DE19956384C1 - Impulsstartverfahren und Impulsstartvorrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents
Impulsstartverfahren und Impulsstartvorrichtung für eine BrennkraftmaschineInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Impulsstartverfahren für eine Brennkraftmaschine, bei dem während einer Aufziehphase eine Schwungmasse drehangetrieben beschleunigt wird und anschließend während einer Kupplungsphase die drehende Schwungmasse mit einer drehbar gelagerten Welle, vorzugsweise Kurbelwelle, der Brennkraftmaschine zur Drehmomentübertragung gekuppelt wird, das sich dadurch auszeichnet, dass während der Aufziehphase (15) und/oder der Kupplungsphase (21, 22) der Drehzahlverlauf der Schwungmasse (3) ausgewertet wird, dass aus dieser Auswertung abgeleitet wird, ob ein erfolgreicher Start der Brennkraftmaschine (1) möglich ist, und dass - sofern ein erfolgreicher Start nicht erwartet wird - die Brennkraftmaschine (1) über die Welle (2) in eine für einen nachfolgenden zweiten Startversuch günstige Betriebsstellung gebracht wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Impulsstartverfahren für
eine Brennkraftmaschine gemäß Oberbegriff des An
spruchs 1 sowie eine Impulsstartvorrichtung gemäß
Oberbegriff des Anspruchs 12.
Ein Impulsstartverfahren und eine Impulsstartvor
richtung für eine Brennkraftmaschine sind bekannt beispielsweise gemäß der DE 27 48 697 A1.
Bei dem Impulsstartverfahren wird während einer
Aufziehphase eine Schwungmasse drehangetrieben be
schleunigt. Dies erfolgt mittels eines elektrischen
Starters. Dabei ist eine zwischen der Brennkraftma
schine und der Schwungmasse angeordnete Impuls
start-Kupplung geöffnet. Durch den Antrieb der
Schwungmasse wird mechanische Arbeit gespeichert.
Während einer Kupplungsphase, bei der die Impuls
start-Kupplung geschlossen wird, wird durch diese
gespeicherte Arbeit zusammen mit dem Antriebsmoment
des Starters die Brennkraftmaschine angedreht. Vor
teil gegenüber einem konventionellen Start, bei dem
über eine zeitlich relativ lange Phase mit einer
quasistationären Drehzahl die Brennkraftmaschine
angetrieben wird, ist, dass sich beim Impulsstart
ein impulsartiger Drehzahlverlauf mit steil anstei
gender Flanke beim Schließen der Impulsstart-Kupp
lung ergibt, so dass ein sicherer Start der Brenn
kraftmaschine erreicht wird.
Nachteilig bei dem bekannten Impulsstart-Verfahren
beziehungsweise der bekannten Vorrichtung ist, dass
das Startsystem auf hohe Leistung ausgelegt werden
muss. Insbesondere deshalb, weil für jeden Be
triebszustand der Brennkraftmaschine ein sicherer
Start gewährleistet werden muss. Insbesondere bei
zunehmender Kälte wird diese hohe Starterleistung
benötigt, weil die vom Starter aufzubringende
Schleppleistung zu- und die Starterbatterieleistung
abnimmt. Gegenüber dem konventionellen Startsystem
ist diese Problematik beim Impulsstart noch ausge
prägter, weil die von dem elektrischen Starter auf
zubringende Schleppleistung auch mit der Drehzahl
ansteigt. Die Schleppleistung erhöht sich auch
dann, wenn zur Drehmomentübertragung im Antriebs
strang ein Automatikgetriebe vorgesehen ist, so
dass zusätzlich Schleppleistung für den Wandlerein
gang des Getriebes mit aufzubringen ist. Bekannte
Impulsstartverfahren beziehungsweise Impulsstart
vorrichtung sind außerdem hinsichtlich Leistung
derart ausgelegt, dass auch bei ungünstigen Dreh
stellungen der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine
ein sicherer Start erreicht werden soll. Im
schlechtesten Fall kann es beispielsweise notwendig
sein, die Kurbelwelle um 400° zu drehen, um eine
für den Start notwendige Synchronisation der Brenn
kraftmaschine zu erreichen. Bei der Synchronisation
sollen insbesondere Stellungen der Kolben bezie
hungsweise der Ventile ermittelt werden. Entspre
chend diesen Stellungen muss das Einspritzen von
Kraftstoff und die Zündung erfolgen. Außerdem muss
beim Impulsstart darauf geachtet werden, dass
selbst bei ungünstigen Ausgangsbetriebsstellungen
beziehungsweise Umgebungsparameter das enge Zeit
fenster für den Start der Brennkraftmaschine ein
gehalten werden kann. Dieses Zeitfenster ergibt
sich insbesondere daraus, dass beim Schließen der
Impulsstart-Kupplung die Drehzahl der Schwungmasse
sehr schnell abnimmt und damit auch die Drehzahl
der Brennkraftmaschine geringer bleibt, wobei ein
Start der Brennkraftmaschine spätestens dann er
reicht sein muss, wenn die Drehzahl der Brennkraft
maschine unter die Minimaldrehzahl für die Startfä
higkeit abfällt. Da sich bei niedrigen Temperaturen
die Schleppmomente erhöhen, beispielsweise durch
geringere Viskosität der Schmierstoffe, verschmä
lert sich dieses Zeitfenster. Es muss daher zur Si
cherung des Kaltstarts auf eine sehr hohe Start
leistung dimensioniert werden, insbesondere auch
deshalb, weil bei einem Startabbruch die Unkenntnis
über den Gemischzustand des Saugrohrs und der ein
zelnen Zylinder die Chancen für einen erfolgreichen
zweiten Startversuch noch geringer werden. Eine Ab
schätzung der Startleistung für einen 3-Liter-6-Zy
lindermotor mit Automatikgetriebe ergibt beispiels
weise bei einer Umgebungstemperatur von -25°C eine
notwendige Aufziehdrehzahl der Schwungmasse von ca.
1500 1/min bei einem aufzubringenden Schleppmoment
von ca. 35 Nm. Daraus resultiert die mechanische
Leistung des Starters von ca. 5,2 kW und daraus
eine Batterieleistung von ca. 6,6 kW.
Das Impulsstartverfahren mit den Merkmalen des An
spruchs 1 und die Impulsstartvorrichtung mit den
Merkmalen des Anspruchs 12 bieten demgegenüber den
Vorteil, dass eine deutliche Reduzierung der zur
Startabsicherung beim Impulsstart notwendigen
Startleistung möglich ist. Insbesondere dadurch,
dass ein Drehzahlbeobachter während der Aufzieh-
und/oder der Kupplungsphase den Drehzahlverlauf der
Schwungmasse auswertet, kann ermittelt werden, ob
die zur Verfügung stehende, gegenüber dem Stand der
Technik reduzierte Startleistung ausreicht, die
Brennkraftmaschine bei einem ersten Startversuch zu
starten. Ist dies nicht der Fall, wird mittels der
drehbeschleunigten Schwungmasse und/oder der elekt
rischen Startvorrichtung die Brennkraftmaschine zu
mindest noch in eine für einen nachfolgenden zwei
ten Startversuch günstige Betriebsstellung ge
bracht. Insbesondere bei Kaltstartbedingungen hat
sich gezeigt, dass bei einem ersten Andrehen der
Brennkraftmaschine die Schleppleistung für einen
nachfolgenden zweiten Startversuch verringert wer
den kann, da bereits durch das erste Andrehen eine
Schmierung der beweglichen Teile in der Brennkraft
maschine und/oder des angeflanschten Getriebes er
reicht wird. Insbesondere bei Automatikgetrieben
hat sich gezeigt, dass einige wenige Umdrehungen
genügen, um die Schleppleistung am Wandlereingang
zu reduzieren. Somit wird für den zweiten nachfol
genden Startversuch weniger Schleppleistung benö
tigt, so dass auch durch das Einstellen der günsti
gen Betriebsstellung der Brennkraftmaschine für den
zweiten Startversuch eine wesentlich geringere
Startleistung aufgebracht werden muss, wobei den
noch ein sicherer Start erzielt werden kann. Wird
während der Aufziehphase der Drehzahlverlauf der
Schwungmasse ausgewertet, kann auch ermittelt wer
den, ob die Starterbatterie ausreichend Leistung
bereitstellen kann. Lässt sich aus dem Drehzahlver
lauf jedoch ablesen, dass die Schwungmasse nicht
auf die erforderliche Drehzahl gebracht werden
kann, kann vorzeitig die Kupplungsphase eingeleitet
werden, und die Brennkraftmaschine in eine für den
zweiten Startversuch günstige Betriebsstellung ge
bracht werden. Durch das erste Andrehen beim ersten
Startversuch wird auch hier bereits das Schleppmo
ment verringert, so dass der nachfolgende zweite
Startversuch auch mit geringerer Leistung Erfolg
hat.
Das erfindungsgemäße Impulsstartverfahren bezie
hungsweise die Impulsstartvorrichtung bieten außer
dem den Vorteil, dass keine zusätzlichen Hardware
komponenten bereitgestellt werden müssen. Üblicher
weise wird beim Impulsstart einer Brennkraftma
schine die Impulsstart-Kupplung erst dann geschlos
sen, wenn die Schwungmasse eine bestimmte Drehzahl
erreicht hat. Es ist also ohnehin ein Drehzahlsen
sor vorgesehen. Dessen Signal kann selbstverständ
lich auch zur Beurteilung des Drehzahlverlaufs beim
erfindungsgemäßen Verfahren beziehungsweise bei der
erfindungsgemäßen Impulsstartvorrichtung verwendet
werden. Um die günstige Betriebsstellung der Brenn
kraftmaschine einstellen beziehungsweise bereit
stellen zu können, sind auch hier bereits vorhan
dene Geber, insbesondere Drehwinkelgeber, an moder
nen Brennkraftmaschinen vorgesehen, die beispiels
weise die Drehstellung der Kurbel- und/oder Nocken
welle und/oder die Kolbenstellung detektieren kön
nen. Bei modernen Brennkraftmaschinen werden diese
Werte zur Steuerung beziehungsweise Regelung des
Verbrennungsvorganges benötigt. Somit kann auch das
Signal dieser Geber in vorteilhafter Weise beim
erfindungsgemäßen Impulsstartverfahren beziehungs
weise bei der Impulsstartvorrichtung ausgewertet
werden.
Um den Drehzahlverlauf der Schwungmasse beurteilen
zu können, ist während der Aufziehphase vorgesehen,
den Gradient des Drehzahlverlaufs zu beobachten,
wobei bei einem zu geringen Gradient - wie vorste
hend erwähnt - die Kupplungsphase eingeleitet wird,
so dass die Brennkraftmaschine noch in die für den
zweiten Startversuch günstige Betriebsstellung ge
bracht werden kann.
Alternativ oder zusätzlich kann für die Auswertung
beziehungsweise Beurteilung des Drehzahlverlaufs
die Höhe der Drehzahl der Schwungmasse zu festleg
baren Zeitpunkten erfasst werden, wobei auch hier
bei einer zu geringen Drehzahlhöhe bei einem be
stimmten Zeitpunkt die Kupplungsphase eingeleitet
wird.
Wird während der Aufziehphase die Impulsstart-Kupp
lung vorzeitig geschlossen, wird vorzugsweise über
haupt kein Startversuch in dem Sinn unternommen,
dass eine Aktivierung der Zündung beziehungsweise
eine Einspritzung an der Brennkraftmaschine er
folgt. Dadurch wird gewährleistet, dass sich im An
saugkanal der Brennkraftmaschine keine unkontrol
lierten Gemischzustände einstellen.
Wird während der Kupplungsphase ein zu geringer
Gradient der Drehzahlkurve und/oder zu einem be
stimmten Zeitpunkt eine zu geringe Drehzahl der
Schwungmasse ermittelt, wird der Startversuch vor
zeitig abgebrochen, also die Ansteuerung der elekt
rischen Startvorrichtung aufgehoben, jedoch vor
zugsweise erst dann, wenn die Brennkraftmaschine
die für den zweiten Startversuch günstige Betriebs
stellung eingenommen hat. Es kann also vorgesehen
sein, dass auch während der Kupplungsphase die
elektrische Startvorrichtung die Schwungmasse wei
ter antreibt beziehungsweise abbremst, um die
Brennkraftmaschine in einer bestimmten gewünschten
Betriebsstellung anhalten oder in einen gewünschte
Stellung bringen zu können.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese
hen, dass beim Startabbruch zumindest noch die Syn
chronisierung der Brennkraftmaschine erfolgt, wäh
rend der die Kolbenstellung und/oder die Ventil
stellung der Brennkraftmaschine ermittelt wird. Ty
pischerweise genügt eine Drehung der Kurbelwelle um
200°, um die Kolben- und/oder Ventilstellungen der
Brennkraftmaschine ermitteln zu können. In einem
ungünstigen Fall können auch 400° Kurbelwellendre
hung notwendig sein, um die Synchronisation durch
zuführen.
Um die Beurteilung beziehungsweise Auswertung des
Drehzahlverlaufs der Schwungmasse verbessern zu
können, werden vorzugsweise weitere Startparameter
berücksichtigt. Hierzu zählen beispielsweise die
Umgebungstemperatur, die Betriebstemperatur der
Brennkraftmaschine und der Ladezustand der Starter
batterie.
Für einen verbesserten zweiten Startversuch kann
vorgesehen sein, dass zwischen dem ersten und dem
zweiten Startversuch ein Nachladen der Starterbat
terie über die Bordnetzbatterie eines Kraftfahr
zeugs erfolgt. Damit ist es möglich, die von der
elektrischen Startvorrichtung abzugebende Leistung
zu erhöhen.
Um die Brennkraftmaschine in die für den zweiten
Startversuch günstige Betriebsstellung zu bringen,
ist insbesondere vorgesehen, dass das Auspendeln
der Brennkraftmaschine beeinflusst wird. Dies ist
beispielsweise über die elektrische Startvorrich
tung möglich, die die Schwungmasse antreibt. Die
elektrische Startvorrichtung kann also neben ihrer
Antriebsfunktion noch eine Bremsfunktion aufweisen.
Bevorzugt wird daher der elektrische Starter als
sogenannter Starter-Generator ausgebildet, der im
Betrieb der Brennkraftmaschine das Bordnetz des
Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie versorgt.
Für die günstige Betriebsstellung ist insbesondere
vorgesehen, dass zumindest ein Kolben in eine Hub
position gebracht wird, aus der nach einer Kraft
stoffeinbringung in den Brennraum eine Verbrennung
dieses Kraftstoffs erreicht werden kann, also ein
Arbeitshub des Kolbens bereitgestellt werden kann,
so dass eine erste unterstützende Verbrennung in
der Brennkraftmaschine erreicht werden kann, und
zwar vor Abfall der Drehzahl der Brennkraftmaschine
unter die Startgrenzbedingung, die ca. bei 80 1/min
veranschlagt werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich
aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausfüh
rungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnung näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Impulsstart
vorrichtung,
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines Impulsstartver
fahrens,
Fig. 3 einen Drehzahlverlauf einer Brennkraftma
schine bei einem zweiten Startversuch.
Fig. 1 zeigt in einem Blockschaltbild eine Brenn
kraftmaschine 1, die zumindest einen hier nicht
dargestellten Hubkolben mit zugehörigen Ventilen
umfassen kann, wobei der Hubkolben eine Welle, ins
besondere Kurbelwelle 2, der Brennkraftmaschine an
treibt. Zwischen einer drehbar gelagerten Schwung
masse 3 und der Kurbelwelle 2 ist eine an sich be
kannte Impulsstart-Kupplung 4 angeordnet, so dass
die Schwungmasse 3 mit der Kurbelwelle 2 gekuppelt
werden kann. Die Schwungmasse 3 wird von einem
elektrischen Starter 5 drehangetrieben. Zwischen
Schwungmasse 3 und Starter 5 kann ein Starterge
triebe 6 angeordnet sein, das vorzugsweise mehrstu
fig ausgebildet ist. Bei dem Starter 5 handelt es
sich vorzugsweise um einen sogenannten Starter-Ge
nerator. Um ein hier nicht dargestelltes Kraftfahr
zeug anzutreiben, ist ferner eine Drehzahlüberset
zungsmittel 7 vorgesehen, dessen Antriebseingang 8
mit der Kurbelwelle 2 verbindbar ist. Das Dreh
zahlübersetzungsmittel 7 ist vorzugsweise als Au
tomatik-Getriebe ausgebildet. Es kann jedoch auch
ein an sich bekanntes Schalt-Getriebe sein.
Der elektrische Starter 5 wird von einer Starter
steuerung 9 angesteuert. Die Startersteuerung 9
steuert ebenso das Öffnen und das Schließen der Im
pulsstart-Kupplung 4. Signale von in der Brenn
kraftmaschine 1 angeordneten Sensoren, die bei
spielsweise die Drehstellung der Kurbelwelle 2
und/oder einer nicht dargestellten Nockenwelle er
fassen und/oder die Temperatur der Brennkraftma
schine 1, werden von der Startersteuerung 9 er
fasst. Der elektrische Starter 5 und die Starter
steuerung 9 bilden eine Impulsstartvorrichtung 10,
bei der der elektrische Starter 5 die Schwungmasse
3 auf eine vorgebbare Drehzahl n beschleunigt. Er
reicht die Drehzahl n eine für den Start der Brenn
kraftmaschine 1 notwendige Aufziehdrehzahl nsoll
steuert die Startersteuerung 9 die Impulsstart-
Kupplung 4 an, so dass diese geschlossen und die
Kurbelwelle 2 von der Schwungmasse 3 beschleunigt
wird. Die Startersteuerung 9 öffnet die Impuls
start-Kupplung bevor ein neuer Aufziehvorgang, also
ein Beschleunigen der Schwungmasse 3 erfolgen soll.
Während der Aufziehphase der Schwungmasse 3 auf die
Aufziehdrehzahl nsoll überwacht eine vorzugsweise
der Startersteuerung 9 zugeordnete Auswerteschal
tung 11 den Drehzahlverlauf der Schwungmasse 3. Die
Auswerteschaltung 11 kann zu bestimmten vorgebbaren
Zeitpunkten die Höhe der Drehzahl der Schwungmasse
3 ermitteln. Es kann jedoch auch vorgesehen sein,
dass eine Drehzahlkurve über der Zeit ermittelt
wird, wobei dann der Gradient der Kurve zu festleg
baren Zeitpunkten ermittelt werden kann. Vorzugs
weise wird die Drehzahl n der Schwungmasse 3 über
einen in dem Starter 5 angeordneten Drehzahlsensor
12 ermittelt, dessen Messsignal von der Auswerte
schaltung 11 erfasst wird. Über einen Aktivierungs
eingang 13 kann zumindest ein erster Startvorgang
manuell ausgelöst werden.
Anhand von Fig. 2 wird mittels des dargestellten
Flussdiagramms ein Impulsstart der Brennkraftma
schine 1 mit bis zu zwei Aufziehphasen wiedergege
ben. Der Startbeginn 14 wird über den Aktivierungs
eingang 13 ausgelöst. Die Startersteuerung 9 akti
viert den elektrischen Starter 5, der die Schwung
masse 3 während der Aufziehphase 15 antreibt. Wäh
rend der Aufziehphase 15 überwacht die Auswerte
schaltung 11 die Drehzahl n der Schwungmasse 3 da
hingehend, ob die Drehzahl n kleiner als die Auf
ziehdrehzahl nsoll ist. Alternativ oder zusätzlich
wird ermittelt, ob der Gradient g der Drehzahlkurve
größer als ein vorgebbarer minimaler Gradient gmin
ist. Sind diese beiden im Entscheidungsschritt 16
aufgeführten Bedingungen erfüllt, wird in der Star
tersteuerung 9 entschieden, dass die Aufziehphase
fortgesetzt werden soll, wie dies durch den Verfah
rensschritt 17 angedeutet ist.
Wird über den Drehzahlsensor 12 ermittelt, dass die
Drehzahl n größer oder gleich der Aufziehdrehzahl
ist (Schritt 18), wird die Aufziehphase beendet und
die Impulsstart-Kupplung 4 geschlossen, was durch
den Verfahrensschritt 19 wiedergegeben ist. Die
Auswerteschaltung 11 ermittelt auch, ob der Gra
dient g der Drehzahlkurve geringer ist als der vor
gebbare minimale Gradient gmin. Ist außerdem die
Drehzahl n geringer als die Solldrehzahl nsoll
(Schritt 20), wird die Impulsstart-Kupplung 4 eben
falls geschlossen, also zum Verfahrensschritt 19
übergegangen. An den Verfahrensschritt 19 schließt
sich die erste Kupplungsphase 21 an, bei der die
Synchronisation an der Brennkraftmaschine 1 durch
geführt wird. Während der Synchronisation werden
die Stellungen der Kolben und der Ventile der
Brennkraftmaschine 1 ermittelt. Bei der nachfolgen
den zweiten Kupplungsphase 22 ist die Synchronisa
tion erreicht beziehungsweise beendet. Während der
zweiten Kupplungsphase 22 wird durch Extrapolation
der von der Auswerteschaltung 11 erfassten Dreh
zahlkurve, gegebenenfalls unter Einbeziehung des
Gradienten g, abgeschätzt, ob mindestens ein Ver
brennungsvorgang oberhalb der Startfähigkeitsgrenze
(Minimaldrehzahl, bei der ein Start erwartet werden
kann) der Brennkraftmaschine 1 möglich ist. In
diesem Verfahrensschritt 23 wird abgeschätzt, ob
die Drehzahl n größer oder gleich einer Minimal
drehzahl nkmin ist, die eine Minimaldrehzahl während
der Kupplungsphase darstellt. Außerdem kann der
Gradient g mit einem Grenzwert für den Gradient
gkmin der Drehzahlkurve während der Kupplungsphase
verglichen werden. Ist die Drehzahl n beziehungs
weise der Gradient g größer als die Vergleichswerte
nkmin beziehungsweise gkmin, wird der Start im
Verfahrensschritt 24 fortgeführt. Ist die Drehzahl
zu gering beziehungsweise der Drehzahlabfall
(Gradient) zu groß, weist also die Drehzahlkurve
n(t) große negative Steigung auf, wird der erste
Startversuch im Verfahrensschritt 25 abgebrochen.
Beim Auspendeln der Brennkraftmaschine wird die
Kurbelwelle 2 vorzugsweise bei einer Drehstellung
angehalten, die einer für einen zweiten Startver
such günstige Betriebsstellung der Brennkraftma
schine 1 entspricht. Bei der günstigen Betriebs
stellung ist vorzugsweise vorgesehen, dass zumin
dest ein Kolben der Brennkraftmaschine 1 eine Stel
lung derart aufweist, dass in seinem zugeordneten
Zylinder unmittelbar nachfolgend ein Verbren
nungsvorgang eingeleitet beziehungsweise gestartet
werden kann. Ist die Brennkraftmaschine 1 zum
Stillstand gekommen, wird die Impulsstart-Kupplung
4 während des Verfahrensschritts 25 geöffnet.
Nachfolgend kann ein zweiter Startversuch
(Verfahrensschritt 26) eingeleitet werden, also
eine neue Aufziehphase 15 beginnen. Da die Brenn
kraftmaschine 1 für den zweiten Start in einer
günstigen Betriebsstellung ist, kann unmittelbar
vor Beendigung der zweiten Aufziehphase 15 und vor
Beginn der zweiten Kupplungsphase 22 Kraftstoff in
einen Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt
werden, so dass während der zweiten Kupplungsphase
22 ein sicherer Start herbeigeführt wird. Beim
zweiten Startversuch kann auf den Verfahrensschritt
21, also die Synchronisation der Brennkraftmaschine
gegebenenfalls verzichtet werden. Es ist auch vor
gesehen, dass nach dem Abbruch des ersten Starts
während des Verfahrensschritts 25 keine Kraft
stoffeinspritzung und/oder Zündung erfolgt.
Wird während des ersten Startversuchs im Verfah
rensschritt 20 ermittelt, dass der Gradient g be
ziehungsweise die Drehzahl n zu gering ist, kann
vorgesehen sein, dass die Kurbelwelle 2 der Brenn
kraftmaschine 1 noch über eine bestimmte vorgebbare
Zeit weiter drehangetrieben wird, wobei auch eine
entsprechende Drehzahl beibehalten wird, die sich
beispielsweise aus der Starterdrehzahl unter Last
ergibt. Dadurch wird insbesondere beim Kaltstart
gewährleistet, dass die beweglichen Teile in der
Brennkraftmaschine und in dem Drehzahlübersetzungs
mittel 7 geschmiert werden, wodurch insgesamt eine
Reduzierung der Schleppleistung eintritt, die der
elektrische Starter aufbringen muss. Dadurch ist
während dem zweiten Startvorgang der Reibungsver
lust in der Brennkraftmaschine 1 und dem Drehzahl
übersetzungsmittel 7 reduziert, so dass sowohl die
Aufziehdrehzahl als auch die Drehzahl der Brenn
kraftmaschine bei geschlossener Impulsstart-Kupp
lung erhöht wird, wodurch die Startsicherheit ge
steigert wird.
In Fig. 3 sind zwei Drehzahlkurven der Schwung
masse 3 über der Zeit t während eines zweiten
Startversuchs wiedergegeben. Die obere Kurve des
Drehzahlverlaufs wurde während des zweiten Start
vorgangs ermittelt, wobei beim Startabbruch die
Brennkraftmaschine 1 beziehungsweise deren Kurbel
welle 2 noch so lange angetrieben wurde, bis eine
Reduzierung der Reibungsverluste eintrat. Bei der
unteren Drehzahlkurve wurde diese Zusatzmaßnahme
nicht durchgeführt.
Im folgenden wird der Verlauf der Kurven näher be
schrieben: Bis zum Zeitpunkt t1 findet die Aufzieh
phase 15 der Schwungmasse 3 statt. Zum Zeitpunkt t1
wird dann die erste Kupplungsphase 21 eingeleitet,
bei der die Impulsstart-Kupplung 4 geschlossen
wird. Aus den Kurven ist ersichtlich, dass beim
Schließen der Impulsstart-Kupplung zum Zeitpunkt t1
die Drehzahl der Kurbelwelle 2 bis zum Zeitpunkt t2
beziehungsweise t2' zunimmt und die Drehzahl der
Schwungmasse abnimmt. Zum Zeitpunkt t2 beziehungs
weise t2' liegt dann zwischen kurbelwellenseitigem
Kupplungsteil und schwungmassenseitigem Kupplungs
teil kein Schlupf vor, so dass also die Impuls
start-Kupplung 4 vollständig geschlossen ist. Da
durch, dass die Schwungmasse 3 ihre Rotationsener
gie an die Brennkraftmaschine abgegeben hat, fällt
die Drehzahl n der Schwungmasse 3 und damit auch
die der Kurbelwelle 2. Zu Beginn dieses abfallenden
Drehzahlkurvenabschnitts wird während des zweiten
Starts zum Zeitpunkt t3 (untere Drehzahlkurve) be
ziehungsweise t3' (obere Drehzahlkurve) die erste
unterstützende Verbrennung möglich. Es zeigt sich
also, dass die erste unterstützende Verbrennung zum
Zeitpunkt t3 beziehungsweise t3' noch vor Erreichen
der Minimaldrehzahl nmin der Brennkraftmaschine 1
aktiviert werden kann, wobei während dem Zeitraum
t0 bis t1 die Voreinspritzung des Kraftstoffs in
den Zylinder der Brennkraftmaschine möglich ist. Es
zeigt sich also, dass in beiden Fällen ein ausrei
chender Sicherheitsabstand zwischen der ersten un
terstützenden Verbrennung und der Minimaldrehzahl
nmin vorliegt, so dass also die Brennkraftmaschine 1
zumindest während des zweiten Startversuchs sicher
gestartet werden kann.
Claims (12)
1. Impulsstartverfahren für eine Brennkraftma
schine, bei dem während einer Aufziehphase eine
Schwungmasse drehangetrieben beschleunigt wird und
anschließend während einer Kupplungsphase die dre
hende Schwungmasse mit einer drehbar gelagerten
Welle, vorzugsweise Kurbelwelle, der Brennkraftma
schine zur Drehmomentübertragung gekuppelt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass während der Aufzieh
phase (15) und/oder der Kupplungsphase (21, 22) der
Drehzahlverlauf der Schwungmasse (3) ausgewertet
wird, dass aus dieser Auswertung abgeleitet wird,
ob ein erfolgreicher Start der Brennkraftmaschine
(1) möglich ist, und dass - sofern ein erfolgreicher
Start nicht erwartet wird - die Brennkraftmaschine
(1) über die Welle (2) in eine für einen nachfol
genden zweiten Startversuch günstige Betriebsstel
lung gebracht wird.
2. Impulsstartverfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass während der Aufziehphase (15)
für die Auswertung der Gradient (g) des Drehzahl
verlaufs (n(t)) der Schwungmasse (3) verwendet wird
und dass bei zu geringem Gradient (g) die Kupp
lungsphase (21, 22) eingeleitet wird.
3. Impulsstartverfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass während der Aufziehphase (15)
für die Auswertung die Höhe der Drehzahl (n) der
Schwungmasse (3) zu festlegbaren Zeitpunkten (t)
erfasst wird und dass bei einer zu geringen Dreh
zahlhöhe bei einem bestimmten Zeitpunkt die Kupp
lungsphase (21, 22) eingeleitet wird.
4. Impulsstartverfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass während der Kupplungsphase für
die Auswertung der Gradient (g) des Drehzahlver
laufs (n(t)) der Schwungmasse (3) verwendet wird
und dass bei zu negativem Gradient (g) der Start
versuch abgebrochen und die Brennkraftmaschine (1)
in die für den zweiten Startversuch günstige Be
triebsstellung gebracht wird.
5. Impulsstartverfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass während der Kupplungsphase für
die Auswertung die Höhe der Drehzahl (n) der
Schwungmasse (3) zu festlegbaren Zeitpunkten (t)
erfasst wird und dass bei einer zu geringen Dreh
zahlhöhe bei einem bestimmten Zeitpunkt (t) der
Start abgebrochen und die Brennkraftmaschine (1) in
die für den zweiten Startversuch günstige Betriebs
stellung gebracht wird.
6. Impulsstartverfahren nach einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim
Startabbruch zumindest noch die Synchronisierung
der Brennkraftmaschine (1) erfolgt, während der die
Kolbenstellung und/oder Ventilstellung ermittelt
wird.
7. Impulsstartverfahren nach einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der
Auswertung des Drehzahlverlaufs (n(t)) weitere
Startparameter, vorzugsweise die Umgebungstempera
tur, die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine
und/oder der Ladezustand einer Starterbatterie be
rücksichtigt werden.
8. Impulsstartverfahren nach einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während
die Brennkraftmaschine (1) in die für den zweiten
Startversuch günstige Betriebsstellung gebracht
wird keine Kraftstoffeinspritzung und/oder Zündung
erfolgt.
9. Impulsstartverfahren nach einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - sofern
ein erfolgreicher erster Start nicht erwartet wird -
die Welle (2) der Brennkraftmaschine (1) über einen
festlegbaren Zeitraum mit vorgebbarer Drehzahl (n)
angetrieben wird, bevor sie in die günstige Be
triebsstellung gebracht wird.
10. Impulsstartverfahren nach einem der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwi
schen dem ersten und zweiten Startversuch ein Nach
laden der Starterbatterie über die Bordnetzbatterie
eines Kraftfahrzeugs erfolgt.
11. Impulsstartverfahren nach einem der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
durch Beeinflussen des Auspendelns der Brennkraft
maschine (1) nach dem Startabbruch diese in die
günstige Betriebsstellung gebracht wird.
12. Impulsstartvorrichtung für eine Brennkraftma
schine, mit einem elektrischen Starter (5), der
eine drehbar gelagerte Schwungmasse (3) antreibt,
einer Startersteuerung (9), die den Starter (5) und
eine Impulsstart-Kupplung (4) steuert, insbesondere
zur Durchführung eines Impulsstartverfahrens nach
einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch
eine Auswerteschaltung (11), die die Drehzahl (n)
der Schwungmasse (3) zu bestimmten Zeitpunkten
und/oder den Gradient (g) der Drehzahlkurve (n(t))
über der Zeit (t) auswertet und beurteilt, ob ein
erfolgreicher Start der Brennkraftmaschine (1) mög
lich ist.
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