Verfahren zum Vermeiden eines ungewollten Starts einer Brennkraftmaschine

Abstract

 Erkennt die Steuerungseinrichtung nach einem Stoppen der Brennkraftmaschine, ohne dass dabei die Zündung ausgeschaltet wurde, eine erneute Drehung der Kurbelwelle, so wird die Kraftstoffeinspritzung freigegeben, wenn zugleich die Batteriespannung (UB) um einen bestimmten Wert eingebrochen ist oder die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) Null ist. Ist keine der beiden Bedingungen erfüllt, so wird die Kraftstoffeinspritzung solange verboten, bis z.B. mit Hilfe einer Drehzahlüberwachung sichergestellt ist, dass die Drehung der Kurbelwelle vom Starter bedingt ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermeiden eines ungewollten Starts einer Brennkraftmaschine, bei denen Betriebsparameter der Brennkraftmaschine ausgewertet werden.

[0002] Das Abstellen einer zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges dienenden Brennkraftmaschine erfolgt in der Regel durch Drehen des Zünd-Start-Schalters in Richtung "AUS", so dass die Verbindung zwischen der Versorgungsspannung des Kraftfahrzeuges und der Zündeinrichtung unterbrochen wird. In kritischen Fahrsituationen kann es dazu kommen, dass der Fahrer des Kraftfahrzeuges die Brennkraftmaschine stoppt, ohne dass der Zünd-Start-Schalter betätigt wird.

[0003] Dies kann beispielsweise geschehen, wenn der Fahrer eine Bremsung des Kraftfahrzeuges, sei es mit der Betriebsbremse oder mit der Handbremse, durchführt und dabei die Kupplung nicht tritt. Auch beim Anfahren des Kraftfahrzeuges kann z.B. aufgrund mangelnder Fahrpraxis beim Einlegen eines Ganges und zu plötzlichem Loslassen des Kupplungspedals die Brennkraftmaschine mechanisch gestoppt werden. Bei solchen Vorgängen spricht man auch von Abwürgen der Brennkraftmaschine.

[0004] Anschließend können bei einem Fahrzeug mit auf dieser Weise gestoppten Brennkraftmaschine Fahrsituationen eintreten, bei denen die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine durch äußere Krafteinwirkung, wie beispielsweise bei einer Bergabfahrt oder durch einen Anstoß oder Aufprall eines weiteren Fahrzeuges auf das Heck mit einer zum Starten der Brennkraftmaschine ausreichenden Drehzahl gedreht wird. In der Steuerungseinrichtung der Brennkraftmaschine würde nach Erkennung der Startdrehzahl die Synchronisierung erfolgen, die Brennkraftmaschine in den Normalbetrieb übergehen, d.h. insbesondere die Kraftstoffeinspritzung freigegeben werden. Es wird nicht unterschieden, ob der Startvorgang der Brennkraftmaschine vom Fahrer durch Drehen des Zünd-Start-Schalters gewollt oder durch äußere Einflüsse ungewünscht eingeleitet wurde. Dieses Verhalten kann zu unsicheren Betriebszuständen des Kraftfahrzeuges führen.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein ungewollter Startvorgang einer Brennkraftmaschine auf einfache Weise verhindert werden kann.

[0006] Diese Aufgabe wird durch die in dem Patentanspruch 1 definierte Erfindung gelöst.

[0007] Durch Auswerten der Betriebsgrößen Batteriespannung, Fahrzeuggeschwindigkeit, Drehzahl der Brennkraftmaschine kann die Steuerungseinrichtung erkennen, ob der Startvorgang der Brennkraftmaschine vom Fahrer gewünscht oder ob äußere Krafteinwirkungen eine Drehung der Kurbelwelle bedingen. In dem letzt genannten Fall kann dann ein ungewollter Start der Brennkraftmaschine zuverlässig verhindert werden.

[0008] Erkennt die Steuerungseinrichtung nach einem Stoppen der Brennkraftmaschine, ohne dass dabei die Zündung ausgeschaltet wurde, eine erneute Drehung der Kurbelwelle, so wird die Kraftstoffeinspritzung freigegeben, wenn zugleich die Batteriespannung um einen bestimmten Wert eingebrochen ist oder die Fahrzeuggeschwindigkeit Null ist. Ist keine der beiden Bedingungen erfüllt, so wird die Kraftstoffeinspritzung solange verboten, bis z.B. mit Hilfe einer Drehzahlüberwachung sichergestellt ist, dass die Drehung der Kurbelwelle vom Starter bedingt ist.

[0009] Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0010] Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Figur 1

eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit zugehöriger Steuerungseinrichtung,

Figur 2

ein erstes Ablaufdiagramm zum Ermitteln der Startfreigabe und

Figur 3

ein zweites Ablaufdiagramm zum Ermitteln der Startfreigabe

[0011] In Figur 1 ist in Form eines Blockschaltbildes eine Brennkraftmaschine (BKM) 10 dargestellt, bei der die erfindungsgemäßen Verfahren zur Anwendung gelangen. Als Brennkraftmaschine kann dabei eine gemischansaugende oder eine mit einem Kraftstoffdirekteinspritzsystem ausgestattete Otto-Brennkraftmaschine oder eine Diesel-Brennkraftmaschine vorgesehen sein. Dabei sind nur diejenigen Teile und Komponenten gezeigt, die für das Verständnis der Erfindung nötig sind. Insbesondere sind der Kraftstoffkreislauf und die Abgasnachbehandlungsanlage weggelassen.

[0012] Der Betrieb der Brennkraftmaschine 10 wird von einer Steuerungseinrichtung 11 gesteuert bzw. geregelt. Ein Kraftstoffzufuhrsystem 12, das z.B. als Einspritzanlage ausgebildet sein kann, wird über nicht näher bezeichnete Leitungen von der Steuerungseinrichtung 10 angesteuert und sorgt für die Kraftstoffzuteilung der Brennkraftmaschine 10, die einen Ansaugtrakt 13 und einen Abgastrakt 14 aufweist.

[0013] Solche Steuerungseinrichtungen 11, die in der Regel einen Mikroprozessor beinhalten und die neben der Kraftstoffeinspritzung noch eine Vielzahl weiterer Steuer- und Regelaufgaben übernehmen, sind an sich bekannt, so dass im folgenden nur auf den im Zusammenhang mit der Erfindung relevanten Aufbau und dessen Funktionsweise eingegangen wird. Insbesondere weist die Steuerungseinrichtung 11 eine Speichereinrichtung 15 auf, in der u.a. verschiedene Kennlinien bzw. Kennfelder, sowie Schwellenwerte N_SWU, N_SWO, UB_SW und V_SW gespeichert sind, deren Bedeutung noch näher erläutert wird.

[0014] An der Brennkraftmaschine 10 ist ein Kurbelwellensensor 16 vorgesehen, der ein der Drehzahl N der Kurbelwelle entsprechendes Signal an die Steuerungseinrichtung 11 zur weiteren Verarbeitung abgibt. Die Geschwindigkeit V des mit der Brennkraftmaschine 10 ausgestatteten Fahrzeuges wird mittels eines Sensors 17 erfasst, dessen Ausgangssignal ebenso der Steuerungseinrichtung 11 zugeführt wird.

[0015] Der Steuerungseinrichtung 11 werden ferner eine Vielzahl mittels entsprechender Sensorik aufgenommene Eingangssignale, in der Figur 1 allgemein mit dem Bezugszeichen ES gekennzeichnet, zugeführt. Über Ausgangssignale AS werden die einzelnen Aktoren und Komponenten angesteuert, die zum Betrieb der Brennkraftmaschine 10 notwendig sind.

[0016] Weiterhin ist in der Figur 1 mit dem Bezugszeichen 18 eine Starterbatterie (Akkumulator) des Fahrzeuges bezeichnet, die eine Bordspannung UB abgibt und deren Pluspol mit einer Klemme KL30 eines Zünd-Start-Schalters 19 verbunden ist, während der Minuspol mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist. Der mit Klemme KL15 bezeichnete Ausgang des Zünd-Start-Schalters 19 ist über eine nicht näher bezeichnete Leitung mit der Steuerungseinrichtung 11 verbunden. An der Klemme KL15 (geschaltetes Plus nach Starterbatterie) liegt Spannung, wenn die Zündung eingeschaltet ist, d.h. der Zünd-Start-Schalter 19 in der mit 1 bezeichneten Stellung ist. Der mit Klemme KL50 bezeichnete Ausgang des Zünd-Start-Schalters 19 ist über eine nicht näher bezeichnete Leitung mit einem Anlasser 20 (Starter) der Brennkraftmaschine 10 verbunden. Ebenso ist der Pluspol der Starterbatterie 18 an den Anlasser 30 geführt. Zum Starten der Brennkraftmaschine 10 wird der Zünd-Start-Schalter 19 in die mit 2 gekennzeichnete Stellung gebracht. Dadurch wird im Regelfall der Startvorgang der Brennkraftmaschine 10 vom Fahrer des Fahrzeuges eingeleitet.

[0017] Wie eingangs bereits erwähnt, kann es aber auch unter bestimmten Bedingungen zu einem Start der Brennkraftmaschine kommen, ohne dass der Fahrer den Zünd-Start-Schalter in die mit 2 bezeichnete Stellung bringt.

[0018] In Figur 2 ist ein erstes Ablaufdiagramm gezeigt, wie überprüft werden kann, ob ein vom Fahrer gewollter Startvorgang der Brennkraftmaschine oder ein durch äußere Einflüsse hervorgerufener, ungewollter Start der Brennkraftmaschine vorliegt.

[0019] Wird die Brennkraftmaschine 10 nicht mit dem Zünd-Start-Schalter 19 ausgeschaltet, sondern mechanisch gestoppt, z.B. vom Fahrer des Fahrzeuges abgewürgt, (Verfahrensschritt S1), so wird in der Steuerunaseinrichtung 11 ein Merker aesetzt und anschließend überprüft, ob der Fahrer den Zünd-Start-Schalter 19 in die neutrale Position (Stellung 0) gedreht und damit die Zündung abgeschaltet hat. Dies ist der Fall, wenn an der Klemme K115 keine Batteriespannung UB mehr anliegt. Hat der Fahrer nach dem Abwürgen der Brennkraftmaschine 10 die Zündung ausgeschaltet, (Verfahrensschritt S3), so wird im Verfahrensschritt S4 festgestellt, dass die Brennkraftmaschine 10 außer Betrieb ist und auch der Zünd-Start-Schalter 19 in der neutralen Position steht. Bei einem erneuten Start der Brennkraftmaschine 10 (Abfrage in Verfahrensschritt S5) durch Drehen des Zünd-Start-Schalters 19 wird der Merker wieder gelöscht und der normale Startvorgang der Brennkraftmaschine 10 wird in bekannter Weise eingeleitet.

[0020] Wird nach Abwürgen der Brennkraftmaschine 10 die Zündung nicht ausgeschaltet, d.h. die Abfrage in Verfahrensschritt S3 ist negativ und an der Klemme KL 15 liegt noch die Batteriespannung UB an, so wird anschließend im Verfahrensschritt S6 die Batteriespannung UB und mittels des Kurbelwellensensors 16 die Drehzahl N der Brennkraftmaschine 10 in einem festen Zeitraster, beispielsweise alle 10 ms gemessen. Diese Messwerte werden im Verfahrensschritt S7 jeweils mit vorgegebenen Schwellenwerten verglichen.

[0021] Nur wenn die Drehzahl N der Kurbelwelle innerhalb eines, von einem unteren Schwellenwert N_SWU und einem oberen Schwellenwert N_SWO begrenzten Bereiches liegt und zugleich die Änderung der Batteriespannung ΔUB größer als ein vorgegebener Schwellenwert UB_SW ist, so wird im Verfahrensschritt S8 die Kraftstoffeinspritzung freigegeben und ein Normal-Startvorgang der Brennkraftmaschine wird eingeleitet (Verfahrensschritt S9). Unter Normal-Startvorgang ist dabei ein Vorgehen bezeichnet, wie es abläuft, wenn der Fahrer die Brennkraftmaschine durch Drehen des Zünd-Start-Schalters 19 ordnungsgemäß außer Betrieb gesetzt hat und anschließend nun durch Drehen desselben die Brennkraftmaschine wieder starten will.

[0022] Die Abfragen für die Freigabe der Kraftstoffeinspritzung im Verfahrensschritt S7 beruhen auf der Erkenntnis, dass nach dem Detektieren einer erneuten Drehung der Kurbelwelle nach dem Abwürgen der Brennkraftmaschine 10, d.h. bei einer Drehzahl der Kurbelwelle mit einer Drehzahl, die innerhalb des vorgegebenen Drehzahlbereiches liegt ein erneuter, gewollter Start der Brennkraftmaschine erfolgen soll, wenn gleichzeitig die Batteriespannung UB um einen bestimmten Wert eingebrochen ist.
Aufgrund der hohen Stromaufnahme des Starters 20 ist ein signifikant hoher Einbruch der Batteriespannung UB zu dem Zeitpunkt messbar, wenn der Fahrer den Start-Zünd-Schalter 19 in die mit 2 bezeichnete Stellung dreht.

[0023] Ist also ein Messwert der Batteriespannung signifikant (z.B. 20%) kleiner als der vorhergehende Messwert, so wird auf einen gewünschten Startvorgang der Brennkraftmaschine geschlossen.
Die Auswertung aufeinanderfolgender Messwerte zu den Zeitpunkten n,n-1 erfolgt in vorteilhafter Weise durch Differenzbildung der beiden Messwerte und Vergleich der Differenz ΔUB mit dem Schwellenwert UB_SW. Dieser Schwellenwert UB_SW wird durch Versuche auf dem Prüfstand für eine gegebene Brennkraftmaschine 10 zusammen mit dem Starter 20 experimentell ermittelt und ist in dem Speicher 15 der Steuerungseinrichtung 11 abgelegt.

[0024] Alternativ hierzu kann auch abgefragt werden, ob der Messwert der Batteriespannung UB unterhalb eines vorgegebenen absoluten Grenzwertes fällt. Auch dieser Grenzwert kann experimentell ermittelt und im Speicher 15 abgelegt werden.

[0025] Als unterer Schwellenwert N_SWU zum Erkennen der Kurbelwellendrehung kann dabei der zum Anspringen der Brennkraftmaschine benötigte Drehzahlwert verwendet werden, der bei Otto-Brennkraftmaschinen etwa 60-100 1/min und bei Diesel-Brennkraftmaschinen etwa 80-200 1/min beträgt und damit wesentlich kleiner ist als die Starterdrehzahlen. Als oberer Schwellenwert N_SWO kann beispielsweise die vom Starter maximal abgebbare Drehzahl (je nach Typ bis zu 300 1/min) herangezogen werden. Die Schwellenwerte N_SWU und N_SWO werden ebenfalls experimentell ermittelt und sind in dem Speicher 15 abgelegt.

[0026] Alternativ zu dem Vergleich der Drehzahl N mit den Schwellenwerten N_SWU und N_SWO im Verfahrensschritt S7 kann auch eine Auswertung des Drehzahlgradienten erfolgen. Die Kraftstoffeinspritzung wird in diesem Falle erst freigegeben, wenn der Drehzahlgradient unterhalb eines vorgegebenen Wertes liegt.

[0027] Die Abfragen im Verfahrensschritt S7 werden solange wiederholt, bis sichergestellt ist, dass die Drehung der Kurbelwelle vom Starter 20 herrührt. Diese Abfrage vollzieht sich in einer Warteschleife (Verfahrensschritt S10).

[0028] Die Figur 3 zeigt ein zweites Ablaufdiagramm, wie ein von dem Fahrer gewünschter Start der Brennkraftmaschine von einem ungewollten Start unterschieden werden kann.

[0029] Das anhand dieses Ablaufdiagramms beschriebene Verfahren ist bis auf die Verfahrensschritte S6 und S7 identisch mit dem Verfahren, wie es anhand des Ablaufdiagramms nach Figur 2 erläutert wurde. Während gemäß dem bereits beschriebenen Verfahren neben der Drehzahl N der Brennkraftmaschine die Systemgröße Batteriespannung UB ausgewertet wird, wird nun zusätzlich zur Drehzahl N die Fahrzeuggeschwindigkeit V ausgewertet, um zu entscheiden, ob der Start der Brennkraftmaschine vom Fahrer gewollt ist oder durch äußere Einflüsse eingeleitet wird.

[0030] Im Verfahrensschritt S6 werden deshalb die Drehzahl N der Brennkraftmaschine 10 mittels des Kurbelwellensensors 16 und die Fahrgeschwindigkeit V mittels des Geschwindigkeitssensors 17 in einem festen Zeitraster, beispielsweise alle 10 ms gemessen.

[0031] Nach Erkennung einer Drehung der Kurbelwelle (N_SWU <N<N_SWO) wird im Verfahrensschritt S7 überprüft, ob die Geschwindigkeit V des mit der Brennkraftmaschine 10 angetriebenen Fahrzeuges unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes V_SW liegt. Als Schwellenwert V_SW ist im Idealfall der Wert Null zu nehmen, d.h. nur bei völlig stillstehendem Fahrzeug wird nach Erkennung einer oberhalb des Drehzahlschwellenwertes liegenden Drehzahl die Kraftstoffeinspritzung freigegeben. Da aber Geschwindigkeiten V=0 nur mit relativ großem Aufwand erfasst werden können, werden Fahrgeschwindigkeiten, die zwar größer als Null sind, aber noch unterhalb eines bestimmten Schwellenwertes liegen (z.B. 1,8 km/h), als Indiz für ein stehendes Fahrzeug gewertet.

[0032] Liegt die Fahrzeuggeschwindigkeit V unterhalb des Grenzwertes V_SW, und zugleich die Drehzahl N der Brennkraftmaschine 10 innerhalb des Bereiches, so kann diese erneute Drehung der Kurbelwelle nach dem mechanischen Stopp der Brennkraftmaschine nicht von einer äußeren Krafteinwirkung stammen, sondern durch Aktivieren des Starters 20.

Ansprüche

1. Verfahren zum Vermeiden eines ungewollten Starts einer zum Antrieb eines Fahrzeuges dienenden Brennkraftmaschine, die mechanisch durch äußere Krafteinwirkung gestoppt wurde und bei der die Zündanlage der Brennkraftmaschine weiterhin mit Energie versorgt wird, mit folgenden Schritten:

a)Erfassen der Drehzahl (N) der Brennkraftmaschine (10),

b)Überprüfen, ob die Drehzahl (N) innerhalb eines für den Startvorgang der Brennkraftmaschine (10) ausreichenden Bereiches (N_SWU < N <N_SWO) liegt,

c)Überprüfen, ob die Änderung der Drehzahl (N) durch Aktivieren eines elektrischen Starters (20) der Brennkraftmaschine hervorgerufen wird,

d)Freigeben der Kraftstoffeinspritzung für die Brennkraftmaschine (10), wenn die Bedingungen a) und b) erfüllt sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivieren des Starters (20) durch Auswerten der Batteriespannung (UB) des Fahrzeugs detektiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Batteriespannung (UB) in einem festen Zeitraster gemessen wird,

- die Differenz zweier aufeinanderfolgende Messwerte gebildet wird und

- die Differenz mit einem vorgegebenen Schwellenwert (UB_SW) verglichen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass überprüft wird, ob die Batteriespannung (UB) unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes fällt.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass überprüft wird, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes (V_SW) liegt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellenwerte experimentell ermittelt werden und in einer Speichereinrichtung (15) der Steuerungseinrichtung (10) abgelegt sind.

Zeichnung