JPH11351003A - エンジンの自動停止始動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】エンジンの自動停止・再始動制御による燃料消
費量低減を確実にする。 【解決手段】所定条件でエンジンを自動停止・再始動す
る自動停止始動装置において、例えば、車両に備えたバ
ッテリーの容量が所定値以下となったことを条件にエン
ジンを再始動することがあるが、エンジンの自動停止後
に所定時間が経過した後は、前記再始動条件がそろって
も、エンジンを再始動させないで燃費の節約をする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの自動停
止と自動始動とを実行することにより、燃料を節約し、
あるいは排気エミッションを低減させるエンジンの自動
停止始動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、走行時に、例えば交差点等で自動
車が停車した場合、所定の停止条件下でエンジンを自動
停止させ、その後、所定の始動条件下、例えばアクセル
ペダルを踏み込んだときに、エンジンを再始動させるこ
とにより、燃料を節約したり、排気エミッションを低減
させるエンジンの自動停止始動装置が例えば特開昭６０
−１２５７３８号などで知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、エンジンの始動
にあたっては、イグニッションに励起用電流を印加する
必要があるが、そのためには、バッテリー容量が十分あ
ることが必要とされる。

【０００４】そこで、エンジンの自動停止始動装置によ
りエンジンが自動停止している場合で、かつ、バッテリ
ー容量が所定値以下に低下した場合、エンジンを始動し
てオルタネータによる充電させることが考えられる。

【０００５】このような装置では、車両が停車してエン
ジンが自動停止した後、バッテリーの容量が所定値以下
に低下するとエンジンが自動的に始動するようにするこ
とが考えられる。しかし、この場合、本来不要なエンジ
ンの運転を止めるためにエンジンを自動停止しているの
であるから、バッテリー容量が低下する度にエンジン始
動をしているのでは、エンジン停止時間を長くして燃料
消費量を少なくしようとするエンジンの自動停止始動制
御の本来の目的と逆行する。

【０００６】本発明は、このような問題に鑑みなされた
もので、エンジンの自動停止始動装置において、走行の
必要が無い場合は、できる限りエンジンを長く停止して
おいて、燃料消費量を抑えることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、以下のような手段を採用した。

【０００８】すなわち、本発明では、所定の停止条件で
エンジンを自動停止させ、所定の復帰条件でエンジンを
再始動するエンジンの自動停止始動装置において、エン
ジン自動停止後の経過時間が所定時間を越えた場合、イ
グニッションによるエンジン復帰条件を除く所定の復帰
条件が成立してもエンジンを再始動させないことを特徴
とする。

【０００９】エンジンを自動停止する条件としては、車
速がゼロ、ブレーキペダルオン、アクセルオフ、かつシ
フトレバーのポジションがＮまたはＤにあること、ある
いは、ブレーキペダルがオフであっても、シフトレバー
のポジションがＰにあることなどが一例として挙げられ
る。従って、交差点などでブレーキが踏まれ、車両が一
時停止した場合、あるいは、駐車場での停車時、エンジ
ンの自動停止始動装置によりエンジンが停止する。そし
て、再発進のため、ブレーキペダルが離され、アクセル
が踏み込まれたことを条件に、エンジンの自動停止始動
装置によりエンジンが再始動する。また、このような条
件が揃わなくとも、自動停止後、バッテリー容量（ＳＯ
Ｃ）が所定値以下となった場合や、センサフェールが生
じた場合にも、エンジンを再始動する。

【００１０】一方、エンジンの自動停止後に所定時間が
経過した後は、前記再始動条件がそろっても、エンジン
を再始動させない。ここでいう所定時間とは、自動停止
後、バッテリー容量が所定値以下となるまでの時間より
短い時間をいう。 但し、イグニッションにより始動す
るときは例外である。

【００１１】さらに、エンジン自動停止後の経過時間が
所定時間を越えた場合、電気負荷をｏｆｆにすることが
望ましい。電気負荷がｏｎしていると、バッテリＳＯＣ
の低下が速くなるので、電気負荷をｏｆｆにしてこれを
防ぐことが可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適実施形態を図
面を参照して説明する。 ＜システム構成概要＞図１は、本発明に係る装置の全体
像を示す構成図である。図１に示したように、内燃機関
（以下、エンジンという）１には、自動変速機（オート
マチックトランスミッション：Ａ／Ｔと記す）２が連結
されているとともに、モータおよび発電機として機能す
るモータ・ジェネレータ（以下Ｍ／Ｇと記す）３が連結
されている。このＭ／Ｇ３はエンジン１のクランク軸に
プーリ２３、ベルト８、プーリ２２を介して連結されて
いる。プーリ２３とクランク軸の間には動力の伝達・非
伝達の切換が可能な電磁クラッチ２６が設けられてい
る。またさらに、Ｍ／Ｇ３はＡ／Ｔ２用のオイルポンプ
１９と電磁クラッチ２７を介して連結されている。ま
た、オイルポンプ１９から吐出されるオイルをＡ／Ｔ２
に供給するオイル入口配管２４と、Ａ／Ｔ３からオイル
ポンプ１９へとオイルを戻すオイル出口配管２５とが設
けられている。なお、トルクコンバータ用のオイルポン
プも図示しないがトルクコンバータ内に内蔵されてい
る。

【００１３】さらに、エンジンの動力で駆動される補機
類として、例えばパワーステアリング用のポンプ１１、
エアコン用のコンプレッサ１６が設けられており、それ
ぞれエンジン１のクランク軸およびＭ／Ｇ３とはプーリ
９、１４とベルト８によって連結されている。なお、図
示していないが、補機類としては前記の他にエンジン用
のオイルポンプ、エンジンの冷却用のウォータポンブ等
も連結されている。前記Ｍ／Ｇ３には、インバータ４が
電気的に接続されている。このインバータ４は電力源で
あるバッテリー５からＭ／Ｇ３へと供給される電力をス
イッチングにより可変にしてＭ／Ｇ３の回転数を可変に
する。また、Ｍ／Ｇ３からバッテリー５への電気エネル
ギーの充電を行うように切替える。

【００１４】さらに、エンジンの制御の他、前記電磁ク
ラッチ２６、２７の断続の制御、およびインバータ４の
スイッチング制御をおこなうため、コンピュータよりな
るコントローラ（ＥＣＵ）７が設けられ、このコントロ
ーラ（ＥＣＵ）７へは入力信号としてＭ／Ｇ３の回転
数、エアコン作動のスイッチ信号、あるいは、バッテリ
ー容量を検出する検出手段からの信号が入力される。バ
ッテリー容量は、バッテリー充放電収支（ＳＯＣ：Ｓｔ
ａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）によって明らかにされ
る。

【００１５】コントローラ（ＥＣＵ）７には、さらに、
クランク角センサ、冷却水温センサ、吸気圧センサ、ア
クセルセンサ（スロットル開度センサ）、ブレーキペダ
ルセンサ、空燃比センサ、燃圧センサなどからの検出信
号が入力されるようになっている。

【００１６】前記コントローラは、中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）の他に、制御プログラムを記憶したＲＯＭ、演算結
果等を書き込むＲＡＭ、データのバックアップを行うバ
ックアップＲＡＭなどを備えている。これらはバスで接
続されている。＜自動変速機＞図２に示したように、前
記自動変速機Ａはエンジンの動力を介して駆動輪に伝達
するため、エンジンの動力を駆動輪に直結されたポンプ
インペラ３０２の回転によって流体の運動エネルギに変
換し、この流体の流れによる運動エネルギをステータ３
０４を介してタービンランナ３０３に伝え、出力軸を回
転させて動力を伝えるトルクコンバータ３０１と、この
トルクコンバータ３０１により伝達された駆動力を車両
に必要な駆動力に変換する変速機とを備えている。な
お、トルクコンバータ３０１は、ロックアップクラッチ
３０５を備え、車速が一定以上になると、エンジンの出
力軸とトルクコンバータの出力軸とを直結するようにな
っている。

【００１７】次いで、前記タービンランナ３０３に接続
された出力軸には、変速機の入力軸２８（インプットシ
ャフト）が連結されている。この変速機は、いわゆるギ
ヤトレーンと呼ばれる歯車列を備え、通常、遊星歯車機
構、クラッチ、ブレーキ等を組み合わせ、複数種の変速
比と、前進・後進の選択を行っている。以下、その詳細
を図２に従い説明する。

【００１８】図２は上記の自動変速機Ａの歯車列の一例
を示す図であり、ここに示す構成では、前進４段・後進
１段の変速段を設定するように構成されている。そし
て、前記トルクコンバータ３０１のタービンランナ３０
３に連結した変速機の入力軸２８は、前進クラッチＣ１
を介して第１の遊星歯車機構２９のサンギヤ３１に連結
されている。

【００１９】この第１の遊星歯車機構２９は、リングギ
ヤ３２と、このリングギヤ３２の中心に配置されたサン
ギヤ３１と、このサンギヤ３１と前記リングギヤ３２と
の間に配置され、キャリヤ３０によって保持されたピニ
オンギヤとを有し、ピニオンギヤがサンギヤ３１とリン
グギヤ３２とに噛合しつつサンギヤ３１の周囲を相対回
転する構成である。

【００２０】一方、前記変速機の入力軸２８は、Ｃ２ク
ラッチを介して第２の遊星歯車装置４０のキャリヤ４２
に連結され、かつ、Ｃ３クラッチを介して第２の遊星歯
車装置４０のサンギヤ４１に連結されている。そして、
第２の遊星歯車装置４０のリングギヤ４３と第１の遊星
歯車装置２９のキャリヤ３０とが連結されている。

【００２１】また、第２の遊星歯車装置４０のサンギヤ
４１の回転を止めるバンドブレーキＢ１がサンギヤ４１
とケーシング６６との間に設けられている。さらに、サ
ンギヤ４１とケーシング６６との間に、一方向クラッチ
Ｆ１を介して、選択的にサンギヤ４１の回転を止めるバ
ンドブレーキＢ２が設けられている。

【００２２】また、ケーシング６６と、第１の遊星歯車
装置２９のリングギヤ３２および第２の遊星歯車装置４
０のキャリヤ４２との間に、一方向クラッチＦ２とバン
ドブレーキＢ３とが並列に設けられている。

【００２３】そして、入力軸２８を介して入力されたエ
ンジン出力は、最終的には第１の遊星歯車装置２９のキ
ャリヤ３０に連結された出力軸６５から出力され、駆動
車輪に伝達される。

【００２４】上記の自動変速機Ａでは、各クラッチやブ
レーキを図３の作動表に示すように係合・解放すること
により前進４段・後進１段の変速段を設定することがで
きる。なお、図３において○印は係合状態、◎印はエン
ジンブレーキ時に係合状態、空欄は解放状態をそれぞれ
示す。

【００２５】前記したトルクコンバータ３０１の制御
や、各クラッチやブレーキの係合・解除は油圧で作動す
るアクチュエータにより行われ、アクチュエータを駆動
するための油圧回路を備えた油圧制御装置が設けられて
いる。 ＜エンジンの自動停止始動装置＞エンジン１の自動停止
始動装置は、前記ＲＯＭに記憶された制御プログラムに
従ってコントローラ７上に実現される。この装置は、図
４に示したように、エンジン１の自動停止の実行条件を
判定する自動停止判定手段２０１と、自動停止判定手段
２０１により自動停止条件が揃ったと判定されたときエ
ンジンへの燃料供給をカットする燃料カット指令手段２
０２と、エンジン１の再始動の実行条件を判定する自動
復帰判定手段２０３と、自動復帰判定手段２０３により
エンジン１を再始動すべきであると判定したとき、Ｍ／
Ｇ３を駆動するとともに燃料供給を再開してエンジンを
再始動する復帰指令手段２０４とを備えている。

【００２６】そして、自動停止判定手段２０１や自動復
帰判定手段２０３での判定のため、車速センサからの信
号、シフトレバーのポジションを示す信号、アクセルセ
ンサからの信号、ブレーキペダル信号、バッテリー容量
を示すＳＯＣ信号等が入力されている。

【００２７】自動停止判定手段２０１は、例えば、車速
がゼロ、ブレーキペダルが踏まれていて、アクセルペダ
ルが踏まれていなくて、エンジン水温やＡ／Ｔの作動油
温が所定範囲内で、バッテリーのＳＯＣが所定範囲内で
あり、かつシフトレバーのポジションがＤまたはＮにあ
ることなど、あるいは、ただ単にシフトレバーがＰポジ
ションにあることなどを条件にエンジンを停止すべきと
判定する。このようにＤまたはＮポジションのとき、自
動停止始動制御を行うことをＤエコランといい、Ｎポジ
ションのときのみ自動停止始動制御を行い、他のポジシ
ョンでは自動停止始動制御を行なわない制御をＮエコラ
ンという。ＤエコランとするかＮエコランとするかを選
択して制御するようにすることもできる。

【００２８】一方、自動復帰判定手段２０３は、例え
ば、アクセルペダルが踏まれるか、ブレーキがｏｆｆと
なったときにエンジンを再始動すべきであると判定す
る。

【００２９】なお、自動停止始動装置は、自動停止判定
手段２０１により自動停止条件が揃ったと判定されたと
き、運転席に設けた制御実施インジケータ、例えばラン
プを点灯し、運転者にエンジンの自動停止中であること
を示す自動停止表示手段２０５を備えている。 ＜ヒルホールド制御手段＞車両が停止していてもエンジ
ンが動いていれば、シフトレバーがＤポジションにある
限り、前進クラッチＣ１が係合して、車両を前進させよ
うとするクリープ力が働く。従って、傾斜の緩い登坂路
などでは、このクリープ力で車両が後退するのを防止で
きる。

【００３０】しかし、自動停止始動装置では、車両が停
止するとエンジンを停止してしまうので、クリープ力は
働かない。従って、停止した位置が登坂路であった場
合、ブレーキを踏み続けていなければ車両が後退してし
まうこととなる。

【００３１】そこで、図４に示したように、自動停止判
定手段２０１により自動停止条件が揃ったと判定された
とき、ブレーキ装置のマスタシリンダ液圧を保持してブ
レーキ力を保持するヒルホールド制御手段２０６を備え
ている。このヒルホールド制御手段２０６もまた、プロ
グラムによりコントローラ７上に実現される。なお、ヒ
ルホールド制御はアンチロックブレーキ装置（ＡＢＳ）
用のアクチュエータの駆動により行うことが好ましい。
また、車輪につながる回転軸を機械的にロックするもの
であってもよい。 ＜制御例＞以下、制御例を図５のフローチャートを用い
て説明する。

【００３２】エンジンを始動し、シフトレバーによりシ
フトポジションをＤポジションにした状態で、変速機制
御用の油圧回路からの油圧が前進用摩擦係合装置である
Ｃ１クラッチ（フォワードクラッチ）へと供給される。
このＣ１クラッチが係合しているときは、図３の作動表
から明らかなように、車両は前進状態にある。

【００３３】例えば、この状態で交差点で信号が赤にな
ったため、ブレーキを踏み、車両が停止した場合、自動
停止判定手段２０１がエンジンの自動停止の実行条件を
判定する。交差点での停止では、車速がゼロ、ブレーキ
ペダルが踏まれていて、アクセルペダルが踏まれていな
くて、エンジン水温やＡ／Ｔの作動油温が所定範囲にあ
り、かつシフトレバーのポジションがＤまたはＮにある
ことなどの条件は満たされており、この結果、エンジン
は停止すべきであると判定される。また、駐車上に停止
し、シフトレバーをＰポジションに入れたときも、同様
にエンジンは停止すべきであると判定する。

【００３４】自動停止判定手段２０１により自動停止条
件が揃ったと判定されたとき燃料カット指令手段２０２
によりエンジンへの燃料供給がカットされる。すると、
エンジンが停止してその回転数ＮＥが徐々に落ちる。こ
の状態ではコントローラ７は電磁クラッチ２６に切断の
制御信号を出しており、プーリ２２とエンジン１とは動
力非伝達状態である。そして、エンジン停止とともにオ
イルポンプ１９の駆動も停止する。

【００３５】この間、図５に示した処理が実行され、ま
ず、ステップ２０において、運転状態を示す各種入力信
号が処理され、その入力信号を元にエンジン停止中であ
るか否かが判定される（ステップ３０）。ここでエンジ
ン停止中でなければ、ステップ１４０へと処理を進め、
制御未実施インジケータを点灯する。

【００３６】ステップ３０で、エンジン停止中であれ
ば、ステップ４０へと進み、自動復帰判定手段２０３が
エンジンを再始動すべきであるか否かを判定する。ここ
では、バッテリー容量が所定容量以下となったか否かが
判定される。すなわち、ＳＯＣによるバッテリー容量を
検出し、エンジンの自動復帰すなわち再始動をすべき場
合か否かを判定する。ここで、再始動する条件が揃って
いなければ、自動停止制御状態を継続する（ステップ５
０）。自動停止状態のときは、オイルポンプ１９の停止
によりクリープ力も失われるため、ヒルホールド制御装
置が作動して、Ｃ１油圧がドレーンされる前にブレーキ
油圧を保持し、ブレーキ力を確保しておく（ステップ６
０）。さらに、制御実施インジケータが点灯し（ステッ
プ７０）、運転者にエンジン停止中であることを示す。

【００３７】ステップ４０でバッテリー容量が所定容量
以下となり、エンジンの自動復帰（再始動）をすべきと
きであると判定した場合、ステップ８０へと進み、エン
ジン停止から所定時間が経過しているか否かを判定す
る。

【００３８】ここで、所定時間が経過していれば、ステ
ップ１１０へと進み、自動停止制御からの再始動を禁止
する（復帰禁止）。ここでは、エンジンの自動停止を継
続するのではなく、次期イグニッションオンまでの間、
エンジン再始動不可、すなわち通常のイグニッションオ
フ停止と同様の状態とする。ただし、エンジン等の制御
用コンピュータ（コントローラ）は生きた状態にある。

【００３９】次いで、エンジンを停止した以上、エアコ
ンや、デフォッガ、ヘッドライト、室内灯、室内補機等
の電気負荷への電源供給をカットする（ステップ１３
０）。バッテリー上がりをできるだけ避けるためであ
る。

【００４０】一方、ステップ８０で、所定時間経過して
いないと判定した場合、自動復帰判定手段２０３による
エンジンの再始動をすべきときであるので、復帰指令手
段２０４によりＭ／Ｇ３を駆動するとともに燃料供給を
再開してエンジンを再始動する（ステップ９０）。次い
で、ヒルホールド制御手段２０６によるブレーキ力の保
持が解除される（ステップ１００）。その後、制御未実
施インジケータを点灯し（ステップ１４０）、ステップ
２０に戻る。

【００４１】以上のように、エンジン自動停止制御後、
所定時間が経過すると、たとえバッテリー容量が所定値
以下となって、エンジンの再始動をすべき場合となって
も、もはや再始動することはない。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、バッテリー容量が所定
値以下となったことでエンジンの再始動を行う場合、す
でにエンジン停止後所定時間をすぎていればもはや、エ
ンジンの再始動を行わないので、自動停止をできるだけ
長くして燃料消費量を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るシステムの全体を示す概略図

【図２】変速機の歯車列を示す概略図

【図３】変速機の作動状態を示す図

【図４】コントローラのＣＰＵに実現される自動停止復
帰装置のブロック図

【図５】制御の一例を示したフローチャート図

【符号の説明】

１…エンジン ２…自動変速機（Ａ／Ｔ） ３…モータ・ジェネレータ（Ｍ／Ｇ） ４…インバータ ５…バッテリー ７…コントローラ（ＥＣＵ） ８…ベルト ９…プーリ １１…パワーステアリング用のポンプ １４…プーリ １６…エアコン用のコンプレッサ １９…オイルポンプ ２１…副変速部 ２２…主変速部 ２３…プーリ ２４…オイル入口配管 ２５ オイル出口配管 ２６…電磁クラッチ ２７…電磁クラッチ ２８…変速機の入力軸 ２９…遊星歯車機構 ３０…キャリヤ ３１…サンギヤ ３２…リングギヤ ３３…中間軸 ４０…遊星歯車機構 ４１…サンギヤ ４３…リングギヤ ５０…遊星歯車機構 ５１…サンギヤ ５２…キャリヤ ５３…リングギヤ ６０…遊星歯車機構 ６１…サンギヤ ６３…リングギヤ ６５…出力軸 ６６…ケーシング Ｃ０…多板クラッチ Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３…クラッチ Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３…バンドブレーキ Ｆ１、Ｆ２…一方向クラッチ ２０１…自動停止判定手段 ２０２…燃料カット指令手段 ２０３…自動復帰判定手段 ２０４…復帰指令手段 ２０５…自動停止表示手段 ２０６…ヒルホールド制御手段 ３０１…トルクコンバータ ３０２…ポンプインペラ ３０３…タービンランナ ３０４…ステータ ３０５…ロックアップクラッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の停止条件でエンジンを自動停止さ
   せ、所定の復帰条件でエンジンを再始動するエンジンの
   自動停止始動装置において、 エンジン自動停止後の経過時間が所定時間を越えた場
   合、イグニッションによるエンジン復帰条件を除く所定
   の復帰条件が成立してもエンジンを再始動させないこと
   を特徴とするエンジンの自動停止始動装置。
2. 【請求項２】 エンジン自動停止後の経過時間が所定時
   間を越えた場合、電気負荷をｏｆｆにすることを特徴と
   する請求項１記載のエンジンの自動停止始動装置。