JP2023022641A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関が自動停止しているときの消費電力を低減する。【解決手段】制御装置２３は、油圧制御弁を備える内燃機関１０の自動停止及び自動再始動を行うとともに油圧制御弁への通電状態を制御する。この制御装置２３は、自動停止の実行要求があり、かつ内燃機関１０の機関回転速度が０以下であるとの条件を満たす場合には、油圧制御弁への通電を停止する通電停止処理を実行する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の制御装置に関する。

内燃機関を間欠運転する車両では、消費電力が増加すると内燃機関を自動停止する機会が減少して燃費が悪化するおそれがある。そこで例えば、特許文献１に記載の車両では、内燃機関の冷却系に設けられた電磁弁への通電を内燃機関の自動停止中には停止することにより消費電力を低減するようにしている。

特開２０１６－１１４０２５号公報

内燃機関にあっては更なる燃費の向上を図るために、不要な電力消費を抑えて消費電力を低減することが求められている。

上記課題を解決する車両の制御装置は、油圧制御弁を備える内燃機関の自動停止及び自動再始動を行うとともに前記油圧制御弁への通電状態を制御する車両の制御装置である。この制御装置は、前記自動停止の実行要求があり、かつ前記内燃機関の機関回転速度が０以下であるとの条件を満たす場合には、前記油圧制御弁への通電を停止する通電停止処理を実行する。

同構成によれば、上記の各条件をともに満たす場合には油圧制御弁への通電が停止される。従って自動停止中の消費電力を低減することができる。
また、前記制御装置において、前記油圧制御弁の断線の有無を同油圧制御弁の通電中に実施する断線診断処理と、前記通電停止処理の実行中に前記油圧制御弁への通電を一時的に行う処理と、を実行してもよい。

同構成によれば、上述した通電停止処理の実行中であっても、油圧制御弁への通電が一時的に行われるため、上記断線診断処理を内燃機関の自動停止中に実施することができる。

また、前記制御装置において、前記車両は、走行用の駆動源として前記内燃機関と電動機とを備えるハイブリッド車両であり、前記自動停止に際しては、前記電動機を駆動して前記内燃機関のピストンを規定の目標位置で停止させる停止位置制御を実施してもよい。

上記停止位置制御の実行に際しては、内燃機関のクランク軸が電動機によって逆回転されることにより機関回転速度が負の値になることがある。この点、上記通電停止処理の実行条件は、機関回転速度が０以下であることを含んでいる。従って、停止位置制御の実施によりクランク軸が逆回転しているときでも、上記通電停止処理を実行することができる。

車両の制御装置の第１実施形態及び同装置が適用される車両の駆動系の構成を模式的に示す図である。 同車両に搭載された内燃機関の構成を模式的に示す図である。 上記制御装置が実行する処理手順を示すフローチャートである。 第２実施形態の制御装置が実行する処理手順を示すフローチャートである。

（第１実施形態）
以下、車両の制御装置の第１実施形態を、図１～図３を参照して説明する。
＜車両の駆動系の構成＞
図１に示すように、車両は、走行用の駆動源としての内燃機関１０及び電動機１５を搭載するハイブリッド車両である。この車両における内燃機関１０から車輪１３への動力伝達経路には、変速ユニット１１が設けられている。変速ユニット１１と左右の車輪１３とは、ディファレンシャル１２を介して駆動連結されている。

変速ユニット１１には、クラッチ１４と電動機１５とが設けられている。変速ユニット１１において電動機１５は、内燃機関１０から車輪１３への動力伝達経路上に位置するように設置されている。また、クラッチ１４は、同動力伝達経路における内燃機関１０と電動機１５との間の部分に位置するように設置されている。クラッチ１４は、油圧の供給を受けて係合された状態になり、内燃機関１０と電動機１５との動力伝達を接続する。また、クラッチ１４は、油圧供給の停止に応じて開放された状態となり、内燃機関１０と電動機１５との動力伝達を遮断する。

電動機１５は、インバータ１７を介して車載電源１６に接続されている。そして、電動機１５は、車載電源１６からの給電に応じて車両の駆動力を発生するモータとして機能する一方で、内燃機関１０や車輪１３からの動力伝達に応じて車載電源１６に充電する電力を発電する発電機としても機能する。電動機１５と車載電源１６との間で授受される電力は、インバータ１７により調整される。

変速ユニット１１には、トルク増幅機能を有した流体継ぎ手であるトルクコンバータ１８と、ギア段の切替えにより変速比を多段階に切替える有段式の自動変速機１９とが設けられている。変速ユニット１１において自動変速機１９は、上記動力伝達経路における電動機１５よりも車輪１３側の部分に位置するように設置されている。そして、トルクコンバータ１８を介して、電動機１５と自動変速機１９とが連結されている。なお、トルクコンバータ１８には、油圧の供給を受けて係合して電動機１５と自動変速機１９とを直結するロックアップクラッチ２０が設けられている。

さらに変速ユニット１１には、オイルポンプ２１と油圧制御部２２とが設けられている。そして、オイルポンプ２１が発生した油圧が、油圧制御部２２を介して、クラッチ１４、トルクコンバータ１８、自動変速機１９、及びロックアップクラッチ２０にそれぞれ供給されている。油圧制御部２２には、クラッチ１４、トルクコンバータ１８、自動変速機１９、及びロックアップクラッチ２０のそれぞれの油圧回路と、それらの作動油圧を制御するための各種の油圧制御弁と、が設けられている。

加えて、車両には、制御装置２３が設けられている。制御装置２３は、車両の走行制御に係る各種演算処理を行う演算処理回路や、制御用のプログラムやデータが記憶された記憶装置を備える電子制御ユニットとして構成されている。制御装置２３は、内燃機関１０の運転制御を行っている。また、制御装置２３は、インバータ１７を制御して、電動機１５と車載電源１６との間での電力の授受量を調整することで、電動機１５のトルク制御を行っている。さらに制御装置２３は、油圧制御部２２の制御を通じて、クラッチ１４やロックアップクラッチ２０、自動変速機１９の駆動制御を行っている。なお、制御装置２３には、内燃機関１０や電動機１５等の運転状態を把握するセンサの検出信号が入力されている。

＜内燃機関の構成＞
図２に示すように、内燃機関１０には、混合気の燃焼を行う気筒３０が設けられている。同図には、内燃機関１０が有する複数の気筒３０のうちの一つのみが表示されている。

各気筒３０には、ピストン３１が往復動可能に収容されている。各気筒３０のピストン３１は、内燃機関１０の出力軸であるクランク軸３３に、コネクティングロッド３２を介してそれぞれ連結されている。

コネクティングロッド３２及びクランク軸３３は、ピストン３１の往復運動をクランク軸３３の回転運動に変換するクランク機構を構成する。なお、内燃機関１０には、クランク軸３３の回転角を検出するクランク角センサ３４が設けられている。また、クランク軸３３には、内燃機関１０の各部にオイルを送油する可変容量型のオイルポンプ６０が繋がっている。

オイルポンプ６０は、第１油圧制御弁６１を備えている。第１油圧制御弁６１はリニアソレノイドバルブであって電磁石を備えており、この電磁石に供給される励磁電流である第１励磁電流Ｉ１を変更することによりオイルポンプ６０の吐出量が変化する。また、第１油圧制御弁６１の電磁石には、当該電磁石を流れる第１励磁電流Ｉ１を検出する第１電流検出回路６２が接続されている。

また、内燃機関１０の各気筒３０には、吸気の導入路である吸気通路３５が吸気バルブ３６を介して接続されている。この吸気バルブ３６には、当該吸気バルブ３６のバルブタイミングを変更する電動式の可変動弁機構７０が設けられている。

また、内燃機関１０の各気筒３０には、排気の排出路である排気通路３７が排気バルブ３８を介して接続されている。この排気バルブ３８には、当該排気バルブ３８のバルブタイミングを変更する油圧式の可変動弁機構８０が設けられている。

この可変動弁機構８０は、第２油圧制御弁８１を備えている。第２油圧制御弁８１はリニアソレノイドバルブであって電磁石を備えており、この電磁石に供給される励磁電流である第２励磁電流Ｉ２を変更することにより排気バルブ３８のバルブタイミングが変化する。また、第２油圧制御弁８１の電磁石には、当該電磁石を流れる第２励磁電流Ｉ２を検出する第２電流検出回路８２が接続されている。

吸気通路３５には、その内部を流れる吸気の流量である吸気流量ＧＡを検出するエアフローメータ３９と、吸気の流量を調整するための弁であるスロットルバルブ４０とが設けられている。また、内燃機関１０には、気筒３０内に燃料を噴射する燃料噴射弁４１が各気筒３０にそれぞれ設けられている。さらに各気筒３０には、吸気通路３５を通じて導入された吸気と燃料噴射弁４１が噴射した燃料との混合気を火花放電により点火する点火装置４２が設けられている。一方、排気通路３７には、排気浄化用の触媒装置４３が設けられている。

＜制御装置が行う各種処理について＞
上述の制御装置２３には、クランク角センサ３４や、エアフローメータ３９や、第１電流検出回路６２や、第２電流検出回路８２等の検出信号が入力されている。また、制御装置２３は、クランク角センサ３４の検出信号から機関回転速度ＮＥの演算を行っている。なお、機関運転中の回転方向に対してクランク軸３３が逆回転しているときには、制御装置２３は、機関回転速度ＮＥの符号を負にする。つまり、逆回転中の機関回転速度ＮＥは負の値になる。そして、制御装置２３は、スロットルバルブ４０の開度制御、燃料噴射弁４１の燃料噴射制御、点火装置４２の点火制御などを通じて内燃機関１０の運転制御を行う。また、制御装置２３は、第１油圧制御弁６１の通電制御を通じたオイルポンプ６０の吐出量制御を行う。また、制御装置２３は、可変動弁機構７０の通電制御を通じた吸気バルブ３６のバルブタイミング制御や、第２油圧制御弁８１の通電制御を通じた排気バルブ３８のバルブタイミング制御を行う。

制御装置２３は、内燃機関１０を稼働して走行するＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）走行モードと、内燃機関１０の稼働を停止して走行するＥＶ（Electric Vehicle）走行モードとを走行状況に応じて切替えている。

ＥＶ走行モードでは、内燃機関１０の稼働が停止され、かつクラッチ１４が解放された状態で、電動機１５の動力により走行が行われる。
また、ＨＥＶ走行モードでは、内燃機関１０が稼働され、かつクラッチ１４が接続された状態で、内燃機関１０の動力を利用して走行が行われる。なお、ＨＥＶ走行モードでは、車両の走行状況に応じて、電動機１５の力行運転による走行アシストや、同電動機１５の回生運転による回生発電が行われる。

制御装置２３は、ＨＥＶ走行モードからＥＶ走行モードへの切替えに際して内燃機関１０の自動停止を行う。なお、ＨＥＶ走行モードが選択されている状態で車両が停止したときに内燃機関１０の運転を停止することが可能な場合にも、制御装置２３は内燃機関１０の自動停止を行う。また、制御装置２３は、ＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードへの切替えに際して内燃機関１０の自動再始動を行う。

制御装置２３は、内燃機関１０の自動停止が要求されると、クラッチ１４を接続したまま内燃機関１０の燃焼を停止するとともに、停止位置制御を実施する。この停止位置制御は、電動機１５を駆動してクランク軸３３の位相を変更することにより、ピストン３１を規定の目標位置（例えば次回の自動再始動に適した位置など）に停止させる制御である。なお、この停止位置制御が完了するとクラッチ１４は解放状態にされる。

また、制御装置２３は、第１油圧制御弁６１や第２油圧制御弁８１についてそれらの断線の有無を診断する断線診断処理をそれら油圧制御弁の通電中に実施する。以下、断線診断処理について説明する。

制御装置２３は、オイルポンプ６０の目標吐出量に基づいて第１油圧制御弁６１の目標油圧を設定し、その目標油圧に対応した目標励磁電流Ｉｔ１を算出する。そして、第１油圧制御弁６１の電磁石に目標励磁電流Ｉｔ１相当の電流が流れるように当該電磁石に電力を供給する。こうした第１油圧制御弁６１の通電中に、制御装置２３は上記断線診断処理を実施する。この断線診断処理では、目標励磁電流Ｉｔ１と上記第１励磁電流Ｉ１とが比較される。そして、目標励磁電流Ｉｔ１と第１励磁電流Ｉ１とが同等である場合には、第１油圧制御弁６１には断線が生じていないと判定される。一方、通電中であるにもかかわらず第１励磁電流Ｉ１が「０」である場合には、第１油圧制御弁６１に断線が生じていると判定される。

同様に、制御装置２３は、排気バルブ３８の目標バルブタイミングに基づいて第２油圧制御弁８１の目標油圧を設定し、その目標油圧に対応した目標励磁電流Ｉｔ２を算出する。そして、第２油圧制御弁８１の電磁石に目標励磁電流Ｉｔ２相当の電流が流れるように当該電磁石に電力を供給する。こうした第２油圧制御弁８１の通電中に、制御装置２３は上記断線診断処理を実施する。この断線診断処理では、目標励磁電流Ｉｔ２と上記第２励磁電流Ｉ２とが比較される。そして、目標励磁電流Ｉｔ２と第２励磁電流Ｉ２とが同等である場合には、第２油圧制御弁８１には断線が生じていないと判定される。一方、通電中であるにもかかわらず第２励磁電流Ｉ２が「０」である場合には、第２油圧制御弁８１に断線が生じていると判定される。

また、制御装置２３は、車両の消費電力を低減するために図３に示す処理を実行する。
図３に、制御装置２３が所定周期毎に実行する処理の手順を示す。なお、以下では、先頭に「Ｓ」が付与された数字によって各処理のステップ番号を表現する。

図３に示す一連の処理において、制御装置２３は、上述した自動停止の実行要求があるか否かを判定する（Ｓ１００）。そして、自動停止の実行要求があると判定する場合（Ｓ１００：ＹＥＳ）、制御装置２３は、現在の機関回転速度ＮＥが「０」以下であるか否かを判定する（Ｓ１１０）。そして、機関回転速度ＮＥが「０」以下であると判定する場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、制御装置２３は、第１油圧制御弁６１及び第２油圧制御弁８１への通電を停止する通電停止処理を実行して（Ｓ１２０）、本処理を一旦終了する。

一方、上記Ｓ１００、Ｓ１１０の処理にて否定判定する場合、制御装置２３は、第１油圧制御弁６１及び第２油圧制御弁８１への通電を許可して（Ｓ１３０）、本処理を一旦終了する。

＜作用及び効果＞
本実施形態の作用及び効果を説明する。
（１－１）図３に示したように、自動停止の実行要求があり（Ｓ１００：ＹＥＳ）、且つ機関回転速度ＮＥが「０」以下である（Ｓ１１０：ＹＥＳ）との条件を満たす場合には、通電停止処理が実行される（Ｓ１２０）。この通電停止処理の実行によって第１油圧制御弁６１及び第２油圧制御弁８１への通電が停止されるため、内燃機関１０の自動停止中における消費電力を低減することができる。

（１－２）通電停止処理の実行条件として、［自動停止の実行要求がある］という条件を含む一方、仮に［機関回転速度ＮＥが「０」以下である］という条件を含まない場合には、以下のような不都合の発生が懸念される。

すなわち、自動停止の実行が要求された直後は、クランク軸３３はまだ回転しており機関回転速度ＮＥは「０」になっていない。従って、［機関回転速度ＮＥが「０」以下である］という条件を含まない場合には、クランク軸３３がまだ回転している状態で通電停止処理が実行されてしまう。

ここで、自動停止の実行が要求されてから機関回転速度ＮＥが「０」になるまでの間において、車両運転者の要求などから内燃機関１０の自動再始動が開始されることがある。この場合において、通電停止処理が実行されていると、自動再始動に合わせて第１油圧制御弁６１や第２油圧制御弁８１に通電が開始されるため、通電停止処理を実行していない場合と比較して油圧の立ち上がりが遅くなるおそれがある。

この点、本実施形態では、通電停止処理の実行条件として、［機関回転速度ＮＥが「０」以下である］という条件も含むようにしている。従って、自動停止の実行が要求されてから機関回転速度ＮＥが「０」になるまでは通電停止処理が実行されない。そのため、上述したような状況において、油圧の立ち上がりが遅くなることを避けることができる。

（１－３）通電停止処理の実行条件として、［機関回転速度ＮＥが「０」以下である］という条件を含む一方、仮に［自動停止の実行要求がある］という条件を含まない場合には、以下のような不都合の発生が懸念される。

すなわち、［機関回転速度ＮＥが「０」以下である］という条件は、自動停止中だけではなく、エンジンストールや内燃機関１０の異常時などにも満たされる可能性がある。そのため、仮に［自動停止の実行要求がある］という条件を含まない場合には、そうしたエンジンストールや内燃機関１０の異常時において、誤って通電停止処理が実行されるおそれがある。

この点、本実施形態では、通電停止処理の実行条件として、［自動停止の実行要求がある］という条件も含むようにしている。従って、自動停止による機関運転の停止時に通電停止処理が実行される。そのため、上述したような状況において、誤って通電停止処理が実行されることを避けることができる。

（１－４）上述した停止位置制御の実行に際しては、内燃機関１０のクランク軸３３が電動機１５によって逆回転されることにより機関回転速度ＮＥが負の値になることがある。この点、上記通電停止処理の実行条件は、［機関回転速度ＮＥが「０」以下である］という条件を含んでいる。従って、停止位置制御の実施によりクランク軸３３が逆回転しているときでも、上記通電停止処理を実行することができる。

（第２実施形態）
以下、車両の制御装置の第２実施形態について図４を参照しつつ説明する。
本実施形態の制御装置２３は、先の図３に示した処理に加えて、さらに図４に示す処理を所定周期毎に実行するようにしており、この点のみが第１実施形態と異なっている。以下、図４に示す処理について説明する。

図４に示す処理を開始すると、制御装置２３は、第１油圧制御弁６１及び第２油圧制御弁８１への通電停止中であるか否かを判定する（Ｓ２００）。このＳ２００の処理において、制御装置２３は、図３に示したＳ１２０の処理が実行されている場合に肯定判定する。

そして、第１油圧制御弁６１及び第２油圧制御弁８１への通電停止中であると判定する場合（Ｓ２００：ＹＥＳ）、制御装置２３は、自動停止時間Ｔｓが既定の判定値Ｔｓｒｅｆ以上であるか否かを判定する（Ｓ２１０）。自動停止時間Ｔｓは、自動停止の実行が要求されてからの経過時間であり、制御装置２３が計測する。また、判定値Ｔｓｒｅｆとしては、例えば自動停止時間Ｔｓがある程度長くなっていることを判定できる値などが予め設定されている。

そして、自動停止時間Ｔｓが判定値Ｔｓｒｅｆ以上であると判定する場合（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、制御装置２３は、第１油圧制御弁６１及び第２油圧制御弁８１への一時通電を実行する（Ｓ２２０）。このＳ２２０における一時通電では、第１油圧制御弁６１及び第２油圧制御弁８１の各電磁石に対してパルス状に電力が供給される。すなわち、上述した断線診断処理を実行するために必要な最低限の励磁電流である最小励磁電流Ｉｍｉ（例えば数百ｍＡ程度）が目標励磁電流Ｉｔ１、Ｉｔ２に設定される。そして、断線診断処理を実行するために必要な最低限の時間である最小診断時間Ｔｄｉａ（例えば数百ｍｓ程度）の間だけ、第１油圧制御弁６１及び第２油圧制御弁８１の各電磁石には最小励磁電流Ｉｍｉが供給される。このようにして第１油圧制御弁６１及び第２油圧制御弁８１の各電磁石に最小励磁電流Ｉｍｉが供給されている間は、第１油圧制御弁６１及び第２油圧制御弁８１は通電状態になるため、上述した断線診断処理が実行される。

そして、制御装置２３は、Ｓ２２０の処理を終了した場合や、Ｓ２００、Ｓ２１０の処理にて否定判定する場合には、図４に示す一連の処理を一旦終了する。
＜作用及び効果＞
本実施形態の作用及び効果を説明する。

（２－１）図４に示したように、上述した通電停止処理の実行中であっても、Ｓ２２０の処理が実行されることにより、第１油圧制御弁６１及び第２油圧制御弁８１への通電が一時的に行われる。そのため、上述した断線診断処理を内燃機関１０の自動停止中に実施することができる。

＜変更例＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・図３に示したＳ１２０の処理を、第１油圧制御弁６１及び第２油圧制御弁８１のいずれか一方に対してのみ実行してもよい。
・図４に示したＳ２２０の処理を、第１油圧制御弁６１及び第２油圧制御弁８１のいずれか一方に対してのみ実行してもよい。

・吸気バルブ３６の可変動弁機構として、油圧制御弁を備える油圧式の可変動弁機構を適用してもよい。この場合にも、吸気バルブ３６の可変動弁機構が備える油圧制御弁に対して上述したような各種制御や処理を実行することにより、各実施形態と同様な作用及び効果を得ることができる。

・油圧制御弁を備える機器は、可変容量型のオイルポンプ６０や、油圧式の可変動弁機構８０以外の機器でもよい。
・第１油圧制御弁６１や第２油圧制御弁８１はリニアソレノイドバルブであったが、電力供給を受けて作動する弁であれば他の弁でもよい。

・有段式の自動変速機１９の代わりに無段式の自動変速機を採用してもよい。
・車両のハイブリッドシステムとしては、図１に示したシステムに限らず、他のシステムであってもよい。

・走行用の駆動源として内燃機関のみを備える車両の場合でも、例えばアイドルストップ制御を実行するものであれば内燃機関の自動停止が実行される。従って、内燃機関のみを備える車両において上記各実施形態や変更例を適用してもよい。

１０…内燃機関
１４…クラッチ
１５…電動機
１７…インバータ
１８…トルクコンバータ
１９…自動変速機
２０…ロックアップクラッチ
２２…油圧制御部
２３…制御装置
３０…気筒
３１…ピストン
３３…クランク軸
３５…吸気通路
３６…吸気バルブ
３７…排気通路
３８…排気バルブ
４１…燃料噴射弁
４２…点火装置
６０…オイルポンプ
６１…第１油圧制御弁
６２…第１電流検出回路
７０…可変動弁機構
８０…可変動弁機構
８１…第２油圧制御弁
８２…第２電流検出回路

Claims (3)

1. 油圧制御弁を備える内燃機関の自動停止及び自動再始動を行うとともに前記油圧制御弁への通電状態を制御する車両の制御装置であって、
   前記自動停止の実行要求があり、かつ前記内燃機関の機関回転速度が０以下であるとの条件を満たす場合には、前記油圧制御弁への通電を停止する通電停止処理を実行する
   車両の制御装置。
2. 前記油圧制御弁の断線の有無を同油圧制御弁の通電中に実施する断線診断処理と、
   前記通電停止処理の実行中に前記油圧制御弁への通電を一時的に行う処理と、を実行する
   請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記車両は、走行用の駆動源として前記内燃機関と電動機とを備えるハイブリッド車両であり、
   前記自動停止に際しては、前記電動機を駆動して前記内燃機関のピストンを規定の目標位置で停止させる停止位置制御を実施する
   請求項１または２に記載の車両の制御装置。
   

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