DE102008001403A1

DE102008001403A1 - Verfahren, Steuergerät und System zum Wiederstarten eines Brennkraftmotors

Info

Publication number: DE102008001403A1
Application number: DE102008001403A
Authority: DE
Inventors: Sani Dzeko; Herbert Schumacher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-04-28
Filing date: 2008-04-28
Publication date: 2009-10-29
Also published as: WO2009132910A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Steuergerät (CU) bzw. -system (SY) zum Wiederstarten eines Brennkraftmotors (M), bei dem eine Motorauslaufposition bei Motorstopp erfasst und abhängig davon ein Zylinder festgestellt wird, der beim Wiederstart des Motors (M) zuerst komprimiert werden wird und bei dem eine Glühstiftkerze (Gx) dieses Zylinders bei Motorstopp vorgeglüht wird.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wiederstarten eines Brennkraftmotors nach Anspruch 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein dazu geeignetes Steuergerät und -system nach Anspruch 4 bzw. Anspruch 7, sowie eine Verwendung des Steuergeräts und des Systems nach Anspruch 10.
Es sind mehrere Maßnahmen möglich, um die Startzeit eines Brennkraftmotors bei einem Wiederstart zu verbessern. Unter anderem wird dies durch Schnellsynchronisation zwischen Nocken- und Kurbelwellengeber erreicht. Die Synchronisation zwischen diesen beiden Sensoren ermöglicht die genaue Positionserkennung des Motors. Diese ist für die erste Einspritzung erforderlich.
Beim Wiederstart von z. B. einem Dieselmotor sind die Zündbedingungen für die erste mögliche Einspritzung allerdings nicht immer ausreichend, so dass oft erst bei Erreichen eines zweiten oder späteren oberen Totpunkts gezündet werden kann. Diese Unzuverlässigkeit schlägt sich insbesondere in einem höheren Treibstoffverbrauch nieder.
Offenbarung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Verbessern der Zündbedingungen beim Wiederstarten eines Brennkraftmotors bereitzustellen, das zum einen sicher durchführbar ist und zuverlässig wirkt, und das zum anderen einfach und kostengünstig umsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Wiederstarten eines Brennkraftmotors gelöst, bei dem eine Motorauslaufposition bei Motorstopp erfasst und abhängig davon ein Zylinder festgestellt wird, der beim Wiederstart des Motors zuerst komprimiert werden wird, und bei dem eine Glühstiftkerze dieses Zylinders bei Motorstopp vorgeglüht wird.
Ein wesentlicher Punkt des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht dabei in dem zylinderindividuellen Glühen bei Motorstopp, wodurch die Zündbedingungen erfindungsgemäß nur auf dem Zylinder verbessert werden, der zuerst komprimiert wird. Der Energieaufwand wird dadurch z. B. bei einem 4-Zylindermotor auf ein Viertel, bei einem 6-Zylinder auf ein Sechstel reduziert. Das erfindungsgemäße (Vor)Glühen lässt dabei Zündungen auch bei Motorstartpositionen von kleiner als 100° Kurbelwellenwinkel vor dem oberen Totpunkt zu.
Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Anspruch 2 angegeben.
Danach ist es von Vorteil, wenn eine Drosselklappe des Motors bei Motorstopp nicht angestellt wird. Dadurch kann der Motor besonders einfach abgeriegelt und gestoppt werden. Je kürzer die Drosselklappe aber angestellt wird, desto schmaler ist das Streuband des Motorauslaufs. Wird die Drosselklappe beim Motorstopp gar nicht angestellt, ergibt sich durch die – wie eine Gasfeder wirkenden – Kompressions- und Entspannungskräfte eine Motorauslaufposition von 90° Kurbelwellenwinkel vor dem oberen Totpunkt. Erfindungsgemäß ist nun ein Motorstart auch bei diesem Kurbelwellenwinkel möglich.
Die vorstehende Aufgabe wird auch durch ein Steuergerät zum Wiederstarten eines Brennkraftmotors gelöst, mit einer Erfassungseinheit für Positionssignale des Motors, einer Logikeinheit zum Feststellen des Zylinders, der basierend auf einer erfassten Auslaufposition beim Wiederstart des Motors zuerst komprimiert werden wird, und mit einer Ausgabeeinheit für Aktivierungssignale zum Vorglühen einer Glühstiftkerze dieses Zylinders bei gestopptem Motor.
Ein wesentlicher Punkt des erfindungsgemäßen Steuergeräts besteht dabei darin, dass eine einfache und sichere Erkennung und Aktivierung der Glühstiftkerze des erstkomprimierten Zylinders ermöglicht wird, und dadurch die Zündbedingungen in diesem Zylinder gezielt verbessert werden können. Neben einem sicheren und zuverlässigen Wiederstart des Motors wird dadurch auch der Energiebedarf in der schon vorstehend beschriebenen Art und Weise deutlich reduziert.
Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Steuergeräts sind in den Ansprüchen 4 und 5 angegeben.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei vorgesehen, dass die genannten Funktionseinheiten des erfindungsgemäßen Steuergeräts wenigstens teilweise integriert miteinander ausgeführt sind. Dadurch wird der Platzbedarf des Geräts erheblich reduziert, wodurch Bauraum im Bereich des Motors eingespart werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Funktionseinheiten als Software, Hardware und/oder Firmware ausgeführt sind, z. B. in dem Motorsteuergerät (EDC – Electronic Data Control) eines Fahrzeugs. Die Einheiten lassen sich damit ganz oder teilweise in bereits bestehende Steuergeräte integrieren, womit praktisch kein zusätzlicher Platzbedarf entsteht. Gerade in Software ausgeführte Funktionen sind dabei leicht implementierbar, wartungs- und servicefreundlich.
Die vorstehend gestellte Aufgabe wird zudem durch ein System zum Wiederstarten eines Brennkraftmotors gelöst, mit einem vorstehend beschriebenen Steuergerät, dessen Erfassungseinheit einerseits mit einem Kurbelwellensensor des Motors verbunden ist, und dessen Ausgabeeinheit andererseits mit einem Glühzeitsteuergerät für Glühstiftkerzen des Motors verbunden ist.
Ein wesentlicher Punkt des erfindungsgemäßen Systems besteht dabei in seinem einfachen Aufbau und seiner leichten Integrierbarkeit in eine vorhandene Motorenumgebung. Insbesondere liegt eine Kurbelwellenposition üblicherweise an einem internen Fahrzeugbus an und ist über diesen abgreifbar. Über einen solchen Bus, wie z. B. einen CAN(Controller Area Network)-Bus, kann auch eine Kopplung an ein bereits vorhandenes Glühzeitsteuergerät erfolgen.
Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Systems sind in den Ansprüchen 7 und 8 angegeben.
Danach ist in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass der Kurbelwellensensor eine Rückdreherkennung aufweist. Der Sensor detektiert dabei nicht nur die Vorwärtsbewegung der Kurbelwelle, sondern auch deren Rückdrehbewegungen. Dies macht eine Neusynchronisation zwischen Nocken- und Kurbelwellengeber beim Wiederstart des Motors unnötig.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das Steuergerät integriert mit dem Glühzeitsteuergerät ausgeführt ist. Damit wird für das erfindungsgemäße Steuergerät kein weiterer Bauraum nötig.
Das erfindungsgemäße Steuergerät oder System wird bevorzugt in der Start/Stopp-Automatik des Brennkraftmotors eines Kraftfahrzeugs eingesetzt. Ein 'Wiederstart' des Motors wird bei dieser Automatik als zweiter Start bezeichnet. Die Start/Stopp-Automatik wird während des normalen Fahrbetriebs zur Verbrauchsreduzierung genutzt und erfordert ein möglichst rasches und zuverlässiges Starten des Motors. Zum Wiederstart ist ein Dauerglühen auf allen Zylindern wenig sinnvoll, da es einen erheblichen Teil der Verbrauchreduktion, die durch den Motorstopp erzielt wird, wieder für das Glühen aufbraucht. Das erfindungsgemäße zylinderindividuelle Glühen sorgt dabei für ein sicheres und zuverlässiges Wiederstarten und senkt dabei gleichzeitig den Energieverbrauch im Fahrzeug.
Das erfindungsgemäße Verfahren und Steuergerät bzw. System werden im Folgenden anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Gleiche oder gleichwirkende Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die einzige Figur zeigt das Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Systems zum Wiederstarten eines Brennkraftmotors mit Start/Stopp-Automatik.
Ausführungsformen der Erfindung
Die Figur zeigt das Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Systems SY (SYstem) zum Wiederstarten eines Brennkraftmotors M (Motor) mit Start/Stopp-Automatik. Ein erfindungsgemäßes Steuergerät CU (Control unit) ist dabei zum einen über seine Erkennungseinheit D (Detection unit) mit einem Kurbelwellensensor mit Rücklauferkennung S (Sensor) des Motors M verbunden. Zum anderen ist das Steuergerät CU über seine Ausgabeeinheit O (Output unit) mit einem Glühzeitsteuergerät T (Timer) für Glühstiftkerzen G1 ... Gx (Glow plug) des Motors M gekoppelt. Eine Logikeinheit L (Logic unit) verarbeitet dabei die von der Erkennungseinheit D erfassten Motorauslaufpositionen, die von dem Sensor S übermittelt werden. Aus der jeweiligen Auslaufposition wird der Zylinder ermittelt, der beim Wiederstart zuerst komprimiert werden wird. Die individuell vorzuglühende Glühstiftkerze, in diesem Beispiel die Kerze G3, wird über die Ausgabeeinheit O an das Glühzeitsteuergerät T signalisiert und von diesem aktiviert.
Die Motorauslaufposition z. B. eines 4-Zylinder Diesel Motors liegt bei 90° +/– 20° Kurbelwellenwinkel vor dem oberen Totpunkt, was durch Motorprüfstandsversuche bestätigt ist. Der Motorauslauf ist dabei abhängig von einer Abschalt(Softshut-Off)-Anwendung der Start/Stopp-Automatik. Je kürzer dabei eine Drosselklappe des Motors M angestellt wird, desto schmaler ist das Streuband des Motorauslaufs. Wird die Drosselklappe beim Motorstopp gar nicht angestellt (deaktivierter Softshut-Off) ergibt sich durch die – wie eine Gasfeder wirkenden – Kompressions- und Entspannungskräfte eine Motorauslaufposition von ungefähr 90° Kurbelwellenwinkel vor dem oberen Totpunkt. Der erste Zylinder, der beim Motorstart komprimiert wird, hat dadurch eine geringere Luftmasse und deshalb auch eine geringere Kompressionstemperatur und einen geringeren Kompressionsdruck. Die Zündbedingungen werden deshalb frühestens bei einer Motorstartposition von 100° Kurbelwellenwinkel vor dem oberen Totpunkt erreicht.
Glühen verbessert die Zündbedingungen im Zylinder. Dadurch werden Zündungen auch bei Motorstartpositionen kleiner als 100° Kurbelwellenwinkel vor dem oberen Totpunkt möglich. Da der Zeitpunkt des Wiederstarts unbekannt ist, müsste allerdings während des ganzen Motorstopps geglüht werden, um den Effekt des Glühens nutzen zu können. Das Dauerglühen auf allen Zylindern ist wenig sinnvoll, da es einen erheblichen Teil der Verbrauchreduktion, die durch den Motorstopp erzielt wird, wieder fürs Glühen aufbraucht.
Die Erfindung setzt die Erkennung eine Motorauslaufsposition voraus. Ist diese bekannt, so kann entschieden werden, an welchem Zylinder geglüht werden muss. Der Energiebedarf kann so, je nach Zylinderanzahl, deutlich reduziert werden. Da der Motor M in aller Regel beim Wiederstart betriebswarm ist, ist ein Glühen auf den nachfolgenden Zylindern nicht notwendig, da die Zündung bei voller Kompression immer erreicht wird.
Insgesamt wird durch die Erfindung ein einfaches, sicheres und zuverlässiges Wiederstarten des Motors M möglich, das zudem deutlich weniger Energie erfordert als das Glühen auf allen Zylindern.

Claims

Verfahren zum Wiederstarten eines Brennkraftmotors (M), bei dem eine Motorauslaufposition bei Motorstopp erfasst und abhängig davon ein Zylinder festgestellt wird, der beim Wiederstart des Motors (M) zuerst komprimiert werden wird, und bei dem eine Glühstiftkerze (Gx) dieses Zylinders bei Motorstopp vorgeglüht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine Drosselklappe des Motors (M) bei Motorstopp nicht angestellt wird.
Steuergerät (CU) zum Wiederstarten eines Brennkraftmotors (M), mit einer Erfassungseinheit (D) für Positionssignale des Motors (M), einer Logikeinheit (L) zum Feststellen des Zylinders, der basierend auf einer erfassten Auslaufposition beim Wiederstart des Motors (M) zuerst komprimiert werden wird, und mit einer Ausgabeeinheit (O) für Aktivierungssignale zum Vorglühen einer Glühstiftkerze (Gx) dieses Zylinders bei gestopptem Motor (M).
Steuergerät (CU) nach Anspruch 3, bei dem die Einheiten (D, L, O) wenigstens teilweise integriert miteinander ausgeführt sind.
Steuergerät (CU) nach Anspruch 3 oder 4, bei dem die Einheiten (D, L, O) als Software, Hardware und/oder Firmware ausgeführt sind.
System (SY) zum Wiederstarten eines Brennkraftmotors (M), mit einem Steuergerät (CU) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dessen Erfassungseinheit (D) einerseits mit einem Kurbelwellensensor (S) des Motors (M) verbunden ist, und dessen Ausgabeeinheit (O) andererseits mit einem Glühzeitsteuergerät (T) für Glühstiftkerzen (G1 ... Gx) des Motors (M) verbunden ist.
System (SY) nach Anspruch 6, bei dem der Kurbelwellensensor (S) eine Rückdreherkennung aufweist.
System (SY) nach Anspruch 6 oder 7, bei dem das Steuergerät (CU) integriert mit dem Glühzeitsteuergerät (T) ausgeführt ist.
Verwendung des Steuergeräts (CU) nach einem der Ansprüche 4 bis 6 oder eines Systems (SY) nach einem der Ansprüche 7 bis 9 in der Start/Stopp-Automatik des Brennkraftmotors eines Kraftfahrzeugs.