特開 2024-108676 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】P2024108676

(43)【公開日】2024-08-13

(54)【発明の名称】車両の制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60W 10/04 20060101AFI20240805BHJP

   B60W 10/06 20060101ALI20240805BHJP

   B60W 10/10 20120101ALI20240805BHJP

【ＦＩ】

B60W10/00 104

B60W10/06

B60W10/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023013160

(22)【出願日】2023-01-31

(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】片山 裕隆

(72)【発明者】

【氏名】井上 直紀

【テーマコード（参考）】

3D241

【Ｆターム（参考）】

3D241AA01

3D241AC01

3D241AC15

3D241AC18

3D241AC19

3D241AE04

3D241AE31

3D241AE45

(57)【要約】

【課題】補機の負荷の変動等に伴う継続的な車体の揺動を抑制する。
【解決手段】内燃機関が出力するエンジントルクを内燃機関の主軸から自動変速機を介して車軸に伝達し走行する車両を制御するものであって、車体の振動が惹起されるときに、内燃機関の気筒に吸入される空気量を変化させるとともに自動変速機が具現する変速比を変更する車両の制御装置を構成した。より具体的には、車体の振動が惹起されるときに、内燃機関の気筒に吸入される空気量を増量しつつ自動変速機が具現する変速比をよりハイギア側に遷移させる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関が出力するエンジントルクを内燃機関の主軸から自動変速機を介して車軸に伝達し走行する車両を制御するものであって、
車体の振動が惹起されるときに、内燃機関の気筒に吸入される空気量を変化させるとともに自動変速機が具現する変速比を変更する車両の制御装置。

【請求項2】

車体の振動が惹起されるときに、内燃機関の気筒に吸入される空気量を増量しつつ自動変速機が具現する変速比をよりハイギア側に遷移させる請求項１記載の車両の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、乗用車その他の車両を制御する制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

原動機として内燃機関を搭載した車両には、当該内燃機関が出力するエンジントルクの一部の供与を受けて稼働する補機を配設することが多い。車室内を空調するエアコンディショナの冷媒圧縮用コンプレッサは、典型的な補機である。内燃機関とコンプレッサとの間には、両者を断接するマグネットクラッチが介在する。エアコンディショナの作動時には、クラッチを係合（締結、接続）させ、内燃機関によりコンプレッサを駆動する。エアコンディショナの非作動時には、クラッチを非係合（切断、開放）させてコンプレッサの駆動を停止する（例えば、下記特許文献を参照）。

【0003】

補機の存在は、内燃機関に対しては機械的な負荷となる。補機を稼働させると、補機がエンジントルクを消費するようになり、その分だけ車両の車軸ひいては駆動輪に入力されるトルクが減少する。このとき、ある限られた運転領域における話であるが、補機による負荷の変動に起因して車体にショックまたはサージが発生し、その後共振作用もあって車体の振動が続くことがあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－１５３３５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、補機の負荷の変動等に伴う継続的な車体の揺動を抑制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、内燃機関が出力するエンジントルクを内燃機関の主軸から自動変速機を介して車軸に伝達し走行する車両を制御するものであって、車体の振動が惹起されるときに、内燃機関の気筒に吸入される空気量を変化させるとともに自動変速機が具現する変速比を変更する車両の制御装置を構成した。

【0007】

より具体的には、車体の振動が惹起されるときに、内燃機関の気筒に吸入される空気量を増量しつつ自動変速機が具現する変速比をよりハイギア側に遷移させる。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、補機の負荷の変動等に伴う継続的な車体の揺動を抑制できる。

【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】同実施形態における車両用エアコンディショナの構成を示す図。

【図3】同実施形態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。

【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、本実施形態における車両用内燃機関１００の概要を示す。本内燃機関１００は、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、直列三気筒ないし四気筒エンジン。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、吸気絞り弁である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発生する排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。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。

【0013】

内燃機関１００には、当該内燃機関１００が出力するエンジントルクの一部の供与を受けて稼働する補機５１が付随する。その一つが、車両の室内の空調を行うエアコンディショナ５の冷媒圧縮用コンプレッサ５１である。図２に、エアコンディショナ５の構成を例示する。エアコンディショナ５は、冷媒を圧縮し高圧化するコンプレッサ５１と、圧縮された高圧冷媒を放熱させて液化させるコンデンサ５２と、コンデンサ５２を強制的に空冷するためのコンデンサファン５３と、液化しなかった気体の冷媒を液化した冷媒から分離するレシーバ５４と、液化した冷媒を噴出させるエキスパンションバルブ５５と、噴出して気化した冷媒を受け入れ室内の空気と熱交換させるエバポレータ５６と、高温化した内燃機関１００の冷却水を受け入れ室内の空気と熱交換させるヒータコア５９と、室内の空気を吸引しエバポレータ５６に向けて吐出してその空気を再び室内に送り込むブロワファン５７と、ブロワファン５７から吐出されエバポレータ５６を通り抜けた空気をどの程度ヒータコア５９に吹き当てるかを調節するエアミックスダンパ５０とを要素に含む。コンプレッサ５１、コンデンサ５２、レシーバ５４、エキスパンションバルブ５５及びエバポレータ５６は、ループする冷媒流路により接続してある。

【0014】

コンプレッサ５１は、内燃機関１００の主軸（出力軸）であるクランクシャフトからエンジントルクの伝達を受けて回転駆動され、冷媒を圧縮する。内燃機関１００のクランクシャフトとコンプレッサ５１との間には、両者の接続を断接切換可能なマグネットクラッチ６が介在する。内燃機関１００に従動するコンプレッサ５１の回転数は、エンジン回転数に比例する。

【0015】

コンデンサ５２は、車両のエンジンルームにおける走行風が当たる部位に配置しており、コンデンサファン５３を回転させているか否かにかかわらず、車両の走行中にエンジンルームに吹き込む走行風により冷却される。コンデンサ５２の背後には、内燃機関１００の冷却水を放熱させるラジエータ５８が控えている。ラジエータ５８もまた、走行風により冷却される。

【0016】

コンデンサファン５３は、内燃機関１００の冷却水を放熱させるラジエータ５８を強制的に空冷するためのラジエータファンをも兼ねている。コンデンサファン兼ラジエータファン５３は、ラジエータ５８の背後に位置し、前方から空気を吸引して後方に吐出することで、コンデンサ５２及びラジエータ５８をともに冷却する。

【0017】

ブロワファン５７から吐出された空気は、エバポレータ５６を通過する際に、冷媒から冷熱を得（冷媒に熱を奪われ）て低温化する。同時に、その空気に含まれていた水蒸気が凝縮してエバポレータ５６に付着し、湿度が低下する。エバポレータ５６は、夏期に室内の温度を低下させる冷房のためだけでなく、冬季に室内の湿度を低下させて車両の窓ガラスの曇りを低減する役割をも担う。

【0018】

エアミックスダンパ５０は、エバポレータ５６を通過した空気のうち、ヒータコア５９を通過して室内に向かう空気の量と、ヒータコア５９を迂回して室内に向かう空気の量との割合を調節する。このエアミックスダンパ５０により、室内に吹き出す風の温度を調整することが可能である。

【0019】

冷媒圧縮用コンプレッサ５１以外の補機としては、発電機（オルタネータまたはモータジェネレータ。図示せず）が挙げられる。発電機もまた、コンプレッサ５１と同様、内燃機関１００のクランクシャフトに機械的に接続し、エンジントルクの一部の供与を受けて稼働し発電を行う。

【0020】

内燃機関１００のクランクシャフトと、車両の車軸（ドライブシャフト）１０３との間には、エンジントルクを車軸１０３まで伝達するためのトランスミッションが介在する。トランスミッションは、トルクコンバータ７及び自動変速機８、９を具備してなる。特に、変速機９として、ベルト式の無段変速機（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）９を採用することがある。勿論、トランスミッションの構成は、このようなものに限定されない。トランスミッションとして、有段自動変速機（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）を採用することも当然に許される。

【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（または、車輪速センサ）から出力される車速信号ａ、内燃機関１００の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、車両の運転者によるアクセルペダルの踏込量をアクセル開度（いわば、要求されるエンジン負荷率またはエンジントルク）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の冷却水の温度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に向かって吸気通路３を流れる吸気（特に、サージタンク３３若しくは吸気マニホルド３４内）の吸気温及び吸気圧を検出する吸気温・吸気圧センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｅ、エバポレータ５６またはその近傍（エバポレータ５６の下流であることがある）の温度を検出する温度センサから出力されるエバポレータ温信号ｆ、車両の加速度または車両が現在所在している路面の勾配を検出する加速度センサから出力される加速度信号ｇ、車両の運転者が操作するシフトレバーの位置を検出するシフトポジションスイッチから出力されるシフトポジション信号ｈ等が入力される。

【0023】

ＥＣＵ０の出力インタフェースからは、点火プラグ１２に付随する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、電子スロットルバルブ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、マグネットクラッチ６に通電する電気回路上のスイッチに対してクラッチ締結信号ｍ、発電機の制御回路に対して発電量（発電機が出力する電圧、電流若しくは電力）を指令する信号ｎ、トルクコンバータ７の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操作信号ｔ、前後進切換機構または変速機構８のクラッチＣ１、Ｃ２、ブレーキＢ１の断接切換用のソレノイドバルブに対して開度操作信号ｕ、ＣＶＴ９に対して変速比制御信号ｖ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）、冷媒圧縮用コンプレッサ５１の稼働のＯＮ／ＯＦＦ、発電機の出力、トルクコンバータ７のロックアップを行うか否か、ＣＶＴ９が具現するべき変速比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、ｔ、ｕ、ｖを出力インタフェースを介して印加する。

【0025】

ＥＣＵ０は、エアコンディショナ５を作動させる旨の指令が車両の運転者を含む搭乗者によって与えられており、冷媒圧縮用コンプレッサ５１を稼働させて冷媒の圧縮を実行するべき状況においては、クラッチ６を係合（締結）させ、内燃機関１００のクランクシャフトとコンプレッサ５１とを接続する。さすれば、内燃機関１００の出力するエンジントルクがコンプレッサ５１に供給され、コンプレッサ５１が回転してコンプレッサ５１による冷媒の吐出量及び吐出圧力が増大する。エアコンディショナ５を作動させる旨の指令は、例えば、搭乗者がコックピット内に設けられたエアコンスイッチを手指でＯＮに操作することを通じて行われる。コンプレッサ５１を稼働させるべき状況とは、典型的には、エバポレータ５６またはその近傍の温度が所要の稼働条件温度以上に上昇したときである。

【0026】

そして、ＥＣＵ０は、コンプレッサ５１の稼働を停止するべき状況では、クラッチ６を非係合（開放）として、内燃機関１００のクランクシャフトとコンプレッサ５１とを切り離す。さすれば、内燃機関１００の出力するエンジントルクがコンプレッサ５１に供給されなくなり、コンプレッサ５１の回転が停止して冷媒を圧縮しなくなる、つまりはコンプレッサ５１による冷媒の吐出量及び吐出圧力が減少する。コンプレッサ５１の稼働を停止するべき状況とは、典型的には、エバポレータ５６またはその近傍の温度が所要のカット条件温度以下に低下したときである。エバポレータ５６またはその近傍の温度が既に十分に低いならば、コンプレッサ５１の出力をカットしても、エアコンディショナ５の冷房性能が必要十分に確保される。通常、カット条件温度は、稼働条件温度よりも低位の値である。

【0027】

コンプレッサ５１は、内燃機関１００に対する機械的な負荷となる。クラッチ６を係合しコンプレッサ５１を稼働させることで、内燃機関１００にかかる負荷がステップ的に急増し、同時に内燃機関１００側から車軸１０３側に供給される駆動トルクがステップ的に急減し得る。それ故、一般に、コンプレッサ５１を稼働させる際には、同じアクセルペダルの踏込量に対するスロットルバルブ３２の開度をより大きく拡大し、気筒１に吸入される空気量をより増量する（充填効率をより増大させる）。並びに、吸入空気量に比例して燃料噴射量を増量する。これにより、内燃機関１００が出力するエンジントルクを増大させ、以てコンプレッサ５１が消費するエンジントルクを補う。

【0028】

しかしながら、それでもなお、クラッチ６の係合による負荷の変動をきっかけとして車体にショックまたはサージが発生し、その後共振作用もあって車体の振動が続くことがあった。これは、ある限られた運転領域［エンジン回転数，エンジン負荷率（充填効率）］においてのみ生起する事象ではあるが、搭乗者に知覚される周波数（２．５ｋＨｚ程度）の前後の揺動が車体に生じるので、搭乗者に違和感を与える懸念がある。

【0029】

搭乗者に知覚されるような継続的な車体の揺動を抑止するため、本実施形態のＥＣＵ０は、図３に示すように、車速及び／またはエンジン回転数の直近の一定時間内の変化量が所定値以下である定常走行中（ステップＳ１。但し、当該ステップＳ１の条件は必須ではない）、車体の振動が惹起される場合（ステップＳ２）、そうでない場合と比較してスロットルバルブ３２の開度をさらに大きく拡大して、気筒１に吸入される空気量をさらに増量する（充填効率をさらに増大させる。ステップＳ３）。並びに、吸入空気量に比例して燃料噴射量を一層増量する。

【0030】

ステップＳ２では、例えば、車速センサが出力する車速信号ａをサンプリングして得られる車速の時系列を基に、その時系列が所定の条件を満たしているか否かにより、車体にショックまたはサージが発生したか否かを判定する。車速の時系列に上下動または車速の振動が生じ、その変化量または振幅（極大値と極小値との差であることがある）が所定値を超えて大きい、及び／または、ある周波数帯（周波数の範囲）に属する振動成分の振幅が所定値を超えて大きい、等を条件として、車体の振動が惹起されたと判断することができる。

【0031】

あるいは、加速度センサが出力する加速度信号ｇをサンプリングして得られる加速度の時系列を基に、その時系列が所定の条件を満たしているか否かにより、車体にショックまたはサージが発生したか否かを判定しても構わない。加速度の時系列に上下動または加速度の振動が生じ、その変化量または振幅が所定値を超えて大きい、及び／または、ある周波数帯に属する振動成分の振幅が所定値を超えて大きい、等を条件として、車体の振動が惹起されたと判断することができる。

【0032】

ステップＳ３は、運転領域、特に内燃機関１００の充填効率を、車体の振動が生じやすい領域から離脱させる意図である。ステップＳ３により、車体の揺れを効果的に抑止できる。

【0033】

尤も、スロットルバルブ３２を拡開し吸入空気量を増量することで、内燃機関１００の出力するエンジントルクが増大し、そのままでは車軸１０３に入力される駆動トルクも増大して、運転者の意思によらず車両が加速してしまう可能性がある。そこで、ＥＣＵ０は、ステップＳ３のスロットルバルブ３２の拡開操作と同期して、ＣＶＴ９の変速比をそれまでよりもハイギア側に、即ち変速比（減速比）の値がより小さくなるように変更する協調制御を実行する（ステップＳ４）。ステップＳ４は、ステップＳ３に起因する駆動トルクの変動を打ち消す方向の（駆動トルクの変動をある範囲以下に収めるための）の操作であって、ステップＳ３の実行直前と実行直後との間で車軸１０３側に供給される出力をほぼ等価にする。

【0034】

本実施形態では、内燃機関１００が出力するエンジントルクを内燃機関１００の主軸から自動変速機９を介して車軸１０３に伝達して走行し、また同内燃機関１００の主軸に機械的に接続しエンジントルクの一部の供与を受けて稼働する補機５１が付随する車両を制御するものであって、前記補機５１による前記内燃機関１００に対する負荷の変動に伴い車体の振動が惹起されるときに、内燃機関１００の気筒１に吸入される空気量を増量しつつ自動変速機９が具現する変速比をよりハイギア側に遷移させる制御装置０を構成した。

【0035】

本実施形態によれば、車体にショックまたはサージが発生したとしても、車体の揺動が継続することを効果的に抑止できる。また、本実施形態の制御を実装するにあたり、新たなハードウェアの追加は不要であり、徒にコストを増大させずに済む。

【0036】

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。

【0037】

上記実施形態では、ショックまたはサージの振動を感知したときに（ステップＳ２）、内燃機関１００のスロットルバルブ３２の開度をそれまでよりも拡大して充填効率を増大させ（ステップＳ３）かつＣＶＴ９の変速比をそれまでよりもハイギア側に遷移させる（ステップＳ４）ようにしていた。これとは逆に、例えば、稼働していたコンプレッサ５１を停止させるべくクラッチ６を切り離した（コンプレッサ５１による内燃機関１００に対する機械的な負荷がステップ的に急減する）ことに伴い、車体にショックまたはサージが発生したことを感知したときに（ステップＳ２）、内燃機関１００のスロットルバルブ３２の開度をそれまでよりも縮小して充填効率を低減させ（ステップＳ３）かつＣＶＴ９の変速比をそれまでよりもローギア側に遷移させる（ステップＳ４）ように制御することも考えられる。

【0038】

既に述べたとおり、車両の駆動系に実装する自動変速機は、ベルト式ＣＶＴ９に限定されない。自動変速機として他の方式のＣＶＴや有段ＡＴを実装している場合にも、本発明に係る制御手法を実施できることは言うまでもない。

【0039】

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】

【0040】

０…制御装置（ＥＣＵ）
１００…内燃機関
１…気筒
３２…スロットルバルブ
９…自動変速機（ＣＶＴ）
１０３…車軸
ａ…車速信号
ｇ…加速度信号
ｊ…燃料噴射信号
ｋ…スロットルバルブの開度制御信号
ｖ…変速比制御信号

【図1】

【図2】

【図3】