JP2022044377A - 車両用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の振動を抑制する。
【解決手段】内燃機関と、内燃機関からの動力で発電を行なうオルタネータと、オルタネータからの電力で作動する少なくとも１つの補機と、複数の摩擦係合要素の係脱を伴って内燃機関からの動力を変速する変速装置と、を搭載する車両に用いられ、所定回転数でアイドル運転するように内燃機関を制御すると共に、変速装置を制御する車両用制御装置であって、オルタネータの発電電力が所定電力以上のときに内燃機関をアイドル運転するときには、所定回転数とは異なる回転数であり且つ車両の振動を抑制する振動抑制回転数でアイドル運転するように内燃機関を制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用制御装置に関し、詳しくは、内燃機関と、オルタネータと、補機と、変速装置と、を備える車両に用いられる車両用制御装置に関する。

従来、この種の車両用制御装置としては、内燃機関（エンジン）と、オルタネータと、補機（電気負荷）と、を備える車両に用いられ、所定アイドル回転数でアイドル運転するように内燃機関を制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。オルタネータは、内燃機関からの動力を用いて発電を行ない、バッテリを充電する。補機は、オルタネータからの電力で作動する。この制御装置では、補機が作動したときに、所定アイドル回転数より補機で消費する電力を考慮した回転数分だけ高いアイドルアップ回転数をバッテリの状態に応じて増減させた回転数で内燃機関をアイドル運転する。これにより、補機が作動した際のアイドル回転数の安定性を向上させている。

特開２０１０－１３８８７７号公報

ところで、複数の摩擦係合要素の係脱を伴って内燃機関からの動力を変速する変速装置を搭載する車両では、発進や停止時における変速装置の複数の摩擦係合要素の係脱に伴って車両の振動が大きくなることがある。上述の車両用制御装置では、補機の状態やバッテリの状態を考慮しているものの、車両の振動については考慮しておらず、振動を抑制できない場合がある。

本発明の車両用制御装置は、車両の振動を抑制することを主目的とする。

本発明の車両用制御装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車両用制御装置は、
内燃機関と、前記内燃機関からの動力で発電を行なうオルタネータと、前記オルタネータからの電力で作動する少なくとも１つの補機と、複数の摩擦係合要素の係脱を伴って前記内燃機関からの動力を変速する変速装置と、を搭載する車両に用いられ、
所定回転数でアイドル運転するように前記内燃機関を制御すると共に、前記変速装置を制御する車両用制御装置であって、
前記オルタネータの発電電力が所定電力以上のときに前記内燃機関をアイドル運転するときには、前記所定回転数とは異なる回転数であり且つ車両の振動を抑制する振動抑制回転数でアイドル運転するように前記内燃機関を制御する、
ことを要旨とする。

この本発明の車両用制御装置では、所定回転数でアイドル運転するように内燃機関を制御すると共に、変速装置を制御する。そして、オルタネータの発電電力が所定電力以上のときに内燃機関をアイドル運転するときには、所定回転数とは異なる回転数であり且つ車両の振動を抑制する回転数としての振動抑制回転数でアイドル運転するように内燃機関を制御する。オルタネータの発電電力が所定電力以上のとき、即ち、補機の負荷が高いときには、変速装置の複数の摩擦係合要素を係脱に伴う車両の振動が大きくなる場合がある。本発明では、オルタネータの発電電力が所定電力以上のときには、車両の振動を抑制する振動抑制回転数でアイドル運転するように内燃機関を制御することにより、車両の振動を抑制できる。ここで、「所定電力」は、オルタネータの負荷が高いか否かを判定するための閾値とすればよい。

こうした本発明の車両用制御装置では、前記所定回転数は、車両に共振が発生する回転数の範囲としての共振回転数帯の下限の回転数以下の回転数であり、前記振動抑制回転数は、前記共振回転数帯の上限の回転数より高い回転数としてもよい。こうすれば、より確実に車両の振動を抑制できる。

本発明の一実施例としての自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 ＥＣＵ５０により実行される回転数設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、変速機２４と、スタータ３０と、オルタネータ３２と、バッテリ（蓄電装置）３６と、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）５０とを備える。実施例では、ＥＣＵ５０が「車両用制御装置」に相当する。

エンジン２２は、ガソリンや軽油などの燃料を用いて吸気・圧縮・膨張・排気の４行程によって動力を出力する複数気筒の内燃機関として構成されており、エンジン２２のクランクシャフトがロックアップクラッチ付きのトルクコンバータ２３を介して変速機２４の入力軸に接続されている。

変速機２４は、４段変速や５段変速、６段変速、８段変速などの自動変速機として構成されており、入力軸や出力軸、複数の遊星歯車、複数の摩擦係合要素（クラッチやブレーキ）、複数の摩擦係合要素を係脱するための変速アクチュエータ（ソレノイドバルブなど）を有し、入力軸がトルクコンバータ２３を介してエンジン２２に接続されていると共に出力軸がデファレンシャルギヤ２６を介して駆動輪２８ａ，２８ｂに接続されている。この変速機２４は、変速アクチュエータによる複数の摩擦係合要素の係脱により各変速段を形成して入力軸と出力軸との間で動力を伝達する。

スタータ３０は、エンジン２２のクランクシャフトにワンウェイクラッチを介して接続されており、エンジン２２をクランキングするのに用いられる。オルタネータ３２は、エンジン２２のクランクシャフトにベルトを介して接続されており、エンジン２２からの動力を用いて発電する。オルタネータ３２の発電電圧は、内部の図示しないフィールドコイルに印加する励磁電流を増減することにより一定値となるように調整されている。オルタネータ３２は、ＥＣＵ５０により制御されている。バッテリ３６は、例えば鉛蓄電池やリチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池として構成されており、エンジン２２の各部品（例えば、スロットルバルブの駆動用のスロットルモータや、燃料噴射弁、点火プラグなど）や、変速機２４の変速アクチュエータ、スタータ３０、オルタネータ３２、車室内の空気調和を行なう空調装置３８、ガラスの結露や凍結を取り除くデフォッガ３９などに電力ラインを介して接続されている。実施例では、空調装置３８およびデフォッガ３９を「補機類」と称することもある。

ＥＣＵ５０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。

ＥＣＵ５０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＥＣＵ５０に入力される信号としては、例えば、エンジン２２の状態を検出する各種センサからの信号（例えば、エンジン２２のクランクシャフトの回転位置を検出するクランクポジションセンサからのクランク角θｃｒなど）や、バッテリ３６の状態を検出するための各種センサからの信号（例えば、バッテリ３６の端子間電圧を検出する電圧センサからのバッテリ電圧Ｖｂなど）、オルタネータ３２の回転数を検出する回転数センサ３２ａからのオルタネータ回転数Ｎａｌｔ、オルタネータ３２の励磁電流を検出する電流センサ３２ｂからのオルタネータ電流Ｉａｌｔ、オルタネータ３２の発電電圧を検出する電圧センサ３２ｃからのオルタネータ電圧Ｖａｌｔを挙げることができる。また、イグニッションスイッチ６０からのイグニッション信号や、シフトレバー６１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰも挙げることができる。さらに、アクセルペダル６３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ６４からのアクセル開度Ａｃｃや、ブレーキペダル（図示せず）の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ（図示せず）からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ６８からの車速Ｖ、空調装置３８をオンオフするための空調スイッチ７０からのオンオフ信号Ｓａｃ、デフォッガ３９をオンオフするためのデフォッガスイッチ７２からのオンオフ信号Ｓｄも挙げることができる。

ＥＣＵ５０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。ＥＣＵ５０から出力される信号としては、例えば、エンジン２２や変速機２４、スタータ３０、オルタネータ３２、空調装置３８、デフォッガ３９の制御信号を挙げることができる。ＥＣＵ５０は、クランクポジションセンサからのクランク角θｃｒに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。なお、シフトポジションＳＰとしては、駐車ポジション（Ｐポジション）や中立ポジション（Ｎポジション）、ドライブポジション（Ｄポジション、前進段）、リバースポジション（Ｒポジション、後進段）などがある。

ＥＣＵ５０は、回転数センサ３２ａからのオルタネータ回転数Ｎａｌｔと電流センサ３２ｂからのオルタネータ電流Ｉａｌｔと電圧センサ３２ｃからのオルタネータ電圧Ｖａｌｔからオルタネータ３２で発電した電力としてのオルタネータ電力Ｐａｌｔを演算している。

こうして構成された実施例の自動車２０では、ＥＣＵ５０は、運転者のアクセルペダル６３の操作に応じたエンジン２２からの動力を駆動輪２８ａ、２８ｂに出力して走行する。

実施例の自動車２０では、ＥＣＵ５０は、シフトポジションＳＰと車速Ｖとに応じて変速機２４を制御する。シフトポジションＳＰがＤポジションやＲポジションのときには、変速機２４が第１速から最高速段のうちのいずれかの状態やリバース状態となるように変速機２４の複数の摩擦係合要素（クラッチ、ブレーキ）を制御する。シフトポジションＳＰがＮポジションやＰポジションのときには、複数の摩擦係合要素を全て開放する。また、所定のロックアップオン条件が成立すると、トルクコンバータ２３のロックアップクラッチをオンして、エンジン２２の出力軸と変速機２４の入力軸とを直結する。ロックアップオン条件としては、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上やエンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｒｅｆ以上などを挙げることができる。さらに、自動車２０を停車させる際に所定のロックアップオフ条件が成立すると、トルクコンバータ２３のロックアップクラッチをオフする。ロックアップオフ条件としては、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満やエンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｒｅｆ未満などを挙げることができる。

実施例の自動車２０では、ＥＣＵ５０は、エンジン２２をアイドル運転（自立運転）する所定のアイドル運転条件が成立したときには、基本的には、所定回転数Ｎｉｒｅｆでエンジン２２がアイドル運転（自立運転）するようにエンジン２２を制御する。所定回転数Ｎｉｒｅｆは、自動車２０に共振が生じるエンジン２２の回転数の範囲としての共振回転数帯（例えば、８４０ｒｐｍ～８８０ｒｐｍ）の下限の回転数（実施例では、８４０ｒｐｍ）に設定されている。所定のアイドル運転条件としては、自動車２０の停車時や、走行中にアクセルペダル６３がオフされて燃料噴射を停止して（フューエルカットで）走行するときなどを挙げることができる。

次に、こうして構成された実施例の自動車２０の動作、特に、自動車２０の発進または停止時にエンジン２２をアイドル運転する際の動作について説明する。図２は、ＥＣＵ５０により実行される回転数設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。本ルーチンは、発進時と停車時において、所定のアイドル運転条件が成立してエンジン２２をアイドル運転する際に、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。ここで、「発進時」とは、自動車２０が停車している時から発進して、トルクコンバータ２３のロックアップクラッチがオンするまでタイミング、または、変速機２４の変速段が切り替わったタイミングのうち早いほうのタイミングまでの期間をいう。また、「停車時」とは、トルクコンバータ２３のロックアップクラッチが開放されたタイミングまたは減速に伴って変速機２４の変速段が切り替わったタイミングのうち早いほうのタイミングから、停車するまでの期間をいう。

本ルーチンが実行される、ＥＣＵ５０のＣＰＵは、演算したオルタネータ電力Ｐａｌｔを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。そして、デフォッガスイッチ７２がオンであるか否か（ステップＳ１１０）と、オルタネータ電力Ｐａｌｔが所定電力Ｐｔｈ以上であるか否か（ステップＳ１２０）と、を判定する。所定電力Ｐｔｈは、オルタネータ３２の負荷が高いか否かを判定するための閾値である。ステップＳ１１０で、デフォッガスイッチ７２がオンであるか否かを判定するのは、デフォッガ３９の負荷が他の補機類（空調装置３８）に比して大きいことから、デフォッガ３９がオンのときには、オルタネータ電力Ｐａｌｔが所定電力Ｐｔｈ以上であるか否かを判定するまでもなく、オルタネータ３２の負荷が大きくなることに基づく。

ステップＳ１１０でデフォッガスイッチ７２がオフであり、且つ、ステップＳ１２０でオルタネータ電力Ｐａｌｔが所定電力未満のときには、オルタネータ３２の負荷が小さい、即ち、エンジン２２の負荷が小さいと判断して、所定回転数Ｎｉｒｅｆを目標アイドル回転数Ｎｉｄｌ＊に設定し（ステップＳ１３０）、目標アイドル回転数Ｎｉｄｌ＊でアイドル運転（自立運転）するようにエンジン２２を制御して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。こうした制御により、エンジン２２を所定回転数Ｎｉｒｅｆでアイドル運転させることができる。

ステップＳ１１０でデフォッガスイッチ７２がオンのときや、ステップＳ１２０でオルタネータ電力Ｐａｌｔが所定電力Ｐｔｈ以上のときには、オルタネータ３２の負荷が高い、即ち、エンジン２２の負荷が高いと判断して、所定回転数Ｎｉｒｅｆより高く共振回転数帯の上限の回転数（実施例では８８０ｒｐｍ）より高い振動抑制回転数Ｎｎｖ（例えば、８９０ｒｐｍ）を目標アイドル回転数Ｎｉｄｌ＊に設定し（ステップＳ１４０）、目標アイドル回転数Ｎｉｄｌ＊でアイドル運転（自立運転）するようにエンジン２２を制御して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。所定回転数Ｎｉｒｅｆが共振回転数帯の下限の回転数であることから、エンジン２２の負荷が高い場合に所定回転数Ｎｉｒｅｆでエンジン２２をアイドル運転すると、変速機２４のクラッチのオンやオフに伴って自動車２０の振動が大きくなりやすい。実施例では、エンジン２２の負荷が高いと判断されるときには、振動抑制回転数Ｎｎｖを目標アイドル回転数Ｎｉｄｌ＊に設定して、目標アイドル回転数Ｎｉｄｌ＊でアイドル運転（自立運転）するようにエンジン２２を制御するから、変速機２４のクラッチのオンやオフに伴う自動車２０の振動を抑制できる。また、デフォッガスイッチ７２がオフのときや、オルタネータ電力Ｐａｌｔが所定電力Ｐｔｈ未満のときには、振動抑制回転数Ｎｎｖより低い所定回転数Ｎｉｒｅｆを目標アイドル回転数Ｎｉｄｌ＊に設定するから、常時振動抑制回転数Ｎｎｖを目標アイドル回転数Ｎｉｄｌ＊に設定するものに比して、エンジン２２の燃費の悪化を抑制できる。

以上説明した実施例の車両用制御装置を搭載した自動車２０によれば、オルタネータ電力Ｐａｌｔが所定電力Ｐｔｈ以上のときにエンジン２２をアイドル運転するときには、所定回転数Ｎｉｒｅｆとは異なる回転数であり且つ車両の振動を抑制する振動抑制回転数Ｎｎｖでアイドル運転するようにエンジン２２を制御することにより、変速機２４のクラッチのオンやオフに伴う自動車２０の振動を抑制できる。

実施例の車両用制御装置を搭載した自動車２０では、ステップＳ１１０、Ｓ１２０を実行している。しかしながら、ステップＳ１１０を実行せずに、ステップＳ１２０のみ実行してもよい。

実施例の車両用制御装置を搭載した自動車２０では、振動抑制回転数Ｎｎｖを共振回転数帯の上限の回転数より高い回転数としている。しかしながら、振動抑制回転数Ｎｎｖは、所定回転数Ｎｉｒｅｆでエンジン２２をアイドル運転するように振動が抑制される回転数であれば如何なる回転数としても構わない。

実施例の自動車２０では、蓄電装置として、バッテリ３６を用いるものとしたが、キャパシタを用いるものとしてもよい。

実施例の自動車２０では、車両用制御装置としてＥＣＵ５０を備えるものとしたが、車両用制御装置として複数の電子制御ユニットを備えるものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、オルタネータ３２が「オルタネータ」に相当し、空調装置３８が「補機」に相当し、トルクコンバータ２３と変速機２４とが「変速装置」に相当し、ＥＣＵ５０が「車両用制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、車両用制御装置の製造産業などに利用可能である。

２０ 自動車、２２ エンジン、２３ トルクコンバータ、２４ 変速機、２６ デファレンシャルギヤ、２８ａ，２８ｂ 駆動輪、３０ スタータ、３２ オルタネータ、３２ａ 回転数センサ、３２ｂ 電流センサ、３２ｃ 電圧センサ、３６ バッテリ、３８ 空調装置、３９ デフォッガ、５０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）、６０ イグニッションスイッチ、６１ シフトレバー、６２ シフトポジションセンサ、６３ アクセルペダル、６４ アクセルペダルポジションセンサ、６８ 車速センサ、７０ 空調スイッチ、７２ デフォッガスイッチ。

Claims (1)

1. 内燃機関と、前記内燃機関からの動力で発電を行なうオルタネータと、前記オルタネータからの電力で作動する少なくとも１つの補機と、複数の摩擦係合要素の係脱を伴って前記内燃機関からの動力を変速する変速装置と、を搭載する車両に用いられ、
   所定回転数でアイドル運転するように前記内燃機関を制御すると共に、前記変速装置を制御する車両用制御装置であって、
   前記オルタネータの発電電力が所定電力以上のときに前記内燃機関をアイドル運転するときには、前記所定回転数とは異なる回転数であり且つ車両の振動を抑制する振動抑制回転数でアイドル運転するように前記内燃機関を制御する、
   車両用制御装置。

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