JP2015059437A - Idling stop control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの自動停止を行い、その後自動再始動を行うアイドリングストップ制御装置に関するものである。 The present invention relates to an idling stop control device that automatically stops an engine and then automatically restarts the engine.
従来から、アイドル運転時に所定の停止条件が成立するとエンジンを自動停止させるとともに、その後、所定の再始動条件が成立するとエンジンを再始動させる、いわゆるアイドリングストップ制御を実施する技術が知られている。このアイドリングストップ制御によれば、エンジンの燃費低減等の効果が得られるものとなっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for performing so-called idling stop control that automatically stops an engine when a predetermined stop condition is satisfied during idle operation and restarts the engine when a predetermined restart condition is satisfied is known. According to this idling stop control, an effect such as reduction in fuel consumption of the engine can be obtained.
また従来、エンジンの燃焼を停止させエンジンの回転を自動停止させる際のエンジン回転速度の降下期間中に再始動要求が発生した場合に、エンジン出力軸の回転が完全に停止するのを待たずに、再始動要求の発生後できるだけ速やかにエンジン再始動を行うことが提案されている。また、エンジンの回転停止前のエンジン再始動に際し、エンジン回転降下期間中のエンジン回転降下軌道を予測し、その予測データに基づいてエンジン始動装置(スタータ)のピニオンを駆動することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, when a restart request is generated during the engine speed reduction period when the engine combustion is stopped and the engine rotation is automatically stopped, it is not necessary to wait for the engine output shaft to completely stop rotating. It has been proposed to restart the engine as soon as possible after the restart request is generated. Further, it has been proposed to predict the engine rotation descent trajectory during the engine rotation descent period and drive the pinion of the engine starter (starter) based on the prediction data when the engine is restarted before the engine rotation is stopped. (For example, refer to Patent Document 1).
エンジンの回転が未だ行われている状態でピニオンとリングギアとの噛み合いを実施すると、ピニオンとリングギアとの相対回転速度の大きさによっては噛み合い音が大きくなったりギアの磨耗が促進させたりすることが懸念される。これを考慮し、上記特許文献1では、エンジン回転降下軌道の予測データに基づいてピニオンの駆動タイミングを制御することにより、上記の不都合を抑制しつつ、かつ再始動要求の発生後できるだけ速やかにエンジン再始動が行われるようにしている。
If the pinion and ring gear are engaged while the engine is still rotating, the engagement sound may increase or gear wear may be accelerated depending on the relative rotational speed of the pinion and ring gear. There is concern. In consideration of this, in
手動変速機(マニュアルトランスミッション)を備える自動車(マニュアル車)のアイドリングストップ制御技術として、エンジン回転速度の降下期間中にクラッチペダルを踏込み操作することで再始動条件が成立し、その条件成立に伴いエンジンを再始動させる技術がある。エンジン回転降下中において、クラッチペダルが踏み込まれることでエンジンの出力軸と変速機の入力ギアとが切り離されると、エンジンの出力軸に作用する慣性モーメント(イナーシャ)が変化してエンジン回転降下軌道の予測がずれることが懸念される。 As an idling stop control technology for automobiles (manual vehicles) equipped with a manual transmission (manual transmission), a restart condition is established by depressing the clutch pedal while the engine speed is decreasing. There is a technology to restart. If the engine output shaft and the input gear of the transmission are disconnected by depressing the clutch pedal while the engine speed is decreasing, the inertia moment (inertia) acting on the engine output shaft will change and There is a concern that the predictions will shift.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、マニュアル車のアイドリングストップ時におけるエンジン回転降下期間中において、エンジン回転速度の予測値を精度よく算出することが可能なエンジンのアイドリングストップ制御装置を提供することを主たる目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and an engine idling stop capable of accurately calculating a predicted value of the engine rotation speed during the engine rotation descent period at the time of idling stop of a manual vehicle. The main purpose is to provide a control device.
本発明は、エンジン(10)と、変速機(13)と、ドライバによる操作に応じて前記エンジンの出力軸(11)及び前記変速機の入力ギア(131〜135)の間の動力の伝達及び遮断を行うクラッチ手段(12)とを備え、前記クラッチ手段が伝達状態の場合、前記変速機の前記入力ギアが前記出力軸と一体的に回転し、前記クラッチ手段が遮断状態の場合、前記変速機の前記入力ギアが前記出力軸から切り離されて回転し、前記変速機においてニュートラル状態では前記入力ギアと前記変速機の出力部(23)との動力の伝達が解除されるようになっている車両に適用されるアイドリングストップ制御装置である。 The present invention relates to the transmission of power between the engine (10), the transmission (13), and the output shaft (11) of the engine and the input gears (131 to 135) of the transmission according to an operation by a driver. And a clutch means (12) for disengagement. When the clutch means is in the transmission state, the input gear of the transmission rotates integrally with the output shaft, and when the clutch means is in the disengagement state, The input gear of the machine is separated from the output shaft and rotates, and the transmission of power between the input gear and the output part (23) of the transmission is released in the neutral state in the transmission. It is an idling stop control device applied to a vehicle.
更に、前記変速機が前記ニュートラル状態にあり、かつ前記クラッチ手段の遮断状態から伝達状態への移行が生じたことを条件に前記エンジンの自動停止を行う自動停止手段と、前記エンジンの自動停止中において前記クラッチ手段の伝達状態から遮断状態への移行が生じたことを条件に前記エンジンの自動再始動を行う再始動手段と、前記出力軸の回転を検出する回転センサ(53)の検出信号に基づいて、エンジン回転速度としての回転検出値を算出する回転速度算出手段と、前記自動停止に伴いエンジン回転速度が降下する回転降下期間において、時系列で前後する複数の前記回転検出値に基づいてエンジン回転速度の予測値である回転予測値を算出する第1予測手段と、前記回転降下期間中において、前記クラッチ手段が遮断状態に移行し、その後伝達状態に戻される場合に、遮断状態における前記出力軸及び前記入力ギアそれぞれの回転状態に基づいて前記回転予測値を算出する第2予測手段と、を備えることを特徴とする。 And an automatic stop means for automatically stopping the engine on the condition that the transmission is in the neutral state and the clutch means is shifted from the disengaged state to the transmission state, and the engine is being automatically stopped. The detection signal of the restart means for automatically restarting the engine on the condition that the transition from the transmission state of the clutch means to the shut-off state occurs and the rotation sensor (53) for detecting the rotation of the output shaft Based on a plurality of rotation detection values that are moved back and forth in time series in a rotation descent period in which the rotation speed of the engine decreases with the automatic stop. A first prediction means for calculating a predicted rotation value that is a predicted value of the engine rotation speed; and the clutch means is in a disengaged state during the rotation descent period. And rows, when subsequently returned to the transmitting state, characterized in that it comprises a second prediction means for calculating the rotational predicted value based on the rotational state of each of the output shaft and the input gear in a cutoff state.
エンジンの自動停止に伴いエンジン回転速度が降下する期間ではエンジンの出力軸が惰性で回転するが、クラッチ手段の遮断操作が行われる際にはエンジンの出力軸と一体で回転する回転要素が変わるため、それに伴いエンジンの出力軸の回転状態が変化する。具体的には、クラッチ伝達状態ではエンジンの出力軸と変速機の入力ギアとが一体回転するのに対し、クラッチ遮断状態で変速機の入力ギアがエンジンの出力軸から切り離されて回転する。 The engine output shaft rotates by inertia during the period when the engine rotation speed decreases due to the automatic stop of the engine, but when the clutch means is disconnected, the rotating element that rotates together with the engine output shaft changes. Accordingly, the rotational state of the output shaft of the engine changes. Specifically, the output shaft of the engine and the input gear of the transmission rotate integrally in the clutch transmission state, whereas the input gear of the transmission rotates in a disconnected state from the output shaft of the engine.
遮断状態では出力軸と入力ギアとが異なる回転状態で回転しているため、その遮断状態から伝達状態に戻る場合、出力軸の回転状態が非連続的に変化する。この点、本発明では、変速機の入力ギアがエンジンの出力軸から切り離されて回転する遮断状態における出力軸及び入力ギアそれぞれの回転状態に基づいて、遮断状態から伝達状態に戻る場合の回転予測値を算出する構成としたため、エンジンの回転降下中にクラッチ手段の遮断操作が行われても正確にエンジン回転速度を予測できる。以上により、マニュアル車のアイドリングストップ時におけるエンジン回転降下期間中においてエンジン回転速度の予測値を精度よく算出することができる。 Since the output shaft and the input gear rotate in different rotation states in the shut-off state, when returning from the shut-off state to the transmission state, the rotation state of the output shaft changes discontinuously. In this regard, in the present invention, the rotation prediction when returning from the shut-off state to the transmission state based on the rotation states of the output shaft and the input gear in the shut-off state where the input gear of the transmission is separated from the engine output shaft and rotates. Since the value is calculated, the engine speed can be accurately predicted even if the clutch means is disconnected while the engine is rotating. As described above, the predicted value of the engine rotation speed can be accurately calculated during the engine rotation descent period when the idling of the manual vehicle is stopped.
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、例えばエンジンと手動式変速機(マニュアルトランスミッション)とを搭載した車両に具体化している。また、本実施形態は、4サイクル4気筒エンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものとしている。当該制御システムにおいては、電子制御ユニット(以下、ECUという)を中枢として燃料噴射量の制御や点火時期の制御、アイドリングストップ制御等を実施する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the drawings. This embodiment is embodied in a vehicle equipped with an engine and a manual transmission (manual transmission), for example. In the present embodiment, an engine control system is constructed for a 4-cycle 4-cylinder engine. In the control system, fuel injection amount control, ignition timing control, idling stop control, and the like are performed with an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) as a center.
図1に手動式変速機を中心とした車両制御システムの概略図を示す。エンジン10の出力軸(クランク軸11)にはクラッチ装置12を介して変速機13が接続されている。エンジン10は、火花点火式のガソリンエンジンであって、気筒ごとに燃料噴射手段としてのインジェクタ14と点火手段としての点火装置15(イグナイタ等)とを備えている。また、エンジン10には、エンジン始動時において当該エンジン10に初期回転(クランキング回転)を付与する始動装置としてのスタータ装置40が設けられている。なお、エンジン10はガソリンエンジンに限定されず、ディーゼルエンジンであってもよい。
FIG. 1 shows a schematic diagram of a vehicle control system centered on a manual transmission. A
クラッチ装置12は、クランク軸11に接続されたエンジン10側の円板12a(フライホイール等)と、トランスミッション入力シャフト21に接続された変速機13側の円板12b(クラッチディスク等)とを備えており、ドライバによるクラッチペダル17の踏込み操作又は踏込みの解除操作により、両円板12a,12b同士が接触及び離間のいずれかの状態に切り替えられるようになっている。すなわち、クラッチペダル17の踏込み操作に応じてクラッチ装置12の断続が行われる。詳しくは、ドライバによりクラッチペダル17が踏み込まれると、両円板12a,12bが相互に離れてエンジン10から変速機13への動力が遮断され、その踏込み操作が解除されると、両円板12a,12bが相互に接触してエンジン10から変速機13に動力が伝達されるようになっている。なお、クラッチ装置12により、ドライバによる操作に応じて動力の遮断及び伝達を行うクラッチ手段が構成されている。
The
変速機13は、ドライバによるシフト装置22の手動操作により変速比が切り替えられるマニュアルトランスミッションであり、トランスミッション入力シャフト21の回転をトランスミッション出力軸23(出力部)の回転に変換するものである。
The
図2に変速機13の概略図を示す。変速機13は、トランスミッション入力シャフト21を中心軸として回転するメインドライブギア131と、そのメインドライブギア131と噛み合わされ、カウンターシャフト132を中心軸として中心するメインドリブンギア133を備える。また、変速機13は、カウンターシャフト132を中心軸として回転する複数のドライブギア134を備え、そのドライブギア134と噛み合わされ、トランスミッション出力軸23を中心軸として回転する複数のドリブンギア135を備える。ドリブンギア135はトランスミッション出力軸23上で空転するようになっている。
FIG. 2 shows a schematic diagram of the
ドリブンギア135の側方に設けられたスリーブ136が複数のドリブンギア135のいずれか一つとトランスミッション出力軸23とを固定することで、トランスミッション入力シャフト21の回転がトランスミッション出力軸23の回転に変換される。シフト位置がニュートラルの状態においては、メインドライブギア131、カウンターシャフト132,メインドリブンギア133及びドライブギア134が空転することになる。ここで、メインドライブギア131、カウンターシャフト132、メインドリブンギア133、ドライブギア134、ドリブンギア135は、トランスミッション入力シャフト21が回転する場合にそれに追従して各々回転する部材であり、これらを纏めて「入力ギア」と言う。
A
図1の説明に戻り、トランスミッション出力軸23には、ディファレンシャルギア25やドライブシャフト26等を介して車輪(駆動輪)27が接続されている。また、車輪27には、図示しない油圧回路等により駆動され、各車輪27に対して制動力を付与するブレーキアクチュエータ28が設けられている。
Returning to FIG. 1, wheels (drive wheels) 27 are connected to the
ECU30は、周知のマイクロコンピュータ等を備えてなる電子制御装置(制御手段)であり、本システムに設けられている各種センサの検出結果等に基づいて、インジェクタ14による燃料噴射量制御、点火装置15による点火制御など各種エンジン制御や、スタータ装置40の駆動制御、ブレーキアクチュエータ28による制動制御を実施する。センサ類について詳しくは、ECU30には、アクセル操作部材としてのアクセルペダル(図示略)の踏込み操作量を検出するアクセルセンサ31、クラッチペダル17の踏込み操作を検出するクラッチセンサ32、ブレーキペダル(図示しない)の踏込み操作量を検出するブレーキセンサ33、シフト装置22のシフト位置を検出するシフト位置センサ34、車速を検出する車速センサ35等が接続されており、これら各センサの検出信号がECU30に逐次入力されるようになっている。その他、本システムには回転速度センサや負荷センサ(エアフロメータ、吸気圧センサ)等も設けられているが、図示は省略している。
The
図3にアイドリングストップ制御に係る車両制御システムの概略図を示す。スタータ装置40は、ピニオン押出し式のエンジン始動装置であり、ピニオン41を回転駆動するモータ42と、ピニオン41をその軸線方向に押出し可能な電気駆動式のアクチュエータとしての電磁アクチュエータ43と、を備えている。モータ42は、モータ通電用リレー45を介してバッテリ46に接続されており、モータ通電用リレー45のスイッチ部が閉状態となることにより、バッテリ46からモータ42への給電が可能になっている。また、モータ通電用リレー45のコイルには、電気信号により開閉可能なモータ駆動リレー44が接続されている。このモータ駆動リレー44への閉信号によりモータ通電用リレー45のスイッチ部が閉状態となると、バッテリ46からモータ42への給電が行われ、モータ42が回転駆動する。
FIG. 3 shows a schematic diagram of a vehicle control system related to idling stop control. The
電磁アクチュエータ43は、ピニオン41にレバー等を介して駆動力を伝達するプランジャ47と、通電に伴いプランジャ47を軸線方向に移動させるコイル48と、を備えており、ピニオン駆動リレー49を介してバッテリ46に接続されている。ピニオン駆動リレー49は、モータ駆動リレー44に対する電気信号とは別個の電気信号により開閉可能となっている。これにより、モータ42によるピニオン41の回転駆動と、電磁アクチュエータ43によるピニオン41の押出しとを独立して制御可能になっている。
The
ピニオン41は、エンジン10の出力軸(クランク軸11)に連結されたリングギア18に対して、ピニオン41の押出しに伴い互いの歯部が噛み合い可能な位置に配置されている。詳しくは、電磁アクチュエータ43の非通電時では、ピニオン41はリングギア18に対して非接触の状態になっている。この非接触の状態においてピニオン駆動リレー49がオンされる(閉状態にされる)と、バッテリ46から電磁アクチュエータ43への給電によりプランジャ47が軸線方向に吸引されるとともに、ピニオン41がリングギア18に向かって押し出される。このとき、リングギア18の外周縁に設けられた歯部と歯部との間に、ピニオン41の外周縁に設けられた歯部が嵌り込むことにより、ピニオン41の歯部とリングギア18の歯部との噛み合いが生じる。また、この噛み合いが生じている状態でモータ42へ通電されることにより、ピニオン41によってリングギア18が回転され、エンジン10に初期回転が付与される。
The
本システムには、エンジン10の出力軸の回転に伴い所定クランク角毎に矩形状の信号を出力する回転センサとしてのクランク角センサ53が設けられている。クランク角センサ53は、クランク軸11と一体に回転するパルサ(回転円板)54と、パルサ54の外周部近傍に設けられた電磁ピックアップ部55と、を備えている。パルサ54の外周部には、所定の回転角度間隔(本実施形態では30°CA間隔)で突起56が設けられているとともに、その外周部の一部において複数の突起(例えば2歯分の突起)を欠落させた欠歯部57が設けられている。クランク軸11の回転に伴いパルサ54が回転すると、パルサ54の突起56が電磁ピックアップ部55に近付く毎に(本実施形態では基本的には30°CA毎に)電磁ピックアップ部55から検出信号(クランクパルス信号)が出力される。このクランクパルス信号のパルス幅に基づきエンジン回転速度や角速度が算出されるとともに、クランクパルス信号をカウントして回転角度位置(クランク角位置)が算出される。なお、クランク角センサ53の検出信号に基づいて算出したエンジン回転速度が回転検出値に相当する。
This system is provided with a
ECU30は、クランク角センサ53等の各種センサの検出結果等を入力し、それらに基づいてアイドリングストップ制御及びスタータ装置40の駆動制御を実施する。
The
次に、上記のシステム構成において実施されるアイドリングストップ制御について詳述する。アイドリングストップ制御は、概略として、エンジン10のアイドル運転時に所定の停止条件が成立すると当該エンジン10を自動停止させるとともに、その後、所定の再始動条件が成立するとエンジン10を再始動させるものである。エンジン停止条件としては、例えば、変速機13のシフトポジションがニュートラルに操作されたこと、及び、そのニュートラル操作の後にクラッチペダル17の踏込み操作が解除されたことが少なくとも含まれる。自動停止手段としてのECU30は、クラッチセンサ32及びシフト位置センサ34から入力される検出信号に基づいてエンジン停止条件が成立したか否かを判定する。なお、エンジン停止条件としては、車速が所定値以下まで低下したこと等を含んでいてもよい。
Next, idling stop control performed in the above system configuration will be described in detail. In general, the idling stop control is to automatically stop the
また、エンジン再始動条件としては、クラッチペダル17の踏込み解除操作の開始が含まれ、エンジン停止状態において、ドライバがクラッチペダル17を完全に踏み込んだ状態からその踏込みを解除し始めると、エンジン再始動条件が成立する。再始動手段としてのECU30は、クラッチセンサ32から入力される検出信号に基づいてエンジン停止条件が成立したか否かを判定する。
Further, the engine restart condition includes the start of the release operation of the
本システムでは、エンジン自動停止に伴いエンジン10の回転降下が生じる所定期間(回転降下期間)内に再始動条件が成立した場合、エンジン10の回転が完全に停止するのを待たずに、エンジン10を再始動することを可能にしている。エンジン回転速度が高い回転領域でピニオン41の噛み合わせを行うと、噛み合い音が大きくなったりギアの磨耗が促進させたりすることが懸念される。このとき、再始動要求の発生後においてできるだけ早い再始動を行うべく、回転予測手段としてのECU30は、エンジン回転速度の予測を行いその予測値が所定値となるタイミングでエンジン10を再始動する構成としている。
In this system, when the restart condition is satisfied within a predetermined period (rotation descent period) in which the rotation of the
具体的には、自動停止条件の成立に伴いエンジン10の燃焼を停止し、その燃焼停止に伴う回転降下期間中に再始動条件が成立した場合、まず、エンジン回転速度に基づき決定されるタイミング(例えば、100rpm以下の低回転領域内)でピニオン駆動リレー49にオン信号を出力する。これにより、コイル48に通電され、ピニオン41がリングギア18に向かって押し出される。また、ピニオン41の押出しタイミングから所定の移動所要時間Tpが経過した後、モータ駆動リレー44にオン信号を出力する。ここで、移動所要時間Tpは、ピニオン41の押出し開始から、ピニオン41がリングギア18との接触位置まで移動してリングギア18に噛み合わされるのに要する時間に設定されている。これにより、エンジン10の回転が完全に停止するのを待たずに、ピニオン41がリングギア18に噛み合わされた状態で回転され、エンジン10のクランキングが実施される。
Specifically, when the combustion of the
ここで、ピニオン41とリングギア18との噛み合いは、両者の噛み合い音やギアの摩耗を最小限に抑えるべく、ピニオン41に対するリングギア18の相対回転速度が所定の許容範囲(例えば0±100rpm)となるタイミングで実施することが好ましい。ところが、ピニオン41とリングギア18とは非接触の状態で配置されており、ピニオン41を押し出してリングギア18に噛み合わさせるには所定時間がかかる。そのため、再始動要求のタイミングでピニオン41の押出しを実施した場合、再始動要求のタイミングでは、ピニオン41とリングギア18との噛み合いを許容する許容範囲内にエンジン回転速度があっても、実際の噛み合い時には許容範囲外となることがある。
Here, the engagement between the
そこで、ECU30は、エンジン回転降下期間において、現時点よりも後のエンジン回転速度を予測しており、その予測データを用いることにより、ピニオン41の押出しタイミング及びモータ42の駆動タイミングを決定している。
Therefore, the
本実施形態における回転予測方法について、図4を用いて以下説明する。本実施形態では、燃焼室の容積(シリンダ容積)の増減変化に伴うエンジン回転速度の増減1周期分を回転変動期間とし、前の回転変動期間のエンジントルク(ロスエネルギ)に基づいてその後の回転変動期間のエンジン回転速度を予測することによりエンジン回転速度を予測する。 The rotation prediction method in the present embodiment will be described below with reference to FIG. In the present embodiment, one cycle of increase / decrease in engine rotation speed associated with increase / decrease in the combustion chamber volume (cylinder volume) is defined as the rotation fluctuation period, and the subsequent rotation based on the engine torque (loss energy) in the previous rotation fluctuation period. The engine speed is predicted by predicting the engine speed during the fluctuation period.
より詳細には、回転予測手段が、回転降下期間においてエンジントルクは、ピストン位置で決まる同じ回転角度位置では一定であると仮定する。そして、シリンダ容積の増減変化に伴う瞬時回転速度の増減1周期分(本実施形態では180°CA)を回転変動期間として、現時点よりも前の回転変動期間において時系列で前後する複数のエンジン回転速度に基づいて、その後の回転変動期間のエンジン回転速度(瞬時回転速度)を予測するものである。なお、瞬時回転速度は、クランク軸11の所定回転角度の回転に要した時間から算出されるエンジン回転速度であり、クランクパルス信号の出力毎に回転速度算出手段としてのECU30によって算出されるエンジン回転速度である。この予測方法では、次のクランクパルス信号が出力される回転角度位置、すなわち次の演算タイミングの瞬時回転速度の予測値を算出するとともに、その回転予測値に基づいて、更にその次の演算タイミングの瞬時回転速度の予測値を算出するといった処理を複数回繰り返す。これにより、エンジン回転降下期間内でのエンジン回転軌道の予測が可能となる。
More specifically, the rotation prediction means assumes that the engine torque is constant at the same rotation angle position determined by the piston position during the rotation descent period. Then, a plurality of engine rotations that move back and forth in time series in the rotation fluctuation period before the current time, with one cycle of increase / decrease of the instantaneous rotation speed accompanying the change in cylinder volume (180 ° CA in this embodiment) as the rotation fluctuation period Based on the speed, the engine rotation speed (instantaneous rotation speed) in the subsequent rotation fluctuation period is predicted. The instantaneous rotation speed is an engine rotation speed calculated from the time required for rotation of the
図4は、エンジン回転速度の予測値の算出方法を説明するための図である。なお、図4では、各気筒の上死点(TDC)から次のTDCまでの180°CA区間(回転変動期間)のうち、今回の回転変動期間をS[j]、前回の回転変動期間をS[j-1]、次回の回転変動期間をS[j+1]と示している。 FIG. 4 is a diagram for explaining a method of calculating a predicted value of the engine rotation speed. In FIG. 4, in the 180 ° CA section (rotational fluctuation period) from the top dead center (TDC) of each cylinder to the next TDC, the current rotational fluctuation period is S [j], and the previous rotational fluctuation period is the same. S [j-1] and the next rotation fluctuation period are indicated as S [j + 1].
ECU30は、エンジン自動停止要求後の回転降下期間において、クランク角センサ53からクランクパルス信号が入力される毎に(本実施形態では30°CA毎に)、前回のパルスの立ち上がりタイミングから今回のパルスの立ち上がりタイミングまでの時間である時間幅Δt[sec]に基づいて瞬時回転速度Ne(i)を算出し、これを都度記憶する。また、TDCから所定回転角度θ(クランク分解能)ごとの瞬時回転速度Ne(θ,i-1)の変化に基づいて、回転変動期間における回転角度位置間のエンジントルクTe(θn-θn+1)を算出する。例えば前回の回転変動期間(前回の180°CA区間)S[j-1]における回転角度位置間のエンジントルクTe(j-1)(θn-θn+1)は、下記式(1)により表される。
Te(j-1)(θn-θn+1)=−J・((ω(j-1)(θn+1))2 −(ω(j-1)(θn))2)/2 …(1)
ω(θn)[rad/sec]=Ne(θn)×360/60
なお、式(1)中、Jはエンジン10のイナーシャ(慣性モーメント)である。
Each time the crank pulse signal is input from the
Te (j-1) (θn−θn + 1) = − J · ((ω (j−1) (θn + 1)) 2 − (ω (j−1) (θn)) 2 ) / 2 ( 1)
ω (θn) [rad / sec] = Ne (θn) × 360/60
In the equation (1), J is an inertia (moment of inertia) of the
図4において、現在のクランク角度位置がTDC後30°CAであり、それ以降のエンジン回転速度を予測する場合、まず、クランクパルス信号に基づいて、現時点の瞬時回転速度Ne(30,i)を算出する。また、その算出した瞬時回転速度Ne(30,i)と、直前のクランク角度位置の瞬時回転速度Ne(0,i)とを用いて、上記式(1)によりエンジントルクTe(0-30,i)を算出し、これを記憶する。 In FIG. 4, when the current crank angle position is 30 ° CA after TDC and the engine speed after that is predicted, first, the current instantaneous rotational speed Ne (30, i) is calculated based on the crank pulse signal. calculate. Further, using the calculated instantaneous rotational speed Ne (30, i) and the instantaneous rotational speed Ne (0, i) at the immediately preceding crank angle position, the engine torque Te (0-30, i) is calculated and stored.
次いで、前回の180°CA区間S[j-1]において、TDCを基準とする回転角度が予測点と同じになるクランク角度位置と、その前回のクランク角度位置との間のエンジントルクの履歴値、ここではエンジントルクTe(j-1)(30-60)と、現在の瞬時回転速度Ne(30,i)とを用いて、次のパルスの立ち上がりタイミングのエンジン回転速度の予測値として、クランク角度位置60°CAの予測値Ne(60,i)を演算する。併せて、クランク角度位置30°CAから60°CAに到達するまでの予測到達時間t(j)(30-60)を演算する。さらに、前回の180°CA区間S[j-1]のクランク角度位置60°CAから90°CAまでのエンジントルクTe(j-1)(60-90)と、エンジン回転速度の予測値Ne(60,i)とを用いて、今回の180°CA区間S[j]においてTDC後の回転角度90°CAのクランク角度位置の予測値Ne(90,i)を演算するとともに、クランク角度位置60°CAから90°CAに到達するまでの予測到達時間t(j)(60-90)を演算する。この処理を何回も繰り返すことで、エンジン10の回転降下期間におけるエンジン回転速度(瞬時回転速度)を予測するとともに、その予測データを例えば線形補間することにより、回転降下期間におけるエンジン回転速度の軌道を予測する。なお、この予測方法に基づき算出した瞬時回転速度の予測値が図4中の黒丸で示すものであり、エンジン10の予測回転軌道が図中の破線で示すものである。
Next, in the previous 180 ° CA section S [j−1], the history value of the engine torque between the crank angle position where the rotation angle based on TDC is the same as the prediction point and the previous crank angle position. Here, the engine torque Te (j-1) (30-60) and the current instantaneous rotational speed Ne (30, i) are used as the predicted value of the engine rotational speed at the rising timing of the next pulse. A predicted value Ne (60, i) at an angular position of 60 ° CA is calculated. In addition, the predicted arrival time t (j) (30-60) until the
この予測演算は、クランクパルス信号の入力毎(30°CA毎)に、次のクランクパルス信号が入力されるまでの時間を利用して実行され、その都度、回転軌道の予測データが更新される。このとき、次のクランクパルス信号入力までの期間では、エンジン10の回転が停止するまでのエンジン回転降下軌道を予測してもよいし、あるいは、エンジン回転が停止する前の途中の時点で予測演算を打ち切ってもよい。なお、エンジン回転速度(瞬時回転速度)を角速度に換算して予測演算を行うようにしてもよい。
This prediction calculation is executed every time the crank pulse signal is input (every 30 ° CA) using the time until the next crank pulse signal is input, and the prediction data of the rotating trajectory is updated each time. . At this time, in the period until the next crank pulse signal input, the engine rotation descent trajectory until the rotation of the
ここで、従来技術では、式(1)で用いるクランク軸11に作用するイナーシャJを、回転降下期間内において変化しない値として取り扱っている。しかしながら、手動変速機を備える車両では、クラッチペダル17が踏み込まれると、エンジン10から変速機13への動力が遮断され、その踏込み操作が解除されると、エンジン10から変速機13に動力が伝達されるようになっている。この踏込み操作によって、クランク軸11と一体として回転する部材が変化することで、クランク軸11に作用するイナーシャが変化する。
Here, in the prior art, the inertia J acting on the
具体的には、エンジン10から変速機13への動力が遮断されていると、エンジン10のイナーシャJは、エンジン内部のピストン(図示略)、ピストンとクランク軸11とを連結するコンロッド(図示略)、クランク軸11及びフライホイール12aの各イナーシャの合計値、つまりエンジン10単体のイナーシャJeとなる。一方、変速機13のシフトポジションがニュートラルの状態でエンジン10から変速機13への動力が伝達されていると、図1及び図2に示すようにエンジン10とともに、クラッチホイール12b、トランスミッション入力シャフト21及び変速機13の入力ギアが回転する。このとき、エンジン10のイナーシャJは、入力ギアのイナーシャJgとエンジン10単体のイナーシャJeとを合算した値となる。
Specifically, when the power from the
つまり、エンジン10と変速機13とを接続するクラッチ装置12が伝達状態から遮断状態へと変化すると、エンジン10のイナーシャJは入力ギアのイナーシャJg分減少する。また、クラッチ装置12が遮断状態から伝達状態へと変化するとエンジン10のイナーシャJは入力ギアのイナーシャJg分増加する。これら、エンジン10単体のイナーシャJe及び入力ギアのイナーシャJgは、予め実験により測定され、ECU30に記憶されている。
That is, when the
エンジン回転速度及びトランスミッション入力ギアの回転速度(ギア回転速度)の時間変化を図5にタイミングチャートとして示す。なお、図5におけるタイミングチャートにおいては、シリンダ容積の増減変化に伴うエンジン回転速度の増減を省略している。 FIG. 5 is a timing chart showing temporal changes in the engine rotation speed and the rotation speed of the transmission input gear (gear rotation speed). In the timing chart in FIG. 5, increase / decrease in engine rotation speed accompanying increase / decrease change in cylinder volume is omitted.
時刻T1において、自動停止条件が成立し、エンジン10を停止させる処理が実行される。具体的には、点火装置15による燃料噴射および点火プラグによる点火が停止され、フリクションロス及びポンピングロスなどのエネルギロスに伴ってエンジン10の回転速度が降下していく。
At time T1, an automatic stop condition is established, and processing for stopping the
時刻T2において、クラッチペダル17が踏み込まれて、クラッチ装置12が伝達状態から遮断状態へと変化する。この場合、クランク軸11に作用するフリクションロス及びポンピングロスなどのエネルギロスがほぼ一定のままで、クラッチ装置12が伝達状態から遮断状態へと変化しクランク軸11に作用するイナーシャJが入力ギアのイナーシャJg分だけ減少することとなる。このため、クラッチ装置12が遮断状態とされている間、エンジン回転速度は急峻に減少していく。
At time T2, the
また、クラッチ装置12が伝達状態の場合、トランスミッション入力シャフト21(入力ギア)はクランク軸11と一体的に回転しているためギア回転速度とエンジン回転速度と等しい値となる。時刻T2において、クラッチ装置12が伝達状態から遮断状態へと変化すると、入力ギアはクランク軸11と切り離された状態で回転するようになり、ギア回転速度とエンジン回転速度とは異なる値となる。入力ギアに作用するエネルギロスは主としてギアの回転に伴うフリクションロスであり、このエネルギロスはエンジン10のエネルギロスに比べて極めて小さな値である。このため、ギア回転速度は、遮断状態へと変化する直前の回転速度(時刻T2における回転速度)から、エンジン回転速度の減少に比べて緩やかに減少していく。ここで、クラッチ遮断中におけるギア回転速度の減少量は、遮断状態の継続時間に応じたものとなる。
Further, when the
時刻T3において、クラッチペダル17の踏込みが解除されて、クラッチ装置12が遮断状態から伝達状態へと変化する。このとき、クラッチ装置12が伝達状態とされる直前において、エンジン10におけるロスエネルギに相当する分エンジン回転速度よりギア回転速度Ngが速いため、クラッチ装置12が伝達状態とされる前後においてエンジン回転速度が非連続的に上昇する。
At time T3, the depression of the
時刻T3以降において、クラッチ装置12が伝達状態とされるため、イナーシャJが増加することでエンジン回転速度の減少速度が遅くなり期間T1〜T2における減少速度と略等しくなる。
After time T3, since the
上述したように、時刻T2及び時刻T3において、エンジン回転速度の減少速度が変化する。このため、エンジントルクTeの履歴値を用いたエンジン回転速度の予測(第1予測手段による予測)が困難になることが懸念される。特に、時刻T3においては、エンジン回転速度の降下期間中にエンジン回転速度が非連続的に上昇するため、エンジン回転速度の予測値(第1回転予測値Ne1)が実際値と大きくずれると考えられる。 As described above, at the time T2 and the time T3, the decreasing speed of the engine rotation speed is changed. For this reason, there is a concern that it is difficult to predict the engine rotation speed using the history value of the engine torque Te (prediction by the first prediction means). In particular, at time T3, since the engine speed increases discontinuously during the engine speed decrease period, the predicted value of the engine speed (first predicted rotation value Ne1) is considered to deviate significantly from the actual value. .
ここで、クラッチ装置12が伝達状態とされた直後のエンジン回転速度は、エンジン10単体のイナーシャJe及び変速機13のイナーシャJg、クラッチ装置12が伝達状態とされる直前のエンジン回転速度Ne及びギア回転速度Ngに応じた値となる。具体的には、クランク軸11に作用する回転エネルギと入力ギアに作用する回転エネルギとの和を、各イナーシャの和(Je+Jg)で割り、その割った値の平方根を算出することで、クラッチ装置12が伝達状態とされた直後のエンジン回転速度(Ne’)を算出することができる。
Ne’=√((Je×Ne2+Jg×Ng2)/(Je+Jg))… (2)
そこで、本実施形態の第2予測手段としてのECU30は、回転降下期間中において、クラッチ装置12が遮断状態に移行し、その後伝達状態に戻される場合に、エンジン回転速度の推定値Ne’を上記の式(2)を用いて算出する。そして、その算出したエンジン回転速度の推定値Ne’を用いて第2回転予測値Ne2を算出し、その第2回転予測値Ne2を用いることでエンジン回転速度の予測値の精度を向上させることができる。ここで、第1回転予測値Ne1と、回転速度の推定値Ne’と、その推定値を用いて算出された第2回転予測値Ne2とを合わせて「回転予測値」と言う。本実施形態では、これら第1回転予測値Ne1、回転速度の推定値Ne’、及び、第2回転予測値Ne2のいずれかを用いて、ピニオン41の押出しタイミング及びモータ42の駆動タイミングを決定している。
Here, the engine rotation speed immediately after the
Ne ′ = √ ((Je × Ne 2 + Jg × Ng 2 ) / (Je + Jg)) (2)
Therefore, the
次に、本実施形態におけるエンジントルク算出処理を図6に示す。当該エンジントルク算出処理は、ECU30が所定時間毎に実施する。
Next, the engine torque calculation process in this embodiment is shown in FIG. The engine torque calculation process is executed by the
ステップS11において、アイドリングストップ制御のエンジン自動停止におけるエンジン回転速度降下期間であるか否かを判定する。エンジン回転降下期間中でないと判定された場合(S11:NO)、処理を終了する。エンジン回転降下期間中であると判定された場合(S11:YES)、ステップS12において、クランク角センサ53からのクランクパルスが入力されたか否かを判定する。クランクパルスが入力されていない場合(S12:NO)、処理を終了する。クランクパルスが入力されている場合(S12:YES)、ステップS13において、エンジン回転速度の検出値(瞬時回転速度Ne)を算出する。
In step S11, it is determined whether or not it is an engine speed reduction period in the engine automatic stop of the idling stop control. If it is determined that the engine speed is not decreasing (S11: NO), the process is terminated. If it is determined that the engine rotation is falling (S11: YES), it is determined in step S12 whether or not a crank pulse from the
次に、ステップS14において、クラッチ装置12が伝達状態であるか否かを判定する。クラッチ装置12が伝達状態であると判定された場合(S14:YES)、ステップS15において、エンジン10のイナーシャJをJe+Jgに設定する。クラッチ装置12が遮断状態であると判定された場合(S14:NO)、ステップS16において、エンジン10のイナーシャJをJeに設定する。そして、ステップS15又はS16におけるイナーシャJの設定の後、ステップS17において、イナーシャJ及びステップS13において算出されたエンジン回転速度Neを用いてエンジントルクTeを算出して処理を終了する。
Next, in step S14, it is determined whether or not the
次に、本実施形態における回転速度予測処理を図7に示す。当該回転速度予測処理は、ECU30が所定時間毎に実施する。なお、イナーシャJの初期値は、Je+Jgとして設定されている。
Next, the rotational speed prediction process in this embodiment is shown in FIG. The
ステップS21において、アイドリングストップ制御のエンジン自動停止におけるエンジン回転速度降下期間であるか否かを判定する。エンジン回転降下期間中でないと判定された場合(S21:NO)、処理を終了する。エンジン回転降下期間であると判定された場合(S21:YES)、ステップS22において、前回の回転予測タイミングからクラッチ装置12の状態が変化したか否かを判定する。クラッチ装置12の状態が変化していないと判定された場合(S22:NO)、ステップS23において、回転速度予測タイミングか否かを判定する。回転速度予測タイミングは、例えば、ピストンの位置がTDCであることである。これにより、180°CAごとにエンジン回転速度の予測値が算出される。回転速度予測タイミングでないと判定された場合(S23:NO)、処理を終了する。
In step S21, it is determined whether or not it is an engine rotation speed decrease period in the engine automatic stop of the idling stop control. If it is determined that the engine speed is not decreasing (S21: NO), the process is terminated. When it is determined that it is the engine rotation descent period (S21: YES), it is determined in step S22 whether or not the state of the
回転速度予測タイミングであると判定された場合(S23:YES)、ステップS24において、ステップS13において算出されたエンジン回転速度の検出値Neを取得する。次に、ステップS25において、前回の回転変動期間において、クラッチ装置12が遮断状態から伝達状態に変化したか否かを判定する。前回の回転変動期間において、クラッチ装置12が遮断状態から伝達状態に変化していないと判定された場合(S25:NO)、ステップS26において、エンジントルク算出処理によって算出された前回の回転変動期間におけるエンジントルクTeの履歴値(前回値)を読み込む。
When it is determined that it is the rotational speed prediction timing (S23: YES), in step S24, the detected value Ne of the engine rotational speed calculated in step S13 is acquired. Next, in step S25, it is determined whether or not the
次に、ステップS28において、今回の回転変動期間における各クランク角度位置(θn=30,60,90,120,150,180°CA)におけるエンジン回転速度の予測値(第1回転予測値Ne1)及び各クランク角度位置に到達するまでの予測到達時間tを、前回の回転変動期間における同じ回転位置での回転検出値Neを用いて算出する。より詳細には、エンジン回転速度の検出値Ne、エンジントルクTeの履歴値及びクランク軸11に作用するイナーシャJに基づいて、各クランク角度位置(θn=30,60,90,120,150,180°CA)におけるエンジン回転速度の予測値(第1回転予測値Ne1)及び各クランク角度位置に到達するまでの予測到達時間tを算出して処理を終了する。
ω2(j)(θn+1)=ω2(j)(θn)−2/J×Te(j-1)(θn-θn+1) … (3)
ω(θn)[rad/sec]=Ne(θn)×360/60
具体的には、上記の関係式(3)を用いてエンジン回転速度の予測値Ne1を算出する。
Next, in step S28, a predicted value of the engine speed (first predicted rotation value Ne1) at each crank angle position (θn = 30, 60, 90, 120, 150, 180 ° CA) in the current rotational fluctuation period and The predicted arrival time t until reaching each crank angle position is calculated using the rotation detection value Ne at the same rotation position in the previous rotation fluctuation period. More specifically, each crank angle position (θn = 30, 60, 90, 120, 150, 180) is based on the detected value Ne of the engine speed, the history value of the engine torque Te, and the inertia J acting on the
ω 2 (j) (θn + 1) = ω 2 (j) (θn) −2 / J × Te (j−1) (θn−θn + 1) (3)
ω (θn) [rad / sec] = Ne (θn) × 360/60
Specifically, the predicted value Ne1 of the engine rotation speed is calculated using the above relational expression (3).
前回の回転変動期間において、クラッチ装置12が遮断状態から伝達状態に変化していいると判定された場合(S25:YES)、ステップS27において、エンジントルクTeの履歴値(前回値)に代えて、エンジントルク算出処理によって算出された前々回の回転変動期間におけるエンジントルクTeの履歴値(前々回値)を読み込む。そして、ステップS28において、各クランク角度位置におけるエンジン回転速度の予測値Ne1及び各クランク角度位置に到達するまでの予測到達時間tを算出して処理を終了する。つまり、前回の回転変動期間に、クラッチ装置12が遮断状態から伝達状態に戻される時点が含まれる場合には、前回の回転変動期間におけるエンジントルクTeの履歴値に代えて、前回より前の回転変動期間におけるエンジントルクTeの履歴値を用いて、各クランク角度位置における第1回転予測値Ne1を算出する。
If it is determined that the
前回の回転予測タイミングからクラッチ装置12の状態が変化していると判定された場合(S22:YES)、ステップS29において、クラッチ装置12が伝達状態から遮断状態に変化したか、又は、遮断状態から伝達状態に変化したか、のいずれであるかを判定する。クラッチ装置12が伝達状態から遮断状態に変化したと判定された場合(S29:YES)、ステップS30において、現在のエンジン回転速度の検出値Neを取得する。そして、ステップS31において、その取得した現在のエンジン回転速度の検出値Neをギア回転速度Ngとして記憶する。そして、ステップS32において、イナーシャJの値をJeに設定して処理を終了する。
When it is determined that the state of the
クラッチ装置12が遮断状態から伝達状態に変化したと判定された場合(S29:NO)、ステップS33において、クラッチ装置が伝達状態となる直前のエンジン回転速度Neの検出値を取得する。次に、ステップS34において、ギア回転速度算出手段としてのECU30は、ステップS31において記憶されたギア回転速度Ng及びクラッチ装置12が遮断状態とされていた時間(遮断継続時間)を用い、遮断継続時間が長いほど入力ギアに作用するロスエネルギが大きいとして、クラッチ装置12が伝達状態となる直前のギア回転速度Ng(ギア予測値)を算出する。具体的には、ステップS31において記憶されたギア回転速度Ngから遮断継続時間に応じた減速値を引くことで、ギア予測値を算出する。
When it is determined that the
次に、ステップS35において、クラッチ装置12が遮断状態から伝達状態に変化した直後、即ち、現時点のエンジン回転速度の推定値Ne’を算出する。具体的には、式(2)を用いて、クラッチ装置12が伝達状態となる直前のギア回転速度Ng及びエンジン回転速度の予測値Ne1、並びに、入力ギアのイナーシャJg及びクランク軸11のイナーシャJeに基づいて、現時点のエンジン回転速度の推定値Ne’を算出する。つまり、遮断状態においてクランク軸11に作用するイナーシャJeと、エンジン回転速度の予測値Neとに基づいて、遮断状態においてクランク軸11に作用する回転エネルギを算出する。また、遮断状態において入力ギアに作用するイナーシャJgと、ギア回転速度Ngとに基づいて、遮断状態において入力ギアに作用する回転エネルギを算出する。そして、クランク軸11及び入力ギアにそれぞれ作用する回転エネルギの算出値の和と、伝達状態においてクランク軸11に作用するイナーシャJe+Jgに基づいて、クラッチ装置12が伝達状態に戻った時のエンジン回転速度の推定値Ne’を算出する。次に、ステップS36において、エンジン10のイナーシャJを伝達状態においてクランク軸11に作用するJe+Jgに設定する。
Next, in step S35, immediately after the
次に、ステップS37において、ステップS35において算出された現時点のエンジン回転速度の推定値Ne’を用いて、クラッチ装置12が遮伝達状態に戻される時点で含まれる回転変動期間において、次の変動期間となるまでの各クランク角度位置におけるエンジン回転速度の予測値(第2回転予測値Ne2)と、各クランク角度位置に到達するまでの予測到達時間tを算出する。具体的には、伝達状態への戻り時点におけるステップS28において算出済みの第1回転予測値Ne1と、ステップS35において算出されたエンジン回転速度の推定値Ne’との差(ΔNe)を算出する。そして、そのΔNeをステップS28において算出済みの第1回転予測値Ne1に加算することで補正して、第2回転予測値Ne2を算出する。そして、その算出された第2回転予測値Ne2を用いて予測到達時間tを算出する。ステップS37における処理の後、処理を終了する。
Next, in step S37, using the estimated value Ne ′ of the current engine speed calculated in step S35, the next fluctuation period is included in the rotation fluctuation period included when the
以下、本実施形態の効果を述べる。 The effects of this embodiment will be described below.
エンジン10の自動停止に伴いエンジン回転速度が降下する期間において、変速機13の入力ギアがクランク軸11から切り離されて回転する遮断状態におけるクランク軸11及び入力ギアそれぞれの回転状態に基づいて、遮断状態から伝達状態に戻る場合の回転推定値Ne’及び第2回転予測値Ne2を算出する構成とした。このため、エンジン10の回転降下中にクラッチ装置12の遮断操作が行われても正確にエンジン回転速度を予測できる。
Based on the rotation states of the
クラッチ装置12が遮断状態から伝達状態に戻った時のエンジン回転速度は、伝達状態に戻る前のエンジン回転速度とギア回転速度とから予測することが可能である。そこで、伝達状態に戻る前のエンジン回転速度の検出値Ne及びギア回転速度Ngに基づいて、前記クラッチ手段が遮断状態から伝達状態に戻った時のエンジン回転速度の推定値Ne’を算出することで、好適に回転予測値を算出することが可能になる。なお、伝達状態に戻る前のエンジン回転速度として、検出値Neに代えて、第1回転予測値Ne1を用いてもよい。
The engine rotation speed when the
クラッチ装置12が伝達状態とされていると、クランク軸11と入力ギアとは一体で回転しているため、ギア回転速度とエンジン回転速度とは等しくなる。つまり、遮断状態におけるギア予測値Ngは、伝達状態から遮断状態に移行した際のエンジン回転速度の検出値Ne又は予測値Ne1を初期値として算出することができる。
When the
遮断状態に移行し、その後伝達状態に戻されるまでの時間である継続時間が長くなるほど入力ギアに作用する摩擦によるロスエネルギが大きくなることから、本実施形態では、回転速度が減少しているとしてギア予測値Ngを算出する構成とした。これにより、ギア予測値Ngをより正確に算出することが可能になり、ひいては、エンジン回転速度の推定値Ne’及びエンジン回転速度の予測値Ne2の精度をより向上させることができる。 Since the loss energy due to the friction acting on the input gear increases as the duration time, which is the time from the transition to the shut-off state and the return to the transmission state thereafter, increases in this embodiment, the rotational speed is reduced. The gear predicted value Ng is calculated. As a result, the predicted gear value Ng can be calculated more accurately, and as a result, the accuracy of the estimated value Ne ′ of the engine speed and the predicted value Ne2 of the engine speed can be further improved.
遮断状態から伝達状態に戻される場合のクランク軸11の回転速度は、遮断状態におけるクランク軸11及び入力ギアにそれぞれ作用する回転エネルギの和に基づいて算出することができる。遮断状態におけるクランク軸11及び入力ギアにそれぞれ作用する回転エネルギは、各回転速度の自乗値に比例し、また、クランク軸11及び入力ギアそれぞれに作用するイナーシャに比例する。そこで、クランク軸11の回転速度及びクランク軸11に作用するイナーシャJeから算出されるクランク軸11に作用する回転エネルギと、入力ギアの回転速度及び入力ギアに作用するイナーシャJgから算出される入力ギアに作用する回転エネルギと、に基づいて回転推定値Ne’を算出する構成とする。これにより、回転推定値Ne’及び第2回転予測値Ne2の精度をより向上させることができる。
The rotational speed of the
エンジン10の燃焼に基づき定められる回転変動期間では、回転位置に応じてエンジントルクTe(瞬時トルク)が変動する。この場合、各回転変動期間の当初の回転検出値と、回転変動期間内の各クランク角度位置におけるトルク変動の傾向とを用いることで、回転変動期間内において所定間隔ごとの第1回転予測値の算出が可能となっている。また、回転降下期間中にクラッチ操作が生じた場合には、第1回転予測値Ne1に代えて一時的に第2回転予測値Ne2が用いられるが、その直後であって、次の回転変動期間になるまでの期間においても、同様に第1回転予測値Ne1の使用が不可となる。
In the rotation fluctuation period determined based on the combustion of the
この点、次の回転変動期間となるまでは、第1回転予測値Ne1を、伝達状態への戻り時点における第1回転予測値Ne1と回転推定値Ne’との差分(ΔNe)に基づいて補正して第2回転予測値Ne2を算出するようにしたため、クラッチ操作の直後においても適正なる回転予測を実施できる。 In this regard, until the next rotation fluctuation period, the first rotation predicted value Ne1 is corrected based on the difference (ΔNe) between the first rotation predicted value Ne1 and the rotation estimated value Ne ′ at the time of return to the transmission state. Thus, the second rotation predicted value Ne2 is calculated, so that an appropriate rotation prediction can be performed immediately after the clutch operation.
回転降下期間においてピストン位置で決まる回転角度位置が同一であれば、クランク軸11に作用するエンジントルクTeが一定であると仮定する。第1回転予測手段は、その仮定の下、エンジン10の燃焼室の容積の増減変化に伴う瞬時回転速度の増減1周期分(本実施形態では180°CA)を回転変動期間として、現時点よりも前の回転変動期間のエンジン回転速度に基づいて、その後の回転変動期間のエンジン回転速度(瞬時回転速度)を予測するものである。より詳細には、各クランク角度位置におけるエンジン回転速度の検出値を用いて各クランク角度位置におけるエンジントルクTeを算出し、そのエンジントルクTeの算出値(履歴値)を用いて同じクランク角度位置におけるエンジン回転速度の予測値(第1回転予測値Ne1)を算出する。
It is assumed that the engine torque Te acting on the
ここで、クラッチ装置12が遮断状態から伝達状態に戻ると、クランク軸11に作用するエネルギが非連続的に変化する。つまり、クラッチペダル17の踏込み解除操作が生じた時点を含む回転変動期間の1周期において、クランク軸11に作用するエンジントルクTeがピストン位置で決まる回転角度位置では一定であるとする仮定が成立しなくなる。このため、クラッチペダル17の踏込み解除操作が生じた時点を含む回転変動期間の1周期において算出されたエンジントルクTeを用いて回転予測値を算出すると、第1回転予測値Ne1の算出精度が低下する。
Here, when the
そこで、本実施形態では、クラッチペダル17の踏込み解除操作が生じた時点を含む回転変動期間の1周期において算出されたエンジントルクTeの履歴値(前回値)に代えて、クラッチペダル17の踏込み解除操作が生じる以前に算出されたエンジントルクTeの履歴値(前々回値)に基づいて第1回転予測値Ne1を算出する。
Therefore, in this embodiment, instead of the history value (previous value) of the engine torque Te calculated in one cycle of the rotation fluctuation period including the time point when the depression operation of the
遮断状態では入力ギアがクランク軸11から切り離されて回転し、伝達状態ではクランク軸11と入力ギアとが一体として回転する。このため、遮断状態におけるクランク軸11に作用するイナーシャは、伝達状態におけるクランク軸11に作用するイナーシャと比べて、入力ギアのイナーシャだけ減少することになる。そこで、遮断状態におけるクランク軸11に作用するイナーシャJの値として、伝達状態における出力軸に作用するイナーシャJ=Je+Jgから入力ギアのイナーシャ分だけ引いた値Jeを用いて第1回転予測値Ne1を算出することで、より正確に予測値Ne1を算出することが可能になる。また、本実施形態では、回転予測値の算出に用いるエンジントルクの算出においても、遮断状態におけるクランク軸11に作用するイナーシャJの値として、伝達状態における出力軸に作用するイナーシャJ=Je+Jgから入力ギアのイナーシャ分だけ引いた値Jeを用いている。
In the disconnected state, the input gear is separated from the
実施形態における回転速度予測処理によって算出された第1回転予測値Ne1、回転推定値Ne’及び第2回転予測値Ne2を用いれば、回転速度の予測値と実際値との差を小さくすることができる。このため、回転降下期間中において自動再始動を行う際に、第1回転予測値Ne1、回転推定値Ne’及び第2回転予測値Ne2と、ピニオン41を回転させた状態でピニオン41をリングギア18に噛み合わせる所定の噛み合わせ回転速度とに基づいてピニオン41の噛み合わせを実施するシステムにおいて、好適に再始動を実施することができる。
By using the first rotation predicted value Ne1, the rotation estimated value Ne ′, and the second rotation predicted value Ne2 calculated by the rotation speed prediction process in the embodiment, the difference between the rotation speed predicted value and the actual value can be reduced. it can. Therefore, when the automatic restart is performed during the rotation descent period, the first rotation estimated value Ne1, the estimated rotation value Ne ′, the second estimated rotation value Ne2, and the
(他の実施形態)
・上記実施形態では、エンジン10の自動停止に伴いエンジン回転速度が降下する期間において、クラッチ装置12が遮断状態から伝達状態に戻る場合に、エンジン回転速度の推定値Ne’及び第2回転予測値Ne2を式(2)を用いて算出する構成とした。換言すると、エンジン回転速度の予測値Ne1又はエンジン回転速度の検出値Ne、ギア予測値Ng及びイナーシャJe,Jgを用いて推定値Ne’及び第2回転予測値Ne2を算出する構成としたが、これを変更してもよい。例えば、ギア予測値Ng及びイナーシャJe,Jgのいずれも用いずに推定値Ne’及び第2回転予測値Ne2を算出する構成としてもよい。具体的には、クラッチ装置12が遮断状態から伝達状態へと戻った時点で、エンジン回転速度の予測値Ne1に予め定めた所定値を加算して推定値Ne’を算出し、その推定値Ne’に基づいて第2回転予測値Ne2を算出する構成としてもよい。
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, when the
また、イナーシャJe,Jgを用いずに推定値Ne’及び第2回転予測値Ne2を算出する構成としてもよい。具体的には、エンジン回転速度の検出値Ne又は予測値Ne1とギア回転速度Ngの差に所定の比率を掛けた値を第1回転予測値Ne1に加算することで、推定値Ne’を算出し、その推定値Ne’に基づいて第2回転予測値Ne2を算出する構成としてもよい。 Further, the estimated value Ne ′ and the second rotation predicted value Ne2 may be calculated without using the inertias Je and Jg. Specifically, the estimated value Ne ′ is calculated by adding a value obtained by multiplying the detected value Ne of the engine rotational speed or the difference between the predicted value Ne1 and the gear rotational speed Ng to a predetermined ratio to the first rotational predicted value Ne1. The second rotation predicted value Ne2 may be calculated based on the estimated value Ne ′.
・入力ギアに作用するエネルギロスを極めて小さいと見なし、遮断状態におけるギア回転速度Ngを一定であるとしてもよい。即ち、図4の時刻T2におけるエンジン回転速度Neを時刻T3におけるギア回転速度Ngとみなし、そのギア回転速度Ngを用いてクラッチ装置12が遮断状態から伝達状態へと戻った時点でのエンジン回転速度の推定値Ne’を算出してもよい。
The energy loss acting on the input gear may be regarded as extremely small, and the gear rotation speed Ng in the disconnected state may be constant. That is, the engine rotation speed Ne at time T2 in FIG. 4 is regarded as the gear rotation speed Ng at time T3, and the engine rotation speed when the
・クラッチペダル17の踏込み解除操作が生じた時点を含む回転変動期間の1周期において算出されたエンジントルクTeの履歴値(前回値)に代えて、クラッチペダル17の踏込み解除操作が生じる以前に算出されたエンジントルクTeの履歴値(前々回値)に基づいて第1回転予測値Ne1を算出する構成とした。ここで、エンジントルクTeの履歴値(前々回値)に代えて、クラッチペダル17の踏込み操作が行われる以前に算出された、即ち、クラッチ装置12が伝達状態とされていた状態で算出されたエンジントルクTeの履歴値に基づいて第1回転予測値Ne1を算出する構成としてもよい。クラッチ装置12が伝達状態に戻された後の第1回転予測値Ne1の算出を、クラッチ装置12が伝達状態とされていた状態で算出されたエンジントルクTeの履歴値を用いることで、予測精度を向上させることが可能となる。
-Instead of the history value (previous value) of the engine torque Te calculated in one cycle of the rotation fluctuation period including the time point when the depression operation of the
・クラッチ装置12が伝達状態から遮断状態とされた場合において、クランク軸11に作用するイナーシャJが変化しないものとしてエンジン回転速度の予測値Ne1,Ne2及びエンジントルクTeの算出を行ってもよい。
When the
・回転速度センサを変速機13に設け、そのセンサによって入力ギアの回転速度を検出し、その検出値を用いてクラッチ装置12が遮断状態から伝達状態へと戻った時点でのエンジン回転速度の予測値Ne2を算出する構成としてもよい。
A rotation speed sensor is provided in the
・上記実施形態では、変速機13として常時噛み合い式の構造の変速機を用いたが、ニュートラル状態においてトランスミッション入力シャフト21とトランスミッション出力軸23との間で動力が遮断されるものであればよく、同期噛み合い式など他の構造であってもよい。
In the above embodiment, a transmission having a constantly meshing structure is used as the
・上記実施形態では、コイル48の通電/非通電を制御するピニオン駆動リレー49と、モータ42の通電/非通電を制御するモータ駆動リレー44とを有するスタータ装置40を本発明に適用する場合について説明したが、ピニオン41の移動と、モータ42の回転とを独立して制御可能なスタータ装置40の構成は上記に限定しない。例えば、従来のスタータ装置において、モータ通電制御用のリレーを設けたものを本発明に適用してもよい。具体的には、図3のスタータ装置40において、モータ駆動リレー44の代わりに、プランジャにおけるレバーとは反対側の端部にモータ通電用の接点が設けられているとともに、モータ42とバッテリ46との間に、ECU30からの制御信号に基づいてオン/オフの切り替え可能なモータ通電制御用のリレーが設けられている構成に適用する。この構成においても、ピニオン駆動リレー49とモータ通電制御用のリレーとを個別に制御することにより、ピニオン41とリングギア18との噛み合わせ動作と、モータ42の回転動作とを独立して制御可能である。
In the above embodiment, the
・本実施形態のエンジン制御システムは、4気筒エンジンを対象に適用されるものであるが、気筒数は限定されず、例えば、6気筒エンジンに適用されるものであってもよい。 -Although the engine control system of this embodiment is applied to a 4-cylinder engine, the number of cylinders is not limited, For example, you may apply to a 6-cylinder engine.
10…エンジン、11…クランク軸(出力軸)、12…クラッチ装置(クラッチ手段)、13…変速機、23…トランスミッション出力軸(出力部)、30…ECU(自動停止手段、再始動手段、回転速度算出手段、第1予測手段、第2予測手段)、53…クランク角センサ(回転センサ)、131〜135…入力ギア。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記クラッチ手段が伝達状態の場合、前記変速機の前記入力ギアが前記出力軸と一体的に回転し、前記クラッチ手段が遮断状態の場合、前記変速機の前記入力ギアが前記出力軸から切り離されて回転し、
前記変速機においてニュートラル状態では前記入力ギアと前記変速機の出力部(23)との動力の伝達が解除されるようになっている車両に適用され、
前記変速機が前記ニュートラル状態にあり、かつ前記クラッチ手段の遮断状態から伝達状態への移行が生じたことを条件に前記エンジンの自動停止を行う自動停止手段と、
前記エンジンの自動停止中において前記クラッチ手段の伝達状態から遮断状態への移行が生じたことを条件に前記エンジンの自動再始動を行う再始動手段と、
前記出力軸の回転を検出する回転センサ(53)の検出信号に基づいて、エンジン回転速度としての回転検出値を算出する回転速度算出手段と、
前記自動停止に伴いエンジン回転速度が降下する回転降下期間において、時系列で前後する複数の前記回転検出値に基づいてエンジン回転速度の予測値である回転予測値を算出する第1予測手段と、
前記回転降下期間中において、前記クラッチ手段が遮断状態に移行し、その後伝達状態に戻される場合に、遮断状態における前記出力軸及び前記入力ギアそれぞれの回転状態に基づいて前記回転予測値を算出する第2予測手段と、を備えることを特徴とするアイドリングストップ制御装置。 A clutch for transmitting and shutting off power between the engine (10), the transmission (13), and the output shaft (11) of the engine and the input gears (131 to 135) of the transmission according to an operation by a driver Means (12),
When the clutch means is in the transmission state, the input gear of the transmission rotates integrally with the output shaft, and when the clutch means is in the disconnected state, the input gear of the transmission is disconnected from the output shaft. Rotate
The transmission is applied to a vehicle in which transmission of power between the input gear and the output part (23) of the transmission is released in a neutral state.
Automatic stop means for automatically stopping the engine on the condition that the transmission is in the neutral state and the clutch means is shifted from a disengaged state to a transmission state;
Restarting means for automatically restarting the engine on the condition that a transition from the transmission state of the clutch means to the cutoff state has occurred during the automatic stop of the engine;
A rotation speed calculation means for calculating a rotation detection value as an engine rotation speed based on a detection signal of a rotation sensor (53) for detecting rotation of the output shaft;
A first prediction means for calculating a predicted rotation value that is a predicted value of the engine rotation speed based on the plurality of rotation detection values that are moved back and forth in time series in a rotation descent period in which the engine rotation speed decreases with the automatic stop;
During the rotation descent period, when the clutch means shifts to the disconnected state and then returns to the transmission state, the predicted rotation value is calculated based on the rotation states of the output shaft and the input gear in the disconnected state. An idling stop control device comprising: a second prediction unit.
前記クラッチ手段が遮断状態から伝達状態に戻った時に、その伝達状態に戻る前に前記回転速度算出手段により算出された前記回転検出値及び前記第1予測手段により算出された前記回転予測値のいずれかと、同じく伝達状態に戻る前における前記入力ギアの回転速度であるギア回転速度とを、前記出力軸及び前記入力ギアそれぞれの回転状態として取得し、
それら回転状態に基づいて、前記クラッチ手段が遮断状態から伝達状態に戻される場合の前記回転予測値を算出する請求項1に記載のアイドリングストップ制御装置。 The second prediction means includes
When the clutch means returns from the disengaged state to the transmission state, any of the rotation detection value calculated by the rotation speed calculation means and the rotation prediction value calculated by the first prediction means before returning to the transmission state. And the gear rotation speed that is the rotation speed of the input gear before returning to the transmission state, as the rotation states of the output shaft and the input gear,
The idling stop control device according to claim 1, wherein the predicted rotation value when the clutch means is returned from the disengaged state to the transmitting state is calculated based on the rotational state.
前記クラッチ手段の遮断状態において、前記回転速度算出手段により算出された前記回転検出値及び前記第1予測手段により算出された前記回転予測値のいずれかと前記出力軸に作用する慣性モーメントとに基づいて算出される、前記出力軸に作用する回転エネルギと、
同じく前記クラッチ手段の遮断状態において、前記ギア回転速度と前記入力ギアに作用する慣性モーメントとに基づいて算出される、前記入力ギアに作用する回転エネルギと、の和を用い、前記クラッチ手段が遮断状態から伝達状態に戻される場合の前記回転予測値を算出することを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載のアイドリングストップ制御装置。 The second prediction means includes
Based on one of the rotation detection value calculated by the rotation speed calculation unit and the rotation prediction value calculated by the first prediction unit and the moment of inertia acting on the output shaft in the disengagement state of the clutch unit. The calculated rotational energy acting on the output shaft;
Similarly, when the clutch means is in the disengaged state, the clutch means is disengaged using the sum of the rotational energy acting on the input gear calculated based on the gear rotation speed and the moment of inertia acting on the input gear. The idling stop control device according to any one of claims 2 to 4, wherein the predicted rotation value when returning from a state to a transmission state is calculated.
前記第1予測手段は、今回の前記回転変動期間における前記所定間隔ごとの前記回転予測値を、前回の前記回転変動期間における同じ回転位置での前記回転検出値を用いて算出し、
前記第2予測手段は、
前記クラッチ手段が遮断状態から伝達状態に戻される場合に、前記回転速度算出手段により算出された前記回転検出値及び前記第1予測手段により算出された前記回転予測値のいずれかと、前記第2予測手段によって算出された前記回転予測値との差分を算出し、
前記伝達状態に戻される時点で含まれる前記回転変動期間において次回の回転変動期間となるまでは、前記算出された差分に基づいて、当該回転変動期間について前記第1予測手段によって算出済みの前記回転予測値を補正して前記回転予測値を算出する請求項1乃至5のいずれか1項に記載のアイドリングストップ制御装置。 The rotation speed calculation means calculates an instantaneous rotation speed as the rotation detection value at a predetermined interval in a rotation fluctuation period corresponding to one cycle of the rotation fluctuation based on the volume change of the combustion chamber of the engine,
The first prediction means calculates the predicted rotation value at each predetermined interval in the current rotation fluctuation period using the rotation detection value at the same rotation position in the previous rotation fluctuation period,
The second prediction means includes
When the clutch means is returned from the disengaged state to the transmission state, either the rotation detection value calculated by the rotation speed calculation means or the rotation prediction value calculated by the first prediction means, and the second prediction Calculating a difference from the rotation predicted value calculated by the means;
The rotation that has been calculated by the first predicting means for the rotation variation period based on the calculated difference until the next rotation variation period is included in the rotation variation period that is included at the time when the state is returned to the transmission state. The idling stop control device according to claim 1, wherein the rotation predicted value is calculated by correcting a predicted value.
前記第1予測手段は、
今回の前記回転変動期間における前記所定間隔ごとの前記回転予測値を、前回の前記回転変動期間における同じ回転位置での前記回転検出値を用いて算出するものであって、
前回の前記回転変動期間に、前記クラッチ手段が遮断状態から伝達状態に戻される時点が含まれる場合には、当該前回の回転変動期間における前記所定間隔ごとの前記回転検出値に代えて、当該前回の回転変動期間より前の前記回転変動期間における前記所定間隔ごとの前記回転検出値に基づいて、今回の前記回転変動期間における前記回転予測値を前記所定間隔ごとに算出するものであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のアイドリングストップ制御装置。 The rotation speed calculation means calculates an instantaneous rotation speed as the rotation detection value at a predetermined interval in a rotation fluctuation period corresponding to one cycle of the rotation fluctuation based on the volume change of the combustion chamber of the engine,
The first prediction means includes
The rotation prediction value for each predetermined interval in the current rotation fluctuation period is calculated using the rotation detection value at the same rotation position in the previous rotation fluctuation period,
When the previous rotation fluctuation period includes a time point at which the clutch means is returned from the disconnected state to the transmission state, the previous rotation change period is replaced with the rotation detection value at the predetermined interval. Based on the rotation detection value for each predetermined interval in the rotation fluctuation period before the rotation fluctuation period, the predicted rotation value for the current rotation fluctuation period is calculated for each predetermined interval. The idling stop control device according to any one of claims 1 to 6.
前記時系列で前後する複数の回転検出値に加え、前記出力軸に作用する慣性モーメントに基づいて前記回転予測値を算出するものであり、
前記クラッチ手段の遮断状態において前記出力軸に作用する慣性モーメントの値として、伝達状態において前記出力軸に作用する慣性モーメントから前記変速機の前記入力ギアの慣性モーメント分引いた値を用いて、前記クラッチ手段の遮断状態における前記回転予測値を算出することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のアイドリングストップ制御装置。 The first prediction means includes
In addition to the plurality of rotation detection values moving back and forth in the time series, the rotation prediction value is calculated based on the moment of inertia acting on the output shaft,
Using the value obtained by subtracting the moment of inertia of the input gear of the transmission from the moment of inertia acting on the output shaft in the transmission state as the value of the moment of inertia acting on the output shaft in the disconnected state of the clutch means, The idling stop control device according to any one of claims 1 to 7, wherein the predicted rotation value in the disengaged state of the clutch means is calculated.
前記再始動手段は、前記回転降下期間において前記自動再始動を行う際に、前記第1予測手段及び前記第2予測手段により各々算出した前記回転予測値と、前記ピニオンを回転させた状態で当該ピニオンを前記リングギアに噛み合わせる所定の噛み合わせ回転速度とに基づいて、前記ピニオンの噛み合わせを実施する請求項1乃至8のいずれか1項に記載のアイドリングストップ制御装置。 A starter (40) having a pinion (41) meshing with the ring gear by moving toward the ring gear (18) provided on the output shaft and a motor (42) for rotating the pinion is used. Applied to idling stop control system,
The restarting means, when performing the automatic restart during the rotation descent period, the rotation prediction value calculated by the first prediction means and the second prediction means, respectively, and the pinion in a rotated state The idling stop control device according to any one of claims 1 to 8, wherein the pinion is engaged based on a predetermined meshing rotation speed for meshing the pinion with the ring gear.
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