JP5299587B1 - 車両の制御装置 - Google Patents

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Abstract

ドライバビリティとエンジンの再始動性とを両立できる車両の制御装置を提供する。自動停止条件が成立することを条件にエンジンを自動停止するとともに、再始動条件が成立することを条件に前記内燃機関を再始動するエコランシステムを備えた車両の制御装置であって、エンジンに吸入される空気量を調節するスロットルバルブを開閉するスロットルモータと、車両の速度を検出する車速センサとを備え、車両の走行中にエンジンを自動停止する場合に（ステップＳ２）、車速センサからの車速情報に基づき、車速が高いほどスロットルバルブの開度を大きくするようスロットルモータを制御する（ステップＳ３〜ステップＳ７）。

Description

本発明は、車両の制御装置に関するものである。
近年、地球温暖化をはじめとする環境悪化の防止や低燃費走行を目的として、アイドリングストップシステムやエコノミーランニングシステムを実行できる内燃機関（以下、エンジンという）を備えた車両（以下、エコラン車両という）が開発されている。また、環境に配慮した車両として、エンジンおよび電動機を駆動力源とするハイブリッド車両が開発されている。
これらエコラン車両やハイブリッド車両では、信号待ちなどの一時停止時にエンジンを自動停止させ、車両の再発進時にエンジンを再始動させる所謂アイドリングストップ制御を行う制御装置を備えている。また、ハイブリッド車両の制御装置では、駆動力源としてエンジンの他に電動機を備えるため、車両の走行中においてもエンジンを運転条件などに応じてエンジンの自動停止や自動再始動の制御を行うことができる。エコラン車両やハイブリッド車両では、エンジンの不要な駆動を少なくすることにより、燃費の向上、排気ガスの削減、騒音の低減などを図ることができる。
エコラン車両やハイブリッド車両では、エンジン停止時において、ブレーキペダルの踏力を示すブレーキ踏力が無くなること、あるいはアクセルペダルの踏力を示すアクセル踏力が発生することにより、制御装置に対して運転者の走行の意思が示される。運転者の走行の意思が示されるとともに、所定の再始動条件が成立した場合には、制御装置は直ちにエンジンを再始動させる必要がある。
エンジンを短時間で再始動させるためには、シリンダ内に残留排気ガスが少ないことが望まれる。そこで、例えばエコラン車両で、エンジンが停止する前にスロットル弁の開度を増大させて、気筒内の掃気を促進する制御装置を備えたものが開発されている（例えば、特許文献１参照）。
この車両の制御装置では、エンジン停止ルーチンにおいて、スロットル弁が所定の比較的大きい開度まで一時的に開かれる。スロットル弁が一時的に開かれることにより、吸気量が多少遅れて一時的に増大し、エンジン停止前に各気筒に吸入される空気量が増加する。これにより、停止直前のエンジンのクランクシャフトが慣性で数回転する間に掃気が行われ、気筒内は殆ど新気に入れ替わり、エンジン停止後は全ての気筒内にほぼ大気圧の新気が存在するようになる。よって、エンジンの再始動性を向上することができる。
特開２００７−２７８１２４号公報
しかしながら、従来の車両の制御装置にあっては、スロットル開度を増大しながらエンジンを停止することにより車両の揺り返しが発生するが、この車両の揺り返しについては何ら考慮されていなかった。このため、車両の揺り返しの発生によるドライバビリティとエンジンの再始動性とを両立できていないという問題があった。
特に、車両が停止している時はフットブレーキで車両を固定しているため車両の振動は抑制されるが、車両が走行している時にエンジンを停止すると、走行中の車両に振動が発生してドライバリティが低下するという問題があった。
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、ドライバビリティとエンジンの再始動性とを両立できる車両の制御装置を提供することを目的とする。
本発明に係る車両の制御装置は、上記目的達成のため、自動停止条件が成立することを条件に内燃機関を自動停止するとともに、再始動条件が成立することを条件に前記内燃機関を再始動するエコランシステムを備えた車両の制御装置であって、前記内燃機関に吸入される空気量を調節するスロットルバルブを開閉するスロットル開閉手段と、前記車両の速度を検出する車速検出手段とを備え、前記車両の走行中に前記内燃機関を自動停止する場合に、前記車速検出手段からの車速情報に基づき、車速が高いほど前記スロットルバルブの開度を大きくすることを特徴とする。
この構成により、車両の走行中にエンジンを自動停止する場合に、車速が高いほどスロットルバルブの開度が大きくなる。このため、車速が高い場合は、エンジン停止時にスロットル開度が大きくなるので、停止直前のエンジンのクランクシャフトが慣性で数回転する間に掃気が行われる。これにより、気筒内は殆ど新気に入れ替わり、エンジン停止後は全ての気筒内にほぼ大気圧の新気が存在するようになる。よって、気筒内に不燃性の高い残留ガスが多量に存在する場合に比べて、エンジンの再始動性を向上することができる。
また、エンジン停止の直前にスロットル開度が全閉であると、吸気負圧が増大してポンピングロスが増大する。このポンピングロスの増大によって、エンジン回転速度は急速に低下して０になってしまう。このため、エンジンのピストンなどの各可動部を弁停止アクチュエータなどの停止手段により所定の停止位置で停止させようとしても、エンジンの各可動部が所定の停止位置に達する前に回転が停止してしまうことがある。また、エンジンの慣性による回転の加速度の低下が急激であるので、停止手段によりエンジンの各可動部を所定の停止位置に停止させる際の制御が困難になってしまう。
これに対し、本発明の構成によれば、エンジン停止時にはスロットルバルブが開かれているためポンピングロスがほとんど発生せず、エンジンは徐々に停止するようになる。このため、スロットル開度が全閉である場合に比べて、エンジンの慣性による回転回数が多くなるので、エンジンの各可動部が所定の停止位置まで十分に到達できる。また、スロットル開度が全閉である場合に比べて、エンジンの慣性による回転の加速度の低下が緩やかになるので、停止手段によりエンジンの各可動部を所定の停止位置に停止させる際の制御が容易になる。これにより、エンジンの各可動部の停止位置をエンジンの再始動しやすい位置で高精度に停止させることができるので、エンジンの再始動性を向上することができる。
また、車両が高速であるほど、車体の振動の共振周波数が高くなり、エンジン停止時の共振周波数との差が大きくなる。このため、車両が高速であるほど、スロットル開度を大きくしてエンジンを停止させることで発生する揺り返しに対する運転者の感度は低くなる。本発明では、車速が高く運転者の揺り返しに対する感度が低くなる速度範囲の領域において、スロットル開度を大きくするようになっている。これにより、スロットル開度を大きくしてエンジンを停止することにより揺り返しが発生しても、運転者の揺り返しに対する感度が低いことから、ドライバビリティの低下を抑制することができる。
したがって、車速が高いほどスロットル開度を大きくすることにより、ドライバビリティの低下抑制とエンジンの再始動性との両立を図ることができる。
また、本発明による車両の制御装置は、前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段を備え、前記車両の走行中に前記内燃機関を自動停止する場合に、前記内燃機関への前記燃料の供給を停止するよう前記燃料供給手段を制御するとともに、前記車速が高いほど前記燃料の供給を停止するタイミングを早くすることを特徴とする。
車両の走行中にエンジンを自動停止する場合に、車両の揺り返しを抑制する目的で、あるいはクランクシャフトの停止位置の精度を向上する目的で、エンジンをゆっくり停止させると、燃料の供給を停止するタイミングが遅くなってしまう。
本発明の構成により、車両の制御装置は、車速が高いほど燃料の供給を停止するタイミングを早くしているので、フューエルカットのタイミングを早めて燃費の向上を図ることができる。しかも、運転者の感度が低くなる領域でエンジンを停止するので、エンジンを停止させるタイミングを早くして車両に揺り返しが発生しても、ドライバビリティの低下を抑制することができる。
また、本発明による車両の制御装置は、前記内燃機関が連結される変速機を有するとともに、前記変速機で設定されたギヤ比が高いほど、前記燃料の供給を停止するタイミングを早くすることを特徴とする。この構成により、ギヤ比が高いときは車両の揺り返しに対する運転者の感度が低くなるので、フューエルカットを早期に行って車両に揺り返しが発生してもドライバビリティの低下を抑制することができる。
また、本発明による車両の制御装置は、前記内燃機関が連結される変速機を有するとともに、前記変速機で設定されたギヤ比が高いほど、前記スロットルバルブの開度を大きくすることを特徴とする。この構成により、ギヤ比が高いときは車両の揺り返しに対する運転者の感度が低くなるので、スロットル開度を大きくしてもドライバビリティの低下を抑制することができる。
本発明によれば、ドライバビリティとエンジンの再始動性とを両立できる車両の制御装置を提供することができる。
本発明の実施の形態に係る車両の制御装置を搭載した駆動装置を示す概略のスケルトン図である。 本発明の実施の形態に係る車両の制御装置を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る車両の制御装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る車両の制御装置での車速とスロットル開度との関係をギヤ比ごとに示す車速−スロットル開度マップである。 本発明の実施の形態に係る車両の制御装置での車速とギヤ比とフューエルカット開始タイミングとの関係をギヤ比ごとに示す車速−フューエルカット開始タイミングマップである。 本発明の実施の形態に係る車両の制御装置で、閾値を超える速度で走行中にアクセルペダルを解放した際の動作を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態に係る車両の制御装置で、閾値を超えない速度で走行中にアクセルペダルを解放した際の動作を示すタイムチャートである。
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施の形態は、本発明をハイブリッド車両用の駆動装置に適用したものである。
まず、構成について説明する。
図１に示すように、駆動装置１は、エンジン１０と、燃料供給装置１００と、駆動ユニット２０と、自動変速機３０と、制御ユニット４０とを備えている。本実施の形態では、駆動装置１のエンジン１０の方向をエンジン側Ｅ、駆動装置１の自動変速機３０の方向を自動変速機側Ｔとしている。
エンジン１０は、ガソリンあるいは軽油などの炭化水素系の燃料と空気との混合気を、図示しない燃焼室内で燃焼させることによって動力を出力する公知の動力装置により構成されている。エンジン１０は、エンジン本体１３と、吸気装置１４と、図示しない排気装置とを備えている。エンジン１０は、本発明における内燃機関を構成している。
エンジン本体１３は、複数の気筒１３１と、各気筒１３１ごとに設けられた吸気ポート１３２とを備えている。吸気ポート１３２は気筒１３１の内外を連通している。
吸気装置１４は、吸気管１６と、スロットルバルブ部１７と、吸気マニホールド１８とを備えている。吸気マニホールド１８は、吸気管１６と各吸気ポート１３２とを接続している。
スロットルバルブ部１７は、スロットルバルブ１７１と、スロットルモータ１７２とを備えている。スロットルバルブ１７１は、吸気管１６の下流部に設けられるとともに、各気筒１３１に供給される吸入空気の吸入流量を調節するようになっている。スロットルモータ１７２は、電子制御式で、制御ユニット４０により制御されることによりスロットルバルブ１７１を開閉可能にしている。スロットルモータ１７２は、本発明のスロットル開閉手段を構成している。スロットルバルブ１７１には、スロットル開度センサ１７３が設けられている。スロットル開度センサ１７３は、スロットルバルブ１７１の開度を検出して制御ユニット４０に入力するようになっている。
エンジン１０は、各気筒１３１の燃焼室内で混合気の吸気と燃焼と排気とを繰り返すことにより各気筒１３１の図示しないピストンを往復動させ、ピストンと動力伝達可能に連結されたクランクシャフト１１を回転させるようになっている。エンジン１０は、クランクシャフト１１から駆動ユニット２０にトルクを伝達するようになっている。クランクシャフト１１には、エンジン回転数センサ１９が設けられている。エンジン回転数センサ１９は、クランクシャフト１１の回転数を検出して制御ユニット４０に入力するようになっている。
また、エンジン１０には、ピストンを所定のタイミングで往復動させるための図示しないカムシャフトと、カムシャフトを所定位置で停止させる弁停止アクチュエータなどの停止手段が設けられている。
燃料供給装置１００は、燃料タンク部１１０と、配管部１２０とを備えている。燃料供給装置１００は、本発明における燃料供給手段を構成している。
燃料タンク部１１０は、燃料タンク１１１と、燃料ポンプ１１２と、吐出チェック弁１１３と、燃料フィルタ１１４と、燃料ポンプコントロールコンピュータ１１５と、プレッシャレギュレータ１１６と、電磁弁１１７とを備えている。燃料タンク１１１には燃料が貯留されている。
燃料ポンプ１１２は、燃料タンク１１１の燃料を汲み上げて吐出し、吐出チェック弁１１３および燃料フィルタ１１４を介して配管部１１に給送する。この燃料ポンプ１１２は、低圧の吐出圧可変のポンプで、図示しないポンプロータおよびモータを備えている。モータ駆動の回転数によりポンプロータの回転速度を変化させることで、燃料ポンプ１１２の吐出流量およびフィード圧力が変化するようになっている。
燃料ポンプコントロールコンピュータ１１５は、制御ユニット４０および燃料ポンプ１１２の間に介在されている。燃料ポンプコントロールコンピュータ１１５は、制御ユニット４０からのポンプ制御信号に基づいて、燃料ポンプ１１２をオンオフしたり、回転速度を制御するようになっている。
プレッシャレギュレータ１１６は、燃料フィルタ１１４の下流側の配管部１２０に接続されている。電磁弁１１７は、三方弁からなるとともに、燃料ポンプ１１２の吐出側管と、可変のプレッシャレギュレータ１１６の余剰燃料排出管と、燃料タンク１１１内の燃料に開口する管とに接続されている。
ここでは、燃料ポンプ１１２をフィード圧力が可変のポンプとしているが、これに限定されず、フィード圧力が一定のポンプとしてもよい。この場合、可変のプレッシャレギュレータ１１６の背圧などを電磁弁によって少なくとも高圧および低圧の２段に切替え可能なものにして、フィード圧力を制御するようにしてもよい。
配管部１１は、燃料管１２１と、デリバリパイプ１２２と、燃料噴射弁１２３とを順に接続して備えている。
燃料管１２１は、燃料タンク部１１０の燃料フィルタ１１４に接続されている。燃料管１２１は、デリバリパイプ１２２に接続されている。デリバリパイプ１２２は、燃料噴射弁１２３に接続されている。燃料噴射弁１２３は、吸気ポート１３２に燃料を噴射可能に設けられている。燃料噴射弁１２３は、電磁弁からなるとともに、制御ユニット４０から発せられる制御信号により吸気ポート１３２に燃料を噴射するようになっている。
駆動ユニット２０は、入力部２１と、クラッチ２２と、ワンウェイクラッチ２３と、モータジェネレータ２４と、出力部２７と、ケース部２８とを備えている。駆動ユニット２０は、エンジン１０と自動変速機３０との間に介在されるとともに、エンジン１０のクランクシャフト１１からの動力を自動変速機３０の後述する変速機入力軸３１に伝達するようになっている。
入力部２１は、クラッチ入力軸２１２を備えている。クラッチ入力軸２１２は、クランクシャフト１１と同軸に設けられている。クラッチ入力軸２１２は、クラッチ２２およびワンウェイクラッチ２３に一体回転可能に連結されるとともに、クラッチ２２およびワンウェイクラッチ２３に動力を伝達するようになっている。
出力部２７は、クラッチ出力軸２７０を備えている。クラッチ出力軸２７０は、クラッチ入力軸２１２と同軸に設けられている。クラッチ出力軸２７０は、クラッチ２２およびワンウェイクラッチ２３に一体回転可能に連結されるとともに、クラッチ２２およびワンウェイクラッチ２３の動力を外部に伝達するようになっている。クラッチ出力軸２７０は、自動変速機３０の変速機入力軸３１に一体回転可能に連結されるとともに、駆動ユニット２０の出力を自動変速機３０に伝達するようになっている。
モータジェネレータ２４は、ステータ２４０と、ロータ２４１とを備えている。モータジェネレータ２４は、クランクシャフト１１と変速機入力軸３１との動力伝達経路に介在されている。ステータ２４０には三相コイルが設けられるとともに、ロータ２４１には複数個の永久磁石が埋め込まれている。
ロータ２４１には、モータ回転数センサ２４３が設けられている。モータ回転数センサ２４３は、ロータ２４１の回転数を検出することにより、モータジェネレータ２４の回転数を検出して制御ユニット４０に入力するようになっている。
モータジェネレータ２４は、ロータ２４１に埋め込まれた永久磁石による磁界とステータ２４０の三相コイルによって形成される磁界との相互作用により、ロータ２４１を回転駆動する電動機として動作するようになっている。また、モータジェネレータ２４は、ロータ２４１に埋め込まれた永久磁石による磁界とロータ２４１の回転との相互作用により、三相コイルの両端に起電力を生じさせる発電機としても動作するようになっている。
モータジェネレータ２４はインバータ４６に接続されている。インバータ４６はバッテリ４７に接続されている。このため、モータジェネレータ２４は、インバータ４６を介してバッテリ４７との間で電力のやり取りを行うようになっている。バッテリ４７は、ハイブリッド車両の運転状況に応じて、モータジェネレータ２４から生じた電力を充電したり、あるいは放電するようになっている。
インバータ４６からモータジェネレータ２４への電力ラインには、ＭＧ電流センサ４６１が取り付けられている。ＭＧ電流センサ４６１は、相電流を検出して制御ユニット４０に入力するようになっている。バッテリ４７の出力端子間にはバッテリ電圧センサ４７１が取り付けられている。バッテリ電圧センサ４７１は、バッテリ４７の出力電圧を検出して制御ユニット４０に入力するようになっている。バッテリ４７の出力端子には、バッテリ電流センサ４７２が取り付けられている。バッテリ電流センサ４７２は、バッテリ４７の充放電電流を検出して制御ユニット４０に入力するになっている。バッテリ４７には、バッテリ温度センサ４７３が取り付けられている。バッテリ温度センサ４７３は、バッテリ温度を検出して制御ユニット４０に入力するようになっている。
クラッチ２２は、クランクシャフト１１と変速機入力軸３１との間に設けられている。クラッチ２２は、多板クラッチからなるとともに、ノーマリーオープン型となっている。クラッチ２２は、通常は解放されていてエンジン１０とモータジェネレータ２４との接続を切断しているとともに、オイルポンプ３４から高圧の作動油が供給されることにより作動してエンジン１０とモータジェネレータ２４とを接続するようになっている。クラッチ２２は、モータジェネレータ２４の内周部に設けられている。
ワンウェイクラッチ２３は、クランクシャフト１１と変速機入力軸３１との間に設けられるとともに、クランクシャフト１１を変速機入力軸３１に対して正転方向のみに回転可能に接続するようになっている。ここで、正転方向とは、クランクシャフト１１の回転方向を意味する。また、ワンウェイクラッチ２３は、モータジェネレータ２４の内周部に設けられている。ワンウェイクラッチ２３は、モータジェネレータ２４の内周部でクラッチ２２に対して軸方向に隣接して配置されている。
ワンウェイクラッチ２３は、クランクシャフト１１の回転数がクラッチ出力軸２７０の回転数よりも大きい場合に、クランクシャフト１１の回転をクラッチ出力軸２７０に伝達するようになっている。また、ワンウェイクラッチ２３は、クランクシャフト１１の回転数がクラッチ出力軸２７０の回転数よりも小さい場合に、クランクシャフト１１の回転をクラッチ出力軸２７０に伝達せず、クラッチ出力軸２７０は自由に回転するようになっている。
ケース部２８は、入力部２１と、クラッチ２２と、ワンウェイクラッチ２３と、モータジェネレータ２４と、出力部２７とを収容している。
クラッチ入力軸２１２とケース部２８との間には、入力軸回転センサ２９が取り付けられている。入力軸回転センサ２９は、クラッチ入力軸２１２の回転速度を検出して制御ユニット４０に入力するようになっている。入力軸回転センサ２９は、例えばレゾルバからなる。
自動変速機３０は、変速機入力軸３１と、トルクコンバータ３２と、変速機構入力軸３３と、オイルポンプ３４と、変速機構３５と、油圧制御装置３６と、出力軸３７と、ケース３８とを備えている。自動変速機３０は、本発明の変速機を構成している。
トルクコンバータ３２は、循環する作動油の作用を利用する流体式で、駆動ユニット２０のクラッチ出力軸２７０から伝達される駆動力を、変速機構入力軸３３を介して変速機構３５に伝達するようになっている。トルクコンバータ３２は、タービンランナ９０と、ポンプインペラ９１と、フロントカバー９２と、ステータ９３と、ワンウェイクラッチ９４と、中空軸９５とを備えている。
タービンランナ９０およびポンプインペラ９１は、タービンランナ９０がエンジン側Ｅに位置するように互いに対向して配置されている。タービンランナ９０は、変速機構入力軸３３に一体回転するように連結されている。ポンプインペラ９１は、フロントカバー９２を介して変速機入力軸３１に一体回転するように連結されている。
タービンランナ９０およびポンプインペラ９１の間の内周側には、ステータ９３が設けられている。ステータ９３には、ワンウェイクラッチ９４を介して中空軸９５が接続されている。中空軸９５は、ケース３８に固定されるとともに、内部に変速機構入力軸３３を回転可能に収容している。ケース３８の内部には、作動油が供給されている。
オイルポンプ３４は、ロータ３４０と、ハブ３４１と、ボデー３４２とを備えている。ハブ３４１は、円筒形状で、ロータ３４０とポンプインペラ９１とを一体回転するように連結している。ボデー３４２は、ケース３８に固定されている。このため、駆動ユニット２０からの動力が、フロントカバー９２からポンプインペラ９１を介してロータ３４０に伝達され、オイルポンプ３４が駆動されるようになっている。
オイルポンプ３４から吐出される作動油は、変速機構３５に供給されるとともに、駆動ユニット２０のクラッチ２２にも供給されるようになっている（図１中、一点鎖線で示す）。オイルポンプ３４は、油圧の供給により、変速機構３５の変速段もしくは変速比の切り替えや、クラッチ２２の締結を行うようになっている。
オイルポンプ３４とクラッチ２２との間には、油圧調整バルブ３９が設けられている。油圧調整バルブ３９は、制御ユニット４０からの信号に伴い、オイルポンプ３４からクラッチ２２への作動油の供給量を調整するようになっている。
変速機構３５では、ハイブリッド車両の走行状況に応じて複数のクラッチやブレーキの係合および解放が、油圧制御装置３６から供給される油圧によって切り替えられることで、所望の変速段が形成される。変速機構３５の変速段としては、例えば、Ｎ（ニュートラル）レンジ、Ｄ（ドライブ）レンジ、Ｒ（後進）レンジ、Ｂ（ブレーキ）、Ｍ（マニュアル）レンジなどがある。変速機構入力軸３３から伝達された駆動力は、変速機構３５を経て出力軸３７に伝達され、出力軸３７から図示しないディファレンシャルを経て車輪に伝達されるようになっている。
図２に示すように、制御ユニット４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット（Electronic Control Unit；以下、ＥＣＵという）４１と、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）４２と、モータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４３と、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）４４と、トランスミッション用電子制御ユニット（以下、トランスミッションＥＣＵという）４５とを備えている。制御ユニット４０は、制御手段を構成している。
ＥＣＵ４１は、ＣＰＵ（Central processing unit）４１０と、処理プログラムなどを記憶するＲＯＭ（Read only memory）４１１と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ（Random access memory）４１２と、バックアップメモリ４１３と、入力ポート４１４と、出力ポート４１５と、通信ポート４１６とを備えている。ＥＣＵ４１は、ハイブリッド車両の制御を統括するようになっている。
ＥＣＵ４１の入力ポート４１４には、ＭＧ電流センサ４６１と、バッテリ電圧センサ４７１およびバッテリ電流センサ４７２と、バッテリ温度センサ４７３と、車速センサ５０と、シフトポジションセンサ５２と、アクセルセンサ５４とが接続されている。
車速センサ５０は、車速信号を検出して制御ユニット４０に入力するようになっている。シフトポジションセンサ５２は、シフトレバー５１のレンジ位置をシフトポジション信号として検出して制御ユニット４０に入力するようになっている。
アクセルセンサ５４は、アクセルペダル５３が踏み込まれた踏み込み量を検出して、検出した踏み込み量に応じた検出信号をＥＣＵ４１に入力するようになっている。また、ＥＣＵ４１は、アクセルセンサ５４から出力された検出信号が表すアクセルペダル５３の踏み込み量から、アクセル開度Ａｃｃを算出するようになっている。
ＥＣＵ４１は、エンジンＥＣＵ４２と、モータＥＣＵ４３と、バッテリＥＣＵ４４と、トランスミッションＥＣＵ４５とに通信ポート４１６を介して接続されている。ＥＣＵ４１は、エンジンＥＣＵ４２と、モータＥＣＵ４３と、バッテリＥＣＵ４４と、トランスミッションＥＣＵ４５と各種制御信号やデータのやり取りを行うようになっている。
また、制御ユニット４０は、自動停止条件が成立することを条件にエンジン１０を自動停止するとともに、再始動条件が成立することを条件にエンジン１０を再始動するエコランシステムを実現するようになっている。自動停止条件としては、例えば、（１）アクセルオフ（スロットル全閉）、（２）ブレーキオン、（３）所定速度以下の低速走行がある。制御ユニット４０は、上記（１）〜（３）の自動停止条件を全て満たす状態が所定時間以上継続したときに、エンジン１０を停止するようになっている。自動停止条件は状況により適宜変更しても良い。
ＲＯＭ４１１およびバックアップメモリ４１３に格納されるマップ情報には、図４に示すような車速−スロットル開度マップや、図５に示すような車速−フューエルカット開始タイミングマップなどが含まれる。
図４に示すように、車速−スロットル開度マップは、エンジン１０の停止時に車速が所定の閾値を超えている場合に、スロットルバルブ１７１の開度を設定するためものである。同一のギヤ比であれば、車速が高いほど、スロットル開度を大きく設定するようになっている。また、同一の車速であれば、ギヤ比が高いほどスロットル開度を大きく設定するようになっている。これは、車速が高いほど、あるいはギヤ比が高いほど、エンジン１０の振動に対する運転者の感度は低くなることに基づいている。よって、スロットル開度を大きくしてもドライバビリティの低下を抑制することができる。
ＥＣＵ４１は、エンジン１０の停止時には、車速センサ５０により得られた車速情報とトランスミッションＥＣＵ４５から得られた変速機構３５のギヤ比情報とに基づいて、スロットルバルブ１７１の開度を設定するようになっている。
ＥＣＵ４１は、エンジン１０の停止時に車速が閾値を超えている場合には、車速情報とギヤ比情報とに基づいて、車速−スロットル開度マップを参照して、スロットルバルブ１７１の開度を設定するようになっている。すなわち、ＥＣＵ４１は、ハイブリッド車両の走行中にエンジン１０を自動停止する場合にスロットルバルブ１７１を開くとともに、車速が高いほどスロットル開度を大きくするようになっている。一方、ＥＣＵ４１は、エンジン１０の停止時に車速が所定の閾値以下の場合には、スロットルバルブ１７１を閉塞するようになっている。
図５に示すように、車速−フューエルカット開始タイミングマップは、エンジン１０の停止時に車速が所定の閾値を超えている場合に、フューエルカットを行うタイミングを設定するためものである。同一のギヤ比であれば、車速が高いほど、フューエルカットの開始タイミングを早く設定するようになっている。また、同一の車速であれば、ギヤ比が高いほどフューエルカットの開始タイミングを早く設定するようになっている。これは、車速が高いほど、あるいはギヤ比が高いほど、エンジン１０の振動に対する運転者の感度は低くなることに基づいている。よって、フューエルカットを早期に行って車両に揺り返しが発生してもドライバビリティの低下を抑制することができる。
ＥＣＵ４１は、エンジン１０の停止時には、車速センサ５０により得られた車速情報とトランスミッションＥＣＵ４５から得られた変速機構３５のギヤ比情報とに基づいて、フューエルカットを行うタイミングを設定するようになっている。
ＥＣＵ４１は、エンジン１０の停止時に車速が閾値を超えている場合には、車速情報とギヤ比情報とに基づいて、車速−フューエルカット開始タイミングマップを参照して、フューエルカットを行うタイミングを設定するようになっている。車速−フューエルカット開始タイミングマップで設定されるフューエルカットのタイミングは、従来の通常のタイミングよりも早いものとなっている。すなわち、ＥＣＵ４１は、ハイブリッド車両の走行中にエンジン１０を自動停止する場合にフューエルカットを行うとともに、車速が高いほどフューエルカットのタイミングを早くするようになっている。一方、ＥＣＵ４１は、エンジン１０の停止時に車速が所定の閾値以下の場合には、従来の通常のタイミングでフューエルカットを行うようになっている。
エンジンＥＣＵ４２は、エンジン１０およびＥＣＵ４１に接続されている。エンジンＥＣＵ４２は、エンジン１０の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するとともに、入力した信号に応じて燃料噴射制御や点火制御、吸入空気量調節制御などの運転制御を行うようになっている。エンジンＥＣＵ４２は、燃料噴射弁１２３を制御することにより燃料制御を行い、燃料ポンプコントロールコンピュータ１１５を制御することにより燃圧調整やフューエルカットの制御を行い、スロットルモータ１７２を制御することにより吸入空気量を制御することができる。
エンジンＥＣＵ４２は、ＥＣＵ４１と通信するようになっている。エンジンＥＣＵ４２は、ＥＣＵ４１から入力される制御信号によりエンジン１０を運転制御するとともに、必要に応じてエンジン１０の運転状態に関するデータをＥＣＵ４１に出力するようになっている。
モータＥＣＵ４３は、インバータ４６およびＥＣＵ４１に接続されている。モータＥＣＵ４３は、モータジェネレータ２４を駆動制御するようになっている。モータＥＣＵ４３は、モータジェネレータ２４を駆動制御するために必要な信号を入力するようになっている。モータジェネレータ２４を駆動制御するために必要な信号としては、例えば、モータジェネレータ２４のモータ回転数センサ２４３から入力される信号や、ＭＧ電流センサ４６１により検出されるモータジェネレータ２４に印加される相電流の信号などがある。モータＥＣＵ４３は、インバータ４６へのスイッチング制御信号を出力するようになっている。
バッテリＥＣＵ４４は、バッテリ４７およびＥＣＵ４１に接続されている。バッテリＥＣＵ４４は、バッテリ４７を管理している。バッテリＥＣＵ４４は、バッテリ４７を管理するのに必要な信号を入力するようになっている。バッテリ４７を管理するのに必要な信号としては、例えば、バッテリ電圧センサ４７１からの端子間電圧の信号や、バッテリ電流センサ４７２からの充放電電流の信号や、バッテリ温度センサ４７３からの電池温度の信号などがある。
トランスミッションＥＣＵ４５は、自動変速機３０およびＥＣＵ４１に接続されている。トランスミッションＥＣＵ４５は、トルクコンバータ３２の図示しないロックアップクラッチを駆動制御したり、変速機構３５の変速段を変更したりするようになっている。
上述したスロットルモータ１７２と、車速センサ５０と、制御ユニット４０とは、本発明の車両の制御装置を構成している。すなわち、本発明の車両の制御装置は、自動停止条件が成立することを条件にエンジン１０を自動停止するとともに、再始動条件が成立することを条件にエンジン１０を再始動するエコランシステムを備えている。
また、本発明の車両の制御装置は、スロットルバルブ１７１を開閉するスロットルモータ１７２と、車両の速度を検出する車速センサ５０と、車両の走行中にエンジン１０を自動停止する場合に、車速センサ５０からの車速情報に基づき、車速が高いほどスロットルバルブ部１７１の開度を大きくするようスロットルモータ１７２を制御する制御ユニット４０と、を備えている。
さらに、本発明の車両の制御装置は、エンジン１０に燃料を供給する燃料供給装置１００を備え、制御ユニット４０は、車両の走行中にエンジン１０を自動停止する場合に、エンジン１０への燃料の供給を停止するよう燃料供給装置１００を制御するとともに、車速が高いほど燃料の供給を停止するタイミングを早くするよう燃料供給装置１００を制御する。
次に、作用について説明する。
図３に示すように、ＥＣＵ４１はエンジン１０が駆動中であるか否かを判断する（ステップＳ１）。ＥＣＵ４１が、エンジン１０は駆動中ではないと判断した場合は（ステップＳ１；ＮＯ）、ＥＣＵ４１はメインルーチンに処理を戻す。
ＥＣＵ４１が、エンジン１０は駆動中であると判断した場合は（ステップＳ１；ＹＥＳ）、ＥＣＵ４１は、エンジン１０の停止指令が有るか否かを判断する（ステップＳ２）。エンジン１０の停止指令があるか否かの判断は、例えば、アクセルペダル５３が解放された場合、アクセルセンサ５４からの情報に基づいて、ＥＣＵ４１により行われる。
ＥＣＵ４１が、自動停止条件を参照してエンジン１０の停止指令が無いと判断した場合は（ステップＳ２；ＮＯ）、ＥＣＵ４１はメインルーチンに処理を戻す。ＥＣＵ４１が、自動停止条件を参照してエンジン１０の停止指令が有ると判断した場合は（ステップＳ２；ＹＥＳ）、ＥＣＵ４１は、車速が所定の閾値を超えているか否かを判断する（ステップＳ３）。車速が閾値を超えているか否かの判断は、車速センサ５０からの情報に基づいて、ＥＣＵ４１により行われる。所定の閾値は、例えば８０ｋｍ／ｈとすることができる。ただし、８０ｋｍ／ｈに限られないのは勿論である。
ＥＣＵ４１が、車速は閾値を超えていると判断した場合は（ステップＳ３；ＹＥＳ）、エンジン１０の振動に対する運転者の感度は低いものと認定され、ＥＣＵ４１は車速とギヤ比とを参照する。そして、ＥＣＵ４１は、車速−スロットル開度マップに基づきスロットルバルブ１７１の開度を設定する（ステップＳ４）。具体的には、ＥＣＵ４１は、スロットル開度センサ１７３からの情報を参照し、エンジンＥＣＵ４２を介してスロットルモータ１７２を操作してスロットルバルブ１７１の開度を所望の開度に設定する。
続いて、ＥＣＵ４１は、車速とギヤ比とを参照し、車速−フューエルカット開始タイミングマップに基づきフューエルカットを行うタイミングを設定する（ステップＳ５）。このフューエルカットのタイミングは、従来の通常のタイミングより早いものとなっている。よって、燃費の向上を図ることができる。
ＥＣＵ４１は、設定したタイミングでフューエルカットを開始する（ステップＳ６）。具体的には、ＥＣＵ４１がエンジンＥＣＵ４２を介して燃料噴射弁１２３を閉塞するとともに、ＥＣＵ４１がエンジンＥＣＵ４２および燃料ポンプコントロールコンピュータ１１５を介して燃料ポンプ１１２を停止する。
フューエルカットの開始と同時に、ＥＣＵ４１はスロットルバルブ１７１をステップＳ４で設定した開度で開放する（ステップＳ７）。
エンジン１０のクランクシャフト１１は慣性で数回転し、その間に気筒１３１の掃気が行われ、気筒１３１内は殆ど新気に入れ替わる。これにより、エンジン１０の停止後は全ての気筒１３１内にほぼ大気圧の新気が存在するようになる。よって、気筒１３１内に不燃性の高い残留ガスが多量に存在する場合に比べて、エンジン１０の再始動性を向上することができる。
また、スロットルバルブ１７１が開かれているためポンピングロスがほとんど発生せず、エンジン１０は徐々に停止するようになる。このため、スロットル開度が全閉である場合に比べて、エンジン１０の慣性によるクランクシャフト１１の回転回数が多くなるので、ピストンやクランクシャフト１１などの各可動部が所定の停止位置まで十分に到達できる。また、スロットル開度が全閉である場合に比べて、エンジン１０の慣性による回転の加速度の低下が緩やかになるので、弁停止アクチュエータによりエンジン１０の各可動部を所定の停止位置に停止させる際の制御が容易になる。これにより、エンジン１０の各可動部の停止位置をエンジン１０の再始動しやすい位置で高精度に停止させることができるので、エンジン１０の再始動性を向上することができる。
フューエルカットが実行されるとともに、弁停止アクチュエータの作動によりピストンやクランクシャフト１１が所定の停止位置に停止されることにより、エンジン１０が停止する（ステップＳ８）。ＥＣＵ４１はメインルーチンに処理を戻す。
また、ステップＳ３において、ＥＣＵ４１が、車速は閾値を超えていないと判断した場合は（ステップＳ３；ＮＯ）、エンジン１０の振動に対する運転者の感度は高いものと認定され、ＥＣＵ４１は、フューエルカットを行うタイミングを通常時に設定する（ステップＳ９）。そして、ＥＣＵ４１は、設定した通常のタイミングでフューエルカットを開始する（ステップＳ１０）。フューエルカットが実行されるともに、弁停止アクチュエータの作動によりピストンやクランクシャフト１１が所定の停止位置に停止されることにより、エンジン１０が停止する（ステップＳ８）。ＥＣＵ４１はメインルーチンに処理を戻す。
次に、エンジン１０により閾値を超える速度で走行中にアクセルペダル５３を解放した際の動作を、図６に示すタイムチャートに沿って説明する。
ハイブリッド車両がエンジン１０により閾値を超える速度で走行している際に、Ｔ０において、運転者はアクセルペダル５３を解放する。これにより、エンジン駆動指令がオフになるので、ＥＣＵ４１はスロットルバルブ１７１を閉塞する。これにより、エンジン回転数が徐々に低下する。エンジントルクは急激に低下して０になる。
そして、エンジントルクが０になったばかりで動作がまだ不安定な状態で、Ｔ１において、ＥＣＵ４１はスロットルバルブ１７１を予め設定した開度に開く。また、ＥＣＵ４１はフューエルカットフラグをオンにして、フューエルカットを行う。ここでのＴ１は、通常のフューエルカットのタイミングである図７のＴ２よりも早いものとなっている。これにより、燃費の向上が図られる。
エンジン１０は、フューエルカットされることにより停止される。これにより、エンジン回転数は急激に低下するとともに、エンジントルクも０から急激に低下する。このとき、エンジン１０のクランクシャフト１１は慣性で数回転し、その間に気筒１３１の掃気が行われ、気筒１３１内は殆ど新気に入れ替わるようになる。これにより、エンジン１０の停止後は全ての気筒１３１内にほぼ大気圧の新気が存在するようになる。よって、気筒１３１内に不燃性の高い残留ガスが多量に存在する場合に比べて、エンジン１０の再始動性を向上することができる。また、スロットルバルブ１７１が開かれていることから、ポンピングロスがほとんど発生せず、各可動部をエンジン１０の再始動しやすい位置で停止させることができるので、エンジン１０の再始動性を向上することができる。
次に、エンジン１０により閾値を超えない速度で走行中にアクセルペダル５３を解放した際の動作を、図７に示すタイムチャートに沿って説明する。
ハイブリッド車両がエンジン１０により閾値を超えない速度で走行している際に、Ｔ０において、運転者はアクセルペダル５３を解放する。これにより、エンジン駆動指令がオフになるので、ＥＣＵ４１はスロットルバルブ１７１を閉塞する。これにより、エンジン回転数が徐々に低下する。エンジントルクは急激に低下して０になる。
そして、エンジントルクが０になってから、エンジン１０の吹き上がりを防止するためにしばらく放置する。エンジン１０の状態が安定してから、Ｔ２において、ＥＣＵ４１はフューエルカットフラグをオンにして、フューエルカットを行う。Ｔ２は従来からの通常の開始時間に設定されている。また、ここではＥＣＵ４１はスロットルバルブ１７１を開くことはない。エンジン１０は、フューエルカットされることにより停止される。これにより、エンジン回転数は急激に低下するとともに、エンジントルクも０から急激に低下する。
ハイブリッド車両が駐車などで停止するとともにエンジン１０が停止している場合には、オイルポンプ３４が停止している。このため、クラッチ２２にはオイルポンプ３４から作動油が供給されないので、クラッチ２２は解放状態となっている。このとき、変速機構３５のシフト位置はニュートラルであるようにしている。また、油圧調整バルブ３９は開放しておく。
ハイブリッド車両が駐車などで停止するとともにエンジン１０が停止している場合にエンジン１０を始動するには、モータジェネレータ２４に電力を供給する。モータジェネレータ２４への電力の供給により、モータジェネレータ２４のロータ２４１が回転する。ロータ２４１の駆動力は、クラッチ出力軸２７０からトルクコンバータ３２を経て、オイルポンプ３４に伝達される。
ここで、ロータ２４１が回転しても、クラッチ２２およびワンウェイクラッチ２３は、解放されているので、モータジェネレータ２４の動力はエンジン１０に伝わることはない。また、トルクコンバータ３２の回転により変速機構３５の変速機構入力軸３３が回転するが、変速機構３５のシフト位置がニュートラルであるので、変速機構３５の出力軸は回転しない。
オイルポンプ３４から吐出された作動油は、クラッチ２２に供給され、クラッチ２２が締結される。よって、ロータ２４１の駆動力が、クラッチ２２から入力部２１を経て、クランクシャフト１１に伝達される。これにより、エンジン１０が押し掛け始動される。
エンジン１０の始動後の車両発進時には、エンジン１０の駆動力は、クランクシャフト１１→入力部２１→クラッチ２２→ロータ２４１→クラッチ出力軸２７０という経路を経て、自動変速機３０に伝達される。動力が自動変速機３０に伝達されることにより、オイルポンプ３４が駆動されるので、作動油がクラッチ２２に供給され続けて、クラッチ２２の締結が維持される。そして、変速機構３５のシフト位置を前進または後進とする。よって、クランクシャフト１１の動力が自動変速機３０から車輪に伝達されて、ハイブリッド車両が発進する。
エンジン１０の駆動中かつ停車時においてバッテリ４７の電力不足が発生した場合は、エンジン１０の駆動力を用いてバッテリ４７に充電するようにする。自動変速機３０のシフト位置はニュートラルとなっている。エンジン１０の駆動力は、ワンウェイクラッチ２３を介してロータ２４１に伝達される。これにより、ロータ２４１が回転され、モータジェネレータ２４が発電機として作動する。よって、バッテリ４７が充電される。
車両走行時であって、減速中に車輪の駆動力によりモータジェネレータ２４を駆動させて充電する場合、すなわちエンジン１０を用いないモータジェネレータ２４のみによる回生作動の場合は、車輪の駆動力は、変速機構３５を伝わりオイルポンプ３４に伝達される。油圧調整バルブ３９は閉塞しておく。これにより、オイルポンプ３４で発生した作動油はクラッチ２２に供給されないので、クラッチ２２は解放のまま維持される。変速機構入力軸３３に連結されたロータ２４１が回転するので、モータジェネレータ２４が発電機として作動し、バッテリ４７が充電される。
以上のように、本実施の形態に係る車両の制御装置によれば、車両の走行中にエンジン１０を自動停止する場合に、車速が高いほどスロットルバルブ１７１の開度が大きくなる。このため、停止直前のエンジン１０のクランクシャフト１１が慣性で数回転する間に掃気が行われ、気筒１３１内は殆ど新気に入れ替わり、エンジン１０の停止後は全ての気筒１３１内にほぼ大気圧の新気が存在するようになる。よって、気筒１３１内に不燃性の高い残留ガスが多量に存在する場合に比べて、エンジン１０の再始動性を向上することができる。
また、スロットルバルブ１７１が開かれているためポンピングロスがほとんど発生せず、エンジン１０は徐々に停止するようになる。このため、スロットル開度が全閉である場合に比べて、エンジン１０の慣性によるクランクシャフト１１の回転回数が多くなるので、ピストンやクランクシャフト１１などが所定の停止位置まで十分に到達できる。また、スロットル開度が全閉である場合に比べて、エンジン１０の慣性による回転の加速度の低下が緩やかになるので、弁停止アクチュエータによりピストンやクランクシャフト１１などを所定の停止位置に停止させる際の制御が容易になる。これにより、ピストンやクランクシャフト１１などの停止位置をエンジン１０の再始動しやすい位置で高精度に停止させることができるので、エンジン１０の再始動性を向上することができる。
また、運転者の振動への感度が低くなる高速走行時にスロットル開度を大きくするようにしているので、スロットル開度を大きくすることにより発生する車両の揺り返しへの運転者の感度は低くなる。このため、ドライバビリティの低下を抑制することができる。したがって、車速が高いほどスロットル開度を大きくすることにより、ドライバビリティの低下抑制とエンジンの再始動性との両立を図ることができる。
また、本実施の形態に係る車両の制御装置によれば、車速が高いほど燃料の供給を停止するタイミングを早くしているので、フューエルカットのタイミングを早めて燃費の向上を図ることができる。しかも、運転者の感度が低くなる領域でエンジン１０を停止することができるので、ドライバビリティの低下を抑制することができる。
また、本実施の形態に係る車両の制御装置によれば、自動変速機３０で設定されたギヤ比が高いほど、燃料の供給を停止するタイミングを早くしている。このため、ギヤ比が高いときは車両の揺り返しに対する運転者の感度が低くなるので、フューエルカットを早期に行って車両に揺り返しが発生してもドライバビリティの低下を抑制することができる。
また、本実施の形態に係る車両の制御装置によれば、自動変速機３０で設定されたギヤ比が高いほど、スロットルバルブ１７１の開度を大きくしている。このため、ギヤ比が高いときは車両の揺り返しに対する運転者の感度が低くなるので、スロットル開度を大きくしてもドライバビリティの低下を抑制することができる。
上述した本実施の形態の車両の制御装置においては、適用する車両は１モータ型のハイブリッド車両とした。しかしながら、本発明に係る車両の制御装置においては、これに限られず、例えば、２モータ型のハイブリッド車両や、エコラン車両に適用してもよい。
また、本実施の形態の駆動装置１においては、ＥＣＵ４１は、エンジン１０の停止時に車速が閾値を超えている場合には、フューエルカットを行うタイミングが通常より早くなるように設定している。しかしながら、本発明に係る車両の制御装置においては、これに限られず、例えば、エンジン１０の停止時に車速が閾値を超えている場合でも、通常と同様のタイミングによりフューエルカットを行うようにしてもよい。
また、本実施の形態の駆動装置１においては、クラッチ２２とワンウェイクラッチ２３とはロータ２４１の内周部で並設した構成としている。しかしながら、本発明に係る駆動装置においては、これに限られず、クラッチ２２とワンウェイクラッチ２３とはロータ２４１の内周部で軸方向にオーバーラップした構成であってもよい。
以上のように、本発明に係る駆動装置は、ドライバビリティとエンジンの再始動性とを両立できるという効果を奏するものであり、ハイブリッド車両の制御装置に有用である。
１ 駆動装置
１０ エンジン
１１ クランクシャフト
１５ 気筒
１７ スロットルバルブ部
２０ 駆動ユニット
２２ クラッチ
２３ ワンウェイクラッチ
２４ モータジェネレータ
３０ 自動変速機
３４ オイルポンプ
４０ 制御ユニット
５０ 車速センサ
５４ アクセルセンサ
１００ 燃料供給装置
１７１ スロットルバルブ
１７２ スロットルモータ

Claims (4)

  1. 自動停止条件が成立することを条件に内燃機関を自動停止するとともに、再始動条件が成立することを条件に前記内燃機関を再始動するエコランシステムを備えた車両の制御装置であって、
    前記内燃機関に吸入される空気量を調節するスロットルバルブを開閉するスロットル開閉手段と、
    前記車両の速度を検出する車速検出手段とを備え、
    前記車両の走行中に前記内燃機関を自動停止する場合に、前記車速検出手段からの車速情報に基づき、車速が高いほど前記スロットルバルブの開度を大きくすることを特徴とする車両の制御装置。
  2. 前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段を備え、
    前記車両の走行中に前記内燃機関を自動停止する場合に、前記内燃機関への前記燃料の供給を停止するよう前記燃料供給手段を制御するとともに、前記車速が高いほど前記燃料の供給を停止するタイミングを早くすることを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
  3. 前記内燃機関が連結される変速機を有するとともに、
    前記変速機で設定されたギヤ比が高いほど、前記燃料の供給を停止するタイミングを早くすることを特徴とする請求項２に記載の車両の制御装置。
  4. 前記内燃機関が連結される変速機を有するとともに、
    前記変速機で設定されたギヤ比が高いほど、前記スロットルバルブの開度を大きくすることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の車両の制御装置。

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