DE102011052787A1

DE102011052787A1 - Maschinenstopp-/Neustart-Steuerungssystem

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Publication number: DE102011052787A1
Application number: DE102011052787A
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Fujita
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-08-18
Filing date: 2011-08-17
Publication date: 2012-02-23
Anticipated expiration: 2031-08-18
Also published as: JP2012041859A; DE102011052787B4; JP5381929B2

Abstract

Es wird eine Maschinenstopp-/Neustart-Steuerungsvorrichtung für angetriebene Fahrzeuge geschaffen, die dazu dient, ein Ritzel mit einem Zahnkranz, der mit einer Ausgangswelle einer Maschine verbunden ist, in Eingriff zu bringen und anschließend an dem Ritzel ein Drehmoment zum Neustarten der Maschine bereitzustellen. Eine Steuerung führt einen Ritzelbewegungs-Steuerungsvorgang, einen rückläufiger-Drehgrad-Berechnungsvorgang und einen Eingriffs-Beurteilungsvorgang durch. Der Ritzelbewegungs-Steuerungsvorgang dient dazu, ein Vorrücken des Ritzels zu dem Zahnkranz durch einen Maschinenanlasser derart zu steuern, dass ein Eingriff des Ritzels mit dem Zahnkranz erreicht wird, bis die Drehzahl der Maschine nach einem Stoppen des Verbrennens von Kraftstoff in der Maschine auf Null (0) abfällt, wenn eine automatischer-Maschinenstopp-Bedingung auftritt. Der rückläufiger-Drehgrad-Berechnungsvorgang dient dazu, den Grad des rückläufigen Drehens der Maschine während einer Annäherung der Drehzahl der Maschine an Null (0) zu bestimmen, nachdem das Ritzel beginnt, zu dem Zahnkranz vorzurücken. Der Eingriffs-Beurteilungsvorgang dient dazu, basierend auf dem bestimmten Grad des rückläufigen Drehens zu beurteilen, ob ein Eingriff des Ritzels mit dem Zahnkranz gelungen ist oder verfehlt wurde. Wenn bestimmt wird, dass ein Eingriff des Ritzels verfehlt wurde, korrigiert die Steuerung die Zeit, zu der ein Vorrücken des Ritzels zu beginnen ist, um die Störfestigkeit beim Eingreifen des Ritzels mit dem Zahnkranz zum nachfolgenden Ankurbeln der Maschine zu gewährleisten.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein automatisches Steuerungssystem für einen Maschinenstopp bzw. -neustart- für Fahrzeuge, das dazu ausgelegt ist, eine Störfestigkeit beim Ankurbeln einer Maschine zu gewährleisten.
2. Hintergrund der Erfindung
Es sind Maschinensteuerungssystem für angetriebene Fahrzeuge bekannt, die mit automatischen Maschinenstopp-/Neustart-Funktionen ausgestattet sind (ebenso Leerlauf-Stopp-Funktionen genannt), die eine Betätigung durch den Fahrer an einer Bremse zum Stoppen des Fahrzeugs oder an einem Gaspedal zum Starten des Fahrzeugs erfassen, und die Maschine automatisch neu starten oder stoppen. Diese Art von Leerlauf-Stopp-Steuerung zielt auf eine Einsparung des Kraftstoffverbrauchs ab.
Der automatische Neustart der Maschine wird, wie bei einem Starten der Maschine auf ein Drehen eines Zündschlüssels hin, durch ein Anlegen eines anfänglichen Drehmoments an einer Ausgangswelle (d. h. eine Kurbelwelle) der Maschine unter Verwendung eines elektrischen Motors erreicht, der in einem Maschinenanlasser verbaut ist. Insbesondere wird zunächst eine Spule des Motors erregt, um ein Ritzel des Anlassers entlang einer axialen Richtung einer Ausgangswelle des Motors zu einem Eingriff mit einem Zahnkranz, der mit der Ausgangswelle der Maschine verbunden ist, zu schieben. Als nächstes wird das Ritzel durch den Motor gedreht, um den Zahnkranz zu drehen, wodurch die Maschine angekurbelt wird.
Beispielsweise offenbart die veröffentlichte japanische Übersetzung der internationalen Patentanmeldung Nr. 2008-510099 einen Anlasser, der zwei Vorgänge unabhängig steuern kann: die Bewegung des Ritzels zu dem Zahnkranz und das Drehen des Ritzels unter Verwendung des Motors. Dieses System dient dazu, das Ritzel mit dem Zahnkranz in Eingriff zu setzen, um die Maschine neu zu starten, bevor die Drehzahl der Maschine nach einem automatischen Stopp der Maschine auf Null (0) abnimmt, um ein schnelles Drehen des Ritzels auf eine Anforderung zum Neustarten der Maschine hin zu erreichen.
Selbst wenn das Ritzel zu dem Zahnkranz vorgerückt wird bevor die Drehzahl der Maschine nach einem automatischen Stopp der Maschine auf Null abfällt, kann es beim Eingriff des Ritzels mit dem Zahnkranz zu einer Fehlfunktion kommen. Im Falle einer solchen Fehlfunktion kommt es zu einer Fehlfunktion beim Ankurbeln der Maschine, wenn das System fehlerhaft bestimmt, dass das Ritzel mit dem Zahnkranz vollständig in Eingriff steht und danach auf die Erfüllung einer gegebenen Bedingung zum Maschinen-Neustart hin den Motor erregt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher eine Aufgabe ein automatischer-Maschinenstopp-/Neustart-Steuerungssystem bereitzustellen, das dazu ausgelegt ist, ein Ritzel zu einem Zahnkranz einer Maschine zu bewegen bevor eine gegebene Bedingung zum Maschinen-Neustart eitrifft und anschließend einen Vorgang eines Anlassers auf die Erfüllung der Bedingung zum Maschinen-Neustart hin derart zu steuern, so dass die Fehlfunktion beim Ankurbeln der Maschine minimiert wird.
Gemäß einem Aspekt einer Ausführungsform wird eine Maschinenstopp/Neustart-Steuerungsvorrichtung geschaffen, die aufweist: (a) einen Maschinenanlasser, der dazu dient, ein Ritzel mit einem Zahnkranz, der mit einer Ausgangswelle einer Maschine verbunden ist, in Eingriff zu bringen und der mit einem elektrischen Motor ausgestattet ist, um an dem Ritzel ein Drehmoment zum Ankurbeln der Maschine bereitzustellen; und (b) eine Steuerung, welche die Maschine automatisch stoppt, wenn eine gegebene Bedingung zum automatischen Maschinenstopp auftritt, und die einen Vorgang des Maschinenanlassers zum Neustart der Maschine steuert, wenn eine gegebene Bedingung zum automatischen Maschinenneustart auftritt. Die Steuerung führt einen Ritzelbewegungs-Steuerungsvorgang, einen gegenläufiger bzw. rückläufiger-Drehgrad-Berechnungsvorgang und einen Eingriffs-Beurteilungsvorgang durch. Der Ritzelbewegungs-Steuerungsvorgang dient dazu, ein Vorrücken des Ritzels zu dem Zahnkranz durch den Maschinenanlasser derart zu steuern, dass ein Eingriff des Ritzels mit dem Zahnkranz erreicht wird bis die Drehzahl der Maschine nach einem Stoppen des Verbrennens von Kraftstoff in der Maschine auf Null (0) abfällt, wenn die Bedingung zum automatischen Maschinenstopp auftritt. Der rückläufiger-Drehgrad-Brechnungsvorgang dient dazu, einen Grad einer gegenläufigen bzw. rückläufigen Drehung der Maschine während einer Annäherung der Drehzahl der Maschine an Null (0) zu bestimmen, nachdem das Ritzel beginnt, zu dem Zahnkranz vorzurücken. der Eingriffs-Beurteilungsvorgang dient dazu, basierend auf dem bestimmten Grad der gegenläufigen bzw. rückläufigen Drehung zu beurteilen, ob ein Eingriff des Ritzels mit dem Zahnkranz gelungen oder fehlgeschlagen ist.
Einige typische Leerlauf-Steuerungssysteme bringen das Ritzel mit dem Zahnkranz in Eingriff bevor das Drehen der Maschine stoppt nachdem das Verbrennen von Kraftstoff in der Maschine gestoppt wurde, und sie beginnen anschließend den Motor des Anlassers zu erregen, um die Maschine zu der Zeit anzukurbeln, wenn die Bedingung zum Maschinen-Neustart auftritt. Der Eingriff des Ritzels mit dem Zahnkranz wird durch ein Vorrücken des Ritzels zu dem Zahnkranz erreicht, allerdings kann er fehlschlagen. In einem solchen Fall kommt es zu einer Fehlfunktion beim Ankurbeln der Maschine, wenn die Steuerung fehlerhaft bestimmt, dass das Ritzel vollständig mit dem Zahnkranz in Eingriff steht und anschließend auf die Erfüllung der Bedingung zum Maschinen-Neustart hin den Motor erregt. Wenn beispielsweise die Bedingung zum Maschinen-Neustart eintritt und das Ritzel zeitgleich mit einer Erregung des Motors gegen den Zahnkranz gedrückt wird, um eine Vermeidung eines Loslösens des Ritzels von dem Zahnkranz zu bewirken, fährt dies dazu, dass das drehende Ritzel zu dem Zahnkranz bewegt wird, der sich in einem Stopp befindet. Dies kann zu einer Abnutzung des Ritzels oder des Zahnkranzes führen, wenn eine Endoberfläche des Ritzels auf derjenigen des Zahnkranzes auftrifft.
Der Erfinder dieser Anmeldung hat herausgefunden, dass sich das Ausmaß einer physikalischen Belastung an einer Ausgangswelle der Maschine unterscheidet, wenn ein Eingriff des Ritzels mit dem Zahnkranz gelungen ist und wenn ein Eingriff des Ritzels mit dem Zahnkranz fehlgeschlagen ist, was zu einer Abnahme eines Grads des rückläufigen Drehens der Maschine führt (z. B. eine Abnahme einer Amplitude einer Drehzahländerung der Maschine während eines rückläufigen Drehens derselben), wenn der Eingriff des Ritzels mit dem Zahnkranz gelungen ist. Durch Nutzung dieser Begebenheit beurteilt die Steuerung den Zustand des Eingriffs des Ritzels mit dem Zahnkranz und steuert den Vorgang des Maschinenanlassers basierend auf einer solchen Beurteilung, wodurch die Störfestigkeit beim Ankurbeln der Maschine gewährleistet wird.
In dem bevorzugten Modus der Erfindung leitet der rückläufiger-Drehgrad-Berechnungsvorgang eine Spitze bzw. einen Spitzenwert eines absoluten Werts der Drehzahl der Maschine während einem ersten rückläufigen Drehen der Maschine ab, nachdem die Drehzahl der Maschine beginnt abzufallen, und sie bestimmt die Spitze bzw. der Spitzenwert als den Grad des rückläufigen Drehens. Der Eingriffs-Beurteilungsvorgang beurteilt basierend auf der Spitze des absoluten Werts der Drehzahl der Maschine, ob ein Eingriff des Ritzels mit dem Zahnkranz gelungen oder fehlgeschlagen ist.
Normalerweise dreht sich die Maschine direkt vor dem vollständigen Maschinenstopp abwechselnd in eine normale und eine rückläufige Richtung, mit anderen Worten schwingt die Ausgangswelle der Maschine zyklisch und stoppt anschließend. Die Amplitude einer Drehzahländerung der Maschine, mit anderen Worten, die Spitze bzw. der Spitzenwert des absoluten Werts der Drehzahl der Maschine während dem Schwingen der Ausgangswelle, wird nach Feststellung während eines ersten rückläufigen Drehens der Maschine am größten. Demzufolge beurteilt die Steuerung den Zustand des Eingriffs des Ritzels mit dem Zahnkranz basierend auf der Spitze des absoluten Werts der Drehzahl der Maschine während des ersten rückläufigen Drehens der Maschine nachdem die Drehzahl der Maschine beginnt abzufallen, wodurch die Genauigkeit beim Beurteilen des Zustands des Eingriffs des Ritzels mit dem Zahnkranz ansteigt.
Der Ritzelbewegungs-Steuerungsvorgang berechnet eine Ritzelstartzeit, die eine Zeit ist, zu der ein Vorrücken des Ritzels zu dem Zahnkranz zu beginnen ist, die auf einer Zeit basiert, die das Ritzel benötigt, um sich zu einer Position zu bewegen, an der das Ritzel mit dem Zahnkranz in Kontakt gerät, und sie anschließend beginnt, das Ritzel vorzurücken, wenn die Ritzelstartzeit erreicht ist. Wenn der Eingriffs-Beurteilungsvorgang bestimmt, dass ein Eingriff des Ritzels mit dem Zahnkranz fehlgeschlagen ist, korrigiert der Ritzelbewegungs-Steuerungsvorgang die benötigte Zeit, um die Ritzelstartzeit vorzuverlegen.
Das Ritzel ist verschiebbar auf einer Welle des Motors des Anlassers angebracht. Der mechanische Widerstand, den das Ritzel beim Verschieben auf der Ritzelwelle des Motors aufbringt, wird normalerweise durch ein Altern oder Rosten des Ritzels verstärkt. Dies führt zu einem Ansteigen der Zeit, die für das Ritzel zum Zurücklegen und Erreichen des Zahnkranzes erforderlich ist, was selbst dann, wenn zur eingestellten Zeit begonnen wird, das Ritzel vorzurücken, zu einem Verfehlen eines vollständigen Eingriffs des Ritzels mit dem Zahnkranz führen kann bevor die Maschine vollständig gestoppt ist. Um dieses Problem zu verhindern korrigiert die Steuerung die benötigte Zeit, um die Ritzelstartzeit zum Ausgleichen einer Änderung der benötigten Zeit durch das Alten oder Rosten des Anlassers vorzuverlegen.
Die Steuerung aktualisiert einen letzten Wert der korrigierten benötigten Zeit als die benötigte Zeit, wenn das Ritzel zu der vorverlegten Ritzelstartzeit begonnen hat, sich zu dem Zahnkranz zu bewegen und der Eingriffs-Beurteilungsvorgang bestimmt, dass ein Eingriff des Ritzels mit dem Zahnkranz gelungen ist, und wobei der Ritzelbewegungs-Steuerungsvorgang die Ritzelstartzeit basierend auf der aktualisierten benötigten Zeit bestimmt.
Die Steuerung erhöht den Grad des rückläufigen Drehens der Maschine nach dem Stoppen des Verbrennens von Kraftstoff in der Maschine. Dies führt zu einem erhöhten Unterschied zwischen einem Grad eines rückläufigen Drehens der Maschine, wenn ein Eingriff des Ritzels mit dem Zahnkranz gelungen ist, oder wenn ein Eingriff des Ritzel mit dem Zahnkranz fehlgeschlagen ist, wodurch die Genauigkeit bei der Beurteilung des Zustands des Eingriffs des Ritzels mit dem Zahnkranz erhöht wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die vorliegende Erfindung wird durch die nachstehende ausführliche Beschreibung und die begeleitende Zeichnung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung besser verständlich, wobei die Erfindung nicht auf die speziellen Ausführungsformen zu beschränken ist, sondern diese lediglich dem Zweck der Erklärung und des Verständnis dienen.
Es zeigt:
1 ein Blockdiagramm, das ein automatischer-Maschinenstopp-/Neustart-Steuerungssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
2 ein Zeitablaufsdiagramm, das eine Veränderung einer Maschinengeschwindigkeit, die Zeit, in der ein Ritzel zu bewegen ist, und die Zeit, in der ein Motor einzuschalten ist, darstellt;
3 ein Zeitablaufsdiagramm, das einen Unterschied einer Veränderung einer Maschinengeschwindigkeit, wenn ein Eingriff eines Ritzels mit einem Zahnkranz gelungen ist, oder wenn ein Eingreifen des Ritzels mit dem Zahnkranz fehlgeschlagen ist, die Zeit, in der ein Ritzel zu bewegen ist, und die Zeit, in der ein Motor einzuschalten ist, darstellt;
4 ein Flussdiagramm eines Programms, das durch das Maschinenstopp/Neustartsystem aus 1 durchzuführen ist, um den Eingriffszustand eines Ritzels mit einem Zahnkranz zu beurteilen;
5 ein Zeitablaufsdiagramm, das darstellt, wie die Zeit, zu der ein Vorrücken eines Ritzels zu einem Zahnkranz zu beginnen ist, zu korrigieren ist; und
6 ein Flussdiagramm eines Programms, das durch das Maschinenstopp/Neustartsystem aus 1 durchzuführen ist, um die Zeit, die von einem Ritzel benötigt wird, um auf einem Zahnkranz zu treffen, zu korrigieren.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In Bezug auf die Zeichnung, in der sich gleiche Ziffern in mehreren Ansichten auf gleiche Bauteile beziehen, ist insbesondere in 1 ein automatischer Maschinenstopp-/Neustart-Steuerungssystem einer Ausführungsform gezeigt, die mit einer Steuerung 30 ausgestattet ist, die durch eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) realisiert ist, um die Kraftstoffmenge, die in eine Verbrennungsmaschine 20 einzusprühen ist, den Zündzeitpunkt, an dem der eingesprühte Kraftstoff zu zünden ist, einen Leerlaufstoppvorgang zum automatischen Stoppen der Maschine 20 usw. zu steuern.
Das Maschinenstopp-/Neustart-Steuerungssystem umfasst einen Maschinenanlasser 10, in dem ein elektrischer Motor 11 verbaut ist, um ein Drehmoment zum Ankurbeln der Maschine 20 zu erzeugen, einen Motorschalter 13 und ein Spulenschalter 17. Der Motorschalter 13 ist zwischen dem Motor 11 und einer Speicherungsbatterie 12 angeordnet und dient dazu, die Zufuhr eines elektrischen Stroms zu dem Motor 11 einzuleiten oder zu sperren. Der Motorschalter 13 wird in Reaktion auf ein Steuerungssignal, das von der ECU 30 ausgegeben wird, ein- oder ausgeschaltet.
Ein Ritzel 15 ist an einer Ausgangswelle 14 des Motors 11 in axialer Richtung der Ausgangwelle 14 in einem beweglichen Kontakt zu dieser angebracht. Wenn der Motor 11 erregt wird, so dass sich die Ausgangswelle 14 des Motors 11 dreht, bewirkt dies ein synchrones Drehen des Ritzels 15 mit dem Drehen der Ausgangwelle 14.
In dem Anlasser 10 ist eine Spule 16 verbaut, die erregt wird, um das Ritzel 15 entlang der Ausgangwelle 14 zu bewegen. Der Spulenschalter 17 ist zwischen der Spule 16 und der Batterie 12 angeordnet, um die Spule 16 gezielt zu erregen oder abzuregen. Der Spulenschalter 17 ist in Reaktion auf ein Steuerungssignal von der ECU 30 zu öffnen oder zu schließen.
Insbesondere ist ein Tauchkolben 18 innerhalb der Spule 16, in axial entgegengesetzten Richtungen der Spule 16 beweglich angeordnet. Wenn die Spule 16 abgeregt ist, ist das Ritzel 15 losgelöst von dem Zahnkranz 22, der mit einer Kurbelwelle 21 der Maschine 20 verbunden ist, angeordnet, so dass das Drehmoment nicht von dem Ritzel 15 auf den Zahnkranz 22 übertragen wird. Wenn die Spule 16 erregt ist, bewegt sich der Tauchkolben 18 demzufolge in der axialen Richtung der Spule 16. Dies führt dazu, dass ein Hebel 19 verschwenkt wird, um das Ritzel 15 zu dem Zahnkranz 22 zu schieben, wodurch das Ritzel 15 mit dem Zahnkranz 22 in Eingriff gebracht wird, so dass das Drehmoment des Ritzels 15 auf den Zahnkranz 22 übertragen werden kann.
Das Maschinenstopp-/Neustartsteuerungssystem umfasst ebenso einen Zündungs(IG)-Schalter 23. Wenn der Zündungsschalter 23 eingeschaltet wird, wird die ECU 30 in einen Ein-Zustand versetzt und lässt ein Erregen des Motors 11 und der Spule 16 zu. Das Maschinenstopp-/Neustart-Steuerungssystem umfasst ebenso ein Kurbelwinkelsensor 24, einen Kühlmitteltemperatursensor (nicht dargestellt), ein Gaspedalpositionssensor 38, einen Kupplungswegsensor 28, usw. Der Kurbelwinkelsensor 24 dient dazu, ein rechteckiges Signal (d. h. ein Pulssignal) in einem Zyklus von beispielsweise 30 Grad Drehen der Kurbelwelle 21 auszugeben. Der Kurbelwinkelsensor 24 kann durch ein MRE(Magnetwiderstandselement)-Sensor realisiert werden, der ein Signal eines unterschiedlichen Pegels zwischen dem Fall, wenn sich die Maschine 20 in einer normalen Richtung dreht, oder wenn sich die Maschine 20 in einer gegenläufigen bzw. rückläufigen Richtung dreht, an die ECU 30 ausgibt. Der Kühlmitteltemperatursensor ist von einem bekannten Typ, der die Temperatur des Kühlmittels der Maschine 20 misst und ein Signal, das hierfür bezeichnend ist, an die ECU 30 ausgibt. Der Gaspedalpositionssensor 25 misst die Position des Gaspedals 25, mit anderen Worten einen Kraftaufwand des Fahrers an dem Gaspedal 25, und gibt ein Signal, das hierfür bezeichnend ist, an die ECU 30 aus. Der Kupplungswegsensor 28 misst einen Weg des Kupplungspedals 27 und gibt ein Signal, das hierfür bezeichnend ist, an die ECU 30 aus.
Die ECU 30 ist eine elektronische Steuerungseinheit, die mit einem typischen Mikrocomputer ausgestattet ist, der die Ausgaben der Sensoren, wie obenstehend beschrieben, überwacht, um die Luftmenge, welche in die Maschine 20 einzuleiten ist, die Kraftstoffmenge, die in die Maschine 20 einzusprühen ist, Maschinensteuerungsvorgänge einschließlich Leerlaufstoppsteuerungsvorgänge und einen Vorgang des Anlassers 10 zu steuern. Die ECU 30 ist mit einem Ausgangsanschluss P1, von dem aus ein Ansteuersignal (d. h. ein Ein-/Aus-Signal) an den Motorschalter 13 auszugeben ist, und einem Ausgangsanschluss P2, von dem aus ein Ansteuersignal (d. h. ein Ein-/Aus-Signal) an den Spulenschalter 17 auszugeben ist, ausgestattet. Der Motorschalter 13 und der Spulenschalter 17 sprechen auf die Ansteuersignale an, um zum Erregen oder Abregen des Motors 11 und der Spule 16 jeweils geöffnet oder geschlossen zu werden.
Nachstehend wird der Leerlauf-Stopp-Steuerungsvorgang beschrieben, die durch das Leerlauf-Stopp-Steuerungssystem dieser Ausführungsform durchgeführt wird.
Wenn eine vorbestimmte Bedingung zum automatischen Maschinenstopp während eines Leerlaufs der Maschine 20 auftritt, stoppt das Leerlaufstopp-/Neustart-Steuerungssystem automatisch das Verbrennen von Kraftstoff in der Maschine 20. Wenn eine vorbestimmte automatische Bedingung zum Maschinen-Neustart eintrifft, startet das Leerlaufstopp-/Neustart-Steuerungssystem demzufolge die Maschine 20 automatisch erneut. Beispielsweise wird bestimmt, dass die Maschinenstopp-Bedingung eintrifft, wenn der Kraftaufwand des Fahrers an dem Gaspedal 25 Null (0) angenommen hat, was bedeutet, dass die Maschine 20 in den Leerlaufmodus versetzt worden ist, wenn das Bremspedal gedrückt worden ist und/oder wenn die Drehzahl des Fahrzeugs auf Null (0) abgefallen ist. Es wird bestimmt, dass die Bedingung zum Maschinen-Neustart eintrifft, wenn das Gaspedal 25 gedrückt worden ist und/oder wenn das Bremspedal ausgelassen worden ist.
Nachstehend wird der Anlassersteuerungsvorgang beschrieben, die durchzuführen ist, wenn die Maschine 20 automatisch gestoppt wurde.
Wenn die Bedingung zum automatischen Maschinenstopp eingetroffen ist, so dass ein Verbrennen von Kraftstoff in der Maschine 20 gestoppt worden ist, tritt das Maschinenstopp-/Neustart-Steuerungssystem in einen voreingestellten Steuerungsmodus ein und führt einen voreingestellten Vorgang durch, um das Ritzel 15 während eines Abfallens einer Drehzahl der Maschine 20 nachdem die Verbrennung des Kraftstoffs gestoppt worden. ist in Vorbereitung auf einen anschließenden Neustart der Maschine 20 mit dem Zahnkranz 22 in Eingriff zu bringen. Der voreingestellte Vorgang ist ein Vor-Eingriffsvorgang, um das Ritzel 15 zu verschieben bis es auf dem Zahnkranz 22 auftrifft und um das Ritzel 15 gegen den Zahnkranz 22 zu drücken. Dies bewirkt, dass die Zähne des Ritzels 15 während dem Drehen des Motors 20 schnell in die Zähne des Zahnkranzes 22 eingreifen, mit anderen Worten, wenn jeder Zahn des Ritzels 15 zu der Lücke zwischen zwei benachbarten Zähnen des Zahnkranzes 22 ausgerichtet ist. Dies ermöglicht es, dass das Ritzel 15 unmittelbar auf eine Anforderung zum Neustart der Maschine 20 gedreht werden kann, wodurch ein schnelles Neustarten der Maschine 20 erreicht wird.
2 ist ein Zeitablaufsdiagramm, das den vorliegenden Vorgang aufzeigt. In dem abgebildeten Beispiel nimmt die Drehzahl der Maschine 20 bei jedem Hub des Kolbens der Maschine 20 (d. h. jede 180° Drehen der Maschine 20 (d. h. bei jedem von einem Einlass- oder Einleitungs- oder Verdichtungs-, einem Verbrennungs- und einem Auslasstakt, falls die Maschine 20 ein Viertaktmotor ist)) mit einer Veränderung des Volumens einer Verbrennungskammer der Maschine 20, die sich aus einer Auf- und Abbewegung des Kolbens ergibt, zu und danach wieder ab.
Wenn die Bedingung zum automatischen Maschinenstopp zur Zeit t11 auftritt, stoppt die ECU 30 ein Einsprühen des Kraftstoffs und ein Zünden des Kraftstoffs in der Maschine 20. Die Drehzahl der Maschine 20 beginnt anschließend abzufallen. Wenn die ECU 30 zur Zeit t12 ein Ansteuersignal an den Spulenschalter 17 ausgibt, bewirkt dies, dass das Ritzel 15 zu dem Zahnkranz 22 verschoben wird. Das Ritzel 15 gerät dann zur Zeit t13 mit dem Zahnkranz 22 in Eingriff.
Wenn die Drehzahl der Maschine 20 abgefallen ist und Null (0) erreicht, wird es für den Kolben unmöglich den oberen Totpunkt zu durchlaufen, so dass das Drehen der Kurbelwelle 21 rückläufig wird. Demzufolge dreht sich die Kurbelwelle 21 abwechselnd in der normalen Richtung und in der rückläufigen Richtung, mit anderen Worten schwingt die Kurbelwelle 21 zyklisch und stoppt anschließend.
Die ECU 30 berechnet die Zeit t12, die eine Ritzelstartzeit ist, zu der ein Vorrücken des Ritzels 15 zu dem Zahnkranz 22 begonnen werden sollte, so dass das Ritzel 15 mit dem Zahnkranz 22 vollständig in Eingriff steht, bis die Drehzahl der Maschine 20 auf Null (0) abfällt (zum Beispiel zur Zeit t13 kurz bevor sich die Drehzahl der Maschine 20 an Null (0) annähert oder in dem Moment, in dem die Drehzahl der Maschine 20 auf Null (0) abgefallen ist). Die Zeit wird normalerweise in Anspruch genommen zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die ECU 30 beginnt das Ritzel 15 vorzurücken, d. h. um das Ansteuersignal an den Spulenschalter 17 auszugeben, und dem Zeitpunkt, zu dem das Ritzel 15 den Zahnkranz 22 erreicht oder einen mechanischen Kontakt herstellt. Somit ist die ECU 30 dazu ausgelegt, die Drehzahl der Maschine 20 auf ein Abfallen der Drehzahl derselben hin zu berechnen, nachdem die Drehzahl 20 im Hinblick auf die oben genannte Verzögerungszeit (die nachstehend ebenso als benötigte Zeit tp bezeichnet wird) automatisch gestoppt wurde, und eine Null-Geschwindkeit-Zeit, welche diejenige Zeit ist, zu der die Drehzahl der Maschine 20 Null (0) sein wird, unter Verwendung der berechneten Drehzahl der Maschine 20 zu bestimmten. Die ECU 30 bestimmt die Zeit t12, die um die benötigte Zeit Tp früher als die Null-Drehzahls-Zeit ist, als diejenige Zeit, zu der das Ritzel 15 zu dem Zahnkranz 22 vorzurücken ist. Eine zur Referenz benötigte Zeit Tpbs wird beispielsweise durch Annäherungstests vorab berechnet und in einem Speicher der ECU 30 zur Verwendung als die benötigte Zeit Tp gespeichert.
Die ECU 30 kann eine anschließende augenblickliche Drehzahl der Maschine 20 als eine Funktion eines Energieverlusts der Maschine 20, der Drehzahl der Maschine 20 Und der Massenträgheit der Maschine 20 zur Verwendung als Drehzahl der Maschine 20 auf ein Abfallen der Drehzahl derselben hin berechnen. Dies ermöglicht eine Veränderung der Drehzahl der Maschine 20, die sich aus einer Veränderung eines Volumens in einer Verbrennungskammer der Maschine 20 ergibt. Die ECU 30 kann wahlweise eine Ortskurve berechnen, die eine aufeinanderfolgende Veränderung der Drehzahl der Maschine 20 darstellt. Beispielsweise berechnet die ECU 30 eine Abfolge von Winkelgeschwindigkeiten sowohl ω (z. B. drei fortlaufende Winkelgeschwindigkeiten ω) als vertretende augenblickliche Drehzahlen der Maschine 20 basierend auf einer Abfolge von Ausgaben von dem Kurbelwinkelsensor 24 und leitet eine Funktion ab, welche die Winkelgeschwindigkeiten ω verbindet, um die Ortskurve zu definieren, die eine lineare Veränderung der Drehzahl der Maschine 20 darstellt.
Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Maschine 20, wie in 2 dargestellt, nach Vervollständigung des voreingestellten Vorgangs vollständig stoppt, regt die ECU 30 die Spule 16 ab. Wenn später die Bedingung zum Maschinen-Neustart erfüllt ist, erregt die ECU 30 die Spule 16 wieder. Wenn die Spule 16 in dem abgeregten Zustand ist, werden das Ritzel 15 und der Zahnkranz 22 durch die Reibung zwischen den Zähnen derselben in Eingriff gehalten. Dies verhindert ein ungewünschtes Abrutschen des Ritzels 15 von dem Zahnkranz 22 (nachstehend ebenso als Loslösen des Ritzels bezeichnet), dass sich aus dem Beginnen des Drehens des Ritzels 15 ergibt, wenn die Spule 16 auf die Erfüllung der Bedingung zum Maschinen-Neustart hin erregt wird. Die ECU 30 kann wahlweise die Erregung der Spule 16 bis zum Abschluss des Ankurbelns der Maschine 20 auf eine anschließende Anforderung zum Neustarten der Maschine 20 fortführen. Der Anlasser 10 ist wie obenstehend beschrieben derart ausgelegt, dass das Ritzel 15 mit der Ausgangswelle 14 des Motors 11 in beweglicher Kontaktangrenzung steht. Das Ritzel 15 wird in der axialen Richtung der Ausgangswelle 14 des Motors 11 bewegt und greift anschließend in den Zahnkranz 22 ein. Der mechanische Widerstand des Ritzels 15, der beim Gleiten auf der Ausgangswelle 14 des Motors 11 auftritt, nimmt üblicherweise mit dem Altern oder Rosten des Ritzels 15 zu. Dies führt zu einer Zunahme der Zeit, die das Ritzel 15 erfordert, um sich zu dem Zahnkranz 22 zu begeben und diesen zu erreichen, was zu einer Fehlfunktion beim Abschluss des Ineingriffbringens des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 22 führen kann, bevor die Maschine 20 vollständig gestoppt ist, selbst wenn die Spule 16 zu der Zeit erregt wird, wie basierend auf der benötigten Zeit Tp berechnet wurde. In einem solchen Fall kann eine Erregung des Motors 11 auf die Erfüllung der Bedingung zum Maschinen-Neustart hin zu einer Fehlfunktion beim Ankurbeln der Maschine 20 unter Verwendung des Anlassers 10 führen.
Insbesondere wenn die Bedingung zum Maschinen-Neustart erfüllt ist, erregt die ECU 30 die Spule 16, um das Ritzelloslösen zu verhindern. Wenn jedoch das Ritzel 15 von dem Zahnkranz 22 losgelöst ist, aber die Spule 16 und der Motor 11 erregt sind, wird das drehende Ritzel 15 zu dem Zahnkranz 22 bewegt, der sich in einem Stopp befindet. Dies kann zu einem Verschleiß des Ritzels 15 oder des Zahnkranzes 22 führen, wenn die Endoberfläche des Ritzels 15 auf diejenige des Zahnkranzes 22 auftrifft.
Um das oben genannte Problem zu verhindern, ist das Maschinenstopp-/Neustart-System dieser Ausführungsform dazu ausgelegt, den Eingriff des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 22 zu beurteilen, nachdem das Ritzel 15 während eines Abfallens der Drehzahl der Maschine 20, das auf einen automatischen Stopp der Maschine 20 folgt, verschoben ist.
Die Beurteilung, ob das Ritzel 15 mit dem Zahnkranz 22 in Eingriff steht oder nicht, wird nachstehend beschrieben.
3 ist ein Zeitablaufsdiagramm, das eine Veränderung der Drehzahl der Maschine 20 darstellt, nachdem das Ritzel 15 während eines Abfallens der Drehzahl der Maschine 20 verschoben wird. Eine gestrichelte Kurve zeigt den Fall an, bei dem ein Eingriff des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 22 gelungen ist. Eine durchgezogene Kurve zeigt den Fall an, bei dem ein Eingriff des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 22 fehlgeschlagen ist.
Zu der Zeit t21 gibt die ECU 30 das Ansteuersignal an den Spulenschalter 17 aus, um das Ritzel 15 zu dem Zahnkranz 22 zu schieben. Eine Last beim Drehen der Kurbelwelle 21 unterscheidet sich üblicherweise, wenn das Ritzel 15 mit dem Zahnkranz 22 in Eingriff steht (siehe die gestrichelte Kurve), oder wenn das Ritzel 15 von dem Zahnkranz 22 losgelöst ist (siehe durchgezogene Kurve), wodurch sich ein Unterschied im Grad (Amplitude) des Drehens der Maschine 20 (d. h. der Kurbelwelle 21) in der rückläufigen Richtung (d. h. in einer Richtung, in der die Drehzahl der Maschine 20 ein negatives Vorzeichen trägt) zwischen dem vorherigen und dem nachherigen Fall ergibt. Unter Verwendung dieser Begebenheit beurteilt die ECU 30 den Eingriff des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 22 nach einem Ausgeben des Ansteuersignals an den Spulenschalter 17.
4 ist ein Flussdiagramm eines Eingriffs-Beurteilungsprogramms, das durch die ECU 30 in regelmäßigen Intervallen zyklisch ausgeführt wird.
Nach Eintritt in das Programm, fährt die Routine bei Schritt S11 fort, wobei bestimmt wird, ob ein Verschiebungs-Flag Fp auf Null (0) zu setzen ist oder nicht. Wenn ein JA als Antwort erhalten wird, was bedeutet, dass das Ritzelverschiebungs-Flag Fp auf Null zu setzen ist, fährt die Routine bei Schritt S12 fort, wobei bestimmt wird, ob eine automatischer-Maschinenstopp-Anforderung vorgenommen wurde oder nicht. Wenn ein JA als Antwort erhalten wird, fährt die Routine bei Schritt S13 fort, wobei bestimmt wird, ob die Maschinengeschwindigkeit 20 nun abfällt oder nicht. Wenn ein JA als Antwort erhalten wird, fährt die Routine bei Schritt S14 fort, wobei bestimmt wird, ob die Zeit (d. h. die Zeit t12 in 2), in der das Ritzel 15 zu dem Zahnkranz 22 verschoben werden sollte, erreicht worden ist oder nicht. Wenn ein JA als Antwort erhalten wird, fährt die Routine bei Schritt S15 fort, wobei das Ritzelverschiebungs-Flag Fp auf Eins (1) gesetzt wird, und das Ansteuersignal an den Spulenschalter 17 ausgegeben wird. Das Ritzel 15 wird anschließend zu dem Zahnkranz 22 geschoben, um in den Zahnkranz 22 einzugreifen.
Danach setzt die Routine bei Schritt S16 fort, wobei bestimmt wird, ob die Drehzahl der Maschine 20 in der rückläufigen Richtung einen Spitzenwert der rückläufigen Drehung erreicht hat oder nicht. Der Spitzenwert der rückläufigen Drehung ist ein maximaler augenblicklicher Wert, den ein absoluter Wert der Drehzahl der Maschine 20 während eines ersten rückläufigen Drehens der Maschine 20 erreicht, nachdem die Drehzahl der Maschine 20 beginnt abzufallen. In 2 wird das rückläufige Drehen durch „Tre1” ausgedrückt. Der Spitzenwert der rückläufigen Drehung wird durch „Nepk” ausgedrückt.
Der Spitzenwert der gegenläufigen bzw. rückläufigen Drehung wird durch eine Spitzenwert-Halteschaltung während dem ersten rückläufigen Drehen Tref1 als ein maximaler absoluter Wert der Drehzahl eines rückläufigen Drehens der Maschine 20 (d. h. eine minimale Drehzahl des rückläufigen Drehens der Maschine 20) abgetastet. In Schritt S16 bestimmt die ECU 30 in dem Moment, wenn die Drehzahl der Maschine 20 aufhört sich zu verändern, was durch die Spitzenwert-Halteschaltung abgetastet wird, dass die Maschine 20 den Spitzenwert der rückläufigen Drehung erreicht hat. Wahlweise kann die ECU 30 bestimmen, dass die Maschine 20 den Spitzenwert der rückläufigen Drehung erreicht hat, wenn die Ableitung der Drehzahl der Maschine 20 Null (0) wird, was während dem Rückwärtsdrehen der Maschine 20 abgetastet wird.
Wenn ein JA als Antwort in Schritt S16 erhalten wird, setzt die Routine bei Schritt S17 fort, wobei eine Drehzahlsänderung ΔNE, die ein Änderungsbetrag der Drehzahl der Maschine 20 ist, der sich aus dem Eingriff des Ritzels mit dem Zahnkranz 22 ergibt, berechnet wird. Insbesondere wird der Grad des rückläufigen Drehens der Maschine 20 (d. h. die Amplitude einer Veränderung der Drehzahl der Maschine 20 in der rückläufigen Richtung), der erwartet wird aufzutreten, wenn das Ritzel 15 von dem Zahnkranz 22 während eines Abfallens der Drehzahl der Maschine 20 losgelöst ist, vorab abgeleitet und als ein Referenz-rückläufiger-Drehgrad NEbs gespeichert. Der Grad des rückläufigen Drehens der Maschine 20, d. h. der absolute Wert der rückläufigen Drehspitze NEpk wird so wie er in diesem Programmzyklus abgetastet wird, von dem Referenz-rückläufigen-Drehgrad Nebs abgezogen, um die Drehzahlsänderung ΔNE zu bestimmen.
Die Routine fährt bei Schritt S18 fort, wobei bestimmt wird, ob die Drehzahländerung ΔNE größer als ein gegebener Referenzwert ist oder nicht. Wenn ein JA als Antwort erhalten wird, was bedeutet, dass ein Eingreifen des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 22 abgeschlossen ist, fährt die Routine bei Schritt S19 fort, wobei ein Eingriffs-Flag Fe, das ein Gelingen eines Eingriffs des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 22 in dem vorliegenden Steuerungsmodus anzeigt, auf Eins (1) gesetzt wird. Nachfolgend beginnt die ECU 30 unmittelbar den Motor 11 zu erregen, um die Maschine 20 anzukurbeln, wenn die Maschinen-Neustart-Anforderung eintrifft.
Wenn wahlweise ein NEIN als Antwort in Schritt S18 erhalten wird, fährt die Routine bei Schritt S20 fort, wobei das Eingriffs-Flag Fe auf Null (0) gesetzt wird, was ein Verfehlen eines Eingriffs des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 2 anzeigt. Nachfolgend gibt die ECU 30 das Ansteuersignal an den Spulenschalter 17 aus und beginnt anschließend den Motor 11 zu erregen, nachdem die benötigte Zeit Tp abgelaufen ist, die auf die Ausgabe des Ansteuersignals folgt, wenn die Maschinen-Neustart-Anforderung eintrifft. Mit anderen Worten verschiebt die ECU 30 das Ritzel 15 erneut zu dem Zahnkranz 22 und schaltet den Motor 11 ein, um das Ritzel 15 zu drehen.
Die ECU 30 korrigiert ebenso die benötigte Zeit Tp unter Verwendung eines Ergebnisses der Entscheidung, die in dem Programm aus 4 vorgenommen wird. 5 ist ein Zeitablaufsdiagramm, das aufführt, wie die benötigte Zeit Tp korrigiert wird. In 5 zeigt eine durchgezogene Kurve den Fall an, bei dem ein Eingriff des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 22 gelungen ist. Eine gestrichelte Kurve zeigt an, dass das Ritzel 15 verfehlt hat in den Zahnkranz 22 einzugreifen.
Die Zeit, die das Ritzel 15 benötigt, um auf den Zahnkranz 22 zu treffen, kann aufgrund einer Alterung des Anlassers 10 mehr zunehmen als die Referenz-benötigte Zeit Tpbs. Dies führt zu einer Fehlfunktion beim Eingreifen des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 22, wenn das Ritzel 15 zu der Zeit t32 verschoben wird, d. h. die Referenzbenötigte-Zeit Tpbs, die früher als die Zeit t22 ist, was zu einer Zunahme des Grads des rückläufigen Drehens der Maschine 20 führt (d. h. die Amplitude einer Veränderung der Drehzahl der Maschine 20), wie durch die gestrichelte Kurve angezeigt ist. Wenn zu einer passenden Zeit t31 begonnen wird, das Ritzel 15 zu verschieben, führt dies im Vergleich zu dem Vorherigen zu einer Abnahme des Grads des rückläufigen Drehens der Maschine 20, wie durch die durchgezogene Kurve in 5 angezeigt ist.
Demzufolge korrigiert die ECU 30 die benötigte Zeit Tp, so dass die Zeit, in der das Ritzel zu dem Zahnkranz 22 zu verschieben ist, vorverlegt wird, wenn in Schritt S18 aus 4 bestimmt wird, dass das Ritzel 15 einen Eingriff mit dem Zahnkranz 22 verfehlt hat. In dem nachfolgenden Zyklus des voreingestellten Steuerungsmodus verwendet die ECU 30 die korrigierte benötigte Zeit Tp, um die Zeit, in der das Ritzel 15 zu dem Zahnkranz 22 zu verschieben ist, zu bestimmen.
Insbesondere verwendet die ECU 30 die Referenz-benötigte-Zeit Tpbs als die benötigte Zeit Tp, um die Zeit, zu der zu beginnen ist, das Ritzel 15 zu dem Zahnkranz 22 zu verschieben, zu bestimmen, und anschließend führt sie die voreingestellte Steuerung durch, um das Ritzel 15 während eines Abfallens der Drehzahl der Maschine 20 mit dem Zahnkranz 22 in Eingriff zu bringen. Wenn bestimmt wird, dass das Ritzel 15 einen Eingriff mit dem Zahnkranz 22 verfehlt hat (siehe die gestrichelte Kurve in 5), beschleunigt die ECU 30 die benötigte Zeit Tp zur Verwendung in einem nachfolgenden Zyklus des voreingestellten Steuerungsmodus. Diese Korrektur wird fortlaufend zyklisch vorgenommen, bis in Schritt S18 bestimmt wird, dass ein Eingriff des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 22 gelungen ist. Wenn bestimmt wird, dass ein Eingriff des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 22 gelungen ist, speichert die ECU 30 den letzten Wert der korrigierten benötigten Zeit (Tpbs + Kp) in einem Sicherungsspeicher, wie beispielsweise einem EEPROM, als einen erlernten Wert ab.
Der erlernte Wert wird sowohl bei der Steuerung des Vorgangs des Anlassers 10 verwendet, wenn die Drehzahl der Maschine 20 nach dem automatischen Stopp der Maschine 20 gerade abnimmt, jedoch die automatischer-Maschinenneustart-Bedingung eintrifft, als auch bei dem voreingestellten Steuerungsmodus. Insbesondere verwendet die ECU 30 den erlernten Wert, um diejenige Zeit zu bestimmen, in der das Ritzel 15 in einem Vor-Motor-Aktivierungsmodus bewegt wird, in dem der Motor 11 auf die Erfüllung der automatischer-Maschinenneustart-Bedingung bin aktiviert wird, nach der das Ritzel 15 zu dem Zahnkranz 22 zu verschoben wird, oder in einem Nach-Motor-Aktivierungsmodus, bei dem das Ritzel 15 auf die Erfüllung der automatischer-Maschinenneustart-Bedingung hin zu dem Zahnkranz 22 verschoben wird, nach welcher der Motor 11 aktiviert wird.
Nachfolgend wird mit Bezug auf ein Flussdiagramm eines Programms aus 6 beschrieben, wie die benötigte Zeit Tp korrigiert wird. Das Programm wird durch die ECU 30 in regelmäßigen Intervallen zyklisch ausgeführt.
Nach dem Eintritt in das Programm, setzt die Routine bei Schritt S31 fort, wobei bestimmt wird, ob die Beurteilung des Eingriffs des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 22 in dem Programm aus 4 abgeschlossen ist oder nicht. Wenn ein JA als Antwort erhalten wird, setzt die Routine bei Schritt S32 fort, wobei bestimmt wird, ob das Eingriffs-Flag Fe auf Eins (1) zu setzen ist oder nicht. Wenn ein NEIN als Antwort erhalten wird, was bedeutet, dass das Eingriffs-Flag Fe Null ist und ein Eingriff des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 22 bislang nicht gelungen ist, setzt die Routine bei Schritt S33 fort, wobei die benötigte Zeit Tp durch ein Addieren eines Korrekturwerts α (> 0) zu der benötigten Zeit Tp aktualisiert wird. Wahlweise kann die benötigte Zeit Tp mit einem gegebenen festen Wert (> 1) multipliziert werden.
Eine Aufeinanderfolge von Schritten S31 bis S33 wird wiederholt bis ein JA als Antwort in Schritt S32 erhalten wird, nachdem bestimmt ist, dass das Ritzel 15 einen Eingriff mit dem Zahnkranz 22 verfehlt hat. Wenn in Schritt S32 bestimmt wird, dass das Eingriffs-Flag Fe auf Eins (1) gesetzt ist, fährt die Routine bei Schritt S34 fort, wobei der letzte Wert der benötigten Zeit Tp als der erlernte Wert bestimmt wird und anschließend in dem EEPROM der ECU 30 gespeichert wird.
Das automatischer-Maschinenstopp/Neustart-System dieser Erfindung bietet die folgenden Vorteile.
Wenn während eines Abfallens der Drehzahl der Maschine 20 nachdem die Maschine 20 automatisch gestoppt wird, das Ritzel 15 zu dem Zahnkranz 22 vorgerückt wurde, tastet die ECU 30 den Grad eines ersten rückläufigen Drehens der Maschine 20 ab (d. h. die Amplitude einer Änderung der Drehzahl der Maschine 20, wenn sich die Maschine 20 in der rückläufigen Richtung dreht) während sich die Drehzahl der Maschine 20 an Null (0) annähert und sie bestimmt, ob ein Eingriff des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 22 gelungen ist oder nicht. Mit anderen Worten beurteilt die ECU 30 in dem vorliegenden Steuerungsmodus, ob der Eingriff des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 22 abgeschlossen ist oder nicht. Dies ermöglicht der ECU 30 den Vorgang des Anlassers 10 basierend auf dem Zustand des Eingriffs des Ritzels mit dem Zahnkranz 22 zu steuern, wenn es erforderlich ist, die Maschine 20 neu zu starten, wodurch die Störfestigkeit beim Ankurbeln der Maschine 20 gewährleistet wird.
Die Beurteilung des Eingriffs des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 22 kann unter Verwendung eines optischen oder eines magnetischen Sensors erreicht werden, der in der Nähe des Ritzels 15 oder des Zahnkranzes 22 angeordnet ist, allerdings führt dies zu einer Zunahme der Herstellungskosten des Maschinenstopp-Neustartsystems. Der oben genannte Aufbau des Maschinenstopp-/Neustartsystems ist relativ einfach und beseitigt das Erfordernis eines zusätzlichen Sensors und dient dazu, den Eingriff des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 22 zu beurteilen.
Die Beurteilung des Eingriffs des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 22 wird, wie obenstehend beschrieben, unter Verwendung der Spitze (d. h. einer maximalen Amplitude) der Drehzahl der Maschine 20 innerhalb einer Zeitdauer, in der die Maschine 20 (d. h. die Kurbelwelle 21) zum ersten Mal in die rückläufige Richtung schwingt, während die Drehzahl der Maschine 20 abfällt. Dies verbessert die Genauigkeit der Beurteilung des Zustands des Eingriffs des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 22.
Wenn beurteilt wird, dass ein Eingriff des Ritzels 15 in den Zahnkranz 22 fehlgeschlagen ist, versetzt die ECU 30 die Zeit vor, in der das Ritzel 15 in einem nachfolgenden Maschinen-Neustart-Vorgang zu verschieben ist. Insbesondere erhöht die ECU 30 die benötigte Zeit Tp, die derjenige Zeitabschnitt ist, den das Ritzel 15 benötigt, um sich zu der Position zu begeben, bei der das Ritzel 15 mit dem Zahnkranz 22 in Kontakt stößt, wodurch die Wahrscheinlichkeit des Gelingens eines Eingriffs des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 22 erhöht wird, selbst wenn der Anlasser 10 gealtert ist.
Wenn zu derjenigen Zeit, die basierend auf der vor versetzten benötigten Zeit Tp berechnet wurde, begonnen wird, das Ritzel zu bewegen, und anschließend bestimmt wird, das ein Eingriff mit dem Zahnkranz 22 gelungen ist, verwendet die ECU 30 in einem nachfolgenden Maschinen-Neustart-Vorgang einen solchen zuletzt aktualisierten Wert der benötigten Zeit Tp zur Steuerung des Vorgangs des Anlassers 10, wodurch die Störfestigkeit beim Eingreifen des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 22 gewährleistet wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Rahmen der bevorzugten Ausführungsformen offenbart worden ist, um ein Verständnis derselben zu erleichtern, ist zu beachten, dass die Erfindung in vielen verschiedenen Weisen ausgeführt werden kann, ohne von dem Prinzip der Erfindung abzuweichen. Daher sollte die Erfindung so aufgefasst werden, dass sie alle möglichen Ausführungsformen und Modifikationen der gezeigten Ausführungsformen umfasst, die ausgeführt werden können ohne von dem Prinzip der Erfindung abzuweichen, wie es in den angehängten Ansprüchen festgelegt ist.
Die ECU 30 kann so ausgelegt sein, dass sie die Drehzahl der Maschine 20 abtastet, wenn sie sich in einer Richtung dreht, die der normalen Richtung, in der sich die Maschine 20 üblicherweise dreht, entgegengesetzt ist, und sie kann den Zustand des Eingriffs des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 22 basierend auf einem Vergleich der abgetasteten Drehzahl mit einem gegebenen Kriteriumswert beurteilen. Wenn die abgetastete Drehzahl niedriger als der Kriteriumswert ist, bestimmt die ECU 30, dass ein Eingriff des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 22 gelungen ist. Wenn wahlweise die abgetastete Drehzahl höher als der Kriteriumswert ist, bestimmt die ECU 30, dass das Ritzel 15 einen Eingriff mit dem Zahnkranz 22 verfehlt hat.
Die Drehzahlsveränderung ΔNE wird in Schritt S17 aus 4 mit dem festen Referenzwert verglichen, um den Zustand des Eingriffs des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 22 zu beurteilen, allerdings kann der Referenzwert veränderlich eingestellt sein. Normalerweise verändert sich der Grad des rückläufigen Drehens der Maschine 20 mit der Alterung oder einer individuellen Veränderlichkeit der Maschine 20. Der Referenzwert kann mit einer Veränderung des Grads des rückläufigen Drehens der Maschine 20 verändert werden. Beispielsweise kann die ECU 30 den Grad des rückläufigen Drehens (d. h. die Amplitude einer Veränderung des Drehens) der Maschine 20 zyklisch berechnen, wenn die Drehzahl der Maschine 20 nachfolgend auf den Stopp eines Verbrennens von Kraftstoff in der Maschine 20 abnimmt und die vorliegende Steuerung zum Ineingriffbringen des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 22 nicht durchgeführt wird, und sie speichert diesen als den Referenz-rückläufigen-Drehgrad Nebs ab. Die ECU 30 bestimmt den Referenzwert unter Verwendung des letzten Werts des Referenz-rückläufigen-Drehgrads Nebs. Beispielsweise nimmt der Referenzwert mit einer Zunahme des Referenz-rückläufigen-Drehgrads Nebs zu.
Die ECU 30 kann ebenso dazu ausgestaltet sein, das Ritzel 15 mit dem Zahnkranz 22 in Eingriff zu bringen, wenn die Drehzahl der Maschine 20 abfällt, und den Grad des rückläufigen Drehens der Maschine 20 als den Referenz-rückläufigen-Drehgrad Nebs abzutasten und in dem Speicher abzuspeichern. Die ECU 30 subtrahiert den Referenz-rückläufigen-Drehgrad Nebs, der in dem Speicher gespeichert ist, von dem Grad des rückläufigen Drehens der Maschine 20, der bei dieser Ausführung des automatischen Maschinenstoppvorgangs abgetastet wird, um die Drehzahlsänderung ΔNE abzuleiten, die im Vergleich mit dem Referenzwert in Schritt S18 verwendet wird, um den Zustand des Eingriffs des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 22 zu beurteilen. Wenn die Drehzahlsänderung ΔNE kleiner als der Referenzwert ist, bestimmt die ECU 30, dass ein Eingriff des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 22 gelungen ist.
Die ECU 30 kann dazu ausgelegt sein, einen rückläufiger-Drehgrad-Steigerungsvorgang durchzuführen, um den Grad des rückläufigen Drehens (d. h. die Amplitude einer Änderung der Drehzahl) der Maschine 20 zu steigern, nachdem das Verbrennen von Kraftstoffs in der Maschine 20 gestoppt ist. Dies führt zu einer Zunahme einer Differenz zwischen dem Grad des rückläufigen Drehens (d. h. der Spitze eines absoluten Werts der Drehzahl) der Maschine 20, wenn das Eingreifen des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 22 gelungen ist, oder wenn das Eingreifen des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 22 fehlgeschlagen ist, wodurch die Genauigkeit beim Beurteilen des Zustands des Eingriffs des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 22 erhöht wird.
Der rückläufiger-Drehgrad-Steigerungsvorgang kann ausgeführt werden, indem die Rate gesteigert wird, mit der die Drehzahl der Maschine 20 nach dem Stopp des Verbrennens von Kraftstoff in der Maschine 20 abfällt. Dies kann durch ein Öffnen der Drosselklappe des Motors 20 zum Steigern der Menge des Lufteinlasses, der in die Maschine 20 eingesaugt wird, durch ein Aktivieren eines Zubehörs, wie beispielsweise einer in dem Fahrzeug verbauten Lichtmaschine, oder ein Steigern einer Abgasmenge, die durch ein EGR(Abgasrückführungs)-System in die Maschine 20 zurückgeführt wird, erreicht werden.
Wenn bestimmt wird, dass das Ritzel 15 ein Eingreifen mit dem Zahnkranz 22 verfehlt hat, kann die ECU 30 der rückläufiger-Drehgrad-Steigerungsvorgang ausführen, um die benötigte Zeit Tp zu erlernen oder zu aktualisieren. Dies führt zu einer Zunahme der Genauigkeit beim Ableiten der benötigten Zeit Tp. Es ist empfehlenswert, dass der rckläufiger-Drehgrad-Steigerungsvorgang nicht ausgeführt wird bis bestimmt ist, dass ein Eingriff des Ritzels 15 mit dem Zahnkranz 22 fehlgeschlagen ist, und die benötigte Zeit Tp erlernt ist. Dies führt zu einer Abnahme der Anzahl von Wiederholungen, bei denen der Grad des rückläufigen Drehens nach dem automatischen Stoppen der Maschine 20 gesteigert wird.
Die ECU 30 kann die Zeit, zu der begonnen wird, das Ritzel 15 zu bewegen, basierend auf dem erlernten Wert der benötigten Zeit Tp verzögern.
Die ECU 30 kann dazu ausgestaltet sein, den Motor 11 bei dem vorliegenden Steuerungsmodus einzuschalten, um die Drehzahl des Ritzels 15 auf einen gegebenen Wert zu steigern (z. B. vergleichbar mit 400 u/min bis 500 u/min der Maschine 20) bevor das Ritzel 15 mit dem Zahnkranz 22 in Eingriff gesetzt wird, sie kann den Motor 11 anschließend auszuschalten und das Ritzel 15 während eines Abfallens der Drehzahl des Ritzels 15 in den Zahnkranz 22 eingreifen lassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2008-510099 [0004]

Claims

Maschinenstopp-/Neustart-Steuerungsvorrichtung, aufweisend: einen Maschinenanlasser, der dazu dient, ein Ritzel mit einem Zahnkranz, der mit einer Ausgangswelle einer Maschine verbunden ist, in Eingriff zu bringen, und der mit einem elektrischen Motor ausgestattet ist, um an dem Ritzel ein Drehmoment zum Ankurbeln der Maschine bereitzustellen; und eine Steuerung, welche die Maschine automatisch stoppt, wenn eine gegebene Bedingung zum automatischen Maschinenstopp auftritt, und die einen Vorgang des Maschinenanlassers zum Neustart der Maschine steuert, wenn eine gegebene Bedingung zum automatischen Maschinenneustart auftritt, wobei die Steuerung einen Ritzelbewegungs-Steuerungsvorgang, einenrückläufiger-Drehgrad-Berechnungsvorgang und einen Eingriffs-Beurteilungsvorgang durchführt, wobei der Ritzelbewegungs-Steuerungsvorgang dient dazu, ein Vorrücken des Ritzels zu dem Zahnkranz durch den Maschinenanlasser derart zu steuern, dass ein Eingriff des Ritzels mit dem Zahnkranz erreicht wird, bis die Drehzahl der Maschine nach einem Stoppen des Verbrennens von Kraftstoff in der Maschine auf Null (0) abfällt, wenn die Bedingung zum automatischen Maschinenstopp auftritt, wobei der rückläufiger-Drehgrad-Berechnungsvorgang dient dazu, einen Grad eines rückläufigen Drehens der Maschine während einer Annäherung der Drehzahl der Maschine an Null (0) zu bestimmen, nachdem das Ritzel beginnt, zu dem Zahnkranz vorzurücken, und wobei der Eingriffs-Beurteilungsvorgang dient dazu, basierend auf dem bestimmten Grad des rückläufigen Drehens zu beurteilen, ob ein Eingriff des Ritzels mit dem Zahnkranz gelungen oder fehlgeschlagen ist.
Maschinenstopp-(Neustart-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die rückläufiger-Drehgrad-Berechnungseingabe einen Spitzenwert eines absoluten Werts der Drehzahl der Maschine während einem ersten rückläufigen Drehen der Maschine ableitet, nachdem die Drehzahl der Maschine beginnt abzufallen, und wobei sie den Spitzenwert als den Grad des rückläufigen Drehens bestimmt, und wobei der Eingriffs-Beurteilungsvorgang basierend auf dem Spitzenwert des absoluten Werts der Drehzahl der Maschine beurteilt, oh ein Eingriff des Ritzels mit dem Zahnkranz gelungen oder fehlgeschlagen ist.
Maschinenstopp-/Neustart-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Ritzelbewegungs-Steuerungsvorgang eine Ritzelstartzeit, die eine Zeit ist, zu der ein Vorrücken des Ritzels zu dem Zahnkranz zu beginnen ist, basierend auf einer Zeit berechnet, die das Ritzel benötigt, um sich zu einer Position zu bewegen, an der das Ritzel mit dem Zahnkranz in Kontakt gerät, und sie anschließend beginnt, das Ritzel vorzurücken, wenn der Ritzelstartzeit erreicht ist, und wobei die Ritzelbewegungs-Steuerungsvorgang die benötigte Zeit korrigiert, um die Ritzelstartzeit vorzuverlegen, wenn der Eingriffs-Beurteilungsvorgang bestimmt, dass ein Eingriff des Ritzels mit dem Zahnkranz fehlgeschlagen ist.
Maschinenstopp-/Neustart-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuerung einen letzten Wert der korrigierten benötigten Zeit als die benötigte Zeit aktualisiert, wenn das Ritzel zu der vorverlegten Ritzelstartzeit begannen hat, sich zu dem Zahnkranz zu bewegen und der Eingriffs-Beurteilungsvorgang bestimmt, dass ein Eingriff des Ritzels mit dem Zahnkranz gelungen ist, und wobei der Ritzelbewegungs-Steuerungsvorgang die Ritzelstartzeit basierend auf der aktualisierten benötigten Zeit bestimmt.
Maschinenstopp-/Neustart-Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuerung den Grad des rückläufigen Drehens der Maschine nach dem Stoppen des Verbrennens von Kraftstoff in der Maschine erhöht.