AT413866B - Verfahren zum starten einer brennkraftmaschine - Google Patents

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Description

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AT 413 866 B
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine für ein Fahrzeug, wobei die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine über zumindest eine trennbare Kupplung mit einem ein Getriebe aulweisenden Antriebsstrang verbunden wird, in welchem zumindest eine elektrische Maschine angeordnet ist, wobei die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in einer Startvorbereitungsphase vorzugsweise durch die elektrische Maschine in eine vordefinierte Startdrehlage gebracht wird, wobei die Winkelgeschwindigkeit und die Winkellage der Kurbelwelle während des Betriebes durch einen Drehzahlgeber bestimmt wird.
Aus der DE 198 58 992 A1 ist eine Start-/Antriebseinheit für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges bekannt, wobei die Brennkraftmaschine über eine Kurbelwelle und eine Schaltkupplung mit einem ein Zwischengetriebe aufweisenden Antriebsstrang verbindbar ist. Das Zwischengetriebe ist mit einer elektrischen Maschine verbunden, mit welcher sich verschiedene Startmethoden durchführen lassen. Jeder Startmethode geht eine Startklärungsphase voraus, bei der die Kurbelwelle mittels der elektrischen Maschine gedreht wird und in der bei geschlossener Schaltkupplung die Startverhältnisse erfasst, eine Entscheidung über die nachfolgenden Betriebsphasen getroffen und deren Startparameter festgelegt werden. Dabei werden über zwei Drehzahlgeber zu beiden Seiten der Schaltkupplung in einem elektrischen Startsteuergerät die Drehzahlverhältnisse und der Drehzahlverlauf eingangs- und ausgangsseitig der Schaltkupplung erfasst und daraus in einer Starklärungsphase eine Entscheidung über die zu treffende Startmethode getroffen und die Startparameter dafür festgelegt.
Standardmäßig eingesetzte Drehzahlgeber, beispielsweise zur Ermittlung der Kurbelwellendrehzahl, sind zwar relativ kostengünstig, weisen aber den Nachteil auf, dass eine Lagebestimmung der Kurbelwelle nur ungenau und oberhalb einer Mindestdrehzahl möglich ist. Insbesondere bei langsam drehender Kurbelwelle können Drehzahlgeber nicht mehr für die Positionierung der Kurbelwelle eingesetzt werden. Lagegeber, welche auch bei niedriger Drehzahl bzw. im Stillstand winkelgenaue Informationen über die Lage der Kurbelwelle geben können, sind allerdings relativ aufwendig.
In der DE 198 08 472 A1 ist ein Verfahren zum Starten eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors mit Einspritzung beschrieben. Im Vorfeld der Zündung wird der Motor durch einen Antrieb mit langsamer Geschwindigkeit in eine solche Stellung gebracht, dass der Kolben eines Zylinders im oberen Totpunkt steht. Mit dem Zündbefehl wird dem Motor eine weitere kleine Drehbewegung aufgezwungen, eingespritzt und gezündet. Die Stellung der Kurbelwelle wird über einen eigenen Kurbelwellenstellungssensor erfasst.
Die WO 01/88370 A1 beschreibt ein Startverfahren und eine Startvorrichtung für Brennkraftmaschinen, wobei die Kurbelwelle durch eine elektrische Maschine in eine vorgegebene Startposition gedreht wird. Die Kurbelwellenlage wird über einen eigenen mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Dreh- und Lagesensor erfasst. Derartige Lagegeber sind aber relativ kostenaufwendig.
Die DE 100 62 985 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Steuereinrichtung zum Bestimmen des Kurbelwellenwinkels von einer Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine mit einer elektrischen Maschine gekoppelt ist, indem deren Rotor drehfest mit der Kurbelwelle verbunden ist. Die elektrische Maschine weist eine Steuereinrichtung zum Steuern derselben auf und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Winkellage des Rotors in Bezug auf den Stator auf. Zur Bestimmung des Kurbelwinkels wird die aktuelle Winkellage des Rotors von der Vorrichtung zum Bestimmen der Winkellage erfasst und an die Steuereinrichtung weitergeleitet. Anschließend wird in der Steuereinrichtung aufgrund der erfassten Winkellage-Werte der entsprechende aktuelle Kurbelwellenwinkel bestimmt. Der auf diese Weise bestimmte Kurbelwellenwinkel wird von der Steuereinrichtung an die Steuerung der Brennkraftmaschine weitergeleitet.
Die EP 1 113 169 A1 beschreibt eine Starteranordnung für eine Brennkraftmaschine und ein Verfahren zu Steuerung der Starteranordnung während eines Start- und Stopvorganges der 3
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Brennkraftmaschine. Die Starteranordnung beinhaltet dabei ein elektrisches Antriebssystem mit einer elektrischen Maschine, welche über eine Kupplung mit der Brennkraftmaschine verbindbar ist. 5 Aufgabe der Erfindung ist es, auf möglichst einfache Weise eine Positionierung der Kurbelwelle für einen Startvorgang zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass ein Mittel zur genauen Bestimmung der Drehwinkellage der elektrischen Maschine bereitgestellt wird, dass bei geschlossener Kupplung io und bei einer Kurbelwellendrehzahl oberhalb einer vordefinierten Mindestdrehzahl eine Synchronisierung zwischen Drehzahlgeber und dem Mittel zur genauen Bestimmung der Drehwinkellage der elektrischen Maschine durchgeführt wird, wobei letzteres an den Drehzahlgeber angeglichen wird, und dass das Einnehmen der Startdrehlage mittels des Mittels zur Bestimmung der Drehwinkellage der elektrischen Maschine nach dem Synchronisiervorgang kontrol-15 liert und gesteuert wird und dass das Mittel zur Bestimmung der Drehwinkellage durch ein geberloses Verfahren gebildet wird.
Mittel zur genauen Bestimmung der Drehlage werden mitunter standardmäßig bei elektrischen Maschinen eingesetzt. 20
Im erfindungsgemäßen Verfahren wird das Mittel zur genauen Bestimmung der Drehlage der elektrischen Maschine dazu verwendet, um die genaue Kurbelwellendrehstellung während der Abstellphase der Brennkraftmaschine zu bestimmen und während der Startvorbereitungsphase zu überwachen. Ein weiterer zusätzlicher Präzisionslagegeber ist somit nicht erforderlich. 25
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Kurbelwelle für die Einnahme der Startposition durch die elektrische Maschine angetrieben wird, oder dass die Kurbelwelle zum Einnehmen der Startposition, vorzugsweise durch die elektrische Maschine, abgebremst wird. 30 Die Erfindung wird anhand der Figur näher erläutert.
Die Figur zeigt eine Brennkraftmaschine 1, welche über eine Kurbelwelle 2 und eine schaltbare Kupplung 3 mit einem Antriebsstrang 4 verbunden ist, in welchem ein Getriebe 5 angeordnet ist. Mit dem Getriebe 5 ist eine elektrische Maschine 6 wirkverbunden, welche wahlweise mit 35 der Getriebeeingangswelle 10 oder der Getriebeausgangswelle 7 wirkverbunden ist. Derartige Anordnungen von Brennkraftmaschine 1, Kupplung 3, Getriebe 5 und elektrische Maschine 6 werden häufig bei Hybridfahrzeugen eingesetzt.
Zur Überwachung der Drehzahl der Kurbelwelle 2 ist ein Drehzahlgeber 8 beispielsweise im 40 Bereich einer Schwungscheibe vorgesehen, welcher die Drehlage der Kurbelwelle 2 nur ab einer vordefinierten Mindestdrehzahl der Kurbelwelle 2 von beispielsweise 100 Umdrehungen pro Minute erfassen kann. Zur Erfassung und Überwachung der genauen Drehwinkellage der elektrischen Maschine 6 ist ein hochpräziser Lagegeber 9 oder ein geberloses Verfahren vorgesehen, wodurch die Drehwinkellage mit einer Genauigkeit von etwa 0,5° Kurbelwinkel be-45 stimmt werden kann. Derartige Lagegeber oder geberlose Verfahren werden standardmäßig bei als Drehfeldmaschinen ausgebildeten elektrischen Maschinen eingesetzt.
Um nach Abstellen der Brennkraftmaschine 1 einen schnellen Start zu ermöglichen, wird die Kurbelwelle 2 in einer Startvorbereitungsphase in eine vordefinierte Startdrehlage gebracht, so Dadurch, dass vor dem Einspritzen und der Zündung des Kraftstoffes die Kurbelwelle 2 in eine präzise vordefinierte Startdrehlage gebracht wird, wird einerseits eine schnelle Synchronisation der Motorelektronik und andererseits ein optimaler Anlauf der Brennkraftmaschine ermöglicht, um die erste Kompressionsphase möglichst schnell zu überwinden. Um dies zu realisieren, ist gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass die Drehwinkelposition der Kurse belwelle 2 über den Lagegeber 9 der elektrischen Maschine 6 oder das geberlose Verfahren zur

Claims (6)

  1. 4 AT 413 866 B Bestimmung der Drehwinkellage überwacht wird. Voraussetzung dafür ist aber, dass der Lagegeber 9 bzw. das geberlose Verfahren vorher auf die Kurbelwellenposition abgestimmt wird. Dies wird mit Hilfe des standardmäßig zur Messung der Kurbelwellendrehzahl eingesetzten Drehzahlgebers 8 durchgeführt. Dazu wird in einem ersten Schritt geprüft, ob die Kupplung 3 geschlossen ist. Falls nicht, so wird dieser Zustand hergestellt und eine starre Drehverbindung zwischen Kurbelwelle 2 und Antriebsstrang 4 und elektrischer Maschine 6 hergestellt, bei gleichzeitiger Trennung des Antriebsstranges von den Antriebsrädern. Weiters wird überprüft, ob die Drehzahl der Kurbelwelle 2 über einer Mindestdrehzahl liegt, bei der der Drehzahlgeber 8 zur Lagebestimmung eingesetzt werden kann. Sind diese beiden Voraussetzungen erfüllt - geschlossene Kupplung 3 und Drehzahl der Kurbelwelle 2 über der Mindestdrehzahl - so wird der Lagegeber 9 bzw. das geberlose Verfahren an den Drehzahlgeber 8 angepasst und somit eine Synchronisation durchgeführt. Dieser nur wenige Sekundenbruchteile bis Sekunden benötigende Vorgang kann nach dem Abstellen und während des Auslaufens der Brennkraftmaschine 1 erfolgen. In der Startvorbereitungsphase, welche nach dem Abstellen oder erst unmittelbar vor dem Startvorgang durchgeführt werden kann, wird die Kurbelwelle 2 mit Hilfe der elektrischen Maschine 6 und des Lagegebers 9 in die vordefinierte Startdrehlage gebracht. Dies kann durch aktives Antreiben der Kurbelwelle 2 durch die elektrische Maschine 6, oder - insbesondere nach Abstellen der Brennkraftmaschine 1 - durch Abbremsen der Kurbelwelle 2, beispielsweise mit Hilfe der elektrischen Maschine 6, in die vordefinierte Startposition erfolgen. Auf diese Weise kann eine sehr präzise Startvorbereitungsposition der Kurbelwelle 2 und ein sehr rascher Startvorgang ermöglicht werden, ohne dass zusätzliche Präzisionslagegeber erforderlich wären. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine (1) für ein Fahrzeug, wobei die Kurbelwelle (2) der Brennkraftmaschine (1) über zumindest eine trennbare Kupplung (3) mit einem ein Getriebe (5) aufweisenden Antriebsstrang (4) verbunden wird, in welchem zumindest eine elektrische Maschine (6) angeordnet ist, wobei die Kurbelwelle (2) der Brennkraftmaschine (1) in einer Startvorbereitungsphase vorzugsweise durch die elektrische Maschine (6) in eine vordefinierte Startdrehlage gebracht wird, wobei die Winkelgeschwindigkeit und die Winkellage der Kurbelwelle (2) während des Betriebes durch einen Drehzahlgeber (8) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel zur genauen Bestimmung der Drehwinkellage der elektrischen Maschine (6) bereitgestellt wird, dass bei geschlossener Kupplung (3) und bei einer Kurbelwellendrehzahl oberhalb einer vordefinierten Mindestdrehzahl eine Synchronisierung zwischen Drehzahlgeber (8) und dem Mittel zur genauen Bestimmung der Drehwinkellage der elektrischen Maschine (6) durchgeführt wird, wobei letzteres an den Drehzahlgeber (8) angeglichen wird, und dass das Einnehmen der Startdrehlage mittels des Mittels zur Bestimmung der Drehwinkellage der elektrischen Maschine (6) nach dem Synchronisiervorgang kontrolliert und gesteuert wird und dass das Mittel zur Bestimmung der Drehwinkellage durch ein geberloses Verfahren gebildet wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Bestimmung der Drehwinkellage durch einen Lagegeber (9) der elektrischen Maschine (6) gebildet wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (2) für das Einnehmen der Startposition durch die elektrische Maschine (6) angetrieben wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (2) für das Einnehmen der Startposition, vorzugsweise durch die elektrische Maschine (6), abge- 5 AT 413 866 B bremst wird.
  5. 5. Vorrichtung zum Starten zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kurbelwelle (2) der Brennkraftmaschine (1) über eine trennbare Kupplung 5 (3) mit einem ein Getriebe (5) aufweisenden Antriebsstrang (4) verbindbar ist, in welchem zumindest eine elektrische Maschine (6), vorzugsweise eine Drehfeldmaschine, angeordnet ist, mit einem Drehzahlgeber (8) zur Ermittlung der Kurbelwellendrehzahl, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (6) mit einem Mittel zur Bestimmung der Drehwinkellage ausgestattet ist, und dass bei drehender Kurbelwelle (2) und geschlosse-io ner Kupplung (3) das Mittel zur Bestimmung der Drehwinkellage der elektrischen Maschine (6) mit dem Drehzahlgeber (8) synchronisierbar ist und die Kurbelwelle (2) in einer Starvorbereitungsphase durch die elektrische Maschine (6) unter Überwachung der Kurbelwellendrehstellung durch das Mittel zur Bestimmung der Drehwinkellage der elektrischen Maschine (6) in eine vordefinierte Startdrehlage bringbar ist und dass das Mittel zur Bestim-15 mung der Drehwinkellage durch ein geberloses Verfahren gebildet ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Bestimmung der Drehwinkellage durch einen Lagegeber (9) der elektrischen Maschine (6) gebildet ist. 20 Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 25 30 35 40 45 50 55
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