WO2013083472A1 - Verfahren zum automatischen abschalten und starten einer brennkraftmaschine eines kraftfahrzeugs mit einem automatikgetriebe während oder nach einer schubbetriebsphase - Google Patents

Verfahren zum automatischen abschalten und starten einer brennkraftmaschine eines kraftfahrzeugs mit einem automatikgetriebe während oder nach einer schubbetriebsphase Download PDF

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Benedikt Klaus
Jan Tribulowski
Andreas ERWIED
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to a method and a correspondingly designed device for automatically switching off and starting an internal combustion engine in a motor vehicle with automatic transmission or automatic transmission according to the preamble of claim 1.
  • DE 24 41 827 C2 discloses a device for stopping and starting an internal combustion engine, which automatically switches off the engine already in overrun, ie before reaching the vehicle standstill. A restart is only allowed if the speed is much lower than the idle speed.
  • the disadvantage here is especially that the boot process can not be initiated for a very long time.
  • Pinion starter is only possible when the engine is stopped.
  • a trained as a starter generator reflexive starting system can be used.
  • a second battery decoupled from the starter battery and a suitable decoupling and charging unit eg, DC / DC converter
  • a suitable decoupling and charging unit eg, DC / DC converter
  • DSC safety-relevant operating systems
  • Starter generator results in significant costs that must be borne by the manufacturer or the buyer.
  • the object of the invention is now to provide a method and a corresponding device for automatically switching off and starting an internal combustion engine, in which a shutdown of the internal combustion engine before reaching standstill and a restart even before reaching the engine shutdown is made possible cost.
  • This object is achieved by a method according to claim 1 and a correspondingly designed device according to claim 7.
  • the basic idea of the invention is to drag the internal combustion engine down to very low speed thresholds during the switch-off process, ideally to below a predetermined DSC active threshold. According to the invention, it is therefore proposed, as a first measure for switching off the internal combustion engine in a coasting phase of the internal combustion engine (during the coasting phase, no combustion occurs, ie no fuel injection and no ignition) to prevent a charge change in the cylinders of the internal combustion engine at least almost by suitable measures during the coasting phase.
  • a converter lockup clutch which is arranged between the internal combustion engine and the transmission for transmitting power, is simultaneously activated during the switch-off process in such a way that it
  • Lockup clutch remains at least almost closed or closed. It is not necessary to restart the combustion when the so-called reset speed is reached - as is required in the prior art - ie the combustion is suspended until a switch-on request and the starting procedure initiated therewith are initiated. This results in not only consumption benefits through the early shutdown of the engine but also by the lack of interim combustion.
  • the charge exchange in the cylinders of the internal combustion engine is prevented by closing the exhaust valves and / or closing the intake valves of the cylinders of the internal combustion engine.
  • an already known WT system e.g., full-
  • WT system e.g., full-
  • a significantly reduced drag torque sets in, so that the energy of the vehicle can be much better converted into kinetic energy.
  • the intake valves can advantageously be controlled such that a predetermined amount of fresh air flows in the cylinders and preferably no residual gas remains in the cylinder.
  • speed 0
  • a startup process is initiated.
  • the second required measure during the shutdown process simultaneously to prevent the charge exchange in the cylinders arranged between the engine and the transmission for power transmission Wandlerijberbrückungskupplung such controlled that this lockup clutch remains at least almost closed or closed.
  • the second required measure during the shutdown process simultaneously to prevent the charge exchange in the cylinders arranged between the engine and the transmission for power transmission Wandlerijberbrückungskupplung such controlled that this lockup clutch remains at least almost closed or closed.
  • the predetermined speed threshold is much smaller than an idle speed threshold.
  • the torque converter lock-up clutch is kept closed to the lowest possible speed limit (of, for example, 300-400 rpm). In contrast to today's method for automatically switching off the internal combustion engine is the
  • Lock-up clutch so closed up to the lowest possible speed or operated with minimal slip, d. H. the internal combustion engine remains firmly attached to the transmission up to a very low vehicle speed. Will a minimal slip of the
  • the internal combustion engine can be restarted without delay at any time during this time on request, a starter is not required. If the engine is stored at the lowest possible speeds (approx. 300 rpm), the transfer time, in which no start with conventional starting systems is possible, is reduced considerably.
  • the initiation of the automatic shutdown process in overrun operation can still be coupled to other conditions.
  • the current vehicle speed and / or a Ideally, the automatic shutdown of the internal combustion engine during the coasting phase is initiated only when the vehicle speed is less than a predetermined vehicle limit speed, but substantially greater than zero (eg, 25 km / h) and / or while the coasting phase while the brake pedal is pressed simultaneously.
  • the necessary start-stop device advantageously comprises a control unit for initiating an automatic shutdown and starting operation of an internal combustion engine in a motor vehicle with automatic transmission or automated transmission, a first detection device for detecting a coasting phase of the motor vehicle, a charge cycle - Refraction unit for switching off the charge cycle of the cylinder of the internal combustion engine and an actuator for driving a arranged between the engine and the transmission for transmitting power converter lockup clutch.
  • the control unit is designed in such a way that upon detection of a coasting phase of the internal combustion engine, it controls the charge cycle interruption unit such that a charge change in the cylinders of the internal combustion engine is at least almost prevented.
  • the actuator for driving the torque converter lockup clutch is controlled in such a way that the torque converter lockup clutch remains at least near closed or closed.
  • the charge cycle interruption unit is configured such that it at least virtually closes the exhaust valves and / or the intake valves of the cylinders of the internal combustion engine to prevent the charge exchange.
  • this can be a VVT system ((full) variable valve train) with Nullhubein or Heidelbergschlepphebel used.
  • the actuator for controlling the arranged between the engine and the transmission for power transmission lockup clutch is advantageously an electric or switchable hydraulic transmission oil pump or a hydraulic pressure accumulator.
  • Fig. 3 is a representation of the speed curve when using the method according to the invention for switching off the internal combustion engine compared to a second method already known.
  • Fig. 1 shows a procedure for the automatic shutdown and automatic starting of an internal combustion engine in a motor vehicle with automatic transmission.
  • a first step 100 the operation of the internal combustion engine is monitored with regard to the presence of a coasting operation SB. If a coasting operation SB is detected and all other switch-off conditions (eg engine temperature within a predetermined temperature window, driver presence) are met, the exhaust valve AV is closed in the next step 200 to prevent a charge cycle by corresponding activation of a variable valve train and at the same time the converter lockup clutch WK controlled that the adhesion between the engine is maintained, itself but sets a given minimum slip.
  • the combustion which is in any case suppressed due to the overrun operation SB, is not restarted.
  • a next step 300 the speed DZ of the internal combustion engine is compared with a predetermined speed limit value of 400 rpm. As long as the speed DZ has not fallen below this predetermined threshold, it is continuously checked in step 320 whether a switch-on request EA for restarting the internal combustion engine is present. If a Einschaltaufforderer EA (before falling below the speed limit) detected, a restart of the internal combustion engine is initiated in a next step 420 by the inlet valve EV is controlled such that in the cylinder, a predetermined fresh gas content in the cylinder for a restart of the Internal combustion engine is required adjusts.
  • the engine temperature, the air temperature in the collector, the engine speed, the speed gradient and the required torque reserve for the restart are used as input variables for the fresh gas charge control.
  • the internal combustion engine is started. In this case, an injection is possible until shortly before reaching the upper ignition TDC. This results in very good resonance times.
  • the converter lockup clutch WK is selectively opened to avoid jerking. Once the engine has reached the target speed, the vehicle goes into conventional operation.
  • step 300 if the speed DZ of the internal combustion engine falls below a predetermined speed limit (eg of 400 rpm) (step 300), in a next step 350 the torque converter lockup clutch WK is deliberately opened and the engine is stored. The deposit time until reaching the engine standstill is now very low. If now in step 450 a switch-on request EA for starting the internal combustion engine, the engine start can be carried out in accordance with the requirements of a conventional starter RS (step 550). An elaborate, reflexive starting system with possibly required on-board network extension to avoid an inadmissible sinking of the vehicle electrical system voltage with effect on other electrical consumers is not necessary.
  • a predetermined speed limit eg of 400 rpm
  • FIG. 2 shows a comparison of an already known method and the invention on the basis of the speed curve during the automatic shutdown of the internal combustion engine. This results in the dashed speed curve MSA II due to a method already known from the prior art and the continuous speed curve NEW due to the new method.
  • Lock-up clutch WK opened.
  • the combustion must be maintained until the internal combustion engine is actually stored. In order to give the driver the opportunity to prevent shutdown of the internal combustion engine, this is not immediately after reaching idle or standstill (or minimum speed) turned off, but only after a predetermined time interval dt, within which the driver Shutdown of the internal combustion engine can prevent. Extended systems already forgo this time interval at standstill. If a cost-effective pinion starter is used as a starting system is during the storing of the motor, ie within the time window dtMSAII no restart possible.
  • the representation of the speed curve according to the invention NEW shows that from the presence of the overrun operation, in which is initiated to initiate the shutdown of the charge cycle in the cylinder and simultaneously the
  • Lockup clutch WK remains closed until reaching a minimum speed limit of 300 - 400 1 / min, the speed decreases continuously. During this time, a restart of the internal combustion engine can easily be done by injection and ignition. Only when the minimum speed limit of 300 - 400 1 / min is reached, the lockup clutch WK is opened and the engine is stored. The internal combustion engine now relatively quickly reaches the rest position, from which it can be started again with a conventional starter system, ie. H. the time window dtNEU, within which no start can be done by means of pinion starter, is much smaller than in the known system MSA II.
  • FIG. 3 shows a self-adjusting speed curve MSA III of an alternative method already known.
  • the internal combustion engine is already immediately below falling below a predetermined limit speed of z. B. 25 km / h (above the re-insert speed) switched off in overrun mode. Due to the early departure of the engine, the time dtMSAIII, within which the engine can be started only with a costly, reflexive launch system, is very long. Furthermore, due to the switching off of the internal combustion engine at relatively high speeds, an additional battery is needed, which maintains the operation of the vehicle systems.
  • Another advantage results from the closing of the valves, which leads to a reduction of the fresh gas flow rate in overrun. Cooling of the catalyst is thereby prevented, which in turn has a positive effect on the emission.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum automatischen Abschalten und Starten einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug mit Automatikgetriebe oder automatisiertem Getriebe mittels einer Start-Stopp-Einrichtung, welche während einer Schubbetriebsphase der Brennkraftmaschine einen automatischen Abschaltvorgangs der Brennkraftmaschine einleitet und welche einen automatischen Startvorgang der Brennkraftmaschine einleitet, wenn zumindest eine Einschaltaufforderung vorliegt. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass zum Abschalten der Brennkraftmaschine in einer Schubbetriebsphase der Brennkraftmaschine ein Ladungswechsel in den Zylindern der Brennkraftmaschine zumindest nahezu unterbunden wird und gleichzeitig eine zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe zur Kraftübertragung angeordnete Wandlerüberbrückungskupplung derart angesteuert wird, dass diese Wandlerüberbrückungskupplung zumindest nahezu geschlossen bleibt oder geschlossen wird.

Description

VERFAHREN ZUM AUTOMATISCHEN ABSCHALTEN UND STARTEN EINER
BRENNKRAFTMASCHINE EINES KRAFTFAHRZEUGS MIT EINEM AUTOMATIKGETRIEBE WÄHREND ODER NACH EINER SCHUBBETRIEBSPHASE
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine entsprechend ausgebildete Vorrichtung zum automatischen Abschalten und Starten einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug mit automatisiertem Getriebe oder Automatikgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Derzeitig wird in den meisten auf dem Markt befindlichen Fahrzeugen die Brennkraftmaschine mittels eines Zündschlüssels durch den Fahrer manuell abgeschaltet. Eine Ausnahme stellt ein Verfahren dar, welches in der DE 100 23 331 A1 vorgestellt wird. Dabei wird anstelle des Zündschlüssels die Bremspedalstellung bzw. der Bremspedaldruck ausgewertet. Der Abschaltvorgang der Brennkraftmaschine wird eingeleitet, wenn nach Erreichen des Stillstands des Kraftfahrzeugs das Bremspedal in seiner bereits betätigten Stellung stärker betätigt wird. Nachteilig ist an derartigen Verfahren, dass alleine der Kraftfahrzeugfahrer für das Abschalten der Brennkraftmaschine verantwortlich ist. Analysen des heutigen Fahrverhaltens zeigen, dass trotz eines gestiegenen Umweltbewusstseins und gestiegener Kraftstoffpreise ein manuelles Abschalten der Brennkraftmaschine, z. B. an Verkehrsampeln, selten eigenständig erfolgt. Um Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemissionen zu reduzieren, werden derzeit Verfahren und Systeme entwickelt und zum Teil auch bereits eingesetzt, welche die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs unter bestimmten Voraussetzungen bzw. bei Vorliegen vorgegebener Abschaltbedingungen automatisch abschalten und bei Vorliegen vorgegebener Anschaltbedingungen automatisch wieder anschalten. Derartige Verfahren und Systeme bzw. Start-Stopp-Einrichtungen sind vor allem für den Stadtverkehr zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs geeignet, da im Stadtverkehr das Fahrzeug oft an Ampeln oder aufgrund des Verkehrs zum Stehen kommt und der Betrieb der Brennkraftmaschine nicht erforderlich ist.
Aktuell sind bereits Fahrzeuge mit Automatikgetriebe und mit einer automatischen Start Stopp Funktion erhältlich, bei denen der Motor aus dem Leerlauf automatisch abgeschaltet wird, wenn das Bremspedal während des Fahrzeugstillstands getreten bleibt und der Fahrergurt angelegt oder die Fahrertür geschlossen ist. Der automatische Start der Brennkraftmaschine wird wieder einleitet, sobald das Bremspedal gelöst wird. Vor dem Abschalten der Brennkraftmaschine wird ausgehend vom einem vorangegangenem Schubbetrieb des Kraftfahrzeug, bei dem keine Verbrennung stattfindet, bei Erreichen einer Wiedereinsetzdrehzahlgrenze, die größer als die Leerlaufdrehzahl ist, die Befeuerung der Zylinder aus Komfortgründen und zum sicheren Erreichen der Leerlaufdrehzahl wieder gestartet. Diese Befeuerung (Wiedereinspritzung und Zündung) vor dem Abstellen der Brennkraftmaschine wirkt sich im geringen Maße negativ auf den Kraftstoffverbrauch und den C02 Ausstoß aus. Gleichzeitig wird, um ein Abwürgen der Brennkraftmaschine zu verhindern, die zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe zur Kraftübertragung vorgesehene Wandlerüberbrückungskupplung spätestens bei Erreichen der Leerlaufdrehzahl geöffnet.
Um noch mehr Kraftstoff einsparen und den C02 Ausstoß weiter reduzieren zu können, sind bereits Systeme bekannt, bei denen die Brennkraftmaschine bereits bei höheren Geschwindigkeiten abgeschaltet wird. So offenbart zum Beispiel die DE 24 41 827 C2 eine Einrichtung zum Abstellen und Anlassen einer Brennkraftmaschine, die bereits im Schubbetrieb, also vor Erreichen des Fahrzeugstillstands die Brennkraftmaschine automatisch ausschaltet. Ein erneuter Start wird erst zugelassen, wenn die Drehzahl wesentlich kleiner als die Leerlaufdrehzahl ist. Nachteilig ist hierbei vor allem, dass der Startvorgang während einer sehr langen Zeit nicht eingeleitet werden kann.
Um einen erneuten Start bei größeren Drehzahlen bzw. bei sich noch bewegendem Fahrzeug ermöglichen zu können, ist ein sogenanntes reflexfähiges Startsystem erforderlich, da ein Starten mittels eines konventionellen
Ritzelstarter nur bei stehendem Motor möglich ist. Um einen früheren Start ermöglichen zu können, kann beispielswiese ein als Startergenerator ausgebildetes reflexfähiges Startsystem eingesetzt werden.
Weiterhin muss für ein Abschalten der Brennkraftmaschine bei größeren Fahrzeuggeschwindigkeiten eine zur Starterbatterie entkoppelte zweite Batterie und eine geeignete Entkopplungs- und Ladeeinheit (z. B. DC/DC- Wandler) vorgesehen werden, die bei einem erneuten Motorstart (insbesondere während sich das Fahrzeug noch bewegt) die Bordnetzspannung aufrecht erhält, so dass sicherheitsrelevante Betriebssysteme (z.B. DSC) weiterhin aktiv bleiben. Der Einsatz einer zweiten Batterie sowie eines
Startergenerators führt zu erheblichen Kosten, die vom Hersteller oder vom Käufer getragen werden müssen.
Aufgabe der Erfindung ist nun, ein Verfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung zum automatischen Abschalten und Starten einer Brennkraftmaschine anzugeben, bei der ein Abschalten der Brennkraftmaschine vor Erreichen des Stillstands und ein erneutes Starten auch vor Erreichen des Motorstillstand kostengünstig ermöglicht wird. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 sowie eine entsprechend ausgebildete Vorrichtung nach Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Prinzipiell wird bei der Erfindung von einem bereits bekanntem Verfahren zum automatischen Abschalten und Starten einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug mit Automatikgetriebe oder automatisiertem Getriebe mittels einer Start-Stopp-Einrichtung ausgegangen, welche während einer Schubbetriebsphase der Brennkraftmaschine einen automatischen Abschaltvorgang der Brennkraftmaschine einleitet und welche einen automatischen Startvorgang der Brennkraftmaschine dann einleitet, wenn zumindest eine Einschaltaufforderung vorliegt und ggf. weitere Einschaltvoraussetzungen erfüllt sind.
Grundgedanke der Erfindung ist, die Brennkraftmaschine während des Abschaltvorgangs bis zu sehr niedrigen Drehzahlschwellen, idealerweise bis unter eine vorgegebenen DSC-Aktiv-Schwelle mitzuschleppen. Erfindungsgemäß wird demnach vorgeschlagen, als erste Maßnahme zum Abschalten der Brennkraftmaschine in einer Schubbetriebsphase der Brennkraftmaschine (während der Schubbetriebsphase erfolgt keine Verbrennung, d. h. keine Kraftstoffeinspritzung und keine Zündung) einen Ladungswechsel in den Zylindern der Brennkraftmaschine während der Schubbetriebsphase durch geeignete Maßnahmen zumindest nahezu zu unterbinden. Als zweite Maßnahme wird während des Abschaltvorgangs gleichzeitig eine zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe zur Kraftübertragung angeordnete Wandlerüberbrückungskupplung derart angesteuert, dass diese
Wandlerüberbrückungskupplung zumindest nahezu geschlossen bleibt oder geschlossen wird. Ein Wiedereinsetzen der Verbrennung bei Erreichen der sog. Wiedereinsetzdrehzahl - wie es beim Stand der Technik erforderlich ist - ist nicht notwendig, d. h. die Verbrennung wird bis zum Vorliegen einer Einschaltaufforderung und dem damit eingeleiteten Startvorgang ausgesetzt. Damit ergeben sich nicht nur Verbrauchsvorteile durch das frühe Abschalten der Brennkraftmaschine sondern auch durch die fehlende zwischenzeitliche Verbrennung.
Vorteilhafterweise wird der Ladungswechsel in den Zylindern der Brennkraftmaschine durch ein Verschließen der Auslassventile und/oder ein Verschließen der Einlassventile der Zylinder der Brennkraftmaschine unterbunden. Als Technologie, die ein Verschließen zumindest der Auslassventile ermöglicht, kann bspw. ein bereits bekanntes WT-System ((z.B. Voll-) Variabler Ventiltrieb) mit Nullhubfähigkeit oder Schaltschlepphebel zu Einsatz kommen. Durch das Unterbinden des Ladungswechsels in den Zylindern stellt sich ein deutlich reduziertes Schleppmoment ein, so dass die Energie des Fahrzeugs wesentlich besser in kinetische Energie umgesetzt werden kann. Weiter entfallen die Ladungswechselverluste und auch die mit dem Ladungswechsel verbundenen Ladungswechselgeräusch und auftretende Schwingungen im Antriebsstrang bedingt durch die Kompression der Zylinderfüllung.
Wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Ladungswechsel in den Zylindern durch ein Schließen der Auslassventile vorgenommen bzw. erreicht, können die Einlassventile vorteilhafterweise derart angesteuert werden, dass eine vorgegebene Menge an Frischluft in den Zylindern einströmt und vorzugsweise kein Restgas im Zylinder verbleibt.
Vorteilhafterweise wird der Ladungswechsel solange zumindest nahezu unterbunden und die aufgrund des Schubbetriebs ausgesetzte Verbrennung aufrechterhalten, bis die Brennkraftmaschine vollkommen abgestellt ist (Drehzahl = 0) und/oder bis ein Startvorgang eingeleitet wird. Wie bereits oben erwähnt, wird als zweite erforderliche Maßnahme während des Abschaltvorgangs gleichzeitig zum Verhindern des Ladungswechsels in den Zylindern eine zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe zur Kraftübertragung angeordnete Wandlerijberbrückungskupplung derart angesteuert, dass diese Wandlerüberbrückungskupplung zumindest nahezu geschlossen bleibt oder geschlossen wird. Vorteilhafterweise wird die
Wandlerüberbrückungskupplung derart angesteuert, dass die
Wandlerijberbrückungskupplung bis zum Erreichen oder Unterschreiten einer vorgegebenen Drehzahlschwelle zumindest nahezugeschlossen bleibt, wobei die vorgegebene Drehzahlschwelle wesentlich kleiner als eine Leerlaufdrehzahlschwelle ist. Idealerweise wird die Wandlerüberbrückungskupplung bis zu einer möglichst niedrigen Drehzahlgrenze (von z.B.300 - 400 U/min) geschlossen gehalten. Im Gegensatz zu heutigen Verfahren zum automatischen Abschalten der Brennkraftmaschine wird die
Wandlerüberbrückungskupplung also bis zu einer möglichst geringen Drehzahl geschlossen oder mit minimalen Schlupf betrieben, d. h. die Brennkraftmaschine bleibt bis zu einer sehr niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit fest am Getriebe angekuppelt. Wird ein minimaler Schlupf der
Wandlerüberbrückungskupplung eingestellt, so könnten auch die Schwingungen des Antriebsstrangs bei sehr niedrigen Drehzahlen eliminiert werden.
Durch die lang andauernde Kraftschlussverbindung zwischen Brennkraftma- schine und Getriebe kann die Brennkraftmaschine während dieser Zeit jederzeit auf Aufforderung wieder verzögerungsfrei zugestartet werden, ein Starter wird nicht benötigt. Wird der Motor bei möglichst niedrigen Drehzahlen (ca. 300 U/min) abgelegt, so reduziert sich die Ablegezeit, in der kein Zustart mit konventionellen Startsystemen möglich ist, erheblich.
Vorteilhafterweise kann das Einleiten des automatischen Abschaltvorgangs im Schubbetrieb noch an andere Voraussetzungen gekoppelt werden. So kann zum Beispiel noch die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder eine Bremspedalbetätigung ausgewertet werden, Idealerweise wird der automatische Abschaltvorgang der Brennkraftmaschine während der Schubbetriebsphase nur dann eingeleitet, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als eine vorgegebene Fahrzeuggrenzgeschwindigkeit ist, die jedoch wesentisch größer als Null ist (z. B. 25 km/h) und/oder wenn während der Schubbetriebsphase gleichzeitig das Bremspedal betätigt wird.
Um das erfindungsgemäße Verfahren durchführen zu können, umfasst die dafür notwendige Start-Stopp-Einrichtung vorteilhafterweise eine Steuereinheit zum Einleiten eines automatischen Abschaltvorgangs und Startvorgangs einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug mit Automatikgetriebe oder automatisiertem Getriebe, eine erste Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Schubbetriebsphase des Kraftfahrzeugs, eine Ladungswechselunter- brechungseinheit zum Abschalten des Ladungswechsels der Zylinder der Brennkraftmaschine und einen Aktuator zum Ansteuern einer zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe zur Kraftübertragung angeordnete Wandlerüberbrückungskupplung. Erfindungsgemäß ist die Steuereinheit dabei derart ausgestaltet, dass sie beim Erfassen einer Schubbetriebsphase der Brennkraftmaschine die Ladungswechselunterbrechungseinheit derart ansteuert, dass ein Ladungswechsel in den Zylindern der Brennkraftmaschine zumindest nahezu unterbunden wird. Gleichzeitig wird der Aktuator zum Ansteuern der Wandlerüberbrückungskupplung derart angesteuert, dass die Wandlerüberbrückungskupplung zumindest nahezugeschlossen bleibt oder geschlossen wird.
Vorteilhafterweise ist die Ladungswechselunterbrechungseinheit dabei derart ausgestaltet, dass sie zum Unterbinden des Ladungswechsels die Auslas- senventile und/oder die Einlassventile der Zylinder der Brennkraftmaschine zumindest nahezu verschließt. Idealerweise kann hierzu ein VVT-System ((Voll-) Variabler Ventiltrieb) mit Nullhubfähigkeit oder Schaltschlepphebel zum Einsatz kommen. Da die Ansteuerbarkeit der Wandlerüberbrückungskupplung auch bei niedrigen Getriebedrehzahlen gewährleistet sein muss, ist der Aktuator zum Ansteuern der zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe zur Kraftübertragung angeordneten Wandlerüberbrückungskupplung vorteilhafterweise eine elektrische oder schaltbare hydraulische Getriebeölpumpe oder ein hydraulischer Druckspeicher.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand des nachfolgenden Ausführungsbeispiels nochmals näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2. eine Darstellung des Drehzahlverlaufs beim Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abschalten der Brennkraftmaschine im Vergleich zu einem ersten bereits bekannten Verfahren, und
Fig. 3 eine Darstellung des Drehzahlverlaufs beim Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abschalten der Brennkraftmaschine im Vergleich zu einem zweiten bereits bekannten Verfahren.
Die Fig. 1 zeigt eine Vorgehensweise zum automatischen Abschalten und automatischen Starten eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug mit Automatikgetriebe. Dabei wird in einem ersten Schritt 100 der Betrieb der Brennkraftmaschine hinsichtlich des Vorliegens eines Schubbetriebs SB überwacht. Wird ein Schubbetrieb SB detektiert und sind alle sonstigen Abschaltbedingungen (z. B. Motortemperatur innerhalb eines vorgegebenen Temperaturfensters, Fahreranwesenheit) erfüllt, wird im nächsten Schritt 200 zum Unterbinden eines Ladungswechsels das Auslassventil AV durch entsprechende Ansteuerung eines variablen Ventiltriebs geschlossen und gleichzeitig die Wandlerüberbrückungskupplung WK derart angesteuert, dass der Kraftschluss zwischen Brennkraftmaschine aufrechterhalten bleibt, sich aber ein vorgegebener minimaler Schlupf einstellt. Die aufgrund des Schubbetriebs SB ohnehin unterbundene Verbrennung wird nicht erneut eingeleitet.
Anschließend wird in einem nächsten Schritt 300 die Drehzahl DZ der Brennkraftmaschine mit einem vorgegebenen Drehzahlgrenzwert von 400 U/min verglichen. Solange die Drehzahl DZ diese vorgegebene Schwelle nicht unterschritten hat, wird im Schritt 320 kontinuierlich überprüft, ob ein Ein- schaltaufforderer EA zum erneuen Starten der Brennkraftmaschine vorliegt. Wird ein Einschaltaufforderer EA (vor Unterschreiten des Drehzahlgrenzwertes) detektiert, wird in einem nächsten Schritt 420 ein erneuter Start der Brennkraftmaschine eingeleitet, indem bei geschlossenem Auslassventil AV das Einlassventil EV derart angesteuert wird, dass sich im Zylinder ein vorgegebener Frischgasgehalt, der für einen Wiederstart der Brennkraftmaschine erforderlich ist, einstellt. Als Eingangsgröße für die Frischgas- Füllungssteuerung dienen unter anderem die Motortemperatur, die Lufttemperatur im Sammler, die Motordrehzahl, der Drehzahlgradient sowie der erforderliche Momentenvorhalt für den Wiederstart. Durch eine (anschließende) Einspritzung des Kraftstoffs und Zündung wird die Brennkraftmaschine gestartet. Dabei ist eine Einspritzung bis kurz vor dem Erreichen des oberen Zünd-OT möglich. Daraus ergeben sich sehr gute Resonanzzeiten. Gleichzeitig wird optional die Wandlerüberbrückungskupplung WK gezielt geöffnet, um ein Ruckeln zu vermeiden. Sobald die Brennkraftmaschine die Zieldrehzahl erreicht hat, geht das Fahrzeug in den konventionellen Betrieb über.
Fällt die Drehzahl DZ der Brennkraftmaschine jedoch unter eine vorgegebene Drehzahlgrenze (z.B. von 400 U/min) (Schritt 300), wird in einem nächsten Schritt 350 die Wandlerüberbrückungskupplung WK gezielt geöffnet und der Motor abgelegt. Die Ablegezeit bis zum Erreichen des Motorstillstands ist nun sehr gering. Erfolgt jetzt im Schritt 450 eine Einschaltaufforderung EA zum Starten der Brennkraftmaschine kann der Motorstart Anforderungskonform mit einem konventionellen Ritzelstarter RS durchgeführt werden (Schritt 550). Ein aufwändiges reflexfähiges Startsystem mit ggf. erforderlicher Bordnetzweiterung zur Vermeidung eines unzulässigen Absinkens der Bordnetzspannung mit Auswirkung auf andere elektrische Verbraucher ist nicht notwendig.
Die Fig. 2 zeigt anhand des Drehzahlverlaufs beim automatischen Abschalten der Brennkraftmaschine einen Vergleich eines bereits bekannten Verfahrens und der Erfindung. Dabei ergibt sich der gestrichelte Drehzahlverlauf MSA II aufgrund eines aus dem Stand der Technik bereits bekannten Verfahrens und der durchgezogene Drehzahlverlauf NEU aufgrund des neuen Verfahrens.
Zunächst wird anhand des gestrichelten Drehzahlverlaufs MSA II nochmals auf den Stand der Technik eingegangen. Dabei wird davon ausgegangen, dass das Fahrzeug durch Bremspedalbetätigung bis in den Stillstand abgebremst wird. Solange die Drehzahl der Brennkraftmaschine größer als die Wiedereinsetzdrehzahl ist, erfolgt keine Befeuerung (Schubabschaltung), d. h. es wird kein Kraftstoff verbraucht. Sobald aber die Wiedereinsetzdrehzahl erreicht wird, muss zum Erreichen eines sicheren Leerlaufs und aus Komfortgründen die Verbrennung erneut gestartet werden - siehe Abschnitt„befeuert". Beim Übergang in den Leerlauf wird die
Wandlerüberbrückungskupplung WK geöffnet. Die Verbrennung muss solange aufrechterhalten bleiben, bis die Brennkraftmaschine tatsächlich abgelegt wird. Um dem Fahrer die Möglichkeit geben zu können, ein Abschalten der Brennkraftmaschine zu verhindern, wird diese nicht unmittelbar ab Erreichen des Leerlaufs bzw. des Stillstands (bzw. Minimale Geschwindigkeit) abgestellt, sondern erst nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls dt, innerhalb dessen der Fahrer das Abschalten der Brennkraftmaschine verhindern kann. Erweiterte Systeme verzichten bereits auf dieses Zeitintervall im Stillstand. Wird ein kostengünstiger Ritzelstarter als Startsystem verwendet, ist während des Ablegens des Motors, also innerhalb des Zeitfensters dtMSAII kein erneuter Start möglich.
Im Gegensatz zum Drehzahlverlauf MSA II zeigt die Darstellung des erfindungsgemäßen Drehzahlverlaufs NEU, dass ab Vorliegen des Schubbetriebs, bei dem zum Einleiten des Abschaltvorgangs der Ladungswechsel im Zylinder unterbunden wird und gleichzeitig die
Wandlerüberbrückungskupplung WK bis zum Erreichen einer minimalen Drehzahlgrenze von 300 - 400 1/min geschlossen bleibt, die Drehzahl kontinuierlich abnimmt. Während dieser Zeit kann ein erneutes Starten der Brennkraftmaschine ohne weiteres durch Einspritzung und Zündung erfolgen. Erst wenn die minimale Drehzahlgrenze von 300 - 400 1/min erreicht wird, wird die Wandlerüberbrückungskupplung WK geöffnet und der Motor abgelegt. Die Brennkraftmaschine erreicht nun relativ schnell die Ruheposition, ab der wieder mit einem konventionellen Startersystem gestartet werden kann, d. h. das Zeitfenster dtNEU, innerhalb dessen kein Start mittels Ritzelstarter erfolgen kann, ist wesentlich kleiner als bei dem bekannten System MSA II.
Im Unterschied zu Fig. 2 wird in der Fig. 3. ein sich einstellender Drehzahlverlauf MSA III eines alternativen bereits bekannten Verfahrens dargestellt. Hier wird die Brennkraftmaschine bereits sofort bei Unterschreiten einer vorgegebenen Grenzgeschwindigkeit von z. B. 25 km/h (oberhalb der Wiedereinsetzdrehzahl) im Schubbetrieb abgeschaltet. Aufgrund des sehr frühen Ablegens des Motors ist die Zeit dtMSAIII, innerhalb der der Motor nur mit einem kostenintensiven, reflexfähigen Zustartsystem gestartet werden kann, sehr lange. Weiterhin wird aufgrund des Abschaltens der Brennkraftmaschine bei relativ hohen Geschwindigkeiten eine zusätzliche Batterie benötig, welche den Betrieb der Fahrzeugsysteme aufrecht erhält.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren sowie die entsprechende Vorrichtung ergeben sich eine Reihe von Vorteilen, die hier nochmals zusammengel l fasst werden. So ergibt sich durch das Verhindern des Widereinsetzens der Verbrennung bei Erreichen einer sog. Wiedereinsetzdrehzahl eine Verbrauchseinsparung von ca. 2% gegenüber bekannten Verfahren, bei denen die Verbrennung vor dem Abschalten im Bereich des Leerlaufs nochmals gestartet werden muss. Da die Brennkraftmaschine bis zu sehr niedrigen Drehzahlen angekoppelt bleibt, reduzieren sich auch die sog. Change of ind Fälle (Fahrer möchte während er Auslaufphase der Brennkraftmaschine erneut starten), bei denen ein Starten mit einem konventionellen Startsystem nicht möglich ist. Da vor Erreichen dieser minimalen Drehzahlschwelle ohne Starter durch Einspritzung und Zündung gestartet werden kann, kann eine zweite separate Batterie sowie ein teures reflexstartfähiges Zustartsystem entfallen. Darüber hinaus verringert sich auch die Anzahl der Motorstarts über den Starter. Dies führt zu einem geringeren Verschleiß und somit einer längeren Lebensdauer des Starters.
Gegenwertig sind Systeme in Untersuchung, die oberhalb der Wiedereinsetzdrehzahl den Motor abwerfen. Diese benötigen für den Change of Mind- Fall ein aufwändiges Reflexstartsystem, um den Motor bei hohen Motordrehzahlen im Auslauf abfangen zu können. Weiterhin ist eine aufwändige Bordnetzerweiterung zur Sicherstellung der Bordnetzstabilität beim Motorzustart über eine E-Maschine (Starter) während der Fahrt erforderlich (z.B. zweite Batterie und DC/DC-Wandler). Es gelten hier die gleichen Vorteile wie im Vergleich zu dem in Fig. 2 beschriebenen bekannten Verfahren.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch das Schließen der Ventile, was zu einer Reduzierung des Frischgasdurchsatzes im Schubbetrieb führt. Ein Auskühlen des Katalysators wird dadurch verhindert, was sich wiederum positiv auf die Emissionierung auswirkt.
Schließlich ist noch zu erwähnen, dass das Unterbinden des Ladungswechsels auch für andere Funktionen eingesetzt werden kann. So würde das sich dadurch einstellende reduzierte Schleppmoment auch eine Segelfunktion bei hohen Geschwindigkeiten ermöglichen. Ein Abkoppeln des Motors ist dann auch hier nicht erforderlich. Die identische Vorgehensweise lässt sich auch bei Hybridfahrzeugen einsetzen.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum automatischen Abschalten und Starten einer
Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug mit Automatikgetriebe oder automatisiertem Getriebe mittels einer Start-Stopp- Einrichtung, welche während einer Schubbetriebsphase (SB) der Brennkraftmaschine einen automatischen Abschaltvorgangs der Brennkraftmaschine einleitet und welche einen automatischen Startvorgang der Brennkraftmaschine einleitet, wenn zumindest eine Einschaltaufforderung (EA) vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abschalten der Brennkraftmaschine in einer Schubbetriebsphase (SB) der Brennkraftmaschine ein Ladungswechsel in den Zylindern der Brennkraftmaschine zumindest nahezu unterbunden wird und gleichzeitig eine zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe zur Kraftübertragung angeordnete Wandlerüberbrückungskupplung (WK) derart angesteuert wird, dass diese Wandlerüberbrückungskupplung (WK) zumindest nahezu geschlossen bleibt oder geschlossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ladungswechsel in den Zylindern der Brennkraftmaschine durch ein Verschließen der Auslassventile (AV) und/oder ein Verschließen der Einlassventile (EV) der Zylinder der Brennkraftmaschine unterbunden wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Unterbinden des Ladungswechsels in den Zylindern durch Schlie- ßen der Auslassventile (AV) die Einlassventile (EV) derart angesteuert werden, dass eine vorgegebene Menge an Frischluft in den Zylindern einströmt, so dass kein Restgas im Zylinder verbleibt.
4. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladungswechsel solange zumindest nahezu unterbunden wird und die aufgrund des Schubbetriebs ausgesetzte Verbrennung aufrechterhalten bleibt, bis die Brennkraftmaschine bei Öffnen der Wandlerüberbrückungskupplung (WK) abgestellt wird und/oder bis ein Startvorgang eingeleitet wird.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandlerüberbrückungskupplung (WK) bis zum Erreichen oder Unterschreiten einer vorgegebenen Drehzahlschwelle (300 - 400 1/min) zumindest nahezugeschlossen bleibt, wobei die vorgegebene Drehzahlschwelle (300 - 400 1/min) kleiner als eine Leerlaufdrehzahlschwelle, vorteilhafterweise kleiner als 500 Umdrehungen pro Minute ist.
6. Start-Stopp-Einrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangegangen Ansprüche, mit einer Steuereinheit zum Einleiten eines automatischen Abschaltvorgangs und Startvorgangs einer Brenn kraftmasch ine in einem Kraftfahrzeug mit Automatikgetriebe oder automatisiertem Getriebe, mit einer ersten Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Schubbetriebsphase (SB) des Kraftfahrzeugs, einer Ladungswechselunterbrechungseinheit zum Unterbrechen des Ladungswechsels der Zylinder der Brennkraftmaschine und einem Aktuator zum Ansteuern einer zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe zur Kraftübertragung angeordnete Wandlerüberbrückungskupplung (WK), dadurch gekennzeichnet, dass beim Erfassen einer Schubbetriebsphase (SB) der Brennkraftmaschine die Steuereinheit die Landungswechsel- unterbrechungseinheii derart ansteuert, dass ein Ladungswechsel in den Zylindern der Brennkraftmaschine zumindest nahezu unterbunden wird und gleichzeitig der Aktuator zum Ansteuern der Wandlerüberbrückungskupplung (WK) derart angesteuert wird, dass die Wandlerüberbrückungskupplung (WK) zumindest nahezugeschlossen bleibt oder geschlossen wird,
Start-Stopp-Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladungswechselunterbrechungseinheit zum Unterbinden des Ladungswechsels die Auslassenventile (AV) und/oder die Einlassventile (EV) der Zylinder der Brennkraftmaschine zumindest nahezu verschließt.
Start-Stopp-Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass Maßnahmen zur Sicherstellung zum Schließen und Regeln der Wandlerüberbrückungskupplung (WK) auch bei niedrigsten Getriebedrehzahlen vorhanden sind.
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