DE102004007001A1

DE102004007001A1 - Stopp- und Startsteuergerät für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102004007001A1
Application number: DE102004007001A
Authority: DE
Inventors: Kenji Toyota Kataoka; Yasushi Toyota Kusaka
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-02-13
Filing date: 2004-02-12
Publication date: 2004-09-23
Anticipated expiration: 2024-02-13
Also published as: JP2004245116A; FR2851297A1; US20040159297A1; DE102004007001B4; US6834632B2; FR2851297B1; JP3941705B2

Abstract

Ein Stopp- und Startsteuergerät (4, 70) einer Brennkraftmaschine (2) verhindert, dass Kraftstoff in einem nicht verbrannten Zustand ausgelassen wird, der einem spezifischen Zylinder während eines Stoppens der Kraftmaschine (2) zugeführt wird. Wenn ein Zündschalter (72) in jenem Zustand ausgeschaltet wird, bei dem nicht verbrannter Kraftstoff in der Brennkammer (20) eines spezifischen Zylinders während eines Leerlaufstopps abgedichtet ist, dann wird der nicht verbrannte Kraftstoff verbrannt, um das Auslassen des nicht verbrannten Kraftstoffs zu verhindern. Die Schwingungen, die dabei auftreten, können durch Drehen des Motor-Generators (3) in der entgegengesetzten Richtung zu der Drehrichtung der Kurbelwelle unterdrückt werden. Nachdem der nicht verbrannte Kraftstoff in der Brennkammer des spezifischen Zylinders abgedichtet wurde, wird das Auslassventil (40) entsprechend dem spezifischen Zylinder in der vorbestimmten Zeitgebung geschlossen oder der nicht verbrannte Kraftstoff wird verbrannt, falls geschätzt wird, dass der nicht verbrannte Kraftstoff ausgelassen werden würde, wodurch das Auslassen des nicht verbrannten Kraftstoffes verhindert wird. Somit kann eine Verschlechterung der Emissionen vermieden werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Stopp- und Startsteuergerät für eine Brennkraftmaschine, und sie bezieht sich auf eine Technik zum Verhindern eines Auslassens von nicht verbranntem Kraftstoff, die das Auslassen von Kraftstoff, der einem spezifischen Zylinder zugeführt wird, in einem nicht verbranntem Zustand während des Stoppens der Brennkraftmaschine verhindert.
Unlängst ist ein Kraftmaschinenstopp- und Startsteuergerät zum automatischen Stoppen einer Brennkraftmaschine bekannt geworden (nachfolgend als "Kraftmaschine" bezeichnet), wenn das Fahrzeug stoppt, und zum automatischen erneuten Starten der Kraftmaschine zum Starten der Kraftmaschine, wenn ein Befehl zum Starten in einem Stoppzustand gegeben wird, um eine Kraftstoffverbrauchsmenge und Abgas während eines Leerlaufs zu reduzieren, und zwar unter dem Standpunkt des Umweltschutzes, der Ressourcen und der Energieeinsparung oder dergleichen. Diese Steuerung wird auch als "Leerlaufstopp" oder dergleichen bezeichnet.
Es ist bekannt, dass es wirksam ist, die Stoppposition der Kraftmaschine zu steuern, wenn der Leerlaufstopp automatisch ausgeführt wird, um die erforderliche Energie während des Startens der Kraftmaschine zu minimieren. Das Minimieren der erforderlichen Energie während des Startens der Kraftmaschine bringt jene Vorteile, dass eine Kraftmaschinenstartvorrichtung, die nach einem Leerlaufstopp verwendet wird, wie zum Beispiel ein Motor-Generator (MG) miniaturisiert werden kann, und dass die nutzbare Lebensdauer einer Batterie durch Reduzieren der elektrischen Energie verlängert werden kann.
Als ein Verfahren zum schnellen Starten der Kraftmaschine ist ein Kraftmaschinenstartgerät bekannt, bei dem Kraftstoff in eine Brennkammer eines Zylinders bei einem Expansionshub während des Stoppens der Kraftmaschine zugeführt wird, und dann wird der Kraftstoff während des Startens der Kraftmaschine verbrannt.
Unter Verwendung des dabei erzeugten Verbrennungsdruckes wird das Kurbeldrehmoment während des Startens der Kraftmaschine erzeugt. Zum Beispiel wird auf die Japanische Patentoffenlegungsschrift JP-2002-4985 verwiesen.
Wenn jedoch der Kraftstoff der Brennkammer des Zylinders bei dem Expansionshub während des Stoppens der Kraftmaschine zugeführt wird, falls ein Fahrer einen Zündschalter danach ausschaltet, dann sollte der Fahrer eine Startvorrichtung aktivieren, in dem der Zündschalter beim nächsten Start der Kraftmaschine eingeschaltet wird, und die Kraftmaschine wird durch das Drehmoment der Startvorrichtung gestartet, das dabei erzeugt wird.
In dieser Situation wird der in die Brennkammer des Zylinders zugeführte Kraftstoff durch einen Auslassanschluss ausgelassen, ohne dass er verbrannt wird, da die Kurbelwelle durch den Kurbelvorgang der Startvorrichtung gedreht wird, dass das Problem der Verschlechterung der Emissionen hervorruft.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des vorstehend beschriebenen Problems gestaltet, und es ist deren Aufgabe, ein Stopp- und Startsteuergerät einer Brennkraftmaschine vorzusehen, dass das Auslassen von Kraftstoff in einem nicht verbrannten Zustand verhindert, der in einen spezifischen Zylinder während des Stoppens der Kraftmaschine zugeführt wird.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Stopp- und Startsteuergerät für eine Brennkraftmaschine vorgesehen, das vieles aufweist: eine Stoppsteuereinheit zum Durchführen einer Stoppsteuerung durch Zuführen von Kraftstoff in eine Brennkammer eines Zylinders, der bei einem Verdichtungshub und/oder einem Expansionshub während des Stoppens der Kraftmaschine ist; eine Einheit zum Verhindern eines Auslassens von nicht verbranntem Kraftstoff, die das Auslassen des Kraftstoffes verhindert, wenn geschätzt wird, dass der Kraftstoff in der Brennkammer des Zylinders in einem nicht verbranntem Zustand ausgelassen wird, und zwar während einer Stoppsteuerung der Kraftstoffmaschine; eine Verbrennungseinheit zum Verbrennen des in die Brennkammer des Zylinders während eines Startens der Kraftmaschine zugeführten Kraftstoffes; und eine Starteinheit zum Starten der Kraftmaschine unter Verwendung des Verbrennungsdruckes, der von der Verbrennungseinheit und/oder einem Motor erhalten wird.
Das vorstehend beschriebene Stopp- und Startsteuergerät kann vorzugsweise zum Beispiel bei einer Leerlaufstoppsteuerung und dergleichen verwendet werden. Bei der Stoppsteuerung der Kraftmaschine wird Kraftstoff der Brennkammer des Zylinders zugeführt, der bei dem Verdichtungshub und/oder dem Expansionshub während des Stoppens der Kraftmaschine ist. Der Kraftstoff wird im voraus zugeführt, um eine Antriebskraft während des Startens der Kraftmaschine beim nächsten Mal zu erzeugen. Während des Startens der Kraftmaschine wird die Kraftmaschine durch den Verbrennungsdruck gestartet, der durch das Verbrennen des den Brennkammern zugeführten Brennkraftstoffes erhalten wird, und/oder durch die Antriebskraft von dem Motor. Wenn jedoch der Kraftstoff, der somit dem Zylinder im voraus zugeführt wird, ohne Verbrennung ausgelassen wird, dann tritt wahrscheinlich eine Verschlechterung der Emissionen auf. Daher sollte ein derartiges Auslassen des Kraftstoffes verhindert werden. Ein Beispiel jenes Falles, bei dem der Kraftstoff, der dem Zylinder im voraus zugeführt wurde, ohne Verbrennung ausgelassen wird, ist jener, dass der Zündschalter ausgeschaltet wird, wenn die Kraftmaschine stoppt, wobei der Kraftstoff dem Zylinder bei dem Verdichtungshub und/oder dem Expansionshub zugeführt wird. Ein anderes Beispiel davon ist, dass die Stoppsteuerung fehlerhaft ist und die Kraftmaschine nicht an der geplanten Kraftmaschinenstoppposition stoppen kann.
Bei einem bevorzugten Beispiel wird geschätzt, dass der Kraftstoff in dem nicht verbrannten Zustand ausgelassen wird, wenn ein Zündschalter während der Stoppsteuerung der Kraftmaschine ausgeschaltet wird. Wenn der Zündschalter ausgeschaltet wird, dann wird der nächste Kraftmaschinenstart durch den Kurbelvorgang unter Verwendung des Motors durchgeführt. Wenn die Kraftmaschine in diesem Fall gestartet wird, dann wird die Kurbelwelle durch den Motor gedreht, und daher besteht die Möglichkeit, dass Kraftstoff, der in der Brennkammer des Zylinders abgedichtet enthalten ist, welcher bei dem Verdichtungshub und/oder dem Expansionshub während des Stoppens der Kraft, durch den Auslassanschluss ausgelassen wird, ohne dass er verbrannt wird. Dementsprechend kann jener Fall bei dem geschätzt wird, dass der Kraftstoff in dem nicht verbrannten Zustand ausgelassen wird, jener Fall sein, bei dem der Zündschalter während der Stoppsteuerung der Kraftmaschine ausgeschaltet ist.
Die Stoppsteuereinheit kann des Weiteren folgendes aufweisen: eine Einheit zum Zuführen von Kraftstoff während eines Betriebs der Kraftmaschine in die Brennkammer des Zylinders, der bei dem Verdichtungshub und/oder dem Expansionshub ist; und eine Einheit zum Einstellen einer Kurbelwinkelposition derart, dass die Kraftmaschine bei jenem Zylinderstopp, der bei dem Verdichtungshub und/oder dem Expansionshub während des Stoppens der Kraftstoffmaschine ist. In diesem Fall stoppt bei dem Stoppbetrieb der Kraftmaschine jener Zylinder, dessen Brennkammer mit Kraftstoff versorgt wird, bei dem Verdichtungshub und/oder dem Expansionshub. Dies ermöglicht die Erzeugung einer Antriebskraft zum Starten der Kraftmaschine beim nächsten Mal durch Zünden und Verbrennen des Kraftstoffes in dem Zylinder.
Die Einheit zum Verhindern eines Auslassens von nicht verbranntem Kraftstoff kann verhindern, dass Kraftstoff der Brennkammer des Zylinders zugeführt wird, der bei dem Verdichtungshub oder dem Expansionshub ist, wenn geschätzt wird, dass jener Zylinder einen Auslasshub ausführt, der während des Stoppens der Kraftstoffmaschine bei dem Verdichtungshub oder dem Expansionshub ist. Die Stoppsteuerung der Kraftstoffmaschine soll dem Kraftstoffstoff jenem Zylinder zuführen, der bei dem Verdichtungshub oder dem Expansionshub während des Kraftmaschinenstoppes ist, und den Kraftstoff verbrennen, um die Antriebskraft während des Startens der Kraftstoffmaschine beim nächsten Mal zu erzeugen. Wenn jedoch die Stoppsteuerung fehlerhaft ist und der Zylinder, der mit Kraftstoff versorgt wird, während des Stoppens der Kraftstoffmaschine den Auslasshub durchführt, dann wird der nicht verbrannte Kraftstoff ausgelassen. Daher wird dieses durch die Stoppsteuerung verhindert.
Die Kraftmaschine kann des Weiteren eine Öffnungs- und Schließeinheit zum Öffnen und zum Schließen eines Auslassventils aufweisen, und wenn geschätzt wird, dass jener Zylinder, der bei dem Verdichtungshub oder dem Expansionshub während des Stoppens der Kraftmaschine ist, dem Auslasshub durchführt, dann verhindert die Öffnungs- und Schließeinheit das Auslassen des Kraftstoffes, der der Brennkammer des Zylinders zugeführt wird, der bei dem Verdichtungshub oder dem Expansionshub ist. Gemäß diesem Merkmal wird das Auslassen von dem nicht verbranntem Kraftstoff durch Schließen des Auslassventils verhindert, wenn geschätzt wird, dass der Zylinder, dem der Kraftstoff zugeführt wird, dem Auslasshub bei der Stoppsteuerung erreicht.
Die Einheit zum Verhindern von Auslassen von nicht verbranntem Kraftstoff kann das Auslassen des Kraftstoffes durch Verbrennen des Kraftstoffes durch die Verbrennungseinheit verhindern, bevor der Kraftstoff ausgelassen wird, der der Brennkammer jenes Zylinders zugeführt wird, der bei dem Verdichtungshub oder dem Expansionshub ist, wenn geschätzt wird, dass jener Zylinder den Auslasshub durchführt, der während des Stoppens der Kraftmaschine in dem Verdichtungshub oder dem Expansionshub ist. Gemäß diesem Merkmal wird verhindert, dass der nicht verbrannte Kraftstoff ausgelassen wird, in dem der nicht verbrannte Kraftstoff zwangsweise verbrannt wird, wenn geschätzt wird, dass der Zylinder, dem der Kraftstoff bei der Stoppsteuerung zugeführt wird, dem Auslasshub erreicht.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Starteinheit die Kraftstoffmaschine unter Verwendung des Verbrennungsdruckes starten, der von der Verbrennungseinheit erhalten wird, wenn eine erste Startbedingung eingerichtet ist, und die Einheit zum Verhindern des Auslassens von nicht verbranntem Kraftstoff kann das Auslassen des Kraftstoffes dadurch verhindern, dass der Kraftstoff durch die Verbrennungseinheit verbrannt wird, bevor der Kraftstoff im Inneren der Brennkammer des Zylinders in den nicht verbranntem Zustand ausgelassen wird.
Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Starteinheit die Kraftmaschine unter Verwendung des Verbrennungsdruckes starten, der von der Verbrennungseinheit erhalten wird, und durch den Motor, und sie kann die Zufuhr des Kraftstoffes zu der Kraftmaschine in einer vorbestimmten Periode starten, wenn eine zweite Startbedingung eingerichtet ist. Die Einheit zum Verhindern des Auslassens von nicht verbranntem Kraftstoffs kann das Auslassen des Kraftstoffes durch Verbrennen des Kraftstoffes mittels der Verbrennungseinrichtung verhindern, bevor der Kraftstoff in der Brennkammer des Zylinders in einem nicht verbranntem Zustand ausgelassen wird.
Das Stopp- und Startsteuergerät der Brennkraftmaschine kann des' Weiteren eine Drehmomentenabsorbiereinheit zum Absorbieren eines Kraftmaschinendrehmomentes aufweisen, das dann erzeugt wird, wenn der Kraftstoff in der Brennkammer des Zylinders durch die Verbrennungseinheit verbrannt wird. Somit kann das Drehmoment, welches dann erzeugt wird, wenn der nicht verbrannte Kraftstoff durch die Verbrennungseinheit verbrannt wird, zum Unterdrücken von Schwingungen und dergleichen bei dem Fahrzeug absorbiert werden.
Die Drehmomentenabsorbiereinheit kann ein Drehmoment durch den Motor in einer entgegengesetzten Drehrichtung zu einer Drehrichtung der Kraftmaschinen aufbringen, die durch Aufnahme des Drehmomentes gedreht wird, welches durch die Verbrennung des Kraftstoffes erzeugt wird. Gemäß diesem Merkmal kann die Drehmomentenabsorbiereinheit zum Beispiel einen Motor aufweisen. Durch Aufbringen des Antriebsdrehmomentes eines derartigen Motors in der entgegengesetzten Drehrichtung zu der Drehrichtung der Kraftmaschine können die auf Grund der Verbrennung des nicht verbranntem Kraftstoffes erzeugten Schwingungen beseitigt und ausgelöscht werden.
Bei einem bevorzugtem spezifischen Beispiel kann die Kraftmaschine des Weiteren eine Einheit zum Anzeigen eines Alarmes während einer Ausführung eines Betriebes durch die Einheit zum Verhindern des Auslassens von nicht verbranntem Kraftstoff aufweisen. Die Alarmanzeigevorrichtung gemäß diesem Beispiel soll den Fahrer benachrichtigen, dass ein spezieller Prozess zum Verbrennen des nicht verbranntem Kraftstoffes durchgeführt wird, nach dem der Zündschalter ausgeschaltet wurde, und es wird an einer Betätigungskonsole oder dergleichen angezeigt, so dass der Fahrer dies flüchtig erkennen kann. Folglich kann durch Anzeigen eines derartigen Alarmes, wenn die Einheit zum Verhindern des Auslassens von nicht verbranntem Kraftstoffes in Betrieb ist, auch wenn die Kraftmaschine vorübergehend startet, nach dem der Zündschalter ausgeschaltet wurde, der Fahrer erkennen, dass keine Anormalität der Kraftmaschinen aufgetreten ist, sondern dass der spezielle Prozess ausgeführt wird.
Die Kraftmaschine kann eine Einheit zum Stoppen der Kraftmaschine aufweisen, um die Kraftmaschine zu stoppen, nachdem die Einheit zum Verhindern des Auslassens von nicht verbranntem Kraftstoff den Betrieb beendet hat. Gemäß diesem Merkmal kann die Kraftmaschine durch die Trägheitsenergie natürlich gestoppt werden, welche die Kraftmaschine aufweist und die von dem Verbrennungsdruck erhalten wird, nach dem der nicht verbrannte Kraftstoff verbrannt wurde.
Das Wesen, die Anwendbarkeit und weitere Merkmale dieser Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung hinsichtlich eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, die nachfolgend kurz beschrieben werden.
1 zeigt eine Systemkonfiguration eines Fahrzeugs, das eine Kraftmaschinenstoppsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung durchführt;
2 zeigt eine schematische Blockansicht einer Kraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt eine Ansicht einer Konfiguration eines Kurbelwinkelsensors und eines Nockenwinkelsensors;
4A bis 4B zeigen Wellenformen von Abgabesignalen des Kurbelwinkelsensors und des Nockenwinkelsensors;
5 zeigt eine grafische Darstellung eines Übergangs einer Kraftmaschinendrehzahl durch die Kraftmaschinenstoppsteuerung;
6 zeigt eine grafische Darstellung einer Änderung einer Kurbelwinkelposition durch die Kraftmaschinenstoppsteuerung;
7 zeigt ein Beispiel einer Kraftmaschinenstoppsteuerung gemäß einem ersten Verfahren;
8 zeigt ein Beispiel einer Kraftmaschinenstartsteuerung nach der Stoppsteuerung gemäß dem ersten Verfahren;
9 zeigt ein Beispiel einer Kraftmaschinenstoppsteuerung gemäß einem zweiten Verfahren und ein Verfahren einer Steuerung zum Verhindern eines Auslassens von nicht verbranntem Kraftstoff gemäß einem ersten Beispiel;
10 zeigt ein Beispiel einer Kraftmaschinenstartsteuerung nach der Stoppsteuerung gemäß dem zweiten Verfahren;
11 zeigt eine Flusskarte der Steuerung zum Verhindern des Auslassens des nicht verbrannten Kraftstoffes gemäß dem ersten Beispiel;
12 zeigt eine Flusskarte der Steuerung zum Verhindern des Auslassens des nicht verbranntem Kraftstoffes gemäß einem Anwendungsbeispiel des ersten Beispieles;
13 zeigt ein Verfahren einer Steuerung zum Verhindern des Auslassens von nicht verbranntem Kraftstoff gemäß dem zweiten Beispiel;
14 zeigt eine Flusskarte der Steuerung zum Verhindern des Auslassens des nicht verbranntem Kraftstoffes gemäß dem zweiten Beispiel;
15 zeigt ein Verfahren einer Steuerung zum Verhindern des Auslassens von nicht verbranntem Kraftstoff gemäß einem dritten Beispiel; und
16 zeigt eine Flusskarte der Steuerung zum Verhindern des Auslassens des nicht verbranntem Kraftstoffes gemäß dem dritten Beispiel.
[Fahrzeugkonfiguration]
Zunächst wird eine schematische Konfiguration eines Fahrzeugs beschrieben, auf das ein Startsteuerverfahren einer Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird. Ein Stoppsteuergerät der Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung soll bei sogenannten "Öko-Fahrzeugen" Hybridfahrzeugen und dergleichen angewendet werden, bei denen eine Leerlaufstopptechnik angewendet wird. Ein "Öko-Fahrzeug" ist ein Fahrzeug, das mit einem Elektromotor (Motor-Generator) hauptsächlich zum Zwecke eines Startens der Kraftmaschine ausgestattet ist und das die Kraftmaschine durch den Motor-Generator automatisch erneut startet, nach dem die Kraftmaschine durch die Leerlaufstoppsteuerung gestoppt wurde. Ein "Hybridfahrzeug" ist ein Antriebsstrang unter Verwendung einer Kraftmaschine und eines Motor-Generators als Leistungsquellen. Bei einem Hybridfahrzeug arbeiten sowohl die Kraftmaschine als auch der Motor-Generator in Kombination gemäß einem Fahrzustand, oder sie werden getrennt verwendet, und ein Leistungsverhalten kann erhalten werden, das sanft ist und ein ausgezeichnetes Ansprechverhalten aufweist.
Die 1 zeigt eine Systemkonfiguration eines Fahrzeugs 10 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wie dies in der 1 gezeigt ist, hat das Fahrzeug 10 eine DC Startvorrichtung 1, eine Kraftmaschine 2, einen Motor-Generator 3, der einen elektrischen Strom durch eine Antriebskraft erzeugt, welche von der Kraftmaschine 2 abgegeben wird, und der als ein Zellenmotor beim Starten der Kraftmaschine 2 antreibbar ist, eine Motorsteuereinheit 4 zum Steuern des Motor-Generators 3 und dergleichen, eine Stromzufuhreinheit 5 zum Austauschen von elektrischer Leistung mit dem Motor-Generator 3 und dergleichen über die Motorsteuereinheit 4, ein Stromzufuhrkabel 6 zum Verbinden des Motor-Generators 3, der Motorsteuereinheit 4 und der Stromzufuhreinheit 5, ein Leistungsübertragungssystem 7 zum Übertragen einer von der Kraftmaschine 2 erzeugten Antriebskraft zu Rädern, und die Räder 8.
Als nächstes werden die vorstehend genannten Einheiten unter Bezugnahme auf die 1 beschrieben.
Die DC-Startvorrichtung 1 ist ein DC-Zellenmotor zum Starten der Kraftmaschine 2. Die DC-Startvorrichtung 1 hat eine Welle, die nimmt eine Stromzufuhr von einer 12 V-Stromzufuhreinheit auf, wenn ein Zündschalter eingeschaltet wird, (EIN-Zustand), und sie dreht die Welle. Durch die Drehung der Welle der DC-Startvorrichtung 1 wird eine Kurbelwelle der Kraftmaschine 2 gedreht, und die Kraftmaschine 2 wird gestartet. Insbesondere ist ein Ritzel an einem Spitzenendabschnitt der Welle der DC-Startvorrichtung 1 angebracht. Das Ritzel kämmt ein Hohlrad eines Sprungrads, das an der Kurbelwelle der Kraftmaschine 2 vorgesehen ist. Folglich kämmt das Ritzel das Hohlrad des Schwungrades und wird zum Drehen des Schwungrads gedreht, wenn die DC-Startvorrichtung 1 eine Stromzufuhr von der 12 V-Stromzufuhreinheit beim Start der Kraftmaschine 2 aufnimmt. In Folge dessen wird die Kurbelwelle mit einer vorbestimmten Anzahl von mit ihr verbundenen Kolben gedreht, und daher kann die Kraftmaschine 2 durch die Drehantriebskraft gestartet werden. Das Antreiben der Kurbelwelle zum Starten der Kraftmaschine wird als "Kurbelvorgang" bezeichnet.
Die Kraftmaschine 2 ist die Brennkraftmaschine zum Erzeugen von Leistung durch Verbrennen von Luft/Kraftstoff-Gemischen (nachfolgend zur Vereinfachung als "Gemisch" bezeichnet) in Zylindern. Es gibt Benzinkraftmaschinen mit Benzin als Kraftstoff, Dieselkraftmaschinen mit Leichtöl und dergleichen als Kraftstoff, und dergleichen als die Brennkraftmaschinen. Als Benzinkraftmaschinen gibt es Viertakt-Benzinkraftmaschinen, die einen Zyklus eines Einlasshubs, eines Verdichtungshubs, eines Expansionshubs und eines Auslasshubs bei zwei Umdrehungen einer Kurbelwelle zum Erzeugen von Leistung abschließen, und es gibt Zweitakt-Benzinkraftmaschinen, die den vorstehend erwähnten einen Zyklus während einer Umdrehung der Kurbelwelle abschließt. Das Fahrzeug 10 bei diesem Ausführungsbeispiel wird als die Viertakt-Benzinkraftmaschine angenommen.
Die 2 zeigt ein Beispiel einer schematischen Konfiguration der Kraftmaschine 2.
Ein Einlassanschluss 24 ist an einem Zylinderkopf 12 ausgebildet und wird durch ein Einlassventil 26 geöffnet und geschlossen. Einlassluft wird in den Einlassanschluss 24 über einen Einlasskanal 28 zugeführt. Der Einlasskanal 28 ist mit einem Zwischenbehälter 30 versehen, und ein Drosselventil 32 ist stromaufwärts von dem Zwischenbehälter 30 vorgesehen. Eine Öffnung (Drosselöffnung TA) des Drosselventils 32 wird durch einen Elektromotor 34 eingestellt, und die Drosselöffnung TA wird durch einen Drosselöffnungssensor 36 erfasst.
Die Kraftmaschine 2 ist eine sogenannte Anschlusseinspritz-Kraftmaschine, und der Einlassanschluss 24 ist mit einem Kraftstoffeinspritzventil 14 versehen. Ein Luft/Kraftstoff-Gemisch wird durch die Einlassluft im Inneren des Einlassanschlusses 24 und dem in den Einlassanschluss 24 eingespritzten Kraftstoff erzeugt, und es wird in die Brennkammer 20 eingeführt, die durch den Zylinderblock 16, den Kolben 18 und den Zylinderkopf 12 abgetrennt ist. Die Zündkerze 22 ist an einem Deckenabschnitt der Brennkammer 20 angeordnet und zündet das Gemisch, das aus dem Einlassanschluss 24 eingeführt wird. Hochdruckkraftstoff wird dem Kraftstoffeinspritzventil 14 von einer Hochdruckkraftstoffpumpe (nicht gezeigt) über ein Förderrohr 14a zugeführt. Dies ermöglicht die Einspritzung von Kraftstoff in die Brennkammer 20 von dem Kraftstoffeinspritzventil 18 sogar in der letzten Periode des Verdichtungshubs. Ein Kraftstoffdruck in dem Förderrohr 14a wird durch den Kraftstoffdrucksensor 14b erfasst.
Der Auslassanschluss 38 ist an dem Zylinderkopf 12 ausgebildet und wird durch das Auslassventil 40 geöffnet und geschlossen. Zu dem Auslassanschluss 38 von der Brennkammer 20 ausgelassenes Abgas wird zur Außenseite über den Abgaskanal 42, einen Abgasreinigungskatalysator (nicht gezeigt) und der gleichen ausgelassen.
Eine Hin- und Herbewegung des Kolbens 18, die durch die Verbrennung des Gemisches im Inneren der Brennkammer 20 erzeugt wird, wird zu einer Drehbewegung der Kurbelwelle 46 über die Verbindungsstange 44 umgewandelt. Die Kurbelwelle 46 überträgt Leistung zu den Rädern 8 über einen Drehmomentenwandler und ein Getriebe, das nicht gezeigt ist.
Außer einem derartigen Leistungsübertragungssystem ist ein Ende der Kurbelwelle 46 mit der Riemenscheibe 50 (nachfolgend auch als "Kurbelwellenriemenscheibe" bezeichnet) über die elektromagnetische Kupplung 48 verbunden. Die Riemenscheibe 50 kann Leistung zu und von den anderen drei Riemenscheiben 54, 56 und 58 durch den Riemen 52 übertragen. Bei diesem Beispiel ist der Verdichter 60 für eine Klimaanlage durch die Riemenscheibe 54 antreibbar, und die Servolenkpumpe 62 ist durch die Riemenscheibe 56 antreibbar. Die andere Riemenscheibe 58 (nachfolgend auch als "MG-Riemenscheibe" bezeichnet) ist mit dem Motor-Generator 3 verbunden. Der Motor-Generator 3 hat eine Funktion als ein Generator zum Erzeugen von Leistung durch die Kraftmaschinenantriebskraft von der Seite der MG-Riemenscheibe 58 und eine Funktion als ein Motor zum Zuführen der Antriebskraft von dem Motor-Generator 3 zur Seite der MG-Riemenscheibe 58.
Eine ECU 70 (Kraftmaschinensteuereinheit) ist hauptsächlich durch einen Mikrocomputer gebildet, der eine Eingabe/Abgabe-Vorrichtung, eine Speichervorrichtung, eine Zentralverarbeitungseinheit und dergleichen aufweist, und sie überwacht und steuert das gesamte System des Fahrzeugs 10. Die ECU 70 steuert das Fahrzeug 10 so, dass es in einem optimalen Zustand ist, und zwar auf der Grundlage von eingegebenen Informationen von jedem Sensor und dergleichen, die an der Kraftmaschine 2 vorgesehen sind. Insbesondere erfasst die ECU 70 jeweils den Kraftstoffdruck von dem vorstehend erwähnten Kraftstoffdrucksensor 14b, die Drosselöffnung TA von dem Drosselöffnungssensor 36, eine Drehzahl des Motor-Generators von einem Drehfrequenzsensor, der bei dem Motor-Generator 3 enthalten ist, die elektrische Spannung der Stromzufuhreinheit 5 oder die Stromstärke der Stromzufuhreinheit 5 während eines Lade- und Entladevorgangs, einen Schaltzustand des Zündschalters 72, eine Fahrzeuggeschwindigkeit SPD von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 74, einen Tritt- oder Niederdrückungsbetrag eines Beschleunigungspedals (Beschleunigungsvorrichtungsöffnung ACCP) von dem Beschleunigungsöffnungssensor 76, das Vorhandensein oder das Fehlen eines Niederdrückens eines Bremspedals von dem Bremsschalter 78, eine Drehzahl der Kurbelwelle 46 (das heißt eine Kraftmaschinendrehzahl NE) von einem Kraftmaschinendrehzahlsensor 80, eine Einlassluftmenge GA von der Luftdurchsatzmessvorrichtung 82, die Kraftmaschinenkühlwassertemperatur THW von dem Kühlwassertemperatursensor 84, das Vorhandensein oder das Fehlen eines Niederdrückens des Beschleunigungspedals von dem Leerlaufschalter 86, einen Luft/Kraftstoff-Verhältniserfassungswert VOX von dem Luft/Kraftstoff- Verhältnissensor 88, der in dem Abgaskanal 42 vorgesehen ist, eine Drehposition einer Nockenwelle von dem Nockenwinkelsensor 92 und einen Drehwinkel (Kurbelwinkel) der Kurbelwelle von dem Kurbelwinkelsensor 90.
Der Kurbelwinkelsensor 90 ist ein Magnetsensor oder dergleichen, der ein zu erfassendes Objekt (zum Beispiel Metall oder dergleichen) erfassen kann, und er ist an einer vorbestimmten Position nahe der Kurbelwelle 46 in der Kraftmaschine 2 vorgesehen. Es ist nämlich ein Zahnrad mit Vorsprüngen und Aussparungen, die an einem Außenumfang ausgebildet sind, (nachfolgend als "ein Signalrotor" bezeichnet) an einer vorbestimmten Position an der Kurbelwelle 46 angebracht, und der Kurbelwinkelsensor 90 ist an einer geeigneten Position zum Erfassen der Anzahl der Zähne des Signalrotors vorgesehen. Der Kurbelwinkelsensor 90 kann den Drehwinkelkurbelwelle 46 (nachfolgend als "Kurbelwinkel" bezeichnet) zum Beispiel mit einer Auflösung von ungefähr 10° bis 30° CA erfassen. Wenn die Kurbelwelle 46 gedreht wird, dreht sich der Signalrotor auch synchron mit der Kurbelwelle 46. In dieser Situation erfasst der Kurbelwinkelsensor 90 die Anzahl der Zähne des Signalrotors, und ergibt diese zu der ECU 70 und dergleichen als ein Pulssignal ab. Die ECU 70 zählt die Pulssignale, die von dem Kurbelwinkelsensor 90 abgegeben werden, und sie wandelt diese zu einem Kurbelwinkel um. Somit erfassen die ECU 70 und dergleichen den Kurbelwinkel. Der Kurbelwinkelsensor 90 ist direkt an der Kraftmaschine 2 vorgesehen, und daher kann er den Kurbelwinkel als einen absoluten Winkel erfassen.
Der Kurbelwinkelsensor 90 gibt ein Pulssignal zu der ECU 70 und dergleichen ab, wenn er einen der Zähne des Signalrotors erfasst. Folglich ist das Pulssignal, das von dem Kurbelwinkelsensor 90 abgegeben wird, in dem gleichen Abgabezustand ungeachtet dessen, ob die Kurbelwelle 46 in einer normalen Richtung oder in einer Rückwärtsrichtung gedreht wird, und daher kann die ECU 70 und dergleichen nicht erfassen, ob die Drehung der Kurbelwelle 46 in der normalen Richtung oder in der Rückwärtsrichtung ist.
Auf der Grundlage der so erhaltenen Daten treibt die ECU 70 den Elektromotor 34 an, um die Drosselöffnung TA einzustellen, und sie stellt die Einspritzzeitgebung des Kraftstoffes durch das Kraftstoffeinspritzventil 14 ein. Wenn des Weiteren eine Bedingung zum automatischen Stoppen eingerichtet ist, dann steuert die ECU 70 die Kraftstoffeinspritzung von dem Kraftstoffeinspritzventil 14, um den Betrieb der Kraftmaschine 2 automatisch zu stoppen. Wenn eine Bedingung zum automatischen Stoppen eingerichtet ist, dann steuert die ECU 70 die Drehung der Kurbelwelle 46 durch die Antriebskraft von dem Motor-Generator 3, die über die Riemenscheibe 58, den Riemen 52, die Riemenscheibe 50 und die Elektromagnetkupplung 48 übertragen wird, um die Kraftmaschine 2 zu starten. Hierin führt die ECU 70 eine Zündzeitgebungssteuerung sowie die weiteren erforderlichen Steuerungen aus.
Der Motor-Generator 3 ist mit der Kurbelwelle 46 durch die Riemenscheibe 50, die Riemenscheibe 58 und den Riemen 52 verbunden. Eine der mit der Kurbelwelle 46 verbundenen Kurbelwellenriemenscheibe 50 und der mit dem Motor-Generator 3 verbundene MG-Riemenscheibe 58 wird drehend angetrieben, wodurch eine Leistung zu der anderen über den Riemen 52 übertragen wird.
Der Motor-Generator 3 hat die Funktion als der Motor (Elektromotor), der durch Aufnahme einer Stromzufuhr von der Stromzufuhreinheit 5 drehend angetrieben wird, was später beschrieben wird, und er hat die Funktion als der Generator (elektrischer Generator) zum Erzeugen von elektromotorischen Kräften an beiden Enden einer 3-Phasen-Spule, wenn der Motor-Generator 3 durch Aufnahme der Drehantriebskraft von den Rädern 8 gedreht wird. Wenn der Motor-Generator 3 als der Elektromotor dient, dann dreht sich der Motor-Generator 3 durch Aufnahme der elektrischen Stromzufuhr von der Stromzufuhreinheit 5, und er überträgt die Drehantriebskraft zu der Kurbelwellenriemenscheibe 50, um die Kurbelwelle 46 zum Starten der Kraftmaschine 2 zu drehen. Wenn andererseits der Motor-Generator 3 als der elektrische Generator dient, dann wird die Drehantriebskraft von den Rädern 8 zu der MG-Riemenscheibe 58 an der Seite des Motor-Generators über die Kurbelwelle 46 und die Kurbelwellenriemenscheibe 50 übertragen, um den Motor-Generator 3 zu drehen. Wenn der Motor-Generator 3 gedreht wird, dann wird eine elektromotorische Kraft in dem Motor-Generator 3 erzeugt, und die elektromotorische Kraft wird zu einem Gleichstrom über die Motorsteuereinheit 4 umgewandelt, um elektrische Leistung zu der Stromzufuhreinheit zuzuführen. Somit wird die Stromzufuhreinheit 5 geladen.
Unter erneuter Bezugnahme auf die 1 ist ein Motorwinkelsensor 3a, bei dem ein Hall-Element oder dergleichen vorzugsweise an einem Erfassungsabschnitt angebracht ist, an einer vorbestimmten Position in dem Motor-Generator 3 vorgesehen. Der Motor-Winkelsensor 3a kann den Drehwinkel der Welle des Motor-Generators 3 mit einer hohen Auflösung von im Wesentlichen 7,5° CA als Einheit erfassen. Wenn der Motor-Generator 3 durch Aufnahme der elektrischen Stromzufuhr von der Stromzufuhreinheit 5 drehend angetrieben wird, dann erfasst der Motorwinkelsensor 3a den Drehwinkel der Welle. Insbesondere ist der Motorwinkelsensor 3a an jeweiligen Phasen U, V und W so vorgesehen, dass er einen Wechselstrom der jeweiligen U-, V- und W-Phase erfassen kann. Jeder Motorwinkelsensor 3a erfasst einen Wechselstrom der jeweiligen U-, V- und W-Phase, und er wandelt diesen in ein Pulssignal um und gibt dieses zu der Motorsteuereinheit 4 ab.
Die Motorsteuereinheit 4 ist in der Kraftmaschine 2 vorgesehen und mit dem Motor-Generator 3 und der Stromzufuhreinheit 5 durch das Stromzufuhrkabel 6 jeweils verbunden. Die Motorsteuereinheit 4 ist hauptsächlich durch einen Wechselrichter, einen Wandler, einen Steuercomputer oder dergleichen gebildet.
Der Wechselrichter wandelt einen Gleichstrom mit hoher Spannung von der Stromzufuhreinheit 5 zu einem vorbestimmten 3-Phasen-Wechselstrom um, um elektrische Leistung zu dem Motor-Generator 3 zuzuführen. Andererseits wandelt der Wechselrichter eine elektromotorische Kraft (3-Phasen-Wechselstrom), der von dem Motor-Generator 3 erfolgt wird, zu einen Gleichstrom um, der zum Laden der Stromzufuhreinheit 5 geeignet ist.
Der Wandler ist eine DC/DC-Wandlervorrichtung zum Wandeln einer vorbestimmten DC-Spannung zu einer anderen vorbestimmten DC-Spannung. Der Konverter senkt nämlich die Nennspannung (zum Beispiel 36 V Volt) der Stromzufuhreinheit 5 zu einer vorbestimmten Spannung (zum Beispiel 12 V Volt) um, um Hilfsgeräte und dergleichen anzutreiben, oder um eine 12 V-Stromzufuhreinheit zu laden, die bei dem Fahrzeug vorgesehen ist.
Der Steuercomputer steuert den Wechselrichter und den Wandler. Der Steuercomputer steuert nämlich das Antriebsdrehmoment und den Leistungserzeugungsbetrag des Motor-Generators 3 in dem optimalen Zustand, und er steuert den Ladungsbetrag der Stromzufuhreinheit 5 in den optimalen Zustand, um den Ladevorgang durchzuführen. Wenn insbesondere der Motor-Generator 3 als der Elektromotor dient, dann steuert der Steuercomputer das Antriebsdrehmoment und den Leistungserzeugungsbetrag des Motor-Generators 3 auf der Grundlage der elektrischen Energie, die von der Stromzufuhreinheit 5 zugeführt wird. In Folge dessen wird der Motor-Generator 3 in den optimalen Zustand so gesteuert, dass er als der Elektromotor dient. Wenn andererseits der Motor-Generator 3 als der elektrische Generator dient, dann führt der Steuercomputer einen vorbestimmten Gleichstrom zu der Stromzufuhreinheit 5 auf der Grundlage der elektromotorischen Kraft zu, die von dem Motor-Generator 3 erzeugt wird, um die Stromzufuhreinheit 5 zu laden.
Die Motorsteuereinheit 4 zählt die Anzahl der Pulssignale, die von dem vorstehend erwähnten Motorwinkelsensor 3a abgegeben werden, und dadurch wird die Anzahl zu dem Drehwinkel der Welle des Motor-Generators 3 umgewandelt. Die Motorsteuereinheit 4 wandelt den umgewandelten Drehwinkel der Welle zu einem Kurbelwinkel auf der Grundlage des Drehverhältnisses der Kurbelwellenriemenscheibe 50 und der MG-Riemenscheibe 58 um. In Folge dessen kann die Motorsteuereinheit 4 den Kurbelwinkel mit einer hohen Auflösung von im Wesentlichen 3° CA als ein Einheit erfassen.
Die Motorsteuereinheit 4 kann erfassen, ob sich die Welle des Motor-Generators 3 in der normalen Richtung oder in der Rückwärtsrichtung dreht. Der Abgabezustand des Pulssignals der jeweiligen Phasen U, V und W unterscheiden sich nämlich, wenn sich die Welle des Motor-Generators 3 in der normalen Richtung und in der Rückwärtsrichtung dreht. Das Pulssignal der jeweiligen Phasen U, V und W ist derart, wenn sich die Welle des Motor-Generators 3 in der normalen Richtung dreht, dass ein Abgabezustand gemäß der Phasendifferenz als das Pulssignal der U-Phase in einer vorbestimmten Zeit zunächst abgegeben wird, dass danach das Pulssignal der V-Phase in einer vorbestimmten Zeit oder später abgegeben wird, dass danach das Pulssignal der W-Phase in einer vorbestimmten Zeit später abgegeben wird, und dass sich diese periodisch wiederholen. Im Gegensatz dazu ist das Pulssignal der jeweiligen Phasen U, V und W, wenn sich die Welle des Motor-Generators 3 in der Rückwärtsrichtung dreht, derart, dass ein Abgabezustand als das Pulssignal entgegengesetzt zu jenem der normalen Drehung ist. Wenn nämlich die Welle des Motor-Generators 3 in der Rückwärtsrichtung gedreht wird, dann wird jedes Pulssignal in der vorbestimmten Zeit in der Reihenfolge der W-Phase, der V-Phase und der U-Phase periodisch wiederholt. Aus diesem Grund kann die Motorsteuereinheit 4 wieder erfassen, ob sich die Welle des Motor-Generators 3 in der normalen Richtung oder in der Rückwärtsrichtung dreht, und zwar auf der Grundlage von der Phasendifferenz dazwischen.
Die Stromzufuhreinheit 5 ist eine sekundäre Batterie wie zum Beispiel eine Bleibatterie oder eine Nickelwasserstoffbatterie. Die Stromzufuhreinheit 5 ist zum Beispiel an einem hinteren Teil des Fahrzeugs 10 angeordnet, um die Raumnutzung des Fahrzeugs 10 zu verbessern. Die Stromzufuhreinheit 5 kann eine Nennspannung von zum Beispiel 36 V aufweisen. Die Stromzufuhreinheit 5 hat hohe Eingabe/Abgabe-Charakteristika während einer Betätigung des Motor-Generators 3 oder einer Energieregenerierung während eines Bremsvorgangs des Fahrzeugs. Insbesondere führt die Stromzufuhreinheit 5 elektrische Energie den Hilfsgeräten, dem Motor-Generator 3 und dergleichen zu. Elektrische Stromzufuhr zu dem Motor-Generator 3 wird hauptsächlich dann bewirkt, während das Fahrzeug 10 gestoppt wird. Wenn das Fahrzeug 10 fährt oder gebremst wird, dann wird die von dem Motor-Generator 3 erzeugte elektromotorische Kraft zu einem Gleichstrom über die Motorsteuereinheit 4 umgewandelt und der Stromzufuhreinheit 5 zugeführt. In Folge dessen kann die Stromzufuhreinheit 5 geladen werden.
Das Stromzufuhrkabel 6 ist zwischen dem Motor-Generator 3 und der Motorsteuereinheit 4 angeschlossen, und außerdem zwischen der Motorsteuereinheit 4 und der Stromzufuhreinheit 5, wie dies vorstehend beschrieben ist, und sie hat eine Aufgabe zum Leiten des Gleichstromes und des 3-Phasen-Wechselstromes.
Das Leistungsübertragungssystem 7 besteht hauptsächlich aus dem Drehmomentenwandler, einer Sperrkupplung, einem Getriebe, einem Leistungsschaltmechanismus und dergleichen. In Folge ihres Zusammenwirkens überträgt oder unterbricht das Leistungsübertragungssystem 7 die von der Kraftmaschine 2 oder die Motor-Generator 3 erzeugte Drehantriebskraft zu oder von den Rädern 8 gemäß dem Fahrtzustand. Außerdem überträgt das Leistungsübertragungssystem 7 die Drehantriebskraft von den Rädern 8 zu dem Motor-Generator 3 während des Bremsvorgangs und dergleichen.
Das Rad 8 hat Reifen und dergleichen zum Übertragen der Drehantriebskraft von dem Leistungsübertragunssystem 7 zu einer fahrbaren Oberfläche. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Hinterräder als die Räder 8 gezeigt.
Als nächstes werden Beispiele des Kurbelwinkelsensors 90 und des Nockenwinkelsensors 92 beschrieben.
Wie dies in der 3 gezeigt ist, ist ein Signalrotor 91 (in der 2 weggelassen) an der Kurbelwelle 46 angebracht. An dem Außenumfangsabschnitt des Signalrotors 91 sind 34 Zähne (Vorsprungsabschnitte) 91a in gleichen Winkeln (hierbei um 10° beabstandet) ausgebildet, wobei eine Achse der Kurbelwelle 46 eine Mittelachse ist, und es ist ein breiter fehlender Zahn (Abschnitt, in dem keine Zähne vorhanden sind) 91b vorgesehen. Die Länge des fehlenden Zahnabschnittes 91b entspricht jener von zwei Zähnen 91a. der Kurbelwinkelsensor 90 ist gegenüber dem Außenumfangsabschnitt des Signalrotors 91 vorgesehen. Wenn sich die Kurbelwelle 46 dreht, dann passieren die Zähne 91a und der fehlende Zahn 91b des Signalrotors 91 die Nähe des Kurbelwinkelsensors 90 nacheinander, wodurch ein Drehsignal in Pulsform (nachfolgend als "NE-Signal" bezeichnet) einschließlich Pulsen entsprechend der Anzahl der Passagen der Zähne 91 und des fehlenden Zahnes 91b von dem Kurbelwinkelsensor 90 abgegeben wird.
Andererseits sind drei Vorsprünge 27a, 27b und 27c an der Außenumfangsfläche der Einlassnockenwelle 27 so vorgesehen, dass sie in Zwischenräumen von 90° (entsprechend 180° CA) angeordnet sind, wobei eine Achse der Einlassnockenwelle 27 eine Mittelachse ist. Dementsprechend beträgt ein Raum zwischen dem Vorsprung 27a und dem Vorsprung 27c an beiden Enden 180° (entsprechend 360° CA). Der Nockenwinkelsensor 92 zum Erfassen der Vorsprünge 27a bis 27c und zum Abgeben des Erfassungssignals ist gegenüber diesen Vorsprüngen 27a bis 27c vorgesehen. wenn die Einlassnockenwelle 27 gedreht wird, dann passieren die Vorsprünge 27a bis 27c die Nähe des Nockenwinkelsensors 92. In Folge dessen wird ein Erfassungssignal in Pulsform von dem Nockenwinkelsensor 92 entsprechend der jeweiligen Passage der Vorsprünge 27a bis 27b abgegeben.
Hierbei sind in den 4A, 4B, 4C und 4D die Signale gezeigt, die von dem Kurbelwinkelsensor 90 und die Nockenwinkelsensor 92 erhalten werden, die die in die ECU 70 eingegeben werden, wenn die Kraftmaschine 2 angetrieben wird. die 4A zeigt eine Wellenform einer elektrischen Spannung, die in dem Nockenwinkelsensor 92 gemäß der Drehung der Einlassnockenwelle 27 erzeugt wird. Die 4B zeigt die Wellenform, die durch Umwandeln der Wellenform der elektrischen Spannung gemäß der 4A zu dem Nockenwinkelsignal (G2-Signal) mit der Pulsform erhalten wird. Die 4C zeigt eine Wellenform bei der elektrischen Spannung, die in dem Kurbelwinkelsensor 90 gemäß der Drehung der Kurbelwelle 46 erzeugt wird. Die 4D zeigt die Wellenform einer elektrischen Spannung, durch Umwandeln der Wellenform gemäß 4C im NE-Signal erhalten wird. Bei diesem Beispiel beträgt bei dem NE-Signal die Anzahl der Pulse entsprechend den Zähnen 91a 34 pro Umdrehung (360° CA) der Kurbelwelle 46. Gemäß den von dem Kurbelwinkelsensor 96 abgegebenen Drehsignalen bei dem Abschnitt entsprechend dem fehlenden Zahn 91b ist der Raum zwischen den Pulsen auf Grund des Fehlens von zwei Pulsen breit. Die Anzahl der Abschnitte mit dem breiten Pulsraum beträgt 1 pro Umdrehung (360° CA) der Kurbelwelle 46.
Die ECU 70 erfassten Drehphasen der Kurbelwelle 46 und der Einlassnockenwelle 27 auf der Grundlage des NE-Signals von dem Kurbelwinkelsensor 90 und des Nockenwinkelsignals von dem Nockenwinkelsensor 92. Die ECU 70 führt eine Zylinderunterscheidung für jeden Zylinder (#1 bis #4) auf der Grundlage der Drehphasen von der Kurbelwelle 46 und der Einlassnockenwelle 27 durch, und sie wählt jenen Zylinder aus, für den die Kraftstoffeinspritzung und die Zündung von den Zylindern (#1 bis #4) durchgeführt werden soll.
[Betrieb des Fahrzeugs]
Als nächstes wird ein Betrieb des Fahrzeugs 10 beschrieben, dass gemäß der vorstehenden Beschreibung aufgebaut ist. Das Fahrzeug 10 führt verschiedenartige Betriebe gemäß verschiedenen Betriebszuständen wie zum Beispiel ein Stoppen, ein Starten, eine normale Fahrt, eine Beschleunigungsfahrt, ein Bremsen oder dergleichen durch.
Die Kraftmaschine 2 ist in einem Stoppzustand während eines automatischen Stoppens (Leerlaufstopp) des Fahrzeugs 10. Wenn Hilfsgeräte wie zum Beispiel eine Klimaanlage, eine Wasserpumpe, eine Servolenkpumpe oder dergleichen in diesem Zustand angetrieben werden müssen, dann nimmt der Motor-Generator 3 die elektrische Stromzufuhr von der Stromzufuhreinheit 5 auf und treibt diese Hilfsgeräte an, ohne dass die Kraftmaschine 2 angetrieben wird. Jedoch sind die Kraftmaschine 2 und der Motor-Generator 3 durch den V-Riemen und den jeweiligen Riemenscheiben miteinander drehbar verbunden. Wenn die Welle des Motor-Generators 3 gedreht wird, dann wird daher die Drehantriebskraft zu der Kraftmaschine 2 in diesem Zustand übertragen. Um ausschließlich die vorstehend beschriebenen Hilfsgeräte anzutreiben, wird folglich die Elektromagnetkupplung zum Unterbrechen der Drehantriebskraft von dem Motor-Generator 3 betätigt, so dass die Kurbelwelle der Kraftmaschine 2 nicht gedreht wird. Dies ermöglicht ausschließlich den Antrieb der Hilfsgeräte, ohne dass die Kraftmaschine 2 angetrieben wird.
Während des Startens des Fahrzeugs 10, wenn nämlich ein Fahrer beziehungsweise eine Fahrerin seinen oder ihren Fuß von dem Bremspedal nimmt, während das Fahrzeug in dem Leerlaufstoppzustand ist, dann hebt der Motor-Generator 3 die Drehzahl auf die Nähe der Leerlaufdrehzahl an. Wenn der Fahrer das Beschleunigungspedal tritt oder niederdrückt, dann dreht der Motor-Generator 3 die Kurbelwelle der Kraftmaschine 2 und startet die Kraftmaschine 2 automatisch erneut. Wenn eine vorbestimmte Zeit nach dem Bremsbetrieb verstrichen ist, nämlich nach jenem Zeitpunkt, wenn der Fahrer beziehungsweise die Fahrerin seinen oder ihren Fuß von dem Bremspedal genommen hat, kann die Kraftmaschine 2 außerdem automatisch erneut gestartet werden, um ein optimales Leistungsverhalten zu erhalten.
Während der normalen Fahrt fährt das Fahrzeug 10 durch die Antriebskraft von der Kraftmaschine 2, die zu den Rädern 8 wie bei den herkömmlichen Fahrzeugen übertragen wird. Während der normalen Fahrt wird die Antriebskraft von den Rädern 8 zu dem Motor-Generator 3 übertragen, falls die elektrische Spannung der Stromzufuhreinheit 5 niedrig ist, und der Motor-Generator 3 führt eine elektrische Energieerzeugung durch. In Folge dessen dient der Motor-Generator 3 als ein elektrischer Generator und lädt die Stromzufuhreinheit 5, um unzureichende elektrische Energie der Stromzufuhreinheit 5 wieder aufzufüllen (nachfolgend wird dieser Vorgang als "Regenerierung" bezeichnet). Dadurch wird die Stromzufuhreinheit 5 stets in einen korrekt geladenen Zustand gehalten.
Wenn das Fahrzeug 10 eine Bergauffahrt und eine Beschleunigungsfahrt durchführt, dann wird der Motor-Generator 3 unter Verwendung der elektrischen Energie von der Stromzufuhreinheit 5 zusätzlich zu dem Zustand während der vorstehend erwähnten normalen Fahrt angetrieben, um ein korrektes Leistungsverhalten vorzusehen, und die Drehantriebskraft durch den Motor-Generator 3 kann auf die Drehantriebskraft der Kraftmaschine 2 aufgebracht werden (nachfolgend wird dieser Betriebszustand als "Unterstützung" bezeichnet). Dies ermöglicht, dass das Fahrzeug 10 ein hohes Leistungsverhalten unter effektiver Nutzung der bei den Leistungsquellen erhält, das heißt der Kraftmaschine 2 und des Motor-Generators 3.
Während des Bremsvorganges bei einer Verzögerung oder dergleichen wird die Antriebskraft durch die Räder 8 zu dem Motor-Generator 3 über das Leistungsübertragungssystem 7 und die Kraftmaschine 2 übertragen, und die Regenerierung wird durchgeführt.
[Kraftmaschinenstoppsteuerung]
Als nächstes wird eine Kraftmaschinenstoppsteuerung des Fahrzeugs 10 beschrieben. Wie dies vorstehend beschrieben ist, führt das Fahrzeug 10 einen Leerlaufstopp durch, nämlich es stoppt die Kraftmaschine 2 automatisch, während das Fahrzeug 10 stoppt. Wenn der Fahrer beziehungsweise die Fahrerin seinen oder ihren Fuß von den Bremspedalen nimmt, hebt der Motor-Generator 3 daher seine Drehzahl auf die Nähe der Leerlaufdrehzahl der Kraftmaschine 2 an. Wenn der Fahrer das Beschleunigungspedal tritt oder niederdrückt, dann wird der Motor-Generator 3 drehend angetrieben, und die Drehantriebskraft startet automatisch die Kraftmaschine 2 erneut. In dieser Situation wird der Kurbelwinkel zum Stoppen an der optimalen Kurbelwinkelstoppposition im Inneren der Kraftmaschine 2 während des Leerlaufstopps gesteuert, um die Fahrt des Fahrzeugs 10 während des automatischen Starts der Kraftmaschine 2 sanft zu starten. Bei dem folgenden Beispiel wird eine genaue Stoppsteuerung durch wirksames Nutzen der Trägheitsenergie der Kraftmaschine 2 während des Stoppens des Fahrzeugs durchgeführt.
Ein Verfahren zum Steuern des Kurbelwinkels auf die optimale Kurbelwinkelstoppposition wird nachfolgend beschrieben. Die optimale Kurbelwinkelstoppposition wird als eine Stoppposition des Kurbelwinkels angenommen, die es erleichtert, über den oberen Totpunkt bei dem Verdichtungshub während des erneuten Startens der Kraftmaschine 2 bei dem Zylinder in dem Verdichtungshub zu gelangen. Zum Beispiel ist im Falle der vier Zylinder-Kraftmaschine wie bei diesem Beispiel die Kurbelwinkelstoppposition dann optimal, falls sie innerhalb eines Bereiches des Kurbelwinkels von 90° CA bis 120° CA liegt.
Zusammenfassend führt die ECU 70 bei dem herkömmlichen Stoppsteuerverfahren des Fahrzeugs 10 eine Kraftstoffunterbrechung zu der Kraftstoffmaschine 2 mit einer vorbestimmten Zeitgebung nach dem Leerlaufzustand durch, und sie stoppt die Kraftmaschine 2 automatisch durch die Trägheitsenergie, die die Kraftmaschine 2 danach aufweist. Jedoch ändert sich die Trägheitsenergie, die die Kraftmaschine 2 aufweist, jedes Mal gemäß der Kraftmaschinendrehzahl während der Kraftstoffunterbrechung, und die Kurbelwinkelstoppposition unterscheidet sich jedes Mal dementsprechend. Aus diesem Grund ist es mit dem herkömmlichen Stoppsteuerverfahren des Fahrzeugs 10 schwierig, den Kurbelwinkel zum Stoppen an der optimalen Kurbelwinkelstoppposition zu steuern, und die Last beim nächsten Start der Kraftmaschine ist in der Abhängigkeit von der Kurbelwinkelstoppposition groß, wenn das Fahrzeug tatsächlich stoppt. Folglich kann die Kurbelwelle der Kraftmaschine 2 bezüglich des Abgabedrehmomentes, welches der Motor-Generator 3 aufweist, nicht gedreht werden, und die Wahrscheinlichkeit eins Fehlers beim automatischen erneuten Start der Kraftmaschine 2 ist hoch.
Folglich wird bei diesem Beispiel die Kraftmaschinendrehzahl mit einer vorbestimmten Zeitgebung nach der Kraftstoffunterbrechung konstant gehalten, wodurch die Trägheitsenergie, die die Kraftmaschine 2 aufweist, bei jenem Zeitpunkt konstant gehalten wird. Danach wird die Trägheitsenergie, die die Kraftmaschine 2 an jenem Zeitpunkt aufweist, zum Stoppen der Drehung der Kraftmaschine 2 verwendet. Dadurch kann der Kurbelwinkel zuverlässig zum Stoppen an der optimalen Kurbelwinkelstoppposition jedes Mal gesteuert werden.
Insbesondere wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Motor-Generator 3 dazu verwendet, die Kraftmaschinendrehzahl konstant zu halten. Eine Drehantriebskraft von dem Motor-Generator 3 wird nämlich auf die Kurbelwelle mit einer vorbestimmten Zeitgebung nach der Kraftstoffunterbrechung aufgebracht (nachfolgend als "Motorantrieb" bezeichnet), wodurch die Trägheitsenergie konstant gehalten wird, die die Kraftmaschine 2 aufweist. Somit wird der Kurbelwinkel während des Stoppens der Kraftmaschine zum Stoppen an der optimalen Kurbelwinkelstoppposition gesteuert. Wenn der Kurbelwinkel an der optimalen Kurbelwinkelstoppposition ist, dann kann die Kraftmaschinenstartlast während des Startens der Kraftmaschine minimiert werden, und der Fehler beim automatischen erneuten Start der Kraftmaschine 2 kann wirksam verhindert werden.
Die Art und Weise zum Steuern der Kraftmaschinendrehzahl während des Stoppens der Kraftmaschine unter Verwendung des Motor-Generators 3 ist in der 5 gezeigt. In der 5 stellt die Wellenform 100 die Änderung der Kraftmaschinendrehzahl gemäß der Kraftmaschinenstopppsteuerung bei diesem Ausführungsbeispiel dar. Die Wellenform 101 stellt ein Kraftstoffunterbrechungssignal bei der Kraftmaschinenstoppsteuerung dar, und die Kraftstoffunterbrechung wird dann ausgeführt, wenn das Kraftstoffunterbrechungssignal auf einem H-Niveau ist. Die Wellenform 102 stellt ein Antriebssignal MG-Antriebssignal) des Motor-Generators 3 dar, und der Motor-Generator 3 wird während jener Periode angetrieben, in der das MG-Antriebssignal auf dem H-Niveau ist.
Falls angenommen wird, dass der Fahrer beziehungsweise die Fahrerin seinen oder ihren Fuß von dem Beschleunigungspedal bei dem Zeitpunkt T0 nimmt, dann wird die Drehzahl der Kraftmaschine 2 nach dem Zeitpunkt T0 im Wesentlichen zu der Leerlaufdrehzahl NE1. Falls angenommen wird, dass der Fahrer das Bremspedal bei dem Zeitpunkt T1 niederdrückt, dann legt die ECU 70 das Kraftstoffunterbrechungssignal bei diesem Zeitpunkt auf das H-Niveau fest, und sie gibt einen Befehl zur Kraftstoffunterbrechung ab. Wenn die Kraftstoffunterbrechung bei dem Zeitpunkt T1 ausgeführt wird, dann verringert sich die Drehzahl der Kraftmaschine 2 allmählich. Wenn die ECU 70 erfasst, dass sich die Kraftmaschinendrehzahl auf eine vorbestimmte Motorfestlegungsdrehzahl NE2 verringert (Zeitpunkt 2), dann legt die ECU 70 das MG-Antriebssignal auf das H-Niveau fest, sie treibt den Motor-Generator 3 an, und sie treibt die Kraftmaschine 2 durch den Motor-Generator 3 an.
Der Motor-Generator 3 treibt die Kraftmaschine 2 an der vorbestimmten Motor-Festlegungsdrehzahl NE2 in einer vorbestimmten Periode (Zeitpunkt T2 bis Zeitpunkt T3) an, und wenn die vorbestimmte Periode verstrichen ist, dann stoppt die ECU 70 den Motor-Generator 3 (Zeitpunkt T3). Wenn die Antriebskraft durch den Motor-Generator 3 bei dem Zeitpunkt T3 beseitigt wird, dann wird die Kraftmaschine 2 ausschließlich durch die Trägheitsenergie gedreht, die die Kraftmaschine 2 bei dem Zeitpunkt (das heißt der Zeitpunkt T3) aufweist, und daher verringert sich die Kraftmaschinendrehzahl allmählich, und die Kraftmaschine 2 stoppt in der Nähe des Zeitpunktes T4.
Auf diese Art und Weise wird der Antriebsvorgang der Kraftmaschine 2 bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel vorübergehend zu dem Antrieb durch den Motor-Generator 3 während des Stoppens der Kraftmaschine geschaltet, und nach dem die Kraftmaschine 2 auf die vorbestimmte Drehzahl NE2 gehalten wurde, wird die Antriebskraft der Kraftmaschine beseitigt. Die Trägheitsenergie, die die Kraftmaschine 2 bei jenem Zeitpunkt aufweist, wenn die Antriebskraft beseitigt wird, wird hauptsächlich durch die Kraftmaschinendrehzahl bei jenem Zeitpunkt bestimmt. Daher hat die Kraftmaschine 2 durch das Beseitigen der Antriebskraft nach dem Halten der Kraftmaschinendrehzahl auf die vorbestimmte Kraftmaschinendrehzahl NE2 jedes Mal die gleiche Trägheitsenergie, und sie stoppt in der gleichen Art und Weise.
Als nächstes wird das Verhalten der Kraftmaschine beschrieben, bis die Kraftmaschine stoppt, nach dem die Antriebskraft bei der vorbestimmten Kraftmaschinendrehzahl NE2 beseitigt wurde, wie dies vorstehend beschrieben ist. Die 6 zeigt die Versetzung des Kurbelwinkels der Kraftmaschine 2, nach dem die Antriebskraft für die Kraftmaschine 2 beseitigt wurde. In der 6 zeigt die Vertikalachse die Versetzung des Kurbelwinkels (Grad CA) eines vorbestimmten Zylinders. Es ist zu beachten, dass der "vorbestimmte Zylinder" jener Zylinder ist, der bei dem Verdichtungshub ist, wenn der Kurbelwinkel von 0° CA zu 180° CA versetzt wird, zum Beispiel der Zylinder #3. Die Horizontalachse zeigt die Zeit (Sekunden).
Insbesondere zeigt die Vertikalachse die Kurbelwinkelversetzung (Grad CA), wenn der Kolben entsprechend dem vorbestimmten Zylinder von dem Verdichtungshub zu dem Expansionshub umschaltet, und sie zeigt die Kurbelwinkelversetzung jeweils bei 30° CA von dem unteren Totpunkt (0° CA) bis zu dem oberen Totpunkt (180°CR). Während dessen zeigt die Horizontalachse die verstrichene Zeit (0,6 (s)) von dem Zeitpunkt zum Stoppen des Motorantriebs (0 (s)), wenn der Kurbelwinkel des vorbestimmten Zylinders zum Stoppen an der optimalen Kurbelwinkelstoppposition gesteuert wird, und zwar jeweils bei 0,1 (s).
Als nächstes werden die grafischen Darstellungen in der 6 beschrieben. In der 6 sind zwei Arten von grafischen Darstellungen gezeigt. Es sind eine grafische Darstellung 110 für jenen Fall, bei dem die Kraftmaschinendrehzahl während des Stoppens des Antriebsvorgangs (Motorantriebsvorgangs) durch den Motor-Generator 3 groß ist, und eine grafische Darstellung 112 für jenen Fall, bei dem diese klein ist. Während der Zeit von 0 s bis 0,1 s zeigt nämlich die grafische Darstellung 110 mit einem großen Gradienten die Kurbelwinkelversetzung, wenn die Kraftmaschinendrehzahl während des Stoppens des Motorantriebsvorganges hoch ist, und die grafische Darstellung 112 mit einem kleinen Gradienten zeigt die Kurbelwinkelversetzung, wenn die Kraftmaschinendrehzahl während des Stoppens des Motorantriebsvorgangs niedrig ist.
Zunächst ist von 0 s bis zur Nähe von 0,1 s gezeigt, dass der Kolben entsprechend dem vorbestimmten Zylinder von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt bei dem Verdichtungshub angehoben wird. Der Kolben entsprechend dem vorbestimmten Zylinder wird zur Nähe des oberen Totpunktes bei dem Verdichtungshub angehoben, direkt nach dem 0,1 s verstrichen sind. Dabei wird die Kurbelwelle 36 der Kraftmaschine 2 in der normalen Richtung gedreht.
Danach kann der Kolben entsprechend dem vorbestimmten Zylinder nicht über den oberen Totpunkt (180° CA) bei dem Verdichtungshub gelangen, und die Kurbelwelle der Kraftmaschine 2 wird in der Rückwärtsrichtung gedreht, und zwar ungefähr bis 0,3 s. Dies hat den folgenden Grund. In Folge dessen, dass der Kolben entsprechend dem vorbestimmten Zylinder sich dem oberen Totpunkt des Verdichtungshubs annähert, wird die Volumenkapazität in dem Zylinder allmählich kleiner, und der Druck wird größer. Proportional dazu wird die Verdichtungsreaktionskraft 116 zum Zurückdrücken des Kolbens in dem Zylinder größer. Dementsprechend ist die Verdichtungsreaktionskraft in der Nähe des oberen Totpunktes des Verdichtungshubes in dem Zylinder am größten, und daher kann die Trägheitsenergie, die die Kraftmaschine bei die diesem Zeitpunkt aufweist, die Verdichtungsreaktionskraft nicht überwinden. Somit wird der Kolben entsprechend dem vorbestimmten Zylinder zur Seite des oberen Totpunktes des Verdichtungshubes zurückgedrückt. Somit kann der Kolben entsprechend dem vorbestimmten Zylinder nicht über den oberen Totpunkt des Verdichtungshubes gelangen, und die Kurbelwelle der Kraftmaschine 2 wird in der Rückwärtsrichtung gedreht.
Danach bewegt sich der Kolben entsprechend dem vorbestimmten Zylinder zu dem unteren Totpunkt des Verdichtungshubes, und der Kurbelwelle 36 der Kraftmaschine 2 wird ungefähr in der Nähe von 0,3 s erneut rückwärts gedreht. Die Kurbelwelle der Kraftmaschine 2 wird nämlich in der normalen Richtung gedreht. Dies hat den folgenden Grund. Bei diesem Zeitpunkt wird nämlich der Kolben entsprechend dem vorbestimmten Zylinder zunächst zu dem unteren Totpunkt des Verdichtungshubes abgesenkt. Bei dem Verdichtungshub sind sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil in dem geschlossenen Zustand, und daher wird die Volumenkapazität im Inneren des Zylinders allmählich größer, wenn der Kolben sich zu dem unteren Totpunkt des Verdichtungshubs absenkt. Folglich wird im Inneren des Zylinders ein Unterdruck erzeugt, und der Unterdruck wird allmählich größer. Dementsprechend kehrt der Kolben entsprechend dem vorbestimmten Zylinder in die Richtung des oberen Totpunktes durch eine Reaktionskraft 118 erneut zurück, die durch den Unterdruck erzeugt wird. In Folge dessen wird die Kurbelwelle der Kraftmaschine 2 erneut in der normalen Richtung gedreht.
Danach verringert sich die Trägheitsenergie nach der Nähe von 0,3 s allmählich, die die Kraftmaschine 2 aufweist, und die Kraftmaschine 2 wird gestoppt, nach dem 0,6 s verstrichen sind. In Folge dessen konvergiert die Kurbelwinkelstoppposition innerhalb eines Bereiches des Kurbelwinkels von 90° CA bis 120° CA. Falls die Kurbelwinkelstoppposition schließlich innerhalb des Bereiches des Kurbelwinkels von ungefähr 90° CA bis 120° CA konvergiert, dann wird angenommen, dass der Kurbelwinkel zum Stoppen an der optimalen Kurbelwinkelstoppposition gesteuert wird, und die Stoppsteuerung ist erfolgreich.
Gemäß der vorstehend erwähnten Kraftmaschinenstoppsteuerung ist es möglich, vor dem tatsächlichen Stoppen der Kraftmaschine zu schätzen, bei welchem Hub der jeweilige Zylinder während des Stoppens der Kraftmaschine stoppt. Wie dies in der 5 bei der vorstehend beschriebenen Kraftmaschinenstoppsteuerung gezeigt ist, wird eine vorbestimmte Motorantriebsperiode nach der Kraftstoffunterbrechung vorgesehen, um die Drehzahl der Kraftmaschine 2 auf eine vorbestimmte Drehzahl zu halten, wodurch die Trägheitsenergie bei diesem Zeitpunkt konstant gehalten wird, die die Kraftmaschine 2 aufweist, und danach wird der Motorantriebsvorgang beendet, um die Antriebskraft von der Kraftmaschine 2 zum Stoppen der Kraftmaschine 2 zu beseitigen. Folglich hängt die Anzahl, mit der sich die Kraftmaschine 2 dreht, bis sie nach der Beendigung des Motorantriebsvorganges stoppt, von der Trägheitsenergie ab, die die Kraftmaschine 2 aufweist, wenn der Motorantriebsvorgang beendet wird, das heißt die Kraftmaschinendrehzahl, die durch den Motorantriebsvorgang gehalten wird, die Motorantriebsperiode und dergleichen. Da die Drehzahl während des Motorantriebsvorganges konstant gehalten wird, ist in umgekehrter Weise die Anzahl stets konstant, mit der sich die Maschine umdreht, bevor die Kraftmaschine (das heißt die Kurbelwelle) gestoppt wird, nach dem der Motorantriebsvorgang beendet ist.
Falls erfasst wird, zu jedem Hub die jeweiligen Zylinder während des Startens des Motorantriebsvorganges gehört, und zwar durch die Zylinderunterscheidung unter Verwendung des vorstehend erwähnten Nockenwinkelsensors und dergleichen, dann kann folglich geschätzt werden, bei welchem Hub der jeweilige Zylinder ist, wenn die Kraftmaschine schließlich gestoppt wird, nach dem der Motorantriebsvorgang in einer vorbestimmten Motorantriebsperiode durchgeführt wurde. Wenn zum Beispiel die Trägheitsenergie während der Beendigung des Motorantriebsvorganges, das heißt die Kraftmaschinendrehzahl während der Beendigung des Motorantriebsvorganges, zum Beispiel so bestimmt ist, dass ein bestimmter Zylinder bei einem spezifischen Hub während der Beendigung des Motorantriebsvorganges über den nächsten oberen Totpunkt bei der Verdichtung gelangen kann, aber nicht über den zweiten oberen Totpunkt bei der Verdichtung gelangen kann, dann ist der Zylinder bei dem Verdichtungshub, wenn die Kraftmaschine 2 stoppt. Es ist aus der Motorantriebsperiode bekannt, wie oft die Kraftmaschine 2 während der Motorantriebsperiode dreht. Folglich kann die ECU 70 während der Ausführung der Kraftmaschinenstoppsteuerung schätzen, bei welchem Hub der jeweilige Zylinder während des Kraftmaschinenstoppes ist, und zwar auf der Grundlage der Informationen des Hubs des jeweiligen Zylinders während des Motorantriebsstopps oder während des Motorantriebsstartes, und der Informationen, die angeben, wie oft die Kraftmaschine 2 der Beendigung des Motorantriebsvorganges dreht. Bei der Stopp- und Startsteuerung der Kraftmaschine 2 der vorliegenden Erfindung, die nachfolgend beschrieben wird, wird ein Luft/Kraftstoffgemisch in den Zylinder eingeführt und abgedichtet, der schätzungsweise in einem spezifischen Hub nach dem Kraftmaschinenstopp ist, und zwar vor dem Kraftmaschinenstopp unter Verwendung des Schätzergebnisses.
[Stopp- und Startsteuerung]
Als nächstes wird das Stopp- und Startsteuerverfahren der Kraftmaschine für einen frühzeitigen Zündstart gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
(Erstes Verfahren)
Ein erstes Verfahren soll einen frühen Start der Kraftmaschine 2 durch vorheriges Durchführen einer Kraftstoffeinspritzung bei einem Zylinder bewirken, der schätzungsweise bei dem Verdichtungshub während des Kraftmaschinenstopps stoppt, um das Gemisch in der Brennkammer abzugdichten, wenn die Kraftmaschinenstoppsteuerung vor der optimalen Kurbelwinkelstoppposition durchgeführt wird, und durch Zünden des Gemisches zusätzlich zu dem Kurbelvorgang durch den Motor-Generator während des Kraftmaschinenstarts.
Zunächst wird ein Hauptprinzip des ersten Verfahrens beschrieben. Bei dem ersten Verfahren wird zum Beispiel während des Kraftmaschinenstoppes wie zum Beispiel der Leerlaufstopp die vorstehend erwähnte Kraftmaschinenstoppsteuerung durchgeführt, und es wird geschätzt, bei welchem Hub der jeweilige Zylinder während des Kraftmaschinenstoppes ist. Somit ist jener Zylinder spezifiziert, der schätzungsweise bei dem Verdichtungshub ist, wenn die Kraftmaschine stoppt. Durch das vorstehend erwähnte Verfahren kann geschätzt werden, bei welchem Hub der jeweilige Zylinder während des Kraftmaschinenstoppes ist.
Bei einer Anschlusseinspritzkraftmaschine wie bei dem ersten Verfahren kann das Gemisch nicht in die Brennkammer des Zylinders nach dem Kraftmaschinenstopp eingeführt werden, und zwar anders als bei dem sogenannten Direkteinspritz-Kraftmaschine, da sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil normalerweise in dem geschlossenen Zustand bei dem Zylinder ist, der während des Kraftmaschinenstoppes bei dem Verdichtungshub ist. Aus diesem Grund ist es erforderlich, eine Kraftstoffeinspritzung vor dem Einlasshub des Zylinders durchzuführen, um das Gemisch in der Brennkammer des Zylinders einzuführen und abzudichten, der schätzungsweise bei dem Verdichtungshub während des Kraftmaschinenstoppes ist (nachfolgend auch als "Stoppzeit-Verdichtungshubzylinder" bezeichnet). Wenn zum Beispiel der Zylinder #3 des Verdichtungshub während des Kraftmaschinenstoppes ist, dann führt die ECU 70 folglich die Kraftstoffeinspritzung für den Zylinder bei dem Einlasshub durch, der dem Verdichtungshub vorangeht und das Gemisch in der Brennkammer wird im voraus abgedichtet. Bei einem Zeitpunkt, wenn diese Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, wird die Kraftmaschine noch nicht gestoppt und das Innere der Brennkammer des Zylinders bei dem Einlasshub hat einen Unterdruck. Daher kann das Gemisch, das den in den Einlassanschluss eingespritzten Kraftstoff enthält, zuverlässig in die Brennkammer eingeführt werden. In Folge dessen wird die Kraftmaschinenstoppsteuerung abgeschlossen, und wenn die Kraftmaschine stoppt, dann wird das Gemisch im Inneren der Brennkammer des Stoppzeitverdichtungszylinders (bei diesem Beispiel Zylinder #3) abgedichtet.
Während des Kraftmaschinenstarts führt die ECU 70 einen Kurbelvorgang durch den Motor-Generator 3 durch, und sie zündet den Stoppzeitverdichtungshubzylinder (Zylinder #3), um Verbrennungsenergie zum Drehen der Kurbelwelle zu erzeugen, wodurch der frühe Start der Kraftmaschine 2 durchgeführt werden kann.
Das bei dem Stoppzeitverdichtungshubzylinder während des Kraftmaschinenstoppes so abgedichtete Gemisch hat vorzugsweise ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf der Grundlage der A/F-Sensorabgabe während der Kraftmaschinenstoppsteuerung, das heißt vor dem Kraftmaschinenstopp. Wie dies bei der Beschreibung der vorstehend erwähnten Kraftmaschinenstoppsteuerung beschrieben ist, wird das abgedichtete Gemisch außerdem der wiederholten Verdichtung und Expansion durch den Kolben in der Brennkammer ausgesetzt, und es ist in einem Zustand, bei dem Luft und Kraftstoff gut gemischt sind, da die Kraftmaschine unmittelbar vor dem Stopp der Kraftmaschine unter Verwendung der Trägheitsenergie rückwärts gedreht wird. Des Weiteren ist die Kraftmaschine noch in einem Aufwärmzustand, nach dem die Kraftmaschine gestoppt ist, und daher erzeugt das Gemisch eine Konvektion im Inneren der Brennkammer durch Aufnehmen von Wärme von dem Zylinder, was das Mischen von Luft und Kraftstoff fördert. Aus diesem Grund wird das zerstäubte homogene Gemisch in der Brennkammer gehalten, und das Gemisch ist in einem leicht entzündlichen Zustand. Folglich wird das Gemisch durch die Zündung während des Kraftmaschinenstartes sanft verbrannt, und der frühe Start der Kraftmaschine kann erreicht werden.
Als nächstes wird das erste Verfahren unter Bezugnahme auf die 7 und die 8 beschrieben.
Die 7 zeigt in einer Hubkarte einen Zustand der jeweiligen Zylinder direkt vor dem Kraftmaschinestopp, und eine Zeitkarte entsprechend der Hubkarte. In der 7 wird angenommen, dass der Zylinder #3 der Stoppzeitverdichtungshubzylinder ist. Bei dem ersten Verfahren wird ein Beispiel einer Vier-Zylinder- Kraftmaschine beschrieben, aber die Anwendung der vorliegenden Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Die Zündreihenfolge der Kraftmaschine 2 ist zum Beispiel Zylinder #1 – Zylinder #3 – Zylinder #4 – Zylinder #3, aber die Anwendung der vorliegenden Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
Die Kraftmaschinenstoppsteuerung ist hierbei hauptsächlich gleich wie jene, die unter Bezugnahme auf die 5 und die 6 beschrieben ist. Nach dem der Fahrer die Beschleunigungsvorrichtung löst, wird nämlich das Kraftstoffunterbrechungssignal während des Bremsvorgangs eingeschaltet (Zeitpunkt T1), und die Kraftstoffunterbrechung wird durchgeführt. In Folge dessen wird die Kraftstoffeinspritzung nach dem Zeitpunkt T1 regelmäßig nicht durchgeführt. Wenn die Kraftmaschinendrehzahl auf eine vorbestimmte Drehzahl herunter geht, dann wird das NG-Antriebssignal danach bei einem Zeitpunkt T2 eingeschaltet, und der Motorantriebsvorgang wird gestartet. Nach dem eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist und bei einem Zeitpunkt T3 beendet, und danach zeigt die Kraftmaschine jenes Verhalten, das in der 6 gezeigt ist, und sie stoppt bei einem Zeitpunkt T4. Die Position, an der die Kraftmaschine stoppt, ist durch eine gestrichelte Linie als eine tatsächliche Stoppposition in der 7 gezeigt.
Bei dem Kraftmaschinenstoppzustand ist der Zylinder #3 bei dem Verdichtungshub, welcher der Stoppzeitverdichtungshubzylinder ist. Die ECU 70 schätzt dieses bereits während der Kraftmaschinenstoppsteuerung, zum Beispiel während des Starts des Motorantriebsvorganges. Die ECU 70 führt eine Kraftstoffeinspritzung bei dem Zylinder #3 durch, welcher der Stoppzeitverdichtungshubzylinder ist, und zwar bei dem Einlasshub direkt vor dem Kraftmaschinenstopp (siehe den Pfeil 210). Unter Bezugnahme auf das Kraftstoffunterbrechungssignal bekannt ist, wird die Kraftstoffunterbrechung vorübergehend intermittiert, obwohl die Kraftstoffeinspritzung nach der Niveauänderung des Kraftstoffunterbrechungssignal regelmäßig nicht durchgeführt wird, und der Kraftstoff wird nämlich ausnahmsweise eingespritzt (Zeitpunkt T5 bis Zeitpunkt T6), und zwar nur während der Stoppzeitverdichtungshubzylinder zu dem Einlasshub direkt vor dem Kraftmaschinenstopp gehört, um das Gemisch in den Stoppzeitverdichtungshubzylinder einzuführen und abzudichten. In Folge dessen wird das Gemisch in dem Zylinder #3 abgedichtet, der bei dem Verdichtungshub während des Krafmaschinenstoppes ist. In der Nähe des Kraftmaschinenstoppes bei dem Zeitpunkt T4 schaltet die ECU 70 das Zündunterbrechungssignal ein, und sie stoppt die Zündung bei allen Zylindern.
Als nächstes wird die Startsteuerung unter Bezugnahme auf die 8 beschrieben, die auf diese Art und Weise nach dem Kraftmaschinenstopp durchgeführt wird. Die 8 zeigt in einer Hubkarte ein Beispiel der Startsteuerung der Kraftmaschine 2 nach der Kraftmaschinenstoppsteuerung. Die in 8 gezeigte tatsächliche Stoppposition ist gleich der tatsächlichen Stoppposition, die in der 7 gezeigt ist.
Wie dies in der 8 gezeigt ist, ist der Zylinder #4 bei dem Einlasshub an der tatsächlichen Stoppposition. Folglich schaltet die ECU 70 das Kraftstoffunterbrechungssignal aus, wenn die Kraftmaschinenstartbedingung eingerichtet ist, um einen frühen Start der Kraftmaschine 2 durchzuführen, und sie führt eine Kraftstoffeinspritzung durch das ESI in die Brennkammer des Zylinders #4 bei dem Einlasshub aus (siehe den Pfeil 220).
Bei der tatsächlichen Stoppposition ist der Zylinder #3 bei dem Verdichtungshub, wie dies vorstehend beschrieben ist, und das Gemisch wird mit der Brennkammer des Zylinders #3 abgedichtet. Folglich zündet die ECU 70 das in der Brennkammer des Zylinders #3 abgedichtete Gemisch, um die Kurbelwelle zu drehen (siehe den Pfeil 221). Insbesondere verschiebt die ECU 70 das Zündunterbrechungssignal von EIN nach AUS, wenn die Kraftmaschinenstartbedingungen eingerichtet ist, und sie überträgt das Zündbefehlssignal zu der Zündvorrichtung, wenn der Zylinder #3 den oberen Totpunkt bei der Verdichtung erreicht. Dadurch dreht die ECU 70 die Kurbelwelle durch den dabei erzeugten Verbrennungsdruck. Danach werden die Kraftstoffeinspritzung und die Zündung in gewöhnlicher Weise ausgeführt.
Wie dies vorstehend gemäß dem ersten Verfahren beschrieben ist, wird währen des Kraftmaschinenstartes das in dem Stoppzeitverdichtungshubzylinder während des Kraftmaschinenstoppes abgedichtete Gemisch zum Erzeugen von Verbrennungsenergie verbrannt, um die Kurbelwelle anzutreiben, und zwar zusätzlich zu dem Kurbelvorgang durch den Motor-Generator. Somit kann eine früher anfängliche Verbrennung der Kraftmaschine 2 verwirklicht werden, und die Kraftmaschine 2 kann schneller gestartet werden.
(Zweites Verfahren)
Das zweite Verfahren soll einen frühzeitigen Zündstart der Kraftmaschine 2 noch schneller unter Verwendung der Kraftmaschinenstopp- und Startsteuerung gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Verfahren als Grundlage verwirklichen. Insbesondere wird bei dem zweiten Verfahren die Kraftstoffeinspritzung im voraus durchgeführt, und zwar für jenen Zylinder, der schätzungsweise beim Expansionshub während des Kraftmaschinenstoppes gestoppt wird (nachfolgend auch als "Stoppzeitexpansionshubzylinder" bezeichnet, um dadurch das Gemisch während des Kraftmaschinenstoppes abzudichten. Während des Kraftmaschinenstartes wird eine Normaldruckzündung für das Gemisch durchgeführt, wodurch ein früherer Start der Kraftmaschine durchgeführt wird. Hierbei bedeutet die Normaldruckzündung, dass die ECU 70 das Gemisch nicht in dem verdichteten Zustand durch den normalen Verdichtungshub zündet, sondern das Gemisch in der Brennkammer bei dem Expansionshub nahe dem Atmosphärenzustand durch das ESI.
Beim Beschreiben des Konzeptes des zweiten Verfahrens werden zunächst während der Kraftmaschinenstoppsteuerung der Stoppzeitverdichtungshubzylinder und der Stoppzeitexpansionshubzylinder geschätzt. Wenn geschätzt wird, dass der Zylinder #1 bei dem Expansionshub ist und der Zylinder #3 bei dem Verdichtungshub während des Kraftmaschinenstopps ist, dann führt die ECU 70 zum Beispiel die Kraftstoffeinspritzung bei diesen Zylindern jeweils bei dem Einlasshub direkt vor dem Kraftmaschinenstopp durch, und das Gemisch wird in der jeweiligen Brennkammer abgedichtet. Wenn die Kraftmaschine nach der Beendigung der Kraftmaschinenstoppsteuerung stoppt, dann wird das Gemisch folglich in der Brennkammer des jeweiligen Zylinders abgedichtet und gehalten. Zusätzlich wird das Gemisch durch die Rückwärtsbewegung der Kraftmaschine während des Kraftmaschinenstoppes, der Konvexionswirkung durch die von dem Zylinder aufgenommenen Wärme oder dergleichen vorzugsweise zu einem zerstäubten Gemisch, und dieses ist in einem leicht entzündbarem Zustand.
Wenn die Kraftmaschinenstartbedingung danach eingerichtet ist, dann treibt die ECU 70 folglich zunächst den Motor-Generator 3 an, um Kurbelvorgang durchzuführen, und sie startet die Zündung des Stoppzeitverdichtungshubzylinders und des Stoppzeitexpansionshubzylinders. Ermöglicht einen Start der Kraftmaschine 2 unter Verwendung der Verbrennungsenergie des Stoppzeitexpansionshubzylinders zusätzlich zu der Antriebsenergie des Motor-Generators und der Verbrennungsenergie des Stoppzeitverdichtungshubzylinders, und somit kann der Start der Kraftmaschine 2 noch schneller und noch zuverlässiger durchgeführt werden.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die 9 ein Beispiel der Kraftmaschinenstoppsteuerung bei dem zweiten Verfahren beschrieben. Wie dies in der 9 gezeigt ist, unterscheidet sich die Kraftmaschinenstoppsteuerung bei dem zweiten Verfahren von der Kraftmaschinenstoppsteuerung (siehe 7) gemäß dem ersten Verfahren darin, dass die Kraftstoffeinspritzung auch bei dem Zylinder #1 durchgeführt wird, der der Stoppzeitexpansionshubzylinder ist, und zwar nach dem die Kraftstoffunterbrechung bei dem Zeitpunkt T1 ausgeführt wurde. Bei Kraftmaschinenstoppsteuerung wird zunächst die Kraftstoffunterbrechung bei dem Zeitpunkt T1 ausgeführt, und der Motorantriebsvorgang durch den Motor-Generator wird dann gestartet, wenn die Kraftmaschinendrehzahl auf eine vorbestimmte Drehzahl bei dem Zeitpunkt T2 heruntergeht. Danach wird die Kraftstoffunterbrechung vorübergehend bei dem Zeitpunkt T5 intermittiert, wenn der Zylinder #1, der der Stoppzeitexpansionshubzylinder ist, bei dem Einlasshub direkt vor dem Kraftmaschinenstopp ist, und die Kraftstoffeinspritzung wird bei dem Zylinder #1 durchgeführt (Pfeil 211). Folglich wird die Kraftstoffeinspritzung auch für den Zylinder #3 durchgeführt, der der Startzeitverdichtungshubzylinder ist (Pfeil 210), und zwar in ähnlicher Art und Weise wie bei dem ersten Verfahren. Wenn die Kraftstoffeinspritzung von diesen beiden Zylindern abgeschlossen ist, dann wird die Kraftstoffunterbrechung bei dem Zeitpunkt C6 erneut durchgeführt. Der Motorantriebsvorgang wird bei dem Zeitpunkt T3 beendet, und die Kraftmaschine stoppt bei dem Zeitpunkt T4.
Als nächstes wird ein Beispiel der Kraftmaschinenstartsteuerung bei dem zweiten Verfahren unter Bezugnahme auf die 10 beschrieben. Wenn die Kraftmaschinenstartbedingung eingerichtet ist, dann wird gemäß der 10 das Kraftstoffunterbrechungssignal zum Starten der Kraftstoffeinspritzung ausgeschaltet, und das Zündunterbrechungssignal wird zum Durchführen der Zündung ausgeschaltet. Da das Gemisch in dem Zylinder #3 abgedichtet ist, welcher der Stoppzeitverdichtungshubzylinder ist, und in dem Zylinder #1, welcher der Stoppzeitexpansionshubzylinder während des Kraftmaschinenstoppes ist, wie dies bei der tatsächlichen Stoppposition 100 in der 10 gezeigt ist, wird der Zylinder #1 gezündet (Pfeil 221), und der Zylinder #3 wird gezündet (Pfeil 220), und zwar während des Kraftmaschinenstartes, und die Antriebskraft wird durch die Verbrennungsenergie erzeugt. Die Verbrennungsenergie wird dem Kurbelvorgang durch den Motor-Generator zugefügt, und daher kann ein frühzeitiger Start der Kraftmaschine erreicht werden.
[Steuerung zum Verhindern des Auslassens von nicht verbranntem Kraftstoff]
Als nächstes wird die Steuerung zum Verhindern des Auslassens von nicht verbranntem Kraftstoff gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Zunächst wird das Konzept beschrieben. Bei der vorstehend erwähnten Kraftmaschinenstoppsteuerung wird die Kraftstoffeinspritzung für die jeweiligen Brennkammern des Zylinders #1, der der Stoppzeitexpansionshubzylinder ist, und des Zylinders #3 im voraus durchgeführt, der der Stoppzeitverdichtungshubzylinder ist, und zwar während des Kraftmaschinenstartes, die Zündung wird für die jeweiligen Zylinder ausgeführt, wodurch ein frühzeitiger Zündstart der Kraftmaschine durchgeführt wird. Da die Kurbelwinkelposition an der optimalen Kurbelwinkelstoppposition ist, das heißt an jener Stoppposition, an der der Zylinder #3 in einfacher Weise über den oberen Totpunkt bei der Verdichtung während des Kraftmaschinenstoppes gelangt, kann die während des Kraftmaschinenstartes erforderliche Energie minimiert werden, und der Start der Kraftmaschine 2 wird erleichtert. In Folge dessen kann die Kraftmaschine schnell und zuverlässig gestartet werden.
Wenn außerdem der Fahrer den Zündschalter 72 während des Leerlaufstoppes ausschaltet, dann muss der Kraftmaschinenstart beim nächsten Mal durch die DC-Startvorrichtung 1 durchgeführt werden. Daher wird währen des Kraftmaschinenstartes der Zündschalter 72 durch den Fahrer eingeschaltet, wodurch der Kurbelvorgang durch die DC-Startvorrichtung 1 ausgeführt wird. In Folge dessen wird die Kurbelwelle 46 gedreht, der Zylinder #3, der bei dem Verdichtungshub während des Kraftmaschinenstoppes ist, wird zu dem Expansionshub versetzt, während der Zylinder #1, der bei dem Expansionshub während des Kraftmaschinenstoppes ist, zu dem Auslasshub versetzt wird. Folglich wird das Gemisch (einschließlich nicht verbrannter Kraftstoff), das in der Brennkammer des jeweiligen Zylinders abgedichtet ist, durch den Auslassanschluss 38 ausgelassen, wodurch eine Verschlechterung der Emissionen hervorgerufen wird.
Angesichts dessen wird bei diesem Ausführungsbeispiel das vorstehend beschriebene Problem durch die nachfolgend beschriebenen jeweiligen Beispiele gelöst. Bei jedem nachfolgend gezeigten Beispiel wird als die Kraftmaschinenstoppposition der Stoppzeitverdichtungshubzylinder als der Zylinder #3 angenommen, und der Stoppzeitexpansionshubzylinder wird als Zylinder #1 angenommen.
(Erstes Beispiel)
Bei dem ersten Beispiel wird der nicht verbrannte Kraftstoff so verbrannt, dass er nicht aus dem Auslassanschluss 38 ausgelassen wird, wenn der Zündschalter 72 ausgeschaltet wird, wenn die Kraftmaschine in dem Leerlaufstoppzustand stoppt, das heißt in jenem Zustand, dass das Gemisch, welches nicht verbrannten Kraftstoff enthält, in den jeweiligen Brennkammern des Zylinders #1, der der Stoppzeitexpansionshubzylinder ist, und des Zylinders #3 abgedichtet ist, der der Stoppzeitverdichtungshubzylinder ist.
Das erste Beispiel wird unter Bezugnahme auf die 9 und auf die 11 beschrieben. Die 11 zeigt eine Flusskarte des ersten Beispieles. Diese Steuerung wird hauptsächlich durch die ECU 70 auf der Grundlage von Abgabesignalen von verschiedenartigen Sensoren ausgeführt. Bei diesem Beispiel beruht die Beschreibung auf die vorstehend erwähnte Stopp- und Startsteuerung (zweites Verfahren). Bei der in 9 gezeigten tatsächlichen Stoppposition 100 ist der Zylinder #1 in dem Expansionshub, und der Zylinder #3 ist in dem Verdichtungshub. Es wird angenommen, dass der Zündschalter 72 ausgeschaltet wird, wenn die Kraftmaschine bei dieser tatsächlichen Stoppposition 100 stoppt.
Zunächst bestimmt die ECU 70 bei einem Schritt S1, ob das Abgabesignal von dem Zündschalter 72 (EIN oder AUS) ist. Wenn das Abgabesignal von dem Zündschalter 72 EIN ist, dann wird dadurch der normale Leerlaufstoppzustand angegeben, und daher beendet die ECU 70 den Prozess. Wenn nämlich das Abgabesignal von dem Zündschalter 72 EIN ist, dann wird der Leerlaufstoppzustand gehalten. Wenn danach der Fahrer beziehungsweise die Fahrerin seinen oder ihren Fuß von dem Bremspedal nimmt, dann wird die Kraftmaschine 2 automatisch erneut gestartet. Bei dieser Gelegenheit wird der Kurbelvorgang durchgeführt, indem der in dem Stoppzeitexpansionshubzylinder und dem Stoppzeitverdichtungshubzylinder und dem Stopzeitverdichtungshubzylinder abgedichtete Kraftstoff gezündet wird, wie dies vorstehend beschrieben ist.
Wenn andererseits das Abgabesignal von dem Zündschalter 72 ausgeschaltet ist, dann schreitet der Prozess zu einem Schritt S2. Bei dem Schritt S2 wird zunächst ein Alarm an einer Bedienkonsole oder dergleichen angezeigt. Der Alarm wird zum Benachrichtigen des Fahrers angezeigt, dass der nicht verbrannte Kraftstoff in dem Zylinder #1 bei dem Expansionshub und dem Zylinder #3 bei dem Verdichtungshub jeweils abgedichtet ist, und dass ein spezieller Prozess zum Verbrennen des nicht verbrannten Kraftstoffes durch vorübergehendes Starten der Kraftmaschine 2 durchgeführt wird, um das Auslassen von diesem nicht verbrannten Kraftstoff durch den Auslassanschluss zu verhindern. Der Alarm ist so gestaltet, dass er durch den Fahrer in einfacher Weise flüchtig erkannt wird, und die ECU 70 zeigt in an der Bedienkonsole und dergleichen an. Folglich erkennt der Fahrer, dass dies nicht durch eine Anormalität der Kraftmaschine begründet ist, sondern dass der vorstehend beschriebene spezielle Prozess ausgeführt wird, auch wenn die Kraftmaschine 2 vorübergehend startet, nachdem der Fahrer den Zündschalter 72 ausgeschaltet hat.
Nachfolgend führt die ECU 70 bei einem Schritt S3 den Zündvorgang (Normaldruckzündung) durch Betätigung der Zündvorrichtung aus, um das Auslassen von nicht verbranntem Kraftstoff im Inneren des Zylinders #1 bei dem Expansionshub zu verhindern. Somit wird der nicht verbrannte Kraftstoff in den Zylinder #1 verbrannt. Nachfolgend führt die ECU 70 bei einem Schritt S4 den Zündvorgang durch Betätigung der Zündvorrichtung aus, um das Auslassen von nicht verbranntem Kraftstoff in dem vorstehend beschriebenen Zylinder #3 zu verhindern. Durch die Zündung bei den Schritten S3 und S4 wird Verbrennungsenergie erzeugt, und die Kraftmaschine 2 wird vorübergehend gestartet. Nachdem der nicht verbrannte Kraftstoff so verbrannt ist, in dem die Zündung im Inneren des Zylinders #1 und des Zylinders #3 durchgeführt wird, stoppt die ECU 70 die Kraftmaschine 2 bei einem Schritt S5.
Wie dies bei diesem Beispiel vorstehend beschrieben ist, wird der Zündvorgang für den Stoppzeitverdichtungshubzylinder und den Stoppzeitexpansionshubzylinder durchgeführt, bei denen der nicht verbrannte Kraftstoff vorher abgedichtet wurde, um den nicht verbrannten Kraftstoff zwangsläufig zu verbrennen, wenn der Fahrer den Zündschalter 72 in jenem Zustand ausschaltet, bei dem die Kraftmaschine durch den Leerlaufstopp gestoppt wird. Während die Kraftmaschine durch diese Verbrennung vorübergehend gestartet wird, so wird sie unmittelbar danach gestoppt. Dies ermöglicht, dass das Auslassen von nicht verbranntem Kraftstoff verhindert wird, der in dem Stoppzeitverdichtungshubzylinder und dem Stoppzeitexpansionshubzylinder abgedichtet ist, wie dies während des nächsten Starts der Kraftmaschine der Fall ist.
Wenn die vorstehend erwähnte Kraftmaschinenstoppsteuerung bei dem Kraftmaschinenstopp bei dem Schritt S5 nicht durchgeführt wird, dann ist die Kurbelwinkelstoppposition unklar, und es besteht die Möglichkeit, dass das zum Starten der Kraftmaschine erforderliche Startdrehmoment während des Kraftmaschinenstarts ansteigt. Da jedoch der nächste Kraftmaschinenstart durch die DC-Startvorrichtung 1 durchgeführt wird, die ein großes Abgabedrehmoment aufweist, so entsteht kein spezielles Problem hinsichtlich des Startvermögens der Kraftmaschine 2.
(Anwendungsbeispiel des ersten Beispiels)
Als nächstes wird ein Anwendungsbeispiel des ersten Beispiels beschrieben. Das Anwendungsbeispiel des ersten Beispiels ist eine Steuerung zum Unterdrücken von Schwingungen, die dann auftreten, wenn der nicht verbrannte Kraftstoff bei dem ersten Beispiel verbrannt wird, und zwar unter Verwendung des Motor-Generators 3, sodass der Fahrer ein weniger unangenehmes Gefühl spürt.
Bei dem vorstehend beschriebenen ersten Beispiel wird die Kraftmaschine durch das Zünden und Verbrennen des nicht verbrannten Kraftstoffes vorübergehend gestartet, der in den jeweiligen Brennkammern des Zylinders #3, der der Stoppzeitverdichtungshubzylinder ist, und des Zylinders #1 abgedichtet ist, der der Stoppzeitexpansionshubzylinder ist, und das Auslassen des nicht verbrannten Kraftstoffes in die Atmosphäre durch den Auslassanschluss 38 wird verhindert. Jedoch können Schwingungen bei dem Fahrzeug 10 in Folge der Verbrennungsenergie auftreten, und wenn diese groß sind, dann folgt daraus ein unangenehmes Gefühl für den Fahrer.
Daher wird die Drehantriebskraft von dem Motor-Generator in der entgegengesetzten Richtung zu der Drehrichtung der Kurbelwelle 46 aufgebracht, die sich durch die Aufnahme der Verbrennungsenergie dreht, um die Schwingungen bei diesem Beispiel zu unterdrücken. Dadurch werden die Schwingungen, die durch die Verbrennung des nicht verbrannten Kraftstoffes auftreten, so beseitigt, dass die Schwingungen unterdrückt werden. Der nicht verbrannte Kraftstoff kann nämlich verbrannt werden, ohne dass sich die Kurbelwelle 46 im Wesentlichen dreht, auch wenn die Zündung bei dem jeweiligen Zylinder durchgeführt wird, in dem der nicht verbrannte Kraftstoff abgedichtet ist, und daher können die Schwingungen wirksam unterdrückt werden.
Als nächstes wird die Steuerung zum Verhindern des Auslassens des nicht verbrannten Kraftstoffes gemäß diesem Anwendungsbeispiel unter Bezugnahme auf eine in der 12 gezeigten Flusskarte beschrieben. Dieser Prozess wird hauptsächlich durch die ECU 70 auf der Grundlage der Abgabesignale von den verschiedenartigen Sensoren ausgeführt.
Die Beschreibung von den Schritten S11 bis S13 wird weggelassen, da diese gleich den Schritten S1 bis S3 der Flusskarte (siehe 11) des ersten Beispieles ist.
Nachfolgend bestimmt die ECU 70 bei einem Schritt S14, ob die Drehrichtung der Kurbelwelle 46, die sich durch die Aufnahme der Verbrennungsenergie durch die Normaldruckzündung in dem Zylinder #1 dreht, die normale Drehrichtung oder die Rückwärtsdrehrichtung ist. Wenn die Kurbelwelle 46 in der normalen Richtung gedreht wird, dann steuert die ECU 70 den Motor-Generator 3, damit er sich in der Rückwärtsrichtung dreht, die entgegen der Drehrichtung (d. h. die normale Richtung) der Kurbelwelle 46 ist, und zwar über die Motorsteuereinheit 4 (S15). Wenn andererseits die Kurbelwelle 46 in der Rückwärtsrichtung gedreht wird, dann steuert die ECU 70 den Motor-Generator 3 so, dass er sich in der normalen Richtung dreht, die entgegen der Drehrichtung (d. h. die Rückwärtsdrehung) der Kurbelwelle 46 ist, und zwar über die Motorsteuereinheit 4 (Schritt S16). Infolgedessen wird die Verbrennungsenergie, die auf Grund der Verbrennung des nicht verbrannten Kraftstoffes auftritt, durch die Antriebskraft des Motor-Generators kompensiert, und somit können die Schwingungen unterdrückt werden.
Wenn die Kraftmaschine an der optimalen Kurbelwinkelstoppposition während des Stopps ist und die Normaldruckzündung für den Zylinder Raute 1 durchgeführt wird, der der Stoppzeitexpansionshubzylinder ist, dann wird angenommen, dass sich die Kurbelwelle 46 hauptsächlich in der normalen Drehrichtung dreht. Folglich ist die Drehantriebskraft, die von dem Motor-Generator 3 aufzubringen ist, in der entgegengesetzten Richtung (d. h. die Rückwärtsdrehrichtung) zu der Drehrichtung (d. h. die normale Drehrichtung) der Kurbelwelle 46.
Nachfolgend bestimmt die ECU 70 bei einem Schritt S17, ob die Zündung bei dem Zylinder #3 beendet ist oder nicht. Wenn die Zündung bei dem Zylinder #3 beendet ist (Schritt 17; ja), dann schreitet der Prozess zu einem Schritt S19 weiter, und die Kraftmaschine 2 wird gestoppt. Wenn andererseits die Zündung bei dem Zylinder #3 noch nicht beendet ist (Schritt S17; nein), dann schreitet der Prozess zu einem Schritt S18 weiter, und die Zündung bei dem Zylinder #3 wird ausgeführt.
Vorzugsweise wird die Zündung bei diesem Zeitpunkt durchgeführt, direkt bevor der Kolben des Zylinders #3 den oberen Todpunkt bei der Verdichtung erreicht, um die Schwingungen so gering wie möglich zu halten, die aufgrund der Verbrennungsenergie auftreten. Während des Kraftmaschinenstopps ist insbesondere der Zylinder #3 an der optimalen Kurbelwinkelposition (z. B. ungefähr 90° bis 120° CA). Danach startet die Kurbelwelle 46 eine Drehung durch die normale Zündung bei dem Zylinder #1, und der Kolben in dem Zylinder #3 nähert sich dem oberen Todpunkt bei der Verdichtung (180°) an, um das Gemisch einschließlich des nicht verbrannten Kraftstoffes im inneren der Brennkammer zu verdichten. Die ECU 70 führt die Zündung aus, bevor der Kolben den oberen Todpunkt bei der Verdichtung erreicht. Infolgedessen kann die Verbrennungsenergie verglichen mit jenem Fall reduziert werden, bei dem der nicht verbrannte Kraftstoff verbrannt wird, nachdem der Kolben den oberen Todpunkt bei der Verdichtung erreicht hat. Folglich können die Schwingungen reduziert werden, wie aufgrund der Verbrennungsenergie auftreten, und das unangenehme Gefühl des Fahrers kann minimiert werden.
Die Zündung des Zylinders #3 wird durchgeführt, bevor der Kolben in dem Zylinder #3 den oberen Todpunkt bei der Verdichtung erreicht, und gemäß der Zeitgebung der Zündung kann sich die Kurbelwelle 46 dabei in der normalen Richtung oder in der Rückwärtsrichtung drehen. Falls die Zündung bei dem Zylinder #3 ausgeführt wird, kehrt der Prozess daher zu dem Schritt S14 zurück, und die ECU 70 bestimmt, ob sich die Kurbelwelle 46 in der normalen Richtung oder in der Rückwärtsrichtung durch Aufnahme der Verbrennungsenergie durch den Zündvorgang bei dem Zylinder #3 dreht.
Wenn sich die Kurbelwelle 46 in der normalen Richtung dreht, dann lässt die ECU 70 den Motor-Generator 3 in der entgegengesetzten Richtung (d. h. die Rückwärtsdrehung) zu der Drehrichtung (d. h. die normale Drehung) der Kurbelwelle 46 durch die Motorsteuereinheit 4 drehen (Schritt S15). Wenn sich die Kurbelwelle 46 andererseits in der Rückwärtsrichtung dreht, dann lässt die ECU 70 den Motor-Generator 3 in der entgegengesetzten Richtung (d. h. die normale Drehung) zu der Drehrichtung (d. h. die Rückwärtsdrehung) der Kurbelwelle 46 durch die Motorsteuereinheit 4 drehen (Schritt S16). In der Praxis wird die Drehrichtung der Kurbelwelle 46 durch das Gleichgewicht zwischen der Kraft aus der Verbrennungsenergie, die in Folge der Zündung in den Zylinder #3 auftritt, und der Trägheitsenergie bestimmt, die die Kraftmaschine 2 aufweist. Die ECU 70 kann bestimmen, ob sich die Kurbelwelle in der normalen Richtung oder in der Rückwärtsrichtung dreht, in dem die Versetzung und dergleichen des Kurbelwinkels nach der Zündung des Zylinders #1 und des Zylinders #3 überwacht wird.
Wenn die Bestimmung bei dem Schritt S17 zu einem Ja führt, dann schreitet die ECU 70 somit zu einem Schritt S19 weiter und stoppt die Kraftmaschine 2.
Wie dies gemäß diesem Anwendungsbeispiel vorstehend beschrieben ist, wird die Antriebskraft durch den Motor-Generator in der entgegengesetzten Richtung zu jener Richtung aufgebracht, in der sich die Kurbelwelle durch die Verbrennung dreht, wenn der nicht verbrannte Kraftstoff zwangsweise verbrannt ist, der in dem Stoppzeitverdichtungshubzylinder und dem Stoppzeitexpansionszylinder abgedichtet ist, und daher können die Schwingungen des Fahrzeugs unterdrückt werden.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, kann ausschließlich die Technik zum Reduzieren der Verbrennungsenergie durch Durchführen der Zündung vor dem oberen Todpunkt bei der Verdichtung des Zylinders auf das erste Beispiel angewendet werden, wenn der nicht verbrannte Kraftstoff gemäß der vorstehenden Beschreibung zwangsweise verbrannt wird, der in dem Stoppzeitexpansionshubzylinder abgedichtet ist. Auch wenn die Antriebskraft entgegen der Verbrennungsenergie nicht auf den Motor-Generator ähnlich wie bei diesem Anwendungsbeispiel aufgebracht wird, dann ist es nämlich wirksam, die Verbrennungsenergie durch Durchführen der Zündung vor dem oberen Todpunkt bei der Verdichtung angesichts der Schwingungsvermeidung zu reduzieren.
(Zweites Beispiel)
Bei dem zweiten Beispiel werden die Auslassventile der jeweiligen Zylinder in vorbestimmten Zeitgebungen geschlossen, um zu verhindern, dass der nicht verbrannte Kraftstoff aus dem Auslassanschluss 38 ausgelassen wird, nachdem der nicht verbrannte Kraftstoff in die jeweiligen Brennkammern des Zylinders #1, der der Stoppzeitexpansionshubzylinder ist, und des Zylinders #3 eingeführt und abgedichtet wurde, der der Stoppzeitverdichtungshubzylinder ist, falls bestimmt wird, dass die Kraftmaschinenstoppsteuerung der vorstehend genannten jeweiligen Stoppsteuerpositionen unmöglich ist. Somit wird eine Verschlechterung der Emissionen vermieden. Dieses Beispiel beruht auf die Vorgabe, dass die Kraftmaschine die Funktion zum Steuern des Öffnens des Schließens des Auslassventils bei beliebigen Zeitgebungen verwendet.
Das zweite Beispiel wird unter Bezugnahme auf die 13 und die 14 beschrieben. Die 13 zeigt in einer Hubkarte einen Zustand der jeweiligen Zylinder direkt vor dem Kraftmaschinenstopp, und eine Zeitkarte entsprechend der Hubkarte. Die 13 zeigt jenen Fall, dass die Kraftmaschinenstoppsteuerung zu der Stopsteuerposition 101 fehlerhaft ist, und dass die Kraftmaschine zu dem nächsten Hub schaltet, wobei die Kraftmaschine an der tatsächlichen Stoppposition 102 stoppt.
Beim Beschreiben eines Konzeptes unter Bezugnahme auf die 13 wird die Steuerung zum Stoppen der Kraftmaschine in einen derartigen Zustand ausgeführt, dass der Kraftstoff im Voraus in den Zylinder #1 eingeführt und abgedichtet wird, welcher der Stoppzeitexpansionshubzylinder ist, und in den Zylinder #3, der der Stoppzeitverdichtungshubzylinder ist, und zwar gemäß der vorstehend beschriebenen Kraftmaschinenstoppsteuerung. Die Stoppsteuerposition 101 ist nämlich die Position einer gestrichelten Linie, die in der 13 gezeigt ist, die ECU 70 führt die Überwachung derart durch, dass die Kraftmaschine an der Stoppsteuerposition 101 stoppt, und sie hält die Trägheitsenergie, die die Kraftmaschine 2 aufweist, zum Stoppen der Kraftmaschine an der Stoppsteuerposition 101 konstant.
Die Kraftmaschinendrehzahl kann jedoch aus bestimmten Gründen während einer Ausführung der Kraftmaschinenstoppsteuerung geändert werden, und die Kraftmaschine kann zum tatsächlichen Stoppen an der Stoppsteuerposition 101 in einigen Fällen fehlerhaft sein. Das Beispiel in der 13 zeigt jenen Fall, bei dem die Kraftmaschinenumdrehung die Stoppsteuerposition 101 überschreitet, und die Kraftmaschine stoppt als ein Beispiel an der tatsächlichen Stoppposition 102. Der Zylinder #1 stoppt nämlich bei dem Auslasshub, und der Zylinder #3 stoppt nämlich bei dem Expansionshub. In diesem Fall startet das Auslassventil zum Öffnen an einer vorbestimmten Position 200 bei einer endgültigen Stufe des Expansionshubes bei dem Zylinder #1, und der in der Brennkammer des Zylinders #1 im Voraus abgedichtete nicht verbrannte Kraftstoff wird nicht verbrannt und durch den Auslassanschluss 38 ausgelassen.
Andererseits ist der Zylinder #3 bei dem Expansionshub an der tatsächlichen Stoppposition 102, wie dies in der 13 gezeigt ist, aber wenn sich die Kraftmaschine über die tatsächliche Stoppposition 102 bewegt, wie dies in der 13 gezeigt ist, dann startet das Auslassventil zum Öffnen an einer vorbestimmten Position 201 bei der endgültigen Stufe des Expansionshubes, und der in der Brennkammer abgedichtete nicht verbrannte Kraftstoff wird auch durch den Auslassanschluss 38 ausgelassen, ohne dass er verbrannt wird. Infolgedessen wird der nicht verbrannte Kraftstoff, der in den jeweiligen Brennkammern des vorstehend beschriebenen Zylinders #1 und des vorstehend beschrieben Zylinders #3 abgedichtet ist, in die Luft ausgelassen, und daher werden die Emissionen verschlechtert.
Daher werden bei dem zweiten Beispiel die Auslassventile des Zylinders #1 und des Zylinders #3 jeweils in vorbestimmten Zeitgebungen so geschlossen, dass der nicht verbrannte Kraftstoff nicht durch den Auslassanschluss 38 ausgelassen wird, um das Auslassen des nicht verbrannten Kraftstoffes zu verhindern, wenn bestimmt wird, dass die Kraftmaschine nicht an der geplanten Stoppsteuerposition 101 während der Kraftmaschinenstoppsteuerung gestoppt werden kann.
Als Nächstes wird das zweite Beispiel unter Bezugnahme auf eine in der 14 gezeigte Flusskarte beschrieben. Dieser Prozess soll eine Steuerung ausführen, um die jeweiligen Auslassventile des Zylinders #1 und des Zylinders #3 in den vorbestimmten Zeitgebungen auf der Grundlage des vorstehend beschriebenen Verfahrens der Kraftmaschinenstoppsteuerung zu schließen, und die ECU 70 führt hauptsächlich den Prozess auf der Grundlage der Abgabesignale von verschiedenartigen Sensoren aus.
Bei einem Schritt S101 schätzt die ECU 70 die Stoppposition des jeweiligen Zylinders. Die ECU 70 bestimmt ursprünglich die Ausführungszeitgebung des Motorantriebes während der Kraftmaschinenstoppsteuerung, sie hält die Trägheitsenergie der Kraftmaschine 2 konstant und führt die Kraftmaschinenstoppsteuerung so aus, dass der Zylinder #3 an einer vorbestimmten Position bei dem Verdichtungshub stoppt. Jedoch gibt es einen Fall, bei dem der Zylinder #3 nicht an der vorbestimmten Position bei dem Verdichtungshub infolge einer Aufnahme eines Einflusses der Änderungen der Kraftmaschinenumdrehung und dergleichen bei dieser Zeitgebung gestoppt werden kann. Somit schätzt die ECU 70 angesichts eines derartigen Falles die Stoppposition des jeweiligen Zylinders.
Nachfolgend bestimmt (schätzt) die ECU 70 bei einem Schritt 5102, ob die Kraftmaschine an der Stoppsteuerposition 101 (siehe 13) planmäßig stoppt oder nicht. Wenn geschätzt wird, dass die Kraftmaschine an der Stoppsteuerposition 101 stoppt, (Schritt S102; ja), dann schreitet der Prozess zu einem Schritt S105 weiter, um die Kraftmaschinenstoppsteuerung fortzusetzen, und danach stoppt die Kraftmaschine 2 (Schritt S106). Bei diesem Beispiel stoppt der Zylinder #1 an der vorbestimmten Position bei dem Expansionshub, und der Zylinder #3 stoppt an der vorbestimmten Position bei dem Verdichtungshub. Wie dies in der 13 gezeigt ist, stoppt die Kraftmaschine nämlich an der Stoppsteuerposition 101.
Wenn andererseits geschätzt wird, dass die Kraftmaschine nicht an der Stoppsteuerposition 101 stoppt (Schritt S102; nein), dann schließt die ECU 70 das Auslassventil des Zylinders #1 (Schritt S103). Infolgedessen wird der in der Brennkammer des Zylinders abgedichtete nicht verbrannte Kraftstoff durch den Auslassanschluss 38 nicht ausgelassen, auch wenn der Zylinder #1 über die Stoppsteuerposition 101 hinaus bewegt wird und zu dem Auslasshub während des Stopps versetzt wird.
Nachfolgend schließt die ECU 70 bei einem Schritt S104 das Auslassventil des Zylinders #3. Somit wird der in der Brennkammer des Zylinders abgedichtete nicht verbrannte Kraftstoff nicht durch den Auslassanschluss 38 ausgelassen, falls der Zylinder #3 über die Stoppsteuerposition 101 hinaus bewegt wird, wie in der 13 gezeigt ist, und er wird zu der vorbestimmten Position 201 bei dem Expansionshub während des Kraftmaschinenstopps versetzt.
Nachfolgend wird bei einem Schritt S105 die Kraftmaschinenstoppsteuerung fortgesetzt, und danach stoppt die Kraftmaschine 2 (Schritt S106).
Somit stoppt der Zylinder #1 bei diesem Beispiel an der Position bei dem Auslasshub, und der Zylinder #3 stoppt an der Position bei dem Expansionshub. Sie stoppen nämlich an der tatsächlichen Stopposition 102, wie dies in der 13 gezeigt ist. Da jedoch die jeweiligen Auslassventile des Zylinders #1 und des Zylinders #3 an der tatsächlichen Stoppposition 102 geschlossen sind, wie dies in der 13 gezeigt ist, wird der nicht verbrannte Kraftstoff, der in den Brennkammern der Zylinder abgedichtet ist, nicht in die Luft ausgelassen. Infolgedessen kann die Verschlechterung der Emissionen verhindert werden.
(Drittes Beispiel)
Bei dem dritten Beispiel wird der Zündprozess ausgeführt, um den nicht verbrannten Kraftstoff zu verbrennen, nachdem der nicht verbrannte Kraftstoff in den jeweiligen Brennkammern des Zylinders #1, der der Stoppzeitexpansionshubzylinder ist, und des Zylinders #3 abgedichtet wurde, der der Stoppzeitverdichtungshubzylinder ist, falls die Kraftmaschinenstoppsteuerung nicht planmäßig ausgeführt werden kann und falls geschätzt wird, dass der nicht verbrannte Kraftstoff durch die Auslassventile ausgelassen wird. Infolgedessen ist es möglich, das Auslassen des nicht verbrannten Kraftstoffs in die Luft zu verhindern, auch wenn die Kraftmaschinenstoppsteuerung fehlerhaft ist, und somit kann eine Verschlechterung der Emissionen verhindert werden. Das dritte Beispiel ist insbesondere für jene Kraftmaschine wirksam, die das Öffnen und das Schließen des Auslassventils bei beliebigen Zeitgebungen nicht frei steuern kann.
Das dritte Beispiel wird unter Bezugnahme auf die 15 und 16 beschrieben. Die 15 zeigt in einer Hubkarte einen Zustand der jeweiligen Zylinder direkt vor dem Kraftmaschinenstopp, und eine Zeitkarte entsprechend der Hubkarte. Die Zeitkarte in der 15 ist ähnlich wie jene, die in der 13 gezeigt ist, aber sie unterscheidet sich darin, dass der Zylinder #1 bei dem Expansionshub gezündet wird (Bezugszeichen 212), das der Zylinder #3 bei dem Expansionshub gezündet wird (Bezugszeichen 213), und dass die Kraftstoffeinspritzung (Pfeil 214) bei dem Einlasshub des Zylinders #2 durchgeführt wird, nachdem die Kraftstoffunterbrechung bei dem Zeitpunkt t6 bis zu dem Zeitpunkt t7 durchgeführt wurde.
Bei dem dritten Beispiel wird jene Steuerung im Wesentlichen ausgeführt, die ähnlich dem vorstehend beschriebenen zweiten Beispiel ist. Jedoch unterscheidet es sich von dem zweiten Beispiel in dem Verfahren zum Verhindern des Auslassens des nicht verbrannten Kraftstoffes. Bei dem zweiten Beispiel wird nämlich das Auslassen des nicht verbrannten Kraftstoffes aus dem Auslassanschluss durch Schließen der jeweiligen Auslassventile des Zylinders #1 und des Zylinders #3 an der vorbestimmten Zeitgebung während der Kraftmaschinenstoppsteuerung verhindert. Im Gegensatz dazu wird bei dem dritten Beispiel der in der Brennkammer der jeweiligen Zylinder abgedichtete nicht verbrannte Kraftstoff in vorbestimmten Zeitgebungen verbrannt, wodurch das Auslassen des nicht verbrannten Kraftstoffes aus dem Auslassanschluss verhindert wird.
Als nächstes wird ein Betrieb des dritten Beispiels unter Bezugnahme auf die 15 beschrieben.
Der Zylinder #1 stoppt an der vorbestimmten Position (Stoppsteuerposition 101) des Expansionshubes während des Kraftmaschinenstopps durch die Kraftmaschinenstoppsteuerung. Aus diesem Grund wird bei dem Zylinder #1 die Kraftstoffeinspritzung bei dem Einlasshub durchgeführt, wie dies in der 15 (Pfeil 211) gezeigt ist. Der Zylinder #3 stoppt an der vorbestimmten Position (Stoppsteuerposition 101) bei dem Verdichtungshub während des Kraftmaschinenstopps durch die Kraftmaschinenstoppsteuerung. Folglich wird bei dem Zylinder #3 die Kraftstoffeinspritzung bei dem Einlasshub (Pfeil 210) durchgeführt, wie dies in der 15 gezeigt ist.
Falls bestimmt wird, dass die Kraftmaschinenstoppsteuerung nicht planmäßig durchgeführt werden kann, und danach somit der Zylinder #1 nicht bei dem Expansionshub stoppen kann und der Zylinder #3 nicht bei dem Verdichtungshub stoppen kann, wird die Zündung bei dem Zylinder #1 bei dem Expansionshub durchgeführt (Bezugszeichen 212). Infolgedessen wird der in der Brennkammer des Zylinders #1 abgedichtete nicht verbrannte Kraftstoff nicht durch den Auslassanschluss 38 ausgelassen, auch wenn die Kraftmaschinenstoppsteuerung zum Stoppen bei dem Expansionshub fehlerhaft ist und die Stoppposition zur Seite des Auslasshubes aufgrund einer Änderung der Kraftmaschinenumdrehung und dergleichen versetzt wird.
In ähnlicher Weise wird die Zündung auch für den Zylinder #3 bei dem Expansionshub durchgeführt (Bezugszeichen 213). Infolgedessen wird der in der Brennkammer des Zylinders #3 abgedichtete nicht verbrannte Kraftstoff nicht durch den Auslassanschluss 38 ausgelassen, auch wenn die Kraftmaschinenstoppsteuerung zum Stoppen bei dem Verdichtungshub fehlerhaft ist und die Stoppposition zu dem Expansionshub aufgrund einer Änderung der Kraftmaschinendrehzahl und dergleichen versetzt wird.
Nachfolgend wird bei dem Zylinder #2 die Kraftstoffeinspritzung bei dem Einlasshub durchgeführt (Pfeil 124). Wenn danach die jeweiligen Zylinder von dem Verdichtungshub zu dem Expansionshub versetzt werden, dann wird die Zündung nacheinander durchgeführt, und der Betrieb der Kraftmaschine 2 wird fortgesetzt.
Wie dies bei diesem Beispiel vorstehend beschrieben ist, wird der nicht verbrannte Kraftstoff verbrannt, nachdem die Kraftstoffeinspritzung bei dem Stoppzeitverdichtungshubzylinder und dem Stoppzeitexpansionshubzylinder bei der Kraftmaschinenstartsteuerung durchgeführt wurde, falls bestimmt wird, dass die Kraftmaschine nicht an der Position gestoppt werden kann, die durch die Kraftmaschinenstoppsteuerung geplant wird. Infolgedessen kann das Auslassen des nicht verbrannten Kraftstoffs verhindert werden, falls die Kraftmaschine über die geplante Stoppsteuerposition 101 hinaus stoppt.
In der 15 wird die Zündung des nicht verbrannten Kraftstoffs, der in den jeweiligen Brennkammern des Zylinders #1 und des Zylinders #3 abgedichtet ist, bei vorbestimmten Zeitgebungen durchgeführt, und der Betrieb der Kraftmaschine wird fortgesetzt (d. h. der Leerlaufstopp wird nicht durchgeführt). In diesem Fall kann die Kraftmaschinenstoppsteuerung erneut ausgeführt werden, falls die Kraftmaschinenstoppbedingung nach wie vor danach erfüllt ist. Alternativ kann die Leerlaufkraftmaschinenstoppsteuerung selbst gestoppt werden. In diesem Fall bleibt die Kraftmaschine in Betrieb, während das Fahrzeug stoppt.
Nachdem der nicht verbrannte Kraftstoff verbrannt ist, auch wenn die Kraftstoffeinspritzung in dem anderen Zylinder (z. B. siehe den Pfeil 214 in der 15) nicht durchgeführt wird und die Kraftmaschine gestoppt wird, dann besteht kein Problem da der nicht verbrannte Kraftstoff nicht ausgelassen wird.
Als nächstes wird die Steuerung des dritten Beispiels unter Bezugnahme auf eine in der 16 gezeigte Flussgrate beschrieben. Dieser Prozess soll die Zündung für den nicht verbrannten Kraftstoff durchführen, der in den Brennkammern des Zylinders #1 und des Zylinders #3 abgedichtet ist, und zwar in den vorbestimmten Zeitgebungen auf der Grundlage des Verfahrens der vorstehend erwähnten Kraftmaschinensteuerung, und die ECU 70 führt hauptsächlich den Prozess auf der Grundlage der Abgabesignale von verschiedenartigen Sensoren aus. Die gleichen Schritte wie in der Flussgrate, die in dem zweiten Beispiel gezeigt sind, werden kurz beschrieben.
Zunächst schätzt die ECU 70 wie bei dem zweiten Beispiel die Stoppposition bei dem Schritt S301. Wenn bestimmt wird, dass die Kraftmaschinen an der geplanten Stoppposition stoppt, d. h. wenn die Kraftmaschine an der Stoppsteuerposition 101 stoppt (Schritt 202; Ja), dann setzt die ECU 70 die Kraftmaschinenstoppsteuerung fort, (Schritt S307), und sie stoppt die Kraftmaschine (Schritt 5308). Infolgedessen stoppt die Kraftmaschine an der in der 15 gezeigten Stoppsteuerposition 101 planmäßig.
Wenn bestimmt wird, dass die Kraftmaschine nicht an der geplanten Stoppposition aus irgendeinem Grund stoppen kann (Schritt S302; Nein), dann bestimmt die ECU 70 währenddessen, ob der Zylinder #1 an dem oberen Todpunkt bei dem Verdichtungshub ist oder nicht (Schritt S303). Wenn der Zylinder #1 den oberen Todpunkt bei dem Verdichtungshub erreicht, dann steuert die ECU 70 die Zündvorrichtung zum Ausführen der Zündung für den Zylinder #1 (Schritt S304). Auch wenn der Zylinder #1 zu der Seite des Auslasshubes danach versetzt wird, so kann das Auslassen des nicht verbrannten Kraftstoffes aus dem Auslassanschluss 38 folglich verhindert werden.
Nachfolgend bestimmt die ECU 70, ob der Zylinder #3 an dem oberen Todpunkt des Verdichtungshubes ist oder nicht (Schritt S305). Wenn der Zylinder #3 an dem oberen Todpunkt des Verdichtungshubes ist, dann steuert die ECU 70 die Zündvorrichtung zum Ausführen der Zündung für den Zylinder #3 (Schritt S306). Infolgedessen kann das Auslassen des nicht verbrannten Kraftstoffes aus dem Auslassanschluss 38 verhindert werden, auch wenn der Zylinder #3 zu einer vorbestimmten Position bei dem Expansionshub danach versetzt wird.
Bei dem Beispiel in der 16 wird die Zündung dann durchgeführt, wenn die jeweiligen Kolben den oberen Todpunkt bei dem Zylinder #1 und dem Zylinder #3 erreichen (Schritte S303 bis S306). Wenn jedoch der Betrieb der Kraftmaschine nicht fortgesetzt wird und die Kraftmaschine so wie sie ist gestoppt wird, dann ist es möglich, die Schwingungen während des Kraftmaschinenstopps durch Durchführen der Zündung direkt vor dem oberen Todpunkt zu unterdrücken.
Wie dies bei diesem Beispiel vorstehend beschrieben ist, wird der nicht verbrannte Kraftstoff, der in den jeweiligen Brennkammern des Stoppzeitverdichtungshubzylinders und des Stoppzeitexpansionshubzylinders abgedichtet ist, bei den vorbestimmten Zeitgebungen verbrannt, wodurch das Auslassen des nicht verbrannten Kraftstoffes in die Luft durch den Auslassanschluss verhindert werden kann. Infolgedessen kann die Verschlechterung der Emissionen ebenfalls verhindert werden.
[Abgewandeltes Beispiel]
Bei jedem der vorstehend beschriebenen Beispielen wird der Kraftstoff im Voraus sowohl bei dem Stoppzeitverdichtungshubzylinder als auch dem Stoppzeitexpansionshubzylinder bei der Kraftmaschinenstoppsteuerung abgedichtet. Jedoch kann die vorliegende Erfindung auf die Kraftmaschinenstoppsteuerung angewendet werden, bei der der Kraftstoff in einem der Zylinder abgedichtet wird. In diesem Fall können die zwangsweise Verbrennung des nicht verbrannten Kraftstoffes (Beispiele 1 und 3) und das Schließen des Auslassventils (Beispiel 2) nur für jenen Zylinder durchgeführt werden, bei dem der Kraftstoff im Voraus abgedichtet wurde.
Wie dies gemäß dem Kraftmaschinenstoppsteuergerät der Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben ist, wird der nicht verbrannte Kraftstoff in einer vorbestimmten Periode verbrannt, auch wenn der Zündschalter in jenem Zustand ausgeschaltet ist, dass der nicht verbrannte Kraftstoff in der Brennkammer des spezifischen Zylinders während des Leerlaufstopps abgedichtet, und daher kann das Auslassen des nicht verbrannten Kraftstoffes durch den Auslassanschluss verhindert werden. Die Schwingungen, die durch das Verbrennen des nicht verbrannten Kraftstoffes auftreten können, können noch wirksamer durch das Drehen des Motor-Generators in der entgegengesetzten Drehrichtung zu der Drehrichtung der Kurbelwelle unterdrückt werden, die durch den Verbrennungsdruck gedreht wird.
Wenn geschätzt wird, dass die Kraftmaschine nicht an der geplanten Kraftmaschinenstoppposition in jenem Zustand gestoppt werden kann, bei dem der nicht verbrannte Kraftstoff in der Brennkammer des spezifischen Zylinders abgedichtet ist, dann wird das Auslassventil entsprechend dem spezifischen Zylinder geschlossen oder der nicht verbrannte Kraftstoff wird verbrannt, wodurch das Auslassen des nicht verbrannten Kraftstoffes durch den Auslassanschluss verhindert werden kann. Folglich kann das Auslassen des nicht verbrannten Kraftstoffes in die Luft verhindert werden, und die Verschlechterung der Emissionen können auch verhindert werden.
Die Erfindung kann in anderen spezifischen Ausführungsformen ausgeführt werden, ohne dass der Umfang davon verlassen wird. Die gegenwärtigen Ausführungsbeispiele sollen in jeder Hinsicht als darstellend und nicht als einschränkend betrachtet werden, und der Umfang der Erfindung ist durch die beigefügten Ansprüche und nicht durch die vorherige Beschreibung definiert, und alle Änderungen sollen hierbei enthalten sein, die innerhalb des Umfanges der Ansprüche liegen.
Die gesamte Offenbarung der japanischen Patentanmeldung JP-2003-035036 , die am 13. Februar 2003 eingereicht wurde, einschließlich der Beschreibung, der Ansprüche, der Zeichnungen und der Zusammenfassung ist hierbei durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit enthalten.
Ein Stopp- und Startsteuergerät (4, 70) einer Brennkraftmaschine (2) verhindert, dass Kraftstoff, der einem spezifischen Zylinder während eines Stoppens der Kraftmaschine (2) zugeführt wird, in einem nicht verbrannten Zustand ausgelassen wird. Wenn ein Zündschalter (72) in jenem Zustand ausgeschaltet wird, bei dem nicht verbrannter Kraftstoff in der Brennkammer (20) eines spezifischen Zylinders während eines Leerlaufstopps abgedichtet ist, dann wird der nicht verbrannte Kraftstoff verbrannt, um das Auslassen des nicht verbrannten Kraftstoffs zu verhindern. Die Schwingungen, die dabei auftreten, können durch Drehen des Motor-Generators (3) in der entgegengesetzten Richtung zu der Drehrichtung der Kurbelwelle unterdrückt werden. Nachdem der nicht verbrannte Kraftstoff in der Brennkammer des spezifischen Zylinders abgedichtet wurde, wird das Auslassventil (40) entsprechend dem spezifischen Zylinder bei der vorbestimmten Zeitgebung geschlossen oder der nicht verbrannte Kraftstoff wird verbrannt, falls geschätzt wird, dass der nicht verbrannte Kraftstoff ausgelassen werden würde, wodurch das Auslassen des nicht verbrannten Kraftstoffes verhindert wird. Somit kann eine Verschlechterung der Emissionen vermieden werden.

Claims

Stopp- und Startsteuergerät (4, 70) einer Brennkraftmaschine (2), mit: einer Stoppsteuereinheit (70) zum Durchführen einer Stoppsteuerung durch Zuführen von Kraftstoff in eine Brennkammer (20) eines Zylinders, der bei einem Verdichtungshub und/oder einem Expansionshub während eines Stoppens der Kraftmaschine ist; einer Einheit (70) zum Verhindern eines Auslassens von nicht verbranntem Kraftstoff, um zu verhindern, dass Kraftstoff ausgelassen wird, wenn geschätzt wird, dass der Kraftstoff in der Brennkammer des Zylinders in einem nicht verbrannten Zustand während der Stoppsteuerung der Kraftmaschine ausgelassen werden würde; einer Verbrennungseinheit (70, 22) zum Verbrennen des der Brennkammer des Zylinders zugeführten Kraftstoffes während des Startens der Kraftmaschine; und einer Starteinheit (70, 4) zum Starten der Kraftmaschine unter Verwendung des Verbrennungsdruckes, der von der Verbrennungseinheit erhalten wird, und/oder eines Motors.
Stopp- und Startsteuergerät (4, 70) der Brennkraftmaschine (2) gemäß Anspruch 1, wobei geschätzt wird, dass der Kraftstoff in dem nicht verbrannten Zustand ausgelassen werden würde, wenn ein Zündschalter (72) während der Stoppsteuerung der Kraftmaschine ausgeschaltet ist.
Stopp- und Startsteuergerät (4, 70) einer Brennkraftmaschine (2) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Stoßsteuereinheit (70) des Weiteren Folgendes aufweist: eine Einheit zum Zuführen von Kraftstoff während eines Betriebs der Kraftmaschine in die Brennkammer des Zylinders, der bei dem Verdichtungshub und/oder dem Expansionshub ist; und eine Einheit zum Einstellen einer Kurbelwinkelposition derart, dass die Kraftmaschine bei jenem Zylinder stoppt, der bei dem Verdichtungshub und/oder dem Expansionshub ist, und zwar während des Stoppens der Kraftmaschine.
Stopp- und Startsteuergerät (4, 70) der Brennkraftmaschine (2) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Einheit zum Verhindern des Auslassens von nicht verbranntem Kraftstoff verhindert, dass der Kraftstoff ausgelassen wird, der der Brennkammer jenes Zylinder zugeführt wird, der bei dem Verdichtungshub oder dem Expansionshub ist, wenn geschätzt wird, dass der Zylinder einen Auslasshub durchführen würde, der bei dem Verdichtungshub oder dem Expansionshub während des Stoppens der Kraftmaschine ist.
Stopp- und Startsteuergerät (4, 70) der Brennkraftmaschine (2) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Kraftmaschine des Weiteren eine Öffnungs- und Schließeinheit (70) zum Öffnen und zum Schließen eines Auslassventils (40) aufweist, und wenn geschätzt wird, dass jener Zylinder, der bei dem Verdichtungshub oder dem Expansionshub während des Stoppens der Kraftmaschine ist, den Auslasshub durchführen würde, dann verhindert die Öffnungs- und Schließeinheit, dass der Kraftstoff ausgelassen wird, der der Brennkammer des Zylinders zugeführt wird, welcher bei dem Verdichtungshub oder dem Expansionshub ist.
Stopp- und Startsteuergerät (4, 70) der Brennkraftmaschine (2) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Einheit zum Verhindern des Auslassens von nicht verbranntem Kraftstoff das Auslassen des Kraftstoffes verhindert, indem der Kraftstoff durch die Verbrennungseinheit verbrannt wird, bevor der Kraftstoff ausgelassen werden würde, der der Brennkammer des Zylinders zugeführt wird, welcher bei dem Verdichtungshub oder dem Expansionshub ist, wenn geschätzt wird, dass der Zylinder den Auslasshub durchführen würde, der bei dem Verdichtungshub oder dem Expansionshub während des Stoppens der Kraftmaschine ist.
Stop- und Startsteuergerät (4, 70) der Brennkraftmaschine (2) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Starteinheit die Kraftmaschine unter Verwendung eines Verbrennungsdruckes startet, der von der Verbrennungseinheit erhalten wird, wenn eine erste Startbedingung eingerichtet ist; und wobei die Einheit zum Verhindern des Auslassens von nicht verbranntem Kraftstoff das Auslassen des Kraftstoffes verhindert, indem der Kraftstoff durch die Verbrennungseinheit (22) verbrannt wird, bevor der Kraftstoff im inneren der Brennkammer des Zylinders in dem nicht verbrannten Zustand ausgelassen werden würde.
Stopp- und Startsteuergerät (4, 70) der Brennkraftmaschine (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Starteinheit die Kraftmaschine unter Verwendung eines von der Verbrennungseinheit erhaltenen Verbrennungsdruckes und des Motors (3) startet und die Zufuhr des Kraftstoffes zu der Kraftmaschine in einer vorbestimmten Periode startet, wenn eine zweite Startbedingung eingerichtet ist; und wobei die Einheit zum Verhindern des Auslassens von nicht verbranntem Kraftstoff das Auslassen des Kraftstoffes verhindert, indem der Kraftstoff durch die Verbrennungseinheit(22) verbrannt wird, bevor der Kraftstoff in der Brennkammer des Zylinders in einem nicht verbrannten Zustand ausgelassen werden würde.
Stopp- und Startsteuergerät (4, 70) der Brennkraftmaschine (2) gemäß Anspruch 7 oder 8, des Weiteren mit: einer Drehmomentenabsorbiereinheit (4) zum Absorbieren eines Kraftmaschinendrehmomentes, das dann erzeugt wird, wenn der Kraftstoff in der Brennkammer des Zylinders durch die Verbrennungseinheit (22) verbrannt wird.
Stopp- und Startsteuergerät (4, 70) der Brennkraftmaschine (2) gemäß Anspruch 9, wobei die Drehmomentabsorbiereinheit ein Drehmoment durch den Motor (3) in einer entgegengesetzten Drehrichtung zu einer Drehrichtung der Kraftmaschine aufbringt, die durch Aufnehmen des Drehmomentes gedreht wird, welches durch die Verbrennung des Kraftstoffes erzeugt wird.
Stopp- und Startsteuergerät (4, 70) der Brennkraftmaschine (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Kraftmaschine des Weiteren eine Einheit (70) zum Anzeigen eines Alarmes während einer Ausführung eines Betriebes durch die Einheit zum Verhindern des Auslassens von nicht verbranntem Kraftstoff aufweist.
Stopp- und Startsteuergerät (4, 70) der Brennkraftmaschine (2) gemäß Anspruch 11, wobei die Kraftmaschine eine Einheit zum Stoppen der Kraftmaschine aufweist, um die Kraftmaschine zu Stoppen, nachdem die Einheit zum Verhindern des Auslassens von nicht verbranntem Kraftstoff den Betrieb beendet hat.