JP3649031B2 - 車両のエンジン自動停止再始動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は車両のエンジン自動停止再始動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動変速機を搭載した車両において、エンジンの自動停止、及び再始動を行う装置として、特開平８−２９１７２５号公報に開示されたものがある。
【０００３】
これは、走行中に信号待ちなどで一時的に車両が停止したようなときに、エンジンを自動的に停止させ、かつ発進させるときなどには、再び自動的に始動し、これにより燃費などの改善を図るものである。
【０００４】
【発明が解決すべき課題】
ところが、この場合には、自動変速機のセレクト位置が、ドライブレンジに入ったまま車両が停車したときには、再始動するときに、いったん強制的にニュートラルレンジにホールドし、再始動後、アイドル回転になったときにニュートラルでのホールドを解除するようになっている。
【０００５】
このため、エンジンは回転しても、自動変速機の特有のクリープ力の発生が遅れることになり、運転者に違和感を与えることになり、またニュートラルレンジからドライブレンジに切換わったときに、トルクコンバータの存在により、エンジン回転の２乗に比例するトルクが駆動軸に伝達され、運転者の予期しないショックが発生する。とくに発進時に、ブレーキ解除してアクセルを踏み込んだときには、エンジントルクが大きくなるため、さらに大きなトルクショックを発生することがあった。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決することを目的とするもので、エンジン再始動時のトルクショックを軽減し、また運転者の要求にあった駆動力を発生するようにした車両のエンジン自動停止再始動装置を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、エンジンと、このエンジンに同期して回転する電動機と、エンジン及び電動機の出力を駆動輪に伝達する自動変速機と、車両の走行条件によってエンジンの自動停止、再始動を行うコントローラとを備えた車両において、前記コントローラは、エンジンの再始動要求を判定する手段と、エンジン再始動時の目標回転数を設定する手段と、エンジン停止条件が成立した時の自動変速機の駆動力伝達状態を判定する手段と、再始動判定時に駆動力伝達状態が前記エンジンの停止条件成立時と同一の駆動力伝達状態を維持したまま目標回転数に応じて電動機を出力させてエンジン再始動を実行する手段とを備える。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、前記再始動判定手段は、アクセルペダルが踏まれたとき、ブレーキペダルが解放されたとき、車速がゼロでないとき、停止後一定の停止時間が経過したときの、いずれか一つでも成立したときに再始動を開始させる。
【０００９】
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記目標回転数の設定手段は、エンジン再始動時にアクセルペダルが踏まれていないときは目標回転数をアイドル回転数とする。
【００１０】
第４の発明は、第１または第２の発明において、前記目標回転数の設定手段は、アクセルペダルが踏まれているときはアクセル開度に応じて目標回転数を増加させる。
【００１１】
第５の発明は、第４の発明において、前記目標回転数の設定手段は、アクセル開度と始動後時間または車速に応じて目標回転数を増加させる。
【００１２】
第６の発明は、第１の発明において、前記再始動実行手段は、駆動力伝達状態が駆動力非伝達状態のときはアイドル回転数を目標回転数とする。
【００１３】
第７の発明は、第１の発明において、前記再始動実行手段は、エンジン再始動時に目標回転数となるようにエンジントルクと電動機トルクとを制御する。
【００１４】
第８の発明は、第７の発明において、前記再始動実行手段は、エンジン再始動時の目標回転数を超えるときは電動機に発電作用をさせて回転上昇分を吸収する。
【００１５】
第９の発明は、第１、第７、第８の発明において、前記再始動実行手段は、エンジン再始動開始後にエンジンブーストが所定値まで発達した後に燃料供給を開始させる。
【００１６】
第１０の発明は、第９の発明において、前記再始動実行手段は、エンジン回転数が目標回転数に収束してから電動機のトルクをゼロにする。
【００１７】
第１１の発明は、第１〜第１０の発明において、エンジン停止時にも自動変速機に要求される油圧を供給する外部オイルポンプを備えている。
【００１８】
【作用、効果】
第１、第２の発明では、エンジンの再始動時に、自動変速機の駆動力伝達状態は同一のまま維持され、例えばドライブレンジにあるときは、そのままの状態で始動されるので、電動機による起動回転時にも自動変速機のクリープ力は発生し、これがエンジンの自立回転によりそのまま受け継がれるので、再始動の途中でクリープ力が突然発生したりすることがなく、運転者に違和感をもたらすことがない。ニュートラルレンジ入ったままでの再始動時には、そのままニュートラルレンジが維持されるので、クリープ力は発生しないが、この場合には運転者もこのことを認識しているので、とくに違和感を生じることもないし、その後に発進のためにドライブレンジに切換えたときに生じるショックは、通常の予測できる範囲であるため、とくに問題となることもない。
【００１９】
また、再始動時には目標回転数を設定しているので、駆動力伝達状態のいかんにかかわらず、目標とする回転数に制御でき、再始動後の急発進時などでも必要な発進加速性能を確保したり、あるいは大きな駆動力が不必要なときに、アイドル回転数が異常に高まったりすることが防止できる。
【００２０】
第３の発明では、アクセルペダルが踏まれていないとき、つまり急発進などの要求がないときは、再始動時にアイドル回転数となり、燃費の悪化やクリープ力が不必要に増大したりすることが防止される。
【００２１】
第４または第５の発明では、アクセル開度と始動後時間または車速に応じて目標回転数が高まるので、再始動後直ちに運転者の要求する駆動力を付与することができ、発進性能を向上させられる。
【００２２】
第６の発明では、駆動力の非伝達状態、例えばニュートラル、パーキングレンジなどのときは、アイドル回転数にすることにより、不必要に回転数が上昇するのを防止できる。
【００２３】
第７の発明では、電動機とエンジンとの両出力により目標回転数に制御するので、再始動後、短時間のうちに正確に制御できる。
【００２４】
第８の発明では、エンジン回転数の立ち上がりが急なときなど、過剰に回転数が上昇するのを防ぎ、目標回転数への収束性が良好となる。
【００２５】
第９の発明では、エンジンのブーストが所定値になってから燃料を供給するので、エンジンの立ち上がりの燃焼トルクが適度に抑制され、目標回転数に対する制御の収束性が良好となる。
【００２６】
第１０の発明では、エンジンの一時停止時にも油圧が供給され、自動変速機はエンジン停止前と同一の状態を維持したまま再始動を行うことができ、再始動時を応答遅れなく、実行できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２８】
図１において、１はエンジン、３は無段自動変速機であり、これらの間にはモータジェネレータ（電動機）２が配置される。エンジン１またはモータジェネレータ２の回転が無段自動変速機３からドライブシャフト７を介して図示しない駆動輪に伝達される。
【００２９】
なお、エンジン１としては、ガソリンエンジンの他、ディーゼルエンジンを備えることもでき、また無段自動変速機３の代わりにトルクコンバータ付きもしくは発進クラッチ付きの有段自動変速機を用いることもできる。
【００３０】
無段自動変速機３はトルクコンバータ４と、前後進切換機構５と、可変プーリ６ａ，６ｂ間に掛け回した金属ベルト６から構成され、可変プーリ６ａ，６ｂのプーリ比を変えることにより、金属ベルト６を介して伝達される速度比が変化する。無段自動変速機３の目標変速比が運転状態に応じて設定され、これが実際の入力回転数と出力回転数の比である変速比と一致するように、可変プーリ６ａ，６ｂを駆動するためのプライマリ油圧とセカンダリ油圧とが制御される。なお、１４は変速に必要な油圧を供給する外付けの電動型のオイルポンプで、エンジン回転の一時的な停止時にも油圧を発生させ、無段自動変速機３に必要油圧を供給可能となっている。
【００３１】
前後進切換機構５は前進時と後進時とで出力回転の方向を逆転させるもので、またトルクコンバータ４は入力回転トルクを流体力を介して出力側に伝達し、入力側の極低速回転時など出力側の回転の停止を許容できる。
【００３２】
前記モータジェネレータ２はエンジン１のクランクシャフトに直結もしくはベルトやチェーンを介して連結され、エンジン１と同期して回転する。モータジェネレータ２はモータ、あるいは発電機として機能し、電力コントロールユニット１２によりその機能と回転数、発電量などが制御される。
【００３３】
モータジェネレータ２がエンジン１の出力を補ってモータとして、あるいはエンジン１を始動するためにモータとして機能するときは、バッテリ１３からの電流が電力コントロールユニット１２を介して供給され、また車両の走行エネルギを回収すべきく発電機として機能するときは、電力コントロールユニット１２を介して発生した電流によりバッテリ１３が充電される。
【００３４】
また、車両の一時停止時などにエンジン１を自動的に停止し、その後に発進させるときにエンジン１を自動的に再始動させるために、自動停止再始動コントローラ１０が備えられ、車両停止時にエンジン１の作動を停止させ、また発進時にモータジェネレータ２によりエンジン１を始動させるようになっている。
【００３５】
このため、始動停止再始動コントローラ１０には、エンジン回転数センサ９、ブレーキセンサ１１、アクセルセンサ１５、無段自動変速機３のセレクト位置センサ１７、車速センサ１８などからの信号が入力し、これらに基づいて自動停止と始動の制御を行うが、とくに本発明では、この始動時に無段自動変速機３のエンジン回転力を伝達可能な状態においてモータジェネレータ２により再始動が行われ、これにより再始動時に運転者が要求する駆動力や、クリープ力を発生させ、発進時の違和感を回避し、さらにショックの低減もはかるようになっている。
【００３６】
ここで、自動停止始動コントローラ１０で実行される制御内容について、図２のフローチャートにしたがって説明する。
【００３７】
この自動停止始動制御は、エンジンが暖機した後に実行されるもので、例えば、車両の走行中に交差点などで一時的に停止するときにエンジン停止し、発進時などに自動的に再始動する制御である。
【００３８】
したがって、ステップＳ１ではエンジン暖機が完了したことを確認した上で、ブレーキペダルが踏み込まれ、車速がゼロとなり、アクセルペダルがオフとなっているかどうか判断され、さらにエンジン回転数がアイドル回転（例えば800ｒｐｍ以下）であるかどうか判断され（ステップＳ２〜５）、これらがすべて成立しているときは、ステップＳ６でこれらの条件が初めて成立したかどうかを、ＦＣＯＮＤ＝０かどうかから判断する。
【００３９】
初めて成立したときには、ステップＳ７でエンジンを停止させるまでのディレイ時間を設定（ＦＣＯＮＤ＝１）する。このディレイ時間としては例えば２秒程度が設定され、条件が成立してから２秒後にエンジンを停止する。
【００４０】
次にステップＳ８で無段自動変速機の変速位置を検出し、Ｒレンジなければ自動停止に移行するものとして、ステップＳ９でフラグを立て（ＦＲＦＳＴ＝０）、ステップＳ１０ですでにエンジンが停止中かどうか判断する。
【００４１】
したがってこの自動停止、再始動はＤレンジの他に、Ｌ、Ｓレンジ、あるいはＮ、Ｐ（ニュートラル、パーキング）レンジにあるときにも実行される。
【００４２】
もしエンジン停止中でなければ、ステップＳ１１に進み上記設定したディレイ時間が経過したかどうか判定し、ディレイ時間が過ぎていれば、ステップＳ１２以下のエンジン停止モードに進む。
【００４３】
ここでは、まずエンジン一時停止を行うべく、ステップＳ１３でモータジェネレータの発生トルクをゼロにし、ステップＳ１４でエンジンの燃料噴射を停止する。そして、ステップＳ１５でエンジン停止が初回の動作であるかどうかを、ＦＩＳＴＰＦＳＴ＝０かどうかから判定し、初めてであれば、アイドルストップ許可時間を設定し、時間設定を示すフラグをＦＩＳＴＰＦＳＴ＝１にセットする。さらにステップＳ１７ではエンジンが自動停止していることを示すフラグＦＥＮＧＳＴＲＴ＝０にセットし、これらによりエンジン停止に入る。
【００４４】
一方、前記ステップＳ１〜４の条件のいずれかが外れたときは、つまり、ブレーキペダルが解除されたり、アクセルペダルが踏み込まれたり、あるいは車速がゼロでなくなったときなどの場合は、ステップＳ１８でエンジン停止条件が外れたことを示すフラグをたて（ＦＣＯＮＤ＝０）、ステップＳ１９でエンジン停止中かどうか判定し、もし停止中ならば、ステップＳ２２以降に進んでエンジンを再始動する。
【００４５】
ただしエンジン停止中でなければ、ステップＳ２０でアイドルストップ許可フラグＦＩＳＴＰＦＳＴ＝０にリセットする。
【００４６】
また、エンジン停止条件が成立し、ステップＳ１０で既にエンジン停止に移行していると判断されたときは、ステップＳ２１に進んでアイドルストップの許可時間が終了したかどうか判定する。この許可時間が経過したならば、やはりステップＳ２２以降の再始動モードに入る。
【００４７】
エンジンを再始動するときには、まずステップＳ２２でエンジン再始動モードに移行し、ステップＳ２３でエンジン再始動の初回の動作かを、ＦＥＮＧＳＴＲＴ＝０により判断する。もし、初回の動作ならば、ステップＳ２４で再始動のディレイ時間を設定し、ＦＥＮＧＳＴＲＴ＝１にセットする。
【００４８】
このディレイ時間は再始動時のブースト発達時間（例えば１．５秒）に相当する時間に設定され、この間は燃料を噴射せずにクランキングを行い、これによりエンジンの起動を円滑にする。
【００４９】
ステップＳ２５でアクセルペダルがオフ、つまりアクセルが踏まれていないときからの始動ならば、ステップＳ２６で目標エンジン回転数としてアイドル回転数を設定し、ステップＳ２７でディレイ時間の経過をまち、その後にステップＳ２８で燃料噴射を開始する。
【００５０】
また、ステップＳ２５でアクセルペダルが踏み込まれているときには、ステップＳ３３に移行して完爆判定が成立しているかどうか判別し、判定が成立しているときには、ステップＳ３５でモータトルクがゼロとなるように、モータジェネレータのトルク制御を行う。
【００５１】
これに対して、完爆判定が成立していない場合は、ステップＳ３４に進んで目標回転数を設定し、モータジェネレータによりエンジンを始動するが、目標回転数は目標駆動力から求めるか、あるいはアクセル開度と始動後時間との関数として求めモータジェネレータの回転数を制御する。
【００５２】
そして、ステップＳ３６ではエンジンの燃料噴射を開始する。
【００５３】
ここで、エンジンの代わりにモータジェネレータが発生する目標駆動力とは、エンジンによってトルクコンバータを介して無段自動変速機を駆動したときのクリープ力に相当する駆動力である。
【００５４】
いま、トルクコンバータの出力は、入出力速度の比（速度比）に応じたトルク比ｔと、トルク容量τにより、ｔ×τ×Ｎｅ2として算出される。要求駆動力は駆動輪での駆動力であるから、車輪半径、ファイナルギヤ比、変速機変速比によりトルクコンバータの出力トルクに変換される。
【００５５】
したがって、トルクコンバータの目標入力回転数（エンジン回転数）Ｎは、
Ｎ＝（ＴＥＤ０／ＧＲＢＹＲＴ／ＲＡＴＩＯ／ＴＲＱＲＴＯ／ＴＡＵ）1/2
となる。ただし、駆動力ＴＥＤ０、ファイナル比／車輪半径ＧＲＢＹＲＴ、実変速比ＲＡＴＩＯ、トルクコンバータのトルク比ＴＲＱＲＴＯ、トルクコンバータ容量ＴＡＵとする。
【００５６】
または、目標回転数は、図３に示すように、アクセルペダルの踏み込み量と始動後時間または始動後の車速の関数として、マップを検索して設定してもよい。
【００５７】
ただし、ここで制御される目標回転数は、実際には後述するように、エンジンに燃料供給が開始されるならば、エンジントルクも発生するので、エンジンのトルクとモータジェネレータとのトルクの和となり、エンジンのトルクにより回転が吹き上がろうとするときには、モータジェネレータが発電機として負荷となり、目標回転数から外れて回転が上昇することが防止される。
【００５８】
ところで、再始動時の無段自動変速機のシフト位置については、どの位置にあっても、そのまま再始動を行うので、もしＤレンジにあれば、アクセルが踏まれていないときには、最初からアイドル回転に相当するクリープ力が発生し、Ｎレンジにあれば、クリープ力が無いまま、無段自動変速機の入力回転数がアイドル回転のままに維持される。したがって、いずれにしても、再始動時にニュートラルにホールドして、始動後にＤレンジに戻すようなときに発生するショックが生じることはない。
【００５９】
一方、ステップＳ８で無段自動変速機のセレクト位置が、Ｒレンジにあると判断されたときは、ステップＳ２９でエンジンが停止中かどうか判断し、停止中であれば他からＲレンジへ移行した初回であるかどうかを、ステップＳ９でたてたフラグから判断し、つまりステップＳ３０でＦＲＦＳＴ＝０ならば、Ｒレンジへ移行した初回であるとものとして、ステップＳ３１でエンジンを停止させているディレイ時間（例えば２秒）を設定し、同時にフラグをＦＲＦＳＴ＝１をセットする。
【００６０】
そして、ステップＳ３２では設定されたディレイ時間が経過したときには、ステップＳ２２以降のルーチンにしたがってエンジンの始動を行う。
【００６１】
次に図４を参照しながら、作用について説明する。
【００６２】
本発明はエンジンの一時的な自動停止と再始動の制御に関するものであるが、上記のように、再始動時の制御に特徴がある。したがって、作用についても、再始動時の動作を主として説明することにする。
【００６３】
図４によりＤレンジでのエンジン再始動について説明すると、自動的にエンジン停止した状態から、運転者がブレーキペダルを離すなどすると、アイドルストップが禁止される。すると、モータジェネレータ２によりエンジン１の起動が行われる。
【００６４】
エンジン１はフリクションとしてモータジェネレータ２により強制的に回転させられ、同時にこの回転により無段自動変速機３のトルクコンバータ４がクリープ力を発生する。
【００６５】
なお、エンジン停止中でも外部オイルポンプ１４により油圧が供給されるので、無段自動変速機３のライン圧は正常に維持され、したがってＤレンジにおいて可変プーリ油圧が維持され、金属ベルト６の滑りが無いように接続状態に保持されるし、前後進切換機構５のフォワードクラッチ（図示せず）も、そのまま接続状態を維持している。ただし、油圧については必要十分程度としておき、過剰圧の発生を防ぎ、ポンプ駆動損失が燃費の大きな悪化にならないようにする。
【００６６】
エンジン起動後、エンジンブーストが発達する所定の短時間（１．５秒程度）が経過すると、燃料噴射が開始され、エンジントルクが立ち上がる。
【００６７】
このようにブーストが発達してから燃料を噴射したほうが、燃焼トルクが小さく、モータジェネレータ２からエンジン１へのトルクのつながりが滑らかになりやすい。このとき発生するトルクは、エンジントルクとモータジェネレータトルクとの和となるが、これが目標とする駆動トルクと一致するように制御される。
【００６８】
ただし、図にもあるように、エンジントルクが急速に立ち上がる状態では、むしろ無段自動変速機３の入力回転数が目標回転数よりもオーバシュートしやすい。しかし、この場合には、モータジェネレータ２は発電機として機能させられ、これによりエンジン出力を吸収し、発生トルクを目標トルクと一致させ、これにより発生するクリープ力を目標値に維持する。
【００６９】
エンジン１の自立回転後、エンジン目標回転が実際の回転数にほぼ等しくなれば、モータジェネレータ２の要求トルクはゼロになり、通常の運転状態に復帰する。
【００７０】
このエンジン再始動時に、無段自動変速機３はセレクト位置がそのまま維持され、例えばＤレンジにあるときは、そのままの状態で始動されるので、トルクコンバータ４の入力トルクはモータジェネレータ２により発生トルクからエンジン１の発生トルクへと受け継がれるが、エンジン始動初期からクリープ力が発生し、運転者に違和感を与えることがない。また、従来のように、いったんニュートラルにホールドしておき、始動後にエンジン回転数がアイドル回転数まで高まってからＤレンジに切換えるときのように、切換時のショックの発生がない。
【００７１】
なお、Ｎレンジ入ったままでの再始動時には、そのままＮレンジが維持されるので、クリープ力は発生しないが、この場合には運転者もＮレンジを認識しているので、とくに違和感を生じることもないし、その後に発進のためにＤレンジに切換えたときに生じるショックは、通常の予測できる範囲であるため、とくに問題となることもない。
【００７２】
また、エンジン再始動が、アクセルペダルが大きく踏み込まれての、運転者の発進要求によるときは、速やかに大きな駆動力を発生することが必要となる。
【００７３】
このような場合には、上記したように、アクセルペダルの開度が大きくなるほど、また始動後時間ないしは車速が大きくなるほど、目標回転数が高くなるように、再始動時の目標回転数が設定される。この場合、エンジン回転数は直ぐには上昇しないので、モータジェネレータ２の駆動トルクが大きく設定される。これにより、エンジン１を回転させながらモータジェネレータ２の回転数が急速に上昇し、運転者の要求する駆動力を付与する。もちろん、エンジン１が自立回転し、目標回転数まで上昇すれば、それ以降はモータジェネレータ２の出力はゼロになる。ただし、バッテリ１３を充電させるために発電要求があれば、これに応じてモータジェネレータ２は発電するためにエンジントルクを消費したり、減速時など回生回転により発電を行う。
【００７４】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の構成を示す概略構成図。
【図２】同じく制御動作を示すフローチャート。
【図３】制御特性を示す説明図。
【図４】制御内容を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１ エンジン
２ モータジェネレータ
３ 無段自動変速機
４ トルクコンバータ
５ 前後進切換機構
６ ベルト
９ 回転数センサ
１０ 自動停止再始動コントローラ
１１ ブレーキセンサ
１２ 電力コントロールユニット
１４ 外部オイルポンプ
１５ アクセルセンサ
１７ セレクト位置センサ
１８ 車速センサ
【発明の属する技術分野】
この発明は車両のエンジン自動停止再始動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動変速機を搭載した車両において、エンジンの自動停止、及び再始動を行う装置として、特開平８−２９１７２５号公報に開示されたものがある。
【０００３】
これは、走行中に信号待ちなどで一時的に車両が停止したようなときに、エンジンを自動的に停止させ、かつ発進させるときなどには、再び自動的に始動し、これにより燃費などの改善を図るものである。
【０００４】
【発明が解決すべき課題】
ところが、この場合には、自動変速機のセレクト位置が、ドライブレンジに入ったまま車両が停車したときには、再始動するときに、いったん強制的にニュートラルレンジにホールドし、再始動後、アイドル回転になったときにニュートラルでのホールドを解除するようになっている。
【０００５】
このため、エンジンは回転しても、自動変速機の特有のクリープ力の発生が遅れることになり、運転者に違和感を与えることになり、またニュートラルレンジからドライブレンジに切換わったときに、トルクコンバータの存在により、エンジン回転の２乗に比例するトルクが駆動軸に伝達され、運転者の予期しないショックが発生する。とくに発進時に、ブレーキ解除してアクセルを踏み込んだときには、エンジントルクが大きくなるため、さらに大きなトルクショックを発生することがあった。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決することを目的とするもので、エンジン再始動時のトルクショックを軽減し、また運転者の要求にあった駆動力を発生するようにした車両のエンジン自動停止再始動装置を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、エンジンと、このエンジンに同期して回転する電動機と、エンジン及び電動機の出力を駆動輪に伝達する自動変速機と、車両の走行条件によってエンジンの自動停止、再始動を行うコントローラとを備えた車両において、前記コントローラは、エンジンの再始動要求を判定する手段と、エンジン再始動時の目標回転数を設定する手段と、エンジン停止条件が成立した時の自動変速機の駆動力伝達状態を判定する手段と、再始動判定時に駆動力伝達状態が前記エンジンの停止条件成立時と同一の駆動力伝達状態を維持したまま目標回転数に応じて電動機を出力させてエンジン再始動を実行する手段とを備える。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、前記再始動判定手段は、アクセルペダルが踏まれたとき、ブレーキペダルが解放されたとき、車速がゼロでないとき、停止後一定の停止時間が経過したときの、いずれか一つでも成立したときに再始動を開始させる。
【０００９】
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記目標回転数の設定手段は、エンジン再始動時にアクセルペダルが踏まれていないときは目標回転数をアイドル回転数とする。
【００１０】
第４の発明は、第１または第２の発明において、前記目標回転数の設定手段は、アクセルペダルが踏まれているときはアクセル開度に応じて目標回転数を増加させる。
【００１１】
第５の発明は、第４の発明において、前記目標回転数の設定手段は、アクセル開度と始動後時間または車速に応じて目標回転数を増加させる。
【００１２】
第６の発明は、第１の発明において、前記再始動実行手段は、駆動力伝達状態が駆動力非伝達状態のときはアイドル回転数を目標回転数とする。
【００１３】
第７の発明は、第１の発明において、前記再始動実行手段は、エンジン再始動時に目標回転数となるようにエンジントルクと電動機トルクとを制御する。
【００１４】
第８の発明は、第７の発明において、前記再始動実行手段は、エンジン再始動時の目標回転数を超えるときは電動機に発電作用をさせて回転上昇分を吸収する。
【００１５】
第９の発明は、第１、第７、第８の発明において、前記再始動実行手段は、エンジン再始動開始後にエンジンブーストが所定値まで発達した後に燃料供給を開始させる。
【００１６】
第１０の発明は、第９の発明において、前記再始動実行手段は、エンジン回転数が目標回転数に収束してから電動機のトルクをゼロにする。
【００１７】
第１１の発明は、第１〜第１０の発明において、エンジン停止時にも自動変速機に要求される油圧を供給する外部オイルポンプを備えている。
【００１８】
【作用、効果】
第１、第２の発明では、エンジンの再始動時に、自動変速機の駆動力伝達状態は同一のまま維持され、例えばドライブレンジにあるときは、そのままの状態で始動されるので、電動機による起動回転時にも自動変速機のクリープ力は発生し、これがエンジンの自立回転によりそのまま受け継がれるので、再始動の途中でクリープ力が突然発生したりすることがなく、運転者に違和感をもたらすことがない。ニュートラルレンジ入ったままでの再始動時には、そのままニュートラルレンジが維持されるので、クリープ力は発生しないが、この場合には運転者もこのことを認識しているので、とくに違和感を生じることもないし、その後に発進のためにドライブレンジに切換えたときに生じるショックは、通常の予測できる範囲であるため、とくに問題となることもない。
【００１９】
また、再始動時には目標回転数を設定しているので、駆動力伝達状態のいかんにかかわらず、目標とする回転数に制御でき、再始動後の急発進時などでも必要な発進加速性能を確保したり、あるいは大きな駆動力が不必要なときに、アイドル回転数が異常に高まったりすることが防止できる。
【００２０】
第３の発明では、アクセルペダルが踏まれていないとき、つまり急発進などの要求がないときは、再始動時にアイドル回転数となり、燃費の悪化やクリープ力が不必要に増大したりすることが防止される。
【００２１】
第４または第５の発明では、アクセル開度と始動後時間または車速に応じて目標回転数が高まるので、再始動後直ちに運転者の要求する駆動力を付与することができ、発進性能を向上させられる。
【００２２】
第６の発明では、駆動力の非伝達状態、例えばニュートラル、パーキングレンジなどのときは、アイドル回転数にすることにより、不必要に回転数が上昇するのを防止できる。
【００２３】
第７の発明では、電動機とエンジンとの両出力により目標回転数に制御するので、再始動後、短時間のうちに正確に制御できる。
【００２４】
第８の発明では、エンジン回転数の立ち上がりが急なときなど、過剰に回転数が上昇するのを防ぎ、目標回転数への収束性が良好となる。
【００２５】
第９の発明では、エンジンのブーストが所定値になってから燃料を供給するので、エンジンの立ち上がりの燃焼トルクが適度に抑制され、目標回転数に対する制御の収束性が良好となる。
【００２６】
第１０の発明では、エンジンの一時停止時にも油圧が供給され、自動変速機はエンジン停止前と同一の状態を維持したまま再始動を行うことができ、再始動時を応答遅れなく、実行できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２８】
図１において、１はエンジン、３は無段自動変速機であり、これらの間にはモータジェネレータ（電動機）２が配置される。エンジン１またはモータジェネレータ２の回転が無段自動変速機３からドライブシャフト７を介して図示しない駆動輪に伝達される。
【００２９】
なお、エンジン１としては、ガソリンエンジンの他、ディーゼルエンジンを備えることもでき、また無段自動変速機３の代わりにトルクコンバータ付きもしくは発進クラッチ付きの有段自動変速機を用いることもできる。
【００３０】
無段自動変速機３はトルクコンバータ４と、前後進切換機構５と、可変プーリ６ａ，６ｂ間に掛け回した金属ベルト６から構成され、可変プーリ６ａ，６ｂのプーリ比を変えることにより、金属ベルト６を介して伝達される速度比が変化する。無段自動変速機３の目標変速比が運転状態に応じて設定され、これが実際の入力回転数と出力回転数の比である変速比と一致するように、可変プーリ６ａ，６ｂを駆動するためのプライマリ油圧とセカンダリ油圧とが制御される。なお、１４は変速に必要な油圧を供給する外付けの電動型のオイルポンプで、エンジン回転の一時的な停止時にも油圧を発生させ、無段自動変速機３に必要油圧を供給可能となっている。
【００３１】
前後進切換機構５は前進時と後進時とで出力回転の方向を逆転させるもので、またトルクコンバータ４は入力回転トルクを流体力を介して出力側に伝達し、入力側の極低速回転時など出力側の回転の停止を許容できる。
【００３２】
前記モータジェネレータ２はエンジン１のクランクシャフトに直結もしくはベルトやチェーンを介して連結され、エンジン１と同期して回転する。モータジェネレータ２はモータ、あるいは発電機として機能し、電力コントロールユニット１２によりその機能と回転数、発電量などが制御される。
【００３３】
モータジェネレータ２がエンジン１の出力を補ってモータとして、あるいはエンジン１を始動するためにモータとして機能するときは、バッテリ１３からの電流が電力コントロールユニット１２を介して供給され、また車両の走行エネルギを回収すべきく発電機として機能するときは、電力コントロールユニット１２を介して発生した電流によりバッテリ１３が充電される。
【００３４】
また、車両の一時停止時などにエンジン１を自動的に停止し、その後に発進させるときにエンジン１を自動的に再始動させるために、自動停止再始動コントローラ１０が備えられ、車両停止時にエンジン１の作動を停止させ、また発進時にモータジェネレータ２によりエンジン１を始動させるようになっている。
【００３５】
このため、始動停止再始動コントローラ１０には、エンジン回転数センサ９、ブレーキセンサ１１、アクセルセンサ１５、無段自動変速機３のセレクト位置センサ１７、車速センサ１８などからの信号が入力し、これらに基づいて自動停止と始動の制御を行うが、とくに本発明では、この始動時に無段自動変速機３のエンジン回転力を伝達可能な状態においてモータジェネレータ２により再始動が行われ、これにより再始動時に運転者が要求する駆動力や、クリープ力を発生させ、発進時の違和感を回避し、さらにショックの低減もはかるようになっている。
【００３６】
ここで、自動停止始動コントローラ１０で実行される制御内容について、図２のフローチャートにしたがって説明する。
【００３７】
この自動停止始動制御は、エンジンが暖機した後に実行されるもので、例えば、車両の走行中に交差点などで一時的に停止するときにエンジン停止し、発進時などに自動的に再始動する制御である。
【００３８】
したがって、ステップＳ１ではエンジン暖機が完了したことを確認した上で、ブレーキペダルが踏み込まれ、車速がゼロとなり、アクセルペダルがオフとなっているかどうか判断され、さらにエンジン回転数がアイドル回転（例えば800ｒｐｍ以下）であるかどうか判断され（ステップＳ２〜５）、これらがすべて成立しているときは、ステップＳ６でこれらの条件が初めて成立したかどうかを、ＦＣＯＮＤ＝０かどうかから判断する。
【００３９】
初めて成立したときには、ステップＳ７でエンジンを停止させるまでのディレイ時間を設定（ＦＣＯＮＤ＝１）する。このディレイ時間としては例えば２秒程度が設定され、条件が成立してから２秒後にエンジンを停止する。
【００４０】
次にステップＳ８で無段自動変速機の変速位置を検出し、Ｒレンジなければ自動停止に移行するものとして、ステップＳ９でフラグを立て（ＦＲＦＳＴ＝０）、ステップＳ１０ですでにエンジンが停止中かどうか判断する。
【００４１】
したがってこの自動停止、再始動はＤレンジの他に、Ｌ、Ｓレンジ、あるいはＮ、Ｐ（ニュートラル、パーキング）レンジにあるときにも実行される。
【００４２】
もしエンジン停止中でなければ、ステップＳ１１に進み上記設定したディレイ時間が経過したかどうか判定し、ディレイ時間が過ぎていれば、ステップＳ１２以下のエンジン停止モードに進む。
【００４３】
ここでは、まずエンジン一時停止を行うべく、ステップＳ１３でモータジェネレータの発生トルクをゼロにし、ステップＳ１４でエンジンの燃料噴射を停止する。そして、ステップＳ１５でエンジン停止が初回の動作であるかどうかを、ＦＩＳＴＰＦＳＴ＝０かどうかから判定し、初めてであれば、アイドルストップ許可時間を設定し、時間設定を示すフラグをＦＩＳＴＰＦＳＴ＝１にセットする。さらにステップＳ１７ではエンジンが自動停止していることを示すフラグＦＥＮＧＳＴＲＴ＝０にセットし、これらによりエンジン停止に入る。
【００４４】
一方、前記ステップＳ１〜４の条件のいずれかが外れたときは、つまり、ブレーキペダルが解除されたり、アクセルペダルが踏み込まれたり、あるいは車速がゼロでなくなったときなどの場合は、ステップＳ１８でエンジン停止条件が外れたことを示すフラグをたて（ＦＣＯＮＤ＝０）、ステップＳ１９でエンジン停止中かどうか判定し、もし停止中ならば、ステップＳ２２以降に進んでエンジンを再始動する。
【００４５】
ただしエンジン停止中でなければ、ステップＳ２０でアイドルストップ許可フラグＦＩＳＴＰＦＳＴ＝０にリセットする。
【００４６】
また、エンジン停止条件が成立し、ステップＳ１０で既にエンジン停止に移行していると判断されたときは、ステップＳ２１に進んでアイドルストップの許可時間が終了したかどうか判定する。この許可時間が経過したならば、やはりステップＳ２２以降の再始動モードに入る。
【００４７】
エンジンを再始動するときには、まずステップＳ２２でエンジン再始動モードに移行し、ステップＳ２３でエンジン再始動の初回の動作かを、ＦＥＮＧＳＴＲＴ＝０により判断する。もし、初回の動作ならば、ステップＳ２４で再始動のディレイ時間を設定し、ＦＥＮＧＳＴＲＴ＝１にセットする。
【００４８】
このディレイ時間は再始動時のブースト発達時間（例えば１．５秒）に相当する時間に設定され、この間は燃料を噴射せずにクランキングを行い、これによりエンジンの起動を円滑にする。
【００４９】
ステップＳ２５でアクセルペダルがオフ、つまりアクセルが踏まれていないときからの始動ならば、ステップＳ２６で目標エンジン回転数としてアイドル回転数を設定し、ステップＳ２７でディレイ時間の経過をまち、その後にステップＳ２８で燃料噴射を開始する。
【００５０】
また、ステップＳ２５でアクセルペダルが踏み込まれているときには、ステップＳ３３に移行して完爆判定が成立しているかどうか判別し、判定が成立しているときには、ステップＳ３５でモータトルクがゼロとなるように、モータジェネレータのトルク制御を行う。
【００５１】
これに対して、完爆判定が成立していない場合は、ステップＳ３４に進んで目標回転数を設定し、モータジェネレータによりエンジンを始動するが、目標回転数は目標駆動力から求めるか、あるいはアクセル開度と始動後時間との関数として求めモータジェネレータの回転数を制御する。
【００５２】
そして、ステップＳ３６ではエンジンの燃料噴射を開始する。
【００５３】
ここで、エンジンの代わりにモータジェネレータが発生する目標駆動力とは、エンジンによってトルクコンバータを介して無段自動変速機を駆動したときのクリープ力に相当する駆動力である。
【００５４】
いま、トルクコンバータの出力は、入出力速度の比（速度比）に応じたトルク比ｔと、トルク容量τにより、ｔ×τ×Ｎｅ2として算出される。要求駆動力は駆動輪での駆動力であるから、車輪半径、ファイナルギヤ比、変速機変速比によりトルクコンバータの出力トルクに変換される。
【００５５】
したがって、トルクコンバータの目標入力回転数（エンジン回転数）Ｎは、
Ｎ＝（ＴＥＤ０／ＧＲＢＹＲＴ／ＲＡＴＩＯ／ＴＲＱＲＴＯ／ＴＡＵ）1/2
となる。ただし、駆動力ＴＥＤ０、ファイナル比／車輪半径ＧＲＢＹＲＴ、実変速比ＲＡＴＩＯ、トルクコンバータのトルク比ＴＲＱＲＴＯ、トルクコンバータ容量ＴＡＵとする。
【００５６】
または、目標回転数は、図３に示すように、アクセルペダルの踏み込み量と始動後時間または始動後の車速の関数として、マップを検索して設定してもよい。
【００５７】
ただし、ここで制御される目標回転数は、実際には後述するように、エンジンに燃料供給が開始されるならば、エンジントルクも発生するので、エンジンのトルクとモータジェネレータとのトルクの和となり、エンジンのトルクにより回転が吹き上がろうとするときには、モータジェネレータが発電機として負荷となり、目標回転数から外れて回転が上昇することが防止される。
【００５８】
ところで、再始動時の無段自動変速機のシフト位置については、どの位置にあっても、そのまま再始動を行うので、もしＤレンジにあれば、アクセルが踏まれていないときには、最初からアイドル回転に相当するクリープ力が発生し、Ｎレンジにあれば、クリープ力が無いまま、無段自動変速機の入力回転数がアイドル回転のままに維持される。したがって、いずれにしても、再始動時にニュートラルにホールドして、始動後にＤレンジに戻すようなときに発生するショックが生じることはない。
【００５９】
一方、ステップＳ８で無段自動変速機のセレクト位置が、Ｒレンジにあると判断されたときは、ステップＳ２９でエンジンが停止中かどうか判断し、停止中であれば他からＲレンジへ移行した初回であるかどうかを、ステップＳ９でたてたフラグから判断し、つまりステップＳ３０でＦＲＦＳＴ＝０ならば、Ｒレンジへ移行した初回であるとものとして、ステップＳ３１でエンジンを停止させているディレイ時間（例えば２秒）を設定し、同時にフラグをＦＲＦＳＴ＝１をセットする。
【００６０】
そして、ステップＳ３２では設定されたディレイ時間が経過したときには、ステップＳ２２以降のルーチンにしたがってエンジンの始動を行う。
【００６１】
次に図４を参照しながら、作用について説明する。
【００６２】
本発明はエンジンの一時的な自動停止と再始動の制御に関するものであるが、上記のように、再始動時の制御に特徴がある。したがって、作用についても、再始動時の動作を主として説明することにする。
【００６３】
図４によりＤレンジでのエンジン再始動について説明すると、自動的にエンジン停止した状態から、運転者がブレーキペダルを離すなどすると、アイドルストップが禁止される。すると、モータジェネレータ２によりエンジン１の起動が行われる。
【００６４】
エンジン１はフリクションとしてモータジェネレータ２により強制的に回転させられ、同時にこの回転により無段自動変速機３のトルクコンバータ４がクリープ力を発生する。
【００６５】
なお、エンジン停止中でも外部オイルポンプ１４により油圧が供給されるので、無段自動変速機３のライン圧は正常に維持され、したがってＤレンジにおいて可変プーリ油圧が維持され、金属ベルト６の滑りが無いように接続状態に保持されるし、前後進切換機構５のフォワードクラッチ（図示せず）も、そのまま接続状態を維持している。ただし、油圧については必要十分程度としておき、過剰圧の発生を防ぎ、ポンプ駆動損失が燃費の大きな悪化にならないようにする。
【００６６】
エンジン起動後、エンジンブーストが発達する所定の短時間（１．５秒程度）が経過すると、燃料噴射が開始され、エンジントルクが立ち上がる。
【００６７】
このようにブーストが発達してから燃料を噴射したほうが、燃焼トルクが小さく、モータジェネレータ２からエンジン１へのトルクのつながりが滑らかになりやすい。このとき発生するトルクは、エンジントルクとモータジェネレータトルクとの和となるが、これが目標とする駆動トルクと一致するように制御される。
【００６８】
ただし、図にもあるように、エンジントルクが急速に立ち上がる状態では、むしろ無段自動変速機３の入力回転数が目標回転数よりもオーバシュートしやすい。しかし、この場合には、モータジェネレータ２は発電機として機能させられ、これによりエンジン出力を吸収し、発生トルクを目標トルクと一致させ、これにより発生するクリープ力を目標値に維持する。
【００６９】
エンジン１の自立回転後、エンジン目標回転が実際の回転数にほぼ等しくなれば、モータジェネレータ２の要求トルクはゼロになり、通常の運転状態に復帰する。
【００７０】
このエンジン再始動時に、無段自動変速機３はセレクト位置がそのまま維持され、例えばＤレンジにあるときは、そのままの状態で始動されるので、トルクコンバータ４の入力トルクはモータジェネレータ２により発生トルクからエンジン１の発生トルクへと受け継がれるが、エンジン始動初期からクリープ力が発生し、運転者に違和感を与えることがない。また、従来のように、いったんニュートラルにホールドしておき、始動後にエンジン回転数がアイドル回転数まで高まってからＤレンジに切換えるときのように、切換時のショックの発生がない。
【００７１】
なお、Ｎレンジ入ったままでの再始動時には、そのままＮレンジが維持されるので、クリープ力は発生しないが、この場合には運転者もＮレンジを認識しているので、とくに違和感を生じることもないし、その後に発進のためにＤレンジに切換えたときに生じるショックは、通常の予測できる範囲であるため、とくに問題となることもない。
【００７２】
また、エンジン再始動が、アクセルペダルが大きく踏み込まれての、運転者の発進要求によるときは、速やかに大きな駆動力を発生することが必要となる。
【００７３】
このような場合には、上記したように、アクセルペダルの開度が大きくなるほど、また始動後時間ないしは車速が大きくなるほど、目標回転数が高くなるように、再始動時の目標回転数が設定される。この場合、エンジン回転数は直ぐには上昇しないので、モータジェネレータ２の駆動トルクが大きく設定される。これにより、エンジン１を回転させながらモータジェネレータ２の回転数が急速に上昇し、運転者の要求する駆動力を付与する。もちろん、エンジン１が自立回転し、目標回転数まで上昇すれば、それ以降はモータジェネレータ２の出力はゼロになる。ただし、バッテリ１３を充電させるために発電要求があれば、これに応じてモータジェネレータ２は発電するためにエンジントルクを消費したり、減速時など回生回転により発電を行う。
【００７４】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の構成を示す概略構成図。
【図２】同じく制御動作を示すフローチャート。
【図３】制御特性を示す説明図。
【図４】制御内容を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１ エンジン
２ モータジェネレータ
３ 無段自動変速機
４ トルクコンバータ
５ 前後進切換機構
６ ベルト
９ 回転数センサ
１０ 自動停止再始動コントローラ
１１ ブレーキセンサ
１２ 電力コントロールユニット
１４ 外部オイルポンプ
１５ アクセルセンサ
１７ セレクト位置センサ
１８ 車速センサ
Claims (10)
- エンジンと、このエンジンに同期して回転する電動機と、エンジン及び電動機の出力を駆動輪に伝達する自動変速機と、車両の走行条件によってエンジンの自動停止、再始動を行うコントローラとを備えた車両において、前記コントローラは、エンジンの再始動要求を判定する手段と、エンジン再始動時の目標回転数を設定する手段と、エンジン停止条件が成立した時の自動変速機の駆動力伝達状態を判定する手段と、再始動判定時に駆動力伝達状態が前記エンジンの停止条件成立時と同一の駆動力伝達状態を維持したまま目標回転数に応じて電動機を出力させてエンジン再始動を実行する手段とを備えたことを特徴とする車両のエンジン自動停止再始動装置。
- 前記再始動判定手段は、アクセルペダルが踏まれたとき、ブレーキペダルが解放されたとき、車速がゼロでないとき、停止後一定の停止時間が経過したときの、いずれか一つでも成立したときに再始動を開始させる請求項１に記載の車両のエンジン自動停止再始動装置。
- 前記目標回転数の設定手段は、エンジン再始動時にアクセルペダルが踏まれていないときは目標回転数をアイドル回転数とする請求項１または２に記載の車両のエンジン自動停止再始動装置。
- 前記目標回転数の設定手段は、アクセルペダルが踏まれているときはアクセル開度に応じて目標回転数を増加させる請求項１または２に記載の車両のエンジン自動停止再始動装置。
- 前記目標回転数の設定手段は、アクセル開度と始動後時間または車速に応じて目標回転数を増加させる請求項４に記載の車両のエンジン自動停止再始動装置。
- 前記再始動実行手段は、駆動力伝達状態が駆動力非伝達状態のときはアイドル回転数を目標回転数とする請求項１に記載の車両のエンジン自動停止再始動装置。
- 前記再始動実行手段は、エンジン再始動時に目標回転数となるようにエンジントルクと電動機トルクとを制御する請求項１に記載の車両のエンジン自動停止再始動装置。
- 前記再始動実行手段は、エンジン再始動時の目標回転数を超えるときは電動機に発電作用をさせて回転上昇分を吸収する請求項７に記載の車両のエンジン自動停止再始動装置。
- 前記再始動実行手段は、エンジン再始動開始後にエンジンブーストが所定値まで発達した後に燃料供給を開始させる請求項１、７、８のいずれか一つに記載の車両のエンジン自動停止再始動装置。
- エンジン停止時にも自動変速機に要求される油圧を供給する外部オイルポンプを備えている請求項１〜９のいずれか一つに記載の車両のエンジン自動停止再始動装置。
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