DE102005035052B4

DE102005035052B4 - Verfahren zum schnellen Neustart eines abgeschalteten Verbrennungsmotors mit riemengetriebenem Startergenerator

Info

Publication number: DE102005035052B4
Application number: DE102005035052.6A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Wiesneth Bernhard
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-07-27
Filing date: 2005-07-27
Publication date: 2017-01-12
Anticipated expiration: 2025-07-28
Also published as: DE102005035052A1

Abstract

Verfahren zum schnellen Neustart eines abgeschalteten Verbrennungsmotors, der einen zugmittelgetriebenen Startergenerator mit einer Freilaufriemenscheibe und deren drehzahlgesteuerte Startverriegelung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zeitgleich mit einem automatischen oder manuellen Abschalten des Verbrennungsmotors der Startergenerator durch eine elektrische Zusatzlast beaufschlagt wird und diese mittels einer Fremderregung einer Ständerwicklung so aufrechterhalten wird, dass seine Drehzahl zumindest bis zur Einkuppeldrehzahl der Starterverriegelung synchron zu einer Drehzahl des Verbrennungsmotor abgesenkt wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum schnellen Neustart eines abgeschalteten Verbrennungsmotors, der einen riemengetriebenen Startergenerator aufweist, bei Verwendung eines Generatorfreilaufs mit fliehkraftgesteuerter Startverriegelung, insbesondere nach dem Oberbegriff des unabhängigen Verfahrensanspruchs.
Hintergrund der Erfindung
Die aus Klimagründen stetig dringender werdende Forderung nach Absenkung der CO₂-Emission schließt auch die CO₂-Emission des Verbrennungsmotors mit ein. Diese lässt sich nur durch Verminderung des Kraftstoffverbrauchs senken.
Ein Mittel dazu bietet der direkt einspritzende Otto- und Dieselmotor. Deren günstiger Kraftstoffverbrauch wird allerdings durch hohe Zylinderdrücke erkauft mit der Folge eines großen Ungleichförmigkeitsgrads des Motordrehmoments. Die dabei auftretenden Drehschwingungen können bekannter Weise durch eine Freilaufriemenscheibe gedämpft werden.
Eine sich zunehmend verbreitende Methode zur Kraftstoffeinsparung stellt die sogenannte Start-Stopp-Automatik dar. Diese schaltet den Verbrennungsmotor in bestimmten Betriebsphasen (z. B. Ampelstopp) automatisch ab und veranlasst nach Bedarf einen Neustart.
Da dieser Vorgang im Stadtverkehr relativ häufig vorkommt, ist der herkömmliche Starter wegen seines hohen Geräuschniveaus und seiner relativ geringen Lebensdauer für diesen Einsatzfall ungeeignet. Daher wird dieser Starter bevorzugt durch einen zugmittelgetriebenen Startergenerator ersetzt.
Eine für diesen geeignete Riemenscheibe ist in der DE 103 222 30 A1 beschrieben. Sie weist zur Dämpfung der Drehschwingungen einen Überholfreilauf und zur Verwirklichung der Startfunktion eine den Überholfreilauf überbrückende, drehzahlgesteuerte Startverriegelung auf.
Die zum Neustart erforderliche Einkupplung der Startverriegelung erfolgt bei Drehzahlen unterhalb der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors. Da der Startergenerator aufgrund seines geringen Reibwiderstands eine längere Auslaufzeit bis zum Erreichen der Einkuppeldrehzahl benötigt als der Verbrennungsmotor zu seinem Stillstand, verzögert sich der potentielle Neustart um deutlich mehr als die geforderten 0,3 Sekunden.
Die EP 1 043 499 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermeidung von Riemenschlupf.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor zu schaffen, der einen zugmittelgetriebenen Startergenerator mit einer Freilaufriemenscheibe und einer drehzahlgesteuerten Startverriegelung aufweist und der nach dem Abschalten in möglichst kurzer Zeit erneut startbar ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Verfahrensanspruchs.
Mit einer durch Fremderregung des Startergenerators erzeugten elektrischen Last wird dessen Drehzahl nach Abschalten des Verbrennungsmotors zumindest bis zur Einkuppeldrehzahl der Startverriegelung beschleunigt abgesenkt. Dabei wird der Startergenerator mit maximaler elektrischer Last so beaufschlagt, dass die Geschwindigkeit der Drehzahlabsenkung zumindest der des Verbrennungsmotors entspricht. Der Klemmrollenfreilauf ermöglicht eine synchrone Verringerung der Drehzahl von dem Startergenerator und dem Verbrennungsmotor.
Nach dem Einkuppeln der Startverriegelung folgt die Drehzahl des Startergenerators zwangsläufig der des Verbrennungsmotors bis zum Stillstand beider. Auf diese Weise ist ein schnellstmöglicher Neustart des Verbrennungsmotors sichergestellt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung und den Zeichnungen, in denen die Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Diagrammform dargestellt ist.
Es zeigen:
1 ein den Stand der Technik darstellender Verlauf der Kurbewellendrehzahl und der Drehzahl eines frei auslaufenden Startergenerators nach Abschalten des Verbrennungsmotors;
2 dieselbe Darstellung wie in 1, jedoch mit einem erfindungsgemäßen, durch eine elektrische Zusatzlast verzögerten Startergenerator, wobei durch Fremderregung der Ständerwicklung eine Verzögerung mindestens bis zum Einkuppeln der Startverriegelung ermöglicht wird.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 zeigt ein Diagramm mit einer Ordinate für Drehzahlen n [1/Minute] und einer Abszisse für die Zeit t [s]. Auf dem Diagramm sind der zeitliche Verlauf der Kurbelwellendrehzahl n_K und der Startergeneratordrehzahl n_SG dargestellt.
Die Darstellung beginnt im linken oberen Bereich des Diagramms mit einer konstanten Kurbelwellendrehzahl n_K und einer konstanten Startergeneratordrehzahl n_SG eines laufenden Verbrennungsmotors. Im Abschaltpunkt 1 wird der Verbrennungsmotor abgeschaltet. Sogleich sinken Kurbelwellendrehzahl n_K und die Startergeneratordrehzahl n_SG. Da der Startergenerator mit einer Freilaufriemenscheibe ausgerüstet ist und bestenfalls nur geringe elektrische Last aufweist, verläuft die Drehzahlabnahme entsprechend dem unterschiedlichen Reibwiderstand von Verbrennungsmotor und Startergenerator unterschiedlich schnell. Während die Kurbelwelle nach ca. 0,5 Sekunden im Stopppunkt 3 still steht, benötigt der Startergenerator ca. 1 Sekunde mehr, um den Einkupplungspunkt 2 bzw. den Stopppunkt 3' der Startverriegelung und damit die Neustartfähigkeit zu erreichen.
Das Einkuppeln der Startverriegelung erfolgt im Stand der Technik ruckartig, da der im Einkupplungspunkt 2 der Startverriegelung mit Einkupplungsdrehzahl laufende Startergenerator schlagartig auf die Drehzahl 0 des im Stopppunkt 3 schon still stehenden Verbrennungsmotors abgebremst wird.
Obwohl die Einkuppeldrehzahl unterhalb der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors liegt und damit der Drehzahlsprung des Startergenerators bis zu dessen Stillstand relativ klein ist, wird die Startverriegelung des Standes der Technik beim Einkuppeln erheblich belastet.
2 beginnt wie 1 mit der gemeinsamen Kurve der Kurbelwellendrehzahl n_K und der Startergeneratordrehzahl n_SG. Auch in 2 wird im Abschaltpunkt 1 der Verbrennungsmotor abgeschaltet, jedoch der Startergenerator erfindungsgemäß zeitgleich mit einer durch Fremderregung bis zum Einkoppeln der Startverriegelung aufrecht erhaltenen elektrischen Last beaufschlagt. Die Höhe dieser Last ist so gewählt, dass die Geschwindigkeit der Drehzahlabsenkung des Startergenerators in etwa der des Verbrennungsmotors entspricht. Auf diese Weise wird eine synchrone Verringerung der Kurbelwellendrehzahl n_K und der Startergeneratordrehzahl n_SG erreicht.
Durch die beim Auslaufen des Verbrennungsmotors immer gleichen Drehzahlen n_K und n_SG wird beim Erreichen des Einkuppelpunkts 2 eine völlig ruck-, geräusch- und verschleißfreie Startverriegelung bewirkt, die durch fehlende Diskontinuität im Kurvenverlauf erkennbar ist.
Nach dem Einkuppeln der Startverriegelung ist der Verbrennungsmotor zum frühest möglichen Zeitpunkt bereit für einen Neustart. Wird dieser nicht verlangt, legen die Kurbelwelle und der Startergenerator durch das Zugmittel reibschlüssig verbunden, das letzte Stück bis zu den Stopppunkten 3, 3' auch ohne Fremderregung des Startergenerators gemeinsam und zeitgleich zurück.
Bezugszeichenliste

1: Abschaltpunkt des Verbrennungsmotors
2: Ein- bzw. Auskuppelpunkt der Startverriegelung
3: Stopppunkt der Kurbelwelle bzw. des Verbrennungsmotors
3': Stopppunkt des Startergenerators
n_K: Kurbelwellendrehzahl
n_SG: Startergeneratordrehzahl

Claims

Verfahren zum schnellen Neustart eines abgeschalteten Verbrennungsmotors, der einen zugmittelgetriebenen Startergenerator mit einer Freilaufriemenscheibe und deren drehzahlgesteuerte Startverriegelung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zeitgleich mit einem automatischen oder manuellen Abschalten des Verbrennungsmotors der Startergenerator durch eine elektrische Zusatzlast beaufschlagt wird und diese mittels einer Fremderregung einer Ständerwicklung so aufrechterhalten wird, dass seine Drehzahl zumindest bis zur Einkuppeldrehzahl der Starterverriegelung synchron zu einer Drehzahl des Verbrennungsmotor abgesenkt wird.