JP2018105158A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車速が０となった時点で即座にアイドルストップの実行を開始できるようにする。【解決手段】車両の車速が０でない所定の極低速値まで低下した時点で車両が所在する路面の勾配を加速度センサを介して検出し、その路面の勾配が所定の許容範囲内にあることを条件として、車両の停車直後の内燃機関のアイドルストップを許容す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（例えば、下記特許文献を参照）。典型的なアイドリングストップシステムでは、車速が０となり、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。

特開２０１３−１３６２６７号公報

車両の停車に伴ってアイドルストップを実行する場合において、従前のシステムでは、車速が０となった時点から所定の遅延時間（例えば、２００ミリ秒）が経過するのを待ち、しかる後加速度センサ（Ｇセンサ）を介して路面の勾配を知得し、その勾配が許容範囲内に収まっているか否かを判定していた。これは、車両の制動に起因してピッチング、即ち前後方向への揺れ動きが発生し、加速度センサによる路面の勾配の計測に悪影響を及ぼすことから、ピッチングが収まるのを待ってアイドルストップの許可／不許可を判断するようにしていることによる。

しかしながら、車速が０となった時点で即座にアイドルストップの実行を開始できず、遅延時間の間に余分な燃料消費を招くきらいがあった。

本発明は、以上の問題に初めて着目してなされたものであり、車速が０となった時点で即座にアイドルストップを実行開始できるようにすることを所期の目的としている。

本発明では、車両の車速が０でない所定の極低速値まで低下した時点で車両が所在する路面の勾配を加速度センサを介して検出し、その路面の勾配が所定の許容範囲内にあることを条件として、車両の停車直後の内燃機関のアイドルストップを許容する車両の制御装置を構成した。

本発明によれば、車速が０となった時点で即座にアイドルストップの実行を開始することができる。

本発明の一実施形態における内燃機関及び制御装置の構成を示す図。 同実施形態の制御装置がプログラムに従い実行する処理の手順例を示すフロー図。

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、内燃機関の冷却水温（内燃機関の温度を示唆する）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加速度センサ（Ｇセンサ）から出力される加速度信号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、かつ車速が０となった、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。

図２に、アイドルストップ条件の成否の判定に際してＥＣＵ０が実行する処理の手順例を示している。ＥＣＵ０は、車両が完全に停車する前の、車速が２ｋｍ／ｈまたはその近傍の極低速値まで低下した時点で（ステップＳ１）、路面の勾配の大きさを計測してこれをメモリに記憶保持する（ステップＳ２）。

現在車両が所在する路面の勾配は、ＡＢＳ（Ａｎｔｉｌｏｃｋ Ｂｒａｋｅ Ｓｙｓｔｅｍ）に付随する加速度センサの出力信号ｑ（見かけ上の路面勾配を示唆する）及び車速センサの出力信号ａ（見かけ上の路面勾配から減じるべき、車両の減速度を示唆する）を参照して知得する。但し、車両が制動されて停車するとき、その制動に伴う前後方向への車両の揺れ動きであるピッチングが発生し、これが加速度センサに影響を及ぼす。故に、車速が０になる瞬間の加速度センサの出力信号ｑのＳ／Ｎ比は低い。これに対し、車両が完全に停車する前の、車速が約２ｋｍ／ｈの極低速値まで低下した時期における加速度センサの出力信号ｑのＳ／Ｎ比は十分に高い。ステップＳ１及びＳ２は、加速度センサの信頼性が比較的高い時期に路面の勾配を計測する意図である。

そして、車速が約２ｋｍ／ｈの極低速値に到達した時点から一定の時間が経過するまでの間に車速が０になった（車両が停車した）と判断した場合には（ステップＳ３及びＳ４）、ステップＳ２にて計測した路面の勾配の値が第一の許容範囲内に収まっているか否かを判定する（ステップＳ５）。第一の許容範囲は、例えば４．５％の下り勾配から５．５％の上り勾配までの範囲とする。その上で、路面の勾配が第一の許容範囲内に収まっているならば、路面の勾配以外のアイドルストップ条件が成立していることを条件として（ステップＳ６）、車速が０になったと判断した時点で即座にアイドルストップの実行を開始する（ステップＳ７）。

翻って、車速が上記の極低速値に到達した時点から一定の時間が経過した後に車速が０になった場合、または、ステップＳ１にて記憶した路面の勾配の値が第一の許容範囲内に収まっていないと判定した場合には、車速が０になったと判断した時点から所定の遅延時間が経過するのを待ち（ステップＳ８）、しかる後に加速度センサの出力信号ｑを参照して路面の勾配の大きさを知得する（ステップＳ９）。遅延時間は、例えば２００ミリ秒とする。ステップＳ８及びＳ９は、車両の停車時に生じたピッチングが収まってから路面の勾配を計測する意図である。

そして、ステップＳ９にて計測した路面の勾配の値が第二の許容範囲内に収まっているか否かを判定する（ステップＳ１０）。第二の許容範囲は、第一の許容範囲よりも広く、例えば８％の下り勾配から８％の上り勾配までの範囲とする。その上で、路面の勾配が第二の許容範囲内に収まっているならば、路面の勾配以外のアイドルストップ条件が成立していることを条件として（ステップＳ１１）、アイドルストップの実行を開始する（ステップＳ１２）。さもなくば、車両の停車に伴うアイドルストップを実行しない。ステップＳ１２によるアイドルストップの実行の開始は、車両が停車してから少なくとも上記の遅延時間が経過した後となる。

車両の車速が一旦は約２ｋｍ／ｈの極低速値まで低下したが、その後再び極低速値を上回るように加速した場合には（ステップＳ１３）、図２に示したルーチンを抜け、再度車速が極低速値まで低下したときにステップＳ１から再開することとなる。

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。

本実施形態では、車両の車速が０でない所定の極低速値まで低下した時点で車両が所在する路面の勾配を加速度センサを介して検出し、その路面の勾配が所定の第一の許容範囲内にあることを条件として、車両の停車直後の内燃機関のアイドルストップを許容する車両の制御装置０を構成した。

本実施形態によれば、車速が０となった時点で即座にアイドルストップの実行を開始することが可能となり、余分な燃料消費を削減することができる。

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）
ａ…車速信号
ｑ…加速度信号

Claims (1)

1. 車両の車速が０でない所定の極低速値まで低下した時点で車両が所在する路面の勾配を加速度センサを介して検出し、その路面の勾配が所定の許容範囲内にあることを条件として、車両の停車直後の内燃機関のアイドルストップを許容する車両の制御装置。

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