み込み量を検出するための専用のセンサを別個に設ける必要がなく、製造コストを削減することができる。
請求項6に係る発明は、請求項4または5に記載の車両のシャッタの開閉制御装置1において、車両Vのグリップ力FGを検出するグリップ力検出手段(ECU2、図6のステップ1)をさらに備え、開度設定手段は、検出されたグリップ力FGが大きいほど、シャッタの開度をより大きな値に設定すること(図6のステップ13、15、図9)を特徴とする。
この構成によれば、検出されたグリップ力が大きいほど、シャッタの開度をより大きな値に設定するので、エンジンルームへの外気の導入量を増大させ、空気抵抗および車体の沈み込み量を減少させることによって、グリップ力を適切に制御することができ、車両の操縦性をさらに向上させることができる。
また、前記目的を達成するために、請求項7に係る発明は、車両Vのフロント部に開閉自在に設けられ、フロント開口部(実施形態における(以下、本項において同じ)フロントグリル42)からエンジンルームに外気を導入するシャッタ(グリルシャッタ47)の開閉を制御する車両のシャッタの開閉制御装置1であって、車両Vの速度を車速VPとして検出する車速検出手段(車速センサ21)と、検出された車速VPが所定の第1判定値VREF1未満のときに(図11のステップ3:NO)、シャッタを開放し(図11のステップ4)、車速VPが第1判定値VREF1以上で、かつ第1判定値VREF1よりも大きな第2判定値VREF2未満のときに(図11のステップ3:YES、ステップ5:NO)、シャッタを閉鎖する(図11のステップ6)とともに、車速VPが第2判定値VREF2以上のときに(図11のステップ5:YES)、シャッタを開放するシャッタ開閉手段(ECU2、図11のステップ27)と、車速VPが第1判定値VREF1を横切った状態で変化したとき(図12のステップ31:YES)のシャッタの開閉速度である第1開閉速度VS1よりも、車速VPが第2判定値VREF2を横切った状態で変化したとき(図12のステップ33:YES)のシャッタの開閉速度である第2開閉速度VS2を小さな値に設定する開閉速度設定手段(ECU2、図12のステップ43)と、を備えることを特徴とする。
この車両のシャッタの開閉制御装置によれば、検出された車速が所定の第1判定値未満のときには、シャッタを開放する。また、車速が所定の第1判定値以上で、かつ第1判定値よりも大きな第2判定値未満のときには、車速がより高い状態にあるとして、シャッタを閉鎖する。それにより、フロントグリルからエンジンルームへの外気の流入を遮断することによって、空気抵抗を減少させ、燃費の向上を図ることができる。さらに、車速が第2判定値以上のときには、車速が非常に高い状態にあるとして、シャッタを開放する。これにより、エンジンルームに導入された外気により、車体を流れる空気が乱されることによって、車体の上部と下部を流れる空気の圧力差が小さくなる。その結果、車体の前部の沈み込み量が減少するため、グリップ力の増大に伴うオーバーステアを回避でき、車両の操縦性を向上させることができる。
また、車速が第2判定値を横切ったときのシャッタの第2開閉速度は、車速が第1判定値を横切ったときのシャッタの第1開閉速度よりも小さな値に設定されている。これらの第1開閉速度および第2開閉速度の「開閉速度」とは、シャッタの開度の単位時間当たりの変化量である。これにより、車速が非常に高い状態のときには、シャッタがより緩やかに開閉され、それにより、車体の沈み込み量およびグリップ力を緩やかに変化させることができる。その結果、グリップ力の増減に伴うオーバーステアおよびアンダーステアを回避でき、車両の操縦性を向上させることができる。
請求項8に係る発明は、請求項7に記載の車両のシャッタの開閉制御装置1において、車両Vの操舵角θSTRを検出する操舵角検出手段(ステアリングセンサ22)をさらに備え、開閉速度設定手段は、検出された操舵角θSTRに応じて、第2開閉速度VS2を補正すること(図12のステップ35、43、図13)を特徴とする。
車速が同じ場合、操舵角が大きいほど、グリップ力の急激な変化が車両の操縦性に及ぼす影響はより大きい。この構成によれば、検出された操舵角に応じて第2開閉速度を補正するので、例えば、操舵角が大きいほど、第2開閉速度をより小さくすることによって、グリップ力をより緩やかに変化させることができ、実際の操舵角に応じて車両の操縦性をさらに向上させることができる。
請求項9に係る発明は、請求項8に記載の車両のシャッタの開閉制御装置1において、車速VPが第2判定値VREF2以上で、かつ操舵角θSTRが所定値θREF未満のときに(図11のステップ24:YES)、シャッタの開放を禁止する開放禁止手段(ECU2、図11のステップ6)をさらに備えることを特徴とする。
車速が非常に高く、車両のグリップ力が大きい場合でも、車両の操舵角が小さいときには、車両の操縦性への影響は小さいため、シャッタを開放する必要性に乏しい。このような観点から、上記の構成によれば、検出された操舵角が所定値未満のときにシャッタの開放を禁止するので、その分、シャッタの閉鎖状態を長く維持することによって、燃費をさらに向上させることができる。
請求項10に係る発明は、請求項9に記載の車両のシャッタの開閉制御装置1において、操舵角の変化率ΔθSTRを算出する操舵角変化率算出手段(ECU2、図12のステップ39)をさらに備え、開閉速度設定手段は、開放禁止手段によりシャッタの開放が禁止されている状態で、操舵角θSTRが所定値θREF以上になったときに(図12のステップ37:YES)、算出された操舵角θSTRの変化率ΔθSTRに応じて第2開閉速度VS2を補正すること(図12のステップ40、43、図11)を特徴とする。
車速が高いときにはグリップ力が増大するため、操舵角の変化率が大きいほど、オーバーステアになりやすい。この構成によれば、車速が非常に高い状態でシャッタの開放が禁止されている場合において、操舵角が所定値以上になったときに、操舵角の変化率に応じて第2開閉速度を補正するので、例えば、車速が非常に高い状態での操舵角の変化率が大きいほど、第2開閉速度をより大きくすることによって、オーバーステアを回避でき、操縦性をさらに向上させることができる。
請求項11に係る発明は、請求項7ないし10のいずれかに記載の車両のシャッタの開閉制御装置1において、車両Vのグリップ力FGを検出するグリップ力検出手段(ECU2、図11のステップ1)をさらに備え、開閉速度設定手段は、検出されたグリップ力FGに応じて第2開閉速度VS2を補正すること(図12のステップ42、43、図15)を特徴とする。
車速が高いときには、車両のグリップ力が大きいほど、シャッタを開放したときにアンダーステアになりやすい。この構成によれば、検出されたグリップ力に応じて第2開閉速度を補正するので、実際のグリップ力に応じてアンダーステアを適切に回避でき、車両の操縦性をさらに向上させることができる。
請求項12に係る発明は、請求項9に記載の車両のシャッタの開閉制御装置において、操舵角θSTRの変化を予測する予測手段(ECU2)をさらに備え、シャッタ開閉手段は、開放禁止手段によりシャッタの開放が禁止されている状態で(図16のステップ24:YES)、操舵角θSTRが所定値θREF以上に変化すると予測されたときに(図16のステップ52:YES)、操舵角θSTRが変化する前にシャッタを開放すること(図16のステップ27)を特徴とする。
この構成によれば、車速が非常に高い状態でシャッタの開放が禁止されている場合において、操舵角が所定値以上に変化すると予測されたときに、操舵角が変化する前にシャッタをあらかじめ開放するので、操舵角が変化したときのオーバーステアを回避でき、操縦性をさらに向上させることができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。図1に示すように、本発明を適用した開閉制御装置1を搭載した車両Vは、その車体Bのフロント部に通風装置40を備えている。この通風装置40は、車両Vの前側(図の左側)から順に、フロントグリル42、ダクト43、グリルシャッタ機構41およびモータ31を備えており、その後方には、エアコン(図示せず)のコンデンサ11およびラジエータ12が設けられている。
グリルシャッタ機構41は、シャッタベース44と、シャッタベース44内に上下方向に延びる支持部材45と、支持部材45に支持された複数の水平のシャフト46と、各シャフト46に回動自在に取り付けられたグリルシャッタ47とを有している。各グリルシャッタ47は、継手51を介して、上下方向に延びるスライドリンク48に回動自在に連結されている。スライドリンク48は、ばね(図示せず)によって上方に付勢されており、それにより、通常時には、スライドリンク48の上端が上ストッパ53に当接しており、グリルシャッタ47は、同図に示す全開状態に保持されている。
また、スライドリンク48は、連結ピン49およびアームリンク54を介して、モータ31の回転軸31aに連結されている。モータ31は、その回転軸31aが所定の角度範囲内で回転するDCモータで構成されている。図1に示す状態から回転軸31aが同図の時計方向に回転すると、回転軸31aと一体にアームリンク54が回動するのに伴い、スライドリンク48が下方に移動することによって、各グリルシャッタ47は、シャフト46を中心として、閉じ側(時計方向)に回動する。
したがって、モータ31の回転軸31aの角度および回転速度に応じて、グリルシャッタ47の開度および開閉速度(以下「シャッタ開閉速度」という)VSを変更することが可能である。例えば回転軸31aの回転角度が最大のときには、スライドリンク48の下端が下ストッパ52に当接し、グリルシャッタ47は、図2に示す全閉状態になる。
図1に示すように、グリルシャッタ47が開放状態のときには、車両Vの走行中にフロントグリル42から導入された外気は、ダクト43によって案内され、コンデンサ11、ラジエータ12およびエンジンルーム(図示せず)を通過した後に、下方に流れ、大気に放出される。このように外気が通過する際に、コンデンサ11を流れる冷媒およびラジエータ12を流れる冷却水の熱が持ち去られることによって、冷却水が冷却される。
図3に示すように、ECU2には、車速センサ21から車両Vの速度である車速VPを表す検出信号が出力されるとともに、ステアリングセンサ22およびシャッタ開度センサ23が接続されている。ステアリングセンサ22は、車両Vの前輪(図示せず)に設けられており、前輪の角度を操舵角θSTRとして検出し、その検出信号をECU2に出力する。また、シャッタ開度センサ23は、モータ31の回転軸31aに設けられており、回転軸31aの角度を、グリルシャッタ47の開度(以下「シャッタ開度」という)θSAとして検出し、その検出信号をECU2に出力する。
ECU2は、CPU、RAM、ROMおよび入出力インターフェース(いずれも図示せず)などから成るマイクロコンピュータで構成されている。ECU2は、上述したセンサ21〜23の検出信号に応じ、ROMに記憶された制御プログラムなどに基づいて、各種の演算処理を実行する。なお、実施形態では、ECU2が、第1開閉制御手段、第2開閉制御手段、開放条件設定手段、グリップ力検出手段、沈み込み量検出手段、開度設定手段、シャッタ開閉手段、開閉速度設定手段、開放禁止手段、操舵角変化率算出手段および予測手段に相当する。
次に、図4〜図10を参照しながら、ECU2で実行される本発明の第1実施形態によるグリルシャッタ47の開閉制御処理について説明する。この開閉制御処理は、車両Vの走行状態に応じてグリルシャッタ47の開閉を制御するものであり、所定時間ごとに実行される。
図4に示すメインルーチンでは、まずステップ1(「S1」と図示。以下同じ)において、車両Vのグリップ力FGを算出する。グリップ力FGは、車速VP、走行路面の勾配、路面状態およびタイヤ(図示せず)の空気圧などに基づいて算出される。これらのパラメータのうち、走行路面の勾配は、車両Vの実際の加速度と所定の基準加速度との差に基づいて算出される。路面状態は、車輪の速度、車速VP、アクセル開度および走行路面の勾配などに基づいて算出された走行路面の摩擦係数μなどに応じて判定される。また、タイヤの空気圧は、空気圧センサ(図示せず)によって検出される。
次に、ステップ2において、算出されたグリップ力FGに応じ、図5に示すマップを検索することによって、第2判定値VREF2を算出する。このマップでは、第2判定値VREF2は、後述する所定の第1判定値VREF1よりも大きな値に設定されるとともに、グリップ力FGが小さいほど、より大きな値に設定されている。
次に、ステップ3において、車速VPが所定の第1判定値VREF1(例えば30km/h)以上であるか否かを判別する。この答がNOのときには、車両Vが低中速運転状態にあるとして、モータ31を停止することにより、グリルシャッタ47を全開状態に制御し(ステップ4)、本処理を終了する。これは、低中速運転状態では、車両Vに作用する空気抵抗がもともと小さいため、グリルシャッタ47を閉鎖し、空気抵抗を減少させても、燃費を向上させる効果が小さいとともに、常開型のグリルシャッタ47を閉鎖するためのモータ31の消費電力を節約するためである。
一方、上記ステップ3の答がYESのときには、ステップ5において、車速VPがステップ2で算出された第2判定値VREF2以上であるか否かを判別する。この答がNOで、VREF1≦VP<VREF2のときには、車両Vが高速運転状態にあるとして、空気抵抗を減少させ、燃費の向上を図るために、モータ31を駆動することにより、グリルシャッタ47を全閉状態に制御し(ステップ6)、本処理を終了する。
一方、ステップ5の答がYESで、VP≧VREF2のときには、車両Vが超高速運転状態にあるとして、操舵角θSTRが所定値θREF(例えば10°)以下であるか否かを判別する(ステップ7)。この答がNOで、θSTR>θREFのときには、車両Vの操縦性を確保するために、グリルシャッタ47を開放するものとし、グリルシャッタ47の開き制御処理を実行した(ステップ8)後、本処理を終了する。
一方、上記ステップ7の答がYESで、θSTR≦θREFのときには、操舵角θSTRが小さく、車両Vの操縦性への影響が小さいため、グリルシャッタ47の開放を禁止するものとし、前記ステップ6に進み、グリルシャッタ47を全閉状態に制御する。
図6は、前記ステップ8で実行される開き制御処理のサブルーチンを示している。本処理では、まずステップ11において、車速VPおよびシャッタ開度θSAに応じ、図7に示すマップを検索することによって、車体Bの前部の沈み込み量AVBODYを算出する。このマップでは、沈み込み量AVBODYは、車速VPが大きいほど、また、シャッタ開度θSAが小さいほど、より大きな値に設定されている。
次に、ステップ12において、算出された沈み込み量AVBODYに応じ、図8に示すマップを検索することによって、目標シャッタ開度θSCMDの基本値θSBを算出する。このマップでは、基本値θSBは、沈み込み量AVBODYが大きいほど、空気抵抗をより減少させるために、より大きな値に設定されている。
次に、ステップ13において、グリップ力FGに応じ、図9に示すマップを検索することによって、第1グリップ力補正係数KG1を算出する。このマップでは、第1グリップ力補正係数KG1は、グリップ力FGが大きいほど、空気抵抗をより減少させるために、より大きな値に設定されている。
次に、ステップ14において、操舵角θSTRに応じ、図10に示すマップを検索することによって、第1操舵角補正係数KS1を算出する。このマップでは、第1操舵角補正係数KS1は、操舵角θSTRが小さいほど、車両Vの操縦性への影響がより小さいため、より小さな値に設定されている。
次に、ステップ15において、基本値θSBに第1グリップ力補正係数KG1および第1操舵角補正係数KS1を乗じることによって、目標シャッタ開度θSCMDを算出する。次に、ステップ16において、目標シャッタ開度θSCMDに基づいてモータ31を駆動することによって、グリルシャッタ47の開度を目標シャッタ開度θSCMDに制御し、本処理を終了する。
以上のように、本実施形態によれば、車速VPが所定の第1判定値VREF1以上で、かつ第2判定値VREF2未満のときには、グリルシャッタ47を閉鎖するので、高速運転状態では、フロントグリル42からエンジンルームへの外気の流入を遮断することによって、車両Vに作用する空気抵抗を減少させ、燃費の向上を図ることができる。また、車速VPが第2判定値VREF2以上のときには、グリルシャッタ47を開放するので、超高速運転状態では、エンジンルームに導入された外気により沈み込み量AVBODYが減少するため、グリップ力FGの増大に伴うオーバーステアを回避でき、車両Vの操縦性を向上させることができる。
さらに、グリップ力FGが小さいほど、第2判定値VREF2をより大きな値に設定するので、超高速運転状態において、グリルシャッタ47の閉鎖状態を維持する速度領域を、車両Vの実際のグリップ力FGに応じて適切に拡げることができ、燃費をさらに向上させることができる。
また、超高速運転状態においても、操舵角θSTRが所定値θREF以下のときには、グリルシャッタ47の開放を禁止するので、その分、グリルシャッタ47の閉鎖状態が長く維持されることによって、燃費をさらに向上させることができる。さらに、車速VPに基づいて沈み込み量AVBODYを算出するので、沈み込み量AVBODYを検出するための専用のセンサを別個に設ける必要がなく、製造コストを削減することができる。
また、沈み込み量AVBODYに応じて、グリルシャッタ47の目標シャッタ開度θSCMDを設定するので、実際の沈み込み量AVBODYに応じて、エンジンルームへの外気の導入量をきめ細かく適切に制御でき、したがって、車両Vの操縦性および燃費の向上をバランス良く達成することができる。
さらに、グリップ力FGが大きいほど、第1グリップ力補正係数KG1をより大きな値にするので、エンジンルームへの外気の導入量を増大させ、空気抵抗および沈み込み量AVBODYを減少させることによって、グリップ力FGを適切に制御することができ、車両Vの操縦性をさらに向上させることができる。
次に、図11〜図15を参照しながら、本発明の第2実施形態によるグリルシャッタ47の開閉制御処理について説明する。本処理は所定時間ごとに実行される。前述した第1実施形態の開閉制御処理では、車速VPなどに応じて、グリルシャッタ47の開閉を制御するのに対し、本処理は、それに加えて、シャッタ開閉速度VSを制御するものである。
なお、図11においては、図4の開閉制御処理と同じ実行内容の部分に同じステップ番号を付している。本処理ではまず、図4の開閉制御処理と同様、ステップ1〜3を実行する。ステップ3の答がNOで、車速VPが第1判定値VREF1未満のときには、車両Vが低中速運転状態にあるとして、そのことを表すために、車速フラグF_VPを「1」にセットする(ステップ21)とともに、グリルシャッタ47を全開状態に制御し(ステップ4)、本処理を終了する。
一方、上記ステップ3の答がYESのときには、ステップ5において、車速VPが第2判定値VREF2以上であるか否かを判別する。この答がNOで、VREF1≦VP<VREF2のときには、車両Vが高速運転状態にあるとして、そのことを表すために、車速フラグF_VPを「2」にセットする(ステップ22)とともに、グリルシャッタ47を全閉状態に制御し(ステップ6)、本処理を終了する。
一方、上記ステップ5の答がYESで、VP≧VREF2のときには、車両Vが超高速運転状態にあるとして、そのことを表すために、車速フラグF_VPを「3」にセットする(ステップ23)。次に、操舵角θSTRが所定値θREF未満であるか否かを判別する(ステップ24)。この答がYESのときには、操舵角θSTRが比較的小さく、車両Vの操縦性への影響が小さいため、グリルシャッタ47の開放を禁止するものとし、そのことを表すために、開放禁止フラグF_STRを「1」にセットする(ステップ25)。次に、前記ステップ6に進み、グリルシャッタ47を全閉状態に制御する。
一方、上記ステップ24の答がNOで、θSTR≧θREFのときには、超高速運転状態における車両Vの操縦性を確保するために、グリルシャッタ47を開放するものとし、そのことを表すために、開放禁止フラグF_STRを「0」にセットする(ステップ26)。次に、グリルシャッタ47を全開状態に制御し(ステップ27)、本処理を終了する。
図12は、シャッタ開閉速度VSの設定処理を示している。本処理は、図11の開閉制御処理により、グリルシャッタ47を全開状態から全閉状態に、または全閉状態から全開状態に切り換える際のシャッタ開閉速度VSを設定するものである。
本処理ではまず、ステップ31において、車速フラグF_VPが「1」から「2」に、または「2」から「1」に変化したか否かを判別する。この答がYESで、車速VPが第1判定値VREF1を横切った状態で変化したときには、シャッタ開閉速度VSを所定の第1開閉速度VS1に設定し(ステップ32)、本処理を終了する。
一方、上記ステップ31の答がNOで、車速VPが第1判定値VREF1を横切った状態で変化していないときには、ステップ33において、車速フラグF_VPが「2」から「3」に、または「3」から「2」に変化したか否かを判別する。この答がYESで、車速VPが第2判定値VREF2を横切った状態で変化したときには、開放禁止フラグF_STRが「1」であるか否かを判別する(ステップ34)。
このステップ34の答がYESのとき、すなわち、車速VPが第2判定値VREF2以上のときの操舵角θSTRが所定値θREF未満である(ステップ24:YES)ことで、グリルシャッタ47の開放が禁止され、グリルシャッタ47が引き続き閉鎖状態に維持されるときには、シャッタ開閉速度VSを設定することなく、本処理を終了する。
一方、上記ステップ34の答がNOのとき、すなわち、車速VPが第2判定値VREF2以上のときにグリルシャッタ47の開放が禁止されていないことで、車速VPが第2判定値VREF2を横切るのに伴い、グリルシャッタ47が全開状態と全閉状態との間で切り換えられるときには、ステップ35において、操舵角θSTRに応じ、図13に示すマップを検索することによって、第2操舵角補正係数KS2を算出する。このマップでは、第2操舵角補正係数KS2は、操舵角θSTRが大きいほど、車両Vの操縦性への影響がより大きいため、より小さな値に設定されている。次に、ステップ36において、操舵角変化率補正係数KDSを値1.0に設定し、後述するステップ41に進む。
一方、前記ステップ33の答がNOで、車速VPが第2判定値VREF2を横切った状態で変化していないときには、開放禁止フラグF_STRが「1」から「0」にまたは「0」から「1」に変化したか否かを判別する(ステップ37)。この答がNOのときには、そのまま本処理を終了する。
一方、上記ステップ37の答がYESのとき、すなわち、車速VPが第2判定値VREF2以上の状態で、操舵角θSTRが所定値θREF未満から所定値θREF以上になったとき、またはその逆のときには、第2操舵角補正係数KS2を値1.0に設定する(ステップ38)。
次に、ステップ39において、操舵角変化率ΔθSTRを算出する。この操舵角変化率ΔθSTRは、操舵角の今回値θSTR(n)から前回値θSTR(n−1)を減算することによって算出される(ΔθSTR=θSTR(n)−θSTR(n−1))。
次に、ステップ40において、算出した操舵角変化率ΔθSTRに応じ、図14に示すマップを検索することによって、操舵角変化率補正係数KDSを算出する。このマップでは、操舵角変化率補正係数KDSは、操舵角変化率ΔθSTRが大きいほど、オーバーステアになりやすいため、より大きな値に設定されている。
前記ステップ36または40に続くステップ41では、シャッタ開閉速度VSの基本値VSBを算出する。この基本値VSBは、例えば車速VPに応じて算出される。
次に、ステップ42において、グリップ力FGに応じ、図15に示すマップを検索することによって、第2グリップ力補正係数KG2を算出する。このマップでは、第2グリップ力補正係数KG2は、グリップ力FGが大きいほど、グリルシャッタ47を開放したときにアンダーステアになりやすいため、より小さな値に設定されている。
次に、ステップ43において、基本値VSBに、第2操舵角補正係数KS2、操舵角変化率補正係数KDSおよび第2グリップ力補正係数KG2を乗じることによって、第2開閉速度VS2を算出する。以上のようにして算出される第2開閉速度VS2は、前述した第1開閉速度VS1よりも小さい関係にあり、前述した基本値VSBや第2操舵角補正係数KS2などは、この関係を満たすように設定されている。次に、第2開閉速度VS2をシャッタ開閉速度VSとして設定し(ステップ44)、本処理を終了する。
以上のように、本実施形態によれば、車速VPが所定の第1判定値VREF1未満のときにグリルシャッタ47を開放する。低中速運転状態では、車両Vに作用する空気抵抗がもともと小さいため、グリルシャッタ47を閉鎖することにより燃費を向上させる効果が小さいので、上記のようにグリルシャッタ47を開放し、モータ31を停止することによって、そのモータ31の消費電力を節約することができる。
また、車速VPが所定の第1判定値VREF1以上で、かつ第2判定値VREF2未満のときに、グリルシャッタ47を閉鎖するので、高速運転状態では、フロントグリル42からエンジンルームへの外気の流入を遮断することによって、空気抵抗を減少させ、燃費の向上を図ることができる。
さらに、車速VPが第2判定値VREF2以上のときにグリルシャッタ47を開放するので、超高速運転状態では、エンジンルームに導入された外気により車体Bの沈み込み量が減少することによって、グリップ力FGの増大に伴うオーバーステアを回避でき、車両Vの操縦性を向上させることができる。
また、車速VPが第2判定値VREF2を横切るときのグリルシャッタ47の第2開閉速度VS2が、第1判定値VREF1を横切るときの第1開閉速度VS1よりも小さな値に設定されるので、車速VPが非常に高い状態のときには、グリルシャッタ47がより緩やかに開閉され、それにより、沈み込み量およびグリップ力FGを緩やかに変化させることができる。その結果、グリップ力FGの増減に伴うオーバーステアおよびアンダーステアを回避でき、車両Vの操縦性を向上させることができる。
さらに、検出された操舵角θSTRが大きいほど、第2操舵角補正係数KS2をより小さな値に設定し、第2開閉速度VS2を減少側に補正するので、グリップ力FGをより緩やかに変化させることができ、実際の操舵角θSTRに応じて車両Vの操縦性をさらに向上させることができる。また、車速VPが第2判定値VREF2以上で、かつ操舵角θSTRが所定値θREF未満のときには、グリルシャッタ47の開放を禁止するので、超高速運転状態であっても、操舵角θSTRが小さいことで操縦性への影響が小さいときに、グリルシャッタ47の閉鎖状態を長く維持することによって、燃費をさらに向上させることができる。
さらに、上記のようにグリルシャッタ47の開放が禁止されている状態で、操舵角θSTRが所定値θREF以上になるのに応じてグリルシャッタ47を開放する際に、操舵角変化率ΔθSTRが大きいほど、操舵角変化率補正係数KDSをより大きな値に設定し、第2開閉速度VS2を増加側に補正するので、超高速運転状態におけるオーバーステアを回避でき、操縦性をさらに向上させることができる。
また、検出されたグリップ力FGが大きいほど、第2グリップ力補正係数KG2をより小さな値に設定し、第2開閉速度VS2を減少側に補正するので、実際のグリップ力FGに応じてアンダーステアを適切に回避でき、車両Vの操縦性をさらに向上させることができる。
図16は、本発明の第3実施形態によるグリルシャッタ47の開閉制御処理を示している。この開閉制御処理は、図11に示した第2実施形態の開閉制御処理に、車速VPが第2判定値VREF2以上のときに、操舵角θSTRの変化の予測結果に応じてグリルシャッタ47を開閉する処理を付加したものであり、車速フラグF_VPおよび開放禁止フラグF_STRの設定処理は省略されている。なお、図16においては、図11の開閉制御処理と同じ実行内容の部分に同じステップ番号を付している。
本処理では、図11の開閉制御処理と同様、ステップ1〜4を実行し、車速VPが第1判定値VREF1未満のときにグリルシャッタ47を全開状態に制御し、本処理を終了する。また、ステップ3の答がYESで、かつ車速VPが第2判定値VREF2以上のときにステップ6を実行し、グリルシャッタ47を全閉状態に制御し、本処理を終了する。
ステップ5の答がYESで、車速VPが第2判定値VREF2以上のときには、図11の開閉制御処理と同様、操舵角θSTRが所定値θREF未満であるか否かを判別し(ステップ24)、その答がNOのときには、グリルシャッタ47を全開状態に制御し(ステップ27)、本処理を終了する。
一方、上記ステップ24の答がYESのときには、操舵角予測値θSTRPRを算出する(ステップ51)。この操舵角予測値θSTRPRは、現在から所定時間後における操舵角θSTRを予測したものであり、例えば、車両Vに搭載されたカーナビゲーション(図示せず)に記憶されている道路情報と車速VPに応じて算出される。
次に、ステップ52において、操舵角予測値θSTRPRが所定値θREF以上であるか否かを判別する。この答がNOで、現在から所定時間の後においても操舵角θSTRが所定値θREF以上にならないと予測されるときには、グリルシャッタ47の開放を禁止するものとし、前記ステップ6に進み、グリルシャッタ47を全閉状態に制御し、本処理を終了する。
一方、上記ステップ52の答がYESで、θSTRPR≧θREFのとき、すなわち、グリルシャッタ47の開放が禁止されている状態で、現在から所定時間の後に操舵角θSTRが所定値θREF以上になると予測されるときには、前記ステップ27に進み、グリルシャッタ47を全開状態に制御し、本処理を終了する。
以上のように、本実施形態によれば、車速VPが第2判定値VREF2以上で、かつ操舵角θSTRが所定値θREF未満であるために、グリルシャッタ47の開放が禁止されている状態で、操舵角予測値θSTRPRが所定値θREF以上になったときに、操舵角θSTRが変化する前にグリルシャッタ47をあらかじめ開放する。したがって、操舵角θSTRが変化したときのオーバーステアを回避でき、操縦性をさらに向上させることができる。
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、第1実施形態では、車速VPが第2判定値VREF2以上のときに、ステップ8の開き制御により、目標シャッタ開度θSCMDを可変に制御しているが、これに代えて、グリルシャッタ47を所定の開度、例えば全開状態に制御してもよい。また、グリルシャッタ47は、開度が可変に構成されているが、全閉状態と全開状態に切り換えられるタイプのものでもよい。
また、第1実施形態では、第2判定値VREF2をグリップ力FGに応じて設定する(ステップ2)とともに、車速VPが第2判定値VREF2以上であっても、操舵角θSTRが所定値θREF以下のときに、グリルシャッタ47の開放を禁止している(ステップ6、7)が、これらの制御の一方のみを行ってもよい。このことは、第2および第3実施形態についても同様である。
また、第1実施形態では、目標シャッタ開度θSCMDをグリップ力FGおよび操舵角θSTRに応じて補正しているが、それらの補正の一方または両方を省略してもよい。さらに、操舵角θSTRの検出を、前輪の角度に基づいて行っているが、これに限らず、ハンドルの角度に基づいて行ってもよい。また、沈み込み量AVBODYを、車速VPおよびシャッタ開度θSAに応じて算出しているが、ピッチングセンサを用いて直接、検出してもよい。
また、第2実施形態では、第2開閉速度VS2を、その基本値VSBを第2操舵角補正係数KS2などで補正することによって設定しているが、第2開閉速度VS2を所定値に設定してもよい。また、第1開閉速度VS1を所定値に設定しているが、車速VPなどに応じて補正してもよい。いずれの場合にも、第2開閉速度VS2は第1開閉速度VS1よりも小さな値に設定される。
さらに、第3実施形態では、操舵角予測値θSTRPRを、カーナビゲーションに記憶されている道路情報を用いて算出しているが、これに代えて、例えばレーン・キーピング・アシスト・システム(車線維持支援システム)によって検出された情報を用いて算出してもよい。
また、第1実施形態と第2および第3実施形態において、車速VPと比較される第1判定値および第2判定値として、同じ値VREF1,VREF2を共通に用いているが、互いに異なる値を用いてもよい。このことは、操舵角θSTRと比較される所定値についても同様である。
また、実施形態では、グリップ力FGを、車速VP、走行路面の勾配、路面状態およびタイヤの空気圧などの複数のパラメータに基づいて算出しているが、これらのパラメータから選択された1つ以上に基づいて、グリップ力FGを算出してもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
以上のように、本発明による開閉制御装置は、車両の走行状態に応じて、車両のエンジンルームに外気を導入するためのグリルシャッタ機構の開閉を適切に制御する上で有用である。
1 開閉制御装置
2 ECU(第1開閉制御手段、第2開閉制御手段、開放条件設定手段、
グリップ力検出手段、沈み込み量検出手段、開度設定手段、
シャッタ開閉手段、開閉速度設定手段、開放禁止手段、操舵
角変化率算出手段、予測手段)
21 車速センサ(車速検出手段)
22 ステアリングセンサ(操舵角検出手段)
42 フロントグリル(フロント開口部)
47 グリルシャッタ(シャッタ)
V 車両
B 車体
FG 車両のグリップ力
VP 車速
VREF1 第1判定値
VREF2 第2判定値
θSTR 操舵角
θREF 所定値
θSCMD 目標シャッタ開度(第2開閉制御手段により開放されるシャ
ッタの開度)
AVBODY 車両の沈み込み量
ΔθSTR 操舵角変化率(操舵角の変化率)
VS1 第1開閉速度
VS2 第2開閉速度
2 ECU(第1開閉制御手段、第2開閉制御手段、開放条件設定手段、
グリップ力検出手段、沈み込み量検出手段、開度設定手段、
シャッタ開閉手段、開閉速度設定手段、開放禁止手段、操舵
角変化率算出手段、予測手段)
21 車速センサ(車速検出手段)
22 ステアリングセンサ(操舵角検出手段)
42 フロントグリル(フロント開口部)
47 グリルシャッタ(シャッタ)
V 車両
B 車体
FG 車両のグリップ力
VP 車速
VREF1 第1判定値
VREF2 第2判定値
θSTR 操舵角
θREF 所定値
θSCMD 目標シャッタ開度(第2開閉制御手段により開放されるシャ
ッタの開度)
AVBODY 車両の沈み込み量
ΔθSTR 操舵角変化率(操舵角の変化率)
VS1 第1開閉速度
VS2 第2開閉速度
Claims (12)
- 車両のフロント部に開閉自在に設けられ、フロント開口部からエンジンルームに外気を導入するシャッタの開閉を制御する車両のシャッタの開閉制御装置であって、
前記車両の速度を車速として検出する車速検出手段と、
当該検出された車速が所定の第1判定値以上で、かつ当該第1判定値よりも大きな第2判定値未満のときに、前記シャッタを閉鎖する第1開閉制御手段と、
前記車速が前記第2判定値以上のときに、前記シャッタを開放する第2開閉制御手段と、
前記車両のグリップ力および操舵角の少なくとも一方に応じて、前記第2開閉制御手段により前記シャッタを開放する条件を設定する開放条件設定手段と、
を備えることを特徴とする車両のシャッタの開閉制御装置。 - 前記車両のグリップ力を検出するグリップ力検出手段をさらに備え、
前記開放条件設定手段は、前記検出されたグリップ力が小さいほど、前記第2判定値をより大きな値に設定することを特徴とする、請求項1に記載の車両のシャッタの開閉制御装置。 - 前記車両の操舵角を検出する操舵角検出手段をさらに備え、
前記開放条件設定手段は、前記検出された操舵角が所定値以下のときには、前記シャッタの開放を禁止することを特徴とする、請求項1または2に記載の車両のシャッタの開閉制御装置。 - 前記シャッタは開度が可変に構成されており、
前記車両の車体の前部の沈み込み量を取得する沈み込み量取得手段と、
当該取得された車体の沈み込み量に応じて、前記第2開閉制御手段により開放される前記シャッタの開度を設定する開度設定手段と、
をさらに備えることを特徴とする、請求項1ないし3のいずれかに記載の車両のシャッタの開閉制御装置。 - 前記沈み込み量取得手段は、前記車速に基づいて前記沈み込み量を算出することを特徴とする、請求項4に記載の車両のシャッタの開閉制御装置。
- 前記車両のグリップ力を検出するグリップ力検出手段をさらに備え、
前記開度設定手段は、前記検出されたグリップ力が大きいほど、前記シャッタの開度をより大きな値に設定することを特徴とする、請求項4または5に記載の車両のシャッタの開閉制御装置。 - 車両のフロント部に開閉自在に設けられ、フロント開口部からエンジンルームに外気を導入するシャッタの開閉を制御する車両のシャッタの開閉制御装置であって、
前記車両の速度を車速として検出する車速検出手段と、
当該検出された車速が所定の第1判定値未満のときに、前記シャッタを開放し、前記車速が前記第1判定値以上で、かつ当該第1判定値よりも大きな第2判定値未満のときに、前記シャッタを閉鎖するとともに、前記車速が前記第2判定値以上のときに、前記シャッタを開放するシャッタ開閉手段と、
前記車速が前記第1判定値を横切った状態で変化したときの前記シャッタの開閉速度である第1開閉速度よりも、前記車速が前記第2判定値を横切った状態で変化したときの前記シャッタの開閉速度である第2開閉速度を小さな値に設定する開閉速度設定手段と、
を備えることを特徴とする車両のシャッタの開閉制御装置。 - 前記車両の操舵角を検出する操舵角検出手段をさらに備え、
前記開閉速度設定手段は、前記検出された操舵角に応じて、前記第2開閉速度を補正することを特徴とする、請求項7に記載の車両のシャッタの開閉制御装置。 - 前記車速が前記第2判定値以上で、かつ前記操舵角が所定値未満のときに、前記シャッタの開放を禁止する開放禁止手段をさらに備えることを特徴とする、請求項8に記載の車両のシャッタの開閉制御装置。
- 前記操舵角の変化率を算出する操舵角変化率算出手段をさらに備え、
前記開閉速度設定手段は、前記開放禁止手段により前記シャッタの開放が禁止されている状態で、前記操舵角が前記所定値以上になったときに、前記算出された操舵角の変化率に応じて前記第2開閉速度を補正することを特徴とする、請求項9に記載の車両のシャッタの開閉制御装置。 - 前記車両のグリップ力を検出するグリップ力検出手段をさらに備え、
前記開閉速度設定手段は、前記検出されたグリップ力に応じて前記第2開閉速度を
補正することを特徴とする、請求項7ないし10のいずれかに記載の車両のシャッタの開閉制御装置。 - 前記操舵角の変化を予測する予測手段をさらに備え、
前記シャッタ開閉手段は、前記開放禁止手段により前記シャッタの開放が禁止されている状態で、前記操舵角が前記所定値以上に変化すると予測されたときに、当該操舵角が変化する前に前記シャッタを開放することを特徴とする、請求項9に記載の車両のシャッタの開閉制御装置。
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