JP6021548B2 - アイドルストップ車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、無段変速機を備えたアイドルストップ車両を制御する制御装置に関する。

信号待ち等、車両の一時停車時に内燃機関のアイドル回転を停止させて燃費の向上を図るアイドリングストップシステムが周知である。アイドリングストップシステムでは、車速が所定値以下で、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い、といった諸条件すなわちアイドルストップ条件が成立したときに、内燃機関を自動的に停止させる（例えば、特許文献１を参照）。

ところで、特許文献１記載の制御において、前記アイドルストップ条件中に、勾配が所定勾配以下であるという条件が含まれている。この条件は、以下に述べる不具合の発生を抑制又は防止するために設定されている。すなわち、無段変速機を備えた車両においては、減速中に変速比を低速側にする制御が広く行われているが、上り坂においてアイドルストップを実行すると変速比が十分低速側にならないままの状態で内燃機関が停止して変速比の変更ができなくなり、内燃機関の再始動時に変速比をさらに低速側にしてから発進することとなり、発進加速性が悪化することがある。

ここで、前記所定勾配を緩やかな勾配に設定すれば上述した不具合の発生を抑制することはできる。しかし、このように前記所定勾配を緩やかな勾配に設定した場合、逆に、変速比が十分低速側になっている場合でも勾配が所定勾配以下であるという条件を満たしていないのでアイドルストップが行われず、燃費の向上が十分でなくなるという新たな不具合が生じうる。

特開２０１２−１１７４１３号公報

本発明は以上の点に着目し、坂道での発進加速性の向上を図りつつ、アイドルストップが行われる回数を増加させて燃費の向上を図ることを目的とする。

以上の課題を解決すべく、本発明に係るアイドルストップ車両の制御装置は、以下に述べるような制御を行う。すなわち本発明に係るアイドルストップ車両の制御装置は、無段変速機を備えた内燃機関のアイドリングを停止するアイドルストップを行う制御装置であって、車両が減速し車速が所定値以下となった際にアイドルストップを行うためのアイドルストップ条件を満たしているか否かを判定し、前記アイドルストップ条件のうち上り勾配判定閾値が、前記無段変速機の変速比が低速側になるにつれ高くなるように設定されている。

このようなものであれば、無段変速機の変速比が低速側である場合、アイドルストップを行った場合でも上り坂での内燃機関の再始動時に変速比をさらに低速側にする必要がなく、坂道での発進加速性を確保できるため、前記上り勾配判定閾値を高くして、ある程度急な上り坂であってもアイドルストップを行い燃費の向上を図ることができる。また、本発明は、内燃機関が停止した状態でも変速ができる機構である副変速機構を備えない無段変速機を備えた車両において特に有利である。

車速の低下に伴い無段変速機の変速比を低速側にする制御を行うアイドルストップ車両の制御装置において、燃費の更なる向上を図るべくアイドルストップの頻度をさらに上げるために好適に構成として、前記アイドルストップ条件を満たしていないと判定された場合において車速が前記所定値を下回っている場合は繰り返し前記アイドルストップ条件を満たしているか否かを判定するものが挙げられる。

特に、勾配が前記上り勾配判定閾値より急勾配側であることにより前記アイドルストップ条件を満たしていないと判定された場合には、車速の低下に伴い無段変速機の変速比を低速側にする速度を通常より速くする制御を行うものであれば、上り坂での減速時において無段変速機の変速比を低速側にして乗員が感じる減速感が大きくなっても違和感が小さいことを利用し、変速比を速やかに低速側にすることにより、アイドルストップ状態となる期間をより長くすることができる。

本発明によれば、坂道での発進加速性の向上を図りつつ、アイドルストップが行われる回数を増加させて燃費の向上を図ることができる。

本発明の一実施形態における車両用内燃機関の構成を示す概略図。 同実施形態における駆動系の構成を示す概略図。 同実施形態の制御装置が実施する処理の手順例を示すフローチャート。 同実施形態の車速とアイドルストップ条件との関係を示す図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

図１に、車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態における内燃機関は、火花点火式ガソリンエンジンであり、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。

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。

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。

図２に、車両が備える駆動系の例を示す。この駆動系は、トルクコンバータ７及び自動変速機８、９を備えてなる。特に、本実施形態では、自動変速機８、９の構成要素として、遊星歯車機構を利用した前後進切換装置８、及び無段変速機の一種であるベルト式ＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）９を採用している。

内燃機関が出力する回転トルクは、内燃機関のクランクシャフトからトルクコンバータ７の入力側のポンプインペラ７１に入力され、出力側のタービンランナ７２に伝達される。タービンランナ７２の回転は、前後進切換装置８を介してＣＶＴ９の駆動軸９４に伝わり、ＣＶＴ９における変速を経て従動軸９５を回転させる。従動軸９５の回転は、出力ギア１０１に伝達される。出力ギア１０１は、デファレンシャル装置のリングギア１０２と噛合し、デファレンシャル装置を介して車軸１０３及び駆動輪（図示せず）を回転させる。

トルクコンバータ７は、ロックアップ機構を備える。ロックアップ機構は、この分野では既知のもので、トルクコンバータ７の入力側と出力側とを相対回動不能に締結するロックアップクラッチ７３と、ロックアップクラッチ７３を断接切換駆動するための作動液圧（油圧）を制御するロックアップソレノイドバルブ（図示せず）とを要素とする。ロックアップソレノイドバルブは、制御信号ｌを受けてその開度を変化させる流量制御弁である。

ＣＶＴ９を搭載した車両においては、車速が所定値（例えば、１０ｋｍ／ｈ）以上である場合、ほぼ常時トルクコンバータ７をロックアップする。車速が所定値以下となれば、トルクコンバータ７のロックアップを解除する。ロックアップ時、ロックアップクラッチ７３はトルクコンバータカバー７４に押し付けられ、トルクコンバータカバー７４と一体となって回転する。ロックアップ時、トルクコンバータ７の入力側（のドライブプレート）に入力された機関のトルクは、トルクコンバータカバー７４からロックアップクラッチ７３を経由してトルクコンバータ７の出力側、ひいては前後進切換装置８に直接伝達される。ロックアップ時、トルクコンバータ７の出力側回転数の入力側回転数に対する比である速度比は１となる。

翻って、非ロックアップ時には、ロックアップクラッチ７３がトルクコンバータカバー７４から離反する。非ロックアップ時、トルクコンバータ７の入力側に入力された機関のトルクは、トルクコンバータカバー７４からポンプインペラ７１、タービン７２へと伝わり、前後進切換装置８に伝達される。非ロックアップ時、トルクコンバータ７の速度比は、駆動状態に応じて１よりも小さくなったり大きくなったりする。

前後進切換装置８は、そのサンギア８１がタービンランナ７２と連絡し、リングギア８２が駆動軸９４と連絡している。プラネタリギア８３１を支持するプラネタリキャリア８３と変速機ケースとの間には、断接切換可能な液圧クラッチたるフォワードブレーキ８４を介設している。また、プラネタリキャリア８３とサンギア８１（または、トルクコンバータ７の出力側）との間にも、断接切換可能な液圧クラッチたるリバースクラッチ８５を介設している。

走行レンジのうちのＤレンジでは、フォワードブレーキ８４を締結し、リバースクラッチ８５を切断する。これにより、トルクコンバータ７の出力軸の回転が逆転されかつ減速されて駆動軸９４に伝達され、前進走行となる。翻って、Ｒレンジでは、リバースクラッチ８５を締結し、フォワードブレーキ８４を切断する。これにより、サンギア８１とプラネタリキャリア８３とが一体的に回転し、トルクコンバータ７の出力軸と駆動軸９４とが直結して後進走行となる。フォワードブレーキ８４またはリバースクラッチ８５断接切換駆動するための作動液圧を制御するソレノイドバルブ（図示せず）は、制御信号ｍを受けてその開度を変化させる流量制御弁である。

非走行レンジであるＮレンジ、Ｐレンジでは、フォワードブレーキ８４及びリバースクラッチ８５をともに切断する。

ＣＶＴ９は、駆動プーリ９１及び従動プーリ９２と、両プーリ９１、９２に巻き掛けられたベルト９３とを要素とする。駆動プーリ９１は、駆動軸９４に固定した固定シーブ９１１と、駆動軸９１上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持させた可動シーブ９１２と、可動シーブ９１２の後背に配設された液圧サーボ９１３とを有しており、液圧サーボ９１３を操作し可動シーブ９１２を変位させることを通じて変速比すなわちプーリー比を無段階に変更できる。並びに、従動プーリ９２は、従動軸９５に固設した固定シーブ９２１と、従動軸９５上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持させた可動シーブ９２２と、可動シーブ９２２の後背に配設された液圧サーボ９２３とを有しており、液圧サーボ９２３を操作し可動シーブ９２２を変位させることを通じてトルク伝達に必要なベルト推力を与える。

走行レンジを操作するべくフォワードブレーキ８４またはリバースクラッチ８５に供給される作動液（作動油）、また変速比を操作するべく液圧サーボ９１３、９２３に供給される作動液を吐出する液圧ポンプ（図示せず）は、内燃機関のクランクシャフトからトルクの伝達を受けて稼働する、既知の機械式（非電動式）のものである。この作動液は、トルクコンバータ７に用いられる流体と共通である。

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。

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（Ｎ信号）ｂ、アクセルペダルの踏込量（いわば、要求負荷）を検出するセンサから出力されるアクセル踏量信号ｃ、ブレーキペダル６の踏込量またはマスタシリンダ圧を検出するセンサから出力されるブレーキ踏量信号ｄ、吸気通路３（特に、サージタンク３３）内の吸気温及び吸気負圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気負圧信号ｅ、ブレーキブースタ５の定圧室内の負圧を検出する圧力センサから出力される定圧室内負圧信号ｆ、シフトレバーのレンジを知得するためのセンサ（シフトポジションスイッチ）から出力されるシフトレンジ信号ｇ、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号（Ｇ信号）ｈ、加速度センサから出力される加速度信号ｉ等が入力される。

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ｊ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｋ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｌ、ロックアップクラッチ７３の断接切換用のロックアップソレノイドバルブに対して開度制御信号ｍ、フォワードブレーキ８４またはリバースクラッチ８５の断接切換用のソレノイドバルブに対して開度制御信号ｎ、ＣＶＴ９に対して変速比制御信号ｏ等を出力する。

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、ｉ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。これら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、運転パラメータに対応した各種制御信号ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎ、ｏを出力インタフェースを介して印加する。

また、ＥＣＵ０は、メモリに内蔵したアイドルストップ制御プログラムをＣＰＵが実行することにより、アイドルストップ条件が成立したか否か、具体的にはシフトレンジ信号ｇが示すシフトポジションが走行レンジであり（ＡＴ車の場合）、ブレーキ踏量信号ｄが示すブレーキペダルの踏み込み量が所定踏み込み量以上であり、定圧室内負圧信号ｆが示すブレーキブースタの定圧室内の負圧が所定ブレーキブースタ負圧（所定圧よりもより真空側）以上であり、加速度信号ｉが示す上り勾配が上り勾配判定閾値以下である（加えて、車載バッテリの電圧が所定電圧以上であり、内燃機関の冷却水温が所定水温以上であり、潤滑油の油温が所定油温以上であり、吸気温が所定吸気温以上である）、等の諸条件がおしなべて成立したか否かの判定を行い、前記アイドルストップ条件が成立した場合に内燃機関の運転を停止する制御を行う。このアイドルストップ制御プログラムが実行されている際には、上り勾配が上り勾配判定閾値以上であることが原因でアイドルストップ条件が成立していない場合には、このアイドルストップ制御プログラムによる制御が行われていない場合と比較して速くＣＶＴ９の変速比を低速側にする制御を行う。

さらに、ＥＣＵ０は、内燃機関の始動（冷間始動であることもあれば、アイドリングストップからの復帰であることもある）時において、スタータモータ（セルモータ、図示せず）に制御信号ｐを入力し、スタータモータのピニオンギアをドライブプレート外周のリングギアに噛合させて機関を回転させるクランキングを行う。クランキングは、初爆から連爆へと至り、エンジン回転数が冷却水温等に応じて定まる判定値を超えたときに（完爆したものと見なして）終了する。

図３に、本実施形態のアイドルストップ制御プログラムによりＥＣＵ０が実行する処理の手順を示す。ＥＣＵ０は、車両が減速し車速が所定値（例えば、７ｋｍ／ｈ）以下となったことを検知した際に（ステップＳ１）、ＣＶＴ９の変速比をパラメータとして上り勾配判定閾値を決定し（ステップＳ２）、アイドルストップ条件が成立したか否かの判定を行う（ステップＳ３）。アイドルストップ条件が成立した場合には、アイドルストップ要求があったものとしてアイドルストップ制御を引き続き行う（ステップＳ４）。一方、上り勾配が上り勾配判定閾値以上であることが原因でアイドルストップ条件が成立していない場合には（ステップＳ５）、車速の低下に連動させてＣＶＴ９の変速比を低速側すなわちＬＯＷギア側にする制御を行い（ステップＳ６）、その後、ステップＳ１以下の制御を繰り返し行う。一方、その他の原因でアイドルストップ条件が成立していない場合には、そのままステップＳ１以下の制御を繰り返し行う。ここで、前記ＣＶＴ９の変速比を大きくする速度は、このアイドルストップ制御プログラムによる制御が行われていない場合と比較して速くなるように設定している。

ここで、前記上り勾配判定閾値は、図４に示すように、ＣＶＴ９の変速比すなわちプーリー比が低速側になるにつれ、すなわちＬＯＷギア側になるにつれ大きくなっている。これは、変速比が高速側すなわちＨＩＧＨギア側である場合、ある程度急な上り勾配では、アイドルストップを行うとその後の再発進の際に変速比を低速側にする必要が生じてしまうので坂道での発進加速性を確保するために内燃機関を運転し続けてアイドルストップを行う前に変速比を低速側にする必要があるのに対して、変速比が低速側である、すなわちＬＯＷギア側である場合、ある程度急な上り勾配であっても、アイドルストップ後の再発進の際に変速比をさらに低速側にしなくても発進が可能であることを反映している。すなわち、前記アイドルストップ条件が、変速比が低速側になるにつれアイドルストップが実行される可能性が高くなるように設定されている。

すなわち、本実施形態の制御によれば、ＣＶＴ９の変速比が十分低速側である場合、アイドルストップを行った場合でも上り坂での内燃機関の再始動時に変速比をさらに低速側にする必要がなく、坂道での発進加速性を確保できることに着目し、ＣＶＴ９の変速比が低速側である場合には前記上り勾配判定閾値を高くすることにより、ある程度急な上り坂であってもアイドルストップを行い燃費の向上を図ることができる。すなわち、内燃機関が停止した状態でも変速ができる機構である副変速機構を別途設けることなく、坂道での発進加速性の向上を図りつつ、アイドルストップが行われる回数を増加させて燃費の向上を図ることができる。

また、車両が停止する以前であっても、アイドルストップ条件が満たされた時点でアイドルストップを行うようにしているので、アイドルストップを行う期間をより長くしてこの点からも燃費の向上を図ることができる。

さらに、上り勾配が前記上り勾配判定閾値より急勾配側であることにより前記アイドルストップ条件を満たしていないと判定された場合には、車速の低下に伴いＣＶＴ９の変速比を低速側にする速度を通常より速くする制御を行うので、上り坂での減速時においてＣＶＴ９の変速比を低速側にして乗員が感じる減速感が大きくなっても違和感が小さいことを利用し、変速比を速やかに低速側にすることにより、アイドルストップ状態となる期間をより長くすることができる。

なお、本発明は以上に述べた実施形態に限らない。

例えば、上述した実施形態では、車両が減速し車速が所定値以下となったことを検知した際にアイドルストップ条件を満たしているか否かを判定し、アイドルストップ条件を満たしていないと判定された後でも車速が所定値以下であればアイドルストップ条件を満たしているか否かを繰り返し判定するようにしているが、アイドルストップ条件を満たしていないと判定された後は車両の停止が検知されるまでアイドルストップ条件を満たしているか否かの判定は行わないよう制御を行ってもよく、また、車速が前記所定値より低速側の第二の所定値となった際に再度アイドルストップ条件を満たしているか否かの判定を行うよう制御を行ってもよい。

また、上述した実施形態では、勾配が上り勾配判定閾値より急勾配側であることによりアイドルストップ条件を満たしていないと判定された場合には、車速の低下に伴い無段変速機の変速比を低速側にする速度を通常より速くするよう制御しているが、通常と同じ速度で車速の低下に伴い無段変速機の変速比を低速側にするようにしてもよい。

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。

０…ＥＣＵ（制御装置）
９…ＣＶＴ（無段変速機）
ａ…車速信号
ｉ…加速度信号

Claims (3)

1. 無段変速機を備えた内燃機関のアイドリングを停止するアイドルストップを行う制御装置であって、
   車両が減速し車速が所定値以下となった際にアイドルストップを行うためのアイドルストップ条件を満たしているか否かを判定し、
   前記アイドルストップ条件のうち上り勾配判定閾値が、前記無段変速機の変速比が低速側になるにつれ高くなるように設定されているアイドルストップ車両の制御装置。
2. 車速の低下に伴い無段変速機の変速比を低速側にする制御を行うアイドルストップ車両の制御装置であって、
   前記アイドルストップ条件を満たしていないと判定された場合において車速が前記所定値を下回っている場合は繰り返し前記アイドルストップ条件を満たしているか否かを判定する制御を行う請求項１記載のアイドルストップ車両の制御装置。
3. 勾配が前記上り勾配判定閾値より急勾配側であることにより前記アイドルストップ条件を満たしていないと判定された場合には、車速の低下に伴い無段変速機の変速比を低速側にする速度を通常より速くする制御を行う請求項２記載のアイドルストップ車両の制御装置。

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