JP6091345B2

JP6091345B2 - 車両

Info

Publication number: JP6091345B2
Application number: JP2013122079A
Authority: JP
Inventors: 中野　英茂; 英茂中野
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2013-06-10
Filing date: 2013-06-10
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2033-06-10
Also published as: JP2014238076A

Description

本発明は、所定のアイドル停止条件が成立したときにエンジンを停止し、所定の再始動条件が成立したときにエンジンの再始動を行う車両に関する。

従来より、信号待ち等、車両の一時停車時にエンジン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、車速が所定車速を下回り、ブレーキ操作量が所定操作量を上回り、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。

ここで、従来は、アイドルストップ状態から復帰させるにあたって、電気式のスタータを用いてエンジンを始動させるようにしているが、このスタータの出力は、該スタータの出力によって車両を前進させるのには十分ではない。また、アイドルストップ状態からの復帰時に、燃費の向上を図るべく、燃料噴射量の始動時増量補正を行うことなくエンジンの回転数を完爆状態の回転数まで引き上げることが考えられているが、従来のスタータを用いた場合、スタータの出力のみによりエンジンの回転数を完爆状態の回転数まで引き上げることはできなかった。

そこで、車両の運動エネルギーを圧力に変換してアキュムレータに蓄圧するエネルギー回生システムと、前記アキュムレータに作動液を供給するための液圧ポンプモータを備えたエンジン始動装置を設け、車両の制動時には油圧ポンプモータをポンプとして作動させて車両の運動エネルギーを油圧エネルギーとして前記アキュムレータに蓄えるとともに、エンジンを始動させる際には前記アキュムレータに蓄えた作動油の油圧により前記油圧ポンプモータを油圧モータとして駆動させ、この駆動力を利用してエンジンを回転させ、エンジンの始動を行う構成が考えられている（例えば、特許文献１を参照）。このように構成すれば、油圧ポンプモータは小型のものであっても同じ設置スペースを必要とする電気式のスタータと比較して大きな出力を得ることができるため、限られた空間でエンジンの回転数を完爆状態の回転数まで引き上げる構成を実現できる。また、このような構成であれば、エネルギー回生の際において機械エネルギーを電気エネルギーに、また、発進アシストの際において電気エネルギーを機械エネルギーに変換することがなく、エネルギー回生の際にはエネルギーを機械エネルギーのままアキュムレータに蓄え、発進アシストの際にアキュムレータから機械エネルギーを取り出すようにしているので、エネルギー効率の向上を図ることもできる。

ところで、前記アキュムレータに蓄えた油圧のエネルギーは必ずしも一定ではないが、前記特許文献１記載の構成では前記アキュムレータに蓄えたエネルギーの量に関わらずエンジンの始動に前記油圧のエネルギーを用いるようにしているため、前記アキュムレータに蓄えたエネルギーの量によっては、蓄えたエネルギーが有効に利用されないことがあるという不具合が発生し得る。

特開２００６―２４９９９０号公報

本発明は以上の点に着目し、アキュムレータに蓄えたエネルギーの量に応じて回生エネルギーを有効に利用できるようにすることを目的とする。

以上の課題を解決すべく、本発明に係る車両は、以下に述べるような構成を有する。すなわち本発明に係る車両は、所定のアイドル停止条件が成立したときにエンジンを停止し、所定の再始動条件が成立したときにエンジンの再始動を行う制御装置を備えているものであって、車両の運動エネルギーを圧力に変換してアキュムレータに蓄圧するエネルギー回生システムと、前記アキュムレータに蓄圧したエネルギーを利用してエンジンを始動させる始動装置とを備え、再始動条件成立時に、前記アキュムレータに蓄圧したエネルギーが判定値を上回るときは前記アキュムレータに蓄圧したエネルギーを利用してエンジン始動と同時に発進アシストを行い、前記エネルギーが判定値を下回るときは前記アキュムレータに蓄圧したエネルギーを利用してエンジン始動のみを行う制御を前記制御装置が実行する。

このようなものであれば、アキュムレータに蓄圧したエネルギーの量がエンジン始動に加えて発進アシストを行うのに十分である場合には、エンジン始動に加えて発進アシストにもアキュムレータに蓄圧した回生エネルギーを使用するので、回生エネルギーをより有効に利用することができる。

なお、本発明において、「発進アシスト」とは、前記アキュムレータに蓄圧したエネルギーを利用して車軸を回転させること全般を示す概念であり、内燃機関が完爆状態となる前にエンジンから出力される回転駆動力を車軸に伝達させる制御を行うことや、車軸に接続させた状態で別途設けたモータ等を駆動し車軸を回転させること等を含む。

本発明によれば、アキュムレータに蓄えたエネルギーの量に応じて回生エネルギーを有効に利用することができる。

本発明の一実施形態に係る車両の内燃機関を概略的に示す図。同実施形態に係る自動変速機の概略構成図。同実施形態に係る制御装置が実行する処理の手順を概略的に示すフローチャート。

以下、本発明の一実施形態を図面を参照しつつ述べる。

図１に、本実施形態における内燃機関である車両用エンジン（以下、エンジンＥと称する）の概要を示す。このエンジンＥ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及び遊星歯車機構を利用した自動変速機８を備えてなる。

エンジンＥが出力する回転トルクは、エンジンＥのクランク軸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、自動変速機８の入力軸に伝達された後適宜駆動方向、変速比が調整された後、プライマリーリダクションドライブギヤ８１４を介してプライマリーリダクションドリブンギヤ８１５の回転軸である出力軸８１５ａに伝達され、さらに出力ギア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。この自動変速機８は、液圧を利用して作動する周知の構成のものである。この自動変速機は、作動油を供給するための液圧ポンプモータ８ａを内蔵している。

しかして本実施形態では、前記液圧ポンプモータ８ａから作動液供給路９ｂを経て作動液の供給を受け作動液の液圧を蓄えることが可能なアキュムレータ９ａを備えたエネルギー回生システム９を設けている。このエネルギー回生システム９は、車両の制動時には、車軸１０３から伝達される回転駆動力により液圧ポンプモータ８ａをポンプとして作動させ、車両の運動エネルギーを液圧エネルギーとして前記アキュムレータ９ａに蓄えるものである。また、前記作動液供給路９ｂ中にはソレノイド弁９ｃを設けており、車両の制動時には前記ソレノイド弁９ｃを開弁するようにしている。さらに、前記作動液供給路９ｂの前記ソレノイド弁９ｃよりアキュムレータ９ａ側からは、エンジンＥに備えられた液圧モータＥｍに連通するモータ始動液圧供給路２０ａを分岐させて設けている。

加えて本実施形態では、アキュムレータ９ａに蓄圧したエネルギーを利用してエンジンＥを始動させる始動装置２０も設けている。この始動装置２０は、エンジンＥを始動させる際に、前記アキュムレータ９ａに蓄えた作動液を前記モータ始動液圧供給路２０ａを介して前記液圧モータＥｍに供給し、この液圧モータＥｍを駆動することにより、エンジンＥのクランクシャフトを回転させ、エンジンＥの始動を行うものである。

加えて、エンジンＥを始動させる際において、前記ソレノイド弁９ｃを開弁させた状態では、前記アキュムレータ９ａに蓄えられた作動液の一部は自動変速機８に戻される。このとき、自動変速機８内の前後進切換クラッチを接続してエンジンＥから出力される駆動力が車軸１０３に伝達されるとともに、自動変速機８のベルトの挟圧が早められる。エンジンＥを始動させる際の前記ソレノイド弁９ｃの開閉は、再始動条件成立時に、前記アキュムレータ９ａに蓄圧したエネルギーの量に基づき後述するＥＣＵ０が判定する。その際にＥＣＵ０が行う処理については後述する。

エンジンＥの運転制御を司る制御装置であるＥＣＵ０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またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（いわば、要求負荷）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、ブレーキペダルの踏込量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・吸気圧信号ｅ、機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｆ、吸気カムシャフト６３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）ｇ、アキュムレータ内の液圧を検出する圧力センサから出力される液圧信号ｈ、加速度センサから出力される加速度信号ｍ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に対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ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エンジンＥの運転を制御する。ＥＣＵ０は、エンジンＥの運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｍ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。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。しかして、ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋを出力インタフェースを介して印加する。

さらに本実施形態では、ＥＣＵ０は、所定のアイドル停止条件が成立したときにエンジンＥを停止し、所定の再始動条件が成立したときにエンジンＥの再始動を行うアイドルストップ制御として周知の制御を行う。

そして本実施形態では、ＥＣＵ０は、再始動条件成立時に、前記アキュムレータ９ａに蓄圧したエネルギーが判定値を上回るときはエンジンＥの始動と同時に発進アシストを行い、前記エネルギーが判定値を下回るときはエンジンＥの始動のみを行うようにするためのエンジン始動制御プログラムを実行する。ここで、アキュムレータ９ａに蓄えられたエネルギーの量は、該アキュムレータ内の液圧に基づき決定する。また、前記判定値は、再始動条件成立時における前記冷却水温信号ｆが示すエンジンＥの温度、及び前記加速度信号ｍが示す路面勾配をパラメータとして決定するようにしており、エンジンＥの始動だけでなく車軸１０３にエンジンＥから出力される駆動力を伝達するための発進アシスト制御をも行うのに十分な前記エネルギーの量に対応するアキュムレータ９ａ内の液圧として示される。すなわち、前記アキュムレータ９ａ内の液圧が前記判定値を上回る場合に、アキュムレータ９ａに蓄えられたエネルギーが判定値を上回るものと見なすようにしている。そして本実施形態では、発進アシストとして、自動変速機８内の前後進切換クラッチを接続しエンジンＥから出力される駆動力が車軸１０３に伝達されるようにするとともに、自動変速機８のベルトの挟圧を早めるべく、前記作動液供給路９ｂの前記ソレノイド弁９ｃを開弁する制御を行う。

以下、このエンジン始動制御プログラムによる制御の手順についてフローチャートである図３を参照しつつ以下に述べる。

まず、エンジンＥの温度及び路面勾配をパラメータとして判定値を決定する（ステップＳ１）。次いで、アキュムレータ９ａに蓄えられたエネルギーが前記判定値を上回るか否かを判定する（ステップＳ２）。アキュムレータ９ａに蓄えられたエネルギーが判定値を上回るときは、アキュムレータ９ａに蓄えられたエネルギーを利用してエンジンＥの始動を行うだけでなく前記ソレノイド弁９ｂを開弁してエンジンＥから出力される駆動力を車軸１０３に伝達される発進アシスト制御をも行う（ステップＳ３）。一方、前記エネルギーが判定値を下回るときは、前記ソレノイド弁９ｃを閉弁した状態としてアキュムレータ９ａに蓄えられたエネルギーをエンジンＥの始動のみに用い、回転数が完爆時の回転数に達してから前記自動変速機８の前後進切換クラッチを接続する制御を行う（ステップＳ４）。

本実施形態によれば、電気式のスタータに替えて液圧モータＥｍを備えた始動装置２０を利用することによる、小さな設置スペースで燃料噴射量の増量補正を行うことなくエンジンＥの始動を行い、低燃費化を図ることができるという効果に加えて、以下の効果を得ることができる。すなわち本実施形態では、アキュムレータ９ａに蓄圧したエネルギーの量が判定値を上回る場合、換言すればアキュムレータ９ａに蓄圧したエネルギーの量がエンジンＥの始動に加えて発進アシストを行うのに十分である場合には、アキュムレータ９ａに蓄えられたエネルギーを利用して、エンジンＥの始動だけでなく発進アシスト制御をも行うので、回生エネルギーをより有効に利用することができるとともに、さらなる低燃費化を図ることができる。

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、自動変速機に作動油を供給するための液圧ポンプモータを利用し、この液圧ポンプモータを利用してアキュムレータに作動液を送り込んで液圧を蓄えるようにしているが、別の箇所に設けた液圧ポンプモータを利用してもよく、さらに、車両の制動時に空気ポンプモータをポンプとして作動させて車両の運動エネルギーを空気圧のエネルギーとして前記アキュムレータに蓄える構成を採用してももちろんよい。

また、上述した実施形態では、内燃機関が完爆状態となる前に自動変速機内の前後進切換クラッチを接続することによりエンジンから出力される回転駆動力を車軸に伝達させることにより発進アシストを行うようにしているが、車軸に接続させた状態でモータを別途設け、アキュムレータ９から吐出させる作動液によりモータを駆動させることにより車軸を回転させる等、他の方法により発進アシストを行うようにしてもよい。

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…制御装置（ＥＣＵ）
９…エネルギー回生システム
９ａ…アキュムレータ
２０…始動装置
Ｅ…エンジン

Claims

所定のアイドル停止条件が成立したときにエンジンを停止し、所定の再始動条件が成立したときにエンジンの再始動を行う制御装置を備えている車両において、
車両の運動エネルギーを圧力に変換してアキュムレータに蓄圧するエネルギー回生システムと、
前記アキュムレータに蓄圧したエネルギーを利用してエンジンを始動させる始動装置とを備え、
再始動条件成立時に、前記アキュムレータに蓄圧したエネルギーが判定値を上回るときは前記アキュムレータに蓄圧したエネルギーを利用してエンジン始動と同時に発進アシストを行い、前記エネルギーが判定値を下回るときは前記アキュムレータに蓄圧したエネルギーを利用してエンジン始動のみを行う制御を前記制御装置が実行することを特徴とする車両。