WO2010012530A1 - Verfahren und vorrichtung einer start-stopp-steuerung für eine brennkraftmaschine - Google Patents

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internal combustion
combustion engine
starter
stop control
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Martin Neuburger
Karl-Otto Schmidt
Apostolos Tsakiris
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method of start-stop control for an internal combustion engine in a vehicle for short-term stopping of the internal combustion engine and starting the internal combustion engine, in particular by means of an electric machine as a starter, wherein the internal combustion engine is switched off by a motor control in the presence of cut-off conditions and is polled by the start-stop control, if there is a start signal due to Anschaltlini.
  • the invention further relates to a computer program product, and to a start-stop control for an internal combustion engine in a vehicle.
  • an internal combustion engine is started by means of a starter having a starter pinion meshed with a ring gear of an internal combustion engine.
  • a starter pinion meshed with a ring gear of an internal combustion engine.
  • DE 10 2006 039 112 A1 describes a method for determining the rotational speed of the starter for a motor vehicle internal combustion engine. It is further described that the starter includes its own starter controller to calculate the speed of the starter to accelerate the pinion from the starter in a start-stop operation, when a self-starting of the engine due to decreased speed is no longer possible. The pinion is engaged at synchronous speed to the ring gear of the expiring internal combustion engine.
  • the starting device has a control unit which controls a starter motor and an actuator for engaging a starter pinion separately. From the control unit, the pinion can be meshed before starting the vehicle in the ring gear before the driver has expressed a new start request.
  • the actuator is already actuated as an engagement relay during a coastdown phase of the internal combustion engine.
  • 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.
  • To avoid voltage dips by a very high starting current from the starter motor is a gentle start, for example by a timing of the starter current avoided by the controller.
  • the performance of the electrical system is monitored by analyzing the battery condition and accordingly the starter motor is clocked or supplied with power.
  • the invention fertil fertilizes that the crankshaft can be positioned at a standstill of the engine to shorten the start time.
  • DE 10 2005 021 227 A1 describes a starting device for an internal combustion engine in motor vehicles with a control unit, a starter relay, a starter pinion and a starter motor.
  • the armature of the starting relay can be advanced with reduced power by metered current supply in order to engage the starter pinion in a ring gear of the internal combustion engine in a first stage and in a second stage a switching contact with full force of the armature is concluded to energize the starter motor with maximum energy.
  • the starter motor is turned on via a transistor in the control unit with a metered current when the starter pinion is engaged in order to gently turn the starter pinion into the next tooth gap in the toothed ring in a tooth-on-tooth position.
  • An inventive idea is to implement in the start-stop control the time as a possible starting time of the internal combustion engine, in which the internal combustion engine runs out due to shutdown conditions. Thereby, a quick change of the vehicle operation can be performed.
  • the object is achieved by a method that is acted upon by the start-stop control within a period of time until the internal combustion engine is at a standstill, the internal combustion engine by means of a Radiostra-.
  • This method can be applied to conventional starter starter starter vehicles, as well as to belt or integrated starters or full hybrid vehicles with a driveline starter that simultaneously performs the function of a generator.
  • a fast changing request of the driver can be reacted very quickly, without the driver having to wait long.
  • a vehicle with a method implemented in the start-stop control thus also does not constitute a traffic obstacle, since the internal combustion engine can be started faster.
  • the start-stop control has a specific operating strategy depending on the duration of the shutdown signal of the internal combustion engine and / or selected depending on the expiring speed of the internal combustion engine until the time of a declined start signal.
  • the operating strategy can be adapted individually to the type of internal combustion engine and be determined in the operating strategy, if it is even necessary to start the internal combustion engine by means of an electric machine.
  • an operating strategy with a defined specification with respect to a time and / or a duration of energization, in particular strength of the energization, of the electric machine and of the start-stop control selected in particular with regard to the use of a braking device for the electric machine can be determined individually from empirical values depending on the vehicle type and defined specific drive components, which defines the time of energization of an electrical machine as well as the time duration and / or the intensity.
  • the operating strategy can be adapted to the manufacturer's request and the driver's request, for example, whether he wants a long service life of the drive components or it is important that the internal combustion engine is ready for use faster.
  • an operating strategy is selected by the start-stop control with a defined specification with respect to the time of actuation of a coupling device, by means of which the starter as an electric machine and the internal combustion engine are mechanically coupled.
  • an operating strategy be selected with a defined default with respect to the time of switching off the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine is turned off, for example, not just by presenting known from the prior art shutdown in time, but it can be defined new shutdown conditions, for example, to certain events such. B. are connected to the starting of a starter or the engagement of the starter with the internal combustion engine.
  • the start-stop control checks whether a start signal is detected within a first period of time t, in which the internal combustion engine can be started independently and can be accelerated to an idling speed.
  • This first operating strategy according to the invention is particularly advantageous, since no additional electric machine has to be activated in order to start the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine can therefore perform a restart after the engine control has received a shutdown signal "engine off" before the internal combustion engine comes to a standstill.
  • the internal combustion engine can be stopped by various measures, for example by interrupting the supply of an ignitable mixture or suspending the ignition
  • Internal combustion engine executes a linear decrease in the engine speed using a closed throttle valve, whereby the engine control can again take back the previously initiated measures by virtue of the engine control again receiving a start signal within a short period of time during which the internal combustion engine is not yet at rest.
  • the internal combustion engine can autonomously accelerate on its own power.Thus, by means of the start-stop control, a so-called "change of mind", a change of the operating forecast according to the first operating strategy, is rapidly d urch Highwaybar.
  • a second special operating strategy after a second period of time t 2 in which no start signal has been detected by the start-stop control and wherein the second time period t 2 is greater than the first time period ti, is Starter and and a coupling device which mechanically connects the starter and the internal combustion engine is acted upon by means of an operating strategy such that the starter energized and accelerated. Furthermore, it is checked whether a start signal is detected within a third time period t 3 in order to actuate a clutch device for engaging the starter with the internal combustion engine. According to this particular operating strategy, it is assumed that the starter takes a certain amount of time to reach a certain speed, with which the engine machine is started faster. Thus, the coupling device is actuated when within a certain third time period t 3, a start signal is detected.
  • a clutch device comprises a conventional multi-plate clutch, which is arranged, for example, as a clutch of a hybrid drive between the electric machine and the internal combustion engine.
  • the clutch device alternatively also includes a transmission system with a conventional starter pinion that is meshed with a ring gear of an internal combustion engine. The meshing only after a start signal within a certain period of time reduces the wear, since the relative speeds between the electric machine and the internal combustion engine occur less, since the coupling device, for example, by operating a multi-plate clutch or a meshing a starter pinion only if there is actually a start signal.
  • the starter is energized with a fraction, for example 50%, of the power and the start-stop control checks whether a start signal is within one fourth time period U is detected in order to accelerate the speed of the starter to a decreasing speed of the internal combustion engine, so that the starter is engaged by means of the coupling device at a substantially synchronous speed with the internal combustion engine or Rochespurt.
  • the starter is thus energized when the switch-off signal of the internal combustion engine or later on a so-called preventive suspicion to start the engine faster in the case of a detected start signal.
  • the coupling device is actuated only when a start signal within a certain fourth time t 4 is detected.
  • the speed for synchronous engagement is reached earlier. Due to the lower energization of the starter reaches a constant lower speed, which is smaller than the final speed. More preferably, the starter is energized with a fraction of the power, so that in the case of a missing start signal up to a fourth time t 4 or deviating from the time t 4 of the starter is turned off, so that the starter with the engine off substantially for same time comes to a standstill. This has the advantage that the internal combustion engine can be started immediately after standstill.
  • the starter is energized substantially simultaneously with the turn-off of the engine and tested by the start-stop control, whether a start signal is detected within a fifth time period t 5 . If no start signal within the fifth time period t 5 , the starter is no longer energized so that it comes to a standstill substantially simultaneously with decreasing idle speed of the internal combustion engine.
  • the wear of the transmission parts of the starter and the internal combustion engine is as low as possible and the coupling device has the longest possible life
  • the starter is preferably connected when reaching a synchronous speed with the internal combustion engine through the coupling device with this.
  • the starter time is energized to accelerate substantially simultaneously with the stop signal of the internal combustion engine, the internal combustion engine off after a defined sixth time period t 6 , so that within the seventh time t 7, the occurrence of the start signal, the starter and the internal combustion engine respectively at substantially the same speed of the Coupling device is mechanically connected.
  • the speed of the internal combustion engine can reach a synchronous speed earlier, so that the time to start the internal combustion engine is shortened, for example, a meshing a starter pinion in a ring gear on the Coupling device is possible earlier.
  • the starter since the starter runs out more slowly than the internal combustion engine when not energized, the starter is connected to a synchronous speed by means of a braking device
  • the speed of the starter by means of the braking device can be lowered over the speed parallel to the speed of the internal combustion engine for a longer time.
  • the starter is ready for a longer time to provide by means of the coupling device, a mechanical connection, for example by meshing a starter pinion in the sprocket.
  • the braking device may be formed mechanically, for example as a multi-disc brake or electromechanically, with a control by a starter control.
  • the object is achieved by a computer program product that can be loaded with program instructions into a program memory to perform all the steps of the at least one of the methods described above when the program is executed in a start-stop control.
  • the computer program product requires no additional components in the
  • the computer program product can be used, for example, in the engine control, a hybrid control or a starter ter Kunststoffung be provided.
  • the computer program product has the further advantage that it can be easily adapted to individual and specific customer requirements, and an improvement of the operating strategy is possible by means of improved empirical values or values individually adapted to the vehicle can be adapted.
  • start-stop control for an internal combustion engine in a vehicle in that the start-stop control has a microcomputer with a program memory in which the above-described computer program product is loadable to at least one to carry out the method described above.
  • the start-stop control further has a timer in order to trigger defined operating strategies as a function of defined periods of time.
  • the start-stop control can be designed as a separate control in the vehicle. It may also be designed as part of cost reasons or to save space in the engine control, a starter control or a hybrid control.
  • 1 is a schematic circuit diagram of drive components of a
  • 2 is a time-speed diagram according to a first operating strategy
  • 3 is a time-speed diagram according to a second operating strategy
  • FIG. 6 is a time-speed diagram according to a fourth operating strategy with start signal
  • Fig. 7 is a time-speed diagram according to a fifth operating strategy.
  • Fig. 8 is a time-speed diagram according to a sixth operating strategy.
  • FIG. 1 schematically shows a circuit diagram of drive components in a vehicle with an internal combustion engine 1 and an electric machine, which acts as a starter 2 for the internal combustion engine 1.
  • a coupling device 3 is formed for the switchable mechanical connection, which in the Fig. 1 illustrated, particularly preferred embodiment comprises a starter pinion 4 and a ring gear 5 of the internal combustion engine 1.
  • the coupling device 3 further comprises a Einspurrelais 21 that the starter pinion 4 engages in the ring gear 5 and disengages again after the starting process.
  • the coupling device 3, d. H. the Einspurrelais 21 is controlled by a starter control 6 driven.
  • the coupling device 3 is driven according to the method described below as a defined operating strategy of the starter device 6 separately for energizing the starter 2.
  • the internal combustion engine 1 is controlled by an electronic engine control 7.
  • the engine control unit 7 has interfaces 8, which receive signals from an accelerator pedal 9, a gear selector 10, which includes the clutch pedal, a brake pedal 11 and other sensors 12, such as speed sensors of the vehicle and a speed sensor of the internal combustion engine 1. From the information of the signals, which reach the engine control unit 7 via the interface 8, switch-off or switch-on conditions are derived as start signals of the internal combustion engine 1.
  • a start-stop control 14 is integrated in the motor control 7 as a module. This has the advantage that essential elements for the start-stop control 14 are already present as electronic components in the engine control 7.
  • the engine control unit 7 has an important timer 13 for the start-stop control 14.
  • the start-stop control 14 thus includes a program memory 15 in which a computer program product can be loaded in order to carry out the methods to be described below as different operating strategies for a start-stop operation of the internal combustion engine 1 with program instructions.
  • cut-off conditions are defined and set according to which the engine controller 7 turns off the engine 1.
  • the engine control unit 7 forwards signals to the start-stop control 14 in order to detect whether a start signal is present due to defined startup conditions and thus the internal combustion engine 1 has to be restarted.
  • the start-stop control 14 decides, by communication with the engine controller 7, whether to start the internal combustion engine 1, the electric machine must be called as a starter 2 with a starter control 6 or the internal combustion engine 1 can still be started independently according to a first operating strategy.
  • the start-stop control 14 is thus in a direct information contract with the starter control 6 via electrical lines, which also a Bus system, as it is conventionally known as CAN or LIN.
  • the start-stop controller 14 may also be formed separately from the engine controller 7 and the starter controller 6.
  • the starter control 6 can due to information signals from the start-stop control the starter 2 temporally and in the current strength, and energize defined voltage.
  • the conventional start-stop operating strategies according to the prior art relate to conditions in which the internal combustion engine 1 has come to a standstill, in particular for a few seconds or minutes and the starter also stands still.
  • the operating strategies according to the invention are shown which are used by the start-stop control 14 within a limited period of time, namely until the internal combustion engine reaches a standstill in the rotational speed. In this limited time period, the following start-stop operating strategies are improved and implemented.
  • FIG. 2 shows that at time t 0 the internal combustion engine 1 is switched off with the change of the start signal from I to 0.
  • the idling speed ni of the internal combustion engine 1 thus decreases according to the characteristic curve 16 to zero.
  • the speed n 2 of the characteristic curve 20 from the starter 2 is always equal to 0 over the entire time duration.
  • the start-stop controller 14 therefore checks according to a first operating strategy, whether a start signal within a first time period t-, is detected.
  • the rotational speed ni of the internal combustion engine 1 follows according to the dotted characteristic curve 19. If no start signal follows, then the rotational speed ni of the internal combustion engine 1 decreases according to the characteristic curve 16 to zero , After the entire period in which the starter 2 and the internal combustion engine 1 are at rest, the internal combustion engine 1 can be started according to a conventional starting method.
  • a start request according to the dotted line 01 which detects the engine control 7, then is forwarded to the start-stop control 14 as a start signal and the starter pinion 4 is by means of the coupling device 3 in the ring gear 5 of the internal combustion engine 1 with an approximately same speed n, so that the internal combustion engine 1 according to the dotted curve 18 is subsequently started by further energizing the starter 2.
  • the starter 2 is no longer energized and the starter 2 is allowed to leak.
  • the starter 2 is usually at a later time t S o quiet than the internal combustion engine 1 at the time t B o- This may have the disadvantage that at a start request between the end of the time t 3 and the time tso, until Time tso must be maintained in order to restart the internal combustion engine 1 can.
  • This disadvantage can be overcome if the starter 2, as shown in FIG. 1, with a mecha- nischen or electromechanical braking device 17 is formed, which is controlled by the starter control 6. If the starter 2 can be braked, it is ready to start at least at time t B o.
  • the braking device 17 is used to slow down the speed of the starter 2 parallel to the speed n of the internal combustion engine according to the characteristic curve 16 as time progresses.
  • a mechanical connection can be created and then started by the starter 2.
  • the braking device 17 and the starter pinion can be meshed in the sprocket 5.
  • FIG. 4 shows a third alternative operating strategy in which the speed of the starter 2 is reduced by energizing the starter 2 with a fraction of the power and checking by the start-stop control 14 whether a start signal is within a defined fourth Time t 4 is detected to accelerate the speed of the starter 2 to the falling speed of the internal combustion engine 1 and a starter pinion 4 with the coupling device 3 in the ring gear 5 of the internal combustion engine 1 at substantially synchronous speed of the two gearbox at time t 5 einkup- PelN.
  • This case of the operating strategy is shown as a dotted characteristic curve 18.
  • the characteristic curve 18 stands for a engaged state.
  • the start-stop control 14 does not reach a start signal by the end of the fourth time period t 4 , the starter 2 is no longer energized so that the rotational speeds ni, n 2 of the internal combustion engine 1 and of the starter 2 are substantially zero at the same time are.
  • the times of FIG. 3 t B o and t S o essentially coincide.
  • the starter 2 is energized at the time of the switch-off signal from the internal combustion engine 1 so the signal 0 at time t 0 .
  • the starter 2 can be energized with a smaller current, for example, within a time duration t 2 after the time t 1 has elapsed.
  • the choice of operating strategy depends on various factors, in particular the choice of ters 2 and the type of internal combustion engine 1 from.
  • FIG. 5 shows a fourth operating strategy, according to which the starter 2 is immediately energized at a switch-off signal 0 from the internal combustion engine 1 at the time t 0 , cf. Characteristic 20 and is accelerated to a speed n 2 in order to n- with the falling speed, the internal combustion engine 1, see. Characteristic 16 to be synchronized as quickly as possible synchronized.
  • the coupling device 3 spurts the starter pinion 4 in the sprocket 5 always.
  • the characteristic curve 18 shows the timed speed curve ni, n 2 of the internal combustion engine 1 and the starter 2. Until the stoppage of the internal combustion engine 1 no longer needs to be maintained.
  • FIG. 5 shows the special case that a start signal is not detected in the illustrated time duration and the internal combustion engine 1 is started again only after standstill.
  • FIG. 6 shows the operating strategy from FIG. 5 with the difference that a start signal within the time period t 8 occurs after the meshing at time t E i before the internal combustion engine 1 stops and thus the internal combustion engine 1 can be started earlier.
  • the start-stop control 14 detects for this purpose a switch-on signal I for starting the internal combustion engine 1.
  • the internal combustion engine 1 reaches the defined idle speed.
  • FIG. 7 shows a fifth operating strategy according to which the start-stop control 14 is not yet stopped after detection of a stop signal 0 for the internal combustion engine 1 at time t 0 , but the starter 2 is energized and at a speed n 2 is accelerated, so that a meshing with a lower speed ni than the idle speed after switching off the internal combustion engine 1 at a later time t B oi is possible.
  • a Einspuren with a significantly higher speed ni, n 2 possible, so that at a time earlier, a start signal for the internal combustion engine 1, for example, at time t B oi in contrast to the time t B i from FIG.
  • FIG. 8 shows a further possibility of a sixth operating strategy with the objective of optimizing the life of the start-stop device, including the coupling device and the electric machine, at the expense of efficiency, to realize a rapidly changing operating behavior of the internal combustion engine 1.
  • the starter 2 is energized only when a start signal for the internal combustion engine 1 is detected by the start-stop control 14 at the time t B i. It is understood that the time t B i is greater than or equal to the time t -, according to the first operating strategy of FIG. 2. That is to restart the internal combustion engine 1, the starter 2 is necessary.
  • the starter 2 reaches in a certain period t 9 a synchronous speed to the decreasing engine speed ni according to the characteristic curve 16 of the internal combustion engine 1 at time t BS , which is before a time at which the internal combustion engine 1 is stationary.
  • the starter according to the dotted characteristic curve 18 requires a time period until time t 10 in order to accelerate the rotational speed ni of the internal combustion engine 1 in such a way that that the internal combustion engine 1 runs independently.
  • An operating strategy, according to FIG. 8 has a greatly reduced wear, since the restart function only for the Case is executed when a start signal from the start-stop control 14 is actually detected. It is thus possible a slight starting time extension of t B s minus ti.

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Abstract

Es wird ein Verfahren einer Start-Stopp-Steuerung (14) für eine Brennkraftmaschine (1) in einem Kraftfahrzeug zum kurzfristigen Stoppen der Brennkraftmaschine (1) und Starten der Brennkraftmaschine (1) mittels einer elektrischen Maschine als Starter (2) beschrieben, wobei die Brennkraftmaschine (1), insbesondere von einer Motorsteuerung (7) bei Vorliegen von Abschaltbedingungen ausgeschaltet wird und von der Start-Stopp-Steuerung (14) abgefragt wird, ob ein Startsignal aufgrund von Anschaltbedingungen vorliegt. Um den Fahrzeugkomfort zu verbessern, indem ein Wiederstart der Brennkraftmaschine (1) deutlich schneller ausführbar ist, wird auf die Brennkraftmaschine (1) innerhalb einer Zeitdauer t bis die Brennkraftmaschine (1) einen Stillstand erreicht mittels einer Betriebsstrategie von der Start-Stopp-Steuerung (14) eingewirkt.

Description

B E S C H R E I B U N G
Titel
Verfahren und Vorrichtung einer Start-Stopp-Steuerung für eine Brennkraftmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren einer Start-Stopp-Steuerung für eine Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug zum kurzfristigen Stoppen der Brennkraftmaschine und Starten der Brennkraftmaschine, insbesondere mittels einer elektrischen Maschine als Starter, wobei die Brennkraftmaschine von einer Motorsteuerung bei einem Vorliegen von Abschaltbedingungen abgeschaltet wird und von der Start-Stopp-Steuerung abgefragt wird, ob ein Startsignal aufgrund von Anschaltbedingungen vorliegt. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Computerprogrammprodukt, sowie auf eine Start- Stopp-Steuerung für eine Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug.
Es ist bekannt, zur Einsparung von Kraftstoff und Emissionen die Brenn- kraftmaschine in einem Fahrzeug durch eine Motorsteuerung beispielsweise an Ampeln oder an anderen Verkehrshindernissen, die zu einem kurzfristigen Stopp zwingen, die Brennkraftmaschine nach bestimmten Abschaltbedingungen, insbesondere nach einem bestimmten Zeitablauf auszuschalten. Gewöhnlicher Weise wird eine Brennkraftmaschine mittels eines Starters, der ein Starterritzel aufweist, das in einen Zahnkranz einer Brennkraftmaschine eingespurt wird, gestartet. Für solche Konstruktionen der 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.
Neben klassischen Startern mit einem Starterritzel sind auch Riemenstarter, integrierte Starter, Hybridantriebe mit einer schaltbaren Kupplung zwischen der elektrischen Maschine und der Brennkraftmaschine bekannt. Bei den letztgenannten Konstruktionen variiert also der Eingriffsort für den Starter an der Brennkraftmaschine mit der Art des Starters, so dass die Brennkraftmaschine entweder über ein Starterritzel, eine Kurbelwelle oder über den Antriebsstrang gestartet wird.
Aus der DE 10 2006 011 644 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 Brennkraftmaschine einzuspuren. Das Starterritzel bleibt bis zum Andrehen der Brennkraftmaschine in einem eingespurten Zustand.
Die DE 10 2006 039 112 A1 beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen der Drehzahl des Starters für einen Kfz-Verbrennungsmotor. Es wird ferner beschrieben, dass der Starter ein eigenes Starter-Steuergerät umfasst um die Drehzahl des Starters zu berechnen, um in einem Start-Stopp-Betrieb das Ritzel vom Starter zu beschleunigen, wenn ein Selbststart des Verbrennungsmotors aufgrund gesunkener Drehzahl nicht mehr möglich ist. Das Ritzel wird mit synchroner Drehzahl an den Zahnkranz des auslaufenden Verbrennungsmotors eingerückt.
Die DE 10 2005 004 326 beschreibt eine Startvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einem separaten Einrück- und Startvorgang. Hierfür hat die Startvorrichtung eine Steuereinheit, die einen Startermotor und ein Stellglied zum Einrücken eines Starterritzels separat ansteuert. Von der Steuereinheit kann das Ritzel vor einem Startvorgang des Fahrzeugs in den Zahnkranz eingespurt werden, bevor der Fahrer einen neuen Startwunsch geäußert hat. Dabei wird das Stellglied als Einrückrelais bereits während einer Auslauf- phase des Verbrennungsmotors angesteuert. Die Drehzahlschwelle liegt hierbei weit unter der Leerlaufdrehzahl des Motors, um den Verschleiß der Einspurvorrichtung möglichst gering zu halten. Um Spannungseinbrüche durch einen sehr hohen Anlaufstrom vom Startermotor zu vermeiden, wird durch die Steuerung ein sanfter Anlauf, beispielsweise durch eine Taktung des Starterstroms vermieden. Die Leistungsfähigkeit des Bordnetzes wird durch Analyse des Batteriezustands überwacht und entsprechend wird der Startermotor getaktet bzw. mit Strom versorgt. Ferner beschreibt die Erfin- düng, dass die Kurbelwelle im Stillstand des Verbrennungsmotors positioniert werden kann, um die Startzeit zu verkürzen.
Die DE 10 2005 021 227 A1 beschreibt eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine in Kraftfahrzeugen mit einer Steuereinheit, einem Starterre- lais, einem Starterritzel und einem Startermotor. Für eine Start-Stopp- Betriebsstrategie der Anker des Startrelais mit reduzierter Kraft durch eine dosierte Bestromung vorgerückt werden, um in einer ersten Stufe das Starterritzel in einen Zahnkranz der Brennkraftmaschine einzuspuren und in einer zweiten Stufe wird ein Schaltkontakt mit voller Kraft des Ankers ge- schlössen, um den Startermotor mit maximaler Energie zu bestromen. Der Startermotor wird über einen Transistor in der Steuereinheit mit einem dosierten Strom beim Einrücken des Starterritzels angedreht, um bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung das Starterritzel sanft in die nächste Zahnlücke im Zahnkranz einzudrehen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt und eine Start-Stopp-Steuerung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, um einen Fahrzeugkomfort zu verbessern, in dem ein Wiederstart der Brennkraftmaschine deutlich schneller ausführbar ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Gegenstand der Patentansprüche 1 , 14 und 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Ein Erfindungsgedanke ist, in die Start-Stopp-Steuerung die Zeit als mögliche Startzeit der Brennkraftmaschine zu implementieren, in der die Brennkraftmaschine aufgrund von Abschaltbedingungen ausläuft. Dadurch kann eine schnelle Änderung des Fahrzeugbetriebs durchgeführt werden. Die Aufgabe wird mit einem Verfahren dadurch gelöst, dass von der Start- Stopp-Steuerung innerhalb einer Zeitdauer bis die Brennkraftmaschine einen Stillstand erreicht, auf die Brennkraftmaschine mittels einer Betriebsstra- tegie eingewirkt wird. Es wird somit eine Steigerung des Komforts und eine Verkürzung von Wartezeiten an Ampeln und ähnlichen Verkehrshindernissen erreicht, in dem die Brennkraftmaschine bereits im Auslaufen von der Start-Stopp-Steuerung aufgrund einer bestimmten Betriebsstrategie wieder startbar ist. Dieses Verfahren kann auf herkömmliche Fahrzeuge mit einem Starter mit Starterritzel angewendet werden, sowie auf Riemen- oder integrierte Starter oder Vollhybridfahrzeuge mit einem Starter im Antriebsstrang der gleichzeitig die Funktion eines Generators ausfüllt. Somit kann auf einen schnell wechselnden Wunsch des Fahrers sehr schnell reagiert werden, ohne, dass der Fahrer lange warten muss. Ein Fahrzeug mit einem in der Start- Stopp-Steuerung implementierten, erfindungsgemäßen Verfahren bildet somit auch kein Verkehrshindernis, da die Brennkraftmaschine schneller startbar ist.
Um möglichst ressourcenschonend und die Lebensdauer der Antriebskom- ponenten und somit des Starters zu verlängern, ohne auf eine optimierte Start-Stopp-Steuerung verzichten zu müssen, wird von der Start-Stopp- Steuerung eine bestimmte Betriebsstrategie abhängig von der Zeitdauer vom Abschaltsignal der Brennkraftmaschine und/oder abhängig von der auslaufenden Drehzahl der Brennkraftmaschine bis zum Zeitpunkt eines dektier- ten Startsignals ausgewählt. Somit kann die Betriebsstrategie individuell am Typ einer Brennkraftmaschine angepasst werden und in der Betriebsstrategie bestimmt werden, ob es überhaupt notwendig ist, die Brennkraftmaschine mittels einer elektrischen Maschine starten zu müssen.
Gemäß einer die Erfindung weiterbildenden Ausführungsform wird von der Start-Stopp-Steuerung eine Betriebsstrategie mit einer definierten Vorgabe bezüglich eines Zeitpunkts und/oder eine Zeitdauer einer Bestromung, insbesondere Stärke der Bestromung, von der der elektrischen Maschine sowie insbesondere bezüglich des Einsatzes einer Bremsvorrichtung für die elektrische Maschine ausgewählt. Somit kann individuell eine Betriebsstrategie abhängig vom Fahrzeugtyp und definierten bestimmten Antriebskomponenten eine Betriebsstrategie aus empirischen Werten ermittelt werden, die den Zeitpunkt der Bestromung einer elektrischen Maschine sowie die Zeitdauer und/oder die Stärke definiert. Die Betriebsstrategie kann an den Herstellerwunsch und an den Fahrerwunsch angepasst werden, beispielsweise, ob er eine lange Lebensdauer der Antriebskomponenten wünscht oder es wichtig ist, dass die Brennkraftmaschine schneller einsatzbereit ist.
Weiter bevorzugt, wird von der Start-Stopp-Steuerung eine Betriebsstrategie mit einer definierten Vorgabe bezüglich des Zeitpunkts einer Betätigung einer Kupplungsvorrichtung ausgewählt, mittels der der Starter als elektrische Maschine und die Brennkraftmaschine mechanisch koppelbar sind. Dies hat den Vorteil, dass abhängig von der individuell eingestellten Betriebsstrategie festgelegt wird, ob der Starter frühzeitig mit der Brennkraftmaschine eingekuppelt werden soll, oder ob nur nach dem Eintreten bestimmter Ereignisse, wie beispielsweise einem Startsignal.
Um die Betriebsstrategie noch individueller an die Antriebskomponenten, wie beispielsweise die elektrische Maschine anzupassen und möglichen Wünschen der Fahrzeughersteller sowie der Fahrzeugfahrer gerecht zu werden, beispielsweise um möglichst schnell einen Änderungswunsch im Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine umzusetzen, kann bevorzugt von der Start-Stopp-Steuerung eine Betriebsstrategie mit einer definierten Vorgabe bezüglich des Zeitpunkts des Ausschaltens der Brennkraftmaschine ausgewählt werden. Somit wird die Brennkraftmaschine beispielsweise nicht allein durch Vorlegen von aus dem Stand der Technik bekannten Abschaltbedingungen rechzeitig ausgeschaltet, sondern es können neue Abschalt- bedingungen definiert werden, die beispielsweise an bestimmte Ereignisse wie z. B. an das Starten eines Starters bzw. das Einkuppeln des Starters mit der Brennkraftmaschine geknüpft sind. Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform wird von der Start-Stopp- Steuerung geprüft, ob ein Startsignal innerhalb einer ersten Zeitdauer t-, de- tektiert wird, in der die Brennkraftmaschine selbstständig startbar und auf eine Leerlaufdrehzahl beschleunigbar ist. Diese erste erfindungsgemäße Betriebsstrategie ist besonders vorteilhaft, da keine zusätzliche elektrische Maschine angesteuert werden muss, um die Brennkraftmaschine zu starten. Die Brennkraftmaschine kann also einen Wiederstart durchführen, nachdem die Motorsteuerung ein Abschaltsignal „Motor aus" erhalten hat, bevor die Brennkraftmaschine zum Stillstand kommt. Die Brennkraftmaschine kann durch verschiedenste Maßnahmen abgestellt werden. Beispielsweise durch Unterbrechung der Zuführung eines zündfähigen Gemisches oder Aussetzen der Zündung. Die Brennkraftmaschine führt unter der Verwendung einer geschlossenen Drosselklappe einen linearen Abfall der Motordrehzahl aus. Dadurch dass die Motorsteuerung wieder ein Startsignal innerhalb einer kur- zen Zeitspanne, in der die Brennkraftmaschine noch nicht still steht, erhält, kann die Motorsteuerung die vorher eingeleiteten Maßnahmen wieder zurücknehmen, so dass die Brennkraftmaschine aus eigener Kraft wieder selbstständig beschleunigen kann. Mittels der Start-Stopp-Steuerung ist somit ein sogenannter „Change of Mind", eine Änderung des Betriebswun- sches gemäß der ersten Betriebsstrategie schnell durchführbar.
Gemäß einer die Erfindung weiterbildenden Ausführungsform und einer zweiten besonderen Betriebsstrategie wird nach Ablauf einer zweiten Zeitdauer t2, in der kein Startsignal von der Start-Stopp-Steuerung detektiert worden ist und wobei die zweite Zeitdauer t2 größer als die erste Zeitdauer t-i, auf den Starter und sowie eine Kupplungsvorrichtung, die den Starter und die Brennkraftmaschine mechanisch verbindet, mittels einer Betriebsstrategie derart eingewirkt wird, dass der Starter bestromt und beschleunigt. Ferner wird geprüft, ob ein Startsignal innerhalb einer dritten Zeitdauer t3 detek- tiert wird, um eine Kupplungsvorrichtung zum Einkuppeln des Starters mit der Brennkraftmaschine zu betätigen. Gemäß dieser besonderen Betriebsstrategie, wird davon ausgegangen, dass der Starter eine gewisse Zeit braucht, um eine bestimmte Drehzahl zu erreichen, mit der die Brennkraft- maschine schneller gestartet wird. Somit wird die Kupplungsvorrichtung betätigt, wenn innerhalb einer bestimmten dritten Zeitdauer t3 ein Startsignal detektiert wird.
Eine Kupplungsvorrichtung umfasst eine herkömmliche Lamellenkupplung, die beispielsweise als Kupplung eines Hybridantriebs zwischen der elektrischen Maschine und der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Die Kupplungsvorrichtung umfasst alternativ auch ein Getriebesystem mit einem herkömmlichen Starterritzel, dass in einen Zahnkranz einer Brennkraftmaschine eingespurt wird. Das Einspuren nur nach einem Startsignal innerhalb einer bestimmten Zeitdauer reduziert den Verschleiß, da die Relativdrehzahlen zwischen der elektrischen Maschine und der Brennkraftmaschine weniger auftreten, da die Kupplungsvorrichtung beispielsweise durch Betätigen einer Lamellenkupplung oder einem Einspuren eines Starterritzels nur erfolgt, wenn tatsächlich ein Startsignal vorliegt.
Da der Starter eine gewisse Zeit braucht, um auf eine Drehzahl zu kommen, wird der Starter gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform mit einem Bruchteil, beispielsweise 50%, der Leistung bestromt und von der Start- Stopp-Steuerung wird geprüft, ob ein Startsignal innerhalb einer vierten Zeitdauer U detektiert wird, um die Drehzahl des Starters auf eine sinkende Drehzahl der Brennkraftmaschine zu beschleunigen, so dass der Starter mittels der Kupplungsvorrichtung bei einer im Wesentlichen synchronen Drehzahl mit der Brennkraftmaschine eingekuppelt bzw. eingespurt wird. Der Starter wird somit beim Ausschaltesignal der Brennkraftmaschine oder zeitlich später auf einen sogenannten präventiven Verdacht bestromt, um im Fall eines detektierten Startsignals die Brennkraftmaschine schneller zu starten. Auch gemäß dieser Betriebsstrategie wird die Kupplungsvorrichtung nur betätigt, wenn ein Startsignal innerhalb einer bestimmten vierten Zeit- dauer t4 detektiert wird. Im positiven Fall wird die Drehzahl zum synchronen Einkuppeln früher erreicht. Durch die geringere Bestromung erreicht der Starter eine konstante geringere Drehzahl, die kleiner ist als die Enddrehzahl. Weiter bevorzugt wird der Starter mit einem Bruchteil der Leistung solange bestromt, so dass im Falle eines fehlenden Startsignals bis zu einer vierten Zeitdauer t4oder abweichend von der Zeitdauer t4 der Starter abgeschaltet wird, so dass der Starter mit der abgeschalteten Brennkraftmaschine im Wesentlichen zum gleichen Zeitpunkt zum Stillstand kommt. Dies hat den Vorteil, dass die Brennkraftmaschine ab dem Stillstand sofort gestartet werden kann. Dies ist wichtig, da die Brennkraftmaschine aufgrund von einem sogenannten Schleppmoment beziehungsweise aufgrund von Reibung eine grö- ßere negative Beschleunigung, d.h. ein schnelleres Absinken der Drehzahl aufweist, als ein Starter, der noch nicht mit der Brennkraftmaschine mechanisch über die Kupplungsvorrichtung verbunden ist. Der Starter würde im anderen Fall, somit später als die Brennkraftmaschine still stehen und könnte somit mit einem Starterritzel erst verspätet bei Stillstand des Starterritzels eingespurt werden.
Gemäß einer die Erfindung weiterbildenden Ausführungsform, um eine synchrone Drehzahl von Starter und Brennkraftmaschine, insbesondere bei einem Starter mit einem Starterritzel früher zu erreichen, wird der Starter im Wesentlichen zeitgleich mit dem Ausschaltsignal der Brennkraftmaschine bestromt und von der Start-Stopp-Steuerung geprüft, ob ein Startsignal innerhalb einer fünften Zeitdauer t5 detektiert wird. Erfolgt kein Startsignal innerhalb der fünften Zeitdauer t5, so wird der Starter nicht mehr bestromt, so dass er im Wesentlichen gleichzeitig bei sinkender Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine zum Stillstand kommt. Damit der Verschleiß von den Getriebeteilen des Starters und der Brennkraftmaschine möglichst gering ist und die Kupplungsvorrichtung eine möglichst lange Lebensdauer aufweist, wird bevorzugt der Starter bei Erreichen einer synchronen Drehzahl mit der Brennkraftmaschine durch die Kupplungsvorrichtung mit dieser verbunden.
Gemäß einer alternativen Betriebsstrategie wird, aufgrund einer relativen langen Andrehzeit bei einem Starter, bis er in die Größenordnung der Drehzahl der Brennkraftmaschine kommt, bevorzugt zeitlich nachdem der Starter zum Beschleunigen im Wesentlichen gleichzeitig mit Stoppsignal der Brennkraftmaschine bestromt wird, die Brennkraftmaschine nach einer definierten sechsten Zeitdauer t6 ausgeschaltet, so dass innerhalb der siebten Zeitdauer t7 das Auftreten des Startsignals, der Starter und die Brennkraftmaschine jeweils im Wesentlichen mit einer gleichen Drehzahl von der Kupplungsvorrichtung mechanisch verbunden wird. Durch das verzögerte Abschalten des Verbrennungsmotors, nach dem der Starter gestartet worden ist, kann die Drehzahl der Brennkraftmaschine früher eine synchrone Drehzahl erreichen, so dass die Zeit zum Starten der Brennkraftmaschine verkürzt ist, weil bei- spielsweise ein Einspuren eines Starterritzels in einen Zahnkranz über die Kupplungsvorrichtung früher möglich ist.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform wird, da der Starter bei Nicht-Bestromung langsamer als die Brennkraftmaschine ausläuft, der Star- ter mittels einer Bremsvorrichtung auf eine synchrone Drehzahl mit der
Brennkraftmaschine abgebremst. Somit kann die Drehzahl des Starters mittels der Bremsvorrichtung eine längere Zeit über die Geschwindigkeit parallel zur Drehzahl der Brennkraftmaschine gesenkt werden. Der Starter ist eine längere Zeit betriebsbereit, um mittels der Kupplungsvorrichtung eine mechanische Verbindung beispielsweise durch Einspuren eines Starterritzels in den Zahnkranz zu schaffen. Die Bremsvorrichtung kann mechanisch beispielsweise als eine Lamellenbremse oder elektromechanisch, mit einer Ansteuerung durch eine Startersteuerung ausgebildet sein.
Die Aufgabe wird durch ein Computerprogrammprodukt gelöst, das mit Programmbefehlen in einen Programmspeicher ladbar ist, um alle Schritte des mindestens eines der oben beschriebenen Verfahrens auszuführen, wenn das Programm in einer Start-Stopp-Steuerung ausgeführt wird.
Das Computerprogrammprodukt erfordert keine zusätzlichen Bauteile im
Fahrzeug, sondern lässt sich als Modul in bereits vorhandenen Steuerungen im Fahrzeug implementieren. Das Computerprogrammprodukt kann beispielsweise in der Motorsteuerung, einer Hybridsteuerung oder einer Star- tersteuerung vorgesehen sein. Das Computerprogrammprodukt hat den weiteren Vorteil, dass es leicht an individuelle und bestimmte Kundenwünsche anpassbar ist, sowie eine Verbesserung der Betriebsstrategie durch verbesserte empirische Werte möglich bzw. an dem Fahrzeug individuell vorgese- hene Werte anpassbar sind.
Die Aufgabe wird darüber hinaus auch durch eine Start-Stopp-Steuerung für eine Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug dadurch gelöst, dass die Start- Stopp-Steuerung einen Mikrocomputer mit einem Programmspeicher auf- weist, in den das oben beschriebene Computerprogrammprodukt ladbar ist, um zumindest eines der oben beschriebenen Verfahren auszuführen. Die Start-Stopp-Steuerung weist ferner einen Zeitgeber auf, um definierte Betriebsstrategien in der Abhängigkeit von definierten Zeitdauern auslösen zu können. Die Start-Stopp-Steuerung kann als separate Steuerung im Fahr- zeug ausgebildet sein. Sie kann auch aus Kostengründen oder zur Einsparung von Bauraum in der Motorsteuerung, einer Startersteuerung oder einer Hybridsteuerung als Teil ausgebildet sein.
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.
Kurzbezeichnung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schaltplan von Antriebskomponeten eines
Fahrzeugs,
Fig. 2 ein Zeit-Drehzahl-Diagramm gemäß einer ersten Betriebsstrategie, Fig. 3 ein Zeit-Drehzahl-Diagramm gemäß einer zweiten Betriebsstrategie,
Fig. 4 ein Zeit-Drehzahl-Diagramm gemäß der dritten Betriebsstrategie mit Startsignal,
Fig. 5 ein Zeit-Drehzahl-Diagramm gemäß einer vierten Betriebsstrategie,
Fig. 6 ein Zeit-Drehzahl-Diagramm gemäß einer vierten Betriebsstrategie mit Startsignal,
Fig. 7 ein Zeit-Drehzahl-Diagramm gemäß einer fünften Betriebsstrategie und
Fig. 8 ein Zeit-Drehzahl-Diagramm gemäß einer sechsten Betriebsstrategie.
Die Fig. 1 zeigt schematisch einen Schaltplan von Antriebskomponenten in einem Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine 1 und einer elektrischen Maschine, die als Starter 2 für die Brennkraftmaschine 1 fungiert. Zwischen Starter 2 und Brennkraftmaschine 1 ist zur schaltbaren mechanischen Verbindung eine Kupplungsvorrichtung 3 ausgebildet, die in der Fig. 1 dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsform ein Starterritzel 4 sowie einen Zahnkranz 5 der Brennkraftmaschine 1 umfasst. Die Kupplungsvorrichtung 3 umfasst ferner ein Einspurrelais 21 , dass das Starterritzel 4 in den Zahnkranz 5 einrückt bzw. nach dem Startvorgang wieder ausrückt. Die Kupplungsvorrichtung 3, d. h. das Einspurrelais 21 wird von einer Startersteuerung 6 definiert angesteuert.
Die Kupplungsvorrichtung 3 wird gemäß des im Folgenden dargestellten Verfahrens als definierte Betriebsstrategie von der Startervorrichtung 6 separat zur Bestromung des Starters 2 angesteuert. Die Brennkraftmaschine 1 wird von einer elektronischen Motorsteuerung 7 angesteuert. Die Motorsteuerung 7 weist Schnittstellen 8 auf, die Signale von einem Gaspedal 9, einem Gangwahlsensor 10, der das Kupplungspedal einschließt, einem Bremspedal 11 und weiteren Sensoren 12, wie beispielsweise Geschwindigkeitssen- soren des Fahrzeugs und einen Drehzahlsensor der Brennkraftmaschine 1 , aufnimmt. Aus den Informationen der Signale, die über die Schnittstelle 8, zur Motorsteuerung 7 gelangen, werden Abschalt- bzw. Anschaltbedingungen als Startsignale der Brennkraftmaschine 1 abgeleitet.
Gemäß der in der Fig. 1 bevorzugt dargestellten Ausführungsform ist eine Start-Stopp-Steuerung 14 in der Motorsteuerung 7 als Modul integriert. Dies hat den Vorteil, dass wesentliche Elemente für die Start-Stopp-Steuerung 14 als elektronische Bauteile in der Motorsteuerung 7 bereits vorhanden sind. Die Motorsteuerung 7 weist einen für die Start-Stopp-Steuerung 14 wichti- gen Zeitgeber 13 auf.
Die Start-Stopp-Steuerung 14 umfasst somit einen Programmspeicher 15 in den ein Computerprogrammprodukt ladbar ist, um die im Folgenden zu beschreibenden Verfahren als verschiedene Betriebsstrategien für einen Start- Stopp-Betrieb der Brennkraftmaschine 1 mit Programmbefehlen auszuführen. In der Start-Stopp-Steuerung 14 sind Abschaltbedingungen definiert und festgelegt, gemäß denen die Motorsteuerung 7 die Brennkraftmaschine 1 ausschaltet. Die Motorsteuerung 7 leitet Signale an die Start-Stopp- Steuerung 14 weiter, um zu detektieren, ob ein Startsignal aufgrund von de- finierten Anschaltbedingungen vorliegt und somit die Brennkraftmaschine 1 wieder gestartet werden muss. Die Start-Stopp-Steuerung 14 entscheidet, durch eine Kommunikation mit der Motorsteuerung 7, ob zum Starten der Brennkraftmaschine 1 die elektrische Maschine als Starter 2 mit einer Startersteuerung 6 hinzugezogen werden muss oder die Brennkraftmaschine 1 gemäß einer ersten Betriebsstrategie noch selbstständig startbar ist.
Die Start-Stopp-Steuerung 14 steht somit in einem direkten Informationskontrakt mit der Startersteuerung 6 über elektrische Leitungen, die auch ein Bussystem umfassen können, wie es herkömmlicher Weise als CAN oder LIN bekannt ist. Die Start-Stopp-Steuerung 14 kann auch separat von der Motorsteuerung 7 und der Startersteuerung 6 ausgebildet sein. Die Startersteuerung 6 kann aufgrund von Informationssignalen von der Start-Stopp- Steuerung den Starter 2 zeitlich und in der Stromstärke, sowie Spannung definiert bestromen.
In den folgenden Figuren werden verschiedene Betriebsstrategien erläutert, die die Start-Stopp-Steuerung 14 ausführt und die zusätzlich zu herkömmli- chen Start-Stopp-Betriebsstrategien implementiert sind. Die herkömmlichen Start-Stopp-Betriebsstrategien gemäß dem Stand der Technik beziehen sich auf Zustände, in denen die Brennkraftmaschine 1 zum Stillstand, insbesondere seit einigen Sekunden oder Minuten gekommen ist und der Starter auch still steht.
Im Folgenden werden dem gegenüber erfindungsgemäße Betriebsstrategien dargestellt, die von der Start-Stopp-Steuerung 14 innerhalb einer begrenzten Zeitdauer eingesetzt werden, nämlich bis die Brennkraftmaschine einen Stillstand in der Drehzahl erreicht. In diesem begrenzten Zeitraum werden die folgenden Start-Stopp-Betriebsstrategien verbessert und eingesetzt.
Die Fig. 2 zeigt ein Zeit-Drehzahl-Diagramm mit der Drehzahl des Starters 2 als gestrichelte Kennlinie 20 und der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 als durchgezogene dicke Kennlinie 16. Exakt darüber sind die Schaltsignale der Brennkraftmaschine 1 , die von der Motorsteuerung 7 ausgelöst werden, mit 0 und I dargestellt.
Die Fig. 2 zeigt, dass im Zeitpunkt t0 die Brennkraftmaschine 1 mit dem Wechsel des Startsignals von I auf 0 ausgeschaltet wird. Die Leerlaufdreh- zahl n-i der Brennkraftmaschine 1 sinkt somit gemäß der Kennlinie 16 auf 0 herab. Die Drehzahl n2 der Kennlinie 20 vom Starter 2 ist über die gesamte Zeitdauer immer gleich 0. Bis zu einer ersten Zeitdauer t-, ist die Brennkraft- maschine 1 aus eigener Kraft selbstständig startbar und die Leerlaufdrehzahl n-i wieder selbstständig erreichbar. Die Start-Stopp-Steuerung 14 prüft deshalb gemäß einer ersten Betriebsstrategie, ob ein Startsignal innerhalb einer ersten Zeitdauer t-, detektiert wird. Wird ein Startsignal gemäß der ge- punkteten Linie 01 innerhalb der Zeitdauer ti detektiert, so folgt die Drehzahl n-i der Brennkraftmaschine 1 gemäß der gepunkteten Kennlinie 19. Folgt kein Startsignal so nimmt die Drehzahl ni der Brennkraftmaschine 1 gemäß der Kennlinie 16 bis zum Stillstand 0 ab. Nach Ablauf der gesamten Zeitdauer, in der der Starter 2 und die Brennkraftmaschine 1 stillstehen, ist die Brennkraftmaschine 1 nach einem herkömmlichen Startverfahren startbar.
Die Fig. 3 zeigt ein Zeit-Drehzahl-Diagramm mit dem darüberliegenden Zeit- Schaltsignal-Diagramm der Brennkraftmaschine 1. Gemäß einer zweiten Betriebsstrategie wird nach Überschreiten der nach Ablauf einer zweiten Zeitdauer t2oder ab Unterschreiten einer bestimmten Drehzahl ni der Brennkraftmaschine 1 der Starter 2 generell bestromt und beschleunigt.
Tritt während einer dritten Zeitdauer t3 ein Startwunsch gemäß der gepunkteten Linie 01 auf, den die Motorsteuerung 7 detektiert, dann wird an die Start-Stopp-Steuerung 14 als Startsignal weitergeleitet und das Starterritzel 4 wird mittels der Kupplungsvorrichtung 3 in den Zahnkranz 5 der Brennkraftmaschine 1 mit einer annähernd gleichen Drehzahl n eingespurt, so dass nachfolgend durch weiteres Bestromen des Starters 2 die Brennkraftmaschine 1 gemäß der gepunkteten Kennlinie 18 gestartet wird.
Wird ein Startsignal bis zum Ende der Zeitdauer t3 nicht detektiert, so wird der Starter 2 nicht mehr bestromt und der Starter 2 wird auslaufen gelassen. Der Starter 2 steht gewöhnlicher Weise zu einem späteren Zeitpunkt tSo still als die Brennkraftmaschine 1 zum Zeitpunkt tBo- Dies kann den Nachteil ha- ben, dass bei einem Startwunsch zwischen dem Ende der Zeitdauer t3 und dem Zeitpunkt tso, bis zum Zeitpunkt tso gewartet werden muss, um die Brennkraftmaschine 1 Wieder starten zu können. Dieser Nachteil kann behoben werden, wenn der Starter 2, wie in der Fig. 1 gezeigt, mit einer mecha- nischen oder elektromechanischen Bremsvorrichtung 17 ausgebildet ist, die von der Startersteuerung 6 gesteuert wird. Kann der Starter 2 abgebremst werden, so ist er zumindest zum Zeitpunkt tBo startbereit. Gemäß einer bevorzugten Betriebsstrategie wird die Bremsvorrichtung 17 eingesetzt, um die Drehzahl des Starters 2 parallel zur Drehzahl n der Brennkraftmaschine entsprechend der Kennlinie 16 mit fortschreitender Zeit zu verlangsamen. Somit kann praktisch jederzeit mit der Brennkraftmaschine 1 eine mechanische Verbindung geschaffen werden und danach vom Starter 2 gestartet werden. Statt der Bremsvorrichtung 17 kann auch das Starterritzel in den Zahnkranz 5 eingespurt werden.
Die Fig. 4 zeigt eine dritte alternative Betriebsstrategie, bei der die Drehzahl des Starters 2 reduziert wird, indem der Starter 2 mit einem Bruchteil der Leistung bestromt wird und von der Start-Stopp-Steuerung 14 geprüft wird, ob ein Startsignal innerhalb einer definierten vierten Zeitdauer t4 detektiert wird, um die Drehzahl des Starters 2 auf die sinkende Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 zu beschleunigen und ein Starterritzel 4 mit der Kupplungsvorrichtung 3 in den Zahnkranz 5 der Brennkraftmaschine 1 bei im Wesentlichen synchroner Drehzahl der beiden Getriebe zum Zeitpunkt t5 einzukup- peln. Dieser Fall der Betriebsstrategie ist als gepunktete Kennlinie 18 dargestellt. Die Kennlinie 18 steht für einen eingekuppelten bzw. eingespurten Zustand. Erreicht dagegen die Start-Stopp-Steuerung 14 bis zum Ende der vierten Zeitdauer t4 kein Startsignal, so wird der Starter 2 nicht mehr bestromt, so dass die Drehzahlen n-i, n2 der Brennkraftmaschine 1 und des Starters 2 im Wesentlichen zum gleichen Zeitpunkt 0 sind. Die Zeitpunkte der Fig. 3 tBo und tSo fallen im Wesentlichen zusammen.
Die Fig. 4 zeigt, dass der Starter 2 im Zeitpunkt des Ausschaltsignals von der Brennkraftmaschine 1 also dem Signal 0 zum Zeitpunkt t0 bestromt wird. Abweichend von der Darstellung in der Fig. 4, wie in der Fig. 3 kann der Starter 2 nach Ablauf der Zeit ti beispielsweise innerhalb einer Zeitdauer t2 mit einem kleineren Strom bestromt werden. Die Wahl der Betriebsstrategie hängt von verschiedenen Einflussgrößen, insbesondere der Wahl des Star- ters 2 und des Typs der Brennkraftmaschine 1 ab.
Die Fig. 5 zeigt eine vierte Betriebsstrategie, gemäß der der Starter 2 sofort bei einem Ausschaltsignal 0 von der Brennkraftmaschine 1 zum Zeitpunkt t0 bestromt wird, vgl. Kennlinie 20 und auf eine Drehzahl n2 beschleunigt wird, um mit der sinkenden Drehzahl n-, der Brennkraftmaschine 1 , vgl. Kennlinie 16 möglichst schnell synchronisiert eingespurt zu werden. Die Kupplungsvorrichtung 3 spurt das Starterritzel 4 in den Zahnkranz 5 immer ein. Somit ist der Starter 2 nach Ablauf der Zeitdauer t7 jederzeit ab dem Zeitpunkt tE7 wieder startfähig. Die Kennlinie 18 zeigt den eingespurten Zeit- Drehzahlverlauf n-i, n2 von der Brennkraftmaschine 1 und dem Starter 2. Bis zum Stillstand der Brennkraftmaschine 1 muss nicht mehr gewartet werden.
Die Fig. 5 zeigt den besonderen Fall, dass ein Startsignal in der dargestell- ten Zeitdauer nicht detektiert wird und die Brennkraftmaschine 1 erst nach Stillstand wieder gestartet wird.
Die Fig. 6 zeigt die Betriebsstrategie aus der Fig. 5 mit dem Unterschied, dass ein Startsignal innerhalb der Zeitdauer t8 nach dem Einspuren zum Zeitpunkt tEi erfolgt, bevor die Brennkraftmaschine 1 stillsteht und somit die Brennkraftmaschine 1 bereits früher gestartet werden kann. Zum Zeitpunkt tBi detektiert die Start-Stopp-Steuerung 14 hierfür ein Einschaltsignal I zum Starten der Brennkraftmaschine 1. Gemäß der gepunkteten Kennlinie 18 zum Zeitpunkt t10 erreicht die Brennkraftmaschine 1 die definierte Leerlauf- drehzahl.
Die Fig. 7 zeigt eine fünfte Betriebsstrategie, gemäß der die Start-Stopp- Steuerung 14 nach Detektion eines Stoppsignals 0 für die Brennkraftmaschine 1 zum Zeitpunkt t0 die Brennkraftmaschine 1 noch nicht gestoppt wird, sondern erst der Starter 2 bestromt wird und auf eine Drehzahl n2 beschleunigt wird, so dass ein Einspuren mit einer niedrigeren Drehzahl ni als der Leerlaufdrehzahl nach dem Ausschalten der Brennkraftmaschine 1 zu einem späteren Zeitpunkts tBoi möglich ist. Somit ist ein Einspuren mit einer deutlich höheren Drehzahl n-i, n2 möglich, so dass zu einem zeitlich früheren Zeitpunkt ein Startsignal für die Brennkraftmaschine 1 beispielsweise zum Zeitpunkt tBoi im Gegensatz zum Zeitpunkt tBi aus der Fig. 6 umsetzbar ist, so dass der Starter 2 die Brennkraftmaschine 1 deutlich schneller auf die erforderliche Leerlaufdrehzahl ni bringt, um die Brennkraftmaschine 1 zu starten. Gemäß dieser fünften Betriebsstrategie wird also bei Erhalt eines Signals „Motor aus" zuerst der Starter 2 bestromt und beschleunigt und dann nach Ablauf einer gewissen Zeitdauer t6 die Brennkraftmaschine 1 ausgeschaltet. Die Zeitdauer t8 aus der Fig. 6 jetzt hier t5 bezeichnet beginnt somit deutlich früher zu laufen. Die Brennkraftmaschine 1 ist jederzeit wieder startfähig, da die Zeitdauer t5 kleiner als die Zeitdauer ti aus der Betriebsstrategie gemäß der Fig. 2 ist.
Die Fig. 8 zeigt eine weitere Möglichkeit einer sechsten Betriebsstrategie mit der Zielsetzung, auf Kosten der Leistungsfähigkeit eine Optimierung der Lebensdauer der Start-Stopp-Vorrichtung einschließlich der Kupplungsvorrichtung und der elektrischen Maschine, ein schnell änderndes Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine 1 zu realisieren. Gemäß der sechsten Betriebsstrategie und der Kennlinie 20 wird der Starter 2 erst bestromt, wenn ein Startsignal für die Brennkraftmaschine 1 von der Start-Stopp-Steuerung 14 zum Zeitpunkt tBi detektiert wird. Es versteht sich, dass der Zeitpunkt tBi größer gleich wie die Zeitdauer t-, gemäß der ersten Betriebsstrategie aus der Fig. 2 ist. Das heißt zum Wiederstart der Brennkraftmaschine 1 ist der Starter 2 notwendig. Der Starter 2 erreicht in einer bestimmten Zeitdauer t9 eine synchrone Drehzahl zur sinkenden Motordrehzahl ni gemäß der Kennlinie 16 von der Brennkraftmaschine 1 zum Zeitpunkt tBS, der vor einem Zeitpunkt liegt, an dem die Brennkraftmaschine 1 stillsteht. Nach dem Einspuren bei einer synchronen Drehzahl des Starterritzels in den Zahnkranz der Brennkraftmaschine 1 zum Zeitpunkt tBs, benötigt der Starter gemäß der ge- punkteten Kennlinie 18 bis zum Zeitpunkt t10 eine Zeitdauer, um die Drehzahl ni der Brennkraftmaschine 1 derart zu beschleunigen, dass die Brennkraftmaschine 1 selbstständig läuft. Eine Betriebsstrategie, gemäß der Fig. 8 hat einen stark reduzierten Verschleiß, da die Wiederstartfunktion nur für den Fall ausgeführt wird, wenn wirklich ein Startsignal von der Start-Stopp- Steuerung 14 detektiert wird. Es ist somit eine geringfügige Starterzeitverlängerung von tBs minus ti möglich.
Durch eine individuelle Regelung der Auswahl der Betriebsstrategien, zwischen Komfort und Lebensdauer kann individuell je nach Kundenwunsch und Einsatzort des Fahrzeugs variiert werden. Durch den Einsatz einer Betriebsstrategie während einer Periode vom Ausschaltzeitpunkt der Brennkraftmaschine bis zum Stillstand der Brennkraftmaschine kann eine schnelle Änderung des Betriebsverhaltens der Brennkraftmaschine ausgeführt werden. Die Brennkraftmaschine 1 springt schneller auf einen Beschleunigungsbzw. Startwunsch des Fahrers somit an.
In den Figuren 2 bis 8 wurden ausgewählte bevorzugte Betriebsstrategien auszugsweise dargestellt. Es versteht sich, dass es Kombinationen und Abwandlungen von diesen vorgestellten Betriebsstrategien gibt, die auch unter den Schutzbereich der Erfindung fallen, da ein Bestromen des Starters, ein Einkuppeln des Starters mit der Brennkraftmaschine und ein Ausschalten sowie Starten der Brennkraftmaschine individuell und separat voneinander gegebenenfalls abhängig vom Erreichen einer Drehzahl und/oder vom Erreichen eines definierten Zeitpunktes gesteuert werden, innerhalb der Zeitdauer, in der die Brennkraftmaschine noch still steht.
Alle Figuren zeigen lediglich schematische nicht maßstabsgerechte Darstel- lungen. Im Übrigen wird insbesondere auf die zeichnerische Darstellungen für die Erfindung als Wesentlich verwiesen.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Verfahren einer Start-Stopp-Steuerung (14) für eine Brennkraftmaschine (1 ) in einem Kraftfahrzeug zum kurzfristigen Stoppen der Brennkraftmaschine (1 ) und Starten der Brennkraftmaschine (1 ) mittels einer elektri- sehen Maschine als Starter (2), wobei die Brennkraftmaschine (1 ), insbesondere von einer Motorsteuerung (7) bei vorliegen von Abschaltbedingungen ausgeschaltet wird und von der Start-Stopp-Steuerung (14) abgefragt wird, ob ein Startsignal aufgrund von Anschaltbedingungen vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass von der Start-Stopp-Steuerung (14) innerhalb einer Zeitdauer t bis die Brennkraftmaschine (1 ) einen
Stillstand erreicht auf die Brennkraftmaschine (1 ) mittels einer Betriebsstrategie eingewirkt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass von der Start-Stopp-Steuerung (14) eine bestimmte Betriebsstrategie abhängig von der Zeitdauer vom Abschaltsignal der Brennkraftmaschine (1 ) und/oder abhängig von der auslaufenden Drehzahl ni der Brennkraftmaschine (1 ) bis zum Zeitpunkt eines detektierten Startsignals (I) ausgewählt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass von der Start-Stopp-Steuerung (14) eine Betriebsstrategie mit einer definierten Vorgabe bezüglich eines Zeitpunkts und/oder eine Zeitdauer einer Bestromung, insbesondere der Stärke der Bestromung, von der elektri- sehen Maschine sowie insbesondere bezüglich des Einsatzes einer
Bremsvorrichtung (17) für die elektrische Maschine ausgewählt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass von der Start-Stopp-Steuerung (14) eine Betriebsstrategie mit einer definierten Vorgabe bezüglich des Zeitpunkts einer Betätigung einer
Kupplungsvorrichtung (3) ausgewählt wird, mittels der der Starter (2) als elektrische Maschine und die Brennkraftmaschine (1 ) mechanisch koppelbar sind.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass von der Start-Stopp-Steuerung (14) eine Betriebsstrategie mit einer definierten Vorgabe bezüglich des Zeitpunkts des Ausschaltens der Brennkraftmaschine ausgewählt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass von der Start-Stopp-Steuerung (14) geprüft wird, ob ein Startsignal innerhalb einer ersten Zeitdauer ti detektiert wird, in der die Brennkraft- maschine (1 ) selbständig startbar und auf eine Leerlaufdrehzahl beschleunigbar ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ablauf einer zweiten Zeitdauer t2 oder einer Drehzahl der Brennkraftmaschine (1 ), in der kein Startsignal von der Start-Stopp-
Steuerung (14) detektiert worden ist und die größer als die erste Zeitdauer ti ist, auf den Starter und die Kupplungsvorrichtung (3), mittels einer Betriebsstrategie derart eingewirkt wird, dass der Starter (2) bestromt und beschleunigt wird, und geprüft wird, ob ein Startsignal innerhalb ei- ner dritten Zeitdauer t3 detektiert wird, um eine Kupplungsvorrichtung (3) zum Einkuppeln des Starters (2) mit der Brennkraftmaschine (1 ) zu betätigen.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Starter (2) mit einem Bruchteil der Leistung bestromt wird und von der Start-Stopp-Steuerung (14) geprüft wird, ob ein Startsignal innerhalb einer vierten Zeitdauer t4 detektiert wird, um die Drehzahl des Starters (2) auf eine sinkende Drehzahl der Brennkraftmaschine (1 ) zu beschleunigen und der Starter (2) mittels der Kupplungsvorrichtung (3) bei einer im Wesentlichen synchronen Drehzahl mit der Brennkraftmaschine (1 ) eingekuppelt bzw. eingespurt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Starter (2) mit einem Bruchteil der Leistung solange bestromt wird, dass im Falle eines fehlenden Startsignals bis zu einer vierten Zeitdauer t4 der Starter (2) abgeschaltet wird, so dass der Starter (2) mit der abgeschalteten Brennkraftmaschine (1 ) im Wesentlichen zum gleichen Zeitpunkt zum Stillstand kommt.
10.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Starter (2) im Wesentlichen zeitgleich mit einem Ausschaltsignal der Brennkraftmaschine (1 ) bestromt wird und von der Start-Stopp- Steuerung (14) geprüft wird, ob ein Startsignal innerhalb einer fünften
Zeitdauer t5 detektiert wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Starter (2) bei Erreichen der synchronen Drehzahl durch die Kupplungsvorrichtung (3) mit der Brennkraftmaschine (1 ) verbunden wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Starter (2) zum Beschleunigen im Wesentlichen gleichzei- tig mit dem Stoppsignal der Brennkraftmaschine (1 ) bestromt wird, die
Brennkraftmaschine (1 ) zeitlich danach nach einer definierten sechsten Zeitdauer t6 ausgeschaltet wird, so dass innerhalb der siebten Zeitdauer t7 der Starter (2) und die Brennkraftmaschine (1 ) jeweils im Wesentlichen mit einer gleichen Drehzahl von der Kupplungsvorrichtung (3) mecha- nisch verbunden werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Starter (2) mittels einer Bremsvorrichtung (17) auf eine synchrone Drehzahl mit der Brennkraftmaschine (1 ) abgebremst wird.
14. Computerprogramm produkt, das in einen Programmspeicher mit Programmbefehlen ladbar ist, um alle Schritte eines Verfahrens nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 13 auszuführen, wenn das Programm in einer Start-Stopp-Steuerung (14) ausgeführt wird.
15. Start-Stopp-Steuerung (14) für eine Brennkraftmaschine (1 ) in einem Fahrzeug zum kurzfristigen Stoppen und Starten der Brennkraftmaschine (1 ), insbesondere mittels einer elektrischen Maschine als Starter (2), wobei die Brennkraftmaschine (1 ) von einer Motorsteuerung (7) bei vorlie- gen von Abschaltbedingungen abgeschaltet wird und von der Startersteuerung (6) abgefragt wird, ob ein Startsignal aufgrund von Anschaltbedingungen vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Start-Stopp- Steuerung (14) einen Mikrocomputer aufweist, mit einem Programmspei- eher, in dem insbesondere ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 14 ladbar ist, um bevorzugt das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 auszuführen.
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