DE10304632A1

DE10304632A1 - Verwendung einer integrierten Anlasserlichtmaschine zum Verhindern des Abwürgens eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE10304632A1
Application number: DE10304632A
Authority: DE
Inventors: Gurinder S Kahlon; Ning Liu; Robert J Mohan
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2002-01-31
Filing date: 2003-01-31
Publication date: 2003-08-21
Also published as: GB0300502D0; GB2388261B; US6962135B2; GB2388261A; US20030140880A1

Abstract

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren zum Verhindern des Abwürgens eines Fahrzeugverbrennungsmotors bereitgestellt. Das System enthält eine betriebsfähig mit dem Verbrennungsmotor verbundene integrierte Anlasserlichtmaschine. Die integrierte Anlasserlichtmaschine ist wahlweise zum Betrieb als ein Anlassermotor zum Abgeben eines Drehmoments an den Verbrennungsmotor und als Lichtmaschine zum Erzeugen von Elektroenergie in der Lage. Außerdem enthält das System mindestens eine Elektroenergiespeichereinrichtung in elektrischer Kommunikation mit der integrierten Anlasserlichtmaschine. Das System enthält weiter mindestens eine Steuerung in elektrischer Kommunikation mit der integrierten Anlasserlichtmaschine. Das System enthält mindestens einen betriebsfähig am Verbrennungsmotor angeschlossenen Sensor, der ein die Leistungsfähigkeit des Verbrennungsmotors anzeigendes Signal an die Steuerung sendet. Die Steuerung vergleicht das Signal mit einer vorher festgelegten, ein Abwürgen des Verbrennungsmotors anzeigenden Bedingung und steuert die Elektroenergiespeichereinrichtung und die integrierte Anlasserlichtmaschine so, dass ein zum Verhindern des Abwürgens des Verbrennungsmotors ausreichendes Drehmoment an den Verbrennungsmotor abgegeben wird.

Description

Sachgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Apparat und ein Verfahren zum Verhindern des Abwürgens eines Verbrennungsmotors in einem Fahrzeug. Insbesondere bezieht sie sich auf ein elektronisches Steuerungssystem, das eine integrierte Anlasserlichtmaschine zum Verhindern des Abwürgens des Verbrennungsmotors verwendet.

Hintergrund der Erfindung

Es ist allgemein bekannt, dass ein Fahrzeugverbrennungsmotor unter Fahrbedingungen, die ihm eine hohe Leistung abverlangen, abgewürgt werden kann. Das Abwürgen des Verbrennungsmotors kann zum Beispiel beim Betreiben des Klimaanlagenkompressors, des Lüfters, der Servolenkungspumpe und der Lichtmaschine zum Erzeulen elektrischer Energie für den Betrieb des Zubehörs, wie z. B. Autoaudiosysteme und Klimaanlagengebläse, auftreten.

In einem konventionellen Steuerungssystem zum Verhindern des Abwürgens des Verbrennungsmotors werden die Motorparameter einschließlich der Drehzahl und andere auf den Verbrennungsmotor einwirkende Betriebsbedingungen von Fahrzeugkomponenten überwacht und mit Mustern verglichen, die bekanntermaßen zum Abwürgen des Verbrennungsmotors führen. Wenn die Betriebsparameter des Motors genau oder beinahe den zuvor bestimmten Mustern für das Abwürgen des Motors entsprechen, führt das Steuerungssystem einen Prozess zum Verhindern des Abwürgens durch. In einem bekannten Prozess zum Verhindern des Abwürgens wird durch eine von einer anderen Energiequelle als dem Verbrennungsmotor selbst angetriebene Hilfseinrichtung ein zusätzliches Drehmoment an den Verbrennungsmotor abgegeben.

Jede mit dem Fachgebiet vertraute Person wird erkennen, dass ein konventioneller Anlassermotor als Elektromotor zum Bereitstellen eines zusätzlichen Verbrennungsmotordrehmoments über eine elektromagnetische Kupplung verwendet werden kann. Der Nachteil der Verwendung eines solchen konventionellen Anlassermotors zum Verhindern des Abwürgens des Verbrennungsmotors ist die Komplexität in Verbindung mit der notwendigen Hystereseoperation zum Verhindern des Pendelns der Drehzahl des Anlassermotors. Ein das Abwürgen verhinderndes Steuerungssystem mit einem konventionellen Anlassermotor zum Verhindern des Abwürgens des Verbrennungsmotors enthält zusätzlich eine separate Lichtmaschine zum Aufladen einer Fahrzeugbatterie und als Energiequelle für das Fahrzeug. Das bedingt zusätzliche Kosten sowie Einbau- und funktionelle Probleme unter der Motorhaube.

Analog kann eine Lichtmaschine als ein Elektromotor verwendet werden, der den Verbrennungsmotor über einen zwischen der Lichtmaschinenriemenscheibe und einer auf der Verbrennungsmotoreingangswelle sitzenden Riemenscheibe gespannten Treibriemen antreibt. Ein Nachteil bei Verwendung einer konventionellen Lichtmaschine ist die Notwendigkeit eines Riemenspannsystems. Außerdem ist ein separater Anlassermotor zum Durchdrehen des Verbrennungsmotors während des Anlassens nötig.

Auf dem Gebiet der fahrzeugelektrischen Systeme besteht weiterhin Bedarf an einem elektronischen Steuerungssystem mit weniger Hauptbaugruppen zum Verhindern des Abwürgens des Verbrennungsmotors. Was benötigt wird, ist ein kosteneffektives System zum Verhindern des Abwürgens des Verbrennungsmotors, das bequem unter die Motorhaube eines Fahrzeugs passt.

Zusammenfassung der Erfindung

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird ein System zum Verhindern des Abwürgens des Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs bereitgestellt. Das System enthält eine integrierte Anlasserlichtmaschine, die mit einem Verbrennungsmotor betriebsfähig verbunden ist. Die integrierte Anlasserlichtmaschine ist wahlweise für den Betrieb als Anlassermotor zum Abgeben eines Drehmoments an den Verbrennungsmotor und als Lichtmaschine zum Erzeugen der Elektroenergie in der Lage. Außerdem enthält das System mindestens eine Elektroenergiespeichereinrichtung in elektrischer Kommunikation mit der integrierten Anlasserlichtmaschine. Das System enthält weiterhin mindestens einen betriebsfähig am Verbrennungsmotor angeschlossenen Sensor, der ein auf die Leistungsfähigkeit des Verbrennungsmotors schließendes Signal an die Steuerung sendet. Die Steuerung vergleicht das Signal mit einer vorbestimmten, auf ein Abwürgen des Verbrennungsmotors hindeutenden Bedingung und steuert die Elektroenergiespeichereinrichtung und die integrierte Anlasserlichtmaschine so, dass ein zum Verhindern des Abwürgens des Verbrennungsmotors ausreichendes Drehmoment an den Verbrennungsmotor abgegeben wird.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren zum Verhindern des Abwürgens des Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Messen mindestens eines sich auf die Leistungsfähigkeit des Verbrennungsmotors beziehenden Verbrennungsmotorparameters. Das Verfahren umfasst außerdem das Erkennen eines bekanntermaßen zum Abwürgen des Verbrennungsmotors führenden Motorzustands durch Vergleich des Verbrennungsmotorparameters mit einem vorbestimmten Wert. Das Verfahren umfasst weiterhin das Antreiben einer integrierten Anlasserlichtmaschine durch eine Elektroenergiespeichereinrichtung zum Abgeben eines zusätzlichen Drehmoments an den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs, wenn der zum Abwürgen des Verbrennungsmotors führende Zustand erkannt ist.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Fahrzeugsystems, das eine integrierte Anlasserlichtmaschine zum Verhindern des Abwürgens entsprechend der Erfindung verwendet.
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm einer Invertereinheit des Fahrzeugsystems von Fig. 1.
Fig. 3 ist ein Schema eines Leistungsinverters der Invertereinheit von Fig. 2.
Fig. 4 ist ein Flussdiagramm für ein Verfahren zur Verwendung einer integrierten Anlasserlichtmaschine zum Verhindern des Abwürgens des Verbrennungsmotors entsprechend der Erfindung.

Ausführliche Beschreibung der Vorzugsausgestaltungen

Während traditionelle Fahrzeugelektriksysteme eine 14 V-Anlage nutzen, wurde für eine neue Generation ein 42 V-Elektrosystem mit Verdreifachung der existierenden Bordspannung sowohl fiür den Batterieausgang (von 12 V auf 36 V) als auch für den Generatorausgang (von 14 V auf 42 V) gewählt. Der 42 V-Standard ermöglicht die Entwicklung und Integration von zusätzlichen Techniken einschließlich einer integrierten Anlasserlichtmaschine, die die Funktion eines Anlassermotors mit der einer Lichtmaschine in einem Gerät kombiniert. Eine integrierte Anlasserlichtmaschine ermöglicht schnelleres Aalassen eines Fahrzeugs und Stop-and-go-Strategien mit geringerem Kraftstoffverbrauch und verminderten Emissionen im Stadtverkehr. Außerdem werden Kaltstartemissionen durch eine höhere Motordrehzahl während des Startens reduziert. Zusätzlich können die Wasserpumpe, der Klimaanlagenkompressor und die Servolenkung ohne Riemen elektrisch betrieben werden, so dass sie zum Erreichen eines höheren Wirkungsgrads elektronisch gesteuert werden können. Außerdem sind die integrierten Anlasserlichtmaschinensysteme kleiner und leichter als Anordnungen, bei denen separate Anlassermotoren und Lichtmaschinen verwendet werden.
Bezug nehmend auf die Zeichnungen ist Fig. 1 ein Blockdiagramm eines gesamten Fahrzeugsystems, das eine Vorzugsausgestaltung der Erfindung nutzt. Das Fahrzeugsystem enthält einen Verbrennungsmotor 10 mit einer Kurbelwelle 12, ein Getriebe 14 und einen Satz Antriebsräder 16. Die Kurbelwelle 12 ist über eine Kupplungseinrichtung 18 mit dem Getriebe 14 verbunden. Der Verbrennungsmotor 10 kann zum Beispiel ein konventioneller Verbrennungsmotor sein, der über einen Kupplungsmechanismus an ein Schaltgetriebe trennbar gekoppelt oder über einen Drehmomentwandler an ein Automatikgetriebe fluidgekoppelt ist. Wie im Fachgebiet allgemein üblich, ist das Getriebe 14 betriebsfähig über ein Differenzialgetriebe 20 zum Abgeben des vom Verbrennungsmotor 10 erzeugten Antriebsdrehmoments an die Antriebsräder 16 mit diesen verbunden. Eine Verbrennungsmotorsteuerung 22 steuert den Betrieb des Verbrennungsmotors 10.
Das Fahrzeugsystem enthält außerdem eine integrierte Anlasserlichtmaschine (ISA) 24, die entweder als Elektromotor oder als Lichtmaschine zum Erzeugen von AC- Elektroenergie zur Versorgung elektrischer Verbraucher dienen kann. Die ISA 24 könnte jede Elektromotortechnik, einschließlich z. B. der Induktions- oder Permanentmagnettechnik, nutzen. Eine ISA, die als geeignet befunden worden ist, ist die von Visteon Corp. in Michigan, USA, hergestellte integrierte Anlasserlichtmaschine, die bis zu 20 kW Leistung bei 42 V erzeugen kann. In der Ausgestaltung besitzt die ISA 24 einen Rotor, der vorzugsweise direkt an der Kurbelwelle 12 zwischen Verbrennungsmotor 10 und Kupplungseinrichtung 18 montiert ist. Die ISA 24 enthält einen Stator, der zwischen der Kupplungsglocke des Verbrennungsmotors 10 und dem Getriebe 14 verschraubt ist. Dementsprechend kann die ISA 24 zum Durchdrehen des Verbrennungsmotors 10, bevor das Kraftstoffeinspritzen beginnt, und zur Unterstützung des Drehmomentausgangs des Verbrennungsmotors 10, nachdem er angelassen ist, wie ein konventioneller Anlassermotor mit Energie versorgt werden. Außerdem entfällt infolge der mechanischen Anordnung von Rotor und Stator der ISA 24 die Notwendigkeit für ein konventionelles Schwungrad auf der Kurbelwelle 12, weil die ISA 24 den Verbrennungsmotor direkt anlässt und die Masse des Rotors die Masse des Schwungrads ausgleicht. Jede mit dem Fachgebiet vertraute Person wird erkennen, dass die ISA 24 auf verschiedene Weise über eine zum Beispiel mechanische, drehbewegungsübertragende Einrichtung, wie einen Kettentrieb, einen Riementrieb oder ein Rädergetriebe, mit der Kurbelwelle 12 verbunden sein kann.
In der Ausgestaltung werden Kondensatoren 28 zur Energieversorgung zum Betreiben der ISA 24 als Elektromotor verwendet. Eine Konfiguration der Kondensatoren 28, die als geeignet befunden worden ist, enthält drei Ultrakondensatormodule mit einer Kapazität von je 1 F, ausgelegt für 100 V, vom Pinnacle Research Institute Inc. in Kalifornien, USA.
Die drei 100 V/1 F-Ultrakondensatoren sind in Reihe geschaltet. Wenn jeder Ultrakondensator auf etwa 100 V voll aufgeladen ist, ergibt die Kombination der drei in Reihe geschalteten Ultrakondensatoren mit 300 V ausreichende Energie für die ISA 24 zum Durchdrehen des Verbrennungsmotors 10 mit einer bestimmten Drehzahl beim Kalt- oder Neustart. Die Kondensatoren 28 können außerdem die ISA 24 ausreichend mit Energie versorgen, damit sie wie ein Elektromotor zur Unterstützung der Drehmomentabgabe des Verbrennungsmotors 10 arbeitet, wenn der Verbrennungsmotor mit eigener Leistung läuft. Jede mit dem Fachgebiet vertraute Person wird erkennen, dass anstelle der Kondensatoren 28 andere Arten von Elektroenergiespeichereinrichtungen, wie z. B. Nickel-Metallhydrid-(NI-MH-)Batteriemodule, verwendet werden können, die von Panasonic EV Energy Co., Ltd. der Matsushita Electric Corporation Of America für Elektrofahrzeuge hergestellt werden.
Zum Aufladen der Kondensatoren 28 ist eine Primärbatterie 26 vorgesehen. Die Primärbatterie 26 ist vorzugsweise eine 36 V-Batterie, am besten eine 36 V-Bleibatterie von dem Typ, der üblicherweise in 42 V-Fahrzeugelektriksystemen verwendet wird, obwohl andere, zum Antreiben der ISA 24 fähige Typen von Kraftfahrzeugbatterien verwendet werden können. Die Primärbatterie 26 betreibt unter Verwendung eines DC/DC-Wandlers (nicht dargestellt) auch die 42 V-Verbraucher des Fahrzeugs. Die Ausgestaltung enthält weiter eine zweite Batterie 30 mit einer vorzugsweise niedrigeren Spannungskapazität als die Primärbatterie 26, am besten einer Spannung von 12 V. Die Batterie 30 kann unter Verwendung eines DC/DC-Wandlers (nicht dargestellt) traditionell in Kraftfahrzeugelektriksystemen vorkommende 14 V-Verbraucher betreiben.
Sowohl die Batterien 26 und 30 als auch die Kondensatoren 28 können bei Bedarf durch den Regenerierungsvorgang der ISA 24 aufgeladen werden, die wahlweise als Hochspannungslichtmaschine arbeitet, nachdem der Verbrennungsmotor 10 angelassen worden ist. Jede mit dem Fachgebiet vertraute Person wird erkennen, dass alternativ die 12 V- Batterie 30 besser von einer kleineren gesonderten 14 V-Lichtmaschine als von der ISA 24 aufgeladen werden könnte.
Wie in Fig. 1 dargestellt, enthält die Ausgestaltung zum Übertragen der Elektroenergie zwischen der ISA 24, den Batterien 26 und 30 sowie den Kondensatoren 28 einen Verbrennungsmotorbus 36, der diese Komponenten verbindende elektrische Leiter, eine Invertereinheit 32 und ein Paar doppelseitig gerichtete DC/DC-Wandler 34 umfasst.
Bezug nehmend weiter auf die Fig. 2 und 3 enthält die Invertereinheit 32 einen Leistungsinverter 38, der eine 3-phasige Brücke 40, Gate-Steuerschaltungen 42 und Schutzschaltungen 44 umfasst. Der Leistungsinverter 38 kann die 300 V-Gleichstromenergie von den drei Kondensatoren 28 in Dreiphasen-Wechselstromenergie invertieren, damit die ISA 24 zum Betrieb als Elektromotor mit Energie versorgt wird. Außerdem kann der Leistungsinverter 38 beim Wirken der ISA 24 als Lichtmaschine den von der ISA 24 erzeugten Wechselstrom in 300 V-Gleichstromenergie zum Aufladen der Batterien 26 und 30 sowie der Ultrakondensatoren 28 gleichrichten.
Der doppelseitig gerichtete DC/DC-Wandler 34a wandelt zum Aufladen der 36 V-Primärbatterie 26 den vom Leistungsinverter 38 abgegebenen 300 V-Gleichstrom in 36 V-Energie. Zusätzlich wandelt der DC/DC-Wandler 34a zum Aufladen der Kondensatoren 28 die von der Batterie abgegebenen 36 V in 300 V. Gleichermaßen wandelt der DC/DC- Wandler 34b zum Aufladen der 12 V-Batterie 30 den vom Leistungsinverter 38 abgegebenen 300 V-Gleichstrom in 12 V.
Wie in Fig. 2 dargestellt, enthält die Invertereinheit 32 weiter eine Steuerung 48. Die Steuerung 48 implementiert funktionell eine Motorsteuerung 50 zum Steuern des Betriebs der ISA 24. Die Steuerung 48 implementiert außerdem eine Systemsteuerung 52, die mit der Motorsteuerung 50 und der Verbrennungsmotorsteuerung 22 verbunden ist und verschiedene Befehle für den Betrieb des gesamten Fahrzeugsystems erteilt, eingeschlossen Befehle zum Verhindern des Abwürgens des Verbrennungsmotors 10 in Verbindung mit der Steuerungsstrategie zum Gebrauch der ISA 24 zum Verhindern des Abwürgens des Verbrennungsmotors, wie weiter vorn beschrieben ist.
Die Steuerung 48 enthält vorzugsweise einen Hochleistungsgleitkommadigitalsignalprozessor (DSP) 54, der die Steuerlogik zum Implementieren der Funktion von Motorsteuerung 50 und Systemsteuerung 52 ausführt. Ein DSP, der als geeignet befunden worden ist, ist der 16-Bit-Festkomma-DSP, Modell TMS340F243 von Texas Instruments. Die Steuerung 48 enthält außerdem wünschenswerterweise einen Kommunikationsprozessor 56, der die Entstör- und Testaufgaben flk die im DSP 54 implementierten Steueralgorithmen durchführt. Der Kommunikationsprozessor 56 ermöglicht einem Bediener während des Testens und Entstörens der Steueralgorithmen, ein grafisches Userinterface (GUI) 58 zum Kommunizieren mit der Steuerung 48 zu verwenden. Die Steuerung 48 enthältt weiter ein Eingabe/Ausgabe-(I/O-)Modul 60, wie z. B. eine programmierbare Logikeinrichtung oder eine programmierbare Feldlogik, zum Auslagern eines Teils der vom DSP 54 durchgeführten Rechenarbeit. Der DSP 54 gibt über das I/O-Modul 60 Befehle an die ISA 24 und die Verbrennungsmotorsteuerung 22. Das I/O-Modul 60 empfängt außerdem Sensorsignale von den Sensoren des Fahrzeugsystems zum Verarbeiten durch den DSP 54. Jede mit dem Fachgebiet vertraute Person wird erkennen, dass die Steuerung 48 alternativ andere Typen von Mikroprozessoren oder -computer mit ausreichender Rechenleistung zum Implementieren der Motorsteuerung 50 und der Systemsteuerung 52 mithilfe von Algorithmen oder festverdrahteter Steuerlogik nutzen kann.
Wie in Fig. 2 dargestellt, ist das Fahrzeugsystem zum Erfassen der Fahrzeugbetriebsbedingungen mit einer in sensorischer Kommunikation mit dem I/O-Modul 60 stehenden Sensorgruppe 62 ausgestattet. Vorzugsweise enthält die Sensorgruppe 62 zum Messen der Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, wie z. B. einen an der Welle des Differenzialgetriebes 20 montierten Kodierer. Darüber hinaus kann die Sensorgruppe 62 zum Messen der Drehzahl des Verbrennungsmotors 10 und der ISA 24 einen Motordrehzahlsensor enthalten, wie z. B. einen an oder in der Nähe der Kurbelwelle 12 oder an oder in der Nähe der direkt mit der Kurbelwelle 12 verbundenen Welle der ISA 24 montierten Kodierer. Die Sensorgruppe 62 kann ferner einen Gaspedalsensor zum Messen des vom Gaspedal des Fahrzeugsystems beim Niederdrücken durch einen Bediener zurückgelegten Wegs und einen Zündschlüsselstellungssensor enthalten. Ein zusätzliches Teil der Sensorgruppe 62 ist auch ein Batteriespannungssensor zum Messen des Spannungsniveaus im Verbrennungsmotorbus 36 des die ISA enthaltenden Fahrzeugsystems.
Im Folgenden, Bezug nehmend auf die Fig. 4, wird ein Verfahren zur Steuerung des Fahrzeugsystems zum Verhindern des Abwürgens des Verbrennungsmotors unter Verwendung der ISA entsprechend der Erfindung erläutert. Das Fahrzeugsystem wird elektrisch eingeschaltet (Schritt 102), wenn ein Bediener den Zündschlüssel einführt und in die Einschaltstellung dreht. In dieser Stellung werden die Leistungsinvertereinheit und alle Sensoren der Sensorgruppe eingeschaltet. Nach Einschalten liest die Steuerung die Stellung des Zündschlüssels (Schritt 104) aufgrund des Signals vom Zündschlüsselstellungssensor 72. Anschließend vergleicht die Steuerung das Spannungsniveau im elektrischen Bus mit einem vorbestimmten Spannungsschwellenwert (Schritt 106) zur Sicherstellung, dass die Kondensatoren ausreichend zum Antreiben der ISA aufgeladen sind. Wenn die Busspannung unter den Schwellenwert fällt, weist die Steuerung den Leistungsinverter an, die Kondensatoren über die Primärbatterie aufzuladen (Schritt 108), bis die Busspannung die Schwellenspannung erreicht. Ist das Aufladen der Kondensatoren beendet, überprüft die Steuerung, dass sich für einen Kaltstart des Fahrzeugs der Zündschlüssel in der Anlassstellung (Schritt 110) befindet, andernfalls wiederholt sie das Lesen der Zündschlüsselstellung (Schritt 104).
Als Nächstes verweist die Steuerung die ISA in einen Motormodus (Schritt 112), was das Anweisen des Leistungsinverters zum Lenken der Energie von den Ultrakondensatoren für den Anti leb der ISA zwecks Durchdrehen der Kurbelwelle einschließt. Bei angetriebener ISA kontrolliert dann die Steuerung, dass sich der Verbrennungsmotor dreht (Schritt 114), indem sie prüft, dass vom Motordrehzahlsensor eine Verbrennungsmotordrehzahl größer als etwa null Umdrehungen pro Minute gemessen wird.
Dreht sich der Verbrennungsmotor nicht, liest die Steuerung dann die Stellung des Gaspedals aus dem Signal des Gaspedalsensors (Schritt 116). Danach wartet die Steuerung, bis das Gaspedal um einen vorbestimmten Betrag niedergedrückt worden ist (Schritt 118). Sobald die Steuerung feststellt, dass die Busspannung unter einem vorbestimmten Spannungsschwellenwert (Schritt 120) liegt, weist die Steuerung den Leistungsinverter an, die Kondensatoren über die Primärbatterie aufzuladen (Schritt 122), bis die Busspannung die Schwellenspannung erreicht. Anschließend verweist die Steuerung die ISA in den Motormodus (Schritt 112). Von diesem Moment an wiederholt sich die Steuerungsstrategie 100, wie zuvor beschrieben.
Wenn sich jedoch der Verbrennungsmotor mit der ISA im Motormodus dreht, wartet die Steuerung, bevor sie prüft, dass der Verbrennungsmotor eine vorbestimmte, als Leerlaufdrehzahl festgelegte Drehzahl erreicht hat (Schritt 126), im Schritt 124 wartet sie eine vorbestimmte Dauer darauf, dass die ISA den Verbrennungsmotor durchdreht. Wenn der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor eine Verbrennungsmotordrehzahl unterhalb der Leerlaufdrehzahl misst, was anzeigt, dass der Verbrennungsmotor abgewürgt sein kann, wartet die Steuerung eine vorbestimmte Dauer (Schritt 128) vor der nochmaligen Prüfung, ob die ISA den Verbrennungsmotor mit Leerlaufdrehzahl (Schritt 126) durchdreht. Wenn aber der Verbrennungsmotor in der vorbestimmten Dauer die Leerlaufdrehzahl nicht erreicht oder wenn die Busspannung unterhalb eines vorbestimmten Spannungsschwellenwert fällt, während die Steuerung darauf wartet, dass der Verbrennungsmotor die Leerlaufdrehzahl (Schritt 126) erreicht, kehrt die Steuerung zum Lesen der Stellung des Gaspedals (Schritt 116) zurück. Von diesem Moment an setzt sich die Steuerungsstrategie 100 fort, wie zuvor beschrieben.
Wenn der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor eine höhere Verbrennungsmotordrehzahl als die Leerlaufdrehzahl misst, weist die Steuerung in Schritt 130 die Verbrennungsmotorsteuerung an, zum Antreiben des Verbrennungsmotors diesen mit Kraftstoff zu versorgen. Ebenfalls im Schritt 130 befiehlt die Steuerung 48 der ISA, den Motormodus zu verlassen, indem sie den Leistungsinverter anweist, das Lenken der Energie zum Motor zu beenden. Zu diesem Zeitpunkt arbeitet deshalb der Fahrzeugverbrennungsmotor mit eigener Leistung.
Zum Verhindern des Abwürgens des Verbrennungsmotors überwacht die Steuerung die Verbrennungsmotordrehzahl (Schritt 132). Wenn die Verbrennungsmotordrehzahl unterhalb einer vorbestimmten Abwürgschwellendrehzahl fällt, während das Gaspedal um einen vorbestimmten Betrag niedergedrückt bleibt, führt die Steuerung einen Vorgang zum Verhindern des Abwürgens des Verbrennungsmotors durch. Zunächst prüft die Steuerung im Schritt 134, ob die Busspannung unterhalb eines vorbestimmten Spannungsschwellenwerts gesunken ist und weist in diesem Fall den Leistungsinverter an, die Kondensatoren über die Primärbatterie aufzuladen (Schritt 136), bis die Busspannung die Schwellenspannung erreicht. Dann verweist die Steuerung die ISA in einen Motormodus (Schritt 138), was die Anweisung an den Leistungsinverter einschließt, die Energie von den Kondensatoren zum Antreiben der ISA an diese zu lenken, bis die Verbrennungsmotordrehzahl größer als die Abwürgschwellendrehzahl (Schritt 140) ist. Damit gibt der Motormodus (Schritt 138) ein zusätzliches Drehmoment zum Verhindern des Abwürgens an den Verbrennungsmotor ab. Die Ausgestaltung schätzt die Verbrennungsmotordrehzahl ab, um zu ermitteln, ob das Abwürgen des Verbrennungsmotors bevorsteht; jede mit dem Fachgebiet vertraute Person wird jedoch erkennen, dass die Steuerung zwecks Verhinderung des Abwürgens des Verbrennungsmotors auch andere, die Leistungsfähigkeit des Verbrennungsmotors anzeigende Parameter, wie z. B. das Drehmoment des Verbrennungsmotors, überwachen könnte, um zu berechnen, ob diese unter einen vorbestimmten Schwellenwert fallen.
Des Weiteren prüft die Steuerung im Schritt 142, ob die Primärbatterie aufgeladen werden muss. Dieser Vorgang sichert ab, dass die Primärbatterie bei Bedarf die Kondensatoren während des zuvor beschriebenen Vorgangs eines Fahrzeugneustarts aufladen kann. Bei erforderlicher Batterieaufladung verweist die Steuerung die ISA in einen Generatormodus (Schritt 146), was das Anweisen des Leistungsinverters, die durch den Regenerierungsvorgang der jetzt als Lichtmaschine arbeitenden ISA 24 erzeugten Energie an die Primärbatterie zu lenken, einschließt. Die Steuerung kann je nach Notwendigkeit des Aufladens der Primärbatterie verschiedene Stufen der Energieerzeugung einstellen. Die ISA arbeitet weiter im Generatormodus, bis die Primärbatterie aufgeladen ist (Schritt 148).
Nachdem die Primärbatterie aufgeladen ist, prüft die Steuerung im Schritt 150, ob sich der Verbrennungsmotor im Leerlauf dreht und das Fahrzeug länger als eine vorbestimmte Dauer anhält. Sind beide Bedingungen erfüllt, stellt die Steuerung im Schritt 152 den Verbrennungsmotor zwecks Kraftstoffeinsparung ab, solange das Fahrzeug steht. Andernfalls kehrt die Steuerung zu der zuvor beschriebenen Maßnahme (Schritt 132) zum Verhindern des Abwürgens zurück.
Als Nächstes prüft die Steuerung, ob das Fahrzeug erneut losfahren soll. Zunächst stellt die Steuerung in Schritt 154 fest, ob sich der Zündschlüssel noch in der Anlassstellung befindet. Befindet sich der Zündschlüssel in Anlassstellung, liest die Steuerung die Stellung des Gaspedals und wartet, wie zuvor in Verbindung mit dem Kaltstart des Fahrzeugs beschrieben, bis ein Bediener zum Wiederanlassen des Verbrennungsmotors das Gaspedal drückt (Schritt 118). Wenn sich der Zündschlüssel nicht mehr in Anlassstellung befindet, entlädt die Steuerung die Kondensatoren und schaltet die Steuerungen für das Fahrzeugsystem 156 ab.
Obwohl die Erfindung beschrieben und mit Bezug auf spezielle, veranschaulichende Ausgestaltungen der Erfindung bildlich dargestellt worden ist, ist nicht beabsichtigt, die Erfindung auf die veranschaulichenden Ausgestaltungen zu beschränken. Jede mit dem Fachgebiet vertraute Person wird erkennen, dass Variationen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne dass von der der Erfindung innewohnenden Idee und dem in folgenden Patentansprüchen definierten Geltungsbereich der Erfindung abgewichen wird. Deshalb gelten alle Variationen und Modifikationen, die in den Geltungsbereich der beigefügten Patentansprüche fallen, sowie ihre Äquivalente als in die Erfindung einbezogen.

Claims

1. Ein System zum Verhindern des Abwürgens eines Fahrzeugverbrennungsmotors, umfassend:
eine integrierte Anlasserlichtmaschine, die mit dem Verbrennungsmotor betriebsfähig verbunden ist, wobei die integrierte Anlasserlichtmaschine wahlweise zum Betrieb als Anlassermotor zum Abgeben eines Drehmoments an den Verbrennungsmotor und als Lichtmaschine zum Erzeugen der Elektroenergie in der Lage ist;
mindestens eine Elektroenergiespeichereinrichtung in elektrischer Kommunikation mit der integrierten Anlasserlichtmaschine;
mindestens eine Steuerung in elektrischer Kommunikation mit der integrierten Anlasserlichtmaschine;
mindestens einen betriebsfähig am Verbrennungsmotor angeschlossenen Sensor, der ein die Leistungsfähigkeit des Verbrennungsmotors anzeigendes Signal an die mindestens eine Steuerung sendet,
wobei die Steuerung das Signal mit einer vorbestimmten, auf Abwürgen des Verbrennungsmotors anzeigenden Bedingung vergleicht und die Elektroenergiespeichereinrichtung und die integrierte Anlasserlichtmaschine so steuert, dass ein zum Verhindern des Abwürgens des Verbrennungsmotors ausreichendes Drehmoment an den Verbrennungsmotor abgegeben wird.

2. Das System nach Anspruch 1, wobei das die Leistungsfähigkeit des Verbrennungsmotors anzeigende Signal aus der aus Kurbelwellendrehzahl, Nockenwellendrehzahl und Ausgangsdrehmoment bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

3. Das System nach Anspruch 1, wobei die Elektroenergiespeichereinrichtung aus der aus einer Batterie und einem Kondensator bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

4. Das System nach Anspruch 1, außerdem umfassend:
mindestens einen betriebsfähig am Verbrennungsmotor angeschlossenen Sensor, der ein die Verbrennungsmotorbusspannung anzeigendes Signal sendet,
wobei die Steuerung das die Verbrennungsmotorbusspannung anzeigende Signal mit einem zuvor bestimmten Ladungsschwellenwert vergleicht und die integrierte Anlasserlichtmaschine anweist, eine Elektroenergiespeichereinrichtung aufzuladen.

5. Ein Verfahren zum Verhindern des Abwürgens des Verbrennungsmotors, umfassend:
Messen mindestens eines Verbrennungsmotorparameters, der sich auf die Leistungsfähigkeit des Verbrennungsmotors bezieht;
Erkennen eines Verbrennungsmotorzustands, der bekanntermaßen zum Abwürgen des Verbrennungsmotors führt, durch Vergleich mindestens eines Verbrennungsmotorparameters mit einem vorher festgelegten Wert;
Betreiben einer integrierten Anlasserlichtmaschine durch eine Elektroenergiespeichereinrichtung zum Abgeben eines zusätzlichen Drehmoments an den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs, wenn der Zustand, der zum Abwürgens des Verbrennungsmotors führt, erkannt ist.

6. Das Verfahren nach Anspruch 5, wobei der mindestens eine Verbrennungsmotorparameter aus der aus Kurbelwellendrehzahl, Nockenwellendrehzahl und Ausgangsdrehmoment bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

7. Das Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Elektroenergiespeichereinrichtung aus der aus einer Batterie und einem Kondensator bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

8. Das Verfahren nach Anspruch 5, weiter umfassend:
Messen mindestens eines Ladungsparameters, der sich auf die Leistungsfähigkeit des Verbrennungsmotors bezieht;
Erkennen eines Verbrennungsmotorzustands, der bekanntermaßen das Laden der Elektroenergiespeichereinrichtung erfordert, durch Vergleich des mindestens einen Busspannungsparameters mit einem vorher festgelegten Ladungsschwellenwert;
Antreiben der integrierten Anlasserlichtmaschine zwecks Aufladen der Elektroenergiespeichereinrichtung, wenn der genannte Ladungszustand erkannt ist.