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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die
Startfähigkeit, insbesondere die Kaltstartfähigkeit,
von Brennkraftmaschinen hängt vorrangig vom Dampfdruck
des einzuspritzenden Kraftstoffs ab. Alkohol-, Alkohol-Misch- und
Schlecht- sowie Sommerkraftstoffe weisen einen niedrigen Dampfdruck
auf, wodurch die Kaltstartfähigkeit der Brennkraftmaschine
auf Grund der geringen Verdampfungsqualität herabgesetzt
ist.
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Ein
Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine ist aus der Offenlegungsschrift
DE 42 23 680 A1 bekannt.
Die fremdgezündete Brennkraftmaschine weist eine Einspritzvorrichtung
zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine
auf. Die Menge der von der Brennkraftmaschine angesaugten Verbrennungsluft
wird von einer Drosselklappe gesteuert. Zur Verbesserung der Startfähigkeit
wird vor dem Starten der Brennkraftmaschine die Kühlmitteltemperatur
detektiert und abhängig von Kraftstoffart und/oder Kraftstoffqualität
die Brennkraftmaschine zunächst mittels eines Starters
angeschleppt. Durch die dabei erzeugte Kompressionsarbeit werden
die Brennräume vorgewärmt, wodurch es zum verbesserten
Verdampfen des eingespritzten Kraftstoffs im Brennraum kommt. Nach
einer vorgegebenen Zeitspanne des Anschleppens der Brennkraftmaschine
wird Kraftstoff in den Ansaugtrakt eingespritzt und das aus dem
Ansaugtrakt in den Brennraum angesaugte Kraftstoff-Luft-Gemisches
mittels einer Zündvorrichtung gezündet. Nachteilig
ist dabei, dass das Einspritzen des Kraftstoffs in den Ansaugtrakt
mit einer gegenüber einer Leerlaufmenge deutlich erhöhten
Kaltstartmenge erfolgt, so dass der eingespritzte Kraftstoff trotz
der Vorwärmung des Brennraums mittels des Anschleppens
bei niedrigen Temperaturen bzw. Kühlmitteltemperaturen
lediglich zu einem geringen Teil verdampft, somit eine Zündkerze
der Zündvorrichtung mit nicht verdampften bzw. flüssigen
Kraftstoff benetzt wird und die Brennkraftmaschine nicht gestartet
werden kann.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den
Vorteil, dass das Einspritzen von Kraftstoff zunächst mit
einer gegenüber einer bisherigen Leerlauf- bzw. Kaltstartmenge
abgesenkten Mindestmenge begonnen wird, wobei anschließend
die Mindestmenge stetig bis zu einer Kaltstartmenge erhöht
wird.
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Vorteilhafterweise
wird mittels der geringen Mindestmenge eine vollständige
Verdampfung des eingespritzten Kraftstoffs erreicht, so dass ein
Benetzen der Zündkerze mit nicht verdampftem Kraftstoff vermieden
werden kann, wodurch ein Zünden eines zündfähigen
Kraftstoff-Luft-Gemisches in dem Brennraum sichergestellt wird.
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Durch
die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch
1 angegebenen Verfahrens zum Starten einer Brennkraftmaschine möglich.
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Zur
Verbesserung des Verfahrens bezüglich der Verdampfung des
eingespritzten Kraftstoffs wird zu Beginn des Einspritzens die Drosselklappe
geschlossen. Vorteilhafterweise wird mit dem vollständigen
Schließen der Drosselklappe ein Unterdruck im Ansaugtrakt
erzeugt, der die Verdampfungseigenschaften des Kraftstoffs verbessert.
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Zur
weiteren Verbesserung des Verfahrens bezüglich der Verdampfung
des eingespritzten Kraftstoffs wird die Kraftstoffart und/oder die
Kraftstoffqualität mittels Sensor bestimmt. Vorteilhafterweise
kann durch ein adaptives Erkennen die Kraftstoffart und/oder die
Kraftstoffqualität bestimmt werden, so dass das Verfahren
zum Starten der Brennkraftmaschine selbsttätig bei beim
Einspritzen den Temperaturen nicht angepasster Kraftstoffe mit einem
zu niedrigen Dampfdruck, wie Sommerkraftstoffen, Alkohol- oder Alkohol-Misch-Kraftstoffen
und Schlechtkraftstoffen, und/oder bei sehr niedrigen Temperaturen durchgeführt
wird.
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Weitere
Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibung
sowie den Zeichnungen. Das Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
Gegenüberstellung der zeitlichen Verläufe der
Mengen des eingespritzten Kraftstoffs eines herkömmlichen
und des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Starten
einer Brennkraftmaschine und
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2 eine
Gegenüberstellung der zeitlichen Verläufe der
Drehzahlen der Brennkraftmaschine eines herkömmlichen und
des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Starten einer
Brennkraftmaschine.
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Das
Verfahren ist beispielhaft für eine Brennkraftmaschine
abgestellt, die eine Einspritzvorrichtung zur äußeren
Gemischbildung in einem Ansaugtrakt, im Ansaugtrakt eine Drosselklappe
zum Steuern der von der Brennkraftmaschine angesaugten Verbrennungsluft
und in einem Brennraum eine Zündvorrichtung zum Zünden
eines Kraftstoff-Luft-Gemisches der Brennkraftmaschine aufweist.
Zum Starten der Brennkraftmaschine schleppt ein Starter die Brennkraftmaschine
zunächst an, wonach nach einer vorgegebenen Zeitspanne
und/oder einer vorgegebenen Anzahl von Umdrehungen Kraftstoff in
den Ansaugtrakt eingespritzt wird. Das im Ansaugtrakt anschließend
gebildete Kraftstoff-Luft-Gemisch wird in den Brennraum gesaugt
und mittels einer Zündkerze der Zündvorrichtung
im Brennraum gezündet. Des Weiteren weist die Brennkraftmaschine
einen Kühlmittelsensor zum Detektieren der Kühlmitteltemperatur
auf. Insbesondere soll beim erfindungsgemäßen
Verfahren mit dem Kühlmittelsensor die Brennraumtemperatur
ermittelt werden.
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In
den Figuren sind die zeitlichen Verläufe der Mengen des
eingespritzten Kraftstoffs (1) und die
Drehzahlen der Brennkraftmaschine (2) eines
herkömmlichen Verfahrens (durchgezogener Linie) und eines
erfindungsgemäßen Verfahrens (gestrichelte Linie)
zum Starten einer Brennkraftmaschine, insbesondere im Kaltstartbetrieb,
qualitativ gegenüber gestellt.
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Bei
einem herkömmlichen Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine
wird die Temperatur bzw. die Kühlmitteltemperatur detektiert.
Bei niedrigen Temperaturen bzw. Kühlmitteltemperaturen wird
beim Starten der Brennkraftmaschine mittels des Starters zum Zeitpunkt
t0 bzw. nach einer vorgegebenen Zeitspanne und/oder einer vorgegebenen Anzahl
von Umdrehungen der Brennkraftmaschine mit einer Starterdrehzahl
zum Zeitpunkt t1' mit dem Einspritzen einer Kaltstartmenge Kraftstoff
begonnen. Die Kaltstartmenge ist gegenüber einer Leerlaufmenge
nach einem Startende tSE deutlich erhöht und wird in einer
vorgegebenen Zeitspanne oder einer vorgegebenen Anzahl von Umdrehungen
der Brennkraftmaschine bis zum Zeitpunkt t1 eingespritzt (1).
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Bei
Verwendung eines für niedrige Temperaturen geeigneten Kraftstoffs
hingegen, insbesondere eines Kraftstoffs mit einem erhöhten
Dampfdruck, wird ein vor dem Zeitpunkt t1 (1) liegender
Zeitpunkt t2 (2) erreicht, ab dem das Kraftstoff-Luft-Gemisch
im Brennraum der Brennkraftmaschine mittels der Zündkerze
frühzeitig gezündet werden kann und die Drehzahl
der Brennkraftmaschine von der Starterdrehzahl bis zum Ende des Startvorgangs
tSE stetig ansteigt und nach dem Ende des Startvorgangs tSE eine
geeignete Leerlaufdrehzahl einnimmt. Beim herkömmlichen
Verfahren wird die Menge des eingespritzten Kraftstoffs stetig bis
zu einem nach dem Zeitpunkt t2 liegenden Zeitpunkt t3 abgesenkt,
bis schließlich eine geeignete Leerlaufmenge Kraftstoff
zum Betrieb der Brennkraftmaschine mit einer Leerlaufdrehzahl erreicht wird.
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Mit
einem Winterkraftstoff (DVPE Klasse D/D1 = 60,0–90,0 kPa)
mit einem gegenüber einem Sommerkraftstoff (DVPE Klasse
A = 45,0–60,0 kPa) erhöhten Dampfdruck, kann bis
Temperaturen T von ca. –30°C (nach DIN
EN 228) eine zum Starten der Brennkraftmaschine ausreichende
Verdampfung des eingespritzten Kraftstoffs sichergestellt werden,
so dass die Brennkraftmaschine nach dem gattungsbildenden Verfahren
gestartet werden kann.
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Beim
herkömmlichen, gattungsbildenden Verfahren wird beim Einspritzen
den Temperaturen nicht angepasster Kraftstoffe mit einem zu niedrigen Dampfdruck,
wie Sommerkraftstoffen, Alkohol- oder Alkohol-Misch-Kraftstoffen
und Schlechtkraftstoffen, und/oder bei sehr niedrigen Temperaturen
(T << –15°C)
das Startverhalten der Brennkraftmaschine deutlich verschlechtert.
Durch die schlechte Verdämpfungsqualität der Kraftstoffe
und/oder den sehr niedrigen Temperaturen wird nur ein geringer Teil
des eingespritzten Kraftstoff verdampft, so dass der größere
Anteil der erhöhten Kaltstartmenge bereits kurz nach dem Startbeginn
t0 bzw. t1' unverdampft in den Brennraum gelangt und die Zündkerze
mit Kraftstoff benetzt. Durch das Benetzen mit unverdampftem bzw.
flüssigem Kraftstoff kann die Zündkerze keine Zündfunken
ausbilden und das Kraftstoff-Luft-Gemisch nicht gezündet
werden. Selbst mit Absenken der Kaltstartmenge zum Zeitpunkt t3
bzw. zum Startende tSE wird die Brennkraftmaschine lediglich mit der
Starterdrehzahl über den Zeitpunkt t2 hinaus bis zum Startende
tSE oder einem Startabbruch t2' geschleppt (1).
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Beim
erfindungsgemäßen Verfahren zum Starten der Brennkraftmaschine
hingegen, wird in einer vorgegebenen Zeitspanne und/oder einer vorgegebenen
Anzahl von Umdrehungen der Brennkraftmaschine bis zum Zeitpunkt
t4 kein Kraftstoff eingespritzt (1). In dieser
Zeitspanne bis zum Zeitpunkt t4 wird die Brennkraftmaschine lediglich
vom Starter auf eine Starterdrehzahl gebracht, wodurch die Brennräume
der Brennkraftmaschine mittels mechanischer Reibung und Gaswechsel,
insbesondere der Verdichtung, erwärmt werden. Vorteilhafterweise wird
dabei ein Schmiermittel der Brennkraftmaschine umgewälzt
und erwärmt, so dass die Reibungsverluste mit zunehmender
Zeitdauer oder Anzahl der Umdrehungen der Brennkraftmaschine insgesamt abnehmen.
Erst ab dem Zeitpunkt t4 wird zunächst mit dem Einspritzen
einer Mindestmenge Kraftstoff begonnen, wobei anschließend
die Mindestmenge bis zu einem Zeitpunkt t5 zu einer Kaltstartmenge stetig
gesteigert wird (1). Vorteilhafterweise ist die
Mindestmenge Kraftstoff deutlich kleiner als die Kaltstartmenge
beim herkömmlichen Verfahren und/oder kleiner als eine
gegenüber der Kaltstartmenge kleineren Leerlaufmenge, so
dass eine Benetzung der Elektroden der Zündkerze mit Kraftstoff, insbesondere
zu Beginn des Startens der Brennkraftmaschine, durch die Verdampfung
der geringen Mindestmenge zuverlässig vermieden werden
kann. Durch die stetig ansteigende, eingespritzte Kraftstoffmenge
in einem nach dem Zeitpunkt t4 liegenden Zeitpunkt t6 (2)
liegt im Brennraum der Brennkraftmaschine eine zum Zünden
ausreichende Menge an zündfähigem Kraftstoff-Luft-Gemisch
vor. Mit dem Beginn der Verbrennung des angesaugten Kraftstoff-Luft-Gemisches
steigt die Temperatur im Brennraum bzw. des Kühlwassers
an, so dass die stetig von der Mindestmenge zum Zeitpunkt t4 zur Kaltstartmenge
zum Zeitpunkt t5 ansteigende eingespritzte Kraftstoff (1)
im ausreichenden Maße verdampft und gezündet werden
kann. Dadurch steigt die Drehzahl der Brennkraftmaschine von der Starterdrehzahl
zum Zeitpunkt t6 bis zu einer Leerlaufdrehzahl stetig bis nach dem
Startende tSE an. Die Kaltstartmenge kann vom Zeitpunkt t5 bis zum Startende
tSE beibehalten werden oder ab einem Zeitpunkt t7 stetig bis zu
einer geeigneten Leerlaufmenge nach dem Startende tSE abgesenkt
werden.
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Zur
Weiteren Verbesserung der Zerstäubung bzw. der Verdampfung
des eingespritzten Kraftstoffs kann die Drosselklappe vollständig
geschlossen werden, so dass im Ansaugtrakt ein Unterdruck entsteht, wodurch
die Verdampfungseigenschaften des eingespritzten Kraftstoffs verbessert
werden können und der Kraftstoff insgesamt leichter verdampft.
Sobald es zum Zünden des Kraftstoff-Luft-Gemisches kommt,
wird die Drosselklappe aus ihrer Schließstellung wieder
in eine geeignete Offenstellung überführt. In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens können die Kraftstoffart und/oder die Kraftstoffqualität
mittels einer adaptiven Erkennung bestimmt werden, so dass die Kraftstoffeigenschaften
bereits vor dem Starten der Brennkraftmaschine vorliegen. Dabei
werden die Kraftstoffart und/oder die Kraftstoffqualität
von einem Sensor detektiert und die so gewonnenen Messdaten der
Detektierung zusammen mit den Messdaten des Kühlmittelsensors
in einem an sich bekannten Steuergerät der Brennkraftmaschine
verarbeitet, wodurch das erfindungsgemäße Verfahren
auch im Hinblick auf die Verdampfungsqualität des einzuspritzenden Kraftstoffs
automatisiert werden kann.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Starten einer
Brennkraftmaschine können auch bei niedrigen Temperaturen
Kraftstoffe mit einem niedrigen Dampfdruck eingespritzt werden,
so dass die Brennkraftmaschine sicher gestartet werden kann. Das
erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch zum
zuverlässigen Starten einer Brennkraftmaschine bei sehr
niedrigen Temperaturen (T << –15°C).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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