EP3526456A1 - Verfahren zum starten einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum starten einer brennkraftmaschine

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EP3526456A1
EP3526456A1 EP17742158.3A EP17742158A EP3526456A1 EP 3526456 A1 EP3526456 A1 EP 3526456A1 EP 17742158 A EP17742158 A EP 17742158A EP 3526456 A1 EP3526456 A1 EP 3526456A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
compressed air
starter
starting
sequence
speed
Prior art date
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Application number
EP17742158.3A
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English (en)
French (fr)
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EP3526456B1 (de
Inventor
Andreas Mehr
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Rolls Royce Solutions GmbH
Original Assignee
MTU Friedrichshafen GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by MTU Friedrichshafen GmbH filed Critical MTU Friedrichshafen GmbH
Publication of EP3526456A1 publication Critical patent/EP3526456A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3526456B1 publication Critical patent/EP3526456B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N9/00—Starting of engines by supplying auxiliary pressure fluid to their working chambers
    • F02N9/04—Starting of engines by supplying auxiliary pressure fluid to their working chambers the pressure fluid being generated otherwise, e.g. by compressing air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B21/00—Engines characterised by air-storage chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N15/00—Other power-operated starting apparatus; Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from groups F02N5/00 - F02N13/00
    • F02N15/10—Safety devices not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N7/00—Starting apparatus having fluid-driven auxiliary engines or apparatus
    • F02N7/08—Starting apparatus having fluid-driven auxiliary engines or apparatus the engines being of rotary type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Definitions

  • the invention relates to a method for starting an internal combustion engine by means of
  • Compressed air start system in which in a first start sequence, an engagement of the starter is effected by means of compressed air and is applied in a second starting sequence of the starter with compressed air.
  • An internal combustion engine is started either by means of an electrically actuated starter or by means of a compressed air starter.
  • a compressed air start system is
  • the starter is engaged by means of compressed air and in the second start sequence of the starter, the compressed air is used to rotate.
  • the second start sequence is ended when the internal combustion engine is at idling speed, for
  • Example 350 revolutions / minute, has reached. After that starts the
  • the invention is therefore based on the object to provide an improved method for starting an internal combustion engine with compressed air system.
  • This object is achieved by a method in which in a first start sequence, an engagement of the starter is effected by compressed air, a decompression valve for relieving the cylinder working space is acted upon in the opening direction and a starting of the internal combustion engine is initiated by the starter is subjected to pulsed compressed air.
  • a second start sequence the decompression valve is then acted upon in the closing direction and the starter is subjected to constant compressed air.
  • a compressed air path for engaging the starter is determined by a plant controller via an engagement valve and a compressed air path to the. Via a start valve
  • the pulsed compressed air is generated by controlling the start valve in response to a setpoint engine speed via a PWM signal during the first start sequence.
  • the starter is continuously, gently turned on via the PWM signal and the pulsed compressed air. So avoided is a hard transition from a stationary internal combustion engine to a rotating one
  • the setpoint speed is ramped from a first setpoint speed value to a second setpoint speed value.
  • the first start sequence is ended positively when a speed control deviation from setpoint to actual speed within a tolerance band, for example 10 revolutions / minute, is detected.
  • the process offers a high degree of process reliability and, as an additional security measure, allows a sales-promoting argumentation. As a pure software solution, this is almost cost neutral.
  • the invention can be easily retrofitted, since the function only accesses the already existing components.
  • FIG. 1 shows a system diagram
  • FIG. 2 is a program flowchart
  • FIG. 1 shows a system diagram of an internal combustion engine 1
  • the compressed air start system 2 comprises a compressed air reservoir 10 for providing the compressed air, an engagement valve 5 and a start valve 6. Das
  • Engagement valve 5 and the start valve 6 are designed as 2/2 valves. Alternatively, 3/2 valves are applicable.
  • the engagement valve 5 is shown in the position 1, so that a continuous compressed air path from the compressed air reservoir 10 via the engagement valve 5 to the starter 3 exists. In this position, the starter is engaged.
  • the start valve 6 is shown in the position zero, in which the compressed air path is blocked from the compressed air reservoir 10 to the starter, that is, the starter does not turn.
  • the operating state of the entire system is determined by a system controller 4. An operator specifies his activation / deactivation request or his desired performance via the system controller 4.
  • a monitoring unit 7 (EMU), an interface unit 8 (EIM) and an engine control unit 9 are connected to the plant controller 4 via a CAN bus. The monitoring unit 7 in turn determines the switching state of the engagement valve 5 and the start valve 6. This is typically done via a PWM signal.
  • the engine control unit 9 controls and regulates the state of the internal combustion engine 1. In internal combustion engine operation, these are, for example, a rail pressure, an injection start and an injection end.
  • the other input and output variables are represented by the reference symbol on / off, for example, a switching signal for the switchable exhaust gas turbocharger in a register charging.
  • FIG. 2 shows a program flow chart.
  • FIG. 2 consists of subfigures 2A, 2B and 2C.
  • FIG. 2A shows the program part for
  • FIG. 2B shows the program part of the first start sequence and FIG. 2C shows the program part of the second start sequence.
  • the program sequence in the monitoring unit 7 is identified by the reference symbol EMU. With the reference EIM the sequence is in the
  • Interface unit 8 marked.
  • Information that is set or queried on the CAN bus is shown as dashed arrows.
  • the air pressure sensor is set in step S2A
  • S3A checks whether an error has been detected. If error is detected, query result S3A: yes, an alarm is displayed in S4A and this is set for further processing on the CAN bus, reference symbol C. If the absence of errors is determined in S3A, the function release is issued at S5A, reference character C, and then at S6A the status of the engagement valve (FIG. 1: 5), at S7A the status of the start valve (FIG. V.6) and at S8A queried the status of the speed sensor. Subsequently, the program branches back to step S3A. The steps S9A to S11 A indicate the procedure for a start abort. At S9A it is checked whether a start abort of the
  • EIM Monitoring unit
  • the program execution of the interface unit starts at S1 with the query of the start mode. This is specified by the operator via the system controller. Accordingly, either the engine start by means of generator, step S2, or a start by means of compressed air system is selected. At S3, the interface unit (EIM) starts at S1 with the query of the start mode. This is specified by the operator via the system controller. Accordingly, either the engine start by means of generator, step S2, or a start by means of compressed air system is selected. At S3, the
  • Monitoring Unit is ready for operation.
  • the readiness for operation on the CAN bus, reference C, is read out for this purpose. If it was determined at S8 that the monitoring unit (EMU) is ready for operation, the system branches to FIG. 2B. In the case of a negative test result, that is, the monitoring unit (EMU) is not ready for operation, a branch is made to S9, the start procedure is aborted and this status is set on the CAN bus, reference symbol D.
  • FIG. 2B shows the program part of the first start sequence.
  • EMU monitoring unit
  • the following input variables are present at a PI controller 11: the PWM frequency fPWM for actuating the engagement valve (FIG. 1: 5) and the start valve (FIG. 1: 6), a minimum pulse duty cycle PWM (min), a maximum Pulse duty cycle PWM (max) to control the apply and start valve, two speed setpoints nSL1 and nSL2, a tolerance band of the speed
  • the PI controller 11 is supplied with the actual speed nIST whose value is available on the CAN bus.
  • step S16A of FIG. 2B If during a time dt the speed control deviation dn lies within the tolerance band TB, query result S16A: yes, then in S18A cranking is recognized as complete and set as a data value on the CAN bus, reference J. If, however, S16A still has no stable speed -Regelabweichung detected, so a time step t is compared with a limit GW in S17A. Is the
  • the interface unit sets the following states on the CAN bus, reference character G: no injection, decompression valve activated, ie actuate in opening positions and a state variable CTS on cranking. Then it is checked at S11 if the cranking is running. For this purpose, the corresponding value, reference H, is read in on the CAN bus. If the test result is negative, the start is stopped and branched to S10. Was at S11 the
  • EMU monitoring unit
  • step S19 If negative Test result, that is, the internal combustion engine is already rotating, aborts the program flow, step S19 and reference M. If the test at S16 is positive, then in S17 the decompression valve is actuated in the closing direction and set at S18 cranking as finished.
  • FIG. 2C shows the program parts of the second start sequence.
  • EMU monitoring unit
  • PWM one hundred percent
  • the starter is now charged with the full compressed air.
  • the interface unit deactivates the decompression valve, that is, the decompression valve is operated in the closing direction.
  • the state variable CTS is set to the status Start. Thereafter, it is checked at S22 whether the second start sequence is running. For this the status on the CAN bus,
  • EMU Interface Unit
  • EIM Engine Control Unit

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine (1) mittels Druckluftstartanlage (2), bei dem in einer ersten Startabfolge ein Einrücken des Starters (3). mittels Druckluft bewirkt wird, ein Dekompressionsventil zum Entlasten des Zylinderarbeitsraums in Öffnungsrichtung beaufschlagt wird sowie ein Andrehen der Brennkraftmaschine (1) initiiert wird, indem der Starter (3) mit gepulster Druckluft beaufschlagt wird, und bei dem in einer zweiten Startabfolge das Dekompressionsventil in Schließrichtung beaufschlagt wird sowie der Starter (3) mit konstanter Druckluft beaufschlagt wird.

Description

Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine mittels
Druckluftstartanlage, bei dem in einer ersten Startabfolge ein Einrücken des Starters mittels Druckluft bewirkt wird und in einer zweiten Startabfolge der Starter mit Druckluft beaufschlagt wird.
Gestartet wird eine Brennkraftmaschine entweder mittels eines elektrisch betätigten Anlassers oder mittels eines Druckluftstarters. Eine Druckluftstartanlage ist
beispielsweise aus der DE 26 32 015 OS bekannt. Typischerweise besteht ein
Startvorgang bei einer Druckluftstartanlage aus einer ersten und zweiten Startabfolge. In der ersten Startabfolge wird der Starter mittels Druckluft eingerückt und in der zweiten Startabfolge der Starter über die Druckluft in eine Drehbewegung versetzt. Beendet wird die zweite Startabfolge, wenn die Brennkraftmaschine eine Leerlaufdrehzahl, zum
Beispiel 350 Umdrehungen/Minute, erreicht hat. Danach beginnt der
verbrennungsmotorische Betrieb, indem der Kraftstoff eingespritzt wird. Bei einer als Schiffsantrieb verwendeten Brennkraftmaschine sind die Zylinder mit
Dekompressionsventilen zum Entlasten des Zylinderarbeitsraums ausgestattet. Über diese wird bei der zweiten Startabfolge eventuell eingedrungenes Wasser aus dem Zylinderraum weggefördert. In der Praxis tritt nun das Problem auf, dass der Starter ein erhebliches Losreißmoment zum initialen Andrehen der Brennkraftmaschine aufbringen muss. Wird das Losreißmoment überwunden, so dreht die Brennkraftmaschine kurzzeitig mit hoher Drehzahl. In Verbindung mit Restwasser im Zylinderraum ist dies für das Pleuel kritisch.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine mit Druckluftanlage bereit zu stellen. Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren, bei dem in einer ersten Startabfolge ein Einrücken des Starters mittels Druckluft bewirkt wird, ein Dekompressionsventil zum Entlasten des Zylinderarbeitsraums in Öffnungsrichtung beaufschlagt wird sowie ein Andrehen der Brennkraftmaschine initiiert wird, indem der Starter mit gepulster Druckluft beaufschlagt wird. In einer zweiten Startabfolge wird dann das Dekompressionsventil in Schließrichtung beaufschlagt und der Starter mit konstanter Druckluft beaufschlagt.
Hierbei wird von einem Anlagenregler über ein Einrückventil ein Druckluftpfad zum Einrücken des Starters festgelegt und über ein Startventil ein Druckluftpfad zum
Andrehen des Starters in der ersten Startabfolge sowie zum Drehen des Starters in der zweiten Startabfolge festgelegt. Erzeugt wird die gepulste Druckluft indem während der ersten Startabfolge das Startventil in Abhängigkeit einer Soll-Motordrehzahl über ein PWM-Signal angesteuert wird. Mit anderen Worten: Über das PWM-Signal und die gepulste Druckluft wird der Starter kontinuierlich, sanft angedreht. Vermieden wird also ein harter Übergang von stillstehender Brennkraftmaschine auf eine drehende
Brennkraftmaschine.
In Ergänzung ist vorgesehen, dass die Soll-Drehzahl rampenförmig von einem ersten Soll-Drehzahlwert auf einen zweiten Soll-Drehzahlwert erhöht wird. Positiv beendet wird die erste Startabfolge, wenn eine Drehzahl-Regelabweichung aus Soll- zu Ist-Drehzahl innerhalb eines Toleranzbandes, zum Beispiel 10 Umdrehungen/Minute, detektiert wird.
Das Verfahren bietet insgesamt eine hohe Prozesssicherheit und gestattet als zusätzliche Sicherheitsmaßnahme eine verkaufsfördernde Argumentation. Als reine Softwarelösung ist diese nahezu kosten neutral. Zudem ist die Erfindung problemlos nachrüstbar, da die Funktion lediglich auf die bereits bestehenden Komponenten zugreift.
In den Figuren ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen:
Figur 1 ein Systemschaubild,
Figur 2 einen Programm-Ablaufplan und
Figur 3 einen Ausschnitt aus dem Programm-Ablaufplan
Die Figur 1 zeigt ein Systemschaubild einer Brennkraftmaschine 1 mit
Druckluftstartanlage 2. Die Druckluftstartanlage 2 umfasst einen Druckluftspeicher 10 zum Bereitstellen der Druckluft, ein Einrückventil 5 und ein Startventil 6. Das
Einrückventil 5 und das Startventil 6 sind als 2/2-Ventile ausgeführt. Alternativ sind auch 3/2-Ventile anwendbar. In der Figur 1 ist das Einrückventil 5 in der Stellung 1 dargestellt, sodass ein durchgehender Druckluftpfad vom Druckluftspeicher 10 via Einrückventil 5 zum Starter 3 besteht. In dieser Stellung ist der Starter eingerückt. Das Startventil 6 ist in der Stellung Null dargestellt, in welcher der Druckluftpfad vom Druckluftspeicher 10 zum Starter gesperrt ist, das heißt, der Starter dreht nicht. Bestimmt wird der Betriebszustand der Gesamtanlage von einem Anlagenregler 4. Ein Bediener gibt über den Anlagenregler 4 seinen Aktivierungs- /Deaktivierungswunsch oder seine Leistungswunsch vor. Über einen CAN-Bus sind eine Überwachungseinheit 7 (EMU), eine Schnittstelleneinheit 8 (EIM) und ein Motorsteuergerät 9 mit dem Anlagenregler 4 verbunden. Die Überwachungseinheit 7 wiederum bestimmt den Schaltzustand des Einrückventils 5 und des Startventils 6. Dies geschieht typischerweise über ein PWM-Signal. Die Funktion der
Überwachungseinheit 7 und der Schnittstelleneinheit 8 werden in Verbindung mit der Figur 2 näher erläutert. Das Motorsteuergerät 9 steuert und regelt den Zustand der Brennkraftmaschine 1. Im verbrennungsmotorischen Betrieb sind dies beispielsweise ein Raildruck, ein Spritzbeginn und ein Spritzende. In der Figur sind die weiteren Eingangs- und Ausgangsgrößen mit dem Bezugszeichen Ein/Aus dargestellt, beispielsweise ein Schaltsignal für den zuschaltbaren Abgasturbolader bei einer Registeraufladung.
In der Figur 2 ist ein Programm-Ablaufplan dargestellt. Die Figur 2 besteht aus den Teilfiguren 2A, 2B und 2C. Hierbei zeigt die Figur 2A den Programmteil zur
Vorbereitung und zur Prüfung des Startvorgangs, Figur 2B zeigt den Programmteil der erste Startabfolge und Figur 2C den Programmteil der zweiten Startabfolge. Mit dem Bezugszeichen EMU ist der Programmablauf in der Überwachungseinheit 7 gekennzeichnet. Mit dem Bezugszeichen EIM ist der Ablauf in der
Schnittstelleneinheit 8 gekennzeichnet. Die Schnittstelleneinheit 8 (EIM) und die Überwachungseinheit 7 (EMU) kommunizieren via CAN-Bus. Informationen, welche auf dem CAN-Bus gesetzt oder abgefragt werden sind als gestrichelte Pfeile eingezeichnet. Beispielsweise setzt im Schritt S2A der Luftdrucksensor sein
Statussignal auf dem CAN-Bus, Bezugszeichen B. Eingelesen wird dieses
Statussignal vom CAN-Bus, Bezugszeichen B, im Schritt S3 der Schnittstelleneinheit 8 (EIM). Im Folgenden wird zuerst der Programmdurchlauf der Überwachungseinheit (EMU) beschrieben. Bei S1A wird der Status des Dekompressionsventils offen/geschlossen festgestellt und als Wert auf dem CAN-Bus gesetzt, Bezugszeichen A. Bei S2A wird der Zustand des Druckluftsensors sowie der Druckluft festgestellt und als Statuswert, Bezugszeichen B, auf dem CAN-Bus gesetzt. Die Schritte S3A bis S8A
kennzeichnen eine Fehlerabfrage und zeigen die Betriebsbereitschaft der
Überwachungseinheit an. Zuerst wird bei S3A geprüft, ob ein Fehler erkannt wurde. Bei detektiertem Fehler, Abfrageergebnis S3A: ja, wird bei S4A eine Alarm angezeigt und dieser zur weiteren Verarbeitung auf dem CAN-Bus, Bezugszeichen C, gesetzt. Wird bei S3A die Fehlerfreiheit festgestellt, so wird bei S5A die Funktionsfreigabe erteilt, Bezugszeichen C, und anschließend bei S6A der Status des Einrückventils (Fig. 1 : 5), bei S7A der Status des Startventils (Fig. V. 6) und bei S8A der Status des Drehzahlsensors abgefragt. Im Anschluss wird dann zum Schritt S3A zurück verzweigt. Die Schritte S9A bis S11 A kennzeichnen die Vorgehensweise bei einem Startabbruch. Bei S9A wird geprüft, ob ein Startabbruch von der
Überwachungseinheit (EIM) auf dem CAN-Bus gesetzt wurde, Bezugszeichen D. Bei initiiertem Startabbruch werden dann bei S10A das Startventil und bei S11A das Einrückventil deaktiviert und dies auf dem CAN-Bus zur weiteren Verarbeitung angezeigt, Bezugszeichen E.
Der Programmdurchlauf der Schnittstelleneinheit (EIM) beginnt bei S1 mit der Abfrage des Startmodus. Dieser wird vom Bediener über den Anlagenregler vorgegeben. Entsprechend wird entweder der Motorstart mittels Generator, Schritt S2, oder ein Start mittels Druckluftanlage ausgewählt. Bei S3 wird die
Startverblockung abgefragt. Hierzu werden auf dem CAN-Bus die gesetzten Status des Dekompressionsventils (Bezugszeichen A), des Luftdrucksensors
(Bezugszeichen B) und eines externen Stoppsignals abgefragt. Das Stoppsignal, Bezugszeichen F, wird vom Anlagenregler auf dem CAN-Bus gesetzt. Danach wird bei S4 das Ergebnis der Startverblockung abgefragt. Ist eine Schaltsperre gesetzt, so wird der Start bei S9 abgebrochen und auf dem CAN-Bus angezeigt, Bezugszeichen D. Liegt keine Schaltsperre vor, so wird bei S5 zum Unterprogramm der
Ölschmierung verzweigt und anschließend bei S6 geprüft, ob der Öldruck pÖL größer als ein Grenzwert GW ist. Im Fehlerfall, Abfrageergebnis S6: nein, wird bei S7 ein Alarm für den Bediener gesetzt und zu S8 verzweigt. Bei korrekter Ölschmierung, Abfrageergebnis S6: ja, wird im Anschluss bei S8 geprüft, ob die
Überwachungseinheit (EMU) betriebsbereit ist. Hierzu wird die Betriebsbereitschaft auf dem CAN-Bus, Bezugseichen C, ausgelesen. Wurde bei S8 festgestellt, dass die Überwachungseinheit (EMU) betriebsbereit ist, so wird zur Figur 2B verzweigt. Bei negativem Prüfergebnis, das heißt, die Überwachungseinheit (EMU) ist nicht betriebsbereit, wird zu S9 verzweigt, der Startvorgang abgebrochen und dieser Status auf dem CAN-Bus, Bezugszeichen D, gesetzt.
Die Figur 2B zeigt den Programmteil der ersten Startabfolge. Im Folgenden wird zuerst der Programmdurchlauf der Überwachungseinheit (EMU) beschrieben. Bei S12A wird geprüft, ob die Ist-Drehzahl nIST größer als ein Grenzwert GW ist. Der Grenzwert entspricht hierbei der maximal zulässigen Drehzahl während des
Andrehens, zum Beispiel 20 Umdrehungen/Minute. Ergänzend wird der Status der Überwachungseinheit (EIM), Bezugszeichen G, abgefragt. Wurde eine zu hohe Ist- Drehzahl detektiert, Abfrageergebnis S12A: ja, so wird zum Programmteil mit den Schritten S20A bis S22A verzweigt. Ist die Ist-Drehzahl nIST nicht größer als der Grenzwert GW, Abfrageergebnis S12A: nein, so wird bei S13A das Einrückventil aktiviert, wodurch der Starter mit Druckluft beaufschlagt wird und einspurt. Bei S14A wird eine Zeitstufe durchlaufen, welche dem Zeitraum des Einspurens entspricht. Bei S15A wird eine Regelung aktiviert. Die Grundzüge dieser Regelung sind in der Figur 3 dargestellt. An einem Pl-Regler 11 stehen folgende Eingangsgrößen an: die PWM- Frequenz fPWM zur Ansteuerung des Einrückventils (Fig. 1 : 5) und des Startventils (Fig. 1 : 6), ein minimales Impuls-Pausenverhältnis PWM(min), ein maximales Impuls- Pausenverhältnis PWM(max) zur Ansteuerung des Einrück- und Startventils, zwei Drehzahl-Sollwerte nSL1 sowie nSL2, ein Toleranzband der Drehzahl, ein
Proportional-Beiwert kp und eine Intergral-Beiwert ki. Typische Werte für diese Eingangsgrößen sind: fPWM=8Hz, PWM(min)=0%, PWM(max)=20%, nSL1=2 1/min; nSL2=10 1/min und Toleranzband=10 1/min. Ergänzend wird dem Pl-Regler 11 die Ist-Drehzahl nIST zugeführt, deren Wert auf dem CAN-Bus verfügbar ist,
Bezugszeichen K (Fig. 2B). Alternativ kann die Überwachungseinheit auch auf einen eigenen Drehzahlsensor zurückgreifen. Die Ausgangsgrößen des Pl-Reglers 1 1 sind der Status des Andrehens und die Lage der Soll-Istabweichung dn der Drehzahl in Bezug auf einen ersten Grenzwert GW1 und einen zweiten Grenzwert GW2. Die Ausgangsgrößen des Pl-Reglers werden nun im Schritt S16A der Figur 2B weiter bewertet. Liegt während einer Zeit dt die Drehzahl-Regelabweichung dn innerhalb des Toleranzbandes TB, Abfrageergebnis S16A: ja, so wird bei S18A das Andrehen als vollständig erkannt und als Datenwert auf dem CAN-Bus gesetzt, Bezugszeichen J. Wurde hingegen bei S16A noch keine stabile Drehzahl-Regelabweichung erkannt, so wird bei S17A eine Zeitstufe t mit einem Grenzwert GW verglichen. Ist die
Zeitstufe t abgelaufen, Abfrageergebnis S17A: ja, so wird der Programablauf bei S20A fortgesetzt. Läuft hingegen die Zeitstufe t noch, Abfrageergebnis S17A: nein, so wird zu S15A zurück verzweigt. Wurde bei S18A das Andrehen als vollständig gesetzt, so wird bei S19A eine Zeitstufe aktiviert. Während dieser Zeitstufe wird geprüft, ob von der ersten Startabfolge in die zweite Startabfolge (Fig. 2C) gewechselt werden soll, ob die Zeitstufe ergebnislos abgelaufen ist oder ob der Status auf Leerlauf gesetzt werden soll. Hierzu wird während der Zeitstufe der Status auf dem CAN-Bus, Bezugszeichen L, abgefragt. Bei ergebnislos abgelaufener Zeitstufe oder wenn der Status Leerlauf gesetzt ist, wird dann bei S20A das
Startventil deaktiviert, bei S21 A das Einrückventil deaktiviert und bei S22A das Andrehen beendet.
Bei S10 setzt die Schnittstelleneinheit (EIM) folgende Zustände auf dem CAN-Bus, Bezugszeichen G: Keine Einspritzung, Dekompressionsventil aktivieren, also in Öffnungsstellen betätigen und eine Zustandsvariabel CTS auf Andrehen. Danach wird bei S11 geprüft, ob das Andrehen läuft. Hierzu wird auf dem CAN-Bus der entsprechende Wert, Bezugszeichen H, eingelesen. Bei negativem Prüfergebnis, wird das Andrehen abgebrochen und zu S10 verzweigt. Wurde bei S11 das
Andrehen als aktiviert erkannt, Abfrageergebnis S11 : ja, so wird bei S12 die
Zustandsvariable CTS entsprechend gesetzt und bei S13 geprüft, ob das Andrehen vollständig erfolgt ist. Bei dieser Prüfung wird der Status der Überwachungseinheit (EMU), Bezugszeichen J, abgefragt. Ist das Andrehen noch nicht vervollständigt, so wird zu S12 zurück verzweigt. Ergänzend erfolgt eine Fehlerabfrage, welche einen Startabbruch bewirken kann. Ist das Andrehen beendet, Abfrageergebnis S13: ja, erfolgt bei S14 die Entscheidung, ob die zweite Startabfolge nach Figur 2C erfolgen soll oder ob bei S15 die Laufvariabel CTS auf Leerlauf gesetzt werden soll. Soll das Andrehen beendet werden, dann wird bei S15 die Zustandsvariable CTS auf Leerlauf gesetzt und ergänzend auf dem CAN-Bus, Bezugszeichen L, gesetzt. Danach wird bei S16 die Ist-Drehzahl nIST auf Stillstand (nlST=0) geprüft. Bei negativem Prüfergebnis, das heißt, die Brennkraftmaschine dreht bereits, erfolgt ein Abbruch des Programmablaufs, Schritt S19 und Bezugszeichen M. Ist die Prüfung bei S16 positiv, so wird bei S17 das Dekompressionsventil in Schließrichtung betätigt und bei S18 das Andrehen als beendet gesetzt.
Die Figur 2C zeigt die Programmteile der zweiten Startabfolge. Zunächst wird der Programmdurchlauf der Überwachungseinheit (EMU) beschrieben. Bei S23A wird die zweite Startabfolge gesetzt und auf dem CAN-Bus als Status gesetzt,
Bezugszeichen N. Danach wird bei S24A das Startventil aktiviert, wobei das Impuls- Pausenverhältnis auf einhundert Prozent gesetzt wird (PWM=100%). Hierdurch wird der Starter jetzt mit der vollen Druckluft beaufschlagt. Bei S25A wird geprüft, ob die Ist-Drehzahl nIST größer als die Leerlaufdrehzahl LL, zum Beispiel LL=350 1/min, ist. Ist dies noch nicht der Fall, Abfrageergebnis S25A: nein, so wird bei S26A eine Zeitstufe t, beispielsweise t=20s, gesetzt. Ist diese Zeitstufe noch nicht abgelaufen, dann wird zu S25A zurück verzweigt. Anderenfalls wird der Programmablauf mit S27A fortgesetzt. Wurde bei S25A erkannt, dass die Ist-Drehzahl größer als die Leerlaufdrehzahl LL ist, dann wird bei S27A das Startventil deaktiviert, bei S28A das Einrückventil deaktiviert und bei S29A die zweite Startabfolge als vollständig gesetzt, Bezugszeichen O. Bei S30A ist dann dieser Programmablauf beendet.
Bei S20 deaktiviert die Schnittstelleneinheit (EIM) das Dekompressionsventil, das heißt, das Dekompressionsventil wird in Schließrichtung betätigt. Bei S21 wird die Zustandsvariable CTS auf den Status Start gesetzt. Danach wird bei S22 geprüft, ob die zweite Startabfolge läuft. Hierzu wird der Status auf dem CAN-Bus,
Bezugszeichen N, berücksichtigt. Ist der Startvorgang noch nicht gesetzt, so wird zu S21 zurück verzweigt. Wurde bei S22 ein Fehler erkannt, so wird mit S27 der Startvorgang abgebrochen. Wurde bei S22 erkannt, dass der Startvorgang läuft, so wird bei S23 die Zustandsvariable CTS auf Start gesetzt und bei S24 der
Startvorgang als vervollständigt gesetzt. Bei S24 wird ergänzend der Status auf dem CAN-Bus, Bezugszeichen O, mit berücksichtigt. Anschließend wird bei S25 der Status auf Leerlauf gesetzt, mit S26 der Startvorgang beendet und in den
verbrennungsmotorischen Betrieb gewechselt. Bezugszeichen
Brennkraftmaschine
Druckluftstartanlage
Starter
Anlagenregler
Einrückventil
Startventil
Überwachungseinheit (EMU) Schnittstelleneinheit (EIM) Motorsteuergerät
Druckluftspeicher
Pl-Regler

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine (1 ) mittels Druckluftstartanlage (2), bei dem in einer ersten Startabfolge ein Einrücken des Starters (3) mittels Druckluft bewirkt wird, ein Dekompressionsventil zum Entlasten des
Zylinderarbeitsraums in Öffnungsrichtung beaufschlagt wird sowie ein Andrehen der Brennkraftmaschine (1 ) initiiert wird, indem der Starter (3) mit gepulster
Druckluft beaufschlagt wird, und bei dem in einer zweiten Startabfolge das
Dekompressionsventil in Schließrichtung beaufschlagt wird sowie der Starter (3) mit konstanter Druckluft beaufschlagt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass von einem
Anlagenregler (4) über ein Einrückventil (5) ein Druckluftpfad zum Einrücken des Starters (3) festgelegt wird und über ein Startventil (6) ein Druckluftpfad zum
Andrehen des Starters (3) in der ersten Startabfolge sowie zum Drehen des
Starters (3) in der zweiten Startabfolge festgelegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass während der ersten Startabfolge das Startventil (6) in Abhängigkeit einer Soil-Motordrehzahl (nSL) über ein PWM-Signal angesteuert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Soil-Motordrehzahl (nSL) rampenförmig von einem ersten Soll-Drehzahlwert (nSL1 ) auf einen zweiten Soll-Drehzahlwert (nSL2) erhöht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehzahl- Regelabweichung (en) aus Soll-Drehzahl (nSL) zu Ist-Drehzahl (nIST) berechnet wird und die erste Startabfolge bei festgestellter Drehzahl-Regelabweichung (dn) innerhalb eines Toleranzbandes (TB) positiv beendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ergänzend eine
Zeitdauer der Drehzahl-Regelabweichung (dn) geprüft wird.
7. Verfahren nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass während der zweiten Startabfolge die Ist-Drehzahl (nIST) mit einem Leerlaufwert (LL) verglichen wird, mit Überschreiten des Leerlaufwertes (nlST>LL) die zweite Startabfolge positiv beendet wird und in den
verbrennungsmotorischen Betrieb gewechselt wird.
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