JP2010013999A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コスト増加や車両重量増加を招くことなく、停車中のエンジン空吹かし時に、触媒コンバータを含む排気系部品及びその周辺の部品の温度上昇を抑制する。
【解決手段】エンジンコントローラ１０は、車速センサ１３が検出した車速が車両停止（０）を示し、且つアクセルペダル操作量センサ１５が検出したアクセルペダル操作量が０でない場合に、停車中のエンジン空吹かしと判定して、エンジン２の動力をエアコンコンプレッサ３へ伝達するエアコンクラッチ７を切断状態とする制御を行う制御装置である。これにより、車両１の停車中のエンジン２の空吹かし時に、エンジン負荷を低減することができ、エンジン２の排気温度を低下させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、停車中のエンジン空吹かし時に、温排気から排気系部品及びその周辺部品を保護することができる車両の制御装置に関する。

近年、フロントエンジンフロントドライブ（以下、ＦＦと略す）のエンジン横置き車両において、排気マニホルドを車両後方に配置したエンジンの後方排気化の傾向が進んでいる。この後方排気の車両は、前方排気車両と比較して、排気マニホルドから車両床下までの距離が短いので、より高温の排気ガスが車両床下のエキゾーストチューブに流れ込む。

このため、停車中にエンジンの空吹かしを行うと、走行風がないために床下の排気系部品近傍に配置された他の部品温度が高くなる傾向にある。停車中のエンジン空吹かしについては、正常燃焼時の空吹かしもあれば、点火不良や混合比不良に起因するエンジン失火時の空吹かしもある。特にエンジン失火時の空吹かしは、未燃焼ガスが触媒コンバータに流入し、触媒コンバータ上で燃焼反応する。これにより、触媒コンバータを含む排気系部品の温度が上昇し、周辺の他の部品の温度上昇に与える影響が大きい。このような対策として、エンジン失火時に、冷却ファンを強制駆動する技術が知られている（例えば、特許文献１）。
特開２００３−６５０２８号公報

しかしながら上記従来技術では、冷却ファンからの風が到達しない車両床下に配置される排気系部品と他の部品間に遮熱板を配置したり、温度が高くなる部品に断熱材を巻いたりして、排気系部品からの輻射熱や高温雰囲気からの受熱を防止しなければならず、製造コスト増加や車両重量増加を招くという問題点があった。

以上の問題点に鑑み本発明の車両の制御装置は、車速センサとアクセルペダル操作量センサの検出値に基づいて、停車中のエンジン空吹かしと判定した場合に、エンジン動力を空気調和装置のコンプレッサへ伝達するクラッチを切断状態として、エンジン負荷を低減する。

本発明によれば、停車中のエンジン空吹かし時にエンジン負荷を低減することでエンジン排気の温度を低下させることができるので、製造コスト増加や車両重量増加を招くことなく、触媒コンバータを含む排気系部品及びその周辺の部品の温度上昇を抑制できるという効果がある。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明に係る車両の制御装置の実施例１を備えた車両の要部を示す構成図である。同図において、車両１は、内燃機関を用いたエンジン２と、車両１の車室内の温度湿度を調整する空気調和装置の要部であるエアコンコンプレッサ３と、クランク軸プーリ４と、ベルト５と、エアコンプーリ６と、エアコンクラッチ７と、エアコンリレー８と、エアコンコントローラ９と、車両１の制御装置であるエンジンコントローラ１０と、スロットルモータ１１と、エンジン２の失火を検出する失火検出センサ１２と、車両１の車両速度（以下、車速と略す）を検出する車速センサ１３と、エンジン２の回転速度を検出するエンジン回転センサ１４と、図示しないアクセルペダルの操作量を検出するアクセルペダル操作量センサ１５とを備えている。尚、空気調和装置の熱交換器や配管、送風器等は図示を省略している。

エンジンコントローラ１０には、失火検出センサ１２、車速センサ１３、エンジン回転センサ１４、及びアクセルペダル操作量センサ１５が接続され、それぞれのセンサの検出値をエンジンコントローラ１０が読み込むことができるようになっている。

エンジンコントローラ１０は、上記センサ類の検出信号を読み込んで、アクセルペダル操作量及びエンジン２の状態に応じた制御を行う。特に限定されないが、本実施例では、エンジンコントローラ１０は、ＣＰＵと、プログラムＲＯＭと、作業用ＲＡＭと、入出力インタフェースとを備えたマイクロプロセッサで構成されている。そして、エンジンコントローラ１０の制御機能は、ＣＰＵがプログラムＲＯＭに格納された制御プログラムを実行することにより達成されている。

失火検出センサ１２は、例えば燃焼室内の圧力や電気伝導度を測定するセンサを用いることができる。エンジン失火時には、正常燃焼時に比べてガス電離の程度が小さく、電気伝導度が低下する。従ってガスの電気伝導度を測定して、その値を判定することにより失火を検出することができる。またエンジン失火時には、正常燃焼時に比べて燃焼室圧力が小さい。従って燃焼室圧力を測定して、その値を判定することにより失火を検出することができる。またクランク角センサ等のエンジン回転センサ１４によるエンジン２の回転変動を検出することにより、失火を検出する技術も公知である。この場合、エンジン回転センサ１４が失火検出センサ１２を兼ねることができる。

車両１の給気システムは、特に限定されないが電子制御式のスロットルシステムを備えている。そして、アクセルペダル操作量センサ１５が検出したアクセルペダルの踏み込み量如何に関わらず、エンジンコントローラ１０からスロットルモータ１１を駆動して吸入空気量を制御可能となっている。

尚、車両１の給気システムに、連続可変動弁システムを用いた場合、スロットルモータ１１に代えて配置された連続可変動弁駆動モータをエンジンコントローラ１０から制御することにより、アクセルペダル操作量センサ１５が検出したアクセルペダルの踏み込み量如何に関わらず、エンジンコントローラ１０から吸入空気量を制御可能となる。

また、エンジンコントローラ１０には、エアコンコントローラ９が接続され、エンジンコントローラ１０からエアコンコンプレッサ３のオン／オフ制御ができるようになっている。エアコンコントローラ９は、エアコンリレー８に対して、コンプレッサ制御信号をオン／オフする。コンプレッサ制御信号がオンの場合、エアコンリレー８は、エアコンクラッチ７へ駆動電流を供給し、エアコンクラッチ７を接続状態とする。

エアコンクラッチ７が接続状態となると、エンジン２のクランク軸プーリ４からベルト５を介してエアコンプーリ６を回転させている動力がエアコンコンプレッサ３に伝達される。これにより、エアコンコンプレッサ３は冷媒圧縮の仕事を行って、空気調和装置による車室内空気の温度湿度の調和作用が行われる。

コンプレッサ制御信号がオフの場合、エアコンリレー８は、エアコンクラッチ７へ駆動電流を供給せず、エアコンクラッチ７は切断状態となる。

エアコンクラッチ７が切断状態となると、エンジン２のクランク軸プーリ４からベルト５を介してエアコンプーリ６を回転させている動力がエアコンコンプレッサ３に伝達されず、エアコンプーリ６は空転する。このとき、エアコンコンプレッサ３は冷媒圧縮の仕事を行わず、空気調和装置による車室内空気の温度湿度の調和作用が低下する。

エンジンコントローラ１０は、車速センサ１３が検出した車速が車両停止（０）を示し、且つアクセルペダル操作量センサ１５が検出したアクセルペダル操作量が０でない場合に、停車中のエンジン空吹かしと判定して、エンジン２の動力をエアコンコンプレッサ３へ伝達するエアコンクラッチ７を切断状態とする制御を行う制御装置である。これにより、車両１の停車中のエンジン２の空吹かし時に、エンジン負荷を低減することができ、エンジン２の排気温度を低下させることができる。従って、製造コスト増加や車両重量増加を招くことなく、触媒コンバータを含む排気系部品及びその周辺の部品の温度上昇を抑制できるという効果がある。

次に、図２の制御フローチャートを参照して、本実施例のエンジンコントローラ１０による制御内容を説明する。まずステップ（以下、ステップをＳと略す）１０において、エンジンコントローラ１０は、車速センサ１３が検出した車速を読み込む。次いでＳ１２で、エンジンコントローラ１０は、車速が０か否かを判定する。車速が０でなければ、車両１は走行中であり、走行風によって排気系部品及びその周辺部品が冷却されるため、何もせずに終了する。

Ｓ１２の判定で車速が０であれば、車両１が停止しているので、Ｓ１４へ進む。Ｓ１４では、エンジンコントローラ１０は、アクセルペダル操作量センサ１５からアクセルペダル操作量を読み込む。次いでＳ１６で、エンジンコントローラ１０は、アクセルペダル操作量が０か否かを判定する。Ｓ１６の判定で、アクセルペダル操作量が０であれば、停車中であるが空吹かしではなく単なるアイドリングであるので、何もせずに終了する。

Ｓ１６の判定で、アクセルペダル操作量が０でなければ、停車中の空吹かしであるので、Ｓ１８へ進む。Ｓ１８では、エンジンコントローラ１０は、失火検出センサ１２からエンジン２の状態を示すパラメータを読み込む。次いでＳ２０で、エンジンコントローラ１０は、失火検出センサ１２が検出したパラメータからエンジン２が失火しているか否かを判定する。Ｓ２０の判定で、エンジンコントローラ１０がエンジン２の失火と判定しなければ、何もせずに終了する。

Ｓ２０の判定で、エンジンコントローラ１０がエンジン２の失火と判定すれば、Ｓ２４へ進む。Ｓ２４では、エンジンコントローラ１０は、エアコンコントローラ９へエアコンコンプレッサ３をオフするように指令を出力する。この指令を受けたエアコンコントローラ９は、エアコンリレー８に対してコンプレッサ制御信号をオフにする。これにより、エアコンクラッチ７の駆動電流が停止し、エアコンクラッチ７はオフとなる。これにより、エアコンプーリ６とエアコンコンプレッサ３との間の接続が解除して、エアコンプーリ６は空転し、エアコンプーリ６からエアコン駆動動力の取り出しが停止する。従って、エアコンコンプレッサ３は停止すると共に、エンジン２の負荷が低減し、エンジン２の排気温度が低下する。

図５は、エンジン２におけるエンジン回転数及び軸トルクに対する排気温度を示す等排気温度線のグラフである。エンジン２の排気温度は、負荷が高いほど高くなり、また回転数が高いほど高くなる。

本実施例では、停車中のエンジン空吹かし時に、エアコン負荷を切り離すことにより、エンジン２の軸トルクが低下する。これは、図５中の黒丸印から白三角印へエンジンの状態が変化することに相当し、排気温度が低下する。

以上説明したように本実施例によれば、停車中のエンジン空吹かし時に、エンジン負荷を低減することができ、エンジンの排気温度を低下させることができる。従って、製造コスト増加や車両重量増加を招くことなく、触媒コンバータを含む排気系部品及びその周辺の部品の温度上昇を抑制できるという効果がある。

次に本発明の実施例２を説明する。実施例２の構成は、図１に示した実施例１の構成と同様である。実施例２では、停車中の空吹かし時に、エンジン失火状態が所定時間継続した場合に、エアコンコンプレッサ３をオフとする制御を行っている。その他は、実施例１と同様である。

停車中のエンジン空吹かし時に、エンジン失火が起きたとしても、排気系部品及びその周辺の部品温度は上昇していくが、直ぐにこれらが劣化開始温度に到達する訳ではない。従って、停車中のエンジン空吹かし時に、エンジン失火が起きたとしても、ある程度エンジン空吹かしを継続したいという要望がある場合に、本実施例は有効な制御である。

図３は、実施例２のエンジンコントローラ１０における動作を説明する制御フローチャートである。図２の実施例１に対して、Ｓ２０の判定が肯定の場合に、Ｓ２２が追加されている。その他は、実施例１と同様である。Ｓ２２では、エンジンコントローラ１０は、停車中の空吹かし状態で、且つエンジン２の失火状態が所定時間（ｘ分）継続しているか否かを判定する。

この所定時間ｘ分は、停車中のエンジン空吹かし状態で、且つエンジン２の失火状態がこれ以上継続すると、排気系部品及びその周辺部品に熱害が及び始める時間であり、具体的なｘ分の数値は、車両の構成、排気系部品の材質及び構造等により異なる。このため、排気系部品及びその周辺の部品の熱伝導及び熱輻射を含む熱伝達モデルを作成し、数値シミュレーションによりｘ分の数値を求めたり、実車の各部に温度センサを設置して実験により求めるものとする。

Ｓ２２の判定で所定時間継続していれば、Ｓ２４へ進む。Ｓ２４の処理は実施例１と同様に、エアコンコンプレッサ３をオフにしてエンジン負荷を低下させる。その詳細は、実施例１のＳ２４と同様である。Ｓ２２の判定で所定時間継続していなければ、何もせずに終了する。

以上説明した実施例２によれば、実施例１の効果に加えて、停車中のエンジン空吹かし時に、エンジン失火が起きたとしても、触媒コンバータを含む排気系部品及びその周辺部品の温度が劣化開始温度に到達するまでは、エンジン失火状態のエンジン空吹かしを継続することができるという効果がある。

次に本発明の実施例３を説明する。実施例３の構成は、図１に示した実施例１の構成と同様である。実施例３では、停車中のエンジン空吹かし時に、エンジン失火状態を判定することなく、停車中のエンジン空吹かしが所定時間継続（ｙ分）した場合に、エアコンコンプレッサをオフとする制御を行っている。その他は、実施例１と同様である。

停車中にエンジン空吹かしを続けていると、エンジンが失火しなくても排気系部品及びその周辺部品の温度が上昇して、やがてこれらの部品の劣化開始温度に到達する場合がある。本実施例は、このような場合でもエンジン負荷を低下させて、部品温度が劣化開始温度に到達することを防止することができる。

図４は、実施例３のエンジンコントローラ１０における動作を説明する制御フローチャートである。Ｓ１０〜Ｓ１６は、図２の実施例１と同様である。

Ｓ１６の判定で、アクセルペダル操作量が０でなければ、停車中の空吹かしであるので、Ｓ３０へ進む。Ｓ３０では、エンジンコントローラ１０は、停車中のエンジン空吹かし状態が所定時間（ｙ分）継続しているか否かを判定する。

この所定時間ｙ分は、停車中のエンジン空吹かし状態がこれ以上継続すると、排気系部品及びその周辺部品の温度が劣化開始温度に到達する時間であり、具体的なｙ分の数値は、車両の構成、排気系部品の材質及び構造等により異なる。このため、排気系部品及びその周辺の部品の熱伝導及び熱輻射を含む熱伝達モデルを作成し、数値シミュレーションによりｙ分の数値を求めたり、実車の各部に温度センサを設置して実験により求めるものとする。

Ｓ３０の判定で所定時間継続していれば、Ｓ２４へ進む。Ｓ２４の処理内容は、実施例１のＳ２４と同様に、エアコンコンプレッサ３をオフにしてエンジン負荷を低下させる。その詳細は、実施例１のＳ２４と同様である。Ｓ３０の判定で所定時間継続していなければ、何もせずに終了する。

以上説明した実施例３によれば、実施例１の効果に加えて、エンジン失火が起きなくても停車中のエンジン空吹かしを継続すると、触媒コンバータを含む排気系部品及びその周辺部品の温度が上昇する場合でも、エンジン負荷を低下させて、部品温度が劣化開始温度に到達することを防止することができるという効果がある。

本発明に係る車両の制御装置の実施例を搭載した車両の要部構成図である。 実施例１の車両の制御装置における制御を説明するフローチャートである。 実施例２の車両の制御装置における制御を説明するフローチャートである。 実施例３の車両の制御装置における制御を説明するフローチャートである。 エンジン回転数及び軸トルクに対する等排気温度線を示すグラフである。

符号の説明

１…車両、２…エンジン、３…エアコンコンプレッサ、４…クランク軸プーリ、５…ベルト、６…エアコンプーリ、７…エアコンクラッチ、８…エアコンリレー、９…エアコンコントローラ、１０…エンジンコントローラ、１１…スロットルモータ、１２…失火検出センサ、１３…車速センサ、１４…エンジン回転センサ、１５…アクセルペダル操作量センサ。

Claims (1)

1. 車両速度を検出する車速センサと、
   アクセルペダルの操作量を検出するアクセルペダル操作量センサと、
   空気調和装置と、
   を備えた車両を制御する車両の制御装置であって、
   車両速度が車両停止を示し、且つアクセルペダル操作量が０でない場合に、停車中のエンジン空吹かしと判定して、エンジン動力を前記空気調和装置のコンプレッサへ伝達するクラッチを切断状態とすることを特徴とする車両の制御装置。

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