JP2015081552A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空調装置を搭載している車両において、燃料カットを行う際のドライバビリティの悪化を抑制する。【解決手段】燃料カット条件が成立した時点から第一の遅延時間経過後に燃料カットを開始するとともに、空調装置を作動させる条件が成立すると同時にアイドルアップを行い、アイドルアップの開始時点から第二の遅延時間経過後に冷媒圧縮用のコンプレッサを駆動する車両の制御装置が、空調装置を作動させる条件が成立した後に燃料カット条件が成立した場合、燃料カット条件が成立してから燃料カットの開始までの間はアイドルアップを停止し、燃料カットの開始と同時又はそれ以降にアイドルアップを再開する制御を行う。【選択図】図６

Description

本発明は、空調装置を実装している車両の制御装置に関する。

車両等に搭載される内燃機関では、その運転状況に応じて燃料噴射を一時的に停止する燃料カットを行うことが知られている。通常、アクセルペダルの踏込量が０または０に近い閾値以下となり、かつエンジン回転数が燃料カット許可回転数以上であるときに、燃料カット条件が成立したものとして燃料カットを開始する。そして、アクセルペダルの踏込量が閾値を上回った、エンジン回転数が燃料カット復帰回転数まで低下した等の何れかの燃料カット終了条件が成立したときに、燃料カットを終了、燃料噴射を再開する。

エンジントルクが比較的大きい段階で、急に燃料供給を遮断すると、エンジン回転数や車速がステップ的に急落するトルクショックが発生し、運転者を含む搭乗者に衝撃を感じさせる。このトルクショックを軽減するべく、従来より、燃料カット条件が成立しても即時には燃料噴射を停止せず、遅延時間の経過を待ってから燃料噴射を停止するようにしている（例えば、特許文献１を参照）。

また、空調装置を備えた車両においては、空調装置を作動させる条件が成立すると同時アイドルアップ（吸気量の増量によるエンジントルクの増大補正）を行い、そのアイドルアップの開始からある程度の遅延時間の経過後に冷媒圧縮用のコンプレッサの駆動を開始するようにしている（例えば、特許文献２を参照）。

特開平１０−３０４７７号公報 実開昭６１−２５５５０号公報

ところで、前述した車両において、燃料カットの開始とコンプレッサの駆動開始とが同時に発生すると、燃料カットに伴うエンジントルクの低下とコンプレッサの駆動開始に伴う負荷の増大とが重なる。このとき、車軸へ入力されるトルクが瞬間的に大きく低下し、ドライバビリティが悪化する懸念がある。

本発明は以上の点に着目し、空調装置を搭載している車両において燃料カットを行う際のドライバビリティの悪化を抑制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制御装置の一つは、燃料カット条件が成立した時点から第一の遅延時間経過後に燃料カットを開始するとともに、空調装置を作動させる条件が成立すると同時にアイドルアップを行い、アイドルアップの開始時点から第二の遅延時間経過後に冷媒圧縮用のコンプレッサを駆動する車両の制御装置であって、空調装置を作動させる条件が成立した後に燃料カット条件が成立した場合、燃料カット条件が成立してから燃料カットの開始までの間はアイドルアップを停止し、燃料カットの開始と同時又はそれ以降にアイドルアップを再開する。

本発明に係る制御装置の他の一つは、燃料カット条件が成立した時点から第一の遅延時間経過後に燃料カットを開始するとともに、空調装置を作動させる条件が成立すると同時にアイドルアップを行い、アイドルアップの開始時点から第二の遅延時間経過後に冷媒圧縮用のコンプレッサを駆動する車両の制御装置であって、燃料カット条件が成立した後燃料カットが開始されるまでの間に空調装置を作動させる条件が成立した場合、燃料カットの開始までの間はアイドルアップを禁止し、燃料カットの開始と同時又はそれ以降にアイドルアップを開始する。

これらの制御を行うと、燃料カットが開始されるまではアイドルアップは行われず、燃料カットによる出力トルクの低下が発生すると同時又はそれ以降にアイドルアップが行われる。冷媒圧縮用のコンプレッサの駆動は、その後さらに第二の遅延時間が経過した後に開始される。したがって、燃料カットによる出力トルクの低下のタイミングとコンプレッサの駆動開始による負荷の増大のタイミングとが重なり、車軸へ出力されるトルクが瞬間的に大きく低下することを回避できる。このことにより、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。

なお、本発明において、「アイドルアップ」とは、吸気絞りバルブの開度を、冷媒圧縮用のコンプレッサを駆動させない（空調装置の作動条件が成立している）状態と比較して増大させる制御を示す。「吸気絞りバルブ」とは、吸気通路上に配され吸気の流量を増減調整するためのバルブであり、例えば、スロットルバルブや、スロットルバルブを迂回するバイパス上のアイドルスピードコントロールバルブといったものである。

本発明によれば、空調装置を搭載している車両において燃料カットを行う際のドライバビリティの悪化を抑制することができる。

本発明の一実施形態における内燃機関の構成を示す概略図。 同実施形態におけるエアコンディショナの構成を示す概略図。 同実施形態におけるマグネットクラッチ及びファンモータの通電回路及び制御装置を示す回路図。 同実施形態の制御装置が実行する処理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処理の手順を示すフローチャート。 同実施形態の制御装置が行う燃料カット制御及びエアコンディショナに対する制御を示すタイミング図。 同実施形態の制御装置が実行する処理の手順を示すフローチャート。 同実施形態の制御装置が行う燃料カット制御及びエアコンディショナに対する制御を示すタイミング図。

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。本実施形態における内燃機関は、火花点火式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。

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であ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、高温化した内燃機関の冷却水を受け入れ室内の空気と熱交換させるヒータコア５９と、室内の空気を吸引しエバポレータ５６に向けて吐出してその空気を再び室内に送り込むブロワファン５７と、ブロワファン５７から吐出されエバポレータ５６を通り抜けた空気をどの程度ヒータコア５９に吹き当てるかを調節するエアミックスダンパ５０とを要素とする。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は、ループする冷媒流路により接続してある。

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。クランクシャフトとコンプレッサ５１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。

図３に、マグネットクラッチ５８、コンデンサファン５３を駆動するファンモータ５３１、ブロワファン５７を駆動するファンモータ５７１に通電する電気回路６を示す。電源となるのは、車載のバッテリ６１、及び／または、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し発電するオルタネータ６２である。

回路６上のリレースイッチ６３がＯＮになると、マグネットクラッチ５８に通電されてこれが締結し、コンプレッサ５１が回転して冷媒を圧縮する作動状態となる。リレースイッチ６４がＯＮになると、ファンモータ５３１に通電されてコンデンサファン５３が回転する作動状態となる。リレースイッチ６５がＯＮになると、ファンモータ５７１に通電されてブロワファン５７が回転する作動状態となる。因みに、リレー６３、６４、６５は、パワートランジスタやＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチング素子に置き換えられてもよい。

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のエバポレータ５６から吹き出される空気の温度（以下、エバポレータ通過風温度と称する）を検出する温度センサから出力されるエバポレータ温信号ｆ、外気の温度を検出する温度センサから出力される外気温信号ｇ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、リレースイッチ６３に対してＯＮ（通電）信号ｌ、リレースイッチ６４に対してＯＮ信号ｍ、リレースイッチ６５に対してＯＮ信号ｎ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、ｎを出力インタフェースを介して印加する。

本実施形態のＥＣＵ０は、車両の運転状況に応じて、気筒１への燃料供給を一時中止する燃料カットを実施する。

図４に、車両が減速して停止する際にＥＣＵ０が実行する処理の手順例を示す。ＥＣＵ０は、所定の燃料カット条件が成立したときに（ステップＳ１）、インジェクタ１１からの燃料噴射を停止し、かつ点火プラグ１２による火花点火を停止する燃料カットを行う（ステップＳ２）。ステップＳ１では、少なくとも、アクセルペダルの踏込量が０または０に近い閾値以下となり、かつエンジン回転数が燃料カット許可回転数以上あることを以て、燃料カット条件が成立したものと判断する。

因みに、燃料カット条件が成立したとしても、即時に燃料噴射を停止するわけではない。エンジントルクが比較的大きい段階で、急に燃料供給を遮断すると、エンジン回転数や車速がステップ的に急落するトルクショックが発生し、運転者を含む搭乗者に衝撃を感じさせる。このトルクショックを軽減するべく、燃料カット条件が成立した後、第一の遅延時間Ｔ₁の経過を待ってから、はじめて燃料噴射を停止する。第一の遅延時間Ｔ₁中には、点火タイミングを遅角補正し、エンジントルクを積極的に低下させる。

原則として、燃料カット中、各気筒１における点火プラグ１２による火花放電は続行する。これは、火花放電により点火プラグ１２の電極近傍の部位を加熱してその温度降下を抑制し、燃料噴射再開後の混合気への着火及び燃焼を安定化させる意図である。

燃料カットの開始後、所定の燃料カット終了条件が成立したときには（ステップＳ３）、燃料カットを終了することとし、燃料噴射を再開する（ステップＳ４）。ステップＳ３では、アクセルペダルの踏込量が閾値を上回った、エンジン回転数が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。

また、本実施形態のＥＣＵ０は、空調装置を作動させる条件が成立したとき、具体的には空調装置を作動させるべくスイッチが操作されたときに、まず電子スロットルバルブ３２の開度をコンプレッサ５１を駆動させない（空調装置の作動条件が成立している）状態と比較して増加させるアイドルアップを行い、第二の遅延時間Ｔ₂が経過した後、マグネットクラッチ５８を締結してコンプレッサ５１を作動状態とする。

しかして本実施形態では、ＥＣＵ０は、空調装置を作動させるべくスイッチが操作された後に燃料カット条件が成立した場合、以下のような制御を行う。すなわち、燃料カット条件が成立してから燃料カットの開始までの間はアイドルアップを停止し、燃料カットの開始と同時にアイドルアップを再開する。

図５に、ＥＣＵ０が実行する処理の手順例を示す。

ＥＣＵ０は、空調装置を作動させるべくスイッチが操作されたときに（ステップＳ１１）、電子スロットルバルブ３２の開度を増加させるアイドルアップを開始する（ステップＳ１２）。アイドルアップの開始から第二の遅延時間Ｔ₂が経過する前に（ステップＳ１３）、所定の燃料カット条件が成立したときは（ステップＳ１４）、アイドルアップを中断する。換言すれば、電子スロットルバルブ３２の開度をスイッチが操作される以前に戻す（ステップＳ１５）。燃料カット条件の成立後、第一の遅延時間Ｔ₁が経過すると（ステップＳ１６）、燃料カットを実行し（ステップＳ１７）、電子スロットルバルブ３２の開度を増加させるアイドルアップを再開する（ステップＳ１８）。アイドルアップの再開から第二の遅延時間Ｔ₂が経過した後（ステップＳ１９）、マグネットクラッチ５８を締結してコンプレッサ５１を作動状態とする（ステップＳ２０）。一方、所定の燃料カット条件が成立せずに（ステップＳ１４）、アイドルアップの開始から第二の遅延時間Ｔ₂が経過した場合は（ステップＳ１３）、マグネットクラッチ５８を締結してコンプレッサ５１を作動状態とする（ステップＳ２０）。

上述した制御を行うことにより、図６に示すように、時刻ｔ₀で空調装置を作動させるべくスイッチが操作されると同時にアイドルアップ制御が行われるが、時刻ｔ₁で燃料カット条件が成立すると、アイドルアップ制御は中断される。時刻ｔ₁から第一の遅延時間Ｔ₁が経過し燃料カットが実行された時点（時刻ｔ₂）でエンジントルクは低下する。しかし、燃料カットが実行された時点ではアイドルアップ制御は禁止されているので、空気量が増加した状態で燃料カットが行われることはない。その一方で、アイドルアップ制御は時刻ｔ₂に再開され、第二の遅延時間Ｔ₂が経過した後の時刻ｔ₃にコンプレッサ５１が駆動を開始する。すなわち、車軸に入力されるトルクの低下は、燃料カットが実行されたことによるものと、コンプレッサ５１の駆動を開始したことによるものとが、第二の遅延時間Ｔ₂だけ間隔をあけて別々に発生することとなる。加えて、燃料カットの実行と、アイドルアップ制御の再開とが同時に（時刻ｔ₂に）行われるので、アイドルアップ制御の再開に伴う電子スロットルバルブ３２の開度増加によるポンピングロスの低下によりエンジン負荷が小さくなり、燃料カットが実行されることによるトルク低下の影響を緩和することができる。

一方、ＥＣＵ０は、燃料カット条件が成立した後燃料カットが開始されるまでの間、換言すれば第一の遅延時間Ｔ₁が経過するまでの間に空調装置を作動させる条件が成立した場合、以下のような制御を行う。すなわち、燃料カット条件が成立してから燃料カットの開始までの間はアイドルアップを停止し、燃料カットの開始と同時にアイドルアップを開始する。

図７に、ＥＣＵ０が実行する処理の手順例を示す。

ＥＣＵ０は、所定の燃料カット条件が成立した後（ステップＳ２１）、燃料カット条件の成立後、第一の遅延時間Ｔ₁が経過する以前は（ステップＳ２２）、空調装置を作動させるためのスイッチの状態に関わらず、電子スロットルバルブ３２の開度を増加させるアイドルアップを禁止する（ステップＳ２３）。そして、第一の遅延時間Ｔ₁が経過した後（ステップＳ２２）、燃料カットを実行し（ステップＳ２４）、空調装置を作動させるためのスイッチがＯＮ状態であれば（ステップＳ２５）、アイドルアップを開始し（ステップＳ２６）、アイドルアップの開始から第二の遅延時間Ｔ₂が経過した時点で（ステップＳ２７）、マグネットクラッチ５８を締結してコンプレッサ５１を作動状態とする（ステップＳ２８）。

上述した制御を行うことにより、図８に示すように、時刻ｔ₁で燃料カット条件が成立すると、第一の遅延時間Ｔ₁が経過し燃料カットが実行された時点（時刻ｔ₂）でエンジントルクは低下する。時刻ｔ₁と時刻ｔ₂との間の時刻ｔ₄に空調装置を作動させるべくスイッチが操作されても、時刻ｔ₂まではアイドルアップ制御が禁止される。そして、時刻ｔ₂にアイドルアップ制御が開始され、第二の遅延時間Ｔ₂が経過した後の時刻ｔ₃にコンプレッサ５１が駆動を開始する。すなわち、車軸に入力されるトルクの低下は、燃料カットが実行されたことによるものと、コンプレッサ５１の駆動を開始したことによるものとが、第二の遅延時間Ｔ₂だけ間隔をあけて別々に発生することとなる。加えて、燃料カットの実行と、アイドルアップ制御の再開とが同時に（時刻ｔ₂に）行われるので、アイドルアップ制御の再開に伴う電子スロットルバルブ３２の開度増加によるポンピングロスの低下によりエンジン負荷が小さくなり、燃料カットが実行されることによるトルク低下の影響を緩和することができる。

さらに、本実施形態では、燃料カットを実行した後にアイドルアップ制御及びマグネットクラッチ５８の締結によるコンプレッサ５１の駆動を続けて行った場合、所定の燃料カット終了条件が成立したことを受けて燃料噴射を再開するまでの間、アイドルアップ制御を継続する。燃料噴射を再開したときは、アイドルアップ制御が継続して行われていることを受けて燃料噴射量を増量するので、エンジントルクの不足を生じにくくできる。加えて、アイドルアップ制御を行うことにより、ポンピングロスを削減することもできる。

また、燃料カット中のアイドルアップ制御は、燃料は噴射することなく、前述したように電磁スロットルバルブ３２の開度をコンプレッサ５１を駆動させない（空調装置の作動条件が成立している）状態と比較して増大させる。

そして、本実施形態では、アイドルアップの開始からコンプレッサ５１の駆動の開始までの時間すなわち第二の遅延時間Ｔ₂は、燃料カットの実行後においては、燃料カットを行っていない場合と比較して短く設定している。

従って、本実施形態の制御を実行することにより、燃料カットによるエンジンからの出力トルクの低下と、コンプレッサ５１の駆動を開始したことによる負荷の増大とが、第二の遅延時間Ｔ₂だけ間隔をあけて別々に生じることとなる。よって、車軸へ入力されるトルクが瞬間的に大きく低下することを回避し、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。

特に、空調装置を作動させるべくスイッチが操作された後に燃料カット条件が成立した場合には、燃料カット条件が成立すると同時にアイドルアップを停止し、燃料カットの開始以降にアイドルアップを再開するようにしているので、空気量が増加した状態で燃料カットが開始されるのを防止することができる。

一方、燃料カット条件が成立した後燃料カットが開始されるまでの間に空調装置を作動させる条件が成立した場合には、燃料カットの禁止までアイドルアップを禁止し、燃料カットの開始と同時にアイドルアップを行うことで、燃料カットによるトルク低下をアイドルアップにより抑制することができる。

なお、本発明は以上に述べたものに限らない。

例えば、室温の変化を感知してコンプレッサの駆動を開始又は停止するタイプの空調装置を搭載した車両に本発明を適用してもよい。

また、電子スロットルバルブに代えて、アクセルペダルに機械的に接続されたスロットルバルブと、このスロットルバルブを迂回する通路上に設けたアイドルスピードコントロールバルブとを備える車両に本発明を適用してもよい。この場合、アイドルアップ制御としては、アイドルスピードコントロールバルブの開度を、冷媒圧縮用のコンプレッサを駆動させていない状態と比較して増大させる制御を行うこととなる。

さらに、燃料カットの実行後においては、アイドルアップの開始からコンプレッサの駆動の開始までの時間すなわち第二の遅延時間を、燃料カットによるエンジンからの出力トルクの低下と、コンプレッサの駆動を開始したことによる負荷の増大とが重なることによる、車軸へ入力されるトルクの瞬間的かつ大幅な低下が発生しない範囲で最大限短くしてもよい。

そして、上述した実施形態では、燃料カットの開始と同時にアイドルアップを再開又は開始するようにしているが、燃料カットの開始後、第三の遅延時間の経過後にアイドルアップを再開又は開始するようにしてももちろんよい。

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…ＥＣＵ（制御装置）
１１…インジェクタ
３２…電子スロットルバルブ
５…エアコンディショナ（空調装置）
５１…コンプレッサ
５８…マグネットクラッチ

Claims (2)

1. 燃料カット条件が成立した時点から第一の遅延時間経過後に燃料カットを開始するとともに、
   空調装置を作動させる条件が成立すると同時にアイドルアップを行い、アイドルアップの開始時点から第二の遅延時間経過後に冷媒圧縮用のコンプレッサを駆動する車両の制御装置であって、
   空調装置を作動させる条件が成立した後に燃料カット条件が成立した場合、燃料カット条件が成立してから燃料カットの開始までの間はアイドルアップを停止し、燃料カットの開始と同時又はそれ以降にアイドルアップを再開することを特徴とする車両の制御装置。
2. 燃料カット条件が成立した時点から第一の遅延時間経過後に燃料カットを開始するとともに、
   空調装置を作動させる条件が成立すると同時にアイドルアップを行い、アイドルアップの開始時点から第二の遅延時間経過後に冷媒圧縮用のコンプレッサを駆動する車両の制御装置であって、
   燃料カット条件が成立した後燃料カットが開始されるまでの間に空調装置を作動させる条件が成立した場合、燃料カットの開始までの間はアイドルアップを禁止し、燃料カットの開始と同時又はそれ以降にアイドルアップを開始することを特徴とする車両の制御装置。

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