DE112011102188T5 - Starter und Startverfahren eines Kompressionsselbstzündungsmotor - Google Patents

Starter und Startverfahren eines Kompressionsselbstzündungsmotor Download PDF

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Abstract

Wenn ein Kompressionsselbstzündungsmotor automatisch gestoppt wird, wird gleichzeitig eine Kraftstoffabschaltung zum Stoppen einer Kraftstoffeinspritzung von einem Kraftstoffeinspritzventil (15) ausgeführt, eine Arbeitsstellung einer Ansaugdrossel (30) wird auf vollständig geschlossen gestellt und der vollständig geschlossene Zustand wird zumindest bis zum letzten OT beibehalten. Weiterhin wird ein Betrieb eines Nebenaggregats (32), der nach der Kraftstoffabschaltung ausgeführt wird, gesteuert, um eine Motorlast so anzupassen, dass eine Motordrehzahl (Net) bei Passieren des letzten OT in einen spezifischen Drehzahlbereich (P) fällt, der vorab ermittelt wurde. Demgemäß wird ein Kolben (5) eines Kompressionsstoppzylinders (2C) mit hoher Genauigkeit bei einer Zielposition gestoppt, die an einer unteren Totpunktseite einer Zwischenposition (CAx) zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt eingestellt ist, und eine Neustartzeit des Motors wird dadurch reduziert.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Starter und ein Startverfahren eines Kompressionsselbstzündungsmotors, der in einen Zylinder eingespritzten Kraftstoff durch Selbstzündung verbrennt, wobei der Starter und das Startverfahren den Motor automatisch stoppen, wenn eine vorgegebene automatische Stoppbedingung, die für den Motor vorab ermittelt wird, erfüllt ist, und, wenn anschließend eine vorgegebene Neustartbedingung erfüllt ist, den Motor durch Verwenden eines Startermotors zum Anlegen einer Drehkraft an dem Motor und durch Ausführen von Kraftstoffeinspritzung zu einem Kompressionsstoppzylinder, der während des Motorstopps ein Zylinder in einem Kompressionstakt ist, neu starten.
  • Technischer Hintergrund
  • Kompressionsselbstzündungsmotoren, für die ein Dieselmotor stellvertretend ist, weisen im Allgemeinen eine höhere Kraftstoffwirtschaftlichkeit und eine niedrigere CO2-Emission als Fremdzündungsmotoren wie etwa ein Benzinmotor auf. Dadurch setzen sich Kompressionsselbstzündungsmotoren als Fahrzeugmotoren in großem Umfang durch.
  • Eine wirksame Möglichkeit, um CO2 mit einem solchen Kompressionsselbstzündungsmotor weiter zu reduzieren, ist das Verwenden einer so genannten Leerlaufstopp-Steuerung, bei der der Motor während eines Leerlaufs oder dergleichen automatisch gestoppt wird und anschließend automatisch neu gestartet wird, wenn ein Startvorgang eines Fahrzeugs oder dergleichen durchgeführt wird. Bezüglich Leerlaufstopp-Steuerung sind verschiedene Untersuchungen im Gange.
  • Zum Beispiel offenbart die nachstehende Patentschrift 1 ein Dieselmotor-Steuergerät, das den Dieselmotor automatisch stoppt, wenn eine vorgegebene automatische Stoppbedingung erfüllt ist, und eine Kraftstoffeinspritzung ausführt, während ein Startermotor zum Neustarten des Dieselmotors bei Erfüllen einer vorgegebenen Neustartbedingung angetrieben wird, wobei ein Zylinder, zu dem Kraftstoff zuerst eingespritzt wird, beruhend auf einer Kolbenstoppposition eines Kompressionsstoppzylinders, der während eines Stopps (bei Beenden des Motorstopps) ein Zylinder in einem Kompressionstakt ist, variabel eingestellt ist.
  • Wenn der Dieselmotor automatisch gestoppt wird, wird im Einzelnen in Patentschrift 1 eine Kolbenposition des Kompressionsstoppzylinders, der sich an diesem Punkt in einem Kompressionstakt befindet, ermittelt und es erfolgt eine Feststellung, ob sich die Kolbenposition bei einer vorab ermittelten geeigneten Position (zum Beispiel ein Bereich von 120 bis 100 Grad Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt der Kompression) befindet oder nicht. Wenn sich die Kolbenposition bei einer geeigneten Position befindet, wird erster Kraftstoff in den Kompressionsstoppzylinder eingespritzt, und wenn sich die Kolbenposition an der oberen Totpunktseite der geeigneten Position befindet, wird erster Kraftstoff in einen Ansaugtaktzylinder, der während des Stopps ein Zylinder in einem Ansaugtakt ist, eingespritzt.
  • Bei einer solchen Konfiguration kann, wenn sich der Kolben des Kompressionsstoppzylinders bei der geeigneten Position befindet, Kraftstoff in den Kompressionsstoppzylinder eingespritzt werden, um zuverlässig eine Selbstzündung des Kraftstoffs zu bewirken und dadurch den Motor in einem relativ kurzen Zeitraum neu zu starten. Wenn dagegen der Kolben des Kompressionsstoppzylinders aufgrund einer unzureichenden Kompressionsberücksichtigung des Kolbens und eines mangelnden Erreichens einer ausreichend hohen Temperatur der Luft in dem Zylinder von der geeigneten Position zur Seite des oberen Totpunkts versetzt ist, besteht das Risiko des Auftretens einer Fehlzündung, selbst wenn Kraftstoff in den Kompressionsstoppzylinder eingespritzt wird. In einem solchen Fall kann daher durch Einspritzen von Kraftstoff in den Ansaugstoppyzylinder statt in den Kompressionsstoppzylinder Luft in dem Zylinder ausreichend verdichtet werden und es kann zuverlässig eine Selbstzündung des Kraftstoffs bewirkt werden.
  • Liste der Anführungen
  • Patentliteratur
    • PTL 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2009-62960
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Die in vorstehender Patentschrift 1 beschriebene Methode ist aber problematisch, da der Motor zwar prompt neu gestartet werden kann, wenn sich der Kolben des Kompressionsstoppzylinders bei der geeigneten Position befindet, aber, wenn der Kolben des Kompressionsstoppzylinders bezüglich der geeigneten Position zu der Seite des oberen Totpunkts versetzt ist, Kraftstoff in den Ansaugstoppzylinder eingespritzt werden muss und eine Selbstzündung beruhend auf Kraftstoffeinspritzung nicht ausgeführt werden kann, bis der Kolben des Ansaugstoppzylinders in die Nähe des oberen Totpunkts der Kompression kommt (bis mit anderen Worten der zweite obere Totpunkt des Motors als Ganzes erreicht wird), was zu einer längeren Neustartzeit führt.
  • Die vorliegende Erfindung erfolgte im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Umstände, und eine Aufgäbe derselben besteht in der zuverlässigen Selbstzündung von in einen Kompressionsstoppzylinder eingespritztem Kraftstoff für Neustart und in dem Neustarten des Motors in einem kürzeren Zeitraum durch Veranlassen eines Kolbens des Kompressionsstoppzylinders, bei automatischem Stoppen eines Kompressionsselbstzündungsmotors mit einer höheren Genauigkeit bei einer Zielposition zu stoppen.
  • Lösung des Problems
  • Um das vorstehend beschriebene Problem zu lösen, betrifft die vorliegende Erfindung einen Starter eines Kompressionsselbstzündungsmotors, der in einen Zylinder eingespritzten Kraftstoff durch Selbstzündung verbrennt, wobei der Starter den Motor automatisch stoppt, wenn eine vorgegebene automatische Stoppbedingung, die für den Motor vorab ermittelt wird, erfüllt ist, und, wenn anschließend eine vorgegebene Neustartbedingung erfüllt ist, den Motor durch Verwenden eines Startermotors zum Anlegen einer Drehkraft an dem Motor und durch Ausführen von Kraftstoffeinspritzung zu einem Kompressionsstoppzylinder, der während des Motorstopps ein Zylinder in einem Kompressionstakt ist, neu startet. Der Starter umfasst ein Steuergerät, das verschiedene Vorrichtungen steuert, einschließlich einer Ansaugdrossel, die einen Durchsatz von Luft, die durch einen Einlasskanal des Motors strömt, anpasst, eines Kraftstoffeinspritzventils, das Kraftstoff in jeweilige Zylinder des Motors einspritzt, und eines Nebenaggregats, das an dem Motor eine Last anlegt. Das Steuergerät führt eine Kraftstoffabschaltung aus, bei der eine Kraftstoffeinspritzung von dem Kraftstoffeinspritzventil gestoppt wird, stellt eine Arbeitsposition der Ansaugdrossel auf vollständig geschlossen und behält den vollständig geschlossenen Zustand zumindest bis zum letzten OT, der der letzte obere Totpunkt unmittelbar vor dem Stopp aller Zylinder ist, bei nachdem die automatische Stoppbedingung erfüllt ist, und stoppt ferner durch Steuern eines Betriebs des Nebenaggregats, der nach der Kraftstoffabschaltung durchgeführt wird, und Anpassen einer Motorlast, so dass eine Motordrehzahl bei Passieren des letzten OT in einen spezifischen Drehzahlbereich fällt, der vorab ermittelt wird, einen Kolben des Kompressionsstoppzylinders an einer Position, die sich an einer unteren Totpunktseite einer Zwischenposition zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt befindet.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Bei automatischem Stoppen eines Kompressionsselbstzündungsmotors kann erfindungsgemäß ein Kolben eines Kompressionsstoppzylinder mit höherer Genauigkeit an einer Zielposition gestoppt werden. Dadurch kann eine Selbstzündung eines in den Kompressionsstoppzylinder für Neustart eingespritzten Kraftstoffs zuverlässig bewirkt werden und der Motor kann in einem kürzeren Zeitraum neu gestartet werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration eines Dieselmotors zeigt, bei dem ein Starter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • 2 ist ein Zeitablaufdiagramm, das Änderungen von jeweiligen Zustandsgrößen während einer Steuerung des automatischen Stopps des Motors zeigt.
  • 3 ist ein Diagramm, das einen Zielbereich einer Kolbenstoppposition eines Kompressionsstoppzylinders zeigt.
  • 4 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einer Kolbenstoppposition eines Kompressionsstoppzylinders und einem Motorneustart zeigt.
  • 5 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen Motordrehzahl bei Passieren des letzten OT und einer Kolbenstoppposition eines Kompressionsstoppzylinders zeigt.
  • 6 ist ein Flussdiagramm, das einen bestimmten Inhalt eines Steuerungsvorgangs zeigt, der bei einem automatischen Stopp eines Motors ausgeführt wird.
  • 7 ist ein Flussdiagramm, das einen bestimmten Inhalt eines Steuerungsvorgangs zeigt, der bei einem Neustart eines Motors ausgeführt wird.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • (1) Gesamtkonfiguration eines Motors
  • 1 ist ein Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration eines Dieselmotors zeigt, bei dem ein Starter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Der in 1 gezeigte Dieselmotor ist ein Viertaktdieselmotor, der als Fahrantriebsenergiequelle an einem Fahrzeug anzubringen ist. Ein Motorhauptkörper 1 des Motors ist von so genannter Vierzylinder-Reihenmotorausführung und umfasst einen Zylinderblock 3 mit vier Zylindern 2A bis 2D, die in einer Richtung senkrecht zur Papierebene in einer Reihe angeordnet sind, einen an einer oberen Seite des Zylinderblocks 3 vorgesehenen Zylinderkopf 4 und Kolben 5, die jeweils in die Zylinder 2A bis 2D eingeführt sind, um hin- und hergleiten zu können.
  • Über dem Kolben 5 ist ein Brennraum 6 ausgebildet. Von einem (später zu beschreibenden) Kraftstoffeinspritzventil 15 eingespritzter Kraftstoff (Dieselkraftstoff) wird dem Brennraum 6 zugeführt. Der eingespritzte Kraftstoff erfährt in dem Brennraum 6, dessen Temperatur und Druck durch einen Kompressionsvorgang des Kolbens 5 erhöht wurden, eine Selbstzündung (Kompressionsselbstzündung), wodurch sich der Kolben 5, der durch eine durch Verbrennung hervorgerufene Ausdehnungskraft nach unten geschoben wird, in einer vertikalen Richtung hin- und herbewegt.
  • Der Kolben 5 ist mittels einer (nicht gezeigten) Pleuelstange mit einer Kurbelwelle 7 gekoppelt, um die Kurbelwelle 7 gemäß einer Hubbewegung (vertikalen Bewegung) des Kolbens 5 um eine mittlere Achse drehen zu lassen.
  • Bei einem Viertakt-Vierzylinderdieselmotor, wie er gezeigt ist, bewegen sich in den jeweiligen Zylindern 2A bis 2D vorgesehene Kolben 5 vertikal mit einer Phasendifferenz von 180 Kurbelwinkelgrad (180 Grad Kurbelwinkel). Daher werden die Zeiten der Kraftstoffeinspritzung und der anschließenden Verbrennung der Zylinder 2A bis 2D jeweils bei Zeiten mit um 180 Grad Kurbelwinkel versetzten Phasen eingestellt. Wenn den Zylindern 2A, 2B, 2C und 2D, die in einer Reihe angeordnet sind, im Einzelnen jeweils die Zylindernummern eins, zwei, drei und vier zugeteilt werden, dann wird die Verbrennung in einer Reihenfolge von Zylinder Nummer eins 2A, Zylinder Nummer drei 2C, Zylinder Nummer vier 2D und Zylinder Nummer zwei 2B durchgeführt. Wenn sich daher zum Beispiel Zylinder Nummer eins 2A in einem Arbeitstakt befindet, befinden sich Zylinder Nummer drei 2C, Zylinder Nummer vier 2D und Zylinder Nummer zwei 2B jeweils in einem Kompressionstakt, einem Ansaugtakt und einem Auspufftakt (siehe 2).
  • Der Zylinderkopf 4 ist mit einer Einlassöffnung 9 und einer Auslassöffnung 10, die in den Brennraum 6 jedes der Zylinder 2A bis 2D münden, und einem Einlassventil 11 und einem Auslassventil 12, die die jeweiligen Öffnungen 9 und 10 bedecken, so dass sie geöffnet und geschlossen werden können, versehen. Zudem werden das Öffnen und Schließen des Einlassventils 11 und des Auslassventils 12 in Verbindung mit einer Drehung der Kurbelwelle 7 durch Ventilbetätigungsmechanismen 13 und 14, die ein Paar von an dem Zylinderkopf 4 angeordneten Nockenwellen umfassen, angetrieben.
  • Ferner ist ein Kraftstoffeinspritzventil 15 für jeden der Zylinder 2A bis 2D an dem Zylinderkopf 4 vorgesehen. Jedes Einspritzventil 15 ist mittels eines Abzweigrohrs 21 mit einem Common Rail 20 als Speicher verbunden. In dem Common Rail 20 wird ein von einer Kraftstoffförderpumpe 23 durch ein Kraftstoffförderrohr 22 zugeführter Kraftstoff (Dieselkraftstoff) unter hohem Druck gespeichert, wodurch ein in dem Common Rail 20 druckbeaufschlagter Kraftstoff mittels der Abzweigrohre 21 den jeweiligen Kraftstoffeinspritzventilen 15 zugeführt wird.
  • Jedes Kraftstoffeinspritzventil 15 besteht aus einem elektromagnetischen Nadelventil, wobei ein Spitzenabschnitt desselben mit einer Einspritzdüse mit mehreren Einspritzlöchern versehen ist. Ein zu der Einspritzdüse führender Kraftstoffweg und ein nadelartiges Ventilelement, das durch eine elektromagnetische Kraft betätigt wird und das den Kraftstoffweg öffnet und schließt, sind in dem elektromagnetischen Nadelventil (beide nicht gezeigt) enthalten. Wenn eine durch Energiezufuhr erzeugte elektromagnetische Kraft das Ventilelement in einer Öffnungsrichtung antreibt, wird von dem Common Rail 20 zugeführter Kraftstoff von jedem Einspritzloch der Einspritzdüse direkt hin zu dem Brennraum 6 eingespritzt.
  • In einem (nicht gezeigten) Wassermantel, der in dem Zylinderblock 3 und dem Zylinderblock 4 vorgesehen ist, zirkuliert Kühlwasser. In dem Zylinderblock 3 ist ein Wassertemperatursensor SW1 zum Messen der Temperatur des Kühlwassers in dem Wassermantel vorgesehen.
  • Ferner ist in dem Zylinderblock 3 ein Kurbelwinkelsensor SW2 zum Messen eines Drehwinkels und einer Drehzahl der Kurbelwelle 7 vorgesehen. Der Kurbelwinkelsensor SW2 gibt ein Impulssignal gemäß einer Drehung einer Kurbelplatte 25 aus, die integral mit der Kurbelwelle 7 dreht.
  • Im Einzelnen sind eine große Anzahl an Zähnen, die bei einer bestimmten Teilung aufgereiht sind, so vorgesehen, dass sie von einem Außenumfangsabschnitt der Kurbelplatte 25 abstehen. Ein zahnloser Abschnitt 25a (ein Abschnitt ohne Zähne) zum Feststellen einer Bezugsposition ist in einem vorgegebenen Bereich des Außenumfangsabschnitts der Kurbelplatte 25 ausgebildet. Wenn die Kurbelplatte 25 mit dem zahnlosen Abschnitt 25a bei einer Bezugsposition, wie sie vorstehend beschrieben ist, dreht und ein Impulssignal beruhend auf der Drehung von dem Kurbelwinkelsensor SW2 ausgegeben wird, können ein Drehwinkel (Kurbelwinkel) und eine Drehzahl (Motordrehzahl) der Kurbelwelle 7 ermittelt werden.
  • Indessen ist an dem Zylinderkopf 4 ein Nockenwinkelsensor SW3 zum Ermitteln eines Winkels einer Ventilbetätigungsnockenwelle (nicht gezeigt) vorgesehen. Der Nockenwinkelsensor SW3 gibt gemäß einem Passieren von Zähnen einer Signalplatte, die integral mit der Nockenwelle dreht, ein Impulssignal für Zylinderdifferenzierung aus.
  • Während mit anderen Worten ein von dem Kurbelwinkelsensor SW2 ausgegebenes Impulssignal einen signallosen Abschnitt umfasst, der alle 360 Grad Kurbelwinkel entsprechend dem vorstehend beschriebenen zahnlose Abschnitt 25a erzeugt wird, kann allein auf dieser Information beruhend keine Differenzierung eines aktuellen Takts jedes der Zylinder 2A bis 2D bezüglich des Ansaug-, Kompressions-, Arbeits- und Auspufftakts durchgeführt werden. Demgemäß ist der Nockenwinkelsensor SW3 konfiguriert, beruhend auf einer Drehung der Nockenwelle, die einmal alle 720 Grad Kurbelwinkel dreht, ein Impulssignal auszugeben, wodurch beruhend auf einem Ausgabezeitpunkt dieses Signals und einem Zeitpunkt des signallosen Abschnitts des Kurbelwinkelsensors SW2 (ein Zeitpunkt des Passierens des zahnlosen Abschnitts 25a) eine Zylinderdifferenzierung durchgeführt wird.
  • Ein Einlasskanal 28 und ein Auslasskanal 29 sind jeweils mit der Einlassöffnung 9 und der Auslassöffnung 10 verbunden. Ansaugluft (Frischluft) von außen wird mit anderen Worten durch den Einlasskanal 28 dem Brennraum 6 zugeführt, und in dem Brennraum 6 erzeugtes Abgas (Verbrennungsgas) wird durch den Auslasskanal 29 nach außen abgelassen.
  • Ein Abschnitt des Einlasskanals 28, der sich über eine vorbestimmte Strecke stromaufwärts des Motorhauptkörpers 1 erstreckt, bildet Zweigdurchlassteilstücke 28a, in denen für jeden Zylinder 2A bis 2D eine Abzweigung vorgesehen ist. Ein stromaufwärts befindliches Ende jedes der Zweigdurchlassteilstücke 28a ist mit einem Aufnehmer 28b verbunden. Ein gemeinsames Durchlassteilstück 28c, das durch einen einzigen Durchlass gebildet ist, ist weiter stromaufwärts von den Aufnehmern 28b ausgebildet.
  • Eine Ansaugdrossel 30 zum Anpassen einer Luftmenge (Einlassstrom), die in jeden Zylinder 2A bis 2D strömt, ist an dem gemeinsamen Durchlassteilstück 28c vorgesehen. Die Ansaugdrossel 30 ist konfiguriert, um während des Arbeitens des Motors im Grunde bei einer vollständig offenen Position oder nahezu vollständig offenen Position gehalten zu werden, und wird geschlossen, um den Einlasskanal 28 nur bei Bedarf zu blockieren, wie etwa während Motorstopp.
  • Ein Einlassdrucksensor SW4 zum Messen von Einlassdruck ist an dem Aufnehmer 28b vorgesehen. Ein Luftstromsensor SW5 zum Messen von Einlassstrom ist an dem gemeinsamen Durchlassteilstück 28c zwischen dem Aufnehmer 28b und der Einlassdrossel 30 vorgesehen.
  • Ein Drehstromgenerator 32 ist mittels eines Steuerriemens oder dergleichen mit der Kurbelwelle 7 gekoppelt. Der Drehstromgenerator 32 weist einen eingebauten Reglerkreis auf, der einen elektrischen Strom einer (nicht gezeigten) Feldspule steuert, um erzeugte Elektrizität anzupassen, und ist konfiguriert, um eine Antriebskraft der Kurbelwelle 7 aufzunehmen, um beruhend auf einem Zielwert erzeugter Elektrizität (Zielerzeugungsstrom), der aus einer elektrischen Last des Fahrzeugs, einer verbleibenden Kapazität einer Batterie oder dergleichen ermittelt, Leistung zu erzeugen.
  • In dem Zylinderblock 3 ist ein Startermotor 34 zum Starten des Motors vorgesehen. Der Startermotor 34 umfasst einen Motorhauptkörper 34a und ein Planetenrad 34b, das von dem Motorhauptkörper 34a drehend angetrieben wird.
  • Das Planetenrad 34b kämmt annäherbar und trennbar mit einem Hohlrad 35, das mit einem Ende der Kurbelwelle 7 gekoppelt ist. Bei Starten des Motors unter Verwenden des Startermotors 34 bewegt sich das Planetenrad 34b zu einer vorbestimmten Kämmposition und kämmt mit dem Hohlrad 35, wodurch eine Drehkraft des Planetenrads 34b auf das Hohlrad 35 übertragen wird, um die Kurbelwelle 7 drehend anzutreiben.
  • (2) Steuersystem
  • Jeweilige Teile des Motors, die wie vorstehend beschrieben konfiguriert sind, werden von einem ECU 50 umfassend gesteuert. Das ECU 50 ist ein Mikroprozessor, der durch eine bekannte CPU, ROM, RAM und dergleichen gebildet ist, und entspricht dem Steuergerät gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Zu dem ECU 50 werden verschiedene Arten von Informationen von verschiedenen Sensoren eingegeben. Das ECU 50 ist mit anderen Worten mit dem Wassertemperatursensor SW1, dem Kurbelwinkelsensor SW2, dem Nockenwinkelsensor SW3, dem Einlassdrucksensor SW4 und dem Luftstromsensor SW5, die an verschiedenen Teilen des Motors vorgesehen sind, elektrisch verbunden und erfasst beruhend auf Eingangssignalen von den jeweiligen Sensoren SW1 bis SW5 verschiedene Arten von Informationen wie etwa eine Motorkühlwassertemperatur, einen Kurbelwinkel, eine Motordrehzahl, eine Zylinderdifferenzierung, einen Einlassdruck und einen Einlassstrom.
  • Ferner werden zu dem ECU 50 auch Informationen von verschiedenen Sensoren (SW6 bis SW9), die an dem Fahrzeug vorgesehen sind, eingegeben. Im Einzelnen ist das Fahrzeug mit einem Gasbetätigungsstellungssensor SW6 zum Messen einer Betätigungsstellung eines Gaspedals 36, das ein Fahrer für Betrieb niederdrückt, einem Bremsensensor SW7 zum Detektieren eines EIN/AUS (Betätigung oder Nichtbetätigung) eines Bremspedals 37, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor SW8 zum Messen einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs (Fahrzeuggeschwindigkeit) und einem Batteriesensor SW9 zum Messen einer verbleibenden Kapazität einer Batterie (nicht gezeigt) versehen. Beruhend auf Eingangssignalen von den jeweiligen Sensoren SW6 bis SW9 erhält das ECU 50 Informationen, wie etwa eine Gasbetätigungsstellung, Betätigung oder Nichtbetätigung der Bremse, Fahrzeuggeschwindigkeit und verbleibende Kapazität der Batterie.
  • Das ECU 50 führt beruhend auf Eingangssignalen von den jeweiligen Sensoren SW1 bis SW9 verschiedene Berechnungen durch, um die jeweiligen Teile des Motors zu steuern. Im Einzelnen ist das ECU 50 mit dem Kraftstoffeinspritzventil 15, der Ansaugdrossel 30, dem Drehstromgenerator 32 und dem Startermotor 34 elektrisch verbunden und gibt beruhend auf Ergebnissen der Berechnungen und dergleichen jeweils ein Antriebssteuersignal zu den Vorrichtungen aus.
  • Nun werden weitere spezifische Funktionen des ECU 50 beschrieben. Während eines normalen Betriebs des Motors führt das ECU 50 zum Beispiel eine Steuerung durch, um das Kraftstoffeinspritzventil 15 zu veranlassen, einen beruhend auf Betriebsbedingungenermittelten geforderten Kraftstoff einzuspritzen, und den Drehstromgenerator 32 zu veranlassen, eine beruhend auf einer elektrischen Last des Fahrzeugs, einer verbleibenden Kapazität einer Batterie oder dergleichen eine geforderte Leistung zu erzeugen. Neben dieser grundlegenden Steuerung führt das ECU 50 weiterhin eine so genannte Leerlaufstoppsteuerung aus, bei der der Motor automatisch gestoppt wird und ein automatisch gestoppter Motor unter jeweiligen vorgegebenen Bedingungen, die vorab festgelegt werden, neu gestartet wird. Das ECU 50 umfasst mit anderen Worten funktionell ein Steuergerät 51 für automatisches Stoppen, das für eine Steuerung bezüglich eines automatischen Stoppens des Motors zuständig ist, und ein Neustartsteuergerät 52, das für Neustarten des Motors zuständig ist.
  • Das Steuergerät 51 für automatisches Stoppen stellt fest, ob eine vorab ermittelte automatische Stoppbedingung eines Motors während eines Betriebs des Motors erfüllt ist oder nicht, und wenn sie erfüllt ist, führt es eine Steuerung zum automatischen Stoppen des Motors aus.
  • Zum Beispiel wird die automatische Stoppbedingung als erfüllt betrachtet, wenn mehrere Bedingungen, einschließlich des Vorliegens eines Stoppzustands des Fahrzeugs (die Fahrzeuggeschwindigkeit beträgt 0 km/h), erfüllt sind und eine Bestätigung erfolgt ist, dass der Motor ohne Problem gestoppt werden kann. Anschließend wird der Motor durch Stoppen von Kraftstoffeinspritzung von dem Kraftstoffeinspritzventil 15 oder dergleichen gestoppt.
  • Das Neustartsteuergerät 52 stellt fest, ob eine vorab ermittelte Neustartbedingung erfüllt ist oder nicht, nachdem der Motor automatisch gestoppt ist, und wenn sie erfüllt ist, führt es eine Steuerung zum Neustarten des Motors aus.
  • Zum Beispiel wird die Neustartbedingung als erfüllt betrachtet, wenn es erforderlich ist, den Motor zu starten, wie etwa wenn der Fahrer das Gaspedal 36 niederdrückt, um das Fahrzeug zu bewegen. Anschließend wird der Motor durch Antreiben des Startermotors 34, um an der Kurbelwelle 7 eine Drehkraft anzulegen, und durch Neustarten der Kraftstoffeinspritzung von dem Kraftstoffeinspritzventil 15 neu gestartet.
  • (3) Steuerung des automatischen Stoppens
  • Als Nächstes wird der Inhalt der Steuerung des automatischen Stoppens des Motors, die von dem Steuergerät für automatisches Stoppen 51 des ECU 50 ausgeführt wird, näher beschrieben. 2 ist ein Zeitablaufdiagramm, das Änderungen von jeweiligen Zustandsgrößen während einer Steuerung des automatischen Stoppens des Motors zeigt. In 2 ist ein Punkt, an dem die automatische Stoppbedingung des Motors erfüllt ist, mit t1 bezeichnet.
  • Wie in 2 gezeigt wird bei Steuern des automatischen Stoppens des Motors eine Betriebsstellung K der Ansaugdrossel 30 bei dem Punkt t1, bei dem die automatische Stoppbedingung erfüllt ist, auf vollständig geschlossen (0%) gestellt. Während die Betriebsstellung K vollständig geschlossen gehalten wird, wird eine Steuerung zum Stoppen von Kraftstoffeinspritzung von dem Kraftstoffeinspritzventil 15 (Kraftstoffabschaltung) ausgeführt (Punkt t2). Wenn eine Motordrehzahl Ne nach dem Ausführen der Kraftstoffabschaltung allmählich abnimmt, wird weiterhin eine Steuerung zum Reduzieren eines Zielerzeugungsstroms Ge des Drehstromgenerators 32 gemäß einer Abnahmerate der Motordrehzahl Ne (Punkte t3 bis t4) ausgeführt.
  • Wie in 3 gezeigt ist, wird eine solche Steuerung ausgeführt, um sicherzustellen, dass eine Stoppposition eines Kolbens eines Kompressionsstoppzylinders, der bei einem vollständigen Stoppen des Motors ein Zylinder in einem Kompressionstakt ist (in 2 der Zylinder 2C), innerhalb eines Bereichs an einer unteren Totpunktseite einer Zwischenposition CAx zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt (ein in 3 durch R bezeichneter Bereich) liegt. Wenn ein Kolben 5 des Kompressionsstoppzylinders 2C in einem solchen Bereich R nahe dem unteren Totpunkt gestoppt wird, kann der Motor bei Neustart durch Einspritzen eines ersten Kraftstoffs (erster Kraftstoff als gesamter Motor) in den Kompressionsstoppzylinder 2C prompt und zuverlässig neu gestartet werden.
  • Dieses Merkmal wird unter Bezug auf 4 näher beschrieben. 4 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einer Kolbenstoppposition (horizontale Achse) des Kompressionsstoppzylinders 2C und der Motorneustartzeit (vertikale Achse) zeigt. Zu beachten ist, dass eine Neustartzeit, wie sie hierin verwendet wird, einen Zeitraum ab einem Punkt, da der Startermotor 34 gestartet wird, bis zu einem Punkt, da eine Motordrehzahl 750 U/min. erreicht, bezeichnet. Ferner stellt in 4 ein durch schwarze Punkte gekennzeichnetes Areal XI einen Fall da, bei dem der Motor durch Einspritzen eines ersten Kraftstoffs in den Kompressionsstoppzylinder 2C neu gestartet wird, und ein durch schwarze Rauten gekennzeichnetes Areal X1 stellt einen Fall dar, bei dem der Motor durch Einspritzen eines ersten Kraftstoffs in einen Ansaugstoppzylinder (mit anderen Worten einen Zylinder, der sich bei Beenden eines Stopps des Motors in einem Ansaugtakt befindet; der Zylinder 2D in 2) neu gestartet wird. Daten der Areale wurden unter einer Bedingung erhalten, bei der eine Motorkühlwassertemperatur 75 Grad Celsius beträgt, die Außentemperatur 25 Grad Celsius beträgt und eine Höhe 0 m (Standard bei Atmosphärendruck) beträgt.
  • Wie in dem Graph in 4 gezeigt ist, kann, wenn sich der Kolben 5 des Kompressionsstoppzylinders 2C bezüglich einer Position in etwa 80 Kurbelwinkelgrad vor dem oberen Totpunkt (nahe 80 Grad Kurbelwinkel VOT) weiter hin zum unteren Totpunkt befindet, der Motor durch Einspritzen eines ersten Kraftstoffs in den Kompressionsstoppzylinder 2C (Areal X1) neu gestartet werden. Wenn mit anderen Worten die Kolbenstoppposition des Kompressionsstoppzylinders 2C innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereichs liegt, befindet sich in dem Zylinder 2C eine relativ große Menge Luft. Wenn sich der Kolben während eines Motorneustarts hebt, wird daher die Luft in dem Zylinder 2C ausreichend verdichtet und erreicht eine hohe Temperatur. Selbst wenn der erste Kraftstoff während eines Neustarts in den Kompressionsstoppzylinder 2C eingespritzt wird, kommt es daher zu einer zuverlässigen Selbstzündung und Verbrennung des Kraftstoffs in dem Zylinder 2C.
  • Wenn wie vorstehend beschrieben die Kolbenstoppposition des Kompressionsstoppzylinders 2C weiter hin zum unteren Totpunkt als nahe 80 Grad Kurbelwinkel VOT liegt, kann der Motor durch Einspritzen von Kraftstoff in den Kompressionsstoppzylinder 2C neu gestartet werden. Da in diesem Fall eine Kraftstoffeinspritzung gestartet werden kann, wenn der Motor als Ganzes den ersten oberen Totpunkt erreicht, erfordert ein Motorneustart nur einen sehr kurzen Zeitraum (in etwa 300 bis 400 ms). Nachstehend kann ein Neustarten des Motors durch Einspritzen von Kraftstoff in den Kompressionsstoppzylinder 2C, wie es vorstehend beschrieben wird, auch als Kompressionsstart Eins bezeichnet werden.
  • Wenn sich dagegen die Kolbenstoppposition des Kompressionsstoppzylinders 2C bezüglich den nahen 80 Grad Kurbelwinkel VOT an der oberen Totpunktseite befindet, kann es nicht zu einer Selbstzündung des in den Kompressionsstoppzylinder 2C eingespritzten Kraftstoffs kommen. Daher ist es erforderlich, ersten Kraftstoff in den Ansaugstoppzylinder 2D einzuspritzen (Areal X2). Wenn mit anderen Worten die Kolbenstoppposition des Kompressionsstoppzylinders 2C innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereichs liegt, befindet sich in dem Zylinder 2C nur eine relativ kleine Menge Luft. Selbst wenn sich der Kolben 5 während eines Motorneustarts hebt, wird daher die Luft in dem Zylinder 2C nicht ausreichend verdichtet, und es kann nicht erwartet werden, dass sie eine hohe Temperatur erreicht. Folglich ergibt sich die Notwendigkeit, den Motor durch Einspritzen eines ersten Kraftstoffs in den Ansaugstoppzylinder 2D, der als Nächstes in einen Kompressionstakt wechselt, statt in den Kompressionsstoppzylinder 2C neu zu starten.
  • Wie in 3 gezeigt ist, sind der Kompressionsstoppzylinder 2C und der Ansaugstoppzylinder 2D um 180 Grad Kurbelwinkel zueinander phasenversetzt. Nachdem der Kolben 5 des Kompressionsstoppzylinders 2C den oberen Totpunkt passiert, erreicht der Kolben 5 des Ansaugstoppzylinders 2D daher als Nächstes den oberen Totpunkt der Kompression. Unter Berücksichtigung dessen wird ein erster Kraftstoff in den Ansaugstoppzylinder 2D eingespritzt, nachdem der Kolben 5 des Zylinders 2D nahe zu dem oberen Totpunkt der Kompression steigt (mit anderen Worten nachdem der zweite obere Totpunkt von dem Motor als Ganzes erreicht wird). Selbst wenn ein für einen Motorneustart erforderlicher Zeitraum größer wird (in etwa 400 bis 500 ms), kann der Motor demgemäß zuverlässig neu gestartet werden. Nachstehend kann ein Neustarten des Motors durch Einspritzen von Kraftstoff in den Ansaugstoppzylinder 2D, wie es vorstehend beschrieben wird, auch als Kompressionsstart Zwei bezeichnet werden.
  • Aus der vorstehenden Beschreibung sollte sich verstehen, dass bei Motorneustart ein Kompressionsstart Eins, bei dem Kraftstoff in den Kompressionsstoppzylinder 2C eingespritzt wird, und ein Kompressionsstart Zwei, bei dem Kraftstoff in den Ansaugstoppzylinder 2D eingespritzt wird, abhängig davon, ob sich die Kolbenstoppposition des Kompressionsstoppzylinders 2C bezüglich nahe 80 Grad Kurbelwinkel VOT (abhängig von welcher Seite von 80 Grad Kurbelwinkel VOT auch immer) auf der Seite des unteren Totpunkts oder der Seite des oberen Totpunkts befindet, selektiv verwendet werden kann. Der Motor kann demgemäß unabhängig von der Kolbenposition bei Motorstopp zuverlässig neu gestartet werden.
  • Wie sich aus dem in 4 gezeigten Graph aber versteht, erfordert das Neustarten des Motors durch Kompressionsstart Eins eine wesentlich kürzere Zeit für den Neustart als beim Kompressionsstart Zwei, da es nicht erforderlich ist zu warten, bis der erste obere Totpunkt (der obere Totpunkt des Kompressionsstoppzylinders 2C) verstreicht.
  • Aus der Perspektive des Verringerns der Neustartzeit wird daher der Motor wünschenswerterweise durch einen Kompressionsstart Eins neu gestartet, und hierfür muss der Kolben 5 des Kompressionsstoppzylinders 2C zumindest an der unteren Totpunktseite nahe 80 Grad Kurbelwinkel VOT gestoppt werden.
  • Ein Zielbereich R einer Kolbenstoppposition, der in 3 gezeigt ist, wird als Bereich eingestellt, in dem der vorstehend beschriebene Kompressionsstart Eins durchgeführt werden kann. Daher wird eine Zwischenposition CAx, die ein oberer Grenzwert des Zielbereichs R ist, auf 90 Grad Kurbelwinkel VOT als Wert eingestellt, der eher an der unteren Totpunktseite von 80 Grad Kurbelwinkel VOT liegt. Durch Stoppen des Kolbens 5 des Kompressionsstoppzylinders 2C in einem solchen Zielbereich R (an der unteren Totpunktseite von 90 Grad Kurbelwinkel), kann ein Kompressionsstart Eins durchgeführt werden und eine Motorneustartzeit kann weiter verringert werden.
  • Selbst bei dem Versuch, die Kolbenstoppposition in dem vorstehend beschriebenen Zielbereich R zu halten, kommt es indessen zu einer Tendenz, dass sich Kolbenstopppositionen eher bei einer Zwischenposition (nahe der Zwischenposition Cax in 3) zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt konzentrieren, wo zwischen einer Kompressionsreaktionskraft und einer Ausdehnungsreaktionskraft, die auf den Kolben 5 wirken, ein Gleichgewicht hergestellt wird, wenn im Schnitt eine große Luftmenge in jedem Zylinder 2A bis 2D vorhanden ist.
  • 5 zeigt einen Graphen, der Kolbenstopppositionen des Kompressionsstoppzylinders 2C während eines Prozesses des automatischen Stoppens des Motors zwischen einem Fall, da eine Arbeitsstellung K der Ansaugdrossel 30 auf 3% eingestellt ist, und einem Fall, da die Arbeitsstellung K der Ansaugdrossel 30 auf 5% eingestellt ist, vergleicht. In dem Graphen zeigt im Einzelnen ein Areal X3 (ein Areal von konturierten Rauten), das eine Arbeitsstellung K von 0% darstellt, eine Kolbenstoppposition im Fall einer Steuerung eines automatischen Stoppens, wie etwa in 2 gezeigt, an, bzw. mit anderen Worten das Ausführen einer Kraftstoffabschaltung, nachdem die Ansaugdrossel 30 vollständig geschlossen ist (K = 0%) und das Beibehalten des vollständig geschlossenen Zustands, bis der Motor vollständig stoppt. Ferner zeigt ein Areal X4 (ein Areal von konturierten Dreiecken), das eine Arbeitsstellung K von 3% darstellt, eine Kolbenstoppposition in dem Fall an, bei dem in einem Zustand, bei dem die Ansaugdrossel 30 auf K = 3% geöffnet ist, eine ähnliche Steuerung durchgeführt wird. Da ferner die Motordrehzahl Ne während eines automatischen Stopps des Motors extrem niedrig ist, ist eine Arbeitsstellung K von 3% der Ansaugdrossel 30 äquivalent zu einem in etwa vollständig offenen Zustand der Ansaugdrossel 30 (mit anderen Worten strömt eine nahezu gleiche Menge an Frischluft wie bei vollständigem Öffnen ein, wenn die Ansaugdrossel 30 auf eine Arbeitsstellung K von 3% geöffnet ist). In dem in 5 gezeigten Graph stellt ferner eine horizontale Achse (Drehzahl Net des letzten OT) eine Motordrehzahl bei Passieren des letzten oberen Totpunkts bezüglich aller Zylinder unmittelbar vor einem Stoppen dar oder, mit anderen Worten, wenn ein Zylinder, der den oberen Totpunkt als letzter von den Zylindern 2A bis 2D erreicht, den oberen Totpunkt erreicht (in einem Viertakt-Vierzylindermotor, wie er in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben wird, der Punkt t4, bei dem der Ansaugstoppzylinder 2D oder ein Arbeitsstoppzylinder 2A (ein Zylinder, der sich während des Stoppens in einem Arbeitstakt befindet) den oberen Totpunkt erreicht). Weiterhin stellt eine vertikale Achse des in 5 gezeigten Graphen eine Kolbenstoppposition des Kompressionsstoppzylinders 2C dar. Nachstehend wird ”der letzte obere Totpunkt bezüglicher aller Zylinder unmittelbar vor dem Stopp”, wie er vorstehend beschrieben wird, als letzter OT bezeichnet.
  • Die Motordrehzahl Net bei Passieren des vorstehend beschriebenen letzten OT muss innerhalb eines bestimmten Bereich liegen, um einen letzten OT (letzten oberen Totpunkt) zu bilden. In dem in 5 gezeigten Beispiel liegt ein den letzten OT erfüllender Bereich bei in etwa 50 bis 200 U/min.
  • Das Areal X4 in dem in 5 gezeigten Graphen zeigt auf, dass, wenn die Arbeitsstellung K der Ansaugdrossel 30 3% beträgt, die Kolbenstopppositionen des Kompressionsstoppzylinders 2C unabhängig vom Wert der Motordrehzahl Net bei Passieren des letzten OT um in etwa 90 Grad Kurbelwinkel VOT konzentriert sind. Dies ist denkbarerweise auf die Tatsache zurückzuführen, dass bei Stoppen des Motors in einem Zustand, in dem die Arbeitsstellung K = 3% ist, eine bestimmte Luftmenge von dem Einlasskanal 28 zugeführt wird, wodurch eine Zunahme der durchschnittlichen Luftmenge in den jeweiligen Zylindern zu einem erhöhten Einfluss einer Kompressionsreaktionskraft (einer durch einen Überdruck verdichteter Luft erzeugten Reaktionskraft), die auf den Kolben 5 des Kompressionstaktyzlinders wirkt, und einer Ausdehnungsreaktionskraft (einer durch einen Unterdruck ausgedehnter Luft erzeugten Reaktionskraft), die auf den Kolben 5 des Arbeitstaktzylinders wirkt, führt. Wenn der Einfluss einer solchen Reaktionskraft aufgrund von Kompression oder Ausdehnen signifikant ist, ist eine letzte Stoppposition des Kolbens 5 unabhängig von der Drehzahl Net bei Passieren des letzten OT wahrscheinlich eine Zwischenposition zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt (mit anderen Worten nahe 90 Grad Kurbelwinkel, was eine Position ist, bei der zwischen der Kompressionsreaktionskraft und der Ausdehnungsreaktionskraft ein Gleichgewicht hergestellt wird) ist.
  • Wenn dagegen die Arbeitsstellung K der Ansaugdrossel 30 0% beträgt, wie durch das Areal X3 angezeigt ist, wird zwischen der Drehzahl Net bei Passieren des letzten OT und Kolbenstopppositionen des Kompressionsstoppzylinders 2C eine eindeutige Korrelation hergestellt. Je größer im Einzelnen die Drehzahl Net bei Passieren des letzten OT ist, desto näher liegt die Kolbenstoppposition des Kompressionsstoppzylinders 2C an dem oberen Totpunkt, und je kleiner die Drehzahl Net bei Passieren des letzten OT ist, desto näher liegt die Kolbenstoppposition des Kompressionsstoppzylinders 2C am unteren Totpunkt. Dies ist denkbarerweise auf die Tatsache zurückzuführen, dass bei Stoppen des Motors in einem Zustand, in dem die Arbeitsstellung K = 0% ist, eine Hubbewegung des Kolbens 5 in einem Zustand, in dem eine Verteilung in dem Einlasskanal 28 blockiert ist, bewirkt, dass eine durchschnittliche Luftmenge in jedem Zylinder allmählich abnimmt, und dadurch einen Einfluss von Reaktionskräften (einer Kompressionsreaktionskraft und einer Ausdehnungsreaktionskraft), die auf den Kolben 5 aufgrund von Kompression und Ausdehnung von Luft wirken, verringert. Wenn der Einfluss einer Kompressionsreaktionskraft oder einer Ausdehnungsreaktionskraft auf diese Weise kleiner wird, wird ein Einfluss einer Reibungskraft, die auf den Kolben 5 wirkt (einer Reaktionskraft aufgrund einer Gleitreibung zwischen dem Kolben 5 und einer Zylinderwand) vorherrschend. Da eine letzte Kolbenstoppposition von einer Größenordnung der Drehzahl Net bei Passieren des letzten OT (mit anderen Worten einer Differenz zwischen dem Moment des Kolbens 5 bei Passieren des letzten OT) abhängt, wird zwischen der Drehzahl Net bei Passieren des letzten OT und der Kolbenstoppposition eine eindeutige Beziehung hergestellt. In dem in 5 gezeigten Beispiel schwankt eine Kolbenstoppposition des Kompressionsstoppzylinders 2C abhängig von der Drehzahl Net bei Passieren des letzten OT grob zwischen 70 bis 115 Grad Kurbelwinkel VOT.
  • Wie vorstehend beschrieben muss zum Ermöglichen des Kompressionsstarts Eins, bei dem der Motor durch Einspritzen von erstem Kraftstoff in den Kompressionsstoppzylinder 2C neu gestartet wird, die Kolbenstoppposition des Zylinders 2C innerhalb eines Bereich R eingestellt werden, der sich an der unteren Totpunktseite der in 3 gezeigten Zwischenposition CAx befindet (in der vorliegenden Ausführungsform 90 Grad Kurbelwinkel VOT). Gemäß 5 fällt die Kolbenstoppposition in den Bereich R, wenn die Arbeitsstellung K der Ansaugdrossel 30 auf 0% (vollständig geschlossen) gestellt ist und die Motordrehzahl Net bei Passieren des letzten OT innerhalb von 60 bis 130 U/min. liegt (ein in 5 gezeigter Bereich P). Durch Einstellen der Arbeitsposition K auf 0% kann mit anderen Worten der Kolben 5 des Kompressionsstoppzylinders 2C an der unteren Totpunktseite von 90 Grad Kurbelwinkel VOT gestoppt werden, indem die Motordrehzahl Net bei Passieren des letzten OT innerhalb des Bereichs P (nachstehend als spezifischer Drehzahlbereich P bezeichnet) gehalten wird. Dadurch kann bei einem anschließenden Neustart der Motor prompt durch einen Kompressionsstart Eins gestartet werden.
  • Wenn dagegen die Arbeitsstellung K der Ansaugdrossel 30 3% beträgt, da sich Kolbenstopppositionen des Kompressionsstoppzylinders 2C nahe 90 Grad Kurbelwinkel VOT konzentrieren, ist es schwierig, den Kolben 5 zuverlässig nahe der unteren Totpunktseite von 90 Grad Kurbelwinkel zu stoppen.
  • Unter Berücksichtigung des Vorstehenden wird in der vorliegenden Ausführungsform die Arbeitsstellung K der Ansaugdrossel 30 bei dem Punkt t1 in 2 (wenn die automatische Stoppbedingung erfüllt ist) auf 0% (vollständig geschlossen) eingestellt, wodurch der vollständig geschlossene Zustand bis zu einem Punkt t5 gehalten wird, bei dem der Motor zu einem vollständigen Stopp kommt. Da, wie durch das Areal X3 in 5 angezeigt, die Kolbenstopppositionen des Kompressionsstoppzylinders 2C eine bestimmte Breite an jeder Seite von 90 Grad Kurbelwinkel VOT aufweisen müssen, kann demgemäß ein Fall erzeugt werden, bei dem der Kolben 5 an der unteren Totpunktseite von 90 Grad Kurbelwinkel VOT stoppt.
  • Die Kolbenstoppposition kommt aber zu der unteren Totpunktseite von 90 Grad Kurbelwinkel VOT, wenn die Motordrehzahl Net bei Passieren des letzten OT innerhalb des vorstehend beschriebenen spezifischen Drehzahlbereichs P (60 bis 130 U/min.) liegt. Um den Kolben an der unteren Totpunktseite von 90 Grad Kurbelwinkel zuverlässig zu stoppen, muss die Motordrehzahl Net bei Passieren des letzten OT mit anderen Worten innerhalb des spezifischen Drehzahlbereichs P gehalten werden. Als zu diesem Zweck durchgeführte Steuerung wird in der vorliegenden Ausführungsform eine an dem Motor angelegte Last (Kurbelwelle 7) durch Ändern eines Zielerzeugungsstroms Ge des Drehstromgenerators 32 gemäß einer Abnahmerate der Motordrehzahl Ne an dem Punkt t3 in 2 angepasst, so dass die Motordrehzahl Net bei Passieren des letzten OT (des Punkts t4) in den spezifischen Drehzahlbereich P fällt.
  • Der spezifische Drehzahlbereich P wird entsprechend einer Verteilung des Areals X3 in 5 auf einen Bereich an einer Seite niedriger Drehzahl eines Zwischenwerts (130 U/min) eines Drehzahlbereichs zwischen einem oberen Grenzwert (in etwa 200 U/min.) und einem unteren Grenzwert (in etwa 50 U/min.) der Motordrehzahl Net bei Passieren des letzten OT eingestellt. Durch Einstellen eines Bereichs, der bezüglich eines Drehzahlbereichs von relativ niedrigerer Drehzahl ist und der möglicherweise der letzte OT werden kann, als spezifischer Drehzahlbereich P kann eine Kolbengeschwindigkeit bei Passieren des letzten OT relativ reduziert werden und der Kolben 5 des Kompressionsstoppzylinders 2C kann zuverlässig in dem vorstehend beschriebenen Zielbereich R (an der unteren Totpunktseite der Zwischenposition CAx zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt) gestoppt werden.
  • In dem in 2 gezeigten Beispiel wird ferner als Steuerung zum Anpassen des Zielerzeugungsstroms Ge Ge zunächst angehoben (bei dem Punkt t1) und dann bei dem folgenden Punkt t3 um einen erforderlichen Betrag von dem erhöhten Wert reduziert. Der Zielerzeugungsstrom Ge des Drehstromgenerators 32 wird durch ein solches Verfahren gesteuert, da das Ansprechvermögen von Ge auf eine Steuerung besser ist, wenn Ge reduziert wird, als wenn Ge angehoben wird, und es ein sofortiges Anpassen der an dem Motor angelegten Last ermöglicht.
  • Als Nächstes wird ein Steuerungsvorgang des Steuergeräts für automatisches Stoppen 51 des ECU 50, der wie vorstehend beschrieben für die Steuerung während eines automatischen Stopps des Motors zuständig ist, unter Bezug auf ein in 6 gezeigtes Flussdiagramm beschrieben. Bei Start des Ablaufs, der in dem in 6 gezeigten Flussdiagramm dargestellt ist, führt das Steuergerät für automatisches Stoppen 51 eine Steuerung zum Lesen verschiedener Sensorwerte aus (Schritt S1). Im Einzelnen werden jeweilige Messsignale von dem Wassertemperatursensor SW1, dem Kurbelwinkelsensor SW2, dem Nockenwinkelsensor SW3, dem Ansaugdrucksensor SW4, dem Luftstromsensor SW5, dem Gasbetätigungsstellungssensor SW6, dem Bremssensor SW7, dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor SW8 und dem Batteriesensor SW9 gelesen, und beruhend auf den Signalen werden verschiedene Informationen, einschließlich einer Motorkühlwassertemperatur, einer Drehzahl, eines Kurbelwinkels, einer Zylinderdifferenzierungsinformation, eines Einlassdrucks, eines Einlassstroms, einer Gasbetätigungsstellung, einer Betätigung oder Nichtbetätigung der Bremse, einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer restlichen Batteriekapazität, erfasst.
  • Als Nächstes stellt das Steuergerät für automatisches Stoppen 51 beruhend auf den bei Schritt S1 erfassten Informationen fest, ob die automatische Stoppbedingung des Motors erfüllt wurde oder nicht (Schritt S2). Zum Beispiel wird die automatische Stoppbedingung als erfüllt betrachtet, wenn alle von mehreren Bedingungen erreicht sind, wie etwa Bedingungen, die erfordern, dass das Fahrzeug steht (Fahrzeuggeschwindigkeit = 0 km/h), die Betätigungsstellung des Gaspedals 36 bei null ist (Gas AUS), das Bremspedal 37 betätigt wird (Bremse EIN), die Motorkühlwassertemperatur höher oder gleich einem vorbestimmten Wert ist (warmer Zustand) und die restliche Batteriekapazität höher oder gleich einem Wert ist. Bezüglich der Fahrzeuggeschwindigkeit muss ferner ein vollständiger Stopp (Fahrzeuggeschwindigkeit = 0 km/h) nicht unbedingt als Bedingung eingestellt sein. Alternativ kann eine Bedingung eingestellt sein, die erfordert, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner oder gleich einer vorbestimmten niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit ist (zum Beispiel kleiner oder gleich 5 km/h).
  • Wenn bei Schritt S2 die Feststellung JA lautet und die automatische Stoppbedingung als erfüllt bestätigt wird, stellt das Steuergerät für automatisches Stoppen 51 die Arbeitsstellung K der Ansaugdrossel 30 auf vollständig geschlossen (0%) (Schritt S3) und führt eine Steuerung zum Erhöhen des Zielerzeugungsstroms Ge des Drehstromgenerators 32 aus (Schritt S4).
  • Wie in dem in 2 gezeigten Zeitablaufdiagramm dargestellt ist, wird im Einzelnen an dem Punkt t1, bei dem die automatische Stoppbedingung erfüllt ist, die Arbeitsstellung K der Ansaugdrossel 30 von einer vorbestimmten hohen Position, die während eines normalen Betriebs eingestellt ist (in dem gezeigten Beispiel 80%), auf vollständig geschlossen (0%) reduziert. Gleichzeitig wird der Zielerzeugungsstrom Ge des Drehstromgenerators 32 von einem eingestellten Wert bis zu dem Punkt t1 zu einem vorab ermittelten vorgegebenen Wert angehoben. Unter der Annahme, dass der Zielerzeugungsstrom Ge während Leerlauf abhängig von einer Bedingung wie etwa einer restlichen Batteriekapazität oder einer elektrischen Last an dem Fahrzeug zum Beispiel auf einen Bereich von 0 bis 50 A eingestellt ist, wird der Zielerzeugungsstrom Ge auf 60 A angehoben, was ein höherer Wert ist.
  • Anschließend stellt das Steuergerät für automatisches Stoppen 51 beruhend auf dem Ansaugdrucksensor SW4 fest, ob ein Ansaugdruck (Ladedruck) Bt unter einen vorab ermitteln Schwellenwert Btx gefallen ist oder nicht (Schritt S5). Da mit anderen Worten die Luft in dem Einlasskanal 28 zu der Ablassseite befördert wird und der Druck in dem Einlasskanal 28 zu einem Unterdruck wird, nachdem der Kolben 5 mehrere Hubbewegungen bei vollständig geschlossener Ansaugdrossel 30 ausführt, wird die Feststellung von Schritt S5 vorgenommen, um eine Wirkung einer Druckreduzierung zu bestätigen. In diesem Fall ist der Schwellenwert Btx auf –20 kPa eingestellt.
  • Wenn bei Schritt S5 eine Feststellung JA lautet und der Ansaugdruck Bt unter dem Schwellenwert Btx liegend bestätigt wird, führt das Steuergerät für automatisches Stoppen 51 eine Steuerung aus, um eine Zufuhr von Kraftstoff von dem Kraftstoffeinspritzventil 15 zu stoppen, indem es einen geschlossenen Zustand des Kraftstoffeinspritzventils 15 ständig beibehält (Schritt S6). In dem in 2 gezeigten Zeitablaufdiagramm wird die Kraftstoffzufuhr an dem Punkt t2, bei dem der Ansaugdruck Bt unter –20 kPa (Schwellenwert Btx) gefallen ist, gestoppt (Kraftstoffabschaltung).
  • Als Nächstes stellt das Steuergerät für automatisches Stoppen 51 fest, ob ein Wert einer Motordrehzahl Ne innerhalb eines ersten vorgegeben Bereichs liegt, der vorab ermittelt wurde, wenn der Kolben 5 eines der Zylinder 2A bis 2D den oberen Totpunkt erreicht (Drehzahl des oberen Totpunkts) (Schritt S7). Da wie in 2 gezeigt die Motordrehzahl Ne zudem allmählich abnimmt, während sie wiederholt fällt, sobald einer der Zylinder 2A bis 2D den oberen Totpunkt der Kompression erreicht, und erneut steigt, nachdem sich der Zylinder an dem oberen Totpunkt der Kompression vorbeibewegt, kann die Drehzahl des oberen Totpunkts als Drehzahl Ne gemessen werden, die bezüglich der Höhen und Tiefen einem Zeitpunkt eines Tals entspricht.
  • Die Feststellung in Schritt S7 bezüglich der Drehzahl des oberen Totpunkts erfolgt, um einen Zeitpunkt des Passierens (der Punkt 13 in 2) des n-ten vorherigen oberen Totpunkts bezüglich des letzten oberen Totpunkts unmittelbar vor dem Motorstoppen zu bestimmen (letzter OT). Während des Prozesses des automatischen Stoppens des Motors gibt es mit anderen Worten eine bestimmte Regelmäßigkeit, wie die Drehzahl Ne des Motors abnimmt. Durch Studierender Drehzahl Ne bei Passieren des oberen Totpunkts (Drehzahl des oberen Totpunkts) ist es daher möglich, eine umgekehrte chronologische Reihenfolge des oberen Totpunkts bezüglich des letzten OT zu schätzen. Durch Messer der Drehzahl des oberen Totpunkts nach Bedarf und Feststellen, ob die Drehzahl des oberen Totpunkts in einen vorab ermittelten ersten vorgegebenen Bereich fällt (ein vorab durch Experiment oder dergleichen geprüfter Bereich, der einer Drehzahl des n-ten vorherigen oberen Totpunkts bezüglich des letzten OT entspricht), wird ein Zeitpunkt des Passierens des n-ten vorherigen (in 3 zweitletzten) Totpunkts bezüglich des letzten OT bestimmt.
  • Wenn in Schritt S7 eine Feststellung JA lautet und der vorliegende Zeitpunkt beruhend auf einer Motordrehzahl Ne an diesem Punkt (dem Punkt t3 in 2) als Zeitpunkt des Passierens des n-ten vorherigen oberen Totpunkts bezüglich des letzten OT bestätigt wird, berechnet das Steuergerät für automatisches Stoppen 51 einen Reduktionszielwert, der anzeigt, in welchem Maße der Zielerzeugungsstrom Ge des Drehstromgenerators 32 von einem vorherigen Wert (ein Wert nach dem Punkt t1) (Schritt S8) zu reduzieren ist, und führt eine Steuerung zum Reduzieren des Zielerzeugungsstroms Ge gemäß dem berechneten Reduktionszielwert aus (Schritt S9).
  • Der Betrag der Reduzierung des Zielerzeugungsstroms Ge bei Schritt S9 wird kleiner eingestellt, wenn eine Drehzahl des oberen Totpunkts, die in Schritt S7 innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegend festgestellt wird, näher an einem oberen Grenzwert des vorgegebenen Bereichs liegt, und wird größer eingestellt, wenn die Drehzahl des oberen Totpunkts näher an einem unteren Grenzwert des vorgegebenen Bereichs liegt. Je größer mit anderen Worten die Drehzahl des n-ten (Punkt t3) vorherigen oberen Totpunkts bezüglich des letzten OT ist, desto größer ist der Wert des Zielerzeugungsstroms Ge des Drehstromgenerators 32 (desto größer die Motorlast), und je kleiner die Drehzahl des oberen Totpunkts an dem Punkt t3 ist, desto kleiner ist der Wert des Zielerzeugungsstroms Ge (desto kleiner die Motorlast).
  • Durch Ausführen dieser Steuerung wird die Änderung der Drehzahl Net, wenn der Motor den letzten OT (den Punkt t4) erreicht, relativ niedrig und fällt mit einer beträchtlich hohen Wahrscheinlichkeit in den in 5 gezeigten spezifischen Drehzahlbereich P.
  • Als Nächstes stellt das Steuergerät für automatisches Stoppen 51 fest, ob ein Wert einer Motordrehzahl Ne innerhalb eines zweiten vorgegeben Bereichs liegt, der vorab ermittelt wurde, wenn einer der Zylinder 2A bis 2D den oberen Totpunkt erreicht (Drehzahl des oberen Totpunkts) (Schritt S10). Der zweite vorgegebene Bereich, der für diese Feststellung verwendet wird, dient zum Bestimmen, dass der letzte OT passiert wurde, und wird auf einen Wert eingestellt, der kleiner als der erste vorgegebene Bereich von Schritt S7 ist. In ähnlicher Weise wie bereits für Schritt S7 beschrieben, ist vorab durch Experiment oder dergleichen zu prüfen, welche Art von Drehzahlbereich eine Ermittlung des letzten OT ermöglicht.
  • Wenn bei Schritt S10 eine Feststellung JA lautet und der vorliegende Zeitpunkt als ein Zeitpunkt des Passierens des letzten OT bestätigt wird, führt das Steuergerät für automatisches Stoppen 51 an diesem Punkt (dem Punkt t4 in 2) eine Steuerung zum Einstellen des Zielerzeugungsstroms Ge des Drehstromgenerators 32 auf einen vorab ermittelten vorgegebenen Wert (zum Beispiel 0 A) aus (Schritt S11).
  • Nachdem er dieser Steuerung unterzogen wurde, erreicht der Motor einen Zustand eines vollständigen Stoppens (Punkt t5 in 2), ohne anschließend jemals den oberen Totpunkt zu passieren (auch wenn er zeitweilig in einer Gegendrehrichtung betätigt wird). In den meisten Fallen liegt die Kolbenposition des Kompressionsstoppzylinders 2C an diesem Punkt denkbarerweise innerhalb des in 3 gezeigten Zielbereichs R oder mit anderen Worten an der unteren Totpunktseite der Zwischenposition CAx (in diesem Fall 90 Grad Kurbelwinkel) zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt. Da wie vorstehend beschrieben mit anderen Worten während des Prozesses des Stoppens des Motors die Ansaugdrossel 30 vollständig geschlossen ist (0%) und die Kraftstoffabschaltung durchgeführt wird (S3, S6) und der Zielerzeugungsstrom Ge des Drehstromgenerators 32 angepasst wird, bevor der Motor den letzten OT erreicht (S9), besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Motordrehzahl Net bei Passieren des letzten OT in den in 5 gezeigten spezifischen Drehzahlbereich P fällt. Wenn dies der Fall ist, liegt gemäß der in 5 gezeigten Beziehung die Kolbenposition des Kompressionsstoppzylinders 2C bei einem vollständigen Stopp des Motors an der unteren Totpunktseite von 90 Grad Kurbelwinkel (= CAx).
  • Anschließend stellt das Steuergerät für automatisches Stoppen 51 fest, ob die Motordrehzahl Ne = 0 U/min., um festzustellen, ob der Motor vollständig gestoppt ist oder nicht (Schritt S12). Wenn der Motor vollständig gestoppt ist, wird eine Steuerung zum Einstellen der Arbeitsstellung K der Ansaugdrossel 30 auf eine Arbeitsstellung, die während Normalbetrieb eingestellt ist (z. B. 80%), ausgeführt (Schritt S13).
  • (4) Neustartsteuerung
  • Als Nächstes wird der Inhalt der Steuerung, die von dem Neustartsteuergerät 52 des ECU 50 nach dem automatischen Stopp des Motors durchgeführt wird, unter Bezug auf das in 7 gezeigte Flussdiagramm beschrieben.
  • Bei Start des Prozesses, der in dem in 7 gezeigten Flussdiagramm dargestellt ist, stellt das Neustartsteuergerät 52 beruhend auf verschiedenen Sensorwerten fest, ob eine Neustartbedingung des Motor erfüllt ist oder nicht (Schritt S21). Zum Beispiel wird die Neustartbedingung als erfüllt betrachtet, wenn mindestens eine Bedingung von Bedingungen erreicht ist, die erfordern, dass das Gaspedal 36 niedergedrückt wurde, um das Fahrzeug zu bewegen (Gas EIN), die restliche Batteriekapazität abgenommen hat, die Motorkühlwassertemperatur unter einen vorbestimmten Wert gefallen ist (kalter Zustand), eine Stoppdauer des Motors (ein nach dem automatischen Stoppen verstrichener Zeitraum) einen vorbestimmten Zeitraum überschritten hat und dergleichen.
  • Wenn bei S21 eine Feststellung JA lautet und die Neustartbedingung als erfüllt bestätigt wird, stellt das Neustartsteuergerät 52 fest, ob eine Kolbenstoppposition des Kompressionsstoppzylinders 2C innerhalb des in 3 gezeigten Zielbereichs R oder mit anderen Worten an der unteren Totpunktseite der Zwischenposition CAx (in diesem Fall 90 Grad Kurbelwinkel) zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt liegt oder nicht (Schritt S22).
  • An diesem Punkt sollte in den meisten Fällen die Kolbenstoppposition des Kompressionsstoppzylinders 2C aufgrund der vorstehend beschriebenen Wirkung der Steuerung des automatischen Stoppens (6) innerhalb des Zielbereichs R (an der unteren Totpunktseite von CAx) liegen. Es ist aber denkbar, dass es Fälle gibt, bei denen aus irgendeinem Grund die Kolbenstoppposition des Kompressionsstoppzylinders 2C außerhalb des Zielbereichs R (an der oberen Totpunktseite des CAx) fällt. Daher erfolgt die Feststellung von Schritt S22 als Vorsichtsmaßnahme.
  • Wenn bei Schritt S22 eine Feststellung JA lautet und die Kolbenstoppposition des Kompressionsstoppzylinders 2C in dem Zielbereich R (an der unteren Totpunktseite von CAx) liegend bestätigt wird, führt das Neustartsteuergerät 52 eine Steuerung zum Neustarten des Motors durch Einspritzen eines ersten Kraftstoffs in den Kompressionsstoppzylinder 2C (Kompressionsstart Eins) aus (Schritt S23). Durch Antreiben des Startermotors 34, um an der Kurbelwelle 7 eine Drehkraft anzulegen, während Kraftstoff in den Kompressionsstoppzylinder 2C eingespritzt wird und eine Selbstzündung des Kraftstoffs herbeigeführt wird, wird der Motor mit anderen Worten durch Neustarten der Verbrennung von dem Punkt, da der erste obere Totpunkt von dem Motor als Ganzes erreicht wird, neu gestartet.
  • Auch wenn dies unwahrscheinlich ist, führt indessen, wenn bei Schritt S22 eine Feststellung NEIN lautet und die Kolbenstoppposition des Kompressionsstoppzylinders 2C als außerhalb des Zielbereichs R liegend bestätigt wird, das Neustartsteuergerät 52 eine Steuerung zum Neustarten des Motors durch Einspritzen von erstem Kraftstoff in den Ansaugstoppzylinder 2D (Kompressionsstart Zwei) aus (Schritt S24). Durch Antreiben des Startermotors 34, um an der Kurbelwelle 7 eine Drehkraft anzulegen, während Kraftstoff in den Ansaugstoppzylinder 2D eingespritzt wird und eine Selbstzündung des Kraftstoffs herbeigeführt wird, wird der Motor mit anderen Worten durch Neustarten der Verbrennung von dem Punkt, da der zweite obere Totpunkt von dem Motor als Ganzes erreicht wird, neu gestartet.
  • (5) Vorteile bei Betrieb und dergleichen
  • Wie vorstehend beschrieben wird in der vorliegenden Ausführungsform während einer Steuerung eines automatischen Stopps eines Motors, der durch einen Viertaktdieselmotor gebildet ist, durch Einstellen einer Arbeitsstellung der Ansaugdrossel 30 auf vollständig geschlossen (0%) (der Punkt t1 in 2), Ausführen einer Kraftstoffabschaltung zum Stoppen der Kraftstoffeinspritzung von dem Kraftstoffeinspritzventil 15 (der Punkt t2) und anschließendes Reduzieren eines Zielerzeugungsstroms Ge des Drehstromgenerators 32 gemäß einer Abnahmerate einer Motordrehzahl Ne (der Punkt t3) bei Passieren des letzten OT (der letzte obere Totpunkt aller Zylinder unmittelbar vor dem Stopp) die Motordrehzahl Ne innerhalb des in 5 gezeigten spezifischen Drehzahlbereichs P eingestellt. Eine solche Konfiguration ist vorteilhaft, da die Kolbenstoppposition des Kompressionsstoppzylinders 2C mit höherer Genauigkeit innerhalb des in 3 gezeigten Zielbereichs R gehalten werden kann und dadurch eine Selbstzündung des in den Kompressionsstoppzylinder 2C für einen Neustart eingespritzten Kraftstoffs zuverlässig herbeigeführt werden kann und der Motor in einem kürzeren Zeitraum neu gestartet werden kann.
  • Wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform nimmt mit anderen Worten, wenn die Ansaugdrossel 30 während einer Steuerung eines automatischen Stopps des Motors vollständig geschlossen ist und der vollständig geschlossene Zustand bis zu einem vollständigen Stopp des Motors beibehalten wird, eine durchschnittliche Luftmenge in den jeweiligen Zylindern 2A bis 2D ab und eine Kolbenposition bei Motorstopp wird bei Passieren des letzten OT (mit anderen Worten eine Differenz des Moments eines Kolbens bei Überwinden des letzten oberen Totpunkts) gegenüber einer Größenordnung einer Motordrehzahl Net empfindlicher. Nach dem gezielten Erzeugen eines solchen Zustands wird daher in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Zielerzeugungsstrom Ge des Drehstromgenerators 32 an einem bestimmten Punkt (in 2 an dem Punkt t3) angepasst, um sicherzustellen, dass die Motordrehzahl Net bei Passieren des letzten OT in den in 5 gezeigten spezifischen Drehzahlbereich P fällt. Demgemäß kann die Kolbenstoppposition des Kompressionsstoppzylinders 2C mit hoher Wahrscheinlichkeit an der unteren Totpunktseite einer Zwischenposition CAx zwischen einem oberen Totpunkt und unteren Totpunkt (dem Zielbereich R) gehalten werden.
  • Wenn der Kolben 5 des Kompressionsstoppzylinders 2C innerhalb eines solchen Bereichs R liegt, wenn der Startermotor 34 zum Neustarten des Motors angetrieben wird, wird Luft in dem Zylinder 2C durch ein Aufsteigen des Kolbens 5 ausreichend verdichtet und erwärmt. Dadurch kann durch Einspritzen eines ersten Kraftstoffs in den Zylinder 2C eine Selbstzündung und Verbrennung des Kraftstoffs zuverlässig herbeigeführt werden. Demgemäß kann die Verbrennung von einem Punkt neu gestartet werden, bei dem der erste obere Totpunkt von dem Motor als Ganzes erreicht wird, und der Motor kann prompt neu gestartet werden.
  • Weiterhin wird bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform bei Passieren des oberen Totpunkts eines Zylinders, der einen oberen Totpunkt mit einer Taktanzahl n vor dem letzten OT (dem Punkt t3 in 2) erreicht, ein Reduktionszielwert des Zielerzeugungsstroms Ge des Drehstromgenerators 32 beruhend auf der Motordrehzahl Ne zu diesem Zeitpunkt berechnet, wodurch der Zielerzeugungsstrom Ge des Drehstromgenerators 32 gemäß dem Zielwert verändert wird. Daher kann eine an dem Motor angelegte Last gemäß einer Abnahmerate einer Motordrehzahl Ne vor Erreichen des letzten OT geeignet angepasst werden und die Motordrehzahl Net bei Passieren des letzten OT kann zuverlässig in dem spezifischen Drehzahlbereich P gehalten werden. Demgemäß kann die Kolbenstoppposition des Kompressionsstoppzylinders 2C bei einer höheren Genauigkeit in dem Zielbereich R gehalten werden und es kann ein prompter Motorneustart durch Einspritzen eines ersten Kraftstoffs in den Zylinder 2C (Kompressionsstart Eins) erreicht werden.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird insbesondere der Zielerzeugungsstrom Ge des Drehstromgenerators 32 zeitweilig an dem Punkt t1 angehoben, bei dem die automatische Stoppbedingung des Motors erfüllt ist, und wird dann bei Passieren des n-ten vorherigen oberen Totpunkts vor dem letzten OT an dem Punkt t3 um einen erforderlichen Betrag reduziert. Daher kann die Motorlast vor Erreichen des letzten OT mit ausgezeichnetem Ansprechvermögen angepasst werden.
  • Der Zielerzeugungsstrom Ge des Drehstromgenerators 32 kann bei Reduzieren von Ge verglichen mit dem Anheben von Ge mit anderen Worten mit höherem Ansprechvermögen gesteuert werden.
  • Durch vorheriges Anheben von Ge bei dem Start der Steuerung des automatischen Stoppens des Motors und dann Reduzieren von Ge an dem Punkt t3 um einen erforderlichen Betrag kann daher die an dem Motor angelegte Last mit ausgezeichnetem Ansprechvermögen angepasst werden und die Kolbenstoppposition des Kompressionsstoppzylinders 2C kann zuverlässiger in dem Zielbereich R gehalten werden.
  • Da zudem in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Ansaugdrossel 30 an einem Punkt vor dem vollständigen Schließen der Ansaugdrossel 30 (ein Punkt vor t1) unabhängig von dem Betriebszustand des Motors bei einer bestimmten Ventilöffnungsstellung gehalten wird (in dem in 2 gezeigten Beispiel K = 80%), kann eine Zündstabilität bis unmittelbar vor dem Start einer Steuerung des automatischen Stoppens (bis t1) ausreichend sichergestellt werden und eine Änderung der Motordrehzahl Ne bei Start der Steuerung des automatischen Stoppens kann effektiv verhindert werden. Demgemäß können Vorteile gewonnen werden, da die Motordrehzahl Ne entsprechend einer geplanten Linie, die vorab angenommen wird, abgesenkt werden kann und der bis zum vollständigen Stopp des Motors erforderliche Zeitraum (Stoppzeit) effektiv stabilisiert werden kann.
  • Zwar ist ferner die vorstehend beschriebene Ausführungsform so konfiguriert ist, dass durch Einstellen der Arbeitsstellung K der Ansaugdrossel 30 an dem Punkt t1, bei dem die automatische Stoppbedingung des Motors erfüllt ist, auf vollständig geschlossen (0%) und Halten des vollständig geschlossenen Zustands bis zu einem vollständigen Stopp des Motors (Drehzahl Ne = 0 U/min.) eine Situation erzeugt wird, bei der die Kolbenstoppposition des Kompressionsstoppzylinders 2C entsprechend der Motordrehzahl Net bei Passieren des letzten OT relativ breit schwank, wie durch die Verteilung des in 5 gezeigten Areals X3 dargestellt ist. Solange aber eine Verteilung, wie sie durch das in 5 gezeigte Areal X3 dargestellt ist, erhalten werden kann, muss eine Arbeitsstellung K = 0% nicht unbedingt bis zu einem vollständigen Stopp des Motors beibehalten werden. Zum Beispiel ist denkbar, dass eine Verteilung ähnlich dem Areal X3 (eine nach unten fallende Verteilung) durch Einstellen der Arbeitsstellung K auf 0% bis zu dem Punkt des Passierens des letzten OT (der Punkt t4 in 2) erhalten werden kann. Daher kann die Arbeitsstellung K der Ansaugdrossel 30 zumindest bis zum letzten OT bei 0% gehalten werden.
  • In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Arbeitsstellung K der Ansaugdrossel 30 weiterhin an dem Punkt t1, an dem die automatische Stoppbedingung des Motors erfüllt ist, auf vollständig geschlossen (0%) eingestellt und an dem Punkt t2, an dem der Ansaugdruck um ein bestimmtes Maß gefallen ist, wird eine Kraftstoffabschaltung durchgeführt, um eine Zufuhr von Kraftstoff von dem Kraftstoffeinspritzventil 15 zu stoppen. Die Kraftstoffabschaltung kann aber an dem gleichen Punkt t1, an dem die Ansaugdrossel 30 vollständig geschlossen ist, ausgeführt werden.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird zudem der Zielerzeugungsstrom Ge des Drehstromgenerators 32 zeitweilig an dem Punkt t1 angehoben, bei dem die automatische Stoppbedingung des Motors erfüllt ist, und wird dann bei Passieren des n-ten vorherigen oberen Totpunkts vor dem letzten OT an dem Punkt t3 um einen erforderlichen Betrag reduziert. Alternativ kann der Zielerzeugungsstrom Ge zwischen den Punkten t1 und t3 bei einem relativ niedrigen Wert gehalten werden und an dem Punkt t3 (ein Punkt, an dem der n-te vorherige obere Totpunkt vor dem letzten OT passiert wird) abhängig von der Motordrehzahl Ne zu diesem Zeitpunkt angehoben werden. In diesem Fall ist ein Ansprechvermögen auf die Steuerung nicht so gut wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, bei der der Zielerzeugungsstrom Ge an dem Punkt t3 gesenkt wird. Wenn aber zum Beispiel Daten, die beschreiben, wie viel Zeit zum Anheben des Zielerzeugungsstroms Ge um einen erforderlichen Betrag erforderlich ist, vorab zur Verfügung stehen, ist es denkbar, dass durch Ausführen einer Steuerung unter Berücksichtigung einer solchen Ansprechzeit die Motordrehzahl Net bei Passieren des letzten OT in ähnlicher entsprechender Weise wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform innerhalb des spezifischen Drehzahlbereichs P gehalten werden kann.
  • Ferner wird in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die erzeugte Elektrizität (Zielerzeugungsstrom Ge) des Drehstromgenerators 32 an dem Punkt t3 bei Passieren des n-ten vorherigen oberen Totpunkts vor dem letzten OT verändert, um die an dem Motor angelegte Last anzupassen. Wenn aber ein anderes Nebenaggregat als der Drehstromgenerator 32 zum Anlegen einer Last an dem Motor (Kurbelwelle 7) verfügbar ist, kann die Motorlast durch Steuerung eines Betriebs des Nebenaggregats angepasst werden.
  • Weiterhin wurde in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ein Beispiel beschrieben, in dem eine Steuerung eines automatischen Stopps/Neustarts gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem Dieselmotor (einem Motor, der durch Selbstzündung Dieselkraftstoff verbrennt,) als Beispiel für einen Kompressionsselbstzündungsmotor verwendet. Konfigurationen, die der vorliegenden Erfindung ähnlich sind, können aber auch bei anderen Kompressionsselbstzündungsmotoren als einem Dieselmotor verwendet werden. Während zum Beispiel Motoren, bei denen ein Kraftstoff, der Benzin umfasst, bei einem hohen Kompressionsverhältnis verdichtet wird und eine Selbstzündung desselben herbeigeführt wird, aktuell untersucht und entwickelt werden, kann die Steuerung eines automatischen Stopps/Neustarts gemäß der vorliegenden Erfindung auch in geeigneter Weise bei solchen Kompressionsselbstzündungsbenzinmotoren verwendet werden.
  • Schließlich wird ein Überblick über Konfigurationen und Arbeitswirkungen der vorliegenden Erfindung geboten, die beruhend auf der vorstehend beschriebenen Ausführungsform offenbart wurde.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Starter eines Kompressionsselbstzündungsmotors, der in einen Zylinder eingespritzten Kraftstoff durch Selbstzündung verbrennt, wobei der Starter den Motor automatisch stoppt, wenn eine vorgegebene automatische Stoppbedingung, die für den Motor vorab ermittelt wird, erfüllt ist, und, wenn eine vorgegebene Neustartbedingung anschließend erfüllt ist, den Motor durch Verwenden eines Startermotors zum Anlegen einer Drehkraft an dem Motor und durch Ausführen von Kraftstoffeinspritzung zu einem Kompressionsstoppzylinder, der während des Motorstopps ein Zylinder in einem Kompressionstakt ist, neu startet. Der Starter umfasst ein Steuergerät, das verschiedene Vorrichtungen steuert, einschließlich einer Ansaugdrossel, die einen Durchsatz von Luft, die durch einen Einlasskanal des Motors strömt, anpasst, eines Kraftstoffeinspritzventils, das Kraftstoff in jeweilige Zylinder des Motors einspritzt, und eines Nebenaggregats, das an dem Motor eine Last anlegt. Das Steuergerät führt eine Kraftstoffabschaltung aus, bei der eine Kraftstoffeinspritzung von dem Kraftstoffeinspritzventil gestoppt wird, stellt eine Arbeitsposition der Ansaugdrossel auf vollständig geschlossen und behält den vollständig geschlossenen Zustand zumindest bis zum letzten OT, der der letzte obere Totpunkt unmittelbar vor dem Stopp aller Zylinder ist, bei, nachdem die automatische Stoppbedingung erfüllt ist, und stoppt ferner durch Steuern eines Betriebs des Nebenaggregats, der nach der Kraftstoffabschaltung durchgeführt wird, und Anpassen einer Motorlast, so dass eine Motordrehzahl bei Passieren des letzten OT in einen spezifischen Drehzahlbereich fällt, der vorab ermittelt wird, einen Kolben des Kompressionsstoppzylinders an einer Position, die sich an einer unteren Totpunktseite einer Zwischenposition zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt befindet.
  • Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Startverfahren des Kompressionsselbstzündungsmotors. Das Startverfahren umfasst: nachdem die automatische Stoppbedingung erfüllt ist, einen Schritt des Ausführens einer Kraftstoffabschaltung, bei der eine Kraftstoffeinspritzung von einem an jedem Zylinder des Motors vorgesehenen Kraftstoffeinspritzventil gestoppt wird, des Einstellens einer Arbeitsstellung einer Ansaugdrossel, die einen Durchsatz einer durch einen Einlasskanal des Motors strömenden Luft anpasst, auf vollständig geschlossen und des Beibehaltens des vollständig geschlossenen Zustands zumindest bis zu dem letzten OT, der der letzte obere Totpunkt unmittelbar vor einem Stopp aller Zylinder ist; und des Stoppens eines Kolbens des Kompressionsstoppzylinders an einer unteren Totpunktseite einer Zwischenposition zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt durch Steuern, nach der Kraftstoffabschaltung, eines Betriebs eines Nebenaggregats, das an dem Motor eine Last anlegt, und Anpassen einer Motorlast, so dass eine Motordrehzahl bei Passieren des letzten OT in einem spezifischen Drehzahlbereich fällt, der vorab ermittelt wird.
  • Wie bei den vorstehend beschriebenen Erfindungen nimmt, wenn die Ansaugdrossel während einer Steuerung des automatischen Stopps des Motors vollständig geschlossen ist und der vollständig geschlossene Zustand zumindest bis zu dem letzten OT beibehalten wird, eine durchschnittliche Luftmenge in den jeweiligen Zylindern ab und eine Kolbenposition wird bei Motorstopp gegenüber einer Größenordnung einer Motordrehzahl bei Passieren des letzten OT (mit anderen Worten eine Differenz des Moments eines Kolbens bei Überwinden des letzten oberen Totpunkts) empfindlicher. Daher wird in der vorliegenden Erfindung nach dem gezielten Erzeugen eines solchen Zustands die Motorlast durch Steuern eines Betriebs des Nebenaggregats angepasst, um sicherzustellen, dass die Motordrehzahl bei Passieren des letzten OT in einen spezifischen Drehzahlbereich fällt, der vorab ermittelt wurde. Demgemäß kann die Kolbenstoppposition des Kompressionsstoppzylinders mit hoher Wahrscheinlichkeit an der unteren Totpunktseite einer Zwischenposition zwischen einem oberen Totpunkt und unteren Totpunkt gehalten werden.
  • Wenn die Kolbenposition des Kompressionsstoppzylinders innerhalb eines solchen Bereichs liegt, wird, wenn der Startermotor zum Neustarten des Motors angetrieben wird, Luft in dem Zylinder durch ein Aufsteigen des Kolbens ausreichend verdichtet und erwärmt. Daher kann durch Einspritzen eines ersten Kraftstoffs in den Zylinder eine Selbstzündung und Verbrennung des Kraftstoffs zuverlässig herbeigeführt werden. Demgemäß kann die Verbrennung von einem Punkt neu gestartet werden, bei dem der erste obere Totpunkt von dem Motor als Ganzes erreicht wird, und der Motor kann prompt neu gestartet werden.
  • Im Einzelnen wird der spezifische Drehzahlbereich vorteilhafterweise auf einen Bereich an einer Seite niedriger Drehzahl eines Zwischenwerts zwischen einem oberen Grenzwert und einem unteren Grenzwert eines Drehzahlbereichs, der eine Motordrehzahl an dem letzten OT werden kann, eingestellt.
  • Demgemäß kann eine Kolbengeschwindigkeit bei Überwinden des letzten OT relativ reduziert werden und der Kolben des Kompressionsstoppzylinders kann in dem vorstehend beschriebenen Bereich (an der unteren Totpunktseite einer Zwischenposition zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt) zuverlässig gestoppt werden.
  • Bei dem Starter gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Nebenaggregat vorteilhafterweise ein Drehstromgenerator, der Elektrizität durch Erhalten einer Antriebskraft von dem Motor erzeugt, und nach Ausführung der Kraftstoffabschaltung und bei Passieren des oberen Totpunkts durch einen Zylinder, der den oberen Totpunkt eine vorbestimmte Anzahl von Takten vor dem letzten OT erreicht, berechnet das Steuergerät beruhend auf einer Motordrehzahl einen Zielerzeugungsstrom des Drehstromgenerators und verändert die erzeugte Elektrizität des Drehstromgenerators gemäß dem Zielerzeugungsstrom.
  • Bei Verändern der erzeugten Elektrizität des Drehstromgenerators gemäß einer Abnahmerate der Motordrehzahl vor dem Erreichen des letzten OT kann wie vorstehend beschrieben die an dem Motor angelegte Last beruhend auf einer Elektrizitätserzeugungssteuerung des Drehstromgenerators geeignet angepasst werden, und die Kolbenstoppposition des Kompressionsstoppzylinders kann in dem vorstehend beschriebenen Bereich (an der unteren Totpunktseite der Zwischenposition zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt) mit höherer Genauigkeit zuverlässig gehalten werden.
  • Bei dem Starter gemäß der vorliegenden Erfindung hält das Steuergerät die Ansaugdrossel vorteilhafterweise unabhängig von einem Betriebszustand des Motors bei einer bestimmten Ventilöffnungsstellung, bevor es die Ansaugdrossel entsprechend dem Erfüllen der automatischen Stoppbedingung vollständig schließt.
  • Gemäß dieser Konfiguration kann eine Zündstabilität bis unmittelbar vor der Steuerung des automatischen Stopps ausreichend sichergestellt werden und eine Änderung der Motordrehzahl bei Start der Steuerung des automatischen Stopps kann effektiv verhindert werden.

Claims (5)

  1. Starter eines Kompressionsselbstzündungsmotors, der in einen Zylinder eingespritzten Kraftstoff durch Selbstzündung verbrennt, wobei der Starter den Motor automatisch stoppt, wenn eine vorgegebene automatische Stoppbedingung, die vorab für den Motor ermittelt wird, erfüllt ist, und den Motor, wenn eine vorgegebene Neustartbedingung anschließend erfüllt wird, durch Verwenden eines Startermotors, um eine Drehkraft an dem Motor anzulegen, und Ausführen einer Kraftstoffeinspritzung zu einem Kompressionsstoppzylinder, der ein Zylinder in einem Kompressionstakt während eines Motorstopps ist, neu startet, wobei der Starter umfasst: ein Steuergerät, das verschiedene Vorrichtungen steuert, einschließlich einer Ansaugdrossel, die einen Durchsatz von Luft, die durch einen Einlasskanal des Motors strömt, anpasst, eines Kraftstoffeinspritzventils, das Kraftstoff in jeweilige Zylinder des Motors einspritzt, und eines Nebenaggregats, das an dem Motor eine Last anlegt, wobei das Steuergerät: eine Kraftstoffabschaltung ausführt, bei der eine Kraftstoffeinspritzung von dem Kraftstoffeinspritzventil gestoppt wird, eine Arbeitsstellung der Ansaugdrossel auf vollständig geschlossen stellt und den vollständig geschlossenen Zustand zumindest bis zum letzten OT, der der letzte obere Totpunkt unmittelbar vor dem Stopp aller Zylinder ist, nach Erfüllen der automatischen Stoppbedingung beibehält; und weiterhin einen Kolben des Kompressionsstoppzylinders an einer Position, die sich an einer unteren Totpunktseite einer Zwischenposition zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt befindet, durch Steuern eines Betriebs des Nebenaggregats, der nach der Kraftstoffabschaltung ausgeführt wird, und Anpassen einer Motorlast, so dass eine Motordrehzahl bei Passieren des letzten OT in einen spezifischen Drehzahlbereich fällt, der vorab ermittelt wird, stoppt.
  2. Starter eines Kompressionsselbstzündungsmotors nach Anspruch 1, wobei der spezifische Drehzahlbereich auf einen Bereich an einer Seite niedriger Drehzahl eines Zwischenwerts zwischen einem oberen Grenzwert und einem unteren Grenzwert eines Drehzahlbereichs, der eine Motordrehzahl bei dem letzten OT werden kann, eingestellt ist.
  3. Starter eines Kompressionsselbstzündungsmotors nach Anspruch 1, wobei das Nebenaggregat ein Drehstromgenerator ist, der durch Erhalten einer Antriebskraft von dem Motor Elektrizität erzeugt, und nach Ausführen der Kraftstoffabschaltung und bei Passieren des oberen Totpunkts durch einen Zylinder, der den oberen Totpunkt eine vorbestimmte Anzahl an Zyklen vor dem letzten OT erreicht, das Steuergerät einen Zielerzeugungsstrom des Drehstromgenerators beruhend auf einer Motordrehzahl zu diesem Zeitpunkt berechnet und die erzeugte Elektrizität des Drehstromgenerators gemäß dem Zielerzeugungsstrom verändert.
  4. Starter eines Kompressionsselbstzündungsmotors nach Anspruch 1, wobei das Steuergerät die Ansaugdrossel unabhängig von einem Betriebszustand des Motors vor dem vollständigen Schließen der Ansaugdrossel entsprechend dem Erfüllen der automatischen Stoppbedingung bei einer bestimmten Ventilöffnungsposition hält.
  5. Startverfahren eines Kompressionsselbstzündungsmotors, der in einen Zylinder eingespritzten Kraftstoff durch Selbstzündung verbrennt, wobei das Startverfahren den Motor automatisch stoppt, wenn eine vorgegebene automatische Stoppbedingung, die vorab für den Motor ermittelt wird, erfüllt ist, und den Motor, wenn eine vorgegebene Neustartbedingung anschließend erfüllt ist, durch Verwenden eines Startermotors, um eine Drehkraft an dem Motor anzulegen, und Ausführen einer Kraftstoffeinspritzung zu einem Kompressionsstoppzylinder, der ein Zylinder in einem Kompressionstakt während eines Motorstopps ist, neu startet, wobei das Startverfahren umfasst: nachdem die automatische Stoppbedingung erfüllt ist, einen Schritt des Ausführens einer Kraftstoffabschaltung, bei der eine Kraftstoffeinspritzung von einem an jedem Zylinder des Motors vorgesehenen Kraftstoffeinspritzventil gestoppt wird, des Einstellens einer Arbeitsstellung einer Ansaugdrossel, die einen Durchsatz einer durch einen Einlasskanal des Motors strömenden Luft anpasst, auf vollständig geschlossen und des Beibehaltens des vollständig geschlossenen Zustands zumindest bis zu dem letzten OT, der der letzte obere Totpunkt unmittelbar vor dem Stopp aller Zylinder ist; und einen Schritt des Stoppens eines Kolbens des Kompressionsstoppzylinders an einer unteren Totpunktseite einer Zwischenposition zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt durch Steuern, nach der Kraftstoffabschaltung, eines Betriebs eines Nebenaggregats, das an dem Motor eine Last anlegt, und Anpassen einer Motorlast, so dass eine Motordrehzahl bei Passieren des letzten OT in einen spezifischen Drehzahlbereich fällt, der vorab ermittelt wird.
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