特開 2024-174469 車両制御装置

(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】P2024174469

(43)【公開日】2024-12-17

(54)【発明の名称】車両制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 41/04 20060101AFI20241210BHJP

   F01M 11/10 20060101ALI20241210BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20241210BHJP

   F02P 5/145 20060101ALI20241210BHJP

   F02D 13/02 20060101ALI20241210BHJP

【ＦＩ】

F02D41/04

F01M11/10 B

F02D45/00 364

F02D45/00 362

F02P5/145 B

F02D13/02 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023092308

(22)【出願日】2023-06-05

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000213

【氏名又は名称】弁理士法人プロスペック特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】西尾 幸宏

【テーマコード（参考）】

3G015

3G022

3G092

3G301

3G384

【Ｆターム（参考）】

3G015EA29

3G015FC07

3G022EA08

3G092AA11

3G092BA09

3G092DA03

3G092FA13

3G092FB01

3G301HA19

3G301JA15

3G301LA07

3G301PA17

3G301PE01

3G384BA24

3G384BA26

3G384DA26

3G384DA43

3G384EB08

3G384FA26

3G384FA56

(57)【要約】      （修正有）

【課題】エンジンオイルの劣化によるエンジンの損傷を抑制する車両制御装置を提供する。
【解決手段】車両制御装置は、エンジンの負荷ＫＬ及び回転数ＮＥをエンジンセンサから逐次取得する処理と、負荷ＫＬ及び回転数ＮＥを取得するごとに、負荷ＫＬ及び前記回転数ＮＥとエンジンオイルの劣化の進行速度であるオイル劣化速度ＤＳとの関係を表すデータベースＤＢを参照して、現在のオイル劣化速度ＤＳを取得する処理と、前記オイル劣化速度ＤＳを積算することにより、オイル劣化度ＯＤを取得する処理と、オイル劣化度ＯＤが閾値ＯＤｔｈを超えている場合に、オイル劣化速度ＤＳが所定値以下になるように、変速機及び／又はエンジンを制御する劣化抑制処理であって、シフトポジション、エンジンのバルブ開閉タイミング、エンジンの点火タイミング及び自車両の速度のうちの少なくともいずれか１つに関する処理を含む劣化抑制処理と、を実行する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンの負荷及び回転数をエンジンセンサから逐次取得する処理と、
前記負荷及び回転数を取得するごとに、前記負荷及び前記回転数とエンジンオイルの劣化の進行速度であるオイル劣化速度との関係を表すデータベースを参照して、現在の前記負荷及び回転数に対応する前記オイル劣化速度を取得する処理と、
前記オイル劣化速度を積算することにより、エンジンオイルの劣化の進行度合いであるオイル劣化度を取得する処理と、
前記オイル劣化度が閾値を超えている場合に、前記オイル劣化速度が所定値以下になるように、自車両の変速機及び／又はエンジンを制御する劣化抑制処理であって、シフトポジション、前記エンジンのバルブ開閉タイミング、前記エンジンの点火タイミング及び自車両の速度のうちの少なくともいずれか１つに関する処理を含む劣化抑制処理と、
を実行するように構成された車両制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンオイルの劣化を抑制する車両制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両のエンジンオイルの劣化の進行度合い（オイル劣化度）を取得する装置が提案されている（例えば、下記特許文献１を参照。）。この装置（以下、「従来装置」と称呼する。）は、エンジンに供給された燃料の総量（総流量）と、エンジンオイルを交換した時点からの経過時間とに基づいて、オイル劣化度を取得する。従来装置は、オイル劣化度が閾値を超えた場合に、運転者に対し、エンジンオイルを交換することを促すための情報（例えば、画像）を提供する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１３９３４７号公報

【発明の概要】

【0004】

従来装置が、運転者に対し、エンジンオイルを交換することを促すための情報を提供したとしても、当該運転者がエンジンオイルを交換せず、引き続き車両を使用し続ける虞がある。この場合、エンジンオイルの劣化を抑制する必要がある。

【0005】

本発明の目的の一つは、エンジンオイルの劣化を抑制することができる車両制御装置を提供することにある。

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の車両制御装置（１）は、
エンジン（２０）の負荷（ＫＬ）及び回転数（ＮＥ）をエンジンセンサ（２２）から逐次取得する処理と、
前記負荷及び回転数を取得するごとに、前記負荷及び前記回転数とエンジンオイルの劣化の進行速度であるオイル劣化速度（ＤＳ）との関係を表すデータベース（ＤＢ）を参照して、現在の前記負荷及び回転数に対応する前記オイル劣化速度を取得する処理と、
前記オイル劣化速度を積算することにより、エンジンオイルの劣化の進行度合いであるオイル劣化度（ＯＤ）を取得する処理と、
前記オイル劣化度が閾値（ＯＤｔｈ）を超えている場合に、前記オイル劣化速度が所定値以下になるように、自車両の変速機及び／又はエンジンを制御する劣化抑制処理であって、前記変速機のシフトポジション、前記エンジンのバルブ開閉タイミング、前記エンジンの点火タイミング及び自車両の速度のうちの少なくともいずれか１つに関する処理を含む劣化抑制処理と、
を実行するように構成される。

【0007】

本発明に係る車両制御装置によれば、エンジンオイルの劣化度が比較的大きくなった場合に、エンジンオイルの劣化の進行速度が鈍化するように車両を制御する。これにより、エンジンオイルの劣化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る車両制御装置のブロック図である。

【図2】図２は、負荷及び回転数とオイル劣化速度との関係を表すデータベースである。

【図3】図３は、オイル劣化度を表すグラフである。

【図4】図４は、エンジン保護機能を実現するためのプログラムのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

（概略）
本発明の一実施形態に係る車両制御装置１０は、図１に示したように、エンジン２０及び変速機３０を搭載している車両Ｖ１（自車両）に適用され、当該エンジン２０及び変速機３０を制御する。車両制御装置１０は、エンジン２０の負荷ＫＬ及び回転数ＮＥに基づいて、エンジンオイルの劣化の進行の度合い（オイル劣化度）を演算する。車両制御装置１０は、オイル劣化度が閾値を超えている場合に、エンジンオイルの劣化の進行速度（オイル劣化速度）が鈍化するように、エンジン２０及び／又は変速機３０を制御する機能を有する。

【0010】

（具体的構成）
車両制御装置１０は、ＥＣＵ１１を含む。

【0011】

ＥＣＵ１１は、ＣＰＵ１１ａ、ＲＯＭ１１ｂ（フラッシュＲＯＭ）、ＲＡＭ１１ｃ、タイマー１１ｄなどを備えたマイクロコンピュータを含む。ＥＣＵ１１は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を介して、自車両が備える他の制御ユニット（後述するエンジンＥＣＵ２１及び変速機ＥＣＵ３１）に接続されている。

【0012】

エンジン２０は、図示しないシリンダヘッド、シリンダブロック、クランクケース、ピストン、コンロッド、クランクシャフト、各種バルブ、点火プラグなどを含む。また、エンジン２０は、エンジンＥＣＵ２１及びエンジンセンサ２２を含む。エンジンＥＣＵ２１は、他のＥＣＵから取得した指令及び後述するエンジンセンサ２２から取得した情報などに基づいて、エンジン２０の各種バルブ、点火プラグなどを制御する。また、エンジンＥＣＵ２１は、エンジンセンサ２２から取得した情報を他のＥＣＵに提供する。

【0013】

エンジンセンサ２２は、負荷センサ２２ａ及び回転数センサ２２ｂを含む。

【0014】

負荷センサ２２ａは、エンジン２０の負荷ＫＬを取得する。負荷センサ２２ａは、例えば、エンジン２０の吸気経路を流れる空気の流量に基づいて、シリンダ内の空気の充填率を負荷ＫＬとして取得（演算）する。また、負荷センサ２２ａは、例えば、吸気経路に設けられたサージタンク内の空気の温度及び圧力に基づいて、シリンダ内の空気の充填率を負荷ＫＬとして取得（演算）する。

【0015】

回転数センサ２２ｂは、クランクシャフトの回転数ＮＥを取得する磁気センサを含む。

【0016】

変速機３０は、図示しない複数の歯車及び噛み合う歯車の組み合わせ（シフトポジション）を変更するためのアクチュエータを含む。また、変速機３０は、変速機ＥＣＵ３１を含む。変速機ＥＣＵ３１は、他のＥＣＵから取得した指令に従ってアクチュエータを制御して、シフトポジションを変更する。

【0017】

（オイル劣化抑制機能）
ＥＣＵ１１は、イグニッションスイッチがオン状態である場合、エンジンＥＣＵ２１を介して、エンジンセンサ２２から、負荷ＫＬ及び回転数ＮＥを逐次取得する。

【0018】

ところで、エンジンオイルの劣化の進行速度（オイル劣化速度ＤＳ）は、エンジン内の窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度に比例する。そして、エンジン内の窒素酸化物の濃度は、負荷ＫＬ及び回転数ＮＥに相関している。負荷ＫＬ及び回転数ＮＥと窒素酸化物の濃度との関係が、実験的に求められる。そして、その結果に基づいて、負荷ＫＬ及び回転数ＮＥとオイル劣化速度ＤＳ（∝ＮＯｘの濃度）との関係を示すデータベースＤＢ（図２を参照。）が予め作成されている。このデータベースＤＢが、ＲＯＭ１１ｂに記憶されている。図２に示したデータベースＤＢは、説明を簡単にするために、オイル劣化速度が低い領域（Ｌ）、オイル劣化速度が中程度の領域（Ｍ）及びオイル劣化速度が高い領域（Ｈ）から構成されているが、データベースＤＢがさらに細分化されていてもよい。

【0019】

ＥＣＵ１１は、エンジンセンサ２２から負荷ＫＬ及び回転数ＮＥを取得するごとに、データベースＤＢを参照して、オイル劣化速度ＤＳ（瞬時値）を取得する。ＥＣＵ１１は、オイル劣化速度ＤＳを取得するごとに、そのオイル劣化速度ＤＳを積算して、当該積算値を、オイル劣化度ＯＤ（エンジンオイルの劣化の進行度合い）として取得する。すなわち、オイル劣化度ＯＤは、図３に示したグラフの斜線部の面積に相当する。オイル劣化度ＯＤが閾値ＯＤｔｈを超えた場合、ＥＣＵ１１は、オイル劣化速度ＤＳが鈍化する（例えば、速度Ｌ以下になる）ように、エンジン２０及び／又は変速機３０を制御する劣化抑制処理を開始する。

【0020】

例えば、劣化抑制処理は、シフトポジション、吸気バルブ・排気バルブの開閉タイミング、点火プラグの作動タイミングのうちの少なくとも１つに関する処理を含む。

【0021】

具体的には、ＥＣＵ１１は、イグニッションスイッチがオン状態である場合に、図示しないセンサから自車両の走行速度及び走行距離を逐次取得し、これらを記憶する。そして、ＥＣＵ１１は、これらの情報に基づいて、全走行距離Ｄ０に対する、比較的高速（例えば、１００ｋｍ／ｈ以上）で走行した距離ＤＡの割合ＤＲＡ（＝ＤＡ／Ｄ０）を演算する。割合ＤＲＡが閾値ＤＲＡｔｈを超えている場合、ＥＣＵ１１は、変速機３０の全シフトポジションのうちの所定の範囲内でのシフトポジション変更を許容し、それ以外のポジションへの変更を禁止する指令を変速機ＥＣＵ３１に送信する（シフトポジション制限処理）。具体的には、ＥＣＵ１１は、割合ＤＲＡが閾値ＤＲＡｔｈを超えている場合、変速機３０の全シフトポジションのうち低速範囲のポジション変更を許容し高速範囲のポジション変更を禁止する指令を変速機ＥＣＵ３１に送信する。例えば、全シフトポジションのうちの最高速ポジションへの変更が禁止される。

【0022】

また、ＥＣＵ１１は、自車両のイグニッションスイッチがオン状態である場合に、図示しないセンサから自車両の排気管に設けられた触媒の温度及び走行距離を逐次取得し、これらを記憶する。そして、ＥＣＵ１１は、これらの情報に基づいて、全走行距離Ｄ０に対する、触媒の温度が比較的低温である状態で走行した距離ＤＢの割合ＤＲＢ（＝ＤＢ／Ｄ０）を演算する。割合ＤＲＢが閾値ＤＲＢｔｈを超えている場合、ＥＣＵ１１は、吸気バルブの開タイミング（及び／又は閉タイミング）を所定タイミングに設定する指令をエンジンＥＣＵ２１に送信する。これにより、吸気バルブの作用角θｉｎが、例えば、基準値（ピストンが上死点に達した時点のクランクシャフトの角度位置（「０°」））から所定値α（オイル劣化速度ＤＳが最も小さくなる値）に変更（進角）される。なお、所定値αは実験的に求められる。吸気バルブの制御に代えて、又は加えてＥＣＵ１１は、排気バルブの開タイミング（及び／又は閉タイミング）を所定タイミングに設定する指令をエンジンＥＣＵ２１に送信してもよい。これにより、排気バルブの作用角θｅｘが、例えば、基準値（ピストンが上死点に達した時点のクランクシャフトの角度位置（「０°」））から所定値βに変更（進角）される。なお、作用角θｉｎ，θｅｘが、他の条件に基づいて定められる現在値から、当該現在値に所定値Δα，Δβを加算した値に変更されてもよい。

【0023】

また、ＥＣＵ１１は、自車両のイグニッションスイッチがオン状態である場合に、図示しないセンサから気温及び走行距離を逐次取得し、これらを記憶する。そして、ＥＣＵ１１は、これらの情報に基づいて、全走行距離Ｄ０に対する、低温環境（気温が閾値より低い状態）で走行した距離ＤＣの割合ＤＲＣ（＝ＤＣ／Ｄ０）を演算する。割合ＤＲＣが閾値ＤＲＣｔｈを超えている場合、ＥＣＵ１１は、点火プラグの点火タイミングを所定タイミングに設定する指令をエンジンＥＣＵ２１に送信する。これにより、点火プラグの作用角θｉｇが、例えば、基準値（例えばピストンが上死点に達してからクランクシャフトが「１０°」だけ回転した角度位置）から所定値γ（オイル劣化速度ＤＳが最も小さくなる値）に変更（進角）される。なお、所定値γは実験的に求められる。

【0024】

ＥＣＵ１１は、上記の劣化抑制処理を開始するとともに、エンジンオイルが交換されたか否かを逐次判定する監視処理を開始する。例えば、ＥＣＵ１１は、自車両のナビゲーションシステム、インストゥルメントパネルなどの表示装置に、オイル交換完了ボタン（アイコン）を表示させておき、運転者が所定の操作装置を用いて当該オイル交換完了ボタンを押し込み操作した場合に、オイル交換が完了したと判定する。また、ＥＣＵ１１は、図示しないセンサからエンジンオイルの圧力及び温度を逐次取得し、それらの変化に基づいて、エンジンオイルが交換されたか否かを判定してもよい。また、導電体からなるオイルパンドレンボルト（又はオイルフィラーキャップ）を介して、２つの電気信号ラインを接続しておき、ＥＣＵ１１は、ドレンボルト（又はオイルフィラー）が取り外された後に再び装着されることにより、当該信号ラインが非道通状態から導通状態に遷移したことを検知した場合に、エンジンオイルが交換されたと判定してもよい。ＥＣＵ１１は、エンジンオイルが交換されたと判定すると、劣化抑制処理を終了するとともに、オイル劣化度ＯＤ（すなわち、オイル劣化速度ＤＳの積算値）を「０」にセット（初期化）する。

【0025】

つぎに、図４を参照して、上記のオイル劣化抑制機能を実現するためにＥＣＵ１１のＣＰＵ１１ａ（以下、単に「ＣＰＵ」と称呼する。）が実行するプログラムＰＲ１について説明する。

【0026】

（プログラムＰＲ１）
ＣＰＵは、車両Ｖ１のイグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に遷移したことを検知すると、プログラムＰＲ１の実行を開始する。ＣＰＵは、ステップ１００からプログラムＰＲ１の実行を開始し、ステップ１０１に処理を進める。

【0027】

ＣＰＵは、ステップ１０１にて、エンジンセンサ２２から、負荷ＫＬを取得する。次いで、ＣＰＵは、ステップ１０２に処理を進める。

【0028】

ＣＰＵは、ステップ１０２にて、エンジンセンサ２２から回転数ＮＥを取得する。次いで、ＣＰＵは、ステップ１０３に処理を進める。

【0029】

ＣＰＵは、ステップ１０３にて、データベースＤＢ（図２）を参照して、現在の負荷ＫＬ及び回転数ＮＥに対応するオイル劣化速度ＤＳ（Ｌ／Ｍ／Ｈ）を取得する。次いで、ＣＰＵは、ステップ１０４に処理を進める。

【0030】

ＣＰＵは、ステップ１０４にて、オイル劣化速度ＤＳを積算して、オイル劣化度ＯＤを取得（更新）する（ＯＤ＝ＯＤ＋ＤＳ）。なお、ＣＰＵは、取得（更新）したオイル劣化度ＯＤをＲＯＭ１１ｂに書き込む。すなわち、エンジン保護ＥＣＵ１１に電力が供給されなくなったとしても、オイル劣化度ＯＤが保持される。次いで、ＣＰＵは、ステップ１０５に処理を進める。

【0031】

ＣＰＵは、ステップ１０５にて、オイル劣化度ＯＤが閾値ＯＤｔｈを超えているか否かを判定する。ＣＰＵは、オイル劣化度ＯＤが閾値ＯＤｔｈを超えていると判定した場合（１０５：Ｙｅｓ）、ステップ１０６に処理を進める。すなわち、ＣＰＵは、劣化抑制処理を開始する。一方、ＣＰＵは、オイル劣化度ＯＤが閾値ＯＤｔｈを超えていると判定しなかった場合（１０５：Ｎｏ）、ステップ１０１に処理を戻す。

【0032】

ＣＰＵは、ステップ１０６にて、割合ＤＲＡが閾値ＤＲＡｔｈを超えているか否かを判定する。ＣＰＵは、割合ＤＲＡが閾値ＤＲＡｔｈを超えていると判定した場合（１０６：Ｙｅｓ）、ステップ１０７に処理を進める。一方、ＣＰＵは、割合ＤＲＡが閾値ＤＲＡｔｈを超えていると判定しなかった場合（１０６：Ｎｏ）、ステップ１０７をスキップして、ステップ１０８に処理を進める。

【0033】

ＣＰＵは、ステップ１０７にて、変速機ＥＣＵ３１に、最高速ポジションへのポジション変更を禁止する指令を送信する。次いで、ＣＰＵは、ステップ１０８に処理を進める。

【0034】

ＣＰＵは、ステップ１０８にて、割合ＤＲＢが閾値ＤＲＢｔｈを超えているか否かを判定する。ＣＰＵは、割合ＤＲＢが閾値ＤＲＢｔｈを超えていると判定した場合（１０８：Ｙｅｓ）、ステップ１０９に処理を進める。一方、ＣＰＵは、割合ＤＲＢが閾値ＤＲＢｔｈを超えていると判定しなかった場合（１０８：Ｎｏ）、ステップ１０９をスキップして、ステップ１１０に処理を進める。

【0035】

ＣＰＵは、ステップ１０９にて、エンジンＥＣＵ２１に、吸気バルブ（及び／又は排気バルブ）の開タイミング（及び／又は閉タイミング）を所定タイミングに設定する指令を送信する。次いで、ＣＰＵは、ステップ１１０に処理を進める。

【0036】

ＣＰＵは、ステップ１１０にて、割合ＤＲＣが閾値ＤＲＣｔｈを超えているか否かを判定する。ＣＰＵは、割合ＤＲＣが閾値ＤＲＣｔｈを超えていると判定した場合（１１０：Ｙｅｓ）、ステップ１１１に処理を進める。一方、ＣＰＵは、割合ＤＲＣが閾値ＤＲＣｔｈを超えていると判定しなかった場合（１１０：Ｎｏ）、ステップ１１１をスキップして、ステップ１１２に処理を進める。

【0037】

ＣＰＵは、ステップ１１１にて、エンジンＥＣＵ２１に、点火プラグの点火タイミングを所定タイミングに設定する指令を送信する。次いで、ＣＰＵは、ステップ１１２に処理を進める。

【0038】

ＣＰＵは、ステップ１１２にて、オイル交換が完了したか否かを判定する。ＣＰＵは、オイル交換が完了したと判定した場合（１１２：Ｙｅｓ）、ステップ１１３に処理を進める。一方、ＣＰＵは、オイル交換が完了したと判定しなかった場合（１１２：Ｎｏ）、ステップ１１２に処理を戻す。

【0039】

ＣＰＵは、ステップ１１３にて、劣化抑制処理を終了する。すなわち、ＣＰＵは、変速機ＥＣＵ３１に、全シフトポジションへのポジション変更を許容する指令を送信する。また、ＣＰＵは、エンジンＥＣＵ２１に、作用角θｉｎ，θｅｘ，θｉｇを基準値（「０°」（又は他の条件に基づいて定められる値））に戻す指令を送信する。次いで、ＣＰＵは、ステップ１１４に処理を進める。

【0040】

ＣＰＵは、ステップ１１４にて、オイル劣化度ＯＤを「０」に初期化する。次いで、ＣＰＵは、ステップ１０１に処理を戻す。

【0041】

（効果）
本実施形態に係る車両制御装置１０によれば、オイル劣化度ＯＤが比較的大きくなった場合（ＯＤ＞ＯＤｔｈ）に、エンジンオイルの劣化の進行速度が鈍化する（ＤＳ≦Ｌ）ように車両を制御する。これにより、エンジンオイルの劣化を抑制することができる。

【0042】

本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。

【0043】

例えば、劣化抑制処理は、回転数ＮＥを低減させる処理を含んでもよい。具体的には、オイル劣化度ＯＤが閾値ＯＤｔｈを超えている場合には、ＥＣＵ１１は、自車両の走行速度の上限値（例えば、１００ｋｍ／ｈ）を規定する指令をエンジンＥＣＵ２１に送信するとよい。

【0044】

また、ＥＣＵ１１は、割合ＤＲＡ，ＤＲＢ，ＤＲＣに関係無く、劣化抑制処理を実行してもよい。すなわち、図４のステップ１０６、ステップ１０８、ステップ１１０を省略してもよい。

【符号の説明】

【0045】

１…車両制御装置、１１…エンジン保護ＥＣＵ、ＫＬ…負荷、ＮＥ…回転数

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】