JP2014214636A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アイドルストップが行われる回数を増加させ、さらに効果的にアイドルストップ制御による燃費節約の効果を得ることができるようにする。
【解決手段】車速が第一の所定車速を下回ること及びブレーキ操作量が第一の所定操作量を上回ることを含む所定のアイドルストップ条件が成立した場合にはアイドルストップを行う車両の制御装置たるＥＣＵにより、車速が前記第一の所定車速よりも高速側の第二の所定車速より高い状態でブレーキ操作量が前記第一の所定操作量を上回った場合には、車速が前記第一の所定車速に低下するまでの間にブレーキ操作量が前記第一の所定操作量より小さい第二の所定操作量を下回らない限り、前記アイドルストップ条件のうちブレーキ操作量に係る条件をブレーキ操作量が前記第二の所定操作量を上回ることに変更する制御を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、車速が所定車速を下回ること及びブレーキ操作量が所定操作量を上回ることを含む所定のアイドルストップ条件が成立した場合にはアイドルストップ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（例えば、特許文献１を参照）。

ところで、特に運転熟練者においては、車両が減速を開始してから停止するまでの間にブレーキペダルの操作量を少なくし、よりスムーズに車両を停止させようとすることがよくある。その際、上述したようなアイドルストップ制御を行うと、ブレーキ操作量が前記所定操作量を下回った際にアイドルストップ条件が成立していない状態となり、車両を停止させる意志がないとみなされてアイドルストップ制御が中止されることが起こりうる。前記特許文献１記載の発明では、このような不具合の発生を防ぐべく、アイドルストップ条件の成立後に車速が前記所定車速より低速のアイドルストップ解除判定車速を下回った後は前記所定操作量を低下させる制御を行い、アイドルストップ制御が継続されるようにしている。

しかして、特に運転熟練者においては、よりスムーズに車両を停止させようとすべく、車両が前記所定車速よりも高速側であるときにブレーキペダルを大きく踏み込んでからブレーキペダルの操作量を少なくすることもよくある。このとき、前記特許文献１記載のものを含む従来のアイドルストップ制御では、車両が前記所定車速まで減速した際にはブレーキ操作量が前記所定操作量を下回っており、そもそもアイドルストップが行われないという不具合がなお存在する。

特開２００７−５６７８９号公報

本発明は以上の点に着目し、アイドルストップが行われる回数を増加させ、さらに効果的にアイドルストップ制御による燃費節約の効果を得ることができるように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、車速が第一の所定車速を下回ること及びブレーキ操作量が第一の所定操作量を上回ることを含む所定のアイドルストップ条件が成立した場合にはアイドルストップを行う内燃機関を搭載した車両の制御装置であって、車速が前記第一の所定車速よりも高速側の第二の所定車速より高い状態でブレーキ操作量が前記第一の所定操作量を上回った場合には、車速が前記第一の所定車速に低下するまでの間にブレーキ操作量が前記第一の所定操作量より小さい第二の所定操作量を下回らない限り、前記アイドルストップ条件のうちブレーキ操作量に係る条件をブレーキ操作量が前記第二の所定操作量を上回ることに変更する。

すなわち本発明は、よりスムーズに車両を停止させるべく、前記第二の所定車速以上の比較的高速域においてブレーキペダルを大きく踏み込みその後ブレーキペダルの操作量を少なくする操作が行われた場合であっても、車両を停止させる意志がある場合には車速が前記第一の所定車速まで減速した時点でもブレーキペダルがある程度操作されてはいることに着目したものである。そして、前記第二の所定車速より高い状態でブレーキ操作量が前記第一の所定操作量を上回った場合には、車速が前記第一の所定車速に低下した地点でブレーキ操作量が第二の所定操作量に達していればアイドルストップ条件のうちブレーキ操作量に関する条件が成立するようにしているので、従来のものと比較してアイドルストップを行う回数を増加させることができる。

また、内燃機関の回転数が所定回転数を上回りかつアクセル操作量が所定の閾値を下回る場合に燃料カットを行う制御と併用するのにより望ましい制御として、前記アイドルストップ条件のうちブレーキ操作量に係る条件をブレーキ操作量が前記第二の所定操作量を上回ることに変更しているとともに燃料カットを行っている状態で車速が前記第一の所定車速に低下し、他のアイドルストップ条件が全て成立している際には、燃料カットからの復帰を行うことなくアイドルストップを行うものが挙げられる。このようなものであれば、燃料カットが行われている状態から燃料の噴射を再開することなく直接アイドルストップに移行するようにできるので、燃費の更なる向上を図ることができる。

本発明によれば、アイドルストップが行われる回数を増加させ、さらに効果的にアイドルストップ制御による燃費節約の効果を得るようにすることができる。

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。

本発明の第一実施形態を、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。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。

この内燃機関が出力する回転駆動力は、図示は省略するが、ロックアップクラッチを有するロックアップ機構を備えたトルクコンバータ及び自動変速機を経て車軸に出力される。

また、本実施形態の車両には、ブレーキブースタ５が付帯している。ブレーキブースタ５は、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流側の部位、より具体的にはサージタンク３３から吸気負圧を導き入れ、その負圧を用いてブレーキペダルの踏力を倍力する、この分野では広く知られているものである。ブレーキブースタ５は、負圧を蓄える定圧室と、大気圧が加わる変圧室とを有し、定圧室が負圧管路５１を介してサージタンク３３に接続している。負圧管路５１は、スロットルバルブ３２の下流側の吸気負圧を定圧室へと導く。負圧管路５１上には、負圧を定圧室内に留め、定圧室に正圧が加わることを防止するためのチェックバルブ５２を設けてある。

運転者によりブレーキペダルが操作されていないとき、定圧室と変圧室とが連通し、かつ変圧室が大気圧から隔絶される。ブレーキペダルが操作されると、定圧室と変圧室との間が遮断され、かつ変圧室に大気が導入される。結果、定圧室と変圧室との圧力差が、ブレーキペダルの踏力を倍力する制御圧力となる。ブレーキブースタ５により増幅されたブレーキ踏力は、図示しないマスタシリンダ（図示せず）において液圧力に変換され、液圧回路（図示せず）を介してブレーキキャリパやホイールシリンダといったブレーキ装置（図示せず）に伝達される。

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５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、ブレーキブースタ５内の負圧を検出するセンサから出力されるブレーキブースタ負圧信号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、内燃機関の回転数が所定回転数すなわち所定の燃料カット許可回転数を上回り、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ｖが第一の所定車速ｖ₁、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、換言すればブレーキブースタ５のマスタシリンダ液圧Ｐが閾値Ｐ_thを上回っており、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、ブレーキブースタ５のマスタシリンダ液圧Ｐが第二の閾値Ｐ_th2、例えば０．１ＭＰａを下回った、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、前記ブレーキブースタ５のマスタシリンダ液圧Ｐの閾値Ｐ_thは、第一の閾値Ｐ_th1、例えば０．４ＭＰａ、又はこの第一の閾値Ｐ_th1よりも低圧側の第二の閾値Ｐ_th2、例えば０．１ＭＰａのいずれかをとる。より具体的には、前記閾値Ｐ_thは、通常は前記第一の閾値Ｐ_th1に設定しているが、後述する条件が成立している場合には前記第二の閾値Ｐ_th2に設定するようにしている。

すなわち、車速ｖが第二の所定車速ｖ₂、例えば３０ｋｍ／ｈを上回っている際にブレーキ操作が行われ、ブレーキ操作量が第一の所定操作量を上回った場合、換言すればブレーキ液圧Ｐが第一の閾値Ｐ_th1を上回った場合には、前記ブレーキブースタ５のマスタシリンダ液圧Ｐの閾値Ｐ_thが前記第二の閾値Ｐ_th2に変更される。そして、車速が前記第二の所定車速ｖ₂から前記第一の所定車速ｖ₁まで減速するまでの間にブレーキ液圧Ｐが前記第二の閾値Ｐ_th2を上回っている状態を保ち、かつブレーキ液圧Ｐがブレーキ液圧Ｐがこの時点の閾値Ｐ_thすなわち前記第二の閾値Ｐ_th2を上回っていることを含むアイドルストップ条件が成立した時点でアイドルストップ制御を行うようにしている。一方、車速が前記第二の所定車速ｖ₂から前記第一の所定車速ｖ₁まで減速するまでの間にブレーキ液圧Ｐが前記第二の閾値Ｐ_th2を下回った場合には、車両を停止させる意志がないものとみなし、前記閾値Ｐ_thを前記第一の閾値Ｐ_th1に変更するようにしている。

すなわち、高速走行状態から停車状態に滑らかに移行する際には、車速ｖが前記第二の所定車速ｖ₂を上回っている段階でブレーキペダルを強く踏み込み、車両が減速するにつれブレーキペダルの踏み込み量を小さくする運転が多くなされているが、本実施形態では、たとえ車速ｖが前記第一の所定車速ｖ₁まで減速した際時点でブレーキ液圧Ｐが前記第一の閾値Ｐ_th1を下回っていても、それ以前の車速ｖが前記第二の所定車速ｖ₂を上回っている段階でブレーキ液圧Ｐが前記第一の閾値Ｐ_th1を上回った履歴がある場合、車両を停止させる意志があるものとみなしてアイドルストップ制御を行うようにするものである。

以下、プロセッサがこの車両停止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２を参照しつつ以下に示す。

まず、車速ｖが第二の所定車速ｖ₂よりも高い状態であることを含む燃料カット条件が成立している場合、燃料カット制御を開始する。また、車速ｖが第二の所定車速ｖ₂を上回る状態で（ステップＳ１）ブレーキ液圧Ｐが前記第一の閾値Ｐ_th1を上回った（ステップＳ２）履歴がある場合、アイドルストップ条件のうちブレーキ操作量を示すブレーキ液圧Ｐの閾値Ｐ_thを第二の閾値Ｐ_th2に変更する（ステップＳ３）。その後、車速ｖが第一の所定車速ｖ₁まで減速するまでの間に（ステップＳ４）ブレーキ液圧Ｐが前記第二の閾値Ｐ_th2を下回った場合（ステップＳ５）、アイドルストップ条件のうちブレーキ液圧Ｐの閾値Ｐ_thを第一の閾値Ｐ_th1に戻す（ステップＳ６）。一方、車速が第一の所定車速ｖ₁まで減速するまでの間にブレーキ液圧Ｐが前記第二の閾値Ｐ_th2を下回らないままブレーキ液圧以外のアイドルストップ条件が成立した場合は、アイドルストップ条件のうちブレーキ液圧Ｐの閾値Ｐ_thを第二の閾値Ｐ_th2に設定したままアイドルストップ条件が成立したか否かの判定を行い（ステップＳ７）、アイドルストップ条件が成立している場合にはアイドルストップ制御を行う（ステップＳ８）。

すなわち、図３に示すように、車速ｖが第二の所定車速ｖ₂すなわち３０ｋｍ／ｈを上回る状態でブレーキ操作が行われてブレーキ液圧Ｐが前記第一の閾値Ｐ_th1すなわち０．４ＭＰａを上回った際には、車両を停止させる準備がなされたものとし、より確実にアイドリングストップに移行するようにすべくブレーキ液圧Ｐの閾値Ｐ_thを第二の閾値Ｐ_th2すなわち０．１ＭＰａに変更する制御が行われる。また、車速ｖ以外の燃料カット条件も成立している場合には、燃料カット制御が行われる。その後、ブレーキペダルがある程度踏み込まれている状態、換言すればブレーキ液圧Ｐが前記第二の閾値Ｐ_th2を上回る状態のまま車速ｖが第一の所定車速ｖ₁すなわち１０ｋｍ／ｈまで低下し、ブレーキ液圧Ｐ以外のアイドルストップ条件が成立している場合には、アイドルストップ制御が行われる。

そして、ＥＣＵ０は、前記アイドルストップ条件のうちブレーキ操作量に係る条件を、ブレーキ操作量が前記第二の所定操作量を上回ることに変更しており、換言すればブレーキ液圧Ｐの閾値Ｐ_thを第二の閾値Ｐ_th2に変更しており、かつ燃料カットを行っている状態で、車速ｖが前記第一の所定車速ｖ₁に低下し、他のアイドルストップ条件が全て成立している際には、燃料カットからの復帰を行うことなくアイドルストップを行う。なお、燃料カットからの復帰を行うことなくアイドルストップを行う際には、ロックアップクラッチが開放される。このことにより、車軸から自動変速機及びトルクコンバータを経て回転駆動力の伝達を受けていた内燃機関のクランクシャフトの回転が停止する。

従って、本実施形態によれば、前記第二の所定車速ｖ₂より高い状態でブレーキ液圧Ｐが前記第一の閾値Ｐ_th1を上回り、かつ車速ｖが第一の所定車速ｖ₁に低下するまでブレーキ液圧Ｐが前記第二の閾値Ｐ_th2を上回る状態を保っていればアイドルストップ条件のうちブレーキ液圧Ｐに関する条件が成立するので、従来のものと比較してアイドルストップを行う回数を増加させることができ、燃費の更なる向上を図ることができる。

また、内燃機関の回転数が所定の燃料カット許可回転数を上回り、かつアクセルペダルの踏込量が所定の閾値を下回る際に燃料カットを行うようにし、その上で、アイドルストップ条件のうちブレーキ液圧Ｐの閾値Ｐ_thを第二の閾値Ｐ_th2に変更しているとともに燃料カットを行っている状態で車速ｖが前記第一の所定車速ｖ₁に低下し、他のアイドルストップ条件が全て成立している際には、燃料カットからの復帰を行うことなくアイドルストップ制御を行うので、燃料カットが行われた後直接アイドルストップに移行することとなり、この点からも燃費の更なる向上を図ることができる。

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、ブレーキ操作量を示す変数としてブレーキブースタのマスタシリンダの液圧を採用しているが、ブレーキ操作量を直接検知しブレーキ操作量信号を出力するセンサを設け、このブレーキ操作量信号が示すブレーキ操作量に基づきアイドルストップの判定を行うようにしてももちろんよい。

また、上述した実施形態では、燃費の更なる向上を図るべく、アイドルストップ制御と燃料カット制御とを併せて行うようにしているが、アイドルストップ制御のみを行うようにしてもよい。加えて、上述した実施形態では、燃料カット条件のうちアクセルペダルの踏込量に関する条件を、アクセルペダルの踏込量０に近い値である所定の閾値を下回ることに設定しているが、燃料カット条件のうちアクセルペダルの踏込量に関する条件は、アクセルペダルの踏込量が０であることに設定してももちろんよい。

さらに、第一の所定車速、第二の所定車速、第一の所定操作量（ブレーキ液圧の第一の閾値）及び第二の所定操作量（ブレーキ液圧の第二の閾値）は、第二の所定車速が第一の所定車速より高速であり、かつ第二の所定操作量が第一の所定操作量よりも小さいものである限りにおいて任意に設定してよい。

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…ブレーキブースタ
ａ…車速信号
ｄ…ブレーキ踏量信号

Claims (2)

1. 車速が第一の所定車速を下回ること及びブレーキ操作量が第一の所定操作量を上回ることを含む所定のアイドルストップ条件が成立した場合にはアイドルストップを行う内燃機関を搭載した車両の制御装置であって、
   車速が前記第一の所定車速よりも高速側の第二の所定車速より高い状態でブレーキ操作量が前記第一の所定操作量を上回った場合には、車速が前記第一の所定車速に低下するまでの間にブレーキ操作量が前記第一の所定操作量より小さい第二の所定操作量を下回らない限り、前記アイドルストップ条件のうちブレーキ操作量に係る条件をブレーキ操作量が前記第二の所定操作量を上回ることに変更することを特徴とする車両の制御装置。
2. 内燃機関の回転数が所定回転数を上回りかつアクセル操作量が所定の閾値を下回る場合に燃料カットを行うものであって、前記アイドルストップ条件のうちブレーキ操作量に係る条件をブレーキ操作量が前記第二の所定操作量を上回ることに変更しているとともに燃料カットを行っている状態で車速が前記第一の所定車速に低下し、他のアイドルストップ条件が全て成立している際には、燃料カットからの復帰を行うことなくアイドルストップを行う請求項１記載の車両の制御装置。

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