JP3675281B2 - 車両のエンジン自動停止再始動装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はたとえば車両を一時的に停車するときにエンジンを自動的に停止し、発進するときに自動的にエンジンを再始動する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両の走行中に信号などにより一時的に停車している間、エンジンを自動的に停止し、いわゆるアイドルストップを行い、再発進するときに自動的に始動することにより、無駄な燃料の消費を抑制し、かつ排気組成を向上させるようにした装置が、特開平８−２９１７２５号公報によって公開されている。
【０００３】
なお、この場合、エンジンの再始動時には自動変速機のギヤ位置をいったんニュートラルに戻し、始動してからドライブレンジに入れているため、エンジン再始動直後にクリープ駆動力が発生しない、またその後にトルクショックが発生するなどの問題があった。
【０００４】
このような問題を解消するために、本出願人によりエンジン停止時の自動変速機の駆動力伝達状態と同一の状態を維持したまま再始動することにより、再始動時のトルクショックなどを軽減可能とした装置が、特願平１１−７６２２３号として提案されている。
【０００５】
これによると、自動変速機がドライブレンジでエンジンが停止すると、再始動はドライブレンジのまま行われるので、再始動直後からクリープ駆動力が発生し、またギヤ切換に伴ってのトルクショックも起こらない。
【０００６】
【発明が解決すべき課題】
ところで、このようなエンジンの自動停止再始動装置では、運転者がアクセルペダルを踏み込んだり、ブレーキペダルを解放したりして発進動作を起こしたときだけでなく、例えばバッテリのチャージ電圧が規定値以下になり、充電が必要となったときなど、運転者の意図しないときでも再始動が行われるようになっている。
【０００７】
実験などによると、通常はこのようなアイドルストップ中における運転者による平均的なブレーキ制動力は、エンジン再始動時のクリープ駆動力よりも遙かに大きく、運転者の意図しない再始動があっても車両が動き出すことは無い。
【０００８】
エンジンの自動停止中に運転者が無意識のうちにブレーキペダルの踏み込み力を弱めることがあり、この場合でもエンジンが停止しているため車両が動くことは無い。しかし、この状態でバッテリチャージのためにエンジンが自動的に再始動されると、発生するクリープ駆動力がブレーキによる制動力を上回わっているときは車両が徐々に動き出すことがある。
【０００９】
本発明はこのような問題に着目し、ブレーキペダルが解放されるに至らなくても、ブレーキが緩んだときは、エンジンを再始動することで、運転者に制動力の強化を促し、運転者の意図しないエンジン再始動時における車両のわずかな動き出しをも確実に回避することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、変速機がドライブレンジである場合に、エンジンの回転数の上昇に応じて増加するクリープ駆動力が発生する動力伝達機構と、自動停止条件が成立するとエンジンを停止し、再始動の条件が成立すると始動用の電動機を駆動してエンジンを回転させた後にエンジンへの燃料噴射を行いエンジンを再始動させる手段とを備えた車両において、ブレーキペダルの踏み込み量を検出する手段と、変速機がドライブレンジにある、エンジンの自動停止中にブレーキペダルが解除されなくても、その踏み込み量が解除側に所定値以上変化したときに、所定の時間はエンジンを再始動させることなく前記電動機の起動のみでクリープ駆動力を発生させる制御手段を備える。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、前記制御手段はクリープ駆動力の発生後、所定時間内にブレーキペダルの踏み直しを検出したときはクリープ駆動力の発生を停止させる。
【００１３】
第３の発明は、第２の発明において、前記制御手段は前記所定の時間を経過してもブレーキペダルの踏み直しが無いときはエンジンを再始動する。
【００１４】
第４の発明は、第１〜第３の発明において、車両の傾斜を検出する手段を備え、前記制御手段は車両の下り傾斜が所定値以上のときにのみクリープ駆動力の発生制御を行う。
【００１５】
【作用、効果】
第１の発明ではアイドルストップ中にブレーキペダルの踏み込み量が変化したときには、ブレーキが解除されなくても、電動機の起動により発生するクリープ駆動力で運転者にブレーキの緩みを警告する。ブレーキペダルを緩めても運転者に発進の意志が無ければ、本能的にブレーキペダルを踏み直し、車両の静止に必要なブレーキ駆動力が確保できる。したがって停車中にブレーキ制動力が非常に弱まった状態で、運転者の意図しないエンジン再始動が行われても車両がクリープ駆動力で少しづつ動き出すようなことを確実に防止できる。なお、ブレーキの緩みに対する警告動作は、電動機に駆動による弱いクリープ駆動力でのみ行われ、運転者に動揺を与えることなく、適切な警告を発することができる。
【００１６】
第２の発明では、所定時間内にブレーキペダルの踏み直しがあれば、クリープ駆動力の発生を停止させる。このときは運転者は発進の意志がないので、ブレーキの緩みに対する警告のみを与え、エンジン再始動を中止することで、アイドルストップの効果を維持することできる。
【００１８】
第３の発明では、弱いクリープ駆動力によってブレーキの緩みに対する警告をしたにもかかわらず、ブレーキペダルの踏み直しがないときは、エンジンを起動し、さらに大きなクリープ駆動力を発生させ、運転者にブレーキペダルの踏み直しを強く促すことができる。
【００１９】
第４の発明では、平坦路や下り傾斜が所定値未満の場所などで停車したときには、ブレーキが多少緩んだ状態で運転者の意図しないエンジン再始動があっても、車両の動き出しの可能性は非常に低いので、運転者に違和感を与えないようにクリープ駆動力の発生制御を中止する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１において、１はエンジン、２はエンジン２と同期回転する発電・電動機（モータジェネレータ）、３は発電・電動機２に対してトルクコンバータ４を介して連結する無段変速機で、無段変速機３の出力側の回転は車両の図示しない駆動輪に伝達される。なお、これらトルクコンバータ４と無段変速機３とで動力伝達機構を構成している。
【００２２】
エンジン１はガソリンエンジンやディーゼルエンジン等が備えられ、またトルクコンバータ４を備える無段変速機３の代わりにトルクコンバータ付きの有段自動変速機を用いてもよい。
【００２３】
無段変速機３は入力側と出力側の可変プーリと、これらの間に掛け回したベルトとから構成され、可変プーリのプーリ比率を変化させることにより、ベルトを介して伝達される速度比が変わる。速度比は運転条件に応じて変化するように設定されていて、油圧により変化する可変プーリのプーリ幅（溝幅）を運転条件により調整することで変速比が制御される。なお、図示しない前進後進切換機構により車両の前進と後退走行が切換えられる。
【００２４】
前記発電・電動機２はエンジン１の出力軸に直結もしくはギヤ、チェーンなどを介して連結され、エンジン１と同期して回転し、エンジン１を始動させるために電動機（始動用電動機）として機能したり、バッテリ１１を充電するために発電機として機能するようになっていて、これらの制御を行うためにコントロールユニット１０が備えられる。
【００２５】
コントロールユニット１０は発電・電動機２を電動機として機能させるときはインバータ１２を介してバッテリ１１からの電流を供給し、また発電機として機能させるときはインバータ１２を介して励磁電流を送り込むと同時に発電された電力をバッテリ１１に充電する。発電・電動機２は、始動時などエンジン１を始動したり、あるいは必要に応じて加速時などエンジン１の出力を補ったりするときに電動機として機能させられ、またバッテリ１１のチャージ電圧が下がったときや、車両の惰性走行時などのエネルギ回生のために発電機として機能させられる。
【００２６】
コントロールユニット１０は走行中の車両が交差点などで一時的に停車するときにエンジン１を停止させ（このことを以下の説明ではアイドルストップと呼ぶこともある）、発進時にはエンジン１を自動的に再始動するという自動停止・再始動制御を行うため、一時的にエンジン１を停止させる条件が成立すると、エンジンコントロールモジュール１４を介してエンジン１の回転を停止させ、また再始動する条件の成立により発電・電動機２を駆動して停止したエンジン１を再始動するように構成されている。
【００２７】
コントロールユニット１０にはこれらの制御を実行するために、各種センサからの信号が入力する。ただし図には代表的なセンサのみが示されており、２１はエンジン冷却水温を検出する水温センサ、２２はブレーキ踏み込み状態を検出するブレーキストロークセンサ、２３は車両が下り坂などの傾斜状態にあるかどうかを検出する傾斜センサ、２４は駆動輪の回転を検出するセンサ、２５は無段変速機３の油温を検出するための油温センサ、２６はバッテリ１１のチャージ状態を検出するバッテリセンサである。
【００２８】
エンジンは車両走行中に交差点で一時的に停車したときなど、一定の自動停止条件が成立するとアイドルストップが行われ、発進時やバッテリチャージ電圧低下時などに再始動条件が成立するとアイドルストップを解除して再始動される。
【００２９】
変速機がドライブレンジ（Ｄレンジ）にある場合のエンジンの自動停止は、具体的には、車速がゼロ、ブレーキペダルが踏み込まれ（ブレーキＯＮ）、車両のドアが閉じ、かつボンネットが閉じているときに、以下の条件、つまりバッテリチャージ電圧、ブレーキブースタ負圧、エンジン水温、変速機油温、変速機油圧がそれぞれ規定値以上であることを条件にして成立する。
【００３０】
また、このようにして成立中のアイドルストップは、以下のうち一つでも条件が成立、すなちわアクセルペダルが踏み込まれ（アクセルＯＮ）、ブレーキペダルが動かされ（ブレーキペダルが解除側に所定値以上動く）、ブレーキが完全に解除され（ブレーキＯＦＦ）、またはバッテリチャージ電圧、ブレーキブースタ負圧、エンジン冷却水温、変速機油温、変速機油圧がそれぞれ一つでも規定値低下に低下したときに解除され、発電・電動機２による再始動が行われる。
【００３１】
このエンジン自動停止、再始動制御について図２のフローチャートにしたがって説明する。
【００３２】
ステップＳ１ではエンジンがアイドルストップ中かどうかの判断が行われる。
【００３３】
アイドルストップは、変速機がドライブレンジ（Ｄレンジ）にある場合には、車速がゼロ、ブレーキペダルが踏み込まれ（ブレーキＯＮ）、車両のドアが閉じ、かつボンネットが閉じているときに、以下の条件、つまりバッテリチャージ電圧、ブレーキブースタ負圧、エンジン水温、変速機油温、変速機油圧がそれぞれ規定値以上であることを条件にして行われる。
【００３４】
なお、アイドルストップは例えば交差点などでの一時的な停車時に成立し、このときはエンジン１が停止させられる。
【００３５】
アイドルストップ中であるときは、ステップＳ２において、再始動条件が成立したかどうか、つまり起動要求があるかどうかが判断される。
【００３６】
起動要求は、変速機がドライブレンジ（Ｄレンジ）であり、車速がゼロ、ブレーキペダルが踏み込まれ（ブレーキＯＮ）、車両のドアが閉じ、かつボンネットが閉じた状態でのアイドルストップ中に、アクセルペダルが踏み込まれ（アクセルＯＮ）、ブレーキペダルが解除され（ブレーキＯＦＦ）、ブレーキペダルが所定値以上動き出し（ブレーキ緩み）、または、バッテリチャージ電圧、ブレーキブースタ負圧、エンジン冷却水温、変速機油温、変速機油圧がそれぞれ一つでも規定値低下に低下したときの、いずれか一つでも成立したときに行われる。
【００３７】
この起動要求には、運転者がブレーキペダルを離したり、アクセルペダルを踏んで発進の意志を示したりする意図的な場合と、ブレーキペダルは踏まれたままだが、バッテリチャージ電圧が規定値以下になり、発電する必要が発生したときなど運転者の意図しない場合とがある。
【００３８】
起動要求があるときはステップ３に進んで発電・電動機２を起動する。発電・電動機２の回転によりトルクコンバータ４からクリープ駆動力が無段変速機３を経由して駆動輪に伝達される一方、エンジン１も同期的に回転する。トルクコンバータ４のクリープ駆動力は、回転数の上昇に対してほぼ二次的に比例する特性で増加する。
【００３９】
次いで、ステップＳ４においてエンジン１の起動が行われる。エンジン１の起動はガソリンエンジンの場合はエンジンへの燃料の噴射とともに点火栓による点火動作を開始することにより行う。なお、燃料噴射は点火よりも前に開始しておき、着火がスムーズに行われるようにしてもよい。
【００４０】
このようにしてエンジン１の起動が行われたら、ステップＳ５において、エンジン停止要求があるかどうかを判断する。なお、前記ステップＳ１でアイドルストップ中に無いときは、直接的にこのステップＳ５に進む。
【００４１】
エンジン停止要求は、変速機がドライブレンジ（Ｄレンジ）にある場合には、車速がゼロ、ブレーキペダルが踏み込まれ（ブレーキＯＮ）、車両のドアが閉じ、かつボンネットが閉じているエンジン運転中に、以下の条件、つまりバッテリチャージ電圧、ブレーキブースタ負圧、エンジン水温、変速機油温、変速機油圧がそれぞれ規定値以上であることを条件にして、行われる。
【００４２】
もし、停止要求がなければ、そのまま発進動作などに移行していく。なお、停止要求があるときは、ステップＳ６に進み、アイドルストップの条件が成立したものとして、エンジンは停止される。
【００４３】
それ以降は上記した動作が繰り返される。
【００４４】
次に作用について説明する。
【００４５】
アイドルストップ中にはエンジンを再始動する条件が成立すると、エンジンの起動が行われ、これに伴ってクリープ駆動力が発生する。
【００４６】
エンジン再始動の条件の成立は、運転者が意図的に発進動作をしたとき、例えばアクセルペダルを踏み込んだり、ブレーキペダルを解除したりしたときなどと、バッテリのチャージ電圧が低下したり、ブレーキマスタバックの負圧が減少したときなどの、運転者が意図しない場合とがある。
【００４７】
一般的には運転者による停車時のブレーキ制動力は、実験等によると、再始動時のクリープ駆動力に比較してかなり大きいことが分かっている。したがって、運転者が意図しないエンジンの再始動があっても、駆動輪が回転して車両が動き出すことは無い。
【００４８】
しかし、アイドルストップ中に無意識のうちにブレーキペダルの踏み込み力を弱めることがあり、もしもブレーキ制動力がクリープ駆動力よりも小さくなるほどにブレーキペダルの踏み込みが緩んでいたとすると、この状態で運転者の意図しないエンジン再始動が行われたときは、車両が少しづつ動き出すことになる。
【００４９】
しかし、本発明では、アイドルストップを解除してエンジン１を再始動する条件として、停車中に運転者が無意識のうちにブレーキペダルを緩めた場合にも含まれる。
【００５０】
このため、ブレーキ制動力がクリープ駆動力より小さくならなくても、ブレーキペダルが緩み、制動力が少しでも弱まれば、直ちにエンジンの再始動が行われる。なお、ブレーキペダルの動き出しは、アイドルストップに移行したときのブレーキペダルの踏み込み量と比較して行われ、初期の状態よりも所定量だけ変化したきに動き出しが検出される。なお、ブレーキペダルの緩みは、例えばブレーキストロークセンサ２２の検出値が所定値（例えば５mm）以上減少したことによって検知される。
【００５１】
この状態では駆動輪が回転することはなく、また発進の意志がない運転者はエンジンの再始動を感知して本能的にブレーキペダルを踏み込む。したがってアイドルストップ中に運転者のブレーキ踏み込みが弱くなった状態で警告を行うために、仮にバッテリチャージ電圧が低下し、運転者の意図しないエンジン再始動があったときでも、車両がクリープ駆動力で少しづつ動き出してしまうようなことを確実に防止できる。
【００５２】
次に他の実施形態について図３、図４により説明する。
【００５３】
この実施形態では、アイドルストップ中にブレーキペダルの踏み込みが弱まってエンジン再始動が行われるのは、車両が下り坂などでの停車中に限るようにして、平坦路での停車中など車両の動き出しの少ないときには、停車中にブレーキを多少は緩められるようにした。
【００５４】
このため、ステップＳ１２で起動要求が有ったときは、ステップＳ１３でこの起動要求がブレーキペダルの動き（緩み）によるものかどうか判断する。ブレーキペダルが完全に解除されなくても、所定値を越えるわずかな範囲でも動かされたことを検出したときは、ステップＳ１４に進んで、傾斜センサ２３の出力が所定値以上かどうか判断し、車両の傾斜、つまり停車時の路面の下り勾配が所定値以下のときは、エンジン再始動を行わずに、制御動作を終了する。
【００５５】
したがって、平坦路や緩やかな下り坂などで停車しているときなどは、ブレーキペダルが多少緩んでもエンジン再始動は行われない。このため、停車中に運転者がブレーキ操作を緩めて脚を休めることができる。
【００５６】
これに対して、傾斜勾配が所定値以上のきつい下り坂などでは、ステップＳ１５に移行して発電・電動機２を起動し、次いでステップＳ１６でエンジンの起動を行い、エンジンを再始動する。
【００５７】
図４にもあるように、下り坂での停車中にエンジン再始動によりクリープ駆動力が発生すると、車両が動き出さないようにするためには平坦路や登り坂に比べて大きなブレーキ制動力が要求される。実際の勾配が運転者が認識している勾配よりも大きいときには相対的にブレーキ制動力が小さくなることがあり、このような場合にブレーキが緩むと、クリープ駆動力により車両が動き出しやすくなる。
【００５８】
しかし、下り勾配が所定値以上の状態でブレーキペダルが少しでも緩んだときは、直ちにエンジン再始動を行うことにより、運転者にブレーキペダルの踏み直しを要求するので、車両の動き出しを確実に阻止できる。
【００５９】
また、上記のように平坦路などブレーキペダルを多少緩めてもクリープ駆動力による車両の動き出しの無いときは、アイドルストップ中のブレーキ操作がある程度許容され、運転者をリラックスさせられる。
【００６０】
平坦路などでの停車時には、ブレーキが多少緩んでもエンジン再始動は行われないため、このようにすることで、停車中に運転者がブレーキ操作を緩めて脚を休めることが可能となり、一般のアイドルストップを行わないものに近い運転感覚にできる。
【００６１】
なお、ステップＳ１３で起動要求がブレーキペダルの動きによるものでないとき、つまりアクセルを踏んで発進動作をしたときなどのときは、そのままステップＳ１５、１６へと進んで通常のエンジン再始動を行う。
【００６２】
図５に示すさらに別の実施形態を説明する。
【００６３】
この実施形態では、ブレーキペダルの踏み込みが弱まってエンジン始動するときは、まず発電・電動機２による起動回転のみを行い、この間の比較的小さいクリープ駆動力の発生で運転者に警告し、ブレーキペダルの踏み直しなどを促すようにしたものである。
【００６４】
このため、ステップＳ２２〜ステップＳ２４で起動要求がブレーキペダルの動き（緩み）を検出したものであって、停車時の下り勾配が所定値以上であると判断されたときは、ステップＳ２９で発電・電動機２による起動を行い、ステップＳ３０でブレーキペダルの踏み直しがあったかどうか判断し、踏み直しが無いときは、ステップＳ３１で所定時間例えば１．５秒が経過するまで、ステップＳ３０に戻る動作を繰り返す。
【００６５】
もし、１．５秒経過するまでの間に、発電・電動機２の起動による弱いクリープ駆動力を感知して運転者がブレーキペダルを踏み直したときは、ステップＳ３０からステップＳ２８に進み、発電・電動機２による駆動を停止する。
【００６６】
発電・電動機２の起動だけならば、エンジン起動のあった場合よりも発生するクリープ駆動力は小さく、運転者がブレーキペダルを緩めても車両が動き出す可能性は非常に少ない。したがって運転者に動揺を与えることなくブレーキの緩みを警告でき、この状態でブレーキペダルの踏み直しが行われれば、運転者は発進の意志が無いので、発電・電動機２を停止させる。これにより運転者に対する適切な警告を行い、かつアイドルストップの効果を持続させることが可能となる。
【００６７】
なお、発電・電動機２によるクリープ駆動力を発生させたにもかかわらず、所定時間が経過してもブレーキペダルの踏み直しが無ければ、ステップＳ２５に進んでエンジン１の起動を行い、通常のエンジン再始動のルーチンに入る。
【００６８】
これにより、さらに強いクリープ駆動力が発生し、ブレーキペダルの踏み直しを運転者に強く促せる。
【００６９】
上記の発電・電動機２によって発生する弱いクリープ駆動力を、例えばエアコンなどがＯＮしたときに発生するクリープ駆動力と同程度に設定すると、車両の動き出しを生じることなく、運転者に動揺を与えることなく、効果的にブレーキ制動力の低下を警告することができる。
【００７０】
なお、この実施の形態では勾配が所定値以上の下り坂などでの停車時に限り実施するようにしたが、平坦路での停車中にこのような制御を行うことも勿論可能である。また、ブレーキペダルの動き出しを検出して発電・電動機２のみを所定時間だけ駆動してからエンジン起動を行うようにしたが、直ちに発電・電動機２の起動とエンジン起動を行い、それから所定時間内にブレーキペダルの踏み直しを検出したときに、エンジンを停止させるようにしてもよい。
【００７１】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の概略構成図である。
【図２】制御動作のフローチャートである。
【図３】他の実施形態の制御動作を示すフローチャートである。
【図４】路面勾配と車両静止に必要な制動力の関係を示す説明図である。
【図５】他の実施形態の制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 発電・電動機
３ 無段変速機
４ トルクコンバータ
１０ コントローラ
１１ バッテリ
２１ 冷却水温センサ
２２ ブレーキストロークセンサ
２３ 傾斜センサ
２５ 油温センサ
２６ バッテリセンサ

Claims (4)

  1. 変速機がドライブレンジである場合に、エンジンの回転数の上昇に応じて増加するクリープ駆動力が発生する動力伝達機構と、
    自動停止条件が成立するとエンジンを停止し、再始動の条件が成立すると始動用の電動機を駆動してエンジンを回転させた後にエンジンへの燃料噴射を行いエンジンを再始動させる手段とを備えた車両において、
    ブレーキペダルの踏み込み量を検出する手段と、
    変速機がドライブレンジである、エンジンの自動停止中にブレーキペダルが解除されなくても、その踏み込み量が解除側に所定値以上変化したときに、所定の時間はエンジンを再始動させることなく前記電動機の起動のみでクリープ駆動力を発生させる制御手段を備えることを特徴とする車両のエンジン自動停止再始動装置。
  2. 前記制御手段はクリープ駆動力の発生後、所定時間内にブレーキペダルの踏み直しを検出したときはクリープ駆動力の発生を停止させる請求項１に記載の車両のエンジン自動停止再始動装置。
  3. 前記制御手段は前記所定の時間を経過してもブレーキペダルの踏み直しが無いときはエンジンを再始動する請求項２に記載の車両のエンジン自動停止再始動装置。
  4. 車両の傾斜を検出する手段を備え、前記制御手段は車両の下り傾斜が所定値以上のときにのみクリープ駆動力の発生制御を行う請求項１〜３のいずれか一つに記載の車両のエンジン自動停止再始動装置。
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