DE10007956B4

DE10007956B4 - System und Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE10007956B4
Application number: DE10007956A
Authority: DE
Inventors: Peter Ahner; Manfred Ackermann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-02-22
Filing date: 2000-02-22
Publication date: 2005-09-01
Anticipated expiration: 2020-02-23
Also published as: EP1192353A1; MXPA01010689A; WO2001063124A1; DE10007956A1; JP2003524115A; US20020152980A1

Abstract

Vorrichtung zum Starten eines Verbrennungsmotors (VM), mit einer elektrischen Maschine (S/G), die über eine Feder-Dämpfer-Einheit (F/D) mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist, der ein Gesamtanschleppdrehmoment (M1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Maschine (S/G) durch eine Schaltung der Vorrichtung derart ansteuerbar ist, dass sie bei ruhender Kurbelwelle des Verbrennungsmotors (VM) die Feder-Dämpfer-Einheit (F/D) mit einem Drehmoment (M2) schwingungsförmig anregt, dessen Amplitude kleiner als das Gesamtanschleppdrehmoment (M1) ist, und dass die Feder-Dämpfer-Einheit (F/D) einen Energiespeicher für den Startvorgang bildet, der in einem eingeschwungenen Zustand der Feder-Dämpfer-Einheit (F/D) ein Drehmoment (M3) auf den Verbrennungsmotor (VM) überträgt, dessen Amplitude größer oder gleich dem Gesamtanschleppdrehmoment (M1) ist und die Kurbelwelle in eine Drehung versetzt.

Description

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 15 genannten Merkmalen.

Der Start eines Verbrennungsmotors erfordert beim Direktantrieb ein Antriebssystem, das auf die Kaltstart-Grenztemperatur dimensioniert ist, die im Allgemeinen bei -25°C angenommen wird. Auch bei dieser Kaltstart-Grenztemperatur muss zum Starten des Verbrennungsmotors das Gesamtanschleppdrehmoment überwunden werden, das unter anderem durch das Schleppmoment, das Gasfedermoment und die Beschleunigungsmomente des Verbrennungsmotors beeinflusst wird. Dieses Gesamtanschleppdrehmoment kann für ein typisches Mittelklasse-Fahrzeug beispielsweise 200 Nm betragen

Zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs ist es bereits bekannt, den Verbrennungsmotor beim zeitweisen Stillstand des Fahrzeugs, beispielsweise an einer Ampel, abzuschal ten, um ihn erst kurz vor oder bei der Weiterfahrt wieder zu starten, sodass sich ein Start-Stopp-Betrieb ergibt.

Weiterhin kann eine sogenannte Schwung-Nutz-Automatik in Schubphasen ein Abschalten/Auskuppeln des Verbrennungsmotors bewirken.

Derartige neue Fahrzeugfunktionen sowie die inzwischen deutlich erhöhten Forderungen an die elektrische Leistung des Bordnetzes führten zur Entwicklung des Startergenerators, einer elektrischen Maschine, die sowohl als Starter als auch als Generator nutzbar ist. Weiterhin ist es bereits bekannt, den Verbrennungsmotor vor dem Start vorzupositionieren, um das eigene Potential des Verbrennungsmotors beim Startvorgang besser nutzen zu können.

Insbesondere dann, wenn die elektrische Maschine ein Startergenerator ist, kommt es entscheidend darauf an, das benötigte Drehmoment der elektrischen Maschine soweit zu reduzieren, dass der im Generatorbetrieb notwendige Strom auch für den Start ausreicht, das heißt, der Aufwand für die elektrische Maschine und den Wechselrichter muß sowohl bezüglich der Start- als auch der Generatorfunktion minimiert werden.

Zu diesem Zweck wurde bereits der sogenannte Impulsstart vorgeschlagen. Zur Durchführung dieses Impulsstarts ist der Verbrennungsmotor über eine Impulsstart-Kupplung mit dem Startergenerator verbunden, der wiederum über eine Kupplung mit dem Fahrzeuggetriebe verbunden ist.

Der Start wird dabei so durchgeführt, dass die Schwungmasse des Startergenerators bei offener Impulsstart-Kupplung und offener Fahrkupplung durch den Startergenerator auf die sogenannte Aufziehdrehzahl beschleunigt wird. Wenn diese Aufziehdrehzahl erreicht ist, wird die Impulsstart-Kupplung bei noch offener Fahrkupplung geschlossen, sodass der Verbrennungsmotor über die Kupplungsmomente rasch beschleunigt wird, bis die Kupplung haftet, wobei der Verbrennungsmotor anschließend durch die elektromotorischen Drehmomente am zu schnellen Stehenbleiben gehindert wird.

Durch das Impulsstart-Verfahren kann der Verbrennungsmotor auch dann noch erfolgreich gestartet werden, wenn das Antriebsdrehmoment der elektrischen Maschine nur 50% des Gesamtanschleppdrehmoments beträgt. Die Höhe des erforderlichen Antriebsmomentes der elektrischen Maschine hängt dabei von der Ausführungsform der Kupplung und weiteren Fahrzeug-Randbedingungen ab, beispielsweise der Einspritztechnik und dem Getriebetyp.

Im Vergleich hierzu erfordert der sogenannte Kurbelwellen-Direktstart ein Antriebsdrehmoment der elektrischen Maschine, das ca. 140% des Gesamtanschleppdrehmoments beträgt.

Die Impulsstart-Kupplung ist sehr aufwendig, da sie auf die maximalen Fahrzeugnutzmomente und einen Anteil der Wechselmomente des Verbrennungsmotors ausgelegt sein muss. Weiterhin muss die Einspritztechnik für die hohe Dynamik des Impulsstartes neu ausgelegt werden.

Aus der DE 197 48 665 A1 ist bereits ein System der eingangs genannten Art zum Starten eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors bekannt, das eine über ein Feder-Dämpfer-System mit dem Verbrennungsmotor verbundene elektrische Maschine umfasst, die auch als Starter dienen kann. Das Feder-Dämpfer-System hat dort allein die Aufgabe, störende Drehschwingungen im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs durch eine drehelastische Kopplung zweier Schwungmassen zu unterbinden.

Die EP 0 569 347 A1 offenbart darüber hinaus eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Einzylinderverbrennungsmotor oder einem Zweizylinderverbrennungsmotor mit 180° Kurbelversatz, bei dem eine als Starter dienende Elektromaschine die Kurbelwelle des Motors vor dem eigentlichen Startvorgang entgegen der Betriebsdrehrichtung so lange dreht, bis in Betriebsdrehrichtung der größte Winkelabstand zum Zündtotpunkt erreicht ist, um das Anschleppdrehmoment durch einen maximalen Drehwinkel beim Starten zu verkleinern.

Vorteile der Erfindung

Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen System die Feder-Dämpfereinheit als Energiespeicher für den Startvorgang nutzbar ist, indem die elektrische Maschine bei ruhender Kurbelwelle des Verbrennungsmotors die Feder-Dämpfer-Einheit mit einem Drehmoment schwingungsförmig anregt, dessen Amplitude kleiner als das Gesamtanschleppdrehmoment ist, und dass in einem eingeschwungenen Zustand von der Feder-Dämpfer-Einheit ein Drehmoment auf den Verbrennungsmotor übertragbar ist, dessen Amplitude größer oder gleich dem Gesamtanschleppdrehmoment ist, um die Kurbelwelle in eine Drehung zu versetzen, kann die aufwendige Impulsstart-Kupplung entfallen.

Gleiches gilt für das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem die Feder-Dämpfer-Einheit als Energiespeicher für den Startvorgang genutzt wird, indem die elektrische Maschine bei ruhender Kurbelwelle des Verbrennungsmotors die Feder-Dämpfer-Einheit mit einem Drehmoment schwingungsförmig anregt, dessen Amplitude kleiner als das Gesamtanschleppdrehmoment ist, und bei dem die Feder-Dämpfer-Einheit in einem eingeschwungenen Zustand ein Drehmoment auf den Verbrennungsmotor überträgt, dessen Amplitude größer oder gleich dem Gesamtanschleppdrehmoment ist, um die Kurbelwelle in eine Drehung zu versetzen.

Bei dem erfindungsgemäßen System ist es vorteilhaft, wenn das Drehmoment, mit dem die elektrische Maschine die Feder-Dämpfer-Einheit schwingungsförmig anregt, einen positiven Wert aufweist, wenn die Drehzahl der elektrischen Maschine positiv ist.

Unter positiver Drehzahl ist hier eine Drehzahl zu verstehen, bei der die Drehrichtung der elektrischen Maschine gleich der Drehrichtung der Kurbelwelle des Verbren nungsmotors ist, die sich bei laufendem Verbrennungsmotor ergibt.

Der positive Wert des Drehmoments, mit dem die elektrische Maschine die Feder-Dämpfer-Einheit schwingungsförmig anregt, ist vorzugsweise ein konstanter Wert.

Vorzugsweise weist das Drehmoment, mit dem die elektrische Maschine die Feder-Dämpfer-Einheit anregt, einen negativen Wert auf, wenn die Drehzahl der elektrischen Maschine negativ ist.

Unter negativer Drehzahl der elektrischen Maschine ist hier eine Drehzahl zu verstehen, die bei einer Drehrichtung der elektrischen Maschine auftritt, die entgegengesetzt zu der Drehrichtung der Kurbelwelle ist, die sich bei laufendem Verbrennungsmotor ergibt.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn das Drehmoment, mit dem die elektrische Maschine die Feder-Dämpfer-Einheit anregt, dann einen negativen Wert aufweist, wenn die Drehzahl der elektrischen Maschine negativ und die Drehzahl der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors größer oder gleich Null ist.

Es ist ebenfalls denkbar, dass das Drehmoment, mit dem die elektrische Maschine die Feder-Dämpfer-Einheit ansteuert, dann einen negativen Wert aufweist, wenn die Drehzahl der elektrischen Maschine negativ, die Drehzahl der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors größer oder gleich Null und das Drehmoment, das die Feder-Dämpfer-Einheit auf den Verbrennungsmotor überträgt, kleiner als ein vorgegebener Wert ist.

Auch der negative Wert des Drehmoments, mit dem die elektrische Maschine die Feder-Dämpfer-Einheit anregt, kann ein konstanter Wert sein.

Vorzugsweise wird das Drehmoment, mit dem die elektrische Maschine die Feder-Dämpfer-Einheit anregt, bei einer negativen Drehzahl der elektrischen Maschine auf einen positiven Wert gebracht, wenn die Drehzahl der Kurbelwelle kleiner Null ist.

Zur Abschätzung des Drehmoments wird vorzugsweise eine Modellrechung eingesetzt, bei der die Drehzahl der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors, die Drehzahl der elektrischen Maschine und die Federkennlinie der Feder der Feder-Dämpfer-Einheit berücksichtigt wird.

Die Feder-Dämpfer-Einheit weist vorzugsweise eine Feder auf, die bei einer positiven Verdrehung progressiv ist.

Die elektrische Maschine kann einen Läufer aufweisen, der die Sekundärmasse eines Zwei-Massen-Schwungrades bildet.

Vorzugsweise ist ein erster Drehzahlsensor vorgesehen, der die Drehzahl der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors erfasst.

Ein zweiter Drehzahlsensor kann die Drehzahl der elektrischen Maschine erfassen.

Das Ausgangssignal des ersten Drehzahlsensors und/oder das Ausgangssignal des zweiten Drehzahlsensors wird vorzugsweise der Schaltung zugeführt.

Die elektrische Maschine ist vorzugsweise über eine Kupplung mit einem Fahrzeuggetriebe verbunden.

Auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es vorteilhaft, wenn das Drehmoment, mit dem die elektrische Maschine die Feder-Dämpfer-Einheit anregt, einen positiven Wert aufweist, wenn die Drehzahl der elektrischen Maschine positiv ist.

Unter positiver Drehzahl ist auch in diesem Fall die oben definierte positive Drehzahl zu verstehen.

Dieser positive Wert des Drehmoments, mit dem die elektrische Maschine die Feder-Dämpfer-Einheit anregt, ist vorzugsweise ein konstanter Wert.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Drehmoment, mit dem die elektrische Maschine die Feder-Dämpfer-Einheit anregt, einen negativen Wert aufweist, wenn die Drehzahl der elektrischen Maschine negativ ist.

Unter negativer Drehzahl ist auch hier die oben definierte negative Drehzahl zu verstehen.

Weiterhin kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass das Drehmoment, mit dem die elektrische Maschine die Feder-Dämpfer-Einheit anregt, einen negati ven Wert aufweist, wenn die Drehzahl der elektrischen Maschine negativ, und die Drehzahl der Kurbelwelle des Verbrennungsmotor größer oder gleich Null ist.

Ebenso kann vorgesehen sein, dass das Drehmoment, mit dem die elektrische Maschine die Feder-Dämpfer-Einheit anregt, einen negativen Wert aufweist, wenn die Drehzahl der elektrischen Maschine negativ, die Drehzahl der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors größer oder gleich Null, und das Drehmoment, das die Feder-Dämpfer-Einheit auf den Verbrennungsmotor überträgt, kleiner als ein vorgegebener Wert ist.

Auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der negative Wert des Drehmoments ein konstanter Wert sein.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Drehmoment, mit dem die elektrische Maschine die Feder-Dämpfer-Einheit anregt, bei einer negativen Drehzahl der elektrischen Maschine auf einen positiven Wert gebracht wird, wenn die Drehzahl der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors kleiner Null ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zur Abschätzung des Drehmoments vorzugsweise eine Modellrechnung eingesetzt, die die Drehzahl der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors, die Drehzahl der elektrischen Maschine und die Kennlinie der Feder der Feder-Dämpfer-Einheit berücksichtigt.

Zeichnungen

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

1 ein bekanntes System zum Impulsstarten eines Verbrennungsmotors;

2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung;

3 den Kurvenverlauf des Drehmoments, mit dem die elektrische Maschine die Feder-Dämpfer-Einheit anregt, den Kurvenverlauf des Drehmoments, das die Feder-Dämpfer-Einheit auf den Verbrennungsmotor überträgt, den Kurvenverlauf der Drehzahl der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und den Kurvenverlauf der Drehzahl der elektrischen Maschine, für den Bereich des Anschwingens;

4 den Kurvenverlauf des Drehmoments, mit dem die elektrische Maschine die Feder-Dämpfer-Einheit anregt, den Kurvenverlauf des Drehmoments, das die Feder-Dämpfer-Einheit auf den Verbrennungsmotor überträgt, den Kurvenverlauf der Drehzahl der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und den Kurvenverlauf der Drehzahl der elektrischen Maschine, für den Bereich des quasi stationären Antriebs;

5 den Kurvenverlauf des Drehmoments, mit dem die elektrische Maschine die Feder-Dämpfer-Einheit anregt, den Kurvenverlauf des Drehmoments, das die Feder-Dämpfer-Einheit auf den Verbrennungsmotor überträgt, den Kurvenverlauf der Drehzahl der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und den Kurvenverlauf des Drehwinkels der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors, für den Bereich des Anschwingens;

6 den Kurvenverlauf des Drehmoments, mit dem die elektrische Maschine die Feder-Dämpfer-Einheit anregt, den Kurvenverlauf des Drehmoments, das die Feder-Dämpfer-Einheit auf den Verbrennungsmotor überträgt, den Kurvenverlauf der Drehzahl der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und den Kurvenverlauf des Drehwinkels der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors, für den Bereich des quasi stationären Antriebs;
In den 3 bis 6 ist auf der horizontalen Achse 10 die Zeit in sec aufgetragen, auf der linken vertikalen Achse 11 ist das Drehmoment in Nm aufgetragen, und auf der rechten vertikalen Achse 12 ist die Drehzahl in 1/min aufgetragen. In den 5 und 6 ist auf der rechten vertikalen Achse 12 zusätzlich noch der Kurbelwellendrehwinkel in ° angegeben.
1 zeigt ein bekanntes System zum Starten eines Verbrennungsmotors VM, der über eine Impulsstart-Kupplung ISK mit einer elektrischen Maschine in Form eines Startergenerators S/G verbunden ist. Der Startergenerator S/G ist über eine Kupplung K mit einem Fahrzeuggetriebe verbunden.
Bei dem in 1 dargestellten System läuft der Start des Verbrennungsmotors so ab, wie dies eingangs beschrieben wurde.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 2 ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Kurbelwelle KW eines Verbrennungsmotors VM ist über eine Feder-Dämpfer-Einheit F/D mit einer elektrischen Maschine in Form eines Startergenerators S/G verbunden. Die Drehzahl D2 der Kurbelwelle KW des Verbrennungsmotors VM wird über einen ersten Drehzahlsensor DG1 erfasst. Ebenso wird die Drehzahl D1 des Startergenerators S/G durch einen zweiten Drehzahlsensor DG2 erfasst.
Der Startergenerator S/G ist über eine Kupplung K mit einem Fahrzeuggetriebe FG verbunden, wobei die Kupplung K während des Start- oder Positioniervorgangs vorzugsweise geöffnet ist.
Unabhängig davon, ob die elektrische Maschine in Form eines Startergenerators S/G vorliegt oder nicht, kann die elektrische Maschine eine Maschine mit oder ohne Untersetzungsgetriebe sein.
Das Positionieren und/oder Starten des Verbrennungsmotors VM erfolgt bei dieser Ausführungsform durch eine Antriebsart der elektrischen Maschine S/G mit periodischer Schwingungsanregung und der Drehmomentübertragung über die Feder-Dämpfer-Einheit F/D.
Die Feder-Dämpfer-Einheit F/D kann entweder eine ohnehin zur Antriebsschwingungsdämpfung vorhandene Torsionsfeder-Dämpfer-Einheit oder eine modifizierte Auslegung dieser Einheit sein.
Dabei wird die elektrische Maschine S/G in Verbindung mit der Feder-Dämpfer-Einheit F/D phasenrichtig angesteuert, wodurch die Schwingung soweit angeregt wird, dass der Verbrennungsmotor VM in periodischen Zeitphasen über die Torsionsfeder der Feder-Dämpfer-Einheit F/D angedreht wird.
Zur Anregungs-Steuerung reicht ein positives Drehmoment M2 des Startergenerators S/G aus. Allerdings sind im Grenzbereich, bei extrem kleinen Drehmomenten M2 des Startergenerators S/G im Verhältnis zum Gesamtanschleppdrehmoment M1 positive und negative Drehmomente M2 günstiger.
Wie erwähnt, wird die Drehzahl D2 der Kurbelwelle KW des Verbrennungsmotors VM durch einen ersten Drehzahlsensor DG1 erfasst, während die Drehzahl D1 der elektrischen Maschine S/G durch einen zweiten Drehzahlsensor DG2 erfasst wird.
Das Federmoment kann durch das folgende Rechenmodell abschätzt werden: MFeder = ΔΦ·CFeder (ΔΦ)
Dabei gilt: ΔΦ = ∫Δωdt
Wobei Δω die Differenz der Drehzahl D2 der Kurbelwelle KW des Verbrennungsmotors VM und der Drehzahl D1 der elektrischen Maschine S/G ist.
Bei diesem Rechenmodell sind alle energierelevanten Größen ständig unter Kontrolle, sodass eine Antriebs-Regelung der elektrischen Maschine in Form eines Startergenerators S/G gemäß den folgenden Regeln erfolgen kann:

1. Zunächst kann die Schwingung in beiden Drehrichtungen des Startergenerators S/G bei bipolarer Ansteuerung (durch Energiezuführung) positiv angeregt werden;
1.1 Bei positiven Drehzahlen des Startergenerators S/G werden positive Drehmomente M2 des Startergenerators S/G eingesetzt;
1.2 Bei negativen Drehzahlen des Startergenerators S/G, die zeitlich begrenzt sind, werden negative Drehmomente M2 des Startergenerators S/G eingesetzt;
2. Bei negativen Werten des Federmoments M3 muss der Startergenerator S/G rechtzeitig abgebremst werden, um ein Rückdrehen des Verbrennungsmotors VM zu verhindern.

In den 3 und 4 sind die Verläufe des Drehmoments M2, mit dem die elektrische Maschine S/G die Feder-Dämpfer-Einheit F/D anregt, des Drehmoments M3, das die Feder-Dämpfer-Einheit F/D auf den Verbrennungsmotor VM überträgt, die Drehzahl D1 der elektrischen Maschine S/G sowie die Drehzahl D2 der Kurbelwelle KW des Verbrennungsmotors VM dargestellt.
In den 5 und 6 sind die gleichen Kurven dargestellt, mit der Ausnahme, dass anstelle der Drehzahl D1 der elektrischen Maschine S/G der Drehwinkel W2 der Kurbelwelle dargestellt ist.
Die Kurven gelten für einen Verbrennungsmotor, der ein Gesamtanschleppdrehmoment M1 von 150 Nm aufweist. Dies entspricht dem Gesamtanschleppdrehmoment eines Mittelklasse-Motors bei –25°C. Das Drehmoment M2, mit dem die elektrische Maschine S/G die Feder-Dämpfer-Einheit anregt, entspricht in dem dargestellten Fall 50 Nm.
Die Torsionssteifigkeit und die Dämpfungswerte der Feder-Dämpfer-Einheit F/D wurden nach Werten von Feder-Dämpfer-Systemen festgelegt, die zur Abkopplung der Wechselmomen te des Verbrennungsmotors VM zwischen dem Verbrennungsmotor VM und dem Fahrzeuggetriebe FG verwendet werden.
Beim Andrehen der elektrischen Maschine in Form eines Startergenerators S/G und geöffneter Kupplung K bleibt der Verbrennungsmotor VM zunächst in der Haftreibung stehen. Dabei zieht der Startergenerator S/G die Torsionsfeder gegen das Haftdrehmoment auf.
Das Drehmoment M2, mit dem der Startergenerator die Feder-Dämpfer-Einheit F/D anregt, wird bei positiver Drehzahl D1 des Startergenerator immer voll in Anregung ausgesteuert, während bei negativer Drehzahl D1 nur die Phase mit positivem Torsionsdrehmoment genutzt wird.
Zur Reduzierung der Verlustleistung wurde der Startergenerator S/G nur mit vollem positiven oder negativem Drehmoment M2 bzw. mit einem Drehmoment von Null angesteuert.
Das Drehmoment M3, das die Feder-Dämpfer-Einheit F/D auf den Verbrennungsmotor VM überträgt, überschreitet in 3 bei der Zeitmarke von 0,12 Sekunden zum ersten Mal den Wert des Gesamtanschleppdrehmoments M1, sodass die Kurbelwelle KW zu diesem Zeitpunkt das erste Mal angedreht wird, wie dies dem Kurvenverlauf D2 zu entnehmen ist.
In der nächsten negativen Halbperiode kommt kurzzeitig ein ganz schwaches Zurückdrehen der Kurbelwelle KW zustande, das hier jedoch nicht störend ist.
Dieses schwache Zurückdrehen der Kurbelwelle KW kann durch eine kurzzeitige gegenphasige Ansteuerung des Startergenerators S/G auch verhindert werden, wenn dies Vorteile mit sich bringt.
In den 4 und 6 ist zu erkennen, wie sich die Schwingung stabilisiert, und dass ab einem Zeitpunkt von etwa 0,5 Sekunden eine quasi stationäre gepulste Vorwärtsbewegung der Kurbelwelle KW zustande kommt, wobei die Pulsfrequenz bei dem dargestellten Fall etwa bei 12 Hz liegt und sich automatisch dem Wert der Torsionsdämpfer-Eigenfrequenz anpasst.
Die gemittelte Drehzahl der Kurbelwelle KW ergibt sich auch aus der Drehwinkelkurve W2, wobei im dargestellten Fall eine Drehzahl von 22 1/Minute erreicht wird.
Die Grenzen des Drehmoments des Startergenerators S/G für ein Positionieren in der gewünschten Drehrichtung liegen bei Dämpfungen, die bei einem Zwei-Massen-Schwungrad üblich sind, etwa bei Faktor 5 unter dem Gesamtanschleppdrehmoment M1. Dies lässt sich auch durch eine Simulationsrechnung zeigen.

Claims

Vorrichtung zum Starten eines Verbrennungsmotors (VM), mit einer elektrischen Maschine (S/G), die über eine Feder-Dämpfer-Einheit (F/D) mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist, der ein Gesamtanschleppdrehmoment (M1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Maschine (S/G) durch eine Schaltung der Vorrichtung derart ansteuerbar ist, dass sie bei ruhender Kurbelwelle des Verbrennungsmotors (VM) die Feder-Dämpfer-Einheit (F/D) mit einem Drehmoment (M2) schwingungsförmig anregt, dessen Amplitude kleiner als das Gesamtanschleppdrehmoment (M1) ist, und dass die Feder-Dämpfer-Einheit (F/D) einen Energiespeicher für den Startvorgang bildet, der in einem eingeschwungenen Zustand der Feder-Dämpfer-Einheit (F/D) ein Drehmoment (M3) auf den Verbrennungsmotor (VM) überträgt, dessen Amplitude größer oder gleich dem Gesamtanschleppdrehmoment (M1) ist und die Kurbelwelle in eine Drehung versetzt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment (M2) einen positiven Wert aufweist, wenn die Drehzahl (D1) der elektrischen Maschine (S/G) positiv ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der positive Wert des Drehmoments (M2) ein konstanter Wert ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment (M2) einen negativen Wert aufweist, wenn die Drehzahl (D1) der elektrischen Maschine (S/G) negativ ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment (M2) einen negativen Wert aufweist, wenn die Drehzahl (D1) der elektrischen Maschine (S/G) negativ und die Drehzahl (D2) der Kurbelwelle (KW) des Verbrennungsmotors (VM) größer oder gleich Null ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment (M2) einen negativen Wert aufweist, wenn die Drehzahl (D1) der elektrischen Maschine (S/G) negativ, die Drehzahl (D2) der Kurbelwelle (KW) des Verbrennungsmotors (VM) größer oder gleich Null und das Drehmoment (M3) kleiner als ein vorgegebener Wert ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der negative Wert des Drehmoments (M2) ein konstanter Wert ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment (M2) bei einer negativen Drehzahl (D1) der elektrischen Maschine (S/G) auf einen positiven Wert gebracht wird, wenn die Drehzahl (D2) der Kurbelwelle (KW) des Verbrennungsmotors (VM) kleiner Null ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder-Dämpfer-Einheit (F/D) eine Feder aufweist, die bei einer positiven Verdrehung progressiv ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (S/G) einen Läufer aufweist, der die Sekundärmasse eines Zwei-Massen-Schwungrades bildet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Drehzahlsensor (DG1) vorgesehen ist, der die Drehzahl (D2) der Kurbelwelle (KW) des Verbrennungsmotors (VM) erfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Drehzahlsensor (DG2) vorgesehen ist, der die Drehzahl (D1) der elektrischen Maschine (S/G) erfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung der elektrischen Maschine (S/G) mit einem Ausgangssignal des ersten Drehzahlsensors (DG1) und/oder einem Ausgangssignal des zweiten Drehzahlsensors (DG2) beaufschlagbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (S/G) über eine Kupplung (K) mit einem Fahrzeuggetriebe (FG) verbunden ist.
Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors (VM), das die Ansteuerung einer elektrischen Maschine (S/G) umfasst, die über eine Feder-Dämpfer-Einheit (F/D) mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist, der ein Gesamtanschleppdrehmoment (M1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder-Dämpfer-Einheit (F/D) als Energiespeicher für den Startvorgang genutzt wird, indem die elektrische Maschine (S/G) bei ruhender Kurbelwelle des Verbrennungsmotors (VM) die Feder-Dämpfer-Einheit (F/D) mit einem Drehmoment. (M2) schwingungsförmig anregt, dessen Amplitude kleiner als das Gesamtanschleppdrehmoment (M1) ist, und dass die Feder-Dämpfer-Einheit (F/D) in einem einge schwungenen Zustand ein Drehmoment (M3) auf den Verbrennungsmotor (VM) überträgt, dessen Amplitude größer oder gleich dem Gesamtanschleppdrehmoment (M1) ist, um die Kurbelwelle in eine Drehung zu versetzen.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment (M2) einen positiven Wert aufweist, wenn die Drehzahl (D1) der elektrischen Maschine (S/G) positiv ist.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der positive Wert des Drehmoments (M2) ein konstanter Wert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment (M2) einen negativen Wert aufweist, wenn die Drehzahl (D1) der elektrischen Maschine (S/G) negativ ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment (M2) einen negativen Wert aufweist, wenn die Drehzahl (D1) der elektrischen Maschine (S/G) negativ und die Drehzahl (D2) der Kurbelwelle (KW) des Verbrennungsmotors (VM) größer oder gleich Null ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment (M2) einen negativen Wert aufweist, wenn die Drehzahl (D1) der elektrischen Maschine (S/G) negativ, die Drehzahl (D2) der Kurbelwelle (KW) des Verbrennungsmotors (VM) größer oder gleich Null und das Drehmoment (M3) kleiner als ein vorgegebener Wert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der negative Wert des Drehmoments (M2) ein konstanter Wert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment (M2) bei einer negativen Drehzahl (D1) der elektrischen Maschine (S/G) auf einen positiven Wert gebracht wird, wenn die Drehzahl (D2) der Kurbelwelle (KW) kleiner Null ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abschätzung des Drehmoments (M3)eine Modellrechnung eingesetzt wird, die die Drehzahl (D2) der Kurbelwelle (KW) des Verbrennungsmotors (VM), die Drehzahl (D1) der elektrischen Maschine (S/G) und die Federkennlinie der Feder der Feder-Dämpfer-Einheit (F/D) berücksichtigt.