JP6738921B2 - 車載制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車載制御装置に関し、特に、エンジンの自動停止と自動始動とを行う車両の制御装置に関する。
近年、燃費低減を向上させるため、車両停止時にエンジンを自動停止させ、車両発進時に始動装置(スタータ)で再始動させるエンジン自動停止始動システムが普及している。さらに、特許文献１では、車両走行中に所定のエンジン自動停止条件成立（例えば、アクセルが踏み込まれていない状態が所定時間以上経過）時に、エンジンを自動停止させ、かつ、エンジンと車輪との間の動力伝達経路を遮断させて、できるだけ速度を落とさずに車両を惰性走行させることにより、さらなる燃費低減につなげる技術が提案されている。
このような惰性走行から通常走行に復帰する場合、エンジン回転数を引き上げて、車輪の回転数に同期させてから、変速機により動力伝達経路を連結させる必要がある。よって、本動作時間の影響により、アクセルを踏み込んで通常走行への復帰を要求する際、アクセルレスポンスが悪化する。特許文献２では、ニュー卜ラル惰性走行から通常走行に復帰する場合、動力伝達経路を連結させた状態でエンジンの少なくとも一部の気筒を休止して走行する気筒休止惰性走行から通常走行に復帰する場合に比べて、気筒内への吸入空気量を多くすることで再加速性を向上させる、ことを目的とした車両の走行制御装置が提案されている。
特開２００６−２００３７０号公報 国際公開２０１４／０６８７１８号公報
エンジンを自動停止させ、かつ、エンジンと車輪との間の動力伝達経路を遮断させて走行する惰性走行では、エンジンの完全停止前に、ドライバーのアクセル操作や自動走行時の自動加速要求、エアコン作動等のエンジン出力要求に基づくエンジン再始動要求により、通常走行への復帰要求が発生する場合がある。一方、エンジンが惰性回転して回転数が低下した完全停止直前では、ピストンが圧縮行程を乗り越えられずに押し戻される、揺り戻し（エンジンの正回転方向に対する逆回転）が発生する場合がある。よって、本タイミングでエンジン出力要求に基づく再始動要求が発生する場合、特許文献２で示されるように、気筒内への吸入空気量を多くすると、圧縮行程を迎えた気筒の上死点手前では、吸入空気量の増加が無い場合に比べ、圧縮空気による反発エネルギーが大きくなる。このため 、圧縮行程を乗り越えられなかった時の反発力が大きくなり、エンジンの逆回転数が増加する。
また、エンジンを完全停止前に再始動させる際、エンジン回転数が低い場合、燃料噴射の再開(燃焼リカバ)だけでは再始動が不可能になるため、スタータをはじめとする始動装置により再始動(クランキング)を開始させる。スタータを用いる場合、スタータがエンジンと噛み込み可能なエンジン回転数となった時点で、スタータを起動させてクランキングを開始させる。
しかし、上記のように、エンジンの完全停止前にエンジン出力要求に基づく再始動要求が発生する場合、スタータの耐久性の観点から、エンジンの逆回転期間を避けてからスタータを噛み込ませる必要がある。つまり、エンジンの逆回転が静定してからスタータを起動せざるを得ないため、再始動要求発生時点に対するスタータの起動開始が遅れ、再始動、加速のレスポンスが悪化する、という課題があった。さらに、スタータとエンジンの噛み込み後にエンジンの逆回転数が増加する場合、スタータの正回転側への駆動力に対し、エンジンの反発力による逆回転側の駆動力が大きくなると、クランキング不可となってエンジンが停止する、という課題があった。ここでは、スタータを用いて始動する例で説明したが、始動用モータを用いた場合においても、クランキング時にエンジンの逆回転数が増加すると、始動用モータに過大な負荷がかかるため、許容値以上の電流が流れて電流回路焼損につながる、という課題があった。
さらにまた、エンジンの完全停止前にエンジン出力要求に基づく再始動要求が発生する場合、吸入空気量の増加により、吸入空気量が増加しない場合に比べてエンジンの回転挙動が変化する。これに伴い、吸入空気量が増加しない場合と比べ、スタータ起動開始時のエンジン回転数が低くなり、エンジンの逆回転中でのクランキングが発生する、という課題があった。
本発明の目的は、このような課題に鑑みてなされたものであって、エンジン自動停止条件成立から完全停止の間の再始動要求発生時において、エンジンの充填効率を小さくさせてエンジンの逆回転量の増加、エンジン回転の変動を防ぐことで、エンジンの始動装置の耐久性を確保するとともに、エンジン出力要求に基づく再始動要求発生時の応答性悪化を防ぐ車載制御装置を提供することである。
上記目的を達成するため本発明の車載制御装置は、所定の自動停止条件が成立したときに自動停止するエンジンの充填効率を制御する車載制御装置において、前記自動停止条件成立中にエンジン出力要求に基づいて前記エンジンの再始動要求が成立した場合、前記エンジンの再始動要求成立からスタータ起動信号成立までの所定期間中の前記エンジンの充填効率を、エンジン出力要求量に対する充填効率よりも小さくする。
本発明によれば、エンジン自動停止条件成立から完全停止の間の再始動要求発生時において、エンジンの充填効率を小さくさせてエンジンの逆回転数の増加、または回転数の変動を防ぐことで、エンジンの始動装置の耐久性を確保するとともに、アクセル操作に基づく再始動要求発生時のアクセルレスポンスの悪化を防ぐ車載制御装置を提供することができる。 上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明による車載制御装置を搭載した車両の全体構成図の一例 本発明による車載制御装置の内部構成の一例 本発明による車載制御装置の、制御ブロック構成の一例 本発明による車載制御装置の、エンジン自動停止条件成立から完全停止の間の再始動要求発生時に、エンジンの充填効率を小さくすることによりエンジンを再始動させた場合のエンジン回転数の、挙動の一例 本発明による車載制御装置の、ブロック３０１の、フローチャートの一例 本発明による車載制御装置の、ブロック３０３の、フローチャートの一例 本発明による車載制御装置の、ステップ６０４の、フローチャートの一例 本発明による車載制御装置の、ブロック３０５の、フローチャートの一例 本発明による車載制御装置の、ステップ８０６の、フローチャートの一例 本発明による車載制御装置の、ステップ９０１のフローチャートの一例 本発明による車載制御装置の、ステップ８０６のフローチャートの一例 本発明による車載制御装置の、ステップ８０８の、フローチャートの一例 本発明による車載制御装置の、ステップ８０８のフローチャートの一例
本発明の車載制御装置の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の車載制御装置を搭載した車両の全体構成図の一例であり、始動装置として、ピニオンギヤの押し出しおよびモータの駆動を行うことができるスタータを装着している例である。本車両では、多気筒のエンジン（内燃機関本体）１０１とエンジン自動停止始動システム１０２と、ＥＣＵ（コントロールユニット、制御装置）１０３を備えている。
エンジン１０１はクランク軸１０４を有し、点火コイル１０５、点火プラグ１０６、燃料噴射弁１０７等が取り付けられている。エンジン１０１は車両を走行させるための駆動力を発生する動力源として機能する。エンジン自動停止始動システム１０２は、ピニオンギヤ押し出し式のスタータ（始動装置）本体１０８と、第一の半導体スイッチング素子１０９と第二の半導体スイッチング素子１１０とを備えており、ＥＣＵ１０３によって制御される。
なお、第一の半導体スイッチング素子１０９と第二の半導体スイッチング素子１１０は、ON、OFF信号で動作する機械式マグネットスイッチに置き換えてもよい。クランク軸１０４の一方には、クランク角度信号を検出するために既定のパターンを刻んだ信号プレート１１１が、もう一方には、トランスミッション１１２へ駆動力を伝達するドライブプレートと一体のリングギヤ１１３がそれぞれ取り付けられている。信号プレート１１１の近傍には、そのパターンの凸凹を検出してパルス信号を出力するクランク角度センサ１１４が取り付けられており、クランク角度センサ１１４から出力されるパルス信号に基づいて、ＥＣＵ１０３はエンジン１０１の回転数（エンジン回転数）を演算する。
エンジン自動停止始動システム１０２は、スタータソレノイド１１５、ピニオン移送レバー１１６、ピニオンギヤ１１７、ワンウェイクラッチ１１８、スタータモータ１１９を備えている。ピニオンギヤ１１７は、リングギヤ１１３と噛み込み可能なギヤであり、ワンウェイクラッチ１１８を介してスタータモータ１１９のピニオン軸１２０方向に移動可能になるように設定されている。スタータソレノイド１１５は、ピニオン移送レバー１１６を介してピニオンギヤ１１７をピニオン軸１２０の方向に移動させるための電動アクチュエータである。スタータモータ１１９は、後述するようにエンジン１０１をクランキングするためのモータである。
ＥＣＵ１０３から、ピニオン移送指令が第二の半導体スイッチング素子１１０のゲート端子に入力されると、電池１２１の電力がスタータソレノイド１１５へ供給される。これによりスタータソレノイド１１５がピニオン移送レバー１１６を介してピニオンギヤ１１７を図示右方向へ移動させるので、ピニオンギヤ１１７はリングギヤ１１３と噛み込む。また、ＥＣＵ１０３からのモータ駆動指令が第一の半導体スイッチング素子１０９のゲート端子に入力されると、電池１２１の電力がスタータモータ１１９へ供給される。これにより、スタータモータ１１９がピニオンギヤ１１７およびリングギヤ１１３を介してクランク軸１０４を回転させてエンジン１０１をクランキングする。前記ピニオン移送指令およびモータ駆動指令は、アクセルペダル１２２の踏み込み量(開度)を検知するアクセル開度センサ１２３の信号、ブレーキペダル１２４の踏み込み可否を検知するブレーキスイッチ１２５の信号、エンジン１０１の回転数に基づき求められる。
また、トランスミッション１１２は、ドライブシャフト１２６およびタイヤ１２７を介して、エンジン１０１で発生する回転駆動力を路面に伝える。さらに、トランスミッション１１２には、その出力軸の回転パルスを検知する車速センサ１２８が取り付けられており、ＥＣＵ１０３は、車速センサ１２８からの出力信号に基づき、車速を演算する。
図２は、本発明の対象となる車載制御装置の内部構成の一例である。CPU(中央演算処理装置)２０１の内部にはエンジンに設置された各センサの電気的信号をデジタル演算処理用の信号に変換、および、デジタル演算用の制御信号を実際のアクチュエータの駆動信号に変換するＩ／Ｏ(Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ)部２０２が設定されており、Ｉ／Ｏ部２０２には、クランク角度センサ１１４、吸入空気量センサ２０４、吸気管圧力センサ２０５、車速センサ１２８、アクセル開度センサ１２３、イグニッションスイッチ２０８、ブレーキスイッチ１２５、スロットル開度センサ２１０、吸気弁位相センサ２１１、排気弁位相センサ２１２が入力されている。CPU２０１からの出力信号はドライバ回路２１３に入力され、ドライバ回路２１３は燃料噴射弁２１４〜２１７、点火コイル２１８〜２２１、スロットル弁駆動モータ２２２、吸気弁油圧アクチュエータ２２３、電池リレースイッチ２２４を介して始動装置駆動ソレノイド２２５および始動装置駆動モータ２２６を電流により駆動する。
図３は、本発明の対象となる車載制御装置の、制御ブロック構成の一例である。ブロック３０１では、イグニッションスイッチ、ブレーキスイッチ、車速、アクセル開度、後述のブロック３０３で判定されるエンジン再始動要求判定値、後述のブロック３０４で判定される動力伝達経路遮断要求判定値より、エンジン自動停止を判定する。
ブロック３０２では、システム再始動要求を判定する。本ブロックでは、エンジン自動停止中において、車両システムの部品や機能に対して性能低下や異常検知が発生した場合、エアコン作動の要求が発生した場合、発電の要求が発生した場合、外界認識情報に基づいて車両前方物体との衝突回避のために車両の減速度増加要求が発生した場合、のうち少なくとも一つを含む、ドライバーのアクセル操作以外でのエンジン始動が必要であるか否かを判定する。
ブロック３０３では、アクセル開度、エンジン回転数、エンジン自動停止判定値、システム再始動要求判定値より、エンジン再始動要求を判定する。ブロック３０４では、エンジン自動停止判定値、エンジン再始動要求判定値より、動力伝達経路遮断要求を判定する。本ブロックでは、エンジンと車輪との間の動力伝達経路を遮断させて車両を惰性走行させる要求があるか否か、を判定し、その結果を変速機側の制御装置(ユニット)に送信する。変速機側のユニットでは、本判定結果を含めたエンジン側の情報（エンジン回転数、車速、スロットル開度）や変速機側の情報に基づいて、最適な変速比制御を実施する。ブロック３０５では、吸入空気量、吸気管圧力、吸気弁位相、排気弁位相、エンジン再始動要求判定値、アクセル開度、エンジン回転数より、エンジンの充填効率を制御する。ここでいう充填効率とは、例えばエンジンのシリンダへ吸入された新気の質量を、行程容積相当の標準状態での空気質量にて除した値である。
このため、制御に必要なスロットル弁駆動モータ、吸気弁油圧アクチュエータの操作量を決定する。本ブロックでは、スロットル弁駆動モータの操作で充填効率を制御する場合、広範な制御範囲が得られ、吸気弁油圧アクチュエータの操作で充填効率を制御する場合、応答性の速い制御が可能になるため、かかる特徴を適宜使い分けて操作するのが良い。スロットル弁を用いて充填効率を制御する場合、吸入空気が吸気管のコレクタ容積により応答遅れがあるため、応答性の観点では吸気弁を制御する方が有利だからである。
さらに、EGRガス、パージガス、過給圧、これらのうち少なくとも一つを制御することにより、充填効率を制御してもよいエンジンの逆回転現象は新気の吸入空気のみで発生するものでなく、一般気体で発生するものであるから、EGRガス、パージガスの増大要求に大しても同様の効果を得ることができる。
また、スロットル弁駆動モータ、吸排気弁油圧アクチュエータを制御する際には、それぞれの弁開度、動作タイミングのいずれで充填効率を制御してもよい。
図４は、本発明の対象となる車載制御装置の、エンジン自動停止条件成立から完全停止の間の再始動要求発生時に、エンジンの充填効率を小さくすることによりエンジンを再始動させる一例である。ライン４０１はエンジン再始動要求としてのアクセル開度、ライン４０２は従来例でのスロットル開度、ライン４０３は本発明でのスロットル開度、ライン４０４はスタータ起動信号、ライン４０５は従来例でのエンジン回転数、ライン４０６は本発明でのエンジン回転数、ライン４０７はエンジン回転数が０、ライン４０８はスタータとエンジンとの噛み込み可能なエンジン回転数に基づくスタータ起動許可回転数、ライン４０９はエンジン再始動後の完爆状態を判定するための完爆回転数である。時間４１０で、エンジンの自動停止条件成立中にアクセル開度に基づき再始動要求４０１が成立した時、完全停止に向かって低下中のエンジン回転数を上昇させるため、従来例では、アクセル開度４０１に基づくスロットル開度４０２により、エンジンの充填効率を大きくする。
これに対し、本発明では、スロットル開度４０２よりも小さいスロットル開度４０３により、エンジンの充填効率を小さくする。つぎに、時間４１１でスタータ起動信号４０４を成立させる。なお、本起動タイミングは、図１のスタータのピニオンギヤ１１７がリングギヤ１１３に噛み込むまでの応答時間を考慮して、従来例ではエンジン回転数４０５、本発明ではエンジン回転数４０６、これらに基づき、応答時間相当後のエンジン回転数の予測値を求め、本予測値がスタータ起動許可回転数４０８に到達した時に成立させてもよい。
時間４１１において、従来例では、スロットル開度４０２によりエンジンの充填効率が大きくなるため、エンジンの回転挙動が変化して回転低下が速くなり、スタータ起動条件成立のタイミングが遅れる。また、起動成立して噛み込み後、エンジン回転数４０５がライン４０７の０に達した時、スロットル開度４０２により充填効率が大きくなるため、圧縮行程を乗り越えられずに反発力が大きくなり、スタータの正転側への駆動力よりも上回ることで、噛み込み後にクランキング不可となる。
これに対し、本発明では、スロットル開度４０３によりエンジンの充填効率を小さくさせることで、回転挙動の変化を押さえることができるため、スタータ起動条件成立の遅れ、ピニオンギアとリングギアとの噛み合いの遅れを防ぐことができる。また、起動成立して噛み込み後にエンジン回転数が０に達し、圧縮行程を乗り越えられなかった場合が発生したとしても、充填効率が小さくなっていることから反発力が大きくならないため、クランキングによる再始動が確保できる。
その後、本発明では、時間４１２で、エンジン回転数４０６が完爆回転数４０９に達した時、スタータ起動信号４０４の成立を解除させ、アクセル開度４０１に基づくスロットル開度４０３によってエンジンの充填効率を大きくさせることにより、アクセルレスポンスの悪化を防ぐことができる。
なお、エンジンの充填効率の増加は、ピニオンギアとリングギアとが噛み合ったことを条件に実施しても、スタータ起動条件成立の遅れ、ピニオンギアとリングギアとの噛み合いの遅れを防ぎ、噛み合い成立後速やかにエンジン回転数を上昇させることができる。
以上、本発明でのスロットル開度４０３のように、アクセル開度４０１に対して閉方向へ操作することは、逆回転現象の発生頻度および逆回転数の低下に有効である。よって、要求されるアクセルレスポンスと燃焼爆発力の度合いとの均衡により、スロットル開度の操作量を適宜選定するのがよい。
図５は、本発明の対象となる車載制御装置の、図３のブロック３０１のフローチャートの一例である。ステップ５０１でイグニッションスイッチ、車速、アクセル開度、ブレーキスイッチを読み込む。ステップ５０２でイグニッションスイッチがＯＮか否かを判定し、判定成立の場合、後述のステップ５０３に進み、それ以外の場合、後述のステップ５１０に進む。ステップ５０３で車速が所定値Ａ以上か否かを判定し、判定成立の場合、後述のステップ５０４に進み、それ以外の場合、後述のステップ５１０に進む。なお、所定値Ａは、例えば、エンジンを自動停止させ、エンジンと車輪との間の動力伝達経路を遮断させて車両の惰性走行の実施する、と判定する値が設定される。
ステップ５０４でブレーキスイッチがＯＦＦか否かを判定し、判定成立の場合、後述のステップ５０５に進み、それ以外の場合、後述のステップ５１０に進む。ステップ５０５でアクセル開度より、アクセルＯＦＦ経過時間を演算する。本経過時間は、アクセルＯＮ時に、経過時間を０にリセットする。ステップ５０６では、ステップ５０５で演算したアクセルＯＦＦ経過時間が所定時間Ｂ以上経過したか否かを判定し、判定成立の場合、後述のステップ５０７に進み、それ以外の場合、後述のステップ５１０に進む。なお、所定時間Ｂは、例えば、ドライバのアクセルＯＦＦ状態が、ブレーキＯＮへの移行中によるものでは無い、と判定する値が設定される。
ステップ５０７でエンジンと車輪の動力伝達経路が遮断中か否かを判定し、判定成立の場合、後述のステップ５０８に進み、それ以外の場合、後述のステップ５１０に進む。ステップ５０８でエンジン再始動要求があるか否かを判定し、判定成立の場合、後述のステップ５１０に進み、それ以外の場合、後述のステップ５０９に進む。ステップ５０９でエンジン自動停止条件が成立と判定し、本判定に基づき燃料噴射を停止する。ステップ５１０でエンジン自動停止条件が不成立と判定し、本判定に基づき、燃料噴射停止中の場合は燃料噴射を再開する。
図６は、本発明の対象となる車載制御装置の、図３のブロック３０３のフローチャートの一例である。ステップ６０１でエンジン回転数、アクセル開度を読み込む。ステップ６０２でエンジン自動停止中であるか否かを判定し、判定成立の場合、後述のステップ６０３に進み、それ以外の場合、後述のステップ６０７に進む。
ステップ６０３で、エンジン回転数より、エンジンが完全停止中であるか否かを判定し、判定成立の場合、後述のステップ６０７に進み、それ以外の場合、後述のステップ６０４に進む。ステップ６０４でエンジン出力要求を判定する。
ステップ６０５でエンジン出力要求があるか否かを判定し、判定成立の場合、後述のステップ６０６に進み、それ以外の場合、後述のステップ６０７に進む。ステップ６０６でエンジン再始動要求条件が成立と判定する。ステップ６０７でエンジン再始動要求条件が不成立と判定する。
図７は、本発明の対象となる車載制御装置の、図６のフローチャートのステップ６０４のフローチャートの一例である。ステップ７０１でアクセルがＯＦＦからＯＮとなったか否かを判定し、判定成立の場合、後述のステップ７０３に進み、それ以外の場合、後述のステップ７０４に進む。ステップ７０２でシステム再始動要求があるか否かを判定し、判定成立の場合、後述のステップ７０３に進み、それ以外の場合、後述のステップ７０４に進む。ステップ７０３でエンジン出力要求条件が成立と判定する。ステップ７０４でエンジン出力要求条件が不成立と判定する。
図８は、本発明の対象となる車載制御装置の、図３のブロック３０５のフローチャートの一例である。ステップ８０１でエンジン回転数、アクセル開度、吸入空気量、吸気管圧力、吸気弁位相、排気弁位相を読み込む。ステップ８０２でエンジン再始動要求があるか否かを判定し、判定成立の場合、後述のステップ８０３に進み、それ以外の場合、それ以外の場合、後述のステップ８０５に進む。
ステップ８０３で、エンジン再始動要求条件が不成立から成立のときのエンジン回転数をラッチする。ステップ８０４では、ステップ８０３でラッチしたエンジン回転数が所定値Ｃ以上か否かを判定し、判定成立の場合、特定の処理を実施せず本フローチャートの処理を終了し、それ以外の場合、後述のステップ８０６に進む。
なお、所定値Ｃは、例えば、スタータ無しでも、燃焼リカバだけによりエンジンの再始動が可能である、と判定する値が設定される。再始動要求が発生すると、エンジン停止状態を解除するため燃料噴射可能な気筒から燃料噴射を再開する。エンジン惰性回転時間が短くエンジン回転数が高い場合は、燃焼のみでエンジン再始動が可能である。エンジン再始動の可能性は、シリンダの吸入空気量が多いほど高い。よってこの場合は充填効率の制限を行う必要はないが、エンジン惰性回転時間が長くエンジン回転数が低い場合は、燃料噴射再開しても燃焼のみでエンジン再始動は不可能である。よってスタータ始動が必要となるタイミングのときに填効率の制限を行う必要があるからである。
ステップ８０５で充填効率制御許可条件の前回判定値が成立したか否かを判定し、判定成立の場合、後述のステップ８０６に進み、それ以外の場合、特定の処理を実施せず本フローチャートの処理を終了する。
また、ここでは燃焼リカバによる再始動の可否をエンジン再始動要求条件が成立したときのエンジン回転数と所定値Cとの比較で判断する例を示したが、エンジン再始動要求が発生した後に燃料噴射を再開した時のエンジン回転数、エンジン回転数の変化等を確認して燃焼リカバの成立を確認し、燃焼リカバ不成立の時のみスタータによる再始動を実施し、前述のステップ８０６に進むようにしてもよい。
なお、エンジンと車輪との動力伝達経路を連結し、車両が惰性走行しているエネルギーを用いてエンジン始動を押しがけで行える場合は、その車両の運動エネルギにより強制的にエンジンを正方向に回転させるため、逆回転発生を制限させる必要はない。したがって、充填効率を制限をしないようにしてもよい。
ステップ８０６で充填効率制御許可を判定する。ステップ８０７で充填効率制御許可中であるか否かを判定し、判定成立の場合、後述のステップ８０８に進み、それ以外の場合、特定の処理を実施せず本フローチャートの処理を終了する。ステップ８０８で充填効率を制御する。
図９は、本発明の対象となる車載制御装置の、図８のフローチャートのステップ８０６のフローチャートの一例である。ステップ９０１でスタータ起動要求を判定する。ステップ９０２でスタータ起動要求があるか否かを判定し、判定成立の場合、後述のステップ９０３に進み、それ以外の場合、後述のステップ９０６に進む。ステップ９０３でスタータ噛み込み完了を判定する。本ステップでは、スタータ起動要求後、図１のピニオンギヤ１１７のリングギヤ１１３への噛み込み完了を判定するため、例えば、エンジン回転挙動の低下側から増加側への変化時や、図１のモータ１１９の起動時における電池１２１の一時的な電圧低下時、これらに基づいて判定してもよい。
ステップ９０４でスタータ噛み込みが完了中であるか否かを判定し、判定成立の場合、後述のステップ９０６に進み、それ以外の場合、後述のステップ９０５に進む。ステップ９０５で充填効率制御許可条件が成立と判定する。ステップ９０６で充填効率制御許可条件が不成立と判定する。
図１０は、本発明の対象となる車載制御装置の、図９のフローチャートのステップ９０１のフローチャートの一例である。ステップ１００１でエンジン再始動要求があるか否かを判定し、判定成立の場合、後述のステップ１００２に進み、それ以外の場合、後述のステップ１００６に進む。ステップ１００２でスタータ起動要求条件の前回判定値が成立か否かを判定し、判定成立の場合、後述のステップ１００３に進み、それ以外の場合、後述のステップ１００４に進む。
ステップ１００３でエンジン回転数が所定値Ｄ以上か否かを判定し、判定成立の場合、後述のステップ１００６に進み、それ以外の場合、後述のステップ１００５に進む。所定値Ｄは、例えば、エンジンが完爆状態である、と判定する値が設定される。ステップ１００４でエンジン回転数が所定値Ｅ以上か否かを判定し、判定成立の場合、後述のステップ１００６に進み、それ以外の場合、後述のステップ１００５に進む。
所定値Ｅは、例えば、スタータによるクランキングが可能である、と判定し、さらに、スタータとエンジンの噛み込みにおいて、図１のピニオンギヤ１１７とリングギヤ１１３への耐久性への影響を軽減できる、と判定する値が設定される。ステップ１００５でスタータ起動要求条件が成立と判定する。ステップ１００６でスタータ起動要求条件が不成立と判定する。
図１１は、本発明の対象となる車載制御装置の、図８のフローチャートのステップ８０６のフローチャートの一例である。ステップ１１０１でエンジン回転数が所定値Ｆ以上か否かを判定し、判定成立の場合、後述のステップ１１０３に進み、それ以外の場合、後述のステップ１１０２に進む。所定値Ｆは、例えば、エンジンが完爆状態である、と判定する値が設定される。ステップ１１０２で充填効率制御許可条件が成立と判定する。ステップ９０３で充填効率制御許可条件が不成立と判定する。
図１２は、本発明の対象となる車載制御装置の、図８のフローチャートのステップ８０８のフローチャートの一例である。ステップ１２０１で、エンジン再始動要求条件が不成立から成立のときのエンジン回転数をラッチする。ステップ１２０２では、ステップ１２０１でラッチしたエンジン回転数およびアクセル開度より、目標スロットル開度を演算する。目標スロットル開度は、エンジン回転数とアクセル開度を軸としたマップを予め設定しておき、検索した値を用いてもよい。
また、本設定では、例えば、アクセル開度に基づくスロットル開度増加分を所定割合または所定量以下に制限する、または、アイドリング回転維持相当分以下へ制限するため、スロットル開度制限値からアクセル操作量相当未満の範囲内で制限する、といった設定でもよい。ステップ１２０３で目標スロットル開度より、スロットル弁駆動モータ操作量を演算し、本操作量に基づいてエンジンの充填効率を制御する。
図１３は、本発明の対象となる車載制御装置の、図８のフローチャートのステップ８０８のフローチャートの一例である。
ステップ１３０１でエンジン回転数およびエンジン負荷より、目標吸気弁基本位相を演算する。目標吸気弁基本位相は、エンジン回転数とエンジン負荷を軸としたマップを予め設定しておき、検索した値を用いてもよい。また、本設定では、例えば、アイドル維持相当分の吸気弁位相を基に設定してもよい。
なお、エンジン負荷は吸気管に設置された吸気管圧力センサの出力を、所定の処理で吸気管圧力に変換したもの、または、熱式空気流量計等の吸入空気量センサで計測された吸入空気量で代表させる。ステップ１３０２で吸気弁位相および排気弁位相より、吸気弁位相補正値を演算する。吸気弁位相補正値は、吸気弁位相と排気弁位相を軸としたマップを予め設定しておき、検索した値を用いてもよい。
また、本設定では、例えば、吸気弁と排気弁のオーバーラップ量を基に設定してもよい。ステップ１３０３で目標吸気弁基本位相を吸気弁位相補正値により補正し、目標吸気弁位相として出力する。ステップ１３０４で目標吸気弁位相より、吸気弁油圧アクチュエータ操作量を演算し、本操作量に基づいてエンジンの充填効率を制御する。
最後に、本発明の各実施の態様について纏める。
本発明の一態様における車載制御装置は、エンジン出力要求量に基づいてエンジンの充填効率を制御する車載制御装置において、所定の自動停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させ、自動停止条件成立からエンジンの完全停止の間のエンジン出力要求に基づいてエンジンの再始動条件が成立したときの充填効率が、エンジン出力要求量に対する充填効率よりも小さいことを特徴とする。
エンジンの再始動条件成立時のエンジンの充填効率を、エンジン出力要求量に対する充填効率よりも小さくさせることにより、エンジン完全停止前のエンジン逆回転数の増加、および、エンジンの回転挙動の変化を抑制することで、スタータとエンジンとの噛み込み性を向上できるとともに、耐久性を確保できる。
好ましくは、自動停止条件が成立したときにエンジンと車輪との間の動力伝達経路が遮断された状態でエンジンを自動停止させる。
車両走行中にエンジンを自動停止させ、かつ、エンジンと車輪との間の動力伝達経路を遮断させた車両の惰性走行により、走行距離を伸ばせるため、ドライバーの加速要求回数を低下でき、燃費低減を向上できる。
さらに好ましくは、始動条件が成立したときのエンジンの充填効率を、スロットル弁の開度、スロットル弁の開閉タイミング、吸気弁の開度、または吸入弁の開閉タイミング、のうち少なくとも一つで制御する。
スロットル弁または吸気弁の少なくとも一つによりエンジンの充填効率を制御することで、広範な制御範囲が得られるとともに、応答性の速い制御が可能になる。
さらに好ましくは、エンジン始動装置とエンジンとの連結が完了するまでの期間、前記再始動条件が成立したときの前記エンジンの充填効率を、ドライバーのアクセル要求量に対する充填効率よりも小さくする。
ドライバーのアクセル操作に基づく再始動要求発生時において、ドライバーのアクセル要求量に対する充填効率よりも小さくする期間を、エンジン始動装置とエンジンとの連結完了までとすることにより、連結完了後のアクセルレスポンスが向上できる。
また、好ましくは、エンジンが完爆するまでの期間、再始動条件が成立したときのエンジンの充填効率を、ドライバーのアクセル要求量に対する充填効率よりも小さくする。
ドライバーのアクセル操作に基づく再始動要求発生時において、ドライバーのアクセル要求量に対する充填効率よりも小さくする期間を、エンジンが完爆するまでとすることにより、エンジン始動装置とエンジンとの連結時または連結完了後に、エンジンの逆回転が発生する場合に対しても、逆回転数の増加、および、クランキング不可を防ぐことで、再始動性が確保できる。ここいう完爆とは、エンジンが始動装置無しの場合でも、停止することなく自発運転(燃焼状態)が維持できる状態である。
また、好ましくは、スタータモータを用いてエンジンを再始動させる場合、再始動条件が成立したときのエンジンの充填効率をドライバーのアクセル要求量に対する充填効率よりも小さく制限し、スタータモータを用いずにエンジンを再始動させる場合、再始動条件が成立したときのエンジンの充填効率を制限しない。
スタータを用いずにエンジンを再始動させる場合、再始動条件が成立したときのエンジンの充填効率を制限しないことにより、スタータによる始動が必要、かつ、エンジンの逆回転による噛み込み悪化が発生するモードにおいてのみ、エンジンの充填効率の制限を行うことにより、スタータを用いない始動モードにおけるアクセルレスポンスの悪化を防ぐことができる。
また、好ましくは、再始動条件が成立した時のエンジン回転数に応じて、再始動条件が成立したときのエンジンの充填効率を制御する。
再始動条件成立時のエンジン回転数がスタータとエンジンとの噛み込み可能なエンジン回転数より高い場合、これらの相対値に基づいて、噛み込み可能なエンジン回転数に到達する期間のエンジンの充填効率を制御できるため、エンジンの逆回転数の増加を防ぐとともに、アクセルレスポンスの悪化も防ぐことができる。
また、好ましくは、エンジンを始動するときにエンジンと連結され、エンジンを駆動するスタータモータを備えた車両に搭載される。
エンジン自動停止条件成立から完全停止の間の再始動要求が発生する際、燃焼リカバだけでの再始動が不可能な場合においても、スタータを用いたクランキングにより、エンジンの再始動が可能になる。
また、エンジン出力要求量に基づいてエンジンの充填効率を制御する車載制御装置において、所定の自動停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させ、自動停止条件成立からエンジンの完全停止の間のエンジン出力要求に基づいてエンジンの再始動条件が成立したときのスロットル弁開度をエンジン出力要求量に対するスロットル弁開度よりも小さくする制御、自動停止条件成立からエンジンの完全停止の間のエンジン出力要求に基づいてエンジンの再始動条件が成立したときのスロットル弁開弁開始タイミングを、エンジン出力要求タイミングに対するスロットル弁開弁開始タイミングよりも遅くする制御、自動停止条件成立からエンジンの完全停止の間のエンジン出力要求に基づいてエンジンの再始動条件が成立したときの吸入弁開度を、再始動条件が成立していないときの吸入弁開度よりも小さくする制御、自動停止条件成立からエンジンの完全停止の間のエンジン出力要求に基づいてエンジンの再始動条件が成立したときの吸入弁開弁開始タイミングを、再始動条件が成立していないときの吸入弁開弁開始タイミングよりも遅くする制御、のうち少なくとも一つを実行する。また、エンジンの充填効率を制限するにあたっては、アイドル回転数維持相当分のみの吸入空気量・スロットル弁開度に保持し、エンジン始動完了後が所定の速度でアクセル操作量相当の開度まで操作するとよい。これにより、エンジン回転数０直前の圧縮行程で吸入する空気量は増大せず、逆回転現象は増大することはない。
また、スロットル弁開度を用いた充填効率の操作方法では、アクセル開度によるスロットル増大分を所定割合または所定量以下に制限などが考えられる。エンジン停止判定後、燃料カットとともにエンジン回転停止までスロットル弁開度をアイドリング回転数維持分以下に制限ずる場合はさらに、開度制限値に留めるものから、アクセル操作量相当未満に制御するまで、制限の幅が考えられる。
スロットル開度は閉方向操作では逆回転現象の縮小に効果を示し、開方向操作では、エンジン燃焼の爆発力増大に効果がある。よって求められるアクセル操作の応答性と燃焼爆発力の度合いの均衡により適宜選定するのが良い。
また、エンジンの充填効率を制限する期間は、スタータを起動させる際は、まずピニオンをリングギヤ方向に磁力で押し出し、ピニオンがリングギヤに噛み込む程度のストロークとなったとき、モータを回転駆動させるマグネットスイッチが通電してモータ回転を開始する。よって、スタータ起動の信号を発生させてからピニオンがリングギヤに噛み込むまでに応答時間を要する。よって、スタータ起動にあたっては応答時間相当後のエンジン回転数を予想推定し、該推定回転数によりスタータ噛み込み可否判定をするのが良い。
なお、これまでスタータモータを用いてエンジン始動する例で説明したが、ハイブリッド自動車等に用いられる大出力の始動用モータを用いての始動にも同様に本発明を適用できる。始動用モータにおいても、逆回転現象中に正回転方向にエンジンを駆動すると、電流回路焼損などの不具合を生じるため、回避する必要があるためである。また、本実施例では、図２に示したような、エンジンを直接制御するエンジン制御装置によってエンジンの充填効率を直接制御する例を示したが、この例に限られない。例えば、トランスミッション１１２を制御する変速機制御装置、車両の自動走行を制御する自動走行制御装置、スタータ本体１０８のみを単独で制御するスタータ制御装置等から、制御装置同士の通信ネットワークを介してエンジン制御装置にエンジン充填効率の制限に関わる指令を送信するようにしてもよい。その場合、エンジン自動停止条件の成立、再始動要求の成立、これらに関するセンサ情報等を通信ネットワークを介して制御装置同士で共有することが望ましい。
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。また、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
１０３・・・ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）
１０８・・・スタータ
１１３・・・リングギヤ
１１４・・・クランク角度センサ
１１５・・・スタータソレノイド
１１７・・・ピニオンギヤ
１１９・・・スタータモータ
１２１・・・電池
１２２・・・アクセルペダル
１２３・・・アクセル開度センサ
１２４・・・ブレーキペダル
１２５・・・ブレーキスイッチ
１２８・・・車速センサ
２０３・・・クランク角度センサ
２０４・・・吸入空気量センサ
２０５・・・吸気管圧力センサ
２０６・・・車速センサ
２０７・・・アクセル開度センサ
２０８・・・イグニッションスイッチ
２０９・・・ブレーキスイッチ
２１１・・・吸気弁位相センサ
２１２・・・排気弁位相センサ

Claims (9)

  1. 所定の自動停止条件が成立したときに自動停止するエンジンの充填効率を制御する車載制御装置において、
    前記自動停止条件成立中にエンジン出力要求に基づいて前記エンジンの再始動要求が成立した場合、前記エンジンの再始動要求成立からスタータ起動信号成立までの所定期間中の前記エンジンの充填効率を、前記エンジンの再始動条件が成立した直前の前記エンジンの充填効率に維持することでエンジン出力要求量に対する充填効率よりも小さくすることを特徴とする車載制御装置。
  2. 請求項１記載の車載制御装置において、前記自動停止条件が成立したときに前記エンジンと車輪との間の動力伝達経路が遮断された状態で前記エンジンを自動停止させることを特徴とする車載制御装置。
  3. 請求項２記載の車載制御装置において、前記再始動要求が成立したときの前記エンジンの充填効率を、スロットル弁の開度、前記スロットル弁の開閉タイミング、吸気弁の開度、または前記吸気弁の開閉タイミング、のうち少なくとも一つで制御することを特徴とする車載制御装置。
  4. 請求項３記載の車載制御装置において、エンジン始動装置と前記エンジンとの連結が完了するまでの期間、前記再始動要求が成立したときの前記エンジンの充填効率を、エンジン出力要求量に対する充填効率よりも小さくすることを特徴とする車載制御装置。
  5. 請求項３記載の車載制御装置において、前記エンジンが完爆するまでの期間、前記再始動要求が成立したときの前記エンジンの充填効率を、エンジン出力要求量に対する充填効率よりも小さくすることを特徴とする車載制御装置。
  6. 請求項３記載の車載制御装置において、スタータモータを用いて前記エンジンを再始動させる場合、前記再始動要求が成立したときの前記エンジンの充填効率をエンジン出力要求量に対する充填効率よりも小さく制限し、
    前記スタータモータを用いずに前記エンジンを再始動させる場合、前記再始動要求が成立したときの前記エンジンの充填効率を制限しないことを特徴とする車載制御装置。
  7. 請求項３記載の車載制御装置において、前記再始動要求が成立したときのエンジン回転数に応じて、前記再始動要求が成立したときの前記エンジンの充填効率を制御することを特徴とする車載制御装置。
  8. 請求項３記載の車載制御装置において、前記エンジンを始動するときに前記エンジンと連結され、前記エンジンを駆動するスタータモータを備えた車両に搭載されることを特徴とする車載制御装置。
  9. 請求項１記載の車載制御装置において、
    前記自動停止条件成立中に前記エンジン出力要求に基づいて前記エンジンの再始動要求が成立した場合、スタータモータを使用せずに燃料噴射を再開して前記エンジンを燃焼復帰させる第一の再始動モードと、前記スタータモータによって前記エンジンをクランキングして再始動させる第二の再始動モードと、の少なくとも一つを実行し、前記第二の再始動モードを実行するときのエンジン出力要求に対する充填効率が、前記第一の再始動モードを実行するときのエンジン出力要求に対する充填効率よりも小さいことを特徴とする車載制御装置。
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