JP4073908B2 - 車両のエンジン自動停止及び再始動装置 - Google Patents

Description

この発明は、車速やブレーキペダル操作等の車両の運転状況に応じてエンジンを自動的に停止し、その後の運転者のブレーキペダルの解除操作等に応じてエンジンを再始動させる車両のエンジン自動停止及び再始動装置に関するものである。

近年、燃料消費の低減と排気エミッションの改善等を目的として、車両が所定の運転条件下にあるときにエンジンを自動停止し、その後の運転者の所定の操作によってエンジンを再始動させるエンジン自動停止及び再始動装置が開発されている。

このエンジン自動停止及び再始動装置は、例えば、ブレーキペダルが踏み込まれ、かつ、車速が基準車速以下になったことを条件にエンジンを自動停止し、エンジンの停止後には、ブレーキペダルの踏み込み解除等の条件によってエンジンを自動的に再始動するようになっている。また、従来の装置では、エンジンの自動停止制御の開始を許可する制御許可車速が設定され、車速がこの制御許可車速を超えた後でないとエンジンの自動停止が行われないようになっている。
特開平９−３２５９９号公報

しかし、この従来の装置の場合、制御許可車速がある程度高い速度（例えば、１５km/h）に設定されているため、渋滞走行時のように制御許可車速を下回るゆっくりとした速度から車両を停止する場合にはエンジンの自動停止が働かなくなる。このため、このような運転条件下ではかえって不要なエンジンの燃焼を続ける結果となり、充分な燃費性能の向上とエミッションの改善を図ることができない。

そこでこの発明は、渋滞走行時のように制御許可車速を下回る車速での走行時にも、不具合なくエンジンの自動停止を行えるようにして、充分な燃費性能の向上とエミッションの改善を図ることのできる車両のエンジン自動停止及び再始動装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、車速が制御許可車速（例えば、後述の実施形態における制御許可車速Ｖ0）を超えた後に基準車速（例えば、後述の実施形態における基準車速Ｖ1）以下になったことを一つの条件としてエンジンを自動停止し、その後に別の所定条件を満たしたときにエンジンを自動的に再始動させる車両のエンジン自動停止及び再始動装置（例えば、後述の実施形態における燃焼操作ユニット１０、コントローラ１１）において、車速が制御許可車速を超えた後に基準車速以下になってエンジンが一度自動停止した後には、車速が前記制御許可車速を超えない場合でも、前記基準車速よりも低い極低速のしきい値車速（例えば、後述の実施形態におけるしきい値車速Ｖ2）以下になったことを車速条件としてエンジンを自動停止するようにした。
この場合、車両が制御許可車速を超える通常走行状態から減速して、車速が基準車速以下に低下すると、その時点でエンジン自動停止の車速条件を満たすこととなる。したがって、このとき、ブレーキペダルの踏み込み等の他の条件が満たされていればエンジンは自動停止する。そして、この後に別の所定条件が満たされるとエンジンは再始動される。こうしてエンジンが一度自動停止した後には車速が基準車速よりも低い極低速のしきい値車速以下になりさえすればエンジンが自動停止するようになる。したがって、渋滞走行時のように制御許可車速を超えないゆっくりとした速度から車両が停止する場合にも、車速が極低速のしきい値車速以下になることを条件にエンジンが自動停止するようになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、エンジン自動停止の車速条件が前記しきい値車速以下に変更された後には、エンジンの自動停止の繰り返し回数を所定回数以下に制限するようにした。
この場合、必要以上にエンジンの自動停止と再始動が繰り返されるのが防止される。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、エンジン自動停止の車速条件が前記しきい値車速以下に変更された後のエンジン自動停止回数のカウントは、車速が前記制御許可車速を超えたときにリセットするようにした。
この場合、車速が制御許可車速を超える通常の走行に移行すると、エンジン自動停止回数のカウントがリセットされるため、再度エンジン自動停止の車速条件がしきい値車速以下に変更されたときに、エンジンの自動停止の繰り返し許可回数が少なくなる不具合が生じなくなる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、車速が制御許可車速を超えた後に基準車速以下になってエンジンが一度自動停止した後には、車速が前記制御許可車速を超えない場合でも、前記基準車速よりも低い極低速のしきい値車速以下になったこと、または、変速機が被駆動状態であることを条件としてエンジンを自動停止するようにした。
なお、「変速機が被駆動状態である」とは、変速機の車輪側とエンジン側の回転差または回転比が設定値よりも大きく、変速機が実質的に車輪側のトルクで回されている状態のことを言う。
これにより、エンジンが一度自動停止した後には、車速がしきい値車速と制御許可車速の間の車速範囲になったときにも、変速機が被駆動状態であればエンジンは自動停止するようになる。

請求項１に記載の発明によれば、車速が制御許可車速を超えて一度エンジンが正規に自動停止した後には、制御許可車速を超えないゆっくりとした速度から車両が停止する場合においても、車速が極低速のしきい値車速以下になることを条件にエンジンが自動停止するため、渋滞走行時等においても充分な燃費性能の向上とエミッション改善を図ることができる。また、この発明においては、車速が制御許可車速を超えて一度エンジンが自動停止した後の車速条件が極低速のしきい値車速以下であるため、エンジン停止時に揺り返し等の生じやすいエンジン高回転状態からの自動停止を回避し、運転者に不快感や違和感を与える不具合を無くすことができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、制御許可車速を超えない車速からのエンジンの自動停止の回数を制限するため、エンジンの自動停止と再始動が必要以上に頻繁に繰り返されることによるバッテリやエンジン、変速機等のダメージを少なくすることができる。

請求項３に記載の発明によれば、エンジン自動停止回数のカウントが、車両速度が制御許可車速を超える通常走行に戻ったときにリセットされるため、再度エンジン自動停止の車速条件がしきい値車速以下に変更されたときにも、充分な回数のエンジン自動停止を許容し得るようになり、その結果、燃費性能の向上と排気エミッションのさらなる改善を図ることが可能になる。

請求項４に記載の発明によれば、エンジンが一度自動停止した後には、車速がしきい値車速と制御許可車速の間の車速範囲になったときにも、変速機が被駆動状態であればエンジンを自動停止させるため、エンジンの自動停止時に動力抜けによるショック等を発生することなく、より一層の燃費性能の向上と排気エミッションの改善を図ることができる。

次に、この発明の一実施形態を、図１〜図３を参照して説明する。
図１は、この実施形態の車両の動力伝達系を示す全体構成図である。
この実施形態は、駆動源としてエンジン１とモータ２を併せ持つハイブリッド車両に、この発明にかかるエンジン自動停止及び再始動装置を適用したものである。このハイブリッド車両は、発電機を兼ねるモータ２がエンジン１に直結されて、エンジン１の駆動補助と制動時にエネルギー回生を行う所謂パラレル式のものが採用されている。
エンジン１とモータ２の動力が取り出される駆動軸３は、トルクコンバータ４を介して多段式の自動変速機５に連結され、自動変速機５の出力軸６は図示しないディファレンシャル機構を介して左右の駆動車輪７に連結されている。なお、図１では一方の車輪７のみを模式的に示している。また、トルクコンバータ４は、作動油を媒体とするトルク伝達と、摩擦係合による機械連結式のトルク伝達とを切り換えるためのロックアップクラッチ８を備えている。このロックアップクラッチ８の締結と解除は自動変速機５の変速操作と同様に油圧制御回路９から供給される制御油圧によって行われる。

エンジン１は、レシプロタイプの多気筒エンジンであり、各気筒での燃料噴射と点火は、点火プラグと燃料噴射弁が一体に組み込まれた燃焼操作ユニット１０によって行われる。この燃焼操作ユニット１０は、車両の運転状況に応じて電子制御式のコントローラ１１（ＥＣＵ）によって制御される。燃焼操作ユニット１０は、コントローラ１１による制御によって通常の運転状況下でエンジン１の燃焼を最適に調整するが、車両状態と運転操作が所定の自動停止条件を満たしたときにエンジン１を自動停止させ、その後に自動再始動条件を満たしたときにエンジン１を自動的に再始動させる。この実施形態では、燃焼操作ユニット１０とコントローラ１１がこの発明にかかるエンジン自動停止及び再始動装置を主として構成している。
また、エンジン１の吸入空気量を調整するスロットル（図示せず）は電子制御スロットルによって構成され、アクセルペダルの踏み込み量に応じたバルブ開度がコントローラ１１によって制御されるようになっている。

コントローラ１１の入力部には主要な検出手段として以下のようなものが接続されている。
（ａ） ブレーキペダルが踏み込まれたか否かを検出するブレーキスイッチ１２
（ｂ） アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルセンサ１３
（ｃ） エンジン回転数を検出するためのクランク角センサ１４
（ｄ） 自動変速機５の入力軸１５の回転数を検出する入力軸回転センサ１６
（ｅ） 車速を検出するための車速センサ１７
（ｆ） 自動変速機５のシフトポジションを検出するシフトポジションセンサ１８
（ｇ） バッテリ１９の残容量を検出する残容量センサ（図示せず）
（ｈ） 自動変速機５内の作動油の油温を検出する油温センサ２０

モータ２は、ＰＤＵ（パワードライブユニット）２１を介してバッテリ１９に接続され、コントローラ１１によるＰＤＵ２１の制御によってバッテリ１９の電力によって駆動軸３を回転させる。また、車両の制動時にはモータ２は発電機として機能し、コントローラ１１によるＰＤＵ２１の制御によって回生エネルギーをバッテリ１９に充電する。

このハイブリッド車両は、油圧制御回路９に対する油圧供給源として、機械式オイルポンプ２２と電動オイルポンプ２３を備えている。機械式オイルポンプ２２はエンジン１の回転軸に連係され、エンジン１またはモータ２の駆動力によって作動する。また、電動オイルポンプ２３は、ポンプドライバ２４を介して１２Ｖの補助バッテリ２５に接続された電動モータ２６によって駆動される。この電動オイルポンプ２３は、機械式オイルポンプ２２がエンジン１またはモータ２の動力によって通常に作動しているときには基本的に停止しており、駆動軸３の回転数の低下によって機械式オイルポンプ２２による充分な吐出量が得られなくなったときに、コントローラ１１による制御によって駆動される。

また、油圧制御回路９は、シフトレバー（図示せず）に連動して前進、中立、後退の基本となる油路を選択切り替えするマニュアルバルブ（図示せず）と、作動油の圧力や細部の油路の切り替えを制御する他の複数のバルブ（図示せず）を備えており、車両の運転状況に応じてこれらのバルブがコントローラ１１によって制御され、それによって自動変速機５内のクラッチやブレーキの操作圧を調整する。これにより、自動変速機５では変速段の変更や動力の断切が行われる。また、油圧制御回路９は、前述のように車両の運転状況に応じたコントローラ１１によるバルブ制御により、トルクコンバータ４のロックアップクラッチ８に適宜制御油圧を供給する。

このハイブリッド車両における基本的なエンジン自動停止制御（以下、「基本自動停止制御」と呼ぶ。）は、次の（１）〜（３）の条件をすべて満たしたときにコントローラ１１によって実行される。
（１） ブレーキスイッチ１２がＯＮ
（２） アクセルペダルセンサ１３による検出踏み込み量が０
（３） 車速が制御許可車速Ｖ0を一度超え、かつ現在の車速が基準車速Ｖ1以下
ただし、この実施形態の場合、制御許可車速Ｖ0と基準車速Ｖ1は同値（Ｖ0＝Ｖ1）に設定されている。しかし、制御許可車速Ｖ0と基準車速Ｖ1は必ずしも同値に設定する必要はなく、制御許可車速Ｖ0を基準車速Ｖ1よりも大きく設定するようにしても良い。

また、エンジン自動停止制御が行われた後のエンジン再始動制御は、次の（４），（５）の条件を同時に満たしたときにコントローラ１１によって実行される。
（４） ブレーキスイッチ１２がＯＦＦ
（５） アクセルペダルセンサ１３による検出踏み込み量が所定値以上
なお、ここで述べた基本自動停止制御やエンジン再始動制御の条件は一例であり、さらに別の条件を付加することも可能である。

ところで、この実施形態のエンジン自動停止及び再始動装置は、前述の基本自動停止制御とは別に、制御許可車速Ｖ0以下の低速走行時において、所定条件を満たすときにエンジン自動停止を実行し得るようになっている（以下、この制御を「低速自動停止制御」と呼ぶ。）。

図２は、この実施形態のエンジン自動停止制御を示すフローチャートであり、図３は、この制御が実行されたときの一例の、車速とエンジン回転数とブレーキＯＮ信号の時間軸上での対応関係を示すタイミングチャートである。以下、図３を参照しつつ図２のフローチャートに従って具体的制御について説明する。

Ｓ１０１では、ブレーキスイッチ１２とアクセルペダルセンサ１３の信号を基にブレーキペダルが踏み込まれ、かつアクセルペダルが解放されていること（条件（１），（２））を判断し、この両条件を満たすとき（図３では、例えばＴｂ１，Ｔｂ２，Ｔｂ３の時）にはＳ１０２に進み、満たさない場合にはＳ１１０に進んでエンジン自動停止を不許可にする。
Ｓ１０２では、直前のエンジン停止があった後に車速が一度制御許可車速Ｖ0を超えたかどうかを判断し、超えていないと判断した場合にはＳ１０７に進み、超えたと判断した場合には、Ｓ１０３に進んでコントローラ１１内のエンジン自動停止カウンタをリセットすると共に、Ｓ１０４において、現在の車速が基準車速Ｖ1以下であるかどうか（条件（３））を判断する。
Ｓ１０４において、現在の車速が基準車速Ｖ1以下であると判断した場合（図３では、ＴＶ１の時）には、Ｓ１０５に進んでエンジン自動停止指令を燃焼操作ユニット１０に出力し、さらにＳ１０６においてエンジン自動停止カウンタに加算して処理を終了（リターン）する。また、Ｓ１０４において、現在の車速が基準車速Ｖ1よりも高いと判断した場合には、Ｓ１１０に進んでエンジン自動停止を不許可にする。
Ｓ１０１からＳ１０２→Ｓ１０３→Ｓ１０４→Ｓ１０５に順次進む処理の流れは前述した基本自動停止制御の流れである。また、図３のタイムチャートでは、車速の最初の山とそれに続く車速０の領域が基本自動停止制御を行っているタイミングである。

また、Ｓ１０２で直前のエンジン停止後に車速が制御許可車速Ｖ0を超えていないと判断してＳ１０７に進んだ場合には、Ｓ１０７において、前述の基本自動停止制御（Ｓ１０１→Ｓ１０２→Ｓ１０３→Ｓ１０４→Ｓ１０５）によってエンジン自動停止が一度行われたかどうかをエンジン自動停止カウンタの値から判断する。ここで、基本自動停止制御によってエンジン自動停止が一度も行われていないと判断した場合には、Ｓ１１０に進んでエンジン自動停止を不許可にする。つまり、ここでは基本自動停止制御によるエンジン自動停止が一度も行われることなく、低速自動停止制御によるエンジン自動停止が繰り返される状況を除外する。一方、Ｓ１０７において、基本自動停止制御によるエンジン自動停止が一度行われたと判断したときには、Ｓ１０８に進んでエンジン自動停止の行われた回数が予め設定された所定回数以下であるかどうかを判断する。
Ｓ１０８において、エンジン自動停止の行われた回数が所定回数を越えると判断した場合には、Ｓ１１０に進んでエンジン自動停止を不許可にする。つまり、ここでは制御許可車速Ｖ0を超えない状況下でのエンジン自動停止の繰り返し回数を制限している。また、Ｓ１０８で所定回数以内と判断した場合には、Ｓ１０９に進んで現在の車速が極低速のしきい値車速Ｖ2（車速が０の設定も含む。）以下であるかどうかを判断し、しきい値車速Ｖ2よりも高いと判断したときには、Ｓ１１０に進んでエンジン自動停止を不許可にし、逆に現在の車速がしきい値車速Ｖ2以下であると判断したとき（図３では、ＴＶ２の時）には、Ｓ１０５に進んでエンジン自動停止（低速自動停止制御）を実行する。そして、この後Ｓ１０６においてエンジン自動停止カウンタに加算を行って処理を終了（リターン）する。

以上のように、この実施形態のエンジン自動停止及び再始動装置は、基本自動停止制御によるエンジン停止が一度行われたことを条件に、直前のエンジン停止後に車速が制御許可車速Ｖ0を超えない場合においても、現在の車速が極低速のしきい値車速以下になればエンジンの自動停止を実行する。したがって、渋滞走行時のように制御許可車速Ｖ0を超えないゆっくりとした速度から車両が停止する場合にも、エンジンの自動停止を行うことができるため、燃料消費と排気エミッションを大幅に低減することができる。

また、この実施形態では、低速自動停止制御におけるエンジン自動停止の回数をＳ１０８で制限するようにしているため、エンジン自動停止の頻繁な繰り返しによるバッテリ１９やエンジン１、自動変速機５等のダメージを防止することができる。さらに、エンジン自動停止回数のカウントは、車速が再度制御許可車速Ｖ0を超えたときに、Ｓ１０３においてリセットするため、新たに低速自動停止制御に移行した場合には、常に所定の制限回数だけエンジン自動停止の繰り返しを許容することができる。このため、燃費性能の向上とエミッションの低減のうえで有利になる。

つづいて、この発明の他の実施形態を、図４を参照して説明する。
この実施形態の車両の概略構成は前述した実施形態と同様であり、図面で示せば図１と同じになる。したがって、ここでは車両の構成は図１を参照し、具体的な説明は省略するものとする。

図４は、この実施形態のエンジン自動停止及び再始動装置の自動停止制御を示すフローチャートである。この装置は、コントローラ１１による低速自動停止制御が上述の実施形態のものと若干異なっている。
即ち、全体の制御は上述の実施形態とほぼ同様であるが、Ｓ１０９において現在の車速が極低速のしきい値車速Ｖ2以下かどうかを判断し、ここで車速がしきい値車速Ｖ2以下でないと判断したときの処理が異なっている。具体的には、車速がしきい値車速Ｖ2以下でないと判断したときには、Ｓ１１２に進み、自動変速機５が被駆動状態であるかどうか、つまり、自動変速機５側（車輪７側）の回転数がエンジン１側の回転数に対して相対的に高いかどうかを判断する。なお、自動変速機５が被駆動状態であるかどうかの判断は、例えば、自動変速機５のエンジン１側と車輪７側の回転差や回転比等を基にして行うことができる。そして、Ｓ１１２において、自動変速機５が被駆動状態でないと判断としたときにはＳ１１０に進んでエンジン停止を不許可にし、被駆動状態である（自動変速機５が車輪７側のトルクで回されている）と判断したときにはＳ１０５に進んでエンジン自動停止を行う。

この実施形態の制御においては、車速がしきい値車速Ｖ2と制御許可車速Ｖ0の間の速度である場合（図３参照）にも、自動変速機５が被駆動状態である（自動変速機５が車輪７側のトルクで回されている）という条件を満たすときにはエンジンの自動停止を実行する。このように自動変速機５が被駆動状態にあるときには、車両が加速状態になく、しきい値車速を超える速度でエンジンの自動停止を行っても動力抜けによる不快感や違和感を乗員に与えることがない。したがって、この実施形態の装置においては、制御許可車速Ｖ0を超えない車速においても、不具合の生じない条件下でより多くエンジン自動停止を行うことができるため、燃費性能の向上とエミッションの低減のうえでより有利になる。

なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、この発明にかかるエンジン自動停止及び再始動装置をエンジンとモータを備えたハイブリッド車両に適用したが、動力源としてエンジンのみを備えた車両に適用することも可能である。

この発明にかかるエンジン自動停止及び再始動装置を搭載したハイブリッド車両の動力伝達系を中心とした概略構成図。 この発明の一実施形態のエンジン自動停止時における制御を示すフローチャート。 同実施形態のエンジン自動停止時における車速と、エンジン回転数と、ブレーキ信号の関係を示すタイミングチャート。 この発明の他の実施形態のエンジン自動停止時における制御を示すフローチャート。

符号の説明

１…エンジン １０…燃焼操作ユニット（エンジン自動停止及び再始動装置） １１…コントローラ（エンジン自動停止及び再始動装置） Ｖ0…制御許可車速 Ｖ1…基準車速 Ｖ2…しきい値車速

Claims (4)

1. 車速が制御許可車速を超えた後に基準車速以下になったことを一つの条件としてエンジンを自動停止し、その後に別の所定条件を満たしたときにエンジンを自動的に再始動させる車両のエンジン自動停止及び再始動装置において、
   車速が制御許可車速を超えた後に基準車速以下になってエンジンが一度自動停止した後には、車速が前記制御許可車速を超えない場合でも、前記基準車速よりも低い極低速のしきい値車速以下になったことを車速条件としてエンジンを自動停止することを特徴とする車両のエンジン自動停止及び再始動装置。
2. エンジン自動停止の車速条件が前記しきい値車速以下に変更された後には、エンジンの自動停止の繰り返し回数を所定回数以下に制限することを特徴とする請求項１に記載の車両のエンジン自動停止及び再始動装置。
3. エンジン自動停止の車速条件が前記しきい値車速以下に変更された後のエンジン自動停止回数のカウントは、車速が前記制御許可車速を超えたときにリセットすることを特徴とする請求項２に記載の車両のエンジン自動停止及び再始動装置。
4. 車速が制御許可車速を超えた後に基準車速以下になってエンジンが一度自動停止した後には、車速が前記制御許可車速を超えない場合でも、前記基準車速よりも低い極低速のしきい値車速以下になったこと、または、変速機が被駆動状態であることを条件としてエンジンを自動停止することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両のエンジン自動停止及び再始動装置。
   
   

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