DE10021154C1 - Vorrichtung und Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors 3 eines Kraftfahrzeugs umfaßt die Schritte: Erzeugen eines Signals zum Koppeln einer Antriebseinheit 2 mit der Kurbelwelle 5 des Verbrennungsmotors 3 bei Erkennen des Öffnens und/oder Schließens einer Tür insbesondere der Fahrertür des Kraftfahrzeugs und Aktivieren der Antriebseinheit 2 zum Starten des Verbrennungsmotors 3 auf Veranlassung eines Fahrers.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff von Patentan­ spruch 1 und eine Vorrichtung zum Starten eines Verbrennungs­ motors nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 9.

Bei aus dem Stand der Technik bekannten Startvorrichtungen für Verbrennungsmotoren, wie sie beispielsweise in der EP 0 849 467 A1 schrieben sind, ist die Lärmentwicklung beim Starten des Verbrennungsmotors nicht unerheblich.

Die DE 43 43 239 A1 schlägt deshalb einen Anlassermotor für Brennkraftmaschinen vor, der eine reduzierte Geräuschentwick­ lung beim Anlassen der Brennkraftmaschine ermöglicht, was ins­ besondere auch daran liegt, daß der Einspurvorgang konstrukti­ onsbedingt entfällt.

Aus der DE 198 08 472 A1 ist ein Verfahren zum Starten eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors mit Einspritzung bekannt. Dort wird im Vorfeld der Zündung 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.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Starten eines Verbren­ nungsmotors zur Verfügung zu stellen, das bzw. die einen mög­ lichst geräuscharmen Start des Verbrennungsmotors ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Starten ei­ nes Verbrennungsmotors mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 und durch eine Vorrichtung zum Starten eines Verbrennungs­ motors mit den Merkmalen von Patentanspruch 9.

Indem das Koppeln einer Antriebseinheit mit der Kurbelwelle und das Aktivieren der Antriebseinheit zeitlich versetzt wird, wobei das Einsteigen eines Fahrers in das Fahrzeug erkannt und während des Einsteigens die Koppelung der Antriebseinheit mit der Kurbelwelle vorgenommen wird, kann die Lärmentstehung zeitlich verteilt werden. Sie wird daher subjektiv als weniger störend empfunden. Weiterhin kann, da mehr Zeit für den Koppelungsvorgang zur Verfügung steht, der Koppelungsvorgang langsam erfol­ gen, womit die Geräuschentwicklung beim Koppeln von An­ triebseinheit mit Kurbelwelle verringert werden kann. Da die Koppelung der Antriebseinheit mit der Kurbelwelle be­ reits vorgenommen ist, ist beim eigentlichen Starten nur das Geräusch des Starters zu hören.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Koppelung zeitlich so gewählt, daß sie zeitgleich mit dem Zuschlaggeräusch der Tür stattfindet. Dadurch wird das Koppelgeräusch von dem lauteren Zuschlaggeräusch der Tür akustisch überdeckt und ist nicht mehr wahrnehmbar.

In einer vorteilhaften Ausführung wird die Antriebsein­ heit in Abhängigkeit von einem Signal eines Motorsensors, der erfaßt ob der Verbrennungsmotor läuft oder nicht, mit der Kurbelwelle gekoppelt, wobei eine Koppelung nur vor­ genommen wird, wenn erfaßt wird, daß der Verbrennungsmo­ tor nicht läuft.

In einer vorteilhaften Ausführung ist die Kopplungsein­ richtung als ein Magnetschalter ausgebildet, der anfäng­ lich mit einem Strom einer ersten, hohen Amplitude zum Koppeln der Antriebseinheit mit der Kurbelwelle und an­ schließend mit einem Strom, niedrigerer Amplitude bestromt wird, um den Koppelungszustand aufrechtzuerhal­ ten. Damit kann ein sicheres Einkoppeln der Antriebsein­ heit gewährleistet werden, wobei während des eingekoppel­ ten Zustands der Stromverbrauch und auch die Belastung der Koppelvorrichtung minimiert wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird die sich in eingekoppeltem Zustand befindliche Antriebseinheit, die als Elektromotor ausgebildet ist, anfänglich mit Strom einer dritten Amplitude und daraufhin mit Strom ei­ ner vierten Amplitude bestromt, wobei die dritte Amplitu­ de kleiner als die vierte Amplitude ist. Auf diese Weise wird der anfängliche Spitzenwert der Lärmentwicklung beim Starten des Verbrennungsmotors vermindert, ohne das Be­ schleunigen der Antriebseinheit merklich zu beeinflussen.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.

Ein Ausführungsbeispiel wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, wobei

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zum Starten eines Verbrennungsmotors zeigt; und

Fig. 2 eine graphische Darstellung zeigt, die die Ampli­ tudenverläufe der Ströme der Koppelvorrichtung und der Antriebsvorrichtung zeigen.

Gemäß Fig. 1 hat die Vorrichtung zum Starten eines Verbrennungsmotors 3 eines Kraftfahrzeugs einen Starter 1, der eine Antriebseinheit 2 zum Antreiben des Verbren­ nungsmotors 3 und eine Koppelvorrichtung 4 zum Koppeln der Antriebseinheit 2 mit einer Kurbelwelle 5 des Verbrennungsmotors 3 umfaßt. Die Vorrichtung zum Starten hat weiterhin einen Motorsensor 6, der erfaßt, ob der Verbrennungsmotor 3 läuft oder nicht, einen Startknopf 7 zum Betätigen der Antriebseinheit 2 durch einen Fahrer, einen Einsteigesensor 8, der erfaßt, ob ein Fahrer im Begriff ist einzusteigen, und eine Auswertevorrichtung 9, die die Daten und Signale vom Motorsensor 6, Einsteige­ sensor 8 und Startknopf 7 verarbeitet und die Koppelvor­ richtung 4 und die Antriebseinheit 2 in Abhängigkeit da­ von aktiviert oder deaktiviert.

Die Koppelvorrichtung 4 kann als ein Elektromagnet 10 ausgebildet sein, der bei Bestromung ein Ritzel 11 der Antriebseinheit 2 in ein an der Kurbelwelle 5 befestigtes Zahnrad 12 einspurt, bzw. einrückt, und so die Antriebs­ einheit 2 mit der Kurbelwelle 5 des Verbrennungsmotors 3 koppelt. Die Antriebseinheit 2 ist bevorzugt als Elektro­ motor ausgebildet.

Der Einsteigesensor 8 ist bevorzugt eine Vorrichtung zum Erkennen des Öffnens oder Schließens einer Tür, insbeson­ dere einer Fahrertür, beispielsweise ein Türkontaktschal­ ter 13. Als Einsteigesensor 8 kann jedoch auch eine Über­ wachungseinrichtung dienen, die erfaßt, wenn sich ein Fahrer auf dem Fahrersitz setzt, wie z. B. ein Sitzkon­ taktschalter oder ein optischer Raumüberwachungssensor, der den Raum über dem Fahrersitz überwacht.

Der Startknopf 7 kann als einfacher Kontaktschalter aus­ gebildet und an der Armaturentafel angeordnet oder im Lenkradschloß in Form eines Zündschloßes integriert sein.

Der Motorsensor 6 kann als induktiver oder als optischer Sensor ausgebildet sein, der erfaßt, ob sich die Kurbel­ welle 5 dreht oder nicht. Weiterhin kann der Motorsensor 6 in der Lage sein, auch die Drehgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors 3 zu erfassen.

Sobald der Einsteigesensor 8 bzw. der Türkontaktschalter 13 beim Öffnen oder Schließen einer Tür, bevorzugt der Fahrertür, meldet, daß ein Fahrer oder auch ein Beifahrer im Begriff ist in das Kraftfahrzeug einzusteigen und der Motorsensor 6 meldet, daß der Verbrennungsmotor 3 nicht läuft, wird über die Auswerteeinrichtung 9 die als Elekt­ romagnet 10 ausgebildete Koppelvorrichtung 4 bestromt, wobei das Ritzel 11 der Antriebseinrichtung 2 in das Zahnrad 12 der Kurbelwelle 5 eingespurt wird. Da das Rit­ zel 11 lange vor dem eigentlichen Startvorgang in das Zahnrad 12 eingespurt wird, und damit vom eigentlichen Startvorgang entkoppelt ist, kann dieser Einspurvorgang beispielsweise relativ langsam und damit geräuscharm er­ folgen. Er kann jedoch auf den Zeitpunkt gelegt werden, zu dem das Zuschlaggeräusch einer Fahrzeugtür auftritt.

Befindet sich der Fahrer auf dem Fahrersitz und betätigt den Startknopf 7, so wird die Antriebseinheit 2 bestromt, sofern von der Auswertevorrichtung 9 festgestellt wird, daß die Antriebseinheit 2 in eingekoppeltem Zustand ist.

Sobald der Motorsensor 6 eine vorbestimmte Startdrehzahl nach dem Betätigen des Startknopfes 7 erfaßt, wird die Bestromung der Antriebseinheit 2 gestoppt und die An­ triebseinheit 2 von der Kurbelwelle 5 entkoppelt.

Erfolgt nach einer bestimmten Wartezeit, nachdem die An­ triebseinheit 2 mit der Kurbelwelle 5 gekoppelt ist, kei­ ne Betätigung des Startknopfes 7, so wird die Antriebs­ einheit 2 wieder von der Kurbelwelle 5 entkoppelt.

Meldet der Motorsensor 6, daß der Verbrennungsmotor 3 läuft und ein Fahrer betätigt den Startknopf 7, so er­ folgt von der Auswerteeinrichtung 9 kein Koppelungsbefehl und damit auch kein Startbefehl für die Antriebseinheit 2.

In Fig. 2 ist der zeitliche Ablauf der Bestromungskurve K1 für die Koppelvorrichtung 4 und der zeitliche Ablauf der Bestromungskurve K2 der Antriebseinheit 2 für den ei­ gentlichen Startvorgang dargestellt.

Zum Zeitpunkt t1 besteigt ein Fahrer das Fahrzeug, wobei der Einsteigesensor 8 bzw. der Türkontaktschalter 13 mel­ det, daß ein Fahrer im Begriff ist, in das Fahrzeug ein­ zusteigen und auf dem Fahrersitz Platz zu nehmen. Die Auswertevorrichtung 9 bestromt daher den Elektromagneten 10 mit einem anfänglichen Strom einer relativ hohen, ers­ ten Amplitude A1, bevorzugt mit 50A, um ein sicheres Ein­ spuren des Ritzels 11 in das Zahnrad 12 zu gewährleisten.

Die Zeitdauer T1 vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2, während der der Elektromagnet 10 mit dem Strom hoher Amp­ litude A1 bestromt wird, beträgt bevorzugt 10 bis 100 ms, insbesondere 50 ms. Ab dem Zeitpunkt t2 wird der Strom für den Elektromagneten 10 auf eine zweite niedrige Amp­ litude A2 abgesenkt, die bevorzugt 1/10 der ersten Ampli­ tude A1 beträgt, so daß das Ritzel 11 sicher im einge­ spurten Zustand gehalten wird. Die Bestromung des Elekt­ romagneten 10 mit dem Strom der zweiten Amplitude A2 wird für die Zeitdauer T2 bis zum Zeitpunkt t6 aufrechterhal­ ten. Für den Fall, daß der Startknopf 7 innerhalb der Zeitdauer T2, die bevorzugt 10 s bis 60 s und insbesondere 30 s dauert, nicht betätigt wird, wird die Bestromung des Elektromagneten 10 abgeschaltet.

Betätigt der Fahrer nach dem Ablauf einer Zeitdauer T3 zum Zeitpunkt t3 den Startknopf 7, so wird die Antriebs­ einheit 2 mit einem Strom einer dritten Amplitude A3 für eine Zeitdauer T4 bis zum Zeitpunkt t4 bestromt. Nach Ab­ lauf der Zeitdauer T3 wird die Antriebseinheit 2 mit ei­ nem Strom einer vierten Amplitude A4 vom Zeitpunkt t4 bis zum Zeitpunkt t5 für die Zeitdauer T5 bestromt. Die Amp­ litude A3 beträgt bevorzugt 5A und die Zeitdauer T3 50 ms. Die Amplitude A4 beträgt bevorzugt 500 A, also in etwa das 100fache der Amplitude A3. Die Zeitdauer T5 dauert entwe­ der bis der Motorsensor 6 meldet, daß der Verbrennungsmo­ tor 3 die Antriebseinheit 2 überholt hat, oder bis der Verbrennungsmotor 3 eine vorbestimmte Drehgeschwindigkeit erreicht hat, die der Startdrehgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors 3 entspricht, oder bis der Fahrer die Betätigung des Startknopfes 7 beendet hat. Sobald der Verbrennungsmotor 3 läuft bzw. der Zeitpunkt t5 erreicht ist, wird unmittelbar danach auch die Bestromung des E­ lektromagneten 10 zum Zeitpunkt t6 unterbrochen, so daß die Antriebseinheit 2 von der Kurbelwelle 5 ausgekoppelt wird, bzw. das Ritzel 11 aus dem Zahnrad 12 ausspurt.

Zwischen dem Einspuren des Ritzels 11 in das Zahnrad 12 und dem Bestromen der Antriebseinheit 2 vergeht die Zeit­ dauer T3, die einige Sekunden dauern kann.

Ist die Zeitdauer T2 bereits abgelaufen und damit das Ritzel 11 aus dem Zahnrad 12 bereits wieder ausgespurt und der Startknopf 7 wird erst jetzt betätigt, so über­ prüft die Auswertevorrichtung 9, ob der Verbrennungsmotor 3 läuft. Läuft der Verbrennungsmotor 3 nicht, so wird zu­ nächst der Elektromagnet 10 für die Zeitdauer T1 bestromt, um das Ritzel 11 einzuspuren, wobei erst nach erfolgter Einspurung des Ritzels 11 in das Zahnrad 12 die Antriebseinheit 2 bestromt wird.

Claims (12)

1. Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors (3) eines Kraftfahrzeugs unter Verwendung eines einspurbaren Anlassermotors, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• a) Beim Einsteigen erzeugt ein Einsteigesensor (8) ein Signal, welches das Ritzel des Anlassermotors einspurt;
• b) Auf Veranlassung durch eine Bedienperson kann nachfolgend der Anlassermotor (2) zum Starten des Verbrennungsmotors (3) aktiviert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt b) eine Bedienperson die Aktivierung durch Drehen des Zündschlüssels oder durch Drücken eines Startknopfs (7) veranlaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt a) das Signal zum Einspuren nur dann an den Anlassermotor (2) geleitet wird, wenn der Verbrennungsmotor (3) nicht läuft.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt a) das Einspuren elektrisch, insbesondere durch Bestromung eines Magnetschalters (10) erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetschalter (10) zunächst zum Einspuren über eine erste vorbestimmte Zeit (T1) mit Strom einer ersten Amplitude (A1), anschließend zum Beibehalten des Einspurzustands über eine zweite vorbestimmte Zeit (T2) mit Strom einer zweiten Amplitude (A2) versorgt wird, wobei die erste Amplitude (A1) größer ist als die zweite, insbesondere ca. das 10-fache der zweiten Amplitude (A2) beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zeitdauer (T1) 10 bis 100 ms, insbesondere 50 ms beträgt.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zeitdauer (T2) 10 s bis 1 min., insbesondere 30 s beträgt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlassermotor (2) ein Elektromotor ist, der zunächst über eine vorbestimmte Zeit (T4) mit Strom einer dritten Amplitude (A3) versorgt wird und anschließend mit Strom einer vierten Amplitude (A4), wobei die dritte Amplitude (A3) kleiner ist als die vierte Amplitude (A4), insbesondere ca. 1/10 der vierten Amplitude (A4) beträgt.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlassermotor (2) ein Ritzel (11) aufweist, das mit einem Zahnkranz (12) der Kurbelwelle (5) koppelbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Türkontaktschalter (13) umfaßt, mit dem das Öffnen und/oder Schließen der Fahrertür erfaßbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin eine Vorrichtung zum Prüfen (6) des Betriebszustands des Verbrennungsmotors umfaßt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlassermotor durch einen bestrombaren Magnetschalter (10) eingespurt wird.