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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Betreiben einer Brennkraftmaschine. Es sind Brennkraftmaschinen
bekannt, die eine Starteinrichtung (Anlasser) aufweisen, die auch
als Generator (Lichtmaschine) arbeiten kann. Diese Starteinrichtungen können insbesondere
so ausgestaltet sein, dass ein selbsttätiges Ausschalten der Brennkraftmaschine
im Fahrzeugstillstand und bei einem Wunsch des Anfahrens die Brennkraftmaschine
mit der Starteinrichtung wieder in Betrieb genommen wird. Hierzu
ist die Starteinrichtung insbesondere schaltbar mit der Kurbelwelle
verbunden. Dabei kann diese Verbindung auch eine mittelbare Verbindung
sein, die über
einen Keilriemen oder eine Steuerkette erfolgt, die von der Kurbelwelle
angetrieben wird.
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Bei Brennkraftmaschinen kann es dennoch erforderlich
sein, diese im Leerlaufbetrieb zu betreiben. Ein Abschalten der
Brennkraftmaschine im Leerlaufbetrieb kann beispielsweise aus den
Gründen
eines zu hohen Energiebedarfes des Bordnetzes oder eines großen Unterdruckbedarfes
der Bremsanlage unterbleiben.
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Im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine stellt
eine Leerlaufregelung die Istdrehzahl auf eine Solldrehzahl ein.
Der Sollwert wird dabei durch die minimalen Anforderungen der Aggregate
und Systeme bestimmt. Nach unten ist die Istdrehzahl durch das Erfordernis
eines stabilen Betriebes der Brenn kraftmaschine unter Einbeziehung
aller Nebenaggregatebelastungen bestimmt.
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Bei schnellen Laständerungen
an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine kann es sein, dass der
Leerlaufregler die Regelabweichungen nicht schnell genug ausgleichen
kann. Es können Überschwinger
oder Unterschwinger gegenüber
der Solldrehzahl auftreten. Derartige Regelabweichungen sind unerwünscht und
können
für den
Fahrer als Komforteinbusse bemerkbar sein. In ungünstigen
Situationen kann es auch sein, dass ein Unterschwinger dazu führt, dass
der Betrieb der Brennkraftmaschine hierdurch unterbrochen wird.
Dem kann nur dadurch entgegengetreten werden, dass der Sollwert so
bestimmt wird, dass auch in ungünstigen
Situationen ein unerwünschtes
Absterben der Brennkraftmaschine nicht eintritt. Dieser Sollwert
ist aber größer, als
es den Erfordernissen in den meisten Fällen entspricht. Dies führt zu einem
erhöhten
Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine im Leerlaufbetrieb.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher
den Leerlaufbetrieb eines Fahrzeugs im Sinne einer hohen Regelgüte beim
Aufrechterhalten der Solldrehzahl und eines möglichst geringen Kraftstoffverbrauchs
im Leerlaufbetrieb zu optimieren.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren
gemäß der Erfindung
gelöst.
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Das Verfahren zum Betreiben einer
Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle wird bei einer Brennkraftmaschine
durchgeführt,
die eine auch als Generator arbeitende Starteinrichtung zum Anlassen der
Brennkraftmaschine aufweist. Diese Starteinrichtung ist hierzu schaltbar
wenigstens mittelbar mit der Kurbelwelle wirkverbindbar. Gemäß der Erfindung wird
im Leerlaufbetrieb die Starteinrichtung wenigstens mittelbar mit
der Kurbelwelle wirkverbunden. Mittels der Startereinrichtung erfolgt
eine Beeinflussung der Kurbelwellendrehzahl.
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Durch diese Maßnahme wird es ermöglicht, den
Sollwert der Leerlaufdrehzahl abzusenken, ohne dass die Stabilität des Motorlaufs
verschlechtert wird. Dies hat eine Verbrauchsersparnis und eine
Reduktion der Abgase zur Folge.
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Gemäß bevorzugter Ausgestaltung
der Erfindung erfolgt die die Beeinflussung der Kurbelwellendrehzahl
im Sinne eines Aufrechterhaltens einer vorgegebenen Solldrehzahl
erfolgt. Es wird also vorzugsweise eine Steuerung oder Regelung
vorgenommen, bei der die Istdrehzahl an die Solldrehzahl angepasst
wird, wobei als Steller die Starteinrichtung dient.
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Hierbei wird gemäß bevorzugter Ausgestaltung
der Erfindung dann, wenn die Istdrehzahl größer ist als die Solldrehzahl
die Starteinrichtung als Generator betrieben. Die erzeugte elektrische
Energie wird dann dem Bordnetz zugeführt. Hierdurch wird ein Überschwingen
der Istdrehzahl über
die Solldrehzahl durch generatorische Last gedämpft. Die erzeugte elektrische
Energie wird dabei im Bordnetz genutzt, so dass die erzeugte Energie
nicht nutzlos verpufft. Ein Verringern des Schadstoffausstoßes kann
vermieden werden, da das sonst vorzunehmende Verschieben des Zündzeitpunktes
nach "spät" zur Minderung des
Wirkungsgrades der Brennkraftmaschine unterbleiben kann. Diese Minderung
des Wirkungsgrades geht mit einer schlechteren Verbrennung und damit
einem erhöhten
Schadstoffausstoß einher.
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Soweit die Istdrehzahl andauernd
höher ist als
die Solldrehzahl kann es dabei vorgesehen sein, dass durch Verringern
der Kraftstoffzufuhr an der Brennkraftmaschine ein gleichsinniges
Reduzieren der Antriebsleistung erfolgt. Dieser Regeleingriff ist gegenüber der
Leistungsaufnahme durch die Starteinrichtung im Generatorbetrieb
jedoch wesentlich träger,
so dass dieser Eingriff nicht als einziger Regeleingriff durchführbar ist.
Soweit, beispielsweise aufgrund eines niedrigen Ladezustandes der
Fahrzeugbatterie, eine Stromeinspeisung in das Bordnetz jedoch ohnehin
erwünscht
ist, kann die Absenkung der Antriebsleistung der Brennkraftmaschine
jedoch auch unterbleiben.
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Gemäß entsprechender Ausgestaltung
der Erfindung wird dann, wenn die Istdrehzahl geringer ist als die
Solldrehzahl durch die Starteinrichtung ein die Kurbelwelle antreibendes
Moment erzeugt. Diese Maßnahme
verhindert ein absterben des Motors aufgrund zu niederer Drehzahl.
Aufgrund der Schnelligkeit der Wirkung des Regeleingriffes kann
dabei ein gleichmäßiger Motorlauf
auch dann gewährleistet werden,
wenn die Solldrehzahl nur geringfügig oberhalb der Grenze eines
stabilen Betriebes der Brennkraftmaschine liegt.
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Dabei kann es vorgesehen sein, durch
Erhöhen
der Kraftstoffeinspritzung ein erhöhen der Antriebsleistung der
Brennkraftmaschine erfolgen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft,
wenn der Istwert dauerhaft geringer ist als der Sollwert und die
Regelabweichung beispielsweise nicht durch eine Änderung des Betriebszustandes
eines Nebenaggregates kurzfristig herbeigeführt ist. Dadurch wird vermieden, dass
eine starke Belastung des Bordnetzes durch anhaltendes Betreiben
der Starteinrichtung erfolgt. Die Anpassung der Antriebsleistung
ist jedoch gegenüber
dem Regeleingriff durch die Starteinrichtung träge, also langsam, so dass die
Leerlaufdrehzahl bei alleinigem Regeleingriff durch die Kraftstoffeinspritzung
nicht in gleicher Weise nahe dem Mindestwert festgelegt werden kann.
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Gemäß vorteilhafter Ausgestaltung
der Erfindung wird dabei die Solldrehzahl in Abhängigkeit der auf die Brennkraftmaschine
einwirkenden Lastmomente bestimmt. Hierdurch wird es beispielsweise
ermöglicht,
dann wenn eine Speisung des Bordnetzes durch den Generator erforderlich
ist, die Leerlaufdrehzahl anzuheben. Auch das Antreiben der Motorölpumpe mit
bestimmter Drehzahl, eines Klimakompressors oder anderer Nebenaggregate
kann einen Einfluss auf die gewählte
Leerlaufdrehzahl haben.
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Darüber hinaus ist es gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung möglich, beim Einkuppeln einer
Kupplung zwischen Brennkraftmaschine und Antriebsstrang die Starteinrichtung
wenigstens mittelbar mit der Kurbelwelle wirkverbunden wird, wobei
zumindest dann, wenn ein Absinken der Leerlaufdrehzahl unter eine
Soll-Drehzahl auftritt, die Starteinrichtung ein die Kurbelwelle
antreibendes Moment erzeugt. Durch diese Maßnahme kann weitgehend ein
Absterben der Brennkraftmaschine beim Einkuppeln vermieden werden.
Dies kann unabhängig
davon erfolgen, ob der zuvor stattfindende Leerlaufbetrieb langzeitig
stattgefunden hat oder ob ein Ausschalten der Brennkraftmaschine
und automatisches Starten voranging. Ein Absterben des Motors aufgrund
zu raschen Einrückens
der Kupplung kann vermieden werden. In entsprechender Weise kann auch
dann, wenn für
das Durchführen
des Anfahrens während
des Einkuppelns eine sehr große
Motorleistung anliegt, ein Entlastender Kupplung dadurch erfolgen,
dass die Startereinheit als Generator betrieben wird. Dieser Betrieb
kann dann so lange aufrechterhalten werden, bis die Kupplung schlupffrei ist.
Dann steht die ganze Antriebsleistung am Triebstrang zur Verfügung. Diese
Maßnahme
trägt zur
Reduktion des Kupplungsverschleißes während des Einkuppelns bei,
solange ein stark Überschiessendes
Motormoment anliegt.
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Im Übrigen ist die Erfindung nachfolgend
an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert; dabei
zeigt:
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1 Das
Flussdiagramm eines Verfahrens zum Regeln der Leerlaufdrehzahl während des
Fahrzeugstollstandes; und
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2 Das
Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Regeln der
Leerlaufdrehzahl während
des Einkuppelns.
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Die 1 zeigt
das Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wie es in dem
Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine durchgeführt werden kann. Im Schritt
101 des Verfahrens wird dem Leerlaufregler die in Abhängigkeit
der Nebenaggregatsbelastung ermittelte Solldrehzahl ns sowie die aktuelle
Istdrehzahl ni der Kurbelwelle zugeführt.
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Gemäß dem Schritt 102 wird dann überprüft, ob die
Istdrehzahl ni der Solldrehzahl ns entspricht. Ist dies der Fall,
so wird gemäß den Schritt
103 die Starteinrichtung ausgekuppelt, es sei denn, sie wird zur
Erzeugung einer das Bordnetz speisenden Energieerzeugung benötigt. Es
wird dann zum Schritt 101 zurückgesprungen.
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Andernfalls wird im Schritt 104 überprüft, ob die
Istdrehzahl ni größer ist
als die Solldrehzahl ns. Ist dies der Fall, so wird zum Schritt
105 gesprungen. Andernfalls wird zum Schritt 106 gesprungen.
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Gemäß dem Schritt 105 wird, sofern
nicht bereits geschehen, die Starteinrichtung mit der Kurbelwelle
wirkverbunden, also eingerückt
oder eingekuppelt. Die Starteinrichtung wird dann als Generator betrieben
und die erzeugte elektrische Leistung in das Bordnetz eingespeist.
Dabei wird das hierbei erzeugte Schleppmoment, also die Generatorleistung, in
Abhängigkeit
der Differenz zwischen Solldrehzahl ns und Istdrehzahl ni ermittelt.
Anschließend
wird zum Schritt 107 gesprungen.
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Gemäß dem Schritt 106 wird, sofern
nicht bereits geschehen, die Starteinrichtung mit der Kurbelwelle
wirkverbunden, also eingerückt
oder eingekuppelt. Die Starteinrichtung wird dann als Starter betrieben
und erzeugt ein Antriebsmoment an der Kurbelwelle, das im Sinne
des Aufrechterhaltens der Leerlaufdrehzahl wirkt. Dabei wird das
Antriebsmoment in Abhängigkeit
der Differenz zwischen Solldrehzahl ns und Istdrehzahl ni ermittelt.
Anschließend
wird zum Schritt 107 übergegangen.
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Gemäß dem Schritt 107 wird der
Leerlaufregelung zur Anpassung der Antriebsleistung der Brennkraftmaschine
eine Information über
den Betriebszustand der Starteinrichtung übermittelt, die ggf. der Anpassung
des von der Brennkraftmaschine zu erzeugenden Antriebsmoments dient.
Dies ist insbesondere dann wünschenswert,
wenn die Starteinrichtung ein Antriebsmoment an der Kurbelwelle
erzeugt.
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Vom Schritt 107 wird dann wieder
zum Schritt 101 gesprungen.
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Die 2 zeigt
als Flussdiagramm den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens während des
Einkuppelns einer Kupplung.
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Gemäß dem Schritt 201 wird die
Solldrehzahl ns und die aktuelle Istdrehzahl ni zugeführt. Es wird
dann in dem Schritt 202 verglichen, ob die Istdrehzahl ni geringer
ist als die Solldrehzahl. Ist dies nicht der Fall, so wird zum Schritt
201 zurückgesprungen.
Andernfalls wird gemäß dem Schritt
203, sofern nicht bereits geschehen, die Starteinrichtung mit der
Kurbelwelle wirkverbunden, also eingerückt oder eingekuppelt. Die
Starteinrichtung wird dann als Starter betrieben und er- zeugt ein
Antriebsmoment an der Kurbelwelle, das im Sinne des Aufrechterhaltens
der Leerlaufdrehzahl wirkt. Dabei wird das Antriebsmoment in Abhängigkeit
der Differenz zwischen Solldrehzahl ns und Istdrehzahl ni ermittelt.
Anschließend
wird zum Schritt 201 zurückgesprungen.