JP2014202159A

JP2014202159A - 車両の制御装置

Info

Publication number: JP2014202159A
Application number: JP2013080342A
Authority: JP
Inventors: 無限太古; Mugen Tako; 剛岩永; Takeshi Iwanaga
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2013-04-08
Filing date: 2013-04-08
Publication date: 2014-10-27
Anticipated expiration: 2033-04-08
Also published as: JP6091300B2

Abstract

【課題】空調装置の故障を招くことなく、アイドルストップを行った後に内燃機関の再始動を円滑に行うようにすべくピストンを停止させる制御を行う。【解決手段】回転数を検知する回転数センサを備える内燃機関と、この内燃機関が出力する回転駆動力を受けて稼働し内燃機関に対する負荷を変更可能な冷媒圧縮用コンプレッサを備える空調装置とを搭載した車両を制御する制御装置において、所定のアイドル停止条件が成立した場合にはアイドルストップ制御を行い、このアイドルストップ制御中において内燃機関の停止直前にクランクシャフトの揺り戻し挙動が観測された際に、クランクシャフトの正回転時には空調装置の負荷を増加させ、クランクシャフトの逆回転時にはクランクシャフトの正回転時と比較して空調装置の負荷を低減させる制御を行う。【選択図】図４

Description

本発明は、回転数を検知する回転数センサを備える内燃機関と、この内燃機関が出力する回転駆動力を受けて稼働する冷媒圧縮用コンプレッサを備える空調装置とを搭載した車両の制御装置に関する。

従来より、車両の燃費の向上等を図るべく、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を行い、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制御が広く行われてきている。

ここで、アイドルストップを行った後に内燃機関の再始動を円滑に行うようにすべくピストンを所望の位置で停止させる、又はピストンを素早く停止させるための種々の制御が考えられてきている。このような制御の一つとして、内燃機関が停止する直前の揺り戻し挙動を低減させるべく、空調装置等による内燃機関の回転負荷を増加させる制御を行うものが挙げられる（例えば、特許文献１を参照）。

ところが、内燃機関が停止する直前の揺り戻し挙動を低減させるべく、空調装置の負荷を増加させる制御を行った場合、以下に述べるような不具合が発生することがある。すなわち、内燃機関が停止する直前の揺り戻し挙動中においては、内燃機関は逆回転を行うことがある。しかして、空調装置の冷媒圧縮用コンプレッサは、通常一方向への回転のみを行うものであり、クランクシャフトから逆方向の回転駆動力が入力された際には冷媒圧縮用コンプレッサに大きな負荷が係り、場合によっては故障してしまうことがあるという不具合が発生し得る。

特開２００６−２４２０８２号公報（特に、段落００６９及び段落００７０を参照。）

本発明は以上の点に着目し、空調装置の故障を招くことなく、アイドルストップを行った後に内燃機関の再始動を円滑に行うようにすべくピストンを停止させる制御を行うことを目的とする。

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、回転数を検知する回転数センサを備える内燃機関と、この内燃機関が出力する回転駆動力を受けて稼働し内燃機関に対する負荷を変更可能な冷媒圧縮用コンプレッサを備える空調装置とを搭載した車両を制御する制御装置であって、所定のアイドル停止条件が成立した場合にはアイドルストップ制御を行い、このアイドルストップ制御中において内燃機関の停止直前にクランクシャフトの揺り戻し挙動が観測された際に、クランクシャフトの正回転時には空調装置の負荷を増加させ、クランクシャフトの逆回転時にはクランクシャフトの正回転時と比較して空調装置の負荷を低減させる制御を行う。

このような制御を行えば、内燃機関の停止直前にクランクシャフトの揺り戻し挙動が観測された際に、クランクシャフトの正回転時には空調装置の負荷を増加させることにより、内燃機関の再始動を円滑に行うようにすべくピストンを所望の位置で停止させる、又はピストンを素早く停止させることができる。その一方で、クランクシャフトの逆回転時にはクランクシャフトの正回転時と比較して空調装置の負荷を低減させることにより、空調装置のコンプレッサに逆方向の大きな回転駆動力が入力されることを防ぐことができるので、空調装置の故障を防止できる。

本発明によれば、空調装置の故障を招くことなく、アイドルストップを行った後に内燃機関の再始動を円滑に行うようにすべくピストンを停止させる制御を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る内燃機関の構成を示す概略図。同実施形態に係る空調装置の構成を示す概略図。同実施形態の制御装置が実行する制御の手順を示すフローチャート。同実施形態の制御装置が実行する制御の内容を示すタイムチャート。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

図１に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。内燃機関は、例えば火花点火式の４ストロークエンジンであり、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、車両の室内の空調を行う空調装置たるエアコンディショナ５の構成を示す。エアコンディショナ５は、冷媒を圧縮するコンプレッサ５１と、圧縮された冷媒を放熱させて液化させるコンデンサ５２と、コンデンサ５２を強制的に空冷するためのコンデンサファン５３と、液化しなかった気体の冷媒を液化した冷媒から分離するレシーバ５４と、液化した冷媒を噴出させるエキスパンションバルブ５５と、噴出して気化した冷媒を受け入れ室内の空気と熱交換させるエバポレータ５６と、冷媒から冷熱を得た（冷媒に熱を奪われた）空気を室内に送り込むブロワファン５７とを要素とし、コンプレッサ５１、コンデンサ５２、レシーバ５４、エキスパンションバルブ５５及びエバポレータ５６をループする冷媒流路によって接続しているものである。

コンプレッサ５１は、内燃機関のクランクシャフトから駆動力の伝達を受けて回転する。このコンプレッサ５１は、従来公知の可変容量コンプレッサである。より具体的には、後述するＥＣＵ０からの負荷信号ｌを受けて内部のソレノイドへの通電電流の電流値を変更することによりソレノイドを制御しピストンのストロークを変更することにより冷媒の吸入圧を変更するものである。なお、ソレノイドへの通電電流の電流値を変更する代わりに、デューティ比を変更することによりソレノイドを制御するタイプの可変容量コンプレッサを採用してももちろんよい。このコンプレッサ５１とクランクシャフトとの間には、両者の接続を断接切換可能なマグネットクラッチ５８が介在する。このマグネットクラッチ５８は、後述するＥＣＵ０からの通電信号ｍを内部の図示しないリレースイッチが受けることにより接続される。

コンデンサ５２は、車両のエンジンルームにおける走行風が当たる部位に配置しており、コンデンサファン５３を回転させているか否かにかかわらず、車両の走行中にエンジンルームに吹き込む走行風により冷却される。コンデンサ５２の背後には、内燃機関の冷却水を放熱させるラジエータ７が控えている。ラジエータ７もまた、走行風により冷却される。

コンデンサファン５３は、ラジエータ７を強制的に空冷するためのラジエータファンを
兼ねている。コンデンサファン５３は、ラジエータ７の背後に位置しており、前方から空気を吸引して後方に吐出することで、コンデンサ５２及びラジエータ７をともに冷却する。

本実施形態の制御装置たるＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）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エンジン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、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ｄ、内燃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ｅ、エアコンディショナ５のコンデンサ５２から流出する（比較的高圧の）冷媒の圧力を検出する冷媒圧センサから出力される冷媒圧信号ｆ、エアコンディショナ５のエバポレータ５６から流出する（比較的低圧の）冷媒の圧力を検出する冷媒圧センサから出力される冷媒圧信号ｇ、エバポレータ５６（または、エバポレータ５６近傍の空気）の温度を検出するセンサから出力されるエバポレータ温信号ｈ、外気温を検出する温度センサから出力される外気温信号ｐ、車両の室内温度を検出する温度センサから出力される室温信号ｑ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、コンプレッサ５１に対して負荷信号ｌ、マグネットクラッチ５８のリレースイッチに対して通電信号ｍ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、ｐ、ｑを入力インタフェースを介して取得し、エンジン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、それらエンジン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、各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍを出力インタフェースを介して印加する。

また、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、車速が所定値、例えば１３ｋｍ／ｈ以下で、ブレーキペダルが踏み込まれており、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、運転者がブレーキペダルから足を離した、逆にブレーキペダルがさらに強く踏み込まれた、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。

しかして本実施形態では、アイドルストップを行った後の内燃機関の再始動を円滑に行うようにすべく、ＥＣＵ０のプロセッサは、以下に述べるような空調装置負荷制御プログラムを実行する。すなわち、アイドルストップ制御中において内燃機関の停止直前にクランクシャフトの揺り戻し挙動が観測された際に、クランクシャフトの正回転時には空調装置の負荷を増加させ、クランクシャフトの逆回転時にはクランクシャフトの正回転時と比較して空調装置の負荷を低減させる制御を行う。

より具体的には、アイドルストップ条件が成立した際にはエアコンディショナ５とクランクシャフトとの間のマグネットクラッチ５８のリレースイッチに対して通電信号ｍを出力してエアコンディショナ５とクランクシャフトとを接続することにより負荷を増加させる。その際に、コンプレッサ５１に対してはエアコンディショナ５による負荷を最大負荷とするための負荷信号ｌを出力する。その一方で、クランクシャフトの逆回転時にはエアコンディショナ５による負荷をクランクシャフトの正回転時よりも軽減させるために、コンプレッサ５１に対して最大負荷よりも小さな負荷を示す負荷信号ｌを出力する。

以下、プロセッサがこのロックアップ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。

アイドルストップ条件が成立したのち、回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅ₀を下回った際には（ステップＳ１）、クランクシャフトが揺り戻し挙動を開始したものと見なして、エアコンディショナ５とクランクシャフトとの間のマグネットクラッチ５８のリレースイッチに対して通電信号ｍを出力し、エアコンディショナ５とクランクシャフトとを接続する（ステップＳ２）。その際に、エアコンディショナ５による負荷を最大負荷とすべくコンプレッサ５１に対して負荷信号ｌを出力する。その後、クランクシャフトが逆回転していることが検知されている場合には（ステップＳ３）、エアコンディショナ５による負荷を最大負荷よりも低い負荷とすべくコンプレッサ５１に対して負荷信号ｌを出力する（ステップＳ４）。一方、クランクシャフトが逆回転していることが検知されていない場合すなわちクランクシャフトが正回転していることが検知されている場合には（ステップＳ３）、引き続き、エアコンディショナ５による負荷を最大負荷とすべくコンプレッサ５１に対して負荷信号ｌを出力する（ステップＳ５）。そして、クランクシャフトが停止した時点で（ステップＳ６）、この制御を終了する。クランクシャフトがまだ回転している場合には、ステップＳ３の制御すなわちクランクシャフトが逆回転しているか否かを判定する制御に戻る。

すなわち、図４に示すように、アイドルストップ条件が成立した（時刻Ｔ₁）後、クランクシャフトが揺り戻し挙動を開始した時点（時刻Ｔ₂）で、エアコンディショナ５とクランクシャフトとが接続された状態となる（図４ではＡ／ＣフラグＯＮと表記）。前記時刻Ｔ₂では、内燃機関が正方向に回転しているので、エアコンディショナ５による負荷（図４ではＡ／Ｃ負荷と表記）は最大負荷である。前記時刻Ｔ₂から同図の時刻Ｔ₃までの期間は、内燃機関が正方向に回転しているので、エアコンディショナ５による負荷は最大負荷に保たれる。一方、前記時刻Ｔ₃から同図の時刻Ｔ₄までの期間は、内燃機関が逆方向に回転しているので、エアコンディショナ５による負荷は最大負荷よりも低くなる。時刻Ｔ₄以降の期間も、内燃機関が正方向に回転している期間はエアコンディショナ５による負荷は最大負荷に保たれ、内燃機関が逆方向に回転している期間はエアコンディショナ５による負荷は最大負荷よりも低く保たれる。

このような制御を行うことにより、内燃機関の停止直前にクランクシャフトの揺り戻し挙動が観測された際に、クランクシャフトの正回転時にはエアコンディショナ５とクランクシャフトとを接続しエアコンディショナ５の負荷を最大負荷とすることにより、内燃機関の再始動を円滑に行うようにすべくピストンを停止させることができる。その一方で、クランクシャフトの逆回転時にはクランクシャフトの正回転時と比較して空調装置の負荷を低減させることにより、エアコンディショナ５のコンプレッサ５１に逆方向の大きな回転駆動力が入力されることを防ぎ、エアコンディショナ５の故障を防止できる。

なお、本発明は以上に述べた実施形態に限らない。

例えば、可変容量コンプレッサでなく固定容量コンプレッサを備えた空調装置を搭載した車両において、アイドルストップ制御中において内燃機関の停止直前にクランクシャフトの揺り戻し挙動が観測された際に、コンプレッサとクランクシャフトとの間のマグネットクラッチのＯＮ／ＯＦＦのデューティ比を制御することにより、クランクシャフトの正回転時と逆回転時との間で空調装置の負荷を変更するようにしてもよい。具体的には、アイドルストップ制御中において内燃機関の停止直前にクランクシャフトの揺り戻し挙動が観測された際に、クランクシャフトの正回転時にはマグネットクラッチのデューティ比を１００％とし、クランクシャフトの逆回転時にはマグネットクラッチのデューティ比を１００％より小さな値に設定してもよい。

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（ＥＣＵ）
５…空調装置（エアコンディショナ）
５１…冷媒圧縮用コンプレッサ
ｂ…クランク角信号

Claims

回転数を検知する回転数センサを備える内燃機関と、この内燃機関が出力する回転駆動力を受けて稼働し内燃機関に対する負荷を変更可能な冷媒圧縮用コンプレッサを備える空調装置とを搭載した車両を制御する制御装置であって、
所定のアイドル停止条件が成立した場合にはアイドルストップ制御を行い、このアイドルストップ制御中において内燃機関の停止直前にクランクシャフトの揺り戻し挙動が観測された際に、クランクシャフトの正回転時には空調装置の負荷を増加させ、クランクシャフトの逆回転時にはクランクシャフトの正回転時と比較して空調装置の負荷を低減させる制御を行うことを特徴とする車両の制御装置。