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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs,
das mit einer Brennkraftmaschine, einer Starteinrichtung zum Starten der
Brennkraftmaschine und einer Start-Stopp-Steuereinrichtung zur Ansteuerung
der Brennkraftmaschine und der Starteinrichtung ausgerüstet ist,
sowie ein Kraftfahrzeug.
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Der
Einsatz von Start-Stopp-Steuereinrichtungen in Kraftfahrzeugen,
die mit Brennkraftmaschinen ausgerüstet sind, ist bekannt. Eine Start-Stopp-Steuereinrichtung
ermöglicht
eine vom Fahrzustand des Kraftfahrzeugs abhängige, automatische Abschaltung
und automatische Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine, um einen ökonomischen
Betrieb des Kraftfahrzeugs sicherzustellen. Der Fahrer des Kraftfahrzeugs
muss hierzu über
die Bedienung der Grundfunktionen (Gas, Bremse, Kupplung, Gangschaltung)
des Kraftfahrzeugs hinaus nicht aktiv werden. Eine automatische
Abschaltung der Brennkraftmaschine wird insbesondere dann vorgenommen,
wenn keine Antriebsleistung von der Brennkraftmaschine aufgebracht
werden muss. Bei einem Kraftfahrzeug, das mit einem manuellen Schaltgetriebe
ausgerüstet
ist, tritt ein solcher Fahrzustand ein, wenn das Kraftfahrzeug bei
betätigter
Kupplung, das heißt
bei getrennter Kraftübertragung
zwischen Brennkraftmaschine und Antriebsrädern, eine vorgegebene Mindestgeschwindigkeit
für einen
vorgegebenen Zeitraum unterschreitet. Dieser Fahrzustand kann beispielsweise
beim Warten an einer Ampel auftreten. Ein automatisches Anlassen
der Brennkraftmaschine wird insbesondere durch Lösen der Betriebsbremse oder
der Feststellbremse oder durch Betätigen des Gaspedals ausgelöst, ohne dass
der Fahrer zusätzliche
Maßnahmen
treffen oder Handlungen vornehmen muss. Die Start-Stopp-Steuereinrichtung
nimmt Einfluss auf die Energie- und/oder Kraftstoffzufuhr der Brennkraftmaschine sowie
auf eine Starteinrichtung, die die notwendige kinetische Energie
bereitstellt, um die Brennkraftmaschine ausgehend vom Stillstand
auf eine Mindestdrehzahl zu bringen, von der aus ein autonomer Betrieb
und eine Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine möglich ist.
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Aus
der
EP 1 039 125 A1 ist
ein Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors eines mit einer
Abschalteinrichtung ausgestatteten Kraftfahrzeugs mittels einer
Startvorrichtung mit niedrigem Leistungsniveau vorgesehen, bei dem
in Kauf genommen wird, dass der Startvorgang des Verbrennungsmotors
länger
als üblich
dauert, um eine schwache und kostengünstige Dimensionierung der Startvorrichtung
verwirklichen zu können.
Um ein Starten des Verbrennungsmotors in einem kürzeren Zeitintervall zu ermöglichen,
sollen weitere Starteinrichtungen vorgesehen werden, beispielsweise
eine als mechanischer Energiespeicher ausgeführte Starteinrichtung. Der
Fahrer soll hierbei durch unterschiedlich lange oder unterschiedliche
häufige
Betätigung
eines Schalters vorgeben, ob eine längere Startzeit in Kauf genommen
werden kann oder ob von weiteren Starteinrichtungen Gebrauch gemacht werden
soll, um einen schnelleren Startvorgang zu ermöglichen.
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Die
US 6,987,330 B2 offenbart
ein Verfahren zum Steuern eines riemengekoppelten, integrierten Startergenerators
zum Starten einer Brennkraftmaschine. Für ein automatisches Abschalten
der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit
von einer vorher vom Fahrer getroffenen Auswahl sind mehrere, unterschiedliche
Vorgehensweisen vorgesehen. In einem Normalmodus wartet die Steuereinrichtung
der Brennkraftmaschine nach Eintreten vorbestimmter Abschaltbedingungen
für die
Abschaltung noch ein vorgegebenes Zeitintervall ab, bevor eine Abschaltung
der Brennkraftmaschine vorgenommen wird. In einem Sparmodus und
in einem Sportmodus entfällt dieses
Zeitintervall, die Brennkraftmaschine wird unmittelbar nach Eintreten
der vorbestimmten Abschaltbedingungen abgeschaltet. Für den Startvorgang
ist im Normalmodus nach dem Eintreten vorbestimmter Startbedingungen
für den
Start der Brennkraftmaschine zunächst
ein Zeitintervall vorgesehen, in dem die Steuereinrichtung abwartet,
ob eventuell doch kein Start gewünscht
oder erforderlich ist. Im Sparmodus soll eine Restgeschwindigkeit
des Kraftfahrzeugs dazu genutzt werden, die Brennkraftmaschine wieder
anzulassen. In einem Sportmodus ist ein Anlassen der Brenn kraftmaschine
unmittelbar nach Eintreten der vorbestimmten Startbedingungen vorgesehen,
um die angeforderte Antriebsleistung rasch bereitstellen zu können.
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In
der
DE 10 2004
037 167 A1 ist ein Verfahren zum Anlassen einer Brennkraftmaschine
mit Start-Stopp-Einrichtung beschrieben, bei der Betriebsparameter
der Brennkraftmaschine erfaßt
werden und entsprechend der Motorhochlauf gesteuert wird. Da diese
Steuerung nur von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine abhängt, können andere
Einflußgrößen, die
einen schnellen Start der Brennkraftmaschine erforderlich machen,
nicht berücksichtigt werden.
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Ein
weiteres Verfahren zum Anlassen einer Brennkraftmaschine mit Start-Stopp-Einrichtung ist aus
der
DE 601 04 635
T2 bekannt, bei der die Brennkraftmaschine unterschiedlich
schnell angelassen wird. Beim Motorstart mit Zündschlüssel wird der Anlasser über eine
12 V Niederspannungs-Leistungsquelle betrieben, was einen langsamen
Motorstart bewirkt. Kommt ein Signal für den automatischen Motorstart
von der Motorsteuerung, wird der Anlasser für einen schnellen Motorstart über eine
36 V Hochspannungs-Leistungsquelle betrieben. Beim automatischen
Anlassen über
die Start-Stopp-Einrichtung wird immer eine hohe Startgeschwindigkeit gewählt. Dies
führt zu
erheblich höherem
Verschleiß im
Anlassersystem als ein langsamer Motorstart und ist für den Fahrer
nicht so komfortabel, da die Anlaßkräfte wesentlich höher sind
als bei einem langsamen Motorstart.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Betreiben
eines Kraftfahrzeugs und ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, die
eine komfortablere Nutzung der Start-Stopp-Funktionen ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
1 und durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 8
gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß sind die
folgenden Schritte vorgesehen: Erzeugen einer Startanforderung zum
Starten der Brennkraftmaschine, Ermitteln einer für den Startvorgang
notwendigen Startgeschwindigkeit, Durchführen des Startvorgangsmit der
ermittelten Startgeschwindigkeit, wobei die Startgeschwindigkeit
anhand wenigstens eines von der Start-Stopp-Steuereinrichtung zu detektierenden
Zustands aus der Gruppe: Betätigungsstellung und/oder
Betätigungsgeschwindigkeit
eines Gaspedals und/oder eines Kupplungspedals und/oder eines Bremspedals
und/oder eines Gangwahlhebels, Ladezustand einer Energiespeichereinrichtung,
Energiebedarf einer Temperiereinrichtung, Fahrzeuggeschwindigkeit,
ermittelt wird.
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Die
Startanforderung wird von der Start-Stopp-Steuereinrichtung ermittelt,
ohne dass dazu ein unmittelbar auf den Startvorgang gerichtetes
Handeln des Fahrers notwendig ist. Entweder wird die Startanforderung
durch Aktivitäten
des Fahrers ausgelöst,
die unmittelbar mit dem Fahrzustand des Kraftfahrzeugs verbunden
sind, beispielsweise durch Lösen
der Bremse oder Betätigen
des Gaspedals, oder sie wird durch fahrzeuginterne Erfordernisse,
beispielsweise das Unterschreiten eines Unterdruckgrenzwerts für die Bremsanlage
oder das Aktivieren eines Klimakompressors hervorgerufen.
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Die
Startanforderung folgt üblicherweise
auf eine Stoppanforderung, bei der die Brennkraftmaschine automatisiert
abgeschaltet wurde. Eine Stoppanforderung liegt insbesondere vor,
wenn das Kupplungspedal betätigt
und/oder mit Hilfe des Ganghebels der Leerlauf eingelegt wird, um
die Kraftübertragung
zwischen Brennkraftmaschine und Antriebsrädern zu unterbrechen, insbesondere
wenn das Kraftfahrzeug eine Mindestgeschwindigkeit unterschreitet.
Das Betätigen
des Kupplungspedals oder das Einlegen des Leerlaufs bei geringer
oder auf Null reduzierter Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs wird
von der Start-Stopp-Steuereinrichtung
als Stoppanforderung für
die Durchführung
des Stoppvorgangs gedeutet.
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Liegt
eine Startanforderung vor, so ermittelt die Start-Stopp-Steuereinrichtung
anhand von wenigstens einem Parameter eine Startgeschwindigkeit,
mit der der Startvorgang durchzuführen ist. Bei dem Parameter
kann es sich um eine fahrzeuginterne Zustandsgröße oder um eine vom Fahrer
beeinflusste Zustandsgröße handeln.
Anhand wenigstens einer Zustandsgröße wird festgelegt, ob ein
normaler Startvorgang durchgeführt
wird oder ob ein Startvorgang mit einer gegenüber dem normalen Startvorgang
verkürzten
oder verlängerten
Dauer angestrebt werden soll. Anschließend wird der Startvorgang
mit der ermittelten Startgeschwindigkeit durchgeführt.
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In
Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Startgeschwindigkeit
aus wenigstens zwei unterschiedlichen Startgeschwindigkeiten für wenigstens
zwei unterschiedliche Startsituationen ausgewählt wird. Dies ermöglicht eine
Anpassung des Startverhaltens der Brennkraftmaschine an unterschiedliche
Randbedingungen beim Betrieb des Kraftfahrzeugs. Beispielsweise
kann ein normaler Startvorgang vorgesehen werden, wenn eine Startanforderung
aufgrund der Änderung
einer fahrzeuginternen Zustandsgröße auftritt. Dabei kann es
sich um eine Startanforderung aufgrund des Absinkens einer elektrischen
Versorgungsspannung im Bordnetz des Kraftfahrzeugs oder um ein Absinken
des Unterdrucks in einer Bremsanlage, um einen Energiebedarf eines
Klimakompressors oder um andere, nicht unmittelbar mit dem Fahrbetrieb
des Kraftfahrzeugs gekoppelte fahrzeuginterne Zustände handeln.
Diese Zustandsänderungen
erfordern keine besonders rasche Bereitstellung der Antriebsleistung durch
die Brennkraftmaschine, so dass ein normaler oder ein verlängerter,
komfort- und/oder energieoptimierter Startvorgang zu bevorzugen
ist. Vorzugsweise wird bei dem normalen oder verlängerten
Startvorgang die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine als Zieldrehzahl
gewählt.
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Demgegenüber kann
ein Startvorgang mit verkürzter
Dauer vorgesehen werden, wenn sich eine vom Fahrer beeinflusste
Zustandsgröße verändert, beispielsweise
durch Betätigen
des Gaspedals, woraus zu schließen
ist, dass der Fahrer das Kraftfahrzeug rasch in Bewegung setzen
möchte.
Bei einem verkürzen Startvorgang
kann eine Drehzahl größer als
die Leerlaufdrehzahl als Zieldrehzahl gewählt werden. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung ist abhängig
von den fahrzeuginternen und vom Fahrer beeinflussten Zustandsgrößen eine
stufenlose Einstellung der Geschwindigkeit/Dauer des Startvorgangs,
insbesondere durch entsprechende Auswahl einer Zieldrehzahl, vorgesehen.
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Das
Ziel des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt
in der komfortablen Bereitstellung der Leistung der Brennkraftmaschine.
Ausgehend von einem Stillstand der Brennkraftmaschine ist ein Startvorgang mit
normaler oder verlängerter
Dauer besonders komfortabel, da hier die auf die Brennkraftmaschine einwirkenden
Kräfte
geringer als bei einem Startvorgang mit verkürzter Dauer sind. Ein Startvorgang
mit normaler oder verlängerter
Dauer wird bevorzugt, wenn kein Anfahrvorgang für das Kraftfahrzeug bevorsteht,
sondern durch fahrzeuginterne Zustandsänderungen hervorgerufen wird.
Wünscht
hingegen der Fahrer eine Weiterfahrt des Kraftfahrzeugs, so ist ein
rasches Anlassen der Brennkraftmaschine bevorzugt. In diesem Fall
wird ein Startvorgang mit kürzerer
Dauer gewählt,
bei dem ohne Weiteres auch ein etwas raueres Anlassverhalten in
Kauf genommen wird. Befindet sich der Gangwahlhebel des Getriebes in
einer Leerlaufstellung und wird ein Gang eingelegt, so kann ein
Startvorgang mit normaler Dauer vorgesehen werden, da dieser in
der Regel kürzer
dauert als das Einlegen des Gangs. Ist hingegen bereits ein Gang
eingelegt und wird das betätigte
Bremspedal, insbesondere mit einer hohen Betätigungsgeschwindigkeit gelöst und/oder
das Gaspedal betätigt,
so ist dies als Wunsch für
einen rasch ablaufenden Startvorgang mit verkürzter Dauer anzusehen.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Erhöhung der
Startgeschwindigkeit durch temporäres Anheben der Leerlaufdrehzahl
der Brennkraftmaschine, insbesondere durch Ändern einer Drosselklappenstellung
und/oder einer Kraftstoffeinspritzmenge, erreicht wird. Die Startgeschwindigkeit
kann variiert werden, indem die Kraftstoffeinspritzmenge größer oder
kleiner gewählt
wird. Bei Einspritzen einer kleineren Kraftstoffmenge stellt sich
ein langsamerer Startvorgang ein, bei Einspritzen einer größeren Kraftstoffmenge
wird der Startvorgang schneller, da die Brennkraftmaschine ein größeres Drehmoment
entwickelt und somit innere Reibungswiderstände und anliegende Lasten schneller überwinden
kann. Ergänzend
oder alternativ kann bei Brennkraftmaschinen, bei denen die Steuerzeiten für die Einlass-
und/oder Auslassventile einstellbar sind, eine entsprechende Einstellung
der Ventilsteuerzeiten vorgenommen werden. Bei einem Benzinmotor,
insbesondere einem Otto-Motor oder einem Wankel-Motor, kann ergänzend oder
alternativ die Drosselklappenstellung variiert werden, um die Dauer
des Startvorgangs zu beeinflussen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird zur Erzielung einer hohen Startgeschwindigkeit
während
des Startvorgangs sichergestellt, dass Nebenaggregate wie ein Klimakompressor
temporär
abgeschaltet oder ausgekuppelt werden, um ein rasches Anlaufen der
Brennkraftmaschine zu begünstigen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird
die Startereinrichtung bei Überschreiten
der Mindestdrehzahl, die für
den autonomen Betrieb der Brennkraftmaschine erforderlich ist, Weiterbetrieben,
um ein zusätzliches Drehmoment
für einen
Anfahrvorgang bereitstellen zu können.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine erste
Startgeschwindigkeit eingestellt wird, wenn die Betätigungsgeschwindigkeit
für das
Gaspedal und/oder das Bremspedal und/oder das Kupplungspedal unterhalb
einer vorgebbaren Schwellgeschwindigkeit liegt und/oder der Gangwahlhebel
betätigt
wird und/oder der Ladezustand einer Energiespeichereinrichtung (Batterie, Bremskraftverstärker) auf
einen Wert unterhalb eines vorgebbaren Schwellwerts absinkt und/oder
der Energiebedarf der Temperiereinrichtung einen vorgebbaren Schwellwert übersteigt
und/oder die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorgebbaren Schwellwert übersteigt.
Die erste Startgeschwindigkeit wird angestrebt, wenn die Antriebsleistung
der Brennkraftmaschine nicht unmittelbar zur Verfügung gestellt
werden soll, wie dies beispielsweise bei einem raschen Anfahrvorgang
der Fall wäre.
Vielmehr ist die erste Startgeschwindigkeit so bemessen, dass sie
einen komfortablen, möglichst
vibrationsarmen Startvorgang ermöglicht.
Dabei wird vorzugsweise eine Drehzahl für die Brennkraftmaschine im
Bereich der Leerlaufdrehzahl, typischerweise ca. 750 U/min, angestrebt.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine zweite
Startgeschwindigkeit eingestellt wird, wenn die Betätigungsgeschwindigkeit
für das
Gaspedal und/oder das Bremspedal und/oder das Kupplungspedal oberhalb
einer vorgebbaren Schwellgeschwindigkeit liegt und/oder das Gaspedal
und das Bremspedal gleichzeitig betätigt werden. Bei Vorliegen
derartiger schneller Zustandsänderungen
für wenigstens
eine vom Fahrer beeinflusste Zustandsgröße ist davon auszugehen, dass ein
rascher Anfahrvorgang vorgenommen werden soll, so dass die Antriebsleistung
der Brennkraftmaschine möglichst
schnell zur Verfügung
gestellt werden soll. Dabei wird durch Erhöhen der Einspritzmengen für den Kraftstoff
und/oder Veränderung
der Steuerzeiten für
die Ventile und/oder Verändern
der Drosselklappenstellung eine Drehzahl für die Brennkraftmaschine in
einem Bereich oberhalb der Leerlaufdrehzahl, insbesondere in einem
Bereich größer 1200
U/min, vorzugsweise größer 1500
U/min, besonders bevorzugt größer 2000
U/min, angestrebt.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine
und einer Starteinrichtung zum Starten der Brennkraftmaschine vorgesehen,
bei dem die Start-Stopp-Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Brennkraftmaschine
und der Starteinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der Ansprüche
1 bis 6 eingerichtet ist.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Starteinrichtung
als integrierter Startergenerator (integrated starter generator,
ISG), insbesondere als riemengekoppelter integrierter Startergenerator
(belt driven ISG, B-ISG), ausgebildet ist. Ein integrierter Startergenerator übernimmt sowohl
die Funktion des Generators zur Erzeugung von elektrischer Energie
als auch des Starters zur Bereitstellung von kinetischer Energie
für den
Startvorgang der Brennkraftmaschine. Der integrierte Startergenerator
ist vorzugsweise über
einen Antriebsriemen, z. B. einen Zahnriemen, mit der Kurbelwelle
der Brennkraftmaschine gekoppelt oder ist unmittelbar an die Kurbelwelle
angeflanscht. Der integrierte Startergenerator steht vorzugsweise
in ständiger
kraftübertragender
Verbindung mit der Brennkraftmaschine und kann somit (insbesondere
im Gegensatz zu einem Standard-Startermotor mit Ritzeleingriff in
eine Schwungscheibe) zu jedem beliebigen Zeitpunkt kinetische Energie
an die Brennkraftmaschine bereitstellen. Denkbar ist auch, die kraftübertragende
Verbindung zwischen integriertem Startergenerator und Brennkraftmaschine
mittels einer schaltbaren oder drehzahlabhängigen Kupplungseinrichtung
trennbar zu gestalten, wobei auch hier ein unmittelbares Bereitstellen
von kinetischer Energie gewährleistet
werden kann.
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Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie
aus der nachfolgenden Beschreibung von vorteilhaften Ausführungsformen, die
anhand der Zeichnungen dargestellt sind. Dabei zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit Brennkraftmaschine,
integriertem, riemengetriebenen Startergenerator und einer Start-Stopp-Steuereinrichtung,
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2 ein
Flussdiagramm zur Darstellung des Start-Stopp-Verfahrens.
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In
der 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 mit den wesentlichen
Komponenten, die bei der Durchführung
eines Start-Stopp-Verfahrens mit der Möglichkeit zum Abbrechen des
Stoppvorgangs eine Rolle spielen, schematisch dargestellt. Weitere
zum Betrieb des Kraftfahrzeugs 10 notwendige Komponenten
sind der Übersichtlichkeit
halber nicht dargestellt.
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Das
Kraftfahrzeug 10 weist eine Brennkraftmaschine 12 auf,
die über
eine Kupplungseinrichtung 14 mit einem manuellen Schaltgetriebe 16 verbunden
ist, an dem Antriebsräder 18 angeflanscht
sind. Ein von der Brennkraftmaschine 12 abgegebenes Drehmoment
wird bei geschlossener Kupplung 14 mit Hilfe des Schaltgetriebes 16 in
ein Abtriebsmoment für
die Antriebsräder 18 umgesetzt
und ermöglicht
somit die Fortbewegung des Kraftfahrzeugs 10.
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Eine
Beeinflussung der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 10 findet über die
Einstellung der von der Brennkraftmaschine 12 bereitgestellten
Leistung und die Auswahl der geeigneten Getriebeeinstellung oder
Gangwahl (Vorwärtsgänge, Rückwärtsgang)
statt. Diese Einstellungen erfolgen über bekannte Bedienelemente
wie Gaspedal 20 und Gangwahlhebel 22, die vom
Fahrer bedient werden. Ein Kupplungspedal 24 dient zur
Ansteuerung der Kupplung 14 über eine nicht dargestellte
Stelleinrichtung und damit zur Auftrennung und Wiederherstellung des
Kraftflusses zwischen Brennkraftmaschine 12 und Schaltgetriebe 16.
Die Betätigung
des Kupplungspedals 24 trennt die Kupplung 14 und
ermöglicht
somit das Einlegen der verschiedenen Gänge. Eine Beeinflussung der
Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 10 kann zudem mittels
eines Bremspedals 26 vorgenommen werden, das über Bremsleitungen auf
eine nicht näher
dargestellte, den Antriebsrädern 18 zugeordnete
Bremsanlage wirkt.
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Die
Betätigungsstellungen
der Bedienelemente 20, 22, 24, 26 werden
mit Hilfe von nicht näher dargestellten
Sensoren erfasst, deren Signale über Signalleitungen 28 an
eine Start-Stopp-Steuereinrichtung 30 übertragen werden. Durch zeitliche
Ableitung der Betätigungsstellungen
können
auch die Betätigungsgeschwindigkeiten
für die
Bedienelemente 20, 22, 24 und 26 ermittelt
werden. Die Start-Stopp-Steuereinrichtung 30 ist über zusätzliche Steuerleitungen 28 mit
Komponenten wie einem Batterieüberwachungssystem 32,
einem Zündsteuergerät 34,
einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung 36 und einer der Brennkraftmaschine 12 zugeordneten
Sensoranordnung 38 verbunden. Die Steuereinrichtung 30 kann
auch von diesen Komponenten ermittelte Werte verarbeiten und Steuerbefehle
an diese Komponenten ausgeben.
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Die
schematisch dargestellte Sensoranordnung 38 an der Brennkraftmaschine
umfasst Sensoren wie einen Drehzahlsensor, einen Luftmassenmesser,
einen Kühlwassertemperatursensor,
einen Öltemperatursensor
und/oder andere Sensoren zur Ermittlung von Betriebskennwerten der
Brennkraftmaschine 12.
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Der
Brennkraftmaschine 12 ist ein integrierter Startergenerator 40 zugeordnet,
der über
einen Riemen 42 permanent mit der nicht näher dargestellten
Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 12 gekoppelt ist (belt
driven integrated starter generator – B-ISG). Der Startergenerator 40 ist
elektrisch mit der Start-Stopp-Steuereinrichtung und mit einer Batterie 44 verbunden,
die als Energiespeicher für
elektrische Energie genutzt wird. Der Startergenerator 40 dient
in seiner Funktion als Starter zur Bereitstellung von kinetischer
Energie, um die Brennkraftmaschine 12 aus dem Stillstand
auf eine Mindestdrehzahl zu beschleunigen, ab der ein selbständiger Betrieb
der Brennkraftmaschine 12 möglich ist. In seiner Funktion
als Generator wandelt der Startergenerator 40 kinetische
Energie der Brennkraftmaschine 12 in elektrische Energie
um, die in der Batterie 44 gespeichert wird. Die Steuerung
bzw. Regelung der vom Startergenerator 40 bereitzustellenden
kinetischen Energie bzw. der umzuwandelnden elektrischen Energie
wird von der Start-Stopp-Steuereinrichtung 30 vorgenommen.
Der Startergenerator 40 ist so dimensioniert, dass er auch
bei laufender Brennkraftmaschine 12 ein Unterstützungsdrehmoment
bereitstellen kann, um eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs zu
verbessern oder gar um eine rein elektrische Fortbewegung des Kraftfahrzeugs 10,
insbesondere bei geringen Geschwindigkeiten, zu ermöglichen.
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Die
Start-Stopp-Steuereinrichtung 30 ist derart eingerichtet,
dass ein automatisches Abschalten und Anlassen der Brennkraftmaschine 12 vorgenommen
werden kann. Ein Abschalten der Brennkraftmaschine 12 ist
vorgesehen, wenn die Brennkraftmaschine 12 über einen
vorgebbaren Zeitraum keine Leistung an die Antriebsräder oder
an Verbraucher wie einen riemengekoppelten Klimakompressor 46 abgeben
muss.
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Um
einen ökonomischen
und umweltgerechten Betrieb des Kraftfahrzeugs 10 zu gewährleisten, wird
bei Vorliegen einer oder mehrerer der nachfolgend angeführten Bedingungen
eine Stoppanforderung in der Start-Stopp- Steuereinrichtung erzeugt und zur Ansteuerung
der Brennkraftmaschine 12, des Zündsteuergeräts 34, der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 36 und
des Startergenerators 40 genutzt, insbesondere um die Kraftstoffzufuhr
und/oder die Zündenergiezufuhr
zur Brennkraftmaschine 12 zu unterbrechen.
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Die
Start-Stopp-Steuereinrichtung 30 prüft insbesondere, ob nach Unterschreiten
einer Mindestgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 10 die
Betätigungsstellung
und/oder Betätigungsgeschwindigkeit des
Gaspedals 20 und/oder des Kupplungspedals 24 und/oder
des Bremspedals 26 und/oder des Gangwahlhebels 22 derart
innerhalb eines vorgebbaren Wertebereichs liegt, dass eine Stoppanforderung sinnvoll
ist.
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Bei
dem in der 2 anhand des Flussdiagramms
dargestellten Verfahren wird von der Start-Stopp-Steuereinrichtung 30 in
Abhängigkeit von
der ermittelten Startanforderung unterschieden, ob ein normaler
Startvorgang, ein Startvorgang mit hoher Geschwindigkeit oder ein
Startvorgang mit sehr hoher Geschwindigkeit erfolgen soll.
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Die
Start-Stopp-Steuereinrichtung 30 leitet einen Startvorgang
mit normaler Startgeschwindigkeit ein, wenn keine besonderen Anforderungen
hinsichtlich der raschen Bereitstellung der Leistung der Brennkraftmaschine 12 gestellt
werden, wie im rechten Ast des Flussdiagramms der 2 dargestellt. Dies
ist insbesondere dann der Fall, wenn die Brennkraftmaschine 12 gestartet
wird, um langsam ablaufenden Vorgängen wie einem Absinken der
elektrischen Bordspannung, einem Absinken eines Unterdrucks in einer
Bremsanlage oder einer absinkenden Temperatur in einem vom der Brennkraftmaschine 12 gespeisten
Heizkreislauf entgegen zu wirken. Eine normale Startgeschwindigkeit
ist auch ausreichend, wenn ein von der Brennkraftmaschine 12 anzutreibender
Klimakompressor 46 betrieben werden soll oder wenn der
Fahrer beginnt, das Kupplungspedal 24 zu betätigen, um
einen Gang einzulegen, da hier die typischerweise benötigte Zeitspanne
bis zum Abschluss des entsprechenden Vorgangs größer als die für den Startvorgang
benötigte
Zeitspanne ist. Bei dem Startvorgang mit normaler Startgeschwindigkeit werden
der Startergenerator 40, das Zündsteuergerät 34 und die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 36 so
angesteuert, dass die Brennkraftmaschine 12 auf eine Leerlaufdrehzahl
gebracht wird, bei der ein stabiler und ruhiger Lauf der Brennkraftmaschine 12 bei
möglichst
geringem Kraftstoffverbrauch gewährleistet
ist. Eine für
den normalen Startvorgang angepeilte Drehzahl liegt in einem Bereich
zwischen 600 U/min und 1000 U/min.
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Die
Start-Stopp-Steuereinrichtung 30 leitet einen Startvorgang
mit hoher Startgeschwindigkeit ein, wenn der Fahrer bei eingelegtem
Gang und betätigtem
Kupplungspedal 24 das ebenfalls betätigte Bremspedal 26 löst oder
zu lösen
beginnt, wie dies im linken Ast des Flussdiagramms der 2 dargestellt
ist. Dies wird von der Start-Stopp-Steuereinrichtung 30 als
Wunsch des Fahrers interpretiert, umgehend einen Anfahrvorgang für das Kraftfahrzeug 10 einzuleiten,
weshalb ein Interesse daran besteht, die Antriebsleistung der Brennkraftmaschine 12 auch umgehend
bereitzustellen. Um dies zu gewährleisten,
werden der Startergenerator 40, das Zündsteuergerät 34 und die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 36 so
angesteuert, dass die Brennkraftmaschine 12 auf eine Drehzahl
oberhalb der Leerlaufdrehzahl gebracht werden kann. Dabei wird beispielsweise
eine größere Kraftstoffmenge
zur Verfügung
gestellt, die zu einem größeren Drehmoment
und somit zu einem schnelleren Startvorgang führt. Bei einer Brennkraftmaschine
mit Drosselklappe im Ansaugtrakt kann diese weiter als beim Startvorgang
mit normaler Startgeschwindigkeit geöffnet werden, um den Startvorgang
zu begünstigen.
Bei einer Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader kann gegebenenfalls
die Turbinengeometrie verändert
werden, um einen raschen Ladedruckaufbau zu begünstigen. Bei einer Brennkraftmaschine
mit variabler Geometrie des Ansaugtrakts (Schaltsaugrohr) und/oder
variablen Ventilsteuerzeiten kann der Startvorgang ebenfalls durch entsprechende
Einstellungen begünstigt
werden. Als Zieldrehzahl, die durch den Startvorgang zu erreichen
ist, werden 1000 U/min bis 1500 U/min angepeilt. Ergänzend kann
vorgesehen werden, interne Lasten auf die Brennkraftmaschine 12,
wie sie beispielsweise von dem Klimakompressor 46 angefordert
werden, zumindest zeitweilig während
des Startvorgangs mit hoher Startgeschwindigkeit zu deaktivieren,
um ein rasches Hochlaufen der Brennkraftmaschine 12 zu
ermöglichen.
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Die
Start-Stopp-Steuereinrichtung 30 leitet einen Startvorgang
mit sehr hoher Startgeschwindigkeit ein, wenn der Fahrer bei eingelegtem
Gang und betätigtem
Kupplungspedal 24 das Gaspedal 20 betätigt, wie
dies im mittleren Ast des Flussdiagramms der 2 dargestellt
ist. Dies wird von der Start-Stopp-Steuereinrichtung 30 als Wunsch
des Fahrers interpretiert, das Kraftfahrzeug 10 unmittelbar
und ohne Verzögerung
in Bewegung zu setzen, weshalb ein Interesse daran besteht, die
Antriebsleistung der Brennkraftmaschine 12 auch so schnell wie
möglich
bereitzustellen. Um dies zu gewährleisten,
werden der Startergenerator 40, das Zündsteuergerät 34 und die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 36 so
angesteuert, dass die Brennkraftmaschine 12 auf eine Drehzahl
deutlich oberhalb der Leerlaufdrehzahl gebracht werden kann. Die
hierbei getroffenen Maßnahmen
entsprechen denjenigen, die für
den Startvorgang mit hoher Startgeschwindigkeit getroffen werden,
lediglich die Abweichungen gegenüber
dem Startvorgang mit normaler Startgeschwindigkeit sind größer. Als
Zieldrehzahl, die durch den Startvorgang zu erreichen ist, werden
1500 U/min bis 2500 U/min angepeilt.
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Bei
einer nicht dargestellten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass der Startergenerator 40 nicht nur
bis zum Erreichen der Mindestdrehzahl der Brennkraftmaschine 12,
ab der ein autonomer Betrieb der Brennkraftmaschine notwendig ist,
von der Start-Stopp-Steuereinrichtung 30 angesteuert wird, sondern
auch darüber
hinaus. Damit kann der Startergenerator 40 ein zusätzliches
Drehmoment bereitstellen und ermöglicht
somit ein schnelleres Anlaufen der Brennkraftmaschine 12 und
ein rascheres Anfahren des Kraftfahrzeugs 10.