JP5260439B2 - アイドリングストップ車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両状態に応じて自動的にエンジンを停止させるアイドリングストップ車両の制御装置に関する。

エンジンのクランク軸やカム軸等の回転部位には、所定の回転角度でパルス信号を出力するエンジン回転センサが取り付けられている。そして、エンジン制御ユニットは、出力されるパルス信号の時間間隔に基づいてエンジン回転数を算出するとともに、所定の判定時間に渡ってパルス信号が出力されない場合にエンジン回転数が０であると判定する。このような方法によって算出されるエンジン回転数は、点火時期制御や燃料噴射制御に用いられるとともに、インストルメントパネルのタコメータに表示されることになる。

ところで、エンジンの燃料消費量を抑制するため、車両状態に応じて自動的にエンジンを停止させるアイドリングストップ車両が開発されている。このアイドリングストップ車両においては、タコメータを作動させた状態のもとでエンジンを停止させるため、運転手に違和感を与えることなくタコメータの指針を制御することが重要となっている。ここで、前述の方法を用いてエンジン回転数を算出した場合には、エンジン回転数が０であることを判定するために所定の判定時間の経過が必要となっていた。このため、自動的にエンジンを停止させる際には、所定の判定時間が経過するまでタコメータの指針が所定の回転数を指し続けた後に、最低位置(０ｒｐｍ)まで急に移動することになっていた。すなわち、エンジン音等から運転手が感じるエンジン停止のタイミングと、タコメータの指針が最低位置を指し示すタイミングとに、ズレが生じることになるため、運転手に違和感を与えてしまうという問題があった。このような違和感を解消するため、エンジンの停止判定を待つことなくエンジン回転数が０近傍まで低下した場合に、タコメータの指針を最低位置に移動させるようにした技術が提案されている(たとえば、特許文献１参照)。

特開２００３−１３９５７８号公報

しかしながら、特許文献１に記載されるように、エンジン回転数が０近傍まで低下したときに、タコメータの指針を０に移動させたとしても、運転手の違和感を解消することは困難であった。すなわち、タコメータの指針を最低位置に移動させるための判定回転数を低く設定した場合には、エンジンが停止する直前までエンジン回転数を算出することになるが、エンジン停止直近の低回転領域においてはパルス信号の時間間隔が延びてしまうため、タコメータの指針が停滞してから最低位置に移動するという問題は解決できなかった。一方、タコメータの指針を最低位置に移動させるための判定回転数を高く設定した場合には、実際にエンジンが停止する前にタコメータの指針が最低位置に移動してしまうため、運転手に対して違和感を与えることになっていた。

この問題を解決するため、エンジン回転センサに対向するロータの突起を増やすことにより、エンジン停止直近の低回転領域においてもパルス信号の時間間隔が短くなるように設計することも考えられる。このように、低回転領域におけるパルス信号の時間間隔を短くすることにより、エンジンの停止直前までエンジン回転数を算出することができ、タコメータの指針の停滞を防止するとともに滑らかに最低位置まで移動させることが可能となる。しかしながら、ロータに突起を増設することはロータ径の拡大を招くことから、艤装面やコスト面での困難を伴うものとなっていた。

本発明の目的は、アイドリングストップ機能によって自動的にエンジンを停止させる際に、運転手に違和感を与えることのないようにタコメータを制御することにある。

本発明のアイドリングストップ車両の制御装置は、車両状態に応じて自動的にエンジンを停止させるアイドリングストップ車両の制御装置であって、エンジン回転に応じて出力されるパルス信号の時間間隔に基づいて、エンジン回転数を算出する回転数算出手段と、エンジン運転中の車両状態に基づいて、前記エンジンを自動的に停止させる停止条件が成立するか否かを判定するアイドリングストップ判定手段と、前記エンジンの停止条件が成立すると判定された場合に、前記エンジンの仮想回転数を設定する仮想回転数設定手段と、前記エンジン回転数が前記仮想回転数を下回る場合には、前記エンジン回転数をタコメータに表示する一方、前記エンジン回転数が前記仮想回転数を上回る場合には、前記仮想回転数を前記タコメータに表示するメータ制御手段とを有し、前記仮想回転数は、前記エンジンの停止条件が成立したときのエンジン回転数よりも高い初期値を備え、前記初期値から０に向けて時間経過とともに低下する回転数であることを特徴とする。

本発明のアイドリングストップ車両の制御装置は、前回のパルス信号からの経過時間に基づき前記エンジンの停止状態を判定した後に、車両状態に基づいて前記エンジンを再始動させるか否かを判定する再始動判定手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、エンジンの停止条件が成立すると判定された場合にエンジンの仮想回転数を設定し、エンジン回転数が仮想回転数を上回る場合には仮想回転数をタコメータに表示するようにしたので、運転手が感じるエンジン停止のタイミングに合わせてタコメータを制御することが可能となる。これにより、運転手に違和感を与えることなくエンジンを停止させることができ、アイドリングストップ車両の商品性を向上させることが可能となる。

本発明の一実施の形態である制御装置が適用されるアイドリングストップ車両の構成を示す概略図である。 タコメータ制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。 タコメータに表示されるエンジン回転数を示す説明図である。 (Ａ)および(Ｂ)はそれぞれに上限回転数の例を示す線図である。 再始動判定を許可するか否かの判定ステップを加味したタコメータ制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。 再始動判定に伴う再始動許可フラグの設定タイミングを示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である制御装置が適用されるアイドリングストップ車両１０の構成を示す概略図である。図１に示すように、アイドリングストップ車両１０に搭載されるパワーユニット１１はエンジン１２と変速機１３とを有しており、変速機１３にはプロペラシャフト１４およびデファレンシャル機構１５を介して駆動輪１６が連結されている。また、エンジン１２にはスタータモータ１７が取り付けられており、このスタータモータ１７によって図示しないクランク軸を始動回転させることが可能となっている。さらに、エンジン１２の吸気系には燃料を噴射するインジェクタ１８が設けられており、エンジン１２の運転状態に応じてインジェクタ１８から燃料が供給されている。これらスタータモータ１７やインジェクタ１８等を制御するため、アイドリングストップ車両１０にはエンジン制御ユニット１９が設けられている。なお、エンジン制御ユニット１９は、制御信号等を演算するＣＰＵを備えるとともに、制御プログラム、演算式、マップデータ等を格納するＲＯＭや、一時的にデータを格納するＲＡＭを備えている。

また、エンジン制御ユニット１９には、運転手によって起動時や停止時に操作されるイグニッションスイッチ２０、車速を検出する車速センサ２１、変速機１３の作動状況を検出するシフトポジションセンサ２２、運転手によるブレーキペダルの踏み込み状況を検出するブレーキ油圧センサ２３、スタータモータ１７等に電力を供給するバッテリの電圧を検出するバッテリ電圧センサ２４等が接続されている。さらに、エンジン制御ユニット１９には、クランク軸の回転を検出するエンジン回転センサ２５が接続されている。クランク軸には突起２７を備えたロータ２６が固定されており、エンジン回転センサ２５はロータ２６の突起２７に対向するように設置されている。エンジン回転センサ２５からはロータ２６の回転に応じてパルス信号が出力され、このパルス信号はエンジン制御ユニット１９に入力される。エンジン制御ユニット１９は、回転数算出手段として機能しており、エンジン回転に応じて出力されるパルス信号の時間間隔に基づいてエンジン回転数を演算する。そして、エンジン制御ユニット１９からタコメータ２８にエンジン回転数に応じた制御信号が出力され、タコメータ２８にエンジン回転数が表示されるようになっている。なお、ステッピングモータによってタコメータ２８の指針２９を駆動しても良く、交差コイルによってタコメータ２８の指針２９を駆動しても良い。また、ロータ２６をクランク軸に固定しているが、ロータ２６をエンジン１２の図示しないカム軸に固定しても良い。

また、エンジン制御ユニット１９はアイドリングストップ機能を有しており、車両状態に応じてエンジン１２を自動的に停止させることが可能となっている。アイドリングストップ判定手段として機能するエンジン制御ユニット１９は、車速、ブレーキ油圧、バッテリ電圧等の車両状態に基づいて、エンジン１２の停止条件が成立するか否かを判定している。例えば、運転手によってブレーキペダルが踏み込まれた停車状態であり、再始動に必要なバッテリ電圧が確保されている場合には、エンジン制御ユニット１９によってエンジン１２の停止条件が成立したと判定され、エンジン制御ユニット１９は停止許可フラグを設定してエンジン１２を停止させる。さらに、エンジン制御ユニット１９は再始動判定手段として機能しており、ブレーキペダルの踏み込みが解除される等の発進動作が認められた場合に、スタータモータ１７やインジェクタ１８等を作動させてエンジン１２を再始動させることになる。

このようなアイドリングストップ車両１０においては、タコメータ２８が作動している状態のもとでエンジン１２を停止させることから、運転手に対して違和感を与えることなくタコメータ２８の指針２９を制御することが重要である。そこで、エンジン制御ユニット１９は、以下の手順に沿って、タコメータ２８に表示するエンジン回転数を設定している。以下、アイドリングストップ時におけるタコメータ制御について説明する。図２はタコメータ制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。また、図３はタコメータ２８に表示されるエンジン回転数を示す説明図である。なお、図２に示すフローチャートは、図３に示す所定の演算周期毎に実行されている。

図２に示すように、ステップＳ１において、パルス信号の割込みの有無が判定される。パルス信号の割込みが有ると判定された場合には、ステップＳ２に進み、判定タイマＴをリセットした後に、続くステップＳ３において、前回のパルス信号からの時間間隔ΔＴが算出される。続いて、ステップＳ４では、以下の式(１)に基づいてエンジン回転数Ｎｅが算出される。なお、定数Ｋとはロータ２６の突起２７の数に基づき設定される定数である。続くステップＳ５では、エンジン１２の停止条件が成立したときに設定される停止許可フラグの有無が判定される。ステップＳ５において、停止許可フラグが設定されていないと判定された場合(ＯＦＦ判定)には、エンジン１２の運転状態が継続されるため、ステップＳ６に進み、エンジン回転数Ｎｅがタコメータ２８用の表示回転数Ｎｅｔとして設定される。そして、ステップＳ７では、表示回転数Ｎｅｔであるエンジン回転数Ｎｅに基づいてタコメータ２８の指針２９が制御される。
Ｎｅ＝Ｋ／ΔＴ …(１)

一方、ステップＳ１において、パルス信号の割込みが無いと判定された場合には、ステップＳ８に進み、判定タイマＴがカウントされた後に、続くステップＳ９において、判定タイマＴが判定時間Ｃ１を下回るか否かが判定される。ステップＳ９において、判定タイマＴが判定時間Ｃ１以上と判定された場合、すなわち判定時間Ｃ１が経過するまでに新たなパルス信号が検出されなかった場合には、ステップＳ１０に進み、エンジン回転数Ｎｅが０に設定される。そして、ステップＳ６において、エンジン回転数Ｎｅが表示回転数Ｎｅｔとして設定され、続くステップＳ７において、表示回転数Ｎｅｔであるエンジン回転数Ｎｅに基づいてタコメータ２８の指針２９が制御される。一方、ステップＳ９において、判定タイマＴが判定時間Ｃ１を下回ると判定された場合には、そのままルーチンを抜ける。

すなわち、図３に示すように、新たなパルス信号が検出されたときには、パルス信号の時間間隔ΔＴが算出されるとともに、この時間間隔に基づいてエンジン回転数Ｎｅが算出される。また、新たなパルス信号が検出されたときには、エンジン停止を判定するための判定タイマＴがリセットされる。そして、演算周期毎にカウントされる判定タイマＴが判定時間Ｃ１を上回った場合、つまり新たなパルス信号を検出することなく判定時間Ｃ１を経過した場合には、エンジン回転数Ｎｅが０と判定される(符号α)。

また、図２に示すように、ステップＳ５において、停止許可フラグが設定されていると判定された場合(ＯＮ判定)には、エンジン１２が停止されるため、ステップＳ１１に進み、エンジン停止を想定した仮想回転数としての上限回転数Ｎｌｉｍが設定される。このように、エンジン制御ユニット１９は仮想回転数設定手段として機能している。ここで、図４(Ａ)および(Ｂ)はそれぞれに上限回転数Ｎｌｉｍの例を示す線図である。図４(Ａ)および(Ｂ)に示すように、上限回転数Ｎｌｉｍとして複数の特性線ａ〜ｄが設定されており、これらの特性線ａ〜ｄは直近のエンジン回転数Ｎｅに基づき選択されるようになっている。例えば、特性線ａはエンジン回転数Ｎｅが２５０ｒｐｍ(revolutions per minute)であるときに選択され、特性線ｂはエンジン回転数Ｎｅが５００ｒｐｍであるときに選択され、特性線ｃはエンジン回転数Ｎｅが７５０ｒｐｍであるときに選択され、特性線ｄはエンジン回転数Ｎｅが１０００ｒｐｍであるときに選択される。このように、上限回転数Ｎｌｉｍは、直近のエンジン回転数Ｎｅよりも高い初期値を備えており、時間経過とともに０に向けて緩やかに低下するように設定されている。

図２に示すように、ステップＳ１１において、上限回転数Ｎｌｉｍが設定されると、続くステップＳ１２において、エンジン回転数Ｎｅと上限回転数Ｎｌｉｍとが比較判定される。ステップＳ１２において、エンジン回転数Ｎｅが上限回転数Ｎｌｉｍ以上と判定された場合には、ステップＳ１３に進み、上限回転数Ｎｌｉｍがタコメータ２８用の表示回転数Ｎｅｔとして設定される。そして、続くステップＳ７において、表示回転数Ｎｅｔである上限回転数Ｎｌｉｍに基づいてタコメータ２８の指針２９が制御される。一方、ステップＳ１２において、エンジン回転数Ｎｅが上限回転数Ｎｌｉｍを下回ると判定された場合には、ステップＳ６に進み、エンジン回転数Ｎｅがタコメータ２８用の表示回転数Ｎｅｔとして設定される。そして、ステップＳ７では、表示回転数Ｎｅｔであるエンジン回転数Ｎｅに基づいてタコメータ２８の指針２９が制御される。

すなわち、図３に符号βで示すように、停止許可フラグが設定された場合には、直近のエンジン回転数Ｎｅに基づいて上限回転数Ｎｌｉｍが設定される。そして、メータ制御手段として機能するエンジン制御ユニット１９により、演算周期毎にエンジン回転数Ｎｅと上限回転数Ｎｌｉｍとが比較され、低い方の回転数がタコメータ２８用の表示回転数Ｎｅｔとして設定される。これにより、図３に太線で示すように、停止許可フラグが設定されてエンジン１２を停止する際には、タコメータ２８の指針２９を０に向けて滑らかに制御することが可能となる。すなわち、上限回転数Ｎｌｉｍを設定しなかった場合には、算出されるエンジン回転数Ｎｅに従ってタコメータ２８が制御されるため、図３に破線で示すように、判定時間Ｃ１が経過するまでは指針２９が一定に保たれ、その後に最低位置(０ｒｐｍ)に急落するという不自然な動きとなる。これに対し、上限回転数Ｎｌｉｍを設定することにより、運転手に違和感を与えずにタコメータ２８の指針２９を制御することができるため、アイドリングストップ車両１０の商品性を向上させることが可能となる。なお、図４に示す上限回転数Ｎｌｉｍは、エンジン１２の音や振動から運転手が感じるエンジン停止のタイミングと、タコメータ２８の指針２９が最低位置を指し示すタイミングとが一致するように、実験やシミュレーション等に基づき設定されている。

また、上限回転数Ｎｌｉｍを直近のエンジン回転数Ｎｅに基づいて設定することにより、運転手に違和感を与えることのないように、エンジン１２の運転状態に合った上限回転数Ｎｌｉｍを設定することが可能となる。しかも、直近のエンジン回転数Ｎｅを上回る初期値を備えた上限回転数Ｎｌｉｍを設定することにより、エンジン回転数Ｎｅから上限回転数Ｎｌｉｍに対して滑らかに移行させることができ、アイドリングストップ車両１０の商品性を向上させることが可能となる。

さらに、上限回転数Ｎｌｉｍを用いてタコメータ２８の指針２９を制御することから、商品性を向上させつつ開発コストや製造コストを抑制することが可能となる。すなわち、上限回転数Ｎｌｉｍを用いることなく、タコメータ２８の指針２９を０に向けて滑らかに制御するためには、低回転領域においても細かくエンジン回転数Ｎｅを算出する必要がある。このため、低回転領域におけるパルス信号の時間間隔ΔＴを短縮する必要があるが、時間間隔ΔＴを短縮するためにはロータ２６の大径化を図るとともに突起２７の数を増やす必要があるため、艤装面やコスト面から好ましいことではない。そこで、前述したように、上限回転数Ｎｌｉｍを用いてタコメータ２８の指針２９を制御することにより、ロータ２６等の構造的な変更を回避することが可能となり、開発コストや製造コストを抑制することができるのである。さらに、ロータ２６を用いて得られるパルス信号は、エンジン回転数の算出だけでなく点火時期制御や燃料噴射制御にも用いられるため、パルス信号の仕様を変更することは多大な開発コストを発生させる要因となる。これに対し、前述したように上限回転数Ｎｌｉｍを用いることにより、従来のロータ２６をそのまま利用することができるため、開発コストを抑制することが可能となる。

ところで、アイドリングストップ車両１０においては、ブレーキペダルの踏み込みが解除される等の発進動作が認められた場合に、スタータモータ１７やインジェクタ１８等を作動させてエンジン１２を再始動させているが、この再始動判定を許可するか否かについては、表示回転数Ｎｅｔを用いることなく判定タイマＴに基づき判定している。ここで、図５は再始動判定を許可するか否かの判定ステップを加味したタコメータ制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。また、図６は再始動判定に伴う再始動許可フラグの設定タイミングを示す説明図である。なお、図５のフローチャートにおいて、図２のフローチャートと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略する。

図５に示すように、ステップＳ９において判定タイマＴが判定時間Ｃ１を上回ると判定され、ステップＳ１０においてエンジン回転数Ｎｅが０に設定されると、続くステップＳ１００において、判定タイマＴが判定時間Ｃ２以上であるか否かが判定される。ステップＳ１００において、判定タイマＴが判定時間Ｃ２を下回ると判定された場合には、再始動判定を許可するための再始動許可フラグを設定することなくルーチンを抜ける。一方、ステップＳ１００において、判定タイマＴが判定時間Ｃ２以上と判定された場合には、ステップＳ１０１に進み、再始動許可フラグが設定されてルーチンを抜けることになる。すなわち、図５に示すように、演算周期毎にカウントされる判定タイマＴが判定時間Ｃ２以上である場合、つまり新たなパルス信号を検出することなく判定時間Ｃ２を経過した場合には、再始動許可フラグが設定されることになる(符号γ)。

このように、表示回転数Ｎｅｔを用いることなく判定タイマＴに基づいて再始動許可フラグを設定することにより、エンジン１２の停止を確実に判定することができるため、ギヤ鳴き等の不具合現象やスタータモータ１７の損傷を招くことなくエンジン１２の再始動が可能となる。すなわち、前述した表示回転数Ｎｅｔにあっては、運転手に違和感を与えることの無いように設定される値であるため、実際にエンジン１２が停止する前に表示回転数Ｎｅｔが０となる場合も考えられる。このような表示回転数Ｎｅｔを再始動許可フラグの設定に用いることなく、前回のパルス信号からの経過時間を示す判定タイマＴを用いることにより、エンジン１２の停止を確実に判定した上でエンジン１２の再始動判定を実施することが可能となる。なお、再始動許可フラグを設定するため、前述した判定時間Ｃ１とは別個の判定時間Ｃ２を設定しているが、判定時間Ｃ１を用いて再始動許可フラグの設定を判定しても良い。

本発明は前記実施の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変更可能であることはいうまでもない。例えば、図示するアイドリングストップ車両１０は、駆動源としてエンジン１２のみを備えるアイドリングストップ車両であるが、駆動源としてエンジン１２および電動モータを備えるハイブリッド型のアイドリングストップ車両であっても良い。また、アイドリングストップ車両１０が備える変速機１３としては、自動変速機や無段変速機であっても良く、手動変速機であっても良い。

また、前述の説明では、予め設定された複数の上限回転数Ｎｌｉｍから、エンジン回転数Ｎｅに応じて適切な上限回転数Ｎｌｉｍを選択しているが、これに限られることはなく、演算式を用いて上限回転数Ｎｌｉｍを設定しても良い。また、前述の説明では、直近のエンジン回転数Ｎｅに基づいて上限回転数Ｎｌｉｍを設定しているが、これに限られることはなく、停止許可フラグが設定されたときの判定タイマＴの値に基づいて上限回転数Ｎｌｉｍを設定しても良い。さらに、シフトレンジ、冷却水温、エアコンディショナの使用の有無に基づいて、上限回転数Ｎｌｉｍを設定しても良い。さらに、停止許可フラグの設定とともに上限回転数Ｎｌｉｍを設定するのではなく、停止許可フラグの設定後にエンジン回転数Ｎｅが所定値を下回ってから、或いは停止許可フラグの設定から所定時間が経過してから、上限回転数Ｎｌｉｍを設定しても良い。

１０ アイドリングストップ車両
１９ エンジン制御ユニット(回転数算出手段，アイドリングストップ
判定手段，仮想回転数設定手段，メータ制御手段，再始動判定手段)
２８ タコメータ
ΔＴ 時間間隔
Ｎｅ エンジン回転数
Ｎｌｉｍ 上限回転数(仮想回転数)
Ｔ 判定タイマ(経過時間)

Claims (2)

1. 車両状態に応じて自動的にエンジンを停止させるアイドリングストップ車両の制御装置であって、
   エンジン回転に応じて出力されるパルス信号の時間間隔に基づいて、エンジン回転数を算出する回転数算出手段と、
   エンジン運転中の車両状態に基づいて、前記エンジンを自動的に停止させる停止条件が成立するか否かを判定するアイドリングストップ判定手段と、
   前記エンジンの停止条件が成立すると判定された場合に、前記エンジンの仮想回転数を設定する仮想回転数設定手段と、
   前記エンジン回転数が前記仮想回転数を下回る場合には、前記エンジン回転数をタコメータに表示する一方、前記エンジン回転数が前記仮想回転数を上回る場合には、前記仮想回転数を前記タコメータに表示するメータ制御手段とを有し、
   前記仮想回転数は、前記エンジンの停止条件が成立したときのエンジン回転数よりも高い初期値を備え、前記初期値から０に向けて時間経過とともに低下する回転数であることを特徴とするアイドリングストップ車両の制御装置。
2. 請求項１記載のアイドリングストップ車両の制御装置において、
   前回のパルス信号からの経過時間に基づき前記エンジンの停止状態を判定した後に、車両状態に基づいて前記エンジンを再始動させるか否かを判定する再始動判定手段を有することを特徴とするアイドリングストップ車両の制御装置。

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