JP5429206B2

JP5429206B2 - 車載内燃機関制御装置

Info

Publication number: JP5429206B2
Application number: JP2011025129A
Authority: JP
Inventors: 康日下
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-02-08
Filing date: 2011-02-08
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2031-02-08
Also published as: JP2012163072A; DE102012100978A1; DE102012100978B4

Description

本発明は、内燃機関の自動停止及び自動始動を行なう車載内燃機関制御装置に関する。

従来、この種の車載内燃機関制御装置としては例えば特許文献１に記載のものがある。特許文献１に記載のものも含め、従来一般の制御装置では、機関運転中に所定の自動停止条件が成立したときに内燃機関の自動停止を行なうとともに、自動停止中に所定の自動始動条件が成立したときに内燃機関の自動始動を行なうことにより、燃費の節減を図るようにしている。手動変速機を搭載した車両では、車両が停止し、手動変速機の変速段を変更するシフトレバーの操作位置が走行位置からニュートラル位置（非走行位置）に変更され、クラッチペダルの踏み込みが解除されると、自動停止条件が成立したとして内燃機関の自動停止が行なわれる。また、自動停止中にクラッチペダルが踏み込まれると、自動始動条件が成立したとして内燃機関の自動始動が行なわれる。

ところで、内燃機関の自動停止中に、シフトレバーの操作位置が運転者の操作等によってニュートラル位置（非走行位置）から走行位置に変更されることがある。この場合、クラッチペダルが踏み込まれたときにこのことのみをもって自動始動条件が成立したとして内燃機関の自動始動を行なうようにすると、その後にクラッチペダルを戻してクラッチが係合されたときに運転者の意図しない車両の急発進が生じるおそれがある。

そこで従来、内燃機関の自動停止中にシフトレバーの操作位置がニュートラル位置にある場合には、クラッチペダルが踏み込まれたときに自動始動条件が成立したとして内燃機関の自動始動を行う一方、シフトレバーの操作位置が走行位置にある場合には、内燃機関の自動始動を禁止するようにしている。

特開平１１―２５７１２２号公報

ところで、坂路において内燃機関が自動停止されて停車しているときに、ブレーキペダルの踏み込みが不十分なままクラッチペダルが踏み込まれると、車両は重力によって動き出すようになる。しかしながらこのとき、シフトレバーの操作位置が走行位置とされている場合には、上述したように内燃機関の自動始動が行なわれない。そのため、例えば機関運転により発生する負圧によってブレーキ装置の制動力を高める構成にあっては、負圧を生成することができず、車両を停止させるためのブレーキ装置の制動力を確保することができないといった不都合が生じる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の急発進を回避しつつ、内燃機関の自動始動の実行機会が不要に制限されることを抑制することのできる車載内燃機関制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、機関出力が変速機を介して駆動輪に伝される車載内燃機関に適用されて、内燃機関の自動停止中に所定の自動始動条件が成立したときに内燃機関の自動始動を行なう車載内燃機関制御装置において、内燃機関と変速機との間の接続を断接するクラッチを操作するクラッチペダルの踏み込み状態を検出するクラッチセンサと、車速を検出する車速センサと、機関回転速度を検出する回転速度センサとを備え、前記クラッチセンサの検出値、又は、前記車速センサにより検出された車速と前記回転速度センサにより検出された機関回転速度とに基づいて前記クラッチの係合状態を推定し、内燃機関の自動停止中に変速機の変速段を変更するシフトレバーの操作位置が走行位置にある場合に、車両の移動が生じると、前記クラッチの係合状態を推定し、前記クラッチが非係合状態であると推定されたときに内燃機関の自動始動を行ない、前記クラッチが係合状態であると推定されたときには内燃機関の自動始動を行なわないことをその要旨としている。

同構成によれば、坂路において内燃機関が自動停止されて停車しているときに、重力によって車両が動き出した場合には、シフトレバーの操作位置が走行位置にある場合であっても内燃機関の自動始動を行なうことができる。このため、例えば機関運転により発生する負圧によってブレーキ装置の制動力が高められる構成にあっては、機関運転を行なうことでブレーキ装置の制動力を速やかに確保することができるようになる。また、クラッチが非係合状態であると推定されたときに内燃機関の自動始動を行なうようにしている。さらに、クラッチが係合状態であると推定されたときは内燃機関の自動始動を行わないようにしている。このため、当該自動始動によって車両が急発進することはない。従って、車両の急発進を回避しつつ、内燃機関の自動始動の実行機会が不要に制限されることを抑制することができるようになる。

さらに、同構成によれば、クラッチセンサの検出値に基づいてクラッチの係合状態を的確に推定することができる。尚、クラッチセンサとしては、クラッチペダルの操作量（ストローク量）に応じて連続的に変化する信号を出力するクラッチストロークセンサや、クラッチペダルが踏み込まれたときにＯＮ信号を出力するクラッチスイッチを採用することが望ましい。

また、停車している状態から車両が動き出して車速が増大するとき、クラッチが係合されている場合には駆動輪と機関出力軸とがクラッチを介して連結されているため、機関回転速度は車速の変化に対応した変化をする。一方、クラッチが係合されていない場合には駆動輪と機関出力軸とが連結されていないため、機関回転速度は車速の変化に対応した変化をしない。これらのことから、上記構成によれば、クラッチセンサを用いることなく車速と機関回転速度とに基づいてクラッチの係合状態を間接的に推定することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車載内燃機関制御装置において、前記クラッチが係合状態である場合において車速の絶対値が「０」よりも大きい所定値であるときに機関回転速度が取り得る範囲の下限値よりも小さく、且つ「０」よりも大きい回転速度を所定回転速度とするとき、前記車速センサにより検出された車速の絶対値が前記所定値以上であり、且つ前記回転速度センサにより検出された機関回転速度が前記所定回転速度よりも小さいときにクラッチが非係合状態であると推定することをその要旨としている。

同構成によれば、クラッチセンサを用いることなくクラッチの係合状態を容易に推定することができる。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の車載内燃機関制御装置において、車速を検出する車速センサを備え、同車速センサにより検出された車速の絶対値が所定値よりも大きい場合に車両の移動が生じている旨推定することをその要旨としている。

同構成によれば、車両の移動が生じている場合にはこれを的確に把握することができるようになる。

本発明に係る車載内燃機関制御装置の一実施形態について車両及びその制御装置の概略構成を示す概略図。同実施形態における内燃機関の自動始動制御の処理手順を示すフローチャート。内燃機関の自動始動制御の変形例について、その処理手順を示すフローチャート。内燃機関の自動始動制御の他の変形例について、その処理手順を示すフローチャート。

以下、図１及び図２を参照して、本発明に係る車載内燃機関制御装置を具体化した一実施形態について説明する。
図１に示すように、車両１には動力源としての内燃機関２（例えばレシプロ式のガソリンエンジン）が搭載されている。また車両１には、機関出力軸の回転力の回転速度及びトルクを変換する手動変速機５、及び機関出力軸と手動変速機５の入力軸との間に設けられてこれらの接続を断接するクラッチ５１が設けられている。尚、手動変速機５の変速段は運転者によるシフトレバーの操作によって変更される。また、クラッチ５１の係合状態はクラッチペダルの操作によって変更される。駆動輪８に連結された車軸７と手動変速機５との間にはディファレンシャルギア６が設けられている。

こうした構成を備える車両１においては、機関出力軸の回転力は手動変速機５により回転速度及びトルクが変換され、更にディファレンシャルギア６により回転速度及びトルクが変換された後に、車軸７を介して駆動輪８に伝達される。

車両１には、ブレーキペダルの操作により駆動されるブレーキ装置９が設けられている。ブレーキ装置９には機関運転により発生する負圧が導入されるようになっており、この負圧の導入によってブレーキ装置９の制動力が高められる。

車両１には機関出力軸を駆動して機関始動を行なうためのスタータモータ３が設けられている。
このように構成された本実施形態に係る内燃機関２は電子制御装置１０によって制御される。電子制御装置１０には、シフトレバーの操作位置を検出するシフトポジションセンサ３１、クラッチペダルの踏み込み状態を検出するクラッチスイッチ３２、及びブレーキペダルの踏み込み状態を検出するブレーキスイッチ３３が接続されている。また、電子制御装置１０には、運転者によるアクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ３４、車両の走行速度である車速Ｖを検出する車速センサ３５、及び機関出力軸の回転速度である機関回転速度ＮＥを検出する回転速度センサ３６等が接続されている。

ちなみに、クラッチスイッチ３２はアッパスイッチ及びロアスイッチにより構成されている。アッパスイッチはクラッチペダルが全く踏み込まれていないときにはオフ信号を出力するとともに、クラッチペダルが少しでも踏み込まれるとオン信号を出力するように構成されている。ロアスイッチはクラッチペダルが踏み込まれていない、或いは踏み込み量が小さくクラッチ５１が係合されているときはオフ信号を出力するとともに、クラッチペダルが踏み込まれてクラッチ５１の係合が解除されると、すなわち非係合状態となるとオン信号を出力するように構成されている。

電子制御装置１０は、これら各種センサ３１〜３６から出力される信号等を取り込み、各種演算処理を実行してその結果に基づいて機関各部を制御する。
また、機関運転中に所定の自動停止条件が成立したときに燃料噴射を停止して内燃機関２の自動停止を行なうとともに、自動停止中に所定の自動始動条件が成立したときにスタータモータ３を駆動して内燃機関２の自動始動を行なう。具体的には、車速Ｖが所定速度以下であり、シフトレバーがニュートラル位置（非走行位置）とされ、且つクラッチペダルの踏み込みが解除された場合に自動停止条件が成立したとして機関運転を停止する。また、内燃機関２の自動停止中に、クラッチペダルが踏み込まれたときに自動始動条件が成立したとして内燃機関２の自動始動を行なう。

ところで、前述したように、内燃機関２の自動停止中に、シフトレバーの操作位置が運転者の操作等によってニュートラル位置から走行位置に変更されることがある。この場合、クラッチペダルが踏み込まれたときにこのことのみをもって自動始動条件が成立したとして内燃機関２の自動始動を行なうようにすると、その後にクラッチペダルを戻してクラッチ５１が係合されたときに運転者の意図しない車両１の急発進が生じるおそれがある。

そこで、内燃機関２の自動停止中にシフトレバーの操作位置がニュートラル位置にある場合には、クラッチペダルが踏み込まれたときに自動始動条件が成立したとして内燃機関の自動始動を行う一方、シフトレバーの操作位置が走行位置にある場合には、内燃機関２の自動始動を禁止することが望ましい。これにより、シフトレバーの操作位置がニュートラル位置にあるとき、すなわち手動変速機５内において駆動輪８側への動力の伝達が遮断されているときにのみ内燃機関２の自動始動が許容され、運転者の意図しない車両１の急発進を回避することができる。

ところで、坂路において内燃機関２が自動停止されて停車しているときに、ブレーキペダルの踏み込みが不十分なままクラッチペダルが踏み込まれると、車両は重力によって動き出すようになる。しかしながらこのとき、シフトレバーの操作位置が走行位置とされている場合には、上述したように内燃機関２の自動始動が行なわれない。そのため、負圧を生成することができず、車両を停止させるためのブレーキ装置９の制動力を確保することができないといった不都合が生じる。

そこで本実施形態では、内燃機関２の自動停止中にシフトレバーの操作位置が走行位置にあるとき、車両１の移動が生じており、且つクラッチ５１が非係合状態であると推定されたときには内燃機関２の自動始動の禁止を無効化して自動始動を行なうようにしている。

次に、図２を参照して、本実施形態に係る内燃機関２の自動始動制御の処理手順について説明する。尚、この一連の処理は、内燃機関２の自動停止中に所定期間毎に繰り返し実行される。

図２に示すように、この一連の処理では、まず、シフトポジションセンサ３１からの出力信号に基づき、シフトレバーの操作位置が走行位置であるか否かを判断する（ステップＳ１）。ここで、シフトレバーの操作位置が走行位置ではない場合（ステップＳ１：「ＮＯ」）、すなわちニュートラル位置である場合には、次にステップＳ５に進む。ステップＳ５では、クラッチスイッチ３２のアッパスイッチからオン信号が出力されているか否かを判断する。ここで、オン信号が出力されている場合（ステップＳ５：「ＹＥＳ」）、すなわちクラッチペダルが少しでも踏み込まれていた場合には、次に、ステップＳ４に進む。そして、内燃機関２の自動始動を実行して、この一連の処理を一旦終了する。

一方、アッパスイッチからオン信号が出力されていない場合には（ステップＳ５：「ＮＯ」）、クラッチペダルが踏み込まれていないとして、この一連の処理を一旦終了する。
シフトレバーの操作位置が走行位置である場合には（ステップＳ１：「ＹＥＳ」）、次に、ステップＳ２に進み、車速の絶対値｜Ｖ｜が所定値Ｖ１よりも大きいか否かを判断する。ここで、車速Ｖそのものではなくその絶対値｜Ｖ｜を用いているのは車両の前進及び後進の双方を把握するためである。そして、車速の絶対値｜Ｖ｜が所定値Ｖ１よりも大きい場合には（ステップＳ２：「ＹＥＳ」）、車両が移動しているとして、次に、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、クラッチスイッチ３２のロアスイッチからオン信号が出力されているか否かを判断する。そしてこの結果、オン信号が出力されている場合には（ステップＳ３：「ＹＥＳ」）、クラッチペダルが踏み込まれてクラッチ５１が非係合状態であるとして、次に、ステップＳ４に進み、内燃機関２の自動始動を実行する。そして、この一連の処理を一旦終了する。

一方、車速の絶対値｜Ｖ｜が所定値Ｖ１以下である場合（ステップＳ２：「ＮＯ」）や、ロアスイッチからオン信号が出力されていない場合（ステップＳ３：「ＮＯ」）には、内燃機関２の自動始動を実行することなく、この一連の処理を一旦終了する。

以上説明した本実施形態に係る車載内燃機関制御装置によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）電子制御装置１０は、内燃機関２の自動停止中にシフトレバーの操作位置が走行位置にあるとき、車両１の移動が生じており、且つクラッチ５１が非係合状態であると推定されたときに内燃機関２の自動始動を行なう。こうした構成によれば、坂路において内燃機関２が自動停止されて停車しているときに、重力によって車両１が動き出した場合には、シフトレバーの操作位置が走行位置にある場合であっても内燃機関２の自動始動を行なうことができる。このため、機関運転を行なうことで負圧が発生されてブレーキ装置９の制動力を速やかに確保することができるようになる。また、クラッチ５１が非係合状態であると推定されたときに内燃機関２の自動始動を行なうようにしているため、当該自動始動によって車両１が急発進することはない。従って、車両１の急発進を回避しつつ、内燃機関２の自動始動の実行機会が不要に制限されることを抑制することができるようになる。

（２）クラッチ５１を操作するクラッチペダルの踏み込み状態を検出するクラッチスイッチ３２を備え、クラッチスイッチ３２の検出値に基づいてクラッチ５１の係合状態を推定するようにした。こうした構成によれば、クラッチスイッチ３２の検出値に基づいてクラッチ５１の係合状態を的確に推定することができる。

（３）車速センサ３５により検出された車速の絶対値｜Ｖ｜が所定値Ｖ１よりも大きい場合に車両１の移動が生じている旨推定するようにした。こうした構成によれば、車両１の移動が生じている場合にはこれを的確に把握することができるようになる。

尚、本発明に係る車載内燃機関制御装置は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。

・上記実施形態では、車速センサ３５により検出された車速の絶対値｜Ｖ｜に基づいて車両１の移動が生じているか否かを推定するようにしたが、本発明はこれに限られるものではない。他に例えば内燃機関２が自動停止されている状態での停車中において、機関回転速度ＮＥが「０」から上昇したことをもって車両１の移動が生じている旨推定するようにしてもよい。これは、内燃機関２の自動停止中にクラッチ５１が係合されており、シフトレバーの操作位置が走行位置にある場合に、車両の移動が生じると、駆動輪８の回転に連動して機関出力軸が回転することに着目したものである。車載カメラにより検出される外部映像の変化に基づいて車両の移動の有無を推定するものや、側位システムを用いて車両の移動の有無を推定するものであってもよい。要するに車両の移動の発生の有無を推定することのできるものであればよい。・上記実施形態では、クラッチペダルの踏み込み状態を検出するクラッチセンサの一例としてクラッチスイッチ３２（アッパスイッチ、ロアスイッチ）を用いたが、これに代えて、クラッチペダルの操作量（ストローク量）に応じて連続的に変化する信号を出力するクラッチストロークセンサを用いることもできる。

・上記実施形態及び変形例では、クラッチセンサの検出値に基づいてクラッチ５１の係合状態を推定するようにしたが、クラッチセンサを用いなくともクラッチ５１の係合状態を推定することはできる。

すなわち、停車している状態から車両１が動き出して車速Ｖが増大するとき、クラッチ５１が係合されている場合には駆動輪８と機関出力軸とがクラッチ５１を介して連結されているため、機関回転速度ＮＥは車速Ｖの変化に対応した変化をする。一方、クラッチ５１が係合されていない場合には駆動輪８と機関出力軸とが連結されていないため、機関回転速度ＮＥは車速Ｖの変化に対応した変化をしない。これらのことから、車速Ｖと機関回転速度ＮＥとに基づいてクラッチ５１の係合状態を推定するようにすれば、クラッチセンサを用いることなくクラッチ５１の係合状態を間接的に推定することができる。

具体的には、図３のフローチャートに示すように、シフトレバーの操作位置が走行位置であり（ステップＳ１１：「ＹＥＳ」）、車速の絶対値｜Ｖ｜が所定値Ｖ１よりも大きい場合に（ステップＳ１２：「ＹＥＳ」）、ステップＳ１３に進み、機関回転速度ＮＥが所定回転速度Ｎ１よりも小さいか否かを判断する。ここで、所定回転速度Ｎ１は、クラッチ５１が係合状態である場合において車速Ｖの絶対値が「０」よりも大きい所定値Ｖ１であるときに機関回転速度ＮＥが取り得る範囲の下限値よりも小さく、且つ「０」よりも大きい回転速度である。そして、上記ステップＳ１３において機関回転速度ＮＥが所定回転速度Ｎ１よりも小さいと判断した場合には（ステップＳ１３：「ＹＥＳ」）、クラッチ５１が非係合状態であるとして、内燃機関２の自動始動を実行し、この一連の処理を一旦終了する。

このようにしてクラッチ５１の係合状態を推定するようにすれば、例えばクラッチペダルの踏み込み量と実際のクラッチの係合状態と間の関係が経時変化によってずれた場合やクラッチセンサに異常が生じている場合であっても、クラッチセンサを用いないためにクラッチ５１の係合状態を精度よく推定することができる。

・坂路において内燃機関２が自動停止されている状態での停車中において、クラッチペダルが踏み込まれる前から既に機関出力軸の回転が停止している場合には、上記変形例の推定態様によってクラッチ５１の係合状態を精度よく推定することができる。しかしながら、急坂路のようにクラッチペダルが踏み込まれていない状態、すなわちクラッチ５１が係合している状態であっても車両１が動き出してしまう場合には、駆動輪８の回転に連動して機関出力軸が回転するようになる。そのため、機関回転速度ＮＥが上記所定回転速度Ｎ１を上回っていると、その後にクラッチペダルが踏み込まれてクラッチ５１が非係合状態となった場合に上記推定態様ではこれを把握することができない。

そこで、クラッチ５１の係合状態を推定する手段として、上記実施形態（図２のフローチャートのステップＳ３）と上記変形例（図３のフローチャートのステップＳ１３）とを組み合わせるようにすれば、上述した急坂路における状況下であってもクラッチ５１が非係合状態である場合にはこれを精度よく推定することができる。

具体的には、図４のフローチャートに示すように、シフトレバーの操作位置が走行位置であり（ステップＳ２１：「ＹＥＳ」）、車速の絶対値｜Ｖ｜が所定値Ｖ１よりも大きい場合に（ステップＳ２２：「ＹＥＳ」）、ステップＳ２３に進み、まずは機関回転速度ＮＥが所定回転速度Ｎ１よりも小さいか否かを判断する。ここで、機関回転速度ＮＥが所定回転速度Ｎ１以上である場合には（ステップＳ２３：「ＮＯ」）、次に、ステップＳ２６に進み、クラッチスイッチ３２のロアスイッチからオン信号が出力されているか否かを判断する。その結果、ロアスイッチからオン信号が出力されている場合には（ステップＳ２６：「ＹＥＳ」）、上述した急坂路における状況であるとして、内燃機関２の自動始動を実行して、この一連の処理を一旦終了する。

一方、ロアスイッチからオン信号が出力されていない場合には（ステップＳ２６：「ＮＯ」）、クラッチ５１が係合状態であるとして、この一連の処理を一旦終了する。

１…車両、２…内燃機関、３…スタータモータ、５…手動変速機、５１…クラッチ、６…ディファレンシャルギア、７…車軸、８…駆動輪、９…ブレーキ装置、１０…電子制御装置、３１…シフトポジションセンサ、３２…クラッチスイッチ、３３…ブレーキスイッチ、３４…アクセルセンサ、３５…車速センサ、３６…回転速度センサ。

Claims

機関出力が変速機を介して駆動輪に伝される車載内燃機関に適用されて、内燃機関の自動停止中に所定の自動始動条件が成立したときに内燃機関の自動始動を行なう車載内燃機関制御装置において、
内燃機関と変速機との間の接続を断接するクラッチを操作するクラッチペダルの踏み込み状態を検出するクラッチセンサと、車速を検出する車速センサと、機関回転速度を検出する回転速度センサとを備え、前記クラッチセンサの検出値、又は、前記車速センサにより検出された車速と前記回転速度センサにより検出された機関回転速度とに基づいて前記クラッチの係合状態を推定し、
内燃機関の自動停止中に変速機の変速段を変更するシフトレバーの操作位置が走行位置にある場合に、車両の移動が生じると、前記クラッチの係合状態を推定し、前記クラッチが非係合状態であると推定されたときに内燃機関の自動始動を行ない、前記クラッチが係合状態であると推定されたときには内燃機関の自動始動を行なわない
ことを特徴とする車載内燃機関制御装置。
請求項１に記載の車載内燃機関制御装置において、
前記クラッチが係合状態である場合において車速の絶対値が「０」よりも大きい所定値であるときに機関回転速度が取り得る範囲の下限値よりも小さく、且つ「０」よりも大きい回転速度を所定回転速度とするとき、
前記車速センサにより検出された車速の絶対値が前記所定値以上であり、且つ前記回転速度センサにより検出された機関回転速度が前記所定回転速度よりも小さいときにクラッチが非係合状態であると推定する
ことを特徴とする車載内燃機関制御装置。
請求項１又は２に記載の車載内燃機関制御装置において、
車速を検出する車速センサを備え、同車速センサにより検出された車速の絶対値が所定値よりも大きい場合に車両の移動が生じている旨推定する
ことを特徴とする車載内燃機関制御装置。