DE19727595A1

DE19727595A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine mit Zweimassenschwungrad

Info

Publication number: DE19727595A1
Application number: DE1997127595
Authority: DE
Inventors: Piet-Christian Mussert; Frank Schade
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1997-06-28
Filing date: 1997-06-28
Publication date: 1999-01-28
Anticipated expiration: 2017-06-29
Also published as: DE19727595C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Starten von Brennkraftmaschinen mit Zweimassenschwungrad zur Vermeidung von Startresonanzen.

Zur Verbesserung des Laufverhaltens von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Motoren in Kraftfahrzeugen, ist es bekannt, diesen ein Massenschwungrad starr zuzuordnen, so daß sich ein insgesamt ruhigeres Laufverhalten einstellt.

Aufgrund der immer ergonomischeren Gestaltung von Kraftfahrzeugen nimmt die natürliche Dämpfung des Kraftfahrzeuges ab, wohingegen die Anzahl von Geräuschquellen stetig zunimmt. Beispielsweise erzeugen die Gaskräfte der Verbrennung besonders bei niedrigen Drehzahlen ein ungleichförmiges Drehmoment an der Kurbelwelle und dem Schwungrad, wodurch Torsionsschwingungen entstehen, die über die Kupplung auf das Getriebe und den Antriebsstrang übertragen werden. Als Folge davon tritt ein Getrieberasseln im Leerlauf und im Zug- und Schubbetrieb bei niedrigen Drehzahlen auf. Zur Isolierung der Schwingungen des Motors sind daher Zweimassenschwungräder entwickelt worden, bei denen eine Masse dem Trägheitsmoment des Motors und die andere Masse nur dem Massenträgheitsmoment des Getriebes zugeordnet ist. Verbunden sind die beiden entkoppelten Massen über ein Feder-/Dämpfungssystem. Durch das so erhöhte Massenträgheitsmoment der Getriebebauteile nehmen diese nur bei deutlich niedrigen Drehzahlen unterhalb der Leerlaufdrehzahl Schwingungen auf. Die Resonanzüberhöhungen und die damit verbundenen Drehmomentspitzen sind jedoch um so stärker, je größer die schwingenden Massen sind, so daß diese insbesondere beim Starten des Motors auftreten. Gerät das Drehschwingungssystem in Resonanz, so bleibt der Motor bei dieser Drehzahl hängen und die großen Drehmomente, die im Zweimassenschwungrad auftreten, führen in sehr kurzer Zeit zu dessen Zerstörung, wenn der Motor nicht abgestellt wird.

Zur Vermeidung dieser Startprobleme ist es bekannt eine zusätzliche Dämpfungseinrichtung vorzusehen, die nur in der Startphase zugeschaltet wird. Im Normalbetrieb hingegen ist diese zusätzliche Dämpfungseinrichtung außer Funktion, und die Torsionsschwingungen des Motors werden vom Federdämpfer herausgefiltert. Für eine optimale Schwingungsisolation und den weichen Resonanzdurchgang beim Starten und Abstellen des Motors muß das Verhältnis von Reibung und Federrate optimal gewählt werden. Von entscheidender Bedeutung ist dabei die Länge der Federn, da je weicher eine Feder ist, desto besser werden die Schwingungen isoliert. Nachteilig an dieser Art der Resonanzunterdrückung ist, daß je weicher die Federn sind, desto geringer ist auch die Bauteilfestigkeit. Des weiteren führt dies zusätzlich zu einer Verschlechterung der Fahrzeugakustik.

Daher ist man bei Einspritzmotoren dazu übergegangen, die Startresonanz durch Maßnahmen des Motorsteuergerätes zu kompensieren. Dazu erfolgt eine Einspritzung von Kraftstoff beim Startvorgang erst oberhalb einer, in Abhängigkeit von der Wassertemperatur des Kühlwasser festgelegten, Grenzdrehzahl. Hierdurch wird sichergestellt, daß das Drehschwingungssystem nach der ersten Verbrennung eines Zylinders bereits eine Drehzahl erreicht hat, die oberhalb der Resonanzdrehzahl liegt. Nachteilig an dem bekannten Verfahren ist die merklich höhere Startzeit vom Beginn der Starterbetätigung bis zum Erreichen der Leerlaufdrehzahl, da erst oberhalb der genannten Grenzdrehzahl eine Verbrennung stattfindet. Da die Grenzdrehzahl proportional zu den Motormomenten ist führt die Entwicklung von Motoren mit größeren Momenten zu einer weiteren Verschlechterung der Startzeiten.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Verfahren und eine Vorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine mit Zweimassenschwungrad zu schaffen, mittels derer eine Verbesserung der Startzeiten der Brennkraftmaschine erreicht werden.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 3.

Durch die Ermittlung des Endes der Starterbetätigung aus dem Gradienten der Starterbatteriespannung und/oder dem Starterbetätigungssignal kann unmittelbar mit dem Starterbetätigungssignal mit der Kraftstoffzuführung begonnen werden, was den Startvorgang erheblich beschleunigt. Erst bei Ende der Starterbetätigung wird überprüft ob die Drehzahl des Motors einen von einem Zustandsparameter des Motors abhängigen Grenzwert überschritten hat oder nicht. Ist dieser Grenzwert überschritten, so kann der Startvorgang ohne Gefahr einer Startresonanz fortgesetzt werden. Andernfalls wird der Startvorgang abgebrochen, indem das Motorsteuergerät die Kraftstoffzufuhr unterbricht. Der Vorteil besteht darin, daß das Startverhalten des Motors nur beeinflußt wird wenn die Gefahr von Startresonanz besteht. Ansonsten unterscheidet sich der Startvorgang nicht von dem eines Fahrzeuges mit konventioneller Kupplung und starrem Schwungrad. Aufgrund der kürzeren Betätigungszeiten bei warmen Motor erhöht sich die Lebensdauer des Anlassers. Des weiteren verringert sich der Energieverbrauch durch die kürzeren Startzeiten und die Möglichkeit von kurzen Startresonanzen bei kurzer Starterbetätigung wird vermieden. Zusätzlich kann der Startvorgang auch bei niedrigeren Starterbatteriespannungen erfolgen. Ein weiterer Vorteil ist, daß keine zusätzliche externe Verkabelung notwendig ist, wenn das Ende der Starterbetätigung aus dem Gradienten der Starterbatteriespannung vom Motorsteuergerät abgeleitet wird. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein schematisches Blockschaltbild der Vorrichtung zum Starten eines Kraftfahrzeugmotors mit Zweimassenschwungrad.

Die Vorrichtung 1 zum Starten eines Kraftfahrzeugmotors 2 mit Zweimassenschwungrad umfaßt eine Starterbatterie 3, eine Startereinrichtung 4, ein Motorsteuergerät 5 und eine Kraftstoffzuführeinrichtung 6. Die Starterbatterie 3 ist mit der Startereinrichtung 4 verbindbar, die einen Gleichstrommotor umfaßt. Der Gleichstrommotor steht in Wirkverbindung mit dem Kraftfahrzeugmotor 2 und versetzt diesen beim Startvorgang in Umdrehung. Wird durch Betätigung des Zündschlüssels der Startvorgang eingeleitet, so erhält die Startereinrichtung 4 ein Starterbetätigungssignal 7 und der Gleichstrommotor wird von der Starterbatterie 3 eingeschaltet. Das Motorsteuergerät 5 erzeugt ein Kraftstoffzuführsignal 8, das an die Kraftstoffzuführeinrichtung 6 übergeben wird. Die Kraftstoffzuführeinrichtung 6 wird aktiviert und führt den einzelnen Zylindern Kraftstoff zu. Gleichzeitig erfaßt das Motorsteuergerät 5 eine Wassertemperatur T_W des Kühlwassers des Kraftfahrzeugmotors 2 und ermittelt aus einem Kennfeld eine dazugehörige Grenzdrehzahl n_GR. Des weiteren erfaßt das Motorsteuergerät 5 die jeweilige Drehzahl n des Kraftfahrzeugmotors 2 Aus dem Gradienten der Starterbatteriespannung kann das Ende der Starterbetätigung vom Motorsteuergerät 5 abgeleitet werden. Alternativ könnte das Starterbetätigungssignal 7 dem Motorsteuergerät 5 auch direkt zugeführt werden, was jedoch einen zusätzlichen Verkabelungsaufwand zur Folge hätte. Erfaßt oder ermittelt nun das Motorsteuergerät 5 das Ende der Starterbetätigung, so wird die aktuelle Drehzahl n des Kraftfahrzeugmotors 2 mit der Grenzdrehzahl n_GR verglichen. Ist die Drehzahl n größer als die Grenzdrehzahl n_GR, so wird der Startvorgang fortgesetzt, bis die Drehzahl n die Startabwurfdrehzahl erreicht hat. Andernfalls wird der Startvorgang abgebrochen, indem das Motorsteuergerät 5 die Kraftstoffzuführeinrichtung 6 abschaltet. Insbesondere bei Kraftfahrzeugmotoren 2 mit elektronischer Einspritzregelung läßt sich dies sehr einfach realisieren, da bei diesen bereits eine Verbindung zum Motorsteuergerät 5 existiert.

Bezugszeichenliste

1

Vorrichtung

2

Kraftfahrzeugmotor

3

Starterbatterie

4

Startereinrichtung

5

Motorsteuergerät

6

Kraftstoffzuführeinrichtung

7

Starterbetätigungssignal

8

Kraftstoffzuführsignal

Claims

1. Vorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine mit Zweimassenschwungrad, umfassend eine Startereinrichtung, eine die Startereinrichtung beaufschlagbare Starterbatterie, ein Motorsteuergerät und eine vom Motorsteuergerät ansteuerbare Kraftstoffzuführeinrichtung, vom Motorsteuergerät die Drehzahl n und mindestens ein weiterer Zustandsparameter der Brennkraftmaschine erfaßbar sind, aus dem im Motorsteuergerät eine Grenzdrehzahl n_GR ableitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorsteuergerät (5) eine Einrichtung zur Erfassung des Gradienten der Starterbatteriespannung und/oder des Starterbetätigungssignals (7) umfaßt, mittels derer das Ende des Starterbetätigung ableitbar ist und der Kraftstoffzuführeinrichtung (6) in Abhängigkeit von der erfaßten Drehzahl n zur Grenzdrehzahl n_GR am Ende der Starterbetätigung ein Steuersignal zuführbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Zustandsparameter die Kühlwassertemperatur T_W ist.

3. Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine mit Zweimassenschwungrad, mittels einer Startereinrichtung (4), einer Starterbatterie (3), eines Motorsteuergerätes (5) und einer Kraftstoffzuführeinrichtung (6), umfassend folgende Verfahrensschritte:

a) Abgabe eines Starterbetätigungssignals (7) an die Startereinrichtung (4),
b) Abgabe eines Kraftstoffzuführsignals (8) von dem Motorsteuergerät (5) an die Kraftstoffzuführeinrichtung (6),
c) Erfassung der Drehzahl n und mindestens eines weiteren Zustandsparameters der Brennkraftmaschine durch das Motorsteuergerät (5),
wobei das Motorsteuergerät (5) in Abhängigkeit vom Zustandsparameter eine Grenzdrehzahl n_GR ermittelt,
d) Erfassung des Gradienten der Starterbatteriespannung und/oder des Starterbetätigungssignals (7) durch das Motorsteuergerät (5) zur Ermittlung des Ende der Starterbetätigung,
e) Vergleich der erfaßten Drehzahl n der Brennkraftmaschine am Ende der Starterbetätigung mit der ermittelten Grenzdrehzahl n_GR und
f) Fortsetzung des Startvorganges falls die Drehzahl n der Brennkraftmaschine am Ende der Starterbetätigung größer als die Grenzdrehzahl n_GR ist oder Abbruch des Startvorganges durch Abschaltung der Kraftstoffzufuhr mittels des Motorsteuergerätes (5) falls die Grenzdrehzahl n_GR unterschritten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Zustandsparameter der Brennkraftmaschine die Wassertemperatur T_W des Kühlwassers erfaßt wird.