DE10119852A1

DE10119852A1 - Verfahren und Vorrichtung zur verzögerten Generatorvorerregung beim Start eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE10119852A1
Application number: DE2001119852
Authority: DE
Inventors: Marco Baumgarth
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2001-04-19
Filing date: 2001-04-19
Publication date: 2002-10-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur verzögerten Generatorvorerregung beim Start eines Verbrennungsmotors, wobei nach Durchführung des Motorstarts der Motor zunächst nis zu einer vorgebbaren Motordrehzahl hochläuft und anschließend die Generatorvorerregung um eine Zeit T nach Erreichen der Motordrehzahl verzögert freigeschaltet wird, wobei ein Steuergerät (1) äußere, das Hochlaufen des Motors beeinflussende Parameter erfaßt, eine auf die äußeren Parameter angepaßte Zeit T¶P¶ ermittelt und nach der Zeit T¶P¶ die Generatorvorerregung freischaltet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur verzögerten Generatorvorerregung beim Start eines Verbrennungsmotors.

Zur Gewährleistung eines stabilen Hochlaufens der Motordrehzahl sind zusätzliche Momentanbelastungen in der Startphase des Motors weitgehend zu vermeiden. Eine derartige Momentanbelastung stellt die Freischaltung der Erregerwicklung eines Generators dar. Daher ist es bekannt, diese Freischaltung nach Hochlaufen der Motordrehzahl zu verzögern, indem der Generatorregler erst nach einer bestimmten festen Zeit nach Erreichen einer Nenndrehzahl die Freischaltung vornimmt. Diese Zeit, die sogenannte "Start-Load- Response", wird in der Entwicklungsphase eines Kraftfahrzeuges abgeschätzt und festgelegt. Entsprechend muß die Start-Load-Response auf dem Worst-Case der Startbedingungen abgestimmt sein. Ein weiteres Problem stellen die verschärften Abgasgrenzwerte dar, die auch in der Startphase einzuhalten sind.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur verzögerten Generatorvorerregung zu schaffen, mittels derer ein verbessertes stabiles Hochlaufen der Motordrehzahl unter Einhaltung der Abgasgrenzwerte realisierbar ist.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit dem Merkmalen der Patentansprüche 1 und 5. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Hierzu erfaßt ein Steuergerät äußere, das Hochlaufen des Motors beeinflussende Parameter, ermittelt eine auf die äußeren Parameter angepaßte Zeit T und schaltet nach der ermittelten Zeit T die Generatorvorerregung frei. Somit erfolgt eine zeitlich angepaßte Generatorvorerregung, so daß einerseits ein stabiles Hochlaufen unter Einhaltung der Abgasgrenzwerte erreicht wird und andererseits die Verzögerung der Generatorvorerregung auf ein zeitliches Mindestmaß reduziert wird.

Als äußere Parameter kommen vorzugsweise die Motortemperatur und die Außentemperatur in Frage.

In einer bevorzugten Ausführungsform erfaßt das Motorsteuergerät die äußeren Parameter bzw. wertet diese aus. In Abhängigkeit hiervon wird die Zeit T ermittelt, wobei das Motorsteuergerät nach Einschaltung der Zündung ein die Generatorspannung sperrendes Signal an ein den Erregerstrom schaltendes Steuergerät übermittelt, wobei das sperrende Signal nach Ablauf der Zeit T durch das Motorsteuergerät zurückgesetzt wird. Dadurch lässt sich das Verfahren sehr leicht in bereits vorhandene Systeme implementieren, da in modernen Kraftfahrzeugen ohnehin alle benötigten Komponenten vorhanden sind. Der wesentliche Unterschied zum Stand der Technik ist, daß die Freischaltung des permanent anstehenden Erregersignals nicht durch den Generatorregler erfolgt, sondern das den Erregerstrom schaltende Steuergerät erst das Erregersignal erzeugt, wenn die Freischaltung durch das Motorsteuergerät erfolgt ist. Des weiteren erlaubt dieses Verfahren eine Diagnose der elektrischen Verbindung zwischen dem den Erregerstrom schaltenden Steuergerät und dem Generator, was im Stand der Technik nicht möglich war.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird nach Verstreichen einer maximalen Wartezeit T_MAX nach Start des Motors oder Erreichen einer Motornenndrehzahl die Generatorvorerregung unabhängig vom Sperrsignal des Motorsteuergerätes durch das den Erregerstrom schaltende Steuergerät freigeschaltet. Dadurch wird verhindert, daß beispielsweise aufgrund einer fehlerhaften Kommunikation zwischen Motorsteuergerät und dem den Erregerstrom schaltenden Steuergerät eine Generatorvorerregung nicht möglich ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Figur zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer verzögerten Generatorvorerregung beim Start eines Verbrennungsmotors,

Fig. 2 ein Signalverlauf für eine Generatorvorerregung mittels einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 einen zeitlichen Verlauf der Spannung zwischen einem den Erregerstrom schaltenden Steuergerät und einem Generator gemäß dem Stand der Technik.

Bevor die erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben wird, soll zunächst anhand der Fig. 3 der Stand der Technik näher erläutert werden. Die Fig. 3 zeigt den zeitlichen Verlauf der Spannung zwischen einem den Erregerstrom schaltenden Steuergerät und einem Generator. Im abgeschalteten Zustand (Zündung aus) ist die Verbindung (Klemme L) spannungslos. Zum Zeitpunkt t₁ wird die Zündung eingeschaltet. Dadurch wird das Steuergerät mit Spannung versorgt und schaltet auf Erregerspannung. Diese Erregerspannung ist in Fig. 3 mit der logischen Eins dargestellt. Diese anliegende Spannung wird jedoch durch den Generatorregler noch nicht auf die Erregerwicklung geschaltet. Zum Zeitpunkt t₂ wird dann der Verbrennungsmotor gestartet. Der Verbrennungsmotor erhöht dann seine Motordrehzahl bis zum Zeitpunkt t₃ eine Motornenndrehzahl erreicht wird. Das Erreichen der Motornenndrehzahl wird vom Generatorregler erfaßt. Bis zum Zeitpunkt t₄ verzögert der Generatorregler dann die Freischaltung, wobei diese feste Zeitspanne T = t₄ - t₃ auch als "Start-Load-Response" bezeichnet wird. Durch die Freischaltung der Erregerspannung durch den Generatorregler wird der Generator erregt. Die hierdurch erzeugte Gegenspannung sorgt für ein Erlöschen einer Ladekontrolllampe im Kombiinstrument und die Erregerspannung wird abgeschaltet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur verzögerten Generatorvorerregung bei Start eines Verbrennungsmotors umfaßt ein Motorsteuergerät 1, ein Kombi- oder Energieverteilungs steuergerät 2, einen Generator 3 und eine Ladekontrolllampe 4. Der Generator 3 ist mit einer Bordnetzbatterie 5 und diese mit Bordnetzverbrauchern 6 verbunden. Das Motorsteuergerät 1 und das Kombi- oder Energieverteilungssteuergerät 2 werden nach Einschaltung der Zündung durch eine separate Starterbatterie oder die Bordnetzbatterie 5 mit Spannung versorgt. Wird zum Zeitpunkt t₁ die Zündung eingeschaltet, so generiert das Motorsteuergerät 1 ein Signal "Generator sperren" S_GS und übermittelt dieses Signal S_GS an das Kombi- oder Energieverteilungssteuergerät 2. Das Kombi- oder Energieverteilungssteuergerät 2 führt der Kontrolllampe 4 eine Spannung U_K zu, so daß diese aufleuchtet. Aufgrund des Signals S_GS vom Motorsteuergerät 2 erzeugt das Kombi- oder Energieverteilungssteuergerät 2 keine Erregerspannung, so daß sich zum Zeitpunkt t₁ die in Fig. 2 dargestellte Konstellation einstellt. Zum Zeitpunkt t₂ wird der Motor gestartet. Der Startvorgang wird vom Motorsteuergerät 1 erfaßt und die Änderung der Motordrehzahl beobachtet. Gleichzeitig erfaßt das Motorsteuergerät 1 äußere, die Momentanbelastung des Motors beeinflussende Parameter, wie beispielsweise die Motortemperatur und die Außentemperatur. Das Motorsteuergerät 1 ordnet dann dem erfaßten Parametersatz eine Zeit T_P zu, wobei der Index P die Abhängigkeit von den Parametern symbolisiert. Die Zuordnung kann dabei mittels bekannter Verfahren wie Kennfelder oder Look-up-Tabellen erfolgen. Zum Zeitpunkt t₃ erreicht die Motordrehzahl eine Motornenndrehzahl, was vom Motorsteuergerät 1 erfaßt wird. Danach verzögert das Motorsteuergerät 1 um die Zeit T_P das Freischalten der Erregerspannung, um eine stabile Leerlaufdrehzahl trotz Zuschaltung des Generators 3 zu gewährleisten. Erst nach Ablauf der Zeit T_P wird das Signal S_GS zurückgesetzt. Die fallende Flanke des Signals S_GS und das Signal "Zündung ein" stellen die Einschaltbedingungen für die Generatorerregung dar. Daraufhin schaltet das Kombi- oder Energieverteilungssteuergerät 2 die Erregerspannung auf die Erregerwicklung des Generators 3, so daß das Signal L auf High geht. Durch das Auftreten der Gegenspannung des Generators 3 wird die Spannung L wieder Null. Durch die Bedingung "Zündung ein" und fallende Flanke von L wird die Spannung U_K auf Null gesetzt und die Ladekontrolllampe 4 erlischt. Trotz geändertem Erregerstromverhalten ist das Anzeigeverhalten der Ladekontrolllampe 4 für den Nutzer wie im Stand der Technik, so daß sich dieser nicht umstellen muß. Um zu verhindern, daß aufgrund von Kommunikationsstörungen zwischen Motorsteuergerät 1 und Kombi- oder Energieverteilungssteuergerät 2 eine Generatorerregung aufgrund eines permanenten S_GS = 1 -Signals verhindert wird, kann dem Kombi- oder Energieverteilungssteuergerät 2 eine Zeit T_MAX zugeordnet werden, nach deren Ablauf nach einem Motorstart die Erregerspannung unabhängig vom Signal S_GS durch das Kombi- oder Energieverteilungssteuergerät 2 erzeugt wird. Die Kommunikation zwischen dem Motorsteuergerät 1 und dem Kombi- oder Energieverteilungssteuergerät 2 erfolgt entweder über eine Analog-Schnittstelle oder ein Bussystem, insbesondere einem CAN- Bus.

Claims

1. Verfahren zur verzögerten Generatorvorerregung beim Start eines Verbrennungsmotors, wobei nach Durchführung des Motorstarts der Motor zunächst bis zu einer vorgebbaren Motordrehzahl hochläuft und anschließend die Generatorvorerregung um eine Zeit T nach Erreichen der Motordrehzahl verzögert freigeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuergerät (1) äußere, das Hochlaufen des Motors beeinflussende Parameter erfaßt, eine auf die äußeren Parameter angepaßte Zeit T_P ermittelt und nach der Zeit T_P die Generatorvorerregung freischaltet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als äußere Parameter die Motortemperatur und die Außentemperatur erfaßt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, mittels eines Motorsteuergerätes (1) und eines den Erregerstrom schaltenden Steuergerätes (2), dadurch gekennzeichnet, daß mit Einschaltung der Zündung das Motorsteuergerät (1) ein die Generatorvorerregung sperrendes Signal S_GS erzeugt und an das den Erregerstrom steuernde Steuergerät (2) übermittelt wird, wobei das sperrende Signal S_GS nach Ablauf der Zeit T_P durch das Motorsteuergerät (1) zurückgesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach Verstreichen einer maximalen Wartezeit T_MAX nach Start des Motors die Generatorvorerregung unabhängig vom Sperrsignal S_GS des Motorsteuergerätes (1) durch das den Erregerstrom schaltende Steuergerät (2) freigeschaltet wird.

5. Vorrichtung zur verzögerten Generatorvorerregung beim Start eines Verbrennungsmotors, umfassend ein den Erregerstrom schaltendes Steuergerät, einen Generator und eine Ladekontrolllampe, dadurch gekennzeichnet, daß das den Erregerstrom schaltende Steuergerät (2) mit einem Motorsteuergerät (1) verbunden ist und der Erregerstrom des Steuergerätes (2) durch ein äußere Parameter berücksichtigendes Signal S_GS des Motorsteuergerätes (1) einschaltbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das den Erregerstrom schaltende Steuergerät als Kombi- oder Energieverteilungssteuergerät (2) ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das den Erregerstrom schaltende Steuergerät (2) mit einer Ladekontrolllampe (4) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem den Erregerstrom schaltenden Steuergerät (2) ein dem Motorstart und/oder ein das Erreichen einer Motornenndrehzahl anzeigendes Signal zuführbar ist, mittels dessen eine Zeitmesseinrichtung auslösbar ist, wobei bei Ablauf einer maximalen Wartezeit T_MAX ein Erregerstrom generierbar ist.