(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-25
(45)【発行日】2024-12-03
(54)【発明の名称】車両の制御装置
(51)【国際特許分類】
F02D 45/00 20060101AFI20241126BHJP
F02D 17/00 20060101ALI20241126BHJP
F02D 17/02 20060101ALI20241126BHJP
F02D 17/04 20060101ALI20241126BHJP
F02D 41/06 20060101ALI20241126BHJP
F02D 41/22 20060101ALI20241126BHJP
F02D 29/06 20060101ALI20241126BHJP
【FI】
F02D45/00 362
F02D45/00 345
F02D17/00 Q
F02D17/02 V
F02D17/04 V
F02D41/06
F02D41/22
F02D29/06 F
(21)【出願番号】P 2021127626
(22)【出願日】2021-08-03
【審査請求日】2024-01-25
(73)【特許権者】
【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】100105957
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】秤谷 雅史
(72)【発明者】
【氏名】吉田 享史
(72)【発明者】
【氏名】池尻 祐貴
(72)【発明者】
【氏名】城 佑輔
(72)【発明者】
【氏名】永崎 岳人
(72)【発明者】
【氏名】峯村 雄治
【審査官】佐々木 淳
(56)【参考文献】
【文献】特開2011-236992(JP,A)
【文献】特開2001-254638(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F02D 13/00-29/00
F02D 41/00-45/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
油圧制御弁を備える内燃機関の自動停止及び自動再始動を行うとともに前記油圧制御弁への通電状態を制御する車両の制御装置であって、
前記自動停止の実行要求があり、かつ前記内燃機関の機関回転速度が0以下であるとの条件を満たす場合には、前記油圧制御弁への通電を停止する通電停止処理
と、
前記油圧制御弁の断線の有無を同油圧制御弁の通電中に実施する断線診断処理と、
前記通電停止処理の実行中に前記油圧制御弁への通電を一時的に行う処理と、を実行する
車両の制御装置。
【請求項2】
油圧制御弁を備える内燃機関の自動停止及び自動再始動を行うとともに前記油圧制御弁への通電状態を制御する車両の制御装置であって、
前記車両は、走行用の駆動源として前記内燃機関と電動機とを備えるハイブリッド車両であり、
前記自動停止の実行要求があり、かつ前記内燃機関の機関回転速度が0以下であるとの条件を満たす場合には、前記油圧制御弁への通電を停止する通電停止処理を実行
し、
前記自動停止に際しては、前記電動機を駆動して前記内燃機関のピストンを規定の目標位置で停止させる停止位置制御を実施する
車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
内燃機関を間欠運転する車両では、消費電力が増加すると内燃機関を自動停止する機会が減少して燃費が悪化するおそれがある。そこで例えば、特許文献1に記載の車両では、内燃機関の冷却系に設けられた電磁弁への通電を内燃機関の自動停止中には停止することにより消費電力を低減するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
内燃機関にあっては更なる燃費の向上を図るために、不要な電力消費を抑えて消費電力を低減することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題を解決する車両の制御装置は、油圧制御弁を備える内燃機関の自動停止及び自動再始動を行うとともに前記油圧制御弁への通電状態を制御する車両の制御装置である。この制御装置は、前記自動停止の実行要求があり、かつ前記内燃機関の機関回転速度が0以下であるとの条件を満たす場合には、前記油圧制御弁への通電を停止する通電停止処理を実行する。
【0006】
同構成によれば、上記の各条件をともに満たす場合には油圧制御弁への通電が停止される。従って自動停止中の消費電力を低減することができる。
また、前記制御装置において、前記油圧制御弁の断線の有無を同油圧制御弁の通電中に実施する断線診断処理と、前記通電停止処理の実行中に前記油圧制御弁への通電を一時的に行う処理と、を実行してもよい。
【0007】
同構成によれば、上述した通電停止処理の実行中であっても、油圧制御弁への通電が一時的に行われるため、上記断線診断処理を内燃機関の自動停止中に実施することができる。
【0008】
また、前記制御装置において、前記車両は、走行用の駆動源として前記内燃機関と電動機とを備えるハイブリッド車両であり、前記自動停止に際しては、前記電動機を駆動して前記内燃機関のピストンを規定の目標位置で停止させる停止位置制御を実施してもよい。
【0009】
上記停止位置制御の実行に際しては、内燃機関のクランク軸が電動機によって逆回転されることにより機関回転速度が負の値になることがある。この点、上記通電停止処理の実行条件は、機関回転速度が0以下であることを含んでいる。従って、停止位置制御の実施によりクランク軸が逆回転しているときでも、上記通電停止処理を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【
図1】車両の制御装置の第1実施形態及び同装置が適用される車両の駆動系の構成を模式的に示す図である。
【
図2】同車両に搭載された内燃機関の構成を模式的に示す図である。
【
図3】上記制御装置が実行する処理手順を示すフローチャートである。
【
図4】第2実施形態の制御装置が実行する処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
(第1実施形態)
以下、車両の制御装置の第1実施形態を、
図1~
図3を参照して説明する。
<車両の駆動系の構成>
図1に示すように、車両は、走行用の駆動源としての内燃機関10及び電動機15を搭載するハイブリッド車両である。この車両における内燃機関10から車輪13への動力伝達経路には、変速ユニット11が設けられている。変速ユニット11と左右の車輪13とは、ディファレンシャル12を介して駆動連結されている。
【0012】
変速ユニット11には、クラッチ14と電動機15とが設けられている。変速ユニット11において電動機15は、内燃機関10から車輪13への動力伝達経路上に位置するように設置されている。また、クラッチ14は、同動力伝達経路における内燃機関10と電動機15との間の部分に位置するように設置されている。クラッチ14は、油圧の供給を受けて係合された状態になり、内燃機関10と電動機15との動力伝達を接続する。また、クラッチ14は、油圧供給の停止に応じて開放された状態となり、内燃機関10と電動機15との動力伝達を遮断する。
【0013】
電動機15は、インバータ17を介して車載電源16に接続されている。そして、電動機15は、車載電源16からの給電に応じて車両の駆動力を発生するモータとして機能する一方で、内燃機関10や車輪13からの動力伝達に応じて車載電源16に充電する電力を発電する発電機としても機能する。電動機15と車載電源16との間で授受される電力は、インバータ17により調整される。
【0014】
変速ユニット11には、トルク増幅機能を有した流体継ぎ手であるトルクコンバータ18と、ギア段の切替えにより変速比を多段階に切替える有段式の自動変速機19とが設けられている。変速ユニット11において自動変速機19は、上記動力伝達経路における電動機15よりも車輪13側の部分に位置するように設置されている。そして、トルクコンバータ18を介して、電動機15と自動変速機19とが連結されている。なお、トルクコンバータ18には、油圧の供給を受けて係合して電動機15と自動変速機19とを直結するロックアップクラッチ20が設けられている。
【0015】
さらに変速ユニット11には、オイルポンプ21と油圧制御部22とが設けられている。そして、オイルポンプ21が発生した油圧が、油圧制御部22を介して、クラッチ14、トルクコンバータ18、自動変速機19、及びロックアップクラッチ20にそれぞれ供給されている。油圧制御部22には、クラッチ14、トルクコンバータ18、自動変速機19、及びロックアップクラッチ20のそれぞれの油圧回路と、それらの作動油圧を制御するための各種の油圧制御弁と、が設けられている。
【0016】
加えて、車両には、制御装置23が設けられている。制御装置23は、車両の走行制御に係る各種演算処理を行う演算処理回路や、制御用のプログラムやデータが記憶された記憶装置を備える電子制御ユニットとして構成されている。制御装置23は、内燃機関10の運転制御を行っている。また、制御装置23は、インバータ17を制御して、電動機15と車載電源16との間での電力の授受量を調整することで、電動機15のトルク制御を行っている。さらに制御装置23は、油圧制御部22の制御を通じて、クラッチ14やロックアップクラッチ20、自動変速機19の駆動制御を行っている。なお、制御装置23には、内燃機関10や電動機15等の運転状態を把握するセンサの検出信号が入力されている。
【0017】
<内燃機関の構成>
図2に示すように、内燃機関10には、混合気の燃焼を行う気筒30が設けられている。同図には、内燃機関10が有する複数の気筒30のうちの一つのみが表示されている。
【0018】
各気筒30には、ピストン31が往復動可能に収容されている。各気筒30のピストン31は、内燃機関10の出力軸であるクランク軸33に、コネクティングロッド32を介してそれぞれ連結されている。
【0019】
コネクティングロッド32及びクランク軸33は、ピストン31の往復運動をクランク軸33の回転運動に変換するクランク機構を構成する。なお、内燃機関10には、クランク軸33の回転角を検出するクランク角センサ34が設けられている。また、クランク軸33には、内燃機関10の各部にオイルを送油する可変容量型のオイルポンプ60が繋がっている。
【0020】
オイルポンプ60は、第1油圧制御弁61を備えている。第1油圧制御弁61はリニアソレノイドバルブであって電磁石を備えており、この電磁石に供給される励磁電流である第1励磁電流I1を変更することによりオイルポンプ60の吐出量が変化する。また、第1油圧制御弁61の電磁石には、当該電磁石を流れる第1励磁電流I1を検出する第1電流検出回路62が接続されている。
【0021】
また、内燃機関10の各気筒30には、吸気の導入路である吸気通路35が吸気バルブ36を介して接続されている。この吸気バルブ36には、当該吸気バルブ36のバルブタイミングを変更する電動式の可変動弁機構70が設けられている。
【0022】
また、内燃機関10の各気筒30には、排気の排出路である排気通路37が排気バルブ38を介して接続されている。この排気バルブ38には、当該排気バルブ38のバルブタイミングを変更する油圧式の可変動弁機構80が設けられている。
【0023】
この可変動弁機構80は、第2油圧制御弁81を備えている。第2油圧制御弁81はリニアソレノイドバルブであって電磁石を備えており、この電磁石に供給される励磁電流である第2励磁電流I2を変更することにより排気バルブ38のバルブタイミングが変化する。また、第2油圧制御弁81の電磁石には、当該電磁石を流れる第2励磁電流I2を検出する第2電流検出回路82が接続されている。
【0024】
吸気通路35には、その内部を流れる吸気の流量である吸気流量GAを検出するエアフローメータ39と、吸気の流量を調整するための弁であるスロットルバルブ40とが設けられている。また、内燃機関10には、気筒30内に燃料を噴射する燃料噴射弁41が各気筒30にそれぞれ設けられている。さらに各気筒30には、吸気通路35を通じて導入された吸気と燃料噴射弁41が噴射した燃料との混合気を火花放電により点火する点火装置42が設けられている。一方、排気通路37には、排気浄化用の触媒装置43が設けられている。
【0025】
<制御装置が行う各種処理について>
上述の制御装置23には、クランク角センサ34や、エアフローメータ39や、第1電流検出回路62や、第2電流検出回路82等の検出信号が入力されている。また、制御装置23は、クランク角センサ34の検出信号から機関回転速度NEの演算を行っている。なお、機関運転中の回転方向に対してクランク軸33が逆回転しているときには、制御装置23は、機関回転速度NEの符号を負にする。つまり、逆回転中の機関回転速度NEは負の値になる。そして、制御装置23は、スロットルバルブ40の開度制御、燃料噴射弁41の燃料噴射制御、点火装置42の点火制御などを通じて内燃機関10の運転制御を行う。また、制御装置23は、第1油圧制御弁61の通電制御を通じたオイルポンプ60の吐出量制御を行う。また、制御装置23は、可変動弁機構70の通電制御を通じた吸気バルブ36のバルブタイミング制御や、第2油圧制御弁81の通電制御を通じた排気バルブ38のバルブタイミング制御を行う。
【0026】
制御装置23は、内燃機関10を稼働して走行するHEV(Hybrid Electric Vehicle)走行モードと、内燃機関10の稼働を停止して走行するEV(Electric Vehicle)走行モードとを走行状況に応じて切替えている。
【0027】
EV走行モードでは、内燃機関10の稼働が停止され、かつクラッチ14が解放された状態で、電動機15の動力により走行が行われる。
また、HEV走行モードでは、内燃機関10が稼働され、かつクラッチ14が接続された状態で、内燃機関10の動力を利用して走行が行われる。なお、HEV走行モードでは、車両の走行状況に応じて、電動機15の力行運転による走行アシストや、同電動機15の回生運転による回生発電が行われる。
【0028】
制御装置23は、HEV走行モードからEV走行モードへの切替えに際して内燃機関10の自動停止を行う。なお、HEV走行モードが選択されている状態で車両が停止したときに内燃機関10の運転を停止することが可能な場合にも、制御装置23は内燃機関10の自動停止を行う。また、制御装置23は、EV走行モードからHEV走行モードへの切替えに際して内燃機関10の自動再始動を行う。
【0029】
制御装置23は、内燃機関10の自動停止が要求されると、クラッチ14を接続したまま内燃機関10の燃焼を停止するとともに、停止位置制御を実施する。この停止位置制御は、電動機15を駆動してクランク軸33の位相を変更することにより、ピストン31を規定の目標位置(例えば次回の自動再始動に適した位置など)に停止させる制御である。なお、この停止位置制御が完了するとクラッチ14は解放状態にされる。
【0030】
また、制御装置23は、第1油圧制御弁61や第2油圧制御弁81についてそれらの断線の有無を診断する断線診断処理をそれら油圧制御弁の通電中に実施する。以下、断線診断処理について説明する。
【0031】
制御装置23は、オイルポンプ60の目標吐出量に基づいて第1油圧制御弁61の目標油圧を設定し、その目標油圧に対応した目標励磁電流It1を算出する。そして、第1油圧制御弁61の電磁石に目標励磁電流It1相当の電流が流れるように当該電磁石に電力を供給する。こうした第1油圧制御弁61の通電中に、制御装置23は上記断線診断処理を実施する。この断線診断処理では、目標励磁電流It1と上記第1励磁電流I1とが比較される。そして、目標励磁電流It1と第1励磁電流I1とが同等である場合には、第1油圧制御弁61には断線が生じていないと判定される。一方、通電中であるにもかかわらず第1励磁電流I1が「0」である場合には、第1油圧制御弁61に断線が生じていると判定される。
【0032】
同様に、制御装置23は、排気バルブ38の目標バルブタイミングに基づいて第2油圧制御弁81の目標油圧を設定し、その目標油圧に対応した目標励磁電流It2を算出する。そして、第2油圧制御弁81の電磁石に目標励磁電流It2相当の電流が流れるように当該電磁石に電力を供給する。こうした第2油圧制御弁81の通電中に、制御装置23は上記断線診断処理を実施する。この断線診断処理では、目標励磁電流It2と上記第2励磁電流I2とが比較される。そして、目標励磁電流It2と第2励磁電流I2とが同等である場合には、第2油圧制御弁81には断線が生じていないと判定される。一方、通電中であるにもかかわらず第2励磁電流I2が「0」である場合には、第2油圧制御弁81に断線が生じていると判定される。
【0033】
また、制御装置23は、車両の消費電力を低減するために
図3に示す処理を実行する。
図3に、制御装置23が所定周期毎に実行する処理の手順を示す。なお、以下では、先頭に「S」が付与された数字によって各処理のステップ番号を表現する。
【0034】
図3に示す一連の処理において、制御装置23は、上述した自動停止の実行要求があるか否かを判定する(S100)。そして、自動停止の実行要求があると判定する場合(S100:YES)、制御装置23は、現在の機関回転速度NEが「0」以下であるか否かを判定する(S110)。そして、機関回転速度NEが「0」以下であると判定する場合(S110:YES)、制御装置23は、第1油圧制御弁61及び第2油圧制御弁81への通電を停止する通電停止処理を実行して(S120)、本処理を一旦終了する。
【0035】
一方、上記S100、S110の処理にて否定判定する場合、制御装置23は、第1油圧制御弁61及び第2油圧制御弁81への通電を許可して(S130)、本処理を一旦終了する。
【0036】
<作用及び効果>
本実施形態の作用及び効果を説明する。
(1-1)
図3に示したように、自動停止の実行要求があり(S100:YES)、且つ機関回転速度NEが「0」以下である(S110:YES)との条件を満たす場合には、通電停止処理が実行される(S120)。この通電停止処理の実行によって第1油圧制御弁61及び第2油圧制御弁81への通電が停止されるため、内燃機関10の自動停止中における消費電力を低減することができる。
【0037】
(1-2)通電停止処理の実行条件として、[自動停止の実行要求がある]という条件を含む一方、仮に[機関回転速度NEが「0」以下である]という条件を含まない場合には、以下のような不都合の発生が懸念される。
【0038】
すなわち、自動停止の実行が要求された直後は、クランク軸33はまだ回転しており機関回転速度NEは「0」になっていない。従って、[機関回転速度NEが「0」以下である]という条件を含まない場合には、クランク軸33がまだ回転している状態で通電停止処理が実行されてしまう。
【0039】
ここで、自動停止の実行が要求されてから機関回転速度NEが「0」になるまでの間において、車両運転者の要求などから内燃機関10の自動再始動が開始されることがある。この場合において、通電停止処理が実行されていると、自動再始動に合わせて第1油圧制御弁61や第2油圧制御弁81に通電が開始されるため、通電停止処理を実行していない場合と比較して油圧の立ち上がりが遅くなるおそれがある。
【0040】
この点、本実施形態では、通電停止処理の実行条件として、[機関回転速度NEが「0」以下である]という条件も含むようにしている。従って、自動停止の実行が要求されてから機関回転速度NEが「0」になるまでは通電停止処理が実行されない。そのため、上述したような状況において、油圧の立ち上がりが遅くなることを避けることができる。
【0041】
(1-3)通電停止処理の実行条件として、[機関回転速度NEが「0」以下である]という条件を含む一方、仮に[自動停止の実行要求がある]という条件を含まない場合には、以下のような不都合の発生が懸念される。
【0042】
すなわち、[機関回転速度NEが「0」以下である]という条件は、自動停止中だけではなく、エンジンストールや内燃機関10の異常時などにも満たされる可能性がある。そのため、仮に[自動停止の実行要求がある]という条件を含まない場合には、そうしたエンジンストールや内燃機関10の異常時において、誤って通電停止処理が実行されるおそれがある。
【0043】
この点、本実施形態では、通電停止処理の実行条件として、[自動停止の実行要求がある]という条件も含むようにしている。従って、自動停止による機関運転の停止時に通電停止処理が実行される。そのため、上述したような状況において、誤って通電停止処理が実行されることを避けることができる。
【0044】
(1-4)上述した停止位置制御の実行に際しては、内燃機関10のクランク軸33が電動機15によって逆回転されることにより機関回転速度NEが負の値になることがある。この点、上記通電停止処理の実行条件は、[機関回転速度NEが「0」以下である]という条件を含んでいる。従って、停止位置制御の実施によりクランク軸33が逆回転しているときでも、上記通電停止処理を実行することができる。
【0045】
(第2実施形態)
以下、車両の制御装置の第2実施形態について
図4を参照しつつ説明する。
本実施形態の制御装置23は、先の
図3に示した処理に加えて、さらに
図4に示す処理を所定周期毎に実行するようにしており、この点のみが第1実施形態と異なっている。以下、
図4に示す処理について説明する。
【0046】
図4に示す処理を開始すると、制御装置23は、第1油圧制御弁61及び第2油圧制御弁81への通電停止中であるか否かを判定する(S200)。このS200の処理において、制御装置23は、
図3に示したS120の処理が実行されている場合に肯定判定する。
【0047】
そして、第1油圧制御弁61及び第2油圧制御弁81への通電停止中であると判定する場合(S200:YES)、制御装置23は、自動停止時間Tsが既定の判定値Tsref以上であるか否かを判定する(S210)。自動停止時間Tsは、自動停止の実行が要求されてからの経過時間であり、制御装置23が計測する。また、判定値Tsrefとしては、例えば自動停止時間Tsがある程度長くなっていることを判定できる値などが予め設定されている。
【0048】
そして、自動停止時間Tsが判定値Tsref以上であると判定する場合(S210:YES)、制御装置23は、第1油圧制御弁61及び第2油圧制御弁81への一時通電を実行する(S220)。このS220における一時通電では、第1油圧制御弁61及び第2油圧制御弁81の各電磁石に対してパルス状に電力が供給される。すなわち、上述した断線診断処理を実行するために必要な最低限の励磁電流である最小励磁電流Imi(例えば数百mA程度)が目標励磁電流It1、It2に設定される。そして、断線診断処理を実行するために必要な最低限の時間である最小診断時間Tdia(例えば数百ms程度)の間だけ、第1油圧制御弁61及び第2油圧制御弁81の各電磁石には最小励磁電流Imiが供給される。このようにして第1油圧制御弁61及び第2油圧制御弁81の各電磁石に最小励磁電流Imiが供給されている間は、第1油圧制御弁61及び第2油圧制御弁81は通電状態になるため、上述した断線診断処理が実行される。
【0049】
そして、制御装置23は、S220の処理を終了した場合や、S200、S210の処理にて否定判定する場合には、
図4に示す一連の処理を一旦終了する。
<作用及び効果>
本実施形態の作用及び効果を説明する。
【0050】
(2-1)
図4に示したように、上述した通電停止処理の実行中であっても、S220の処理が実行されることにより、第1油圧制御弁61及び第2油圧制御弁81への通電が一時的に行われる。そのため、上述した断線診断処理を内燃機関10の自動停止中に実施することができる。
【0051】
<変更例>
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
【0052】
・
図3に示したS120の処理を、第1油圧制御弁61及び第2油圧制御弁81のいずれか一方に対してのみ実行してもよい。
・
図4に示したS220の処理を、第1油圧制御弁61及び第2油圧制御弁81のいずれか一方に対してのみ実行してもよい。
【0053】
・吸気バルブ36の可変動弁機構として、油圧制御弁を備える油圧式の可変動弁機構を適用してもよい。この場合にも、吸気バルブ36の可変動弁機構が備える油圧制御弁に対して上述したような各種制御や処理を実行することにより、各実施形態と同様な作用及び効果を得ることができる。
【0054】
・油圧制御弁を備える機器は、可変容量型のオイルポンプ60や、油圧式の可変動弁機構80以外の機器でもよい。
・第1油圧制御弁61や第2油圧制御弁81はリニアソレノイドバルブであったが、電力供給を受けて作動する弁であれば他の弁でもよい。
【0055】
・有段式の自動変速機19の代わりに無段式の自動変速機を採用してもよい。
・車両のハイブリッドシステムとしては、
図1に示したシステムに限らず、他のシステムであってもよい。
【0056】
・走行用の駆動源として内燃機関のみを備える車両の場合でも、例えばアイドルストップ制御を実行するものであれば内燃機関の自動停止が実行される。従って、内燃機関のみを備える車両において上記各実施形態や変更例を適用してもよい。
【符号の説明】
【0057】
10…内燃機関
14…クラッチ
15…電動機
17…インバータ
18…トルクコンバータ
19…自動変速機
20…ロックアップクラッチ
22…油圧制御部
23…制御装置
30…気筒
31…ピストン
33…クランク軸
35…吸気通路
36…吸気バルブ
37…排気通路
38…排気バルブ
41…燃料噴射弁
42…点火装置
60…オイルポンプ
61…第1油圧制御弁
62…第1電流検出回路
70…可変動弁機構
80…可変動弁機構
81…第2油圧制御弁
82…第2電流検出回路