JP2018071465A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アイドルストップによるターボチャージャの軸受部の焼き付きを効果的に防止する。【解決手段】車速センサ５１、ブレーキペダルセンサ５３、ターボチャージャ４０のタービン軸４４の回転数を取得する回転数演算部６２、ブレーキ操作が検出され、且つ、車速が所定の低速域まで低下するアイドルストップ開始条件が成立すると、エンジン１０の燃料噴射を中断させるアイドルストップを実施するアイドルストップ制御部６１と、アイドルストップ開始条件の成立時にタービン軸４４の回転数が、軸受部４７に焼き付きを生じさせる所定の上限閾値に達している場合には、回転数が上限閾値よりも低下するまでアイドルストップの開始を保留させるアイドルストップ保留制御部６３とを備えた。【選択図】図３

Description

本発明は、車両の制御装置に関し、特に、アイドルストップ機能を備えた車両の制御装置に関する。

従来、燃費の向上を図るべく、運転者のブレーキ操作によって車速が所定の低速域まで低下すると、エンジンの燃料噴射を中断（エンジンを停止）させるアイドルストップ機能を備えた車両が広く普及している。一般的に、エンジンの内部やターボチャージャの軸受部に潤滑油を供給するオイルポンプは、エンジンの動力によって駆動される。このため、例えば、アイドルストップ制御の実行によってエンジンが停止し、これに伴いオイルポンプも停止すると、各潤滑要素の油量が不足し、特にターボチャージャの軸受部が油切れによる焼き付きを引き起こす可能性がある。

このような課題に鑑みて、例えば、特許文献１には、ターボチャージャの軸受部の推定温度が所定の基準温度以上の場合には、アイドルストップを禁止する技術が開示されている。

特開２０１２−０２１４２６号公報

ところで、ターボチャージャのタービン軸の回転状態に対して、軸受部の実際の温度は遅れて変化するため、軸受部が基準温度よりも低い状態にあっても、タービン軸が高速回転している場合もあり得る。すなわち、上記従来技術のように、軸受部の推定温度が基準温度よりも低いことを条件にアイドルストップ制御の実行を許可すると、実際にはタービン軸が高速回転している可能性もあり、軸受部の焼き付きを確実に防止できない虞がある。

本開示の技術は、アイドルストップによるターボチャージャの軸受部の焼き付きを効果的に防止することを目的とする。

本開示の技術は、少なくともエンジン、該エンジンの動力で駆動するオイルポンプ及び、該オイルポンプから圧送される潤滑油が供給されるターボチャージャを搭載した車両の制御装置であって、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、運転者によるブレーキ操作がなされたか否かを検出するブレーキ操作検出手段と、前記ターボチャージャのタービン軸の回転数を取得する回転数取得手段と、前記ブレーキ操作検出手段によってブレーキ操作が検出され、且つ、前記車速検出手段により検出される前記車速が所定の低速域まで低下するアイドルストップ開始条件が成立すると、前記エンジンの燃料噴射を中断させるアイドルストップを実施するアイドルストップ制御手段と、前記アイドルストップ開始条件の成立時に前記回転数取得手段によって取得される前記回転数が、前記ターボチャージャの軸受部に焼き付きを生じさせる所定の上限閾値に達している場合には、前記回転数が前記上限閾値よりも低下するまで前記アイドルストップの開始を保留させる保留制御手段と、を備えることを特徴とする。

また、前記エンジンの吸気通路に設けられた吸気スロットルバルブと、前記エンジンの排気通路に設けられた排気スロットルバルブと、前記保留制御手段により前記アイドルストップの開始が保留されると、前記回転数が前記上限閾値よりも低下するまで、前記吸気スロットルバルブ及び前記排気スロットルバルブの少なくとも一方の開度を閉側に制御する回転数低減制御手段と、をさらに備えてもよい。

また、前記ターボチャージャがタービンに可変ノズルを有する可変容量型過給であり、前記回転数低減制御手段は、前記保留制御手段により前記アイドルストップの開始が保留されると、前記回転数が前記上限閾値よりも低下するまで前記可変ノズルの開度を開側に制御してもよい。

また、前記エンジンの過給圧を検出する過給圧検出手段と、前記過給圧と前記タービン軸の前記回転数との関係を予め規定したマップと、をさらに備え、前記回転数取得手段は、前記過給圧検出手段によって検出される前記過給圧及び前記マップに基づいて前記回転数を取得してもよい。

本開示の技術によれば、アイドルストップによるターボチャージャの軸受部の焼き付きを効果的に防止することができる。

本発明の一実施形態に係る制御装置を搭載した車両を示す模式的な全体構成図である。 本発明の一実施形態に係る潤滑油供給装置を示す模式的な全体構成図である。 本発明の一実施形態に係る電子制御ユニットを示す機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る車両の制御装置による制御フローを説明するフローチャート図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る車両の制御装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１に示すように、エンジン１０のクランクシャフト１０Ａには、変速機１２のインプットシャフト１２Ａがクラッチ装置１１を介して断接可能に接続されている。変速機１２の図示しないアウトプットシャフトには、プロペラシャフト１３及び、差動装置１４を介して左右の駆動輪１５Ｌ，Ｒがそれぞれ接続されている。スタータモータ１６は、クランクシャフト１０Ａに固設されたリングギヤ１７に図示しないワンウェイクラッチを介して接続されている。

エンジン１０の吸気マニホールド２０には、吸気通路２１が接続されている。また、エンジン１０の排気マニホールド３０には、排気通路３１が接続されている。吸気通路２１には、吸気上流側から順に、エアクリーナ２２、ターボチャージャ４０のコンプレッサ４２、吸気スロットルバルブ２３、ブースト圧センサ５５等が設けられている。排気通路３１には、排気上流側から順に、排気スロットルバルブ３２、ターボチャージャ４０のタービン４１等が設けられている。

ターボチャージャ４０は、例えば、可変容量型過給機であって、排気ガスにより回転駆動するタービン４１と、タービン４１にタービン軸４４を介して連結されて吸気を圧送するコンプレッサ４２と、タービン４１に設けられた可変ノズル４３とを備えている。タービン軸４４は、ハウジング４６内の軸受部４７に回転自在に軸支されている。ハウジング４６内の軸受部４７には、後述する潤滑油供給装置（図２参照）から潤滑油が供給されるようになっている。

エンジン回転数センサ５０は、クランクシャフト１０Ａの回転数を検出する。車速センサ５１は、車両１の走行速度（車速）を検出する。アクセルペダルセンサ５２は、図示しないアクセルペダルの踏み込み量を検出する。ブレーキペダルセンサ５３は、図示しないブレーキペダルの踏み込み量を検出する。シフトポジションセンサ５４は、現在のシフトポジションを検出する。ブースト圧センサ５５は、コンプレッサ４２によって圧送される吸気の過給圧を検出する。これら各種センサ５０〜５５で検出されるセンサ値は、電気的に接続された電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）６０に出力される。ＥＣＵ６０の詳細については後述する。

次に、図２に基づいて本実施形態に係る潤滑油供給装置１００の詳細について説明する。

図２に示すように、潤滑油供給装置１００は、エンジン１０内の各摺動要素やターボチャージャ４０に潤滑油を供給するもので、少なくとも、オイルパン１１１と、オイルストレーナ１１２と、オイルポンプ１１３と、リリーフバルブ１１４と、オイルフィルタ１１５と、オイルギャラリ１３０と、各配管類１２０〜１２２とを備えている。

オイルパン１１１は、潤滑油を貯留するもので、エンジン１０の図示しないシリンダブロックの下部等に取り付けられている。オイルストレーナ１１２は、潤滑油に含まれる異物を除去する濾過器であって、オイルパン１１１内の潤滑油に浸漬されている。オイルストレーナ１１２は、潤滑油吸入配管１２０を介してオイルポンプ１１３の吸入口に接続されている。

オイルポンプ１１３は、オイルパン１１１内の潤滑油を汲み上げて圧送するもので、図示しないシリンダブロック等の側部に取り付けられている。オイルポンプ１１３は、クランクシャフト１０Ａに図示しないギヤ等を介して接続されており、エンジン１０の動力によって駆動される。オイルポンプ１１３の吐出口には、第１潤滑油供給配管１２１が接続されている。

リリーフバルブ１１４は、第１潤滑油供給配管１２１と潤滑油吸入配管１２０とを接続してオイルポンプ１１３を迂回するリリーフ配管１１４Ａに介装されている。リリーフバルブ１１４は、オイルギャラリ１３０内の油圧が過剰に上昇しないように、オイルポンプ１１３の圧送量が増加するエンジン１０の中高速回転時に開弁して潤滑油を環流させる。

第１潤滑油供給配管１２１の下流端には、オイルフィルタ１１５の入口ポートが接続されている。オイルフィルタ１１５は、オイルポンプ１１３から圧送される潤滑油に含まれる異物を除去するもので、そのハウジング内には、濾材として機能するフィルタエレメント１１５Ａが収容されている。オイルフィルタ１１５の出口ポートには、第２潤滑油供給配管１２２が接続されている。

第２潤滑油供給配管１２２の下流端には、オイルギャラリ１３０が接続されている。オイルギャラリ１３０に導入された潤滑油は、動弁機構１３１、オイルジェット１３２、クランクシャフト１０Ａのジャーナル部、ターボチャージャ４０の軸受部４７（図１参照）等の各摺動要素に供給されて、これら摺動要素を潤滑したのちに、オイルパン１１１に戻されるようになっている。

次に、図３に基づいて、ＥＣＵ６０の詳細について説明する。ＥＣＵ６０は、車両１の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。また、ＥＣＵ６０は、アイドルストップ制御部６１と、回転数演算部６２と、アイドルストップ保留制御部６３と、回転数低減制御部６４と、エンジン再始動制御部６５とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアであるＥＣＵ６０に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。

アイドルストップ制御部６１は、本発明のアイドルストップ制御手段であって、車両１の走行中に、運転者によるブレーキ操作がなされ、且つ、車速センサ５１によって検出される車速Ｖが所定の低速域（例えば、１３ｋｍ／ｈ）まで低下するアイドルストップ開始条件が成立すると、エンジン１０の燃料噴射を中断（エンジン１０を停止）させるアイドルストップ制御を実施する。ブレーキ操作の有無はブレーキペダルセンサ５３によって検出すればよい。

回転数演算部６２は、本発明の回転数取得手段の一例であって、ターボチャージャ４０のタービン軸４４の回転数Ｎｔを演算する。より具体的には、ＥＣＵ６０のメモリには、予め実験等により作成した過給圧とタービン軸４４の回転数Ｎｔとの関係を規定する図示しないマップが記憶されている。回転数演算部６２は、当該マップからブースト圧センサ５５のセンサ値に応じた値を読み取ることで、タービン軸４４の回転数Ｎｔをリアルタイムに演算する。

アイドルストップ保留制御部６３は、本発明の保留制御手段であって、上述のアイドルストップ開始条件が成立した際に、タービン軸４４の回転数Ｎｔが油切れ状態の軸受部４７に焼き付きを生じさせる所定の上限閾値Ｎｔｈに達している場合には、アイドルストップの開始を所定期間禁止するアイドルストップ保留制御を実施する。このアイドルストップ保留制御は、タービン軸４４の回転数Ｎｔが上限閾値Ｎｔｈ以上となる間は継続され、タービン軸４４の回転数Ｎｔが上限閾値Ｎｔｈよりも低下すると解除（アイドルストップが許可）される。このように、タービン軸４４の高回転時は、タービン軸４４の回転数が低下するまでアイドルストップ制御を禁止することで、軸受部４７の焼き付きが効果的に防止されるようになっている。

回転数低減制御部６４は、本発明の回転数低減制御手段であって、上述のアイドルストップ保留制御が実施されると、タービン軸４４の回転数Ｎｔが速やかに低下するように、可変ノズル４３の開度を開側、排気スロットルバルブ３２の開度を閉側、吸気スロットルバルブ２３の開度を閉側に制御する回転数低減制御を実施する。この回転数低減制御は、タービン軸４４の回転数Ｎｔが上限閾値Ｎｔｈよりも低下すると終了される。このように、タービン軸４４の高回転時は、吸排気流量を減少させてタービン軸４４の回転数を速やかに低下させることで、アイドルストップの保留時間が短縮され、燃費性能への影響を効果的に抑えられるようになっている。なお、回転数低減制御は、可変ノズル４３、排気スロットルバルブ３２及び、吸気スロットルバルブ２３の全てを制御する必要は無く、これらの何れか一つ、又は二つを制御するように構成してもよい。

エンジン再始動制御部６５は、アイドルストップ制御による車両１の停車中に運転者による発進操作がなされた場合に、スタータモータ１６を駆動させると共に、エンジン１０の燃料噴射を再開して、エンジン１０を再始動させるエンジン再始動制御を実行する。運転者による発進操作の有無は、アクセルペダルセンサ５２やシフトポジションセンサ５４のセンサ値に基づいて判定すればよい。なお、スタータモータ１６の駆動は必ずしも必須ではなく、エンジン１０が燃料噴射のみで再始動できる回転数を維持している場合は、スタータモータ１６の駆動を省略してもよい。

次に、図４に基づいて本実施形態の車両の制御装置による制御フローを説明する。なお、図４に示す制御は、エンジン１０のイグニッションキーＯＮ操作と同時にスタートする。

ステップＳ１００では、運転者によるブレーキ操作がなされ、且つ車速Ｖが所定の低速域まで低下するアイドルストップ開始条件が成立しているか否かが判定される。条件が成立している場合（肯定）はＳ１１０に進み、条件が不成立の場合（否定）はリターンされる。

ステップＳ１１０では、ターボチャージャ４０のタービン軸４４の回転数Ｎｔが上限閾値Ｎｔｈ以上であるか否かが判定される。回転数Ｎｔが上限閾値Ｎｔｈよりも低い場合（否定）は、ステップＳ１４０に進み、エンジン１０の燃料噴射を停止させるアイドルストップ制御が実施される。一方、回転数Ｎｔが上限閾値Ｎｔｈ以上の場合（肯定）は、ステップＳ１２０に進み、アイドルストップ制御の開始が保留され、さらに、ステップＳ１３０にて、可変ノズル４７の開度が開側、排気スロットルバルブ３２の開度が閉側、吸気スロットルバルブ２３の開度が閉側に制御される回転数低下制御が実施される。すなわち、タービン軸４４の回転数Ｎｔが上限閾値Ｎｔｈよりも低くなるまでは、ステップＳ１１０、ステップＳ１２０及び、ステップＳ１３０の各ステップを繰り返すことで、アイドルステップ制御が保留（禁止）されるようになっている。

ステップＳ１５０では、運転者による発進操作がなされたか否かが判定される。発進操作がなされた場合（肯定）は、ステップＳ１６０に進んで、スタータモータ１６を駆動させると共に、エンジン１０の燃料噴射を再開して、エンジン１０を再始動させるエンジン再始動制御が実施され、その後、本制御はリターンされる。

以上のように構成された本実施形態の制御装置によれば、アイドルストップ開始条件が成立した際に、タービン軸４４の回転数Ｎｔが上限閾値Ｎｔｈに達している場合には、回転数Ｎｔが上限閾値Ｎｔｈよりも低下するまでアイドルストップ制御が保留されるようになっている。このように、潤滑油の供給を停止するアイドルストップ制御時にタービン軸４４が高回転している場合には、タービン軸４４の回転数が低下するまでアイドルストップ制御を禁止することで、軸受部４７の焼き付きを効果的に防止することができる。

また、アイドルストップ制御が保留されると、可変ノズル４３の開度を開側、排気スロットルバルブ３１の開度を閉側、吸気スロットルバルブ２３の開度を閉側に制御する回転数低減制御が実施されるようになっている。このように、タービン軸４４の高回転時は、吸排気流量を減少させてタービン軸４４の回転数を速やかに低下させることで、アイドルストップ制御の開始が禁止される時間を短縮させることが可能となり、燃費性能に与える影響を効果的に抑えることができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、車両１は駆動源としてエンジン１０のみを備えるものとして説明したが、走行用モータ等を備えるハイブリッド車両であってもよい。

１０ エンジン
１１ クラッチ装置
１２ 変速機
１３ プロペラシャフト
１４ 差動装置
１５Ｌ，Ｒ 駆動輪
１６ スタータモータ
２０ 吸気マニホールド
２１ 吸気通路
２３ 吸気スロットルバルブ
３０ 排気マニホールド
３１ 排気通路
３２ 排気スロットルバルブ
４０ ターボチャージャ
４１ タービン
４２ コンプレッサ
４３ 可変ノズル
４４ タービン軸
４６ ハウジング
４７ 軸受部
５０ エンジン回転数センサ
５１ 車速センサ
５２ アクセルペダルセンサ
５３ ブレーキペダルセンサ
５４ シフトポジションセンサ
５５ ブースト圧センサ
６０ ＥＣＵ
６１ アイドルストップ制御部
６２ 回転数演算部
６３ アイドルストップ保留制御部
６４ 回転数低減制御部
６５ エンジン再始動制御部
１００ 潤滑油供給装置
１１３ オイルポンプ

Claims (4)

1. 少なくともエンジン、該エンジンの動力で駆動するオイルポンプ及び、該オイルポンプから圧送される潤滑油が供給されるターボチャージャを搭載した車両の制御装置であって、
   前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
   運転者によるブレーキ操作がなされたか否かを検出するブレーキ操作検出手段と、
   前記ターボチャージャのタービン軸の回転数を取得する回転数取得手段と、
   前記ブレーキ操作検出手段によってブレーキ操作が検出され、且つ、前記車速検出手段により検出される前記車速が所定の低速域まで低下するアイドルストップ開始条件が成立すると、前記エンジンの燃料噴射を中断させるアイドルストップを実施するアイドルストップ制御手段と、
   前記アイドルストップ開始条件の成立時に前記回転数取得手段によって取得される前記回転数が、前記ターボチャージャの軸受部に焼き付きを生じさせる所定の上限閾値に達している場合には、前記回転数が前記上限閾値よりも低下するまで前記アイドルストップの開始を保留させる保留制御手段と、を備える
   ことを特徴とする車両の制御装置。
2. 前記エンジンの吸気通路に設けられた吸気スロットルバルブと、
   前記エンジンの排気通路に設けられた排気スロットルバルブと、
   前記保留制御手段により前記アイドルストップの開始が保留されると、前記回転数が前記上限閾値よりも低下するまで、前記吸気スロットルバルブ及び前記排気スロットルバルブの少なくとも一方の開度を閉側に制御する回転数低減制御手段と、をさらに備える
   請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記ターボチャージャがタービンに可変ノズルを有する可変容量型過給であり、
   前記回転数低減制御手段は、前記保留制御手段により前記アイドルストップの開始が保留されると、前記回転数が前記上限閾値よりも低下するまで前記可変ノズルの開度を開側に制御する
   請求項２に記載の車両の制御装置。
4. 前記エンジンの過給圧を検出する過給圧検出手段と、
   前記過給圧と前記タービン軸の前記回転数との関係を予め規定したマップと、をさらに備え、
   前記回転数取得手段は、前記過給圧検出手段によって検出される前記過給圧及び前記マップに基づいて前記回転数を取得する
   請求項１から３の何れか一項に記載の車両の制御装置。

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