VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM ANLASSEN EINER VERBRENNUNGSKRAFTMASCHINE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anlassen einer Verbrennungskraftmaschine.

[0002] Die DE 10 2009 033 544 A1 offenbart ein Verfahren zum Anlassen einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei die Verbrennungskraftmaschine ein Antriebsmoment in einer Vorzugsrichtung der Verbrennungskraftmaschine auf eine Kurbelwelle ausübt. Ein Anlassmotor übt in einem Anlassvorgang ein Anlassmoment auf die Kurbelwelle aus, um eine Mindestdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine zu erreichen, wobei eine Steuereinheit das Anlassmoment regelt. Hierbei regelt die Steuereinheit in dem Anlassvorgang das Anlassmoment zeitabhängig zwischen einem positiven maximalen Anlassmoment und einem negativen minimalen Anlassmoment, wobei ein positives Anlassmoment in Richtung und ein negatives Anlassmoment entgegen der Vorzugsrichtung auf die Kurbelwelle wirkt.

[0003] Die Druckschrift offenbart auch eine Triebstrang-Anordnung, bei der der Rotor des als Elektromaschine ausgebildeten Anlassmotors drehelastisch mit der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine verbunden ist. Eine solche Anordnung bietet eine Reihe von Vorteilen:

1. Das einzige rotierende Element des Anlassmotors, nämlich der Rotor, kann eine Sekundärmasse eines Zweimassenschwungrades (ZMS) ersetzen. Hierdurch kann sich für das mechanische Gesamtsystem aus Kurbelwelle und Anlassvorrichtung ein kleineres Trägheitsmoment ergeben, welches wiederum höhere Drehzahlgradienten bei Drehzahl-Änderungen erlaubt und somit eine höhere Dynamik im Betrieb des Kraftfahrzeugs ermöglicht.

2. Durch geeignete Ansteuerung des Anlassmotors können Dreh-Ungleichförmigkeiten der Kurbelwelle vollständig oder teilweise kompensiert werden. Die Anordnung erlaubt somit eine aktive Schwingungstilgung oder -dämpfung.

3. Da zur Ansteuerung des Anlassmotors in der Regel ein elektrischer Rotorwinkel erforderlich ist, kann dieser mit wenig mehr Aufwand in einen mechanischen Rotorwinkel umgerechnet werden. Ist auch ein Kurbelwellenwinkel bekannt, so kann aus der Differenz zwischen dem Kurbelwellenwinkel und dem mechanischen Rotorwinkel ein Verdrehwinkel eines elastischen Kopplungselements, beispielsweise einer Drehfeder, bestimmt werden. In Abhängigkeit dieses Verdrehwinkels kann ein aktuell übertragenes Drehmoment zwischen Rotor und Kurbelwelle bestimmt werden. Somit ergibt sich vorteilhaft, dass keine direkte Messung des Drehmoments erforderlich ist.

4. Ist, wie vorhergehend erläutert, der Drehwinkel bekannt, so kann in Abhängigkeit des Drehwinkels eine verbesserte Lastwechselregelung erfolgen, bei der trotz des sich elastisch verhaltenen Triebstrangs schnelle und komfortable Laständerungen ausgeregelt werden können.

5. In Abhängigkeit des Drehwinkels kann ebenfalls eine Regelung des Anlassvorgangs derart erfolgen, dass ein maximaler Betrag des Verdrehwinkels nicht überschritten wird. Hierdurch kann z.B. eine mechanische Beanspruchung von Endanschlägen verhindert werden. Als Stellgröße für eine solche Regelung kann beispielsweise das von dem Anlassmotor erzeugte Anlassmoment, das von der Verbrennungskraftmaschine erzeugte Moment oder, bei einem Automatikgetriebe, eine Kupplungskapazität als Stellgröße verwendet werden.

6. Es fällt bei einer solchen Triebstrang-Anordnung kein Verschleiß von z.B. Riemen an.

7. Weiter werden in einer solchen Anordnung keine Riemen-Verluste erzeugt.

[0004] Nachteilig an einer solchen Anordnung ist dagegen, dass insbesondere zum Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine hohe Drehmomente vom Anlassmotor erzeugt werden müssen, insbesondere dann, wenn keine Drehmomenten-Übersetzung zwischen der Kurbelwelle und dem Rotor existiert.

[0005] Wird das in der DE 10 2009 033 544 A1 offenbarte Verfahren in einer derartigen Triebstrang-Anordnung angewendet, so wird sich die Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine schon vor Erreichen eines maximal zulässigen Verdrehwinkels des drehelastischen Kopplungselements bewegen, d.h. mitschwingen. Durch das insbesondere bei niedrigen Temperaturen hohe Reibmoment der Kurbelwelle, einschließlich der mit der Kurbelwelle gekoppelten weiteren Bauelemente, z.B. der Kolben und der Nockenwelle, wird der Anordnung Energie entzogen, die wünschenswerterweise zum Anlassen zur Verfügung stehen sollte. Insbesondere kann es zu einem Gleichgewicht kommen, bei dem die durch das Anlassmoment zugeführte Energie der abgeführten Reibenergie entspricht. In diesem Fall wäre ein Anlassen der Verbrennungskraftmaschine nicht möglich.

[0006] Die DE 10 2012 201 102 A1 offenbart ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine, die zum Starten des Verbrennungsmotors kinematisch mit dem Verbrennungsmotor koppelbar ist und die während des Betriebs des Verbrennungsmotors von dem Verbrennungsmotor kinematisch entkoppelbar ist. Weiter umfasst das Fahrzeug eine Energierekuperations- und Speichereinrichtung, wobei die Energierekuperations- und Speichereinrichtung während des Abschaltens bzw. während des Auslaufens des Verbrennungsmotors kinematisch mit dem Verbrennungsmotor koppelbar ist und zumindest einen Teil der im Moment des Abschaltens des Verbrennungsmotors im Verbrennungsmotor gespeicherten kinetischen Energie aufnimmt und speichert. Die EP 1 106 823 A1 beschreibt, dass beim Start einer Verbrennungskraftmaschine vor dem Zünden zunächst der Rotor einer Elektromaschine durch elektrischen Antrieb entgegen der anschließenden Betriebsdrehrichtung der Verbrennungsmaschine derart angetrieben wird, dass ein, insbesondere als Torsionsdämpferelement ausgebildetes, elastisches Element bei, insbesondere aufgrund seiner Ruhereibung, ruhender Kurbelwelle vorgespannt wird, und anschließend die Antriebsdrehrichtung umgekehrt, die Verbrennungsmaschine gezündet und die Kurbelwelle durch die Elektromaschine elektrisch angetrieben wird.

[0007] Es stellt sich das technische Problem, ein Verfahren zum Anlassen einer Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, die ein zuverlässiges Anlassen der Verbrennungskraftmaschine ermöglichen, wobei Anforderungen an eine Höhe eines maximal zu erzeugenden Anlassmoments reduziert werden können.

[0008] Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch den Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0009] Es ist eine Grundidee der Erfindung, eine Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine solange an einer Rotation zu hindern, bis ein aus der Kurbelwelle, einem Rotor des Anlassmotors und einem diese mechanisch verbindenden elastischen Kopplungselement gebildeter Drehschwinger einen Zustand erreicht, in dem eine in dem Drehschwinger gespeicherte Energie, die sich aus einer potentiellen Energie des drehelastischen Kopplungselements und einer kinetischen Energie des Rotors des Anlassmotors zusammensetzt, ausreicht, um die Verbrennungskraftmaschine anzulassen. Insbesondere reicht die im Drehschwinger gespeicherte Energie aus, um ein z.B. durch eine Haftreibung der Verbrennungskraftmaschine erforderliches Losbrechmoment sowie Kompressions- und Gleitreibungsmomente der Verbrennungskraftmaschine zu überwinden.

[0010] Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Anlassen einer Verbrennungskraftmaschine, wobei eine Kurbelwelle drehelastisch mit einem Rotor einer Elektromaschine gekoppelt ist, beispielsweise über ein elastisches Kopplungselement. In einem Anlassvorgang erzeugt der Anlassmotor ein Anlassmoment, welches über die drehelastische Kopplung auf die Kurbelwelle übertragen wird. Der Anlassmotor kann hierbei als Elektromaschine ausgebildet sein.

[0011] Zu einem Startzeitpunkt des Anlassvorgangs wird ein negatives oder positives Anlassmoment erzeugt. Hierbei bezeichnet ein positives Anlassmoment ein Anlassmoment, welches in einer Vorzugsdrehrichtung der Kurbelwelle auf die Kurbelwelle wirkt. Entsprechend bezeichnet ein negatives Anlassmoment ein Drehmoment, welches entgegen der Vorzugsdrehrichtung auf die Kurbelwelle wirkt. Die Vorzugsdrehrichtung der Kurbelwelle entspricht der Drehrichtung der Kurbelwelle während eines Betriebes der Verbrennungskraftmaschine. Somit kann der Anlassvorgang entweder mit einem in Vorzugsdrehrichtung wirkenden Drehmoment oder einem entgegen der Vorzugsdrehrichtung wirkenden Drehmoment beginnen. Während des Anlassvorgangs erfolgt mindestens ein Vorzeichenwechsel des Anlassmoments. Zeitlich nach dem Startzeitpunkt wird also der Anlassmotor derart angesteuert, dass auf ein zum Startzeitpunkt negatives Anlassmoment folgend ein positives Anlassmoment oder auf ein zum Startzeitpunkt erzeugtes positives Anlassmoment folgend ein negatives Anlassmoment erzeugt wird. Vorzugsweise erfolgen mehrere Vorzeichenwechsel des Anlassmoments während des Anlassvorgangs. Dies kann auch als Modulation des Anlassmoments beschrieben werden. Die Modulation des Anlassmoments beschreibt somit eine Regelung des Anlassmoments, wobei das Anlassmoment zwischen einem positiven Anlassmoment und einem negativen Anlassmoment wechselt. Ein Vorzeichenwechsel des Anlassmoments kann z.B. zeitabhängig, also nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer erfolgen. Vorzugsweise erfolgt ein Vorzeichenwechsel des Anlassmoments zu einem Zeitpunkt oder kurz nach einem Zeitpunkt, an dem ein Vorzeichenwechsel der Drehbewegung des Rotors erfolgt.

[0012] Hierbei kann eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, die das Anlassmoment gemäß der vorhergehend beschriebenen Modulation des Anlassmoments regelt. Insbesondere kann das Anlassmoment zwischen einem positiven maximalen Anlassmoment und einem negativen minimalen Anlassmoment geregelt werden, wobei ausschließlich das positive maximale Anlassmoment oder das negative minimale Anlassmoment durch den Anlassmotor erzeugt wird.

[0013] Entspricht ein Vorzeichen des Anlassmoments immer dem Vorzeichen der Drehbewegung des Rotors des Anlassmotors, so wird dieser ausschließlich in einem motorischen Betriebsmodus betrieben.

[0014] Erfindungsgemäß wird vor oder zum Startzeitpunkt eine Rotation der Kurbelwelle mechanisch blockiert. Die mechanische Blockade kann hierbei beispielsweise durch ein Blockiermittel durchgeführt werden. Z.B. kann die Rotation der Kurbelwelle mit einer Kurbelwellenbremse, d.h. durch eine reibschlüssige Verbindung zwischen der Kurbelwelle und dem Blockiermittel, blockiert werden. Alternativ kann die Rotation der Kurbelwelle durch eine Kurbelwellensperre, d.h. eine formschlüssige Verbindung zwischen der Kurbelwelle und dem Blockiermittel, blockiert werden.

[0015] Die Rotation der Kurbelwelle wird wieder freigegeben, wenn oder nachdem eine in einem Drehschwingsystem gespeicherte Energie eine maximal zulässige Energie oder eine zum Anlassen der Verbrennungskraftmaschine notwendige Energie erreicht. Somit kann die Rotation der Kurbelwelle genau an dem Zeitpunkt freigegeben werden, zu dem die im Drehschwingsystem gespeicherte Energie die maximal zulässige Energie oder die zum Anlassen der Verbrennungskraftmaschine notwendige Energie erreicht. Alternativ kann die Rotation der Kurbelwelle zeitlich nach dem Zeitpunkt freigegeben werden, zu dem die im Drehschwingsystem gespeicherte Energie die maximal zulässige Energie oder die zum Anlassen der Verbrennungskraftmaschine notwendige Energie erreicht hat. Die zeitliche Differenz zwischen Erreichen der maximalen oder notwendigen Energie und der Freigabe kann beispielsweise eine vorbestimmte Zeitdauer sein, z.B. eine Zeitdauer, die zum Erreichen einer gewünschten Phase der Drehschwingung benötigt wird.

[0016] Bei blockierter Kurbelwelle bilden die drehelastische Kopplung und der Rotor des Anlassmotors und gegebenenfalls weitere mit dem Rotor mechanisch verbundene Teile ein Drehschwingsystem oder einen so genannten Drehschwinger. Während des Anlassvorgangs wird in drehelastischen Kopplung gespeicherte potentielle Energie in kinetische Energie des Rotors des Anlassmotors umgewandelt und umgekehrt. In jeder Periode zwischen zwei gleichartigen Vorzeichenwechseln der Rotordrehzahl gibt es somit zwei Zeitpunkte, zu denen die potentielle Energie maximal und die kinetische Energie Null ist, und zwei Zeitpunkte, zu denen die potentielle Energie Null und die kinetische Energie maximal ist. Während des Anlassvorgangs wird bei blockierter Kurbelwelle die im Drehschwingsystem gespeicherte Energie ansteigen, da die vom Anlassmotor zugeführte Energie größer als die im Wesentlichen durch Reibung abgeführte Energie ist.

[0017] Die notwendige Energie zum Anlassen der Verbrennungskraftmaschine kann hierbei kleiner als die maximal zulässige Energie sein. Die maximal zulässige Energie kann z.B. eine potentielle Energie in einem Zustand betragsmäßig maximaler Verdrehungen sein, wobei in dem entsprechenden Zustand die drehelastische Kopplung nicht beschädigt wird.

[0018] Vorzugsweise wird die Rotation der Kurbelwelle freigegeben, wenn die potentielle Energie Null und die kinetische Energie des Drehschwingsystems maximal ist. Zeitlich kann dies eine Viertelperiode nach einem Durchlaufen eines minimalen Drehwinkels der Fall sein.

[0019] Z.B. kann die Rotation der Kurbelwelle auch dann freigegeben werden, wenn oder nachdem eine in der drehelastischen Kopplung des Drehschwingers gespeicherte potentielle Energie eine maximal zulässige Energie erreicht oder die in der drehelastischen Kopplung des Drehschwingers gespeicherte potentielle Energie eine zum Anlassen der Verbrennungskraftmaschine notwendige Energie erreicht. Eine maximal zulässige Energie wird in diesem Fall z.B. erreicht, wenn ein Verdrehwinkel einen betragsmäßig maximalen Verdrehwinkel erreicht. Der Verdrehwinkel beschreibt hierbei die Verdrehung des Rotors relativ zur Kurbelwelle. Eine zum Anlassen der Verbrennungskraftmaschine notwendige Energie kann beispielsweise erreicht werden, wenn ein vorbestimmter Drehwinkel erreicht wird, der betragsmäßig kleiner als der betragsmäßig maximal zulässige Drehwinkel ist. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise eine für den Anlassvorgang benötigte Leistung reduziert werden. Insbesondere ist nämlich bei kalten Verbrennungskraftmaschinen eine höhere Leistung beim Anlassen notwendig als bei warmen Verbrennungskraftmaschinen.

[0020] Das vorgeschlagene Verfahren beschreibt somit ein An- oder Aufschwingen des aus dem elastischen Kopplungselement und der Drehmasse des Rotors bestehenden mechanischen Systems gegenüber einer gebremsten Kurbelwelle. Wird die Kurbelwelle wieder freigegeben, so kann die in dem aufgeschwungenen System gespeicherte Energie zum Antrieb der Kurbelwelle genutzt werden.

[0021] Es ist auch möglich, dass ein Vorzeichenwechsel des Anlassmoments zeitlich derart erfolgt, dass eine Resonanzfrequenz des Drehschwingers angeregt wird. Hierbei kann der Vorzeichenwechsel z.B. zeitlich entsprechend der Resonanzfrequenz erfolgen.

[0022] Es ist möglich, dass die Blockade der Kurbelwelle bereits bei einem vorhergehenden Abschalten oder Ausstellen der Verbrennungskraftmaschine, z.B. beim Parken des Fahrzeugs, erfolgt. Somit können bei einem nachfolgenden Anschalten bzw. bei einem Aktivieren der Zündung der beschriebene Anlassvorgang unmittelbar beginnen.

[0023] Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass als Anlassmotor eine Elektromaschine mit einem sehr geringen maximal erzeugbaren Anlassmoment verwendet werden kann, da durch die Verhinderung der Rotation der Kurbelwelle keine Reibungsverluste der Kurbelwelle beim Anlassen durch den Anlassmotor kompensiert werden müssen.

[0024] In einer weiteren Ausführungsform wird die Rotation der Kurbelwelle freigegeben, nachdem während einer Ausübung eines negativen Anlassmoments ein minimal zulässiger Verdrehwinkel oder ein vorbestimmter Verdrehwinkel erreicht wurde und/oder ein Vorzeichenwechsel des Anlassmoments erfolgte. Die Modulation des Anlassmoments kann also solange erfolgen, bis ein minimal zulässiger Verdrehwinkel erreicht, und vorzugsweise nicht überschritten, wurde und ein Vorzeichenwechsel des negativen Anlassmoments auf ein positives Anlassmoment erfolgt. In diesem Fall wird die in dem Drehschwinger gespeicherte potentielle Energie derart auf die Kurbelwelle übertragen, dass eine Rotation der Kurbelwelle in Vorzugsdrehrichtung erfolgt. Somit kann die Verbrennungskraftmaschine in vorteilhafter Weise in Vorzugsdrehrichtung angelassen werden.

[0025] Vorzugsweise erfolgt die Freigabe der Rotation der Kurbelwelle, nachdem während einer Ausübung eines negativen Anlassmoments ein minimal zulässiger Verdrehwinkel oder ein vorbestimmter minimaler Verdrehwinkel erreicht wurde, ein Vorzeichenwechsel des Anlassmoments erfolgte und während der nachfolgenden Ausübung eines positiven Anlassmoments ein Betrag einer Differenz zwischen einem aktuellen Verdrehwinkel und einem Nullwinkel einen vorbestimmten Schwellwert unterschreitet. Somit erfolgt die Freigabe in der Nähe des Nulldurchgangs des Verdrehwinkels.

[0026] Weiter vorzugsweise kann nach Freigabe der Rotation der Kurbelwelle ausschließlich ein positives Anlassmoment durch den Anlassmotor erzeugt und über das elastische Kopplungselement auf die Kurbelwelle übertragen werden.

[0027] Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ein auf die freigegebene Kurbelwelle wirkendes Drehmoment maximiert, wodurch die vorhergehend erläuterte Haftreibung der Verbrennungskraftmaschine sowie Kompressions- und Gleitreibungsmomente von Elementen der Verbrennungskraftmaschine überwunden werden können.

[0028] In einer weiteren Ausführungsform erfolgt nach Freigabe der Rotation der Kurbelwelle eine Zündung eines Brennstoff-Luft-Gemisches in einem Verbrennungsraum mindestens eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine. Vorzugsweise erfolgt eine Zündung, wenn ein Kolben der Verbrennungskraftmaschine während einer Rotation der Kurbelwelle in Vorzugsdrehrichtung einen oberen Totpunkt in oder nach einem Kompressionstakt erreicht.

[0029] Die Zündung kann hierbei eine Fremdzündung oder Selbstzündung sein. Bei einer Fremdzündung kann beispielsweise ein Zündzeitpunkt von mindestens einer dem mindestens einen Zylinder zugeordneten Zündkerze entsprechend eingestellt werden. Bei einer Fremdzündung kann beispielsweise eine Temperatur und/oder ein Druck im Verbrennungsraum entsprechend eingestellt werden.

[0030] Durch die Zündung, die insbesondere zum Zeitpunkt des Erreichens des oberen Totpunkts in oder nach einem Kompressionstakt erfolgt, wird ein weiteres, in Vorzugsdrehrichtung wirkendes, Moment auf die Kurbelwelle erzeugt, welches den Anlassvorgang unterstützt. Hierdurch kann ein maximal erzeugbares Drehmoment des Anlassmotors weiter reduziert werden.

[0031] In einer weiteren Ausführungsform wird vor der Blockade der Rotation der Kurbelwelle ein Anlassmomentenverlauf des Anlassmoments derart erzeugt, dass eine Rotation der Kurbelwelle erfolgt. Hierbei ist die Rotation der Kurbelwelle mechanisch freigegeben. Insbesondere kann ein Anlassmomentenverlauf derart erzeugt werden, dass ein Haftreibungsmoment der Kurbelwelle sowie von Elementen, z.B. Kolben, der Verbrennungskraftmaschine überwunden wird und ein Losbrechen der Kurbelwelle erfolgt. Z.B. kann das Anlassmoment in dem Anlassmomentenverlauf derart erzeugt werden, dass die Kurbelwelle in eine vorbestimmte Kurbelwellenposition positioniert wird. Die vorbestimmte Position kann beispielsweise eine Blockierposition sein, wobei die Kurbelwelle ausschließlich in der Blockierposition mechanisch blockierbar ist. Der Anlassmomentenverlauf kann derart erzeugt werden, dass er mindestens einen Vorzeichenwechsel aufweist (Modulation des Anlassmoments).

[0032] Alternativ oder kumulativ kann der Anlassmomentenverlauf, z. B. mit mindestens einem Vorzeichenwechsel des Anlassmoments, derart erfolgen, dass die Kurbelwelle in einer vorbestimmten Kurbelwellenposition vorpositioniert wird. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise ein Start-Zylinder und/oder ein Volumen des Verbrennungsraumes des Start-Zylinders vor dem Anlassvorgang eingestellt werden. Ein Start-Zylinder beschreibt hierbei einen Zylinder der Verbrennungskraftmaschine, der bei einer (freigegebenen) Rotation der Kurbelwelle in Vorzugsdrehrichtung als erster von mehreren Zylindern seinen oberen Kompressions-Totpunkt erreicht, wobei der obere Kompressions-Totpunkt den oberen Totpunkt in oder nach einem Kompressionstakt beschreibt.

[0033] Auch kann der Anlassmomentenverlauf derart erzeugt werden, dass ein vorbestimmter Kraftstoffdruck aufgebaut wird. Hierzu kann die Kurbelwelle mechanisch unmittelbar oder mittelbar, z.B. über eine Nockenwelle, eine Pumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems antreiben. Dies ist insbesondere bei so genannten Common-Rail-Otto- oder Common-Rail-Diesel-Motoren der Fall. Somit kann in vorteilhafter Weise durch eine Rotation der Kurbelwelle vor Beginn des eigentlichen Anlassvorgangs ein gewünschter Kraftstoffdruck aufgebaut werden, der für eine nachfolgende Einspritzung und Zündung, insbesondere bei Diesel-Verbrennungskraftmaschinen, notwendig ist.

[0034] Hierbei wird also noch vor einer mechanischen Blockade der Rotation der Kurbelwelle, z. B. durch eine Modulation des Anlassmoments eine Drehbewegung der Kurbelwelle erzeugt. Diese Drehbewegung dient hierbei jedoch nicht zum Anlassen der Verbrennungskraftmaschine, sondern einem Druckaufbau und/oder einer Vorpositionierung der Kurbelwelle.

[0035] In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Kurbelwelle vor dem Startzeitpunkt in eine vorbestimmte Blockierposition positioniert. Hierbei kann die Blockierposition eine Position der Kurbelwelle bezeichnen, in welcher eine Rotation der Kurbelwelle blockiert werden kann.

[0036] Insbesondere kann die Blockierposition durch eine mechanische Ausbildung des Blockiermittels vorgegeben sein. Vorzugsweise ist daher das Blockiermittel derart ausgelegt, dass es in mehr als einer Kurbelwellenposition die Rotation der Kurbelwelle mechanisch blockieren kann.

[0037] Die Blockierposition kann auch in Abhängigkeit eines gewünschten Start-Zylinders eingestellt werden. Hierbei kann die Kurbelwelle derart positioniert werden, dass, ausgehend von der aktuellen Position der Kurbelwelle, ein gewünschter Zylinder während einer Rotation der Kurbelwelle in Vorzugsdrehrichtung als erster von mehreren Zylindern den oberen Kompressions-Totpunkt erreicht.

[0038] Auch kann die Blockierposition in Abhängigkeit eines gewünschten Volumens eines Verbrennungsraumes des (Start-)Zylinders eingestellt werden. So erleichtert z.B. ein kleines Volumen des (Start-)Zylinders zu Beginn des Anlassvorgangs eine Überwindung des folgenden oberen Kompressions-Totpunkts, jedoch wird gegebenenfalls eine Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches erschwert, wodurch ein Arbeitsbeitrag zur Überwindung des zweiten oberen Kompressions-Totpunkts erschwert wird. Ein großes Volumen des Verbrennungsraumes zu Beginn des Anlassvorgangs erfordert dagegen eine höhere Energie zur Überwindung des ersten folgenden oberen Kompressions-Totpunkts, erleichtert jedoch durch den aufgrund der Zündung erfolgenden höheren Arbeitsbeitrag die erste Verbrennung und somit den weiteren Startvorgang.

[0039] Eine Positionierung der Kurbelwelle in einer vorbestimmten Blockierposition kann auch bei einem vorhergehenden Abstellen oder Ausschalten der Verbrennungskraftmaschine, z.B. durch ein geeignetes Abbremsen der Rotation der Kurbelwelle, erfolgen. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise bereits beim Abstellen noch vorhandene Rotationsenergie der Kurbelwelle genutzt werden, um die gewünschte Blockierposition einzustellen.

[0040] In einer weiteren Ausführungsform wird ein generatorischer Betriebsmodus des Anlassmotors aktiviert, wenn eine Abbruchbedingung des Anlassvorgangs erfüllt ist, nachdem die Rotation der Kurbelwelle blockiert wurde. In den generatorischen Betriebsmodus wird von dem Drehschwinger erzeugte kinetische Energie durch den auch als Generator betreibbaren Anlassmotor in elektrische Energie umgewandelt. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise dem Drehschwinger Energie entzogen werden.

[0041] Ist eine Abbruchbedingung des Anlassvorgangs erfüllt, so kann die Blockade der Rotation der Kurbelwelle sofort oder bei Erreichen eines vorbestimmten Gegenmoments gelöst werden, wobei das Gegenmoment das von der Kurbelwelle auf das elastische Kopplungsmoment ausgeübte Drehmoment bezeichnet. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise eine Amplitude der Drehschwingung möglichst rasch reduziert werden. Alternativ kann die mechanische Blockade bei Erreichen eines unteren Schwellwerts eines Kraftstoffdruckes gelöst werden, wobei der untere Schwellwert einen Kraftstoffdruck definiert, der einen Start der Verbrennungskraftmaschine nicht mehr sicher ermöglicht. Weiter alternativ kann das Lösen der Blockade erst zu Beginn eines erneuten Anlassvorgangs, jedoch vor dem vorgeschlagenen Startzeitpunkt, erfolgen, beispielsweise wenn die Verbrennungskraftmaschine nach einem vorhergehenden Abstellen der Verbrennungskraftmaschine erneut aktiviert wird.

[0042] Ein generatorischer Betriebsmodus des Anlassmotors kann auch aktiviert werden, wenn die Bedingung(en) für das Lösen der Blockade der Kurbelwelle erfüllt ist/sind, das Lösen jedoch aufgrund einer Fehlfunktion nicht erfolgt. Hierdurch kann dem Drehschwinger aktiv Energie entzogen werden, wodurch eine Betriebssicherheit erhöht wird.

[0043] Eine Abbruchbedingung des Anlassvorgangs kann beispielsweise dann erfüllt sein, falls ein Defekt des Blockiermittels und/oder dessen Ansteuerung detektiert wird.

[0044] Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass eine Betriebssicherheit während des Anlassvorgangs auch dann gewährleistet ist, wenn bereits Energie im Drehschwinger gespeichert ist, der Anlassvorgang jedoch abgebrochen werden muss. Diese Energie kann in vorteilhafter Weise durch eine so genannte Rekuperation wieder in elektrische Energie gewandelt werden, wodurch z.B. eine Batterie des Fahrzeugs aufgeladen werden kann.

[0045] In einer weiteren Ausführungsform steigt ein Sollmoment des Anlassmotors mit abnehmender Differenz zwischen einem aktuellen Verdrehwinkel und dem minimal zulässigen oder dem vorbestimmten negativen Verdrehwinkel kontinuierlich an. Hierbei erfolgt eine vorzeichensensitive Betrachtung sowohl des Sollmoments als auch der Differenz. Dies kann insbesondere in einer Halbschwingung von einem positiven Umkehrwinkel zu einem negativen Umkehrwinkel erfolgen, wobei ein Umkehrwinkel einen Verdrehwinkel bezeichnet, an dem eine Umkehr der Drehrichtung des Rotors erfolgt. Nähert sich der aktuelle Verdrehwinkel dem minimal zulässigen Verdrehwinkel an, so nimmt die vorhergehend beschriebene Differenz ab. Gleichzeitig steigt jedoch das Sollmoment des Anlassmotors. Somit wird die Rotation des Rotors entgegen der Vorzugsdrehrichtung, welche durch ein negatives Sollmoment bewirkt wird, mit abnehmender Differenz weniger unterstützt oder, falls das Sollmoment positiv wird, dieser sogar entgegengesteuert.

[0046] Hierdurch kann in vorteilhafter Weise eine mechanische Beschädigung des elastischen Kopplungselements vermieden werden, da ein Unterschreiten des minimal zulässigen oder des vorbestimmten negativen Verdrehwinkels vermieden wird. Alternativ kann das Sollmoment des Anlassmotors mit abnehmender Differenz zwischen dem aktuellen Verdrehwinkel und dem minimal zulässigen oder dem vorbestimmten negativen Verdrehwinkel in einem oder mehreren Schritten schrittweise ansteigen. So ist z.B. vorstellbar, dass bei Unterschreiten einer vorbestimmten Differenz das Sollmoment sprungartig auf einen Sollwert von Null gestellt wird und bei Drehrichtungsumkehr des Rotors oder bei Erreichen des minimal zulässigen bzw. vorbestimmten negativen Verdrehwinkels sprungartig ein positives Sollmoment eingestellt wird. Weiter alternativ ist vorstellbar, dass bei Unterschreiten einer vorbestimmten Differenz das Sollmoment sprungartig auf ein positives bzw. negatives Sollmoment eingestellt wird.

[0047] Alternativ oder kumulativ sinkt das Sollmoment des Anlassmotors mit abnehmender Differenz zwischen dem maximal zulässigen Verdrehwinkel oder einem vorbestimmten positiven Verdrehwinkel und einem aktuellen Verdrehwinkel kontinuierlich oder in einem oder mehreren Schritten schrittweise ab. Dies kann insbesondere in einer Halbschwingung von einem negativen Umkehrwinkel zu einem positiven Umkehrwinkel erfolgen.

[0048] Der vorbestimmte negative Verdrehwinkel bzw. der vorbestimmte Verdrehwinkel bezeichnen hierbei Verdrehwinkel, bei deren Erreichen genügend Energie im Drehschwinger gespeichert ist, um die Verbrennungskraftmaschine anzulassen.

[0049] Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine erhöhte Betriebssicherheit bei der Anregung des vorhergehend erläuterten Drehschwingers zum Anlassen der Verbrennungskraftmaschine, da zulässige Verdrehwinkel nicht unterschritten bzw. überschritten werden.

[0050] In einer weiteren Ausführungsform wird ein Defekt des Drehschwingsystems detektiert, falls eine Frequenz der Vorzeichenwechsel des Anlassmoments um mehr als ein vorbestimmtes Maß von einer vorbestimmten Resonanzfrequenz abweicht. Wird das Vorzeichen des Anlassmoments immer dann gewechselt, wenn auch eine Drehrichtungsumkehr des Rotors des Anlassmotors erfolgt, so können Zeitpunkte der Vorzeichenwechsel erfasst und hieraus eine Frequenz der Vorzeichenwechsel bestimmt werden. Weicht diese Frequenz von einer bekannten, beispielsweise durch Versuche oder Modellierung bestimmten Resonanzfrequenz des Drehschwingsystems ab, so kann ein Defekt des Drehschwingers detektiert werden.

[0051] Alternativ oder kumulativ kann ein Defekt des Drehschwingsystems detektiert werden, wenn eine Differenz zwischen Beträgen der während des Anlassvorgangs unmittelbar aufeinanderfolgenden Umkehrwinkel, beispielsweise der maximalen positiven und maximalen negativen Drehwinkeln, eine vorbestimmte Differenz überschreitet. Während des Anlassvorgangs kann ein Betrag des Verdrehwinkels kontinuierlich ansteigen. Dieser Anstieg ist jedoch durch dynamische Eigenschaften des Drehschwingers in seiner Höhe begrenzt. Überschreitet die Differenz von Beträgen von aufeinanderfolgenden Umkehrwinkeln ein vorbestimmtes Maß, steigt oder fällt der während des Anlassvorgangs aktuell erreichte Verdrehwinkel also unverhältnismäßig an oder ab. Auch in diesem Fall kann ein Defekt des Drehschwingsystems detektiert werden.

[0052] Alternativ oder kumulativ kann ein Defekt des Drehschwingsystems detektiert werden, wenn ein zeitlicher Verdrehwinkel-Verlauf von einem erwarteten Verlauf um mehr als ein vorbestimmtes Maß abweicht. Der erwartete Verlauf bezeichnet hierbei einen zeitlichen Verlauf des Verdrehwinkels, der sich aufgrund der dynamischen Eigenschaften des Drehschwingers einstellen wird. Bei einer drehelastischen Kopplung mit linearen Eigenschaften, beispielsweise einer linearen Drehfeder, kann sich z.B. als erwarteter Verlauf ein sinusförmiger Verlauf einstellen.

[0053] Alternativ oder kumulativ kann ein Defekt des Drehschwingsystems detektiert werden, wenn ein Betrags-Verhältnis zwischen während des Anlassvorgangs unmittelbar aufeinanderfolgenden Umkehrwinkeln einen vorbestimmten Betrag unter- oder überschreitet.

[0054] Weiter alternativ oder kumulativ kann ein Defekt des Drehschwingsystems detektiert werden, falls ein Verhältnis der vom Anlassmotor erzeugten mechanischen Leistung zum erreichten Verdrehwinkel ein vorbestimmtes Maß überschreitet. Hierfür kann ein aktueller Verdrehwinkel sowie die vom Anlassmotor erzeugte mechanische Leistung erfasst oder bestimmt werden. Die vom Anlassmotor erzeugte mechanische Leistung kann beispielsweise in Abhängigkeit einer vom Anlassmotor benötigten elektrischen Leistung bestimmt werden.

[0055] Wird ein Defekt des Drehschwingsystems detektiert, so kann eine Abbruchbedingung des Anlassvorgangs erfüllt sein.

[0056] Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Erhöhung der Betriebssicherheit während eines Anlassvorgangs, da die Funktionsfähigkeit des Drehschwingers überwacht werden kann.

[0057] Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen:

Fig. 1

ein schematisches Blockschaltbild eines Antriebstranges,

Fig. 2

ein schematisches Schaubild eines Blockiermittels in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 3

ein schematisches Schaubild eines Blockiermittels in einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 4

ein schematisches Schaubild eines Blockiermittels in einer dritten Ausführungsform und

Fig. 5

einen schematischen zeitlichen Verlauf eines Anlassmoments, einer Drehzahl einer Verbrennungskraftmaschine, einer Drehzahl des Anlassmotors und eines Winkels eines drehelastischen Kopplungselements.

[0058] Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.

[0059] In Fig. 1 ist ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Anlassen einer Verbrennungskraftmaschine 2 dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst neben der Verbrennungskraftmaschine 2 eine Kurbelwelle 3 der Verbrennungskraftmaschine 2, einen Anlassmotor 4 und ein drehelastisches Kopplungselement 5, durch welches die Kurbelwelle 3 mit einem Rotor 6 des Anlassmotors 4 mechanisch verbunden ist. Das drehelastische Kopplungselement 5 bildet hierbei die erfindungsgemäße drehelastische Kopplung aus und kann beispielsweise eine Drehfeder sein. Weiter umfasst die Vorrichtung 1 ein Blockiermittel 7, durch welches eine Rotation der Kurbelwelle 3 mechanisch blockiert oder freigegeben werden kann. Weiter dargestellt ist ein Getriebe 8, eine Antriebswelle 9 und ein durch die Antriebswelle 9 antreibbares drehbares Rad 10 eines Kraftfahrzeugs.

[0060] Nicht dargestellt ist eine Steuereinrichtung, welche den Anlassmotor 4 derart steuert, dass während eines Anlassvorgangs das von dem Anlassmotor 4 erzeugte Anlassmoment AM (siehe Fig. 5) mindestens einen, vorzugsweise jedoch mehrere, Vorzeichenwechsel aufweist. Zu einem Startzeitpunkt des Anlassvorgangs oder vor dem Startzeitpunkt kann das Blockiermittel 7 aktiviert werden, wodurch eine Rotation der Kurbelwelle 3 mechanisch blockiert wird. Mechanisch blockiert bedeutet hierbei, dass eine Rotation der Kurbelwelle 3 nicht möglich ist. Zu dem Startzeitpunkt wird durch den Anlassmotor 4 z.B. ein negatives Anlassmoment AM erzeugt. Hierdurch wird der Rotor 6 des Anlassmotors 4 entgegen einer Vorzugsdrehrichtung, die durch einen Pfeil 11 dargestellt ist, verdreht. Da eine Rotation der Kurbelwelle 3 blockiert ist, spannt der Rotor 6 das drehelastische Kopplungselement 5. Somit wirkt das Anlassmoment AM entgegen der von dem drehelastischen Kopplungselement 5 erzeugten Rückstellmoment. Dieses steigt mit einem abnehmenden, also vom Betrag her zunehmenden, Verdrehwinkel W an (siehe Fig. 5). Übersteigt das Rückstellmoment das von dem Anlassmotor 4 erzeugte Drehmoment vom Betrag her, so erfolgt eine Drehbeschleunigungsumkehr. Zu diesem Zeitpunkt oder nach diesem Zeitpunkt kann auch eine Drehrichtungsumkehr erfolgen. Zu dem Zeitpunkt der Drehrichtungsumkehr erfolgt dann ein Vorzeichenwechsel des Anlassmoments AM, wobei der Anlassmotor 4 von diesem Zeitpunkt an ein positives Anlassmoment AM erzeugt und dem Rotor 6 in Vorzugsdrehrichtung 11 antreibt. Ein weiterer Vorzeichenwechsel zu einem negativen Anlassmoment AM erfolgt, wenn eine erneute Drehrichtungsumkehr des Rotors 6 von einer Drehrichtung in der Vorzugsdrehrichtung in eine Drehrichtung entgegen der Vorzugsdrehrichtung erfolgt. Somit erfolgt ein Aufschwingen des durch die blockierte Kurbelwelle 3, das drehelastische Kopplungselement 5 und den Rotor 6 gebildeten Drehschwingers. Während der Anregung wird Energie im Drehschwinger gespeichert, wobei im Zeitpunkt einer Drehrichtungsumkehr des Rotors 6 die im Drehschwinger gespeicherte Energie vollständig als potentielle Energie gespeichert ist.

[0061] Wird ein minimal zulässiger Verdrehwinkel W, also ein vom Betrag her maximal zulässiger Verdrehwinkel W, bei einer Rotation des Rotors 6 entgegen der Vorzugsdrehrichtung erreicht, so erfolgt, wie vorhergehend beschrieben, ein Vorzeichenwechsel des Anlassmoments AM. In dem auf diesen Vorzeichenwechsel als zeitlich als nächstes folgenden Nulldurchgang des Verdrehwinkels W wird das Blockiermittel 7 deaktiviert, sodass die Rotation der Kurbelwelle 3 freigegeben wird. Somit wird die im Drehschwinger zu diesem Zeitpunkt als kinetische und potentielle Energie gespeicherte Energie zumindest teilweise eine Rotation der Kurbelwelle 3 in Vorzugsdrehrichtung 11 bewirken. Dass zu diesem Zeitpunkt auf die Kurbelwelle 3 übertragene Drehmoment kann in vorteilhafter Weise größer als ein Losbrechmoment und in der Verbrennungskraftmaschine 2 vorhandene Kompressions- und Gleitreibungsmomente sein. Somit kann die Kurbelwelle 3 derart angetrieben werden, dass die Verbrennungskraftmaschine 2 angelassen werden kann.

[0062] Noch vor dem Blockieren der Kurbelwelle 3 kann die freigegebene Kurbelwelle 3 durch eine Erzeugung eines geeigneten Verlaufs des Anlassmoments AM in einer vorbestimmten Blockierposition positioniert werden. Hierzu kann beispielsweise eine Modulation des Anlassmoments AM erfolgen, also ein zeitlicher Verlauf des Anlassmoments AM mit mindestens einem Vorzeichenwechsel erzeugt werden.

[0063] Das beschriebene Verfahren zum Anlassen der Verbrennungskraftmaschine 2 kann mit anderen Verfahren zum Anlassen kombiniert werden. So ist es möglich, bei einer betriebswarmen Verbrennungskraftmaschine ein bekanntes Schleppstart-Verfahren durchzuführen, wobei der Anlassmotor 4 ohne Aktivierung des Blockiermittels 7 und ohne Vorzeichenwechsel ein Anlassmoment AM in Vorzugsdrehrichtung 11, also ein positives Anlassmoment AM, erzeugt und somit die Verbrennungskraftmaschine 2 anlässt.

[0064] Auch kann das vorgeschlagene Verfahren mit einem Verfahren kombiniert werden, in welchem Energie eines rollenden Fahrzeugs zum Start bzw. zum Anlassen der Verbrennungskraftmaschine 2 genutzt wird, indem eine drehmomentübertragende Verbindung zwischen einem Rad 10 des Fahrzeugs und der Verbrennungskraftmaschine 2 aktiviert wird. Eine Steuereinrichtung kann beispielsweise in Abhängigkeit von Eingangsgrößen wie einer Temperatur der Verbrennungskraftmaschine 2, einem Zustand des Blockiermittels 7, einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Pedalstellung und/oder einer Wählhebelstellung bestimmen, welches Verfahren zum Anlassen durchgeführt wird. Auch kann die Steuereinrichtung das gewählte Verfahren überwachen und gegebenenfalls abbrechen und nachfolgend ein davon verschiedenes Verfahren durchführen.

[0065] Auch ist möglich, dass vor dem Blockieren der Kurbelwelle 3 durch das Blockiermittel 7 eine Modulation des von dem Anlassmotor 4 erzeugten Anlassmoments AM derart erfolgt, dass ein gewünschter Kraftstoffdruck aufgebaut wird.

[0066] Um eine maximal mögliche Energie im Drehschwinger speichern zu können, wird das Anlassmoment AM derart gesteuert, dass in einer letzten Halbperiode mit einem negativen Anlassmoment AM gerade ein minimal zulässiger Verdrehwinkel W erreicht wird, aber, um eine Schädigung des elastischen Kopplungselements 5 zu vermeiden, nicht überschritten wird. Wird der minimal zulässige Verdrehwinkel W des elastischen Kopplungselements 5 erreicht, erfolgt ein Vorzeichenwechsel des Anlassmoments AM, welches nunmehr positiv ist. Erfolgt nun aufgrund einer Fehlfunktion keine Deaktivierung des Blockiermittels 7, bleibt also die Kurbelwelle 3 gesperrt, so kann das Anlassmoment AM sofort nach Detektion der Fehlfunktion auf einen Minimalwert verändert werden und ein generatorischer Betriebsmodus des Anlassmotors 4 aktiviert werden. Somit wird der Anlassmotor 4 bis zum Erreichen eines maximalen Verdrehwinkels W als Generator betrieben, wodurch dem Drehschwinger aktiv Energie entzogen wird. In diesem Fall kann beispielsweise eine vorbestimmte Anzahl weiterer Deaktivierungsversuche des Blockiermittels erfolgen oder es kann der Startvorgang abgebrochen werden.

[0067] Wird, z.B. im Falle eines Defekts des Drehschwingers, des Anlassmotors 4 oder des Blockiermittels 7, ein minimal zulässiger oder ein vorbestimmter negativer Verdrehwinkel W nach einer vorbestimmten Zeitdauer nicht erreicht, so kann eine Abbruchbedingung des Anlassvorgangs erfüllt sein. Eine Abbruchbedingung kann beispielsweise auch dann erfüllt sein, wenn ein Betrags-Verhältnis von aufeinanderfolgenden Umkehrwinkeln ein- oder mehrmals unterhalb eines vorbestimmten Mindestwertes liegt.

[0068] Ist das Blockiermittel 7 derart ausgebildet, dass die Kurbelwelle 3 nur in vorbestimmten Kurbelwellenpositionen blockiert werden kann, so kann die Zahl von Zylindern beschränkt sein, die als Start-Zylinder verwendet werden können. Unter einem Start-Zylinder wird hierbei derjenige Zylinder verstanden, dessen oberer Kompressions-Totpunkt bei einer Verdrehung der Kurbelwelle 3 in Vorzugsdrehrichtung 11 aus dieser vorbestimmten Kurbelwellenposition heraus als erstes überwunden wird. Dies kann meist, aber nicht notwendigerweise, der Zylinder sein, der auch als erster gezündet wird. Bei einem Vier-Takt-Motor mit einer geraden Anzahl von Zylindern kann die Anzahl von Start-Zylindern Zwei betragen, bei einem Drei-Zylinder-Motor beträgt die Anzahl meist nur Eins. Ist, z.B. aufgrund einer Ausführung des Blockiermittels 7, nicht jeder Zylinder als Start-Zylinder nutzbar, so kann bereits beim Abstellen der Verbrennungskraftmaschine 2 durch eine entsprechende Kurbelwellen-Lageregelung die Kurbelwelle 3 derart positioniert werden, dass ein gewünschter Start-Zylinder eingestellt ist.

[0069] Vorteilhafterweise ist das Blockiermittel 7 derart ausgelegt oder ausgebildet, dass es in mehr als einer Kurbelwellenposition die Rotation der Kurbelwelle 3 blockieren kann. Z.B. kann das Blockiermittel 7 derart ausgebildet sein, dass es die Kurbelwelle 3 in 36 äquidistanten Kurbelwellenpositionen blockieren kann, also alle 10° Kurbelwellenwinkel. In diesem Fall kann das Blockiermittel 7 z.B. durch einen an einem nicht dargestellten Gehäuse der Verbrennungskraftmaschine 2 befestigten radial verschiebbaren Bolzen ausgebildet sein, der in Bohrungen oder Ausnehmungen eingeführt werden kann, die in die Kurbelwelle 3 eingebracht sind.

[0070] Es ist auch möglich, dass das Blockiermittel 7 nicht direkt eine Rotation der Kurbelwelle 3 blockiert, also direkt mit der Kurbelwelle 3 wechselwirkt, sondern auf eine mit der Kurbelwelle 3 gekoppelte weitere Welle der Verbrennungskraftmaschine 2, z.B. auf eine Nockenwelle, wirkt.

[0071] Für einen zuverlässigen Kaltstart von Dieselmotoren wird üblicherweise eine Vorwärmung von angesaugter Luft und z.B. von Teilen eines Verbrennungsraumes durch entsprechende Heiz- oder Glühmittel, z.B. Glühkerzen, durchgeführt. Das vorgeschlagene Verfahren zum Anlassen der Verbrennungskraftmaschine 2 ermöglicht in diesem Fall in vorteilhafter Weise, dass ein Inhalt eines Verbrennungsraums eines Zylinders im Gegensatz zu konventionellen Startverfahren vor der ersten Kompression nicht ausgetauscht werden muss. Somit ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass die Heiz- oder Glühmittel über einen längeren Zeitraum verfügen, über den sie auf den Inhalt des Verbrennungsraumes wirken können. Selbstverständlich ist vorstellbar, dass eine zylinderabhängige Steuerung der Heiz- oder Glühmittel erfolgt, sodass z.B. eine Vorwärmung des Start-Zylinders bzw. der in den Verbrennungsraum des Start-Zylinders eingeführten Luft intensiver erfolgt oder früher beginnt. Bei einem Motor mit Fremdzündung, z.B. bei einem Otto-Motor, kann eine Zündenergie in einem Zündvorgang des Start-Zylinders erhöht werden, um eine zuverlässige Zündung zu erreichen. Weiterhin können im Vergleich zu konventionellen Startverfahren sehr frühe Kraftstoff-Voreinspritzungen in den Startzylinder erfolgen, da, wie vorhergehend erläutert, der Inhalt des Verbrennungsraumes während des Anlassvorgangs nicht mehr ausgetauscht wird und somit eine längere Zeit für eine Verdampfung des Kraftstoffes zur Verfügung steht.

[0072] Das vorgeschlagene Verfahren zum Anlassen der Verbrennungskraftmaschine 2 ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass ein maximal zu erzeugendes Anlassmoment AM des Anlassmotors 4 möglichst gering dimensioniert sein kann. Unter diesen Vorraussetzungen kann es vorteilhaft sein, dass die Verbrennungskraftmaschine 2 während des Anlassvorgangs so früh wie möglich einen eigenen Drehmomentenbeitrag leistet, möglichst schon mit Überwindung des ersten oberen Kompressions-Totpunkts.

[0073] Zur Bestimmung eines Einspritz- oder Zündzeitpunkts ist in der Regel erforderlich, dass ein Kurbel- bzw. Nockenwellenwinkel bekannt ist. Zur Erfassung eines solchen Winkels können beispielsweise (Absolut-)Winkelsensoren verwendet werden. Diese können bei geringer Auflösung durch vorhandene Inkremental-Sensoren verbessert werden. Unter Beibehaltung üblicher Inkremental-Sensoren an der Kurbelwelle 3 und/oder Nockenwelle kann eine Anzahl und eine Lage von Signalflanken auf eine frühe Detektion von Einspritzwinkeln oder Zündwinkeln optimiert werden. Eine derartige Detektion kann auch bei einem entgegen der Vorzugsdrehrichtung 11 drehenden Anlassmotor 4 erfolgen. Beim Abstellen der Verbrennungskraftmaschine 2 können zu diesem Zeitpunkt vorliegende Informationen, z.B. ein vorliegender Kurbelwellenwinkel, als Anfangswerte für einen neuen Startvorgang verwendet werden, gegebenenfalls auch nach einer nicht volatilen Speicherung, wenn die Steuergeräte zwischenzeitlich abgeschaltet waren. Auch ist möglich, dass lokal in einem Steuergerät vorhandene Informationen mit über ein Bussystem, z.B. einen CAN-Bus, übertragenen Informationen weiterer Steuergeräte abgeglichen werden und ausschließlich dann als Anfangswerte verwendet werden, wenn keine Abweichung vorliegt.

[0074] Wird das Blockiermittel 7 schon beim Abstellen der Verbrennungskraftmaschine 2 betätigt und bleibt das Blockiermittel 7 bis zum nächsten Starten der Verbrennungskraftmaschine 2 aktiviert, so kann der zum Zeitpunkt der Aktivierung des Blockiermittels 7 eingestellte Kurbelwellenwinkel beim nächsten Start als Anfangswert verwendet werden.

[0075] Ein Rotorwinkel des Rotors 6 kann, zusammen mit einem bestimmten Kurbelwellenwinkel, zur Bestimmung des Verdrehwinkels W zwischen der Kurbelwelle 3 und dem Rotor 6 und somit zur Bestimmung der Verdrehung des elastischen Kopplungselements 5 verwendet werden. Der Verdrehwinkel W kann hierbei durch vorgegebene und/oder ermittelte Drehmomente und/oder erfasste Drehbeschleunigungen unter Verwendung von Rechenmodellen plausibilisiert werden.

[0076] Weiter ist es möglich, dass Mittel zum Ventiltrieb, beispielsweise Nockenwellen-Phasensteller, eine Zylinderabschaltung zusätzlich oder alternativ zur Einstellung einer vorbestimmten Kurbelwellenposition bei aktiviertem Blockiermittel 7 derart steuern, dass eine vorbestimmte Füllung eines Verbrennungsraumes eingestellt wird.

[0077] Weiter kann ein Defekt des Blockiermittels 7 und/oder dessen Ansteuerung detektiert werden. Hierbei kann z.B. erfasst werden, ob in einem aktivierten Zustand des Blockiermittels 7 Bewegungen der Kurbelwelle 3 erfolgen. Diese Bewegungen können z.B. durch den vorhergehend erwähnten Kurbelwellen- oder Nockenwellensensor erfasst werden. Hierbei kann eine unzulässige Bewegung der Kurbelwelle 3 detektiert werden, wenn eine Amplitude der Bewegung über einen vorbestimmten Wert liegt, wobei der vorbestimmte Wert eine Elastizität der Kurbelwelle 3 und des Blockiermittels 7 berücksichtigt.

[0078] Alternativ kann das Blockiermittel 7 über eine Einrichtung zur Erfassung eines Einrückweges, z.B. von Stiften oder eines Rastbalkens 18 (siehe z.B. Fig. 2) verfügen, wobei in einem eingerückten Zustand die Rotation der Kurbelwelle 3 blockiert ist. Verändert sich ein Ausgangssignal der Einrichtung zur Erfassung des Einrückweges bei einer Aktivierung nicht in einer vorbestimmten Weise, so kann ein Defekt detektiert werden.

[0079] Im Fall eines Elektro-Magneten, der als Aktor für das Blockiermittel 7 verwendet wird, kann ein Stromverlauf in Wicklungen des Elektro-Magneten oder eine Veränderung einer Induktivität des Elektro-Magneten, z.B. in Abhängigkeit eines Stromgradienten bei einem gegebenen Spannungssprung, erfasst werden, wobei ein Defekt detektiert wird, wenn diese Größen von vorbestimmten Größen abweichen.

[0080] Im Fall eines Elektromotors als Aktor für das Blockiermittel 7 kann erfasst werden, ob eine Drehung des Rotors des Elektromotors einer gewünschten Verdrehung bei Aktivierung des Blockiermittels 7 entspricht, ob eine Spannung im Elektromotor induziert wird oder eine Stromaufnahme des Elektromotors von einer vorbestimmten Stromaufnahme abweicht. Auch kann erfasst werden, ob im Falle eines BLDC-Motors keine Kommutierung erfolgt.

[0081] Auch kann ein Defekt des Blockiermittels 7 erfasst werden, falls nach einer Deaktivierung des Blockiermittels 7 für einen vorbestimmten Zeitraum keine oder eine nur geringe Bewegung der Kurbelwelle 3 erfolgt.

[0082] Fig. 2 zeigt ein schematisches Schaubild eines Blockiermittels 7 in einer ersten Ausführungsform. Das Blockiermittel 7 umfasst ein Zahnrad 12, welches um eine zentrale Rotationsachse 13 rotierbar gelagert ist. Das Zahnrad 12 kann an der Kurbelwelle 3 (siehe Fig. 1) drehstarr befestigt sein. Hierbei weist das Zahnrad 12 Zähne 14 auf, die jeweils eine abgerundeten Abschnitt 15 und einen geraden Abschnitt 16 aufweisen. Hierbei weisen die Zähne 14 in einem Querschnitt mit einer Schnittebene senkrecht zur zentralen Rotationsachse 13 einen viertelkreisförmigen Querschnitt auf. Die geraden Abschnitte 16 verlaufen hierbei in radialer Richtung bezogen auf einen Mittelpunkt 17 des Zahnrades 12.

[0083] Weiter umfasst das Blockiermittel 7 einen Rastbalken 18, der drehbar um eine Rotationsachse 19 des Rastbalkens 18 gelagert ist. Der Rastbalken 18 weist an einem zahnradseitigen Ende eine Rastnase 20 auf, wobei die Rastnase 20 mit den Zähnen 14 wechselwirken kann. Die abgerundeten Abschnitte 15 der Zähne 14 sind hierbei derart ausgeführt, dass, wenn sich das Zahnrad 12 entgegen dem Uhrzeigersinn, der bezogen auf die zentrale Rotationsachse 13 definiert wird, dreht, eine Spitze 21 des Rastzahnes 20 entlang der abgerundeten Zahnoberfläche der Zähne 14 gleiten kann, ohne mit den Zähnen zu verrasten. In diesem Fall ist eine Drehbewegung des Zahnrades 12 und somit auch der Kurbelwelle 3 freigegeben. Die geraden Abschnitte 16 der Zähne 14 sind hierbei derart ausgeführt, dass, wenn sich das Zahnrad 12 im Uhrzeigersinn dreht, eine von der Rastnase 20 ausgebildete Anschlagfläche 22 an dem geraden Abschnitt 16 anschlägt, wodurch das Zahnrad 12 mit dem Rastbalken 18 verrastet. In diesem Fall ist eine Drehbewegung des Zahnrades 12 und somit auch der Kurbelwelle 3 gesperrt.

[0084] Das Blockiermittel 7 umfasst weiter eine erste Feder 23 und eine weitere Feder 24. Hierbei ist die weitere Feder 24 an einem rastnasenseitigen Abschnitt des Rastbalkens 18 befestigt, wobei die erste Feder bezogen auf die Rotationsachse 19 des Rastbalkens 18 an einem dem rastnasenseitigen Abschnitt gegenüberliegenden Abschnitt des Rastbalkens 18 befestigt ist. Weiter umfasst das Blockiermittel 7 einen Aktor 25, der die weitere Feder 24 in oder entgegen einer Vertikalrichtung, die durch einen Pfeil 26 dargestellt ist, bewegen kann. In einer Freigabestellung wird die weitere Feder 24 durch den Aktor 25 in einer in Vertikalrichtung 26 oberen Position positioniert. In dieser Freigabestellung übt, insbesondere ausschließlich, die erste Feder 23 eine Kraft auf den Rastbalken 18 auf, so dass sich die Rastnase 20 aufgrund der Rotation des Rastbalkens um die Rotationsachse 19 entgegen der in Fig. 3 dargestellten Vertikalrichtung 26 nach oben bewegt und somit die Drehbewegung des Zahnrads 12 in beide Drehrichtungen freigibt.

[0085] In einer Blockierstellung wird die weitere Feder 24 durch den Aktor 25 in einer in Vertikalrichtung 26 unteren Position positioniert. Hierbei übt sowohl die erste Feder 23 als auch die weitere Feder 24 eine Kraft in Vertikalrichtung 26 auf den Rastbalken 18 auf. Da beide Kräfte, in Bezug auf die Rotationsachse 19, auf gegenüberliegende Abschnitte des Rastbalkens 18 wirken, erfolgt keine Rotation des Rastbalkens 18 und somit keine Freigabe der Drehbewegung in beide Drehrichtungen. Vielmehr ist in dieser Blockierstellung die Drehbewegung des Zahnrads 12 im Uhrzeigersinn gesperrt. Entgegen des Uhrzeigersinns ist die Drehbewegung, wie vorhergehend beschrieben, entgegen der Federkraft der weiteren Feder 24 möglich.

[0086] Fig. 3 zeigt ein schematisches Schaubild eines Blockiermittels 7 in einer zweiten Ausführungsform. Das Blockiermittel 7 umfasst ein Zahnrad 12, welches um eine zentrale Rotationsachse 13 rotierbar gelagert ist. Das Zahnrad 12 kann an der Kurbelwelle 3 (siehe Fig. 1) drehstarr befestigt sein. Hierbei weist das Zahnrad 12 Zähne 14 auf, wobei die Zähne 14 in einem Querschnitt mit einer Schnittebene senkrecht zur zentralen Rotationsachse 13 einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen.

[0087] Weiter umfasst das Blockiermittel 7 einen Rastbalken 18, der drehbar um eine Rotationsachse 19 des Rastbalkens 18 gelagert ist. Der Rastbalken 18 weist an einem zahnradseitigen Ende eine Rastnase 20 mit ebenfalls trapezförmigem Querschnitt auf, wobei die Rastnase 20 mit den Zähnen 14 wechselwirken kann. Das Blockiermittel 7 umfasst weiter eine erste Feder 23 und eine weitere Feder 24. Hierbei ist die weitere Feder 24 an einem rastnasenseitigen Abschnitt des Rastbalkens 18 befestigt, wobei die erste Feder 23 bezogen auf die Rotationsachse 19 des Rastbalkens 18 an einem dem rastnasenseitigen Abschnitt gegenüberliegenden Abschnitt des Rastbalkens 18 befestigt ist. Weiter umfasst das Blockiermittel 7 einen Aktor 25, der die weitere Feder 24 in einer Vertikalrichtung, die durch einen Pfeil 26 dargestellt ist, bewegen kann. In einer Freigabestellung wird die weitere Feder 24 durch den Aktor 25 in einer in Vertikalrichtung 26 oberen Position positioniert. In dieser Freigabestellung übt, insbesondere ausschließlich, die erste Feder 23 eine Kraft auf den Rastbalken 18 auf, so dass sich die Rastnase 20 aufgrund der Rotation des Rastbalkens 18 um die Rotationsachse 19 entgegen der in Fig. 3 dargestellten Vertikalrichtung 26 nach oben bewegt und somit die Drehbewegung des Zahnrads 12 in beide Drehrichtungen freigibt.

[0088] In einer Blockierstellung wird die weitere Feder 24 durch den Aktor 25 in einer in Vertikalrichtung 26 unteren Position positioniert. In dieser Blockierstellung übt sowohl die erste Feder 23 als auch die weitere Feder 24 eine Kraft in Vertikalrichtung auf den Rastbalken 18 auf. Da beide Kräfte auf, in Bezug auf die Rotationsachse 19, gegenüberliegende Abschnitte des Rastbalkens 18 wirken, erfolgt keine Rotation des Rastbalkens 18 und somit keine Freigabe beider Drehbewegung. Vielmehr ist in dieser Blockierstellung die Drehbewegung des Zahnrads 12 in beiden Drehrichtungen gesperrt.

[0089] Fig. 4 zeigt ein schematisches Schaubild eines Blockiermittels 7 in einer dritten Ausführungsform. Das Blockiermittel 7 umfasst zwei Bremsklötze 27, die auf gegenüberliegenden Seiten der Kurbelwelle 3 (siehe Fig. 1) angeordnet sind. Weiter umfasst das Blockiermittel 7 einen Aktor 25, der in und entgegen einer Längsrichtung, die durch einen Pfeil 28 symbolisiert ist, verfahren werden kann. Weiter umfasst das Blockiermittel 7 den jeweiligen Bremsklötzen 27 zugeordnete Hebelarme 29, die jeweils drehbar um Rotationachsen 30 gelagert sind. Hierbei verlaufen die Rotationsachsen 30 senkrecht zur Längsrichtung 28. In Fig. 4 ist dargestellt, dass die Hebelarme 29 zwei Armabschnitte aufweisen. Ein erster Armabschnitt 31 erstreckt sich hierbei von der Rotationsachse 30 zu dem entsprechenden Bremsklotz 27. Ein zweiter Armabschnitt 32 erstreckt sich vom Bremsklotz 27 weg und schließt mit dem ersten Armabschnitt einen Winkel α ein. An einem freien Ende des zweiten Armabschnitts 32 ist der Hebelarm 29 mechanisch mit dem Aktor 25, z.B. über eine Zugseil, verbunden. Weiter umfasst das Blockiermittel 7 eine Feder 33, die zwischen den Bremsklötzen 27 angeordnet ist. In einer Ausgangsstellung der Feder 33, in der die Feder nicht vorgespannt ist, sind die Bremsklötze 27 nicht in mechanischem Kontakt mit der Kurbelwelle 3. Wird nun der Aktor 25 in Längsrichtung 28 verfahren, so werden die Bremsklötze 27 aufgrund der mechanischen Verbindung des Aktors 25 mit den Hebelarmen 29 und aufgrund der Ausbildung und Lagerung der Hebelarme 29 entgegen der von der Feder 33 erzeugten Federkraft an die Kurbelwelle 3 angedrückt, wodurch ein mechanischer Kontakt zwischen den Bremsklötzen 27 und der Kurbelwelle 3 hergestellt wird und die Kurbelwelle 3 gebremst wird. In diesem Blockierzustand ist eine Drehbewegung der Kurbelwelle 3 nicht möglich. Wird der Aktor 25 entgegen der Längsrichtung 28 verfahren, so werden die Bremsklötze durch die von der Feder 33 erzeugte Federkraft von der Kurbelwelle 3 wegbewegt. Hierdurch wird ein Freigabezustand erreicht, in dem eine Drehbewegung der Kurbelwelle 3 freigegeben ist.

[0090] Fig. 5 zeigt einen schematischen Verlauf eines Anlassmoments AM durch eine durchgezogenen Linie, einer Drehzahl DV einer Verbrennungskraftmaschine 2 (siehe Fig. 1) durch eine Strichlinie, einer Drehzahl DA des Anlassmotors 4 durch eine Strich-Punkt-Linie und eines Verdrehwinkels W eines drehelastischen Kopplungselements 5 durch eine gepunktete Linie über einer Zeit t.

[0091] In einer ersten Phase P1 erfolgt eine Modulation des Anlassmoments AM derart, dass die Kurbelwelle 3 losbricht. Dies erfolgt zum Endzeitpunkt E_P1 der ersten Phase P1. In einer zweiten Phase P2 erfolgt eine Modulation des Anlassmoments AM derart, dass die Kurbelwelle 3 in einem vorbestimmten Winkelbereich derart bewegt wird, dass eine mit der Kurbelwelle 3 gekoppelte Kraftstoffpumpe einen gewünschten Einspritzdruck aufbauen kann. Ab dem Endzeitpunkt E_P2 der zweiten Phase P2 wird das Anlassmoment AM derart geregelt, dass die Kurbelwelle 3 in eine Kurbelwellenposition positioniert wird, in welcher ein Blockade der Kurbelwelle 3 möglich ist. Zu einem Blockierzeitpunkt B wird die Drehbewegung der Kurbelwelle 3 blockiert. In einer vierten Phase P4 wird nun Energie im dem vorhergehend erläuterten Drehschwinger akkumuliert, wobei maximale und minimale Amplituden der Drehzahl DA und des Winkels W ansteigen. Nach einem Endzeitpunkt E_P4 der vierten Phase P4 erfolgt in einer fünften Phase P5 ein Lösen der Blockade, wodurch sich zu einem Lösezeitpunkt L die Drehzahl DV der Verbrennungskraftmaschine 2 zeitlich schnell, z.B. sprungartig, erhöht.

[0092] Es kann auch eine Ansteuerung des Blockiermittels 7 zeitlich vor dem Blockierzeitpunkt 3 und/oder vor dem Lösezeitpunkt L erfolgen.

[0093] So können Seitenflächen der Zähne 14 und der Rastnase 20 (siehe Fig. 2 und Fig. 3) reibschlüssig verbunden sein, wenn auf diese Flächen eine Kraft wirkt, z.B. während einer Blockade der Kurbelwelle 3. Diese Kraft ist im Wesentlichen von einem Verdrehwinkel W des elastischen Koppelelements 5 abhängig. Insbesondere kann die von der reibschlüssigen Verbindung erzeugte Reibkraft eine Freigabe verhindern, beispielsweise wenn die Reibkraft größer als die von den Federn 23, 24 auf den Rastbalken 18 ausgeübte anhebende Kraft ist. Die Reibkraft wird jedoch gering sein, wenn das elastische Kopplungselement 5 entspannt ist, also einen betragsmäßig kleinen Verdrehwinkel W aufweist.

[0094] Somit ist das Zeitintervall, in dem das Blockiermittel 7 die Rotation der Kurbelwelle 3 freigegeben sollte, klein. Während der vierten Phase P1 kann eine Periodendauer, also eine Zeitdauer zwischen zwei aufeinander folgenden gleichartigen Vorzeichenwechseln der Drehrichtung, beispielsweise ca. 120ms betragen. Somit liegen auch zeitlich aufeinander folgende Betragsmaxima des Verdrehwinkels W nur etwa 60ms auseinander. Dies führt dazu, dass eine Zeitintervall zur Freigabe Zeitdauern von 0ms bis zu 20ms umfassen kann.

[0095] Im Allgemeinen steigt der Kostenaufwand und die Bauraumanforderungen einer Stelleinrichtung, z.B. des in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellten Aktors 25, des Blockiermittels 7 mit steigender Maximalleistung, die sich aus dem Produkt aus Kraft und Weg pro Stellzeit bestimmt. Wird also eine Stellzeit, die in diesem Fall der Zeitdauer der Freigabe der Rotation entspricht, vergrößert, so können Kosten und Bauraum reduziert werden.

[0096] In einer vorteilhaften Auslegung des Blockiermittels 7 wird also statt einer direkten mechanischen Kopplung des Aktors 25 mit dem Rastbalken 18 eine mechanische Kopplung über die weitere Feder 24 realisiert. Diese weitere Feder 24 dient praktisch als Zwischenspeicher für eine vom Aktor 25 erzeugte Stellenergie.

[0097] Ist der Aktor 25 z.B. als Elektromotor, gegebenenfalls mit einem Getriebe, ausgebildet, so kann dieser Aktor 25 schon vor dem Lösezeitpunkt L angesteuert werden, wobei spätestens zum Lösezeitpunkt L eine Bewegung des Rastbalkens 18 erfolgen soll . Diese Ansteuerung kann bis zum Ende der Bewegung des Rastbalkens 18 oder sogar darüber hinaus aufrecht erhalten werden.

[0098] Ist die Stelleinrichtung des Blockiermittels 7, also z.B. der Aktor 25, über eine Feder, beispielsweise die weitere Feder 24, mit einem Freigabeelement, z.B. dem Rastbalken 18, gekoppelt, so kann der Aktor 25 zu einem Ansteuerzeitpunkt, der eine vorbestimmte Zeitdauer, z.B. 70ms, vor dem gewünschten Lösezeitpunkt L liegt derart angesteuert werden, dass ein aktorseitiges Ende der weiteren Feder 24 in eine Freigaberichtung, die in diesem Fall entgegen der Vertikalrichtung 26 orientiert ist, bewegt wird. Ab diesem Zeitpunkt wird z.B. ein Motor des Aktors 25 beschleunigt. Die sich während dieser Bewegung in Freigaberichtung aufbauende Federkraft, die das Freigabeelement, also den Rastbalken 18, ebenfalls in Freigaberichtung beschleunigt, übersteigt hierbei bis zu einem weiteren Zeitpunkt, der zeitlich nach dem Ansteuerzeitpunkt und vor dem Lösezeitpunkt L liegt, nicht die vorhergehend erläuterte Reibkraft, die durch die vom Verdrehwinkel W des elastischen Kopplungselements 5 abhängige reibschlüssige Verbindung zwischen den Zähnen 14 und dem Rastzahn 20 erzeugt wird. Hierbei wird der Ansteuerzeitpunkt und die vom Aktor 25 erzeugte Ansteuerkraft derart in Abhängigkeit eines zeitlichen Verlaufs des Verdrehwinkels W des elastischen Kopplungselements 5 gewählt, dass zum vorhergehend erläuterten weiteren Zeitpunkt die Federkraft die Reibkraft übersteigt und somit der Rastbalken 18 in Freigaberichtung beschleunigt und folglich bewegt wird. In einem solchen Verfahren wird somit der Lösezeitpunkt L quasi automatisch eingestellt.

[0099] Hierbei muss nur der Rastbalken 18 und ein Teil der weiteren Feder 24 beschleunigt werden, wobei im Falle einer direkten mechanischen Kopplung des Aktors 25 mit dem Rastbalken 18 auch noch ein gegebenenfalls über ein Getriebe mit der weiteren Feder 24 verbundener Rotor des Aktors 25 zu beschleunigen und somit ein im Vergleich größeres Trägheitsmoment zu überwinden wäre. Dies würde eine höhere Leistung des Aktors 25 erfordern.

[0100] Bei den in Fig. 3 dargestellten trapezförmigen Querschnitten der Zähne 14 und der Rastnase 20 nimmt mit zunehmend zurückgelegten Weg des Rastbalkens 18 in Freigaberichtung der Abstand zwischen einem Zahn 14 und der Rastnase 20 kontinuierlich zu, so dass nach Beginn der Bewegung des Rastbalkens 18 die Wahrscheinlichkeit eines unerwünschten erneuten Kontakts der Seitenflächen, die eine reibkraftbasierte Bremsung des Rastbalkens 18 bewirken würde, sinkt. Der Rastbalken 18 wird also ungebremst beschleunigt. Die Federkraft nimmt hierbei kaum ab, da der Aktor 25 das aktorseitige Ende der weiteren Feder 24 jetzt entsprechend schneller bewegt.

[0101] Entsprechend kann eine Ansteuerung des Blockiermittels 7 vor dem Blockierzeitpunkt B erfolgen, wobei die Reibkraft beim Bewegen der Rastnase 20 entgegen der Freigaberichtung, also in Vertikalrichtung 26, überwunden wird.

[0102] Der zunehmende Verdrehwinkel W des elastische Kopplungselements 5 bewirkt ein zunehmendes Drehmoment auf die Kurbelwelle 3, die beschleunigt wird. Der Rastbalken 18 ist inzwischen soweit in Freigaberichtung 18 bewegt, dass kein mechanischer Kontakt zwischen den Zähnen 14 und der Rastnase 20 mehr auftreten kann.

[0103] Hiernach kann die Ansteuerung des Aktors 25 abgeschaltet werden.

[0104] Vorhergehend wurde das Verfahren einer vorzeitigen Ansteuerung einer Stelleinrichtung des Blockiermittels 7 für die in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellten Ausführungsformen erläutert. Selbstverständlich ist das erläuterte Verfahren auch für weitere Ausbildungen des Blockiermittels 7 ausführbar, insbesondere für Ausführungsformen, bei denen die Stelleinrichtung des Blockiermittels 7 über ein elastisches Element mit einem Freigabeelement verbunden ist. In diesem Fall kann zeitlich vor einem Blockierzeitpunkt B und/oder vor einem gewünschten Löszeitpunkt L die Stelleinrichtung derart angesteuert werden, dass ein stelleinrichtungsseitige Ende des elastischen Elements entgegen bzw. in eine Freigaberichtung bewegt wird. Hierbei kann ein Ansteuerzeitpunkt und/oder die von der Stelleinrichtung erzeugte Kraft derart in Abhängigkeit eines zeitlichen Verlaufs des Verdrehwinkels W des elastischen Kopplungselements 5 gewählt werden, dass zu einem weiteren Zeitpunkt die Kraft des elastischen Elements auf das Freigabeelement eine Reibkraft zwischen dem Freigabeelement und einem kurbelwellenseitigen korrespondierendem Element des Blockiermittels übersteigt.

Bezugszeichenliste

[0105] 

1

Vorrichtung

2

Verbrennungskraftmaschine

3

Kurbelwelle

4

Anlassmotor

5

elastisches Kopplungselement

6

Rotor

7

Blockiermittel

8

Getriebe

9

Antriebswelle

10

Rad

11

Vorzugsdrehrichtung

12

Zahnrad

13

Rotationachse

14

Zahn

15

abgerundeter Abschnitt

16

gerader Abschnitt

17

Mittelpunkt

18

Rastbalken

19

Rotationsachse

20

Rastnase

21

Spitze

22

Anschlagfläche

23

erste Feder

24

weitere Feder

25

Aktor

26

Vertikalrichtung

27

Bremsklötze

28

Längsrichtung

29

Hebelarm

30

Rotationsachse

31

erster Armabschnitt

32

weiterer Armabschnitt

33

Feder

AM

Anlassmoment

DA

Drehzahl des Anlassmotors

DV

Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine

W

Verdrehwinkel

P1

erste Phase

P2

zweite Phase

P3

dritte Phase

P4

vierte Phase

P5

fünfte Phase

E_P1

Endzeitpunkt der ersten Phase

E_P2

Endzeitpunkt der zweiten Phase

B

Blockierzeitpunkt

E_P4

Endzeitpunkt der vierten Phase

L

Lösezeitpunkt

t

Zeit

Ansprüche

1. Verfahren zum Anlassen einer Verbrennungskraftmaschine (2), wobei eine Kurbelwelle (3) drehelastisch mit einem Rotor (6) eines Anlassmotors (4) gekoppelt ist, wobei in einem Anlassvorgang der Anlassmotor (4) ein Anlassmoment (AM) erzeugt, welches über die drehelastische Kopplung auf die Kurbelwelle (3) übertragen wird, wobei zu einem Startzeitpunkt des Anlassvorgangs ein negatives oder positives Anlassmoment (AM) erzeugt wird, wobei während des Anlassvorgangs mindestens ein Vorzeichenwechsel des Anlassmomentes (AM) erfolgt,
dadurch gekennzeichnet, dass
vor oder zum Startzeitpunkt eine Rotation der Kurbelwelle (3) mechanisch blockiert wird, wobei die Rotation der Kurbelwelle (3) freigegeben wird, wenn oder nachdem eine in einem Drehschwingsystem gespeicherte Energie eine maximal zulässige Energie oder eine zum Anlassen der Verbrennungskraftmaschine (2) notwendige Energie erreicht, wobei das Drehschwingsystem zumindest aus der drehelastischen Kopplung und dem Rotor (6) des Anlassmotors (4) besteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotation der Kurbelwelle (3) freigegeben wird, nachdem während einer Ausübung eines negativen Anlassmoments (AM) ein minimal zulässiger Verdrehwinkel (W) oder ein vorbestimmter negativer Verdrehwinkel (W) erreicht wurde und/oder ein Vorzeichenwechsel des Anlassmoments (AM) erfolgte.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach Freigabe der Rotation der Kurbelwelle (3) eine Zündung eines Brennstoff-Luft-Gemisches in einem Verbrennungsraum mindestens eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine (2) erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Blockade der Rotation der Kurbelwelle (3) ein Anlassmomentenverlauf des Anlassmoments (AM) derart erzeugt wird, dass eine Rotation der Kurbelwelle (3) erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (3) vor dem Startzeitpunkt in eine vorbestimmte Blockierposition positioniert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn eine Abbruchbedingung des Anlassvorgangs erfüllt ist, nachdem die Rotation der Kurbelwelle (3) blockiert wurde, ein generatorischen Betriebsmodus des Anlassmotors (4) aktiviert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sollmoment des Anlassmotors (4) mit abnehmender Differenz zwischen einem aktuellen Verdrehwinkel (W) und dem minimal zulässigen oder dem vorbestimmten negativen Verdrehwinkel (W) kontinuierlich ansteigt oder in einem oder mehreren Schritten schrittweise ansteigt und/oder dass das Sollmoment des Anlassmotors (4) mit abnehmender Differenz zwischen dem maximal zulässigen Verdrehwinkel (W) oder einem vorbestimmten positiven Verdrehwinkel (W) und einem aktuellen Verdrehwinkel (W) kontinuierlich abnimmt oder in einem oder mehreren Schritten schrittweise abnimmt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Defekt des Drehschwingsystems detektiert wird, falls eine Frequenz der Vorzeichenwechsel des Anlassmoments (AM) um mehr als ein vorbestimmtes Maß von einer vorbestimmten Resonanzfrequenz abweicht und/oder eine Differenz zwischen Beträgen der während des Anlassvorgangs unmittelbar aufeinander folgenden positiven und negativen Umkehrwinkeln eine vorbestimmte Differenz überschreitet und/oder ein Abweichung eines zeitlichen Verdrehwinkel-Verlaufs von einem erwarteten Verlauf ein vorbestimmtes Maß überschreitet und/oder ein Betrags-Verhältnis zwischen während des Anlassvorgangs unmittelbar aufeinander folgenden positiven und negativen Umkehrwinkeln einen vorbestimmten Betrag unter- oder überschreitet und/oder ein Verhältnis der vom Anlassmotor erzeugten mechanischen Leistung zum erreichten Verdrehwinkel (W) ein vorbestimmtes Maß überschreitet.

Claims

1. Method for starting an internal combustion engine (2), wherein a crankshaft (3) is coupled in a rotationally elastic fashion to a rotor (6) of a starter motor (4), wherein in a starting process the starter motor (4) generates a starting torque (AM) which is transmitted to the crankshaft (3) via the rotationally elastic coupling, wherein a negative or positive starting torque (AM) is generated at a starting time of the starting process, wherein at least one change of sign of the starting torque (AM) takes place during the starting process,
characterized in that
before or at the starting time rotation of the crankshaft (3) is mechanically blocked, wherein the rotation of the crankshaft (3) is enabled if or after energy stored in a torsional oscillation system reaches a maximum permissible amount of energy or an amount of energy which is necessary to start the internal combustion engine (2), wherein the torsional oscillation system is composed at least of the rotationally elastic coupling and the rotor (6) of the starter motor (4).

2. Method according to Claim 1, characterized in that the rotation of the crankshaft (3) is enabled after a minimum permissible rotational angle (W) or a predetermined negative rotational angle (W) has been reached and/or a change of sign of the starting torque (AM) has taken place, while a negative starting torque (AM) is being applied.

3. Method according to one of Claims 1 or 2, characterized in that after rotation of the crankshaft (3) has been enabled, a fuel-air mixture in a combustion chamber of at least one cylinder of the internal combustion engine (2) is ignited.

4. Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that before the blocking of the rotation of the crankshaft (3), a starting torque profile of the starting torque (AM) is generated in such a way that the crankshaft (3) rotates.

5. Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that before the starting time the crankshaft (3) is positioned in a predetermined blocking position.

6. Method according to one of Claims 1 to 5, characterized in that if an abort condition of the starting process is satisfied after the rotation of the crankshaft (3) has been blocked, a generator operating mode of the starter motor (4) is activated.

7. Method according to one of Claims 1 to 6, characterized in that a target torque of the starter motor (4) increases continuously or increases incrementally in one or more steps as the difference between a current rotational angle (W) and the minimum permissible or the predetermined negative rotational angle (W) decreases, and/or in that the target torque of the starter motor (4) decreases continuously or decreases incrementally in one or more steps as the difference between the maximum permissible rotational angle (W) or a predetermined positive rotational angle (W) and a current rotational angle (W) decreases.

8. Method according to one of Claims 1 to 7, characterized in that a defect of the torsional oscillation system is detected if a frequency of the change of sign of the starting torque (AM) deviates from a predetermined resonance frequency by more than a predetermined amount and/or a difference between the absolute values of the positive and negative reversal angles, which follow one another immediately during the starting process, exceeds a predetermined difference and/or a deviation of a chronological rotational angle profile from an expected profile exceeds a predetermined amount and/or an absolute value ratio between positive and negative reversal angles which follow one another immediately during the starting process undershoots or exceeds a predetermined absolute value and/or a ratio of the mechanical power which is generated by the starter motor exceeds a predetermined amount at the rotational angle (W) which is reached.

Revendications

1. Procédé de démarrage d'un moteur à combustion interne (2), un vilebrequin (3) étant accouplé élastiquement en torsion à un rotor (6) d'un moteur de démarrage (4), un couple de démarrage (AM) étant généré lors d'un processus de démarrage du moteur de démarrage (4), lequel couple de démarrage est transmis au vilebrequin (3) par l'accouplement élastique en torsion, un couple de démarrage négatif ou positif (AM) étant généré au début du processus de démarrage, au moins un changement de signe du couple de démarrage (AM) étant effectué au cours du processus de démarrage,
caractérisé en ce que
la rotation du vilebrequin (3) est mécaniquement bloquée avant ou au moment du démarrage, la rotation du vilebrequin (3) étant libérée lorsqu'une, ou après qu'une, énergie stockée dans un système oscillant rotatif atteint une énergie maximale admissible ou une énergie nécessaire au démarrage du moteur à combustion interne (2), le système de vibration oscillant rotatif comprenant au moins l'accouplement élastique en torsion et le rotor (6) du moteur de démarrage (4).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rotation du vilebrequin (3) est libérée après qu'un angle de torsion minimum admissible (W) ou un angle de torsion négatif prédéterminé (W) a été atteint, et/ou qu'un changement de signe du couple de démarrage (AM) a eu lieu, lorsqu'un couple de démarrage négatif (AM) est exercé.

3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un allumage d'un mélange air-carburant dans une chambre de combustion d'au moins un cylindre du moteur à combustion (2) se produit après la libération de la rotation du vilebrequin (3).

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une variation du couple de démarrage (AM) est générée avant le blocage de la rotation du vilebrequin (3) de telle sorte qu'une rotation du vilebrequin (3) soit effectuée.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le vilebrequin (3) est positionné dans une position de blocage prédéterminée avant l'instant de démarrage.

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, si une condition d'interruption du processus de démarrage est satisfaite après que la rotation du vilebrequin (3) a été bloquée, un mode de fonctionnement en générateur du moteur de démarrage (4) est activé.

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un couple de consigne du moteur de démarrage (4) augmente de manière continue ou pas à pas en au moins une étape à mesure que la différence entre un angle de torsion actuel (W) et l'angle de torsion négatif prédéterminé (W) décroît et/ou en ce que le couple de consigne du moteur de démarrage (4) diminue à mesure que la différence entre l'angle de torsion maximal admissible (W) ou un angle de torsion positif prédéterminé (W) et un angle de torsion actuel (W) diminue de façon continue ou pas à pas en au moins une étape.

8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un défaut du système oscillant rotatif est détecté si la fréquence du changement de signe du couple de démarrage (AM) s'écarte, de plus d'une quantité prédéterminée, d'une fréquence de résonance prédéterminée et/ou si une différence entre les valeurs des angles d'inversion positif et négatif immédiatement successifs au cours du processus de démarrage devient supérieure à une différence prédéterminée et/ou si un écart d'une variation dans le temps de l'angle de torsion par rapport à une variation attendue devient supérieur à une quantité prédéterminée et/ou si un rapport de valeurs entre les angles d'inversion positif et négatif immédiatement successifs au cours du processus de démarrage devient supérieur ou inférieur à une valeur prédéterminée et/ou si un rapport de la puissance mécanique générée par le moteur de démarrage à l'angle de torsion atteint (W) devient supérieur à une quantité prédéterminée.

Zeichnung