JP6091300B2 - Vehicle control device - Google Patents
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Description
本発明は、回転数を検知する回転数センサを備える内燃機関と、この内燃機関が出力する回転駆動力を受けて稼働する冷媒圧縮用コンプレッサを備える空調装置とを搭載した車両の制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle control device equipped with an internal combustion engine that includes a rotation speed sensor that detects the rotation speed, and an air conditioner that includes a refrigerant compression compressor that operates by receiving a rotational driving force output from the internal combustion engine.
従来より、車両の燃費の向上等を図るべく、所定のアイドルストップ条件が満たされた際にアイドルストップを行い、アイドルストップ条件の成立後、所定のアイドルストップ終了条件が成立したときには、内燃機関を再始動する制御が広く行われてきている。 Conventionally, in order to improve the fuel consumption of a vehicle, etc., an idle stop is performed when a predetermined idle stop condition is satisfied, and after the idle stop condition is satisfied, Control to restart has been widely performed.
ここで、アイドルストップを行った後に内燃機関の再始動を円滑に行うようにすべくピストンを所望の位置で停止させる、又はピストンを素早く停止させるための種々の制御が考えられてきている。このような制御の一つとして、内燃機関が停止する直前の揺り戻し挙動を低減させるべく、空調装置等による内燃機関の回転負荷を増加させる制御を行うものが挙げられる(例えば、特許文献1を参照)。 Here, various controls for stopping the piston at a desired position or for quickly stopping the piston have been considered in order to smoothly restart the internal combustion engine after performing the idle stop. As one of such controls, there is one that performs control to increase the rotational load of the internal combustion engine by an air conditioner or the like in order to reduce the swingback behavior immediately before the internal combustion engine stops (for example, see Patent Document 1). reference).
ところが、内燃機関が停止する直前の揺り戻し挙動を低減させるべく、空調装置の負荷を増加させる制御を行った場合、以下に述べるような不具合が発生することがある。すなわち、内燃機関が停止する直前の揺り戻し挙動中においては、内燃機関は逆回転を行うことがある。しかして、空調装置の冷媒圧縮用コンプレッサは、通常一方向への回転のみを行うものであり、クランクシャフトから逆方向の回転駆動力が入力された際には冷媒圧縮用コンプレッサに大きな負荷が係り、場合によっては故障してしまうことがあるという不具合が発生し得る。 However, when the control for increasing the load of the air conditioner is performed in order to reduce the swing-back behavior immediately before the internal combustion engine stops, the following problems may occur. In other words, the internal combustion engine may perform reverse rotation during the swing-back behavior immediately before the internal combustion engine stops. Thus, the refrigerant compression compressor of an air conditioner normally performs only rotation in one direction, and when a reverse rotational driving force is input from the crankshaft, a large load is applied to the refrigerant compression compressor. In some cases, there may be a problem that a failure may occur.
本発明は以上の点に着目し、空調装置の故障を招くことなく、アイドルストップを行った後に内燃機関の再始動を円滑に行うようにすべくピストンを停止させる制御を行うことを目的とする。 The present invention focuses on the above points, and an object of the present invention is to perform control to stop the piston so as to smoothly restart the internal combustion engine after performing idle stop without causing failure of the air conditioner. .
以上の課題を解決すべく、本発明に係る車両の制御装置は、以下に述べるような構成を有する。すなわち本発明に係る車両の制御装置は、回転数を検知する回転数センサを備える内燃機関と、この内燃機関が出力する回転駆動力を受けて稼働し内燃機関に対する負荷を変更可能な冷媒圧縮用コンプレッサを備える空調装置とを搭載した車両を制御する制御装置であって、所定のアイドル停止条件が成立した場合にはアイドルストップ制御を行い、このアイドルストップ制御中において内燃機関の停止直前にクランクシャフトの揺り戻し挙動が観測された際に、クランクシャフトの正回転時には空調装置の負荷を増加させ、クランクシャフトの逆回転時にはクランクシャフトの正回転時と比較して空調装置の負荷を低減させる制御を行う。 In order to solve the above problems, a vehicle control apparatus according to the present invention has a configuration as described below. That is, a vehicle control apparatus according to the present invention is an internal combustion engine that includes a rotation speed sensor that detects a rotation speed, and is used for refrigerant compression that is operated by receiving a rotational driving force output from the internal combustion engine and can change a load on the internal combustion engine. A control device that controls a vehicle equipped with an air conditioner including a compressor, and performs idle stop control when a predetermined idle stop condition is satisfied, and the crankshaft immediately before the internal combustion engine is stopped during the idle stop control. When the swing-back behavior is observed, control is performed to increase the load on the air conditioner during forward rotation of the crankshaft and to reduce the load on the air conditioner during reverse rotation of the crankshaft compared to when the crankshaft rotates forward. Do.
このような制御を行えば、内燃機関の停止直前にクランクシャフトの揺り戻し挙動が観測された際に、クランクシャフトの正回転時には空調装置の負荷を増加させることにより、内燃機関の再始動を円滑に行うようにすべくピストンを所望の位置で停止させる、又はピストンを素早く停止させることができる。その一方で、クランクシャフトの逆回転時にはクランクシャフトの正回転時と比較して空調装置の負荷を低減させることにより、空調装置のコンプレッサに逆方向の大きな回転駆動力が入力されることを防ぐことができるので、空調装置の故障を防止できる。 If such control is performed, when the crankshaft swing-back behavior is observed immediately before the internal combustion engine is stopped, the load on the air conditioner is increased during normal rotation of the crankshaft, thereby smoothly restarting the internal combustion engine. The piston can be stopped at a desired position or can be quickly stopped. On the other hand, when the crankshaft rotates in the reverse direction, the load on the air conditioner is reduced compared to when the crankshaft rotates in the forward direction, thereby preventing a large reverse rotational driving force from being input to the compressor of the air conditioner. Therefore, failure of the air conditioner can be prevented.
本発明によれば、空調装置の故障を招くことなく、アイドルストップを行った後に内燃機関の再始動を円滑に行うようにすべくピストンを停止させる制御を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to perform control to stop the piston so as to smoothly restart the internal combustion engine after performing idle stop without causing failure of the air conditioner.
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。内燃機関は、例えば火花点火式の4ストロークエンジンであり、複数の気筒1(図1には、そのうち一つを図示している)を具備している。各気筒1の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ11を設けている。また、各気筒1の燃焼室の天井部に、点火プラグ12を取り付けてある。点火プラグ12は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。
FIG. 1 shows an outline of an internal combustion engine for a vehicle in the present embodiment. The internal combustion engine is, for example, a spark ignition type four-stroke engine, and includes a plurality of cylinders 1 (one of which is shown in FIG. 1). In the vicinity of the intake port of each
吸気を供給するための吸気通路3は、外部から空気を取り入れて各気筒1の吸気ポートへと導く。吸気通路3上には、エアクリーナ31、電子スロットルバルブ32、サージタンク33、吸気マニホルド34を、上流からこの順序に配置している。
The intake passage 3 for supplying intake air takes in air from the outside and guides it to the intake port of each
排気を排出するための排気通路4は、気筒1内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒1の排気ポートから外部へと導く。この排気通路4上には、排気マニホルド42及び排気浄化用の三元触媒41を配置している。
The exhaust passage 4 for discharging the exhaust guides the exhaust generated as a result of burning the fuel in the
図2に、車両の室内の空調を行う空調装置たるエアコンディショナ5の構成を示す。エアコンディショナ5は、冷媒を圧縮するコンプレッサ51と、圧縮された冷媒を放熱させて液化させるコンデンサ52と、コンデンサ52を強制的に空冷するためのコンデンサファン53と、液化しなかった気体の冷媒を液化した冷媒から分離するレシーバ54と、液化した冷媒を噴出させるエキスパンションバルブ55と、噴出して気化した冷媒を受け入れ室内の空気と熱交換させるエバポレータ56と、冷媒から冷熱を得た(冷媒に熱を奪われた)空気を室内に送り込むブロワファン57とを要素とし、コンプレッサ51、コンデンサ52、レシーバ54、エキスパンションバルブ55及びエバポレータ56をループする冷媒流路によって接続しているものである。
In FIG. 2, the structure of the
コンプレッサ51は、内燃機関のクランクシャフトから駆動力の伝達を受けて回転する。このコンプレッサ51は、従来公知の可変容量コンプレッサである。より具体的には、後述するECU0からの負荷信号lを受けて内部のソレノイドへの通電電流の電流値を変更することによりソレノイドを制御しピストンのストロークを変更することにより冷媒の吸入圧を変更するものである。なお、ソレノイドへの通電電流の電流値を変更する代わりに、デューティ比を変更することによりソレノイドを制御するタイプの可変容量コンプレッサを採用してももちろんよい。このコンプレッサ51とクランクシャフトとの間には、両者の接続を断接切換可能なマグネットクラッチ58が介在する。このマグネットクラッチ58は、後述するECU0からの通電信号mを内部の図示しないリレースイッチが受けることにより接続される。
The
コンデンサ52は、車両のエンジンルームにおける走行風が当たる部位に配置しており、コンデンサファン53を回転させているか否かにかかわらず、車両の走行中にエンジンルームに吹き込む走行風により冷却される。コンデンサ52の背後には、内燃機関の冷却水を放熱させるラジエータ7が控えている。ラジエータ7もまた、走行風により冷却される。
The
コンデンサファン53は、ラジエータ7を強制的に空冷するためのラジエータファンを
兼ねている。コンデンサファン53は、ラジエータ7の背後に位置しており、前方から空気を吸引して後方に吐出することで、コンデンサ52及びラジエータ7をともに冷却する。
The
本実施形態の制御装置たるECU(Electronic Control Unit)0は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。 An ECU (Electronic Control Unit) 0 that is a control device of the present embodiment is a microcomputer system having a processor, a memory, an input interface, an output interface, and the like.
入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号a、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号b、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ32の開度をアクセル開度(いわば、要求負荷)として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号c、吸気通路3(特に、サージタンク33)内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号d、内燃機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号e、エアコンディショナ5のコンデンサ52から流出する(比較的高圧の)冷媒の圧力を検出する冷媒圧センサから出力される冷媒圧信号f、エアコンディショナ5のエバポレータ56から流出する(比較的低圧の)冷媒の圧力を検出する冷媒圧センサから出力される冷媒圧信号g、エバポレータ56(または、エバポレータ56近傍の空気)の温度を検出するセンサから出力されるエバポレータ温信号h、外気温を検出する温度センサから出力される外気温信号p、車両の室内温度を検出する温度センサから出力される室温信号q等が入力される。
The input interface includes a vehicle speed signal a output from a vehicle speed sensor that detects the actual vehicle speed of the vehicle, a crank angle signal b output from an engine rotation sensor that detects the rotation angle and engine speed of the crankshaft, and depression of an accelerator pedal. The accelerator opening signal c output from a sensor that detects the amount or the opening of the
出力インタフェースからは、点火プラグ12のイグナイタに対して点火信号i、インジェクタ11に対して燃料噴射信号j、スロットルバルブ32に対して開度操作信号k、コンプレッサ51に対して負荷信号l、マグネットクラッチ58のリレースイッチに対して通電信号m等を出力する。
From the output interface, an ignition signal i for the igniter of the
ECU0のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ECU0は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報a、b、c、d、e、f、g、h、p、qを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒1に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング(一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む)、燃料噴射圧、点火タイミングといった各種運転パラメータを決定する。運転パラメータの決定手法自体は、既知のものを採用することが可能である。ECU0は、各種制御信号i、j、k、l、mを出力インタフェースを介して印加する。
The processor of the ECU 0 interprets and executes a program stored in the memory in advance, calculates operation parameters, and controls the operation of the internal combustion engine. The ECU 0 obtains various information a, b, c, d, e, f, g, h, p, q necessary for operation control of the internal combustion engine through the input interface, and knows the engine speed, and the
また、本実施形態のECU0は、信号待ち等による車両の停車時に、内燃機関のアイドル回転を停止させるアイドルストップを実行する。ECU0は、車速が所定値、例えば13km/h以下で、ブレーキペダルが踏み込まれており、冷却水温及びバッテリ電圧が十分高く、ブレーキブースタ負圧が十分に確保されている等といった諸条件がおしなべて成立したことを以て、アイドルストップ条件が成立したものと判断する。 Further, the ECU 0 of the present embodiment executes an idle stop that stops the idle rotation of the internal combustion engine when the vehicle stops due to a signal waiting or the like. The ECU 0 is satisfied by all the conditions such as the vehicle speed is a predetermined value, for example, 13 km / h or less, the brake pedal is depressed, the cooling water temperature and the battery voltage are sufficiently high, and the brake booster negative pressure is sufficiently secured. Therefore, it is determined that the idle stop condition is satisfied.
アイドルストップ条件の成立後、所定のアイドルストップ終了条件が成立したときには、内燃機関を再始動する。ECU0は、運転者がブレーキペダルから足を離した、逆にブレーキペダルがさらに強く踏み込まれた、アクセルペダルが踏み込まれた、アイドルストップ状態で所定時間(例えば、3分)が経過した等のうちの何れかを以て、アイドルストップ終了条件が成立したものと判断する。 When a predetermined idle stop end condition is satisfied after the idle stop condition is satisfied, the internal combustion engine is restarted. The ECU 0 is one in which the driver takes his foot off the brake pedal, the brake pedal is depressed more strongly, the accelerator pedal is depressed, a predetermined time (for example, 3 minutes) has elapsed in the idle stop state, etc. In any case, it is determined that the idle stop end condition is satisfied.
しかして本実施形態では、アイドルストップを行った後の内燃機関の再始動を円滑に行うようにすべく、ECU0のプロセッサは、以下に述べるような空調装置負荷制御プログラムを実行する。すなわち、アイドルストップ制御中において内燃機関の停止直前にクランクシャフトの揺り戻し挙動が観測された際に、クランクシャフトの正回転時には空調装置の負荷を増加させ、クランクシャフトの逆回転時にはクランクシャフトの正回転時と比較して空調装置の負荷を低減させる制御を行う。 Thus, in the present embodiment, the processor of the ECU 0 executes an air conditioner load control program as described below in order to smoothly restart the internal combustion engine after performing the idle stop. That is, when the crankshaft swing-back behavior is observed immediately before the internal combustion engine is stopped during the idle stop control, the load of the air conditioner is increased during the forward rotation of the crankshaft, and the forward rotation of the crankshaft is performed during the reverse rotation of the crankshaft. Control is performed to reduce the load on the air conditioner compared to when rotating.
より具体的には、アイドルストップ条件が成立した際にはエアコンディショナ5とクランクシャフトとの間のマグネットクラッチ58のリレースイッチに対して通電信号mを出力してエアコンディショナ5とクランクシャフトとを接続することにより負荷を増加させる。その際に、コンプレッサ51に対してはエアコンディショナ5による負荷を最大負荷とするための負荷信号lを出力する。その一方で、クランクシャフトの逆回転時にはエアコンディショナ5による負荷をクランクシャフトの正回転時よりも軽減させるために、コンプレッサ51に対して最大負荷よりも小さな負荷を示す負荷信号lを出力する。
More specifically, when the idling stop condition is satisfied, the energization signal m is output to the relay switch of the
以下、プロセッサがこのロックアップ制御プログラムを実行することにより行われる制御の手順を、フローチャートである図3を参照しつつ以下に示す。 Hereinafter, a control procedure performed by the processor executing this lock-up control program will be described below with reference to FIG. 3 which is a flowchart.
アイドルストップ条件が成立したのち、回転数Neが所定回転数Ne0を下回った際には(ステップS1)、クランクシャフトが揺り戻し挙動を開始したものと見なして、エアコンディショナ5とクランクシャフトとの間のマグネットクラッチ58のリレースイッチに対して通電信号mを出力し、エアコンディショナ5とクランクシャフトとを接続する(ステップS2)。その際に、エアコンディショナ5による負荷を最大負荷とすべくコンプレッサ51に対して負荷信号lを出力する。その後、クランクシャフトが逆回転していることが検知されている場合には(ステップS3)、エアコンディショナ5による負荷を最大負荷よりも低い負荷とすべくコンプレッサ51に対して負荷信号lを出力する(ステップS4)。一方、クランクシャフトが逆回転していることが検知されていない場合すなわちクランクシャフトが正回転していることが検知されている場合には(ステップS3)、引き続き、エアコンディショナ5による負荷を最大負荷とすべくコンプレッサ51に対して負荷信号lを出力する(ステップS5)。そして、クランクシャフトが停止した時点で(ステップS6)、この制御を終了する。クランクシャフトがまだ回転している場合には、ステップS3の制御すなわちクランクシャフトが逆回転しているか否かを判定する制御に戻る。
After the idle stop condition is satisfied, when the rotational speed Ne falls below the predetermined rotational speed Ne 0 (step S1), it is considered that the crankshaft has started to swing back, and the
すなわち、図4に示すように、アイドルストップ条件が成立した(時刻T1)後、クランクシャフトが揺り戻し挙動を開始した時点(時刻T2)で、エアコンディショナ5とクランクシャフトとが接続された状態となる(図4ではA/CフラグONと表記)。前記時刻T2では、内燃機関が正方向に回転しているので、エアコンディショナ5による負荷(図4ではA/C負荷と表記)は最大負荷である。前記時刻T2から同図の時刻T3までの期間は、内燃機関が正方向に回転しているので、エアコンディショナ5による負荷は最大負荷に保たれる。一方、前記時刻T3から同図の時刻T4までの期間は、内燃機関が逆方向に回転しているので、エアコンディショナ5による負荷は最大負荷よりも低くなる。時刻T4以降の期間も、内燃機関が正方向に回転している期間はエアコンディショナ5による負荷は最大負荷に保たれ、内燃機関が逆方向に回転している期間はエアコンディショナ5による負荷は最大負荷よりも低く保たれる。
That is, as shown in FIG. 4, after the idle stop condition is established (time T 1 ), the
このような制御を行うことにより、内燃機関の停止直前にクランクシャフトの揺り戻し挙動が観測された際に、クランクシャフトの正回転時にはエアコンディショナ5とクランクシャフトとを接続しエアコンディショナ5の負荷を最大負荷とすることにより、内燃機関の再始動を円滑に行うようにすべくピストンを停止させることができる。その一方で、クランクシャフトの逆回転時にはクランクシャフトの正回転時と比較して空調装置の負荷を低減させることにより、エアコンディショナ5のコンプレッサ51に逆方向の大きな回転駆動力が入力されることを防ぎ、エアコンディショナ5の故障を防止できる。
By performing such control, when the swing back behavior of the crankshaft is observed immediately before the internal combustion engine is stopped, the
なお、本発明は以上に述べた実施形態に限らない。 The present invention is not limited to the embodiment described above.
例えば、可変容量コンプレッサでなく固定容量コンプレッサを備えた空調装置を搭載した車両において、アイドルストップ制御中において内燃機関の停止直前にクランクシャフトの揺り戻し挙動が観測された際に、コンプレッサとクランクシャフトとの間のマグネットクラッチのON/OFFのデューティ比を制御することにより、クランクシャフトの正回転時と逆回転時との間で空調装置の負荷を変更するようにしてもよい。具体的には、アイドルストップ制御中において内燃機関の停止直前にクランクシャフトの揺り戻し挙動が観測された際に、クランクシャフトの正回転時にはマグネットクラッチのデューティ比を100%とし、クランクシャフトの逆回転時にはマグネットクラッチのデューティ比を100%より小さな値に設定してもよい。 For example, in a vehicle equipped with an air conditioner equipped with a fixed displacement compressor instead of a variable displacement compressor, when the swing back behavior of the crankshaft is observed immediately before stopping the internal combustion engine during idle stop control, the compressor and the crankshaft By controlling the ON / OFF duty ratio of the magnet clutch during the period, the load of the air conditioner may be changed between when the crankshaft is rotating forward and when it is rotating backward. Specifically, when the swing back behavior of the crankshaft is observed immediately before the internal combustion engine is stopped during idle stop control, the duty ratio of the magnet clutch is set to 100% during the forward rotation of the crankshaft, and the crankshaft is rotated in reverse. Sometimes the duty ratio of the magnet clutch may be set to a value smaller than 100%.
その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。 In addition, various changes may be made without departing from the spirit of the present invention.
0…制御装置(ECU)
5…空調装置(エアコンディショナ)
51…冷媒圧縮用コンプレッサ
b…クランク角信号
0 ... Control unit (ECU)
5 ... Air conditioner (air conditioner)
51 ... Compressor for refrigerant compression b ... Crank angle signal
Claims (1)
所定のアイドル停止条件が成立した場合にはアイドルストップ制御を行い、このアイドルストップ制御中において内燃機関の停止直前にクランクシャフトの揺り戻し挙動が観測された際に、クランクシャフトの正回転時には空調装置の負荷を増加させ、クランクシャフトの逆回転時にはクランクシャフトの正回転時と比較して空調装置の負荷を低減させる制御を行うことを特徴とする車両の制御装置。 A vehicle equipped with an internal combustion engine having a rotation speed sensor for detecting the rotation speed, and an air conditioner having a refrigerant compression compressor that operates by receiving a rotational driving force output from the internal combustion engine and can change a load on the internal combustion engine. A control device for controlling,
When a predetermined idle stop condition is satisfied, idle stop control is performed, and when the crankshaft swinging behavior is observed immediately before the internal combustion engine is stopped during the idle stop control, the air conditioner is operated during the forward rotation of the crankshaft. The vehicle control device is characterized in that control is performed to reduce the load of the air conditioner when the crankshaft rotates reversely compared to when the crankshaft rotates forward.
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