JP2004132248A

JP2004132248A - アイドルストップ装置付き車両

Info

Publication number: JP2004132248A
Application number: JP2002297171A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Saeki; 佐伯　秀之
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2002-10-10
Publication date: 2004-04-30

Abstract

【課題】ブレーキブースターの負圧を検出するセンサを廃止することを目的とする。
【解決手段】エンジンの吸気系に発生する負圧を利用して運転者のブレーキペダル操作力を低減する手段１と、ブレーキの制動力を検出する手段４と、アイドル運転状態において所定の条件に基づきエンジンを自動停止・再始動する手段とを備えたアイドルストップ装置付き車両において、前記エンジン停止中にブレーキ制動力を検出し、検出されたブレーキ制動力に基づき前記操作力低減手段内の負圧を推定し、推定された負圧に応じてエンジンを再始動する。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのアイドルストップ装置付き車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
所定の条件が成立する場合にエンジンの停止、再始動を行う、いわゆるアイドルストップ装置を備えた車両であって、ブレーキの操作力をアシストするためにエンジンが発生する負圧を利用した負圧式ブレーキブースターを備えた車両がある。この車両においては、エンジン停止中にはエンジンが発生する負圧を利用できないため、ブレーキブースターの負圧が低下して十分なアシスト力を得られない。そのため、ブレーキブースターの負圧が所定圧以下となった場合には、エンジンを再始動する技術がある（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００‐１０４５８６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来技術においては、ブレーキブースターの負圧を検出するために負圧センサーを設置する必要が生じ、負圧センサー設置のための部品の変更や負圧センサー自体の追加により、コストの上昇を招くという課題がある。
【０００５】
本発明はこのような課題を鑑みてなされたもので、負圧センサーを用いることなく、ブレーキブースター内の負圧を推定することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エンジンの吸気系に発生する負圧を利用して運転者のブレーキペダル操作力を低減する手段と、ブレーキの制動力を検出する手段と、アイドル運転状態において所定の条件に基づきエンジンを自動停止・再始動する手段と、を備えたアイドルストップ装置付き車両において、前記エンジン停止中にブレーキ制動力を検出し、検出されたブレーキ制動力に基づき前記操作力低減手段内の負圧を推定し、推定された負圧に応じてエンジンを再始動する。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、アイドルストップ装置付き車両において、エンジン停止中のブレーキ制動力からブレーキペダル操作力低減手段内の負圧を推定し、推定した負圧に応じてエンジンの再始動するため、負圧を検出するセンサを備える必要ががなく、コストを低減することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、エンジンを含む本発明の全体システムの概略図である。エンジン５０に接続する吸気通路５１にスロットル弁５２と、スロットル弁の下流に配置されたコレクタ部５３とが配置される。コレクタ部５３には、スロットル弁５３の開閉状態とエンジン回転速度に応じて、負圧が生じ、この負圧が負圧式ブレーキブースター１に作用するよう構成される。
【０００９】
また、車両が走行中に停止し、かつブレーキペダルを踏み込む等の所定の停止条件が成立した場合にエンジンを自動的に停止するとともに、エンジン再始動のための所定条件が成立した場合にエンジンを再始動するアイドルストップコントローラ１００が設けられる。
【００１０】
図２は、負圧式ブレーキブースター１の詳細構成を説明するための構成図である。ここで、１はブレーキブースター、２はブレーキマスターシリンダー、３はＡＢＳユニット、４はブレーキ液圧センサである。ブレーキ液圧センサ４の出力値は前記コントローラ１００に送られる。
【００１１】
負圧式ブレーキブースター１の作用を説明すると、まず、ブレーキペダル５を踏み込んでいない場合には、変圧室８に大気を導入する大気弁６は閉じ、対してダイヤフラム１２によって隔てられた変圧室９と定圧室８の連通を制御する真空弁７は開いている。また定圧室８は、前述したように負圧が発生したコレクタ部５３と連通し、負圧状態となる。したがって、ブースター１内の定圧室８と変圧室９とが連通状態にあり、双方の圧力は同じ負圧となっている。
【００１２】
この状態からブレーキペダル６を踏み込むと、まず真空弁７が閉じ、定圧室８と変圧室９との連通が遮断される。さらに踏み込むと大気弁６が開き、変圧室９に大気が導入され、変圧室９内の圧力が上昇、つまり負圧が低下する。一方、定圧室８は、ブレーキペダル６操作以前の負圧状態を維持しており、変圧室９と定圧室８との間に差圧が生じ、この差圧が変圧室９と定圧室８とを隔てるダイヤフラム１２に作用して、ブレーキペダルに接続するロッド１３を移動させるアシスト力となる。ロッド１３は、図面上左側に移動し、マスターシリンダー２の第１、第２ピストン１０、１１をリターンスプリングに抗して押し込み、各車輪のブレーキホイールユニット１４に作用するブレーキ液圧が増大する。そのブレーキ液圧は、ブレーキ液圧センサ４によって検出される。ホイールユニット１４に作用する液圧の反力と釣り合う差圧が生じると真空弁７が遮蔽する。なお、負圧式ブレーキブースターの作動の詳細に付いては、公知であるので、説明は省略する。
【００１３】
このような負圧式ブレーキブースターを備えたアイドルストップ車両においては、負圧を発生するエンジンがアイドルストップ中は、負圧を発生せず、ブレーキ操作により負圧が消費され、負圧が所定負圧以下（圧力が上昇した状態）となるとエンジンを始動することが知られる。しかしながら負圧の検出には負圧検出用の圧力センサを設ける必要があり、コストアップを招くという課題がある。そこで、本発明では、負圧検出用の圧力センサを用いないでブレーキブースター内の負圧を推定する方法について以下、説明する。なお、以下に示す推定は、アイドルストップコントローラ１００によって演算、制御されるものである。
【００１４】
まず、エンジン停止状態でブレーキペダルを踏み込んだ状態での定圧室内の圧力と変圧室内の圧力とホイールユニットに作用する液圧の反力との釣り合い状態（第１の釣り合い状態）について説明する。ブースター１の定圧室８内の圧力は、ブレーキペダル非操作状態のときの圧力とほぼ同じか、ブレーキペダル６の操作量に応じた体積変化分だけ圧力が上昇する。また変圧室９は大気圧を維持する。
【００１５】
次にブレーキペダル６を踏み込んだ状態からブレーキペダル６を若干戻した第２の釣り合い状態を検討する。この状態では、真空弁７が開き、定圧室８と変圧室９が連通する。したがって定圧室８内に空気が流入し、定圧室８と変圧室９との間の差圧が小さくなる。この小さくなった差圧での釣り合い状態を第２の釣り合い状態とする。この第２の釣り合い状態での定圧室８の負圧は、第１の釣り合い状態での負圧より低い（圧力が高い）状態となる。
【００１６】
さらにブレーキペダル６を戻すと、第２の釣り合い状態と同様の現象が生じ、定圧室８の負圧がより低い状態での釣り合い状態（第３の釣り合い状態）が成立する。
【００１７】
第３の釣り合い状態からブレーキペダル６を踏み込むと大気弁６が開き、変圧室９の圧力が上昇し、結果としてブレーキ液圧が上昇する。そして、定圧室８と変圧室９との差圧と、ブレーキホイールユニット１４に作用する力の反力とが釣り合ったところで大気弁６が閉じる（第４の釣り合い状態）。第３の釣り合い状態から第４の釣り合い状態への移行時の定圧室８の圧力変化は、ブレーキペダルを踏み込んだことによる体積変化分だけ上昇する。
【００１８】
これまで説明してきた第１から第４の釣り合い状態を数式を用いて以下に示す。
【００１９】
ブレーキペダル６操作前の初期状態と第１から第４の釣り合い状態での釣り合い関係は、定圧室８内の圧力をＰ（ｈ）、変圧室９内の圧力をＰ（ｉ）、ブレーキ液圧センサ４で検出されるブレーキ液圧をＰ（ｄ）、ブレーキペダルのストローク量をＬ、ダイヤフラムの断面積をＳ（ｌ）、マスターシリンダー２のピストン断面積をＳ（ｊ）、ドライバーの操作力をＦとすると、下式が成立する。
【００２０】
【数１】

【００２１】
ここでブレーキペダル６を踏み込まない初期状態では、Ｆ_０＝０、Ｐ（ｉ）_０＝Ｐ（ｈ）_０、Ｐ（ｄ）_０＝０である。ここでいう初期状態とは、エンジンのアイドルストップが開始される前の、ドライバーが車両を走行状態から停止させようとしてアクセルペダルを戻し、かつブレーキペダルを踏み込むまでの間の状態を示し、この状態では、アクセルペダルが戻されているため、エンジンブレーキが作用し、負圧が高く（圧力が低く）なっている。
【００２２】
次にエンジンのアイドルストップが開始され、ブレーキペダルをストローク量Ｌだけ踏み込んで、第１の釣り合い状態とした場合の関係は式（２）で示される。
【００２３】
【数２】

【００２４】
初期状態から第１の釣り合い状態へ変化した場合のブースター１内の圧力は、Ｐ（ｈ）_１≒Ｐ（ｈ）_０で、Ｓ（ｌ）とＳ（ｊ）は一定値であり、またＦ１はブースター１の倍力特性によって決定され、ブースターの倍力がＧの時は、
Ｐ（ｄ）×Ｓ（ｊ）＝Ｇ×Ｆ
とおけるので、
Ｆ１＝Ｐ（ｄ）_１×Ｓ（ｊ）／Ｇ
となる。
【００２５】
これらより、第１の釣り合い状態は、下式で表される。
【００２６】
【数３】

【００２７】
この式（３）を変形すると、
【００２８】
【数４】

【００２９】
となる。
【００３０】
同様にして第２の釣り合いの状態を表すと、
【００３１】
【数５】

【００３２】
となり、検出されたブレーキ液圧Ｐ（ｄ）_２から｛Ｐ（ｉ）_２−Ｐ（ｈ）_２｝を算出することができる。
【００３３】
アイドルストップ車両において、第１の釣り合い状態から第２の釣り合い状態に移行する際には、ブレーキブースター１の定圧室８、変圧室９への外部からの空気の出入りはないので、第１の釣り合い状態での、定圧室８圧力Ｐ（ｈ）_０、変圧室９圧力Ｐ（ｉ）_１およびブレーキ液圧の検出値Ｐ（ｄ）_２が認識できれば第２の釣り合い状態での定圧室８圧力Ｐ（ｈ）_２、変圧室９圧力Ｐ（ｉ）_２を算出することができる。ここで、ブレーキペダル６戻し時の定圧室８圧力Ｐ（ｈ）_ｎと次回ペダル戻し時の定圧室８圧力Ｐ（ｈ）_ｎ＋１と関係を図３に示す。図３は、予め実験等により算出し、コントローラ１００にマップ化して記憶しておく。このようにして次回ペダル戻し時の定圧室８の圧力Ｐ（ｈ）_ｎ＋１を推定することができる。
【００３４】
同様にして第３の釣り合い状態での定圧室８圧力Ｐ（ｈ）_３、変圧室９圧力Ｐ（ｉ）_３を算出することができる。
【００３５】
第３の釣り合い状態からブレーキペダル６を踏み込んで第４の釣り合い状態とした場合の釣り合いの式は、定圧室８の圧力は第３の釣り合いの状態とほぼ同じと考えることができるので、定圧室８圧力Ｐ（ｈ）_４≒Ｐ（ｈ）_３とおいて初期状態から第１の釣り合い状態に移行した場合に用いた計算に倣えば変圧室９圧力Ｐ（ｉ）_４を算出できる。
【００３６】
以上説明したように、定圧室８の圧力と変圧室９の圧力とブレーキホイールユニット１４に作用する液圧の反力との釣り合い状態において、ある釣り合い状態から次の釣り合い状態に移行した場合に、ある釣り合い状態での定圧室８の圧力Ｐ（ｈ）_ｎと次の釣り合い状態のブレーキ液圧Ｐ（ｄ）_ｎ；１がわかると、次の釣り合い状態の定圧室８圧力Ｐ（ｈ）_ｎ；１がわかる。したがって、初期状態でのブースター１内の負圧Ｐ（ｈ）_０、Ｐ（ｉ）_０がわかれば、検出されるブレーキ液圧Ｐ（ｄ）_ｎを用いて、ある釣り合い状態での定圧室８の負圧Ｐ（ｈ）_ｎが推定することができ、負圧を検出する負圧センサを設ける必要がない。したがって、負圧センサを設ける必要がないため、センサのコストを削減できるほか、センサの取り付けに係る費用についても削減が可能となる。
【００３７】
なお、初期状態でのブースター１の定圧室８の負圧Ｐ（ｈ）_０は、エンジン回転速度とスロットル弁の開度によって定めることができる。ここで、最も負圧Ｐ（ｈ）が発生する運転条件は、エンジンが高回転で運転され、スロットルが閉じた状態（例えば、エンジンブレーキをかけている状態）であり、負圧が発生しにくい運転条件はエンジンがアイドル運転され、スロットル弁が開いた状態である。この状態を説明したものがコントローラ１００に記憶された図４である。図４では２つの条件で切り換えられているが、切り換え条件をより細かく設定することも可能である。したがって、エンジン回転速度とアクセルペダルの開閉状態とエンジン始動からの経過時間とから初期の定圧室８の負圧Ｐ（ｈ）_０を推測することができる。これにより、ブレーキブースター１内の負圧の推定精度が向上し、アイドルストップ可能領域の拡大が可能となる。
【００３８】
図５のフローチャートは、ブレーキブースター１の負圧に応じたアイドルストップ制御を説明するものである。
【００３９】
まずステップ１でエンジンを始動し、ステップ２でエンジン始動からの経過時間Ｔに応じて図３からブースター１内の定圧室８の負圧Ｐ（ｈ）を推定する。続くステップ３では、推定した負圧Ｐ（ｈ）を用いて、推定負圧Ｐ（ｈ）が、アイドルストップ判定用の第１しきい値以上かどうかを判定する。推定負圧が第１しきい値以上であれば、アイドルストップ可能と判定し、ステップ４でエンジンを停止する。推定負圧が第１しきい値より小さければ、アイドルストップ不可と判定し、ステップ２に戻る。
【００４０】
ステップ４に続くステップ５では、定圧室８の負圧Ｐ（ｈ）がブレーキ操作による負圧低下判定用の第２しきい値以上であるかどうかを判定し、負圧Ｐ（ｈ）が第２しきい値以上であれば、判定を繰り返し、エンジンのアイドルストップ状態を維持する。負圧Ｐ（ｈ）が第２しきい値より小さい場合にはステップ６に進み、エンジンを再始動させて、負圧を生じさせる。
【００４１】
ここで第１しきい値と第２しきい値との関係は、第１しきい値が第２しきい値より大きな値（負圧が高い）を設定する。
【００４２】
また、これまでの実施形態においては、ブレーキ制動力をブレーキ液圧センサ４の検出値に基づいて検知するものとして説明したが、これに限らず、ブレーキペダル５のストローク量を検出して制動力を検出してもよい。この場合にはブレーキペダル５のストローク量を検出するためのストロークセンサまたはポジションセンサを設置する。制動力に対応する圧力Ｐ（ｄ）はブレーキシステムの液圧特性とマスターシリンダー２のピストンストロークから決定される。このときピストンストロークはブレーキペダル５のストローク量に置き返ることができるため、ペダルストロークが検出できれば圧力Ｐ（ｄ）、つまり制動力を検知することができる。
【００４３】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内でさまざまな変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエンジンを含む全体システム構成を示す概要図である。
【図２】一実施の形態のブレーキブースター構成を示す図である。
【図３】ブレーキブースター定圧室負圧の今回の負圧から次回の負圧を推定するための図である。
【図４】ブレーキブースター負圧と経過時間の関係を示す図である。
【図５】第１実施形態の制御内容を説明するためのフローチャート図である。
【符号の説明】
１　ブレーキブースター
２　ブレーキマスターシリンダー
３　ＡＢＳユニット
４　ブレーキ液圧センサ
５　ブレーキペダル
６　大気弁
７　真空弁
８　定圧室
９　変圧室
１０　第１ピストン
１１　第２ピストン
１２　ダイヤフラム
１３　ロッド
１４　ブレーキホイールユニット
５０　エンジン
５１　吸気通路
５２　スロットル弁
５３　コレクタ部

Claims

エンジンの吸気系に発生する負圧を利用して運転者のブレーキペダル操作力を低減する手段と、
ブレーキの制動力を検出する手段と、
アイドル運転状態において所定の条件に基づきエンジンを自動停止・再始動する手段と、
を備えたアイドルストップ装置付き車両において、
前記エンジン停止中にブレーキ制動力を検出し、検出されたブレーキ制動力に基づき前記操作力低減手段内の負圧を推定し、推定された負圧に応じてエンジンを再始動することを特徴とするアイドルストップ装置付き車両。
前記ブレーキペダル操作力低減手段は、エンジンの吸気系で発生した負圧がかかる定圧室を備え、
前記ブレーキ制動力検出手段は、ブレーキ制動力に対応するブレーキ液圧を検出し、
エンジンが自動停止する前の負圧発生状態での前記定圧室の負圧を推定し、推定した負圧と検出したブレーキ液圧とに基づいて、エンジン停止時の任意回数のブレーキペダル操作後の前記定圧室内の負圧を推定することを特徴とする請求項１に記載のアイドルストップ装置付き車両。
前記エンジン自動停止前の定圧室内の推定負圧は、エンジン自動停止前のエンジンの運転状態に応じて推定されることを特徴とする請求項１または２に記載のアイドルストップ装置付き車両。
前記エンジンが自動停止する前の負圧発生状態とは、スロットル弁が閉じた状態で、かつ、ブレーキペダルを踏み込んでいない状態であることを特徴とする請求項２に記載のアイドルストップ装置付き車両。