JP5489815B2 - アイドルストップ機能の検査モードを備えた車両 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンをアイドルストップさせるアイドルストップ機能についての検査モードを備えた車両に関するものである。

近年、省エネルギーや環境問題の観点から、車両における燃費向上やエネルギー効率の改善が望まれている。かかる観点から、従来、下記特許文献１や特許文献３に開示されているような無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）を搭載した車両が提供されている。また更なる燃費向上を図るべく、下記特許文献２に開示されているように、信号等において走行を停止した際に所定の条件を満足することを条件としてエンジンの運転を自動的に停止し、発進時にエンジンを自動的に再始動させるアイドルストップ機能を備えた車両が提供されている。

下記特許文献１に開示されている無段変速機を備えた車両の制御装置は、エンジントルクに対応して無段変速機のベルト挟圧を設定するものである。また、下記特許文献２に開示されているエンジン自動停止再始動装置は、アクセル踏み込みに起因してエンジンが再始動された時の急発進による危険を防止するためのものである。特許文献２に係る従来技術では、所定の再始動条件が成立したことが検出され、エンジンのトルク抑制制御及びブレーキ圧増圧制御を含む急加速抑制制御を実行することにより、アクセル踏み込みに伴うエンジンの再始動時に車両が急発進するのを防止している。

下記特許文献３に開示されている車両用制御装置は、エンジン始動時にベルト式ＣＶＴにおけるベルトとプーリとの滑りを防止することにより耐久性の向上を図ろうとするものである。特許文献３に係る従来技術では、再始動時に、オイルポンプの駆動によりベルト式ＣＶＴのライン圧が所定値以上に確保されるまで、クラッチの油圧上昇を遅延させるものである。

また、従来技術において提供されているアイドルストップ機能を備えた車両では、アイドルストップ状態から確実かつスムーズに復帰させることが可能なように、オイルの油温やエンジンの水温、バッテリ電源の電圧、バッテリ電源の温度などについて様々な条件が規定されており、これらの条件が満たされた場合に限ってアイドルストップ機能が稼働する構成とされている。従来技術では、アイドルストップ機能についてこのような作動条件を設けることにより、通常の使用状態における十分な安全性を確保しつつ、使用感の向上を図っている。

特開２００１−４７８９２号公報 特開２００３−１７５７４７号公報 特開２００１−８２５９４号公報

ここで、ベルト式ＣＶＴを備え、アイドルストップ機能を有する車両においては、生産直後やメンテナンスの際にアイドルストップ機能が正常に機能するかについて診断を行う必要がある。アイドルストップ機能の診断を行う場合には、通常の使用状態とは異なり、全ての作動条件を満足した条件下で診断を行う必要がない場合や、一部の作動条件について正常に機能しているかを診断する場合などがあり、上述した作動条件のうちの一部を解除した状態においてアイドルストップ機能を稼働させたいという要望がある。

従来技術のベルト式ＣＶＴを搭載した車両には、エンジン駆動式のオイルポンプに加え、バッテリ電源などから駆動力を得て作動する外部オイルポンプを設けたものが存在する。このような構成である場合は、エンジンが停止した状態においてもＣＶＴにおけるベルト挟圧を維持しておくことが可能である。従って、アイドルストップ機能の診断を行う際にも外部オイルポンプを作動させてＣＶＴにオイルを供給しておくことにより、十分なベルト挟圧が確保されている状態とすることが可能であり、エンジンの出力トルクがＣＶＴに入力されてもベルトの滑りなどの問題が起こらない。その反面、前述した外部オイルポンプがアイドルストップ機能が稼働している間も作動することになり、その分だけエネルギー効率が低下してしまうという問題がある。また、外部オイルポンプを設けることにより、製造コストも高くつくという問題もある。

かかる知見に基づき、本発明者らは、外部オイルポンプを設けず、エンジン駆動式のオイルポンプによってＣＶＴにオイルを供給する構成について検討を行った。その結果、通常の使用状態におけるエネルギー効率の更なる改善や製造コストの削減を行うことが可能であることが判明した。その反面、アイドルストップ機能の診断を行うために一部の作動条件を解除した場合は、エンジンの停止に伴ってＣＶＴへのオイル供給が滞ることにより、十分なベルト挟圧が確保されていない状態でエンジンの出力トルクがＣＶＴに入力されてしまい、ベルトの滑りが発生する可能性があることが判明した。

そこで、本発明は、外部オイルポンプを備えておらず、エンジン駆動式のオイルポンプによってＣＶＴにオイルを供給する構成の車両において、アイドルストップ機能の稼働条件の一部を解除した状態でアイドルストップ機能の診断を行う場合であってもＣＶＴにおいてベルトの滑りが発生するのを防止できる車両の提供を目的とした。

上述した課題を解決すべく提供される本発明の車両は、アクセルと、前記アクセルの開度とは独立して開度を調節し得るスロットルを備えたエンジンと、前記エンジンによって駆動されるオイルポンプと、前記エンジンの動力を駆動輪に伝達するベルト式無段変速装置と、少なくとも前記エンジン及び前記ベルト式無段変速装置が互いに連携作動するように制御可能な制御装置と、を有し、所定の稼働条件を満足したときに前記エンジンを自動停止させるアイドルストップ機能を備えた車両であって、前記ベルト式無段変速装置が、ベルトと、前記オイルポンプによってオイルが供給されることにより前記ベルトに対して挟圧を作用させることが可能なプーリとを備えたものであり、前記制御装置が、前記稼働条件の一部を解除した状態において前記アイドルストップ機能の検査を行うための検査モードによる制御を実施可能であり、前記検査モードによる制御が実施された場合のみ、少なくとも車両が駆動可能な状態になるまでは、前記アクセルが踏み込まれた場合であっても前記エンジンのスロットル開度が所定開度以下となるように制御されることを特徴とするものである。

本発明の車両は、検査モードによる制御が制御装置によってなされる場合に、前記アクセルが踏み込まれたとしても、少なくとも車両が駆動可能な状態になるまではエンジンのスロットル開度が所定開度以下に制限される。ここで、本発明において、「車両が駆動可能な状態」とは、オイルポンプにより圧送されるオイルの油圧が所定圧以上に到達した状態や、このような状態に達したと推認される状態である。具体的には、下記（１）〜（３）のような状態が、前述した「車両が駆動可能な状態」に該当する。
（１）オイルポンプにより圧送されるオイルについて検知される油圧が実際に所定圧以上であることが確認された状態。
（２）エンジンの回転数が所定の回転数以上に達することによりエンジン駆動式のオイルポンプの回転数も上昇し、十分な油圧に達していると想定される状態。
（３）車輪速の検出により、駆動力が実際に伝達されたと想定される状態。

ここで、上述したように検査モードの実行時にアイドルストップ機能の稼働条件の一部を解除した場合は、アイドルストップ機能が解除されエンジンが再始動した後、「車両が駆動可能な状態」に達するまでの期間は、エンジンによって駆動するポンプが未だ十分作動していない可能性がある。従って、この期間においてはＣＶＴのプーリに対して十分な油圧が作用しておらず、ベルトの滑りが発生する可能性がある。かかる知見に基づき、本発明では、車両が駆動可能な状態に達するまでの期間において仮にアクセルが踏み込まれたとしても、エンジンのスロットル開度を所定開度以下となるように制御している。従って、本発明の車両では、検査モードの実行時において、前述したようなベルトの滑りが発生しない。

本発明の車両では、上述した従来技術の車両のように外部オイルポンプを必要としないため、従来技術の車両よりもエネルギー効率の点において優れている。また、本発明の車両は、外部オイルポンプを要しない分だけ、製造コストも抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る車両において採用されているトランスミッションシステムを示すスケルトン図である。 図１に示す車両における検査モードに関するフローチャートである。

続いて、本発明の一実施形態に係る車両Ａについて、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本実施形態の車両Ａは、その制御構成に特徴を有するものであるが、制御構成部分の説明に先立って、車両Ａにおいて採用されているトランスミッションシステムの概略を説明する。

本実施形態の車両Ａは、図１に示すようにトランスミッションシステムＴとエンジンＥ、制御装置Ｃを備えている。トランスミッションシステムＴは、ＦＦ横置き式の自動車用変速機であり、エンジン出力軸１によりトルクコンバータ２を介して駆動される入力軸３、入力軸３の回転を正逆切り替えて駆動軸１０に伝達する前後進切替装置４、駆動プーリ１１と従動プーリ２１と両プーリ間に巻き掛けられたＶベルト１５とからなる無段変速装置７、従動軸２０の動力を出力軸３２に伝達するデファレンシャル装置３０などによって構成されている。入力軸３と駆動軸１０とは同一軸線上に配置され、従動軸２０とデファレンシャル装置３０の出力軸３２とが入力軸３に対して平行でかつ非同軸に配置されている。したがって、このトランスミッションシステムＴは、全体として３軸構成とされている。

本実施形態において採用されているＶベルト１５は、一対の無端状張力帯と、これら張力帯に支持された多数のブロックとで構成された公知の金属ベルトである。

トランスミッションシステムＴを構成する各部品は、変速機ケース５の中に収容されている。トルクコンバータ２と前後進切替装置４との間には、オイルポンプ６が配置されている。このオイルポンプ６は、図１では示さないが、変速機ケース５に固定されたオイルポンプボデーと、オイルポンプボデーに対して固定されたオイルポンプカバーと、オイルポンプボデーとオイルポンプカバーとの間に収容されたポンプギヤとで構成されている。そして、ポンプギヤはトルクコンバータ２のポンプインペラ２ａにより駆動される。なお、トルクコンバータ２のタービンランナ２ｂは入力軸３に連結され、ステータ２ｃはワンウエイクラッチ２ｄを介して変速機ケース５により支持されている。

オイルポンプ６は、エンジンＥから入力される動力により作動するものである。従って、オイルポンプ６の動作は、エンジンＥと連動する。すなわち、エンジンＥの作動中はオイルポンプ６も作動するが、エンジンＥが停止するとオイルポンプ６も停止する。また、オイルポンプ６を作動させることにより、後に詳述する前後進切替装置４やＣＶＴ７などに向けてオイルを圧送し、油圧を作用させることができる。従って、エンジンＥの停止中は、前後進切替装置４やＣＶＴ７に対して油圧を作用させることができない。

前後進切替装置４は、遊星歯車機構４０と、逆転ブレーキ５０と、直結クラッチ５１とで構成されている。遊星歯車機構４０は、いわゆるシングルピニオン方式のものであり、サンギヤ４１が入力回転部材である入力軸３に連結され、リングギヤ４２が出力回転部材である駆動軸１０に連結された構成とされている。逆転ブレーキ５０は、ピニオンギヤ４３を支えるキャリア４４と変速機ケース５との間に設けられている。また、直結クラッチ５１は、キャリア４４とサンギヤ４１との間に設けられている。直結クラッチ５１を解放して逆転ブレーキ５０を締結すると、入力軸３の回転が逆転され、かつ減速されて駆動軸１０へ伝えられる。逆に、逆転ブレーキ５０を解放して直結クラッチ５１を締結すると、遊星歯車機構４０のキャリア４４とサンギヤ４１とが一体に回転するので、入力軸３と駆動軸１０とが直結される。

無段変速装置７の駆動プーリ１１は、固定シーブ１１ａと、可動シーブ１１ｂと、油圧サーボ１２とを備えている。固定シーブ１１ａは、駆動軸（プーリ軸）１０の軸上に一体的に形成されている。可動シーブ１１ｂは、駆動軸１０上にローラスプライン部を介して軸方向移動自在に、かつ一体回転可能に支持されている。油圧サーボ１２は、可動シーブ１１ｂの背後に設けられている。可動シーブ１１ｂの外周部には、背面側へ延びるピストン部が一体に形成され(図示せず)、このピストン部の外周部が駆動軸１０に固定されたシリンダ（図示せず）の内周部に摺接している。可動シーブ１１ｂとシリンダとの間に油圧サーボ１２の作動油室１２ａが形成され、この作動油室１２への油圧を制御することにより、変速制御が実施される。

従動プーリ２１は、固定シーブ２１ａと、可動シーブ２１ｂと、油圧サーボ２２とを備えている。固定シーブ２１ａは、従動軸（プーリ軸）２０上に一体的に形成されている。可動シーブ２１ｂは、従動軸２０上にローラスプライン部（図示せず）を介して軸方向移動自在に、かつ一体回転可能に支持されている。油圧サーボ２２は、可動シーブ２１ｂの背後に設けられている。可動シーブ２１ｂの外周部には、背面側へ延びるシリンダ部（図示せず）が一体に形成され、シリンダ部の内周部に従動軸２０に固定されたピストン（図示せず）が摺接している。可動シーブ２１ｂとピストンとの間に油圧サーボ２２の作動油室２２ａが形成され、この作動油室２２ａの油圧を制御することにより、トルク伝達に必要なベルト推力が与えられる。なお、作動油室２２ａには初期推力を与えるスプリング２４が配置されている。

従動軸２０の一端部は、エンジンＥ側に向かって延びており、この一端部に出力ギヤ２７が固定されている。出力ギヤ２７はデファレンシャル装置３０のリングギヤ３１に噛み合っており、デファレンシャル装置３０から左右に延びる出力軸３２に動力が伝達され、車輪が駆動される。

エンジンＥは、内燃機関によって構成されるものであり、開度（出力）を調節し得るスロットルＳを備えている。エンジンＥは、出力軸１を介して上述したトランスミッションシステムＴに接続されており、動力をトルクコンバータ２やオイルポンプ６に対して入力可能とされている。エンジンＥは、上述したＣＶＴ７と連携作動するように制御装置Ｃによって動作制御されている。

車両Ａは、走行を停止した際に所定の稼働条件を満足していることを条件として制御装置Ｃからの制御信号によりエンジンＥの運転を自動的に停止させ、発進時にエンジンＥを自動的に再始動させる機能（アイドルストップ機能）を有する。本実施形態では、アクセル（図示せず）の開度が所定の開度以下であることや、車速が０［Ｋｍ／ｈ］であること、エンジンＥの水温が所定の温度範囲内であること、バッテリ電源の電圧が所定の電圧以上であること、バッテリ電源の温度が所定の温度範囲内にあること、バッテリ電源が十分に充電された状態であること、ブレーキペダルがオン状態であることなどがアイドルストップ機能の稼働条件として設定されている。また、アクセルの開度が所定の開度より大きくなる等して前述した稼働条件を満たさない状態になると、アイドルストップ機能が解除されてエンジンＥが再始動し、車両Ａが走行可能な状態に復帰する。

また、車両Ａは、制御装置Ｃによる制御の下、検査モードにより動作させることができる。検査モードは、生産直後の動作チェックやメンテナンスなどの際に検査を行う際に実行される動作モードである。車両Ａを検査モードで動作させることにより、上述した稼働条件の一部を解除した状態でアイドルストップ機能を稼働させ、アイドルストップ機能が正常に機能するか否かを判定することができる。検査モードが選択された場合は、アイドルストップ機能が稼働してエンジンＥが停止状態になった後、アクセルが踏み込まれた場合であっても、少なくとも車両Ａが駆動可能な状態になるまでの期間は、エンジンＥのスロットルＳの開度が所定開度以下となるように制御される。すなわち、検査モードにおいては、アクセルが踏み込まれたとしても直ちにエンジンＥからＣＶＴ７に動力を伝達させるのではなく、油圧がＣＶＴ７の可動シーブ１１ｂ，２１ｂに伝達されＶベルト１５の滑りが発生しないと想定されるタイミングまでＣＶＴ７への動力伝達を遅延させることとしている。

車両Ａの動作について図２に示すフローチャートに則って説明すると、先ずステップ１において車両Ａの動作モードとして検査モードが選択されているか否かが確認される。ステップ１において検査モードが選択されている場合は、ステップ２において検査モードにおいてアイドルストップ機能が稼働するための条件（図中や以下の説明においいて「検査用ＩＤＳ稼働条件」とも称す）を満足した状態であるか否かが確認される。

具体的には、上述したように、検査モードが選択されている場合は、通常の使用状態においてアイドルストップ機能を稼働させるための条件（以下、「通常ＩＤＳ稼働条件」とも称す）ではなく、通常ＩＤＳ稼働条件から一部の稼働条件が解除されたものがアイドルストップ機能を稼働させるための条件（検査用ＩＤＳ稼働条件）として設定される。さらに詳細には、通常ＩＤＳ稼働条件には、アクセルペダルの状態（開閉、開度）や、車速、エンジンＥの水温、バッテリ電源の状態（電圧，温度，充電状態）、ブレーキペダルの状態などの多数の条件が設定されているが、これらの条件のうちの一又は条件を除外したものが検査用ＩＤＳ稼働条件として設定されている。

上述した検査用ＩＤＳ稼働条件がステップ２において満足したことが確認された場合は、制御フローがステップ３に移行し、アイドルストップ機能が稼働する。これにより、エンジンＥがオフ状態になる。その後、ステップ４においてアイドルストップ後の再始動条件を満足する状態になっているか確認される。具体的には、前述した再始動条件として、アイドルストップ機能が稼働した後アクセルが改めて開状態（オン状態）になる、ブレーキペダルがオフ状態になる、などの運転者の操作の観点から設定された条件や、車速やバッテリ電源の電流値などの安全性の観点から設定された条件などが予め設定されている。ステップ４では、これらの再始動条件について各所に設置されたセンサ（図示せず）などからの信号に基づいて制御装置Ｃが監視している。

上述したステップ４において再始動条件を満足していない間は、制御フローがステップ３に戻され、アイドルストップ機能が稼働状態のまま維持される。一方、ステップ４において再始動条件が整ったことが確認されると、制御フローがステップ５に進められ、アクセルの開度にかかわらずスロットルＳが閉状態とされる。その後、ステップ６において車両Ａが車両駆動可能条件を満足した状態になっているか否かが確認される。

具体的には、ステップ６において以下の（１）〜（３）のいずれか一つあるいは複数の条件を満足した状態になっているか否かが確認される。
（１）オイルポンプ６により圧送されるオイルについて検知される油圧が実際に所定圧以上であることが確認された状態。
（２）エンジンＥの回転数が所定の回転数以上に達することによりエンジンＥによって駆動されるオイルポンプ６の回転数も上昇し、十分な油圧に達していると想定される状態。
（３）車輪（図示せず）の速度の検出結果により、駆動力が実際に車輪に伝達されたと想定される状態。

ステップ６において車両Ａが未だ駆動可能な状態でない間は、オイルポンプ６が未だ十分駆動しておらず、ＣＶＴ７の稼働シーブ１１ｂ，２１ｂに対して十分な油圧が作用していない可能性がある。稼働シーブ１１ｂ，２１ｂが十分に機能していない状態においてＣＶＴ７に対してエンジンＥの動力が伝達されると、Ｖベルト１５の滑りが発生する可能性がある。そこで、ステップ６において車両駆動可能条件が満足するまでの間は、エンジンＥのスロットルＳが閉状態に維持される。

一方、ステップ６において車両駆動可能条件が満足された状態になると、稼働シーブ１１ｂ，２１ｂに対して十分油圧が作用しているものと想定される。従って、この状態においてエンジンＥの動力をＣＶＴ７に伝達させても、駆動プーリ１１や従動プーリ２１においてＶベルト１５に対して十分な挟圧を作用させることが可能であり、Ｖベルト１５の滑りを回避できると想定される。そこで、ステップ６において車両駆動可能条件を満足した状態になったことが確認された場合は、制御フローがステップ７に移行し、エンジンＥのスロットルＳがアクセルペダルの開度に相当する開度まで開いた状態とされる。これにより、車両Ａは、アイドルストップ機能から復帰した状態になり、走行可能な状態に復帰する。

本実施形態の車両Ａは、動作モードとして検査モードを選択した際に、アイドルストップ機能が稼働した状態においてアクセルペダルが開状態に切り替わったとしても、上述した車両駆動可能条件を満足した状態にならない限りエンジンＥのスロットルＳの開度が所定開度以下（本実施形態では全閉）となるように制御されている。そのため、車両Ａにおいては、油圧が駆動プーリ１１や従動プーリ２１に十分作用し、Ｖベルト１５に対して十分な挟圧を作用させることが可能な状態になってからＣＶＴ７に対してエンジンＥの動力が伝達されることになり、Ｖベルト１５の滑りやこれに伴う不具合が発生しない。

また、車両Ａは、従来技術の車両のようにバッテリ電源により駆動するオイルポンプなどを必要としないため、その分だけエネルギー効率の点において優れており、製造コストも抑制することができる。

本実施形態では、図２に示す制御フローのステップ６において車両駆動可能条件を満足した状態にならない期間においてスロットルＳを全閉状態で維持する構成を例示したが、スロットルＳは必ずしも全閉である必要はなく、所定の開度以下となるように制御するようにしてもよい。具体的には、ステップ３においてアイドルストップ機能が解除されるとエンジンＥが再起動され、オイルポンプ６も駆動を開始するため、車両駆動可能条件を未だ満足していない状態においても駆動プーリ１１や従動プーリ２１に対して幾ばくかの油圧が作用しているものと考えられる。この状態においては、比較的低い動力であればこれをＣＶＴ７に伝達させたとしてもＶベルト１５の滑りは発生しないと考えられる。そこで、ステップ５において車両駆動可能条件が未だ満足されていない状態においても、Ｖベルト１５の滑りが発生しないと想定される範囲内においてスロットルＳを開くように制御することとしてもよい。

本実施形態の車両Ａは、検査モードを選択した際に、実際に走行試験を行うことによりアイドルストップ機能についての検査を行うことが可能である。また、車両Ａは、試験用に準備された台上においてアイドルストップ機能についての検査を行う場合についても、同様の制御により検査モードによる検査を行うことができる。

Ａ 車両
Ｅ エンジン
Ｃ 制御装置
Ｓ スロットル
６ オイルポンプ
７ ベルト式無段変速装置（ＣＶＴ）
１５ Ｖベルト
１１ 駆動プーリ
２１ 従動プーリ

Claims (1)

1. アクセルと、
   前記アクセルの開度とは独立して開度を調節し得るスロットルを備えたエンジンと、
   前記エンジンによって駆動されるオイルポンプと、
   前記エンジンの動力を駆動輪に伝達するベルト式無段変速装置と、
   少なくとも前記エンジン及び前記ベルト式無段変速装置が互いに連携作動するように制御可能な制御装置と、を有し、
   所定の稼働条件を満足したときに前記エンジンを自動停止させるアイドルストップ機能を備えた車両であって、
   前記ベルト式無段変速装置が、ベルトと、前記オイルポンプによってオイルが供給されることにより前記ベルトに対して挟圧を作用させることが可能なプーリとを備えたものであり、
   前記制御装置が、前記稼働条件の一部を解除した状態において前記アイドルストップ機能の検査のみを行うための検査モードによる制御を実施可能であり、
   前記検査モードによる制御が実施された場合のみ、少なくとも車両が駆動可能な状態になるまでは、前記アクセルが踏み込まれた場合であっても前記エンジンのスロットル開度が所定開度以下となるように制御されることを特徴とする車両。
   
   

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