DE19727595C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine mit Zweimassenschwungrad - Google Patents

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 weiteren ergonomischen 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. Zum Isolieren 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 proportinal zu den Motormomenten ist, führt die Entwicklung von Motoren mit größeren Momenten zu einer weiteren Verschlechterung der Startzeiten.

Aus der DE 44 47 537 A1 ist ein System zur aktiven Schwingungsdämpfung in Antriebsaggregaten mit wenigstens einer rotierenden Welle, insbesondere einer Kurbelwelle bekannt, bei welchem Drehzahlungleichförmigkeiten der rotierenden Welle und daraus resultierende Störschwingungen dadurch unterhalb vorgegebener Werte gehalten werden, daß ein auf der Welle sitzendes Schwungrad als bewegtes Grundelement einer elektrischen Maschine verwendet wird, wobei das Schwungrad als passiver Drehschwingungstilger ausgebildet und ein solcher parallel dazu angeordnet ist.

Des weiteren wird in der DE 195 03 537 A1 eine Startvorrichtung für Brennkraftmaschinen beschrieben, wobei der Startermotor über ein Startrelais mittels eines Startschalters auf eine Akkumulatorbatterie zu schalten ist. Für ein schnelles Abschalten des Starters ist vorgesehen, daß die Vorrichtung Mittel zur Erfassung der Welligkeit der Batteriespannung und/oder des Stromes beim Startvorgang durch Kompression und Dekompression der Brennkraftmaschine aufweist und daß diesem Mittel eine Schaltstufe nachgeschaltet ist, die beim Ausbleiben der Welligkeit den Startermotor abschaltet.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein 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 4.

Durch die Ermittlung des Endes der Starterbetätigung 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 der Kühlwassertemperatur 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 so lange 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.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine mit Zweimassenschwungrad, umfassend eine Startereinrichtung, eine die Startereinrichtung beaufschlagbare Starterbatterie, ein Motorsteuergerät und eine vom Motorsteuergerät ansteuerbare Kraftstoffzuführeinrichtung, wobei das Motorsteuergerät eine Einrichtung zum Erfassen des Endes der Starterbetätigung beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorsteuergerät (5) Einrichtungen zum Erfassen der Drehzahl n der Brennkraftmaschine und der Kühlwassertemperatur T_W umfaßt, aus der Kühlwassertemperatur T_w vom Motorsteuergerät (5) eine Grenzdrehzahl n_GR ableitbar und der Kraftstoffzuführeinrichtung (6) abhängig vom Vergleich der erfaßten Drehzahl n zur Grenzdrehzahl n_GR am Ende der Starterbetätigung ein Steuersignal zuführbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Starterbetätigung über den Gradienten der Starterbatterie-Spannung und/oder des Starterbetätigungssignals (7) erfaßbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorsteuergerät (5) ein Steuersignal zur Fortsetzung des Startvorganges, falls die Drehzahl n der Brennkraftmaschine am Ende der Starterbetätigung größer als die Grenzdrehzahl n_GR ist, oder zum Abbruch des Startvorganges, falls die Dreh­ zahl n der Brennkraftmaschine am Ende der Starterbetätigung die Grenzdrehzahl n_GR unterschreitet, bildet.

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

• a) Abgabe eines Starterbetätigungssignals (7) an Startereinrichtung (4),
• b) Abgabe eines Kraftstoffzuführsignals (8) von dem Motorsteuergerät (5) an die Kraftstoffzuführeinrichtung (6),
• c) Erfassung der Drehzahl n und der Temperatur T_W des Kühlwassers der Brennkraftmaschine durch das Motorsteuergerät (5), wobei das Motorsteuergerät (5) in Abhängigkeit vom Zustandsparameter eine Grenzdrehzahl n_GR ermittelt,
• d) Ermittlung des Endes der Starterbetätigung durch das Motorsteuergerät (5) und
• e) Vergleich der erfaßten Drehzahl n der Brennkraftmaschine am Ende der Starterbetätigung mit der ermittelten Grenzdrehzahl n_GR und 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 Abschalten der Kraftstoffzufuhr mittels des Motorsteuergerätes (5) falls die Grenzdrehzahl n_GR unterschritten ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Starterbetätigung aus dem Gradienten der Starterbatterie-Spannung und/oder des Starterbetätigungssignals (7) abgeleitet wird.