EP2470777B1 - Verfahren zum einspuren eines andrehritzels einer startervorrichtung in einen zahnkranz einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum einspuren eines andrehritzels einer startervorrichtung in einen zahnkranz einer brennkraftmaschine Download PDF

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EP2470777B1
EP2470777B1 EP10751860.7A EP10751860A EP2470777B1 EP 2470777 B1 EP2470777 B1 EP 2470777B1 EP 10751860 A EP10751860 A EP 10751860A EP 2470777 B1 EP2470777 B1 EP 2470777B1
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EP
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internal combustion
combustion engine
meshing
pinion
starting pinion
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EP10751860.7A
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Karl-Otto Schmidt
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Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D35/027—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions using knock sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
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    • F02N11/0855—Circuits or control means specially adapted for starting of engines characterised by means for controlling the engagement or disengagement between engine and starter, e.g. meshing of pinion and engine gear during engine shutdown or after engine stop before start command, e.g. pre-engagement of pinion
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    • F02N2300/00—Control related aspects of engine starting
    • F02N2300/20—Control related aspects of engine starting characterised by the control method
    • F02N2300/2004—Control related aspects of engine starting characterised by the control method using adaptive control

Definitions

  • the invention relates to a method for engaging a starting pinion of a starter device in a ring gear of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • a method is known to bring a pinion of a starter device with a ring gear of an internal combustion engine into engagement.
  • the meshing or meshing operation can also be carried out in dynamic operating states in which the ring gear rotatably connected to the crankshaft of the internal combustion engine moves at a rotational speed greater than zero.
  • This system is particularly suitable for use in start-stop operation of an internal combustion engine having a plurality of engine shutdowns and restart operations.
  • the rotational speed of the Andrehritzels is adapted to the rotational speed of the ring gear.
  • the difference between the speeds of rotation of the starter pinion and ring gear must not exceed a specified level.
  • the problem may arise that when engaging one or more teeth of Andrehritzels do not interfere with gaps between adjacent teeth of the ring gear, but impinge directly on the teeth.
  • the consequences are, on the one hand, a delayed engagement process and, on the other hand, an increased load on the drill sprocket and the sprocket, which as a result are subject to greater mechanical wear. In addition, this process is associated with an undesirable noise.
  • the JP 2005098245 A discloses the use of a microphone in a start-up process to detect a starter malfunction.
  • the sound image recorded by the microphone during a startup is analyzed and a malfunction occurs when the frequency spectrum of the sound image is outside acceptable levels.
  • the invention has for its object to perform the engagement process in a starter device of an internal combustion engine quickly, quietly and with reduced mechanical stress.
  • the inventive method relates to the meshing or engagement of a Andrehritzels a starter device in a ring gear of an internal combustion engine, wherein before the meshing the speed of the Andrehritzels is tuned to the speed of the ring gear.
  • the method is carried out in particular in cases in which the ring gear of the internal combustion engine rotates at a rotational speed greater than zero.
  • the starting pinion is accelerated to a minimum rotational speed, which is not necessarily identical to the rotational speed of the ring gear;
  • deviations between the speeds of rotation of the starter pinion and ring gear are possible within a permissible, specified amount.
  • the inventive method thus relates in a preferred application to a dynamic meshing operation and is particularly suitable for so-called start-stop systems of internal combustion engines, which are characterized by a variety of shutdown and starting operations.
  • the internal combustion engine can already be switched off when reaching or shortly before a stop, for example if it falls below a limit speed, wherein after switching off the internal combustion engine, the starter device is already engaged in order to restart as quickly as possible To allow internal combustion engine.
  • the starting pinion of the starter device is adjustable for this purpose between a disengaged state outside of the ring gear and an engaged, meshing with the ring gear condition, whereby the orbiting speed of the Andrehritzels is adjusted to the rotational speed of the ring gear of the internal combustion engine before engaging or -tracks.
  • a signal characterizing the engagement or Einspurvorgangis vibration on the internal combustion engine is measured and that in the event that a vibration characteristic is outside an allowable value range, the control of the piecing is varied in a subsequent engagement process. If the vibration parameter lies outside the permissible value range, this indicates that the teeth of the starter pinion and toothed ring meet during the meshing process.
  • the likelihood is increased that in the subsequent meshing process the teeth of the starter pinion strike the gaps between the teeth of the ring gear of the internal combustion engine, thereby avoiding the high mechanical load which is caused by a direct impact of teeth. on-tooth arises.
  • the noise is reduced, and the Einspurvorgang can be carried out in less time.
  • various parameters or parameters can be varied, which determine the control of the piecing. Considered is the pinion speed or the turn-on time at which the pinion speed is accelerated.
  • the adjusting movement of the Andrehritzels between disengaged and engaged state can be changed, for example, the advancing speed or the starting time at which the axial advancing of the Andrehritzels begins. In principle, only a variation of one of these parameters or parameters or several parameters is possible. When changing the pinion speed is both an increase and a reduction of the speed into consideration.
  • the variation in the control of the starting pinion is carried out in the following directly on a Einspurvorgang with successive teeth Einspurvorgang. If the change in this subsequent Einspurvorgang proves favorable by the teeth of starter pinion and sprocket mesh form-fitting, so the parameters of the driving process are stored and maintained for further Einspurvor réelle. If it is determined that despite changed parameters again the teeth of the piecing impinge on the teeth of the ring gear during the Einspurvorgangs, in turn, the driving process is varied, with both a change in the same characteristic as well as a change in another characteristic or a change in several Characteristics comes into consideration.
  • various vibration characteristics can be taken into account in the decision as to whether there is an impact tooth-on-tooth during the meshing process, as far as the relevant vibration characteristic is suitable to be able to conclude this process.
  • the relevant vibration parameter is the amplitude, the frequency, the number of oscillations and the mean vibration value, whereby both one of these parameters and several combined vibration characteristics can be considered.
  • the invention can be used in internal combustion engines with starter device and a control or control device in which the process runs.
  • a knock sensor is expediently used which is arranged on the crankcase or on the cylinder head of the internal combustion engine and via which the vibrations emanating from the internal combustion engine can be measured.
  • a knock sensor For example, a piezoelectric sensor is used.
  • a characteristic measurement signal curve it can be determined whether the measured oscillations actually result from a meeting of the teeth of the starting pinion and ring gear during the meshing operation.
  • the internal combustion engine 1 is started by means of a starter device 2 which comprises an electric starter motor 3, an actuator 4 with an engagement lever 5 for the axial adjustment of a starting pinion 6 and a control or control device 7.
  • the engagement or Einspurvorgang carried out by actuation of the actuator 4, whereupon the engagement lever 5 moves the disengaged, not in engagement with the ring gear 8 on the engine 1 Andrehritzel 6 axially forward in the engaged oriserpurten state in which the Tooth teeth of Andrehritzel 6 with the teeth of the connected to the crankshaft of the engine sprocket 8 comb.
  • the speed of the Andrehritzels 6 can be increased even before engagement.
  • the speed of the Andrehritzels 6 measures here in particular according to the speed of the ring gear 8, wherein Deviations in the speeds of starter pinion 6 and ring gear 8 are allowed up to a predetermined level.
  • the control of the Andrehritzels 6 in particular the pinion speed, the starting time to the spin of Andrehritzels and the end time to reach the desired pinion speed, the starting time at the beginning of the axial engagement operation on the operation of the actuator 4 and the end time with closed engagement process set.
  • the internal combustion engine 1 is equipped with a knock sensor 11, which is preferably designed as a piezoelectric sensor, in which mechanical vibrations generate a voltage.
  • the signals of the knock sensor 11 are supplied to the motor vehicle control unit 9 and / or the control or control unit 7 of the starter device 2 as input signals.
  • the control of the starter device 2, that is, both the electric starter motor 3 and the electric actuator 4, takes place as a function of the measurement signals of the knock sensor 11.
  • Fig. 2 is shown in a schematic manner a striking of the teeth 6a of the Andrehritzels 6 on the teeth 8a of the ring gear 8.
  • This state can occur during engagement, wherein in principle both only one tooth 6a of the twisting sprocket can impinge on one tooth 8a of the sprocket and several teeth 6a on a plurality of teeth 8a.
  • high mechanical loads occur which lead to increased wear of both the starting pinion 6 and the ring gear 8 and increased noise.
  • FIG. 3 different diagrams are shown, wherein the upper diagrams represent the measured over the knock sensor on the engine vibration curve that arises during the engagement process in the internal combustion engine, and the lower diagrams reflect the respectively associated travel of Andrehritzels.
  • the diagram at the top left represents an impact several teeth of Andrehritzels on several teeth of the ring gear at the moment of engagement, as in Fig. 2 is shown.
  • This process leads to several oscillations with a relatively high amplitude.
  • a first method step 20 the vibrations arising on the internal combustion engine are measured via the knock sensor.
  • the measured vibrations are evaluated, in particular with regard to vibration characteristics such as amplitude, number of oscillations, frequency and mean vibration value.
  • At least one vibration parameter is checked for exceeding an admissible value range. If this is not the case, all the vibration characteristics are within the permissible range, and following the no-branch ("N"), the system returns to the beginning of the process, which is repeated at cyclic intervals. In this case, it can be assumed that a correct engagement process in the first time the teeth of the Andrehritzels in the gaps between teeth of the ring gear meet.
  • the Yes branch ("Y") will follow Proceeded to the next step 23, in which a parameter of the control of the Andrehritzels is varied.
  • This parameter is, for example, the pinion speed, which can be increased or decreased, the start-up time at which the electric starter motor is started and the starter pinion accelerated to the desired speed, or parameters relating to the axial advancement of the starter pinion. in particular the beginning and the end time of the adjustment process.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einspuren eines Andrehritzels einer Startervorrichtung in einen Zahnkranz einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
    • Stand der Technik
  • Aus der DE 10 2006 011 644 A1 ist ein Verfahren bekannt, ein Ritzel einer Startervorrichtung mit einem Zahnkranz einer Brennkraftmaschine in Eingriff zu bringen. Der Eingriff- bzw. Einspurvorgang kann auch in dynamischen Betriebszuständen durchgeführt werden, in denen der mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine drehverbundene Zahnkranz sich mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit größer Null bewegt. Auf diese Weise kann ein schnelleres bzw. frühzeitigeres Einspuren des Andrehritzels in den Zahnkranz erfolgen, so dass ein Neustart der Brennkraftmaschine schneller durchgeführt werden kann. Daneben ergeben sich auch Geräuschvorteile. Dieses System eignet sich insbesondere für einen Einsatz in einem Start-Stopp-Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einer Vielzahl von Motorabschaltungen und Neustartvorgängen.
  • Gemäß der DE 2006 011 644 A1 ist vorgesehen, dass vor dem Einspuren des Andrehritzels in den Zahnkranz der Brennkraftmaschine die Umdrehungsgeschwindigkeit des Andrehritzels an die Umdrehungsgeschwindigkeit des Zahnkranzes angepasst wird. Die Differenz der Umdrehungsgeschwindigkeiten von Andrehritzel und Zahnkranz darf hierbei ein festgelegtes Maß nicht überschreiten.
  • Bei derartigen Startervorrichtungen kann grundsätzlich das Problem auftreten, dass beim Einrücken ein oder mehrere Zähne des Andrehritzels nicht in Lücken zwischen benachbarten Zähnen des Zahnkranzes eingreifen, sondern unmittelbar auf die Zähne auftreffen. Die Folgen sind zum einen ein verzögerter Einrückvorgang und zum andern eine erhöhte Belastung des Andrehritzels und des Zahnkranzes, die hierdurch einem größeren mechanischen Verschleiß unterliegen. Außerdem ist dieser Vorgang mit einer unerwünschten Geräuschbildung verbunden.
  • Aus der US 2003/0196630 A1 ist es bekannt, den Startvorgang einer Brennkraftmaschine mittels verschiedener Sensoren zu überwachen und zu steuern. Über die Sensoren werden verschiedene Zustands- bzw. Kenngrößen der Brennkraftmaschine wie zum Beispiel der Druck in der Brennkammer oder das Klopfgeräusch der Brennkraftmaschine überwacht. Erreicht der gemessene Wert einen Schwellenwert, so kann von einem erfolgreichen Start der Brennkraftmaschine ausgegangen werden.
  • Die JP 2005098245 A offenbart die Verwendung eines Mikrofons bei einem Startvorgang zur Erkennung einer Startertehlfunktion. Das über das Mikrofon aufgenommene Klangbild während eines Startvorgangs wird analysiert, wobei eine Fehlfunktion vorliegt, wenn das Frequenzspektrum des Klangbildes außerhalb zulässiger Werte liegt.
  • Aus der EP 0 727 577 A1 ist es bekannt, die Vorrückgeschwindigkeit eines Starterritzels einer Startvorrichtung zu messen und zu regulieren, um die Bauteilbelastung, den Verschleiß und die Geräuschentwicklung zu minimieren.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einrückvorgang in einer Startervorrichtung einer Brennkraftmaschine rasch, geräuscharm und mit reduzierter mechanischer Belastung durchzuführen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich auf das Einspuren bzw. Einrücken eines Andrehritzels einer Startervorrichtung in einen Zahnkranz einer Brennkraftmaschine, wobei vor dem Einspuren die Drehzahl des Andrehritzels auf die Drehzahl des Zahnkranzes abgestimmt wird. Das Verfahren wird insbesondere in Fällen durchgeführt, in denen der Zahnkranz der Brennkraftmaschine mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit größer Null umläuft. In diesen Fällen wird vorzugsweise auch das Andrehritzel auf eine Mindest-Umlaufgeschwindigkeit beschleunigt, die nicht notwendigerweise identisch ist mit der Umlaufgeschwindigkeit des Zahnkranzes; grundsätzlich sind Abweichungen zwischen den Umlaufgeschwindigkeiten von Andrehritzel und Zahnkranz innerhalb eines zulässigen, festgelegten Maßes möglich. Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich somit in bevorzugter Anwendung auf einen dynamischen Einspurvorgang und eignet sich insbesondere für sogenannte Start-Stopp-Systeme von Brennkraftmaschinen, die durch eine Vielzahl von Abschalt- und Startvorgängen gekennzeichnet sind. Beispielsweise kann die Brennkraftmaschine mit Erreichen bzw. kurz vor einem Halt bereits abgeschaltet werden, zum Beispiel bei Unterschreiten einer Grenzgeschwindigkeit, wobei nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine bereits die Startervorrichtung eingerückt wird, um einen möglichst schnellen Neustart der Brennkraftmaschine zu ermöglichen. Das Andrehritzel der Startervorrichtung ist zu diesem Zweck zwischen einem ausgerückten Zustand außerhalb des Zahnkranzes und einem eingerückten, mit dem Zahnkranz kämmenden Zustand verstellbar, wobei bereits vor dem Einrücken bzw. -spuren die Umlaufgeschwindigkeit des Andrehritzels an die Umlaufgeschwindigkeit des Zahnkranzes der Brennkraftmaschine angepasst wird.
  • Grundsätzlich möglich ist aber auch eine Anwendung des Verfahrens in Betriebszuständen mit stillstehender Brennkraftmaschine.
  • Um hohe mechanische Belastungen zu reduzieren, die durch ein Auftreffen der Zähne des Andrehritzels im Moment des Einrückens auf die Zähne des Zahnkranzes der Brennkraftmaschine entstehen, ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass eine den Einrück- bzw. Einspurvorgang charakterisierende Schwingung an der Brennkraftmaschine gemessen wird und dass für den Fall, dass eine Schwingungskenngröße außerhalb eines zulässigen Wertebereiches liegt, die Ansteuerung des Andrehritzels bei einem nachfolgenden Einrückvorgang variiert wird. Liegt die Schwingungskenngröße außerhalb des zulässigen Wertebereiches, so deutet dies auf ein Aufeinandertreffen der Zähne von Andrehritzel und Zahnkranz während des Einspurvorganges hin. Durch die Veränderung einer den Einspurvorgang charakterisierenden Kenngröße wird die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass in dem nachfolgenden Einspurvorgang die Zähne des Andrehritzels in die Lücken zwischen den Zähnen des Zahnkranzes der Brennkraftmaschine treffen, wodurch die hohe mechanische Belastung vermieden wird, die bei einem unmittelbaren Auftreffen von Zahn-auf-Zahn entsteht. Zudem wird die Geräuschbildung reduziert, und der Einspurvorgang kann in kürzerer Zeit durchgeführt werden.
  • Grundsätzlich können verschiedene Parameter bzw. Kenngrößen variiert werden, welche die Ansteuerung des Andrehritzels bestimmen. In Betracht kommt die Ritzeldrehzahl oder der Andrehzeitpunkt, zu dem die Ritzeldrehzahl beschleunigt wird. Darüber hinaus kann auch die Stellbewegung des Andrehritzels zwischen ausgerücktem und eingerücktem Zustand verändert werden, beispielsweise die Vorrückgeschwindigkeit oder der Anfangszeitpunkt, zu welchem das axiale Vorrücken des Andrehritzels beginnt. Grundsätzlich möglich ist sowohl nur eine Variation eines dieser Parameter bzw. Kenngrößen oder mehrerer Parameter. Bei einer Änderung der Ritzeldrehzahl kommt sowohl eine Erhöhung als auch eine Reduzierung der Drehzahl in Betracht.
  • Zweckmäßigerweise wird die Variation in der Ansteuerung des Andrehritzels in dem unmittelbar auf einen Einspurvorgang mit aufeinander treffenden Zähnen folgenden Einspurvorgang durchgeführt. Erweist sich in diesem darauf folgenden Einspurvorgang die Veränderung als günstig, indem die Zähne von Andrehritzel und Zahnkranz formschlüssig ineinander greifen, so werden die Parameter des Ansteuervorgangs gespeichert und auch für die weiteren Einspurvorgänge beibehalten. Falls festgestellt wird, dass trotz geänderter Parameter erneut die Zähne des Andrehritzels auf die Zähne des Zahnkranzes während des Einspurvorgangs auftreffen, wird wiederum der Ansteuervorgang variiert, wobei sowohl eine Änderung in der gleichen Kenngröße als auch eine Änderung in einer sonstigen Kenngröße oder eine Änderung in mehreren Kenngrößen in Betracht kommt.
  • Grundsätzlich können verschiedenartige Schwingungskenngrößen bei der Entscheidung berücksichtigt werden, ob ein Auftreffen Zahn-auf-Zahn während des Einspurvorganges vorliegt, soweit die betreffende Schwingungskenngröße geeignet ist, auf diesen Vorgang rückschließen zu können. Bei der betreffenden Schwingungskenngröße handelt es sich um die Amplitude, die Frequenz, die Schwingungsanzahl sowie den Schwingungsmittelwert, wobei sowohl eine dieser Kenngrößen als auch mehrere miteinander kombinierte Schwingungskenngrößen betrachtet werden können. Bei der Überprüfung, ob beim Einspuren die Zähne aufeinander treffen, erfolgt eine Abfrage, ob eine oder mehrere der Schwingungskenngrößen innerhalb oder außerhalb eines zulässigen Bereiches liegen. Liegt die Schwingungskenngröße bzw. Schwingungskenngrößen außerhalb des zulässigen Bereichs, muss von einem Aufeinandertreffen der Zähne ausgegangen werden, woraufhin wie vorbeschrieben die Ansteuerung des Einspurvorganges variiert wird.
  • Die Erfindung kann in Brennkraftmaschinen mit Startervorrichtung und einem Regel- bzw. Steuergerät eingesetzt werden, in welchem das Verfahren abläuft. Zur Messung der den Einrückvorgang charakterisierenden Schwingungen wird zweckmäßigerweise ein Klopfsensor eingesetzt, der am Kurbelgehäuse oder am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordnet ist und über den die von der Brennkraftmaschine ausgehenden Schwingungen messbar sind. Als Klopfsensor wird beispielsweise ein Piezosensor eingesetzt. Anhand eines charakteristischen Messsignalverlaufs kann festgestellt werden, ob die gemessenen Schwingungen tatsächlich von einem Aufeinandertreffen der Zähne von Andrehritzel und Zahnkranz während des Einspurvorgangs herrühren.
  • Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Blockdarstellung einer Brennkraftmaschine mit einer Startervorrichtung,
    Fig. 2
    in schematischer Darstellung die Zahnreihen von Andrehritzel an der Startervorrichtung und Zahnkranz an der Brennkraftmaschine während eines Einspurvorganges, wobei mehrere Zähne unmittelbar aufeinander treffen,
    Fig. 3
    verschiedene Schaubilder mit Verläufen des von einem Klopfsensor aufgenommenen Schwingungssignals der Brennkraftmaschine mit jeweils zugehörigem Stellweg des Andrehritzels während des Einspurvorgangs,
    Fig. 4
    ein Ablaufschema mit den einzelnen Verfahrensschritten zum Durchführen des Verfahrens.
  • Wie in Fig. 1 dargestellt, wird die Brennkraftmaschine 1 mithilfe einer Startervorrichtung 2 gestartet, die einen elektrischen Startermotor 3, ein Stellglied 4 mit einem Einrückhebel 5 zum axialen Verstellen eines Andrehritzels 6 sowie ein Regel- bzw. Steuergerät 7 umfasst. Der Einrück- bzw. Einspurvorgang erfolgt durch Betätigung des Stellgliedes 4, woraufhin der Einrückhebel 5 das im ausgerückten, nicht im Eingriff mit dem Zahnkranz 8 an der Brennkraftmaschine 1 befindliche Andrehritzel 6 axial nach vorne in den eingerückten bzw. eingespurten Zustand verstellt, in welchem die Zähne des Andrehritzels 6 mit den Zähnen des mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbundenen Zahnkranzes 8 kämmen. Über den elektrischen Startermotor 3 kann bereits vor dem Einrücken die Drehzahl des Andrehritzels 6 erhöht werden. Die Drehzahl des Andrehritzels 6 bemisst sich hierbei insbesondere nach der Drehzahl des Zahnkranzes 8, wobei Abweichungen in den Drehzahlen von Andrehritzel 6 und Zahnkranz 8 bis zu einem vorgegebenen Maß zulässig sind. Die elektrische Energieversorgung der Startervorrichtung 2 erfolgt über eine Batterie 10.
  • Die Betätigung des elektrischen Startermotors 3 und des Stellgliedes zum Einund Ausrücken des Andrehritzels 6 erfolgt über Stellsignale des Regel- bzw. Steuergeräts 7, welches mit einem weiteren Steuergerät 9 der Brennkraftmaschine kommuniziert. Bei der Ansteuerung des Andrehritzels 6 werden insbesondere die Ritzeldrehzahl, der Anfangszeitpunkt zur Drehbeschleunigung des Andrehritzels und der Endzeitpunkt bis zum Erreichen der gewünschten Ritzeldrehzahl, der Anfangszeitpunkt zu Beginn des axialen Einrückvorgangs über die Betätigung des Stellgliedes 4 und der Endzeitpunkt mit abgeschlossenem Einrückvorgang festgelegt.
  • Die Brennkraftmaschine 1 ist mit einem Klopfsensor 11 ausgestattet, der vorzugsweise als Piezosensor ausgebildet ist, bei dem mechanische Schwingungen eine Spannung erzeugen. Die Signale des Klopfsensors 11 werden dem Kraftfahrzeug-Steuergerät 9 und/oder dem Regel- bzw. Steuergerät 7 der Startervorrichtung 2 als Eingangssignale zugeführt. Die Ansteuerung der Startervorrichtung 2, also sowohl des elektrischen Startermotors 3 als auch des elektrischen Stellglieds 4, erfolgt in Abhängigkeit der Messsignale des Klopfsensors 11.
  • In Fig. 2 ist in schematischer Weise ein Anschlagen der Zähne 6a des Andrehritzels 6 auf die Zähne 8a des Zahnkranzes 8 dargestellt. Dieser Zustand kann während des Einrückens auftreten, wobei grundsätzlich sowohl lediglich ein Zahn 6a des Andrehritzels auf einen Zahn 8a des Zahnkranzes als auch mehrere Zähne 6a auf mehrere Zähne 8a auftreffen können. Im Moment des Auftreffens der Zähne entstehen hohe mechanische Belastungen, die zu einem erhöhten Verschleiß sowohl des Andrehritzels 6 als auch des Zahnkranzes 8 und zu einer erhöhten Geräuschbildung führen.
  • In Fig. 3 sind verschiedene Diagramme dargestellt, wobei die oberen Diagramme den über den Klopfsensor an der Brennkraftmaschine gemessenen Schwingungsverlauf darstellen, der während des Einrückvorganges in der Brennkraftmaschine entsteht, und die unteren Diagramme den jeweils zugeordneten Stellweg des Andrehritzels wiedergeben. Das Diagramm oben links steht für ein Auftreffen mehrerer Zähne des Andrehritzels auf mehrere Zähne des Zahnkranzes im Moment des Einrückens, so wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Dieser Vorgang führt zu mehreren Schwingungen mit einer verhältnismäßig hohen Amplitude. Dem entspricht der Verlauf des Stellwegs 13 des Andrehritzels, wobei der Verlauf zunächst auf einem mittleren Niveau verharrt und um dieses mittlere Niveau schwingt, bis schließlich die Zähne des Andrehritzels in die Lücken zwischen benachbarten Zähnen des Zahnkranzes einragen und das Andrehritzel seine endgültige Position erreicht hat.
  • In den beiden mittleren Schaubildern ist die Situation dargestellt, dass lediglich ein Zahn 6a des Andrehritzels auf einen Zahn 8a des Zahnkranzes auftrifft. Die Schwingung klingt im Vergleich zum Aufeinandertreffen mehrerer Zähne schneller ab und weist eine geringere Amplitude auf. In den beiden Schaubildern auf der rechten Seite ist der angestrebte Einrückvorgang dargestellt, bei dem die Zähne 6a des Andrehritzels während des Einrückens sofort in die Lücken zwischen Zähnen 8a des Zahnkranzes treffen; bei diesem Vorgang entsteht praktisch keine Schwingung.
  • Dem Ablaufdiagramm nach Fig. 4 sind die einzelnen Verfahrensschritte zu entnehmen. Zunächst werden in einem ersten Verfahrensschritt 20 über den Klopfsensor die an der Brennkraftmaschine entstehenden Schwingungen gemessen. Im nächsten Verfahrensschritt 21 erfolgt eine Auswertung der gemessenen Schwingungen, insbesondere im Hinblick auf Schwingungskenngrößen wie Amplitude, Anzahl der Schwingungen, Frequenz und Schwingungsmittelwert.
  • Im nächsten Verfahrensschritt 22 wird zumindest eine Schwingungskenngröße auf Überschreiten eines zulässigen Wertebereiches abgeprüft. Sofern dies nicht der Fall ist, liegen alle Schwingungskenngrößen im zulässigen Bereich, und es wird der Nein-Verzweigung ("N") folgend wieder zum Beginn des Verfahrens zurückgekehrt, das in zyklischen Abständen wiederholt wird. In diesem Fall kann von einem korrekten Einrückvorgang ausgegangen werden, bei dem auf Anhieb die Zähne des Andrehritzels in die Lücken zwischen Zähnen des Zahnkranzes treffen .
  • Sofern jedoch die eine oder mehrere der betrachteten Schwingungskenngrößen außerhalb des zulässigen Bereiches liegen, wird der Ja-Verzweigung ("Y") folgend zum nächsten Verfahrensschritt 23 fortgefahren, in welchem eine Kenngröße der Ansteuerung des Andrehritzels variiert wird. Bei dieser Kenngröße handelt es sich beispielsweise um die Ritzeldrehzahl, die erhöht oder abgesenkt werden kann, um den Andrehzeitpunkt, mit dem der elektrische Startermotor gestartet und das Andrehritzel auf die gewünschte Drehzahl beschleunigt wird, oder um Parameter, die das axiale Vorrücken des Andrehritzels betreffen, insbesondere den Beginn und den Endzeitpunkt des Stellvorganges. Diese die Ansteuerung der Startervorrichtung betreffenden Parameter werden gespeichert und kommen bei einem darauf folgenden Einrückvorgang zur Anwendung.

Claims (14)

  1. Verfahren zum Einspuren eines Andrehritzels (6) einer Startervorrichtung (2) in einen Zahnkranz (8) einer Brennkraftmaschine (1), bei dem vor dem Einspuren die Drehzahl des Andrehritzels (6) auf die Drehzahl des Zahnkranzes (8) abgestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Einspurvorganges an der Brennkraftmaschine (1) den Einspurvorgang charakterisierende Schwingungen gemessen werden, wobei für den Fall, dass eine Schwingungskenngröße außerhalb eines zulässigen Wertebereichs liegt, die Ansteuerung des Andrehritzels (6) der Startervorrichtung (2) bei einem nachfolgenden Einspurvorgang variiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ansteuerung des Andrehritzels (6) die Ritzeldrehzahl verändert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ansteuerung des Andrehritzels (6) der Andrehzeitpunkt verändert wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Andrehritzel (6) zwischen einem ausgerückten Zustand und einem mit dem Zahnkranz (8) kämmenden eingerückten Zustand verstellt werden kann und dass bei der Ansteuerung des Andrehritzels (6) die Stellbewegung des Andrehritzels (6) zwischen ausgerücktem und eingerücktem Zustand verändert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrückgeschwindigkeit des Andrehritzels (6) verändert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangszeitpunkt des Vorrückens des Andrehritzels (6) verändert wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Schwingungskenngröße der den Einspurvorgang charakterisierenden Schwingungen die Schwingungsamplitude berücksichtigt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Schwingungskenngröße der den Einspurvorgang charakterisierenden Schwingungen die Schwingungsfrequenz berücksichtigt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Schwingungskenngröße der den Einspurvorgang charakterisierenden Schwingungen die Schwingungsanzahl berücksichtigt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Schwingungskenngröße der den Einspurvorgang charakterisierenden Schwingungen der Schwingungsmittelwert berücksichtigt wird.
  11. Regel- bzw. Steuergerät, welches zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.
  12. Brennkraftmaschine mit einer Startervorrichtung und einem Regel- bzw. Steuergerät (7) nach Anspruch 11 in einem Fahrzeug.
  13. Brennkraftmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) mit einem Klopfsensor (11) ausgestattet ist.
  14. Brennkraftmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die der Klopfsensor (11) aus Piezosensor ausgeführt ist.
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