DE102019102684A1

DE102019102684A1 - Motorstartsteuerung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102019102684A1
Application number: DE102019102684.9A
Authority: DE
Inventors: Yuji Matsumura; Atsushi Nagai
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-02-13
Filing date: 2019-02-04
Publication date: 2019-08-14
Anticipated expiration: 2039-02-05
Also published as: CN110159440B; JP7010044B2; CN110159440A; DE102019102684B4; US10837388B2; US20190249615A1; JP2019137270A

Abstract

Eine Motorstartsteuerung beinhaltet einen Einspritzmengenberechnungsabschnitt, der eingerichtet ist, eine Kraftstoffeinspritzmenge, welche von einem Kraftstoffeinspritzventil eines Verbrennungsmotors in einer Motoranlassperiode eingespritzt wird, bis die Motordrehzahl von null eine vorbestimmte Startdrehzahl übersteigt, als eine Hilfseinspritzmenge zu berechnen. Der Einspritzmengenberechnungsabschnitt ist so eingerichtet, dass der Einspritzmengenberechnungsabschnitt in einem Fall, bei welchem die Drehzahl des Verbrennungsmotors höher oder gleich einem Schwellenwert, der ein Wert kleiner als die Startdrehzahl ist, ist, die Hilfseinspritzmenge kleiner berechnet, wenn der Verbrennungsmotor durch Verwendung des Motorgenerators gestartet wird, als wenn der Verbrennungsmotor durch Verwendung des Starters gestartet wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Motorstartsteuerung für ein Fahrzeug.
In einem in der JP 2012-236568 A offenbarten Hybridsystem eines Fahrzeugs sind als Antriebsquellen des Fahrzeugs ein Verbrennungsmotor und ein antreibbar mit dem Verbrennungsmotor gekoppelter Motorgenerator vorgesehen. Das vorstehend beschriebene Hybridsystem ist auch mit einem Starter zum Starten des Verbrennungsmotors versehen. Das Hybridsystem kann den Verbrennungsmotor nicht nur durch Verwendung des Starters, sondern auch durch Verwendung des Motorgenerators starten. Das vorstehend beschriebene Hybridsystem ist auch mit einer Motorstartsteuerung versehen, um zu dem Motorstartzeitpunkt eine Kraftstoffeinspritzmenge zu steuern. Die Motorstartsteuerung berechnet die Kraftstoffeinspritzmenge in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl gemäß einem vorbestimmten Kennfeld.
In dem vorstehend beschriebenen Hybridsystem sind der Starter und der Motorgenerator jeweils unterschiedliche Arten von Elektromotoren. Insbesondere ist es üblich, dass beispielsweise ein Gleichstrom-Elektromotor und ein Wechselstrom-Elektromotor als Starter bzw. Motorgenerator verwendet werden. Daher unterscheiden sich der Starter und der Motorgenerator bezüglich ihrer Leistungscharakteristiken, was in einem Unterschied der Größe des Drehmoments, das zu dem Motorstartzeitpunkt auf die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors aufgebracht werden kann, resultiert. Die Kraftstoffeinspritzmenge kann ungenügend sein oder im Überschuss vorliegen, wenn die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung zu dem Motorstartzeitpunkt durch Verwendung des Starters, trotz des vorstehend beschriebenen Unterschieds der Leistungscharakteristiken auf den Motorstart durch Verwendung des Motorgenerators angewendet wird.
Zusammenfassung
Gemäß einem Ziel der vorliegenden Offenbarung ist eine Motorstartsteuerung vorgesehen, die eingerichtet ist, an einem Fahrzeug montiert zu sein. Das Fahrzeug ist mit einem Verbrennungsmotor als eine Antriebsquelle des Fahrzeugs, einem Motorgenerator, der antreibbar mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt ist, und einem zum Starten des Verbrennungsmotors eingerichteten Starter versehen. Die Motorstartsteuerung beinhaltet einen Einspritzmengenberechnungsabschnitt, der eingerichtet ist, eine Kraftstoffeinspritzmenge, welche von einem Kraftstoffeinspritzventil des Verbrennungsmotors während einer Motoranlassperiode eingespritzt wird, bis die Motordrehzahl von null aus eine vorbestimmte Startdrehzahl übersteigt, als eine Hilfseinspritzmenge zu berechnen. Der Einspritzmengenberechnungsabschnitt ist so eingerichtet, dass der Einspritzmengenberechnungsabschnitt in einem Fall, bei welchem die Motordrehzahl höher oder gleich einem Schwellenwert, der ein Wert kleiner als die Startdrehzahl ist, ist, die Hilfseinspritzmenge kleiner berechnet, wenn der Verbrennungsmotor durch Verwendung des Motorgenerators gestartet wird, als wenn der Verbrennungsmotor durch Verwendung des Starters gestartet wird.
In der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist der Starter ein Elektromotor, der nur zum Starten des Verbrennungsmotors verwendet wird. Wenn die Motordrehzahl sehr klein ist, kann daher ein hohes Drehmoment auf die Kurbelwelle aufgebracht werden. Jedoch wird das Drehmoment, das auf die Kurbelwelle aufgebracht werden kann, mit einem Anstieg der Motordrehzahl verringert. Wenn der Starter zum Starten des Verbrennungsmotors verwendet wird, kann demzufolge das Startdrehmoment nicht nur durch das vom Starter abgeleitete Drehmoment abgedeckt werden, außer in einem Initialzustand des Startens des Verbrennungsmotors, in welchem die Motordrehzahl sehr klein ist. Wenn der Verbrennungsmotor durch Verwendung des Starters gestartet wird, wird somit üblicherweise eine entsprechende Kraftstoffmenge für die Verbrennung eingespritzt und dabei das Drehmoment kompensiert.
Andererseits arbeitet der Motorgenerator auch als eine Antriebsquelle eines Fahrzeugs. Sogar wenn die Motordrehzahl relativ hoch ist, kann somit das Drehmoment auf die Kurbelwelle aufgebracht werden. Wenn der Verbrennungsmotor durch Verwendung des Motorgenerators gestartet wird, kann demzufolge das Startdrehmoment auf die Kurbelwelle aufgebracht werden, sogar wenn die Hilfseinspritzmenge klein ist.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann die Hilfseinspritzmenge unter Berücksichtigung der Differenz der Leistungscharakteristiken zwischen dem Starter und dem Motorgenerator berechnet werden. D.h., wenn der Verbrennungsmotor durch Verwendung des Motorgenerators gestartet wird, nachdem die Motordrehzahl einen Schwellenwert erreicht hat, wird die Hilfseinspritzmenge kleiner als die Hilfseinspritzmenge, wenn der Starter verwendet wird. Demzufolge kann die zum Starten des Verbrennungsmotors notwendige Kraftstoffverbrauchsmenge im Vergleich mit einem Fall, bei dem die Hilfseinspritzmenge zu dem Startzeitpunkt des Verbrennungsmotors durch Verwendung des Starters auf einen Fall, bei dem der Verbrennungsmotor durch Verwendung des Motorgenerators gestartet wird, angewendet wird, verringert werden.
In der vorstehend beschriebenen Konfiguration beinhaltet die Motorstartsteuerung einen Startdrehmomentberechnungsabschnitt, der eingerichtet ist, ein Drehmoment, das auf eine Kurbelwelle aufgebracht werden muss, um den Verbrennungsmotor in Übereinstimmung mit einem Zustand des Verbrennungsmotors zu starten, als ein Startdrehmoment zu berechnen, und einen Motorgeneratordrehmomentberechnungsabschnitt, der eingerichtet ist, ein Drehmoment, das durch den Motorgenerator in Übereinstimmung mit einem Zustand des Motorgenerators auf die Kurbelwelle aufgebracht werden kann, als ein Motorgeneratordrehmoment zu berechnen. Der Hilfsmengenberechnungsabschnitt ist eingerichtet, den Schwellenwert auf die Drehzahl des Verbrennungsmotors einzustellen, wenn das Motorgeneratordrehmoment mit dem Startdrehmoment übereinstimmt, und die Hilfseinspritzmenge als einen positiven Wert zu berechnen, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors kleiner als der Schwellenwert ist.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration, wird, wenn die Motordrehzahl kleiner als der Schwellenwert ist, d.h., wenn das Drehmoment des Motorgenerators kleiner als das Startdrehmoment ist, Kraftstoff zur Verbrennung eingespritzt und dabei das Drehmoment kompensiert. Demzufolge ist es möglich, den Verbrennungsmotor durch die Verwendung des Motorgenerators zuverlässig und sanft zu starten.
In der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist der Einspritzmengenberechnungsabschnitt eingerichtet, um die Hilfseinspritzmenge so zu berechnen, dass, wenn die Motordrehzahl kleiner als der Schwellenwert ist, die Hilfseinspritzmenge umso größer wird, je größer eine Differenz zwischen dem Motorgeneratordrehmoment und dem Startdrehmoment ist.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist es möglich, die Hilfseinspritzmenge in Übereinstimmung mit dem Mangel des Motorgeneratordrehmoments bezüglich des Startdrehmoments zu berechnen. Demzufolge ist es möglich, weiterhin den Mangel oder Überschuss der Hilfseinspritzmenge durch Kompensation des Drehmoments durch Kraftstoffeinspritzung zu verringern.
In der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist der Einspritzmengenberechnungsabschnitt eingerichtet, die Hilfseinspritzmenge als null zu berechnen, wenn die Motordrehzahl höher oder gleich dem Schwellenwert ist.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration, wird kein Kraftstoff eingespritzt, wenn die Motordrehzahl größer oder gleich dem Schwellenwert ist, d.h., wenn das Drehmoment des Motorgenerators größer als das Startdrehmoment ist. Demzufolge ist es möglich, während der Motorgenerator verwendet wird, um den Verbrennungsmotor zuverlässig zu starten, die Kraftstoffverbrauchsmenge während dem Motorstart zu minimieren.
In der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird der Schwellenwert im Voraus als eine Drehzahl höher oder gleich einer Motordrehzahl bestimmt, wenn ein Drehmoment, das durch den Motorgenerator auf die Kurbelwelle aufgebracht werden kann mit einem Drehmoment übereinstimmt, das auf die Kurbelwelle aufgebracht werden muss, um den Verbrennungsmotor zu starten. Der Einspritzmengenberechnungsabschnitt ist eingerichtet, die Hilfseinspritzmenge als einen positiven Wert zu berechnen, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors kleiner als der Schwellenwert ist, und die Hilfseinspritzmenge als null zu berechnen, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors höher oder gleich dem Schwellenwert ist.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration, ist es möglich, basierend auf einem Vergleich zwischen der Motordrehzahl und einem vorbestimmten Schwellenwert zu bestimmen, ob die Hilfseinspritzmenge ein positiver Wert oder null wird. Demzufolge wird die Verarbeitungslast zur Berechnung der Hilfseinspritzmenge zum Startzeitpunkt des Verbrennungsmotors verringert.
Andere Ziele und Vorteile der vorstehenden Offenbarung werden deutlich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, welche beispielhafte Ausführungsbeispiele darstellen.
Figurenliste
Die Offenbarung wird verständlich unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen:

1 ist ein schematisches Diagramm, das die Konfiguration eines Hybridsystems eines Fahrzeugs zeigt;
2 ist ein Graph, der ein Verhältnis eines MG-Maximaldrehmoments und eines Bedarfsstartdrehmoments zu der Drehzahl des Verbrennungsmotors zeigt;
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Motorstartsteuerverfahren zeigt;
4 ist ein Graph, der ein Verhältnis eines Startdrehmoments und eines Bedarfsstartdrehmoments zu der Drehzahl des Verbrennungsmotors zeigt; und
5 ist ein Graph, der unter der Annahme, dass eine Hilfseinspritzmenge zu dem Startzeitpunkt des Verbrennungsmotors durch Verwendung des Starters zu dem Startzeitpunkt des Verbrennungsmotors durch Verwendung eines Motorgenerators aufgebracht wird, ein Verhältnis jedes Drehmoments zu der Drehzahl des Verbrennungsmotors zeigt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Zuerst wird gemäß 1 eine Beschreibung einer schematischen Konfiguration eines Hybridsystems eines Fahrzeugs präsentiert.
Wie in 1 gezeigt, ist das Hybridsystem mit einem Verbrennungsmotor 10 als eine Antriebsquelle versehen. Eine Kurbelwelle 10a des Verbrennungsmotors 10 ist antreibbar über ein Getriebe 11 und dergleichen mit den Antriebsrädern gekoppelt. Die Kurbelwelle 10a des Verbrennungsmotors 10 ist antreibbar auch mit einer ersten Riemenscheibe 12 gekoppelt. Ein Transferriemen 13 wird über die erste Riemenscheibe 12 gelegt. Obwohl nicht in der Figur gezeigt, ist die Kurbelwelle 10a des Verbrennungsmotors 10 antreibbar über Riemen, Riemenscheiben, Zahnräder (Ritzel), Ketten und dergleichen auch mit einer Hydraulikpumpe, die einen Hydraulikdruck erzeugt, einem Verdichter für eine Klimaanlage und dergleichen gekoppelt.
Das Hybridsystem ist mit einem Motorgenerator 20 als eine andere Antriebsquelle getrennt von dem vorstehend beschriebenen Verbrennungsmotor 10 versehen. Der Motorgenerator 20 ist ein Dreiphasen-Wechselstrommotor. Eine Ausgangswelle 20a des Motorgenerators 20 ist antreibbar mit der zweiten Riemenscheibe 14 gekuppelt. Ein Transferriemen 13 wird über die zweite Riemenscheibe 14 gelegt. D.h., der Motorgenerator 20 ist antreibbar über die zweite Riemenscheibe 14, den Transferriemen 13 und die erste Riemenscheibe 12 mit der Kurbelwelle 10a des Verbrennungsmotors 10 gekoppelt.
Der Motorgenerator 20 bringt im Betrieb als ein Elektromotor Drehmoment auf die zweite Riemenscheibe 14 auf und das Drehmoment wird über den Transferriemen 13 und die erste Riemenscheibe 12 auf die Kurbelwelle 10a des Verbrennungsmotors 10 übertragen. D.h., in diesem Fall unterstützt der Motorgenerator 20 den Antrieb des Verbrennungsmotors 10. Wenn der Motorgenerator 20 andererseits als ein Generator arbeitet, wird das Drehmoment der Kurbelwelle 10a des Verbrennungsmotors 10 über die erste Riemenscheibe 12, den Transferriemen 13 und die zweite Riemenscheibe 14 an die Ausgangswelle 20a des Motorgenerators 20 übertragen. Dann erzeugt der Motorgenerator 20 als Antwort auf die Rotation der Ausgangswelle 20a Strom.
Eine Hochvolt-Batterie 22 ist über einen Wandler 21 mit dem Motorgenerator 20 verbunden. Der Wandler 21 ist ein bidirektionaler Wandler, welcher durch den Motorgenerator 20 erzeugte Wechselstromspannung in eine an die Hochvolt-Batterie 22 auszugebende Gleichstromspannung und eine durch die Hochvolt-Batterie 22 ausgegebene Gleichstromspannung in eine an den Motorgenerator 20 auszugebende Wechselstromspannung wandelt. In 1 ist der Wandler 21 als von dem Motorgenerator 20 getrennt dargestellt. Jedoch gibt es einen Fall, dass der Wandler 21 innerhalb eines Gehäuses des Motorgenerators 20 untergebracht ist.
Die Hochvolt-Batterie 22 ist eine 48V-Lithium-lonen-Batterie. Wenn der Motorgenerator 20 als ein Elektromotor arbeitet, führt die Hochvolt-Batterie 22 dem Motorgenerator 20 elektrische Leistung zu. Wenn der Motorgenerator 20 des Weiteren als ein Generator arbeitet, wird die Hochvolt-Batterie 22 durch Empfangen der von dem Motorgenerator 20 zugeführten elektrischen Leistung geladen.
Ein DC/DC-Wandler 23 ist über den Wandler 21 mit dem Motorgenerator 20 verbunden. Der DC/DC-Wandler 23 ist auch mit der Hochvolt-Batterie 22 verbunden. Der DC/DC-Wandler 23 gibt durch Absenkung der Spannung von 15 V auf 12 V eine Gleichstromspannung, welche von dem Wandler 21 und der Hochvolt-Batterie 22 ausgegeben wird, aus. Eine Niedervolt-Batterie 24 ist mit dem DC/DC-Wandler 23 verbunden.
Die Niedervolt-Batterie 24 ist eine 12V-Blei-Säure-Batterie mit niedrigerer Spannung als die Hochvolt-Batterie 22. Die Niedervolt-Batterie 24 gibt eine 12V-Gleichstromspannung aus, wenn kein DC/DC-Wandler 23 aktiv ist oder eine Ausgangsspannung des DC/DC-Wandlers 23 gleich 12 V ist. Wenn die Ausgangsspannung des DC/DC-Wandlers 23 höher als eine Leerlaufspannung (OCV) der Niedervolt-Batterie 24 ist, wird die Niedervolt-Batterie 24 durch Empfangen der von dem DC/DC-Wandler 23 zugeführten elektrischen Leistung geladen.
Verschiedene Arten von Hilfsvorrichtungen 25 sind mit dem DC/DC-Wandler 23 und der Niedervolt-Batterie 24 verbunden. Die Hilfsvorrichtungen 25 beinhalten beispielsweise die Lichter des Fahrzeugs, wie z.B. die Scheinwerfer, die Blinker und die Innenraumbeleuchtung, und die Innenraumvorrichtungen, wie z.B. das Navigationssystem und die Lautsprecher. Die Hilfsvorrichtungen 25 empfangen die von der Niedervolt-Batterie 24 zugeführte elektrische Leistung, wenn der DC/DC-Wandler 23 nicht aktiv ist. Wenn die Ausgangsspannung des DC/DC-Wandlers 23 höher als die Leerlaufspannung (OCV) der Niedervolt-Batterie 24 ist, empfangen die Hilfsvorrichtungen 25 die von dem DC/DC-Wandler 23 zugeführte elektrische Leistung.
Ein Starter 25A zum Starten des Verbrennungsmotors 10, welcher eine der Hilfsvorrichtungen 25 ist, ist sowohl mit dem DC/DC-Wandler 23 als auch mit der Niedervolt-Batterie 24 verbunden. Der Starter 25A ist ein Gleichstromelektromotor und die Ausgangswelle des Starters 25A ist antreibbar mit der Kurbelwelle 10a des Verbrennungsmotors 10 verbunden. Der Starter 25A wird durch Empfangen der von der Niedervolt-Batterie 24 und dem DC/DC-Wandler 23 zugeführten elektrischen Leistung aktiviert.
Das Hybridsystem ist mit einer elektronischen Steuereinheit 30 versehen, welche den Verbrennungsmotor 10, den Motorgenerator 20 und dergleichen steuert. Die elektronische Steuereinheit 30 ist ein Verarbeitungsschaltkreis (Computer), der einen Arithmetikabschnitt zur Ausführung verschiedenartiger Programme (Applikationen), einen nichtflüchtigen Speicherabschnitt zur Speicherung der Programme und dergleichen und einen flüchtigen Speicher, in welchem Daten temporär in Ausführprogrammen gespeichert werden, beinhaltet.
Signale, die den Zustand des Verbrennungsmotors 10 angeben, werden in die elektronische Speichereinheit 30 von verschiedenartigen an dem Fahrzeug montierten Sensoren und dergleichen eingespeist. Insbesondere wird ein Signal, das eine Rotationsposition CA der Kurbelwelle 10a angibt, von einem Kurbelwinkelsensor 35 in die elektronische Steuereinheit 30 eingespeist. Der Kurbelwinkelsensor 35 erfasst zu jeder Zeiteinheit die Rotationsposition CA der Kurbelwelle 10a des Verbrennungsmotors 10.
Ein Signal, das eine Kühlmitteltemperatur THW des Verbrennungsmotors 10 angibt, wird von einem Kühlmitteltemperatursensor 36 in die elektronische Steuereinheit 30 eingespeist. Der Kühlmitteltemperatursensor 36 ist an dem Auslassabschnitt des Wassermantels, welcher in dem Zylinderblock und dem Inneren des Zylinderkopfs des Verbrennungsmotors 10 definiert ist, angeordnet und erfasst als die Kühlmitteltemperatur die Temperatur des Kühlmittels an dem Auslassabschnitt des Wassermantels.
Ein Signal, das eine Statusinformation IH der Hochvolt-Batterie 22 angibt, wird von der Hochvolt-Batterie 22 auch in die elektronische Steuereinheit 30 eingespeist. Die Statusinformation IH der Hochvolt-Batterie 22 beinhaltet den Ausgangsspannungswert, den Ausgangsstromwert und die Temperatur der Hochvolt-Batterie 22. Die elektronische Steuereinheit 30 berechnet den Ladezustand (SOC) der Hochvolt-Batterie 22 basierend auf der Statusinformation IH der Hochvolt-Batterie 22. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Ladezustand der Hochvolt-Batterie 22 als das Verhältnis der elektrischen Leistung, welche in die Hochvolt-Batterie 22 geladen wird, wenn die Statusinformation IH eingespeist wird, zu der elektrischen Leistung, wenn die Hochvolt-Batterie 22 vollständig geladen wurde, beispielsweise in Prozent (%) ausgedrückt. Obwohl nicht gezeigt, wird ein Signal, das eine Statusinformation (wie den Ausgangsspannungswert, den Ausgangsstromwert und die Temperatur) der Niedervolt-Batterie 24 angibt, von der Niedervolt-Batterie 24 in die elektronische Steuereinheit 30 eingespeist. Die elektronische Steuereinheit 30 berechnet den Ladezustand der Niedervolt-Batterie 24 und dergleichen basierend auf der Statusinformation der Niedervolt-Batterie 24.
Die vorstehend beschriebene elektronische Steuereinheit 30 erzeugt ein Manipulationssignal MSmg zur Steuerung des Motorgenerators 20 basierend auf verschiedenartigen Signalen und gibt das Manipulationssignal MSmg an den Motorgenerator 20 aus. Die elektronische Steuereinheit 30 gibt basierend auf verschiedenartigen Eingangssignalen auch ein Manipulationssignal MSinj zur Steuerung eines Kraftstoffeinspritzventils des Verbrennungsmotors 10 aus. Das Kraftstoffeinspritzventil des Verbrennungsmotors 10 wird während einer dem Manipulationssignal MSinj entsprechenden Zeitspanne geöffnet, um Kraftstoff in einer der Zeitspanne, während welcher das Ventil geöffnet ist, entsprechenden Menge einzuspritzen. D.h., die elektronische Steuereinheit 30 steuert die Kraftstoffeinspritzmenge pro Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil des Verbrennungsmotors 10 mit Bezug zu dem Manipulationssignal MSinj.
Des Weiteren bestimmt die elektronische Steuereinheit 30, ob der Starter 25A oder der Motorgenerator 20 zum Starten des Verbrennungsmotors 10 verwendet wird, wenn eine Anforderung zum Starten des Verbrennungsmotors 10 in einem Zustand mit gestopptem Verbrennungsmotor 10 vorliegt. Insbesondere bestimmt die elektronische Steuereinheit 30, den Verbrennungsmotor 10 unter Verwendung des Starters 25A zu starten, wenn der Fahrer des Fahrzeugs das Starten im Zusammenhang mit einem solchen Betrieb, dass ein Zündschalter (welcher auch als ein Motorstartschalter, ein Systemaktivierungsschalter und dergleichen bezeichnet wird) angeschaltet wird, anfordert. Die elektronische Steuereinheit 30 bestimmt, den Verbrennungsmotor 10 unter Verwendung des Motorgenerators 20 zu starten, wenn der Fahrer einen automatischen Neustart anfordert, nachdem der Verbrennungsmotor 10 temporär (Leerlaufstopp) gestoppt wurde, z.B. während des Wartens an einer Ampel.
Wenn die elektronische Steuereinheit 30 bestimmt, den Verbrennungsmotor 10 unter Verwendung des Starters 25A zu starten, berechnet sie während einer Anlaufphase des Verbrennungsmotors 10 eine Kraftstoffeinspritzmenge von dem Kraftstoffeinspritzventil des Verbrennungsmotors 10 als eine Hilfseinspritzmenge Qf. Wenn in diesem Ausführungsbeispiel der Starter 25A zum Starten des Verbrennungsmotors 10 verwendet wird, wird während der gesamten Anlaufphase des Verbrennungsmotors 10 eine vorbestimmte Hilfseinspritzmenge Qf berechnet. Wenn die elektronische Steuereinheit 30 außerdem bestimmt, den Verbrennungsmotor 10 unter Verwendung des Motorgenerators 20 zu starten, berechnet sie während der Anlaufphase des Verbrennungsmotors 10 eine Kraftstoffeinspritzmenge von dem Kraftstoffeinspritzventil des Verbrennungsmotors 10 als eine Hilfseinspritzmenge Qf. Wie bisher beschrieben, arbeitet die elektronische Steuereinheit 30 als eine Startsteuerung für den Verbrennungsmotor 10 eines Fahrzeugs.
Als Nächstes wird ein Verhältnis zwischen einem maximalen Motorgeneratordrehmoment TQmg (nachstehend als MG-Maximaldrehmoment TQmg abgekürzt), das durch den Motorgenerator 20 gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ausgegeben werden kann, und einem Bedarfsstartdrehmoment TQsta, das zum Starten des Verbrennungsmotors 10 notwendig ist, beschrieben.
Wenn der Verbrennungsmotor 10 gestartet wird, wird die Motordrehzahl Ne gesteuert, um innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne die Startdrehzahl Nsta zu erreichen. Dann wird, wie vorstehend beschrieben, ein Bedarfsstartdrehmoment TQsta, das zum Erhöhen der Motordrehzahl Ne auf die Kurbelwelle 10a des Verbrennungsmotors 10 aufgebracht werden muss, als eine Funktion der Motordrehzahl Ne bestimmt. Wie in 2 gezeigt, wird das Bedarfsstartdrehmoment TQsta maximal, wenn die Motordrehzahl Ne null ist, und nimmt mit einem Anstieg der Motordrehzahl Ne von null an ab. Dann wird das Bedarfsstartdrehmoment TQsta näherungsweise konstant, bis die Motordrehzahl Ne relativ hoch wird und die Startdrehzahl Nsta erreicht.
Andererseits wird das MG-Maximaldrehmoment TQmg, welches das Maximaldrehmoment ist, das der Motorgenerator 20 von einem Moment zum nächsten auf die Kurbelwelle 10a des Verbrennungsmotors 10 aufbringen kann, maximal, wenn die Motordrehzahl Ne null ist, und nimmt mit einem Anstieg der Motordrehzahl Ne von null an ab. Nichtsdestotrotz ist die Abnahmerate des MG-Maximaldrehmoments TQmg im Vergleich mit der Abnahmerate des Bedarfsstartdrehmoments TQsta moderat, wenn die Motordrehzahl Ne klein ist. Wenn die Motordrehzahl Ne klein ist, ist daher das MG-Maximaldrehmoment TQmg kleiner als das Bedarfsstartdrehmoment TQsta und, wenn die Motordrehzahl Ne hoch ist, ist das MG-Maximaldrehmoment TQmg höher als das Bedarfsstartdrehmoment TQsta.
D.h., es wird angenommen, dass die Motordrehzahl Ne, wenn das MG-Maximaldrehmoment TQmg mit dem Bedarfsstartdrehmoment TQsta übereinstimmt, als ein Schwellenwert Nx definiert wird. Wenn die Motordrehzahl Ne kleiner als der Schwellenwert Nx ist, ist außerdem das MG-Maximaldrehmoment TQmg kleiner als das Bedarfsstartdrehmoment TQsta, was einen Drehmomentabfall TQsht verursacht. Wenn die Motordrehzahl Ne andererseits höher oder gleich dem Schwellenwert Nx ist, erfüllt das MG-Maximaldrehmoment TQmg das Bedarfsstartdrehmoment TQsta.
Als Nächstes wird mit Bezug zu 3 ein Startsteuerverfahren beschrieben, wenn der Verbrennungsmotor 10 unter Verwendung des Motorgenerators 20 gestartet wird.
Wenn die elektronische Steuereinheit 30 bei Anforderung eines automatischen Neustarts den Start des Verbrennungsmotors 10 durch Verwendung des Motorgenerators 20 bestimmt, startet sie eine Reihe des Startsteuerverfahrens, um den Verfahrensschritt S11 auszuführen.
Bei Schritt S11 gibt die elektronische Steuereinheit 30 das Manipulationssignal MSmg an den Motorgenerator 20 aus und startet dabei damit, den Motorgenerator 20 anzutreiben. Dabei wird Drehmoment von dem Motorgenerator 20 an die Kurbelwelle 10a des Verbrennungsmotors 10 eingespeist, wobei die Motordrehzahl Ne ansteigt. Danach geht das Verfahren durch die elektronische Steuereinheit zu Schritt S12.
Bei Schritt S12 berechnet die elektronische Steuereinheit 30 das MG-Maximaldrehmoment TQmg, welches das maximale Drehmoment, ist, das zu dem Zeitpunkt der Ausführung von Schritt S12 durch den Motorgenerator 20 auf die Kurbelwelle 10a des Verbrennungsmotors 10 aufgebracht werden kann. Insbesondere berechnet die elektronische Steuereinheit 30 den Ladezustand der Hochvolt-Batterie 22 basierend auf der Statusinformation IH der Hochvolt-Batterie 22. Wenn dann der Ladezustand der Hochvolt-Batterie 22 höher oder gleich einem gewissen Wert (z.B. 30 bis 40 %) ist, ist ein von der Hochvolt-Batterie 22 in den Motorgenerator 20 eingespeister elektrischer Strom gleich der Maximalnenneingangsleistung des Motorgenerators 20. Wenn der Ladezustand der Hochvolt-Batterie 22 des Weiteren niedriger als der vorstehend beschriebene gewisse Wert ist, wird der von der Hochvolt-Batterie 22 in den Motorgenerator 20 eingespeiste elektrische Strom umso kleiner, je niedriger der Ladezustand ist. Außerdem berechnet die elektronische Steuereinheit 30 basierend auf der Differenz zwischen der letzten Rotationsposition CA, welche zu dem Zeitpunkt des Verfahrensschritts S12 durch den Kurbelwinkelsensor 35 detektiert wird, und der Rotationsposition CA, welche einen Verfahrensschritt davor detektiert wurde, die Umfangsgeschwindigkeit der Kurbelwelle 10a pro Zeiteinheit, welche als die Motordrehzahl Ne des Verbrennungsmotors 10 definiert ist. Wenn dann der Motorgenerator 20 durch den wie vorstehend beschrieben bestimmten elektrischen Eingangsstrom angetrieben wird, wird das Drehmoment, das auf die Kurbelwelle 10a aufgebracht werden kann, in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl Ne als das MG-Maximaldrehmoment TQmg berechnet.
Das Verhältnis zwischen dem MG-Maximaldrehmoment TQmg und der Motordrehzahl Ne ist vorstehend beschrieben. Demzufolge entwickelt sich in dem Graph von 2 ein solcher Zustand, dass eine Kurve des MG-Maximaldrehmoments TQmg parallel mit einer Abnahme des Ladezustands der Hochvolt-Batterie 22 und auch mit einer Abnahme des in die Hochvolt-Batterie 22 eingespeisten elektrischen Stroms abnimmt. Wie vorstehend beschrieben, arbeitet die elektronische Steuereinheit 30 als ein Motorgeneratordrehmomentberechnungsabschnitt. Nach dem Verfahrensschritt S12 geht das Verfahren durch die elektronische Steuereinheit 30 zu Schritt S13.
Bei Schritt S13 berechnet die elektronische Steuereinheit 30 einen theoretischen (berechneten) Minimalwert des Drehmoments, das zu dem Zeitpunkt der Ausführung von Schritt S13 zum Starten des Verbrennungsmotors 10 auf die Kurbelwelle 10a aufgebracht werden muss, als ein Minimalstartdrehmoment TQmin. Insbesondere berechnet die elektronische Steuereinheit 30 entsprechend einer durch den Kühlmitteltemperatursensor 36 erfassten Kühlmitteltemperatur THW ein Reibdrehmoment TQfrec und ein Hilfsvorrichtungsdrehmoment TQaux. Das Reibdrehmoment TQfrec ist ein Drehmoment, das notwendig ist, die Kurbelwelle 10a entgegen Reibkräften zwischen verschiedenartigen Elementen, welche in Übereinstimmung mit der Rotation der Kurbelwelle 10a gleiten, wie z.B. die Reibung zwischen dem Kolben und der Innenumfangsfläche des Zylinders und die Reibung zwischen der Kurbelwelle 10a und den Lagern, zu rotieren, und das Drehmoment wird mit abnehmender Kühlmitteltemperatur THW zu einem größeren Wert berechnet. Das Hilfsvorrichtungsdrehmoment TQaux ist ein Drehmoment, das notwendig ist, eine hydraulische Pumpe, welche antreibbar mit der Kurbelwelle 10a gekoppelt ist, einen Verdichter und dergleichen anzutreiben, und wird mit abnehmender Kühlmitteltemperatur THW zu einem größeren Wert berechnet. Dann berechnet die elektronische Steuereinheit 30 einen Wert, welcher durch Addition des Reibdrehmoments TQfrec und des Hilfsvorrichtungsdrehmoments TQaux erhalten wird, als ein Minimalstartdrehmoment TQmin. Danach geht das Verfahren durch die elektronische Steuereinheit 30 zu Schritt S14.
Bei Schritt S14 berechnet die elektronische Steuereinheit 30 das Bedarfsstartdrehmoment TQsta durch Addition eines Zusatzdrehmoments TQadd zu dem bei Schritt S13 berechneten Minimalstartdrehmoment TQmin. Das Zusatzdrehmoment TQadd kompensiert die Differenz zwischen einem Drehmoment, das tatsächlich auf die Kurbelwelle 10a aufgebracht werden muss, und dem theoretischen Minimalstartdrehmoment TQmin, z.B. aufgrund einer zeitlichen Änderung des Verbrennungsmotors 10 und dergleichen, und ist ein vorbestimmter, fester positiver Wert. Wie vorstehend beschrieben, arbeitet die elektronische Steuereinheit 30 als ein Startdrehmomentberechnungsabschnitt, welcher ein Drehmoment, das zum Starten des Verbrennungsmotors 10 auf die Kurbelwelle 10 aufgebracht werden muss, in Übereinstimmung mit dem Zustand des Verbrennungsmotors 10 als ein Startdrehmoment (Bedarfsstartdrehmoment TQsta) berechnet. Nach der Berechnung des Bedarfsstartdrehmoments TQsta geht das Verfahren durch die elektronische Steuereinheit 30 zu Schritt S15.
Bei Schritt S15 bestimmt die elektronische Steuereinheit 30, ob das Bedarfsstartdrehmoment TQsta höher als das MG-Maximaldrehmoment TQmg ist. Wenn das Bedarfsstartdrehmoment TQsta als niedriger oder gleich dem MG-Maximaldrehmoment TQmg bestimmt wird (NEIN bei Schritt S15), geht das Verfahren durch die elektronische Steuereinheit 30 zu Schritt S16. Wie in 2 gezeigt, wird der Schwellenwert Nx auf die Motordrehzahl Ne eingestellt, wenn das Bedarfsstartdrehmoment TQsta und das MG-Maximaldrehmoment TQmg übereinstimmen. In diesem Fall ist die Aussage, dass das Bedarfsstartdrehmoment TQsta weniger oder gleich dem MG-Maximaldrehmoment TQmg ist, gleichbedeutend mit der Aussage, dass die Motordrehzahl Ne größer oder gleich dem Schwellenwert Nx ist.
Bei Schritt S16 steuert die elektronische Steuereinheit 30 den Motorgenerator 20 so, dass das Manipulationssignal MSmg an den Motorgenerator 20 ausgegeben wird, um das Bedarfsstartdrehmoment TQsta auf die Kurbelwelle 10a des Verbrennungsmotors 10 aufzubringen. Die elektronische Steuereinheit 30 berechnet auch die Hilfseinspritzmenge Qf zu null. D.h., die elektronische Steuereinheit 30 gibt das Manipulationssignal MSinj an das Kraftstoffeinspritzventil des Verbrennungsmotors 10 aus, so dass kein Kraftstoff von dem Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt wird.
Wenn bei Schritt S15 andererseits das Bedarfsstartdrehmoment TQsta als höher als das MG-Maximaldrehmoment TQmg bestimmt wird (JA bei Schritt S15), geht das Verfahren durch die elektronische Steuereinheit 30 zu Schritt S17. Wie in 2 gezeigt, wird der Schwellenwert Nx auf die Motordrehzahl Ne eingestellt, wenn das Bedarfsstartdrehmoment TQsta mit dem MG-Maximaldrehmoment TQmg übereinstimmt. In diesem Fall ist die Aussage, dass das Bedarfsstartdrehmoment TQsta höher als das MG-Maximaldrehmoment TQmg ist, gleichbedeutend mit der Aussage, dass die Motordrehzahl Ne kleiner als der Schwellenwert Nx ist.
Bei Schritt S17 berechnet die elektronische Steuereinheit 30 den Drehmomentabfall TQsht durch Subtraktion des MG-Maximaldrehmoments TQmg von dem Bedarfsstartdrehmoment TQsta. Danach geht das Verfahren durch die elektronische Steuereinheit 30 zu Schritt S18.
Bei Schritt S18 berechnet die elektronische Steuereinheit 30 in Übereinstimmung mit dem bei Schritt S17 berechneten Drehmomentabfall TQsht eine Hilfseinspritzmenge Qf, die notwendig ist, um den Drehmomentabfall TQsht zu kompensieren. Die Hilfseinspritzmenge Qf wird als ein Ansaugparameter, wie z.B. der Ansaugtemperatur und dem Ansaugdruck, oder auch als eine Funktion des Drehmomentabfalls TQsht bestimmt und als ein Wert, bei welchem die Hilfseinspritzmenge Qf mit einem Anstieg des Drehmomentabfalls TQsht ansteigt, berechnet. Wie bisher beschrieben, arbeitet die elektronische Steuereinheit 30 als ein Einspritzmengenberechnungsabschnitt, der eine Hilfseinspritzmenge berechnet, die während der Anlaufphase des Verbrennungsmotors 10 von dem Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt wird. Nach Schritt S18 geht das Verfahren durch die elektronische Steuereinheit 30 zu Schritt S19.
Bei Schritt S19 gibt die elektronische Steuereinheit 30 das Manipulationssignal MSmg an den Motorgenerator 20 aus, um dabei den Motorgenerator 20 so zu steuern, dass das MG-Maximaldrehmoment TQmg auf die Kurbelwelle 10a des Verbrennungsmotors 10 aufgebracht werden kann. Die elektronische Steuereinheit 30 gibt auch das Manipulationssignal MSinj an das Kraftstoffeinspritzventil des Verbrennungsmotors 10 aus, so dass Kraftstoff in der bei Schritt S18 berechneten Hilfseinspritzmenge Qf von dem Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt werden kann. Danach geht das Verfahren durch die elektronische Steuereinheit 30 zu Schritt S20.
Bei Schritt S20 bestimmt die elektronische Steuereinheit 30, ob die Motordrehzahl Ne zu dem Zeitpunkt der Ausführung von Schritt S20 höher als eine vorbestimmte Startdrehzahl Nsta ist. Die Startdrehzahl Nsta wird als eine Minimaldrehzahl bestimmt, bei welcher der Verbrennungsmotor 10 unabhängig, ohne Drehmoment von dem Starter 25A und dem Motorgenerator 20 zu erhalten, für z.B. einige hundert Umdrehungen pro Minute weiterlaufen kann. Wenn die Motordrehzahl Ne als kleiner oder gleich der Startdrehzahl Nsta bestimmt wird (NEIN bei Schritt S20), geht das Verfahren durch die elektronische Steuereinheit 30 zu Schritt S12 zurück und die nachfolgenden Verfahrensschritte werden erneut durchgeführt. Wenn die Motordrehzahl Ne als höher als die Startdrehzahl Nsta bestimmt wird (JA bei Schritt S20), wird eine Reihe des Startsteuerverfahrens beendet.
Nachdem das Startsteuerverfahren beendet ist, steuert die elektronische Steuereinheit 30 die Kraftstoffeinspritzmenge von dem Kraftstoffeinspritzventil des Verbrennungsmotors 10 und den Output des Motorgenerators 20 in Übereinstimmung mit dem Zustand des Verbrennungsmotors 10 und dem Betrieb des Fahrzeugs durch den Fahrer.
Ein Betrieb und Vorteile des vorliegenden Ausführungsbeispiels werden nun beschrieben.
Zuerst werden die Charakteristiken des Starters 25A gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben. Der Starter 25A gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein zum Starten des Verbrennungsmotors 10 vorgesehener Gleichstromelektromotor. Daher ist, wie in 4 gezeigt, das Starterdrehmoment TQsm, welches ein Drehmoment ist, das durch den Starter 25A auf die Kurbelwelle 10a aufgebracht werden kann, relativ hoch, wenn die Motordrehzahl Ne des Verbrennungsmotors 10 sehr niedrig ist. Andererseits nimmt das Starterdrehmoment TQsm des Starters 25A mit einem Anstieg der Motordrehzahl Ne des Verbrennungsmotors 10 abrupt ab. Wenn die Motordrehzahl Ne ein gewisses Niveau (z.B. 200 bis 300 U/min) übersteigt, kann der Starter 25A Drehmoment nicht mehr länger auf die Kurbelwelle 10a aufbringen. Demzufolge wird die Hilfseinspritzmenge Qf berechnet, um den Drehmomentabfall TQsht zu kompensieren, welcher einen Mangel des Starterdrehmoments TQsm bezüglich des Bedarfsstartdrehmoments TQsta beschreibt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein fester Wert der Hilfseinspritzmenge Qf berechnet, bis die Motordrehzahl Ne die Startdrehzahl Nsta erreicht.
Wenn andererseits, wie in 5 gezeigt, die Motordrehzahl Ne niedrig ist, ist das MG-Maximaldrehmoment TQmg des Motorgenerators 20 im Vergleich zu dem Starterdrehmoment TQsm des Starters 25A nicht so hoch. Jedoch bleibt ein angemessenes Ausmaß erhalten, sogar wenn die Motordrehzahl Ne relativ hoch wird. Es wird angenommen, dass zu dem Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 10 durch Verwendung des vorstehend beschriebenen Motorgenerators 20, wie auch zu dem Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 10 durch Verwendung des Starters 25A, Kraftstoff mit einer konstanten Hilfseinspritzmenge Qf eingespritzt wird. In diesem Fall ist ein auf die Kurbelwelle 10a aufgebrachtes Drehmoment so, dass das durch Einspritzen von Kraftstoff mit der Hilfseinspritzmenge Qf erhaltene Einspritzdrehmoment TQf zu dem MG-Maximaldrehmoment TQmg addiert wird. Dann wird, obwohl die Motordrehzahl Ne höher oder gleich dem Schwellenwert Nx und das MG-Maximaldrehmoment höher oder gleich dem Bedarfsstartdrehmoment TQsta ist, Kraftstoff eingespritzt, was das Auftreten eines Überschussdrehmoments TQsur zur Folge hat. Demzufolge ist der Kraftstoff, der notwendig ist, um das Überschussdrehmoment TQsur zu erzeugen, zum Starten des Verbrennungsmotors 10 überschüssig.
Wenn im Gegensatz dazu, wie in 2 gezeigt, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Motordrehzahl Ne höher oder gleich dem Schwellenwert Nx ist und das MG-Maximaldrehmoment TQmg höher oder gleich dem Bedarfsstartdrehmoment TQsta ist, wird die Hilfseinspritzmenge Qf zu null berechnet. D.h., wenn das MG-Maximaldrehmoment TQmg des Motorgenerators 20 ein zum Starten des Verbrennungsmotors 10 ausreichendes Drehmoment ist, wird von dem Kraftstoffeinspritzventil kein Kraftstoff eingespritzt. Demzufolge ist es, wie vorstehend beschrieben, möglich, Einspritzen von überschüssigem Kraftstoff beim Starten des Verbrennungsmotors 10 zu unterdrücken.
Wenn in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weiterhin die Motordrehzahl Ne höher oder gleich dem Schwellenwert Nx ist und das MG-Maximaldrehmoment TQmg niedriger als das Bedarfsstartdrehmoment TQsta ist, wird die Hilfseinspritzmenge Qf zu einem positiven Wert berechnet und Kraftstoff wird von dem Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt. D.h., das MG-Maximaldrehmoment TQmg des Motorgenerators 20 erfüllt nicht das zum Starten des Verbrennungsmotors 10 notwendige Drehmoment, weshalb das Drehmoment durch Kraftstoffeinspritzung von dem Kraftstoffeinspritzventil kompensiert wird. Demzufolge ist es möglich, eine lange Zeitspanne zum Starten des Verbrennungsmotors 10 oder eine Störung beim Starten des Verbrennungsmotors 10 aufgrund eines sehr niedrigen, auf die Kurbelwelle 10a des Verbrennungsmotors 10 aufgebrachten Drehmoments zu vermeiden. D.h., es ist möglich, den Verbrennungsmotor 10 durch Verwendung des Motorgenerators 20 zuverlässig und sanft zu starten.
Wenn in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weiterhin die Motordrehzahl Ne höher oder gleich dem Schwellenwert Nx ist und das MG-Maximaldrehmoment TQmg niedriger als das Bedarfsstartdrehmoment TQsta ist, wird die Hilfseinspritzmenge Qf entsprechend dem durch Subtraktion des MG-Maximaldrehmoments TQmg von dem Bedarfsstartdrehmoment TQsta erhaltenen Drehmomentabfall TQsth berechnet. Demzufolge kann ein Mangel oder ein Überschuss der Hilfseinspritzmenge Qf weiter durch Kompensation des Drehmoments durch Kraftstoffeinspritzung verringert werden.
Wenn in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel außerdem die Motordrehzahl Ne höher oder gleich dem Schwellenwert Nx ist und das MG-Maximaldrehmoment TQmg höher oder gleich dem Bedarfsstartdrehmoment TQsta ist, wird der Motorgenerator 20 bei dem Bedarfsstartdrehmoment TQsta gesteuert. Demzufolge ist es möglich, den Verbrauch elektrischer Leistung der Hochvolt-Batterie 22 im Vergleich mit einem Fall, bei dem der Motorgenerator 20 immer zu dem MG-Maximaldrehmoment TQmg gesteuert wird, wenn der Verbrennungsmotor 10 durch Verwendung des Motorgenerators 20 gestartet wird, zu senken.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel kann wie nachstehend beschrieben modifiziert werden. Das vorliegende Ausführungsbeispiel und die nachfolgenden Modifikationen können kombiniert werden, solange die kombinierten Modifikationen technisch konsistent zueinander bleiben.
Ein Modus, bei welchem der Motorgenerator 20 antreibbar mit dem Verbrennungsmotor 10 gekoppelt ist, beschränkt sich nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel. Zusätzlich zu der ersten Riemenscheibe 12, dem Transferriemen 13 und der zweiten Riemenscheibe 14 kann beispielsweise ein Untersetzungsgetriebe mit einer Vielzahl an Zahnrädern und einer Kupplung zum Verbinden und Trennen eines Antriebskraft-Übertragungspfads zwischen dem Verbrennungsmotor 10 und dem Motorgenerator 20 eingefügt werden.
Bezüglich der Hochvolt-Batterie 22 und der Niedervolt-Batterie 24 ist jede Ausgangsspannung akzeptabel. Als Hochvolt-Batterie 22 kann eine Batterie mit einer Ausgangsspannung niedriger als 48 V oder eine Batterie mit einer Ausgangsspannung höher als 48 V übernommen werden. Des Weiteren muss die Ausgangsspannung der Niedervolt-Batterie 24 nicht zwangsläufig niedriger als die der Hochvolt-Batterie 22 sein, sondern die beiden Ausgangsspannungen können gleich sein.
Arten der Hochvolt-Batterie 22 und der Niedervolt-Batterie 24 sind nicht auf die in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel beschriebenen beschränkt. Als die Hochvolt-Batterie 22 und die Niedervolt-Batterie 24 können zusätzlich zu einer Lithium-Ionen-Batterie und einer Blei-Säure-Batterie beispielsweise eine Nickel-Metall-Hybridbatterie und eine Natrium-Schwefel-Batterie (NAS-Batterie) übernommen werden.
Ein Motorgenerator, der hauptsächlich das Fahrdrehmoment des Verbrennungsmotors 10 unterstützt, und ein Motorgenerator, der hauptsächlich Strom durch Drehmoment von dem Verbrennungsmotor 10 erzeugt, können separat vorgesehen sein. In diesem Fall kann der Motorgenerator, der das Fahrdrehmoment des Verbrennungsmotors 10 unterstützt, zum Starten des Verbrennungsmotors 10 verwendet werden.
Wenn in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Motordrehzahl Ne höher oder gleich dem Schwellenwert Nx ist (das Bedarfsstartdrehmoment TQsta ist niedriger oder gleich dem MG-Maximaldrehmoment TQmg), wird die Hilfseinspritzmenge Qf zu null berechnet. Jedoch muss die Hilfseinspritzmenge Qf nicht zwangsläufig null sein. Wenn sie zumindest zu dem Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 10 durch Verwendung des Starters 25A eine kleinere Menge als die Hilfseinspritzmenge Qf ist, kann die Kraftstoffverbrauchsmenge zu dem Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 10 durch Verwendung des Motorgenerators 20 verringert werden. Sogar wenn, wie in dem vorstehenden modifizierten Ausführungsbeispiel, das MG-Maximaldrehmoment TQmg höher oder gleich dem Bedarfsstartdrehmoment TQsta ist und wenn eine gewisse Kraftstoffmenge eingespritzt wird, kann der Verbrennungsmotor 10 zuverlässig und sanft gestartet werden, obwohl das MG-Maximaldrehmoment TQmg temporär aus irgendeinem Grund niedriger als das Bedarfsstartdrehmoment TQsta ist.
Die Hilfseinspritzmenge Qf zu dem Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 10 durch Verwendung des Starters 25A kann in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl Ne variieren. In diesem Fall kann die Hilfseinspritzmenge Qf zu dem Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 10 unter Verwendung des Motorgenerators 20 in Übereinstimmung mit einem Vergleich basierend auf derselben Motordrehzahl Ne niedriger als eine Hilfseinspritzmenge Qf zu dem Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 10 unter Verwendung des Starters 25A sein.
Wenn die Motordrehzahl Ne höher oder gleich dem Schwellenwert Nx ist, kann der Motorgenerator 20 ein Drehmoment, das höher oder gleich dem Bedarfsstartdrehmoment TQsta ist, auf die Kurbelwelle 10a aufbringen. Beispielsweise kann der Motorgenerator 20 so gesteuert werden, dass das MG-Maximaldrehmoment TQmg konstant auf die Kurbelwelle 10a aufgebracht wird.
Wenn die Motordrehzahl Ne niedriger als der Schwellenwert Nx ist (das Bedarfsstartdrehmoment TQsta ist höher als das MG-Maximaldrehmoment TQmg), kann die Hilfseinspritzmenge Qf zu einem positiven festen Wert berechnet werden. In diesem Fall kann die Hilfseinspritzmenge Qf jeden Wert annehmen, solange dieser den Maximalwert des Drehmomentabfalls TQsht in einem Bereich der Motordrehzahl Ne zwischen null und dem Schwellenwert Nx kompensiert (im Allgemeinen der Drehmomentabfall TQsht, wenn die Motordrehzahl Ne null ist).
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird bestimmt, ob das Bedarfsstartdrehmoment TQsta höher als das MG-Maximaldrehmoment TQmg ist, um zu bestimmen, ob die Motordrehzahl Ne niedriger als der Schwellenwert Nx ist. Jedoch kann die Motordrehzahl Ne auch direkt mit einem vorbestimmten festen Schwellenwert Nx verglichen werden, um zu bestimmen, ob sie niedriger als der Schwellenwert Nx ist. In dem Fall des vorstehend beschriebenen modifizierten Ausführungsbeispiels werden beispielsweise Tests oder Simulationen durchgeführt, um die Motordrehzahl Ne zu bestimmen, wenn das MG-Maximaldrehmoment TQmg und das Bedarfsstartdrehmoment TQsta übereinstimmen. Dann wird der Schwellenwert Nx auf die Drehzahl eingestellt, die höher oder gleich der so bestimmten Motordrehzahl Nx ist. Wie vorstehend beschrieben, wird der vorbestimmte Schwellenwert Nx bestimmt, was es ermöglicht, Verfahrensschritte, wie die Berechnung des MG-Maximaldrehmoments TQmg und des Bedarfsstartdrehmoments TQsta oder deren Vergleich, wegzulassen. Infolgedessen ist es möglich, die Verarbeitungslast, die notwendig ist, um die Hilfseinspritzmenge Qf zu dem Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 10 zu berechnen, zu verringern.
Der Schwellenwert Nx kann als ein fester Wert kleiner als die Motordrehzahl Ne bestimmt werden, wenn das MG-Maximaldrehmoment TQmg mit dem Bedarfsstartdrehmoment TQsta übereinstimmt. Wenn in dem Fall des vorstehenden modifizierten Ausführungsbeispiels die Motordrehzahl Ne höher oder gleich dem Schwellenwert Nx wird, kann die Hilfseinspritzmenge Qf so berechnet werden, dass ein durch Addition des MG-Maximaldrehmoments TQmg und des Einspritzdrehmoments TQf erhaltener Wert höher oder gleich dem Bedarfsstartdrehmoment TQsta wird. Sogar in dem Fall des vorstehenden modifizierten Ausführungsbeispiels kann eine Kraftstoffverbrauchsmenge zu dem Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 10 durch Verwendung des Motorgenerators 20 niedriger als eine Kraftstoffverbrauchsmenge zu dem Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 10 unter Verwendung des Starters 25A gemacht werden.
Ein Modus zur Berechnung des MG-Maximaldrehmoments TQmg ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Unabhängig von dem Ladezustand der Hochvolt-Batterie 22 kann das MG-Maximaldrehmoment TQmg beispielsweise als das MG-Maximaldrehmoment TQmg unter der Annahme, dass die Maximalnenneingangsleistung konstant in die Hochvolt-Batterie 22 eingespeist wird, berechnet werden. Wenn in dem Fall des vorstehenden modifizierten Ausführungsbeispiels der Ladezustand der Hochvolt-Batterie 22 beispielsweise niedriger als ein gewisser Wert ist und keine Maximalnenneingangsleistung in den Motorgenerator 20 eingespeist werden kann, kann der Verbrennungsmotor 10 anstelle des Motorgenerators 20 mit dem Starter 25A gestartet werden.
Von einer Reihe des Startsteuerverfahrens bei Schritt S12 und dergleichen ist es nicht immer notwendig, das Maximaldrehmoment (das MG-Maximaldrehmoment TQmg), das durch den Motorgenerator 20 auf die Kurbelwelle 10a aufgebracht werden kann, zu berechnen. Wenn beispielsweise eine Regelbetrieb-Nenneingangsleistung für den Motorgenerator 20 separat von der Maximalnenneingangsleistung unter Berücksichtigung einer Effizienz des Antriebs des Motorgenerators oder einer Unterdrückung der Verschlechterung davon eingestellt wird, kann das Motorgeneratordrehmoment basierend auf der Regelbetrieb-Nenneingangsleistung berechnet werden.
Ein Modus zur Berechnung des Minimalstartdrehmoments TQmin ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Zusätzlich zu dem Reibdrehmoment TQfrec und dem Hilfsvorrichtungsdrehmoment TQaux können beispielsweise auch andere Drehmoment addiert werden.
Wenn weiterhin in einer Konfiguration, bei welcher Hilfsvorrichtungen antreibbar über eine Kupplung oder dergleichen mit der Kurbelwelle 10a des Verbrennungsmotors 10 gekoppelt sind, die antreibbare Kopplung zwischen den Hilfsvorrichtungen und der Kurbelwelle 10a zu dem Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 10 getrennt wird, kann das Hilfsvorrichtungsdrehmoment TQaux durch Subtraktion des zum Antreiben der Hilfsvorrichtungen notwendigen Drehmoments berechnet werden.
Der Verfahrensschritt, bei welchem das Zusatzdrehmoment TQadd zu dem Minimalstartdrehmoment TQmin addiert wird (Schritt S14), kann weggelassen werden, um das Bedarfsstartdrehmoment TQsta auf das Minimalstartdrehmoment TQmin einzustellen.
In jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele ist die elektronische Steuereinheit 30 nicht auf eine Vorrichtung, die eine CPU und einen ROM beinhaltet und Softwareverfahren ausführt, beschränkt. Beispielsweise kann zumindest ein Teil der in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen durch die Software ausgeführten Verfahren durch zum Ausführen dieser Verfahren dedizierten Hardwareschaltungen (wie z.B. ASIC) ausgeführt werden. D.h., die elektronische Steuereinheit 30 kann modifiziert werden, solange sie eine der folgenden Konfigurationen (a) bis (c) hat. (a) Eine Konfiguration mit einem Prozessor, der alle der vorstehend beschriebenen Verfahren gemäß Programmen ausführt, und einer Programmspeichervorrichtung, wie z.B. ein ROM, die die Programme speichert. (b) Eine Konfiguration mit einem Prozessor und einer Programmspeichervorrichtung, die einen Teil der vorstehend beschriebenen Verfahren gemäß den Programmen ausführen, und eine dedizierte Hardwareschaltung, die die übrigen Verfahren ausführt. (c) Eine Konfiguration mit einer dedizierten Hardwareschaltung, die alle vorstehend beschriebenen Verfahren ausführt. Eine Vielzahl an Softwareverarbeitungsschaltungen mit jeweils einem Prozessor und einer Programmspeichervorrichtung und eine Vielzahl an dedizierten Hardwareschaltungen kann vorgesehen sein. D.h., die vorstehenden Verfahren können auf beliebige Weise ausgeführt werden, solange die Verfahren durch Verarbeitungsschaltungen, die zumindest eine aus einem Set von Softwareverarbeitungsschaltungen und einem Set aus dedizierten Hardwareschaltungen beinhalten, ausgeführt werden.
Daher sollen die vorstehenden Ausführungsbeispiele und Ausführungsformen illustrativ und nicht beschränkend sein und die Offenbarung ist nicht auf die hier offenbarten Beispiele und Ausführungsformen beschränkt.
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 2012236568 A [0002]

Claims

Motorstartsteuerung, die eingerichtet ist, an einem Fahrzeug montiert zu sein, wobei das Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (10) als eine Antriebsquelle des Fahrzeugs, einem Motorgenerator (20), der antreibbar mit dem Verbrennungsmotor (10) gekoppelt ist, und einem zum Starten des Verbrennungsmotors (10) eingerichteten Starter (25A) versehen ist, die Motorstartsteuerung einen Einspritzmengenberechnungsabschnitt (30) beinhaltet, der eingerichtet ist, eine Kraftstoffeinspritzmenge, welche von einem Kraftstoffeinspritzventil des Verbrennungsmotors (10) in einer Motoranlassperiode eingespritzt wird, bis die Motordrehzahl von null eine vorbestimmte Startdrehzahl übersteigt, als eine Hilfseinspritzmenge zu berechnen, und der Einspritzmengenberechnungsabschnitt (30) so eingerichtet ist, dass der Einspritzmengenberechnungsabschnitt (30) in einem Fall, bei welchem die Drehzahl des Verbrennungsmotors (10) höher oder gleich einem Schwellenwert, der ein Wert kleiner als die Startdrehzahl ist, ist, die Hilfseinspritzmenge kleiner berechnet, wenn der Verbrennungsmotor (10) durch Verwendung des Motorgenerators (20) gestartet wird, als wenn der Verbrennungsmotor (10) durch Verwendung des Starters (25A) gestartet wird.
Motorstartsteuerung nach Anspruch 1, mit: einem Startdrehmomentberechnungsabschnitt, der eingerichtet ist, ein Drehmoment, das auf eine Kurbelwelle aufgebracht werden muss, um den Verbrennungsmotor (10) in Übereinstimmung mit einem Zustand des Verbrennungsmotors (10) zu starten, als ein Startdrehmoment zu berechnen; und einem Motorgeneratordrehmomentberechnungsabschnitt (30), der eingerichtet ist, ein Drehmoment, das durch den Motorgenerator (20) in Übereinstimmung mit einem Zustand des Motorgenerators (20) auf die Kurbelwelle aufgebracht werden kann, als ein Motorgeneratordrehmoment zu berechnen, wobei der Einspritzmengenberechnungsabschnitt (30) eingerichtet ist, den Schwellenwert auf die Drehzahl des Verbrennungsmotors (10) einzustellen, wenn das Motorgeneratordrehmoment mit dem Startdrehmoment übereinstimmt, und die Hilfseinspritzmenge als einen positiven Wert zu berechnen, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors (10) kleiner als der Schwellenwert ist.
Motorstartsteuerung nach Anspruch 2, wobei der Einspritzmengenberechnungsabschnitt (30) eingerichtet ist, die Hilfseinspritzmenge so zu berechnen, dass, wenn die Motordrehzahl kleiner als der Schwellenwert ist, die Hilfseinspritzmenge umso größer wird, je größer eine Differenz zwischen dem Motorgeneratordrehmoment und dem Startdrehmoment ist.
Motorstartsteuerung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Einspritzmengenberechnungsabschnitt (30) eingerichtet ist, die Hilfseinspritzmenge als null zu berechnen, wenn die Motordrehzahl höher oder gleich dem Schwellenwert ist.
Motorstartsteuerung nach Anspruch 1, wobei der Schwellenwert im Voraus als eine Drehzahl höher oder gleich einer Motordrehzahl bestimmt wird, wenn ein Drehmoment, das durch den Motorgenerator (20) auf die Kurbelwelle aufgebracht werden kann, mit einem Drehmoment übereinstimmt, das auf die Kurbelwelle aufgebracht werden muss, um den Verbrennungsmotor (10) zu starten, und der Einspritzmengenberechnungsabschnitt (30) eingerichtet ist, die Hilfseinspritzmenge als einen positiven Wert zu berechnen, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors (10) kleiner als der Schwellenwert ist, und die Hilfseinspritzmenge als null zu berechnen, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors (10) höher oder gleich dem Schwellenwert ist.