EP1800000A2 - Startvorrichtung f]r einen verbrennungsmotor mit separatem einr]ck- und startvorgang - Google Patents
Startvorrichtung f]r einen verbrennungsmotor mit separatem einr]ck- und startvorgangInfo
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- EP1800000A2 EP1800000A2 EP05773934A EP05773934A EP1800000A2 EP 1800000 A2 EP1800000 A2 EP 1800000A2 EP 05773934 A EP05773934 A EP 05773934A EP 05773934 A EP05773934 A EP 05773934A EP 1800000 A2 EP1800000 A2 EP 1800000A2
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- EP
- European Patent Office
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- internal combustion
- pinion
- combustion engine
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- F02N11/0855—Circuits or control means specially adapted for starting of engines characterised by means for controlling the engagement or disengagement between engine and starter, e.g. meshing of pinion and engine gear during engine shutdown or after engine stop before start command, e.g. pre-engagement of pinion
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- F02N19/005—Aiding engine start by starting from a predetermined position, e.g. pre-positioning or reverse rotation
Definitions
- the invention relates to a device for starting an internal combustion engine of a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1.
- a starter motor which is supplied by a vehicle battery with electric current.
- Known starter motors include a so-called engagement relay, with which a sprocket driven by the starter motor is meshed with a sprocket mounted on a flywheel of the internal combustion engine.
- the ignition lock in the start position closes a circuit that energizes the engagement relay, so that the pinion is moved via a clutch lever forward against the ring gear.
- tooth-tooth position in which the pinion can engage only after a rotation in a gap of the ring gear.
- Relay path closes the contactor via a contact the main circuit of the starter motor, which is energized and starts to rotate.
- the pinion engages completely in the sprocket.
- the starter motor thus drives the pinion and the sprocket on the ring gear of the engine, which also begins to rotate with it.
- the relay circuit is finally interrupted and the pinion spoked by a return spring.
- an essential idea of the invention is that upon engagement of the pinion, the actuator of the engagement device (e.g., the pull-in winding of a contactor or an electric motor) is not fully but only partially energized, and to this end the actuator of the engagement device and the starter motor with one, for example
- the actuator of the engagement device e.g., the pull-in winding of a contactor or an electric motor
- the chatter noise is particularly inconspicuous when the engagement relay is energized while the engine is still rotating and thus the engagement noise is covered by the engine noise.
- the engagement relay is therefore preferably already actuated during a coastdown phase of the internal combustion engine, e.g. when the engine was automatically turned off in front of a traffic light at a start-stop operation of the vehicle and falls below a predetermined speed threshold.
- the speed threshold is preferably well below the idle speed of the engine to keep the wear of the Einspurvoretti devis as low as possible.
- Starter motors usually require a very high starting current, which can lead to voltage drops in the electrical system.
- the starter motor is therefore preferably operated by the control unit in a soft start so as not to overload the vehicle electrical system excessively.
- the switching output stage of the starter motor is preferably also controlled with a, for example by clocking suitably adjusted current.
- the starter motor can also with depending on the performance of the electrical system with be driven different power in order not to overload the electrical system of the vehicle overly strong.
- the performance of the vehicle electrical system can be determined, for example, by monitoring a mains voltage or by analyzing the battery condition in a known manner. With low performance of the electrical system, the main current of the starter motor can thus be reduced or the start can be completely interrupted.
- the Voreinspuren invention by separating the Einspurvorgangs from the actual starting process or starting operation also makes it possible to bring the crankshaft at a standstill of the engine in an optimal for the start of the engine position.
- the starter motor of the control unit must be controlled only according to and brought into the desired position, the position of the crankshaft is detected by sensors. If the crankshaft is in an optimal position before the actual cranking, the start time can be shortened again.
- the switching output stages of the actuator of the engagement device and the starter motor are preferably realized as semiconductor switches, in particular transistors.
- the control unit is preferably connected via a bus system with another control unit, which determines, for example, the driver's request during a start-stop operation of the vehicle or determines the power state of the electrical system and communicates with the control unit.
- the control unit can communicate any errors in the relay contact or the switching output stages of the actuator and the electric motor. These errors are preferably detected by current or voltage measurements at specific times and a plausibility check in the control unit.
- Fig. 1 is a schematic block diagram of a start-stop system according to an embodiment of the invention
- Fig. 3 is a timing chart of the essential quantities in a start-stop operation.
- Fig. 1 shows a schematic representation of a starter device of a start-stop system for starting the internal combustion engine of a motor vehicle.
- the starter device essentially comprises a starter motor 1 with an actuator 2 for meshing a driven by the starter motor 1 pinion 10 in a ring gear 11, which is arranged on the flywheel of the internal combustion engine (not shown).
- the starter motor 1 In the engaged position, the starter motor 1 is energized and thus started the engine.
- the actuator 2 is shown here as an engagement relay, but could e.g. also be realized as a small electric motor.
- the starter device comprises two switching output stages 8 and 7, which are associated with the starter motor 1 and the engagement relay 2.
- the switching output stage 8 switches the main current of the starter motor 1 and the switching output stage 7, the current of the pull-in winding of the contactor 2.
- the switching output stages 7.8 comprise for this purpose in each case at least one transistor switch whose control terminals are connected to a control unit 6 and be driven by this. This makes it possible, the actuator 2 of the engagement device (2,10,13) independently or separately from
- Starter motor 1 in particular with a suitably set Power to control, for example, clocked power and thus perform the engagement process temporally independent of the actual starting process.
- Power for example, clocked power
- the first switching output stage 7 is integrated together with the control unit 6 in a control unit 3.
- the switching output stage of the starter motor 1, however, is realized separately, since they must switch high currents.
- the circuit shown enables the pinion 10 to be used in a start-stop operation of the vehicle, e.g. still engage in the sprocket 11 at the expiration of the internal combustion engine, after the internal combustion engine has been switched off automatically. This ensures that the engagement sound is superimposed by the engine noise and thus barely audible to the driver and does not interfere.
- the pinion can beakispurt even when the internal combustion engine.
- the engagement process is interrupted by a z. B. by clocking suitable control of the actuator 2 and the starter motor 1 very gently (with less
- the pinion 10 In the event that the pinion 10 does not slide directly into a tooth gap of the ring gear 11, but axially abuts against the end face of a tooth of the ring gear 11, the pinion 10 must be rotated relative to the ring gear in order to move it forward.
- the starter motor 1 by a z. B. by clocking suitable control of the switching power amplifier 8 gently approached. Due to the slow turning of the starter motor 1, the wear of pinion 10 and ring gear 11 is reduced to a considerable extent.
- the starter motor 1 Upon detection of a start request of the driver (for example, because the driver operates the accelerator pedal), the starter motor 1 becomes powered with greater power to start the engine.
- the driver's start request is recognized here by an additional control unit 5, which evaluates various sensor signals of a sensor for driving condition detection, which can eg recognize a clutch actuation, a brake actuation, the position of the gear selector lever and / or the position of the ignition lock 4.
- the sensor signals are combined as input variable F. If the control unit 5 detects a start or stop condition, a corresponding status signal is transmitted to the control unit 6 via a bus system 12.
- the starter motor 1 is preferably fully energized only when sufficient energy is available in the electrical system of the vehicle. Otherwise, the starter motor 1 with less
- SOC state of charge
- SOH aging state
- the electrical system shown in Fig. 1 with all electrical consumers is powered by a starter battery 9 with electrical power.
- a power connection of the switching output stages 7, 8 is in each case connected to a supply line of the electrical vehicle electrical system.
- Fig. 2 shows the essential process steps at the start of an internal combustion engine during a start-stop operation.
- the block 20 denotes an engagement process in which the pinion 10 by clocked energization of the actuator 2 (eg engagement relay) moves forward in the direction of arrow A and the starter motor 1 is optionally gently turned on, if the pinion 10 is not directly in the Einspurwolf.
- the actuator 2 eg engagement relay
- the starter motor 1 is optionally gently turned on, if the pinion 10 is not directly in the Einspurwolf.
- the teeth of the pinion 10 engage in the gaps of the sprocket eleventh
- step 21 the crankshaft of the internal combustion engine (not shown) is positioned, bringing it into a position optimal for takeoff.
- the starter motor 1 is controlled clocked and rotated until the crankshaft has reached the desired position. This is detected by sensors in step 22.
- the driver's request is constantly monitored at this stage and upon detection of a start request, e.g. due to an operation of the accelerator pedal, after opening the driver's door or as a result of a
- step 23 the starter motor 1 turned on in step 23. Once the engine is running automatically, the pinion 10 is disengaged in step 24 again.
- control unit (6) the
- Starter motor (1) controls such that the pinion (10) before a start operation of the vehicle in the sprocket (11) einspurt even before the driver has expressed a new start request.
- the actuator (2) and the starter motor (1) can also be controlled separately clocked with a suitably set current from the control unit (6).
- FIG. 3 shows a time diagram of the essential characteristics in a start-stop operation of the vehicle. Shown here are the engine speed n, the Eingurweg s and the current of the starter motor. 1
- the illustrated start-stop cycle starts when the internal combustion engine is idling, wherein the internal combustion engine at time tl is automatically turned off (because of the Driver has stopped, for example, in front of a traffic light).
- the internal combustion engine then runs out, reducing the engine speed n.
- the pinion 10 is meshed with the ring gear, as can be seen in the middle illustration of FIG.
- the internal combustion engine comes to a complete standstill.
- the control unit 6 recognizes a start request of the driver and actuates the starter motor 1 accordingly.
- the associated starting current I of the starter motor is shown in the lowermost diagram of FIG. After a few revolutions of the internal combustion engine this runs automatically, so that the pinion 10 is spurted out again at time t5. This process is repeated every start-stop cycle.
- the invention has been explained above for a start-stop system, but it is not limited to such start-stop systems, but can also be used in conventional starting devices for an internal combustion engine, if a separate engagement and starting operation is to be realized.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Starten eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Startermotor (1) mit einem Stellglied (2) zum Einspuren eines vom Startermotor (1) antreibbaren Ritzels (10) in einen Zahnkranz (11), sowie eine Steuereinheit (6), die eine dem Stellglied (2) zugeordnete Schalt-Endstufe (7) und eine dem Startermotor (1) zugeordnete Schalt-Endstufe (8) ansteuert. Die Startzeit des Verbrennungsmotors kann wesentlich verringert werden, wenn die Startervorrichtung eine Steuereinheit (6) umfasst.
Description
Beschreibung
Startvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit separatem Einrück- und Startvorgang
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Starten eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen werden üblicherweise von einem Startermotor gestartet, der von einer Fahrzeugbatterie mit elektrischem Strom versorgt wird. Bekannte Startermotoren umfassen ein sogenanntes Einrückrelais, mit dem ein vom Startermotor angetriebenes Ritzel in einen Zahnkranz, der an einem Schwungrad des Verbrennungsmotors angebracht ist, eingespurt wird. Das Zündschloss schließt in der Startposition einen Stromkreis, der das Einrückrelais bestromt, so dass das Ritzel über einen Einrückhebel nach vorne gegen den Zahnkranz bewegt wird. Im Allgemeinen tritt dabei eine sogenannte Zahn-Zahn-Stellung auf, bei der das Ritzel erst nach einer Verdrehung in eine Lücke des Zahnkranzes einrücken kann. Gegen Ende des
Relaiswegs schließt das Einrückrelais über einen Kontakt den HauptStromkreis des Startermotors, der damit bestromt wird und sich zu drehen beginnt. Unmittelbar nach Drehbeginn rückt das Ritzel vollständig in den Zahnkranz ein. Der Startermotor treibt somit das Ritzel und über das Ritzel den Zahnkranz des Verbrennungsmotors an, der sich damit ebenfalls zu drehen beginnt. Mit dem Loslassen des Zündschlüssels wird schließlich der Relaisstromkreis unterbrochen und das Ritzel durch eine Rückstellfeder ausgespurt.
Aus der EP-0848159A1 ist es bekannt, das Einrückrelais und den Startermotor über ein elektronisches Steuergerät und zwei Schalt-Endstufen separat anzusteuern, um den Einrückvorgang unabhängig vom eigentlichen Startvorgang durchzuführen. Dadurch wird es beispielsweise möglich, das Ritzel bereits im Stillstand des Verbrennungsmotors einzuspuren und erst bei einer Startanforderung (Drehen des Zündschlosses) durch den Fahrer den eigentlichen Startvorgang durchzuführen. Dieser Vorgang wird als Voreinspuren bezeichnet. Dadurch kann insbesondere bei einem Start-Stop-Betrieb des Kraftfahrzeugs der Neustart des Fahrzeugs beschleunigt werden, da sich das Ritzel bereits in der eingespurten Stellung befindet. Das frühzeitige Einspuren des Ritzels im Stillstand des Verbrennungsmotors hat jedoch den Nachteil, dass durch den Einspurvorgang ein deutlich hörbares Klack-Geräusch erzeugt wird, wenn das Einrückrelais anzieht, das Ritzel axial gegen den Zahnkranz oder beim Einrücken drehend gegen eine Zahnflanke des Zahnkranzes stößt. Dies wirkt für den Fahrer irritierend und unangenehm.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Vorrichtung zum Starten eines Verbrennungsmotors zu schaffen, bei der das vom Starter verursachte Einrück-Geräusch wesentlich geringer ist und darüber hinaus den Startvorgang weiter zu verkürzen.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Weiter Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, beim Einrücken des Ritzels das Stellglied der Einrückvorrichtung (z.B. die Einzugswicklung eines Einrückrelais oder einen Elektromotor) nicht voll, sondern nur teilweise zu bestromen und zu diesem Zweck das Stellglied der Einrückvorrichtung sowie den Startermotor mit einem, beispielsweise durch
Taktung passend eingestellten Strom zu betreiben. Dadurch
wird erreicht, dass die Einrückvorrichtung langsamer arbeitet und das Ritzel langsamer als bei voller Bestromung vorrückt und somit das Klack-Gerausch beim Anschlag des Ritzels am Zahnkranz weniger laut ist. Durch die beschriebene zusätzliche kurzzeitige Bestromung des Startermotors rückt das Ritzel vollständig in den Zahnkranz ein. Da dies mit niedrigem Strom erfolgt, stößt das Ritzel beim Einrücken nur mit geringer Drehgeschwindigkeit und damit geräuscharm an die Zahnflanke des Zahnkranzzahnes.
Das Einspurgeräusch ist besonders unauffällig, wenn das Einrückrelais bestromt wird, während sich der Verbrennungsmotor noch dreht und somit das Einrückgeräusch vom Motorgeräusch überdeckt wird. Das Einrückrelais wird daher vorzugsweise bereits während einer Auslaufphase des Verbrennungsmotors angesteuert, z.B. wenn der Motor bei einem Start-Stop-Betrieb des Fahrzeugs vor einer Ampel automatisch ausgeschaltet wurde und eine vorgegebene Drehzahlschwelle unterschreitet. Die Drehzahlschwelle liegt vorzugsweise weit unter der Leerlaufdrehzahl des Motors, um den Verschleiß der Einspurvorrichtung möglichst gering zu halten.
Startermotoren benötigen in der Regel einen sehr hohen Anlaufstrom, der zu Spannungseinbrüchen im elektrischen Bordnetz führen kann. Der Startermotor wird von der Steuereinheit daher vorzugsweise im Sanftanlauf betrieben, um das elektrische Bordnetz des Fahrzeugs nicht übermäßig stark zu belasten. Zu diesem Zweck wird die Schalt-Endstufe des Startermotors vorzugsweise ebenfalls mit einem, beispielsweise durch Taktung passend eingestellten Strom angesteuert. Durch diese Art der Ansteuerung des Hauptstroms des Startermotors wird die Stromaufnahme begrenzt und somit werden Spannungseinbrüche im Bordnetz vermieden bzw. reduziert.
Der Startermotor kann außerdem in Abhängigkeit von der Leistungsfähigkeit des elektrischen Bordnetzes mit
unterschiedlicher Leistung angetrieben werden, um das elektrische Bordnetz des Fahrzeugs nicht übermäßig stark zu belasten. Die Leistungsfähigkeit des Bordnetzes kann beispielsweise durch Überwachung einer Netzspannung oder durch Analyse des Batteriezustands in bekannter Weise ermittelt werden. Bei geringer Leistungsfähigkeit des elektrischen Bordnetzes kann somit der Hauptstrom des Startermotors reduziert oder der Start vollständig unterbrochen werden.
Die erfindungsgemäße Voreinspuren durch Trennung des Einspurvorgangs vom eigentlichen Startvorgang bzw. Andrehvorgang ermöglicht es darüber hinaus, die Kurbelwelle im Stillstand des Verbrennungsmotors in eine für den Start des Verbrennungsmotors optimale Position zu bringen. Hierzu muß der Startermotor von der Steuereinheit nur entsprechend angesteuert und in die gewünschte Position gebracht werden, wobei die Position der Kurbelwelle sensorisch erfasst wird. Wenn sich die Kurbelwelle vor dem eigentlichen Andrehen in einer optimalen Position befindet, kann die Startzeit nochmals verkürzt werden.
Die Schalt-Endstufen des Stellglieds der Einrückvorrichtung und des Startermotors sind vorzugsweise als Halbleiterschalter, insbesondere Transistoren, realisiert.
Die Steuereinheit ist vorzugsweise über ein Bussystem mit einem weiteren Steuergerät verbunden, das z.B. den Fahrerwunsch bei einem Start-Stop-Betrieb des Fahrzeugs ermittelt oder den Leistungszustand des elektrischen Bordnetzes bestimmt und mit der Steuereinheit kommuniziert. In umgekehrter Richtung kann die Steuereinheit eventuelle Fehler im Relaiskontakt oder den Schalt-Endstufen des Stellglieds und des Elektromotors kommunizieren. Diese Fehler werden vorzugsweise durch Strom- bzw. Spannungsmessungen zu bestimmten Zeitpunkten und einer Plausibilitätsbetrachtung in der Steuereinheit detektiert.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Blockdarstellung eines Start-Stop- Systems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 ein Flussdiagramm der wesentlichen Verfahrensschritte beim Starten eines Verbrennungsmotors während eines Start- Stop-Betriebs; und
Fig. 3 ein Zeitdiagramm der wesentlichen Größen bei einem Start-Stop-Betrieb.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Startervorrichtung eines Start-Stop-Systems zum Starten des Verbrennungsmotors eines Kfz. Die Startervorrichtung umfasst im wesentlichen einen Startermotor 1 mit einem Stellglied 2 zum Einspuren eines vom Startermotor 1 angetriebenen Ritzels 10 in einen Zahnkranz 11, der am Schwungrad des Verbrennungsmotors (nicht gezeigt) angeordnet ist. In der eingerückten Stellung wird der Startermotor 1 bestromt und damit der Verbrennungsmotor gestartet. Das Stellglied 2 ist hier als Einrückrelais dargestellt, könnte aber z.B. auch als ein kleiner Elektromotor realisiert sein.
Die Startervorrichtung umfasst zwei Schalt-Endstufen 8 bzw. 7, die dem Startermotor 1 bzw. dem Einrückrelais 2 zugeordnet sind. Die Schalt-Endstufe 8 schaltet dabei den Hauptstrom des Startermotors 1 und die Schalt-Endstufe 7 den Strom der Einzugswicklung des Einrückrelais 2. Die Schalt-Endstufen 7,8 umfassen zu diesem Zweck jeweils wenigstens einen Transistorschalter, deren Steueranschlüsse mit einer Steuereinheit 6 verbunden sind und von dieser angesteuert werden. Dadurch wird es möglich, das Stellglied 2 der Einrückvorrichtung (2,10,13) unabhängig bzw. separat vom
Startermotor 1 insbesondere mit einem passend eingestellten
Strom, beispielsweise getakteten Strom anzusteuern und somit den Einrückvorgang zeitlich unabhängig vom eigentlichen Startvorgang durchzuführen.
Die erste Schalt-Endstufe 7 ist zusammen mit der Steuereinheit 6 in einem Steuergerät 3 integriert. Die Schalt-Endstufe des Startermotors 1 ist dagegen separat realisiert, da sie hohe Ströme schalten muss.
Die gezeigte Schaltung ermöglicht es, das Ritzel 10 bei einem Start-Stop-Betrieb des Fahrzeugs z.B. noch beim Auslaufen des Verbrennungsmotors in den Zahnkranz 11 einzurücken, nachdem der Verbrennungsmotor automatisch abgeschaltet wurde. Dadurch wird erreicht, dass das Einrückgeräusch vom Motorgeräusch überlagert wird und somit für den Fahrer kaum hörbar ist und nicht störend wirkt. Wahlweise kann das Ritzel auch im Stillstand des Verbrennungsmotors eingespurt werden.
Der Einrückvorgang wird durch eine z. B. durch Taktung geeignete Ansteuerung des Stellgliedes 2 und des Startermotors 1 besonders sanft (mit geringer
Geschwindigkeit) durchgeführt und somit das Einrückgeräusch verringert.
Für den Fall, dass das Ritzel 10 nicht unmittelbar in eine Zahnlücke des Zahnkranzes 11 hineinrutscht, sondern axial gegen die Stirnseite eines Zahnes des Zahnkranzes 11 stößt, muss das Ritzel 10 gegenüber dem Zahnkranz verdreht werden, um es weiter vorwärts bewegen zu können. Hierzu wird der Startermotor 1 durch eine z. B. durch Taktung geeignete Ansteuerung der Schalt-Endstufe 8 sanft angefahren. Durch das langsame Andrehen des Startermotors 1 vermindert sich auch der Verschleiß von Ritzel 10 und Zahnkranz 11 in erheblichem Maße.
Bei Erkennen einer Startanforderung des Fahrers (weil der Fahrer z.B. das Gaspedal betätigt) wird der Startermotor 1
mit größerer Leistung angetrieben, um den Verbrennungsmotor zu starten. Der Startwunsch des Fahrers wird hier von einem zusätzlichen Steuergerät 5 erkannt, das verschiedene Sensorsignale einer Sensorik zur Fahrzustandserkennung auswertet, die z.B. eine Kupplungsbetätigung, eine Bremsbetätigung, die Stellung des Gangwählhebels und/oder die Stellung des Zündschlosses 4 erkennen kann. Die Sensorsignale sind dabei als Eingangsgröße F zusammengefasst. Erkennt das Steuergerät 5 eine Start- oder Stop-Bedingung, wird ein entsprechendes Zustandssignal über ein Bussystem 12 an die Steuereinheit 6 übermittelt.
Bei einem Startwunsch des Fahrers wird der Startermotor 1 vorzugsweise nur dann voll bestromt, wenn im elektrischen Bordnetz des Fahrzeugs ausreichend Energie zur Verfügung steht. Andernfalls wird der Startermotor 1 mit geringerer
Leistung betrieben und der Hauptstrom über eine z. B. durch Taktung geeignete Ansteuerung der Schalt-Endstufe 8 entsprechend reduziert. Dies dient auch zur Verhinderung eines sonst auftretenden, kurzzeitig starken Spannungseinbruches beim Einschalten des Startermotors 1. Zur Bestimmung der Leistungsfähigkeit des elektrischen Bordnetzes ist vorzugsweise eine aus dem Stand der Technik bekannte Batterie-Zustandserkennung vorgesehen, die den Ladezustand (SOC) oder den Alterungszustand (SOH) einer Batterie 9 erkennt. Die Leistungsfähigkeit der Batterie 9 wird dann von der Steuereinheit 6 berücksichtigt.
Das in Fig. 1 dargestellte Bordnetz mit sämtlichen elektrischen Verbrauchern wird von einer Starterbatterie 9 mit elektrischer Leistung versorgt. Ein Leistungsanschluss der Schalt-Endstufen 7,8 ist jeweils mit einer Versorgungsleitung des elektrischen Bordnetzes verbunden.
Fig. 2 zeigt die wesentlichen Verfahrensschritte beim Start eines Verbrennungsmotors während eines Start-Stop-Betriebs.
Dabei bezeichnet der Block 20 einen Einrückvorgang, bei dem
das Ritzel 10 durch getaktete Bestromung des Stellglieds 2 (z.B. Einrückrelais) nach vorne in Richtung des Pfeils A bewegt und der Startermotor 1 gegebenenfalls sanft angedreht wird, falls das Ritzel 10 nicht unmittelbar in die Einspurstellung geht. In der Einspurstellung greifen die Zähne des Ritzels 10 in die Lücken des Zahnkranzes 11.
In Schritt 21 wird die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors (nicht gezeigt) positioniert, wobei sie in eine für den Start optimale Position gebracht wird. Zu diesem Zweck wird der Startermotor 1 getaktet angesteuert und so lange gedreht, bis die Kurbelwelle die Soll-Position erreicht hat. Diese wird in Schritt 22 sensorisch erkannt. Der Fahrerwunsch wird in dieser Phase ständig überwacht und bei Erkennen eines Start- Wunsches, z.B. aufgrund einer Betätigung des Fahrpedals, nach Öffnen der Fahrertür oder infolge einer
Sitzbelegungserkennung, der Startermotor 1 in Schritt 23 angedreht. Sobald der Verbrennungsmotor selbsttätig läuft, wird das Ritzel 10 in Schritt 24 wieder ausgerückt.
Es ist auch möglich, dass die Steuereinheit (6) das
Stellglied (2) und den. Startermotor (1) derart ansteuert, dass das Ritzel (10) vor einem Startvorgang des Fahrzeugs in den Zahnkranz (11) einspurt, noch bevor der Fahrer einen neuen Startwunsch geäußert hat. Prinzipiell kann das Stellglied (2) und der Startermotor (1) auch separat mit einem jeweils passend eingestellten Strom von der Steuereinheit (6) getaktet angesteuert werden.
Fig. 3 zeigt ein Zeitdiagramm der wesentlichen Kenngrößen bei einem Start-Stop-Betrieb des Fahrzeugs. Abgebildet sind hier die Motordrehzahl n, der Einrückweg s und der Strom des Startermotors 1.
Der dargestellte Start-Stop-Zyklus beginnt bei laufendem Verbrennungsmotor im Leerlauf, wobei der Verbrennungsmotor zum Zeitpunkt tl automatisch ausgeschaltet wird (weil der
Fahrer z.B. vor einer Ampel stehengeblieben ist) . Der Verbrennungsmotor läuft daraufhin aus, wobei sich die Motordrehzahl n reduziert. Kurz vor dem vollständigen Stillstand des Verbrennungsmotors, zum Zeitpunkt t2, wird das Ritzel 10 in den Zahnkranz eingespurt, wie in der mittleren Darstellung von Fig. 3 zu erkennen ist. Zum Zeitpunkt t3 kommt der Verbrennungsmotor dann vollständig zum Stehen.
Danach bleibt das Ritzel 10 eingespurt und wird, wie vorstehend beschrieben, zur Positionierung der Kurbelwelle angetrieben. Zum Zeitpunkt t4 erkennt die Steuereinheit 6 einen Startwunsch des Fahrers und betätigt entsprechend den Startermotor 1. Der zugehörige Startstrom I des Startermotors ist im untersten Diagramm von Fig. 3 dargestellt. Nach wenigen Umdrehungen des Verbrennungsmotors läuft dieser selbsttätig, so dass das Ritzel 10 zum Zeitpunkt t5 wieder ausgespurt wird. Dieser Vorgang wiederholt sich in jedem Start-Stop-Zyklus.
Die Erfindung wurde vorstehend für ein Start-Stop-System erläutert, sie ist aber nicht auf solche Start-Stop-Systeme eingeschränkt, sondern kann auch in herkömmlichen Startvorrichtungen für einen Verbrennungsmotor eingesetzt werden, wenn ein separater Einrück- und Startvorgang realisiert werden soll.
Bezugszeichenliste
1 Startermotor
2 Stellglied
3 Steuergerät
4 Zündung 5 Steuergerät
6 Steuereinheit
7 Schalt-Endstufe des Stellglieds
8 Schalt-Endstufe des Startermotors
9 Batterie 10 Ritzel
11 Zahnkranz
12 Bussystem
13 Einrückhebel 20-24 Verfahrensschritte n Motordrehzahl s Einrückweg
I Hauptstrom des Startermotors t Zeit
Claims
1. Vorrichtung zum Starten eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Startermotor (1), eine Einrückvorrichtung (2,10,13) mit einem Stellglied (2) zum Einspuren eines vom Startermotor (1) angetriebenen Ritzels (10) in einen Zahnkranz (11) , sowie eine Steuereinheit (6) , die eine dem Stellglied (2) zugeordnete Schalt-Endstufe (7) und eine dem Startermotor (1) zugeordnete Schalt-Endstufe (8) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (2) und der Startermotor (1) von der Steuereinheit (6) separat mit einem passend eingestellten Strom angesteuert werden, um das Ritzel (10) in den Zahnkranz (11) einzuspuren.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (2) und der Startermotor (1) von der Steuereinheit (6) getaktet angesteuert werden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (6) den Startermotor
(I) im Stillstand des Verbrennungsmotors ansteuert, so dass die Kurbelwelle in eine für den Start des Verbrennungsmotors günstige Position gebracht wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (6) das Stellglied (2) und den Startermotor (1) derart ansteuert, dass das Ritzel (10) vor einem Startvorgang des Fahrzeugs in den Zahnkranz
(II) einspurt, noch bevor der Fahrer einen neuen Startwunsch geäußert hat.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (10) vor jedem Startvorgang im Start-Stop-Betrieb in den Zahnkranz (11) einspurt, noch bevor der Fahrer einen neuen Anfahrwunsch geäußert hat.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel in den Zahnkranz einspurt, wenn mit einem Startvorgang zu rechnen ist, insbesondere nach Öffnen der Fahrertür oder infolge einer Sitzbelegungserkennung.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (6) das Stellglied (2) derart ansteuert, dass es während einer Auslaufphase des Verbrennungsmotors in seine Einspurstellung gebracht wird.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (6) den Startermotor (1) in Abhängigkeit von der Leistungsfähigkeit des elektrischen Bordnetzes ansteuert.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalt-Endstufen (7,8) Transistorschalter aufweisen.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (6) über ein Bussystem (12) mit einem weiteren Steuergerät (5) verbunden ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (6) durch Strom- und/oder Spannungsmessungen an den Relaiskontakten sowie an den Schaltendstufen (7,8) mit Hilfe einer Plausibilitätsbetrachtung Fehler detektiert und diese über das Bussystem (12) kommuniziert.
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