DE112012000977T5

DE112012000977T5 - Motorautomatik-Stopp- und Startvorrichtung und Motorautomatik-Stopp- und Startverfahren

Info

Publication number: DE112012000977T5
Application number: DE112012000977T
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Kitano; Daisuke Mizuno; Kazuhiro Odahara; Koichiro Kamei
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-02-24
Filing date: 2012-01-24
Publication date: 2013-12-12
Also published as: CN103348123B; WO2012114809A1; JP5496412B2; US10082120B2; US20130255614A1; JPWO2012114809A1; CN103348123A

Abstract

In einem Automatikleerlaufstoppsystem wird ein Verzahnungseingriff zwischen einem Ritzelzahnrad und einem Zahnkranz rasch und leise erreicht, während ein Motor durch Trägheit rotiert. Es wird eine Vorrichtung zum automatischen Stoppen eines Motors bereitgestellt, wenn eine Automatikstoppbedingung erfüllt ist, und Wiederstarten des Motors danach, wenn eine Neustartbedingung erfüllt ist, wobei die Vorrichtung beinhaltet: einen Zahnkranz (12), der mit einer Kurbelwelle des Motors zu koppeln ist; einen Anlassermotor (14) zum Starten des Motors; ein Ritzelzahnrad (16) zum Übertragen von Rotation des Anlassermotors auf den Zahnkranz; ein Ritzelzahnradbewegungsmittel (17) zum Bewegen des Ritzelzahnrades durch Energetisierung, um das Ritzelzahnrad in Verzahnungseingriff mit dem Zahnkranz zu bringen; und ein Anlassersteuermittel (11) zum Steuern einer an das Ritzelzahnradbewegungsmittel anzulegenden Spannung, damit sie innerhalb eines vorbestimmten Bereiches fällt, wenn das Ritzelzahnrad und der Zahnkranz in Verzahnungseingriff gebracht werden, durch Bewegung des Ritzelzahnrads und des Ritzelzahnradbewegungsmittels.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine. Motorautomatik-Stopp- und Startvorrichtung und ein Motorautomatik-Stopp- und Startsteuerverfahren für ein automatisches Leerlaufstoppsystem zum automatischen Anhalten eines Motors, basierend auf der Erfüllung einer vorgegebenen automatischen Stoppbedingung, und zum dann Wieder-Starten des Motors, basierend auf der Erfüllung einer Wiederstartbedingung.
Hintergrund
Konventioneller Weise sind Automatikleerlaufstoppsysteme, die automatisch den Leerlauf stoppen, wenn eine vorgegebene Bedingung erfüllt wird, für die Zwecke der Verbesserung der Kraftstoffeffizienz eines Automobils, Reduktion einer Umweltbelastung und dergleichen entwickelt worden. Von den automatischen Leerlaufstoppsystem erfordert dasjenige, das einen Anlasser verwendet, nur eine kleinere Änderung im System eines Fahrzeugs, und daher sind die Kosten niedrig. Andererseits gibt es das Problem, dass ein Verzahnungseingriff nicht erzielt werden kann, bis der Motor komplett angehalten ist.
Um das oben beschriebene Problem zu bewältigen, gibt es ein Leerlaufstoppsystem, das einen Anlassermotor während des Abschaltens eines Kraftstoffs zu einem Motor rotiert und dann die Energetisierung eines Anlassermotors steuert, um den Anlassermotor durch Trägheit zu rotieren, um so den Anlassermotor mit dem Motor zu verbinden, während sowohl der Motor als auch der Anlassermotor durch Trägheit rotieren (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
Darüber hinaus existiert auch eine Motorautomatik-Stopp- und Neustartvorrichtung, die eine zukünftige Zahnkranz-UPM vorhersagt, um die Zeit vorherzusagen, an der die Ritzel-UPM in Synchronisation mit der zukünftigen Zahnkranz-UPM gelangt, und das Ritzel-Zahnkranz-Schub-Timing oder die Schubgeschwindigkeit so steuert, dass Ritzel-UPM und Zahnkranz-UPM zur vorhergesagten Zeit in Synchronisation gelangen (siehe beispielsweise Patentliteratur 2).
Zitateliste
Patentliteratur

[PTL 1] JP 2010-229882 A
[PTL 2] JP 2005-330813 A

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Jedoch hat der verwandte Stand der Technik die nachfolgenden Probleme.
Patentliteratur 1 erwähnt überhaupt keine Neustartanforderung zum Neustarten des Motors. Daher, selbst wenn der Motor nicht neu zu starten ist, wird der Anlassermotor rotiert, um in einigen Fällen mit dem Motor verbunden zu werden, was zum Verbrauch elektrischen Stroms, Komponentenabnutzung oder dergleichen führen kann.
In Patentliteratur 2 wird die zukünftige Zahnkranz-UPM vorhergesagt, um die Zeit vorherzusagen, zu der die Ritzel-UPM und die Zahnkranz-UPM in Synchronisation kommen, und wird die Druckgeschwindigkeit oder das Drück-Timing so gesteuert, dass die Ritzel-UPM und die Zahnkranz-UPM zur vorhergesagten Zeit in Synchronisation kommen. Daher, wenn die Ausrückgeschwindigkeit zu steuern ist, sind Sensoren und Steuermittel zum Steuern der Geschwindigkeit erforderlich, was zum Ansteigen von Kosten führen kann.
Darüber hinaus, selbst wenn nur die Ausrückzeit zu steuern ist, wird eine Batteriespannung abgesenkt und wird auch eine Spannung an ein Solenoid zum Ausrücken des Ritzels aufgrund der Energetisierung des Anlassermotors abgesenkt. Daher wird die Zeit, die erforderlich ist, bis der Ritzel den Zahnkranz erreicht, länger als die abgeschätzte Zeit, was zu einer Differenz bei UPM zwischen dem Ritzelzahnrad und dem Zahnkranz führen kann. Als Ergebnis gibt es eine Besorgnis hinsichtlich Geräuschentwicklung oder Komponentenverschleiß.
Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen und hat daher als Aufgabe, eine Motorautomatik-Stopp- und Startvorrichtung und ein Motorautomatik-Stopp- und Startsteuerverfahren bereitzustellen, die es ermöglichen, dass Verzahnungs-Eingriff zwischen einem Ritzelzahnrad und einem Zahnkranz rasch und leise erzielt wird, während ein Motor durch Trägheit in einem Automatikleerlaufstoppsystem rotiert, ohne eine große Berechnungslast und einen Anstieg bei den Kosten zu erfordern.
Problemlösung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Motorautomatik-Stopp- und Startvorrichtung für ein automatisches Leerlaufstoppsystem zum automatischen Stoppen eines Motors, wenn eine Automatikstoppbedingung erfüllt ist, und Neustarten des Motors danach, wenn eine Neustartbedingung erfüllt ist, bereitgestellt, wobei die Motorautomatik-Stopp- und Startvorrichtung beinhaltet: einen mit einer Kurbelwelle des Motors zu koppelnden Zahnkranz; einen Anlassermotor zum Starten des Motors; ein Ritzelzahnrad zum Übertragen der Rotation des Anlassermotors an den Zahnkranz; ein Ritzelzahnrad-Bewegungsmittel zum Bewegen des Ritzelzahnrades durch Energetisierung, um das Ritzelzahnrad in Verzahnungseingriff mit dem Zahnkranz zu bringen; und ein Anlassersteuermittel zum Steuern einer an das Ritzelzahnradbewegungsmittel anzulegenden Spannung, um so innerhalb eines vorgegebenen Bereichs zu fallen, wenn das Ritzelzahnrad und der Zahnkranz in Verzahnungseingriff gebracht werden, durch Bewegen des Ritzelzahnrads durch das Ritzelzahnradbewegungsmittel.
Weiterhin wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Motorautomatik-Stopp- und Startsteuerverfahren bereitgestellt, das für eine Motorautomatik-Stopp- und Startvorrichtung für ein automatisches Leerlaufstoppsystem zum automatischen Stoppen eines Motors, wenn eine automatische Stoppbedingung erfüllt ist, und Neustarten des Motors danach, wenn eine Neustartbedingung erfüllt ist, verwendet wird, wobei die Motorautomatik-Stopp- und Steuervorrichtung beinhaltet: einen mit einer Kurbelwelle des Motors zu koppelnden Zahnkranz; einen Anlassermotor zum Starten des Motors; ein Ritzelzahnrad zum Übertragen der Rotation des Anlassermotors auf den Zahnkranz; und ein Ritzelzahnradbewegungsmittel zum Bewegen des Ritzelzahnrads durch Energetisierung, um das Ritzelzahnrad in Verzahnungseingriff mit dem Zahnkranz zu bringen, wobei das Motorautomatik-Stopp- und Startsteuerverfahren beinhaltet: einen Verzahnungseingriffsteuerschritt des Bringens des Ritzelzahnrads in Verzahnungseingriff mit dem Zahnkranz durch Energetisieren des Anlassermotors, um das Ritzelzahnrad zu rotieren und den Zahnkranz durch das Ritzelzahnradbewegungsmittel zu bewegen, wenn der Neustart während der Trägheitsrotation des Motors erfüllt ist, basierend auf der Erfüllung der Automatikstoppbedingung, in welchem der Verzahnungseingriffsteuerschritt das Steuern einer Spannung, die an das Ritzelzahnradbewegungsmittel anzulegen ist, um so innerhalb eines vorgegebenen Bereichs zu fallen, durch Unterdrücken eines durch den Anlassermotor fliegenden Stroms zumindest bevor das Ritzelzahnrad in Kontakt mit dem Zahnkranz kommt, beinhaltet.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der Motorautomatik-Stopp- und Startvorrichtung und dem Motorautomatik-Stopp- und Startsteuerverfahren der vorliegenden Erfindung wird die an das Ritzelzahnradbewegungsmittel anzulegendes Spannung so gesteuert, dass sie innerhalb eines vorgegebenen Bereiches fällt, wenn das Ritzelzahnrad und der Zahnkranz durch Bewegen des Ritzelzahnrads durch das Ritzelzahnradbewegungsmittel in Verzahnungseingriff zu bringen sind. Als Ergebnis können eine Motorautomatik-Stopp- und Startvorrichtung und ein Motorautomatik-Stopp- und Startsteuerverfahren bereitgestellt werden, die den Verzahnungseingriff zwischen dem Ritzelzahnrad und dem Zahnkranz rasch und leise erreichbar ermöglichen, während der Motor durch Trägheit rotiert, im Automatik-Leerlaufstoppsystem, ohne eine große Berechnungslast und einen Anstieg bei den Kosten zu erfordern.
Kurze Beschreibung von Zeichnungen
1: Ein Blockdiagramm, das eine schematische Konfiguration einer Motorautomatik-Stopp- und Startvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
2: Ein Konzeptdiagramm, das eine Motorstopp-Charakteristik gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3: Ein Flussdiagramm, das einen Ablauf eines Motorautomatikstopps und -automatikstarts gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
4: Ein Flussdiagramm, das einen Ablauf einer Verzahnungseingriffsteuerung, nachdem ein Motor automatisch gestoppt wird, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
5: Ein Konzeptdiagramm, das die Beziehung zwischen einem durch einen Anlassermotor fließenden Strom und einer Stromversorgungsspannung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6: Graphen, die durch Auftragen (Plotten) der Beziehung zwischen einer an ein Solenoid angelegten Spannung und einer vorgegebenen Zeit (für Kontakt erforderliche Zeit), die erforderlich ist, damit ein Ritzelzahnrad in Kontakt mit einem Zahnkranz gelangt, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugt sind.
7: Ein Flussdiagramm, das einen Ablauf der Verzahnungseingriffsteuerung, nachdem der Motor automatisch gestoppt ist, gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
Beschreibung von Ausführungsformen
Nachfolgend werden eine Motorautomatik-Stopp- und Startvorrichtung und ein Motorautomatik-Stopp- und Startsteuerverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung Bezug nehmend auf die Zeichnungen als Ausführungsformen beschrieben.
Erste Ausführungsform
Nachfolgend werden eine Motorautomatik-Stopp- und Startvorrichtung und ein Motorautomatik-Stopp- und Startverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung mittels Ausführungsformen beschrieben.
1 ist ein Blockdiagramm, das eine schematische Konfiguration einer Motorautomatik-Stopp- und Startvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert. Eine Motorautomatik-Stopp- und Startvorrichtung 10 der ersten, in 1 illustrierten Ausführungsform, beinhaltet ein Anlassersteuermittel 11, einen Zahnkranz 12, einen Kurbelwinkelsensor 13, einen Anlassermotor 14, eine Freilaufkupplung 15, ein Ritzelzahnrad 16 und ein Ritzelzahnradbewegungsmittel 17. Weiterhin beinhaltet das Ritzelzahnradbewegungsmittel 17 ein Solenoid 18 und einen Stempel 19.
Das Anlassersteuermittel 11 steuert Energetisierung des Anlassermotors 14 und des Solenoids 18. Der Zahnkranz 12 gelangt in Verzahnungseingriff mit dem Ritzelzahnrad 16, um eine Antriebskraft an einen Motor zu übertragen. Der Kurbelwinkelsensor 13 detektiert einen Kurbelwinkel des Motors. Der Anlassermotor 14 rotiert das Ritzelzahnrad 16 durch Energetisierung.
Die Freilaufkupplung 15 ist mit einer Ausgabewelle des Anlassermotors 14 verbunden und dreht sich, wenn aus dem Zahnkranz 12 Drehmoment eingegeben wird. Weiterhin zieht das Ritzelzahnrad 16 den Stempel 19 an, um das Ritzelzahnrad 16 über die Vermittlung eines (nicht gezeigten) Hebels durch die Energetisierung des Solenoids 18 zu bewegen, wodurch das Ritzelzahnrad 16 in Verzahnungseingriff mit dem Zahnkranz 12 gebracht wird.
Das Anlassersteuermittel 11 kann eine Motor-UPM aus einem Zyklus eines Rotationsimpulses der Kurbelwelle berechnen, der aus dem Kurbelwinkelsensor 13 angegeben wird. Es kann ein Relais zwischen dem Anlassersteuermittel 11 und dem Solenoid 18 oder dem Anlassermotor 14 vorgesehen sein, so dass das Relais durch einen Befehl des Anlassersteuermittels 11 angetrieben wird, um die Energetisierung zu steuern.
Nunmehr wird eine Beschreibung des Motorträgheitsrotationsverhaltens in der Motorautomatik-Stopp- und Startvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform gegeben, welche die in 1 illustrierte Konfiguration aufweist, wenn automatische Stoppbedingungen erfüllt sind.
Wenn Automatikstoppbedingungen (beispielsweise eine Fahrzeuggeschwindigkeit von 15 km/h oder niedriger, Heruntertreten eines Bremspedals durch einen Fahrer und dergleichen) erfüllt sind, während das Fahrzeug fährt, wird die Kraftstoffzufuhr an den Motor gestoppt, um den Motor durch Trägheit zu rotieren.
2 ist ein Konzeptdiagramm, das eine Motorstopp-Charakteristik gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Als Ergebnis der Erfüllung der Automatikstoppbedingungen stoppt das Anlassersteuermittel 11 die Kraftstoffzufuhr an den Motor, um den Motor durch Trägheit zu rotieren. Als Ergebnis, wie in 2 gezeigt, wird eine Drehmomentfluktuation durch Kompressions- und Ausdehnungszyklen eines Motorkolbens erzeugt und daher nimmt die Motor-UPM mit Pulsationen ab.
Dann, wenn die UPM gleich Null wird, beginnt der Motor eine Rotation in umgekehrter Richtung durch eine Reaktionskraft des Kolbens während eines Kompressionshubs. Danach setzt der Motor die Rotation für eine Weile fort. Dann beginnt, nunmehr durch eine Reaktionskraft des Kolbens in einem Ausdehnungstakt, der Motor das Rotieren in einer Vorwärtsrichtung. Die Vorwärtsrotation und die Reversrotation werden in der oben erwähnten Weise wiederholt. Schließlich, wenn eine Drehreibung des Motors größer als die Rotationskraft des Kolbens wird, stoppt der Motor komplett.
Als Nächstes wird ein spezifischer Betrieb der Motorautomatik-Stopp- und Startvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform im Detail Bezug nehmend auf 3 und 4 beschrieben.
3 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf des Motorautomatikstopps und Motorautomatikstarts gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert. Zuerst bestimmt in Schritt S110 das Anlassersteuermittel 11, ob die Automatikstoppbedingungen erfüllt sind oder nicht. Wenn in Schritt S110 festgestellt wird, dass die Automatikstoppbedingungen nicht erfüllt sind, beendet das Anlassersteuermittel 11 eine Verarbeitungsreihe und die Verarbeitung schreitet zum nächsten Steuerzyklus fort.
Wenn andererseits in Schritt S110 bestimmt wird, dass die Automatikstoppbedingungen erfüllt sind, schreitet die Verarbeitung zu Schritt 120 fort, wo das Anlassersteuermittel 11 Motorstoppsteuerung durchführt. Spezifisch stoppt das Anlassersteuermittel 11 die Kraftstoffzufuhr an den Motor, um die UPM durch Trägheitsrotation abzusenken. Um Vibrationen während der Trägheitsrotation zu unterdrücken, kann das Anlassersteuermittel 11 eine Lufteinlasssteuerung durchführen.
Als Nächstes bestimmt in Schritt S130 das Anlassersteuermittel 11, ob eine Neustartbedingung während der Trägheitsrotation des Motors erfüllt ist oder nicht. Wenn das Anlassersteuermittel 11 feststellt, dass die Neustartbedingung erfüllt ist, schreitet der Ablauf zu Schritt S140 fort.
Dann startet in Schritt S140 das Anlassersteuermittel 11 eine Verzahnungseingriffsteuerung, so dass der Zahnkranz 12 und das Ritzelzahnrad 16 in Verzahnungseingriff gebracht werden. Details der Operation in Schritt S140 werden später Bezug nehmend auf 4 beschrieben.
Danach startet in Schritt S150 das Anlassersteuermittel 11 den Motor neu.
Wenn das Anlassersteuermittel 11 in dem oben beschriebenen Schritt S130 feststellt, dass die Neustartbedingung nicht während der Trägheitsrotation des Motors erfüllt ist (oder während die UPM auf ein Niveau abgesenkt wird, der dem Ritzelzahnrad 16 und dem Zahnkranz 12 gestattet, in Verzahnungseingriff gebracht zu werden, ohne den Anlassermotor 14 zu rotieren), schreitet die Verarbeitung zu Schritt S160 fort.
Dann bestimmt in Schritt S160 das Anlassersteuermittel 11, ob die Neustartbedingung erfüllt ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass die Neustartbedingung erfüllt ist, wird das Ritzelzahnrad 16 in Verzahnungseingriff mit dem Zahnkranz 12 (entsprechend Schritt S140) gebracht, um den Motor neu zu starten (entsprechend Schritt S150).
Als Nächstes werden die Details der Verzahnungseingriffsteueroperation im in 3 illustrierten Schritt S140, auf die oben Bezug genommen wird, unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. 4 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf der Verzahnungseingriffsteuerung illustriert, nachdem der Motor automatisch gestoppt ist, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In dem oben in Bezug genommenen, in 3 illustrierten Schritt S130, wenn das Anlassersteuermittel 11 feststellt, dass die Neustartbedingung während der Trägheitsrotation des Motors erfüllt wird, wird die Verzahnungseingriffsteuerung durch eine Verarbeitungsreihe durchgeführt, die in den in 4 illustrierten Schritten S141 bis S146 durchgeführt wird.
Zuerst startet in Schritt S141 das Anlassersteuermittel 11 die Energetisierung des Anlassermotors 14. Danach bestimmt in Schritt S142 das Anlassersteuermittel 11, ob eine Ritzelzahnrad-Schiebebedingung (beispielsweise Verstreichen einer vorbestimmten Zeit, einer Differenz bei der UPM zwischen dem Ritzelzahnrad 16 und dem Zahnkranz 12 gleich oder kleiner einer vorgegebenen UPM-Differenz oder dergleichen) erfüllt ist oder nicht.
Wenn das Anlassersteuermittel 11 in Schritt S142 feststellt, dass die Ritzelschiebbedingung erfüllt ist, schreitet die Verarbeitung zu Schritt S143 fort, wo die Energetisierung des Anlassermotors 14 zeitweilig gestoppt wird. Simultan beginnt in Schritt S144 das Anlassersteuermittel 11 das Solenoid 18 zu energetisieren, um das Ritzelzahnrad 16 so zu bewegen, dass das Ritzelzahnrad 16 in Verzahnungseingriff gebracht wird.
Als Nächstes bestimmt in Schritt S145 das Anlassersteuermittel 11, ob eine Anlassermotor-Energetisierungsbedingung erfüllt ist oder nicht. Hier signifiziert die Anlassermotor-Energetisierungsbedingung beispielsweise das Verstreichen einer vorgegebenen Zeit, die erforderlich ist, damit das Ritzelzahnrad 16 in Verzahnungseingriff mit dem Zahnkranz 12 gelangt. In diesem Fall kann das Anlassersteuermittel 11 die Erfüllung der Anlassermotor-Energetisierungsbedingung basierend auf dem Verstreichen der vorgegebenen Zeit feststellen.
Wenn im Schritt S145 die Anlassermotor-Energetisierungsbedingung erfüllt ist, schreitet die Verarbeitung zu Schritt S146 fort, wo das Anlassersteuermittel 11 das Energetisieren des Anlassermotors 14 neu startet (Schritt S146), um den Motor durch Ankurbeln neu zu starten.
5 ist ein Konzeptdiagramm, das die Beziehung zwischen einem durch den Anlassermotor 14 fließenden Strom und einer Stromversorgungsspannung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Spezifisch wird ein Anlassermotorstrom und eine Batteriespannung in dem Fall, bei dem der Anlassermotor 14 durch eine 12-V-Batterie energetisiert wird, gezeigt.
Im Allgemeinen wird, wie in 5 gezeigt, wenn die Energetisierung des Anlassermotors 14 zur Zeit t1 gestartet wird, ein Einschaltstrom von etwa 400 bis 600 A erzeugt. Mit der Erzeugung des Einschaltstroms wird eine an das Solenoid 18 angelegte Spannung durch einen Innenwiderstand der Batterie, einen Verdrahtungswiderstand oder dergleichen gesenkt. Darüber hinaus, wenn die UPM des Anlassermotors 14 höher wird, wird eine rück-elektromotorische Kraft größer, um zu einem reduzierten Strom zu führen. Als Ergebnis wird die Batteriespannung wiederhergestellt.
Wenn jedoch das Solenoid 18 während des Absinkens der Batteriespannung aufgrund des Einschaltstroms energetisiert wird, um so das Ritzelzahnrad 16 in Verzahnungseingriff mit dem Zahnkranz 12 zu bringen, wird die an das Ritzelzahnrad 16 angelegte Spannung niedrig. Daher kann eine gewünschte Betriebs-Charakteristik in einigen Fällen nicht erzielt werden.
Die 6 sind Graphen, die durch Auftragen der Beziehung zwischen der an dem Solenoid 18 angelegten Spannung und vorgegebener Zeit (für Kontakt erforderliche Zeit), die erforderlich ist, damit das Ritzelzahnrad 16 in Kontakt mit dem Zahnkranz 12 kommt, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, erzeugt sind. Spezifisch sind die 6 durch Auftragen von Zeit, die erforderlich ist, damit das Ritzelzahnrad 16 sich zu einer Position bewegt, in der das Ritzelzahnrad 16 in Kontakt mit dem Zahnkranz 12 gelangt (einer Position 3 mm weg), während die an das Solenoid 18 angelegte Spannung variiert wird, erzeugt. 6(b) ist eine teilweise vergrößerte Ansicht eines Segmentes von 0,02 s bis 0,06 s der für den Kontakt erforderlichen Zeit, was auf der horizontalen Achse von 6(a) angezeigt ist.
Wie in 6(a) und 6(b) gezeigt, versteht sich, dass die Zeit, die erforderlich ist, damit das Ritzelzahnrad 16 in Kontakt mit dem Zahnkranz 12 kommt, abrupt ansteigt, wenn die an das Solenoid 18 angelegte Spannung 9 V oder kleiner ist.
Es ist vorstellbar, die Anzahl von Wicklungen zu vergrößern oder einen Wicklungswiderstand zu verringern, so dass das Solenoid 18 selbst bei einer niedrigen Spannung im Hinblick auf die oben erwähnten Situation arbeitet. Jedoch wird in einem solchen Fall das Solenoid 18 nachteilig in seiner Größe vergrößert, oder wird eine Hochspannung nachteilhafter Weise am Solenoid 18 zum Zeitpunkt des normalen Starts angelegt, der ohne Energetisierung des Anlassermotors 14 durchgeführt wird. als Ergebnis erzeugt das Solenoid 18 Wärme, was zu einer reduzierten Lebensdauer oder dergleichen führt.
Daher, wie in Schritten S143 und S144 des Flussdiagramms von 4, auf die oben Bezug genommen wird, beschrieben, stoppt das Anlassersteuermittel 11 gemäß der ersten Ausführungsform simultan die Energetisierung des Anlassermotors 14 und startet die Energetisierung des Solenoids 18, um eine Spannung von 9 V oder mehr, vorzugsweise 10 V oder mehr, am Solenoid 18 anzulegen.
Als Ergebnis kann, wie in 6 gezeigt, die für das Ritzelzahnrad 16 In-Kontakt-kommen mit dem Zahnkranz 12 nach dem Start der Energetisierung des Solenoid 18 erforderliche, vorbestimmte Zeit auf 40 ms oder kürzer, vorzugsweise 35 ms oder kürzer, reduziert werden. Daher kann dieselbe Betriebscharakteristik wie diejenige, die zum Zündung des normalen Starts erhalten wird, erhalten werden.
Durch Durchführen der oben beschriebenen Steuerung kann der Verzahnungseingriff innerhalb einer kurzen Zeit abgeschlossen sein. Daher kann durch Neustarten der Energetisierung des Anlassermotors 14, um den Motor nach Abschluss des Verzahnungseingriffs neu zu starten, eine signifikante Verzögerung beim Neustart oder Unbehagen des Fahrers daran gehindert werden, erzeugt zu werden.
Wie oben beschrieben, werden gemäß der ersten Ausführungsform, wenn die Neustartbedingung während der Anfangsrotation des Motors erfüllt ist, basierend auf der Erfüllung der Automatikstoppbedingungen, die Verzahnungseingriffsteuerung und der Motorneustart durch die folgenden Verarbeitungsreihe durchgeführt.

(1) Starte Energetisieren des Anlassermotors;
(2) wenn die Ritzelschiebebedingung erfüllt ist, stoppe zeitweilig die Energetisierung des Anlassermotors und lege gleichzeitig eine Spannung gleich oder größer als die gewünschte Spannung an das Solenoid an, um das Ritzelzahnrad 16 in Verzahnungseingriff mit dem Zahnkranz 12 zu bringen; und
(3) Neustarte das Energetisieren des Startermotors 9 nach Abschluss des Verzahnungseingriffes, wodurch der Motor durch Kurbeln neu gestartet wird.

Als Ergebnis kann eine stabile Betriebscharakteristik des Solenoids erhalten werden. Gleichzeitig können ein glatter Verzahnungseingriff der Zahnräder und ein rascher Motorneustart realisiert werden.
Die oben erwähnte erste Ausführungsform hat den Fall beschrieben, bei dem die Erfüllung der Anlassermotor-Energetisierungsbedingung basierend auf dem Verstreichen der vorgegebenen Zeit, die erforderlich ist, damit das Ritzelzahnrad 16 in Verzahnungseingriff mit dem Zahnkranz 12 gelangt, bestimmt wird. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf den oben beschriebenen Fall beschränkt und die Erfüllung der Anlassermotor-Energetisierungsbedingung kann durch ein anderes Verfahren bestimmt werden. Beispielsweise kann die Erfüllung der Anlassermotor-Energetisierungsbedingung basierend auf einer Änderung im Rotationsverhalten entweder des Ritzelzahnrads 16 oder des Zahnkranzes 12 festgestellt werden, das durch eine Variation im Drehmoment zum Zeitpunkt des Verzahnungseingriffs erzeugt wird, oder kann unter Verwendung eines Sensors bestimmt werden, der tatsächlich den Verzahnungseingriff detektiert, und dieselben Effekte können dadurch erhalten werden.
Darüber hinaus hat die oben erwähnte erste Ausführungsform den Fall beschrieben, bei dem die Spannung durch zeitweiliges Anhalten der Energetisierung des Anlassermotors 14 wiederhergestellt wird. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf den oben beschriebenen Fall beschränkt und die Spannung kann durch ein anderes Verfahren wiederhergestellt werden. Beispielsweise kann der Strom durch PWM-Steuerung oder dergleichen unterdrückt werden, um die Spannung wiederherzustellen, und dadurch können dieselben Effekte erzielt werden. In der vorliegenden Erfindung wird der zeitweilige Stopp der Energetisierung des Anlassermotors 14 als ein Spezialfall der Unterdrückung des durch den Anlassermotor fließenden Stroms angesehen.
Die oben erwähnte erste Ausführungsform hat den Fall beschrieben, bei dem das Ritzelzahnradbewegungsmittel 17 das Solenoid 18 und den Stempel 19 beinhaltet. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf den oben beschriebenen Fall beschränkt. Das Ritzelzahnrad kann durch eine andere Konfiguration bewegt werden. Beispielsweise kann ein kleiner Motor als das Ritzelzahnradbewegungsmittel 17 verwendet werden, um so eine Konfiguration bereitzustellen, in der das Ritzelzahnrad 16 durch den Motor geschoben wird. Dieselben Effekte können dadurch erzielt werden.
Zweite Ausführungsform
Die oben erwähnte erste Ausführungsform hat den Fall beschrieben, bei dem die Energetisierung des Solenoids 18 gestartet wird (entsprechend Schritt S144) simultan zum zeitweiligen Stopp der Energetisierung des Anlassermotors 14 (entsprechend Schritt S143) in der Verzahnungseingriffsteuerung, wie in 4 illustriert. Andererseits beschreibt die zweite Ausführungsform den Fall, bei dem die Energetisierung des Solenoids 18 basierend auf der Erfüllung einer Solenoid-Energetisierungsbedingung (entsprechend einer Ritzelzahnradbewegungsbedingung) nach dem zeitweiligen Stopp der Energetisierung des Anlassermotors 14 gestartet wird.
7 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf einer Verzahnungseingriffsteuerung illustriert, nachdem der Motor automatisch gestoppt ist, gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im Vergleich zum Flussdiagramm von 4 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform unterscheidet sich das Flussdiagramm von 7 gemäß der zweiten Ausführungsform darin, dass Schritt S147 zwischen Schritten S143 und S144 eingefügt ist. Daher wird hauptsächlich die Verarbeitung im Schritt S147, der einen abweichenden Punkt bildet, beschrieben.
Im in 3 illustrierten Schritt S130 gemäß der ersten oben beschriebenen Ausführungsform, wenn das Anlassersteuermittel 11 feststellt, dass die Neustartbedingung während der Trägheitsrotation des Motors erfüllt wird, wird die Verzahnungseingriffsteuerung durch eine in den Schritten S141 bis S147, die in 7 illustriert sind, durchgeführte Verarbeitungsserie durchgeführt.
Die Verarbeitung, bis die Energetisierung des Anlassermotors zeitweilig gestoppt ist (entsprechend Schritten S141 bis S143), basierend auf der Erfüllung der Ritzelschiebebedingung, ist die gleiche wie diejenige der oben beschriebenen ersten Ausführungsform.
In der zweiten Ausführungsform stellt in Schritt S147, nachdem die Energetisierung des Anlassermotors 14 zeitweilig in Schritt S143 gestoppt ist, das Anlassersteuermittel 11 fest, ob die Solenoid-Energetisierungsbedingung erfüllt ist oder nicht. Hier zeigt die Solenoid-Energetisierungsbedingung das Verstreichen der vorbestimmten Zeit an, welche dafür erforderlich ist, dass sich die Stromversorgungsspannung auf einen Pegel erholt, der zum Betreiben des Solenoids 18 nach dem zeitweiligen Stopp der Energetisierung des Anlassermotors 14 erforderlich ist. In diesem Fall kann das Anlassersteuermittel 11 die Erfüllung der Solenoid-Energetisierungsbedingung basierend auf dem Verstreichen der vorgegebenen Zeit feststellen.
Unmittelbar nachdem die Energetisierung des Anlassermotors 14 gestoppt ist, wird die Stromversorgungsspannung, die aufgrund der Energetisierung des Anlassermotors 14 abgesenkt ist, nicht aufgrund der Effekte von Induktion einer Schaltung oder dergleichen wiederhergestellt. Die Spannung wird mit einer gegebenen Verzögerung wiederhergestellt.
Daher fällt in dem Fall, bei dem die Energetisierung des Solenoids 18 simultan mit dem zeitweiligen Stopp der Energetisierung des Anlassermotors 14 in der Verzahnungseingriffsteuerung gestartet wird, wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, die anzulegende Spannung nicht innerhalb des vorgegebenen Bereichs (entsprechend 9 V oder höher, gezeigt in oben referenzierter 6) beim Start der Energetisierung des Solenoids 18. Zumindest bevor das Ritzelzahnrad 16 in Kontakt mit dem Zahnkranz 12 kommt, muss jedoch die anzulegende Spannung innerhalb des vorgegebenen Bereichs fallen.
Andererseits, wie in der zweiten Ausführungsform, kann durch Bestimmen des Timings des Startens der Energetisierung des Solenoids 18, beispielsweise basierend auf dem Verstreichen der vorbestimmten Zeit entsprechend der Erfüllung der Solenoid-Energetisierungsbedingung, die anzulegende Spannung eingestellt werden, selbst beim Start der Energetisierung innerhalb des vorgegebenen Bereichs zu fallen.
Daher schreitet im Fall der zweiten Ausführungsform nach Verstreichen der vorgegebenen Zeit (beispielsweise 3 ms) in Schritt S147 die Verarbeitung durch das Anlassersteuermittel 11 zu Schritt S144 fort, in welchem die Energetisierung des Solenoids 18 neu gestartet wird. Die Inhalte der Verarbeitung in den nachfolgenden Schritten S145 und S146 sind die gleichen wie jene, die oben in der ersten Ausführungsform Bezug nehmend auf 4 beschrieben worden sind, und daher wird deren Beschreibung hier weggelassen.
Wie oben beschrieben, werden gemäß der zweiten Ausführungsform, wenn die Neustartbedingung während der Trägheitsrotation des Motors erfüllt ist, basierend auf der Erfüllung der automatischen Stoppbedingungen, die Verzahnungseingriffsteuerung und der Motorneustart durch die nachfolgende Verarbeitungsreihe durchgeführt.

(1) Start der Energetisierung des Anlassermotors;
(2) wenn die Ritzelschiebebedingung erfüllt ist, stoppe zeitweilig die Energetisierung des Anlassermotors und lege danach die Spannung gleich oder höher der gewünschten Spannung an das Solenoid zum Zeitpunkt der Erfüllung der Solenoid-Energetisierungsbedingung an, um das Ritzelzahnrad 16 in Verzahnungseingriff mit dem Zahnkranz 12 zu bringen; und
(3) starte Energetisierung des Anlassermotors nach Abschluss des Verzahnungseingriffs neu, wodurch der Motor durch Ankurbeln neu gestartet wird.

Auf diese Weise kann die wiederhergestellte Spannung an das Solenoid angelegt werden, so dass ein stabilerer Verzahnungseingriff zwischen dem Ritzelzahnrad und dem Zahnkranz erzielt werden kann. Als Ergebnis kann Lärm zum Zeitpunkt des Verzahnungseingriffs oder eine Komponentenabnutzung vermindert werden.
Die oben erwähnte, zweite Ausführungsform hat den Fall beschrieben, bei dem die Erfüllung der Solenoid-Energetisierungsbedingung basierend auf dem Verstreichen der vorbestimmten Zeit bestimmt wird. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf den oben beschriebenen Fall beschränkt und die Erfüllung der Solenoid-Energetisierungsbedingung kann durch ein anderes Verfahren festgestellt werden. Die Erfüllung der Solenoid-Energetisierungsbedingung kann beispielsweise festgestellt werden, wenn die Stromversorgungsspannung oder die an das Solenoid angelegte Spannung gleich oder höher einer vorgegebenen Spannung wird. Auf diese Weise kann eine Spannung, die zuverlässige und stabile Betriebscharakteristik frühzeitig bereitstellt, an das Solenoid 18 angelegt werden.
Dritte Ausführungsform
Die oben erwähnten ersten und zweiten Ausführungsformen haben den Fall beschrieben, bei dem die Spannung durch temporäres Stoppen der Energetisierung des Anlassermotors 14 (oder Unterdrücken des Stroms durch die PWM-Steuerung oder dergleichen) wiederhergestellt wird. Andererseits beschreibt eine dritte Ausführungsform den Fall, bei dem die an das Solenoid 18 angelegte Spannung auf einen gewünschten Wert oder höher durch ein anderes Verfahren eingestellt wird.
Die Motorautomatik-Stopp- und Startvorrichtung 10 gemäß der dritten Ausführungsform beinhaltet weiter eine Stromunterdrückungsschaltung, eine Kurzschlussschaltung und Schaltmittel (nicht gezeigt). Hier entspricht die Stromunterdrückungsschaltung einem elektrischen Widerstand, einer Spur oder dergleichen, die zwischen der Stromversorgung und dem Anlassermotor 14 vorgesehen sind.
Die Kurzschlussschaltung entspricht einem Schalten zum Kurzschließen der Stromunterdrückungsschaltung. Das Schaltmittel entspricht einem Mittel zum Umschalten zwischen EIN/AUS der Kurzschlussschaltung, um die Stromunterdrückungsschaltung kurzzuschließen.
In der dritten Ausführungsform, ab dem Start der Energetisierung des Anlassermotors 14 beim Start der Verzahnungseingriffsteuerung bis mindestens zum Verzahnungseingriff zwischen dem Ritzelzahnrad 16 und dem Zahnkranz 12 (nachfolgend als „erster Zeitraum” bezeichnet), schaltet das Anlassersteuermittel 11 die Kurzschlussschaltung zu einem AUS-Zustand durch das Schaltmittel um, um den Strom durch die Stromunterdrückungsschaltung zu unterdrücken. Auf diese Weise kann die an das Solenoid 18 angelegte Spannung auf 8 V oder höher eingestellt werden.
Andererseits schaltet außer beim ersten Zeitraum, das Anlassersteuermittel 11 die Kurzschlussschaltung durch das Schaltmittel zu einem EIN-Zustand, um die Stromunterdrückungsschaltung kurzzuschließen. Auf diese Weise wird der beim Start der Energetisierung des Anlassermotors 14 erzeugte Einschaltstrom verringert. Weiter kann die Spannung, die dem Solenoid 18 gestattet, eine stabile Betriebscharakteristik zu haben, angelegt werden.
Wie oben beschrieben, wird gemäß der dritten Ausführungsform die Konfiguration bereitgestellt, in der der Einschaltstrom an den Anlassermotor während eines vorgegebenen Zeitraums ab dem Start der Energetisierung des Anlassermotors reduziert werden kann, wenn die Verzahnungseingriffsteuerung gestartet wird. Auf diese Weise kann eine Reduktion bei der an das Solenoid anzulegenden Spannung reduziert werden. Als Ergebnis kann eine Spannung, die dem Solenoid gestattet, eine stabile Betriebscharakteristik aufzuweisen, angelegt werden.

Claims

Motorautomatik-Stopp- und Startvorrichtung für ein automatisches Leerlaufstoppsystem zum automatischen Stoppen eines Motors, wenn eine Automatikstoppbedingung erfüllt ist, und Neustarten des Motors danach, wenn eine Neustartbedingung erfüllt ist, wobei die Motorautomatik-Stopp- und Startvorrichtung beinhaltet: einen mit einer Kurbelwelle des Motors zu koppelnden Zahnkranz; einen Anlassermotor zum Starten des Motors; ein Ritzelzahnrad zum Übertragen der Rotation des Anlassermotors an den Zahnkranz; ein Ritzelzahnrad-Bewegungsmittel zum Bewegen des Ritzelzahnrades durch Energetisierung, um das Ritzelzahnrad in Verzahnungseingriff mit dem Zahnkranz zu bringen; und ein Anlassersteuermittel zum Steuern einer an das Ritzelzahnradbewegungsmittel anzulegenden Spannung, um so innerhalb eines vorgegebenen Bereichs zu fallen, wenn das Ritzelzahnrad und der Zahnkranz in Verzahnungseingriff gebracht werden, durch Bewegen des Ritzelzahnrads durch das Ritzelzahnradbewegungsmittel.
Motorautomatik-Stopp- und Startvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Anlassersteuermittel die an das Ritzelzahnradbewegungsmittel anzulegende Spannung so steuert, dass die Spannung innerhalb des vorgegebenen Bereichs fällt, durch Unterdrücken eines durch den Anlassermotor fließenden Stroms zumindest bevor das Ritzelzahnrad in Kontakt mit dem Zahnkranz in Verzahnungseingriffsteuerung zum Energetisieren des Anlassermotors zum Rotieren des Ritzelzahnrads und Bringen des Ritzelzahnrads in Verzahnungseingriff mit dem Zahnkranz durch Bewegen des Ritzelzahnrads durch das Ritzelzahnradbewegungsmittel kommt, wenn die Neustartbedingung während Trägheitsrotation des Motors erfüllt wird, basierend auf der Erfüllung der Automatikstoppbedingung.
Motorautomatik-Stopp- und Startvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei das Anlassersteuermittel den durch den Anlassermotor fließenden Strom durch zeitweiliges Stoppen der Energetisierung des Anlassermotors, zumindest bevor das Ritzelzahnrad in Kontakt mit dem Zahnkranz bei der Verzahnungseingriffsteuerung kommt, unterdrückt.
Motorautomatik-Stopp- und Startvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei das Anlassersteuermittel simultan die Energetisierung des Anlassermotors stoppt und das Ritzelzahnradbewegungsmittel energetisiert, um das Ritzelzahnrad in der Verzahnungseingriffsteuerung zu bewegen.
Motorautomatik-Stopp- und Startvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei das Anlassersteuermittel das Ritzelzahnradbewegungsmittel energetisiert, um das Ritzelzahnrad zu bewegen, basierend auf der Erfüllung einer Ritzelzahnradbewegungsbedingung nach temporärem Stoppen der Energetisierung des Anlassermotors in der Verzahnungseingriffsteuerung.
Motorautomatik-Stopp- und Startvorrichtung gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei das Anlassersteuermittel die Energetisierung des Anlassermotors neu startet, basierend auf der Erfüllung einer Anlassermotor-Energetisierungsbedingung, nachdem das Ritzelzahnrad durch Energetisieren des Ritzelzahnradbewegungsmittels bewegt ist.
Motorautomatik-Stopp- und Startvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, weiter umfassend: eine Stromunterdrückungsschaltung, die zwischen dem Anlassermotor und einer Stromversorgung vorgesehen ist, um einen aus der Stromversorgung dem Anlassermotor zugeführten Strom zu reduzieren; und parallel zur Stromunterdrückungsschaltung verbundene Schaltmittel, wobei die Schaltmittel in der Lage sind, EIN/AUS zu schalten, um die Stromunterdrückungsschaltung kurzzuschließen, wobei das Anlassersteuermittel den durch den Anlassermotor fließenden Strom durch Umschalten des Schaltmittels zu einem AUS-Zustand unterdrückt.
Motorautomatik-Stopp- und Startvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Anlassersteuermittel die Steuerung durch Einstellen des vorgegebenen Bereichs so durchführt, dass die an das Ritzelzahnradbewegungsmittel anzulegende Spannung innerhalb eines Bereichs von 9 V oder höher fällt.
Motorautomatik-Stopp- und Startvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Anlassersteuermittel die Steuerung durch Einstellen des vorgegebenen Bereichs so durchführt, dass die an das Ritzelzahnradbewegungsmittel anzulegende Spannung innerhalb eines Spannungsbereichs fällt, in welchem die für das In-Kontakt-kommen des Ritzelzahnrads mit dem Zahnkranz erforderliche Zeit 40 ms oder kürzer ist.
Motorautomatik-Stopp- und Startsteuerverfahren, das für eine Motorautomatik-Stopp- und Startvorrichtung für ein automatisches Leerlaufstoppsystem zum automatischen Stoppen eines Motors, wenn eine automatische Stoppbedingung erfüllt ist, und Neustarten des Motors danach, wenn eine Neustartbedingung erfüllt ist, verwendet wird, wobei die Motorautomatik-Stopp- und Steuervorrichtung umfasst: einen mit einer Kurbelwelle des Motors zu koppelnden Zahnkranz; einen Anlassermotor zum Starten des Motors; ein Ritzelzahnrad zum Übertragen der Rotation des Anlassermotors auf den Zahnkranz; und ein Ritzelzahnradbewegungsmittel zum Bewegen des Ritzelzahnrads durch Energetisierung, um das Ritzelzahnrad in Verzahnungseingriff mit dem Zahnkranz zu bringen, wobei das Motorautomatik-Stopp- und Startsteuerverfahren umfasst: einen Verzahnungseingriffsteuerschritt des Bringens des Ritzelzahnrads in Verzahnungseingriff mit dem Zahnkranz durch Energetisieren des Anlassermotors, um das Ritzelzahnrad zu rotieren und den Zahnkranz durch das Ritzelzahnradbewegungsmittel zu bewegen, wenn der Neustart während der Trägheitsrotation des Motors erfüllt ist, basierend auf der Erfüllung der Automatikstoppbedingung, wobei der Verzahnungseingriffsteuerschritt das Steuern einer Spannung, die an das Ritzelzahnradbewegungsmittel anzulegen ist, um so innerhalb eines vorgegebenen Bereichs zu fallen, durch Unterdrücken eines durch den Anlassermotor fließenden Stroms zumindest bevor das Ritzelzahnrad in Kontakt mit dem Zahnkranz kommt, umfasst.