JP4945446B2 - 車両の熱機関の自動停止および再始動回数を制限する方法 - Google Patents

Description

本発明は、乗用車またはツーリングカータイプの車両に装備される熱機関の自動的停止および始動を制御する方法に関する。

より詳細には、本発明は、エンジン停止要求の所与のある段階についての停止および始動回数を制限する方法に関する。

乗用車やツーリングカーなど、熱機関を備える車両の製造者は、これら熱機関の消費量および汚染物質の排出量を少なくすることのできる技術的解決方法を常に探究している。

現在までに開発された種々の解決方法のうちで、車両が一時的に停止する段階や、エンジンがいずれにせよアイドリングで回転し続け、次いで運転者が車両の発進を所望したときにエンジンの自動的な始動を行う段階など、エンジンの動作を必要としない車両のあらゆる使用段階でエンジンを自動的に停止させるシステムが提案されている。

このエンジンの自動的な停止及び始動方法は、英語で「ストップアンドスタート」または「ストップアンドゴー」とも呼ばれるが、平均すると、所与の行程について、全時間のうちの約２０％で車両が停止しエンジンがアイドリング回転していると見積られるので、エンジンの燃料消費を削減する大きな潜在的可能性を持っている。

通常、「ストップアンドスタート」システムは、車両の運転に関する適切な情報を基にして熱機関の停止および始動を自動的に制御するためのコンピュータを備える。このコンピュータは特に、エンジン停止要求段階を識別するのに適した手段と、エンジンを停止することが実際に可能であるエンジン停止許可段階を識別するのに適した手段と、「車両が現在エンジン停止要求段階に置かれている」および「車両が現在エンジン停止許可段階に置かれている」という条件が揃ったときエンジンを実際に停止させる手段とを含む。

同様に、「ストップアンドスタート」システムは、特に、エンジン始動要求段階を識別するのに適した手段と、エンジンを始動させることが実際に可能であるエンジン始動許可段階を識別するのに適した手段と、「車両が現在エンジン始動要求段階に置かれている」および「車両が現在エンジン始動許可段階に置かれている」という条件が揃ったときエンジンを実際に始動させる手段とを含む。

運転者が自身の車両のエンジンを停止する意志を示し、その車両が停止可能である、あるいは、まだ走行中である期間を「エンジン停止要求段階」と呼ぶ。そのようなエンジン停止の意志は、運転者による車両のブレーキペダルの作動など、種々の基準により特徴付けることができる。

車両の動作がエンジンの回転を必要とせず、エンジンの停止を許可する期間を「エンジン停止許可段階」と呼ぶ。エンジンの回転を必要とする車両の動作条件は、車両がエンジン停止要求段階にあっても、車両のある装置の動作自体と関係し、それと同時に、運転の楽しみを増やす可能性がある。エンジンの停止の妨げとなるこれらの条件は、例えば、エンジンの冷却水温度が所定のあるしきい値より低いなど様々な基準によって特徴付けられる。実際、エンジンは最適な状態で作動するにはある温度に達していなければならず、したがって、エンジンの始動後、あまりに早期にエンジンを停止することによりエンジンの温度上昇を遅らせることは適切ではない。

車両が動作するのにエンジンの始動が必要な期間を「エンジン始動要求段階」と呼ぶ。一般的に、そのような始動を必要とする車両の動作条件は、エンジン停止の妨げとなる条件から推論する。

車両の動作にあたりエンジンの始動が禁じられない期間を「エンジン始動許可段階」と呼ぶ。始動の妨げとなる動作条件は、例えば、クラッチの開または閉状態および／またはトランスミッションの状態、すなわちギアが入っているか入っていないかに関連付けることができる。

国際公開公報ＷＯ−９８／１４７０２号は、「ストップアンドスタート」システムを記載している。このシステムは、
２つのセンサ、すなわち
− クラッチペダルの位置センサ
− ハンドブレーキの位置センサ
から供給される情報から熱機関の停止または始動を指令する電子カードを備える。

クラッチペダルが踏まれずハンドブレーキがかけられると、エンジンは自動的に停止される。クラッチペダルが踏まれハンドブレーキが緩められると、エンジンは自動的に再始動される。

このシステムはまた、エンジンの回転数があるしきい値より高い場合に、電子カードをオフにするエンジン回転数センサと、エンジンがその動作温度に達していない場合にやはり電子カードをオフにするエンジン温度センサも使用する。

このようなシステムにより、確かに、熱機関のアイドリング運転段階を最小にして熱機関の燃料消費を低減することが可能である。しかし、このようなシステムによって生じる消費の削減は特に最適化されているとはいえない。

実際、この場合、エンジンの停止要求段階は、パーキングのブレーキの作動期間にのみ限定されている。エンジン停止許可段階に関して言えば、この段階は、「コールドエンジン」運転あるいはさらには高速回転運転といった、エンジン停止の妨げとなる極めて限定数の車両動作条件を基にして定義されるにすぎない。

したがって、そのようなシステムを使用する場合、パーキングのブレーキを作動させずに車両を停止させてもエンジンは停止しない。言い換えれば、車両の停止段階のうちでこのタイプの停止がかなりの割合を占める。実際、三色信号機での停止時など一時的な停止の状況で運転者がハンドブレーキを引くことは稀である。

また、国際公開公報ＷＯ９８／１４７０２号に記載されている解決方法は専らハードウェア的なものである。したがって、エンジンの自動停止を行うために考慮される情報数が増加すると、その解決方法の複雑さ、特に電子カードの複雑さが急速に増す。

本出願人が出願したフランス特許出願ＦＲ−Ａ−２８１６８９１号は、より高性能なエンジンの自動的な停止及び始動戦略を実施することができるシステムを作り出すことにより従来のシステムの不都合を矯正する、より高性能な「ストップアンドスタート」システムを記載している。

フランス特許出願ＦＲ−Ａ−２８１６８９１号の対象となっている、車両の熱機関の自動的な停止及び始動制御システムは、エンジンの停止および始動手段と、車両の状態に関する情報センサと、センサの情報を基にして前記エンジンの停止および始動手段を制御する手段と、を備え、これらの制御手段が、前記情報センサから送出されるデータに応じて動作する前記エンジンの制御アルゴリズムを含むコンピュータを有することを特徴とする。

したがってこのシステムは、エンジンの停止の妨げとなるより多くの車両動作条件を考慮に入れることにより、エンジンの停止を要求するより多くの車両動作状況を考慮して、エンジンの停止回数が増えることにより発生する燃料消費の利得を改善することを可能とし、それが、特に、エンジンの停止により場合によっては起こり得る車両の動作および車両の運転の楽しみに対する影響が制限されるような形で可能になる。

したがって、このようなシステムにより、多数の車両動作条件を考慮に入れた、より複雑なエンジン制御戦略を必要とする問題を容易に解決することが可能になる。

しかしながら、最良の運転の楽しみを提供するには新しい進歩がさらに必要であることがわかった。

実際、現在提案されているすべてのシステムでは、同一のエンジン停止要求段階で、発生する車両の動作状況（諸装置が次々に使用される状況）に応じて、エンジンの相次ぐ複数回の停止および再始動を観察することが可能である。ところが、同一のエンジン停止要求段階で、エンジンが数回も停止され再始動されるこのような状況は運転者を驚かせ、システムが正常に動作していないという気持ちを運転者に抱かせる可能性がある。運転者が、「ストップアンドスタートシステム」によって自動的に指令されたエンジンの停止または再始動の論理によって混乱しないようにしなければならない。

したがって、本発明は、同一のエンジン停止要求段階におけるエンジンの停止回数を管理するエンジンの停止および再始動の自動制御方法を提案することにより、エンジンの自動停止および始動の制御方法をさらに改善することを目的とする。

本発明による方法は、エンジンの停止を指令するため、車両がエンジンの停止要求段階に置かれ、かつ、前記エンジンの停止の妨げとなるあらかじめ定められた動作条件下に置かれていないことが必要であるか、あるいは、エンジンの始動を指令するため、車両がエンジンの始動要求段階に置かれ、かつ、前記エンジンの始動の妨げとなるあらかじめ定められた動作条件下に置かれていないことが必要であるタイプの車両に装備される熱機関の停止および始動の制御に関する。

本発明によれば、この熱機関の停止および始動の制御方法は、所与のあるエンジン停止要求段階について、最大でも、所定回数のエンジンの停止または始動しか指令されないことを特徴とする。

本発明の対象となる制御方法の別の特徴によれば、所与のあるエンジン停止要求段階について、最大でも、１回のエンジンの停止しか指令されない。

本発明の対象となる制御方法の別の特徴によれば、エンジン停止要求段階の発生時に、前記車両が、エンジンの停止の妨げとなる前記あらかじめ定められた動作条件のうちの所定の条件下に置かれている場合、エンジンの前記停止要求段階の全期間中に、エンジンの停止が指令されない。

本発明の対象となる制御方法の別の特徴によれば、エンジン停止要求段階の発生時、および、エンジンの前記停止要求段階の開始以後のしきい値より長い時間の間、前記車両が、エンジンの停止の妨げとなる前記あらかじめ定められた動作条件のうちの所定の条件下に置かれている場合、エンジンの前記停止要求段階の全期間中に、エンジンの停止が指令されない。

本発明の対象となる制御方法の別の特徴によれば、エンジン停止要求段階の発生時に、前記車両が、エンジンの停止の妨げとなる前記あらかじめ定められた動作条件のうちのいずれか１つの条件下に置かれている場合、エンジンの前記停止要求段階の全期間中に、エンジンの停止が指令されない。

発明の対象となる制御方法の別の特徴によれば、エンジン停止要求段階の発生時、および、エンジンの前記停止要求段階の開始以後のしきい値より長い時間の間、前記車両が、エンジンの停止の妨げとなる前記あらかじめ定められた動作条件のうちのいずれか１つの条件下に置かれている場合、エンジンの前記停止要求段階の全期間中に、エンジンの停止が指令されない。

発明の対象となる制御方法の別の特徴によれば、エンジン停止要求段階中およびエンジンが停止されたときに、前記車両が、エンジンの停止の妨げとなる前記あらかじめ定められた動作条件のうちの所定の条件下に置かれている場合、エンジンの始動が指令され、前記停止要求段階の残りの全期間中、もはやエンジンの停止が指令されない。

発明の対象となる制御方法の別の特徴によれば、エンジン停止要求段階中およびエンジンが停止されたときに、前記車両が、エンジンの停止の妨げとなる前記あらかじめ定められた動作条件のうちのいずれか１つの条件下に置かれている場合、エンジンの始動が指令され、前記停止要求段階の残りの全期間中、もはやエンジンの停止が指令されない。

本発明は、単に例示した添付図面を参照し、以下の説明を熟読することにより、さらに理解することができる。

図１は、熱機関２を具備する自動車の種々の装置を示す図である。車両の居住空間内では、ステアリングコラム４の近傍に配置された（キー付きまたはなしの）スイッチ３によりエンジンの始動または停止が手動で制御されるが、押しボタンタイプの二位置切換スイッチ５などの手段により、運転者は、「ストップアンドスタート」モード、すなわちエンジン２の自動停止および始動モードでの車両の動作をオンまたはオフとすることができる。

さらに、車両は、変速レバー６で示される伝達機構、ならびに特にブレーキペダル７によって操作される制動装置を含む。

当然のことながら、これらの装置は、特にクラッチ、エンジン２の冷却用のモータファンユニット、車内の冷暖房用空調装置、さらにはパワーステアリング機構など図示しなかった他の装置を制限するものではない。

熱機関２は、火花点火方式または圧縮点火方式（ディーゼル）の従来の多気筒型エンジンである。これらのタイプのエンジンはよく知られているのでこれ以上詳細には記述しない。従来技術では、エンジン２の運転は、特に燃料の流量を制御するエンジン制御コンピュータ１２により制御される。

エンジン２は、オルタネータスタータを形成する可逆回転電気機械８などの適当な始動手段と協働する。例えばプーリとベルトによる運動伝達により、オルタネータスタータ８のロータはエンジン２のクランクシャフトに接続される。

変形形態では、エンジン２は、オルタネータスタータ８とは異なる図示しない追加のスタータと協働することもできる。

機械８により、車両の熱機関２によって駆動される誘導ロータの回転運動を、ステータのコイル内で誘導される電流に変換することができる。この電流は車両のインパネの配線に電気を供給するとともに、この車両のバッテリ９を充電するためのものである。

機械８はまた、モータまたは回転電気機械を構成し、ロータのシャフトを介して車両の熱機関２を回転駆動することができる。こうしてオルタネータ８は自動車の熱機関２を始動することができる。

したがって、例えば多相型のこの機械８は、特に車両のバッテリを充電するためのオルタネータとして、および自動車の内燃機関すなわち熱機関を始動させるためにそれを駆動するためのスタータとして動作する。この目的のため、オルタネータの発電子の各相に接続された出力ユニットは、モータモードではこれらの相の制御ブリッジの役割を果たし、オルタネータスタータ８がオルタネータモードで動作するときは整流ブリッジの役割を果たす。

そのような機械８は周知であるのでこれ以上詳細には説明しない。例えばフランス特許ＦＲ２８４２０４１号がこのような機械を記載している。

本発明によるエンジンの停止および始動の自動制御方法を用いるシステムは、車両の動作に関するいくつかの情報を基にして、コンピュータ１０および１２を介して機械８の動作ならびにエンジン２の停止および始動を制御するコンピュータ１１を備える。

実際には、コンピュータ１１は、切換スイッチ３またはボタン５の位置に加えて、エンジン２の回転速度、車両の速度、走行距離、クラッチペダルの位置、アクセルペダルの位置、ギアチェンジレバー６の位置、ブレーキペダル７の位置およびハンドブレーキの位置、ギアボックスで選択されているギア比、エンジンの冷却水の温度、バッテリ９の充電状態、空調状態、運転者からハンドルに加えられているトルクなど、車両の動作に関する必要な情報を提供するための適切な情報センサと協働する。

本発明でいうコンピュータ１１は、より一般的には、プログラミング手段による制御アルゴリズムを導入することができ、少なくとも１つのメモリを含む全てのシステムであると定義されることに留意することが重要である。ＡＳＩＣタイプのプログラマブルロジックネットワークを使用することができる。このコンピュータ１１は図示するように独特のものとすることも、例えばコンピュータ１０または１２のような他のコンピュータに組み込むことも、あるいはさらに複数のコンピュータに組み込むこともできる。

コンピュータ１１は、適切なセンサから直接にあるいはコンピュータ１１が接続された他のコンピュータを介して送られるいくつかの情報を基にして車両の動作を常時監視し、エンジンが回転しているときには、コンピュータ１１は、車両がエンジン停止要求段階およびエンジン停止許可段階に置かれているかどうかを確認し、それからエンジンが停止していると推論する。同様に、エンジンが停止しているときは、コンピュータ１１は、受け取った情報を基にして、車両がエンジン始動要求段階および始動許可段階に置かれているかどうかを確認し、それからエンジンが始動していると推論する。

エンジン停止要求段階は、ボタン５が「非抑制」位置にあることと、特に、
− ブレーキペダルの位置が「踏み込まれていない位置」から「踏み込まれた位置」に移行すること
− 速度レバーがニュートラルにあること
という基準のうちの一方が守られていることとを組み合わせた、車両の動作に関する適切な基準によって定義される。

エンジン停止許可段階に関しては、この段階は、エンジン２の停止の妨げとなるあらかじめ定められた車両の動作条件を識別するいくつかの基準を基にして定義される。

これらの許可段階を定義することができる車両動作条件としては様々なタイプのものを区別することができる。
− エンジン要件（水温など）、ブレーキング支援の必要性、インパネ電気ネットワーク要件、車内の熱的要件など、いわゆる車両に関する条件
− 駐車操作など運転の楽しみに関する条件
− 運転者に関する条件

始動要求段階に関しては、この段階は、エンジンの停止の妨げとなる条件からほぼ推論される。

始動要求の妨げとなる条件に関しては、それらの条件は、選択した速度が存在することなどトランスミッションに関する状況を特に含む。

図２は、本発明による方法を使用し、コンピュータ１１の電子メモリ内に格納された制御アルゴリズムの例を示す。

アルゴリズムをコード化するのに使用されるソフトウェアアーキテクチャは２つのモジュールに分解できることに留意すべきである。

ローレベルソフトウェアと呼ばれる第１モジュールは、マイクロプロセッサの入力の１つにおける信号の読取りや出力信号の送信など、使用するハードウェアアーキテクチャに関するコマンドをまとめたものである。このローレベルソフトウェアは、使用するマイクロコントローラに固有のものである。ハイレベルソフトウェアと呼ばれる第２モジュールは、実行するアプリケーションに特有のものである。

本発明においては、第２モジュールは、エンジンの自動始動および停止の管理戦略を導入するために使われる。第２モジュールはＣ言語などのプログラミング言語で作製される。

いったんエンジンが始動され、スイッチ４がエンジンの自動停止機能が作動される位置に置かれている場合、コンピュータ１１は、収集した情報を基にしてエンジンの動作状態を定期的に調べ、以下の段階を繰り返し実行する。

検査ステップ１００で、コンピュータ１１は、車両が新たなエンジン停止要求段階に入ったかどうかを確認する。

停止要求段階は、例えば、運転者がブレーキペダルを踏んだ場合および／またはニュートラルにセットし（ギアレバーを中立すなわちニュートラル位置）かつボタン５が作動位置すなわち「非抑制」位置に置かれている場合に識別される。

新たなエンジン停止要求段階が確認されると、この停止要求段階が続く間、すなわち運転者が足でブレーキペダルを踏んだままおよび／またはニュートラルのままであり、ボタン５がオンの位置にある間中、ステップ１０１で、コンピュータは、次に車両がエンジン停止許可段階にあるかどうかを確認する。

エンジンの有効な停止は、実際、車両の動作条件がそれを許す場合、すなわち、車両が、エンジンの停止が許可されない所定の条件のいずれにも置かれていない場合にしか、指令されない。

したがってステップ１０１では、エンジンの停止を許可しない条件が１つずつテストされる。よってステップ１０１の内容は、詳細に上述されていないが、それぞれ、エンジンの停止が許可されない車両の動作を特徴付けることができる、別々の一連のテストである。

エンジンが停止していないときに、エンジンの停止の妨げとなるエンジンの動作条件のうちの少なくとも１つが確認された場合は、たとえ、停止要求段階が終了する前に、初期的に停止を許可しない条件が消失しても、現在の車両停止要求段階の期間中はエンジンは停止されない。したがってそのプロセスはそこで停止し、ステップ１００に戻る。

その結果、運転者は、同一のエンジン停止要求段階中に万一停止および再始動が次々に起こっても驚くことはない。

一変形実施形態では、初期的にエンジンの停止を許可しない条件が消失した場合、１回だけ停止させるようにすることができる。

一変形実施形態では、エンジンの停止が許可されない所定の条件間で区別し、所定のいくつかの条件についてのみ、初期的に停止を許可しない条件が消失したとき、その後のエンジンの停止を許可することができる。

図２に示す変形実施形態では、初期的にエンジンの停止を許可しない条件が、車両の停止段階の開始時から起算した時間すなわちタイマ時間Ｔより前に消失した場合も、停止を許可することができる。このタイマ時間Ｔは、関係するエンジンおよび車両に応じて設定され、通常、２秒から１０秒の間である。

反対に、ステップ１０１で、車両が、エンジンの停止の妨げとなる車両の動作条件のいずれにもないこと、すなわち車両がエンジン停止許可段階にあることがわかった場合、ステップ１０２で、エンジンが停止される。

ステップ１０３は検査ステップ１０５で判定される現在のエンジン停止要求段階終了まで繰り返されるが、新しい検査ステップ１０３で、コンピュータは次いで、車両の状態を確認し、車両の動作条件が常にエンジン停止の維持を許可するかどうかを判定する。

実際のエンジンの有効な停止は、実際、車両の動作条件がそれを許す場合、すなわち車両が、エンジンの停止が許可されない所定の条件のいずれにもない場合にしか維持されない。

したがってステップ１０３では、ステップ１０１と同様に、エンジンの停止を許可しない条件が１つずつ確認される。

エンジンの停止の妨げとなる動作条件が発生する場合、ステップ１０４でエンジンが再始動する。エンジンは、たとえエンジン停止の妨げとなる条件が消失しても、車両の停止段階の残りの期間中、停止されることはない。したがってプロセスはそこで停止し、新たなエンジン停止要求段階の発生を判定するためにテストステップ１００に戻る。

一変形実施形態では、エンジン停止の維持を許可しない条件が消失した場合、別の停止を実行することができる。

一変形実施形態では、エンジンの停止が許可されない所定の条件間で区別し、所定のいくつかの条件についてのみ、停止の維持を許可しない条件が消失したときに、その後のエンジンの停止を許可することができる。

もちろん本発明は、上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明から逸脱することなくそれらの実施形態に多くの変更または改変を加えることができる。

したがって、停止段階の性質に応じて、所与のエンジン停止要求段階におけるエンジンの停止および再始動の回数を調整することができる。

本発明による方法を実施するシステムの全体のハードウェアアーキテクチャを示す図である。 本発明による方法の概略フローチャートである。

Claims (7)

1. エンジン（２）の停止を指令するため、車両がエンジンの停止要求段階に置かれ、かつ、前記エンジン（２）の停止の妨げとなるあらかじめ定められた動作条件下に置かれていないことが必要であるか、あるいは、
   エンジンの始動を指令するため、車両がエンジンの始動要求段階に置かれ、かつ、前記エンジン（２）の始動の妨げとなるあらかじめ定められた動作条件下に置かれていないことが必要であるタイプの車両に装備するエンジン（２）の停止又は始動の制御方法であって、
   同一のエンジン停止要求段階について、最大でも、所定の回数のエンジン（２）の停止または始動しか指令されず、
   エンジン停止要求段階中およびエンジンが停止されたときに、前記車両が、エンジンの停止の妨げとなる前記あらかじめ定められた動作条件のうちの特定の条件下に置かれている場合、エンジン（２）の始動が指令され、前記停止要求段階の残りの全期間中、もはやエンジン（２）の停止が指令されないことを特徴とするエンジン（２）の停止又は始動の制御方法。
2. 同一のエンジン停止要求段階について、最大でも、１回のエンジン（２）の停止しか指令されないことを特徴とする請求項１に記載のエンジン（２）の停止又は始動の制御方法。
3. エンジン停止要求段階の発生時に、前記車両が、エンジンの停止の妨げとなる前記あらかじめ定められた動作条件のうちの特定の条件下に置かれている場合、エンジンの前記停止要求段階の全期間中に、エンジン（２）の停止が指令されないことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン（２）の停止又は始動の制御方法。
4. エンジン停止要求段階の発生時、および、エンジンの前記停止要求段階の開始以後のしきい値（Ｔ）より長い時間の間、前記車両が、エンジンの停止の妨げとなる前記あらかじめ定められた動作条件のうち特定の条件下に置かれている場合、エンジンの前記停止要求段階の全期間中に、エンジン（２）の停止が指令されないことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン（２）の停止又は始動の制御方法。
5. エンジン停止要求段階の発生時に、前記車両が、エンジンの停止の妨げとなる前記あらかじめ定められた動作条件のうちのいずれか１つの条件下に置かれている場合、エンジンの前記停止要求段階の全期間中に、エンジン（２）の停止が指令されないことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン（２）の停止又は始動の制御方法。
6. エンジン停止要求段階の発生時、および、エンジンの前記停止要求段階の開始以後のしきい値（Ｔ）より長い時間の間、前記車両が、エンジンの停止の妨げとなる前記あらかじめ定められた動作条件のうちのいずれか１つの条件下に置かれている場合、エンジンの前記停止要求段階の全期間中に、エンジン（２）の停止が指令されないことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン（２）の停止又は始動の制御方法。
7. エンジン停止要求段階中およびエンジンが停止されたときに、前記車両が、エンジン（２）の停止の妨げとなる前記あらかじめ定められた動作条件のうちのいずれか１つの条件下に置かれている場合、エンジンの始動が指令され、前記エンジン停止要求段階の残りの全期間中、もはやエンジンの停止が指令されないことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のエンジン（２）の停止又は始動の制御方法。

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