JP5857672B2 - 車両のエンジン自動停止制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、走行中にエンジンを自動停止するエンジン自動停止制御装置に関する。

特許文献１には、車速が基準車速以下まで低下するとエンジンを自動停止するものにおいて、車両の減速度が高いほど基準車速を高めることが開示されている。

特開２００６−１６１５６５号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、緩減速走行時にはステアリング負荷の高い状態が長時間継続するため、ドライバがハンドル操作を行った場合、パワーステアリング装置の電力消費によってバッテリ電圧の低下を招くという問題があった。
本発明の目的は、緩減速走行時にドライバがハンドル操作を行ったときのバッテリ電圧の低下を抑制できる車両のエンジン自動停止制御装置を提供することにある。

本発明では、走行中に所定条件が成立したときエンジンを停止する際、車両の減速度が所定値以下である場合には、所定条件にかかわらず、エンジンの停止時間を制限する。

よって、本発明にあっては、ステアリング負荷がより高くなる前にエンジンが再始動されるため、緩減速走行時にドライバがハンドル操作を行ったときのバッテリ電圧の低下を抑制できる。

実施例１のエンジン自動停止制御装置を示すシステム図である。 実施例１のエンジンコントロールユニット10で実行されるエンジン自動停止再始動制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１のエンジン自動停止再始動制御の作用を示すタイムチャートである。 実施例２のエンジンコントロールユニット10で実行されるエンジン自動停止再始動制御処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の車両のエンジン自動停止制御装置を実施するための形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。

〔実施例１〕
まず、実施例１の構成を説明する。
図１は、実施例１のエンジン自動停止制御装置を示すシステム図である。エンジン1から入力された回転駆動力は、トルクコンバータ2を介してベルト式無段変速機3に入力され、所望の変速比によって変速された後、駆動輪4に伝達される。
エンジン1は、エンジン始動を行う始動装置1aを有する。具体的には、スタータモータが備えられ、エンジン始動指令に基づいてエンジンクランキングを行うと共に、燃料を噴射し、エンジン1が自立回転可能になると、スタータモータを停止する。

エンジン1の出力側には、停車速域でトルク増幅を行うと共に、所定車速（例えば、14km/h程度）以上では、相対回転を禁止するロックアップクラッチを有するトルクコンバータ2が設けられている。トルクコンバータ2の出力側にはベルト式無段変速機3が接続されている。
ベルト式無段変速機3は、発進クラッチと、プライマリプーリおよびセカンダリプーリと、これら両プーリに掛け渡されたベルトとから構成され、プーリ溝幅を油圧制御によって変更することで所望の変速比を達成する。また、ベルト式無段変速機3内には、エンジン1によって駆動されるオイルポンプが設けられ、エンジン作動時には、オイルポンプを油圧源としてトルクコンバータ2のコンバータ圧やロックアップクラッチ圧を供給し、また、ベルト式無段変速機3のプーリ圧やクラッチ締結圧を供給する。
さらに、ベルト式無段変速機3には電動オイルポンプ3aが設けられており、エンジン自動停止によってオイルポンプによる油圧供給ができない場合には、電動オイルポンプ3aが作動し、必要な油圧を各アクチュエータに供給可能に構成されている。よって、エンジン停止時であっても、所望の変速比を達成し、また、クラッチ締結圧を維持することができる。

エンジン1は、エンジンコントロールユニット10によって作動状態が制御される。エンジンコントロールユニット10には、ドライバのブレーキペダル操作によりON信号を出力するブレーキスイッチ11からのブレーキ信号、ドライバのアクセルペダル操作量を検出するアクセル開度センサ12からのアクセル信号、ブレーキペダル操作量に基づいて生じるマスタシリンダ圧検出するマスタシリンダ圧センサ13からのブレーキ操作量信号（マスタシリンダ圧）、各輪に備えられた車輪速センサ14からの車輪速信号、後述するCVTコントロールユニット20からのCVT状態信号、エンジン水温、クランク角やエンジン回転数等の信号を入力する。エンジンコントロールユニット10は、上記各種信号に基づいてエンジン1の始動もしくは自動停止を実施する。なお、マスタシリンダ圧センサ13に代えてブレーキペダルストローク量やブレーキペダル踏力を検出する踏力センサ、もしくはホイルシリンダ圧を検出するセンサ等の用い、これによりブレーキペダル操作量を検出することでドライバの制動意思を検出してもよい。

CVTコントロールユニット20は、エンジンコントロールユニット10との間でエンジン作動状態とCVT状態の信号を送受信し、これら信号に基づいてベルト式無段変速機3の変速比等を制御する。具体的には、走行レンジが選択されているときには、発進クラッチの締結を行うと共に、アクセルペダル開度と車速とに基づいて変速比マップから変速比を決定し、各プーリ油圧を制御する。また、車速が所定車速未満のときは、ロックアップクラッチを開放し、所定車速以上のときはロックアップクラッチを締結し、エンジン1とベルト式無段変速機3とを直結状態とする。さらに、走行レンジ選択中におけるエンジン自動停止時には、電動オイルポンプ3aを作動させ、必要な油圧を確保する。

［エンジン自動停止制御処理］
次に、エンジンコントロールユニット10におけるエンジン自動停止制御処理について説明する。実施例１では、車両停止時に、所定の条件が成立したときは、エンジンアイドリングを停止する、いわゆるアイドリングストップ制御を行う。なお、アイドリングストップ制御については周知の構成を適宜実施すればよいため、詳細な説明は省略する。加えて、車両走行中であっても、減速中であり、このまま車両停止してアイドリングストップ制御に移行する可能性が高いと判断したときは、エンジン１を停止するコーストストップ制御を行う。

通常のコーストストップ制御を行わないアイドリングストップ車両にあっては、ドライバがアクセルペダルを操作することなく惰性走行している、いわゆるコースト走行状態（ブレーキペダル操作をしている状態を含む）のときには、燃料噴射を停止し、駆動輪4から伝達されるコーストトルクによってロックアップクラッチを介してエンジン回転数を維持している。しかし、所定車速まで減速すると、ロックアップクラッチは解放されるため、燃料噴射しなければエンジン1は停止してしまう。そこで、ロップアップクラッチが解放されるタイミングで燃料噴射を再開し、エンジン自立回転を維持している。その後、車両が完全に停止し、ブレーキペダルが十分に踏み込まれているといった各種条件が成立しているか否かを判定した後、エンジンアイドリングを停止する。

ここで、燃料噴射を停止していた走行状態から、一旦燃料噴射を再開し、再度エンジン停止を行う過程において、燃料噴射再開時の燃料をさらに抑制することができれば、燃費を改善することが可能となる。そこで、所定の条件が成立したコースト走行時には、燃料噴射の再開を行うことなく、エンジンを停止したまま（燃料噴射を行わない）とするコーストストップ制御を実施し、車両停止後は通常のアイドリングストップ制御にそのまま移行することとした。

［エンジン自動停止再始動制御処理］
図２は、実施例１のエンジンコントロールユニット10で実行されるエンジン自動停止再始動制御処理の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する。
ステップS1では、エンジン停止条件が成立しているか否かを判定し、YESの場合はエンジン停止許可フラグをONとしてステップS2へ進み、NOの場合はリターンへ進む。エンジン停止条件は以下の3条件をすべて満たしている場合とする。
1.ブレーキスイッチ11がON
2.アクセルペダル操作量がゼロ
3.車速が基準車速（ロックアップクラッチを解放する車速）以下

ステップS2では、燃料噴射停止を継続する。すなわち、コーストストップ制御によるエンジンの自動停止を行う（コーストストップ制御手段）。このとき、タイマーのカウントを開始する。
ステップS3では、エンジン再始動条件が成立しているか否かを判定し、YESの場合はステップS7へ進み、NOの場合はステップS4へ進む。エンジン再始動条件は、ステップS1で示した3条件のうちいずれか1つが不成立の場合とする。
ステップS4では、単位時間当たりの車速変化から車両の減速度を算出する（減速度検出手段）。単位時間当たりの車速変化は、各車輪速センサ14からの車輪速信号やベルト式無段変速機3に設けられた回転数センサ（不図示）から求めることができる。
ステップS5では、減速度が所定値以下であるか否かを判定し、YESの場合はステップS6へ進み、NOの場合はタイマーのカウント値をリセットしてステップS2へ戻る。

ステップS6では、タイマーのカウント値が設定値に到達したか否かに基づき、エンジン停止許可フラグがONとなってから車両の減速度が所定値以下である状態が所定時間継続したか否かを判定し、YESの場合はステップS7へ進み、NOの場合はステップS2へ戻る。ここで、所定時間は、ステアリング負荷が許容範囲の上限値以下となる車速以上であると想定される時間とする。ステアリング負荷の許容範囲とは、例えば、所定時間経過後にドライバがハンドル操作を行い、同時にエンジン始動要求がなされたとき、スタータモータの必要電流が確保できる程度しかバッテリ電圧の低下が生じないステアリング負荷とする。
ステップS7では、エンジン停止許可フラグをOFFし、エンジン再始動を行う（エンジン停止時間制限手段）。

次に、上記制御処理に基づく作用を説明する。
［バッテリの電圧低下抑制作用］
従来のコーストストップ制御では、車両の減速度にかかわらず、車速が基準車速まで低下するとエンジンを停止している。ここで、車両の減速度が低いほど、車両停止までに要する時間は長くなる。また、車速が低下するほど、ステアリング負荷は大きくなるため、ドライバがハンドル操作を行ったとき、パワーステアリング装置の電力消費量は増大する。
このため、緩減速走行時にエンジンを停止した状態でドライバがハンドル操作を行うと、バッテリからの電力の持ち出し量が大きくなるため、バッテリ電圧の低下の招き、以下の諸問題が生じる。
(a) 所望のアシスト力が得られないことでドライバの操舵負担が増大する。
(b) ハンドル操作中にエンジン始動要求がなされることでバッテリ電圧がより低下しやすくなるため、他の電装部品にリセット等の不具合が生じる。
(c) スタータモータに必要電流が得られず、始動性能が悪化する。
ここで、上記諸問題は、モータの力で直接アシストを行う電動式パワーステアリング装置と、モータの力で発生させた油圧でアシスト力を発生させる電動油圧式パワーステアリング装置の双方で発生する。なお、油圧式パワーステアリング装置の場合、(b),(c)の問題は生じないものの、アシスト力がゼロとなるため、(a)の問題が顕著となる。

これに対し、実施例１では、減速度が所定値以下である場合、エンジン1が停止してから所定時間が経過したとき、エンジン1を再始動する。
つまり、緩減速走行時には、エンジン1の停止時間を制限することで、車速がより低下する前、すなわち、ステアリング負荷がより高くなる前にエンジン1を再始動させることができる。
これにより、上記(a)〜(c)の問題を解消できる。すなわち、
バッテリ電圧の低下に伴うパワーステアリング装置のアシスト力不足を低減できるため、ドライバの操舵負担の増大を抑制できる。
また、ハンドル操作中にエンジン始動要求がなされたときのバッテリ電圧の低下を抑制できるため、他の電装部品にリセット等が生じる不具合を低減できる。
さらに、スタータモータの必要電流を確保しやすくなるため、始動性能の悪化を抑制できる。

また、実施例１では、車両の減速度が所定値以下である状態がエンジン停止から所定時間継続した場合、エンジン1を再始動する。
緩減速走行時にエンジン1の自動停止を禁止した場合、燃費改善というコーストストップ制御本来の目的が阻害される。また、ステアリング負荷は車速の二乗の逆数に比例することから、車速が十分に低くなるまではステアリング負荷はそれほど大きくならず、パワーステアリング装置の消費電流は小さいため、バッテリ電圧の低下はさほど問題とならない。
よって、所定時間はエンジン1を停止させておくことで、燃費改善とバッテリ電圧の低下抑制との両立を図ることができる。

図３は、実施例１のエンジン自動停止再始動制御の作用を示すタイムチャートである。なお、実施例１のエンジン自動停止再始動処理を実施しない場合を比較例として破線で示す。
まず、比較例について説明する。
時点t1では、ドライバがアクセルペダルから足を離したため、車両が減速を開始する。このとき、コースト走行状態となるため、燃料噴射が停止される。
時点t2では、ドライバがブレーキペダルを踏み込む。以降、車両は所定値以下の減速度で減速するものとする。

時点t3では、車速が基準車速以下となってエンジン停止条件が成立するため、エンジン停止許可フラグがONとなり、燃料噴射の停止を維持するコーストストップ制御へと移行する。
時点t4では、エンジン停止に伴い、BAT電圧はオルタネータの発電電圧からバッテリの電圧まで低下する。
時点t7では、ドライバがブレーキペダルから足を離したため、エンジン停止許可フラグがOFFとなり、エンジンクランキングと燃料噴射の再開によりエンジンを再始動する。このとき、時点t7から時点t8にかけて、ドライバがハンドル操作を行ったため、BAT電圧は大きく低下し、上述した他の電装部品のリセットや始動性能の悪化を伴う。

これに対し、実施例１では、時点t3でエンジン停止許可フラグがONとなったとき、車両の減速度が所定値以下である場合には、タイマーのカウントを開始する(S1→S2→S3)。
時点t5では、車両の減速度が所定値以下である状態がエンジン停止許可フラグONとなってから所定時間経過したため、エンジンを再始動する(S5→S6→S7)。このとき、時点t5からt6にかけて、ドライバがハンドル操作を行っており、BAT電圧は低下しているものの、上記比較例に対して車速が高く、ステアリング負荷は小さい状態であるため、バッテリ電圧の低下は抑制されている。

実施例１のエンジン自動停止制御装置にあっては、以下に列挙する効果を奏する。
(1) 走行中に所定条件が成立した場合、エンジン1を停止するステップS2（コーストストップ制御手段）と、車両の減速度を検出するステップS4（減速度検出手段）と、減速度が所定値以下である場合、ステップS2（コーストストップ制御手段）によるエンジン1の停止時間を制限するステップS7（エンジン停止時間制限手段）と、を備えた。
よって、緩減速走行時にドライバがハンドル操作を行ったときのバッテリ電圧の低下を抑制できる。

(2) ステップS7（エンジン停止時間制限手段）は、ステップS2（コーストストップ制御手段）によるエンジン1の停止後、車両の減速度が所定値以下である状態が所定時間継続した場合、エンジン1を再始動する。
よって、燃費改善とバッテリ電圧の低下抑制との両立を図ることができる。

(3) ステップS4（減速度検出手段）は、単位時間当たりの車速変化に基づいて車両の減速度を算出する。
よって、加速度センサを設けることなく減速度を正確に求めることができる。

〔実施例２〕
実施例２は、経過時間による判定に代えて、車速が所定速度となったとき、エンジン1を再始動する例である。他の構成は実施例１と同じであるため、異なる部分のみ説明する。
［エンジン自動停止再始動制御処理］
図４は、実施例２のエンジンコントロールユニット10で実行されるエンジン自動停止再始動制御処理の流れを示すフローチャートであり、図２のステップS6をステップS11に置き換えたものである。なお、図４のフローチャートにおいて、タイマーによるカウント値の処理は不要である。
ステップS11では、車速が所定速度以下であるか否かを判定し、YESの場合はステップS7へ進み、NOの場合はステップS2へ戻る。ここで、所定速度は、ステアリング負荷が許容範囲の上限値以下となる車速とする。

次に、上記制御処理に基づく作用を説明する。
実施例２では、車速が所定速度以下となった場合、エンジン1を再始動する。
緩減速走行時にエンジン1の自動停止を禁止した場合、燃費改善というコーストストップ制御本来の目的が阻害される。また、ステアリング負荷は車速の二乗の逆数に比例することから、車速が十分に低くなるまではステアリング負荷はそれほど大きくならず、パワーステアリング装置の消費電流は小さいため、バッテリ電圧の低下はさほど問題とならない。
よって、車速が所定速度以下となるまではエンジン1を停止させておくことで、燃費改善とバッテリ電圧の低下抑制との両立を図ることができる。

実施例２のエンジン自動停止制御装置にあっては、実施例１の効果(1),(3)に加え、以下の効果を奏する。
(4) ステップS7（エンジン停止時間制限手段）は、ステップS2（コーストストップ制御手段）によるエンジンの停止後、車速が所定速度以下となった場合、エンジン1を再始動する。
よって、燃費改善とバッテリ電圧の低下抑制との両立を図ることができる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて説明したが、実施例に限らず、他の構成であっても本発明に含まれる。例えば、実施例では、ベルト式無段変速機を採用した例を示したが、他の有段式自動変速機や手動変速機を備えた構成であってもよい。また、トルクコンバータを備えた例を示したが、トルクコンバータを備えていない車両であっても適用できる。
また、緩減速走行時にはエンジンの停止時間をゼロに制限、すなわち、エンジンの停止を禁止する構成としてもよい。

1 エンジン
1a 始動装置
2 トルクコンバータ
3 ベルト式無段変速機
3a 電動オイルポンプ
4 駆動輪
10 エンジンコントロールユニット
11 ブレーキスイッチ
12 アクセル開度センサ
13 マスタシリンダ圧センサ
14 車輪速センサ
20 コントロールユニット
S2 コーストストップ制御手段
S4 減速度検出手段
S7 エンジン停止時間制限手段

Claims (4)

1. 走行中に所定条件が成立した場合、エンジンを停止するコーストストップ制御手段と、
   車両の減速度を検出する減速度検出手段と、
   前記減速度が所定値以下である場合には、前記所定条件にかかわらず、前記コーストストップ制御手段によるエンジンの停止時間を制限するエンジン停止時間制限手段と、
   を備えたことを特徴とする車両のエンジン自動停止制御装置。
2. 請求項１に記載の車両のエンジン自動停止制御装置において、
   前記コーストストップ制御手段は、走行中に所定のエンジン停止条件が成立したときエンジンを停止し、エンジン停止中に所定のエンジン再始動条件が成立したときエンジンを再始動し、
   前記エンジン停止時間制限手段は、前記コーストストップ制御手段によるエンジンの停止後、前記減速度が所定値以下である場合には、エンジン停止から所定時間が経過したとき、前記エンジン再始動条件にかかわらずエンジンを再始動することを特徴とする車両のエンジン自動停止制御装置。
3. 請求項１に記載の車両のエンジン自動停止制御装置において、
   前記コーストストップ制御手段は、走行中に所定のエンジン停止条件が成立したときエンジンを停止し、エンジン停止中に所定のエンジン再始動条件が成立したときエンジンを再始動し、
   前記エンジン停止時間制限手段は、前記コーストストップ制御手段によるエンジンの停止後、前記減速度が所定値以下である場合には、車速が所定速度以下となったとき、前記エンジン再始動条件にかかわらずエンジンを再始動することを特徴とする車両のエンジン自動停止制御装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の車両のエンジン自動停止制御装置において、
   前記減速度検出手段は、単位時間当たりの車速変化に基づいて車両の減速度を算出することを特徴とする車両のエンジン自動停止制御装置。

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