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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur
Vibrationsunterdrückung einer
internen Verbrennungskraftmaschine aufgrund des Kurbelns der Maschine,
gemäß Anspruch
1 bzw. Anspruch 5.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Eine
Maschine mit hin- und hergehendem Kolben, d.h. eine Art einer Verbrennungskraftmaschine,
wird durch einen Kurbelbetrieb des Kurbelns einer Kurbelwelle der
Maschine mittels eines elektrischen Motors gestartet.
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Üblicherweise
wurde den Vibrationen zum Zeitpunkt des Kurbelns der Maschine im
Wesentlichen keine technische Beachtung geschenkt, d.h. genauer
während
des Kurbelns. In Bezug auf die Vibrationen zur Zeit eines Starts
einer Maschine beschreibt die japanische Offenlegungsschrift Nr. 10-212983
eine Anordnung, bei der eine Maschine mittels eines ersten elektrischen
Motors gekurbelt wird, und in dem Moment, wenn die Maschine die Verbrennungsumdrehung
startet, wird ein Antriebsdrehmoment eines zweiten elektrischen
Motors in einer zu der Richtung des Antriebsdrehmoments des ersten
elektrischen Motors entgegengesetzten Richtung so aufgebracht, dass
die aufgrund der plötzlichen Änderungen
des Dreh moments zum Zeitpunkt des Starts der Verbrennungsumdrehung
bewirkten Vibrationen unterdrückt
werden. Diese Vibrationsunterdrückungsmaßnahme betrifft
Vibrationen, die auftreten, nachdem das Kurbeln beendet ist, und
betrifft nicht Vibrationen, die während des Kurbelns auftreten.
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In
Beziehung auf den Betrieb eines Fahrzeugs, das mittels einer Maschine
mit hin- und hergehendem Kolben angetrieben wird, wie z.B. ein Motorfahrzeug
oder ähnliches,
ist die grundsätzliche Überlegung,
dass das Kurbeln der Maschine nur bei jedem Betriebsbeginn des Fahrzeugs
durchgeführt wird,
und dass, wenn die Maschine einmal gestartet ist, das Kurbeln der
Maschine nicht länger
erforderlich ist, solange die Maschine normal arbeitet, unabhängig, wie
lange das Fahrzeug in Betrieb ist.
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Aufgrund
der neueren Erfordernisse der Ressourcenerhaltung und des Umweltschutzes
wurde jedoch den kraftstoffsparenden Fahrzeugen große Beachtung
geschenkt, die vorübergehend
bei einem vorübergehenden
Anhalten des Fahrzeugs bei Verkehrssignalen oder Verkehrsstaus oder
bei einem Langsamfahren (d.h. Bewegung mit langsamer Geschwindigkeit)
bei hohen Verkehrsaufkommen während
des Betriebs des Fahrzeugs anhalten. Weiter sind Hybridfahrzeuge
bekannt, die einen Maschinenantrieb und einen Elektromotorantrieb
in geeigneten Kombinationen entsprechend dem Fahrzeugfahrzustand
usw. verwenden. Bei dem kraftstoffsparenden Motorfahrzeugen und
den Hybridfahrzeugen wird die Maschine angehalten und bei verschiedenen
Situationen während
des Betriebs des Fahrzeugs neu gestartet. Daher müssen zur
verbesserten Geräuschunterdrückung eines
derartigen Fahrzeugs die mit dem Kurbeln der Maschine verbundenen
Vibrationen der Maschine nicht nur nach dem Kurbeln (wie in der oben
erwähnten
Offenlegungsschrift), sondern ebenfalls während des Kurbelns unterdrückt werden.
Bei der in der oben beschriebenen japanischen Offenlegungsschrift
Nr. 10-212983 ist jedoch keine Vorkehrung getroffen, um die Vibrationen
während
des Kurbelns zu unterdrücken.
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Gemäß der Entgegenhaltung
DE 32 30 607 A1 wird
eine Vorrichtung zur Vibrationsunterdrückung zur Unterdrückung einer
Vibration einer internen Verbrennungskraftmaschine beschrieben.
Bei dieser Vorrichtung ist ein Motor betriebsmäßig mit der internen Verbrennungskraftmaschine
verbunden. Die Vorrichtung gemäß diesem
Stand der Technik umfasst eine Rotationsphasenerfassungseinrichtung zur
Erfassung einer Rotationsphase einer Kurbelwelle der internen Verbrennungskraftmaschine
und eine Motorsteuereinrichtung zur Steuerung eines Betriebs des
Motors auf der Grundlage der mittels der Rotationsphasenerfassungseinrichtung
erfassten Rotationsphase der Kurbelwelle, so dass ein Lastdrehmoment
des Motors während
des Kurbelns ähnlich
einer Schwankung des Drehmoments der internen Verbrennungskraftmaschine
schwankt, das die Kurbelwelle entsprechend der Rotationsphase der
Kurbelwelle darstellt. Bei dieser Vorrichtung ist das Drehmoment
der internen Verbrennungskraftmaschine das Ausgangsdrehmoment derselben.
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Gemäß der Entgegenhaltung
DE 198 17 497 wird eine
Vorrichtung zur Vibrationsunterdrückung zur Unterdrückung einer
Vibration einer internen Verbrennungskraftmaschine beschrieben.
Die Vorrichtung umfasst eine Rotationsphasenerfassungseinrichtung
zur Erfassung einer Rotationsphase einer Kurbelwelle einer internen
Verbrennungskraftmaschine und eine Motorsteuereinrichtung zur Steuerung
eines Betriebs des Motors auf der Grundlage der mittels der Rotationsphasenerfassungseinrichtung
erfassten Rotationsphase der Kurbelwelle. Bei dieser Konstruktion
wird die Rotationsstellung der Kurbelwelle für eine optimale Kurbelleistung
des Anlassermotors ausgelegt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Entsprechend
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur
Vibrationsunterdrückung
aufgrund des Kurbelns und ein Verfahren für eine interne Verbrennungskraftmaschine
zu schaffen, die das Problem der während des Kurbelns der Maschine
auftretenden Vibrationen löst,
welches in hohem Maße
den Fahrkomfort und die Geräuschunterdrückung eines
Fahrzeugs hinsichtlich Zeitpunkt und Menge des Auftretens der Vibrationen
beeinflusst. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen
von Anspruch 1 oder ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch
5 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich
aus den abhängigen
Ansprüchen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Vibrationsunterdrückung zur
Unterdrückung
einer Vibration einer internen Verbrennungskraftmaschine aufgrund
eines Kurbelns der internen Verbrennungskraftmaschine mittels eines
Motors geschaffen. Die Vorrichtung zur Vibrationsunterdrückung umfasst
eine Rotationsphasenerfassungseinrichtung zur Erfassung einer Rotationsphase
einer Kurbelwelle der internen Verbrennungskraftmaschine und eine
Motorsteuereinrichtung zur Steuerung eines Betriebs des Motors auf
der Grundlage der mittels der Rotationsphasenerfassungseinrichtung
erfassten Rotationsphase der Kurbelwelle, so dass ein Ausgangsdrehmoment
des Motors während
des Kurbelns, ähnlich
wie eine Schwankung eines Widerstandsmoments gegen das Kurbeln der
internen Verbrennungskraftmaschine, schwankt, das die Kurbelwelle
entsprechend der Rotationsphase der Kurbelwelle darstellt. Die Schwankung
des Widerstandsdrehmoments umfasst mindestens eine Schwankung eines
Widerstandsdrehmoments auf der Grundlage der Kompression einer Einlassluft.
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Eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung schafft ein Verfahren zur Vibrationsunterdrückung zur Unterdrückung einer
Vibration einer internen Verbrennungskraftmaschine auf der Grundlage
eines Kurbelns der internen Verbrennungskraftmaschine mittels eines
Motors. Bei diesem Verfahren wird eine Rotationsphase einer Kurbelwelle
der internen Verbrennungskraftmaschine erfasst. Auf der Grundlage der
erfassten Rotationsphase der Kurbelwelle wird ein Betrieb des Motors
so gesteuert, dass ein Ausgangsdrehmoment des Motors, ähnlich einer Schwankung
eines Widerstandsdrehmoments gegen das Kurbeln der internen Verbrennungskraftmaschine,
das die Kurbelwelle entsprechend der Rotationsphase der Kurbelwelle
darstellt, schwankt. Die Schwankung des Widerstandsdrehmoments umfasst mindestens
eine Schwankung eines Widerstandsdrehmoments auf der Grundlage der
Kompression einer Einlassluft.
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Bei
der oben beschriebenen Vorrichtung zur Vibrationsunterdrückung und
dem Verfahren wird der Betrieb des Motors auf der Grundlage der
erfassten Kurbelwellenrotationsphase so gesteuert, dass das Ausgangsdrehmoment
des Motors, ähnlich
einer Schwankung des Widerstandsdrehmoments gegen das Kurbeln der
Maschine, das durch die Kurbelwelle entsprechend ihrer Rotationsphase
dargestellt wird, schwankt, wobei die Schwankung des Widerstandsdrehmoments
mindestens die Schwankung des Widerstandsdrehmoments auf der Grundlage
der Einlassluftkompression umfasst. Der Motor erzeugt somit ein
Ausgangsdrehmoment entsprechend den Schwankungen in dem Widerstandsdrehmoment,
die an der Kurbelwelle der internen Verbrennungskraftmaschine auftreten.
D.h., der Motor erzeugt ein großes
Ausgangsdrehmoment, wenn das Widerstandsdrehmoment groß ist, und
erzeugt ein kleines Ausgangsdrehmoment, wenn das Widerstandsdrehmoment
klein ist. Hierdurch werden die Vibrationen der Maschine zum Zeitpunkt
des Kurbelns der Maschine unterdrückt. Die Erfindung verbessert
somit den Fahrkomfort und die Geräuschunterdrückung während des Kurbelns der Maschine
in einem Fahrzeug, das mit der oben beschriebenen Maschine ausgerüstet ist.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung umfasst die mittels der Motorsteuereinrichtung zu
kompensierende Schwankung des Widerstandsdrehmoments weiter eine
Schwankung eines auf die Kurbelwelle gegen das Kurbeln der internen Verbrennungskraftmaschine
aufgebrachten internen Verbrennungskraftmaschinen-Trägheitswiderstandsmoments,
das die Kurbelwelle entsprechend der Rotationsphase der Kurbelwelle
darstellt.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung umfasst die mittels der Motorsteuerung zu kompensierende
Schwankung des Widerstandsdrehmoments weiter eine Schwankung eines
auf die Kurbelwelle gegen das Kurbeln der internen Verbrennungskraftmaschine
aufgebrachten internen Verbrennungskraftmaschinen-Reibungswiderstandsdrehmoments,
das die Kurbelwelle entsprechend der Rotationsphase der Kurbelwelle
darstellt.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung kann die Motorsteuereinrichtung die Schwankung im
Wider standsdrehmoment gegen das Kurbeln der internen Verbrennungskraftmaschine, das
die Kurbelwelle entsprechend der Rotationsphase der Kurbelwelle
darstellt, schätzen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung kann die Motorsteuereinrichtung die Rotationsphase
der Kurbelwelle zu Beginn des Kurbelns auf eine bestimmte Phase
einstellen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung kann die Motorsteuereinrichtung eine Phaseneinstelleinrichtung
zur Einstellung der Rotationsphase der Kurbelwelle beim Beginn des
Kurbelns auf eine bestimmte Phase umfassen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung kann die Motorsteuereinrichtung den Betrieb des Motors
so steuern, dass die Rotationswinkelbeschleunigung der Kurbelwelle
in Bezug auf die Rotationsphase der Kurbelwelle einem bestimmten Muster
folgt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile, die technische
und industrielle Bedeutung der Erfindung werden im Folgenden durch
die Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen deutlich. Es zeigen:
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1A ein
Diagramm zur Darstellung eines von einer Kurbelwelle dargestellten
Trägheitswiderstandsdrehmoments
während
des Kurbelns einer mehrzylindrigen Maschine mit hin- und herbewegbarem
Kolben;
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1B ein
Diagramm zur Darstellung eines von der Kurbelwelle dargestellten
Reibungswiderstandsdrehmoments während
des Kurbelns einer mehrzylindrigen Maschine mit hin- und herbewegbarem
Kolben;
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1C ein
Diagramm zur Darstellung eines von der Kurbelwelle dargestellten
Kompressionswiderstandsdrehmoments während des Kurbelns einer mehrzylindrigen
Maschine mit hin- und herbewegbarem Kolben;
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1D ein
Diagramm zur Darstellung eines von der Kurbelwelle dargestellten
Gesamtwiderstandsdrehmoments während
des Kurbelns der mehrzylindrigen Maschine mit hin- und herbewegbarem
Kolben;
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2 ein
Diagramm zur Darstellung eines Antriebssystems eines Hybridfahrzeugs,
das eine Vorrichtung zur Vibrationsunterdrückung aufgrund des Kurbelns
und ein Verfahren gemäß der Erfindung aufweist;
und
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3 ein
Blockdiagramm zur Darstellung eines Beispiels eines in einer Elektrofahrzeug-Betriebssteuereinheit
(ECU) gemäß 2 eingebauten Steuerschaltkreises.
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BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In
der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen wird die vorliegende
Erfindung im Einzelnen anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben.
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2 ist
ein Diagramm zur Darstellung eines Antriebssystems eines Hybridfahrzeugs,
das eine Vorrichtung zur Vibrationsunterdrückung gemäß der Erfindung verwendet.
Mit einer Maschine 10 mit hin- und herbewegbarem Kol ben,
d.h. einer Art einer internen Verbrennungskraftmaschine, werden
Räder (nicht
dargestellt) über
eine Ausgangswelle der Maschine 10 angetrieben, und weiter
werden eine Klimaanlage 20, eine Servolenkungspumpe (PS
Pumpe) 30 und eine Wasserpumpe 50 über einen
endlosen Riemen 80 angetrieben, der rings um die Ausgangswelle
der Maschine 10, die Klimaanlage 20, die Servolenkungspumpe 30,
eine Spannvorrichtung 40, die Wasserpumpe 50,
einem Motor-Generator (MG) 60 und eine Spannrolle 70 angeordnet
ist. Wenn eine Batterieeinrichtung (nicht dargestellt) geladen werden
muss, arbeitet der Motor-Generator 60 als
ein Generator. Der Motor-Generator 60 arbeitet ebenfalls als
ein Elektromotor. Wenn die Maschine 10 gestartet wird,
kurbelt der Motor-Generator 60 die Maschine 10 zum
Start der Maschine. Wenn das Fahrzeug elektrisch fährt, ersetzt
der Motor-Generator 60 vollständig die Maschine 10 zum
Antrieb der Räder.
Wenn Antriebskraft zur Unterstützung
der Maschine 10 während
des Betriebs der Maschine 10 erzeugt wird, treibt der Motor-Generator 60 die
Räder zusammen mit
der Maschine 10 an.
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Die
Ausgangswelle(Kurbelwelle) der Maschine 10 ist mit einem
Rotationsphasensensor (RPS) 90 zur Erfassung der Rotationsphase
der Ausgangswelle versehen. Ein mittels des Sensors 90 erfasstes
Signal zur Anzeige der Rotationsphase der Maschinenkurbelwelle wird
einer Steuereinheit (ECU) 100 für einen elektrischen Fahrzeugbetrieb,
die einen Computer umfasst, zugeführt. Zum Zeitpunkt des Maschinenkurbelns
bewirkt die Steuereinheit (ECU) 100 für den elektrischen Fahrzeugbetrieb,
dass der Motor-Generator 60 als ein Elektromotor arbeitet,
auf der Grundlage des von dem Rotationsphasensensors (RPS) 90 gesendeten
Signals. Von dem Moment des Starts des Kurbelns bewirkt der Rotationsphasensensor
(RPS) 90, dass der Motor-Generator 60 die Kurbelwelle
mit einem Ausgangsdrehmoment Tmg antreibt, das die gleichen Änderungen
wie ein Gesamtwiderstandsdrehmoment Tr, wie in 1D (im
einzelnen weiter unten beschrieben) gezeigt, entsprechend der Rotationsphase
der Kurbelwelle aufweist. Für
die Änderungen
des Ausgangsdrehmoments Tmg gemäß 1D wird
bevorzugt, dass eine Korrektur gegen ein Kompressionswiderstandsdrehmoment
Tcomp entsprechend der Tatsache durchgeführt wird, dass die tatsächliche
Einlassluftmenge sich in Abhängigkeit
vom Atmosphärendruck ändert. Die
Maschine 10 dieser Ausführungsform
ist eine Vierzylindermaschine. Das Kompressionswiderstandsdrehmoment
Tcomp gemäß 1C beginnt genau
an einem Punkt, bei dem die Kolben der Vierzylindermaschine ihren
oberen Totpunkt erreichen, bei dem der Einlasshub beginnt. Es ist
jedoch einfach, die Wellenform des Gesamtwiderstandsdrehmoments
Tr, das beim Beginn des Kurbelns auftritt, entsprechend der Kurbelwellenrotationsphase
zu Beginn des Kurbelns zu berichtigen. Weiter kann eine Phasenausrichtung
durch den Betrieb des Elektromotors während eines vorübergehenden
Anhaltens der Maschine so durchgeführt werden, dass die Rotationsphase
der Kurbelwelle zu Beginn des Kurbelns sich immer in einer bestimmten
Phase befindet. Die Ausrichtung der Rotationsphase der Kurbelwelle kann
durch die Steuereinheit (ECU) 100 für den elektrischen Fahrzeugbetrieb
auf der Grundlage eines Mikrobetriebs des Motor-Generators 60 erreicht
werden, während
auf das Signal von dem Rotationsphasensensor (RPS) 90 Bezug
genommen wird.
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Obwohl
die Maschine 10 dieser Ausführungsform eine Vierzylindermaschine
ist, ist die Anzahl der Zylinder der Maschine nicht auf vier begrenzt,
sondern kann ebenfalls sechs oder acht betragen. Die Erfindung ist ebenfalls
auf Maschinen mit einer unterschiedlichen Anzahl von Zylindern anwendbar.
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Das
Gesamtwiderstandsdrehmoment Tr gemäß 1D entspricht
im Wesentlichen dem Kurbeldrehmoment der Maschine 10. Das
Kurbeldrehmoment basiert auf einem Drehmoment, das man durch tabellarische
Erfassung eines Trägheitswiderstandsdrehmoments
Ti erhält,
das auf der von der Maschine 10 dargestellten Trägheit zum
Zeitpunkt des Kurbelns der Maschine 10 basiert, insbesondere
unmittelbar am Anfang einer Einleitperiode des Kurbelns unter eine
Annahme, dass das Trägheitswiderstandsmoment
Ti sich in Bezug auf die Zeit oder der Rotationsphase der Kurbelwelle
gemäß 1A entsprechend
der Auslegung der Maschine und der Auslegung eines Maschinenanlassermotors,
wie z.B. dem Motor-Generator 60 ändert.
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Statt
dem Auflisten der Trägheit
der Maschine 10 in Form des Trägheitswiderstandsdrehmoments
Ti ist es möglich,
die Trägheit
der Maschine 10 so aufzulisten, dass die Anstiegsänderung
der Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle auf der Grundlage des
Kurbelns der Maschine 10 in einem bestimmten Muster auftritt.
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D.h.,
das Trägheitswiderstandsdrehmoment Ti
(=Ie(dωe/dt))
kann durch die folgende mathematische Gleichung 1 ausgedrückt werden: Ie(dωe/dt) = Tmg – Tfric – Tcomp (1),wobei ωe die Winkelgeschwindigkeit
der Rotation der Kurbelwelle, Ie ein Rotationsträgheitsmoment der Maschine,
das auf die Kurbelwelle wirkt, Tmg das Antriebsdrehmoment des Motor-Generators 60,
das auf die Kurbelwelle wirkt, Tfric ein Reibungswiderstandsdrehmoment
der Maschine und Tcomp das Kompressionswiderstandsdrehmoment darstellt.
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Man
kann daher die Gleichung 2 erhalten. Tmg = Ie(dωe/dt)
+ Tfric + Tcomp (2).
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Um
ein geeignetes Muster der Anstiegsänderung der Rotationsgeschwindigkeit
der Kurbelwelle aufgrund des Kurbelns zu erhalten, ist es naheliegend,
das Antriebsdrehmoment Tmg des Motor-Generators 60 so zu
steuern, dass dωe/dt,
d.h. die Änderungsrate
der Kurbelwellenrotationswinkelgeschwindigkeit ωe (d.h. die Rotationswinkelbeschleunigung)
sich in einem gewünschten Übergangsmuster ändert. Hierzu
kann der in 3 dargestellte Steuerschaltkreis
in die elektronische Fahrzeugsbetriebssteuereinheit (ECU) 100 gemäß 2 eingebaut
werden. In 3 zeigt ein Block S eine Differentiatoreinrichtung.
Die Kurbelwellenrotationswinkelgeschwindigkeit ωe erhält man als eine Änderungsrate des
Ausgangs des Rotationsphasensensors (RPS) 90. Die Rotationswinkelbeschleunigung
dωe/dt
kann durch dωe/dθ ersetzt
werden, wobei θ die
Kurbelwellenrotationsphase darstellt.
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Wie
in 3 gezeigt, ist ein Rotationswinkelbeschleunigungs-Bezugswert
(dωe/dt)ref
ein Signal, das ein gewünschtes
Muster der Anstiegsänderung der
Kurbelwellenrotationsgeschwindigkeit darstellt, und die aus einer
Tabelle (nicht dargestellt) so ausgelesen wird, dass die Kurbelwellenrotationsgeschwindigkeit
zeitabhängig
oder kurbelwellenrotationsphasenabhängig entsprechend einem gewünschten Muster
zunimmt. Natürlich
wird bevorzugt, dass die Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle
beim Kurbeln so schnell wie möglich
bei der Bedingung erhöht wird,
dass kein Stoß zur
Umgebung abgegeben wird, und nach der Erhöhung die Kurbelwellenrotationsgeschwindigkeit
konstant gehalten wird. Der Rotationswinkelbeschleunigungs-Bezugswert
(dωe/dt)ref
wird daher so eingestellt, dass er eine zeitabhängige Änderungscharakteristik ähnlich der
des in 1A dargestellten Trägheitswiderstandsdrehmoments
Ti aufweist.
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In
einer Mehrzylindermaschine sind mehrere Kolben mit der Kurbelwelle über mehrere
Kurbeln und Kolbenstangen verbunden. Wenn diese Teile aus Metall
die Bewegung starten, treten entsprechende Beträge des Trägheitswiderstandes im Moment
des Einleitens der Bewegungen auf. Beim Beginn der Rotation der
Kurbelwelle wirkt ein Trägheitswiderstand entsprechend
der Trägheitswiderstände der
Bauteile. Die Bewegungsberührungsabschnitte
der Maschine, insbesondere die Berührungsabschnitte der Kolben und
der Zylinderinnenwandflächen
werden geschmiert und somit befinden sie sich in einem Haftzustand
infolge des Schmieröls,
wenn sich die Kolben nicht bewegen. Beim Starten der Maschine tritt
somit ein beträchtlicher
statischer Reibungswiderstand auf. Auch nach dem Beginn der Bewegung
erzeugen die sich bewegenden Berührungsabschnitte
einen bestimmten Betrag eines dynamischen Reibungswiderstandes,
der als ein Widerstand gegen die Rotation der Kurbelwelle auftritt.
Die in jedem Zylinder während
des Ansaughubs angesaugte Einlassluftmenge wird während des
folgenden Kompressionshubs komprimiert, so dass die Kompressionsreaktionskraft auf
den Kolben wirkt. Die Kurbelwelle nimmt somit einen Rotationswiderstand
infolge der Kompression der Einlassluft auf. Obwohl die Zündung in
der komprimierten Einlassluft durchgeführt wird, erfolgt die Verbren nung
infolge der Verzögerung
bei der Kraftstoffzuführung
während
der ersten oder zweiten Umdrehung der Kurbelwelle nicht, unabhängig, ob
die Maschine ein Vergaser- oder Einspritztyp ist. Während der
ersten zwei Umdrehungen der Kurbelwelle wird somit keine Maschinenleistung
erzeugt. Diese Arten der Widerstandsdrehmomente wirken auf die Kurbelwelle,
wie allgemein in den 1A, 1B und 1C dargestellt
ist.
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Die Änderungscharakteristik
des Trägheitswiderstandsdrehmoments
Ti in Bezug auf die Zeit oder die Kurbelwellenrotationsphase ändert sich
in Abhängigkeit
von der Beschleunigung, die zu Beginn des Kurbelns der Maschine 10 durch
den Maschinenanlassermotor-Generator 60 auftritt. Die Änderungscharakteristik
des Trägheitswiderstandsdrehmoments
Ti kann daher durch die Steuerung des Ausgangsdrehmoments Tmg des
Motor-Generators 60 gesteuert werden. Die Änderungscharakteristik
des Reibungswiderstandsdrehmoments Tfric in Bezug auf die Zeit oder
die Kurbelwellenrotationsphase ändert
sich in Abhängigkeit
der Änderungen
des Zustands der Schmierung zwischen der Zylinderwand und dem Kolben
in jedem Zylinder entsprechend der Motortemperatur zum Zeitpunkt
des Kurbelns und der dem Anhalten der Maschine folgenden verstrichenen
Zeit. Das Reibungswiderstandsdrehmoment Tfric nimmt anfänglich einen
relativ hohen Wert infolge der statischen Reibung ein und nimmt
dann einen im Wesentlichen konstanten Wert infolge der dynamischen
Reibung ein, wie dies in 1B dargestellt
ist. Die Änderungscharakteristik
des Kompressionswiderstandsdrehmoments Tcomp in Bezug auf die Zeit oder
die Kurbelwellenrotationsphase ist allgemein in 1C während der
wiederholten Kompressionen der Einlassluft ohne Verbrennung in den
Zylindern der Maschine 10 gezeigt. In einem kleinen Zeitraum ändert sich
die Ände rungscharakteristik
in Abhängigkeit
von der Öffnungs/Schließphase der
Einlassventile. 1C zeigt eine Änderungscharakteristik
des Kompressionswiderstandsdrehmoments Tcomp bei einer Bedingung
beim Zeitpunkt des Startens der Maschine, bei dem einer der Kolben
sich genau am oberen Totpunkt befindet, bei dem der Einlasshub beginnt.
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Die
Kurbelwelle nimmt ein gesamtes Widerstandsdrehmoment Tr auf, d.h.
eine Gesamtsumme der Widerstandsdrehmomente, die auf die Kurbelwelle
wirken. Das Gesamtwiderstandsdrehmoment Tr schwankt in Bezug auf
die Zeit oder die Kurbelwellenrotationsphase, wie mittels der Kurve
des Gesamtwiderstandsdrehmoments Tr in 1D gezeigt. Wenn
die Kurbelwelle, die das Widerstandsdrehmoment darstellt, das wie
oben beschrieben schwankt, von einem Elektromotor angetrieben wird,
der ein gleichförmiges
Drehmoment, wie üblich,
ausgibt, vibriert die Maschine, die elastisch an einem Fahrzeugkörper gelagert
ist, um die Kurbelwelle entsprechend den Schwankungen des Kurbeldrehmoments
(gesamtes Widerstandsdrehmoment), das durch die Kurbelwelle dargestellt
wird. Betrachtet man jedoch, dass die Kurbelwelle die oben beschriebenen Änderungen
im Widerstandsdrehmoment gegen das Kurbeln durch den Motor-Generator 60 darstellt,
so ist es naheliegend, eine Voreinstellung so vorzunehmen, dass
das Ausgangsdrehmoment Tmg des Motor-Generators 60 auf
der Grundlage der Kurbelwellenrotationsphase schwankt, und zwar
entsprechend den Schwankungen des gesamten Widerstandsdrehmoments
Tr, wie oben beschrieben. Diese Einstellung unterdrückt die
Vibrationen der Maschine aufgrund der oben erwähnten Schwankungen des Widerstandsdrehmoments
während
des Kurbelns. Der Motor-Generator 60 kann das Antriebsdrehmoment
erzeugen, das wie in 1D gezeigt schwankt, indem die
Betriebssteuerung des Motor-Generators 60 durch Verwendung
eines Computers durchgeführt wird.
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In
der dargestellten Ausführungsform
ist eine Steuereinheit (ECU 100) als ein programmierter
Allzweckcomputer vorgesehen. Der Fachmann erkennt, dass die Steuereinheit
unter Verwendung eines einzigen spezialzweckintegrierten Schaltkreises
(z.B. ASIC) erreicht werden kann, der einen Haupt- oder Zentralprozessorabschnitt
für eine
gesamte Systemniveausteuerung und getrennte Abschnitte zur Durchführung verschiedener
spezifischer Berechnungen, Funktionen oder anderer Verfahren unter der
Steuerung des Zentralprozessorabschnitts aufweist. Die Steuereinheit
kann mehrere getrennte zugeordnete oder programmierbare integrierte
oder andere elektronische Schaltkreise oder Einrichtungen aufweisen
(z.B. hardwareelektronische oder logische Schaltkreise, wie z.B.
diskrete Elementschaltkreise oder programmierbare logische Einrichtungen,
wie z.B. PLDs, PLAs, PALs oder ähnliches).
Die Steuereinheit kann unter Verwendung eines geeignet programmierten
Allzweckcomputers, z.B. eines Mikroprozessors, einer Mikrosteuereinrichtung
oder anderer Prozessoreinrichtungen (CPU oder MPU) erreicht werden,
entweder alleine oder in Verbindung mit einem oder mehreren peripheren
(z.B. integrierte Schaltkreise) Daten- und Signalverarbeitungseinrichtungen.
Allgemein kann irgendeine Einrichtung oder Anordnung der Einrichtungen,
bei denen eine finite Zustandsmaschine zur Durchführung der
hier beschriebenen Verfahren/als Steuereinheit verwendet werden.
Eine verteilte Verarbeitungsarchitektur kann für die maximale Daten/Signalverarbeitungsfähigkeit und
Geschwindigkeit verwendet werden.
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Zum
Zeitpunkt des Kurbelns einer internen Verbrennungskraftmaschine 10 steuert
eine Unterdrückungsvorrichtung
eine durch das Kurbeln der Maschine bewirkte Vibration und ein Verfahren
steuert den Betrieb eines Elektromotors 60, der die interne
Verbrennungskraftmaschine 10 kurbelt, auf der Grundlage
der mittels einer Kurbelwellenrotationsphasen-Erfassungseinrichtung 90 erfassten
Rotationsphase der Kurbelwelle, so dass das Ausgangsdrehmoment Tmg
des Motors 60 ähnlich
wie die Schwankungen des Widerstandsdrehmoments Tr gegen das Kurbeln
der Maschine schwankt, das die Kurbelwelle entsprechend ihrer Rotationsphase
darstellt. Somit sind die Vorrichtung und das Verfahren in der Lage,
die Vibrationen während
des Kurbelns der Maschine zu unterdrücken, was zu einer Verbesserung
im Fahrkomfort und der Geräuschunterdrückung eines
Fahrzeugs führt.
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Während die
Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde,
ist verständlich,
dass die Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen
oder Konstruktionen begrenzt ist.
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Zum
Zeitpunkt des Kurbelns einer internen Verbrennungskraftmaschine 10 steuert
eine Unterdrückungsvorrichtung
eine durch das Kurbeln der Maschine bewirkte Vibration und ein Verfahren
steuert den Betrieb eines Elektromotors 60, der die interne
Verbrennungskraftmaschine 10 kurbelt, auf der Grundlage
der mittels einer Kurbelwellenrotationsphasen-Erfassungseinrichtung 90 erfassten
Rotationsphase der Kurbelwelle, so dass das Ausgangsdrehmoment Tmg
des Motors 60 ähnlich
wie die Schwankungen des Widerstandsdrehmoments Tr gegen das Kurbeln
der Maschine schwankt, das die Kurbelwelle entsprechend ihrer Rotationsphase
darstellt. Somit sind die Vorrichtung und das Verfahren in der Lage,
die Vibrationen während
des Kurbelns der Maschine zu unterdrücken, was zu einer Verbesserung
im Fahrkomfort und der Geräuschunterdrückung eines
Fahrzeugs führt.