DE102011002974B4

DE102011002974B4 - Verfahren und Systeme zur unterstützten direkten Anlasssteuerung

Info

Publication number: DE102011002974B4
Application number: DE102011002974.5A
Authority: DE
Inventors: Xiangying Liu; Henry W. Patterson; Joseph Norman Ulrey; Alex O'Connor Gibson; Ross Dykstra Pursifull
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2010-02-03
Filing date: 2011-01-21
Publication date: 2022-01-27
Anticipated expiration: 2031-01-22
Also published as: US8141534B2; US20120185158A1; US8355860B2; CN102140989B; US20110132308A1; CN102140989A; DE102011002974A1

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugsystems (100), das einen Motor (10) enthält, der während Motor-Leerlauf-Stopp-Zuständen selektiv deaktiviert wird, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
während eines ersten Zustands das Einspuren eines Motoranlassers (24) ohne Anlegen eines Anlasserstroms an den deaktivierten, sich drehenden Motor (10), nachdem die Motordrehzahl unter eine Schwellwertdrehzahl abfällt; und
während eines zweiten Zustands das Einspuren des Anlassers (24) und das Verstellen eines Anlassermotorschalters (222) zum Ausüben eines Anlasserbremsdrehmoments auf den deaktivierten, sich drehenden Motor (10).

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft Verfahren und Systeme zum Steuern des Abschaltens eines Motors und eines nachfolgenden Motorneustarts.
Allgemeiner Stand der Technik und kurze Darstellung der Erfindung
Es wurden Fahrzeuge entwickelt, um einen Leerlauf-Stopp durchzuführen, wenn Leerlauf-Stopp-Bedingungen erfüllt sind, und um den Motor automatisch neu zu starten, wenn Neustartbedingungen erfüllt sind. Solche Leerlauf-Stopp-Systeme ermöglichen Kraftstoffeinsparung, eine Reduktion bei den Abgasemissionen, eine Reduktion beim Geräusch und dergleichen.
Motoren können automatisch aus dem Leerlauf-Stopp-Zustand neu gestartet werden, ohne eine Bedienereingabe zu empfangen, beispielsweise als Reaktion darauf, dass Motorbetriebsparameter außerhalb eines gewünschten Betriebsbereichs liegen. Alternativ können Motoren als Reaktion auf eine Neustart- und/oder Anlassanforderung von dem Bediener aus dem Leerlauf-Stopp-Zustand neu gestartet werden. In einigen Fällen überlegt es sich ein Fahrer möglicherweise anders, während der Motor abgeschaltet wird (zum Beispiel noch herunterfährt) und wünscht möglicherweise, den Motor sofort neu zu starten. Zum Neustarten des Fahrzeugs muss der Fahrer möglicherweise darauf warten, dass die Motordrehung abnimmt (beispielsweise vollständig anhält), bevor der Motoranlasser wieder aktiviert werden kann. Als solches kann dies die Neustartzeit erheblich verlängern und somit die Qualität der Neustartoperation herabsetzen. Falls der Anlasser bei niedrigen Motordrehzahlen erneut aktiviert wird, kann außerdem die Aktivierung während der Rückwärtsdrehung des Motors eintreten, was zu Abschaltungsschütteln und hörbarem Geräusch führt.
Ein beispielhafter Ansatz zum Reduzieren von Motorneustartzeiten wird von Kassner in US 7 275 509 B2 veranschaulicht. Hier wird ein Motoranlasser während des Abschaltens eingespurt, wenn sich der Motor in einem vorspezifizierten Drehzahlbereich und einer vordefinierten Drehrichtung befindet. Durch Verstellen der Zeitsteuerung des Einspursignals wird das Anlassereinspuren während einer Motorrückwärtsdrehung reduziert.
Die Erfinder haben jedoch potentielle Probleme bei einem derartigen System erkannt. Als ein Beispiel wird das Motoranlassereinspuren verzögert, bis die Motordrehzahl innerhalb des vorspezifizierten Bereichs ist und die Motordrehrichtung in der Vorwärtsrichtung der Kurbelwelle ist. Somit reduziert der Ansatz von Kassner das Einspuren des Anlassers während einer Motorrückwärtsdrehung, behandelt aber nicht die Motorrückwärtsdrehung beim Herunterfahren und reduziert auch nicht die Motorherunterfahrzeiten. Noch weiter erfordert der Ansatz von Kassner eine Motorüberwachung, um die Richtung der Motordrehung zu bestimmen.
Somit können bei einem Beispiel einige der obigen Probleme durch ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugsystems behandelt werden, das einen Motor enthält, der während Motor-Leerlauf-Stopp-Zuständen selektiv deaktiviert wird. Erfindungsgemäß werden Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 13 sowie ein Fahrzeugsystem gemäß Anspruch 19 vorgeschlagen. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Bei einer Ausführungsform umfasst also das Verfahren während eines ersten Zustands das Einspuren eines Motoranlassers ohne Anlegen eines Anlasserstroms an den deaktivierten, sich drehenden Motor, nachdem die Motordrehzahl unter eine Schwellwertdrehzahl abfällt; und während eines zweiten Zustands das Einspuren des Anlassers und das Verstellen eines Anlassermotorschalters zum Ausüben eines Anlasserbremsdrehmoments auf den sich drehenden Motor.
Bei einem Beispiel kann ein Motor mit einem Anlassersystem betrieben werden, daseinen Anlasser, einen batterie- oder kondensatorbetriebenen Anlassermotor umfasst, wobei ein oder mehrere Anlasserzahnräder ein Zahnritzel enthalten, und eine Einweg-Freilaufkupplung. Als Reaktion auf Leerlauf-Stopp-Zustände kann der Motor deaktiviert werden (d.h. Kraftstoff und Funken können abgeschaltet werden) und kann damit beginnen, sich zum Stillstand zu drehen. Während eines ersten Zustands, nachdem der Motor unter eine Schwellwertdrehzahl (beispielsweise unter 200 min^-1) abgefallen ist, kann der Motoranlasser an dem deaktivierten, sich drehenden Motor eingespurt werden, ohne einen Anlasserstrom anzulegen. Insbesondere kann das Anlasserzahnritzel unabhängig davon an den sich drehenden Motor eingerückt werden, ob ein Neustart angefordert worden ist oder nicht. Außerdem können Motorrückwärtsdrehungen während des Herunterfahrens über die Einwegkupplung des Anlassers im Wesentlichen gestoppt werden. Wenn der Anlassermotor über die Einwegkupplung eingespurt wird, würde eine Motorrückwärtsdrehung als solche erfordern, dass sich der Anlassermotor beschleunigt und dreht, während er durch den Anlasserzahnradsatz rückwärts angetrieben wird. Somit kann eine Motorrückwärtsdrehung verhindert werden. Durch Verwendung von vorherrschenden Drehmomenten kann die Rückwärtsantriebseffizienz des Zahnradsatzes sehr niedrig ausgestattet werden, wodurch ein wesentlicher Widerstand bereitgestellt wird.
Durch Kurzschließen des Motors kann die Gegen-EMK-Spannung ein „elektrisches“ Bremsdrehmoment liefern.
Bei einem Beispiel kann die Schwellwertdrehzahl auf der Basis der Anlassermodell- und - zahnritzelgeometrie zugewiesen werden, so dass das Einspuren des Anlassers an den Motor bei über null liegenden Motordrehzahlen ohne zu beanstandendes Geräuschverhalten ausgeführt werden kann. Während eines zweiten Zustands kann der Anlassermotorschalter, wenn der Anlasser bereits eingespurt ist, verstellt werden, um an den deaktivierten, sich drehenden Motor ein zusätzliches Anlasserbremsdrehmoment anzulegen, um das Motorherunterfahren weiter zu beschleunigen. Das Anlasserbremsdrehmoment kann auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen gewählt und unter Verwendung einer Anlassermotorsteuerung verstellt werden. Beispielsweise kann das Anlasserbremsdrehmoment angewendet werden, indem der Anlassermotorschalter geerdet wird (wobei beispielsweise die beiden Motoranschlüsse eines Relais miteinander kurzgeschlossen werden) oder indem ein Anlassermotorkreis geöffnet wird. Falls ein Neustart angefordert wird, während der Motor immer noch herunterfährt (beispielsweise als Reaktion auf einen plötzlichen Sinneswandel des Fahrers) kann sich folglich der Anlasser bereits in einem eingespurten Zustand befinden und ein schneller Neustart kann ausgeführt werden, indem eine Anlassspannung (beispielsweise voneiner Batterie oder einem Kondensator) an den Anlassermotorschalter angelegt wird, um den Motor durchzudrehen und in den Zylindern eine Verbrennung zu initiieren.
Durch Einspuren des Anlassers und selektives Anlegen eines Anlasserbremsdrehmoments auf den sich drehenden Motor während des Motorherunterfahrens ungeachtet dessen, ob ein Neustart erwartet wird oder nicht, kann auf diese Weise ein Motorherunterfahren beschleunigt werden, was einen schnellen Motorneustart ermöglicht, ohne den Motor zuerst vollständig anzuhalten. Es versteht sich jedoch, dass, falls ein vorhergehender ganzer Motorstopp erwünscht wird (beispielsweise nach Bestimmung durch den Fahrer oder durch den Motorcontroller), ein Neustart alternativ nach einem völligen Stillstand des Motors durchgeführt werden kann, während aber wieder der Anlasser eingespurt gehalten wird und optional unter Verwendung des Anlasserbremsdrehmoments, um den Motor schnell bis zum Stillstand abzubremsen. Somit kann die zum Neustarten eines Motors erforderliche Zeit reduziert werden und ein schneller Neustart als Reaktion auf einen Sinneswandel des Fahrers kann unterstützt werden. Durch Einrücken des Anlasserzahnrads und über die Einwegkupplung kann außerdem die Motorrückwärtsdrehung wesentlich reduziert (oder effektiv eliminiert) werden, wodurch die Motorpositionsbestimmung beim Neustart verbessert wird. Weiterhin können Abschaltschütteln und zu beanstandende Einspurschleifgeräusche, die das Anlassereinspuren betreffen, ebenfalls reduziert werden. Somit kann die Gesamtqualität von Motorneustarts verbessert werden.
Durch Beschleunigen des Motorabschaltens kann auch eine durch den Katalysator beim Abschalten gepumpte Luftmenge (oder überschüssiger Sauerstoff) reduziert werden (wobei der überschüssige Sauerstoff im Katalysator gespeichert werden kann), wodurch die zum Konditionieren des Katalysators während des nachfolgenden Motorneustarts und Reagieren mit dem gespeicherten Sauerstoff benötigte Kraftstoffmenge reduziert wird. Als solches kann dies zu zusätzlichen Vorzügen bezüglich Kraftstoffeinsparung führen.
Es versteht sich, dass die obige kurze Darstellung vorgelegt wird, um eine Auswahl von Konzepten in vereinfachter Form einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung näher erläutert werden. Sie soll keine wesentlichen oder Schlüsselmerkmale des beanspruchten Gegenstands identifizieren, dessen Schutzbereich einzig durch die Ansprüche definiert wird, die auf die detaillierte Beschreibung folgen. Weiterhin ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die beliebige oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung erwähnte Nachteile lösen.
Figurenliste

1 zeigt ein beispielhaftes Fahrzeugsystemlayout mit Details eines Fahrzeugsantriebsstrangs.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Anlasssystems von 1.
3 zeigt ein Flussdiagramm auf hoher Ebene zum Ausführen eines Leerlauf-Stopp-Betriebs mit Anlassereinspuren gemäß der vorliegenden Offenbarung.
4 zeigt ein Flussdiagramm auf hoher Ebene zum Ausführen eines Neustartbetriebs gemäß der vorliegenden Offenbarung.
5-7 zeigen Karten mit mehreren grafischen Darstellungen, die beispielhafte Motor-Leerlauf-Stopp- und Neustart-Prozeduren mit Anlassereinspuren und/oder Anlasserbremsdrehmoment veranschaulichen.

Ausführliche Beschreibung
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Beschleunigen des Motorherunterfahrens und Reduzieren einer Rückwärtsdrehung während eines Motor-Leerlauf-Stopps. Wie in 1-2 gezeigt, kann das Motoranlasssystem mit einem Anlassermotor und einem Anlasserräderwerk konfiguriert sein. Während eines Leerlauf-Stopp-Betriebs kann ein Anlasserzahnrad an den sich drehenden Motor eingerückt werden, um eine Motorumkehr zu reduzieren und das Motorherunterfahren zu beschleunigen. Weiterhin kann die Motorrückwärtsdrehung über eine Einwegkupplung in den Anlasser im Wesentlichen gestoppt werden. Auf der Basis der Motorbetriebsbedingungen kann ein Anlassermotorschalter wie etwa ein Anlassermotorrelais verstellt werden, um ein zusätzliches Anlasserbremsdrehmoment anzuwenden, um das Motorherunterfahren weiter zu unterstützen und Beschleunigungsverzögerungen während nachfolgender Motorneustarts zu reduzieren. Das Anlasserzahnradeinrücken und das Anlasserbremsdrehmoment können ermöglichen, dass die Motordrehzahl mindestens auf eine vorbestimmte Anlasserdrehzahl (oder zum Stillstand) schnell abgesenkt wird, worauf sich ein Motorneustart schnell anschließen kann. Ein Controller kann konfiguriert sein, Steuerroutinen wie etwa in 3-4 gezeigt auszuführen, um das Anlasserzahnrad an den sich drehenden Motor einzurücken, nachdem die Motordrehzahl unter einen Schwellwert abgefallen ist. Auf der Basis eines Ausmaßes und einer Zeitsteuerung eines gewünschten Anlasserbremsdrehmoments kann der Controller dann die Position des Anlassermotorrelais zwischen einer Masseposition (oder offenen Position) und einer Autofahrposition (z.B. Batterie) verstellen und/oder eine Höhe der an das Relais angelegten Bremsspannung verstellen. Als Reaktion auf einen während des Herunterfahrens angeforderten Neustart, da der Anlasser bereits eingespurt ist, kann eine Anlasserspannung an das Relais angelegt werden, um ein Anlassdrehmoment zu liefern. Auf diese Weise kann, wie ausführlicher in 5-7 erklärt, die Motorrückwärtsdrehung behandelt werden, ein Motorherunterfahren kann beschleunigt werden und Beschleunigungsverzögerungen beim Neustart können signifikant reduziert werden.
1 zeigt ein Fahrzeugsystem 100 mit einem Verbrennungsmotor 10, der über eine Kurbelwelle 40 an einen Drehmomentwandler 11 gekoppelt ist. Der Motor 10 kann ein Benzinmotor sein. Bei alternativen Ausführungsformen können andere Motorkonfigurationen verwendet werden, beispielsweise ein Dieselmotor. Der Motor 10 kann mit einem Motoranlasssystem 24 angelassen werden, das einen Anlasser und ein oder mehrere Anlasserzahnräder enthält. Bei einem Beispiel kann der Anlasser durch einen Motor angetrieben werden (z.B. batterieangetrieben oder über einen Kondensator angetrieben). Bei einem weiteren Beispiel kann der Anlasser ein Kraftübertragungsantriebsmotor wie etwa ein Hybridtriebwerk sein, das durch eine Kuppeleinrichtung mit dem Motor verbunden ist. Die Kuppeleinrichtung kann ein Getriebe, ein oder mehrere Zahnräder und/oder eine beliebige andere geeignete Kuppeleinrichtung enthalten. Der Anlasser kann konfiguriert sein, einen Motorneustart bei niedrigen, von null verschiedenen Motordrehzahlen wie etwa beispielsweise bei oder unter 50 min^-1 zu unterstützen. Alternativ kann der Motor in einem niedrigen Drehzahlbereich von beispielsweise zwischen 50 und 100 min^-1 neu gestartet werden. Alternativ kann der Motor in einem höheren Drehzahlbereich, beispielsweise über 200 min^-1, neu gestartet werden. Wie hierin weiter ausgeführt, kann das Anlasssystem 24 verwendet werden, um das Motorherunterfahren während eines Leerlauf-Stopp-Betriebs zu beschleunigen. Insbesondere kann eine Anlasserzahnradeinrücksteuerung verwendet werden, um ein Zahnritzel des Anlassers an den sich drehenden, deaktivierten Motor einzurücken, während eine Einwegkupplung eine Motorrückwärtsdrehung reduziert. Außerdem kann eine Anlassermotorsteuerung verwendet werden, um eine Höhe des Anlasserbremsdrehmoments zu verstellen, die auf den sich drehenden Motor ausgeübt wird, um ihn zum Stillstand zu bringen. Durch Einspuren des Anlassers, sogar bevor ein Neustart angefordert wird, kann der Motor während des nachfolgenden Neustarts durchgedreht und schneller neu gestartet werden.
Der Drehmomentwandler 11 ist über die Turbinenwelle 17 auch an das Getriebe 15 gekoppelt. Der Drehmomentwandler 11 weist eine nichtgezeigte Überbrückungskupplung auf, die eingerückt, ausgerückt oder teilweise eingerückt sein kann. Wenn die Kupplung entweder ausgerückt ist oder ausgerückt wird, wird davon gesprochen, dass sich der Drehmomentwandler in einem unverriegelten Zustand befindet. Die Turbinenwelle 17 ist auch als Getriebeeingangswelle bekannt. Bei einer Ausführungsform umfasst das Getriebe 15 ein elektronisch gesteuertes Getriebe mit mehreren wählbaren diskreten Übersetzungsverhältnissen. Das Getriebe 15 kann auch verschiedene andere Zahnräder enthalten, wie etwa beispielsweise eine nichtgezeigte Achsantriebsübersetzung. Alternativ kann das Getriebe 15 ein stufenloses Getriebe sein (CVT - Continuously Variable Transmission).
Das Getriebe 15 kann weiterhin über eine Achse 21 mit einem Reifen 19 gekoppelt sein. Der Reifen 19 verbindet das nichtgezeigte Fahrzeug mit der Straße 23. Man beachte, dass bei einem Ausführungsbeispiel diese Kraftübertragung in einem Passagierfahrzeug gekoppelt ist, das auf der Straße fährt. Wenngleich verschiedene Fahrzeugkonfigurationen verwendet werden können, ist bei einem Beispiel der Motor die einzigeAntriebsquelle, und somit ist das Fahrzeug kein hybridelektrisches, Plug-In-Hybrid- usw. Fahrzeug. Bei anderen Ausführungsformen kann das Verfahren in ein Hybridfahrzeug integriert sein.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 2 wird ein detailliertes Ausführungsbeispiel 200 des Anlasssystems von 1 dargestellt. Das Anlasssystem kann einen Anlassermotor 206 enthalten, der über eine Welle 210 an ein Anlasserräderwerk 208 gekoppelt ist. Das Anlasserräderwerk 208 kann mit mehreren Zahnrädern konfiguriert sein, um eine Drehmomentmultiplikation durch ein oder mehrere Übersetzungsverhältnisse zu ermöglichen. Das Anlasssystem kann weiterhin ein Zahnritzel 212 entlang einer Zahnwelle 216 enthalten. Eine Anlasserzahnradeinrücksteuerung 204 kann verwendet werden, um das Zahnritzel 212 an einen Zahnkranz 214 der Motorkurbelwelle einzurücken. Die Anlasserzahnradeinrücksteuerung 204 kann einen Zugsolenoid 218 und eine Zugfeder 220 enthalten. Als Reaktion auf ein Einspursignal kann der Zugsolenoid 218 aktiviert werden. Eine Zugsolenoidaktivierung kann die Zugfeder 220 zum Solenoid ziehen, während auch das Zahnritzel 212 zum Zahnkranz 214 gezogen wird, was ein Zahnradeinrücken ermöglicht. Durch Einrücken des Zahnritzels 212 an den Zahnkranz 214 kann somit Anlassermotordrehmoment auf die Kurbelwelle übertragen werden, um den Motor zu drehen und einen Verbrennungszyklus zu beginnen. Wie unter Bezugnahme auf 3 weiter ausgeführt, kann ein Motorcontroller konfiguriert sein, während jeglichen Leerlauf-Stopp-Betriebs ein Einspursignal zu liefern, nachdem die Motordrehzahl unter eine Schwellwertdrehzahl (beispielsweise unter 200 min^-1) abgefallen ist, und zwar unabhängig davon, ob ein nachfolgender Neustart angefordert wurde oder nicht, um das Motorherunterfahren zu beschleunigen. Das Zahnritzel 212 kann weiterhin eine nichtgezeigte Einweg-Freilaufkupplung enthalten. Alternativ kann die Einwegkupplung im Räderwerk 208 untergebracht sein. Die Einwegkupplung kann es dem Motor ermöglichen, weiter zu laufen als der Anlasser. Wenn das Zahnritzel 212 eingerückt ist, kann die Einwegkupplung einsetzen, sobald der Motor sich rückwärts zu drehen beginnt, wodurch eine Motorumkehr beim Herunterfahren reduziert wird. Auf diese Weise kann der Anlasser beim Motor-Leerlauf-Stopp eingespurt werden, ohne einen Anlassermotorstrom anzulegen.
Der Anlassermotor 206 kann unter Verwendung einer Anlassermotorsteuerung 202 betrieben werden, die einen Anlassermotorschalter 222 enthält. Der Schalter 222 kann aus einer Vielzahl von Schaltern zum Steuern des Betriebs des Anlassermotors 206 ausgewählt werden. Bei einem Beispiel, wie hierin dargestellt, kann der Anlassermotorschalter 222 ein Anlassermotorrelais sein. Es versteht sich jedoch, dass bei alternativen Ausführungsformen der Anlassermotorschalter 222 ein Transistor, ein mechanischer Schalter, ein Festkörperschalter usw. sein kann. Bei einem Beispiel kann
ein gewöhnlicher Schalter verwendet werden, um sowohl den Anlassermotor 206 als auch den Zugsolenoid 218 zu betreiben. Bei einem weiteren Beispiel können der Anlassermotor und der Zugsolenoid jeweils von eigenen Schaltern betrieben werden. Als solches kann der Anlassermotorschalter 222 zwischen mindestens einer Masseposition 224 (das heißt kurzgeschlossen) durch Anlegen einer Massespannung (0 V) und einer Anwerfposition 226 (oder Autofahrposition) durch Anlegen einer Motorspannung (beispielsweise 12 V) verschoben werden. Die Motorspannung kann von einer Batterie und/oder einem Kondensator geliefert werden. Bei alternativen Ausführungsformen kann der Anlassermotorschalter 222 optional eine dritte offene Position 228 (gepunktete Linien) enthalten. Wenn sich der Schalter in der dritten offenen Position 228 befindet, kann der Anlassermotor über einer Winkelbewegung weniger Widerstand besitzen, als wenn er in der Masseposition kurzgeschlossen ist (d.h. mit elektrischen Bremsen). Bei eingerücktem Anlasserzahnritzel, wenn sich der Anlassermotorschalter 222 in der Masseposition224 befindet, kann somit ein größeres Bremsdrehmoment auf den sich drehenden Motor ausgeübt werden und eine größere Reduktion der Motorrückwärtsdrehung kann erreicht werden. Wenn sich im Vergleich dazu der Anlassermotorschalter 222 in der offenen Position 228 befindet, kann ein kleineres Bremsdrehmoment auf den sich drehenden Motor ausgeübt werden und eine kleinere Reduktion der Motorrückwärtsdrehung kann erreicht werden. Wenn im Gegensatz dazu das Anlasserzahnritzel ausgerückt ist, kann ein großer Herunterfahrwinkel bei im Wesentlichen keiner Reduktion beim Motorrücklauf erreicht werden. Wenn sich der Anlassermotorschalter 222 in der Anwerfposition 226 befindet, kann kein Bremsdrehmoment angewendet werden, und es kann sich eine Motorbeschleunigung ergeben.
Indem mehrere Positionen in dem Schalter aufgenommen werden, können mindestens zwei Niveaus verlangsamenden Drehmoments zu Verfügung stehen, um das Motorherunterfahren zu beschleunigen. Durch Verstellen zwischen den Positionen kann ein Ausmaß an verlangsamenden Drehmoment verstellt werden. Beispielsweise kann ein angewendetes Ausmaß an Bremsdrehmoment verstellt werden, indem die Schalterposition zwischen der Masseposition 224 und der offenen Position 228 variiert wird. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel können zusätzliche Schalterpositionen enthalten sein, wie etwa Positionen mit verschiedenen Widerständen zur Masse. Durch Aufnehmen einer Position mit einem Widerstand zu Masse kann ein dazwischenliegendes Bremsdrehmoment erreicht werden. Während des Motor-Leerlauf-Stopps kann zudem eine Bremsdrehmomentmodulation erreicht werden, indem die Position des Schalters zwischen der Masseposition, der Position mit einem Widerstand zu Masse, der offenen Position und/oder der Anwerfposition verstellt wird. Analog kann während eines Motorneustarts eine Anwerfdrehmomentmodulation erreicht werden, indem die Position des Schalters zwischen der Masseposition, der Position mit einem Widerstand zu Masse, der offenen Position und/oder der Anwerfposition verstellt wird.
Bei einem Beispiel kann der Anlassermotorschalter 222 (oder Schalter) beim Empfang eines Anwerfsignals, beispielsweise bei einem Motorneustart, in eine Anwerfposition 226 verschoben werden. Bei einem weiteren Beispiel kann der Anlassermotorschalter 222 (oder Schalter) beim Neustart zu der Masseposition 224 verschoben werden, nachdem das Motoranwerfen abgeschlossen ist und die Verbrennung in den Motorzylindern initiiert wurde. Bei noch einem weiteren Beispiel, wie hierin unter Bezugnahme auf 3-4 weiter ausgeführt, kann während eines Motor-Leerlauf-Stopps bei eingerücktem Anlasserzahnritzel die Anlassermotorsteuerung dazu verwendet werden, ein Anlasserbremsdrehmoment zu verstehen, das auf den sich drehenden Motor ausgeübt wird, um das Motorherunterfahren weiter zu beschleunigen. Insbesondere kann auf der Basis eines Ausmaßes und von Zeitsteuerung des gewünschten Bremsdrehmoments der Anlassermotorschalter geerdet werden.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 3 wird eine beispielhafte Routine 300 zum Ausführen einer Leerlauf-Stopp-Operation mit Anlassereinspuren und optional weiterhin zum Anwenden eines Anlasserbremsdrehmoments zum Beschleunigen des Motorherunterfahrens dargestellt.
Bei 302 kann bestätigt werden, dass Leerlauf-Stopp-Bedingungen erfüllt worden sind. Dies kann das Bestätigen beinhalten, dass der Motor arbeitet (d.h. eine Verbrennung ausführt), der Batterieladezustand über einem Schwellwert liegt (z.B. über 30%), die Fahrzeugfahrgeschwindigkeit innerhalb eines gewünschten Bereichs liegt (z.B. höchstens 30 mph), ein Klimaanlagenverdichter ausreichend Luftdruck aufweist, die Motortemperatur (wie beispielsweise anhand einer Motorkühlmitteltemperatur ermittelt) über einem Schwellwert liegt, ein Drosselöffnungsgrad unter einem Schwellwert liegt, das vom Fahrer angeforderte Drehmoment unter einem vorbestimmten Schwellwert liegt, das Bremspedal gedrückt worden ist usw. Falls eine beliebige oder alle der Leerlauf-Stopp-Bedingungen erfüllt sind, dann kann der Controller bei 304 eine Ausführung des Leerlauf-Stopp-Betriebs initiieren und damit fortfahren, den Motor zu deaktivieren. Dies kann als solchesdas Abstellen des Kraftstoffs und/oder des Funkens zum Motor und das Anhalten der Verbrennung in den Motorzylindern beinhalten. Falls jedoch Leerlauf-Stopp-Bedingungen nicht erfüllt sind, kann die Routine enden.
Bei 306 können Motorbetriebsbedingungen während des Leerlauf-Stopps geschätzt und/oder gemessen werden. Dazu kann das Schätzen der Motordrehzahl, der Ventilsteuerung, der Nockensteuerung, des barometrischen Drucks, der Höhe, einer in den Zylindern eingefangenen Menge an Luftladung usw. zählen. Bei 308 kann bestimmt werden, ob die Motordrehzahl (Ne) unter einem vorbestimmten Schwellwert liegt, beispielsweise unter 200 min^-1. Nachdem die Motordrehzahl bei 310 unter die Schwellwertdrehzahl abgefallen ist, kann ein Motoranlasserzahnrad zu dem deaktivierten, sich drehenden Motor eingerückt werden, ohne einen Anlasserstrom anzulegen. Insbesondere kann das Anlasserzahnritzel zu dem Zahnkranz des sich drehenden Motors eingerückt werden, beispielsweise durch Aktivieren eines Zugsolenoids der Anlasserzahnradeinrücksteuerung. Bei einem weiteren Beispiel kann dies das Aktivieren eines den Zugsolenoid steuernden Schalters beinhalten. Durch Einrücken des Anlasserzahnrads bei jedem Motorherunterfahren kann selbst dann, wenn ein nachfolgender Neustart nicht erwartet wird oder nicht angefordert wurde, die Motorrückwärtsdrehung reduziert werden und dabei das Motorherunterfahren beschleunigt werden. Weiterhin kann im Fall einer Motorrückwärtsdrehung die Einwegkupplung des Anlasserzahnrads anspringen und die Rückwärtsdrehung kann reduziert werden.
Bei einem Beispiel kann die Schwellwertgeschwindigkeit, unterhalb derer das Anlasserzahnrad eingerückt wird, auf der Basis von hörbaren Geräuschkriterien zugewiesen werden. Das heißt, der Schwellwert kann derart gewählt werden, dass das Einrücken des Anlasserzahnrads bei niedrigen (von null verschiedenen) Motordrehzahlen nicht zu einem zu beanstandenden Geräuschverhalten führt. Bei einem Beispiel kann ein Anlasserzahnrad mit normalem Geräusch bei über null liegenden Motordrehzahlen eingerückt werden, wie etwa bei 100 min^-1. Falls zusätzliches Geräusch gestattet ist, kann zudem der Anlasser eingespurt werden, wenn die Motordrehzahl höher ist, beispielsweise zwischen 100-200 min^-1. Das Einspuren bei noch höheren Drehzahlen (wie etwa zwischen 200-500 min^-1 oder über 500 min^-1) kann zu Anschlaggeräuschen oder zu zu beanstandenden Schleifgeräuschen führen. Als solches kann das Geräuschverhalten des Anlassers von dem Modell des Anlassers und der Geometrie des entsprechenden Anlasserzahnritzels relativ zu dem Kurbelwellenzahnkranz abhängen. Somit können bei einem Beispiel zusätzliche Zahnkranzabschrägungen eingeführt werden, um die Anschlag- und/oder Schleifgeräusche zu reduzieren, die erlebt werden. Auf diese Weise kann auf der Basis des Anlassermodells ein Anlasserzahnrad zu dem Motor bei niedrigen, von null verschiedenen Motordrehzahlen eingerückt werden, ohne zu beanstandendes Geräusch zu erzeugen.
Bei 312 kann ein Anlasserbremsdrehmoment auf der Basis der geschätzten Betriebsbedingungen bestimmt werden. Das heißt, auf der Basis der geschätzten Motorbetriebsbedingungen einschließlich Motordrehzahl, Zylinderluftladung, Ventilsteuerung, Nockensteuerung und barometrischen Drucks kann ein zusätzliches Anlasserbremsdrehmoment verstellt werden. Bei einem Beispiel ist möglicherweise kein Anlasserbremsdrehmoment erwünscht und der Motor kann herunterfahren, wobei nur das Anlasserzahnritzel eingerückt ist. Bei einem weiteren Beispiel kann ein Anlasserbremsdrehmoment erwünscht sein und der Motor kann mit eingerücktem Anlasserzahnritzel und mit Anlassermotorsteuerung herunterfahren. Falls ein Anlasserbremsdrehmoment erwünscht ist, können auch das Ausmaß und die Zeitsteuerung des Bremsdrehmoments auf der Basis der geschätzten Motorbetriebsbedingungen verstellt werden. Dies kann beispielsweise das Bestimmen eines Bremsdrehmomentprofils auf der Basis der Motordrehzahl, der Zeit seit dem Anlasserzahnradeinrücken, nachfolgender Neustartanforderungszeit usw. beinhalten. Das Ausmaß und die Zeitsteuerung der Anlasserbremsdrehmomentanwendung können auch mit dem Einrücken des Anlasserzahnrads koordiniert werden. Bei einem Beispiel kann das Anlasserbremsdrehmoment nach einer vorbestimmten Dauer nach dem Anlassereinspuren initiiert werden. Bei einem weiteren Beispiel kann das Anlasserbremsdrehmoment initiiert werden, nachdem die Motordrehzahl auf ein bestimmtes Niveau nach dem Anlasserzahnradeinrücken abgefallen ist. Bei noch einem weiteren Beispiel kann das Anlasserbremsdrehmoment vor dem Einrücken des Anlasserzahnrads bestimmt werden und das bestimmte Bremsdrehmoment kann zum Zeitpunkt des Anlasserzahnradeinrückens angewendet werden.
Bei einem Beispiel kann eine Motorneustartanforderung während des Motorherunterfahrens und während der Motor sich immer noch dreht wegen eines Sinneswandels (COM -Change of Mind) des Fahrers empfangen werden. Beispielsweise kann ein erster COM-Neustart während des Herunterfahrens zu einem Zeitpunkt angefordert werden, wenn das Anlasserzahnrad bereits eingerückt ist und die Motordrehzahl ausreichend niedrig ist, dass der Motor sofort neu gestartet werden kann, oder innerhalb eines Zeitdauerschwellwerts seit der Neustartanforderung. Folglich wird möglicherweise kein zusätzliches Anlasserbremsdrehmoment gewünscht. Alternativ kann ein kleineres Bremsdrehmoment gewünscht werden. Bei einem weiteren Beispiel kann ein zweiter COM-Neustart während des Herunterfahrens zu einem Zeitpunkt angefordert werden, wenn das Anlasserzahnrad bereits eingerückt ist, aber die Motordrehzahl ausreichend hoch liegt, dass der Motor möglicherweise nicht sofort neu gestartet werden kann, und erfordert möglicherweise mehr als den Zeitdauerschwellwert seit der Neustartanforderung. Folglich kann ein zusätzliches Anlasserbremsdrehmoment erwünscht sein. Alternativ kann ein größeres (als das erste Beispiel) Bremsdrehmoment erwünscht sein.
Das Ausmaß und die Zeitsteuerung des Anwendens des Bremsdrehmoments können ebenfalls auf der Basis von geschätzten Motorbetriebsbedingungen verstellt werden. Somit kann bei einem Beispiel das Verstellen eines Ausmaßes des Anlasserbremsdrehmoments auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen das Vergrößern eines Ausmaßes von Bremsdrehmoment beinhalten, wenn die Motordrehzahl beim Anlassereinspuren höher ist, und Senken eines Ausmaßes an Bremsdrehmoment, wenn die Motordrehzahl beim Anlassereinspuren niedriger liegt. Analog kann das Verstellen der Zeitsteuerung des Anwendens des Anlasserbremsdrehmoments das Vorverstellen einer Bremsdrehmomentzeitsteuerung (d.h. einer Startzeit der Bremsdrehmomentanwendung) zum Anlassereinspuren beinhalten, wenn die Motordrehzahl beim Anlassereinspuren höher ist, und das Verzögern der Bremsdrehmomentzeitsteuerung weg von dem Anlassereinspuren, wenn die Motordrehzahl beim Anlassereinspuren niedriger liegt. Zusätzlich oder optional kann das Verstellen der Zeitsteuerung des Anwendens eines Bremsdrehmoments das Verstellen einer Dauer der Bremsdrehmomentanwendung beinhalten. Beispielsweise kann die Verstellung das Vergrößern der Dauer der Bremsdrehmomentanwendung beinhalten, wenn die Motordrehzahl beim Anlassereinspuren höher ist, und das Reduzieren der Dauer der Bremsdrehmomentanwendung, wenn die Motordrehzahl beim Anlassereinspuren niedriger liegt.
Während das obige Beispiel das Verstellen eines Anlasserbremsdrehmoments auf der Basis der Motordrehzahl veranschaulicht, versteht sich, dass bei alternativen Ausführungsformen das Ausmaß und/oder die Zeitsteuerung der Anlasserbremsdrehmomentanwendung auf der Basis einer Menge von Luftladung in den Zylindern, Ventil- und/oder Nockensteuerung, einer gewünschten Motorposition zurZeit des Motorneustarts usw. gewählt oder verstellt werden können. Bei einem Beispiel kann das Verstellen der Zeitsteuerung der Bremsdrehmomentanwendung auf der Basis einer nachfolgenden Neustartanforderung das Vorverstellen einer Zeitsteuerung der Anlasserbremsdrehmomentanwendung zum Anlassereinspuren beinhalten, wenn ein Neustart näher bei und/oder vor dem Anlassereinspuren angefordert wird, und das Verzögern der Zeitsteuerung weg von dem Anlassereinspuren, wenn der Neustart weiter weg von und/oder nach dem Anlassereinspuren angefordert wird.
Bei einem Beispiel, wie in 5-7 dargestellt, kann das Bremsdrehmomentprofil das Anwenden eines vollen Bremsdrehmoments (z.B. bei diesem Beispiel 0 V) beim Herunterfahren und ein volles Anlassdrehmoment (z.B. 12 V bei diesem Beispiel) beim Neustart beinhalten. Bei alternativen Beispielen kann das Ausmaß des während des Herunterfahrens angewendeten Bremsdrehmoments und/oder das Ausmaß des während des Hochfahrens angewendeten Anlassdrehmoments moduliert werden (beispielsweise als Reaktion auf Zeit und/oder Motordrehzahl moduliert werden). Somit kann bei einem Beispiel auf der Basis des Anlasserbremsdrehmomentprofils auch ein entsprechendes Anlassermotorschalterpositionsprofil bestimmt werden. Dies kann beinhalten zu bestimmen, wann und für wie lange der Schalter bei einer Masseposition (0 V), einer Anwerfposition (12 V), einer Position mit einem Widerstand zu Masse (z.B. Bereich 0-12 V) und/oder einer offenen Position positioniert wird. Alternativ kann der Anlassermotorschalter an einen Pulsbreitenmodulator (PWM) gekoppelt werden und das Tastverhältnis des PWM kann durch den Motorcontroller auf der Basis des angeforderten Ausmaßes an Bremsdrehmoment verstellt werden.
Bei 314 kann der Anlassermotorschalter verstellt werden, um das gewünschte Anlasserbremsdrehmoment anzuwenden. Bei einem Beispiel kann das Verstellen des Anlassermotorschalters, um das gewünschte Bremsdrehmoment anzuwenden, das Erden des Anlassermotorschalters beinhalten (d.h. Anlegen von 0 V). Als solches kann, da der Anlasser untersetzt ist, das Bremsmotordrehmoment eine signifikante Multiplikation aufweisen. Bei einem weiteren Beispiel kann das Verstellen desAnlassermotorschalters das Öffnen des Anlassermotorkreises beinhalten. Hierbei kann das Bremsdrehmoment von den Reibungs- und Trägheitsdrehmomenten des Anlassermotors, multipliziert mit dem Untersetzungsverhältnis, geliefert werden.
Auf diese Weise kann ein Anlasser beim Motorherunterfahren eingespurt werden und ein Anlasserbremsdrehmoment kann angewendet werden, um die Motorumkehr zu reduzieren und das Motorherunterfahren während Leerlauf-Stopp zu beschleunigen.
Nunmehr wird unter Bezugnahme auf 4 eine Beispielroutine 400 zum Ausführen einer Neustartoperation nach dem Leerlauf-Stopp mit Anlassereinspuren dargestellt. Bei 402 kann bestätigt werden, dass ein Motorneustart und/oder ein Fahrzeugneuanlassen angefordert wurde. Bei einem Beispiel kann eine Bedienermotorneustartanforderung während eines vorhergehenden Leerlauf-Stopp-Betriebs empfangen werden, während der Motor sich immer noch dreht und noch nicht angehalten hat. Bei einem weiteren Beispiel kann ein Motorneustart automatisch ohne Eingabe von einem Bediener als Reaktion darauf, dass Motorbedingungen außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegen, angefordert werden.
Falls kein Neustart angefordert und/oder antizipiert wird, dann kann bei 403 der Anlasser ausgespurt werden, nachdem der Motor zu einem vollständigen Halt gekommen ist. Dies kann beispielsweise das Deaktivieren des Zugsolenoids der Anlasserzahnradeinrücksteuerung beinhalten, um das Anlasserzahnritzel aus dem Motor auszurücken. Bei einem weiteren Beispiel kann dies das Deaktivieren eines den Zugsolenoid steuernden Schalters beinhalten. Durch Deaktivieren des Zugsolenoids und Ausspuren des Anlassers, wenn kein Neustart angefordert oder antizipiert wird, kann elektrische Energie eingespart werden und Kraftstoffeinsparungen können erreicht werden. Als solches kann, wenn danach ein Neustart angefordert wird, das Anlegen eines Anlasserstroms geringfügig verzögert werden, bis das Anlasserzahnrad eingerückt ist.
Falls ein Neustart angefordert ist, dann kann bei 404 das Anlasserzahnritzel, das während des vorausgegangenen Leerlauf-Stopp-Betriebs eingerückt war, in dem eingerückten Zustand gehalten werden. Bei 406 kann bei immer noch eingespurtem Anlasser und dem immer noch herunterfahrenden Motor der Anlassermotorschalter verstellt werden, um auf den Motor ein Anlasserdrehmoment auszuüben. Als solches kann das Anlassdrehmoment ein Nicht-Bremsdrehmoment sein, das den Motor dabei unterstützt, auf Drehzahlen zu kommen, wonach die Verbrennung in den Motorzylindern wieder aufgenommen werden kann. Bei einem Beispiel kann das Anlassdrehmoment zuerst bei einer von null verschiedenen Motordrehzahl ausgeübt werden. Das heißt, der Motor kann erst dann durchgedreht werden, nachdem der Motor unter eine Mindestdrehzahl abgefallen ist. Bei einer alternativen Ausführungsform kann das Anlassdrehmoment erst nach einem vollständigen Stillstand des Motors ausgeübt werden. Das Verstellen des Anlassermotorschalters, um das Anlassdrehmoment auszuüben, kann das Anlegen einer Batteriespannung (beispielsweise 12 V) an den Anlassermotorschalter beinhalten. Falls alternativ der Anlassermotor durch einen Kondensator bestromt wird, kann eine Kondensatorspannung angelegt werden. Falls noch weiter ein moduliertes Ausmaß an Anlassdrehmoment erwünscht ist (beispielsweise moduliert als Reaktion auf Motordrehzahl und/oder Zeit) kann die Anlassermotorschalterposition zwischen der Masseposition (0 V), der Anwerfposition (12 V), der Position mit Widerstand zu Masse (z.B. im Bereich von 0-12 V) und/oder der offenen Position verstellt werden. Zusätzlich oder optional kann das Anlassdrehmoment moduliert werden, indem das Tastverhältnis eines an den Anlassermotorschalter gekoppelten PWM auf der Basis des gewünschten Ausmaßes an Anlassdrehmoment verstellt wird. Bei 408 kann der Motor angeworfen werden, um das Drehen des Motors zu beginnen, bis der Motor reaktiviert werden kann (d.h. Funken und Kraftstoffeinspritzung können wiederhergestellt werden) und die Verbrennung in den Zylindern wiederaufgenommen werden kann.
Die 5-7 zeigen Karten 500-700 mit mehreren grafischen Darstellungen, die beispielhafte Motorabschalt- und -neustartszenarien darstellen, um die verschiedenen Motorabschalt- und -neustartoperationen der vorliegenden Offenbarung näher zu erläutern.
5 zeigt eine Neustartoperation nach einem Motor-Leerlauf-Stopp ohne Anlassereinspuren oder Anlasserbremsdrehmoment. In 5 zeigt die Karte 500 den Motor-Leerlauf-Stopp-Status in der grafischen Darstellung 502. Die grafische Darstellung 504 zeigt das auf die Operationen des Leerlauf-Stopps und Neustarts reagierende Motordrehzahlprofil. Die grafische Darstellung 506 zeigt den Einrückstatus eines Anlasserzahnrads, während die grafische Darstellung 508 eine Anlassermotorschalterspannung zeigt.
Bei t₁ und wie durch die grafische Darstellung 502 gezeigt, kann eine Leerlauf-Stopp-Anforderung bestätigt werden (indem beispielsweise Leerlauf-Stopp-Bedingungen bestätigt werden), und eine Leerlauf-Stopp-Operation kann initiiert werden. Dementsprechend kann die Motordrehzahl (wie durch die grafische Darstellung 504 dargestellt) abzufallen anfangen, wenn der Motor herunterfährt. Eine Fahrerneustartanforderung wie etwa eine COM-Neustartanforderung (Change of Mind-Sinneswandel) kann bei t₂ während der Leerlauf-Stopp-Operation empfangen werden, während der Motor herunterfährt. Hierbei ist ein Neustart möglicherweise erst dann möglich, wenn sich die Motordrehzahl auf oder unter einer kleinsten Motordrehzahl 505 befindet. Bei einem Beispiel kann die kleinste Motordrehzahl 50 min^-1 betragen. Bei einem weiteren Beispiel ist der Motorneustart möglicherweise erst dann möglich, wenn der Motor zu einem vollständigen Stillstand gekommen ist. Folglich ist ein sofortiger Motorneustart möglicherweise nicht erreichbar. Das heißt, eine Neustartoperation kann erst bei t₃ initiiert werden, nachdem die Motordrehzahl mindestens unter die kleinste Motordrehzahl 505 abgefallen ist. Somit kann bei t₃ das Anlasserzahnrad eingerückt werden (wie durch die grafische Darstellung 506 gezeigt), und eine Batteriespannung (12 V) kann an den Anlassermotorschalter angelegt werden (wie durch die grafische Darstellung 508 gezeigt), um ein nicht-bremsendes Anlassdrehmoment auf den Motor auszuüben. Die Batteriespannung kann für eine Dauer 509 angelegt werden, bis der Motorneustart bei t₄ abgeschlossen ist und die Verbrennung wieder begonnen hat. Als solches kann dies die Neustartzeit (beispielsweise um mehr als 150 ms) im Vergleich zu Neustartoperationen nach einem Leerlauf-Stopp mit Anlassereinspuren verlängern (wie in 6-7 ausführlicher dargelegt ist).
Nunmehr unter Bezugnahme auf 6 ist eine Motor-Leerlauf-Stopp-Operation mit Anlassereinspuren und einem nachfolgenden Motorneustart dargestellt. Hier können bei t₁ und wie durch die grafische Darstellung 602 gezeigt eine Leerlauf-Stopp-Anforderung bestätigt und eine Leerlauf-Stopp-Operation initiiert werden. Dementsprechend kann die Motordrehzahl (wie durch die grafische Darstellung 604 gezeigt) abzufallen anfangen, wenn der Motor herunterfährt. Bei t₂, wenn die Motordrehzahl unter eine vorbestimmte Schwellwertdrehzahl 605 abgefallen ist, kann das Anlasserzahnrad sogar ohne das Empfangen einer Motorneustartanforderung eingerückt werden, wie durch die grafische Darstellung 606 gezeigt. Durch Einrücken des Anlasserzahnrads an den sich immer noch drehenden Motor kann die Zeit reduziert werden, die erforderlich ist, um den Motor auf die vorbestimmte kleinste Motordrehzahl 505 (oder einen ganzen Stillstand) zu bringen. Folglich kann als Reaktion auf einen während des Motorherunterfahrens bei t₃ angeforderten Neustart der Motor bald danach bei t₄ neu gestartet werden. Da insbesondere der Anlasser bereits eingespurt ist, kann die nachfolgende Neustartoperation initiiert werden, indem einfach eine Batteriespannung (12 V) an den Anlassermotorschalter bei t₄ angelegt wird und der Motor durchgedreht wird. Da der Anlasser bereits eingespurt ist, kann die Anlassspannung als solche für eine kürzere Dauer 609 angelegt werden und folglich kann der Motorneustart bei t₅ abgeschlossen sein.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 7 wird ein Motorneustart nach einer Motor-Leerlauf-Stopp-Operation mit Anlassereinspuren und Anlasserbremsdrehmoment dargestellt. Hierbei können bei t₁ und wie durch die grafische Darstellung 702 gezeigt eine Leerlauf-Stopp-Anforderung bestätigt und eine Leerlauf-Stopp-Operation initiiert werden. Dementsprechend kann die Motordrehzahl (wie durch die grafische Darstellung 704 gezeigt) abzufallen anfangen, wenn der Motor herunterfährt. Bei t₂, wenn die Motordrehzahl unter die Schwellwertdrehzahl 605 abgefallen ist, kann das Anlasserzahnrad selbst ohne Empfangen einer Motorneustartanforderung eingerückt werden, wie durch die grafische Darstellung 706 gezeigt. Außerdem kann ein Anlasserbremsdrehmoment bei t₂ angelegt werden, indem derAnlassermotorschalter kurzgeschlossen wird (wie durch die grafische Darstellung 708 gezeigt). Das heißt, eine Massespannung von 0 V kann an den Schalter angelegt werden. Die Zeitsteuerung des Anlegens des Anlasserbremsdrehmoments, d.h. das Anlasserschalterkurzschließen (wie bei 710 gezeigt), kann auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen mit dem Anlasserzahnradeinrücken koordiniert werden. Bei einem Beispiel kann das Anlassermotorbremsdrehmoment somit gleichzeitig mit dem Anlasserzahnradeinrücken initiiert werden (d.h. näher an t₂). Bei einem weiteren Beispiel kann das Anlassermotorbremsdrehmoment nach dem Anlasserzahnradeinrücken initiiert werden (d.h. relativ näher an t₃). Die Verzögerung bei dem Bremsdrehmomentanlegen kann beispielsweise das Anlegen des Anlasserbremsdrehmoments nach einer vorbestimmten Zeitdauer nach einem Anlasserzahnradeinrücken beinhalten. Alternativ kann die Verzögerung das Anlegen des Anlasserbremsdrehmoments beinhalten, nachdem das Anlasserzahnradeinrücken die Motordrehzahl auf einen vorbestimmten Schwellwert heruntergebracht hat. Der Anlasserschalter kann kurzgeschlossen werden, bis die Motordrehzahl mindestens unter die kleinste Drehzahl 505 abgefallen ist, von wo aus er schnell neu gestartet werden kann, beispielsweise, wie gezeigt, bis t₃.
Durch Einrücken des Anlasserzahnrads an den sich drehenden Motor und Anlegen eines Anlassermotorbremsdrehmoments kann die Zeit reduziert werden, die erforderlich ist, um den Motor auf die kleinste Motordrehzahl 505 (oder zu einem ganzen Stillstand) zu bringen. Als Reaktion auf einen bei t₃ angeforderten Neustart, wenn der Motor noch nicht vollständig angehalten ist, kann der Motor folglicherweise sofort neu gestartet werden. Da der Anlasser bereits eingespurt ist, kann die nachfolgende Neustartoperation spezifisch durch Schalten des Schalters auf eine Batteriespannung bei t₃ und Durchdrehen des Motors initiiert werden. Da der Anlasser bereits eingespurt ist, kann die Anlassspannung als solche zuerst für eine kürzere Dauer 709 angelegt werden und folglich kann der Motorneustart bei t₄ abgeschlossen sein.
Während die Beispiele von 5-7 das Anlegen eines vollen Bremsdrehmoments (d.h. 0 V) beim Herunterfahren und eines vollen Anlassdrehmoments (d.h. 12 V) beim Neustart darstellen, versteht sich, dass bei alternativen Ausführungsformen ein variables Bremsdrehmoment während des Herunterfahrens und/oder ein variables Anlassdrehmoment während des Herauffahrens angelegt werden können. Durch Variieren des angelegten Ausmaßes an Bremsdrehmoment können die Geschwindigkeit und die Zeitsteuerung des Motorherunterfahrens auf die kleinste Drehzahl (oder auf den Stillstand) verstellt werden. Bei einem Beispiel können die Geschwindigkeit und die Zeitsteuerung so verstellt werden, dass der Motor bei einer gewünschten Motorposition neu gestartet werden kann. Das variable Bremsdrehmoment und/oder Anlassdrehmoment können angelegt werden, indem die Anlasserspannung variiert wird (beispielsweise zwischen 0 und 12 V). Dies kann beispielsweise das Variieren der Position des Anlassermotorschalters zwischen der Masseposition (0 V), der Anwerfposition (12 V), einer Position mit Widerstand zu Masse (z.B. Bereich 0-12 V) und/oder der offenen Position variiert werden, um die gewünschte variable Anlasserspannung zu erhalten. Alternativ kann der Anlassermotorschalter an einen Pulsbreitenmodulator (PWM) gekoppelt werden, und das Tastverhältnis des PWM kann von dem Motorcontroller verstellt werden, um eine dem angeforderten Ausmaß an Bremsdrehmoment und/oder Anlassdrehmoment entsprechende Anlasserspannung bereitzustellen.
Auf diese Weise kann das Motorherunterfahren beschleunigt und Beschleunigungsverzögerungen während nachfolgender Neustarts können reduziert werden. Weiterhin kann ein auf einem Sinneswandel basierender Motorneustart schnell ausgeführt werden, ohne dass der Motor eine Motordrehzahl von 0 erreichen muss, falls dies so gewünscht ist. Durch Einspuren des Anlassers während jedes Herunterfahrens und Beschleunigen des Motorverlangsamens durch Anlegen eines Anlassermotorbremsdrehmoments kann der eingesparte Anlasser sofort aktiviert werden, wenn ein Neustart angefordert wird, wodurch ein schneller Neustart und Fahrzeuganlassen ermöglicht werden.
Man beachte, dass die hierin enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit unterschiedlichen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere einer Reihe von Verarbeitungsstrategien wie etwa ereignisgetrieben, interruptgetrieben, Multitasking, Multi-Threading und dergleichen darstellen. Als solches können verschiedene Handlungen, Operationen oder Funktionen, die dargestellt sind, in der dargestellten Sequenz oder parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen entfallen. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erreichen, wird aber zur leichteren Darstellung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der dargestellten Handlungen oder Funktionen können je nach der verwendeten jeweiligen Strategie wiederholt ausgeführt werden. Weiterhin können die beschriebenen Handlungen einen Code grafisch darstellen, der in das computerlesbare Speichermedium und das Motorsteuersystem programmiert wird.
Es versteht sich weiterhin, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen von beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem beschränkenden Sinne zu betrachten sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die obige Technologie auf V-6-, 1-4-, 1-6-, V-12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuartigen und nichtoffensichtlichen Kombinationen und Teilkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere hierin offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Die folgenden Ansprüche heben bestimmte Kombinationen und Teilkombinationen, die als neuartig und nicht-offensichtlich angesehen werden, besonders hervor. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sollten nicht so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung von einem oder mehreren derartigen Elementen beinhalten, wobei sie zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Teilkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage von neuen Ansprüchen in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, seien sie breiter, enger, gleich oder anders hinsichtlich Schutzbereich zu den ursprünglichen Ansprüchen, sind ebenfalls so anzusehen, dass sie in dem Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten sind.
Bezugszeichenliste

2

228

offen

to engine

- zum Motor
3

start

- Start

NO -

NEIN

YES

- JA

302

Leerlauf-Stopp-Bedingungen erfüllt?

304

Leerlauf-Stopp initiieren

306

Motorbetriebsbedingungen schätzen und/oder messen

308

Ne < Schwellwert?

310

Zahnritzel des Anlassers an den Zahnkranz des sich drehenden Motors einrücken

312

gewünschtes Anlasserbremsdrehmoment auf der Basis geschätzter Betriebsbedingungen bestimmen

314

Anlassermotorrelais verstellen, um das gewünschte Anlasserbremsdrehmoment anzuwenden

end -

Ende
4

Start

- Start

NO -

NEIN

YES

- JA

402

Neustart angefordert?

404

Zahnritzel eingerückt halten

406

Anlassermotorrelais verstellen, um Anlassdreh-moment anzulegen

408

Motor anwerfen und neu starten

403

Anlasser ausspuren

end -

Ende
5

Idle-stop

conditions satisfied - Leerlauf-Stopp-Bedingungen erfüllt

Restart

requested - Neustart angefordert

Restart

- Neustart

Idle-stop

status - Leerlauf-Stopp-Status

Engine

Speed - Motordrehzahl

Starter gear

- Anlasserzahnrad

Starter V

- Anlasserspannung

Time -

Zeit
6

Idle-stop

conditions satisfied - Leerlauf-Stopp-Bedingungen erfüllt

Restart

requested - Neustart angefordert

Restart

Neustart

Idle-stop status

Leerlauf-Stopp-Status

Engine

Speed - 4Motordrehzahl

Starter gear

Anlasserzahnrad

Starter V

Anlasserspannung

Time

Zeit
7

Idle-stop: conditions satisfied - Leerlauf-Stopp-Bedingungen erfüllt
Restart requested: Neustart angefordert
Restart: Neustart
Idle-stop status: Leerlauf-Stopp-Status
Engine Speed: Motordrehzahl
Starter gear: Anlasserzahnrad
Starter V: - Anlasserspannung
Time -: Zeit

Claims

Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugsystems (100), das einen Motor (10) enthält, der während Motor-Leerlauf-Stopp-Zuständen selektiv deaktiviert wird, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: während eines ersten Zustands das Einspuren eines Motoranlassers (24) ohne Anlegen eines Anlasserstroms an den deaktivierten, sich drehenden Motor (10), nachdem die Motordrehzahl unter eine Schwellwertdrehzahl abfällt; und während eines zweiten Zustands das Einspuren des Anlassers (24) und das Verstellen eines Anlassermotorschalters (222) zum Ausüben eines Anlasserbremsdrehmoments auf den deaktivierten, sich drehenden Motor (10).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verstellen desAnlassermotorschalters (222) zum Anlegen eines Bremsdrehmoments das Erden des Anlassermotorschalters (222) beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verstellen des Anlassermotorschalters (222) zum Anlegen eines Bremsdrehmoments das Öffnen eines Anlassermotorkreises beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verstellen des Anlassermotorschalters (222) zum Anwenden eines Bremsdrehmoments das Variieren einer Position des Anlassermotorschalters (222) zwischen einer Masseposition (224) und einer offenen Position (228) beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend das Reduzieren der Motorrückwärtsdrehung über eine Einwegkupplung in dem Anlasser.
Verfahren nach Anspruch 5, weiterhin umfassend das Verstellen des Anlassermotorschalters (222) zum Anlegen eines Anlassdrehmoments während eines Motorneustarts bei sich immer noch drehendem Motor (10).
Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein Ausmaß an Bremsdrehmoment auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen einschließlich einer Motordrehzahl, Zylinderluftladung, Ventilsteuerung, Nockensteuerung und barometrischem Druck verstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Bremsdrehmoment in Abhängigkeit der Motordrehzahl variiert wird derart, dass für höhere Motordrehzahlen beim Einspuren des Motoranlassers (24) ein höheres Bremsdrehmoment und bei niedrigeren Motordrehzahlen beim Einspuren des Motoranlassers (24) ein niedrigeres Bremsdrehmoment ausgeübt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei eine Zeitsteuerung des Anlegens eines Bremsdrehmoments ebenfalls auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen verstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Zeitsteuerung der Bremsdrehmomentanwendung in Abhängigkeit der Motordrehzahl variiert wird derart, dass für höhere Motordrehzahlen beim Einspuren des Motoranlassers (24) die Bremsdrehmomentanwendung früher begonnen und für niedrigere Motordrehzahlen beim Einspuren des Motoranlassers (24) die Bremsdrehmomentanwendung später begonnen wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Zeitsteuerung weiterhin auf der Basis einer nachfolgenden Neustartanforderung verstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die weitere Verstellung das Vorstellen einer Zeitsteuerung einer Bremsdrehmomentanwendung zum Anlassereinspuren beinhaltet, wenn der Neustart vor dem Anlassereinspuren angefordert wird, und das Zurückstellen der Zeitsteuerung weg von dem Anlassereinspuren, wenn der Neustart nach dem Anlassereinspuren angefordert wird.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugsystems (100), das einen Motor (10) enthält, der während Motor-Leerlauf-Stopp-Zuständen selektiv deaktiviert wird, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Einrücken eines Motoranlasserzahnrads (212) ohne Anlegen eines Anlasserstroms an den deaktivierten, sich drehenden Motor (10), nachdem die Motordrehzahl unter eine Schwellwertdrehzahl abfällt; und bei eingerücktem Anlasserzahnrad (212) das Verstellen eines Anlassermotorschalters (222), um ein Anlasserbremsdrehmoment an den sich drehenden Motor (10) anzulegen.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Verstellen das Erden des Anlassermotorschalters (222) beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 13, weiterhin umfassend das Stoppen der Motorrückwärtsdrehung über eine Einwegkupplung in dem Anlasser.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei ein Ausmaß an und/oder eineZeitsteuerung von Bremsdrehmoment auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen verstellt werden einschließlich Motordrehzahl, Zylinderluftladung, Ventilsteuerung, Nockensteuerung, barometrischem Druck und/oder auf der Basis einer Neustartanforderungszeit.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Bremsdrehmoment in Abhängigkeit der Motordrehzahl variiert wird derart, dass für höhere Motordrehzahlen beim Einspuren des Motoranlassers (24) ein höheres Bremsdrehmoment und bei niedrigeren Motordrehzahlen beim Einspuren des Motoranlassers (24) ein niedrigeres Bremsdrehmoment ausgeübt wird und/oder die Zeitsteuerung der Bremsdrehmomentanwendung in Abhängigkeit der Motordrehzahl variiert wird derart, dass für höhere Motordrehzahlen beim Einspuren des Motoranlassers (24) die Bremsdrehmomentanwendung früher begonnen und für niedrigere Motordrehzahlen beim Einspuren des Motoranlassers (24) die Bremsdrehmomentanwendung später begonnen wird.
Verfahren nach Anspruch 15, weiterhin umfassend das Anlegen einer Batteriespannung an den Anlassermotorschalter (222) während eines Motorneustarts vom Leerlauf-Stopp, während sich der Motor (10) immer noch dreht, um an den Motor (10) ein Anlassdrehmoment zu liefern.
Fahrzeugsystem (100), umfassend: einen Motor (10) mit einem Anlasser, wobei der Anlasser einen Anlassermotor, ein Anlasserzahnrad (212), einen Anlassermotorschalter (222) und eine Einwegkupplung enthält; und ein Steuersystem, das konfiguriert ist, um den Motor (10) während Motor-Leerlauf-Stopp-Bedingungen zu deaktivieren; das Anlasserzahnrad (212) ohne Anlegen eines Anlasserstroms an den deaktivierten, sich drehenden Motor (10) einzurücken, nachdem der Motor (10) unter eine Schwellwertdrehzahlabfällt; und nach dem Anlasserzahnradeinrücken den Anlassermotorschalter (222) zu erden, um an den sich immer noch drehenden Motor (10) ein Bremsdrehmoment anzulegen.
System nach Anspruch 19, wobei das Steuersystem weiterhin konfiguriert ist, um den Motor (10) als Reaktion auf eine Bedienermotorneustartanforderung selektiv neu zu starten, wobei die Neustartanforderung während einer vorausgegangenen Leerlauf-Stopp-Operation empfangen wird, wenn der Motor (10) noch nicht angehalten worden ist, wobei das selektive Neustarten des Motors (10) das Anlegen einer Batteriespannung an den Anlassermotorschalter (222) beinhaltet, um den Motor (10) durchzudrehen.