DE102011053559B4

DE102011053559B4 - Steuervorrichtung zum automatischen Stopp/Start einer Maschine

Info

Publication number: DE102011053559B4
Application number: DE102011053559.4A
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Higuchi; Hideya NOTANI
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2011-09-13
Publication date: 2019-09-19
Anticipated expiration: 2031-09-14
Also published as: DE102011053559A1; JP2012062760A; JP5240262B2

Abstract

Steuervorrichtung zum Steuern eines automatischen Stopps und Neustarts einer Maschine (42), die auf einem Fahrzeug montiert ist, das mit einem Starter (10) vorgesehen ist, der einen Motor (12) zum Drehen eines Ritzels (14) und einen Aktor (16) zum Drücken des Ritzels in Richtung eines Zahnkranzes (46), der mit einer Abtriebswelle (44) der Maschine gekoppelt ist, wodurch die Maschine angekurbelt wird, aufweist, wobei die Steuervorrichtung die Maschine steuert, automatisch gestoppt zu werden, wenn eine vorbestimmte Stoppbedingung erfüllt ist und die Maschine steuert, durch das Ankurbeln der Maschine neu gestartet zu werden, wenn eine vorbestimmte Neustartbedingung erfüllt ist, wobei die Steuervorrichtung gekennzeichnet ist, durch:
eine Erfassungseinrichtung (50, 52; S10, S12) zum Erfassen einer Maschinendrehzahl in Erfassungsdauern, nachdem die Maschine automatisch gestoppt ist;
eine Vorhersageeinrichtung (52; S12) zum Vorhersagen eines Kurvenverlaufs der Maschinendrehzahl in den Erfassungsdauern;
eine Aktualisierungseinrichtung (52; S12) zum Aktualisieren des Kurvenverlaufs, der durch die Vorhersageeinrichtung in den Erfassungsdauern vorhergesagt ist;
eine Vor-Antriebseinrichtung (22, 40, 52; S16-S36) zum Antreiben des Motors und des Aktors, während sich die Maschinendrehzahl in einem vorbestimmten Hochgeschwindigkeitsbereich befindet, um das Ritzel zu drehen, bevor das Ritzel den Zahnkranz kontaktiert;
eine Nach-Antriebseinrichtung (22, 40, 52; S16, S30-S40) zum Antreiben des Motors und des Aktors, während sich die Maschinendrehzahl in einem vorbestimmten Niedriggeschwindigkeitsbereich befindet, um das Ritzel zu drehen, nachdem das Ritzel den Zahnkranz kontaktiert, um die Maschine anzukurbeln;
eine Auswahleinrichtung (52; S16) zum Auswählen von der Vor-Antriebseinrichtung oder der Nach-Antriebseinrichtung, basierend auf dem Kurvenverlauf, der durch die Vorhersageeinrichtung vorhergesagt ist, wenn die vorbestimmte Neustartbedingung erfüllt ist; und
eine Steuereinrichtung (52; S14-40) zum Steuern, dass das Ritzel in einer Zeit herausgedrückt wird, die von der Nach-Antriebseinrichtung benötigt wird, wenn die Nach-Antriebseinrichtung durch die Auswahleinrichtung während einer Dauer von der Drehung bis zum Herausdrücken des Ritzels, was auf der Vor-Antriebseinrichtung (22, 40, 52; S16-S36) des Motors basiert, ausgewählt ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
[Technisches Gebiet der Erfindung]
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zum automatischen Stopp/Start einer Maschine. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung eine Steuervorrichtung zum automatischen Stopp/Start einer Maschine, die in einem Fahrzeug Anwendung findet, das einen Starter enthält, der durch einen Motor zum Drehen eines Ritzels und einen Aktor zum Drücken des Ritzels in Richtung eines Zahnkranzes, der mit einer Abtriebswelle der Maschine verbunden ist, um das Ritzel in Kontakt und Eingriff mit dem Zahnkranz zu bringen, konfiguriert ist.
Genauer gesagt stoppt die Vorrichtung die Maschine automatisch, wenn vorbestimmte Stoppvoraussetzungen bzw. Bedingungen erfüllt sind, und ermöglicht es anschließend, dass der Starter die Maschine ankurbelt, wenn vorbestimmte Neustartbedingungen zum Neustart der Maschine erfüllt sind.
[Stand der Technik]
Dieser Steuervorrichtungstyp ist bereits bekannt. Zum Beispiel wird im Patentdokument JP 2005-330 813 A eine Steuervorrichtung offenbart, bei welcher ein Vor-Antriebsprozess eines Motors durchgeführt wird. Bei dem Vor-Antriebsprozess des Motors, wenn Neustartbedingungen in einer Dauer erfüllt sind, in welcher eine Maschinendrehzahl (Umdrehungsrate eines Zahnkranzes) abnimmt (Umdrehungsratenabfalldauer), wodurch ein automatischer Stopp der Maschine folgt, wird ein Ritzel in einem Rotationszustand in Richtung eines Zahnkranzes gedrückt, um mit diesem in Kontakt gebracht zu werden, ohne dass darauf gewartet wird, dass die Umdrehung einer Abtriebswelle stoppt. Bei diesem Prozess wird an der Abtriebswelle der Maschine eine Initialumdrehung angelegt (die Maschine wird angekurbelt).
Genauer gesagt wird das Ritzel gedreht, wenn die Neustartbedingungen erfüllt sind, gefolgt von einer Berechnung eines Zeitpunkts, wenn die Differenz zwischen der Umdrehungsrate des Zahnkranzes und der des Ritzels in einen vorbestimmten Differenzbereich fällt. Anschließend wird das Ritzel gedrückt und basierend auf dem berechneten Zeitpunkt gedreht. Somit wird das Ritzel zum frühest möglichen Zeitpunkt weich mit dem Zahnkranz in Eingriff gebracht. Zudem kann zum Zeitpunkt des Eingriffs ein erzeugtes Geräusch unterdrückt werden, während die Maschine schnell neu gestartet wird.
Währenddessen kann in der vorstehend erwähnten Umdrehungsratenabfalldauer die tatsächliche Maschinendrehzahl von einer ursprünglich abgeschätzten bzw. ermittelten Maschinendrehzahl, beispielsweise aufgrund der Veränderung eines Moments einer fahrzeugseitigen Hilfsmaschine oder der Aufbringung einer Bremskraft durch eine Bremsbetätigung des Fahrers, vermindert werden. In diesem Fall, falls das Ritzel mit dem ursprünglich berechneten Ritzeleintrittszeitpunkt gedrückt wird, kann zum Zeitpunkt des Eingriffs zwischen der Umdrehungsrate des Zahnkranzes und der des Ritzels zum Zeitpunkt des Eingriffs keine angemessene Differenz erhalten werden, wodurch das Ritzel mit dem Zahnkranz nicht geeignet in Eingriff gebracht werden kann.
Die DE 10 2008 040 830 A1 offenbart ein Verfahren einer Start-Stopp-Steuerung für eine Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug zum kurzfristigen Stoppen der Brennkraftmaschine und Starten der Brennkraftmaschine mittels einer elektrischen Maschine als Starter, wobei die Brennkraftmaschine, insbesondere von einer Motorsteuerung bei Vorliegen von Abschaltbedingungen ausgeschaltet wird und von der Start-Stopp-Steuerung abgefragt wird, ob ein Startsignal aufgrund von Anschaltbedingungen vorliegt. Um den Fahrzeugkomfort zu verbessern, indem ein Wiederstart der Brennkraftmaschine deutlich schneller ausführbar ist, wird auf die Brennkraftmaschine innerhalb einer Zeitdauer t bis die Brennkraftmaschine einen Stillstand erreicht mittels einer Betriebsstrategie von der Start-Stopp-Steuerung eingewirkt.
Kurzfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde im Lichte der vorstehenden Problematik gemacht und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung zum automatischen Maschinenstopp und Neustartstart vorzusehen, welche ein Ritzel geeignet mit einem Zahnkranz in Eingriff bringen kann.
Zur Lösung des vorstehend erwähnten Problems ist gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Steuervorrichtung zum Steuern eines automatischen Stopps und Neustarts einer Maschine 42 vorgesehen. Die Steuervorrichtung ist auf einem Fahrzeug montiert, das mit einem Starter 10 einschließlich einem Motor 12, um ein Ritzel 14 zu drehen, und einem Aktor 16, um das Ritzel in Richtung eines Zahnkranzes 46, der mit einer Abtriebswelle 44 der Maschine gekoppelt ist, herauszudrücken, vorgesehen ist, wodurch die Maschine angekurbelt wird, wobei die Steuervorrichtung die Maschine steuert, automatisch gestoppt zu werden, wenn eine vorbestimmte Stoppbedingung erfüllt ist und die Maschine steuert, durch das Ankurbeln der Maschine neu gestartet zu werden, wenn eine vorbestimmte Neustartbedingung erfüllt ist.
Die Steuervorrichtung enthält: eine Erfassungseinrichtung 50, 52; S10, S12 zum Erfassen einer Maschinendrehzahl in Erfassungsdauern, nachdem die Maschine automatisch gestoppt ist. Eine Vorhersageeinrichtung 52; S12 zum Vorhersagen einer Trajektorie bzw. eines Kurvenverlaufs der Maschinengeschwindigkeit bzw. -drehzahl in den Erfassungsdauern; eine Aktualisierungseinrichtung 52; S12 zum Aktualisieren des Kurvenverlaufs, der durch die Vorhersageeinrichtung in den Erfassungsdauern vorhergesagt wird; eine Vor-Antriebseinrichtung 22, 40, 52; S16-S36 zum Antreiben des Motors und des Aktors, während sich die Maschinendrehzahl in einem vorbestimmten Hochgeschwindigkeitsbereich befindet, um das Ritzel zu drehen, bevor das Ritzel den Zahnkranz berührt; eine Nach-Antriebseinrichtung 22, 40, 52; S16, S30-S40 zum Antreiben des Motors und des Aktors, während sich die Maschinendrehzahl in einem vorbestimmten Niedriggeschwindigkeitsbereich befindet, um das Ritzel zu drehen, nachdem das Ritzel den Zahnkranz berührt hat; eine Auswahleinrichtung 52; S16 zum Auswählen von entweder der Vor-Antriebseinrichtung oder der Nach-Antriebseinrichtung, basierend auf dem Kurvenverlauf, der durch die Vorhersageeinrichtung vorhergesagt ist, wenn die vorbestimmte Neustartbedingung erfüllt ist; und eine Steuereinrichtung 52; S14-S40 zum Steuern des Ritzels, dass es herausgedrückt ist bzw. wird, in einer Zeit, die durch bzw. für die Nach-Antriebseinrichtung erforderlich ist, wenn die Nach-Antriebseinrichtung durch die Auswahleinrichtung ausgewählt ist bzw. wird, während einer Dauer von einem Zeitpunkt, wenn das Ritzel durch die Vor-Antriebseinrichtung beginnt gedreht zu werden, bis zu einem Zeitpunkt, kurz bevor das Ritzel durch die Vor-Antriebseinrichtung herausgedrückt wird.
Bei der vorliegenden Erfindung wird einer der nachfolgenden Betriebsablaufsprozesse basierend auf einem Kurvenverlaufabfall der Maschinendrehzahl ausgewählt, der in jeder Erfassungsdauer durch die Vorhersageeinrichtung vorhergesagt wird. Diese Betriebsprozessabläufe sind: ein Prozess zum Betreiben des Motors und des Aktors durch die Vor-Antriebseinrichtung (hiernach als „Vor-Antriebsprozess des Motors“ bezeichnet); und ein Prozess zum Betreiben des Motors und des Aktors durch die Nach-Antriebseinrichtung (hiernach als „Nach-Antriebsprozess des Motors“ bezeichnet).
Nachdem der Vor-Antriebsprozess des Motors ausgewählt ist und das Ritzel gedreht wird, kann sich das Drehmoment einer fahrzeugseitigen Hilfsmaschine ändern oder eine Bremskraft durch eine Bremsbetätigung des Fahrers aufgebracht werden. Daraufhin können die vorhergesagten Werte eines aktualisierten Kurvenverlaufabfalls der Maschinendrehzahl kleiner als die vorhergesagten Werte eines ursprünglichen Kurvenverlaufabfalls werden. Unter dieser Bedingung kann der Nach-Antriebsprozess des Motors, nachdem das Ritzel basierend auf dem vorhergesagten Kurvenverlaufabfall gedreht und bevor es herausgedrückt worden ist, ausgewählt werden. In diesem Fall, falls das Ritzel in der Zeit bzw. zum Zeitpunkt des ursprünglichen Herausdrücken des Ritzels gemäß des Vor-Antriebsprozesses des Motors herausgedrückt wird, kann sich die Zeit zum Eingreifen des Ritzels mit dem Zahnkranz verzögern. Ferner kann in diesem Fall keine geeignete Umdrehungsratendifferenz zwischen dem Ritzel und dem Zahnkranz zum Zeitpunkt des Eingriffs erhalten werden, wodurch das Ritzel nicht mit dem Zahnkranz in Eingriff gebracht werden kann.
Diesbezüglich wird gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn der Nach-Antriebsprozess des Motors während einer Dauer von der Umdrehung bis zum Drücken bzw. Herausdrücken des Ritzels, was auf dem Vor-Antriebsprozess des Motors basiert, ausgewählt wird, das Ritzel zum Zeitpunkt des Auswählens des Nach-Antriebsprozesses des Motors gedrückt bzw. herausgedrückt. Somit wird verhindert, dass der Zeitpunkt des Eingriffs des Ritzels mit dem Zahnkranz verzögert wird. Ferner kann dadurch das Ritzel besser mit dem Zahnkranz in Eingriff gebracht werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das mit einem Schalter (20) vorgesehen, der durch die Vor-Antriebseinrichtung und die Nach-Antriebseinrichtung betätigt wird, um einen Leistungsbetrieb des Motors EIN und AUS zu schalten; und eine Begrenzungseinrichtung (52; S14-S40) zum Begrenzen eines Öffnungs-/Schließintervalls des Schalters auf eine festgelegte Zeit oder länger, durch Begrenzen des Betriebs der Vor-Ansteuereinrichtung und der Nach-Ansteuereinrichtung. Die festgelegte Zeit wird auf länger als eine erforderliche Dauer von einem Zeitpunkt, wenn das Ritzel herausgedrückt wird, bis zu einem Zeitpunkt, wenn das Ritzel den Zahnkranz berührt, eingestellt. Die Steuereinrichtung ist konfiguriert, um zu ermöglichen, dass sich das Ritzel kontinuierlich dreht, wenn die Nach-Antriebseinrichtung durch die Auswahleinrichtung ausgewählt wird, während einer Dauer von einem Zeitpunkt, wenn das Ritzel durch die Vor-Antriebseinrichtung beginnt gedreht zu werden, bis zu einem Zeitpunkt, kurz bevor das Ritzel durch die Vor-Antriebseinrichtung herausgedrückt wird.
Der Schalter (Relais) weist Kontakte auf, welche geschlossen werden können, wenn das Öffnungs-/Schließintervall kurzgeschlossen wird. In der vorliegenden Erfindung ist die Betätigung bzw. der Betrieb des Schalters derart begrenzt, dass das Öffnungs-/Schließintervall gleich oder größer als eine festgelegte Zeit ist (zum Beispiel 100 ms), um eine derartige Verbindung der Kontakte zu vermeiden.
Wenn der Nach-Antriebsprozess des Motors während der Dauer von der Umdrehung bis zum Drücken des Ritzels, was auf dem Vor-Antriebsprozess des Motors basiert, ausgewählt wird, kann der Schalter derart betätigt bzw. betrieben werden, dass eine Stromzufuhr zum Motor einmal gestoppt wird, um zum Beispiel eine Umdrehung des Ritzels zum Umdrehungsstartzeitpunkt des Ritzels gemäß des Nach-Antriebsprozesses des Motors zu starten, und die Stromzufuhr danach wieder aufgenommen wird. Somit kann eine geeignete Umdrehungsratendifferenz zum Zeitpunkt des Eingriffs zwischen dem Ritzel und dem Zahnkranz erhalten werden.
Jedoch ist die Zeit, die erforderlich ist, um das Ritzel herauszudrücken und es in Kontakt mit dem Zahnkranz zu bringen (zum Beispiel 40 ms), kürzer als die festgelegte Zeit. Daher, wenn zum Beispiel eine Stromzufuhr zum Motor zum Ritzeldrückzeitpunkt gestoppt wird, um den Umdrehungsstartzeitpunkt des Ritzels in Einklang mit dem Nach-Antriebsprozess des Motors zu bringen, kann der Zeitpunkt bzw. die Zeit zum Fortführen der Stromzufuhr zum Motor danach später als der Zeitpunkt sein, wenn das Ritzel den Zahnkranz berührt. In diesem Fall kann der Start des Ankurbelns verspätet sein und somit auch der Abschluss des Neustarts der Maschine.
Diesbezüglich wird in der vorliegenden Erfindung, wenn der Nach-Antriebsprozess des Motors während der Dauer von der Umdrehung bis zum Drücken des Ritzels, was auf dem Vor-Antriebsprozess des Motors basiert, ausgewählt wird, die Umdrehung des Ritzels basierend auf dem Vor-Antriebsprozess des Motors fortgeführt. Somit kann verhindert werden, dass der Umdrehungsstartzeitpunkt des Ritzels verzögert ist. Ferner wird verhindert, dass der Abschluss des Neustarts der Maschine verzögert ist.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die Nach-Antriebseinrichtung ferner eine Nach-Einstelleinrichtung (52; S16, S30-S40) zum Einstellen eines Zeitpunkts, in dem die Neustartbedingung erfüllt ist, auf einen Zeitpunkt, in dem das Ritzel herausgedrückt ist bzw. wird, und zum Einstellen eines Zeitpunkts, wenn sich das Ritzel beginnt zu drehen, auf einen Zeitpunkt, der um eine vorbestimmte Dauer von dem Zeitpunkt, wenn das Ritzel herausgedrückt ist, verzögert ist, wobei die Vor-Antriebseinrichtung ferner eine Vor-Einstelleinrichtung (S52; S16-S36) zum Einstellen eines Zeitpunkts, in dem die Neustartbedingung erfüllt ist, auf einen Zeitpunkt, in dem das Ritzel herausgedrückt ist, und zum Einstellen eines Zeitpunkts, wenn sich das Ritzel beginnt zu drehen, auf einen Zeitpunkt zwischen dem Zeitpunkt, in dem das Ritzel herausgedrückt wird und dem Zeitpunkt, der um die vorbestimmte Dauer von dem Zeitpunkt, in dem das Ritzel herausgedrückt wird, verzögert ist, enthält. Darüber hinaus ist die Steuereinrichtung konfiguriert, zu ermöglichen, dass das Ritzel kontinuierlich herausgedrückt wird, wenn die Nach-Antriebseinrichtung durch die Auswahleinrichtung während einer Dauer, von einem Zeitpunkt, wenn das Ritzel herausgedrückt wird, bis zu einem Zeitpunkt, kurz bevor sich das Ritzel beginnt zu drehen, ausgewählt wird, wobei die Dauer durch die Vor-Einstelleinrichtung eingestellt ist.
Bei der vorliegenden Erfindung sind der Ritzeldrückzeitpunkt und der Ritzelumdrehungsstartzeitpunkt basierend auf dem Nach-Antriebsprozess des Motors und des Vor-Antriebsprozesses des Motors in der vorstehend dargestellten Art und Weise eingestellt. Der Ritzeldrückzeitpunkt stimmt mit dem Zeitpunkt überein, wenn die Neustartbedingungen erfüllt sind (hiernach als „Zeitpunkt, zu dem die Neustartbedingung erfüllt ist“ bezeichnet). Der Zeitpunkt, zu dem die Neustartbedingung erfüllt ist, ist sowohl in dem Prozess, der durch die Einstelleinrichtung durchgeführt wird, die im Vor-Antriebsprozess des Motors vorgesehen ist, als auch dem Nach-Antriebsprozess des Motors gleich.
Aufgrund der Aktualisierung der vorhergesagten Werte des Kurvenverlaufabfalls einer Maschinendrehzahl kann der Nach-Antriebsprozess des Motors, von dem Zeitpunkt, wenn das Ritzel herausgedrückt wird, bis zu einem Zeitpunkt, wenn eine vorbestimmte Zeit vergangen ist (Zeitpunkt, wenn das Ritzel gedreht wird) gemäß dem Vor-Antriebsprozess des Motors ausgewählt werden. In diesem Fall kann es entsprechend angemessen sein, den Zeitpunkt als den Ritzeldrückzeitpunkt zu verwenden, welcher durch die Einstelleinrichtung eingestellt wird und mit dem Zeitpunkt übereinstimmt, der im Nach-Antriebsprozess des Motors eingestellt wird. Das heißt, es kann angebracht sein, das Ritzel gemäß dem Vor-Antriebsprozess des Motors zu drücken bzw. herauszudrücken, selbst wenn der Nach-Antriebsprozess des Motors ausgewählt ist.
Im Lichte der vorstehend aufgeführten Punkte wird bei der vorliegenden Erfindung, wenn der Nach-Antriebsprozess des Motors während der Dauer von dem Drücken bis zur Umdrehung des Ritzels ausgewählt ist, was auf dem Vor-Antriebsprozess des Motors basiert, das Ritzel weiter gemäß des Vor-Antriebsprozesses des Motors gedrückt. Somit wird das Ritzel geeignet mit dem Zahnkranz in Eingriff gebracht.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Steuereinrichtung konfiguriert, um den Zeitpunkt zurückzusetzen, wenn sich das Ritzel beginnt zu drehen, basierend auf dem Kurvenverlauf, der durch die Aktualisierungseinrichtung aktualisiert wird, wenn die Nach-Antriebseinrichtung durch die Auswahleinrichtung während der Dauer von einem Zeitpunkt, wenn das Ritzel herausgedrückt wird, bis zu einem Zeitpunkt, kurz bevor sich das Ritzel beginnt zu drehen, ausgewählt ist bzw. wird.
Bei der vorliegenden Erfindung, wenn der Nach-Antriebsprozess des Motors während der Dauer von dem Drücken bis zum Drehen des Ritzels mit der Einstelleinrichtung ausgewählt wird, wird der Umdrehungsstartzeitpunkt des Ritzels auf die vorstehend beschriebene Weise zurückgesetzt. Somit wird eine geeignete Differenz zwischen der Ritzelumdrehungsrate und der Zahnkranzumdrehungsrate zu dem Zeitpunkt erhalten, wenn das Ritzel mit dem Zahnkranz in Eingriff gebracht wird.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Auswahleinrichtung konfiguriert, um entweder die Vor-Antriebseinrichtung oder die Nach-Antriebseinrichtung basierend auf dem durch die Vorhersageeinrichtung vorhergesagten Kurvenverlauf auszuwählen, um die Differenz zwischen einer Umdrehungsrate des Ritzels und einer Umdrehungsrate des Zahnkranzes derart zu steuern, dass sie gleich oder geringer als ein festgelegter Wert ist.
Bei der vorliegenden Erfindung wird entweder der Vor-Antriebsprozess des Motors oder der Nach-Antriebsprozess des Motors auf die vorstehend beschriebene Weise ausgewählt, so dass das Geräusch, das zum Beispiel zum Zeitpunkt des Eingriffs zwischen dem Ritzel und dem Zahnkranz erzeugt wird, geeignet unterdrückt werden kann. Somit, wenn die vorhergesagten Werte in einem aktualisierten Kurvenverlaufabfall der Maschinendrehzahl kleiner als die in einem ursprünglich vorhergesagten Kurvenverlauf werden, ist es wahrscheinlich, dass die Ritzelumdrehungsrate, zum Zeitpunkt, wenn das Ritzel den Zahnkranz berührt, von einer geeigneten Ritzelumdrehungsrate abweicht, um die Differenz gleich oder geringer als den festgelegten Wert zu erstellen. Aus diesem Grund ist der Vorteil aus der Steuereinrichtung der vorliegenden Erfindung beträchtlich.
Figurenliste
In der beigefügten Zeichnung zeigt:

1 ein Konfigurationsdiagramm, das ein System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ein schematisches Diagramm, das einen Prozessablauf zum Vorhersagen eines Kurvenverlaufabfalls der Maschinendrehzahl gemäß der Ausführungsform darstellt;
3A und 3B schematische Diagramme, die einen Vor-Antriebsprozess eines Motors und einen Nach-Antriebsprozess eines Motors gemäß der Ausführungsform darstellen;
4 ein Flussdiagramm, das einen speziellen Antriebsprozess für einen Starter gemäß der Ausführungsform darstellt; und
5A und 5B Zeitdiagramme, die jeweils ein Beispiel eines speziellen Antriebsprozesses für einen Starter gemäß der Ausführungsform darstellen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bezüglich der beigefügten Zeichnung wird hiernach eine Ausführungsform beschrieben, in welcher eine Steuervorrichtung gemäß der Erfindung bei einem fahrzeugseitigen Maschinensystem angewandt wird, das mit einer Viertakt-Vierzylinder-Maschine vorgesehen ist.
1 zeigt ein Konfigurationsdiagramm, dass das System gemäß der Ausführungsform darstellt.
Wie in 1 dargestellt, enthält ein Starter 10 einen Motor 12, ein Ritzel 14 und einen Aktor 16 (hiernach als „Aktor SL1“ bezeichnet). Das Ritzel 14 wird durch den Motor 12 gedreht. Der Aktor 16 ist vom Typ eines elektromagnetischen Aktors und drückt das Ritzel 14. Der Starter 10 kann die Umdrehungsbetätigung bzw. den Umdrehungsbetrieb des Ritzels 14 und den Drückbetrieb bzw. die Drückbetätigung des Ritzels 14 separat durchführen.
Genauer gesagt wird der Motor 12 unter Verwendung einer Batterie 18 als Leistungszuführquelle gedreht. Ein Schalter 20 (hiernach als „Motorschalter SL2“ bezeichnet) ist zwischen dem Motor 12 und der Batterie 18 vorgesehen, um Strom am Motor 12 anzulegen oder nicht. Ferner ist ein SL2-Antriebsrelais 22 mit dem Motorschalter SL2 verbunden, um den Motorschalter SL2 ein-/auszuschalten.
Eine Ritzelwelle 24, welche mit der Stromzufuhr zum Motor 12 gedreht wird, ist mit dem Motor 12 verbunden. Die Ritzelwelle 24 hat ein Ende, das das Ritzel 14 über eine Einwegkupplung 26 lagert. Genauer gesagt, wenn das SL2-Antriebsrelais 22 eingeschaltet wird, wird auch der Motorschalter SL2 eingeschaltet. Nach der Stromzufuhr von der Batterie 18 zum Motor 12 wird die Ritzelwelle 24 gedreht, um das Ritzel 14 zu drehen. Die Einwegkupplung 26 überträgt eine Bewegungskraft von der Ritzelwelle 24 auf das Ritzel 14, solange die Umdrehungsrate des Ritzels 14 nicht die der Ritzelwelle 24 überschreitet.
Außerdem hat die Ritzelwelle 24 ein anderes Ende, das mit einem Ende eines Hebels 32 verbunden ist, welcher zentral auf einem Schaft 30 positioniert gedreht wird. Der Hebel 32 weist ein anderes Ende auf, an welchem eine Leistung vom Aktor SL1 zur Arbeit aufgebracht wird. Genauer gesagt enthält der Aktor SL1 eine Spule 34, einen Kolben 36 und eine Rückholfeder 38. Der Kolben 36 ist in der Spule 34 angeordnet und durch den Hebel 32 gelagert. Der Aktor SL1 ist unter Verwendung der Batterie 18 als Leistungszuführquelle angetrieben. Ferner ist ein SL1-Antriebsrelais 40 zwischen der Spule 34 und der Batterie 18 vorgesehen. Das SL1-Antriebsrelais 40 schaltet eine Stromzufuhr der Spule 34 oder nicht.
Wenn das SL1-Antriebsrelais 40 ausgeschaltet wird und somit an der Spule 34 in dieser Konfiguration kein Strom anliegt, steht das Ritzel 14 in einem Nicht-Kontakt-Zustand mit einem Zahnkranz 46, welcher mit einer Abtriebswelle (Kurbelwelle 44) einer Maschine 42 mechanisch verbunden ist. Wenn das SL1-Antriebsrelais 40 unter dieser Bedingung eingeschaltet wird und von der Batterie 18 zur Spule 34 Strom fließt, wirkt eine Anziehungskraft der Spule 34 auf den Kolben 36. Anschließend, wenn die Anziehungskraft, die auf den Kolben 36 wirkt, eine Vorspannkraft der Rückholfeder 38, welche auf den Kolben 36 wirkt, überschreitet, wird der Kolben 36 entlang seiner Achse verschoben. Dabei wird der Hebel 32 um den Schaft 30 gedreht, um die Ritzelwelle 24 in Richtung des Zahnkranzes 46 zu drücken. Anschließend wird das Ritzel 14 in Kontakt und Eingriff mit dem Zahnkranz 46 gebracht. Danach, wenn das SL1-Antriebsrelais 40 ausgeschaltet wird, um die Stromzufuhr von der Batterie 18 zur Spule 34 zu unterbrechen, wird auch die Anziehungskraft der Spule 34 abgeschaltet. Somit wird der Kolben 36 entlang seiner Achse durch die Vorspannkraft der Rückstellfeder 38, die auf den Kolben 36 wirkt, ersetzt. Als Ergebnis wird die Ritzelwelle 24 in einer Richtung entgegengesetzt der Richtung zum Zahnkranz 46 versetzt, wodurch das Ritzel 14 vom Zahnkranz 46 gelöst wird.
Die Maschine 42 enthält elektromagnetisch angetriebene Kraftstoffeinspritzventile 48, die Kraftstoff zu einer Verbrennungskammer der Maschine 42 zuführen. Die Kurbelwelle 44 der Maschine 42 ist in der Nähe eines Kurbelwinkelsensors 50 vorgesehen, der einen Umdrehungswinkel der Kurbelwelle 44 erfasst. Ein Rotor, der nicht dargestellt ist, rotiert integriert mit der Kurbelwelle 44 und weist einen Außenabschnitt auf, welcher mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen in regelmäßigen Abständen (zum Beispiel alle 30° KW (Kurbelwinkel)) vorgesehen ist. Der Kurbelwinkelsensor 50 gibt ein rechtwinkliges Kurbelsignal aus, wenn diese Vorsprünge jeweils den Sensor 50 passieren.
Eine elektronische Steuereinheit (hiernach als „ECU 52“ bezeichnet), die das Maschinensystem steuert, besteht im Wesentlichen aus einem Mikrocomputer einschließlich einer CPU, ROM und RAM. Ausgangssignale wie die des Kurbelwinkelsensors 50 werden in die ECU 52 eingegeben. Die ECU 52 führt verschiedene Steuerprogramme aus, die im ROM gespeichert sind, in Reaktion auf eingegebene Signale, um beispielsweise eine Kraftstoffeinspritzsteuerung unter Verwendung der Kraftstoffeinspritzventile 48, eine Leerlaufstoppsteuerung und eine Antriebssteuerung des Starters 10 durchzuführen.
Bei der Leerlaufstoppsteuerung, wenn die vorbestimmten Stoppbedingungen erfüllt sind, stoppt die ECU 52 die Kraftstoffeinspritzung der Kraftstoffeinspritzventile 48, um zum Beispiel die Maschine 42 automatisch zu stoppen. Nach dem Maschinenstopp, wenn die vorbestimmten Neustartbedingungen erfüllt sind, führt die ECU 52 die Antriebssteuerung des Starters 10 durch und startet die Kraftstoffeinspritzung der Kraftstoffeinspritzventile 48, um beispielsweise die Maschine 42 neu zu starten.
Zum Beispiel können die Stoppbedingungen eine Bedingung sein, in der gebremst wird, und eine Bedingung, in der die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht größer als eine vorbestimmte Geschwindigkeit ist (welche größer oder gleich „0“ ist), wobei ein logisches Produkt wahr ist. Außerdem können die Neustartbedingungen zum Beispiel eine Bedingung sein, in der eine Bremse gelöst wird, und eine Bedingung, in der eine Anfrage zum Antreiben einer maschinenbetriebenen und fahrzeugseitigen Hilfsmaschine vorliegt (zum Beispiel eine Bedingung bzw. ein Zustand, in dem ein Speicherbetrag der Batterie 18 nicht größer als ein vorbestimmter Betrag ist und somit eine Anfrage zum Antreiben eines fahrzeugseitigen Generators vorliegt), wobei ein logisches Produkt wahr ist.
Bei einem Antriebssteuerprozess des Starters 10 sind das Ritzel 14 und der Zahnkranz 46 in Eingriff, und in diesem eingegriffenen Zustand wird das Ritzel 14 durch die Stromzuführbetätigungen des SL1-Antriebsrelais 40 und des SL2-Antriebsrelais 22 gedreht. Somit wird der Kurbelwelle 44 im Antriebssteuerprozess eine Anfangsumdrehung gegeben (die Maschine wird angekurbelt).
In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Ein/Aus-Begrenzungsprozess für das SL1-Antriebsrelais 40 und das SL2-Antriebsrelais 22 durchgeführt. Bei dem Ein/Aus-Begrenzungsprozess wird der Betrieb dieser Relais derart beschränkt, dass das Ein/Aus-Intervall bzw. der Ein/Aus-Abstand dieser Relais größer oder gleich als eine Zeitvorgabe (zum Beispiel 100 ms) ist, um dadurch einen Kurzschluss in diesen Relais zu vermeiden, welcher sonst durch kurze Ein/Aus-Abstände der Relais verursacht werden könnte.
Es ist erwünscht, dass die Maschine 42 so schnell wie möglich neu gestartet wird, wenn die Neustartbedingungen erfüllt sind. Falls jedoch das Ritzel 14 mit dem Zahnkranz 46 verbunden wird, wenn die Umdrehungsrate (Maschinengeschwindigkeit bzw. - drehzahl) des Zahnkranzes hoch ist, kann das Geräusch, das zum Zeitpunkt des Eingriffs zwischen dem Ritzel 14 und dem Zahnkranz 46 erzeugt wird, groß sein, und könnte dadurch dem Fahrer missfallen.
Diesbezüglich wird in der vorliegenden Ausführungsform die nachfolgende Messung durchgeführt, falls die Neustartbedingungen der Maschine 42 in einer Dauer erfüllt sind, wenn die Maschinendrehzahl nach einem automatischen Stopp der Maschine 42 abnimmt (Umdrehungsratenabfalldauer). Genauer gesagt wird bei dieser Messung die vorstehend erwähnte Antriebssteuerung durchgeführt, in welcher entweder die Verwendung eines Vor-Antriebsprozesses des Motors oder eines Nach-Antriebsprozesses des Motors ausgewählt wird, basierend auf einem vorhergesagten Wert in einem Kurvenverlaufabfall einer Maschinendrehzahl in der vorstehenden Umdrehungsratenabfalldauer. Somit wird die Maschine 42 schnell neu gestartet, während das Geräusch, das zum Zeitpunkt es Eingriffs zwischen dem Ritzel 14 und dem Zahnkranz 46 erzeugt wird, reduziert wird.
Hiernach wird ein Prozess zum Vorhersagen eines Kurvenverlaufabfalls einer Maschinendrehzahl beschrieben. Danach werden der Vor-Antriebsprozess des Motors und der Nach-Antriebsprozess des Motors beschrieben. Zuerst wird bezüglich 2 der Prozess zum Vorhersagen eines Kurvenverlaufabfalls einer Maschinendrehzahl beschrieben.
Bei dem Prozess zum Vorhersagen des Kurvenverlaufabfalls der Maschinendrehzahl der vorliegenden Ausführungsform wird eine Berechnung in einem vorbestimmten Zyklus (Zyklus zum Ausgeben des Kurbelsignals) durchgeführt. Bei der Berechnung wird eine Winkelgeschwindigkeit in einem nachfolgenden Berechnungszeitpunkt basierend auf einem Verlustmoment der Kurbelwelle 44, einem Umdrehungswinkel der Kurbelwelle 44 (hiernach als „Winkelgeschwindigkeit“ bezeichnet) und der Trägheit der Maschine 42 vorhergesagt. Das Verlustmoment der Kurbelwelle 44 entspricht einem Veränderungsbetrag einer Umdrehungsenergie der Kurbelwelle 44 pro festgelegte Dauer (Zyklus eines eingehenden Kurbelsignals, welches 30°KW (Kurbelwinkel) ist). Basierend auf den Ergebnissen der Vorhersage wird ferner eine Winkelgeschwindigkeit bei einem nachfolgenden Berechnungszeitpunkt vorhergesagt. Diese Berechnung wird mehrere Male wiederholt, um einen Kurvenverlaufabfall der Maschinendrehzahl in jedem Eingabezyklus des Kurbelsignals in der Umdrehungsratenabfalldauer vorherzusagen.
Genauer gesagt wird ein Fluktuationszyklus (z. B. 180°KW) der Maschinendrehzahl (momentane Umdrehungsrate) mit einem Anstieg und einem Abfall des Zylindervolumens als eine Umdrehungspulsationsdauer verwendet. Basierend auf einer momentanen Umdrehungsrate in einer Umdrehungspulsationsdauer in der Vergangenheit, wird eine Maschinendrehzahl in einer Umdrehungspulsationsdauer in der Zukunft vorhergesagt. Dieser Vorhersageprozessablauf wird hinsichtlich eines tatsächlichen Kurvenverlaufsabfalls der Maschinendrehzahl in einer Umdrehungsratenabfalldauer betrachtet, welche Pulsationen wie durch die durchgehende Linie in 2 dargestellt enthält, wobei die Pulsationen z. B. durch einen Pumpverlust beim Erhöhen und Vermindern des Zylindervolumens verursacht werden.
Bezüglich 2 wird hiernach insbesondere ein Kurvenverlaufabfallvorhersageprozess beschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform deckt die Umdrehungspulsationsdauer einen KW-Bereich von 180° von einem oberen Totpunkt (TDC) bis zu einem nachfolgenden TDC von jedem Zylinder ab. In 2 ist eine derzeitige Umdrehungspositionsdauer durch S[i] dargestellt. Außerdem ist ein derzeitiger Kurbelwinkel 30°KW nach dem TDC.
Zuerst wird unter Verwendung der nachfolgenden Formel (1) in jedem Eingabezyklus (alle 30°KW) beim Eingeben eines Kurbelsignals vom Kurbelwellensensor 50 in einer Umdrehungsratenabfalldauer eine Winkelgeschwindigkeit ω[rad/sek] als eine momentane Umdrehungsrate berechnet. Eine Winkelgeschwindigkeit ω wird jedes Mal gespeichert, wenn sie berechnet wird. $ω = 30 \times 2 π / (360 \times tp)$
In Formel (1), steht tp [sek] für ein Zeitfenster (Pulsweite) von dem ansteigenden Verlauf des Pulses des vorherigen Kurbelsignals zum ansteigenden Verlauf des Pulses des derzeitigen Kurbelsignals.
Durch die Formel (1) wird die Winkelgeschwindigkeit ω berechnet und für jeden Kurbelwinkel bezüglich dem TDC im vorherigen KW-Bereich S[i-1] von 180°KW gespeichert. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die Winkelgeschwindigkeit nach dem TDC im vorherigen KW-Bereich S[i-1] von 180° berechnet und gespeichert, welche eine Winkelgeschwindigkeit ω[0, i-1] von 0°KW, eine Kurbelgeschwindigkeit ω[30, i-1] von 30°KW, eine Winkelgeschwindigkeit ω[60, i-1] von 60°KW, eine Winkelgeschwindigkeit ω[90, i-1] von 90°KW, eine Winkelgeschwindigkeit ω[120, i-1] von 120°KW und eine Winkelgeschwindigkeit ω[150, i-1] von 150°KW sind. Außerdem wird auch eine Winkelgeschwindigkeit nach dem TDC im derzeitigen KW-Bereich S[i] von 180° berechnet und gespeichert, welcher eine Winkelgeschwindigkeit ω[0,i] von 0°KW ist.
Anschließend wird ein Verlustmoment T[N·m] für jedes vorbestimmte Kurbelwinkelintervall im vorherigen KW-Bereich S[i-1] von 180° basierend auf den berechneten Winkelgeschwindigkeiten ω berechnet. In der vorliegenden Ausführungsform werden Verlustmomente nach dem TDC im vorherigen KW-Bereich S[i-1] von 180° berechnet, welche ein Verlustmoment T[0-30, i-1] von 0°KW bis 30°KW, ein Verlustmoment T[30-60, i-1] von 30°KW bis 60°KW, ein Verlustmoment T[60-90, i-1] von 60°KW bis 90°KW, ein Verlustmoment T[90-120, i-1] von 90°KW bis 120°KW und ein Verlustmoment T[120-150, i-1] von 120°KW bis 150°KW sind. Außerdem wird ein Verlustmoment nach dem TDC im momentanen KW-Bereich S[i] von 180° berechnet, was ein Verlustmoment T[150-0, i-1] von 150°KW bis 0°KW ist. Bei der Berechnung werden die nachfolgenden Formeln (2) bis (7) verwendet. $T [0 - 30, i - 1] = - J \times (ω {[30, i - 1]}^{\land} 2 - ω {[0, i - 1]}^{\land} 2) / 2$
$T [30 - 60, i - 1] = - J \times (ω {[60, i - 1]}^{\land} 2 - ω {[30, i - 1]}^{\land} 2) / 2$
$T [60 - 90, i - 1] = - J \times (ω {[90, i - 1]}^{\land} 2 - ω {[60, i - 1]}^{\land} 2) / 2$
$T [90 - 120, i - 1] = - J \times (ω {[120, i - 1]}^{\land} 2 - ω {[90, i - 1]}^{\land} 2) / 2$
$T [120 - 150, i - 1] = - J \times (ω {[150, i - 1]}^{\land} 2 - ω {[120, i - 1]}^{\land} 2) / 2$
$T [150 - 0, i - 1] = - J \times (ω {[0, i]}^{\land} 2 - ω {[150, i - 1]}^{\land} 2) / 2$
Hierbei soll J[kg·m²] ein Wert für die Trägheit der Maschine 42 sein, der im Voraus basierend auf einem Gerätewert der Maschine 42 bestimmt wird. Der Wert J[kg·m²] wird im Voraus im ROM der ECU 52 gespeichert. Die berechneten Verlustmomente T[0-30, i-1] bis T[150-0, i-1] werden jeweils aktualisiert und in einem Register der ECU 52 gespeichert.
Anschließend wird die derzeitige Winkelgeschwindigkeit ω[30,i] (30°KW nach dem TDC im derzeitigen KW-Bereich S[i] von180°) über die Formel (1) berechnet. Anschließend wird unter Verwendung der berechneten Winkelgeschwindigkeit ω das Verlustmoment T[0-30, i] berechnet. Das berechnete Verlustmoment T[0-30, i] wird aktualisiert und im Register gespeichert.
Danach wird, basierend auf dem Verlustmoment T[30-60, i-1] von 30°KW bis 60°KW im vorherigen KW-Bereich S[i-1] von 180° und der derzeitigen Winkelgeschwindigkeit ω[30,i], ein vorhergesagter Wert ω'[60,i] der Winkelgeschwindigkeit des ansteigenden Verlaufs des nachfolgenden Pulses (60°KW nach dem TDC im derzeitigen KW-Bereich S[i] von 180°) berechnet. Anschließend wird basierend auf dem berechneten vorhergesagten Wert ω'[60, i] einer Winkelgeschwindigkeit eine vorhergesagte Ankunftszeit t[30-60, i] von 30°KW bis 60°KW berechnet. Ferner wird, basierend auf dem Verlustmoment T[60-90, i-1] von 60°KW bis 90°KW im vorherigen KW-Bereich S[i-1] von 180° und dem vorhergesagten Wert ω'[60, i] einer Winkelgeschwindigkeit, ein vorhergesagter Wert ω'[90,i] von 90°KW nach dem TDC im momentanen KW-Bereich S[i] von 180° berechnet. Gleichzeitig wird eine vorhergesagte Ankunftszeit t[60-90, i] von 60°KW bis 90°KW berechnet. Somit wird die Kurbelwinkelbasisberechnung wiederholt, um einen vorhergesagten Wert einer Winkelgeschwindigkeit und eine vorhergesagte Ankunftszeit für jeden Kurbelwinkel zu erhalten. Als Ergebnis wird, wie durch eine gestrichelte Linie in 2 dargestellt, ein Kurvenverlaufabfall der Maschinendrehzahl in einer Umdrehungsabfalldauer vorhergesagt.
Die Vorhersageberechnung im vorstehend beschriebenen Kurvenverlaufabfallvorhersageprozess wird in jedem Eingabezyklus des Kurbelsignals (alle 30°KW) unter Verwendung der Betriebszeit bis zur nachfolgenden Eingabe eines Kurbelsignals durchgeführt. Wenn das nachfolgende Kurbelsignal eingegeben ist, wird die Vorhersageberechnung für den Beginn einer neuen Vorhersageberechnung unter Verwendung einer tatsächlichen Winkelgeschwindigkeit, die basierend auf dem nachfolgenden eingegebenen Kurbelsignal berechnet wird, bei der Hälfte beendet. Das heißt, der Kurvenverlaufabfall der Maschinendrehzahl wird in jedem Eingabezyklus (jeder tp) des Kurbelsignals aktualisiert.
Bezüglich 3A wird hiernach der Vor-Antriebsprozess des Motors beschrieben. Obwohl ein vorhergesagter Kurvenverlaufabfall der Maschinendrehzahl eigentlich eine Pulsation enthält, wird in dem vorhergesagten Kurvenverlaufabfall der Maschinendrehzahl von 3A (gestrichelte Linie) auf solch eine Pulsation verzichtet. In 3A zeigt eine Maschinendrehzahl NE eine Zahnkranzumfangsgeschwindigkeit an, die eine Umfangsgeschwindigkeit von Zähnen ist, die entlang einer Außenumfangskante des Zahnkranzes 46 vorgesehen sind. Außerdem zeigt eine Ritzelumdrehungsrate Np eine Ritzelumfangsgeschwindigkeit an, die eine Umfangsgeschwindigkeit von Zähnen ist, die entlang einer äußeren Umfangskante des Ritzels 14 vorgesehen sind.
Der Vor-Antriebsprozess des Motors wird durchgeführt, um die Maschine anzukurbeln. Bei diesem Prozess werden der Motor 12 und der Aktor SL1 derart betätigt, dass das Ritzel 14 gedreht wird, bevor es in Kontakt mit dem Zahnkranz 46 gebracht wird, und dass das Ritzel 14 dann in Eingriff mit dem Zahnkranz 46 gebracht wird. Gemäß diesem Prozess wird das Ritzel 14, nachdem die Neustartbedingungen erfüllt sind, mit dem Zahnkranz 46 so schnell wie möglich in Eingriff gebracht, um das Ankurbeln zu beginnen, während das Geräusch, das zum Zeitpunkt des Eingriffs erzeugt wird, reduziert wird.
Genauer gesagt, wie in 3A dargestellt, wird ein Zeitpunkt ta in der Umdrehungsratenabfalldauer in jedem Eingabezyklus eines Kurbelsignals berechnet. Der Zeitpunkt ta ist ein Zeitpunkt, wenn die Maschinendrehzahl eine Umdrehungsrate Ne1 erreicht, bei der der Kontakt erlaubt bzw. zulässig ist. Der Zeitpunkt ta wird basierend auf den vorhergesagten Werten, von der gegenwärtigen Zeit an, im Kurvenverlaufabfall der Maschinendrehzahl berechnet.
Die Umdrehungsrate Ne1, bei der der Kontakt zulässig ist, wird so auf eine Umdrehungsrate (z. B. 100 U/min) eingestellt, dass die Differenz der Umdrehungsrate zwischen dem Ritzel 14 und dem Zahnkranz 46 zu dem Zeitpunkt, wenn das Ritzel 14, dessen Umdrehung gestoppt ist, in Kontakt mit dem Zahnkranz 46 tritt, das Geräusch, das zum Zeitpunkt des Eingriffs erzeugt wird, auf ein zulässiges Level oder geringer reduzieren kann. Genauer gesagt, wird die Umdrehungsrate Ne1, bei der der Kontakt zulässig ist, so auf eine derartige Umdrehungsrate eingestellt, dass die Differenz der Umfangsgeschwindigkeit zwischen dem Zahnkranz 46 und dem Ritzel 14 (relative Umdrehungsratendifferenz) gleich oder niedriger als ein festgelegter Wert ΔN ist.
Anschließend wird zudem ein Referenzzeitpunkt tb in jedem Eingabezyklus eines Kurbelsignals berechnet. Der Referenzzeitpunkt tb ist ein Zeitpunkt, der vom Zeitpunkt th um eine erforderliche Kontaktzeit Tα (z. B. 40 ms) zurückgeht, was erforderlich ist, dass das Ritzel 14, nachdem es gedrückt wird, in Kontakt mit dem Zahnkranz 46 kommt. Falls bestimmt ist, dass die Neustartbedingungen vor dem berechneten Referenzzeitpunkt tb erfüllt worden sind, wird der Vor-Antriebsprozess des Motors durchgeführt.
Der Zeitpunkt zum Drücken des Ritzels 14 und der Zeitpunkt zum Starten der Umdrehung des Ritzels 14 im Vor-Antriebsprozess des Motors werden basierend auf einem vorhergesagten Wert in einem Kurvenverlaufabfall der Maschinendrehzahl, einem vorhergesagten Wert in einem Kurvenverlaufanstieg einer Ritzelumdrehungsrate nach dem Beginn einer Umdrehung des Ritzels 14 und der erforderlichen Kontaktzeit Tα berechnet. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Kurvenverlaufanstieg der Ritzelumdrehungsrate unter Verwendung eines Modells einer ursprünglichen Verzögerung vorhergesagt, was durch die nachfolgende Formel (8) dargestellt ist: $Np = Npmax \times {1 - exp (- t / τ)}$
In der Formel (8) steht Np [U/min] für eine Ritzelumdrehungsrate, Npmax [U/min] für eine maximale Ritzelumdrehungsrate, τ für eine vorbestimmte Zeitkonstante und t [sek] für eine vergangene Zeit vom Start der Umdrehung des Ritzels 14 an.
Die erforderliche Kontaktzeit Tα ist kürzer als die Zeit, die vom Start der Umdrehung des Ritzels 14 bis zum Zeitpunkt, bis die Umdrehungsrate des Ritzels 14 maximiert ist, benötigt wird. Somit wird entweder ein Vor-Antriebsprozess A des Motors oder ein Vor-Antriebsprozess B des Motors abhängig von dem Zustand bzw. der Bedingung ausgewählt. Bei dem Vor-Antriebsprozess A des Motors wird das Ritzel 14 gedreht und anschließend gedrückt, um die Maschine anzukurbeln. In dem Vor-Antriebsprozess B des Motors wird das Ritzel 14 in einer Dauer von dem Zeitpunkt, wenn das Ritzel 14 gedrückt wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn das Ritzel 14 in Kontakt mit dem Zahnkranz 46 gebracht ist, gedreht.
Genauer gesagt, wird der Vor-Antriebsprozess A des Motors in einem Fall durchgeführt, in dem eine Ritzelumdrehungsrate zu einem Zeitpunkt, wenn die erforderliche Kontaktzeit Tα von dem Zeitpunkt des Startens der Umdrehung des Ritzels 14 vergangen ist, vorhergesagt ist, zu einem Zeitpunkt, wenn das Ritzel 14 den Zahnkranz 46 berührt, nicht eine optimale Ritzelumdrehungsrate (welche die relative Umdrehungsratendifferenz ändert, gleich oder weniger als der festgelegte Wert ΔN zu sein) zu erreichen.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der Zeitpunkt zum Starten der Umdrehung des Ritzels 14 als ein Zeitpunkt (Zeitpunkt t1) eingestellt, wenn die Neustartbedingungen erfüllt sind. Außerdem wird der Zeitpunkt zum Drücken des Ritzels 14 als ein Zeitpunkt (Zeitpunkt t2) eingestellt, der später als der Umdrehungsstartzeitpunkt ist (siehe durchgehende Linie in 3A).
Demhingegen wird der Vor-Antriebsprozess B des Motors in dem Fall durchgeführt, in dem die Ritzelumdrehungsrate zu einem Zeitpunkt, wenn die erforderliche Kontaktzeit Tα vom Zeitpunkt des Startens der Umdrehung des Ritzels 14 vergangen ist, vorhergesagt ist, zu einem Zeitpunkt, wenn das Ritzel 14 den Zahnkranz 46 berührt, gleich oder größer als die optimale Ritzelumdrehungsrate zu sein.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Zeitpunkt zum Drücken des Ritzels 14 als ein Zeitpunkt eingestellt, wenn die Neustartbedingungen erfüllt sind (hiernach als „Zeitpunkt, wenn die Neustartbedingung erfüllt ist“ bezeichnet) (Zeitpunkt t3). Außerdem ist der Umdrehungsstartzeitpunkt des Ritzels 14 als ein Zeitpunkt (Zeitpunkt t4) eingestellt, der später als der Zeitpunkt zum Drücken des Ritzels 14, aber früher als ein Zeitpunkt ist, der vom Zeitpunkt des Drückens des Ritzels 14 um die erforderliche Kontaktzeit Tα verzögert ist (siehe die strichpunktierte Linie in 3A).
Bezüglich 3B ist hiernach der Nach-Antriebsprozess des Motors beschrieben. In 3B wird, ähnlich wie in 3A, auf die Pulsation des Kurvenverlaufabfalls der Maschinendrehzahl verzichtet. Außerdem zeigen die Maschinendrehzahl NE und die Ritzelumdrehungsrate Np eine Zahnkranzumfangsgeschwindigkeit und eine Ritzelumfangsgeschwindigkeit entsprechend an.
Bei dem Nach-Antriebsprozess des Motors sind der Motor 12 und der Aktor SL1 derart betätigt bzw. betrieben, dass das Ritzel 14 zuerst in Kontakt mit dem Zahnkranz 46 gebracht wird und anschließend gedreht wird, um die Maschine anzukurbeln. Genauer gesagt wird, wie in 3B dargestellt, der Nach-Antriebsprozess des Motors in dem Fall durchgeführt, in dem die Neustartbedingungen als nicht erfüllt bestimmt sind, und zwar während oder nach dem Referenzzeitpunkt tb in der Umdrehungsratenabfalldauer. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Zeitpunkt zum Drücken des Ritzels 14 als ein Zeitpunkt (Zeitpunkt t1) eingestellt, wenn die Neustartbedingungen erfüllt sind. Außerdem ist der Zeitpunkt zum Starten der Umdrehung des Ritzels 14 als ein Zeitpunkt (Zeitpunkt t2) eingestellt, der vom Zeitpunkt zum Drücken des Ritzels 14 um die erforderliche Kontaktzeit Tα verzögert ist.
Es mag hin und wieder auftreten, dass jene Faktoren, welche nicht im Kurvenverlaufabfall der Maschinendrehzahl dargestellt sind, wie z. B. das Anwenden einer Bremse durch eine Bremsbetätigung des Fahrers und die Veränderung eines Antriebsmoments der fahrzeugseitigen Hilfsmaschinen, nach der Auswahl und dem Start des Vor-Antriebsprozesses des Motors verursacht werden. Aufgrund dieser Faktoren können die vorhergesagten Werte im aktualisierten Kurvenverlaufabfall der Maschinendrehzahl kleiner als jene in einem ursprünglichen Kurvenverlaufabfall sein.
In diesem Fall kann der Referenzzeitpunkt tb, der basierend auf einem vorhergesagten Wert in einem aktualisierten Kurvenverlaufabfall berechnet ist, früher als der Referenzzeitpunkt tb auftreten, der basierend auf einem vorhergesagten Wert in einem Kurvenverlaufabfall vor der Aktualisierung berechnet wird. Somit kann der Zeitpunkt, in dem die Neustartbedingung erfüllt ist, welcher bestimmt worden ist, früher als der Referenzzeitpunkt tb aufzutreten, bestimmt sein, später als der Referenzzeitpunkt tb aufzutreten. Als Ergebnis kann der Nach-Antriebsprozess des Motors vor Auswahl des Vor-Antriebsprozesses des Motors ausgewählt werden. Unter diesen Umständen ist es unwahrscheinlich, dass das Ritzel 14 geeignet mit dem Zahnkranz 46 in Eingriff gebracht wird, solange der Motor 12 und der Aktor SL1 nicht im Zusammenspiel mit dem Abfall der vorhergesagten Werte betrieben werden.
Zum Beispiel, in einer Dauer von da an, wenn das Ritzel 14 gedreht wird, bis dahin, wenn das Ritzel 14 gemäß des Vor-Antriebsprozesses A des Motors gedrückt wird, kann der Nach-Antriebsprozess des Motors basierend auf einem vorhergesagten Wert in einem aktualisierten Kurvenverlaufabfall ausgewählt werden. Unter solch einer Bedingung bzw. einem Zustand, wenn das Ritzel 14 in einem ursprünglichen Ritzeldrückzeitpunkt gedrückt wird, der gemäß dem Vor-Antriebsprozess A des Motors berechnet ist, kann der Ritzeldrückzeitpunkt verspätet sein und somit der Zeitpunkt zum Eingreifen des Ritzels 14 mit dem Zahnkranz 46 verzögert sein.
Ferner kann in diesem Fall die Verzögerung des Drückzeitpunkt des Ritzels 14 die Ritzelumdrehungsrate zu dem Zeitpunkt anheben, wenn das Ritzel 14 und der Zahnkranz 46 in Kontakt miteinander sind, und ermöglichen, dass die tatsächliche Maschinendrehzahl zum Zeitpunkt des Kontakts niedriger als eine vorhergesagte Maschinendrehzahl ist. Aus diesem Grund wird die relative Umdrehungsratendifferenz größer, wodurch es für das Ritzel 14 unwahrscheinlich ist, mit dem Zahnkranz 46 geeignet in Eingriff zu sein.
Um diesen Problemen Rechnung zu tragen wird in der vorliegenden Ausführungsform, wenn der Nach-Antriebsprozess des Motors in einer Dauer vom Start bis zum Abschluss des Vor-Antriebsprozesses des Motors ausgewählt ist bzw. wird, ein spezieller Antriebsprozess des Starters 10 durchgeführt.
Genauer gesagt, wird der spezielle Antriebsprozess durchgeführt, wenn der Nach-Antriebsprozess des Motors während einer Dauer von der Umdrehung bis zum Drücken des Ritzels 14, was auf dem Vor-Antriebsprozess A des Motors basiert, ausgewählt wird. Bei dem speziellen Antriebsprozess wird das Ritzel 14 bei einem Zeitpunkt der Auswahl des Nach-Antriebsprozesses des Motors gedrückt, ohne dass bis zum ursprünglichen Drückzeitpunkt des Ritzels 14 erlaubt wird, dass die Steuerung im Bereitschaftsmodus ist, was auf dem Vor-Antriebsprozess A des Motors basiert.
Somit kann z. B. verhindert werden, dass der Zeitpunkt zum Eingreifen des Ritzels 14 mit dem Zahnkranz 46 verzögert ist. Gleichzeitig ist die relative Umdrehungsratendifferenz durch Verringern der Umdrehungsrate des Ritzels 14 zum Zeitpunkt des Kontakts mit dem Zahnkranz 46 klein gehalten und somit das Ritzel 14 geeignet in Eingriff mit dem Zahnkranz 46 gebracht.
Bei der vorliegenden Ausführungsform, wenn der Nach-Antriebsprozess des Motors während der Dauer von der Umdrehung bis zum Drücken des Ritzels 14, was auf dem Vor-Antriebsprozess A des Motors basiert, ausgewählt wird, wird ferner ein weiterer Prozess als der spezielle Antriebsprozess des Starters 10 durchgeführt. In dem weiteren speziellen Antriebsprozess ist es zulässig, dass die Umdrehung des Ritzels 14 gemäß des Vor-Antriebsprozesses A des Motors fortgeführt wird. Somit kann verhindert werden, dass der Abschluss des Neustarts der Maschine 42 verzögert ist.
Genauer gesagt, wenn der Nach-Antriebsprozess des Motors in der Dauer von der Umdrehung bis zum Drücken des Ritzels 14 ausgewählt wird, kann eine Stromzufuhr zum Motor 12 vorübergehend gestoppt werden, um z. B. die Umdrehung des Ritzels 14 im Zeitpunkt des Drehens des Ritzels 14 gemäß dem Nach-Antriebsprozess des Motors zu starten. Danach kann das SL2-Antriebsrelais 22 betätigt werden, um die Stromzufuhr fortzuführen, um dadurch die relative Umdrehungsratendifferenz zum Zeitpunkt des Eingriffs zwischen dem Ritzel 14 und dem Zahnkranz 46 klein zu halten.
Da z. B. die erforderliche Kontaktzeit Tα kürzer als das vorstehend erwähnte Zeitfenster ist, kann die Stromzufuhr zum Motor 12 mit dem Zeitpunkt zum Drücken des Ritzels 14 vorübergehend gestoppt werden, um den Umdrehungsstartzeitpunkt des Ritzels 14 zu ändern, und so mit dem Nach-Antriebsprozess des Motors überein zu stimmen. Hierbei kann jedoch der Zeitpunkt zum Fortführen der Stromzufuhr zum Motor 12 danach später als der Zeitpunkt für das Ritzel 14 zum Kontaktieren des Zahnkranzes 46 werden. In diesem Fall kann der Beginn des Ankurbelns verzögert sein, was dazu führt, dass der Abschluss des Maschinenneustarts verzögert wird. Somit kann verhindert werden, dass durch das Durchführen des Prozesses zum Fortführen der Umdrehung des Ritzels 14 der Zeitpunkt zum Starten der Umdrehung des Ritzels 14 verzögert wird, wodurch die Verzögerung des gesamten Neustarts der Maschine 42 verhindert wird.
Demhingegen, wenn der Nach-Antriebsprozess des Motors in einer Dauer vom Drücken bis zur Umdrehung des Ritzels 14 ausgewählt ist, was auf dem Vor-Antriebsprozess B des Motors basiert, wird auch der spezielle Antriebsprozess des Starters 10 durchgeführt. Bei dem speziellen Antriebsprozess ist das Drücken des Ritzels 14 zulässig, um gemäß des Vor-Antriebsprozesses B des Motors fortzufahren. Der Grund für eine derartige Steuerung ist, dass der Zeitpunkt zum Drücken des Ritzels 14 sowohl im Vor-Antriebsprozess B als auch im Nach-Antriebsprozess des Motors gleich ist, wobei der Zeitpunkt der Zeitpunkt ist, in dem die Neustartbedingung erfüllt ist.
Wenn der Nach-Antriebsprozess des Motors in der Dauer vom Drücken bis zur Umdrehung des Ritzels 14, was auf dem Vor-Antriebsprozess B des Motors basiert, ausgewählt ist, wird der Zeitpunkt zum Drehen des Ritzels 14 basierend auf einem vorhergesagten Wert in einem aktualisierten Kurvenverlaufabfall der Maschinendrehzahl zurückgesetzt.
Genauer gesagt, wenn z. B. der vorhergesagte Wert im aktualisierten Kurvenverlauf der Maschinendrehzahl kleiner als ein ursprünglich vorhergesagter Wert ist, wird der Zeitpunkt, wenn die Maschinendrehzahl die Umdrehungsrate Ne1, bei der der Kontakt zulässig ist, früher erreichen. Demnach wird der Zeitpunkt zum Starten der Umdrehung des Ritzels 14 basierend auf einem aktualisierten Kurvenverlaufabfall auf einem früheren Zeitpunkt als der Zeitpunkt zum Starten der Umdrehung, der basierend auf der vorherigen Kurvenverlaufabfallaktualisierung eingestellt ist, zurückgesetzt. Somit wird die relative Umdrehungsratendifferenz zum Zeitpunkt des Erreichens des Eingriffs zwischen dem Ritzel 14 und dem Zahnkranz 46 klein eingestellt, wodurch das Ritzel 14 und der Zahnkranz 46 geeignet miteinander in Eingriff stehen.
4 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Antriebssteuerprozess des Starters 10 einschließlich des speziellen Antriebsprozesses gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Dieser Prozess wird durch die ECU 52 im vorbestimmten Zyklus von z. B. 4 ms wiederholend durchgeführt.
Zuerst wird ein Fall beschrieben, in dem der Nach-Antriebsprozess des Motors während der Dauer vom Umdrehungsstart bis zum Drücken des Ritzels 15, was auf dem Vor-Antriebsprozess A des Motors basiert, ausgewählt wird.
In einer Serie von Prozessabläufen wird zuerst in Schritt S 10 bestimmt, ob die Stoppbedingungen der Maschine 42 erfüllt sind oder nicht. Wenn einmal bestimmt ist, dass die Stoppbedingungen in diesem Schritt erfüllt sind, wird eine Bestätigungsbestimmung bei diesem Schritt bis zum Abschluss des Neustarts der Maschine 42 durchgeführt.
Falls die Stoppbedingungen in Schritt S10 als erfüllt bestimmt sind, schreitet die Steuerung zu Schritt S12 voran. In Schritt S12 werden vorhergesagte Werte für einen Kurvenverlaufabfall der Maschinendrehzahl, der im Kurvenverlaufabfallvorhersageprozess vorhergesagt wird, ermittelt. Gleichzeitig wird der Referenzzeitpunkt tb auf beispielsweise einem ermittelten vorhergesagten Wert im Kurvenverlaufabfall basierend berechnet.
Im nachfolgenden Schritt S14 wird bestimmt, ob die Neustartbedingungen der Maschine 42 erfüllt sind oder nicht. Falls die Neustartbedingungen in diesem Schritt einmal als erfüllt bestimmt sind, wird bei diesem Schritt vom nächsten Mal an fortlaufend eine Bestätigungsbestimmung durchgeführt.
Falls die Neustartbedingungen im Schritt S14 als erfüllt bestimmt sind, schreitet der Steuerprozess zu Schritt S16 voran. In Schritt S16 wird zwischen dem Vor-Antriebsprozess des Motors und dem Nach-Antriebsprozess des Motors entschieden. Wie vorstehend beschrieben, wird die Auswahl wie nachfolgend durchgeführt. Genauer gesagt, falls bestimmt ist, dass der Zeitpunkt, bei dem die Neustartbedingung erfüllt ist (der Zeitpunkt einer ursprünglichen Bestätigungsbestimmung in Schritt S14), bestimmt ist, früher als der Referenzzeitpunkt tb zu sein, wird der Vor-Antriebsprozess des Motors ausgewählt. Falls bestimmt ist, dass der Zeitpunkt, bei dem die Neustartbedingung erfüllt ist, später als der Referenzzeitpunkt tp ist, wird der Nach-Antriebsprozess des Motors ausgewählt. Jedes Mal, wenn der Prozessablauf bei diesem Schritt durchgeführt wird, werden ein Drückzeitpunkt und ein Umdrehungsstartzeitpunkt des Ritzels 14 basierend auf dem Referenzzeitpunkt tb und einem vorhergesagten Wert im Kurvenverlaufabfall berechnet.
Falls der Vor-Antriebsprozess des Motors im Schritt S16 ausgewählt wird, schreitet die Steuerung zu Schritt S17 voran. In Schritt S17 wird bestimmt, ob das Ritzel 14 bereits gedrückt worden ist oder nicht. Falls die Bedingung bzw. der Zustand zum Durchführen des Vor-Antriebsprozesses A passend ist (NEIN in Schritt S17), schreitet die Steuerung zu Schritt S18 voran. In Schritt S18 wird bestimmt, dass nicht der Zeitpunkt zum Drücken des Ritzels 14 vorliegt (der Zeitpunkt zum Einschalten des SL1-Antriebsrelais 40) und somit das SL2-Antriebsrelais 22 eingeschaltet wird, um das Ritzel 14 zuerst zu drehen (JA in den Schritten S20 und S22 und Schritt S24).
Danach und während der Dauer von der Umdrehung bis zum Drücken des Ritzels 14, was auf dem Vor-Antriebsprozess A des Motors basiert, wird das Ritzel 14 im ursprünglichen Zeitpunkt (NEIN in Schritt S17 und JA in Schritt S18) des Drückens des Ritzels 14 gemäß dem Vor-Antriebsprozess A des Motors gedrückt (Schritt S26), solange die vorhergesagten Werte in einem aktualisierten Kurvenverlaufabfall der Maschinendrehzahl nicht kleiner als die ursprünglich vorhergesagten Werte werden, und solange der Nach-Antriebsprozess des Motors nicht vor dem Drücken des Ritzels 14 gemäß dem Vor-Antriebsprozess A des Motors (JA in Schritt S16) ausgewählt wird. Nach dem Drücken des Ritzels 14 wird ein Ankurbeln gestartet. Wenn der Neustart der Maschine 42 abgeschlossen ist, wird eine Reihe von Prozessabläufen gestoppt (NEIN in Schritt S28).
Die Steuerung schreitet hingegen zu Schritt S30 voran, falls die vorhergesagten Werte in einem aktualisierten Kurvenverlaufabfall kleiner als die ursprünglich vorhergesagten Werte werden und falls der Nach-Antriebsprozess des Motors ausgewählt wird (NEIN in Schritt S16), bis das Ritzel 14 gedrückt wird. In Schritt S30 wird das SL1-Antriebsrelais 40 eingeschaltet, um das Ritzel 14 zu drücken. Genauer gesagt wird das Ritzel 14 zum Zeitpunkt des Auswählens des Nach-Antriebsprozesses des Motors gedrückt, und anschließend wird das Ankurbeln gestartet. In diesem Fall wird der eingeschaltete Zustand des SL1-Antriebsrelais 40 für die Dauer der Umdrehung des Ritzels 14 derart aufrechterhalten, dass verhindert wird, dass der Abschluss des Neustarts der Maschine 42 verzögert wird. Anschließend wird die Serie von Prozessabläufen nach Abschluss des Prozessablaufs in Schritt S30 einmal gestoppt (NEIN in Schritt S32).
Hiernach wird ein Fall beschrieben, in dem der Nach-Antriebsprozess des Motors während der Dauer vom Drücken bis zu der Umdrehung des Ritzels 14, was auf dem Vor-Antriebsprozess B des Motors basiert, ausgewählt wird.
Falls bestimmt wird, dass der Zeitpunkt zum Drücken des Ritzels 14 vorliegt (NEIN in Schritt S17 und JA in Schritt S18), unter der Bedingung, dass der Vor-Antriebsprozess des Motors ausgewählt ist (JA in Schritt S16), wird der Vor-Antriebsprozess B des Motors für die Umdrehung des Ritzels 14 durchgeführt. Genauer gesagt wird in Schritt S26 zuerst das SL1-Antriebsrelais 40 eingeschaltet, um das Ritzel 14 zu drücken. Anschließend liegt die Steuerung vor, bis der Zeitpunkt zum Starten der Umdrehung des Ritzels 14 fällig ist (JA in Schritt S28 und NEIN in Schritt S34).
Falls der Nach-Antriebsprozess des Motors während der Bereitschaftszeit bzw. Standby-Zeit (JA in Schritt S16) nicht ausgewählt wird, wird das Ritzel 14 danach (Schritt S36) im Umdrehungsstartzeitpunkt (im Zeitpunkt des eingeschalteten SL2-Antriebsrelais) (JA in Schritt S17 und JA in Schritt S28 und S34) des Ritzels 14 gemäß des Vor-Antriebsprozesses B des Motors gedreht. Dabei wird das Ankurbeln gestartet.
Wenn hingegen der Nach-Antriebsprozess des Motors während der Standby-Zeit ausgewählt wird, bevor der Umdrehungsstartzeitpunkt des Ritzels 14 fällig ist (NEIN in Schritt S16), wird das Ritzel 14 gemäß des ursprünglichen Drückzeitpunkts des Ritzels 14 in Übereinstimmung mit dem Vor-Antriebsprozess B des Motors gedrückt gehalten. Anschließend wird das Ritzel 14 gedreht, um das Ankurbeln zu starten (JA in den Schritten S32, S38 und S40). In diesem Fall wird der Umdrehungsstartzeitpunkt des Ritzels 14 basierend auf einem vorbestimmten Wert in einem aktualisierten Kurvenverlaufabfall der Maschinendrehzahl vorhergesagt.
5A und 5B zeigen Zeitdiagramme, die jeweils ein Beispiel des speziellen Antriebsprozesses des Starters 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellen.
5A stellt ein Beispiel des Falles dar, in dem der Nach-Antriebsprozess des Motors während der Dauer von der Umdrehung zum Drücken des Ritzels 14, was auf dem Vor-Antriebsprozess A des Motors basiert, ausgewählt wird. Genauer gesagt stellt 5A durch (a-1) über die Zeit dar, ob die Bedingung zum Auswählen des Vor-Antriebsprozesses des Motors passend ist. In 5A wird durch (a-2) über die Zeit ferner dargestellt, ob die Bedingung zum Auswählen des Nach-Antriebsprozesses des Motors passend ist. Außerdem wird in 5A durch (a-3) über die Zeit der Betriebszustand des SL1-Antriebsrelais 40 dargestellt. 5A stellt durch (a-4) über die Zeit zudem den Betriebszustand des SL2-Antriebsrelais 22 dar.
Bei dem in 5A dargestellten Beispiel wird das Speichern der Winkelgeschwindigkeit in der vorherigen Umdrehungspulsationsdauer zum Zeitpunkt t1 in der Umdrehungsratenabfalldauer abgeschlossen, gefolgt vom Erstellen einer Bestimmung, dass der Prozess zum Vorhersagen eines Kurvenverlaufabfalls der Maschinendrehzahl durchgeführt werden kann. Danach, im Zeitpunkt t2, sind die Neustartbedingungen der Maschine 42 unter der Voraussetzung erfüllt, dass der Vor-Antriebsprozess A des Motors ausgewählt ist. Danach werden ein Umdrehungsstartzeitpunkt (Zeitpunkt t2) und ein Drückzeitpunkt (Zeitpunkt t4) des Ritzels 14 gemäß dem Vor-Antriebsprozess A des Motors berechnet, während die Umdrehung des Ritzels 14 gestartet wird.
Danach werden aufgrund des Bremsens z. B. die vorhergesagten Werte eines aktualisierten Kurvenverlaufabfalls der Maschinendrehzahl kleiner als die ursprünglich vorhergesagten Werte zum Zeitpunkt t3, welcher früher als der Drückzeitpunkt (Zeitpunkt t4) des Ritzels 14 ist. Somit wird der Zustand zum Auswählen des Nach-Antriebsprozesses des Motors passend. Zu diesem Auswahlzeitpunkt ist das SLI-Antriebsrelais 40 eingeschaltet, um das Ritzel 14 unverzüglich zu drücken.
In diesem Fall wird der Zeitpunkt, in welchem das vorher beschriebene Zeitfenster (durch Tβ in 5A dargestellt) vom Drücken des Ritzels 14 vergeht, später als der Zeitpunkt, in welchem die erforderliche Kontaktzeit Tα vom Drücken des Ritzels 14 vergeht. Daher kann der Abschluss des Neustarts verzögert sein. Um diese Verzögerung zu vermeiden wird die Umdrehung des Ritzels 14 fortgeführt. Somit ist das Ritzel 14 geeignet mit dem Zahnkranz 46 in Eingriff gebracht. Danach, im Zeitpunkt t5, wenn der Neustart der Maschine 42 bestimmt ist, dem Ankurbeln folgend abgeschlossen zu sein, werden das SL1-Antriebsrelais 40 und das SL2-Antriebsrelais 22 ausgeschaltet.
5B stellt ein Beispiel des Falles dar, in dem der Nach-Antriebsprozess des Motors während der Dauer vom Drücken bis zur Umdrehung des Ritzels 14, was auf dem Vor-Antriebsprozess B des Motors basiert, ausgewählt wird. In 5B entsprechen die Ausdrücke (b-1) bis (b-4) den Ausdrücken (a-1) bis (a-4) von 5A.
In dem in 5B dargestellten Beispiel sind die Neustartbedingungen der Maschine 42 im Zeitpunkt t2 unter der Bedingung, die zum Auswählen des Vor-Antriebsprozesses B des Motors passend ist, erfüllt. Danach werden ein Drückzeitpunkt (Zeitpunkt t2) und ein Umdrehungsstartzeitpunkt (Zeitpunkt t5) des Ritzels 14 gemäß dem Vor-Antriebsprozess B des Motors berechnet, während das Ritzel 14 gedrückt wird.
Danach wird aufgrund der Bremsbetätigung z. B. der Zustand zum Auswählen des Nach-Antriebsprozesses des Motors zum Zeitpunkt t3 passend, und zwar mit der Aktualisierung von vorhergesagten Werten in einem Kurvenverlaufabfall. Unter dieser Voraussetzung wird das Ritzel 14 gemäß des Vor-Antriebsprozesses B des Motors gedrückt gehalten. Gleichzeitig wird der Umdrehungsstartzeitpunkt (Zeitpunkt t4) des Ritzels 14 basierend auf z. B. einem vorhergesagten Wert im aktualisierten Kurvenverlaufabfalls zurückgesetzt. Danach wird das Ritzel 14 im Rücksetzungsumdrehungsstartzeitpunkt des Ritzels 14 gedreht. Somit wird das Ritzel 14 mit dem Zahnkranz 46 geeignet in Eingriff gebracht.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der spezielle Antriebsprozess des Starters 10 in dem Fall durchgeführt, in dem der Nach-Antriebsprozess des Motors in einer Dauer ausgewählt wird, die zwischen dem Start des Drückens oder des Drehens des Ritzels 14 und dem entsprechend anderen des Drückens und des Drehens gemäß des Vor-Antriebsprozesses ist. Somit wird das Ritzel 14 mit dem Zahnkranz 46 geeignet in Eingriff gebracht.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die bisher spezifisch beschrieben ist, werden die nachfolgenden Vorteile erhalten.

(1) Wenn der Nach-Antriebsprozess des Motors während der Dauer von der Umdrehung bis zum Drücken des Ritzels 14, was auf dem Vor-Antriebsprozess A des Motors basiert, ausgewählt ist, wird ein Prozess zum Drücken des Ritzels 14 im Zeitpunkt zum Auswählen des Nach-Antriebsprozesses des Motors durchgeführt. Somit kann verhindert werden, dass der Zeitpunkt zum Erhalten eines Eingriffs zwischen dem Ritzel 14 und dem Zahnkranz 46 verzögert ist. Ferner ist das Ritzel 14 mit dem Zahnkranz 46 geeignet in Eingriff gebracht.
(2) Wenn der Nach-Antriebsprozess des Motors während der Dauer von der Umdrehung bis zum Drücken des Ritzels 14, was auf dem Vor-Antriebsprozess A des Motors basiert, ausgewählt wird, wird ein Prozess zum Fortführen der Umdrehung des Ritzels 14 durchgeführt. Somit wird verhindert, dass der Zeitpunkt zum Erhalten eines Eingriffs zwischen dem Ritzel 14 und dem Zahnkranz 46 aufgrund des Ein/Aus-Begrenzungsprozesses verzögert ist bzw. wird. Somit ist bzw. wird das Ritzel 14 geeignet mit dem Zahnkranz 46 in Eingriff gebracht.
(3) Wenn der Nach-Antriebsprozess des Motors während der Dauer von dem Drücken bis zur Umdrehung des Ritzels 14, was auf dem Vor-Antriebsprozess B des Motors basiert, ausgewählt wird, wird ein Prozess zum Fortführen des Drückens des Ritzels 14 gemäß dem Vor-Antriebsprozess B des Motors durchgeführt. Somit wird das Ritzel 14 geeignet mit dem Zahnkranz 46 in Eingriff gebracht.
(4) Wenn der Nach-Antriebsprozess des Motors während der Dauer vom Drücken bis zum Drehen des Ritzels 14, was auf dem Vor-Antriebsprozess B des Motors basiert, ausgewählt wird, wird der Umdrehungsstartzeitpunkt des Ritzels 14 basierend auf einem vorhergesagten Wert und einem aktualisierten Kurvenverlaufabfall der Maschinendrehzahl zurückgesetzt. Somit wird das Ritzel 14 mit dem Zahnkranz 46 geeignet in Eingriff gebracht.
(5) Sowohl der Vor-Antriebsprozess des Motors als auch der Nach-Antriebsprozess des Motors werden basierend auf einem vorhergesagten Wert sicher im Kurvenverlaufabfall der Maschinendrehzahl ausgewählt, so dass zum Zeitpunkt, wenn das Ritzel 14 den Zahnkranz 46 berührt bzw. kontaktiert, die relative Umdrehungsratendifferenz gleich oder geringer als der festgelegte Wert ΔN wird.

In diesem Fall ist es aufgrund der Aktualisierung der vorhergesagten Werte des Kurvenverlaufabfalls der Maschinendrehzahl wahrscheinlich, dass die Umdrehungsrate des Ritzels 14 zum Zeitpunkt der Kontaktierung des Zahnkranzes 46 von einer angemessenen Umdrehungsrate zum Ändern bzw. Anpassen der relativen Umdrehungsratendifferenz auf einen Wert, der gleich oder kleiner als der festgelegte Wert ist, einen Versatz aufweist. Daher tendiert der Nach-Antriebsprozess des Motors dazu, vor Abschluss des Vor-Antriebsprozesses des Motors ausgewählt zu werden. Diesbezüglich ist der spezielle Antriebsprozess des Starters 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sehr nützlich, bei dem sowohl der Vor-Antriebsprozess des Motors als auch der Nach-Antriebsprozess des Motors in der vorstehend dargestellten Weise ausgewählt wird.
(Modifikationen)
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können wie nachfolgend dargestellt modifiziert und implementiert werden.
Der Prozessablauf zum Vorhersagen eines Kurvenverlaufabfalls der Maschinendrehzahl ist nicht auf den beispielhaft dargestellten der vorstehenden Ausführungsformen begrenzt. Zum Beispiel kann der Kurvenverlaufabfall der Maschinendrehzahl unter Verwendung eines Abfallbetrags einer Maschinendrehzahl in jedem Kurbelwinkelintervall in der vorherigen Umdrehungspulsationsdauer an Stelle der Verwendung des Verlustmoments in der vorherigen Umdrehungspulsationsdauer vorhergesagt werden. Zum Beispiel kann der Kurvenverlaufabfall der Maschinendrehzahl durch Speichern eines Abfallbetrags der Maschinendrehzahl in jedem Kurbelwinkelintervall in der vorherigen Umdrehungspulsationsdauer und Subtrahieren des gespeicherten Abfallbetrags von der gegenwärtigen Maschinendrehzahl vorhergesagt werden.
Der Prozessablauf zum Einstellen des Umdrehungsstartzeitpunkts des Ritzels 14 basierend auf dem Nach-Antriebsprozess des Motors ist nicht auf den in der vorherigen Ausführungsform beispielhaft dargestellten begrenzt. Zum Beispiel kann der Umdrehungsstartzeitpunkt zu einem Zeitpunkt eingestellt werden, nachdem das Ritzel 14 den Zahnkranz 46 kontaktiert hat. Genauer gesagt kann der Umdrehungsstartzeitpunkt in einem Zeitpunkt eingestellt werden, der vom Zeitpunkt des Drückens des Ritzels 14 um eine Zeit verzögert ist, die ein wenig länger als die erforderliche Kontaktzeit Tα ist.

Claims

Steuervorrichtung zum Steuern eines automatischen Stopps und Neustarts einer Maschine (42), die auf einem Fahrzeug montiert ist, das mit einem Starter (10) vorgesehen ist, der einen Motor (12) zum Drehen eines Ritzels (14) und einen Aktor (16) zum Drücken des Ritzels in Richtung eines Zahnkranzes (46), der mit einer Abtriebswelle (44) der Maschine gekoppelt ist, wodurch die Maschine angekurbelt wird, aufweist, wobei die Steuervorrichtung die Maschine steuert, automatisch gestoppt zu werden, wenn eine vorbestimmte Stoppbedingung erfüllt ist und die Maschine steuert, durch das Ankurbeln der Maschine neu gestartet zu werden, wenn eine vorbestimmte Neustartbedingung erfüllt ist, wobei die Steuervorrichtung gekennzeichnet ist, durch: eine Erfassungseinrichtung (50, 52; S10, S12) zum Erfassen einer Maschinendrehzahl in Erfassungsdauern, nachdem die Maschine automatisch gestoppt ist; eine Vorhersageeinrichtung (52; S12) zum Vorhersagen eines Kurvenverlaufs der Maschinendrehzahl in den Erfassungsdauern; eine Aktualisierungseinrichtung (52; S12) zum Aktualisieren des Kurvenverlaufs, der durch die Vorhersageeinrichtung in den Erfassungsdauern vorhergesagt ist; eine Vor-Antriebseinrichtung (22, 40, 52; S16-S36) zum Antreiben des Motors und des Aktors, während sich die Maschinendrehzahl in einem vorbestimmten Hochgeschwindigkeitsbereich befindet, um das Ritzel zu drehen, bevor das Ritzel den Zahnkranz kontaktiert; eine Nach-Antriebseinrichtung (22, 40, 52; S16, S30-S40) zum Antreiben des Motors und des Aktors, während sich die Maschinendrehzahl in einem vorbestimmten Niedriggeschwindigkeitsbereich befindet, um das Ritzel zu drehen, nachdem das Ritzel den Zahnkranz kontaktiert, um die Maschine anzukurbeln; eine Auswahleinrichtung (52; S16) zum Auswählen von der Vor-Antriebseinrichtung oder der Nach-Antriebseinrichtung, basierend auf dem Kurvenverlauf, der durch die Vorhersageeinrichtung vorhergesagt ist, wenn die vorbestimmte Neustartbedingung erfüllt ist; und eine Steuereinrichtung (52; S14-40) zum Steuern, dass das Ritzel in einer Zeit herausgedrückt wird, die von der Nach-Antriebseinrichtung benötigt wird, wenn die Nach-Antriebseinrichtung durch die Auswahleinrichtung während einer Dauer von der Drehung bis zum Herausdrücken des Ritzels, was auf der Vor-Antriebseinrichtung (22, 40, 52; S16-S36) des Motors basiert, ausgewählt ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug mit einem Schalter (20) vorgesehen ist, der durch die Vor-Antriebseinrichtung und die Nach-Antriebseinrichtung betätigt wird, um einen Leistungsbetrieb des Motors EIN und AUS zu schalten; und einer Begrenzungseinrichtung (52; S14-40) zum Begrenzen eines Öffnungs-/Schließintervalls des Schalters auf eine festgelegte Zeit oder länger, durch Begrenzen des Betriebs der Vor-Antriebseinrichtung und der Nach-Antriebseinrichtung, wobei die festgelegte Zeit auf länger als eine erforderliche Dauer von einem Zeitpunkt, wenn das Ritzel herausgedrückt wird, bis zu einem Zeitpunkt, wenn das Ritzel den Zahnkranz kontaktiert, eingestellt ist, und die Steuereinrichtung konfiguriert ist, zu ermöglichen, dass sich das Ritzel kontinuierlich dreht, wenn die Nach-Antriebseinrichtung durch die Auswahleinrichtung während einer Dauer von einem Zeitpunkt, wenn das Ritzel durch die Vor-Antriebseinrichtung beginnt gedreht zu werden, bis zu einem Zeitpunkt, kurz bevor das Ritzel durch die Vor-Antriebseinrichtung herausgedrückt wird, ausgewählt ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Nach-Antriebseinrichtung ferner eine Nach-Einstelleinrichtung (52; S16, S30-S40) aufweist, zum Einstellen eines Zeitpunkts, in dem die Neustartbedingung erfüllt ist, auf einen Zeitpunkt, in dem das Ritzel herausgedrückt ist, und zum Einstellen eines Zeitpunkts, wenn sich das Ritzel beginnt zu drehen, auf einen Zeitpunkt, der um eine vorbestimmte Dauer von dem Zeitpunkt, wenn das Ritzel herausgedrückt ist, verzögert ist, wobei die Vor-Antriebseinrichtung ferner eine Vor-Einstelleinrichtung (52; S16-S36) zum Einstellen eines Zeitpunkts, in dem die Neustartbedingung erfüllt ist, auf einen Zeitpunkt, in dem das Ritzel herausgedrückt ist, und zum Einstellen eines Zeitpunkts, wenn sich das Ritzel beginnt zu drehen, auf einen Zeitpunkt zwischen dem Zeitpunkt, in dem das Ritzel herausgedrückt wird und dem Zeitpunkt, der um die vorbestimmte Dauer von dem Zeitpunkt des herausgedrückten Ritzels verzögert ist, aufweist, und die Steuereinrichtung konfiguriert ist, zu ermöglichen, dass das Ritzel kontinuierlich herausgedrückt wird, wenn die Nach-Antriebseinrichtung durch die Auswahleinrichtung während einer Dauer, von einem Zeitpunkt, wenn das Ritzel herausgedrückt wird, bis zu einem Zeitpunkt, kurz bevor sich das Ritzel beginnt zu drehen, ausgewählt ist, wobei die Dauer durch die Vor-Einstelleinrichtung eingestellt ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuereinrichtung konfiguriert ist, um den Zeitpunkt, wenn sich das Ritzel beginnt zu drehen, basierend auf dem Kurvenverlauf, der durch die Aktualisierungseinrichtung aktualisiert ist, zurücksetzt, wenn die Nach-Antriebseinrichtung durch die Auswahleinrichtung während der Dauer von einem Zeitpunkt, wenn das Ritzel herausgedrückt wird, zu einem Zeitpunkt, kurz bevor sich das Ritzel beginnt zu drehen, ausgewählt ist.