DE60015820T2

DE60015820T2 - Anlassregelvorrichtung für Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE60015820T2
Application number: DE60015820T
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Fujisawa-shi Ogane; Masaaki Yokosuka-shi Uchida; Yuki Yokohama-shi Nakajima; Takahiro Yokosuka-shi Yoshino
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-01-18
Filing date: 2000-01-17
Publication date: 2005-03-31
Anticipated expiration: 2020-01-18
Also published as: EP1020640A2; JP3546735B2; JP2000205003A; DE60015820D1; EP1020640B1; US6291902B1; EP1020640A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Motorsteuersystem zum Steuern eines Starts eines Motors gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein Motorsteuersystem eines solchen Typs ist in der US 5,495,127 gezeigt. Dieses Dokument zum Stand der Technik offenbart eine Startvorrichtung für einen Motor, ein Generator/Motor-Gerät fähig zum Anlassen eines Motors durch einen Motorbetrieb, wenn es mit Antriebsstrom versorgt wird, und zum Erzeugen von elektrischer Leistung durch Generatorbetrieb, wenn es von dem Motor angetrieben wird, einen Kurbelwinkelsensor zum Ermitteln eines Kurbelwinkels des Motors und eine Leistungssteuereinheit zum Wechseln der Betriebsmodi.
Anstelle eines gewöhnlichen Gleichstromanlassmotors verwenden manche Startsysteme einen Wechselstrom-Motor/Generator mit einer Stromerzeugungsfunktion zusätzlich zu einer Motorfunktion. In einem in der japanischen Patentveröffentlichung Kokai Nr. H7-119594 gezeigten Beispiel ist ein Motor/Generator direkt mit einer Kurbelwelle eines Motors verbunden.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Steuern eines Starts eines Motors bereitzustellen, um effektiv ein Überschreiten der Drehzahl zu beschränken.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, die fähig ist, ein Überschreiten mit angemessener Zeitsteuerung zum Starten der Stromerzeugung eines Motors/Generators zu verhindern, und mit einer angemessenen Stromerzeugungsmenge zum effektiven Verhindern des Überschreitens.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Motorsteuersystem: einen Motor für ein Fahrzeug; einen Motor/Generator mit einem Antriebsmodus zum Antreiben des Motors, um den Motor zu starten, und einem Stromerzeugungsmodus zum Umwandeln mechanischer Energie des Motors in elektrische Energie; ein erstes Eingabegerät zum Erzeu gen eines Fahrzeugstartkommandosignals; ein zweites Eingabegerät zum Ermitteln einer Drehzahl des Motors; und ein Steuergerät zum Starten eines Motoranlassbetriebs, um den Motor in Antwort auf das Startkommandosignal durch Betätigen des Motor/Generators im Antriebsmodus anzulassen, um eine Zeit vom Starten des Motoranlassbetriebs zu messen, bis die Drehzahl einen vorbestimmten Drehzahlwert erreicht, um eine Erzeugungsmenge an elektrischer Leistung in Übereinstimmung mit der Zeit zu berechnen, und um die Stromerzeugung des Motor/Generators in Übereinstimmung mit der Leistungserzeugungsmenge nach der Ankunft der Drehzahl bei dem vorbestimmten Drehzahlwert zu steuern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht darstellend ein Motorsteuersystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Flussdiagramm darstellend einen Steuerprozess gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
3 ist ein Schaubild darstellend eine Kennlinie eines in dem Steuerprozess der 2 benutzten Stromerzeugungsdrehmoments.
4 ist ein Ablaufdiagramm zum Darstellen von Vorgängen des Steuersystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durch durchgezogene Linien im Vergleich mit einem Startsystem ohne Steuerung, angezeigt durch Zweipunktstrichpunktlinien.
5 ist ein Flussdiagramm darstellend einen Steuerprozess gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Ablaufdiagramm zum Darstellen von Vorgängen des Steuersystems gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
7 ist ein Flussdiagramm darstellend einen Steuerprozess gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
8 ist ein Ablaufdiagramm zum Darstellen von Vorgängen des Steuersystems gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.
9 ist ein Flussdiagramm darstellend einen Steuerprozess gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
10 ist ein Ablaufdiagramm zum Darstellen von Vorgängen des Steuersystems gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
1 zeigt schematisch ein Fahrzeug, ausgestattet mit einem Motorsteuersystem (oder ein Motorstartsteuersystem), welches in den veranschaulichten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Das Motorsteuersystem ist eine Kombination eines steuernden Systems und eines gesteuerten Systems.
Wie in 1 gezeigt wird, ist ein Motor/Generator 2 zwischen einen Motor 1 und ein Getriebe 3 geschaltet. Der Motor/Generator 2 ist eine Maschine, die eine Funktion eines elektrischen Motors und eine Funktion eines elektrischen Generators kombiniert.
Der Motor/Generator 2 dieses Beispiels ist direkt mit einer Kurbelwelle des Motors 1 verbunden, so dass der Motor/Generator 2 synchron mit dem Motor 1 rotiert. Das Getriebe 3 dieses Beispiels ist ein stufenlos variables Automatikgetriebe (CVT) umfassend einen Drehmomentwandler 4, eine Vorwärts-Rückwärts-Kupplung 5 und ein stufenlos variables Getriebe nach Riemen-Bauart 6. Das Antriebsdrehmoment des Motors 1 wird durch das Getriebe 3 auf eine Antriebswelle 7 und ein Antriebsrad 8 des Fahrzeugs übertragen.
Anstelle der Direktantriebsverbindung zwischen dem Motor 1 und dem Motor/Generator 2, ist es möglich, einen Riemenantrieb oder einen Kettenantrieb zwischen der Kurbelwelle des Motors 1 und dem Motor/Generator 2 zu verwenden. Das Getriebe 3 kann ein Mehr-Ganggetriebe wie ein Automatikgetriebe mit einem automatisch schaltenden Planetengetriebezug anstelle des CVT-Getriebes sein.
Eine elektrische Leistungssteuereinheit 12 schaltet einen Betriebsmodus des Motors/Generators 2 zwischen einem Antriebsmodus (oder Motormodus) und einem angetriebenen Modus (Generatormodus) um. Ferner steuert die Leistungssteuereinheit 12 die Versorgung von elektrischer Leistung aus einer Batterie 13 zum Motor/Generator 2 im Antriebsmodus, und steuert ferner die Stromerzeugung des Motors/Generators 2 und die Aufladung der Batterie 13 in dem angetriebenen Modus.
Ein Drehzahlsensor 9 ist ein Sensor zum Messen einer Drehzahl von zumindest dem Motor 1 oder dem Motor/Generator 2. In diesem Beispiel ist der Drehzahlsensor 9 in der Gestalt eines Kurbelwinkelsensors. Ein Sensorsignal vom Drehzahlsensor 9 wird an eine Startsteuereinheit 10 ausgegeben.
Ein Bremsensensor 11 misst einen Eindrückgrad eines Bremspedals des Fahrzeugs. Ein Sensorsignal des Bremsensensors 11 wird an die Startsteuereinheit 10 ausgegeben.
Im Einklang mit den Sensorsignalen vom Drehzahlsensor 9 und dem Bremsensensor 11 gibt die Startsteuereinheit 10 an die Leistungssteuereinheit 12 ein Zieldrehmoment und eine Zieldrehzahl für den Motor/Generator 2 aus, und steuert dabei den Start des Motors 1 durch Steuern des Motors/Generators 2 durch die Leistungssteuereinheit 12.
Die Startsteuereinheit 10 dieses Beispiels ist in einer Motorsteuereinheit ausgebildet. Jedoch ist es optional die Startsteuereinheit 10 in einem integrierten Steuergerät zum Steuern der Gesamtheit des Fahrzeugantriebs vorzusehen.
Dieses Startsteuersystem kann als Hauptkomponente eines automatischen Motorstopp-Neustartsystems benutzt werden. Wenn das Fahrzeug nach einem Motoraufwärmbetrieb zum Stehen gebracht wird, stoppt das Motorsteuersystem den Motor vorübergehend durch Absperren der Kraftstoffeinspritzung nach dem Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer, wenn das Bremspedal vom Fahrer durchgedrückt wird, die Fahrzeuggeschwindigkeit annähernd gleich Null Stundenkilometer, und die Drehzahl gleich einer Leerlaufdrehzahl ist. Danach, wenn der Fahrer das Bremspedal freigibt (und wenn sich der Wahlhebel in einem Fahrbereich befindet, etc.), startet das Motorsteuersystem den Motor neu entsprechend dem Startsteuerprozess dieses Ausführungsbeispiels, wie in 2 gezeigt wird. In diesem Beispiel wird die Kraftstoffeinspritzung und die Zündung für den Motor durch die Motorsteuereinheit gesteuert.
Bei Schritten S1 und S2 überprüft die Startsteuereinheit 10 ob es ein Motorstartkommando gibt. In diesem Beispiel liest die Startsteuereinheit 10 das Bremsensignal im Schritt S1 und bestätigt das Vorliegen eines Motorstartkommandos im Schritt S2, wenn das Bremsensensorsignal ausgeht (durch Freigeben des Bremspedals).
Wenn das Bremspedal freigegeben wird und damit das Bremsensensorsignal ausgeht, geht die Startsteuereinheit 10 auf die Schritte S3 bis S5 vor zum Festsetzen einer Zieldrehzahl Ni für den Motor 1, treibt den Motor/Generator 2 an um die Zieldrehzahl Ni zu erreichen und startet einen Zählbetrieb eines Zeitmessers. In diesem Beispiel ist die Zieldrehzahl Ni gleichgesetzt auf eine Leerlaufdrehzahl des Motors 1 (beispielsweise 700 Umdrehungen pro Minute).
In diesem Fall wird das Antriebsdrehmoment des Motors/Generators 2 gesteuert, um das Eingangsdrehmoment des Drehmomentwandlers 4 des Automatik-CVT-Getriebes 3 gleich einem Drehmoment zu machen, welches der Kraft des Kriechens entspricht. Wenn die Motordrehzahl Ne sich auf eine vorbestimmte Drehzahl erhöht, startet das Motorsteuersystem die Kraftstoffeinspritzung um den Motor zu befeuern, und senkt das Antriebsdrehmoment des Motors/Generators 2.
In den Schritten S6 und S7 überprüft die Startsteuereinheit 10, ob der Motor 1 einen vollständigen Explosionszustand erreicht hat, durch Überprüfen ob die aus dem Sensorsignal des Drehzahlsensors 9 ermittelte Drehzahl Ne die Zieldrehzahl Ni erreicht hat.
Wenn die Motordrehzahl Ne gleich oder größer als Ni wird, stoppt die Startsteuereinheit 10 die Zeitmesserzählung in einem Schritt S8, berechnet eine Stromerzeugungsmenge (Stromerzeugungsdrehmoment) Tg des Motors/Generators 2 im Einklang mit der Zählung t1 des Zeitmessers in einem Schritt S9, und schaltet den Steuermodus des Motors/Generators 2 in einem Schritt S10 auf den Stromerzeugungsmodus um, um das berechnete Stromerzeugungsdrehmoment Tg zu erhalten.
Deshalb steuert dieses Steuersystem den Motor/Generator 2 zum Erzeugen von Strom, um ein Überschuss des Motordrehmoments zu absorbieren, und beschränkt dadurch eine Erhöhung der Motordrehzahl Ne.
Das Stromerzeugungsdrehmoment Tg wird bestimmt aus der Zeit t1 vom Start des Motoranlassbetriebs bis zu dem Zeitpunkt, bei dem die Drehzahl Ne gleich oder größer als Ni wird, durch Auslesen eines Kennfeldes mit einer Charakteristik wie in 3 gezeigt wird. In einem Anfangsstadium des Motoranlassbetriebs baut sich der Einlassunterdruck (oder Einlassvakuum) des Motors nicht gut auf, so dass ausreichend Einlassluft angesaugt wird. Dementsprechend wird das erzeugte Motordrehmoment verhältnismäßig groß. Mit dem Laufe der Zeit wird das Einlassvakuum stabil und das erzeugte Motordrehmoment wird konstant oder gleichmäßig. Deshalb wird das Leistungserzeugungsdrehmoment Tg gleichgesetzt auf einen großen Wert um ein relativ großes Motordrehmoment zu absorbieren wenn die Zählzeit t1 klein ist. Wenn die Zählzeit t1 steigt, sinkt das Leistungserzeugungsdrehmoment Tg und konvergiert auf einen vorbestimmten konstanten Wert. Die Leistungserzeugungsmenge Tg in dem in 3 gezeigten Beispiel sinkt monoton, wenn die Menge t1, die die Zeit von einem Start des Anlassbetriebs bis zur Ankunft bei der Zieldrehzahl Ni repräsentiert, ansteigt.
Nach dem Start der Leistungserzeugung durch den Motor/Generator 2 im Schritt S10 überprüft die Startsteuereinheit 10 in den Schritten S11 und S12, ob eine Differenz (Ne – Ni) zwischen der gemessenen Drehzahl Ne und der Zieldrehzahl Ni gleich oder geringer als ein vorbestimmter Differenzwert ΔNi ist.
Wenn die Differenz (Ne – Ni) zwischen der gemessenen Drehzahl Ne und der Zieldrehzahl Ni gleich oder geringer wird als der vorbestimmte Differenzwert ΔNi, geht die Startsteuereinheit 10 vom Schritt S12 auf die Schritte S13 und S14 vor, um die Drehzahl zu steuern. In diesem Drehzahlsteuerbetrieb steuert das Steuersystem den Antrieb und die Leistungserzeugung des Motors/Generators 2 im Einklang mit der Differenz zwischen der gemessenen Drehzahl Ne und der Zieldrehzahl Ni, so dass die gemessene Drehzahl Ne gleich der Zieldrehzahl Ni wird. Deshalb führt das Steuersystem diesen Drehzahlsteuerbetrieb aus, um die Abweichung der gemessenen Drehzahl Ne von der Zieldrehzahl Ni durch Steuern der Antriebs- und Leistungserzeugung des Motors/Generators 2 auf Null zu reduzieren.
Danach, in den Schritten S15 bis S19, überwacht die Startsteuereinheit 10 die Differenz zwischen der gemessenen Drehzahl Ne und der Zieldrehzahl Ni, und ein Drehmomentkommando, welches ein Zieldrehmoment Ts des Motors/Generators 2 darstellt, und beendet die Steuerung der Antriebs- und Leistungserzeugung des Motors/Generators 2, wenn die Differenz zwischen der gemessenen Drehzahl Ne und der Zieldrehzahl Ni gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert ΔNi ist, und ob das Zieldrehmoment Ts des Motors/Generators 2 gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ΔTs ist.
Das derart konstruierte Startsteuersystem kann die Überschussmenge in der Motordrehzahl während des Motoranlassbetriebs ausreichend reduzieren. Dieses Startsteuersystem kommandiert den Motor/Generator 2 zum Anlassen des Motors 1 in Antwort auf ein Motorstartkommando. Der Motor 1 wird von dem Motor/Generator 2 bis zur vollständigen Verbrennung angekurbelt und erhöht seine Drehzahl sanft auf die Zieldrehzahl Ni, wie im Ablaufdiagramm der 4 gezeigt wird. Die Drehzahl läuft sich sanft auf die Zieldrehzahl Ni ein, ohne exzessive Erhöhungen.
Wenn die Drehzahl Ne die Zielleerlaufdrehzahl Ni erreicht, wird der Motor/Generator 2 auf den Stromerzeugungsmodus geschaltet (vor dem Auftreten von Überdrehen), und die Stromerzeugungsmenge Tg wird auf der Basis der Zeit t1 vom Start des Motoranlassbetriebs bis zur Ankunft bei der Zieldrehzahl Ni festgesetzt. Deshalb kann dieses Steuersystem das Überdrehen der Motordrehzahl angemessen beschränken, durch Verhindern, dass die Drehzahl die Leerlaufdrehzahl Ni exzessiv überschreitet.
Wenn nach der Steuerung des Überdrehens die Differenz zwischen der gemessenen Drehzahl Ne und der Zielleerlaufdrehzahl Ni gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert ΔNi wird, steuert das Steuersystem den Motor/Generator 2 im Antriebsmodus oder dem Stromerzeugungsmodus im Einklang mit der Differenz zwischen der gemessenen Drehzahl Ne und der Zieldrehzahl Ni, um so die Differenz auf Null zu reduzieren. Folglich nähert sich die Drehzahl sanft der Zieldrehzahl an, und das Steuersystem beendet die Steuerung der Antriebs- und Leistungserzeugung des Motors/Generators 2 schnell.
Deshalb kann dieses Steuersystem einen Schock beim Motorstart verhindern, sanft die Antriebskraft beim Fahrzeugstart erhöhen, und die Zuverlässigkeit des automatischen Motorstopp- und Neustartsystems verbessern.
5 zeigt einen Steuerprozess gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im zweiten Ausführungsbeispiel wird der Motor/Generator 2 auf den Stromerzeugungsmodus geschaltet, wenn die Motordrehzahl Ne eine vorbestimmte Kurbeldrehzahl erreicht.
In den Schritten S21 und S22 überprüft die Startsteuereinheit 10 ob es ein Motorstartkommando gibt, wie in den Schritten S1 und S2 der 2.
Wenn es ein Motorstartkommando gibt, bestimmt die Startsteuereinheit 10 eine Zielkurbeldrehzahl NiL für den Motor 1 in einem Schritt S23, treibt den Motor/Generator 2 an, um die Zielkurbeldrehzahl NiL zu erreichen, und startet die Zeitmesserzählung. Die Zielkurbeldrehzahl NiL wird auf einen Wert kleiner als die Zielleerlaufdrehzahl Ni eingestellt. Beispielsweise ist die Zielkurbeldrehzahl auf ungefähr 500 Umdrehungen pro Minute eingestellt (eine vollständige-Verbrennung Drehzahl) wohingegen die Zielleerlaufdrehzahl Ni 700 Umdrehungen pro Minute beträgt.
Wenn die Motordrehzahl eine vorbestimmte Motordrehzahl erreicht, startet das Steuersystem die Kraftstoffeinspritzung, befeuert den Motor 1, und reduziert das Antriebsdrehmoment des Motors/Generators 2.
In den Schritten S26 und S27 überprüft die Startsteuereinheit 10 ob die Drehzahl Ne gleich oder größer als die Kurbeldrehzahl NiL wird.
Wenn die Drehzahl Ne die Kurbeldrehzahl NiL erreicht, fährt die Startsteuereinheit 10 mit den Schritten S28 bis S30 fort, bei welchen die Startsteuereinheit 10 die Zeitmesserzählung beendet, ein Leistungserzeugungsdrehmoment TgL im Einklang mit der Zählzeit T2 bestimmt und den Motor/Generator 2 auf den Stromerzeugungsmodus umschaltet, um das berechnete Stromerzeugungsdrehmoment TgL zu erhalten.
Deshalb, wenn die Drehzahl Ne die Kurbeldrehzahl NiL kleiner als oder gleich der Leerlaufdrehzahl erreicht, schaltet das Steuersystem den Betriebsmodus des Motors/Generators 2 vom Antriebsmodus auf den Stromerzeugungsmodus, um einen Überschuss des Motordrehmoments zu absorbieren.
Das Stromerzeugungsdrehmoment TgL wird bestimmt aus dem Zeitintervall t2 vom Start des Motoranlassens bis zur Ankunft der Drehzahl bei der Kurbeldrehzahl NiL, durch Auslesen eines Kennfeldes mit einer Charakteristik ähnlich zu der in 3 gezeigten Charakteristik. Das Stromerzeugungsdrehmoment TgL sinkt monoton und weich mit dem Anstieg des Zeitintervalls t2, ähnlich wie das Stromerzeugungsdrehmoment Tg wie in 3 gezeigt wird.
Wenn der Motor 1 in einem Zustand vollständiger Verbrennung ist, steigt die Drehzahl kontinuierlich nach dem Start der Stromerzeugung durch den Motor/Generator 2 an. Die Startsteuereinheit 10 überprüft, ob die Differenz zwischen der Drehzahl Ne und der Zielleerlaufdrehzahl Ni (700 U/min in diesem Beispiel) gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert ΔNi in den Schritten S31 und S32 ist.
Wenn der absolute Wert der Differenz zwischen Ne und Ni gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert ΔNi wird, geht die Startsteuereinheit 10 auf die Schritte S33 und S34 vor, und führt die Drehzahlsteuerung durch die Antriebs- und Stromerzeugung des Motors/Generators 2 im Einklang mit der Differenz zwischen Ne und Ni durch.
Wenn der Absolutwert der Differenz zwischen der Drehzahl Ne und der Zielleerlaufdrehzahl Ni größer ist als der vorbestimmte Wert ΔNi, geht die Startsteuereinheit 10 vom Schritt S32 auf einen Schritt S40 vor, und überprüft in dem Schritt S40, ob die Drehzahl Ne gleich oder größer als eine vorbestimmte Motorabwürgbeurteilungsdrehzahl Nie ist. Wenn Ne kleiner ist als Nie, beurteilt die Startsteuereinheit 10, dass der Motor 1 nicht in dem Zustand der vollständigen Verbrennung ist, und geht zurück zu dem Schritt S21, um den Anlassbetrieb der Schritte S23 und der folgenden Schritte zu wiederholen.
Nach dem Schritt S34, überwacht die Startsteuereinheit 10 die Drehzahl Ne und das Zieldrehmoment Ts des Drehmomentkommandos für den Motor/Generator Ts in den Schritten S35 bis S39, und beendet die Antriebs- und Leistungserzeugungssteuerung des Motors/Generators 2, wenn die Differenz zwischen Ne und Ni gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert ΔNi wird, und zur selben Zeit das Zieldrehmoment Ts des Drehmomentkommandos gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert ΔTs ist.
Wenn der Absolutwert der Differenz |Ne – Ni| zwischen Ne und Ni größer als ΔNi wird, geht die Startsteuereinheit 10 vom Schritt S36 auf einen Schritt S41 vor, und überprüft in dem Schritt S41, ob die Drehzahl Ne gleich oder höher als die vorbestimmte Motorabwürgbeurteilungsdrehzahl Nie ist. Wenn Ne kleiner als Nie ist, beurteilt die Startsteuereinheit 10, dass der Motor 1 nicht in dem Zustand der vollständigen Verbrennung ist, und geht zurück auf den Schritt S21, um den Anlassbetrieb der Schritte S23 und der nachfolgenden Schritte zu wiederholen.
Das Startsteuersystem gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann verhindern, dass die Drehzahl die Zielleerlaufdrehzahl Ni übersteigt, und dabei ausreichend die Überschussmenge der Motordrehzahl während des Motorstartbetriebs reduzieren, wie in 6 gezeigt wird. Wenn die Motordrehzahl Ne die Kurbeldrehzahl NiL erreicht, schaltet das Steuersystem den Motor/Generator 2 auf den Stromerzeugungsmodus, und lässt den Motor/Generator 2 einen abrupten Drehmomentanstieg aufgrund der vollständigen Verbrennung im Motor 1 absorbieren. Die Motordrehzahl Ne steigt sanft auf die Zielleerlaufdrehzahl Ni an.
Deshalb kann das Steuersystem einen Schock beim Motorstart verhindern, und die Antriebskraft beim Fahrzeugstart erhöhen.
Überdies, wenn die Verbrennung unvollständig ist, kann dieses Steuersystem ein Abwürgen des Motors aufgrund des Umstellens des Motors/Generators 2 auf den Stromerzeugungsmodus verhindern.
7 zeigt einen Steuerprozess gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wenn die Motordrehzahl Ne die vorbestimmte Kurbeldrehzahl erreicht, schaltet das Steuersystem gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel den Betriebsmodus des Motors/Generators 2 zwischen dem Antriebsmodus und dem Stromerzeugungsmodus um, während es die Drehzahl überwacht, und erhöht dabei die Motordrehzahl auf die Zielleerlaufdrehzahl.
In den Schritten S51 und S52, die in 7 gezeigt sind, überprüft die Startsteuereinheit 10 ob ein Motorstartkommando vorhanden ist, wie in den Schritten S1 und S2 der 2.
Wenn es ein Motorstartkommando gibt, bestimmt die Startsteuereinheit 10 eine Zielkurbeldrehzahl NiL (500 U/min in diesem Beispiel) für den Motor 1 in einem Schritt S53, und treibt den Motor/Generator 2 an, um die Zielkurbeldrehzahl NiL in einem Schritt S54 zu erreichen.
Wenn die Motordrehzahl eine vorbestimmte Motordrehzahl erreicht, startet das Steuersystem die Kraftstoffeinspritzung, befeuert den Motor 1, und reduziert das Antriebsdrehmoment des Motors/Generators 2.
In den Schritten S55 und S56, überprüft die Startsteuereinheit 10, ob die Drehzahl Ne gleich oder größer als die Kurbeldrehzahl NiL wird.
Wenn die Motordrehzahl Ne die Kurbeldrehzahl NiL erreicht, geht die Startsteuereinheit 10 auf die Schritte S57 bis S62 vor, und steuert den Motor/Generator 2 im Antriebsmodus und dem Stromerzeugungsmodus, um die Drehzahl kontinuierlich zu erhöhen. Die Startsteuereinheit 10 setzt eine (Durchgangs-)Zielmotordrehzahl Nis in dem Schritt S57 fest, und steuert die Antriebs- und Leistungserzeugung des Motors/Generators 2 im Einklang mit der Drehzahl Ne und der Zieldrehzahl Nis, so dass die gemessene Drehzahl der Zieldrehzahl Nis nachfolgt. Die Zieldrehzahl Nis wird schrittweise erhöht durch Addieren einer vorbestimmten Menge ΔNis zu der Kurbeldrehzahl NiL einmal in jedem Zyklus einer vorbestimmten Zeitdauer.
Wenn der Absolutwert der Differenz zwischen Ne und Ni größer als ΔNi ist, geht die Startsteuereinheit 10 von dem Schritt S60 zu den Schritten S61 und S62 vor. Im Schritt S61 wird die Zieldrehzahl Nis durch die vorbestimmte Menge ΔNis erhöht. Danach wird die vorbestimmte Zeitdauer gemessen durch Zählen in dem Schritt S62. Nach dem Schritt S62 geht die Startsteuereinheit 10 zum Schritt S58 zurück.
Deshalb steuert dieses Steuersystem den Motor/Generator 2 im Stromerzeugungsmodus, um einen heftigen Anstieg in der Motordrehzahl Ne zu unterbinden, wenn die Verbrennung im Motor in einem guten Zustand ist, und schaltet den Motor/Generator 2 vom Stromerzeugungsmodus in den Antriebsmodus in Antwort auf eine Verringerung der Motordrehzahl unter die Zieldrehzahl Nis, um der unvollständigen Verbrennung und unerwünschter Schwankung in der Drehzahl zu begegnen. In diesem Fall bestimmt das Steuersystem das Stromerzeugungsdrehmoment und das Antriebsdrehmoment des Motors/Generators 2 im Einklang mit der Motordrehzahl Ne und der Zieldrehzahl Nis.
Wenn der Absolutwert der Differenz zwischen der Motordrehzahl Ne und der Zielleerlaufdrehzahl Ni gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert ΔNi wird, geht die Startsteuereinheit 10 von dem Schritt S60 auf die Schritte S63 und S64 vor, und führt den Drehzahlsteuerbetrieb aus, um den Antriebsbetrieb und den Stromerzeugungsbetrieb des Motors/Generators 2 im Einklang mit der Abweichung der gemessenen Drehzahl Ne von der Zielleerlaufdrehzahl Ni durchzuführen.
Danach überwacht die Startsteuereinheit 10 die Motordrehzahl Ne und das Zieldrehmoment Ts des Drehmomentkommandos für den Motor/Generator in den Schritten S65 bis S68, und beendet die Antriebs- und Stromerzeugungssteuerung des Motors/Generators 2 in einem Schritt S69, wenn die Differenz zwischen Ne und Ni gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert ΔNi wird und zur selben Zeit das Zieldrehmoment Ts gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert ΔTs ist.
Das Startsteuersystem gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel steuert die Motordrehzahl so, dass die Motordrehzahl auf die Zielleerlaufdrehzahl Ni ansteigt, durch Nachfolgen der schrittweise ansteigenden Zieldrehzahl Nis, wie in 8 gezeigt wird. Dieses Steuersystem kann verhindern, dass die Motordrehzahl die Zielleerlaufdrehzahl Ni übersteigt, und ein Überlaufen verhindern.
Deshalb kann dieses Steuersystem einen Schock im Motorstart verhindern, und die Antriebskraft beim Fahrzeugstart sanft erhöhen. Überdies, wenn die Verbrennung unvollständig ist, kann dieses Steuersystem ein Abwürgen des Motors aufgrund des Umschaltens des Motors/Generators 2 auf den Stromerzeugungsmodus verhindern.
9 zeigt einen Steuervorgang gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Steuersystem gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist dazu konfiguriert, um den Antrieb, die Stromerzeugung und die Steuerbeendigung des Motors/Generators 2 im Einklang mit der Anzahl an Motorzyklen zu steuern.
In den Schritten S71 und S72 überprüft die Startsteuereinheit 10 ob ein Motorstartkommando vorliegt, wie in den Schritten S1 und S2 der 2.
Wenn es ein Motorstartkommando gibt, setzt die Startsteuereinheit 10 ein Antriebsdrehmoment Tma des Motors/Generators 2 in einem Schritt S73 fest, und treibt den Motor/Generator 2 in einem Schritt S74 an. In diesem Beispiel ist das Antriebsdrehmoment Tma auf einen vorbestimmten konstanten Wert gleichgesetzt, innerhalb der Betriebsgrenzen des Motors/Generators 2. Das Motorsteuersystem startet die Kraftstoffeinspritzung simultan mit dem Antrieb des Motors/Generators 2.
Danach liest die Startsteuereinheit 10 das Sensorsignal vom Motordrehzahlsensor 9 in einem Schritt S75, zählt die Anzahl S der Motorzyklen in einem Schritt S76, und überprüft, in einem Schritt S77, ob die Anzahl S der Motorzyklen gleich oder größer als eine vorbestimmte Anzahl S1 wird. Die Anzahl S der Motorzyklen wird bestimmt durch Zählen von Zylinderdiskriminierungssignalen, die im Einklang mit dem Kurbelwinkel erzeugt werden. Die vorbestimmte Anzahl S1 wird auf solch einen Wert gesetzt, dass jeder Zylinder einen Zyklus vervollständigt. Beispielsweise kann die vorbestimmte Anzahl S1 6 oder 7 sein, im Fall, dass ein Motor sechs Zylinder hat.
Wenn die Anzahl S gleich oder größer als S1 wird, geht die Startsteuereinheit 10 auf die Schritte S78 bis S80 vor, in welchen die Steuereinheit 10 die Kurbelposition θ ausliest und überprüft, ob die Kurbelposition θ eine vorbestimmte vorverstellte Position, vorverstellt um einen vorbestimmten Kurbelwinkel θs vom Zündzeitpunkt ADVs des nächsten Zylinders, erreicht. Die Zündung wird gestartet ausgehend vom nächsten Zylinder beim Zündzeitpunkt ADVs. Deshalb überprüft die Startsteuereinheit 10 in einem Schritt S80, ob θ gleich oder größer als (ADVs – θs) ist.
Wenn θ gleich oder größer als (ADVs – θs) wird, setzt die Startsteuereinheit 10 ein Stromerzeugungsdrehmoment Tga in einem Schritt S81 fest, und schaltet den Betriebsmodus des Motors/Generators 2 vom Antriebsmodus in den Stromerzeugungsmodus in einem Schritt S82 um.
Deshalb schaltet das Steuersystem den Betriebsmodus des Motors/Generators 2 auf den Stromerzeugungsmodus um, gerade vor dem Zündzeitpunkt des Zylinders, um sich der ersten Feuerung nach ungefähr einer Runde von der Kraftstoffeinspritzung zu unterziehen. Der Kurbelwinkel θs ist ein vorbestimmter Wert entsprechend zu einer Verzögerung beim Umschalten des Motors/Generators 2 auf den Stromerzeugungsmodus, und die Stromerzeugung des Motors/Generators 2. Das Stromerzeugungsdrehmoment Tga wird im Einklang mit der Zeit vom Start des Motoranlassbetriebs bestimmt, durch Auslesen eines Kennfeldes mit Eigenschaften ähnlich zu den Eigenschaften des Stromerzeugungsdrehmoments Tg (wie in 3 gezeigt wird). Alternativ wird das Stromerzeugungsdrehmoment Tga auf einen vorbestimmten konstanten Wert festgelegt.
Danach, in den Schritten S83 bis S86, überprüft die Startsteuereinheit 10 ob die Anzahl S der Motorzyklen gleich oder größer als eine vorbestimmte Anzahl S2, die größer als S1 ist, wird, und beendet die Stromerzeugung des Motors/Generators wenn S ≥ S2.
Die Anzahl S2 ist gleich einer Nummer an Motorzyklen gesetzt, bei der jeder Zylinder den Zustand der vollständigen Vertrennung erreicht, und die Drehzahl auf einen Wert nahe der Leerlaufdrehzahl ansteigt. Zum Beispiel ist S2 gleich 15 oder 16 im Fall eines Motors mit sechs Zylindern.
Wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel ist es optional die Drehzahl mit einer Motorabwürgbeurteilungsdrehzahl Nie zu vergleichen, und den Schritt S73 und die nachfolgenden Schritte zu wiederholen, wenn die Motordrehzahl Ne kleiner als Nie wird.
Deshalb steuert dieses Steuersystem den Antrieb, die Stromerzeugung und die Beendigung des Motors/Generators 2 im Einklang mit der Anzahl S der Motorzyklen, und verhindert dabei ausreichend einen Überschuss in der Motordrehzahl wie in 10 gezeigt wird.
Das Steuersystem zählt die Anzahl der Zyklen und schaltet den Motor/Generator 2 in den Stromerzeugungsmodus um, gleichzeitig mit der Zündung des ersten Zylinders zum Feuern. Deshalb kann der Motor/Generator 2 damit beginnen, das Drehmoment adäquat zu absorbieren, simultan mit der vollständigen Verbrennung. Dementsprechend wird die Motordrehzahl Ne schnell auf die Leerlaufdrehzahl Ni erhöht, ohne dass eine lange Dauer von Stromerzeugung erforderlich ist.
Das Steuersystem dieses Ausführungsbeispiels kann einen Schock im Motorstart verhindern, und die Antriebskraft beim Fahrzeugstart sanft und schnell erhöhen, und erleichtert die Steuerung.
In diesem Beispiel wird der Motor/Generator 2 auf den Stromerzeugungsmodus gerade (einen vorbestimmten Kurbelwinkel θs) vor der Zündung des ersten Zylinders zum Befeuern umgeschaltet. Jedoch ist es optional den Betriebsmodus des Motors/Generators 2 im Wesentlichen simultan mit dem Zündzeitpunkt ADVs auf den Stromerzeugungsmodus umzuschalten.
Anstatt die Anzahl der Motorzyklen zu zählen, kann das Steuersystem derart konfiguriert sein, um die abgelaufene Zeit vom Start des Motorkurbelns zu zählen, und den Antrieb, die Stromerzeugung und die Beendigung des Motors/Generators 2 im Einklang mit der abgelaufenen Zeit zu steuern. Die Zeitzählung anstelle der Zyklenzählung vereinfacht die Steuerung weiter.
Das Steuersystem in jedem der vorangehenden Ausführungsbeispiele ist dazu konfiguriert, um ein Motorstartkommandosignal zu erzeugen, wenn das Bremsensensorsignal ausgeht. Diese Konfiguration ist angemessen, wenn die Erfindung auf ein automatisches Motorstopp- und Neustartsystem angewandt wird. Im Fall eines normalen Motorstartsteuersystems, ist es optional, eine Betätigung eines Zündschalters eines Fahrzeugs als ein Motorstartkommandosignal anzusehen.
Diese Anmeldung basiert auf einer japanischen Patentanmeldung Nr. 11–9366. Die gesamten Inhalte dieser japanischen Patentanmeldung mit einem Anmeldetag vom 18. Januar 1999 werden hiermit durch Bezug miteinbezogen.
Obwohl die Erfindung oben mit Bezug auf bestimmte Ausführungsbeispiele dieser Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Modifikationen und Veränderungen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ergeben sich den Fachleuten im Lichte der obigen Lehren. Der Schutzumfang dieser Erfindung wird bestimmt mit Bezug auf die folgenden Ansprüche.

Claims

Ein Motorsteuersystem, umfassend: einen Motor (9) für ein Fahrzeug; einen Motor/Generator (2) mit einem Antriebsmodus zum Antreiben des Motors, um den Motor (9) zu starten, und einem Stromerzeugungsmodus zum Umwandeln mechanischer Energie des Motors in elektrische Energie; ein erstes Eingabegerät (10) zum Erzeugen eines Fahrzeugstartkommandosignals; ein zweites Eingabegerät zum Ermitteln einer Drehzahl des Motors (9); und ein Steuergerät zum Starten eines Motoranlassbetriebs, um den Motor (9) in Antwort auf das Startkommandosignal durch Betätigen des Motor/Generators (2) im Antriebsmodus anzulassen, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät konfiguriert ist, um eine Zeit vom Starten des Motoranlassbetriebs zu messen, bis die Drehzahl einen vorbestimmten Drehzahlwert erreicht, um eine Erzeugungsmenge an elektrischer Leistung in Übereinstimmung mit der Zeit zu berechnen, und um die Stromerzeugung des Motor/Generators (2) in Übereinstimmung mit der Leistungserzeugungsmenge nach der Ankunft der Drehzahl bei dem vorbestimmten Drehzahlwert zu steuern.
Das Motorsteuersystem nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Drehzahlwert einer Leerlaufdrehzahl gleich gesetzt ist.
Das Motorsteuersystem nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Drehzahlwert einer Kurbeldrehzahl gleich gesetzt ist, die niedriger als eine Leerlaufdrehzahl ist.
Das Motorsteuersystem nach Anspruch 3, wobei das Steuergerät dazu konfiguriert ist, die Drehzahl während des Stromerzeugungssteuerbetriebs zu überwachen, um zu bestimmen, ob die Drehzahl gleich oder kleiner als eine vorbestimmte Motorabwürgbeurteilungsdrehzahl wird, die kleiner als die Kurbeldrehzahl ist, und um den Motoranlassbetrieb neu zu starten, wenn die Drehzahl gleich oder kleiner als die vorbestimmte Motorabwürgbeurteilungsdrehzahl wird.
Das Motorsteuersystem nach Anspruch 1, wobei das Steuergerät dazu konfiguriert ist, um den Motoranlassbetrieb zu beenden und anstelle dessen einen Stromerzeugungssteuerbetrieb, basierend auf der Leistungserzeugungsmenge, zu starten, wenn die Drehzahl gleich oder größer als der vorbestimmte Drehzahlwert wird.
Das Motorsteuersystem nach Anspruch 5, wobei das Steuergerät dazu konfiguriert ist, um den Stromerzeugungssteuerbetrieb zu beenden und anstelle dessen einen Drehzahlsteuerbetrieb zu starten, um den Motor/Generator zu steuern, um eine Drehzahlabweichung der Drehzahl von einer Zieldrehzahl zu reduzieren, wenn die Abweichung gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert wird.
Das Motorsteuersystem nach Anspruch 6, wobei der vorbestimmte Drehzahlwert gleich der Zieldrehzahl ist.
Das Motorsteuersystem nach Anspruch 5, wobei das Steuergerät dazu konfiguriert ist, um nach einem Motorstartbetrieb eine Drehzahlabweichung zwischen der Drehzahl und einer erwünschten Zieldrehzahl, und ein Zieldrehmoment, dargestellt durch ein Drehmomentkommandosignal zum Steuern des Drehmoments des Motor/Generators, zu überwachen, und um den Motorstartbetrieb des Motor/Generators, wenn die Drehzahlabweichung gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert und zur selben Zeit das Zieldrehmoment gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, zu beenden.
Das Motorsteuersystem nach Anspruch 1, wobei das zweite Eingabegerät eine Drehzahl des Motors (9) durch Messen der Umdrehung von zumindest des Motors (9) oder des Motor/Generators (2) ermittelt, und das Steuergerät ferner konfiguriert ist, um ein Drehzahlzustandssignal zu erzeugen, wenn die Drehzahl einen vorbestimmten Drehzahlwert erreicht, und ebenso, um auf das Drehzahlzustandssignal durch Beenden des Motoranlassbetriebs zu antworten, und anstelle dessen einen kontinuierlichen Drehzahlerhöhungsbetrieb zu starten, um den Motor/Generator so zu steuern, um die Drehzahl kontinuierlich auf eine erwünschte Zieldrehzahl zu erhöhen.
Das Motorsteuersystem nach Anspruch 9, wobei das Steuergerät dazu konfiguriert ist, um in dem kontinuierlichen Drehzahlerhöhungsbetrieb eine Durchgangszieldrehzahl kontinuierlich auf die erwünschte Zieldrehzahl zu erhöhen, die eine erwünschte Nach-Start Zieldrehzahl nach einem Motorstartbetrieb ist, und um den Motor/Generator (2) in entweder den Antriebsmodus oder den Stromerzeugungsmodus entsprechend einer Abweichung der Drehzahl von der Durchgangszieldrehzahl zu steuern.
Das Motorsteuersystem nach Anspruch 9, wobei das Steuergerät dazu konfiguriert ist, um nach einem Motorstartbetrieb eine Drehzahlabweichung zwischen der Drehzahl und einer erwünschten Nach-Start Drehzahl, und ein Zieldrehmoment, dargestellt durch ein Drehmomentkommandosignal zum Steuern des Drehmoments des Motor/Generators (2), zu überwachen, und um einen Zeitpunkt des Beendens des Motorstartbetriebs des Motor/Generators (2) in Übereinstimmung mit der Drehzahlabweichung und dem Zieldrehmoment zu bestimmen.