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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs,
das mit einer Brennkraftmaschine, einer Starteinrichtung zum Starten der
Brennkraftmaschine und einer Start-Stopp-Steuereinrichtung zur Ansteuerung
der Brennkraftmaschine und der Starteinrichtung ausgerüstet
ist, sowie ein Kraftfahrzeug.
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Der
Einsatz von Start-Stopp-Steuereinrichtungen in Kraftfahrzeugen,
die mit Brennkraftmaschinen ausgerüstet sind, ist bekannt.
Eine Start-Stopp-Steuereinrichtung ermöglicht eine vom Fahrzustand
des Kraftfahrzeugs abhängige, automatische Abschaltung
und automatische Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine, um einen ökonomischen
Betrieb des Kraftfahrzeugs sicherzustellen. Der Fahrer des Kraftfahrzeugs
muss hierzu über die Bedienung der Grundfunktionen (Gas,
Bremse, Kupplung, Gangschaltung) des Kraftfahrzeugs hinaus nicht
aktiv werden. Eine automatische Abschaltung der Brennkraftmaschine
wird insbesondere dann vorgenommen, wenn keine Antriebsleistung von
der Brennkraftmaschine aufgebracht werden muss. Bei einem Kraftfahrzeug,
das mit einem manuellen Schaltgetriebe ausgerüstet ist,
tritt ein solcher Fahrzustand ein, wenn das Kraftfahrzeug bei betätigter
Kupplung, das heißt bei getrennter Kraftübertragung
zwischen Brennkraftmaschine und Antriebsrädern, eine vorgegebene
Mindestgeschwindigkeit für einen vorgegebenen Zeitraum
unterschreitet. Dieser Fahrzustand kann beispielsweise beim Warten
an einer Ampel auftreten. Ein automatisches Anlassen der Brennkraftmaschine
wird insbesondere durch Lösen der Betriebsbremse oder der
Feststellbremse oder durch Betätigen des Gaspedals ausgelöst,
ohne dass der Fahrer zusätzliche Maßnahmen treffen
oder Handlungen vornehmen muss. Die Start-Stopp-Steuereinrichtung
nimmt Einfluss auf die Energie- und/oder Kraftstoffzufuhr der Brennkraftmaschine sowie
auf eine Starteinrichtung, die die notwendige kinetische Energie
bereitstellt, um die Brennkraftmaschine ausgehend vom Stillstand
auf eine Mindestdrehzahl zu bringen, von der aus ein autonomer Betrieb
und eine Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine möglich
ist.
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Aus
der
EP 1 039 125 A1 ist
ein Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors eines mit einer
Abschalteinrichtung ausgestatteten Kraftfahrzeugs mittels einer
Startvorrichtung mit niedrigem Leistungsniveau vorgesehen, bei dem
in Kauf genommen wird, dass der Startvorgang des Verbrennungsmotors
länger als üblich dauert, um eine schwache und
kostengünstige Dimensionierung der Startvorrichtung verwirklichen
zu können. Um ein Starten des Verbrennungsmotors in einem
kürzeren Zeitintervall zu ermöglichen, sollen
weitere Starteinrichtungen vorgesehen werden, beispielsweise eine als
mechanischer Energiespeicher ausgeführte Starteinrichtung.
Der Fahrer soll hierbei durch unterschiedlich lange oder unterschiedliche
häufige Betätigung eines Schalters vorgeben, ob
eine längere Startzeit in Kauf genommen werden kann oder
ob von weiteren Starteinrichtungen Gebrauch gemacht werden soll,
um einen schnelleren Startvorgang zu ermöglichen.
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Die
US 6,987,330 B2 offenbart
ein Verfahren zum Steuern eines riemengekoppelten, integrierten Startergenerators
zum Starten einer Brennkraftmaschine. Für ein automatisches
Abschalten der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von einer
vorher vom Fahrer getroffenen Auswahl sind mehrere, unterschiedliche
Vorgehensweisen vorgesehen. In einem Normalmodus wartet die Steuereinrichtung
der Brennkraftmaschine nach Eintreten vorbestimmter Abschaltbedingungen
für die Abschaltung noch ein vorgegebenes Zeitintervall
ab, bevor eine Abschaltung der Brennkraftmaschine vorgenommen wird.
In einem Sparmodus und in einem Sportmodus entfällt dieses
Zeitintervall, die Brennkraftmaschine wird unmittelbar nach Eintreten
der vorbestimmten Abschaltbedingungen abgeschaltet. Für
den Startvorgang ist im Normalmodus nach dem Eintreten vorbestimmter Startbedingungen
für den Start der Brennkraftmaschine zunächst
ein Zeitintervall vorgesehen, in dem die Steuereinrichtung abwartet,
ob eventuell doch kein Start gewünscht oder erforderlich
ist. Im Sparmodus soll eine Restgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs
dazu genutzt werden, die Brennkraftmaschine wieder anzulassen. In
einem Sportmodus ist ein Anlassen der Brenn kraftmaschine unmittelbar
nach Eintreten der vorbestimmten Startbedingungen vorgesehen, um
die angeforderte Antriebsleistung rasch bereitstellen zu können.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Betreiben
eines Kraftfahrzeugs und ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, die
eine komfortablere Nutzung der Start-Stopp-Funktionen ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
1 und durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 7
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind
Gegenstand von Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß sind
die folgenden Schritte vorgesehen: Erzeugen einer Startanforderung zum
Starten der Brennkraftmaschine, Ermitteln einer für den
Startvorgang notwendigen Startgeschwindigkeit, Durchführen
des Startvorgangs mit der ermittelten Startgeschwindigkeit. Die
Startanforderung wird von der Start-Stopp-Steuereinrichtung ermittelt,
ohne dass dazu ein unmittelbar auf den Startvorgang gerichtetes
Handeln des Fahrers notwendig ist. Entweder wird die Startanforderung
durch Aktivitäten des Fahrers ausgelöst, die unmittelbar
mit dem Fahrzustand des Kraftfahrzeugs verbunden sind, beispielsweise
durch Lösen der Bremse oder Betätigen des Gaspedals,
oder sie wird durch fahrzeuginterne Erfordernisse, beispielsweise
das Unterschreiten eines Unterdruckgrenzwerts für die Bremsanlage
oder das Aktivieren eines Klimakompressors hervorgerufen.
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Die
Startanforderung folgt üblicherweise auf eine Stoppanforderung,
bei der die Brennkraftmaschine automatisiert abgeschaltet wurde.
Eine Stoppanforderung liegt insbesondere vor, wenn das Kupplungspedal
betätigt und/oder mit Hilfe des Ganghebels der Leerlauf
eingelegt wird, um die Kraftübertragung zwischen Brennkraftmaschine
und Antriebsrädern zu unterbrechen, insbesondere wenn das
Kraftfahrzeug eine Mindestgeschwindigkeit unterschreitet. Das Betätigen
des Kupplungspedals oder das Einlegen des Leerlaufs bei geringer
oder auf Null reduzierter Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs wird
von der Start-Stopp-Steuereinrichtung als Stoppanforderung für
die Durchführung des Stoppvorgangs gedeutet.
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Liegt
eine Startanforderung vor, so ermittelt die Start-Stopp-Steuereinrichtung
anhand von wenigstens einem Parameter eine Startgeschwindigkeit,
mit der der Startvorgang durchzuführen ist. Bei dem Parameter
kann es sich um eine fahrzeuginterne Zustandsgröße
oder um eine vom Fahrer beeinflusste Zustandsgröße
handeln. Anhand wenigstens einer Zustandsgröße
wird festgelegt, ob ein normaler Startvorgang durchgeführt
wird oder ob ein Startvorgang mit einer gegenüber dem normalen
Startvorgang verkürzten oder verlängerten Dauer
angestrebt werden soll. Anschließend wird der Startvorgang
mit der ermittelten Startgeschwindigkeit durchgeführt.
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In
Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Startgeschwindigkeit
aus wenigstens zwei unterschiedlichen Startgeschwindigkeiten für wenigstens
zwei unterschiedliche Startsituationen ausgewählt wird.
Dies ermöglicht eine Anpassung des Startverhaltens der
Brennkraftmaschine an unterschiedliche Randbedingungen beim Betrieb
des Kraftfahrzeugs. Beispielsweise kann ein normaler Startvorgang
vorgesehen werden, wenn eine Startanforderung aufgrund der Änderung
einer fahrzeuginternen Zustandsgröße auftritt.
Dabei kann es sich um eine Startanforderung aufgrund des Absinkens einer
elektrischen Versorgungsspannung im Bordnetz des Kraftfahrzeugs
oder um ein Absinken des Unterdrucks in einer Bremsanlage, um einen
Energiebedarf eines Klimakompressors oder um andere, nicht unmittelbar
mit dem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs gekoppelte fahrzeuginterne
Zustände handeln. Diese Zustandsänderungen erfordern
keine besonders rasche Bereitstellung der Antriebsleistung durch
die Brennkraftmaschine, so dass ein normaler oder ein verlängerter,
komfort- und/oder energieoptimierter Startvorgang zu bevorzugen
ist. Vorzugsweise wird bei dem normalen oder verlängerten
Startvorgang die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine als Zieldrehzahl
gewählt.
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Demgegenüber
kann ein Startvorgang mit verkürzter Dauer vorgesehen werden,
wenn sich eine vom Fahrer beeinflusste Zustandsgröße
verändert, beispielsweise durch Betätigen des
Gaspedals, woraus zu schließen ist, dass der Fahrer das
Kraftfahrzeug rasch in Bewegung setzen möchte. Bei einem
verkürzen Startvorgang kann eine Drehzahl größer
als die Leerlaufdrehzahl als Zieldrehzahl gewählt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
abhängig von den fahrzeuginternen und vom Fahrer beeinflussten
Zustandsgrößen eine stufenlose Einstellung der
Geschwindigkeit/Dauer des Startvorgangs, insbesondere durch entsprechende Auswahl
einer Zieldrehzahl, vorgesehen.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Startgeschwindigkeit
anhand wenigstens eines von der Start-Stopp-Steuereinrichtung zu
detektierenden Zustands aus der Gruppe: Betätigungsstellung
und/oder Betätigungsgeschwindigkeit eines Gaspedals und/oder
eines Kupplungspedals und/oder eines Bremspedals und/oder eines Gangwahlhebels,
Betriebszustand der Brennkraftmaschine, Ladezustand einer Energiespeichereinrichtung,
Energiebedarf einer Temperiereinrichtung, Fahrzeuggeschwindigkeit,
ermittelt wird.
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Das
Ziel des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in
der komfortablen Bereitstellung der Leistung der Brennkraftmaschine.
Ausgehend von einem Stillstand der Brennkraftmaschine ist ein Startvorgang mit
normaler oder verlängerter Dauer besonders komfortabel,
da hier die auf die Brennkraftmaschine einwirkenden Kräfte
geringer als bei einem Startvorgang mit verkürzter Dauer
sind. Ein Startvorgang mit normaler oder verlängerter Dauer
wird bevorzugt, wenn kein Anfahrvorgang für das Kraftfahrzeug
bevorsteht, sondern durch fahrzeuginterne Zustandsänderungen
hervorgerufen wird. Wünscht hingegen der Fahrer eine Weiterfahrt
des Kraftfahrzeugs, so ist ein rasches Anlassen der Brennkraftmaschine
bevorzugt. In diesem Fall wird ein Startvorgang mit kürzerer
Dauer gewählt, bei dem ohne Weiteres auch ein etwas raueres
Anlassverhalten in Kauf genommen wird. Befindet sich der Gangwahlhebel
des Getriebes in einer Leerlaufstellung und wird ein Gang eingelegt, so
kann ein Startvorgang mit normaler Dauer vorgesehen werden, da dieser
in der Regel kürzer dauert als das Einlegen des Gangs.
Ist hingegen bereits ein Gang eingelegt und wird das betätigte
Bremspedal, insbesondere mit einer hohen Betätigungsgeschwindigkeit
gelöst und/oder das Gaspedal betätigt, so ist dies
als Wunsch für einen rasch ablaufenden Startvorgang mit
verkürzter Dauer anzusehen.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Erhöhung
der Startgeschwindigkeit durch temporäres Anheben der Leerlaufdrehzahl
der Brennkraftmaschine, insbesondere durch Ändern einer
Drosselklappenstellung und/oder einer Kraftstoffeinspritzmenge,
erreicht wird. Die Startgeschwindigkeit kann variiert werden, indem
die Kraftstoffeinspritzmenge größer oder kleiner
gewählt wird. Bei Einspritzen einer kleineren Kraftstoffmenge
stellt sich ein langsamerer Startvorgang ein, bei Einspritzen einer
größeren Kraftstoffmenge wird der Startvorgang
schneller, da die Brennkraftmaschine ein größeres
Drehmoment entwickelt und somit innere Reibungswiderstände
und anliegende Lasten schneller überwinden kann. Ergänzend
oder alternativ kann bei Brennkraftmaschinen, bei denen die Steuerzeiten für
die Einlass- und/oder Auslassventile einstellbar sind, eine entsprechende
Einstellung der Ventilsteuerzeiten vorgenommen werden. Bei einem
Benzinmotor, insbesondere einem Otto-Motor oder einem Wankel-Motor,
kann ergänzend oder alternativ die Drosselklappenstellung
variiert werden, um die Dauer des Startvorgangs zu beeinflussen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zur
Erzielung einer hohen Startgeschwindigkeit während des
Startvorgangs sichergestellt, dass Nebenaggregate wie ein Klimakompressor
temporär abgeschaltet oder ausgekuppelt werden, um ein
rasches Anlaufen der Brennkraftmaschine zu begünstigen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
wird die Startereinrichtung bei Überschreiten der Mindestdrehzahl,
die für den autonomen Betrieb der Brennkraftmaschine erforderlich
ist, weiterbetrieben, um ein zusätzliches Drehmoment für
einen Anfahrvorgang bereitstellen zu können.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine erste
Startgeschwindigkeit eingestellt wird, wenn die Betätigungsgeschwindigkeit
für das Gaspedal und/oder das Bremspedal und/oder das Kupplungspedal
unterhalb einer vorgebbaren Schwellgeschwindigkeit liegt und/oder
der Gangwahlhebel betätigt wird und/oder der Ladezustand
einer Energiespeichereinrichtung (Batterie, Bremskraftverstärker)
auf einen Wert unterhalb eines vorgebbaren Schwellwerts absinkt
und/oder der Energiebedarf der Temperiereinrichtung einen vorgebbaren Schwellwert übersteigt
und/oder die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorgebbaren Schwellwert übersteigt.
Die erste Startgeschwindigkeit wird angestrebt, wenn die Antriebsleistung
der Brennkraftmaschine nicht unmittelbar zur Verfügung
gestellt werden soll, wie dies beispielsweise bei einem raschen Anfahrvorgang
der Fall wäre. Vielmehr ist die erste Startgeschwindigkeit
so bemessen, dass sie einen komfortablen, möglichst vibrationsarmen
Startvorgang ermöglicht. Dabei wird vorzugsweise eine Drehzahl
für die Brennkraftmaschine im Bereich der Leerlaufdrehzahl,
typischerweise ca. 750 U/min, angestrebt.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine zweite
Startgeschwindigkeit eingestellt wird, wenn die Betätigungsgeschwindigkeit
für das Gaspedal und/oder das Bremspedal und/oder das Kupplungspedal
oberhalb einer vorgebbaren Schwellgeschwindigkeit liegt und/oder
das Gaspedal und das Bremspedal gleichzeitig betätigt werden.
Bei Vorliegen derartiger schneller Zustandsänderungen für
wenigstens eine vom Fahrer beeinflusste Zustandsgröße
ist davon auszugehen, dass ein rascher Anfahrvorgang vorgenommen
werden soll, so dass die Antriebsleistung der Brennkraftmaschine
möglichst schnell zur Verfügung gestellt werden
soll. Dabei wird durch Erhöhen der Einspritzmengen für
den Kraftstoff und/oder Veränderung der Steuerzeiten für
die Ventile und/oder Verändern der Drosselklappenstellung
eine Drehzahl für die Brennkraftmaschine in einem Bereich
oberhalb der Leerlaufdrehzahl, insbesondere in einem Bereich größer 1200
U/min, vorzugsweise größer 1500 U/min, besonders
bevorzugt größer 2000 U/min, angestrebt.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine
und einer Starteinrichtung zum Starten der Brennkraftmaschine vorgesehen,
bei dem die Start-Stopp-Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Brennkraftmaschine
und der Starteinrichtung zur Durchführung des Verfahrens
nach einem der Ansprüche 1 bis 6 eingerichtet ist.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Starteinrichtung
als integrierter Startergenerator (integrated starter generator,
ISG), insbesondere als riemengekoppelter integrierter Startergenerator
(belt driven ISG, B-ISG), ausgebildet ist. Ein integrierter Startergenerator übernimmt sowohl
die Funktion des Generators zur Erzeugung von elektrischer Energie
als auch des Starters zur Bereitstellung von kinetischer Energie
für den Startvorgang der Brennkraftmaschine. Der integrierte Startergenerator
ist vorzugsweise über einen Antriebsriemen, z. B. einen
Zahnriemen, mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekoppelt
oder ist unmittelbar an die Kurbelwelle angeflanscht. Der integrierte
Startergenerator steht vorzugsweise in ständiger kraftübertragender
Verbindung mit der Brennkraftmaschine und kann somit (insbesondere
im Gegensatz zu einem Standard-Startermotor mit Ritzeleingriff in
eine Schwungscheibe) zu jedem beliebigen Zeitpunkt kinetische Energie
an die Brennkraftmaschine bereitstellen. Denkbar ist auch, die kraftübertragende
Verbindung zwischen integriertem Startergenerator und Brennkraftmaschine
mittels einer schaltbaren oder drehzahlabhängigen Kupplungseinrichtung
trennbar zu gestalten, wobei auch hier ein unmittelbares Bereitstellen
von kinetischer Energie gewährleistet werden kann.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen
sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von vorteilhaften Ausführungsformen,
die anhand der Zeichnungen dargestellt sind. Dabei zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit Brennkraftmaschine,
integriertem, riemengetriebenen Startergenerator und einer Start-Stopp-Steuereinrichtung,
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2 ein
Flussdiagramm zur Darstellung des Start-Stopp-Verfahrens.
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In
der 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 mit den wesentlichen
Komponenten, die bei der Durchführung eines Start-Stopp-Verfahrens
mit der Möglichkeit zum Abbrechen des Stoppvorgangs eine
Rolle spielen, schematisch dargestellt. Weitere zum Betrieb des
Kraftfahrzeugs 10 notwendige Komponenten sind der Übersichtlichkeit
halber nicht dargestellt.
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Das
Kraftfahrzeug 10 weist eine Brennkraftmaschine 12 auf,
die über eine Kupplungseinrichtung 14 mit einem
manuellen Schaltgetriebe 16 verbunden ist, an dem Antriebsräder 18 angeflanscht
sind. Ein von der Brennkraftmaschine 12 abgegebenes Drehmoment
wird bei geschlossener Kupplung 14 mit Hilfe des Schaltgetriebes 16 in
ein Abtriebsmoment für die Antriebsräder 18 umgesetzt
und ermöglicht somit die Fortbewegung des Kraftfahrzeugs 10.
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Eine
Beeinflussung der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 10 findet über
die Einstellung der von der Brennkraftmaschine 12 bereitgestellten
Leistung und die Auswahl der geeigneten Getriebeeinstellung oder
Gangwahl (Vorwärtsgänge, Rückwärtsgang)
statt. Diese Einstellungen erfolgen über bekannte Bedienelemente
wie Gaspedal 20 und Gangwahlhebel 22, die vom
Fahrer bedient werden. Ein Kupplungspedal 24 dient zur
Ansteuerung der Kupplung 14 über eine nicht dargestellte
Stelleinrichtung und damit zur Auftrennung und Wiederherstellung des
Kraftflusses zwischen Brennkraftmaschine 12 und Schaltgetriebe 16.
Die Betätigung des Kupplungspedals 24 trennt die
Kupplung 14 und ermöglicht somit das Einlegen
der verschiedenen Gänge. Eine Beeinflussung der Geschwindigkeit
des Kraftfahrzeugs 10 kann zudem mittels eines Bremspedals 26 vorgenommen
werden, das über Bremsleitungen auf eine nicht näher
dargestellte, den Antriebsrädern 18 zugeordnete
Bremsanlage wirkt.
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Die
Betätigungsstellungen der Bedienelemente 20, 22, 24, 26 werden
mit Hilfe von nicht näher dargestellten Sensoren erfasst,
deren Signale über Signalleitungen 28 an eine
Start-Stopp-Steuereinrichtung 30 übertragen werden.
Durch zeitliche Ableitung der Betätigungsstellungen können
auch die Betätigungsgeschwindigkeiten für die
Bedienelemente 20, 22, 24 und 26 ermittelt
werden. Die Start-Stopp-Steuereinrichtung 30 ist über
zusätzliche Steuerleitungen 28 mit Komponenten
wie einem Batterieüberwachungssystem 32, einem
Zündsteuergerät 34, einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung 36 und
einer der Brennkraftmaschine 12 zugeordneten Sensoranordnung 38 verbunden.
Die Steuereinrichtung 30 kann auch von diesen Komponenten
ermittelte Werte verarbeiten und Steuerbefehle an diese Komponenten
ausgeben.
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Die
schematisch dargestellte Sensoranordnung 38 an der Brennkraftmaschine
umfasst Sensoren wie einen Drehzahlsensor, einen Luftmassenmesser,
einen Kühlwassertemperatursensor, einen Öltemperatursensor
und/oder andere Sensoren zur Ermittlung von Betriebskennwerten der
Brennkraftmaschine 12.
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Der
Brennkraftmaschine 12 ist ein integrierter Startergenerator 40 zugeordnet,
der über einen Riemen 42 permanent mit der nicht
näher dargestellten Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 12 gekoppelt
ist (belt driven integrated starter generator – B-ISG).
Der Startergenerator 40 ist elektrisch mit der Start-Stopp-Steuereinrichtung
und mit einer Batterie 44 verbunden, die als Energiespeicher
für elektrische Energie genutzt wird. Der Startergenerator 40 dient
in seiner Funktion als Starter zur Bereitstellung von kinetischer
Energie, um die Brennkraftmaschine 12 aus dem Stillstand
auf eine Mindestdrehzahl zu beschleunigen, ab der ein selbständiger
Betrieb der Brennkraftmaschine 12 möglich ist.
In seiner Funktion als Generator wandelt der Startergenerator 40 kinetische
Energie der Brennkraftmaschine 12 in elektrische Energie
um, die in der Batterie 44 gespeichert wird. Die Steuerung
bzw. Regelung der vom Startergenerator 40 bereitzustellenden
kinetischen Energie bzw. der umzuwandelnden elektrischen Energie
wird von der Start-Stopp-Steuereinrichtung 30 vorgenommen.
Der Startergenerator 40 ist so dimensioniert, dass er auch
bei laufender Brennkraftmaschine 12 ein Unterstützungsdrehmoment
bereitstellen kann, um eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs zu
verbessern oder gar um eine rein elektrische Fortbewegung des Kraftfahrzeugs 10,
insbesondere bei geringen Geschwindigkeiten, zu ermöglichen.
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Die
Start-Stopp-Steuereinrichtung 30 ist derart eingerichtet,
dass ein automatisches Abschalten und Anlassen der Brennkraftmaschine 12 vorgenommen
werden kann. Ein Abschalten der Brennkraftmaschine 12 ist
vorgesehen, wenn die Brennkraftmaschine 12 über
einen vorgebbaren Zeitraum keine Leistung an die Antriebsräder
oder an Verbraucher wie einen riemengekoppelten Klimakompressor 46 abgeben
muss.
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Um
einen ökonomischen und umweltgerechten Betrieb des Kraftfahrzeugs 10 zu
gewährleisten, wird bei Vorliegen einer oder mehrerer der
nachfolgend angeführten Bedingungen eine Stoppanforderung
in der Start-Stopp- Steuereinrichtung erzeugt und zur Ansteuerung
der Brennkraftmaschine 12, des Zündsteuergeräts 34,
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 36 und des Startergenerators 40 genutzt, insbesondere
um die Kraftstoffzufuhr und/oder die Zündenergiezufuhr
zur Brennkraftmaschine 12 zu unterbrechen.
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Die
Start-Stopp-Steuereinrichtung 30 prüft insbesondere,
ob nach Unterschreiten einer Mindestgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 10 die
Betätigungsstellung und/oder Betätigungsgeschwindigkeit des
Gaspedals 20 und/oder des Kupplungspedals 24 und/oder
des Bremspedals 26 und/oder des Gangwahlhebels 22 derart
innerhalb eines vorgebbaren Wertebereichs liegt, dass eine Stoppanforderung sinnvoll
ist.
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Bei
dem in der 2 anhand des Flussdiagramms
dargestellten Verfahren wird von der Start-Stopp-Steuereinrichtung 30 in
Abhängigkeit von der ermittelten Startanforderung unterschieden, ob
ein normaler Startvorgang, ein Startvorgang mit hoher Geschwindigkeit
oder ein Startvorgang mit sehr hoher Geschwindigkeit erfolgen soll.
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Die
Start-Stopp-Steuereinrichtung 30 leitet einen Startvorgang
mit normaler Startgeschwindigkeit ein, wenn keine besonderen Anforderungen
hinsichtlich der raschen Bereitstellung der Leistung der Brennkraftmaschine 12 gestellt
werden, wie im rechten Ast des Flussdiagramms der 2 dargestellt. Dies
ist insbesondere dann der Fall, wenn die Brennkraftmaschine 12 gestartet
wird, um langsam ablaufenden Vorgängen wie einem Absinken
der elektrischen Bordspannung, einem Absinken eines Unterdrucks
in einer Bremsanlage oder einer absinkenden Temperatur in einem
vom der Brennkraftmaschine 12 gespeisten Heizkreislauf
entgegen zu wirken. Eine normale Startgeschwindigkeit ist auch ausreichend, wenn
ein von der Brennkraftmaschine 12 anzutreibender Klimakompressor 46 betrieben
werden soll oder wenn der Fahrer beginnt, das Kupplungspedal 24 zu
betätigen, um einen Gang einzulegen, da hier die typischerweise
benötigte Zeitspanne bis zum Abschluss des entsprechenden
Vorgangs größer als die für den Startvorgang
benötigte Zeitspanne ist. Bei dem Startvorgang mit normaler
Startgeschwindigkeit werden der Startergenerator 40, das
Zündsteuergerät 34 und die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 36 so
angesteuert, dass die Brennkraftmaschine 12 auf eine Leerlaufdrehzahl
gebracht wird, bei der ein stabiler und ruhiger Lauf der Brennkraftmaschine 12 bei
möglichst geringem Kraftstoffverbrauch gewährleistet
ist. Eine für den normalen Startvorgang angepeilte Drehzahl
liegt in einem Bereich zwischen 600 U/min und 1000 U/min.
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Die
Start-Stopp-Steuereinrichtung 30 leitet einen Startvorgang
mit hoher Startgeschwindigkeit ein, wenn der Fahrer bei eingelegtem
Gang und betätigtem Kupplungspedal 24 das ebenfalls
betätigte Bremspedal 26 löst oder zu
lösen beginnt, wie dies im linken Ast des Flussdiagramms
der 2 dargestellt ist. Dies wird von der Start-Stopp-Steuereinrichtung 30 als
Wunsch des Fahrers interpretiert, umgehend einen Anfahrvorgang für
das Kraftfahrzeug 10 einzuleiten, weshalb ein Interesse
daran besteht, die Antriebsleistung der Brennkraftmaschine 12 auch umgehend
bereitzustellen. Um dies zu gewährleisten, werden der Startergenerator 40,
das Zündsteuergerät 34 und die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 36 so
angesteuert, dass die Brennkraftmaschine 12 auf eine Drehzahl
oberhalb der Leerlaufdrehzahl gebracht werden kann. Dabei wird beispielsweise
eine größere Kraftstoffmenge zur Verfügung
gestellt, die zu einem größeren Drehmoment und
somit zu einem schnelleren Startvorgang führt. Bei einer
Brennkraftmaschine mit Drosselklappe im Ansaugtrakt kann diese weiter
als beim Startvorgang mit normaler Startgeschwindigkeit geöffnet
werden, um den Startvorgang zu begünstigen. Bei einer Brennkraftmaschine
mit Abgasturbolader kann gegebenenfalls die Turbinengeometrie verändert
werden, um einen raschen Ladedruckaufbau zu begünstigen.
Bei einer Brennkraftmaschine mit variabler Geometrie des Ansaugtrakts
(Schaltsaugrohr) und/oder variablen Ventilsteuerzeiten kann der
Startvorgang ebenfalls durch entsprechende Einstellungen begünstigt
werden. Als Zieldrehzahl, die durch den Startvorgang zu erreichen
ist, werden 1000 U/min bis 1500 U/min angepeilt. Ergänzend
kann vorgesehen werden, interne Lasten auf die Brennkraftmaschine 12,
wie sie beispielsweise von dem Klimakompressor 46 angefordert
werden, zumindest zeitweilig während des Startvorgangs
mit hoher Startgeschwindigkeit zu deaktivieren, um ein rasches Hochlaufen
der Brennkraftmaschine 12 zu ermöglichen.
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Die
Start-Stopp-Steuereinrichtung 30 leitet einen Startvorgang
mit sehr hoher Startgeschwindigkeit ein, wenn der Fahrer bei eingelegtem
Gang und betätigtem Kupplungspedal 24 das Gaspedal 20 betätigt,
wie dies im mittleren Ast des Flussdiagramms der 2 dargestellt
ist. Dies wird von der Start-Stopp-Steuereinrichtung 30 als
Wunsch des Fahrers interpretiert, das Kraftfahrzeug 10 unmittelbar
und ohne Verzögerung in Bewegung zu setzen, weshalb ein
Interesse daran besteht, die Antriebsleistung der Brennkraftmaschine 12 auch
so schnell wie möglich bereitzustellen. Um dies zu gewährleisten,
werden der Startergenerator 40, das Zündsteuergerät 34 und
die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 36 so angesteuert, dass
die Brennkraftmaschine 12 auf eine Drehzahl deutlich oberhalb
der Leerlaufdrehzahl gebracht werden kann. Die hierbei getroffenen
Maßnahmen entsprechen denjenigen, die für den
Startvorgang mit hoher Startgeschwindigkeit getroffen werden, lediglich
die Abweichungen gegenüber dem Startvorgang mit normaler
Startgeschwindigkeit sind größer. Als Zieldrehzahl,
die durch den Startvorgang zu erreichen ist, werden 1500 U/min bis
2500 U/min angepeilt.
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Bei
einer nicht dargestellten Ausführungsform ist vorgesehen,
dass der Startergenerator 40 nicht nur bis zum Erreichen
der Mindestdrehzahl der Brennkraftmaschine 12, ab der ein
autonomer Betrieb der Brennkraftmaschine notwendig ist, von der Start-Stopp-Steuereinrichtung 30 angesteuert
wird, sondern auch darüber hinaus. Damit kann der Startergenerator 40 ein
zusätzliches Drehmoment bereitstellen und ermöglicht
somit ein schnelleres Anlaufen der Brennkraftmaschine 12 und
ein rascheres Anfahren des Kraftfahrzeugs 10.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1039125
A1 [0003]
- - US 6987330 B2 [0004]