DE102013111205A1

DE102013111205A1 - Maschinensteuersystem zur genauen Vorhersage der Maschinengeschwindigkeit

Info

Publication number: DE102013111205A1
Application number: DE102013111205.6A
Authority: DE
Inventors: Shinsuke KAWAZU; Yoshinori Yamaguchi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-10-11
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2014-04-17
Also published as: JP5978904B2; US9341124B2; US20140107903A1; JP2014077399A

Abstract

Ein Maschinengeschwindigkeit vorhersagendes System für ein Fahrzeug weist einen ersten Rechner (30), einen zweiten Rechner (30) und einen Schalter (30), die durch Software realisiert sein können, auf. Der erste Rechner (30) berechnet eine vorhergesagte Geschwindigkeit einer Maschine (20) des Fahrzeugs während einer Vorwärtsdrehung der Maschine (20), wenn sich die Geschwindigkeit der Maschine (20) verringert, nachdem damit gestoppt wurde, einen Kraftstoff in der Maschine (20) zu verbrennen. Der zweite Rechner (30) berechnet eine vorhergesagte Geschwindigkeit der Maschine (20) während einer Rückwärtsdrehung einer Ausgangswelle (22) der Maschine (20). Der Schalter (30) dient dazu, um entweder den ersten Rechner (30) oder den zweiten Rechner (30), der beim Berechnen der vorhergesagten Geschwindigkeit der Maschine (20) zu verwenden ist, abhängig davon auszuwählen, ob die vorhergesagte Geschwindigkeit während der Vorwärtsdrehung oder während der Rückwärtsdrehung der Ausgangswelle (22) der Maschine (20) vorkommt. Dies stellt die Genauigkeit beim Vorhersagen der Geschwindigkeit der Maschine (20) ungeachtet der Richtung der Drehung der Maschine (20) sicher.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTES DOKUMENT
Die vorliegende Anmeldung beansprucht das Vorrecht der Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-225831 , eingereicht am 11. Oktober 2012, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Technisches Gebiet
Diese Offenbarung bezieht sich auf ein Maschinensteuersystem für Fahrzeuge mit Eigenantrieb und insbesondre auf ein solches Steuersystem, das als ein Maschinengeschwindigkeit vorhersagendes System entworfen ist, um die Geschwindigkeit einer Maschine vorherzusagen, während dieselbe abfällt, nachdem in der Maschine Kraftstoff nicht weiter verbrannt wird.
2. Hintergrundtechnik
Maschinensteuersysteme für Fahrzeuge mit Eigenantrieb sind bekannt, die mit einem Leerlaufstopp-Charakteristikum (das ferner ein System eines automatischen Maschinenstopps/-neustarts genannt ist) ausgestattet sind, das entworfen ist, um eine Handlung eines Fahrers, wie zum Beispiel ein Beschleunigen oder Bremsen, zu erfassen und eine Maschine des Fahrzeugs automatisch zu starten oder zu stoppen, um den Verbrauch von Kraftstoff in der Maschine zu reduzieren.
Es wurde ferner ein Verfahren vorgeschlagen, um als Antwort auf eine Maschinenneustartanfrage, während sich die Geschwindigkeit der Maschine verringert, die Maschine so schnell wie möglich neu zu starten, ohne darauf zu warten, dass eine Ausgangswelle der Maschine damit stoppt, sich zu drehen. Das japanische Patent Erstveröffentlichung Nr. 2011-140938 lehrt beispielsweise ein solches Maschinenneustartsystem. Dieses System arbeitet ferner, um die Geschwindigkeit der Maschine zu berechnen, während dieselbe abfällt, um eine zukünftige Geschwindigkeit der Maschine nach einem Verstreichen einer Zeit, die erforderlich ist, um ein Ritzel eines Starters bzw. Anlassers in einen Eingriff mit einem Zahnkranz, der mit einer Ausgangswelle der Maschine gekoppelt ist, zu bringen, automatisch zu projizieren und einen Betrieb des Anlassers als eine Funktion der projizierten Geschwindigkeit der Maschine zu steuern. Die Veröffentlichung lehrt ferner ein in Betracht Ziehen der Tatsache, dass die Geschwindigkeit der Maschine während einer Zeitperiode üblicherweise pulsiert, in der die Geschwindigkeit der Maschine folgend einem automatischen Stopp der Maschine abfällt, um die Geschwindigkeit der Maschine basierend auf einem Verlust einer Energie in der Maschine, der in einem vorausgehenden Berechnungszyklus auftritt, zu berechnen.
Sobald sich die Geschwindigkeit der Maschine auf annähernd null nach einem automatischen Stopp der Maschine verringert, verursacht dies üblicherweise, dass der Kolben der Maschine nicht durch den oberen Totpunkt geht, sodass die Drehung der Maschine umgekehrt wird. Die Maschine dreht sich anschließend abwechselnd in Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen weiter und stoppt dann schließlich. Es ist üblicherweise schwierig, die Zeit vorherzusagen, wann eine Maschinenneustartanfrage vorgenommen werden sollte, während die Geschwindigkeit der Maschine abfällt. Die Maschinenneustartanfrage wird beispielsweise manchmal ausgegeben, während sich die Ausgangswelle der Maschine in der Rückwärtsrichtung dreht. Es ist ratsam, dass die Maschine so schnell wie möglich als Antwort auf die Maschinenneustartanfrage neu gestartet wird, um einen Verzug beim Starten der Maschine zu minimieren.
Es besteht eine Möglichkeit, dass ein Bringen des Ritzels in eine Berührung mit dem Zahnkranz, um einen Eingriff zwischen denselben zu erreichen, während sich die Ausgangswelle der Maschine in der Rückwärtsrichtung dreht, in einem erhöhten mechanischen Geräusch oder Verschleiß des Ritzels oder des Zahnkranzes resultieren wird. Es ist daher notwendig, den Eingriff zwischen dem Ritzel und dem Zahnkranz in einem Bereich zu erreichen, in dem die Geschwindigkeit der Maschine nicht in einem bedeutenden Geräusch oder Verschleiß resultieren wird. Das Erreichen eines Eingriffs zwischen dem Ritzel und dem Zahnkranz in einem solchen Bereich erfordert eine genaue Vorhersage der Geschwindigkeit der Maschine. Das Maschinenneustartsystem, wie es in der vorhergehenden Veröffentlichung gelehrt ist, ist in der Lage, die Geschwindigkeit der Maschine genau zu bestimmen, bis dieselbe zum ersten Mal, nachdem das Verbrennen von Kraftstoff in der Maschine gestoppt wurde, auf null abfällt, während sich mit anderen Worten die Maschine in der Vorwärtsrichtung dreht, macht jedoch möglicherweise einen großen Fehler beim Berechnen der Geschwindigkeit der Maschine, während sich die Ausgangswelle der Maschine in der Rückwärtsrichtung dreht.
KURZFASSUNG
Eine Aufgabe besteht daher darin, ein Maschinensteuersystem zu schaffen, das entworfen ist, um die Geschwindigkeit einer Maschine, während dieselbe abfällt, nachdem ein Verbrennen von Kraftstoff in der Maschine gestoppt wurde, genau zu berechnen oder vorherzusagen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Maschinengeschwindigkeit vorhersagendes System für ein Fahrzeug geschaffen, das bei einem System eines automatischen Maschinenstopps/-neustarts genutzt sein kann. Das Maschinengeschwindigkeit vorhersagende System weist einen ersten Rechner, einen zweiten Rechner und einen Schalter, die durch Software realisiert sein können, auf. Der erste Rechner arbeitet, um einen vorhergesagten Wert einer Geschwindigkeit einer Maschine, die in dem Fahrzeug angebracht ist, während einer Vorwärtsdrehung einer Ausgangswelle der Maschine innerhalb einer einer Sequenz von Geschwindigkeitsvorhersageperioden zu berechnen, wenn sich die Geschwindigkeit der Maschine verringert, nachdem damit gestoppt wurde, Kraftstoff in der Maschine zu verbrennen. Jede der Geschwindigkeitsvorhersageperioden ist innerhalb eines Intervalls zwischen einem Start eines Verringerns der Geschwindigkeit der Maschine und einem vollständigen Stopp der Maschine eingestellt. Der zweite Rechner arbeitet, um einen vorhergesagten Wert der Geschwindigkeit der Maschine während einer Rückwärtsdrehung der Ausgangswelle der Maschine innerhalb einer der Geschwindigkeitsvorhersageperioden zu berechnen. Der Schalter dient dazu, um zwischen dem ersten Rechner und dem zweiten Rechner zu schalten, um einen derselben, der beim Berechnen des vorhergesagten Werts der Geschwindigkeit der Maschine zu verwenden ist, abhängig davon auszuwählen, ob der vorhergesagte Wert während der Vorwärtsdrehung oder während der Rückwärtsdrehung der Ausgangswelle der Maschine vorkommt.
Es wurde herausgefunden, dass die Vorhersage der Geschwindigkeit der Maschine auf eine gleiche Weise, wenn sich während des Verringerns der Geschwindigkeit der Maschine die Maschine in der Vorwärtsrichtung dreht und wenn sich die Maschine in der Rückwärtsrichtung dreht, in einer Erhöhung eines Fehlers des vorhergesagten Werts der Geschwindigkeit der Maschine resultieren kann. Im Lichte dieser Tatsache ist das Maschinengeschwindigkeit vorhersagende System mit zwei Rechnern ausgestattet: dem ersten und dem zweiten Rechner, die arbeiten, um die Maschine der Geschwindigkeit auf unterschiedliche Weisen während der Vorwärtsdrehung und während der Rückwärtsdrehung der Ausgangswelle der Maschine vorherzusagen. Dies stellt die Genauigkeit beim Vorhersagen der Geschwindigkeit der Maschine sicher, während dieselbe nach einem Stopp eines Verbrennens von Kraftstoff in der Maschine abfällt, was beispielsweise ermöglicht, dass die Zeit, zu der der Eingriff eines Ritzels mit einem Zahnkranz, der mit der Ausgangswelle der Maschine gekoppelt ist, für ein Neustarten der Maschine eingerichtet werden sollte, optimiert wird.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann der zweite Rechner entworfen sein, um den vorhergesagten Wert der Geschwindigkeit der Maschine basierend auf der Tatsache zu berechnen, dass ein Reibungsverlust, der eine Komponente eines Verlustes von Energie in der Maschine ist, der aus einer mechanischen Reibung in der Maschine entsteht, wie sie durch einen Hub eines Kolbens der Maschine erzeugt wird, auf die Ausgangswelle der Maschine in entgegengesetzten Richtungen bei der gleichen Winkelposition der Ausgangswelle zwischen der Vorwärtsdrehung und der Rückwärtsdrehung der Ausgangswelle der Maschine wirkt.
Die Geschwindigkeit der Maschine erhöht und verringert sich dann üblicherweise zyklisch aufgrund einer periodischen Änderung eines Volumens einer Verbrennungskammer der Maschine. Wenn jeder Zyklus bzw. Takt einer Erhöhung und Verringerung des Volumens der Verbrennungskammer als eine Maschinendrehungspulsierperiode definiert ist, wird sich das Maschinendrehmoment (das heißt eine Verlustenergie) mit einem ähnlichen Muster in zwei aufeinanderfolgenden der Maschinendrehungspulsierperioden während der Vorwärtsdrehung der Maschine ändern, sodass Orte der Geschwindigkeit der Maschine in den zwei Aufeinanderfolgenden eine ähnliche Pulsierform haben. Eine solche Bedingung wird jedoch nicht unmittelbar danach erfüllt, nachdem die Drehung der Maschine von der Vorwärtsrichtung zu der Rückwärtsrichtung geändert wurde. Dies liegt daran, dass eine Kompressionskomponente der Verlustenergie (das heißt ein Verlust eines Drehmoments der Ausgangswelle der Maschine), die aus einem Hub des Kolbens (das heißt einer Kompression und Expansion der Verbrennungskammer der Maschine) entsteht, in der gleichen Richtung in dem gleichen Winkelbereich der Ausgangswelle vor und nach der Umkehr einer Drehung der Ausgangswelle ungeachtet der Richtung einer Drehung der Ausgangswelle auf die Ausgangswelle wirkt, während eine Reibungskomponente der Verlustenergie, die aus einer mechanischen Reibung entsteht, wie sie durch den Hub des Kolbens erzeugt wird, in entgegengesetzten Richtungen in dem gleichen Winkelbereich der Ausgangswelle vor und nach der Umkehr der Drehung der Ausgangswelle auf die Ausgangswelle wirkt. Die Verwendung der Verlustenergie, die während der Vorwärtsdrehung der Ausgangswelle der Maschine erscheint, beim Vorhersagen der Geschwindigkeit der Maschine, nachdem sich die Drehung der Ausgangswelle zu der Rückwärtsrichtung geändert hat, resultiert daher in einem erhöhten Fehler des vorhergesagten Werts der Geschwindigkeit der Maschine. Das Maschinengeschwindigkeit vorhersagende System ist daher entworfen, um den vorhergesagten Wert der Geschwindigkeit der Maschine während der Rückwärtsdrehung der Ausgangswelle basierend auf der Tatsache zu berechnen, dass sich die Richtung, in der die Reibungskomponente der Verlustenergie auf die Ausgangswelle wirkt, zwischen während der Vorwärtsdrehung der Ausgangswelle und während der Rückwärtsdrehung der Ausgangswelle unterscheidet.
Der erste Rechner kann jeden Zyklus einer Änderung der Geschwindigkeit der Maschine, die aus einer periodischen Änderung des Volumens einer Verbrennungskammer der Maschine resultiert, als eine von Maschinendrehungspulsierperioden definieren, von denen jede eine der Geschwindigkeitsvorhersageperioden ist, und einen Wert der Geschwindigkeit der Maschine in einer ersten Periode von einer der Maschinendrehungspulsierperioden basierend auf einer Verlustenergie vorhersagen, die ein Verlust einer Energie in der Maschine ist, wie er in einer zweiten Periode, die eine der Maschinendrehungspulsierperioden ist, die der ersten Periode vorausgeht, erzeugt wird. Der zweite Rechner kehrt ein Vorzeichen einer Reibungskomponente, die in einer Verlustenergie umfasst ist, die ein Verlust von Energie in der Maschine in einer der Maschinendrehungspulsierperioden während der Vorwärtsdrehung der Ausgangswelle der Maschine ist, um. Die Reibungskomponente resultiert aus der mechanischen Reibung in der Maschine, wie sie durch einen Hub eines Kolbens der Maschine erzeugt wird, und ist in der Verlustenergie zusammen mit einer Kompressionskomponente, die aus einer Änderung des Volumens der Verbrennungskammer der Maschine resultiert, enthalten. Der zweite Rechner bestimmt dann basierend auf der Summe der Reibungskomponente, deren Vorzeichen umgekehrt ist, und der Kompressionskomponente, deren Vorzeichen unverändert verbleibt, den vorhergesagten Wert der Geschwindigkeit der Maschine in einer folgenden der Maschinendrehungspulsierperioden während der Rückwärtsdrehung der Ausgangswelle der Maschine.
Der zweite Rechner kann einen ersten Vorhersagepunkt, an dem der vorhergesagte Wert der Geschwindigkeit der Maschine zu berechnen ist, unmittelbar nachdem die Drehung der Ausgangswelle der Maschine von der Vorwärtsrichtung zu der Rückwärtsrichtung geändert wurde, auf eine Winkelposition der Ausgangswelle der Maschine einstellen, die von einer Nullankunftsposition, die eine Winkelposition der Ausgangswelle ist, wenn die Geschwindigkeit der Ausgangswelle null erreicht hat, um einen Winkel, über den sich die Ausgangswelle von einem Vorhersagepunkt, an dem die Geschwindigkeit der Ausgangswelle zuletzt vor einer Umkehr der Drehung der Ausgangswelle zu der Nullankunftsposition vorhergesagt wurde, gedreht hat, zurückgeführt wird.
Der zweite Rechner kann entweder die Winkelposition der Ausgangswelle der Maschine zu einer gegebenen Zeit, die vor dem Start der Rückwärtsdrehung der Ausgangswelle eingestellt wurde, oder einen Parameter, der mit der Winkelposition der Ausgangswelle zu der gegebenen Zeit korreliert ist, basierend auf dem vorhergesagten Wert der Geschwindigkeit der Ausgangswelle während der Vorwärtsdrehung der Ausgangswelle, wie er durch den ersten Rechner berechnet wird, bestimmen. Der zweite Rechner berechnet basierend auf entweder der Winkelposition oder dem Parameter den vorhergesagten Wert der Geschwindigkeit der Ausgangswelle während der Rückwärtsdrehung der Ausgangswelle.
Das Maschinengeschwindigkeit vorhersagende System kann ferner eine Steuerung aufweisen, die als ein System eines automatischen Maschinenstopps/-neustarts dient, um die Maschine zu stoppen, wenn einer gegebenen Bedingung eines automatischen Maschinenstopps genügt ist, und die Maschine durch einen Anlasser neu zu starten, wenn eine gegebene Bedingung eines automatischen Maschinenneustarts nach dem Stopp der Maschine angetroffen wird. Der Anlasser weist einen elektrischen Motor, der ein Ritzel dreht, und eine Betätigungsvorrichtung, die das Ritzel in einen Eingriff mit einem Zahnkranz, der mit der Ausgangswelle der Maschine gekoppelt ist, bewegt, auf. Die Steuerung bestimmt basierend auf dem vorhergesagten Wert der Geschwindigkeit der Ausgangswelle der Maschine, wie er durch entweder den ersten oder den zweiten Rechner. berechnet wird, eine Zeit, zu der das Ritzel des Anlassers damit starten sollte, zu laufen.
Die Steuerung kann eine Ritzellaufverhinderungsperiode, in der das Ritzel daran gehindert wird, zu dem Zahnkranz zu laufen, basierend auf dem vorhergesagten Wert der Geschwindigkeit der Maschine einstellen. Wenn die gegebene Bedingung eines automatischen Maschinenneustarts innerhalb der Ritzellaufverhinderungsperiode erfüllt wird, startet die Steuerung damit, das Ritzel durch den Anlasser nach einem Ablauf der Ritzellaufverhinderungsperiode zu bewegen.
Die Steuerung kann bestimmen, ob ein Umkehrspitzenwert in einem ersten Zyklus der Rückwärtsdrehung der Ausgangswelle, während sich die Geschwindigkeit der Maschine verringert, größer als ein gegebener Wert ist oder nicht. Der Umkehrspitzenwert ist eine Spitze der Geschwindigkeit der Ausgangswelle der Maschine innerhalb einer Zeitperiode, in der sich die Ausgangswelle um eine Rückwärtsdrehungsmenge, nachdem sich die Drehung der Ausgangswelle in die Rückwärtsrichtung während des Verringerns der Geschwindigkeit der Maschine geändert hat, gedreht hat. Die Rückwärtsdrehungsmenge ist eine Menge, um die sich die Ausgangswelle der Maschine in der Rückwärtsrichtung innerhalb eines Intervalls von einem Start einer Umkehr einer Drehung der Ausgangswelle dreht, bis die Drehung der Ausgangswelle zu der Vorwärtsrichtung zurückkehrt. Die Steuerung lässt zu, dass das Ritzel während der Rückwärtsdrehung der Ausgangswelle mit dem Zahnkranz einzugreifen, wenn der Umkehrspitzenwert als kleiner als oder gleich dem gegebenen Wert bestimmt wurde, und das Ritzel daran hindert, mit dem Zahnkranz während der Rückwärtsdrehung der Ausgangswelle einzugreifen, wenn der Umkehrspitzenwert als größer als der gegebene Wert bestimmt wurde.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung ist aus der detaillierten Beschreibung, die im Folgenden angegeben ist, und aus den beigefügten Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung vollständiger zu verstehen, die jedoch nicht als die Erfindung auf die spezifischen Ausführungsbeispiele begrenzend aufgefasst werden sollen, sondern lediglich dem Zweck einer Erläuterung und eines Verständnisses dienen.
Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm, das ein Maschinensteuersystem gemäß einem Ausführungsbeispiel darstellt;
2 eine grafische Darstellung, die darstellt, wie ein vorhergesagter Wert einer Geschwindigkeit einer Maschine durch einen ersten Rechner zu berechnen ist;
3 eine grafische Darstellung, die vorhergesagte Werte einer Geschwindigkeit einer Maschine während einer Vorwärts- und Rückwärtsdrehung derselben als durch einen ersten Rechner des Maschinensteuersystems berechnet und eine tatsächliche Geschwindigkeit der Maschine demonstriert;
4(a) und 4(b) schematische Querschnittansichten, die Richtungen von Komponenten eines Maschinendrehmoments, wie es während der Vorwärtsdrehung einer Maschine erzeugt wird, demonstrieren;
4(c) und 4(d) schematische Querschnittansichten, die Richtungen von Komponenten eines Maschinendrehmoments, wie es während der Rückwärtsdrehung einer Maschine erzeugt wird, demonstrieren;
5 eine grafische Darstellung, die eine Sequenz von Winkelpositionen einer Kurbelwelle, wobei an jeder derselben die Geschwindigkeit einer Maschine vorherzusagen ist, und eine Änderung einer Winkelposition der Kurbelwelle darstellt, wenn sich die Kurbelwelle in einer Rückwärts- und einer Vorwärtsrichtung dreht;
6 eine grafische Darstellung, die zeigt, wie die Geschwindigkeit einer Maschine, unmittelbar nachdem die Drehung der Maschine umgekehrt wurde, vorherzusagen ist;
7 ein Flussdiagramm einer Sequenz von logischen Schritten oder ein Programm, um einen vorhergesagten Wert einer Geschwindigkeit einer Maschine zu berechnen;
8 eine grafische Darstellung, die zeigt, wie eine Ritzellaufverhinderungsperiode einzustellen ist, in der ein Ritzel eines Anlassers daran gehindert wird, zu einem Zahnkranz bewegt zu werden;
9 ein Flussdiagramm einer Sequenz von logischen Schritten oder ein Programm, um einen Betrieb eines Anlassers unter Verwendung der Geschwindigkeit der Maschine, die bei dem Programm von 7 vorhergesagt wird, zu steuern;
10 ein Flussdiagramm einer Sequenz von logischen Schritten oder ein Programm, um einen vorhergesagten Wert einer Geschwindigkeit einer Maschine zu berechnen, bei dem zweiten Ausführungsbeispiel;
11 eine Ansicht, die eine Abbildung, die eine Beziehung zwischen einem Umkehrspitzenwert und einer Winkelposition einer Kurbelwelle nach dem TDC darstellt, zeigt; und
12 ein Flussdiagramm einer Sequenz von logischen Schritten oder ein Programm, um einen Betrieb eines Anlassers unter Verwendung der Geschwindigkeit der Maschine, die bei dem Programm von 10 vorhergesagt wird, zu steuern.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugsziffern auf gleiche Teile in mehreren Ansichten beziehen, insbesondere auf 1, ist ein Maschinensteuersystem gezeigt, das für eine interne Viertakt-Vierzylinder-Verbrennungsmaschine entworfen ist. Das Maschinensteuersystem, wie es aus der folgenden Erörterung offensichtlich ist, arbeitet als ein Maschinengeschwindigkeit vorhersagendes System und ist mit einer elektronischen Steuereinheit (ECU; ECU = electronic control unit) 30 ausgestattet, um die Quantität eines Kraftstoffs, der in die Maschine zu sprühen ist, und einen Zündzeitpunkt zu steuern und ferner eine Leerlaufstopp-Steuerung (das heißt eine Steuerung eines automatischen Maschinenstopps/-neustarts) durchzuführen.
Der Anlasser 10, wie er in 1 dargestellt ist, ist als eine Ritzelschiebe-Maschinenstartvorrichtung konstruiert und mit einem elektrischen Motor 12 und einer elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung 13 ausgestattet. Der elektrische Motor 12 arbeitet, um ein Ritzel 11 zu drehen. Die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung 13 arbeitet als eine elektrisch angetriebene Betätigungsvorrichtung, um das Ritzel 11 in eine axiale Richtung desselben voranzutreiben. Der elektrische Motor 12 ist durch ein Leistungsversorgungsrelais 15 mit einer Speicherungsbatterie 16 verbunden. Wenn ein Schalter des Leistungsversorgungsrelais 15 geschlossen wird, wird ermöglicht, dass der Motor 12 mit einer elektrischen Leistung von der Batterie 16 versorgt wird. Das Leistungsversorgungsrelais 15 hat eine Spule, die mit einem Motorantriebsrelais 14, das als Antwort auf eine Eingabe eines elektrischen Signals geöffnet oder geschlossen wird, verbunden ist. Das Motorantriebsrelais 14 hat genauer gesagt einen Schalter, der als Antwort auf eine Eingabe eines Schließsignals (das heißt eines Ein-Signals) geschlossen wird, um ein Versorgen des Motors 12 mit einer Leistung von der Batterie 16 zu starten.
Die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung 13 ist mit einem Tauchkolben 17 und einer Spule 18, die erregt wird, um den Tauchkolben 17 in einer axialen Richtung desselben magnetisch anzuziehen, um das Ritzel 11 durch einen Hebel zu bewegen, ausgestattet. Die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung 13 ist durch ein Ritzelantriebsrelais 19 mit der Batterie 16 gekoppelt. Das Ritzelantriebsrelais 19 wird als Antwort auf ein elektrisches Signal, das von demselben, das in das Motorantriebsrelais 14 eingegeben wird, getrennt ist, geöffnet oder geschlossen, sodass die Drehung des Ritzels 11, wie sie durch den Motor 12 erreicht wird, unabhängig von der vorantreibenden Bewegung des Ritzels 11, wie sie durch die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung 13 erreicht wird, steuerbar ist.
Das Ritzel 11 befindet sich an einem Platz, an dem Zähne des Ritzels 11 durch den Tauchkolben 17 in eine Verzahnung mit Zähnen des Zahnkranzes 21, der an eine Ausgangswelle (das heißt die Kurbelwelle 22) der Maschine 20 gefügt ist, zu schieben sind. Wenn genauer gesagt die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung 11 in einem enterregten Zustand ist, ist das Ritzel 11 von dem Zahnkranz 21 weg platziert. Wenn das Ritzelantriebsrelais 19 enterregt oder geschlossen ist, wird dies verursachen, dass die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung 13 von der Batterie 16 mit einer elektrischen Leistung versorgt wird, um den Tauchkolben 17 in der axialen Richtung desselben anzuziehen, um dadurch das Ritzel 11 zu dem Zahnkranz 21 zu schieben. Die Zähne, die an einer äußeren Peripherie des Ritzels 11 gebildet sind, werden dann mit jenen des Zahnkranzes 21 verzahnt. Unter einer solchen Bedingung wird der elektrische Motor 12 erregt, sodass das Ritzel 11 den Zahnkranz 21 dreht, um dadurch ein Anfangsdrehmoment an die Maschine 20 anzulegen, das heißt die Maschine 20 zu kurbeln.
Das Maschinensteuersystem weist ferner einen Kurbelwinkelsensor 23, der ein rechteckiges Signal in Intervallen eines gegebenen Kurbelwinkels der Maschine 20 erzeugt, auf. Der Kurbelwinkelsensor 23 ist genauer gesagt mit einem Pulsar (das heißt einer Drehscheibe) 24, der sich zusammen mit der Drehung der Kurbelwelle 22 dreht, und einem elektromagnetischen Abnehmer 25, der nahe einer äußeren Peripherie des Pulsars 24 angeordnet ist, ausgestattet. An dem Pulsar 24 sind an einem Umfang desselben eine Mehrzahl von Vorsprüngen 26, die in einem regelmäßigen Intervall von beispielsweise 30°CA weg voneinander aufgestellt sind, und ein ebener Bereich 27, in dem es keine Vorsprünge gibt – es sind zum Beispiel zwei Vorsprünge 26 weggelassen – gebildet. Wenn sich der Pulsar 24 folgend der Drehung der Kurbelwelle 22 dreht, gibt der elektromagnetische Abnehmer 25 ein Pulssignal (auf das ferner als ein Kurbelpulssignal im Folgenden Bezug genommen ist) jedes Mal aus, wenn einer der Vorsprünge 26 den elektromagnetischen Abnehmer 25 erreicht oder an demselben vorbeigeht, das heißt in einem Intervall von 30°CA bei diesem Ausführungsbeispiel. Die ECU 30 analysiert das Pulssignal, wie es von dem elektromagnetischen Abnehmer 25 eingegeben wird, und bestimmt die Geschwindigkeit und Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 22 der Maschine 20 als eine Funktion einer Breite des Pulssignals. Die ECU 30 zählt ferner die Zahl der Pulssignale, wie sie sequenziell eingegeben werden, um den Kurbelwinkel oder die Winkelposition der Kurbelwelle 22 zu bestimmen.
Die ECU 30 arbeitet als eine elektronische Steuerung, die mit einem typischen Mikrocomputer ausgestattet ist, um Ausgaben von Sensoren, die in dem Maschinensteuersystem eingebaut sind, zum Steuern der Quantität eines Kraftstoffs, der in die Maschine 20 zu sprühen ist, des Zündzeitpunkts, des Betriebs der Maschine 20 beispielsweise bei einem Leerlaufstoppmodus, und des Betriebs des Anlassers 10 zu überwachen oder zu analysieren.
Der Leerlaufstoppsteuerbetrieb, der durch das Maschinensteuersystem dieses Ausführungsbeispiels auszuführen ist, ist im Folgenden beschrieben. Der Leerlaufstoppsteuerbetrieb besteht darin, um die Maschine 20, wenn einer Bedingung(en) eines automatischen Maschinenstopps während eines Leerlaufmodus des Betriebs der Maschine 20 genügt wird, automatisch zu stoppen und dann die Maschine 20 neu zu starten, wenn einer Bedingung(en) eines automatischen Maschinenneustarts genügt wird. Die Bedingung eines automatischen Maschinenstopps ist eine von Bedingungen, bei denen das Gas bzw. der Beschleuniger (zum Beispiel das Beschleuniger- bzw. Gaspedal) des Fahrzeugs vollständig losgelassen wurde, das heißt die Maschine 20 leer läuft, bei denen das Bremspedal niedergedrückt wurde, und bei denen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 20 unter einen gegebenen Wert abgefallen ist. Die Bedingung eines automatischen Maschinenneustarts ist eine von Bedingungen, bei denen das Gas niedergedrückt wurde, und bei denen das Bremspedal vollständig losgelassen wurde.
Das Maschinensteuersystem dieses Ausführungsbeispiels ist so entworfen, um die Maschine 20 so schnell wie möglich neu zu starten, ohne darauf zu warten, dass die Maschine 20 vollständig stoppt, wenn die Bedingung eines automatischen Maschinenneustarts in einer Zeitperiode erfüllt wird, wenn die Geschwindigkeit der Maschine 20 folgend einem automatischen Stopp der Maschine 20 abfällt.
Wenn genauer gesagt die Bedingung eines automatischen Maschinenstopps angetroffen wird, arbeitet das Maschinensteuersystem, um ein Verbrennen des Kraftstoffs in der Maschine 20 zu stoppen. Wenn der Bedingung eines automatischen Maschinenneustarts während einer Zeitperiode genügt wird, in der die Geschwindigkeit der Maschine 20 folgend dem Stopp eines Verbrennens von Kraftstoff in der Maschine 20 abfällt, gibt das Maschinensteuersystem das Ein-Signal zu dem Ritzelantriebsrelais 19 zu einer Zeit aus, die als eine Funktion der Geschwindigkeit der Maschine 20 eingestellt wird (zum Beispiel, wenn die Geschwindigkeit der Maschine 20 in einen Niedergeschwindigkeitsbereich von 100 UpM oder weniger gefallen ist). Dies verursacht, dass die Spule 18 erregt wird, um das Ritzel 11 zu dem Zahnkranz 21 voranzutreiben. Nachdem eine gegebene Zeitperiode (auf die ferner als eine Laufzeit Tp im Folgenden Bezug genommen ist) vergangen ist, seitdem das Ritzel 11 vorangetrieben wurde, gibt das Maschinensteuersystem das Ein-Signal zu dem Motorantriebsrelais 14 aus. Die Laufzeit Tp ist eine Menge einer Zeit, die zwischen dem, wenn das Ritzel 11 damit startet, bewegt zu werden, und dem erforderlich ist, wenn das Ritzel 11 zu dem Zahnkranz 21 läuft und denselben berührt. Die Ausgabe des Ein-Signals zu dem Motorantriebsrelais 14 nach einem Verstreichen der Laufzeit Tp verursacht, dass das Ritzel 11, das mit dem Zahnkranz 21 eingegriffen hat, gedreht wird, um die Maschine 20 zu kurbeln, ohne darauf zu warten, dass die Maschine 20 vollständig stoppt.
Der Eingriff des Ritzels 11 mit dem Zahnkranz 21 wird vorzugsweise erreicht, wenn eine relative Geschwindigkeit des Zahnkranzes 21 zu dem Ritzel 11 in einem gegebenen Bereich von beispielsweise 0 ± 100 UpM ist, um ein mechanisches Geräusch, das aus dem Eingriff dazwischen entsteht, oder einen Verschleiß von Zähnen derselben zu minimieren. Bevor das Ritzelantriebsrelais 19 geschlossen wird, befindet sich das Ritzel 11 weg von dem Zahnkranz 21. Es wird somit Zeit benötigt, um das Ritzel 11 zu bewegen und das Ritzel 11 mit dem Zahnkranz 21 in Berührung zu bringen. Wenn daher das Ritzel 11 damit startet, sich in dem Moment der Erfüllung der Bedingung eines automatischen Maschinenneustarts zu bewegen, wenn die Geschwindigkeit der Maschine 20 in einem Bereich ist, in dem zugelassen ist, dass das Ritzel 11 und der Zahnkranz 21 eingreifen, kann dies verursachen, dass die Geschwindigkeit der Maschine 20 außerhalb eines solchen zulässigen Bereichs zu einer Zeit liegt, wenn das Ritzel 11 tatsächlich mit dem Zahnkranz 21 eingreift.
Der Kurbelwinkelsensor 23, der von einem Typ eines elektromagnetischen Abnehmers ist, hat außerdem üblicherweise einen begrenzten Maschinengeschwindigkeitsbereich, in dem ein Pulssignal (auf das ferner als ein Kurbelpulssignal im Folgenden Bezug genommen ist) erzeugt werden kann, und kann die Geschwindigkeit der Maschine 20, insbesondere in einem Niedergeschwindigkeitsbereich von beispielsweise 50 UpM oder weniger, nicht genau messen. Dies liegt daran, dass es unmöglich ist, dass der Kurbelwinkelsensor 23 ein Vorbeigehen von jedem der Vorsprünge 26 ermittelt, mit anderen Worten, der Kurbelwinkelsensor 23 kaum eine Änderung des magnetischen Felds in dem Niedergeschwindigkeitsbereich erzeugt. Eine Verwendung einer Ausgabe von dem Kurbelwinkelsensor 23 beim Steuern des Betriebs des Anlassers 10 kann daher in einer Verschlechterung der Steuerbarkeit des Maschinensteuersystems resultieren.
Um die vorhergehenden Probleme zu lindern, ist die ECU 30 konstruiert, um eine zukünftige Geschwindigkeit der Maschine 20 zu schätzen oder zu berechnen, während die Geschwindigkeit der Maschine 20 abfällt, und die Zeit, wenn das Ritzel 11 damit startet, bewegt zu werden, und die Zeit zu bestimmen, wenn der Motor 12 damit startet, als eine Funktion der berechneten zukünftigen Geschwindigkeit der Maschine 20 betätigt zu werden. Das Maschinensteuersystem ist genauer gesagt mit einem ersten Rechner, der als eine Drehung berechnende Einrichtung dient, um die Geschwindigkeit der Maschine 20 zu berechnen, wenn dieselbe abfällt, und sich die Kurbelwelle 22 in der Vorwärtsrichtung (das heißt der normalen Richtung) dreht, und einem zweiten Rechner ausgestattet, der als eine Drehung berechnende Einrichtung dient, um die Geschwindigkeit der Maschine 20 zu berechnen, wenn dieselbe abfällt, und sich die Kurbelwelle 22 in der Rückwärtsrichtung dreht.
Wenn sich die Geschwindigkeit der Maschine 20 auf annähernd null nach einem automatischen Stopp der Maschine 20 verringert hat, verursacht dies üblicherweise, dass der Kolben der Maschine 20 nicht durch den oberen Totpunkt desselben geht, sodass die Drehung der Maschine 20 von der Vorwärtsrichtung zu der Rückwärtsrichtung geändert wird. Die Maschine 20 dreht sich dann weiter abwechselnd in Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen und stoppt schließlich. Der erste Rechner des Maschinensteuersystems arbeitet, um die Geschwindigkeit der Maschine 20 zu bestimmen, bis dieselbe zum ersten Mal null erreicht, nachdem die Maschine 20 das Verbrennen des Kraftstoffs folgend dem automatischen Stopp der Maschine 20 gestoppt hat. Wenn sich das Vorzeichen der Geschwindigkeit der Maschine 20, wie sie durch den ersten Rechner bestimmt wird, auf negativ geändert hat, schaltet das Maschinensteuersystem von dem ersten Rechner zu dem zweiten Rechner, um die Geschwindigkeit der Maschine 20 zu bestimmen. Wie die Geschwindigkeit der Maschine 20 durch den ersten und den zweiten Rechner vorherzusagen ist, ist im Folgenden im Detail beschrieben.
Die Vorhersage der Geschwindigkeit der Maschine 20, wie sie durch den ersten Rechner vorgenommen wird, ist zuerst im Folgenden erörtert. Der erste Rechner definiert jeden Zyklus einer Änderung der Geschwindigkeit der Maschine 20, der aus einer Sequenz eines Erhöhens und Verringerns des Volumens eines Zylinders (das heißt einer Verbrennungskammer) der Maschine 20 resultiert, als eine Maschinengeschwindigkeitsvorhersagezeitperiode (auf die ferner im Folgenden als eine Maschinendrehungspulsierperiode Bezug genommen ist) und berechnet die Geschwindigkeit der Maschine 20 in einer der Maschinendrehungspulsierperioden als eine Funktion eines Verlustes einer Energie in der Maschine 20 in einer vorausgehenden der Maschinendrehungspulsierperioden, um die Geschwindigkeit der Maschine 20 zu bestimmen, wenn die Maschine 20 in der Vorwärtsrichtung rotiert. Die Maschine 20 ist bei diesem Ausführungsbeispiel, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, eine interne Viertakt-Vierzylinder-Verbrennungsmaschine bzw. Viertakt-Vierzylinder-Maschine mit interner Verbrennung. Wenn die Maschine 20 eine Einzylindermaschine ist, ist die Maschinengeschwindigkeitsvorhersageperiode oder die Maschinendrehungspulsierperiode, wie darauf hierin Bezug genommen ist, ein Zyklus, in dem der Kolben von beispielsweise dem TDC zu dem BDC läuft und dann zu dem TDC zurückkehrt, mit anderen Worten ein Zyklus, in dem sich das Volumen einer Verbrennungskammer eines Zylinders der Maschine 20 erhöht und dann verringert oder umgekehrt. Die Maschine 20 dieses Ausführungsbeispiels hat vier Zylinder. Wenn daher die Verbrennungskammer in einem der Zylinder komprimiert wird, expandiert sich anschließend dieselbe eines anderen der Zylinder. Ein solcher Zyklus (zum Beispiel eine 180°-Drehung der Kurbelwelle 22) ist bei diesem Ausführungsbeispiel als eine der Maschinendrehungspulsierperioden definiert.
Der erste Rechner nimmt an, dass ein Verlust einer Energie, der ein Verlust eines Drehmoments der Kurbelwelle 22 (auf den ferner im Folgenden als eine Verlustenergie Bezug genommen ist) ist, während sich die Maschine 20 in der Vorwärtsrichtung während eines Verringerns der Geschwindigkeit derselben dreht, bei der gleichen Winkelposition des Kolbens der Maschine 20 konstant verbleibt. Der erste Rechner definiert, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, jeden Zyklus (das heißt einen 180°CA (= Crank Angle = Kurbelwinkel) bei diesem Ausführungsbeispiel) einer Änderung der Momentangeschwindigkeit der Maschine 20, die aus einem Zyklus einer Sequenz von sich erhöhenden und verringernden Volumina der Verbrennungskammern der Maschine 20 entsteht, als eine der Maschinendrehungspulsierperioden und berechnet zukünftige Werte der Geschwindigkeit der Maschine 20 in Folge als eine Funktion von vergangenen Werten derselben während jeder der Maschinendrehungspulsierperioden. Der erste Rechner bestimmt mit anderen Worten basierend auf der Tatsache, dass, wenn die Maschine 20 in der Vorwärtsrichtung rotiert, ein Drehmoment, wie es durch die Maschine 20 erzeugt wird, mit dem gleichen Muster bei aufeinanderfolgenden zwei der Maschinendrehungspulsierperioden variieren wird, eine zukünftige Geschwindigkeit der Maschine 20. Die vorhergehende Momentangeschwindigkeit der Maschine 20 ist die Geschwindigkeit der Maschine 20, die als eine Funktion einer Menge einer Zeit, die dafür erforderlich ist, dass sich die Kurbelwelle 22 über einen gegebenen Winkel dreht, abgeleitet wird. Der erste Rechner dient daher dazu, einen vorhergesagten Wert der Momentangeschwindigkeit der Maschine 20, die bei einem Winkel einer Drehung der Maschine 20 (das heißt einer Winkelposition der Kurbelwelle 22) erscheinen würde, wo das Kurbelpulssignal von dem Kurbelwinkelsensor 23 als Nächstes ausgegeben wird, das heißt bei einem anschließenden Zyklus der Berechnung in der ECU 30 zu berechnen und dann einen vorhergesagten Wert der Momentangeschwindigkeit der Maschine zwei Zyklen der Berechnung später basierend auf dem vorhergesagten Wert in dem anschließenden Zyklus der Berechnung zu berechnen. Auf diese Weise leitet die ECU 30 den Ort einer Änderung der Geschwindigkeit der Maschine 20 in einer Zeitperiode ab, in der sich die Geschwindigkeit der Maschine 20 verringert.
2 ist eine grafische Darstellung, die darstellt, wie ein vorhergesagter Wert der Geschwindigkeit der Maschine 20 durch den ersten Rechner zu berechnen ist. Jede einer Sequenz der Maschinendrehungspulsierperioden ist, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, äquivalent zu 180°CA innerhalb eines Intervalls von dem Zeitpunkt, zu dem der Kolben in jedem Zylinder der Maschine 20 den TDC erreicht, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem derselbe den TDC in einem anschließenden Zyklus des Hubs derselben erreicht. In 2 stellt S[j] eine aktuelle der Maschinendrehungspulsierperioden dar. S[j – 1] stellt eine vorausgehende der Maschinendrehungspulsierperioden dar. S[j + 1] stellt eine anschließende der Maschinendrehungspulsierperioden dar.
Jedes Mal, wenn das Kurbelpulssignal von dem Kurbelwinkelsensor 23 in einer Zeitperiode eingegeben wird, wenn die Geschwindigkeit der Maschine 20 abfällt, nachdem die Bedingung eines automatischen Maschinenstopps angetroffen wurde, das heißt alle 30°CA, berechnet die ECU 30 als eine Funktion eines Zeitintervalls Δt[s], das heißt einer Dauer zwischen dem letzten Anstieg und dem vorausgehenden Anstieg des Kurbelpulssignals, eine Momentangeschwindigkeit Ne(i) der Maschine 20 und speichert dieselbe in einem Speicher. Die ECU 30 leitet ferner eine Änderung der Momentangeschwindigkeit Ne(θ, i – 1) bei jedem gegebenen Winkel θ der Kurbelwelle 22 (das heißt in einem Intervall einer Auflösung des Kurbelwinkelsensors 23, auf die im Folgenden ferner als eine Kurbelauflösung Bezug genommen ist) nach dem TDC ab und berechnet ein Maschinendrehmoment Te(θn – θn + 1), das heißt das Drehmoment der Maschine 20, das innerhalb eines gegebenen Intervalls der Winkelposition der Kurbelwelle 22 (auf das ferner im Folgenden als ein Kurbelpositionsintervall Bezug genommen ist) in jeder Maschinendrehungspulsierperiode erzeugt wird, basierend auf der Änderung der Momentangeschwindigkeit Ne(θ, i – 1). Das Maschinendrehmoment Te(j -1)(θn – θn + 1) innerhalb des Winkels θ der Kurbelwelle bei der vorausgehenden Maschinendrehungspulsierperiode S[j – 1] (das heißt einem vorausgehenden Intervall von 180°CA) wird durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt. Te(j – 1)(θn – θn + 1) = –J·((ω(j – 1)(θn + 1))² – (ω(j – 1)(θn))²)/2 (1) wobei ω(θn) [rad/d] = Ne(θn) × 360/60 und J ein Trägheitsmoment der Maschine 20, das im Voraus basierend auf Entwurfsdaten über die Maschine 20 berechnet und in einem Speicher der ECU 30 gespeichert wird, sind.
Bei dem Beispiel von 2 berechnet zuerst, wenn eine aktuelle Winkelposition der Kurbelwelle 22 bei 30°CA nach dem TDC ist, und es erforderlich ist, eine zukünftige Geschwindigkeit der Maschine 20 nach 30°CA vorherzusagen, die ECU 30 einen aktuellen Wert der Momentangeschwindigkeit Ne(i) der Maschine 20 (das heißt eine Momentangeschwindigkeit Ne(30, i) bei dem Beispiel von 2) unter Verwendung des Kurbelpulssignals und bestimmt dann das Maschinendrehmoment Te(0–30, i) gemäß Gleichung (1) unter Verwendung der Momentangeschwindigkeit Ne(30, i) und der Momentangeschwindigkeit Ne(0, i), wie sie abgeleitet wird, unmittelbar bevor die Momentangeschwindigkeit Ne(30, 1) berechnet wird. Die ECU 30 speichert das Maschinendrehmoment Te(0–30, i) in dem Speicher. In der folgenden Erörterung ist auf die Winkelposition der Kurbelwelle 22 nach dem TDC ferner im Folgenden als eine Kurbelwinkelposition Bezug genommen.
Die ECU 30 verwendet anschließend das Maschinendrehmoment zwischen einer ersten Position, die eine Winkelposition der Kurbelwelle 22 nach dem TDC in dem vorausgehenden 180°CA-Intervall S[j – 1] ist, die identisch zu einem der Maschinengeschwindigkeitsvorhersagepunkte, an denen die Geschwindigkeit der Maschine 20 nun vorhergesagt werden sollte, ist, und einer zweiten Position, die eine Winkelposition der Kurbelwelle 22 an dem Maschinengeschwindigkeitsvorhersagepunkt unmittelbar vor der ersten Position ist, das heißt das Maschinendrehmoment Te(j – 1)(30–60) bei dem Beispiel von 2, und die aktuelle Momentangeschwindigkeit Ne(30, i), um die Geschwindigkeit Ne(60, i) bei einem Kurbelwinkel von 60°CA als einen vorhergesagten Wert der Geschwindigkeit der Maschine 20 vorherzusagen, wenn das Kurbelpulssignal als Nächstes steigen wird. Die ECU 30 berechnet ferner eine vorhergesagte Laufzeit t(j)(30–60), die eine Zeitlänge ist, die dafür erforderlich ist, dass die Kurbelwelle 22 von 30°CA bis 60°CA vorrückt. Die ECU 30 verwendet ferner ebenfalls das Maschinendrehmoment Te(j – 1)(60–90) zwischen Kurbelwinkelpositionen von 60°CA und 90°CA in dem vorausgehenden 180°CA-Intervall S[j – 1] und die vorhergesagte Geschwindigkeit Ne(60, i) der Maschine 20, um die Geschwindigkeit Ne(90, i) bei einem Kurbelwinkel von 90°CA nach dem TDC vorherzusagen und ferner eine vorhergesagte Laufzeit t(j)(60–90) zu berechnen, die eine Zeitlänge ist, die dafür erforderlich ist, dass die Kurbelwelle 22 von 60°CA bis 90°CA in dem aktuellen 180°CA-Intervall S[j] vorrückt. Die ECU 30 wiederholt solche Betriebsvorgänge, um eine Sequenz von vorhergesagten Momentanwerten der Geschwindigkeit der Maschine 20 abzuleiten, wenn sich die Zahl der Rotationen der Maschine 20 verringert, und um die vorhergesagten Momentanwerte linear zu interpolieren, um einen Ort oder eine Linie zu definieren, die die Geschwindigkeit der Maschine 20 während eines Verringerns der Geschwindigkeit der Maschine 20 darstellt. Die vorhergesagten Momentanwerte der Geschwindigkeit der Maschine 20, wie sie auf die vorhergehende Art und Weise abgeleitet werden, sind durch schwarze Punkte in 2 angegeben. Die Linie der vorhergesagten Maschinengeschwindigkeit ist durch eine gestrichelte Linie in 2 ausgedrückt.
Der vorhergehende vorhersagende Betrieb wird bei jeder Eingabe des Kurbelpulssignals von dem Kurbelwinkelsensor 23 zu der ECU 30 eingeleitet, das heißt alle 30°CA, und in einer Zeitperiode bis zu der anschließenden Eingabe des Kurbelpulssignals ausgeführt, wodurch die vorhergesagten Daten für eine Verwendung beim Definieren der Linie einer vorhergesagten Maschinengeschwindigkeit aktualisiert werden. Die Linie einer vorhergesagten Maschinengeschwindigkeit, die die Geschwindigkeit der Maschine 20 zeigt, bis dieselbe auf null abfällt, kann bis zu einer anschließenden Eingabe des Kurbelpulssignals erzeugt werden. Die ECU 30 kann jedoch den vorhersagenden Betrieb stoppen, bevor die Maschine 20 vollständig stoppt. Der vorhersagende Betrieb kann alternativ durch Wandeln der Momentanwerte der Geschwindigkeit der Maschine 20 in Werte einer Winkelgeschwindigkeit vorgenommen werden.
Die Vorhersage der Geschwindigkeit der Maschine 20, wie sie durch den zweiten Rechner vorgenommen wird, ist als Nächstes im Folgenden erörtert. Der erste Rechner, wie er bereits beschrieben ist, sagt eine weitere Geschwindigkeit der Maschine 20 unter der Annahme voraus, dass die Verlustenergie in der Maschine 20, nachdem die Maschine 20 ein Verbrennen des Kraftstoffs stoppt, bei der gleichen Kurbelwinkelposition, wie es hinsichtlich der Position des Kolbens der Maschine 20 ausgedrückt ist, in Zyklen einer Drehung der Kurbelwelle 22 konstant sein wird, eine solche Annahme wird jedoch zwischen den Zyklen einer Drehung der Kurbelwelle 22, bevor und nachdem die Drehung der Maschine 20 von der Vorwärtsrichtung zu der Rückwärtsrichtung geändert wurde, nicht erfüllt. Dies liegt daran, dass das Drehmoment, das durch die Maschine 20 erzeugt wird, nachdem das Verbrennen des Kraftstoffs in der Maschine gestoppt ist, üblicherweise einem Verlust unterworfen ist, der aus einer mechanischen Reibung entsteht, die der Kolben während eines Hubs in der Maschine 20 erfahren wird, und ein solcher Verlust wirkt auf das Maschinendrehmoment in einer Richtung abhängig von der Richtung einer Drehung der Maschine, mit anderen Worten in entgegengesetzten Richtungen zwischen der Vorwärtsdrehung und der Rückwärtsdrehung der Maschine 20. Die Vorhersage der Geschwindigkeit der Maschine 20 nach der Umkehr einer Drehung der Maschine 20 unter Verwendung der Verlustenergie in der Maschine 20, die während einer Vorwärtsdrehung der Maschine 20 aufgetreten ist, das heißt unmittelbar vor der Umkehr der Drehung der Maschine 20, wird daher in einer verringerten Genauigkeit beim Bestimmen von vorhergesagten Werten der Geschwindigkeit der Maschine 20 in einem Bereich resultieren, in dem sich die Maschine 20 in der Rückwärtsrchtung dreht. Ein Vergleich zwischen vorhergesagten Werten der Geschwindigkeit der Maschine 20 während der Vorwärts- und Rückwärtsdrehung derselben, wie sie durch den ersten Rechner berechnet werden, und einer tatsächlichen Geschwindigkeit der Maschine 20 ist in 3 gezeigt.
Die Vorhersage der Geschwindigkeit der Maschine 20, nachdem die Drehung der Maschine 20 zu der Rückwärtsrichtung geändert wurde, basiert daher auf der Tatsache, dass das Maschinendrehmoment (das heißt die Verlustenergie), während sich die Maschine 20 in der Vorwärtsrichtung dreht, zwei Komponenten enthält: eine (auf die ferner im Folgenden als eine Reibungskomponente oder ein Reibungsdrehmoment Bezug genommen ist), die aus der mechanischen Reibung zwischen Teilen der Maschine 20 (einschließlich des Kolbens), wie sie durch den Hub des Kolbens erzeugt wird, resultiert, und eine andere (auf die ferner im Folgenden als eine Kompressionskomponente oder ein Kompressionsdrehmoment Bezug genommen ist), die aus einer Änderung des Volumens der Verbrennungskammer der Maschine 20 entsteht, wobei das Reibungsdrehmoment auf die Kurbelwelle 22 zwischen der Vorwärts- und Rückwärtsdrehung der Maschine 20 in entgegengesetzten Richtungen wirkt.
Wie das Maschinendrehmoment zu berechnen ist, während sich die Maschine 20 in der Rückwärtsrichtung dreht, ist im Folgenden im Detail unter Bezugnahme auf 4(a) bis 4(d) beschrieben. 4(a) und 4(b) demonstrieren den Kolben und die Kurbelwelle 22, wenn sich die Maschine 20 in der Vorwärtsrichtung dreht. 4(c) und 4(d) demonstrieren den Kolben und die Kurbelwelle 22, wenn sich die Maschine 20 in der Rückwärtsrichtung dreht. 4(a) und 4(c) stellen einen Bereich der Kurbelwinkelposition zwischen dem unteren Totpunkt (BDC; BDC = bottom dead center) und +180°CA, wie es in der Vorwärtsrichtung einer Drehung der Maschine 20 definiert ist, dar, während 4(b) und 4(d) einen Bereich der Kurbelwinkelposition zwischen dem oberen Totpunkt (TDC) und +180°CA darstellen, wie es in der Vorwärtsrichtung einer Drehung der Maschine 20 definiert ist. Die Beispiele von 4(a) bis 4(d) unterliegen der Bedingung, dass der Druck in dem Zylinder höher als ein atmosphärischer Druck ist. Schwarze Pfeile geben Richtungen an, in denen das Reibungsdrehmoment und das Kompressionsdrehmoment auf die Kurbelwelle 22 wirken.
Wenn sich die Maschine 20 (das heißt die Kurbelwelle 22) in der Vorwärtsrichtung in dem Bereich des BDC bis zu +180°CA dreht, wie es in der Vorwärtsrichtung einer Drehung der Maschine 20 definiert ist, werden sowohl das Reibungsdrehmoment als auch das Kompressionsdrehmoment, wie es in 4(a) zu sehen ist, auf die Kurbelwelle 22 in einer Richtung entgegengesetzt zu derselben der Drehung der Maschine 20 ausgeübt. Wenn sich die Maschine 20 in der Rückwärtsrichtung in dem Bereich von dem BDC bis zu +180°CA dreht, wie es in der Vorwärtsrichtung einer Drehung der Maschine 20 definiert ist, wirkt das Kompressionsdrehmoment, wie es in 4(c) zu sehen ist, in der gleichen Richtung wie dasselbe, wenn sich die Maschine 20 in der Vorwärtsrichtung dreht, das heißt der Richtung, in der sich die Maschine 20 nun dreht, während das Reibungsdrehmoment in einer Richtung entgegengesetzt zu derselben wirkt, wenn sich die Maschine 20 in der Vorwärtsrichtung dreht, das heißt der Richtung, in der sich die Maschine 20 nun dreht. Es sei bemerkt, dass der Bereich der Kurbelwinkelposition zwischen dem BDC und +180°CA, wie es bei der Vorwärtsrichtung einer Drehung der Maschine 20 definiert ist, ein Bereich ist, in dem, wenn sich die Maschine 20 in der Vorwärtsrichtung dreht, der Kolben Kompressions- und Auslasshübe erfährt, bei denen sich das Volumen der Verbrennungskammer in dem Zylinder verringert.
Wenn sich die Maschine 20 (das heißt die Kurbelwelle 22) in der Vorwärtsrichtung in dem Bereich des TDC bis zu +180°CA dreht, wie es in der Vorwärtsrichtung einer Drehung der Maschine 20 definiert ist, wirkt das Kompressionsdrehmoment, wie es in 4(b) zu sehen ist, in der gleichen Richtung wie die Richtung, in der sich nun die Maschine 20 dreht, während das Reibungsdrehmoment in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung wirkt, in der sich die Maschine 20 nun dreht. Wenn sich die Maschine 20 in der Rückwärtsrichtung in dem Bereich von dem TDC bis zu +180°CA dreht, wie es in der Vorwärtsrichtung einer Drehung der Maschine 20 definiert ist, wirkt das Kompressionsdrehmoment, wie es in 4(d) zu sehen ist, in der gleichen Richtung wie dasselbe, wenn sich die Maschine 20 in der Vorwärtsrichtung dreht, das heißt in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung, in der sich die Maschine 20 nun dreht, während das Reibungsdrehmoment in einer Richtung entgegengesetzt zu derselben wirkt, wenn sich die Maschine 20 in der Vorwärtsrichtung dreht, das heißt der Richtung, in der sich die Maschine 20 nun dreht. Es sei bemerkt, dass der Bereich der Kurbelwinkelposition zwischen dem TDC und +180°CA, wie es in der Vorwärtsrichtung einer Drehung der Maschine 20 definiert ist, ein Bereich ist, in dem, wenn sich die Maschine 20 in der Vorwärtsrichtung dreht, der Kolben Ansaug- und Expansionshübe erfährt, während derer sich das Volumen einer Verbrennungskammer in dem Zylinder erhöht. Es ist aus der vorhergehenden Tatsache offensichtlich, dass, nachdem die Maschine 20 ein Verbrennen des Kraftstoffs stoppt, das Reibungsdrehmoment immer in einer Richtung entgegengesetzt zu derselben einer Drehung der Maschine 20 auf die Kurbelwelle 22 wirkt, während das Kompressionsdrehmoment unabhängig von der Richtung einer Drehung der Maschine 20 wirkt.
Wenn sich genauer gesagt der Kolben in einer Richtung von dem BDC zu dem TDC während der Vorwärtsdrehung der Maschine 20 bewegt, wirken das Kompressionsdrehmoment und das Reibungsdrehmoment gegen die Drehung der Maschine 20 (das heißt der Kurbelwelle 22), während, wenn die Drehung der Maschine 20 umgekehrt wurde, sodass sich der Kolben in einer Richtung von dem TDC zu dem BDC bewegt, das Reibungsdrehmoment gegen die Drehung der Maschine 20 wirkt, jedoch das Kompressionsdrehmoment die Drehung der Maschine 20 unterstützt.
Basierend auf der vorhergehenden Tatsache kehrt das Maschinensteuersystem dieses Ausführungsbeispiels (das heißt der zweite Rechner) das Vorzeichen (das heißt ein positives oder negatives Vorzeichen, das die Richtung einer Drehung der Kurbelwelle 22 angibt) von entweder der Reibungs- oder Kompressionskomponente des Drehmoments (das heißt der Verlustenergie) der Maschine 20, wie sie erzeugt werden, während sich die Maschine 20 in der Vorwärtsrichtung während eines Verringerns der Geschwindigkeit der Maschine 20 dreht, um, das heißt das Vorzeichen der Reibungskomponente, und definiert die Summe der Reibungskomponente, deren Vorzeichen umgekehrt wird, und der Kompressionskomponente, deren Vorzeichen unverändert verbleibt, als die Verlustenergie, die in einer der Maschinendrehungspulsierperioden während der Rückwärtsdrehung der Maschine 20 erscheint. Das Maschinensteuersystem verwendet dann eine solche Verlustenergie, um die Geschwindigkeit der Maschine 20 vorherzusagen, unmittelbar nachdem die Drehung der Kurbelwelle 22 zu der Rückwärtsrichtung geändert wurde. Diese Vorhersage ist im Folgenden im stärkeren Detail erläutert.
Wenn das Vorzeichen einer Richtung, die entgegengesetzt zu derselben ist, in der sich die Maschine 20 in der Vorwärtsrichtung dreht, als positiv definiert ist, wird das Maschinendrehmoment Te[Nm] durch die folgende Gleichung (2) ausgedrückt. Te = Tef + Tec (2)
Tef ist das Reibungsdrehmoment, und Tec ist das Kompressionsdrehmoment.
Das Vorzeichen des Reibungsdrehmoments, wenn die Maschine 20 eine Kraftstoffabschaltung erfährt, wird, wie es bereits unter Bezugnahme auf 4(a) bis 4(d) beschrieben ist, zwischen der Vorwärts- und Rückwärtsdrehung der Maschine 20 umgekehrt. Vorausgesetzt, dass der Betrag (das heißt der Absolutwert) des Reibungsdrehmoments konstant ist, wird das Reibungsdrehmoment Tef n während der Rückwärtsdrehung der Maschine 20 gemäß Gleichung (3) im Folgenden unter Verwendung des Reibungsdrehmoments Tef_p während der Vorwärtsdrehung der Maschine 20 ausgedrückt. Tef_n = –Tef_p (3)
Unter der Annahme, dass der Durchschnittswert des Kompressionsdrehmoments Tee innerhalb eines Hubs (zum Beispiel eines Ansaug- oder Einlass-, Kompressions-, Verbrennungs- und Auslasshubs) des Kolbens (das heißt eines Intervalls von 180°CA bei diesem Ausführungsbeispiel), während die Maschine 20 eine Kraftstoffabschaltung erfährt, null ist, wird das Reibungsdrehmoment Tef gemäß Gleichung (4) im Folgenden basierend auf Gleichung (2) ausgedrückt. Es sei bemerkt, dass Gleichung (4) angibt, dass der Durchschnittswert des Maschinendrehmoments während eines der Hübe des Kolbens gleich dem Reibungsdrehmoment ist.
n = 720 [Grad] ÷ Kurbelauflösung [Grad] ÷ Zahl von Zylindern der Maschine 20.
Vorausgesetzt, dass das Kompressionsdrehmoment einen konstanten Wert bei der gleichen Kurbelwinkelposition nach dem TDC während der Maschinendrehungspusierperioden hat, wenn die Maschine 20 eine Kraftstoffabschaltung erfährt, wird das Kompressionsdrehmoment Tec_n während der Rückwärtsdrehung der Maschine 20 gemäß Gleichung (5) im Folgenden unter Verwendung des Kompressionsdrehmoments Tec_p während der Vorwärtsdrehung der Maschine 20 ausgedrückt. Tec_n = Tec_p = Te – Tef (5)
Das Maschinendrehmoment Te_n während der Rückwärtsdrehung der Maschine 20 wird daher gemäß Gleichung (6-1) im Folgenden unter Verwendung des Maschinendrehmoments Te_p während der Vorwärtsdrehung der Maschine 20 ausgedrückt. Te_n = Tef_n + Tec_n = –Tef_p + (Te_p – Tef_p) = Tef_p – 2 × Tef_p (6-1)
Die Gleichung (6-1) wird im Folgenden unter Verwendung von Gleichung (4) in die Gleichung (6-2) umgeformt, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist.
Da das Maschinendrehmoment und die Verlustenergie eine proportionale Beziehung zueinander haben, wird Gleichung (6-2) erfüllt, wenn das Maschinendrehmoment durch die Verlustenergie ersetzt wird. Die Verlustenergie Eloss_n während der Rückwärtsdrehung der Maschine 20 ist durch die Gleichung (7) im Folgenden ausgedrückt. Unter Verwendung von Gleichung (7) wird die Verlustenergie Eloss_n aus der Verlustenergie Eloss_p während der Vorwärtsdrehung der Maschine 20 abgeleitet. Die Verlustenergie Eloss_p wird unter Verwendung einer Ausgabe von dem Kurbelwinkelsensor 23 oder der vorhergesagten Geschwindigkeit Ne(i + 1), wie sie durch den ersten Rechner bestimmt wird, berechnet.
Eloss_p ist die Verlustenergie [UpM²] während der Vorwärtsdrehung der Maschine 20, und Eloss_n ist die Verlustenergie [UpM²] während der Rückwärtsdrehung der Maschine 20.
Wie die Geschwindigkeit der Maschine 20 vorherzusagen ist, nachdem die Drehung der Maschine 20 umgekehrt wurde, ist im Folgenden beschrieben.
Wenn die Richtung, in der das Maschinendrehmoment auf die Kurbelwelle 22 der Maschine 20 wirkt, eine Richtung ist, um die Drehung der Maschine 20 zu stören, das heißt die Maschine 20 während der Vorwärtsdrehung der Maschine 20 abzubremsen, wird dieselbe eine Richtung sein, um die Drehung der Maschine 20 zu unterstützen, das heißt die Maschine 20 während der Rückwärtsdrehung der Maschine 20 zu beschleunigen. Wenn daher eine letzte einer Sequenz der Winkelpunkte, bei denen jeweils der Kurbelwinkelsensor 23 die Winkelposition der Kurbelwelle 22 erfasst hat, oder eine Winkelposition der Kurbelwelle 22, die einer letzten einer Sequenz von vorhergesagten Werten der Geschwindigkeit der Maschine 20 entspricht, die bereits abgeleitet wurden, wie es in 5 demonstriert ist, als Bezugspunkt P(i) definiert ist, und ein Winkelpunkt, an dem der Wert der Geschwindigkeit der Maschine 20 vorherzusagen ist, als ein Vorhersagepunkt P(i + 1) definiert ist, ist eine vorhergesagte Geschwindigkeit Ne(i + 1), die als der Wert der Geschwindigkeit der Maschine 20 an dem Vorhersagepunkt P(i + 1) erwartet wird, durch eine folgende Gleichung (8) gegeben, wenn sich die Maschine 20 in der Vorwärtsrichtung dreht, oder durch eine Gleichung (9) im Folgenden gegeben, nachdem die Drehung der Maschine 20 umgekehrt wurde. Die Definition des Symbols „i” gilt für vorhergehende und folgende Erörterungen. Es sei bemerkt, dass, wenn die Verlustenergie in einer Richtung entgegengesetzt zu derselben wirkt, wenn sich die Maschine 20 in der Vorwärtsrichtung dreht, das Vorzeichen der Verlustenergie als positiv definiert ist.
Ne(i) ist der Wert der Geschwindigkeit der Maschine 20 an dem Bezugspunkt P(i), Ne(i + 1) ist der Wert der Geschwindigkeit der Maschine 20 an dem Vorhersagepunkt P(i + 1). Eloss_p(i → i + 1) ist die Verlustenergie, die zwischen dem Bezugspunkt P(i) und dem vorhergesagten Punkt P(i + 1) erzeugt wird, wenn sich die Maschine 20 in der Vorwärtsrichtung dreht, und Eloss_n(i → i + 1) ist die Verlustenergie, die zwischen dem Bezugspunkt P(i) und dem vorhergesagten Punkt P(i + 1) erzeugt wird, wenn sich die Maschine 20 in der Rückwärtsrichtung dreht.
Es wird bei diesem Ausführungsbeispiel angenommen, dass das Maschinendrehmoment, wenn die Maschine 20 eine Kraftstoffabschaltung erfährt, einen konstanten Wert bei der gleichen Kurbelwinkelposition nach dem TDC in den vorausgehenden und anschließenden der Maschinendrehungspulsierperioden hat, es sei denn, dass die Drehung der Maschine 20 umgekehrt wurde. In Gleichung (8) wird folglich als die Verlustenergie Eloss_p(i → i + 1) während der Vorwärtsdrehung der Maschine 20 die Verlustenergie, wie sie in dem gleichen Intervall der Kurbelwinkelpositionen einen Kolbenhub in der Maschine 20 früher (das heißt in einer vorausgehenden der Maschinendrehungspulsierperioden) erzeugt wird, verwendet. In Gleichung (9) wird als die Verlustenergie Eloss_n(i → i + 1) nach der Umkehrung der Drehung der Maschine 20 der Wert, der durch Wandeln der Verlustenergie, wie sie zwischen Punkten erzeugt wird (das heißt dem Kurbelwinkelpositionsintervall, wie es vorher beschrieben ist, in einer der Maschinendrehungspulsierperioden während der Vorwärtsdrehung der Maschine 20), die identisch zu dem Bezugspunkt P(i) und dem Vorhersagepunkt P(i + 1) sind, in die Verlustenergie während der Rückwärtsdrehung der Maschine 20 unter Verwendung der Gleichung (7) abgeleitet wird, verwendet. In 5 sind beispielsweise das Intervall zwischen den Punkten P(i) und P(i + 1) und das Intervall zwischen den Punkten P(i – 3) und P(i – 2), wie es aus der Zeichnung zu sehen ist, in der Winkelposition der Kurbelwelle 22 nach dem TDC zueinander identisch. Wenn es dementsprechend erforderlich ist, die vorhergesagte Geschwindigkeit Ne(i + 1) an dem Punkt P(i + 1) zu berechnen, wird die Verlustenergie zwischen den Punkten P(i – 3) und P(i – 2) als Eloss_p in Gleichung (7) verwendet, um die Verlustenergie Eloss_n zwischen den Punkten P(i) und P(i + 1) abzuleiten.
Wie bereits früher beschrieben ist, rückt, nachdem die Drehung der Maschine 20 von der Vorwärtsrichtung zu der Rückwärtsrichtung geändert wurde, die Position des Kolbens der Maschine 20 (das heißt die Kurbelwinkelposition) in der Rückwärtsrichtung vor. Der Punkt P(i) in 5 ist in der Kurbelwinkelposition identisch zu dem Punkt P(i – 2), bevor die Drehung der Maschine 20 umgekehrt wird, das heißt, während der Vorwärtsdrehung der Maschine 20. Der Punkt P(i + 1) ist ähnlicherweise in der Kurbelwinkelposition identisch zu dem Punkt P(i – 3), bevor die Drehung der Maschine 20 umgekehrt wird. Es stellt sich aus 5 heraus, dass die Verlustenergie, die zwischen den Punkten P(i) und P(i + 1) auftritt, derselben zwischen den Punkten P(i – 3) und P(i – 2) ungeachtet der Richtung der Drehung der Maschine 20 entspricht, mit anderen Worten ein Absolutwert von sowohl dem Kompressionsdrehmoment als auch dem Reibungsdrehmoment zwischen den Punkten P(i) und P(i + 1) identisch zu demselben eines entsprechenden von dem Kompressionsdrehmoment und dem Reibungsdrehmoment zwischen den Punkten P(i – 3) und P(i – 2) ist, und dass die Verlustenergie, die zwischen den Punkten P(i – 3) und P(i – 2) während der Vorwärtsdrehung der Maschine 20 auftritt, in Gleichung (7) verwendet werden kann, um die Verlustenergie zwischen den Punkten P(i) und P(i + 1) abzuleiten.
Das Zeitintervall Δt(i → i + 1) zwischen dem Bezugspunkt P(i) und dem Vorhersagepunkt P(i + 1) wird durch die folgende Gleichung (10) ungeachtet der Richtung einer Drehung der Maschine 20 ausgedrückt. Es sei bemerkt, dass Δθ(i → i + 1) in Gleichung (10) ein Winkel ist, über den sich die Kurbelwelle 22 von dem Bezugspunkt P(i) zu dem Vorhersagepunkt P(i + 1) dreht, das heißt die Kurbelauflösung ist. Δt(i → i + 1) = 2 × |Δθ(i → i + 1)/(Ne(i) + Ne(i + 1))| (10)
Jede der Gleichungen (8) und (9) verwendet die Verlustenergie, die in einem Intervall zwischen dem Bezugspunkt P(i) und einem Winkelpunkt (das heißt der Position der Kurbelwelle 22), zu dem sich die Kurbelwelle 22 von dem Bezugspunkt P(i) über einen Winkel, der äquivalent zu der Kurbelauflösung ist, dreht, auftritt, um die vorhergesagte Geschwindigkeit der Maschine 20 in einem Intervall eines gegebenen Winkels der Kurbelwelle 22 zu berechnen. Wenn jedoch die Drehung der Maschine 20 (das heißt der Kurbelwelle 22) umgekehrt wurde, wird die Drehung des Pulsars 24 umgekehrt, was verursacht, dass einer der Vorsprünge 26, der nun an dem elektromagnetischen Abnehmer 25 vorbeigegangen ist, zu dem elektromagnetischen Abnehmer 25 wieder zurückkehrt oder denselben erreicht. Das Intervall zwischen zwei einer Sequenz von Ausgaben von dem Kurbelwinkelsensor 23 unmittelbar bevor und nach der Umkehrung der Drehung der Maschine 20 ist somit nicht immer gleich der Kurbelauflösung, das heißt dem Intervall zwischen benachbarten zwei der Vorsprünge 26 (das heißt 30°CA bei diesem Ausführungsbeispiel). Wenn dementsprechend die Drehung der Maschine 20 zwischen dem Bezugspunkt P(i) und dem Vorhersagepunkt P(i + 1) umgekehrt wurde, berechnet die ECU 30 die Geschwindigkeit der Maschine 20 auf eine Weise, wie es im Folgenden beschrieben ist, ohne die Verwendung der Gleichungen (8) und (9).
Wie die Geschwindigkeit der Maschine, unmittelbar nachdem die Drehung der Maschine 20 umgekehrt wurde, vorherzusagen ist, ist unter Bezugnahme auf 6 erörtert, die ein Beispiel demonstriert, bei dem die Drehung der Maschine 20 von der Vorwärtsrichtung zu der Rückwärtsrichtung geändert wird.
Die ECU 30 verwendet die Verlustenergie in der Maschinendrehungspulsierperiode während der Vorwärtsdrehung der Maschine 20, um die Zeit zu berechnen, zu der die Drehung der Maschine 20 zuerst null erreicht hat, das heißt die Zeit, zu der sich die Drehung der Maschine 20 zuerst von der Vorwärtsrichtung zu der Rückwärtsrichtung geändert hat (worauf ferner als eine Nullankunftszeit im Folgenden Bezug genommen ist und die hinsichtlich der Winkelposition der Kurbelwelle 22 ausgedrückt ist). Die ECU 30 bestimmt dann einen Winkelpunkt, der einer Position der Kurbelwelle 22 entspricht, zu der die Kurbelwelle 22 von ihrer Position bei der Nullankunftszeit um einen Winkel retardiert oder zurückgeführt wird, der äquivalent zu einer Kurbelwinkeländerung Δθ(i → 0) ist, die ein Winkel ist, über den sich die Kurbelwelle 22 von der Zeit eines Erscheinens eines spätesten der Kurbelpulssignale (das heißt den Vorhersagepunkten vor der Umkehrung einer Drehung der Kurbelwelle 22) als von dem Kurbelwinkelsensor 23 während der Vorwärtsdrehung der Maschine 20 zu der Nullankunftszeit ausgegeben gedreht hat, als einen Winkelpunkt, wenn das Kurbelpulssignal zu der ECU 30 zuerst angegeben wurde, unmittelbar nachdem die Drehung der Maschine 20 zu der Rückwärtsrichtung geändert wurde, und berechnet den vorhergesagten Wert der Geschwindigkeit der Maschine 20 an einem solchen Winkelpunkt, der der Vorhersagepunkt P(+1) ist.
In 6 wird genauer gesagt die Verlustenergie Eloss(i → 0), wie sie von der Zeit des Bezugspunktes P(i) zu der Nullankunftszeit verbraucht wird, gemäß der Gleichung (11) im Folgenden unter Verwendung der Geschwindigkeit Ne(i) der Maschine 20 an dem Bezugspunkt P(i) berechnet. Eloss(i → 0) = (Ne(i))² – 0 = (Ne(i))² (11)
Als Nächstes wird die Verlustenergie Eloss_p(j – 1)(i → i + 1), wie sie einen Kolbenhub in der Maschine 20 früher (das heißt in einer vorausgehenden der Maschinendrehungspulsierperioden) abgleitet wird, verwendet, um die Nullankunftszeit zu berechnen. Unter der Annahme, dass ein Verhältnis der Kurbelwinkeländerung Δθ(i → 0), die eine Änderung der Winkelposition der Kurbelwelle 22 zwischen dem Bezugspunkt P(i) und der Nullankunftszeit ist, zu einem Zyklus Δθ einer Ausgabe des Kurbelpulssignals von dem Kurbelwinkelsensor 23 (das heißt 30°CA bei dem Ausführungsbeispiel) gleich einem Verhältnis der Verlustenergie Eloss(j)(i → 0) zwischen der Zeit des Bezugspunktes P(i) und der Nullankunftszeit zu der Verlustenergie Eloss(j – 1)(i → i + 1) zwischen der gleichen Kurbelwinkelposition wie dieselbe bei dem Bezugspunkt P(i) in der vorausgehenden Maschinendrehungspulsierperiode und einer anschließen Ausgabe des Kurbelpulssignals von dem Kurbelwinkelsensor 23 ist, wird die Kurbelwinkeländerung Δθ(i → 0) durch eine Gleichung (12) im Folgenden ausgedrückt. Δθ(i → 0)/Δθ = Eloss(j)(i → 0)/Eloss(j – 1)(i → i + 1) Δθ(i → 0) = ((Ne(i)²/Eloss(j – 1)(i → i + 1)) × Δθ (12)
Das Zeitintervall Δt(i → 0) zwischen dem Bezugspunkt P(i) und der Nullankunftszeit (t22 in 6) ist daher durch die folgende Gleichung (13) gegeben. Δt(i → 0) = 2 × Δθ(i → 0)/ω(i) = 2 × 60/360 × Ne(i)/Eloss(j – 1)(i → i + 1) × Δθ (13) ω ist eine Winkelgeschwindigkeit, wie sie in Gleichung (1) definiert ist.
Die Zeit t23, zu der das Kurbelpulssignal zuerst in die ECU 30 eingegeben wurde, nachdem die Drehung der Maschine 20 umgekehrt wurde, entspricht dem Zeitpunkt P(i + 1), zu dem die Position der Kurbelwelle 22 von der Zeit t22 um einen Winkel zurückgeführt wird, der äquivalent zu der Kurbelwinkeländerung Δθ(i → 0) ist, die eine Änderung der Winkelposition der Kurbelwelle 22 zwischen der Zeit t21, zu der das Kurbelpulssignal in die ECU 30 während der Vorwärtsdrehung der Maschine 20 schließlich eingegeben wird, und der Nullankunftszeit (das heißt t22) ist.
Eine Beziehung von Δθ(i → 0) = Δθ(i → + 0) wird daher erfüllt. Durch Wandeln des Energieverlusts Eloss_p(j – 1)(i → i + 1) in der vorausgehenden Maschinendrehungspulsierperiode in die Verlustenergie Eloss_n(j – 1)(i → i + 1) während der Rückwärtsdrehung der Maschine 20 unter Verwendung von Gleichung (7) wird die folgende Gleichung (14) erfüllt. Eloss_n(j – 1)(i → i + 1) = (Eloss_p(j – 1)(i → i + 1)-Efrc) – Efrc = Eloss_p(j – 1)(i → i + 1) – 2 × Efrc (14)
Efrc ist die Reibungskomponente der Verlustenergie.
Unter der Annahme, dass ein Verhältnis der Kurbelwinkeländerung Δθ(0 → i + 1), die eine Änderung der Winkelposition der Kurbelwelle 22 zwischen der Nullankunftszeit und der Zeit des Vorhersagepunkts P(i + 1) ist, zu dem Zyklus Δθ einer Ausgabe des Kurbelpulssignals von dem Kurbelwinkelsensor 23 gleich einem Verhältnis der Verlustenergie Eloss(j)(0 → i + 1) zwischen der Nullankunftszeit und dem Vorhersagepunkt P(i + 1) zu der Verlustenergie Eloss_n(j – 1)(i → i + 1) während der Rückwärtsdrehung der Maschine, in die der Energieverlust Eloss_p(j – 1)(i → i + 1) in der vorausgehenden Maschinendrehungspulsperiode gewandelt wird, ist, wird die folgende Gleichung (15) erfüllt. Eloss(j)(0 → i + 1)/Eloss_n(j – 1)(i → i + 1) = Δθ(0 → i + 1)/Δθ Eloss(j)(0 → i + 1) = Δθ(i → 0)/Δθ × (Eloss_n(j – 1)(i → i + 1)) (15)
Die vorhergesagte Geschwindigkeit Ne(i + 1), die ein Wert der Geschwindigkeit der Maschine 20, der an dem Vorhersagepunkt P(i + 1) erwartet wird, ist, und das Zeitintervall Δt(0 → i + 1) zwischen der Nullankunftszeit und dem Vorhersagepunkt P(i + 1) werden daher durch die folgenden Gleichungen (16) und (17) ausgedrückt. Unter Verwendung der Gleichungen (16) und (17) wird der Wert der Geschwindigkeit der Maschine 20 zu der Zeit t23, zu der das Kurbelpulssignal zuerst in die ECU 30 eingegeben wurde, nachdem die Drehung der Maschine 20 umgekehrt wurde, bestimmt.
Δt(0 → + 1) = 2 × |Δθ(i → 0)/(Ne(i + 1) × 360/60)| (17)
Der Betrieb, um den vorhergesagten Wert der Geschwindigkeit der Maschine 20 zu berechnen, ist als Nächstes ferner unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm von 7 beschrieben. Das Programm oder eine Sequenz von logischen Schritten in 7 wird durch die ECU 30 in einem Intervall einer gegebenen Winkelposition der Kurbelwelle 22 (zum Beispiel alle 30°CA bei diesem Ausführungsbeispiel) nach dem Stopp der Maschine nach einer Erfüllung der Bedingung eines automatischen Maschinenstopps ausgeführt.
Nach einem Betreten des Programms schreitet die Routine zu einem Schritt S101 fort, bei dem die Momentangeschwindigkeit Ne(i) der Maschine 20 unter Verwendung der Kurbelpulssignale, die in die ECU 30 auf die Art und Weise, wie sie im Vorhergehenden beschrieben ist, eingegeben werden, berechnet wird, und die aktuelle Zeit ist als ein Abtastzeit t(i) definiert, die dem Bezugspunkt P(i) entspricht. Die Verlustenergie Eloss(j)(i – 1 → i) wird zusätzlich ferner gemäß Gleichung (1) unter Verwendung der Momentangeschwindigkeit Ne(i) und der Momentangeschwindigkeit Ne(i – 1) berechnet, wie sie bei der Eingabe des Kurbelpulssignals abgeleitet werden, und dann in dem Register gespeichert. Die Routine schreitet zu einem Schritt S102 fort, bei dem die vorhergesagte Geschwindigkeit Ne(i + 1), die als der Wert der Geschwindigkeit der Maschine 20 an dem Vorhersagepunkt P(i + 1) erwartet wird, gemäß der Gleichung (8), wie sie im Vorhergehenden beschrieben ist, berechnet wird. Diese Betriebsvorgänge werden durch den ersten Rechner durchgeführt.
Die Routine schreitet zu einem Schritt S103 fort, bei dem bestimmt wird, ob der Wert der vorhergesagten Geschwindigkeit Ne(i + 1), wie er bei dem Schritt S102 abgeleitet wird, die Tatsache angibt, dass sich die Kurbelwelle 22 in der Vorwärtsrichtung dreht, oder nicht. Wenn genauer gesagt [Ne(i)² – Eloss(i → i + 1)] > 0 wird die vorhergesagte Geschwindigkeit Ne(i + 1) als einen positiven Wert besitzend bestimmt, der bedeutet, dass sich die Kurbelwelle 22 in der Vorwärtsrichtung dreht. Wenn alternativ [Ne(i)²-Eloss(i → i + 1)] < 0, wird die vorhergesagte Geschwindigkeit Ne(i + 1) als einen negativen Wert besitzend bestimmt. Wenn eine Antwort JA bei dem Schritt S103 erhalten wird, schreitet dann die Routine zu einem Schritt S104 fort, bei dem bestimmt wird, ob die Vorhersage der Geschwindigkeit der Maschine 20 fortgesetzt werden sollte oder nicht, das heißt, ob die ECU 30 auf eine anschließende Eingabe des Kurbelpulssignals von dem Kurbelwinkelsensor 23 wartet oder nicht. Wenn eine Antwort JA erhalten wird, dann kehrt die Routine zu dem Schritt S102 zurück. Der erste Rechner berechnet weiter den vorhergesagten Wert der Geschwindigkeit der Maschine 20 zyklisch.
Wenn alternativ bei dem Schritt S103 eine Antwort NEIN erhalten wird, die bedeutet, dass der Wert der vorhergesagten Geschwindigkeit Ne(i + 1), wie er zuletzt gemäß Gleichung (8) berechnet wurde, als zu negativ geändert bestimmt wird, dann schreitet die Routine zu einem Schritt S105 fort, bei dem eine Umkehrentscheidungszeit tb, die die Zeit ist, zu der eine gegebene Geschwindigkeit der Kurbelwelle 22 (zum Beispiel eine Null- oder Nahe-null-Geschwindigkeit) erreicht ist, basierend auf der vorhergesagten Geschwindigkeit Ne(i + 1), wie sie bei dem Schritt S102 abgeleitet wurde, bestimmt wird. Die Umkehrentscheidungszeit tb ist die letzte Zeit in einem Zeitbereich, in dem zugelassen ist, dass das Ritzel 11 mit dem Zahnkranz 21 während der Vorwärtsdrehung der Maschine 20 eingreift. Die Umkehrentscheidungszeit tb hängt üblicherweise von dem Verhalten eines Verringerns der Geschwindigkeit der Maschine 20 ab. Die Routine schreitet dann zu einem Schritt S106 fort, bei dem bestimmt wird, dass die aktuelle Zeit später als die Umkehrentscheidungszeit tb ist oder nicht. Wenn eine Antwort NEIN erhalten wird, die bedeutet, dass, wenn eine Anfrage, die Maschine 20 neu zu starten, nun vorgenommen wird, und das Ritzel 11 dann damit startet, vorangetrieben zu werden, es möglich ist, das Ritzel 11 in eine Berührung mit dem Zahnkranz 21 während der Vorwärtsdrehung der Maschine 20 zu bringen, wird gefolgert, dass keine Notwendigkeit besteht, die Geschwindigkeit 20 während der Rückwärtsdrehung der Maschine 20 vorherzusagen. Die Routine wird dann beendet.
Wenn alternativ bei dem Schritt S106 eine Antwort JA erhalten wird, führt die Routine folgende Schritte durch, um die Geschwindigkeit der Maschine 20 während der Rückwärtsdrehung derselben vorherzusagen. Dieser Betriebsvorgang wird, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, durch den zweiten Rechner ausgeführt. Bei einem Schritt S107 wird genauer gesagt die Verlustenergie Eloss_n(j – 1)(i → i + 1) während der Rückwärtsdrehung der Maschine 20 gemäß Gleichung (7) unter Verwendung eines Parameters des Energieverlusts Eloss_p(j – 1)(i → i + 1), wie er vorher zwischen entsprechenden Winkelpositionen der Kurbelwelle 22 auftretend abgeleitet wurde, als sich die Maschine 20 in der Vorwärtsrichtung gedreht hat, berechnet. Die Routine schreitet dann zu einem Schritt S108 fort, bei dem bestimmt wird, ob dieser Zyklus einer Ausführung des Programms der erste ist, nachdem die Drehung der Maschine 20 umgekehrt wurde, oder nicht. Wenn ein Antwort JA erhalten wird, dann schreitet die Routine zu einem Schritt S109 fort, bei dem die Gleichung (16), die ein arithmetischer Ausdruck ist, um die Geschwindigkeit der Maschine 20, unmittelbar nachdem die Richtung einer Drehung der Maschine 20 geändert wurde, zu berechnen, verwendet wird, um die vorhergesagte Geschwindigkeit Ne(i + 1) zu berechnen. Die Gleichung (17) wird zusätzlich ferner für eine Vorhersageabtastzeit t(i + 1) verwendet, die dem Vorhersagepunkt P(i + 1) entspricht. Wenn alternativ bei dem Schritt S108 eine Antwort NEIN erhalten wird, dann schreitet die Routine zu einem Schritt S110 fort, bei dem die Gleichung (9), die ein arithmetischer Ausdruck ist, um die Geschwindigkeit der Maschine 20 in dem zweiten Zyklus einer Ausführung dieses Programms (das heißt nach der zweiten Eingabe der Kurbelpulssignale in die ECU 30) zu berechnen, nachdem die Richtung einer Drehung der Maschine 20 geändert wurde, verwendet wird, um die vorhergesagte Geschwindigkeit Ne(i + 1) zu berechnen. Die Gleichung (10) wird zusätzlich ferner für die Vorhersageabtastzeit t(i + 1) verwendet.
Nach dem Schritt S109 oder S110 schreitet die Routine zu einem Schritt S111 fort, bei dem bestimmt wird, ob ein letzter Wert der vorhergesagten Geschwindigkeit Ne(i + 1), das heißt der Wert der vorhergesagten Geschwindigkeit Ne(i + 1), wie er bei diesem Programmausführungszyklus abgeleitet wird, größer als oder gleich einem gegebenen Kriterienwert Nth1 ist oder nicht. Der Kriterienwert Nth1 ist ein Wert der Geschwindigkeit der Maschine 20, bei dem die Vorhersage (das heißt, das Programm von 7) beendet werden sollte, und ist bei diesem Ausführungsbeispiel auf null eingestellt. Das Maschinensteuersystem dieses Ausführungsbeispiels bestimmt eine Zeitperiode, von der die Drehung der Maschine 20 (das heißt der Kurbelwelle 22) zuerst umgekehrt wird, nachdem die Maschine 20 ein Verbrennen des Kraftstoffs stoppt, und dann ein Abfallen der Geschwindigkeit derselben startet, bis die Richtung einer Drehung der Maschine 20 zu der Vorwärtsrichtung zurückkehrt, als eine Maschinengeschwindigkeitsvorhersagezeit, die eine Zeitperiode ist, für die die Vorhersage der Geschwindigkeit der Maschine 20 vorgenommen werden sollte. Bei dem Schritt S111 wird bestimmt, ob die Maschinengeschwindigkeitsvorhersagezeit abgelaufen ist oder nicht. Der Kriterienwert Nth1 kann alternativ auf einen Wert nahe null eingestellt werden, unmittelbar bevor oder nachdem die Drehung der Maschine 20 zu der Vorwärtsrichtung zurückgekehrt ist.
Wenn bei dem Schritt S111 eine Antwort JA erhalten wird, die bedeutet, dass der Wert der vorhergesagten Geschwindigkeit Ne(i + 1) größer als oder gleich dem Kriterienwert Nth1 ist und dass die Maschine 20 gerade zu der Vorwärtsdrehung zurückgekehrt ist, dann endet die Routine. Es sei bemerkt, dass die vorhergesagte Geschwindigkeit Ne(i + 1) einen negativen Wert hat, wenn sich die Maschine 20 in der Rückwärtsrichtung dreht. Wenn alternativ bei dem Schritt S111 eine Antwort NEIN erhalten wird, dann schreitet die Routine zu einem Schritt S112 fort, bei dem bestimmt wird, ob der zweite Rechner die Vorhersage der Geschwindigkeit der Maschine 20 fortsetzen sollte oder nicht, mit anderen Worten, ob sich die Kurbelwelle 22 um beispielsweise 180° von dem Start dieses Programmausführungszyklus gedreht hat oder nicht. Es kann alternativ bestimmt werden, ob eine gegebene Zeitperiode oder eine gegebene Zahl von Eingaben des Kurbelpulssignals von dem Kurbelwinkelsensor 23 erreicht wurde oder nicht. Wenn eine Antwort JA erhalten wird, dann kehrt die Routine zu dem Schritt S107 zurück. Wenn alternativ eine Antwort NEIN erhalten wird, dann endet die Routine.
Der Betrieb des Maschinensteuersystems, um den Anlasser 10 zu steuern, ist im Folgenden beschrieben.
Das Maschinensteuersystem ist entworfen, um die Linie oder den Ort einer vorhergesagten Maschinengeschwindigkeit, die oder der, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, eine Änderung der Geschwindigkeit der Maschine 20 darstellt, nachdem die Maschine 20 ein Verbrennen des Kraftstoffs stoppt, und unter Verwendung von vorhergesagten Werten der Geschwindigkeit der Maschine 20 definiert wird, zu analysieren und eine Ritzellaufverhinderungsperiode Tx einzustellen, die eine Neustartverhinderungsperiode ist, in der der Anlasser 10 daran gehindert wird, betätigt zu werden, um das Ritzel 11 nicht in eine Berührung oder einen Eingriff mit dem Zahnkranz 21 zu bringen, wenn sich die Maschine 20 in der Rückwärtsrichtung dreht. Wenn die Bedingung eines automatischen Maschinenneustarts angetroffen wird, und eine Neustartanfrage während der Rückwärtsdrehung der Maschine 20 vorgenommen wird, wartet die ECU 30 auf einen Ablauf der Ritzellaufverhinderungsperiode Tx und startet dann ein Vorantreiben des Ritzels 11 zu dem Zahnkranz 21 zum Neustarten der Maschine 20. Die Ritzellaufverhinderungsperiode Tx wird, wie es später im Detail beschrieben ist, hinsichtlich einer Ritzel-zu-Zahnkranz-Berührungsverhinderungszeitperiode Ty bestimmt, in der das Ritzel 11 daran gehindert werden sollte, den Zahnkranz 21 zu berühren oder mit demselben einzugreifen, und einer erforderlichen Laufzeitperiode Tp, die eine Zeit ist, die zwischen einem Start eines Laufs des Ritzels 11 und einer Berührung des Ritzels 11 mit dem Zahnkranz 21 erforderlich ist, bestimmt.
Die Ritzellaufverhinderungsperiode Tx ist ferner im Folgenden unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. In einer grafischen Darstellung von 8 stellt eine durchgezogene Linie die Linie einer vorhergesagten Maschinengeschwindigkeit dar. Eine gestrichelte Linie stellt eine tatsächliche Änderung einer Geschwindigkeit der Maschine 20 dar. Die Linie einer vorhergesagten Maschinengeschwindigkeit wird durch lineares Interpolieren von benachbarten zwei der vorhergesagten Werte der Geschwindigkeit der Maschine 20 abgeleitet, wie sie durch den ersten und den zweiten Rechner der ECU 30 berechnet werden.
Bei dem Beispiel von 7 wird ein Intervall zwischen einer Zeit t32, bei der der vorhergesagte Wert der Geschwindigkeit der Maschine 20 unter einen Umkehrentscheidungswert Nb gefallen ist, und einer Zeit t34, bei der der vorhergesagte Wert einen zulässigen Berührungswert Np während eines Abfallens der Geschwindigkeit der Maschine 20, nachdem die Maschine 20 ein Verbrennen des Kraftstoffs gestoppt hat, überschritten hat, als die Ritzel-zu-Zahnkranz-Berührungsverhinderungszeitperiode Ty bestimmt. Der Umkehrentscheidungswert Nb wird beispielsweise auf null oder einen Wert nahe null (zum Beispiel 0 bis 50 UpM) eingestellt. Der zulässige Berührungswert Np ist auf –50 UpM eingestellt. Die ECU 30 bestimmt basierend auf der Ritzel-zu-Zahnkranz-Berührungsverhinderungszeitperiode Ty (das heißt t32 bis t34) die Ritzellaufverhinderungsperiode Tx. Die Zeit t31, die um die erforderliche Laufzeit Tp (das heißt Tp1 in 8) früher als die Zeit t32 ist, bei der Wert der Geschwindigkeit der Maschine 20, wie er durch die Linie einer vorhergesagten Maschinengeschwindigkeit dargestellt ist, unter den Umkehrentscheidungswert Nb gefallen ist, ist als ein Startpunkt definiert. Eine Zeit t33, die um die erforderliche Laufzeit Tp (das heißt Tp2 in 8) früher als die Zeit t34, bei der der vorhergesagte Wert den zulässigen Berührungswert Np überschritten hat, ist, ist als ein Endpunkt definiert. Das Intervall zwischen dem Startpunkt und dem Endpunkt ist als die Ritzellaufverhinderungsperiode Tx bestimmt. In 8 gibt „Tp1” einen maximalen Wert der erforderlichen Laufzeit Tp an. „Tp2” gibt einen minimalen Wert der erforderlichen Laufzeit Tp an. Bei dem Beispiel von 8 werden der Starpunkt und der Endpunkt der Ritzellaufverhinderungsperiode Tx unter Verwendung des maximalen Werts Tp1 und des minimalen Werts Tp2 der erforderlichen Laufzeit Tp eingestellt.
Wenn beispielsweise der Bedingung eines automatischen Maschinenneustarts nach der Zeit t31, jedoch vor der Zeit t33 während eines Abfallens der Geschwindigkeit der Maschine 20, genügt wird, wartet die ECU 30 bis zu der Zeit t33, um den Anlasser 10 zu betätigen. Nach einem Verstreichen der erforderlichen Laufzeit Tp folgend einem Start einer Bewegung des Ritzels 11 startet die ECU 30 damit, den elektrischen Motor 12 zu erregen, um das Ritzel 11 für ein Kurbeln der Maschine 20 zu drehen. Dies minimiert ein mechanisches Geräusch, das aus dem Eingriff des Ritzels 11 mit dem Zahnkranz 21 entsteht, und einen Verschleiß derselben, ohne die Geschwindigkeit einer Antwort der ECU 30 auf die Maschinenneustartanfrage zu opfern. Der Umkehrentscheidungswert Nb ist, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, im Lichte eines Fehlers beim Berechnen des vorhergesagten Werts der Geschwindigkeit der Maschine 20 auf einen Wert größer als null (zum Beispiel 50 UpM) eingestellt, kann jedoch auf 0 UpM eingestellt sein.
9 ist ein Flussdiagramm eines Anlasser-Steuerprogramms, um den Betrieb des Anlassers 10 zu steuern. Dieses Programm wird in einem gegebenen Intervall durch die ECU 30 während einer Verringerung der Geschwindigkeit der Maschine 20, nachdem die Bedingung eines automatischen Maschinenstopps angetroffen wurde, ausgeführt, sodass die Maschine 20 ein Verbrennen des Kraftstoffs stoppt.
Nach einem Betreten des Programms schreitet die Routine zu einem Schritt S201 fort, bei dem bestimmt wird, ob der Bedingung eines automatischen Maschinenneustarts genügt wurde oder nicht. Wenn eine Antwort NEIN erhalten wird, dann wird die Routine beendet. Wenn alternativ eine Antwort JA erhalten wird, dann schreitet die Routine zu einem Schritt S202 fort, bei dem bestimmt wird, ob die Maschinengeschwindigkeit niedriger als oder gleich einer zulässigen Ritzellaufgeschwindigkeit ist oder nicht. Die zulässige Ritzellaufgeschwindigkeit ist eine obere Grenze eines Bereichs der Geschwindigkeit der Maschine 20, in dem zugelassen ist, dass der Anlasser 10 das Ritzel 11 in eine Berührung mit dem Zahnkranz 21 bewegt. Die zulässige Ritzellaufgeschwindigkeit ist beispielsweise auf 100 UpM eingestellt. Die Maschinengeschwindigkeit ist verglichen mit der zulässigen Ritzellaufgeschwindigkeit die Geschwindigkeit der Maschine 20, wie sie durch den Kurbelwinkelsensor 23 gemessen oder durch den ersten Rechner, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, vorhergesagt wird.
Wenn bei dem Schritt S202 eine Antwort NEIN erhalten wird, wird die Routine beendet. Wenn alternativ eine Antwort JA erhalten wird, dann schreitet die Routine zu einem Schritt S203 fort, bei dem bestimmt wird, ob die Zeit, zu der der Bedingung eines automatischen Maschinenneustarts in diesem Programmausführungszyklus genügt wurde, später als der Startzeitpunkt (das heißt die Zeit t31 bei dem Beispiel von 8) der Ritzellaufverhinderungsperiode Tx ist oder nicht. Wenn eine Antwort NEIN erhalten wird, die bedeutet, dass die Bedingung eines automatischen Maschinenstarts erfüllt wurde, bevor die Ritzellaufverhinderungsperiode Tx erreicht wurde, dann schreitet die Routine zu einem Schritt S204 fort, bei dem die ECU 30 das Ein-Signal zu der Ritzelantriebwelle 19 ausgibt, um den Anlasser 10 zu betätigen. Der Anlasser 10 treibt dann das Ritzel 11 zu dem Zahnkranz 21 voran. Die Routine schreitet dann zu einem Schritt S205 fort, bei dem nach einem Verstreichen der Laufzeit Tp, seitdem damit gestartet wurde, das Ritzel 11 zu bewegen, die ECU 30 das Ein-Signal zu dem Motorantriebsrelais 14 ausgibt, um den elektrischen Motor 12 zu bewegen, um das Ritzel 11 zu drehen. Die Laufzeit Tp ist, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, eine Zeitperiode, die zwischen dem Zeitpunkt, zu dem damit gestartet wird, das Ritzel 11 zu bewegen, und dem Zeitpunkt, zu dem das Ritzel 11 zu dem Zahnkranz 21 läuft und denselben berührt, erforderlich ist.
Wenn alternativ eine Antwort JA bei dem Schritt S203 erhalten wird, die bedeutet, dass die Bedingung eines automatischen Maschinenneustarts innerhalb der Ritzellaufverhinderungsperiode Tx erfüllt wurde, dann schreitet die Routine zu einem Schritt S206 fort, bei dem bestimmt wird, ob die Zeit, zu der der Bedingung eines automatischen Maschinenneustarts in diesem Programmausführungszyklus genügt wurde, später als der Endpunkt (das heißt die Zeit t33 bei dem Beispiel von 8) der Ritzellaufverhinderungsperiode Tx ist oder nicht. Wenn eine Antwort NEIN erhalten wird, die bedeutet, dass die Ritzellaufverhinderungsperiode Tx noch nicht abgelaufen ist, dann wird die Routine beendet. Wenn alternativ eine Antwort JA erhalten wird, die bedeutet, dass die Bedingung eines automatischen Maschinenneustarts nach einem Ablauf der Ritzellaufverhinderungsperiode Tx erfüllt wurde, dann schreitet die Routine zu den Schritten S204 und S207 fort, um das Anfangsdrehmoment durch den Anlasser 10 an die Maschine 20 anzulegen.
Nach dem Schritt S205 schreitet die Routine zu dem Schritt S207 fort, bei dem, wenn der Bedingung, bei der die Geschwindigkeit Ne der Maschine 20 höher als eine Maschinenstartgeschwindigkeit Nef (zum Beispiel 400 UpM bis 500 UpM) ist, genügt wurde, die ECU 30 die Aus-Signale zu dem Ritzelantriebsrelais 19 und dem Motorantriebsrelais 14 ausgibt, um den Eingriff des Ritzels 11 mit dem Zahnkranz 21 zu lösen, und ferner den Motor 12 zu stoppen, sodass das Kurbeln der Maschine 20 beendet wird.
Das Maschinensteuersystem dieses Ausführungsbeispiels bietet die folgenden Vorteile.
Die ECU 30 des Maschinensteuersystems, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, dient als entweder der erste Rechner oder der zweite Rechner, um eine zukünftige Geschwindigkeit der Maschine 20 auf eine Weise vorherzusagen, die sich während der Vorwärtsdrehung der Kurbelwelle 22 und während der Rückwärtsdrehung der Kurbelwelle 22 unterscheidet, da das Muster eines Verringerns der Geschwindigkeit der Maschine 20 üblicherweise zwischen der Vorwärtsdrehung und der Rückwärtsdrehung der Kurbelwelle 22 unterschiedlich ist. Dies stellt die Genauigkeit beim Berechnen von vorhergesagten Werten der Geschwindigkeit der Maschine 20 sicher, während sich dieselbe verringert.
Die Verlustenergie wird, wie es bereits beschrieben ist, in einem ähnlichen Modus zwischen einer vorausgehenden und einer folgenden der Maschinendrehungspulsierperioden während der Vorwärtsdrehung der Maschine 20 erzeugt, während sich die Geschwindigkeit derselben verringert, was verursacht, dass die Geschwindigkeit der Maschine 20 mit einem ähnlichen Muster abfällt, während zwischen diesen zwei Maschinendrehungspulsierperioden pulsiert wird. Einer solchen Bedingung wird nicht zwischen zwei der Maschinendrehungspulsierperioden, bevor und nachdem die Drehung der Maschine 20 umgekehrt wurde, genügt. Dies liegt daran, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, dass die Kompressionskomponente (auf die ferner als ein Kompressionsverlust Bezug genommen ist) der Verlustenergie auf die Kurbelwelle 22 in der gleichen Richtung ungeachtet der Richtung der Drehung der Maschine 20 wirkt, während die Reibungskomponente (auf die ferner als ein Reibungsverlust Bezug genommen ist) derselben von der Richtung einer Drehung der Maschine 20 abhängt, das heißt in Richtungen wirkt, die sich während der Vorwärtsdrehung der Maschine 20 und während der Rückwärtsdrehung derselben unterscheiden. Basierend auf der Tatsache, dass die Richtung, in der der Reibungsverlust auf die Kurbelwelle 22 während der Vorwärtsdrehung der Maschine 20 wirkt, entgegengesetzt zu derselben während der Rückwärtsdrehung der Maschine 20 bei der gleichen Winkelposition der Kurbelwelle 22 ist, ist das Maschinensteuersystem konstruiert, um die Geschwindigkeit der Maschine 20 vorherzusagen. Das Maschinensteuersystem kehrt genauer gesagt das Vorzeichen von einer der Reibungs- und Kompressionskomponenten der Verlustenergie der Maschine 20 um, wie sie in der Maschinendrehungspulsierperiode während der Vorwärtsdrehung der Maschine 20 erzeugt werden, das heißt das Vorzeichen der Reibungskomponente, und definiert die Summe der Reibungskomponente, deren Vorzeichen umgekehrt ist, und der Kompressionskomponente, deren Vorzeichen unverändert verbleibt, als die Verlustenergie in der Maschinendrehungspulsierperiode während der Rückwärtsdrehung der Maschine 20. Das Maschinensteuersystem verwendet dann eine solche Verlustenergie, um die Geschwindigkeit der Maschine 20 während der Rückwärtsdrehung der Maschine 20 vorherzusagen. Das Maschinensteuersystem berechnet daher die Geschwindigkeit der Maschine 20 angesichts des Musters einer Änderung der Verlustenergie während der Rückwärtsdrehung der Maschine 20, um dadurch die Genauigkeit beim Vorhersagen der Geschwindigkeit der Maschine 20 sicherzustellen.
Wenn die Ausgabe (das heißt das Kurbelpulssignal) des Kurbelwinkelsensors 23 zuerst in die ECU 30 eingegeben wird, mit anderen Worten die Zeit, zu der die Geschwindigkeit der Maschine 20 vorhergesagt werden sollte, zuerst erreicht wurde, nachdem die Drehung der Maschine 20 umgekehrt wurde, wird Gleichung (14) statt Gleichung (9) verwendet, um die Geschwindigkeit der Maschine 20 vorherzusagen. Das Intervall zwischen zwei einer Sequenz von Ausgaben von dem Kurbelwinkelsensor 23 unmittelbar bevor und nach der Umkehrung einer Drehung der Maschine 20 ist üblicherweise nicht gleich dem Intervall zwischen benachbarten zwei der Vorsprünge 26, was, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, zu einem Fehler beim Berechnen der Geschwindigkeit der Maschine 20 führt. Um ein solches Problem zu lindern, verwendet das Maschinensteuersystem dieses Ausführungsbeispiels die Gleichung (14), um die Geschwindigkeit der Maschine 20 zum Kompensieren einer Änderung des Intervalls zwischen Eingaben des Kurbelpulssignals in die ECU 30 vor und nach der Umkehrung einer Drehung der Maschine 20 vorherzusagen.
Das Drehmoment (das heißt die Verlustenergie), wie es dann durch die Maschine 20 erzeugt wird, nachdem die Maschine 20 das Verbrennen des Kraftstoffs gestoppt hat, ist in einer Richtung orientiert, um der Drehung der Maschine 20 zu widerstehen, das heißt die Maschine 20 während der Vorwärtsdrehung der Maschine 20 abzubremsen, und in einer Richtung orientiert, um die Drehung der Maschine 20 zu unterstützen, das heißt die Maschine 20 während der Rückwärtsdrehung der Maschine 20 zu beschleunigen. Basierend auf dieser Tatsache entwickelt das Maschinensteuersystem Gleichung (8), um die Geschwindigkeit der Maschine 20 vorherzusagen, wenn sich die Maschine 20 in der Vorwärtsrichtung dreht, und Gleichung (9), um die Geschwindigkeit der Maschine 20 vorherzusagen, wenn sich die Maschine 20 in der Rückwärtsrichtung dreht. Das Maschinensteuersystem bestimmt mit anderen Worten angesichts der Richtung eines Anlegens eines Drehmoments an die Kurbelwelle 22 eine zukünftige Geschwindigkeit der Maschine 20.
Das Maschinensteuersystem dieses Ausführungsbeispiels, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, analysiert die vorhergesagten Werte der Geschwindigkeit der Maschine 20, um die Ritzellaufverhinderungsperiode Tx einzustellen, in der der Anlasser 10 daran gehindert wird, betätigt zu werden. Wenn der Bedingung eines automatischen Maschinenneustarts innerhalb der Ritzellaufverhinderungsperiode Tx genügt wird, betätigt das Maschinensteuersystem den Anlasser 10, im das Ritzel 11 nach einem Ablauf der Ritzellaufverhinderungsperiode Tx zu bewegen. Das Maschinensteuersystem ist, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, in der Lage, die Geschwindigkeit der Maschine 20 hochgenau zu berechnen, was somit in einer erhöhten Genauigkeit eines Begrenzens der Ritzellaufverhinderungsperiode Tx resultiert. Dies ermöglicht dem Anlasser 10, betätigt zu werden, um den Eingriff des Ritzels 11 mit dem Zahnkranz 21 zu einer gewünschten Zeit einzurichten, und erreicht ferner einen schnellen Neustart der Maschine 20 nach dem Ablauf der Ritzellaufverhinderungsperiode Tx.
Das Maschinensteuersystem des zweiten Ausführungsbeispiels ist im Folgenden beschrieben, das entworfen ist, um die Geschwindigkeit der Maschine 20 während der Rückwärtsdrehung der Maschine 20 ohne die Verwendung der Verlustenergie während der Vorwärtsdrehung der Maschine 20 vorherzusagen.
Eine Menge, um die sich die Ausgangswelle (das heißt die Kurbelwelle 22) der Maschine 20 in der Rückwärtsrichtung innerhalb eines Intervalls von dem Start einer Umkehr einer Drehung der Kurbelwelle 22 dreht, bis die Drehung der Kurbelwelle 22 zu der Vorwärtsrichtung zurückkehrt, hängt üblicherweise von einer Winkelposition der Kurbelwelle 22 zu einer gegebenen Zeit (zum Beispiel der Umkehrentscheidungszeit tb oder der Zeit, zu der die Geschwindigkeit der Maschine 20 null erreicht), bevor die Drehung der Maschine 20 zu der Rückwärtsrichtung geändert wird, ab. Auf eine solche Menge ist ferner als eine Umkehrdrehungsmenge im Folgenden Bezug genommen. Die Spitze einer Geschwindigkeit der Kurbelwelle 22 innerhalb einer Zeitperiode, in der sich die Kurbelwelle 22 zuerst um die Umkehrdrehungsmenge gedreht hat, nachdem die Drehung der Maschine 20 während eines Verringerns der Geschwindigkeit der Maschine 20 in die Rückwärtsrichtung geändert wurde, wird größer sein, sowie die Winkelposition der Kurbelwelle 22 zu der gegebenen Zeit näher an dem TDC ist. Auf eine solche Spitze wird ferner im Folgenden als ein Umkehrspitzenwert Bezug genommen. Die ECU 30 berechnet daher die Winkelposition der Kurbelwelle 22 zu einer vorbestimmten Zeit, bevor die Kurbelwelle 22 damit startet, sich in der Rückwärtsrichtung zu drehen, unter Verwendung des vorhergesagten Werts der Geschwindigkeit der Maschine 20 während der Vorwärtsdrehung der Maschine 20, während sich die Geschwindigkeit der Maschine 20 verringert, und bestimmt einen Wert der Geschwindigkeit der Maschine 20 nach einer Umkehr einer Drehung der Maschine 20 als eine Funktion der berechneten Winkelposition der Kurbelwelle 22. Die ECU 30 bestimmt ferner basierend auf dem bestimmten Wert der Geschwindigkeit der Maschine 20 die Zeit, zu der damit gestartet werden sollte, das Ritzel 11 zu bewegen, und die Zeit, zu der damit gestartet werden sollte, den Motor 12 zu betätigen.
Wie der vorhergesagte Wert der Geschwindigkeit der Maschine 20 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel zyklisch zu berechnen ist, ist ferner unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm von 10 beschrieben. Das Programm von 10 wird durch den Mikrocomputer der ECU 30 in einem Intervall eines gegebenen Kurbelwinkels (zum Beispiel alle 30°CA) nach dem Stopp der Maschine nach einer Erfüllung der Bedingung eines automatischen Maschinenstopps ausgeführt.
Schritte S301, S302, S303, S305 und S306 sind im Betrieb identisch zu den Schritten S101, S102, S103, S105 und S106 in 7, und eine Erläuterung derselben im Detail ist hier weggelassen.
Wenn eine Antwort JA bei dem Schritt S306 erhalten wird, was bedeutet, dass die Rückwärtsentscheidungszeit tb vergangen ist, dann schreitet die Routine zu einem Schritt S307 fort, bei dem eine Winkelposition der Kurbelwelle 22 zu der Umkehrentscheidungszeit tb unter Verwendung der vorhergesagten Geschwindigkeit Ne(i + 1), wie sie bei den Schritten S302 bis S304 abgeleitet wird, berechnet wird. Die berechnete Winkelposition der Kurbelwelle 22 wird zusätzlich (durch den zweiten Rechner) verwendet, um den vorhergesagten Wert der Geschwindigkeit der Maschine 20 während der Rückwärtsdrehung der Maschine zu bestimmen. Die ECU 30 speichert in einer Rückwärtsgeschwindigkeit vorhersagenden Abbildung, die eine Beziehung zwischen einem Wert der Kurbelwinkelposition (das heißt der Winkelposition der Kurbelwelle 22 von dem TDC) zu der Umkehrentscheidungszeit tb und dem Umkehrspitzenwert darstellt, das heißt, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, die Spitze einer Geschwindigkeit der Kurbelwelle 22 innerhalb einer Zeitperiode, in der sich die Kurbelwelle 22 zuerst um die Rückwärtsdrehungsmenge gedreht hat, nachdem die Drehung der Maschine 20 in die Rückwärtsrchtung während der Verringerung der Geschwindigkeit der Maschine 20 geändert wurde. Die ECU 30 liest den Rückwärtsspitzenwert aus der Rückwärtsgeschwindigkeit vorhersagenden Abbildung, der dem Wert der Kurbelwinkelposition zu der Umkehrentscheidungszeit tb in diesem Programmausführungszyklus entspricht, und verwendet diesen Umkehrspitzenwert, um die Line einer vorhergesagten Maschinengeschwindigkeit zu definieren, die die Geschwindigkeit der Maschine 20 während der aktuellen Rückwärtsdrehung der Maschine 20 darstellt, wenn sich die Geschwindigkeit der Maschine 20 verringert. Bezug nehmend auf 8 stellt genauer gesagt die ECU 30 die Linie einer vorhergesagten Maschinengeschwindigkeit unter Verwendung der Zeit t32, die der Startpunkt der Ritzel-zu-Zahnkranz-Berührungsverhinderungszeitperiode Ty ist, des Umkehrspitzenwerts, wie er aus der Rückwärtsgeschwindigkeit vorhersagenden Abbildung ausgelesen wird, und der Zeit t34, die der Endpunkt der Ritzel-zu-Zahnkranz-Berührungsverhinderungszeitperiode Ty ist, her. Die Rückwärtsgeschwindigkeit vorhersagende Abbildung ist in einer grafischen Darstellung von 11 beispielhaft dargestellt. Die Rückwärtsgeschwindigkeit vorhersagende Abbildung zeigt, dass, je kleiner die Kurbelwinkelposition ist, mit anderen Worten, je näher die Kurbelwinkelposition zu dem TDC ist, um so kleiner der Umkehrspitzenwert ist. Der Startpunkt (das heißt die Zeit t32) der Ritzel-zu-Zahnkranz-Berührungsverhinderungszeitperiode Ty wird aus der vorhergesagten Geschwindigkeit Ne(i + 1), wie sie bei den Schritten S302 bis S304 bestimmt wird, abgeleitet. Der Endpunkt (das heißt die Zeit t34) der Ritzel-zu-Zahnkranz-Berührungsverhinderungszeitperiode Ty wird beispielsweise durch ein Nachschlagen unter Verwendung einer Abbildung, die eine negative Korrelation der Ritzel-zu-Zahnkranz-Berührungsverhinderungszeitperiode Ty zu dem Umkehrspitzenwert darstellt, oder einer Abbildung, die eine positive Korrelation der Ritzel-zu-Zahnkranz-Berührungsverhinderungszeitperiode Ty zu dem Wert der Kurbelwinkelposition darstellt, abgeleitet.
12 ist ein Flussdiagramm eines Anlasser-Steuerprogramms, um den Betrieb des Anlassers 10 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel zu steuern. Dieses Programm wird in einem gegebenen Intervall durch die ECU 30 während einer Verringerung der Geschwindigkeit der Maschine 20, nachdem die Bedingung eines automatischen Maschinenstopps angetroffen wurde, ausgeführt, sodass die Maschine 20 ein Verbrennen des Kraftstoffs stoppt. Schritte S401, S402, S404, S405 und S406 sind im Betrieb identisch zu den Schritten S201, S202, S204, S205 bzw. S207 von 9. Schritte S409 und S410 sind hinsichtlich des Betriebs identisch zu den Schritten S203 bzw. S206 von 9. Diese Betriebsvorgänge sind hier weggelassen.
Wenn bei dem Schritt S402 eine Antwort JA erhalten wird, die bedeutet, dass die Maschinengeschwindigkeit unter die zulässige Ritzellaufgeschwindigkeit gefallen ist, schreitet dann die Routine zu einem Schritt S403 fort, bei dem bestimmt wird, ob der Umkehrspitzenwert, der durch das Programm von 10 abgeleitet wird, kleiner als oder gleich einem gegebenen Kriterienwert ist oder nicht. Der Kriterienwert ist eine obere Grenze eines Bereichs der Geschwindigkeit einer Drehung der Kurbelwelle 22, in dem zugelassen ist, dass das Ritzel 11 mit dem Zahnkranz 21 zum Starten der Maschine 20 während der Rückwärtsdrehung der Maschine 20 eingreift, und ist auf beispielsweise 200 UpM eingestellt.
Wenn eine Antwort JA erhalten wird, die bedeutet, dass der Umkehrspitzenwert kleiner als oder gleich dem gegebenen Kriterienwert ist, dann schreitet die Routine zu dem Schritt S404 fort. Die ECU 30 gibt das Ein-Signal zu dem Ritzelantriebsrelais 19 aus, um den Anlasser 10 zu betätigen. Der Anlasser 10 treibt dann das Ritzel 11 zu dem Zahnkranz 21 voran. Die Routine schreitet dann zu dem Schritt S405 fort, bei dem nach einem Verstreichen der Laufzeit Tp, seit der das Ritzel 11 damit gestartet hat, sich zu bewegen, die ECU 30 das Ein-Signal zu dem Motorantriebsrelais 14 ausgibt, um den elektrischen Motor 12 zu betätigen, um das Ritzel 11 zu drehen.
Wenn alternativ bei dem Schritt S403 eine Antwort NEIN erhalten wird, die bedeutet, dass der Umkehrspitzenwert größer als der gegebene Kriterienwert ist, dann schreitet die Routine zu einem Schritt S407 fort, bei dem bestimmt wird, ob die Ritzellaufverhinderungsperiode Tx bereits eingestellt wurde oder nicht. Wenn eine Antwort NEIN erhalten wird, dann schreitet die Routine zu einem Schritt S408 fort, bei dem die Ritzellaufverhinderungsperiode Tx bestimmt wird. Die Länge der Ritzellaufverhinderungsperiode Tx wird genauer gesagt als eine Funktion des Umkehrspitzenwerts bestimmt. Der Startpunkt der Ritzellaufverhinderungsperiode Tx wird genauer gesagt auf eine Zeit eingestellt, die um die Laufzeit Tp früher als dann ist, wenn die vorhergesagte Geschwindigkeit der Maschine 20 (das heißt der Wert auf der Linie einer vorhergesagten Geschwindigkeit) unter den Umkehrentscheidungswert Nb fällt. Die Laufzeit Tp ist, wie im Vorhergehenden beschrieben ist eine Zeitperiode, die zwischen einem Zeitpunkt, zu dem das Ritzel 11 damit startet, sich zu bewegen, und einem Zeitpunkt erforderlich ist, zu dem das Ritzel 11 zu dem Zahnkranz 21 läuft und denselben berührt. Der Endpunkt der Ritzellaufverhinderungsperiode Tx ist auf die Zeit eingestellt, die um eine Zeitmenge später als der Startpunkt ist, wie sie als eine Funktion des Umkehrspitzenwerts ausgewählt wird. Der Wert der Ritzel-zu-Zahnkranz-Berührungsverhinderungszeitperiode Ty wird beispielsweise durch ein Nachschlagen unter Verwendung einer Abbildung, die definiert ist, um eine negative Korrelation der Ritzel-zu-Zahnkranz-Berührungsverhinderungszeitperiode Ty zu dem Umkehrspitzenwert darzustellen, bestimmt. Die Zeit, die um die Laufzeit Tp früher als eine verstrichene Zeit des vorbestimmten Werts der Ritzel-zu-Zahnkranz-Berührungsverhinderungszeitperiode Ty ist, seitdem der vorhergesagte Wert der Geschwindigkeit der Maschine 20 unter den Umkehrentscheidungswert Nb gefallen ist, wird als der Endpunkt der Ritzellaufverhinderungsperiode Tx bestimmt. Die Ritzellaufverhinderungsperiode Tx wird alternativ direkt durch ein Nachschlagen unter Verwendung einer Abbildung definiert, um eine negative Korrelation der Ritzel-zu-Zahnkranz-Berührungsverhinderungszeitperiode Ty zu dem Wert der Kurbelwinkelposition darzustellen. Die vorhergesagte Ritzellaufverhinderungsperiode Tx wird verwendet, um den Endpunkt derselben einzustellen. Die Ritzellaufverhinderungsperiode Tx wird mit anderen Worten direkt aus der Abbildung als eine Funktion des Werts der Kurbelwinkelposition ohne eine Verwendung des Umkehrspitzenwerts abgeleitet.
Wenn bei dem Schritt S407 eine Antwort JA erhalten wird, die bedeutet, dass die Ritzellaufverhinderungsperiode Tx bereits eingestellt wurde, dann schreitet die Routine zu einem Schritt S409 fort, bei dem bestimmt wird, ob die Zeit, zu der der Bedingung eines automatischen Maschinenneustarts in diesem Programmausführungszyklus genügt wurde, später als der Startzeitpunkt (das heißt die Zeit t31 bei dem Beispiel von 8) der Ritzellaufverhinderungsperiode Tx ist oder nicht. Wenn eine Antwort NEIN erhalten wird, die bedeutet, dass die Bedingung eines automatischen Maschinenneustarts erfüllt wurde, bevor die Ritzellaufverhinderungsperiode Tx erreicht wurde, dann schreitet die Routine zu Schritten S404 und S405 zum Neustarten der Maschine 20 durch den Anlasser 10 fort. Wenn alternativ bei dem Schritt S409 eine Antwort JA erhalten wird, dann schreitet die Routine zu einem Schritt S410 fort, bei dem bestimmt wird, ob die Zeit, zu der der Bedingung eines automatischen Maschinenneustarts in diesem Programmausführungszyklus genügt wurde, später als der Endpunkt (das heißt die Zeit t33 bei dem Beispiel von 8) der Ritzellaufverhinderungsperiode Tx ist oder nicht. Wenn eine Antwort JA erhalten wird, dann schreitet die Routine zu dem Schritt S404 fort. Wenn alternativ bei dem Schritt S410 oder nach dem Schritt S408 eine Antwort NEIN erhalten wird, dann wird die Routine beendet.
Das Maschinensteuersystem des zweiten Ausführungsbeispiels bietet die folgenden Vorteile.
Das Maschinensteuersystem ist, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, entworfen, um den vorhergesagten Wert der Geschwindigkeit der Maschine 20 während der Rückwärtsdrehung der Maschine 20 als eine Funktion der Kurbelwinkelposition zu einer gegebenen Zeit vor dem Start einer Umkehrung der Drehung der Maschine 20 basierend auf der Tatsache zu berechnen, dass die Rückwärtsdrehungsmenge, die eine Menge ist, um die sich die Ausgangswelle (das heißt die Kurbelwelle 22) der Maschine 20 in der Rückwärtsrchtung unmittelbar nach der Umkehrung der Drehung der Maschine 20 pro Zeiteinheit dreht, von einer Winkelposition der Kurbelwelle 22 zu der gegebenen Zeit (zum Beispiel der Umkehrentscheidungszeit tb oder der Zeit, zu der die Geschwindigkeit der Maschine 20 null erreicht) vor dem Start einer Umkehrung einer Drehung der Maschine 20 abhängt. Das Maschinensteuersystem dient mit anderen Worten wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel als entweder der erste Rechner oder der zweite Rechner, um eine zukünftige Geschwindigkeit der Maschine 20 auf eine Weise vorherzusagen, die sich während der Vorwärtsdrehung der Kurbelwelle 22 und während der Rückwärtsdrehung der Kurbelwelle 22 unterscheidet. Dies stellt die Genauigkeit beim Berechnen der vorhergesagten Werte der Geschwindigkeit der Maschine 20 sicher, während sich dieselbe verringert. Eine Verwendung einer solchen vorhergesagten Geschwindigkeit der Maschine 20 ermöglicht der ECU 30, die Zeit einzustellen, zu der der Anlasser 10 betätigt werden sollte, um das Ritzel 11 in einen Eingriff mit dem Zahnkranz 21 zum Neustarten der Maschine 20 zu bringen.
Die Maschine 20 ist üblicherweise der Vorwärtsdrehung und der Rückwärtsdrehung zyklisch unterworfen, nachdem damit gestoppt wurde, den Kraftstoff in der Maschine 20 zu verbrennen. Die Rückwärtsdrehungsmenge wird maximiert, nachdem sich die Drehung der Maschine 20 zuerst zu der Rückwärtsdrehung ändert und sich dann allmählich verringert. Es ist vorzuziehen, dass das Ritzel 1 daran gehindert wird, sich in einen Eingriff mit dem Zahnkranz 21 zu bewegen, wenn sich die Maschine 20 in der Rückwärtsrichtung nach der ersten Änderung der Drehung der Maschine 20 zu der Rückwärtsrchtung dreht. Wenn die Rückwärtsdrehungsmenge während der Rückwärtsdrehung der Maschine 20 klein ist, resultiert der Eingriff des Ritzels 11 mit dem Zahnkranz 21 in einem geringeren mechanischen Geräusch und einem geringeren Verschleiß des Ritzels 11 und des Zahnkranzes 21.
Wenn dementsprechend die Spitze der Rückwärtsdrehungsmenge als weniger als ein gegebener Wert bestimmt wird, lässt das Maschinensteuersystem zu, dass der Anlasser 10 betätigt wird, um das Ritzel 11 in einen Eingriff mit dem Zahnkranz 21 zu bringen, selbst wenn sich die Maschine 20 in der Rückwärtsrichtung dreht. Das Maschinensteuersystem arbeitet grundsätzlich, um den Anlasser 10 zu betätigen, um das Ritzel 11 zu dem Zahnkranz 21 in dem Moment voranzutreiben, wenn der Bedingung eines automatischen Maschinenneustarts genügt ist, während sich die Geschwindigkeit der Maschine 20 verringert. Wenn jedoch die Spitze der Rückwärtsdrehungsmenge als größer als der gegebene Wert erwartet wird, hindert das Maschinensteuersystem den Anlasser 10 daran, betätigt zu werden, um das Ritzel 11 zu dem Zahnkranz 21 während der Rückwärtsdrehung der Maschine 20 zu bewegen, das heißt startet damit, den Anlasser 10 nach einem Verstreichen einer gegebenen Zeitperiode zu betätigen, seitdem die Bedingung eines automatischen Maschinenneustarts erfüllt ist, und eine Maschinenneustartanfrage wird vorgenommen. Dies ermöglicht dem Anlasser 10, betätigt zu werden, um den Eingriff des Ritzels 11 mit dem Zahnkranz 21 zu einer Zeit einzurichten, wenn das Problem, das aus einem solchen Eingriff entsteht, nicht auftreten wird, und ferner, einen schnellen Neustart der Maschine 20 zu erreichen, wenn es keine Möglichkeit des vorhergehenden Problems gibt.
Die Struktur oder der Betrieb des Maschinensteuersystems bei entweder dem ersten oder dem zweiten Ausführungsbeispiel kann, wie es im Folgenden beschrieben ist, modifiziert sein.
Das Maschinensteuersystem des ersten Ausführungsbeispiels arbeitet, um die Ritzellaufverhinderungsperiode Tx als ein Funktion des vorhergesagten Werts der Geschwindigkeit der Maschine 20 zu bestimmen, und, wenn die Bedingung eines automatischen Neustarts in der Laufverhinderungsperiode Tx angetroffen wird, damit zu starten, das Ritzel 11, nachdem die Laufverhinderungsperiode x abgelaufen ist, zu bewegen, kann jedoch konstruiert sein, um unter Verwendung des vorhergesagten Werts der Geschwindigkeit der Maschine 20 zu bestimmen, ob die Spitze einer Geschwindigkeit der Kurbelwelle 22 innerhalb einer Zeitperiode, in der sich die Kurbelwelle 22 zuerst um die Rückwärtsdrehungsmenge gedreht hat, nachdem die Drehung der Maschine 20 zu der Rückwärtsrchtung während eines Verringerns der Geschwindigkeit der Maschine 20 geändert wurde, (das heißt der Umkehrspitzenwert) kleiner als oder gleich einem gegebenen Kriterienwert ist oder nicht, und lässt zu, dass das Ritzel 11 den Zahnkranz 21 während der Rückwärtsdrehung der Kurbelwelle 22 berührt, wenn der Umkehrspitzenwert als kleiner als oder gleich dem gegebenen Kriterienwert bestimmt wird. Wenn genauer gesagt der Umkehrspitzenwert als kleiner als oder gleich dem gegebenen Kriterienwert bestimmt wird, und die Maschinenneustartanfrage vorgenommen wird, startet die ECU 30 unmittelbar damit, das Ritzel 11 zu dem Zahnkranz 21 ungeachtet dessen zu bewegen, ob das Ereignis, dass das Ritzel den Zahnkranz 23 berührt, während der Vorwärtsdrehung oder während der Rückwärtsdrehung der Maschine 20 auftreten wird. Wenn alternativ für den Umkehrspitzenwert bestimmt wird, dass derselbe den gegebenen Kriterienwert überschritten hat, hindert die ECU 30 den Anlasser 10 daran, betätigt zu werden, um das Ritzel 11 zu dem Zahnkranz 21 während der Rückwärtsdrehung der Maschine 20 zu bewegen. Wenn mit anderen Worten vorhergesagt wird, dass, wenn die Maschinenneustartanfrage vorgenommen wird, und die ECU 30 unmittelbar damit startet, das Ritzel 11 zu bewegen, das Ritzel 11 den Zahnkranz 21 während der Rückwärtsdrehung der Maschine 20 berühren wird, wartet die ECU 30 eine gegebene fixierte Zeitperiode und startet dann damit, das Ritzel 11 zu dem Zahnkranz 21 voranzutreiben.
Das Maschinensteuersystem des ersten Ausführungsbeispiels, wie es in 8 zu sehen ist, stellt ein Intervall von dem Zeitpunkt, zu dem der vorhergesagte Wert der Geschwindigkeit der Maschine 20 unter den Umkehrentscheidungswert Nb fällt, bis der vorhergesagte Wert der Geschwindigkeit der Maschine 20 den zulässigen Berührungswert Np überschreitet, als die Ritzel-zu-Zahnkranz-Berührungsverhinderungszeitperiode Ty ein, kann jedoch eine Zeitperiode, in der der vorhergesagte Wert der Geschwindigkeit der Maschine 20 unter einem gegebenen Wert (zum Beispiel dem Umkehrentscheidungswert Nb) verbleibt, oder in der der vorhergesagte Wert der Geschwindigkeit der Maschine 20 niedriger als ein gegebener Wert während der Rückwärtsdrehung der Maschine 20 ist, als die Ritzel-zu-Zahnkranz-Berührungsverhinderungszeitperiode Ty bestimmen.
Der erste Rechner des Maschinensteuersystems bei dem ersten Ausführungsbeispiel arbeitet, um den vorhergesagten Wert der Geschwindigkeit der Maschine 20 als eine Funktion der Verlustenergie zu berechnen, während sich die Geschwindigkeit der Maschine 20 verringert, kann jedoch entworfen sein, um die Geschwindigkeit der Maschine 20 ohne eine Verwendung der Verlustenergie zu berechnen. Der erste Rechner kann beispielsweise entworfen sein, um eine zukünftige Geschwindigkeit der Maschine 20 als eine Funktion einer Änderung einer Geschwindigkeit der Maschine 20, wie sie während des Verringerns einer Geschwindigkeit der Maschine 20 abgetastet wird, vorherzusagen. Der erste Rechner tastet genauer gesagt eine Ausgabe von dem Kurbelwinkelsensor 23 ab, um die Momentangeschwindigkeit der Maschine 20 zyklisch zu berechnen, und einen zukünftigen Wert der Geschwindigkeit der Maschine 20 unter Verwendung der Werte der Momentangeschwindigkeit der Maschine 20, wie sie über die Zyklen abgeleitet werden, vorherzusagen.
Das Maschinensteuersystem des zweiten Ausführungsbeispiels stellt eine gegebene Zeit vor dem Start einer Umkehrung einer Drehung der Kurbelwelle 22 als die Umkehrentscheidungszeit tb ein und sagt die Geschwindigkeit der Maschine 20 während der Rückwärtsdrehung der Maschine 20 basierend auf Winkelposition der Kurbelwelle 221 bei der Umkehrentscheidungszeit tb voraus, kann jedoch eine Zeit, zu der die Geschwindigkeit der Maschine 20 null erreicht hat (das heißt die Null-Ankunftszeit), als die Umkehrentscheidungszeit tb bestimmen und eine zukünftige Geschwindigkeit der Maschine 20 während der Rückwärtsdrehung der Maschine bei einer Winkelposition der Kurbelwelle 22 bei der Umkehrentscheidungszeit tb (das heißt der Null-Ankunftszeit) vorhersagen.
Das Maschinensteuersystem des zweiten Ausführungsbeispiels speichert die Rückwärtsgeschwindigkeit vorhersagende Abbildung, die eine Beziehung zwischen der Winkelposition der Kurbelwelle 22 bei einer gegebenen Zeit (zum Beispiel der Umkehrentscheidungszeit tb), die vor dem Start einer Rückwärtsdrehung der Kurbelwelle 22 eingestellt wird, und dem Umkehrspitzenwert, der die Spitze der Rückwärtsdrehungsmenge ist, darstellt, und sagt die Geschwindigkeit der Maschine 20 unter Verwendung der Rückwärtsgeschwindigkeit vorhersagenden Abbildung vorher, kann jedoch entworfen sein, um eine Beziehung zwischen einem gegebenen Parameter, der mit einer Winkelposition der Kurbelwelle 22 bei einer gegebenen Zeit, die vor dem Start einer Rückwärtsdrehung der Kurbelwelle 22 eingestellt wird, korreliert ist, und dem Umkehrspitzenwert zu speichern und die Geschwindigkeit der Maschine 20 während der Rückwärtsdrehung der Maschine 20 unter Verwendung der gespeicherten Beziehung vorherzusagen. Der gegebene Parameter kann die Geschwindigkeit der Maschine 20 zu einer Zeit sein, zu der die Position der Kurbelwelle 22 den TDC zuletzt erreicht, bevor die Geschwindigkeit der Maschine 20 zuerst auf null folgend dem automatischen Stopp der Maschine 20 abfällt.
Das Maschinensteuersystem ist mit dem Ritzelantriebsrelais 19, das arbeitet, um die Spule 18 zu erregen oder enterregen, und dem Motorantriebsrelais 14, das arbeitet, um den elektrischen Motor 12 zu erregen oder zu enterregen, ausgestattet, kann jedoch entworfen sein, um ein Motorerregungssteuerrelais zu haben. Bei der Struktur von 1 ist beispielsweise ein Motor erregender Kontakt an einem Ende des Tauchkolbens 17 gegenüber einem Ende desselben, mit dem der Hebel verbunden ist, statt des Motorantriebsrelais 14 und des Leistungsversorgungsrelais 15 angeordnet. Das Motorerregungssteuerrelais ist zwischen dem Motor 12 und der Batterie 16 angeordnet. Das Motorerregungssteuerrelais ist entworfen, um geschlossen oder eingeschaltet zu werden, um den Motor 12 von der Batterie 16 mit einer elektrischen Leistung zu versorgen, wenn der Motor erregende Kontakt durch die Bewegung des Tauchkolbens 17 geschlossen wird, die das Ritzel 11 in einen Eingriff mit dem Zahnkranz 22 bringt. Die Versorgung des Motors 12 mit einer Leistung startet mit anderen Worten folgend oder nach einem Abschluss der Bewegung des Tauchkolbens 17. Das Motorerregungssteuerrelais kann ferner entworfen sein, um als Antwort auf ein Ein-/Aus-Signal, das von der ECU 30 ausgegeben wird, ein- oder ausgeschaltet zu werden. Die ECU 20 kann die Betriebsvorgänge des Ritzelantriebsrelais 19 und des Motorerregungssteuerrelais unabhängig voneinander steuern, um den Eingriff des Ritzels 11 mit dem Zahnkranz 21 und die Betätigung des Motors 12 getrennt zu erreichen.
Das Maschinensteuersystem von entweder dem ersten oder dem zweiten Ausführungsbeispiel, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, steuert die Bewegung des Ritzels 11 und die Betätigung des Motors 12 getrennt, kann jedoch konstruiert sein, um ein Betätigen des Motors 12 nach einem Verstreichen einer gegebenen Zeitperiode, seitdem das Ritzel 11 damit gestartet hat, sich zu bewegen, zu starten. Die gegebene Zeitperiode ist konstant, was verursachen kann, dass zu früh damit gestartet wird, den Motor 12 zu betätigen, um das Ritzel 11 zu drehen, wenn das Ritzel 11 mit dem Zahnkranz 21 während der Rückwärtsdrehung der Maschine 20 eingreift, sodass ein Drehmoment, das auf die Kurbelwelle 22 in der Vorwärtsrichtung wirken wird, an die Kurbelwelle 22 angelegt wird, die sich nun in der Rückwärtsrichtung dreht, sodass eine Störung beim Neustarten der Maschine 20 resultiert. Dies beschleunigt den Verschleiß des Ritzels 11 und des Zahnkranzes 21. Das Maschinensteuersystem kann ferner entworfen sein, um ein Intervall zwischen einem Start einer Bewegung des Ritzels 11 und einem Start einer Betätigung des Motors 12 einzustellen, um lang zu sein, um die Betätigung des Motors 12 während der Rückwärtsdrehung der Maschine 20 zu vermeiden, was in einer Verzögerung der Antwort des Systems auf eine Maschinenneustartanfrage resultieren kann. Das Maschinensteuersystem von entweder dem ersten oder dem zweiten Ausführungsbeispiel ist jedoch in der Lage, eine zukünftige Geschwindigkeit der Maschine 20 während einer Rückwärtsdrehung derselben genau vorherzusagen, was somit in einem verringerten Verschleiß des Ritzels 11 und des Zahnkranzes 21 resultiert und die Startbarkeit der Maschine 20 sicherstellt.
Obwohl die vorliegende Erfindung hinsichtlich der bevorzugten Ausführungsbeispiele offenbart ist, um ein besseres Verständnis derselben zu erleichtern, ist es offensichtlich, dass die Erfindung auf verschiedene Weisen ausgeführt sein kann, ohne von dem Prinzip der Erfindung abzuweichen. Die Erfindung sollte daher aufgefasst werden, um alle möglichen Ausführungsbeispiele und Modifikationen der gezeigten Ausführungsbeispiele zu umfassen, die ausgeführt werden können, ohne von dem Prinzip der Erfindung abzuweichen, wie es in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 20012-225831 [0001]
JP 2011-140938 [0004]

Claims

Maschinengeschwindigkeit vorhersagendes System für ein Fahrzeug, mit: einem ersten Rechner (30), der arbeitet, um einen vorhergesagten Wert einer Geschwindigkeit einer Maschine (20), die in einem Fahrzeug angebracht ist, während einer Vorwärtsdrehung einer Ausgangswelle (22) der Maschine (20) innerhalb einer Sequenz von Geschwindigkeitsvorhersageperioden zu berechnen (S101), wenn sich die Geschwindigkeit der Maschine (20) verringert, nachdem damit gestoppt wurde, Kraftstoff in der Maschine (20) zu verbrennen, wobei jede der Geschwindigkeitsvorhersageperioden innerhalb eines Intervalls zwischen einem Start eines Verringerns der Geschwindigkeit der Maschine (20) und einem vollständigen Stopp der Maschine (20) eingestellt ist; einem zweiten Rechner (30), der arbeitet, um einen vorhergesagten Wert der Geschwindigkeit der Maschine (20) während einer Rückwärtsdrehung der Ausgangswelle (22) der Maschine (22) innerhalb einer der Geschwindigkeitsvorhersageperioden zu berechnen (S107); und einer Schalteinrichtung (30) zum Schalten (S103) zwischen dem ersten Rechner (30) und dem zweiten Rechner (30), um einen von den ersten und zweiten Rechnern (30), der beim Berechnen des vorhergesagten Werts der Geschwindigkeit der Maschine (20) zu verwenden ist, abhängig davon auszuwählen, ob der vorhergesagte Wert während der Vorwärtsdrehung oder während der Rückwärtsdrehung der Ausgangswelle (22) der Maschine (20) ist.
Maschinengeschwindigkeit vorhersagendes System nach Anspruch 1, bei dem der zweite Rechner (30) den vorhergesagten Wert der Geschwindigkeit der Maschine (20) basierend auf einer Tatsache berechnet, dass ein Reibungsverlust, der eine Komponente eines Verlusts von Energie in der Maschine (20) ist, der aus einer mechanischen Reibung in der Maschine (20) entsteht, wie sie durch einen Hub eines Kolbens der Maschine (20) erzeugt wird, auf die Ausgangswelle (22) der Maschine (20) in entgegengesetzten Richtungen bei der gleichen Winkelposition der Ausgangswelle (22) zwischen der Vorwärtsdrehung und der Rückwärtsdrehung der Ausgangswelle (22) der Maschine (20) wirkt.
Maschinengeschwindigkeit vorhersagendes System nach Anspruch 1, bei dem der erste Rechner (30) jeden Zyklus einer Änderung einer Geschwindigkeit der Maschine (20), die aus einer periodischen Änderung eines Volumens einer Verbrennungskammer der Maschine (20) entsteht, als eine von Maschinendrehungspulsierperioden definiert, von denen jede eine der Geschwindigkeitsvorhersageperioden ist, und einen Wert der Geschwindigkeit der Maschine (20) in einer ersten Periode von der einen der Maschinendrehpulsierperioden basierend auf einer Verlustenergie vorhersagt, die ein Verlust einer Energie in der Maschine (20) ist, wie er in einer zweiten Periode, die eine der Maschinendrehungspulsierperioden ist, die der ersten Periode vorausgeht, erzeugt wird, und wobei der zweite Rechner ein Vorzeichen einer Reibungskomponente, die in einer Verlustenergie umfasst ist, die ein Verlust von Energie in der Maschine (20) in einer der Maschinendrehungspulsierperioden während der Vorwärtsdrehung der Ausgangswelle (22) der Maschine (20) ist, umkehrt, wobei die Reibungskomponente aus der mechanischen Reibung in der Maschine (20) resultiert, wie sie durch einen Hub eines Kolbens der Maschine (20) erzeugt wird, und in der Verlustenergie zusammen mit einer Kompressionskomponente, die aus einer Änderung des Volumens der Verbrennungskammer der Maschine (20) resultiert, enthalten ist, wobei der zweite Rechner (30) dann basierend auf der Summe der Reibungskomponente, deren Vorzeichen umgekehrt ist, und der Kompressionskomponente, deren Vorzeichen unverändert verbleibt, den vorhergesagten Wert der Geschwindigkeit der Maschine (20) in einer folgenden der Maschinendrehungspulsierperioden während der Rückwärtsdrehung der Ausgangswelle (22) der Maschine (20) bestimmt.
Maschinengeschwindigkeit vorhersagendes System nach Anspruch 2, bei dem der zweite Rechner (30) einen ersten Vorhersagepunkt, an dem der vorhergesagte Wert der Geschwindigkeit der Maschine (20) zu berechnen ist, unmittelbar nachdem die Drehung der Ausgangswelle (22) der Maschine (20) von einer Vorwärtsrichtung zu einer Rückwärtsrichtung geändert wurde, auf eine Winkelposition der Ausgangswelle (22) der Maschine (20) einstellt, die von einer Null-Ankunftsposition, die eine Winkelposition der Ausgangswelle (22) ist, wenn die Geschwindigkeit der Ausgangswelle (22) null erreicht hat, um einen Winkel, über den sich die Ausgangswelle (22) von einem Vorhersagepunkt, an dem die Geschwindigkeit der Ausgangswelle (22) zuletzt vor der Umkehr der Drehung der Ausgangswelle (22) zu der Null-Ankunftsposition vorhergesagt wurde, gedreht hat, zurückgeführt ist.
Maschinengeschwindigkeit vorhersagendes System nach Anspruch 1, bei dem der zweite Rechner (30) entweder die Winkelposition der Ausgangswelle (22) der Maschine (20) zu einer gegebenen Zeit, die vor dem Start der Rückwärtsdrehung der Ausgangswelle (22) eingestellt wurde, oder einen Parameter, der mit der Winkelposition der Ausgangswelle (22) zu der gegebenen Zeit korreliert ist, basierend auf dem vorhergesagten Wert der Geschwindigkeit der Ausgangswelle (22) während der Vorwärtsdrehung der Ausgangswelle (22), wie er durch den ersten Rechner (30) berechnet wird, bestimmt, wobei der zweite Rechner (30) basierend auf entweder der Winkelposition oder dem Parameter den vorhergesagten Wert der Geschwindigkeit der Ausgangswelle (22) während der Rückwärtsdrehung der Ausgangswelle (22) berechnet.
Maschinengeschwindigkeit vorhersagendes System nach Anspruch 1, mit ferner einer Steuerung (30), die als ein System eines automatischen Maschinenstopps/-neustarts dient, um die Maschine (20) zu stoppen, wenn einer gegebenen Bedingung eines automatischen Maschinenstopps genügt ist, und die Maschine (20) durch einen Anlasser (10) neu zu starten, wenn eine gegebene Bedingung eines automatischen Maschinenneustarts nach dem Stopp der Maschine (20) angetroffen wird, wobei der Anlasser (10) einen elektrischen Motor (12), der ein Ritzel (11) dreht, und eine Betätigungsvorrichtung (13), die das Ritzel (11) in einen Eingriff mit einem Zahnkranz (21), der mit der Ausgangswelle (22) der Maschine (20) gekoppelt ist, bewegt, aufweist, und wobei die Steuerung (30) basierend auf dem vorhergesagten Wert der Geschwindigkeit der Ausgangswelle (22) der Maschine (20), wie er durch entweder den ersten oder den zweiten Rechner (30) berechnet wird, eine Zeit, zu der das Ritzel (11) des Anlassers (10) damit starten sollte, zu laufen, bestimmt.
Maschinengeschwindigkeit vorhersagendes System nach Anspruch 6, bei dem die Steuerung (30) basierend auf dem vorhergesagten Wert der Geschwindigkeit der Maschine (20) eine Ritzellaufverhinderungsperiode, in der das Ritzel (11) daran gehindert wird, zu dem Zahnkranz (21) zu laufen, einstellt, und bei dem, wenn die gegebene Bedingung eines automatischen Maschinenneustarts innerhalb der Ritzellaufverhinderungsperiode erfüllt wird, die Steuerung (30) damit startet, das Ritzel (11) durch den Anlasser (10) nach einem Ablauf der Ritzellaufverhinderungsperiode zu bewegen.
Maschinengeschwindigkeit vorhersagendes System nach Anspruch 6, bei dem die Steuerung (30) bestimmt, ob ein Umkehrspitzenwert in einem ersten Zyklus der Rückwärtsdrehung der Ausgangswelle (22), während sich die Geschwindigkeit der Maschine (20) verringert, größer als ein gegebener Wert ist oder nicht, wobei der Umkehrspitzenwert eine Spitze der Geschwindigkeit der Ausgangswelle (22) der Maschine (20) innerhalb einer Zeitperiode, in der sich die Ausgangswelle (22) um eine Rückwärtsdrehungsmenge, nachdem sich die Drehung der Ausgangswelle (22) in die Rückwärtsrichtung während des Verringerns der Geschwindigkeit der Maschine (20) geändert hat, gedreht hat, ist, wobei die Rückwärtsdrehungsmenge eine Menge ist, um die sich die Ausgangswelle (22) der Maschine (20) in der Rückwärtsrichtung innerhalb eines Intervalls von einem Start einer Umkehr einer Drehung der Ausgangswelle (22) dreht, bis die Drehung der Ausgangswelle (22) zu der Vorwärtsrichtung zurückkehrt, und wobei die Steuerung (30) zulässt, dass das Ritzel (11) während der Rückwärtsdrehung der Ausgangswelle (22) mit dem Zahnkranz (21) eingreift, wenn der Umkehrspitzenwert als kleiner als oder gleich dem gegebenen Wert bestimmt wurde, und das Ritzel (11) daran hindert, mit dem Zahnkranz (21) während der Rückwärtsdrehung der Ausgangswelle (22) einzugreifen, wenn der Umkehrspitzenwert als größer als der gegebene Wert bestimmt wurde.