JP4790015B2 - 自動車の始動援助方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は自動車の始動時にエンジントルクを加えることによって自動車の始動を援助する方法、およびその装置に関するものである。

本発明は特に機械的ギアボックスを有する自動車の始動時の援助方法であって、自動車の始動時に満足な運転性を得ることができるようにエンジン回転数を制御する援助方法に関する。自動車の「始動」の語は車両速度がゼロでありギアボックスが噛み合っていない状態から車両速度がゼロでなくギアボックスが噛み合っている状態までの過渡期を意味する。

現在では、自動車が静止状態から動作状態に移行するときの快適さを改善するために、自動車の前進の継続におけるエンストを減少させることを目的としている。このエンストは応答期間においてエンジントルクをかなり減らす車両重量の増加、エンジンマニホールドの容積の増加によって引き起こされる。

これを達成するために、車両速度がゼロでなくエンジン回転数が減少したことを検出する自動車の始動援助方法が用いられており、指令エンジン回転数が算出され、指令エンジン回転数と測定によって得られた測定エンジン回転数との差の関数である加速要素を測定エンジントルクに加える。
ＵＳ２００４／１１２３３６Ａ１ ＤＥ１９８０６６６５Ａ１

このような始動援助方法においては、加えるべきエンジントルクの正確な値を算出することができないという欠点があり、クラッチペダルの操作性を悪化させ、運転者が円滑に始動するのを困難にしている。

本発明は上述の欠点を解消し、エンジントルクを追加することにより自動車の始動を援助し、最適の運転性を得ることができる方法を提供することを目的としている。

この目的のために、本発明の一つの主題は、自動車の始動時にエンジントルクを増加することによって自動車の始動を援助する方法であって、
−上記自動車が始動することを検出することができるパラメータを決定し、
−運転者の意図を検出することができるパラメータから指令エンジン回転数を算出し、
−上記指令エンジン回転数から始動時に増加するエンジントルクである始動援助トルクを決定し、
−上記自動車がゼロ速度から非ゼロ速度まで始動するときに上記始動援助トルクを増加する工程を有し、
−上記指令エンジン回転数をエンジンの慣性モーメントの値の関数に基づいて算出し、上記指令エンジン回転数と測定エンジン回転数との差が所定値を越えたときに、上記慣性モーメントの値を第１の値から第２の値に切り換える。

この始動援助方法においては、エンジントルクに加えることができる始動援助トルクを得ることができ、運転者の意図に忠実な運転性を得ることができる。追加トルクは運転者の意図から決定され、加えるトルクを特に正確に推定することができる。

このような始動援助方法においては、測定回転数に基づいて、車両ギアボックスが噛み合っていない状態における慣性モーメントと、車両ギアボックスが噛み合った状態における慣性モーメントとを切り換えることができるから、加えるべきトルクのレベルの最もよい推定値を得ることができ、始動状態における車両の前進動作の継続におけるエンストが発生するのを避けることができる。

この方法の実施の形態においては、ほぼ安定したエンジン回転数を得るために、フィルタリング期間を考慮して上記指令エンジン回転数を算出する。

より好ましくは、始動援助トルクを指令エンジン回転数とエンジン回転数との差に応じて決定する。

より好ましくは、余裕トルクを得るために、上記援助トルクが使用されている間エンジンを制御する。

このような始動援助方法においては、エンジンの制御により、運転者の要求するトルクを守ることができ、余裕トルクを維持することができるから、エンジンマニホールドの大きさに関連した吸入空気の強弱に頼ることなく、追加トルク要求に即座に対応することができる。

この方法の実施の形態においては、上記自動車が始動を開始したときには最大値を示し、上記自動車が始動を終了したときには最小値を示す、変化する余裕トルクを得るように、エンジンを制御する。

より好ましくは、指令注入空気流量と推定空気流量との関数によって制御する。

本発明の他の主題は、自動車の始動時にエンジントルクを加えることによって自動車の始動を援助する装置であって、上記自動車が始動することを検出することができるパラメータを決定する決定手段と、運転者の意図を検出することができるパラメータから指令エンジン回転数を推定する推定手段と、上記自動車がゼロ速度から非ゼロ速度までの始動するときに援助トルクが使用されるように、上記指令エンジン回転数から始動援助トルクを算出する算出手段とを設ける。

上記自動車が始動することを検出するパラメータは、アクセルペダルの踏込みを示すパラメータ、車両速度とエンジン回転数との比を示すパラメータの少なくとも一方を有する。

このような装置を使用することにより、クラッチが入っているか否かを知ることができなくとも、始動援助トルクを決定することができるから、非常に多くのエンジン制御技術に共用できる方法を実行することができる。

本発明およびその効果は添付の図面に示された非限定的な実施の形態の説明を読むことによってより理解できるであろう。
−図１は本発明に係る始動援助装置のブロック図；そして
−図２は始動段階におけるエンジン回転数およびトルクの時間的変化を示すグラフである。

図１は符合１で示される本発明の始動援助装置の全体の構成を示す。この図において、矢印Ｆ_１〜Ｆ_７は本発明の始動援助方法の過程に相当する。装置１は、自動車の始動を示すパラメータを決定する決定モジュール２、決定モジュール２と協同して指令エンジン回転数を推定する推定モジュール３、および申し分のない運転性を得るために、推定モジュール３と協同してエンジントルクに加える始動援助トルクを計算する計算モジュール４を有する。また、装置１は、始動援助トルクを管理する管理モジュール５、管理モジュール５と協同して自動車エンジンを制御する制御手段６および制御手段６に接続され、始動援助トルクを監視する監視手段７を有する。

決定モジュール２は自動車のアクセルペダルの踏込量Ｐedacc、車両速度Ｖveh、自動車のエンジン回転数Ｎに応じた入力Ｅ_１、Ｅ_２およびＥ_３を受ける。これらのデータは適切なセンサによって供給され、始動援助を実行するための条件を決定し、判断するために使用される。

これらのデータから、第１の実行条件が満たされるか否かを決定するために、決定モジュール２は車両速度Ｖvehと自動車のエンジン回転数Ｎとの比Ｖveh／Ｎを算出し、この比を所定値Ｖmilと比較する。所定値Ｖmilは変速ギアボックスの長さに応じて決定される。この所定値はたとえばエンジン回転数が１０００ｒｐｍになったときの車両速度に応じて決定される。たとえば、ギアボックスの１速ギアは１０００ｒｐｍで７ｋｍ／ｈの所定値Ｖmilによって特徴付けられる。「１０００ｒｐｍで７ｋｍ／ｈの所定値Ｖmil」とは、ギアボックスが１速ギアのとき、エンジン回転数が１０００ｒｐｍで自動車が７ｋｍ／ｈの速度で走行することを意味する。比Ｖveh／Ｎと比較される所定値Ｖmilは１速ギアのための所定値Ｖmilである。

このように決定モジュール２は比較器（図示せず）を用いて車両速度Ｖvehと自動車のエンジン回転数Ｎとの比を所定値Ｖmilと比較する。もし、上記比が所定値Ｖmilよりも小さいときには、自動車の始動援助の第１の実行条件が満足される。

決定モジュール２はセンサ（図示せず）によって測定される自動車の運転者のアクセスペダルの踏込量Ｐedaccに応じて要求トルクを検出する。運転者がアクセスペダルを踏み込んでいるとき、第２の実行条件が満足される。

決定モジュール２が自動車の始動援助の第１、第２の実行条件が満足されると判断したときには、援助実行を示す情報アイテムを作成し、それを推定モジュール３に送信する（矢印Ｆ_１）。

推定モジュール３は指令トルクに対応するアクセルペダルの踏込量から指令エンジン回転数を推定する。指令エンジン回転数は次式Ｅによって算出される。

ここで、Ｎ_ｓｐ(i)は時刻ｉにおける指令エンジン回転数であり、
Ｎ_ｓｐ(i-1)は時刻ｉ−１における指令エンジン回転数であり、
Ｊはエンジンの慣性モーメントであり、
Ｃは運転者によって要求されたトルクであり、
Ｎはエンジン回転数であり、
ｋは安定係数（coefficient de stabilisation）であり、
Ｋはろ過定数（constante de filtrage）である。

安定係数ｋは換算マップにより算出することができ、安定係数ｋは車両速度Ｖveh、車両速度と自動車のエンジン回転数Ｎとの比Ｖveh／Ｎ、および運転者によって要求されたトルクＣに依存しており、データＶveh、Ｖveh／Ｎ、およびＣはメモリまたは自動車の状況を示す信号が表す状態の変数から読むことができる。

安定係数ｋは次式によって算出される。

ここで、ｆ_２はＶveh／Ｎの関数であり、Ｖveh／Ｎ情報を考慮して始動の可能性を示し、
ｆ_３はｄＣ／ｄｔの関数であり、トルクの情報を考慮して始動の可能性を示す。

安定係数ｋによって運転者によって要求されるトルクがほぼ一定であることが分かり、Ｋ(Ｎ―Ｎ_ｓｐ(i-1))により決定される一次フィルタを実行することができ、要求トルクが変化したときにも安定係数ｋは対応することができる。上記一次フィルタは推定モジュール３による指令エンジン回転数の計算において発散を避けることができる。

算出処理の間、推定モジュール３は何よりもまず、ギアボックスが解放された状態に対応するエンジンの慣性モーメントの第１の値Ｊ_１を用いることによって、指令エンジン回転数を決定する。決定された指令エンジン回転数と測定されたエンジン回転数との差が閾値Ｎ_{ｓｅｕｉｌ}を越えたとき、推定モジュール３は、ギアボックスが１速ギアである状態に対応するエンジンの慣性モーメントの第２の値Ｊ_２を用いることによって、指令エンジン回転数を決定する。

そして、推定モジュール３は始動援助トルクを算出する算出モジュール４に指令エンジン回転数を表す値を送信する（矢印Ｆ_２）。

算出モジュール４はまた測定エンジン回転数に関する情報であるＥ_４を入力する。そして、算出モジュール４は比較器（図示せず）を用いて指令エンジン回転数と測定エンジン回転数とを比較する。指令エンジン回転数と測定エンジン回転数との差に基づいて、算出モジュール４は満足な運転性を得られるようにするためにエンジントルクに加える始動援助トルクを決定する。始動援助トルクは比例微分補正器（correcteur proportionnel derive）（図示せず）を用いて算出され、始動援助トルク管理モジュール５に送信される（矢印Ｆ_３）。

管理モジュール５は運転者がアクセルペダルを介して要求した指令トルクに関する情報である入力Ｅ_５を受ける。管理モジュール５は始動援助トルクおよび要求指令トルクに関する第１のトルク値並びに第１のトルク設定値よりも大きい余裕トルクに関する第２のトルク値を決定する。

第１のトルク値は、エンジンが最大進角位置に関する点火進角を変化させることによって達する第１の指令トルク値Ｃ_ａに対応する。最大進角位置は操作によって達しうる最大のトルクのための位置である。ここでは、「点火進角」の語はエンジン発火部品がスパークを発生させた時点とピストンが上死点になった時点との間にクランクシャフトが回転する角度の意味である。第１の指令トルク値に関する点火進角は、たとえば、２０°である。

第２のトルク値Ｃ_ｂは、エンジンがスロットルを開としかつ最大進角位置に操作されることによって達する第２の指令トルク値に対応する。この第１および第２の設定値はエンジン制御手段６に送られる（矢印Ｆ_４およびＦ_５）。

制御手段６は点火進角を制御し、たとえば５°の角度を得るために第１の設定値に応じた点火進角の減少によってエンジンスロットルバルブを制御し、第１の設定値に等しいトルク値を得るためにスロットルバルブを過度に開く。このエンジン制御によって、援助トルクを運転者の要求したトルクに応じた値とすることにより、エンジンマニフォールドの寸法に主に関係した吸気の強弱に頼ることなく、点火進角を変えることによって早急に得られるトルクの蓄えすなわち余裕を保証する。

制御手段６はエンジンに注入された空気についての指令注入空気流量Ｑconsigneおよび推定注入流量Ｑestimeを監視手段７に送る（矢印Ｆ_６およびＦ_７）。もし、設定注入空気流量Ｑconsigneの値が推定注入流量Ｑestimeよりも低いときには、エンジンによって提供されるトルクが点火進角の減少によって低下する。これに対して、もし設定注入空気流量Ｑconsigneの値が注入流量推定値Ｑestimeよりも高いときには、点火進角を変えて、得られた臨時トルクを使用することにより、エンジンによって提供されるトルクが増加し、自動車の始動が終了したときには臨時トルクはほぼゼロとなる。

図２において、曲線２０、２２はそれぞれ指令エンジントルクすなわち上記トルク値Ｃ_ａおよびＣ_ｂの時間的変化を示し、曲線２３、２４はそれぞれ回転数すなわち指令エンジン回転数の時間的変化を示す。

曲線２０は自動車の運転者のアクセルペダルの踏込みによって決定され、時刻ｔ_０と時刻ｔ_１との間においてほぼゼロトルク設定値を示す第１部分を有する。曲線２０の時刻ｔ_１から時刻ｔ_２の第２部分は漸進的に増加し、指令トルクＣ_１、たとえば３５Ｎｍに達し、時刻ｔ_２から時刻ｔ_３の第３部分は指令トルクＣ_１でほぼ一定である。曲線２０の時刻ｔ_３と時刻ｔ_４との間の第４部分は指令トルクＣ_２、たとえば４５Ｎｍでほぼ一定である。時刻ｔ_４と時刻ｔ_５との間の第５部分はほぼ指令トルクＣ_１まで低下していることを示す。時刻ｔ_５から時刻ｔ_６の第６部分はほぼ増加し、ほぼ指令トルクＣ_２に達している。時刻ｔ_６以降は、指令トルクはほぼ一定である。

センサによって検出されたエンジン回転数を示す曲線２３は時刻ｔ_０と時刻ｔ_１との間の第１部分を有し、エンジン回転数Ｎ_１たとえば６６０ｒｐｍでほぼ一定である。曲線２３の時刻ｔ_１から時刻ｔ_７の第２部分は、ほぼ上記回転数Ｎ_１から回転数Ｎ_２たとえば６３０ｒｐｍに増加している。時刻ｔ_７と時刻ｔ_３との間の第３部分は直線的に増加し、回転数Ｎ_３たとえば１２００ｒｐｍに達している。曲線２３の時刻ｔ_３と時刻ｔ_５との間の第４部分は最低回転数Ｎ_４、たとえば６００ｒｐｍに減少している。曲線２３の時刻ｔ_５以降の第５部分はほぼ増加部分である。

指令エンジン回転数を示す曲線２４は、式Ｅおよび上述の曲線２０、２３によって決定される。

曲線２４の第１の部分は、曲線２３の時刻ｔ_０と時刻ｔ_１との間の部分とほぼ一致する。時刻ｔ_１から時刻ｔ_７の第２部分は、ほぼ回転数Ｎ_５たとえば７００ｒｐｍまで増加している。時刻ｔ_７と時刻ｔ_８との間の第３部分は回転数Ｎ_６たとえば１６００ｒｐｍまで直線的に増加している。時刻ｔ_８と時刻ｔ_５との間の第４部分は、第２部分の勾配よりも急でない勾配で回転数Ｎ_７たとえば１９００ｒｐｍまで増加している。時刻ｔ_５において、指令エンジン回転数は突然回転数Ｎ_４まで低下している。時刻ｔ_５と時刻ｔ_９との間の第５部分は、回転数Ｎ_８たとえば１１００ｒｐｍまで増加している。時刻ｔ_９以降の第６部分は曲線２０の時刻ｔ_４以降の部分とほぼ一致している。

指令トルクすなわち始動援助トルクを示す曲線２１の時刻ｔ_０と時刻ｔ_３との間の第１部分は曲線２２の部分とほぼ一致している。時刻ｔ_３から時刻ｔ_８の第２部分は、ほぼトルク値Ｃ_３たとえば８０Ｎｍまで増加しており、続いて時刻ｔ_８から時刻ｔ_１０の第３部分は、トルク値Ｃ_４たとえば６５Ｎｍまで減少している。時刻ｔ_１０と時刻ｔ_１１との間の第４部分はトルク値Ｃ_５たとえば９０Ｎｍまで増加している。時刻ｔ_１１と時刻ｔ_９との間の第５部分は減少しており、時刻ｔ_９以降は曲線２０と一致している。

トルクの利用できる余裕の変化を示す曲線２２は全体的に曲線２１と同様である。時刻ｔ_０と時刻ｔ_３との間の第１部分は曲線２１とほぼ一致している。時刻ｔ_３から時刻ｔ_８の第２部分は、ほぼトルク値Ｃ_６たとえば１２０Ｎｍまで増加しており、続いて時刻ｔ_８から時刻ｔ_１０の第３部分は、トルク値Ｃ_７たとえば１００Ｎｍまで減少している。時刻ｔ_１０と時刻ｔ_１１との間の第４部分はトルク値Ｃ_８たとえば１３５Ｎｍまで増加している。時刻ｔ_１１と時刻ｔ_５との間の第５部分は減少しており、その後曲線２１と一致している。

このように、本発明においては、エンジン制御の長所によって、エンジントルクに加えられる始動援助トルクを得ることが可能であり、即座に運転者の意図に応じた運転性を得ることができ、自動車の運転者の意図に早急に対応するために、可能余裕トルクを維持することができる。

本発明に係る始動援助装置のブロック図である 始動段階におけるエンジン回転数およびトルクの時間的変化を示すグラフである。

Claims (7)

1. 自動車の始動時にエンジントルクを増加することによって上記自動車の始動を援助する方法であって、
   −上記自動車が始動することを検出することができるパラメータを決定し、
   −運転者の意図を検出することができるパラメータから指令エンジン回転数を算出し、
   −上記指令エンジン回転数から始動時に増加するエンジントルクである始動援助トルクを決定し、
   −上記自動車がゼロ速度から非ゼロ速度まで始動するときに上記始動援助トルクを増加し、
   上記指令エンジン回転数をエンジンの慣性モーメントの値の関数に基づいて算出し、上記指令エンジン回転数と測定エンジン回転数との差が所定値を越えたときに、上記慣性モーメントの値を第１の値から第２の値に切り換えることを特徴とする始動援助方法。
2. ほぼ安定したエンジン回転数を得るために、フィルタリング期間を考慮して上記指令エンジン回転数を算出することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 上記始動援助トルクが増加された上記エンジントルクにさらに増加される余裕トルクを得るために、上記始動援助トルクが増加されている間エンジンを制御することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 上記余裕トルクが、上記自動車が始動を開始したときには最大値を示し、上記自動車が始動を終了したときには最小値を示すように、上記エンジンを制御することを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 自動車の始動時にエンジントルクを増加することによって自動車の始動を援助する装置であって、上記自動車が始動することを検出することができるパラメータを決定する決定手段（２）と、運転者の意図を検出することができるパラメータから指令エンジン回転数を推定する推定手段（３）と、上記自動車がゼロ速度から非ゼロ速度まで始動するときに始動時に増加するエンジントルクである始動援助トルクが増加されるように、上記指令エンジン回転数から上記始動援助トルクを算出する算出手段（４）とを有し、上記推定手段が上記指令エンジン回転数をエンジンの慣性モーメントの値の関数に基づいて算出し、上記指令エンジン回転数と測定エンジン回転数との差が所定値を越えたときに、上記慣性モーメントの値を第１の値から第２の値に切り換えることを特徴とする始動援助装置。
6. 上記自動車が始動することを検出するパラメータがアクセルペダルの踏込みを示すパラメータを有することを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 上記自動車が始動することを検出するパラメータが車両速度とエンジン回転数との比を示すパラメータを有することを特徴とする請求項５または６に記載の装置。

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