-
Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Stopp- und Startsteuerverfahren eines Fahrzeugs, das
eine Kurbelwinkelstopppositionssteuerung während eines Stopps einer Brennkraftmaschine
durchführt
und ein optimales Kraftmaschinenstartverfahren auf der Grundlage
des Zustands einer Kurbelwinkelstoppposition nach dem Stoppen auswählt.
-
Beschreibung
des zugehörigen
Stands der Technik
-
Unlängst ist ein Kraftmaschinenstopp-
und Startsteuergerät
zum automatischen Stoppen einer Kraftmaschine bekannt, wenn das
Fahrzeug die Kraftmaschine stoppt und automatisch erneut startet, um
das Fahrzeug dann zu starten, wenn ein Befehl zum Starten aus dem
Stoppzustand herausgegeben wird, um eine Kraftstoffverbrauchsmenge
und Abgas während
des Lehrlaufs zu reduzieren, und zwar unter dem Standpunkt des Umweltschutzes,
der Ressourcen und der Energieeinsparung oder dergleichen.
-
Außerdem ist ein Kraftmaschinenstartgerät zum erneuten
Starten der Kraftmaschine durch die Startvorrichtung bekannt, bei
dem die Kurbelwelle in Rückwärtsrichtung
gedreht wird, bevor das Fahrzeug das nächste Mal gestartet wird, und
zwar zu der Kurbelwinkelstoppposition, wo das Startdrehmoment kleiner
ist, wenn die Startvorrichtung in der normalen Richtung während der
Stoppsteuerung des Fahrzeugs gedreht wird und der Kurbelwinkel bei
jener Kurbelwinkelstoppposition ist, wo das Startdrehmoment der
Startvorrichtung groß ist,
um die Startfunktion während
des Starts der Kraftmaschine zu verbessern. Zum Beispiel wird auf
die japanische Patentoffenlegungsschrift
JP-2000-283010 verwiesen.
-
Für
einen ähnlichen
Zweck ist zusätzlich
ein Kraftmaschinenstartgerät
bekannt, das einen erneuten Start einer Kraftmaschine durch Zuführen des Kraftstoffes
zu einem Zylinder bei einem Expansionshub und durch Zünden des
Kraftstoffes in dem Zylinder während
des Starts der Kraftmaschine durchführt, ohne dass die Startvorrichtung
betätigt
wird. Zum Beispiel wird auf die japanische Patentoffenlegungsschrift
JP-2002-4985 verwiesen.
-
Falls jedoch bei dem vorstehend beschriebenen
Kraftmaschinenstartgerät
der Kurbelwinkel nicht zu der gewünschten Kurbelwinkelstoppposition
aufgrund eines Problemes gesteuert werden kann, das bei einem Kurbelwinkelsensor
oder dergleichen auftritt, dann besteht die Möglichkeit, dass der erneute Start
der Kraftmaschine durch die Startvorrichtung einen Fehler aufweist,
da das erforderliche Startdrehmoment der Kraftmaschine größer ist.
Obwohl die Kraftmaschine durch die Startvorrichtung erneut gestartet
werden kann, wenn es bei dem erneuten Start der Kraftmaschine zu
einem Fehler kommt, wird das Fahrverhalten verschlechtert, da der
erneute Start der Kraftmaschine in diesem Zustand nicht sofort durchgeführt werden
kann.
-
Insbesondere wenn das vorstehend
beschriebene Verfahren zum erneuten Starten der Kraftmaschine auf
ein Öko-Fahrzeug
oder ein Hybrid-Fahrzeug angewendet wird, wobei das Kraftmaschinenstopp- und Startsteuergerät die Kraftmaschine
automatisch stoppen und starten kann, wird das Problem der Verschlechterung
des Fahrverhaltens noch ernsthafter, da der Kraftmaschinenstopp
und der Kraftmaschinenstart häufig
durchgeführt
werden.
-
Die vorliegende Erfindung wurde zum
Lösen der
vorstehend genannten Probleme geschaffen. Es ist die Aufgabe dieser
Erfindung, ein Kraftmaschinenstartsteuerverfahren vorzusehen, das
einen erneuten Start einer Kraftmaschine sofort und zuverlässig auf der
Grundlage des Zustands einer Kurbelwinkelstoppposition nach einer
Stoppsteuerung bewirkt.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung hat ein Stopp- und Startsteuergerät einer Brennkraftmaschine
eine Stoppsteuereinheit, die einen Kurbelwinkel der Brennkraftmaschine
innerhalb eines Bereiches eines vorbestimmten Kurbelwinkels während eines
Stoppens der Brennkraftmaschine steuert, und eine Startsteuereinheit,
die die Brennkraftmaschine durch eine Kurbeleinheit während eines
Starts der Brennkraftmaschine startet, wobei die Startsteuereinheit
die Brennkraftmaschine durch unterschiedliche Verfahren startet,
wenn eine Wahrscheinlichkeit besteht, dass die Brennkraftmaschine nicht
innerhalb des Bereiches des vorbestimmten Kurbelwinkels stoppt und
wenn die Brennkraftmaschine innerhalb des Bereiches des vorbestimmten Kurbelwinkels
stoppt.
-
Bei dem vorstehend beschriebenen
Stopp- und Startsteuergerät
der Brennkraftmaschine wird z.B. die Stoppsteuerung der Brennkraftmaschine
bei dem Leerlaufstopp so durchgeführt, dass der Kurbelwinkel
innerhalb eines vorbestimmten Kurbelwinkelbereiches ist. Der vorbestimmte
Kurbelwinkelbereich ist als ein Kurbelwinkelbereich vorgeschrieben,
in dem eine zum Starten der Kraftmaschine während des nächsten Startes der Kraftmaschine
erforderliche Energie klein ist. Wenn die Brennkraftmaschine innerhalb
des vorbestimmten Kurbelwinkelbereiches während des Starts stoppt, dann
wird die Brennkraftmaschine durch eine vorbestimmte Kurbeleinheit
gestartet. Wenn es jedoch möglich
ist, dass die Brennkraftmaschine nicht innerhalb des vorbestimmten Kurbelwinkelbereiches
stoppt, dann wird der Start durch ein anderes Verfahren durchgeführt, das
sich von dem Startverfahren der Brennkraftmaschine durch die vorstehend
beschriebene Kurbeleinheit unterscheidet. Somit kann gemäß der Kurbelwinkelposition
nach dem Kraftmaschinenstopp der Start der Brennkraftmaschine sofort
und zuverlässig
durch eine geeignete Kurbeleinheit durchgeführt werden.
-
Die Kurbeleinheit kann ein Elektromotor sein,
und die Startsteuereinheit kann die Brennkraftmaschine durch Aufbringen eines
Drehmomentes mittels des Elektromotors gestartet werden, wenn die Wahrscheinlichkeit
besteht, dass die Brennkraftmaschine nicht innerhalb des Bereiches
des vorbestimmten Kurbelwinkels stoppt, wobei das Drehmoment größer ist
als wenn die Brennkraftmaschine innerhalb des Bereiches des vorbestimmten
Kurbelwinkels stoppt. Wenn die Wahrscheinlichkeit besteht, dass
die Brennkraftmaschine nicht innerhalb des Bereiches des vorbestimmten
Kurbelwinkels stoppt, dann wird erwartet, dass das große Drehmoment beim
nächsten
Start erforderlich ist. Daher wird die Kraftmaschine durch Aufbringen
eines großen
Drehmomentes durch den Elektromotor in diesem Fall zuverlässig gestartet.
-
Die Startsteuereinheit kann die Brennkraftmaschine
durch einen ersten Elektromotor starten, wenn die Brennkraftmaschine
innerhalb des Bereiches des vorbestimmten Kurbelwinkels stoppt,
und durch einen zweiten Elektromotor, der sich von dem ersten Elektromotor
unterscheidet, wenn die Wahrscheinlichkeit besteht, dass die Brennkraftmaschine nicht
innerhalb des Bereiches des vorbestimmten Kurbelwinkels stoppt.
Gemäß diesem
Merkmal werden die Elektromotoren mit dem großen Drehmoment und mit dem
kleinen Drehmoment verwendet. Der Elektromotor mit dem kleinen Drehmoment
wird dann verwendet, wenn die Kraftmaschine innerhalb des Bereiches
des vorbestimmten Kurbelwinkels stoppt. Der Elektromotor mit dem
großen
Drehmoment wird dann verwendet, wenn die Wahrscheinlichkeit besteht,
dass die Kraftmaschine nicht innerhalb des Bereiches des vorbestimmten
Kurbelwinkels stoppt, wodurch die Kraftmaschine zuverlässig gestartet
wird.
-
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann
der erste Elektromotor ein Motor-Generator sein, der als ein Motor
und als ein elektrischer Generator dient, und der zweite Elektromotor
kann eine DC-Startvorrichtung sein, die als ein Motor dient. Gemäß diesem
Merkmal kann der erste Elektromotor, der als ein Motor dient, auch
als ein elektrischer Generator dienen. Wenn der zweite Elektromotor
als ein elektrischer Generator dient, dann kann somit ein Ladevorgang
durch Zuführen
von erzeugter Energie zu einer Stromversorgungseinheit während eines Bremsvorgangs
durchgeführt
werden, um so eine Geschwindigkeit eines Fahrzeugs zu reduzieren.
Andererseits kann der zweite Elektromotor, der während des ersten Startvorgangs
der Brennkraftmaschine verwendet wird, die DC-Startvorrichtung sein,
die als der Motor dient.
-
Die Startsteuereinheit kann die Brennkraftmaschine
durch Verbrennung während
eines Expansionshubes von einem Kraftstoff starten, der während des
Stoppens der Brennkraftmaschine zugeführt wird, wenn die Brennkraftmaschine
innerhalb des Bereiches des vorbestimmten Kurbelwinkels stoppt, und
die Startsteuereinheit kann die Brennkraftmaschine durch den Elektromotor
starten, wenn die Wahrscheinlichkeit besteht, dass die Brennkraftmaschine
nicht innerhalb des Bereiches des vorbestimmten Kurbelwinkels stoppt.
Gemäß diesem Merkmal
wird die Brennkraftmaschine durch Verbrennung während des Expansionshubes des
Kraftstoffes gestartet, der während
des Stoppens der Kraftmaschine zugeführt wird, da die Energie zum Starten
der Kraftmaschine vergleichsweise klein ist, wenn die Kraftmaschine
innerhalb des Bereiches des vorbestimmten Kurbelwinkels stoppt.
Wenn andererseits die Wahrscheinlichkeit besteht, dass die Kraftmaschine
außerhalb
des Bereiches des vorbestimmten Kurbelwinkels stoppt, dann wird
der Elektromotor zum zuverlässigen
Starten der Kraftmaschine verwendet, da das große Drehmoment erforderlich
ist.
-
Bei einem bevorzugten Beispiel kann
jener Fall, wenn die Wahrscheinlichkeit besteht, dass die Brennkraftmaschine
nicht innerhalb des Bereiches des vorbestimmten Kurbelwinkels stoppt,
jener Fall sein, wenn ein tatsächlicher
Kurbelwinkel während des
Stoppens der Brennkraftmaschine außerhalb des Bereiches des vorbestimmten
Kurbelwinkels ist.
-
Der tatsächliche Kurbelwinkel kann von
einem Kurbelwinkelsensor abgegeben werden, der den Kurbelwinkel
der Brennkraftmaschine erfasst. Somit kann der tatsächliche
Kurbelwinkel in geeigneter Weise und zuverlässig erfasst werden.
-
Bei einem anderen bevorzugten Beispiel
ist jener Fall, wenn die Wahrscheinlichkeit besteht, dass die Brennkraftmaschine
nicht innerhalb des Bereiches des vorbestimmten Kurbelwinkels stoppt,
jenen Fall enthalten, wenn eine Schätzgenauigkeit einer Schätzverarbeitung
des Kurbelwinkels während
des Stoppens der Brennkraftmaschine kleiner ist als ein vorbestimmter
Standard.
-
Die Schätzverarbeitung kann den Kurbelwinkel
auf der Grundlage einer Abgabe von dem Kurbelwinkelsensor der Brennkraftmaschine
und einer Dreherfassungsabgabe von dem Elektromotor schätzen, der
als die Kurbeleinheit dient. Gemäß diesem
Merkmal kann der Kurbelwinkel mit hoher Genauigkeit geschätzt werden,
da der Kurbelwinkel auf der Grundlage der Abgabe von dem Kurbelwinkelsensor
und der Dreherfassungsabgabe von dem Elektromotor geschätzt wird.
Außerdem
kann bei einem anderen Beispiel die Schätzverarbeitung die Dreherfassungsabgabe
von dem Elektromotor durch die Abgabe von dem Kurbelwinkelsensor
korrigieren. Gemäß diesem Merkmal
kann der Elektromotor die Drehabgabe von einer Kurbelwelle mit hoher
Genauigkeit erfassen, und gleichzeitig kann eine Rückwärtsdrehung
auch erfasst werden. Jedoch tritt bei der Dreherfassungsabgabe von
dem Elektromotor ein Summierungsfehler aufgrund einer Abweichung
eines Riemens auf, der eine Riemenscheibe des Elektromotors mit
der Kurbelwinkelriemenscheibe verbindet. Daher wird der Betrag des
Summierungsfehlers durch die Abgabe von dem Kurbelwinkelsensor korrigiert.
Infolgedessen kann der Kurbelwinkel als ein absoluter Winkel mit
hoher Genauigkeit erfasst werden.
-
Bei einem weiteren bevorzugten Beispiel kann
jener Fall, wenn die Wahrscheinlichkeit besteht, dass die Brennkraftmaschine
nicht innerhalb des Bereiches des vorbestimmten Kurbelwinkels stoppt,
jenen Fall enthalten, wenn die Wahrscheinlichkeit besteht, dass
sich der Kurbelwinkel nach dem Stoppen der Brennkraftmaschine ändert. Bei
einem weiteren Beispiel kann jener Fall, wenn die Wahrscheinlichkeit besteht,
dass sich der Kurbelwinkel ändert,
jener Fall sein, wenn sich der Kurbelwinkel beim Aufnehmen einer
externen Kraft nach dem Stoppen der Brennkraftmaschine ändert. Gemäß diesem
Beispiel kann jener Fall, wenn die Wahrscheinlichkeit besteht, dass
sich der Kurbelwinkel ändert,
jener Fall sein, wenn sich der Kurbelwinkel ändert, z.B. wenn das Fahrzeug aufgrund
der externen Kraft bewegt wird, die durch ein Gefälle bewirkt
wird, wenn das Fahrzeug bei einem Anstieg stoppt, nachdem die Brennkraftmaschine
gestoppt wurde.
-
Die Stoppsteuereinheit kann die Brennkraftmaschine
automatisch stoppen, wenn eine vorbestimmte Stoppbedingung erfüllt ist,
und die Startsteuereinheit kann die Brennkraftmaschine automatisch starten,
wenn eine vorbestimmte Startbedingung erfüllt ist. Gemäß diesem
Merkmal kann die Stopp- und Startsteuerung der Brennkraftmaschine
gemäß der vorliegenden
Erfindung vorzugsweise auf eine Leerlaufstoppsteuerung eines sogenannten Öko-Fahrzeugs
oder eines Hybrid-Fahrzeugs angewendet werden. Dadurch kann eine
geeignete Kurbeleinheit gemäß dem Zustand
der Kurbelwinkelstoppposition nach der Stoppsteuerung ausgewählt werden,
und die Brennkraftmaschine kann sofort und zuverlässig gestartet
werden.
-
Das Wesen, die Anwendbarkeit und
weitere Merkmale dieser Erfindung werden aus der folgenden detaillierten
Beschreibung bezüglich
eines bevorzugten Ausführungsbeispieles
der Erfindung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich,
die nachfolgend kurz beschrieben werden.
-
1 zeigt
eine Systemkonfiguration eines Fahrzeugs, auf das eine Kraftmaschinenstopp-
und Startsteuerung gemäß der vorliegenden
Erfindung angewendet wird;
-
2 zeigt
eine schematische Blockdarstellung einer Kraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung;
-
3 zeigt
eine Ansicht einer Konfiguration eines Kurbelwinkelsensors und eines
Nockenwinkelsensors;
-
4A, 4B, 4C, und 4D zeigen
Abgabesignalwellenformen eines Kurbelwinkelsensors und eines Nockenwinkelsensors;
-
5 zeigt
eine graphische Darstellung eines Übergangs einer Kraftmaschinendrehzahl
durch eine Kraftmaschinenstoppsteuerung;
-
6 zeigt
eine graphische Darstellung eines Änderungszustandes einer Kurbelwinkelposition durch
eine Kraftmaschinenstoppsteuerung;
-
7 zeigt
eine Blockdarstellung eines Konfigurationsbeispieles des Kraftmaschinenstopppositionsschätzgerätes gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
-
8 zeigt
eine Tabelle von Charakteristika der jeweiligen Sensorabgabesignale,
die bei der Kurbelwinkelschätzverarbeitung
verwendet werden;
-
9 zeigt
eine Darstellung zum Erläutern eines
Kurbelwinkelschätzverfahrens;
-
10 zeigt
eine Flusskarte einer Kraftmaschinenstopp- und Startsteuerung gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel;
-
11 zeigt
eine Flusskarte einer Kraftmaschinenstopp- und Startsteuerung gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel;
und
-
12 zeigt
eine Flusskarte einer Kraftmaschinenstopp- und Startsteuerung gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel.
-
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung werden nachfolgend unter Bezugname auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
-
[Fahrzeugkonfiguration]
-
Zunächst wird eine schematische
Konfiguration eines Fahrzeugs beschrieben, auf das eine Stopp- und
Startsteuerung einer Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung
angewendet wird. Ein Stoppsteuergerät der Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden
Erfindung wird für
sogenannte "Öko-Fahrzeuge", Hybridfahrzeuge
und dergleichen beabsichtigt, auf denen die Leerlaufstopptechnik
angewendet wird. Ein "Öko-Fahrzeug" ist ein Fahrzeug, das
mit einem Elektromotor (Motor-Generator) hauptsächlich zum Zwecke des Startens
der Kraftmaschine ausgestattet ist, und das die Kraftmaschine durch
den Motor-Generator
nach dem Stoppen der Kraftmaschine durch die Leerlaufstoppsteuerung automatisch
erneut startet. Ein "Hybridfahrzeug" ist ein Antriebsstrang
unter Verwendung einer Kraftmaschine und eines Motor-Generators
als Antriebsquellen. Bei einem Hybridfahrzeug arbeiten sowohl die Kraftmaschine
als auch der Motor-Generator in Kombination gemäß einem Fahrtzustand, oder
sie werden getrennt verwendet, und es kann ein Leistungsverhalten
erhalten werden, das ruhig ist und ein ausgezeichnetes Ansprechverhalten
aufweist.
-
Die 1 zeigt
eine Systemkonfiguration eines Fahrzeugs 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
Wie dies in der 1 gezeigt ist, hat das Fahrzeug 10 eine
DC-Startvorrichtung 1,
eine Kraftmaschine 2, einen Motor-Generator 3,
der einen elektrischen Strom durch eine von der Kraftmaschine 2 abgegebenen
Antriebskraft erzeugt und der als ein Zellenmotor beim Starten der
Kraftmaschine 2 antreibbar ist, eine Motorsteuereinheit 4 zum
Steuern des Motor-Generators 3 und dergleichen, eine Stromzufuhreinheit 5 zum
Austauschen von elektrischer Energie mit dem Motor-Generator 3 und
dergleichen über
die Motorsteuereinheit 4, ein Stromzufuhrkabel 6 zum
jeweiligen Verbinden des Motor-Generators 3, der Motorsteuereinheit 4 und
der Stromzufuhreinheit 5, ein Leistungsübertragungssystem 7 zum Übertragen
einer von der Kraftmaschine 2 erzeugten Antriebskraft auf
Räder,
und die Räder 8.
-
Als nächstes wird jede der vorstehend
beschriebenen Einheiten unter Bezugnahme auf die 1 beschrieben.
-
Die DC-Startvorrichtung 1 ist
ein DC-Zellenmotor zum Starten der Kraftmaschine 2. Die DC-Startvorrichtung 1 hat
eine Welle, sie nimmt eine Stromzufuhr von einer 12V-Stromzufuhreinheit
auf, wenn ein Zündschalter
eingeschaltet wird (EIN), und sie dreht die Welle. Durch die Drehung
der Welle der DC-Startvorrichtung 1 wird eine Kurbelwelle
der Kraftmaschine 2 gedreht, und die Kraftmaschine 2 wird
gestartet. Insbesondere ist ein Ritzel an einem Spitzenendabschnitt
der Welle der DC-Startvorrichtung 1 angebracht.
Das Ritzel kämmt
ein Hohlrad eines Schwungrads, das an der Kurbelwelle der Kraftmaschine 2 vorgesehen
ist. Wenn die DC-Startvorrichtung 1 eine Stromzufuhr von
der 12V-Stromzufuhreinheit durch den Start der Kraftmaschine 2 aufnimmt,
dann kämmt
das Ritzel folglich das Hohlrad des Schwungrads und wird zum Drehen
des Schwungrads gedreht. Infolgedessen wird die Kurbelwelle mit
einer vorbestimmten Anzahl von verbundenen Kolben gedreht, und daher
kann die Kraftmaschine 2 durch die Drehantriebskraft gestartet
werden. Das Antreiben der Kurbelwelle zum Starten der Kraftmaschine
wird als "Kurbeln" bezeichnet.
-
Die Kraftmaschine 2 ist
die Brennkraftmaschine zum Erzeugen von Energie durch Verbrennen von
Luft/Kraftstoff-Gemischen (nachfolgend zur Vereinfachung als "Gemisch" bezeichnet) in Zylindern. Es
gibt Benzinkraftmaschinen mit Benzin als Kraftstoff, Dieselkraftmaschinen
mit Leichtöl
und dergleichen als Kraftstoff, und dergleichen als Brennkraftmaschinen.
Als Benzinkraftmaschinen gibt es Viertakt-Benzinkraftmaschinen,
die einen Einlasszyklus, einen Verdichtungszyklus, einen Expansionszyklus und
einen Auslasszyklus während
2 Umdrehungen der Kurbelwelle zum Erzeugen von Leistung abschließen, und
Zweitakt-Benzinkraftmaschinen, die den vorstehend genannten einen
Zyklus während
einer Umdrehung der Kurbelwelle abschließen. Das Fahrzeug 10 bei
diesem Ausführungsbeispiel
wird als die Viertakt-Benzinkraftmaschine angenommen.
-
Die 2 zeigt
ein Beispiel einer schematischen Konfiguration der Kraftmaschine 2.
-
Ein Einlassanschluss 24,
der an einem Zylinderkopf 12 ausgebildet ist, wird durch
ein Einlassventil 26 geöffnet
und geschlossen. Einlassluft wird in den Einlassanschluss 24 über einen
Einlasskanal 28 zugeführt.
Der Einlasskanal 28 ist mit einem Zwischenbehälter 30 versehen,
und ein Drosselventil 32 ist stromaufwärts von dem Zwischenbehälter 30 vorgesehen.
Eine Öffnung
(Drosselöffnung
TA) des Drosselventils 32 wird durch einen Elektromotor 34 eingestellt,
und die Drosselöffnung
TA wird durch einen Drosselöffnungssensor 36 erfasst.
-
Die Kraftmaschine 2 ist
eine sogenannte Anschlusseinspritz-Kraftmaschine, und der Einlassanschluss 24 ist
mit einem Kraftstoffeinspritzventil 14 versehen. Ein Luft/Kraftstoffgemisch
wird durch die Einlassluft im Inneren des Einlassanschlusses 24 und
dem in den Einlassanschluss 24 eingespritzten Kraftstoff
erzeugt, und es wird in die Brennkammer 20 eingeführt, die
durch den Zylinderblock 16, den Kolben 18 und
den Zylinderkopf 12 begrenzt ist. Die Zündkerze 22 ist an
einem Deckenabschnitt der Brennkammer 20 angeordnet, und
sie zündet
das aus dem Einlassanschluss 24 eingeführte Gemisch.
-
Hochdruckkraftstoff wird zu dem Kraftstoffeinspritzventil 14 von
einer Hochdruckkraftstoffpumpe (nicht gezeigt) über ein Förderrohr 14a zugeführt. Dies
ermöglicht
die Einspritzung des Kraftstoffes in die Brennkammer 20 aus
dem Kraftstoffeinspritzventil 14 auch in der letzten Periode
des Verdichtungshubs. Kraftstoffdruck in dem Förderrohr 14a wird durch
den Kraftstoffdrucksensor 14b erfasst.
-
Der Auslassanschluss 38,
der an dem Zylinderkopf 12 ausgebildet ist, wird durch
das Auslassventil 40 geöffnet
und geschlossen. Zu dem Auslassanschluss 38 von der Brennkammer 20 ausgelassenes
Abgas wird zu der Außenseite über den
Auslasskanal 42, einen Abgasreinigungskatalysator (nicht gezeigt)
und dergleichen ausgelassen.
-
Eine Hin- und Herbewegung des Kolbens 18, die
durch die Verbrennung des Gemisches im Inneren der Brennkammer 20 erzeugt
wird, wird zu einer Drehbewegung der Kurbelwelle 46 durch
die Verbindungsstange 44 umgewandelt. Die Kurbelwelle 46 überträgt eine
Leistung zu den Rädern 8 durch
einen Drehmomentenwandler und ein nicht gezeigtes Getriebe.
-
Außer einem derartigen Leistungsübertragungssystem
ist ein Ende der Kurbelwelle 46 mit der Riemenscheibe 50 (nachfolgend
auch als „Kurbelwellenriemenscheibe" bezeichnet) über die
Elektromagnetkupplung 48 verbunden. Die Riemenscheibe 50 kann
eine Leistung zu und von anderen drei Riemenscheiben 54, 56 und 58 durch
den Riemen 52 übertragen.
Bei diesem Beispiel ist der Verdichter 60 für eine Klimaanlage
durch die Riemenscheibe 54 antreibbar, und die Servolenkpumpe 62 ist
durch die Riemenscheibe 56 antreibbar. Die andere Riemenscheibe 58 (nachfolgend
auch als „MG-Riemenscheibe" bezeichnet) ist
mit dem Motor-Generator 3 verbunden. Der Motor-Generator 3 hat
eine Funktion als ein Generator zum Erzeugen von Energie durch die Kraftmaschinenantriebskraft
von der Seite der MG-Riemenscheibe 58, und eine Funktion
als ein Motor zum Zuführen
der Antriebskraft von dem Motor-Generator 3 zur Seite der
MG-Riemenscheibe 58. Eine
ECU 70 (Kraftmaschinensteuereinheit) ist hauptsächlich aus
einem Mikrocomputer gebildet, der eine Eingabe/Abgabe-Vorrichtung,
eine Speichervorrichtung, eine Zentralverarbeitungseinheit und dergleichen
aufweist, und sie überwacht
und steuert das gesamte System des Fahrzeugs 10. Die ECU 70 steuert
das Fahrzeug 10, so dass es in einem optimalen Zustand
ist, auf der Grundlage von eingegeben Informationen von jedem Sensor
und dergleichen, die bei der Kraftmaschine 2 vorgesehen sind.
Insbesondere erfasst die ECU 70 den Kraftstoffdruck von
dem vorstehend genannten Kraftstoffdrucksensor 14b, die
Drosselöffnung
TA von dem Drosselöffnungssensor 36,
eine Drehzahl des Motor-Generators von einem Drehfrequenzsensor,
der bei dem Motor-Generator 3 enthalten ist, die elektrische
Spannung der Stromzufuhreinheit 5 oder die Stromstärke der
Stromzufuhreinheit 5 während
des Lade- und Entladevorgangs,
einen Schaltzustand des Zündschalters 72,
eine Fahrzeuggeschwindigkeit SPD von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 74,
einen Druck- oder Niederdrückungsbetrag
eines Beschleunigungspedals (Beschleunigungsvorrichtungsöffnung ACCP)
von dem Beschleunigungsvorrichtungsöffnungssensor 76,
das Vorhandensein oder Fehlen einer Niederdrückung eines Bremspedals von
dem Bremsschalter 78, eine Drehzahl der Kurbelwelle 46 (das
heißt
eine Kraftmaschinendrehzahl NE) von einem Kraftmaschinendrehzahlsensor 80,
eine Einlassluftmenge GA von der Luftdurchsatzmessvorrichtung 82,
die Kraftmaschinenkühlwassertemperatur
THW von dem Kühlwassertemperatursensor 84,
das Vorhandensein oder Fehlen einer Niederdrückung des Beschleunigungspedals
von dem Leerlaufschalter 86, einen Luft/Kraftstoff-Verhältniserfassungswert
VOX von dem Luft/Kraftstoff-Verhältniserfassungssensor 88,
der in dem Abgaskanal 42 vorgesehen ist, eine Drehposition
einer Nockenwelle von dem Nockenwinkelsensor 92 und einen
Drehwinkel (Kurbelwinkel) der Kurbelwelle von dem Kurbelwinkelsensor 90.
-
Der Kurbelwinkelsensor 90 ist
ein Magnet-Sensor oder dergleichen, der ein zu erfassendes Objekt
(zum Beispiel Metall oder dergleichen) erfassen kann, und er ist
an einer vorbestimmten Position nahe der Kurbelwelle 46 bei
der Kraftmaschine 2 vorgesehen. Ein Zahnrad mit Vorsprüngen und
Aussparungen, die an einem Außenumfang
ausgebildet sind (nachfolgend als „Signalrotor" bezeichnet) ist
nämlich an
einer vorbestimmten Position an der Kraftmaschine 46 angebracht,
und der Kurbelwinkelsensor 90 ist an einer geeigneten Position
vorgesehen, um die Anzahl der Zähne
des Signalrotors zu erfassen. Der Kurbelwinkelsensor 90 kann
den Drehwinkel der Kurbelwelle 46 (nachfolgend als „Kurbelwinkel" bezeichnet) zum
Beispiel mit einer Auflösung
von ungefähr 10° bis 30° CA erfassen.
Wenn die Kurbelwelle 46 gedreht wird, dann dreht sich der
Signalrotor auch synchron mit der Kurbelwelle 46. Bei dieser
Gelegenheit erfasst der Kurbelwinkelsensor 90 die Anzahl
der Zähne
des Signalrotors, und er gibt diese zu der ECU 70 oder
dergleichen als ein Pulssignal ab. Die ECU zählt die von dem Kurbelwinkelsensor 90 abgegebenen
Pulssignale, und sie wandelt diese zu einem Kurbelwinkel um. Somit
erfassen die ECU 70 und dergleichen den Kurbelwinkel. Der
Kurbelwinkelsensor 90 ist direkt bei der Kraftmaschine 2 vorgesehen,
und daher kann er den Kurbelwinkel als einen Absolutwinkel erfassen.
-
Der Kurbelwinkelsensor 90 gibt
ein Pulssignal zu der ECU 70 und dergleichen ab, wenn er
einen Zahn des Signalrotors erfasst. Folglich ist das von dem Kurbelwinkelsensor 90 abgegebene
Pulssignal in dem gleichen Abgabezustand ungeachtet dessen, ob sich
die Kurbelwelle 46 in einer normalen Richtung oder in einer
Rückwärtsrichtung
dreht, und daher kann die ECU 70 und dergleichen nicht
erfassen, ob die Drehung der Kurbelwelle 46 in der normalen Richtung
oder in der Rückwärtsrichtung
ist.
-
Auf der Grundlage der so erhaltenen
Daten treibt die ECU 70 den Elektromotor 34 an,
um die Drosselöffnung
TA einzustellen, und sie stellt die Einspritzzeitgebung des Kraftstoffes
durch das Kraftstoffeinspritzventil 14 ein. Wenn des weiteren
ein Automatikstopzustand eingerichtet ist, dann steuert die ECU 70 die
Kraftstoffeinspritzung von dem Kraftstoffeinspritzventil 14,
um den Betrieb der Kraftmaschine 2 automatisch zu stoppen.
Wenn ein Automatikstartzustand eingerichtet ist, dann steuert die
ECU 70 die Drehung der Kurbelwelle 46 durch die
Antriebskraft von dem Motor-Generator 3, die durch die
Riemenscheibe 58, den Riemen 52, die Riemenscheibe 50 und
die Elektromagnetkupplung 48 übertragen wird, um die Kraftmaschine 2 zu
starten. Des weiteren führt
die ECU 70 eine Zündzeitgebungssteuerung und
die anderen erforderlichen Steuerungen aus.
-
Der Motor-Generator 3 ist
mit der Kurbelwelle 46 durch die Riemenscheibe 50,
die Riemenscheibe 58 und den Riemen 52 verbunden.
Eine der mit der Kurbelwelle 46 verbundenen Kurbelwellenriemenscheibe 50 und
der mit dem Motor-Generator 3 verbundenen MG-Riemenscheibe 58 wird
drehend angetrieben, wodurch Leistung zu der anderen über den
Riemen 52 übertragen
wird.
-
Der Motor-Generator 3 hat
die Funktion als der Motor (Elektromotor), der durch Aufnahme einer Stromzufuhr
von der Stromzufuhreinheit 5 drehend angetrieben wird,
was später
beschrieben wird, und er hat die Funktion als der Generator (elektrischer Generator)
zum Erzeugen von elektromotorischen Kräften an beiden Enden einer
Drei-Phasen-Spule, wenn sich der Motor-Generator 3 beim
Aufnehmen der Drehantriebskraft von den Rädern 8 dreht. Wenn der
Motor-Generator 3 als der Elektromotor dient, dann dreht
sich der Motor-Generator 3 beim Aufnehmen der elektrischen
Stromzufuhr von der Stromzufuhreinheit 5, und er überträgt die Drehantriebskraft zu
der Kurbelwellenriemenscheibe 50, um die Kurbelwelle 46 zum
Starten der Kraftmaschine 2 zu drehen. Wenn andererseits
der Motor-Generator 3 als der elektrische Generator dient,
dann wird die Drehantriebskraft von den Rädern 8 zu der MG-Riemenscheibe 58 an
der Seite des Motor- Generators 3 über die
Kurbelwelle 46 und die Kurbelwellenriemenscheibe 50 übertragen,
um den Motor-Generator 3 zu drehen. Wenn der Motor-Generator 3 gedreht
wird, dann wird eine elektromotorische Kraft in dem Motor-Generator 3 erzeugt,
und die elektromotorische Kraft wird zu einem Gleichstrom über die
Motorsteuereinheit 4 umgewandelt, um elektrische Energie
der Stromzufuhreinheit 5 zu verführen. Somit wird die Stromzufuhreinheit 5 geladen.
-
Unter erneuter Bezugnahme auf die 1 ist ein Motorwinkelsensor 3a,
in dem ein Hall-Element oder dergleichen vorzugsweise an einem Erfassungsabschnitt
vorgesehen ist, an einer vorbestimmten Position in dem Motor-Generator 3 vorgesehen. Der
Motorwinkelsensor 3a kann den Drehwinkel der Welle des
Motor-Generators 3 mit einer hohen Auflösung von im Wesentlichen 7,5° CA als Einheit
erfassen. Wenn der Motor-Generator 3 beim
Aufnehmen der elektrischen Stromzufuhr von der Stromzufuhreinheit 5 drehend
angetrieben wird, dann erfasst der Motorwinkelsensor 3a den
Drehwinkel der Welle. Insbesondere ist der Motorwinkelsensor 3a an
jeweiligen Phasen U, V und W so vorgesehen, dass er einen Wechselstrom
der jeweiligen U-, V- und W-Phase erfassen kann. Jeder Motorwinkelsensor 3a erfasst
einen Wechselstrom der jeweiligen U-, V- und W-Phase, und wandelt
diesen zu einem Pulssignal und gibt dieses zu der Motorsteuereinheit 4 ab.
-
Die Motorsteuereinheit 4 ist
in der Kraftmaschine 2 vorgesehen, und sie ist mit dem
Motor-Generator 3 und der Stromzufuhreinheit durch das Stromzufuhrkabel 6 jeweils
verbunden. Die Motorsteuereinheit 4 ist hauptsächlich durch
einen Wechselrichter, einen Wandler, einen Steuercomputer oder dergleichen
gebildet.
-
Der Wechselrichter wandelt einen
Gleichstrom mit hoher Spannung von der Stromzufuhreinheit 5 zu
einem vorbestimmten Drei-Phasen-Wechselstrom
um, um elektrische Energie zu dem Motor-Generator 3 zuzuführen. Andererseits
wandelt der Wechselrichter eine elektromotorische Kraft (Drei-Phasen-Wechselstrom),
die von dem Motor-Generator 3 erzeugt wird, zu einem Gleichstrom um,
der zum Laden der Stromzufuhreinheit 5 geeignet ist.
-
Der Wandler ist eine DC/DC-Wandlervorrichtung
zum Umwandeln einer vorbestimmten DC-Spannung zu einer anderen vorbestimmten DC-Spannung.
Der Wandler senkt nämlich
die Nennspannung (zum Beispiel 36 V Volt) der Stromzufuhreinheit 5 auf
eine vorbestimmte Spannung (zum Beispiel 12 V Volt) ab, um Hilfsgeräte und dergleichen anzutreiben,
oder er lädt
eine 12 V Stromzufuhreinheit, die bei dem Fahrzeug vorgesehen ist.
-
Der Steuercomputer steuert den Wechselrichter
und den Wandler. Und zwar steuert der Steuercomputer das Antriebsdrehmoment
und den Leistungserzeugungsbetrag des Motor-Generators 3 in den
optimalen Zustand, und er steuert die elektrische Ladung zu der
Stromzufuhreinheit 5 in den optimalen Zustand, um den Ladevorgang
durchzuführen.
Wenn insbesondere der Motor-Generator 3 als der Elektromotor
dient, dann steuert der Steuercomputer das Antriebsdrehmoment und
den Leistungserzeugungsbetrag des Motor-Generators 3 auf
der Grundlage der elektrischen Leistung, die von der Stromzufuhreinheit 5 zugeführt wird.
Infolgedessen wird der Motor-Generator 3 in den optimalen
Zustand gesteuert, um als der Elektromotor zu dienen. Wenn andererseits
der Motor-Generator 3 als
der elektrische Generator dient, dann führt der Steuercomputer einen
vorbestimmten Gleichstrom zu der Stromzufuhreinheit 5 auf
der Grundlage der elektromotorischen Kraft zu, die von dem Motor-Generator 3 zum
Laden der Stromzufuhreinheit 5 erzeugt wird.
-
Die Motorsteuereinheit 4 zählt die
Anzahl der Pulssignale, die von dem vorstehend erwähnten Motorwinkelsensor 3a abgegeben
werden, und dadurch wandelt sie die Anzahl zu einem Drehwinkel der
Welle des Motor-Generators 3 um. Die Motorsteuereinheit 4 wandelt
den umgewandelten Drehwinkel der Welle zu einem Kurbelwinkel auf
der Grundlage des Drehverhältnisses
der Kurbelwellenriemenscheibe 50 und der MG-Riemenscheibe 58 um.
Infolgedessen kann die Motorsteuereinheit 4 den Kurbelwinkel mit
einer hohen Auflösung
von im Wesentlichen 3° CA
als Einheit erfassen.
-
Die Motorsteuereinheit 4 kann
erfassen, ob sich die Welle des Motor-Generators 3 in der
normalen oder in der Rücksitzrichtung
dreht. Der Abgabezustand von dem Pulssignal der jeweiligen Phasen U,
V und W unterscheidet sich nämlich,
wenn die Welle des Motor-Generators 3 in der normalen Richtung
und in der Rückwärtsrichtung
dreht. Das Pulssignal von jeder Phase U, V und W ist in einem derartigen
Abgabezustand gemäß der Phasendifferenz, wenn
sich die Welle des Motor-Generators 3 in der normalen Richtung
dreht, dass das Pulssignal der U-Phase zunächst in einer vorbestimmten
Zeit abgegeben wird, dass danach das Pulssignal der V-Phase in einer
vorbestimmten späteren
Zeit abgegeben wird, und dass danach das Pulssignal der W-Phase in
einer vorbestimmten späteren
Zeit abgegeben wird, und dies jetzt periodisch wiederholt. Im Gegensatz
dazu ist das Pulssignal von jeder Phase U, V und W in einem derartigen
Abgabezustand, wenn sich die Welle des Motor-Generators 3 in
der Rückwärtsrichtung
dreht, dass das Pulssignal demjenigen in der normalen Richtung entgegengesetzt
ist. Wenn nämlich
die Welle des Motor-Generators 3 in der Rückwärtsrichtung
dreht, dann wird jedes Pulssignal in der vorbestimmten Zeit in der
Reihenfolge der W-Phase, V-Phase und U-Phase periodisch wiederholt.
Aus diesem Grund kann die Motorsteuereinheit 4 erfassen,
ob sich die Welle des Motor-Generators 3 in
der normalen oder in der Rückwärtsrichtung
auf der Grundlage der Phasendifferenz dazwischen dreht.
-
Die Stromzufuhreinheit 5 ist
eine sekundäre Batterie
wie zum Beispiel eine Bleibatterie oder eine Nickel-Wasserstoffbatterie.
Die Stromzufuhreinheit 5 ist zum Beispiel an einem hinteren
Teil des Fahrzeugs 10 angeordnet, um die Raumaufteilung
des Fahrzeugs 10 zu verbessern. Die Stromzufuhreinheit 5 kann
eine Nennspannung von zum Beispiel 36 V aufweisen. Die Stromzufuhreinheit 5 hat
hohe Eingabe/Abgabe-Charakteristika während einer Betätigung des
Motor-Generators 3 oder bei einer Energieregeneration während eines
Bremsvorgangs des Fahrzeugs. Insbesondere führt die Stromzufuhreinheit 5 elektrische
Energie den Hilfsgeräten,
dem Motor-Generator 3 und dergleichen zu. Eine elektrische Energiezufuhr
zu dem Motor-Generator 3 wird hauptsächlich dann durchgeführt, während das
Fahrzeug 10 stoppt. Wenn das Fahrzeug 10 fährt oder
gebremst wird, dann wird die von dem Motor-Generator 3 erzeugte
elektromotorische Kraft zu einem Gleichstrom durch die Motorsteuereinheit 4 umgewandelt und
der Stromzufuhreinheit 5 zugeführt. Infolgedessen kann die
Stromzufuhreinheit 5 geladen werden.
-
Das Stromzufuhrkabel 6 ist
zwischen dem Motor-Generator 3 und der Motorsteuereinheit
angeschlossen, und außerdem
zwischen der Motorsteuereinheit 4 und der Stromzufuhreinheit 5,
wie dies vorstehend beschrieben ist, und sie ist das Bauteil zum Leiten
des Gleichstroms und des Drei-Phasen-Wechselstromes.
-
Das Leistungsübertragungssystem 7 ist hauptsächlich durch
den Drehmomentenwandler, eine Sperrkupplung, ein Getriebe, ein Leistungsmechanismus
und dergleichen gebildet. Infolge ihrer Zusammenwirkung überträgt oder
unterbricht das Leistungsübertragungssystem 7 die
von der Kraftmaschine 2 oder dem Motor-Generator 3 erzeugte
Drehantriebskraft zu oder von den Rädern 8 gemäß dem Fahrtzustand.
Außerdem überträgt das Leistungsübertragungssystem 7 die
Antriebskraft von den Rädern 8 zu
dem Motor-Generator 3 während
des Bremsvorgangs und dergleichen.
-
Das Rad 8 hat Reifen und
dergleichen zum Übertragen
der Drehantriebskraft von dem Leistungsübertragungssystem zu einer
Fahrbahnoberfläche.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind die Hinterräder
als die Räder 8 gezeigt.
-
Als Nächstes werden Beispiele des
Kurbelwinkelsensors 90 und des Nockenwinkelsensors 92 beschrieben.
-
Wie dies in der 3 gezeigt ist, ist ein Signalrotor 91 (der
in der 2 weggelassen
ist) an der Kurbelwelle 46 angebracht. An dem Außenumfangsabschnitt
des Signalrotors 91 sind 34 Zähne (Vorsprungsabschnitte) 91a,
die in gleichen Winkeln (hierbei um 10° beabstandet) mit einer Achse
der Kurbelwelle 46 als eine Mittelachse und ein breiter fehlender
Zahn (Abschnitt ohne Zähne) 91b vorgesehen.
Die Länge
des fehlenden Zahnabschnittes 91b entspricht jener von
zwei Zähnen 91a.
Der Kurbelwinkelsensor 90 ist gegenüber dem Außenumfangsabschnitt des Signalrotors 91 vorgesehen.
Wenn sich die Kurbelwelle 46 dreht, dann passieren die
Zähne 91a und
der fehlende Zahn 91b des Signalrotors 91 die
Nähe des
Kurbelwinkelsensors 90 nacheinander, wodurch ein Drehsignal
mit Pulsform (nachfolgend als „NE-Signal" bezeichnet) einschließlich von
Pulsen entsprechend der Anzahl der Passagen der Zähne 91a und
des fehlenden Zahns 91b von dem Kurbelwinkelsensor 90 abgegeben
wird.
-
Andererseits sind drei Vorsprünge 27a, 27b und 27c an
der Außenumfangsfläche der
Einlassnockenwelle 27 vorgesehen und in Zwischenräumen von
90° (entsprechend
180° CA)
angeordnet, wobei eine Achse der Einlassnockenwelle 27 eine
Mittelachse ist. Dementsprechend beträgt ein Zwischenraum zwischen
dem Vorsprung 27a und dem Vorsprung 27c an beiden
Enden 180° (entsprechend 360° CA). Der
Nockenwinkelsensor 92 zum Erfassen der Vorsprünge 27a bis 27c und
zum Abgeben des Erfassungssignals ist gegenüber diesen Vorsprüngen 27a bis 27c vorgesehen.
Wenn sich die Einlassnockenwelle 27 dreht, dann passieren
die Vorsprünge 27a bis 27c die
Nähe des
Nockenwinkelsensors 92. Infolgedessen wird ein Erfassungssignal
mit einer Pulsform von dem Nockenwinkelsensor 92 entsprechend
der jeweiligen Passage der Vorsprünge 27a bis 27c abgegeben.
-
Hierbei sind die Signale in den 4A, 4B, 4C und 4D gezeigt, die von dem Kurbelwinkelsensor 90 und
dem Nockenwinkelsensor 92 erhalten werden, die in die ECU 70 eingegeben
werden, wenn die Kraftmaschine 2 angetrieben wird. Die 4A zeigt eine Wellenform
der elektrischen Spannung, die bei dem Nockenwinkelsensor 92 gemäß der Drehung der
Einlassnockenwelle 27 erzeugt wird. Die 4B ist die Wellenform, die durch Wandeln
der Wellenform gemäß der 4A der elektrischen Spannung zu
dem Nockenwinkelsignal (G2-Signal) mit der Pulsform erhalten wird.
Die 4C zeigt eine Wellenform der
elektrischen Spannung, die bei dem Kurbelwinkelsensor 90 gemäß der Drehung
der Kurbelwelle 46 erzeugt wird. Die 4D zeigt die Wellenform der elektrischen
Spannung, die durch Wandeln der Wellenform gemäß der 4C zu dem NE-Signal erhalten wird. Bei
diesem Beispiel beträgt
die Anzahl der Pulse bei dem NE-Signal entsprechend den Zähnen 91a 34
pro Umdrehung (360° CA)
der Kurbelwelle 46. Von den von dem Kurbelwinkelsensor 90 abgegebenen
Drehsignalen bei dem Abschnitt entsprechend dem fehlenden Zahn 91b ist
der Raum zwischen den Pulsen aufgrund des Fehlens von 2 Pulsen breit.
Die Anzahl der Abschnitte mit dem Raum des breiten Pulses ist eins
pro einer Umdrehung (360° CA)
der Kurbelwelle 46.
-
Die ECU 70 erfasst Drehphasen
der Kurbelwelle 46 und der Einlassnockenwelle 27 auf
der Grundlage des NE-Signals von dem Kurbelwinkelsensor 90 und
des Nockenwinkelsignals von dem Nockenwinkelsensor 92.
Die ECU 70 führt
eine Zylinderunterscheidung für
jeden Zylinder (#1 bis #4) auf der Grundlage der Drehphasen der
Kurbelwelle 46 und der Einlassnockenwelle 27 durch,
und sie wählt jenen
Zylinder aus, für
den die Kraftstoffeinspritzung und die Zündung von den Zylindern (#1
bis #4) durchgeführt
werden soll.
-
[Betrieb des Fahrzeugs]
-
Als Nächstes wird ein Betrieb des
Fahrzeugs 10 beschrieben, das gemäß der vorstehenden Beschreibung
aufgebaut ist. Das Fahrzeug 10 führt verschiedene Betriebsweisen
gemäß verschiedenen Betriebszuständen wie
zum Beispiel ein Stop, ein Start, eine normale Fahrt, eine Beschleunigungsfahrt,
einen Bremsvorgang oder dergleichen durch.
-
Die Kraftmaschine 2 ist
in einem Stop-Zustand während
eines automatischen Stops (Leerlaufstop) des Fahrzeugs 10.
Wenn Hilfsgeräte
wie zum Beispiel ein Luftverdichter, eine Wasserpumpe, eine Servolenkpumpe
oder dergleichen in diesem Zustand notwendigerweise angetrieben
werden, dann nimmt der Motor-Generator 3 die elektrische
Energiezufuhr von der Stromzufuhreinheit 5 auf und treibt diese
Hilfsgeräte
an, ohne dass die Kraftmaschine 2 angetrieben wird. Jedoch
sind die Kraftmaschine 2 und der Motor-Generator 3 miteinander
durch den V-Riemen und den verschiedenen Riemenscheiben drehbar
verbunden. Wenn daher die Welle des Motor-Generators 3 gedreht
wird, dann wird die Drehantriebskraft zu der Kraftmaschine 2 in
diesem Zustand übertragen.
Um ausschließlich
die vorstehend beschriebenen Hilfsgeräte anzutreiben, wird die Elektromagnetkupplung
folglich so betätigt,
dass die Drehantriebskraft von dem Motor-Generator 3 unterbrochen
wird, so dass die Kurbelwelle der Kraftmaschine 2 nicht
gedreht wird. Dies ermöglicht
einen Antrieb ausschließlich
der Hilfsgeräte
ohne einen Antrieb der Kraftmaschine 2.
-
Während
des Starts des Fahrzeugs 10, wenn nämlich ein Fahrer bzw. eine
Fahrerin seinen oder ihren Fuß von
dem Bremspedal nimmt, während
das Fahrzeug in dem Leerlauf-Stopzustand ist, dann erhöht der Motor-Generator 3 die
Drehzahl auf die Nähe
der Leerlaufdrehzahl, wenn dann der Fahrer das Beschleunigungspedal
niederdrückt
oder tritt, dann dreht der Motor-Generator 3 die Kurbelwelle der
Kraftmaschine 2, und die Kraftmaschine 2 wird automatisch
erneut gestartet. Wenn eine vorbestimmte Zeit nach dem Bremslösebetrieb
verstrichen ist, nämlich
von jenem Zeitpunkt an, wenn der Fahrer bzw. die Fahrerin seinen
oder ihren Fuß von
dem Bremspedal nimmt, dann kann die Kraftmaschine 2 außerdem automatisch
erneut gestartet werden, um ein optimales Leistungsverhalten zu
erhalten.
-
Während
der normalen Fahrt fährt
das Fahrzeug 10 durch die Antriebskraft von der Kraftmaschine 2,
die zu den Rädern 8 wie
bei den herkömmlichen Fahrzeugen übertragen
wird. Während
der normalen Fahrt, wenn die elektrische Spannung der Stromzufuhreinheit 5 niedrig
ist, wird die Antriebskraft von den Rädern 8 zu dem Motor-Generator 3 übertragen,
und der Motor-Generator 3 führt eine
elektrische Energieregenerierung durch. Infolgedessen dient der
Motor-Generator 3 als ein elektrischer Generator, und er lädt die Stromzufuhreinheit 5,
um unzureichende elektrische Energie der Stromzufuhreinheit 5 aufzufüllen (nachfolgend
wird dieser Betriebszustand als „Regenerierung" bezeichnet). Dadurch
wird die Stromzufuhreinheit 5 stets in einem korrekten
geladenen Zustand gehalten.
-
Wenn das Fahrzeug 10 eine
Bergauffahrt und eine Beschleunigungsfahrt durchführt, dann
wird der Motor-Generator 3 unter Verwendung der elektrischen
Energie der Stromzufuhreinheit 5 angetrieben, und zwar
zusätzlich
zu dem Zustand während
der vorstehend erwähnten
normalen Fahrt, um ein korrektes Leistungsverhalten vorzusehen und
die Drehantriebskraft durch den Motor-Generator 3 kann
der Drehantriebskraft der Kraftmaschine 2 zugefügt werden
(nachfolgend wird dieser Betriebszustand als „Unterstützung" bezeichnet). Dies ermöglicht,
dass das Fahrzeug 10 ein hohes Leistungsverhalten unter effektiver
Verwendung der beiden Leistungsquellen erhält, das heißt die Kraftmaschine 2 und
der Motor-Generator 3.
-
Während
des Bremsvorgangs beim Verzögern
und dergleichen wird die Antriebskraft durch die Räder 8 zu
dem Motor-Generator 3 über
das Leistungsübertragungssystem 7 und
die Kraftmaschine 2 übertragen,
und die Regenerierung wird durchgeführt.
-
[Kraftmaschinenstopsteuerung]
-
Als Nächstes wird eine Kraftmaschinenstopsteuerung
des Fahrzeugs 10 beschrieben. Wie dies vorstehend beschrieben
ist, führt
das Fahrzeug 10 einen Leerlaufstop durch, es stoppt nämlich die
Kraftmaschine 2 automatisch während das Fahrzeug 10 stoppt.
Wenn danach der Fahrer bzw. die Fahrerin seinen oder ihren Fuß von dem
Bremspedal nimmt, dann erhöht
der Motor-Generator 3 seine Drehzahl nahe der Leerlaufdrehzahl
der Kraftmaschine 2. Wenn dann der Fahrer das Beschleunigungspedal tritt
oder niederdrückt,
dann wird der Motor-Generator 3 drehend angetrieben, und
die Drehantriebskraft startet die Kraftmaschine 2 erneut
automatisch. In dieser Situation wird der Kurbelwinkel zum Stoppen an
der optimalen Kurbelwinkelstopposition im Inneren der Kraftmaschine 2 während des
Leerlaufstops gesteuert, um die Fahrt des Fahrzeugs 10 während des
automatischen Starts der Kraftmaschine 2 sanft zu starten.
Bei dem folgenden Beispiel wird eine genaue Stopsteuerung durch
wirksames Nutzen der Trägheitsenergie
der Kraftmaschine 2 während
des Stops des Fahrzeugs durchgeführt.
-
Ein Verfahren zum Steuern des Kurbelwinkels
auf die optimale Kurbelwinkelstopposition wird nachfolgend beschrieben.
Die optimale Kurbelwinkelstopposition wird als eine Stopposition
des Kurbelwinkels angenommen, bei der es einfach ist, über den
oberen Totpunkt des Verdichtungshubs während des erneuten Starts der
Kraftmaschine 2 bei dem Zylinder mit dem Verdichtungshub
zu gelangen. Zum Beispiel ist im Falle der vier Zylinder-Kraftmaschine wie
bei diesem Beispiel die Kurbelwinkelstopposition dann optimal, wenn
sie innerhalb eines Bereiches des Kurbelwinkels von 90° CA bis 120° CA liegt.
-
Zusammenfassend führt die ECU 70 bei
dem herkömmlichen
Stopsteuerverfahren des Fahrzeugs 10 eine Kraftstoffunterbrechung
zu der Kraftmaschine 2 mit einer vorbestimmten Zeitgebung
nach dem Leerlaufzustand aus, und sie stoppt die Kraftmaschine 2 durch
die Trägheitsenergie
automatisch, die die Kraftmaschine 2 danach aufweist. Jedoch ändert sich
die Trägheitsenergie,
die die Kraftmaschine 2 aufweist, jedes Mal entsprechend
einer Umdrehung der Kraftmaschine während der Kraftstoffunterbrechung,
und die Kurbelwinkelstopposition unterscheidet sich dementsprechend
jedes Mal. Aus diesem Grund ist es bei dem herkömmlichen Stopsteuerverfahren
des Fahrzeugs 10 schwierig, den Kurbelwinkel zum Stoppen
bei der optimalen Kurbelwinkelstopposition zu steuern, und bei dem
nächsten
Start der Kraftmaschine ist die Last in Abhängigkeit von der Kurbelwinkelstopposition
groß,
wenn das Fahrzeug tatsächlich
stoppt. Folglich kann bezüglich
des Abgabedrehmoments, das der Motor-Generator 3 aufweist,
die Kurbelwelle der Kraftmaschine 2 nicht gedreht werden,
und die Wahrscheinlichkeit eines Fehlers beim automatischen erneuten
Start der Kraftmaschine 2 ist hoch.
-
Folglich wird bei diesem Beispiel
die Kraftmaschinendrehzahl in einer vorbestimmten Zeitgebung nach
der Kraftstoffunterbrechung konstant gehalten, wodurch die Trägheitsenergie,
die die Kraftmaschine 2 aufweist, bei jenem Zeitpunkt konstant gehalten
werden kann. Danach wird die Trägheitsenergie,
die die Kraftmaschine 2 aufweist, an jenem Zeitpunkt zum
Stoppen der Drehung der Kraftmaschine 2 verwendet. Dadurch
kann der Kurbelwinkel zuverlässig
zum Stoppen an der optimalen Kurbelwinkelstopposition jederzeit
gesteuert werden.
-
Insbesondere wird bei diesem Ausführungsbeispiel
der Motor-Generator 3 zum
konstanten Aufrechterhalten der Kraftmaschinendrehzahl verwendet.
Es wird nämlich
eine Drehantriebskraft von dem Motor-Generator 3 auf die
Kurbelwelle mit einer vorbestimmten Zeitgebung nach der Kraftstoffunterbrechung
aufgebracht (nachfolgend als „Motorantrieb" bezeichnet), wodurch
die Trägheitsenergie
konstant gehalten wird, die die Kraftmaschine 2 aufweist.
Somit wird der Kurbelwinkel während
des Stops der Kraftmaschine zum Stoppen an der optimalen Kurbelwinkelstopposition
gesteuert. Wenn der Kurbelwinkel an der optimalen Kurbelwinkelstopposition
ist, dann kann die Kraftmaschinenstartlast während des Startvorgangs der
Kraftmaschine minimiert werden, und der Fehler des automatischen
erneuten Starts der Kraftmaschine 2 kann wirksam verhindert
werden.
-
Die Art und Weise zum Steuern der
Kraftmaschinendrehzahl während
des Stops der Kraftmaschine unter Verwendung des Motor-Generators 3 ist in
der 5 gezeigt. In der 5 stellt die Wellenform 100 die Änderung
der Kraftmaschinendrehzahl gemäß der Kraftmaschinenstopsteuerung
bei diesem Ausführungsbeispiel
dar. Die Wellenform 101 stellt ein Kraftstoffunterbrechungssignal
bei der Kraftmaschinenstopsteuerung dar, und die Kraftstoffunterbrechung
wird dann ausgeführt,
wenn das Kraftstoffunterbrechungssignal auf einem H-Niveau ist.
Die Wellenform 102 stellt ein Antriebssignal (MG-Antriebssignal)
des Motor-Generators 3 dar, und der Motor-Generator 3 wird
während
jener Periode angetrieben, in dem das MG-Antriebssignal auf dem
H-Niveau ist.
-
Falls angenommen wird, dass der Fahrer bzw.
die Fahrerin seinen oder ihren Fuß von dem Beschleunigungspedal
bei einem Zeitpunkt t0 nimmt, dann wird die Drehzahl der Kraftmaschine 2 nach dem
Zeitpunkt t0 im Wesentlichen die Leerlaufdrehzahl NE1. Falls angenommen
wird, dass der Fahrer das Bremspedal bei dem Zeitpunkt t1 niederdrückt, dann
legt die ECU 70 das Kraftstoffunterbrechungssignal auf
das H-Niveau bei diesem Zeitpunkt fest, und sie gibt einen Befehl
zur Kraftstoffunterbrechung ab. Wenn die Kraftstoffunterbrechung
bei dem Zeitpunkt t1 ausgeführt
wird, dann verringert sich allmählich
die Drehzahl der Kraftmaschine 2. Wenn die ECU 70 erfasst,
dass sie sich die Kraftmaschinendrehzahl auf eine vorbestimmte Motorfestlegungsdrehzahl NE2
(Zeitpunkt t2) verringert, dann legt die ECU 70 das MG-Antriebssignal
auf das H-Niveau fest, sie treibt den Motor-Generator 3 und
sie treibt die Kraftmaschine 2 durch den Motor-Generator 3 an.
-
Der Motor-Generator 3 treibt
die Kraftmaschine 2 mit der vorbestimmten Motorfestlegungsdrehzahl
NE2 in einer vorbestimmten Periode (Zeitpunkt t2 bis t3) an, und
wenn die vorbestimmte Periode verstrichen ist, dann stoppt die ECU 70 den
Motor-Generator 3 (Zeitpunkt t3). Wenn die Antriebskraft durch
den Motor-Generator 3 bei dem Zeitpunkt t3 beseitigt ist,
dann wird die Kraftmaschine 2 ausschließlich durch die Trägheitsenergie
gedreht, die die Kraftmaschine 2 bei einem Zeitpunkt (das
heißt der
Zeitpunkt t3) aufweist, und daher verringert sich die Kraftmaschinendrehzahl
allmählich,
und die Kraftmaschine 2 stoppt in der Nähe des Zeitpunkts t4.
-
Auf diese Art und Weise wird bei
dem gegenwärtigen
Ausführungsbeispiel
der Antriebsvorgang der Kraftmaschine 2 vorübergehend
zu dem Antriebskraft durch den Motor-Generator 3 während des Stoppens
der Kraftmaschine geschaltet, und nachdem die Kraftmaschine 2 auf
die vorbestimmte Drehzahl NE2 gehalten wird, wird die Antriebskraft
der Kraftmaschine beseitigt. Die Trägheitsenergie, die die Kraftmaschine 2 bei
jenem Zeitpunkt aufweist, wenn die Antriebskraft beseitigt ist,
wird hauptsächlich
durch die Kraftmaschinendrehzahl bei jenem Zeitpunkt bestimmt. Daher
hat durch das Beseitigen der Antriebskraft, nachdem die Kraftmaschinendrehzahl
auf die vorbestimmte Kraftmaschinendrehzahl NE2 gehalten wurde,
die Kraftmaschine 2 die gleiche Trägheitsenergie zu jeder Zeit,
und sie stoppt in der gleichen Art und Weise.
-
Als Nächstes wird ein Verhalten der
Kraftmaschine bis zum Stoppen der Kraftmaschine beschrieben, nachdem
die Antriebskraft bei der vorbestimmten Kraftmaschinendrehzahl NE2
gemäß der vorstehenden
Beschreibung beseitigt wurde. Die 6 zeigt
die Versetzung des Kurbelwinkels der Kraftmaschine 2, nachdem
die Antriebskraft für
die Kraftmaschine 2 beseitigt wurde. In der
-
6 zeigt
die Vertikalachse die Versetzung des Kurbelwinkels (°CA) eines
vorbestimmten Zylinders. Es ist zu beachten, dass der „vorbestimmte
Zylinder" jener
Zylinder ist, der sich bei dem Verdichtungshub befindet, wenn der
Kurbelwinkel von 0° CA zu
180° CA
versetzt wird, wie zum Beispiel der Zylinder #3. Die Horizontalachse
zeigt die Zeit (s).
-
Insbesondere zeigt die Vertikalachse
die Kurbelwinkelversetzung (°CA),
wenn sich der Kolben entsprechend dem vorbestimmten Zylinder von
dem Verdichtungshub zu dem Expansionshub verschiebt, und sie zeigt
die Kurbelwinkelversetzung jeweils bei 30° CA von dem unteren Totpunkt
(0° CA)
bis zu dem oberen Totpunkt (180° CA).
Währenddessen
zeigt die Horizontalachse die verstrichene Zeit (0,6 (s)) nach der
Motorstopzeit (0 (s)), bis der Kurbelwinkel des vorbestimmten Zylinders
zum Stoppen an der optimalen Kurbelwinkelstopposition jeweils bei
0,1 (s) gesteuert wird.
-
Als Nächstes werden die graphischen
Darstellungen in der 6 beschrieben.
In der 6 sind zwei Arten
von graphischen Darstellungen gezeigt. Es sind eine graphische Darstellung 110 für jenen
Fall, bei dem die Kraftmaschinendrehzahl während des Stops des Antriebsvorgangs
(Motorantriebsvorgang) durch den Motor-Generator 3 hoch
ist, und eine graphische Darstellung 112 für jenen
Fall, bei dem diese niedrig ist. Während der Zeit von 0 s bis
0,1 s zeigt die graphische Darstellung 110 mit dem großen Gradienten
nämlich
die Kurbelwinkelversetzung, wenn die Kraftmaschinendrehzahl während des
Stops des Motorantriebsvorgangs hoch ist, und die graphische Darstellung 112 mit
dem kleinen Gradienten zeigt die Kurbelwinkelversetzung, wenn die
Kraftmaschinendrehzahl während
des Stoppens des Motorantriebsvorgangs niedrig ist.
-
Zunächst ist von 0 s bis zur Nähe von 0,1
s gezeigt, dass der Kolben entsprechend dem vorbestimmten Zylinder
von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt bei dem Verdichtungshub angehoben
wird. Der Kolben entsprechend dem vorbestimmten Zylinder wird zur
Nähe des
oberen Totpunkts bei dem Verdichtungshub angehoben, und zwar direkt
nach Verstreichen von 0,1 s. Dabei wird die Kurbelwelle 46 der
Kraftmaschine 2 in der normalen Richtung gedreht.
-
Danach kann der Kolben entsprechend
dem vorbestimmten Zylinder nicht über den oberen Totpunkt (180° CA) bei
dem Verdichtungshub gelangen, und die Kurbelwelle der Kraftmaschine 2 wird
in der Rückwärtsrichtung
gedreht, bis annähernd
0,3 s verstrichen sind. Dies hat den folgenden Grund. Infolgedessen
dass der Kolben entsprechend dem vorbestimmten Zylinder sich dem
oberen Totpunkt des Verdichtungshubs annähert, wird die Volumenkapazität in dem
Zylinder allmählich
kleiner, und der Druck wird höher.
Proportional dazu wird die Verdichtungsreaktionskraft 116 zum
Zurückdrücken des
Kolbens in dem Zylinder größer. Dementsprechend
ist in der Nähe des
oberen Totpunkts bei dem Verdichtungshub die Verdichtungsreaktionskraft
in dem Zylinder am größten, und
daher kann die Trägheitsenergie,
die die Kraftmaschine bei jenem Zeitpunkt aufweist, die Verdichtungsreaktionskraft
nicht überwinden.
Somit wird der Kolben entsprechend dem vorbestimmten Zylinder zur
Seite des unteren Totpunkts des Verdichtungshubs zurückgedrückt. Somit
kann der Kolben entsprechend dem vorbestimmten Zylinder nicht über den
oberen Totpunkt des Verdichtungshubs gelangen, und die Kurbelwelle
der Kraftmaschine 2 wird in der Rückwärtsrichtung gedreht.
-
Danach bewegt sich der Kolben entsprechend
dem vorbestimmten Zylinder zu dem unteren Totpunkt des Verdichtungshubs,
und die Kurbelwelle 46 der Kraftmaschine 2 wird
erneut rückwärts ungefähr bei 0,3
s gedreht. Die Kurbelwelle der Kraftmaschine 2 wird nämlich in
der normalen Richtung gedreht. Dies hat den folgenden Grund. Der
Kolben entsprechend dem vorbestimmten Zylinder wird nämlich dabei
zunächst
zu dem unteren Totpunkt des Verdichtungshubs abgesenkt. Bei dem
Verdichtungshub sind sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil in
dem geschlossenen Zustand, und daher wird die Volumenkapazität in dem
Zylinder allmählich
größer, wenn
sich der Kolben zu dem unteren Totpunkt des Verdichtungshubs absenkt.
Folglich wird ein Unterdruck im Inneren des Zylinders ausgebildet,
und der Unterdruck vergrößert sich
allmählich.
Dementsprechend kehrt der Kolben entsprechend dem vorbestimmten
Zylinder in die Richtung des oberen Totpunkts durch eine Reaktionskraft 118 erneut
zurück, die
durch den Unterdruck erzeugt wird. Infolgedessen wird die Kurbelwelle
der Kraftmaschine 2 in der normalen Richtung erneut gedreht.
-
Danach verringert sich die Trägheitsenergie allmählich, die
die Kraftmaschine 2 aufweist, nach ungefähr 0,3 s,
und die Kraftmaschine 2 stoppt, nachdem 0,6 s verstrichen
sind. Infolgedessen konvergiert die Kurbelwinkelstopposition innerhalb
eines Bereiches des Kurbelwinkels von 90° CA bis 120° CA. Falls die Kurbelwinkelstopposition
schließlich
innerhalb des Bereiches des Kurbelwinkels von ungefähr 90° CA bis 120° CA konvergiert
ist, dann wird angenommen, dass der Kurbelwinkel zum Stoppen an der
optimalen Kurbelwinkelstopposition gesteuert ist, und die Stopsteuerung
ist erfolgreich.
-
[Kraftmaschinenstoppositionsschätzverarbeitung]
-
Als Nächstes wird eine Kraftmaschinenstoppositionsschätzverarbeitung
beschrieben. Die 7 zeigt
eine schematische Konfiguration eines Kraftmaschinenstoppositionsschätzgerätes gemäß der vorliegenden
Erfindung. Bei diesem Beispiel führt eine
Motorsteuereinheit 4 die Kraftmaschinenstoppositionsschätzverarbeitung
aus. Insbesondere schätzt die
Motorsteuereinheit 4 die Kraftmaschinenstopposition, nämlich den
Kurbelwinkel während
des Stoppens der Kraftmaschine auf der Grundlage des MG-Positionssignals
Smg, das von dem Motorwinkelsensor 3a abgegeben wird, des
NE-Signals Sne, das von dem Kurbelwinkelsensor 90 abgegeben wird,
des Nockenwinkelsignals (G2-Signal) Sg2, das von dem Nockenwinkelsensor 92 abgegeben
wird, und des TDC-Signals Stdc, das in der ECU 70 erzeugt
wird. Das TDC-Signal hat zwei Signale (ein TDC1-Signal und ein TDC2-Signal),
die später
beschrieben werden.
-
Die 8 zeigt
eine Tabelle, in der die Charakteristika des MG-Positionssignals,
des NE-Signals, des G2-Signals und des TDC-Signals gemäß der vorstehenden Beschreibung
aufgeführt
sind.
-
Das MG-Positionssignal ist jenes
Signal, das von dem Motorwinkelsensor 3a des Motor-Generators 3 abgegeben
wird und den Drehwinkel der Motorwelle angibt. Die Welle des Motor-Generators 3 ist mit
der MG-Riemenscheibe 58 verbunden, wie dies in der 2 gezeigt ist, und sie ist
durch den Riemen 52 mit der Kurbelwinkelriemenscheibe 50 gekoppelt, die
mit der Kurbelwelle 46 verbunden ist. Während das MG-Positionssignal
keinen absoluten Winkel der Kurbelwelle angeben kann, da ein Schlupfbetrag
des Riemens vorhanden ist, der die MG-Riemenscheibe 58 mit
der Kurbelwinkelriemenscheibe 50 verbindet, kann das MG-Positionssignal
einen relativen Winkel der Kurbelwelle angeben. Gemäß dem MG-Positionssignal
kann der Kurbelwinkel mit einer Auflösung von ungefähr 3° CA erfasst
werden, obwohl die Auflösung
von einem Riemenscheibenverhältnis
der MG-Riemenscheibe 58 und der Kurbelwinkelriemenscheibe 50 abhängt. Da
außerdem
von dem MG-Positionssignal unterschieden werden kann, ob der Motor
in der normalen Richtung oder in der Rückwärtsrichtung gemäß der vorstehenden
Beschreibung gedreht wird, kann ein Rückwärtsdrehungssignal erzeugt werden,
das angibt, ob der Motor in der normalen Richtung oder in der Rückwärtsrichtung
gedreht wird.
-
Das NE-Signal ist ein Erfassungssignal
der Zähne 91a des
Signalrotors 91, der an der Kurbelwelle 46 gemäß der vorstehenden
Beschreibung angebracht ist, mit dem der absolute Kurbelwinkel mit
einer Auflösung
von ungefähr
10° CA bis
30° CA gemäß der Anzahl
der Zähne 91a erfasst
werden kann, die bei dem Signalrotor 91 vorgesehen sind.
-
Das Nockenwinkelsignal (G2) wird
hauptsächlich
als ein Zylinderunterscheidungssignal gemäß der vorstehenden Beschreibung
verwendet. Da die Nockenwelle und die Kurbelwelle miteinander durch
einen Steuerriemen, einer Steuerkette und dergleichen verbunden
sind, ist das G2-Signal hauptsächlich
das Signal entsprechend dem absoluten Kurbelwinkel. Jedoch hat das
G2-Signal eine Zeitversetzung, falls die Kraftmaschine einen variablen
Ventilmechanismus (VVT) verwendet.
-
Das TDC-Signal ist jenes Signal,
das die ECU 70 oder dergleichen auf der Grundlage des durch
den Kurbelwinkelsensor 90 abgegebenen NE-Signals erzeugt,
und das TDC-Signal gibt den Zeitzyklus des TDC an. Folglich können 360° CA des absoluten
Kurbelwinkels mit dem TDC-Signal erfasst werden.
-
Wenn ein MPU-Sensor als der Kurbelwinkelsensor 90 und
der Nockenwinkelsensor 92 verwendet wird, dann kann die
Sensorabgabe nicht erhalten werden, während die Kraftmaschinendrehzahl
(Kurbelwellendrehzahl) niedrig ist. Jedoch kann im Falle einer Verwendung
eines MRE-Sensors die Sensorabgabe auch dann erhalten werden, wenn
die Kraftmaschinendrehzahl (Kurbelwellendrehzahl) niedrig ist, und
somit kann jedes Signal erhalten werden.
-
Als nächstes wird die Kurbelwinkelschätzverarbeitung
beschrieben. Die nachfolgend beschriebene Kurbelwinkelschätzverarbeitung
führt eine
Kurbelwinkelschätzung
mit hoher Genauigkeit durch Kombinieren der Abgaben von dem Motorwinkelsensor
an der Seite des Motor-Generators und des Kurbelwinkelsensors und
des Nockenwinkelsensors an der Seite der Kraftmaschine durch.
-
Wie dies in der Tabelle in der 8 gezeigt ist, gibt es das MG-Positionssignal,
das den Kurbelwinkel mit der höchsten
Genauigkeit erfassen kann. Jedoch kann der absolute Kurbelwinkel
nicht aus dem MG-Positionssignal erhalten werden. Folglich wird
der Kurbelwinkel durch das MG-Positionssignal mit der höchsten Genauigkeit
berechnet, und eine Korrektur wird unter Verwendung des TDC-Signals oder
des NE-Signals durchgeführt,
welches die absolute Kurbelposition anzeigt, wodurch der Kurbelwinkel
mit hoher Genauigkeit geschätzt
wird.
-
Die 9 zeigt
das konkrete Beispiel. Durch das MG-Positionssignal kann der Kurbelwinkel
mit der Auflösung
von 3° CA
gemäß der vorstehenden Beschreibung
erfasst werden. Dementsprechend wird der Kurbelwinkel hauptsächlich auf
der Grundlage des MG-Positionssignals berechnet. Bei dieser Gelegenheit
wird der Kurbelwinkel angesichts der Drehrichtung der Kraftmaschine
unter Verwendung des Rückwärtsdrehungssignals
berechnet.
-
Währenddessen
ist das NE-Signal jenes Signal, das durch Erfassen der Zähne 91a des
Signalrotors 91 erhalten wird, der an der Kurbelwelle 46 angebracht
ist, und bei dem Abschnitt des fehlenden Zahnes 91b ist
keine Pulsabgabe vorhanden (entsprechend den beiden Pulsen bei diesem
Beispiel). Der Abschnitt des fehlenden Zahnes 91b entspricht der
Position direkt vor dem oberen Totpunkt (TDC) bei einem spezifischen
Zylinder der Kraftmaschine 2. Wie dies in der 9 gezeigt ist, befindet
sich daher der obere Totpunkt des Zylinders direkt nach dem Abschnitt
des NE-Signals entsprechend dem fehlenden Zahn. Folglich erzeugt
die ECU 70 das in der 9 gezeigte
TDC-Signal, nämlich
die Signalabgabe des Pulses entsprechend dem oberen Totpunkt in
dem Zylinder jeweils bei 360° CA
auf der Grundlage des NE-Signals. Des weiteren dividiert die ECU 70 das TDC-Signal,
um ein Signal zu erzeugen, dessen Niveau sich jeweils bei 180° CA ändert (ein
TDC2-Signal in der 9).
Das TDC-Signal und das TDC2-Signal geben den absoluten Kurbelwinkel
an. Folglich wird das Kurbelwinkelsignal, das auf der Grundlage des
MG-Positionssignals mit der hohen Auflösung erhalten wird, auf der
Grundlage des TDC-Signals oder des TD2-Signals korrigiert. Somit
kann der absolute Kurbelwinkel mit hoher Genauigkeit erhalten werden.
-
Insbesondere werden die Zeitgebung
von 180° CA
des Kurbelwinkels, der auf der Grundlage des MG-Positionssignals
erhalten wird (nachfolgend als "MG-Schätzkurbelwinkel" bezeichnet) und
die Zeitgebung bei 180° CA
verglichen, die das TD2-Signal angibt, wie dies in der 9 gezeigt ist. Da das MG-Positionssignal
einen Summierungsfehler aufgrund des Schlupfes des Riemens beinhaltet,
der die MG-Riemenscheibe mit der Kurbelwinkelriemenscheibe verbindet,
wird der Fehlerbetrag auf der Grundlage des TD2-Signals korrigiert.
Die Kurbelwinkelschätzung
wird nämlich
bei der hohen Genauigkeitseinheit (3° CA bei diesem Beispiel) auf
der Grundlage des MG-Positionssignals durchgeführt, und der so erhaltene MG-Schätzkurbelwinkel
wird jeweils bei 180° CA
auf der Grundlage des TD2-Signals korrigiert, was den absoluten
Kurbelwinkel liefert. In der Praxis ist es geeignet, den MG-Schätzkurbelwinkel
auf der Grundlage des MG-Positionssignals hochzuzählen und
den MG-Schätzkurbelwinkel jeweils
bei 180° CA
auf der Grundlage des TD2-Signals zurückzusetzen.
-
Das vorstehend beschriebene Verfahren zum
Erzeugen des TD2-Signals zum Durchführen der Korrektur bei jeweils
180° CA
ist lediglich ein Beispiel. Irgendein Verfahren kann übernommen
werden, das das MG-Schätzkurbelwinkelsignal
unter Verwendung jenes Signals auf der Grundlage des NE-Signals
oder des TDC-Signals
korrigiert, das den absoluten Kurbelwinkel angibt. Zum Beispiel
kann ein Signal, dessen Niveau sich jeweils bei 90° CA ändert, auf
der Grundlage des TDC-Signals erzeugt werden, und das MG-Schätzkurbelwinkelsignal
kann jeweils bei 90° CA
unter Verwendung von diesem Signal korrigiert werden. Das MG-Schätzkurbelwinkelsignal
kann jeweils bei 30° CA
unter Verwendung des NE-Signals selbst korrigiert werden, das die
Genauigkeit von 30° CA
aufweist. Alternativ kann der MG-Schätzkurbelwinkel
jeweils bei 720° CA
unter Verwendung des G2-Signals
korrigiert werden. Da das G2-Signal das Zylinderunterscheidungssignal ist,
kann der MG-Schätzkurbelwinkel
korrigiert werden, und die Zylinderunterscheidung kann gleichzeitig
durchgeführt
werden, indem das G2-Signal verwendet wird, wodurch der Hub des
jeweiligen Zylinders während
des Stoppens der Kraftmaschine erkannt wird.
-
Da der MG-Positionssensor den Motordrehwinkel
zu jener Zeit erfassen kann, wenn die Kraftmaschinendrehzahl niedrig
ist (siehe 8), ist es
möglich,
den Kurbelwinkel nach der Zeit der niedrigen Kraftmaschinendrehzahl
bis zu dem Stopp der Kraftmaschine genau zu schätzen, und zwar ungeachtet dessen,
ob der MPU-Sensor oder der MRE-Sensor für den Kurbelwinkelsensor und
den Nockenwinkelsensor verwendet wird.
-
Die vorstehend beschriebene Kurbelwinkelschätzverarbeitung
soll ein Zustandssignal erzeugen, das angibt, ob die Kurbelwinkelschätzverarbeitung
stabil durchgeführt
wird oder nicht, und zwar ob die Genauigkeit der Kurbelwinkelschätzung ausreichend
ist oder nicht, nämlich
auf der Grundlage des Fehlers während
der Korrektur des MG-Schätzkurbelwinkels.
-
Hinsichtlich des Fehlers, der bei
dem MG-Schätzkurbelwinkel
enthalten ist, sind hauptsächlich
ein Fehler, der durch den Schlupf des Riemens 52 hervorgerufen
wird, der die MG-Riemenscheibe 58 mit der Kurbelwinkelriemenscheibe 50 verbindet,
und ein Rechenfehler denkbar, wenn der MG-Schätzkurbelwinkel auf der Grundlage
des MG-Positionssignals berechnet wird. Jedoch wird angenommen,
dass der Fehler aufgrund des Schlupfes des Riemens innerhalb eines
bestimmten Bereiches gemäß der Struktur
des Riemens und der Riemenscheibenabschnitte bleibt, und dass der
Rechenfehler des MG-Schätzkurbelwinkels
ebenfalls innerhalb eines bestimmten Bereiches bleibt.
-
Während
die Kurbelwinkelschätzverarbeitung
mit hoher Genauigkeit stabil ausgeführt wird, bleibt der Fehler
zwischen den MG-Schätzkurbelwinkel
und dem absoluten Kurbelwinkel, der auf der Grundlage des TDC-Signals
oder dergleichen erhalten wird, innerhalb des vorstehend erwähnten Standardfehlerbereiches.
Wenn der Fehler nicht innerhalb des Standardfehlerbereiches bleibt,
dann wird im Gegensatz dazu angenommen, dass die Kurbelwinkelschätzverarbeitung
in einem instabilen Zustand ist, nämlich in einem Zustand, in
dem die Schätzgenauigkeit
nicht ausreichend ist und das geschätzte Ergebnis aufgrund eines
bestimmten Faktors nicht zuverlässig
ist. Daher legt die Motorsteuereinheit 4 eine Zustandsmarke
wie z.B. eine Schätzgenauigkeitsmarke
fest. Wenn der Fehler innerhalb des Standardfehlerbereiches ist,
dann wird die Schätzgenauigkeitsmarke
auf EIN festgelegt (die den Zustand angibt, in dem die Schätzgenauigkeit
gewährleistet
ist), und wenn der Fehler außerhalb
des Standardfehlerbereiches ist, dann wird die Schätzgenauigkeitsmarke
auf AUS festgelegt (die den Zustand angibt, in dem die Schätzgenauigkeit
unzureichend ist). Folglich kann noch einfacher festgestellt werden,
ob unter Bezugname auf die Schätzgenauigkeitsmarke
das geschätzte
Ergebnis der Kurbelwinkelschätzverarbeitung
zuverlässig
ist oder nicht, die während
der Stopppositionssteuerung ausgeführt wird. Auf der Grundlage
der Schätzgenauigkeitsmarke
können verschiedene
Gegenmaßnamen
unternommen werden. Wenn z.B. die Schätzgenauigkeitsmarke während der
Kraftmaschinenstoppsteuerung wie z. B. ein Leerlaufstopp auf AUS
festgelegt ist, dann wird dabei bestimmt, dass das Kraftmaschinenstopppositionsschätzergebnis
unzuverlässig
ist, und die Kraftmaschinenstoppsteuerung kann unterbrochen werden. Wenn
außerdem
die Schätzgenauigkeitsmarke
auf AUS festgelegt ist, dann kann die vorbestimmte Verarbeitung
ausgeführt
werden, wenn die Kraftmaschine beim nächsten Mal gestartet wird.
-
[Startsteuerverfahren]
-
Als nächstes werden verschiedene
Arten von Startsteuerverfahren gemäß der Kurbelwinkelstoppposition
beschrieben, was der zentrale Bestandteil der vorliegenden Erfindung
ist.
-
Falls der Kurbelwinkel zum Stoppen
an der optimalen Kurbelwinkelstoppposition gesteuert wird, dann
besteht kein Problem, da die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen
automatischen erneuten Startes durch den Motor-Generator 3 hoch
ist. Wenn andererseits der Kurbelwinkel zum Stoppen an der optimalen
Kurbelwinkelstoppposition bei dem Leerlaufstopp aus irgendwelchen
Gründen
nicht gesteuert werden kann, dann ist eine korrekte Steuerung während des
Startens der Kraftmaschine erforderlich, da der automatische erneute
Start einen Fehler aufweisen kann. Bei der vorliegenden Erfindung
wird die korrekte Startsteuerung gemäß der Situation ausgeführt, wenn
die Wahrscheinlichkeit hoch ist, dass die Kraftmaschine nicht an
der optimalen Kurbelwinkelstoppposition durch die Kraftmaschinenstoppsteuerung
stoppt. Die Gründe,
dass die Stoppsteuerung an der optimalen Kurbelwinkelstoppposition
nicht ausgeführt
werden kann, sind hauptsächlich
jene Probleme, die bei dem Stoppsteuerverfahren durch Störgrößen ect.
auftreten, oder jene Probleme, die bei dem Motorwinkelsensor 3a und
dem Kurbelwinkelsensor 90 auftreten.
-
(Erstes Ausführungsbeispiel)
-
Zunächst wird das erste Ausführungsbeispiel beschrieben.
Das erste Ausführungsbeispiel
bezieht sich auf die Startsteuerung, bei der der Kurbelwinkel unter
Verwendung der Abgabe von dem Kurbelwinkelsensor 90 nach
der Kraftmaschinenstoppsteuerung erfasst wird.
-
Wenn der Kurbelwinkel nicht an der
vorbestimmten optimalen Kurbelwinkelstoppposition ist, z.B. wenn
der Kurbelwinkel nicht innerhalb eines Bereiches des Kurbelwinkels
von 90° CA
bis 120° CA ist,
obwohl die Stoppsteuerung des Fahrzeugs 10 bei dem Leerlaufstopp
ausgeführt
wird, dann wird die Last zum Starten der Kraftmaschine während des
erneuten Startes der Kraftmaschine 2 groß. Falls
der automatische erneute Start der Kraftmaschine durch den Motor-Generator 3 während dieser
Zeit ausgeführt
wird, dann kann der automatische erneute Start der Kraftmaschine
daher aufgrund des unzureichenden Abgabedrehmomentes durch den Motor-Generator 3 einen
Fehler aufweisen. Somit wird bei dem Ausführungsbeispiel unter Verwendung
des Kurbelwinkelsensors 90 erfasst, ob die Kraftmaschine
an der optimalen Kurbelwinkelstoppposition durch die Kraftmaschinenstoppsteuerung
erfolgreich gestoppt wird oder nicht. Im Falle eines Fehlers führt die
ECU 70 den Start der Kraftmaschine 2 durch die
DC-Startvorrichtung 1 mit
dem großen
Abgabedrehmoment und nicht durch den Motor-Generator 3 aus.
-
Wenn die Stoppsteuerung der optimalen Kurbelwinkelstoppposition
einen Fehler aufweist, dann wird die Last zum Starten der Kraftmaschine
für den
automatischen erneuten Start der Kraftmaschine 2 ziemlich
groß.
Wenn die Stoppsteuerung einen Fehler aufweist, wenn der Kolben bei
dem Verdichtungshub während
des automatischen erneuten Startes der Kraftmaschine sich dem oberen
Totpunkt des Verdichtungshubs annähert, dann nimmt der Kolben genauer
gesagt eine große
Verdichtungsreaktionskraft auf. Aufgrund dessen wird während des
automatischen erneuten Startes die Kraftmaschinenstartlast so erzeugt,
dass der Kolben die Verdichtungsreaktionskraft überwinden kann, um über den
oberen Totpunkt des Verdichtungshubs zu gelangen. Daher kann bezüglich des
Abgabedrehmomentes von dem Motor-Generator 3 der Motor-Generator 3 das
ausreichende Drehmoment zum Starten der Kraftmaschine 2 durch
Drehen der Kurbelwelle nicht abgeben, und die Wahrscheinlichkeit
ist hoch, dass der automatische erneute Start der Kraftmaschine
einen Fehler aufweist.
-
Wenn die Stoppsteuerung zu der optimalen Kurbelwinkelstoppposition
einen Fehler aufweist, dann führt
die ECU 70 den automatischen erneuten Start der Kraftmaschine
durch den Motor-Generator 3 nicht aus. Anstatt dessen startet
die ECU 70 die Kraftmaschine 2 durch die DC-Startvorrichtung 1 mit dem
größeren Abgabedrehmoment.
Auch wenn die Stoppsteuerung der optimalen Kurbelwinkelstoppposition
einen Fehler aufweist, wird die Kraftmaschine 2 dadurch
sicher erneut gestartet, und die Zeit zum erneuten Starten der Kraftmaschine
nach dem Leerlaufstoppzustand kann kurz sein. Somit kann der Wille
des Fahrers zum Starten der Kraftmaschine angemessen bewirkt werden,
ohne dass das Fahrverhalten verschlechtert wird.
-
Als nächstes wird der Fluss der Kraftmaschinenstopp-
und Startsteuerung des ersten Ausführungsbeispieles unter Bezugname
auf die 10 beschrieben.
Die 10 zeigt eine Flusskarte
des Stopp- und Startsteuerverfahrens gemäß dem Ausführungsbeispiel. Es ist zu beachten,
dass die ECU 70 die Stopp- und Startsteuerung hauptsächlich auf der
Grundlage der Abgabesignale von den verschiedenen Sensorarten ausführt.
-
Zunächst bestimmt die ECU 70 bei
einem Schritt S1, ob die Kraftmaschinenstoppbedingung erfüllt ist
oder nicht, z.B. ob der Bremsschalter EIN/AUS ist oder nicht, und
ob die Kraftmaschinendrehzahl gleich der vorbestimmten Kraftmaschinendrehzahl
ist oder nicht. Wenn der Bremsschalter 78, der mit dem
Bremspedal gekoppelt ist, eingeschaltet ist (EIN) (nämlich jener
Zustand, dass der Fahrer das Fahrzeug bremst), und wenn die Kraftmaschinendrehzahl
gleich der vorbestimmten Kraftmaschinendrehzahl ist (z. B. nahe
0 (U/min)), dann bestimmt die ECU 70 genauer gesagt, dass
die Kraftmaschinenstoppbedingung erfüllt ist, nämlich auf der Grundlage der
Abgabesignale von den Sensoren, die jeweils derartige Zustände erfassen
(Schritt S1; JA). Wenn andererseits der Bremsschalter AUS ist, oder
wenn die Kraftmaschinendrehzahl nicht gleich der vorbestimmten Kraftmaschinendrehzahl
ist (z.B. ist sie nahe 0 (U/min)), dann bestimmt die ECU 70,
dass die Kraftmaschinenstoppbedingung nicht erfüllt ist.
-
Als nächstes stoppt die ECU 70 bei
einem Schritt S2 die Kraftmaschine 2 durch die Kraftmaschinenstoppsteuerung.
Der Kurbelwinkel wird durch die Kraftmaschinenstoppsteuerung so
gesteuert, dass er an der optimalen Kurbelwinkelstoppposition ist.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird nämlich eine Kraftstoffeinspritzunterbrechung
bei jedem Zylinder bei dem Leerlaufzustand ausgeführt, und
der Motorantrieb wird mit der vorbestimmten Zeitgebung ausgeführt. Infolgedessen
wird die Trägheitsenergie
der Kraftmaschine 2 konstant gehalten, und die Kraftmaschinendrehzahl
wird schließlich
0 (U/min), um die Kraftmaschine 2 zu stoppen (Schritt S2).
-
Als nächstes wird bei einem Schritt
S3 die Erfassung der Kurbelwinkelstoppposition nach dem Stoppen
der Kraftmaschine ausgeführt.
Genauer gesagt führt
die Motorsteuereinheit 4 die Erfassung des Kurbelwinkels
unter Verwendung des Kurbelwinkelsensors 90 aus, der den
absoluten Kurbelwinkel erfassen kann, nämlich als Reaktion auf ein
Befehlssignal von der ECU 70 (Schritt S3). Dadurch wird
der Kurbelwinkel nach der Stoppsteuerung erfasst.
-
Als nächstes nimmt die ECU 70 bei
einem Schritt S4 das Abgabesignal von der Motorsteuereinheit 4 auf,
und sie bestimmt, ob der bei dem Schritt S3 erfasste Kurbelwinkel
innerhalb des vorbestimmten Bereiches ist oder nicht, d.h. ob das
Fahrzeug zum Stoppen an der optimalen Kurbelwinkelstoppposition
gesteuert wird oder nicht.
-
Als nächstes bestimmt die ECU 70,
ob die Kraftmaschine durch den Motor-Generator 3 oder durch
die DC-Startvorrichtung 1 gestartet wird, und zwar gemäß dem Zustand
der Kurbelwinkelstoppposition. Wenn der Kurbelwinkel an der optimalen
Kurbelwinkelstoppposition ist, dann ist die Last zum Starten der
Kraftmaschine zum erneuten Starten der Kraftmaschine 2 klein.
Da die Kraftmaschine 2 durch das Abgabedrehmoment von dem
Motor-Generator 3 angemessen erneut gestartet werden kann,
legt die ECU 70 daher das nächste Verfahren zum Starten der
Kraftmaschine 2 auf den Kraftmaschinenstart durch den Motor-Generator 3 fest
(Schritt S5).
-
Wenn andererseits der Kurbelwinkel
nicht an der optimalen Kurbelwinkelstoppposition ist, dann ist die
Last zum Starten der Kraftmaschine zum erneuten Starten der Kraftmaschine 2 groß. Daher
legt die ECU 70 das nächste
Verfahren zum Starten der Kraftmaschine 2 auf den Kraftmaschinenstart
durch die DC-Startvorrichtung 1 fest, die das größere Abgabedrehmoment
als der Motor-Generator 3 aufweist (Schritt S6).
-
Als Nächstes bestimmt die ECU 70 bei
einem Schritt S7, ob die Kraftmaschinenstartbedingung erfüllt ist
oder nicht, und zwar aufgrund dessen, ob der Bremsschalter von EIN
zu AUS geschaltet wurde oder nicht. Wenn der Bremsschalter 78,
der mit dem Bremspedal gekoppelt ist, von EIN nach AUS geschaltet
wird, d.h. wenn der Fahrer bzw. die Fahrerin seinen oder ihren Fuß von dem
Bremspedal nimmt, dann bestimmt die ECU 70 genauer gesagt, dass
die Kraftmaschinenstartbedingung erfüllt ist, nämlich auf der Grundlage des
Abgabesignals von dem Sensor, der den Zustand erfasst (Schritt S7;
JA). Dadurch startet die ECU 70 die Kraftmaschine 2 durch
das Verfahren zum Starten der Kraftmaschine, dass bei dem Schritt
S5 oder S6 festgelegt ist (Schritt S8).
-
Wenn andererseits der Bremsschalter
nach wie vor EIN ist, dann bestimmt die ECU 70, dass die Kraftmaschinenstartbedingung
nicht erfüllt
ist, nämlich
auf der Grundlage der Abgabesignale von den Sensoren, die den Zustand
erfassen (Schritt S7; NEIN), und sie startet die Kraftmaschine 2 nicht,
bis der Start der Kraftmaschine zulässig ist.
-
Wie dies vorstehend beschrieben ist,
erfasst die ECU 70 den absoluten Kurbelwinkel nach der Stoppsteuerung
durch den Kurbelwinkelsensor, und sie wählt das optimale Verfahren
zum Starten der Kraftmaschine gemäß dem Zustand aus. Daher kann der
nächste
erneute Start der Kraftmaschine sofort und zuverlässig ausgeführt werden.
-
Wenn der Leerlaufstopp mehrmals durchgeführt wird
und die Stoppsteuerung zu der optimalen Kurbelwinkelstoppposition
fortlaufend mehrmals einen Fehler aufweist, dann kann die ECU 70 den Leerlaufstopp
danach unterbinden, indem sie bestimmt, dass ein bestimmtes Problem
bei der Stoppsteuerfunktion der Kraftmaschine auftritt. Wenn die Stoppsteuerung
auf die optimale Kurbelwinkelstoppposition einen Fehler aufweist,
wie dies vorstehend beschrieben ist, dann wird das Verfahren zum
Starten der Kraftmaschine zu dem Steuerverfahren zum Starten der
Kraftmaschine durch die DC-Startvorrichtung 1 jedes Mal
dann geändert,
was die Verschlechterung des Fahrverhaltens während des automatischen Starts
der Kraftmaschine beseitigt. Da die DC-Startvorrichtung 1 mehrmals
beim erneuten Start der Kraftmaschine verwendet wird, können ebenso Probleme
hinsichtlich der Lebensdauer (Nutzlebensdauer) der DC-Startvorrichtung 1 auftreten.
-
Bei der DC-Startvorrichtung 1 strömt eine große Stromstärke wie
z.B. 600 bis 800A (Ampere) bei dem Kraftmaschinenstart. Dadurch
wird ein Kontaktpunkt (Bürste)
schnell abgeschliffen, der die Energie zu der DC-Startvorrichtung 1 zuführt, falls
der erneute Start der Kraftmaschine durch die DC-Startvorrichtung 1 häufig wiederholt
wird. Infolgedessen wird die Nutzlebensdauer der DC-Startvorrichtung merklich
verkürzt.
Daher unterbindet die ECU 70 den Leerlaufstopp danach.
Dadurch kann verhindert werden, dass der erneute Start der Kraftmaschine
durch die DC-Startvorrichtung 1 mehrmals
wiederholt wird, und die Verschlechterung des Fahrverhaltens als
Reaktion auf den Wille des Fahrers zum Starten kann vermieden werden,
und die Lösung
des Problems hinsichtlich der Lebensdauer der DC-Startvorrichtung 1 ist möglich.
-
In diesem Fall wird bei einem Schritt
S6 der Flusskarte der in der 10 gezeigten
Stopp- und Startsteuerung die Anzahl der Fehler der Stoppsteuerung
auf die optimale Kurbelwinkelstoppposition gezählt, und die Anzahl wird mit
einer vorbestimmten Zahl verglichen. Falls die gezählte Zahl
größer ist
als die vorbestimmte Zahl, dann bestimmt die ECU 70, dass
ein bestimmtes Problem bei der Stoppsteuerfunktion auftritt, und
sie unterbindet danach den Leerlaufstopp. Dadurch kann das Problem
hinsichtlich der Haltbarkeit der DC-Startvorrichtung 1 gelöst werden, da
verhindert werden kann, dass der erneute Start der Kraftmaschine
durch die DC-Startvorrichtung 1 mehrmals
ausgeführt
wird. Es ist zu beachten, dass die Festlegung zum Unterbinden des
Leerlaufstoppes entfallen kann, wenn das Problem des Stoppsteuerverfahrens
gelöst
ist.
-
(Zweites Ausführungsbeispiel)
-
Als Nächstes wird das zweite Ausführungsbeispiel
beschrieben. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel
wird durch den Kurbelwinkelsensor erfasst, ob die Kraftmaschine
an der optimalen Kurbelwinkelstoppposition nach der automatischen
Stoppsteuerung der Kraftmaschine für den Leerlaufstopp erfolgreich
gestoppt ist oder nicht. Anstatt dessen wird bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
die Erfassung unter Verwendung der Schätzverarbeitung des Kurbelwinkels
ausgeführt.
-
Wenn die Kurbelwinkelschätzung ausgeführt wird,
dann besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Schätzgenauigkeit
der Kurbelwinkelstoppposition nicht ausreicht, falls die Probleme
hinsichtlich des Kurbelwinkelsensors 90 und des Motorsensors 3a auftreten.
In einem derartigen Fall führt
die ECU 70 ähnlich
wie bei dem vorstehend beschriebenen ersten Verfahren den automatischen
erneuten Start der Kraftmaschine durch den Motor-Generator 3 nicht durch, und
stattdessen wird die Kraftmaschine 2 durch die DC-Startvorrichtung 1 gestartet,
die das größere Abgabedrehmoment
aufweist.
-
Wenn die Schätzgenauigkeit der Kurbelwinkelstoppposition
niedrig ist, dann ist z.B. die Zuverlässigkeit gering, dass die tatsächliche
Kurbelwinkelstoppposition innerhalb des optimalen Kurbelwinkels 90° CA bis 120° CA ist.
Auch wenn die Schätzgenauigkeit
der Kurbelwinkelstoppposition niedrig ist, besteht kein Problem,
wenn die Kurbelwinkelstoppposition tatsächlich innerhalb des Kurbelwinkels
von 90° CA
bis 120° CA
ist. Wenn jedoch die Kurbelwinkelstoppposition nicht innerhalb des
Kurbelwinkels 90° CA
bis 120° CA
ist, dann ist die Last zum Starten der Kraftmaschine groß, und es
ist möglich,
dass der automatische erneute Start der Kraftmaschine durch den
Motor-Generator 3 fehlerhaft
ist. Um die Kraftmaschine 2 sofort und zuverlässig erneut
zu starten, wenn die Schätzgenauigkeit
der Kurbelwinkelstoppposition niedrig ist, vermeidet die ECU 70 somit
ungeachtet der tatsächlichen
Kurbelwinkelstoppposition den automatischen erneuten Start der Kraftmaschine
durch den Motor-Generator 3,
und sie startet die Kraftmaschine durch die DC-Startvorrichtung 1 mit dem
größeren Abgabedrehmoment.
Somit kann der erneute Start der Kraftmaschine aus dem Leerlaufstopp
zuverlässig
durchgeführt
werden.
-
Als Nächstes wird der Fluss der Stopp-
und Startsteuerung bei dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Die 11 zeigt eine Flusskarte
der Stopp- und Startsteuerung der Kraftmaschine gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel.
Es ist zu beachten, dass die ECU 70 die Stopp- und Startsteuerung hauptsächlich auf
der Grundlage der Abgabesignale von verschiedenen Sensoren ausführt.
-
Bei der in der 11 gezeigten Flusskarte werden die zu
der in der 10 gezeigten
Flusskarte identischen Abschnitte kurz beschrieben.
-
Zunächst schreitet die Verarbeitung
bei einem Schritt S11 zu einem Schritt S12 weiter, wenn die Kraftmaschinenstoppbedingung
erfüllt
ist. Dadurch stoppt die Kraftmaschine 2, und der Kurbelwinkel
wird zum Stoppen an der optimalen Kurbelwinkelstoppposition gesteuert.
-
Als Nächstes bestimmt die ECU 70 bei
einem Schritt S13 auf der Grundlage des Abgabesignals von dem Kurbelwinkelsensor 90 und
dem Motorsensor 3a, ob die Schätzung der Kurbelwinkelstoppposition
möglich
ist oder nicht. Genauer gesagt bestimmt die ECU 70, ob
die Abgabesignale von dem Kurbelwinkelsensor 90 und dem
Motorwinkelsensor 3a korrekt erhalten werden oder nicht.
Wenn die Schätzung
der Kurbelwinkelstoppposition möglich ist,
dann schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S14 (Schritt S13;
JA). Wenn andererseits die Schätzung
der Kurbelwinkelstoppposition unmöglich ist, dann schreitet die
Verarbeitung zu einem Schritt S17 (Schritt S13; NEIN). Wenn die
Schätzung
der Kurbelwinkelstoppposition unmöglich ist, dann kann die Motorsteuereinheit 4 die
Schätzung
der Kurbelwinkelstoppposition nicht ausführen. Daher legt die ECU 70 das
Verfahren beim nächsten
Start der Kraftmaschine auf den Kraftmaschinenstart durch die DC-Startvorrichtung 1 fest
(Schritt S17), um die Kraftmaschine 2 sofort und zuverlässig erneut
zu starten.
-
Bei dem Schritt S14 führt die
Motorsteuereinheit 4 die Schätzung der Kurbelwinkelstoppposition auf
der Grundlage des Befehlssignals von der ECU 70 aus. Die
Motorsteuereinheit 4 führt
die Schätzung der
Kurbelwinkelstoppposition unter Verwendung des MG-Positionssignals
von dem Motorwinkelsensor 3a, des NE-Signals von dem Kurbelwinkelsensor 90 und
des TDC-Signals von der ECU 70 bei dem vorstehend beschriebenen
Verfahren aus.
-
Bei einem Schritt S15 bezieht sich
die ECU 70 auf die vorstehend beschriebene Schätzgenauigkeitsmarke,
und sie bestimmt, ob die Schätzgenauigkeit
der Kurbelwinkelstoppposition hoch ist oder nicht. Außerdem bestimmt
die ECU 70 gleichzeitig, ob der geschätzte Kurbelwinkel innerhalb
des vorbestimmten Bereiches ist oder nicht, d.h. ob das Fahrzeug
zum Stoppen an der optimalen Kurbelwinkelstoppposition gesteuert
wird oder nicht. Wenn die Schätzgenauigkeit
der Kurbelwinkelstoppposition hoch ist und der geschätzte Kurbelwinkel
innerhalb des vorbestimmten Bereiches ist, dann legt die ECU 70 das
nächste
Verfahren zum Starten der Kraftmaschine 2 auf den Kraftmaschinenstart
durch den Motor-Generator 3 fest (Schritt S16). Wenn andererseits entweder
die Schätzgenauigkeit
der Kurbelwinkelstoppposition niedrig ist oder der geschätzte Kurbelwinkel
nicht innerhalb des vorbestimmten Bereiches ist, dann legt die ECU 70 das
nächste
Verfahren zum Starten der Kraftmaschine 2 auf den Kraftmaschinenstart
durch die DC-Startvorrichtung 1 fest (Schritt S17). Dabei
kann der erneute Start der Kraftmaschine 2 sofort und zuverlässig ausgeführt werden,
da das optimale Verfahren zum Starten der Kraftmaschine gemäß der Schätzgenauigkeit
der Kurbelwinkelschätzposition
nach der Stoppsteuerung ausgewählt wird.
-
Als Nächstes bestimmt die ECU 70 bei
einem Schritt S18, ob die Kraftmaschinenstartbedingung erfüllt ist
oder nicht, z.B. ob der Fahrer bzw. die Fahrerin seinen oder ihren
Fuß von
dem Bremspedal nimmt (das Bremspedal ist AUS). Wenn die Kraftmaschinenstartbedingung
erfüllt
ist, dann startet die ECU 70 die Kraftmaschine 2 durch
das Verfahren zum Starten der Kraftmaschine, dass bei dem Schritt S16
oder S17 festgelegt ist (Schritt S19).
-
Wie dies gemäß der Stopp- und Startsteuerung
bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
vorstehend beschrieben ist, kann das optimale Verfahren zum Starten
der Kraftmaschine dadurch ausgewählt werden,
dass die Schätzgenauigkeit
der Kurbelwinkelstoppposition nach der Stoppsteuerung berücksichtigt
wird, und somit kann der nächste
erneute Start der Kraftmaschine 2 sofort und zuverlässig ausgeführt werden.
-
Ähnlich
wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel
kann die ECU 70 bestimmen, dass ein bestimmtes Problem
bei der Schätzverarbeitung
des Kurbelwinkels auftritt, und sie kann danach den Leerlaufstopp
unterbinden, wenn die Schätzung
der Kurbelwinkelstoppposition in einer vorbestimmten Zeit wiederholt
unmöglich
wurde, nachdem der Leerlaufstopp und die Steuerung zu der optimalen
Kurbelwinkelstoppposition mehrfach durchgeführt wurden. Somit kann verhindert
werden, dass der erneute Start der Kraftmaschine durch die DC-Startvorrichtung 1 mehrmals
wiederholt wird, und das Problem hinsichtlich der Lebensdauer der
DC-Startvorrichtung 1 kann gelöst werden.
-
In diesem Fall wird bei einem Schritt
S17 bei der in der 11 gezeigten
Flusskarte der Stopp- und Startsteuerung die Anzahl der Fehler bei
der Stoppsteuerung auf die optimale Kurbelwinkelstoppposition gezählt, und
die gezählte
Anzahl wird mit der vorbestimmten Zahl verglichen. Falls die gezählte Anzahl
größer ist
als die vorbestimmte Zahl, dann bestimmt die ECU 70, dass
das Problem bei der Schätzverarbeitung
des Kurbelwinkels auftritt, und sie unterbindet danach den Leerlaufstopp.
Dadurch kann das Problem hinsichtlich der Lebensdauer der DC-Startvorrichtung 1 gelöst werden,
da verhindert werden kann, dass der erneute Start der Kraftmaschine
durch die DC-Startvorrichtung 1 mehrmals ausgeführt wird.
Es ist zu beachten, dass die Festlegung der Unterbindung des Leerlaufstoppes
aufgehoben werden kann, wenn das Problem des Stoppsteuerverfahrens
gelöst
ist.
-
(Drittes Ausführungsbeispiel)
-
Als Nächstes wird das dritte Ausführungsbeispiel
beschrieben.
-
Auch wenn die Stoppsteuerung der
Kraftmaschine erfolgreich ist und die Kraftmaschine an der optimalen
Kurbelwinkelstoppposition erfolgreich gestoppt wurde, kann das Fahrzeug 10 durch
eine Kraft bewegt werden, die aus einem Unfall resultiert. Das dritte
Ausführungsbeispiel
ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem derartigen Fall der automatische erneute
Start der Kraftmaschine durch den Motor-Generator 3 vermieden
wird und das die Steuerung zu dem Verfahren zum erneuten Starten
der Kraftmaschine durch die DC-Startvorrichtung 1 geändert wird.
-
Es gibt einige Fälle, bei denen das Fahrzeug 10 durch
die Kraft bewegt wird, die aus einem Unfall resultiert. Wenn z.B.
das Fahrzeug 10 mit einem Automatikgetriebe (nachfolgend
als "AT-Fahrzeug" bezeichnet) einen
Leerlaufstopp auf einem steilen Anstieg durchführt, wobei die Räder 8 mit
dem Leistungsübertragungssystem 7 verbunden
sind (z.B. Antriebsmodus), dann kann das AT-Fahrzeug durch den Anstieg
langsam bewegt werden. Wenn außerdem
das AT-Fahrzeug einen Leerlaufstopp in dem Antriebsmodus durchführt, dann
kann das AT-Fahrzeug
beabsichtigt bewegt werden.
-
In derartigen Fällen wird die Kurbelwelle gemäß der Drehung
der Räder 8 bewegt,
da die Räder 8,
das Leistungsübertragungssystem 7 und
die Kraftmaschine 2 strukturell miteinander verbunden sind. Dadurch
kann der Kurbelwinkel an der optimalen Kurbelwinkelstoppposition
außerhalb
des Bereiches der optimalen Kurbelwinkelstoppposition gelangen. Falls
der Kurbelwinkel außerhalb
des Bereiches der optimalen Kurbelwinkelstoppposition gelangt, dann wird
die Last zum Starten der Kraftmaschine beim Starten der Kraftmaschine
groß.
Dadurch ist die Wahrscheinlichkeit besonders hoch, dass der automatische
erneute Start der Kraftmaschine durch den Motor-Generator 3 fehlerhaft
ist. Wenn der Kurbelwinkel außerhalb
des Bereiches der optimalen Kurbelwinkelstoppposition gelangt, dann
vermeidet die ECU 70 daher den automatischen erneuten Start
der Kraftmaschine durch den Motor-Generator 3, und sie wählt den
Startvorgang der Kraftmaschine durch die DC-Startvorrichtung 1 aus,
die das größere Abgabedrehmoment
hat, um die Kraftmaschine zuverlässig zu
starten.
-
Genauer gesagt erfasst die ECU 70 den
Kurbelwinkel durch den Kurbelwinkelsensor 90, der den absoluten
Kurbelwinkel erfassen kann, nachdem das Fahrzeug durch die Kraftmaschinenstoppsteuerung gestoppt
wurde und bevor die Kraftmaschine beim nächsten Mal automatisch gestartet
wird, und sie bestimmt, ob der erfasste Kurbelwinkel innerhalb des Bereiches
der optimalen Kurbelwinkelstoppposition ist oder nicht. Wenn der
erfasste Kurbelwinkel innerhalb des Bereiches der optimalen Kurbelwinkelstoppposition
ist, dann führt
die ECU 70 den nächsten
automatischen erneuten Start der Kraftmaschine durch den Motor-Generator 3 aus.
Wenn andererseits der erfasste Kurbelwinkel außerhalb des Bereiches der optimalen
Kurbelwinkelstoppposition ist, dann führt die ECU 70 den
nächsten
automatischen Start der Kraftmaschine durch die DC-Startvorrichtung 1 aus, die
das größere Abgabedrehmoment
hat.
-
Falls der automatische erneute Start
der Kraftmaschine nach wie vor durch den Motor-Generator 3 ungeachtet
der Tatsache versucht wird, dass der tatsächliche Kurbelwinkel außerhalb
des Bereiches der optimalen Kurbelwinkelstoppposition ist, da sich
die Kurbelwinkelstoppposition nach dem Stopp des Fahrzeugs bewegt
hat, kann der automatische erneute Start der Kraftmaschine fehlerhaft
sein. In diesem Fall braucht der tatsächliche Start der Kraftmaschine
eine sehr lange Zeit, falls die Steuerung zu dem Verfahren zum Starten
der Kraftmaschine durch die DC-Startvorrichtung 1 geändert wird,
nachdem der Fehler bei dem automatischen erneuten Start der Kraftmaschine
aufgetreten ist.
-
Daher wird die Steuerung bei dem
dritten Ausführungsbeispiel
zu dem Kraftmaschinenstart durch die DC-Startvorrichtung 1 geändert, wenn
sich der Kurbelwinkel außerhalb
des Bereiches der optimalen Kurbelwinkelstoppposition nach dem Stopp des
Fahrzeugs bewegt hat, um die Kraftmaschine durch die DC-Startvorrichtung 1 zu
starten, ohne dass der automatische Start der Kraftmaschine durch den
Motor-Generator 3 versucht wird. Somit kann der Start der
Kraftmaschine 2 sofort und zuverlässig ausgeführt werden.
-
Als Nächstes wird der Fluss der Kraftmaschinenstopp-
und Startsteuerung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
unter Bezugname auf die 12 beschrieben.
Die 12 zeigt eine Flusskarte
der Stopp- und Startsteuerung des dritten Ausführungsbeispieles. Es ist zu
beachten, dass die ECU 70 die Stopp- und Startsteuerung
hauptsächlich
auf der Grundlage der Abgabesignale von verschiedenen Sensoren ausführt.
-
In der 12 sind
die Verarbeitungen der Schritte S101 bis S107 identisch zu den Verarbeitungsschritten
S1 bis S7 in der Flusskarte des ersten Ausführungsbeispieles, das in der 10 gezeigt ist. Der Kurbelwinkel
wird nämlich
durch den Kurbelwinkelsensor nach der Stoppsteuerung der Kraftmaschine
erfasst, und es wird bestimmt, ob der erfasste Kurbelwinkel an der
optimalen Kurbelwinkelstoppposition ist oder nicht. Auf der Grundlage
des bestimmten Ergebnisses wird das nächste Verfahren zum Starten der
Kraftmaschine entweder auf den Start durch den Motor-Generator 3 oder
durch die DC-Startvorrichtung 1 festgelegt.
-
Wenn bestimmt wird, dass die Kraftmaschinenstartbedingung
bei dem Schritt S107 erfüllt
ist, dann führt
die ECU 70 die Erfassung des Kurbelwinkels unter Verwendung
des Kurbelwinkelsensors erneut aus, bevor die Kraftmaschine gestartet
wird. Kurz gesagt bestätigt
die ECU 70, dass der Kurbelwinkel nach dem Stopp des Fahrzeugs
nicht geändert
wurde. Bei den Schritten S108 bis S111 werden die Verarbeitungen durchgeführt, die
identisch zu den Verarbeitungen bei den Schritten S103 bis S106 sind.
Wenn nämlich
der Kurbelwinkel an der optimalen Kurbelwinkelstoppposition unmittelbar
vor dem automatischen Start der Kraftmaschine ist, dann wird der
Start durch den Motor-Generator 3 festgelegt. Wenn der
Kurbelwinkel nicht an der optimalen Kurbelwinkelstoppposition ist,
dann wird der Start durch die DC-Startvorrichtung 1 festgelegt.
Als Nächstes startet
die ECU 70 bei dem Schritt S112 die Kraftmaschine durch
das Verfahren zum Starten der Kraftmaschine erneut, welches bei
dem Schritt S110 oder S111 festgelegt ist. Dadurch kann der erneute
Start der Kraftmaschine sofort und zuverlässig durchgeführt werden.
-
(Abwandlung)
-
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel
wird bestimmt, ob der Kurbelwinkel zum Stoppen an der optimalen
Kurbelwinkelstoppposition gesteuert ist oder nicht, und zwar sowohl
nach dem Kraftmaschinenstopp als auch unmittelbar vor dem Kraftmaschinenstart.
Jedoch kann bestimmt werden, ob der Kurbelwinkel zum Stoppen an
der optimalen Kurbelwinkelstoppposition ausschließlich unmittelbar
vor dem Kraftmaschinenstart gesteuert wird oder nicht, und das nächste Verfahren
zum Starten der Kraftmaschine kann gemäß dem erfassten Ergebnis festgelegt werden.
-
Bei dem vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiel
wird der nächste
Start der Kraftmaschine durch den Motor-Generator 3 durchgeführt, wenn die
Stoppsteuerung zu der optimalen Kurbelwinkelstoppposition erfolgreich
ist. Stattdessen kann das System so konfiguriert sein, dass die
Kraftstoffeinspritzung bei dem vorbestimmten Zylinder durchgeführt wird,
der in dem Expansionshub bei der fortschreitenden Stoppsteuerung
ist, und wenn die Stoppsteuerung auf die optimale Kurbelwinkelstoppposition
erfolgreich ist, dann wird der Kraftstoff verbrannt, um eine Verbrennungsenergie
zum Starten der Kraftmaschine 2 bei dem Startvorgang der
Kraftmaschine zu erzeugen.
-
Wie dies vorstehend gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben ist, kann der erneute Start der Brennkraftmaschine
durch Ausführen
der Erfassung oder der Schätzung
der Kurbelwinkelstoppposition nach der Kraftmaschinenstoppposition
in einer sofortigen und zuverlässigen
Art und Weise durchgeführt
werden, und zwar gemäß dem Kurbelwinkelzustand
nach der Stoppsteuerung.
-
Wenn außerdem die Kurbelwinkelstoppposition
unmittelbar vor der Start der Kraftmaschine erneut bestätigt wird,
dann kann der erneute Start der Brennkraftmaschine sofort und zuverlässig durchgeführt werden,
auch wenn die Kurbelwinkelstoppposition aus bestimmten Gründen nach
der Kraftmaschinenstoppsteuerung geändert wird.
-
Die Erfindung kann in anderen spezifischen Ausführungsformen
ausgeführt
werden, ohne dass der Umfang davon verlassen wird. Die gegenwärtigen Ausführungsbeispiele
sind daher in jeder Hinsicht als darstellend und nicht als einschränkend zu betrachten,
wobei der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und nicht durch die vorherige
Beschreibung bestimmt ist, und alle Änderungen sind hierbei enthalten,
die innerhalb der Äquivalenz der
Ansprüche
liegen.
-
Auf die gesamte Offenbarung der japanischen
Patentanmeldung
JP-2003-027253 ,
die am 4. Februar 2003 eingereicht wurde und die Beschreibung, die
Ansprüche,
die Zeichnungen und die Zusammenfassung enthält, wird hierbei Bezug genommen.
-
Wenn ein Kurbelwinkel zum Stoppen
auf eine optimale Kurbelwinkelstoppposition durch eine automatische
Kraftmaschinenstoppsteuerung, wie z.B. ein Leerlaufstopp, gesteuert
wird, oder wenn die Kurbelwinkelstoppposition mit hoher Genauigkeit
geschätzt
werden kann, dann wird der automatische erneute Start der Kraftmaschine
durch einen Motor-Generator
(3) durchgeführt,
der als ein Elektromotor oder als ein elektrischer Generator dient,
und zwar bei dem nächsten
erneuten Start der Kraftmaschine (2). Wenn andererseits
der Kurbelwinkel nicht zum Stoppen auf die optimale Kurbelwinkelstoppposition gesteuert
wird, wenn die Kurbelwinkelstoppposition nicht mit hoher Genauigkeit
geschätzt
werden kann, oder wenn sich die Kurbelwinkelstoppposition nach der
Stoppsteuerung ändert,
dann wird die Kraftmaschine durch eine DC-Startvorrichtung (1)
erneut gestartet, die ein Abgabedrehmoment aufweist, das größer ist
als jenes eines Motor-Generators
(3), und zwar beim nächsten
erneuten Start der Kraftmaschine.