DE102007014322A1

DE102007014322A1 - Verfahren zum Durchführen eines Start-Stopp-Betriebs einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102007014322A1
Application number: DE102007014322A
Authority: DE
Inventors: Guido Ehlers
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2008-10-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen eines Start-Stopp-Betriebs einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, bei dem, ausgehend von einem gestoppten Zustand der Brennkraftmaschine, zumindest eine Zylinderstellung erfasst wird und ein Starten initialisiert wird, wobei die in der Startphase zuzuführende Kraftstoffmenge und/oder der Zeitpunkt der Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum und/oder der Zündzeitpunkt abhängig von dieser im gestoppten Zustand erfassten Zylinderstellung bestimmt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen eines Start-Stopp-Betriebs einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, bei dem im gestoppten Zustand der Brennkraftmaschine zumindest eine Zylinderstellung erfasst wird und ein Starten initialisiert wird.
Um den Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeugs zu senken, erfolgt beim Stillstand des Fahrzeugs ein Anhalten oder Stoppen der Brennkraftmaschine. Sobald das Fahrzeug weiterfahren soll wird dann ein erneutes Starten der Brennkraftmaschine durchgeführt.
Aus der DE 10 2005 016 067 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem im Rahmen der Start-Optimierung einer Brennkraftmaschine im Start-Stopp-Betrieb ein reproduzierbares Startverhalten der Brennkraftmaschine erzeugt wird, um den Start-Stopp-Betrieb für den Nutzer des Fahrzeugs komfortabler gestalten zu können. Ausgehend von einer ermittelten Stoppposition der Brennkraftmaschine wird zunächst ein möglicher maximaler Drehzahlgradient für die erste oder die ersten Verbrennungen in der Start-Optimierungsphase berechnet. Ob während der Start-Optimierungsphase nur eine oder eine Mehrzahl von ersten Verbrennungen zu berücksichtigen ist, richtet sich nach der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine und der somit jeweils in den verschiedenen Zylindern möglichen ersten Verbrennung vor der Synchronisation. Dieser maximale Drehzahlgradient ergibt sich aus der optimalen Ausnutzung der bei dieser Stoppposition der Brennkraftmaschine möglichen maximalen Zylinderbefüllung mit Kraftstoff und Luft sowie aus der Umsetzung der Zylinderfüllung mithilfe eines optimalen Zündwinkels.
Darüber hinaus sind Systeme zur Verkürzung von Startzeiten in Verbindung mit speziellen Geberrädern an Kurbel- und Nockenwelle bekannt. Diese basieren auf einer schnellen Erfassung der Winkelposition der jeweiligen Welle und der Zuordnung von Kurbelwellenwinkel zu Nockenwellenwinkel. Dadurch soll eine Synchronisierung der beiden Winkel ermöglicht werden und eine daraus resultierende Freigabe von Einspritzung und Zündung erfolgen.
Derartige Positionen und Winkel können über Hallsensoren erfasst werden. Bleibt die Spannungsversorgung eines Hallsensors und des mit dem Hallsensor verbundenen Motorsteuergeräts während eines Motorstopps, insbesondere während einer Stoppphase im Start-Stopp-Betrieb der Brennkraftmaschine erhalten, dann kann aufgrund mehrerer Hallelemente, welche in dem Hallgebergehäuse integriert sind, und der Signalaufbereitung ein Rückdrehen der Kurbelwelle, wie es im Auslauf einer Brennkraftmaschine typisch ist, erkannt werden. Dadurch kann die Abstellposition der Brennkraftmaschine während einer Start-Stopp-Betriebsphase genauer erfasst werden.
Dies allein reicht jedoch noch nicht aus, um Startzeiten einer Brennkraftmaschine im Start-Stopp-Betrieb relativ kurz halten zu können.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, bei dem im Start-Stopp-Betrieb einer Brennkraftmaschine die Startzeit verkürzt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, welches die Merkmale nach Anspruch 1 aufweist, gelöst.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Durchführen eines Start-Stopp-Betriebs einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs wird ausgehend von einem gestoppten Zustand der Brennkraftmaschine zumindest eine Zylinderstellung erfasst und ein Starten der Brennkraftmaschine initialisiert. Die in der Startphase zuzuführende Kraftstoffmenge in dem Brennraum der Brennkraftmaschine und/oder der Zeitpunkt der Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine und/oder der Zündzeitpunkt werden abhängig von dieser im gestoppten Zustand erfassten Zylinderstellung bestimmt. Durch diese Vorgehensweise kann die Startzeit bei einem Start-Stopp-Betrieb einer Brennkraftmaschine wesentlich verkürzt werden und darüber hinaus auch die Schadstoffemission reduziert werden.
Bevorzugt werden die Abhängigkeiten der zuzuführenden Kraftstoffmenge von der Abstellposition der Brennkraftmaschine bzw. der Zylinderstellung im Stopp-Zustand der Brennkraftmaschine und/oder der Zeitpunkt der Einsprit zung des Kraftstoffs in den Brennraum von dieser Abstellposition der Brennkraftmaschine und/oder des Zündzeitpunkts von dieser Abstellposition, aus abgelegten Kennfeldern bestimmt, welche bevorzugterweise in einem Steuergerät abgelegt sind. Durch diese Bestimmung über abgespeicherte Kennfelder können die spezifischen Mengen und Zeitpunkte optimal und schnell bestimmt werden, wodurch die Startzeiten nochmals verkürzt werden können.
Bevorzugt ist die zuzuführende Kraftstoffmenge zusätzlich abhängig von einer Zeitdauer der Stoppphase. Dadurch wird dem Aspekt Rechnung getragen, dass bei relativ langen Stoppphasen im Start-Stopp-Betrieb die Füllung im Zylinder beispielsweise über die Kolbenringe abgebaut werden kann. Dadurch verändert sich auch abhängig von der Zeitdauer die zuzuführende Kraftstoffmenge bei einem nachfolgenden Wiederstart. Indem diese Zusammenhänge ebenfalls berücksichtigt werden, kann auch positiv zur Verkürzung der Startzeit und zur Schadstoffemissionsreduzierung beigetragen werden.
Bevorzugt wird die in der Startphase zuzuführende Kraftstoffmenge und/oder der Zeitpunkt der Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum und/oder der Zündzeitpunkt zusätzlich abhängig von der Kühlmitteltemperatur bestimmt. Ebenso kann zusätzlich oder anstatt vorgesehen sein, dass die in der Startphase zuzuführende Kraftstoffmenge und/oder der Zeitpunkt der Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum und/oder der Zündzeitpunkt abhängig von der Ansauglufttemperatur bestimmt wird. Ebenso kann zusätzlich oder anstatt vorgesehen sein, dass die in der Startphase zuzuführende Kraftstoffmenge und/oder der Zeitpunkt der Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum und/oder der Zündzeitpunkt abhängig von der Öltemperatur der Brennkraftmaschine während eines derartigen Start-Stopp-Betriebs bestimmt wird. Durch diese genannten Alternativen kann die zu ermittelnde Menge bzw. die festzulegenden Zeitpunkte nochmals präzisiert werden und situationsabhängig exakt vorgegeben werden. Auch dies trägt nochmals positiv zur Startzeitreduzierung und zur Reduzierung der Schadstoffemission bei.
Die Abhängigkeiten von der Kühlmitteltemperatur und/oder von der Ansauglufttemperatur und/oder von der Öltemperatur können durch Korrekturfaktoren berücksichtigt werden. Bevorzugt weisen die Korrekturfaktoren Werte zwischen 0,8 und 1 auf. Beispielsweise kann dadurch eine Reduzierung der Einspritzzeit zwischen 0% und 20% einer Zeiteinheit erfolgen. So kann bei spielsweise abhängig von zumindest einer dieser genannten Parameter Kühlmitteltemperatur, Ansauglufttemperatur und Öltemperatur insbesondere die Einspritzzeit des Kraftstoffs in den Brennraum zusätzlich zur Abhängigkeit von der Abstellposition der Brennkraftmaschine vorgegeben werden. Die Einspritzzeiten im Millisekundenbereich können dann abhängig von diesem Korrekturfaktor verändert werden, wobei beispielsweise bei Korrekturfaktoren zwischen 0,8 und 1 eine Einspritzzeit von beispielsweise 4 ms auf beispielsweise 3,6 ms reduziert werden kann. Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, dass mit steigender Temperatur des Kühlmittels und/oder der Ansaugluft und/oder des Öls die Einspritzmenge reduziert wird.
Durch das Verfahren kann erreicht werden, dass durch eine relativ einfache und aufwandsarme Vorgehensweise und einfach zu applizierende Größen eine auf die jeweilige Füllung des Brennraums angepasste Kraftstoffmenge zum optimalen Zeitpunkt eingespritzt werden kann und die Zündung des Kraftstoff-Luftgemisches zum optimalen Zeitpunkt in Abhängigkeit der genannten Parameter ausgelöst wird. Aufwändige Füllungsmodelle und Applikationen sind daher nicht erforderlich. Ungenauigkeiten und Fehleranfälligkeiten, sowie durch diese Füllungsmodelle verlängerte Startzeiten können dadurch vermieden werden.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Verfahren bei zu Direkteinspritzung des Kraftstoffs ausgebildeten Brennkraftmaschinen durchgeführt wird. Bei derartigen Verfahren zum Direktstart der Brennkraftmaschine bei einem Start-Stopp-Betrieb ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft.
Ebenso kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Verfahren bei zur Saugrohreinspritzung des Kraftstoffs ausgebildeten Brennkraftmaschinen durchgeführt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Gemäß einem Schritt S1 wird überwacht bzw. bestimmt, ob die Brennkraftmaschine und somit auch das Fahrzeug in einem Start-Stopp-Betrieb betrieben wird. Trifft dies zu, so wird in einem weiteren Schritt S2 festgestellt, ob sich die Brennkraftmaschine in einem Stopp-Zustand befindet. In diesem Stopp-Zustand wird dann gemäß einem Schritt S3 zumindest eine Zylinder stellung der Brennkraftmaschine erfasst und somit die Abstellposition der Brennkraftmaschine bestimmt. Dies kann über Hallsensoren festgestellt werden.
Wird im Nachfolgenden dann gemäß einem Schritt S4 ein Starten initialisiert, so wird abhängig von der vorher bestimmten Abstellposition der Brennkraftmaschine eine in der Startphase zuzuführende Kraftstoffmenge und/oder der Zeitpunkt der Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum und/oder der Zündzeitpunkt bestimmt.
Ein Initialisierung des Startens kann beispielsweise durch das Betätigen der Kupplung und/oder das Einlegen eines Gangs durch einen Fahrzeugnutzer gekennzeichnet sein. Dies sind jedoch nur beispielhafte Initialisierungen, welche zusätzlich oder anstatt durch andere Initialisierungen ergänzt oder ersetzt werden können.
Die Abhängigkeiten von der in der Startphase zuzuführenden Kraftstoffmenge und/oder der Zeitpunkt der Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum und/oder der Zündzeitpunkt von der im gestoppten Zustand erfassten Zylinderstellung wird aus in dem Motorsteuergerät abgelegten Kennfeldern oder Kennlinien ermittelt.
Zusätzlich ist bevorzugterweise vorgesehen, dass dann, wenn die Kraftstoffmenge abhängig von der Abstellposition bestimmt und zugeführt wird, diese zuzuführende Kraftstoffmenge zusätzlich abhängig von der Zeitdauer der Stoppphase bestimmt wird. Dies erfolgt gemäß einem Schritt S5. Die Bestimmung dieser Zeitdauer der Stoppphase wird bevorzugt zeitgleich oder im Wesentlichen zeitgleich mit der Initialisierung des Startens durchgeführt. Abhängig von dieser Zeitdauer der Stoppphase wird die zuzuführende Kraftstoffmenge durch einen Korrekturfaktor, welcher bevorzugterweise zwischen 0,8 und 1 beträgt, zusätzlich zur Abhängigkeit von der Abstellposition der Brennkraftmaschine korrigiert.
Darüber hinaus ist bevorzugterweise vorgesehen, dass die zuzuführende Kraftstoffmenge und/oder der Zeitpunkt der Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum und/oder der Zündzeitpunkt zusätzlich zur Abhängigkeit von der Abstellposition der Brennkraftmaschine auch abhängig von der Kühlmitteltemperatur und/oder der Ansauglufttemperatur und/oder der Öltemperatur der Brennkraftmaschine bestimmt wird. Auch hier können entsprechende Korrekturfaktoren kleiner 1 vorgesehen sein. Dies erfolgt gemäß einem Schritt S6. Die Schritte S3 bis S6 können bevorzugt auch gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig durchgeführt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005016067 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Durchführen eines Start-Stopp-Betriebs einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, bei dem ausgehend von einem gestoppten Zustand der Brennkraftmaschine zumindest eine Zylinderstellung erfasst wird und ein Starten initialisiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Startphase zuzuführende Kraftstoffmenge und/oder der Zeitpunkt der Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum und/oder der Zündzeitpunkt abhängig von dieser im gestoppten Zustand erfassten Zylinderstellung bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abhängigkeiten aus Kennfeldern bestimmt werden, welche in einem Steuergerät abgelegt sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zuzuführende Kraftstoffmenge abhängig von einer Zeitdauer der Stoppphase bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Startphase zuzuführende Kraftstoffmenge und/oder der Zeitpunkt der Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum und/oder der Zündzeitpunkt abhängig von der Kühlmitteltemperatur bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Startphase zuzuführende Kraftstoffmenge und/oder der Zeitpunkt der Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum und/oder der Zündzeitpunkt abhängig von der Ansauglufttemperatur bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Startphase zuzuführende Kraftstoffmenge und/oder der Zeitpunkt der Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum und/oder der Zündzeitpunkt abhängig von der Öltemperatur der Brennkraftmaschine bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei einer zur Direkteinspritzung des Kraftstoffs ausgebildeten Brennkraftmaschine durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei einer zur Saugrohreinspritzung des Kraftstoffs ausgebildeten Brennkraftmaschine durchgeführt wird.