EP2324233B1 - Verfahren und steuerung für eine startvorrichtung einer brennkraftmaschine - Google Patents

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EP2324233B1
EP2324233B1 EP09779767A EP09779767A EP2324233B1 EP 2324233 B1 EP2324233 B1 EP 2324233B1 EP 09779767 A EP09779767 A EP 09779767A EP 09779767 A EP09779767 A EP 09779767A EP 2324233 B1 EP2324233 B1 EP 2324233B1
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EP
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starter
engagement
current
winding
pinion
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    • F02N2300/2004—Control related aspects of engine starting characterised by the control method using adaptive control

Definitions

  • the invention relates to a method of a control for a starting device with a starter motor, a Einspurvoriques and a starter pinion for meshing in a ring gear of an internal combustion engine in a motor vehicle, wherein the Einspurvoriques for meshing the starter pinion of the controller, in particular for a start-stop Operating strategy is controlled. Further, the invention relates to a computer program product and a controller for a starter with a starter motor, a starter relay and a starter pinion for starting an internal combustion engine in a vehicle, wherein the controller is formed with a microcomputer, by means of which a start-stop operating strategy is executable ,
  • the DE 10 2006 039 112 A1 describes a method for determining the speed of the starter for a motor vehicle engine. It is further described that the starting system includes its own starter controller to calculate the speed of the starter and to accelerate the pinion from the starter motor in a start-stop operation when a self-starting of the engine is no longer possible due to decreased speed , The pinion is engaged at substantially synchronous speed in the ring gear of the expiring internal combustion engine.
  • the DE 10 2005 004 326 A1 describes a starting device for an internal combustion engine with a separate engaging and starting operation.
  • the starting device has a control unit which controls a starter motor and an actuator for engaging a starter pinion separately. From the control unit, the pinion can be meshed before starting the vehicle in the ring gear before the driver has expressed a new start request.
  • the actuator is already actuated as an engagement relay during a coastdown phase of the internal combustion engine.
  • the speed threshold is in this case far below the idle speed of the engine to keep the wear of the Einspurvoroplasty as low as possible.
  • the controller is a soft start, for example, realized by a clocking of the starter current.
  • the performance of the electrical system is monitored by analyzing the battery condition and accordingly the starter motor is clocked or supplied with power.
  • the invention describes that the crankshaft can be positioned shortly before or after reaching the standstill of the internal combustion engine to shorten the start time.
  • EP 1041275 describes a starting device with a path sensor.
  • An idea of the invention is to be determined by means of at least one, previously recorded Einspuriness the Einspurzeitdauer a starter pinion precisely to constructivespuren at an ideal time.
  • the ideal time to mesh is a substantially synchronous speed of réellespurenden, high or expiring or concurrent with a constant speed starter pinion in a ring gear of a leaking internal combustion engine. Due to more accurate values over the Einspurzeitdauer the synchronous speed at which is Lucasspurt be increased significantly, so that can respond to changed operating requirements, such as a restart of the internal combustion engine much faster than known in the art, responded.
  • By achieving a substantially synchronous speed in a smaller speed window and in a defined time window of the mechanical wear and noise of the participating drive components, such as the starter device and the ring gear is reduced to a minimum.
  • the object is achieved by means of the method in that at least one Einspurwert is detected by the Einspurvorutter for a meshing of the starter pinion by means of a detection device is stored as a reference value in the controller and evaluated. Detecting an individual single track value in a vehicle is important to compensate for manufacturing and assembly tolerances that occur in the production of automobiles. These manufacturing and assembly tolerances occur in a different length Ritzelweg to the meshing. The Ritzelweg can for example have tolerances of 1 to 5 mm. This results in different Einspurzeitn due to the manufacturing and assembly tolerances, which can be compensated according to the invention by detecting the at least one Einspurwerts.
  • a starter pinion in a start-stop operating strategy, can be highly precise with a very high quality of synchronous Speed can be meshed in the ring gear both at low but also at very high speeds.
  • the stored reference value is evaluated in such a way that the start time for meshing by means of the meshing device is shifted as a function of the reference value in order to engage in time.
  • the Einspurwert is stored by the detection device only as a reference value when the starter pinion when meshing with the ring gear occurs a tooth-on-tooth position , This Einspurwert differs from vehicle to vehicle and is determined and adjusted individually by the controller to improve the quality of Einspurteil.
  • a time duration is measured as a single-track value.
  • the reference value is thus the time until the starter pinion is not engageable with the ring gear of the engine because of a tooth-on-tooth position.
  • the period of time varies, especially since the pinion path between the starter pinion and ring gear is slightly different for manufacturing and assembly reasons.
  • the reference value is detected and taken into account for the timed control of Einpurvorraum.
  • a distance of the starter pinion is measured directly as Einspurwert.
  • the reference value is read in as distance from the controller and processed.
  • the control changes the control of the meshing device as a function of the distance and thus compensates for the manufacturing tolerances.
  • the distance can be measured by known detection means.
  • the single-track device is designed as a starter relay, wherein the starter pinion is meshed by means of an energizable winding of the starter relay and a current of the starter relay is detected and evaluated, which is influenced by the movement of the armature in the starter relay.
  • a Einspurwert is obtained from the winding winding, which is used to determine a reference value for timely control of the starter relay.
  • the winding winding of the starter relay thus serves as a sensor and as an actuator in a dual function.
  • the single track device is designed as a starter relay with a first and a second energized winding, by energizing the first winding for meshing this acts as Einspurwicklung, and the detection device, an induced voltage in the second, not energized winding is measured.
  • a starter relay can be used as an actuator with two separately controllable windings, with a single-track winding and a switching winding for switching the starter current, which also acts as a sensor, multifunctional to compensate for manufacturing tolerances.
  • a simple electromagnetic principle by measuring the induced voltage in the non-energized switching winding, a time to tooth-to-tooth position is measured, which differs from vehicle to vehicle due to manufacturing tolerances. This period of time corresponds to a pinion path which serves as a reference value for predetermined operating values of a start-stop operating strategy.
  • the start-stop operating strategy is executed by the controller together with a motor controller.
  • the time duration is measured before the vehicle is put into service.
  • the manufacturing tolerance which differs from vehicle to vehicle, is usually detected only once in vehicle life. Commissioning is thus the time after production of the vehicle but before handover to the vehicle owner to understand. Commissioning also occurs after repair work on the internal combustion engine or the starter motor, if in this case the installation tolerances could have shifted.
  • the control adjusts itself by means of "self-learning" diagnostic functions in accordance with the method according to the invention.
  • the manufacturing tolerances are measured by the duration of the control in predefined cycles, such as for constant distances or constant time periods and the reference value is updated if necessary. This is advantageous to compensate occurring tolerances that occur, for example due to wear on the starter pinion or ring gear to increase the life. Premature wear is thus reduced.
  • the problem is solved by means of a computer program product in that it can be loaded into a program memory with program instructions in order to complete all steps of the program process described above, when the program is executed in a controller.
  • the computer program product requires no additional components in the vehicle, but can be implemented as a module in existing controls in the vehicle.
  • the computer program product may be used, for example, in the engine controller or a controller for the starting device, i. H. a starter control, be provided.
  • the computer program product has the further advantage that it is easily adaptable to individual and specific customer requirements, as well as an improvement of the operating parameters by means of improved empirical values and a self-learning function can be implemented.
  • the object is moreover achieved by a controller in that the controller has a program memory and a detection device, by means of which current values characteristic of the starter relay when energizing a winding winding are measurable, these current values are evaluated as measured Einspurwert and can be stored in the program memory for processing ,
  • the controller in conjunction with a two-stage starter relay with at least one winding a measuring and sensor system created to compensate for installation tolerances, thus high quality for the correct Einspurzeityak the starter pinion in a synchronous speed of the starter motor with the ring gear of the To achieve internal combustion engine.
  • the service life is thus long, the noise is low and in start-stop operating strategies, the availability of the internal combustion engine is faster than previously known from the prior art.
  • the controller is formed with a program memory into which, in particular, a computer program product described above can be loaded in order to preferably carry out the method described above.
  • the Fig. 1 shows a circuit diagram of a starting device 1.
  • the starting device 1 comprises a starter motor 2 with a starter pinion 3, which is axially displaceable by a starter relay 4 as Einspurvorides on a starter axis 5 from the starter motor 2.
  • the starter pinion 3 is engaged by means of the starter relay 4 in a ring gear 6 of an internal combustion engine 7 for starting the internal combustion engine 7.
  • a pinion-sprocket spacing T for example in the order of 1 to 5 mm.
  • the distance T differs from vehicle to vehicle due to manufacturing and assembly tolerances.
  • the in the Fig. 1 starter device 1 shown is inventively provided to execute a start-stop operating strategy, according to which a quick restart of the engine 7 is possible.
  • the engine 7 is turned off by the engine controller 8 due to a start-stop operating strategy.
  • the starter pinion 3 is accelerated to a synchronous speed with the ring gear 6.
  • the speed of the ring gear approaches with a decreasing speed of the synchronous speed.
  • a control which is referred to as starter control 9 hereinafter, known in which period of time the starter pinion 3 from the rest position abuts on the ring gear 6.
  • the starting device has in particular the following features and components.
  • the starter relay 4 is formed according to a particularly preferred embodiment with two separately controllable by the starter control 9 windings, a first and a second winding.
  • the first winding is a so-called single-track winding 10 to accommodatespuren the starter pinion 3 separately from an energization of the starter motor 2 in the ring gear 6.
  • a switching winding 11 switches the maximum starting current from the battery 12 to drive the starter motor 2.
  • the Einspurwicklung 10 and the switching winding 11 are connected to the starter control 9 via a special circuit arrangement, which in the Fig. 1 abstracted and simplified. It is understood that the circuit arrangement of the starter control 9 with the starter relay 4 and the starter motor 2 may also have other preferred circuit arrangements, wherein the essential components in the Fig. 1 are shown.
  • the starter control 9 electronic circuit breakers 13, 14, which may also be designed as a relay.
  • the power switches 13, 14 are driven by a built-in in the starter controller 9 microcomputer 15.
  • the microcomputer 15 is in information contact via a bus system 16, such as a CAN bus, to the engine controller to receive information signals for starting the starter motor 2 and the starter relay 4, and to receive pulse signals for executing a start-stop operating strategy. Start-stop operating strategies are stored in a program memory 17 in the microcomputer 15.
  • the microcomputer 15 has a timer 18 for execution.
  • the starter control 9 has a detection device 20, which measures an induced voltage across the switching winding 11 to ground with a voltage measuring device 27 over time and transmits these voltage values to the microcomputer 15.
  • the detection device 20 has a current measuring device 26 which detects the current of Einspurwicklung 10 and transmitted the course of these values over time to the microcomputer 15.
  • the microcomputer 15 evaluates the measured values with the aid of the timer 18 and adjusts accordingly, with respect to the figures described below, the starting pulse for the meshing of the starter pinion 3 by means of the starter relay 4 with respect to time.
  • the engine controller 8 is activated by closing a switch 19, for example on the ignition, which closes a separate relay 21 to energize the starter relay 4 and the starter motor 2.
  • the engine control unit 8 In order for the engine control unit 8 to be able to detect switch-off conditions, it is connected to a second bus system, for example a LIN bus 22.
  • the LIN bus 22 provides sensor values, such as vehicle speed, throttle, clutch, and / or brake pedal position, etc., to infer whether the shutdown conditions exist for a start-stop operating strategy.
  • the Einspurwicklung 10 In order to measure the distance of the installation tolerance T, which has a significant effect on the time taken for meshing the starter pinion 3 in the ring gear 6, the Einspurwicklung 10 from the start pulse by energizing until the impingement of the starter pinion 3 on the ring gear 6 is measured by the Einspurwicklung. This is important in order to derive the effective time for meshing and to enable a synchronous meshing even at high speeds of the ring gear 6 and the starter pinion 3 at the right time, so as to minimize noise and wear and to optimize the efficiency of the starting device.
  • the Fig. 2 shows as a flowchart by way of example the procedure of a starter control 9 to adjust the installation tolerance of the pinion gear distance T.
  • the method sequence is preferably carried out before the start-stop operating strategy is put into operation.
  • the procedure is also after a repair to the involved vehicle components to repeat.
  • the process sequence may also be feasible for large temperature differences, which may lead to a variable installation tolerance at a distance T.
  • step S1 the starter controller 9, in particular the microcomputer 10, receives a signal to execute the process loaded into the program memory 17 as a computer program with program instructions, for example after the production of the vehicle when the vehicle is first operated with the ignition key is started and the switch 19 is actuated.
  • step S2 the Einspurwicklung 10 is energized via the power switch 13, so that the starter pinion 3 moves towards the ring gear 6.
  • step S3 detects the detection device 20 with a voltage measuring device 27 over time, an induced voltage from the switching winding 11 in the starter relay 4 due to the movement of the armature 24 which moves the starter pinion 3 axially on the axis 5 via a fork lever 25.
  • the voltage values obtained over time are transmitted from the detection device 20 to the microcomputer 15.
  • the microcomputer 15 evaluates the voltage values over time according to a characteristic value curve and calculates the duration of the Einspurvorgangs up to a characteristic value curve.
  • the first characteristic value curve corresponds to a non-intermeshed starter pinion 3, i. a tooth-on-tooth position of the starter pinion 3 and ring gear 6.
  • the second characteristic value curve indicates a starter pinion 3 meshed into the toothed rim 6.
  • the detection device 20 is formed with a current measuring device 26, which measures the current I10 of the single-track winding 10.
  • the current I10 is reduced due to the movement of the armature 24 by an induced voltage.
  • the cause of the induced voltage is the inductance change of the coil by the moving armature.
  • the microcomputer 15 either evaluates a value profile from the voltage measuring device 27 or from the current measuring device 26 or both measured value profiles.
  • the first characteristic value curve results from a curve of the current or voltage which is typical for achieving a tooth-tooth position, for example due to local plateaus and / or extreme values on a specific, application-dependent
  • the microcomputer 15 discriminates whether or not the characteristic value course evaluated in step S3 is in a predetermined tolerance range or not. H. whether the characteristic value course is the first or second characteristic value course. If the first characteristic value curve lies within the tolerance range, then the microcomputer 15 detects a tooth-on-tooth position of the starter pinion 3 and the toothed rim 6.
  • the detected characteristic value profile is outside the tolerance range, i. H. If the second characteristic value curve is present, then there is no tooth-on-tooth position and the starter pinion 3 has been meshed into the toothed rim 6. Thus, the distance of the installation tolerance T could not be measured yet.
  • the starter pinion 3 is spewed out again, in which the current is turned off by the Einspurwicklung 10. Steps S2, S3 and A1 are repeated.
  • the starter motor 2 can be additionally turned on with a small cranking current via a control which has been omitted for reasons of simplification.
  • step S4 therefore, the starter pinion 3 is rotated relative to the ring gear 6 in order to detect the distance T as a time duration in a renewed passage of step S2 and S3 and query A1.
  • the duration of the tracking is stored as a single-track duration value in step S5.
  • This on-track duration value forms a reference value to derive therefrom the ideal on-track time duration, and hence the ideal, i.e., ideal, one-track duration. best possible starting time to track the starter pinion 3 by execution of a computer program product derived from the microcomputer 15.
  • a counter is installed in a query A2 to repeatedly pass through the distance T through the method with the steps S2 and S3 and thus to confirm the reference value.
  • the reference value is only finally saved if the reference value from step S5 has been confirmed three times or an average is being formed. This happens in step S6.
  • the Einspurvorgang is performed several times. The Einspurvorgang with a tooth-on-tooth position occurs in about 70% of cases. Repetitions are required due to a tooth-gap position in at least about 30% of cases.
  • step S6 the reference value is stored in the program memory at least for the life of the vehicle or until the next reference measurement.
  • step 7 the microcomputer 15 calculates the start time t 0 and shifts the start time t 0 either forward or backward from a target neutral reference value.
  • step S8 the method is completed and the starter control 9 is set for a start-stop operating strategy in which the pinion 3 is synonymous with a high speed synchronously in the ring gear 6 can be tracked very well.
  • the Fig. 3 shows by way of example a time-current-voltage-path diagram with characteristics of the voltage U10 of the Einspurwicklung 10, the current I10 of the Einspurwicklung 10, the axial movement path R3 from the starter pinion 3, the axial movement travel A24 of the armature 24 and the induced voltage U11 the switching winding 11 each for a tooth-on-tooth position with a distance of the installation tolerance T of, for example, 1 mm, designated -1 and a complete meshing operation of the starter pinion 3 in the ring gear 6, hereinafter referred to by -max.
  • the Fig. 3 illustrates that is measured as an important idea of the invention, the current I10 of the single-tracking winding 10 and / or the induced voltage U11 over time and evaluated, so as the starter relay 4 as actuator and sensor can be used simultaneously.
  • the current profile is detected and evaluated in the starter control 9 or another separate control or, for example, when the starter control 9 is integrated in the engine control 8.
  • the current I10 increases with decreasing slope due to the inductance of the winding in the starter relay 4. Accordingly, at the voltage measuring device 27 in the current path of the switching winding 11, the induced voltage U11 by the movement of the armature 24 and the magnetic flux through the Einspurwicklung 10 in the starter control 9 can be measured and according to the Fig. 2 evaluated evaluated method. Likewise, by means of the current measuring device 26, the current I10 can be measured and evaluated by the single-track winding.
  • a tooth-on-tooth position can also be derived from the characteristic curve I10 of the current of the single-track winding 10, since the current continues to increase in response to the characteristic I10-1 in the case of a stop, for example after a 1 mm pinion travel, since the induced voltage U decreases. because the movement of the armature 24 is stopped.
  • the delay of the armature 24 and the renewed rise of the current I10-1 takes place earlier than the time t. 1
  • the time t 1 moves to the rear.
  • the illustrated method can be set either at the beginning of the life of a vehicle or after each key start or after defined constant distances of a covered path or an elapsed time.
  • the Fig. 3 shows a time t 2 .
  • the starter control has determined that the measured value, either the current I10 of the tracking winding 10 and / or the induced voltage U11 on the switch winding 11, causes a maximum movement of the armature 24, since the starter pinion 3 due to a tooth gap position completely meshed with the ring gear 6.
  • the time t 2 thus lies outside the tolerance range of the query A1 Fig. 2 , so that the starter control 9 detects a complete meshing and optionally measuring operations according to the in Fig. 2 repeats the procedure described.

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Abstract

Es wird ein Verfahren einer Steuerung für eine Startvorrichtung (1) mit einem Startermotor (2), einer Einspurvorrichtung und einem Starterritzel (3) zum Einspuren in einen Zahnkranz (6) einer Brennkraftmaschine (7) in einem Kraftfahrzeug beschrieben, wobei die Einspurvorrichtung zum Einspuren des Starterritzels (3) von der Steuerung, insbesondere für eine Start-Stopp-Betriebsstrategie, angesteuert wird. Um den Fahrzeugkomfort zu verbessern, indem ein Wiederstart der Brennkraftmaschine (16) deutlich schneller ausführbar ist, wird mindestens ein Einspurwert von der Einspurvorrichtung zum Einspuren des Starterritzels (3) mittels einer Erfassungseinrichtung (20) erfasst, als Referenzwert in der Steuerung gespeichert und ausgewertet.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren einer Steuerung für eine Startvorrichtung mit einem Startermotor, einer Einspurvorrichtung und einem Starterritzel zum Einspuren in einen Zahnkranz einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug, wobei die Einspurvorrichtung zum Einspuren des Starterritzels von der Steuerung, insbesondere für eine Start-Stopp-Betriebsstrategie, angesteuert wird. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Computerprogrammprodukt und eine Steuerung für eine Startvorrichtung mit einem Startermotor, einem Starterrelais und einem Starterritzel zum Starten einer Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug, wobei die Steuerung mit einem Mikrocomputer ausgebildet ist, mittels dem eine Start-Stopp-Betriebsstrategie ausführbar ist.
  • Es ist bekannt, zur Einsparung von Kraftstoff und Emissionen die Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug durch eine Motorsteuerung beispielsweise an Ampeln oder wegen Verkehrshindernissen, die zu einem kurzfristigen Stopp zwingen, nach bestimmten Abschaltbedingungen, insbesondere nach einem bestimmten Zeitablauf, auszuschalten. Es ist ferner bekannt, eine Brennkraftmaschine mittels eines Starters, der ein Starterritzel aufweist, das in einen Zahnkranz einer Brennkraftmaschine eingespurt wird, zu starten. Für eine solche Konstruktion einer Brennkraftmaschine, die mit Hilfe eines Starterritzels gestartet wird, gibt es für einen Wiederstart Mindestzeiten, die abgewartet werden müssen, bis die Brennkraftmaschine wieder gestartet werden kann, da das stehende Starterritzel in einen drehenden Zahnkranz nicht eingespurt werden darf.
  • Es gibt Entwicklungen das Starterritzel bereits während des Auslaufens der Brennkraftmaschine in den Zahnkranz einzuspuren. Dazu ist folgender Stand der Technik bekannt.
  • Aus der DE 10 2006 011 644 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung mit einem Starterritzel und einem Zahnkranz einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei die Drehzahl des Zahnkranzes und des Starterritzels ermittelt werden, um das Starterritzel nach dem Ausschalten der Brennkraftmaschine mit im Wesentlichen gleicher Drehzahl beim Auslaufen der Brennkraftmaschine einzuspuren. Das Starterritzel bleibt bis zum Andrehen der Brennkraftmaschine in einem eingespurten Zustand.
  • Die DE 10 2006 039 112 A1 beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen der Drehzahl des Starters für einen Kfz-Verbrennungsmotor. Es wird ferner beschrieben, dass die Startanlage ein eigenes Starter-Steuergerät umfasst, um die Drehzahl des Starters zu berechnen und um in einem Start-Stopp-Betrieb das Ritzel vom Startermotor zu beschleunigen, wenn ein Selbststart des Verbrennungsmotors aufgrund gesunkener Drehzahl nicht mehr möglich ist. Das Ritzel wird mit im Wesentlichen synchroner Drehzahl in den Zahnkranz des auslaufenden Verbrennungsmotors eingerückt.
  • Die DE 10 2005 004 326 A1 beschreibt eine Startvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einem separaten Einrück- und Startvorgang. Hierfür hat die Startvorrichtung eine Steuereinheit, die einen Startermotor und ein Stellglied zum Einrücken eines Starterritzels separat ansteuert. Von der Steuereinheit kann das Ritzel vor einem Startvorgang des Fahrzeugs in den Zahnkranz eingespurt werden, bevor der Fahrer einen neuen Startwunsch geäußert hat. Dabei wird das Stellglied als Einrückrelais bereits während einer Auslaufphase des Verbrennungsmotors angesteuert. Die Drehzahlschwelle liegt hierbei weit unter der Leerlaufdrehzahl des Motors, um den Verschleiß der Einspurvorrichtung möglichst gering zu halten. Um Spannungseinbrüche im Bordnetz durch einen sehr hohen Anlaufstrom vom Startermotor zu vermeiden, wird durch die Steuerung ein sanfter Anlauf, beispielsweise durch eine Taktung des Starterstroms realisiert. Die Leistungsfähigkeit des Bordnetzes wird durch Analyse des Batteriezustands überwacht und entsprechend wird der Startermotor getaktet bzw. mit Strom versorgt. Ferner beschreibt die Erfindung, dass die Kurbelwelle kurz vor oder nach Erreichen des Stillstands des Verbrennungsmotors positioniert werden kann, um die Startzeit zu verkürzen.
  • EP 1041275 beschreibt eine Startvorrichtung mit einem Weg sensor.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt und eine Steuerung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, um einen Fahrzeugkomfort zu verbessern, in dem ein Wiederstart der Brennkraftmaschine deutlich schneller, einfach und mit einer hohen Lebensdauer ausführbar ist.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Gegenstand der Patentansprüche 1, 9 und 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Ein Erfindungsgedanke ist mittels mindestens eines, vorher erfassten Einspurwertes, die Einspurzeitdauer eines Starterritzels genau zu ermitteln, um zu einem idealen Zeitpunkt einzuspuren. Der ideale Zeitpunkt zum Einspuren ist eine im Wesentlichen synchrone Drehzahl eines einzuspurenden, hoch- oder auslaufenden oder mit konstanter Geschwindigkeit gleichlaufenden Starterritzels in einen Zahnkranz einer auslaufenden Brennkraftmaschine. Aufgrund von genaueren Werten über den Einspurzeitdauer kann die synchrone Drehzahl, bei der eingespurt wird, deutlich erhöht werden, so das auf geänderte Betriebswünsche, wie zum Beispiel einen Wiederstart der Brennkraftmaschine deutlich schneller als im Stand der Technik bekannt, reagiert werden kann. Durch ein Erreichen einer im Wesentlichen synchronen Drehzahl in einem kleineren Drehzahlfenster und in einem definierten Zeitfenster ist der mechanische Verschleiß und eine Geräuschentwicklung der beteiligten Antriebskomponenten, wie der Startervorrichtung und dem Zahnkranz, auf ein Minimum reduziert.
  • Die Aufgabe wird mittels des Verfahrens dadurch gelöst, dass mindestens ein Einspurwert von der Einspurvorrichtung für ein Einspuren des Starterritzels mittels einer Erfassungseinrichtung erfasst wird, als Referenzwert in der Steuerung gespeichert und ausgewertet wird. Das Erfassen eines individuellen Einspurwertes in einem Fahrzeug ist wichtig, um Fertigungs- und Montagetoleranzen auszugleichen, die bei der Produktion von Kraftfahrzeugen auftreten. Diese Fertigungs- und Montagetoleranzen treten in einem unterschiedlich langen Ritzelweg bis zum Einspuren auf. Der Ritzelweg kann beispielsweise Toleranzen von 1 bis 5 mm aufweisen. Daraus resultieren unterschiedliche Einspurzeitpunkte bedingt durch die Fertigungs- und Montagetoleranzen, die erfindungsgemäß durch das Erfassen des mindestens einen Einspurwerts ausgeglichen werden können. Somit kann bei einer Start-Stopp-Betriebsstrategie ein Starterritzel hoch präzise mit einer sehr hohen Güte einer synchronen Drehzahl in den Zahnkranz sowohl bei niedrigen aber auch bei sehr hohen Drehzahlen eingespurt werden. Der gespeicherte Referenzwert wird dahingehend ausgewertet, dass die Startzeit zum Einspuren mittels der Einspurvorrichtung in Abhängigkeit des Referenzwerts verschoben wird, um rechtzeitig einzuspuren.
  • Um die Fertigungs- und Montagetoleranzen, die im Wesentlichen zwischen dem Zahnkranz und dem Starterritzel auftreten, zu erfassen, wird von der Erfassungseinrichtung der Einspurwert nur dann als Referenzwert gespeichert, wenn das Startritzel beim Einspuren mit dem Zahnkranz eine Zahn-auf-Zahn-Stellung auftritt. Dieser Einspurwert differiert von Fahrzeug zu Fahrzeug und wird individuell von der Steuerung ermittelt und eingestellt, um die Güte der Einspurqualität zu verbessern.
  • Gemäß einer die Erfindung weiterbilden Ausführungsform wird als Einspurwert eine Zeitdauer gemessen. Als Referenzwert dient also die Zeitdauer, bis das Starterritzel wegen einer Zahn-auf-Zahn-Stellung mit dem Zahnkranz der Brennkraftmaschine nicht einrückbar ist. Die Zeitdauer variiert, insbesondere da der Ritzelweg zwischen Starterritzel und Zahnkranz geringfügig aus Fertigungs- und Montagegründen verschieden groß ist. Um diese Einbautoleranz beim Einspuren des Starterritzels während einer Start-Stopp-Betriebsstrategie auszugleichen, wird der Referenzwert erfasst und für die zeitlich definierte Ansteuerung der Einspurvorrichtung berücksichtigt.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird als Einspurwert eine Wegstrecke des Starterritzels direkt gemessen. Der Referenzwert wird als Wegstrecke von der Steuerung eingelesen und verarbeitet. Die Steuerung verändert die Ansteuerung der Einspurvorrichtung in Abhängigkeit der Wegstrecke und gleicht somit die Fertigungstoleranzen aus. Die Wegstrecke kann über bekannte Erfassungsmittel gemessen werden.
  • Gemäß einer die Erfindung weiterbildenden Ausführungsform ist die Einspurvorrichtung als Starterrelais ausgebildet, wobei mittels einer bestrombaren Wicklung des Starterrelais das Starterritzel eingespurt wird und ein Strom des Starterrelais detektiert und ausgewertet wird, der durch die Bewegung des Ankers im Starterrelais beeinflusst wird. Somit wird ein Einspurwert aus der einspurenden Wicklung erzielt, der zur Ermittlung eines Referenzwerts zur rechtzeitigen Ansteuerung des Starterrelais dient. Die einspurende Wicklung des Starterrelais dient somit als Sensor und als Aktor in einer Doppelfunktion.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Einspurvorrichtung als Starterrelais mit einer ersten und einer zweiten bestrombaren Wicklung ausgebildet, wobei durch Bestromen der ersten Wicklung zum Einspuren diese als Einspurwicklung wirkt, und von der Erfassungseinrichtung eine induzierte Spannung in der zweiten, nicht bestromten Wicklung gemessen wird. Somit kann ein Starterrelais als Aktor mit zwei separat ansteuerbaren Wicklungen, mit einer Einspurwicklung und einer Schaltwicklung zum Schalten des Starterstroms, die gleichzeitig als Sensor wirkt, multifunktional eingesetzt werden, um Fertigungstoleranzen auszugleichen. Durch ein einfaches elektromagnetisches Prinzip, durch Messung der induzierten Spannung in der nicht bestromten Schaltwicklung wird eine Zeitdauer bis zur Zahn-auf-Zahn-Stellung gemessen, die von Fahrzeug zu Fahrzeug aufgrund der Fertigungstoleranzen differiert. Diese Zeitdauer entspricht einem Ritzelweg, der als Referenzwert für vorgegebene Betriebswerte einer Start-Stopp-Betriebsstrategie dient. Die Start-Stopp-Betriebsstrategie wird von der Steuerung zusammen mit einer Motorsteuerung ausgeführt.
  • Vorteilhafterweise wird die Zeitdauer vor der Inbetriebnahme des Fahrzeugs gemessen. Die Fertigungstoleranz, die sich von Fahrzeug zu Fahrzeug unterscheidet, wird gewöhnlich nur einmal im Fahrzeugleben festgestellt. Unter Inbetriebnahme ist somit der Zeitpunkt nach Produktion des Fahrzeugs aber vor Übergabe an den Fahrzeugbesitzer zu verstehen. Eine Inbetriebnahme tritt auch nach Reparaturarbeiten an der Brennkraftmaschine oder dem Startermotor auf, wenn sich hierbei die Einbautoleranzen verschoben haben könnten. Vor der Inbetriebnahme des Fahrzeugs stellt sich die Steuerung durch "selbstlernende" Diagnosefunktionen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ein.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform werden die Fertigungstoleranzen durch die Zeitdauer von der Steuerung in vordefinierten Zyklen, wie beispielsweise nach konstanten Wegstrecken oder konstanten Zeitdauern gemessen und der Referenzwert gegebenenfalls aktualisiert. Dies ist vorteilhaft, um auftretende Toleranzen, die beispielsweise durch Verschleiß am Starterritzel oder Zahnkranz auftreten, zur Erhöhung der Lebensdauer auszugleichen. Ein vorzeitiger Verschleiß reduziert sich somit.
  • Der Aufgabe wird mittels eines Computerprogrammprodukts dadurch gelöst, dass es in einen Programmspeicher mit Programmbefehlen ladbar ist, um alle Schritte des oben beschriebenen Verfahrens auszuführen, wenn das Programm in einer Steuerung ausgeführt wird.
  • Das Computerprogrammprodukt erfordert keine zusätzlichen Bauteile im Fahrzeug, sondern lässt sich als Modul in bereits vorhandenen Steuerungen im Fahrzeug implementieren. Das Computerprogrammprodukt kann beispielsweise in der Motorsteuerung oder einer Steuerung für die Startvorrichtung, d. h. einer Startersteuerung, vorgesehen sein. Das Computerprogrammprodukt hat den weiteren Vorteil, dass es leicht an individuelle und bestimmte Kundenwünsche anpassbar ist, sowie eine Verbesserung der Betriebsparameter durch verbesserte empirische Werte ermöglicht und eine Selbstlernfunktion implementierbar ist.
  • Die Aufgabe wird darüber hinaus auch durch eine Steuerung dadurch gelöst, dass die Steuerung einen Programmspeicher und eine Erfassungseinrichtung aufweist, mittels der am Starterrelais beim Bestromen einer einspurenden Wicklung charakteristische Stromwerte messbar sind, diese Stromwerte als gemessener Einspurwert auswertbar sind und im Programmspeicher zur Verarbeitung abspeicherbar sind. Somit ist durch die Steuerung in Verbindung mit einem zweistufigen Starterrelais mit mindestens einer Wicklung ein Mess- und Sensor-System geschaffen, um Einbautoleranzen auszugleichen, um somit eine hohe Qualität für den richtigen Einspurzeitpunkt des Starterritzels in eine synchrone Drehzahl von dem Startermotor mit dem Zahnkranz der Brennkraftmaschine zu erzielen. Die Lebensdauer ist somit lang, die Geräuschentwicklung niedrig und bei Start-Stopp-Betriebsstrategien ist die Verfügbarkeit der Brennkraftmaschine schneller als bislang aus dem Stand der Technik bekannt gegeben.
  • Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist die Steuerung mit einem Programmspeicher ausgebildet, in den insbesondere ein oben beschriebenes Computerprogrammprodukt ladbar ist, um bevorzugt das obenbeschriebene Verfahren auszuführen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen schematischen Schaltplan von Antriebskomponenten eines Fahrzeugs,
    Fig. 2
    ein Flussdiagramm für ein erfindungsgemäßes Verfahren und
    Fig. 3
    ein Signal-Kennlinien-Diagramm eines Einspurvorgangs.
    Ausführungsformen der Erfindung
  • Die Fig. 1 zeigt einen Schaltplan einer Startvorrichtung 1. Die Startvorrichtung 1 umfasst einen Startermotor 2 mit einem Starterritzel 3, das von einem Starterrelais 4 als Einspurvorrichtung auf einer Starterachse 5 vom Startermotor 2 axial verschiebbar ist. Das Starterritzel 3 wird mittels des Starterrelais 4 in einen Zahnkranz 6 einer Brennkraftmaschine 7 zum Starten der Brennkraftmaschine 7 eingerückt.
  • Im ausgerückten Zustand besteht zwischen der zahnkranzseitigen Stirnseite des Starterritzels 3 und der starterritzelseitigen Stirnseite vom Zahnkranz 6 als Einbautoleranz ein Ritzel-Zahnkranz-Abstand T, beispielsweise in einer Größenordnung von 1 bis 5 mm. Der Abstand T differiert aufgrund von Fertigungs- und Montagetoleranzen von Fahrzeug zu Fahrzeug.
  • Die in der Fig. 1 dargestellte Startvorrichtung 1 ist erfindungsgemäß vorgesehen, um eine Start-Stop-Betriebsstrategie auszuführen, gemäß der ein schneller Wiederstart der Brennkraftmaschine 7 möglich ist. Die Brennkraftmaschine 7 wird aufgrund einer Start-Stop-Betriebsstrategie von der Motorsteuerung 8 ausgeschaltet. Um eine schnelle Verfügbarkeit der Brennkraftmaschine zu gewährleisten, wird das Starterritzel 3 auf eine synchrone Drehzahl mit dem Zahnkranz 6 beschleunigt. Die Drehzahl des Zahnkranzes nähert sich mit einer abnehmenden Drehzahl der synchronen Drehzahl an. Um eine möglichst gute Synchronisation der beiden auf einander sich zu bewegenden Drehzahlen zu erreichen, ist erfindungsgemäß einer Steuerung, die als Startersteuerung 9 im Folgenden bezeichnet wird, bekannt, in welcher Zeitdauer das Starterritzel 3 aus der Ruhelage auf den Zahnkranz 6 stößt. Zur Bestimmung dieser Zeitdauer zum Einspuren, die von einer variierenden Einbautoleranz mit Abstand T abhängt, wird unten beschriebenes Verfahren durchgeführt. Um das erfindungsgemäße Verfahren zur Verbesserung von Start-Stop-Betriebsstrategien, insbesondere mit einer schnellen Änderung des Betriebswunsches von der Brennkraftmaschine, auszuführen, weist die Startvorrichtung insbesondere folgende Merkmale und Komponenten auf.
  • Das Starterrelais 4 ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform mit zwei von der Startersteuerung 9 separat ansteuerbaren Wicklungen, einer ersten und einer zweiten Wicklung, ausgebildet. Die erste Wicklung ist eine sogenannte Einspurwicklung 10, um das Starterritzel 3 separat von einer Bestromung des Startermotors 2 in den Zahnkranz 6 einzuspuren. Eine Schaltwicklung 11 schaltet den maximalen Starterstrom von der Batterie 12 zur Ansteuerung des Startermotors 2. Die Einspurwicklung 10 und die Schaltwicklung 11 sind mit der Startersteuerung 9 über eine spezielle Schaltungsanordnung verbunden, die in der Fig. 1 abstrahiert und vereinfacht dargestellt ist. Es versteht sich, dass die Schaltungsanordnung der Startersteuerung 9 mit dem Starterrelais 4 und dem Startermotor 2 auch andere bevorzugte Schaltungsanordnungen aufweisen kann, wobei die wesentlichen Komponenten in der Fig. 1 dargestellt sind.
  • Zur Ansteuerung der Einspurwicklung 10 und der Schaltwicklung umfasst die Startersteuerung 9 elektronische Leistungsschalter 13, 14, die auch als Relais ausgebildet sein können. Die Leistungsschalter 13, 14 werden von einem in der Startersteuerung 9 eingebauten Mikrocomputer 15 angesteuert. Der Mikrocomputer 15 steht über ein Bussystem 16, beispielsweise einen CAN-Bus mit der Motorsteuerung in Informationskontakt, um Informationssignale zum Starten des Startermotors 2 und des Startrelais 4 zu empfangen sowie um Impulssignale zum Ausführen einer Start-Stop-Betriebsstrategie aufnehmen zu können. Start-Stop-Betriebsstrategien sind in einem Programmspeicher 17 im Mikrocomputer 15 niedergelegt. Der Mikrocomputer 15 weist zur Ausführung einen Zeitgeber 18 auf.
  • Erfindungsgemäß weist die Startersteuerung 9 eine Erfassungseinrichtung 20 auf, die eine induzierte Spannung an der Schaltwicklung 11 gegen Masse mit einer Spannungsmesseinrichtung 27 über die Zeit misst und diese Spannungswerte an den Mikrocomputer 15 übermittelt.
  • Alternafiv weist die Erfassungseinrichtung 20 eine Strommessvorrichtung 26 auf, die den Strom der Einspurwicklung 10 detektiert und den Verlauf dieser Werte über die Zeit an den Mikrocomputer 15 übermittelt.
  • Der Mikrocomputer 15 wertet die gemessenen Werte mit Hilfe des Zeitgebers 18 aus und passt entsprechend, zu den im Folgenden beschriebenen Figuren, den Startimpuls zum Einspuren des Starterritzels 3 mittels des Starterrelais 4 bezüglich der Zeit an.
  • Zum Ausführen von Kaltstarts wird die Motorsteuerung 8 durch Schließen eines Schalters 19, beispielsweise am Zündschloss, aktiviert, die ein separates Relais 21 schließt, um das Starterrelais 4 und den Startermotor 2 zu bestromen.
  • Damit die Motorsteuerung 8 Abschaltbedingungen detektieren kann, ist sie mit einem zweiten Bussystem, beispielsweise einem LIN-Bus 22, verbunden. Der LIN-Bus 22 liefert Sensorwerte, beispielsweise die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die Gas-, Kupplungs- und/oder Bremspedalstellung usw., um daraus abzuleiten, ob die Abschaltbedingungen für eine Start-Stop-Betriebsstrategie vorliegen.
  • Um den Abstand der Einbautoleranz T zu messen, der sich deutlich auf die Zeitdauer zum Einspuren des Starterritzels 3 in den Zahnkranz 6 auswirkt, wird von der Einspurwicklung 10 die Zeitdauer vom Startimpuls durch Bestromen bis zum Auftreffen des Starterritzels 3 auf den Zahnkranz 6 gemessen. Dies ist wichtig, um daraus die effektive Zeitdauer zum Einspuren abzuleiten und im richtigen Zeitpunkt ein synchrones Einspuren auch bei hohen Drehzahlen des Zahnkranzes 6 und des Starterritzels 3 zu ermöglichen, um somit die Geräuschentwicklung und einen Verschleiß zu minimieren und die Wirksamkeit der Startvorrichtung zu optimieren.
  • Die Fig. 2 zeigt als Flussdiagramm beispielhaft den Verfahrensablauf einer Startersteuerung 9, um die Einbautoleranz des Ritzel-Zahnkranz-Abstandes T einzustellen. Der Verfahrensablauf wird bevorzugt vor Inbetriebnahme der Start-Stop-Betriebsstrategie durchgeführt. Alternativ ist es möglich, den Verfahrensablauf in bestimmten Zyklen, beispielsweise nach konstanten Wegstrecken, z.B. alle 50.000 oder 100.000 km oder in zeitlichen Abständen, beispielsweise jedes Jahr einmal oder immer vor jedem Kaltstart, zu wiederholen, um den Abstand zu überprüfen, der sich aufgrund von Verschleißerscheinungen verändert haben könnte. Natürlich ist der Verfahrensablauf auch nach einer Reparatur an den beteiligten Fahrzeugkomponenten zu wiederholen. Der Verfahrensablauf ist gegebenenfalls bei großen Temperaturunterschieden auch durchführbar, die zu einer veränderbaren Einbautoleranz mit Abstand T führen können.
  • Im Schritt S1 erfährt die Startersteuerung 9, insbesondere der Mikrocomputer 10, ein Signal, um das Verfahren, das in den Programmspeicher 17 als Computerprogramm mit Programmbefehlen geladen ist, auszuführen, beispielsweise nach der Produktion des Fahrzeugs, wenn das Fahrzeug das erste Mal mit dem Zündschlüssel gestartet wird und der Schalter 19 betätigt wird.
  • Im Schritt S2 wird die Einspurwicklung 10 über den Leistungsschalter 13 bestromt, so dass das Starterritzel 3 sich auf den Zahnkranz 6 zu bewegt.
  • Im Schritt S3 detektiert die Erfassungseinrichtung 20 mit einer Spannungsmesseinrichtung 27 über die Zeit eine induzierte Spannung von der Schaltwicklung 11 im Starterrelais 4 aufgrund der Bewegung des Ankers 24, der über einen Gabelhebel 25 das Starterritzel 3 axial auf der Achse 5 verschiebt. Die über die Zeit gewonnenen Spannungswerte werden von der Erfassungseinrichtung 20 an den Mikrocomputer 15 übermittelt. Der Mikrocomputer 15 wertet die Spannungswerte über die Zeit nach einem charakteristischen Werteverlauf aus und errechnet die Dauer des Einspurvorgangs bis zu einem charakteristischen Werteverlauf. Es gibt zwei charakteristische Werteverläufe, einen ersten und einen zweiten. Der erste charakteristische Werteverlauf entspricht einem nicht eingespurten Starterritzel 3, d.h. einer Zahn-auf-Zahn-Stellung von Startritzel 3 und Zahnkranz 6. Der zweite charakteristische Werteverlauf zeigt ein in den Zahnkranz 6 eingespurtes Starterritzel 3 an.
  • Alternativ oder zusätzlich ist die Erfassungseinrichtung 20 mit einer Strommessvorrichtung 26 ausgebildet, die den Strom I10 der Einspurwicklung 10 misst. Der Strom I10 wird aufgrund der Bewegung des Ankers 24 durch eine induzierte Spannung reduziert. Die Ursache für die induzierte Spannung ist die Induktivitätsänderung der Spule durch den bewegten Anker. Der Mikrocomputer 15 wertet entweder einen Wertverlauf von der Spannungsmesseinrichtung 27 oder von der Strommesseinrichtung 26 oder beide Messwertverläufe aus. Der erste charakteristische Werteverlauf ergibt sich aus einem Kurvenverlauf von der Strom oder Spannung, der typisch für das Erreichen einer Zahn-Zahn-Stellung ist, beispielsweise aufgrund von lokalen Plateaus und/oder Extremwerten auf einem bestimmten, applikationsabhängigen
  • Niveau.
  • In einer Abfrage A1 unterscheidet der Mikrocomputer 15, ob der im Schritt S3 ausgewertete charakteristische Werteverlauf in einem vorgegebenen Toleranzbereich liegt oder nicht, d. h. ob der charakteristische Wertverlauf der erste oder zweite charakteristische Wertverlauf ist. Liegt der erste charakteristische Werteverlauf innerhalb des Toleranzbereichs so detektiert der Mikrocomputer 15 eine Zahn-auf-Zahn-Stellung vom Starterritzel 3 und dem Zahnkranz 6.
  • Liegt der erfasste charakteristische Werteverlauf außerhalb des Toleranzbereichs, d. h. liegt der zweite charakteristische Wertverlauf vor, so liegt keine Zahn-auf-Zahn-Stellung vor und das Starterritzel 3 ist in den Zahnkranz 6 eingespurt worden. Somit konnte der Abstand der Einbautoleranz T noch nicht gemessen werden.
  • Falls keine Zahn-Zahn-Stellung erreicht wurde, wird das Starterritzel 3 wieder ausgespurt, in dem der Strom von der Einspurwicklung 10 ausgeschaltet wird. Die Schritte S2, S3 und A1 werden wiederholt. Um eine andere Ausgangslage des Starterritzels 3 zu erreichen, kann der Startermotor 2 zusätzlich mit einem kleinen Andrehstrom über eine Steuerung, die aus Gründen der Vereinfachung weggelassen worden ist, angedreht werden.
  • Im Schritt S4 wird also das Starterritzel 3 gegenüber dem Zahnkranz 6 verdreht, um in einem erneuten Durchlauf von Schritt S2 und S3 sowie Abfrage A1 den Abstand T als Zeitdauer zu detektieren.
  • Liegt der ausgewertete, erste charakteristische Werteverlauf innerhalb des Toleranzbereichs, so wird die Dauer des Einspurens als Einspurdauerwert im Schritt S5 abgespeichert. Dieser Einspurdauerwert bildet einen Referenzwert, um daraus die ideale Einspurzeitdauer und somit den idealen, d.h. best möglichen, Startzeitpunkt zum Einspuren des Starterritzels 3 durch Ausführung eines Computerprogrammprodukts von dem Mikrocomputer 15 abzuleiten.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird in einer Abfrage A2 ein Zähler installiert, um mehrmals den Abstand T durch das Verfahren mit den Schritten S2 und S3 zu durchlaufen und somit den Referenzwert zu bestätigen. Beispielsweise wird der Referenzwert nur endgültig abgespeichert, wenn der Referenzwert aus Schritt S5 dreimal bestätigt wurde oder es wird ein Mittelwert gebildet. Dies geschieht im Schritt S6. Auch um Messfehler auszugleichen wird der Einspurvorgang mehrmals durchgeführt. Der Einspurvorgang mit einer Zahn-auf-Zahn-Stellung tritt in ca. 70% der Fälle auf. Wiederholungen sind aufgrund einer Zahn-Lücke-Stellung in also mindestens ca. 30 % der Fälle erforderlich.
  • Im Schritt S6 wird der Referenzwert im Programmspeicher zumindest für die Lebensdauer des Fahrzeugs oder bis zur nächsten Referenzmessung abgespeichert.
  • Im Schritt 7 berechnet der Mikrocomputer 15 den Startzeitpunkt t0 und verschiebt den Startzeitpunkt t0 entweder nach vorne oder nach hinten von einem neutralen Soll-Bezugswert.
  • Im Schritt S8 ist das Verfahren beendet und die Startersteuerung 9 ist für eine Start-Stop-Betriebsstrategie eingestellt, bei der das Zahnritzel 3 auch mit einer hohen Drehzahl synchron in den Zahnkranz 6 sehr gut einspurbar ist.
  • Die Fig. 3 zeigt beispielhaft ein Zeit-Strom-Spannungs-Weg-Diagramm mit Kennlinien der Spannung U10 von der Einspurwicklung 10, des Stroms I10 von der Einspurwicklung 10, des axialen Bewegungswegs R3 vom Starterritzel 3, des axialen Bewegungwegs A24 des Ankers 24 und der induzierten Spannung U11 der Schaltwicklung 11 jeweils für eine Zahn-auf-Zahn-Stellung mit einem Abstand der Einbautoleranz T von beispielsweise 1 mm, bezeichnet als -1 und einem vollständigen Einspurvorgang des Starterritzels 3 in den Zahnkranz 6, im Folgendes durch -max bezeichnet.
  • Die Fig. 3 verdeutlicht, das als wichtiger Gedanke der Erfindung der Strom I10 der Einspurwicklung 10 und/oder die induzierte Spannung U11 über die Zeit gemessen und ausgewertet wird, wie also das Starterrelais 4 als Aktor und Sensor gleichzeitig einsetzbar ist.
  • Durch die Bewegung des Ankers 24 ändert sich in der Einspurwicklung 10 der magnetische Fluss und eine Spannung U wird induziert, die der von außen angelegten Spannung U10 entgegen gerichtet ist und so den Strom gemäß den Kennlinien 14-1 und I4-max reduziert.
  • Der Stromverlauf wird in der Startersteuerung 9 oder einer anderen separaten Steuerung oder beispielsweise, wenn die Startersteuerung 9 in der Motorsteuerung 8 integriert ist, erfasst und ausgewertet.
  • Bei Bestromen der Einspurwicklung 10 steigt der Strom I10 mit abnehmender Steigung, bedingt durch die Induktivität der Wicklung im Starterrelais 4 an. Entsprechend ist an der Spannungsmesseinrichtung 27 im Strompfad der Schaltwicklung 11 die induzierte Spannung U11 durch die Bewegung des Ankers 24 und der magnetischen Durchflutung durch die Einspurwicklung 10 in der Startersteuerung 9 messbar und gemäß dem zur Fig. 2 beschriebenen Verfahren auswertbar. Ebenso ist mittels der Strommessvorrichtung 26 der Strom I10 von der Einspurwicklung messbar und auswertbar.
  • Stößt die Stirnseite des Starterritzels 3 an den Zahnkranz 6 aufgrund einer Zahn-auf-Zahn-Stellung, beispielsweise nach einem Ritzelweg von 1 mm zu einem bestimmten Zeitpunkt t1, so nimmt die induzierte Spannung gemäß der Kennlinie U11-1 ab, wohingegen die Kennlinie U11-max der induzierten Spannung bei einer vollständigen Bewegung des Ankers 24 aufgrund eines Einrückens einer Zahn-auf-Lücke-Stellung stark ansteigt, wie in der Fig. 3 gezeigt ist.
  • Auch aus der Kennlinie I10 des Stroms der Einspurwicklung 10 ist eine Zahn-auf-Zahn-Stellung ableitbar, da der Strom gemäß der Kennlinie I10-1 bei einem Anschlag, beispielsweise nach 1 mm Ritzelweg, weiter ansteigt, da die induzierte Spannung U sinkt, weil die Bewegung des Ankers 24 gestoppt ist.
  • Hingegen bei einer maximalen Bewegung des Ankers 24 steigt die induzierte Spannung U gemäß der Kennlinie U11-max an, so dass der Strom I10-max wieder etwas reduziert wird.
  • Bei einer Einbaulage mit einem geringen Abstand des Starterritzels 3 zum Zahnkranz 6 erfolgt die Verzögerung des Ankers 24 und der erneute Anstieg des Stroms I10-1 früher als zum Zeitpunkt t1. Umgekehrt verschiebt sich bei einer Einbaulage mit einem größeren Abstand vom Starterritzel 3 zum Zahnkranz 6 der Zeitpunkt t1 nach hinten. Durch Messung dieser Zeitdauer t1 kann auf die Einbaulage bzw. den Abstand rückgeschlossen werden und die Einspurdauer entsprechend mit einem Referenzwert korrigiert und abgespeichert werden. Das in der Fig. 2 beschriebene Verfahren und durch die Kennlinien in der Fig. 3 dargestellte Verfahren lässt sich entweder am Anfang der Lebensdauer eines Fahrzeugs einstellen oder nach jedem Schlüsselstart oder nach definierten konstanten Abständen eines zurückgelegten Wegs bzw. einer abgelaufenen Zeitdauer.
  • Die Fig. 3 zeigt einen Zeitpunkt t2. Zu diesem Zeitpunkt hat die Startersteuerung festgestellt, dass der gemessene Wert, entweder der Strom I10 der Einspurwicklung 10 und/oder die induzierte Spannung U11 an der Schalterwicklung 11 eine maximale Bewegung des Ankers 24 ausführt, da das Starterritzel 3 aufgrund einer Zahn-Lücke-Stellung vollständig in den Zahnkranz 6 einspurt. Der Zeitpunkt t2 liegt also außerhalb des Toleranzbereiches der Abfrage A1 aus Fig. 2, so dass die Startersteuerung 9 ein vollständiges Einspuren detektiert und gegebenenfalls Messvorgänge gemäß dem in Fig. 2 beschriebenen Verfahrensablauf wiederholt.
  • Alle Figuren zeigen lediglich schematische nicht maßstabsgerechte Darstellungen. Im Übrigen wird insbesondere auf die zeichnerische Darstellungen für die Erfindung als Wesentlich verwiesen.

Claims (10)

  1. Verfahren einer Steuerung für eine Startvorrichtung (1) mit einem Startermotor (2), einer Einspurvorrichtung und einem Starterritzel (3) zum Einspuren in einen Zahnkranz (6) einer Brennkraftmaschine (7) in einem Kraftfahrzeug, wobei die Einspurvorrichtung zum Einspuren des Starterritzels (3) von der Steuerung angesteuert wird, wobei mindestens ein Einspurwert von der Einspurvorrichtung zum Einspuren des Starterritzels (3) mittels einer Erfassungseinrichtung (20) erfasst wird, als Referenzwert in der Steuerung gespeichert und ausgewertet wird, wobei der gespeicherte Referenzwert dahingehend ausgewertet wird, dass eine Startzeit zum Einspuren mittels der Einspurvorrichtung in Abhängigkeit des gespeicherten Referenzwerts verschoben wird, um rechtzeitig einzuspuren, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspurvorrichtung als Starterrelais (4) mit zwei separat bestrombaren Wicklungen ausgebildet, wobei mindestens eine erste Wicklung als Einspurwicklung (10) ausgebildet ist, und beim Einspuren die Erfassungseinrichtung (20) eine induzierte Spannung (UII) in der zweiten nicht bestromten Wicklung misst.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspurwert von der Erfassungseinrichtung gemessen wird, in der das Starterritzel (3) beim Einspuren mit dem Zahnkranz (6) eine Zahn-auf-Zahn-Stellung ausbildet.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspurwert als Zeitdauer zum Einspuren des Starterritzels (3) gemessen wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspurwert als Wegstrecke des Starterritzels (3) gemessen wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspurvorrichtung als Starterrelais (4) ausgebildet ist, wobei mittels einer bestrombaren Wicklung des Starterrelais (4) das Starterritzel (3) eingespurt wird und ein Strom des Starterrelais (4) detektiert und ausgewertet wird, der durch die Bewegung des Ankers (24) im Starterrelais (4) beeinflusst wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer vor der Inbetriebnahme des Fahrzeugs gemessen wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer von der Steuerung in vordefinierten Zyklen gemessen wird und der Referenzwert aktualisiert wird.
  8. Computerprogrammprodukt, das in einen Programmspeicher (17) mit Programmbefehlen ladbar ist, um alle Schritte eines Verfahrens nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen, wenn das Programm in einer Steuerung ausgeführt wird.
  9. Steuerung für eine Startvorrichtung (1) mit einem Startermotor (2), einem Starterrelais (4) und einem Starterritzel (3) zum Starten einer Brennkraftmaschine (7) in einem Fahrzeug, wobei die Steuerung mit einem Mikrocomputer (15) ausgebildet ist, mittels dem eine Start-Stopp-Betriebsstrategie ausführbar ist, dadurch gekennzetchnet, dass die Steuerung einen Programmspeicher (17) und eine Erfassungseinrichtung (20) aufweist, mittels der am mit zwei separat bestrombaren Wicklungen ausgebildeten Starterrelais (4) beim Bestromen einer einspurenden Wicklung charakteristische Spannangsweite in der zweiten nicht bestromtem Wicklang messbar sind, diese Spannangswerte als gemessene Einspurwerte auswertbar sind und im Programmspeicher (17) zur Verarbeitung abspeicherbar sind.
  10. Steuerung nach Anspruch 9, mit einem Programmspeicher (17); dadurch gekennzeichnen, dass die Steuerung einen Programmspeicher (17) aufweist, in den ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 8 ladbar ist, um bevorzugt das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.
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