DE69922603T2 - Anlassregelverfahren eines Verbrennungsmotors - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Steuerungssystem zum Starten eines Motors, der in einem Fahrzeug eingebaut ist, und insbesondere ein Steuerungssytem, das eine Mehrzahl von Startsysteme umfasst.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Ein Motor wie etwa ein Ottomotor ist so aufgebaut, dass ein Kraftstoff-Luft-Gemisch einen Ansaughub und einen Kompressionshub durchläuft, bevor es entzündet wird, um eine explosive Verbrennung zu erzeugen, und der dadurch erzeugte Druck bewegt den Kolben, um Energie zu erzeugen, und die Energie wird auf eine Kurbelwelle übertragen. Das Steuerungssystem für den Motor umfasst ein Startsystem zur Drehung der Kurbelwelle mit einer Drehzahl, die gleich hoch wie oder höher als eine vorbestimmte Drehzahl ist, wenn der Motor gestartet wird.
  • Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. HEI 9-117012 offenbart ein Fahrzeug, das mit einem solchen Startsystem ausgestattet ist. Das Fahrzeug umfasst einen Elektromotor, einen (Verbrennungs-) Motor und einen Generator, die als Energiequellen zum Antreiben des Fahrzeugs dienen, und der Generator ist mit dem Motor verbunden. Der Generator wird als Elektromotor betrieben, um den Motor von einem gestoppten Zustand auf eine vorbestimmte Leerlaufdrehzahl hochzudrehen. Wenn die Motordrehzahl die Leerlaufdrehzahl erreicht, wird dem Motor der Kraftstoff zugeführt, der dann entzündet wird. Danach wird der Generator nicht mehr als Elektromotor betrieben.
  • Zusätzlich zu der oben genannten Veröffentlichung ist ferner ein Startsteuerungssystem eines Fahrzeugs vorgeschlagen worden, das mit einem Elektromotor zum Antrieb von Zusatz- bzw. Hilfseinrichtungen eines Fahrzeugs und einem Startermotor, der ausschließlich für den Start des Motors vorgesehen ist, ausgestattet ist, wobei wenigstens entweder der Elektromotor oder der Startermotor zum Starten des Motors verwendet werden kann.
  • Da jedoch ein einziger Generator verwendet wird, um als Elektromotor zum Starten des Motors zu dienen, ist die Startbarkeit des Motors aufgrund der Nichtübereinstimmung der Drehzahl oder des Drehmoments des Elektromotors mit dem Zustand des Fahrzeugs nachteilig beeinflusst. Ferner, da ein einziger Generator verwendet wird, um als Elektromotor zu dienen, ist die Startbarkeit des Motors nachteilig beeinflusst, wenn der Ladezustand der Batterie zur Versorgung des Elektromotors mit elektrischer Energie nicht ausreichend ist, um den Motor zu starten. Darüber hinaus werden üblicherweise ein Paar bestehend aus einem großen und einem kleinen Stirnrad als Mittel zur Leistungsübertragung zwischen dem Startermotor und dem Motor verwendet. Demzufolge besteht die Möglichkeit, dass beim Start des Motors in Abhängigkeit von den Spezifikationen des Stirnradeingriffs und der Auswahl des Motorstartmodus Geräusche erzeugt werden.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung ist angesichts der oben genannten Umstände gemacht worden, und es ist folglich ein Ziel der Erfindung, ein Startsteuerungssystem bereitzustellen, das in der Lage ist, die Motorstartbarkeit in Übereinstimmung mit dem Zustand eines Fahrzeugs zu verbessern.
  • Gemäß der Erfindung ist das Steuerungssystem zum Starten des Motors, das eine Mehrzahl von Startsystemen umfasst, die in der Lage sind, den Motor zu starten, auch in der Lage, eine Funktionseinrichtung, die nicht der Motor ist, anzutreiben, wobei eines oder mehrere der Startsysteme verwendet werden. Ferner bestimmt die Steuerungseinheit des Steuerungssystems zum Starten des Motors einen Antriebszustand der Funktionseinrichtung und wählt den Modus zum Starten des Motors durch die Mehrzahl der Startsysteme auf der Grundlage des vorbestimmten Antriebszustandes aus. Der Antriebszustand der Funktionseinrichtung kann zum Beispiel die Drehzahl der Funktionseinrichtung sein.
  • Gemäß der Erfindung wird der Antriebszustand der Funktionseinrichtung bestimmt, und der Modus zum Starten des Motors durch die Mehrzahl von Startsystemen wird auf der Grundlage des Bestimmungsergebnisses ausgewählt. Zum Beispiel wird der Modus zum Starten des Motors so ausgewählt, dass eine zum Starten des Motors geeignete Drehzahl gewonnen werden kann. Das heißt, wenn die Funktionseinrichtung von einem der Startsysteme oder von einer Mehrzahl der Startsysteme angetrieben wird und wenn die Drehzahl des Startsystems vergleichsweise hoch ist, kann der Motor von einem Startsystem gedreht werden, das eine Funktionseinrichtung antreibt, nachdem der Motor durch ein Startsystem, das keine Funktionseinrichtung antreibt, angedreht worden ist. Dies ermöglicht es, die Drehzahl des Motors allmählich zu erhöhen, wodurch die Startbarkeit des Motors verbessert wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die obigen und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung gemacht wurde, deutlicher ersichtlich. In den Zeichnungen sind:
  • 1 ein Flussdiagramm, das ein Beispiel der Steuerung gemäß der Erfindung zeigt;
  • 2 ein Blockdiagramm, das eine Struktur eines Hybridfahrzeugs veranschaulicht, auf das die Erfindung angewendet wird;
  • 3 ein Ausführungsdiagramm, das die Antriebsschaltung der in 2 gezeigten Mehrzahl von Startsystemen zeigt;
  • 4 ein Blockdiagramm, das die Steuerungsschaltung des in 2 gezeigten Fahrzeugs zeigt;
  • 5 ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel des Motorstartmodus zeigt, der in einem in 12 gezeigten Steuerungsbeispiel implementiert ist;
  • 6 ein Ablaufdiagramm, das ein weiteres Beispiel des in einem in 12 gezeigten Steuerungsbeispiels implementierten Motorstartmodus zeigt;
  • 7 ein Blockdiagramm, das den Aufbau weiterer Komponenten des Fahrzeugs zeigt, auf die die Erfindung angewendet wird;
  • 8 ein Prinzipschaltbild, das den Aufbau eines Antriebsstrangs des in 7 gezeigten Fahrzeugs darstellt;
  • 9 ein Schaubild, das einen Steuerungsmodus einer Reibschlusseinrichtung eines in 7 gezeigten Automatikgetriebes darstellt;
  • 10 ein Blockdiagramm, das das Startsystem des Motors des in 7 gezeigten Fahrzeugs zeigt;
  • 11 ein beispielhaftes Diagramm, das die Eingangs- und Ausgangssignale einer elektronischen Steuerungseinheit zeigt, die das in 7 gezeigte Fahrzeug steuert;
  • 12 ein Flussdiagramm, das die in dem in 7 gezeigten Fahrzeug ausgeführten Steuerungsinhalte darstellt;
  • 13 ein Schaubild, das die Änderung der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle und die Änderung des Steuerungsmodus des Öko-Betriebssystem als Funktion der Zeit zeigt, und das Schaubild entspricht dem in 12 gezeigten Steuerungsbeispiel;
  • 14 ein Schaubild, das die Änderung des Steuerungsmodus eines Motorgenerators und die Änderung der Winkelgeschwindigkeit des Motorgenerators gegenüber der Zeit zeigt, und das Schaubild entspricht dem in 12 gezeigten dem Steuerungsbeispiel; und
  • 15 ein Schaubild, das die Änderungen der Antriebssignale eines Startermotors und die diesem zugeführte Stromstärke gegenüber der Zeit zeigt, und das Schaubild entspricht dem in 12 gezeigten Steuerungsbeispiel.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachfolgend ist eine erste Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. 2 ist ein Blockdiagramm, das schematisch einen Aufbau eines Hybridfahrzeugs darstellt, auf das die Erfindung angewendet wird. Das heißt, das Fahrzeug umfasst Leistungsquellen unterschiedlicher Art. Ein Verbrennungs motor wie etwa ein Ottomotor, ein Dieselmotor, ein LPG-Motor, ein Gasturbinenmotor und dergleichen wird als Motor 1 verwendet, welcher eine erste Leistungsquelle ist. Der Motor 1 hat einen bekannten Aufbau, mit zum Beispiel einem Einspritzsystem, einem Einlass- und Auslasssystem, einem Zündsystem und dergleichen.
  • Ein elektronisches Drosselventil 2 ist in einer (nicht gezeigten) Ansaug- bzw. Einlassleitung des Motors 1 vorgesehen, wobei ein Öffnungsgrad des elektronischen Drosselventils 2 elektrisch gesteuert wird. Der Motor 1 ist ferner so aufgebaut, dass die durch die Verbrennung von Kraftstoff erzeugte Wärmeenergie in mechanische Energie umgewandelt wird, was drei Umdrehungen einer Kurbelwelle entspricht.
  • Darüber hinaus ist der Motor 1 mit einem Schmiersystem 4 ausgestattet. Das Schmiersystem 4 dient der Kühlung und der Schmierung der reibenden Abschnitte von Teilen des Motors 1. Motoröl (bzw. das Schmieröl) wird durch das Schmiersystem 4 beweglichen Teilen wie etwa einer Kurbelwelle 3, einem (nicht gezeigten) Kolben und einer Verbindungsstange zugeführt, wodurch die beweglichen Teile gekühlt und geschmiert werden.
  • Darüber hinaus umfasst der Motor 1 ein wassergekühltes Kühlsystem 5. Das wassergekühlte Kühlsystem 5 kühlt den Motor 1. Das wassergekühlte Kühlsystem 5 umfasst eine (nicht gezeigte) Wasserpumpe, die von der Kurbelwelle 3 angetrieben wird, einen (nicht gezeigten) Wassermantel, der innerhalb eines Motorgehäuses ausgebildet ist, und einen (nicht gezeigten) Kühler, der mit der Wasserpumpe und dem Wassermantel verbunden ist. Das Kühlwasser, welches von dem Wassermantel erwärmt worden ist, wird zur Kühlung zu dem Kühler transportiert. Das gekühlte Wasser wird anschließend mit Hilfe der Wasserpumpe ins Innere des Motors zurückgeführt.
  • 3 ist eine Prinzipzeichnung, die eine Anordnung des Startsystems des Motors 1 zeigt. Eine Antriebseinheit 6 und ein Motorgenerator 7 sind in einem Strecke zur Übertragung von Leistung (oder Drehmoment) angeordnet, die (das) von dem Motor 1 abgegeben wird. Der Motorgenerator 7 kann zum Beispiel vom Wechselstrom-Synchron-Typ sein. Der Motorgenerator 7 umfasst einen (nicht gezeigten) Rotor mit einem (nicht gezeigten) Permanentmagneten und einen (nicht gezeigten) Stator, der mit einer (nicht gezeigten) Spule umwickelt ist. Wenn an eine Dreiphasenspule ein Dreiphasenwechselstrom angelegt wird, wird ein rotierendes Magnetfeld erzeugt. Durch Steuern des rotierenden Magnetfeldes entsprechend der Drehposition und der Drehgeschwindigkeit des Rotors wird dann ein Drehmoment erzeugt. Das durch den Motorgenerator 7 erzeugte Drehmoment ist im Wesentlichen proportional zur Stromstärke. Die Drehzahl des Motorgenerators 7 wird durch die Frequenz des Wechselstroms gesteuert.
  • Die Antriebseinheit 6 umfasst eine Verzögerungseinrichtung 8, die mit dem Motor 1 und dem Motorgenerator 7 verbunden ist. Die Verzögerungseinrichtung 8 umfasst ein Hohlrad 9 und ein Sonnenrad 10, die konzentrisch zueinander angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Planetenrädern 11, die mit dem Hohlrad 9 und dem Sonnenrad 10 in Eingriff sind. Die Mehrzahl von Planetenrädern 11 werden von einem Planetenradträger 12 gehalten. Eine Drehwelle 13 ist mit dem Träger 12 verbunden. Ferner ist eine Drehwelle 14 konzentrisch zu der Kurbelwelle 3 des Motors 1 angeordnet, und die Drehwelle 14 und die Kurbelwelle 3 werden mittels eines Kupplungsmechanismus 15 gekoppelt und entkoppelt. Eine Kette 16 zur Übertragung eines Drehmoments zwischen der Drehwelle 14 und der Drehwelle 13 ist vorgesehen. Eine Zusatzeinrichtung 18 wie etwa ein Kompressor für eine Klimaanlage ist über eine Kette 17 mit der Drehwelle 13 verbunden.
  • Der Motorgenerator 7 umfasst eine Ausgangswelle 20, und das Sonnenrad 10 ist auf der Ausgangswelle 20 befestigt. Eine Bremse 22 zur Unterbrechung der Drehung des Hohlrades 9 ist in einem Gehäuse 21 der Antriebseinheit 6 vorgesehen. Eine Freilaufkupplung 23 ist in der Umgebung der Ausgangswelle 20 angeordnet. Ein Innenring der Freilaufkupplung 23 ist mit der Ausgangswelle 20 gekoppelt, und ein Außenring der Freilaufkupplung 23 ist mit dem Hohlrad 9 gekoppelt. Die Verzögerungseinrichtung 8 überträgt ein Drehmoment zwischen dem Motor 1 und dem Motorgenerator 7 und führt eine Verzögerung aus. Die Freilaufkupplung 23 ist in Eingriff, wenn eine von dem Motor 1 abgegebene Leistung zu dem Motorgenerator 7 übertragen wird.
  • Der Motorgenerator 7 arbeitet als Elektromotor, um den Motor 1 zu starten, und als Generator (Wechselstromgenerator), um durch die Leistung des Motors 1 elektrische Energie zu erzeugen. Der Motorgenerator 7 treibt ferner die Zusatzeinrichtung 18 an, während der Motor 1 gestoppt ist. wenn der Motorgenerator 7 als Elektromotor verwendet wird, wird die Gleichspannung von einer Batterie 25, bevor sie dem Motorgenerator 7 zugeführt wird, in eine Wechselspannung umgewandelt.
  • Wenn der Motor 1 durch den Motorgenerator 7 gestartet wird, sind der Kupplungsmechanismus 15 und die Bremse 22 in Eingriff, und die Freilaufkupplung 23 ist außer Eingriff. Wenn der Motorgenerator als Wechselstromgenerator verwendet wird, sind der Kupplungsmechanismus 15 und die Freilaufkupplung 23 in Eingriff, und die Bremse 22 ist außer Eingriff. Wenn die Zusatzeinrichtung 18 durch den Motorgenerator 7 angetrieben wird, ist die Bremse 22 in Eingriff, und der Kupplungsmechanismus 15 und die Freilaufkupplung 23 ist außer Eingriff.
  • Die Batterie 25 ist über einen Wandler 24 mit dem Motorgenerator 7 verbunden. Eine Steuerungseinheit 26 ist mit dem Motorgenerator 7, dem Wandler 24 und der Batterie 25 verbunden. Es ist möglich, die Batterie 25 über den Wandler 24 mit einer von dem Motorgenerator 7 erzeugten elektrischen Energie zu laden.
  • Die Steuerungseinheit 26 erfasst oder steuert eine dem Motorgenerator 7 von der Batterie 25 zugeführte Stromstärke bzw. eine von dem Motorgenerator 7 erzeugte Stromstärke. Darüber hinaus steuert die Steuerungseinheit 26 die Drehzahl des Motorgenerators 7 und erfasst und steuert den Ladezustand (SOC = state of charge) der Batterie 25. Der Motorgenerator 7 ist in der Lage, die Drehzahl im Bereich von zum Beispiel 0 bis 6000 U/min und das Drehmoment im Bereich von zum Beispiel 0 bis 120 Nm einzustellen.
  • Ein Startermotor 27 ist als weiteres Startsystem zum Starten des Motors 1 vorgesehen. Der Startermotor 27 ist in bekannter Weise, zum Beispiel als magnetisch schaltender Motor oder als Vorgelegetyp, aufgebaut. Ein (nicht gezeigtes) (Starter-) Ritzel ist auf einer (nicht gezeigten) Ausgangswelle bzw. Starterwelle des Startermotors 27 angeordnet. Ferner ist ein (nicht gezeigtes) Hohlrad auf dem (nicht gezeigten) Schwungrad der Kurbelwelle 3 angeordnet. Der Startermotor ist so aufgebaut, dass der Motor 1 durch das Einrücken des Ritzels in das Hohlrad gestartet wird, und das Ritzel löst sich von dem Hohlrad, nachdem der Motor 1 gestartet worden ist.
  • Eine Batterie 29 ist über einen Wandler 28 mit dem Startermotor 7 verbunden. Die Gleichspannung von der Batterie 29 wird in eine Wechselspannung umgewandelt, bevor sie zum Antreiben des Startermotors 27 dem Startermotor 27 zugeführt wird. Der Startermotor 27 ist in der Lage, die Drehzahl im Bereich von zum Beispiel 0 bis 400 U/min und das Drehmoment zum Beispiel im Bereich von 0 bis 12 Nm einzustellen. Somit sind die Eigenschaften des Motorgenerators 7 und des Startermotors 27 verschieden.
  • Da die Batterie 25 eine höhere Spannung als die Batterie 29 hat, ist es möglich, durch einen Wandler 30, der zusätzlich zu den Wandlern 24 und 28 vorgesehen ist, elektrische Energie zwischen der Batterie 25 und der Batterie 29 zu übertragen. Der Motor 1 kann von wenigstens entweder dem Motorgenerator 7 oder dem Startermotor 27 gestartet werden. Der Startermotor 27 wird verwendet, wenn der Motor 1 bei einer äußerst niedrigen Temperatur gestartet wird.
  • In dem weiteren Leistungsübertragungsstrecke des Motors 1 ist ein Zahnradgetriebemechanismus 31 angeordnet. Der Zahnradgetriebemechanismus 31 hat einen bekannten Aufbau und umfasst eine Mehrzahl von (nicht gezeigten) Planetenrädern und eine (nicht gezeigte) Reibschlusseinrichtung wie etwa eine Kupplung oder eine Bremse. Eine Hydrauliksteuerungseinrichtung 32 steuert einen Eingriffs- und Außereingriffszustand der Reibschlusseinrichtung oder einen Eingriffsdruck der Reibschlusseinrichtung. Die Hydrauliksteuerungseinrichtung 32 hat einen bekannten Aufbau und umfasst verschiedene Magnetventile.
  • Ein Schalthebel 33 steuert den Zahnradgetriebemechanismus 31 und die Hydrauliksteuerungseinrichtung 32 durch manuelle Betätigung. Ein Auswählen verschiedener Schaltpositionen wird durch manuelle Betätigung des Schalthe bels 33 ermöglicht. Zum Beispiel können eine P- (Park-) Position, eine R- (Rückwärts-) Position, eine N- (Neutral-) Position, eine D- (Drive-) Position, eine 4-Position, eine 3-Position, eine 2-Position und eine L- (Low-) Position ausgewählt werden. In einem Zustand, in dem die D-Position, die 4-Position, die 3-Position oder die 2-Position ausgewählt wird, wird die Hydrauliksteuerungseinrichtung 32 auf der Grundlage des Fahrzeugfahrzustandes aktiviert, und das Übersetzungsverhältnis des Zahnradgetriebemechanismus 31 wird automatisch gesteuert.
  • Ein Kupplungsmechanismus 35, der wahlweise in Eingriff und außer Eingriff sein kann, ist zwischen einer Eingangswelle 34 des Zahnradgetriebemechanismus 31 und der Kurbelwelle 3 angeordnet. Der Eingriffs- und Außereingriffszustand des Kupplungsmechanismus 35 wird zum Beispiel über die Beaufschlagung mit und die Verminderung von Hydraulikdruck gesteuert. Ein Motorgenerator 36, der in der Lage ist, auf die Eingangswelle 34 Leistung zu übertragen bzw. diese Übertragung zu unterbrechen, ist vorgesehen. Der Motorgenerator 36 dient als zweite Leistungsquelle zum Fahren des Fahrzeugs, und der Motorgenerator 36 ist ähnlich wie der Motorgenerator 7 aufgebaut. Der Motorgenerator 36 arbeitet als Generator und als Elektromotor. Eine Batterie 36B ist über einen Wandler 36A mit dem Motorgenerator 36 verbunden. Die Funktionen des Wandlers 36A und der Batterie 36B sind die gleichen wie jene des Wandlers 24 bzw. der Batterie 25. Eine Steuerungseinheit 26A ist mit dem Wandler 36A und der Batterie 36B verbunden. Die Steuerungseinheit 26A erfasst und steuert eine dem Motorgenerator 36 von der Batterie 36B zugeführte Stromstärke oder eine durch den Motorgenerator 36 erzeugte Stromstärke.
  • 4 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuerungsschaltung des Hybridfahrzeugs veranschaulicht. Eine elek tronische Steuerungseinheit (ECU) 37 umfasst eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU), Speicher (RAM, ROM) und einen Mikrocomputer, der im Wesentlichen als Eingangs- und Ausgangsschnittstelle dient.
  • Der elektronischen Steuerungseinheit 37 zugeführte Signale umfassen Signale von einem Motordrehzahlsensor 38, einem Motorwassertemperatursensor 39, einem Zündschalter 40, Steuerungseinheiten 26 und 26A, einem Klimaanlagenschalter 41, einem Eingangswellendrehzahlsensor 42 zur Erfassung der Drehzahl der Eingangswelle 34, einem Ausgangswellendrehzahlsensor (Fahrzeuggeschwindigkeitssensor) 44 zur Erfassung der Drehzahl einer Ausgangswelle 43 des Zahnradgetriebemechanismus 31 und einem Schaltpositionssensor 45 zur Erfassung der Betriebsstellung des Schalthebels 33.
  • Signale, die der elektronischen Steuerungseinheit 37 zugeführt werden, umfassen ferner Singale von einem Fußbremsschalter 46 zur Erfassung der Absicht eines Fahrers, zu verzögern oder zu bremsen, einem Katalysatortemperatursensor 47, der an einer Stelle in einem (nicht gezeigten) Auspuffrohr angeordnet ist, einem Beschleunigeröffnungsgradsensor 49 zum Anzeigen eines Niederdrückbetrages eines Gaspedals 48, einem Drosselöffnungsgradsensor 50 zur Erfassung eines Öffnungsgrades des elektronischen Drosselventils 2, Drehmeldern 51 und 52 zur getrennten Erfassung der Drehzahl und des Drehwinkels des Motorgenerators 7 und des Motorgenerators 36.
  • Von der elektronischen Steuerungseinheit 37 ausgegebene Signale umfassen Signale wie etwa Signale zur Steuerung eines Zündsystems 53 des Motors 1, Signale zur Steuerung der Steuerungseinheiten 26 und 26A, Signale zur Steuerung des Kupplungsmechanismus 15 und der Bremse 22 der Antriebseinheit 6, Signale zur Steuerung der Hydrau liksteuerungseinrichtung 32, Steuerungssignale von einem Aktor 61 zur Steuerung des Öffnungsgrades des elektronischen Drosselventils 2 und Steuerungssignale für das Eingreifen und das Nichteingreifen des Kupplungsmechanismus 35.
  • Nachfolgend sind die in dem Hybridfahrzeug ausgeführten Steuerungen kurz beschrieben. Wenn ein Fahrzeug allein mit der Leistung von dem Motor 1 gefahren wird, ist der Kupplungsmechanismus 35 in Eingriff, und das von dem Motor 1 abgegebene Drehmoment wird über die Ausgangswelle 43 des Zahnradgetriebemechanismus 31 auf die (nicht gezeigten) Räder übertragen. Die beweglichen Teile des Motors 1 werden während des Betriebs des Motors 1 durch das Schmiersystem 4 gekühlt und geschmiert. Während der Motor 1 in Betrieb ist, wird ein Teil der Leistung von dem Motor 1 zum Motorgenerator 7 übertragen. Es ist möglich, die Batterie 25 mit der durch den Motorgenerator 7 erzeugten elektrischen Energie zu laden.
  • Wenn das Fahrzeug mit der Leistung von dem Motor 1 und dem Motorgenerator 7 gefahren wird, ist der Kupplungsmechanismus 35 in Eingriff, und das von dem Motor 1 und dem Motorgenerator 7 abgegebene Drehmoment wird über die Kurbelwelle 3 zu der Eingangswelle 34 übertragen. Wenn das Fahrzeug mit der Leistung von dem Motorgenerator 36 gefahren wird, ist der Kupplungsmechanismus außer Eingriff, und das von dem Motorgenerator 36 abgegebene Drehmoment wird auf die Eingangswelle 34 übertragen.
  • Wenn der Klimaanlagenschalter 41 eingeschaltet wird, während sich der Motor 1 in einem gestoppten Zustand befindet, wird die Zusatzeinrichtung 18 durch die Leistung von dem Motorgenerator 7 angetrieben. Der Kupplungsmechanismus 35 wird außer Eingriff gebracht, während sich die Geschwindigkeit des Fahrzeugs verringert, und das von den Rädern auf die Eingangswelle 34 übertragene Drehmoment wird dem Motorgenerator 36 zugeführt. Somit arbeitet der Motorgenerator 36 als Generator, und daher ist es möglich, die Batterie 36B mit dessen elektrischer Energie zu laden.
  • Der Aufbau des Hybridfahrzeugs und dessen Beziehung zum Aufbau der Erfindung ist nachfolgend beschrieben. Der Startermotor 27 und der Motorgenerator 7 entsprechen der Mehrzahl von Startsystemen der Erfindung. Ferner, die Zusatzeinrichtung 18 entspricht der Funktionseinrichtung, und die Batterien 25 und 29 entsprechen jeweils einer Energiequelle der Mehrzahl von Energiequellen der Erfindung. Der Motorgenerator 36 entspricht der Leistungsquelle, und die Eingangswelle 34 entspricht dem Leistungsübertragungselement der Erfindung.
  • Ein Steuerungsbeispiel zur Auswahl eines Modus zum Starten des Motors 1 entsprechend dem Zustand des Fahrzeugs ist im Folgenden mit Bezug auf das Flussdiagramm in 1 beschrieben. Zuerst werden die Eingangssignale in der elektronischen Steuerungseinheit 37 verarbeitet (Schritt 71), und es wird bestimmt, ob ein Befehl zum Starten des Motors 1 ausgegeben wurde (Schritt 72).
  • Wenn zum Beispiel sowohl der Motor 1 als auch der Motorgenerator 7 gestoppt ist und sich auch das Fahrzeug in einem gestoppten Zustand befindet, wird durch die Signale von dem Zündschalter 40 bestimmt, ob der Startbefehl für den Motor 1 erteilt wurde. Ferner, wenn der Motor 1 gestoppt ist und der Motorgenerator 7 alleine angetrieben wird, wird aus Zuständen wie etwa einer Beschleunigungsanforderung durch Drücken des Gaspedals 48 bestimmt, ob ein Startbefehl für den Motor 1 erteilt wurde. Wenn in Schritt 72 eine negative Beurteilung gemacht wird, springt der Prozess zurück.
  • Wenn in Schritt 72 eine positive Beurteilung gemacht wird, wird bestimmt, ob der Motorgenerator 7 oder der Startermotor 27 ausgefallen ist, um zu bestimmen, welches Startsystem zum Starten des Motors 1 zu verwenden ist (Schritt 73). Wenn in Schritt 73 eine positive Beurteilung gemacht wird, das heißt, wenn entweder der Motorgenerator 7 oder der Startermotor 27 ausgefallen ist, wird ein Modus (Startmodus) zum unabhängigen Starten des Motors 1 durch ein nicht ausgefallenes Startsystem (das heißt ein Startsystem, welches ordnungsgemäß arbeitet) ausgewählt (Schritt 74) und der Prozess springt zurück.
  • Wenn in Schritt 73 eine negative Beurteilung erfolgt, wird der erste in Beziehung stehende Betrag, der mit dem Drehwiderstand des Motors 1 in Beziehung steht, bestimmt, insbesondere wird bestimmt, ob die Kühlwassertemperatur TH des Motors 1 gleich hoch wie oder niedriger als ein vorbestimmter Wert TH1 ist (Schritt 75). Der vorbestimmte Wert TH1 wird in der elektronischen Steuerungseinheit 37 gespeichert. In Schritt 75 wird die Motoröltemperatur und darüber hinaus die Viskosität des Motoröls auf der Grundlage der Motorwassertemperatur indirekt abgeschätzt. Schritt 75 wird ausgeführt, um den Modus zum Starten des Motors 1 auf der Grundlage der so abgeschätzten Viskosität des Motoröls auszuwählen.
  • Da das Kühlwasser des wassergekühlten Kühlsystems 5 durch den Wassermantel oder dergleichen innerhalb des Motorgehäuses strömt, ist es möglich, die Temperatur des den bewegten Teilen des Motors 1 zugeführte Motoröls auf der Grundlage der Kühlwassertemperatur abzuschätzen. Die Viskosität des Motoröls ändert sich entsprechend der Temperaturänderung. Demzufolge ändert sich der Drehwiderstand der Kurbelwelle 3 aufgrund der Änderungen der Mo torölviskosität. Ebenso ändert sich das zum Starten des Motors 1 erforderliche Drehmoment.
  • Wenn in Schritt 75 eine negative Beurteilung gemacht wird, ist zum Starten des Motors 1 ein Drehmoment erforderlich, das größer als der vorbestimmte Wert ist, da die Viskosität des Motoröls größer als der vorbestimmte Wert ist. Daher wird ein Startmodus A zur Verwendung sowohl des Startermotors 27 als auch des Motorgenerators 7 ausgewählt (Schritt 76), und der Prozess geht zurück. Das heißt, der Motor 1 wird durch das von dem Startermotor 27 und dem Motorgenerator 7 ausgegebene Drehmoment gestartet. Daher ist die Startbarkeit des Motors verbessert, selbst wenn der Drehwiderstand der Kurbelwelle 3 hoch ist.
  • 5 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Zustand eines Systems darstellt, das Schritt 76 entspricht. Wenn zu einem vorbestimmten Zeitpunkt der Startbefehl für den Motor 1 ausgegeben wird, werden der Startermotor 27 und der Motorgenerator 7 im Wesentlichen zeitgleich von einem stromlosen Zustand in einen bestromten bzw. stromführenden Zustand geschaltet. Folglich erhöht sich die Motordrehzahl NE durch die Leistung von dem Startermotor 27 und dem Motorgenerator 7.
  • Da die Kühlwassertemperatur TH des Motors 1 gleich hoch wie oder niedriger als der vorbestimmte Wert TH1 ist, erhöht sich die Motordrehzahl NE eher langsam. Daher wird eine vergleichsweise lange Zeitspanne für den Anstieg der Motordrehzahl benötigt. Anschließend wird der Kraftstoff durch das Einspritzsystem 54 eingespritzt und durch das Zündsystem 53 entzündet, so dass sich der Motor 1 ohne Hilfe des Startermotors 27 und des Motorgenerators 7 dreht, und der Startermotor 27 und der Motorgenerator 7 werden von dem stromführenden Zustand in den stromlosen Zustand geschaltet.
  • Wenn in Schritt 75 eine negative Beurteilung gemacht wird, ist das zum Starten des Motors 1 erforderliche Drehmoment gleich groß wie oder geringer als der vorbestimmte Wert, da der Drehwiderstand der Kurbelwelle 3 gleich groß wie oder niedriger als der vorbestimmte Wert ist. Das heißt, der Prozess fährt mit Schritt 77 fort, da nur eine geringe Wahrscheinlichkeit besteht, dass der Startmodus durch die Viskosität des Motoröls eingeschränkt wird. Schritt 77 entspricht einem Fall, in dem der Motor 1 in einem Zustand gestartet wird, in dem das Fahrzeug durch die Leistung allein von dem Motorgenerator 36 fährt. Demzufolge wird der Kupplungsmechanismus 35 außer Eingriff gebracht, um den Energieverlust des Motorgenerators 36 zu verhindern, wenn das Fahrzeug allein durch die Energie von dem Motorgenerator 36 läuft.
  • Wenn in diesem Zustand bestimmt wird, den Motor 1 in Übereinstimmung mit der Beschleunigungsanforderung des Fahrzeugs zu starten, wird der Motor 1 gestartet und eine Steuerung wird ausgeführt, um den Kupplungsmechanismus 35 in Eingriff zu bringen, um so die Leistung des Motors auf die Eingangswelle 34 zu übertragen. Daher wird in Schritt 77 – als eine weitere Bedingung zur Auswahl des Modus zum Starten des Motors 1 – bestimmt, ob eine Fahrzeuggeschwindigkeit V einen vorbestimmten wert V1 überschreitet. Die Fahrzeuggeschwindigkeit V wird in Übereinstimmung mit den Signalen von dem Ausgangswellendrehzahlsensor 44 bestimmt. Der vorbestimmte Wert V1 wird im Voraus in der elektronischen Steuerungseinheit 37 gespeichert.
  • Wenn in Schritt 77 eine positive Beurteilung gemacht wird, kann ein Ineingriffbringen des Kupplungsmechanismus 35 in diesem Zustand aufgrund einer schnellen Änderung des Drehmoments von der Ausgangswelle 43 einen Stoß verursachen. Daher wird, wenn sowohl der Startermotor 27 als auch der Motorgenerator 43 verwendet wird, ein Startmodus B ausgewählt (Schritt 78), und der Prozess springt zurück. 6 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Zustand eines Systems entsprechend Schritt 78 darstellt. wenn der Befehl zum Starten des Motors 1 ausgegeben wird, wird nur der Startermotor 27 von dem stromlosen Zustand in den stromführenden Zustand geschaltet. Demzufolge erhöht sich die Motordrehzahl NE.
  • Hier ist die Ausgangsdrehzahl des Startermotors 27 aufgrund seiner Eigenschaften begrenzt. Daher wird der Motorgenerator 7 von dem stromlosen Zustand in den stromführenden Zustand geschaltet, bevor die Motordrehzahl NE den vorbestimmten Wert erreicht. Als nächstes wird der Startermotor 27 von dem stromführenden Zustand in den stromlosen Zustand geschaltet, und die Leistung von dem Motorgenerator 7 wird dazu verwendet, die Motordrehzahl NE auf einen vorbestimmten hohen Drehzahlbereich zu erhöhen. Anschließend wird der Kraftstoff von dem Einspritzsystem 54 eingespritzt und durch das Zündsystem 53 entzündet, und der Motorgenerator 7 wird von dem stromführenden Zustand in den stromlosen Zustand geschaltet. Somit sind die Zeitpunkte zum Inbetriebnehmen und Stoppen des Startermotors 27 und des Motorgenerators 7 in dem Startmodus B verschieden.
  • Wie oben beschrieben ist, wird der Kupplungsmechanismus 35 in Eingriff gebracht, nachdem die Motordrehzahl NE soweit erhöht worden ist, dass die Motordrehzahl NE mit der Drehzahl der Eingangswelle 34 synchronisiert ist. Daher wird die schnelle Änderung des Drehmoments von der Ausgangswelle 43 beim Ineingriffgelangen bzw. Einrücken des Kupplungsmechanismus 35 vermieden, wodurch ein Stoß verhindert wird.
  • Wenn in Schritt 77 eine negative Beurteilung gemacht wird, besteht eine geringe Wahrscheinlichkeit, dass der Modus zum Starten des Motors 1 eingeschränkt wird, da eine Differenz zwischen der Motordrehzahl NE und der Drehzahl der Eingangswelle 34 gleich groß wie oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Demzufolge wird – als eine weitere Bedingung zur Auswahl des Modus zum Starten des Motors 1 – bestimmt, ob die Zusatzeinrichtung 18 angetrieben wird (Schritt 79). Das Kriterium für Schritt 79 kann zum Beispiel Signale von dem Klimaanlagenschalter 41, eine Stromstärke des Motorgenerators 7 und einen Eingriffszustand der Bremse 22 enthalten.
  • Wenn in Schritt 79 eine positive Beurteilung gemacht wird, kann der Kupplungsmechanismus 15 nicht sofort in Eingriff gebracht werden, um den Motor 1 zu starten, da die Drehzahl des Motorgenerators 7 gleich hoch wie oder höher als ein vorbestimmter Wert ist. Es ist außerdem schwierig, die Drehzahl des Motorgenerators 7 zu verringern, da die Zusatzeinrichtung 18 in Betrieb ist. Daher fährt der Prozess mit Schritt 78 fort, um den Motor 1 in dem Startmodus B zu starten. Das heißt, der Motor 1 wird mit der Leistung von dem Startermodus 27 gestartet, und die Motordrehzahl NE wird auf einen vorbestimmten Wert erhöht. Anschließend wird der Kupplungsmechanismus 15 in Eingriff gebracht, um in einen Zustand zum Starten des Motors durch die Leistung des Motorgenerators 7 zu schalten.
  • Wenn in den Schritten 75, 77 und 79 was die entsprechende Bedingung jedes einzelnen Schritts anbetrifft eine negative Beurteilung gemacht wird, stellt der Modus zum Starten des Motors 1 kein besonderes Problem dar. Daher wird der Modus zum Starten des Motors 1 auf der Grundlage von anderen Bedingungen als die schon erwähnten ausge wählt (Schritt 80), und der Prozess springt zurück. In Schritt 80 ist es zum Beispiel möglich, den Startmodus allein für den Motorgenerator 7 auszuwählen, um das Ansprechen des Motors 1 auf den Startvorgang zu verbessern.
  • Es ist in Schritt 80 ferner möglich, den Ladezustand der Batterien 25 und 29 zu überwachen und einen Startmodus zum Starten des Motors 1 durch ein Startsystem auszuwählen, das mit einer Batterie in einem höheren Ladezustand als die weitere Batterie verbunden ist. Durch Auswahl eines Startmodus zum Starten des Motors 1 durch ein Startsystem, das mit einer Batterie in einem höheren Ladezustand als die weitere Batterie verbunden ist, kann eine Verschlechterung der Startbarkeit des Motors 1 durch eine Verringerung des Batterieladezustands oder eine weitere Verringerung des Batterieladezustands verhindert werden.
  • In dem in 1 gezeigten Steuerungsbeispiel ist das Auswählen des Modus zum Starten des Motors 1 auf der Grundlage von anderen Bedingungen als die Bedingung in Schritt 78 beim Auswählen des Modus zum Starten des Motors 1 auf ein Fahrzeug anwendbar, das den Motorgenerator 36 nicht enthält. Das Steuerungsbeispiel in 1 ist ferner auf eine manuelle Schaltung anwendbar, die in der Lage ist, das Übersetzungsverhältnis durch manuelles Betätigen des Schalthebels zu ändern.
  • Das in 1 gezeigte Steuerungsbeispiel ist auf ein Fahrzeug anwendbar, das in der Lage ist, die Starten und Stoppen des Motors auf der Grundlage von anderen Bedingungen als Signalen von dem Zündschalter zu steuern. Das heißt, der Motor wird automatisch gestoppt, wenn vorbestimmte Stoppbedingungen erfüllt sind, und der Motor wird wieder in einen Antriebszustand gesetzt, wenn vorbestimmte Wiedereinsetzungsbedingungen erfüllt sind. Folg lich enthalten die Befehle zum Starten des Motors in Schritt 72 Befehle zum Starten des Motors durch vorbestimmte Wiedereinsetzungsbedingungen.
  • Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
  • 7 ist ein Blockdiagramm, das die Konstruktionen bzw. den Aufbau weiterer Systeme eines Fahrzeugs darstellt, auf das die Erfindung angewendet wird. Verbrennungsmotoren wie ein Ottomotor, ein Dieselmotor und ein LPG-Motoren werden als Motor 100 verwendet, der als Leistungsquelle für das Fahrzeug dient. Der Ottomotor (nachfolgend als "Motor" bezeichnet) 100 umfasst ein Einspritzsystem 100A, ein Ansaug- bzw. Einlasssystem 100B, ein Abgas- bzw. Auslasssystem 100C, ein Zündsystem 100D, ein wassergekühltes Kühlsystem 100E, welches den gleichen Aufbau und die gleiche Funktion wie das bei der ersten Ausführungsform beschriebene wassergekühlte Kühlungssystem 5 aufweist, einen Ventilmechanismus 100F zum Öffnen und Schließen von Ventilen des Einlasssystems 100B und des Auslasssystems 100C, ein Schmiersystem 100G, das den gleichen Aufbau und die gleiche Funktion wie das bei der ersten Ausführungsform beschriebene Schmiersystem 4 besitzt.
  • Ein elektronisches Drosselventil 100J ist in einer Einlassleitung 100H des Motors 100 angeordnet. Das elektronische Drosselventil 100J ist so aufgebaut, dass der Öffnungsgrad auf der Grundlage eines Niederdrückbetrages eines Gaspedals 100K und weiterer Bedingungen eingestellt wird. Die von dem Motor 100 abgegebene Leistung wird zu einem Drehmomentwandler 101 und einem Automatikgetriebe AT übertragen. Das Automatikgetriebe AT umfasst einen Zahnradgetriebemechanismus 102 und eine Hydrauliksteuerungseinrichtung 103.
  • 8 ist eine Prinzipdarstellung, die einen Aufbau des Drehmomentwandlers 101 und des Zahnradgetriebemechanismus 102 darstellt. Der Drehmomentwandler 101 und der Zahnradgetriebemechanismus 102 sind in einem Gehäuse 135 eingebaut. Automatikgetriebe-Fluid ist als Hydraulikfluid in das Gehäuse 135 gefüllt. Der Drehmomentwandler 101 überträgt mit Hilfe des Getriebefluids Drehmomente von Elementen auf der Antriebsseite zu Elementen auf der Abtriebsseite. Der Drehmomentwandler 101 umfasst eine Frontabdeckung 108, die einteilig mit einem Pumpenflügelrad 107 verbunden ist, eine Nabe 110, die einteilig mit einem Turbinenlaufrad 109 verbunden ist, und eine Überbrückungskupplung 111. Das Drehmoment von dem Pumpenflügelrad 107 wird mittels Fluid auf das Turbinenlaufrad 109 übertragen. Die Überbrückungskupplung 111 dient dem selektiven Ineingriffbringen und Außereingriffbringen der Frontabdeckung 108 mit der Nabe 110. Die Überbrückungskupplung 111 kann schlupfgesteuert sein, um so die Überbrückungskupplung bei einem vorbestimmten Eingriffsduck gleiten zu lassen.
  • Die Frontabdeckung 108 ist mit einer Kurbelwelle 112 des Motors 100 verbunden. Ein Stator 113 ist auf der inneren Umfangsseite des Pumpenflügelrads 107 und des Turbinenlaufrades 109 angeordnet. Der Stator 113 dient der Erhöhung des Drehmoments, das von dem Pumpenflügelrad 107 zu dem Turbinenlaufrad 109 übertragen wird. Eine Eingangswelle 114 ist mit der Nabe 110 verbunden. Daher wird, wenn ein Drehmoment von der Kurbelwelle 112 des Motors 100 abgegeben wird, das Drehmoment über den Drehmomentwandler 101 oder die Überbrückungskupplung 111 zu der Eingangswelle 114 übertragen.
  • Das Zahnradgetriebemechanismus 102 umfasst ein sekundäres Getriebe 115 und ein primäres Getriebe 116. Das se kundäre Getriebe 115 umfasst einen Planetengetriebemechanismus 117 für den Overdrive. Die Eingangswelle 114 ist mit einem (Planetenrad-) Träger 118 des Planetengetriebemechanismus 117 verbunden. Eine Mehrscheiben-Scheibenkupplung C0 und eine Freilaufkupplung F0 sind zwischen dem Träger 118 und einem Sonnenrad 119, die den Planetengetriebemechanismus bilden, angeordnet. Die Freilaufkupplung F0 ist in Eingriff, wenn sich das Sonnenrad 119 in der positiven Richtung bezüglich des Trägers 118 dreht, das heißt, wenn sich das Sonnenrad 119 in der Drehrichtung der Eingangswelle 114 dreht. Ein Hohlrad 120, das ein Ausgangselement des sekundären Getriebes 115 ist, ist mit einer zwischengeschalteten Welle verbunden, die ein Eingangselement des primären Getriebes 116 ist. Eine Mehrscheiben-Scheibenbremse B0 zum selektiven Stoppen der Drehung des Sonnenrades 119 ist ebenfalls vorgesehen.
  • Daher dreht sich in dem sekundären Getriebe 115 der Planetengetriebemechanismus 117 in einem Zustand, in dem entweder die Mehrscheiben-Scheibenkupplung C0 oder die Freilaufkupplung F0 in Eingriff ist, als Ganzes. Folglich dreht sich die zwischengeschaltete Welle 121 mit der gleichen Drehzahl wie die Eingangswelle 114, was ein langsames Schalten zur Folge hat. Ferner wird in einem Zustand, in dem die Drehung des Sonnenrades 119 durch Eingreifen der Bremse B0 gestoppt ist, das Hohlrad 120 gegenüber der Eingangswelle 114 beschleunigt, was ein schnelles Schalten zur Folge hat.
  • Das primäre Getriebe 116 umfasst drei Paare von Planetengetriebemechanismen 122, 123 und 124. Die in den drei Paaren von Planetengetriebemechanismen 122, 123 und 124 enthaltenen rotierenden Elemente sind wie nachstehend beschrieben miteinander verbunden. Ein Sonnenrad 125 des ersten Planetengetriebemechanismus 122 und ein Sonnenrad 126 des zweiten Planetengetriebemechanisus 123 sind starr miteinander verbunden. Ein Hohlrad 127 des ersten Planetengetriebemechanismus 122, ein Träger 129 des zweiten Planetengetriebemechanismus 123 und ein Träger 131 des dritten Planetengetriebemechanismus 124 sind verbunden. Eine Ausgangswelle 132 ist mit dem Träger 131 verbunden. Die Ausgangswelle 132 ist über eine (nicht gezeigte) Drehmomentübertragungseinrichtung mit einem (nicht gezeigten) Rad verbunden. Ein Hohlrad 133 des zweiten Planetengetriebemechanismus 123 ist mit einem Sonnenrad 134 des dritten Planetengetriebemechanismus 124 verbunden.
  • In einem Getriebezug des primären Getriebes 116 können ein Rückwärtsgang und vier Vorwärtsgänge eingestellt werden. Reibschlusseinrichtungen wie etwa eine Kupplung und eine Bremse zur Einstellung solcher Getriebeeinstellungen sind wie nachstehend beschrieben vorgesehen. Eine erste Kupplung C1 ist zwischen einer zwischengeschalteten Welle 121 auf einer Seite und dem Hohlrad 133 und dem Sonnenrad 134 auf der anderen Seite angeordnet. Eine zweite Kupplung C2 ist zwischen der zwischengeschalteten Welle 121 auf einer Seite und dem Sonnenrad 125 und dem Sonnenrad 126, welche miteinander verbunden sind, auf der anderen Seite angeordnet.
  • Eine erste Bremse B1 ist eine Handbremse und ist angeordnet, um die Drehung des Sonnenrades 125 des ersten Planetengetriebemechanismus 122 und des Sonnenrades 126 des zweiten Planetengetriebemechanismus 123 zu stoppen. Eine erste Freilaufkupplung F1 und eine zweite Bremse B2, welche eine Mehrscheiben-Scheibenbremse ist, sind hintereinander zwischen den Sonnenrädern 125, 126 und dem Gehäuse 135 angeordnet. Die Freilaufkupplung F1 ist in Eingriff, wenn sich die Sonnenräder 125 und 126 rückwärts drehen, das heißt, wenn sich die Sonnenräder 125 und 126 in einer zu der Drehrichtung der Eingangswelle 114 entgegengesetzten Richtung drehen.
  • Eine dritte Bremse B3, welche eine Mehrscheiben-Scheibenbremse ist, ist zwischen einem (Planetenrad-) Träger 137 des ersten Planetengetriebemechanismus 122 und dem Gehäuse 135 angeordnet. Der dritte Planetengetriebemechanismus 124 umfasst ein Hohlrad 138. Eine vierte Bremse B4, welche eine Mehrscheiben-Scheibenbremse ist, und eine zweite Freilaufkupplung F2 sind vorgesehen, um die Drehung des Hohlrades 138 zu stoppen. Die vierte Bremse B3 und die zweite Freilaufkupplung F2 sind parallel zueinander und zwischen dem Gehäuse 135 und dem Hohlrad 138 angeordnet. Die zweite Freilaufkupplung F2 ist in Eingriff, wenn sich das Hohlrad 138 rückwärts dreht. Ein Eingangsdrehzahlsensor (Turbinendrehzahlsensor) 104A zur Erfassung der Eingangsdrehzahl des Zahnradgetriebemechanismus 102 und ein Ausgangsdrehzahlsensor (Fahrzeuggeschwindigkeitssensor) 104B zur Erfassung der Drehzahl der Ausgangswelle 132 des Zahnradgetriebemechanismus 102 sind vorgesehen.
  • In dem wie oben beschrieben aufgebauten Zahnradgetriebemechanismus 102 können durch Ineingriffbringen und Außereingriffbringen von Reibschlusseinrichtungen wie den Kupplungen und den Bremsen fünf Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang eingestellt werden, wie es in der Schalttafel in 9 gezeigt ist. In 9 bezeichnet O, dass die Reibschlusseinrichtungen in Eingriff sind, Δ bezeichnet, dass die Reibschlusseinrichtungen beim Motorbremsen in Eingriff sind, ⊗ bezeichnet, dass die Reibschlusseinrichtungen entweder in Eingriff oder außer Eingriff sind, das heißt, dass der Eingriff der Reibschlusseinrichtungen für die Übertragung eines Drehmoments unerheblich ist, und ein Leerzeichen bezeichnet, dass die Reibschlusseinrichtungen außer Eingriff sind.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform können zum Beispiel eine P- (Park-) Position, eine R- (Rückwärts-) Position, eine N- (Normal-) Position, eine D- (Drive-) Position, eine 4-Position, eine 3-Position, eine 2-Position und eine L- (Low-) Position durch manuelles Betätigen eines Schalthebels 100L eingestellt werden. Die D-Position, die 4-Position, die 3-Position, die 2-Position und die L-Position sind Vorwärtspositionen. In einem Zustand, in dem die D-Position, die 4-Position, die 3-Position oder die 2-Position eingestellt ist, können die Schaltpositionen zwischen einer Mehrzahl von Schaltpositionen geschaltet werden. In einem Fall hingegen, in dem die L-Position oder die Rückwärtsposition R eingestellt sind, bleibt nur eine einzige Schaltposition. In diesem Zustand, in dem entweder die D-Position, die 4-Position, die 3-Position oder die 2-Position ausgewählt ist, kann die Schaltposition des Automatikgetriebes AT durch Betätigen eines Schalters 100M zum sportlichen Schalten manuell geändert (runtergeschalten oder hochgeschalten) werden.
  • Die in 7 und 8 gezeigte Hydrauliksteuerungseinrichtung 103 führt eine Einstellungs- oder Schaltsteuerung der Schaltpositionen in dem Zahnradgetriebemechanismus 102, ein Ineingriffbringen, ein Außereingriffbringen und eine Schlupfregelung der Überbrückungskupplung 111, eine Steuerung des Leitungsdrucks des Hydraulikkreises und eine Steuerung des Eingriffsdrucks der Reibschlusseinrichtung aus. Die Hydrauliksteuerungseinrichtung 103 wird elektrisch gesteuert und umfasst ein erstes bis ein drittes Magnetventil S1 bis S3 zur Durchführung des Schaltvorgangs des Zahnradgetriebemechanismus 102, und ein viertes Magnetventil S4 zur Steuerung des Zustands der Motorbremse.
  • Die Hydrauliksteuerungseinrichtung 103 umfasst ferner ein lineares Magnetventil SLT zur Steuerung des Leitungsdrucks der Hydraulikschaltung, ein lineares Magnetventil SLN zur Steuerung des Druckspeichergegendrucks während des Schaltvorgangs des Zahnradgetriebemechanismus 102, und ein lineares Magnetventil SLU zur Steuerung des Eingriffsdrucks der Überbrückungskupplung und vorbestimmte Reibschlusseinrichtungen. Die ECU 160 steuert das Magnetventil oder dergleichen durch von verschiedenen Sensoren eingegebene Signale und bringt jeweilige Kupplungen und Bremsen (Reibschlusseinrichtungen) in Eingriff oder aus dem Eingriff.
  • 10 ist ein Diagramm, das das Startsystem des Motors 100 darstellt. Ein Motorgenerator (MG) 140 und ein Startermotor 141 zum Starten des Motors 100 sind vorgesehen. Zum Beispiel wird ein synchroner Dreiphasenwechselstrom-Elektromotor als Motorgenerator 140 verwendet. Der Motorgenerator 140 umfasst einen (nicht gezeigten) Rotor mit einem (nicht gezeigten) Permanentmagneten und einem (nicht gezeigten) Stator, der mit einer (nicht gezeigten) Spule umwickelt ist. Ein rotierendes Magnetfeld wird erzeugt, wenn der Dreiphasenspule ein Dreiphasenwechselstrom zugeführt wird. Ein Drehmoment wird dann durch Steuern des rotierenden Magnetfeldes entsprechend der Rotationsposition und Rotationsgeschwindigkeit des Rotors erzeugt. Das durch den Motorgenerator 140 erzeugte Drehmoment ist im Wesentlichen proportional zur Stromstärke. Die Rotationsgeschwindigkeit des Motorgenerators 140 wird durch die Frequenz des Wechselstroms gesteuert.
  • Eine Batterie 143 ist über einen Wandler 142 mit dem Motorgenerator 140 verbunden. Eine Steuerungseinheit 144 ist mit dem Motorgenerator 140, dem Wandler 142 und der Batterie 143 verbunden. Die Nennspannung der Batterie 143 ist auf eine hohe Spannung von ungefähr 288 V einge stellt. Der Wandler 142 wandelt den Gleichstrom in einen Wechselstrom um. Der Wandler 142 ändert auch die Frequenz und die Stromstärke. Um diese Funktionen zu erreichen, umfasst der Wandler eine Schaltrelais-Erregungssteuerungseinheit. Der Wandler 142 wandelt auch den Wechselstrom in den Gleichstrom um. Dies wird mittels eines eingebauten Kommutators gemacht. Die Steuerungseinheit 144 ist eine elektronische Steuerungseinheit zur Steuerung des Motorgenerators 140 und umfasst eine Hochgeschwindigkeitsverarbeitungsfunktion.
  • Eine Riemenscheibe 146 ist an der Hauptwelle 145 des Motorgenerators 140 befestigt. Eine Riemenscheibe 148 ist über eine Kupplung 147 mit der Kurbelwelle 112 verbunden. Ein Riemen 149 ist um eine Riemenscheibe 148 und eine Riemenscheibe 149 gelegt. Der Riemen 149 ist ferner um eine Riemenscheibe 151 einer Zusatzeinrichtung 150 wie etwa einen (nicht gezeigten) Kompressor für eine Klimaanlage, eine (nicht gezeigte) Wasserpumpe, die einen Abschnitt des wassergekühlten Kühlsystems 100E des Motors bildet, oder eine (nicht gezeigte) Pumpe für eine Servolenkeinheit gelegt.
  • Ein Steuerungsmodus des Motorgenerators 140 kann aus einem Startmodus zum Starten des Motors 100 durch die Leistung des Motorgenerators 140, einem Generatormodus zum Verwenden des Motorgenerators 140 als Generator (Wechselstromgenerator) durch die Leistung des Motors 100 und einem Zusatzantriebsmodus zum Antrieb des Zusatzeinrichtung 150 durch die Leistung des Motorgenerators ausgewählt werden.
  • Wenn der Motorgenerator 140 als Startsystem verwendet wird, ist die Kupplung 147 in Eingriff, und zum Starten des Motors 100 wird die Leistung von dem Motorgenerator 140 über den Riemen 149 zum Motor 100 übertragen. Der Ra dius der Riemenscheibe 146 ist kleiner als der Radius der Riemenscheibe 148, und die Riemenscheiben 146 und 148 arbeiten als Verzögerungseinrichtungen. Das heißt, die Drehzahl des Motorgenerators 140 wird verzögert, bevor sie zu dem Motor 100 übertragen wird. Der Motorgenerator 140 steuert die Drehzahl in dem Bereich von zum Beispiel 0 bis 5000 U/min und das Drehmoment in dem Bereich von zum Beispiel 0 bis 20 Nm.
  • Wenn der Generatormodus ausgewählt wird, ist die Kupplung 147 in Eingriff, und die Leistung von dem Motor 100 wird zu dem Motorgenerator 140 übertragen, um zu bewirken, dass der Motorgenerator 140 als Generator arbeitet. Eine durch die Rotation des Motorgenerators 140 induzierte Spannung kann zum Laden der Batterie 143 durch den Wandler 142 in eine Gleichspannung umgewandelt werden. Wenn der Zusatzeinrichtungsmodus entsprechend solcher Bedingungen wie etwa dem Stoppen des Motors 100 ausgewählt wird, wird die Kupplung 147 außer Eingriff gebracht, und die von dem Motorgenerator 140 abgegebene Leistung wird über den Riemen 149 und die Riemenscheibe 151 zur Zusatzeinrichtung 150 übertragen, um die Zusatzeinrichtung 150 anzutreiben. Ein Riemenantriebseinrichtung 159 umfasst die oben genannten Riemenscheiben 146 und 148, den Riemen 149 und die Kupplung 147.
  • Die Steuerungseinheit 144 erfasst oder steuert eine dem Motorgenerator 140 von der Batterie 143 zuführte Stromstärke oder eine durch den Motorgenerator 140 erzeugte Stromstärke. Ferner steuert die Steuerungseinheit 144 die Drehzahl des Motorgenerators 140 und erfasst und steuert einen Ladezustand (SOC; state of charge) der Batterie 143.
  • Der Startermotor 141 ist ein Gleichstrom-Elektromotor wie etwa ein magnetisch schaltender Elektromotor oder ein Elektromotor mit Vorgelege, die einen bekannten Aufbau haben. Ein Ritzel 153 (Stirnrad) ist auf der Ausgangswelle 152 des Startermotors 141 angeordnet. Die Ausgangswelle 152 hat einen nicht gezeigten zurückschiebbaren Mechanismus, so dass er in axialer Richtung zurückschiebbar ist. Ein Zahnkranz (Stirnrad) 155 ist auf dem Schwungrad 154 der Kurbelwelle 112 angeordnet. Das Ritzel 153 und das Zahnkranz 155 können auch als kleines Zahnrad bzw. großes Zahnrad bezeichnet werden.
  • Eine Batterie 157 ist über ein Relais 156 mit dem Startermotor 141 verbunden. Die Sollspannung der Batterie 157 ist auf eine niedrige Spannung von zum Beispiel etwa 12 V eingestellt. Das Relais 156 wird von der Steuerungseinheit 144 gesteuert. Ein DC/DC-Wandler 158 ist in einer Verbindung zwischen der Batterie 143 und der Batterie 157 angeordnet. Der DC/DC-Wandler 158 verringert die Gleichspannung der Batterie 143 auf eine vorbestimmte Spannung und lädt die Batterie 157.
  • Das Relais 156 wird entsprechend dem Startbefehl des Motors 100 durchgeschaltet, und dem Startermotor 141 wird von der Batterie 157 Leistung zugeführt. Somit wird der Startermotor 141 angetrieben, und der Motor 100 wird auf diese Weise gestartet. Demzufolge wird der Startermotor 141 beim Starten des Motors 100 mit einer Drehzahl, die einem Lastmoment beim Starten des Motors 100 entspricht, und mit einem Batteriestrom und einer Batteriespannung angetrieben. Ein großes Startdrehmoment wird aufgrund eines Starkstromes bei der Aktivierung des Startermotors 141 erzeugt.
  • Die Ausgangsleistung des Motorgenerators 140 wird allgemein auf das 1,5- bis 3-fache der Ausgangsleistung des Startermotors 141 eingestellt. Demzufolge unterscheiden sich die Ausgangskennlinien des Motorgenerators 140 von denen des Startermotors 141. Jedoch ist das Startmoment des Motorgenerators 140 beim Start des Motors klein. Daher ist es beim Starten des Motors 100 durch den Motorgenerator 140 schwierig, den Motor 100 in einem Zustand zu starten, in dem keine Verzögerungseinrichtung (die eine Riemenscheibe enthält) mit einem großen Untersetzungsverhältnis zwischen den Motorgenerator 140 und den Motor 100 geschaltet ist. Es ist besonders schwierig, den Motor 100 in kaltem Zustand mit Hilfe des Motorgenerators 140 geschmeidig zu starten.
  • Wenn der Motor 100 nicht durch den Startermotor 141 gestartet wird, ist das Ritzel 153 und das Zahnkranz 155 außer Eingriff. Wenn der Motor 100 durch den Startermotor 141 gestartet wird, bewegt sich das Ritzel 153 in axialer Richtung, um mit dem Hohlrand in Eingriff zu gelangen.
  • 11 ist ein erläuterndes Diagramm, das die Eingabe- und Ausgabesignale einer elektronischen Steuerungseinheit (ECU) 160 zeigt, die die in einem Fahrzeug eingebauten Systeme steuert. Die elektronische Steuerungseinheit 160 umfasst eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU), Speicher (RAM, ROM) und einen Mikrocomputer, der im Wesentlichen als Eingabe- und Ausgabeschnittstelle dient. Signale, die in die elektronische Steuerungseinheit 160 eingegeben werden, umfassen Signale von einem Motordrehzahlsensor, einem Motorwassertemperatursensor, einem Zündschalter und einem Öko-Betriebsschalter 161 zum Starten (Einstellen) und Beenden des Öko-Betriebssystems, das den Motor 100 auf der Grundlage von anderen Bedingungen als dem Zündschalter, dem von der Steuerungseinheit 144 erfassten Ladezustand der Batterien 143 und 157, einem Frontscheinwerferschalter, einem Feuchtigkeitsentfernerschalter, einem Klimaanlagenschalter, einem Ausgangswellendrehzahlsensor (Fahrzeuggeschwindigkeitssensor) 104B, einem Fluidtemperatursensor zur Erfassung der Temperatur des Automatikgetriebe-Fluids (ATF), welches das Hydraulikfluid eines Automatikgetriebes AT ist, und einem Schaltpositionsschalter zur Erfassung der Betriebsposition des Schalthebels 100L stoppt und wieder einsetzt.
  • In die elektronische Steuerungseinheit 160 eingegebene Signale umfassen auch Signale von einem Fußbremsschalter zur Erfassung des Niederdrückzustandes einer in 7 gezeigten Fußbremse 100N, einem Sensor zur Anzeige des Betriebszustandes der Handbremse, einem Katalysatortemperatursensor, der an einer Stelle eines (nicht gezeigten) Auspuffrohrs angeordnet ist, einem Gaspedalöffnungssensor zur Anzeige eines Niederdrückbetrages eines Bremspedals 100K, einem Kurbelpositionssensor sowie Betriebssignale von einem Schalter 100M zum sportlichen Umschalten, Signale von einem Fahrzeugbeschleunigungssensor, einem Antriebskraftquellenbremsschalter und einem Turbinendrehzahlsensor 104A.
  • Von der elektronischen Steuerungseinheit 160 ausgegebene Signale umfassen Signale zur Steuerung des Zündzeitpunkts des Motors 100, Signale zur Steuerung der Einspritzung des Motors 100, Signale zur Steuerung des Antriebs und des Stoppens des Startermotors 141, Signale zur Steuerung des Motorgenerators 140 über die Steuerungseinheit 144, Signale zum Ineingriffbringen und Außereingriffbringen der Kupplung 147, Signale zur Steuerung des AT-Magnetventils (Schaltmagnetventil S1, S3 und S4) der Hydrauliksteuerungseinrichtung 103 und Signale zur Steuerung des AT-Leitungsdrucksteuerungsmagnetventils (lineares Magnetventil SLT). Ein Schaltdiagramm (Schaltkarte), die den Gaspedalöffnungsgrad als Parameter enthält, und eine Überbrückungskupplungs-Steuerungskarte sind in der elektronischen Steuerungseinheit 160 gespeichert, so dass die Steuerungssignale für die Hydrauliksteuerungseinrichtung 103 gemäß den in die elektronische Steuerungseinheit 160 eingegebnen Signale und den Daten ausgegeben werden. Somit wird das Übersetzungsverhältnis des Automatikgetriebes AT oder der Überbrückungskupplung 111 automatisch gesteuert.
  • Von der elektronischen Steuerungseinheit 160 ausgegebene Signale umfassen ferner Signale für einen Aktor eines Antiblockiersystems (ABS), Signale für eine Anzeige der Durchführung einer automatischen Stoppsteuerung des Motors 100, Signale für eine Anzeige der Durchführung einer automatischen Stoppsteuerung, Signale für einen Sportmodusanzeiger und Signale für das elektronische Drosselventil 100J.
  • Die automatische Stoppsteuerung bezieht sich auf das automatische Stoppen des Motors in einem Antriebszustand entsprechend den anderen Bedingungen als der von Signalen von dem Zündschalter, und das automatische Wiedereinsetzen des Motors 100 von einem gestoppten Zustand in einen Antriebszustand. Stoppbedingungen zum automatischen Stoppen des sich in einem Antriebszustand befindenden Motors 100 sind zum Beispiel erfüllt, wenn das Gaspedal 100Ka nicht betätigt wird, das Fußbremspedal 100N betätigt wird, die Fahrzeuggeschwindigkeit 0 ist (das Fahrzeug steht) und der Ladezustand SOC der Batterie 143 gleich gut wie oder besser als ein vorbestimmter Wert ist, während das Öko-Betriebssystem bei eingeschaltenem Öko-Betriebsschalter 161 aktiv (eingestellt) ist.
  • In dem Fall hingegen, in dem wenigstens eine der Stoppbedingungen nicht erfüllt ist, sind die Automatikwiedereinsetzungsbedingungen erfüllt, was eine Wiedereinsetzung des Antriebszustandes des Motors 100 von dem automatisch gestoppten Zustand zur Folge hat. Demzufolge wird, wenn der Motor 100 wieder von dem automatisch gestoppten Zustand in den Antriebszustand gesetzt wird, wenigstens entweder der Motorgenerator 140 oder der Startermotor 141 angetrieben, und die jeweilige Leistung wird zum Motor 100 übertragen, um den Motor 100 zu starten. Wenn der Öko-Betriebsschalter 161 ausgeschaltet wird, wird das Öko-Betriebssystem beendet, und das Fahrzeug kehrt in einen gewöhnlichen Zustand zurück, das heißt in einen Zustand, in dem der Motor 100 durch die Bedienung des Zündschlüssels gestartet und gestoppt wird. Auf diese Weise wird das Öko-Betriebssystem durch die elektronische Steuerungseinheit 160 gesteuert.
  • Ferner ist der Motor 100 in der Lage, eine VVT-Steuerung (variable valve timing) auszuführen, die kontinuierlich die Öffnungs- und Schließzeitpunkte eines Einlassventils des Einlasssystems 100B entsprechend der Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit verändert. Die VVT-Steuerung ist nachfolgend kurz erläutert. Der Hydraulikdruck, mit dem die an einer Synchronriemen-Riemenscheibe des Nockenwelle auf der Einlassseite des Einlasssystems 100B befestigte Steuerungseinheit beaufschlagt wird, wird entsprechend dem von der elektronischen Steuerungseinheit 160 erfassten Laufzustand (Fahrzeuggeschwindigkeit, Öffnungsgrad des elektronischen Drosselventils 100J etc.) des Fahrzeugs eingestellt. Die Steuerungseinheit ändert eine Rotationsphase der einlassseitigen Nockenwelle und der Synchronriemen-Riemenscheibe auf der Grundlage des beaufschlagenden Hydraulikdrucks und verändert kontinuierlich die Ventilöffnungszeiten. Als Folge davon kann ein hoher Wirkungsgrad und ein hohes Drehmoment in jedem Drehzahlabschnitt des gesamten Drehzahlbereichs des Motors 100 erreicht werden.
  • Im Folgenden ist die zweite Ausführungsform beschrieben. Das Ritzel 153 und das Zahnkranz 155 entsprechen dem Zahnradgetriebe der Erfindung, der Startermotor 141 entspricht dem ersten Startsystem der Erfindung, und der Mo torgenerator 140 entspricht dem zweiten Startsystem der Erfindung.
  • Die Startsteuerung zum Starten des Motors 100 in einem gestoppten Zustand, während das Öko-Betriebssystem arbeitet, ist nachfolgend mit Bezug auf das Flussdiagramm in 12 beschrieben. Zuerst werden die Eingangssignale in der elektronischen Steuerungseinheit 160 verarbeitet (Schritt 171), und es wird bestimmt, ob ein Startbefehl zum automatischen Starten des Motors 100 in einem automatisch gestoppten Zustand ausgegeben wurde (Schritt 172). Insbesondere wird der Startbefehl ausgegeben, wenn wenigstens eine der Bedingungen zum automatischen Stoppen nicht erfüllt ist. Wenn in Schritt 172 eine negative Beurteilung gemacht wird, springt der Prozess zurück.
  • Wenn in Schritt 172 eine positive Beurteilung gemacht wird, wird bestimmt, ob die Motorstartfunktionen des Motorgenerators 140 und des Startermotors 141 ausgefallen sind, um den Modus zum Starten des Motors 100 auszuwählen (Schritt 173). Wenn entweder der Motorgenerator 140 oder der Startermotor 141 ausgefallen ist, wird der Startmodus so ausgewählt, dass das Startsystem, das nicht ausgefallen ist (das heißt das Startsystem, das ordnungsgemäß funktioniert) den Motor 100 unabhängig startet (Schritt 174), und der Prozess springt zurück.
  • Wenn in Schritt 173 eine negative Beurteilung gemacht wird, wird der Drehwiderstand des Motors 100 bestimmt, das heißt, es wird bestimmt, ob die Kühlwassertemperatur TW gleich hoch wie oder niedriger als ein vorbestimmter Wert TW1 ist (Schritt 175). Ferner wird der vorbestimmte Wert TW1 in der elektronischen Steuerungseinheit 160 gespeichert. In Schritt 175 wird die Motoröltemperatur und ferner die Viskosität des Motoröls indirekt abgeschätzt, um den Modus zum Starten des Motors 100 entsprechend der Motorölviskosität auszuwählen. Mit zunehmender Viskosität des Motoröls erhöht sich der Drehwiderstand der Kurbelwelle 112, und das zum Starten des Motors 100 erforderliche Drehmoment ändert sich. Daher wird Schritt 175 ausgeführt, um einen Startmodus auszuwählen, bei dem das Drehmoment, das zu dem Drehwiderstand passt, gewonnen wird.
  • Wenn in Schritt 175 eine positive Beurteilung gemacht wird, ist die Viskosität des Motoröls gleich hoch wie oder höher als der vorbestimmte Wert, so dass ein Drehmoment, das gleich groß wie oder größer als der vorbestimmte Wert ist, zum Starten des Motors 100 erforderlich ist. Die geschieht, wenn die Außentemperatur GTH niedriger als ein vorbestimmter Wert GTH1 ist. Ein Schleppwiderstand der Kurbelwelle 112 wird gleich groß wie oder größer als ein vorbestimmter Wert, wenn der Motor 100 gestartet wird. Daher wird ein Startmodus A (gemäß dem Ablaufdiagramm in 5) ausgesucht (Schritt 176). Ferner wird durch das Einspritzsystem 100A an einem Punkt, an dem die Motordrehzahl einen vorbestimmten Wert erreicht, Kraftstoff eingespritzt. Dann wird der Kraftstoff durch das Zündsystem 100D entzündet, und der Motor dreht selbständig. Dann kehrt der Prozess zurück.
  • Der Motor 100 wird durch das von sowohl dem Startermotor 141 als auch dem Motorgenerator 140 ausgegebene Drehmoment gestartet. Daher kann selbst in einem Fall, in dem wie oben beschrieben der Drehwiderstand der Kurbelwelle 112 hoch ist, die Startbarkeit des Motors 100 verbessert werden. Der Startmodus A ist anwendbar, wenn der Motor 100 bei einer sehr niedrigen Temperatur (früh am Morgen im Winter) durch Betätigen des (nicht gezeigten) Zündschlüssels gestartet wird.
  • Wenn in Schritt 175 eine negative Beurteilung gemacht wird, ist de Drehwiderstand der Kurbelwelle 112 beim Starten des Motors 100 gleich groß wie oder niedriger als der vorbestimmte Wert, und das zum Starten des Motors 100 erforderliche Drehmoment ist gleich groß wie oder niedriger als der vorbestimmte Wert. Das heißt, der Prozess fährt mit Schritt 177 fort, da eine geringe Wahrscheinlichkeit besteht, dass der Startmodus durch die Viskosität des Motoröls eingeschränkt ist. Daher wird – als eine weitere Bedingung zur Auswahl des Modus zum Starten des Motors 1 – in Schritt 177 bestimmt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V den vorbestimmten Wert V1 übersteigt. Die Fahrzeuggeschwindigkeit V wird entsprechend der Signale von dem Ausgangswellendrehzahlsensor 104B bestimmt. Der vorbestimmte Wert V1 wird im Voraus in der elektronischen Steuerungseinheit 106 gespeichert.
  • Wenn in Schritt 177 eine positive Bestätigung gemacht wird, wird die Motordrehzahl auf einen Wert eingestellt, der gleich groß wie oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, um den Kompressor anzutreiben, der in der VVT-Steuerung eine Hydrauliksteuerung ausführt. Da sich das Zahnkranz 155 und das Ritzel 153 relativ zueinander drehen, ist es schwierig, das Zahnkranz 155 und das Ritzel 153 miteinander in Eingriff zu bringen. Daher ist es nicht vorteilhaft, den Motor 100 durch die Energie von dem Startermotor 141 zu starten. Folglich wird eine Verarbeitung ausgeführt, um den Motor 100 durch Leistung allein von dem Motorgenerator 140 zu starten (Schritt 178), und der Prozess springt zurück.
  • Wenn in Schritt 177 eine negative Beurteilung gemacht wird, wird – als eine weitere Bedingung zur Auswahl des Modus zum Starten des Motors 100 – bestimmt, ob die Zusatzeinrichtung 150 durch eine Leistung von dem Motorgenerator 140 angetrieben wird (Schritt 179). Wenn in Schritt 179 eine positive Beurteilung gemacht wird, ist es schwierig, den Motor 100 glatt bzw. geschmeidig zu starten, indem die Kupplung 147 in Eingriff gebracht wird. Daher wird ein Modus zum Starten des Motors 100 allein durch den Startermotor 141 ausgewählt (Schritt 180), und der Prozess springt zurück.
  • Wenn in Schritt 170 eine negative Beurteilung gemacht wird, wird der Motor 100 in dem Startmodus B (Zusammenwirken von Motorgenerator 140 und Startermotor 141) gestartet, der in der ersten Ausführungsform erläutert ist (Schritt 181), und der Prozess springt zurück. Der Prozess fährt über die Schritte 175, 177 und 179 mit Schritt 181 fort, wenn der Motor 100 automatisch gestoppt wurde, nachdem der Motor 1 durch Betätigung des Zündschlüssels gestartet und aufgewärmt wurde. In einem solchen Fall ist die Viskosität des Motoröls gering. Daher ist der Drehwiderstand der Kurbelwelle 112 beim Starten des Motors 100 vergleichsweise niedrig, was ein kleines zum Starten des Motors 100 erforderliches Drehmoment zur Folge hat. Dies entspricht einem Fall, in dem die Kühlwassertemperatur TW des Motors 100 höher als der vorbestimmte Wert TW1 ist, und der Schleppwiderstand der Kurbelwelle 112 durch das Motoröl ist gering. Folglich wird eine gute Startbarkeit des Motors 100 aufrecht erhalten, selbst wenn der Motor 100 in dem Startmodus B gestartet wird.
  • Im Folgenden ist die in Schritt 181 ausgeführte Steuerung beschrieben. Wie in 6 gezeigt ist, wird zuerst dem Startermotor 141 Strom zugeführt, um dessen Antreiben zu starten, und das Antreiben des Motorgenerators 140 startet, wenn seit dem Beginn des Antreibens des Startermotors 141 Td Sekunden verstrichen sind. Das heißt, sowohl der Startermotor 141 und der Motorgenerator 140 werden nach dem Verstreichen von Td Sekunden angetrieben. Nach Ts Sekunden seit Beginn der Stromzuführung zu dem Startermotor 141 verstrichen sind (d.h. nachdem Td Sekunden + To Sekunden verstrichen sind), wird die Zuführung von Strom zu dem Startermotor 141 gestoppt. Nach diesem Punkt wird der Betrieb des Motorgenerators 140 allein fortgesetzt, und die Zuführung von Strom zu dem Motorgenerator 140 wird gestoppt, wenn nach einer von dem Zündsystem 100D durchgeführten Zündung die Motordrehzahl den vorbestimmten Wert erreicht hat. Die Ts Sekunden werden zum Beispiel auf 0,05 bis 0,25 Sekunden eingestellt.
  • Unter Berücksichtigung der Kennlinie des Startermotors 141, der ein Gleichstrommotor ist, wird dem Startermotor 141 während einer extrem kurzen Zeitspanne ein Starkstrom zugeführt, um ein großes Drehmoment zu erhalten, und das so von dem Startermotor 141 ausgegebene Drehmoment wird verwendet, um die Kurbelwelle 112 zu starten. Die Drehzahl der Kurbelwelle 112 wird weiter erhöht, indem der Motorgenerator 140 betrieben wird, bevor die Zuführung von Strom zu dem Startermotor 141 gestoppt wird, um so den Motor 100 zu starten. Das heißt, sowohl der Startermotor 41 als auch der Motorgenerator 140 werden während einer extrem kurzen Zeitspanne gleichzeitig betrieben.
  • In Schritt 181 ist es möglich, den Ladezustand der Batterien 143 und 157 zu überwachen und einen Startmodus auszuwählen, der den Motor 100 durch ein Startsystem startet, das mit der Batterie verbunden ist, die einen höheren Ladezustand als die weitere Batterie aufweist. In Schritt 172 in 12 ist es möglich, auf der Grundlage der Signale von dem Zündschalter zu bestimmen, ob ein Befehl zum Starten des Motors 100 ausgegeben wurde.
  • Der Zustand jedes Systems, das dem Startmodus B von Schritt 181 in 12 entspricht, ist mit Bezug auf 13 bis 15 beschrieben. 13 ist ein Diagramm, das die Änderung der Winkelgeschwindigkeit ωe der Kurbelwelle 112 und die Änderung des Steuerungsmodus des Öko-Betriebssystems als Funktion der Zeit darstellt, während das Öko-Betriebssystem eingestellt wird. 14 ist ein Diagramm, das eine Änderung des Steuerungsmodus eines Motorgenerators 140 und eine Änderung der Winkelgeschwindigkeit ωmg der Hauptwelle 145 des Motorgenerators 140 als Funktion der Zeit veranschaulicht. 15 ist ein Diagramm, das die Änderungen des Antriebssignals eines Startermotors 141 und einen diesem zugeführten Strom darstellt.
  • Zuerst wird, wenn der Befehl zum Starten des Motors 100 bei 0,0 Sekunden ausgegeben wird, wie es in 13 gezeigt ist, der Steuerungsmodus des Öko-Betriebssystems zum Startmodus geschaltet. Dann, wie es in 15 gezeigt ist, wird, nachdem seit der Ausgabe des Startbefehls eine vorbestimmte Zeit (zum Beispiel 0,05 Sekunden) verstrichen ist, das Antriebssignal des Startermotors 141 von aus auf an geschaltet. Demzufolge wird ein vorbestimmter Strom dem Startermotor 141 zugeführt, und der Startermotor 141 wird angetrieben. Ferner, wie es in 13 gezeigt ist, nimmt die Winkelgeschwindigkeit ωe der Kurbelwelle 112 von Null ausgehend allmählich zu. Dann, wie es in 14 gezeigt ist, wird der Steuerungsmodus des Motorgenerators 140 von einem Standby (Nichtantriebs) Modus zu einem Antriebsmodus umgeschaltet, und die Winkelgeschwindigkeit ωmg des Motorgenerators 140 nicht allmählich von Null an zu. Der Motorgenerator 140 wird zum Beispiel 0,126 Sekunden nach Ausgabe des Startbefehls in den Antriebsmodus geschaltet.
  • Wie in 15 gezeigt ist, nimmt der Strom, der dem Startermotor 141 zugeführt worden ist, allmählich ab, und die Antriebssignale des Startermotors 141 werden von an nach aus geschaltet. Die Antriebssignale des Startermo tors 141 sind während einer Zeit von zum Beispiel 0,105 Sekunden an. Das Antreiben des Motorgenerators 140 wird selbst, nachdem die Signalen von dem Startermotor 141 aus sind, fortgesetzt, und der Kraftstoff wird eingespritzt und bei Punkt T1 entzündet, wenn die Kurbelwelle 112 eine vorbestimmte Anzahl von Drehungen ausgeführt hat. Folglich wird der Steuerungsmodus des Motorgenerators 140 zu dem Standbymodus geschaltet, nachdem der Motor 100 gestartet worden ist. Anschließend wird der Motorgenerator 140 in den Generatormodus geschaltet. Da die Leistung des Motors 100 zu dem Motorgenerator 140 übertragen wird, nachdem der Motor 100 gestartet worden ist, nimmt die Drehzahl des Motorgenerators weiter zu.
  • Wie es oben beschrieben ist, wird der Motor 100 in der in Schritt 181 durchgeführten Steuerung durch den Startermotor 141 und den Motorgenerator 140 gestartet, wenn der Motor 100, der automatisch gestoppt worden ist, wieder eingesetzt wird. Da die Antriebszeit des Startermotors 141 extrem kurz eingestellt ist, wird die Eingriffszeit des Ritzels 153 und des Hohlrades 155, die in der Leistungsübertragungsstrecke von dem Startermotor 141 zu dem Motor 100 angeordnet sind, so kurz wie möglich. Daher unterdrückt der Motorstartmodus, der sowohl den Startermotor 41 als auch den Motorgenerator 140 benutzt, im Vergleich zu dem Startmodus, der nur den Startermotor 141 verwendet, besser die Erzeugung von Geräuschen beim Starten des Motors 100. Ferner, in dem Startmodus, der sowohl den Startermotor 141 als auch den Motorgenerator 140 verwendet, kann der Motor 100 durch das Zusammenwirken des Startermotors 141 und des Motorgenerators 140 geschmeidig gestartet werden.
  • Ferner, eine Verzögerungseinrichtung mit einem Zahnradgetriebe ist in der Leistungsübertragungsstrecke, die die Riemenübertragung zwischen dem Motorgenerator 140 und dem Motor 100 umfasst, nicht vorgesehen. Daher werden, wenn der Motor 100 durch Antreiben des Motorgenerators 140 gestartet wird, Getriebegeräusche und andere anomale Geräusche, die ihre Ursache in der Getriebelose haben, verhindert. Da eine Übertragungseinrichtung wie etwa ein Zahnradgetriebemechanismus nicht erforderlich ist, ist auch kein Schmieröl für Eingriffsabschnitte erforderlich. Somit sind eine Temperaturerhöhung und ein Energieverlust, bewirkt durch Bewegung bzw. Umwälzung des Schmieröls, beseitigt, was eine einfache Konstruktion zur Folge hat. Somit kann ein kompaktes und kostengünstiges Motorstartsystem bereitgestellt werden. Der Aufbau des Zahnradgetriebemechanismus 102 ist auf den in 2 gezeigten Zahnradgetriebemechanismus 31 anwendbar.
  • Im Folgenden ist ein charakteristischer Aufbau der Erfindung auf der Grundlage der Ausführungsformen erläutert. Ein erster Aufbau betrifft ein Steuerungssystem zum Starten eines Motors, mit einer ersten Starteinrichtung und einer zweiten Starteinrichtung, die in der Lage sind, einen Motor zu starten, wobei eine Startmodusauswahleinrichtung zum kontinuierlichen Antreiben der ersten Starteinrichtung und der zweiten Starteinrichtung und zum vorübergehenden zeitgleichen Antreiben der ersten Starteinrichtung und der zweiten Starteinrichtung vorgesehen ist, wenn der Motor gestartet wird. Der erste Aufbau ist durch ein Antreiben der ersten Starteinrichtung während einer kurzen Zeitspanne, dann ein Antreiben der zweiten Starteinrichtung, bevor die Zuführung von Strom zu der ersten Starteinrichtung gestoppt wird, der Zuführung von Kraftstoff zu dem Motor und dem Starten des Motors durch Entzünden des Kraftstoffs mit dem Zündsystem gekennzeichnet.
  • Es ist ferner möglich, die Antriebszeit der ersten Starteinrichtung kürzer als die Antriebszeit der zweiten Starteinrichtung einzustellen. Insbesondere kann die Antriebszeit der ersten Starteinrichtung auf 0,08 Sekunden bis 0,2 Sekunden eingestellt werden. Es ist möglich, die Ausgangsleistung von der ersten Starteinrichtung niedriger als die Ausgangsleistung von der zweiten Starteinrichtung einzustellen. Insbesondere kann die Ausgangsleistung von der zweiten Starteinrichtung auf das 0,4 bis 0,7-fache der Ausgangsleistung der ersten Starteinrichtung eingestellt werden. Die Einstellung von Antriebszeiten oder Ausgangsleistungen ist nur als Beispiel angegeben, und die Werte unterliegen abstimmungsabhängige Änderungen.
  • Die Gestalt des Leistungsübertragungsmechanismus, der zwischen dem Motor und der ersten Starteinrichtung vorgesehen ist, und die Gestalt des Leistungsübertragungsmechanismus, der zwischen dem Motor und der zweiten Starteinrichtung vorgesehen ist, kann unterschiedlich sein. Insbesondere ist ein Leistungsübertragungsmechanismus mit einem Zahnradgetriebe zwischen dem Motor und der ersten Starteinrichtung vorgesehen, während ein Energieübertragungsmechanismus mit einem Riemengetriebe zwischen dem Motor und der zweiten Starteinrichtung vorgesehen ist.
  • Das Ineingriffbringen oder das Außereingriffbringen der Zahnräder des Zahnradgetriebes kann selektiv gesteuert werden. Ferner umfasst das Riemengetriebe eine erste Riemenscheibe, die mit einer Kurbelwellenseite verbunden ist, und eine zweite Riemenscheibe, die mit der Seite der zweiten Starteinrichtung verbunden ist. Das Untersetzungsverhältnis wird eingestellt, indem die Radien der ersten Riemenscheibe und die der zweiten Riemenscheibe verschieden sind. Das Arbeitsprinzip der ersten Starteinrichtung und der zweiten Starteinrichtung kann verschieden sein. Insbesondere besteht die erste Starteinrichtung aus einem Gleichstrommotor und die zweite Starteinrichtung aus einem Dreiphasenwechselstrommotor.
  • Ein zweiter Aufbau betrifft ein Steuerungssystem zum Starten eines Motors mit einer ersten und einer zweiten Starteinrichtung, die mit einer Kurbelwelle eines Motors verbunden sind, wobei eine sechste Startmodusauswahleinrichtung vorgesehen ist, um, wenn der Motor gestartet wird, zuerst die erste Starteinrichtung anzutreiben und dann, bevor die erste Starteinrichtung den Betrieb beendet hat, die zweite Starteinrichtung antreibt. Das Motorstartssteuerungssystem ist dadurch gekennzeichnet, dass es eine erste Starteinrichtung umfasst, die über ein erstes Getriebe mit der Kurbelwelle verbunden ist, und die eine zweite Starteinrichtung umfasst, die über ein zweites Getriebe mit der Kurbelwelle verbunden ist.
  • In dem zweiten Aufbau umfasst das Steuerungssystem zum Starten eines Motors die erste Starteinrichtung und die zweite Starteinrichtung, die bei jeweiligen Getriebemechanismen unterschiedliche Elemente umfassen. In dem zweiten Aufbau umfasst das Steuerungssystem zum Starten eines Motors das erste Getriebe, das das Zahnradgetriebe umfasst, und das zweite Getriebe, das das Riemengetriebe umfasst. Das erste Getriebe des Steuerungssystem zum Starten eines Motors umfasst ein Paar aus einer großen und einer kleinen Zahnradgetriebeeinrichtung, wobei das kleine Zahnrad und das große Zahnrad wahlweise in Eingriff und außer Eingriff gebracht werden.
  • In dem zweiten Aufbau sind die erste und die zweite Starteinrichtung mit Elektromotoren ausgestattet, die nach unterschiedlichen Prinzipien arbeiten. Die erste Starteinrichtung umfasst einen Gleichstrommotor, und die zweite Starteinrichtung umfasst einen Dreiphasenwechselstrommotor. In dem zweiten Aufbau umfasst das zweite Ge triebe ein Riemengetriebe, und keine weiteren Verzögerungsmittel als eine Mehrzahl von Riemenscheiben zur Einstellung des Untersetzungsverhältnisses durch die Differenz zwischen den Radien sind in der Übertragungsstrecke des Riemengetriebes vorgesehen. Hier beträgt das Verhältnis der Riemenscheibenradien 2:4.
  • Der zweite Aufbau des Steuerungssystem zum Starten eines Motors ist derart, dass die Antriebszeit der ersten Starteinrichtung kürzer als die Antriebszeit der zweiten Starteinrichtung eingestellt ist. Es ist möglich, die Antriebszeit der ersten Starteinrichtung auf 0,1 Sekunden und die Antriebszeit der zweiten Starteinrichtung auf 0,6 Sekunden einzustellen. In dem zweiten Aufbau ist die Ausgangsleistung des Elektromotors der ersten Starteinrichtung niedriger als die Ausgangsleistung des Elektromotors der zweiten Starteinrichtung eingestellt. Es ist möglich, die Ausgangsleistung des Elektromotors der ersten Starteinrichtung auf 1,0 kW und die Ausgangsleistung des Elektromotors der zweiten Starteinrichtung auf 2,5 kW einzustellen.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung (elektronische Steuerungseinheit 37 oder 160) als ein programmierter Allzweckcomputer implementiert. Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass die Steuerungseinheit unter Verwendung einer einzigen integrierten Spezialzweck-Schaltung (z.B. ASIC), die einen Haupt- oder Zentralprozessorabschnitt für die gesamte Systemsteuerung und getrennte Abschnitte, die zur Ausführung verschiedener unterschiedlicher Spezialberechnungen, Funktionen und weiterer, durch den Hauptprozessorabschnitt gesteuerter Prozesse, gedacht sind, implementiert werden kann. Auch die Steuerungseinheit kann eine Mehrzahl von separaten spezifischen oder programmierbaren integrierten oder anderen elektronischen Schaltungen oder Einrichtungen (zum Beispiel festverdrahtete elektronische oder logische Schaltungen wie etwa diskrete Schaltungen oder programmierbare Logikeinrichtungen wie etwa PLDs, PLAs, PASs oder dergleichen) sein. Die Steuerungseinheit kann unter Verwendung eines geeignet programmierten Allzweckcomputers, zum Beispiel eines Mikroprozessors, eines Mikrocontrollers oder anderer Prozessoreinrichtungen (CPU oder MPU), entweder allein oder in Verbindung mit einer oder mehrerer peripherer (zum Beispiel integrierter) Daten- und Signalverarbeitungseinrichtung implementiert sein. Allgemein kann jede Einrichtung oder Anordnung von Einrichtungen, auf der eine Maschine mit einer endlichen Anzahl von Zuständen läuft und die in der Lage ist, die in 1 und/oder 12 gezeigten Flussdiagramme zu implementieren, als die Steuerungseinheit verwendet werden. Eine nicht zentrale Verarbeitungsarchitektur kann zur maximalen Daten/Signal-Verarbeitungsfähigkeit und -Geschwindigkeit verwendet werden.

Claims (2)

  1. Motorstart-Steuerungssytem, das eine Mehrzahl von Startvorrichtungen (7, 27), die in der Lage sind, einen Motor (1) zu starten, und ein Steuerungsgerät (26) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass: – jedes der Mehrzahl von Startvorrichtungen (7, 27) in der Lage ist, andere funktionelle Vorrichtungen (18) als den Motor (1) anzutreiben; – das Steuerungsgerät (26) Betriebszustände der funktionalen Vorrichtungen (18) bestimmt, und – den Startmodus des Motors (1) durch die Mehrzahl von Startvorrichtungen (7, 27) auf der Grundlage der bestimmten Betriebszustände auswählt.
  2. Motorstart-Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebszustände der funktionalen Vorrichtungen (18) Drehzahlen der funktionalen Vorrichtungen (18) sind.
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