專利名稱：內(nèi)燃機的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機的控制裝置。具體地，本發(fā)明涉及用于在起動時所需能量最小的位置處停止內(nèi)燃機以及同時用于在起動時通過點火引入并密封在特定氣缸內(nèi)的燃料而進行發(fā)動機的提前起動的停止和起動控制。
背景技術(shù)：
最近，已知有用于在車輛停止時自動停止內(nèi)燃機(下文中也稱之為“發(fā)動機”)以及用于在在停止?fàn)顟B(tài)給出起動指令時自動地重新起動發(fā)動機以起動車輛的發(fā)動機停止和起動控制裝置，以降低空轉(zhuǎn)期間的燃料消耗量和廢氣，從環(huán)境保護的觀點，節(jié)省資源和能量等。這個控制也稱為“空轉(zhuǎn)停止”等。
已經(jīng)知道，當(dāng)空轉(zhuǎn)停止自動進行時，有效地控制發(fā)動機的停止位置以最小化起動發(fā)動機時所需的能量。最小化起動時所需的能量帶來了優(yōu)點可以小型化空轉(zhuǎn)停止之后所使用的發(fā)動機起動設(shè)備，比如電動發(fā)動機(MG)，并且通過減小電能延長了電池的使用壽命。
作為一種用于控制發(fā)動機停止位置的方法，建議了用于當(dāng)特定氣缸達到預(yù)定曲柄角的位置時進行燃料切斷，以及用于在停止發(fā)動機時通過設(shè)置壓縮扭矩的預(yù)定值和通過產(chǎn)生等于預(yù)定壓縮扭矩的反扭矩以建立平衡從而在預(yù)定位置停止發(fā)動機的方法。
而且，建議了其中起動器在發(fā)動機停止之后以正常方向旋轉(zhuǎn)的發(fā)動機起動裝置，并且如果曲柄角處于起動器的起動扭矩變得很大的曲柄角停止位置，曲柄在下一個次發(fā)動機起動之前在相反方向上旋轉(zhuǎn)到起動扭矩變得很小的曲柄角停止位置，從而改進起動發(fā)動機時的起動性能。這種方法在日本專利申請公開No.2000-283010中公開。
而且，已知用于通過在發(fā)動機停止時燃料在膨脹沖程期間供應(yīng)到氣缸里的燃料而進行下一個發(fā)動機起動的發(fā)動機起動裝置。這種方法在日本專利申請公開No.2002-4985中公開。
然而，用于在特定氣缸的預(yù)定曲柄角進行燃料切斷以在預(yù)定位置停止發(fā)動機的方法中，由于在進行燃料切斷時輔助機器等的發(fā)動機負荷狀態(tài)和恰好在燃料切斷之前發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的數(shù)目并不是一直恒定，在進行燃料切斷之后直到發(fā)動機實際停止時發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的數(shù)目的降低方式可以變化。不管它是多么的小，這種變化最終帶來了很大的累積不同。因此，實際上很難一直以恒定的方式控制發(fā)動機停止位置。
在用于通過利用停止發(fā)動機時與壓縮扭矩的平衡來控制發(fā)動機停止位置的方法中，首先，很難準(zhǔn)確地預(yù)測壓縮扭矩的值。這是因為壓縮扭矩的值受到由活塞環(huán)泄漏的空氣量的影響并且隨著車輛的速度而變化。而且，需要大的電動機，因為必須產(chǎn)生大的扭矩以平衡壓縮扭矩，并且因此能量消耗就變大。
在用于停止發(fā)動機之后通過利用電動機來將曲柄角移動至起動扭矩變小的位置處的方法中，由于在停止發(fā)動機之后需要大的扭矩來旋轉(zhuǎn)曲軸，終歸還是需要大的電動機。
另一方面，對于發(fā)動機的起動控制，通過控制發(fā)動機停止位置，起動時所需的扭矩可以很小并且用于在空轉(zhuǎn)停止時使用的發(fā)動機起動的電動機能小型化，如上所解釋的。然而，由于用于起動的電動機小型化了，可能的輸出扭矩就變小。于是，就出現(xiàn)了直到發(fā)動機的第一次暴燃所需的時間變長的問題。
而且，當(dāng)用于起動的馬達被小型化時，當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)增大時扭矩的降低就很大。這在約12V的低電壓時尤其明顯。因此，即使處于壓縮沖程的氣缸活塞通過起動電動機的起動能越過第一壓縮沖程的上死點，活塞可能不能越過下一個壓縮沖程的上死點，因為不能產(chǎn)生發(fā)動機的足夠慣性能量，這是由于當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加時起動電動機的輸出扭矩降低。在最壞的情況，電動機會鎖定在上死點附近。
而且，還可能出現(xiàn)直到第一暴燃完成的時間變長的問題，因為當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)低時需要相當(dāng)?shù)臅r間來確定氣缸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是考慮到上述問題而設(shè)計的，并且其目標(biāo)是提供一種能以小的能量準(zhǔn)確地將發(fā)動機停止在預(yù)定停止位置的內(nèi)燃機控制裝置。本發(fā)明的另一目標(biāo)是提供一種用于實現(xiàn)內(nèi)燃機的提前點火起動的內(nèi)燃機控制裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種內(nèi)燃機控制裝置，其包括燃燒控制單元，其在停止發(fā)動機時控制發(fā)動機的燃燒；慣性能量控制單元，其將發(fā)動機的慣性能量控制在預(yù)定狀態(tài)；和停止控制單元，其利用慣性能量將發(fā)動機停止在預(yù)定的曲柄角位置。
上述控制裝置在停止內(nèi)燃機時控制發(fā)動機的燃燒并且將發(fā)動機的慣性能量控制在預(yù)定狀態(tài)。通過利用如此控制的慣性能量，發(fā)動機被停止在預(yù)定的曲柄角位置。
由于通過利用受控的慣性能量而使發(fā)動機停止在預(yù)定的曲柄角位置，無需很大的能量來控制發(fā)動機的停止位置，并且能減少停止控制所需的能量。而且，由于用于停止控制的慣性能量一直被控制在預(yù)定狀態(tài)，每次都可以穩(wěn)定地將發(fā)動機停止在適當(dāng)?shù)奈恢谩?br> 慣性能量控制單元可將發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)控制在預(yù)定的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)范圍內(nèi)。發(fā)動機的慣性能量通常與發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)相關(guān)，并且發(fā)動機的慣性能力能通過控制發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)而被控制。因此，通過將將發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)控制在預(yù)定范圍內(nèi)，能準(zhǔn)確地控制發(fā)動機的慣性能量。
慣性能量控制單元借助于驅(qū)動發(fā)動機的電動機控制慣性能量。因此，通過利用安裝在車輛中的電動機，能控制慣性能量。例如，用于將驅(qū)動力應(yīng)用于發(fā)動機旋轉(zhuǎn)軸的電動發(fā)電機設(shè)在具有空轉(zhuǎn)停止功能的所謂經(jīng)濟運行車輛或混合動力車輛上。通過利用電動發(fā)電機，能控制慣性能量。
當(dāng)在發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)由電動機控制為處于預(yù)定的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)范圍內(nèi)的條件下發(fā)動機中出現(xiàn)起動要求時，燃燒控制單元在由電動機進行的驅(qū)動持續(xù)的同時起動發(fā)動機的燃燒。在電動機在自動的發(fā)動機停止期間為了空轉(zhuǎn)停止的目的控制發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的同時，如果發(fā)出了起動發(fā)動機的要求，即車輛的起動指定，能在持續(xù)由電動機的驅(qū)動的條件下重新起動發(fā)動機的燃燒以起動發(fā)動機。因此，即使是在停止控制期間，在發(fā)出起動要求時也能快速地重新起動發(fā)動機。
停止控制單元可通過利用驅(qū)動發(fā)動機的電動機向發(fā)動機增加控制力來將發(fā)動機停止在預(yù)定的曲柄角位置。在通過利用慣性能量將發(fā)動機停止在預(yù)定曲柄角位置時，如果需要，通過利用電動機增加驅(qū)動(協(xié)助)力或制動力，能提高停止位置控制的準(zhǔn)確度。
當(dāng)發(fā)動機沒有估計為停止在預(yù)定的曲柄角位置時，停止控制單元可利用驅(qū)動發(fā)動機的電動機向發(fā)動機增加控制力。從而，當(dāng)估計到發(fā)動機不能通過控制為處于預(yù)定狀態(tài)的慣性能量而停止在預(yù)定的曲柄角位置時，通過利用電動機增加控制力能將發(fā)動機控制為停止在預(yù)定的曲柄角位置。
這種內(nèi)燃機控制裝置還可包括檢測發(fā)動機空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)的檢測單元，并且當(dāng)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)大于預(yù)定值時，停止控制單元抑制停止發(fā)動機。如果在停止發(fā)動機時空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)高于預(yù)定值，控制慣性能量的電動機負荷就變得更大并且控制變得不穩(wěn)定。因此，通過抑制發(fā)動機停止，避免了停止控制的失敗。
這種內(nèi)燃機控制裝置還可包括檢測空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)的檢測單元，并且當(dāng)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)小于預(yù)定值時，燃燒控制單元可增加發(fā)動機的燃燒以增加停止發(fā)動機燃燒之前的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)。如果空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)低于預(yù)定值，就不能獲得適當(dāng)?shù)膽T性能量并且停止控制會失敗。因此，在通過增加燃燒來增大轉(zhuǎn)數(shù)之后，發(fā)動機由慣性能量停止。
當(dāng)慣性能量控制單元將發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)控制在預(yù)定的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)范圍內(nèi)時，燃燒控制單元停止發(fā)動機的燃燒。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)由電動機控制時，如果發(fā)動機內(nèi)的燃燒繼續(xù)，轉(zhuǎn)數(shù)由于燃燒而變化并且電動機變得很難穩(wěn)定第控制轉(zhuǎn)數(shù)。因此，優(yōu)選地將慣性能量控制在如此的狀態(tài)以使得發(fā)動機內(nèi)的燃燒被停止。
這種內(nèi)燃機控制裝置還可包括用于在停止控制單元進行發(fā)動機停止控制時減小發(fā)動機負荷的單元。在進行發(fā)動機的停止控制時，如果發(fā)動機上存在著負荷，例如空調(diào)，控制發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)所需的能量就變大，并且控制會由于負荷的變化而不穩(wěn)定。因此，優(yōu)選地，停止控制在將發(fā)動機上的負荷減至盡可能小的情況下進行。
這種內(nèi)燃機控制裝置還可包括起動控制單元，其在發(fā)動機起動時通過電動機驅(qū)動發(fā)動機；估計單元，其估計在發(fā)動機停止時處于壓縮沖程和/或膨脹沖程的氣缸；檢測單元，其檢測氣缸；供應(yīng)單元，其將燃料供應(yīng)至氣缸；和燃燒單元，其在發(fā)動機起動時燃燒供應(yīng)至氣缸的燃料。
在這種控制裝置中，在發(fā)動機停止時發(fā)動機能停止在預(yù)定的曲柄角位置。因此，發(fā)動機能停止在易于起動發(fā)動機的曲柄角位置。
此外，控制裝置能估計發(fā)動機停止時處于壓縮沖程和/或膨脹沖程的氣缸。因而，基于所檢測的結(jié)果，在進行停止控制期間的最佳定時，燃料能供應(yīng)入氣缸。此時，由于引入氣缸的混合物通過從氣缸接收熱能而被很好地霧化和均勻化，混合物易于點火。
因此，在發(fā)動機起動時，通過由點火器點火處于壓縮沖程氣缸和/或膨脹沖程氣缸內(nèi)的燃料，能點火燃料并且能起動發(fā)動機。從而，能孫斷直到第一爆發(fā)的時間，并且能實現(xiàn)發(fā)動機的迅速起動。由于同時進行由電動機進行的發(fā)動機驅(qū)動，即搖動，就易于越過第一和第二壓縮沖程上死點以可靠地進行發(fā)動機起動。
如果車輛是應(yīng)用了空轉(zhuǎn)停止技術(shù)的所謂“經(jīng)濟運行”車輛、混合動力車輛等，能縮短車輛起動的等待時間。在這種情況下，當(dāng)空轉(zhuǎn)停止后要求起動發(fā)動機時，車輛能迅速起動發(fā)動機，因為在對氣缸進行點火的同時由電動機(例如電動發(fā)電機等)進行搖動。
如果在發(fā)動機通過點火起動而開始回轉(zhuǎn)之后進行由電動機進行的搖動，發(fā)動機起動時電動機所需的扭矩就能很小。因而，就能縮短電動機的勵磁時間，并且能減少動力供應(yīng)單元(電池等)的能量消耗。
在一個例子中，供應(yīng)單元由進氣口將燃料供應(yīng)至氣缸，或直接將燃料供應(yīng)至氣缸。
根據(jù)這個例子，當(dāng)供應(yīng)單元剛好在發(fā)動機停止控制之前由進氣口進行燃料供應(yīng)時，當(dāng)氣缸處于進氣沖程時，燃料能由燃料噴射裝置被供應(yīng)入氣缸。另一方面，當(dāng)供應(yīng)單元將燃料直接供應(yīng)入氣缸時，燃料能在任何定時由燃料噴射裝置被供應(yīng)入氣缸，即，在進行發(fā)動機停止控制期間、發(fā)動機停止時和發(fā)動機起動時。
預(yù)定的曲柄角位置可以是發(fā)動機起動時所需的電動機扭矩變小的停止位置。
在這種情況下，發(fā)動機能停止在發(fā)動機起動時所需的電動機扭矩變小的曲柄角位置。例如，預(yù)定的曲柄角可以是90℃A至120℃A。
發(fā)動機可由將發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)控制在預(yù)定的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)范圍內(nèi)的電動機停止在預(yù)定的曲柄角位置。
在這種情況下，通過當(dāng)發(fā)動機處于預(yù)定的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)時將來自電動機的回轉(zhuǎn)驅(qū)動力傳遞至發(fā)動機，發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)能被控制在預(yù)定的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)范圍內(nèi)。從而，能通過將包括在發(fā)動機內(nèi)的慣性能量此后保持恒定而將發(fā)動機停止在預(yù)定的曲柄角位置。
當(dāng)恰好在發(fā)動機停止之前基于檢測單元而被檢測的氣缸處于進氣沖程時，供應(yīng)單元可將燃料供應(yīng)至該氣缸。
在發(fā)動機停止時，能對氣缸進行估計和檢測，并且剛好在發(fā)動機停止控制之前，當(dāng)氣缸變?yōu)樘幱谶M氣沖程時，燃料能由連接至進氣口的燃料噴射裝置供應(yīng)入氣缸。
當(dāng)在發(fā)動機起動時加至電動機的電流值大于預(yù)定值時，起動控制單元可通過驅(qū)動電動機來起動發(fā)動機。
當(dāng)供應(yīng)至電動機的電流值超出預(yù)定范圍時，發(fā)動機起動時所需的電動機扭矩很可能不夠。因此，如果此時電動機的驅(qū)動用于發(fā)動機起動，電動機可能會被鎖住。相反，當(dāng)供應(yīng)至電動機的電流值處于預(yù)定范圍內(nèi)時，發(fā)動機起動時所需的電動機扭矩保持為足夠。因此，通過此時驅(qū)動電動機，能防止電動機被鎖住，并且能可靠地進行由電動機進行的搖動。因此，在發(fā)動機起動時，除了膨脹沖程氣缸和/或壓縮沖程氣缸的點火起動之外，如果在電動機被供應(yīng)足夠的勵磁電流時進行由電動機進行的搖動，能迅速可靠地進行發(fā)動機起動。
在一個優(yōu)選例子中，估計單元可基于停止由電動機進行的驅(qū)動時的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)來估計處于壓縮沖程和/或膨脹沖程的氣缸。在另一優(yōu)選例子中，估計單元可基于停止由電動機進行的驅(qū)動時的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)以及起動由電動機進行的驅(qū)動時每個氣缸的沖程類型來估計處于壓縮沖程和/或膨脹沖程的氣缸。在這種情況下，估計單元可基于氣缸的凸輪位置確定每個氣缸的沖程類型。
從以下針對本發(fā)明優(yōu)選實施例的詳細描述中，并結(jié)合以下簡短描述的附圖，本發(fā)明的屬性、用途和其它特點將會更加清楚。


圖1示出了車輛的系統(tǒng)構(gòu)造，其根據(jù)本發(fā)明進行發(fā)動機停止控制；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機的示意性框圖；圖3是示出曲柄角傳感器和凸輪角傳感器的構(gòu)造的視圖；圖4A至4D示出了曲柄角傳感器和凸輪角傳感器的輸出信號波形；圖5是示出發(fā)動機停止控制過程中發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)變的圖表；圖6是示出發(fā)動機停止控制過程中曲柄角位置變化狀態(tài)的圖表；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的發(fā)動機停止控制的流程圖；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的第一應(yīng)用實例的發(fā)動機停止控制的流程圖；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的第一應(yīng)用實例的另一發(fā)動機停止控制的流程圖；圖10示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的第三應(yīng)用實例的發(fā)動機停止控制的流程圖；圖11示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的第四應(yīng)用實例的發(fā)動機停止控制的流程圖；圖12是示出根據(jù)第二實施例在發(fā)動機停止控制過程中發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)變的圖表；圖13是根據(jù)第二實施例的發(fā)動機停止控制的流程圖；圖14是根據(jù)第三實施例的發(fā)動機停止控制的流程圖；圖15示出了根據(jù)本發(fā)明第四實施例的發(fā)動機停止控制的例子；圖16示出了根據(jù)本發(fā)明第四實施例的發(fā)動機起動控制的例子；圖17是根據(jù)第四實施例的發(fā)動機停止控制的流程圖；圖18是根據(jù)第四實施例的發(fā)動機起動控制的流程圖；圖19示出了根據(jù)本發(fā)明第五實施例的發(fā)動機停止控制的例子；圖20示出了根據(jù)本發(fā)明第五實施例的發(fā)動機起動控制的例子；圖21是根據(jù)第五實施例的發(fā)動機停止控制的流程圖；圖22是根據(jù)第五實施例的發(fā)動機起動控制的流程圖；和圖23是根據(jù)本發(fā)明第六實施例的發(fā)動機起動控制的流程圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖解釋本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
首先，將給出對于車輛的示意性構(gòu)造的描述，根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機的控制裝置應(yīng)用于該車輛。根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機的控制裝置計劃用于應(yīng)用空轉(zhuǎn)停止技術(shù)的所謂“經(jīng)濟型”車輛、混合動力車輛等?！敖?jīng)濟型”車輛是裝備有主要用于起動發(fā)動機的電動機(電動發(fā)電機)并且在通過空轉(zhuǎn)停止控制停止發(fā)動機之后由電動發(fā)電機自動地重新起動發(fā)動機的車輛。“混合動力”車輛是利用發(fā)動機和電動發(fā)電機作為動力源的動力車輛。在混合動力車輛中，發(fā)動機和電動發(fā)電機根據(jù)運行狀態(tài)來共同工作，或者分別使用，并且能獲得響應(yīng)平穩(wěn)且良好的動力性能。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的車輛10的系統(tǒng)構(gòu)造。
如圖1所示，車輛10包括直流起動器1、發(fā)動機2、通過從發(fā)動機2輸出的驅(qū)動力產(chǎn)生電能并且在起動發(fā)動機2時可作為電池發(fā)電機驅(qū)動的電動發(fā)電機3、控制電動發(fā)電機3等的電動機控制單元4、用于通過電動機控制單元4與電動發(fā)電機3等交換電能的動力供應(yīng)單元5、用于分別連接電動發(fā)電機3、電動機控制單元4和動力供應(yīng)單元5的動力供應(yīng)電纜6、用于將從發(fā)動機2產(chǎn)生的驅(qū)動力傳遞至車輪的動力傳遞系統(tǒng)7、以及車輪8。
以下，將結(jié)合圖1解釋每個上述單元。
直流起動器1是用于起動發(fā)動機2的直流型電池發(fā)動機。直流起動器1具有軸、當(dāng)點火開關(guān)被轉(zhuǎn)向打開狀態(tài)時接收來自12V動力供應(yīng)單元的動力供應(yīng)、并且旋轉(zhuǎn)該軸。通過直流起動器1的軸的旋轉(zhuǎn)，發(fā)動機2的曲軸被轉(zhuǎn)動并且起動發(fā)動機2。尤其，一行星小齒輪安裝在直流起動器1的軸的末端部分。該行星小齒輪與設(shè)在發(fā)動機2的曲軸處的飛輪的環(huán)齒輪相嚙合。因此，當(dāng)在起動發(fā)動機2時直流起動器1從12V動力供應(yīng)單元接收動力供應(yīng)時，行星小齒輪與飛輪的環(huán)齒輪相嚙合并且旋轉(zhuǎn)從而轉(zhuǎn)動飛輪。于是，具有預(yù)定數(shù)目的已連接活塞的曲軸就被轉(zhuǎn)動，并且因此發(fā)動機2能通過旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力而起動。驅(qū)動曲軸從而起動發(fā)動機被稱作“搖動”。
發(fā)動機2是用于在氣缸內(nèi)通過暴燃空氣燃料混合物(下文中簡稱為“混合物”)來產(chǎn)生動力的內(nèi)燃機。還有用汽油作為燃料的汽油機、用輕油柴油等作為燃料的柴油機等能用作內(nèi)燃機。對于汽油機，有在曲軸的兩次轉(zhuǎn)動期間完成一次進氣、壓縮、碰撞和排氣循環(huán)的四循環(huán)汽油機、以及在曲軸的一次轉(zhuǎn)動期間完成一次前述循環(huán)的兩循環(huán)汽油機。在本實施例中，車輛10假定為四循環(huán)汽油機。
圖2示出了發(fā)動機2的示意性構(gòu)造的一個例子。
形成于汽缸蓋12處的進氣口24通過進氣閥26打開和閉合。進氣通過進氣通道28供應(yīng)入進氣口24。進氣通道28具有輔助水箱30，在輔助水箱30的上游處設(shè)有節(jié)流閥2。節(jié)流閥32的開口(節(jié)流開口TA)通過電動機34來調(diào)節(jié)，并且節(jié)流開口TA由節(jié)流開口傳感器36進行檢測。
發(fā)動機2是所謂的口噴型發(fā)動機(port-injection type engine)，并且進氣口24設(shè)有燃料噴射閥14?？諝馊剂匣旌衔镉蛇M氣口24內(nèi)的進氣和噴射入進氣口24的燃料產(chǎn)生，并且被引入由氣缸體16、活塞18和汽缸蓋12分隔的燃燒室20。火花塞22置于燃燒室20的頂部，并且點燃從進氣口24引入的混合物。高壓燃料從高壓燃料泵(未示出)經(jīng)由傳送管14a供應(yīng)至燃料噴射閥14。這使得即使在壓縮沖程的最后階段燃料也能從燃料噴射閥14噴射入燃燒室20。傳送管14a中的燃料壓力由燃料壓力傳感器14b檢測。
形成于氣缸蓋12的排氣口38由排氣閥40打開和關(guān)閉。從燃燒室20排出到排氣口38的廢氣經(jīng)由排氣通道42、廢氣凈化催化劑(未示出)等排出到外界。
由燃燒室20內(nèi)混合物的燃燒而產(chǎn)生的活塞18的往復(fù)運動經(jīng)由連桿44被轉(zhuǎn)化成曲軸46的旋轉(zhuǎn)運動。曲軸46經(jīng)由未示出的扭矩轉(zhuǎn)換器和傳動機構(gòu)將動力傳遞給車輪8。
遠離這種動力傳遞機構(gòu)，曲軸46的一端由電磁離合器48連接至皮帶輪50(下文中也稱作“曲軸皮帶輪”)。皮帶輪50能借助于皮帶52將動力傳遞到其它三個皮帶輪54、56和58和由此傳遞出去。在這個例子中，空調(diào)的壓縮機60被設(shè)為可由皮帶輪54驅(qū)動，并且動力轉(zhuǎn)向泵62被設(shè)為可由皮帶輪56驅(qū)動。另一皮帶輪58(下文中也稱作“MG皮帶輪”)連接至電動發(fā)電機3。電動發(fā)電機3具有用作用于借助于來自MG皮帶輪58側(cè)的發(fā)動機驅(qū)動力產(chǎn)生動力的發(fā)電機的作用，以及具有用作用于將電動發(fā)電機3的驅(qū)動力供應(yīng)至MG皮帶輪58側(cè)的發(fā)動機的作用。
主要由微型計算機構(gòu)造的ECU 70(電機控制單元)包括輸入一輸出設(shè)備、存儲設(shè)備、中央處理單元等，并且監(jiān)視和控制車輛10的整個系統(tǒng)。ECU70基于來自每個設(shè)在發(fā)動機2上的傳感器等的輸入信息將車輛10控制為處于最優(yōu)條件。具體地，ECU 70分別檢測來自前述燃料壓力傳感器14a的燃料壓力、來自的節(jié)流開口傳感器36的節(jié)流開口TA、來自包括在電動發(fā)電機3內(nèi)的旋轉(zhuǎn)頻率傳感器的電動發(fā)電機的轉(zhuǎn)數(shù)、充電或放電時動力供應(yīng)單元5的電壓或動力供應(yīng)單元5的電流量、點火開關(guān)72的開關(guān)狀態(tài)、車輛速度傳感器74的車輛速度SPD、油門開口傳感器76的施加在油門踏板上的壓下量(油門開口ACCP)、制動開關(guān)78的施加在制動踏板上的壓下的有無、發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)傳感器80的曲軸轉(zhuǎn)數(shù)(即發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)NE)、氣流計量82的進氣量GA、冷卻水溫度傳感器84的發(fā)動機冷卻水溫度THW、空轉(zhuǎn)開關(guān)86的施加在油門踏板上的壓下的有無、設(shè)在排氣通道42中的空氣燃料比傳感器8的空氣燃料比檢測值Vox、凸輪角傳感器92的曲軸旋轉(zhuǎn)位置、以及曲柄角傳感器90的曲軸旋轉(zhuǎn)角(曲柄角)。
基于如此獲得的數(shù)據(jù)，ECU 70驅(qū)動電動機34來調(diào)節(jié)節(jié)流開口TA、并且借助于燃料噴射閥14調(diào)節(jié)燃料的噴射定時。而且，當(dāng)建立了自動停止條件時，ECU 70通過燃料噴射閥14控制燃料噴射以自動地停止發(fā)動機2的運行。當(dāng)建立了自動起動條件時，ECU 70借助于經(jīng)由皮帶輪58、皮帶52、皮帶輪50和電磁離合器48傳送的電動發(fā)電機3的驅(qū)動力控制曲軸46的旋轉(zhuǎn)從而起動發(fā)動機2。而且，ECU 70進行點火定時控制和其它必要的控制。
曲柄角傳感器90的輸出信號被輸入到ECU 70。曲柄角傳感器90是能檢測待檢測目標(biāo)(例如金屬等)的磁性傳感器等，并且設(shè)在發(fā)動機2內(nèi)曲軸46附近的預(yù)定位置。也就是，形成于外周邊上的具有凸起和凹進的齒輪(下文中稱作“信號轉(zhuǎn)子”)連接在曲軸46上的預(yù)定位置，并且曲柄角傳感器90設(shè)在適當(dāng)?shù)奈恢靡詸z測信號轉(zhuǎn)子的齒數(shù)。曲柄角傳感器90能檢測曲軸46的旋轉(zhuǎn)角(下文中稱作“曲柄角”)，分辨率例如為大約10℃至30℃A。當(dāng)曲軸46旋轉(zhuǎn)時，信號轉(zhuǎn)子也與曲軸46同步地旋轉(zhuǎn)。在這種情況下，曲柄角傳感器90檢測信號轉(zhuǎn)子的齒數(shù)并將其作為脈沖信號輸出到ECU 70等。ECU 70計數(shù)從曲柄角傳感器90輸出的脈沖信號，并將其轉(zhuǎn)換成曲柄角。因而，ECU 70等檢測曲柄角。曲柄角傳感器90直接設(shè)在發(fā)動機2中，并且因此其能將曲柄角檢測為絕對角度。
曲柄角傳感器90在檢測信號轉(zhuǎn)子的一個齒時，將一個脈沖信號輸出到ECU 70等。因此，不管曲軸46以正常方向還是相反方向旋轉(zhuǎn)，曲柄角傳感器90輸出的脈沖信號都處于相同的輸出狀態(tài)，并且因此ECU 70等不能檢測曲軸46的旋轉(zhuǎn)處于正常方向還是相反方向。
電動發(fā)電機3通過皮帶輪50、皮帶輪58和皮帶52連接至曲軸46。連接至曲軸46的曲軸皮帶輪50和連接至電動發(fā)電機3的MG皮帶輪58之中的一個被旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動，從而動力由皮帶52傳遞至另一個。
電動發(fā)電機3具有用作通過從隨后將描述的動力供應(yīng)單元5接收動力而旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動的馬達(電動機)的作用，并且具有用作當(dāng)電動發(fā)電機3通過從車輪8接收旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力而被旋轉(zhuǎn)時用于在三相線圈的兩端產(chǎn)生電動勢的發(fā)生器(發(fā)電機)。當(dāng)電動發(fā)電機3用作電動機時，電動發(fā)電機3通過從動力供應(yīng)單元5接收電能而旋轉(zhuǎn)，并且將旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力傳遞至曲軸皮帶輪50以旋轉(zhuǎn)曲軸46從而起動發(fā)動機2。另一方面，當(dāng)電動發(fā)電機3用作發(fā)電機時，來自車輪8的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力由曲軸46和曲軸皮帶輪50傳遞至電動發(fā)電機側(cè)的MG皮帶輪58以旋轉(zhuǎn)電動發(fā)電機3。當(dāng)電動發(fā)電機3被旋轉(zhuǎn)時，在電動發(fā)電機3中產(chǎn)生電動勢，并且電動勢由電動機控制單元4轉(zhuǎn)化成直流電以將電能供應(yīng)至動力供應(yīng)單元5。因而，動力供應(yīng)單元5被充電。
返回圖1，在電動發(fā)電機3的預(yù)定位置處設(shè)有電動機角度傳感器3a，其中霍爾元件等優(yōu)選地應(yīng)用至檢測部。電動機角度傳感器3a能以基本上7.5℃A單元的高分辨率檢測電動發(fā)電機3的軸的旋轉(zhuǎn)角度。當(dāng)電動發(fā)電機3通過接收來自動力供應(yīng)單元5的電能而被旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動時，電動機角度傳感器3a檢測該軸的旋轉(zhuǎn)角度。具體地，電動機角度傳感器3a設(shè)在每個相U、V和W以便能檢測每個相U、V和W的交流電。每個電動機角度傳感器3a檢測每個相U、V和W的交流電并將其轉(zhuǎn)化為脈沖信號，并且將其輸出到電動機控制單元4。
電動機控制單元4設(shè)在發(fā)動機2中，并且借助于動力供應(yīng)電纜6分別連接至電動發(fā)電機3和動力供應(yīng)單元5。電動機控制單元4主要由反相器、變換器、控制計算機等構(gòu)成。
反相器將來自動力供應(yīng)單元5的高壓直流電轉(zhuǎn)換成預(yù)定的三相交流電以將電能供應(yīng)至電動發(fā)電機3。另一方面，反相器將電動發(fā)電機3產(chǎn)生的電動勢(三相交流電)轉(zhuǎn)換成適于給動力供應(yīng)單元5充電的直流電。
轉(zhuǎn)換器是用于將預(yù)定的直流電壓轉(zhuǎn)換成另一預(yù)定的直流電壓的直流/直流轉(zhuǎn)換設(shè)備。也就是，轉(zhuǎn)換器將動力供應(yīng)單元5的額定電壓(例如36V電壓)降低至預(yù)定的電壓(例如12V電壓)以驅(qū)動輔助機等，或者給裝載在車輛上的12V供電設(shè)備充電控制計算機控制反相器和轉(zhuǎn)換器。
控制計算機控制反相器和轉(zhuǎn)換器。也就是，控制計算機控制將電動發(fā)電機3的驅(qū)動扭矩和動力產(chǎn)生量控制在最佳狀態(tài)，并且將動力供應(yīng)單元5的充電量控制在最佳狀態(tài)以進行充電。具體地，當(dāng)電動發(fā)電機3用作電動機時，控制計算機基于從動力供應(yīng)單元5供應(yīng)的電能控制電動發(fā)電機3的驅(qū)動扭矩和動力產(chǎn)生量。于是，電動發(fā)電機3控制在最佳狀態(tài)以用作電動機。另一方面，當(dāng)電動發(fā)電機3用作發(fā)電機時，控制計算機基于電動發(fā)電機3產(chǎn)生的電動勢將預(yù)定的直流電供應(yīng)至動力供應(yīng)單元5以給動力供應(yīng)單元5充電。
電動機控制單元4計數(shù)從前述電動機角度傳感器3a輸出的脈沖信號數(shù)目，并且從而將該數(shù)目轉(zhuǎn)換成電動發(fā)電機3的軸的旋轉(zhuǎn)角度。電動機控制單元4基于曲軸皮帶輪50和MG皮帶輪58的旋轉(zhuǎn)比將軸的轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)化成曲柄角。于是，電動機控制單元4能以基本上3℃A單元的高分辨率檢測曲柄角。
電動機控制單元4能檢測電動發(fā)電機3的軸以正常還是相反方向旋轉(zhuǎn)。也就是，當(dāng)電動發(fā)電機3的軸以正常方向和相反方向旋轉(zhuǎn)時，每個相U、V和W的脈沖信號的輸出狀態(tài)不同。當(dāng)電動發(fā)電機3的軸以正常方向旋轉(zhuǎn)時，根據(jù)相差，每個相U、V和W的脈沖信號處于如此的輸出狀態(tài)首先輸出U相的脈沖信號預(yù)定時間，然后輸出V相的脈沖信號預(yù)定時間，然后輸出W相的脈沖信號預(yù)定時間，并且周期性地重復(fù)。相反，當(dāng)電動發(fā)電機3的軸以相反方向旋轉(zhuǎn)時，每個相U、V和W的脈沖信號處于如此的輸出狀態(tài)脈沖信號與正常旋轉(zhuǎn)的相反。也就是，當(dāng)電動發(fā)電機3的軸以相反方向旋轉(zhuǎn)時，每個預(yù)定時間的脈沖信號以W相、V相和U相的順序周期性地重復(fù)。因此，基于它們之間的相差，電動機控制單元4能檢測電動發(fā)電機3的軸處于正常還是相反方向。
動力供應(yīng)單元5是蓄電池，比如鉛蓄電池或氫鎳蓄電池。動力供應(yīng)單元5放置在車輛10的后部以增大車輛10的空間效率。動力供應(yīng)單元5可具有，例如，36V的額定電壓。動力供應(yīng)單元5在致動電動發(fā)電機3或制動車輛過程中的能量再生時具有高的輸入輸出特性。具體地，動力供應(yīng)單元5將電能供應(yīng)至輔助機、電動發(fā)電機3等。供應(yīng)至電動發(fā)電機的電能主要是在車輛10被停止時進行。當(dāng)車輛10運行或制動時，電動發(fā)電機3產(chǎn)生的電動勢由電動機控制單元4轉(zhuǎn)換成直流電并且被供應(yīng)至動力供應(yīng)單元5。于是，動力供應(yīng)單元5能被充電。
動力供應(yīng)電纜6連接在電動發(fā)電機3和電動機控制單元4之間，并且還如上所述連接在電動機控制單元4和動力供應(yīng)單元5之間，并且用作傳遞直流電和三相交流電的作用。
動力傳遞系統(tǒng)7主要由扭矩轉(zhuǎn)換器、鎖定離合器、傳動機構(gòu)、動力開關(guān)機構(gòu)等構(gòu)成。尤其它們相配合的結(jié)果，動力傳遞系統(tǒng)7根據(jù)運行狀態(tài)傳遞或關(guān)閉從發(fā)動機2或電動發(fā)電機3或從車輪8產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力。而且，動力傳遞系統(tǒng)7在制動等時將旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力從車輪8傳遞至電動發(fā)電機3。
車輪8包括用于將旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力從動力傳遞系統(tǒng)7傳遞至路面的輪胎等。在本實施例中，后輪示出為車輪8。
以下，將描述曲柄角傳感器90和凸輪角傳感器92的例子。
如圖3所示，信號轉(zhuǎn)子91(在圖2中省略)附著至曲軸46。在信號轉(zhuǎn)子91的外周邊部分，提供有相對于作為中心的曲軸46的軸線以相等角度(這里間隔10度)形成的34個齒部(突出部)91a以及寬的無齒部(不具有齒的部分)91b。無齒部91b的長度相當(dāng)于兩個齒91a的長度。曲柄角傳感器90提供為與信號轉(zhuǎn)子91的外周邊部分相對。當(dāng)曲軸46被轉(zhuǎn)動時，信號轉(zhuǎn)子的齒部91a和無齒部91b順序地在曲柄角傳感器90附近經(jīng)過，從而從曲柄角傳感器90輸出脈沖形式的旋轉(zhuǎn)信號，其包括對應(yīng)于齒部91a和無齒部91b經(jīng)過次數(shù)的脈沖。
另一方面，三個凸起27a、27b和27c設(shè)在進氣凸輪軸27的外周邊表面上，并以進氣凸輪軸27的軸線作為中心以90°(相當(dāng)于180℃A)的間隔布置。于是，凸起27a和27b在兩個端部之間的間隔是180℃(相當(dāng)于360℃A)。用于檢測凸起27a至27c并且輸出檢測信號的凸輪角傳感器92提供為與這些凸起27a至27c相對。當(dāng)進氣凸輪軸27被旋轉(zhuǎn)時，凸起27a至27c經(jīng)過凸輪角傳感器92附近。于是，脈沖形式的檢測信號相應(yīng)于凸起27a至27c的每次通過而從凸輪角傳感器92輸出。
這里，當(dāng)發(fā)動機2被驅(qū)動時從曲柄角傳感器90和凸輪角傳感器92獲得并被輸入ECU 70的信號在圖4A、4B、4C和4D中示出。圖4A示出了根據(jù)進氣凸輪軸27的旋轉(zhuǎn)而在凸輪角傳感器92中產(chǎn)生的電壓波形。圖4B是通過將圖4C的電壓波形轉(zhuǎn)換成脈沖形式的凸輪角信號(G2信號)而獲得的波形。圖4C示出了根據(jù)進氣凸輪軸27的旋轉(zhuǎn)而在曲柄角傳感器90中產(chǎn)生的電壓波形。圖4D是通過將圖4C的電壓波形轉(zhuǎn)換成NE信號而獲得的電壓波形。在這個例子中，在NE信號里，曲軸46每旋轉(zhuǎn)一周(360℃A)，對應(yīng)于齒部91a的脈沖數(shù)是34。在從曲柄角傳感器90輸出的旋轉(zhuǎn)信號中，在對應(yīng)于無齒部91b的部分中，由于兩個脈沖的缺失，脈沖之間的間隔就很寬。具有寬脈沖間隔的部分的數(shù)目是曲軸46每旋轉(zhuǎn)一周(360℃A)有一個。
ECU 70基于來自曲柄角傳感器90的NE信號和來自凸輪角傳感器92的凸輪角信號檢測曲軸46和進氣凸輪軸47的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。ECU 70基于曲軸46和進氣凸輪軸47的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)對每個氣缸(#1至#4)進行氣缸鑒別，并且從這些氣缸(#1至#4)中選擇應(yīng)當(dāng)進入燃料噴射和點火的氣缸。
以下將描述如上所述構(gòu)成的車輛10的操作。車輛10根據(jù)各種運行狀態(tài)(比如停止、起動、正常運行、加速運行、制動等)進行各種操作。
發(fā)動機2在車輛10的自動停止(空轉(zhuǎn)停止)期間處于停止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)在這種狀態(tài)下必須驅(qū)動輔助機(比如空氣壓縮機、水泵、動力轉(zhuǎn)向泵等)時，電動發(fā)電機3從動力供應(yīng)單元5接收電能并在不驅(qū)動發(fā)動機2的情況下驅(qū)動這些輔助機。然而，發(fā)動機2和電動發(fā)電機3由V形皮帶和各個皮帶輪彼此可旋轉(zhuǎn)地相連接。因此，當(dāng)電動發(fā)電機3的軸被旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力在此狀態(tài)下被傳遞到發(fā)動機2。因此，為了只是驅(qū)動上述輔助機，電磁離合器被操作來切斷來自電動發(fā)電機3的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力以使得發(fā)動機2的曲軸沒有被轉(zhuǎn)動。這使得能在不驅(qū)動發(fā)動機2的情況下只是驅(qū)動輔助機。
在起動車輛10時，也就是，當(dāng)駕駛員在車來年國處于空轉(zhuǎn)停止?fàn)顟B(tài)下將其腳離開制動踏板時，電動發(fā)電機3將轉(zhuǎn)數(shù)升高到接近空轉(zhuǎn)數(shù)。然后，當(dāng)駕駛員踏下或壓下油門踏板時，電動發(fā)電機3旋轉(zhuǎn)發(fā)動機的曲軸并自動地重新起動發(fā)動機2。在從制動操作過去預(yù)定時間時，也就是從駕駛員將其腳離開制動踏板過去預(yù)定時間，發(fā)動機2也可以自動地重新起動以獲得最佳的動力性能。
在正常運行時，車輛10通過來自發(fā)動機2的驅(qū)動力而運行，這個驅(qū)動力如同普通車輛中那樣被傳遞至車輪8。在正常行進期間，如果動力供應(yīng)單元5的電壓很低，來自車輪8的驅(qū)動力就傳遞至電動發(fā)電機3并且電動發(fā)電機3產(chǎn)生電能。于是，電動發(fā)電機3用作發(fā)電機，并給動力供應(yīng)單元5充電以補充動力供應(yīng)單元5不足的電能(下文中這個操作狀態(tài)將稱為“再生”)。從而，動力供應(yīng)單元5一直保持在適當(dāng)?shù)某潆姞顟B(tài)。
當(dāng)車輛10處于上坡和加速運行時，除了在前述正常運行期間的狀態(tài)之外，利用動力供應(yīng)單元5的電能來驅(qū)動電動發(fā)電機3，以提供適當(dāng)?shù)膭恿π阅埽⑶译妱影l(fā)電機3的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力可以給出發(fā)動機2的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力(下文中這個操作狀態(tài)將稱為“協(xié)助”)。這樣就允許車輛10在有效利用兩個動力源(即發(fā)動機2和電動發(fā)電機3)的情況下獲得高的動力性能。
在減速等情況下制動時，車輛8的驅(qū)動力由動力傳遞系統(tǒng)7和發(fā)動機2傳遞至電動發(fā)電機3，并且進行再生。
以下將描述車輛10的發(fā)動機停止控制。如上所述，車輛10執(zhí)行空轉(zhuǎn)停止，也就是在車輛10停止時自動停止發(fā)動機2。此后，當(dāng)駕駛員將其腳離開制動踏板時，電動發(fā)電機3升高其轉(zhuǎn)數(shù)接近發(fā)動機2的空轉(zhuǎn)數(shù)。然后，當(dāng)駕駛員踏下或壓下油門踏板時，電動發(fā)電機3被旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動，并且旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力自動地重新起動發(fā)動機2。在這種情況下，為了在發(fā)動機2自動起動時平穩(wěn)地起動車輛10的運行，在空轉(zhuǎn)停止時曲柄角被控制為停止在發(fā)動機2內(nèi)最佳的曲柄角停止位置。在下述例子中，通過有效地利用在停止車輛時發(fā)動機2的慣性能量而進行準(zhǔn)確的停止控制。
(第一實施例)以下將描述用于將曲柄角控制為最佳曲柄角停止位置的方法。最佳曲柄角停止位置假定為曲柄角的停止位置，其使得在重新起動氣缸內(nèi)處于壓縮沖程的發(fā)動機2時很容易越過壓縮沖程的上死點。例如，對于本例中的四氣缸發(fā)動機，如果曲柄角停止位置處于90℃A至120℃A的曲柄角范圍內(nèi)，則是最佳的。
總之，在車輛10的一般停止控制方法中，ECU 70在距離空轉(zhuǎn)狀態(tài)的預(yù)定定時之時進行發(fā)動機2的燃料切斷，并且發(fā)動機此后具有的慣性能量自動地停止發(fā)動機2。然而，發(fā)動機2具有的慣性能量根據(jù)燃料切斷時發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)而每次不同，并且曲柄角停止位置相應(yīng)地每次都不同。為此，對于車輛10的一般停止控制方法，很難控制曲柄角在最佳曲柄角停止位置處停止，并且下一個發(fā)動機起動負荷根據(jù)車輛實際停止的曲柄角停止位置而變大。因此，對于電動發(fā)電機3具有的輸出扭矩，發(fā)動機2的曲軸不能被轉(zhuǎn)動，并且發(fā)動機2自動重新起動失敗的可能性變高。
因此，在本例中，發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)在燃料切斷之后的預(yù)定定時之時保持恒定，從而使發(fā)動機2具有的慣性能量在該時間點也恒定。此后，利用發(fā)動機2在該時間點具有的慣性能量來停止發(fā)動機2的旋轉(zhuǎn)。這樣，就能可靠地控制曲柄角每次都停止在最佳曲柄角停止位置。
特別地，在這個實施例中，電動發(fā)電機3被用來使發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)恒定。也就是，來自電動發(fā)電機3的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力在燃料切斷之后的預(yù)定定時之時賦予曲軸(下文中稱為“電動回轉(zhuǎn)”)，從而使發(fā)動機2具有的慣性能量恒定。因而，停止發(fā)動機時的曲柄角被控制為停止在最佳曲柄角停止位置。當(dāng)曲柄角處于最佳曲柄角停止位置時，就能最小化起動發(fā)動機時的發(fā)動機起動負荷，并且能有效地防止發(fā)動機2自動重新起動的故障。
利用電動發(fā)電機3在停止發(fā)動機時控制發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的方式在圖5中示出。在圖5中，波形100表示根據(jù)本實施例的發(fā)動機停止控制的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的變化。波形101表示發(fā)動機停止控制中的燃料切斷信號，并且燃料切斷時在燃料切斷信號處于H級(H-level)時進行。波形102表示電動發(fā)電機3的驅(qū)動信號(MG驅(qū)動信號)，并且電動發(fā)電機3在MG驅(qū)動信號處于H級的階段期間被驅(qū)動。
如果假定駕駛員在時刻t0將其腳離開油門踏板，發(fā)動機2的轉(zhuǎn)數(shù)在時刻t0之后就基本上變?yōu)榭辙D(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)NE1。如果假定駕駛員在時刻t1壓下剎車踏板，ECU 70在該時刻點將燃料切斷信號設(shè)置為H級，并且發(fā)出燃料切斷的指令。當(dāng)在時刻t1進行燃料切斷時，發(fā)動機2的轉(zhuǎn)數(shù)逐漸降低。當(dāng)ECU 70檢測到發(fā)動機轉(zhuǎn)速降低到預(yù)定的電動機設(shè)置轉(zhuǎn)速NE2(時刻t2)時，ECU 70將MG驅(qū)動信號設(shè)置為H級、驅(qū)動電動發(fā)電機3、并借助于電動發(fā)電機3驅(qū)動發(fā)動機2。
電動發(fā)電機3在預(yù)定的電動機設(shè)置轉(zhuǎn)數(shù)NE2驅(qū)動發(fā)動機2預(yù)定時間(時刻t2至t3)，并且當(dāng)預(yù)定時間過去時，ECU 70停止電動發(fā)電機3(時刻t3)。當(dāng)電動發(fā)電機3的驅(qū)動力在時刻t3取消時，發(fā)動機2只是被發(fā)動機2在該時刻點(即時刻t3)所具有的慣性能量所旋轉(zhuǎn)，并且因此發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)逐漸降低，并且發(fā)動機2在時刻t4附近停止。
這樣，在本實施例中，發(fā)動機2的驅(qū)動在停止發(fā)動機時被暫時地切換都被電動發(fā)電機3驅(qū)動，并且在發(fā)動機2被保持在預(yù)定轉(zhuǎn)數(shù)NE2之后，取消發(fā)動機的驅(qū)動力。發(fā)動機2在取消驅(qū)動力時刻所具有的慣性能量主要由該時刻點的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)所決定。因此，通過在發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)被保持在預(yù)定的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)NE2時取消驅(qū)動力，發(fā)動機2每次具有相同的慣性能量，并以相同的方式停止。
以下將描述如上所述在預(yù)定的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)NE2時取消驅(qū)動力之后直到發(fā)動機停止時發(fā)動機的活動。圖6示出了在取消發(fā)動機2的驅(qū)動力之后發(fā)動機2的曲柄角的位移。在圖6中，豎軸表示預(yù)定氣缸的曲柄角的位移(℃A)。應(yīng)當(dāng)說明的是，“預(yù)定氣缸”是當(dāng)曲柄角從0℃A至180℃A位移時處于壓縮沖程的氣缸，例如3#氣缸。橫軸表示時間(秒)。
具體地，豎軸示出了當(dāng)相應(yīng)于預(yù)定氣缸的活塞從壓縮沖程移動至膨脹沖程時曲柄角的位移(℃A)，并且示出了從下死點(0℃A)到上死點(180℃A)每30℃A的曲柄角位移。同時，橫軸示出了從電動回轉(zhuǎn)停止時刻(0(秒))直到預(yù)定氣缸的曲柄角被控制在最佳曲柄角停止位置停止所過去的時間(0.6(秒))，以0.1(秒)為間隔。
以下將描述圖6中的曲線圖。在圖6中，示出了兩種曲線。它們是對于由電動發(fā)動機3停止驅(qū)動(電動回轉(zhuǎn))時發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)較高時的曲線110以及對于其較低時的曲線112。也就是，在從0秒至0.1秒的時間期間，具有大斜率的曲線110示出了當(dāng)停止電動回轉(zhuǎn)時發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)較高時曲柄角的位移，并且具有小斜率的曲線112示出了當(dāng)停止電動回轉(zhuǎn)時發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)較低時曲柄角的位移。
首先，從0秒到0.1秒附近，示出了在壓縮沖程中對應(yīng)于預(yù)定氣缸的活塞從下死點升高至上死點。僅僅過去0.1秒之后對應(yīng)于預(yù)定氣缸的活塞就升高到壓縮沖程的上死點附近。此時，發(fā)動機2的曲軸46以正常方向旋轉(zhuǎn)。
此后，對應(yīng)于預(yù)定氣缸的活塞不能越過壓縮沖程的上死點(180℃A)，并且發(fā)動機2的曲軸在相反方向上旋轉(zhuǎn)直到達到0.3秒附近。這是由于以下原因。作為對應(yīng)于預(yù)定氣缸的活塞達到壓縮沖程的上死點的結(jié)果，氣缸內(nèi)的容積逐漸變小，并且壓力變大。與此成比例地，氣缸內(nèi)將活塞推回的壓縮反作用力變大。于是，在壓縮沖程的上死點附近，氣缸內(nèi)的壓縮反作用力最大，并且因此發(fā)動機在該時間點具有的慣性能量不能超過壓縮反作用力。因而，對應(yīng)于預(yù)定氣缸的活塞被推回至壓縮沖程的下死點側(cè)。因而，對應(yīng)于預(yù)定氣缸的活塞不能越過壓縮沖程的上死點，并且發(fā)動機2的曲軸以相反方向被旋轉(zhuǎn)。
此后，對應(yīng)于預(yù)定氣缸的活塞移動至壓縮沖程的下死點，并且發(fā)動機2的曲軸46再次在0.3秒附近相反地旋轉(zhuǎn)。也就是，發(fā)動機2的曲軸以正常方向被旋轉(zhuǎn)。這是由于以下原因。也就是，此時，對應(yīng)于預(yù)定氣缸的活塞降低至壓縮沖程的下死點。在壓縮沖程中，進氣和排氣閥都處于閉合狀態(tài)，并且因此，隨著活塞降低至壓縮沖程的下死點，氣缸內(nèi)的容積逐漸變大。因此，在氣缸內(nèi)形成負壓力，并且這個負壓力逐漸變大。于是，對應(yīng)于預(yù)定氣缸的活塞再次被負壓力所引起的反作用力118在上死點的方向上返回。于是，發(fā)動機2的曲軸再次以正常方向被旋轉(zhuǎn)。
此后，發(fā)動機2具有的慣性能量從0.3秒附近逐漸降低，并且在過去0.6秒之后發(fā)動機2停止。于是，曲柄角停止位置收斂在90℃A至120℃A的范圍內(nèi)。如果曲柄角停止位置最終收斂在約90℃A至120℃A的曲柄角范圍內(nèi)，認為曲柄角被控制為停止在最佳曲柄角停止位置，并且停止控制是成功的。
如上所述，停止電動回轉(zhuǎn)時發(fā)電機轉(zhuǎn)數(shù)實現(xiàn)被預(yù)設(shè)在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，其中發(fā)動機在停止電動回轉(zhuǎn)之后顯示上述活動。發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的適當(dāng)范圍的上限是發(fā)動機的預(yù)定氣缸不能通過發(fā)動機2在該發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)時的慣性能量越過下一個上死點處的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)。這是因為當(dāng)停止電動回轉(zhuǎn)時發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)高于適當(dāng)范圍時，在停止電動回轉(zhuǎn)之后預(yù)定氣缸會越過下一個上死點，并且最終不會停止在最佳曲柄角停止位置，如圖6所示。另一方面，發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的適當(dāng)范圍的下限是，當(dāng)電動回轉(zhuǎn)在該發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)處被停止時，由壓縮反作用力116在相反方向旋轉(zhuǎn)的曲柄角能被氣缸內(nèi)的負壓由于反作用力118而再次轉(zhuǎn)到至正常方向時的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)。如果在停止電動回轉(zhuǎn)時發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)低于發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的下限，由壓縮反作用力116在相反方向旋轉(zhuǎn)的發(fā)動機不能再次轉(zhuǎn)到正常方向，并且最終發(fā)動機不能停止在最佳曲柄角停止位置的范圍內(nèi)停止。
如上所述，理解為，如果當(dāng)電動回轉(zhuǎn)被終止時發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)處于適當(dāng)范圍內(nèi)(例如，在約300rpm至500rpm的恒定范圍內(nèi))，那么曲柄角由發(fā)動機2的慣性能量停止在最佳曲柄角停止位置。因而，在本實施例中，在恒定空轉(zhuǎn)狀態(tài)下(例如約1400rpm)在預(yù)定定時進行燃料切斷之后，ECU 70通過在預(yù)定定時進行電動回轉(zhuǎn)而每次都保持發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)為恒定。這里，電動回轉(zhuǎn)的進行時間是在停止電動回轉(zhuǎn)之后保持發(fā)動機2慣性能量恒定的時間，即直到由電動回轉(zhuǎn)進行的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)在發(fā)動機的預(yù)定轉(zhuǎn)數(shù)NE2時變得恒定所需的時間。例如，進行時間可以是其中發(fā)動機2的曲軸旋轉(zhuǎn)兩次的時間。
在停止電動回轉(zhuǎn)之后，發(fā)動機2的恒定慣性能量被有效地利用來停止發(fā)動機。也就是，由發(fā)動機2的慣性能量操縱的對應(yīng)于預(yù)定氣缸的活塞首先接收出現(xiàn)在壓縮沖程的下死點處的壓縮反作用力116，并且然后接收出現(xiàn)在壓縮沖程的反作用力(由負壓力作用的反作用力)118。從而，發(fā)動機2的慣性能量被有效地消耗，并且曲柄角能被控制為處于最佳曲柄角停止位置。
應(yīng)當(dāng)說明的是，當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)在停止電動回轉(zhuǎn)之后在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)很高時，通過相應(yīng)于預(yù)定氣缸的活塞達到壓縮行程的上死點而接收的壓縮反作用力116變大，如同從圖6中能理解到的。然而，由于負壓力而在壓縮行程中的氣缸內(nèi)的反作用力118變小。從而，通過相對彼此操作這些正常和相反作用力，就能有效地吸收發(fā)動機的慣性能量。
另一方面，當(dāng)在停止電動回轉(zhuǎn)之后發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)很低時，通過相應(yīng)于預(yù)定氣缸的活塞達到壓縮行程的上死點而接收的壓縮反作用力116變小，如同從圖6中能理解到的。然而，由于通過負壓力而將活塞帶到上死點側(cè)的反作用力118變大。從而，通過相對彼此操作這些正常和相反作用力，就能有效地吸收發(fā)動機的慣性能量。
也就是，當(dāng)首先接收的反作用力(壓縮反作用力)116很大時，隨后接收的反作用力(由負壓力導(dǎo)致出現(xiàn)的反作用力)118就很小。另一方面，當(dāng)首先接收的反作用力(壓縮反作用力)116很小時，隨后接收的反作用力(由負壓力導(dǎo)致出現(xiàn)的反作用力)118就很大。根據(jù)實施例，如果在停止電動回轉(zhuǎn)之后發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)處于適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)(即使轉(zhuǎn)數(shù)在該范圍內(nèi)很高或很低)，通過相對彼此操作壓縮反作用力和由于負壓力導(dǎo)致出現(xiàn)的反作用力，發(fā)動機2的慣性能量能彼此抵消。因此，曲柄角能被迅速可靠地控制到最佳曲柄角停止位置。當(dāng)曲柄角能被控制到最佳曲柄角停止位置時，電動發(fā)電機3能通過最小的輸出扭矩(起動負荷)進行發(fā)動機2的自動重新起動。從而，能改進發(fā)電機2的起動性能。
以下將結(jié)合圖7解釋根據(jù)這個實施例的發(fā)動機停止控制的流程。圖7是根據(jù)第一實施例的發(fā)動機停止控制的流程圖。應(yīng)當(dāng)說明的是，以下所述的發(fā)動機停止控制由檢測如圖2所示的各種傳感器的輸出信號的ECU 70進行。
首先，ECU 70基于油門開口傳感器76的檢測信號判斷油門是否關(guān)閉(步驟S1)。當(dāng)油門關(guān)閉時，發(fā)電機轉(zhuǎn)數(shù)變?yōu)榭辙D(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)，如圖5中時刻t0至t1所示。然后，ECU 70基于制動開關(guān)78的輸出判斷制動器是否打開(步驟S2)。當(dāng)制動器打開時，ECU 70進行燃料切斷(步驟S3)，并且發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)如圖5中時刻t1至t2所示那樣下降。
當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)下降時，ECU 70基于發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)傳感器80的輸出監(jiān)視發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)NE，并判斷是否發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)NE達到預(yù)定的電動機設(shè)定轉(zhuǎn)數(shù)NE2(步驟S4)。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)NE達到電動機預(yù)定轉(zhuǎn)數(shù)NE2時，ECU 70如圖5所示將發(fā)動機的驅(qū)動力切換到電動發(fā)電機3，并起動電動回轉(zhuǎn)(步驟S5)。ECU 70持續(xù)電動回轉(zhuǎn)預(yù)定時間(步驟S6)。在持續(xù)電動回轉(zhuǎn)預(yù)定時間之后，這個時間等于圖5中從t2至t3，停止電動回轉(zhuǎn)(步驟S7)。當(dāng)電動回轉(zhuǎn)停止時，發(fā)動機在該時刻通過相應(yīng)于發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的慣性能量而轉(zhuǎn)動。如上所解釋，通過氣缸內(nèi)的壓縮反作用力和負壓力的反作用力，旋轉(zhuǎn)的反向出現(xiàn)兩次，并且最終發(fā)動機停止在最佳曲柄角停止位置。
優(yōu)選地，步驟S7的電動回轉(zhuǎn)在預(yù)定的氣缸達到上死點時或在預(yù)定的氣缸經(jīng)過上死點之后的時刻停止。這是因為，當(dāng)電動回轉(zhuǎn)在上死點之前停止時，有可能曲軸的旋轉(zhuǎn)被鎖定在該位置。
(第一應(yīng)用實例)以下將給出對于根據(jù)這個實施例的發(fā)動機停止控制的應(yīng)用實例的描述。在這個實施例中，當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)NE達到電動機設(shè)定轉(zhuǎn)數(shù)NE2時，執(zhí)行電動回轉(zhuǎn)預(yù)定的時間，以使得當(dāng)電動回轉(zhuǎn)停止時發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)NE變?yōu)轭A(yù)定的電動機設(shè)定轉(zhuǎn)數(shù)NE2。然而，電動發(fā)電機3的輸出可能會由于動力供應(yīng)單元(電池)的損耗而變小，并且發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)在停止電動回轉(zhuǎn)時可能會低于電動機設(shè)定轉(zhuǎn)數(shù)NE2。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)低于電動機設(shè)定轉(zhuǎn)數(shù)NE2時，發(fā)動機不能停止在最佳曲柄角停止位置，因為不能獲得計劃的慣性能量。因此，在那種情況下，通過驅(qū)動電動發(fā)電機3增加修正扭矩，甚至是在通常的電動回轉(zhuǎn)停止定時之后。從而，就可以對由于降低的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)所導(dǎo)致不足夠的慣性能量進行補充并且發(fā)動機停止在最佳曲柄角停止位置。
具體地，有兩種增加修正扭矩的方法。圖8中的流程圖示出了第一種方法。在圖8中，步驟S1至S6與圖7中的發(fā)電機停止控制相同。在電動回轉(zhuǎn)在步驟S5和S6執(zhí)行預(yù)定時間之后，ECU 70判斷發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)NE是否低于電動機設(shè)定轉(zhuǎn)數(shù)NE2(步驟S10)，當(dāng)其較低時，電動回轉(zhuǎn)并不立即停止并且通過電動發(fā)動機3增加修正扭矩(步驟S11)。在這種情況下，電動發(fā)動機3以能獲得需要的修正扭矩的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)被驅(qū)動。在發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)NE達到電動機設(shè)定轉(zhuǎn)數(shù)NE2的狀況下，停止電動回轉(zhuǎn)(步驟S12)。
圖9中的流程圖示出了第二種方法。在圖9中，步驟S1至S7與圖7中的發(fā)電機停止控制相同。在步驟S7停止電動回轉(zhuǎn)之后，ECU 70檢測電動回轉(zhuǎn)將被停止處的上死點處的曲柄角，并判斷曲柄角是否低于預(yù)定值(例如140℃A)(步驟S15)，當(dāng)曲柄角低于電動回轉(zhuǎn)將被停止處的上死點時，曲柄角在氣缸下一個上死點處并不處于如圖6所示的適當(dāng)范圍內(nèi)。因此，判斷發(fā)動機不能停止在最佳曲柄角停止位置，并通過電動發(fā)電機3增加修正扭矩(步驟S16)。
如上所解釋，根據(jù)第一應(yīng)用實例，如果發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)在停止電動回轉(zhuǎn)之后低于電動機設(shè)定轉(zhuǎn)數(shù)，通過電動發(fā)電機3增加修正扭矩以可靠的執(zhí)行停止控制。
(第二應(yīng)用實例)第二應(yīng)用實例涉及根據(jù)上述第一實施例在發(fā)動機停止控制期間要求起動發(fā)動機時的過程。應(yīng)當(dāng)說明的時，例如，當(dāng)駕駛員釋放制動器，或當(dāng)從制動操作過去預(yù)定時間之后，或當(dāng)油門起動時等，在空轉(zhuǎn)停止期間要求重新起動發(fā)動機。
首先，參考圖7的流程圖，當(dāng)在發(fā)動機停止控制中的燃料切斷期間要求起動發(fā)動機時，ECU 70可取消燃料切斷并重新起動燃料噴射。在這種情況下，如果發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)低于預(yù)定的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)，優(yōu)選地通過電動發(fā)電機3進行驅(qū)動力的協(xié)助以改進起動性能。
然后，當(dāng)在發(fā)動機停止控制中的電動回轉(zhuǎn)(步驟S5)期間要求起動發(fā)動機時，ECU 70可重新起動燃料噴射并持續(xù)進行電動回轉(zhuǎn)以保持發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)，并將驅(qū)動源從電動發(fā)電機3切換至發(fā)動機2。
另一方面，當(dāng)在停止電動回轉(zhuǎn)之后要求起動發(fā)動機時，優(yōu)選地，在通過如計劃那樣進行停止控制以使發(fā)動機一次停止在最佳曲柄角停止位置之后進行重新起動。這是因為可能會發(fā)生不確定的因素。不確定因素的一個例子是，如果在停止電動回轉(zhuǎn)之后通過利用電動發(fā)電機進行控制，發(fā)動機停止在最佳曲柄角停止位置之外的位置處，并且下次重新起動需要大的扭矩。
如上所述，在第二應(yīng)用實例中，當(dāng)在發(fā)動機停止控制期間要求起動發(fā)動機時，如果相應(yīng)于發(fā)動機停止控制階段進行適當(dāng)?shù)奶幚恚梢匝杆倏煽康捻憫?yīng)于發(fā)動機起動要求。
在要求起動發(fā)動機時，甚至在電動回轉(zhuǎn)期間也可以重新起動燃料噴射，因為不再需要發(fā)動機停止控制。相反地，優(yōu)選地，在發(fā)動機停止控制期間抑制燃料噴射，除非要求了發(fā)動機起動。其原因如下。如果甚至在發(fā)動機停止控制持續(xù)時進行燃料噴射，由于通過爆發(fā)能量所引起發(fā)動機轉(zhuǎn)速的增加，很難控制發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)。因此，很難保持發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)恒定，即在停止電動回轉(zhuǎn)時保持發(fā)動機慣性能量恒定。
(第三應(yīng)用實例)第三應(yīng)用實例涉及下述情況中的一種過程，其中即使進行上述發(fā)動機停止控制，發(fā)動機的慣性能量在停止電動回轉(zhuǎn)之后會變得比預(yù)期的大，并且預(yù)期發(fā)動機的位置越過通常不能通過壓縮反作用力越過的上死點。根據(jù)第一實施例的發(fā)動機停止控制，通過在利用電動回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動發(fā)動機的轉(zhuǎn)數(shù)保持為預(yù)定電動機設(shè)定轉(zhuǎn)數(shù)之后停止電動回轉(zhuǎn)，發(fā)動機一直由相同的慣性能量停止。在停止電動回轉(zhuǎn)之后，如參照圖6所解釋的，曲柄角不能越過下一個上死點，并且曲柄角最終由反作用力停止在預(yù)定的最佳曲柄角停止位置。
然而，在停止電動回轉(zhuǎn)之后，如果期望通過比預(yù)期的大的發(fā)動機慣性能量使曲柄角越過下一個下死點，由于某一原因，利用電動發(fā)電機3在相反旋轉(zhuǎn)方向上通過驅(qū)動發(fā)動機進行制動操作。從而，能通過降低慣性能量使發(fā)動機停止在計劃的最佳曲柄角停止位置。另一方面，如果仍然期望不管進行上述制動操作，曲柄角越過下一個上死點，曲軸在正常旋轉(zhuǎn)方向上的旋轉(zhuǎn)由電動發(fā)電機3協(xié)助來越過下一個上死點。此后，發(fā)動機停止控制可以從電動回轉(zhuǎn)步驟重新進行。
ECU 70能基于發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的數(shù)值、曲柄角的變化、變速范圍、油和水溫度、進氣管內(nèi)的負壓力等判斷曲柄角是否越過下一個上死點。例如，當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)高于計劃時，或者曲柄角的變化太大時，其能判斷曲柄角很可能可以越過下一個上死點。
圖10示出了根據(jù)這個應(yīng)用實例的發(fā)動機停止控制的流程圖。在圖10中，直到電動回轉(zhuǎn)停止的步驟S1至S7與圖7所示第一實施例的過程相同。在停止電動回轉(zhuǎn)之后，ECU 70基于檢測結(jié)果(比如上述發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù))判斷是否曲柄角越過下一個上死點(步驟S20)。如果判斷曲柄角越過下一個上死點，ECU 70通過電動發(fā)電機3進行制動操作，并且再次判斷是否曲柄角仍越過下一個上死點(步驟S22)。如果判斷即使在制動操作之后曲柄角仍能越過下一個上死點，ECU 70通過電動發(fā)電機3在正常方向上進行協(xié)助，并且返回至步驟S5以從電動回轉(zhuǎn)再次嘗試這個過程。
如上所述，在這個實例中，當(dāng)如計劃進行發(fā)動機停止控制時，如果判斷曲柄角由于一定原因越過下一個上死點，通過利用電動發(fā)動機3進行制動操作和輔助操作等能改進停止位置控制的可靠性。
(第四應(yīng)用實例)第四應(yīng)用實例是將上述發(fā)動機停止控制中的空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)考慮在內(nèi)的過程。在上述發(fā)動機停止控制中，當(dāng)使油門關(guān)閉時，發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)變?yōu)榭辙D(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)NE1，如圖5所示。這里，ECU 70檢查空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)NE1，并且當(dāng)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)NE1大于預(yù)定轉(zhuǎn)數(shù)(例如，指定為NE3)時不進行發(fā)動機停止控制。具體地，當(dāng)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)NE1大于發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)NE3時，ECU70不將燃料切斷信號(發(fā)動機停止允許信號)設(shè)置到H級，并且不進行燃料切斷。其原因如下。當(dāng)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)NE1太高時，由于從燃料切斷直到發(fā)動機停止的時間段變得更長，進氣管內(nèi)的負壓力幾乎等于大氣壓力，并且負壓力不足。于是，通過電動發(fā)電機3的電動回轉(zhuǎn)的負荷增加，發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的控制變得不穩(wěn)定，并且最終有可能發(fā)動機不停止在最佳位置。因此，ECU 70檢測空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)NE1，并且當(dāng)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)大于預(yù)定的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)NE3時不會輸出燃料切斷信號，以避免上述停止控制的失敗。
另一方面，當(dāng)檢測的空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)小于預(yù)定值(例如，指定為NE4)時，ECU 70增加用于噴射的燃料而不立即進行燃料切斷，從而增加發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)，即使起動了制動。然后，當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)變得大于預(yù)定值NE4時，ECU 70輸出燃料切斷信號，并進行燃料切斷，并且之后進行發(fā)動機停止控制。如果當(dāng)油門關(guān)閉時空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)太低，進氣管內(nèi)的負壓力在停止發(fā)動機時刻附近仍然很大。于是，壓縮反作用變小，可以預(yù)期很難用慣性能量使發(fā)動機停止在最佳位置。因此，當(dāng)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)小于預(yù)定值NE4時，首先，通過增加燃料噴射量使發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)增加至預(yù)定值NE4，并且隨后停止電動回轉(zhuǎn)以進行發(fā)動機停止控制。
結(jié)合圖11中的流程圖解釋上述過程。在圖11中，步驟S1至S7基本上與圖7所示第一實施例的基本發(fā)動機停止控制的過程相同。在圖11中，在于步驟S2中起動制動之后，ECU 70檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)(空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù))(步驟S2-1)，并判斷檢測數(shù)值適當(dāng)、或大于預(yù)定值NE3或小于預(yù)定值NE4(步驟S-2)。當(dāng)檢測數(shù)值適當(dāng)時，過程轉(zhuǎn)到步驟S3，并且進行燃料切斷以繼續(xù)發(fā)動機停止控制。另一方面，當(dāng)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)過高時，也就是高于預(yù)定值NE3時，過程轉(zhuǎn)到步驟S-1以等待空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)降低，或取消發(fā)動機停止控制本身(步驟S2-4)。即使取消了發(fā)動機停止控制，其也只是意味著不進行車輛的空轉(zhuǎn)停止，并且沒有特別的問題。當(dāng)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)低于預(yù)定值NE4時，ECU 70增加燃料噴射量(步驟S2-3)，并將發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)增加到適當(dāng)?shù)臄?shù)值。此后，進行燃料切斷(步驟S3)。
如上所解釋的，在第四應(yīng)用實例中，當(dāng)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)在油門關(guān)閉之后太高和太低時能增大成功地進行發(fā)動機停止控制的可能性。
(第五應(yīng)用實例)第五應(yīng)用實例基于根據(jù)第一實施例的發(fā)動機停止控制并用來在電動回轉(zhuǎn)期間通過統(tǒng)一遭受燃料切斷的氣缸而縮短電動發(fā)動機的激勵時間。具體地，在進行第一預(yù)定數(shù)值的發(fā)動機停止控制時，遭受燃料切斷的氣缸是隨機確定的，并且通過對確定的氣缸進行燃料切斷來執(zhí)行根據(jù)第一實施例的發(fā)動機停止控制。此時，對每個氣缸記錄電動發(fā)動機的實際激勵時間。在進行預(yù)定數(shù)值的發(fā)動機停止控制之后，根據(jù)直到那時的記錄，對具有發(fā)電機的最短激勵時間的氣缸進行燃料切斷。
因而，如果在發(fā)動機2中的多個氣缸之中由特定的氣缸進行燃料切斷，能使電動發(fā)電機的激勵時間最短。
應(yīng)當(dāng)說明的是，遭受燃料切斷的氣缸不僅能通過上述電動機激勵時間來確定，也能通過將空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)、變速范圍、過去的停止位置、由空氣壓力所引起的氣缸壓力估計結(jié)果、油和水溫度等考慮在內(nèi)來確定。
(第二實施例)以下將描述本發(fā)明的第二實施例。在上述第一實施例中，在空轉(zhuǎn)停止時，在進行發(fā)動機的燃料切斷之后通過電動回轉(zhuǎn)將發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)保持在預(yù)定范圍內(nèi)。然后，停止電動回轉(zhuǎn)，并且發(fā)動機被慣性能量控制在最佳停止位置。
相反，在第二實施例中，預(yù)設(shè)石發(fā)動機停止在最佳停止位置時發(fā)動機理想轉(zhuǎn)數(shù)的轉(zhuǎn)變。在燃料切斷之后，在監(jiān)視發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的同時，隨著所出現(xiàn)的要求將發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)數(shù)控制為遵循發(fā)動機的理想轉(zhuǎn)數(shù)，通過電動發(fā)動機進行制動和輔助操作。
圖12示出了根據(jù)第二實施例在發(fā)動機停止控制期間發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的轉(zhuǎn)變實例。在圖12的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)曲線中，實線120表示本實施例中發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的理想轉(zhuǎn)變，虛線130發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的實際轉(zhuǎn)變。在本實施例中，由電動發(fā)電機進行協(xié)助/制動操作以使得發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)數(shù)遵從發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的理想轉(zhuǎn)變線120。應(yīng)當(dāng)說明的是，“協(xié)助”是通過電動發(fā)電機在發(fā)動機的正常旋轉(zhuǎn)方向上給出驅(qū)動力，“制動”是通過電動發(fā)電機在發(fā)動機的相反旋轉(zhuǎn)方向上給出驅(qū)動力。
在圖12中，在時刻t0關(guān)閉車輛的油門，在時刻t1起動制動，并且ECU 70進行燃料切斷。盡管發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)在燃料切斷之后自動地降低，但是ECU 70通過持續(xù)地監(jiān)視發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)來判斷發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)是否處于發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的理想轉(zhuǎn)變線120上。當(dāng)發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)數(shù)偏離發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的理想轉(zhuǎn)變線120時，ECU 70通過驅(qū)動電動發(fā)電機3進行協(xié)助或制動操作以通過增大或降低發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)數(shù)使之遵循發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的理想轉(zhuǎn)變線120。最后，通過在發(fā)動機的預(yù)定轉(zhuǎn)數(shù)處移除通過電動發(fā)電機3產(chǎn)生的驅(qū)動力，通過利用慣性能量使發(fā)動機停止在最佳曲柄角停止位置。
根據(jù)該方法，如果預(yù)設(shè)發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的理想轉(zhuǎn)變線以使得發(fā)動機極有可能能停止在最佳曲柄角停止位置，并且通過電動發(fā)電機的協(xié)助/制動操作使發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)數(shù)被控制為遵循該轉(zhuǎn)變線，能穩(wěn)定地進行發(fā)動機停止控制。由于發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)由電動發(fā)電機實時地控制，能實現(xiàn)穩(wěn)定的發(fā)動機停止控制，即使發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)由于一定的臨時原因而不穩(wěn)定。
圖13示出了根據(jù)第二實施例的發(fā)動機停止控制的流程圖。在圖13中，步驟S51至S53與圖7所示第一實施例的發(fā)動機停止控制的步驟S1至S3相同。在進行燃料切斷時，ECU 70檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)，并將發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)與由發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的理想轉(zhuǎn)變線120所設(shè)定的發(fā)動機理想轉(zhuǎn)數(shù)相比較(步驟S54)。當(dāng)發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)數(shù)低于發(fā)動機理想轉(zhuǎn)數(shù)時，通過電動發(fā)電機3進行輔助操作(步驟S55)。當(dāng)發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)數(shù)高于發(fā)動機理想轉(zhuǎn)數(shù)時，通過電動發(fā)電機3進行制動操作(步驟S56)。當(dāng)發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)數(shù)適當(dāng)時，不進行由電動發(fā)電機3進行的驅(qū)動。這樣，發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)數(shù)被控制為遵循發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的理想轉(zhuǎn)變線120，并且當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)達到預(yù)定的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)時(步驟S57是)，停止電動回轉(zhuǎn)(步驟S58)。此后，發(fā)動機由發(fā)動機的慣性能量停止在最佳曲柄角停止位置。
(第三實施例)
第三實施例基于發(fā)動機停止控制并且通過取消盡可能多的能量負荷來改進控制準(zhǔn)確度。這個實施例能應(yīng)用于第一和第二實施例。
如果在根據(jù)本發(fā)明進行發(fā)動機停止控制時發(fā)動機負荷，比如輔助機等，很大，通過空轉(zhuǎn)停止得到的燃料消耗改進作用就變低，因為用于控制發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的能量很大。而且，如果存在著任何發(fā)動機負荷，那么發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)就會根據(jù)負荷的變化而變化。于是，發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的控制就不穩(wěn)定，并且最后發(fā)動機停止控制失敗的可能性就會變得較高。因此，在本實施例中，在開始發(fā)動機停止控制時，使發(fā)動機負荷盡可能地小。
“發(fā)動機負荷”包括各種負荷，例如空調(diào)、電動轉(zhuǎn)向、前燈等。也就是，隨著減小發(fā)動機負荷的過程，例如，抑制發(fā)電機所產(chǎn)生的動力、關(guān)閉前燈和抑制空調(diào)運行都包括在內(nèi)。座位影響發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的因素，設(shè)在發(fā)動機中用于調(diào)節(jié)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)的控制閥(稱作“ISC”)的打開/關(guān)閉控制、和電子節(jié)流控制也包括在發(fā)動機負荷中。
如上所述，通過在進行發(fā)動機停止控制時使發(fā)動機負荷盡可能地小，能高準(zhǔn)確度地控制發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)，并且能更可靠地進行發(fā)動機停止控制。而且，能降低控制發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)所需的能量。具體地，在第一實施例中，通過使發(fā)動機負荷很小，能改進通過電動回轉(zhuǎn)控制發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的準(zhǔn)確度。在第二實施例中，通過驅(qū)動電動發(fā)電機能改進使發(fā)動機實際轉(zhuǎn)數(shù)遵循發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的理想轉(zhuǎn)變線的準(zhǔn)確度。
圖14示出了本實施例應(yīng)用于第一實施例的情況下的過程流程圖的實例。圖14中的步驟S1至S7與圖7所示的第一實施例的發(fā)動機停止控制相同，并且本實施例與第一實施例的不同之處只是在于插入了步驟S2-6。也就是，當(dāng)在步驟S2檢測制動操作時，ECU 70進行用于減小發(fā)動機負荷的上述過程(步驟S2-6)，并且通過進行燃料切斷控制發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)。從而，能高準(zhǔn)確度地進行發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的控制。
應(yīng)當(dāng)說明的是，當(dāng)本實施例應(yīng)用于第二實施例時，圖14中所示的步驟S2-6的過程也可以添加在圖13的步驟S52之后。
盡管在上述實例中燃料切斷是在制動操作時進行，也可以在其它定時進行發(fā)動機停止控制中的燃料切斷。
如上所解釋的，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機停止控制，通過在空轉(zhuǎn)停止時間用電動發(fā)動機控制發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)，發(fā)動機通過利用發(fā)動機的慣性能量而停止在最佳曲柄角停止位置。因此，能改進發(fā)動機停止控制的準(zhǔn)確度，并且也減小了停止控制所需的能量。
以下將描述根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機停止和起動控制。本發(fā)明的發(fā)動機停止和起動控制使得能進行發(fā)動機的提前點火起動。
根據(jù)前述發(fā)動機停止控制，可以估計，在發(fā)動機實際停止之前，在發(fā)動機停止時每個氣缸停止在哪個沖程。如圖5所示，在上述發(fā)動機停止控制中，在燃料切斷之后提供預(yù)定的電動回轉(zhuǎn)時期以將發(fā)動機2的轉(zhuǎn)數(shù)保持在預(yù)定的轉(zhuǎn)數(shù)，從而使發(fā)動機2所具有的慣性能量在該時間點處保持恒定，并且此后結(jié)束電動回轉(zhuǎn)以移除發(fā)動機2的驅(qū)動力從而停止發(fā)動機2。因此，在結(jié)束電動回轉(zhuǎn)之后發(fā)動機2轉(zhuǎn)動多少次取決于結(jié)束電動回轉(zhuǎn)時發(fā)動機2所具有的慣性能量，也就是由電動回轉(zhuǎn)所保持的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)、電動回轉(zhuǎn)時期等。相反地，由于在電動回轉(zhuǎn)期間轉(zhuǎn)數(shù)保持恒定，在結(jié)束電動回轉(zhuǎn)之后，發(fā)動機(即曲軸)停止之前發(fā)動機旋轉(zhuǎn)的次數(shù)就一直變得恒定。
因此，如果利用前述凸輪角傳感器92等通過氣缸識別檢測到起動電動回轉(zhuǎn)時每個氣缸屬于哪個沖程，就能估計在電動回轉(zhuǎn)進行預(yù)定的電動回轉(zhuǎn)時期之后發(fā)動機最終停止時每個氣缸處于哪個沖程。例如，如果在結(jié)束電動回轉(zhuǎn)時的慣性能量，即結(jié)束電動回轉(zhuǎn)時的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)被確定為使得，例如，在結(jié)束電動回轉(zhuǎn)時處于特定沖程的某一氣缸能越過下一個壓縮上死點，但是不能越過第二壓縮上死點，那么當(dāng)發(fā)動機2停止時該氣缸就處于壓縮沖程。從電動回轉(zhuǎn)時期就能得知在電動回轉(zhuǎn)時期發(fā)動機2旋轉(zhuǎn)多少次。因此，基于電動回轉(zhuǎn)停止時或電動回轉(zhuǎn)起動時每個氣缸的沖程信息以及表示在結(jié)束電動回轉(zhuǎn)之后發(fā)動機2被慣性能量轉(zhuǎn)動多少次的信息，ECU 70能估計，在進行發(fā)動機停止控制期間，發(fā)動機停止時每個氣缸處于哪個沖程。在以后將描述的本發(fā)明的發(fā)動機2的停止和起動控制中，通過利用估計結(jié)果在發(fā)動機停止之前將空氣-燃料混合物引入和密封在被估計為在發(fā)動機停止之后處于特定沖程的氣缸內(nèi)。
以下，將描述根據(jù)本發(fā)明的提前點火起動的發(fā)動機的停止和起動控制。
(第四實施例)第四實施例是，在前述最佳曲柄角停止位置進行發(fā)動機停止控制時通過事先對估計為在發(fā)動機停止時停止在壓縮沖程的氣缸進行燃料噴射以將混合物密封在燃燒室中，以及通過在發(fā)動機起動時除了利用電動發(fā)電機搖動之外還點火混合物，進行發(fā)動機2的提前點火起動。
首先，將解釋本實施例的基本原理。在第一種方法中，例如，在發(fā)動機停止(比如空轉(zhuǎn)停止)時，進行前述的發(fā)動機停止控制并且估計每個氣缸在發(fā)動機停止時處于哪個沖程。因而，確定了估計為當(dāng)發(fā)動機停止時處于壓縮沖程的氣缸。通過前述方法，能估計出發(fā)動機停止時每個氣缸處于哪個沖程。
在第一方法中的口噴型發(fā)動機中，由于在發(fā)動機停止期間處于壓縮沖程的氣缸內(nèi)，進氣和排氣閥通常都處于閉合狀態(tài)，和所謂的直噴型發(fā)動機不同，混合物在發(fā)動機停止后不能被引入氣缸的燃燒室。因此，為了在發(fā)動機停止時將混合物引入并密封在估計將處于壓縮沖程的氣缸(下文中也稱作“停止時壓縮沖程氣缸”)的燃燒室內(nèi)，在氣缸的進氣沖程時事先進行燃料噴射是必要的。因此，當(dāng)例如#3氣缸被估計為在發(fā)動機停止時處于壓縮沖程時，ECU 70在壓縮沖程之前的進氣沖程進行氣缸的燃料噴射，并實現(xiàn)將混合物密封在燃燒室內(nèi)。在進行這種燃料噴射的時間點，發(fā)動機并未停止，并且處于進氣沖程的氣缸的燃燒室內(nèi)部處于負壓力之下。因此，包含噴射入進氣口的燃料的混合物能被可靠地引入燃燒室。于是，完成了發(fā)動機停止控制，并且當(dāng)發(fā)動機停止時，混合物被密封在停止時壓縮沖程氣缸(本例中為#3氣缸)的燃燒室內(nèi)。
在發(fā)動機起動時，ECU 70通過電動發(fā)電機3進行搖動，并且點火停止時壓縮沖程氣缸(#3氣缸)以產(chǎn)生爆發(fā)能量從而旋轉(zhuǎn)曲軸，由此能進行發(fā)動機2的提前起動。
因而密封在停止時壓縮沖程氣缸內(nèi)的混合物在發(fā)動機停止時基于發(fā)動機停止控制期間的A/F傳感器輸出具有有利的空氣-燃料比，即在發(fā)動機停止之前。而且，如同在前述發(fā)動機停止控制的描述中所述，由于發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)在發(fā)動機被停止之前通過利用慣性能量而被立即反向，密封的混合物就會通過活塞在燃燒室內(nèi)受到重復(fù)的壓縮和膨脹，并且處于空氣和燃料被很好地混合的狀態(tài)。而且，在發(fā)動機停止之后發(fā)動機仍處于加熱了的狀態(tài)，并且因此混合物通過從氣缸接收熱而在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生對流，這促進了空氣和燃料的混合。因為這些原因，霧化的均勻混合物保持在燃燒室內(nèi)，并且混合物處于易于點火的狀態(tài)。因此，在發(fā)動機起動時混合物通過點火而被平穩(wěn)地燃燒，并且能實現(xiàn)發(fā)動機的提前起動。
以下將結(jié)合圖15至18詳細解釋第四實施例。首先，將給出依照本發(fā)明根據(jù)發(fā)動機起動和停止控制的第四實施例用于提前點火起動的停止控制方法的描述。圖15示出了根據(jù)本實施例的停止控制的實例，圖16是其流程圖。
圖15是示出每個氣缸恰好在發(fā)動機停止之前狀態(tài)的沖程圖，以及相應(yīng)于沖程圖的時間圖。在圖15中，停止時壓縮沖程氣缸假定為#3氣缸。在第一種方法種，描述了四氣缸發(fā)動機的實例，但是本發(fā)明的應(yīng)用并不限于此。發(fā)動機2的點火順序是，例如，#1氣缸-#3氣缸-#4氣缸-#2氣缸，但是本發(fā)明的應(yīng)用并不限于此。
這里的發(fā)動機停止控制基本上與上述結(jié)合圖5和圖6的解釋相同。也就是，在駕駛員釋放油門之后，在制動時(時刻t1)打開燃料切斷信號，并進行燃料切斷。于是，通常在時刻t1之后并不進行燃料切斷。此后，當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)降低到預(yù)定值時，在時刻t2打開MG驅(qū)動信號，并起動電動回轉(zhuǎn)。在過去預(yù)定時間之后，在時刻t3結(jié)束電動回轉(zhuǎn)，并且此后發(fā)動機顯示了突入6所示的活動并在t4時刻停止。發(fā)動機停止之處的位置在圖15種由虛線示出為實際的停止位置。
在發(fā)動機停止?fàn)顟B(tài)，作為停止時壓縮沖程氣缸的#3氣缸處于壓縮沖程。ECU 70已經(jīng)在發(fā)動機停止控制期間估計到這個，例如，在起動電動回轉(zhuǎn)時。ECU 70在恰好處于發(fā)動機停止之前的進氣沖程對作為停止時壓縮沖程氣缸的#3氣缸進行燃料噴射(參加箭頭210)。也就是，如同結(jié)合燃料切斷信號已知的，盡管燃料切斷不是通常那樣在燃料切斷信號的等級變化之后進行，燃料切斷被暫時中斷并且燃料只是在停止時壓縮沖程氣缸屬于恰好在發(fā)動機停止之前的進氣沖程之時才被例外地噴射(時刻t5至t6)，以將混合物引入并密封在停止時壓縮沖程氣缸內(nèi)。于是，混合物被密封在當(dāng)發(fā)動機停止時處于壓縮沖程的#3氣缸內(nèi)。在t4時刻在發(fā)動機附近，ECU 70打開點火切斷信號，并在所有氣缸內(nèi)停止點火。
以下將結(jié)合圖16解釋以這樣的方式在發(fā)動機停止之后進行的起動控制。圖16是示出發(fā)動機停止控制之后的發(fā)動機2的起動控制的一個例子的沖程圖。圖16所示的實際停止位置與圖15所示的實際停止位置相同。
如圖8所示，#4氣缸在實際停止位置處處于進氣沖程。因此，為了進行發(fā)動機2的提前起動，ECU 70在建立發(fā)動機起動條件時關(guān)閉燃料切斷信號，并將燃料噴射通過EFI進入處于進氣沖程的#4氣缸的燃燒室(參見箭頭220)。
在實際停止位置，#3氣缸如上所述處于壓縮沖程，并且混合物密封在#3氣缸的燃燒室內(nèi)。因此，ECU 70點火密封在#3氣缸的燃燒室內(nèi)的混合物以轉(zhuǎn)動曲軸(參見箭頭221)。具體地，ECU 70在建立發(fā)動機起動條件時將點火切斷信號從打開轉(zhuǎn)到關(guān)閉，并在#3氣缸達到壓縮上死點時將點火指令信號傳遞給點火器。通過這樣，ECU 70通過此時所產(chǎn)生的燃燒壓力轉(zhuǎn)動曲軸。此后，如通常那樣進行燃料噴射和點火。
如上所述，根據(jù)第四實施例，在發(fā)動機起動時刻，在發(fā)動機停止時刻被密封在停止時壓縮沖程氣缸內(nèi)的混合物被燃燒以產(chǎn)生爆發(fā)能量從而驅(qū)動曲軸，除了通過電動發(fā)電機的搖動之外。因而，實現(xiàn)了發(fā)動機2的提前起始爆發(fā)，并且發(fā)動機能被快速地起動。
以下，將結(jié)合圖17將是根據(jù)第四實施例的停止控制的流程圖。ECU 70基本上基于來自各個傳感器的輸出信號進行控制。
按順序，在步驟71，ECU 70通過監(jiān)視制動踏板的輸出信號狀態(tài)來判斷是否滿足了發(fā)動機停止條件以及是否發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)等于作為判定標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)定發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)。具體地，當(dāng)與制動踏板互鎖的制動開關(guān)處于打開狀態(tài)并且發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)處于發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)預(yù)定范圍(例如約0rpm)之內(nèi)時，ECU 70基于來自對這些狀態(tài)進行檢測的傳感器的輸出信號判斷滿足了發(fā)動機停止條件(步驟S71是)。從而，過程轉(zhuǎn)到步驟S72。另一方面，當(dāng)制動開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)并且發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)不處于發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)預(yù)定范圍(例如約0rpm)之內(nèi)時，ECU 70基于來自對這些狀態(tài)進行檢測的傳感器的輸出信號判斷沒有滿足發(fā)動機停止條件(步驟S71否)。因此，直到滿足發(fā)動機停止條件，否則過程不會轉(zhuǎn)到步驟S72。
接著，在步驟S72，ECU 70對每個氣缸進行燃料切斷。在步驟S73，ECU 70通過將發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)與預(yù)定的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)相比較來判斷是否有可能起動電動回轉(zhuǎn)。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)變得小于預(yù)定的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)時，過程轉(zhuǎn)到步驟S74，ECU 70經(jīng)由電動機控制單元4驅(qū)動電動發(fā)電機3以起動電動回轉(zhuǎn)(步驟S73是)。具體地，ECU 70將相應(yīng)于預(yù)定電動回轉(zhuǎn)進行時間的指令信號發(fā)動至電動機控制單元4，并且電動機控制單元4基于指令信號控制電動發(fā)電機3。從而，電動回轉(zhuǎn)進行預(yù)定的時間段。另一方面，當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)大于預(yù)定的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)時，過程不轉(zhuǎn)到步驟S74，直到發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)變得小于預(yù)定的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)(步驟S73否)。
接著，在步驟S75，如上所述，ECU 70基于起動電動回轉(zhuǎn)的時刻和上述預(yù)定的電動回轉(zhuǎn)進行時期的氣缸判斷信號估計停止時壓縮沖程氣缸。應(yīng)當(dāng)說明的是，在本實施例中，ECU 70估計#3氣缸將是停止時壓縮沖程氣缸。此后，為了在處于恰好發(fā)動機停止之前的發(fā)動機進氣沖程進行燃料噴射，ECU 70持續(xù)地基于來自凸輪角傳感器92的輸出信號檢測#3氣缸處于哪個沖程。在步驟S76，ECU 70判斷是否停止時壓縮沖程氣缸(即#3氣缸)處于進氣沖程。當(dāng)#3氣缸處于進氣沖程時，過程轉(zhuǎn)到步驟S77(步驟S76是)。另一方面，當(dāng)#3氣缸并不處于進氣沖程時，過程不會轉(zhuǎn)到步驟S77直到#3氣缸達到進氣沖程(步驟S76否)。
接著，在步驟77，ECU 70由EFI向停止時壓縮沖程氣缸的燃燒室(即處于進氣沖程的#3氣缸的燃燒室)進行預(yù)定量的燃料噴射。在完成燃料噴射時(步驟S78是)，過程轉(zhuǎn)到步驟S79。
接著，在步驟79，當(dāng)ECU 70檢測到來自電動機控制單元4的電動回轉(zhuǎn)停止指令信號時，過程轉(zhuǎn)到步驟S80以停止電動回轉(zhuǎn)。當(dāng)步驟74中設(shè)置的預(yù)定電動回轉(zhuǎn)進行時間已經(jīng)過去后，電動回轉(zhuǎn)停止信號從電動機控制單元4傳遞至ECU 70。另一方面，過程不會轉(zhuǎn)到步驟S80直到檢測到了電動回轉(zhuǎn)停止指令信號(步驟S79否)。接著，在步驟S81，ECU 70由EFI對每個氣缸進行點火切斷。此后，發(fā)動機2顯示了如圖6所示的活動并且停止(步驟S82)。
這樣，通過本發(fā)明的停止控制，曲柄角變成最佳曲柄角停止位置，并且發(fā)動機在混合物被引入并密封在停止時壓縮沖程氣缸的燃燒室內(nèi)的情況下停止。
以下將結(jié)合圖18給出對于根據(jù)第四實施例的發(fā)動機起動控制的流程圖的描述。首先，在步驟S101，ECU 70判斷是否滿足了預(yù)定的發(fā)動機起動條件，例如，點火開關(guān)打開且制動踏板開關(guān)打開(步驟S101)。當(dāng)滿足了發(fā)動機起動條件時，ECU 70通過電動發(fā)電機3進行電動回轉(zhuǎn)(搖動)(步驟S102)。而且，ECU 70基于來自曲柄角傳感器92等的輸出信號檢測發(fā)動機停止時處于進氣沖程的氣缸(下文中也稱作“停止時進氣沖程氣缸”)，并進行燃料噴射(步驟S103)。而且，ECU 70對停止時壓縮沖程氣缸進行點火(步驟S104)。由于如上所述混合物被引入并密封在停止時壓縮沖程氣缸內(nèi)，立即開始燃燒，并且能通過爆發(fā)能量獲得曲軸的回轉(zhuǎn)。從而，有可能相當(dāng)程度地縮短直到第一次爆發(fā)所需的時間從而實現(xiàn)發(fā)動機2的提前點火起動。這樣，發(fā)動機2起動。
如上所解釋的，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機停止和起動控制的第四實施例，通過在發(fā)動機停止控制期間估計發(fā)動機停止時處于壓縮形成的氣缸，通過將燃料噴射入該氣缸內(nèi)而將混合物引入燃燒室。因此，在發(fā)動機起動時，在該氣缸內(nèi)能立即開始燃燒以提前起動發(fā)動機。
(第五實施例)第五實施例用來通過利用根據(jù)前述第四實施例的發(fā)動機停止和起動控制作為基礎(chǔ)更快速地實現(xiàn)發(fā)動機2的提前點火起動。具體地，在第五實施例中，提前對估計為在發(fā)動機停止時停止在膨脹沖程的氣缸(下文中也稱作“停止時膨脹沖程氣缸”)進行燃料噴射從而在發(fā)動機停止時密封混合物。在發(fā)動機起動時，對混合物進行正常壓力點火，從而進行了發(fā)動機的提前起動。這里，正常壓力點火意味著ECU 70不是通過壓縮沖程在壓縮狀態(tài)點火混合物，而是在大氣狀態(tài)附近在膨脹沖程中通過EFI在燃燒室內(nèi)點火混合物。
解釋第五實施例的概要，首先，在發(fā)動機停止控制期間，估計停止時壓縮沖程氣缸和停止時膨脹沖程氣缸。當(dāng)估計#1氣缸處于膨脹沖程且#3氣缸處于壓縮沖程時，例如，ECU 70在發(fā)動機剛好停止之前的進氣沖程對這些氣缸分別地進行燃料噴射，并且混合物被密封在每個燃燒室內(nèi)。因此，當(dāng)完成發(fā)動機停止控制之后發(fā)動機停止時，混合物被密封并保持在每個氣缸的燃燒室內(nèi)。另外，混合物通過發(fā)動機停止時發(fā)動機的反向運動、從氣缸接收到的熱所導(dǎo)致的對流作用等變成有利的霧化混合物，并且處于易于點火的狀態(tài)。
因此，當(dāng)此后建立的發(fā)動機起動條件時，ECU 70首先驅(qū)動電動發(fā)電機3進行搖動，并起動以點火停止時壓縮沖程氣缸和停止時膨脹沖程氣缸。這使得能通過除了利用電動發(fā)電機的驅(qū)動能量和停止時壓縮沖程氣缸的爆發(fā)能量之外還利用停止時膨脹沖程氣缸的爆發(fā)能量來起動發(fā)動機2，并且因此發(fā)動機2的起動能更加快速且可靠。
以下將結(jié)合附圖19解釋根據(jù)第五實施例的發(fā)動機停止控制的一個實例。如圖19所示，第五實施例的發(fā)動機停止控制與根據(jù)第四實施例的發(fā)動機停止控制(參見圖15)的不同之處在于在t1時刻進行燃料切斷之后也對#1氣缸(即停止時膨脹沖程氣缸)進行燃料噴射。也就是，在發(fā)動機停止控制中，在時刻t1進行燃料切斷，并且當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)在時刻t2降低至預(yù)定轉(zhuǎn)數(shù)時通過電動發(fā)電機起動電動回轉(zhuǎn)。此后，在#1氣缸(即停止時膨脹沖程氣缸)剛好處于發(fā)動機停止之前的進氣沖程的時刻t5，燃料切斷被暫時中斷，并且對#1氣缸進行燃料噴射(箭頭211)。隨后，還以同樣的方式對#3氣缸(即停止時壓縮沖程氣缸)進行燃料噴射(箭頭210)。當(dāng)完成對這兩個氣缸的燃料噴射時，再次在時刻t6進行燃料切斷。電動回轉(zhuǎn)在時刻t3結(jié)束，并且發(fā)動機在時刻t4停止。
以下將結(jié)合圖20解釋根據(jù)第五實施例的發(fā)動機起動控制的一個實例。在圖20中，在建立了發(fā)動機起動條件時，關(guān)閉燃料切斷信號以開始燃料噴射，并且關(guān)閉點火切斷信號以進行點火。由于在圖20中在實際停止位置處在所示發(fā)動機停止期間混合物被密封在#3氣缸(即停止時壓縮沖程氣缸)和#1氣缸(即停止時膨脹沖程氣缸)中，在發(fā)動機起動時#1氣缸被點火(箭頭221)并且#3氣缸被點火(箭頭220)，并且由爆發(fā)能量產(chǎn)生驅(qū)動力。爆發(fā)能量添加到由電動發(fā)電機產(chǎn)生的搖動，并且因此能獲得發(fā)動機的提前起動。
以下將結(jié)合圖21給出對于根據(jù)第五實施例的發(fā)動機停止控制的流程圖的描述。圖21是根據(jù)本實施例的停止控制的流程圖。應(yīng)當(dāng)說明的是，ECU 70基本上基于來自各種傳感器的輸出信號進行控制。在本實施例中，通過將同樣的部件簡化到第四實施例而給出解釋。
由于步驟S201至S204與根據(jù)第四實施例(參見圖17)的停止控制方法的流程圖中的步驟S71至74相同，省略對其的解釋。
接著，在步驟S205，ECU 70基于電動回轉(zhuǎn)起動時和預(yù)定的電動回轉(zhuǎn)進行時間的氣缸判斷信號估計停止時壓縮沖程氣缸和停止時膨脹沖程氣缸。在本實施例中，如同結(jié)合圖19的解釋，ECU 70估計在發(fā)動機停止時#1氣缸停止在膨脹沖程且#3氣缸停止在壓縮沖程。接著，ECU 70基于來自凸輪角傳感器92等的輸出信號持續(xù)地檢測此時#1和#3氣缸處于哪個沖程。
在步驟S206，ECU 70判斷是否停止時膨脹沖程氣缸(即所檢測的#1氣缸)處于進氣沖程。當(dāng)#1氣缸處于進氣沖程時，過程轉(zhuǎn)到步驟S207，并且ECU 70對停止時膨脹沖程氣缸(即#1氣缸)進行預(yù)定量的燃料噴射。在完成燃料噴射時，過程轉(zhuǎn)到步驟S209(步驟S208是)。從而，在發(fā)動機停止時，#1氣缸在混合物被引入并密封在燃燒室內(nèi)的情況下停止。
步驟S209至211與根據(jù)第四實施例(參加圖17)的停止控制方法的流程圖的步驟S76至S78相同。也就是，ECU 70在進氣沖程對停止時壓縮沖程氣缸(即#3氣缸)進行預(yù)定量的燃料噴射。從而，在發(fā)動機停止時，#3氣缸在混合物被引入并密封在燃燒室內(nèi)的情況下停止。
接著，在步驟S212，ECU 70對每個氣缸進行點火切斷。在步驟S213，當(dāng)ECU 70檢測到來自電動機控制單元4的電動回轉(zhuǎn)停止指令信號時，ECU 70停止電動回轉(zhuǎn)(步驟S214)。應(yīng)當(dāng)說明的是，當(dāng)預(yù)定的電動回轉(zhuǎn)進行時期過去后，電動回轉(zhuǎn)停止指令信號從電動機控制單元4傳遞至ECU 70。然后，發(fā)動機2停止(步驟S215)。這樣，當(dāng)發(fā)動機停止時，#1氣缸處于膨脹沖程，#3氣缸處于壓縮沖程。在這種情況下，混合物被引入并密封在兩個氣缸內(nèi)。
以下將給出對于根據(jù)第五實施例的發(fā)動機起動方法的描述。圖22是根據(jù)本實施例的發(fā)動機起動控制的流程圖。應(yīng)當(dāng)說明的是，ECU 70基本上基于來自各種傳感器的輸出信號進行控制。在本實施例中，通過將同樣的部件簡化到第四實施例而給出解釋。
在步驟S301，ECU 70判斷是否滿足了發(fā)動機起動條件。在滿足了發(fā)動機起動條件時，ECU 70通過電動發(fā)電機3起動電動回轉(zhuǎn)(步驟S302)。
在步驟S303，ECU 70基于來自凸輪角傳感器92等的輸出信號檢測停止時膨脹沖程氣缸(#1氣缸)，并將點火指令信號傳遞至點火器從而對停止時膨脹沖程氣缸(#1氣缸)的燃燒室內(nèi)的混合物進行點火(正常壓力點火)。從而，產(chǎn)生了曲軸的驅(qū)動力。
基于來自曲柄角傳感器92的輸出信號，ECU 70對停止時進氣沖程氣缸進行燃料噴射(步驟S304)。而且，ECU 70對停止時壓縮沖程氣缸進行點火(步驟S305)。由于如上所述混合物被引入并密封在停止時壓縮沖程氣缸內(nèi)，燃燒立即開始，并且通過爆發(fā)能量能獲得曲軸的反轉(zhuǎn)。這樣，發(fā)動機2起動。
如上所解釋的，在第二實施例中，通過在發(fā)動機停止控制期間估計在發(fā)動機停止時處于壓縮沖程和膨脹沖程的氣缸，燃料被噴射入那些氣缸并且燃料被引入且密封在它們的燃燒室內(nèi)。因而，在發(fā)動機起動時，可以立即在氣缸內(nèi)開始燃燒以實現(xiàn)發(fā)動機的提前起動。
在本實施例中，除了通過在由電動發(fā)電機的搖動和停止時壓縮沖程氣缸的爆發(fā)能量之外還利用停止時膨脹沖程氣缸的爆發(fā)能量實現(xiàn)發(fā)動機的提前起動。如上所解釋的，在發(fā)動機起動時，首先，由電動發(fā)電機進行搖動。然而，在由電動發(fā)電機驅(qū)動的一種情況下，當(dāng)驅(qū)動電動發(fā)電機的電池的充電電壓很低時，勵磁電流的升高變得很慢。此時，可能需要相對長的時間才能輸出電動發(fā)電機的最大扭矩。在這一點上，和本實施例相似，如果除了電動發(fā)電機之外還利用停止時膨脹沖程氣缸的爆發(fā)能量起動發(fā)動機，在發(fā)動機起動時能立即獲得爆發(fā)能量。如同從圖20中理解的，這是因為立即進行了停止時膨脹沖程氣缸的燃燒(箭頭221)，盡管停止時壓縮沖程氣缸的燃燒較晚地進行(箭頭220)。因此，當(dāng)由于上述原因在發(fā)動機起動時由電動發(fā)電機輸出的扭矩較晚時，這個實施例特別有利，因為能通過停止時膨脹沖程氣缸的爆發(fā)能量縮短直到發(fā)動機起動的時間。
雖然上述第五實施例用來通過將混合物引入停止時壓縮沖程氣缸和停止時膨脹沖程氣缸內(nèi)在發(fā)動機起動時產(chǎn)生爆發(fā)能量，也可以通過只是將混合物引入停止時膨脹沖程氣缸來利用爆發(fā)能量。停止時壓縮沖程氣缸的爆發(fā)能量較大，因為其和通常燃燒一樣利用了處于壓縮狀態(tài)的混合物。相反，對于能量，停止時膨脹沖程氣缸的爆發(fā)能量較小，因為其是正常壓力點火并且使用的是未壓縮的混合物(類似于大氣壓力)。因此，優(yōu)選地，除了利用根據(jù)第四實施例的停止時壓縮沖程氣缸的爆發(fā)之外，通過增加停止時膨脹沖程氣缸的爆發(fā)能量來加速發(fā)動機起動。
(第三實施例)在上述第五實施例的發(fā)動機起動控制中，首先，由電動發(fā)電機進行搖動，并且通過點火停止時壓縮沖程氣缸和停止時膨脹沖程氣缸的爆發(fā)能量來加速發(fā)動機起動。因此，通過將停止時膨脹沖程氣缸的爆發(fā)能量增加到電動發(fā)電機的驅(qū)動力來進行搖動。然而，當(dāng)由于一定的原因停止時膨脹沖程氣缸中的第一點火(參見圖20中的箭頭221)失敗并且發(fā)生點火失敗時，在沒有獲得爆發(fā)能量的情況下只是通過電動發(fā)電機進行搖動。在這種情況下，如果在電動發(fā)電機的勵磁電流不大于一定值的情況下驅(qū)動電動發(fā)電機，就不能縮的搖動所需的扭矩，電動發(fā)電機可能會被鎖住。
因此，在第三實施例中，對曲軸由停止時膨脹沖程氣缸的爆發(fā)能量所驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)起動(即曲軸的變化)進行檢測，并且如果在一定時間內(nèi)曲柄角沒有變化，在勵磁電流變得大于預(yù)定值之后由電動發(fā)電機進行搖動。當(dāng)曲軸通過停止時膨脹沖程氣缸的爆發(fā)而開始旋轉(zhuǎn)時，電動發(fā)電機很少被鎖住，即使電動發(fā)電機的勵磁電流稍低并且扭矩稍小。然而，當(dāng)停止時膨脹沖程氣缸中的第一點火失敗時，搖動只是通過電動發(fā)電機進行。因此，在這種情況下，由電動發(fā)電機進行的搖動在電動發(fā)電機的勵磁電流大于預(yù)定值并且所獲得的扭矩使得電動發(fā)電機不會被鎖住的狀態(tài)下開始。
如果由電動發(fā)電機進行的搖動在確認曲柄角開始變化之后開始，存在著如下的其它優(yōu)點。如果首先進行由電動發(fā)電機3進行的搖動，停止時膨脹沖程氣缸的燃燒室體積變得更大并且密封在其中的混合物的壓縮程度變得更小，因為曲軸以正常方向旋轉(zhuǎn)并且活塞運行。另外，排氣閥根據(jù)停止時膨脹沖程氣缸中活塞的運行逐漸地開始打開。因此，由于曲軸被電動發(fā)電機驅(qū)動，點火失敗的可能性就變得很高，即使進行了停止時膨脹沖程氣缸的正常壓力點火。而且，即使防止了點火失敗，通過對膨脹沖程氣缸進行正常壓力點火而獲得的燃燒壓力也變得更小，因為停止時膨脹沖程氣缸的燃燒室內(nèi)混合物的壓力變得更小。因而，在這種情況下，發(fā)動機起動失敗的可能性也變得很高。因此，在本實施例中，當(dāng)停止時膨脹沖程氣缸的第一正常壓力點火失敗并且沒有檢測到曲柄角的變化時，不進行由電動發(fā)動機進行的搖動，直到能通過電動發(fā)動機獲得足夠的扭矩。
以下將結(jié)合圖23給出對于根據(jù)第六實施例的發(fā)動機起動控制的流程圖的描述。應(yīng)當(dāng)說明的是，與根據(jù)第五實施例的發(fā)動機起動控制相同的部分以簡化的方式進行解釋。ECU 70基本上基于來自各種傳感器的輸出信號進行發(fā)動機起動控制。
在步驟S401，ECU 70判斷是否滿足了發(fā)動機起動條件。在滿足了發(fā)動機起動條件時，在步驟S402開始向電動發(fā)電機供電。然而，此時還不進行由電動發(fā)電機進行的搖動。
接著，在步驟S403，ECU 70基于來自曲柄角傳感器90等的輸出信號檢測發(fā)動機停止時的曲柄角。應(yīng)當(dāng)說明的是，如果在發(fā)動機停止控制期間發(fā)動機停止時的曲柄角已知，那么該步驟能省略。在步驟S404，ECU 70基于來自凸輪角傳感器92的輸出信號判斷停止時膨脹沖程氣缸(#1氣缸)并進行點火(正常壓力點火)。
在步驟S405，ECU 70判斷是否曲柄角在步驟S405中通過正常壓力點火而開始旋轉(zhuǎn)。具體地，首先，ECU 70基于來自曲柄角傳感器90等的輸出信號檢測正常壓力點火之后的曲柄角。通過將這樣檢測到的曲柄角與步驟S403中檢測到的曲柄角相比較，ECU 70判斷是否曲柄角變化到預(yù)定角度。從而，ECU 70能判斷是否通過停止時膨脹沖程氣缸(#1氣缸)內(nèi)的第一爆發(fā)(正常壓力點火)成功地進行了發(fā)動機2的起動。當(dāng)曲柄角變化時，過程轉(zhuǎn)到步驟S409(步驟S406是)。另一方面，當(dāng)曲柄角不變化時，或者即使曲柄角變化但曲柄角沒有變化到預(yù)定角度時，過程轉(zhuǎn)到步驟S407(步驟S406否)。
當(dāng)過程轉(zhuǎn)到步驟S406時，ECU 70通過電動機控制單元4檢測電動發(fā)電機3的勵磁電流值。接著，ECU 70將在步驟S406中檢測到的電動發(fā)電機3的勵磁電流值與預(yù)定電流值相比較。然而，ECU 70判斷是否電動發(fā)電機3的勵磁電流值變得大于預(yù)定電流值(步驟S407)。當(dāng)電動發(fā)電機3的勵磁電流值大于預(yù)定電流值時，過程轉(zhuǎn)到步驟S409(步驟S408是)。
另一方面，當(dāng)電動發(fā)電機3的勵磁電流值小于預(yù)定電流值時，過程不會轉(zhuǎn)到步驟S409(步驟S408否)。也就是，步驟S408中進行判斷的意義是通過檢測電動發(fā)電機3在其勵磁之后的勵磁電流值來確認是否電動發(fā)電機3的輸出扭矩變得足以旋轉(zhuǎn)曲軸。從而，能防止電動發(fā)電機如上所述那樣被鎖住。
在步驟S408，ECU 70通過電動機控制單元4由電動發(fā)電機3起動電動回轉(zhuǎn)。從而，可靠地進行了發(fā)動機2的起動。接著，在步驟S409，ECU 70將燃料噴射到停止時進氣沖程氣缸，并且在步驟S410，對停止時壓縮沖程氣缸進行點火以使得發(fā)生產(chǎn)生發(fā)動機旋轉(zhuǎn)扭矩的爆發(fā)。這樣，發(fā)動機起動。
如上所解釋的，本發(fā)明的內(nèi)燃機控制裝置估計發(fā)動機停止時處于壓縮沖程和/或膨脹沖程的氣缸，并且當(dāng)氣缸剛好處于發(fā)動機停止之前的進氣沖程時將燃料由進氣口供應(yīng)入該氣缸。從而，在發(fā)動機起動時，能縮短直到第一爆發(fā)的時間并且通過燃燒引入并密封在氣缸內(nèi)的燃料而迅速地進行發(fā)動機起動。由于同時還進行由電動機進行的搖動，越過第一和第二上死點就變得容易，同時能有效地防止電動機的鎖住。因而，能可靠地進行發(fā)動機起動。
盡管為了解釋的方便，以上描述針對一種口噴系統(tǒng)，即發(fā)動機利用設(shè)在進氣口中的噴射器進行燃料噴射的情況，但是本發(fā)明還能應(yīng)用于氣缸直噴系統(tǒng)，即利用活塞蓋頂部附近的噴射器將燃料直接噴射入燃燒室的發(fā)動機。
工業(yè)實用性根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機控制裝置能用于利用內(nèi)燃機作為動力的車輛中，尤其是具有所謂的空轉(zhuǎn)停止功能的車輛領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機控制裝置，包括燃燒控制單元，其在停止發(fā)動機時控制發(fā)動機的燃燒；慣性能量控制單元，其將發(fā)動機的慣性能量控制在預(yù)定狀態(tài)；和停止控制單元，其通過利用所述慣性能量將發(fā)動機停止在預(yù)定的曲柄角位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)燃機控制裝置，其中慣性能量控制單元將發(fā)動機的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)控制在預(yù)定的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的內(nèi)燃機控制裝置，其中慣性能量控制單元借助于驅(qū)動發(fā)動機的電動機來控制慣性能量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的內(nèi)燃機控制裝置，其中當(dāng)在發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)由電動機控制為處于預(yù)定的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)范圍內(nèi)的條件下出現(xiàn)起動要求時，燃燒控制單元在由電動機進行的驅(qū)動持續(xù)的同時起動發(fā)動機的燃燒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)燃機控制裝置，其中停止控制單元通過利用驅(qū)動發(fā)動機的電動機向發(fā)動機增加控制力來將發(fā)動機停止在預(yù)定的曲柄角位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的內(nèi)燃機控制裝置，其中當(dāng)發(fā)動機估計為不會停止在預(yù)定的曲柄角位置時，停止控制單元利用驅(qū)動發(fā)動機的電動機向發(fā)動機增加控制力。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的內(nèi)燃機控制裝置，還包括檢測發(fā)動機空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)的檢測單元，其中當(dāng)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)大于預(yù)定值時，停止控制單元抑制停止發(fā)動機。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的內(nèi)燃機控制裝置，還包括檢測空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)的檢測單元，其中當(dāng)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)小于預(yù)定值時，燃燒控制單元增加發(fā)動機的燃燒以增加停止發(fā)動機燃燒之前的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2的內(nèi)燃機控制裝置，其中當(dāng)慣性能量控制單元將發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)控制在預(yù)定的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)范圍內(nèi)時，燃燒控制單元停止發(fā)動機的燃燒。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)燃機控制裝置，還包括有用于在停止控制單元進行發(fā)動機停止控制時減小發(fā)動機負荷的單元。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)燃機控制裝置，還包括起動控制單元，其在發(fā)動機起動時通過電動機驅(qū)動發(fā)動機；估計單元，其估計在發(fā)動機停止時處于壓縮沖程和/或膨脹沖程的氣缸；檢測單元，其檢測氣缸；供應(yīng)單元，其將燃料供應(yīng)至氣缸；和燃燒單元，其在發(fā)動機起動時燃燒供應(yīng)至氣缸的燃料。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的內(nèi)燃機控制裝置，其中供應(yīng)單元由進氣口將燃料供應(yīng)至氣缸，或者直接地將燃料供應(yīng)至氣缸。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的內(nèi)燃機控制裝置，其中預(yù)定的曲柄角位置是發(fā)動機起動時所需的電動機扭矩變小處的停止位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的內(nèi)燃機控制裝置，其中發(fā)動機由將發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)控制在預(yù)定的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)范圍內(nèi)的電動機停止在預(yù)定的曲柄角位置。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的內(nèi)燃機控制裝置，其中當(dāng)恰好在發(fā)動機停止之前基于檢測單元而被檢測的氣缸處于進氣沖程時，供應(yīng)單元將燃料供應(yīng)至該氣缸。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的內(nèi)燃機控制裝置，其中當(dāng)在發(fā)動機起動時加至電動機的電流值大于預(yù)定值時，起動控制單元通過驅(qū)動電動機來起動發(fā)動機。
17.根據(jù)權(quán)利要求11的內(nèi)燃機控制裝置，其中估計單元基于停止由電動機進行的驅(qū)動時的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)來估計處于壓縮沖程和/或膨脹沖程的氣缸。
18.根據(jù)權(quán)利要求11的內(nèi)燃機控制裝置，其中估計單元基于停止由電動機進行的驅(qū)動時的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)以及起動由電動機進行的驅(qū)動時每個氣缸的沖程類型，來估計處于壓縮沖程和/或膨脹沖程的氣缸。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的內(nèi)燃機控制裝置，其中估計單元基于氣缸的凸輪位置來確定每個氣缸的沖程類型。
全文摘要
在停止內(nèi)燃機時，例如通過控制發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)恒定并且同時控制發(fā)動機的燃燒而將發(fā)動機的慣性能量保持為恒定。通過利用受控的慣性能量，發(fā)動機停止在預(yù)定的曲柄角位置。由于通過利用受控的慣性能量而將發(fā)動機停止在預(yù)定的曲柄角停止，就無需用于控制發(fā)動機停止位置的大量能量，并且能減少停止控制所需的能量。由于用于停止控制的慣性能量一直被控制為處于預(yù)定狀態(tài)，每次發(fā)動機都能停止在適當(dāng)?shù)奈恢谩?br> 文檔編號F02D41/34GK1745244SQ200480002918
公開日2006年3月8日 申請日期2004年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月27日
發(fā)明者片岡顯二, 日下康, 田崎弘樹 申請人:豐田自動車株式會社