JP5628597B2 - 発進制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ベルト式無段変速装置を備えアイドルストップ機能を有する車両の発進制御装置に関する。

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、下記特許文献１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。

また、アイドルストップ機能により内燃機関の停止判定直後の始動要求に対して遅れを生じることなく内燃機関を駆動状態に復帰させるための技術として、下記特許文献３のような内燃機関の停止・始動制御装置が提供されている。特許文献３の制御装置は、エンジン回転数が自立回転に復帰できる回転数か否かを判断し、自立回転できる回転数であるとの判断がなされた場合にはエンジンの停止制御を中止するように電子スロットルの開度制御を行う。また、特許文献３の制御装置は、エンジンの自立回転への復帰に失敗した場合に、前記した電子スロットルの実行フラグをオフ状態、すなわち電子スロットルを閉状態にする制御を行う。

特開２００１−４７８９２号公報 特開２００３−１７５７４７号公報 特許第４０２９８９１号公報

上記特許文献３に記載の停止・始動制御装置は、電子スロットルの開度制御の実行フラグの判定がエンジン回転数と経過時間に起因しており、エンジン回転数が自立回転可能な状態に復帰しない限り電動スロットルの開度制御の実行フラグがオフ状態、すなわち電動スロットルが閉状態のまま維持することになる。従って、上記特許文献３の従来技術においては、アイドルストップ機能が作用してエンジンが停止状態になった後、再度エンジンを起動する際にエンジン回転数が自立回転に復帰しないままクランキングを終了すると、電動スロットルが閉状態のまま維持されることになり、キー操作等によるエンジン始動後の走行が困難な状態になってしまうという問題がある。

かかる知見に基づき、本発明はエンジン回転数が自立回転に復帰しないままクランキングを終了した場合に、キー操作等によりエンジンを始動後、走行させることが可能なエンジンの発進制御装置の提供を目的とした。

上記した課題を解決すべく提供される本発明の車両の発進制御装置は、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、前記エンジンの動力を駆動輪に伝達するベルト式無段変速装置とを備え、所定の停止条件を満足したときに前記エンジンを自動停止させるとともに、自動停止後に所定の始動条件を満足したときに前記スロットルを閉状態とする電子スロットルガード制御を実施しつつ前記エンジンを自動始動させるアイドルストップ機能を備えている。本発明の発進制御装置は、前記アイドルストップ機能による前記エンジンの自動始動のためのクランキングの開始後、前記エンジンが自立回転に復帰しないうちにクランキングを終了した場合に、所定時間経過後に再度自動始動のためのクランキングを開始するものであり、前記エンジンが自立回転に復帰しないうちにクランキングを終了する動作が所定の回数だけ繰り返されたことを検知して前記電子スロットルガード制御を中止して前記スロットルを開状態とすることを特徴としている。

かかる構成によれば、アイドルストップ機能によるエンジンの自動始動のためのクランキングの開始及び終了を所定の回数に亘って繰り返したときに、電子スロットルガード制御を中止しスロットルを開状態とし、キー等の操作によりエンジンを始動後、走行させることが可能となる。

本発明によれば、エンジン回転数が自立回転に復帰しないままクランキングを終了した場合に、キー操作等によりエンジンを始動後、走行させることが可能なエンジンの発進制御装置を提供できる。

本発明の一実施形態に係る発進制御装置を搭載した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。 アイドルストップ機能により車両が自動停止した後、電子スロットルガード制御の完了に至るまでの各部の動作状況を示したタイミングチャートである。 アイドルストップ機能により車両が自動停止した後、電子スロットルガード制御の完了に至るまでに実施される発進制御方法を示す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発進制御装置Ｃを搭載した車両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、発進制御装置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などの各油圧作動装置に向けてオイルを圧送し、ライン圧（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、本発明における発進クラッチに相当するものであり、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１２ａ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）を調節し得る電子制御式のスロットル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発進制御装置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が自動的に始動し、車両Ａが走行可能な状態に復帰する。

本実施形態の車両Ａにおいては、自動始動開始直後におけるエンジンＥの吹き上がりや、発進時のショック防止、もたつき感の解消などの観点から、一定の条件を満足した状態においてスロットルＳの開度を調整する制御（以下、「電子スロットルガード制御」とも称す）が発進制御装置Ｃによって実施される。以下、自動始動開始後、電子スロットルガード制御を開始し、終了するまでの動作について、図２に示すタイミングチャートに従って説明し、その後図３に示すフローチャートに従って詳細に説明する。

車両Ａがアイドルストップ機能により自動停止すると、エンジンＥの回転が停止し、スロットルＳも閉止状態になる。また、これに伴ってオイルポンプ６も停止し、Ｖベルト１５に挟圧が作用しない状態（ライン圧が作用しない状態）になる。その後、アクセルの開度が所定の開度より大きくなる等の車両Ａを再始動させるための条件が揃うと、エンジンＥを再始動させるべく、クランキングが開始される。また、クランキングが開始されると、電子スロットルガード制御が開始される。

具体的には、クランキングが開始されると、電子スロットルＳが閉止状態とされる。クランキングを行っている一定期間の間にエンジンＥが自立回転可能な回転数に達した場合は、その後のエンジンＥの回転数や、ＣＶＴ７においてＶベルト１５に作用する挟圧、発進クラッチ（逆転ブレーキ５０）の係合状態に応じて電子スロットルＳの開度が調整される。

さらに詳細に説明すると、エンジンＥの回転数が所定の回転数（以下、復帰条件回転数ＲＥとも称す）以上に到達し、Ｖベルト１５に作用する挟圧が所定値以上に到達し、発進クラッチ（逆転ブレーキ５０）が係合を開始したことが確認されると、スロットルＳは、時間経過するにつれて所定の増加割合で開度が漸増するように制御される。これにより、自動始動後におけるエンジンＥの吹き上がりを防止することができる。

その後、発進クラッチが係合を完了したと想定される状態になると、これを条件として電子スロットルガード制御が終了される。本実施形態では、発生トルク容量から推定した発進クラッチが係合を完了する時間が推定され、この時間になった際に発進クラッチが係合したものとして電子スロットルガード制御が終了される。

一方、エンジンＥの再始動のためのクランキングが開始されたにもかかわらず、一定期間が経過してもエンジンＥが自立回転可能な回転数に到達しないときは、クランキングが終了し、電子スロットルガード制御が一旦解除される。これにより、電子スロットルＳが開状態とされる。この場合は、クランキングの終了後一定時間が経過すると、再度クランキングが開始される。再度クランキングを行うことによりエンジンＥが自立回転可能な状態になったときは、上述と同様に、その後のエンジンＥの回転数や、ＣＶＴ７においてＶベルト１５に作用する挟圧、発進クラッチ（逆転ブレーキ５０）の係合状態に応じて電子スロットルＳの開度が調整される。

これに対し、クランキングの開始及び終了が複数回（本実施形態では３回）繰り返されたにもかかわらずエンジンＥが自立回転可能な回転数に到達しなかった場合は、電子スロットルガード制御が解除される。これにより、電子スロットルＳが開状態となり、キー等の手動操作によりエンジンＥを始動後、走行させることが可能な状態になる。

続いて、図３に示すフローチャートに従って、車両Ａがアイドルストップ機能により自動停止した後、再始動を開始する場合に実施される制御について説明する。車両Ａが自動停止後、再始動する場合は先ず図３のステップ１においてエンジンＥのクランキングが開始されると共に、フラグがオン状態とされる。その後、制御フローがステップ２に進み、エンジン回転数Ｅが上述した復帰条件回転数ＲＥ以上に到達しているか否かが確認される。

ステップ２において未だ復帰条件回転数ＲＥに到達していない場合は、制御フローがステップ７に進められ、エンジンＥのクランキング中であるか否かが確認される。クランキング中である場合は、電子スロットルガード制御が継続され（ステップ１０）制御フローがステップ２に戻される。一方、クランキング中でない場合、すなわちクランキングを行ったにもかかわらずエンジンＥが自立回転可能な回転数に到達しなかった場合は、制御フローがステップ８に進められ、電子スロットルガード制御が一旦解除されると共に、フラグがオフ状態とされる。

その後、制御フローがステップ９に進み、エンジンＥの再始動を開始してからフラグがオフ状態になった回数、すなわちエンジンＥの再始動のために繰り返されたクランキングの回数がｎ回（本実施形態ではｎ＝３）以上であるか否かが確認される。ここでフラグがオフになった回数がｎ回未満である場合は、制御フローがステップ１に戻される。

一方、ステップ９においてフラグがオフになった回数がｎ回以上に達していることが確認された場合は、クランキングを複数回（本実施形態では３回）に亘って実施したにもかかわらずエンジンＥが再始動されなかった場合である。そこで、この場合はキー等を操作することにより手動によるエンジンＥの再始動を可能とすべく、電子スロットルガード制御が解除された状態のままとされ、車両Ａの自動始動のための一連の制御が完了する。これにより、車両Ａはキー等を手動操作することによりエンジンＥを始動後、走行させることが可能な状態になる。

ステップ２においてエンジンＥの回転数が復帰条件回転数ＲＥ以上に達していることが確認された場合は、制御フローがステップ３に進み、ライン圧が確保されているか、すなわちＶベルト１５に対して所定値以上の挟圧が作用しているか否かが確認される。ここでライン圧が未だ確保されていない場合は、上記のステップ２においてエンジンＥの回転数が復帰条件回転数ＲＥに達していない場合と同様に、制御フローがステップ７〜ステップ１０に係る制御フローに順次進められ、同様の制御がなされる。

これに対し、ステップ３においてライン圧が確保されていることが確認された場合は、制御フローがステップ４に移行し、発進クラッチ（逆転ブレーキ５０）が係合を開始したか否かが確認される。ここで、発進クラッチの係合開始が確認されない場合は、上記したのと同様に制御フローがステップ７〜ステップ１０に係る制御フローに順次進められ、同様の制御がなされる。

ステップ４において発進クラッチが係合を開始したことが確認された場合は、自動始動後におけるエンジンＥの吹き上がりを抑制すべく、クラッチが係合を完了したことが確認されるまでの期間に亘って、電子スロットルＳの開度が時間経過に連動して所定の増加割合で漸増するように制御される。すなわち、発進クラッチが係合を開始すると、制御フローがステップ５に進められ、発進クラッチが係合を完了したか否かが確認される。発進クラッチの係合が未完了である場合は、制御フローがステップ１に戻され、引き続き電子スロットルＳの開度制御がなされる。

これに対し、ステップ５において発進クラッチの係合が完了したことが確認されると、制御フローがステップ６に進められ、電子スロットルガード制御が終了される。これにより、車両Ａの再始動についての一連の制御が完了し、スロットルＳの開度がアクセルの開度に対応する開度となるように制御される。

上述したように、本実施形態の発進制御装置Ｃは、アイドルストップ機能により停止したエンジンＥを自動始動させるためにクランキングの開始及び終了を所定の回数に亘って繰り返したときに、電子スロットルガード制御が中止（解除）され、キー等を手動操作することによりエンジンＥを始動させることが可能な状態となる。従って、発進制御装置Ｃによれば、万一、複数回に亘ってクランキングを繰り返してもエンジンＥが自動始動できないようなことがあっても、手動によるエンジンＥの始動後の走行を確実に可能とすることができる。

本実施形態では、エンジンＥのクランキングの開始及び終了に連動して電子スロットルガード制御が実行状態及び解除状態になるとなるため、従来技術のようにエンジン回転数を検知する方法に対してより直接的に電子スロットルガード制御の実行を制御することができる。そのため、本実施形態の発進制御装置Ｃによれば、制御システムを従来技術のものに比べて簡素化し、誤判定による制御不良を防止することができる。

本実施形態では、ｎ回目（ｎ＝２以上の自然数）のクランキングが完了した時点においてエンジンＥが自立回転可能な回転数に達していないことを電子スロットルガード制御の解除条件とする例を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、解除条件として他の条件をさらに付加する等してもよい。具体的には、運転者によるキー操作のためのキーシリンダーから発信される位置信号や、シフトレンジの位置信号が所定の条件を満足することを前記解除条件として付加してもよい。

７ ベルト式無段変速装置（ＣＶＴ）
Ｅ エンジン
Ｃ 発進制御装置
Ｓ スロットル

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、
   前記エンジンの動力を駆動輪に伝達するベルト式無段変速装置とを備え、
   所定の停止条件を満足したときに前記エンジンを自動停止させるとともに、自動停止後に所定の始動条件を満足したときに前記スロットルを閉状態とする電子スロットルガード制御を実施しつつ前記エンジンを自動始動させるアイドルストップ機能を備えており、
   前記アイドルストップ機能による前記エンジンの自動始動のためのクランキングの開始後、前記エンジンが自立回転に復帰しないうちにクランキングを終了した場合に、所定時間経過後に再度自動始動のためのクランキングを開始するものであり、
   前記エンジンが自立回転に復帰しないうちにクランキングを終了する動作が所定の回数だけ繰り返されたことを検知して前記電子スロットルガード制御を中止して前記スロットルを開状態とすることを特徴とする車両の発進制御装置。

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