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JP2022175545A - 車両の制御装置 - Google Patents

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JP2022175545A
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隆行 島内
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秀一 平林
Shuichi Hirabayashi
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Toyota Motor Corp
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Abstract

Figure 2022175545000001
【課題】フューエルカットによる乗員快適性の低下を抑制できる、車両の制御装置の提供。
【解決手段】制御装置10は、暖房要求中にフューエルカットの要求がある場合であっても、空調空気の吹出口モードがデフロスタ(DEF)モードまたはバイレベル(BI-LEVEL)モードにされている場合には、フューエルカットを禁止する。これにより、フューエルカットを禁止させて暖房を優先させることができる。そのため、フューエルカットを実施してエンジン水温が低下して空調空気の吹出温度が低下することを抑制でき、デフロスタ(DEF)モードおよびバイレベル(BI-LEVEL)モードの効果を効率よく得ることができる。よって、フューエルカットを行うことによる乗員快適性の低下を抑制できる。
【選択図】 図4

Description

本発明は、エンジン(内燃機関)への燃料供給を停止するフューエルカットを実施可能な車両に搭載される制御装置に関する。
特開2018-090154号公報は、エンジン(内燃機関)への燃料供給を停止するフューエルカットを行ってフィルタの再生を行う再生カット制御と、エンジンを燃焼状態にしてヒータコアによる暖房を行う暖房制御と、を行う制御装置において、暖房制御が要求され、かつ再生カット制御が要求されている場合、暖房制御を実行せず、再生カット制御を実行する技術を開示している。
しかし、上記公報開示の技術にあっては、フューエルカットを行う再生カット制御を優先するため、再生カット制御が行われているとき、エンジン冷却水の温度であるエンジン水温が低下し、空調空気の吹出温度が低下してしまう。そのため、乗員(ユーザ)の快適性を低下させないために上記技術には改善の余地がある。
特開2018-090154号公報
本発明の目的は、フューエルカットによる乗員快適性の低下を抑制できる、車両の制御装置を提供することにある。
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
(1) エンジンが回転している状態で該エンジンへの燃料供給を停止するフューエルカットを実施可能な車両に搭載される制御装置であって、
エンジン冷却水の熱を利用して車室の暖房を行う暖房要求中に前記フューエルカットの要求がある場合、空調空気の吹出口モードがデフロスタモードまたはバイレベルモードにされている場合には、前記フューエルカットを禁止する、車両の制御装置。
(2) 前記エンジン冷却水の水温であるエンジン水温が、前記車室への目標吹出温度に対する目標水温未満の場合に、前記フューエルカットを禁止する、(1)記載の車両の制御装置。
上記(1)について:
空調空気の吹出口モードには、フロントガラスへ向けて吹出すデフロスタ(DEF)モード、乗員(ユーザ)の上半身に向けて吹出すフェイス(FACE)モード、乗員の足元へ向けて吹出すフット(FOOT)モード、乗員の上半身と足元へ向けて吹出すバイレベル(BI-LEVEL)モード等がある。そのうち、デフロスタモードが選択されている場合には、乗員の求めに応じてフロントガラスの曇り等を除去させて乗員の視界を確保する必要がある。また、バイレベルモードが選択されている場合には、乗員の求めに応じて乗員が快適と感じる頭寒足熱を確保する必要がある。そのため、デフロスタモードとバイレベルモードは、空調空気の吹出口モードの中でも優先順位が比較的高いモードである。
その基で、上記(1)の制御装置によれば、暖房要求中にフューエルカットの要求がある場合であっても、空調空気の吹出口モードがデフロスタモードまたはバイレベルモードにされている場合には、フューエルカットを禁止するため、フューエルカットを禁止させて暖房を優先させることができる。そのため、フューエルカットを実施してエンジン水温が低下して空調空気の吹出温度が低下することを抑制でき、デフロスタモードおよびバイレベルモードの効果を効率よく得ることができる。よって、フューエルカットを行うことによる乗員快適性の低下を抑制できる。
上記(2)について:
エンジン水温が車室への目標吹出温度(TAO)に対する目標水温以上の場合、フューエルカットを実施してエンジン水温が多少下がっても、乗員の快適性に影響を与えるほど空調空気の吹出温度が低下することはなく、デフロスタモードおよびバイレベルモードの効果を効率よく得ることができる。そのため、フューエルカットを実施可能である。一方、エンジン水温が車室への目標吹出温度(TAO)に対する目標水温未満の場合は、フューエルカットを実施してエンジン水温が下がると、デフロスタモードおよびバイレベルモードの効果を効率よく得ることが困難になるおそれがある。
その基で、上記(2)の制御装置によれば、エンジン水温が車室への目標吹出温度(TAO)に対する目標水温未満の場合に、フューエルカットを禁止する(上記(1)の制御を行う)ため、エンジン水温が目標吹出温度(TAO)に対する目標水温以上の場合にはフューエルカットを禁止せずに実施させることができる。よって、フューエルカットを行うことによる乗員快適性の低下を抑制しつつ、フューエルカットの機会の減少を抑制することができる。
本発明実施例の制御装置が搭載される車両の概略構成図である。 本発明実施例の制御装置と、該制御装置によって制御される空調装置およびエンジンと、の概略構成図である。 本発明実施例の制御装置におけるエアコンECUの、オートエアコン時における、目標吹出温度と空調空気の吹出口モードとの関係を示す図である。 本発明実施例の制御装置の制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明実施例の制御装置の、フューエルカット実施後における制御ルーチンを示すフローチャートである。 図5におけるΔTマップである。 本発明実施例の制御装置の、フューエルカット実施後における時間とエンジン水温との関係を示す図である。
以下に、図面を参照して、本発明実施例の車両の制御装置10について説明する。
本発明実施例の制御装置10が搭載される車両Vは、エンジン(内燃機関といってもよい)20が回転している状態で該エンジン20への燃料供給を停止するフューエルカットを実施可能な車両である。車両Vは、走行用モータを備えずエンジン20のみを走行駆動源とするコンべ車両であってもよく、PHV(Plug-in Hybrid Vehicle)であってもよく、HV(Hybrid Vehicle)であってもよい。なお、コンべ車両は、ガソリンを燃料としてもよく、軽油を燃料としてもよい。
制御装置10は、図1に示すように、エンジン20の作動を制御するエンジンECU(Electronic Control Unit)30と、空調装置40の作動を制御するエアコンECU50と、を有する。
エンジンECU30は、エンジン20の運転状態を制御しており、図示略のインジェクタからの燃料噴射量等を制御している。エンジンECU30は、所定のフューエルカット条件が成立した時に、図示略のインジェクタからの燃料噴射を停止することで、エンジン20への燃料供給を停止可能(フューエルカット可能)となっている。なお、所定のフューエルカット条件は、(i)燃費向上のため、(ii)ドライバビリティ向上のため、(iii)排ガス中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタ(GPF)の再生のため、(iv)PHVまたはHVにあっては図示略のバッテリが満充電のときに図示略のモータによる外力によりエンジン20を回転させるモータリングのため、等に対応させて、複数設定されている。
空調装置40は、車室の空調を行うために設けられる。空調装置40は、車両のインストルメントパネルの内部に設けられている。図2に示すように、空調装置40は、空調ダクト41と、ブロワ42と、冷却装置43と、加熱装置44と、内外気切替ダンパ45と、エアミックスダンパ46と、吹出口切替ダンパ47と、を有する。
空調ダクト41は、内部に車室を空調するための空調用空気が流れる通風路41aを有する。空調ダクト41は、空調ダクト41の外部から通風路41aに車外の空気を取り込む外気吸込口41bと車室の空気を取り込む内気吸込口41cを有するとともに、通風路41aの空気を車室に吹出す複数の吹出口41d、41e、41fを有する。
外気吸込口41bと内気吸込口41cは、内外気切替ダンパ45にて開閉可能とされている。内外気切替ダンパ45は、内外気切替ダンパ用モータ45aによって駆動される。内外気切替ダンパ45が内気吸込口41cを閉塞する際には、外気吸込口41bが開放されて外気吸込口41bから空気が通風路41aに取り込まれる。内外気切替ダンパ45が外気吸込口41bを閉塞する際には、内気吸込口41cが開放されて内気吸込口41cから空気が通風路41aに取り込まれる。
吹出口41dは、フロントガラス(フロントウインドシールドといってもよい)へ向けて空気を吹出すデフロスタ(DEF)吹出口であり、吹出口41eは、乗員の頭部を含む上半身に向けて空気を吹出すフェイス(FACE)吹出口であり、吹出口41fは、乗員の足元に向けて空気を吹出すフット(FOOT)吹出口である。
吹出口41d、41e、41fのそれぞれには、吹出口切替ダンパ47が設けられている。各吹出口切替ダンパ47は、吹出口切替ダンパ用モータ47aによって駆動される。吹出口切替ダンパ47により、車室に向けて吹出される空調空気の吹出口モードを、デフロスタ(DEF)モード、フェイス(FACE)モード、バイレベル(BI-LEVEL)モード、フット(FOOT)モードおよびフットデフ(FOOT-DEF)モードのいずれかに変更可能である。
ブロワ(送風機)42は、空調ダクト41内で内外気切替ダンパ45の空気流れ方向下流側に配置されている。ブロワ42は、ブロワモータ42aの駆動によって作動し、通風路41aの空気流れを発生させる。ブロワ42の作動量により、通風路41aを流れる空気量(風量)を調整可能である。このため、ブロワ42の作動量により、吹出口41d、41e、41fから車室に向けて吹出される空調空気の風量を調整可能である。
冷却装置43は、エバポレータ(蒸発器)43aを有する。エバポレータ43aは、空調ダクト41内でブロワ42の空気流れ方向下流側に配置されている。エバポレータ43aは、その内部を流れる冷媒と通風路41aを流れる空気との間で熱交換することによって通風路41aを流れる空気を冷却し、除湿する。エバポレータ43aの内部および/または出口等には、エバポレータセンサ43bが設けられており、エバポレータ43aの温度を検出可能となっている。
冷却装置43は、冷媒が循環する冷凍サイクル43cを有する。冷凍サイクル43cは、エバポレータ43aに加えて、冷媒を圧縮するコンプレッサ43dと、コンデンサ43eと、膨張弁43fと、を有する。
コンプレッサ43dは、エバポレータ43aから流入してきた冷媒を圧縮して吐出することで、冷媒を冷凍サイクル43cで循環させる。コンデンサ43eは、冷媒の流れ方向で、コンプレッサ43dの下流側に配置されている。コンデンサ43eは、コンプレッサ43dで高温、高圧になった冷媒と車外の空気(外気)との間で熱交換し、冷媒を冷却させる。膨張弁43fは、冷媒の流れ方向で、コンデンサ43eの下流側でエバポレータ43aの上流側に配置されている。
加熱装置44は、ヒータコア44aを有する。ヒータコア44aは、空調ダクト41内でエバポレータ43aの空気流れ方向下流側に配置されている。ヒータコア44aの内部には、エンジン20とヒータコア44aとの間を循環するエンジン冷却水が流れる。ヒータコア44aは、エンジン20により温められたエンジン冷却水と通風路41aを流れる空気との間で熱交換することによって、通風路41aを流れる空気を加熱する。
加熱装置44は、エンジン冷却水が循環する冷却水回路44cを有する。冷却水回路44cは、ヒータコア44aに加えて、ウォータポンプ44dを有する。ウォータポンプ44dによって、エンジン冷却水がエンジン20とヒータコア44aとの間で循環される。
エンジン冷却水は、燃焼状態にあるエンジン20によって加熱される。そのため、エンジン20が燃焼状態にあるときは、エンジン冷却水の水温であるエンジン水温は上昇するが、フューエルカットが実施されてエンジン20が燃焼状態にないときにはエンジン水温が低下する。冷却水回路44cには、水温センサ44bが設けられており、エンジン水温を検出可能となっている。
エアミックスダンパ46は、空調ダクト41内でエバポレータ43aの空気流れ方向下流側でヒータコア44aの空気流れ方向上流側に配置されている。エアミックスダンパ46は、エアミックスダンパ用モータ46aの駆動によって作動し、エバポレータ43aを通過した空気の、ヒータコア44aを通過させる量と、ヒータコア44aをバイパスさせる量との調整を行う。エアミックスダンパ46の位置は、ポテンショメータ46bにより検出可能とされている。
エアコンECU50は、乗員からの空調の要求に応じて、空調装置40を制御する。エアコンECU50は、エンジンECU30と互いに通信可能に接続されている。
エアコンECU50には、内外気切替ダンパ用モータ45a、吹出口切替ダンパ用モータ47a、ブロワモータ42a、エバポレータセンサ43b、コンプレッサ43d、水温センサ44b、ポテンショメータ46b、車室温度を検出する内気センサ60、車外温度を検出する外気センサ61、および、日射量を検出する日射センサ62が接続されている。エアコンECU50には、さらに、乗員が空調装置40のオン/オフ、オートエアコンのオン/オフ、空調温度の設定、吹出口モードの選択、等の操作を行うための操作部63が接続されている。
エアコンECU50は、空調装置40がオンされているとき、空調ダクト41の吹出口41d、41e、41fから吹き出される空調空気の目標温度である目標吹出温度(TAO)を算出する。エアコンECU50は、下記数式(1)を用いてTAOを算出する。
TAO=Kset×Tset-Kr×Tr-Kam×Tam-Ks×Ts+C
・・・(1)
なお、Tsetは、乗員が設定した設定温度である。Trは、内気センサ60によって検出される車室温度である。Tamは、外気センサ61によって検出される外気温である。Tsは、日射センサ62によって検出される日射量である。また、Kset、Kr、Kam、Ksはゲインであり、Cは補正用の定数である。
エアコンECU50は、また、空調装置40がオンされているとき、目標吹出温度(TAO)に対する、エンジン冷却水の目標水温を決定する。
乗員によってオートエアコンがオンされているとき、エアコンECU50は、目標吹出温度(TAO)に応じて、エアミックスダンパ用モータ46aの制御、コンプレッサ43dのオン/オフ制御、吹出口切替ダンパ用モータ47aの制御等を自動的に行う。ただし、吹出口切替ダンパ用モータ47aの制御等は、オートエアコンがオフされているときであっても、乗員が手動で実行できるようになっている。
図3は、オートエアコンがオンされているときにおける、目標吹出温度(TAO)と、吹出口切替ダンパ用モータ47aを駆動制御することで得られる吹出口モードとの関係を示している。
目標吹出温度(TAO)の上昇時にあっては、TAO≦T0のときは、吹出口モードがフェイス(FACE)モードであり、TAOが上昇してTAOがT1(>T0)に達したときに、吹出口モードがフェイス(FACE)モードからバイレベル(BI-LEVEL)モードに切り替わるようになっている。また、TAOがさらに上昇してTAOがT3(>T1)に達したときに、吹出口モードがバイレベル(BI-LEVEL)モードからフット(FOOT)モードに切り替わるようになっている。
一方、TAOの下降時にあっては、TAO≧T3のときからTAOが低下してTAOがT2(T1<T2<T3)に達したときに、吹出口モードがフット(FOOT)モードからバイレベル(BI-LEVEL)モードに切り替わるようになっている。また、TAOがさらに下降してTAOがT0(<T1)に達したときに、吹出口モードがバイレベル(BI-LEVEL)モードからフェイス(FACE)モードに切り替わるようになっている。
なお、TAOの上昇時と下降時では、フェイス(FACE)モードとバイレベル(BI-LEVEL)モードとの切替温度にT1-T0の差があり、バイレベル(BI-LEVEL)モードとフット(FOOT)モードとの切替温度にT3-T2の差がある。これらは、制御ハンチングを防止するためのヒステリシス幅である。
図4は、フューエルカットが実施される前における、制御装置10の制御ルーチンを示すフローチャートである。図4に示す制御ルーチンは、空調装置40がオンされているときに所定時間間隔で行われる。
まず、ステップS11で、エアコンECU50が、暖房要求中であってエンジン水温が目標水温未満か否かを判定する。ステップS11で、暖房要求中ではない、または暖房要求中であるがエンジン水温が目標水温未満ではない(目標水温以上である)と判定した場合には、ステップS15に進み、フューエルカットを禁止させることなく(何もすることなく)、そのままエンドステップに進む。一方、ステップS11で暖房要求中であってエンジン水温が目標水温未満であると判定した場合には、ステップS12に進む。
ステップS12では、エンジンECU30が、所定のフューエルカット条件が成立しておりエンジン20への燃料供給を停止する要求(フューエルカット要求)があるか否かを判定する。ステップS12でフューエルカット要求はないと判定した場合には、ステップS15に進み、フューエルカットを禁止させることなく(何もすることなく)、そのままエンドステップに進む。一方、ステップS12でフューエルカット要求があると判定した場合には、ステップS13に進む。
ステップS13では、エアコンECU50が、乗員によって手動で、空調空気の吹出口モードが、デフロスタ(DEF)モードまたはバイレベル(BI-LEVEL)モードにされているか否かを判定する。ステップS13で、乗員によって手動で、デフロスタ(DEF)モードまたはバイレベル(BI-LEVEL)モードにされていないと判定した場合には、ステップS15に進み、フューエルカットを許可させて(禁止させることなく、何もすることなく)、そのままエンドステップに進む。
一方、ステップS13で、乗員によって手動でデフロスタ(DEF)モードまたはバイレベル(BI-LEVEL)モードにされていると判定した場合には、ステップS14に進む。そして、ステップS14で、エアコンECU50からエンジンECU30にフューエルカットを禁止させる信号を出力し、フューエルカットを禁止させる。そして、エンドステップに進む。
図5は、フューエルカットが実施された後における、制御装置10の制御ルーチンを示すフローチャートである。図5に示す制御ルーチンは、フューエルカットが実施されているときに所定時間間隔で行われる。
まず、ステップS21で、エアコンECU50が、暖房要求中であるか否かを判定する。ステップS21で、暖房要求中ではないと判定した場合には、ステップS24に進み、フューエルカットを禁止(中断)させることなく(フューエルカットの実施を継続させて)、そのままエンドステップに進む。一方、ステップS21で暖房要求中であると判定した場合には、ステップS22に進む。
ステップS22では、エアコンECU50が、フューエルカットの実施により、フューエルカットの実施開始時における水温(F/Con時水温)から現在の水温(現水温)が所定の温度(ΔT)よりも下がったか否かを判定する。
所定の温度(ΔT)は、エアコンECU50に図6に示すマップを予め記憶させておき、該マップを参照することにより決定される。なお、図6における「水温」は、F/Con時水温である。図6に示すように、所定の温度(ΔT)は、F/Con時水温が高いときには、F/Con時水温が低いときよりも大きい値となるように設定されている。
そして、ステップS22で、所定の温度(ΔT)よりも下がっていないと判定した場合には、ステップS24に進み、フューエルカットを禁止(中断)させることなく、そのままエンドステップに進む。
一方、ステップS22で、所定の温度(ΔT)よりも下がったと判定した場合には、ステップS23に進む。そして、ステップS23で、エアコンECU50からエンジンECU30にフューエルカットを禁止(中断)させる信号を出力し、フューエルカットを禁止(中断)させる。そして、エンドステップに進む。
なお、図7に示すように、フューエルカットが実施されると、エンジン20に燃料が供給されずエンジン20での燃焼が行われないため、エンジン水温が低下するが、フューエルカットの実施中にフューエルカットが禁止(中断)されると、エンジン20に燃料が供給されてエンジン20での燃焼が再開されるため、エンジン水温が上昇する。そして、フューエルカットが禁止(中断)されてエンジン水温が再びF/Con時水温以上に上昇したときには、フューエルカットが再開されるようになっている。このように、フューエルカットが実施された後、フューエルカットの禁止(中断)と再開が繰り返されるようになっている。
つぎに、本発明実施例の作用、効果を説明する。
(A)空調の吹出口モードとしてデフロスタ(DEF)モードが選択されている場合には、乗員の求めに応じてフロントガラスの曇り等を除去させて乗員の視界を確保する必要がある。また、バイレベル(BI-LEVEL)モードが選択されている場合には、乗員の求めに応じて乗員が快適と感じる頭寒足熱を確保する必要がある。そのため、デフロスタ(DEF)モードとバイレベル(BI-LEVEL)モードは、空調の吹出口モードの中でも優先順位が比較的高いモードである。
その基で、図4に示すように、暖房要求中にフューエルカットの要求がある場合であっても、空調空気の吹出口モードがデフロスタ(DEF)モードまたはバイレベル(BI-LEVEL)モードにされている場合には、フューエルカットを禁止するため、フューエルカットを禁止させて暖房を優先させることができる。そのため、フューエルカットを実施してエンジン水温が低下して空調空気の吹出温度が低下することを抑制でき、デフロスタ(DEF)モードおよびバイレベル(BI-LEVEL)モードの効果を効率よく得ることができる。よって、フューエルカットを行うことによる乗員快適性の低下を抑制できる。
(B)エンジン水温が車室への目標吹出温度(TAO)に対する目標水温以上の場合には、フューエルカットを実施してエンジン水温が多少下がっても、乗員の快適性に影響を与えるほど空調空気の吹出温度が低下することはなく、デフロスタ(DEF)モードおよびバイレベル(BI-LEVEL)モードの効果を効率よく得ることができる。そのため、フューエルカットを実施可能である。一方、エンジン水温が車室への目標吹出温度(TAO)に対する目標水温未満の場合は、フューエルカットを実施してエンジン水温が下がると、デフロスタ(DEF)モードおよびバイレベル(BI-LEVEL)モードの効果を効率よく得ることが困難になるおそれがある。
その基で、エンジン水温が車室への目標吹出温度(TAO)に対する目標水温未満の場合に、フューエルカットを禁止するため、エンジン水温が目標吹出温度(TAO)に対する目標水温以上の場合にはフューエルカットを禁止せずに実施させることができる。よって、フューエルカットを行うことによる乗員快適性の低下を抑制しつつ、フューエルカットの機会の減少を抑制することができる。
(C)一方、フューエルカットが実施された後にあっては、図5に示すように、暖房要求中であり、エンジン水温がフューエルカットの開始時から所定の温度(ΔT)以下に低下した場合には、フューエルカットを禁止(中断)するため、エンジン20に再び燃料を供給してエンジン20の燃焼を再開させることができ、フューエルカットによって低下したエンジン水温を上昇させることができる。よって、フューエルカットが実施される場合であっても、フューエルカットによってエンジン水温が下がり暖房性能が低下することを抑制できる。
(D)また、フューエルカットが実施された後におけるフューエルカットの禁止(中断)後、エンジン水温が所定温度(ΔT)以上に上昇したとき、フューエルカットが再開されるため、暖房性能を維持しつつフューエルカットの機会の減少を抑制することができる。
10 制御装置
20 エンジン
30 エンジンECU
40 空調装置
41 空調ダクト
41a 通風路
41b 外気吸込口
41c 内気吸込口
41d、41e、41f 吹出口
43 冷却装置
43a エバポレータ
43c 冷凍サイクル
44 加熱装置
44a ヒータコア
44c 冷却水回路
45 内外気切替ダンパ
46 エアミックスダンパ
47 吹出口切替ダンパ
50 エアコンECU
V 車両

Claims (2)

  1. エンジンが回転している状態で該エンジンへの燃料供給を停止するフューエルカットを実施可能な車両に搭載される制御装置であって、
    エンジン冷却水の熱を利用して車室の暖房を行う暖房要求中に前記フューエルカットの要求がある場合、空調空気の吹出口モードがデフロスタモードまたはバイレベルモードにされている場合には、前記フューエルカットを禁止する、車両の制御装置。
  2. 前記エンジン冷却水の水温であるエンジン水温が、前記車室への目標吹出温度に対する目標水温未満の場合に、前記フューエルカットを禁止する、請求項1記載の車両の制御装置。
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