JP2018053816A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関のアイドルストップの期間をより延長し、及び／または、アイドルストップの機会をより増加させる。【解決手段】車両を制動するブレーキ装置の制動力を増強するためのブレーキブースタに蓄えている負圧の大きさが閾値以上であることを条件として、内燃機関のアイドルストップを許容するものであって、車両が降坂路上に所在しているとき、その下り勾配が小さい場合に、下り勾配が大きい場合と比較して前記閾値を引き下げる車両の制御装置を構成した。【選択図】図２

Description

本発明は、アイドルストップ車両の制御装置に関する。

信号待ち等による車両の停車中に、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施することが知られている。既存のアイドリングストップシステムでは、車速が所定値以下で、ブレーキペダルが踏み込まれており、車両が所在する路面の勾配が大きくなく、内燃機関の冷却水温及び車載バッテリの電圧が十分高い、等といった諸条件がおしなべて成立したときに、内燃機関を停止させる。アイドルストップ中、運転者がブレーキペダルから足を離すか、アクセルペダルを踏み込む等の再始動要求があったときには、内燃機関を再始動する。

内燃機関のアイドルストップを許容する条件の一つとして、車両のブレーキ装置の制動力を増強するためのブレーキブースタに蓄えている負圧の大きさが閾値以上であることが挙げられる。内燃機関のアイドルストップ中に、ブレーキブースタ負圧が閾値を下回ったならば、内燃機関を再始動させ、吸気通路におけるスロットルバルブの下流に発生する吸気負圧をブレーキブースタに供給できるようにする（例えば、下記特許文献を参照）。

特開２０００−１０４５８６号公報

従来、ブレーキブースタ負圧と比較するべき閾値は、車両が所在する路面の勾配の大きさによらず一律に定めていた。その閾値は、車両が降坂路上に存在しているときにアイドルストップを実施したとしても十分に大きな制動力が確保されるよう、安全余裕を持たせた高い値としていた。

しかしながら、閾値を高く設定する結果、ブレーキブースタ負圧が当該閾値を下回りやすくなり、内燃機関のアイドルストップを実行する期間が短くなる、またはアイドルストップを実行する機会が減少することとなっていた。

以上の問題に初めて着目してなされた本発明は、内燃機関のアイドルストップの期間をできる限り延長し、またはアイドルストップの機会をできる限り増加させることを所期の目的としている。

本発明では、車両を制動するブレーキ装置の制動力を増強するためのブレーキブースタに蓄えている負圧の大きさが閾値以上であることを条件として、内燃機関のアイドルストップを許容するものであって、車両が降坂路上に所在しているとき、その下り勾配が小さい場合に、下り勾配が大きい場合と比較して前記閾値を引き下げる車両の制御装置を構成した。

車両が平坦路上または登坂路上に所在しているときには、降坂路上に所在しているときと比べて、内燃機関の再始動時に必要とされる車両の制動力が小さい。よって、路面の下り勾配の大きさに応じてブレーキブースタ負圧と比較する閾値を変更することで、平坦路上または登坂路上でアイドルストップを実行する期間または機会を増やすようにしたのである。

本発明によれば、内燃機関のアイドルストップの期間をより延長することができ、及び／または、アイドルストップの機会をより増加させることができる。

本発明の一実施形態における内燃機関及び制御装置の構成を示す図。 アイドルストップの実行の可否を判断するにあたりブレーキブースタの負圧と比較するべき閾値と、車両が所在する路面の勾配との関係を示す図。 アイドルストップの実行の可否を判断するにあたりブレーキブースタの負圧と比較するべき閾値と、車両が所在する路面の勾配との関係を示す図。

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）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。

外部ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置２は、いわゆる高圧ループＥＧＲを実現するものである。ＥＧＲ装置２は、排気通路４における触媒４１の上流側と吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流側とを連通する外部ＥＧＲ通路２１と、ＥＧＲ通路２１上に設けたＥＧＲクーラ２２と、ＥＧＲ通路２１を開閉し当該ＥＧＲ通路２１を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブ２３とを要素とする。ＥＧＲ通路２１の入口は、排気通路４における排気マニホルド４２またはその下流の所定箇所に接続している。ＥＧＲ通路２１の出口は、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流の所定箇所、具体的にはサージタンク３３に接続している。

本実施形態の車両には、その制動時に必要となる操作力、即ちブレーキペダルの踏力を軽減するためのブレーキブースタ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（または、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を介して吸気通路３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、マスタシリンダ６において液圧力に変換される。マスタシリンダ６が出力する作動液圧は、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、当該ブレーキ装置による車両の制動に用いられる。

本実施形態の車両の制御装置たる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（運転者が要求するエンジン出力、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、ブレーキペダルの踏込量を検出するセンサまたはマスタシリンダ６から吐出される作動液の圧力であるマスタシリンダ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、内燃機関の温度を示唆する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（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に蓄えている負圧の大きさを検出する圧力センサから出力されるブレーキブースタ負圧信号ｈ、大気圧を検出するセンサから出力される大気圧信号ｐ、車両が所在している路面の勾配を検出する傾斜角センサ（または、加速度センサ）から出力される傾斜角（または、加速度）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、ＥＧＲバルブ２３に対して開度操作信号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、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、要求ＥＧＲ率（または、ＥＧＲガス量）等といった各種運転パラメータを決定する。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。

本実施形態のＥＣＵ０は、所定のアイドルストップ条件が成立したときに、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、ブレーキペダルの踏込量またはマスタシリンダ圧が閾値以上であり（ブレーキペダルが踏まれた）、内燃機関の冷却水温が所定以上に高く、車載のバッテリの充電量または端子電圧が所定以上に高く、シフトレンジが走行レンジであり、車両が所在している路面の勾配の絶対値が所定以下であり、ブレーキブースタ５が蓄えている負圧（大気圧とブレーキブースタ負圧との差圧）の大きさが閾値以上であり、前回のアイドルストップ終了からある車速（例えば、１０ｋｍ／ｈ）以上まで加速した経歴があり、かつ現在の車速がある車速（例えば、９ｋｍ／ｈ）以下である、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、ブレーキペダルの踏込量またはマスタシリンダ圧が０または０に近い閾値未満となった（ブレーキペダルが踏まれなくなった）、逆にブレーキペダルの踏込量またはマスタシリンダ圧がさらに増大した（ブレーキペダルがさらに強く踏み込まれた）、アクセル開度が増大した（アクセルペダルが踏まれた）、ブレーキブースタ５が蓄えている負圧の大きさが閾値未満に低下した、アイドルストップ状態で所定時間（３分）が経過した、等のうち何れかを以て、アイドルストップ終了条件が成立したものと判断する。

停止した内燃機関を始動（アイドリングストップからの復帰だけでなく、冷間始動も含む）するに際して、ＥＣＵ０は、電動機（スタータまたはＩＳＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｔａｒｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）。図示せず）に制御信号ｏを入力し、当該電動機によりクランクシャフトを回転させるクランキングを行う。クランキングは、内燃機関が初爆から連爆へと至り、エンジン回転数即ちクランクシャフトの回転速度が冷却水温等に応じて定まる判定値を超えたときに（完爆したものと見なして）終了する。

しかして、本実施形態では、図２または図３に示すように、アイドルストップ条件の一つとしてブレーキブースタ５の負圧と比較するべき閾値（図中破線で表す）、及びアイドルストップ終了条件の一つとしてブレーキブースタ５の負圧と比較するべき閾値（図中実線で表す）の各々を、車両が所在している路面の勾配に応じて変更するようにしている。具体的には、車両が降坂路上に所在しているときに、その下り勾配が大きいほど閾値を引き上げ、下り勾配が小さいほど閾値を引き下げる。閾値を引き下げることは、アイドルストップ条件を成立しやすくしてアイドルストップの機会を増やし、またアイドルストップ終了条件を成立しにくくしてアイドルストップの期間を延長することに繋がる。

車両が平坦路上に所在しているときの閾値は、車両が降坂路上に所在しているときの閾値よりも低い。図２に示す例では、車両が登坂路上に所在しているときの閾値と、車両が平坦路上に所在しているときの閾値とを同等としているが、前者の閾値を後者の閾値と比較してより高く設定しても構わない。その際には、上り勾配が大きいほど閾値を引き上げ、上り勾配が小さいほど閾値を引き下げることが考えられる。

また、車速が０となった停車時にアイドルストップを開始する場合における閾値は、車速が０でない走行中にアイドルストップを開始する場合における閾値よりも低く設定することができる。

なお、既に述べた通り、車両が所在している路面の勾配が所定以上に大きいときには、ブレーキブースタ５が蓄えている負圧が十分に大きくとも内燃機関のアイドルストップを実行しない。例えば、車速が０となった停車時にアイドルストップを開始する場合には、上り勾配７°以下及び下り勾配６°以下であることを条件としてアイドルストップを許容する。車速が０でない走行中にアイドルストップを開始する場合には、上り勾配３°以下及び下り勾配３°以下であることを条件としてアイドルストップを許容する。走行中のアイドルストップ条件は、停車時のアイドルストップ条件よりも厳しい（許容される路面勾配の範囲が狭い）。

本実施形態では、車両を制動するブレーキ装置の制動力を増強するためのブレーキブースタ５に蓄えている負圧の大きさが閾値以上であることを条件として、内燃機関のアイドルストップを許容するものであって、車両が降坂路上に所在しているとき、その下り勾配が小さい場合に、下り勾配が大きい場合と比較して前記閾値を引き下げる車両の制御装置０を構成した。

本実施形態によれば、車両が平坦路上または登坂路上に所在しているときの閾値を、車両が降坂路上に所在しているときの閾値よりも低く設定し、平坦路上または登坂路上におけるアイドルストップの実行機会を増やし、及び／または、アイドルストップの実行期間を延長する（アイドルストップの終了を遅らせる）ことができる。同様に、車両が所在する降坂路の下り勾配が小さいときの閾値を、下り勾配が大きいときの閾値よりも低く設定することで、傾斜の緩やかな降坂路上におけるアイドルストップの実行機会を増やし、またアイドルストップの実行期間を延長することもできる。ひいては、車両の燃費性能の一層の向上に寄与し得る。

特に、多量のＥＧＲガスを排気通路４から吸気通路３に還流させる内燃機関においては、スロットルバルブ３２の下流の吸気負圧が小さく（吸気圧が高く）なりやすく、ブレーキブースタ５の定圧室に負圧が供給される頻度が減少するが、本実施形態によれば、降坂路上でのアイドルストップ後の再始動時に車両を制動するのに必要となるブレーキブースタ負圧を確保しつつ、平坦路上または登坂路上でのアイドルストップを促進することができる。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、内燃機関は、外部ＥＧＲ装置２を備えているとは限らない。

その他、各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明は、内燃機関が搭載された車両の制御に適用することができる。

０…制御装置（ＥＣＵ）
５…ブレーキブースタ
ｈ…ブレーキブースタ負圧信号
ｐ…大気圧信号
ｑ…傾斜角（加速度）信号

Claims (1)

1. 車両を制動するブレーキ装置の制動力を増強するためのブレーキブースタに蓄えている負圧の大きさが閾値以上であることを条件として、内燃機関のアイドルストップを許容するものであって、
   車両が降坂路上に所在しているとき、その下り勾配が小さい場合に、下り勾配が大きい場合と比較して前記閾値を引き下げる車両の制御装置。

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