JP2006152867A - 車両のエンジン自動停止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジン自動停止条件の成立から実際のエンジン停止までの時間を不要に遅らせることなく、エンジンの自動停止によるショックを確実に低減できるようにして、燃費やエミッションの性能向上と快適な乗り心地の両立を図ることのできる車両のエンジン自動停止装置を提供する。
【解決手段】 エンジン自動停止装置は、エンジンの動力が自動変速機を介して車輪に伝達される車両に搭載され、自動変速機は、エンジンの自動停止時に油圧を解放することによって自動変速機内の入力側と出力側の動力伝達を遮断するクラッチを備えている。このような前提において、エンジン自動停止装置は、エンジン自動停止時に、前記クラッチの締結圧解放を開始してから実際にエンジンを自動停止するまでにディレイ時間を持たせ、そのディレイ時間を自動変速機内の油温に応じて変更する
【選択図】 図２

Description

この発明は、車速やブレーキペダル操作等の車両の運転状況に応じてエンジンを自動的に停止させる車両のエンジン自動停止装置に関するものである。

近年、燃料消費の低減と排気エミッションの改善等を目的として、車両が所定の運転条件下にあるときにエンジンを自動的に停止するエンジン自動停止装置が開発されている。

このエンジン自動停止装置は、例えば、ブレーキペダルが踏み込まれ、かつ、車速が基準車速以下になったことを条件にエンジンを自動停止するようになっている。また、エンジンの動力が自動変速機を介して車輪に伝達される車両においては、エンジンの自動停止が実際に行われる前に自動変速機側で準備操作が行われる。

例えば、特許文献１に記載のエンジン自動停止装置では、エンジン自動停止の条件が成立してから実際にエンジンを自動停止するまでにディレイ時間を持たせ、そのディレイ時間の間に電動オイルポンプを起動させるようにしている。このエンジン自動停止装置においては、通常走行時にはエンジン駆動される機械式オイルポンプによって自動変速機内の操作油圧を確保し、エンジンの自動停止時には機械式オイルポンプによる油圧が低下する前に電動オイルを起動させることによって操作油圧が低下するのを補うようになっている。
特開２００１−４１０６７号公報

ところで、エンジンの動力が自動変速機を介して車輪に伝達される車両の場合、自動変速機内のある変速段で入力側と出力側がクラッチ締結されたままエンジンが自動停止すと、出力側（車輪側）の回転が完全停止する前に入力側（エンジン側）の回転が停止しようとするため、このときの回転差によってショックが発生することがある。このショックは、エンジンと自動変速機がトルクコンバータによって連結されている場合にあっても少なからず生じ、乗員に不快感や違和感を与える原因になり易い。

この対策として上記従来のエンジン自動停止装置のようにエンジン自動停止の条件が成立してから実際にエンジンを自動停止するまでにディレイ時間を持たせ、さらに、このディレイ時間の間に自動変速機内のクラッチ締結を解放することが検討されている。
しかし、エンジンの自動停止によるショックを確実に低減するためにディレイ時間を長く設定すると、その分エンジンでの不要な燃焼時間が長くなり、燃費性能の悪化やエミッション排出量の増大等の別の不具合を招いてしまう。また、逆に、燃費性能等を考慮してディレイ時間を短く設定すると、エンジン自動停止時におけるショックを充分に吸収できなくなってしまう。

そこでこの発明は、エンジン自動停止条件の成立から実際のエンジン停止までの時間を不要に遅らせることなく、エンジンの自動停止によるショックを確実に低減できるようにして、燃費やエミッションの性能の向上と快適な乗り心地の両立を図ることのできる車両のエンジン自動停止装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、エンジン（例えば、後述の実施形態におけるエンジン１）の動力が自動変速機（例えば、後述の実施形態における自動変速機５）を介して車輪（例えば、後述の実施形態における車輪７）に伝達される車両に搭載され、車両が所定の運転条件下にあるときにエンジンを自動停止するエンジン自動停止装置（例えば、後述の実施形態における燃焼操作ユニット１０、コントローラ１１）において、エンジンの自動停止時に、締結圧を解放することによって自動変速機内の入力側と出力側の動力伝達を遮断するクラッチと、自動変速機内の作動油の温度を検出する油温検出手段（例えば、後述の実施形態における油温センサ２０）と、を備え、エンジン自動停止時に、前記クラッチの締結圧解放の開始から実際にエンジンを自動停止するまでにディレイ時間を持たせ、そのディレイ時間を前記油温検出手段の検出温度に応じて変更するようにした。
ディレイ時間は、具体的には、請求項２に記載のように油温検出手段の検出温度が低いほど長くなり、請求項３に記載のようにクラッチの締結圧の解放を開始してから完了するまでの時間よりも長くなるように変更することが望ましい。

これにより、エンジン自動停止が実際に行われるまでのディレイ時間が油温によるクラッチ締結圧の解放時間の相違に応じて適切に変更されるようになる。この結果、エンジンの自動停止を不要に遅らせることなく、クラッチ締結圧の解放が完全に完了した時点で確実にエンジンの自動停止を行うことが可能になる。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、エンジンの自動停止時に前記自動変速機に油圧を供給可能な電動オイルポンプ（例えば、後述の実施形態における電動オイルポンプ２３）を設け、この電動オイルポンプの起動を、前記クラッチの締結圧の解放の開始から実際にエンジンを自動停止するまでのディレイ時間の間に行うようにした。
この場合、エンジンの自動停止時に電動オイルポンプによる油圧が充分に立ち上がるようになる。

請求項１〜４に記載の発明は、エンジン停止条件が成立してから実際にエンジンが自動停止するまでのディレイ時間が油温によるクラッチ締結圧の解放時間の相違に応じて常に適切に変更されるため、クラッチ締結圧の確実な解放によるエンジン自動停止時のショックの低減と、エンジンの早期の自動停止を両立させることができる。したがって、この発明によれば、快適な乗り心地を損なうことなく、燃費性能やエミッション性能のさらなる向上を図ることができる。

また、請求項４に記載の発明は、電動ポンプの起動を、クラッチ締結圧の解放の開始から実際にエンジンを自動停止するまでのディレイ時間の間に行うため、エンジンが自動停止するまでに電動ポンプによる油圧を充分に立ち上がらせ、自動変速機内の他のクラッチ類の安定締結と補器類の安定作動の確保することができる。

次に、この発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、この実施形態の車両の動力伝達系を示す全体構成図である。
この実施形態は、駆動源としてエンジン１とモータ２を併せ持つハイブリッド車両に、この発明にかかるエンジン自動停止装置を適用したものである。このハイブリッド車両は、発電機を兼ねるモータ２がエンジン１に直結されて、エンジン１の駆動補助と制動時にエネルギー回生を行う所謂パラレル式のものが採用されている。

エンジン１とモータ２の動力が取り出される駆動軸３は、トルクコンバータ４を介して多段式の自動変速機５に連結され、自動変速機５の出力軸６は図示しないディファレンシャル機構を介して左右の駆動車輪７に連結されている。なお、図１では一方の車輪７のみを模式的に示している。また、トルクコンバータ４は、作動油を媒体とするトルク伝達と、摩擦係合による機械連結式のトルク伝達とを切り換えるためのロックアップクラッチ８を備えている。このロックアップクラッチ８の締結と解除は自動変速機５の変速操作と同様に油圧制御回路９から供給される制御油圧によって行われる。

エンジン１は、レシプロタイプの多気筒エンジンであり、各気筒での燃料噴射と点火は、点火プラグと燃料噴射弁が一体に組み込まれた燃焼操作ユニット１０によって行われる。この燃焼操作ユニット１０は、車両の運転状況に応じて電子制御式のコントローラ１１（ＥＣＵ）によって制御される。燃焼操作ユニット１０は、コントローラ１１による制御によって通常の運転状況下でエンジン１の燃焼を最適に調整するが、車両状態と運転操作が所定の自動停止条件を満たしたときにエンジン１を自動停止させ、その後に自動再始動条件を満たしたときにエンジン１を自動的に再始動させる。この実施形態では、燃焼操作ユニット１０とコントローラ１１がこの発明にかかるエンジン自動停止装置を主として構成している。

また、エンジン１の吸入空気量を調整するスロットル（図示せず）は電子制御スロットルによって構成され、アクセルペダルの踏み込み量に応じたバルブ開度がコントローラ１１によって制御されるようになっている。

コントローラ１１の入力部には主要な検出手段として以下のようなものが接続されている。
（ａ） ブレーキペダルが踏み込まれたか否かを検出するブレーキスイッチ１２
（ｂ） アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルセンサ１３
（ｃ） エンジン回転数を検出するためのクランク角センサ１４
（ｄ） 自動変速機５の入力軸１５の回転数を検出する入力軸回転センサ１６
（ｅ） 車速を検出するための車速センサ１７
（ｆ） 自動変速機５のシフトポジションを検出するシフトポジションセンサ１８
（ｇ） バッテリ１９の残容量を検出する残容量センサ（図示せず）
（ｈ） 自動変速機５内の作動油の温度を検出する油温センサ２０（油温検出手段）

モータ２は、ＰＤＵ（パワードライブユニット）２１を介してバッテリ１９に接続され、コントローラ１１によるＰＤＵ２１の制御によってバッテリ１９の電力によって駆動軸３を回転させる。また、車両の制動時にはモータ２は発電機として機能し、コントローラ１１によるＰＤＵ２１の制御によって回生エネルギーをバッテリ１９に充電する。

このハイブリッド車両は、油圧制御回路９に対する油圧供給源として、機械式オイルポンプ２２と電動オイルポンプ２３を備えている。機械式オイルポンプ２２はエンジン１の回転軸に連係され、エンジン１またはモータ２の駆動力によって作動する。また、電動オイルポンプ２３は、ポンプドライバ２４を介して１２Ｖの補助バッテリ２５に接続された電動モータ２６によって駆動される。この電動オイルポンプ２３は、機械式オイルポンプ２２がエンジン１またはモータ２の動力によって通常に作動しているときには基本的に停止しており、駆動軸３の回転数の低下によって機械式オイルポンプ２２による充分な吐出量が得られなくなったときに、コントローラ１１による制御によって駆動される。

また、油圧制御回路９は、シフトレバー（図示せず）に連動して前進、中立、後退の基本となる油路を選択切り替えするマニュアルバルブ（図示せず）と、作動油の圧力や細部の油路の切り替えを制御する他の複数のバルブ（図示せず）を備えており、車両の運転状況に応じてこれらのバルブがコントローラ１１によって制御され、それによって自動変速機５内のクラッチ類の操作圧を調整する。これにより、自動変速機５では変速段の変更や動力の断切が行われる。また、油圧制御回路９は、前述のように車両の運転状況に応じたコントローラ１１によるバルブ制御により、トルクコンバータ４のロックアップクラッチ８に適宜制御油圧を供給する。

自動変速機５は、変速段が油圧操作される周知の多段式の変速機であり、遊星歯車機構（図示せず）と、変速機内の動力伝達経路を変更するための複数のクラッチ（図１では一つのクラッチのみを符号３０を付して図示）を備えている。なお、この明細書において、「クラッチ」とは、相対回動する部材の一方がケーシングに固定されているブレーキも含むものとする。自動変速機内５の各クラッチは作動油の給排によって締結と解放が行われ、その作動油の給排は油圧制御回路９を介して制御される。また、自動変速機５の変速段の変更（リバースへの変更も含む）は、締結するクラッチと解放するクラッチの組み合わせを適宜切り換えることによって行われる。

このハイブリッド車両におけるエンジン自動停止制御は、次の（１）〜（３）の条件をすべて満たしたときにコントローラ１１によって実行される（図３参照）。
（１） ブレーキスイッチ１２がＯＮ
（２） アクセルペダルセンサ１３による検出踏み込み量が０（図３では図示せず）
（３） 車速が制御許可車速を一度超え、かつ現在の車速が基準車速Ｖ1以下

そして、以上の（１）〜（３）のエンジン自動停止条件がすべて成立した後には、自動変速機５内の現在の変速段の動力伝達を担っているクラッチ３０の締結圧の解放を開始し、その後に所定のディレイ時間ＤＴの経過を待ってエンジン１の自動停止を実行する。ディレイ時間ＤＴは、コントローラ１１内に構成されるディレイタイマによって管理されるが、このディレイ時間ＤＴは、自動変速機５内の作動油の温度に応じて変更される。即ち、コントローラ１１内の記憶部には、ディレイ時間ＤＴと油温の関係を規定したテーブルが記憶されており、コントローラ１１は、逐次油温センサ２０によって現在の作動油の温度を読み込み、前記テーブルを参照してそのときの検出温度に適したディレイ時間ＤＴに変更する。なお、前記テーブルにおけるディレイ時間ＤＴと油温の関係は、油温の低下に応じてディレイ時間ＤＴが略比例的に長くなるように規定されており、かつ、油温に対応するディレイ時間ＤＴは、クラッチの締結圧の解放開始から完了までの時間よりも長くなるようになっている。

一方、エンジン自動停止制御が行われた後のエンジン再始動制御は、次の（４），（５）の条件を同時に満たしたときにコントローラ１１によって実行される。
（４） ブレーキスイッチ１２がＯＦＦ
（５） アクセルペダルセンサ１３による検出踏み込み量が所定値以上
なお、ここで述べたエンジン自動停止条件やエンジン再始動条件は一例であり、さらに別の条件を付加することも可能である。

図２は、この実施形態のエンジン自動停止制御を示すフローチャートである。以下、このフローチャートに従って具体的制御について説明する。

Ｓ１０１では、エンジン自動停止条件（１）〜（３）をすべて満たしているかどうかを判断し、条件（１）〜（３）をすべて満たしていると判断したときにはＳ１０２に進み、満たさないと判断したときにはＳ１０６に進む。
Ｓ１０６においては、テーブルを参照して自動変速機５内の現在の油温に対応するディレイ時間ＤＴを求め、その時間に対応するタイマ値Ｔｅｎをディレイタイマにセットし、その後にエンジン１の自動停止を行わずに処理を抜ける。
一方、Ｓ１０２に進んだ場合には、電動オイルポンプ２３の起動を開始すると共に、自動変速機５内のクラッチ３０の締結圧の解放を開始する。この後、Ｓ１０３において、ディレイ時間ＤＴのタイマ値Ｔｅｎのカウントを減らし、つづくＳ１０４においてディレイ時間ＤＴが経過したかどうか（Ｔｅｎ≦０）を判断する。このとき、ディレイ時間ＤＴが経過していないと判断した場合にはそのまま処理を抜け、経過したと判断した場合にはその時点でエンジン１を自動停止する。

このようにして、エンジン自動停止の制御が行われた場合、エンジン自動停止条件（１）〜（３）の条件が成立した後に、自動変速機５内の現在の油温に応じたディレイ時間ＤＴの経過を待ってエンジン１の自動停止が実行される。したがって、自動変速機５内においては、クラッチ３０が確実に締結圧の解放を完了した時点でエンジン自動停止が行われることとなり、エンジン停止時におけるエンジン側と車輪側の回転差がそのクラッチ部分で吸収され、ショックの発生が未然に防止される。また、エンジン１の実際の自動停止を行うまでのディレイ時間ＤＴは、作動油の油温に応じたクラッチ解放の完了時間とほぼ同値になるに設定しておくことにより、常にショックの発生のない最短時間でエンジン１の自動停止を実行することができる。したがって、このエンジン自動停止装置においては、ショックの発生による不快感や違和感を乗員に与えることなく、さらなる燃費性能の向上と排気エミッションの改善を図ることができる。

ところで、自動変速機５は、例えば、ローの変速段等においては、エンジン側から車輪側への動力伝達のみを許容するワンワェイクラッチに切り換えられる。このような変速段にあっては、エンジン１の自動停止によって自動変速機５の入力側と出力側に回転差が生じても、ワンワェイクラッチの空転によってその回転差を吸収することができる。したがって、ワンワェイクラッチに切り換わるこのような変速段の場合には、作動油の油温に応じたディレイ時間ＤＴの制御を無くすことが可能である。

また、上記の実施形態のエンジン自動停止装置においては、エンジン自動停止の条件（１）〜（３）が成立した後に、クラッチ締結圧の解放と同時に電動オイルポンプ２３の起動を開始するため、ディレイ時間ＤＴが経過してエンジン１が実際に自動停止するときには電動オイルポンプ２３による充分な駆動圧を立ち上がらせることができる。図３に示すようにエンジン自動停止の条件（１）〜（３）が成立してディレイ時間ＤＴが進んでいる間には機械式オイルポンプ２２の駆動圧が次第に低下するため、車両条件によっては機械式オイルポンプ２２による油圧を規定値以上に保てなくなる事態が生じる。しかし、この実施形態では、エンジン１が自動停止するまでの間に電動オイルポンプ２３による駆動圧を確保することができるため、自動変速機５内の他のクラッチ類の締結圧を確実に維持することができる。また、エンジン作動後に作動し続ける補器類の作動も安定させることができる。

なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、この発明にかかるエンジン自動停止装置をエンジンとモータを備えたハイブリッド車両に適用したが、動力源としてエンジンのみを備えた車両に適用することも可能である。

この発明にかかるエンジン自動停止装置を搭載したハイブリッド車両の動力伝達系を中心とした概略構成図。 この発明の一実施形態のエンジン自動停止時における制御を示すフローチャート。 同実施形態のエンジン自動停止時における車速、エンジン回転数、ブレーキ信号、クラッチ締結圧、機械式オイルポンプと電動オイルポンプの各駆動圧の関係を示すタイミングチャート。

符号の説明

１…エンジン ５…自動変速機 ７…車輪 １０…燃焼操作ユニット（エンジン自動停止装置） １１…コントローラ（エンジン自動停止装置） ２０…油温センサ（油温検出手段） ２３…電動オイルポンプ ３０…クラッチ ＤＴ…ディレイ時間

Claims (4)

1. エンジンの動力が自動変速機を介して車輪に伝達される車両に搭載され、
   車両が所定の運転条件下にあるときにエンジンを自動停止するエンジン自動停止装置において、
   エンジンの自動停止時に、締結圧を解放することによって自動変速機内の入力側と出力側の動力伝達を遮断するクラッチと、
   自動変速機内の作動油の温度を検出する油温検出手段と、を備え、
   エンジン自動停止時に、前記クラッチの締結圧解放の開始から実際にエンジンを自動停止するまでにディレイ時間を持たせ、そのディレイ時間を前記油温検出手段の検出温度に応じて変更することを特徴とする車両のエンジン自動停止装置。
2. 前記ディレイ時間は、油温検出手段の検出温度が低いほど長くなるように変更することを特徴とする請求項１に記載の車両のエンジン自動停止装置。
3. 前記ディレイ時間は、前記クラッチの締結圧の解放を開始してから完了するまでの時間よりも長くなるように変更することを特徴とする請求項１または２に記載の車両のエンジン自動停止装置。
4. エンジンの自動停止時に前記自動変速機に油圧を供給可能な電動オイルポンプを設け、この電動オイルポンプの起動を、前記クラッチの締結圧の解放の開始から実際にエンジンを自動停止するまでのディレイ時間の間に行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両のエンジン自動停止装置。
   
   

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