特開 2023-149408 車両の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023149408

(43)【公開日】2023-10-13

(54)【発明の名称】車両の制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60W 50/14 20200101AFI20231005BHJP

   B60W 40/06 20120101ALI20231005BHJP

   B60W 30/18 20120101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

B60W50/14

B60W40/06

B60W30/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022057960

(22)【出願日】2022-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000002967

【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085338

【弁理士】

【氏名又は名称】赤澤 一博

(74)【代理人】

【識別番号】100148910

【弁理士】

【氏名又は名称】宮澤 岳志

(72)【発明者】

【氏名】南口 昌弘

【テーマコード（参考）】

3D241

【Ｆターム（参考）】

3D241BA57

3D241DA03Z

3D241DA19Z

3D241DA28Z

3D241DC49Z

(57)【要約】

【課題】四輪駆動（４ＷＤ）走行が推奨される状況下において、運転者に二輪駆動（２ＷＤ）走行から４ＷＤ走行への移行を促すことができるようにする。
【解決手段】２ＷＤ走行と４ＷＤ走行とを運転者が任意に切り替え可能な車両の制御に係り、２ＷＤ走行時に、車両の駆動輪に走行のための駆動力を伝達する回転軸の回転速度の変動に基づき、現在悪路を走行しているか否かを判定し、悪路を走行していると判定したならば４ＷＤ走行に切り替えることを推奨する旨を運転者に報知する車両の制御装置を構成した。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

二輪駆動走行と四輪駆動走行とを運転者が任意に切り替え可能な車両の制御に係り、
二輪駆動走行時に、車両の駆動輪に走行のための駆動力を伝達する回転軸の回転速度の変動に基づき、現在悪路を走行しているか否かを判定し、
悪路を走行していると判定したならば四輪駆動走行に切り替えることを推奨する旨を運転者に報知する車両の制御装置。

【請求項2】

二輪駆動走行時に、動力源として車両に搭載された内燃機関のクランクシャフトの回転速度の変動に基づき、現在悪路を走行しているか否かを判定し、
悪路を走行していると判定したならば四輪駆動走行に切り替えることを推奨する旨を運転者に報知する請求項１記載の車両の制御装置

【請求項3】

運転者が二輪駆動走行と四輪駆動走行とを手動で切り替え可能な車両の制御に係り、
二輪駆動走行時に、車両の駆動輪に走行のための駆動力を伝達する回転軸の回転速度の変動に基づき、現在悪路を走行しているか否かを判定し、
悪路を走行していると判定したならば四輪駆動走行に切り替えることを推奨する旨を運転者に報知する車両の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二輪駆動（２－Ｗｈｅｅｌ Ｄｒｉｖｅ）走行と四輪駆動（４－Ｗｈｅｅｌ Ｄｒｉｖｅ）とを運転者が任意に切り替え可能な車両の制御に関する。

【背景技術】

【0002】

車両の運転者が２ＷＤ走行と４ＷＤ走行とを手動で切り替えることができる、いわゆるパートタイム４ＷＤシステムが公知である。典型的には、動力源となる内燃機関及び変速機にトランスファを接続し、トランスファから前後にプロペラシャフトを伸ばして前後の車軸に連結する。２ＷＤ走行では、トランスファにおいて変速機と一方のプロペラシャフトとを接続しつつ、変速機と他方のプロペラシャフトとの間は切り離す。４ＷＤ走行では、変速機と他方のプロペラシャフトとを接続する（例えば、下記特許文献を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１６０５８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

４ＷＤ走行が推奨されるような悪路を２ＷＤ走行している状況下にあっても、車両の運転者にその旨を報知するような機能が現存していない。このため、運転者が２ＷＤ走行を続けることとなり、車両の駆動輪が路面を適切に捉えることができず、不必要に走行性能の悪化を招くことが懸念される。

【0005】

以上の問題に着目してなされた本発明は、４ＷＤ走行が推奨される状況下において、運転者に２ＷＤ走行から４ＷＤ走行への移行を促すことができるようにすることを所期の目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明では、２ＷＤ走行と４ＷＤ走行とを運転者が任意に切り替え可能な車両の制御に係り、２ＷＤ走行時に、車両の駆動輪に走行のための駆動力を伝達する回転軸の回転速度の変動に基づき、現在悪路を走行しているか否かを判定し、悪路を走行していると判定したならば４ＷＤ走行に切り替えることを推奨する旨を運転者に報知する車両の制御装置を構成した。

【0007】

より具体的には、２ＷＤ走行時に、動力源として車両に搭載された内燃機関のクランクシャフトの回転速度の変動に基づき、現在悪路を走行しているか否かを判定し、悪路を走行していると判定したならば４ＷＤ走行に切り替えることを推奨する旨を運転者に報知する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、４ＷＤ走行が推奨される状況下において、運転者に２ＷＤ走行から４ＷＤ走行への移行を促すことができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態における車両用内燃機関及び制御装置の構成を示す図。

【図2】同実施形態の車両の駆動系の構成を示す図。

【図3】同実施形態の車両の制御装置がプログラムに従い実行する処理の手順例を示すフロー図。

【図4】同実施形態の車両の制御装置による悪路走行判定の手法を説明するためのタイミング図。

【図5】同実施形態の車両の制御装置による失火判定の手法を説明するためのタイミング図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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１００の概要を示す。内燃機関１００は、例えば火花点火式の４ストロークレシプロエンジンであり、複数の気筒１（例えば、三気筒エンジン。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の吸気バルブよりも上流、各気筒１に連なる吸気ポートの近傍には、吸気ポートに向けて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起こすものである。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。

【0011】

吸気を気筒１に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設している。

【0012】

排気を気筒１から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ことで生じる排気を各気筒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を配設している。加えて、排気ターボ過給機５のタービン５２を迂回する排気バイパス通路４３、及びこのバイパス通路４３の入口を開閉するバイパス弁であるウェイストゲートバルブ４４を付設してある。

【0013】

排気ターボ過給機５は、排気タービン５２とコンプレッサのインペラ５１とをシャフト５３を介して同軸で連結し連動するように構成したものである。タービン５２及びインペラ５１は、排気通路４を流れる排気のエネルギを利用して回転駆動される。その回転力を以てコンプレッサ５１にポンプ作用を営ませることにより、吸気通路３を流れる吸入空気を加圧圧縮（過給）して気筒１に送り込むことができる。

【0014】

排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置２は、排気通路４と吸気通路３とを連通する外部ＥＧＲ通路２１と、ＥＧＲ通路２１上に設けたＥＧＲクーラ２２と、ＥＧＲ通路２１を開閉し当該ＥＧＲ通路２１を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブ２３とを要素とする。ＥＧＲ通路２１の入口は、排気通路４における触媒４１の下流の所定箇所に接続している。ＥＧＲ通路２１の出口は、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流の所定箇所（特に、サージタンク３３または吸気マニホルド３４）に接続している。

【0015】

図２に、車両の駆動系の一例を示す。この駆動系は、運転者が２ＷＤ走行と４ＷＤ走行とを手動で切り替えることができる、いわゆるパートタイム４ＷＤシステムを実現する。

【0016】

内燃機関１００のクランクシャフトには、変速機２００を連結している。変速機２００は、例えばトルクコンバータ及び自動変速機（有段変速機または無段変速機）を備える既知のものである。内燃機関１００が出力する回転駆動力（エンジントルク）は、変速機２００により変速（減速）された上で、アウトプットシャフト２０１に伝達される。

【0017】

アウトプットシャフト２０１には、トランスファ３００を連結している。トランスファ３００は、回転駆動力をリアプロペラシャフト６及び／またはフロントプロペラシャフト７に分配する役割を担う。

【0018】

クラッチ３０１を締結せず（係合させず）切断している（解放している）ときには、アウトプットシャフト２０１とスプロケット３０２とが切り離されて連動せず、アウトプットシャフト２０１からリアプロペラシャフト６にのみ回転駆動力が伝達される。フロントプロペラシャフト７には、回転駆動力が伝達されない。リアプロペラシャフト６に入力された回転駆動力は、デファレンシャルギア４００を介して左右の後輪９２に伝達され、それら後輪９２を駆動輪として回転させる。前輪９１は、回転駆動されず、単に転動する。つまり、車両が２ＷＤ走行する。

【0019】

対して、クラッチ３０１を締結する（係合させる）と、アウトプットシャフト２０１とスプロケット３０２とが接続されて連動し、アウトプットシャフト２０１からリアプロペラシャフト６、フロントプロペラシャフト７の双方に回転駆動力が伝達されるようになる。即ち、スプロケット３０２及びスプロケット３０３に巻き掛けたチェーン３０４が、回転駆動力をスプロケット３０３に、ひいてはこれに固結したフロントプロペラシャフト７に供与する。フロントプロペラシャフト７に入力された回転駆動力は、デファレンシャルギア５００を介して左右の前輪９１に伝達され、それら前輪９１を駆動輪として回転させる。同時に、リアプロペラシャフト６に入力された回転駆動力が、デファレンシャルギア４００を介して左右の後輪９２に伝達され、後輪９２を駆動輪として回転させる。結果、車両が４ＷＤ走行する。

【0020】

因みに、左右の前輪９１を支持する車軸上に、クラッチ８を介設している。

【0021】

本実施形態の車両の制御装置たる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。ＥＣＵ０は、複数基のＥＣＵまたはコントローラが、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の電気通信回線を介して相互に通信可能に接続されてなるものであることがある。

【0022】

ＥＣＵ０の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クランク角センサから出力されるクランク角信号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、要求されるエンジン負荷率）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、内燃機関１００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ｄ、気筒１に連なる吸気通路３（特に、サージタンク３３またはサージタンク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、気筒１を内包しているシリンダブロックの振動の大きさを検出する振動式のノックセンサから出力される振動信号ｆ、吸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、気筒１から排出され排気通路４を流れるガスの空燃比を検出する空燃比センサ（リニアＡ／ＦセンサまたはＯ₂センサ）から出力される空燃比信号ｈ、車両の運転者が２ＷＤ走行と４ＷＤ走行とを切り替えるために手動操作するスイッチ、ボタン、レバー等から与えられる信号ｐ等が入力される。

【0023】

ＥＣＵ０の出力インタフェースからは、火花点火装置のイグナイタに対して点火信号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、ＥＧＲバルブ２３に対して開度操作信号ｌ、ウェイストゲートバルブ４４に対して開度操作信号ｍ、クラッチ３０１を断接切替する流体を制御するバルブに対して制御信号ｎ、クラッチ８を断接切替する流体を制御するバルブに対して制御信号ｏ等を出力する。

【0024】

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１００の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関１００の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｐを入力インタフェースを介して取得し、気筒１に吸入される空気量に見合った要求燃料噴射量、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（一度の燃焼に対する火花点火の回数を含む）、要求ＥＧＲ率（または、ＥＧＲガス量）、車両を２ＷＤで走行させるか４ＷＤで走行させるか等といった各種運転パラメータを決定する。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎ、ｏを出力インタフェースを介して印加する。

【0025】

しかして、図３に示すように、本実施形態のＥＣＵ０は、車両の運転者が２ＷＤを選択して走行している最中に（ステップＳ１）、現在悪路を走行しているか否かを判定し（ステップＳ２）、悪路を走行していると判定したならば、２ＷＤ走行から４ＷＤ走行に切り替えることを推奨する旨を、車両の運転者の視覚または聴覚に訴えかける態様にて報知する（ステップＳ３）。

【0026】

ステップＳ２にて、ＥＣＵ０は、クランク角信号ｂを参照して、車両が現在悪路を走行しているか否かの判定を行う。周知の通り、クランク角センサは、内燃機関１００のクランクシャフトの軸端部に固結したロータの回転角度をセンシングするものである。ロータには予め、クランクシャフトの回転方向に沿った所定角度（典型的には、１０°ＣＡ（クランク角度））毎に、歯または突起が形成されている。クランク角センサは、ロータの外周に臨んでおり、個々の歯または突起が当該センサの近傍を通過することを検知し、その都度クランク角信号としてパルス信号を発信する。ＥＣＵ０は、このパルスをクランク角信号ｂとして受信する。

【0027】

ＥＣＵ０は、クランク角信号ｂに基づき、クランクシャフトの回転速度を常時監視している。より具体的には、クランク角信号ｂのパルス列を参照し、クランクシャフトが所定のクランク角度、典型的には３０°ＣＡ回転するのに要した時間を反復的に計測している。また、それとともに、今回計測された所要時間から前回計測された所要時間を減算することで、３０°ＣＡ毎の回転速度の低下量の指標となる、３０°ＣＡの所要時間の変化量を得る。３０°ＣＡの所要時間の変化量が正値であることは、クランクシャフトの回転速度が低下（減速）傾向にあることを意味し、負値であることは、クランクシャフトの回転速度が上昇（加速）傾向にあることを意味する。

【0028】

クランクシャフトの３０°ＣＡあたりの回転速度、または３０°ＣＡ毎の所要時間は、恒常的に一定ではない。回転速度は、各気筒１の膨脹行程において最も速くなり、ある気筒１の膨脹行程と次の気筒１の膨脹行程との中間、三気筒エンジンであれば各気筒１の圧縮上死点付近で最も遅くなる。それ故、図４及び図５に例示するように、３０°ＣＡ毎の所要時間の時系列は、各気筒１が膨脹行程を迎える周期で脈動する。

【0029】

図４は、車両が悪路を走行しているときの、３０°ＣＡの所要時間の時系列の例である。悪路を走行しているときには、連続する複数の気筒１の膨張行程において、３０°ＣＡの所要時間が延長されてゆく、即ちクランクシャフトの回転速度が低下してゆく。ＥＣＵ０は、所定数の連続する膨張行程において３０°ＣＡの所要時間が長くなっていっている（または、連続する所定数の３０°ＣＡの極大値が逓増している）ことを条件として、車両が悪路を走行中であると判定する。

【0030】

なお、３０°ＣＡの所要時間は、気筒１の燃焼室内での燃料の燃焼が不安定化し、または失火が起こったときにも延長される。図５は、失火が起こったときの、３０°ＣＡの所要時間の時系列の例である。尤も、失火は、ある特定の一つの気筒１の膨張行程で起こることはあっても、連続する複数の気筒１の膨張行程で続いて起こる（相異なる気筒１に跨がって連発する）ことは稀である。よって、ＥＣＵ０では、悪路走行による３０°ＣＡの所要時間の延長と、失火による３０°ＣＡの所要時間の延長とを切り分けることができる。

【0031】

車両が悪路を走行していると判定したＥＣＵ０は、ステップＳ３にて、２ＷＤ走行から４ＷＤ走行に切り替えることを推奨する旨を、運転者に報知する。例えば、コックピット内の所定のランプを点灯または点滅させたり、ディスプレイの画面にメッセージを表示したり、音声を出力したりする。そのために、必要な装置に向けて制御信号ｑを出力する。

【0032】

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。上記実施形態では、２ＷＤ走行中の内燃機関１００のクランクシャフトの回転速度の変動に基づき、現在車両が悪路を走行しているか否かを判定していた。が、２ＷＤ走行中の変速機２００のアウトプットシャフト２０１やプロペラシャフト６の回転速度をセンシングし、その回転速度の変動（シャフト２０１、６が所定角度回転するのに要した時間を反復的に計測し、その時系列）に基づいて車両が悪路を走行しているか否かを判定することも当然に考えられる。

【0033】

その他、各部の具体的な構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

【符号の説明】

【0034】

０…制御装置（ＥＣＵ）
１００…内燃機関
９２…駆動輪
ｂ…クランク角信号
ｐ…運転者が操作するスイッチ等から与えられる信号
ｑ…運転者に対する報知を実行するための信号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】