DE102014219221A1

DE102014219221A1 - Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102014219221A1
Application number: DE102014219221.8A
Authority: DE
Inventors: Stephan Mietens
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-09-24
Filing date: 2014-09-24
Publication date: 2016-03-24
Anticipated expiration: 2034-09-25
Also published as: DE102014219221B4; CN105443293B; CN105443293A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine (100) eines Kraftfahrzeuges, wobei die Brennkraftmaschine (100) mittels einer ersten Starteinrichtung (110, 120) ab einer ersten Drehzahl mit einem ersten Drehmoment beaufschlagt wird, und wobei die Brennkraftmaschine (100) mittels einer zweiten Starteinrichtung (120, 130) ab einer zweiten Drehzahl, die höher als die erste Drehzahl ist, mit einem zweiten Drehmoment beaufschlagt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, insbesondere während eines sog. Segelbetriebs.
Stand der Technik
Bei Kraftfahrzeugen ist eine Verwendung einer Brennkraftmaschine, bspw. eines Otto- oder Dieselmotors üblich. Eine Brennkraftmaschine kann jedoch nicht von sich aus starten, sondern muss zunächst mittels einer geeigneten Starteinrichtung in Rotation versetzt werden. Erst ab einer gewissen Drehzahl bleibt die Brennkraftmaschine dann durch Einspritz- und Verbrennungsvorgänge in Rotation.
Als Starteinrichtungen können verschiedene Systeme verwendet werden. Eine Möglichkeit ist bspw. ein konventioneller Starter bzw. Anlasser, d.h. eine elektrische Maschine, die als Elektromotor betrieben wird und einzig dafür vorgesehen ist, die Brennkraftmaschine in Rotation zu versetzten, d.h. zu starten.
Mittlerweile werden auch sog. Startergeneratoren, d.h. elektrische Maschinen, die sowohl als Elektromotor als auch als Generator betrieben werden können, in Kraftfahrzeugen verbaut. Solche Startergeneratoren können auch zum Starten der Brennkraftmaschine verwendet werden.
Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung noch größerer elektrischer Maschinen, die auch zur Rekuperation, d.h. zur Rückgewinnung von Bremsenergie, verwendet werden können. Man spricht dann von sog. Rekuperations-Maschinen Solche größeren elektrischen Maschinen werden zunehmend im Rahmen sog. Hybridfahrzeuge verwendet.
Schließlich gibt es auch die Möglichkeit, durch das Schließen einer Kupplung, über welche die Brennkraftmaschine mit dem Getriebe und somit mit den angetriebenen Rädern kraftschlüssig verbunden wird, zum Starten der Brennkraftmaschine zu verwenden, wenn sich das Fahrzeug in Bewegung befindet. Insbesondere kommen hierzu elektrisch angesteuerte Kupplungen in Betracht. Hierzu ist keine elektrische Energie wie bei elektrischen Maschinen nötig, da die nötige Energie aus der Geschwindigkeit des Fahrzeugs gewonnen wird. Allerdings ist ein Starten der Brennkraftmaschine in diesem Falle nur bei einem sich bewegenden, bzw. rollenden Fahrzeug möglich, insbesondere nur oberhalb einer gewissen Mindestgeschwindigkeit.
Im Rahmen von Energie- und Schadstoffausstoßreduzierungen bei Kraftfahrzeugen kann die Brennkraftmaschine abgeschaltet werden, wenn diese gerade nicht benötigt wird. Dies ist bspw. bei Stillstand (z.B. beim Warten an einer Ampel) oder aber auch im sog. Segelbetrieb, d.h. wenn das Fahrzeug ausrollt (z.B. bergab), der Fall. In solchen Situationen ist es daher nötig, die Brennkraftmaschine bei Bedarf wieder zu starten.
Hier stellt sich jedoch insbesondere bei dem sog. Segelbetrieb die Frage, welche der vorhandenen Starteinrichtungen benutzt werden soll. Ein Start der Brennkraftmaschine kann durch Schließen der Kupplung erreicht werden, was energetisch sinnvoll ist, allerdings gehen damit, insbesondere je niedriger die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist, Komforteinbußen einher, da die Energie für den Start der Brennkraftmaschine aus der kinetischen Energie, d.h. aus der Geschwindigkeit, des Fahrzeugs gewonnen wird. Davon abgesehen ist, wie bereits erwähnt, diese Art des Startens nur oberhalb einer gewissen Mindestgeschwindigkeit möglich, d.h. sofern genügend kinetische Energie zur Verfügung steht.
Unterhalb dieser Mindestgeschwindigkeit kann die Brennkraftmaschine daher mittels einer elektrischen Maschine gestartet werden, wozu jedoch Energie aus einem elektrischen Energiespeicher, bspw. der Fahrzeugbatterie, entnommen werden muss. Insbesondere innerhalb eines gewissen Bereichs um diese Mindestgeschwindigkeit herum stellt der Kupplungsstart für einen Fahrer des Fahrzeugs eine gewisse Komforteinbuße dar. Außerdem ist nicht immer erkennbar, welche Art des Starts erfolgen wird, was eine gewisse Unsicherheit oder Irritationen beim Fahrer hervorrufen kann.
Zum Starten einer Brennkraftmaschine eines sich bewegenden Fahrzeugs kann man auf eine konstant bleibende Geschwindigkeit des Fahrzeugs abstellen, indem bei einem Kupplungsstart das entnommene Drehmoment durch die elektrische Maschine ausgeglichen wird.
Zum Starten einer Brennkraftmaschine kann man eine elektrische Maschine zunächst über ein Hochschalten eines Getriebes auf eine niedrigere Drehzahl bringen und dann zum Starten der Brennkraftmaschine benutzen.
Es ist daher wünschenswert, eine Möglichkeit anzugeben, die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs auch dann möglichst energieeffizient und für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs komfortabel zu starten, wenn für den Start eine an sich bevorzugte Starteinrichtung nicht verwendet werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Vorteile der Erfindung
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Starten einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges. Dabei wird die Brennkraftmaschine mittels einer ersten Starteinrichtung ab einer ersten Drehzahl mit einem ersten Drehmoment beaufschlagt, und mittels einer zweiten Starteinrichtung ab einer zweiten Drehzahl, die höher als die erste Drehzahl ist, mit einem zweiten Drehmoment beaufschlagt.
Auf diese Weise werden zwei Starteinrichtungen miteinander kombiniert. Zunächst wird mittels der einen, bspw. energetisch ungünstigeren, Starteinrichtung die Brennkraftmaschine mit einem Drehmoment beaufschlagt, d.h. in Rotation versetzt, sofern die Brennkraftmaschine zuvor im Stillstand war. Anschließend wird die andere, bspw. energetisch günstigere, jedoch nicht vom Stillstand der Brennkraftmaschine ausgehend einsetzbare, Starteinrichtung benutzt, um den Startvorgang der Brennkraftmaschine weiterzuführen. Damit muss bspw. nicht die energetisch ungünstigere Starteinrichtung für den kompletten Startvorgang benutzt werden, sondern nur solange, bis die energetisch günstigere und/oder an sich bevorzugte Starteinrichtung in der Lage ist, den Startvorgang durch- bzw. weiterzuführen.
Ein weiterer Vorteil hierbei ist, dass eine einzelne Starteinrichtung gerade so stark ausgelegt werden muss, dass sie zusammen mit der anderen Starteinrichtung die Brennkraftmaschine starten kann.
Hierbei sei noch darauf hingewiesen, dass die erste Drehzahl insbesondere Null ist, d.h. dass der Startvorgang mittels der ersten Starteinrichtung vom Stillstand der Brennkraftmaschine aus begonnen wird. Allerdings ist es auch denkbar, dass die erste Drehzahl größer als Null ist, bspw. wenn sich die Brennkraftmaschine noch im Auslauf befindet, allerdings schon wieder gestartet werden soll.
Vorzugsweise wird als erste Starteinrichtung eine elektrische Maschine und als zweite Starteinrichtung eine Kupplung, mittels welcher ein Kraftschluss zwischen der Brennkraftmaschine und einem Getriebe des Kraftfahrzeugs hergestellt wird, verwendet. Diese Art der Kombination kann insbesondere beim sog. Segelbetrieb des Kraftfahrzeugs verwendet werden. Dies bedeutet, wie oben bereits erläutert, dass die Brennkraftmaschine abgestellt ist, während die Fahrzeuggeschwindigkeit größer Null und die Kupplung offen ist. Unterhalb einer gewissen Mindestgeschwindigkeit, die je nach Fahrzeug bspw. zwischen 25 und 60 km/h liegen kann, ist ein Kupplungsstart nicht möglich, da die dafür benötigte kinetische Energie nicht vorhanden ist. Im Bereich um bzw. nur wenig oberhalb dieser Mindestgeschwindigkeit ist ein Kupplungsstart zwar möglich, jedoch sehr unkomfortabel für die Fahrzeuginsassen, da ca. 2 bis 4 km/h an Geschwindigkeit verloren gehen, was als deutliches Ruckeln wahrnembar ist.
Indem nun die Brennkraftmaschine zunächst mittels einer elektrischen Maschine mit Drehmoment beaufschlagt wird, kann die Brennkraftmaschine auf eine Drehzahl, vorliegend die zweite Drehzahl, gebracht werden, ab der die vorhandene kinetische Energie ausreicht, um einen Kupplungsstart, insbesondere für Fahrzeuginsassen komfortabel, durchzuführen. Auf diese Weise kann der an sich gewünschte, energetisch günstige, Kupplungsstart verwendet werden, der sonst nicht möglich wäre. Der Kupplungsstart trägt auch zur Bordnetz-Stabilität bei, da zum Anlassen des Verbrennungsmotor mittels einer elektrischen Maschine hohe Ströme fließen und entsprechend die Spannungsversorgung beeinträchtigt wird. Als elektrische Maschine kann dabei bspw. ein konventioneller Starter verwendet werden, jedoch auch jede andere, eingangs erwähnte elektrische Maschine. Insbesondere bei größeren elektrischen Maschinen wie einer Rekuperations-Maschine, sofern vorhanden, ist der Nutzen besonders groß.
Alternativ werden als erste Starteinrichtung und als zweite Starteinrichtung zwei verschiedene elektrische Maschinen verwendet. Diese können bspw. ein konventioneller Starter und eine elektrische Maschine, die auch zur Rekuperation benutzt wird, sein. Diese Kombination kann insbesondere bei einem sog. Kaltstart der Brennkraftmaschine benutzt werden, wenn die Losbrech- und Schleppmomente der Brennkraftmaschine zu hoch sind, um sie mit der Rekuperations-Maschine zu erreichen. Hier kann dann zunächst mit einem konventionellen Starter gestartet werden und dann, sobald eine genügend hohe Drehzahl erreicht ist, mit der Rekuperations-Maschine fortgesetzt werden.
Hierbei sei angemerkt, dass die erwähnten beiden vorteilhaften Ausführungsformen beide bei demselben Kraftfahrzeug Verwendung finden können, sofern die entsprechenden Starteinrichtungen vorhanden sind, allerdings jeweils in unterschiedlichen Situationen.
Vorteilhafterweise wird die Brennkraftmaschine mittels der ersten Starteinrichtung nur bis zum Erreichen der zweiten Drehzahl mit dem ersten Drehmoment beaufschlagt. Damit ist jeweils nur eine der beiden Starteinrichtungen in Verwendung, was einen möglichst energieeffizienten und abnutzungsarmen Betrieb ermöglicht.
Alternativ wird die Brennkraftmaschine mittels der ersten Starteinrichtung bis zum Erreichen einer dritten Drehzahl, die höher als die zweite Drehzahl ist, mit dem ersten Drehmoment beaufschlagt. Dabei wird insbesondere zwischen der zweiten Drehzahl und der dritten Drehzahl die Höhe des ersten Drehmoments reduziert und/oder die Höhe des zweiten Drehmoments erhöht. Mit anderen Worten wird das aufzubringende Gesamtdrehmoment von der ersten Starteinrichtung, insbesondere kontinuierlich, auf die zweite Starteinrichtung übertragen. Auf diese Weise kann der Start der Brennkraftmaschine besonders komfortabel gestaltet werden.
Es ist von Vorteil, wenn die zweite Drehzahl in Abhängigkeit von einer aktuellen und/oder einer zu Beginn des Startvorgangs vorherrschenden Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und/oder von einer Temperatur der Brennkraftmaschine gewählt wird. Indem die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs berücksichtigt wird, kann bspw. der Zeitpunkt bzw. die Drehzahl bei dem bzw. bei der von der ersten zur zweiten Starteinrichtung übergegangen werden soll, gezielt hinsichtlich des zu erreichenden Komforts gewählt werden. Je nach aktueller und/oder anfänglicher Geschwindigkeit kann bspw. eine höhere oder niedrigere zweite Drehzahl erforderlich sein, bei welcher überhaupt die zweite Starteinrichtung erst benutzt werden kann. Eine Berücksichtigung der Motortemperatur ist insbesondere hinsichtlich des erwähnten Kaltstarts sinnvoll, um beurteilen zu können, ab wann auf die zweite Starteinrichtung geschaltet werden kann oder soll. Allerdings kann die Berücksichtigung der Motortemperatur auch bei anderen Starts nützlich sein.
Vorteilhafterweise wird die Brennkraftmaschine mittels wenigstens einer dritten Startvorrichtung mit wenigstens einem dritten Drehmoment beaufschlagt. Sofern mehr als zwei Starteinrichtungen vorhanden sind, können somit auch mehr als zwei Starteinrichtungen kombiniert werden. Bspw. ist es denkbar, zunächst einen konventionellen Starter, dann eine Rekuperations-Maschine und dann die Kupplung zu benutzten. Die entsprechende Umschalt- oder Überblendzeitpunkte von einer zur nächsten Starteinrichtungen können analog zu oben genannten Überlegungen gewählt werden.
Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die Drehmomente der jeweiligen Starteinrichtungen und/oder die Dauer der Beaufschlagung der Brennkraftmaschine mit den jeweiligen Drehmomenten unter Berücksichtigung einer Energie- und/oder Kohlenstoffdioxidbilanz der jeweiligen Starteinrichtungen gewählt werden. Durch die Kombination mehrerer Starteinrichtungen ist es möglich, den gesamten Startvorgang möglichst energie- und schadstoffarm zu gestalten, indem die Übergabe- und oder Übergangszeiten entsprechend gewählt werden. Dabei sollte jedoch immer ein möglicher Komfortgewinn berücksichtigt bleiben.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
Auch die Implementierung des Verfahrens in Form von Software ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt schematisch eine Anordnung einer Brennkraftmaschine und zugehörigen Starteinrichtungen, die sich für ein erfindungsgemäßes Verfahren eignet.
2a und 2b zeigen in Diagrammen je einen Geschwindigkeitsverlauf eines Kraftfahrzeugs und die Drehzahl einer zugehörigen Brennkraftmaschine für im Stand der Technik bekannte Startvorgänge der Brennkraftmaschine mittels Kupplung bzw. elektrischer Maschine.
3 zeigt in einem Diagramm einen Zeit-Geschwindigkeits-Verlauf eines Kraftfahrzeugs im Segelbetrieb.
4 zeigt in einem Diagramm einen Geschwindigkeitsverlauf eines Kraftfahrzeugs und die Drehzahl einer zugehörigen Brennkraftmaschine für einen erfindungsgemäßen Startvorgang der Brennkraftmaschine in einer bevorzugten Ausführungsform.
5 zeigt einen Zusammenhang zwischen Geschwindigkeitsverlust und Zeitdauer bei Durchführung eines erfindungsgemäßen Startvorgangs einer Brennkraftmaschine in einer bevorzugten Ausführungsform.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In 1 ist schematisch und vereinfacht ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs dargestellt, der sich für die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens eignet. Eine Brennkraftmaschine 100 ist mit einer als Starter ausgebildeten elektrischen Maschine 110 verbunden. Bei dem Starter 110 handelt es sich um einen sog. konventionellen Starter bzw. Anlasser (insbesondere Ritzelstarter), wie er für Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen Anwendung finden kann.
Die Brennkraftmaschine 100 ist an ihre Kurbelwelle 101 weiterhin in der gezeigten Ausgestaltung über einen Riementrieb 105 mit einer als Rekuperations-Maschine ausgebildeten weiteren elektrischen Maschine 120 verbunden. Weiterhin ist die Kurbelwelle 101 über eine Kupplung 130 mit einem Getriebe 140 verbunden bzw. verbindbar. Das Getriebe 140 wiederum ist mit einer Antriebsachse 150 mit angetriebenen Rädern des Kraftfahrzeugs verbunden. Die elektrische Maschine 120 kann auch direkt an der Kurbelwelle angebaut sein, was als integrierter Startergenerator bezeichnet wird.
Bei der Kupplung 130 handelt es sich um eine elektrisch ansteuerbare Kupplung, die es erlaubt einen Kraftschluss zwischen Brennkraftmaschine 100 und Getriebe 140 auch ohne Betätigung durch einen Fahrer herzustellen. Dazu ist eine Ansteuerung durch eine als Steuergerät ausgebildete Recheneinheit 160 vorgesehen. Vorliegend dient das Steuergerät 160 gleichzeitig auch noch der Ansteuerung der beiden elektrischen Maschinen 110 und 120 sowie der Brennkraftmaschine 100. Es ist jedoch auch denkbar, dass diese Geräte mittels mehrerer Steuergeräte, die dann entsprechend miteinander verbunden sind, angesteuert werden.
Hierzu sei angemerkt, dass die beiden elektrischen Maschinen 110 und 120 sowie die Kupplung 130 als Starteinrichtungen für ein erfindungsgemäßes Verfahren dienen können, wobei je nach Ausführungsform bspw. die elektrische Maschine 120 und die Kupplung 130 oder aber die beiden elektrischen Maschinen 110 und 120 genutzt werden. Sofern nur zwei der Starteinrichtungen verwendet werden, ist, zumindest für ein entsprechendes Verfahren, die dritte dargestellte Starteinrichtung nicht nötig.
Weiterhin sei erwähnt, dass in einem Fahrzeug auch nur eine der beiden elektrischen Maschinen vorhanden sein kann, was aber trotzdem die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht.
Hinsichtlich eines Startvorgangs mittels einer der drei gezeigten Starteinrichtungen sei zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen.
In den 2a und 2b sind Diagramme dargestellt, die jeweils einen Geschwindigkeitsverlauf v eines rollenden Kraftfahrzeugs gegenüber der Zeit t bei Durchführungen eines Startvorgangs der Brennkraftmaschine zeigen. Zudem ist die Drehzahl n der Brennkraftmaschine aufgetragen, wobei der Übersichtlichkeit halber die Drehzahl n, unter Berücksichtigung entsprechender Übersetzungs- und Umrechnungsverhältnisse, auf die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs normiert ist.
In 2a ist ein Startvorgang mittels einer Kupplung, insbesondere einer elektrischen Kupplung, dargestellt. Wie dem Geschwindigkeitsverlauf v zu entnehmen ist, rollt das Kraftfahrzeug, wobei die Geschwindigkeit aufgrund von Luft- und Abrollwiderständen abnimmt. Zum Zeitpunkt t_K,0 beginnt der Startvorgang mittels der Kupplung, d.h. es wird begonnen, einen Kraftschluss zwischen der Brennkraftmaschine und dem durch die Rollbewegung des Kraftfahrzeugs rotierenden Getriebe herzustellen.
Die Drehzahl n steigt dabei von Null ausgehend an und nähert sich der Geschwindigkeit v des Fahrzeugs an (hierbei ist die entsprechende Umrechnung zu berücksichtigen). Da, wie oben bereits erwähnt, die für den Startvorgang der Brennkraftmaschine nötige Energie aus der kinetischen Energie des Kraftfahrzeugs gewonnen wird, nimmt mit Einsetzen des Startvorgangs die Geschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs stärker ab. Zum Zeitpunkt t_K,1 ist der Startvorgang abgeschlossen, d.h. die Brennkraftmaschine läuft selbstständig und hat eine Drehzahl n erreicht, die der aktuellen Geschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs entspricht.
Dabei hat das Kraftfahrzeug Δv_K an Geschwindigkeit während des Zeitraums zwischen den Zeitpunkten t_K,0 und t_K,1 verloren. Dabei sind typische Werte für den Geschwindigkeitsverlust ca. 2 bis 4 km/h und für den Zeitraum ca. 0,5 bis 1,0 s.
In 2b ist ein Startvorgang mittels einer elektrischen Maschine, vorliegend einer Brems-Rekuperations-Maschine, dargestellt. Wie dem Geschwindigkeitsverlauf v zu entnehmen ist, rollt das Kraftfahrzeug, wobei die Geschwindigkeit aufgrund von Luft- und Abrollwiderständen abnimmt. Zum Zeitpunkt t_B,0 beginnt der Startvorgang mittels der Brems-Rekuperations-Maschine, d.h. es wird begonnen, ein Drehmoment auf die Brennkraftmaschine (bzw. deren Kurbelwelle) auszuüben.
Die Drehzahl n steigt dabei von Null ausgehend an und nähert sich der Geschwindigkeit v des Fahrzeugs an (hierbei ist die entsprechende Umrechnung zu berücksichtigen). Die für den Startvorgang der Brennkraftmaschine nötige Energie wird dabei aus einem Energiespeicher wie bspw. einer Fahrzeugbatterie, gewonnen wird. Während des Startvorgangs nimmt die Geschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs im Wesentlich weiterhin nur aufgrund der Luft- und Abrollwiderstände ab. Zum Zeitpunkt t_B,1 ist der Startvorgang abgeschlossen, d.h. die Brennkraftmaschine läuft selbstständig und hat eine Drehzahl n erreicht, die der aktuellen Geschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs entspricht.
Dabei hat das Kraftfahrzeug Δv_B an Geschwindigkeit während des Zeitraums zwischen den Zeitpunkten t_B,0 und t_B,1 verloren. Dabei sind typische Werte für den Geschwindigkeitsverlust ca. 0,1 bis 0,3 km/h und für den Zeitraum ca. 0,25 bis 0,75 s.
In 3 ist in einem Diagramm die Geschwindigkeit v eines Kraftfahrzeugs, das sich im sog. Segelbetrieb befindet, d.h. rollt, gegenüber der Zeit t dargestellt. Wie bereits erwähnt, sind im Segelbetrieb die Brennkraftmaschine abgestellt und die Kupplung geöffnet. Dementsprechend ergibt sich der Geschwindigkeitsverlauf aus dem Luft- und Abrollwiderstand des Kraftfahrzeugs.
Die zu einem Zeitpunkt t_x gehörige Geschwindigkeit v_x bezeichnet dabei die oben bereits erwähnte Mindestgeschwindigkeit, unterhalb welcher ein Starten der Brennkraftmaschine mittels Kupplung nicht mehr möglich oder zumindest nicht mehr ohne große Komforteinbußen für den Fahrer möglich ist. Die Geschwindigkeit v_x kann dabei, je nach Kraftfahrzeug, bspw. im Bereich zwischen 25 und 60 km/h liegen.
Bislang wird daher die Brennkraftmaschine unterhalb der Geschwindigkeit v_x mittels einer elektrischen Maschine, insbesondere einer Rekuperations-Maschine, gestartet, oberhalb der Geschwindigkeit v_x mittels der Kupplung. Insbesondere in einem Bereich um die Geschwindigkeit v_x weiß der Fahrer des Kraftfahrzeugs somit nicht, welcher Startvorgang zum Einsatz kommen wird. Daraus resultiert eine gewisse Unsicherheit beim Fahrer oder es werden Irritationen hervorgerufen.
In 4 ist ein in einem Diagramm ein Geschwindigkeitsverlauf v eines rollenden Kraftfahrzeugs gegenüber der Zeit t dargestellt, bei dem ein Startvorgang der Brennkraftmaschine mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform durchgeführt wird.
Zum Zeitpunkt t_N,0 wird der Startvorgang der Brennkraftmaschine mittels der elektrischen Maschine, vorliegend der Rekuperations-Maschine, begonnen. Mit anderen Worten wird die Brennkraftmaschine mittels einer ersten Starteinrichtung mit einem ersten Drehmoment, welches vorliegend die elektrische Maschine liefert, beaufschlagt. Dabei ist zu beachten, dass die Geschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs zum Zeitpunkt t_N,0 bereits unter der Mindestgeschwindigkeit v_x liegt, welche unter Bezugnahme auf 3 bereits näher erläutert wurde.
Ab dem Zeitpunkt t_N,1 wird der Startvorgang der Brennkraftmaschine nun mittels der Kupplung fortgesetzt. Mit anderen Worten wird die Brennkraftmaschine mittels einer zweiten Starteinrichtung mit einem zweiten Drehmoment beaufschlagt, welches vorliegend aus der kinetischen Energie des Kraftfahrzeugs gewonnen wird. Zum Zeitpunkt t_N,2 ist der Startvorgang abgeschlossen, d.h. die Brennkraftmaschine läuft selbstständig und hat eine Drehzahl n erreicht, die der aktuellen Geschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs entspricht.
Dabei hat das Kraftfahrzeug Δv_N an Geschwindigkeit während des Zeitraums zwischen den Zeitpunkten t_N,0 und t_N,2 verloren. Dieser Geschwindigkeitsverlust Δv_N setzt sich dabei aus einem ersten Geschwindigkeitsverlust lediglich aufgrund der Luft- und Abrollwiderstände vor dem Zeitpunkt t_N,1 und einem zweiten Geschwindigkeitsverlust aufgrund der Energieentnahme für den Kupplungsstart nach dem Zeitpunkt t_N,1 zusammen.
Weiterhin ist eine Geschwindigkeitsdifferenz Δv_N,K dargestellt, die einer Differenz zwischen der Geschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs und der Drehzahl n der Brennkraftmaschine zum Zeitpunkt t_N,1 entspricht (wie bereits oben erwähnt, ist die Drehzahl n der Brennkraftmaschine dabei entsprechend in eine Geschwindigkeit umzurechnen). Die Geschwindigkeitsdifferenz Δv_N,K entspricht dabei weiterhin einer Geschwindigkeitsdifferenz, ab welcher ein Kupplungsstart, insbesondere ein komfortabler Kupplungsstart, der Brennkraftmaschine möglich ist.
Dementsprechend wird der Zeitpunkt t_N,1, d.h. die Dauer des Startvorgangs mittels der elektrischen Maschine, so gewählt, dass die Drehzahl n der Brennkraftmaschine so weit ansteigt, bis die nötige oder gewünschte Geschwindigkeitsdifferenz Δv_N,K erreicht wird. Dies kann bspw. von der aktuellen oder zum Zeitpunkt t_N,0 vorherrschenden Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs abhängen.
Weiterhin ist anzumerken, dass in dem in 4 gezeigten Beispiel zum Zeitpunkt t_N,1 von der elektrischen Maschine zur Kupplung, d.h. von der ersten zur zweiten Starteinrichtung, gewechselt wird. Je nach gewünschtem Komfort kann jedoch auch eine Überblendung stattfinden, d.h. für einen gewissen Zeitraum können beide Starteinrichtungen aktiv sein. Während eines solchen Zeitraums wird dann das insgesamt erforderliche Drehmoment zum Starten der Brennkraftmaschine von beiden Starteinrichtungen gemeinsam aufgebracht. Zur weiteren Erhöhung des Komforts kann hierbei auch eine Übergabe des bereitzustellenden Drehmoments von der ersten zur zweiten Starteinrichtungen erfolgen. Bspw. kann also das von der elektrischen Maschine bereitgestellte Drehmoment langsam abnehmen, während das über die Kupplung bereitgestellte Drehmoment entsprechend zunimmt.
In 5 ist ein, von einem Fahrer empfundener, Zusammenhang zwischen einem Geschwindigkeitsverlust Δv und einer Zeitdauer Δt für Startvorgänge gezeigt. Die mit B,B und K,K gekennzeichneten Betriebspunkte stellen dabei reine Startvorgänge mittels elektrischer Maschine bzw. Kupplung dar. Mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich nun, je nach gewünschten oder erforderlichen Anteilen der beiden Startvorgänge, ein Betriebspunkt auf der Linie zwischen den Betriebspunkten B,B und K,K finden. Je nach Situation kann somit ein möglichst optimaler Betriebspunkt gefunden werden.

Claims

Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine (100) eines Kraftfahrzeuges, wobei die Brennkraftmaschine (100) mittels einer ersten Starteinrichtung (110, 120) ab einer ersten Drehzahl mit einem ersten Drehmoment beaufschlagt wird, und wobei die Brennkraftmaschine (100) mittels einer zweiten Starteinrichtung (120, 130) ab einer zweiten Drehzahl, die höher als die erste Drehzahl ist, mit einem zweiten Drehmoment beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei als erste Starteinrichtung eine elektrische Maschine (120) und als zweite Starteinrichtung eine Kupplung (130), mittels welcher ein Kraftschluss zwischen der Brennkraftmaschine (100) und einem Getriebe (140) des Kraftfahrzeugs hergestellt wird, verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei als erste Starteinrichtung und als zweite Starteinrichtung zwei verschiedene elektrische Maschinen (110, 120) verwendet werden.
Verfahren nach einem vorstehenden Ansprüche, wobei die Brennkraftmaschine (100) mittels der ersten Starteinrichtung (110, 120) nur bis zum Erreichen der zweiten Drehzahl mit dem ersten Drehmoment beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 3, wobei die Brennkraftmaschine mittels der ersten Starteinrichtung (110, 120) bis zum Erreichen einer dritten Drehzahl, die höher als die zweite Drehzahl ist, mit dem ersten Drehmoment beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei zwischen der zweiten Drehzahl und der dritten Drehzahl die Höhe des ersten Drehmoments reduziert und/oder die Höhe des zweiten Drehmoments erhöht wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zweite Drehzahl in Abhängigkeit von einer aktuellen und/oder einer zu Beginn des Startvorgangs vorherrschenden Geschwindigkeit (v) des Kraftfahrzeugs und/oder von einer Temperatur der Brennkraftmaschine (100) gewählt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Brennkraftmaschine (100) mittels wenigstens einer dritten Startvorrichtung mit wenigstens einem dritten Drehmoment beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Drehmomente der jeweiligen Starteinrichtungen (110, 120), 130) und/oder die Dauer der Beaufschlagung der Brennkraftmaschine (100) mit den jeweiligen Drehmomenten unter Berücksichtigung einer Energie- und/oder Kohlenstoffdioxidbilanz der jeweiligen Starteinrichtungen (110, 120, 130) gewählt werden.
Recheneinheit (160), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
Computerprogramm, das eine Recheneinheit dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit ausgeführt wird.
Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 11.