EP2150697A1 - Verfahren zum positionieren einer kurbelwelle einer abgeschalteten brennkraftmaschine eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren zum positionieren einer kurbelwelle einer abgeschalteten brennkraftmaschine eines kraftfahrzeugs

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EP2150697A1
EP2150697A1 EP08717250A EP08717250A EP2150697A1 EP 2150697 A1 EP2150697 A1 EP 2150697A1 EP 08717250 A EP08717250 A EP 08717250A EP 08717250 A EP08717250 A EP 08717250A EP 2150697 A1 EP2150697 A1 EP 2150697A1
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EP
European Patent Office
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crankshaft
starter motor
internal combustion
combustion engine
determined
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EP08717250A
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English (en)
French (fr)
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EP2150697B1 (de
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Jie Ge
Jan Lichtermann
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP2150697B1 publication Critical patent/EP2150697B1/de
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    • F02N2019/008—Aiding engine start by starting from a predetermined position, e.g. pre-positioning or reverse rotation the engine being stopped in a particular position

Definitions

  • the invention relates to a method for positioning a crankshaft of a disconnected internal combustion engine of a motor vehicle, wherein the crankshaft is rotated by means of a freewheel having, electric starter motor in a desired target position for the subsequent start of the internal combustion engine.
  • starter motors For starting internal combustion engine starter motors are generally used, which engage a so-called starter pinion for engagement with a ring gear of the crankshaft and rotate the crankshaft on the thus created sprocket gear engagement with the engine stationary.
  • the crankshaft is set in a rotational movement before a first ignition takes place. After switching off the internal combustion engine, the crankshaft comes to a standstill in a stable angular position.
  • this rotational position may be unfavorable for a subsequent start of the engine, for example, if none of the stored in the cylinders of the engine piston are in a favorable position for ignition.
  • crankshaft can be acted upon by a positive or negative torque.
  • the negative torque can result in the crankshaft overtaking the starter motor. This in turn can lead to the desired target position being crossed over.
  • the invention provides that at least one characteristic and / or characteristic values of a relationship between a traversed crankshaft rotational travel and a rotational angular position at a normalized pulse duration of the starter motor for a defined operating case is determined, that the current rotational angular position of the crankshaft is determined and that the electric starter motor Depending on the determined rotational angular position and the target position of the crankshaft and the characteristic / characteristic values is acted upon with at least one estimated pulse current duration.
  • At least one characteristic curve and / or characteristic values are first determined which determine the relationship between the traversed crankshaft rotational travel and a rotational angular position from which the rotational path of the crankshaft is traveled at a normalized pulse current duration applied to the starter motor , determined for a defined operating case.
  • it is thus determined for a defined operating case how far the crankshaft moves or rotates from a specific rotational angle position in the case of a standardized pulse current duration.
  • the relationships described are determined for a large number of rotational angle positions of the crankshaft, in particular rotational angle positions in the region of stable positions of the crankshaft being taken into account.
  • the characteristic curve and / or the characteristic values are preferably determined once in advance, the characteristic curve and / or the characteristic values advantageously being stored in a non-volatile memory of a control device controlling the starter motor, so that they can be called up at any time.
  • the current rotational angular position of the crankshaft is first determined when the internal combustion engine is switched off or stationary. This can be done easily by means of a common sensor R. 318852 3
  • the signal of an existing, corresponding sensor of the internal combustion engine can be used.
  • the necessary turning path for reaching the target position, in particular the nearest target position is determined.
  • the electric starter motor is subjected to at least one estimated pulse current duration to reach the target position as a function of the determined values.
  • the starter motor is therefore subjected to a pulse current duration, which is dependent on the determined current rotational position and the (nearest) target position and the "known", previously determined behavior (characteristic / characteristic values) of the crankshaft, in particular by means of the characteristic / characteristic values, the pulse current duration
  • the estimation is advantageously carried out as a function of at least one further parameter
  • crankshaft taken into account.
  • the required pulse current duration for the starter motor can also be estimated in a simple manner, and the crankshaft can be moved to the desired target position.
  • the desired target position is located in a stable region of the crankshaft.
  • the pulse current duration is estimated such that the electric starter motor must be subjected to at least one further pulse current duration for reaching the target position. So that the desired target position is not overrun, the pulse current duration is thus estimated to be "conservative.” This means that the
  • Pulse current duration is distributed according to the measure that the desired target position is usually reached only after a second current pulse. As a result, a quick setting of the desired target position is realized in a simple manner.
  • Characteristic curve / characteristic values the further (second) pulse current duration is estimated.
  • the method described above is repeated, taking into account the new rotational angular position in the estimation of the further (second) pulse current duration becomes.
  • the electric starter motor is subjected to a maximum of three current pulse durations or three current pulses for reaching the target position.
  • the approach of the crankshaft to the target position is thus limited to a maximum of three steps, so that a rapid adjustment of the crankshaft.
  • the target position or the target region is usually already reached after the second pulse current.
  • a tolerance range is defined around the target position in which the crankshaft can be located for an optimal quick start of the internal combustion engine.
  • a target range is specified, in which the crankshaft is to be rotated for a subsequent start of the internal combustion engine.
  • the voltage of an energy storage device supplying the electric starter motor with electrical energy is taken into account for estimating the pulse current duration.
  • the deviation of a maximum possible voltage from a normalized voltage level is taken into account so that the pulse current duration is estimated to be shorter or longer.
  • the operating state of the energy storage and a voltage drop in the electrical system of the motor vehicle is prevented.
  • the current temperature of the internal combustion engine is taken into account for estimating the pulse current duration.
  • the temperature of the internal combustion engine has particular effects on the friction values of the internal combustion engine. These in turn have a direct effect on the movement or the torque of the crankshaft. Especially at high temperatures, when the internal combustion engine has warmed up, the torque of the crankshaft is lower than at low temperatures.
  • the operating time of the internal combustion engine can also be taken into account, which, for example, affects the viscosity of a lubricant and the temperature of the internal combustion engine.
  • an estimation factor which is determined as a function of the difference / deviation of the current rotational angular position of the crankshaft relative to the target position is advantageously taken into account for estimating the pulse current duration.
  • a larger estimation factor is expediently provided, that is to say one which extends or corrects the pulse current duration upwards than at a small distance.
  • the characteristic curve / characteristic values for a start-stop operation are determined as the operating case of the internal combustion engine.
  • a shutdown of the internal combustion engine at longer stop times, such as traffic lights has proven. This shutdown can be implemented both manually by the driver and mechanically and electronically by the so-called start-stop operation.
  • the starter motor is heavily loaded, moreover, the start time varies in the subsequent starting of the internal combustion engine in dependence on the rotational angular position in which the crankshaft comes to a stop after switching off the internal combustion engine.
  • the fact that the characteristic curve / characteristic values are determined for a start-stop operation essentially means that the characteristic curve / characteristic values in the case of warmed up R. 318852 6
  • the characteristic curve / characteristic values are preferably determined experimentally in advance and stored.
  • the starter motor is pre-loaded. This means that the drive pinion of the starter motor is already in engagement with a ring gear of the crankshaft when the crankshaft comes to a standstill, so that the energy supplied to the starter motor can be converted directly into a rotational movement. Alternatively, it is of course also conceivable that the drive pinion is meshed only after standstill of the crankshaft.
  • the invention relates to an apparatus for carrying out the above method with at least one freewheel having electric starter motor and a starter motor driving the control unit, and a sensor for detecting the current rotational angular position of a crankshaft of an internal combustion engine.
  • the control unit has a bypass current circuit with current limiting, which is connected in parallel with a main circuit. This can be applied to the starter motor with current pulses to move the crankshaft to the desired target position / rotate without the main circuit is switched on. This makes it possible to separate from the positioning of the crankshaft from the actual starting or starting operation.
  • Figure 2 is a functional block diagram of a controller for the
  • FIG. 3 shows a diagram with stable rotational angle ranges of a crankshaft of the internal combustion engine, R. 318852 7
  • FIG. 4 shows a flowchart of an exemplary embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 5 shows a first example of the application of the method
  • Figure 6 shows a second example of the application of the method
  • Figure 7 shows a third example of the application of the method.
  • a control unit 3 is arranged, which drives the starter motor 1.
  • the control unit 3 has a connection device 4, to which a control device, not shown here, of the drive device can be connected.
  • the control unit 3 has a connection device 5, to which a sensor for detecting the rotational angular position of a drivable by the starter motor 1 crankshaft 6 of the internal combustion engine can be connected.
  • this acts together with a toothed ring 7, which is connected in a rotationally fixed manner to the crankshaft 6, so that a rotational movement of the drive pinion 2 can be transmitted to the crankshaft 6.
  • Drive pinion 2 have a freewheel, so that the drive pinion 2 can only transmit a force in one direction of rotation.
  • FIG. 2 shows a functional block diagram of the control unit 3 of the starter motor 1 for a start-stop operation of the internal combustion engine.
  • start-stop operation the internal combustion engine is temporarily switched off or switched off in phases in which it has no power to bring, such as when the motor vehicle is in front of a red light.
  • a control unit 8 of the drive device gives the control unit 3 of the control unit the start-stop operation. From the control unit 3 of R. 318852 8
  • Starter motor 1 is also driven a Einspurvorraum 9, which moves the drive pinion 2 axially to bring it from the illustrated in Figure 2, non-engaged state in the Wegpurten state shown in the figure 1.
  • the control unit 3 further comprises a main circuit connected in parallel bypass current circuit with a realized by a resistor Rv current limit. This makes it possible to turn on the normally-trained starter motor 1 even in the engaged state, without the main circuit is closed.
  • FIG. 3 shows a diagram of the behavior of the crankshaft in different rotational angle positions.
  • the diagram shows the curve 10 of a crankshaft torque M over the rotational angle position ⁇ of the crankshaft.
  • the course 10 has a substantially sinusoidal or cosinusoidal course over the rotational angle position ⁇ .
  • the crankshaft per revolution passes through a plurality of pressing zones 11, 12, in which the torque is greater than zero, and a plurality of pulling zones 13, 14, in which the torque is less than zero.
  • two lines 15 and 16 are further drawn, which define a region 17, which represents the friction torque of the internal combustion engine / represents.
  • a further region 18 is shown, which defines the inhibition torque of the starter motor 1.
  • the inhibition torque of the starter motor 1 counteracts a back swinging of the crankshaft to a certain extent (about 10 Nm). Since the starter motor 1 can not decelerate the crankshaft 6 due to the freewheel, the restraining torque acts only on one side, with torques greater than zero.
  • the curve 10 of the torque of the crankshaft has its maximum positive and negative values outside the regions 17 and 18.
  • Torque of the crankshaft 6 are.
  • the crankshaft 6 is rotated by means of the method shown in Figure 4 in a desired target position, which is suitably in one of the stable regions 19 to 23.
  • FIG. 4 shows in a flowchart an exemplary embodiment of an advantageous method for positioning the crankshaft 6 when the internal combustion engine is switched off during start-stop operation.
  • a first step 24 the method is started.
  • a subsequent query 25 is checked whether a start-stop operation of the drive device or the internal combustion engine is present. If this is not the case, for example, if the internal combustion engine is switched off by turning the ignition key, the method is ended in a subsequent step 26. If, on the other hand, a start-stop operation is present, then another inquiry 27 follows, in which it is checked whether the drive pinion 2 of the starter motor 1 has been meshed. As soon as this - the Einspuren - is done, followed by another query 28, in which the operating condition of the internal combustion engine is determined.
  • another query 30 in which the quantity of deviation of the rotational angular position to the target position or to Target area is determined. If the deviation is only slight, then in a further step 31, a calculation of the distance of the angular position of the crankshaft 6 to the next / closest target position or to the next / next target range is carried out. In this case, an estimation factor is considered, which is determined as a function of the distance of the current rotational angular position of the crankshaft 6 to the target position / to the target area. If determined in the query 30, R. 318852 10
  • the estimation factor is corrected upward in a step 32 following the query 30.
  • the step 31 is followed in a step 33 by the determination of a pulse current duration which is applied to the starter motor 1 in the subsequent step 34 in order to move the crankshaft 6 into its target position or its target range.
  • the upward corrected estimation factor causes a comparatively longer pulse duration.
  • the starter motor 1 is charged with a specific pulse current duration.
  • the pulse current duration in step 33 at least one predetermined characteristic and / or characteristic which includes a relationship between a traveled rotational travel of the crankshaft 6 and a rotational angular position at a normalized pulse current duration of the starter motor 1 for a start-stop operation.
  • the characteristic curve or the characteristic values thus again indicate how far the crankshaft 6 moves out of a specific rotational angle position by acting on the starter motor 1 with a standardized pulse current duration.
  • the estimated factor is predefined as a function of the abovementioned parameters, such as, for example, the rotational position of the crankshaft, the operating temperature of the internal combustion engine and / or the number of pulse streams.
  • the estimation factor is predetermined in such a way that, in the case of a plurality of pulse currents, or in the case of several actuating movements of the starter motor 1 to achieve a target position, the pulse current duration is shortened from time to time.
  • the method can be extended by determining further parameters in the determination of the pulse current duration in step 33, such as the operating temperature and / or operating time of the internal combustion engine and the current voltage level of the starter motor 1 with energy supplying energy storage.
  • FIGS. 5, 6 and 7 show inter alia the diagram known from FIG. 3, so that reference is made to the description of FIG. 3 for this purpose.
  • step 29 of the method of FIG. 4 it is determined in step 29 of the method of FIG. 4 that the crankshaft 6 is in a rotational angle position 34 (indicated by arrow 34).
  • the rotational angle position 34 is in a stable region 20.
  • a nearest or target position 35 is in the same stable region 20.
  • a second integrated diagram is shown, which represents the voltage applied to the starter motor 1 voltage U over a time t.
  • a small pulse current duration ⁇ ti is determined / calculated in dependence on the "known" behavior of the crankshaft or characteristic curve in which the voltage is applied to the starter motor 1.
  • crankshaft 6 Since the crankshaft 6 is in the stable region 20, its speed n, after the application of the starter motor 1 over the time .DELTA.ti, rapidly decreases due to the frictional forces of the internal combustion engine until the crankshaft comes to a standstill in the target position, ie in the present case a one-time application is sufficient of the starter motor 1 with the pulse width ⁇ ti to move the crankshaft to its target position 35.
  • FIG. 6 shows a second example, which differs from the previous example in that the target position 35 is behind a pulling zone 13.
  • the determined current angular position of the crankshaft 6 corresponds to the determined rotational angle position 34 of FIG. 5. It therefore lies in the stable region 20. However, the closest target position 35 is located in the stable region 21 which follows the pulling zone 13.
  • the estimation factor is corrected upward in step 32, since the deviation of the determined rotational angle position 34 from the target position 35 is large.
  • a first pulse current duration ⁇ t 2 is applied "conservatively" to the starter motor 1. This causes the crankshaft 6 to be moved out of the stable region 20.
  • the pulse current duration ⁇ t 2 is selected / estimated in this way in that the starter motor 1 is switched off only after it leaves the stable area 20. Due to the freewheel, the crankshaft 6 can continue to rotate in the towing zone 13 until it comes to a standstill in the following stable area 21. This is illustrated by means of the rotational speed n 6. As soon as the crankshaft is at a standstill, which is checked by the interrogation 28, its current rotation angle position 36 is determined and compared with the target position 35 as described above 35 low fails, is a small pulse width ⁇ t 3 using the vora b determined characteristic curve / characteristics and the corresponding selected / determined estimation factor.
  • the over the estimated pulse duration .DELTA.t 3 acted upon starter motor 1 is accelerated such that the speed n of the crankshaft 6 then slowed down rapidly due to the friction forces of the engine until the crankshaft 6 comes to a standstill in the target position 35.
  • a target range can also be specified, in which the crankshaft 6 should be located.
  • FIG. 7 shows an example for the case where the target position 35 is behind a pressing zone 14.
  • the current rotational angle position 34 of the crankshaft 6 lies in the stable region 21. This is R. 318852 13
  • the starter motor 1 due to the advantageous method with a pulse current duration .DELTA.t 4 applied such that the crankshaft 6 is driven until it reaches the following stable area 22. This is necessary because the pressing zone 12 has to be bridged. Otherwise it could happen that the crankshaft 6 returns to the stable area 21 again.
  • the pulse current duration is estimated in particular according to the known / determined torque behavior. As soon as the crankshaft 6 has come to a standstill in the stable region 22, as described above, a current rotational angle position 37 is detected again and compared with the target position 35. In the present example, the starter motor 1 is acted upon by the advantageous method with a pulse current duration .DELTA.t 5 , whereby the crankshaft 6 is first accelerated.
  • the pulse current duration ⁇ t 5 is estimated in such a way that the rotational speed subsequently decreases in such a way that the crankshaft 6 comes to a standstill in the target position 35.
  • the crankshaft 6 in which the previously determined characteristics / characteristic curve (s) are used to determine a respective pulse current duration as a function of the current rotational angular position of the crankshaft 6, it is possible in a simple manner, the crankshaft 6 in a for to move the start of the engine advantageous position.
  • the advantageous method offers the possibility to position the crankshaft 6 by means of a conventional starter motor 1.
  • the method can be integrated in a simple and cost-effective manner in the control unit 3 of the starter motor 1 or alternatively, not shown here, in the control unit 8 of the drive device.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Positionieren einer Kurbelwelle einer abgeschalteten Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kurbelwelle mittels eines einen Freilauf aufweisenden, elektrischen Startermotors in eine gewünschte Zielposition zum nachfolgenden Start der Brennkraftmaschine gedreht wird. Es ist vorgesehen, dass mindestens eine Kennlinie und/oder Kennwerte einer Beziehung zwischen einem zurückgelegten Drehweg der Kurbelwelle und einer Drehwinkelposition bei einer normierten Pulsstromdauer des Startermotors für einen definierten Betriebsfall ermittelt werden, dass die aktuelle Drehwinkelposition der Kurbelwelle ermittelt wird und dass der elektrische Startermotor in Abhängigkeit von der ermittelten Drehwinkelposition der Kurbelwelle sowie der Zielposition und der Kennlinie/Kennwerte mit mindestens einer abgeschätzten Pulsstromdauer beaufschlagt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit mindestens einem einen Freilauf aufweisenden elektrischen Startermotor und einem den Startermotor ansteuernden Steuergerät, sowie einem Sensor zum Erfassen der aktuellen Drehwinkelposition einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine.

Description

Beschreibung
Titel Verfahren zum Positionieren einer Kurbelwelle einer abgeschalteten
Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Positionieren einer Kurbelwelle einer abgeschalteten Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kurbelwelle mittels eines einen Freilauf aufweisenden, elektrischen Startermotors in eine gewünschte Zielposition zum nachfolgenden Start der Brennkraftmaschine gedreht wird.
Stand der Technik
Zum Starten von Brennkraftmaschine werden im Allgemeinen Startermotoren verwendet, die bei stehender Brennkraftmaschine ein sogenanntes Starterritzel zum Eingriff mit einem Zahnkranz der Kurbelwelle einspuren und die Kurbelwelle über den so erstellten Ritzel-Zahnkranzeingriff andrehen. Hierbei wird die Kurbelwelle in eine Rotationsbewegung gesetzt bevor eine erste Zündung erfolgt. Nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine kommt die Kurbelwelle in einer stabilen Drehwinkelposition zum stehen. Diese Drehwinkelposition ist jedoch unter Umständen für einen folgenden Start der Brennkraftmaschine unvorteilhaft, wenn zum Beispiel keiner der in den Zylindern der Brennkraftmaschine gelagerten Kolben in einer für eine Zündung günstigen Position liegen.
Aus der DE 10 2005 004 326 A1 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, bei dem die Kurbelwelle im Stillstand der Brennkraftmaschine in eine für den Start der Brennkraftmaschine optimale Zielposition gebracht wird. Hierzu wird der Startermotor so lange betrieben, bis die Kurbelwelle die Sollposition erreicht hat. Aufgrund des Freilaufs des Startermotors kann die Drehbewegung der Kurbelwelle von dem Startermotor nur in eine Drehrichtung beeinflusst werden. Der Startermotor kann die Rotationsbewegung der Kurbelwelle also nicht abbremsen. Abhängig von ihrer Drehwinkelposition weist die Kurbelwelle ein unterschiedliches Dreh-Verhalten in Bezug auf ihr Drehmoment auf. Je nach R. 318852 2
Drehwinkelstellung kann die Kurbelwelle mit einem positiven oder einem negativen Drehmoment beaufschlagt sein. Das negative Drehmoment kann dabei zur Folge haben, dass die Kurbelwelle den Startermotor überholt. Dies kann wiederum dazu führen, dass die gewünschte Zielposition überfahren wird.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung sieht vor, dass mindestens eine Kennlinie und/oder Kennwerte einer Beziehung zwischen einem zurückgelegten Drehweg der Kurbelwelle und einer Drehwinkelposition bei einer normierten Pulsstromdauer des Startermotors für einen definierten Betriebsfall ermittelt wird, dass die aktuelle Drehwinkelposition der Kurbelwelle ermittelt wird und dass der elektrische Startermotor in Abhängigkeit von der ermittelten Drehwinkelposition sowie der Zielposition der Kurbelwelle und der Kennlinie/Kennwerte mit mindestens einer abgeschätzten Pulsstromdauer beaufschlagt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden also zunächst mindestens eine Kennlinie und/oder Kennwerte ermittelt, die die Beziehung zwischen dem zurückgelegten Drehweg der Kurbelwelle und einer Drehwinkelposition, von der aus der Drehweg der Kurbelwelle zurückgelegt wird, bei einer normierten Pulsstromdauer, mit der der Startermotor beaufschlagt wird, für einen definierten Betriebsfall ermittelt. Noch einfacher ausgedrückt wird also für einen definierten Betriebsfall ermittelt, wie weit sich die Kurbelwelle aus einer bestimmten Drehwinkelposition bei einer normierten Pulsstromdauer bewegt beziehungsweise dreht. Vorteilhafterweise werden für eine Vielzahl von Drehwinkelposition der Kurbelwelle die beschriebenen Beziehungen ermittelt, wobei insbesondere Drehwinkelpositionen im Bereich stabiler Lagen der Kurbelwelle berücksichtigt werden. Je höher dabei die Anzahl der betrachteten Drehwinkelpositionen gewählt ist, desto genauer kann die Kurbelwelle positioniert werden. Das Ermitteln der Kennlinie und/oder der Kennwerte erfolgt bevorzugt einmalig vorab, wobei die Kennlinie und/oder die Kennwerte vorteilhafterweise in einem nichtflüchtigen Speicher eines den Startermotor ansteuernden Steuergeräts hinterlegt werden, so dass sie jederzeit abgerufen werden können. Um die Kurbelwelle in die gewünschte Zielposition zu drehen, wird zunächst die aktuelle Drehwinkelposition der Kurbelwelle bei abgeschalteter beziehungsweise stillstehender Brennkraftmaschine ermittelt. Dies kann auf einfache Art und Weise mittels eines gewöhnlichen Sensors R. 318852 3
erfolgen. Natürlich kann auch das Signal eines bereits vorhandenen, entsprechenden Sensors der Brennkraftmaschine genutzt werden. In Abhängigkeit von der Drehwinkelposition der Kurbelwelle wird der nötige Drehweg zum Erreichen der Zielposition, insbesondere der nächstgelegenen Zielposition, bestimmt. Abschließend wird der elektrische Startermotor in Abhängigkeit von der ermittelten Werten mit mindestens einer abgeschätzten Pulsstromdauer zum Erreichen der Zielposition beaufschlagt. Der Startermotor wird also mit einer Pulsstromdauer beaufschlagt, die abhängig ist von der ermittelten aktuellen Drehwinkelposition sowie der (nächstgelegenen) Zielposition und von dem „bekannten", zuvor ermittelten Verhalten (Kennlinie/Kennwerte) der Kurbelwelle, wobei insbesondere mittels der Kennlinie/Kennwerte die Pulsstromdauer abgeschätzt werden kann. Die Abschätzung erfolgt dabei vorteilhafterweise in Abhängigkeit mindestens eines weiteren Parameters. Durch die vorab ermittelte Kennlinie (und/oder Kennwerte) werden die von der Drehwinkelposition abhängigen Drehmomente der
Kurbelwelle mitberücksichtigt. Dadurch kann auch einfache Art und Weise die nötige Pulsstromdauer für den Startermotor abgeschätzt und die Kurbelwelle in die gewünschte Zielposition bewegt werden. Zweckmäßigerweise befindet sich die gewünschte Zielposition in einem stabilen Bereich der Kurbelwelle.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird die Pulsstromdauer derart abgeschätzt, dass der elektrische Startermotor mit mindestens einer weiteren Pulsstromdauer zum Erreichen der Zielposition beaufschlagt werden muss. Damit die gewünschte Zielposition nicht überfahren wird, wird die Pulsstromdauer also „konservativ" abgeschätzt. Das heißt, dass die
Pulsstromdauer nach dem Maß verteilt wird, dass die gewünschte Zielposition in der Regel erst nach einem zweiten Strompuls erreicht wird. Hierdurch wird ein schnelles Einstellen der gewünschten Zielposition auf einfache Art und Weise realisiert.
Nach Beaufschlagen des elektrischen Startermotors mit der (ersten) Pulsstromdauer wird dazu vorteilhafterweise eine weitere Drehwinkelposition der wieder zum Stillstand gekommenen Kurbelwelle ermittelt. Nachdem der Startermotor also mit der (ersten) Pulsstromdauer beaufschlagt wurde, wird die R. 318852 4
Drehwinkelposition der Kurbelwelle, sobald sie in einer stabilen Lage zum Stillstand gekommen ist, erneut ermittelt.
Weiterhin ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit der weiteren ermittelten Drehwinkelposition der Kurbelwelle und der vorab ermittelten
Kennlinie/Kennwerte die weitere (zweite) Pulsstromdauer abgeschätzt wird. Mit anderen Worten wird, für den Fall dass sich die Kurbelwelle nach dem ersten Beaufschlagen mit der (ersten) geschätzten Pulsstromdauer noch nicht in der Zielposition befindet, das oben beschriebene Verfahren wiederholt, wobei die neue Drehwinkelposition bei der Abschätzung der weiteren (zweiten) Pulsstromdauer berücksichtigt wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der elektrische Startermotor mit maximal drei Strompulsdauern beziehungsweise drei Strompulsen zum Erreichen der Zielposition beaufschlagt. Das Heranfahren der Kurbelwelle an die Zielposition ist somit auf maximal drei Schritte begrenzt, sodass eine schnelle Einstellung der Kurbelwelle erfolgt. Durch die Berücksichtigung aktueller Parameter beim Abschätzen der jeweiligen Pulsstromdauer ist die Zielposition oder der Zielbereich jedoch meistens bereits nach dem zweiten Pulsstrom erreicht. Vorteilhafterweise wird um die Zielposition herum ein Toleranzbereich definiert, in dem sich die Kurbelwelle für einen optimalen Schnellstart der Brennkraftmaschine befinden kann. Anders gesagt wird ein Zielbereich vorgegeben, in den die Kurbelwelle für einen nachfolgenden Start der Brennkraftmaschine gedreht werden soll.
Vorteilhafterweise wird zum Abschätzen der Pulsstromdauer die Spannung eines den elektrischen Startermotor mit elektrischer Energie versorgenden Energiespeichers berücksichtigt. Es wird insbesondere die Abweichung einer maximal möglichen Spannung von einem normierten Spannungspegel berücksichtigt, sodass die Pulsstromdauer entsprechend kürzer oder länger abgeschätzt wird. Darüber hinaus wird durch Berücksichtigen des Betriebszustands des Energiespeichers auch ein Spannungsabfall im Bordnetz des Kraftfahrzeugs verhindert. R. 318852 5
Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird zum Abschätzen der Pulsstromdauer die aktuelle Temperatur der Brennkraftmaschine berücksichtigt. Die Temperatur der Brennkraftmaschine hat insbesondere Auswirkungen auf die Reibungswerte der Brennkraftmaschine. Diese wiederum wirken sich direkt auf die Bewegung beziehungsweise das Drehmoment der Kurbelwelle aus. Insbesondere bei hohen Temperaturen, wenn die Brennkraftmaschine warm gelaufen ist, fällt das Drehmoment der Kurbelwelle niedriger aus als bei niedrigen Temperaturen. Zusätzlich oder alternativ kann auch noch die Betriebszeit der Brennkraftmaschine berücksichtigt werden, die sich beispielsweise auf die Viskosität eines Schmiermittels sowie die Temperatur der Brennkraftmaschine auswirkt.
Ferner wird mit Vorteil zum Abschätzen der Pulsstromdauer ein Schätzfaktor berücksichtigt, der in Abhängigkeit von der Differenz/Abweichung der aktuellen Drehwinkelposition der Kurbelwelle zur Zielposition bestimmt wird. Bei einer großen Abweichung der aktuellen Drehwinkelposition der Kurbelwelle zur Zielposition ist zweckmäßigerweise ein größerer Schätzfaktor vorgesehen, also einer, der die Pulsstromdauer verlängert beziehungsweise nach oben korrigiert, als bei einem kleinen Abstand. Dies hat zur Folge, dass um so näher die Kurbelwelle an der Zielposition liegt, die Bewegung beziehungsweise Drehung der Kurbelwelle kleiner ausfällt. Dadurch wird die Kurbelwelle vorteilhaft an die Zielposition herangeführt.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Kennlinie/Kennwerte für einen Start-Stop- Betrieb als Betriebsfall der Brennkraftmaschine ermittelt werden. Zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs von Kraftfahrzeugen hat sich insbesondere ein Abschalten der Brennkraftmaschine bei längeren Stopzeiten, wie zum Beispiel vor Ampeln, bewährt. Dieses Abschalten kann sowohl manuell durch den Fahrer als auch mechanisch und elektronisch durch den sogenannten Start-Stop- Betrieb umgesetzt werden. Hierdurch wird jedoch der Startermotor stark belastet, darüber hinaus variiert die Startzeit beim folgenden Starten der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von der Drehwinkelposition, in der die Kurbelwelle nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine zum stehen kommt. Dass die Kennlinie/Kennwerte für einen Start-Stop-Betrieb ermittelt werden, bedeutet im Wesentlichen, dass die Kennlinie/Kennwerte bei warmgelaufener R. 318852 6
Brennkraftmaschine ermittelt werden. Die Kennlinie/Kennwerte werden bevorzugt experimentell vorab ermittelt und gespeichert.
Vorteilhafterweise wird der Startermotor voreingespurt. Das bedeutet, dass das Antriebsritzel des Startermotors bereits im Eingriff mit einem Zahnkranz der Kurbelwelle steht, wenn die Kurbelwelle zum Stillstand kommt, sodass die dem Startermotor zugeführte Energie direkt in eine Drehbewegung umgesetzt werden kann. Alternativ ist es natürlich auch denkbar, dass das Antriebsritzel erst nach Stillstand der Kurbelwelle eingespurt wird.
Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen des obenstehenden Verfahrens mit mindestens einem einen Freilauf aufweisenden elektrischen Startermotor und einem den Startermotor ansteuernden Steuergerät, sowie einem Sensor zum Erfassen der aktuellen Drehwinkelposition einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine. Erfindungsgemäß weist das Steuergerät einen Bypassstrom kreis mit Strombegrenzung auf, der parallel zu einem Hauptstromkreis geschaltet ist. Dadurch kann der Startermotor mit Strompulsen beaufschlagt werden, um die Kurbelwelle in die gewünschte Zielposition zu bewegen/drehen, ohne dass der Hauptstromkreis zugeschaltet wird. Dadurch ist ein Trennen von dem Positionieren der Kurbelwelle von dem eigentlichen Start beziehungsweise Andrehvorgang möglich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren näher erläutert werden. Dazu zeigen
Figur 1 einen Startermotor einer Brennkraftmaschine in einer vereinfachten perspektivischen Darstellung,
Figur 2 ein Funktionsblockdiagramm eines Steuergeräts für den
Startermotor,
Figur 3 ein Diagramm mit stabilen Drehwinkelbereichen einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, R. 318852 7
Figur 4 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Figur 5 ein erstes Beispiel für die Anwendung des Verfahrens,
Figur 6 ein zweites Beispiel für die Anwendung des Verfahrens und
Figur 7 ein drittes Beispiel für die Anwendung des Verfahrens.
Ausführungsform(en) der Erfindung
Die Figur 1 zeigt beispielhaft in einer perspektivischen Darstellung einen Startermotor 1 einer Brenn kraftmasch ine einer Antriebsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, der ein einspurbares und/oder voreinspurbares Antriebsritzel 2 aufweist. An dem Startermotor 1 ist ein Steuergerät 3 angeordnet, welches den Startermotor 1 ansteuert. Das Steuergerät 3 weist eine Anschlussvorrichtung 4 auf, an die ein hier nicht dargestelltes Steuergerät der Antriebsvorrichtung anschließbar ist. Weiterhin weist das Steuergerät 3 eine Anschlussvorrichtung 5 auf, an die ein Sensor zum Erfassen der Drehwinkelposition einer von dem Startermotor 1 antreibbaren Kurbelwelle 6 der Brennkraftmaschine anschließbar ist. Im in Figur 1 dargestellten, eingespurten Zustand des Antriebsritzels 2 wirkt dieses mit einem drehfest mit der Kurbelwelle 6 verbundenen Zahnkranz 7 zusammen, sodass eine Drehbewegung des Antriebsritzels 2 auf die Kurbelwelle 6 übertragen werden kann. Der Startermotor 1 beziehungsweise das
Antriebsritzel 2 weisen einen Freilauf auf, sodass das das Antriebsritzel 2 nur in eine Drehrichtung eine Kraft übertragen kann.
Die Figur 2 zeigt ein Funktionsblockdiagramm des Steuergeräts 3 des Startermotors 1 für einen Start-Stop-Betrieb der Brennkraftmaschine. Im Start- Stop-Betrieb wird die Brennkraftmaschine in Phasen, in denen sie keine Leistung bringen muss, wie zum Beispiel wenn das Kraftfahrzeug vor einer roten Ampel steht, kurzzeitig ausgeschaltet beziehungsweise abgeschaltet. Eine Steuereinheit 8 der Antriebsvorrichtung gibt der Steuereinheit 3 des Steuergeräts den Start-Stop-Betrieb vor. Von dem Steuergerät 3 des R. 318852 8
Startermotors 1 wird darüber hinaus eine Einspurvorrichtung 9 angesteuert, die das Antriebsritzel 2 axial bewegt, um es aus dem in der Figur 2 dargestellten, nichteingespurten Zustand in den in der Figur 1 dargestellten eingespurten Zustand zu bringen. Das Steuergerät 3 weist weiterhin zu einem Hauptstromkreis einen parallel geschalteten Bypass-Strom kreis mit einer durch einen Vorwiderstand Rv realisierten Strombegrenzung auf. Dadurch ist es möglich, den normal ausgebildeten Startermotor 1 auch im eingespurten Zustand anzudrehen, ohne dass der Hauptstromkreis geschlossen wird.
Der Startermotor 1 kann im eingespurten Zustand die Kurbelwelle 6 der
Brennkraftmaschine in nur eine Richtung antreiben. Je nach Drehwinkelstellung der Kurbelwelle wirkt dabei eine Last auf dem Startermotor 1. Die Figur 3 zeigt dazu in einem Diagramm das Verhalten der Kurbelwelle in unterschiedlichen Drehwinkelpositionen. Das Diagramm zeigt den Verlauf 10 eines Kurbelwellendrehmoments M über die Drehwinkelposition α der Kurbelwelle. Der Verlauf 10 weist einen im Wesentlichen sinus- beziehungsweise kosinusförmigen Verlauf über die Drehwinkelposition α auf. Dabei durchläuft die Kurbelwelle pro Umdrehung mehrere drückende Zonen 11 , 12, in denen das Drehmoment größer Null ist, und mehrere ziehende Zonen 13, 14, in denen das Drehmoment kleiner Null ist. In dem Diagramm sind weiterhin zwei Linien 15 und 16 eingezeichnet, die einen Bereich 17 definieren, der das Reibmoment der Brennkraftmaschine wiedergibt/darstellt. Oberhalb der Linie 15 ist ein weiterer Bereich 18 eingezeichnet, der das Hemmungsmoment des Startermotors 1 definiert. Das Hemmungsmoment des Startermotors 1 wirkt einem Rückpendeln der Kurbelwelle bis zu einem gewissen Grad (circa 10 Nm) entgegen. Da der Startermotor 1 aufgrund des Freilaufs die Kurbelwelle 6 nicht abbremsen kann, wirkt das Hemmungsmoment nur einseitig, bei Drehmomenten größer Null. Der Verlauf 10 des Drehmoments der Kurbelwelle weist seine maximalen positiven und negativen Werte außerhalb der Bereiche 17 und 18 auf.
In den Abschnitten des Verlaufs 10, die innerhalb der Bereiche 17 und/oder 18 liegen, befinden sich so genannte stabile Bereiche 19, 20, 21 , 22, 23, in denen die Kurbelwelle 6 nach einem Abschalten der Brennkraftmaschine zum Stillstand kommt, da in diesen Bereichen das Reibmoment der Brennkraftmaschine und/oder das Hemmungsmoment des Startermotors 1 größer als das R. 318852 9
Drehmoment der Kurbelwelle 6 sind. Um einen schnellen Start der Brennkraftmaschine im Start-Stop-Betrieb zu gewährleisten, wird die Kurbelwelle 6 mittels des in der Figur 4 dargestellten Verfahrens in eine gewünschte Zielposition verdreht, die zweckmäßigerweise in einem der stabilen Bereichen 19 bis 23 liegt.
Die Figur 4 zeigt in einem Flussdiagramm ein Ausführungsbeispiel eines vorteilhaften Verfahrens zum Positionieren der Kurbelwelle 6 bei abgeschalteter Brennkraftmaschine im Start-Stop-Betrieb. In einem ersten Schritt 24 wird das Verfahren gestartet. In einer darauf folgenden Abfrage 25 wird überprüft, ob ein Start-Stop-Betrieb der Antriebsvorrichtung beziehungsweise der Brennkraftmaschine vorliegt. Ist dies nicht der Fall, zum Beispiel wenn die Brennkraftmaschine durch Drehen des Zündschlüssels abgeschaltet wird, wird das Verfahren in einem darauf folgenden Schritt 26 beendet. Liegt hingegen ein Start-Stop-Betrieb vor, so folgt eine weitere Abfrage 27, in der überprüft wird, ob das Antriebsritzel 2 des Startermotors 1 eingespurt ist. Sobald dies - das Einspuren - erfolgt ist, folgt eine weitere Abfrage 28, in der der Betriebszustand der Brennkraftmaschine ermittelt wird. Erst wenn sich die Brennkraftmaschine im Stillstand befindet erfolgt eine weitere Abfrage 29. Hier wird die Drehwinkelposition der Kurbelwelle 6 der Brennkraftmaschine überprüft und mit einer Zielposition oder einem Zielbereich verglichen. Befindet sich die Kurbelwelle 6 in einer Drehwinkelposition, die in einem Zielbereich liegt oder einer Zielposition entspricht, führt dies zum Abbruch des Verfahrens im Schritt 26.
Wird jedoch mittels des bereits oben erwähnten Sensors zur Erfassung der Drehwinkelposition der Kurbelwelle 6 ermittelt, dass sich die Kurbelwelle in einer Drehwinkelposition außerhalb des Zielbereichs oder einer Zielposition befindet, erfolgt eine weitere Abfrage 30, in der die Quantität der Abweichung der Drehwinkelposition zur Zielposition beziehungsweise zum Zielbereich bestimmt wird. Ist die Abweichung nur gering, so erfolgt in einem weiteren Schritt 31 eine Berechnung des Abstandes der Drehwinkelstellung der Kurbelwelle 6 zu der nächsten/nächstgelegenen Zielposition oder zu dem nächsten/nächsgelegenen Zielbereich. Dabei wird ein Schätzfaktor berücksichtigt, der abhängig von dem Abstand der aktuellen Drehwinkelposition der Kurbelwelle 6 zu der Zielposition/zu dem Zielbereich bestimmt wird. Wird in der Abfrage 30 ermittelt, R. 318852 10
dass die Abweichung zur Zielposition groß ist, so wird der Schätzfaktor in einem auf der Abfrage 30 folgenden Schritt 32 nach oben korrigiert.
Auf den Schritt 31 folgt in einem Schritt 33 die Bestimmung einer Pulsstromdauer, mit der der Startermotor 1 im darauf folgenden Schritt 34 beaufschlagt wird, um die Kurbelwelle 6 in ihre Zielposition beziehungsweise ihren Zielbereich zu bewegen. Der nach oben korrigierte Schätzfaktor bewirkt hierbei eine vergleichsweise längere Pulsstromdauer. Sobald die Kurbelwelle 6 der Brennkraftmaschine wieder zum Stillstand kommt, was durch die Abfrage 28 ermittelt wird, wird erneut überprüft, ob die aktuelle Drehwinkelposition der/dem gewünschten Zielposition/Zielbereich entspricht (Abfrage 29). Ist dies der Fall so wird das Verfahren im Schritt 27 beendet.
Liegt die Kurbelwelle jedoch noch immer nicht im Zielbereich beziehungsweise in ihrer gewünschten Zielposition so wird erneut die Abweichung zur Zielposition in der Abfrage 30 ermittelt, ein entsprechender Schätzfaktor vorgegeben und der Startermotor 1 mit einer bestimmten Pulsstromdauer beaufschlagt. Bei der Berechnung der Pulsstromdauer im Schritt 33 werden mindestens eine vorab ermittelte Kennlinie und/oder Kennwerte, die eine Beziehung zwischen einem zurückgelegten Drehweg der Kurbelwelle 6 und einer Drehwinkelposition bei einer normierten Pulsstromdauer des Startermotors 1 für einen Start-Stop- Betrieb, hinzugezogen. Die Kennlinie beziehungsweise die Kennwerte geben also wieder, wie weit sich die Kurbelwelle 6 aus einer bestimmten Drehwinkelposition durch Beaufschlagung des Startermotors 1 mit einer genormten Pulsstromdauer herausbewegt. Mittels dieser Werte kann, wie oben beschrieben, eine nötige Pulsstromdauer zum Erreichen der Zielposition abgeschätzt werden. Um die Kurbelwelle 6 in möglichst wenigen Schritten (maximal drei) in ihre Zielposition zu bewegen, wird der Schätzfaktor in Abhängigkeit von den oben genannten Parametern, wie zum Beispiel Drehwinkelposition der Kurbelwelle, Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine und/oder Anzahl der Pulsströme, vorgegeben. Vorteilhafterweise wird der Schätzfaktor derart vorgegeben, dass bei mehreren Pulsströmen, beziehungsweise bei mehreren Stellbewegungen des Startermotors 1 zum Erreichen einer Zielposition, die Pulsstromdauer von mal zu mal verkürzt wird. R. 318852 1 1
In einem in der Figur 4 nicht dargestellten Verfahrensschritt kann das Verfahren dadurch erweitert werden, das bei der Bestimmung der Pulsstromdauer im Schritt 33 weitere Parameter, wie zum Beispiel die Betriebstemperatur und/oder Betriebszeit der Brennkraftmaschine sowie der aktuell vorliegende Spannungspegel eines den Startermotor 1 mit Energie versorgenden Energiespeichers, berücksichtigt werden.
In den folgenden Figuren 5, 6 und 7 soll das vorteilhafte Verfahren anhand einiger praktischer Beispiele näher erläutert werden. Wobei die Figuren 5, 6 und 7 unter anderem das aus der Figur 3 bekannte Diagramm zeigen, sodass hierzu auf die Beschreibung der Figur 3 verwiesen wird.
In dem ersten in der Figur 5 dargestellten Beispiel wird in Schritt 29 des Verfahrens der Figur 4 ermittelt, dass sich die Kurbelwelle 6 in einer Drehwinkelstellung 34 befindet (gekennzeichnet durch Pfeil 34). Logischerweise befindet sich die Drehwinkelstellung 34 in einem stabilen Bereich 20. Eine nächste beziehungsweise nächstgelegene Zielposition 35 liegt in dem gleichen stabilen Bereich 20. In Folge dessen wird in der Anfrage 30 ermittelt, dass die Abweichung zur Zielposition 35 gering ist und der normalerweise klein vorgegebene Schätzfaktor nicht korrigiert werden muss.
Im unteren Bereich der Figur 5 ist ein zweites integriertes Diagramm dargestellt, welches die auf den Startermotor 1 beaufschlagte Spannung U über eine Zeit t darstellt. Aufgrund der im Schritt 30 ermittelten kleinen Abweichung zur Zielposition 35 wird in Abhängigkeit des „bekannten" Verhaltens der Kurbelwelle beziehungsweise der Kennlinie/Kennwerte eine kleine Pulsstromdauer Δti bestimmt/berechnet in der der Startermotor 1 mit der Spannung U beaufschlagt wird. Da sich die Kurbelwelle 6 in dem stabilen Bereich 20 befindet, verringert sich ihre Drehzahl n, nach erfolgter Beaufschlagung des Startermotors 1 über die Zeit Δti, aufgrund der Reibungskräfte der Brennkraftmaschine schnell, bis die Kurbelwelle in der Zielposition zum Stillstand kommt. In dem vorliegenden Fall reicht also eine einmalige Beaufschlagung des Startermotors 1 mit der Pulsstromweite Δti aus, um die Kurbelwelle in ihre Zielposition 35 zu bewegen. R. 318852 12
Die Figur 6 zeigt ein zweites Beispiel, welches sich zu dem vorhergehenden Beispiel darin unterscheidet, dass sich die Zielposition 35 hinter einer ziehenden Zone 13 befindet. Die ermittelte aktuelle Drehwinkelstellung der Kurbelwelle 6 entspricht der ermittelten Drehwinkelstellung 34 aus der Figur 5. Sie liegt also in dem stabilen Bereich 20. Die nächstgelegene Zielposition 35 befindet sich jedoch in dem stabilen Bereich 21 , der auf die ziehende Zone 13 folgt. Im Gegensatz zu dem vorhergehenden Beispiel wird hier in dem Verfahren gemäß der Figur 4 der Schätzfaktor im Schritt 32 nach oben korrigiert, da die Abweichung der ermittelten Drehwinkelstellung 34 zur Zielposition 35 groß ist. Mit Hilfe der ermittelten Kennlinie/Kennwerte wird zunächst „konservativ" eine erste Pulsstromdauer Δt2 vorgegeben, mit der der Startermotor 1 beaufschlagt wird. Hierdurch wird die Kurbelwelle 6 aus dem stabilen Bereich 20 herausbewegt/gedreht. Die Pulsstromdauer Δt2 ist derart gewählt/geschätzt, dass der Startermotor 1 erst nach dem Austreten aus dem stabilen Bereich 20 abgeschaltet wird. Aufgrund des Freilaufs kann die Kurbelwelle 6 in der ziehenden Zone 13 weiterdrehen, bis sie in dem Folgenden stabilen Bereich 21 zum Stillstand kommt. Dies ist beispielhaft mittels der Drehzahl n in dem integrierten Diagramm im unteren Bereich der Figur 6 dargestellt. Sobald sich die Kurbelwelle im Stillstand befindet, was durch die Abfrage 28 überprüft wird, wird ihre aktuelle Drehwinkelstellung 36 ermittelt und wie oben beschrieben mit der Zielposition 35 verglichen. Da nunmehr die Abweichung zur Zielposition 35 gering ausfällt, wird eine kleine Pulsstrombreite Δt3 mit Hilfe der vorab ermittelten Kennlinie/Kennwerte und des entsprechend gewählten/bestimmten Schätzfaktors berechnet. Der über die abgeschätzte Pulsstromdauer Δt3 beaufschlagte Startermotor 1 wird derart beschleunigt, dass sich die Drehzahl n der Kurbelwelle 6 anschließend aufgrund der Reibungskräfte der Brennkraftmaschine schnell verlangsamt, bis die Kurbelwelle 6 in der Zielposition 35 zum Stillstand kommt. Alternativ zu einer definierten Zielposition (35) kann natürlich auch ein Zielbereich vorgegeben werden, in dem sich die Kurbelwelle 6 befinden soll.
Die Figur 7 zeigt ein Beispiel für den Fall, dass sich die Zielposition 35 hinter einer drückenden Zone 14 befindet. Im Beispiel der Figur 7 wird im Start-Stop- Betrieb mittels des Verfahrens aus der Figur 4 ermittelt, dass die aktuelle Drehwinkelstellung 34 der Kurbelwelle 6 im stabilen Bereich 21 liegt. Hierbei wird R. 318852 13
der Startermotor 1 auf Grund des vorteilhaften Verfahrens mit einer Pulsstromdauer Δt4 derart beaufschlagt, dass die Kurbelwelle 6 solange angetrieben wird, bis sie in den folgenden stabilen Bereich 22 gelangt. Dies ist notwendig da die drückende Zone 12 überbrückt werden muss. Ansonsten könnte es geschehen, dass die Kurbelwelle 6 wieder in den stabilen Bereich 21 zurückpendelt. Die Pulsstromdauer wird insbesondere entsprechend auf Grund des bekannten/ermittelten Drehmomentverhaltens abgeschätzt. Sobald die Kurbelwelle 6 in dem stabilen Bereich 22 zum Stillstand gekommen ist, wird erneut, wie oben beschrieben, eine aktuelle Drehwinkelposition 37 erfasst und mit der Zielposition 35 verglichen. In dem vorliegenden Beispiel wird durch das vorteilhafte Verfahren der Startermotor 1 mit einer Pulsstromdauer Δt5 beaufschlagt, wodurch die Kurbelwelle 6 zunächst beschleunigt wird. Die Pulsstromdauer Δt5 ist gemäß des vorteilhaften Verfahrens derart abgeschätzt, dass sich die Drehzahl anschließend derart verringert, dass die Kurbelwelle 6 in der Zielposition 35 zum Stillstand kommt.
Durch das oben beschriebene, prädikative Verfahren, bei dem die vorab ermittelten Kennwerte/Kennlinie(n) zur Bestimmung jeweils einer Pulsstromdauer in Abhängigkeit der aktuellen Drehwinkelposition der Kurbelwelle 6 verwendet werden, ist es auf einfache Art und Weise möglich, die Kurbelwelle 6 in eine für den Start der Brennkraftmaschine vorteilhafte Position zu bewegen. Das vorteilhafte Verfahren bietet die Möglichkeit, die Kurbelwelle 6 mittels eines herkömmlichen Startermotors 1 zu positionieren. Das Verfahren kann auf einfache und kostengünstige Art und Weise in dem Steuergerät 3 des Startermotors 1 oder alternativ, hier nicht dargestellt, in das Steuergerät 8 der Antriebsvorrichtung integriert werden.

Claims

R. 318852 14Ansprüche
1. Verfahren zum Positionieren einer Kurbelwelle einer abgeschalteten Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kurbelwelle mittels eines einen Freilauf aufweisenden, elektrischen Startermotors in eine gewünschte Zielposition zum nachfolgenden Start der Brennkraftmaschine gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kennlinie und/oder Kennwerte einer Beziehung zwischen einem zurückgelegten Drehweg der Kurbelwelle und einer Drehwinkelposition bei einer normierten Pulsstromdauer des
Startermotors für einen definierten Betriebsfall ermittelt werden, dass die aktuelle Drehwinkelposition der Kurbelwelle ermittelt wird und dass der elektrische Startermotor in Abhängigkeit von der ermittelten Drehwinkelposition der Kurbelwelle sowie der Zielposition und der Kennlinie/Kennwerte mit mindestens einer abgeschätzten Pulsstromdauer beaufschlagt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Pulsstromdauer derart abgeschätzt wird, dass der elektrische Startermotor mit mindestens einer weiteren Pulsstromdauer zum
Erreichen der Zielposition beaufschlagt werden muss.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Beaufschlagen des elektrischen Startermotors mit einer Pulsstromdauer eine weitere Drehwinkelposition der zum Stillstand gekommenen Kurbelwelle ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der weiteren Drehwinkelposition und der Kennlinie/Kennwerte die weitere Pulsstromdauer abgeschätzt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Startermotor mit maximal drei Strompulsdauern zum Erreichen der Zielposition beaufschlagt wird. R. 318852 15
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abschätzen der Pulsstromdauer die Spannung eines den elektrischen Startermotor mit elektrischer Energie versorgenden Energiespeichers berücksichtigt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abschätzen der Pulsstromdauer die aktuelle Temperatur der Brennkraftmaschine berücksichtigt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abschätzen der Pulsstromdauer ein Schätzfaktor berücksichtigt wird, der in Abhängigkeit von dem Abstand der aktuellen Drehwinkelposition der Kurbelwelle zur Zielposition bestimmt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennlinie/Kennwerte für einen Start-Stop- Betrieb als Betriebsfall der Brennkraftmaschine ermittelt werden.
10.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Startermotor, insbesondere ein Antriebsritzel des Startermotors, voreingespurt wird.
11.Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit mindestens einem einen Freilauf aufweisenden elektrischen Startermotor und einem den Startermotor ansteuernden Steuergerät, sowie einem Sensor zum Erfassen der aktuellen Drehwinkelposition einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät einen Bypass-
Stromkreis mit Strombegrenzung parallel zu einem Hauptstromkreis geschaltet aufweist.
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