DE10030290A1 - Verfahren und System zur automatischen Steuerung des Abschaltens und Wiederanlassens eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs bei dessen vorübergehenden Außerbetriebsetzungen - Google Patents

Verfahren und System zur automatischen Steuerung des Abschaltens und Wiederanlassens eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs bei dessen vorübergehenden Außerbetriebsetzungen

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Abstract

Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors, demzufolge der besagte Verbrennungsmotor zu Beginn und am Ende von Zeiträumen mit vorübergehender Außerbetriebsetzung automatisch abgeschaltet und wieder eingeschaltet wird und demzufolge die automatische Abschaltung des Verbrennungsmotors gesperrt wird, wenn die Batterie des Fahrzeugs unterhalb einer gegebenen Sperrschwelle entladen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor automatisch wieder angelassen wird, wenn die Batterie des Fahrzeugs unterhalb der besagten Sperrschwelle entladen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Systeme zur automatischen Steuerung der Abschaltung und des Wiederanlassens eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs bei dessen vorübergehenden Außerbetriebsetzungen.
Eine solche automatische Steuerung, die nach der vom Fachmann benutzten angelsächsischen Terminologie als "Stop & go"-Steuerung bezeichnet wird, besteht darin, den Verbrennungsmotor bei kurzzeitigen Außerbetriebsetzungen des Fahrzeugs, wie beispielsweise an einer roten Ampel, an einem Bahnübergang oder bei Verkehrsstauungen, abzuschalten.
Eine mögliche Steuerung besteht darin, den Verbrennungsmotor automatisch abzuschalten, wenn das Fahrzeug seit einer bestimmten Zeit steht, während das Getriebe in den Leerlauf geschaltet ist und während sich das Gaspedal und die Kupplung in Ruheposition befinden, und anschließend den Verbrennungsmotor automatisch wiedereinzuschalten, wenn der Fahrer das Gaspedal oder das Kupplungspedal betätigt oder einen anderen Gang als den Leerlauf einlegt.
Während dieser mehr oder weniger langen Zeiträume, in denen der Verbrennungsmotor vorübergehend abgeschaltet ist, läuft der Wechselstromgenerator nicht, und die Batterie entlädt sich mehr oder weniger stark in Abhängigkeit vom Stromverbrauch in den verschiedenen Stromkreisen des Fahrzeugs.
Dabei kann sich die Batterie bei schwierigem Straßenverkehr oder bei hohem Stromverbrauch so stark entladen, daß das Wiederanlassen nicht mehr möglich ist.
Dadurch kommt es zu einem Ausfall des Fahrzeugs.
Um dieses Risiko zu begrenzen, bestehen die bekannten Lösungen darin, Batterien mit größerer Kapazität zu verwenden, um die elektrische Energiereserve zu erhöhen, oder einen Wechselstromgenerator mit größerer Leistung zu benutzen, um die Batterie während der Betriebszeiten des Motors schneller aufzuladen.
Daraus ergeben sich eine Erweiterung der elektrischen Anlage und erhebliche Mehrkosten.
Deshalb ist in der WO 98/14702 gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ein Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeug- Verbrennungsmotors vorgeschlagen worden, demzufolge der besagte Verbrennungsmotor zu Beginn und am Ende von Zeiträumen mit vorübergehender Außerbetriebsetzung automatisch abgeschaltet und wiedereingeschaltet wird und demzufolge die automatische Abschaltung des Verbrennungsmotors gesperrt wird, wenn die Batterie des Fahrzeugs unterhalb einer gegebenen Sperrschwelle entladen ist.
Es kann wünschenswert sein, die Leistung der Batterie und des Wechselstromgenerators noch weiter zu verringern.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Anforderung in einfacher und wirtschaftlicher Weise zu erfüllen.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren der vorgenannten Art dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor automatisch wiederangelassen wird, wenn die Batterie unterhalb der Sperrschwelle entladen ist.
Das Aufladen der Batterie erfolgt daher auch, wenn das Fahrzeug vor einer Ampel wartet.
Durch diese Anordnung kann auf eine Überdimensionierung der Batterie und daher auch des Wechselstromgenerators, der die Batterie auflädt, verzichtet werden.
Wenn der Motor abgestellt ist und wenn sich das Getriebe im Leerlauf und das Kupplungspedal in Ruheposition befindet, während der Zündschlüssel in Startposition steht, wird ein Befehl zum Wiederanlassen des Motors ausgeben, um die Batterie aufzuladen, wenn eine Messung der Batteriespannung eine Spannung unter einem Schwellenwert ergibt.
Wenn der Motor läuft, wird der Befehl zum Abschalten des Motors ignoriert, wenn die gemessene Batteriespannung unter dem besagten Schwellenwert liegt.
Dadurch sind die Ausfallrisiken ausgeschlossen.
Die Erfindung wird durch die folgenden verschiedenen Merkmale, für sich genommen oder in allen ihrem technisch möglichen Kombinationen, ergänzt:
  • - Die Sperre der automatischen Abschaltung des Verbrennungsmotors wird aufgehoben, wenn sich der Ladezustand der Batterie oberhalb einem gegebenen Schwellenwert befindet, der größer oder gleich der Sperrschwelle ist.
  • - Der Ladezustand der Batterie ist durch ihre Spannung gekennzeichnet, die periodisch gemessen wird, wenn der Verbrennungsmotor nicht läuft.
  • - Der Ladezustand der Batterie ist durch den Spannungsabfall der Batterie bei der Aktivierung des Anlassers und vor dem Starten seines Elektromotors gekennzeichnet.
  • - Der Ladezustand der Batterie ist durch den Spannungsabfall der Batterie beim Ingangsetzen des Elektromotors des Anlassers gekennzeichnet.
  • - Der Ladezustand der Batterie ist durch den mittleren Spannungsabfall während des Antriebs des Verbrennungsmotors durch den Elektromotor des Anlassers gekennzeichnet.
  • - Der Ladezustand der Batterie ist durch die Antriebsgeschwindigkeit des Anlassers gekennzeichnet.
Die Erfindung schlägt außerdem ein System zur Steuerung eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors vor, das Mittel umfaßt, um den Beginn und das Ende von Zeiträumen mit vorübergehender Außerbetriebsetzung zu erfassen und um den besagten Verbrennungsmotor automatisch abzuschalten und wiedereinzuschalten, wenn der Beginn oder das Ende eines solchen Zeitraums erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß es Mittel zur Anwendung eines solchen Verfahrens umfaßt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung. Diese Beschreibung dient nur zur Veranschaulichung und hat keine einschränkende Wirkung. Sie ist unter Bezugnahme auf die beigefügte einzige Figur zu lesen, die ein Ablaufdiagramm einer Steuerung gemäß einer möglichen Ausführungsart der Erfindung darstellt.
Wie in dieser Figur veranschaulicht, erfolgt beim Schließen des Zündschlüssels oder des Zündschalters ein Test 1, der darin besteht, daß überprüft wird, ob die Funktion "automatisches Abschalten und Wiederanlassen" aktiv ist oder nicht. Die Aktivierung wird beispielsweise dadurch ausgelöst, daß der Fahrer einen für diese Funktion vorgesehenen Wählschalter am Armaturenbrett betätigt.
Wenn der Verbrennungsmotor angelassen wird, wird dieser Test regelmäßig wiederholt, so daß die Verarbeitung entsprechend der Steuerung des automatischen Abschaltens und Wiederanlassens ablaufen kann, sobald der Fahrer den Wählschalter betätigt.
Wenn die Funktion automatisches Abschalten und Wiederanlassen aktiviert ist, werden am Ausgang des Tests 1 in einem Testschritt 2 verschiedene Kriterien überprüft, die dazu bestimmt sind, den Stillstand des Fahrzeugs zu erfassen. Es wird beispielsweise überprüft, ob die Geschwindigkeit des Fahrzeugs gleich null ist, ob sich das Getriebe im Leerlauf befindet und ob sich das Gaspedal in Ruheposition befindet.
Dieser Test 2 wird regelmäßig wiederholt.
Wenn diese verschiedenen Kriterien überprüft sind, wird die Zeit T gemessen, die abgelaufen ist, seitdem das Fahrzeug steht (Schritt 3), woraufhin überprüft wird, ob der Ladezustand der Batterie - bei dem es sich beispielsweise um die Batteriespannung handelt, die, außer während der Betriebszeit des Anlassers, periodisch gemessen wird - größer als ein Schwellenwert S1 ist, der eine Entladeschwelle kennzeichnet, unter die die Fahrzeugbatterie nicht absinken darf (Test 4).
Wenn der Entladezustand erreicht ist, das heißt, wenn S kleiner als S1 ist, dann wird der Verbrennungsmotor unabhängig von der Zeit, während der das Fahrzeug im Stillstand geblieben ist, nicht abgeschaltet.
Die Verarbeitung wird ab dem Testschritt 1 wieder aufgenommen, sobald das Fahrzeug wieder anfährt oder sobald die Spannung S größer als ein zweiter gegebener Schwellenwert S2 wird (Schritt 4a). Dieser Schwellenwert S2 ist beispielsweise größer oder gleich dem Schwellenwert S1.
Wenn hingegen der Entladezustand nicht erreicht ist, das heißt, wenn S größer als S1 ist, überprüft das Verfahren, ob die Standzeit T größer als eine Zeit TA ist oder nicht (Test 5).
Wenn die Zeit T größer als die Zeit TA ist, wird der Verbrennungsmotor abgestellt (Schritt 6).
Anschließend wird in einem Schritt 7 erneut überprüft, ob der Entladezustand nicht erreicht ist.
Wenn der Entladezustand erreicht ist, wird der Verbrennungsmotor in einem Schritt 8 wieder angelassen, um die Batterie während einer Zeit TB aufzuladen. Das System zum automatischen Abschalten/Wiederanlassen wird in Schritt 11 während der gesamten Dauer TB neutralisiert. Nach dem Wiederanlassen des Motors kann der Fahrer sein Fahrzeug bis auf die "Stop & go"-Funktion normal benutzen.
TB ist eine vorbestimmte Dauer, im allgemeinen zwischen 5 und 30 Minuten. Diese Neutralisierungsphase kann durch die Erfassung eines Ladestroms fakultativ gesperrt werden, der kleiner als ein bestimmter Wert ist, der bedeutet, daß die Batterie wieder einen akzeptablen Ladezustand erreicht hat.
Nach Ablauf dieser Dauer TB werden die Zeitzähler zurückgestellt, woraufhin die Verarbeitung wieder mit Schritt 1 beginnt.
Wenn hingegen der Entladezustand nicht erreicht ist, dann wird in einem Schritt 9 überprüft, ob das oder die Wiederanlaßkriterien erfüllt sind. Es wird beispielsweise überprüft, ob der Fahrer auf das Getriebe, auf das Gaspedal oder auf das Kupplungspedal einwirkt.
Wenn eine solche Einwirkung erfaßt wird, dann wird der Verbrennungsmotor wieder angelassen (Schritt 10), woraufhin die Verarbeitung wieder mit Schritt 1 beginnt.
Solange hingegen das oder die Wiederanlaßkriterien nicht erfüllt sind, beginnt die Verarbeitung wieder mit dem Test des Entladezustands von Schritt 7.
Wie verständlich geworden sein dürfte, wird bei der vorstehend beschriebenen Verarbeitung die Funktion automatisches Abschalten und Wiederanlassen gesperrt, sobald die Batteriespannung unter einen gegebenen Entladezustand absinkt.
Es können auch andere Parameter als die Batteriespannung verwendet werden, um ihren Lade-/Entladezustand zu kennzeichnen.
Ein anderer möglicher Parameter ist beispielsweise der Spannungsabfall, der an den Klemmen der Batterie zu Beginn der letzten Einschaltung des Motors des Anlassers gemessen wird.
Denn wenn sich die Batterie entlädt, erhöht sich ihr Innenwiderstand.
Und bei der Aktivierung des Anlassers wird zunächst nur die Wicklung des Anlasserrelais gespeist. Daraus ergibt sich eine Erhöhung der Stromabgabe der Batterie im Vergleich zu der Stromabgabe, die vor dem Anlassen existierte. Diese Erhöhung der Stromabgabe ist vom Widerstand der Wicklung des Anlassers abhängig. Die Spannungsänderung dU, die sich daraus am Stromnetz des Fahrzeugs ergibt, ist vom Innenwiderstand der Batterie und somit von ihrem Ladezustand abhängig.
Daraufhin wird die Funktion automatisches Abschalten und Wiederanlassen gesperrt, sobald diese Spannungsänderung kleiner als ein gegebener Schwellenwert dU1 ist.
Als weitere Variante kann als Parameter zur Kennzeichnung des Lade-/Ent­ ladezustands der Batterie der Spannungsabfall während des Betriebs des Anlassers herangezogen werden.
Wenn der Elektromotor des Anlassers eingeschaltet wird, tritt ein neuer, stärkerer Spannungsabfall auf, wenn nur die Wicklung des Anlasserrelais gespeist wird, der daher leichter zu kennzeichnen ist. Daher kann man als Parameter zur Kennzeichnung des Lade-/Ent­ ladezustands der Batterie eine Messung des momentanen Spannungsabfalls beim Einschalten des Motors (Stromstoßspitze zu Beginn der Drehung des Läufers des Elektromotors) oder des mittleren Spannungsabfalls während des Antriebs des Verbrennungsmotors verwenden.
Auch hier wird die Funktion automatisches Abschalten und Wiederanlassen gesperrt, sobald dieser Spannungsabfall kleiner als ein gegebener Schwellenwert wird.
Nach einer weiteren Variante kann die Ladung oder Entladung der Batterie durch eine Messung der Antriebsgeschwindigkeit während des Anlassens gekennzeichnet werden.
Wenn sich die Batterie entlädt, fällt die Antriebsgeschwindigkeit des Anlassers niedriger aus. Unterhalb einer für jede Verbrennungsmotorklasse spezifischen Geschwindigkeitsstufe No ist das Anlassen nicht mehr möglich.
Auf dieser Grundlage kann eine Geschindigkeitsschwelle N1 nahe dem Grenzwert No, aber größer als dieser, definiert werden, bei dessen Unterschreitung die Funktion automatisches Abschalten/Wiederanlassen gesperrt wird. Außerdem kann ein Schwellenwert N2 größer oder gleich N1 definiert werden, so daß die Sperre aufgehoben wird, wenn die Geschwindigkeit über den besagten Schwellenwert ansteigt.
Diese Geschwindigkeitsmessung erfolgt entweder durch einen unabhängigen Geber am Schwungrad am Ende der Kurbelwelle oder durch den Geber und sein Meßmodul, die bereits durch die Motorsteuerung verwendet werden, oder aber durch die Messung der Frequenz oder der Dauer der Spannungs- oder Stromstärkeschwankungen, die durch die Kompressionen und Dekompressionen des Verbrennungsmotors vor seinem Anlassen bewirkt werden.
Wie verständlich geworden sein dürfte, können die verschiedenen vorstehend beschriebenen Verarbeitungsvarianten beispielsweise durch eine Steuereinheit, etwa durch einen Mikroprozessor, angewendet werden, die eingangsseitig mit verschiedenen Gebern zur Messung des Parameters zur Kennzeichnung des Ladezustands der Batterie und zur Erfassung des Beginns oder des Endes eines vorübergehenden Zeitraums der Außerbetriebsetzung verbunden ist und die ausgangsseitig einerseits die Einspritzmittel des Verbrennungsmotors und andererseits den Anlasser steuert.
Als Variante kann der Anlasser außerdem einen Wechselstromgenerator bilden, wie dies beispielsweise in der FR-A-2 782 355 beschrieben wird.
[Text zu Fig. 1]
Fermeture de la clé de contact: Schließen des Zündschlüssels
Fonction "Stop & Go" active: "Stop & go"-Funktion aktiv
N(ON): N(EIN)
O(UI): J(A)
Vitesse véhicule nulle: Fahrzeuggeschwindigkeit null
boîte de vitesse en position neutre: Getriebe in Leerlaufstellung
accélerateur au repos: Gaspedal in Ruhestellung
Mesure du temps d'arrêt T: Messung der Standzeit T
Vitesse véhicule: Fahrzeuggeschwindigkeit
Remise à zéro compteurs T et Tc: Rückstellung Zähler T und Tc
Arrêt du moteur thermique: Abstellen des Verbrennungsmotors
Redémarrage du moteur thermique: Wiederanlassen des Verbrennungsmotors
Mesure du temps de charge Tc: Messung der Ladezeit Tc
Action sur boîte de vitesse, accélérateur ou pédale d'embrayage: Einwirkung auf Getriebe, Gaspedal oder Kupplungspedal
Redémarrage du moteur thermique: Wiederanlassen des Verbrennungsmotors

Claims (8)

1. Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors, demzufolge der besagte Verbrennungsmotor zu Beginn und am Ende von Zeiträumen mit vorübergehender Außerbetriebsetzung automatisch abgeschaltet und wiedereingeschaltet wird und demzufolge die automatische Abschaltung des Verbrennungsmotors gesperrt wird, wenn die Batterie des Fahrzeugs unterhalb einer gegebenen Sperrschwelle entladen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor automatisch wiederangelassen wird, wenn die Batterie des Fahrzeugs unterhalb der besagten Sperrschwelle entladen ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperre der automatischen Abschaltung des Verbrennungsmotors aufgehoben wird, wenn sich der Ladezustand der Batterie oberhalb eines gegebenen Schwellenwerts befindet, der größer oder gleich der Sperrschwelle ist.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladezustand der Batterie durch die Batteriespannung gekennzeichnet ist, die periodisch gemessen wird, wenn der Anlasser nicht läuft.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladezustand der Batterie durch den Spannungsabfall der Batterie bei der Aktivierung des Anlassers und vor der Einschaltung des Elektromotors des Anlassers gekennzeichnet ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladezustand der Batterie durch den Spannungsabfall der Batterie beim Ingangsetzen des Elektromotors des Anlassers gekennzeichnet ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladezustand der Batterie durch den mittleren Spannungsabfall während des Antriebs des Verbrennungsmotors durch den Elektromotor des Anlassers gekennzeichnet ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladezustand der Batterie durch die Antriebsgeschwindigkeit des Anlassers gekennzeichnet ist.
8. System zur Steuerung eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors, das Mittel umfaßt, um den Beginn und das Ende von Zeiträumen mit vorübergehender Außerbetriebsetzung zu erfassen und um den besagten Verbrennungsmotor automatisch abzuschalten und wiedereinzuschalten, wenn der Beginn oder das Ende eines solchen Zeitraums erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß es Mittel zur Anwendung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche umfaßt.
DE10030290A 1999-06-30 2000-06-27 Verfahren und System zur automatischen Steuerung des Abschaltens und Wiederanlassens eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs bei dessen vorübergehenden Außerbetriebsetzungen Ceased DE10030290A1 (de)

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