JP6292781B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関及び自動変速機を備えた車両を制御する制御装置であって、所定のアイドルストップ条件が満たされた際にアイドルストップ制御を行う車両の制御装置に関する。

従来より、信号待ち等、車両の一時停車時に内燃機関のアイドル回転を停止させて燃費の向上を図るアイドリングストップシステムが周知である。アイドリングストップシステムでは、車速が所定車速を下回り、ブレーキ操作量が所定操作量を上回り、冷却水温及びバッテリ電圧が十分高い、といった諸条件すなわちアイドルストップ条件が成立したときに、内燃機関を自動的に停止させるようにしている（例えば、特許文献１を参照）。

ここで、アイドルストップ中に発進加速要求があった場合には、内燃機関の再始動を行い、内燃機関のクランクシャフトと車軸との間のクラッチを締結するようにしている。ここで、速やかに車両の発進を行うには、クラッチの締結は早いタイミングで行うことが望ましい。

しかし、クラッチの入力側の回転数と出力側の回転数とが大きく異なる場合にクラッチを締結すると、クラッチの締結の際にショックが発生し、ドライバビリティが悪化するという不具合が発生する。

特開２０１２−２６３９４号公報

本発明は以上の点に着目し、アイドルストップ中に発進加速要求があった場合のクラッチの締結の際のショックを小さくすることを目的とする。

以上の課題を解決すべく、本発明に係る車両の制御装置は、以下に述べるような構成を有する。すなわち本発明に係る車両の制御装置は、内燃機関及び自動変速機を備えているとともに排気通路に排気浄化用の三元触媒を備えた車両を制御する制御装置であって、燃料カットが開始され前記三元触媒に酸素が吸着された後所定のアイドルストップ条件が満たされた際にアイドルストップ制御を行い、アイドルストップ中に発進加速要求があり、内燃機関のクランクシャフトと車軸との間のクラッチが締結されており、かつ前記クラッチの出力側の回転数が所定値を下回っている場合に、点火カット制御を行う一方、燃料の噴射は行うように制御する。

このようなものであれば、クラッチの出力側の回転数が所定値を下回っている場合に点火カット制御を行うことにより、内燃機関の回転数ひいてはクラッチの入力側の回転数の上昇を抑制して出力側との回転数の差を小さくできる。従って、クラッチの締結の際のショックを小さくすることができる。

本発明によれば、アイドルストップ中に発進加速要求があった場合のクラッチの締結の際のショックを小さくすることができる。

本発明の第一実施形態における車両用内燃機関の全体構成を示す概略図。 同実施形態における駆動系の構成を示す概略図。 同実施形態の制御装置が実行する処理の手順例を示すフローチャート。 同実施形態に係る制御による作用を概略的に示すタイムチャート。

本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ以下に述べる。

本実施形態における内燃機関は、火花点火式の４ストロークガソリンエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。

吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。

排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。

図２に、車両が備える駆動系の例を示す。この駆動系は、トルクコンバータ７及び自動変速機８、９を備えてなる。特に、本実施形態では、自動変速機８、９の構成要素として、遊星歯車機構を利用した前後進切換装置８、及び無段変速機の一種であるベルト式ＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）９を採用している。

内燃機関が出力する回転駆動力は、内燃機関のクランクシャフトからトルクコンバータ７の入力側のポンプインペラ７１に入力され、出力側のタービンランナ７２に伝達される。タービンランナ７２の回転は、前後進切換装置８を介してＣＶＴ９の駆動軸９４に伝わり、ＣＶＴ９における変速を経て従動軸９５を回転させる。従動軸９５の回転は、出力ギア１０１に伝達される。出力ギア１０１は、デファレンシャル装置のリングギア１０２と噛合し、デファレンシャル装置を介して車軸１０３及び駆動輪（図示せず）を回転させる。

トルクコンバータ７は、ロックアップ機構を備える。ロックアップ機構は、この分野では既知のもので、トルクコンバータ７の入力側と出力側とを相対回動不能に締結するロックアップクラッチ７３と、ロックアップクラッチ７３を断接切換駆動するための作動液圧（油圧）を制御するロックアップソレノイドバルブ（図示せず）とを要素とする。ロックアップソレノイドバルブは、制御信号ｌを受けてその開度を変化させる流量制御弁である。

原則として、車速がある程度以上高い状況下、例えば１０ｋｍ／ｈ以上では、ほぼ常時トルクコンバータ７をロックアップする。そして、車速が１０ｋｍ／ｈよりも低くなったならば、トルクコンバータ７のロックアップを解除する。

ロックアップ時、ロックアップクラッチ７３はトルクコンバータカバー７４に押し付け
られ、トルクコンバータカバー７４と一体となって回転する。ロックアップ時、トルクコンバータ７の入力側のドライブプレートに入力された機関のトルクは、トルクコンバータカバー７４からロックアップクラッチ７３を経由してトルクコンバータ７の出力側にある前後進切換装置８に直接伝達される。ロックアップ時、トルクコンバータ７の出力側回転数の入力側回転数に対する比である速度比は１となる。

非ロックアップ時には、ロックアップクラッチ７３がトルクコンバータカバー７４から離反する。非ロックアップ時、トルクコンバータ７の入力側に入力された機関のトルクは、トルクコンバータカバー７４からポンプインペラ７１、タービン７２へと伝わり、前後進切換装置８に伝達される。非ロックアップ時、トルクコンバータ７の速度比は、駆動状態に応じて１よりも小さくなったり大きくなったりする。

前後進切換装置８は、そのサンギア８１がタービンランナ７２と連絡し、リングギア８２が駆動軸９４と連絡している。プラネタリギア８３１を支持するプラネタリキャリア８３と変速機ケースとの間には、断接切換可能な液圧クラッチたるフォワードブレーキ８４を介設している。また、プラネタリキャリア８３とサンギア８１（または、トルクコンバータ７の出力側）との間にも、断接切換可能な液圧クラッチたるリバースクラッチ８５を介設している。

走行レンジのうちのＤレンジでは、フォワードブレーキ８４を締結し、リバースクラッチ８５を切断する。これにより、トルクコンバータ７の出力軸の回転が逆転されかつ減速されて駆動軸９４に伝達され、前進走行となる。Ｒレンジでは、リバースクラッチ８５を締結し、フォワードブレーキ８４を切断する。これにより、サンギア８１とプラネタリキャリア８３とが一体的に回転し、トルクコンバータ７の出力軸と駆動軸９４とが直結して後進走行となる。フォワードブレーキ８４またはリバースクラッチ８５断接切換駆動するための作動液圧を制御するソレノイドバルブ（図示せず）は、制御信号ｍを受けてその開度を変化させる流量制御弁である。

非走行レンジであるＮレンジ、Ｐレンジでは、フォワードブレーキ８４及びリバースクラッチ８５をともに切断する。要するに、前後進切換装置８は、内燃機関と車軸１０３との間を接続し、並びに、内燃機関と車軸１０３との間を切断するためのクラッチとしての役割を担っている。

ＣＶＴ９は、駆動プーリ９１及び従動プーリ９２と、両プーリ９１、９２に巻き掛けられたベルト９３とを要素とする。駆動プーリ９１は、駆動軸９４に固定した固定シーブ９１１と、駆動軸９１上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持させた可動シーブ９１２と、可動シーブ９１２の後背に配設された液圧サーボ９１３とを有しており、液圧サーボ９１３を操作し可動シーブ９１２を変位させることを通じて変速比を無段階に変更できる。並びに、従動プーリ９２は、従動軸９５に固設した固定シーブ９２１と、従動軸９５上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持させた可動シーブ９２２と、可動シーブ９２２の後背に配設された液圧サーボ９２３とを有しており、液圧サーボ９２３を操作し可動シーブ９２２を変位させることを通じてトルク伝達に必要なベルト推力を与える。

走行レンジを操作するべくフォワードブレーキ８４またはリバースクラッチ８５に供給される作動液（作動油）、また変速比を操作するべく液圧サーボ９１３、９２３に供給される作動液を吐出する液圧ポンプ（図示せず）は、内燃機関のクランクシャフトから回転駆動力の伝達を受けて稼働する、既知の機械式（非電動式）のものである。この作動液は、トルクコンバータ７に用いられる流体と共通である。

本実施形態の制御装置たるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。

入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、クランクシャフトの回転角度及び機関の回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（いわば、要求負荷）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、ブレーキブースタのマスタシリンダ内の油圧を検出するセンサから出力されるブレーキ踏量信号ｄ、吸気通路３（特に、サージタンク３３）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｅ、機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｆ、シフトレバーのレンジを知得するためのセンサ（または、シフトポジションスイッチ）から出力されるシフトレンジ信号ｇ、前後進切換装置８の出力側の回転数Ｎｃを知得すべくＣＶＴ９の入力側の回転数を検出する回転数センサから出力される回転数信号ｈ等が入力される。

出力インタフェースからは、点火プラグ１２のイグナイタに対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ、前記ロックアップ機構のロックアップクラッチの断接切換用のロックアップソレノイドバルブに対して開度制御信号ｌ、フォワードブレーキ８４またはリバースクラッチ８５の断接切換用のソレノイドバルブに対して開度制御信号ｍ、ＣＶＴ９に対して変速比制御信号ｎ等等を出力する。

ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェースを介して取得し、機関の回転数を知得するとともに気筒１に充填される吸気量を推算する。そして、それら機関回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング、トルクコンバータ７のロックアップを行うか否か等といった各種運転パラメータを決定する。運転パラメータの決定手法自体は、既知のものを採用することが可能である。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎを出力インタフェースを介して印加する。

また、ＥＣＵ０は、車両への減速要求時に、インジェクタ１１からの燃料噴射（及び、点火プラグ１２による火花点火）を停止し、気筒１への燃料供給を中断する燃料カットを実行する。ＥＣＵ０は、少なくとも、内燃機関の回転数Ｎｅが所定回転数すなわち所定の燃料カット許可回転数Ｎｅ₁を上回り、かつアクセルペダルの踏込量が０に近い値である所定の閾値を下回ることを以て、燃料カット条件が成立したものと判断する。

燃料カットの最中に、所定の燃料カット終了条件が成立したときには、燃料カットを終了することとし、燃料噴射（及び、点火）を再開する。ＥＣＵ０は、アクセルペダルの踏込量が閾値を上回った、機関の回転数が下限回転数（燃料カット復帰回転数）まで低下した等のうちの何れかを以て、燃料カット終了条件が成立したものと判断する。

並びに、本実施形態のＥＣＵ０は、信号待ち等による車両の停車時に、内燃機関のアイドル回転を停止させるアイドルストップを実行する。ＥＣＵ０は、車速が所定車速、例えば１０ｋｍ／ｈ以下で、ブレーキ操作量が所定操作量を上回り、冷却水温及びバッテリ電圧が十分高く、ブレーキブースタ負圧が十分に確保されている等といった諸条件がおしなべて成立したことを以て、アイドルストップ条件が成立したものと判断する。

アイドルストップ条件の成立後、所定のアイドルストップ終了条件が成立したときには、内燃機関を再始動する。ＥＣＵ０は、ブレーキペダルの踏み込み状体が解除された、アクセルペダルが踏み込まれた、アイドルストップ状態で所定時間（例えば、３分）が経過した等のうちの何れかを以て、アイドルストップ終了条件が成立したものと判断する。

車両の走行中に運転者がアクセルペダルから足を離し、車両が減速して停止する際には、まず燃料カット条件が成立して燃料カットが開始され、その後にアイドルストップ条件が成立してアイドルストップへと移行する。

しかして本実施形態では、アイドルストップ中に発進加速要求、より具体的には車両を発進又は加速させるためのアクセルペダルの踏み込み操作があり、内燃機関のクランクシャフトと車軸との間のクラッチ、より具体的には前後進切換装置８のフォワードブレーキ８４が締結されており、かつ前記クラッチの出力側の回転数Ｎｃが所定回転数Ｎｃ₁を下回っている場合に、点火カット制御を行うための点火制御プログラムを内蔵している。この点火制御プログラムは、アイドルストップ条件が成立したのち所定時間、例えば０．１秒間隔で実行される。さらに詳述すると、前記アイドルストップ終了条件が成立した際には、内燃機関の再始動を行う。また、シフトレバーがＤレンジとなった際には前後進切換装置８のフォワードブレーキ８４を締結する。そして、内燃機関が始動する前すなわちエンジン回転数Ｎｅがアイドル回転数Ｎｅ₀を上回る前に前後進切換装置８のフォワードブレーキ８４が締結されておりかつ自動変速機８の出力側の回転数Ｎｃが所定値Ｎｃ₁を下回っている場合には、前後進切換装置８の入力側すなわち内燃機関側の回転数を低下させ出力側すなわち車軸側の回転数に近づけるべく、点火カット制御を行う。

以下、プロセッサがこの点火制御プログラムを実行することにより行われる制御の手順を、フローチャートである図３を参照しつつ以下に示す。

アイドルストップ中に発進加速要求があったことが検知されており（ステップＳ１）、前後進切換装置８のフォワードブレーキ８４が締結されており（ステップＳ２）、かつ前記前後進切換装置８の出力側の回転数Ｎｃが所定回転数Ｎｃ₁を下回っているという条件を満たしている場合には（ステップＳ３）、点火カット制御を行う（ステップＳ４）。その他の場合には、点火カット制御は行わない。なお、本実施形態では、点火カット制御により点火プラグ１２による点火は中止するが、インジェクタ１１による燃料の噴射は通常通り行うようにしている。また、本実施形態では、各気筒について点火タイミング１回分だけ点火を中止するようにしている。

すなわち、アイドルストップ中において、図４に示すように、発進加速要求がなされた（時刻ｔ₁）後、エンジン回転数Ｎｅがアイドル回転数Ｎｅ₀を上回る（時刻ｔ₃）（図４では「始動判定フラグＯＮ」と表記）よりも前にシフトレバーがＤレンジとなり前後進切換装置８のフォワードブレーキ８４が締結された（時刻ｔ₂）（図４では「クラッチ締結判定フラグＯＮ」と表記）場合において、前記前後進切換装置８の出力側の回転数Ｎｃが所定回転数Ｎｃ₁を下回っている場合には、点火カット制御が行われ、エンジン回転数Ｎｅの上昇が抑制される。すなわち、前記前後進切換装置８の入力側と出力側との間の回転数の差を小さくする制御が行われる。

以上に述べたように、本実施形態によれば、前後進切換装置８の出力側の回転数Ｎｃが所定回転数Ｎｃ₁を下回っている場合に点火カット制御を行うことにより、内燃機関の回転数Ｎｅひいては前後進切換装置８の入力側の回転数の上昇を抑制して出力側との回転数の差を小さくできる。従って、フォワードブレーキ８４の締結の際のショックを小さくすることができる。

また、点火カット制御により点火プラグ１２による点火を中止する一方、インジェクタ１１による燃料の噴射は通常通り行うことにより、以下に述べるような効果も得ることができる。すなわち、アイドルストップに先立ち燃料カットを行う場合、燃料カット中において三元触媒４１に燃料を含まない空気が導入され、三元触媒４１に過剰量の酸素が吸着されることから、内燃機関の再始動後に、排気ガス中のＮＯｘが還元されず外部に排出される不具合が発生することがあった。これに対して、本実施形態では、点火を中止するタイミングにおいても燃料を噴射することにより、未燃燃料が三元触媒４１に供給され、この未燃燃料と三元触媒４１に吸着された酸素とが化学反応することにより、三元触媒４１に吸着された酸素が消費されるので、排気ガス中のＮＯｘが還元されず外部に排出される不具合を解消することができる。

なお、本発明は以上に述べた実施形態に限らない。

例えば、上述した実施形態では、アイドルストップ中に発進加速要求があったことを検知した際には、まず内燃機関の再始動を行い、クランキング終了後内燃機関の回転数が所定回転数を上回った時点で自動変速機のクラッチ（フォワードブレーキ）の締結制御を行うようにしているが、クランキング終了後内燃機関の回転数が所定回転数を上回った時点でトルクコンバータ７のロックアップクラッチを締結するようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、アクセルペダルが踏み込まれた際に発進加速要求があったものとしているが、ブレーキペダルの操作量が所定の閾値を下回った際に発進加速要求があったものとしてもよく、さらに、アクセルペダルが踏み込まれているとともにブレーキペダルの操作量が所定の閾値を下回った際に発進加速要求があったものとしてもよい。

加えて、上述した実施形態では、前後進切換装置の出力側の回転数を知得すべくＣＶＴの入力側の回転数を検出するようにしているが、車速及びＣＶＴの変速比をパラメータとして前後進切換装置の出力側の回転数を知得するようにしてもよい。

さらに、上述した実施形態では、各気筒について点火タイミング１回分だけ点火を中止するようにしているが、点火を中止する回数は任意に設定してよい。

そして、上述した実施形態では、前後進切換装置及びＣＶＴを備えた自動変速機を搭載した車両に本発明を適用しているが、複数の歯車を組み合わせて形成した自動変速機を搭載した車両に本発明を適用してももちろんよい。

その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。

０…制御装置（ＣＶＴ）
８、９…自動変速機
８４…クラッチ（フォワードブレーキ）
１０３…車軸

Claims (1)

1. 内燃機関及び自動変速機を備えているとともに排気通路に排気浄化用の三元触媒を備えた車両を制御する制御装置であって、
   燃料カットが開始され前記三元触媒に酸素が吸着された後所定のアイドルストップ条件が満たされた際にアイドルストップ制御を行い、
   アイドルストップ中に発進加速要求があり、内燃機関のクランクシャフトと車軸との間のクラッチが締結されており、かつ前記クラッチの出力側の回転数が所定値を下回っている場合に、点火カット制御を行う一方、燃料の噴射は行うように制御することを特徴とする車両の制御装置。

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