-
Die Erfindung betrifft ein Steuersystem und ein Steuerverfahren zum automatischen Starten einer Brennkraftmaschine, z. B. einer benzinbetriebenen bzw. fremdgezündeten Brennkraftmaschine in Form eines Ottomotors, einer Diesel-Brennkraftmaschine bzw. eines Dieselmotors, oder dergleichen und bezieht sich insbesondere auf ein Steuersystem und ein Steuerverfahren für eine Brennkraftmaschine, die zum Andrehen bzw. Durchdrehen der Brennkraftmaschine mit einem elektrisch angetriebenen Startermechanismus versehen ist.
-
Zur Verbesserung einer verbrauchssenkenden Betriebsweise eines von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs ist bereits eine sog. ökonomische Betriebssteuerung bekannt, die nachstehend vereinfacht als Öko-Betriebssteuerung bezeichnet ist. Mit Hilfe einer solchen Öko-Betriebssteuerung wird die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs abgestellt, wenn sich das Kraftfahrzeug im Stillstand befindet. Hierbei stellt die Öko-Betriebssteuerung die Brennkraftmaschine automatisch ab, wenn sie ermittelt, dass das Kraftfahrzeug nicht sofort weiterfahren wird, nachdem es zum Stillstand gekommen ist, und startet die Brennkraftmaschine erneut, wenn sie ermittelt, dass eine Anforderung zum Starten des Kraftfahrzeugs vorliegt.
-
Diese Öko-Betriebssteuerung zum automatischen Abstellen und erneutem Starten der Brennkraftmaschine wird unabhängig von den Absichten eines Fahrers oder Passagiers automatisch durchgeführt, wenn sich das Kraftfahrzeug im Betrieb zeitweilig im Stillstand befindet. Zweckmäßigerweise sollte daher vermieden werden, dass der Fahrer oder Passagier des Fahrzeugs das Abschalten und erneute Starten der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs wahrnimmt. Wenn das Kraftfahrzeug jedoch bei einem Bedienungsvorgang des Fahrers zur Weiterfahrt nicht unmittelbar, sondern stattdessen erst nach einer gewissen Verzögerung startet bzw. anfährt, kann der Fahrer oder Passagier das vom Abschalten und erneuten Starten der Brennkraftmaschine verursachte Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs gegebenenfalls wahrnehmen. Wenn der Fahrer oder Passagier eine solche Verzögerung wahrnimmt, wird hierdurch der Fahrkomfort des Kraftfahrzeugs maßgeblich verringert.
-
Zweckmäßigerweise sollte somit das Durchdrehen zum Wiederanlassen der in Form eines Ottomotors oder eines Dieselmotors vorliegenden Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, das durch die Öko-Betriebssteuerung zum Stillstand gebracht worden ist, so schnell wie möglich erfolgen. Durch möglichst frühzeitiges Wiederstarten kann die Zeit vom Herstellen bzw. Vorliegen der Bedingung für den Wiederstart bis zum Selbstlauf der Brennkraftmaschine verkürzt werden. Üblicherweise wird ein Starter in Form eines zweckmäßigen Elektromotors zum Durchdrehen der Brennkraftmaschine verwendet. Eine in der
JP H11-122 824 A offenbarte Startanlage umfasst eine Hauptbatterie und eine Hilfs- oder Zusatzbatterie, die eine niedrigere Spannung als die Hauptbatterie erzeugt. Wenn der Ladezustand der Hauptbatterie geringer ist, lädt die Hilfsbatterie die Hauptbatterie auf, um auf diese Weise einen zuverlässigen Antrieb des die Brennkraftmaschine durchdrehenden Starters zu erzielen.
-
Bekanntermaßen kann bei einem mit einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor ausgestatteten Hybrid-Fahrzeug die Brennkraftmaschine von dem zum Antrieb des Fahrzeugs verwendeten Elektromotor gestartet werden. Mit Hilfe dieses Elektromotors kann die Brennkraftmaschine schneller als unter Verwendung des Starters gestartet werden. Eine solche Betriebssteuerung kann jedoch die Verwendung eines Elektromotors mit einem größeren Leistungsvermögen als ein Startermotor zum Starten der Brennkraftmaschine erfordern. Das Hybrid-Fahrzeug ist daher mit einer Hochspannungsbatterie (Batterie hoher Spannung) für den Elektromotor als Antriebsquelle und zusätzlich mit einer üblichen Batterie für den Starter ausgestattet.
-
Bei der vorstehend genannten Startanlage gemäß der
JP H11-122 824 A wird die Hauptbatterie als Stromquelle zum Antrieb des Starters verwendet, während die Hilfsbatterie die Hauptbatterie nur dann mit Strom versorgt, wenn der Ladezustand der Hauptbatterie niedriger ist. Die zum Antrieb des Starters erforderliche Ladung wird somit unter dem Leistungsabgabepegel der Hauptbatterie gehalten. Die zum Starten der Brennkraftmaschine durch manuelle Betätigung erforderliche Zeitdauer entspricht somit im wesentlichen der zum automatischen Starten der Brennkraftmaschine mittels der Öko-Betriebssteuerung erforderlichen Zeitdauer. Dieser Umstand erschwert auch bei Verwendung von zwei Batterietypen die Erfüllung der Bedingung eines beim Hochdrehen der Brennkraftmaschine im Rahmen der Öko-Betriebssteuerung erforderlichen schnellen Ansprechens. Die Brennkraftmaschine kann natürlich jederzeit schnell gestartet werden, indem die Spannung der Hauptbatterie höher als die der üblicherweise verwendeten Fahrzeugbatterie ausgelegt wird. Dies kann jedoch zu einer unnötig hohen Kapazität der Hauptbatterie und damit zu einer Beeinträchtigung der Betriebslebensdauer des Startermotors führen.
-
Falls der als Antriebsquelle dienende Elektromotor zum Starten der Brennkraftmaschine des Hybrid-Fahrzeugs im Fahrbetrieb verwendet wird, kann der Startvorgang der Brennkraftmaschine durch den Elektromotor schneller als ein mittels des Starters erfolgender Startvorgang der Brennkraftmaschine erfolgen. Eine solche Steuerung des Startvorgangs der Brennkraftmaschine kann jedoch einen Elektromotor mit einer zum Antrieb des Fahrzeugs ausreichenden großen Leistung erfordern. Diese Steuerung kann somit in angemessener Weise nur bei einem Hybrid-Fahrzeug, nicht jedoch bei einem anderen Fahrzeug Verwendung finden. Insbesondere kann die gesteigerte Leistung eines zum Fahrzeugantrieb ausreichenden Elektromotors zu einer Vergrößerung der Hochspannungsbatterie führen, wodurch sich wiederum das Leergewicht des Fahrzeugs erhöht.
-
Die Druckschrift
DE 198 38 973 A1 offenbart ein Verfahren zur Anwendung eines Leistungsversorgungsnetzwerks in einem Fahrzeug, wobei unterschiedliche Spannungen bereitgestellt werden. Insbesondere werden ein bekanntes Leistungsversorgungsnetzwerk mit einer Spannung von 12 V sowie zusätzlich ein weiteres leistungsstarkes Versorgungsnetzwerk mit einer höheren Spannung von 36 V verwendet. Ein von der Brennkraftmaschine angetriebener Generator umfasst zwei Sätze von Gleichrichtern. Jeder Gleichrichtersatz ist einem der Netzwerke zugeordnet. Neben der Verwendung eines Generators können die Vorrichtungen gemäß dieser Druckschrift auch bei einem Motor/Generator für ein Hybridfahrzeug verwendet werden. Die bekannte Vorrichtung umfasst ein spezielles Verfahren zum Laden der jeweiligen, mit jedem Versorgungsnetzwerk verbundenen Batterien mit unterschiedlichen Spannungen. Die Ausgangsspannung des Generators oder des Motor/Generators (im Falle des Betriebs als Generator) werden in Verbindung mit den Gleichrichtern in der Weise gesteuert, dass ein Feldstrom der Feldspulen des Generators bestimmt wird. Die gesteuerten Gleichrichter bestehen aus MOS-Feldeffekttransistoren.
-
Des weiteren offenbart die Druckschrift D2 (Sonderdruck aus ATZ/MTZ, Januar 2000, Seiten 44 bis 46) eine Starter/Generatoreinheit in Verbindung mit einem Asynchronmotor (Induktionsmotor) mit feldorientierter Regelung, wobei die Starter/Generatoreinheit in einem Fahrzeug zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe des Fahrzeugs angeordnet ist. Der Starter/Generator ist im Vergleich zu einem bekannten Wechselstromgenerator eines Fahrzeugs eine Einrichtung zur Ausgabe der mehrfachen Leistung eines Wechselstromgenerators, und erfordert in dem Fahrzeug ein elektrisches Leistungsversorgungsnetzwerk mit einer höheren Spannung im Vergleich zu dem bekannten Leistungsversorgungsnetzwerk in einem Fahrzeug. Der Starter/Generator kann zum Starten der Brennkraftmaschine als Anlasser betätigt werden, sowie zur Bereitstellung einer weiteren Antriebsleistung zusätzlich zur Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine, sowie als Generator zur Erzeugung einer elektrischen Leistung für eine Vielzahl von in dem Fahrzeug angeordneten Einrichtungen und zur Ladung zumindest einer Batterie. Da die Spannung des Leistungsversorgungsnetzwerks mit größerer Leistung höher ist als im bekannten Fall, ist es möglich, eine Start-Stopp-Automatiksteuerung zum Anhalten der Brennkraftmaschine unter vorbestimmten Bedingungen und zum Starten der Brennkraftmaschine innerhalb einer kurzen Zeitdauer zu bilden, wenn die Leistung der Brennkraftmaschine erneut benötigt wird. Insbesondere wird entsprechend der Steuerung die Brennkraftmaschine abgeschaltet, wenn keine Leistungsabgabe erforderlich ist, beispielsweise während einer Wartezeit in Folge eines Verkehrsstaus oder vor einer Lichtzeichenanlage. Wird das Beschleunigungspedal erneut betätigt, dann wird die Brennkraftmaschine automatisch gestartet und erreicht innerhalb von etwa 300 ms die Leerlaufdrehzahl.
-
Die Druckschrift
WO 99/06 693 A1 offenbart ein Verfahren zum Starten eines Dieselmotors und eines Antriebssystems in Verbindung mit einer derartigen Maschine, wobei das Dieselmaschinen-Startverfahren in der Weise vorgesehen ist, dass die Dieselmaschine mit verminderten Problemen gestartet werden kann, auch wenn sich die Dieselmaschine in einem Bereich einer niedrigen Temperatur befindet. Liegt eine Startbedingung vor und soll die Maschine gestartet werden, dann wird die Temperatur der Maschine erfasst und aufgezeichnet. In Abhängigkeit von der erfassten Temperatur wird eine Drehzahl bestimmt, und es wird diese Drehzahl mittels eines elektrischen Starters an die Maschine angelegt. Da bei einer Dieselmaschine mit niedrigen Temperaturen die höhere Drehzahl bei dem Starten der Maschine das Abkühlen der komprimierten Luft in dem Zylinder verhindert und somit das Starten der Maschine begünstigt, wird eine Steuerung durchgeführt. zum Bereitstellen der erforderlichen Drehzahl in Abhängigkeit von der ermittelten Temperatur. Somit wird die Dieselmaschine mit einer temperaturabhängig bestimmten Drehzahl ohne Verwendung einer thermisch wirkenden Starthilfe gestartet. Die Drehzahl wird bei niedrigen Temperaturen sehr hoch eingestellt, und es wird die Drehzahl bei höheren Temperaturen niedriger eingestellt. In diesem Zusammenhang sind Schwellenwerte vorbestimmt und zur Bestimmung der geeigneten Drehzahl für ein erfolgreiches Starten der Maschine in Abhängigkeit von der Temperatur der Maschine und/oder der Umgebung gespeichert.
-
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Steuersystem und ein Steuerverfahren für eine Brennkraftmaschine derart auszugestalten, dass ein von einem manuellen Betätigungsvorgang unabhängiger Schnellstart einer Brennkraftmaschine bei einfachem Systemaufbau und einfachem Fahrzeugaufbau erzielbar ist.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Steuersystem und ein Steuerverfahren, wie sie in den zugehörigen Patentansprüchen 1 bis 5 angegeben sind.
-
Das erfindungsgemäße Steuersystem umfasst zumindest zwei Stromquellen mit jeweils einer hohen bzw. einer niedrigen Spannung für einen einzigen Startermechanismus einer Brennkraftmaschine und ist derart ausgestaltet, dass der Startermechanismus mit zumindest einer der beiden Arten von Stromquellen verbunden wird. Im einzelnen umfasst das Steuersystem für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs zumindest eine erste Stromquelle und eine zweite Stromquelle, wobei die erste Stromquelle eine niedrigere Spannung als die zweite Stromquelle erzeugt, einen Startermechanismus, der entweder von der ersten oder der zweiten Stromquelle zum Starten der Brennkraftmaschine angetrieben wird, einen Umschaltmechanismus, der zwischen einer ersten Stellung, in der der Startermechanismus mit der ersten Stromquelle verbunden ist, und einer zweiten Stellung, in der der Startermechanismus mit der zweiten Stromquelle verbunden ist, umschaltet, und eine Steuereinrichtung, die den Startermechanismus dahingehend steuert, dass die Brennkraftmaschine bei Vorliegen einer vorgegebenen Startbedingung gestartet wird.
-
Bei dem vorstehend beschriebenen Steuersystem kann der Startermechanismus zum Durchdrehen der Brennkraftmaschine entweder von einer Stromquelle niedriger Spannung oder von einer Stromquelle hoher Spannung angetrieben werden. Wenn der Antrieb des Startermechanismus über den Hochspannungs-Stromversorgungsbereich erfolgt, wird die Ausgangsleistung des Startermechanismus zur Herbeiführung eines Schnellstarts der Brennkraftmaschine erhöht. Im Vergleich zu einem Start der Brennkraftmaschine unter Verwendung der Stromquelle mit niedriger Spannung kann somit eine gewisse Verzögerung verringert werden, die entsteht, wenn die Brennkraftmaschine nach Herbeiführung oder Vorliegen der vorgegebenen Startbedingung automatisch gestartet wird. Auf diese Weise lässt sich eine Verzögerung eliminieren oder unterdrücken, die vom Fahrer oder einem Passagier beim Starten des Fahrzeugs wahrgenommen werden kann.
-
Die Steuereinrichtung steuert den Umschaltmechanismus dahingehend, dass er vor der Herbeiführung bzw. dem Vorliegen der vorgegebenen Startbedingung von der ersten Stellung in die zweite Stellung umgeschaltet wird.
-
Wenn somit bei dem vorstehend beschriebenen Steuersystem die Startbedingung vorliegt und die Stromzufuhr zu dem Startermechanismus erfolgen muss, ist der Umschaltmechanismus bereits derart betätigt worden, dass der Startermechanismus mit der Hochspannungsstromquelle verbunden ist. Selbst wenn der Umschaltmechanismus Kontakte aufweist, was die Stabilisierung eines kontinuierlichen Berührungszustands der Kontaktpunkte vor Beginn der Stromversorgung erfordert, befinden sich die umgeschalteten Kontaktpunkte bereits in einer stabilen Berührungslage und können bei Vorliegen der Startbedingung sofort mit Strom versorgt werden. Auf diese Weise lässt sich die zum Starten der Brennkraftmaschine mit Hilfe des Startermechanismus erforderliche Zeitdauer reduzieren und damit eine Verzögerung eliminieren oder unterdrücken, die beim Anfahren bzw. Weiterfahren des Fahrzeugs wahrgenommen werden kann.
-
Die Steuereinrichtung schaltet die Brennkraftmaschine bei Vorliegen einer vorgegebenen Abschaltbedingung ab und steuert den Umschaltmechanismus während der Zeitdauer zwischen dem Vorliegen der vorgegebenen Abschaltbedingung und der tatsächlichen Abschaltung der Brennkraftmaschine von der ersten Stellung in die zweite Stellung.
-
Bei dem vorstehend beschriebenen Steuersystem wird somit der Umschaltmechanismus während der Zeitdauer zwischen dem Vorliegen der Abschaltbedingung und der tatsächlichen Abschaltung der Brennkraftmaschine, d. h., während die Brennkraftmaschine noch in Betrieb ist, betätigt. Falls der Umschaltmechanismus Kontakte aufweist und der Umschaltvorgang beim Aufeinandertreffen der Kontaktpunkte von Kontaktgeräuschen begleitet wird, wird dieses, vom Umschaltmechanismus erzeugte Kontaktgeräusch vom Betriebsgeräusch der Brennkraftmaschine unterdrückt bzw. übertönt, sodass das vom Umschaltmechanismus erzeugte Kontaktgeräusch beim Fahrer keinen Verdacht erregt.
-
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
-
1 ein Blockschaltbild, das schematisch ein erfindungsgemäßes Steuersystem für eine Brennkraftmaschine veranschaulicht,
-
2A und 2B Ablaufdiagramme, die ein Ausführungsbeispiel einer vom Steuersystem ausgeführten Steuerroutine veranschaulichen, und
-
3 Signalverläufe, die Zustände des Fahrzeugverhaltens bei Ausführung der Steuerroutine gemäß den 2A und 2B durch das erfindungsgemäße Steuersystem im Vergleich zum Stand der Technik zeigen.
-
Zur Beschreibung der Erfindung wird nachstehend zunächst auf 1 eingegangen, die ein erfindungsgemäßes Steuersystem für eine Brennkraftmaschine in Form eines Blockschaltbildes zeigt. Eine Brennkraftmaschine oder Motor 1 ist z. B. eine Diesel-Brennkraftmaschine oder eine benzinbetriebene Brennkraftmaschine (Ottomotor), die durch einen Andreh- oder Durchdrehvorgang gestartet wird, indem eine Kurbelwelle oder Abtriebswelle unter Verwendung einer äußeren Kraft in Umdrehungen versetzt wird. Die Brennkraftmaschine 1 ist für diesen Durchdrehvorgang mit einem Starter 2 ausgestattet. Der Starter 2 kann einen bekannten Aufbau aufweisen, der im wesentlichen von einem Elektromotor gebildet wird, der von einer Hochspannungsquelle (Spannungsquelle hoher Spannung) und einer Niederspannungsquelle (Spannungsquelle niedrigerer Spannung) angetrieben wird.
-
Zum Antrieb des Starters 2 finden somit eine Niederspannungsquelle 3 und eine Hochspannungsquelle 4 Verwendung. Die Spannungsquellen 3, 4 dienen als Anschlüsse mit einer jeweils unterschiedlichen Ausgangsspannung für separat vorgesehene Batterien oder für eine einzige Batterie. Die Niederspannungsquelle 3 dient als Stromquelle mit einer Spannung von 12 V, wie sie in einem üblichen Fahrzeug verwendet wird, während die Hochspannungsquelle 4 als Stromquelle mit einer Spannung von etwa 36 V dient.
-
Das Steuersystem umfasst ein Relais 5, bei dem ein Kontakt zwischen einer ersten Stellung, in der der Starter 2 mit der Stromquelle 3 verbunden ist, und einer zweiten Stellung umschaltet, in der der Starter 2 mit der Stromquelle 4 verbunden ist. Ein Kontaktpunkt 5A des Starters 2 ist somit entweder mit einem Kontaktpunkt 5B der Niederspannungsquelle 3 oder einem Kontaktpunkt 5C der Hochspannungsquelle 4 verbunden, wodurch die Stromzuführung zum Starter 2 erfolgt.
-
Das Steuersystem umfasst ferner eine Steuereinheit 6 zur Steuerung der Brennkraftmaschine 1, des Starters 2 und des Relais 5. Die Steuereinheit 6 besteht aus einer im wesentlichen von einem Mikroprozessor gebildeten elektronischen Steuereinheit (ECU), die auf der Basis der Eingangsdaten verschiedene Rechen- und Datenverarbeitungsvorgänge ausführt und ein bestimmtes Steuersignal erzeugt. Die elektronische Steuereinheit erhält verschiedene Signale, z. B. ein die Maschinendrehzahl angebendes Signal, ein Signal von einem (nicht dargestellten) Öko-Betriebsschalter, ein die Fahrzeuggeschwindigkeit angebendes Signal, ein den EIN/AUS-Zustand einer Fahrzeugbremse angebendes Signal, ein die Wassertemperatur der Brennkraftmaschine angebendes Signal, ein die Spannung der Stromquelle angebendes Signal und dergleichen. Die von der elektronischen Steuereinheit erzeugten Steuersignale umfassen z. B. ein Steuersignal zur Abschaltung der Brennkraftmaschine 1, ein Steuersignal zum Starten der Brennkraftmaschine 1, ein Steuersignal zur Betätigung des Starters 2, ein Steuersignal zur Umschaltung des Relais 5 und dergleichen.
-
Nachstehend wird näher auf die Erzeugung des Steuersignals für die Brennkraftmaschine 1 durch die Steuereinheit 6 eingegangen. Durch Einschalten des Öko-Betriebsschalters wird die Öko-Betriebssteuerung eingeschaltet bzw. in Betrieb gesetzt. Durch die Öko-Betriebssteuerung wird die Brennkraftmaschine 1 automatisch abgeschaltet, wenn das Vorliegen einer vorgegebenen Fahrzeug-Stillstandsbedingung ermittelt wird, d. h., die Brennkraftmaschine wird zeitweilig abgestellt. In diesem Zustand wird die Brennkraftmaschine 1 sodann bei Vorliegen einer Maschinen-Startbedingung automatisch wieder gestartet. Wenn hierbei ermittelt wird, dass das Fahrzeug zum Stillstand gebracht worden ist, d. h., wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich einem vorgegebenen Wert ist oder unter diesem Wert liegt, und das den EIN-Zustand bzw. Betätigungszustand der Fahrzeugbremse angebende Signal erzeugt wird, erfolgt die Ermittlung, dass die Maschinen-Abschaltbedingung vorliegt. Somit wird das Maschinen-Abschaltsignal erzeugt. Falls eine Diesel-Brennkraftmaschine als Brennkraftmaschine 1 verwendet wird, wird hierbei die Ansaugluftmenge durch Schließen der Ansaugdrosselklappe verringert, während durch das Start-Steuersignal ein Ansaugvorgang durch Öffnen der Ansaugdrosselklappe sowie ein Durchdrehen der Brennkraftmaschine durch den Starter 2 ermöglicht wird. Dementsprechend erfolgt im Expansionshub und in nachfolgenden Arbeitstakten die Brennstoffeinspritzung in die Zylinder.
-
Das dem Starter 2 zugeführte Steuersignal ermöglicht ein Einschalten/Ausschalten des Starters 2 mit einer vorgegebenen zeitlichen Steuerung und stellt somit im wesentlichen ein mit einer vorgegebenen zeitlichen Steuerung zugeführtes Einschalt- und Abschaltsignal für den Starter 2 dar. Ferner ermöglicht das Steuersignal für das Relais 5 im Normalzustand, in dem die automatische Stopp-Start-Steuerung nicht erfolgt, die Herstellung der Verbindung zwischen dem Starter 2 und der Niederspannungs-Stromquelle 3. Bei der Öko-Betriebssteuerung mit automatischem Stopp-Start der Brennkraftmaschine 1 kann das Steuersignal für das Relais 5 dagegen ein Steuersignal zur Verbindung des Starters 2 mit der Hochspannungs-Stromquelle 5 werden.
-
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die 2A und 2B näher auf Unterprogramme bzw. Steuerroutinen der Steuereinheit 6 zum Abschalten und Starten der Brennkraftmaschine eingegangen. Im Schritt S1 gemäß 2A wird ermittelt, ob die Maschinen-Abschaltbedingung vorliegt. In Abhängigkeit vom Vorliegen der Maschinen-Abschaltbedingung wird die Brennkraftmaschine 1 im Rahmen der Öko-Betriebssteuerung automatisch abgeschaltet. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Null ist und die Bremsanlage sich in einem EIN-Zustand bzw. Betätigungszustand befindet, wird hierbei festgelegt, dass die Maschinen-Abschaltbedingung vorliegt.
-
Wenn im Schritt S1 das Ergebnis NEIN erhalten wird, erfolgt eine Rückkehr der Steuerroutine ohne Durchführung eines Steuervorgangs. Wenn dagegen im Schritt S1 bei Vorliegen der Maschinen-Abschaltbedingung das Ergebnis JA erhalten wird, wird das Relais 5 betätigt, um von dem Kontaktpunkt zwischen dem Starter 2 und der Niederspannungs-Stromquelle 3 auf einen Kontaktpunkt zwischen dem Starter 2 und der Hochspannungs-Stromquelle 4 umzuschalten, sodass der Starter 2 mit der Hochspannungs-Stromquelle 4 verbunden ist, d. h., die Umschaltbetätigung des Relais 5 erfolgt derart, dass der Kontaktpunkt 5A des Starters 2 mit dem Kontaktpunkt 5C der Hochspannungs-Stromquelle 4 verbunden ist. Dieser Umschaltvorgang wird zum Wiederstarten der abgeschalteten Brennkraftmaschine 1 durchgeführt.
-
Wenn dieser Umschaltvorgang erfolgt, befindet sich die Brennkraftmaschine 1 noch in Betrieb, sodass noch eine vom Betrieb der Brennkraftmaschine herrührende Geräuschentwicklung vorliegt. Das vom Umschaltvorgang des Kontaktes verursachte Geräusch wird jedoch von der Bedienungsperson des Fahrzeugs, d. h., dem Fahrer oder einem Passagier, auf Grund des noch vorhandenen Betriebsgeräusches der Brennkraftmaschine nicht wahrgenommen.
-
In einem Schritt S3 wird sodann eine Steuerung zur Abschaltung der Brennkraftmaschine 1 derart ausgeführt, dass die Brennkraftmaschine 1 ruhig, d. h., ohne Vibration und Erschütterung, zum Stillstand gebracht wird. Zur ruhigen Abschaltung einer Diesel-Brennkraftmaschine wird die den Zylindern zugeführte Ansaugluftmenge durch Schließen der Ansaugdrosselklappe oder eines EGR-Ventils (Steuerventil zur Abgas-Rückführung) zur Unterbrechung der Brennstoffzufuhr verringert. Auf diese Weise kann die Drehzahl der Brennkraftmaschine allmählich verringert werden.
-
In einem nächsten Schritt S4 wird sodann in Abhängigkeit von dem die Maschinendrehzahl angebenden Signal ermittelt, ob die Brennkraftmaschine 1 abgeschaltet bzw. zum Stillstand gekommen ist. Wenn im Schritt S4 das Ergebnis NEIN ermittelt wird, kehrt der Ablauf zu Schritt S3 zurück, in dem die Steuerung zur Vorbereitung der Maschinenabschaltung in der vorstehend beschriebenen Weise erfolgt. Wenn dagegen das Ergebnis JA erhalten wird, endet der Steuervorgang.
-
Zum erneuten Starten der im Rahmen der Öko-Betriebssteuerung automatisch abgestellten Brennkraftmaschine 1 wird in der in 2B veranschaulichten Weise im Schritt S11 ermittelt, ob die Start-Bedingung vorliegt. Hierbei wird das Vorliegen der Start-Bedingung festgestellt, wenn das (nicht dargestellte) Bremspedal freigegeben und die Bremsanlage damit in einen AUS-Zustand versetzt wird.
-
Wenn im Schritt S11 das Ergebnis NEIN erhalten wird, erfolgt die Rückkehr des Ablaufs. Wird dagegen im Schritt S11 das Ergebnis JA erhalten, geht der Ablauf auf einen Schritt S12 über, bei dem die Start-Steuerung dahingehend erfolgt, dass die im Abschaltzustand befindliche Brennkraftmaschine 1 gestartet und zum Selbstlauf gebracht wird. Falls eine Diesel-Brennkraftmaschine verwendet wird, erfolgt der Antrieb der Brennkraftmaschine durch Öffnen der Ansaugdrosselklappe zur Stromversorgung des Starters 2. Der Starter 2 beginnt dann die Brennkraftmaschine durchzudrehen und die Brennstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine 1 einzuleiten.
-
Da in diesem Falle das Relais 5 bereits auf die Verbindung des Starters 2 zur Hochspannungs-Stromquelle 4 umgeschaltet hat und die entsprechenden Kontaktpunkte sich in einer stabilen Berührungslage befinden, entsteht durch die Stromzufuhr keine Lichtbogen- oder Funkenbildung. Da der Starter 2 über das Relais 5 mit der Hochspannungs-Stromquelle 4 verbunden ist, ergibt sich ein höheres Drehmoment. Dementsprechend wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 zur Erzielung eines schnellen Selbstlaufs rasch erhöht. Die Brennkraftmaschine 1 kann somit beim Durchdrehen schnell gestartet werden.
-
Im Schritt S13 wird auf der Basis der Maschinendrehzahl ermittelt, ob die Brennkraftmaschine gestartet worden ist. Alternativ kann das Starten der Brennkraftmaschine auf der Basis der seit dem Zeitpunkt des Antriebs des Starters 2 vergangenen Zeitdauer beurteilt werden.
-
Wenn im Schritt S13 das Ergebnis NEIN erhalten wird, geht der Ablauf auf den Schritt S12 zurück, bei dem die Start-Steuerung fortgesetzt wird. Wenn dagegen im Schritt S13 das Ergebnis JA erhalten wird, d. h., der Startvorgang der Brennkraftmaschine abgeschlossen ist, geht der Ablauf auf einen Schritt S14 über, bei dem der Kontakt für die Verbindung zwischen dem Starter 2 und der jeweiligen Stromquelle umgeschaltet wird. Hierbei wird das Relais 5 zur Umschaltung der Verbindung des Starters 2 auf die Niederspannungs-Stromquelle 3 umgeschaltet, da bei diesem Ausführungsbeispiel die Niederspannungs-Stromquelle auch im Rahmen der Öko-Betriebssteuerung normalerweise verwendet wird, außer während des im Rahmen der Öko-Betriebssteuerung erfolgenden Starts der Brennkraftmaschine 1. Bei einem manuellen Start der Brennkraftmaschine 1 erfolgt somit die Stromzufuhr zum Starter 2 zum Durchdrehen der Brennkraftmaschine 1 über die Niederspannungs-Stromquelle. Die Hochspannungs-Stromquelle wird nur dann verwendet, wenn die Brennkraftmaschine 1 im Rahmen der Öko-Betriebssteuerung automatisch gestartet wird.
-
3 zeigt den zeitlichen Ablauf der vorstehend beschriebenen Steuervorgänge im Vergleich zu einer Steuerung des Standes der Technik. Zu einem Zeitpunkt t1, bei dem die Zeit t1 seit dem Zeitpunkt verstrichen ist, bei dem die Fahrzeuggeschwindigkeit den Wert 0 angenommen hat, wird festgestellt, dass die Maschinen-Abschaltbedingung vorliegt. Sodann wird das Relais 5 erregt, um den Kontakt des Starters 2 auf die Hochspannungs-Stromquelle 4 umzuschalten. Da die Brennkraftmaschine noch in Betrieb ist und zum Zeitpunkt der Kontaktumschaltung noch ein Betriebsgeräusch erzeugt wird, kann das beim Umschalten des Kontaktes entstehende Geräusch von der Bedienungsperson des Fahrzeugs, d. h., dem Fahrer oder einem Passagier, nicht wahrgenommen werden. Da über den Umschaltkontakt noch kein Strom fließt, entsteht zwischen den Kontaktpunkten keine Lichtbogen- oder Funkenbildung.
-
Nach Ausführung der vorbereitenden Steuerung zur Maschinenabschaltung wird die Brennkraftmaschine 1 zu einem Zeitpunkt t2 abgeschaltet.
-
Wenn die Fahrzeugbremse in einen AUS-Zustand versetzt wird, erfolgt zum Zeitpunkt t3 die Feststellung, dass die Maschinen-Startbedingung vorliegt. Sodann wird eine Anforderung zum erneuten Start der Brennkraftmaschine 1 abgegeben und der Starter 2 angetrieben. Da in diesem Falle das Relais 5 den Kontakt bereits umgeschaltet hat, wird der Starter 2 sofort mit Strom versorgt und die Brennkraftmaschine 1 durchgedreht. Zu einem folgenden Zeitpunkt t4 wird der Startvorgang der Brennkraftmaschine 1 abgeschlossen und der Starter 2 abgeschaltet. Unmittelbar nach dem Zeitpunkt t4, d. h., zum Zeitpunkt t5, schaltet das Relais 5 den Umschaltkontakt des Starters auf die Niederspannungs-Stromquelle um.
-
Demgegenüber wird bei einer Steuerung des Standes der Technik das Relais 5 zur Umschaltung des Kontaktes zu einem Zeitpunkt t3 betätigt, wenn die Anforderung zum erneuten Start der Brennkraftmaschine 1 abgegeben wird. Die Stromzufuhr zum Starter 2 wird somit zu einem Zeitpunkt t31 möglich, wenn die Berührungslage der Kontakte stabil geworden ist. Dies hat zur Folge, dass sich das Starten der Brennkraftmaschine 1 um die zwischen dem Zeitpunkt t3 und dem Zeitpunkt t31 liegende Zeitdauer verzögert, was wiederum zur Folge haben kann, dass die Bedienungsperson des Fahrzeugs, d. h., der Fahrer oder ein Passagier, eine Verzögerung wahrnehmen kann.
-
Wie vorstehend beschrieben, wird die zur Verfügung stehende Stromquelle jeweils von der Niederspannungs-Stromquelle und der Hochspannungs-Stromquelle 4 gebildet. Der Starter 2 dient als Maschinen-Startmechanismus, während das Relais 5 als Kontakt-Umschaltmechanismus dient. Die Steuereinheit 6 und die von der Steuereinheit 6 durchgeführten, vorstehend beschriebenen Schritte S2 und S14 dienen zur Umschaltung des Umschaltkontakts von einer Stellung in die andere.
-
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Somit kann die Erfindung bei jedem Typ einer Brennkraftmaschine Verwendung finden, bei dem wie im Falle eines Dieselmotors oder eines Ottomotors die Verbrennung eines Brennstoffgemischs stattfindet, solange ein Durchdrehvorgang zum Starten der Brennkraftmaschine erforderlich ist. Jede Art von Stromquelle, z. B. zumindest eine Batterie oder ein Kondensator, kann Verwendung finden, solange elektrischer Strom erzeugt wird. Außer dem beschriebenen Starter kann der Maschinen-Startmechanismus in Form jeglicher Einrichtung konfiguriert sein, die sich zum Andrehen oder Hochdrehen der Brennkraftmaschine einsetzen lässt.
-
Der Umschaltmechanismus ist nicht auf einen mit Kontakten arbeitenden Mechanismus beschränkt, sondern es kann eine beliebige Umschalteinrichtung Verwendung finden, solange sie selektiv den Maschinen-Startmechanismus zumindest zwischen der Niederspannungs-Stromquelle und der Hochspannungs-Stromquelle umschaltet. Ferner kann die Erfindung dahingehend ausgestaltet sein, dass die Brennkraftmaschine bei Vorliegen einer vorgegebenen Bedingung automatisch gestartet wird. Somit kann die Brennkraftmaschine anstelle der automatischen Abschaltung bei Vorliegen der vorgegebenen Maschinen-Abschaltbedingung auch manuell abgeschaltet werden.
-
Gemäß der vorstehend beschriebenen Steuerung erfolgt somit beim Starten der Brennkraftmaschine bei Vorliegen einer vorgegebenen Startbedingung der Antrieb des Startermechanismus über die Hochspannungs-Stromquelle, um auf diese Weise die Brennkraftmaschine mit einer hohen Antriebskraft durchzudrehen bzw. zu starten. Dies ermöglicht einen Schnellstart der Brennkraftmaschine und damit eine Verringerung der beim automatischen Start der Brennkraftmaschine nach Vorliegen der Startbedingung auftretenden Verzögerung im Vergleich zu einem Start der Brennkraftmaschine unter Verwendung der Niederspannungs-Stromquelle. Das sogenannte Verzögerungsgefühl beim Anfahren bzw. Weiterfahren des Fahrzeugs kann somit eliminiert oder unterdrückt werden. Da ferner die Hochspannungs-Stromquelle nur dann Verwendung findet, wenn das Starten der Brennkraftmaschine nach Vorliegen einer vorgegebenen Startbedingung erfolgt, lässt sich eine Verkürzung der Lebensdauer des Startermechanismus vermeiden. Außerdem ist nur ein einziger Startermechanismus erforderlich, und die Hochspannungs-Stromquelle benötigt keine hohe Kapazität. Auf diese Weise lässt sich vermeiden, dass die Gesamtkonfiguration des Steuersystems kompliziert oder umfangreich wird.
-
Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung ist zu dem Zeitpunkt, zu dem nach Vorliegen der Startbedingung die Stromzufuhr zum Startermechanismus erfolgen muss, der Umschaltmechanismus bereits umgeschaltet und der Startermechanismus mit der Hochspannungs-Stromquelle verbunden worden. In einigen Fällen kann der Umschaltmechanismus ein Kontaktmechanismus sein, bei dem ein Kontinuitätszustand bzw. eine stabile Berührungslage der Kontaktpunkte vor Beginn der Stromzuführung vorliegen muss. Auch in diesen Fallen haben die bereits umgeschalteten Kontakte eine stabile Berührungslage erreicht und können somit zum Zeitpunkt des Vorliegens der Startbedingung sofort mit Strom beaufschlagt werden. Auf diese Weise lässt sich die zum Starten der Brennkraftmaschine mit Hilfe des Startermechanismus erforderliche Zeitdauer verringern und damit das sog. Verzögerungsgefühl beim Anfahren bzw. Weiterfahren des Fahrzeugs eliminieren oder unterdrücken.
-
Gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung erfolgt der Umschaltvorgang des Umschaltmechanismus während der Zeitperiode zwischen dem Vorliegen der Abschaltbedingung und dem tatsächlichen Stillstand der Brennkraftmaschine, d. h., in einer Zeit, während der die Brennkraftmaschine noch in Betrieb ist. Auch wenn der Umschaltmechanismus ein Kontaktmechanismus ist und der Umschaltvorgang von Kontaktgeräuschen, d. h., dem Geräusch des Aufeinandertreffens der Kontaktpunkte, begleitet ist, wird dieses Umschaltgeräusch durch das Betriebsgeräusch der Brennkraftmaschine übertönt oder die beiden Geräusche gehen derart ineinander über, dass das vom Umschaltmechanismus erzeugte Geräusch weniger verdächtig wirkt, wodurch sich eine Verschlechterung des Fahrkomforts des Kraftfahrzeugs vermeiden lässt.
-
Wie vorstehend beschrieben, wird mit Hilfe des Steuersystems das Starten einer zum Stillstand gebrachten Brennkraftmaschine 1 auf der Basis des Vorliegens einer vorgegebenen Startbedingung gesteuert. Das Steuersystem umfasst zumindest zwei Stromquellen, nämlich eine Niederspannungs-Stromquelle 3 und eine Hochspannungs-Stromquelle 4, einen Startermechanismus 2, der von einer der Stromquellen zum Durchdrehen der Brennkraftmaschine 1 angetrieben wird, und einen Umschaltmechanismus 5 zur Herbeiführung einer Umschaltung zwischen einer Verbindung des Startermechanismus 5 mit der Niederspannungs-Stromquelle 3 und einer Verbindung des Startermechanismus 5 mit der Hochspannungs-Stromquelle 4.
