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Dokumentenidentifikation DE10345153A1 27.05.2004
Titel Startsteuerungssystem einer Brennkraftmaschine und zugehöriges Startsteuerungsverfahren
Anmelder Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota, Aichi, JP
Erfinder Mitani, Shinichi, Toyota, Aichi, JP;
Asada, Toshiaki, Toyota, Aichi, JP;
Kusaka, Yasushi, Toyota, Aichi, JP;
Kataoka, Kenji, Toyota, Aichi, JP
Vertreter Tiedtke, Bühling, Kinne & Partner GbR, 80336 München
DE-Anmeldedatum 29.09.2003
DE-Aktenzeichen 10345153
Offenlegungstag 27.05.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.05.2004
IPC-Hauptklasse F02N 17/00
Zusammenfassung Bei einem Startsteuerungssystem für eine Brennkraftmaschine wird eine Ausgangswelle (10) in eine umgekehrte Richtung bei einer vorbestimmten Richtung bei dem Start der Brennkraftmaschine gedreht und wird dann in eine normale Richtung gedreht, um einen Anlassbetrieb zu starten. Das System dient der Verbrennung des Kraftstoffs in einem Zylinder (2) in einem Expansionstakt, wenn die Ausgangswelle (10) in die umgekehrte Richtung gedreht wird, und der sich ergebende Verbrennungsdruck wird zum Durchführen des Anlassbetriebs verwendet. Das macht es möglich, die auf den Elektromotor (100) ausgeübte Last zu verringern.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine für ein Fahrzeug und insbesondere eine Technologie zum Steuern eines Starts der Brennkraftmaschine.

In der Vergangenheit wurde ein Elektromotor im Allgemeinen zum Antreiben (Kurbeln beziehungsweise Anlassen) einer Kurbelwelle beim Start der Brennkraftmaschine verwendet. Es ist erforderlich, dass der vorstehend genannte Elektromotor die Kurbelwelle gegen eine Kraft, die durch eine Verdichtung eines Gases innerhalb des Zylinders und durch Reibung zwischen den jeweiligen Elementen der Brennkraftmaschine erzeugt wird, antreibt. Als Folge ist es wahrscheinlich, dass die Auslegung und der Energieverbrauch des Elektromotors erhöht wird.

Insbesondere das System zum automatischen Anhalten des Betriebs der Brennkraftmaschine beim Anhalten des Fahrzeugs, das heißt ein Leerlaufstoppsystem, soll die Brennkraftmaschine unmittelbar im Ansprechen auf die Neustartanforderung des Fahrzeugbetreibers erneut starten. Die sich ergebende Last, die auf den Elektromotor ausgeübt wird, wird erhöht, was zur Vergrößerung von sowohl der Auslegung als auch dem Energieverbrauch des Elektromotors führen kann.

Es gibt eine Technologie, die zum Verringern der auf den Elektromotor ausgeübten Last vorgeschlagen wird, durch Betreiben des Elektromotors zum zeitweiligen Drehen der Kurbelwelle in die umgekehrte Richtung, bevor das Anlassen beginnt, so dass die sich ergebende Gasverdichtungskraft für das Anlassen verringert wird (siehe zugehöriger Stand der Technik Nr. 1, insbesondere JP-A-6-64451).

Der zugehörige Stand der Technik 2, insbesondere JP-A-2002-147319 offenbart die Technologie, bei der die Kurbelwelle in die umgekehrte Richtung umgedreht wird, wenn ihre Drehung in die normale Richtung anhält, bis zu dem Augenblick gerade bevor das Einlassventil des Zylinders, der gerade vor dem oberen Totpunkt bei dem Verdichtungstakt positioniert ist, geöffnet wird. Das kann verursachen, dass der Kolbenring innerhalb der Kolbenringvertiefung schwimmt, so dass der Druck innerhalb des Zylinders abgelassen wird. Der Widerstand, der durch den Verdichtungsdruck innerhalb des Zylinders verursacht wird, wird einfach verringert, wenn die Kurbelwelle in die normale Richtung zum Durchführen des Anlassens gedreht wird. Alternativ wird der Kolben in einem angehaltenen Zustand auf eine Position unmittelbar nach dem oberen Totpunkt bei dem Verdichtungstakt gesetzt, um die Startfähigkeit der Brennkraftmaschine zu verbessern (siehe zugehöriger Stand 3, insbesondere JP-A-2002-130095).

Bei einer weiteren Technologie wird Kraftstoff direkt in eine Brennkammer des Zylinders bei einem Einlasstakt oder bei einem Verdichtungstakt bei dem Start der Brennkraftmaschine eingespritzt, um das Antriebsdrehmoment, das zum Starten des Verbrennungsmotors erforderlich ist, durch das Verbrennungsdrehmoment zu verringern, das durch die Verbrennung des Kraftstoffs erzeugt wird, was beispielsweise eine verbesserte Startfähigkeit ergibt (siehe zugehöriger Stand der Technik 4, das heißt JP-A-11-159374).

Die Liste des zugehörigen Stands der Technik wird nachstehend angegeben:

JP-A-6-64451;

JP-A-2002-147319;

JP-A-2002-130095 und

JP-A-11-159874.

Bei der vorstehend genannten Technologie nach dem Stand der Technik ist es wahrscheinlich, dass die Gasverdichtungskraft für einen Fall verringert wird, dass eine geringe Menge von Restgas innerhalb des Zylinders der Brennkraftmaschine oder eine niedrige Temperatur innerhalb des Zylinders vorliegt. Das kann eine ausreichende Verringerung der auf den Elektromotor ausgeübten Last verhindern.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Technologie zu schaffen, die in der Lage ist, die auf den Elektromotor ausgeübte Last wirksam zu verringern, der zum Starten der Brennkraftmaschine angetrieben wird.

Ein Startsteuerungssystem für eine Brennkraftmaschine hat einen Elektromotor, der eine Ausgangswelle der Brennkraftmaschine antreibt, so dass sie gedreht wird, und eine Steuerungseinrichtung, die dem Elektromotor zum Drehen der Ausgangswelle in eine erste Richtung, insbesondere in eine normale Richtung einer Drehung der Ausgangswelle in eine zweite Richtung bei einem vorbestimmten Winkel beim Start der Brennkraftmaschine folgend zu drehen, und die einen Kraftstoff in einem Zylinder in einem Expansionstakt verbrennt, wenn der Elektromotor in die zweite Richtung gedreht wird. Die zweite Richtung ist umgekehrt bezüglich der ersten Richtung.

Ein Startsteuerungssystem für eine Brennkraftmaschine ist aufgebaut, dass es das Anlassen durch Drehen einer Ausgangswelle in eine umgekehrte Richtung bei einem vorbestimmten Winkel beginnt und dann die Ausgangswelle in die normale Richtung dreht, um die Brennkraftmaschine zu starten. Wenn die Ausgangswelle in die umgekehrte Richtung gedreht wird, wird der Kraftstoff innerhalb des Zylinders bei dem Expansionstakt derart verbrannt, dass der Druck, der durch die Verbrennung erzeugt wird, zum Anlassen verwendet wird. Für den Fall der Brennkraftmaschine der Viertaktbauart, bei der die Verbrennung in vier Takten sequentiell innerhalb des Zylinders in der Reihenfolge eines Einlasstakts, eines Verdichtungstakts, eines Expansionstakts und eines Auslasstakts fortschreitet, wird die Drehrichtung der Ausgangswelle, durch die die Kompression in der vorstehend genannten Reihenfolge fortschreitet, als eine normale Drehrichtung bezeichnet. Die Drehrichtung der Ausgangswelle, durch die die Kompression in die umgekehrte Reihenfolge fortschreitet, wird als eine Umkehrdrehrichtung bezeichnet. Die Drehrichtung des Elektromotors zum Drehen der Ausgangswelle in die normale Richtung wird als eine normale Drehrichtung bezeichnet. Die Drehrichtung des Elektromotors zum Drehen der Ausgangswelle in die umgekehrte Richtung wird als eine umgekehrte Drehrichtung bezeichnet.

Einer der Zylinder, der in den Expansionstakt gebracht wird, wenn die Ausgangswelle in die umgekehrte Richtung über den Elektromotor gedreht wird, wird als der Zylinder in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Richtung der Ausgangswelle bezeichnet. Der Zylinder in dem Expansionstakt wird auf der Grundlage einer Stoppposition der Ausgangswelle identifiziert, wenn die Brennkraftmaschine angehalten ist.

Bei dem vorstehend genannten Startsteuerungssystem wird der Elektromotor so gesteuert, dass die Ausgangswelle in die umgekehrte Richtung bei dem vorbestimmten Winkel und dann in die normale Richtung gedreht wird. Der vorbestimmte Winkel ist auf den Winkel der Ausgangswelle, die in die umgekehrte Richtung zu drehen ist, derart gesetzt, dass das Restgas in dem Zylinder verdichtet wird, um die Temperatur darin zu erhöhen, so dass sie hoch genug wird, um eine brennfähige Atmosphäre zu verwirklichen.

Das Restgas in dem Zylinder bei dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung der Ausgangswelle wird verdichtet, um eine Gasverdichtungskraft gegen die umgekehrte Drehung der Ausgangswelle zu erzeugen. Des weiteren wird die Temperatur des vorstehend genannten Zylinders durch die Verdichtung des Gases erhöht, wobei das Innere des Zylinders in eine brennfähige Atmosphäre überführt wird. Dann wird Kraftstoff in den Zylinder eingespritzt, um darin verbrannt zu werden.

Für den vorstehend beschriebenen Fall dient zusätzlich zu der Gasverdichtungskraft der Druck, der durch die Verbrennung des Kraftstoffs erzeugt wird (Verbrennungsdruck) dazu, um die Ausgangswelle in die normale Richtung zu drehen.

Die Gasverdichtungskraft und der Verbrennungsdruck wirken an der Ausgangswelle, die in die normale Richtung zu drehen ist, mit einer Zeitabstimmung, wenn die Drehrichtung von der umgekehrten zu der normalen Richtung geändert wird. Das macht es möglich, das Drehmoment des Elektromotors zum Drehen der Ausgangswelle in die normale Richtung zu verringern.

Für den Fall der Brennkraftmaschine der Selbstzünderbauart kann der Kraftstoff in den Zylinder in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung der Ausgangswelle durch das Kraftstoffeinspritzventil mit einer Zeitabstimmung eingespritzt werden, wenn die Drehrichtung der Ausgangswelle von der umgekehrten zu der normalen Richtung geändert wird, so dass der Kraftstoff darin verbrannt wird.

Es ist vorzuziehen, dass die Steuerung den Elektromotor steuert, so dass er in die umgekehrte Richtung gedreht wird, bis der Zylinder die Position in der Umgebung des oberen Totpunkts bei dem Expansionstakt erreicht, und dann in die normale Richtung gedreht wird, bevor der Zylinder über den oberen Totpunkt bei dem Expansionstakt läuft.

Für den Fall der Brennkraftmaschine der Funkenzündungsbauart kann der Kraftstoff in den Zylinder bei dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung der Ausgangswelle durch das Kraftstoffeinspritzventil während der umgekehrten Drehung der Ausgangswelle eingespritzt werden und kann dann der Kraftstoff durch die Zündkerze bei einer Änderung der Drehrichtung der Ausgangswelle von der umgekehrten Richtung zu der normalen Richtung gezündet werden, so dass der Kraftstoff in dem Zylinder verbrannt wird.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden ein Einlassventil und ein Auslassventil eines Zylinders in einem Einlasstakt, wenn der Elektromotor in die zweite Richtung gedreht wird, geschlossen, so dass der Kraftstoff in dem Zylinder bei dem Einlasstakt verbrannt wird.

Der Zylinder in dem Einlasstakt bei der umgekehrten Drehung des Elektromotors ist einer der Zylinder, der in den Einlasstakt gebracht wird, wenn die Ausgangswelle in die umgekehrte Richtung durch den Elektromotor gedreht wird. Der Zylinder in dem Einlasstakt kann auf der Grundlage einer Stoppposition (Stoppwinkel) der Ausgangswelle identifiziert werden, wenn die Brennkraftmaschine angehalten ist.

Der Betrieb zum Schließen von sowohl dem Einlassventil als auch dem Auslassventil des Zylinders in dem Einlasstakt bei der umgekehrten Drehung des Motors kann das Gas innerhalb des Zylinders ungeachtet des Einlasstakts verdichten. Die sich ergebende Gasverdichtungskraft wird im Zylinder erzeugt, um der Rückwärtsdrehung der Ausgangswelle zu widerstehen. Das macht es möglich, das Innere des Zylinders in die brennfähige Atmosphäre zu überführen.

Wenn der Kraftstoff in dem Zylinder in dem Einlasstakt bei einer Änderung der Drehrichtung des Elektromotors von der umgekehrten zu der normalen Drehung verbrannt wird, können die Gasverdichtungskraft und der Verbrennungsdruck, der darin erzeugt wird, wirken, so dass die Ausgangswelle in die normale Richtung gedreht wird.

Bei einer Zeitabstimmung einer Änderung der Drehrichtung der Ausgangswelle von der umgekehrten Richtung zu der normalen Richtung wirken die Gasverdichtungskraft und der Verbrennungsdruck, die in dem Zylinder in dem Einlasstakt erzeugt werden, so dass sie die Ausgangswelle in die normale Richtung zusätzlich zu der Gasverdichtungskraft und dem Verbrennungsdruck drehen, der in dem Zylinder in dem Expansionstakt erzeugt werden. Das kann das Drehmoment des Elektromotors weitergehend verringern, das zum Drehen der Ausgangswelle in die normale Richtung erforderlich ist.

Die Menge der Luft innerhalb des Zylinders, bei dem der Kraftstoff bei einer Zeitabstimmung gerade vor dem Drehen der Ausgangswelle in die umgekehrte Richtung verbrannt wird, kann einen Einfluss auf die Bedingung der Verbrennung des Kraftstoffs aufprägen. Der Verbrennungsdruck, der durch Verbrennungen des Kraftstoffs erzeugt wird, kann in Abhängigkeit von der Menge der Luft innerhalb des Zylinders variieren.

In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Kurbelstoppposition der Ausgangswelle auf eine vorbestimmte Position geändert, um die Menge der Luft in dem Zylinder in dem Expansionstakt zu erhöhen, während der Motor gerade in die zweite Richtung mit einer Zeitdauer von einer Zeitabstimmung gedreht wird, nachdem die Brennkraftmaschine angehalten ist, bis zu einer Zeitabstimmung, wenn der Elektromotor das Drehen in die zweite Richtung beginnt. Die Kurbelstoppposition wird als die Position bestimmt, bei der die Ausgangswelle angehalten wird, wenn die Brennkraftmaschine angehalten ist. Da die Ausgangswelle ausgelegt ist, um sich zu drehen, wird die Position durch den Kurbelwinkel dargestellt.

Beim Start der Drehung des Elektromotors in die umgekehrte Richtung wird die Menge der Luft in dem Zylinder in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung des Elektromotors, bei dem der Kraftstoff verbrannt wird, größer als diejenige in dem Zylinder, wenn die Brennkraftmaschine angehalten wird. Die sich ergebende Verdichtung des Gases in dem Zylinder bei der umgekehrten Drehung dient dazu, die Temperatur von diesem so zu erhöhen, dass sie hoch genug wird, um eine große Menge in dem Zylinder zu halten. Die Verbrennungsbedingung des Kraftstoffs kann verbessert werden und eine größere Menge des Kraftstoffs kann eingespritzt werden, was einen höheren Verbrennungsdruck zur Folge hat. Als Folge kann das Drehmoment des Elektromotors, das zum Drehen der Ausgangswelle in die normale Richtung erforderlich ist, weitergehend verringert werden. Die Auslegung des Elektromotors kann somit verringert werden. Die Kurbelstoppposition kann vor dem Drehen der Ausgangswelle in die umgekehrte Richtung geändert werden. Es ist jedoch vorzuziehen, die Kurbelstoppposition unmittelbar nach dem Anhalten der Brennkraftmaschine für ein sanftes Ansprechen der Anforderung zum Starten der Brennkraftmaschine zu ändern.

Wenn in dem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Kurbelstoppposition der Ausgangswelle versagt, eine Auslassventilöffnungsposition zu erreichen, bei der das Auslassventil des Zylinders in dem Expansionstakt offen ist, während der Elektromotor sich gerade in die zweite Richtung dreht, beginnt sich zu öffnen, wird die Kurbelstoppposition auf eine Position gerade vor der Auslassventilöffnungsposition geändert.

Unter der Annahme, dass die Kurbelstoppposition auf die Position über diejenige geändert wird, bei der das Auslassventil des Zylinders in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung des Elektromotors beginnt sich zu öffnen, wenn die Ausgangswelle in die umgekehrte Richtung bei der vorstehend genannten Position gedreht wird, kann Luft innerhalb des Zylinders aus dem Auslassventil aufgrund der Trägheit austreten. Als Folge wird die Menge der Luft, die in dem Zylinder zu halten ist, kleiner als diejenige der Luft, die zu halten ist, wenn die Kurbelstoppposition auf diejenige gerade vor der Auslassventilöffnungsposition geändert wird. Das bedeutet eine Verschwendung der Verdichtungskraft, die durch den Elektromotor erzeugt wird. Das Ändern der Kurbelstoppposition auf die Position, gerade bevor das Auslassventil des Zylinders sich öffnet, macht es möglich, die Luft in dem Zylinder in einem möglichst hohem Ausmaß zu halten.

Die Position gerade vor dem Öffnen des Auslassventils des Zylinders bedeutet physikalisch die Position der Ausgangswelle bei der Zeitabstimmung, gerade bevor das Auslassventil beginnt, sich zu öffnen, um wirksam die Luft in dem Zylinder mit einem möglichst hohem Ausmaß zu halten.

Bei dem Startsteuerungssystem zum Ändern der Kurbelstoppposition der Ausgangswelle wird eine Kraftstoffverbrennungsbedingung zur Verbrennung des Kraftstoffs in dem Zylinder in dem Expansionstakt, während der Elektromotor gerade in die zweite Richtung gedreht wird, auf der Grundlage von zumindest einer von der Kurbelstoppposition der Ausgangswelle, die geändert wurde, von einer Temperatur der Brennkraftmaschine erhalten.

Die Verbrennungsbedingung bedeutet die Bedingung zum Verbrennen des Kraftstoffs zum Erhalten des Verbrennungsdrehmoments von dem Elektromotor, der die Ausgangswelle in die normale Richtung zum Starten der Brennkraftmaschine dreht, während die Drehmomentabgabe von dem Elektromotor verringert wird. Die vorstehend genannte Bedingung kann die Kraftstoffeinspritzmenge oder die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung beinhalten. Für den Fall der Brennkraftmaschine der Zündungsbauart kann die Bedingung die Zündzeitabstimmung und die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung enthalten. Für den Fall der Brennkraftmaschine der Selbstzylinderbauart kann die Bedingung die Kraftstoffzündzeitabstimmung enthalten.

Es ist vorzuziehen, den Kraftstoff in dem Zylinder in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung der Ausgangswelle unter Berücksichtigung der Menge der Luft (Sauerstoff) oder der Temperatur innerhalb des Zylinders zu verbrennen, so dass das Verbrennungsdrehmoment zum Unterstützen des Elektromotors wirksam erzeugt wird. Eine größere Menge der Luft innerhalb des Zylinders macht es möglich, mehr Kraftstoff dem Zylinder zuzuführen, und eine höhere Temperatur macht es möglich, die Verdampfung des Kraftstoffs voranzutreiben. Als Folge kann das Verbrennungsdrehmoment mit einer geringeren Menge von Kraftstoff erzeugt werden. Die Menge der Luft innerhalb des Zylinders wird auf der Grundlage der Kurbelstoppposition der Ausgangswelle erhalten oder die Temperatur des Zylinders wird auf der Grundlage der Temperaturbedingung der Brennkraftmaschine, beispielsweise des Kühlwassers, erhalten. Der Kraftstoff wird auf der Grundlage von zumindest einem von diesen erhaltenen Werten verbrannt. Das macht es möglich, das Verbrennungsdrehmoment weitergehend wirksam zu erzeugen.

In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Verbrennungsmotorstartdrehmoment, das zum Starten der Brennkraftmaschine erforderlich ist, erhalten und wird ein Verbrennungsdrehmoment, das in dem Zylinder in dem Expansionstakt erzeugt wird, während der Elektromotor sich gerade in die zweite Richtung dreht, erhalten, so dass der Kraftstoff darin verbrannt wird. Des weiteren wird die Unterstützungszeitabstimmung, mit der der Elektromotor ein Unterstützungsdrehmoment an die Ausgangswelle abgibt, auf der Grundlage von zumindest dem Verbrennungsmotorstartdrehmoment und dem Verbrennungsdrehmoment derart ermittelt, dass das Unterstützungsdrehmoment bei der Drehung des Elektromotors in die erste Richtung minimal wird.

Das durch die Verbrennung des Kraftstoffs in dem Zylinder in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung der Ausgangswelle für den Elektromotor erzeugte Verbrennungsdrehmoment variiert, wenn die Verbrennung mit der Zeit von dem Start der Verbrennung fortschreitet. Das Unterstützungsdrehmoment des Elektromotors wird minimal bei einer Zeitabstimmung, wenn die Differenz zwischen dem Verbrennungsmotorstartdrehmoment und dem Verbrennungsdrehmoment ein minimaler Wert ist.

Wenn das Unterstützungsdrehmoment von dem Elektromotor in die normale Drehrichtung der Ausgangswelle bei der vorstehend genannten Zeitabstimmung abgegeben wird, kann das Unterstützungsdrehmoment, das von dem Elektromotor abzugeben ist, den Verbrennungsmotor starten, während das Unterstützungsdrehmoment minimiert wird. Das macht es möglich, die Auslegung des Elektromotors weitergehend zu verringern.

Das Verbrennungsmotorstartdrehmoment kann auf der Grundlage der Temperaturbedingung des Verbrennungsmotors, beispielsweise der Kühlwassertemperatur und dergleichen berechnet werden. Wenn die Kühlwassertemperatur ansteigt, verringert sich die Viskosität des Schmieröls und wird die Reibungskraft, die zwischen den Gleitabschnitten des Verbrennungsmotors erzeugt wird, verringert. Das Verbrennungsdrehmoment kann auf der Grundlage der Menge oder der Zündzeitabstimmung des Kraftstoffs, das in dem Zylinder in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung der Ausgangswelle zu verbrennen ist, berechnet werden.

Die Zeitabstimmung, bei der das Unterstützungsdrehmoment des Elektromotors minimal wird, kann auf der Grundlage des Verbrennungsmotorstartdrehmoments, des Verbrennungsdrehmoments und dergleichen erhalten werden. Beispielsweise kann eine solche Zeitabstimmung durch Berücksichtigen des Drehmoments genauer werden, das von der Verdichtungsgegenkraft des Gases innerhalb des Zylinders als Folge der Drehung der Ausgangswelle erhalten wird.

1 ist eine Ansicht, die schematisch den Aufbau einer Brennkraftmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;

2 zeigt Grafiken, die jeweils eine Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Hub der jeweiligen Zylinder darstellen;

3 ist eine Grafik, die eine Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Hub darstellt, wenn der Zylinder Nr. 1 sich in dem Expansionstakt befindet;

4 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Startsteuerungsroutine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;

5 ist eine Ansicht, die schematisch einen Aufbau einer Brennkraftmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;

6 zeigt Grafiken, die jeweils eine Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Hub der jeweiligen Zylinder darstellen;

7 zeigt Grafiken, die jeweils eine Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Hub mit Bezug auf den Zylinder Nr. 1 in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung der Ausgangswelle und dem Zylinder Nr. 4 in dem Einlasstakt bei der umgekehrten Drehung der Ausgangswelle zeigen;

8 ist ein Verlauf, der die Betriebszeitabstimmung des Einlassventils und des Auslassventils zum Drehen der Kurbelwelle in die umgekehrte Richtung darstellt;

9 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Startsteuerungsroutine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;

10 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Startsteuerungsroutine gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel zeigt;

11 ist eine Grafik, die eine Änderung der Kraftstoffeinspritzmenge mit Bezug auf den Kurbelwinkel der Kurbelwelle zeigt;

12 ist eine Grafik, die eine Änderung der Zündzeitabstimmung mit Bezug auf die Kraftstoffeinspritzmenge zeigt;

13 ist eine Grafik, die eine Änderung des Verbrennungsmotorstartdrehmoments mit Bezug auf die Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine zeigt; und

14 ist eine Grafik, die eine Änderung des Verbrennungsmotorstartdrehmoments und des Verbrennungsdrehmoments mit Bezug auf einen Zeitverlauf zeigt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele des Startsteuerungssystems einer Brennkraftmaschine der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.

Erstes Ausführungsbeispiel

Ein erstes Ausführungsbeispiel des Startsteuerungssystems einer Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschrieben.

1 ist eine Ansicht, die schematisch einen Aufbau einer Brennkraftmaschine zeigt, auf die die Erfindung angewendet ist.

Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 ein Benzinmotor der Viertaktbauart mit in Reihe liegenden vier Zylindern 2.

Jeder Zylinder 2 der Brennkraftmaschine 1 ist mit einem Einlassventil 3, einem Auslassventil 4, einer Zündkerze 5 und einem Kraftstoffeinspritzventil 6 versehen. Die Brennkraftmaschine 1 ist mit einem Einlassdurchgang 7 beziehungsweise einem Auslassdurchgang 8 verbunden. Die Brennkraftmaschine 1 ist mit einem Kurbelpositionssensor 9 versehen, der ein Impulssignal bei jeder Drehung einer Ausgangswelle (Kurbelwelle) 10 des Verbrennungsmotors bei einem vorbestimmten Winkel von beispielsweise 10° abgibt.

Die Kurbelwelle 10 ist mit einer Kurbelriemenscheibe 11 versehen, die mit einer Motorriemenscheibe 102, die an einer Motorwelle 101 angebracht ist, über einen Riemen 200 verbunden, so dass Leistung zwischen der Kurbelwelle 10 und der Motorwelle 101 übertragen werden kann.

Ein Motorgenerator 100 ist so aufgebaut, dass er in die gleiche Richtung (normale Richtung) wie die Drehrichtung der Kurbelwelle 10 gedreht werden kann und in die Richtung (umgekehrte Richtung) umgekehrt zu derjenigen der Kurbelwelle 10 gedreht werden kann.

Die wie vorstehend aufgebaute Brennkraftmaschine 1 hat eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 12 zum Steuern der Brennkraftmaschine 1 und des Motorgenerators 100. Die ECU 12 bildet einen arithmetisch logischen Schaltkreis mit einer CPU, einem ROM, einem RAM, einem Backup-RAM und dergleichen.

Die ECU 12 ist elektrisch mit einem Starterschaltersensor 13, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 14 und einem Bremsschalter 15 ebenso wie mit einem Kurbelpositionssensor 9 verbunden, um Eingaben der Signale von diesen Sensoren zu empfangen.

Die ECU 12 ist des weiteren elektrisch mit der Zündkerze 5, dem Kraftstoffeinspritzventil 6, dem Motorgenerator 100 verbunden, so dass diese dadurch gesteuert werden.

Die ECU 12 steuert den Motorgenerator 100, so dass er als ein Generator in einem Zustand dient, bei dem (1) die Brennkraftmaschine 1 betrieben ist und die elektrische Last des Fahrzeugs höher als ein vorbestimmter Wert ist, (2) die Brennkraftmaschine 1 betrieben ist und die in der Batterie (nicht gezeigt) gespeicherte Leistung unterhalb eines vorbestimmten Niveaus fällt oder (3) die Brennkraftmaschine 1 sich in einem verzögerten Zustand befindet.

Für diesen Fall wird das Rotationsdrehmoment der Kurbelwelle 10 auf die Motorwelle 101 über die Kurbelriemenscheibe 11, den Riemen 200 und die Motorriemenscheibe 102 übertragen, so dass die Motorwelle 101 zum Drehen angetrieben ist. Der Motorgenerator 100 erzeugt Leistung, die aus der kinetischen Energie der Motorwelle 101 umgewandelt wurde.

Die ECU 12 steuert den Motorgenerator 100, so dass er als ein Motor bei dem Start der Brennkraftmaschine 1 dient.

Für diesen Fall dreht der Motorgenerator 100 die Motorwelle 101 und wird das sich ergebende Rotationsdrehmoment der Motorwelle 101 auf die Kurbelwelle 10 über die Motorriemenscheibe 102, den Riemen 200 und die Kurbelriemenscheibe 11 übertragen, so dass sich die Kurbelwelle 10 dreht, so dass in anderen Worten das Starten begonnen wird.

Wenn ein Ausgangssignal des Bremsschalters 15 EINgeschaltet ist und ein Ausgangssignal des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 14 0 wird, wenn die Brennkraftmaschine 1 betrieben wird, das heißt wenn das Fahrzeug in dem Zustand angehalten ist, wenn die Brennkraftmaschine 1 betrieben ist, steuert die ECU 12 dem Betrieb der Zündkerze 5 und des Kraftstoffeinspritzventils 6 so, dass er zeitweilig angehalten wird. Als Folge wird der Betrieb der Brennkraftmaschine 1 zeitweilig angehalten.

Wenn das Ausgangssignal des Bremsschalters 15 sich ein EIN zu AUS ändert, steuert die ECU 12 den Motorgenerator 100, so dass er als der Motor dient, und die Zündkerze 5 und betreibt das Kraftstoffeinspritzventil 6, um die Brennkraftmaschine 1 erneut zu starten.

Für den Fall, bei dem der Start und der Stopp der Brennkraftmaschine 1 automatisch ausgewählt wird, muss die Brennkraftmaschine 1 unmittelbar im Ansprechen auf die Änderung des Ausgangssignals des Bremsschalters 15 von EIN zu AUS gestartet werden.

Es ist erforderlich, dass der Motorgenerator 100 die Kurbelwelle 10 gegen die Gasverdichtungskraft und Reibungen zwischen Elementen bei der zu startenden Brennkraftmaschine 1 dreht. Die Auslegung und der Energieverbrauch des Motorgenerators 100 muss somit zum raschen und zuverlässigen Starten der Brennkraftmaschine 1 erhöht werden.

Das Startsteuerungssystem für die Brennkraftmaschine des Ausführungsbeispiels führt die Steuerung zum Starten der Brennkraftmaschine 1 wie nachstehend beschrieben aus. Es wird angenommen, dass die Zündung in den Zylindern der Brennkraftmaschine 1 sequentiell in der Reihenfolge der Zylinder Nr. 1, Nr. 3, Nr. 4 und Nr. 2 durchgeführt wird. Es wird ebenso angenommen, dass der Drehwinkel (im Folgenden als Kurbelwinkel bezeichnet) der Kurbelwelle 10 0° (720°) wird, wenn der Zylinder Nr. 1 an dem oberen Totpunkt positioniert ist.

Bei dem Startsteuerungssystem des Ausführungsbeispiels treibt die ECU 12 den Motorgenerator 100 in die umgekehrte Richtung einmal an und treibt diesen dann in die normale Richtung an. Die ECU 12 steuert des weiteren derart, dass der Kraftstoff in dem Zylinder 2 bei dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung des Motorgenerators 100 verbrannt wird (im Folgenden als der Zylinder 2 in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung bezeichnet).

Insbesondere speichert die ECU 12 den Kurbelwinkel, der erhalten wird, wenn die Brennkraftmaschine 1 angehalten ist, das heißt wenn die Kurbelwelle 10 aufhört sich zu drehen (im Folgenden als der Kurbelwinkel bezeichnet, der bei dem Verbrennungsmotorstopp erhalten wird) in dem Backup-RAM. Die ECU 12 liest den bei dem Verbrennungsmotorstopp erhaltenen Kurbelwinkel aus dem Backup-RAM bei dem nächsten Start der Brennkraftmaschine 1 ein. Der Zylinder 2 in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung wird auf der Grundlage des vorstehend genannten Kurbelwinkels identifiziert.

Wenn unter Bezugnahme auf 2 der Kurbelwinkel sich in dem Bereich von 0° bis 180° befindet, wird angenommen, dass sich der Zylinder Nr. 1 in dem Expansionstakt befindet. Wenn der Kurbelwinkel sich in dem Bereich von 180° bis 360° befindet, wird angenommen, dass sich der Zylinder Nr. 3 in dem Expansionstakt befindet. Wenn sich der Kurbelwinkel in dem Bereich von 360° bis 450° befindet, wird angenommen, dass sich der Zylinder Nr. 4 in dem Expansionstakt befindet. Wenn sich der Kurbelwinkel in dem Bereich von 540° bis 720° befindet, wird angenommen, dass sich der Zylinder Nr. 2 in dem Expansionstakt befindet.

Die ECU 12 identifiziert den Zylinder Nr. 1 als in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung vorliegend, wenn der Kurbelwinkel, der bei dem Verbrennungsmotorstopp erhalten wird, sich in dem Bereich von 0 bis 180° befindet, den Zylinder Nr. 3 als in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung vorliegend, wenn der bei dem Verbrennungsmotorstopp erhaltene Kurbelwinkel sich in dem Bereich von 180 bis 360° befindet. In ähnlicher Weise identifiziert die ECU 12 den Zylinder Nr. 4 als in den Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung vorliegend, wenn der bei dem Verbrennungsmotorstopp erhaltene Kurbelwinkel sich in dem Bereich von 360 bis 450° befindet, und den Zylinder Nr. 2 als in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung vorliegend, wenn sich der bei dem Verbrennungsmotorstopp erhaltene Kurbelwinkel in dem Bereich von 540° bis 720° befindet.

Die ECU 12 steuert den Motorgenerator 100, um die Kurbelwelle 10 von dem bei dem Verbrennungsmotorstopp erhaltenen Kurbelwinkel zu der Position entsprechend dem oberen Totpunkt des Zylinders 2 in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung zu drehen (oberer Totpunkt in dem Expansionstakt). Die ECU 12 betreibt des weiteren das Kraftstoffeinspritzventil 6 des Zylinders 2 in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung.

Wenn unter Bezugnahme auf 3 der Zylinder 2 Nr. 1 in den Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung vorliegt, steuert die ECU 12 den Motorgenerator 100, um die Kurbelwelle 10 in die umgekehrte Richtung von dem Kurbelwinkel Pca, der bei dem Verbrennungsmotorstopp erhalten wird, auf den Winkel (0°) entsprechend dem oberen Totpunkt des Zylinders 2, 1 in dem Expansionstakt zu drehen. Die ECU 12 betreibt dann das Kraftstoffeinspritzventil 6 des Zylinders 2 Nr. 1.

Für diesen Fall bewegt sich der (nicht gezeigte) Kolben in dem Zylinder Nr. 1 von der Stoppposition (Ps) nach oben zu dem oberen Totpunkt in dem Expansionstakt (TDC). Das Gas in dem Zylinder Nr. 1 und der Kraftstoff, der aus dem Kraftstoffeinspritzventil 6 eingespritzt wird, werden gemischt und verdichtet.

Als Folge wird die Gasverdichtungskraft gegen die umgekehrte Drehung der Kurbelwelle 10 in dem Zylinder Nr. 1 erzeugt. Das Gas in dem Zylinder Nr. 1 wird mit dem Kraftstoff in ein Luftkraftstoffgemisch gemischt und seine Temperatur wird aufgrund der Verdichtung erhöht. Das Innere des Zylinders Nr. 1 wird in eine höchstbrennfähige Atmosphäre überführt.

Wenn die Kurbelwelle 10 sich in die umgekehrte Richtung von dem Kurbelwinkel Pca, der bei dem Verbrennungsmotorstopp erhalten wird, auf 10 bis 20° vor dem oberen Totpunkt dreht (der Winkel entsprechend 10° bis 20° über dem oberen Totpunkt bei der normalen Drehung der Kurbelwelle 10), wird die Temperatur des Zylinders 2 in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung erhöht, so dass sie hoch genug wird, um eine Verbrennung des Kraftstoffs zuzulassen. Die ECU 12 steuert den Motorgenerator 100, um die Kurbelwelle 10 in die normale Richtung zu drehen, und betreibt die Zündkerze 5 des Zylinders 2 in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung.

Dann ändert sich die Drehrichtung der Kurbelwelle 10 von der umgekehrten Richtung zu der normalen Richtung und wird das Luftkraftstoffgemisch in dem Zylinder 2 in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung verbrannt.

Als Folge wird der Verbrennungsdruck durch die Verbrennung des Luftkraftstoffgemischs in dem Zylinder 2 zusätzlich zu der Gasverdichtungskraft erzeugt, wie vorstehend beschrieben ist. Die Gasverdichtungskraft und der Verbrennungsdruck wirken, so dass sich die Kurbelwelle 10 in die normale Richtung dreht.

Die Gasverdichtungskraft und der Verbrennungsdruck werden zum Drehen der Kurbelwelle 10 in die normale Richtung durch den Motorgenerator 10 verwendet. Das macht es möglich, das Drehmoment es Motorgenerators 10 zum Durchführen des Startbetriebs beziehungsweise des Kurbelbetriebs der Brennkraftmaschine 1 zu verringern.

Die Startsteuerung des Ausführungsbeispiels wird unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.

4 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Startsteuerungsroutine zeigt, die in dem ROM der ECU 12 gespeichert ist. Die Routine wird durch die ECU 12 beim Start der Brennkraftmaschine 1 ausgeführt.

Unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm der Startsteuerungsroutine wird in Schritt S401 ermittelt, ob eine Anforderung zum Starten der Brennkraftmaschine 1 ausgestellt wurde. Wenn die Änderung des Signals des Starterschalters 13 von AUS zu EIN oder des Signals des Bremsschalters 15 von EIN zu AUS erfasst wird, wird ermittelt, dass die Anforderung zum Starten der Brennkraftmaschine 1 ausgestellt wurde.

Wenn in Schritt S401 NEIN erhalten wird, das heißt, wenn ermittelt wird, dass die Anforderung zum Starten der Brennkraftmaschine 1 nicht ausgestellt wurde, endet die Ausführung der Routine.

Wenn in Schritt S401 JA erhalten wird, das heißt, wenn ermittelt wird, dass die Anforderung zum Starten der Brennkraftmaschine 1 ausgestellt wurde, schreitet der Prozess zu Schritt S402 weiter.

In Schritt S402 wird der bei dem Verbrennungsmotorstopp erhaltene Kurbelwinkel Pca aus dem Backup-RAM eingelesen.

Dann wird in Schritt S403 ein Zylinder 2 in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung auf der Grundlage des Kurbelwinkels Pca identifiziert. Wenn der Kurbelwinkel Pca sich in dem Bereich von 0 bis 180 befindet, wird der Zylinder Nr. 1 als der Zylinder in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung identifiziert. Wenn der Kurbelwinkel Pca sich in dem Bereich von 180° bis 360° befindet, wird der Zylinder Nr. 3 als der Zylinder in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung identifiziert. Wenn sich der Kurbelwinkel Pca in dem Bereich von 360° bis 540° befindet, wird der Zylinder Nr. 4 als der Zylinder in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung identifiziert. Wenn der Kurbelwinkel Pca sich in dem Bereich von 540° bis 720° befindet, wird der Zylinder Nr. 2 als der Zylinder in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung identifiziert.

In Schritt S404 wird der Motorgenerator 100 in die umgekehrte Richtung gedreht, um die Kurbelwelle 10 in die umgekehrte Richtung zu drehen.

In Schritt S405 steuert die ECU 12 das Kraftstoffeinspritzventil 6 des Zylinders 2 in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung, so dass es betrieben wird.

In Schritt S406 wird der vorliegende Kurbelwinkel auf der Grundlage des Kurbelwinkels Pca, der in Schritt S402 erhalten wird, und ein Ausgangssignal des Kurbelpositionssensors 9 erhalten. Für den Fall, bei dem der Kurbelpositionssensor 9 so aufgebaut ist, dass er das Impulssignal bei jeder Drehung des Kurbelwinkels 10 bei einem vorbestimmten Winkel abgibt, multipliziert die ECU 12 die Häufigkeit beziehungsweise Frequenz der Erzeugung des Impulssignals durch den Kurbelpositionssensor 9 von dem Start der umgekehrten Drehung des Motorgenerators 100 bis zu dem vorliegenden mit dem vorbestimmten Winkel. Das Ergebnis der vorstehend genannten Multiplikation wird von dem Kurbelwinkel Pca subtrahiert, was den vorgegebenen Kurbelwinkel ergibt.

In Schritt S407 wird ermittelt, ob der in Schritt S406 erhaltene Kurbelwinkel den vorbestimmten Winkel erreicht hat. Der vorbestimmte Winkel, das heißt der Kurbelwinkel stellt eine Position des Zylinders 2 in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung gerade vor dem oberen Totpunkt dar. Der vorbestimmte Winkel kann auf 10 bis 20° vor dem oberen Totpunkt (entsprechend dem Winkel von 10 bis 20° über dem oberen Totpunkt, wenn sich die Kurbelwelle 10 in der normalen Richtung dreht) gesetzt werden.

Wenn in Schritt S407 NEIN erhalten wird, das heißt, wenn der Kurbelwinkel den vorbestimmten Winkel nicht erreicht hat, kehrt der Prozess zum Schritt S406 zurück.

Wenn in Schritt S407 JA erhalten wird, das heißt, wenn der Kurbelwinkel den vorbestimmten Winkel erreicht hat, schreitet der Prozess zu Schritt S408 weiter, bei dem die ECU 12 die Zündkerze 5 des Zylinders 2 in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung steuert, so dass diese betrieben wird.

Dann steuert in Schritt S409 die ECU 12 die Drehrichtung des Motorgenerators 100 von der umgekehrten Richtung zu der normalen Richtung, so dass die Drehrichtung der Kurbelwelle 10 von der umgekehrten Richtung zu der normalen Richtung geändert wird.

In Schritt S410 startet die ECU 12 den normalen Verbrennungsmotorstartbetrieb, das heißt, dass sie die Zündkerze 5 und das Kraftstoffeinspritzventil 6 betreibt.

Die Ausführung der Startsteuerungsroutine durch die ECU 12 dreht die Kurbelwelle 10 in die umgekehrte Richtung einmal und dann in die normale Richtung zum Starten der Brennkraftmaschine 1. Wenn der Kraftstoff in dem Zylinder 2 in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung der Kurbelwelle 10 verbrannt ist, wirken die Gasverdichtungskraft und der Verbrennungsdruck, die in dem Zylinder 2 erzeugt werden, zum Drehen der Kurbelwelle 10 in die normale Richtung.

Als Folge wird das Drehmoment, das für den Motorgenerator 10 zum Drehen der Kurbelwelle 10 in die normale Richtung erforderlich ist, verringert. Das macht es möglich, die Brennkraftmaschine 1 rasch und zuverlässig ohne Vergrößern der Auslegung des Motorgenerators 100 zu starten.

Zweites Ausführungsbeispiel

Ein zweites Ausführungsbeispiel des Startsteuerungssystems für die Brennkraftmaschine wird unter Bezugnahme auf die 5 bis 8 beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel werden die von dem ersten Ausführungsbeispiel unterschiedlichen Merkmale beschrieben und wird die Beschreibung von den Merkmalen, die denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels gleich sind, weggelassen.

In dem ersten Ausführungsbeispiel wird Kraftstoff in den Zylinder 2 in dem Expansionstakt verbrannt, wenn die Kurbelwelle 10 in die umgekehrte Richtung gedreht wird. Unterdessen wird in dem zweiten Ausführungsbeispiel der Kraftstoff in den Zylindern 2 sowohl in dem Expansionstakt als auch in dem Einlasstakt verbrannt, wenn die Kurbelwelle 10 in die umgekehrte Richtung gedreht wird.

Unter Bezugnahme auf 5 ist die Brennkraftmaschine 1 mit einem variablen Ventilantriebszug 15 zum Ändern der jeweiligen Zeitabstimmung zum Betreiben des Einlassventils 3 und des Auslassventils 4 versehen. Der variable Ventilantriebszug 16 ist elektrisch mit der ECU 12 verbunden, die Signale abgibt und die Betätigungszeitabstimmung des Einlassventils 3 und des Auslassventils 4 auf der Grundlage der Ausgangssignale steuert.

Bei einer Startsteuerung des Ausführungsbeispiels werden beim Start der Brennkraftmaschine 1 die Zylinder 2 sowohl in dem Expansionstakt (der Zylinder in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung des Motorgenerators 100) und in dem Einlasstakt (der Zylinder in dem Einlasstakt bei der umgekehrten Drehung des Motorgenerators 100) auf der Grundlage des Kurbelwinkels Pca identifiziert, der bei dem Verbrennungsmotorstopp erhalten wird.

Wenn unter Bezugnahme auf 6 der Kurbelwinkel sich in dem Bereich von 0° bis 180° befindet, befindet sich der Zylinder Nr. 1 in dem Expansionstakt und befindet sich der Zylinder Nr. 4 in dem Einlasstakt. Wenn sich der Kurbelwinkel im Bereich von 180° bis 360° befindet, befindet sich der Zylinder Nr. 3 in dem Expansionstakt und befindet sich der Zylinder Nr. 2 in dem Einlasstakt. Wenn sich der Kurbelwinkel in dem Bereich von 360 bis 540° befindet, befindet sich der Zylinder Nr. 4 in dem Expansionstakt und befindet sich der Zylinder Nr. 1 in dem Einlasstakt. Wenn sich der Kurbelwinkel in dem Bereich von 540° bis 720° befindet, befindet sich der Zylinder Nr. 2 in dem Expansionstakt und befindet sich der Zylinder Nr. 3 in dem Einlasstakt.

Wenn sich der Kurbelwinkel in dem Bereich von 0° bis 180° befindet, wird ermittelt, dass der Zylinder Nr. 1 sich in dem Expansionstakt befindet und dass sich der Zylinder Nr. 4 in dem Einlasstakt befindet. Wenn sich der Kurbelwinkel in dem Bereich von 180° bis 360° befindet, wird ermittelt, dass sich der Zylinder Nr. 3 in dem Expansionstakt befindet und dass sich der Zylinder Nr. 2 in dem Einlasstakt befindet. Wenn sich der Kurbelwinkel in dem Bereich von 360° bis 540° befindet, wird ermittelt, dass sich der Zylinder Nr. 4 in dem Expansionstakt befindet und dass sich der Zylinder Nr. 1 in dem Einlasstakt befindet. Wenn sich der Kurbelwinkel in dem Bereich von 540° bis 720° befindet, wird ermittelt, dass sich der Zylinder Nr. 2 in dem Expansionstakt befindet und dass sich der Zylinder Nr. 3 in dem Einlasstakt befindet.

Die ECU 12 steuert den Motorgenerator 100, um die Kurbelwelle 10 in die umgekehrte Richtung in dem Bereich von dem Kurbelwinkel, der bei dem Verbrennungsmotorstopp erhalten wird, auf denjenigen zu drehen, der den oberen Totpunkt des Zylinders in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung des Motorgenerators 100 darstellt. Alternativ steuert die ECU 12 den Motorgenerator 100, um die Kurbelwelle 10 in die umgekehrte Richtung in dem Bereich von dem Kurbelwinkel, der bei dem Verbrennungsmotorstopp erhalten wird, zu demjenigen zu drehen, der den oberen Totpunkt des Zylinders in dem Einlasstakt bei der umgekehrten Drehung des Motorgenerators 100 darstellt.

Bei der Brennkraftmaschine 1 wird der Kurbelwinkel, der den oberen Totpunkt des Zylinders 2 in dem Expansionstakt darstellt, der gleiche wie derjenige, der den oberen Totpunkt des Zylinders 2 in dem Einlasstakt darstellt. Daher wird der oberen Totpunkt von jedem der Zylinder in dem Expansionstakt und in dem Einlasstakt als ein gemeinsamer oberer Totpunkt bei der umgekehrten Drehung bezeichnet.

Wenn sich der Zylinder Nr. 1 in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung befindet und sich der Zylinder Nr. 4 in dem Einlasstakt bei der umgekehrten Drehung befindet, steuert die ECU 12 den Motorgenerator 100, um die Kurbelwelle 10 in die umgekehrte Richtung in dem Bereich von dem Kurbelwinkel Pca bei dem Verbrennungsmotorstopp auf den Kurbelwinkel (= 0°) zu drehen, der den gemeinsamen oberen Totpunkt bei der umgekehrten Drehung darstellt.

Für diesen Fall bewegt sich der Kolben (nicht gezeigt) des Zylinders Nr. 1 nach oben von der Stoppposition Ps1 bei dem Start des Verbrennungsmotors zu dem oberen Totpunkt in dem Expansionstakt (TDC) und bewegt sich der Kolben (nicht gezeigt) des Zylinders Nr. 4 nach oben von der Stoppposition Ps2 bei dem Start des Verbrennungsmotors zu dem oberen Totpunkt in dem Einlasstakt (TDC).

Bei dem Zylinder 2 in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung bewegt sich der Kolben nach oben, während das Einlassventil 3 und das Auslassventil 4 geschlossen sind. Das Gas, das in dem Zylinder 2 in dem Expansionstakt verbleibt, wird verdichtet, um die Gasverdichtungskraft zu erzeugen. Unterdessen bewegt sich in dem Zylinder 2 in dem Einlasstakt der Kolben nach oben, während zumindest das Einlassventil 3 geöffnet ist. Daher kann das Gas, das in dem Zylinder in dem Einlasstakt verbleibt, in den Einlassdurchgang 7 strömen, ohne dass es verdichtet wird.

Unter Bezugnahme auf 8 steuert die ECU 12 den variablen Ventilantriebszug 16 zum Vorstellen der Ventilschließzeitabstimmung des Auslassventils 4 vor den oberen Totpunkt in dem Einlasstakt (TDC) und zum Verzögern der Ventilzeitabstimmung des Einlassventils 3 auf das Maximum.

Innerhalb des Zeitraums t von dem oberen Totpunkt (TDC) in dem Einlasstakt zu der Ventilöffnungszeitabstimmung des Einlassventils 3 werden das Einlassventil 3 und das Auslassventil 4 geschlossen gehalten. Als Folge wird das Gas in dem Zylinder 2 in dem Einlasstakt innerhalb des Zeitraums t verdichtet, um die Gasverdichtungskraft zu erzeugen.

Die ECU 12 betreibt dann die Kraftstoffeinspritzventile 6 der Zylinder 2 in dem Expansionstakt beziehungsweise in dem Einlasstakt. Es ist vorzuziehen, das Kraftstoffeinspritzventil 6 des Zylinders 2 in dem Einlasstakt innerhalb des vorstehend erwähnten Zeitraums t zu betreiben.

Wenn die Kraftstoffeinspritzventile 6 des Zylinders 2 in dem Expansionstakt und dem Einlasstakt betätigt werden, wenn die Kurbelwelle 10 in die umgekehrte Richtung gedreht wird, werden das Gas und der Kraftstoff in denjenigen Zylindern 2 verdichtet, um ein höchstbrennfähiges Luftkraftstoffgemisch zu bilden.

Wenn die Kurbelwelle 10 in die umgekehrte Richtung von dem Kurbelwinkel Pca zu dem Kurbelwinkel gerade vor dem gemeinsamen oberen Totpunkt, beispielsweise 10 bis 20° vor dem gemeinsamen oberen Totpunkt gedreht wird (entsprechend dem Kurbelwinkel von 10 bis 20° über dem oberen Totpunkt, wenn die Kurbelwelle 10 sich in die normale Richtung dreht), werden die Temperaturen der Zylinder 2 in dem Expansionstakt und in dem Einlasstakt erhöht, so dass die hoch genug werden, um eine Verbrennung des Kraftstoffs zu gestatten. Dann steuert die ECU 12 den Motorgenerator 100, um die Kurbelwelle 10 in die normale Richtung zu drehen, und betreibt die Zündkerzen 5 des Zylinders 2 in dem Expansionstakt und in dem Einlasstakt.

Die Drehrichtung der Kurbelwelle 10 wird dann von der umgekehrten Richtung zu der normalen Richtung geändert und das Luftkraftstoffgemisch in den Zylindern 2 sowohl in dem Expansionstakt als auch in dem Einlasstakt wird verbrannt.

Als Folge wird der Verbrennungsdruck in den Zylindern 2 in dem Expansionstakt und in dem Einlasstakt zusätzlich zu der Gasverdichtungskraft erzeugt. Sowohl die Gasverdichtungskraft als auch der Verbrennungsdruck wirken, um die Kurbelwelle 10 in die normale Richtung zu drehen.

Da die Gasverdichtungskraft und der Verbrennungsdruck wirken, um die Kurbelwelle 10 in die normale Richtung zu drehen, kann das Drehmoment des Motorgenerators 100, das zum Starten beziehungsweise Kurbeln der Brennkraftmaschine 1 erforderlich ist, verringert werden.

Die Startsteuerung des Ausführungsbeispiels wird unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm von 9 beschrieben.

9 ist das Ablaufdiagramm der Startsteuerungsroutine, die vorläufig in dem ROM der ECU 12 gespeichert ist. Die ECU 12 führt diese Routine beim Start der Brennkraftmaschine 1 aus.

Zuerst wird in Schritt S901 der Steuerungsroutine ermittelt, ob eine Anforderung zum Starten der Brennkraftmaschine 1 empfangen wurde. Wenn in Schritt S901 NEIN erhalten wird, das heißt, wenn ermittelt wird, dass die Anforderung zum Starten der Brennkraftmaschine 1 nicht erhalten wurde, beendet die ECU 12 die Steuerungsroutine.

Wenn in Schritt S901 JA erhalten wird, das heißt, wenn ermittelt wird, dass die Anforderung zum Starten der Brennkraftmaschine 1 empfangen wurde, schreitet der Prozess zu Schritt S902 weiter.

In Schritt S902 wird der Kurbelwinkel Pca, der bei dem Verbrennungsmotorstopp erhalten wird, aus dem Backup-RAM eingelesen.

In Schritt S903 werden die Zylinder 2 in dem Expansionstakt und in dem Einlasstakt auf der Grundlage des Kurbelwinkels Pca identifiziert, der in Schritt S902 erhalten wird.

In Schritt S904 dreht die ECU 12 die Kurbelwelle 10 in die umgekehrte Richtung durch Drehen des Motorgenerators 100 in die umgekehrte Richtung.

In Schritt S905 steuert die ECU 12 den variablen Ventilantriebszug 16 zum Vorstellen der Ventilschließzeitabstimmung des Auslassventils 4 zu dem Punkt vor dem oberen Totpunkt in dem Einlasstakt und zum Verzögern der Ventilöffnungszeitabstimmung des Einlassventils 3 auf das Maximum.

In Schritt S906 betreibt die ECU 12 die Kraftstoffeinspritzventile 6 der Zylinder 2 in dem Expansionstakt und in dem Einlasstakt.

In Schritt S907 wird der vorliegende Kurbelwinkel auf der Grundlage des Kurbelwinkels Pca, der in Schritt S902 erhalten wird, und des Ausgangssignals des Kurbelpositionssensors 9 erhalten.

In Schritt S908 wird ermittelt, ob der Kurbelwinkel, der in Schritt S907 erhalten wird, einen vorbestimmten Winkel erreicht hat. Der vorbestimmte Winkel stellt den Kurbelwinkel gerade vor dem gemeinsamen oberen Totpunkt, beispielsweise 10° bis 20° vor dem gemeinsamen oberen Totpunkt dar (entsprechend dem Winkel von 10 bis 20° über dem gemeinsamen oberen Totpunkt, wenn die Kurbelwelle 10 sich in die normale Richtung dreht).

In dem Schritt S908 NEIN erhalten wird, das heißt, wenn der gegenwärtige Kurbelwinkel den vorbestimmten Winkel nicht erreicht hat, kehrt der Prozess zu Schritt S907 zurück.

Wenn in Schritt S908 JA erhalten wird, das heißt, wenn der vorliegende Kurbelwinkel den vorbestimmten Winkel erreicht hat, schreitet der Prozess zu Schritt S909 weiter, bei dem die ECU 12 die Zündkerzen 5 der Zylinder 2 in dem Expansionstakt beziehungsweise in dem Einlasstakt betreibt.

Dann ändert in Schritt S910 die ECU 12 die Drehrichtung des Motorgenerators 100 von der umgekehrten zu der normalen Richtung, um die Drehrichtung der Kurbelwelle 10 von der umgekehrten Richtung zu der normalen Richtung zu ändern.

In Schritt S911 steuert die ECU 12 den variablen Ventilantriebszug 16 zum Zurückstellen der Betätigungszeitabstimmung des Einlassventils 3 und des Auslassventils 4 zu der normalen Zeitabstimmung.

In Schritt S912 startet die ECU 12 den normalen Startbetrieb.

Die Ausführung der Startsteuerungsroutine dreht die Kurbelwelle 10 in die umgekehrte Richtung einmal und dann in die normale Richtung und verursacht, dass Kraftstoff in den Zylindern 2 in dem Expansionstakt und in dem Einlasstakt zum Starten der Brennkraftmaschine 1 verbrannt wird. Die sich ergebende Gasverdichtungskraft und der Verbrennungsdruck, die in diesen Zylindern 2 erzeugt werden, wirken, um die Kurbelwelle 10 in die normale Richtung zu drehen.

Als Folge wird das Drehmoment, das für den Motorgenerator 100 zum Drehen der Kurbelwelle 10 in die normale Richtung erforderlich ist, verringert. Das macht es möglich, die Brennkraftmaschine 1 rasch und zuverlässig ohne Vergrößern der Auslegung des Motorgenerators 100 zu starten.

In diesem Ausführungsbeispiel wird der variable Ventilantriebszug 16, der in der Lage ist, die Betätigungszeitabstimmung des Einlassventils 3 und des Auslassventils 4 zu ändern, zum Schließen des Einlassventils 3 und des Auslassventils 4 innerhalb eines Zeitraums als Teil des Einlasstakts eingesetzt. Bei der Brennkraftmaschine 1, die mit dem Ventilantriebszug versehen ist, der in der Lage ist, die Ventilöffnungsbetätigung des Einlassventils 3 und des Auslassventils 4 auszusetzen, kann das Einlassventil 3 und das Auslassventil 4 innerhalb des gesamten Zeitraums des Einlasstakts geschlossen werden.

Drittes Ausführungsbeispiel

Ein drittes Ausführungsbeispiel des Startsteuerungssystems der Brennkraftmaschine wird unter Bezugnahme auf die 10 bis 14 beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel wird eine andere Bauart des Startsteuerungsprozesses für die Brennkraftmaschine und das in 1 gezeigte Startsteuerungssystem beschrieben. Die Beschreibung des Aufbaus dieser Vorrichtungen wird somit weggelassen.

10 ist ein Ablaufdiagramm einer Startsteuerungsroutine für die Brennkraftmaschine 1, die durch die ECU 12 ausgeführt wird. Zunächst erhält in Schritt S1001 die ECU 12 einen Kurbelwinkel der Kurbelwelle auf der Grundlage des Erfassungssignals des Kurbelpositionssensors 9. Dann schreitet der Prozess zu Schritt S1002 weiter.

In Schritt S1002 wird ermittelt, ob die Brennkraftmaschine 1 angehalten ist, auf der Grundlage der Betriebszustände der Zündkerze 5 und des Kraftstoffeinspritzventils 6, von denen erwartet wird, dass sie zeitweilig bei dem Anhalten des Fahrzeugs mit der daran montierten Brennkraftmaschine 1 angehalten werden. Wenn in Schritt S1002 JA erhalten wird, das heißt, wenn ermittelt wird, dass die Brennkraftmaschine 1 angehalten ist, schreitet der Prozess zu 51003 weiter. Wenn unterdessen in Schritt S1002 NEIN erhalten wird, das heißt, wenn ermittelt wird, dass die Brennkraftmaschine 1 nicht angehalten ist, kehrt der Prozess zu Schritt S1002 zurück.

In Schritt S1003 wird der Kurbelwinkel Pca entsprechend einer Kurbelstoppposition der Kurbelwelle 10, wenn die Brennkraftmaschine 1 in einen angehaltenen Zustand gebracht ist, auf der Grundlage des Kurbelpositionssensors 9 erfasst. Der erfasste Kurbelwinkel Pca wird in dem Backup-RAM der ECU 12 gespeichert. Der Prozess schreitet dann zu dem Schritt 51004 weiter.

In Schritt S1004 wird der Zylinder in dem Expansionstakt auf der Grundlage des Kurbelwinkels Pca identifiziert, der in dem Schritt S1003 gespeichert wird. Dieser Prozess ist der gleiche wie der in Schritt S403 des Ablaufdiagramms von 4 ausgeführte, bei dem der Zylinder in dem Expansionstakt bei der umgekehrten Drehung des Motorgenerators identifiziert wird. Der Prozess schreitet zu Schritt S1005 weiter.

In dem Schritt S1005 wird ermittelt, ob eine Anforderung zum Starten der Brennkraftmaschine 1 empfangen wurde. Der Empfang einer derartigen Anforderung wird bestimmt, wenn der Starterschalter 13 von AUS zu EIN gewählt wird oder der Bremsschalter 15 von EIN zu AUS geschaltet wird. Wenn in Schritt S1005 JA erhalten wird, das heißt, wenn ermittelt wird, dass die Anforderung zum Starten der Brennkraftmaschine 1 empfangen wurde, schreitet der Prozess zu Schritt S1009 weiter, um die Anforderung unmittelbar zu bearbeiten. Wenn unterdessen in Schritt 1005 NEIN erhalten wird, das heißt, wenn die Anforderung nicht empfangen wurde, schreitet der Prozess zu Schritt S1006 weiter.

In Schritt S1006 wird ermittelt, ob der Kurbelwinkel Pca, der in Schritt S1003 gespeichert wird, gleich einem Winkel gerade vor der Ventilöffnungszeitabstimmung des Auslassventils ist. Der Winkel gerade vor der Ventilöffnungszeitabstimmung des Auslassventils wird durch den Kurbelwinkel der Kurbelwelle 10 zu dem Zeitpunkt darstellt, wenn das Auslassventil 4 des Zylinders, der als in dem Expansionstakt in Schritt S1004 vorliegend identifiziert wird, beginnt sich zu öffnen. Unter der Annahme, dass das Auslassventil 4 des Zylinders Nr. 1, der als derjenige identifiziert ist, der in dem Expansionstakt vorliegt, bei dem Winkel von 170° beginnt sich zu öffnen, wenn der erhaltene Winkel Pca 169° gerade vor dem Kurbelwinkel von 170° ist, wird ermittelt, dass der Kurbelwinkel Pca gleich dem Winkel gerade vor der Ventilöffnungszeitabstimmung des Auslassventils ist. Wenn in Schritt S1006 JA erhalten wird, schreitet der Prozess zu Schritt S1007 weiter. Wenn unterdessen in dem Schritt S1006 NEIN erhalten wird, schreitet der Prozess zu Schritt S1008 weiter.

In dem Schritt S1007 wird ermittelt, ob eine Anforderung zum Starten der Brennkraftmaschine 1 empfangen wurde. Diese Routine wird wiederholt bis zum Empfang der Anforderung zum Starten der Brennkraftmaschine 1 ausgeführt. Wenn in dem Schritt S1007 JA erhalten wird, das heißt, wenn ermittelt wird, dass die Anforderung zum Starten der Brennkraftmaschine 1 empfangen wurde, schreitet der Prozess zu Schritt S1009 weiter.

In dem Schritt S1008 treibt die ECU 12 den Motorgenerator 100 zum Drehen der Kurbelwelle 10 an, so dass der Kurbelwinkel gleich dem Winkel gerade vor der Ventilöffnungszeitabstimmung des Auslassventils wird, und schreitet der Prozess zu Schritt 51017.

In dem Schritt S1017 wird ermittelt, ob die Anforderung zum Starten der Brennkraftmaschine 1 in ähnlicher Weise wie bei dem Schritt S1005 ausgestellt wurde. Wenn in dem Schritt S1017 ein JA erhalten wird, das heißt, wenn ermittelt wird, dass die Anforderung zum Starten der Brennkraftmaschine 1 empfangen wurde, schreitet der Prozess zu dem Schritt S1009 weiter, um die Anforderung unmittelbar zu beantworten. Die Brennkraftmaschine 1 wird unmittelbar im Ansprechen auf die Anforderung zum Starten auch bei dem Prozess der Änderung des Kurbelwinkels zu dem Winkel der gerade vor der Öffnungszeitabstimmung des Auslassventils gestartet. Wenn in dem Schritt S1017 NEIN erhalten wird, das heißt, wenn ermittelt wird, dass die Anforderung zum Starten der Brennkraftmaschine 1 nicht empfangen wurde, schreitet der Prozess zu Schritt S1018.

In Schritt S1018 erfasst die ECU 12 den Kurbelwinkel der Kurbelwelle 10 in dem Vorgang der Änderung des Kurbelwinkels auf den Winkel gerade vor der Ventilöffnungszeitabstimmung des Auslassventils auf der Grundlage des Erfassungssignals des Kurbelpositionssensors 9. Der Prozess schreitet dann zu dem Schritt S1019 weiter.

In Schritt S1019 wird ermittelt, ob der in Schritt S1018 erhaltene Kurbelwinkel gleich dem Winkel gerade vor der Ventilöffnungszeitabstimmung des Auslassventils ist. Wenn in Schritt S1019 JA erhalten wird, schreitet der Prozess zu Schritt S1007 weiter, bei dem ermittelt wird, ob die Anforderung zum Starten der Brennkraftmaschine 1 empfangen wurde. Wenn in Schritt S1019 NEIN erhalten wird, wird der Prozess zu Schritt S1018 zum Fortsetzen der Änderung des Kurbelwinkels auf den Winkel gerade vor der Ventilöffnungszeitabstimmung des Auslassventils zurückgesetzt.

In Schritt S1009 wird eine Verbrennungsbedingung zum Starten der Brennkraftmaschine 1 in dem Zylinder 2 erhalten, der als sich in den Expansionstakt befindend identifiziert ist. Die Bedingung, beispielsweise die Menge des Kraftstoffs, der aus dem Kraftstoffeinspritzventil 6 eingespritzt wird, oder die Kraftstoffzündzeitabstimmung durch die Zündkerze 5, kann auf der Grundlage des Kurbelwinkels der Kurbelwelle 10 bei einer Zeitabstimmung erhalten werden, wenn die Routine in Schritt 51009 ausgeführt wird, oder auf der Grundlage der Kühlwassertemperatur (Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine 1), die von dem (nicht gezeigten) Kühlwassertemperatursensor abgegeben wird.

Die Berechnung der Menge des eingespritzten Kraftstoffs und der Zündzeitabstimmung wird unter Bezugnahme auf die 11 und 12 beschrieben. 11 zeigt eine Grafik, die die Änderung der Menge des eingespritzten Kraftstoffs mit Bezug auf den Kurbelwinkel der Kurbelwelle 10 darstellt. Die x-Achse dieser Grafik zeigt den Kurbelwinkel an und die y-Achse der Grafik zeigt die Menge des eingespritzten Kraftstoffs an. Jeder der Kurven L1 und L2 der Grafik zeigt die Änderung der Menge der Kraftstoffeinspritzung. Wie in 11 gezeigt ist, wird die Menge der Luft in dem Zylinder in dem Expansionstakt umso größer, je größer der Kurbelwinkel wird. Die Menge des eingespritzten Kraftstoffs wird somit erhöht. Das macht es möglich, ein höheres Verbrennungsdrehmoment zu erzeugen.

Die Kurven L1 und L2 zeigen Änderungen der Menge des eingespritzten Kraftstoffs, wenn die Kühlwassertemperatur der Kraftmaschine 1 relativ hoch beziehungsweise relativ niedrig ist. Die Menge des eingespritzten Kraftstoffs variiert in Abhängigkeit der Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine 1, da die Verdampfung des eingespritzten Kraftstoffs vorangetrieben wird, wenn die Kühlwassertemperatur höher wird, um zu gestatten, dass eine geringere Menge des Kraftstoffs ein höheres Verbrennungselement erzeugt.

Wenn der Kurbelwinkel den Winkel gerade vor der Ventilöffnungszeitabstimmung des Auslassventils erreicht und die Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine 1 höher wird, wird die Menge des eingespritzten Kraftstoffs groß. Das durch die Verbrennung des Kraftstoffs erzeugte Drehmoment wird erhöht, was gestattet, dass die Last des Motorgenerators 100 verringert wird. Wenn der Kurbelwinkel über dem Winkel gerade vor der Ventilöffnungszeitabstimmung des Auslassventils läuft, tritt Luft aus dem Zylinder durch das geöffnete Auslassventil 4 aufgrund der Trägheit bei der Verdichtung des Gases innerhalb des Zylinders bei der umgekehrten Drehung der Kurbelwelle 10 aus. Die sich ergebende Menge der Luft, die in dem Zylinder gehalten werden kann, wird vergleichsweise geringer als diejenige der Luft, die in dem Zylinder gehalten wird, wenn der Kurbelwinkel den Winkel gerade vor der Ventilöffnungszeitabstimmung des Auslassventils erreicht. Der Kurbelwinkel nimmt einen Spitzenwert an, wenn er dem Winkel gerade vor der Ventilöffnungszeitabstimmung des Auslassventils gleich ist, und fällt, wenn der Kurbelwinkel bei weitergehend vergrößert wird.

Wenn ermittelt wird, dass die Anforderung zum Starten der Brennkraftmaschine 1 in Schritt S1005 oder in Schritt S1007 empfangen wurde, kann angenommen werden, dass der Kurbelwinkel den Winkel gerade vor der Öffnungsposition des Auslassventils nicht erreicht hat. Die sich ergebende Menge des eingespritzten Kraftstoffs wird im Vergleich mit derjenigen des eingespritzten Kraftstoffs für den Fall verringert, wenn der Kurbelwinkel den Winkel gerade vor der Ventilöffnungszeitabstimmung des Auslassventils erreicht.

Die Berechnung der Zündzeitabstimmung des Kraftstoffs wird beschrieben. 12 ist eine Grafik, die die Änderung der Zündzeitabstimmung mit Bezug auf die Menge des eingespritzten Kraftstoffs zeigt. Die x-Achse der Grafik stellt die erhaltene Menge des eingespritzten Kraftstoffs dar und die y-Achse stellt die Zündzeitabstimmung dar. Die Linien L3 und L4 stellen jeweils Änderungen der Zündzeitabstimmung dar. Wie in 12 gezeigt ist, wird die Dichte des Luftkraftstoffgemischs in den Zylinder, der als in den Expansionstakt befindlich identifiziert ist, umso höher, je größer die Menge des eingespritzten Kraftstoffs wird. Wenn die Zeitdauer für die Kraftstoffverbrennung kurz wird, wird die Zündzeitabstimmung verzögert, so dass der Kraftstoff bei einer geeigneteren Zeitabstimmung verbrannt wird.

Die Linien L3 und L4 zeigen Änderungen der Menge des eingespritzten Kraftstoffs in dem Fall, bei dem Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine 1 relativ niedrig beziehungsweise relativ hoch ist. Die Menge des eingespritzten Kraftstoffs variiert in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine 1, da die Verdampfung des eingespritzten Kraftstoffs vorangetrieben wird, wenn die Kühlwassertemperatur höher wird, und die Brennfähigkeit des Kraftstoffs verbessert wird, um die Zeitdauer für die Kraftstoffverbrennung zu verkürzen.

Der ROM der CPU 12 speichert die Daten einschließlich der Menge des eingespritzten Kraftstoffs mit Bezug auf den Kurbelwinkel der Kurbelwelle 10 bei der Brennkraftmaschine 1 und die Zündzeitabstimmung des Kraftstoffs mit Bezug auf die Menge des eingespritzten Kraftstoffs in der Gestalt einer Abbildung, auf die zum Erhalten einer Menge des eingespritzten Kraftstoffs und der Zündzeitabstimmung in Schritt S1009 zugegriffen werden kann. Nachfolgend auf den Schritt S1009 schreitet der Prozess dann zu Schritt S1010.

In Schritt S1010 wird ein Verbrennungsmotorstartdrehmoment, das zum Starten der Brennkraftmaschine 1 erforderlich ist, erhalten. Insbesondere wird das Verbrennungsmotorstartdrehmoment auf der Grundlage der Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine 1 erhalten. Die Berechnung des Verbrennungsmotorstartdrehmoments wird unter Bezugnahme auf 13 beschrieben.

13 ist eine Grafik, die die Änderung des Verbrennungsmotorstartdrehmoments in Bezug auf die Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine 1 zeigt. Die x-Achse der Grafik stellt die Kühlwassertemperatur dar und die y-Achse der Grafik stellt das Verbrennungsmotorstartdrehmoment dar. Die Linie L5 stellt die Änderung des Verbrennungsmotorstartdrehmoments dar. Mit Bezug auf 13 verringert sich das Verbrennungsmotorstartdrehmoment, wenn die Kühlwassertemperatur ansteigt, aufgrund der Verringerung der Viskosität des Schmieröls, was auf die Gleitelemente der Brennkraftmaschine 1 aufgebracht ist. Der ROM der ECU 12 speichert die Daten einschließlich des Verbrennungsmotorsstartdrehmoments mit Bezug auf die Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine 1 in der Form einer Abbildung, auf die zugegriffen werden kann, so dass sie zum Ausführen des Schritts S1010 verwendet werden können, bei dem das Verbrennungsmotorstartdrehmoment erhalten wird. Nachfolgend zu der Ausführung in Schritt S1010 schreitet der Prozess zu Schritt S1011 weiter.

In Schritt S1011 wird das Verbrennungsdrehmoment auf der Grundlage der in Schritt S1009 erhaltenen Verbrennungsbedingung erhalten, das heißt der Menge des eingespritzten Kraftstoffs und der Zündzeitabstimmung. Das Verbrennungsdrehmoment variiert, wenn die Kraftstoffverbrennung fortschreitet, so dass es einen Spitzenwert an einem gewissen Punkt annimmt. Ab der Ausführung in Schritt S1011 nachfolgend schreitet der Prozess zu Schritt 51012 weiter.

In Schritt S1012 wird die Zeitabstimmung zum Unterstützen der Brennkraftmaschine 1 beim Starten der Brennkraftmaschine 1 (im Folgenden als Unterstützungszeitabstimmung) durch Steuern des Motorgenerators 100 in die normale Richtung zum Erzeugen des Drehmoments an der Kurbelwelle 10 erhalten. Die Ermittlung der Unterstützungszeitabstimmung wird beschrieben.

14 ist eine Grafik, die jeweils die Änderung des Verbrennungsmotorstartdrehmoments und des Verbrennungsdrehmoments zeigt, wenn die Verbrennung des Kraftstoffs in dem Zylinder, der als in dem Expansionstakt befindlich identifiziert ist, fortschreitet. Die x-Achse der Grafik stellt den Zeitverlauf der Verbrennung dar und die y-Achse stellt den Wert des Drehmoments dar. Die Linie L6 zeigt das Verbrennungsmotorstartdrehmoment und die Kurve L7 zeigt das Verbrennungsdrehmoment.

Wie die Grafik zeigt, nimmt das Verbrennungsmotorstartdrehmoment einen konstanten Wert ungeachtet des Zeitverlaufs an. Unterdessen nimmt das Verbrennungsdrehmoment einen Spitzenwert an einem Zeitpunkt Ts an. Die Differenz zwischen dem Verbrennungsmotorstartdrehmoment und dem Verbrennungsdrehmoment wird an dem Zeitpunkt Ts am kleinsten. Wenn die Unterstützungszeitabstimmung des Motorgenerators 100 so eingestellt wird, dass sie in der Nähe des Zeitpunkts Ts liegt, kann die Abgabe des Motorgenerators 100, die zum Starten der Brennkraftmaschine 1 erforderlich ist, minimiert werden. Der Ausführung in Schritt S1012 gefolgt schreitet der Prozess zu Schritt S1013 weiter.

In Schritt S1013 wird der Motorgenerator 100 in die umgekehrte Richtung gedreht, um die Kurbelwelle 10 in die umgekehrte Richtung zu drehen. Der Kraftstoff mit der in Schritt S1009 erhaltenen Menge wird von dem Kraftstoffeinspritzventil 6 eingespritzt. Der Motorgenerator 100 wird in die umgekehrte Richtung in Schritt S1013 gedreht, bis der Kurbelwinkel der Kurbelwelle 10 den vorbestimmten Winkel ähnlich wie bei dem Prozess von Schritt S406 bis S407 des Ablaufdiagramms in 4 erreicht. Als Folge wird das Restgas in dem Zylinder verdichtet, um die Temperatur von diesem zu erhöhen, so dass sie hoch genug wird, um den Kraftstoff brennfähig zu machen. Wenn der Kurbelwinkel der Kurbelwelle 10 den vorbestimmten Winkel erreicht hat, schreitet der Prozess zu Schritt S1014 weiter.

In Schritt S1014 wird die Zündung durch die Zündkerze 5 bei der in Schritt S1009 erhaltenen Zündzeitgebung durchgeführt. Der Motorgenerator 100 funktioniert beim Unterstützen zum Starten der Brennkraftmaschine 1 bei der Unterstützungszeitabstimmung, die in dem Schritt S1012 erhalten wird. Der Ausführung in Schritt S1014 nachfolgend schreitet der Prozess zu Schritt S1015 weiter.

In Schritt S1015 wird ermittelt, ob das Starten der Brennkraftmaschine 1 beendet wurde. Wenn in Schritt S1015 JA erhalten wird, das heißt, wenn ermittelt wird, dass das Starten der Brennkraftmaschine 1 beendet wurde, endet die Steuerungsroutine. Wenn in Schritt S1015 NEIN erhalten wird, das heißt, wenn ermittelt wird, dass die Brennkraftmaschine 1 trotz der Unterstützung des Motorgenerators 100 und der Verbrennung des Kraftstoffs in dem Schritt S1014 nicht gestartet wurde, schreitet der Prozess zu Schritt S1016 weiter.

In Schritt S1016 wird der Motorgenerator 100 angetrieben, um die Brennkraftmaschine 1 durch Durchführen eines normalen Kurbelbetriebs beziehungsweise Startbetriebs durchzuführen. Für diesen Fall wird die Unterstützung durch Zuführen des Verbrennungsdrehmoments zum Starten der Brennkraftmaschine 1 nicht vorgesehen. So wird das Ausgangsdrehmoment, das durch den Motorgenerator 100 erzeugt wird, in Schritt S1016 im Vergleich mit dem Ausgangsdrehmoment vergrößert, das durch den Motorgenerator 100 in Schritt S1014 erzeugt wird. Die Brennkraftmaschine 1 wird somit gestartet. Der Ausführung in Schritt S1016 folgend endet die Steuerungsroutine.

Bei dem Startsystem für die Brennkraftmaschine durch einmaliges Drehen der Ausgangswelle in die umgekehrte Richtung und dann in die normale Richtung zum Starten des Startbetriebs beziehungsweise Kurbelbetriebs wird der Kraftstoff in dem Zylinder in dem Expansionstakt verbrannt, wenn die Ausgangswelle in die umgekehrte Richtung gedreht wird. Das Verbrennungsdrehmoment, das durch den Verbrennungsdruck erzeugt wird, wird für den Kurbelbetrieb verwendet, um die Vergrößerung der Auslegung des Motorgenerators 100 zu vermeiden. Der Kurbelwinkel der Kurbelwelle 10 wird auf den Winkel, bei dem die Menge der Luft in dem Zylinder vergrößert wird, vor dem Drehen des Motorgenerators 100 in die umgekehrte Richtung geändert. Das macht es möglich, das Verbrennungsdrehmoment in dem Zylinder zu vergrößern. Das macht es möglich, zu verhindern, dass die Auslegung des Motorgenerators 100 vergrößert wird.

Wenn gemäß dem Ausführungsbeispiel die Brennkraftmaschine 1 trotz des Kraftstoffverbrennungsdrehmoments und des Unterstützungsdrehmoments, das durch den Motorgenerator 100 erzeugt wird, nicht gut gestartet wird, wird sie durch den normalen Startbetrieb des Motorgenerators 100 durch diesen selbst gestartet. Für diesen Fall ist es erforderlich, dass der Motorgenerator 100 ein großes Unterstützungsdrehmoment auf einer zeitweiligen Basis erzeugt. Jedoch kann verhindert werden, dass die Auslegung des Motorgenerators 100 vergrößert wird, solange die Häufigkeit der Durchführung des normalen Startbetriebs relativ gering ist.

Das Startsteuerungssystem für eine Brennkraftmaschine ist so aufgebaut, dass es die Ausgangswelle einmal in die umgekehrte Richtung zum Starten des Verbrennungsmotors und dann in die normale Richtung dreht. Bei diesem System wird der Kraftstoff in dem Zylinder in dem Expansionstakt verbrannt, wenn die Ausgangswelle in die umgekehrte Richtung gedreht wird, und kann die sich ergebende Gasverdichtungskraft und der Verbrennungsdruck für den Startbetrieb verwendet werden. Das macht es möglich, das für den Motorgenerator erforderliche Drehmoment zum Durchführen des Startbetriebs zu verringern. Das Drehmoment des Motorgenerators, das für den Startbetrieb erforderlich ist, kann verringert werden. Demgemäß kann die Brennkraftmaschine ohne Vergrößern der Auslegung und des Energieverbrauchs des Motorgenerators gestartet werden.

Somit wird bei dem Startsteuerungssystem für eine Brennkraftmaschine die Ausgangswelle 10 in eine umgekehrte Richtung bei einer vorbestimmten Richtung bei dem Start der Brennkraftmaschine gedreht und wird dann in eine normale Richtung gedreht, um einen Anlassbetrieb zu starten. Das System dient der Verbrennung des Kraftstoffs in einem Zylinder 2 in einem Expansionstakt, wenn die Ausgangswelle 10 in die umgekehrte Richtung gedreht wird, und der sich ergebende Verbrennungsdruck wird zum Durchführen des Anlassbetriebs verwendet. Das macht es möglich, die auf den Elektromotor 100 ausgeübte Last zu verringern.


Anspruch[de]
  1. Startsteuerungssystem für eine Brennkraftmaschine (1) mit:

    einem Elektromotor (100), der eine Ausgangswelle der Brennkraftmaschine antreibt, so dass sie gedreht wird; und

    einer Steuerungseinrichtung (12), die den Elektromotor steuert, so dass er die Ausgangswelle in eine erste Richtung im Anschluss an eine Drehung der Ausgangswelle (10) in eine zweite Richtung bei einem vorbestimmten Winkel bei dem Start der Brennkraftmaschine dreht, wobei die zweite Richtung umgekehrt zu der ersten Richtung ist, und

    einen Kraftstoff in einem Zylinder in einem Expansionstakt verbrennt, wenn der Elektromotor (100) in die zweite Richtung gedreht wird.
  2. Startsteuerungssystem für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, wobei ein Einlassventil (3) und ein Auslassventil (4) eines Zylinders (2) in einem Einlasstakt geschlossen werden, wenn der Elektromotor (100) in die zweite Richtung gedreht wird, so dass der Kraftstoff in dem Zylinder (2) in dem Einlasstakt verbrannt wird.
  3. Startsteuerungssystem für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, wobei eine Kurbelstoppposition der Ausgangswelle (10) auf eine vorbestimmte Position geändert wird, um die Menge der Luft in dem Zylinder (2) in dem Expansionstakt zu vergrößern, während der Elektromotor (100) gerade in die zweite Richtung gedreht wird, innerhalb eines Zeitraums von einer Zeitabstimmung, nachdem die Brennkraftmaschine (1) angehalten ist, bis zu einer Zeitabstimmung, bei der der Elektromotor (100) beginnt, sich in die zweite Richtung zu drehen.
  4. Startsteuerungssystem für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 3, wobei dann, wenn die Kurbelstoppposition der Ausgangswelle (10) eine Öffnungsposition des Auslassventils (4) nicht erreicht, bei der das Auslassventil (4) des Zylinders (2) in dem Expansionstakt beginnt sich zu öffnen, während der Elektromotor (100) gerade in die zweite Richtung gedreht wird, die Kurbelstoppposition auf eine Position gerade vor der Öffnungsposition des Auslassventils (4) geändert wird.
  5. Startsteuerungssystem für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei eine Kraftstoffverbrennungsbedingung zum Verbrennen des Kraftstoffs in dem Zylinder (2) in dem Expansionstakt, während der Elektromotor (100) sich gerade in die zweite Richtung dreht, auf der Grundlage von zumindest entweder der Kurbelstoppposition der Ausgangswelle (10), die geändert wurde, oder einer Temperatur der Brennkraftmaschine (1) erhalten wird.
  6. Startsteuerungssystem für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 5, wobei die Kraftstoffverbrennungsbedingung auf der Grundlage von zumindest entweder der Menge der Luft in dem Zylinder (2) in dem Expansionstakt oder einer Temperatur des Zylinders (2) erhalten wird, die aus einer Temperatur eines Kühlwassers in der Brennkraftmaschine (1) erhalten wird.
  7. Startsteuerungssystem für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei die Kraftstoffverbrennungsbedingung eine Kraftstoffeinspritzmenge und eine Zündzeitabstimmung aufweist.
  8. Startsteuerungssystem für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 oder 5, wobei die Steuerungseinrichtung (12):

    ein Verbrennungsmotorstartdrehmoment, das zum Starten der Brennkraftmaschine (1) erforderlich ist, und ein Verbrennungsdrehmoment erhält, das in dem Zylinder (2) in dem Expansionstakt erzeugt wird, während der Elektromotor (100) sich gerade in die zweite Richtung dreht, so dass der Kraftstoff darin verbrannt wird; und

    eine Unterstützungszeitabstimmung, bei der der Elektromotor (100) ein Unterstützungsdrehmoment an die Ausgangswelle abgibt, auf der Grundlage von zumindest dem Verbrennungsmotorstartdrehmoment und dem Verbrennungsdrehmoment ermittelt, so dass das Unterstützungsdrehmoment des Elektromotors in die erste Richtung minimal wird.
  9. Startsteuerungsverfahren für eine Brennkraftmaschine, bei der ein Elektromotor (100), der eine Ausgangswelle der Brennkraftmaschine (1) antreibt, vorgesehen ist, so dass er gedreht wird, wobei das Verfahren folgendes aufweist:

    Steuern des Elektromotors (100), um die Ausgangswelle in eine erste Richtung im Anschluss an eine Drehung der Ausgangswelle (10) in eine zweite Richtung bei einem vorbestimmten Winkel bei dem Start der Brennkraftmaschine (1) zu drehen, wobei die zweite Richtung zu der ersten Richtung umgekehrt ist; und

    Verbrennen eines Kraftstoffs in einem Zylinder (2) in einem Expansionstakt, wenn der Elektromotor (100) in die zweite Richtung gedreht wird.
  10. Startsteuerungsverfahren für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 9, des weiteren mit Schließen eines Einlassventils (3) und eines Auslassventils (4) eines Zylinders (2) in einem Einlasstakt, während der Elektromoor (100) sich gerade in die zweite Richtung dreht, so dass der Kraftstoff in dem Zylinder (2) in dem Einlasstakt verbrannt wird.
  11. Startsteuerungsverfahren für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 9, wobei eine Kurbelstoppposition der Ausgangswelle (10) auf eine vorbestimmte Position geändert wird, um die Menge der Luft in dem Zylinder (2) in dem Expansionstakt zu vergrößern, während der Elektromotor (100) sich gerade in die zweite Richtung dreht, innerhalb eines Zeitraums von einer Zeitabstimmung, nachdem die Brennkraftmaschine (1) angehalten ist, bis zu einer Zeitabstimmung, bei der der Elektromotor (100) beginnt, sich in die zweite Richtung zu drehen.
  12. Startsteuerungsverfahren für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 11, wobei dann, wenn die Kurbelstoppposition der Ausgangswelle (10) eine Auslassventilöffnungsposition nicht erreicht, bei der das Auslassventil (4) des Zylinders (2) in dem Expansionstakt, während sich der Elektromotor (100) gerade in die zweite Richtung dreht, beginnt sich zu öffnen, wobei die Kurbelstoppposition auf eine Position gerade vor der Öffnungsposition des Auslassventils (4) geändert wird.
  13. Startsteuerungsverfahren für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 11 oder 14, wobei eine Kraftstoffverbrennungsbedingung zum Verbrennen des Kraftstoffs in dem Zylinder (2) in dem Expansionstakt, während der Elektromotor (100) sich gerade in die zweite Richtung dreht, auf der Grundlage von zumindest entweder der Kurbelstoppposition von der Ausgangswelle (10), die. geändert wurde, oder einer Temperatur der Brennkraftmaschine (1) erhalten wird.
  14. Startsteuerungsverfahren für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 13, wobei die Kraftstoffverbrennungsbedingung auf der Grundlage von zumindest entweder einer Menge der Luft in dem Zylinder (2) in dem Expansionstakt oder einer Temperatur des Zylinders erhalten wird, die aus einer Temperatur eines Kühlwassers in der Brennkraftmaschine (1) erhalten wird.
  15. Startsteuerungsverfahren für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 13, wobei die Kraftstoffverbrennungsbedingung eine Kraftstoffeinspritzmenge und eine Zündzeitabstimmung aufweist.
  16. Startsteuerungsverfahren für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 9 oder 13, wobei die Steuerungseinrichtung (12):

    ein Verbrennungsmotorstartdrehmoment, das zum Starten der Brennkraftmaschine erforderlich ist, und ein Verbrennungsdrehmoment, das in dem Zylinder (2) in dem Expansionstakt erzeugt wird, während sich der Elektromotor (100) gerade in die zweite Richtung dreht, erhält, so dass der Kraftstoff darin verbrannt wird; und

    eine Unterstützungszeitabstimmung, bei der der Elektromotor (100) ein Unterstützungsdrehmoment an die Ausgangswelle (10) abgibt, auf der Grundlage von zumindest dem Verbrennungsmotorstartdrehmoment und dem Verbrennungsdrehmoment ermittelt, so dass das Unterstützungsdrehmoment bei der Drehung des Elektromotors (100) in die erste Richtung minimal wird.
Es folgen 13 Blatt Zeichnungen






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