-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
eines Kraftfahrzeugs, die eine elektrische Startvorrichtung aufweist. Die
Erfindung betrifft weiter eine hierauf gerichtete Vorrichtung.
-
Stand der Technik
-
Brennkraftmaschinen
von Kraftfahrzeugen werden durch Antriebe gestartet, die eine von
der Kraftstoffversorgung der Brennkraftmaschine separierte Energieversorgung
aufweisen. Im Regelfall handelt es sich um Gleichstrommotoren, deren
Antriebsritzel zunächst in einen Zahnkranz an einem Kurbelwellenrad
der Brennkraftmaschine eingespurt wird, um danach die Kurbelwelle
der Brennkraftmaschine anzutreiben. Nach Zünden der Brennkraftmaschine,
das das Ende des Startvorgangs kennzeichnet, spurt das Ritzel wieder
aus und geht in eine Ruhestellung. Aus der
EP 08 48 159 ist bekannt, ein Starterrelais
für die Startvorrichtung derart anzusteuern, dass die Startvorrichtung
im Stop-Zustand der Brennkraftmaschine in Einspurstellung ist, um
bei Start-Stop-Betrieb ein schnelleres Starten zu ermöglichen,
insbesondere dann, wenn der Fahrer unerwartet einen Anfahrwunsch
signalisiert, sogenannte „Mind Change-Funktionalität”.
Insbesondere wird hierbei auch schärferen Anforderungen
an akustische Emissionen der Startvorrichtung Rechnung getragen.
Bei Startergeneratoren ist es bekannt, diese zur Schaffung eines
Generatorbetriebs neben einer Startfunktion dauernd im Eingriff
zu belassen, beispielsweise über eine Freilaufkupplung
oder über einen geeigneten Riementrieb.
-
Bekannte
Start-Stop-Systeme weisen die von aus dem Stand der Technik bekannten
Brennkraftmaschinen bekannten Nachteile auf. Kompressionsmomente beim
Auslauf der Brennkraftmaschine beispielsweise führen zu
einer für Fahrzeuginsassen unangenehm fühlbaren
Schüttelbewegung. Diese Schüttelbewegung ist insbesondere
bei Dieselmotoren mit niedrigen Zylinderzahlen, beispielsweise mit weniger
als fünf Zylindern, besonders ausgeprägt. Das
Resonanzverhalten des dort häufig zum Einsatz kommenden
Zweimassenschwungrades beeinflusst diese Schüttelbewegung
zudem unvorteilhaft. Brennkraftmaschinen führen in Folge
der Kompression beim Abschalten eine Rückpendelbewegung
aus, die einerseits eine besonders starke Schüttelbewegung mit
sich bringt, zum Anderen in der Motorsteuerung erkannt werden muss,
um beim nächsten Startvorgang ohne Zeitverzögerung
starten zu können (Lageerkennung im Motorauslauf). Für
diese Rückpendelerkennung sind besondere Sensoren erforderlich. Ohne
entsprechende Maßnahmen wie Dämpfungen führt
die Rückpendelbewegung zu einem Ruck beziehungsweise Stoß,
wenn sich die Brennkraftmaschine gegen die Trägheit einer
eingekuppelten Startvorrichtung rückwärts bewegt.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen,
die diese nachteiligen Erscheinungen beim Abschalten einer Brennkraftmaschine
eines Kraftfahrzeugs weitgehend beseitigt und insbesondere einen
komfortablen Start-Stop-Betrieb ermöglicht.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Hierzu
wird ein Verfahren vorgeschlagen zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
eines Kraftfahrzeugs, die eine elektrische Startvorrichtung aufweist.
Es ist vorgesehen, dass beim Abschalten der Brennkraftmaschine die
Startvorrichtung vor Erreichen des Stillstandes einer Kurbelwelle
der Brennkraftmaschine mit dieser gekuppelt wird. Durch das Einkuppeln
der Startvorrichtung vor Erreichen des Stillstandes der Kurbelwelle
der Brennkraftmaschine wird die Gesamtträgheit des Systems,
bestehend aus Brennkraftmaschine und Startvorrichtung, erhöht,
wobei durch dieses erhöhte Trägheitsmoment die
Drehzahlwelligkeit, die sich in Folge der Kompressionsmomente beim
Auslauf der Brennkraftmaschine ergibt, günstig beeinflusst
wird, wodurch in der weiteren Folge die Schütteleinwirkung
der Brennkraftmaschine deutlich vermindert wird, so dass im Fahrzeuginnenraum
für den Fahrer beziehungsweise für Insassen des
Kraftfahrzeugs diese Schüttelein wirkungen deutlich weniger
stark spürbar sind. Bereits hierdurch ergibt sich eine
gute Reduzierung der Drehzahlwelligkeit.
-
In
einer weiteren Verfahrensausbildung ist vorgesehen, dass die Startvorrichtung
beim Abschalten der Brennkraftmaschine derart bestromt wird, dass
ein Rückdrehen der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verhindert
ist. Zusätzlich zu der oben beschriebenen Verfahrensausbildung
wird hierbei die Startvorrichtung in einer solchen Art und Weise
bestromt, dass das Rückpendeln, also eine Drehzahl kleiner
Null, vermieden wird. Hierdurch entfällt die starke Schüttelbewegung,
die beim Abschalten der Brennkraftmaschine auftritt. Weiter ist
ein deutlich einfacherer Drehzahlsensor möglich, da die
beschriebene Rückpendelbewegung nicht mehr erkannt werden
muss. Eine solche tritt nämlich gar nicht mehr auf. Sofern
der Drehzahlsensor nicht vereinfacht werden soll, ist es überdies
beispielsweise möglich, die Steuerung der Bestromung der
Startvorrichtung über den Drehzahlsensor und von diesem detektierte
Drehzahlwerte zu betreiben. Durch die Bestromung der Startvorrichtung
ist es möglich, ein definiertes Drehmoment auf die Brennkraftmaschine, insbesondere
auf die Kurbelwelle der Drehmaschine über das eingespurte
Ritzel der Startvorrichtung, zu übertragen. Hierdurch wird
ein Moment aufgebaut, das dem Rückpendeln der Brennkraftmaschine
entgegenwirkt und dieses im Idealfall vollständig ausgleicht.
Dabei ist vorgesehen, dass über die Startvorrichtung während
des Auslaufes des Verbrennungsmotors ein definiertes Drehmoment
aufgebracht wird, um eine Drehzahl größer Null
bis zum Stillstand der Brennkraftmaschine zu erreichen.
-
In
einer selbstständigen, weiteren Verfahrensausbildung wird
für solche Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen vorgeschlagen,
die eine elektrische Startvorrichtung aufweisen, und wobei die Startvorrichtung
mit der Brennkraftmaschine, insbesondere mit einer Kurbelwelle der
Brennkraftmaschine, permanent im Eingriff steht, dass die Startvorrichtung
beim Abschalten der Brennkraftmaschine derart bestromt wird, dass
ein Rückdrehen der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verhindert
ist. Diese Verfahrensausgestaltung ist für solche Brennkraftmaschinen
vorgesehen, die ein Entkuppeln und Einkuppeln der Startvorrichtung
nicht vorsehen, sondern bei denen die Startvorrichtung permanent
im Eingriff steht. Dies ist beispielsweise bei in Hybridantrieben
eingesetzten Brennkraftmaschinen der Fall. Die Startvorrichtung
ist in Hinblick auf ihre Masse und die allein durch die Masse übertragbaren
Momente in diesen konstruktiven Ausgestaltun gen anders ausgebildet, als
bei Brennkraftmaschinen, die ein Ein- und Auskuppeln der Startvorrichtung
(beispielsweise über bekannte Einspur- oder Einrückvorrichtungen
für Startvorrichtungen) vorsehen. In derartigen Ausgestaltungen
wird das Rückdrehen der Kurbelwelle erfindungsgemäß direkt
durch Bestromung verhindert.
-
Weiter
wird eine Vorrichtung vorgeschlagen zum Betreiben einer Brennkraftmaschine,
die eine elektrische Startvorrichtung aufweist, insbesondere zur
Durchführung des Verfahrens, wie vorstehend beschrieben.
Hierbei ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die beim Abschalten
der Brennkraftmaschine die Startvorrichtung vor Erreichen des Stillstandes der
Kurbelwelle der Brennkraftmaschine mit dieser kuppelt. Das Kuppeln
kann hierbei, wie bereits zur Verfahrensausführung erwähnt,
durch Einspuren des Ritzels der Startvorrichtung während
des Auslaufs erfolgen. Wesentlich ist, dass das Kuppeln der Startvorrichtung
mit der Kurbelwelle vor Stillstand der Kurbelwelle erfolgt, damit
der gewünschte, oben beschriebene Effekt eintreten kann.
-
Bevorzugt
ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung die Startvorrichtung
derart bestromt, dass ein Rückdrehen der Kurbelwelle der
Brennkraftmaschine beim Abschalten der Brennkraftmaschine verhindert
ist, beziehungsweise dass eine Drehzahl kleiner Null beim Abschalten
der Brennkraftmaschine nicht auftritt. Die Drehzahl der Brennkraftmaschine wird
demzufolge über die Startvorrichtung, die mit der Kurbelwelle
in geeigneter Weise, beispielsweise über das Ritzel, gekoppelt
ist, im Auslauf auf den Wert Null gebracht, ohne dass eine Drehzahl
kleiner Null auftritt. Das Rückpendeln, das aus im Stand
der Technik bekannten Ausführungen von Brennkraftmaschinen geläufig
ist, entfällt hierdurch. Die Steuereinrichtung stimmt die
Bestromung auf die Eigenheit der Brennkraftmaschine, insbesondere
die durch die jeweilige Ausführung der Brennkraftmaschine
ergebenden Momente ab. Insbesondere ist weiter vorgesehen, dass
die Steuereinrichtung Teil des Motorsteuergeräts für
den Betrieb der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs ist, insbesondere
im Motorsteuergerät integriert ist.
-
Ferner
wird weiter eine Vorrichtung vorgeschlagen zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, die
eine elektrische Startvorrichtung aufweist, die mit der Brennkraftmaschine,
insbesondere mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, permanent
gekuppelt ist, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens
nach vorstehender Beschreibung. Dabei ist eine Steuereinrichtung
vorgesehen, die beim Abschalten der Brennkraftmaschine die Startvorrichtung
derart bestromt, dass ein Rückdrehen der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine
beim Abschalten der Brennkraftmaschine verhindert ist. Die hier
erfindungsgemäße Vorrichtung bestromt demzufolge
die dauernd mit der Brennkraftmaschine gekuppelte Startvorrichtung beim
Abschalten der Brennkraftmaschine in einer solchen Art und Weise,
dass ein Rückdrehen der Kurbelwelle beim Abschalten verhindert
ist.
-
Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen
und aus Kombinationen derselben.
-
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand des Verfahrensablaufes erläutert,
ohne aber hierauf beschränkt zu sein.
-
Es
zeigen
-
1 als
Diagramm den Drehzahlverlauf beim Auslaufen einer Brennkraftmaschine
und
-
2 einen
Drehzahlverlauf unter Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens und der Vorrichtung.
-
1 zeigt,
exemplarisch an einer Vierzylinder-Diesel-Brennkraftmaschine (nicht
dargestellt), über der in x-Richtung abgetragenen Zeit
t einen Graphen 1 zur Darstellung eines Drehzahlverlaus 2 der nicht
dargestellten Brennkraftmaschine beim Abschalten im Auslauf einer
Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, wobei die Drehzahl n auf der
y-Achse dargestellt ist. Über dem Drehzahlverlauf 2 ist
eine Drehzahlwelligkeit 3 zu beobachten, die durch Kompressionseffekte
der einzelnen Zylinder der nicht dargestellten Brennkraftmaschine
bewirkt sind. Im Zeitabschnitt t1 bis t2 ist eine stetige Abnahme der Drehzahl n
zu beobachten, wenn im Zeitpunkt t1 die
Brennkraftmaschine abgestellt wird. Bis zum Zeitpunkt t2,
in dem die Drehzahl n Null ist, erfolgt diese Drehzahlabnahme stetig.
Im Zeitraum t2 bis t3 wird
die Drehzahl n negativ, um im Zeitraum t3 bis
t4 noch einmal einen geringfügig
positiven Wert anzunehmen und im Zeitpunkt t4 endgültig
Null zu sein. Im Zeitraum von t2 bis t4 ist durch diese dargestellte Rückpendelbewegung (negative
Drehzahl n) für Insassen des nicht dargestellten Kraftfahrzeugs ein
unangenehmes Ruckeln und/oder einer oder mehrere Stöße
spürbar. Wie dargestellt erfolgt das Auslaufen des hier
beispielhaft dargestellten Vierzylinder-Dieselmotors innerhalb eines
Zeitraums von etwa 0,8 Sekunden. In diesem Zeitraum muss mit den
Komforteinbußen aufgrund von Drehzahlwelligkeiten und der
beschriebenen Rückpendelbewegung gerechnet werden.
-
2 zeigt
beispielhaft eine im Wesentlichen gleichartig aufgebaute Brennkraftmaschine
wie 1, wobei aber im Zeitpunkt des Abschaltens der Brennkraftmaschine
t1 die Startvorrichtung mit der Brennkraftmaschine
gekuppelt ist. In mehreren Graphen 1 sind unterschiedliche
Parameter dargestellt, die nachstehend erläutert werden.
Der Drehzahlverlauf 2 gibt die Drehzahl n wieder, wie sie,
insbesondere nach dem Abschaltezeitpunkt t1 der
nicht dargestellten Brennkraftmaschine, verläuft und über
den gesamten Drehzahlverlauf 2 die Drehzahlwelligkeit 3 aufweist.
Zum Abschaltezeitpunkt t1 ist eine nicht
dargestellte Startvorrichtung in die Kurbelwelle der nicht dargestellten
Brennkraftmaschine eingespurt beziehungsweise mit dieser wirkverbunden,
so dass sich zum Abschaltezeitpunkt t1 der
Brennkraftmaschine die Trägheit des Gesamtsystems, bestehend
aus Brennkraftmaschine und Startvorrichtung, bereits deutlich erhöht
hat, wodurch die Drehzahlwelligkeit 3 abnimmt. Dargestellt
ist weiter die Batteriespannung UB in einem
Batteriespannungsgraphen 4 und die Spannung an „Klemme
30” U30 im Klemmenspannungsgraphen 5 sowie
die Drehzahl nSt in einem Starterdrehzahlgraphen 6,
die die Startvorrichtung auf die Brennkraftmaschine im Auslaufen
aufbringt, um eine negative Drehzahl, wie in 1 zwischen den
Zeitpunkten t2 und t4 dargestellt,
zu vermeiden. Auf diese Weise wird durch Bestromung der Startvorrichtung
im Auslaufen der Brennkraftmaschine ein Rückpendeln verhindert,
so dass die häufig als unangenehm empfundenen Schüttelbewegungen
der Brennkraftmaschine für Fahrzeuginsassen nicht mehr
spürbar sind, sondern bereits in ihrer Entstehung, nämlich
im Auslauf der Brennkraftmaschine nach Abschalten, unterdrückt
werden.
-
Voraussetzung
ist das Einspuren beziehungsweise Kuppeln der Startvorrichtung mit
der Brennkraftmaschine bereits vor dem Abschalten der Brennkraftmaschine,
um einerseits das Gesamtträgheitsmoment des Gesamtsystems
zu erhöhen und die Drehzahlwelligkeit 3 zu unterdrücken
beziehungsweise zu reduzieren und überdies unmittelbar, wenn
erforderlich, im Regelfall bereits bei Abschalten der Brennkraftmaschine
beginnend, also zum Abschaltezeitpunkt t1,
die Startvorrich tung zu bestromen, um das Entstehen einer negativen
Drehzahl durch Andrehen der auslaufenden Brennkraftmaschine durch
die Startvorrichtung zu verhindern.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-