JP5928250B2 - 車両用エンジン自動停止装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの自動停止および自動再始動を行うようにした車両用エンジン自動停止装置に関するものである。

」
最近の車両では、燃費向上のために、車両停止時にエンジンを自動停止させるいわゆるアイドルストップを行うものが多くなっている。このエンジン自動停止は、あらかじめ設定された自動停止開始条件が成立したときに実行され、この自動停止開始条件としては、例えば、車速が零であること（車両停止であること）、ブレーキ操作されていること、アクセル操作されていないこと、変速機がニュートラル位置にある等の全ての条件を満足するものとして設定されることが一般的である。

エンジンの自動停止状態から、エンジンを自動再始動するために、あらかじめ自動再始動条件が設定されるが、これは、自動停止開始条件とされたいずれか１つの条件が成立しなかったときとされるのが一般的である（例えばアクセルが踏み込み操作されたときや、ブレーキ操作が解除されたとき）。

車両停止時にエンジンを自動停止させる場合、路面の傾斜が大きいと、車両がずり下がってしまう事態を生じることになる。特許文献１には、エンジンの自動停止時に、自動ブレーキを作動させて車両のずり下がりを防止する一方、エンジンの自動再始動後にエンジン回転数が所定回転数以上となったときに、自動ブレーキを解除することが開示されている。

特許第３６３５９２７号公報

ところで、エンジンの自動停止時に自動ブレーキを作動させている状態から、エンジンを自動再始動した際に、運転者の意思に反して車両が急発進してしまうこと（運転者の予期しない車両の飛び出し感を感じさせてしまうこと）は好ましくないものとなる。特許文献１のように、エンジン回転数が所定回転数以上となった時点で自動ブレーキを解除する場合には、車両の急発進を生じやすいものとなり、この点においてなんらかの対策が望まれることになる。

本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、エンジンの自動再始動した際に運転者の意図しない車両の急発進を防止できるようにした車両用エンジン自動停止装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明にあっては、基本的に、運転者の操作に基づいて決定される要求駆動力が車両の実際の駆動力以上となったときに、自動ブレーキを解除させるようにしてある。具体的には、本発明にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、請求項１に記載のように、
車両停止時に、自動停止開始条件が成立していることを条件としてエンジンを自動停止し、エンジン自動停止後に自動再始動条件が成立したときにエンジンを自動再始動するようにしたエンジン制御手段と、
運転者の操作に基づく要求駆動力を算出する要求駆動力決定手段と、
車両の実際の駆動力を推定する実駆動力推定手段と、
エンジンの自動停止時に自動ブレーキを作動させる一方、自動ブレーキ解除条件が成立したときに自動ブレーキを解除するブレーキ制御手段と、
を備え、
前記自動ブレーキ解除条件が、前記要求駆動力決定手段により決定される要求駆動力が前記実駆動力推定手段により推定された実駆動力以上になったときとして設定されている、
ようにしてある。上記解決手法によれば、運転者の意思を反映した要求駆動力が、車両の実駆動力以上となったことを条件として自動ブレーキが解除されるので、エンジンを自動再始動した際に、運転者の意図に反して車両が急発進してしまう事態が防止される。すなわち、実駆動力が運転者の意思を反映した要求駆動力よりも大きいときに自動ブレーキを解除してしまうと、運転者の予期しない車両の飛び出し感を運転者に与えてしまうことになるが、このような事態が防止されることになる。

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、請求項２以下に記載のとおりである。すなわち、
前記実駆動力推定手段が、エンジン回転数に基づいて前記実駆動力を推定する、ようにしてある（請求項２対応）。この場合、実駆動力を、エンジン回転数に基づいて容易かつ精度よく推定する上で好ましいものとなる。

前記要求駆動力決定手段が、アクセル開度に基づいて前記要求駆動力を決定する、ようにしてある（請求項３対応）。この場合、運転者の要求する要求駆動力を、運転者によって操作されるアクセルの開度に基づいて、容易かつ精度よく決定することができる。

前記要求駆動力が所定値以下のときは、前記自動ブレーキ解除条件が、前記実駆動力が所定駆動力範囲内に収束したときとされる、ようにしてある（請求項４対応）。この場合、、要求駆動力が所定値以下のとき、例えばアクセルが踏み込み操作されていないときは、実駆動力が所定駆動力範囲内に収束するまで自動ブレーキを解除しないので、実駆動力が大きな状態で自動ブレーキを解除してしまう事態を防止でき、運転者の意図しない急発進を防止する上で好ましいものとなる。

エンジン回転数が所定のアイドル回転数付近に収束し、かつエンジン回転数の変化率が所定値以下のときに、前記実駆動力が所定駆動力範囲内に収束したとされる、ようにしてある（請求項５対応）。この場合、実駆動力が所定駆動力範囲内に安定したことを、エンジン回転数に基づいて容易かつ精度よく判定することができる。

前記自動ブレーキ解除条件として、前記実駆動力が路面傾斜角に基づいて決定されるずり下がり力よりも大きいという条件がさらに設定されている、ようにしてある（請求項６対応）。この場合、自動ブレーキ解除に起因して車両が不用意にずり下がってしまう事態を防止する上で好ましいものとなる。

前記実駆動力が、エンジン回転数と、自動変速機におけるトルクコンバータのトルク比、容量係数およびギアロスと、自動変速機のギア比と、ファイナルギア比と、に基づいて推定される、ようにしてある（請求項７対応）。この場合、自動変速機を有する車両の場合に、実駆動力をより精度よく推定して、請求項１に対応した効果をより十分に発揮させることができる。

本発明によれば、自動ブレーキが解除された際に、運転者の意図しない車両の急発進を防止することができる。

本発明の一実施形態を示す制御系統図。 アクセルが踏み込み操作されているときの自動ブレーキ解除のタイミングを説明するためのタイムチャート。 アクセルが踏み込み操作されていないときの自動ブレーキ解除のタイミングを説明するためのタイムチャート。 車両のずり下がりを防止するようにした自動ブレーキ解除のタイミングを説明するためのタイムチャート。 本発明の制御例を示すフローチャート。 本発明の制御例を示すフローチャート。

図１において、Ｕは、マイクロコンピュータを利用して構成されたエンジン制御手段およびブレーキ制御手段としてのコントローラである。このコントローラには、各種センサあるいはスイッチＳ１〜Ｓ６からの信号が入力されて、各種機器類１〜３を制御するようになっている。各種機器類のうち、１は燃料噴射弁であり、２はエンジンのスタータモータへ給電するスタータリレーであり、３は自動ブレーキ用のアクチュエータである。

コントローラＵは、車両停止時には、基本的にエンジンを自動停止させるように制御する（燃料噴射弁１からの燃料噴射カット）。また、コントローラＵは、エンジン自動停止の後のエンジン自動再始動を、スタータモータ２へ給電してスタータモータを駆動すると共に、燃料噴射弁１からの燃料噴射を再開させることによって行うようになっている。なお、実施形態では、１回の車両停止で、エンジン自動停止は最大で１回のみ行うようになっており、したがってエンジンの自動再始動も最大で１回のみとされている。

前記各センサ類Ｓ１〜Ｓ６は、エンジンの自動停止や自動再始動の制御およびブレーキの自動制御に必要な信号を検出するものである。センサＳ１は、車速を検出する車速センサである。スイッチＳ２は、運転者によってブレーキ操作されたときにＯＮとされるブレーキスイッチである。センサＳ３は、アクセル開度を検出するアクセルセンサである。センサＳ４は、自動変速機のレンジ位置を検出するレンジセンサである。センサＳ５は、路面の傾斜角を検出する傾斜センサである。センサＳ６はエンジン回転数を検出する回転数センサである。

ここで、エンジンの自動停止と自動再始動の条件例について説明する。なお、実施形態では、変速機がトルクコンバータ付きの自動変速機とされている。まず、エンジンの自動停止を行うための自動停止開始条件は、車速センサＳ１で検出される車速が０のとき（つまり車両停止時）であることを前提として、ブレーキスイッチＳ２がＯＮされていること（ブレーキが踏み込み操作されていること）、アクセルセンサＳ３で検出されるアクセル開度が０であること、センサＳ４によって検出されるレンジ位置がニュートラルレンジであること、である。上記角条件が全て満足されたときに、エンジンが自動停止される。

エンジンが自動停止されている状態で、ブレーキスイッチＳ２がＯＦＦになり（運転者によるブレーキ操作の解除）、かつセンサＳ４によってＤレンジ位置が検出されたときに、自動再始動条件が満足されたとして、エンジンが自動再始動される。

コントローラＵは、エンジンの自動停止中は、ブレーキアクチュエータ３を制御して、自動ブレーキを作動させる。自動ブレーキの解除のために、実施形態では、次のような条件が設定される。

条件Ａ：アクセルセンサＳ３で検出されるアクセル開度が０でないときは、例えばアクセル開度に基づいて算出される運転者の要求駆動力が、例えばエンジン回転数に基づいて検出される車両の実駆動力（実際の駆動力）以上になったとき。

条件Ｂ：アクセルセンサＳ３で検出されるアクセル開度が０であるときは、実駆動力が所定の駆動力範囲内（実施形態ではアイドル回転数付近のエンジン回転数に対応した駆動力範囲内）で安定していること。実駆動力は、例えば、回転数センサＳ６で検出されるエンジン回転数に基づいて推定することができ、例えば、実際のエンジン回転数が、アイドル回転数（例えば６５０ｒｐｍ）付近のとき（例えば６５０±△ｎｅの範囲で、△ｎｅとしては例えば５０ｒｐｍ〜１００ｒｐｍ）で、かつエンジン回転数の変化率が小さいとき（所定範囲内にあるとき）に、実駆動力が所定駆動力範囲内で安定している（収束している）と判定することができる。

条件Ｃ：実駆動力が、路面傾斜に基づく車両のずり下がり力（後方への移動力）以上であること。

エンジンを自動再始動した後の自動ブレーキの解除は、上記条件Ａと条件Ｃとを共に満足したとき、あるいは条件Ｂと条件Ｃとを共に満足したときとされる。条件Ｃを満足することを条件として自動ブレーキが解除されるので、自動ブレーキ解除に伴って車両がずり下がってしまう事態が防止されることになる。

また、条件Ａを満足することにより、運転者の意図しない車両の急発進が防止されることになる。なお、車両が急発進しても、それは、運転者の要求駆動力に基づくものであり、運転者が意図した急発進となるので、問題のないものとなる。さらに、条件Ｂを満足するときは、自動ブレーキが解除されたときにクリープ現象によって車両が徐々に前進する程度であり、問題のないものとなる。

なお、実駆動力を精度よく推定するために、次のような演算を行うようにしてもよい。すなわち、エンジン回転数に基づくエンジン発生トルクつまり自動変速機の入力軸トルクを推定する。そして、車両の実駆動力を次式に基づいて算出すればよい。なお、トルク比＝出力軸トルク／入力軸トルクであり、ｎｅ＝エンジン回転数であり、容量係数＝入力軸トルク／入力軸回転数２（２乗）である。

実駆動力＝（トルク比×容量係数×ｎｅ２（２乗）×１０−６（マイナス６乗）−ギアロス）×変速機ギア比×ファイナルギア比
エンジン自動再始動のときの変速段（変速機ギア比）は１速で既知であり、ファイナルギア比は一定で既知であり、エンジンの発生トルクはエンジン回転数に比例し、トルク比および容量係数、ギアロス（抵抗力）はほぼ一定とみることができるので、実駆動力を、前述のようにエンジン回転数に基づいて推定することが可能であり、エンジン回転数のみに基づいて実駆動力を推定しても、かなり精度よく実駆動力を推定することができる。

図２は、前記条件Ａを満足したときに自動ブレーキを解除するときのタイムチャートを示す。すなわち、運転者による要求駆動力がα１あるいはα２で示され、車両の実駆動力がδで示される。要求駆動力がα１のように変化した場合は、α１に基づく要求駆動力が実駆動力δになったｔ１２時点で自動ブレーキが解除（ＯＦＦ）される。また、要求駆動力がα２のように変化した場合は、α２に基づく要求駆動力が実駆動力δになったｔ１１時点で自動ブレーキが解除（ＯＦＦ）される。

図３は、前記条件Ｂを満足したときに自動ブレーキを解除するときのタイムチャートを示す。すなわち、運転者による要求駆動力はアクセルＯＦＦなので０である。そして、アイドル回転数（に対応したクリープ走行時での駆動力）を中心として、上下に若干の許容回転数幅（許容駆動力変化幅）が設定されて、この許容回転数範囲が所定駆動力範囲とされる。

β１の場合は、エンジン自動再始動によってエンジン回転数が一旦大きく吹き上がって、許容回転幅を大きく超えるが、やがて回転数が徐々に低下され、低下過程にあるエンジン回転数が許容回転数幅の上限値以下になり、かつエンジン回転数の変化率も所定値以下に安定したｔ２時点で、自動ブレーキが解除される。

一方、β２で示す場合は、エンジン自動再始動によって回転数が上昇するが、許容回転数範囲を超えることなく、許容回転数範囲内にあり、エンジン回転数の変化率が所定値以下に安定したｔ１時点で、自動ブレーキが解除される。

図４は、車両のずり下がり防止を考慮した自動ブレーキの解除タイミングが示される。すなわち、Ｘ１は、路面の傾斜角が大きい場合に対応した大きいずり下がり力を示し、Ｘ２は、路面の傾斜が小さい場合に対応した小さいずり下がり力を示す。小さなずり下がり力Ｘ２のときは、実駆動力γがＸ２以上となったｔ２１時点で、自動ブレーキが解除される。また、大きなずり下がり力Ｘ１のときは、実駆動力γがＸ１以上となったｔ２２時点で、自動ブレーキが解除される。なお、ずり下がり力は、傾斜センサＳ５で検出された路面傾斜角に基づいて算出される。

図２〜図４は、前述した条件Ａ〜条件Ｃ単独の場合を示しているが、前述のように、実施形態では、条件Ａかつ条件Ｃを満足したとき、あるいは条件Ｂかつ条件Ｃを満足したときに自動ブレーキを解除するようになっている。つまり、条件Ａかつ条件Ｃを満足したときに自動ブレーキを解除するのは、図２において自動ブレーキＯＦＦとなりかつ図４における自動ブレーキＯＦＦとなったタイミングでもって始めて自動ブレーキが解除されることになる。

同様に、条件Ｂかつ条件Ｃを満足したときに自動ブレーキを解除するのは、図３において自動ブレーキＯＦＦとなりかつ図４における自動ブレーキＯＦＦとなったタイミングでもって始めて自動ブレーキが解除されることになる。

次に、図５，図６のフローチャートを参照しつつ、エンジンの自動停止および自動再始動の制御と自動ブレーキの作動、解除の制御例について説明する。なお、以下の説明でＱはステップを示す。

まず、図５のＱ１において、各種センサ類Ｓ１〜Ｓ６からの信号が入力される。この後、Ｑ２において、フラグが０であるか否かが判別される。このフラグは、１のときがエンジンの自動停止実行中であることを示し、当初は０にイニシャライズされている。

当初は、Ｑ２の判別でＹＥＳとなり、このときは、Ｑ３において、自動停止条件が成立しているか否かが判別される。このＱ３の判別でＹＥＳのときは、Ｑ４において、エンジンが自動停止される（燃料カット）。この後、Ｑ５において、自動停止中であることを示すべく、フラグが１にセットされる。この後、Ｑ６において、自動ブレーキが作動される。

Ｑ６の後、Ｑ１に戻るが、その後のＱ２においては、フラグが１にセットされているので、Ｑ２の判別でＮＯのとなる。このときは、Ｑ７において、自動停止解除条件が成立したか否かが判別される。このＱ７での判別は、実施形態では、運転者によるブレーキ操作が解除され、かつ自動変速機のレンジ位置がＤレンジ位置にあるか否かの判別とされる。このＱ７の判別でＮＯのときは、Ｑ１に戻り、自動停止が実行され続ける（自動ブレーキも作動されたまま）。

Ｑ７の判別でＹＥＳのときは、Ｑ８において、エンジンが自動再始動される（スタータモータ駆動と燃料噴射再開）。この後、Ｑ９において、フラグが０にリセットされる。引き続き、Ｑ１０において、自動ブレーキが作動中であるか否かが判別される。このＱ１０の判別でＮＯのときはそのままリターンされる。また、Ｑ１０の判別でＹＥＳのときは、後述するＱ１１において、自動ブレーキ解除のための制御が実行される。

前記Ｑ１１の詳細が、図６に示される。すなわち、図６のＱ２１において、アクセルがＯＮされているか否かが判別される。このＱ２１の判別でＮＯのときは、Ｑ２２において、エンジン回転数が、所定のアイドル回転数付近にあるか否か（例えば６５０ｒｐｍ±５０ｒｐｍ）が判別される。このＱ２２の判別でＹＥＳのときは、Ｑ２３において、エンジン回転数の変化率が所定量以下の小さいときであるか否かが判別される。このＱ２３の判別でＹＥＳのときは、路面傾斜角に基づいて、車両のずり下がり力が算出される。この後、Ｑ２５において、車両の実駆動力がＱ２４で算出されたずり下がり力以上であるか否かが判別される。このＱ２５の判別でＹＥＳのときは、Ｑ２６において、自動ブレーキが解除される。

前記Ｑ２２の判別でＮＯのとき、Ｑ２３の判別でＮＯのときあるいはＱ２５の判別でＮＯのときは、それぞれリターンされる（自動ブレーキの作動継続）。

前記Ｑ２１の判別でＹＥＳのときは、Ｑ２７において、アクセル開度に基づいて、運転者の要求駆動力が算出される。この後、Ｑ２８において、車両の実駆動力が算出される。そして、Ｑ２９において、Ｑ２７で算出された要求駆動力がＱ２８で算出された実駆動力以上であるか否かが判別される。このＱ２９の判別でＹＥＳのときは、Ｑ２４に移行される。また、Ｑ２９の判別でＮＯのときは、リターンされる（自動ブレーキの作動継続）。

以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能であり、例えば次のような場合をも含むものである。自動停止開始条件や自動停止解除条件は実施形態に限定されるものではなく、適宜設定できるものである。条件Ｃを考慮することなく、条件Ａのみを満足したときあるいは条件Ｂを満足したときにそれぞれ、自動ブレーキを解除するようにしてもよい。勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。

本発明はアイドルストップを行う車両に適用して好適である。

Ｕ：コントローラ（制御手段）
Ｓ１：車速センサ
Ｓ２：ブレーキセンサ
Ｓ３：アクセルセンサ
Ｓ４：レンジ位置センサ
Ｓ５：傾斜センサ
Ｓ６：エンジン回転数センサ
１：燃料噴射弁
２：スタータリレー
３：ブレーキアクチュエータ（自動ブレーキ用）

Claims (7)

1. 車両停止時に、自動停止開始条件が成立していることを条件としてエンジンを自動停止し、エンジン自動停止後に自動再始動条件が成立したときにエンジンを自動再始動するようにしたエンジン制御手段と、
   運転者の操作に基づく要求駆動力を算出する要求駆動力決定手段と、
   車両の実際の駆動力を推定する実駆動力推定手段と、
   エンジンの自動停止時に自動ブレーキを作動させる一方、自動ブレーキ解除条件が成立したときに自動ブレーキを解除するブレーキ制御手段と、
   を備え、
   前記自動ブレーキ解除条件が、前記要求駆動力決定手段により決定される要求駆動力が前記実駆動力推定手段により推定された実駆動力以上になったときとして設定されている、
   ことを特徴とする車両用エンジン自動停止装置。
2. 請求項１において、
   前記実駆動力推定手段が、エンジン回転数に基づいて前記実駆動力を推定する、ことを特徴とする車両用エンジン自動停止装置。
3. 請求項１または請求項２において、
   前記要求駆動力決定手段が、アクセル開度に基づいて前記要求駆動力を決定する、ことを特徴とする車両用エンジン自動停止装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、
   前記要求駆動力が所定値以下のときは、前記自動ブレーキ解除条件が、前記実駆動力が所定駆動力範囲内に収束したときとされる、ことを特徴とする車両用エンジン自動停止装置。
5. 請求項４において、
   エンジン回転数が所定のアイドル回転数付近に収束し、かつエンジン回転数の変化率が所定値以下のときに、前記実駆動力が所定駆動力範囲内に収束したとされる、ことを特徴とする車両用エンジン自動停止装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、
   前記自動ブレーキ解除条件として、前記実駆動力が路面傾斜角に基づいて決定されるずり下がり力よりも大きいという条件がさらに設定されている、ことを特徴とする車両用エンジン自動停止装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、
   前記実駆動力が、エンジン回転数と、自動変速機におけるトルクコンバータのトルク比、容量係数およびギアロスと、自動変速機のギア比と、ファイナルギア比と、に基づいて推定される、ことを特徴とする車両用エンジン自動停止装置。

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