EP2464856A1 - Verfahren zum betreiben einer steuerung für eine startvorrichtung, steuerung und computerprogrammprodukt - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer steuerung für eine startvorrichtung, steuerung und computerprogrammprodukt

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Publication number
EP2464856A1
EP2464856A1 EP10735022A EP10735022A EP2464856A1 EP 2464856 A1 EP2464856 A1 EP 2464856A1 EP 10735022 A EP10735022 A EP 10735022A EP 10735022 A EP10735022 A EP 10735022A EP 2464856 A1 EP2464856 A1 EP 2464856A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
controller
starter
temperature
pinion
operating
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10735022A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Roessle
Stefan Tumback
Falco Sengebusch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02N2200/066—Relay temperature
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    • F02N2300/20—Control related aspects of engine starting characterised by the control method
    • F02N2300/2008—Control related aspects of engine starting characterised by the control method using a model

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a control for L 5, a starting device for starting an internal combustion engine in a vehicle, wherein a Einspurvoriques comprising the starting device of the control for meshing a starter pinion in the ring gear of an internal combustion engine, in particular with a start Stop operating strategy is controlled.
  • the invention further relates to a computer program product with a> 0 starter motor, a starter relay and a starter relay on and disengageable starter pinion, with the controller, a start-stop operation of an internal combustion engine is executable and the starter relay and the starter motor separately and defined by the controller can be controlled.
  • Internal combustion engine is meshed, to start.
  • an internal combustion engine which is started by means of a starter pinion, there are minimum times for a restart, which have to wait until the internal combustion engine can be restarted, since the stationary starter pinion
  • the starter pinion remains in the engaged state until the internal combustion engine is started.
  • the starter motor includes its own starter control unit to calculate the speed of the starter motor and to accelerate the pinion from the starter motor in a start-stop operation, when a self-starting of the engine due to reduced speed is no longer possible.
  • the pinion is driven at substantially synchronous speed into the ring gear of the
  • starter a control unit, which includes a starter motor and an actuator for
  • Engaging a starter pinion drives separately. From the control unit, the starter pinion can be meshed before starting the vehicle in the sprocket before the driver has expressed a new start request. In this case, a trained as an actuator engagement relay is already during a phase-out
  • the speed threshold is in this case far below the idle speed of the engine to keep the wear of the Einspurvoriques as low as possible.
  • the control unit initiates a smooth start, for example, by a clocking of the starter motor.
  • the performance of the vehicle electrical system is determined by analysis of the Battery state monitors and accordingly the starter motor is clocked
  • DE 10 2005 021 227 A1 describes a starting device for a combustion engine in motor vehicles with a control unit, a starter relay, a starter pinion and a starter motor for a start-stop operating strategy.
  • the temperature of the Einspurvorrich- device is detected as an operating parameter.
  • the temperature is a significant variable which changes the duration of the tracking and is thus essential for an exact synchronous meshing operation.
  • control 5 is adjustable by the Einspurvoroplasty by at least one, preferably two
  • Control parameters adapted by the control can be realized with a single operating parameter.
  • two drive parameters such as, in particular, the drive time and the L o drive power can be combined in combination.
  • the at least one operating parameter can be detected, for example, by at least one separate sensor that is in information contact with the controller.
  • the invention further developing method, the Einspurvorutter is from the controller as a sensor of at least one operating parameter, in particular for determining the temperature, a position of the Starterrit-
  • the single-track device has two separately energizable exciter windings for detection.
  • the controller comprises a measuring and evaluation device.
  • values of operating parameters are measured directly at the Einspurvorraum and previously without additional component complexity or additional sensors.
  • the measuring and evaluation device is preferably already installed in the controller in order to carry out further optimized and advantageous functions for a start-stop operating method.
  • At least one activation parameter of at least one dependent variable operating parameter is determined by the controller via a stored characteristic curve.
  • a correlation between operating parameters and control parameters is a particularly simple method.
  • a characteristic is stored for the duration until the impact of the starter pinion on the ring gear for the relay temperature in the controller.
  • a characteristic curve can be set above the temperature of the relay
  • the at least one drive parameter is dependent on at least one dependent variable operating parameter, in particular
  • L 5 special an operating temperature via a stored characteristic with respect to at least one operating parameter reference value determined by the controller by shifting the characteristic with respect to the reference value.
  • the shifting of a characteristic with respect to reference values makes it possible to influence the control parameter by means of various operating parameters.
  • a map with the pinion position or the pinion speed over the temperature and the time that is applied to the relay with a certain current be deposited.
  • the duration until the pinion reaches the sprocket be determined from this characteristic.
  • At least one activation parameter is determined from a multi-dimensional characteristic field here.
  • at least one further or a combination of the following input variables will be taken as the value of various operating parameters; possible values of operating parameters are the current pinion position, the actual relay current or the thrust path of the relay armature, FIGS the starter pinion is set in motion.
  • At least one activation parameter is determined from a physical model, in particular a temperature model, wherein operating parameters such as an anchor position are determined. on, a push path and a speed can be determined and calculated by integration.
  • the drive parameter is determined from a function of the temperature T, the pinion position p and the pinion speed v.
  • an estimate of the current state of the starter pinion can be made from these values and used as a basis for control parameters to control the movement of the starter pinion.
  • Learned operating parameter values For example, the influence of temperature as a learning function of the control can be implemented, so that the parameter values are checked by a control function, if necessary adjusted, for example by the actual time until the starter pinion meshing in the
  • this new duration is adjusted either continuously or at intervals.
  • the Einspurvoriques with a switching winding? 0 formed in a double function by the induced voltage in the switching winding is determined.
  • other current and / or voltage values in the single track device are evaluated as sensor values.
  • a, in particular temperature-dependent, discharge duration of the starter pinion is compensated by a variable control or in particular by a regulation of the drive power and / or the drive times.
  • the operating range of the meshing device extends over a wide temperature range that occurs during start-stop operation.
  • the task is also solved by a computer program product that loads it into a program memory with program instructions is to perform all the steps of the above-described method, if the
  • Program is executed in a controller.
  • the computer program product has the advantage that it does not require additional components in the vehicle, but can be implemented as modules as a method in controls in the vehicle.
  • the computer program product easily adapts to individual, empirical and improved values.
  • a self-learning function is easy to implement.
  • Control comprises a detection device for operating parameters and an evaluation device with variable power control of the starter relay to compensate for a, in particular temperature-dependent Ausschiebedauer the starter pinion.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a starting device with inventive control
  • Fig. 5 is a current-voltage-path-time diagram of waveforms in
  • Fig. 1 shows a circuit diagram of a starting device 1 with a starter motor
  • the internal combustion engine 2 is connected to a motor controller 3, which communicates via a communication line 4, for example a CAN bus, with a controller 5 of the starting device 1.
  • a communication line 4 for example a CAN bus
  • the engine controller 3 includes a start-stop operating mode according to which the engine is stopped due to turn-off conditions or startup conditions are started.
  • the engine controller 3 determines whether the engine 2 is turned off due to a start-stop operation mode
  • the temperature can be detected with an external temperature sensor 28.
  • the temperature sensor 28 supplies measured values to the engine control 3, which are used for
  • the temperature of the meshing device 6 can essentially correspond to the temperature range of the external temperature sensor. In order to reduce the temperature of the single-track device without additional component expenditure with regard to an external temperature sensor.
  • the starter relay 13 itself is used as a temperature sensor of the modified controller 5.
  • the starter relay 13 a Einspurwicklung 22 and a switching winding 23.
  • a relay contact is closed, so that the starter motor 1 1 is directly applied to a current of the battery 19.
  • Both relay windings can be energized separately by power switches 17 and 18 from a battery 19.
  • LO currents and the voltages can each be detected individually by a detection device 20, so that with the aid of the controller 5 the currents detected by the detection device 20 are evaluated and operating parameters, preferably the temperature, are derived, so that the starter relay 13 is connected to the operating parameter adapted and controlled.
  • L 5 13 is energized with a small current to measure the temperature.
  • Electricity is so small that the starter pinion 8 is not meshed. Due to an inductive behavior of the relay coil, the current can be measured by means of the detection device 20, with a measuring device 21 or 25. The influence of temperature can be reduced in the operating behavior of the starter relay 13.
  • a synchronous Einspurvorgang is even more accurate executable, in which the temperature influence is compensated.
  • the control of the Einspurwicklung 22 is adjustable via two control parameters.
  • a first control parameter is the Einspurzeittician, which can be placed depending on the temperature from a reference value forward or backward and
  • second control parameter is the drive power, which can either be increased or decreased.
  • the detection device 20 is connected to a microcomputer 14 with a program memory 15 and evaluates the measurement results for determining the drive parameters in order to energize the power switches 17, 18 at the right and desired time.
  • All figures show only schematic not true to scale illustrations. Moreover, reference is made in particular to the drawings for the invention as essential.
  • FIG. 2 shows a flow chart, a special start-stop operating strategy, in which the method according to the invention is combined with the method according to the invention
  • Control 5 is used.
  • a first step S1 the engine is turned off due to certain defined start-stop conditions, such as a torque L 0 from the driver for a certain time z. B. is no longer required for more than four seconds, and the speed of the vehicle zero or zero direction is strongly tended.
  • certain defined start-stop conditions such as a torque L 0 from the driver for a certain time z. B. is no longer required for more than four seconds, and the speed of the vehicle zero or zero direction is strongly tended.
  • a following second step S2 which preferably but not necessarily the L 5 must be following, but can also be done later in the process, according to a method to be described at least one operating parameter of the Einspurvorutter, preferably the temperature of the Einspurvorraum 6, detected.
  • the detection of the temperature is carried out by the use of the starter relay 13 as a sensor.
  • the temperature is derived from measurements from the sensor 10.
  • a third step S3 for example, the pinion position is detected as a further operating parameter by evaluation of the momentarily energized meshing device 6.
  • the pinion position is defined by the position of the armature.
  • a time is determined at which the peripheral speed of the ring gear 10, the expiring internal combustion engine 2 with the peripheral speed of the starter pinion 8 will be substantially synchronous, so that the starter pinion 8 as quiet as possible and wear
  • a fifth step S5 the starter motor 11 is accelerated.
  • a sixth step S6 the rotational speed of the internal combustion engine 2 and 35 of the starter motor 1 1 is measured continuously. It is checked whether the track time is maintained or drive parameters or the Einspurzeittician must be corrected.
  • a seventh step S7 the meshing device 13 is actuated with at least one control parameter, preferably two control parameters corresponding to the evaluated values of at least one operating parameter, so that tooth flanks of the starter pinion 8 coincide with the tooth flanks of the ring gear 10 at the desired and exact point in time Circumferential speeds are substantially synchronous.
  • the control is carried out L O by measuring the currents or voltage from the starter relay thirteenth
  • the measured values are evaluated and correspondingly, as a self-learning function in a step S9, values of at least one actuation parameter are corrected in relation to L 5 values of at least one operating parameter.
  • the continuous self-learning function and a learning function is realized.
  • step S10 the engine 2 is started by energizing the starter motor 11 with a meshed starter pinion 8 in the ring gear 10.
  • step ? 0 S10 is only executed when the driver requests torque to the
  • Motor control 3 is delivered because, for example, a start-up request exists.
  • FIG. 3 shows a time-distance diagram with two characteristic curves.
  • a first characteristic T1 shows when energized the Einspurwicklung 22 as fast the starter pinion 8 moves in Einspurvorgang.
  • the characteristic T1 is recorded, for example, at a temperature of 25 ° C. After approx. 30 ms, a first
  • a characteristic T2 is recorded at a temperature of the starter relay 13 at approximately circa 115 ° C.
  • the response is, as seen from Fig. 3, significantly delayed.
  • the meshing speed is slower than the characteristic T1.
  • the single-track winding 22 must correspond to Earlier, so be energized by at least about 25 ms, for example, at a temperature of 1 15 ° C against a temperature of 25 ° C, or acted upon by a higher driving power, so that the starter pinion 8 at the desired time on the tooth flanks of the expiring sprocket 10 5 hits.
  • the duration t for the meshing of the starter pinion 8 is determined by a function f as a function of the temperature T from the starter relay 13.
  • the duration t is the duration until the starter L pinion 8 reaches the sprocket 10.
  • the duration t can be corrected by a value dependent on the temperature T of the starter relay 13 by addition, multiplication or exponentiation.
  • Thrust path or the pinion-sprocket distance minimal change what overall could be important for the control, but is neglected according to the simple method. Through a learning function, the characteristics can be shifted accordingly and saved again.
  • the further operating parameter value is, for example, the actual sprocket-sprocket distance I or the thrust travel S of the armature.
  • the thrust stroke S of the armature differs from the sprocket-pinion distance by a defined play in the starter relay 13.
  • the current position of the starter pinion 8 is detected from a measurement by means of the detection device 20 and an evaluation in the control 5 of the induced voltage in the switching winding 23. from that
  • the maps are extended by further dimensions to those according to FIGS. 3 and 4.
  • the maps are extended by further dimensions to those according to FIGS. 3 and 4.
  • only two support points are sufficient for a dimension in part to span a map according to the invention.
  • Characteristic curves and characteristic maps determined and stored vehicle type-specifically.
  • the induced voltage in the switching winding during a movement of the starter pinion is considered.
  • Tooth on tooth position evaluated with respect to the delay of the starter pinion it is possible to correct the characteristics and maps for each set operating point and save it with new data.
  • Fig. 5 shows the waveforms of the applied voltage with the characteristic U 10, the current 110 the path R8 from the starter pinion 8, the induced voltage with U11 and a movement path A from the armature in the starter relay 13 each with an index -1 for a short track movement and -Max for a single-lane
  • FIG. 6 shows an equivalent circuit diagram of a single-track winding 22 from the starter relay 13. The following formula therefore holds: / - - (L - e R " L ), where I [A] is the current that
  • U [V] is the voltage dropped across the relay coil
  • R is the ohmic resistance of the coil [ ⁇ ]
  • t is the time [s]
  • 5 L is the inductance of the coil [H].
  • the individual position of the starter pinion can be calculated when the thrust stroke is included L O.
  • REmspurwickiung22 is the ohmic resistance of Einspurwicklung
  • T is the temperature at which the ohmic resistance is to be determined [K]
  • T 0 is the temperature at which the ohmic resistance is known [K]
  • ⁇ T Cu is the coefficient? 0 cient of copper [K "1 ]
  • Mechanical processes are also described The major mechanical changes of the meshing device 6 are the change in friction, the length expansion and the change in the behavior of the springs.
  • / (T) / (T 0 ) • (1 + ⁇ / (TT 0 )).
  • / is the expansion of the considered material in one dimension [m]
  • T is the temperature at which the expansion is to be determined [K]
  • T 0 is the temperature at which the expansion is known [K]
  • ⁇ / is the Expansion coefficient [m / K].
  • the current of the tracking winding 22 is regulated.
  • the temperature influence on the dynamics of the starter relay is completely eliminated by changing the electrical resistance in the Einspurwicklung.
  • the power of the relay coil depends essentially from the position of the armature and the current through the Einspurwicklung.
  • the dynamics of the starter relay depends on the temperature.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Steuerung (5) für eine Startvorrichtung (1) zum Starten einer Brennkraftmaschine (2) in einem Fahrzeug beschrieben, wobei eine Einspurvorrichtung, die die Startvorrichtung (1) umfasst, von der Steuerung (5) zum Einspuren eines Starterritzels (8) in den Zahnkranz (10) einer Brennkraftmaschine (2), insbesondere mit einer Start-Stopp-Betriebsstrategie, angesteuert wird. Um einen Fahrzeugkomfort zu verbessern, in dem ein Start-Stopp-Betrieb mit einer schnellen und sicheren Verfügbarkeit der Brennkraftmaschine (2) ausführbar ist, wird mindestens ein Betriebsparameter der Einspurvorrichtung (6) ausgewertet und die Ansteuerung von der Einspurvorrichtung (6) wird über die Steuerung (5) an den mindestens einen Betriebsparameter angepasst.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Betreiben einer Steuerung für eine Startvorrichtung, Steuerung und Computerprogrammprodukt
L O
Stand der Technik
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Steuerung für L 5 eine Startvorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug, wobei eine Einspurvorrichtung, die die Startvorrichtung umfasst, von der Steuerung zum Einspuren eines Starterritzels in den Zahnkranz einer Brennkraftmaschine, insbesondere mit einer Start-Stopp-Betriebsstrategie, angesteuert wird. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Computerprogrammprodukt mit einem > 0 Startermotor, einem Starterrelais und einem vom Starterrelais ein- und ausrückbaren Starterritzel, wobei mit der Steuerung ein Start-Stopp-Betrieb einer Brennkraftmaschine ausführbar ist und das Starterrelais und der Startermotor separat und definiert von der Steuerung ansteuerbar sind.
>5 Es ist bekannt, zur Einsparung von Kraftstoff und Emissionen die Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug durch eine Motorsteuerung beispielsweise an Ampeln oder wegen Verkehrshindernissen, die zu einem kurzfristigen Stopp zwingen, nach bestimmten Abschaltbedingungen, insbesondere nach einem bestimmten Zeitablauf, auszuschalten. Es ist ferner bekannt, eine Brennkraftmaschine mittels
30 eines Startermotors, der ein Starterritzel aufweist, das in einen Zahnkranz einer
Brennkraftmaschine eingespurt wird, zu starten. Für eine solche Konstruktion einer Brennkraftmaschine, die mit Hilfe eines Starterritzels gestartet wird, gibt es für einen Wiederstart Mindestzeiten, die abgewartet werden müssen, bis die Brennkraftmaschine wieder gestartet werden kann, da das stehende Starterritzel
35 in einen sich drehenden Zahnkranz nicht eingespurt werden darf. Es gibt Entwicklungen, das Starterritzel bereits während des Auslaufens der Brennkraftmaschine in den Zahnkranz einzuspuren. Dazu ist folgender stand der Technik bekannt.
5 Aus der DE 10 2006 01 1 644 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung mit einem Starterritzel und einem Zahnkranz einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei die Drehzahl des Zahnkranzes und des Starterritzels ermittelt werden, um das Starterritzel nach dem Ausschalten der Brennkraftmaschine mit im Wesentlichen gleicher Drehzahl beim Auslaufen der Brenn-
L O kraftmaschine einzuspuren. Das Starterritzel bleibt bis zum Andrehen der Brennkraftmaschine in einem eingespurten Zustand.
Die DE 10 2006 039 1 12 A1 beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen der Drehzahl des Startermotors für einen Kfz-Verbrennungsmotor. Es wird ferner be-
L 5 schrieben, dass der Startermotor ein eigenes Starter-Steuergerät umfasst, um die Drehzahl des Startermotors zu berechnen und um in einem Start-Stopp- Betrieb das Ritzel vom Startermotor zu beschleunigen, wenn ein Selbststart des Verbrennungsmotors aufgrund gesunkener Drehzahl nicht mehr möglich ist. Das Ritzel wird mit im Wesentlichen synchroner Drehzahl in den Zahnkranz des aus-
10 laufenden Verbrennungsmotors eingerückt. Dieser Stand der Technik wird als nächstliegend betrachtet.
Die DE 10 2005 004 326 A1 beschreibt eine Startvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einem separaten Einrück- und Startvorgang. Hierfür hat die
>5 Startvorrichtung eine Steuereinheit, die einen Startermotor und ein Stellglied zum
Einrücken eines Starterritzels separat ansteuert. Von der Steuereinheit kann das Starterritzel vor einem Startvorgang des Fahrzeugs in den Zahnkranz eingespurt werden, bevor der Fahrer einen neuen Startwunsch geäußert hat. Dabei wird ein als Stellglied ausgebildetes Einrückrelais bereits während einer Auslaufphase
30 des Verbrennungsmotors angesteuert. Die Drehzahlschwelle liegt hierbei weit unter der Leerlaufdrehzahl des Motors, um den Verschleiß der Einspurvorrichtung möglichst gering zu halten. Um Spannungseinbrüche im Bordnetz durch einen sehr hohen Anlaufstrom vom Startermotor zu vermeiden, wird durch die Steuereinheit ein sanfter Anlauf, beispielsweise durch eine Taktung des Starter-
35 stroms realisiert. Die Leistungsfähigkeit des Bordnetzes wird durch Analyse des Batteriezustands überwacht und entsprechend wird der Startermotor getaktet
bzw. mit Strom versorgt.
Die DE 10 2005 021 227 A1 beschreibt eine Startvorrichtung für eine Brenn- 5 kraftmaschine in Kraftfahrzeugen mit einer Steuereinheit, einem Starterrelais, einem Starterritzel und einem Startermotor für eine Start-Stopp-Betriebsstrategie.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt und eine Steuerung der eingangs genannten Art derart weiterzu- L O bilden, um einen Fahrzeugkomfort zu verbessern, in dem ein Start-Stopp-Betrieb
mit einer schnellen und sicheren Verfügbarkeit der Brennkraftmaschine ausführbar ist.
Offenbarung der Erfindung
L 5
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Gegenstand der Patentansprüche 1 und
9 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
? 0 Es ist ein Gedanke der Erfindung mindestens einen Betriebsparameter, der die Einspurvorrichtung beeinflusst zu erfassen und auszuwerten und die Einspurvorrichtung für einen Start-Stopp-Betrieb über die Steuerung an den mindestens einen Betriebsparameter angepasst anzusteuern. Es ist also eine Idee der Erfindung, Betriebsparameter, die Einfluss auf den Einspurvorgang des Starterritzels haben, zu berücksichtigen,
>5 um das Starterritzel mit einer möglichst geringen Geschwindigkeitsdifferenz zwischen
Zahnkranz und Starterritzel in einem Start-Stopp-Betrieb im Betriebsmodus einer auslaufenden Brennkraftmaschine in den Zahnkranz einzuspuren. Da die Einspurdauer von bestimmten Betriebsparametern abhängig ist, sollen diese Betriebsparameter er- fasst werden, um einen richtigen Einspurzeitpunkt exakter zu treffen, das heißt, dass
30 die umlaufenden Zahnflanken von Zahnkranz und der Starterritzel im Wesentlichen eine synchrone Drehzahl aufweisen. Somit ist der Verschleiß und die Geräuschentwicklung einer Startvorrichtung auch im Start-Stopp-Betrieb minimiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Temperatur der Einspurvorrich- 35 tung als Betriebsparameter erfasst. Die Temperatur ist eine wesentliche variable Grö- ße, die die Dauer des Einspurens verändert und somit für einen exakten, synchronen Einspurvorgang wesentlich ist.
Gemäß einer die Erfindung weiterbildenden Ausführungsform wird die Ansteuerung 5 von der Einspurvorrichtung durch mindestens einen, vorzugsweise zwei, einstellbare
Ansteuerparameter von der Steuerung angepasst. Somit kann beispielsweise bei einem einzigen Betriebsparameter ein Ansteuerparameter für eine einfache Steuerung realisiert werden. Um eine höhere Flexibilität zu erreichen, können vorzugsweise zwei Ansteuerparameter, wie beispielsweise, insbesondere der Ansteuerzeitpunkt und die L O Ansteuerleistung kombiniert angepasst werden. Somit kann der richtige Einspurzeitpunkt des Starterritzels in einen Zahnkranz einer auslaufenden Kraftmaschine noch exakter ausgeführt werden.
Der mindestens eine Betriebsparameter kann beispielsweise durch mindestens einen L 5 separaten Sensor erfasst werden, der mit der Steuerung in Informationskontakt steht.
Gemäß einem weiter bevorzugten, die Erfindung weiterbildenden Verfahrens, wird die Einspurvorrichtung von der Steuerung als Sensor von mindestens einem Betriebsparameter, insbesondere zur Bestimmung der Temperatur, einer Position des Starterrit-
> 0 zels sowie der Geschwindigkeit des Starterritzels eingesetzt. Die Einspurvorrichtung wird also mit einem Teststrom bestromt, und von der Steuerung wird mit einer Auswertevorrichtung der Teststrom ausgewertet und daraus die Temperatur, die Position oder des Starterritzels oder die Geschwindigkeit des Starterritzels ermittelt. Vorzugsweise weist die Einspurvorrichtung zwei getrennt bestrombare Erregerwicklungen zur Detek-
?5 tion auf, wobei die Steuerung eine Mess- und Auswertevorrichtung umfasst. Somit werden Werte von Betriebsparametern direkt an der Einspurvorrichtung gemessen und zuvor ohne zusätzlichen Bauteilaufwand oder zusätzliche Sensoren. Die Mess- und Auswertevorrichtung ist vorzugsweise in der Steuerung bereits eingebaut, um für ein Start-Stopp-Betriebsverfahren weitere optimierte und vorteilhafte Funktionen zu erfül-
30 len.
Gemäß einem besonders einfachen Verfahrensaufbau wird mindestens ein Ansteuerparameter von mindestens einem abhängig veränderlichen Betriebsparameter über eine abgespeicherte Kennlinie von der Steuerung ermittelt. Eine 35 Wechselbeziehung zwischen Betriebsparameter und Ansteuerparameter, bei- spielsweise über eine temperaturabhängige Kennlinie, ist ein besonders einfaches Verfahren. Vorzugsweise ist eine Kennlinie für die Dauer bis zum Auftreffen des Starterritzels auf den Zahnkranz für die Relaistemperatur in der Steuerung hinterlegt. Alternativ kann auch eine Kennlinie über der Temperatur des Relais
5 für die Änderung der Einspurdauer bezüglich einer Referenztemperatur hinterlegt sein. Diese Alternative ist sinnvoll, wenn noch weitere von der Temperatur unabhängige Einflüsse auf die Einspurdauer berücksichtigt werden. Somit kann gemäß einem ersten bevorzugten Verfahren der Temperatureinfluss auf die Bewegung des Starterritzels beim Vorschub durch ein Einspurrelais berücksichtigt
L O werden und der Zeitpunkt, in dem das Starterritzel beim Einspurvorgang auf den
Zahnkranz trifft genauer eingestellt werden.
Gemäß einem alternativen Verfahren wird der mindestens eine Ansteuerparameter von mindestens einem abhängigen veränderlichen Betriebsparameter, insbe-
L 5 sondere einer Betriebstemperatur über eine abgespeicherte Kennlinie bezüglich mindestens eines Betriebsparameter-Referenzwerts von der Steuerung durch Verschiebung der Kennlinie bezüglich des Referenzwerts ermittelt. Das Verschieben einer Kennlinie bezüglich Referenzwerten erlaubt eine Beeinflussung des Ansteuerparameters über verschiedene Betriebsparameter einfließen zu las-
? 0 sen. Beispielsweise kann ein Kennfeld mit der Ritzelposition oder der Ritzelgeschwindigkeit über der Temperatur und der Zeit, mit der das Relais mit einer bestimmten Bestromung beaufschlagt wird, hinterlegt sein. Es kann beispielsweise bei einem bekannten Ritzelweg die Dauer, bis das Ritzel den Zahnkranz erreicht, aus dieser Kennlinie bestimmt werden.
Bei einem alternativen, weiter bevorzugten Verfahren wird hier mindestens ein Ansteuerparameter aus einem mehrdimensionalen Kennfeld ermittelt. Es wird also bei dem oben beschriebenen Verfahren noch zumindest eine weitere oder eine Kombination von folgenden Eingangsgrößen als Wert von verschiedenen Be- 30 triebesparametern eingehen, dabei sind mögliche Werte von Betriebsparametern die aktuelle Ritzelposition, der tatsächliche Relaisstrom oder der Schubweg des Relais-Ankers, bis das Starterritzel in Bewegung gesetzt wird.
Gemäß einer die Erfindung weiterbildenden Ausführungsform wird der mindes- 35 tens eine Ansteuerparameter aus einem physikalischen Modell, insbesondere einem Temperatur-Modell ermittelt, wobei Betriebsparameter wie eine Ankerpositi- on, ein Schubweg und eine Geschwindigkeit durch Integration bestimmt und errechnet werden.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird der Ansteuerparameter aus ei- 5 ner Funktion der Temperatur T, der Ritzelposition p und der Ritzelgeschwindigkeit v ermittelt. Somit kann eine Abschätzung des aktuellen Zustande des Starterritzels aus diesen Werten durchgeführt werden und als Grundlage für Steuerparameter zur Ansteuerung der Bewegung des Starterritzels eingesetzt werden.
L O Bei einem vorteilhaften Verfahren werden Ansteuerparameter in der Relation zu
Betriebsparameterwerten gelernt. Zum Beispiel ist der Temperatureinfluss als Lernfunktion der Steuerung implementierbar, so dass durch eine Kontrollfunktion die Parameterwerte überprüft werden, gegebenenfalls angepasst werden, indem beispielsweise die tatsächliche Dauer bis zum Einspuren des Starterritzels in den
L 5 Zahnkranz aufgezeichnet wird.
Nach einer Regel, zum Beispiel einer aus Durchschnittswerten ermittelten Dauer wird diese neue Dauer entweder kontinuierlich oder in Abständen angepasst. Vorzugsweise ist als Messsensor die Einspurvorrichtung mit einer Schaltwicklung ? 0 in Doppelfunktion ausgebildet, indem die induzierte Spannung in der Schaltwicklung bestimmt wird. Oder es werden andere Strom- und/oder Spannungswerte in der Einspurvorrichtung als Sensorwerte ausgewertet.
Um die Temperaturabhängigkeit der Einspurvorrichtung zu minimieren, wird eine, >5 insbesondere temperaturabhängige Ausschiebedauer des Starterritzels durch eine variable Ansteuerung oder insbesondere durch eine Regelung der Ansteuerleistung und/oder der Ansteuerzeitpunkte kompensiert. Somit lässt sich ein Starterritzel in eine auslaufende Brennkraftmaschine mit einer hochgenauen Synchronisation exakter und mit minimiertem Geräusch über einen großen Betriebs- 30 bereich einspuren.
Der Betriebsbereich der Einspurvorrichtung erstreckt sich über einen großen Temperaturbereich, der bei einem Start-Stopp-Betrieb auftritt.
35 Die Aufgabe wird darüber hinaus auch durch ein Computerprogrammprodukt dadurch gelöst, das es in einen Programmspeicher mit Programmbefehlen ladbar ist, um alle Schritte des oben beschriebenen Verfahrens auszuführen, wenn das
Programm in einer Steuerung ausgeführt wird.
Das Computerprogrammprodukt hat den Vorteil, dass es keine zusätzlichen Bau- 5 teile im Fahrzeug erfordert, sondern sich als Module als Verfahren in Steuerungen im Fahrzeug implementieren lässt. Das Computerprogrammprodukt lässt sich leicht an individuelle, empirische und verbesserte Werte anpassen. Eine Selbstlernfunktion ist leicht implementierbar.
L O Die Aufgabe wird darüber hinaus durch eine Steuerung dadurch gelöst, dass die
Steuerung eine Erfassungseinrichtung für Betriebsparameter und eine Auswertevorrichtung mit variabler Leistungsansteuerung der Starterrelais umfasst, um eine, insbesondere temperaturabhängige Ausschiebedauer des Starterritzels zu kompensieren. Somit ist ein exakt arbeitender Start-Stopp-Betrieb mit erhöhten
L 5 Leistungsumfang realisierbar.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind.
> 0
Kurzbezeichnung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schaltplan einer Startvorrichtung mit erfindungsgemäßer Steuerung,
Fig. 2 ein Flußdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
30
Fig. 3 ein Zeit-Weg-Temperatur-Diagramm,
Fig. 4 ein Zeit-Weg-Temperatur-Diagramm,
35 Fig. 5 ein Strom-Spannungs-Weg-Zeit-Diagramm von Signalverläufen beim
Einspurvorgang und Fig. 6 ein Ersatzschaltbild der Einspurwicklung. Ausführungsformen der Erfindung
5 Die Fig. 1 zeigt einen Schaltplan einer Startvorrichtung 1 mit einem Startermotor
1 1 und einem Starterrelais 13 zum Starten einer Brennkraftmaschine 2. Die Brennkraftmaschine 2 ist mit einer Motorsteuerung 3 verbunden, die über eine Kommunikationsleitung 4, beispielsweise einen CAN-Bus, mit einer Steuerung 5 von der Startvorrichtung 1 kommuniziert.
L O
Die Motorsteuerung 3 umfasst einen Start-Stopp-Betriebsmodus, gemäß dem die Brennkraftmaschine aufgrund von Ausschaltbedingungen gestoppt wird oder Anschaltbedingungen gestartet wird. Die Motorsteuerung 3 bestimmt, ob die Brennkraftmaschine 2 aufgrund eines Start-Stopp-Betriebsmodus ausgeschaltet wird
L 5 und übermittelt entsprechende Informationen an die Steuerung 5. Um die Verfügbarkeit der Brennkraftmaschine 2 im Start-Stopp-Betrieb zu erhöhen, wird angestrebt, in einem speziellen Start-Stopp-Betriebsmodus ein Starterritzel 8 einer Einspurvorrichtung 6 in einen Zahnkranz 10 einer auslaufenden Brennkraftmaschine 2 einzuspuren. Das Starterritzel 8 wird nach dem Starten der Brennkraft-
10 maschine 2 wieder ausgespurt. Um die Lebensdauer von Starterritzel 8, Einspurvorrichtung 13 und Zahnkranz 10 zu erhöhen sowie einen hohen Verschleiß zu vermeiden, ist es ein Ziel, das Starterritzel 8 mit einer möglichst synchronen, umlaufenden Geschwindigkeit zum Zahnkranz 10 der Brennkraftmaschine 2 einzuspuren. Die Dauer, die die Einspurvorrichtung 6 mittels des Starterrelais 13 zum
>5 Einspuren benötigt, ist abhängig von verschiedenen Betriebsparametern, insbesondere von der Temperatur des Starterrelais 13. Erfindungsgemäß wird zumindest die Temperatur des Starterrelais 13 berücksichtigt.
Die Temperatur kann mit einem externen Temperatursensor 28 erfasst werden.
30 Der Temperatursensor 28 liefert Messwerte an die Motorsteuerung 3, die zur
Weiterverarbeitung für die Steuerung 5 übermittelt werden. Die Temperatur der Einspurvorrichtung 6 kann im Wesentlichen dem Temperaturbereich des externen Temperatursensors entsprechen. Um die Temperatur der Einspurvorrichtung ohne zusätzlichen Bauteilaufwand hinsichtlich eines externen Temperatursen-
35 sors zu erhalten sowie um hochgenaue Temperaturmesswerte von dem Starter- relais 13 zu gewinnen, wird das Starterrelais 13 selbst als Temperatursensor von der modifizierten Steuerung 5 eingesetzt.
Die Fig. 1 zeigt eine besonders bevorzugte Ausführungsform vom Starterre-
5 lais 13. Gemäß dieser Ausführungsform weist das Starterrelais 13 eine Einspurwicklung 22 und eine Schaltwicklung 23. Durch Bestromung der Schaltwicklung 23 wird ein Relaiskontakt geschlossen, so dass der Startermotor 1 1 direkt mit einem Strom der Batterie 19 beaufschlagt wird. Beide Relaiswicklungen sind separat durch Leistungsschalter 17 und 18 von einer Batterie 19 bestrombar. Die
L O Ströme und die Spannungen können jeweils einzeln von einer Erfassungseinrichtung 20 erfasst werden, so dass mit Hilfe der Steuerung 5 die von der Erfassungseinrichtung 20 erfassten Ströme bewertet werden und daraus Betriebsparameter, vorzugsweise die Temperatur, abgeleitet wird, so dass das Starterrelais 13 an den Betriebsparameter angepasst und angesteuert wird. Das Starterrelais
L 5 13 wird mit einem kleinen Strom zum Messen der Temperatur bestromt. Der
Strom ist so klein, dass das Starterritzel 8 nicht eingespurt wird. Aufgrund eines induktiven Verhaltens der Relaisspule kann der Strom mittels der Erfassungseinrichtung 20, mit einer Messeinrichtung 21 beziehungsweise 25 gemessen werden. Der Temperatureinfluss kann im Betriebsverhalten des Starterrelais 13 be-
10 rücksichtigt werden. Somit ist ein synchroner Einspurvorgang noch exakter ausführbar, in dem der Temperatureinfluss kompensiert wird. Die Ansteuerung der Einspurwicklung 22 ist über zwei Ansteuerparameter einstellbar. Ein erster Ansteuerparameter ist der Einspurzeitpunkt, der je nach Temperatur ausgehend von einem Referenzwert nach vorne oder nach hinten gelegt werden kann und
15 ein weiterer, zweiter Ansteuerparameter ist die Ansteuerleistung, die entweder erhöht oder erniedrigt werden kann.
Weitere Betriebsparameter sind die Positionsbestimmung des Ankers im Starterrelais 13 und die Geschwindigkeit des Ankers und somit die Geschwindigkeit des 30 Starterritzels 8.
Die Erfassungseinrichtung 20 ist mit einem Mikrocomputer 14 mit einem Programmspeicher 15 verbunden und wertet die Messergebnisse zur Ermittlung der Ansteuerparameter aus, um die Leistungsschalter 17, 18 zum richtigen und ge- 35 wünschten Zeitpunkt zu bestromen. Alle Figuren zeigen lediglich schematische nicht maßstabsgerechte Darstellungen. Im Übrigen wird insbesondere auf die zeichnerische Darstellungen für die Erfindung als Wesentlich verwiesen.
Die Fig. 2 zeigt ein Flussdiagramm, einer besonderen Start-Stopp-Betriebs- 5 Strategie, bei der das erfindungsgemäße Verfahren mit der erfindungsgemäßen
Steuerung 5 zum Einsatz kommt.
In einem ersten Schritt S1 wird die Brennkraftmaschine aufgrund bestimmten, definierten Start-Stopp-Bedingungen ausgeschaltet, etwa weil ein Drehmoment L 0 vom Fahrer für eine bestimmte Zeit z. B. länger als vier Sekunden nicht mehr gefordert wird, und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs Null oder Richtung Null stark tendiert ist.
In einem folgenden zweiten Schritt S2, der bevorzugt aber nicht zwingend der L 5 Nächstfolgende sein muss, sondern im Ablauf auch etwas später erfolgen kann, wird gemäß einem noch zu beschreibenden Verfahren mindestens ein Betriebsparameter der Einspurvorrichtung, bevorzugt die Temperatur der Einspurvorrichtung 6, erfasst. Die Erfassung der Temperatur erfolgt durch den Einsatz des Starterrelais 13 als Sensor. Die Temperatur wird aus Messwerten von dem Sensor 10 abgeleitet.
In einem dritten Schritt S3 wird beispielsweise die Ritzelposition als weiterer Betriebsparameter durch Auswertung der kurzzeitig bestromten Einspurvorrichtung 6 erfasst. Die Ritzelposition ist durch die Position des Ankers definiert.
>5
In einem vierten Schritt S4 wird ein Zeitpunkt bestimmt, bei dem die Umfangsgeschwindigkeit vom Zahnkranz 10, der auslaufenden Brennkraftmaschine 2 mit der Umfangsgeschwindigkeit vom Starterritzel 8 im wesentlichen synchron sein wird, so dass das Starterritzel 8 möglichst geräuschlos und verschleißarm zum
30 im voraus bezeichneten Zeitpunkt eingespurt wird.
In einem fünften Schritt S5 wird der Startermotor 11 beschleunigt.
In einem sechsten Schritt S6 wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 und 35 des Startermotors 1 1 kontinuierlich gemessen. Dabei wird überprüft, ob der Ein- spurzeitpunkt eingehalten wird oder Ansteuerparameter bzw. der Einspurzeitpunkt korrigiert werden müssen.
In einem siebten Schritt S7 wird die Einspurvorrichtung 13 mit mindestens einen 5 Ansteuerparameter, bevorzugt zwei Ansteuerparameter entsprechend der ausgewerteten Werte von mindestens einem Betriebsparameter angesteuert, so dass Zahnflanken des Starterritzels 8 mit den Zahnflanken des Zahnkranzes 10 zum gewünschten und exakten Zeitpunkt zusammentreffen, in dem die Umfangsgeschwindigkeiten im wesentlichen synchron sind. Die Kontrolle erfolgt L O durch Messen der Ströme bzw. Spannung vom Starterrelais 13.
Weichen die Ist-Werte von vorgegeben Soll-Werten ab, so werden die gemessenen Werte ausgewertet und entsprechend als Selbstlernfunktion in einem Schritt S9 werden Werte von mindestens einen Ansteuerparameter in der Relation zu L 5 Werten von mindestens einem Betriebsparameter korrigiert. Somit ist die kontinuierliche Selbstlernfunktion sowie eine Anlernfunktion realisiert.
In einem Schritt S10 wird die Maschine 2 durch Bestromen des Startermotors 11 mit einem eingespurten Starterritzel 8 in den Zahnkranz 10 gestartet. Der Schritt ? 0 S10 wird erst ausgeführt, wenn vom Fahrer eine Drehmomentanforderung an die
Motorsteuerung 3 abgegeben wird, weil beispielsweise ein Anfahrwunsch vorliegt. Dadurch, dass das Starterritzel 8 bereits in den Zahnkranz 10 eingespurt ist, ist die Verfügbarkeit der Brennkraftmaschine zeitlich erhöht und der Anfahrwunsch kann schneller umgesetzt werden.
Die Fig. 3 zeigt ein Zeit-Weg-Diagramm mit zwei Kennlinien. Eine erste Kennlinie T1 zeigt bei Bestromung der Einspurwicklung 22 wie schnell das Starterritzel 8 sich im Einspurvorgang bewegt. Die Kennlinie T1 ist beispielsweise bei einer Temperatur von 25°C aufgenommen. Nach circa 30 ms erfolgt ein erstes An-
30 sprechverhalten, so dass nach circa 25 ms ein Einspurweg vom Starterritzel 8 über 5 mm zurückgelegt wird. Eine Kennlinie T2 ist bei einer Temperatur vom Starterrelais 13 bei ungefähr circa 115°C aufgezeichnet. Das Ansprechverhalten ist, wie aus Fig. 3 zu sehen, deutlich verzögert. Außerdem ist die Einspurgeschwindigkeit gegenüber der Kennlinie T1 verlangsamt. Das Starterrelais 13
35 spricht erst bei circa 43 ms an und benötigt für den Schubweg von circa 5 mm circa 35 ms. Je nach Temperatur muss also die Einspurwicklung 22 entspre- chend früher, also um mindestens circa 25 ms beispielsweise bei einer Temperatur von 1 15° C gegenüber einer Temperatur von 25° C bestromt werden, oder mit einer höheren Ansteuerleistung beaufschlagt werden, so dass das Starterritzel 8 zur gewünschten Zeit auf die Zahnflanken des auslaufenden Zahnkranzes 10 5 trifft.
Gemäß einem ersten bevorzugten einfachen Verfahren, wird die Dauer t zum Einspuren des Starterritzels 8 durch eine Funktion f in Abhängigkeit der Temperatur T vom Starterrelais 13 bestimmt. Die Dauer t ist die Dauer bis das Starter- L O ritzel 8 den Zahnkranz 10 erreicht. Die Fig. 3 zeigt somit als Kennlinien t = f(T).
Alternativ kann die Dauer t durch einen von der Temperatur T des Starterrelais 13 abhängigen Wert durch Addition, Multiplikation oder Potenzieren korrigiert werden. Die Funktion lautet somit t = t0 + f(T) oder t = t0• f(T) oder t = to f(T) . Bei
L 5 diesen Verfahren wird davon ausgegangen, dass die weiteren Einflussgrößen von verschiedenen Betriebsparametern gegenüber der Temperatur vom Starterrelais 8 vernachlässigt oder von dem hier beschriebenen Verfahren überlagert werden. Es wird also bei dem Verfahren gemäß Fig. 3 davon ausgegangen, dass der Abstand vom Starterritzel zum Zahnkranz 10, das heißt der Schubweg, gleich
? 0 bleibt. Aufgrund von Verschleiß und Alterungserscheinungen kann sich der
Schubweg beziehungsweise der Ritzel-Zahnkranz-Abstand minimal verändern, was insgesamt zur Ansteuerung wichtig sein könnte, aber gemäß den einfachen Verfahren vernachlässigt wird. Durch eine Lernfunktion können hier die Kennlinien entsprechend verschoben werden und neu abgespeichert werden.
Die Fig. 4 zeigt ein Kennlinien-Diagramm von der Dauer t, also bis das Starterritzel 8 den Zahnkranz 10 erreicht, über der Temperatur T vom Starterrelais 13. Gemäß der Fig.4 wird von einer Referenzkennlinie RK ausgegangen. Diese Kennlinie RK wird abhängig von einem weiteren Betriebsparameterwert parallel
30 verschoben, entweder nach oben zur gestrichelt dargestellten Kennlinie RK1 oder nach unten zur gestrichelt dargestellten Kennlinie RK2. Der weitere Betriebsparameterwert ist beispielsweise der aktuelle Zahnkranz-Ritzel-Abstand I oder der Schubweg S des Ankers. Der Schubweg S des Ankers unterscheidet sich vom Zahnkranz-Ritzel-Abstand durch ein definiertes Spiel im Starterrelais 13. Bei-
35 spielsweise ist bei der Kennlinie RK1 der Zahnkranz-Ritzel-Abstand I vergrößert und bei der Kennlinie RK2 verkleinert. Somit wird bei einem zweiten erfindungsgemäßen Verfahren die Position p des Starterritzels oder die Geschwindigkeit v des Starterritzels 8 nach einer bestimmten Zeit und bei einer bestimmten Temperatur durch eine Referenzkennlinie RK 5 beschrieben: p = f(t, T) oder v = f(t, T). Es ist jedoch auch eine Überlagerung mit weiteren Effekten möglich. Gemäß diesem Verfahren wird der aktuelle Zustand des Starterritzels 8, das heißt die Position und die Geschwindigkeit bestimmt und ist Grundlage für eine Ansteuerung des Starterrelais 13 für die Ritzelbewegung.
L O Eine Verbesserung des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch möglich, wenn weitere Messgrößen und Betriebsparameter in das Kennfeld eingehen. Vorzugsweise wird die aktuelle Position des Starterritzels 8 aus einer Messung mittels der Erfassungseinrichtung 20 und einer Auswertung in der Steuerung 5 der induzierten Spannung in der Schaltwicklung 23 erfasst. Daraus
L 5 kann die Ritzelgeschwindigkeit abgeleitet werden. Ferner kann der aktuelle
Strom in der Einspurwicklung 22 vom Starterrelais 13 angepasst werden. Außerdem kann der tatsächliche Schubweg, den der Anker vom Starterrelais 13 zurücklegen muss, bevor sich das Ritzel in Bewegung setzt, zusätzlich mit einfließen. Zur Berücksichtigung dieser weiteren Messgrößen und Betriebsparameter
? 0 sind die Kennfelder um weitere Dimensionen zu denen gemäß der Fig. 3 und 4 erweitert. Vorzugsweise, um einen erhöhten Speicherplatzbedarf einzusparen, sind für eine Dimension zum Teil nur zwei Stützstellen ausreichend um ein erfindungsgemäßes Kennfeld aufzuspannen.
>5 Zur Ausführung der zu Fig. 2, 3 und 4 beschriebenen Verfahren werden die
Kennlinien und Kennfelder fahrzeugtypspezifisch ermittelt und abgespeichert.
Zum Anlernen der Daten für die Kennlinien und Kennfelder wird die induzierte Spannung in der Schaltwicklung bei einer Bewegung des Starterritzels hinsicht-
30 lieh der Position des Starterritzels, der Geschwindigkeit und bei Erreichen einer
Zahn auf Zahn-Stellung hinsichtlich der Verzögerung vom Starterritzel ausgewertet. Somit ist es möglich die Kennlinien und Kennfelder zu jedem eingestellten Arbeitspunkt zu korrigieren und mit neuen Daten abzuspeichern. Um die einzelnen Daten zu verifizieren und zu sichern ist es bevorzugt vorgesehen, den Ein-
35 spurvorgang zumindest zum Anlernen mehrfach auszuführen, so dass die entsprechenden Messfehler vermieden werden und abhängig von der Auftretens- wahrscheinlichkeit zuständige Daten der Kennlinien und Kennfelder korrigiert werden. Das Verfahren wird also wohl vor der Auslieferung im Werk oder bei einem Wartungsbetrieb angewendet oder auch im laufenden Verfahren über die Lebensdauer des Fahrzeugs.
5
Die Fig. 5 zeigt die Signalverläufe der angelegten Spannung mit der Kennlinie U 10, vom Strom 110 dem Weg R8 vom Starterritzel 8, der induzierten Spannung mit U11 und einen Bewegungsweg A vom Anker im Starterrelais 13 jeweils mit einem Index -1 für eine kurze Spurbewegung und -Max für einen Einspurvor-
L O gang. Diese Signalverläufe sind lediglich beispielhaft dargestellt, um zu zeigen, dass die Anker- bzw. Ritzelposition und Geschwindigkeit durch Induktionsmessung in der Startvorrichtung detektier- und auswertbar ist. Aus diese Signalverläufen kann eine Selbstlernfunktion geschaffen werden durch eine spezielle Auswertung der Signalverläufe.
L 5
Gemäß einem weiter bevorzugten fünften Verfahren, um den Aufwand von Kennfeldern, wie in den Verfahren 1 bis 4 beschrieben, zu vermeiden sowie um hohe Kosten bei einer Erlangung von zuverlässigen Messgrößen und auch eine automatische Applikation von Kennlinien und Kennfeldern gemäß dem oben be-
? 0 schriebenen vierten Verfahren zu eliminieren, ist gemäß einem bevorzugten fünften Verfahren ein physikalisches Modell in Bezug auf die Temperatur in der Steuerung hinterlegt. Relevante Auswirkungen, wie die Dynamik des Vorschiebens, die Temperaturabhängigkeit und gegebenenfalls die Alterung werden vom physikalischen Modell beschrieben. Mit Hilfe dieses Modells ist es möglich, die
15 zum aktuellen Zeitpunkt wirkenden Kräfte auf den Anker vom Starterrelais 13 zu bestimmen und durch Integration dessen Position und Geschwindigkeit zu errechnen. Um das Modell mit dem tatsächlichen Verhalten abzugleichen, sind viel weniger Messpunkte mit einer geringeren Genauigkeit erforderlich, wie es beispielsweise bei einem Verfahren mit einer Lernfunktion der Fall ist. Ein Abgleich
30 kann zum Beispiel mit Hilfe eines Kalmann-Filters ausgeführt werden.
Ein solches Modell ist vorzugsweise wie folgt aufgebaut. Die elektrischen Vorgänge werden beschrieben, in dem die Spule des Starterrelais als Reihenschaltung mit einer Induktivität L und einem ohmschen Widerstand R betrachtet wird. 35 Hierfür zeigt Fig. 6 ein Ersatzschaltbild einer Einspurwicklung 22 vom Starterrelais 13. Es gilt somit folgende Formel / =— (l - eR"L) . Dabei ist I [A] der Strom, der
R
durch die Einspurwicklung 22 fließt, U [V] ist die Spannung, die über der Relaisspule abfällt, R ist der ohmsche Widerstand der Spule [Ω], t ist die Zeit [s] und 5 L ist die Induktivität der Spule [H].
Aus dem berechneten Strom lässt sich dann zusammen mit der Position des Ankers die auf den Relaisanker wirkende Kraft ermitteln. Es kann die einzelne Position des Starterritzels berechnet werden, wenn der Schubweg miteinbezogen L O wird.
Von der Temperatur ist in diesem Modell nur der Widerstand R abhängig. Die Änderung der Temperatur kann beschrieben werden durch:
L 5 REmspurwicklung 22 (T) = REmspurwicklung 22 (To)• (1 +0CTcu (T-To)).
REmspurwιckiung22 ist der ohmsche Widerstand der Einspurwicklung, T ist die Temperatur, bei der der ohmsche Widerstand bestimmt werden soll [K ] und T0 ist die Temperatur bei der der ohmsche Widerstand bekannt ist [K], αTCu ist der Koeffi- ? 0 zient von Kupfer [ K"1]. Es werden mechanische Vorgänge auch beschrieben. Die wesentlichen mechanischen Änderungen der Einspurvorrichtung 6 sind die Änderung der Reibung, die Längenausdehnung sowie die Änderung des Verhaltens der Federn.
>5 Die Längenausdehnung kann relativ leicht beschrieben werden durch
/(T) = /(T0)• (1 +α /(T-T0)). / ist die Ausdehnung des betrachteten Materials in einer Dimension [m], T ist die Temperatur, bei der die Ausdehnung bestimmt werden soll [K], T0 ist die Temperatur, bei der die Ausdehnung bekannt ist [K], α / ist der Ausdehnungskoeffizient [m/K].
30
Gemäß einem weiter bevorzugten sechsten Verfahren wird der Strom der Einspurwicklung 22 geregelt. Somit wird der Temperatureinfluss auf die Dynamik des Starterrelais durch Änderung des elektrischen Widerstands in der Einspurwicklung vollständig eliminiert. Die Kraft der Relaisspule hängt im wesentlichen von der Position des Ankers und dem Strom durch die Einspurwicklung ab. Somit ist die Dynamik vom Starterrelais abhängig von der Temperatur.
Durch eine gezielte Regelung des Stroms der Einspurwicklung, der in der Regel von der Versorgungsbatterie vorgegeben ist, lässt sich somit der Temperaturein- fluss eliminieren, so dass das Starterritzel im wesentlichen immer die gleiche Einspurdauer erfährt. Anstatt der Ansteuerung der Position des Starterritzels wird also der Ritzel-Zahnkranzabstand geregelt. In der Regelung wird dafür gesorgt, dass die Position des Starterritzels nicht nur exakt erreicht wird, sondern auch mit der richtigen Geschwindigkeit angefahren und eingespurt wird.

Claims

85/08 Ansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Steuerung (5) für eine Startvorrichtung (1 ) zum 5 Starten einer Brennkraftmaschine (2) in einem Fahrzeug, wobei eine Einspurvorrichtung, die die Startvorrichtung (1 ) umfasst, von der Steuerung (5) zum Einspuren eines Starterritzels (8) in den Zahnkranz (10) einer Brennkraftmaschine (2), insbesondere mit einer Start-Stopp-Betriebsstrategie, angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass von der Steuerung (5) mindestens ein
L O Betriebsparameter der Einspurvorrichtung (6) erfasst und ausgewertet wird und die Ansteuerung von der Einspurvorrichtung (6) über die Steuerung (5) an den mindestens einen Betriebsparameter angepasst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur L 5 der Einspurvorrichtung (6) als Betriebsparameter erfasst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung von der Steuerung (5) durch mindestens einen, vorzugsweise zwei, einstellbare Ansteuerparameter, insbesondere einen Ansteuerzeitpunkt und/oder
? 0 die Ansteuerleistung, angepasst wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspurvorrichtung (6) von der Steuerung (5) als Sensor von dem mindestens einen Betriebsparameter, insbesondere zur Bestimmung der Temperatur, Posi-
>5 tion, Geschwindigkeit von der Einspurvorrichtung (6), eingesetzt wird, wobei die Einspurvorrichtung (6) vorzugsweise zwei getrennt bestrombare und de- tektierbare Wicklungen aufweist und die Steuerung (5) eine Mess- und Auswertevorrichtung umfasst.
30 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ansteuerparameter von mindestens einem abhängigen veränderlichen Betriebsparameter über eine abgespeicherte Kennlinie von der Steuerung (5) ermittelt wird.
35 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Ansteuerparameter von mindestens einem abhän- gigen veränderlichen Betriebsparameter über eine abgespeicherte Kennlinie bezüglich mindestens eines Betriebsparameter-Referenzwerts von der Steuerung (5) durch Verschiebung der Kennlinie bezüglich des Referenzwerts ermittelt wird.
5
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Ansteuerparameter aus einem mehrdimensionalen Kennfeld ermittelt wird.
L O
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Ansteuerparameter aus einem physikalischen, insbesondere Temperatur- Modell ermittelt wird, wobei Betriebsparameter von Position und/oder Geschwindigkeit des Starterritzels durch eine Integration errechnet, die Ankerposition und dem Schubweg erfasst werden.
L 5
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Parameter in der Relation zu Betriebsparameterwerten gelernt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
10 dass der Ansteuerparameter aus einer Funktion der Temperatur (T), der Ritzelposition (p) und der Ritzelgeschwindigkeit (v) ermittelt wird.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine, insbesondere von der Temperaturabhängige, Ausschiebedauer d
>5 des Starterritzels durch eine variable Ansteuerung oder insbesondere durch eine Regelung der Ansteuerleistung kompensiert wird.
12. Computerprogrammprodukt, das in einen Programmspeicher (15) mit Programmbefehlen ladbar ist, um alle Schritte eines Verfahrens nach zumindest
30 einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen, wenn das Programm in einer Steuerung (5) ausgeführt wird.
13. Steuerung (5) für eine Startvorrichtung (1 ) mit einem Startermotor (1 1 ), einem Starterrelais (13) und einem vom Starterrelais (13) ein- und ausrückbaren
35 Starterritzel (8), wobei mit der Steuerung (5) ein Start-Stopp-Betrieb einer
Brennkraftmaschine (2) ausführbar ist und das Starterrelais (13) und der Star- termotor (11 ) separat und definiert von der Steuerung (5) ansteuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (5) eine Erfassungseinrichtung (20) für Betriebsparameter und eine Auswertevorrichtung mit variabler Leistungsansteuerung des Starterrelais (13) umfasst, um eine temperaturabhängige Ausschiebedauer des Starterritzels (8) kompensiert zu regeln.
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