DE102010060712A1

DE102010060712A1 - Maschinensteuervorrichtung

Info

Publication number: DE102010060712A1
Application number: DE102010060712A
Authority: DE
Inventors: Hideya Aichi-pref. Notani
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-11-23
Filing date: 2010-11-22
Publication date: 2011-07-28
Anticipated expiration: 2030-11-23
Also published as: CN102072061A; JP5392390B2; JP5152304B2; US8950373B2; CN102072061B; US20110120405A1; JP2012246934A; JP2011127590A; DE102010060712B4

Abstract

Ein Zahnkranz ist mit einer Kurbelwelle einer Maschine verbunden. Ein Ritzel ist derart platziert, dass er dem Zahnkranz gegenüberliegt. Wenn die Maschine gestartet wird, führt eine ECU ein Anlassen der Maschine in einem Zustand durch, in dem der Zahnkranz und das Ritzel in Eingriff stehen. Die ECU löst den Eingriffzustand des Zahnkranzes und des Ritzels nach Abschluss des Anlassens der Maschine. Die ECU führt insbesondere eine Dispersions- bzw. Verteilungssteuerung zum Erhöhen eines Dispersions- bzw. Verteilungsgrades einer Position eines Eingriffsabschnitts des Zahnkranzes durch, welcher mit dem Ritzel in Eingriff steht, wenn die Umdrehung des Zahnkranzes gemäß dem Maschinenstopp gestoppt wird. Die Dispersions- bzw. Verteilungssteuerung verhindert einen weiteren Abrieb und weitere Defekte des Eingriffsabschnitts des Zahnkranzes und des Eingriffsabschnitts des Ritzels.

Description

QUERVERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNG
Diese Anmeldung betrifft und beansprucht die Priorität der japanischen Patenanmeldung mit der Nummer 2009-265802 , eingereicht am 23. November, 2009, wobei der Inhalt dieser Anmeldung hierbei durch Bezugnahme in Anspruch genommen wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschinensteuervorrichtung zum Steuern einer Verbrennungsmaschine, die durch einen Starter gestartet wird.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Eine Verbrennungsmaschine, die auf einem Fahrzeug montiert ist, beginnt sich für gewöhnlich zu drehen, wenn ein Starter die Kurbelwelle der Verbrennungsmaschine antreibt, das heißt, der Starter versorgt die Kurbelwelle der Verbrennungsmaschine mit einer Umdrehungsleistung. Genauer gesagt wird ein Ritzel, das am Starter fixiert ist, in eine Axialrichtung einer drehenden Welle des Ritzels gedrückt, um das Ritzel mit einem Zahnkranz, der an der Kurbelwelle der Maschine fixiert ist, in Eingriff zu bringen oder einzukämmen. Danach beginnt sich ein Startermotor des Starters, wenn er eine elektrische Leistung aufnimmt, zu drehen. Die Umdrehung des Startermotors wird auf den Zahnkranz übertragen, und der Ankurbelbetrieb bzw. Anlassbetrieb der Verbrennungsmaschine beginnt. Die Verbrennungsmaschine beginnt sich dadurch zu drehen.
In der japanischen Patentveröffentlichung mit der Offenlegungsnummer JP 2006-242082 ist ein herkömmliches Verfahren offenbart. Bei solch einem herkömmlichen Verfahren wird die Stoppposition eines Ritzels im entsprechenden Zylinder (als eine Verbrennungskammer) einer Verbrennungsmaschine eingestellt, wenn die Verbrennungsmaschine gestoppt wird. Das heißt, beim herkömmlichen Verfahren wird die Stoppposition des Ritzels auf eine gewünschte Position im entsprechenden Zylinder gesteuert. Danach wird beim herkömmlichen Verfahren der Verbrennungsmaschine in Erwiderung auf eine Anfrage angewiesen neu zu starten, um die Verbrennungsmaschine neu zu starten.
Das vorstehende herkömmliche Verfahren zum Durchführen der Stopppositionssteuerung des Kolbens weist allerdings einen Nachteil auf, und zwar den, dass der Stoppposition des Kolbens in etwa die gleiche Stoppposition im entsprechenden Zylinder hat, wenn die Verbrennungsmaschine gestoppt wird, und der Zahnkranz und das Ritzel in etwa der gleichen Position ineinandergreifen, wobei ein Abrieb im gleichen Eingriffsabschnitt des Zahnkranzes auftritt, das heißt, sich ein Abrieb auf den gleichen Eingriffsabschnitt der Zähne des Zahnkranzes konzentriert. Das Voranschreiten eines Abriebs verursacht des Öfteren einen inkorrekten Eingriffszustand zwischen dem Zahnkranz und dem Ritzel. Dies würde des Öfteren ein unruhiges Starten oder ein schwieriges Starten der Verbrennungsmaschine verursachen.
Demhingegen tritt der vorstehende Nachteil auch in einem Fall auf, wenn keine Stopppositionssteuerung durchgeführt wird. Das heißt, der vorstehende Nachteil tritt auch dann auf, wenn die Umdrehung der Verbrennungsmaschine ohne Durchführen einer Stopppositionsteuerung gestoppt wird, da der Kolben im Zylinder im Verdichtungstakt aufgrund der vorhandenen Verdichtungslast des Zylinders im Verdichtungstakt nicht über den oberen Todpunkt (TDC, englisch: top dead center) wandern kann. Als Ergebnis stoppt der Kolben immer in etwa der gleichen Position im Zylinder im Verdichtungstakt, selbst wenn die Stopppositionssteuerung nicht durchgeführt wird, da der Kolben im Verdichtungstakt leicht in Richtung entfernt vom TDC zurückgeht.
Demnach würde der vorstehende Nachteil des voranschreitenden Abriebs eines bestimmten Abschnitts der Zähne des Zahnkranzes wie im vorstehenden Fall, in welchem die Stopppositionssteuerung durchgeführt wird, auch dann auftreten, wenn die Verbrennungsmaschine ohne Durchführen einer Stopppositionssteuerung gestoppt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Maschinensteuervorrichtung vorzusehen, die ein fortschreitendes Abnutzen eines Eingriffsabschnitts der Zähne eines Zahnkranzes vermindert, und dadurch ein ruhiges und korrektes Durchführen eines Ankurbelvorgangs bzw. Startvorgangs einer Verbrennungsmaschine durch einen Starter ermöglicht.
Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, sieht die vorliegende Erfindung eine Maschinensteuervorrichtung vor, die in der Lage ist, ein Ankurbeln bzw. Anlassen einer Verbrennungsmaschine in einem Eingriffszustand zwischen einem Zahnkranz und einem Ritzel durchzuführen, wobei der Zahnkranz mit einer Abtriebsquelle der Verbrennungsmaschine verbunden ist, und das Ritzel eines Starters die Verbrennungsmaschine antreibt, wenn sich die Verbrennungsmaschine beginnt zu drehen. Der Zahnkranz liegt dem Ritzel des Starters gegenüber. Die Maschinensteuervorrichtung löst den Eingriffszustand zwischen dem Zahnkranz und dem Ritzel nach Abschluss des Anlassens. Die Maschinensteuervorrichtung weist eine Dispersions- bzw. Verteilungssteuereinrichtung auf. Die Dispersions- bzw. Verteilungssteuereinrichtung führt eine Dispersions- bzw. Verteilungssteuerung zum Erhöhen eines Dispersions- bzw. Verteilungsgrades einer Position eines Eingriffsabschnitts des Zahnkranzes, mit welchem ein Eingriffsabschnitt des Ritzels in Eingriff steht, wenn eine Umdrehung des Zahnkranzes gemäß des Betriebsstopps der Verbrennungsmaschine gestoppt wird.
Zusammenfassend, da die Stoppposition bei der Umdrehung der Abtriebswelle der Verbrennungsmaschine in etwa die gleiche Position aufweist, wenn die Verbrennungsmaschine gestoppt wird, weist der Zahnkranz, welcher mit dem Ritzel in Eingriff steht, somit den gleichen Eingriffsabschnitt, welcher sich in etwa in einem festgelegten Bereich im Eingriffszustand befindet, bevor die Verbrennungsmaschine neu gestartet wird, auf. Um zu verhindern, dass der Eingriffsabschnitt des Zahnkranzes mit dem Ritzel der gleiche Abschnitt ist, wenn die Verbrennungsmaschine gestoppt wird, erhöht die Maschinensteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erzwingend den Verteilungsgrad des Eingriffsabschnitts des Zahnkranzes, welcher dem Ritzel gegenüberliegt. Dies ermöglicht es, den Verteilungsgrad des Eingriffsabschnitts in den Zähnen des Zahnkranzes, der dem Eingriffsabschnitt des Ritzels gegenüberliegt, zu erhöhen. Daher ist es möglich, einen weiteren Abrieb zu unterdrücken bzw. zu verhindern, welcher teilweise im festgelegten gleichen Abschnitt bei den gesamten Zähnen des Zahnkranzes erzeugt wird. Die Maschinensteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung führt das Kämmen in den Eingriffszustand zwischen dem Zahnkranz und dem Ritzel korrekt durch, und steuert das Anlassen der Verbrennungsmaschine durch den Starter korrekt.
Als ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung führt bei der Maschinensteuervorrichtung die Verteilungssteuereinrichtung die Verteilungssteuerung durch, um den Verteilungsgrad des Eingriffsabschnitts des Zahnkranzes, der dem Ritzel gegenüberliegt, durch Vergrößern einer Verteilung bzw. Streuung des Eingriffsabschnitts des Zahnkranzes zu erhöhen, im Vergleich zum Eingriffsabschnitt des Zahnkranzes, der ohne Durchführen der Verteilungssteuerung erzielt wird.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Maschinensteuervorrichtung eine Soll-Einstelleinrichtung auf, die in der Lage ist, einen Soll-Eingriffsabschnitt des Zahnkranzes, der dem Eingriffsabschnitt des Ritzels gegenüberliegt, basierend auf einem vorherigen Eingriffsabschnitt des Zahnkranzes, der durch einen vorherigen Maschinenstopp ermittelt bzw. erhalten wird, welcher vor dem letzten Maschinenstopp ist, einzustellen. Die Verteilungssteuereinrichtung führt die Verteilungssteuerung durch, um den Verteilungsgrad des Eingriffsabschnitts des Zahnkranzes durch Einstellen des Soll-Eingriffsabschnitts auf den Eingriffsabschnitt des Zahnkranzes, welcher dem Ritzel gegenüberliegt, zu erhöhen.
Wie vorstehend beschrieben ist es mit der Maschinensteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, den Verteilungsgrad des Eingriffsabschnitts des Zahnkranzes, welcher dem Ritzel gegenüberliegt, einfach zu erhöhen.
An sich steuert die Maschinensteuervorrichtung die Stoppposition des Kolbens im Zylinder der Verbrennungsmaschine oft, wenn die Verbrennungsmaschine gestoppt wird. Durch die Maschinensteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Eingriffsabschnitt des Zahnkranzes, der dem Ritzel gegenüberliegt (die Stoppposition des Kolbens), der sich vom Eingriffsabschnitt des Zahnkranzes (oder der Stoppposition des Kolbens) unterscheidet, eingestellt werden, wenn die Verbrennungsmaschine ohne Steuerung gestoppt wird.
Bei der Maschinensteuervorrichtung ist eine Konfiguration zulässig, in welcher die Verteilungssteuerung durch Auswählen durchgeführt wird, ob die Stopppositionssteuerung des Kolbens durchgeführt wird oder nicht. In diesem Fall wird die Bedingung, um die Stopppositionssteuerung des Kolbens durchzuführen, basierend auf dem Anfragetypen zum Stoppen der Verbrennungsmaschine bestimmt (zum Beispiel, wird ein Anfragetyp zum Stoppen der Maschine durch ein System erzeugt, wie zum Beispiel durch Ausschalten des Zündschalters bzw. des IG-Schalters, und ein weiterer Anfragetyp zum Stoppen der Maschine wird durch die Leerlauf-Stopp-Steuerung erzeugt).
Um die Verteilung bzw. Streuung des Eingriffsabschnitts des Zahnkranzes, der dem Eingriffsabschnitt des Ritzels gegenüberliegt, zu erweitern, ist der nachfolgende bevorzugte Fall zu berücksichtigen. Bei einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung führt die Verteilungssteuervorrichtung die Verteilungssteuerung durch, um den Verteilungsgrad des Eingriffsabschnitts des Zahnkranzes durch Einstellen einer Verdichtungslast eines Zylinders in einem Verdichtungstakt zu erhöhen, wenn die Verbrennungsmaschine gestoppt wird. Genauer gesagt weist der Zylinder der Verbrennungsmaschine verschiedene Ventiltypen auf, die in der Lage sind, eine in die Zylinder (als eine Brennkammer) der Verbrennungsmaschine zu führende Brenngasmenge einzustellen.
Dies ermöglicht es, die Verdichtungslast der Zylinder in dem Takt, in welchem die Ventile gleichzeitig geschlossen werden, wenn die Verbrennungsmaschine gestoppt wird, zu vermindern. Daher ist es möglich, die Stoppposition des Kolbens im Zylinder der Verbrennungsmaschine zu dispergieren bzw. zu verteilen. Dies ermöglicht es, die Drehwinkelposition der Abtriebswelle (oder die Kurbelwinkelposition) der Verbrennungsmaschine zu verteilen und ferner die Verteilung des Eingriffsabschnitts des Zahnkranzes, der dem Eingriffsabschnitt des Ritzels gegenüberliegt, zu erhöhen, wenn die Verbrennungsmaschine gestoppt wird.
Die vorstehenden Ventile sind das Einlassventil, das Auslassventil und das Drosselventil bzw. die Drosselklappe. Das Einlassventil und das Auslassventil sind am Einlasskanal bzw. am Auslasskanal platziert, und stehen mit dem Zylinder als die Verbrennungskammer der Verbrennungsmaschine in Verbindung. Das Drosselventil stellt die Querschnittsfläche der Einlasspassage ein. Genauer gesagt, wenn die Ventile das Einlassventil und das Auslassventil sind, öffnet die Maschinensteuervorrichtung erzwingend das Einlassventil oder das Auslassventil des Zylinders im Verdichtungstakt im oberen Totpunkt bzw. TDC oder der Position nahe dem TDC im Verdichtungstakt, wenn die Verbrennungsmaschine gestoppt wird, um die Verdichtungslast auf den Zylinder im Verdichtungstakt zu vermindern. Wenn die Verbrennungsmaschine gestoppt wird, ist es für die Maschinensteuervorrichtung besser, das Einlassventil oder das Auslassventil im Leistungstakt zusätzlich zum Einlassventil oder dem Auslassventil des Zylinders im Verdichtungstakt zu öffnen.
Außerdem weist die Maschinensteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dem Drosselventil an, sich zu öffnen oder zu schließen, um die Verdichtungslast des Zylinders im Verdichtungstakt zu vermindern, da es einen Mengenunterschied zwischen Luft, die in den Zylinder (als Verbrennungskammer) gezwungen bzw. gedrückt wird, wenn das Drosselventil geöffnet ist, und Luft, die in den Zylinder (als Verbrennungskammer) gezwungen wird, wenn das Drosselventil geschlossen ist, gibt, und die Verdichtungslast des Zylinders im Verdichtungstakt durch Einstellen der Menge der Einlassluft verändert wird.
Die Vorwärtsumdrehung und Rückwärtsumdrehung treten während der Trägheitsdrehung der Verbrennungsmaschine abwechselnd auf, nachdem die Verbrennungsmaschine gestoppt wird. Die Umdrehung der Verbrennungsmaschine kann durch Zusammenführen des Ritzels mit dem Zahnkranz unverzüglich gestoppt werden, wenn sich die Verbrennungsmaschine während der Trägheitsdrehung der Verbrennungsmaschine umgekehrt bzw. rückwärts dreht.
Die Maschinensteuervorrichtung weist als weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Eingriffssteuereinrichtung und eine Umdrehungssteuereinrichtung auf. Die Eingriffssteuereinrichtung ist in der Lage, das Ritzel mit dem Zahnkranz während der Trägheitsdrehung der Verbrennungsmaschine in Eingriff zu bringen, nachdem die Verbrennungsmaschine gestoppt wird. Die Umdrehungssteuereinrichtung kann das Ritzel durch die Umdrehungsantriebseinrichtung nach dem Empfang einer Anfrage zum Starten der Verbrennungsmaschine drehen. Die Verteilungssteuereinrichtung führt die Verteilungssteuerung durch, um den Soll-Eingriffsabschnitt auf den Eingriffsabschnitt des Zahnkranzes durch Eingreifen des Ritzels mit dem Zahnkranz während der Rückwärtsumdrehung während der Trägheitsdrehung der Verbrennungsmaschine durch die Umdrehungssteuereinrichtung einzustellen. Die vorstehende Struktur ermöglicht es, die Stoppposition bei der Umdrehung der Abtriebswelle (oder der Kurbelwelle) der Verbrennungsmaschine mit einer hohen Genauigkeit zu steuern. Dies ermöglicht es ferner, die Verteilung des Eingriffsabschnitts des Zahnkranzes, der dem Eingriffsabschnitt des Ritzels gegenüberliegt, zu erhöhen.
Ein voranschreitender Abrieb der Zähne, die Teil des Zahnkranzes sind, verursacht Schwierigkeiten beim korrekten Eingreifen des Zahnkranzes mit dem Ritzel. Dies erhöht die Zeitdauer, die notwendig ist, um das Anlassen der Verbrennungsmaschine abzuschließen. Um diesen Nachteil zu vermeiden sieht die Maschinensteuervorrichtung als weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Startfähigkeit-Erfassungseinrichtung vor. Die Starterfassungseinrichtung ist in der Lage, eine verminderte Fähigkeit zum Starten der Verbrennungsmaschine zu erfassen. Die Verteilungssteuereinrichtung führt die Verteilungssteuerung durch, wenn die Starterfassungseinrichtung das Vermindern der Fähigkeit zum Starten der Verbrennungsmaschine erfasst. Dies ermöglicht es, das Voranschreiten des Abriebs in den Zähnen des Zahnkranzes abzuschätzen, und die Verteilungssteuerung durchzuführen, wenn eine hohe Wahrscheinlichkeit vorliegt den Verteilungsgrad des Eingriffsabschnitts des Zahnkranzes, der dem Eingriffsabschnitt des Ritzels gegenüberliegt, zu erhöhen.
In der Maschinensteuervorrichtung weist die Verbrennungsmaschine als einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Funktion zum automatischen Stoppen und Neustarten der Verbrennungsmaschine auf, durch die es möglich ist, den Betrieb der Verbrennungsmaschine automatisch zu stoppen, wenn eine vorbestimmte Maschine-Automatisch-Stoppen-Bedingung erfüllt ist, und die Verbrennungsmaschine durch Durchführen des Anlassens der Verbrennungsmaschine durch den Starter automatisch zu starten. Die Maschinensteuervorrichtung weist ferner eine Anfragebeurteilungseinrichtung auf, die in der Lage ist, zu beurteilen, ob die Anfrage zum Stoppen der Verbrennungsmaschine durch Erfüllen der vorbestimmten Maschine-Automatisch-Stoppen-Bedingung oder einen Systemstart anders als durch die Funktion zum automatischen Stoppen und Neustarten der Verbrennungsmaschine erzeugt wird. Die Verteilungssteuereinrichtung führt die Verteilungssteuerung basierend auf dem Beurteilungsergebnis der Anfragebeurteilungseinrichtung durch.
Dies ermöglicht es, korrekt auszuwählen, ob die Verteilungssteuerung basierend auf den nachfolgenden Fällen (c1) und (c2) durchgeführt wird oder nicht:

(c1) wenn die Verbrennungsmaschine durch den Systemstart, zum Beispiel, wenn der Fahrzeugfahrer den IG-Schalter ausschaltet, gestoppt wird;
(c2) wenn die Verbrennungsmaschine durch die Leerlaufstoppsteuerung gestoppt wird.

Bei dem Maschinensteuersystem, das mit der Maschinensteuervorrichtung und der Leerlaufstoppsteuerung ausgestattet ist, ist es für die Maschinensteuervorrichtung erforderlich, die Verbrennungsmaschine so früh wie möglich gemäß der Anfrage zum Neustart der Verbrennungsmaschine nach dem Maschinenstopp zu starten.
Die Maschinensteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung führt die Verteilungssteuerung durch, wenn der System-Startbetrieb, wie zum Beispiel das Ausschalten des IG-Schalters, die Anfrage zum Stoppen der Verbrennungsmaschine erzeugt. Andererseits führt die Maschinensteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Verteilungssteuerung nicht durch, wenn die Leerlaufstoppsteuerung die Anfrage zum Stoppen der Verbrennungsmaschine erzeugt. Dies ermöglicht es, einen voranschreitenden Abrieb des Eingriffsteils der Zähne des Zahnkranzes zu vermindern bzw. zu unterdrücken, während die Maschinenstartfähigkeit, nachdem die Verbrennungsmaschine gestoppt wird, aufrechterhalten wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Eine bevorzugte, nicht beschränkende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beispielhaft bezüglich der beigefügten Figuren beschrieben. In den Figuren zeigt:
1 eine Ansicht, die eine schematische Gesamtstruktur eines Maschinensteuersystems darstellt, das mit einer Maschinensteuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der ersten Erfindung ausgestattet ist;
2 eine Ansicht, die eine Verteilung bzw. Streuung einer Stoppposition des Kolbens in einem Zylinder bei einem Verdichtungstakt im Verbrennungssystem darstellt, das mit der Maschinensteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist;
3 eine Ansicht, die zwei Eingriffsabschnitte R1 und R2 zwischen einem Zahnkranz und einem Ritzel im Maschinensteuersystem darstellt, das mit der Maschinensteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist;
4A eine Ansicht, die eine Verteilungssteuerung zum Erhöhen einer Verteilung der Stoppposition des Kolbens im Zylinder der Maschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
4B eine Ansicht, die einen zulässigen Bereich des Eingriffsabschnitts zwischen dem Zahnkranz und dem Ritzel im Maschinensteuersystem darstellt, das mit der Maschinensteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist;
5 eine Ansicht, die eine Verteilung der Stoppposition des Kolbens im Zylinder beim Verdichtungstakt darstellt, wenn die Stopppositionssteuerung durchgeführt wird;
6 ein Flussdiagramm, dass die Verteilungssteuerung zum Verteilen der Stoppposition des Kolbens im Zylinder darstellt;
7 eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen der Stoppposition des Kolbens und der Frequenz der Stoppposition darstellt, wenn eine Sollposition zum Stoppen des Kolbens im Zylinder verändert wird; und
8 eine Ansicht, die eine schematische Gesamtstruktur eines Maschinensteuersystems darstellt, das mit einer Maschinensteuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Hiernach werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezüglich der beigefügten Figuren beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen sind in den verschiedenen Diagrammen gleiche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Erste Ausführungsform
Nachfolgend wird die Maschinensteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezüglich 1 bis 7 beschrieben.
Ein Maschinensteuersystem weist zum Beispiel eine Maschinensteuervorrichtung auf, die in der Lage ist, den Maschinenstopp- und Startbetrieb zu steuern. Das Maschinensteuersystem weist eine elektronische Steuereinheit ECU auf, die in der Lage ist, eine Kraftstoffmenge bei einer Kraftstoffeinspritzung, einen Zündzeitpunkt, einen Leerlaufstoppbetrieb, etc. zu steuern. Die Maschinensteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform wird durch die ECU realisiert. 1 zeigt eine Ansicht, die eine schematische Gesamtstruktur des Maschinensteuersystems darstellt, das mit der Maschinensteuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist.
Wie in 1 dargestellt, sind eine Einlassleitung 1 und eine Auslassleitung 12 mit der Verbrennungsmaschine 10 (hiernach als „Maschine 10”) bezeichnet, verbunden. Ein Drosselventil 13 ist an der Einlassleitung 11 montiert, um eine Menge an Einlassluft an einem Zylinder einzustellen. Das Drosselventil 13 dient als Einrichtung bzw. Mittel zum Einstellen der Luftmenge, die durch einen Drosselaktor 14 angetrieben bzw. angesteuert wird, der aus einem Elektromotor etc. besteht. Das Drosselventil 13 wird durch den Drosselaktor 14 geöffnet und geschlossen. Der Drosselaktor 14 ist mit einem Drosselsensor ausgestattet, welcher den Öffnungsgrad des Drosselventils 13 erfasst.
Die Maschine 10 ist mit Injektoren 15 und Zündern (nicht dargestellt) ausgestattet. Jeder der Injektoren 15 dient als Kraftstoffinjektionseinrichtung zum Zuführen eines Kraftstoffs zum entsprechenden Zylinder. Jeder der Zünder erzeugt einen Funken an einer Zündkerze 16, die am Zylinder montiert ist.
Der Einlasskanal der Maschine 10 weist ein Einlassventil 17 auf, der Auslasskanal der Maschine 10 weist ein Auslassventil 18 auf. Das Einlassventil 17 und das Auslassventil 18 sind mechanisch angesteuert, und werden gemäß der Umdrehung der Kurbelwelle 21 geöffnet und geschlossen. Die Kurbelwelle 21 dient als Abtriebswelle der Maschine 10. Genauer gesagt wird eine Nockenwelle (auf welche in den Figuren verzichtet wird) durch die Umdrehung der Kurbelwelle 21 gedreht, wobei ein Nocken, der an der Nockenwelle fixiert ist, dadurch gedreht wird. Das Einlassventil 17 und das Auslassventil 18 werden gemäß der Umdrehung dieses Nockens geöffnet und geschlossen.
Ein Ventilansteuermechanismus 19 ist am Einlassventil 17 montiert. Ein Ventilansteuermechanismus 20 ist außerdem am Auslassventil 18 montiert. Diese Ventilansteuermechanismen 19 und 20 dienen als Ventilzeitpunkt-Einstelleinrichtung, die in der Lage ist, den Zeitpunkt zum Öffnen und Schließen des Einlassventils 17 und des Auslassventils 18 einzustellen. Der Ventilansteuermechanismus 19 für das Einlassventil 17 stellt den Zeitpunkt zum Öffnen und Schließen des Einlassventils 17 auf eine Vorauswinkelseite oder eine Verzögerungswinkelseite ein. Der Ventilansteuermechanismus 20 für das Auslassventil 20 stellt den Zeitpunkt zum Öffnen und Schließen des Auslassventils 18 auf eine Vorauswinkelseite oder eine Verzögerungswinkelseite ein.
Ein Starter 30 der Maschine 10 weist einen Startermotor 31 auf, welcher als Umdrehungsantriebseinrichtung dient, um die Maschine 10 anzutreiben. Eine drehende Welle des Startermotors 31 weist eine Ritzelwelle 32 auf. Die Ritzelwelle 32 wird gedreht, wenn dem Startermotor 31 elektrische Leistung zugeführt wird. Ein Ritzel 33 ist am vorderen Ende der Ritzelwelle 32 fixiert. Ein Zahnkranz 22, welcher mit der Kurbelwelle 21 der Maschine 10 in Verbindung steht, ist an einer Position platziert, die der Position entgegengesetzt ist, an welcher das Ritzel 33 fixiert ist.
Wenn ein Kolben der Maschine 10 eine Hin- und Herbewegung im entsprechenden Zylinder durchführt, wird die Kurbelwelle 21 und dadurch auch der Zahnkranz 2 gedreht.
Der Starter 30 weist eine Magnetschalteinheit MS aus, welche zwischen einer Batterie 23 und dem Elektromotor 31 platziert ist. Die Magnetschalteinheit MS besteht aus einer Spule 34 und einem Schalter 35. Die Spule 34 ist um die Ritzelwelle 32 platziert. Der Schalter 35 ist an einem Ende des Ritzelschafts 21 platziert, welches entgegengesetzt dem anderen Ende ist, an welchem das Ritzel 33 platziert ist. Ein Zünd-(IG, englisch: ignition)-schalter 24 und ein SL(Solenoid)Ansteuerrelais 25 sind zwischen der Spule 34 und der Batterie 23 platziert.
Das Ritzel 33 steht nicht mit dem Zahnkranz 22 in Eingriff, wenn der Spule 34 des Starters 30 keine elektrische Leistung zugeführt wird.
Wenn zum Beispiel ein Fahrzeugfahrer den IG-Schalter vom Aus-Zustand in den An-Zustand schaltet, um die Maschine 10 zu starten, wird das SL-Ansteuerrelais 25 vom Aus-Zustand in den An-Zustand geschaltet, basierend auf einem Steuersignal, das von der ECU 40 übertragen wird. Dabei wird eine magnetische Kraft in der Spule 34 der Magnetschalteinheit MS erzeugt, da die elektrische Leistung der Spule 34 zugeführt wird. Die Ritzelwelle 32 wird durch die Magnetkraft, die in der Spule 34 erzeugt wird, gegen den Zahnkranz 22 gedrückt. Das Ritzel 33 bewegt sich auf dem Zahnkranz 22 bis das Ritzel 33 vollständig mit dem Zahnkranz 22 gekämmt ist.
Wenn die Ritzelwelle 32 bewegt wird, drückt sie den Schalter 35 der Magnetschalteinheit MS, wodurch der Schalter 34 angeschaltet wird. Wenn der Schalter angeschaltet wird, wird dem Startermotor 31 die elektrische Leistung durch den Schalter 35 zugeführt. Der Startermotor 31 beginnt sich zu drehen, wenn er die elektrische Leistung von der Batterie 23 durch den Schalter 35 empfängt. Das Anlassen der Maschine 10 wird dadurch gestartet.
Beim Maschinenstart, wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine 10, d. h. die Umdrehungsgeschwindigkeit des Zahnkranzes 22 die Umdrehungsgeschwindigkeit des Ritzels 33 überschreitet und das Ritzel 33 durch den Zahnkranz 22 angetrieben wird, wird die Ritzelwelle 32 in Richtung entgegengesetzt der Zahnkranzseite 22 bewegt, wobei das Ritzel 33 vom Zahnkranz 22 vollständig gelöst wird. Dies verhindert, dass das Ritzel 33 durch die Umdrehungsleistung der Maschine 10 angetrieben bzw. angesteuert wird.
Das Maschinensteuersystem mit der Maschinensteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform weist ferner verschiedene Sensortypen auf, wie zum Beispiel einen Kurbelwinkelsensor 26. Der Kurbelwinkelsensor 26 erfasst einen Kurbelwinkel der Kurbelwelle bei jedem vorbestimmten Kurbelwinkel (zum Beispiel alle 30 Grad Kurbelwinkel) der Kurbelwelle der Maschine 10, und überträgt ein Kurbelwinkelsignal einer rechteckigen Wellenform.
Die ECU 40 ist mit einem Mikrocomputer ausgestattet, welcher eine bekannte Vorrichtung und im Markt leicht verfügbar ist. Die ECU 40 führt verschiedene Typen von Maschinensteuerabläufen durch, wie zum Beispiel Abläufe zum Einstellen eines Menge einer Einlassluft und einer Menge einer Kraftstoffinjektion, eines Leerlaufstopp-Steuerablaufs, eines Steuerablaufs zum Ansteuern des Starters. Die ECU 40 weist einen Auslasskanal P1 auf, durch welchen An-/Aus-Signale zum Steuern des SL-Ansteuerrelais 25 übertragen werden. Die ECU 40 schaltet die Bedingung bzw. den Zustand zum Zuführen elektrischer Leistung zum Startermotor 31 und der Spule 34 des Starters 30 basierend auf den Steuersignalen, die durch den Ausgabe- bzw. Auslasskanal P1 übertragen werden.
Nachfolgend wird die Leerlaufstoppsteuerung beschrieben, die durch das Maschinensteuersystem durchgeführt wird, das mit der Maschinensteuervorrichtung mit der vorstehenden Konfiguration ausgestattet ist.
Wenn eine vorbestimmte Bedingung zum Stoppen des Leerlaufs der Maschine 10 während dem Leerlauf der Maschine 10 erfüllt wird, weist die ECU 40 die Maschine 10 an, automatisch gestoppt zu werden. Danach, wenn eine vorbestimmte Bedingung für den Neustart der Maschine 10 erfüllt ist, weist die ECU 40 die Maschine zu einem Neustart an. Die Bedingung zum Stoppen des Betriebs der Maschine 10 enthält zum Beispiel zumindest einen der nachfolgenden Fälle:

(a1) wenn der Hub des Gaspedals, das durch den Fahrzeugfahrer niedergedrückt wird, Null ist (wenn die Maschine im Leerlauf ist);
(b1) wenn der Fahrzeugfahrer das Bremspedal des Fahrzeugs niederdrückt; und
(c1) wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht unter einen vorbestimmten Wert fällt.

Die Bedingung für den Neustart der Maschine 10 enthält zumindest einen der nachfolgenden Fälle:

(a2) wenn der Fahrzeugfahrer das Gaspedal des Fahrzeugs niederdrückt;
(b2) wenn ein Hub des Bremspedals, das durch den Fahrzeugfahrer niedergedrückt wird, Null wird; und
(c2) wenn der Ladezustand der Batterie 23 des Fahrzeugs unter einen vorbestimmten Wert fällt.

Wenn die Bedingung für den Neustart des Betriebs der Maschine 10 erfüllt ist, nachdem der Stopp der Maschine 10 abgeschlossen ist, initiiert der Starter 30 das Anlassen der Maschine 10. Genauer gesagt überträgt die ECU 40 ein Steuersignal an das SL-Ansteuerrelais 25, um das SL-Ansteuerrelais anzuschalten nach dem Empfangen einer Anfrage, um die Maschine 10 neu zu starten. Wenn das Steuersignal empfangen wird, das von der ECU 40 übertragen wird, wird der Spule 34 durch das SL-Ansteuerrelais 25 elektrische Leistung zugeführt. Die Spule erzeugt dadurch eine magnetische Kraft, wodurch das Ritzel 33 in Richtung des Zahnkranzes 22 gedrückt wird. Schließlich steht das Ritzel 33 mit dem Zahnkranz 22 in Eingriff. Danach beginnt sich das Ritzel 33 zu drehen, wenn dem Startermotor 31 eine elektrische Leistung zugeführt wird, und der Zahnkranz 22 dreht sich gemäß der Umdrehung des Ritzels 33. Das Anlassen wird dadurch initiiert, um den Betrieb der Maschine 10 neu zu starten.
Wenn die Maschine 10 gestoppt wird, wird die Stoppposition des Kolbens im Zylinder in etwa gleich der Kurbelwinkelposition. Dies bedeutet, dass ein festgelegter Abschnitt der Zähne des Zahnkranzes 22 und ein festgelegter Abschnitt der Zähne des Ritzels 33 in Eingriff miteinander stehen, wenn der Zahnkranz 22 gemäß des Maschinenstopps gestoppt wird.
2 zeigt eine Ansicht, die eine Verteilung einer Stoppposition des Kolbens im Zylinder bei einem Verdichtungstakt des Verbrennungssystems darstellt, das mit der Maschinensteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ausgestattet ist.
In 2 zeigt eine horizontale Achse die Stoppposition des Kolbens im Zylinder (oder die Position des Kurbelwinkels) an, und die vertikale Achse die Frequenz der Stoppposition des Kolbens im Zylinder. Insbesondere stellt 2 den Fall dar, wenn die Maschine 10 ohne Durchführen einer Stopppositionssteuerung zum Einstellen der Stoppposition des Kolbens im Zylinder gestoppt wird.
Wie in 2 dargestellt, weist die Stoppposition des Kolbens im Zylinder beim Verdichtungstakt, wenn die Maschine gestoppt wird, den maximalen Frequenzwert in einer Position nahe einem Zwischenpunkt zwischen dem TDC (oberen Totpunkt, englisch: top dead center) und dem BEC (unteren Totpunkt, englisch: bottom dead center) im Zylinder beim Verdichtungstakt auf, außer in ungewöhnlichen bzw. irregulären Fällen. Die Stoppposition des Kolbens weist eine Verteilung mit einem Bereich von ca. 40°KW um einen Zwischenpunkt zwischen dem TDC und dem BDC im Verdichtungstakt auf, d. h., die Stoppposition des Kolbens im Zylinder beim Verdichtungstakt weist einen Verteilungsbereich von ±20°KW auf, gezählt von einem Zwischenpunkt zwischen dem TDC und dem BDC im Verdichtungstakt. Dies zeigt Schwierigkeiten für den Kolben zum Wandern über den TDC an, da die Verdichtungslast des Zylinders groß wird, wenn der Zylinder im Verdichtungstakt ist, unverzüglich bevor die Maschine 10 gestoppt wird. Als Ergebnis wird der Kolben in einer Position nahe einem Zwischenpunkt zwischen dem TDC und dem BDC im Verdichtungstakt gestoppt, nachdem er in Richtung weg vom TDC im Verdichtungstakt zurückkehrt, d. h., wenn die Maschine 10 gestoppt wird, wird ein Hin- und Herzyklus des Kolbens gemäß der Balance zwischen der Umdrehungsenergie der Maschine 10 und der Verdichtungslast des Zylinders gestoppt.
Im Falle einer Reihen-Vierzylinder-Maschine weist die Stoppposition von jedem der ersten bis vierten Kolben in dem ersten bis vierten Zylinder z. B. ein Intervall von 180°KW auf, genauer gesagt, wenn der erste Zylinder, der zweite Zylinder, der dritte Zylinder und der vierte Zylinder der Reihe nach gezündet werden, sind die Stopppositionen der ersten bis vierten Kolben 0°KW, 180°KW, 360°KW (= 0°KW) und 540°KW (= 180°KW). Das heißt, der erste Kolben des ersten Zylinders und der dritte Kolben des dritten Zylinders haben die gleiche Stoppposition. Ferner haben der zweite Kolben des zweiten Zylinders und der vierte Kolben des vierten Zylinders die gleiche Stoppposition.
Demgemäß weist die Reihen-Vierzylinder-Maschine, wenn die Maschine stoppt, die zwei Stopppositionen der Kolben, basierend auf einer Balance zwischen der Umdrehungsenergie der Maschine 10 und der Verdichtungslast der Zylinder, auf.
Zudem, da die Reihen-Vierzylinder-Maschine die zwei Stopppositionen der Kolben aufweist, wenn die Maschine gestoppt wird, ist der Abschnitt, in dem der Zahnkranz 22 und das Ritzel 33 im Eingriffszustand ist, auf die zwei Positionen begrenzt.
3 zeigt eine Ansicht, die zwei Eingriffsabschnitte R1 und R2 zwischen den Zähnen des Zahnkranzes 22 und dem Ritzel 33 im Maschinensteuersystem, das mit der Maschinensteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ausgestattet ist, darstellt.
Wie in 3 dargestellt, sind die Eingriffsabschnitte zwischen dem Zahnkranz 22 und dem Ritzel 33 auf enge Bereiche R1 und R2, welche sich gegenüberliegen, im gesamten Bereich RG der Zähne des Zahnkranzes 22 begrenzt.
Wenn der Eingriffsabschnitt zwischen dem Zahnkranz 22 und dem Ritzel 33 auf die engen Bereiche R1 und R2 im Zahnkranz 22 begrenzt ist, tritt das Problem des voranschreitenden Abriebs der Zähne und dem Defekt der Zähne in den festgelegten Bereich R1 und R2 im Zahnkranz 22 auf. Das heißt, wenn das Ritzel 33 gegen den Zahnkranz 22 gedrückt wird, um das Ritzel 33 mit dem Zahnkranz 22 zu kämmen, ist es möglich, dass der Endteil der Zähne des Ritzels 33 und der Endteil der Zähne des Zahnkranzes 22 kollidieren. Dies würde einen Abrieb oder einen Defekt der Zähne des Ritzels 33 und des Zahnkranzes 22 zur Folge haben. Insbesondere besteht das Ritzel 33, im Vergleich zu dem Material des Zahnkranzes 22, aus einem harten Material. In diesem Fall tritt der Defekt der Zähne des Zahnkranzes 22 einfach auf, wenn der Zahnkranz 22 mit dem Ritzel 33 kollidiert.
Nach der Verbindung des Ritzels 33 und dem Zahnkranz 22 beginnt sich das Ritzel 33 zudem durch den Startermotor 31 zu drehen. Dies kann einen weiteren Abrieb der Zähne des Ritzels 33 und des Zahnkranzes 22 durch die Kollision der Zähne des Ritzels 33 und des Zahnkranzes 22 zur Folge haben, wenn das Ritzel 33 beginnt sich durch den Startermotor 31 zu drehen.
Wenn solch ein Abrieb im begrenzten Bereich des Zahnkranzes 22 auftritt, schreiten der Abrieb und der Defekt in diesem begrenzten Bereich der Zähne des Zahnkranzes 22 weiter voran. In diesem Fall ist es möglich, dass der Zahnkranz 22 mit dem Ritzel 32 inkorrekt ineinandergreift. Wenn die Verbindung zwischen dem Zahnkranz 22 und dem Ritzel 32 nicht korrekt durchgeführt wird, ist es möglich, dass das Anlassen der Maschine 10 inkorrekt durchgeführt wird.
Um den vorstehend dargestellten Nachteil zu vermeiden führt die Maschinensteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform die Verteilungssteuerung zum Erweitern des Verteilungsgrades des Eingriffsabschnitts zwischen den Zähnen des Zahnkranzes 22 und dem Ritzel 33 durch. Die ECU 40 führt als die Maschinensteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform die Verteilungssteuerung durch, wenn der Zahnkranz 22 gemäß dem Maschinenstopp gestoppt wird.
Das heißt, wenn die Umdrehung des Zahnkranzes 22 gestoppt wird, erweitert die ECU 40 erzwingend den Verteilungsgrad des Eingriffsabschnitts der Zähne des Zahnkranzes 22 mit den Zähnen des Ritzels 33. Genauer gesagt führt die ECU 40 die Verteilungssteuerung so durch, dass das Einlassventil 17 erzwungen im TDC oder um den TDC im Zylinder beim Verdichtungstakt im Zeitpunkt unverzüglich bevor die Maschine gestoppt wird, geöffnet wird, wenn die Anfrage zum Stoppen der Maschine 10 empfangen wird. Diese Steuerung vermindert die Verdichtungslast des Zylinders im Verdichtungstakt, und kann dadurch den Verteilungsgrad des Eingriffsabschnitts der Zähne des Zahnkranzes 22 mit den Zähnen des Ritzels 33 erweitern. Das heißt, im Zylinder während des Verdichtungstakts, wenn die Maschine 10 gestoppt wird, wird die Stoppposition des Kolbens im Zylinder in Richtung der Vorauswinkelseite oder der Verzögerungswinkelseite um den Zwischenpunkt zwischen dem TDC und dem BDC im Verdichtungstakt erweitert.
Die Verteilungssteuerung zum Verteilen der Stoppposition des Kolbens im Zylinder kann den Verteilungsbereich des Eingriffsabschnitts, in welchem die Zähne des Zahnkranzes 22 und die Zähne des Ritzels 33 in Eingriff stehen, erzwingend erweitern.
Um das Einlassventil 17 im TDC im Verdichtungstakt des Zylinders zu öffnen, ist es möglich, den Öffnungszeitpunkt zum Öffnen des Einlassventils 17 in Richtung der Verzögerungswinkelseite zu verändern, wenn die Ventilansteuermechanismen 19 und 20 vom Phasenanpassungstyp sind. Andererseits ist es möglich, den Nocken zu schalten, wenn die Ventilansteuermechanismen 19 und 20 Nockenschalttypen sind.
4A zeigt eine Ansicht, die eine Verteilungssteuerung zum Erweitern der Stoppposition des Kolbens im Zylinder der Maschine 10 gemäß der ersten Ausführungsform darstellt. 4B zeigt eine Ansicht, die zulässige Eingriffsabschnitte R3 und R4 des Zahnkranzes 22 mit dem Ritzel 33 im Maschinensteuersystem darstellt, das mit der Maschinensteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ausgestattet ist. In 4A deutet die horizontale Linie die Stoppposition des Kolbens im Zylinder an und die vertikale Linie die Frequenz der Stoppposition des Kolbens im Zylinder.
4A stellt den Fall (wie im ersteren Fall) eines Nicht-Öffnens des Einlassventils 17 im Zylinder im TDC im Verdichtungstakt dar, unverzüglich bevor die Umdrehung der Maschine 10 gestoppt wird. In diesem Fall weist die Stoppposition des Kolbens im Zylinder im Verdichtungstakt, wenn die Maschine 10 gestoppt wird, die maximale Frequenz in einer Position nahe dem Zwischenpunkt zwischen dem TDC und dem BDC im Verdichtungstakt, der durch die punktierte Linie in 4A gekennzeichnet ist, auf, und die Stoppposition des Kolbens in diesem Zylinder im Bereich PS1 (z. B. ca. 40°KW) wird um einen Zwischenpunkt zwischen dem TDC und dem BDC im Verdichtungstakt verteilt, abgesehen von irregulären Fällen.
Andererseits, in dem Fall (wie im letzteren Fall), in dem das Öffnen des Einlassventils 17 im Zylinder im TDC im Verdichtungstakt kurz vor der Umdrehung der Maschine 10 gestoppt wird, weist die Stoppposition des Kolbens im Zylinder im Verdichtungstakt, wenn die Maschine 10 gestoppt wird, die maximale Frequenz in einer Position nahe einem Zwischenpunkt zwischen dem TDC und dem BDC im Verdichtungstakt, gekennzeichnet durch die durchgehende Linie in 4A, auf, wobei die Stoppposition des Kolbens im Zylinder im Verdichtungstakt eine niedrige Frequenz in einer Position nahe einem Zwischenpunkt zwischen TDC und dem BDC im Verdichtungstakt aufweist, im Vergleich zu dem vorherigen Fall, der durch die punktierte Linie in 4A gekennzeichnet ist.
Im letzteren Fall, wie in 4A dargestellt, weist die Stoppposition des Kolbens im Zylinder die Verteilung PS2 (z. B. 80°KW) um einen Zwischenpunkt zwischen dem TDC und BDC im Verdichtungstakt auf, welcher weiter als der Verteilungsbereich PS1 ist.
Als Ergebnis der Erweiterung der Verteilung der Stoppposition des Kolbens im Zylinder weist der Eingriffsbereich zwischen dem Zahnkranz 22 und dem Ritzel 33, wie in 4B dargestellt, die Bereiche (Eingriffsabschnitte) R3 und R4 auf, welche von den Bereichen (Eingriffsabschnitten) R1 und R2 erweitert werden.
Vor allem erfasst die ECU 40 gemäß der ersten Ausführungsform, wenn die Anfrage zum Stoppen der Maschine 10 empfangen wird, ob die Anfrage durch Ausschalten des IG-Schalters 24 durch den Fahrzeugfahrer erzeugt wird, oder die Anfrage durch das Erfüllen der automatischen Maschinenstoppbedingung in der Leerlaufstoppsteuerung erzeugt wird. Die ECU 40 beurteilt, ob die Verteilungssteuerung basierend auf dem Erfassungsergebnis durchgeführt wird oder nicht.
Genauer gesagt führt die ECU 40 die Verteilungssteuerung, um den Verteilungsgrad der Stoppposition des Kolbens im Zylinder zu erweitern, nicht durch, wenn die Anfrage durch Ausschalten des IG-Schalters 24 verursacht wird. In diesem Fall führt die ECU 40 die Steuerung zum Einstellen der Stoppposition des Kolbens im Zylinder nicht durch, um die Umdrehung der Maschine 10 (die Hin- und Herbewegung des Kolbens) im herkömmlichen Ablauf zu stoppen.
Zudem, wenn die Maschine 10 gestoppt wird, steuert die ECU 40 das Einlassventil 17, im TDC im Zylinder im Verdichtungstakt geöffnet zu sein, um den Verteilungsbereich der Stoppposition des Kolbens im Zylinder nicht zu erweitern.
Andererseits, wenn die Anfrage zum Stoppen der Umdrehung der Maschine 10 durch die Leerlaufstoppsteuerung erzeugt wird, führt die ECU 40 den Ablauf zum Steuern der Stoppposition des Kolbens im Zylinder im Verdichtungstakt so durch, dass die Stoppposition des Kolbens eine vorbestimmte Position PT1 annimmt, welche sich von einer Position nahe einem Zwischenpunkt zwischen dem TDC und dem BDC im Verdichtungstakt unterscheidet, wenn die Maschine 10 gestoppt wird.
Dieser Steuerablauf verändert die Stoppposition des Kolbens im Zylinder, wenn die Maschine 10 während der Leerlaufstoppsteuerung gestoppt wird, welche sich von der Stoppposition des Kolbens im Zylinder, wenn die Maschine 10 durch Ausschalten des IG-Schalters 24 gestoppt wird, unterscheidet. Als Ergebnis ist es der ECU 40 möglich, den Verteilungsgrad der Stoppposition des Kolbens im Zylinder während der Leerlaufstoppsteuerung zu erweitern, wenn die Maschine 10 gestoppt wird.
Nachfolgend wird der Stopppositionssteuerablauf des Kolbens im Zylinder beschrieben, der durch die ECU 40 durchgeführt wird, welche als die Maschinensteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform dient.
Die ECU 40 gemäß der ersten Ausführungsform steuert den Kolben, um an einer vorbestimmten Position PT1 im Zylinder während des Verdichtungstakts zu stoppen, wenn die Maschine 10 gestoppt wird, basierend auf verschiedenen Typen von Steuerabläufen, wie z. B. der Laststeuerung eines Generators bzw. einer Lichtmaschine (nicht dargestellt), der Öffnen/Schließen-Steuerung des Einlassventils 17 und des Auslassventils 18, und der Öffnungssteuerung des Drosselventils 13. Genauer gesagt unterscheidet sich die vorbestimmte Position PT1 des Kolbens von einer Position nahe einem Zwischenpunkt zwischen dem TDC und dem BDC des Kolbens im Zylinder während des Verdichtungstakts. Das heißt, gemäß der ersten Ausführungsform ist die vorbestimmte Position PT1 des Kolbens im Zylinder die Position des Kolbens (z. B. 60°KW vor dem TDC), in welcher die erste Zündung im Zylinder beim nächsten Neustart der Maschine durchgeführt werden kann, d. h. die ECU 40 steuert den Kolben im Zylinder so, dass die Stoppposition des Kolbens verändert wird, wenn die Maschine bei der Leerlaufstoppsteuerung und der IG-Schalter-Aus-Steuerung gestoppt wird, während die Fähigkeit bzw. Möglichkeit zum Neustart der Maschine 10 beim nächsten Neustart der Maschine aufrechterhalten wird.
5 zeigt eine Ansicht, die eine Verteilung der Stoppposition des Kolbens im Zylinder im Verdichtungstakt darstellt, wenn die ECU 40 die Stopppositionssteuerung durchführt. In 5 wird eine durchgehende Kurve erhalten, wenn die ECU 40 die Stopppositionssteuerung durchführt, wobei die gepunktete Linie ohne die Stopppositionssteuerung (wenn die Maschine 10 ohne Durchführen einer Steuerung gestoppt wird) erhalten wird. Auf die gleiche Weise wie in 2 zeigt die horizontale Achse in 5 die Stoppposition des Kolbens im Zylinder an und die vertikale Achse in 5 die Frequenz der Stoppposition des Kolbens im Zylinder.
Wie durch die durchgängige Linie in 5 dargestellt, weist die Stoppposition des Kolbens im Zylinder, wenn die ECU 40 die Stopppositionssteuerung durchführt, eine andere Verteilung auf, als wenn die Stoppposition des Kolbens, die durch die punktierte Kurve gekennzeichnet ist, ohne Durchführen einer Stopppositionssteuerung durchgeführt wird. Genauer gesagt zeigt die durchgehende Linie an, dass die vorbestimmte Position PT1 eine maximale Frequenz aufweist, und die Verteilung der Frequenz in einem Bereich von ca. 40°KW und die vorbestimmte Position PT1 eingestellt ist, abgesehen von Ausnahmefällen.
6 zeigt ein Flussdiagramm, das die Verteilungssteuerung zum Dispergieren bzw. Verteilen der Stoppposition des Kolbens im Zylinder im Verdichtungstakt darstellt, wenn die ECU 40 die Stopppositionssteuerung durchführt. Die ECU 40 führt den Ablauf, der in 6 dargestellt ist, in jeder vorbestimmten Zeitdauer durch.
Im Flussdiagramm, das in 6 dargestellt ist, erfasst die ECU 40, ob die Anfrage zum Stoppen der Maschine 10 erzeugt wird oder nicht (Schritt S11).
Wenn das Erfassungsergebnis im Schritt S11 das Vorhandensein der Anfrage zum Stoppen der Maschine 10 anzeigt (”JA” in Schritt S11), schreitet der Ablauf zu Schritt S12 voran.
In Schritt S12 beurteilt die ECU 40, ob die Anfrage zum Stoppen der Maschine 10 durch Schalten des IG-Schalters 24 vom An-Zustand in den Aus-Zustand erzeugt wird oder nicht. Wenn das Beurteilungsergebnis in Schritt S12 anzeigt, dass die Anfrage durch Schalten in den Aus-Zustand des IG-Schalters 24 erzeugt wird (”JA” in Schritt S12), schreitet der Ablauf bzw. Betrieb zu Schritt S13 voran.
In Schritt S13 steuert die ECU 40 den Ventilansteuermechanismus 19 auf der Einlassventilseite 17 so, dass das Einlassventil 17 des Zylinders im Verdichtungstakt im TDC im Verdichtungstakt geöffnet wird, bevor die Maschine 10 gestoppt wird. Das heißt, die ECU 40 vermindert die Verdichtungslast des Zylinders im Verdichtungstakt, um die Stoppposition des Kolbens im Zylinder um einen Zwischenpunkt zwischen dem TDC und dem BDC im Verdichtungstakt zu dispergieren bzw. verteilen. Nach Abschluss von Schritt S13 schließt die ECU 40 den Ablauf wie in 6 dargestellt ab.
Andererseits, wenn das Beurteilungsergebnis in Schritt S12 anzeigt, dass die Anfrage durch Erfüllen der Bedingung zum automatischen Stoppen der Maschine 10 bei der Leerlaufstoppsteuerung erzeugt wird (”NEIN” in Schritt S12), schreitet der Ablauf zu Schritt S14 voran. In Schritt S14 führt die ECU 40 die Stopppositionssteuerung des Kolbens durch, wenn die Maschine 10 gestoppt wird.
In der ersten Ausführungsform steuert die ECU 40 den Kolben basierend auf zumindest einem der Steuerprozesse, wie z. B. der Laststeuerung der Lichtmaschine (nicht dargestellt), der Öffnen/Schließen-Steuerung des Einlassventils 17 und des Auslassventils 18, und dem Öffnungsgrad des Drosselventils 13 so, dass er an einer vorbestimmten Position PT1 im Zylinder während des Verdichtungstakts stoppt, wenn die Maschine 10 gestoppt wird. Darum ist es möglich, eine Antwort auf den Neustart der Maschine 10 beim nächsten Mal zu erhöhten.
Die ECU 40 als Maschinensteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform weist die nachfolgenden Vorteile auf.
Da die ECU 40 eine Erhöhung des Verteilungsgrads des Abschnitts des Zahnkranzes 22 auf den Abschnitt des Ritzels 33 zwingend vorgibt, wenn die Umdrehung des Zahnkranzes 22 durch den Maschinenstopp gestoppt wird, ist es möglich, die Verteilung des Abschnitts der Zähne des Zahnkranzes 22, welcher mit dem Abschnitt der Zähne des Ritzels 33 verbunden ist, zu erhöhen, wenn die Umdrehung des Zahnkranzes 22 gestoppt wird. Diese Steuerung ermöglicht das Vermeiden bzw. Unterdrücken eines Abriebs oder eines nachteiligen Effekts des gleichen Abschnitts der Zähne des Zahnkranzes 22. Dies ermöglicht zudem ein korrektes Durchführen des Kämmens zwischen dem Zahnkranz 22 und dem Ritzel 33 für eine lange Zeitdauer, während ein Abrieb und Defekte vermindert werden. Somit kann die ECU 40 als die Maschinensteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Anlassen der Maschine 10 unter Verwendung des Stators 30 korrekt steuern.
Darüber hinaus, da die ECU als die Maschinensteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform den Verteilungsgrad der Stoppposition des Kolbens im Zylinder im Verdichtungstakt durch Erweitern der Verteilung des Teils der Zähne des Zahnkranzes 22, welcher mit dem Teil der Zähne des Ritzels 33 gekämmt ist, erhöht, ist es möglich, die Verteilung des verbundenen Teils der Zähne des Zahnkranzes 22, welcher mit dem Teil der Zähne des Ritzels 33 gekämmt ist, zu erweitern.
Wenn die Maschine 10 gestoppt wird, stellt die ECU 40 als Maschinensteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform die Verdichtungslast des Zylinders ein, welcher in den Verdichtungstakt eintritt, um die Verteilung des Teils, an welchem sich die Zähne des Zahnkranzes 22 und die Zähne des Ritzels in Eingriff stehen bzw. im Eingriffszustand befinden, zu erweitern. Genauer gesagt, wenn die Maschine 10 gestoppt wird, weist die ECU 40 das Einlassventil 17 des Zylinders, der in den Verdichtungstakt eintritt, an, im TDC im Verdichtungstakt geöffnet zu sein, wenn die Maschine 10 gestoppt wird. Dies ermöglicht es, die Verteilung des Eingriffsabschnitts zu erweitern, in welchem die Zähne des Zahnkranzes 22 und die Zähne des Ritzels in Eingriff stehen.
Ferner, beim Maschinenstopp, basierend auf der Anfrage zum Stoppen der Maschine 10, die durch das System zum Ausschalten des IG-Schalters 24 erzeugt wird, stellt die ECU 40 die Verdichtungslast des Zylinders im Verdichtungstakt ein. Dies kann die Verteilung des Abschnitts erweitern, in welchem die Zähne des Zahnkranzes 22 und die Zähne des Ritzels in Eingriff stehen.
Andererseits, bei einem Maschinenstopp, der durch die Leerlaufstoppsteuerung erzeugt wird, erweitert die ECU 40 die Verteilung des Eingriffsabschnitts, in welchem die Zähne des Zahnkranzes 22 und die Zähne des Ritzels in Eingriff stehen, nicht.
Wie vorstehend beschrieben ist es daher möglich, dass die ECU 40 als die Maschinensteuervorrichtung der ersten Ausführungsform einen weiteren Abrieb des Zahnkranzes 22 unterdrückt, während ein einfacher Neustart der Maschine nach dem Maschinenstopp beibehalten wird.
Ferner, wenn die Anfrage zum Stoppen der Maschine 10 durch das System zum Ausschalten des IG-Schalters 24 erzeugt wird, wird die Umdrehung der Maschine 10 ohne Durchführen einer Positionssteuerung gestoppt, um die Stoppposition des Kolbens im Zylinder im Verdichtungstakt einzustellen (wie im ersteren Fall). Andererseits, wenn die Maschine 10 in der Leerlaufstoppsteuerung gestoppt wird, führt die ECU 40 die Stopppositionssteuerung des Kolbens im Zylinder, welcher in dem Verdichtungstakt eintritt, durch (wie im ersteren Fall). Dies ermöglicht es, eine andere Stoppposition des Kolbens im Zylinder zwischen dem vorstehenden vorherigen Fall und dem letzteren Fall zu haben. Dies ermöglicht es ferner die Verteilung des Eingriffsabschnitts, in welchem die Zähne des Zahnkranzes 22 und die Zähne des Ritzels 33 in Eingriff stehen, zu erweitern.
Zweite Ausführungsform
Nachfolgend wird das Maschinensteuersystem beschrieben, das mit der Maschinensteuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist, und folgende Konfiguration aufweist.
Das Maschinensteuersystem weist ferner eine Starterfassungseinrichtung zum Erfassen einer Verminderung einer Startfähigkeit zum Starten der Maschine 10 auf. Wenn die Starterfassungseinrichtung eine Verminderung der Startfähigkeit zum Starten der Maschine 10 erfasst, führt die ECU 40 als die Maschinensteuervorrichtung die Verteilungssteuerung durch.
Genauer gesagt wird es schwierig, die Zähne des Zahnkranzes 22 mit den Zähnen des Ritzels 33 zusammenzuführen, wenn der Abrieb der Zähne des Zahnkranzes 22 voranschreitet. Als Ergebnis wird die Zeitdauer, die zum Durchführen des Anlassens der Maschine 10 erforderlich ist, lang.
In der zweiten Ausführungsform erfasst die ECU 40 die Zeitdauer, die vom Zeitpunkt zum Starten des Anlassens der Maschine 10 gezählt wird, zum Zeitpunkt der ersten Zündung des Kraftstoffs im Zylinder. Wenn erfasst wird, dass die erfasste Zeitdauer größer als ein vorbestimmter Beurteilungswert ist, beurteilt die ECU 40, dass die Startfähigkeit zum Starten der Maschine 10 vermindert worden bzw. gesunken ist. Die ECU 40 führt die Verteilungssteuerung durch. Dadurch ist es für die ECU 40 möglich, die Verteilungssteuerung durchzuführen, wenn eine hohe Notwendigkeit besteht, den Verteilungsgrad der Stoppposition bei der Umdrehung des Zahnkranzes 22 zu erweitern.
Ferner weist das Maschinensteuersystem eine Einrichtung zum Erfassen der Male des Startens der Maschine 10 auf. Die ECU 40 führt die Verteilungssteuerung basierend auf dem Erfassungsergebnis der Einrichtung zum Erfassen der Anzahl des Startens der Maschine 10 durch. Zum Beispiel, wenn die vorstehend erfasste Anzahl bzw. Nummer höher als ein vorbestimmter Beurteilungswert ist, führt die ECU 40 die Verteilungssteuerung durch. Je stärker die Male bzw. Anzahl des Startens der Maschine 10 ansteigt, desto höher ist der Abrieb der Zähne des Zahnkranzes 22 und der Zähne des Ritzels 33 vorangeschritten.
Außerdem ist es durch die ECU 40 möglich, die Verteilungssteuerung nach einer vorbestimmten Anzahl von Starts der Maschine 10 durchzuführen.
Außerdem führt die ECU 40 in der ersten Ausführungsform wie vorstehend beschrieben die Verteilungssteuerung durch, um die Stoppposition des Kolbens im Zylinder durch Öffnen oder Schließen des Ventils zu erweitern, kurz bevor die Maschine 10 gestoppt wird.
Beim Empfangen der Anfrage zum Stoppen der Maschine 10, welche durch die Erfüllung der Bedingung zum automatischen Stoppen der Maschine 10 erzeugt wird, d. h., wenn die Anfrage zum Stoppen der Maschine 10 durch die Leerlaufstoppsteuerung erzeugt wird, ist es durch die ECU 40 möglich, die Steuerung zum Öffnen und Schließen des Ventils durchzuführen, bevor die Maschine 10 gestoppt wird, um die Verteilung der Stoppposition des Kolbens zu erhöhen.
Da die Frequenz zum Neustart der Maschine 10 bei der Leerlaufstoppsteuerung relativ hoch ist, muss ein fortschreitender Abrieb des Zahnkranzes 22 im Eingriffszustand mit dem Ritzel 33 im Maschinensteuersystem mit der Leerlaufstoppsteuerung in Kauf genommen werden.
Daher ist es durch die ECU 40 möglich, einen weiteren Abrieb des Zahnkranzes 22 durch Erweitern des Verteilungsgrades der Stoppposition des Kolbens im Zylinder effektiv zu unterdrücken, wenn die Maschine durch die Leerlaufstoppsteuerung gestoppt wird.
Durch die ECU 40 ist es möglich, die Umdrehung der Maschine 10 ohne Durchführen einer Stopppositionssteuerung des Kolbens im Zylinder zu stoppen, wenn die Anfrage zum Stoppen der Maschine 10 durch Erfüllen der automatischen Maschinenstoppbedingung erzeugt wird.
Zudem ist es durch die ECU 40 möglich, die Stopppositionssteuerung des Kolbens im Zylinder durchzuführen, wenn die Anfrage zum Stoppen der Maschine 10 durch Schalten in den Aus-Zustand des IG-Schalters 24 erzeugt wird. In diesem Fall ist es möglich, die Verteilung der Stoppposition des Kolbens durch Durchführen der Steuerung zum Öffnen und Schließen des Ventils zu erhöhen, bevor die Maschine 10 gestoppt wird.
Außerdem ist es durch die ECU 40 möglich, die Verteilungssteuerung basierend auf dem Ladezustand der Batterie 23 durchzuführen. Bei der ECU 40 ist es bevorzugt, die Stopppositionssteuerung des Kolbens im Zylinder durchzuführen, um die Maschine 10 korrekt neu zustarten. Das heißt, bei der zweiten Ausführungsform führt die ECU 40 die Verteilungssteuerung der Stoppposition des Kolbens durch, wenn die Spannung der Batterie 23 einen vorbestimmten Beurteilungswert überschreitet.
Das heißt, wenn die Batterie entsprechend geladen ist, erlaubt die ECU 40, die Zeitdauer zum Starten der Maschine 10 zu erhöhen, d. h., die Maschine 10 langsam zu starten, um einen weiteren Abrieb des Zahnkranzes 22 zu unterdrücken.
Andererseits, wenn die Spannung der Batterie 23 niedriger als ein vorbestimmter Beurteilungswert ist, führt die ECU 40 keine Verteilungssteuerung der Stoppposition des Kolbens durch. Das heißt, wenn der SOC (Ladezustand, englisch: state of charge) der Batterie 20 niedrig ist, besteht die Möglichkeit, dass der SOC der Batterie weiter absinkt, wenn die Zeitdauer zum Starten der Maschine 10 lang wird. In diesem Fall führt die ECU 40 die Startfähigkeitserfassung zum Starten der Maschine 10 an Stelle der Verteilungssteuerung der Stoppposition des Kolbens durch.
Wenn die Steuerung der Stoppposition des Kolbens basierend auf zumindest einem der nachfolgenden Fälle durchgeführt wird: (x1) die Anfrage zum Stoppen der Maschine 10 wird durch Schalten des IG-Schalters 24 in den Aus-Zustand erzeugt; und (x2) die Anfrage zum Stoppen der Maschine 10 wird durch Erfüllen der Bedingung des automatischen Maschinenstopps erzeugt; erhöht die ECU 40 den Verteilungsgrad der Stoppposition des Kolbens durch Dispergieren bzw. Verteilen einer gegenwärtigen Soll-Stoppposition des Kolbens von der Stoppposition des Kolbens vor dem vorherigen Maschinenstopp. Dies ermöglicht es, die Verteilung der Stoppposition des Kolbens zu erhöhen (die Position, um den Teil der Zähne des Zahnkranzes 22 zu stoppen, wenn die Umdrehung des Zahnkranzes 22 gestoppt wird).
Genauer gesagt stellt die ECU 40 z. B. die Soll-Stoppposition des Kolbens im Zylinder so ein, dass die Stoppposition des Kolbens im Verteilungsbereich der Stoppposition des Kolbens, der erhalten wird, wenn die ECU 40 die Verteilungssteuerung nicht durchführt, ermittelt wird. Die ECU 40 stellt anschließend die Stoppposition des Kolbens auf die Soll-Stoppposition ein.
Wenn die Umdrehung des Zahnkranzes gestoppt wird, führt die ECU 40 die Steuerung durch, um die Stoppposition des Zahnkranzes 22 im Bereich der Verteilung der Stoppposition, wenn die Verteilungssteuerung nicht durchgeführt wird, zu dispergieren bzw. zu verteilen. Dies ermöglicht es, die Stoppposition des Kolbens in den gewöhnlichen Steuerbereich einzustellen. Dies kann verhindern bzw. unterdrücken, dass die Stoppposition des Kolbens auf den Bereich erweitert wird, welcher die Startfähigkeit zum Starten der Maschine 10 beim nächsten Neustart der Maschine 10 vermindert. Dies kann außerdem die Verteilung der Stoppposition des Kolbens im Zylinder erhöhen (die Stoppposition des Zahnkranzes 22, wenn die Umdrehung des Zahnkranzes 22 gestoppt wird).
In der zweiten Ausführungsform, wenn z. B. die Soll-Stoppposition des Kolbens in der vorbestimmten Position PT1 ist und wenn die ECU 40 die Verteilungssteuerung der Stoppposition des Kolbens nicht durchführt, stellt die ECU 40 die Sollposition PT1 in den vorbestimmten Bereich um die vorbestimmte Position PT1 ein. Zu diesem Zeitpunkt ist es möglich, einen anderen Wert als die Soll-Stoppposition des Kolbens bei jedem Neustart der Maschine, oder an jedem Tag oder in jedem Monat einzustellen.
7 zeigt eine Ansicht, die ein Beispiel einer Beziehung zwischen der Stoppposition des Kolbens und der Frequenz der Stoppposition darstellt, wenn eine Sollposition zum Stoppen des Kolbens im Zylinder verändert wird. In 7 zeigt die durchgehende Kurve die Stoppposition des Kolbens an, wenn die Soll-Stoppposition dispergiert bzw. verteilt wird, und die gepunktete Kurve die Stoppposition des Kolbens ohne Verteilungssteuerung der Stoppposition des Kolbens.
Wie in 7 dargestellt, ist es durch die ECU gemäß der zweiten Ausführungsform möglich, die Stoppposition des Kolbens um die Position im Kurbelwinkel nahe der vorbestimmten Position PT1 zu dispergieren bzw. verteilen, ohne die Stoppposition des Kolbens auf und um die vorbestimmte Position PT1 zu konzentrieren.
Dabei ist das Maschinensteuersystem in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform mit dem Starter 30 ausgestattet, welche die Konfiguration zum Kämmen des Ritzels 33 mit dem Zahnkranz 22, und zum Drehen des Ritzels 33 durch An-/Ausschalten des SL-Ansteuerrelais 25 aufweist. Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Zum Beispiel ist es bei dem Maschinensteuersystem möglich, einen Starter aufzuweisen, der in der Lage ist, den Kämmablauf zwischen dem Zahnkranz und dem Ritzel unabhängig zu steuern, und die Umdrehung des Ritzels zu steuern. Das heißt, das Maschinensteuersystem, das mit der ECU 40 als die Maschinensteuervorrichtung ausgestattet ist, weist ferner die Kämmsteuereinrichtung und die Umdrehungssteuereinrichtung auf. Die Kämmsteuereinrichtung kämmt das Ritzel mit dem Zahnkranz während der Trägheitsdrehung der Maschine 10, nachdem die Maschine 10 gestoppt wird. Die Umdrehungssteuereinrichtung dreht das Ritzel durch den Motor als die Umdrehungsansteuereinrichtung, nach der Anfrage für den Neustart der Maschine.
8 zeigt eine Ansicht, die eine schematische Gesamtstruktur des Maschinensteuersystems darstellt, das mit der Maschinensteuervorrichtung mit der vorstehenden Struktur gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist.
Genauer gesagt, wie in 8 dargestellt, weist der Startermotor 300 die Motorschalteinheit SL1 auf. Durch die Motorschalteinheit SL1 wird dem Motor 31 elektrische Leistung zugeführt. Die Motorschalteinheit SL1 ist mit dem SL1-Ansteuerrelais 310 elektrisch verbunden, um die Motorschalteinheit SL1 basierend auf einem Steuersignal, das von der ECU 40 übertragen wird, an-/auszuschalten. Die Spule 34, die um die Ritzelwelle 32 platziert ist, ist mit dem SL2-Ansteuerrelais 311 verbunden, um elektrische Leistung an-/auszuschalten, die der Spule 34 basierend auf einem Steuersignal, das von der ECU 40 übertragen wird, zuzuführen ist.
Wenn ein von der ECU 40 übertragenes Steuersignal zum Anschalten empfangen wird, wird das SL2-Ansteuerrelais 311 angeschaltet. Die elektrische Leistung wird dadurch von der Batterie 23 zur Spule 34 geleitet. Wenn die Ritzelwelle 32 zum Zahnkranz 22 gedrückt wird, greifen das Ritzel 33 und der Zahnkranz 22 ineinander bzw. befinden sich in einem Eingriffszustand.
Danach, wenn das von der ECU 40 übertragene Steuersignal zum Anschalten empfangen wird, wird das SL1-Ansteuerrelais 310 angeschaltet, die elektrische Leistung von der Batterie 23 zum Motor 31 übertragen, und das Ritzel 33 beginnt sich zu drehen. Dies leitet das Anlassen der Maschine 10 ein.
Wenn die ECU 40 den Ablauf zum Kämmen des Ritzels 33 mit dem Zahnkranz 22 durchführt, nachdem die Anfrage für den Neustart der Maschine 10 erzeugt wird, ist es für die ECU 40 möglich:

(y1) die Stoppposition des Kolbens auf die Soll-Stoppposition durch Kämmen des Ritzels 33 mit dem Zahnkranz 22 zu steuern, wenn die Maschine 10 während der Trägheitsdrehung der Maschine 10 umgekehrt gedreht wird, nachdem die Maschine 10 gestoppt wird; und
(y2) die Verteilung der Stoppposition des Kolbens durch Einstellen der Soll-Stoppposition mit einer passenden Verteilung zu erhöhen.

Während einer Trägheitsdrehung der Maschine 10, nachdem die Maschine 10 gestoppt wird, wird die Richtung der Umdrehung der Maschine 10 abwechselnd zwischen der Vorwärtsumdrehung und der Rückwärtsumdrehung verändert.
Es ist möglich, die Umdrehung der Maschine 10 durch Kämmen des Ritzels 33 mit dem Zahnkranz 22 während der Trägheitsdrehung der Maschine 10 schnell zu stoppen. Demgemäß erfasst die ECU 40 z. B. basierend auf dem Ausgabewert des Kurbelwinkelsensors 26, ob sich die Maschine 10 vorwärts oder rückwärts dreht oder nicht. Wenn das Erfassungsergebnis eine Rückwärtsumdrehung der Maschine 10 anzeigt, führt die ECU 40 die Verbindung zwischen dem Ritzel 33 und dem Zahnkranz 22 in einem Zeitpunkt durch, wenn die Position des Kolbens die Soll-Stoppposition erreicht. Dies ermöglicht es, die Stopppositionssteuerung des Kolbens im Zylinder mit einer hohen Genauigkeit durchzuführen, und ferner die Verteilungssteuerung der Stoppposition des Kolbens effizient durchzuführen (als die Verteilungssteuerung der Stoppposition der Zähne des Zahnkranzes 22).
Gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen weiteren Abrieb der Zähne des Zahnkranzes 22 zu verhindern, welcher durch Kollision der Zähne des Ritzels 33 mit den Zähnen des Zahnkranzes 22 verursacht wird, wenn sich das Ritzel 33 beginnt durch den Motor 31 zu drehen.
Wenn die ECU 40 die Stopppositionssteuerung des Kolbens basierend auf dem Zeitpunkt zum Verbinden des Ritzels 33 mit dem Zahnkranz 27 durchführt, ist es möglich, die Stoppposition des Kolbens durch Einstellen der Größe der Rückwärtsumdrehung der Maschine 10 einzustellen. Wenn die Größe der Rückwärtsumdrehung der Maschine 10 groß ist, ist es möglich, die Verteilung der Stoppposition des Kolbens durch Einstellen verschiedener Zeitpunkte zu erhöhen, um das Ritzel 33 mit dem Zahnkranz 22 zu kämmen. Diese Konfiguration des Maschinensteuersystems kann die Verteilung der Stoppposition des Kolbens (d. h., die Stoppposition des Zahnkranzes 22, in welcher die Umdrehung der Zähne des Zahnkranzes 22 gestoppt wird) erweitern.
Die Größe der Rückwärtsumdrehung der Maschine 10 verändert sich gemäß dem Verminderungsgrad der Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine 10, während die Trägheitsdrehung der Maschine 10 gestoppt wird, und der Anfangs- bzw. Trägheitskraft der Maschine 10. Je stärker der Verminderungsgrad der Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine während der Trägheitsdrehung der Maschine 10 erhöht wird, desto höher wird die Rückwärtsumdrehung der Maschine. Demgemäß ist es möglich, den Verminderungsgrad der Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine 10 während der Trägheitsdrehung der Maschine 10 zu erhöhen, um die Rückwärtsumdrehung der Maschine 10 zu erhöhen.
Der Verminderungsgrad der Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine 10 während der Trägheitsdrehung wird durch Einstellen der Verdichtungslast des Zylinders oder der Umdrehungslast der Abtriebswelle der Maschine 10 eingestellt. Genauer gesagt, weist die ECU 40 z. B. dem Drosselventil 13 an, sich während der Trägheitsdrehung der Maschine 10 in einem bestimmten Grad zu öffnen. Wenn die ECU 40 dem Drosselventil 13 anweist sich zu öffnen, wird die Veränderung der unmittelbaren Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine 10 durch die Hin- und Herbewegung des Kolbens erhöht. Dies erhöht die Rückwärtsumdrehung der Maschine 10.
Bei der Konfiguration des Maschinensteuersystems, das mit der ECU 40 als die Maschinensteuervorrichtung gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform ausgestattet ist, werden das Einlassventil 17 und das Auslassventil 18 gemäß der Umdrehung des Nockens, welcher durch die Umdrehung der Maschine 10 gedreht wird, mechanisch geöffnet und geschlossen. Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel ist es auch möglich, das Einlassventil und das Auslassventil eines magnetischen Typs, das durch einen elektromagnetischen Solenoid zu öffnen und zu schließen ist, zu verwenden.
Wenn das Einlassventil und das Auslassventil eines magnetischen Typs verwendet werden, ist es möglich, den Betrieb des Einlassventils und des Auslassventils, die für jeden Zylinder montiert sind, unabhängig zu steuern. Ein Elektromagnet ist für jeden Zylinder montiert, und zumindest eines des Einlassventils und des Auslassventils von jedem Zylinder wird geöffnet, bevor die Maschine 10 gestoppt wird. Es ist möglich, einen Teil der Ventile der Einlassventile und der Auslassventile der Zylinder zu öffnen. Es ist bevorzugt, die Einlassventile und die Auslassventile der Zylinder in der Maschine 10 zu öffnen. Dies ermöglicht es, die Verteilung der Stoppposition des Kolbens weiter zu erhöhen. Als Ergebnis ist es möglich, ein weiteres Voranschreiten und ein teilweises Erzeugen des Abriebs der Zähne des Zahnkranzes 22 effizient zu unterdrücken.
Bei der Konfiguration des Maschinensteuersystems, das mit der ECU 40 als die Maschinensteuervorrichtung gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform ausgestattet ist, stellt die ECU 40 die Verdichtungslast des Zylinders im Verdichtungstakt, wenn die Maschine 10 gestoppt wird, durch Öffnen des Einlassventils 17 des Zylinders im TDC im Verdichtungstakt ein. Außerdem ist es durch die ECU 40 möglich, das Auslassventil 18 anstelle des Einlassventils 17, oder zusätzlich zum Einlassventil 17 zu öffnen.
Ferner ist es durch die ECU 40 möglich, die Verdichtungslast des Zylinders im Verdichtungstakt, wenn die Maschine 10 gestoppt wird, durch Durchführen der Öffnen/Schließen-Steuerung des Drosselventils 13 einzustellen. Genauer gesagt, in dem Zustand zum Schließen des Drosselventils 13, da die Menge der Einlassluft, die in eine Verbrennungskammer einzuführen ist, niedrig ist, im Vergleich zu dem Fall, in dem das Drosselventil 13 geöffnet ist, ist die Verdichtungslast des Zylinders im Verdichtungstakt kleiner.
Zudem, wenn die Verdichtungslast des Zylinders klein wird, ist es möglich, die Stoppposition des Kolbens im Zylinder um den Zwischenpunkt zwischen dem TDC und dem BDC, wenn die Maschine 10 gestoppt wird, zu verteilen. Demgemäß ist es möglich, den Verteilungsgrad der Stoppposition des Kolbens durch Schließen des Drosselventils 13, wenn die Maschine 10 gestoppt wird, zu erhöhen.
Ferner ist es möglich, eine Konfiguration zum Erhöhen des Verteilungsgrades der Stoppposition des Kolbens durch Steuern der Last des Generators bzw. der Lichtmaschine aufzuweisen, anstelle oder zusätzlich zur Steuerung zum Erhöhen des Verteilungsgrades der Zähne des Zahnkranzes, die den Zähnen des Ritzels gegenüberliegen, durch Steuern der Öffnungs- und Schließventile (Einlassventil 17, Auslassventil 18, und Drosselventil 13).
Während spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben worden sind, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Alternativen zu diesen detaillierten Ausführungsformen im Sinne der gesamten Offenbarung zu entnehmen sind. Demgemäß dienen bestimmte Anordnungen ausschließlich illustrativen Zwecken und nicht zur Beschränkung des Umfangs der vorliegenden Erfindung, welche den Schutzumfang der nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalente voll enthalten soll.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2009-265802 [0001]
JP 2006-242082 [0004]

Claims

Maschinensteuervorrichtung, die in der Lage ist, ein Ankurbeln einer Verbrennungsmaschine im Eingriffszustand zwischen einem Zahnkranz und einem Ritzel durchzuführen, wobei der Zahnkranz mit einer Abtriebswelle der Verbrennungsmaschine verbunden ist, und das Ritzel eines Starters die Verbrennungsmaschine antreibt, wenn sich die Verbrennungsmaschine beginnt zu drehen, wobei der Zahnkranz dem Ritzel des Starters gegenüberliegt, und die Maschinensteuervorrichtung in der Lage ist, den Eingriffszustand zwischen dem Zahnkranz und dem Ritzel nach Abschluss des Ankurbelns zu lösen, wobei die Maschinensteuervorrichtung eine Verteilungssteuereinrichtung aufweist, die in der Lage ist, eine Verteilungssteuerung durchzuführen, um einen Verteilungsgrad eines Eingriffsabschnitts des Zahnkranzes, mit welchem ein Eingriffsabschnitt des Ritzels in Eingriff steht, zu erhöhen, wenn eine Umdrehung des Zahnkranzes gemäß des Betriebsstopps der Verbrennungsmaschine gestoppt wird.
Maschinensteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verteilungssteuereinrichtung die Verteilungssteuerung durchführt, um den Verteilungsgrad des Eingriffsabschnitts des Zahnkranzes, der dem Ritzel gegenüberliegt, durch Vergrößern des Eingriffsabschnitts des Zahnkranzes zu erhöhen, im Vergleich zum Eingriffsabschnitt des Zahnkranzes ohne Durchführen der Verteilungssteuerung.
Maschinensteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Verteilungssteuereinrichtung die Verteilungssteuerung durchführt, um den Verteilungsgrad des Eingriffsabschnitts des Zahnkranzes durch Einstellen einer Verdichtungslast eines Zylinders in einem Verdichtungstakt zu erhöhen, wenn die Verbrennungsmaschine gestoppt wird.
Maschinensteuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei ein Zylinder der Verbrennungsmaschine ein Einlassventil und ein Auslassventil aufweist, welche in der Lage sind, eine Kraftstoffgasmenge einzustellen, die dem Zylinder als Verbrennungskammer der Verbrennungsmaschine zuzuführen ist.
Maschinensteuervorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Soll-Einstelleinrichtung, die in der Lage ist, einen Soll-Eingriffsabschnitt des Zahnkranzes, der dem Ritzel gegenüberzuliegen hat, einzustellen, basierend auf einem vorherigen Eingriffsabschnitt des Zahnkranzes, der durch einen vorherigen Maschinenstopp vor dem letzten Maschinenstopp ermittelt wird, und wobei die Verteilungssteuereinrichtung die Verteilungssteuerung durchführt, um den Verteilungsgrad des Eingriffsabschnitts des Zahnkranzes durch Einstellen des Soll-Eingriffsabschnitts des Eingriffsabschnitts des Zahnkranzes, welcher dem Ritzel gegenüberliegt, zu erhöhen.
Maschinensteuervorrichtung nach Anspruch 5, ferner mit: einer Eingriffssteuereinrichtung, die in der Lage ist, das Ritzel mit dem Zahnkranz während der Trägheitsdrehung der Verbrennungsmaschine, nachdem die Verbrennungsmaschine gestoppt wird, in Eingriff zu bringen; und einer Umdrehungssteuereinrichtung, die in der Lage ist, das Ritzel durch eine Umdrehungsantriebseinrichtung nach dem Empfang einer Anfrage zum Starten der Verbrennungsmaschine zu drehen, wobei die Verteilungssteuereinrichtung die Verteilungssteuerung durchführt, um den Soll-Eingriffsabschnitt auf den Eingriffsabschnitt des Zahnkranzes durch Eingreifen des Ritzels mit dem Zahnkranz während der Rückwärtsumdrehung der Verbrennungsmaschine bei der Trägheitsdrehung der Verbrennungsmaschine durch die Umdrehungssteuereinrichtung einzustellen.
Maschinensteuervorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Startfähigkeits-Erfassungseinrichtung, die in der Lage ist, eine sich verringernde Fähigkeit zum Starten der Verbrennungsmaschine zu erfassen, wobei die Verteilungssteuereinrichtung die Verteilungssteuerung durchführt, wenn die Starterfassungseinrichtung die sich verringernde Fähigkeit zum Starten der Verbrennungsmaschine erfasst.
Maschinensteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verbrennungsmaschine eine Funktion zum automatischen Stoppen und Neustarten der Maschine aufweist, durch die es möglich ist, den Betrieb der Verbrennungsmaschine automatisch zu stoppen, wenn eine vorbestimmte Maschine-Automatisch-Stoppen-Bedingung erfüllt ist, und die Verbrennungsmaschine durch Durchführen des Ankurbelns der Verbrennungsmaschine durch den Starter automatisch zu starten, und die Maschinensteuervorrichtung ferner eine Anfragebeurteilungseinrichtung aufweist, welche in der Lage ist zu beurteilen, ob die Anfrage zum Stoppen der Verbrennungsmaschine durch das Erfüllen der vorbestimmten Maschine-Automatisch-Stoppen-Bedingung oder einen Systemstart anders als die Funktion zum automatischen Stoppen und Neustarten der Maschine erzeugt worden ist, wobei die Verteilungssteuereinrichtung die Verteilungssteuerung basierend auf dem Beurteilungsergebnis der Anfragebeurteilungseinrichtung durchführt.
Maschinensteuervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Maschinensteuervorrichtung eine Stopppositionssteuerung zum Stoppen des Kolbens im Zylinder im Verdichtungstakt durchführt, wenn das Beurteilungsergebnis der Anfragebeurteilungseinrichtung anzeigt, dass die Anfrage zum Stoppen der Verbrennungsmaschine durch Erfüllen der vorbestimmten Maschine-Automatisch-Stoppen-Bedingung erzeugt ist.