CN102472231B - 用于起动内燃机的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于起动机动车的内燃机(3)的方法和装置，其中，内燃机(3)将驱动力矩在内燃机(3)的优选方向上施加到曲轴上，其中，起动马达(9)在起动过程中将起动力矩(7)施加到曲轴上以便达到内燃机(3)的最小转速，其中，控制单元调节起动力矩(7)，其中，控制单元在起动过程中与时间相关地在正的最大的起动力矩(27)与负的最小的起动力矩(27)之间调节起动力矩(7)，其中，正的起动力矩在优选方向上而负的起动力矩与优选方向相反地作用到曲轴上。

Description

用于起动内燃机的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于起动(Anlassen)内燃机的方法和装置。

背景技术

内燃机通常不能独立地发动(anlaufen)，而是为了发动需要例如60至200转/分钟的最低转速。为了该目的，通常使用由电池供给的起动马达，其在车辆静止状态中也可发出起动力矩(Anlassmoment)。在起动过程期间必须由起动力矩克服的基本的力矩为起动摩擦力矩(Losbrechmoment)、摩擦力矩和压缩力矩。在起动过程开始时，内燃机的曲轴静止。通过已有的摩擦部位(例如气缸工作面(Zylinderlaufbahn)和/或曲轴的轴承)存在静摩擦。为了曲轴完全旋转，在第一阶段中首先必须克服该静摩擦。对此，在曲轴处必须施加相应的力矩，其也称为起动摩擦力矩。尤其在车辆很冷和长时间停车的情况下，所需的起动摩擦力矩表现(annehmen)为较大的值。如果起动马达的施加到曲轴上的起动力矩不大于起动摩擦力矩，则曲轴保持静止并且内燃机不能被发动。

如果起动摩擦力矩被克服，那么现在在前述的摩擦部位处代替静摩擦出现滑动摩擦。虽然它相对于静摩擦减小，但是同样引起曲轴的旋转运动的制动(Abbremsung)。在此，作用在活塞与气缸工作面之间的滑动摩擦力经由曲轴传动被转化成滑动摩擦力矩，其在工作循环(Arbeitsspiel)的进程中波动。此外还有与活塞运动无关的、直接与曲轴的旋转相联系的摩擦力矩，例如通过在曲轴轴承中的摩擦。因此，在起动过程的该第二阶段中，必须提供起动力矩的一定的部分用于抵消滑动摩擦。在此，通常可确定，类似于静摩擦，在车辆很冷和长时间停车的情况下，产生尤其大的滑动摩擦力矩值。

利用有效地起作用的起动力矩，曲轴应被加速并且达到对于内燃机的开始转动(Anspringen)所需的转速。在此，除了滑动摩擦之外，还必须考虑在曲轴旋转时在气缸中有规律地发生的空气质量的压缩。空气量的压缩作为所谓的压缩力矩在曲轴处起作用。在内燃机的工作循环之内，该压缩力矩多次变换符号。在四缸四冲程发动机中，工作循环为720°，即，两个完整的转动，在其上总共发生八次符号变换。在此，在其时发生符号变换的角度被称为平衡位置(Gleichgewichtslage)。在此，在稳定的与非稳定的平衡位置(也称为止点)之间区别。如果例如尝试使曲轴从稳定的平衡位置向更大的角度旋转，则通过压缩产生负的复原力矩(Rueckstellmoment)。在向更小的角度旋转时产生正的复原力矩。在不稳定的平衡位置中，曲轴的轻微的偏转以与压缩力矩共同作用的方式负责于此，即曲轴朝向稳定的平衡位置旋转。

如果在起动过程开始时曲轴位于稳定的平衡位置中，则直至超过第一止点压缩力矩制动地起作用，也就是说与起动力矩反向。紧接着，压缩力矩交替驱动地和制动地起作用。驱动意味着，压缩力矩以与起动力矩相同的方向作用。由此，从有效地起作用的起动力矩和压缩力矩的和得出用于加速曲轴的有效的扭矩，而之前描述的滑动摩擦力矩始终制动地起作用。

当有效地起作用的起动力矩过小时，因此可发生达不到为了实现内燃机的必要的转速所需的转速或者甚至不超过第一止点。由此，曲轴再次静止。如果起动力矩由于起动马达的错误设计而过小并且/或者滑动摩擦力矩由于过冷和/或过长停车时间和/或其它原因而过大，那么尤其存在这种情况。

之前描述的挑战在于，对于内燃机的起动(尤其在很冷和/或长时间停车的情况下)需要高的扭矩。作为数量级，对于四缸柴油发动机可规定(ansetzen)大约200Nm作为所需的起动力矩。

为了产生所需的起动力矩，在传统的带有内燃机的车辆中大多使用起动马达或所谓的起动机。通常起动机构造成电机。然而，它具有一些不利的效应。如果内燃机的所需的起动力矩升高，则电机的成本、重量和结构空间也近似线性地升高。所使用的电机的另一不利的特性是，其通常设计用于在四位的范围中的转速。这些转速即比用于起动内燃机所需的转速高得多。因此，快速旋转的起动机或快速旋转的电机需要变速单元。变速单元将电机的高转速转换成与内燃机相匹配的低转速。对于传动比在数量级上可规定为1∶50。电枢即旋转得比曲轴快50倍。然而，电枢也仅仅发出在曲轴处起作用的力矩的五十分之一。另一方面，变速单元的集成不利地作用于成本、重量和结构空间。

因为内燃机从它那方面在运行中达到高转速(在数量级上4000至7000转/分钟)，所以电机附加地不允许持续地与曲轴相连结。否则，由于经由变速单元的机械连结，将超过用于电枢的最大允许转速，这导致电机的损坏。为了阻止在车辆的行驶运行中超过电枢的最大允许转速，仅仅对于起动过程的持续时间建立在电机与内燃机之间的力流。为此使用例如超越离合器(Freilauf)或螺旋齿轮传动件等的元件。其对此负责，即对于在电机与内燃机之间传递的力矩不可发生符号变换。如果仅仅考虑内燃机的优选旋转方向(Vorzugsdrehrichtung)(大多向右转)，则起动机可仅仅驱动曲轴(即，不制动内燃机)并且仅仅内燃机被驱动(即，不将起动机带到超速中)。

在带有混合动力驱动的机动车中，为了驱动车辆而设置的电机必要时可完全承担起动机的功能。如之前已经阐明的那样，为此尤其必须的是，电机可发出用于起动过程的足够高的扭矩。但是，这尤其对于所谓的轻度混合动力车辆(其装备有相对弱的电机和小的储能器)导致设计矛盾。在此，相对弱的电机产生在数量级上100Nm的最大扭矩。

对于轻度混合动力车辆已知的解决方案在于，携带传统的起动机(即，第二电机)，其尤其在车辆温度极低和/或长时间停车的情况下得到应用。另一解决方式在于使用更强的电机，其可产生更高的最大扭矩。然而，尽管取消了起动机或第二电机，当未同时扩大电储能器的容量(由此将产生所谓的强混合动力驱动)时，在此限制了可得到的优点。

所提及的替代方案“带有传统起动机的轻度混合动力车辆”、“带有超尺寸的(überdimensioniert)电机的轻度混合动力车辆”和“强混合动力车辆”由于技术的和/或经济的原因(成本、重量和/或结构空间)在许多混合动力车辆中不可有意义地实现。其中尤其涉及小型和中型车辆。尽管如此，对于这些车辆在中期(mittelfristig)也力求或至少考虑混合化。

发明内容

因此，提出该技术问题，提供用于起动内燃机的方法和装置，在其中与传统的起动机或电机相比起动马达的最大起动力矩减小，由此减小起动机的成本、结构空间和能量需求。尤其对于所谓的轻度混合动力车辆提出该技术问题，在其中，为了驱动而存在的电机同时应作为起动机起作用。

从权利要求1和11的特征中得到该技术问题的解决方案。由从属权利要求得到本发明的其它有利的设计方案。

为了起动机动车的内燃机，其中，该内燃机将驱动力矩在内燃机的优选方向上施加到曲轴上，其中，起动马达在起动过程中将起动力矩施加到曲轴上以便达到内燃机的最小转速，控制单元调节起动力矩，其中，控制单元在起动过程中与时间相关地在正的最大的起动力矩与负的最小的起动力矩之间调节起动力矩，其中，正的起动力矩在优选方向上作用而负的起动力矩与优选方向相反地作用到曲轴上。

在起动过程中起动力矩通过控制单元的调节(其中，与时间相关地在正的最大的起动力矩与负的最小的起动力矩之间调节起动力矩)以下也称为起动力矩的调制(Modulation)。通过该调制以有利的方式使起动力矩和曲轴的旋转方向在起动过程期间能够不仅定向到优选方向上，而且在起动过程期间也能够反过来。在此，内燃机的优选方向例如为这样的方向，内燃机在该方向上驱动曲轴以便引起车辆的前进运动。通过所公开的方法，即在起动过程期间能够使力矩和必要时曲轴的旋转运动的方向一次或多次反转。与传统的起动机相比，在此，在曲轴的旋转运动方面有目的地利用至少由内燃机包括曲轴和起动马达构成的机械系统的动态特性，并且因此加强起动马达的效果。

通常由此出发，即内燃机和起动马达的罩壳相对刚性地与车身相连接。在此，罩壳首先在它们之间并且然后与车身或者相应地与车身相连接。因此，在起动力矩的调制中仅考虑对于起动过程重要的(例如轴、活塞和传送带的)运动。在此，概念起动马达或电机的旋转角度、转速、旋转加速度、旋转质量和摩擦涉及起动马达或电机的运动的(旋转的)部件，其也称为电枢或转子。类似地，概念内燃机的旋转角度、转速、旋转加速度、旋转质量和摩擦涉及内燃机的运动的(旋转的)部件，即曲轴。

在三个主要目标方面实现旋转力矩的调制：

1.通过所公开的方法，使能够使用具有比传统的起动马达更小的最大起动力矩的起动马达，其中，传统的起动马达仅仅可在内燃机的优选方向上将起动力矩施加到曲轴上。由此得到起动马达的改进的效率。例如，根据所公开的方法，可利用具有更小的最大起动力矩(例如100Nm)的起动马达起动内燃机(其为了起动需要带有200Nm的最大起动力矩的传统起动马达)。

2.借助于所公开的方法，不再需要比必要的更多的电能用于起动内燃机。

3.所公开的方法使能够在过载或损坏和/或破坏方面改进地保护系统组件。在系统组件失效时，该由此达到的运行安全性也用于保护乘客免于后果。

如果使用混合动力车辆的电机(其也用于驱动混合动力车辆)作为起动马达，则所公开的方法使能够在混合动力车辆中可不再设置独立的起动马达。

那么所公开的方法尤其允许，不必在起动马达或起动马达的转子与曲轴之间布置用于变速的单元，例如传动单元。然而如果在起动马达与曲轴之间布置有用于变速的单元，则其仅还要设计成使得其在考虑内燃机和起动马达的转速限制的情况下使内燃机和起动马达的同时运行成为可能。

此外，所公开的方法使能够不必在起动马达与曲轴之间布置超越离合器。

在此，可基于起动马达的局部的信息实现起动力矩的所公开的调节或调制。为此，通过传感器获取例如起动马达的运动和/或运行状态。优选地，起动马达为电机。在此，用于获取运动和/或运行状态的传感器包括例如用于输送给电机的电流或电压的电流和/或电压传感器、用于电机的输出轴或转子的角度传感器和/或角加速度传感器和其它传感器。

替代地或增加地，同样可基于全局的信息设想扭矩调制，其中，全局的信息表示机动车的另外的元件的运动和/或运行状态。例如，可基于内燃机的旋转角度、角速度和/或角加速度实现起动力矩的调制，其中，它们通过合适的传感器来获取并且必要时经由车辆的通讯系统来传输。

通过起动力矩的调制必须克服以下力矩：在第一阶段中必须克服内燃机的起动摩擦力矩。在第二阶段中，在克服起动摩擦力矩之后必须克服滑动摩擦力矩和压缩力矩。为此，起动力矩的调制引起动能和/或弹性能有目的地暂存在机械系统(其由内燃机、起动马达和其机械连接形成)中。此外，通过起动力矩的调制可充分利用机械系统的谐振效应或谐振特性。

在另一实施形式中，扭转刚性地(drehsteif)或扭转弹性地(drehelastisch)实施在内燃机与起动马达之间的机械连接，其中，在扭转弹性的连接中控制单元将起动过程划分成第一和第二部分过程，其中，以第一运行模式调节第一部分过程而以第二运行模式调节第二部分过程。

在此，连接或连结理解为内燃机与起动马达的机械连接，或在曲轴与起动马达的转子之间的连接，其使相互的力矩传递成为可能。扭转刚性的与扭转弹性的连接之间的本质区别在于，在扭转刚性的连接中，在克服起动摩擦力矩之前不存在可振动的机械系统(其谐振特性可被充分利用)。在扭转弹性的连接中，在克服起动摩擦力矩之前也存在可振动的机械系统，由此通过充分利用谐振特性或动能和/或弹性能的储存，需要起动马达的更小的最大起动力矩。在此，机械系统(在其中实现动能和/或弹性能的有目的的暂存)至少由内燃机、曲轴、扭转弹性的连结部和起动马达构成。

在扭转刚性的连接的情况中，起动马达的最大起动力矩必须大于必需的起动摩擦力矩。

在扭转弹性的连接的情况中，起动过程被划分成第一和第二部分过程。在此，第一部分过程用于克服起动摩擦力矩，而第二部分过程用于克服压缩力矩和滑动摩擦力矩。部分过程即描述了对于扭转弹性地联结的内燃机的起动过程的两个相继的阶段。由此，有利地使以下成为可能，即起动马达的最大起动力矩可小于必需的起动摩擦力矩，这是因为通过电机的起动力矩的有目的的调制可将动能储存在旋转质量中而将弹性能储存在扭转弹性的连结部中并且也可在第一部分过程中充分利用机械系统的必要时存在的谐振性能。

如果起动马达为(轻度)混合动力车辆的电机(其也用于驱动混合动力车辆)，则此外得到在混合动力车辆的行驶运行中这样调制电机的扭矩的可能性，使得由内燃机的扭矩和电机的扭矩构成的总扭矩以及因此曲轴的转速是统一的(gleichfoermig)。该优点基于内燃机的独特的性能，在其中，转速和发出的扭矩通常不是统一的，而是大多具有显著的、围绕当前的平均值大多周期性的波动。为此，由于曲轴传动的不完全的质量平衡的惯性力以及由于内燃机的周期性的工作方式的气体力(Gaskraft)为决定性的。通过电机的扭矩的调制，可减少所引起的振动现象，其通常降低的导致噪声舒适性和振动舒适性，但是也可能导致构件失效。由此，起动马达满足作为主动的减振器的附加功能，然而为此长期需要在内燃机功率的数量级上的电功率。由于不可避免的损失这导致对电能的高的消耗和提高的冷却需求。

在电机与内燃机之间的扭转刚性的连接中，为了主动的减振，电机的设计必须关于内燃机的峰值交变力矩实现，该峰值交变力矩可为静态的平均值的多倍。由此得到对于电机的结构空间、重量和成本的不利条件。此外，主动减振要求电机和由此所使用的功率电子设备(Leistungselektronik)的操控的高动态性。由于这些缺点和挑战，至今完全未使用或仅仅在受限的范围中使用通过电机来主动减振的潜力。因此，扭转弹性的连接提供该优点，即从振动技术的角度通过其将机械的低通滤波器引入机械系统中，这引起被动的振动绝缘。尤其在优选的变体中(在其中扭转弹性的连接低摩擦地实施)，这导致，在振幅上减小从内燃机引入传动系中的高频的振动。由此，对功率电子设备的动态性以及对于电机的尺寸的要求下降。这还导致，使通过电机的主动减振的实现变容易或才完全成为可能。

接下来的实施方案适用于扭转刚性的和扭转弹性的连接，在此明确强调了区别和/或例外。

在此，例如可这样实现起动力矩的调制，使得在最大的正的起动力矩和最小的负的起动力矩之间来回切换。由此，将关于起动力矩的矩形的激励施加到曲轴上。通过该所谓的双点运行(Zweipunktbetrieb)使进入机械系统中的能量最大化并且由此提高起动过程的效率。

执行起动力矩的调制的另一可能性在于所谓的直接起动(Direktstart)。在此，在起动过程开始时产生正的力矩(即，在内燃机的优选旋转方向上)。在有利的情况中，第一，所施加的起动力矩大于必需的起动摩擦力矩，并且第二，大于内燃机的压缩力矩和滑动摩擦力矩，由此克服起动摩擦力矩并且超过第一止点。尤其对于扭转弹性的连接，在第一部分过程中克服起动摩擦力矩(内燃机的静摩擦)而在第二部分过程中克服压缩力矩和滑动摩擦力矩。

在另一调制类型中或者如果不通过之前描述的直接起动超过第一止点，则这样实现起动力矩的调制，使得相应在起动马达的旋转速度的符号变换时也进行起动力矩的符号变换。由此实现机械系统的起振(Aufschwingen)(激发的谐振特性)，并且由此持续提高可振动的系统的总能量。该调制类型也称为谐振起动。在扭转刚性的连接的情况中对于谐振起动的前提是，克服起动摩擦力矩。在扭转弹性的连接的情况中，也可执行谐振起动用于克服起动摩擦力矩。对于扭转弹性的连接，也可在第二部分过程中执行谐振起动，其中，然而与第一部分过程相比，机械系统的动态特性改变。在此，类似于之前对电机的起动力矩的谐振起动的描述，根据机械系统的运动状态来调制，其中，以简单的特点相应在起动马达的旋转速度的符号变换时也进行起动力矩的符号变换。如果谐振起动在第二部分过程中不导致机械系统的最大起振，那么可稍微提前或延迟起动力矩的符号变换。

在谐振起动的情况中，也可实现旋转方向保护。在扭转刚性的连接中，当此外与优选旋转方向相反地超过止点时，为了考虑内燃机的优选旋转方向，提前改变起动力矩的符号。在第一部分过程中对于扭转弹性的连接，提前改变起动力矩的符号，因此在一定的旋转方向中克服起动摩擦力矩。在此，一定的旋转方向可为内燃机的优选旋转方向，但是其也可为与优选方向相反的方向。类似于扭转刚性的连接，在第二部分过程中，这样提前通过起动力矩的调制改变起动力矩的符号，使得不与内燃机的优选旋转方向相反地超过止点。

对于带有或没有旋转方向保护的谐振起动，也可通过起动力矩的调制执行所谓的防反跳功能(Entprellfunktion)。在此，在起动力矩的每次符号变换时，即当满足切换条件时，在预定的、必要时与外部参数相关的时间段上维持现在相反的起动力矩。替代地或增加地，切换条件服从(unterliegen)滞后曲线。在此，用于将起动力矩切换到第一方向(例如优选方向)上的切换条件与用于将起动力矩切换到与第一方向相反的方向上的切换条件不同。

在扭转弹性的连接的情况中，构件保护-调制也是可能的。为此，这样提前改变起动力矩的符号，使得不超过扭转弹性的连接的最大允许的扭转。由此，以有利的方式避免扭转弹性的连接、例如扭转弹簧的可能的损坏。例如可通过第一运行模式和第二运行模式执行该构件保护-调制，其中，在两种运行模式中构件保护-调制有区别。

此外，在扭转刚性的连接的情况中并且在第二部分过程中可实现继续的调制运行。在此，当在优选旋转方向上超过第一止点之后未超过接下来的止点时，继续之前描述的谐振起动。

在起动力矩的调制的另一变体中，通过在起动力矩的每次符号反向时以死时间(Totzeit)和/或相位滞后修正地激活切换条件，补偿由操控链产生的死时间效应和/或低通效应。

同样，通过起动力矩的合适的调制，由起动马达对于起动过程所要求的功率的功率减小是可能的。利用到目前所描述的调制类型，必要时(尤其在不利的条件下)对于一时间段取得(abrufen)最大的系统功率，该时间段比这样的功率实际可供使用的更长。例如，由于起动马达或起动马达的功率电子设备过热或在电池电压下降时可能不再有足够的功率供起动过程使用。因此可能必需限制功率或维持功率储备并且然后当其对于起动过程是尤其有利的、例如用于克服第一止点时正好使用功率储备。为了减小功率提出两个方法，其尤其用于减小平均的对于起动过程所需的功率。

在第一方法中，在两点运行中不仅仅在最大的正的起动力矩与最小的负的起动力矩之间来回切换。而是可切换处于最大或最小起动力矩之下或之上的起动力矩。优选地，以这样的程度执行起动力矩的减小，使得平均功率以建立在之前所描述的考虑的基础上的数额被减小。切换频繁性的伴随该调制类型的降低附加地减小在功率电子设备之内的损失。

用于减小平均功率的第二方法在于，不减小起动力矩的振幅，而是减小起动力矩的接通时间。为此，例如在半周期中首先接通最大的正的起动力矩，然而还在该半周期结束之前再次切断该力矩。在起动力矩的切断与半周期的结束之间的时间中不接通力矩。由此，产生所谓的三点调节，其在个别情况中相对于带有振幅减小的两点调节可以是有利的。此外可能在起动过程期间改变振幅和/或接通时间。

对于扭转弹性的连接，附加地，接下来所描述的调制类型也是可能的。

例如，如果激活构件保护，则在两点运行中接通的力矩可处于电机的最大的正的起动力矩之下或最大的负的起动力矩之上。如果在带有起动力矩的减小的振幅的两点运行中不确保构件保护，则继续减小起动力矩的振幅，否则再次提高起动力矩的振幅。以该方式减小起动过程的能量消耗，其中，同时确保到曲轴上的最大可能的作用。在此，由此出发，即切换频繁性的伴随该调制类型的减小通常为有利的，这是因为出现扭转弹性的连接的更小的有效的负载，实现在曲轴处的更大的有效的作用，并且提出对用于起动马达所使用的功率电子设备的更小的要求。只要在应用情况中不满足这些标准，则不应用振幅减小，而是在存在疑问的情况中仅仅应用之前所描述的构件保护-调制。

另一调制类型为所谓的间隔嵌套(Intervallschachtelung)。在此，逐步地执行起动力矩的振幅或接通时间的减小。从限定的基础步长出发减小振幅或接通时间的为此所使用的步长，例如减半，直至达到限定的最小步长。如果在振幅或接通时间的两次相继的匹配中未发生匹配方向的反转，则增大步长(例如加倍)，直至再次到达例如基础步长。仅仅在起动过程的第一部分过程中对于扭转弹性的连接，与优选方向相反的起动也是可能的。在此，利用力矩执行之前的谐振起动，其引起内燃机相反于内燃机的优选方向的起步。

另一方面对于扭转刚度的和扭转弹性的连接、尤其对于第一和第二部分过程，当运行安全性的维护或系统的(例如起动马达、功率电子设备或电池的)工作效率的下降对此要求或建议时，可实现起动中断。对应的条件例如可涉及从起动过程开始起的总持续时间、切换过程的数量或在系统的至少一个部位处超过限定的最大温度。

在扭转弹性的连接的情况中可设想，扭转弹性的连结部的复原力矩线性地或非线性地与扭转相关。此外，可设想，复原力矩受限制。在此，例如可通过结构上的措施(末端挡块)或由于强度原因(弹性极限)给出该限制。因此，在调制运行中应仅仅在允许的扭转范围之内运行扭转弹性的连接，由此也限制作用在曲轴处的最大扭矩。在此，扭转弹性的连接例如可实施成扭转弹簧，其例如仅仅能够在-60°至+60°的扭转范围之内被运行。在所提出的想法中由此出发，即扭转弹性的连接的最大扭转力矩(例如500Nm)大于电机的最大的正的起动力矩(100Nm)。此外，在任何情况中扭转弹性的连接的最大扭转力矩必须大于必需的起动摩擦力矩。

在另一实施形式中，基于模型和/或基于传感器信息的评估实现在第一与第二运行模式之间的运行模式变换。当起动摩擦力矩被克服时，实现在第一与第二运行模式之间的运行模式变换。例如当参数内燃机的旋转角度、角速度或角加速度中的至少一个可供起动马达的调节使用时，可确定克服起动摩擦力矩。在此，例如可经由在机动车中已经存在的传感器获取所提及的参数。替代地或增加地，可实现起动摩擦力矩的建模。在此，储存与外部参数(例如曲轴角度、温度、磨损、老化)相关的待克服的起动摩擦力矩，这例如可以以特性场的形式。如果通过传感器获取的数据例如与储存在特性场中用于运行模式变换的数据一致，那么在该情况中发生运行模式变换。

如果实现重新进入内燃机的静摩擦中，那么也进行运行模式变换。由此，从第二运行模式到第一运行模式中的变换为必要的。当参数内燃机的旋转角度、角速度或角加速度中的至少一个可供起动马达的调节使用时，那么例如可确定这种情况。在检测到静摩擦时，首先维持起动马达的起动力矩，并且然后执行起动马达的谐振起动。同时确定，在哪个方向上克服静摩擦对于起动过程更有利。在此，一方面可继续执行谐振起动或替代地执行直接起动。

在另一实施形式中，控制单元在起动过程之前执行曲轴的预定位，其中，使曲轴在优选旋转方向上或与优选旋转方向相反地旋转。在此，在扭转刚性和扭转弹性的连接中，曲轴被带入一平衡位置中，从该位置中起动过程在持续时间和/或能量需求方面比曲轴的当前的平衡位置更有利。为此，通过起动马达和相应的起动力矩的调节首先有目的地将曲轴带入更有利的平衡位置中，其中，必要时使曲轴与内燃机的优选旋转方向相反地旋转。

同样可设想，如果在起动力矩的调制中在限定的时间段之内或在达到静态的持续振动时超过处于优选旋转方向上的止点是不可能的，那么将曲轴带入另一可达到的平衡位置中。为此，反之可特意与优选旋转方向相反地将曲轴带入另一平衡位置中。

在此可设想，储存例如与曲轴角度相关的有利的平衡位置。如果从一平衡位置中起动过程不成功，则其同样可被储存。

在另一实施形式中，起动马达为混合动力车辆的电机，其中，电机驱动混合动力车辆。由此有利地得出，驱动混合动力车辆的电机同样可用于起动同样存在于混合动力车辆中的内燃机。

在另一实施形式中，控制单元与时间相关地调节起动马达的转速。在此，尤其在扭转刚性的连接的情况中并且在扭转弹性的连接中对于第二部分过程执行与时间相关的转速调节。在此，在优选旋转方向上超过止点之后，维持起动马达的最大的正的起动力矩。必要时，在达到限定的目标转速时，对应于理论曲线调节起动马达的转速。为此，例如可恒定地保持空转转速。在混合动力车辆的情况中，在内燃机开始转动之后变换到正常的混合动力运行中。

在优选的实施形式中，在预定位时和/或在起动过程中，控制单元基于在内燃机与起动马达之间的机械传动路径的静态的或动态的模型调节起动马达的起动力矩和/或转速，其中，模型为固定的、适应性的或可重新构建的。

在扭转刚性的连接的情况中，机械系统例如被理解成非线性的、有阻尼的单质量振动器(Einmassenschwinger)。在此，将参数起动马达的旋转角度、角速度或角加速度中的至少一个作为系统的输入参数输送到模型。输出参数例如为由起动马达产生的起动力矩，其可与时间相关地变化。有阻尼的单质量振动器的参数组例如可以以特征曲线的形式储存。在此，特征曲线例如表明在起动马达处有效的转动惯量、阻尼和/或摩擦和复原力矩在工作循环上的变化过程。如果不是所有三个参数(旋转角度、角速度、角加速度)可供使用，那么如果需要，通过数值的微分或积分来计算。此外，在扭转刚性的连接的情况中，模型的参数可根据外部参数(例如温度、磨损或老化)来做出。这可例如以特性场的形式实现。

此外，可重新构建模型的参数，其中，连续地并且/或者通过有时执行的有目的功能试验来检查并且必要时修正模型的参数与外部参数的相关性。

在扭转刚性的连接的情况中，机械系统的模型的使用允许切换点优化。在此，使用机械系统的模型，以便在谐振起动时推断旋转速度的符号变换。

此外，如果与优选旋转方向相反地超过止点，也就是说如果旋转方向保护失败，则可在机械系统的存在的模型中修正模型的参数与外部参数之间的相互关系那么，可利用修正的相互关系再次实施谐振起动。由此，以有利的方式得到改进的旋转方向保护。

机械系统的模型的使用同样允许改进的动态补偿，其中，在机械系统的模型中可考虑操控链的死时间和/或低通效果，并且改进防反跳功能。此外，机械系统的模型允许改进的功率减小。在此，尤其在操控链的高动态性的情况下，可借助于机械系统的模型执行足够快的推断，这使在起动过程期间和/或在半周期期间振幅或切换时间的改进的修正成为可能。

在使用机械系统的模型时在运行中，在扭转弹性的连接中也得到优点。与扭转刚性的连接类似，在第一部分过程中，机械系统例如可理解成非线性的、有阻尼的单质量振动器。振动系统的参数组可以以特征性的单个参数(例如起动马达的旋转质量)的形式来储存。此外，参数组可以以特征曲线(其例如表明扭转弹性的连接的阻尼和/或摩擦和/或复原力矩的变化过程)的形式来使用。如果不是所有三个输入参数(旋转角度、角速度和角加速度)可供使用，则如果需要，通过数值的微分或积分计算这些参数。与扭转刚性的连接类似，可实现机械系统的模型的适应和/或重新构建和/或切换点优化。

优选地，机械系统的模型被用于扭转弹性的连接的扭转的推断，以便改进构件保护的功能并维持扭转弹性的连接的最大允许的扭转。

与扭转刚性的连接类似，在机械系统的模型中，在扭转弹性的连接中对于第一部分过程得到改进的旋转方向保护、改进的防反跳功能、改进的动态补偿和/或改进的功率减小。

在扭转弹性的连接中还对于第二部分过程，机械系统的模型利用参数起动马达的旋转角度、角速度和角加速度中的至少一个输入参数使改进的旋转方向保护、改进的防反跳功能、改进的动态补偿和/或改进的功率减小成为可能。

在第一替代方案中，机械系统的模型在第二部分过程中被确定为动态的模型。在此，动态的模型优选地设计成非线性的、有阻尼的双质量振动器。该振动系统的参数组可以以特征性的单个参数(例如起动马达的旋转质量、绝对阻尼、绝对摩擦)或以特征曲线的形式来储存。在此，特征曲线例如设计成内燃机在工作循环上的转动惯量、阻尼和/或摩擦的变化过程以及扭转弹性的连接的阻尼或摩擦和复原力矩的变化过程。借助于这种模型可在建模和参数精度的范畴中计算优化的切换频率以及由此还有相应优化的切换点。尤其对于车辆中受限的计算能力，这种计算能够或者应该在车辆运行之前完全地或部分地执行，其中，例如计算的结果以特性场或多维矩阵的形式来储存。

在第二替代方案中，机械系统可设计成静态的模型。在此，静态的模型例如可为函数F(X1，X2，X3，X4，X5，X6)，连续地观察其函数值并且为了决定起动力矩的符号变换被引用。在此，函数的输入值X1、X2、X3、X4、X5、X6例如为内燃机和/或起动马达的旋转角度、转速和旋转加速度。例如，函数为多变量的多项式，其系数例如从振动系统的参数组中导出并这样来确定，使得在函数值过零点(Nulldurchgang)时进行的起动力矩的符号变换导致曲轴的更大的振动振幅。这具有该优点，即函数的过零点的计算要求相对小的计算耗费。通过使用静态的模型，在车辆中既不必存在大的计算能力，如用于动态模型的计算的之前较大的计算耗费也不是必要的，又不存在高的储存空间需求。因为机械系统的实际的参数组从来不精确地已知并且在运行中变化，例如由于温度和磨损，这样确定多变量的多项式的参数，使得通过输出值得到平均更大的振动振幅。在没有进一步了解的情况下，为此对于振动系统的所有参数设定所属的值域。这引起起动马达的相对于参数变化稳定的调制。能够越宽地限制参数组的值域，起动力矩的基于模型的调制越优化。

因此，优选地可选择一模型形成方式(Modellbildungsansatz)，在其中，仅仅对于强撒开的(streuend)且在运行中变化的参数(例如阻尼)实际确定值域，而其余参数(例如与结构相关的参数)被视为恒定的。由此，计算耗费减小，然而在该方式中还在准备阶段设置计算。

除了平均优化的系数组，也可计算这种用于具体的参数化，如果振动系统的参数组被估计接近所计算的情况，那么将其应用在车辆中。

也可在第二部分过程中进行机械系统的模型的适应和/或重新构建。在扭转弹性的连接和第二部分过程的情况中，尤其为此使用机械系统的模型，以实现改进的切换点优化，在其中估计起动力矩的符号变换的提前或延迟。此外，模型形成允许改进的旋转方向保护、改进的防反跳功能、改进的动态补偿和改进的功率减小。

在扭转弹性的连接的情况中，通过机械系统的模型，基于模型的运行模式变换也是可能的。在此使用机械系统的模型以便确定克服起动摩擦力矩。例如，为此将曲轴的实际的加速与曲轴的推断的加速相比较。因为在克服起动摩擦力矩时扭转弹性的连接的固定的张紧(Einspannung)被消除，所以扭转弹性的连接非常迅速地放松，由此在扭转弹性的连接处的扭矩下降并且起动马达的加速度明显偏离于起动马达的加速度的推断值。如果检测到这种偏差，则可确定克服了起动摩擦力矩。

此外，通过机械系统的模型也可实现起动摩擦力矩的改进的建模。如果在运行模式变换时存在的起动力矩(其例如基于扭转弹性的连接的当前的扭转来获得)偏离于推断的起动摩擦力矩，则修正在待克服的起动摩擦力矩与外部的参数之间的相互关系中的至少一个。

同样，可使用机械系统的模型，以便确定机械系统再次进入内燃机的静摩擦中。例如，为此将曲轴的实际的加速度与在假设滑动摩擦的情况下推断的加速度相比较。因为静摩擦的再次进入如扭转弹性的连接的固定的张紧那样作用，所以扭转弹性的连接非常迅速地张紧，由此，在扭转弹性的连接处的力矩升高并且起动马达的加速度明显偏离于加速度的推断的值。如果检测到这种偏差，则可确定从第二部分过程到第一部分过程中的过渡。

此外，尤其在第二部分过程期间机械系统的模型允许起动力矩的改进的局部调节。在此，在机械系统的模型之内重新构建缺乏的测量参数。由此，尤其实现对于止点识别、转速调节、继续的调制运行以及构件保护的改进。在局部调节的情况中，对于机械系统的起始位置(Ausgangslage)例如由此出发，即起动马达和内燃机开始时分别占据在其中扭转弹性的连接放松的位置。

在另一实施形式中，控制单元在起动过程或预定位之前执行曲轴的起始位置的评估并且基于该评估执行起动过程或预定位。在扭转刚性的连接的情况中，为此例如使用机械系统的模型以便对每个平衡位置进行评估。评估的结果表明，在起动过程的持续时间和/或能量需求方面是否更有利，代替从当前平衡位置中的起动尝试首先将曲轴带入另一平衡位置中。如果曲轴在起动过程开始时位于不利的平衡位置中，则可通过起动马达将曲轴有目的地带入更有利的平衡位置中。类似于此地，在扭转弹性的连接的情况中也可进行曲轴的起始位置的基于模型的评估，其中，可使用相应的模型。

此外，可使用机械系统的模型以便评估起始位置或旋转方向或起始位置和旋转方向的组合。评估的结果例如表明，与内燃机的优选旋转方向相反地从起始位置中开始起动过程是否更有利。在该情况中，例如利用与优选方向相反的起动力矩开始谐振起动。也在扭转弹性的连接的情况中，尤其在第一部分过程之前，可使用模型或模型的组合以便对于曲轴的不同的起始位置(例如在工作循环中以角度的方式)进行评估是否对于在第二部分过程中克服压缩力矩和滑动摩擦力矩更有利，即可在第一部分过程中在一定的方向上克服起动摩擦力矩。如果例如对于在第二部分过程中克服压缩和滑动摩擦力矩更有利，即在第一部分过程中在与优选方向相反的方向上克服起动摩擦力矩，则利用与优选方向相反的起动力矩开始谐振起动。

也可能不对于每个起动过程重新评估曲轴的平衡位置或起始位置，而是将其例如以特性场的形式储存。例如当机械系统的模型的参数根据外部的参数改变时，例如才执行评估。在扭转弹性的连接的情况中，如果与之前评估为正的用于克服起动摩擦力矩的旋转方向相反地克服内燃机的静摩擦，那么修正起始位置的正的评估。也可能的是，如果在该旋转方向上克服了内燃机的静摩擦，则将曲轴的评估为负的起始位置和相应的旋转方向评估为正的。

在另一实施形式中，另一控制单元在停止过程(Anhaltevorgang)中与时间相关地在正的最大的停止力矩和负的最小的停止力矩之间调节起动马达的停止力矩，以便在内燃机的预定的状态中停止内燃机。由此，有利地使能够，在内燃机停止时借助于起动马达在曲轴的被评估为有利的起始位置中停止内燃机，以便简化重新的起动过程。替代地或附加地，在置入尽可能高的档位(Gang)和置入驻车锁止(Parksperre)和/或拉起驻车制动时可通过闭合(Schliessen)处于另外的传动系中的连结部来制动内燃机。在扭转弹性的连接的情况中，借助于起动马达例如在一位置中停止内燃机，在该位置中在重新的起动过程中产生尽可能小的起动摩擦力矩。在此应考虑的是，曲轴的一定的起始方位或起始位置要求不一样大的起动摩擦力矩，这是因为对于同样大的静摩擦，起动摩擦力矩与曲轴角度相关。

但是，优选地，借助于起动马达将内燃机停止在一位置中，从该位置中在第二部分过程中得到压缩力矩和滑动摩擦力矩简化的克服。在此应考虑的是，曲轴的多个起始位置对于重新的起动过程来说可能是有利的。有利地，还基于模型执行停止力矩的调节。

在另一实施形式中，控制单元在起动过程和/或在预定位中调节起动力矩并且/或者另一控制单元在停止过程中与机动车的其它伺服装置相组合地调节起动马达的停止力矩。此外，可通过停止过程的主动优化来改进内燃机或曲轴在有利的起始位置中的停止。如果内燃机例如在空气路径上(Luftpfad)具有合适的伺服装置，则可通过该伺服装置在停止内燃机时这样改变压缩力矩的变化过程，使得个别的平衡位置对于重新的起动过程是尤其有利的。在此，合适的伺服装置包括例如可变的气门机构、节流阀调节器、排气门调节器和/或废气引回阀，其中，其在空气路径中布置在吸入侧和/或排出侧。那么，借助于起动马达在该个别平衡位置中停止内燃机。替代地或增加地，在停止时，该有目的的停止可与在停止时有目的的混合气形成或喷射相组合。这提供该优点，即这样调整的初始情况趋势上(tendenziell)即使在更长时间停车后还被发现。

在任何情况中，也可在起动过程期间、尤其在谐振起动期间应用所提及的措施、尤其用于产生压缩力矩的合适的伺服装置的调节。因此例如可有目的地改变压缩力矩的压缩侧翼(Kompressionsflank)。此外，内燃机的第一点火可有目的地与起动力矩的调制相组合。

仅仅在谐振起动期间或直接在谐振起动开始时可考虑的措施为，闭合另一处于动力传动系中的连结部，而在此不置入档位。该连结部例如将动力传动系与另一例如由变速器输入轴的旋转质量所形成的辅助质量相连结，该辅助质量改变机械系统的动态的性能。由此，引起与起动马达相连接的旋转质量的有目的的提高，其有利地可使用在个别情况中，以便由此改变机械系统的振动特性。至此所描述的主动的优化以类似的方式适用于扭转刚性的连接和扭转弹性的连接。

在扭转弹性的连接中，另一措施在于在置入的且尽可能高的档位中闭合连结部，其中，通过置入的驻车锁止和/或拉起的驻车制动确保车辆的防溜车(Wegrollen)保护。连结部在此可理解为车辆的另一伺服装置。如果在由起动马达所激励的扭转振动的范围中仅仅短暂地出现最大扭转并且在这种时刻中如以上描述的那样闭合连结部，则维持该最大扭转并且与此相关地也维持在现在张紧的扭转弹性的连接处的最大力矩。如果为了克服静摩擦不仅仅短暂地而且在一定的最小时间段上需要超过起动摩擦力矩，则这可以是有利的。如果首先闭合连结部并且然后在扭转弹性的连接的最大偏转的时间点置入尽可能高的档位，则可获得相应的效果。

为了调节起动力矩或停止力矩，控制单元或另外的控制单元例如经由车辆的通讯系统(例如经由CAN总线)与车辆的其它伺服装置(例如连结部)通讯。由此，控制单元或另外的控制单元调节组合的起动力矩或停止力矩，其由起动马达的停止力矩或起动力矩和其它伺服装置的起动力矩或停止力矩组合在一起。

如果在扭转弹性的连接中克服起动摩擦力矩并且在扭转弹性的连接的扭转力矩大于起动马达的起动力矩的时刻闭合连结部，则维持扭转弹性的连接的当前角度和还有扭转弹性的连接的当前扭转力矩。这可为有利的，因为现在在更长的时间段上扭转弹性的连接的扭转力矩作用到曲轴上并且在起动马达的当前的旋转角度的方向上推动曲轴。如果之前起动马达的旋转角度足够大，则在此曲轴超过止点。随着曲轴角度与起动马达的角度的差变小，那么扭转弹性的连接的扭转力矩也下降。在第一接近中有利的是，一旦扭转力矩小于起动马达的扭矩时，再次断开连结部或移出档位。为了确定优选的时间点(短暂地在力矩平衡之前或之后)，例如可应用扭转弹性的连接的机械系统的模型。只要闭合连结部或通过置入的档位支持扭矩，就可切断起动马达以节省电能。

关于用于起动内燃机的方法的解释同样适用于用于起动内燃机的装置。

附图说明

根据两个实施例详细解释本发明。在附图中：

图1显示了摩擦力矩的示例性的曲线(现有技术)，

图2显示了复原力矩的示例性的曲线(现有技术)，

图3显示了成功的起动过程的曲线(现有技术)，

图4显示了失败的起动过程的曲线(现有技术)，

图5显示了振动系统的示意图，

图6显示了带有扭转刚性的联结(Anbindung)的起动过程的模拟，

图7显示了混合动力传动系的示意图，

图8显示了用于克服起动摩擦力矩的模拟，

图9显示了振动系统的示意图，

图10显示了带有扭转弹性的连接的起动过程的模拟，

图11显示了混合动力传动系的示意图，

图12显示了混合动力传动系统的示意图以及

图13显示了混合动力传动系统的示意图。

具体实施方式

在详细解释实施例之前，首先示出现有技术。

图1显示了在四缸四冲程发动机的一个工作循环上的滑动摩擦力矩1的曲线。在此，工作循环包括例如也在图3中示出的曲轴角度2的0°至720°的角度范围。在此，滑动摩擦力矩1基本上由两个份额组合而成。如果克服了起动摩擦力矩，则在图7中示出的内燃机3的摩擦部位处、尤其在气缸工作面和轴承处产生滑动摩擦。这原理上引起对曲轴的旋转运动的制动。在活塞与气缸工作面之间作用的摩擦力通过曲轴传动转化成摩擦力矩，其在工作循环的进程中波动。由此得到滑动摩擦力矩1的在图1中示出的近似正弦的波动。

此外，在克服起动摩擦力矩之后为了使曲轴旋转必须考虑在内燃机3的气缸中的空气质量的压缩。在内燃机3的工作循环之内，该压缩力矩4多次改变符号。在图2中示出四缸四冲程发动机在工作循环中的压缩力矩4的曲线。总共发生八次符号改变。在图2中通过圆圈和叉号标记出符号变换的点。在此，利用圆圈标记的位置表示稳定的平衡位置5。在稳定的平衡位置5中在各个气缸中的空气质量的压缩相互平衡。而利用叉号标记的位置表示不稳定的平衡位置6。不稳定的平衡位置6也称为止点。当四个活塞中的一个占据所谓的上止点(在该处通常发生点火或喷射)时，出现该不稳定的平衡位置6。在曲轴已经从不稳定的平衡位置6中略微偏转的情况下，该压缩力矩负责使曲轴朝向稳定的平衡位置5旋转。

如果在起动过程开始时曲轴例如位于第一稳定的平衡位置5′中，则直至超过第一止点6′，压缩力矩4制动地起作用。因此，其反向于起动力矩7(例如参见图3)。在超过第一止点6′之后，压缩力矩4交替驱动地和制动地起作用。

在图3中示出了成功的起动过程的模拟。实线表示起动力矩7的曲线，虚线表示曲轴角度2的曲线，而点划线表示曲轴的转速8。在此，也利用M表示起动力矩7，利用表示曲轴角度2并且利用n表示转速8。在此，在时间t上以秒为单位示出曲线。在起始位置(例如第一稳定的平衡位置5′)中，曲轴角度2约为90°。在时间点t1＝0.5s开始时，例如在图7中示出的起动马达9表现出167Nm的到曲轴上最大的正的起动力矩27。接下来起动力矩7保持恒定。在此，必需的起动摩擦力矩假定为相对较小，使得曲轴直接开始旋转。在此，曲轴的转速8上升。在该阶段中，滑动摩擦力矩1和压缩力矩4与曲轴的旋转运动相反地指向并且使曲轴制动，使得曲轴在第二时间点t2＝0.63s时几乎静止。然而，在时间点t3＝0.65s超过曲轴角度2处于180°的第一止点6′。接下来，现在驱动地作用的压缩力矩4与起动力矩7相加，使得曲轴被进一步加速。曲轴的转速8最终在大约600与800转/分钟之间波动，平均转速约为700转/分钟。在此，曲轴的转速8的短暂的波动来自压缩力矩4，其交替地驱动地和制动地起作用。相对恒定的滑动摩擦力矩1防止曲轴的较高的平均转速8。

图4显示了不成功的起动过程的模拟。在该情况中假定，表现出的起动力矩7仅仅为100Nm。开始曲轴被加速，然而它被滑动摩擦力矩1和压缩力矩4如此强烈地制动，使得不超过第一止点6′。因此，起动马达的起动力矩7不足够大到起动内燃机3。最终，在曲轴角度2的大约123°时曲轴保持静止。在该处存在在该情况中制动的压缩力矩4与起动力矩7之间的平衡。

现在，在第一实施例中应该对于在内燃机3与起动马达9之间的扭转刚性的连接描述用于起动未示出的机动车的内燃机3的方法。在扭转刚性的连接的情况中，从震动技术的角度，由内燃机3、未示出的曲轴和起动马达9构成的机械系统可被设计成单质量振动器。在图5中示意性地示出单质量振动器的模型的组成部分。在此，旋转质量10设计成内燃机3(包括曲轴的旋转质量)和起动马达9的旋转质量。在此，弹簧11设计成由在气缸中的空气的压缩所引起的弹性作用。存在于机械系统中的摩擦、尤其内燃机3的滑动摩擦力矩1示出为(非线性的)阻尼器12。在此，概念阻尼器通常理解为用于将振动能或动能转化成热量的单元。内燃机3中的滑动摩擦越大，在旋转方向反向的两个点之间损失的动能越多，使得在这些点中所达到的曲轴角度2由此被限制。在图5中示出的系统中，可通过有目的地调制起动力矩7将动能储存在旋转质量10中并将势能储存在弹簧11中。可以以该方式获得的曲轴的偏转通常大于在最大力矩27的静态体现的情况(例如参见图6)。然而，仅仅当在图5中示出的单质量振动器具有谐振特性时才为这种情况。为此，阻尼器12的阻尼不可过大。

在图6中示出用于扭转刚性的连接的情况的示例性的起动过程。与图3类似地，在此示出起动力矩7、曲轴角度2和曲轴的转速8的时间曲线。在此假定，在起动过程开始时(在此在t1＝2s时)，曲轴位于第一平衡位置5′附近。在从该第一平衡位置5′中偏转时，得到与非线性的扭转弹簧(其例如在图5中显示为扭转弹簧11)类似的复原力矩。在曲轴从第一平衡位置5′中转动时，气缸中的空气被压缩并且扭转弹簧11被拉起。当最大起动力矩27小于用于克服第一止点6′所需的压缩力矩4时，曲轴保持在存在力矩平衡的位置中。例如在时间点t2＝2.12s时为这种情况。在此，存在起动力矩7与复原力矩之间的力矩平衡，复原力矩由压缩力矩4和滑动摩擦力矩1组合而成。在此，曲轴占据140°的曲轴角度2。在该时间点，在压缩的空气或扭转弹簧11中储存势能。如果现在起动力矩7反向，例如到-100Nm的最大的负的起动力矩28，则曲轴通过压缩力矩4和起动力矩7的和被旋转返回第一平衡位置5′的方向上并且持续加速。曲轴的速度越大，在旋转运动中或在旋转质量10中储存的动能越多。然而，在重新到达第一平衡位置5′(在此在时间点t3＝2.17s)之后，使曲轴继续在更小的曲轴角度2的方向上旋转，其中，空气被重新压缩或扭转弹簧11被拉起。在此，在通过(Durchschreiten)第一平衡位置5′时储存在旋转质量10中的动能转化成扭转弹簧11的势能。因为起动马达9同时继续表现出最大的、负的起动力矩28，所以最终达到比在最大的、正的起动力矩27的第一体现时数量上更大的压缩。由此，在扭转弹簧11中储存的势能也比在首先表现出的、最大的正的起动力矩27时更大。因为最大的、负的起动力矩28小于在该情况中存在的压缩力矩和滑动摩擦力矩4、1，所以曲轴的旋转方向强制地反向。如果相应在该自然产生的旋转方向反向的点中也使起动力矩7的方向反向，则起动力矩7再次与压缩力矩4相加。由此产生围绕第一平衡位置5′附近的扭转振动，其中，最大的曲轴角度2持续增加。

在超过第一止点6′时扭转弹簧11的特性改变，因为由此产生用于曲轴的驱动的力矩。在图6中示出，在t4＝2.64s的时间点显示超过第一止点6′。由此使能够，即使在最大的正的起动力矩27不足够大到通过静态表现克服第一止点6′时，通过起动力矩7的合适的调制也实现曲轴从第一平衡位置5′中的必要的偏转。

然而，在调制起动力矩7时应始终考虑，最终保持内燃机3的正确的旋转方向。例如在图6中示出，起动力矩7的方向已经在时间点t5＝2.46s时反向。这发生以避免，处于0°的止点(在图2中未示出)与内燃机3的优选旋转方向(在此假定为正地或向右地)相反地被超过。

此外，从图1和2中可得到，随着内燃机3的每个完整的工作循环重复有效的压缩力矩和滑动摩擦力矩4、1的曲线。在工作循环之内存在多个稳定的平衡位置5，在四缸四冲程发动机中例如为四个。根据内燃机3在停止时在哪个平衡位置5、6静止，用于重新的起动过程的初始情况可更有利或更不利。

在第二实施例中对于在内燃机3与起动马达9之间的扭转弹性的连接描述了用于起动内燃机3的方法。在图7中示出混合动力传动系13的示意图。在此，内燃机3通过扭转弹簧14与起动马达9相连接。此外，混合动力传动系13包括其它组件15并且最后与输出部16(例如车轮)相连结。

在该情况中，现在由内燃机3、未示出的曲轴、扭转弹簧14和起动马达9构成的机械系统在克服起动摩擦力矩之前已经作为单质量振动器运行，其中，内燃机3或未示出的曲轴由于静摩擦而静止并且不参与振动。单质量振动器在此与图5类似地设计，其中，在该情况中旋转质量10作为起动马达9的旋转质量，弹簧11作为刚度并且阻尼器12作为扭转弹性的连接的阻尼。

与扭转刚性的连接相反地，在该情况中，起动马达9的最大的、正的起动力矩27完全可小于必需的起动摩擦力矩，这是因为以与扭转刚性的连接类似的方式通过有目的地调制起动力矩7可将动能储存在旋转质量10中并将势能储存在扭转弹簧11中。必要时，通过有目的地调制起动力矩7也可充分利用单质量振动器的存在的谐振特性。扭转弹性的连接的可以该方式获得的扭转和由此还有作用在曲轴处的力矩通常大于在最大起动力矩27到扭转弹性的连接上的静态表现时。

在图8中示出了起动力矩7的相应的调制。在此，起动力矩7的调制实现所谓的谐振起动。在所选择的示例中，可利用起动马达9克服大于300Nm的起动摩擦力矩，起动马达9具有100Nm的最大起动力矩27。在此，在图8中示出扭转弹性的连接的作用在曲轴处的扭转力矩29、曲轴角度2和起动力矩7的时间曲线。

一旦克服内燃机3的起动摩擦力矩，运动自由度的数目和振动系统的蓄能室的储存能力增加。现在，它可理解为(非线性的)双质量振动器，其示意性地在图9中示出。在此，旋转质量17设计成内燃机3的旋转质量。旋转质量18设计成起动马达9的旋转质量。弹簧19设计成内燃机3的压缩特性。阻尼器20设计成内燃机3中的滑动摩擦力。弹簧21设计成扭转弹性的连接的刚度，阻尼器22设计成扭转弹性的连接的阻尼。阻尼23设计成起动马达9的摩擦。尤其当扭转弹性的连接实施成低摩擦时，之前描述的用于暂存动能和势能的可能性以及用于借助于有目的地调制起动力矩7充分利用谐振性能的可能性明显增大。然而由于振动系统的增加的复杂性，也以相同程度使起动力矩7的调节更困难。在此，尤其关键的是，扭转弹性的连接的仅仅受限的负荷能力是可能的。在此不同的是，是否可仅仅使用局部的信息(例如起动马达9的运动状态和运行状态)用于起动力矩7的调节，或者是否参数内燃机3的旋转角度、角速度或角加速度中的至少一个附加地供使用。

作为最小情况假定仅仅获取起动马达9的转速和/或旋转角度。这在用于电机的基本的操控机构中通常已经是先决条件，因此已经存在相应的传感器。然而更有利的是，同样可引用通过传感器所获取的内燃机3的转速和/或旋转角度同样用于起动力矩7的调节。由此产生所谓的多参数调节(MISO)。

在图10中显示了在使用所公开的方法的情况下示例性的起动过程。在此，再次示出了起动力矩7、曲轴角度2和曲轴的转速8的时间曲线。起动过程的时间曲线基本上类似于在图6中示出的带有扭转刚性的连结的起动过程。然而，转速8或曲轴角度2略微偏离于在图6中示出的曲线。此外，示出起动马达9的角度24和起动马达9的转速25。起动力矩7首先仅仅作用到起动马达9的旋转质量18上。因此，首先起动马达9的旋转角度24比内燃机3的旋转角度8提前。两个旋转角度8、24的差使能量储存在弹簧21中并且就此而言可有利地来使用。另一方面必须注意，超过旋转角度8、24的最大允许的差可导致扭转弹性的连接的损坏并且因此必须避免。

在图11中示出了混合动力传动系13的组成部分的布置的替代方案。在此，内燃机3通过用于变速的单元26和扭转弹簧14与起动马达9相连结。此外，起动马达9通过另一组件15与输出部16相连结。

在另一替代方案中，用于变速的单元26和扭转弹簧12交换地布置。在图12中示出该替代方案。

在图13中示出用于起动内燃机3的装置的实施方案的另一替代方案。在此，内燃机3通过扭转弹簧14和另外的组件15与输出部16相连接，起动马达9通过用于变速的单元26和另外的组件15与输出部16相连接。

在此，用于变速的单元26使内燃机3与起动马达9的对于驱动目的有利的、组合的驱动特性(Antriebskennung)成为可能。从转速匹配的观点，例如如果从内燃机3与起动马达9的驱动特性中得到最大驱动转速(其处于相应其它的发动机的最大允许转速之上)，则用于变速的单元26的集成甚至可能一定是必要的。

在这种情况中，所公开的发明的替代的实施形式在于可分离地设计扭转弹性的连接(例如扭转弹簧14或用于变速的单元26)，例如利用分离连结部。同样可设想以其它方式、例如借助于超越离合器中断力流动。

此外，当在混合动力传动系13中交换内燃机3与起动马达9的位置时，与本发明相联系的优点大部分得到保留。虽然产生对于主动减振的限制，然而可在全范围上使用在起动器功能方面的优点。

Claims (18)

1.一种用于起动机动车的内燃机(3)的方法，其中，所述内燃机(3)将驱动力矩在所述内燃机的优选方向上施加到曲轴上，其中，起动马达(9)在起动过程中将起动力矩(7)施加到所述曲轴上以便达到所述内燃机(3)的最小转速，其中，控制单元调节所述起动力矩，其特征在于，所述控制单元在起动过程中与时间相关地在正的最大的起动力矩(27)与负的最小的起动力矩(28)之间调节所述起动力矩(7)，其中，正的起动力矩在优选方向上而负的起动力矩与优选方向相反地作用到所述曲轴上，其中，所述起动力矩(7)的方向多次被反转，从而，动能和/或弹性能有目的地暂存在由内燃机、起动马达和其机械连接形成的机械系统中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内燃机(3)与所述起动马达(9)之间的机械连接扭转刚性地或扭转弹性地来实施，其中，在扭转弹性的连接中所述控制单元将所述起动过程划分成第一和第二部分过程，其中，以第一运行模式调节所述第一部分过程而以第二运行模式调节所述第二部分过程。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述第一与第二运行模式之间的运行模式变换基于模型并且/或者基于传感器信息的评估而实现。

4.根据以上权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述控制单元在所述起动过程之前执行所述曲轴的预定位，其中，使曲轴被以所述优选方向或与所述优选方向相反地旋转。

5.根据以上权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述起动马达(9)为混合动力车辆的电机，其中，所述电机驱动所述混合动力车辆。

6.根据以上权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述控制单元与时间相关地调节所述起动马达(9)的转速(25)。

7.根据以上权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述起动过程中，所述控制单元基于在所述内燃机(3)与所述起动马达(9)之间的机械传动路径的静态的或动态的模型调节所述起动马达的起动力矩(7)，其中，所述模型是固定的、适应性的或者可重新构建的。

8.根据以上权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述控制单元在所述起动过程中与所述机动车的其它伺服装置相组合地调节所述起动力矩(7)。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述预定位时和/或在所述起动过程中，所述控制单元基于在所述内燃机(3)与所述起动马达(9)之间的机械传动路径的静态的或动态的模型调节所述起动马达的起动力矩(7)，其中，所述模型是固定的、适应性的或者可重新构建的。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述控制单元在所述起动过程或所述预定位之前执行所述机械传动路径的起始位置的评估并且基于所述评估执行所述起动过程或所述预定位。

11.根据以上权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，另外的控制单元在停止过程中与时间相关地在正的最大的停止力矩与负的最小的停止力矩之间调节所述起动马达的停止力矩，以便将所述内燃机(3)停止在所述内燃机(3)的预定的状态中。

12.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，另外的控制单元在停止过程中与时间相关地在正的最大的停止力矩与负的最小的停止力矩之间调节所述起动马达的停止力矩，以便将所述内燃机(3)停止在所述内燃机(3)的预定的状态中。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述控制单元在所述起动过程中和/或在所述预定位中与所述机动车的其它伺服装置相组合地调节所述起动力矩(7)并且/或者所述另外的控制单元在所述停止过程中与所述机动车的其它伺服装置相组合地调节所述起动马达的停止力矩。

14.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述起动过程中，所述控制单元基于在所述内燃机(3)与所述起动马达(9)之间的机械传动路径的静态的或动态的模型调节所述起动马达的起动力矩(7)和/或转速(25)，其中，所述模型是固定的、适应性的或者可重新构建的。

15.一种用于起动机动车的内燃机(3)的装置，其包括至少一个内燃机(3)、至少一个曲轴、至少一个起动马达(9)和至少一个控制单元，其中，所述内燃机(3)将驱动力矩在所述内燃机的优选方向上施加到所述曲轴上，其中，所述起动马达(9)在起动过程中将起动力矩(7)施加到所述曲轴上以便达到所述内燃机(3)的最小转速，其中，所述控制单元调节所述起动力矩(7)，

其特征在于，

所述控制单元在所述起动过程中与时间相关地在正的最大的起动力矩(27)与负的最小的起动力矩(28)之间调节所述起动力矩(7)，其中，正的起动力矩在优选方向上而负的起动力矩与优选方向相反地作用到所述曲轴上，其中，所述起动力矩(7)的方向多次被反转，从而，动能和/或弹性能有目的地暂存在由内燃机、起动马达和其机械连接形成的机械系统中。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述装置包括至少一个扭转弹性的连结装置，其在机械传动路径中布置在所述内燃机(3)与所述起动马达(9)之间。

17.根据权利要求15或16中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括至少一个另外的控制单元，其在停止过程中与时间相关地在正的最大的停止力矩与负的最小的停止力矩之间调节所述起动马达的停止力矩，以便将所述内燃机(3)停止在所述内燃机(3)的预定的状态中。

18.根据权利要求15至16中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括至少一个变速单元(26)，其中，所述变速单元(26)在机械传动路径中布置在所述内燃机(3)与所述起动马达(9)之间。