本発明は、液体燃料と気体燃料とを使用可能であるよう構成されたエンジンを有する車両を制御するための制御装置に関する。

従来、液体燃料と気体燃料とを使用するエンジンを有する車両(いわゆる、バイフューエル車両)が知られている(特許文献1参照)。

気体燃料は、一般的に液体燃料と比較して燃焼速度が低いため、エンジンの始動性が悪い。このため、特許文献1の車両では、エンジンの始動時に、気体燃料ではなく、液体燃料を供給することでエンジンの始動性を維持している。

特開平11−324749

気体燃料(例えば、CNG:Compressed Natural Gas)は、液体燃料(例えば、ガソリン)と比較して、燃費(熱効率)が良好である。このため、更なる燃費の向上のために、気体燃料を使用する機会を増加させ、燃費を向上することが求められている。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、液体燃料と気体燃料とを使用可能であるよう構成されたエンジンを有する車両を制御するための制御装置であって、エンジンの始動性を維持しつつ、燃費を向上させた制御装置を提供することを目的とする。

一態様に係る制御装置は、液体燃料と気体燃料とを使用可能であるよう構成されたエンジンを有する車両を制御するための制御装置である。前記制御装置は、前記車両の速度が0であり、かつ、前記エンジンが自動的に停止した自動停止状態から前記エンジンを再始動する場合、前記エンジンの回転数が0であると判定したことに応じて、前記エンジンの燃料として前記気体燃料を選択し、前記エンジンの回転数が0より大きいと判定したことに応じて、前記燃料として前記液体燃料を選択する。

エンジンの始動によりエンジンが稼働すると、エンジン内の温度は上昇し、エンジンは、気体燃料による始動性が良好である状態(例えば、エンジンの冷却水温が80℃以上となる完全暖気状態)へと移行する。エンジンが自動的に停止した状態からエンジンを再始動する場合、エンジンは、通常、完全暖気状態である。エンジンが完全暖気状態である場合、液体燃料を使用せずに気体燃料を使用しても、エンジンの始動性に大きな差はないため、エンジンの始動性を維持することができる。従って、気体燃料を使用する機会が増加するため、エンジンの始動性を維持しつつ、燃費を向上させることができる。

一方で、エンジンの回転数が0より大きい、すなわち、エンジンの回転数が0になる前に自動停止状態からエンジンを再始動する(ブレーキペダルの踏み込み解除又はクラッチペダルの踏み込みが行われる)場合、運転者が早期に車両を発進させたいケースが多い。このような場合には、運転者の意図を考慮して、エンジンの始動性がより優れた液体燃料を選択することで、エンジンの始動性を維持することができる。

以上のように、状況に応じて液体燃料と気体燃料とを適切に選択することにより、エンジンの始動性を維持しつつ、燃費を向上させることができる。

図1は、実施形態に係る車両システムを説明するための模式図である。

図2は、実施形態に係る動作を説明するためのフローチャートである。

図3は、実施例及び比較例を説明するための説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法等は、以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれ得る。本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

(1)車両システムの概略構成 車両システム1の概略構成について、図1を用いて説明する。図1は、実施形態に係る車両システムを説明するための模式図である。

車両システム1は、液体燃料と気体燃料とを使用可能であるよう構成されたエンジン2を有する車両に備えられる。

図1に示すように、車両システム1(車両)は、エンジン2、ECU(Engine Control Unit)3、燃料タンク4、燃料切換装置5、インテークマニホールド6、スタータ7、駆動輪8、クラッチ9、変速機10、ペダル11、水温センサ12、車速センサ13、燃料選択スイッチ14、インジェクタ15、電磁弁16を有する。

エンジン2は、駆動輪8への動力源となる装置である。エンジン2は、ECU3により制御される。エンジン2では、後述する燃料タンク4に収容された燃料をインジェクタ15によって噴射し、その噴射された燃料を燃焼して駆動輪8への動力を発生させる。

ECU3は、エンジン2を制御するための装置(制御装置)である。ECU3は、エンジン2、燃料切換装置5、スタータ7を制御する。具体的には、ECU3は、エンジン2及び燃料切換装置5と電気信号の送信及び受信を行う。ECU3は、スタータ7へ電気信号を送信することによりスタータ7を制御する。ECU3は、スタータ7を介してエンジン2を制御できる。

ECU3は、プロセッサ、メモリ、送受信機により構成されてもよい。プロセッサ及びメモリは、制御部を構成してもよい。プロセッサは、CPU(Central Processing Unit)を含む。プロセッサは、メモリに記憶されるプログラムを実行することにより、後述する各種の処理を行う。メモリは、プロセッサによって実行されるプログラムと、プロセッサによる処理に使用される情報と、を記憶する。送受信機は、プロセッサにより制御される各種装置(例えば、エンジン2、燃料切換装置5等)との電気信号の送信及び受信を行う。送受信機は、各種装置からの電気信号を受信し、プロセッサへ出力する。また、送受信機は、プロセッサから入力された電気信号を各種装置へ送信する。

ECU3は、ペダル11、水温センサ12、車速センサ13、燃料選択スイッチ14から電気信号を受信する。ECU3は、受信した電気信号に応じてエンジン2、燃料切換装置5、スタータ7を制御できる。

燃料タンク4は、燃料が収容されるタンク(容器)である。具体的には、燃料タンク4は、第1燃料タンク41、第2燃料タンク42を有する。第1燃料タンク41には、液体燃料を収容する。液体燃料は、例えば、ガソリン、軽油等である。第2燃料タンク42には、気体燃料を収容する。気体燃料は、例えば、CNG(Compressed Natural Gas)、LPG(Liquefied Natural Gas)等である。

燃料切換装置5は、エンジン2へ送る燃料を切り替える装置である。燃料切換装置5は、第1燃料タンク41及び第2燃料タンク42と連結されている。燃料切換装置5は、ECU3により選択された燃料をエンジン2へ送る。

インテークマニホールド6は、燃料切換装置5とエンジン2との間に配置されている。燃料切換装置5から送られる燃料は、インテークマニホールド6を通じてエンジン2へ送られる。インテークマニホールド6内では、燃料切換装置5からの燃料が噴射される。これにより、エンジン2の燃料室内へ燃料が噴射される。

スタータ7は、エンジン2の始動を行う装置である。スタータ7は、ECU3からの電気信号により始動し、エンジン2を始動させる。エンジン2は始動することにより、エンジン2の温度を上昇させ、完全暖気状態へと移行する。

駆動輪8は、エンジン2を動力源として駆動(回転)する。クラッチ9は、エンジン2の動力を変速機10へ伝える。クラッチ9は、後述のクラッチペダル116により操作されてもよい。クラッチ9は、運転者の操作なく自動的に制御されてもよい。変速機10は、エンジン2の動力を変速して駆動輪8へ伝える。

ペダル11は、運転者の操作を電気信号によりECU3へ伝える。ペダル11は、アクセルペダル112及びブレーキペダル114を有する。ペダル11は、クラッチペダル116を有してもよく、クラッチペダル116を有さなくてもよい。

水温センサ12は、エンジン2の水温を測定する。水温センサ12は、測定値をECU3へ電気信号により送ることができる。車速センサ13は、車両の速度を測定する。車速センサ13は、測定値をECUへ電気信号により送ることができる。

燃料選択スイッチ14は、運転者により操作されるスイッチである。運転者の操作により選択された燃料をECU3へ電気信号により伝える。

インジェクタ(燃料噴射装置)15は、インテークマニホールド6に燃料を噴射する。インジェクタ15は、ECU3により制御されてもよい。インジェクタ15は、運転者の操作(例えば、アクセルペダル112の踏み込み/ブレーキペダル114の解除)により制御されてもよい。

電磁弁16は、第2燃料タンク42とインジェクタ15との間において、液体燃料が通る経路に配置される。図1では、電磁弁16は、第2燃料タンク42と燃料切換装置5との間に配置されている。

電磁弁16は、ECU3からの電気信号(省略)により開いたり、閉じたりする。電磁弁16が開いている状態では、気体燃料が、経路を通過し、インジェクタ15まで到達できる。一方、電磁弁16が閉じている状態では、気体燃料が経路を通過できず、液体燃料がインジェクタ15まで到達できる。

なお、車両システム1を備えた車両は、車両のバッテリ(例えば、鉛バッテリ)の状態を測定するセンサを有してもよい(不図示)。当該センサは、バッテリの電圧、バッテリの液温、バッテリの充電状態の少なくともいずれかを測定できる。

なお、車両システム1を備えた車両は、通常走行時において、液体燃料ではなく、気体燃料を選択することができる。これにより、燃費を向上させることができる。

(2)実施形態に係る動作 実施形態に係る動作について、図2を用いて説明する。図2は、実施形態に係る動作を説明するためのフローチャートである。

なお、図2において、エンジン2は、稼働しており、気体燃料の始動性が良好である状態(完全暖気状態)であるケースを想定する。完全暖気状態は、気体燃料を使用してエンジン2を始動した場合に、所定時間内にエンジン2が実際に始動する(エンジン2の回転数が増加する)ことができる状態である。

図2に示すように、ステップS10において、ECU3は、エンジン2が自動的に停止した自動停止状態であるか否かを判定する。自動停止状態とは、エンジン2が無負荷状態で最低限度の回転数で稼動し続けている状態である、いわゆるアイドリングが停止された(アイドリングストップ)状態である。

なお、アイドリングストップは、停車時アイドリングストップと減速時アイドリングストップとを含む。停車時アイドリングストップは、車両の停車後に(すなわち、V=0の時に)エンジン2が自動的に停止した状態を意味する。減速時アイドリングストップは、車両の減速中に所定の速度以下になることにより(すなわち、V>0の時に)エンジン2が自動的に停止した状態を意味する。

ECU3は、ドライバ情報及び車両情報に基づいて、エンジン2が自動的に停止した自動停止状態であるか否かを判定できる。ドライバ情報は、運転者によるペダル11(アクセルペダル112、ブレーキペダル114等)の操作(踏み込み及び/又は踏み込み解除)に起因する情報を含む。ドライバ情報は、例えば、ペダルの操作に応じて発生する情報及び、スイッチ(例えば、燃料選択スイッチ14)の操作に応じて発生する情報である。車両情報は、水温センサ12による測定値(水温)、車速センサ13による測定値(車速)、電圧センサによる測定値(バッテリの電圧)などを含む。車両情報は、車両が有するセンサ(測定機器)により測定された情報である。

ECU3は、運転者の操作に応じてドライバ情報を取得できる。ECU3は、任意のタイミングで車両情報を取得できる。ECU3は、車両情報を周期的又は継続的に受け取ってもよいし、非周期的に受け取ってもよい。ECU3は、車両情報の送信元である各装置(例えば、水温センサ12、車速センサ13等)に車両情報を要求してもよい。

ECU3は、例えば、ドライバ情報の少なくともいずれかの条件及び車両情報の少なくともいずれかの条件が満たされる場合に、自動停止状態であると判定できる。

<ドライバ情報の条件> ・アクセルペダル112の解放 ・ブレーキペダル114の踏み込み <車両情報の条件> ・車速が所定速度(例えば、「0km/h」又は「9−13km/h」)以下

ECU3は、バッテリの液温及びバッテリの充電状態等を考慮して、自動停止状態であると判定してもよい。

ECU3は、エンジン2が自動停止状態であると判定した場合、ステップS20の処理を実行する。ECU3は、エンジン2が自動停止状態でないと判定した場合、ステップS10の処理を繰り返してもよい。

ステップS20において、ECU3は、エンジン2が自動停止状態である場合、電磁弁16の開放を維持する。これにより、第1燃料タンク41内の気体燃料を燃料切換装置5まで導くことができ、エンジン2の始動時に気体燃料をエンジン2へ即座に供給することができるため、気体燃料を使用してもエンジン2の始動性を維持することができる。

ステップS30において、ECU3は、エンジン2の始動条件が成立したか否かを判定する。

ECU3は、ドライバ情報及び車両情報に基づいて、エンジン2の始動条件が成立したか否かを判定できる。

ECU3は、例えば、ドライバ情報の少なくともいずれかの条件及び車両情報の少なくともいずれかの条件が満たされる場合に、エンジン2の始動条件が成立したと判定できる。

<ドライバ情報の条件> ・アクセルペダル112の踏み込み ・ブレーキペダル114の解放 <車両情報の条件> ・車速の増分が所定値(例えば、「2km/h」)以上 ・自動停止状態に移行してから所定時間が経過 ・バッテリの電圧が所定値以下

ECU3は、エンジン2の始動条件が成立したと判定した場合、ステップS40の処理を実行する。ECU3は、エンジン2の始動条件が成立しないと判定した場合、ステップS30の処理を繰り返す。

ステップS40において、ECU3は、車両の速度(車速)Vが0であるか否かを判定する。具体的には、ECU3は、車両情報(車速)に基づいて、車速Vが0であるか否かを判定する。

ECU3は、車速Vが0であると判定した場合、ステップS50の処理を行う。ECU3は、車速Vが0でない、すなわち、車速Vが0より大きいと判定した場合、ステップS60の処理を行う。

ステップS50において、ECU3は、エンジン2の回転数Nが0であるか否かを判定する。具体的には、ECU3は、車両情報(エンジン2の回転数N)に基づいて、エンジン2の回転数Nが0であるか否かを判定する。

ECU3は、回転数Nが0であると判定した場合、ステップS70の処理を行う。ECU3は、回転数Nが0でない、すなわち、回転数Nが0より大きいと判定した場合、ステップS80の処理を行う。

ステップS60は、ステップS50と同様に、ECU3は、エンジン2の回転数Nが0であるか否かを判定する。

ECU3は、回転数Nが0であると判定した場合、ステップS80の処理を行う。ECU3は、回転数Nが0でない、すなわち、回転数Nが0より大きいと判定した場合、ステップS90の処理を行う。

ステップS70において、ECU3は、気体燃料を選択する。これにより、インテークマニホールド6に気体燃料が供給される。その後、気体燃料を使用してエンジン2が始動する。

ステップS80において、ECU3は、液体燃料を選択する。これにより、インテークマニホールド6に液体燃料が供給される。その後、液体燃料を使用してエンジン2が始動する。

なお、ECU3は、ステップS70及びステップS80(及び後述のステップS100)において、エンジン2を始動するためにスタータ7を作動する。

ステップS90において、ECU3は、エンジン2内に燃料が供給されないフューエルカットを開始して所定時間が経過しているか否かを判定する。

所定時間とは、例えば、インテークマニホールド6内に燃料が、エンジン2の始動が可能な所定量以上残っている時間である。フューエルカットの実行により、インテークマニホールド6に燃料が噴射されないため、インテークマニホールド6内の燃料が徐々に減っていく。所定時間は、インテークマニホールド6内の燃料の残量を判定するための基準である。

ECU3は、フューエルカットを開始して所定時間が経過していると判定した場合、インテークマニホールド6内に燃料が残っていないため、ステップS80の処理を行う。ECU3は、フューエルカットを開始して所定時間が経過していないと判定した場合、インテークマニホールド6内に燃料が残っているため、ステップS100の処理を行う。

なお、ECU3は、フューエルカットが実行されていない場合には、フューエルカットを開始して所定時間が経過していないと判定し、ステップS100の処理を行う。

ステップS100において、ステップS70と同様に、ECU3は、気体燃料を選択する。

ステップS110において、ECU3は、アクセルペダル112が踏み込まれたか否かを判定する。具体的には、ECU3は、ドライバ情報(アクセルペダル112の踏み込み及び/又は踏み込み解除)に基づいて、アクセルペダル112が踏み込まれたか否かを判定する。

ECU3は、アクセルペダル112が踏み込まれたと判定した場合、ステップS80の処理を実行する。従って、ECU3は、液体燃料をエンジン2の燃料として使用するように、気体燃料から液体燃料へ切り替える。一方、ECU3は、アクセルペダル112が踏み込まれていないと判定した場合、処理を終了する。

以上のように、実施形態に係るECU3は、車速Vが0であり、かつ、エンジン2が自動的に停止した自動停止状態からエンジン2を再始動する場合、エンジン2の回転数Nが0であると判定したことに応じて、エンジン2の燃料として気体燃料を選択し、エンジン2の回転数Nが0より大きいと判定したことに応じて、エンジン2の燃料として液体燃料を選択する。

エンジン2が自動的に停止した自動停止状態からエンジン2を再始動する場合、エンジン2の燃料として気体燃料を選択する。この理由は、エンジン2の回転数Nが0であることで、シリンダー内のピストンや吸気バルブ、排気バルブが作動停止となる。これより、排気側への気体の流れが抑制されるため、気体燃料をエンジン2(の燃料室)に留めることができる。従って、エンジン2の回転数Nが0である状態で気体燃料を噴射した場合には、気体燃料を効率よく燃焼することができ、エンジン2の始動性を維持することができる。従って、気体燃料を使用する機会が増加するため、エンジン2の始動性を維持しつつ、燃費を向上させることができる。

一方で、エンジン2の回転数Nが0より大きい、すなわち、エンジン2の回転数Nが0になる前に自動停止状態からエンジン2を再始動する(ブレーキペダル114の踏み込み解除又はクラッチペダル116の踏み込みが行われる)場合、運転者が早期に車両を発進させたいケースが多い。このような場合には、運転者の意図を考慮して、エンジン2の始動性がより優れた液体燃料を選択することで、エンジン2の始動性を維持することができる。

以上のように、状況に応じて液体燃料と気体燃料とを適切に選択することにより、エンジン2の始動性を維持しつつ、燃費を向上させることができる。

実施形態に係るECU3は、車速Vが0より大きく、かつ、エンジン2が自動的に停止した自動停止状態からエンジン2を再始動する場合、エンジン2の回転数Nが0より大きいと判定したことに応じて、エンジン2の燃料として気体燃料を選択する。エンジン2が回転している場合には、エンジン2が始動しやすいため、エンジン2の燃料として気体燃料を選択することで、エンジン2の始動性を維持しつつ、燃費を向上させることができる。

実施形態に係るECU3は、フューエルカットが実行されている場合、フューエルカットを開始して所定時間が経過していることに応じて、気体燃料ではなく、液体燃料を選択する。これにより、エンジン2の燃料室及び/又はインテークマニホールド6内に燃料が残っていない可能性が高い場合には、液体燃料を選択することで、エンジン2の始動性を維持することができる。

実施形態に係るECU3は、気体燃料が選択されている場合、車両のアクセルペダル112が踏み込まれたことに応じて、液体燃料をエンジン2の燃料として使用するように、気体燃料から液体燃料へ切り替える。アクセルペダル112が踏み込まれた場合、運転者が早期に車両を発進させたいケースが多いので、運転者の意図を考慮して、エンジン2の始動性がより優れた液体燃料を選択することで、エンジン2の始動性を維持することができる。

実施形態に係るECU3は、車速Vが0より大きく、かつ、エンジン2が自動的に停止した自動停止状態からエンジン2を再始動する場合、エンジン2の回転数Nが0であると判定したことに応じて、燃料として液体燃料を選択する。車速Vが0より大きい、すなわち、車速Vが0になる前に自動停止状態からエンジン2を再始動する(ブレーキペダル114の踏み込み解除又はクラッチペダル116の踏み込みが行われる)場合、運転者が早期に車両を発進させたいケースが多い。このような場合には、運転者の意図を考慮して、エンジン2の始動性がより優れた液体燃料を選択することで、エンジン2の始動性を維持することができる。

(3)実施例及び比較例 次に、実施例及び比較例について、図3を用いて説明する。図3は、実施例及び比較例を説明するための説明図である。なお、図3において、実施例1、実施例2は、車両の減速中に所定の速度以下になることによりエンジン2が自動的に停止した状態(いわゆる、減速時アイドリングストップ)であり、実施例3は車両の停車後にエンジン2が自動的に停止した状態(いわゆる、停車時アイドリングストップ)である。

実施例1(図3の点線参照)では、t11において、エンジン2の始動条件が満たされたケースである。t11において、車速V>0であり、エンジン2の回転数N=0であるため、ECU3は、液体燃料を選択して、使用している。なお、t11までは、実施例1の車速V及び回転数Nは、実施例2と同じである。

実施例1では、スタータ7を作動させてからt12のタイミングでエンジン2の回転数が大きく増加し、液体燃料が効率良く燃焼していることが分かる。

実施例2(図3の実線参照)では、t21において、エンジン2の始動条件が満たされたケースである。t21において、車速V=0であり、エンジン2の回転数N>0であるため、ECU3は、液体燃料を選択して、使用している。

実施例2では、スタータ7を作動させてからt22のタイミングでエンジン2の回転数が大きく増加し、液体燃料が効率良く燃焼していることが分かる。

実施例3(図3の細線参照)では、t31にて、エンジン2の始動条件が満たされたケースである。t31において、車速V=0であり、エンジン2の回転数N=0であるため、ECU3は、気体燃料を選択して、使用している。

実施例3では、スタータ7を作動させてからt32のタイミングでエンジン2の回転数が大きく増加し、気体燃料が効率良く燃焼していることが分かる。

比較例1(図3の二点鎖線参照)では、t21において、エンジン2の始動条件が満たされたケースである。t21において、車速V=0であり、エンジン2の回転数N>0であるため、比較例のECUは、気体燃料を選択して、使用している。なお、t22までは、比較例1の車速V及び回転数Nは、実施例2と同じである。

比較例1では、スタータ7を作動させてからt23のタイミングでエンジン2の回転数が少し増加し、その後のエンジン2の回転数も増加していない。これは、気体燃料が効率良く燃焼していないことに起因している。

(3)その他実施形態 上述の実施形態を用いて本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。したがって、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。

例えば、エンジン2は、気体燃料の始動性が良好である状態(完全暖気状態)であったが、ECU3は、エンジン2が完全暖気状態であるか否かを(事前に)判定してもよい。ECU3は、車両情報に基づいて判定できる。例えば、ECU3は、エンジン2の水温(測定値)が所定値以上である場合、エンジン2が完全暖気状態であると判定できる。

エンジンの始動性を維持しつつ、燃費を向上させることができるため、液体燃料と気体燃料とを使用可能であるよう構成されたエンジンを有する車両に利用することができる。

1 車両システム 2 エンジン 3 ECU 4 燃料タンク 5 燃料切換装置 6 インテークマニホールド 7 スタータ 8 駆動輪 9 クラッチ 10 変速機 11 ペダル 12 水温センサ 13 車速センサ 14 燃料選択スイッチ 15 インジェクタ 16 電磁弁 41 第1燃料タンク 42 第2燃料タンク 112 アクセルペダル 114 ブレーキペダル 116 クラッチペダル