DE102009006664A1

DE102009006664A1 - Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102009006664A1
Application number: DE102009006664A
Authority: DE
Inventors: Stephan Müller
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2009-01-29
Filing date: 2009-01-29
Publication date: 2010-09-02

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine, bei welchem eine Brennkraftmaschine derart gesteuert wird, dass sie in Antwort auf Fahrzustände eines Fahrzeugs automatisch gestoppt oder gestartet wird. Nach dem automatischen Stoppen einer Brennkraftmaschine wird das Herunterlaufen der Motordrehzahl (nM) überwacht und die Drehzahl in zumindest drei Bereiche (Bereich I, Bereich II, Bereich III) unterteilt. Zum Zeitpunkt des Eintretens einer Bedingung für Wiederstart wird die aktuelle Motordrehzahl dahin überprüft, in welchem der zumindest drei Bereiche sie liegt. Bei einer Drehzahl im ersten Bereich wird die kinetische Restenergie des Motors genutzt und ein Start des Motors erfolgt ohne Starter. Bei einer Drehzahl im zweiten Bereich wird der Starter bestromt, damit läuft die Starterdrehzahl (nST) hoch, so dass bei gleicher Motorronisation erfolgt und der Starter eingespurt wird. Bei einer Drehzahl im dritten Bereich wird der Starter wie bei einem herkömmlichen Motorstart eingespurt und läuft gemeinsam mit dem Motor an.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Start einer Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine eine Start-Stopp-Funktion aufweist, welche beispielsweise bei einem längeren Halt dafür sorgt, dass der Fahrzeugmotor abgeschaltet wird. Sobald der Fahrer die Fahrt wieder aufnehmen will, wird der Fahrzeugmotor neu gestartet.
Automatische Start-Stopp-Steuervorrichtungen sind beispielsweise bereits aus der DE 100 40 094 B4 bekannt. Hier wird eine Start-Stopp-Steuerregel/-Vorrichtung für eine Brennkraftmaschine beschrieben, welche in Antwort auf Fahrzustände eines Fahrzeuges dieses automatisch stoppt oder startet, um Abgase zu verringern und gleichzeitig das Fahrverhalten beizubehalten. Diese bekannte Start-Stopp-Steuer-Regel-Vorrichtung umfasst eine Kupplungserfassungsvorrichtung zum Erfassen der Betätigung des Kupplungspedals, eine Beschleunigungsvorrichtung zum Erfassen einer Betätigung des Beschleunigungspedals, eine automatische Stopp-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen eines automatischen Stopps, eine Stoppgeschichte-Prüfvorrichtung zum Überprüfen einer Stoppgeschichte eines Fahrzeuges, wenn die automatische Stopp-Erfassungsvorrichtung den Stopp des Fahrzeuges erfasst und eine automatische Start-Vorrichtung zum Beenden des automatischen Stopps der Brennkraftmaschine, wenn die automatische Stopperfassungsvorrichtung den automatischen Stopp erfasst hat, wenn die Kupplungserfassungsvorrichtung die Betätigung des Kupplungspedals erfasst, wenn die Stoppgeschichte-Prüfvorrichtung keine Stoppgeschichte findet und wenn die Beschleunigungs-Erfassungsvorrichtung eine Betätigung des Beschleunigungspedals erfasst.
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, den Vorgang des automatischen Starten und Stoppens einer Brennkraftmaschine zu verbessern.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass nach dem Einleiten eines Stoppvorganges aufgrund verschiedener vorliegender Betriebsbedingungen bei einer Änderung einer dieser Betriebsbedingungen und ein sich daraus ergebenden gewünschter Wieder-Startvorganges dieser Startvorgang so ausgeführt wird, dass für den Fahrer keine Komforteinbuße entsteht. Hierzu wird die Motordrehzahl vorteilhaft in verschiedene Bereiche unterteilt, so dass je nachdem welche aktuelle Motordrehzahl beim Erkennen der Bedingungen für Wieder-Start vorliegen, verschiedene Abläufe für den Wieder-Start erfolgen. Bei einer sehr kurzen Zeit für das Erkennen der Bedingungen für Wieder-Start nach der vorherigen Einleitung eines Motorstopps kann auf das Bestromen des Starters vollständig verzichtet werden, da die kinetische Energie des Motors zu diesem Zeitpunkt für einen Wieder-Start ausreichend ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
1 die Prinzipdarstellung einer Brennkraftmaschine für eine Start-Stopp-Steuerung,
2 ein Diagramm zur Darstellung der Motordrehzahl und Anlasserdrehzahlverläufe über die Zeit.
Die 1 zeigt eine Anordnung in schematischer Darstellung für eine Brennkraftmaschine mit einer automatischen Start-Stopp-Steuerung. Hierbei ist mit dem Bezugszeichen 10 ein Steuergerät dargestellt, welchem verschiedene Eingangssignale 11 wie Kupplung, Bremssignal, Drehzahl, Temperatur, Druck, Last und beispielsweise die Ganginformation zugeführt sind. Im Steuergerät 10 sind verschiedene Routinen und Bedingungen hinterlegt, aufgrund derer anhand der vorliegenden Eingangssignale 11 das Steuergerät verschiedene Steuergrößen 12 zur Ausgabe an die entsprechenden und hier nicht dargestellten Stelleinheiten für die Peripherie der Brennkraftmaschine wie beispielsweise die Einspritzung und die Zündung bestimmt. Innerhalb des Motorsteuergerätes 10 sind eine Vielzahl von Steuerprogrammen hinterlegt. Eine dieser Programmroutinen ist das Unterprogramm 13 zur Bestimmung der Start-Stopp-Vorgänge. Der Übersichtlichkeit halber ist dies lediglich als Prinzipbild angegeben.
In der Start-Stopp-Steuerung 13 sind verschiedene Bedingungen zur Freigabe eines Motorstopps bzw. zur Freigabe eines erneuten Startes der Brennkraftmaschine hinterlegt. Hierzu gehören beispielsweise die Bordnetzstabilität, Fahrwerksfunktionen, die Klimakomfortinformation, der Fahrerwunsch, die Abfrage des Fahrpedals, die Information des eingelegten Gangs, die Motortemperatur und der Lenkwinkel.
Diese verschiedenen Bedingungen werden erfasst, auf das Vorliegen definierter und festgelegter Vorgaben hin überprüft und in Abhängigkeit der Auswertung dieser verschiedenen Bedingungen, die Start-Stopp-Funktion aktiviert.
Mit der erfindungsgemäßen Ansteuerung wird sichergestellt, dass nach dem Erkennen aller Bedingungen für einen Motorstopp und der entsprechenden steuergeräteseitigen Einleitung des Motorstopps der Motor schneller wieder gestartet werden kann, wenn sich die Bedingungen für den Motorstopp geändert haben, also eine Änderung der Motorstoppbedingungen erfolgt ist, z. B. weil sich die Absicht des Fahrers geändert hat.
Man nennt diese bedingte Änderungen change of mind. Mit der vorliegenden Lösung wird sichergestellt, dass der Motor im Falle von „change of mind” schneller wieder gestartet werden kann.
Hierzu wird der Starter jeweils direkt bei Einleitung eines Motorstopps in seinem Drehzahlbereich so angesteuert, dass er bei Gleichdrehzahl eingespurt werden kann. Im Normalfall läuft der Starter dann zusammen mit dem Motor bis zum Stillstand herunter. Wird während der Herunterlaufphase change of mind erkannt, so kann der Starter sofort wieder bestromt werden und der Motor kann schneller gestartet werden.
Die 2 zeigt die Drehzahlverläufe von Motor und Anlasser über die Zeit. Hier werden verschiedene Bereiche dargestellt, die jeweils eine andere Ansteuerung nach change of mind bewirken.
In der 2 ist die Drehzahl (Anlasser-, Motordrehzahl) in drei Bereiche (Bereich I, Bereich II und Bereich III) aufgeteilt. Diese Bereiche sind in der 2 durch waagrecht angeordnete Striche gekennzeichnet.
Zum Zeitpunkt t0 befindet sich der Motor im normalen Fahrbetrieb und der Motor hat eine Drehzahl n0. In der Figur erfolgt zum Zeitpunkt t1 eine Anforderung für einen Motorstopp, weil die definierten Vorraussetzungen für einen Motorstopp vom Steuergerät 13 erkannt werden. Diese Bedingungen sind zum Beispiel eine gelöste Kupplung, eine betätigte Bremse, kein eingelegter Gang und die Geschwindigkeit unterhalb einer vorgebbaren Schwelle.
Mit der Stoppanforderung t1 sinkt die Drehzahl des Motors, wie in der 2 mit der Kurve nM (Motordrehzahl) dargestellt ist.
Wird nun nach Einleiten des Motorstopps während des Herunterlaufs des Motors die Notwendigkeit eines Weiterlaufs bzw. des sofortigen Neustarts erkannt, werden je nachdem welche aktuelle Motordrehzahl beim Erkennen der Notwendigkeit des Weiterlaufs vorliegt, verschiedene Reaktionsbereiche unterschieden, die wie bereits weiter oben ausgeführt in der erfindungsgemäßen Anordnung drei Bereiche I, II, und III darstellen.
Liegt dieser Zeitpunkt im Bereich I, wird die kinetische Restenergie des Motors genutzt und der Motor läuft weiter. In der Figur ist dieses Ereignis zum Zeitpunkt t2 dargestellt und der Drehzahlverlauf des Motors mit einem Change of Mind zum Zeitpunkt t2 mit der Linie A gezeigt. Wird die erneute Startanforderung erst zu einem Zeitpunkt t3 gegeben und die Drehzahl nM ist fast bist auf die Grenze des Bereiches I abgefallen, dann reicht die kinetische Energie des Motors gerade noch aus, um den Motor alleine oder wieder hochlaufen zu lassen. Hier mit der punktierten Linie B dargestellt.
Nur eine minimale Zeit nach t3 zum Zeitpunkt t4 ist jedoch die Grenze des Bereichs I bereits überschritten und es muss zum Motorstart der Starter bestromt werden. Damit dreht der Starter hoch und spurt in den herunterdrehenden Motor ein. In der Figur ist die Drehzahl des Starters mit nSt dargestellt und es ist deutlich zu erkennen, dass der Starter mit dem Change of Mind zum Zeitpunkt t4 sich anfängt zu drehen. Zum Zeitpunkt t5 hat der Starter die gleiche Drehzahl wie der herunterlaufende Motor erreicht. Das bedeutet beide Drehzahlen sind gleich, nM entspricht nSt. Damit sind diese drehenden Elemente synchron und der Starter kann eingespurt werden, um die Motordrehzahl, wie mit Kurve C gezeigt, wieder auf Betriebsniveau anzuheben.
Mit der Kurve D ist gezeigt, wie der Motorsteuerung reagiert, wenn Change of Mind zum Zeitpunkt t6 erfolgt und die Motordrehzahl bereits im Bereich III liegt. Hier ist ein Abfangen des Motors nicht mehr möglich und es wird der Motorauslauf abgewartet. Die Motordrehzahl nM fällt auf einen Wert für den Motorstillstand ab. Nun wird der Starter eingespurt und dann bestromt, so dass wie bei einem herkömmlichen Anfahrvorgang üblich der Starter im eingespurten Zustand gemeinsam mit dem Motor hochdreht.
Die Unterscheidung der verschiedenen Steuerungen aufgrund der aktuellen Motordrehzahl nach Motorstopp zum Zeitpunkt der Erkennung eines erneuten Motorstarts bewirkt, dass die Schwungenergie zur Gewinnung elektrischer Energie genutzt werden kann. Hierzu wird der Starter nach dem Einspuren als Generater betrieben und damit die Phase des Herunterlaufs des Motors vorteilhaft verkürzt.
Damit wird ein Teil der für den Motorstart benötigen Energie aus der Schwungenergie de Motors generiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10040094 B4 [0002]

Claims

Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine, bei welchem eine Brennkraftmaschine derart gesteuert wird, dass sie in Antwort auf Fahrzustände eines Fahrzeugs automatisch gestoppt oder gestartet wird, wobei nach dem automatischen Stoppen einer Brennkraftmaschine das Herunterlaufen der Motordrehzahl (nM) überwacht wird und die Drehzahl in zumindest drei Bereiche (Bereich I, Bereich II, Bereich III) unterteilt ist und wobei zum Zeitpunkt des Eintretens einer Bedingung für Wiederstart die aktuelle Motordrehzahl dahin überprüft wird, in welchem der zumindest drei Bereiche sie liegt und wobei bei einer Drehzahl im ersten Bereich die kinetische Restenergie des Motors genutzt wird und ein Start des Motors ohne Starter erfolgt, wobei bei einer Drehzahl im zweiten Bereich der Starter bestromt wird, so dass die Starterdrehzahl (nST) hochläuft und wobei bei gleicher Motordrehzahl (nM) und Starterdrehzahl (nST) eine Synchronisation erfolgt und der Starter eingespurt wird, wobei bei einer Drehzahl im dritten Bereich der Starter wie bei einem herkömmlichen Motorstart eingespurt wird und gemeinsam mit dem Motor hochläuft.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die drei verschiedenen Bereiche motorspezifisch festlegbar sind und die Grenzen für die Bereiche in der Applikation ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Eingangssignale für die Bestimmung der Steuervorgänge von den an der Brennkraftmaschine bereits vorhandenen Sensoren erfasst werden und an das Start-Stopp-Steuerung geführt werden.