DE102009001317A1

DE102009001317A1 - Vorrichtung zum Starten eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102009001317A1
Application number: DE200910001317
Authority: DE
Inventors: Burkhard Hiller; Udo Sieber
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-03-04
Filing date: 2009-03-04
Publication date: 2010-09-09

Abstract

Im Start/Stopp-Betrieb wird beispielsweise vor roten Ampeln der Motor ausgeschaltet, um Kraftstoff einzusparen. Das Wiederanlassen kann mittels eines sogenannten Direktstarts ohne Starter erfolgen, bei dem in einen Zylinder Kraftstoff eingespritzt wird und anschließend eine Zündung erfolgt. Für diesen Direktstart ist die Kenntnis der Motorposition beim Stehenbleiben notwendig, um daraus beim anschließenden Starten denjenigen Zylinder zu ermitteln, der die günstigste Position für die erste Zündung hat. Diese günstigste Position ist aber nicht in jedem Fall eine Position, bei der die Einspritzung und anschließende Zündung den Kompressionsdruck der folgenden Zylinder überwinden kann und so zu einer fortlaufenden Bewegung des Motors führt. Zu einer Verbesserung der Startwahrscheindlichkeit hat geführt, dass zunächst ein Zylinder befeuert wird, der die Kurbelwelle ein wenig entgegen der normalen Laufrichtung zurückdreht. Bei einem Nachbarzylinder wird damit eine gute Kompression herbeigeführt und dort Kraftstoff eingespritzt. Bevor dieser komprimierende Zylinder seinen oberen Totpunkt erreicht, wird er gezündet und treibt den Kolben wieder nach unten. Die Kurbelwelle dreht sich wieder in der richtigen Laufrichtung. Allerdings kann in dem nun folgenden Zylinder keine Verbrennung mehr stattfinden, weil seine Luft durch die vorangegangene Rückdrehverbrennung ja schon verbraucht ist. Dies führt in dem Zylinder zu einer Fehlzündung. Dadurch kommt es nun zu einem Drehzahleinbruch, ...

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Starten eines Verbrennungsmotors nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Im Start/Stopp-Betrieb wird beispielsweise vor roten Ampeln der Motor ausgeschaltet, um Kraftstoff einzusparen. Das Wiederanlassen kann mittels eines sogenannten Direktstarts ohne Starter erfolgen, bei dem in einen Zylinder Kraftstoff eingespritzt wird und anschließend eine Zündung erfolgt. Für diesen Direktstart ist die Kenntnis der Motorposition beim Stehenbleiben notwendig, um daraus beim anschließenden Starten denjenigen Zylinder zu ermitteln, der die günstigste Position für die erste Zündung hat. Diese günstigste Position ist aber nicht in jedem Fall eine Position, bei der die Einspritzung und anschließende Zündung den Kompressionsdruck der folgenden Zylinder überwinden kann und so zu einer fortlaufenden Bewegung des Motors führt. Zu einer Verbesserung der Startwahrscheinlichkeit hat geführt, dass zunächst ein Zylinder befeuert wird, der die Kurbelwelle ein wenig entgegen der normalen Laufrichtung zurückdreht. Bei einem Nachbarzylinder wird damit eine gute Kompression herbeiführt und dort Kraftstoff eingespritzt. Bevor dieser komprimierende Zylinder seinen oberen Totpunkt erreicht, wird er gezündet und treibt den Kolben wieder nach unten. Die Kurbelwelle dreht sich wieder in der richtigen Laufrichtung. Allerdings kann in dem nun folgenden Zylinder keine Verbrennung mehr stattfinden, weil seine Luft durch die vorangegangene Rückdrehverbrennung ja schon verbraucht ist. Dies führt in dem Zylinder zu einer Fehlzündung. Dadurch kommt es mm zu einem Drehzahleinbruch, der in einigen Fällen auch wieder das Stehenbleiben des Motors zur Folge hat.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die Motorposition beim Stehenbleiben bekannt ist und keine Fehlzündungen erfolgen. Dies wird erreicht, indem ein Energiespeicher vorgesehen ist, der die restliche Rotationsenergie des Verbrennungsmotors beim Abschalten speichert und beim erneuten Starten zum Drehen der Kurbelwelle in entgegen gesetzte Richtung freigibt.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung kann der Energiespeicher eine Torsionsfeder, ein Kreisel, ein potentielle Energie einer Masse speichernder Speicher oder ein hydraulischer oder pneumatischer Speicher sein.
Besonders vorteilhaft ist, wenn der Energiespeicher mit einer Kurbelwelle verbindbar ist, da der Energiespeicher seine Energie auf diese Weise beim Motorstart auf die Kurbelwelle übertragen kann.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn der Energiespeicher eine Torsionsfeder ist und ein Mitnehmer vorgesehen ist, der beim Abschalten des Verbrennungsmotors in die Torsionsfeder eingreift und das Aufladen der Torsionsfeder bewirkt. Auf diese Weise wird die Torsionsfeder beim Auslaufen des Motors aufgeladen.
Sehr vorteilhaft ist es, wenn das Eingreifen des Mitnehmers in die Torsionsfeder durch axiales Verschieben einer auf der Kurbelwelle gelagerten Eingriffsvorrichtung mittels einer Fliehkraftkupplung erreicht wird.
Desweiteren vorteilhaft ist, wenn eine Sperreinrichtung vorgesehen ist, die die Kurbelwelle nach Aufladen der Torsionsfeder in einer Endposition hält. Auf diese Weise wird die Torsionsfeder in der aufgeladenen Position fixiert und kann bei Bedarf zum Starten des Motors entladen werden.
Außerdem vorteilhaft ist, wenn die Kurbelwelle nach Entsperren der Sperreinrichtung in die axiale Ausgangsposition zurückbewegt wird.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
1 zeigt eine stark vereinfachte Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor dem Aufladen des Energiespeichers und
2 die Vorrichtung gemäß 1 nach dem Aufladen des Energiespeichers.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt eine stark vereinfachte Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Starten eines Verbrennungsmotors vor dem Aufladen des Energiespeichen.
Der Verbrennungsmotor 1 weist zumindest einen Zylinder 2 auf, in dem ein Kolben 3 beweglich gelagert und eine Zündeinrichtung 4, beispielsweise eine Zündkerze, vorgesehen ist. Der Kolben 3 ist über eine Pleuelstange 5 mit einer Kurbelwelle 6 des Motors 1 mechanisch verbunden. Im Zylinder 2 ist außerdem ein Einspritzventil 7 zur Direkteinspritzung von Kraftstoff vorgesehen.
Erfindungsgemäß ist ein Energiespeicher 10 vorgesehen, der die restliche Rotationsenergie des Verbrennungsmotors 1 beim Abschalten speichert und beim erneuten Starten zum Drehen der Kurbelwelle 6 in entgegen gesetzte Richtung freigibt. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist der Energiespeicher 10 eine als Drehfeder ausgebildete Torsionsfeder. Der Energiespeicher 10 könnte aber auch ein Kreisel, ein potentielle Energie einer Masse speichernder Speicher oder ein hydraulischer oder pneumatischer Speicher sein. Der Energiespeicher 10 ist mit einer Kurbelwelle 6 mechanisch verbindbar, beispielsweise indem ein Mitnehmer 8 vorgesehen ist, der beim Abschalten des Verbrennungsmotors 1 bei einer bestimmten Auslaufdrehzahl und -position in die Torsionsfeder 10 eingreift und dadurch das Aufladen der Torsionsfeder 10 bewirkt. Die wachsende Hemmung des Energiespeichers 10 sorgt dafür, dass der Motor 1 in einer definierten Position zum Stillstand kommt. Der Mitnehmer 8 kann beispielsweise ein Zapfen oder Stift sein. Der Eingriff des Mitnehmers 8 in die Torsionsfeder 10 geschieht beispielsweise durch axiales Verschieben einer auf der Kurbelwelle 6 axial beweglich gelagerten Eingriffsvorrichtung 13 um einen vorbestimmten Hub, beispielsweise mittels einer Fliehkraftkupplung 11. An der beispielsweise hülsenförmigen Eingriffsvorrichtung 13 ist der Mitnehmer 8 ausgeführt. Die mit der Kurbelwelle 6 und der Eingriffsvorrichtung 13 verbundene Fliehkraftkupplung 11 umfasst eine nicht dargestellte Kupplungsfeder, die die Eingriffsvorrichtung 13 bei geringer Rotationsgeschwindigkeit in Richtung des Energiespeichers 10 schiebt und dadurch den Mitnehmer 8 in die Torsionsfeder 10 eingreifen lässt. Ab einer vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit wird der Mitnehmer 8 durch die Fliehkraftkupplung 11 entgegen der Federkraft der Kupplungsfeder in von der Torsionsfeder 10 abgewandter Richtung bewegt und dadurch ausgekoppelt. Anstatt der Fliehkraftkupplung ist auch eine Doppelspule möglich, die die verschiebbare Eingriffsvorrichtung 13 als Anker aufnimmt und in axialer Richtung bezüglich der Kurbelwelle 6 bewegen kann.
Alternativ kann der Mitnehmer 8 derart ausgeführt sein, dass seine Länge hydraulisch oder elektrisch veränderbar ist und auf diese Weise mit der Torsionsfeder 10 verbindbar ist.
Außerdem ist eine Sperreinrichtung 12 vorgesehen, die die Kurbelwelle 6 nach Aufladen der Torsionsfeder 10 in der definierten Position festhält (2). Die Sperreinrichtung 12 wird beispielsweise durch axiales Verschieben der Kurbelwelle 6 mittels des Aktors 11 wirksam geschaltet und wird durch Zurückverschieben in die Ausgangsposition entsperrt.
Beim erneuten Motorstart wird die Sperreinrichtung 12 entsperrt, so dass die Torsionsfeder 10 ihre gespeicherte Energie auf die Kurbelwelle 6 überträgt und auf diese Weise diese antreibt. Gleichzeitig wird der Mitnehmer 8 der Kurbelwelle 6 ausgekoppelt. Sofern keine Vorrichtung zur Wirkrichtungsumkehr vorhanden ist, wird der Motor 1 durch die Torsionsfeder 10 in die im Vergleich zum Normalbetrieb entgegen gesetzte Laufrichtung bewegt. In dem Zylinder 2, dessen Gas verdichtet wird, wird Kraftstoff über dessen Einspritzventil 7 eingespritzt und auf diese Weise ein zündfähiges Kraftstoffgemisch gebildet. Durch die Rückdrehung der Kurbelwelle 6 wird das Kraftstoffgemisch im Zylinder 2 bis kurz vor den oberen Totpunkt komprimiert und dann mittels der Zündeinrichtung 4 gezündet. Der Kolben 3 bewegt sich durch den Druck des verbrennenden Kraftstoffgemischs nach unten und der Motor 1 bewegt sich wieder in der richtigen Drehrichtung. Der nächste Zylinder 2 kann nun auch befeuert werden, da er durch keine vorangegangene Rückdrehverbrennung verbraucht ist. Somit ist ein sicherer Direktstart gewährleistet.
2 zeigt die Vorrichtung gemäß 1 nach dem Aufladen des Energiespeichers.
Bei der Vorrichtung nach 2 sind die gegenüber der Vorrichtung nach 1 gleichbleibenden oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Claims

Vorrichtung zum Starten eines Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, dass ein Energiespeicher (10) vorgesehen ist, der die restliche Rotationsenergie des Verbrennungsmotors (1) beim Abschalten speichert und beim erneuten Starten zum Drehen der Kurbelwelle (6) in entgegen gesetzte Richtung freigibt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (10) eine Torsionsfeder, ein Kreisel, ein potentielle Energie einer Masse speichernder Speicher oder ein hydraulischer oder pneumatischer Speicher ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (10) eine Drehfeder ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (10) mit einer Kurbelwelle verbindbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mitnehmer (8) vorgesehen ist, der beim Abschalten des Verbrennungsmotors (1) in die Torsionsfeder (10) eingreift und das Aufladen der Torsionsfeder (10) bewirkt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (8) ein Zapfen oder Stift ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingreifen des Mitnehmen (8) in die Torsionsfeder (10) durch axiales Verschieben einer auf der Kurbelwelle (6) gelagerten und den Mitnehmer (8) umfassenden Eingriffsvorrichtung (13) erreicht wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffsvorrichtung (13) mittels einer Fliehkraftkupplung (11) verstellt wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sperreinrichtung (12) vorgesehen ist, die die Kurbelwelle (6) nach Aufladen der Torsionsfeder (10) in einer Endposition hält.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtung (12) durch axiales Verschieben der Kurbelwelle (6) durch den Aktor (11) entsperrbar ist.