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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose eines elektrischen Startermotors einer Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Diagnose eines elektrischen Startermotors einer Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5.
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Die
DE 10 2004 031 306 A1 bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Diagnose eines Starters einer Verbrennungskraftmaschine. Ein Bordnetz eines Kraftfahrzeuges umfasst eine Batterie, in deren Anschlussleitung ein Batterie-Trennschalter vorgesehen ist. Das Bordnetz des Kraftfahrzeuges wird über eine Bordnetz-Zustandserkennung überwacht, wobei die Bordnetz-Zustandserkennung die Funktionalität einer Starterdiagnose einschließt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Diagnose eines Startermotors einer Verbrennungskraftmaschine anzugeben.
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Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Diagnose eines elektrischen Startermotors einer Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Diagnose eines elektrischen Startermotors einer Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.
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Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Beim Verfahren zur Diagnose eines elektrischen Startermotors einer Verbrennungskraftmaschine wird erfindungsgemäß eine Auslaufdauer des Startermotors nach einem Öffnen eines Starterrelais ermittelt und mit einem vorgebbaren Schwellwert verglichen und derart eine Fehlfunktion oder eine bevorstehende Fehlfunktion erkannt.
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Durch eine herkömmliche Start-Stopp-Funktionalität des Fahrzeugs unterliegt der elektrische Startermotor einem erhöhten Verschleiß. Dabei sind insbesondere Kohlebürsten des Startermotors vom Verschleiß betroffen, wobei dieser Verschleiß ungleichmäßig erfolgt, d. h. die geforderte Zyklenzahl von beispielsweise 270.000 Startvorgängen wird nicht von jedem Startermotor erreicht.
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Herkömmlicherweise existiert im Fahrzeug keine Diagnosemöglichkeit für einen Verschleiß eines Startermotors, insbesondere für einen Verschleiß von Kohlebürsten eines Startermotors, so dass das Fahrzeug bei einem Ausfall des Startermotors überraschend nicht mehr starten würde.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Diagnose des Startermotors kann eine Fehlfunktion oder eine bevorstehende Fehlfunktion des Startermotors detektiert und beispielsweise eine Service-Meldung generiert werden, so dass der Fahrzeugnutzer eine Werkstatt aufsucht und mit dem Fahrzeug nicht auf freier Strecke liegen bleibt.
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Besonders vorteilhafterweise kann die Diagnose des Startermotors während des normalen Betriebs des Fahrzeugs durchgeführt werden.
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Bei der Vorrichtung zur Diagnose eines Startermotors einer Verbrennungskraftmaschine erfasst eine Steuereinheit erfindungsgemäß eine Auslaufdauer des Startermotors nach einem Öffnen eines Starterrelais und vergleicht diese mit einem vorgebbaren und in der Steuereinheit hinterlegten Schwellwert. Dadurch ist eine verbesserte Diagnose, wann mit einem Ausfall des Startermotors zu rechnen ist, ermöglicht. Somit kann der Startermotor vor einem Defekt ausgewechselt werden, so dass ein Ausfall des Fahrzeugs während einer Fahrt vermieden ist.
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Besonders vorteilhafterweise ist es möglich, eine entsprechende Mitteilung auf einem Display eines Kombinationsanzeigeinstruments anzuzeigen und derart einen Wechsel des Startermotors oder des Starters zu empfehlen.
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In einer weiteren Ausführungsform kann eine Start-Stopp-Funktionalität zum automatischen Starten und Stoppen des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs bei einem drohenden oder bevorstehenden Ausfall des Startermotors deaktiviert werden, um einen daraus resultierenden Verschleiß des Startermotors zu verringern und einen Ausfall des Fahrzeugs während einer Fahrt zu verhindern.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Diagnose eines Startermotors einer Verbrennungskraftmaschine und
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2 schematisch ein Diagramm eines Spannungsverlaufs an einer ersten Zuleitung des Startermotors, eines Stromverlaufs an einer zweiten Zuleitung des Startermotors und einen Drehzahlverlauf der Verbrennungskraftmaschine über eine Zeit.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt schematisch eine Vorrichtung 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Diagnose eines Startermotors 2 einer nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine.
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Die Vorrichtung 1 umfasst zumindest den Startermotor 2, ein Starterrelais 3, einen Magnetschalter 6 sowie eine erste Zuleitung 4 und eine zweite Zuleitung 5.
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Der Startermotor 2 ist als herkömmlicher Startermotor ausgebildet, wobei dessen Funktion in herkömmlicher Weise mittels des Starterrelais 3 gesteuert wird.
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Der herkömmliche Magnetschalter 6 weist eine Haltewicklung 7 und eine Einzugswicklung 8 auf, welche mit einem Motorkontakt 9 gekoppelt ist.
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Die erste Zuleitung 4 ist als herkömmliche, auch als Klemme 50 bezeichnete Steuerleitung ausgebildet und mit einem Schalter gekoppelt. Ein solcher Schalter ist beispielsweise Teil eines herkömmlichen Zündschlosses, mittels dem eine Funktion des Startermotors 2 steuerbar ist. In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Stromfluss innerhalb der ersten Zuleitung 4 mittels des Starterrelais 3 gesteuert, wobei in der ersten Zuleitung 4 eine Sicherung 10 angeordnet ist.
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Die zweite Zuleitung 5 ist bevorzugt direkt mit einem Pluspol einer nicht dargestellten Fahrzeugbatterie gekoppelt und wird auch als Klemme 30 bezeichnet.
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Zum Starten der Verbrennungskraftmaschine wird das Starterrelais 3, üblicherweise durch Drehen eines Zündschlüssels im Zündschloss oder Betätigen eines entsprechenden Schalters, aktuiert, wodurch der Magnetschalter 6 und somit die Haltewicklung 7 und die Einzugswicklung 8 bestromt werden.
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Haltewicklung 7 und die Einzugswicklung 8 wirken parallel und verschieben gemeinsam mittels eines Schiebeankers ein Ritzel des Startermotors 2 und spannen dabei eine Druckfeder vor.
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Über ein nicht dargestelltes Hebelsystem erfolgt die axiale Verschiebung des Ritzels, so dass es in die Verzahnung eines Schwungrades der Verbrennungskraftmaschine greift, ein Vorgang, welcher auch als Einspuren bezeichnet wird. Dazu ist das Ritzel bevorzugt geradeverzahnt, aber seitlich angeschrägt ausgebildet, um das Einspuren zu erleichtern.
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In der Endlage des Ritzels schließt der Magnetschalter 6 den Motorkontakt 9 und der Startermotor 2 läuft an. Der Motorkontakt 9 überbrückt gleichzeitig die Einzugswicklung 8, welche in einer elektrischen Reihenschaltung mit den Motorwicklungen des Startermotors 2 angeordnet ist.
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Solange eine Startanforderung aus einem Motorsteuergerät anliegt, ist die Haltewicklung 7 des Magnetschalters 6 aktiviert und hält das Ritzel eingespurt. Der Startermotor 2 beschleunigt über das Ritzel die Verbrennungskraftmaschine, bis diese ohne Unterstützung durch den Startermotor 2 weiterlaufen kann. Eine Startanforderung aus dem Motorsteuergerät liegt zum Beispiel dann vor, wenn der Zündschlüssel in der Startstellung gehalten wird oder wenn die Startstellung mit dem Zündschlüssel kurz angetippt wird.
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Zwischen Ritzel und Startermotor 2 befindet sich ein Freilauf, der verhindert, dass die gestartete Verbrennungskraftmaschine über das noch eingespurte Ritzel den Startermotor 2 mit einer zu hohen Drehzahl antreibt und ihn dadurch beschädigen könnte.
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Nach einer Rücknahme der Startanforderung des Motorsteuergerätes wird der Strom zur Haltewicklung 7 unterbrochen und der Schiebeanker wird durch die gespannte Druckfeder in seine Ruhelage zurückgeschoben; dabei wird der Startermotor 2 abgeschaltet und das Ritzel ausgespurt.
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Durch eine herkömmliche Start-Stopp-Funktionalität des Fahrzeugs, welche die Verbrennungskraftmaschine in vorgebbaren Betriebssituationen automatisiert abschaltet und bei Bedarf wieder startet, unterliegt der Startermotor 2 einem erhöhten Verschleiß. Dabei sind insbesondere die Kohlebürsten des Startermotors 2 vom Verschleiß betroffen, wobei dieser Verschleiß ungleichmäßig erfolgt, d. h. die geforderte Zyklenzahl von beispielsweise 270.000 Startvorgängen wird nicht von jedem Startermotor 2 erreicht.
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So können baugleiche Startermotoren 2 stark unterschiedliche Zyklenanzahlen zwischen beispielsweise 190.000–310.000 Startvorgängen erreichen.
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In herkömmlichen Fahrzeugen erfolgt keine Diagnose des Startermotors 2, so dass dessen Ausfall den Fahrzeugnutzer überraschen und während des Betriebs des Fahrzeugs auftreten und einen Fahrzeugsausfall nach sich ziehen würde.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfasst eine Steuereinheit 11 eine Auslaufdauer tA des Startermotors 2 nach einem Öffnen des Starterrelais 3 nach dem Anlaufen der Verbrennungskraftmaschine und vergleicht diese mit einem vorgebbaren und in der Steuereinheit 11 hinterlegten Schwellwert.
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Dabei ist die Steuereinheit 11 als herkömmliche Steuereinheit ausgebildet und kann eine Mehrzahl einzelner Steuergeräte umfassen, beispielsweise ein Steuergerät der Verbrennungskraftmaschine und ein Getriebesteuergerät.
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In der Steuereinheit 11 sind Mittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, z. B. Steuer-, Regel-, Auswerte- und/oder Analysemodule, die als Steuerprogramme und/oder Erfassungs- und Analyseprogramme implementiert sind, integriert. Der Steuereinheit 11 sind Sensorsignale von Verbrennungskraftmaschine und/oder von Startermotor 2 zuführbar.
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Dabei kann ein solches Sensorsignal beispielsweise als Spannungssignal oder als Spannung V ausgebildet sein, wobei die Steuereinheit 11 mit einem Spannungsmesser 12 zur Erfassung eines Spannungsverlaufs an der ersten Zuleitung 4 des Startermotors 2 gekoppelt ist.
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In einer nicht dargestellten Ausführungsvariante ist die Steuereinheit 11 mit einem Drehzahlmesser zur Erfassung der Drehzahl und des Verlaufs der Drehzahl des Startermotors 2 gekoppelt.
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Der in der Steuereinheit 11 hinterlegte Schwellwert wird bevorzugt während einer Konstruktion, Prüfstandsläufen oder Erprobung des Fahrzeugs festgelegt und in der Steuereinheit 11 abgespeichert.
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Weiterhin ist die die Steuereinheit 11 mit Mitteln 13 zur akustischen, optischen und/oder haptischen Warnung des Fahrzeugführers bei Überschreitung des vorgebbaren Schwellwerts gekoppelt.
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2 zeigt schematisch ein Diagramm eines Spannungsverlaufs der Spannung V an der ersten Zuleitung 4 des Startermotors 2, eines Stromverlaufs des Stroms A an der zweiten Zuleitung 5 des Startermotors 2 und einen Drehzahlverlauf der Drehzahl D der Verbrennungskraftmaschine über eine Zeit t.
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Im Betrieb des Verfahrens wird eine Auslaufdauer tA des Startermotors 2 nach einem Öffnen des Starterrelais 3 nach dem Anlaufen der Verbrennungskraftmaschine ermittelt und mit dem vorgebbaren Schwellwert verglichen, wobei bei Überschreitung des Schwellwerts eine Fehlfunktion oder eine bevorstehende Fehlfunktion erkannt wird.
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Dabei ist die Auslaufdauer tA des Startermotors 2 bis zu seinem Stillstand in einer nicht dargestellten Ausführungsvariante mittels einer Drehzahlmessung erfassbar.
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In der in 2 dargestellten Ausführungsvariante wird die Auslaufdauer tA des Startermotors 2 anhand des Spannungsverlaufs an der ersten Zuleitung 4 des Startermotors 2 erfasst.
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Nach dem Öffnen des Starterrelais 3 induziert der Startermotor 2 beim Auslaufen eine Spannung in die erste Zuleitung 4. Dabei wurde festgestellt, dass im Falle von verschlissenen Kohlebürsten des Startermotors 2 das Auslaufen desselbigen als auch der Spannungsabfall, d. h. der Spannungsverlauf von Beginn bis Ende der Spannungsinduktion, in der ersten Zuleitung 4 langsamer erfolgt als bei intakten oder neuwertigen Kohlebürsten.
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Somit erfolgt bei verschlissenen Kohlebürsten eine längere Spannungsinduktion in die erste Zuleitung 4 und ein daraus resultierender langsamerer Spannungsabfall, welcher mit dem Spannungsmesser 12 erfasst wird.
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Ebenso verlängert sich bei verschlissenen Kohlebürsten die Zeit des Auslaufens des Startermotors 2, d. h. der Startermotor 2 rotiert mit verschlissenen Kohlebürsten nach dem Ausspuren länger.
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Die Auslaufdauer tA des Startermotors 2 verlängert sich mit zunehmendem Alter oder zunehmender Betriebsdauer und -häufigkeit des Startermotors.
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Bei Überschreitung des vorgebbaren Schwellwerts erfolgt eine akustische, optische und/oder haptische Warnung des Fahrzeugführers. Besonders vorteilhafterweise ist es möglich, eine entsprechende Mitteilung auf einem Display eines Kombinationsanzeigeinstruments anzuzeigen und derart einen Wechsel der Startermotors zu empfehlen.
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Auf diese Weise kann eine Fehlfunktion oder eine bevorstehende Fehlfunktion des Startermotors 2 detektiert und beispielsweise eine Service-Meldung generiert werden, so dass der Fahrzeugnutzer eine Werkstatt aufsucht und mit dem Fahrzeug nicht auf freier Strecke liegenbleibt.
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Besonders vorteilhafterweise kann die Diagnose des Startermotors 2 während des normalen Fahrbetriebs des Fahrzeugs durchgeführt werden.
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Dadurch ist eine verbesserte Diagnose, wann mit einem Ausfall des Startermotors 2 zu rechnen ist, ermöglicht. Somit kann der Startermotor vor einem Defekt ausgewechselt werden, so dass ein Ausfall des Fahrzeugs während einer Fahrt vermieden ist.
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In einer weiteren Ausführungsform kann eine Start-Stopp-Funktionalität des Fahrzeugs bei einem drohenden oder bevorstehenden Ausfall des Startermotors 2 deaktiviert werden, um einen daraus resultierenden Verschleiß des Startermotors 2 zu verringern und einen Ausfall des Fahrzeugs während einer Fahrt zu vermeiden oder zu verhindern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004031306 A1 [0002]
