JP6071066B2

JP6071066B2 - エンジン自動停止車両の制御装置

Info

Publication number: JP6071066B2
Application number: JP2013203086A
Authority: JP
Inventors: 通晴郡司; 隆之岩崎; 敬一立脇
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd; JATCO Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd; JATCO Ltd
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2033-09-30
Also published as: JP2015068413A

Description

本発明は、エンジン自動停止車両の制御装置に関する。

特許文献１には、走行中に停止条件が成立するとエンジンを自動停止させる車両において、エンジンの回転速度が、スタータを用いることなく燃料噴射により再始動できる回転速度以上の場合は、クラッチを締結した状態にしておき、エンジンを再始動する条件が成立すると、燃料噴射によりエンジンを再始動する制御装置が開示されている。

当該装置では、クラッチを締結した状態でエンジンを再始動することで、始動に要する時間を短縮し、運転者の加速要求に対するラグの短縮を図っている。

特開２０１２−７２７４０号公報

しかしながら、クラッチを締結した状態でエンジンを再始動すると、再始動時の駆動力が大きい場合は、車両が前方に押し出されて運転者に違和感を与える場合がある。そこで、クラッチのトルク容量を下げてスリップさせることで、車両の押し出されを許容範囲内に抑制することが考えられるが、この場合は、クラッチがスリップする頻度が高くなるので、クラッチの耐久性が低下するという問題がある。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、エンジン再始動時の車両の押し出されを抑制しつつ、クラッチの耐久性を向上することを目的とする。

本発明のある態様によれば、エンジン自動停止車両の制御装置が提供される。

エンジン自動停止車両は、エンジンと、前記エンジンを始動させる始動デバイスと、前記エンジンの回転を変速して駆動輪に伝達する変速機と、前記エンジンと前記駆動輪との間に設けられるクラッチと、を備える。

エンジン自動停止車両は、車両走行中にエンジン停止条件が成立すると、前記エンジンを自動停止させ、前記エンジンを再始動する条件が成立すると、前記エンジンの回転速度が自立回転可能速度以上の場合は、前記クラッチを締結した状態で燃料噴射により前記エンジンを再始動し、前記エンジンの回転速度が前記自立回転可能速度より小さい場合は、前記クラッチを開放した状態で前記始動デバイスにより前記エンジンを再始動する。

制御装置は、前記燃料噴射により前記エンジンを再始動する場合は、車速および前記変速機の変速比に基づいて、前記エンジンの再始動時の駆動力が許容駆動力以上になるか判定する。

また、制御装置は、前記エンジンの再始動時の駆動力が前記許容駆動力以上になると判定すると、前記燃料噴射により前記エンジンを再始動するときの前記クラッチのトルク容量を、車両の押し出されが許容されるトルク容量以下に変更する。

上記態様によれば、エンジン再始動時の駆動力が許容駆動力より大きい場合にのみ、クラッチのトルク容量を、車両の押し出されが許容されるトルク容量以下に変更するので、クラッチがスリップする頻度を低減できる。したがって、エンジン再始動時の車両の押し出されを許容範囲内に抑制しつつ、クラッチの耐久性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る制御装置を適用した車両の概略構成図である。制御装置が行うエンジン再始動制御のフローチャートである。エンジン回転速度が一定の場合の、車速と変速比とに対する駆動力を示すマップである。燃料噴射によるエンジン再始動の様子を示すタイムチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る制御装置を適用した車両の概略構成図である。

車両１は、動力源としてのエンジン２と、始動デバイスとしてのスタータ３と、ロックアップクラッチ付きのトルクコンバータ４と、ベルト式無段変速機（以下、ＣＶＴという。）５と、ＣＶＴ５の出力回転を減速する終減速装置６と、左右の駆動輪７と、油圧制御回路８と、コントローラ９と、を備える。エンジン２の出力回転は、トルクコンバータ４、ＣＶＴ５、終減速装置６を介して駆動輪７へと伝達される。

ＣＶＴ５は、無段変速機構（以下、バリエータという。）１０と、前後進切換機構２０とを備える。

バリエータ１０は、入力軸に設けられるプライマリプーリ１１と、出力軸に設けられるセカンダリプーリ１２と、プーリ１１、１２の間に掛け回されるＶベルト１３とを備える。プーリ１１、１２は、それぞれ固定円錐板と、この固定円錐板に対してシーブ面を対向させた状態で配置され固定円錐板との間にＶ溝を形成する可動円錐板と、この可動円錐板の背面に設けられて可動円錐板を軸方向に変位させる油圧シリンダとを備える。油圧制御回路８から油圧シリンダに供給する油圧を調整すると、Ｖ溝の幅が変化してＶベルト１３と各プーリ１１、１２との接触半径が変化し、バリエータ１０の変速比が無段階に変化する。バリエータ１０は、入力軸がトルクコンバータ４のタービン出力軸と接続され、トルクコンバータ４の出力回転を変速して、出力軸から前後進切換機構２０に伝達する。

前後進切換機構２０は、バリエータ１０から伝達された回転を正（前進）方向に伝達するための摩擦締結要素である前進用クラッチ２１と、逆（後進）方向に伝達するための摩擦締結要素である後進用ブレーキ２２とを備える。油圧制御回路８から油圧を供給して前進用クラッチ２１を接続すると、バリエータ１０からの出力回転が終減速装置６に前進方向に伝達され、後進用ブレーキ２２を接続すると、逆方向に減速して伝達される。

油圧制御回路８は、複数の流路、複数の油圧制御弁で構成される。油圧制御回路８は、コントローラ９からの制御信号に基づき、複数の油圧制御弁を制御して油圧の供給経路を切り換えるとともに、図示しないオイルポンプで発生した油圧から必要な油圧を調製し、これをＣＶＴ５の各部位に供給する。これにより、バリエータ１０の変速、前進用クラッチ２１及び後進用ブレーキ２２の締結・開放が行われる。

コントローラ９は、エンジン２及びＣＶＴ５を統合的に制御するコントローラである。コントローラ９には、アクセルペダルの操作量であるアクセル開度ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ３１の出力信号、バリエータ１０のプライマリプーリ１１の回転速度を検出する回転速度センサ３２の出力信号、バリエータ１０のセカンダリプーリ１２の回転速度を検出する回転速度センサ３３の出力信号、車速を検出する車速センサ３４の出力信号、ブレーキのＯＮ／ＯＦＦを検出するブレーキスイッチ３５の出力信号等が入力される。コントローラ９は、入力される各種信号に基づいて各種演算を行い、エンジン２及びＣＶＴ５の各種制御を実施する。

また、コントローラ９は、燃料消費量を抑制するために、以下に説明するコーストストップ制御を行う。

コーストストップ制御は、車両走行中であっても、運転者がアクセルペダルを操作することなく惰性走行している、いわゆるコースト走行状態（ブレーキペダル操作をしている状態を含む）のときに、燃料噴射を停止して燃料消費量を抑制する制御である。

本実施形態では、コントローラ９は、コーストストップ制御を実行するにあたって、以下に示す条件を判断する。
ａ：アクセルペダルから足が離されている（アクセル開度ＡＰＯ＝０）
ｂ：ブレーキペダルが踏み込まれている（ブレーキスイッチＯＮ）
ｃ：車速が所定の低車速（例えば、１５ｋｍ／ｈ）以下

コントローラ９は、これらの条件ａ〜ｃが全て成立した場合にコーストストップ条件が成立したと判断し、燃料供給を停止してエンジン２を自動的に停止させる。

また、コントローラ９は、コーストストップ中にエンジン再始動条件が成立すると、エンジン２を再始動させる。再始動条件は、例えば、ブレーキスイッチがＯＦＦになった場合である。

ここで、エンジン再始動条件が成立したときのエンジン２の回転速度が、自立回転可能速度以上の場合は、前進用クラッチ２１を締結した状態で燃料噴射を行うことで、スタータ３によりクランキングを行うことなく、エンジン２を始動させることができる。つまり、自立回転可能速度とは、前進用クラッチ２１を締結した状態で燃料噴射を行うことで、いわゆる押しがけによりエンジン２を始動することができる回転速度である。これによれば、前進用クラッチ２１を締結したままエンジン２を再始動できるので、始動に要する時間を短縮し、運転者の加速要求に対するラグを短縮できる。

一方、再始動条件が成立したときのエンジン２の回転速度が、自立回転可能速度より小さい場合は、スタータ３によりクランキングを行わなければエンジン２を始動させることができない。したがって、この場合は、前進用クラッチ２１を開放し、スタータ３によりクランキングを行ってエンジン２を始動させる。

ところで、上記のように、前進用クラッチ２１を締結したまま燃料噴射によりエンジン２を再始動すると、エンジン再始動時の駆動力が大きい場合は、車両１が前方に押し出されて運転者に違和感を与える場合がある。そこで、前進用クラッチ２１のトルク容量を下げてスリップさせることで、車両１の押し出されを許容範囲内に抑制することが考えられるが、この場合は、前進用クラッチ２１がスリップする頻度が高くなるので、前進用クラッチ２１の耐久性が低下するという問題がある。

そこで、コントローラ９は、コーストストップ中にエンジン２を再始動する場合に、以下に説明するエンジン再始動制御を行うことで、再始動時の車両１の押し出されを抑制しつつ、前進用クラッチ２１の耐久性の向上を図っている。

以下、図２のフローチャートにしたがって、コントローラ９が行う制御について詳しく説明する。

図２は、コントローラ９が行うエンジン再始動制御のフローチャートである。

まず、Ｓ１では、コントローラ９は、各種センサから入力される信号に基づき、エンジン２が停止しているか判定する。

コントローラ９は、エンジン２が停止していると判定すると、処理をＳ２に移行する。エンジン２が停止していないと判定すると、Ｓ１の判定処理を繰り返し行う。

Ｓ２では、コントローラ９は、エンジン再始動条件が成立したか判定する。エンジン再始動条件は、例えば、上記のように、ブレーキスイッチがＯＦＦになった場合であるが、運転者がステアリングを操作した場合や、バッテリ電圧が所定値以下になった場合に、エンジン再始動条件が成立したとすることもできる。

コントローラ９は、エンジン再始動条件が成立したと判定すると、処理をＳ３に移行する。エンジン再始動条件が成立していないと判定すると、Ｓ２の判定処理を繰り返し行う。

Ｓ３では、コントローラ９は、再始動条件が成立したときのエンジン２の回転速度が、自立回転可能速度以上か判定する。なお、自立回転可能速度は、実験等により予め設定される。

コントローラ９は、再始動条件が成立したときのエンジン２の回転速度が、自立回転可能速度以上と判定すると、燃料噴射によりエンジン２を再始動させるべく、処理をＳ４に移行する。再始動条件が成立したときのエンジン２の回転速度が、自立回転可能速度よりも小さいと判定すると、スタータ３によりエンジン２を再始動させるべく、処理をＳ５に移行する。

Ｓ５では、コントローラ９は、前進用クラッチ２１を開放し、スタータ３によりクランキングを行う。そして、エンジン２が始動した後に前進用クラッチ２１を締結して、エンジン再始動制御を終了する。

Ｓ４では、コントローラ９は、図３のマップを参照して、エンジン再始動時の駆動力が、許容駆動力以上になるか判定する。図３は、エンジン回転速度が一定の場合の、車速とバリエータ１０の変速比とに対する駆動力を示すマップである。

図３のマップにおいて、破線で区切られた低車速かつ変速比Ｌｏｗの領域は、エンジン再始動時の駆動力が、許容駆動力よりも大きくなる領域である。許容駆動力は、車両１の押し出されが許容範囲内になるか否かの閾値となるエンジン再始動時の駆動力であり、あらかじめ実験等により求められる。また、点線の矢印は、バリエータ１０の変速の一例を示すものであり、コースト線通りに変速した場合の軌跡である。

ここで、エンジン再始動時の駆動力は、エンジン吸入空気密度が大きいほど、また、エンジン負圧が小さいほど大きくなる。つまり、エンジン吸入空気密度が大きいほど、また、エンジン負圧が小さいほど、図３の実線の矢印の方向に破線の領域が拡大し、エンジン吸入空気密度が小さいほど、また、エンジン負圧が大きいほど、図３の実線の矢印と反対の方向に破線の領域が縮小することになる。

具体的には、コントローラ９は、図３のマップを参照し、車速、変速比、エンジン吸入空気密度、及びエンジン負圧に基づいて、車速と変速比との交点位置が、破線の領域に入るか判定する。コントローラ９は、車速と変速比との交点位置が、破線の領域に入る場合は、エンジン再始動時の駆動力が許容駆動力以上になると判定し、処理をＳ６に移行する。車速と変速比との交点位置が、破線の領域に入らない場合は、エンジン再始動時の駆動力が許容駆動力よりも小さいと判定し、処理をＳ７に移行する。

なお、エンジン吸入空気密度及びエンジン負圧は、上記判定に必須の要素ではないが、これらを用いることで、大気圧や気温、エンジン負圧の影響を抑制でき、判定精度を向上させることが出来る。よって、例えば、エンジン吸入空気密度とエンジン負圧との、いずれか一方のみを上記判定に用いてもよい。

Ｓ６では、コントローラ９は、前進用クラッチ２１のトルク容量を、車両１の押し出されが許容されるトルク容量以下に変更し、燃料噴射によりエンジン２を始動し、エンジン再始動制御を終了する。車両１の押し出されが許容されるトルク容量は、前進用クラッチ２１がスリップすることで、駆動輪７に伝達される駆動力が許容駆動力よりも小さくなるトルク容量である。

これによれば、前進用クラッチ２１を締結した状態でエンジン２を再始動するので、スタータ３によりエンジン２を再始動する場合よりも、運転者の加速要求に対するラグを短縮でき、さらに、エンジン再始動時の車両１の押し出されを許容範囲内に抑制できる。

Ｓ７では、コントローラ９は、前進用クラッチ２１を完全に締結した状態で燃料噴射によりエンジン２を始動し、エンジン再始動制御を終了する。

この場合は、エンジン再始動時の駆動力が許容駆動力よりも小さいので、前進用クラッチ２１を完全に締結した状態のまま燃料噴射によりエンジン２を再始動しても、車両１の押し出されが許容範囲内となる。また、前進用クラッチ２１をスリップさせないので、前進用クラッチ２１の耐久性を向上させることができる。また、前進用クラッチ２１を完全に締結した状態でエンジン２を再始動するので、前進用クラッチ２１のトルク容量を低下させてエンジン２を再始動する場合よりも、運転者の加速要求に対するラグをさらに短縮できる。

このように、コントローラ９が行うエンジン再始動制御では、エンジン再始動時の駆動力が許容駆動力より大きい場合にのみ、前進用クラッチ２１のトルク容量を、車両１の押し出されが許容されるトルク容量以下に変更するので、前進用クラッチ２１がスリップする頻度を少なくできる。したがって、エンジン再始動時の車両１の押し出されを許容範囲内に抑制しつつ、前進用クラッチ２１の耐久性を向上させることができる。

続いて、図４を参照して、本実施形態の動作について説明する。

図４は、燃料噴射によるエンジン再始動の様子を示すタイムチャートである。タイムチャートの前半は、前進用クラッチ２１のトルク容量を下げてエンジン２を再始動する場合を示し、タイムチャートの後半は、前進用クラッチ２１を完全に締結した状態でエンジン２を再始動する場合を示す。

まず、前進用クラッチ２１のトルク容量を下げてエンジン２を再始動する場合について説明する。

時刻ｔ１でコーストストップ制御が開始されると、トルクコンバータ４のロックアップクラッチが開放され、バリエータ１０がＬｏｗ側に変速される。そして、車速の低下に伴って、エンジン２の回転速度が低下する。

時刻ｔ２でブレーキスイッチがＯＦＦになって再始動条件が成立すると、油圧制御回路８から前進用クラッチ２１に供給する油圧を下げてトルク容量を低下させ、燃料噴射によりエンジン２を再始動する。

エンジン２が始動した後は、エンジン２の回転速度が上昇するのに伴って駆動力が大きくなる。時刻ｔ３では、前進用クラッチ２１がスリップし始め、セカンダリプーリ１２の回転速度とＣＶＴ５の出力回転速度とに差が発生する。これにより、前進用クラッチ２１のトルク容量を超える駆動力が駆動輪７に伝達されなくなる。

そして、時刻ｔ３から時刻ｔ５にかけて、前進用クラッチ２１のトルク容量を上昇させ、前進用クラッチ２１を完全に締結する。

前進用クラッチ２１のトルク容量を上昇させるのに伴って、駆動輪７に伝達される駆動力が大きくなり、時刻ｔ４において、車両１の加速Ｇが最大となる。このとき、油圧制御回路８から前進用クラッチ２１に供給する油圧を徐々に上昇させることで、前進用クラッチ２１のトルク容量が徐々に上昇する。したがって、駆動輪７に徐々に駆動力が伝達されるので、時刻ｔ４における加速Ｇは、車両１の押し出されが許容範囲内になる許容加速Ｇ以下になる。

続いて、前進用クラッチ２１を完全に締結した状態でエンジン２を再始動する場合について説明する。

時刻ｔ６でコーストストップ制御が開始されると、トルクコンバータ４のロックアップクラッチが開放され、バリエータ１０がＬｏｗ側に変速される。そして、車速の低下に伴って、エンジン２の回転速度が低下する。

時刻ｔ７でブレーキスイッチがＯＦＦになって再始動条件が成立すると、前進用クラッチ２１を完全に締結したまま、燃料噴射によりエンジン２を再始動する。

この場合は、時刻ｔ７における車速が高いので、エンジン再始動時の駆動力が図３の破線の領域に入らない。このため、前進用クラッチ２１のトルク容量を下げてスリップさせることなくエンジン２を再始動しても、車両１に掛かる加速Ｇの最大値が許容加速Ｇ以下となる（時刻ｔ８）。つまり、車両１の押し出されが許容範囲内になる。

以上述べたように、本実施形態によれば、エンジン再始動時の駆動力が許容駆動力より大きい場合にのみ、前進用クラッチ２１のトルク容量を、車両１の押し出されが許容されるトルク容量以下に変更するので、前進用クラッチ２１がスリップする頻度を低減できる。したがって、エンジン再始動時の車両１の押し出されを許容範囲内に抑制しつつ、前進用クラッチ２１の耐久性を向上させることができる。

また、車速、変速比、エンジン吸入空気密度、及びエンジン負圧に基づいて、エンジン再始動時の駆動力が、許容駆動力以上になるか判定するので、大気圧や気温、エンジン負圧の影響を抑制でき、判定精度を向上させることが出来る。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体例に限定する趣旨ではない。

上記実施形態では、エンジン再始動時に締結・開放される摩擦締結要素が、動力伝達経路におけるバリエータ１０よりも下流側に配置された前後進切換機構２０の前進用クラッチ２１であるが、このような摩擦締結要素は、バリエータ１０よりも上流側に配置してもよく、例えば、トルクコンバータ４とバリエータ１０との間に配置してもよい。

また、上記実施形態では、変速機をＣＶＴ５としているが、例えば、有段変速機であってもよい。

１車両
２エンジン
３スタータ（始動デバイス）
５ベルト式無段変速機（ＣＶＴ、変速機）
１０無段変速機構（変速機）
２１前進用クラッチ（クラッチ）
９コントローラ（制御装置、駆動力判定手段、トルク容量変更手段）

Claims

エンジンと、前記エンジンを始動させる始動デバイスと、前記エンジンの回転を変速して駆動輪に伝達する変速機と、前記エンジンと前記駆動輪との間に設けられるクラッチと、を備え、車両走行中にエンジン停止条件が成立すると、前記エンジンを自動停止させ、前記エンジンを再始動する条件が成立すると、前記エンジンの回転速度が自立回転可能速度以上の場合は、前記クラッチを締結した状態で燃料噴射により前記エンジンを再始動し、前記エンジンの回転速度が前記自立回転可能速度より小さい場合は、前記クラッチを開放した状態で前記始動デバイスにより前記エンジンを再始動するエンジン自動停止車両の制御装置であって、
前記燃料噴射により前記エンジンを再始動する場合は、車速および前記変速機の変速比に基づいて、前記エンジンの再始動時の駆動力が許容駆動力以上になるか判定する駆動力判定手段と、
前記駆動力判定手段が、前記エンジンの再始動時の駆動力が前記許容駆動力以上になると判定すると、前記燃料噴射により前記エンジンを再始動するときの前記クラッチのトルク容量を、車両の押し出されが許容されるトルク容量以下に変更するトルク容量変更手段と、
を備えることを特徴とするエンジン自動停止車両の制御装置。
請求項１に記載のエンジン自動停止車両の制御装置であって、
前記駆動力判定手段は、前記車速および前記変速比に加え、エンジン吸入空気密度およびエンジン負圧の少なくとも一方に基づいて、前記エンジンの再始動時の駆動力が前記許容駆動力以上になるか判定する、
ことを特徴とするエンジン自動停止車両の制御装置。