DE102016009325A1

DE102016009325A1 - Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102016009325A1
Application number: DE102016009325.0A
Authority: DE
Inventors: Juergen Elser; Simone Tonte
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2016-08-02
Filing date: 2016-08-02
Publication date: 2017-02-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei welchem die Verbrennungskraftmaschine nach einem Segelbetrieb (Schritt S1), in welchem das Kraftfahrzeug über seiner Räder auf einer Fahrbahn abrollt, während die Verbrennungskraftmaschine deaktiviert ist, gestartet wird (Schritt S3), wobei in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter aus wenigstens zwei voneinander unterschiedlichen Startvorgängen zum Starten der Verbrennungskraftmaschine einer der Startvorgänge ausgewählt wird (Schritt S2), wobei die Verbrennungskraftmaschine mittels des ausgewählten Startvorgangs gestartet wird (Schritt S3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Derartige Verfahren zum Betreiben von Verbrennungskraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, insbesondere von Kraftwagen, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau bereits hinlänglich bekannt. Bei einem solchen Verfahren wird die jeweilige Verbrennungskraftmaschine nach einem Segelbetrieb, in welchem das Kraftfahrzeug über seine Räder auf einer Fahrbahn abrollt, während die Verbrennungskraftmaschine deaktiviert ist, gestartet, das heißt aktiviert. Mit anderen Worten wird die Verbrennungskraftmaschine zunächst in einem Segelbetrieb betrieben. In diesem Segelbetrieb rollt das Kraftfahrzeug über seine Räder auf einer Fahrbahn ab, während die Verbrennungskraftmaschine deaktiviert ist. Ferner ist während des Segelbetriebs die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise von den Rädern entkoppelt, sodass die Verbrennungskraftmaschine, insbesondere ihre Abtriebswelle, nicht von den Rädern beziehungsweise dem sich bewegenden Kraftfahrzeug angetrieben wird. Dies bedeutet, dass die Verbrennungskraftmaschine abgelegt ist.
Nach dem Segelbetrieb wird die Verbrennungskraftmaschine aktiviert. Darunter ist zu verstehen, dass nach dem Segelbetrieb ein gefeuerter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine aktiviert wird. In diesem gefeuerten Betrieb laufen in der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in ihren Brennräumen, Verbrennungsvorgänge ab.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Verbrennungskraftmaschine auf besonders vorteilhafte Weise gestartet werden kann. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruch 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass die Verbrennungskraftmaschine besonders vorteilhaft gestartet werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter aus wenigstens zwei voneinander unterschiedlichen Startvorgängen zum Starten der Verbrennungskraftmaschine einer der Startvorgänge ausgewählt wird, wobei die Verbrennungskraftmaschine mittels des ausgewählten Startvorgangs gestartet wird.
Dies bedeutet, dass grundsätzlich zumindest die zwei Startvorgänge zur Verfügung stehen, um die Verbrennungskraftmaschine zu starten. Mit anderen Worten ist das Kraftfahrzeug grundsätzlich dazu ausgebildet, die Verbrennungskraftmaschine mittels der voneinander unterschiedlichen Startvorgänge zu starten, das heißt zu aktivieren. Die Startvorgänge unterscheiden sich dabei hinsichtlich ihrer Art, auf die die Verbrennungskraftmaschine gestartet wird. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird aus den grundsätzlich zum Starten der Verbrennungskraftmaschine zur Verfügung stehenden Startvorgängen einer der Startvorgänge ausgewählt, woraufhin die Verbrennungskraftmaschine mittels des ausgewählten Startvorgangs aktiviert wird. Dadurch kann die Verbrennungskraftmaschine bedarfsgerecht gestartet werden, sodass sich im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren ein verbessertes Startverhalten der Verbrennungskraftmaschine nach dem Segelbetrieb beziehungsweise nach Segelphasen realisieren lässt. Die Startvorgänge sind Startvarianten, aus welchen eine der Startvarianten ausgewählt werden kann. Somit ist es beispielsweise möglich, diejenige der Startvarianten auszuwählen, die in der aktuellen Fahrsituation beziehungsweise in einem aktuellen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs am besten geeignet ist, um die Verbrennungskraftmaschine besonders vorteilhaft und insbesondere komfortabel zu starten. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht auch die Realisierung eines besonders großen Nutzungsbereichs, in welchem die Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise das Kraftfahrzeug insgesamt in dem Segelbetrieb betrieben werden kann, da in Abhängigkeit von dem Parameter und somit in Abhängigkeit von einer Fahrsituation der jeweilige Startvorgang gezielt und bedarfsgerecht ausgewählt wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei welchem in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter aus wenigstens zwei voneinander unterschiedlichen Startvorgängen zum Starten der Verbrennungskraftmaschine einer der Startvorgänge ausgewählt wird, wobei die Verbrennungskraftmaschine mittels des ausgewählten Startvorgangs gestartet wird.
Im Folgenden wird anhand der einzigen Fig. ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs erläutert. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise ein Kraftwagen, insbesondere ein Personenkraftwagen, welcher im Rahmen seiner Fahrt über seine Räder auf einer Fahrbahn abrollt. Die Verbrennungskraftmaschine wird auch als Verbrennungsmotor bezeichnet und weist dabei eine beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle auf, über welche die Verbrennungskraftmaschine in ihrem gefeuerten Betrieb Drehmomente zum Antreiben wenigstens eines der Räder bereitstellen kann. Dieses mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbare Rad wird auch als angetriebenes Rad bezeichnet. Üblicherweise sind wenigstens zwei Räder des beispielsweise als Kraftwagen ausgebildeten Kraftfahrzeugs mittels der Verbrennungskraftmaschine über die Abtriebswelle antreibbar, sodass diese antreibbaren Räder auch als angetriebene Räder bezeichnet werden.
Die Verbrennungskraftmaschine ist dabei Bestandteil eines Antriebsstrangs, welcher auch eine Kupplung aufweist. Die Kupplung ist zwischen wenigstens einer offenen Stellung und wenigstens einer geschlossenen Stellung verstellbar. In der offenen Stellung der Kupplung ist die Abtriebswelle von den angetriebenen Rädern entkoppelt, sodass die Verbrennungskraftmaschine die angetriebenen Räder nicht über die Abtriebswelle antreiben kann und sodass die Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise die Abtriebswelle nicht über die Kupplung von den angetriebenen Rädern angetrieben werden kann. In der geschlossenen Stellung der Kopplung jedoch ist die Verbrennungskraftmaschine, insbesondere die Abtriebswelle, mit den angetriebenen Rädern gekoppelt, sodass, insbesondere in dem gefeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine, die angetriebenen Räder über die Kupplung von der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise von der Abtriebswelle antreibbar sind. Ferner ist es beispielsweise möglich, dass, insbesondere in einem Schubbetrieb, die Verbrennungskraftmaschine, insbesondere die Abtriebswelle, über die geschlossene Kupplung von den angetriebenen Rädern, über welche das Kraftfahrzeug bei seiner Fahrt auf einer Fahrbahn abrollt, antreibbar ist beziehungsweise angetrieben wird.
Das Verstellen der Kupplung aus der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung wird auch als Öffnen der Kupplung bezeichnet, wobei das Verstellen der Kupplung aus der geöffneten Stellung in die geschlossene Stellung auch als Schließen der Kupplung bezeichnet wird.
Bei einem ersten Schritt S1 des Verfahrens wird die Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise das Kraftfahrzeug insgesamt zunächst in einem Segelbetrieb betrieben. Der Segelbetrieb wird auch als Segelphase bezeichnet. In dem Segelbetrieb rollt das Kraftfahrzeug über seine Räder auf einer Fahrbahn ab, während die Verbrennungskraftmaschine deaktiviert ist. Mit anderen Worten ist die Verbrennungskraftmaschine während des Segelbetriebs ausgeschaltet oder abgeschaltet. Ferner ist es beispielsweise vorgesehen, dass die Kupplung während des Segelbetriebs geöffnet ist. In einem zweiten Schritt S2 des Verfahrens wird – beispielsweise noch während des Segelbetriebs – in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter aus wenigstens zwei voneinander unterschiedlichen Startvorgängen zum Starten der Verbrennungskraftmaschine einer der Startvorgänge ausgewählt. Bei einem sich an den Segelbetrieb anschließenden dritten Schritt S3 des Verfahrens wird die Verbrennungskraftmaschine mittels des ausgewählten Startvorgangs gestartet. Mit anderen Worten ist das Kraftfahrzeug grundsätzlich dazu ausgebildet, die Verbrennungskraftmaschine mittels der voneinander unterschiedlichen Startvorgänge und somit auf voneinander unterschiedliche Weisen zu starten. Das Kraftfahrzeug stellt somit die voneinander unterschiedlichen Startvorgänge bereit, aus welchen einer der Startvorgänge ausgewählt wird.
Bei einem ersten der Startvorgänge wird die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise mittels eines zusätzlich zu der Verbrennungskraftmaschine vorgesehenen und beispielsweise als Elektromotor ausgebildeten Startermotors gestartet. Der Startermotor wird auch als Starter bezeichnet, mittels welchem die Verbrennungskraftmaschine im Rahmen des ersten Startvorgangs gestartet wird. Der zweite Startvorgang wird beispielsweise als Anschleppen bezeichnet. Im Rahmen des Anschleppens wird die Verbrennungskraftmaschine gestartet, indem die Kupplung geschlossen wird. Mit anderen Worten wird bei dem zweiten Startvorgang die Verbrennungskraftmaschine gestartet, indem die zunächst geöffnete Kupplung geschlossen wird, wodurch die Verbrennungskraftmaschine, insbesondere deren Abtriebswelle, mit den angetriebenen Rädern gekoppelt wird. Dadurch wird die Verbrennungskraftmaschine mit Hilfe von kinetischer Energie des sich bewegenden beziehungsweise entlang der Fahrbahn rollenden Kraftfahrzeugs gestartet.
Beispielsweise je nach Fahrzustand beziehungsweise Fahrsituation weisen beide Startvorgänge Nachteile und Vorteile auf. Beim Starten der Verbrennungskraftmaschine durch das Anschleppen nach dem Segelbetrieb kann es in Abhängigkeit von der Masse des Kraftfahrzeugs sowie in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zu einer Verzögerung des Kraftfahrzeugs kommen. Je kleiner die Fahrzeugmasse beziehungsweise die Fahrgeschwindigkeit ist, desto größer ist die Verzögerung des Kraftfahrzeugs beim Anschleppen. Diese Verzögerung kann dabei folgende negative Aspekte haben:

– Komforteinbußen für den Fahrer des Kraftfahrzeugs
– Verlust von kinetischer Energie
– Beeinflussung der Fahrsituation, insbesondere bei niedrigen Reibwerten der Fahrbahn
– Beeinträchtigung eines kontinuierlichen Verkehrsflusses.

Auslöser der Verzögerung sind die innermotorische Reibung und die Kompression der Zylinderfüllung. Für die Kompression der Zylinderfüllung ist ein wesentlicher Anteil des aufzubringenden Drehmoments zu entrichten. Das Drehmoment zum Losdrehen der Abtriebswelle beziehungsweise der Verbrennungskraftmaschine wird durch die Schließkraft der Kupplung bestimmt. Je höher die Schließkraft ist, desto höhere Kräfte wirken auf Lager und Bauteile. Des Weiteren resultiert das notwenige hohe Drehmoment in einem hohen Startgradienten, was sich nachteilig auf die Lebensdauer auswirken kann.
Auch beim Starten der Verbrennungskraftmaschine mittels des konventionellen Starters im Rahmen des ersten Startvorgangs muss zum Komprimieren des Zylinderfüllung ein bestimmtes Drehmoment solange vom Starter (Startermotor) zur Verfügung gestellt werden, bis die Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine beginnt, und die Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise die Abtriebswelle aus eigener Kraft, das heißt durch Verbrennungsvorgänge in den Brennräumen drehen kann. Der erste Startvorgang kann dabei folgende Nachteile aufweisen:

– hoher elektrischer Energiebedarf zum Betreiben des Antriebsmotors
– teilweise lange Startdauer, bis die Verbrennungskraftmaschine wieder läuft, was vor allem bei Meinungsänderungssituationen störend sein kann
– die Startdauer der Verbrennungskraftmaschine dauert unterschiedlich lange, was sich ebenfalls negativ auf die Fahrbarkeit auswirken kann.

Unter einer zuvor genannten Meinungsänderungssituation, welche auch als Change-Of-Mind-Situation bezeichnet wird, ist beispielsweise zu verstehen, dass die Verbrennungskraftmaschine gestoppt werden soll oder gerade bereits gestoppt worden ist und kurz danach es sich der Fahrer wünscht oder sich geänderte Umstände an sich ergeben, die Verbrennungskraftmaschine wieder zu starten oder wenigstens eine entsprechende Handlung zum Starten durchzuführen. Dies kann auch durch wenigstens eine Handlung, die auf den Wunsch zum Starten der Verbrennungskraftmaschine rückschließen lässt, erfüllt sein.
Grundsätzlich können die Probleme beim Anschleppen durch Einschränkungen der Fahrzeugmasse beziehungsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit umgangen werden, was jedoch letztendlich zu einer Funktionseinschränkung führt. Das Resultat ist beispielsweise, dass nur bei Kraftfahrzeugen, die eine ausreichend hohe Masse aufweisen und dementsprechend ausreichend beladen sind beziehungsweise eine hinreichend hohe Geschwindigkeit aufweisen, die Segelfunktion beziehungsweise der Segelbetrieb zur Verfügung steht.
Die Probleme beim Starten mittels des Starters können in gewisser Weise beim automatisierten Betrieb, beispielsweise mittels eines Tempomaten, mittels Vorausschau umgangen werden. Hierzu muss die Verbrennungskraftmaschine jedoch unnötigerweise früher gestartet werden als erforderlich, damit ein gesicherter Vortrieb zu einem gewünschten Zeitpunkt zur Verfügung steht. Bei Change-Of-Mind-Situationen, in denen es beispielsweise zu einer Fahrerinteraktion kommt, kann mit Hilfe von geeigneten Sensoren, beispielsweise Kameras, versucht werden, eine Fahrerinteraktion vorauszusehen. Dies ist jedoch nur in gewissen Grenzen möglich, was dazu führen kann, das nicht in allen Situationen der Vortrieb durch die Verbrennungskraftmaschine zum gewünschten Zeitpunkt zur Verfügung steht.
Diese Probleme und Nachteile können mittels des anhand der Fig. veranschaulichten Verfahrens umgangen werden, da je nach Fahrsituation beziehungsweise Fahrzustand der für diese Fahrsituation beziehungsweise diesen Fahrzustand besonders geeignete Startvorgang aus den zur Verfügung stehenden Startvorgängen ausgewählt wird. Somit werden grundsätzlich beide Startvorgänge zur Verfügung gestellt, wobei einer der Startvorgänge basierend auf wenigstens einem Kriterium so ausgewählt wird, dass für die jeweiligen Situation beziehungsweise den Fahrzustand der optimale Startvorgang gewählt wird.
Beispielsweise erfolgt das Starten der Verbrennungskraftmaschine durch Anschleppen, wenn:

– das Kraftfahrzeug eine hinreichend hohe Fahrgeschwindigkeit aufweist
– das Kraftfahrzeug eine hinreichend hohe Masse aufweist und dabei beispielsweise beladen ist
– der Startvorgang von einem automatisierten System, beispielsweise von einem Tempomaten, ausgelöst wird
– der Startvorgang mittels Vorausschau ermittelt werden kann
– die Fahrbahn, insbesondere der Straßenbelag, einen hinreichend hohen Reibwert aufweist
– der Startvorgang keine Schäden am Antriebsstrang zur Folge haben kann, sodass der Startvorgang beispielsweise nicht zu einer Überdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine führt
– der Startvorgang aufgrund einer zu geringen Kapazität einer Batterie des Kraftfahrzeugs nicht über den Start erfolgen kann
– der Startvorgang vom Fahrer ausgelöst wird und dieser beispielsweise beschleunigen will, wobei der Fahrer beispielsweise ein Fahrpedal betätigt oder einen Setzwert für den Tempomaten erhöht, beispielsweise in Change-Of-Mind-Situationen
– der Startvorgang vom Fahrer ausgelöst wird, sodass der Fahrer beispielsweise verzögern möchte und dabei beispielsweise eine Bremseinrichtung wie beispielsweise eine Betriebsbremse oder eine Motorbremse, insbesondere über einen Motorbremshebel aktiviert beziehungsweise betätigt.

Beispielsweise wird das Starten der Verbrennungskraftmaschine über den Starter dann durchgeführt, wenn:

– das Kraftfahrzeug eine unzureichend hohe Fahrgeschwindigkeit hat
– das Kraftfahrzeug eine nur unzureichend große Fahrzeugmasse aufweist
– der Straßenbelag einen nur unzureichend hohen Reibwert aufweist
– der Startvorgang durch Anschleppen Schäden am Antriebsstrang zur Folge haben kann und dabei beispielsweise zu einer Überdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine führt
– die Batterie eine hinreichende Batteriekapazität aufweist.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei welchem die Verbrennungskraftmaschine nach einem Segelbetrieb (Schritt S1), in welchem das Kraftfahrzeug über seiner Räder auf einer Fahrbahn abrollt, während die Verbrennungskraftmaschine deaktiviert ist, gestartet wird (Schritt S3), dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter aus wenigstens zwei voneinander unterschiedlichen Startvorgängen zum Starten der Verbrennungskraftmaschine einer der Startvorgänge ausgewählt wird (Schritt S2), wobei die Verbrennungskraftmaschine mittels des ausgewählten Startvorgangs gestartet wird (Schritt S3).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem ersten der Startvorgänge die Verbrennungskraftmaschine mittels eines zusätzlich zu der Verbrennungskraftmaschine vorgesehenen Startermotors gestartet wird (Schritt S3).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem zweiten der Startvorgänge die Verbrennungskraftmaschine gestartet wird (Schritt S3), indem eine zunächst geöffnete Kupplung geschlossen wird, wodurch die Verbrennungskraftmaschine, insbesondere deren Abtriebswelle, mit zumindest einem der Räder gekoppelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter eine Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und/oder eine Masse des Kraftfahrzeugs und/oder von einem Reibwert der Fahrbahn und/oder eine Ladezustand einer Batterie des Kraftfahrzeugs und/oder eine Betätigung einer Bremseinrichtung des Kraftfahrzeugs umfasst.