JP3627566B2

JP3627566B2 - 車両の外気温推定装置

Info

Publication number: JP3627566B2
Application number: JP09908599A
Authority: JP
Inventors: 吉則岡崎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-04-06
Filing date: 1999-04-06
Publication date: 2005-03-09
Anticipated expiration: 2019-04-06
Also published as: JP2000291478A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、外気温を検出するセンサを持たない車両における外気温推定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、信号待ちのときや渋滞時などの車両の停止時に、所定の停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させ、所定の再始動条件成立したときにエンジンを再始動させる技術が提案され、すでに実用化されている。このようなエンジンが自動停止する技術では、特に外気温が極めて低い場所や、冬季などの季節時の極低温時にエンジンを自動停止してしまうと、エンジンのみの余熱では暖房が効きにくくなり、車内の快適性が損なわれてるといった問題があった。
【０００３】
又、暖房装置の送風ファンを作動させたままでエンジンが長時間停止すると、車載のバッテリが過放電していわゆるバッテリ上がりの状態となり、再始動が困難になるという問題もあった。
【０００４】
そのため、このことを考慮して、特開昭５８−１４０４４２号公報では、外気温が所定温度未満のときには、エンジンの自動停止制御を行わないようにする技術が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、外気温を検出するためには、一般には専用の外気温センサが必須のものとなり、部品点数の増加、及びそれに伴うコストアップが生じてしまう。
【０００６】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、外気温センサを専用に設置することなく、通常、車両に常設されている外気温センサ以外のセンサを有効に利用することにより外気温を推定することで、特別に外気温センサを設置することを省き、部品の削減及び、それによるコスト削減が実現できる車両の外気温推定装置を提供することをその課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、外気温を検出するセンサを持たない車両における外気温推定装置において、エンジンの吸気温を検出する手段と、車速を検出する手段とを備え、前記車両が所定の車速以上で、且つ、所定時間以上走行したときにおけるエンジンの吸気温と外気温との予め求められた差と、検出された吸気温とに基づいて外気温を推定することにより、上記課題を解決したものである。なお、エンジンの吸気温を検出するには、例えば、市販されている車両に既に常設となっているエンジンの吸気温センサを使用すればよい。
【００１２】
なお、エンジンの吸気温に基づいて外気温を推定する際に、「車両が所定の車速以上で、且つ、所定時間以上走行したとき」に行うようにしたのは、後述する実施形態のところで詳述するが、発明者が車両を一定車速以上で、且つ所定時間以上走行させると、エンジンの吸気温が外気温と一定の差を持った値に収束していく（安定していく）特性があることを実験により見いだしたからである。
【００１３】
このようにすることで、一般に車両に常設されている吸気温センサを有効に利用することにより外気温を推定することができるので、特別に外気温センサを専用に設ける必要がなくなる。そのため、部品の削減、及び、それによる部品コスト削減が実現できる。又、運転中に環境が変化しても追随してチェックできる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記車両が所定の車速以上で、且つ、所定時間以上走行したときにおける平均車速を検出する手段を更に備え、前記車両が所定の車速以上で、且つ、所定時間以上走行したときにおけるエンジンの吸気温と前記平均車速に対応させて予め求められている前記差とに基づいて外気温を推定することにより、同様に上記課題を解決したものである。
【００１５】
この発明は、請求項１の発明をより実用的なレベルでより具体化したものであり、このようにすることで、一般に車両に常設されている吸気温センサを有効に利用することにより外気温を推定することができるので、特別に外気温センサを専用に設ける必要がなくなる。そのため、部品の削減、及び、それによる部品コスト削減が実現できる。また、平均車速をとることにより、車速が所定値以上であれば、たとえ一定車速で走行していない場合であっても外気温を推定することができる。そして、運転中に環境が変化しても追随してチェックできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１７】
本実施形態では、所定の停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させるとともに、所定の再始動条件が成立したときに該自動停止したエンジンを再始動させるシステムを備えた車両を一例として説明する。なお、本発明は、特にこのエンジンを自動停止・再始動を行う車両に限定されるものではない。
【００１８】
また、本実施形態では自動変速機搭載車について説明するが、前記同様、特にこれに限定されるものではなくマニュアルトランスミッション（ＭＴ）搭載車や無段変速機（ＣＶＴ）搭載車でも本発明は適用できる。
【００１９】
まず、本実施形態が適用される駆動システム構成、及びエンジン制御、エンジン自動停止制御を行う際の信号の入出力関係を図２を用いて説明する。
【００２０】
図２において、１は車両に搭載されるエンジン、２は自動変速機である。このエンジン１には該エンジン１を再始動させるためのモータ及び発電機として機能するモータジェネレータ３が、該エンジン１のクランク軸１ａに、クラッチ２６、チェーン２７及び減速機構Ｒを介して連結されている。なお、エンジンスタータをモータジェネレータ３と別に設け、エンジン始動時に、スタータとモータジェネレータ３を併用したり、極低温時にはスタータを専用に使用してもよい。
【００２１】
減速機構Ｒは、遊星歯車式で、サンギア３３、キャリア３４、リングギア３５を含み、ブレーキ３１、ワンウェイクラッチ３２を介してモータジェネレータ３及びクラッチ２８の間に組込まれている。
【００２２】
自動変速機用２のオイルポンプ１９は、エンジン１のクランク軸１ａにクラッチ２６、２８を介して直結されている。自動変速機２内には前進走行時に係合される公知の前進クラッチＣ１が設けられている。
【００２３】
符号４はモータジェネレータ３に電気的に接続されるインバータである。このインバータ４は、スイッチングにより電力源であるバッテリ５からモータジェネレータ３への電気エネルギの供給を可変にしてモータジェネレータ３の回転速度を可変にする。また、モータジェネレータ３からバッテリ５への電気エネルギの充電を行うように切り換える。
【００２４】
符号７はクラッチ２６、２８の断続の制御、及びインバータ４及びバッテリ５のスイッチング制御等を行うためのコントローラ（以後、説明するエコランＥＣＵ）である。
【００２５】
このコントローラ７は、エンジン及び自動変速機等をコントロールするエンジンＥＣＵ（電子制御装置）８０とリンクしている。
【００２６】
エンジンＥＣＵ８０及びエコランＥＣＵ７には各種センサ群９０からの入力信号が入出力される。
【００２７】
各種センサ群は、例えば、エンジン回転速度ＮＥを検出するエンジン回転速度センサ９１、エンジン冷却水温Ｗを検出するエンジン冷却水温センサ９２、トルクコンバータのタービン回転速度センサ９３、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ９４、エンジンの吸気温を検出するエンジン吸気温検出センサ９５、シフトポジションを検出するシフトポジションセンサ９６、イグニッションスイッチＩＧの状態を検出するセンサ９７、車速を検出する車速センサ９８、自動停止走行モード（エコランモード）のスイッチセンサ９９等である。
【００２８】
これらのセンサの信号はエコランＥＣＵ７、又は、エンジンＥＣＵ８０に入力される。なお、前述したようにエコランＥＣＵ７とエンジンＥＣＵ８０は相互間でこれらのセンサ入力信号を通信できるようになっている。
【００２９】
また、後述するが、エコランＥＣＵには、エンジン冷却水温センサ９２、エンジン吸気温センサ９５、車速センサ９９等に基づいて外気温を推定する機能及びその推定した外気温をメモリに更新する機能（外気温メモリ）がある。
【００３０】
なお、本実施形態では外気温を検出する外気温センサは装備されていない。
【００３１】
又、本実施形態では、このような構成によって所定のエンジン停止条件が成立したときに自動停止制御を行い、また、所定の再始動条件が成立したときにはエンジンの再始動をする制御が行われる。
【００３２】
エンジン１の停止条件は例えば「車速が零」、「アクセルオフ」、「ブレーキオン」、「シフトポジションが被駆動ポジションである」、「外気温が所定値以上」などがあげられる。また、再始動条件は例えばこれらのエンジン停止条件のうちいずれかの条件が未成立になったときがあげられる。なお、上記条件は一例であるので、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３３】
このようにエンジンの停止条件の１つとして「外気温が所定値以上」を導入したのは、特に低温時にはバッテリの充電受け入れ性能の低下、バッテリの効率的な放電特性の悪化、エンジンフリクションの増加などにより、エンジン始動性が低下すると考えられるためである。つまり外気温が所定値より低いときにエンジンの自動停止制御を中止することでバッテリ上りを防止し、さらにまた、深放電による寿命低下を防止するためである。
【００３４】
この外気温に関する停止条件を満足しているか否かを判断するために、本発明に係る外気温の推定が適用される。
【００３５】
先ず、本発明に係る外気温の推定の第１の実施形態について説明する。
【００３６】
エンジンを停止してから十分に時間が経過した場合には、エンジン自体は当然に冷える（外気温と同様の温度となる）。この状態からエンジンをスタートする行為（コールドスタート）は、一般的には少なくとも１日１回は発生することと予測できる。そのコールドスタート時に限ってはエンジン水温Ｗと吸気温Ｋがほぼ同じ値になり、それは、外気温に一致しているといえる。
【００３７】
そのため、本実施形態では、エンジンの冷却水温Ｗとエンジンの吸気温Ｋとの温度差を検出し、該温度差が所定値以下のときに、吸気温Ｋに基づいて外気温Ｇを推定する（吸気温＝外気温とみなす）ようにする。又、このときの外気温は、ほぼ吸気温、エンジン水温と一致するので、予め設定されていた外気温の推定値をここでリセット（基準点出し）することにも使用できる。そして、外気温のメモリ値を更新するようにする。
【００３８】
このようにすることで、一般に車両に常設されている吸気温センサ１２５、エンジンの冷却水温センサ１２３を有効に利用することにより外気温を推定することができる。そのため、部品の削減、及び、それによる部品コスト削減が実現できる。
【００３９】
この方法は、発進時に少なくとも１日１回は外気温Ｇを測定できるという点でも有益である。
【００４０】
次に第２の実施形態について説明する。
【００４１】
第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、車両には外気温センサが搭載されていない。第２の実施形態ではすでに市販されている車両には常設されている車速センサ９９と、第１の実施形態においても利用したエンジン吸気温センサ１２５と、から出力されるそれぞれの検出値を基にして外気温を推定する。この方法は、主に走行中において環境が異なってきたときの外気温検出（の更新）に有益なものである。
【００４２】
ここで外気温の推定を、図３〜図７の実験データの結果に基づいて詳細に説明する。
【００４３】
図３〜図７はそれぞれ横軸に時刻ｔ、縦軸に車速ｖ、及び温度Ｔｅｍをとり、吸気温Ｋ、エンジン冷却水温Ｗ、車速Ｖ、外気温Ｇをそれぞれ示している。
【００４４】
本実施形態では外気温を推定することがメインであるため、その推定方法の妥当性を説明するために、あえて図３〜図７では外気温の値も載せてある。
【００４５】
先ず、図３〜図５を説明する。
【００４６】
図３〜図５はそれぞれの図同士では車速が異なるが、各図中では車速一定（定速）走行を行っている。固定速度をそれぞれここではＶ１、Ｖ２、Ｖ３とする（Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３）。なお、平均車速は、それぞれ車速が固定速度となっているため、それぞれＶ１、Ｖ２、Ｖ３となる。図３〜図５でグラフが上下にゆれているのはリアルタイムの生の検出値をとっているためである。
【００４７】
図３〜図５に示されているグラフ線は、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃは車速、Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃはエンジン冷却水温、Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃは吸気温、Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃは外気温を示している。
【００４８】
なお、図３〜図５は、車速が時刻ｔ１より若干前に発生しており、エンジン冷却水温Ｗのグラフから明らかなようにエンジン自体はすでに十分な暖機が完了している状態のデータである。
【００４９】
吸気温Ｋａ、Ｋｂは、図３，図４に示されているデータでは車速が発生する時刻ｔ１付近で一時的に上昇している現象があるが、これはまだ車速が十分に発生していないため、エアの単位時間当りの吸入量が少ないため、吸気温が（エンジンの熱によって）上昇し易い環境にあるためである。
【００５０】
前述したように、図３〜図５では車両は定速走行をしているため、エンジン冷却水温Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃが急激に上昇したり、低下したりするということはなく、やがてほぼ一定の値で落ち着く傾向を見せる。
【００５１】
吸気温Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃの推移は、車両の平均車速Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３が異なる場合でも、ある車速以上の一定車速で連続走行すると、どの吸気温も外気温に近づき、最終的に外気温と一定の差をもった値のＴｅｍθ１、Ｔｅｍθ２、Ｔｅｍθ３（吸気温の収束温度）となって落ち着いている。このときの吸気温Ｋと外気温Ｇとの間における一定差をそれぞれＨ１、Ｈ２、Ｈ３とする。
【００５２】
この吸気温Ｋと外気温Ｇとの差Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３は、図３〜図５からも明らかなようにその一定車速Ｖ及び外気温Ｇに依存していることがわかる。即ち、このことは換言すると、外気温ごとに、車速Ｖと、外気温Ｇ及び吸気温Ｋの差Ｈを、例えば図８（後述）に示されるようにマップ化しておけば、吸気温Ｋと車速Ｖとから外気温Ｇが求められることを意味する。
【００５３】
次に、図６、図７に車速が一定ではなく、ある範囲内で変化する場合における外気温Ｇ、車速ｖ、吸気温Ｋ、エンジン冷却水温Ｗの関係について説明する。
【００５４】
図６は車速をｖ８〜ｖ１０の範囲で、また、図７は車速をｖ８〜ｖ１０の範囲で（意図的に）変化させており、その平均車速がそれぞれＶ４、Ｖ５のときの図である。
【００５５】
図６、図７におけるグラフ線は、前記同様、横軸を時刻ｔ、縦軸を車速ｖ、及び温度Ｔｅｍとしており、Ｖｄ、Ｖｅは車速、Ｗｄ、Ｗｅはエンジン水温、Ｋｄ、Ｋｅは吸気温、Ｇｄ、Ｇｅは外気温をそれぞれ示している。
【００５６】
図６、図７は共に、車速が一定の範囲内で変化しているので、それに影響されて吸気温Ｋｄ、Ｋｅも脈動しながら変化している。これは車速が変化（加速度が変化）することによりエアの単位時間当りの吸入量が変化するためと考えられる。しかしながら、吸気温Ｋｄ、Ｋｅは小さな脈動をしながらも図３〜図５（車両が一定の速度で走行している場合）と同様に車両が所定の車速以上で、且つ、所定時間以上走行した場合には吸気温は外気温Ｇｄ、Ｇｅに近づき、最終的に外気温と一定の差Ｈ４、Ｈ５をもった値のＴｅｍθ４、Ｔｅｍθ５（吸気温の収束温度）となって落ち着いて行っていることがわかる。
【００５７】
次に第３の実施形態について説明する。
【００５８】
図８は横軸に車速、縦軸に温度を表した外気温を推定するためのグラフ（マップ）である。
【００５９】
図８において、点Ａ１、点Ａ２、点Ａ３はそれぞれ図３〜図５にて説明した一定車速で走行したときの車速、及び吸気温の収束温度を表した点である。また、点Ｂ１、点Ｂ２はそれぞれ、図６、図７にて説明したある範囲で車速が変動したときの平均車速、及び吸気温の収束温度を表した点である。
【００６０】
これらの比較より、図３〜図５にて説明した車速Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３で定速走行した結果得られたデータから作成した吸気温ライン上に、車速を一定範囲内で変化させた場合での平均車速Ｖ５、Ｖ４の計測結果が丁度乗っていることが確認できる。つまり、このことから、車速が所定値以上であれば、たとえ一定車速で走行していない場合であっても、その平均車速をとることにより、図３〜図５の論法をそのまま拡張・適用できることがわかる。
【００６１】
従って、結局、車速Ｖが所定値以上で所定時間以上走行したときにおける平均車速（Ｖ１〜Ｖ５）と吸気温Ｋがわかれば、（必ずしも一定車速でなくても）該吸気温Ｋに基づいて（図８に示すようなマップより）外気温Ｇを推定できると言える。
【００６２】
このようにすることで、車両に常設されている吸気温センサ１２５を有効に利用することにより外気温を推定することができ、特別に外気温センサを設置しなくてもよくなり、部品点数の削減、及び、それに伴う製造コスト削減ができる。
【００６３】
なお、このように外気温が推定できることによって、上記実施形態のように、エンジンの自動停止制御の条件の１つとして考慮できるほか、例えば外気温が低いときに室内温との差を見ることによりブロワ暖房性能が低下していると考えられる場合に、ドライバに寒さを感させてしまうと思われる状況であると判断することによって、エアコンのより高性能な自動制御に利用することもできる。
【００６４】
次に上記第１〜第３実施形態に基づく制御フローを説明する。
【００６５】
図１において、ステップ２００ではエンジンがスタートしてこのルーチンが回り始める。ステップ２１０では、エンジン冷却水温Ｗと吸気温Ｋの温度差を検出し、該温度差が所定値ａ以下か否かを判断する。ここで、温度差が所定値ａ以下であると判断された場合には、ステップ２２０へ進み吸気温Ｋを外気温Ｇとみなして外気温のメモリ値を更新する。ステップ２１０にて、エンジン水温Ｗと吸気温Ｋとの温度差が所定値ａより大きいと判断された場合には、ステップ２３０へ進み前回の外気温メモリ値を流用するようにする。
【００６６】
なお、エンジン冷却水温Ｗと吸気温Ｋとの温度差の検出は、どちらの温度が高くても温度差が所定値ａ以内の差であればよいので、ここでは（エンジン水温−エンジン吸気温）の絶対値を取るようにしている。
【００６７】
ステップ２４０では、車両が所定の車速以上で、且つ、所定時間以上走行しているか否かを判断する。この条件が成立しない場合にはここのステップでループし、成立した場合には、ステップ２５０へ進み、吸気温、該所定時間における平均車速のマップによって外気温を推定するようにする。そして、外気温メモリ値を決定する。
【００６８】
ステップ２６０では、イグニッションＩＧがオフか否かを判断する。イグニッションＩＧがオフになったときには、その時点で決定されている外気温をメモリしてこのルーチンを終了する。なお、イグニッションＩＧがオンのままであるときには、ステップ２４０へ戻り、外気温を推定するモード内をループする。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、特別に外気温センサを専用に設けることをなくすことができ、部品の削減が実現、及び、それによる部品コスト削減が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両の外気温を推定する実施形態の制御内容の一例を示すフローチャート
【図２】本発明が適用された車両のエンジン駆動装置のシステム構成及び、エンジンＥＣＵ、エコランＥＣＵへの入出力信号の関係を表した図
【図３】固定車速Ｖ１のときにおける吸気温、エンジン冷却水温、外気温を横軸に時間、縦軸に車速及び温度に沿って示した図
【図４】固定車速Ｖ２のときにおける吸気温、エンジン冷却水温、外気温を横軸に時間、縦軸に車速及び温度に沿って示した図
【図５】固定車速Ｖ３のときにおける吸気温、エンジン冷却水温、外気温を横軸に時間、縦軸に車速及び温度に沿って示した図
【図６】車速がある一定の範囲内で変化した（平均車速Ｖ４）ときにおける吸気温、エンジン冷却水温、外気温を横軸に時間、縦軸に車速及び温度に沿って示した図
【図７】車速がある一定の範囲内で変化した（平均車速Ｖ５）ときにおける吸気温、エンジン冷却水温、外気温を横軸に時間、縦軸に車速及び温度に沿って示した図
【図８】横軸に車速、縦軸に温度を表した外気温を推定するためのグラフ（マップ）
【符号の説明】
１…エンジン
２…自動変速機
３…モータジェネレータ
４…インバータ
５…バッテリ
７…エコランＥＣＵ
１９…オイルポンプ
４０…エコランスイッチ
８０…エンジン制御ＥＣＵ
８５…車速
１２３…エンジン冷却水温センサ
１２５…エンジン吸気温センサ
Ｇ…外気温
Ｗ…エンジン冷却水温
Ｋ…吸気温

Claims

外気温を検出するセンサを持たない車両の外気温推定装置において、
エンジンの吸気温を検出する手段と、車速を検出する手段とを備え、
前記車両が所定の車速以上で、且つ、所定時間以上走行したときにおけるエンジンの吸気温と外気温との予め求められた差と、検出された吸気温とに基づいて外気温を推定すること
を特徴とする車両の外気温推定装置。
前記車両が所定の車速以上で、且つ、所定時間以上走行したときにおける平均車速を検出する手段を更に備え、
前記車両が所定の車速以上で、且つ、所定時間以上走行したときにおけるエンジンの吸気温と前記平均車速に対応させて予め求められている前記差とに基づいて外気温を推定すること
を特徴とする請求項１に記載の車両の外気温推定装置。