JP2015155658A - エンジン制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】回路構成の簡略化を図りつつ、アイドリングストップ制御の信頼性を高めることができるエンジン制御システムを提供する。
【解決手段】車体に設けられた開閉部４１〜４３の開閉状態を検出する検出回路４０と、検出回路の検出結果を所定の自動停止条件及び所定の再始動条件の少なくともいずれかとして含み、これら自動停止条件、再始動条件の成否に基づいて、エンジン１０の自動停止及び再始動を実施するアイドリングストップＥＣＵ２０と、を備えるエンジン制御システムであって、検出回路４０は、複数の開閉部４１〜４３にそれぞれ設けられ、信号線Ｌ２，Ｌ３により互いに直列又は並列に接続された複数のスイッチ４４〜４６と、複数のスイッチ４４〜４６の直列回路の出力端の側に設けられ、出力端電圧をプルアップするプルアップ抵抗５２と、を有する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、アイドリングストップ制御によるエンジンの自動停止・再始動を行う車両に適用されるエンジン制御システムに関する。

所定のアイドリングストップ条件が成立したか否かに基づいてエンジンを自動停止及び再始動させるエンジンのアイドリングストップ制御が実用化されている。このアイドリングストップ制御が実施されることで、エンジンの燃費向上を図ることができる。一方、エンジンがアイドリングストップ制御で自動停止された状態は、イグニッションがオフとされたエンジンの停止状態と類似している。そのため、エンジンがアイドリングストップ制御で自動停止された状態で、点検などのために、車両のフード等の車両の開閉部が開かれることに伴う不具合が生じるおそれがある。

そこで特許文献１では、車体に設けられたフード等の開閉部の開閉状態を検出するスイッチを設け、アイドリングストップを制御するＥＣＵ（ＩＳＳ−ＥＣＵ）が、スイッチからの信号に基づき、開閉部の開閉状態を判定して、アイドリングストップ制御の実施をするか否かを判定している。即ち、各開閉部が閉状態の場合にはアイドリングストップ制御の実施が許可され、一部の開閉部が開状態の際にはアイドリングストップ制御の実施が拒否されるようにしている。

特開２０１２−１２２４５９号公報

ところで、車体には開閉部が複数個設けられる場合がある。この際、アイドリングストップ制御をするか否かを判定するために、開閉部ごとにスイッチや信号線等の回路構成を設けることは、回路構成を複雑化させ、コストアップにつながる等のデメリットに繋がる。

本発明は、回路構成の簡略化を図りつつ、アイドリングストップ制御の信頼性を高めることができるエンジン制御システムを提供することを技術課題とする。

本発明では、車体に設けられた開閉部の開閉状態を検出する検出回路と、検出回路の検出結果を所定の自動停止条件及び所定の再始動条件の少なくともいずれかとして含み、これら自動停止条件、再始動条件の成否に基づいて、エンジンの自動停止及び再始動を実施するアイドリングストップ制御手段と、を備え、検出回路は、複数の開閉部にそれぞれ設けられ、信号線により互いに直列又は並列に接続された複数の検出部と、複数の検出部の直列回路又は並列回路の出力端の側に設けられ、出力端電圧をプルアップ又はプルダウンする電圧調整手段と、を有することを特徴とする。

上記発明において、検出回路における複数の検出部を信号線により互いに直列又は並列に接続する構成にしたため、複数の開閉部の開閉をまとめて検出でき、開閉部の開閉の検出に関して構成の簡素化を図ることができる。この場合、アイドリグストップ制御の実施を想定すると、複数の開閉部のうちいずれか１つでも開状態になっていると自動停止や再始動を停止すべきであり、各開閉部の開閉を検出することの必要性を考慮しても好適な開閉検出を実施できることとなる。

エンジン制御システムが搭載される車両システムの概略構成図。 開閉部の配置の例の概略図。 開閉部の開閉状態を検出する検出回路の回路図。 検出回路の状態と電圧との関係の具体例の説明図。 アイドリングストップ処理のフローチャート。 変用例の検出回路の回路図。

以下、エンジンを走行駆動源とし、アイドリングストップ制御を行う車両に具現化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、車両に搭載されたエンジン制御システムの概略構成図である。

図１において、エンジン制御システムは、エンジン（内燃機関）１０、充放電可能なバッテリ１１、スタータ（モータ）１２、オルタネータ（発電機）１３、車載の各種電装機器（アクセサリ）である補機１４、運転者のイグニッションキー操作により開閉するイグニッションスイッチ（以下、ＩＧスイッチ１６と記す）、リレー２２、エンジンＥＣＵ３０、アイドリングストップＥＣＵ（以下、ＩＳＳ−ＥＣＵ２０と記す）等を備えて構成されている。

エンジン１０は、燃料噴射を行うとともに、燃焼室において燃料と空気の混合気を添加して混合気を燃焼させるものであり、エンジン１０の図示を略すクランク軸には、スタータ１２が接続されているとともに、ベルト等の連結手段を介してオルタネータ１３が連結されている。

二次電池であるバッテリ１１は、例えば１２〜１４Ｖの鉛蓄電池であり、スタータ１２や補機１４の他、エンジンＥＣＵ３０及びＩＳＳ−ＥＣＵ２０に電力を供給する。

スタータ１２は、ＩＧスイッチ１６がオンの際、及びアイドリングストップ制御で自動停止されたエンジン１０が再始動される際に駆動される。なおスタータ１２はリレー２２を介してバッテリ１１と接続されている。

オルタネータ１３は、エンジン１０の回転に伴って発電し、発電した電力をバッテリ１１や補機１４へと供給する。補機１４は、オルタネータ１３とバッテリ１１とからの電力供給を受けて駆動される。

ＩＧスイッチ１６は、車両の電源状態を切り替えるためのものであり、図示を略すイグニッションキーの回転操作等によって、オフ位置、イグニッション（ＩＧ）位置、及びスタート位置に切り替えられる。

ＩＧスイッチ１６がオフ位置の場合、バッテリ１１から各機器への電力供給が停止される。ＩＧスイッチ１６がＩＧ位置の場合、エンジンＥＣＵ３０や、車載の各種機器へ電力が供給される。ＩＧスイッチ１６がスタート位置の場合、リレー２２が通電されて、バッテリ１１からスタータ１２に電力が供給され、スタータ１２によるエンジン１０のクランキングが開始する。

なお、ＩＧスイッチ１６がＩＧ位置又はスタート位置の場合、ＩＧスイッチ１６から、エンジンＥＣＵ３０とＩＳＳ−ＥＣＵ２０とに対して、スタータ１２が駆動中であることを示す信号が送信される。

エンジンＥＣＵ３０は、中央処理装置（ＣＰＵ）及び記憶装置（ＲＯＭ及びＲＡＭ）、不揮発性のフラッシュメモリ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成されており、車両の運転状態を検出する各種センサからの信号を取り込んで、エンジン１０の運転状態を制御する。例えば、車速を検出する車速センサ１９、シフトレバーの位置を検出するシフトポジションセンサ１８、ブレーキの踏み込みを検出するブレーキセンサ２１の他、エンジン１０の冷却水温を検出するための水温センサや、クランク角センサ、アクセルセンサ等からの信号を取り込む。そしてＲＯＭ等に記憶された制御プログラム等を実行して、エンジン１０の運転状態を制御する。例えば、燃料噴射量制御、点火時期制御などを制御する。

また、エンジンＥＣＵ３０は、信号線Ｌ１を介してＩＳＳ−ＥＣＵ２０と接続されており、ＩＳＳ−ＥＣＵ２０との双方向通信によって互いに情報伝達がされるように構成されている。これによりエンジンＥＣＵ３０が取得した各種センサからの検出信号は、信号線Ｌ１を介してＩＳＳ−ＥＣＵ２０にも入力される。

ＩＳＳ−ＥＣＵ２０は、中央処理装置（ＣＰＵ）及び記憶装置（ＲＯＭ及びＲＡＭ）、不揮発性のフラッシュメモリ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成されている。ＩＳＳ−ＥＣＵ２０は、エンジンＥＣＵ３０が取得した車両の運転状態の検出信号に基づいて、所定の自動停止条件が成立した際にエンジン１０の燃焼を停止して、エンジン１０を自動停止させる。また、エンジン１０の自動停止後、所定の自動再始動条件が成立した際に、スタータ１２の駆動やエンジン１０の燃焼を再開させる。

またＩＳＳ−ＥＣＵ２０は、エンジン運転に伴い駆動される各種アクチュエータの車体における各収容個所に設けられた複数の開閉部の開閉状態の情報を取り込んで、アイドリングストップ制御によるエンジン１０の自動停止や再始動を実施するか否かを判定する。すなわち、複数の開閉部の全てが閉状態の場合には、アイドリングストップ制御による自動停止を実施すると判定し、複数の開閉部のいずれかが開状態の場合には、アイドリングストップ制御による自動停止を実施しないと判定する。またエンジン１０の自動停止状態で、複数の開閉部のいずれかが開状態となった場合には、エンジン１０の再始動を許可（実施）しないと判定する。

図２に車体に設けられた複数の開閉部の配置例の概略図を示す。図３に複数の開閉部の開閉状態を検出する検出回路の回路図を示す。図２の例では、ラジエータの冷却ファン２３が収容された収容部Ｓ１に、開閉部４１として開閉扉が設けられている。また、車室内の座席下に設けられたエンジン１０の収容部Ｓ２（エンジンルーム）に、開閉部４２としての座席が設けられている。更には、車体の荷室に設けられたバッテリ１１の収容部Ｓ３（バッテリ収容部）に、開閉部４３として開閉扉が設けられている。また、各開閉部４１〜４３には、その開閉状態を検出する検出部としてのスイッチ４４〜４６がそれぞれ設けられている。

図３において、検出回路４０は、各開閉部４１〜４３に設けられたスイッチ４４〜４６と、各スイッチ４４〜４６を接続する信号線Ｌ２，Ｌ３と、分圧抵抗５１と、プルアップ抵抗５２と、検出回路４０の信号をＩＳＳ−ＥＣＵ２０へ出力する出力端子４８と、を備えている。

具体的には、スイッチ４４とスイッチ４５とが信号線Ｌ２を介して接続され、スイッチ４５とスイッチ４６とが信号線Ｌ３を介して接続されている。これにより各スイッチ４４〜４６は直列接続されている。また、スイッチ４４の他端は分圧抵抗５１を介してアース（例えば車両のボディアース）に接続されている。スイッチ４６の他端は出力端子４８に接続されており、出力端子４８がＩＳＳ−ＥＣＵ２０に接続されている。そして、スイッチ４６と出力端子４８との間のノード４６ａは、プルアップ抵抗５２を介して定電圧Ｖｃｃに接続されている。なお定電圧Ｖｃｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータでバッテリ１１の電圧が所定電圧（例えば５Ｖ）に降圧したものとなっている。

各スイッチ４４〜４６は、各開閉部４１〜４３が閉状態の際にオン（導通）となり、開状態の際にオフ（非導通）となる。したがって、検出回路４０は、全スイッチ４４〜４６がオンの際に導通状態となり、スイッチ４４〜４６のいずれかがオフの際に非導通状態となる。

出力端子４８は、検出回路４０の状態に応じて異なる電圧Ｖを出力する。すなわち、検出回路４０が導通状態の場合には、定電圧Ｖｃｃ，分圧抵抗５１の抵抗Ｒ１及びプルアップ抵抗５２の抵抗Ｒ２で定められる第１電圧Ｖ１＝Ｖｃｃ×Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）を出力する。検出回路４０が非導通状態の場合には、定電圧Ｖｃｃ及び抵抗Ｒ２で定められる第２電圧Ｖ２（＝Ｖｃｃ）を出力する。なお、第１電圧Ｖ１≠第２電圧Ｖ２である。

これによりＩＳＳ−ＥＣＵ２０は、出力端子４８の電圧Ｖに基づき取得される検出回路４０の状態に応じて、エンジン１０の自動停止及び再始動を許可するか否かを判定することができる。すなわち、検出回路４０が導通状態であり、出力端子４８が第１電圧Ｖ１の場合には、アイドリングストップ制御による自動停止及び再始動を許可すると判定する。検出回路４０が非導通状態であり、出力端子４８の電圧Ｖが第２電圧Ｖ２の場合には、アイドリングストップ制御による自動停止及び再始動を許可しないと判定する。

ところで、検出回路４０において、信号線Ｌ２，Ｌ３が断線したり、回路が短絡したりする等の異常が生じることが想定される。この場合、検出回路４０の電圧レベル（出力端子４８の電圧Ｖ）が不安定となり、アイドリングストップ制御による自動停止の要否の判定を適切に実施できなくなるおそれがある。

そこで、本実施形態では、検出回路４０にプルアップ抵抗５２を設けることによって、検出回路４０に断線や短絡等の異常が生じた場合における出力端子４８の電圧Ｖを規定することとしている。すなわち、検出回路４０に断線が生じた場合には、出力端子４８の電圧Ｖは、プルアップ抵抗５２により引き上げられて第２電圧Ｖ２とし、検出回路４０に短絡（地絡）が生じた場合の出力端子４８の電圧Ｖを接地電圧（第３電圧Ｖ３）としている。すなわち、検出回路４０に異常が生じた場合、その異常の状態に応じて、出力端子４８から出力される電圧Ｖが決定される。

この場合、ＩＳＳ−ＥＣＵ２０は、出力端子４８の電圧Ｖに応じてアイドリングストップ制御を実施するか否かを判定する。すなわち電圧Ｖが第１電圧Ｖ１の場合には、アイドリングストップ制御を許可すると判定し、出力端子４８の電圧Ｖが第２電圧Ｖ２又は第３電圧Ｖ３の場合には、アイドリングストップ制御を許可しないと判定する。これにより、開閉部４１〜４３の全てが閉状態であり且つ検出回路４０が正常の場合にのみ、アイドリングストップ制御が許可されるようになり、ひいては、アイドリングストップ制御の信頼性を高めることができる。

図４に、検出回路４０の各状態と出力端子４８の電圧Ｖとの関係の説明図を示す。なお図４では、検出回路４０における分圧抵抗５１の抵抗Ｒ１＝１ｋΩ、プルアップ抵抗５２の抵抗Ｒ２＝４ｋΩ、定電圧Ｖｃｃ＝５Ｖであり、出力端子４８における第１電圧Ｖ１＝１Ｖ、第２電圧Ｖ２＝５Ｖ、第３電圧Ｖ３＝０Ｖとなる例を示している。なお図４において、各スイッチ４４〜４６が導通状態の場合を「１」、各スイッチ４４〜４６が非導通状態の場合を「０」と示している。

検出回路４０が正常の場合には、全開閉部４１〜４３が閉状態であれば（全スイッチ４４〜４６が導通状態であれば）、出力端子４８からは第１電圧Ｖ１＝１Ｖが出力される。また開閉部４１〜４３のいずれかが開状態であれば、出力端子４８からは第２電圧Ｖ２が出力される。一方、検出回路４０に断線又は天絡の異常が生じている場合には、開閉部４１〜４３の開閉状態に関わらず、出力端子４８からは第２電圧Ｖ２＝５Ｖが出力される。一方、検出回路４０に地絡の異常が生じている場合には、開閉部４１〜４３の開閉状態に関わらず、出力端子４８からは第３電圧Ｖ３＝０出力される。

すなわち検出回路４０が正常であり、且つ全開閉部４１〜４３が閉状態の場合にのみ、出力端子４８から第１電圧Ｖ１が出力される。この場合、ＩＳＳ−ＥＣＵ２０は、出力端子４８の電圧Ｖが第１電圧Ｖ１（１Ｖ）の場合に、アイドリングストップ制御による自動停止及び再始動を許可することで、開閉部４１〜４３のいずれかが開状態又は検出回路４０に異常がある場合におけるアイドリングストップ制御の実施が回避される。

次に以上の構成を備えるエンジン制御システムにおけるアイドリングストップ処理について説明する。図５はアイドリングストップ処理のフローチャートである。

図５において、ステップＳ１１でエンジン１０が運転状態であるか否かを判定する。例えば、クランク角センサによるクランク軸の回転速度が所定以上の場合に、エンジン１０が運転状態であると判定する。

肯定判定した場合にはステップＳ１２に進み、自動停止条件として、ブレーキセンサ２１によるブレーキ操作が検出されていること、車速が所定未満（１０ｋｍ／ｈ未満）であることの各条件が成立しているかを判定する。

肯定判定した場合には、ステップＳ１３に進み、検出回路４０による検出電圧（出力端子４８の電圧Ｖ）が、全開閉部４１〜４３が閉状態であることを示す第１電圧Ｖ１であるか否かを判定する。これらのステップＳ１２及びＳ１３の両方を肯定判定した場合、自動停止条件が成立したとして、エンジン１０を自動停止する。

一方、ステップＳ１３で否定判定した場合、すなわち出力端子４８の電圧Ｖが第２電圧Ｖ２又は第３電圧Ｖ３の場合には、エンジン１０の自動停止を実施せずに本処理を終了する。

一方、ステップＳ１１で否定判定した場合には、ステップＳ１５に進みエンジン１０が自動停止中であるか否かを判定する。肯定判定した場合には、ステップＳ１６に進み、再始動条件が成立したか否かを判定する。例えば、ブレーキセンサ２１からの信号に基づき、ブレーキが離されたか否かを判定する。肯定判定した場合にはステップＳ１７に進み、検出回路４０の電圧Ｖが第１電圧Ｖ１であるか否かを判定する。これらのステップＳ１６及びＳ１７の両方を肯定判定した場合には、自動再始動条件が成立したとして、ステップＳ１８に進み、エンジン１０の自動再始動を実施する。一方、ステップＳ１７で否定判定した場合、すなわち出力端子４８の電圧Ｖが第２電圧Ｖ２又は第３電圧Ｖ３の場合には、エンジン１０の再始動を実施せずに本処理を終了する。なお、ステップＳ１２，Ｓ１３，Ｓ１５〜Ｓ１７で否定判定した場合にも本処理を終了する。

上記によれば以下の優れた効果を奏する。

（１）検出回路４０において、複数のスイッチ４４〜４６を信号線Ｌ２，Ｌ３により互いに直列接続する構成にしたため、複数の開閉部４１〜４３の開閉をまとめて検出でき、開閉部４１〜４３の開閉の検出に関して構成の簡素化を図ることができる。この場合、アイドリグストップ制御の実施を想定すると、複数の開閉部４１〜４３のうちいずれか１つでも開状態になっていると自動停止や再始動を停止すべきであり、各開閉部４１〜４３の開閉を検出することの必要性を考慮しても好適な開閉検出を実施できることとなる。

（２）検出回路４０に断線や天絡が生じた場合においてエンジン１０の自動停止や再始動を行わせないようにすることができ、アイドリグストップ制御を適正に実施できる。

（３）複数の開閉部４１〜４３の全閉時、少なくとも１つの開放時、地絡時のそれぞれについて出力電圧を相違させる構成にしたため、アイドリグストップ制御を適正に実施できる。また、地絡の検出も可能になっている。

本発明は、上記実施形態の記載内容に限定されず、次のように実施されてもよい。

・上記ではスイッチ毎に検出回路を設ける構成と比べて、各スイッチ４４〜４６を直列接続し、その直列回路の一端の電圧を検出することで、複数の各開閉部４１〜４３の開閉状態を検出する検出回路４０の構成が簡略化されている。これ以外にも、複数の各スイッチをコンパレータを介して並列接続するとともに、コンパレータの出力端子と定電圧Ｖｃｃとの間にプルアップ抵抗５２を接続することで、車両に複数の開閉部４１〜４３が設けられている場合における検出回路４０の構成を簡略化することができる。

・上記のスイッチ４４〜４６に変えて、各開閉部４１〜４３にセンサが設けられてもよい。この場合、各センサを直列接続したり、コンパレータで並列接続したりすることで、車両に複数の開閉部が設けられている場合における構成の簡略化を実現できる。

・検出回路４０は、プルダウン回路であてもよい。例えば図３におけるノード４６ａを接地側に接続するとともに、分圧抵抗５１を定電圧側に接続する。この場合、検出回路４０に断線などが生じた場合の出力端子４８の電圧Ｖは第３電圧Ｖ３となる。

・自動停止条件と再始動条件のうち、自動停止条件のみ全開閉部４１〜４３が閉じていることが条件に含まれていてもよく、再始動条件のみ全開閉部４１〜４３が閉じていることが条件に含まれるようにしてもよい。

・検出回路４０は、複数の開閉部のいずれかが開状態であるか、検出回路４０に異常が生じている異常時の際に、これらの異常がない正常時とは異なる電圧（状態）となる構成であればよく、ＩＳＳ−ＥＣＵ２０は、正常時の電圧Ｖ（状態）とは異なる電圧（状態）を検出した際に、アイドリングストップ制御を許可しないと判定するものであればよい。

例えば、図６の変用例の検出回路４０の回路図に示されるように、図３の検出回路４０の構成において、ノード４６ａと出力端子４８との間に、第１コンパレータ６１と第２コンパレータ６２との並列接続を設ける。例えば第１コンパレータは、電圧Ｖが４．５Ｖ未満の際にハイレベルとなり、４．５Ｖ以上の際にローレベルとなる。第２コンパレータ６２は、電圧Ｖが０．５Ｖ以上の際にハイレベルとなり、０．５Ｖ未満の際にローレベルとなる。なお上述と同様、異常時における第２電圧Ｖ２＝５Ｖ、第３電圧Ｖ３＝０Ｖとしている。すなわち、正常時には第１コンパレータ６１及び第２コンパレータ６２の両方がハイレベルとなり、異常時には第１コンパレータ６１及び第２コンパレータ６２のいずれかがローレベルとなる。この場合、ＩＳＳ−ＥＣＵ２０は、出力端子４８を介して入力された第１コンパレータ６１及び第２コンパレータ６２の両方の状態がハイレベルの場合に、アイドリングストップ制御を許可すると判定し、第１コンパレータ６１及び第２コンパレータ６２のいずれかがローレベルの際に、アイドリングストップ制御を許可しないと判定することができる。

１０…エンジン、１１…バッテリ、４０…検出回路、４１…開閉部、４２…開閉部、４３…開閉部、４４…スイッチ、４５…スイッチ、４６…スイッチ、５２…プルアップ抵抗、ＥＣＵ…アイドリングストップ。

Claims (5)

1. 車体に設けられた開閉部（４１〜４３）の開閉状態を検出する検出回路（４０）と、
   前記検出回路の検出結果を所定の自動停止条件及び所定の再始動条件の少なくともいずれかとして含み、これら自動停止条件、再始動条件の成否に基づいて、エンジン（１０）の自動停止及び再始動を実施するアイドリングストップ制御手段（２０）と、
   を備え、
   前記検出回路は、
   複数の前記開閉部にそれぞれ設けられ、信号線により互いに直列又は並列に接続された複数の検出部（４４〜４６）と、
   前記複数の検出部の直列回路又は並列回路の出力端の側に設けられ、出力端電圧をプルアップ又はプルダウンする電圧調整手段（５２）と、
   を有することを特徴とするエンジン制御システム。
2. 前記検出回路の前記電圧調整手段は、前記複数の開閉部の少なくとも１つが開状態の場合の出力端電圧と、前記直列回路又は前記並列回路を構成する前記信号線の断線及び天絡の少なくともいずれかが生じた場合の出力電圧とを同じ電圧にするものである請求項１に記載のエンジン制御システム。
3. 前記検出回路の前記電圧調整手段は、前記複数の開閉部が全て閉状態の場合に第１電圧Ｖ１を出力させ、前記複数の開閉部の少なくとも１つが開状態の場合に第２電圧Ｖ２（≠Ｖ１）を出力させ、前記直列回路又は前記並列回路を構成する前記信号線の地絡が生じた場合に第３電圧Ｖ３（≠Ｖ１，Ｖ２）を出力させるものである請求項１又は２に記載のエンジン制御システム。
4. 前記電圧調整手段は、抵抗体（５２）を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジン制御システム。
5. 前記開閉部は、前記エンジンが収容されたエンジン収容部（Ｓ１）、バッテリが収容されたバッテリ収容部（Ｓ２）に少なくとも設けられている請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジン制御システム。

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