DE4412438C1

DE4412438C1 - Verfahren zum automatischen Abstellen und Anlassen eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE4412438C1
Application number: DE4412438A
Authority: DE
Inventors: Hans-Christian Dr Ing Pflug; Jochen Dipl Ing Horwarth
Original assignee: Daimler Benz AG; Mercedes Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1994-04-12
Filing date: 1994-04-12
Publication date: 1995-11-16
Anticipated expiration: 2014-04-13

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Abstellen und Anlassen eines Verbrennungsmotors gemäß Patentanspruch 1.

Aus der DE 33 20 401 C2 ist bereits ein Verfahren bekannt, in dem durch verschiedene Sensoren die Betriebsbedingun gen eines Kraftfahrzeuges ermittelt werden und der Verbrennungs motor in Abhängigkeit der erfaßten Betriebsbedingungen automa tisch zum Stillstand gebracht und wieder angelassen wird. Unter anderem werden Sensoren zur Erfassung der Kupplungsbetätigung, der Motor temperatur, der Getriebeneutralstellung und der Fahrgeschwindig keit verwendet, deren Signale als Eingangsgrößen für einen Mikro rechner dienen, der zudem mit einem manuellen Steuerschalter und einem Positionssensor für den Aktivierungszustand einer Anreiche rungsvorrichtung des Kraftstoff-Luft-Gemisches verbunden ist. Da mit der Motor abgestellt wird, muß bei eingerückter (nicht durch getretener) Kupplung die Motordrehzahl und die Fahrgeschwindig keit unterhalb eines vorgegebenen Wertes und die Motortemperatur zwischen zwei vorgegebenen Werten liegen. Zum Wiederanlassen des abgestellten Motors muß die Motorkupplung ausgerückt sein und die Motordrehzahl unterhalb eines Wertes von 30 U/min liegen. Die Einrichtung besitzt ferner einen Detektor, der bei Getriebeleer laufstellung ein entsprechendes Signal an eine elektronische Steuereinheit zur Aktivierung einer Kraftstoff-Unterbrechervor richtung gibt.

Zum allgemeinen technischen Hintergrund wird noch auf die Druck schriften DE 32 20 112 C2, DE 33 17 596 A1, DE 37 39 520 C2 und US 39 49 236 verwiesen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren anzugeben, mit dem eine möglichst hohe Reduzierung der Motor-Leerlaufzeiten bei gleichbleibend guten Handhabungseigen schaften des Kraftfahrzeuges auf einfache Weise erzielbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die neuen technischen Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß durch die Reduzierung der Motor-Leerlaufzeiten eine erhebliche Verringerung von Abgas- und Lärmemissionen erreicht wird und zudem eine signifikante Einsparung von Kraftstoff erzielbar ist.

In der Zeichnung ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie zeigt ein Ablaufschema einer einfachen Variante des Verfahrens zum automatischen Ab stellen und Anlassen eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahr zeuges mittels einer Motor-Start-Stop-Einrichtung, die nach ei nem durch Betätigen des Startschlüssels erfolgtem Erststart (bzw. einem Start, nachdem der Startschlüssel in Nullstellung war) des Verbren nungsmotors aktivierbar ist. Die Motor-Start-Stop-Einrichtung, im folgenden MSS-System genannt, ist beispielsweise ein Zusatz system für ein konventionelles Fahrzeug mit einem Verbrennungs motor, pedalbetätigter Kupplung und Schaltgetriebe. Der normale Fahrbetrieb unterscheidet sich nicht von dem eines Fahrzeuges ohne MSS-System, da dieses lediglich im Stillstand des Fahrzeu ges aktiv ist. Das MSS-System ist über einen Schalter an- und abschaltbar. Desweiteren schaltet es sich bei Erkennung eines Fehlers im System nach Ausgabe einer Fehlermeldung selbsttätig ab (Abfrage "MSS ok ?" gemäß Fig. 1a und 1b).

Das MSS-System umfaßt zwei Sensoren zur Erfassung einer Kupplungsbetätigung (Signale K₁, K₂), einen Motortemperatursen sor (Signal T_mot), einen Außentemperatursensor (Signal T_∞), ei nen Sensor zur Erfassung der Motordrehzahl (Signal n), einen Sensor zur Erfassung der Getriebeneutralstellung (Signal G) und einen Sensor zur Erfassung der Fahrgeschwindigkeit (Signal v) des Kraftfahrzeuges. Das Signal K₁ der Kupplung stellt das An tippen der Kupplung fest und das Signal K₂ das Durchdrücken der Kupplung so weit, daß die Kraftübertragung zwischen Motor und Ge triebe unterbrochen ist. Jeder der Sensoren übermittelt ein Si gnal (K₁, K₂, T_mot, T_∞, G, n, v), das dem von ihm erfaßten Wert entspricht, über Leitungen an eine nicht dargestellte elektroni sche Steuereinheit, die mit einer elektrisch steuerbaren Kraft stoff-Unterbrechungseinrichtung und einem elektrischen Stromkreis eines An lasserrelais nebst Anlasser verbunden ist.

Im folgenden sind die im unten beschriebenen Ablaufschema ver wendeten Abkürzungen mit ihrer jeweiligen Bedeutung und einigen möglichen Werten aufgeführt.

Zur Veranschaulichung der Erfindung wird das Verfahren anhand des Ablaufschemas gemäß der Zeichnung beschrieben.

Nach dem erstmaligen Start des Motors mittels Startschlüssel-Betätigung wird eine Erststartkennung ES = 1 gesetzt, und es werden über ei ne Signalleseroutine die Signale K₁, K₂, n, T_mot, T_∞, G, v gele sen sowie das MSS-System überprüft. Falls kein Fehler im MSS-Sy stem auftritt, wird in einem ersten Verfahrensschritt (siehe Fig. 1a) der laufende Motor über die elektronische Steuereinheit und die Kraftstoff-Unterbrechungseinrichtung dann abgestellt (Motor- Stop), wenn über die Dauer einer vorgegebenen, relativ kurzen Zeit t (hier t = 3 s, gemäß Abfragebedingung "t < 3 s" in Fig. 1a) mindestens folgende vier Bedingungen (Abstellbedingungen) gleichzeitig erfüllt sind:

1. Die Fahrgeschwindigkeit v ist null oder kleiner als eine vorgebbare Grenzgeschwindigkeit v_g in einem Geschwindigkeitsbe reich zwischen 0 und 5 km/h, wobei vornehmlich bei vollständigem Fahrzeugstillstand (v = 0) oder bei nur noch sehr kleinen Fahr zeugbewegungen (z. B. v < v_g mit v_g = 0,5 km/h) abgestellt wird. Im gezeigten Beispiel gilt als Abstellbedingung v = 0 (siehe Fig. 1a);
2. Die Motortemperatur T_mot liegt in einem Temperaturbereich zwischen einer unteren Temperatur T_u, die in der Nähe des be triebswarmen Motorzustandes (z. B. 50-60°C) liegt, und einer oberen Temperatur T₀, die der maximal zulässigen Motortemperatur (ca. 95-105°C) entspricht;
3. Die Kupplung ist nicht betätigt (K₁ << 1: Kupplung weder an getippt noch durchgedrückt);
4. Die Motordrehzahl n ist kleiner als eine vorgegebene Grenz drehzahl n_g, die größer als die Leerlaufdrehzahl oder eine vor gegebene Drehzahl im Bereich von 700-1200 U/min ist.

Desweiteren wird der Motor nur dann abgestellt, wenn nach dem Erststart (ES = 1) die Abstellbedingungen mindestens 30 Sekunden lang erfüllt sind (Abfragebedingung "t < 30 s" gemäß Fig. 1a).

In dem gezeigten Beispiel wird auch noch die Außentemperatur T_∞ abgefragt. Liegt diese unterhalb einer vorgebbaren und von der Fahrzeugkonfiguration (z. B. Anordnung der Starterbatterie außen am Fahrzeug oder im Fahrzeuginneren) abhängigen Grenztemperatur T_g (z. B. -5°C), wird der Motor nicht abgestellt, da sich ein oftmaliges Starten des Motors bei niederen Außentemperaturen nachteilig auf die Ladebilanz der Starterbatterie auswirkt. Bei T_∞ T_g erfolgt somit ein Rücksprung vor die Signalleseroutine.

Bleibt die Kupplung betätigt (K₁ = 1) und/oder die Motordrehzahl über der vorgegebenen Grenzdrehzahl (n < n_g mit n_g z. B. 1000 l/min), dann wird nach t = 4 Sekunden eine Kontrolleuchte eingeschal tet, und es erfolgt ein Rücksprung unmittelbar vor die Signalle seroutine gemäß Fig. 1a. Die blinkende Kontrolleuchte ist eine Aufforderung für den Fahrer, die Verkehrssituation neu zu beur teilen und ggf. die Abstellbedingungen herbeizuführen.

Wenn v < 0 (bzw. v < v_g) erkannt wurde und/oder wenn die Bedin gung T₀ < T_mot < T_u nicht erfüllt ist, dann wird abgefragt, ob die Geschwindigkeit v größer als ein vorgegebener, relativ niederer Wert (hier z. B. v = 10 km/h) ist. Falls ja, so wird die Erststart kennung zurückgesetzt (ES = 0) und an die Signalleseroutine ge mäß Fig. 1a zurückgesprungen. Falls v kleiner als der vorgege bene Wert ist, so bleibt ES = 1 gesetzt, so daß die Abstellbedingun gen weiterhin 30 Sekunden lang erfüllt sein müssen, bevor im Ab laufschema in Richtung "Motor-Stop" verzweigt wird.

Ist ein Abstellversuch erfolglos, weil z. B. noch nicht genügend Druckluft für ein Abstellventil oder einen Abstellzylinder zur Verfügung steht, dann wird periodisch nach einigen Sekunden ein neuer Abstellversuch unternommen, solange die oben genannten Abstell bedingungen vorliegen. Dies wird in Fig. 1b mittels t < t_w1 ab gefragt. Falls diese Bedingung erfüllt ist, also eine vorgege bene Zeitdauer (z. B. t_w1 = 4 s) für das Erreichen des vollstän digen Motorstillstandes (n = 0) überschritten ist, dann wird ein er folgloser Abstellversuch erkannt und an die Stelle A (gemäß Fig. 1a) verzweigt. Der Motor läuft dann weiter, und es wird bei Vor liegen der Abstellbedingungen ein erneuter Motor-Stop-Versuch unternommen.

In einem zweiten Verfahrensschritt (siehe Fig. 1b) wird der zu vor automatisch abgestellte Motor von dem über die elektronische Steuereinheit angesteuerten Anlasser dann wieder angelassen (Signal der Anlasser-Funktion: AL = 1), wenn die Motordrehzahl n = 0 ist und gleichzeitig mindestens eine der folgenden Bedingungen (Motorstart-Bedingungen) erfüllt ist:

- es ist kein Getriebegang eingelegt und das Kupplungspedal wird ange tippt (G = 1, K₁ = 1),
- ein Getriebegang ist eingelegt und die Kupplung ist soweit durchge drückt, daß die Kraftübertragung zwischen Motor und Getriebe unterbrochen ist (G = 0, K₂ = 1),
- es ist kein Getriebegang eingelegt und das Fahrzeug rollt (G = 1, v < 0),
- es ist kein Getriebegang eingelegt und die Motortemperatur T_mot steigt über eine vorgegebene, maximal zulässige Temperatur T₀ (G = 1, T_mot < T₀).

Die Bedingung v < 0 ist sowohl beim Vorwärts- als auch bei Rück wärtsrollen des Fahrzeuges erfüllt, da das Geschwindigkeitssi gnal v am Tachographen abgegriffen wird und auch bei Rückwärts fahrt größer Null ist.

Die Abfrageprozedur beim automatischen (Wieder)-Anlassen des Mo tors ist in Fig. 1b durch die Punkte α, β, γ, δ und ε angedeutet. Während des automatischen Startvorganges wird die Regulierstange der Einspritzpumpe auf Leerlaufmenge zurückgenommen. Somit er folgt der eigentliche Startvorgang immer optimal. Wenn eine der oben genannte Motorstart-Bedingungen erfüllt ist, dann wird im Punkt α in die automatische Motorstart-Routine verzweigt. Es werden zunächst die Signalwerte K₁, K₂, n und G gelesen. Dann wird ab gefragt, ob die Selbstlaufdrehzahl n_s des Motors (ca. 300 l/min) bereits erreicht ist. Falls ja, wird der Anlasser ausgeschaltet und die Startmengenbegrenzung aufgehoben (AL = 0, SB = 0), und es wird im Ablaufschema an Punkt A (siehe Fig. 1a, unmittelbar nach ES = 1) verzweigt und der Motor reagiert sofort auf Gaspedalbe tätigungen. Falls n < n₅ ist (Motor läuft noch nicht von selbst), dann werden der Anlasser und die Startmengenbegrenzung einge schaltet (AL = 1, SB = 1) und die Dauer des Startversuchs abge fragt (Punkte γ und δ).

Die Dauer eines Startversuches ist begrenzt (t = 5 s), und ein erfolgloser Startversuch wird nach einer Wartezeit t_w2 von 3 Sekunden wiederholt (Rücksprung unmittelbar nach Punkt B von Fig. 1b). Während der Anlasser in Funktion ist, wird die Ab frageprozedur α - β - γ - δ - ε so lange durchlaufen, bis eine der Ausstiegsbedingungen erfüllt ist: entweder ist n < n_s (Motor ist angesprungen), t < 5 Sekunden (Startversuch erfolglos) oder (gemäß Punkt ε) G = 0 mit gleichzeitig K₂ = 0. Der letzte Fall bedeutet, daß bei eingelegtem Getriebegang in den Startvorgang hinein eingekuppelt wurde - somit "Abwürgen" des Motors eintritt. Wird dies (G = 0 und gleichzeitig K₂ = 0) erkannt, dann wird der Startvorgang sofort abgebrochen und ebenfalls unmittelbar nach Punkt B von Fig. 1b verzweigt. Bleibt der Motor stehen, dann wird bei erneutem Vorliegen der Startbedingungen neu gestartet. Wird der Motor beim oben ge nannten Vorgang nicht abgewürgt, dann wird dies erkannt und kein neuer Startversuch unternommen.

Beim Abstellen des Motors mittels Motorbremsventil erfolgt bei Vorliegen der Motorstart-Bedingungen ein automatischer Motor start, da der Startschlüssel dabei nicht in die Nullstellung gedreht wurde.

Das MSS-System besitzt eine Sicherheitsfunktion, die laufend den Systemzustand überprüft. Im Fehlerfall wird das System stillge legt, wobei entweder eine Fehlerspeicherung vorgesehen werden kann, also das System so lange abgeschaltet bleibt, bis der Fehler beho ben ist, oder ein System ohne Fehlerspeicherung verwendet wird, das bei einer Wiederinbetriebnahme mittels Schalter oder nach einem erneuten Erststart wieder so lange in Betrieb ist, bis der Fehler (wieder) erkannt wird.

Nach einem Motorstop mittels Schlüsseldrehung schaltet das MSS- System ab. Es ist erst dann wieder automatisch aktivierbar, wenn ein Motorstart mittels Startschlüssel-Betätigung erfolgt ist.

Claims

1. Verfahren zum automatischen Abstellen und Anlassen eines Ver brennungsmotors eines Kraftfahrzeuges mittels einer Motor-Start- Stop-Einrichtung, die nach einem durch Betätigen des Startschlüssels erfolgtem Erststart des Verbrennungsmotors aktivierbar ist und die zwei Sensoren zur Erfassung einer Kupplungsbetätigung, einen Tempera tursensor zur Erfassung der Motortemperatur, einen Sensor zur Er fassung der Getriebeneutralstellung und einen Sensor zur Erfas sung der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges aufweist, wo bei jeder der Sensoren ein dem erfaßten Wert entsprechendes Si gnal (K₁, K₂, n, T_mot, G, v) über Leitungen an eine elektronische Steuereinheit übermittelt und diese mit einer elektrisch steuer baren Kraftstoff-Unterbrechungseinrichtung und dem elektrischen Stromkreis ei nes Anlasserrelais nebst Anlasser verbunden ist,
wobei in einem ersten Verfahrensschritt der laufende Motor über die elektronische Steuereinheit und die Kraftstoff-Unterbre chungseinrichtung dann abgestellt wird, wenn während einer vorgegebe nen Zeitdauer folgende Abstellbedingungen gleichzeitig erfüllt sind:

- die Fahrgeschwindigkeit (v) ist null oder kleiner als eine vorgebbare Grenzgeschwindigkeit (v_g) in einem Geschwindigkeits bereich zwischen 0 und 5 km/h,
- die Motortemperatur (T_mot) liegt zwischen 50°C und einer maxi mal zulässigen Temperatur (T₀),
- die Kupplung ist nicht betätigt, und
- die Motordrehzahl (n) ist kleiner als eine vorgegebene Grenz drehzahl (n_g),

und wobei in einem zweiten Verfahrensschritt der zuvor abgestellte Mo tor von dem über die elektronische Steuereinheit angesteuerten Anlasser dann wieder angelassen wird, wenn die Motordrehzahl (n) null ist und gleichzeitig mindestens eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist:

- es ist kein Getriebegang eingelegt und das Kupplungspedal wird ange tippt,
- es ist kein Getriebegang eingelegt, und die Motortemperatur (T_mot) steigt über eine vorgegebene, maximal zulässige Temperatur (T₀).

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als zusätzliche Abstellbe dingung die Außentemperatur (T_∞) oberhalb einer vorgebbaren Grenztemperatur (T_g) liegen muß.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein Wiederanlassen des Motors dann möglich ist, wenn kein Getriebegang eingelegt ist und das Fahrzeug rollt.