JP2015014231A

JP2015014231A - エンジンの再始動制御装置

Info

Publication number: JP2015014231A
Application number: JP2013140632A
Authority: JP
Inventors: 純一兼山; Junichi Kaneyama
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2013-07-04
Filing date: 2013-07-04
Publication date: 2015-01-22

Abstract

【課題】エンジンの再始動制御装置において、車輪が十分な駆動力を保有している場合に、燃料消費量を低減してエンジンを再始動することにある。
【解決手段】再始動制御手段（２０）は、再始動条件が成立したときに、車輪（１８）がエンジン（１）を再始動させるための駆動力を保有しているか否かを判定し、この判定結果を前記再始動条件として出力する再始動判定部（２０Ｂ）と、再始動判定部（２０Ｂ）が前記駆動力を保有していると判定した場合に、スタータモータ（３）の駆動を停止させるスタータモータ制御部（２０Ｃ）とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、エンジンの再始動制御装置に係り、特に車両走行中に燃料停止制御（燃料カット制御）が実行された後、エンジンを再始動させるためのエンジンの再始動制御装置に関する。

エンジンの制御装置としては、車両減速中に燃料停止条件（燃料カット条件）が成立すると、燃料供給を停止（燃料カット）させることで、燃料消費量を少なくする燃料停止制御装置が知られている。この燃料停止制御装置は、車両の走行距離を長くするために、燃料供給を停止させる際に、クラッチを開放する制御を実施している。
また、エンジンの制御装置としては、燃料供給を停止した後、燃料供給を再開させる場合に、クラッチを徐々に結合させるエンジンの再始動制御装置が知られている。
このようなエンジンの制御装置としては、以下のような先行技術文献がある。

特開昭６１−７７５３６号公報

特許文献１に係る電磁粉式クラッチ付無段変速機の制御方法は、クラッチの結合を燃料供給の再開からエンジン回転数とエンジン吸入負圧との関数に基づくディレー時間だけ遅らせる制御を実施し、これにより、山道等でエンジン回転数が低下した場合であっても、エンジン回転数が十分に復帰した後、クラッチを結合するため、運転者に振動を与えることをなくするものである。

従来、一般的に、無段変速機（ＣＶＴ）は、エンジントルクで作動するオイルポンプからの油圧により、油圧クラッチを結合してエンジンからのエンジントルクを伝達し、車両を走行している。また、無段変速機は、運転者の意図に関わらず、車両減速時に、エンジンブレーキが働き、燃料を消費して得た運動エネルギを、エンジンのフリクションにより消費している。
ところが、上記の特許文献１では、エンジンを再始動させる際、スタータモータがエンジン回転数を上昇させた後で燃料供給を再開し、エンジンを始動させているため、スタータモータが消費する電力を、再始動後のエンジンが発電機を駆動させて回収する必要があり、燃費を悪化させる要因となっていた。
また、上記の特許文献１では、車両の惰性走行時（コースト走行時）等でエンジンブレーキを必要としない場合に、無段変速機内の油圧クラッチを開放しているが、この油圧クラッチの開放中においても、エンジンがアイドリング回転数を維持するための燃料を消費している不具合があった。

そこで、この発明は、車輪が十分な駆動力を保有している場合に、燃料消費量を低減してエンジンを再始動できるエンジンの再始動制御装置を提供することを目的とする。

この発明は、エンジンと、前記エンジンにクラッチを介して接続された変速機と、前記変速機に接続された車輪と、車両減速時に燃料停止条件が成立すると燃料供給を停止させ且つ前記クラッチを開放し、その後、再始動条件が成立すると燃料供給を再開させ且つ前記クラッチを結合する再始動制御手段と、前記再始動条件が成立すると前記エンジンのエンジン回転数が上昇するように前記再始動制御手段によって駆動されるスタータモータとを備えるエンジンの再始動制御装置において、前記再始動制御手段は、前記再始動条件が成立したときに、前記車輪が前記エンジンを再始動させるための駆動力を保有しているか否かを判定し、この判定結果を前記再始動条件として出力する再始動判定部と、前記再始動判定部が前記駆動力を保有していると判定した場合に、前記スタータモータの駆動を停止させるスタータモータ制御部とを備えることを特徴とする。

この発明は、車輪が十分な駆動力を保有している場合に、燃料消費量を低減してエンジンを再始動できる。

図１はエンジンと変速機との構成図である。（実施例）図２は再始動制御装置のシステム構成図である。（実施例）図３はエンジン停止制御のフローチャートである。（実施例）図４はエンジン再始動制御のフローチャートである。（実施例）図５は結合によるクラッチの入力側と出力側との回転数の動きを示す説明図である。（実施例）

この発明は、車輪が十分な駆動力を保有している場合に、燃料消費量を低減してエンジンを再始動する目的を、スタータモータを停止させた状態でエンジンを再始動し、スタータモータによる電力の消費を抑え、エンジンによって発電機を駆動させる必要をなくして実現するものである。

図１〜図５は、この発明の実施例を示すものである。
図１に示すように、車両には、エンジン１と、このエンジン１に連結した変速機２とが搭載される。
エンジン１は、アイドルストップ機能を有するものであり、スタータモータ３と、燃料噴射装置４とを備える。また、エンジン１には、発電機が備えられる。
変速機２は、油圧クラッチ付の無段変速機（ＣＶＴ）であり、プライマリプーリ５と、セカンダリプーリ６と、プライマリプーリ５及びセカンダリプーリ６に巻き掛けられたベルト７とを備える。
また、変速機２には、エンジン１側の入力軸８にトルクコンバータ９とオイルポンプ１０と油圧クラッチ（以下「クラッチ」という）１１とが備えられるとともに、このクラッチ１１に油圧を作用させる電動オイルポンプ１２が備えられる。クラッチ１１は、エンジン１を変速機２に接続するものであって、電動オイルポンプ１２からの油圧によってエンジン１と変速機２とを結合・開放するように動作される。
更に、変速機２には、セカンダリプーリ６に連結した中間軸１３と、この中間軸１３に接続した減速機構１４とが設けられる。この減速機構１４は、中間軸１３に接続したドライブギヤ１５と、このドライブギヤ１５に噛み合ったドリドリブンギヤ１６とからなる。このドリドリブンギヤ１６は、出力軸１７の一端に取り付けられている。この出力軸１７の他端には、車輪１８が取り付けられている。

図２に示すように、車両には、エンジン１の再始動制御装置１９が搭載される。
この再始動制御装置１９は、再始動制御手段２０を備える。この再始動制御手段２０には、スタータモータ３と、燃料噴射装置４と、変速機２のプライマリプーリ５又はセカンダリプーリ６と、クラッチ１１と、電動オイルポンプ１２とが接続している。
また、再始動制御手段２０には、クランク角を検出して車速センサとしての機能を備えるクランク角センサ２１と、アクセルペダルの踏み込み状態を検出するアクセルペダルセンサ２２と、ブレーキペダルの踏み込み状態を検出するブレーキペダルセンサ２３と、電動オイルポンプ１２からクラッチ１１への油圧をプライマリプーリ回転数として検出するプライマリプーリ回転数センサ２４とが接続する。なお、アクセルペダルセンサ２２の代わりに、スロットルポジションセンサとすることも可能である。

再始動制御手段２０は、アイドルストップ制御部２０Ａを備え、車両減速時に燃料停止条件（燃料カット条件）が成立すると、燃料供給を停止（燃料カット）させ且つクラッチ１１を開放し、その後、再始動条件が成立すると、燃料供給を再開（燃料カット停止）させ且つクラッチ１１を給合する。例えば、アクセルペダルを開放した惰性走行時（コースと走行時）に、燃料供給を停止（燃料カット）とともにクラッチ１１を開放する制御において、車両走行中におけるクラッチ１１の開放後のニュートラル状態から、車両慣性エネルギを用いてエンジン１を再始動させる動作を、電動オイルポンプ１２からの油圧によるクラッチ１１の結合で行わせる。
再始動制御手段２０は、前記再始動条件が成立すると、エンジン１のエンジン回転数を上昇させるように、スタータモータ３を駆動する。

再始動制御手段２０は、前記再始動条件が成立したときに、車輪１８がエンジン１を再始動させるための駆動力を保有しているか否かを判定し、この判定結果を前記再始動条件として出力する再始動判定部２０Ｂを備える。
また、再始動制御手段２０は、再始動判定部２０Ｂが前記駆動力を保有していると判定した場合に、スタータモータ３の駆動を停止させるスタータモータ制御部２０Ｃを備える。

即ち、この実施例では、運転者がエンジンブレーキを必要としない場合で、クラッチ１１の開放時に、エンジン１を停止させ、車両運動エネルギのみで惰性走行（コースト走行）させ、この惰性走行中の消費燃料を無くする制御において、運転者のアクセルペダルの踏み込み操作等によってエンジン１の再始動の運転者の意思を示し、車両走行中のエンジン停止からエンジン再始動の場合に、エンジン駆動系の慣性重量、変速機２内部のプライマリプーリ回転数センサ２４からクラッチ１１の出力側が有するトルクを算出し、変速機２の電動オイルポンプ１２から発生した油圧によりクラッチ１１を結合させ、クラッチ１１の入力側にトルクを伝達し、エンジン１を車輪１８側から回転させて再始動させる。従って、エンジン１の再始動に要するエネルギとして車両慣性運動エネルギを使用することで、スタータモータ３のバッテリ電力消費量を低減でき、発電に伴う燃料消費を低減させる。つまり、クラッチ１１の開放によって、いわゆるエンジンブレーキが働かないため、車両減速に働く力は走行抵抗や変速機２等の駆動系フリクションのみとなり、加速時に消費した燃料で得られた車両慣性運動エネルギを消費しながら、燃料を消費することなく走行することが可能となる。
一方で、クラッチ１１の開放による惰性走行中（コースト走行中）において、エンジン１の再始動の直前に登り坂へ入った場合や、急ブレーキ等による急減速が必要な場合等で早急なエンジン再始動が必要な場合では、従来通り、スタータモータ３を作動させてエンジン１を再始動させる。

次いで、この実施例に係る制御について説明する。
図３には、エンジン停止制御のフローチャートを示す。このエンジン停止制御は、いわゆる通常の運転状態のとき、繰り返し実行される制御である。この制御は、車両が惰行走行中（コースト走行中）と判定された場合に、エンジン１を停止した後で行われなくなり、その後、エンジン１が復帰した場合には、再開される。
図３に示すように、再始動制御手段２０のプログラムがスタートすると（ステップＡ０１）、車両が惰行走行中（コースト走行中）か否かを判定する（ステップＡ０２）。具体的には、アクセル開度が零（０）であって、車速が設定値以上である状態が設定時間以上経過した場合、惰行走行中（コースト走行中）と判定する。なお、この判定は、下り坂を走行中であるか否かを検出しても良い。この場合は、傾斜センサを用いて、下り坂を判定することができる。
このステップＡ０２がＮＯの場合には、この判定を継続する。
このステップＡ０２がＹＥＳの場合には、クラッチ１１を開放する（ステップＡ０３）。つまり、このステップＡ０３では、再始動制御手段２０は、電動オイルポンプ１２を作動制御してクラッチ１１への油圧を低下させ、クラッチ１１を開放する。ただし、エンジンブレーキが必要である場合は、クラッチ１１が滑るように調整し、摩擦抵抗が発生するようにしても良い。この場合、例えば、定行速度が高い場合は、摩擦抵抗が高くなるようにクラッチ１１を調整し、定行速度が低くなる場合は、摩擦抵抗が低くなるように調整することができる。
そして、エンジン１を停止し（ステップＡ０４）、プログラムをエンドとする（ステップＡ０５）。

図４には、エンジン再始動制御のフローチャートを示す。このエンジン再始動制御は、車両が惰行走行中（コースト走行中）に実行される制御である。
図４に示すように、再始動制御手段２０のプログラムがスタートすると（ステップＢ０１）、運転者によるエンジン１の始動要求があるか否かを判定する（ステップＢ０２）。このエンジン１の再始動要求は、例えば、アクセルペダルの踏み込みや、ブレーキペダルの踏み込みを検出している。なお、ブレーキペダルの踏み込みによりエンジン１を再始動させる理由は、エンジンブレーキによる制動力を得るためである。
このステップＢ０２がＮＯの場合には、この判定を継続する。
このステップＢ０２がＹＥＳの場合には、出力軸１７側の必要回転変化量ｄＮ／ｄｔを算出する（ステップＢ０３）。このステップＢ０３において、プライマリプーリ回転数センサ２４の出力値に基づき、出力軸１７のエンジン始動に要するトルクＴを算出し、このトルクＴを、ｄＮ／ｄｔ＝Ｔ＊６０／（Ｉ＊Ｇ＊２π）の（式）に代入する。
具体的に説明すると、車両がエンジン始動に要する慣性エネルギを有しているかどうかは、以下の（式）の計算方法により判断する。
ｄＮ／ｄｔ＝Ｔ＊６０／（Ｉ＊Ｇ＊２π）……（式）
ここで、
ｄＮ／ｄｔ：出力軸側の必要回転変化量
２π／６０＊ｄＮ／ｄｔ：単位時間クラッテ回転数変化量
ｄＮ：クラッチ回転数変化量
ｄｔ：クラッチ結合時間
Ｔ：エンジン始動に要するトルク
Ｉ：予め算出されたクラッチ出力側から車輪までの部品の慣性重量
Ｇ：重力加速度
である。
上記の（式）では、プライマリプーリ回転数センサ２４の出力値に基づき、出力軸１７側のトルクＴを算出し、そして、出力軸１７側の必要回転変化量ｄＮ／ｄｔを算出し、プライマリプーリ回転数センサ２４の出力値に基づき、クラッチ１１の結合によるプライマリプーリ回転数の低下量を予測する。クラッチ１１の結合においても、プライマリプーリ回転数が零（０）にならない場合には、エンジン再始動可能と判断し、クラッチ１１の結合によりエンジン１を再始動させる。エンジン１の再始動に必要なトルクは分かっているため、予め算出されたクラッチ１１の出力側から車輪１８までの部品の慣性重量を用いて、上記の（式）よりエンジン１の始動に必要な必要回転変化量ｄＮ／ｄｔを算出できる。
そして、ｄＮ／ｄｔ≧設定値か否かを判定する（ステップＢ０４）。つまり、このステップＢ０４では、再始動制御手段２０は、必要回転変化量ｄＮ／ｄｔが、設定値以上であるか否かを判定する。設定値は、この設定値を下回ると、車輪１８側の回転数が零（０）となる危険性がある値に設定される。また、この設定値は、予め実験によって求めた値か、経験により予測された値として設定される。
このステップＢ０４がＹＥＳの場合には、クラッチ１１を結合する（ステップＢ０５）。つまり、再始動制御手段２０は、必要回転変化量ｄＮ／ｄｔが設定値以上である場合、十分な駆動力を得られると判断し、電動オイルポンプ１２による油圧によってクラッチ１１を結合させる。この結合によるクラッチ１１の入力側・出力側の動きは、例えば、５０ｋｍ／ｈで走行時のクラッチ開放により慣性走行からエンジン再始動させる際を例にあげと、図５に示すようになる。
そして、変速比（プーリ比）を下げる（ステップＢ０６）。つまり、再始動制御手段２０は、出力軸１７の回転数が急激に低下することを避けるため、変速比を低下させる。具体的に説明すると、クラッチ１１の結合による出力軸１７の回転数の低下は、運転者に減速感を与える可能性があるため、クラッチ１１の結合の際には、変速比をＨｉｇｈ側ヘシフトさせて車輪１８の回転数が変化しないように、変速比の制御を行う。
その後、エンジン１を再始動する（ステップＢ０７）。
一方、前記ステップＢ０４がＮＯの場合には、スタータモータ３によるエンジン１の再始動を実施する（ステップＢ０８）。つまり、このステップＢ０８では、車速が低い場合等で、プライマリプーリ回転数がクラッチ１１の結合により零（０）になる可能性がある場合には、エンジン１の始動に十分ではないと判断し、従来通り、スタータモータ３にてエンジン１を再始動させる。
前記ステップＢ０７の処理後、又は前記ステップＢ０８の処理後は、プログラムをエンドとする（ステップＢ０９）。

この結果、この実施例において、再始動制御手段２０は、再始動条件が成立したときに、車輪１８がエンジン１を再始動させるための駆動力を保有しているか否かを判定し、この判定結果を前記再始動条件として出力する再始動判定部２０Ｂと、再始動判定部２０Ｂが前記駆動力を保有していると判定した場合に、スタータモータ３の駆動を停止させるスタータモータ制御部２０Ｃとを備える。
このような構成により、車輪１８が十分な駆動力を保有している場合は、スタータモータ３を停止させた状態でエンジン１が再始動されるため、スタータモータ３による電力の消費が抑えられる。従って、エンジン１によって発電機を駆動させる必要がなく、燃料消費量を低減することができる。

なお、この発明においては、以下のような制御を行うことも可能である。
即ち、クラッチを開放ではなく、クラッチをスリップ制御し、そのときのスリップ回転数を調整することで、エンジンブレーキによる車両減速力を調節することができる。例えば、急な下り坂ではエンジンブレーキを強めに効かせ、緩やかな下り坂ではスリップ回転数を少なくしてエンジンブレーキによる減速力を調整する。
また、油圧クラッチではなく、ロックアップクラッチを使用することで、同様の効果を得られる。しかし、ロックアップクラッチを開放してもトルクコンバータ内の相対回転によってエンジンが回転するため、エンジンブレーキによる減速力を無くすことはできない。走行中のロックアップクラッチは、結合したまま油圧クラッチの開放・結合によって効果を得る。

この発明に係るエンジンの再始動制御装置を、各種車両に適用することが可能である。

１エンジン
２変速機
３スタータモータ
４燃料噴射装置
５プライマリプーリ
６セカンダリプーリ
７ベルト
８入力軸
９トルクコンバータ
１０オイルポンプ
１１クラッチ
１２電動オイルポンプ
１７出力軸
１８車輪
１９再始動制御装置
２０再始動制御手段
２０Ａアイドルストップ制御部
２０Ｂ再始動判定部
２０Ｃスタータモータ制御部
２１クランク角センサ
２２アクセルペダルセンサ
２３ブレーキペダルセンサ
２４プライマリプーリ回転数センサ

Claims

エンジンと、前記エンジンにクラッチを介して接続された変速機と、前記変速機に接続された車輪と、車両減速時に燃料停止条件が成立すると燃料供給を停止させ且つ前記クラッチを開放し、その後、再始動条件が成立すると燃料供給を再開させ且つ前記クラッチを結合する再始動制御手段と、前記再始動条件が成立すると前記エンジンのエンジン回転数が上昇するように前記再始動制御手段によって駆動されるスタータモータとを備えるエンジンの再始動制御装置において、前記再始動制御手段は、前記再始動条件が成立したときに、前記車輪が前記エンジンを再始動させるための駆動力を保有しているか否かを判定し、この判定結果を前記再始動条件として出力する再始動判定部と、前記再始動判定部が前記駆動力を保有していると判定した場合に、前記スタータモータの駆動を停止させるスタータモータ制御部とを備えることを特徴とするエンジンの再始動制御装置。