DE112014002707T5

DE112014002707T5 - Steuerungsvorrichtung für Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE112014002707T5
Application number: DE112014002707.3T
Authority: DE
Inventors: Takashi Kawai; Mitsumasa Fukumura; Satoshi Maeda; Hiroshi Sugimura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-06-07
Filing date: 2014-06-04
Publication date: 2016-03-10
Also published as: US9517762B2; JP6105399B2; BR112015030648B1; BR112015030648A2; US20160114789A1; CN105283334A; CN105283334B; WO2014196572A1; JP2014237385A

Abstract

Eine erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung wird auf einen Dreizylinder-Verbrennungsmotor (11) angewendet, der in einem Fahrzeug (1) eingebaut ist und in dem ein erster MG (12) auf kraftübertragungsfähige Weise mit einer Kurbelwelle (40) verbunden ist. Bei Abschalten des Verbrennungsmotors (11) steuert eine Fahrzeugsteuereinheit (30) das Ausgangsdrehmoment des ersten MG (12) so, dass der Verbrennungsmotor (11) in einem Zustand angehalten wird, bei dem ein voreingestellter besonderer Zylinder sich in einem Kompressionshub befindet. Der besondere Zylinder ist ein Zylinder, in dem zwischen einer Schwingungskomponente, die infolge einer Präzession des Verbrennungsmotors (11) für den Fall erzeugt wird, dass der Verbrennungsmotor (11) aus demjenigen Zustand heraus gestartet wird, in dem sich der besondere Zylinder im Kompressionshub oder im Expansionshub befindet, und einer vorhergesagten Schwingungskomponente, die in einem Fahrzeug (1) in dem angenommenen Falle erzeugt wird, dass ein bei einem Start des Verbrennungsmotors (11) an die Kurbelwelle (40) anzulegendes Drehmoment an die Kurbelwelle (40) in einem Zustand angelegt wird, in dem ein Kolben (41) und eine Pleuelstange (42) jedes Zylinders (11a) lose sind, ein gegenseitig schwächendes Verhältnis hergestellt wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerungsvorrichtung, die auf einen Dreizylinder-Verbrennungsmotor angewendet wird, bei dem ein elektrischer Motor auf kraftübertragungsfähige Weise an einer Kurbelwelle angeschlossen ist.
STAND DER TECHNIK
Es ist eine Steuerungsvorrichtung bekannt, die auf einen in einem Hybridfahrzeug eingebauten Verbrennungsmotor angewendet wird und den Verbrennungsmotor an einem Soll-Abschaltkurbelwellenwinkel abschaltet, indem beim Abschalten des Verbrennungsmotors eine Drehzahl des Verbrennungsmotors durch einen Motorgenerator abgesenkt wird (siehe Patentliteratur 1). Davon abweichend, gehören die Patentliteraturquellen 2 bis 4 zur verwandten Technik mit Bezug auf die Erfindung.
LITERATUR DER VERWANDTEN TECHNIK
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2009-143377 ( JP 2009-143377 A )
Patentliteratur 2: Japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2005-016505 ( JP 2005-016505 A )
Patentliteratur 3: Japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2010-043625 ( JP 2010-043625 A )
Patentliteratur 4: Internationale Veröffentlichung Nr. 2011/065426

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
In der Vorrichtung von Patentliteratur 1 wird ein Winkel in der Nähe des oberen Totpunkts in einem Verdichtungstakt (Kompressionshub) als Sollwert für den Abschaltkurbelwellenwinkel (Soll-Abschaltkurbelwellenwinkel) eingestellt. Eine Steuerung dahingehend, dass ein voreingestellter besonderer Zylinder beim Abschalten des Verbrennungsmotors in den Kompressionshub gebracht wird, wird jedoch nicht ausgeführt. Dementsprechend ist der Zylinder, der beim Abschalten des Verbrennungsmotors in den Kompressionshub gebracht wird, jedes Mal ein anderer. Wie in Patentliteratur 3, 4 beschrieben, wird in einem Dreizylinder-Verbrennungsmotor eine Präzession verursacht, und diese Präzession wird zu einer Schwingungsquelle bei einem Startereignis. Eine Phase der Präzession schwankt zudem je nachdem, welcher Zylinder beim Start als erster das Drehmoment an die Kurbelwelle anlegt. In der Vorrichtung von Patentliteratur 1 wird somit beim Start eventuell eine starke Schwingung erzeugt.
Vor dem genannten Hintergrund besteht ein Ziel der Erfindung darin, eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, die eine Schwingung bei einem Motorstart reduzieren kann.
Mittel zur Lösung des Problems
Eine erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung wird auf einen Dreizylinder-Verbrennungsmotor angewendet, der in einem Fahrzeug eingebaut ist und in dem ein elektrischer Motor auf kraftübertragungsfähige Weise mit einer Kurbelwelle verbunden ist. Die Steuerungsvorrichtung umfasst Steuerungsmittel zum Steuern des Ausgangsdrehmoments des elektrischen Motors zu einem Zeitpunkt, in dem der Verbrennungsmotor ausgeschaltet wird, so dass der Verbrennungsmotor in einem Zustand abgeschaltet wird, in dem ein voreingestellter besonderer Zylinder sich in einem Verdichtungshub (Kompressionshub) oder in einem Arbeitshub (Expansionshub) befindet, und der besondere Zylinder ist ein Zylinder, in dem zwischen einer Schwingungskomponente, die infolge der Präzession des Verbrennungsmotors für den Fall erzeugt wird, dass der Verbrennungsmotor aus dem Zustand gestartet wird, in dem sich dieser besondere Zylinder im Kompressionshub oder Expansionshub befindet, und einer vorhergesagten Schwingungskomponente, die im angenommenen Falle entsteht, dass ein bei Start des Verbrennungsmotors an die Kurbelwelle anzulegendes Drehmoment an die Kurbelwelle in einem Zustand angelegt wird, in dem ein Kolben und eine Pleuelstange jedes Zylinders lose sind, ein sich gegenseitig abschwächendes Verhältnis hergestellt wird.
In der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung wird der Verbrennungsmotor so abgeschaltet, dass der besondere Zylinder in den Kompressionshub oder in den Expansionshub gebracht wird. Das Ankurbeln des Verbrennungsmotors erfolgt somit beim nächsten Start im Zustand, in dem der besondere Zylinder sich im Kompressionshub oder im Expansionshub befindet. In diesem Fall schwächen die aus der Drehung der Kurbelwelle entstehende vorhergesagte Schwingungskomponente und die präzessionsbedingt erzeugte Schwingungskomponente einander ab. Dadurch kann eine Schwingung beim Start vermindert werden.
In einem Aspekt der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung können für den Fall, dass eine spezifizierte Abschaltbedingung des Verbrennungsmotors eintritt und ein Kurbelwinkel des Verbrennungsmotors in einen voreingestellten spezifizierten Bestimmungskurbelwinkelbereich fällt, die Steuerungsmittel die Verbrennung des Verbrennungsmotors abschalten und dann eine Drehzahlabsenkungssteuerung zum Absenken einer Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle durch Ausgeben eines Drehmoments aus dem Elektromotor ausführen, und ein Kurbelwinkelbereich, in dem der Verbrennungsmotor in dem Zustand abgeschaltet wird, in dem der besondere Zylinder sich im Kompressionshub oder im Expansionshub befindet, indem die Drehzahlabsenkungssteuerung gestartet wird, wenn der Kurbelwinkel des Verbrennungsmotors in den Bestimmungskurbelwinkelbereich fällt, kann als Bestimmungskurbelwinkelbereich eingestellt werden. Durch Ausführen der Drehzahlabsenkungssteuerung gemäß vorstehender Beschreibung kann der Verbrennungsmotor in dem Zustand abgeschaltet werden, in dem der besondere Zylinder sich im Kompressionshub oder im Expansionshub befindet.
In diesem Aspekt kann das Fahrzeug mit einem Betriebsschalter versehen werden, durch den ein Fahrer das Fahrzeug anweist, in einer Betriebsart zu fahren, deren Schwerpunkt auf der Kraftstoffeinsparung liegt. Die Steuerungsmittel können für den Fall, dass der Betriebsschalter ausgeschaltet (OFF) ist, die Verbrennungsmotorabschaltbedingung eingetreten ist und der Kurbelwinkel des Verbrennungsmotors in den Bestimmungskurbelwinkelbereich fällt, die Verbrennung des Verbrennungsmotors abschalten und dann die Drehzahlabsenkungssteuerung ausführen, und können für den Fall, dass der Betriebsschalter eingeschaltet (ON) ist und die Verbrennungsmotorabschaltbedingung eingetreten ist, die Verbrennung des Verbrennungsmotors abschalten und dann die Drehzahlabsenkungssteuerung ausführen. Für den Fall, dass der Betriebsschalter auf EIN geschaltet ist und die Verbrennungsmotorabschaltbedingung eingetreten ist, wird in diesem Aspekt die Verbrennung des Verbrennungsmotors auch dann abgeschaltet, wenn der Kurbelwinkel nicht in den Bestimmungskurbelwinkelbereich fällt. Damit lässt sich die Kraftstoffeinsparung verbessern.
In einem Aspekt der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung können für den Fall, dass die spezifizierte Verbrennungsmotorabschaltbedingung eingetreten ist, die Steuerungsmittel die Verbrennung des Verbrennungsmotors abschalten und dann eine Drehzahlabsenkungssteuerung zum Absenken einer Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle durch Ausgeben eines Drehmoments aus dem Elektromotor ausführen, und eine Größenordnung des in der Drehzahlsteuerung aus dem Elektromotor ausgegebenen Drehmoments kann so eingestellt werden, dass der besondere Zylinder bei Abschalten des Verbrennungsmotors in den Zustand des Kompressionshubs oder des Expansionshubs gebracht wird. Durch Einstellen der Größenordnung des aus dem Elektromotor ausgegebenen Drehmoments gemäß der vorhergehenden Beschreibung kann der Verbrennungsmotor in dem Zustand abgeschaltet werden, in dem der besondere Zylinder sich im Kompressionshub oder im Expansionshub befindet.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Ansicht zur schematischen Darstellung eines Hybridfahrzeugs, in dem ein interner Verbrennungsmotor montiert ist, auf den eine Steuerungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung angewendet wird.
2 ist eine schematische Ansicht und stellt eine Kurbelwelle, Kolben und Pleuelstangen des Verbrennungsmotors dar.
3 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer im Verbrennungsmotor erzeugten Nickschwingung.
4 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines in der Kurbelwelle erzeugten Moments.
5 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Kraft, die in einem Ausgleichsgewicht erzeugt wird, wenn die Kurbelwelle rotiert.
6 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer im Verbrennungsmotor erzeugten Präzession.
7 ist ein Diagramm und zeigt ein Verhältnis zwischen einem im Verbrennungsmotor erzeugten Kräftepaar in Richtung einer x-Achse und einem Kurbelwinkel.
8 enthält Diagramme eines Beispiels von zeitlichen Änderungen einer Kurbelwellen-Schwingungskomponente, einer Präzessions-Schwingungskomponente und einer Schwingung, bei der diese Schwingungskomponenten kombiniert sind.
9 ist ein Flussdiagramm einer Motorabschaltsteuerungs-Routine, die von einer Fahrzeugsteuereinheit ausgeführt wird.
10 ist ein Flussdiagramm in Fortsetzung an 9.
11 ist ein Diagramm eines Beispiels von zeitlichen Änderungen für eine Verbrennungsmotordrehzahl, Zylindernummern eines derzeit in einem Kompressionshub befindlichen Zylinders und eines zuvor im Kompressionshub befindlichen Zylinders, ein Drehmoment eines ersten MG und den Kurbelwinkel zu einem Zeitpunkt, in dem die Motorabschaltsteuerungs-Routine ausgeführt wird, um den Verbrennungsmotor abzuschalten.
12 ist ein Flussdiagramm eines Teils einer Motorabschaltsteuerungs-Routine, die von einer Fahrzeugsteuereinheit in einer Steuerungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird.
13 ist ein Flussdiagramm eines Teils einer Motorabschaltsteuerungs-Routine, die von einer Fahrzeugsteuereinheit in einer Steuerungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird.
REALISIERUNGSFORMEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
(Erste Ausführungsform)
Es folgt eine Beschreibung einer Ausführungsform, in der eine erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung auf einen in einem Hybridfahrzeug montierten Verbrennungsmotor angewendet wird. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Hybridfahrzeug 1. Das Fahrzeug 1 umfasst einen Verbrennungsmotor (nachfolgend auch verkürzt bezeichnet als Motor) 11, einen ersten Motorgenerator (nachfolgend auch abgekürzt bezeichnet als erster MG) 12 und einen zweiten Motorgenerator (nachfolgend auch abgekürzt bezeichnet als zweiter MG) 13. Der Motor 11 weist drei Zylinder 11a auf, die aufgereiht ausgerichtet ist. Das heißt, der Motor 11 ist als Viertakt-Dreizylinder-Reihenmotor ausgelegt. Wie dies in dieser Zeichnung zu sehen, werden die Zylinder 11a von dem einen Ende bis zum anderen Ende der Aufreihungsrichtung durch Zylindernummern von Nr. 1 bis Nr. 3 bezeichnet, so dass sie voneinander unterscheidbar sind. In diesem Motor 11 werden Explosionsintervalle der Zylinder 11a um 240° KW (bedeutet Kurbelwinkel) verschoben, und somit werden Explosionen bei gleichen Intervallen alle 240° KW realisiert. Es sei darauf hingewiesen, dass eine Explosionsreihenfolge in diesem Motor 11 eine Reihenfolge von Nr. 1, Nr. 2, Nr. 3 ist.
Der erste MG 12 und der zweite MG 13 sind gut bekannte Motorgeneratoren, die jeweils als Elektromotor und Generator arbeiten. Der erste MG 12 umfasst Folgendes: einen Rotor 12b, der einstückig mit einer Ausgangswelle 12a rotiert; und einen Stator 12c, der an einem Außenumfang des Rotors 12b koaxial angeordnet ist und an einem Gehäuse (nicht dargestellt) befestigt ist. Der zweite MG 13 umfasst gleichermaßen Folgendes: einen Rotor 13b, der einstückig mit einer Ausgangswelle 13a rotiert; und einen Stator 13c, der an einem Außenumfang des Rotors 13b koaxial angeordnet ist und an einem Gehäuse befestigt ist.
Eine Kurbelwelle 40 des Motors 11 und die Ausgangswelle 12a des ersten MG 12 sind mit einem Leistungsverzweigungsmechanismus (Power-Split) 14 verbunden. Mit dem Leistungsverzweigungsmechanismus 14 ist auch ein Ausgangsabschnitt 15 für die Kraftübertragung zum Antreiben von Rädern 2 des Fahrzeugs 1 verbunden. Der Ausgangsabschnitt 15 umfasst Folgendes: ein erstes Antriebsrad 16; ein Vorgelegerad 18, das mit dem ersten Antriebsrad 16 in Eingriff steht und auf einer Vorgelegewelle 17 befestigt ist; und ein Abtriebsrad 19, das auf der Vorgelegewelle 17 befestigt ist. Das Abtriebsrad 19 greift in ein Tellerrad 20a ein, das in einem Gehäuse eines Differentialmechanismus 20 vorgesehen ist. Der Differentialmechanismus 20 ist ein gut bekannter Mechanismus, der die an das Tellerrad 20a übertragene Leistung auf das rechte und linke Antriebsrad 2 verteilt. Es sei darauf hingewiesen, dass in 1 vom rechten und linken Antriebsrad 2 nur ein einziges dargestellt ist.
Der Leistungsverzweigungsmechanismus 14 umfasst einen Planetengetriebemechanismus 21 als Differentialmechanismus (Ausgleichsgetriebe). Der Planetengetriebemechanismus 21 ist ein Planetengetriebemechanismus vom Typ Einzelritzel und umfasst ein Sonnenrad Su, ein Hohlrad Ri, ein Ritzel Pi und einen Träger Ca. Das Sonnenrad Su ist ein Außenrad. Das Hohlrad Ri ist ein Innenrad, das koaxial zum Sonnenrad Su angeordnet ist. Das Ritzel Ri steht sowohl mit dem Sonnenrad Su als auch mit dem Hohlrad Ri im Eingriff. Der Planetenträger Ca hält das Ritzel Pi so, dass er dessen Rotation und dessen Umlauf um das Sonnenrad Su ermöglicht. Das Sonnenrad Su ist mit der Ausgangswelle 12a des ersten MG 12 gekoppelt. Der Träger Ca ist mit der Kurbelwelle 40 des Verbrennungsmotors 11 gekoppelt. Die Hohlwelle Ri ist mit dem ersten Antriebsrad 15 gekoppelt.
Ein zweites Antriebsrad 22 ist an der Ausgangswelle 13a des zweiten MG 13 vorgesehen. Das zweite Antriebsrad 22 ist mit dem Vorgelegerad 18 in Eingriff. Der erste MG 12 und der zweite MG 12 sind über einen Wechselrichter (Inverter) und einen Boostkonverter, die nicht dargestellt sind, elektrisch mit einer Batterie 23 verbunden.
Operationen des Motors 11, des ersten MG 12 und des zweiten MG 13 werden durch eine Fahrzeugsteuereinheit 30 gesteuert. Die Fahrzeugsteuereinheit 30 ist als Computereinheit ausgelegt, die einen Mikroprozessor und Peripheriegeräte wie einen Arbeitsspeicher (RAM) und einen Festwertspeicher (ROM) umfasst, die für ihren Betrieb notwendig sind. Die Fahrzeugsteuereinheit 30 enthält verschiedene Steuerprogramme zur Sicherstellung des ordnungsgemäßen Betriebs des Fahrzeugs 1. Durch Ausführen dieser Programme führt die Fahrzeugsteuerung 30 eine Ansteuerung von Steuerzielen wie des Motors 11 und des jeweiligen MG 12, 13 aus. Verschiedene Sensoren zum Erfassen von Informationen in Bezug auf das Fahrzeug 1 sind mit der Fahrzeugsteuereinheit 30 verbunden. Mit der Fahrzeugsteuereinheit 30 sind beispielsweise ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 31 und ein Kurbelwinkelsensor 32 verbunden. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 31 gibt ein Signal aus, das einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 entspricht (Fahrzeuggeschwindigkeit). Der Kurbelwinkelsensor 32 gibt ein Signal aus, das einem Kurbelwinkel des Motors 11 entspricht. Darüber hinaus ist ein ECO-Schalter 33 mit der Fahrzeugsteuereinheit 30 verbunden. Der ECO-Schalter 33 ist ein Schalter, der von einem Fahrer verwendet wird, um die Fahrzeugsteuereinheit 30 anzuweisen, in einem Kraftstoffsparmodus zu fahren, bei dem der Schwerpunkt auf dem Einsparen von Kraftstoff liegt. Vom ECO-Schalter 33 wird ein ON-Signal ausgegeben, wenn der ECO-Schalter 33 eingeschaltet ist, und ein OFF-Signal ausgegeben, wenn er ausgeschaltet ist. Zusätzlich zum Vorgenannten sind verschiedene Sensoren, Schalter und dergleichen mit der Fahrzeugsteuereinheit 30 verbunden, aber nicht dargestellt.
Wenn sich während des Betriebs des Motors 11 eine spezifizierte Motorabschaltbedingung einstellt, unterbricht die Fahrzeugsteuereinheit 30 eine Kraftstoffzufuhr zu jedem Zylinder 11a und schaltet den Motor 11 ab. Wenn sich darüber hinaus während der Abschaltung des Motors 11 eine spezifizierte Motorstartbedingung einstellt, führt die Fahrzeugsteuereinheit 30 unter Nutzung des ersten MG 12 einen Anlassvorgang durch, um den Motor 11 zu starten. In diesem Fahrzeug 1 läuft das Fahrzeug 1 allein mit dem zweiten MG 13, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als eine voreingestellte spezifizierte Bestimmungsgeschwindigkeit ist. Wenn andererseits die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder größer als die Bestimmungsgeschwindigkeit ist, läuft das Fahrzeug 1 sowohl mit dem Motor 11 als auch mit dem zweiten MG 13. Auf dieser Basis wird beispielsweise festgestellt, dass sich die Motorabschaltbedingung eingestellt hat, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit die Bestimmungsgeschwindigkeit unterschreitet. Darüber hinaus wird beispielsweise festgestellt, dass sich die Motorstartbedingung eingestellt hat, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit die Bestimmungsgeschwindigkeit annimmt oder übersteigt.
Beim Abschalten des Motors 11 senkt die Fahrzeugsteuereinheit 30 eine Drehzahl des Motors 11 durch den ersten MG 12. Zu diesem Zeitpunkt verändert die Fahrzeugsteuereinheit 30 außerdem das Ausgangsdrehmoment des ersten MG 12 so, dass der Motor 11 in einem Zustand angehalten wird, bei dem ein voreingestellter besonderer Zylinder sich in einem Kompressionshub befindet. Durch Abschalten des Motors 11 gemäß vorstehender Beschreibung kann der Zylinder, der zu Beginn des Motorstarts zuerst in den Kompressionshub gebracht wird, immer derselbe sein. Von den drei Zylindern 11a wird der Zylinder, der während des Ankurbelns (Anlassens) des Motors 11 eine Schwingung unterdrücken kann, als besonderer Zylinder eingestellt.
Es folgt eine Beschreibung dieses besonderen Zylinders unter Verweis auf 2 bis 8. 2 ist eine schematische Ansicht und stellt die Kurbelwelle 40, Kolben 41 und Pleuelstangen 42 des Verbrennungsmotors 11 dar. Der Kolben 41 und die Pleuelstange 42 sind für jeden Zylinder 11a vorgesehen. Der Kolben 41 ist im jeweiligen Zylinder 11a hin- und herbeweglich (hubfähig) eingesetzt. Die Pleuelstange 42 verbindet den Kolben 41 und die Kurbelwelle 40. In der folgenden Beschreibung ist eine Richtung in Drehachse der Kurbelwelle 40 als Y-Achse definiert. Eine Richtung in Hubbewegung des Kolbens 41 ist als Z-Achse definiert. Eine Richtung, welche die Y-Achse und Z-Achse jeweils in einem rechten Winkel kreuzt, ist als X-Achse definiert. Wie dies in 3 dargestellt ist, ist von den Schwingungen, die im Motor 11 erzeugt werden, eine Schwingung um die X-Achse eine Nickschwingung. Ferner ist eine Schwingung um die Y-Achse eine Wankschwingung und eine Schwingung um die Z-Achse eine Gierschwingung.
Wie in 2 zu sehen, umfasst die Kurbelwelle 40 Folgendes: vier Lagerzapfenabschnitte 40a, die in Richtung der Y-Achse ausgerichtet sind; drei Kurbelzapfen 40b, die jeweils zwischen den Lagerzapfenabschnitten 40a positioniert sind; und Kurbelarme 40c, die jeweils den Lagerzapfenabschnitt 40a und den Kurbelzapfen 40b koppeln. Darüber hinaus sind an der Kurbelwelle 40 Ausgleichsgewichte 40d vorgesehen, wie dies in 5 zu sehen ist. Jedes Ausgleichsgewicht 40d erstreckt sich vom Kurbelarm 40c zu einer entgegengesetzten Seite des Kurbelzapfens 40b. Es sei darauf hingewiesen, dass die Ausgleichgewichte 40d in 2 nicht dargestellt sind. Ferner ist in 5 auch das Ausgleichsgewicht 40d des Zylinders 11a von Nr. 2 nicht dargestellt. Diese Bauteile der Kurbelwelle 40 sind mit dieser einstückig ausgebildet, z. B. angegossen oder dergleichen. Wie dies in 2 zu sehen ist, sind die drei Kurbelzapfen 40b so vorgesehen, dass sie um 120 Grad um die Y-Achse versetzt sind. Die Pleuelstange 42 verbindet diesen Kurbelzapfen 40b und Kolben 41.
Wie dies allgemein bekannt ist, setzt sich eine Schwingung, die während des Ankurbelns des Motors 11 im Fahrzeug 1 erzeugt wird, aus mehreren Schwingungskomponenten zusammen. Diese mehreren Schwingungskomponenten enthalten eine durch Rotation der Kurbelwelle 40 erzeugte Schwingungskomponente (nachfolgend auch bezeichnet als Kurbelwellen-Schwingungskomponente) und eine durch Präzession des Motors 11 erzeugte Schwingungskomponente (nachfolgend auch bezeichnet als Präzessions-Schwingungskomponente).
Zuerst wird nun die Kurbelwellen-Schwingungskomponente beschrieben. Wie dies in 2 zu sehen ist, ist jeder Kurbelzapfen 40b an einer Position vorgesehen, die um eine Länge des Kurbelarms 40c von einer Rotationsachse der Kurbelwelle 40 getrennt ist. Zudem sind an der Kurbelwelle 40 die Ausgleichsgewichte 40d vorgesehen. Wie dies in dieser Zeichnung dargestellt ist, sind die einzelnen Sätze von Kurbelarmen 40c und Ausgleichsgewichten 40d so angeordnet, dass sie in Y-Achsrichtung um eine Entfernung S voneinander getrennt sind. Wird dementsprechend die Kurbelwelle 40 durch den Antrieb in Drehung versetzt, rotieren die Kurbelzapfen 40b und Ausgleichsgewichte 40d, wodurch die Schwingung erzeugt wird. Dieser Schwingung entspricht die Kurbelwellen-Schwingungskomponente. Es sei darauf hingewiesen, dass das Drehmoment während des Anlassens vom ersten MG 12 in die Kurbelwelle 40 eingetragen wird. Das Drehmoment wird während des Anlassens zudem auch vom im Kompressionshub befindlichen Zylinder und vom in einem Expansionshub befindlichen Zylinder an die Kurbelwelle 40 angelegt. Diese Kurbelwellen-Schwingungskomponente ist somit eine Schwingung, deren Entstehung im Motor 11 vorausgesagt wird, wenn der angenommene Fall vorliegt, dass diese während des Anlassens des Motors 11 an die Kurbelwelle 40 anzulegenden Arten von Drehmoment an die Kurbelwelle 40 in einem Zustand angelegt werden, in dem der Kolben 41 und die Pleuelstange 42 des jeweiligen Zylinders 11a lose sind. Ein oberes Diagramm in 8 zeigt ein Beispiel einer zeitlichen Änderung dieser Kurbelwellen-Schwingungskomponente.
Als nächstes wird nun die Präzessions-Schwingungskomponente beschrieben. Zuerst wird die Schwingung des Motors 11 für einen Fall ohne Ausgleichsgewichte 40d betrachtet. Wie dies oben beschrieben ist, ist jeder Kurbelzapfen 40b an einer Position vorgesehen, die um die Länge des Kurbelarms 40c von der Rotationsachse der Kurbelwelle 40 getrennt ist. Wird nun die Kurbelwelle 40 in Drehung versetzt, kommt es an der Kurbelwelle 40 zur Entstehung einer Trägheitskraft, die zu einem Zeitpunkt der Hubbewegung des Kolbens 41 des jeweiligen Zylinders 11a erzeugt wird, und eines Moments, der auf der Länge des Kurbelarms 40c basiert. Wie dies in 2 zu sehen ist, sind die Kurbelzapfen 40b zudem so vorgesehen, dass sie um 120 Grad versetzt sind. Dementsprechend gerät, wie dies in einem Beispiel in 4 zu sehen ist, eine an der Kurbelwelle 40 erzeugte Kraft in Z-Achsrichtung aus dem Gleichgewicht. Auf diese Weise wird die Nickschwingung im Motor 11 erzeugt, wie dies in 3 zu sehen ist.
Die Ausgleichsgewichte 40d sind vorgesehen, um das ursächlich durch die Kurbelzapfen 40b hervorgerufene Moment zu reduzieren. In diesem Motor 11 wird als Gewicht des Ausgleichsgewichts 40d ein Gewicht eingestellt, welches das Gewicht des Kurbelzapfens 40b, das halbe Gewicht des Kolbens 41 und das halbe Gewicht der Pleuelstange 42 umfasst. In anderen Worten: im Motor 11 wird ein so genannter Überausgleich (Overbalance Rate) von 50% eingestellt. Falls ein solches Ausgleichsgewicht 40d vorhanden ist, wie dies in 5 dargestellt ist, werden im Ausgleichsgewicht 40d bei Rotation der Kurbelwelle 40 eine Kraft Px in X-Achsrichtung und eine Kraft Pz in Z-Achsrichtung erzeugt. Die Kraft Pz in Z-Achsrichtung vermindert das oben beschriebene Moment, das im Kurbelzapfen 40b erzeugt wird. Da jedoch das Ausgleichsgewicht 40d schwerer als der Kurbelzapfen 40b ist, kommt es im Motor 11 zum Entstehen der Nickschwingung. Die Kraft Px in X-Achsrichtung wird indessen zu einer Kraft, die den Motor 11 in X-Achsrichtung schwingen lässt. Die Kraft Px in X-Achsrichtung des Ausgleichsgewichts 40d im Zylinder 11a von Nr. 1 und die Kraft Px in X-Achsrichtung des Ausgleichsgewichts 40d im Zylinder 11a von Nr. 3 wirken dann in einander entgegengesetzten Richtungen, wie dies in dieser Zeichnung dargestellt ist. In diesem Fall wird in der X-Achsrichtung ein Kräftepaar erzeugt, und im Motor 11 wird die Gierschwingung erzeugt. Mit Entstehen der Nickschwingung und der Gierschwingung gemäß obiger Beschreibung wird dann die Präzession des Motors 11 erzeugt, wie dies in 6 dargestellt ist. Die Präzessions-Schwingungskomponente ist eine Schwingung, die durch diese Präzession des Verbrennungsmotors 11 verursacht wird.
7 zeigt ein Verhältnis zwischen dem im Motor 11 erzeugten Kräftepaar in X-Achsrichtung und dem Kurbelwinkel. Wie dies in diesem Diagramm zu sehen ist, variiert das Kräftepaar in X-Achsrichtung in einem Intervall von 360° KW. Im Motor 11 sind indessen die Kompressionshübe der Zylinder 11a um 240° KW verschoben. Dementsprechend variiert eine Phase des Kräftepaares in X-Achsrichtung in Abhängigkeit davon, welcher Zylinder der drei Zylinder 11a beim Starten des Motors 11 zuerst in den Kompressionshub gebracht wird. Ein mittleres Diagramm in 8 zeigt ein Beispiel einer zeitlichen Änderung dieser Präzessions-Schwingungskomponente. Eine durchgehende Linie L1 zeigt in diesem Diagramm eine zeitliche Änderung der Präzessions-Schwingungskomponente für den Fall, dass der Zylinder 11a von Nr. 1 beim Motorstart zuerst in den Kompressionshub gebracht wird. Eine durchgehende Linie L2 zeigt in diesem Diagramm eine zeitliche Änderung der Präzessions-Schwingungskomponente für den Fall, dass der Zylinder 11a von Nr. 2 beim Motorstart zuerst in den Kompressionshub gebracht wird. Eine durchgehende Linie L3 zeigt in diesem Diagramm eine zeitliche Änderung der Präzessions-Schwingungskomponente für den Fall, dass der Zylinder 11a von Nr. 3 beim Motorstart zuerst in den Kompressionshub gebracht wird. Ein unteres Diagramm in 8 zeigt eine Schwingung, in der die Kurbelwellen-Schwingungskomponente und die Präzessions-Schwingungskomponente kombiniert sind. Es sei darauf hingewiesen, dass eine durchgehende Linie L4 in diesem Diagramm eine Schwingung anzeigt, in der die Kurbelwellen-Schwingungskomponente und die Präzessions-Schwingungskomponente für den Fall, dass der Zylinder 11a von Nr. 1 beim Motorstart zuerst in den Kompressionshub gebracht wird, kombiniert sind. Eine durchgehende Linie L5 in diesem Diagramm zeigt eine Schwingung an, in der die Kurbelwellen-Schwingungskomponente und die Präzessions-Schwingungskomponente für den Fall, dass der Zylinder 11a von Nr. 2 beim Motorstart zuerst in den Kompressionshub gebracht wird, kombiniert sind. Eine durchgehende Linie L6 in diesem Diagramm zeigt eine Schwingung an, in der die Kurbelwellen-Schwingungskomponente und die Präzessions-Schwingungskomponente für den Fall, dass der Zylinder 11a von Nr. 3 beim Motorstart zuerst in den Kompressionshub gebracht wird, kombiniert sind.
Die Phase der Präzessions-Schwingungskomponente für den Fall, dass der Zylinder 11a von Nr. 2 beim Motorstart zuerst in den Kompressionshub gebracht wird, ist einer Phase der Kurbelwellen-Schwingungskomponente im Wesentlichen entgegengesetzt, wie dies in Zeitpunkt t in 8 dargestellt ist. Wie im unteren Diagramm in 8 zu sehen, wird die Schwingung, in der die die Präzessions-Schwingungskomponente für den Fall, dass der Zylinder 11a von Nr. 2 beim Motorstart zuerst in den Kompressionshub gebracht wird, und die Kurbelwellen-Schwingungskomponente kombiniert sind, somit am kleinsten. Dementsprechend wird im Verbrennungsmotor 11 der Zylinder 11a von Nr. 2 als besonderer Zylinder eingestellt. Es sei darauf hingewiesen, dass, wie dies in diesem Diagramm zu sehen ist, die Phase der Präzessions-Schwingungskomponente für den Fall, dass der Zylinder 11a von Nr. 3 beim Motorstart zuerst in den Kompressionshub gebracht wird, im Wesentlichen gleich der Phase der Kurbelwellen-Schwingungskomponente in Motor 11 ist. Die Vibration des Fahrzeugs 1 wird in diesem Falle also erhöht.
Unter Rückkehr zu 1 wird nun die Beschreibung mit der Steuerung des Motors 11 durch die Fahrzeugsteuereinheit 30 fortgesetzt. Wie dies oben beschrieben ist, senkt die Fahrzeugsteuereinheit 30 beim Abschalten des Motors 11 die Drehzahl des Motors 11 über den ersten MG 12. Zu diesem Zeitpunkt ändert die Fahrzeugsteuereinheit 30 die Ansteuerung des ersten MG 12 entsprechend der Drehzahl des Motors 11. Als Steuerung des ersten MG 12 sind eine Drehzahlabsenkungssteuerung, Positionierungssteuerung, Drehmomentfreigabe-Steuerung und Gegenrotationsverhinderungs-Steuerung vorgesehen. Die Ausführung dieser Steuerungsarten erfolgt in einer Reihenfolge von Drehzahlabsenkungssteuerung, Positionierungssteuerung, Drehmomentfreigabe-Steuerung und Gegenrotationsverhinderungs-Steuerung.
Die Drehzahlabsenkungssteuerung wird ausgeführt, wenn der Kurbelwinkel in einen voreingestellten spezifizierten Bestimmungskurbelwinkelbereich fällt. Als spezifizierter Bestimmungskurbelwinkelbereich wird ein Kurbelwinkelbereich eingestellt, in dem der Motor 11 bei Abschaltung einen Zustand einnimmt, in dem der Zylinder 11a von Nr. 2 sich im Kompressionshub befindet, wenn jede der oben genannten Steuerungen ausgehend von diesem Kurbelwinkel ausgeführt wird. Es sei darauf hingewiesen, dass ein solcher Kurbelwinkelbereich über ein Experiment, eine numerische Kalkulation oder dergleichen vorab berechnet und im ROM der Fahrzeugsteuereinheit 30 gespeichert werden kann. Außerdem wird die Drehzahlabsenkungssteuerung so lange ausgeführt, bis die Drehzahl des Motors 11 eine voreingestellte spezifizierte erste Bestimmungsdrehzahl N1 erreicht oder unterschreitet. Die erste Bestimmungsdrehzahl N1 ist eine Drehzahl, bei der die Positionierungssteuerung gestartet wird. Wenn die Drehzahl des Motors 11 die erste Bestimmungsdrehzahl N1 erreicht oder unterschreitet, wird die Positionierungssteuerung gestartet. In dieser Positionierungssteuerung wird das Drehmoment vom ersten MG 12 so ausgegeben, dass die Kurbelwelle 40 einen voreingestellten spezifizierten Sollkurbelwinkel aufweist, wenn der Motor 11 abgeschaltet wird. Es sei darauf hingewiesen, dass als dieser Sollkurbelwinkel beispielsweise der Kurbelwinkel eingestellt wird, bei dem der Zylinder 11a von Nr. 2 im Kompressionshub in der Nähe des oberen Totpunkts positioniert ist, wenn der Motor 11 abgeschaltet wird.
Die Positionierungssteuerung wird so lange ausgeführt, bis die Drehzahl des Motors 11 eine voreingestellte spezifizierte zweite Bestimmungsdrehzahl N2 erreicht oder unterschreitet. Die zweite Bestimmungsdrehzahl N2 ist eine Drehzahl, bei der die Drehmomentfreigabe-Steuerung gestartet wird. Wenn die Drehzahl des Motors 11 die zweite Bestimmungsdrehzahl N2 erreicht oder unterschreitet, wird die Drehmomentfreigabe-Steuerung gestartet. Bei dieser Drehmomentfreigabe-Steuerung wird das Drehmoment des ersten MG 12 auf Null abgesenkt. Die Drehmomentfreigabe-Steuerung wird so lange ausgeführt, bis die Drehzahl des Motors 11 eine dritte Bestimmungsdrehzahl N3 erreicht oder unterschreitet. Die dritte Bestimmungsdrehzahl N3 ist eine Drehzahl, bei der die Gegenrotationsverhinderungs-Steuerung gestartet wird. Es sei darauf hingewiesen, dass die Größenordnungsverhältnisse zwischen der ersten Bestimmungsdrehzahl N1, der zweiten Bestimmungsdrehzahl N2 und der dritten Bestimmungsdrehzahl N3 wie folgt sind: N3 < N2 < N1 < Leerlaufdrehzahl.
Wenn die Drehzahl des Motors 11 die dritte Bestimmungsdrehzahl N3 erreicht oder unterschreitet, wird die Gegenrotationsverhinderungs-Steuerung ausgeführt. In dieser Gegenrotationsverhinderungs-Steuerung wird das Drehmoment vom ersten MG 12 so ausgegeben, dass die Kurbelwelle 40 nicht in einer gegenläufigen Drehrichtung rotiert, die einer normalen Drehrichtung entgegengesetzt ist, in der die Kurbelwelle 40 während des Betriebs des Verbrennungsmotors 11 rotiert, und dass die Kurbelwelle 40 beim Sollkurbelwinkel angehalten wird. Die Gegenrotationsverhinderungs-Steuerung wird so lange ausgeführt, bis der Motor 11 anhält. Mit Anhalten (Abschalten) des Motors 11 hält auch der erste MG 12 an.
9 und 10 zeigen eine Motorabschaltsteuerungs-Routine, die bei Ausführung dafür sorgt, dass die Fahrzeugsteuereinheit 30 den ersten MG 11 ansteuert, wie dies in den Figuren zu sehen. Es sei darauf hingewiesen, dass 10 eine Steuerungsroutine darstellt, die sich an 9 anschließt. Diese Steuerungsroutine wird während des Betriebs des Motors 11 in vorgegebenen Zeitabständen wiederholt ausgeführt. Diese Steuerungsroutine wird zudem parallel zu einer anderen von der Fahrzeugsteuereinheit 30 ausgeführten Steuerungsroutine ausgeführt. Durch Ausführung dieser Steuerungsroutine funktioniert die Fahrzeugsteuereinheit 30 als Steuerungsmittel der Erfindung.
In dieser Steuerungsroutine erfasst die Fahrzeugsteuereinheit 30 zuerst einen Zustand des Fahrzeugs 1 in Schritt S11. Als Zustand des Fahrzeugs 1 werden die Fahrzeuggeschwindigkeit und der Kurbelwinkel erfasst. In diesem Prozess werden zudem auf Grundlage des Ausgangssignals des Kurbelwinkelsensors 32 auch die Drehzahl des Motors 11 und die Zylindernummer des aktuell im Kompressionshub befindlichen Zylinders 11a erfasst. Es sei angemerkt, dass, wenn sich kein Zylinder 11a der drei Zylinder 11a im Kompressionshub befindet, die Zylindernummer des Zylinders 11a erfasst wird, der sich vorher im Kompressionshub befand. Im nächsten Schritt S12 bestimmt die Fahrzeugsteuereinheit 30, ob die oben beschriebene Motorabschaltbedingung eingetreten ist. Falls bestimmt wird, dass die Motorabschaltbedingung nicht eingetreten ist, wird die aktuell laufende Steuerungsroutine beendet.
Falls bestimmt wird, dass die Motorabschaltbedingung eingetreten ist, geht jedoch der Prozess zu Schritt S13 über, und es wird bestimmt, ob der Kurbelwinkel in den oben beschriebenen spezifizierten Bestimmungskurbelwinkelbereich fällt. Falls bestimmt wird, dass der Kurbelwinkel nicht in den Bestimmungskurbelwinkelbereich fällt, wird dieser Prozess wiederholt ausgeführt, bis der Kurbelwinkel in den Bestimmungskurbelwinkelbereich fällt. Falls andererseits bestimmt wird, dass der Kurbelwinkel in den Bestimmungskurbelwinkelbereich fällt, geht der Prozess zu Schritt S14 über, und die Fahrzeugsteuereinheit 30 führt eine Verbrennungsabschaltsteuerung aus. In dieser Verbrennungsabschaltsteuerung wird die Kraftstoffzufuhr zum Motor 11 unterbrochen, und die Verbrennung des Motors 11 wird abgeschaltet. Im nächsten Schritt S15 stellt die Fahrzeugsteuereinheit 30 anhand der Drehzahl des Motors 11 zu einem Zeitpunkt, in dem die Verbrennung abgeschaltet wird, ein Drehzahlabsenkungsmoment ein. Dieses Drehzahlabsenkungsmoment ist ein Drehmoment, das vom ersten MG 12 abgegeben wird, um die Drehzahl des Motors 11 sofort zu vermindern. Da die Drehzahl des Motors 11 zum Zeitpunkt der Verbrennungsabschaltung hoch ist, wird das zum Absenken der Drehzahl des Motors 11 erforderliche Drehmoment erhöht. Da die Drehzahl des Motors 11 zum Zeitpunkt der Abschaltung der Verbrennung des Motors 11 hoch ist, wird also für das Drehzahlabsenkungsmoment ein größerer Wert eingestellt. Es sei darauf hingewiesen, dass dieses Verhältnis über ein Experiment, eine numerische Kalkulation oder dergleichen vorab berechnet und als Kennfeld im ROM der Fahrzeugsteuereinheit 30 gespeichert werden kann. Das Drehzahlabsenkungsmoment kann dann auf Grundlage dieses Kennfelds und der Drehzahl des Motors 11 eingestellt werden.
Im nächsten Schritt S16 führt die Fahrzeugsteuereinheit 30 die Drehzahlabsenkungssteuerung aus. In dieser Drehzahlabsenkungssteuerung wird das eingestellte Drehzahlabsenkungsmoment vom ersten MG 12 ausgegeben, um die Drehzahl des Motors 11 zu verringern. Im nächsten Schritt S17 bestimmt die Fahrzeugsteuereinheit 30, ob die Drehzahl des Motors 11 die erste Bestimmungsdrehzahl N1 erreicht oder unterschritten hat. Falls bestimmt wird, dass die Drehzahl des Motors 11 höher als die erste Bestimmungsdrehzahl N1 ist, kehrt der Prozess zu Schritt S16 zurück, und die Fahrzeugsteuereinheit 30 führt die Schritte S16 und S17 wiederholt aus, bis die Drehzahl des Motors 11 die erste Bestimmungsdrehzahl N1 annimmt oder unterschreitet.
Falls andererseits bestimmt wird, dass die Drehzahl des Motors 11 die erste Bestimmungsdrehzahl N1 erreicht oder unterschritten hat, geht der Prozess zu Schritt S18 über, und ausgehend vom Kurbelwinkel, bei dem bestimmt wird, dass die Drehzahl des Motors 11 die erste Bestimmungsdrehzahl N1 erreicht oder unterschritten hat (nachfolgend auch als erster Kurbelwinkel bezeichnet), stellt die Fahrzeugsteuereinheit 30 ein Positionierdrehmoment ein. Dieses Positionierdrehmoment ist ein Drehmoment, das vom ersten MG 12 so ausgegeben wird, dass die Kurbelwelle 40 den oben beschriebenen Sollkurbelwinkel einnimmt, wenn der Motor 11 die spezifizierte Drehzahl erreicht oder unterschreitet. Es wird angenommen, dass das Drehzahlabsenkungsmoment vom ersten MG 12 kontinuierlich ausgegeben wird, bis die Drehzahl des Motors 11 von der ersten Bestimmungsdrehzahl N1 zur zweiten Bestimmungsdrehzahl N2 wechselt. Beim ersten Kurbelwinkel nimmt der Kurbelwinkel in diesem Fall beim Anhalten des Motors 11 den Sollkurbelwinkel ein, und der erste Kurbelwinkel wird entsprechend dem Sollkurbelwinkel und den Vorgabewerten des Motors 11 berechnet. Hiernach kann ein solcher erster Kurbelwinkel als erster Referenzkurbelwinkel bezeichnet werden. Um den Kurbelwinkel beim Abschalten des Motors 11 auf den Sollkurbelwinkel zu stellen, muss außerdem die Drehmomentausgabe des ersten MG 12 erhöht werden, da sich eine Differenz zwischen dem ersten Kurbelwinkel und dem ersten Referenzkurbelwinkel erhöht. Da die Differenz zwischen dem ersten Kurbelwinkel und dem ersten Referenzkurbelwinkel größer wird, wird dementsprechend für das Positionierdrehmoment ein größerer Wert eingestellt. Dieses Verhältnis zwischen der Differenz von erstem Kurbelwinkel und erstem Referenzkurbelwinkel und dem Positionierdrehmoment kann über ein Experiment, eine numerische Kalkulation oder dergleichen vorab berechnet und als Kennfeld im ROM der Fahrzeugsteuereinheit 30 gespeichert werden. Das Positionierdrehmoment kann dann auf Grundlage dieses Kennfelds und des ersten Kurbelwinkels eingestellt werden.
Als nächstes führt in Schritt S19 von 10 die Fahrzeugsteuereinheit 30 die Positionierungssteuerung aus. In dieser Positionierungssteuerung wird das Drehmoment, das eine Summe aus dem Drehzahlabsenkungsmoment und Positionierdrehmoment ist, vom ersten MG 12 ausgegeben. Im darauffolgenden Schritt S20 bestimmt die Fahrzeugsteuereinheit 30, ob die Drehzahl des Motors 11 die zweite Bestimmungsdrehzahl N2 erreicht oder unterschritten hat. Falls bestimmt wird, dass die Drehzahl des Motors 11 höher als die zweite Bestimmungsdrehzahl N2 ist, kehrt der Prozess zu Schritt S19 zurück, und die Fahrzeugsteuereinheit 30 führt die Schritte S19 und S20 wiederholt aus, bis die Drehzahl des Motors 11 die zweite Bestimmungsdrehzahl N2 annimmt oder unterschreitet.
Falls andererseits bestimmt wird, dass die Drehzahl des Motors 11 die zweite Bestimmungsdrehzahl N2 erreicht oder unterschritten hat, geht der Prozess zu Schritt S21 über, und die Fahrzeugsteuereinheit 30 führt die Drehmomentfreigabe-Steuerung aus. In dieser Drehmomentfreigabe-Steuerung wird der erste MG 12 so gesteuert, dass das Drehmoment des ersten MG 12 mit einer voreingestellten Drehmomentfreigaberate vermindert wird. Es sei darauf hingewiesen, dass die Drehmomentfreigaberate zweckmäßigerweise so eingestellt werden kann, dass das Drehmoment des ersten MG 12 nicht abrupt reduziert wird. Im darauffolgenden Schritt S22 bestimmt die Fahrzeugsteuereinheit 30, ob die Drehzahl des Motors 11 die dritte Bestimmungsdrehzahl N3 erreicht oder unterschritten hat. Falls bestimmt wird, dass die Drehzahl des Motors 11 höher als die dritte Bestimmungsdrehzahl N3 ist, kehrt der Prozess zu Schritt S21 zurück, und die Fahrzeugsteuereinheit 30 führt die Schritte S21 und S22 wiederholt aus, bis die Drehzahl des Motors 11 die dritte Bestimmungsdrehzahl N3 annimmt oder unterschreitet.
Falls andererseits bestimmt wird, dass die Drehzahl des Motors 11 die dritte Bestimmungsdrehzahl N3 erreicht oder unterschritten hat, geht der Prozess zu Schritt S23 über, und ausgehend von demjenigen Kurbelwinkel, bei dem das Drehmoment des ersten MG 12 den Wert Null annimmt (nachfolgend auch als zweiter Kurbelwinkel bezeichnet), stellt die Fahrzeugsteuereinheit 30 ein Gegenrotationsverhinderungs-Moment ein. Dieses Gegenrotationsverhinderungs-Moment ist ein Drehmoment, das vom ersten MG 12 so ausgegeben wird, dass eine Rotation der Kurbelwelle 40 in gegenläufiger Drehrichtung verhindert wird und die Kurbelwelle 40 beim Sollkurbelwinkel angehalten wird. Es wird angenommen, dass das Ausgangsdrehmoment des ersten MG 12 auf Null gesetzt wird, bis die Drehzahl des Motors 11 von der dritten Bestimmungsdrehzahl N3 zu Null wechselt. Beim zweiten Kurbelwinkel nimmt der Kurbelwinkel in diesem Fall beim Abschalten des Motors 11 den Sollkurbelwinkel ein, und der zweite Kurbelwinkel wird entsprechend dem Sollkurbelwinkel und den Vorgabewerten des Motors 11 berechnet. Hiernach kann ein solcher zweiter Kurbelwinkel als zweiter Referenzkurbelwinkel bezeichnet werden. Um den Kurbelwinkel beim Anhalten des Motors 11 auf den Sollkurbelwinkel zu stellen, muss außerdem die Drehmomentausgabe des ersten MG 12 erhöht werden, da sich eine Differenz zwischen dem zweiten Kurbelwinkel und dem zweiten Referenzkurbelwinkel erhöht. Da die Differenz zwischen dem zweiten Kurbelwinkel und dem zweiten Referenzkurbelwinkel größer wird, wird dementsprechend für das Gegenrotationsverhinderungs-Moment ein größerer Wert eingestellt. Dieses Verhältnis zwischen der Differenz von zweitem Kurbelwinkel und zweitem Referenzkurbelwinkel und dem Gegenrotationsverhinderungs-Moment kann über ein Experiment, eine numerische Kalkulation oder dergleichen vorab berechnet und als Kennfeld im ROM der Fahrzeugsteuereinheit 30 gespeichert werden. Das Gegenrotationsverhinderungs-Moment kann dann auf Grundlage dieses Kennfelds und des zweiten Kurbelwinkels eingestellt werden.
Im nächsten Schritt S24 führt die Fahrzeugsteuereinheit 30 die Gegenrotationsverhinderungs-Steuerung aus. In dieser Gegenrotationsverhinderungs-Steuerung wird vom ersten MG 12 das eingestellte Gegenrotationsverhinderungs-Moment ausgegeben. Im darauffolgenden Schritt S25 bestimmt die Fahrzeugsteuereinheit 30, ob der Motor 11 angehalten wurde, das heißt, ob die Drehzahl des Motors 11 den Wert Null angenommen hat. Falls bestimmt wird, dass der Motor 11 nicht angehalten wurde, kehrt der Prozess zu Schritt S24 zurück, und die Fahrzeugsteuereinheit 30 führt die Schritte S24 und S25 wiederholt aus, bis der Motor 11 anhält.
Falls andererseits bestimmt wird, dass der Motor 11 angehalten wurde, geht der Prozess zu Schritt S26 über, und die Fahrzeugsteuereinheit 30 führt eine erste MG-Abschaltsteuerung aus. In dieser ersten MG-Abschaltsteuerung wird das Ausgangsdrehmoment des ersten MG 12 auf Null gesetzt, um den ersten MG 12 abzuschalten. Danach wird die aktuelle Steuerungsroutine beendet.
11 zeigt ein Beispiel von zeitlichen Änderungen für die Drehzahl des Motors 11, die Zylindernummer des derzeit im Kompressionshub befindlichen Zylinders 11 oder des zuvor im Kompressionshub gewesenen Zylinders 11a, das Drehmoment des ersten MG 12 und den Kurbelwinkel zu einem Zeitpunkt, in dem die Motorabschaltsteuerungs-Routine ausgeführt wird, um den Motor 11 abzuschalten. Es sei darauf hingewiesen, dass in diesem Diagramm die Drehmomentausgabe aus dem ersten MG 12 als positives Drehmoment angezeigt ist, wenn der erste MG 12 in der normalen Drehrichtung rotiert, und die Drehmomentausgabe aus dem ersten MG 12 als negatives Drehmoment angezeigt ist, wenn der erste MG 12 in der gegenläufigen Drehrichtung rotiert.
Bei dem in diesem Diagramm dargestellten Beispiel wird zum Zeitpunkt t1 die Motorabschaltbedingung festgestellt und die Drehzahlabsenkungssteuerung ausgeführt. Auf diese Weise wird vom ersten MG 12 das Drehzahlabsenkungsmoment ausgegeben, und dadurch wird die Drehzahl des Motors 11 verringert. Mit Absenken der Drehzahl des Motors 11 auf die erste Bestimmungsdrehzahl N1 wird dann bei Zeitpunkt t2 die Positionierungssteuerung ausgeführt.
Mit Absenken der Drehzahl des Motors 11 auf die zweite Bestimmungsdrehzahl N2 wird bei Zeitpunkt t3 die Drehmomentfreigabe-Steuerung ausgeführt. Mit Absenken der Drehzahl des Motors 11 auf die dritte Bestimmungsdrehzahl N3 wird anschließend bei Zeitpunkt t4 die Gegenrotationsverhinderungs-Steuerung ausgeführt. Mit Anhalten des Motors 11 bei Zeitpunkt t5 wird die erste MG-Abschaltsteuerung ausgeführt und der erste MG 12 abgeschaltet. Außerdem ist zu diesem Zeitpunkt der Zylinder 11a von Nr. 2 im Zustand des Kompressionshubs.
Wie dies bis hierher in der ersten Ausführungsform beschrieben ist, befindet sich der Zylinder 11a von Nr. 2 bei Abschalten des Motors 11 im Kompressionshub. Dieser Zylinder 11a von Nr. 2 wird somit bei jedem Motorstart immer als erster in den Kompressionshub gebracht. Außerdem weist die Präzessions-Schwingungskomponente für den Fall, dass der Zylinder 11a von Nr. 2 sich beim Motorstart im Kompressionshub befindet, eine zur Kurbelwellen-Schwingungskomponente im Wesentlichen entgegengesetzte Phase auf, wie dies in 8 zu sehen ist. Da sich die Schwingungskomponenten in diesem Fall gegenseitig abschwächen, kann die Schwingung des Fahrzeugs 1 beim Starten reduziert werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass in der oben beschriebenen Ausführungsform der Zylinder 11a von Nr. 2 als besonderer Zylinder eingestellt ist; der besondere Zylinder ist jedoch nicht auf diesen Zylinder beschränkt. Von den drei Zylindern 11a wird derjenige Zylinder 11a, bei dem die Präzessions-Schwingungskomponente beim Motorstart die der Kurbelwellen-Schwingungskomponente im Wesentlichen entgegengesetzte Phase aufweist, als besonderer Zylinder eingestellt. Ein solcher Zylinder 11a ändert sich mit den Vorgabewerten des Motors 11, Vorgabewerten des Leistungsverzweigungsmechanismus 14 und dergleichen. Ein solcher Zylinder 11a kann also über ein Experiment, eine numerische Kalkulation oder dergleichen identifiziert werden, und der Zylinder 11a kann als besonderer Zylinder eingestellt werden.
Außerdem wird in der oben beschriebenen Ausführungsform der besondere Zylinder bei Abschalten des Motors 11 in den Zustand des Kompressionshubs versetzt. Der bei Abschalten des Motors 11 vorliegende Zustand des besonderen Zylinders ist jedoch nicht auf diesen Zustand beschränkt. Beispielsweise ist ein Verbrennungsmotor bekannt, bei dem im Zylinder 11a, der bei Abschalten des Motors 11 in den Expansionshub gestellt wird, Kraftstoff eingeschlossen ist und der Kraftstoff beim nächsten Start gezündet wird, um den Motor 11 zu starten. In einem solchen Verbrennungsmotor kann der Motor 11 in dem Zustand angehalten werden, in dem sich der besondere Zylinder im Expansionshub befindet.
Es sei angemerkt, dass der erste MG 12 dem elektrischen Motor der Erfindung entspricht. Der ECO-Schalter 33 entspricht einem Betriebsschalter der Erfindung. Die Drehzahlabsenkungssteuerung und die Positionierungssteuerung entsprechen der Drehzahlabsenkungssteuerung der Erfindung.
(Zweite Ausführungsform)
Als nächstes folgt eine Beschreibung einer Steuerungsvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung unter Verweis auf 12. Es sei angemerkt, dass für das Fahrzeug 1 in dieser Ausführungsform auch auf 1 verwiesen wird. Die mit der ersten Ausführungsform übereinstimmenden Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht weiter beschrieben.
12 zeigt einen Teil der Motorabschaltsteuerungs-Routine, die in dieser Ausführungsform von der Fahrzeugsteuereinheit 30 ausgeführt wird. Es sei darauf verwiesen, dass 12 an Stelle des in 9 dargestellten Teils der ersten Ausführungsform verwendet wird. Ein auf 12 folgender Teil in der Motorabschaltsteuerungs-Routine der vorliegenden Ausführungsform stimmt also auch mit der ersten Ausführungsform, d. h. mit dem Teil in 10, überein.
Auch bei der Motorabschaltsteuerungs-Routine dieser Ausführungsform läuft der Prozess bis Schritt S12 auf ähnliche Weise wie bei der ersten Ausführungsform ab. Falls in Schritt S12 bestimmt wird, dass die Motorabschaltbedingung eingetreten ist, geht der Prozess zu Schritt S14 über und läuft bis zu Schritt S17 analog zur ersten Ausführungsform weiter. Falls in Schritt 17 bestimmt wird, dass die Drehzahl des Motors 11 die erste Bestimmungsdrehzahl N1 erreicht oder unterschritten hat, geht der Prozess zu Schritt S31 über, und die Fahrzeugsteuereinheit 30 erfasst den aktuellen Kurbelwinkel, d. h. den ersten Kurbelwinkel. Im darauffolgenden Schritt S32 stellt die Fahrzeugsteuereinheit 30 anhand des ersten Kurbelwinkels das Positionierdrehmoment ein. In der vorliegenden Ausführungsform wird das Positionierdrehmoment so eingestellt, dass der besondere Zylinder 11a von Nr. 2 bei Abschalten des Motors 11 in den Kompressionshub gebracht wird. Speziell wird ausgehend von einer Differenz zwischen dem ersten Kurbelwinkel und dem voreingestellten Sollkurbelwinkel zuerst eine Kurbelwinkelverschiebung berechnet. Wie dies oben beschrieben ist, wird als dieser Sollkurbelwinkel beispielsweise der Kurbelwinkel eingestellt, bei dem der Zylinder 11a von Nr. 2 im Kompressionshub in der Nähe des oberen Totpunkts positioniert ist, wenn der Motor 11 angehalten ist. Die Kurbelwinkelverschiebung ist dementsprechend ein Winkel, über den die Kurbelwelle 40 sich von der aktuellen Zeit bis zum Anhalten des Motors 11 dreht. Außerdem wird ausgehend von dieser Kurbelwinkelverschiebung das Positionierdrehmoment berechnet. Ein Verhältnis zwischen dem Positionierdrehmoment und der Kurbelwinkelverschiebung kann über ein Experiment, eine numerische Kalkulation oder dergleichen vorab berechnet und als Kennfeld im ROM der Fahrzeugsteuereinheit 30 gespeichert werden. Das Positionierdrehmoment kann dann auf Grundlage dieses Kennfelds berechnet werden.
Nach erfolgter Einstellung des Positionierdrehmoments geht der Prozess zu Schritt S19 über, und der weitere Prozess läuft analog zur ersten Ausführungsform weiter.
Wie dies in der vorliegenden Ausführungsform bis hierher beschrieben ist, wird das Positionierdrehmoment so eingestellt, dass der Zylinder 11a von Nr. 2 bei Abschalten des Motors 11 in den Kompressionshub gebracht wird und die Positionierungssteuerung mit Hilfe dieses Positionierdrehmoments ausgeführt wird. Der Zylinder 11a von Nr. 2 kann dementsprechend bei Abschalten des Motors 11 in den Kompressionshub versetzt werden. Da der Zylinder 11a von Nr. 2 beim Motorstart als erster in den Kompressionshub gelangt, können auf diese Weise die Präzessions-Schwingungskomponente und die Kurbelwellen-Schwingungskomponente im Wesentlichen entgegengesetzte Phasen aufweisen. Dadurch kann die Schwingung des Fahrzeugs 1 beim Motorstart vermindert werden.
(Dritte Ausführungsform)
Es folgt eine Beschreibung einer Steuerungsvorrichtung nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung unter Verweis auf 13. Es sei angemerkt, dass für das Fahrzeug 1 in dieser Ausführungsform auch auf 1 verwiesen wird. Die mit der ersten Ausführungsform übereinstimmenden Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht weiter beschrieben.
13 zeigt einen Teil der Motorabschaltsteuerungs-Routine, die in dieser Ausführungsform von der Fahrzeugsteuereinheit 30 ausgeführt wird. Es sei darauf verwiesen, dass 13 an Stelle des in 9 dargestellten Teils der ersten Ausführungsform verwendet wird. Ein auf 13 folgender Teil in der Motorabschaltsteuerungs-Routine der vorliegenden Ausführungsform stimmt also auch mit der ersten Ausführungsform, d. h. mit dem Teil in 10, überein.
Auch bei der Motorabschaltsteuerungs-Routine dieser Ausführungsform läuft der Prozess bis Schritt S12 auf ähnliche Weise wie bei der ersten Ausführungsform ab. Falls in Schritt S12 bestimmt wird, dass die Motorabschaltbedingung eingetreten ist, geht der Prozess zu Schritt S41 über, und die Fahrzeugsteuereinheit 30 bestimmt, ob der ECO-Schalter 33 ausgeschaltet (OFF) ist. Falls bestimmt wird, dass der ECO-Schalter 33 ausgeschaltet (OFF) ist, geht der Prozess zu Schritt S13 über, und der weitere Prozess läuft analog zur ersten Ausführungsform weiter. Falls andererseits bestimmt wird, dass der ECO-Schalter 33 eingeschaltet (ON) ist, geht der Prozess zu Schritt S14 über, und der weitere Prozess läuft analog zur ersten Ausführungsform weiter.
Wie dies in der vorliegenden Ausführungsform bis hierher beschrieben ist, wird Schritt S13 ausgelassen, wenn der ECO-Schalter eingeschaltet (ON) ist. Dementsprechend lässt sich ein Zeitraum ab Eintreten der Motorabschaltbedingung bis Ausführung der Verbrennungsabschaltsteuerung verkürzen. Damit lässt sich die Kraftstoffeinsparung verbessern. Schritt S13 wird hingegen ausgeführt, wenn der ECO-Schalter 33 ausgeschaltet (OFF) ist. Dementsprechend wird der Motor 11 in dem Zustand angehalten, in dem der Zylinder 11a von Nr. 2 sich im Kompressionshub befindet. Dadurch kann die Schwingung des Fahrzeugs 1 beim Motorstart vermindert werden.
Die Erfindung ist nicht auf die einzelnen oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann in verschiedenen Ausgestaltungen realisiert werden. Beispielsweise ist der Verbrennungsmotor, auf den die Erfindung angewendet wird, nicht auf den im Hybridfahrzeug verbauten Verbrennungsmotor beschränkt. Die Erfindung kann auf einen Verbrennungsmotor für ein Fahrzeug angewendet werden, in dem der Verbrennungsmotor als einzige Kraftquelle eingebaut ist.
Außerdem kann der Elektromotor auf kraftübertragungsfähige Weise mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden sein. Hierbei kann der Elektromotor direkt mit der Kurbelwelle verbunden sein.

Claims

Steuerungsvorrichtung, die auf einen Dreizylinder-Verbrennungsmotor angewendet wird, der in einem Fahrzeug eingebaut ist und bei dem ein elektrischer Motor auf kraftübertragungsfähige Weise mit einer Kurbelwelle verbunden ist, wobei die Steuerungsvorrichtung Folgendes umfasst: Steuerungsmittel zum Steuern des Ausgangsdrehmoments des elektrischen Motors zu einem Zeitpunkt, in dem der Verbrennungsmotor so abgeschaltet wird, dass der Verbrennungsmotor in einem Zustand angehalten wird, in dem ein voreingestellter besonderer Zylinder sich in einem Kompressionshub oder einem Expansionshub befindet, wobei der besondere Zylinder ein Zylinder ist, in dem zwischen einer Schwingungskomponente, die infolge einer Präzession des Verbrennungsmotors für den Fall erzeugt wird, dass der Verbrennungsmotor aus einem Zustand heraus gestartet wird, in dem sich der besondere Zylinder im Kompressionshub oder im Expansionshub befindet, und einer vorhergesagten Schwingungskomponente, die im Fahrzeug für den angenommenen Fall erzeugt wird, dass ein bei einem Start des Verbrennungsmotors an die Kurbelwelle anzulegendes Drehmoment an die Kurbelwelle in einem Zustand angelegt wird, in dem ein Kolben und eine Pleuelstange jedes Zylinders lose sind, ein sich gegenseitig abschwächendes Verhältnis hergestellt wird.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei für den Fall, dass eine spezifizierte Motorabschaltbedingung eintritt und ein Kurbelwinkel des Verbrennungsmotors in einen voreingestellten spezifizierten Bestimmungskurbelwinkelbereich fällt, das Steuerungsmittel die Verbrennung des Verbrennungsmotors abschaltet und dann eine Drehzahlabsenkungssteuerung zum Verringern einer Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle durch Ausgabe eines Drehmoments aus dem elektrischen Motor ausführt, und als Bestimmungskurbelwinkelbereich ein Kurbelwinkelbereich eingestellt wird, in dem der Verbrennungsmotor in einem Zustand angehalten wird, in dem sich der besondere Zylinder im Kompressionshub oder im Expansionshub befindet, indem die Drehzahlabsenkungssteuerung gestartet wird, wenn der Kurbelwinkel des Verbrennungsmotors in den Bestimmungskurbelwinkelbereich fällt.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Fahrzeug mit einem Betriebsschalter versehen ist, durch den ein Fahrer das Fahrzeug anweist, in einer Betriebsart zu fahren, bei welcher der Schwerpunkt auf der Kraftstoffeinsparung liegt, und das Steuerungsmittel die Verbrennung des Verbrennungsmotors abschaltet und dann die Drehzahlabsenkungssteuerung für den Fall ausführt, dass der Betriebsschalter ausgeschaltet ist, die Motorabschaltbedingung eingetreten ist und der Kurbelwinkel des Verbrennungsmotors in den Bestimmungskurbelwinkelbereich fällt, und die Verbrennung des Verbrennungsmotors abschaltet und dann die Drehzahlabsenkungssteuerung für den Fall ausführt, dass der Betriebsschalter eingeschaltet ist und die Motorabschaltbedingung eingetreten ist.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei für den Fall, dass die spezifizierte Motorabschaltbedingung eintritt, das Steuerungsmittel die Verbrennung des Verbrennungsmotors abschaltet und dann eine Drehzahlsteuerung zum Absenken einer Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle durch Ausgabe eines Drehmoments aus dem elektrischen Motor ausführt, und eine Größenordnung des vom Elektromotor ausgegebenen Drehmoments in der Drehzahlsteuerung so eingestellt ist, dass der besondere Zylinder in den Zustand des Kompressionshubs oder des Expansionshubs versetzt wird, wenn der Verbrennungsmotor abgeschaltet wird.