JP5326597B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの燃料噴射を停止する燃料カット制御を行うエンジンを備えた車両の制御装置に関する。

コースト走行時にエンジンの燃料カット制御を行う技術として、特許文献１に記載の技術が知られている。この公報には、燃料カット領域を広くするために、低車速領域における補機負荷を低減させ、燃料カット領域を低車速側に広げたとしても、過剰な減速感の発生を抑制する。

特開2002-248935号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術にあっては、低車速領域において補機負荷を低減するため、減速時のエネルギを十分に利用できないという問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、減速時のエネルギを活用しつつ燃料カット領域を広くすることができる車両の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、燃料カット制御中に、変速機のギヤ比が最ロー側であって、かつ、エンジン回転数がアイドル回転数以下となる車速に到達したとき、減速度が過剰とならないように、燃料カット制御を継続しつつロックアップ機構を解放して駆動手段によりエンジンの駆動を継続することとした。

これにより、減速度が過剰となることなく、燃料カット制御領域を拡大することができる。

実施例１の車両の制御装置を示す全体システム図である。 実施例１の燃料カット制御を表すフローチャートである。 実施例１の車速と減速度の関係を表す特性図である。

図１は本発明の実施例１の車両の制御装置を示す全体システム図である。１０はエンジン、２０はベルト式の無段変速機であり、ロックアップクラッチ２１を備えたトルクコンバータ２２と、減速時にイナーシャエネルギを蓄えつつ所定タイミングにおいてこのエネルギを放出するイナーシャ部材Dを内蔵している。イナーシャ部材Dは一方がエンジン１０のクランク軸と第１クラッチC1を介して接続され、他方が駆動輪を駆動する駆動軸と第２クラッチC2を介して接続され、これらイナーシャ部材Dと第１及び第２クラッチC1,C2により駆動アクチュエータを構成している。エンジン１０の駆動力は無段変速機２０の他にも、補機であるエアコンのコンプレッサ３０にも電磁クラッチ３２を介して伝達される。エンジン１０、無段変速機２０は、エンジン・変速機コントロールユニット４０からの各種の制御信号により制御される。

エンジン・変速機コントロールユニット４０には入力として、制動状態を検出するブレーキスイッチ５０、コースト状態を検出するアイドルスイッチ（ＩＤＬＳＷ）６０、アクセルペダルの踏込み量を検出するアクセルセンサ７０が接続されるとともに、無段変速機内に設けられた車速センサ８０からの車速信号ＶＳＰが通信線２３から、エンジン内に設けられたエンジン回転センサ９０からのエンジン回転数信号Ｎｅが通信線１１から入力される。

また出力として無段変速機内に設けられた図示しないコントロールバルブに変速指令信号とロックアップ指令信号と第１及び第２クラッチC1,C2の締結指令信号とを各々出力する通信線２４、２５が、エンジン内に設けられた図示しないインジェクタに燃料噴射指令信号を出力する通信線１２が接続される。なお、無段変速機２０の変速比は、アクセルペダル踏込み量、車速VSP等に基づき周知の制御に基づき制御される。また、車両停止時には変速比の変更が不可能であるため、低車速領域では発進に備え変速比を大きくしておく必要が有る（最ロー側）。コンプレッサ３０はエアコンコントロールユニット３１からの制御信号により制御される。エアコンコントロールユニット３１は主として運転者の操作するエアコンスイッチ３３からの信号に基づきコンプレッサ30に設けられた電磁クラッチ３２を制御して周知のエアコンの制御を行う。

（燃料カット制御処理）
図２はエンジン・変速機コントロールユニット４０で走行中に常時所定の制御周期毎に実行される燃料カット制御処理のフローチャートである。コースト状態で所定のエンジン回転数以上の場合に燃料噴射指令信号の出力を停止する燃料カット制御を作動させる。コースト状態はステップＳ１０でアイドルスイッチ６０からの信号により判定し、ＯＮであればコースト時であるとしてステップ２０に進み、ＯＦＦであればステップ７０に進み燃料カット制御を非作動（ＦＣ ＯＦＦ）、第１クラッチC1をＯＦＦ、第２クラッチC2をＯＦＦとし、通常の燃料噴射指令信号の出力を行う。

ステップ２０で車速VSPが所定車速V1を越えるか否かを判定し、肯定であればステップＳ８０で燃料カット制御を作動（ＦＣ ＯＮ）、第１クラッチC1をＯＦＦ、第２クラッチC2をＯＮとし、否定であればステップＳ３０へ進んで燃料カット制御を作動、第１クラッチC1をＯＮ、第２クラッチC2をＯＦＦとしてステップＳ４０へ進む。ステップＳ４０で車速VSPが変速比最ロー側でアイドル回転数α１に所定量を加算した回転数であるαに相当する車速V2に到達したか否かを判断し、到達していないときは本制御フローを終了し、到達しているときはステップＳ５０に進む。

ステップＳ５０では、ロックアップクラッチ２１を解放してステップＳ６０へ進む。ステップＳ６０では、エンジン回転数Neがアイドル回転数α１に到達したか否かを判断し、到達したときはステップＳ７０に進んで燃料カット制御を終了し、それ以外のときは本制御フローを終了する。

（駆動アクチュエータの作用）
次に、上述の燃料カット制御処理における駆動アクチュエータの作用について説明する。燃料カット制御は、燃料噴射を停止したとしても、エンジン回転数がアイドル回転数以上に保たれ、再度燃料噴射を開始すればすぐにエンジントルクを出力できるという前提を有する。よって、燃料カット制御時にはロックアップクラッチ２１を締結し、駆動輪側からベルト式無段変速機２０を介してエンジン側に車両のイナーシャエネルギを伝達する。

ここで、ベルト式無段変速機２０は、車速VSPとアクセルペダル踏み込み量によって制御され、コースト走行状態であれば、アクセルペダル踏み込み量は０であるため、車速VSPによって決定される。このとき、決定された変速比と車速VSPによってエンジン回転数も決定される。このとき、車速VSPの低下に伴って変速比がロー側に変速していき、それに伴ってエンジン回転数も変化する。

図３は車速と減速度の関係を表す特性図である。変速比がロー側に変速すると、エンジン回転数が上昇し、それに伴いエンジンブレーキ力が増大する。また、変速比の設定は、等比級数的に設定されるのが一般的であり、ある車速V1以降は変速比が急激にロー側に大きくなっていき、それに伴ってエンジンブレーキ力による減速度も急激に大きくなっていく。また、エンジンには、エアコン等の補機類が付属しており、エンジン回転数が上昇すると、これら補機類の抵抗も大きくなるため、過剰な減速度を発生することによる違和感がある。

尚、エンジン回転数の上昇を回避すべく変速比をあまりロー側に変速しないようにすることも考えられるが、ベルト式無段変速機の場合、遊星歯車式の自動変速機のように車両停車時には変速することができない。よって、車速の低下に伴って最ロー側に変速しておかなければならないという事情がある。つまり、コースト走行時において車速VSPが低下すると、ロックアップクラッチ２１を締結したままではエンジンブレーキ力の過剰な増大を回避できないという問題がある。一方、ある程度高車速でロックアップクラッチ２１を解放し、過剰なエンジンブレーキ力の発生を抑制することも考えられるが、それだと、燃料カット制御を適用可能な領域が狭くなり、やはり好ましくない。

そこで、実施例１では、過剰なエンジンブレーキが発生するおそれがある車速V1に到達したときには、駆動アクチュエータによりエンジンに駆動力を付与し、エンジンブレーキ力を低減することとした。エンジンに駆動力を付与すれば、補機類等も一緒に駆動されるため、エアコン等の性能が低下することもない。また、エンジン回転数が高い状態を維持できることから燃料カット制御領域が狭まることもないのである。

実施例１では、駆動アクチュエータとしてイナーシャ部材Dを用いて駆動力を付与することとした。すなわち、コースト走行を開始した直後であって、ある程度車速が高い状態であれば、変速比がさほどロー側とはなっておらず、過剰なエンジンブレーキ力が発生することもない。このタイミングでは第１クラッチC1を解放し、第２クラッチC2を締結して車両のイナーシャエネルギによって円盤部材であるイナーシャ部材Dを回転させイナーシャエネルギを蓄える。すなわち、違和感の生じない領域において積極的に減速時のエネルギ回収を行う。尚、第２クラッチC2はスリップ締結制御を含めて制御することで違和感を低減する。

次に、変速比がロー側となり、エンジン回転数が増大して運転者に違和感を与え始める車速V1に到達すると、第２クラッチC2を解放し、第１クラッチC1を締結する。このとき、第１クラッチC1及び第２クラッチC2の掛け換え制御等はやはりスリップ制御によって違和感のないように制御する。すると、回転状態にあるイナーシャ部材Dのイナーシャエネルギが第１クラッチC1からエンジンに伝達される、すなわちエンジンに駆動力を与えることができる。尚、エンジンブレーキ力が一定となるように第１クラッチC1の締結制御等によって適宜駆動力が調整される。

次に、この状態で更に車速が低下していき、車速が変速比最ロー側でアイドル回転数α１に所定量を加算した回転数であるαに相当する車速V2に到達すると、ロックアップクラッチ２１を解放する。すなわち、ロックアップクラッチ２１が締結したままだと、車速の低下に伴ってエンジン回転数もアイドル回転数を下回ってしまい、この回転数を下回ると、燃料噴射を再開したとしても安定したエンジン駆動を行うことができない。よって、このときは、ロックアップクラッチ２１を解放する。このとき、イナーシャ部材Dはエンジンと接続された状態であり、ロックアップクラッチ２１が解放されてもイナーシャ部材Dによるエンジンの駆動は継続されるため、燃料カット制御自体は継続可能である。言い換えると、イナーシャ部材Dがイナーシャエネルギを放出できる間は、車両が停止していたとしてもエンジン回転数をアイドル回転数以上に制御でき、燃料カット制御を継続することができる。

次に、ロックアップクラッチ２１を解放した状態での燃料カット制御継続時において、イナーシャ部材Dに蓄えられたイナーシャエネルギが放出され、十分な駆動力をエンジンに与えられなくなると、エンジン回転数は低下してしまう。そして、エンジン回転数がアイドル回転数α１に到達すると、これ以上の駆動は困難と判断して第１クラッチC1を解放し、燃料カット制御をＯＦＦとして燃料噴射を再開する。これにより、エンジンストールを回避することができる。

以上説明したように、実施例１にあっては下記の作用効果を得ることができる。
(1)コースト時であって、かつ、所定エンジン回転数以上のときは燃料供給を停止する燃料カット制御を行うエンジンと、ロックアップクラッチ２１を備えたトルクコンバータを介してエンジンの駆動力が入力されるベルト式無段変速機２０と、燃料カット制御中にエンジンに駆動力を付与する駆動アクチュエータ（駆動手段）と、を備えた。よって、減速度が過剰となることなく、燃料カット制御領域を拡大することができる。

(2)駆動アクチュエータは、ベルト式無段変速機２０のギヤ比が最ロー側となる所定車速以下において、減速度が所定値以下となるように駆動力を付与する。これにより、燃料カット制御領域を拡大しつつ、安定した減速度を得ることができる。

(3)駆動アクチュエータは、所定車速よりも高車速側において駆動アクチュエータが駆動力を出力するのに必要なエネルギを吸収する。具体的には第２クラッチC2の締結により車両のイナーシャエネルギをイナーシャ部材Dに蓄える。これにより、新たにエネルギを消費することなく駆動力を付与することができる。

(4)駆動アクチュエータは、ベルト式無段変速機２０のギヤ比が最ロー側であって、かつ、エンジン回転数がアイドル回転数以下となる車速V2に到達したとき、燃料カット制御を継続しつつロックアップクラッチ２１を解放してエンジンの駆動を継続する。これにより、車両停止状態となっても燃料カット制御を継続できる。

以上実施例１について説明したが、本発明の目的及び効果が得られる構成であれば他の構成であっても構わない。例えば、実施例１では、駆動手段としてイナーシャ部材Dと二つのクラッチC1,C2を用いた構成を示したが、電動モータ等によって回生によるエネルギ吸収と駆動によるエネルギ放出を行う構成としてもよい。この電動モータとして、例えば既存のオルタネータ（発電機）を改造し、必要に応じて駆動力を付与する構成としてもよいし、スタータモータを改造して対応してもよいし、別途モータジェネレータを設け、これにより回生と駆動を行うようにしてもよい。また、実施例１ではイナーシャ部材として単一の円盤形状のものを採用したが、複数のイナーシャ部材を組み合わせて最適なイナーシャエネルギを蓄えることとしてもよいし、油圧を蓄圧することで車両のイナーシャエネルギを吸収し、この油圧によってエンジンを駆動することとしてもよい。

１０ エンジン
２０ ベルト式無段変速機
２１ ロックアップクラッチ（ロックアップ機構）
２２ トルクコンバータ
８０ 車速センサ
９０ エンジン回転センサ
C1 第１クラッチ（駆動手段）
C2 第２クラッチ（駆動手段）
D イナーシャ部材（駆動手段）

Claims (2)

1. コースト時であって、かつ、所定エンジン回転数以上のときは燃料供給を停止する燃料カット制御を行うエンジンと、
   ロックアップ機構を備えたトルクコンバータを介してエンジンの駆動力が入力される変速機と、
   前記燃料カット制御中に前記エンジンに駆動力を付与する駆動手段と、
   を備え、
   前記駆動手段は、前記変速機のギヤ比が最ロー側であって、かつ、エンジン回転数がアイドル回転数以下となる車速に到達したとき、前記燃料カット制御を継続しつつ前記ロックアップ機構を解放して前記エンジンの駆動を継続することを特徴とする車両の制御装置。
2. 請求項１に記載の車両の制御装置において、
   前記駆動手段は、前記所定車速よりも高車速側においてエネルギを吸収することを特徴とする車両の制御装置。

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