WO2011080010A1

WO2011080010A1 - Starter mit einrückerkennungsfunktion

Info

Publication number: WO2011080010A1
Application number: PCT/EP2010/068020
Authority: WO
Inventors: Markus Roessle; Juergen Gross; Apostolos Tsakiris
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2009-12-29
Filing date: 2010-11-23
Publication date: 2011-07-07
Also published as: US20130026767A1; JP2013515909A; DE102009055371A1; JP5523581B2; CN102686870A; CN102686870B; EP2519733A1; US8884450B2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Starter (100), eine Vorrichtung zum Starten eines Startermotors, eine Vorrichtung zum Erkennen eines Einrückzustands eines Starterritzels, Verfahren zum Starten eines Startermotors, ein Verfahren Erkennen eines Einrückzustands eines Ritzels (101) in ein korrespondierendes Zahnrad, ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt, wobei Verfahren zum Erkennen eines Einrückzustands eines Ritzels (101) in ein korrespondierendes Zahnrad, insbesondere eines Einrückzustands eines Starterritzels in einen Zahnkranz eines Starters (100), ein Bestromen eines Starterrelais (110) zum Schalten des Ritzels (101) und ein Erfassen mindestens eines Bestromungsparameters der Bestromung erfasst ist, wobei der erfasste Bestromungsparameter in Relation zu möglichen Ritzelpositionen gesetzt wird und zu dem erfassten Bestromungsparameter eine zugehörige Ritzelposition ausgewählt und somit erkannt wird.

Description

Beschreibung

Titel

Starter mit Einrückerkennungsfunktion

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Einrückzustands eines Ritzels in ein korrespondierendes Zahnrad, insbesondere eines Einrückzustands eines Starterritzels in einem Starter, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Auch betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Starten eines Startermotors gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.

Weiter betrifft die Erfindung ein Computerprogramm gemäß Anspruch 10.

Auch betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 11.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Erkennen eines Einrückzustands eines Ritzels in ein korrespondierendes Zahnrad, insbesondere eines Einrückzustands eines Starterritzels in einem Starter, gemäß Anspruch 12.

Ebenfalls betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Starten eines Startermotors nach Anspruch 13.

Nicht zuletzt betrifft die Erfindung einen Starter mit einem einzuspurenden Ritzel gemäß Anspruch 14.

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Starter mit einem zugehörigen Relais, welches ein Einspuren eines Ritzels in eine entsprechende Verzahnung steuert. Insbesondere geht die Erfindung von Start-Stopp-Systemen aus, insbesondere von Start- Stopp-Systemen mit erweiterter Funktionalität, bei denen ein Einspuren in einen auslaufenden Verbrennungsmotor mit anschließender Kurbelwellenpositionierung erfolgt. Bei derartigen Lösungen ist sicherzustellen, dass ein Einspuren des Ritzels erfolgt ist, bevor der Starter andreht.

Bei bekannten Lösungen wird keine Erkennung der Ritzelposition durchgeführt sondern es wird eine vorbestimmte Zeitdauer abgewartet, in welcher ein Einspuren des Ritzels mit hoher Wahrscheinlichkeit erfolgt ist. Dabei wird sichergestellt, dass das Starterritzel in den Zahnkranz des Verbrennungsmotors vor einem Andrehen des Startermotors eingerückt ist, indem zwischen Bestromung des Relais und des Starters eine gewisse Totzeit vorgehalten wird. Diese Totzeit muss so gewählt sein, dass es unter allen Umständen nicht zu einem Andrehen des Starters kommt, bevor das Ritzel sicher in den Zahnkranz eingespurt ist. Nichteinspuren, laute Geräusche oder sogar Startabbrüche sind die Folge eines zu frühen Andrehens. Durch diese Auslegung wird jedoch in den meisten Fällen ein Zeitverlust in Kauf genommen, der zu verlängerten Startzeiten und im Falle von Einspuren in den auslaufenden Verbrennungsmotor mit anschließender Kurbelwellenpositionierung zum zwischenzeitlichen Stillstehen und/oder Rückpendeln des Verbrennungsmotors führt.

Aus der EP 960 276 Bl ist eine Schaltungsanordnung für ein zwei Zahnräder in Eingriff bringendes Einrückrelais einer Andrehvorrichtung einer Brennkraftmaschine bekannt, mit einem Schaltelement, das einen Relaisstrom nach einem ersten Zeitabschnitt vor dem Ineingriffbringen der beiden Zahnräder auf einen bestimmten Stromwert während eines zweiten Zeitabschnitts absenkt. Das Schaltelement ist als eine Steuer- und Regelvorrichtung ausgebildet, die in einem dritten Zeitabschnitt den Relaisstrom auf einen vorbestimmten Wert erhöht, wobei der dritte Zeitabschnitt beginnt, wenn das eine Zahnrad das andere erreicht.

Offenbarung der Erfindung Die erfindungsgemäßen Verfahren, das erfindungsgemäße Computerprogramm das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt, die erfindungsgemäßen Vorrichtungen sowie der erfindungsgemäße Starter mit den Merkmalen des jeweils entsprechenden Hauptanspruchs haben demgegenüber den Vorteil, dass durch die Erkennung der Ritzelposition ein schnelleres Andrehen des Starters möglich ist, da keine feste Zeitspanne abgewartet werden muss. Gerade bei Start-Stopp-Systemen mit erweiterter Funktionalität, wie Einspuren in den auslaufenden Verbrennungsmotor mit anschließender

Kurbelwellenpositionierung, ist es aus Komfort- und Lebensdauergründen vorteilhaft, möglichst schnell nach dem Einrückvorgang mit einer Positionierung des Verbrennungsmotors zu starten. Auf diese Weise ist es möglich, ein zwischenzeitliches Stillstehen des Verbrennungsmotors und/oder ein Rückpendeln zu unterbinden oder zumindest zu minimieren. Erfindungsgemäß wird mindestens eines Bestromungsparameters der Bestromung erfasst, der erfasste Bestromungsparameter in Relation zu möglichen Ritzelpositionen gesetzt und zu dem erfassten Bestromungsparameter eine zugehörige Ritzelposition ausgewählt und somit erkannt. Durch das Erkennen der Ritzelposition wird sichergestellt, dass ein Andrehen nicht zu früh, das heißt, vor dem vollständigen Einspuren des Ritzels erfolgt, und es somit nicht zu Fehlfunktionen mit lauten Geräuschen oder Startabbrüchen durch falsches Einspuren kommt. Dadurch dass ein Bestromungsparameter zur Erkennung erfasst wird, ist kein zusätzlicher Sensor erforderlich, der beispielsweise die Position optisch erfasst, wodurch auch ein Fehlerrisiko minimiert ist. Anhand eines immer wiederkehrenden, typischen Kennlinienverlaufs des Bestromungsparameters kann eindeutig auf die Position des Ritzels geschlossen werden, sodass mit hoher Sicherheit ein Fehlversagen beim Einspuren ausgeschlossen ist.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Vorrichtungen möglich.

Vorteilhaft ist es, dass mehrere Ritzelpositonen in Relation zu erfassbaren Bestromungsparametern in einem Datenspeicher abgelegt werden. Insbesondere werden verschiedene diskrete Bestromungsparameter und zugehörige Ritzelpositionen abgelegt. Auf diese Weise wird nicht jede Zwischenposition zwischen für das Einspuren relevanten Ritzelpositionen festgehalten, wodurch ein Speicherplatz reduziert und eine Rechen- oder Verarbeitungsgeschwindigkeit optimiert ist. Entsprechend sind in anderen Ausführungsformen auch weitere Positionen, beispielsweise eines Ankers, eines Gabelhebels oder dergleichen abgelegt, sodass mehrere Positionen unterschiedlicher Bauteile erkennbar sind. Da die Bewegung des Ritzels abhängig ist von den Positionen anderer Bauteile, ist so eine Redundanz realisierbar, die eine Erkennungsgenauigkeit weiter erhöht und somit Fehlerkennungen ausschließt.

Besonders vorteilhaft ist es, dass der erfasste Bestromungsparameter in Relation zu möglichen Ritzelpositionen gesetzt wird und zu dem erfassten Bestromungsparameter eine zugehörige Ritzelposition ausgewählt und somit erkannt wird. Da die Ritzelpositionen in einem Speicher entsprechenden Kennlinien verschiedener Bestromungsparameter zugeordnet sind, kann durch Erfassen des Bestromungsparameters eine Ritzelposition sicher bestimmt und erkannt werden. Beispielsweise kann eine Abfolge Stromanstieg - Stromabfall - Stromanstieg - Stromabfall - Stromanstieg- Stromabfall als Verlauf eines als Strom ausgebildeten Bestromungsparameters einer Ritzelposition Ritzel beginnt in Zahnkranz einzuspuren zugeordnet werden. Andere Verläufe oder Abfolgen sind weiteren Positionen zugeordnet. Neben der Abfolge von Stromanstieg oder Stromabstieg ist eine Relation in Abhängigkeit von der Steigung einer Verlaufskurve oder von einer Höhe eines erfassten Bestromungsparameter abhängig. Beispielsweise kann auch ein Stromabfall auf einem entsprechenden Stromniveau einer bestimmten Ritzelposition zugeordnet sein.

Noch ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass mehrere Ritzelpositonen in Relation zu erfassbaren Bestromungsparametern in einem Datenspeicher abgelegt werden. Das Ritzel kann in einem Starter mehrere Positionen einnehmen, insbesondere eine nichteingespurte Position, eine eingespurte Position und eine Position zu Beginn und/oder Ende eines Einspurens. In einer Ausführungsform der Erfindung sind mehrere Positionen entsprechenden Bestromungsparamterverläufen zugeordnet, sodass nicht nur die für das Einspuren relevante Position des Ritzels, sondern auch weitere Positionen erkennbar sind. So lassen sich durch Überwachung weiterer Ritzelpositionen weitere Fehlschaltungen vermeiden und rechtzeitig Wartungen einleiten.

In einer besonderen bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Erfassen das Erfassen eines zeitlichen Verlaufs des Bestromungsparameters umfasst. Der Bestromungsparameter ändert sich beim Einspuren über die Zeit. Somit hängt ein Erfassen nicht nur von bestimmten Stromwerten, sondern auch von einer Abfolge von Stromwerten über die Zeit ab. Alleine aus einem Stromabfall kann nicht auf eine bestimmte Position des Ritzels geschlossen werden. Vielmehr ist hier das Bestromungsniveau und die vorherige Abfolge des Bestromungsparameters über die Zeit relevant, insbesondere auch die Änderung des Bestromungsparameters über die Zeit. Durch die Relation des Bestromungsparameters mit der Zeit ist eine höhere Zuverlässigkeit der Erkennungswahrscheinlichkeit gegeben.

Weiterhin vorteilhaft ist es, dass aus dem erfassten zeitlichen Verlauf mittels Differenzierung ein differenzierter Verlauf erzeugt wird. Gerade die Veränderung des Bestromungsparameterverlaufs, d. h. die Steigung des Verlaufs, ist für die Erkennung einer Ritzelposition besonders vorteilhaft. So sind Grenzen für eine Steigung definierbar, die Ausschluss über die Ritzelpositionen geben. Ist ein erfasster Bestromungsparameter, bzw. dessen Steigung nicht innerhalb der Grenzen, liegt beispielsweise kein Einspurschaltzeitpunkt vor. Auf diese Weise kann eine Fehlfunktion aufgrund von Spannungsschwankungen oder anderen Einflüssen, die nicht das Einspuren betreffen, vermieden werden. Entsprechend sind um die Grenzwert Toleranzwerte vorgesehen, bei deren Erreichen beispielsweise eine erneute Messung oder ein zeitablaufgesteuertes Einspuren durchgeführt wird.

Insbesondere ist es vorteilhaft, dass eine Klassifizierung verschiedener Abschnitte des Verlaufs erfolgt, um einen Verlauf mit diskreten Abschnitten mit entsprechenden Sprüngen zu erzeugen. Die Klassifizierung erfolgt beispielsweise in Stromanstieg, Stromabstieg und Stromkonstanz. Unterklassifizierungen werden darüber hinaus festgelegt, beispielsweise Stromanstieg auf einem hohen Stromniveau, Stromanstieg auf einem niedrigen Stromniveau, starker Stromanstieg mit großer Steigung, geringer Stromanstieg mit geringer Steigung etc. Anhand dieser Klassifizierung lassen sich eindeutige Ritzelpositionen zuordnen, beispielsweise bei Anschlägen des Ritzels oder in dessen Anfangs- oder Endpositionen. Auf diese Weise sind nur die für ein Andrehen relevanten Positionen des Ritzels zugeordnet, wodurch Rechenleistung eingespart wird und eine höhere Performanz bewirkt wird.

Zudem ist es vorteilhaft, dass die Relation einen Vergleich des Verlaufs mit einer entsprechenden vorgegebenen Kennlinie umfasst. Aus verschiedenen Versuchen haben sich Kennlinien für verschiedene Bestromungsparameter herausgestellt. Diese sind entsprechend hinterlegt oder zusammengefasst zu einer Kennlinie, ggf. mit einem Toleranzbereich, abgelegt. Die Kennlinienablage ist in vorteilhaften Ausführungsformen nicht starr, sondern ist selbstlernend ausgeführt, sodass aufgrund weiterer Erfahrungs- und Messwerte die Kennlinie regelmäßig angepasst ist. Gerade auch wenn sich Kennlinien in Abhängigkeit von einer Lebensdauer verändern, ist diese Änderung in vorteilhaften Ausführungsformen berücksichtigt.

Insbesondere ist es vorteilhaft, dass der Kennlinie ein Ritzelpositionsverlauf zugeordnet wird. Der Kennlinie oder den Kennlinien ist ein entsprechender Ritzelpositionsverlauf zugeordnet, sodass jeder Punkt der Kennlinie einer Ritzelposition entspricht. Von besonderer Bedeutung sind hier Wendepunkte der Kennlinie, die für entsprechend relevante Ritzelpositionen stehen. Die Punkte der Kennlinie stehen dabei nur theoretisch für eine bestimmte Ritzelpositionen. Vielmehr sind Punktbereiche einem Ritzelpositionsbereich zugeordnet. Auf diese Weise ist weniger Rechenleistung zur Bestimmung erforderlich, da zum Andrehen nur bestimmte, diskrete Ritzelpositionen erkannt werden sollen.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass mindestens ein weiterer Parameter ausgewählt aus der Gruppe umfassend Zeit, Stromstärke, Spannungsstärke, Stromschwankung, Spannungsschwankung und dergleichen zur Bestimmung der Ritzelposition berücksichtigt wird. Insbesondere der Strom, z. B. über die Stromstärke, und die Spannung, z. B. über die Spannungshöhe, sind einfach und genau erfassbar, ohne dass aufwendige Sensoren erforderlich sind. Entsprechende Anschlüsse sind vorgesehen, sodass das erfindungsgemäße Verfahren auch für bestehende Startersysteme einfach nachrüstbar ist.

Zudem ist es vorteilhaft, dass bei einem Verfahren zum Starten eines Startermotors ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Erkennung eines Einrückzustands eines Ritzels in ein korrespondierendes Zahnrad, insbesondere eines Einrückzustands eines Starterritzels in einem Starter, durchgeführt wird und weitere Schritte wie ein Starten oder ein Kurbelwellenpositionierung in Abhängigkeit der erkannten Position des Ritzels, insbesondere nach einem Einspuren des Ritzels durchgeführt werden. Durch das Erkennen der Ritzelposition, insbesondere der zum Andrehen optimalen Ritzelposition, ist ein Schalten des Relais, das heißt ein Starten des Andrehens ohne Zeitverzögerung realisierbar, was insbesondere bei Start-Stopp-Systemen ein Effektivitätssteigerung bewirkt.

Vorteilhaft lassen sich die Verfahren als Computerprogramm und/oder Computerprogrammprodukt realisieren. Hierunter sind alle Recheneinheiten zu fassen, insbesondere auch integrierte Schaltkreise wie FPGA's (Field Programmable Gate Arrays), ASIC's (Application Specific Integrated Circuit), ASSP's (Application Specific Standard Products), DSP's (Digital Signal Processor) und dergleichen sowie fest verdrahtete Rechenbausteine. Durch entsprechende Ausführungen ist das Verfahren schnell und einfach nachrüstbar.

Besonders vorteilhaft lässt sich das Verfahren in geeigneten Vorrichtungen mit Mitteln zur Durchführung des Verfahrens umsetzen. Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht deshalb vor, dass bei einer Vorrichtung zum Erkennen eines Einrückzustands eines Ritzels in ein korrespondierendes Zahnrad, insbesondere eines Einrückzustands eines Starterritzels in einem Starter, vorgesehen ist, dass ein Bestromungsabschnitt zum Bestromen eines Starterrelais zum Schalten des Ritzels und ein Erfassungsabschnitt zum Erfassen mindestens eines Bestromungsparameters der Bestromung umfasst ist. Besonders vorteilhaft ist ein Steuerabschnitt vorgesehen, um anhand des erfassten Bestromungsparameters eine Relation zu möglichen Ritzelpositionen zu bilden und zu dem erfassten Bestromungsparameter eine zugehörige Ritzelposition auszuwählen und somit die Ritzelposition zu erkennen. Die einzelnen Abschnitte können auf unterschiedliche Weisen ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Steuerabschnitt Steuerlogiken oder Steuerbausteine umfassen, auf denen beispielsweise das Verfahren softwaremäßig oder als

Schaltung umgesetzt ist. Mit einer entsprechenden Vorrichtung ist das Verfahren leicht umsetzbar.

Um das Verfahren in einem Starter zu verwenden, sieht eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung vor, dass bei einer Vorrichtung zum Starten eines Startermotors, vorgesehen ist, dass eine Vorrichtung zur Erkennung eines Einrückzustands eines Ritzels in ein korrespondierendes Zahnrad, insbesondere eines Einrückzustands eines Starterritzels in einem Starter vorgesehen ist. Die Vorrichtung umfasst entsprechend dem Vorstehenden einen Bestromungsabschnitt zum Bestromen eines Starterrelais zum Schalten des Ritzels und einen Erfassungsabschnitt zum Erfassen mindestens eines Bestromungsparameters der Bestromung, wobei ein Steuerabschnitt vorgesehen ist, um anhand des erfassten Bestromungsparameters eine Relation zu möglichen Ritzelpositionen zu bilden und zu dem erfassten Bestromungsparameter eine zugehörige Ritzelposition auszuwählen und somit die Ritzelposition zu erkennen. Zudem umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung weiter einen Aktuator zum Starten des Startermotors, der in Abhängigkeit der erkannten Position des Ritzels, insbesondere nach einem Einspuren des Ritzels, das Starten bewirkt. Das Starten erfolgt vorteilhafterweise durch Bestromen eines entsprechenden Relais.

Somit sieht noch eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, dass bei einem Starter mit einem einzuspurenden Ritzel eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Starten eines Startermotors vorgesehen ist. Auf diese Weise lassen sich schnell einspurende Starter realisieren, die insbesondere für eine

Start- Stopp- Funktion optimiert sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 schematisch in einer geschnittenen Perspektivansicht einen Starter 100

mit einem Ritzel 101,

Figur 2 schematisch ein Diagramm zweier Verläufe eines erfassten

Bestromungsparameters über die Zeit bei einem Einspurvorgang,

Figur 3 schematisch ein Diagramm eines kennlinienartigen Verlaufs eines der

Bestromungsparameter nach Fig. 2,

Figur 4 schematisch einen Schaltplan einer Starter- Steuereinheit und

Figur 5 schematisch ein Diagramm mehrerer Verläufe eines erfassten

Bestromungsparameters über die Zeit bei einem Einspurvorgang.

Ausführungsformen der Erfindung

Figur 1 zeigt schematisch in einer geschnittenen Perspektivansicht einen Starter 100 mit einem Ritzel 101. Das Ritzel 101 wird über ein Relais 110 geschaltet, sodass bei entsprechender Bestromung das Ritzel 101 in einen Zahnkranz des Starters 100 einspurt. Das Einspuren erfolgt grob wie folgt. Das Relais - auch Eindrückrelais - 110 weist einen Bolzen auf, der ein elektrischer Kontakt ist und der an den Pluspol einer elektrischen Starterbatterie, die hier nicht dargestellt ist, angeschlossen ist. Dieser Bolzen ist durch einen Relaisdeckel hindurchgeführt. Dieser Relaisdeckel schließt ein Relaisgehäuse ab, das mittels mehrerer Befestigungselemente (Schrauben) am Antriebslagerschild befestigt ist. Im Einrückrelais 110 sind weiterhin eine Einzugswicklung oder eine Einspurwicklung ENW und eine sogenannte Haltewicklung HW angeordnet. Die Einzugswicklung ENW und die Haltewicklung HW bewirken beide jeweils im eingeschalteten Zustand ein elektromagnetisches Feld, welches sowohl das Relaisgehäuse (aus elektromagnetisch leitfähigem Material), einen linear beweglichen Anker 102 und einen Ankerrückschluss 103 durchströmt. Der Anker 102 trägt eine Schubstange 104, die beim linearen Einzug des Ankers 102 in Richtung zu einem Schaltbolzen 105 bewegt wird. Mit dieser Bewegung der Schubstange 104 zum Schaltbolzen 105 wird dieser aus seiner Ruhelage in Richtung zu zwei Kontakten bewegt, sodass eine am zu den Kontakten gelegenem Ende des Schaltbolzens 105 angebrachte Kontaktbrücke beide Kontakte elektrisch miteinander verbindet. Dadurch wird vom Bolzen elektrische Leistung über die Kontaktbrücke hinweg zur Stromzuführung und damit zu den Kohlebürsten geführt. Der Antriebsmotor oder Starter 100 wird dabei bestromt.

Das Einrückrelais 110 bzw. der Anker 102 hat aber darüber hinaus auch die Aufgabe, mit einem Zugelement 106 einen dem Antriebslagerschild drehbeweglich angeordneten Hebel 107 zu bewegen. Dieser Hebel 107, üblicherweise als Gabelhebel ausgeführt, umgreift mit zwei hier nicht dargestellten "Zinken" an ihrem Außenumfang zwei, um einen zwischen diesen eingeklemmten Mitnehmerring 108 zum Freilauf hin gegen den Widerstand einer Feder zu bewegen und dadurch das Andrehritzel 101 in dem Zahnkranz einzuspuren.

Beim vorstehend beschriebenen Einspur- oder Einrückvorgang verändert sich mit den verschiedenen Schritten mindestens ein Bestromungsparameter des Relais 110, insbesondere der Relaisstrom und die Relaisspannung. In der Fig. 2 sind zwei Verläufe eines Bestromungsparameters über die Zeit dargestellt. Der Bestromungsparameter gemäß Fig. 2 ist der Stromverlauf des Relais 110 bei Bestromung der Einspurwicklung. Ein Verlauf stellt den erfassten Stromverlauf dar, der schematisch auch in Fig. 3 wiedergegeben ist. Der andere Verlauf stellt die erste Ableitung des Stromverlaufs dar. Dem Stromverlauf lassen sich verschiedene Schritte des Einrückvorgangs zuordnen. Der Einrückvorgang ist grob in folgende Schritte gegliedert. In einem Ausgangszustand A befinden sich alle an dem Einrückvorgang beteiligten Bauteile in Ruhe. Bei einer Bestromung ist ein entsprechender Stromanstieg 1 zu verzeichnen. Nach einer bestimmten Zeit beginnt der Anker 102 sich aufgrund der Bestromung bei B zu bewegen und drückt dabei die Ankerrückstellfeder 102a zusammen. Hierbei ist ein Stromabfall 2 zu verzeichnen. Weiter trifft durch die Bewegung des Ankers 102 und damit des damit verbundenen Gabelhebels 107 der Mitnehmer 108 auf den Gabelhebel 107 - C - wobei ein Stromanstieg 3 zu beobachten ist. Anschließend bewegt sich, initiiert durch den Mitnehmer 108, das Ritzel 101 - D - wodurch wiederum ein Stromabfall 4 zu beobachten ist. Der Stromabfall 4 ist zu beobachten, bis das Ritzel 101 auf den Zahnkranz trifft - E - und die Bewegung zunächst stoppt. Hierbei ist ein Stromanstieg 5 zu beobachten. Nachdem das Ritzel 101 auf den Zahnkranz trifft, rückt das Ritzel 101 in den Zahnkranz ein - F - wobei ein Stromabfall 6 zu beobachten ist. Am Ende des Einrückens trifft der Anker 102 auf eine den Einrückvorgang begrenzenden Anschlag - G -. Entsprechend ist dann ein erneuter Stromanstieg 7 zu verzeichnen. Dieser kennzeichnende Verlauf erfolgt bei allen Einspurvorgängen mehr oder weniger stark ausgeprägt. In Fig. 2 ist zusätzlich zu dem Stromverlauf die erste Ableitung des Stromverlaufs angegeben. Anhand der beiden Verläufe ist eine einfache Zuordnung zu den verschiedenen Ritzelpositionen möglich.

In Fig. 4 ist schematisch ein Schaltplan dargestellt. Gemäß dem Schaltplan ist ein Starter oder Startermotor 100 mit einer Start- Stopp- Funktion vorgesehen. Der Starter 100 weist auch das Relais 110 auf. Auf einer Seite ist das Relais 110 über Klemmen KL30 mit einer Batterie 130 an deren Pluspol verbunden. Der Minuspol der Batterie 130 ist über die Klemme KL31 geerdet. Auf einer anderen Seite ist der Starter 100 mit dem Relais 110 mit einem Steuergerät - Starter Control Unit SCU - gekoppelt. Das Steuergerät SCU weist diverse Ein- bzw. Ausgänge auf, unter anderem KL87, KWR, CANH, CANL, Notaus, KI31, Gnd Fzg, GND, KI30p, KL50r, KL50s, KL45, KL50t. Geerdet ist das Steuergerät über eine Anschraubung mit dem Motor. Bei KL 31 handelt es sich um die Masse Batterie. KI30 bezeichnet somit eine Versorgung von der Batterie mit einer Spanung von +12V. Mit KL50 wird die direkte Bestromung der Haltewicklung HW und der Einspurwicklung ENW aus der Motronic-Baueinheit bezeichnet. KL 30p bezeichnet die Klemmung zur +12V-Batterie-Versorgung in dem Steuergerät SCU. KL50r bezeichnet die Klemmung zur +12V- Versorgung an die Haltewicklung HW, die Einspurwicklung ENW und die Schaltwicklung STW. KL50s beizeichnet die Klemmung zur Masse der Schaltwicklung STW. KL45 bezeichnet die Klemmung zur +12V- Batterie-Versorgung aus dem Steuergerät SCU, das heißt eine Starterbestromung bei Schalten der Schaltelemente Sl bis S3, die zusammen oder einzeln geschaltet sind. KL50t bezeichnet die Klemmung mit der Masse bei der Haltewicklung HW und der Einspurwicklung ENW. Mit SO ist ein Hauptschalter des Steuergeräts SCU bezeichnet. Hierüber wird das Steuergerät SCU, das auch als Leistungsteil bezeichnet wird, geschaltet. S1-S3 bezeichnen Schalter oder Schaltelemente zum Schalten des Staterstroms. Hierzu sind die Widerstände Rl bis R3 parallel geschaltet. Das Schaltelement S4 dient zum Schalten der Bestromung der Haltewicklung HW und der Einspurwicklung ENW über das Steuergerät SCU. Das Schaltelement S5 schaltet die Bestromung der Schaltwicklung STW. Somit sind intern die verschiedenen Schaltelemente S1-S4, Süa/b, ein Shunt und andere elektr. Bausteine wie Dioden und dergleichen enthalten. Über die Klemme KL30p ist das Steuergerät SCU an einem gemeinsamen Knoten mit dem Starter mit dem Pluspol der Batterie 120 verbunden. Über die Klemmen KL50r, KL50s, KL45 und KL50t ist das Steuergerät SCU mit dem Relais 110 des Starters 100 verbunden. Zudem ist eine Motronic- Einheit 140 vorgesehen, die über eine Klemme KL50L mit der Leitung an der Klemme KL50r zwischen dem Steuergerät SCU und dem Relais 110 gekoppelt ist. Das Steuergerät SCU, die Motronic 140 und das Relais 110 sind wie folgt aufgebaut und funktionieren wir folgt. Über die Klemme KL87 wird eine Stromversorgung des Steuergeräts SCU, also des Logikteils realisiert. Mit KWR wird ein Kurbelwellenreferenzsignal unter anderem zur Kurbelwellenpositionierung bezeichnet. Mit CANH wird ein CAN-High- Signal und mit CANL ein CAN Low-Signal bezeichnet. Diese Signale fungieren als Signale für ein BUS-System (Controller Area Network) zur weiteren Steuerung.

Als weitere Bestromungsparameter kann alternativ oder in Kombination eine Spannung erfasst werden. Die entsprechenden Verläufe sind in Fig. 5 dargestellt. Fig. 5 zeigt die entsprechenden Verläufe. Bei einem Bestromen der Einspurwicklung und des daraus resultierenden Bewegungsablaufs des Relaisankers 102 kommt es zu einem sich zeitlich verändernden Relaisstrom (RS in Fig. 2 und Fig. 5). Der Verlauf ist in Fig. 2 und Fig. 5 ähnlich. Der verändernde Relaisstrom ruft wiederum eine Änderung des Magnetfeldes der stromdurchflossenen Spule der Einspurwicklung hervor. Die Änderung des Magnetfeldes der Einspurwicklung ENW induziert wiederum in der Schaltwicklung STW eine Spannung, die an der Klemme KL50s als U50s zu beobachten ist. Die unbestromte Schaltwicklung STW wird somit als Messsensor verwendet. Die Spannung U50s übersteigt im zeitlichen Ablauf einmalig die Spannung U50r an der Klemme KL50r. Zu diesem Zeitpunkt ist ein Einspuren des Ritzels sicher erfolgt. Dieser Vorgang ist durch die Rechteckkurve EIN dargestellt. Um das Einrücken sicher zu erkennen, wird somit die Spannung U50r von der Spannung U50s subtrahiert. Liegt der Wert über einem entsprechenden Grenzwert und erfolgt ein Stromanstieg danach, so gilt bei Erfüllung dieser Bedingung, dass das Ritzel eingerückt ist. Zusätzlich kann eine Sicherheitsredundanz berücksichtigt werden. Diese kann als Bedingung haben, dass ein vorbestimmtes Zeitlimit nach Beginn der Relaisbestromung überschritten ist. Das Zeitlimit kann entsprechend früherer Erfahrungswerte angepasst sein, beispielsweise in einem selbstlernenden

Anpassungsprozess.

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zum Erkennen eines Einrückzustands eines Ritzels (101) in ein korrespondierendes Zahnrad, insbesondere eines Einrückzustands eines Starterritzels in einen Zahnkranz eines Starters (100), umfassend

ein Bestromen eines Starterrelais (110) zum Schalten des Ritzels (101) und ein Erfassen mindestens eines Bestromungsparameters der Bestromung, dadurch gekennzeichnet, dass

der erfasste Bestromungsparameter in Relation zu möglichen

Ritzelpositionen gesetzt wird und zu dem erfassten Bestromungsparameter eine zugehörige Ritzelposition ausgewählt und somit erkannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

mehrere Ritzelpositonen in Relation zu erfassbaren Bestromungsparametern in einem Datenspeicher abgelegt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass

das Erfassen das Erfassen eines zeitlichen Verlaufs des

Bestromungsparameters umfasst.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass

aus dem erfassten zeitlichen Verlauf mittels Differenzierung ein differenzierter Verlauf erzeugt wird.

5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch

gekennzeichnet, dass

eine Klassifizierung verschiedener Abschnitte des Verlaufs erfolgt, um einen Verlauf mit diskreten Abschnitten (A-B, B-C, C-D, D-E, E-F, F-G) mit entsprechenden Sprüngen zu erzeugen.

6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass

die Relation einen Vergleich des Verlaufs mit einer entsprechenden vorgegebenen Kennlinie umfasst.

7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 6, dadurch

gekennzeichnet, dass

der Kennlinie eine Ritzelpositionsverlauf zugeordnet wird.

8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 7, dadurch

gekennzeichnet, dass

mindestens ein weiterer Parameter ausgewählt aus der Gruppe umfassend Zeit, Stromstärke, Spannungsstärke, Stromschwankung,

Spannungsschwankung und dergleichen zur Bestimmung der Ritzelposition berücksichtigt wird.

9. Verfahren zum Starten eines Startermotors, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verfahren zur Erkennung eines Einrückzustands eines Ritzels (101) in ein korrespondierendes Zahnrad, insbesondere eines Einrückzustands eines Starterritzels in einen Zahnkranz eines Starters (100), gemäß einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 8 umfasst ist und weitere Schritte wie ein Starten oder ein Kurbelwellenpositionierung in Abhängigkeit der erkannten Position des Ritzels (101), insbesondere nach einem Einspuren des Ritzels (101) durchgeführt werden.

10. Computerprogramm, umfassend Programmcodemittel zum Durchführen aller Schritte gemäß der Ansprüche 1 bis 9, wenn das Programm auf einem Computer ausgeführt wird.

11. Computerprogrammprodukt umfassend Programmcodemittel, die auf einem computerlesbaren Medium gespeichert sind, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen, wenn das Programmprodukt in einem Computer läuft.

12. Vorrichtung zum Erkennen eines Einrückzustands eines Ritzels (101) in ein korrespondierendes Zahnrad, insbesondere eines Einrückzustands eines Starterritzels in einen Zahnkranz eines Starters (100), umfassend einen Bestromungsabschnitt zum Bestromen eines Starterrelais (110) zum Schalten des Ritzels (101) und

einen Erfassungsabschnitt zum Erfassen mindestens eines

Bestromungsparameters der Bestromung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuerabschnitt vorgesehen ist, um anhand des erfassten

Bestromungsparameters eine Relation zu möglichen Ritzelpositionen zu bilden und zu dem erfassten Bestromungsparameter eine zugehörige Ritzelposition auszuwählen und somit die Ritzelposition zu erkennen.

13. Vorrichtung zum Starten eines Startermotors, dadurch gekennzeichnet, dass

eine Vorrichtung zur Erkennung eines Einrückzustands eines Ritzels (101) in ein korrespondierendes Zahnrad, insbesondere eines Einrückzustands eines Starterritzels in einen Zahnkranz eines Starters (100) vorgesehen ist, umfassend

einen Bestromungsabschnitt zum Bestromen eines Starterrelais (110) zum Schalten des Ritzels (101) und

einen Erfassungsabschnitt zum Erfassen mindestens eines

Bestromungsparameters der Bestromung, wobei ein Steuerabschnitt vorgesehen ist, um anhand des erfassten Bestromungsparameters eine Relation zu möglichen Ritzelpositionen zu bilden und zu dem erfassten Bestromungsparameter eine zugehörige Ritzelposition auszuwählen und somit die Ritzelposition zu erkennen, und weiter

ein Aktuator zum Starten des Startermotors vorgesehen ist, der in

Abhängigkeit der erkannten Position des Ritzels (101), insbesondere nach einem Einspuren des Ritzels (101), das Starten bewirkt.

14. Starter (100) mit einem einzuspurenden Ritzel (101), dadurch

gekennzeichnet, dass

eine Vorrichtung zum Starten eines Startermotors gemäß Anspruch 12 vorgesehen ist.