DE102009001996B4

DE102009001996B4 - Kraftmaschinensteuerung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102009001996B4
Application number: DE102009001996.0A
Authority: DE
Inventors: Toyoji Yagi; Michaela Walford
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2019-05-02
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: JP2010236546A; DE102009001996A1

Abstract

Vorrichtung (100) zur Verwendung beim Neustart einer Brennkraftmaschine (12) die zumindest einen Zylinder (14) aufweist, wobei die Vorrichtung so betrieben werden kann, dass sie eine erfasste Information von der Kraftmaschine empfängt; wobei die Vorrichtung so betrieben werden kann, dass sie:aus der erfassten Information bestimmt, ob die Stoppposition eines Kolbens (20) eines Zylinders in einem Stoppbereich liegt, in dem eine Kompressionseinspritzungsverbrennung eintreten kann;eine Einspritzzeitgebung für die Kompressionseinspritzung berechnet oder vorbestimmt, falls die Stoppposition in dem Bereich liegt; undEinspritzung von Kraftstoff direkt in den Zylinder (14) auf Grundlage der berechneten oder vorbestimmten Einspritzzeitgebung initiiert, dadurch gekennzeichnet, dassdie Vorrichtung ferner so betrieben werden kann, dass sie aus der erfassten Information die seit dem Stopp der Kraftmaschine verstrichene Zeitspanne bestimmt,wobei die Breite des Stoppbereichs von der Zeitspanne abhängig ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kraftmaschinensteuergerät. Genauer gesagt, jedoch nicht ausschließlich, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Kraftmaschinensteuergerät für ein mit einer Brennkraftmaschine versehenes Fahrzeug. Die vorliegende Erfindung kann auf alle geeigneten Fahrzeugarten angewendet werden.
Eine relativ junge Entwicklung liegt im Eingliedern einer Stopp-Startfähigkeit in eine Kraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Diese Fähigkeit ermöglicht der Brennkraftmaschine (für gewöhnlich automatisch) ausgeschalten zu werden, wenn das Fahrzeug für eine längere Zeitspanne während einer Fahrt steht. Dies kann dann auftreten, wenn das Kraftfahrzeug beispielsweise vor einer roten Ampel oder in einem Verkehrsstau steht. Durch Ausschalten der Kraftmaschine bei stehendem Kraftfahrzeug ist die Stopp-Start-Einrichtung in der Lage, unnötigen Kraftstoffverbrauch und Abgasemissionen zu verringern.
Um das Fahrzeug in die Lage zu versetzen, die Fahrt nach dem Stillstand wieder aufzunehmen, startet die Stopp-Start-Einrichtung die Kraftmaschine automatisch. Der Neustart der Kraftmaschine kann auf verschiedene Weisen ausgelöst werden, beispielsweise in Antwort auf den Anwender, der einen Gang einlegt oder eine Kupplung niederdrückt. Ein herkömmliches Verfahren zum Neustart der Brennkraftmaschine liegt darin, einen Startermotor zu verwenden. Gemäß einer Konfiguration weist der Startermotor ein Ritzel auf, das mit einem mit Zähnen versehenen Hohlrad eines Schwungrads der Brennkraftmaschine in Eingriff gebracht wird. Der Startermotor wird dann betätigt, um die Brennkraftmaschine anzulassen.
Dieser Prozess benötigt eine Anzahl von Schritten, die durchgeführt werden müssen, bevor die Kraftmaschine neu gestartet werden kann. Als erstes besteht eine Zeitverzögerung, bevor das Ritzel vollständig mit dem mit Zähnen versehenen Hohlrad der Kraftmaschine in Eingriff gelangt. Als zweites muss die Zeitgebung zum Einspritzen von Kraftstoff in die Kraftmaschine berechnet werden, um der Kraftmaschine einen schnellen und ruhigen Neustart zu ermöglichen.
Die WO 2006/ 043 679 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren, die versuchen, eine effiziente Einspritzung in eine Kraftmaschine derart zu bestimmen, dass diese schnell und effektiv neu gestartet werden kann. Gemäß dieser Druckschrift wird aus Berechnungen auf Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl beim Stoppen der Kraftmaschine die Stoppstellung der Kraftmaschine vorhergesagt. Auf Grundlage der vorhergesagten Stoppstellung wird ein Zylinder ausgewählt, der einen innerhalb eines vorbestimmten Stoppbereichs liegenden Kolben hat, und der Kraftstoff wird in den Zylinder eingespritzt, bevor die Kraftmaschine stoppt.
In letzter Zeit werden in Dieselkraftmaschinen Innenzylinderinjektoren zum Einspritzen des Kraftstoffs direkt in den Zylinder (im Gegensatz zu dem Einlasskrümmer) verbaut. Dies ist als Dieseldirekteinspritzung bekannt und hat Vorteile hinsichtlich der Effizienz, der Leistungsabgabe und reduzierter Emissionen.
Die JP 2002-004 985 A offenbart eine Stopp-Start-Kraftmaschinenanordnung mit einer Vielzahl von Zylindern. Jeder Zylinder hat einen Innenzylinderinjektor. Bei der Vorrichtung und dem Verfahren, die hier beschrieben sind, wird versucht, die Kraftmaschine nach einem Kraftmaschinenstopp neu zu starten, indem der Kraftstoff in einen Zylinder eingespritzt wird, der einen Kolben hat, der in einem Expansionstakt zur Ruhe gekommen ist. Eine Zündkerze in dem Zylinder wird betätigt, um die Verbrennung in dem Zylinder zum Zwecke des Anlassens der Kraftmaschine zu verursachen.
Jedoch kann der in der JP 2002-004 985 A verwendete Ansatz die Emissionen von dem Fahrzeug während des Startvorgangs erhöhen. Ferner kann es sein, dass gemäß dem in der JP 2002-004 985 A verwendeten Ansatz die Kraftmaschine nicht so schnell wie für ein Stopp-Start-System erforderlich neu gestartet wird.
Ferner sind eine Vorrichtung und ein Verfahren jeweils gemäß Oberbegriff der Ansprüche 1 und 15 aus DE 600 34 837 T2 bekannt. Weitere ähnliche Vorrichtungen und Verfahren sind aus DE 601 17 192 T2 und DE 103 18 427 A1 bekannt.
Die vorliegende Erfindung wurde mit dem Ziel getätigt, einen oder mehrere Nachteile der bekannten Systeme anzusprechen oder abzuschwächen. Ein Problem, auf das die Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung gerichtet sind, kann als Bereitstellen einer verbesserten Anordnung betrachtet werden, die in der Lage ist, eine Brennkraftmaschine schneller und mit verringerten Abgasemissionen neu zu starten.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben einen Vorteil im Wiederstarten einer Brennkraftmaschine in einem Stopp-Start-System unter Verwendung einer Kompressionseinspritzung von den Innenzylinderinjektoren erkannt. Eine Kompressionseinspritzungsverbrennung hat den Vorteil, dass ein schneller Kraftmaschinenstart erreicht werden kann. Ferner verringert die Kompressionseinspritzungszündung Abgasemissionen von der Kraftmaschine nach dem Neustart, wodurch ihre Sauberkeit verbessert wird. Folglich ist es vorteilhaft, eine Kraftmaschine auf diese Weise neu zu starten.
Es ist eine Aufgabe einiger Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum schnelleren und effektiveren Neustarten einer Brennkraftmaschine bereitzustellen. Es ist eine weitere Aufgabe einiger Gesichtspunkte der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Neustarten einer Brennkraftmaschine in einer Stopp-Start-Kraftmaschinenanordnung für ein Fahrzeug zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung zur Verwendung beim Neustart einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 1 und mit einem Verfahren zur Verwendung beim Neustart einer Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 17 gelöst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Vorrichtung zur Verwendung beim Neustarten einer Brennkraftmaschine vorgesehen werden, die zumindest einen Zylinder aufweist, wobei die Vorrichtung so betrieben werden kann, dass sie erfasste Informationen von der Kraftmaschine empfängt; von diesen erfassten Informationen bestimmt, ob die Stoppposition eines Kolbens eines Zylinders in einem Stoppbereich liegt, in dem eine Kompressionseinspritzungsverbrennung auftreten kann; eine Einspritzzeitgebung für die Kompressionseinspritzung berechnet oder vorbestimmt, falls die Stoppposition innerhalb des Bereichs liegt; und die Einspritzung von Kraftstoff direkt in den Zylinder auf Grundlage der berechneten oder vorbestimmten Einspritzzeitgebung initiiert.
Durch Vorsehen einer solchen Anordnung kann die Vorrichtung so betrieben werden, dass bestimmt wird, ob die Stoppstellung eines Kolbens eines Zylinders dafür geeignet ist, dass eine Kompressionseinspritzungsverbrennung auftritt. Falls dies der Fall ist, wird die Kraftmaschine unter Verwendung dieser Technik neu gestartet. Eine Kompressionseinspritzungsverbrennung ermöglicht einen schnellen Kraftmaschinenneustart und verringert Startemissionen. Folglich ist es vorteilhaft, eine Kraftmaschine auf diese Art und Weise neu zu starten.
Erfindungsgemäß kann die Vorrichtung ferner so betrieben werden, dass aus der erfassten Information die Zeitspanne bestimmt wird, die seit dem Kraftmaschinenstopp verstrichen ist. Wenn die Kraftmaschine zur Ruhe kommt, dann kann der Druck in den Zylindern der Kraftmaschine infolge einer nicht perfekten Abdichtung abfallen. Ferner kann die Kraftmaschinentemperatur abfallen. Durch Bestimmen der Zeitspanne seit dem zur Ruhe kommen der Kraftmaschine können diese Parameter bestimmt werden.
Erfindungsgemäß ist die Breite des Stoppbereichs von der besagten Zeitspanne abhängig. Die Erfinder haben nützlicherweise herausgefunden, dass der Stoppbereich, in dem die Kompressionseinspritzungsverbrennung auftreten kann, von der Zeit abhängig ist, für die die Kraftmaschine steht. Durch Berücksichtigen dieser Information können genauere Daten hinsichtlich geeigneter Bedingungen für die Kompressionseinspritzungsverbrennung durch die Vorrichtung bestimmt werden.
Gemäß einer Variation kann die Vorrichtung so betrieben werden, dass sie bestimmt, ob die Stoppposition des Kolbens des Zylinders außerhalb des Stoppbereichs liegt, dass sie die Einspritzzeitgebung für einen weiteren Zylinder in dem Fall berechnet oder vorbestimmt, dass die Stoppposition des Kolbens des Zylinders außerhalb des Stoppbereichs liegt, und dass sie die Einspritzung von Kraftstoff in den weiteren Zylinder auf Grundlage der berechneten oder vorbestimmten Einspritzzeitgebung initiiert.
Falls gemäß der vorstehend erwähnten Variation der Zylinder in einer Position gestoppt wird, die für die Kompressionseinspritzungsverbrennung ungeeignet ist, dann kann die Vorrichtung so betätigt werden, dass sie die Einspritzzeitgebung bestimmt und die Einspritzung in einen weiteren Zylinder initiiert werden. In den meisten Anordnungen wird sich der weitere Zylinder an einer von dem zuerst überwachten Zylinder unterscheidenden Stoppposition befinden. Folglich kann der weitere Zylinder zum Einspritzen des Kraftstoffs zum Zwecke des Neustarts der Kraftmaschine verwendet werden.
Gemäß einer weiteren Variation ist der weitere Zylinder der nächste Zylinder in einer Zündreihenfolge nach dem besagten Zylinder. Beispielsweise kann eine vierzylindrige Kraftmaschine mit den Zylindern 1, 2, 3 und 4, die aufeinanderfolgend in einer Reihe angeordnet sind, eine Zündreihenfolge haben, die die Zylinder 1, 3, 4, 2 in Reihenfolge zündet. Daher ist es wahrscheinlich, dass der nächste Zylinder in der Zündreihenfolge in einer Position zur Ruhe gekommen ist, die für die Einspritzung geeignet ist, die zu einem Neustart der Kraftmaschine führt, falls der erste überwachte Zylinder in einer Position zur Ruhe gekommen ist, die für die Kompressionseinspritzungsverbrennung nicht geeignet ist.
Gemäß einer Anordnung kann die Vorrichtung so betätigt werden, dass die Einspritzung in den weiteren Zylinder während dessen Einlasstakts initiiert wird. Falls der überwachte erste Zylinder sich in dem Kompressionstakt befindet, jedoch nicht in einer Position zur Ruhe gekommen ist, in der die Kompressionseinspritzungsverbrennung auftreten kann, dann wird sich der weitere Zylinder in dem Einlasstakt befinden, so dass eine späte Einlasseinspritzung in den weiteren Zylinder zum Zwecke des Neustarts der Kraftmaschine durchgeführt werden kann.
Gemäß einer Anordnung liegt der Stoppbereich des Kolbens von 30° bis 150° Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt. Falls der Kolben zu nahe an dem oberen Totpunkt (TDC) liegt, dann kann eine Fehlzündung beispielsweise durch eine spontane Verbrennung auftreten. Falls der Kolben jedoch innerhalb dieses Bereichs während des Kompressionstakts stoppt, dann kann eine effektive Kompressionseinspritzungsverbrennung auftreten. Mit anderen Worten ist die Verbrennung in der Lage, eine nützliche Arbeit zu verrichten, beispielsweise um die Kraftmaschine neu zu starten.
Gemäß einer weiteren Variation wird die Breite des Stoppbereichs mit dem Verstreichen von Zeit verringert, wenn besagte Zeitspanne einen ersten Zeitwert überschreitet. Gemäß einer Anordnung liegt der erste Zeitbereich in der Größenordnung von 1 Sekunde.
Nachdem die Kraftmaschine für ca. 1 Sekunde gestoppt wurde, werden sich die Bedingungen innerhalb des Zylinders, beispielsweise der Zylinderdruck und die Zylindertemperatur ändern. Dies kann dazu führen, dass die Kompressionseinspritzungsverbrennung bei bestimmten Stopppositionen in dem Kompressionstakt weniger günstig ist.
Gemäß einer Anordnung hat die Breite des Stoppbereichs bei einem zweiten Zeitwert einen minimalen Wert. Wenn die Kraftmaschine einmal gestoppt wurde, dann ändern sich die Bedingungen in dem Zylinder beispielsweise derart, dass der Druck in dem Zylinder und die Zylindertemperatur abnehmen. Jedoch werden die Bedingungen in dem Zylinder nach einer Zeitspanne ein Quasi-Gleichgewicht erreichen und werden sich über die Zeit weniger ändern. Dies findet zu dem zweiten Zeitwert statt.
Gemäß einer Anordnung liegt der minimale Wert der Breite des Stoppbereichs in einem Bereich von 70° bis 150° Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt. Während dieses Bereichs ist eine Kompressionseinspritzungsverbrennung zu Zeitspannen bis zu und über den zweiten Zeitwert hinaus günstig.
Gemäß einer Anordnung beträgt der zweite Zeitwert ca. 60 Sekunden. Nach diesem Zeitpunkt wird sich die Bedingung in dem Zylinder über die Zeit weniger (wenn überhaupt) als in den vorhergehenden 60 Sekunden ändern.
Gemäß einer Variation kann die Vorrichtung ferner so betrieben werden, dass sie bestimmt, ob der Druck in dem Zylinder in einem Druckbereich liegt, der dazu ausreicht, dass eine Kompressionseinspritzungszündung auftritt, und dass eine Einspritzzeitgebung berechnet und die Einspritzung von Kraftstoff in den Zylinder lediglich dann initiiert werden, wenn der Druck in dem Druckbereich liegt. Falls der Druck außerhalb eines bestimmten Bereichs liegt, in dem die Kompressionseinspritzungsverbrennung auftreten kann, dann wird die Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder nicht durch das Steuergerät initiiert.
Gemäß einer Anordnung kann das Steuergerät so betrieben werden, dass eine Einspritzzeitgebung für einen weiteren Zylinder berechnet oder vorbestimmt wird und die Einspritzung des Kraftstoffs in den weiteren Zylinder auf Grundlage der berechneten Einspritzzeitgebung initiiert wird, falls der Druck in dem Zylinder außerhalb des zweiten Druckbereichs liegt.
Gemäß einer weiteren Anordnung reicht der Druckbereich von 2 bis 10MPa. Für diesen Bereich wurde herausgefunden, dass das Auftreten einer Kompressionseinspritzungsverbrennung zufriedenstellend ermöglicht ist. Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Gebrauch beim Neustart einer Brennkraftmaschine vorgesehen, die zumindest einen Zylinder aufweist, wobei die Vorrichtung so betrieben werden kann, dass sie erfasste Informationen von der Kraftmaschine empfängt; aus den erfassten Informationen die Zeitspanne bestimmt, die seit dem Stopp der Kraftmaschine verstrichen ist; bestimmt, ob die Kompressionseinspritzungsverbrennung in einem Zylinder auftreten kann, nachdem die Zeitspanne verstrichen ist; eine Einspritzzeitgebung für die Kompressionseinspritzung berechnet oder vorbestimmt, falls bestimmt wurde, dass die Kompressionseinspritzungsverbrennung in dem Zylinder nach der Zeitspanne auftreten kann; und auf Grundlage der berechneten oder vorbestimmten Einspritzzeitgebung die Einspritzung von Kraftstoff direkt in den Zylinder initiiert.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Gebrauch beim Neustart einer Brennkraftmaschine vorgesehen, die zumindest einen Zylinder aufweist, vorgesehen, wobei die Vorrichtung so betrieben werden kann, dass sie erfasste Informationen von der Kraftmaschine empfängt; aus den erfassten Informationen den Druck bestimmt und bestimmt ob der Druck in einem Druckbereich liegt, in dem die Kompressionseinspritzungsverbrennung in dem Zylinder auftreten kann, eine Einspritzzeitgebung für die Kompressionseinspritzung berechnet oder vorbestimmt, falls bestimmt wurde, dass der Druck in dem Druckbereich liegt; und die direkte Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder auf Grundlage der berechneten oder vorbestimmten Einspritzzeitgebung initiiert.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Brennkraftmaschine vorgesehen, die Folgendes aufweist: zumindest einen Zylinder mit einem darin hin- und herbewegbaren Kolben und einem Innenzylinderkraftstoffinjektor, der dazu angeordnet ist, den Kraftstoff direkt in den Zylinder einzuspritzen, und die Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung so betrieben werden kann, dass sie die direkte Einspritzung von Kraftstoff in den zumindest einen Zylinder mittels des Innenzylinderkraftstoffinjektors initiiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Verwendung beim Neustart einer zumindest einen Zylinder aufweisenden Brennkraftmaschine vorgesehen, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Bestimmen, ob die Stoppposition eines Kolbens eines Zylinders in einem Stoppbereich liegt, in dem eine Kompressionseinspritzungsverbrennung auftreten kann; Berechnen oder Vorbestimmen einer Einspritzzeitgebung für die Kompressionseinspritzung, falls bestimmt wurde, dass die Stoppposition des Zylinders in dem Stoppbereich liegt; und direktes Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder auf Grundlage der berechneten oder vorbestimmten Einspritzzeitgebung.
Durch Bereitstellen eines solchen Verfahrens kann bestimmt werden, ob die Stoppposition eines Kolbens eines Zylinders dafür geeignet ist, dass eine Kompressionseinspritzungsverbrennung auftritt. Falls dies der Fall ist, kann die Kraftmaschine durch die Kompressionseinspritzungsverbrennung neu gestartet werden. Die Kompressionseinspritzungsverbrennung ermöglicht einen schnellen Kraftmaschinenneustart und verringert Startemissionen. Folglich ist es von Vorteil, eine Kraftmaschine auf diese Art und Weise neu zu starten.
Gemäß dem Verfahren wird des Weiteren die seit dem Kraftmaschinenstopp verstrichene Zeitspanne bestimmt. Nützlicherweise hängt die Breite bzw. das Ausmaß des Stoppbereichs von der Zeitspanne ab. Die Erfinder haben nützlicherweise herausgefunden, dass der Stoppbereich, in dem die Kompressionseinspritzungsverbrennung auftreten kann, von der Zeit abhängig ist, seit der die Kraftmaschine gestoppt ist. Durch Berücksichtigen dieser Information können genauere Daten hinsichtlich geeigneter Bedingungen für die Kompressionseinspritzungsverbrennung bestimmt werden.
Gemäß einer Variation weist das Verfahren dann, falls bestimmt wurde, dass die Stoppposition des Kolbens des Zylinders außerhalb des Stoppbereichs liegt, das Berechnen einer Einspritzzeitgebung für einen weiteren Zylinder auf und das Einspritzen von Kraftstoff direkt in den weiteren Zylinder auf Grundlage der berechneten Einspritzzeitgebung.
Gemäß einer Anordnung ist der weitere Zylinder der nächste Zylinder in einer Zündreihenfolge nach dem Zylinder. Gemäß einer Variation weist das Verfahren das Einspritzen von Kraftstoff in den weiteren Zylinder während dessen Einlasstakts auf.
Gemäß einer weiteren Variation wird gemäß dem Verfahren ferner bestimmt, ob der Druck in dem Zylinder in einem Druckbereich liegt, der dafür ausreichend ist, dass eine Kompressionseinspritzungsverbrennung auftritt.
Gemäß einer Variation liegt der Stoppbereich des Kolbens von 30° bis 150° Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt.
Gemäß einer Variation wird die Breite des Stoppbereichs über die Zeit kleiner, wenn die Zeitspanne einen ersten Zeitwert überschreitet. Gemäß einer Anordnung liegt der erste Zeitwert in dem Bereich von 1 Sekunde.
Gemäß einer Variation hat die Breite des Stoppbereichs einen Minimalwert bei einem zweiten Zeitwert. Gemäß einer weiteren Variation liegt der Minimalwert der Breite des Stoppbereichs in einem Bereich von 70° bis 150° Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt. Gemäß noch einer weiteren Variation beträgt der zweite Zeitwert ca. 60 Sekunden.
Nützlicherweise wird gemäß dem Verfahren des Weiteren bestimmt, ob der Druck in dem Zylinder in einem Druckbereich liegt, der für das Auftreten der Kompressionseinspritzungsverbrennung ausreichend ist, wobei die Schritte des Berechnens der Einspritzzeitgebung und des Initiierens der Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder lediglich dann ausgeführt werden, wenn der Druck in den Druckbereich fällt.
Gemäß einer weiteren Variation wird des Verfahrens die Einspritzzeitgebung für einen weiteren Zylinder berechnet und der Kraftstoff wird in den weiteren Zylinder auf Grundlage der berechneten Einspritzzeitgebung eingespritzt, falls der Druck in dem Zylinder außerhalb des Druckbereichs liegt.
Gemäß einer Anordnung reicht der Druckbereich von 2 bis 10MPa. Es wurde herausgefunden, dass dieser Bereich ausreichend dazu ist, dass das Auftreten einer Kompressionseinspritzungsverbrennung ermöglicht wird.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zum Gebrauch beim Neustart einer zumindest einen Zylinder aufweisenden Brennkraftmaschine bereitgestellt, das Folgendes aufweist: Bestimmen einer Zeitspanne, die seit dem Stopp der Kraftmaschine verstrichen ist, und ob die Zeitspanne in einen Zeitbereich fällt, in dem die Kompressionseinspritzungsverbrennung in einem Zylinder auftreten kann; Berechnen oder Vorbestimmen einer Einspritzzeitgebung für die Kompressionseinspritzung, falls bestimmt wurde, dass die Zeitspanne in den Zeitbereich fällt; und Einspritzen von Kraftstoff direkt in den Zylinder auf Grundlage der berechneten oder vorbestimmten Einspritzzeitgebung.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zum Gebrauch beim Neustart einer zumindest einen Zylinder aufweisenden Brennkraftmaschine bereitgestellt, welches Folgendes aufweist: Bestimmen des Drucks in einem Zylinder und ob der Druck in einem Druckbereich liegt, in dem in diesem Zylinder eine Kompressionseinspritzungsverbrennung auftreten kann; Berechnen oder Vorbestimmen einer Einspritzzeitgebung für eine Kompressionseinspritzung, falls bestimmt wird, dass der Druck in dem Druckbereich liegt, und Einspritzen des Kraftstoffs direkt in den Zylinder auf Grundlage der berechneten Einspritzzeitgebung.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Computerprogrammprodukt vorgesehen, das durch eine programmierbare Verarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden kann und welches einen oder mehrere Softwareabschnitte zum Durchführen zumindest des vorbestimmten Schritts des vorstehend erwähnten Verfahrens aufweist.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Computer vorgesehen, der ein Speichermedium verwenden kann, welches das vorstehend beschriebene Computerprogrammprodukt aufweist.
Weitere Gesichtspunkte und Ausführungsbeispiele werden aus der folgenden Beschreibung und den beiliegenden Ansprüchen ersichtlich.
Es werden nun Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:

1 eine schematische Ansicht einer Anordnung einer Stopp-Start-Kraftmaschine zeigt;
2 ein schematisches Schaubild ist, das Parameter zum Initiieren der Kompressionseinspritzungsverbrennung zum Zwecke des Neustarts einer Kraftmaschine nach einem Stopp zeigt;
3a eine Figur ist, die einen Verbrennungszyklus für jeden von zwei zueinander benachbarten Zylindern in einer Zündreihenfolge zeigt, die in die Region „Fall 1“ in 2 fallen;
3b eine Figur ist, die einen Verbrennungszyklus für jeden von zwei in einer Zündreihenfolge einander benachbarten Zylindern zeigt, die in die Region „Fall 2“ in 2 fallen;
4 ein Ablaufdiagramm ist, das den Betriebsablauf eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt; und
5 ein Ablaufdiagrammm ist, das den Betriebsablauf eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt.

Während die Erfindung verschiedenen Modifikationen und alternativen Ausgestaltungen unterworfen werden kann, werden spezifische Ausführungsbeispiele mittels Beispiel in den Zeichnungen gezeigt und sind im weiteren Verlauf ausführlich beschrieben. Es ist jedoch zu verstehen, dass die Zeichnungen und die ausführliche Beschreibung die Erfindung nicht auf die offenbarte besondere Form beschränken soll, sondern dass - im Gegenteil - die Erfindung alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abdeckt, die in dem durch die beiliegenden Ansprüche definierten Bereich der vorliegenden Erfindung fallen.
1 zeigt ein Beispiel einer Stopp-Start-Kraftmaschineanordnung 10. Die Kraftmaschinenanordnung hat eine Kraftmaschine 12. Die Kraftmaschine 12 ist eine Brennkraftmaschine und hat zumindest einen Zylinder 14. In diesem Ausführungsbeispiel hat die Kraftmaschine 12 vier in Reihe angeordnete Zylinder, auch wenn in 1 lediglich zwei gezeigt sind. Die Kraftmaschine 12 ist eine viertaktige Kraftmaschine mit vier Takten in Reihe. Diese sind der Einlasstakt, der Kompressionstakt, der Verbrennungstakt und der Auslasstakt. Verschiedene Zylinder 14 in der Kraftmaschine 12 können sich gleichzeitig in verschiedenen Takten befinden. Beispielsweise kann ein Zylinder 14, der der erste Zylinder in einer Zündreihenfolge ist, sich in einem Kompressionstakt befinden, während sich der nächste Zylinder in der Zündreihenfolge in dem Einlasstakt befindet usw.
Jeder Zylinder 14 weist einen Einlasskrümmer 16, einen Auslasskrümmer 18 und einen sich hin- und herbewegenden Kolben 20 auf. Ein selektiv bewegbares Einlassventil 22 befindet sich zwischen dem Einlasskrümmer 16 und dem Zylinder 14. Ein wahlweise bewegbares Auslassventil 24 befindet sich zwischen dem Auslasskrümmer 18 und dem Zylinder 14. Der Kolben 20 ist an einer um eine Achse X-X drehbaren Kurbelwelle 26 angebracht.
Jeder Zylinder weist ferner einen Innenzylinderinjektor 28 auf. Der Innenzylinderinjektor 28 ist so angeordnet, dass er den Kraftstoff direkt in den Zylinder 14 einspritzt und er kann beispielsweise einen Solenoidinjektor zur direkten Kraftstoffeinspritzung aufweisen, der an einer Hochdruckleiste angeschlossen ist. Jeder Zylinder weist zudem eine Zündkerze 31 zum Zünden eines Luft-/Kraftstoffgemisches auf.
Eine Sensoranordnung 30 ist an der Kraftmaschine 12 angeschlossen und ist so angeordnet, dass sie eine Sensorinformation bereitstellt, die eine Vielzahl von Kraftmaschinenparametern betrifft. Die Sensoranordnung 30 weist einen Kurbelsensor auf. Ein Sensor der MRE-Bauweise ist besonders geeignet.
Der Betrieb der Kraftmaschine 12 wird durch eine Steuereinheit 100 gesteuert. In dem vorliegenden Beispiel nimmt die Steuereinheit 100 die Form einer Kraftmaschinensteuereinheit (ECU) an, die eine schwingungs- und stoßresistente Einheit ist, die in einem (nicht gezeigten) Fahrzeugmotorraum montiert werden kann. Die Steuereinheit 100 empfängt eine Vielzahl von Kraftmaschinenparametern von der Sensoranordnung 30; beispielsweise eine Kraftmaschinendrehzahl, eine Kraftmaschinenkurbelposition, eine Kraftmaschinentemperatur und eine Kühlmitteltemperatur. Die Kraftmaschinendrehzahl wird typischerweise gemessen, indem die Drehung eines an der Kurbelwelle 26 angebrachten (nicht gezeigten) Zahnrads gemessen wird. Die Steuereinheit 100 ist an der Kraftmaschine 12 angeschlossen und kann so betrieben werden, dass sie die Kraftstoffeinspritzung in jeden Zylinder 14 und die Zündzeitgebung an jedem Zylinder auf Grundlage der durch die Sensoranordnung 30 empfangenen Sensorinformation initiiert und steuert.
Im Gebrauch wird ein Parameter gemessen, um zu erfassen, wann das Kraftfahrzeug (nicht gezeigt), in dem sich die Stopp-Start-Kraftmaschinenanordnung 10 befindet, im Stillstand ist. Dies kann beispielsweise die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs sein. Wenn erfasst wurde, dass sich das Kraftfahrzeug im Stillstand befindet, dann wird die Kraftmaschine 12 ausgeschalten.
Nach dem Ausschalten der Kraftmaschine 12 wird die Kraftmaschine 12 eine Anzahl von Umdrehungen vollenden, bevor sie stoppt. Wenn die Kraftmaschine 12 zum Stopp bzw. Stillstand gekommen ist, dann bestimmt die Steuereinheit 100 eine Vielzahl von Parametern aus der von der Steuereinheit 100 empfangenen Sensorinformation.
Die Steuereinheit 100 erfasst die Stoppposition der Kraftmaschine 12, die Kraftmaschinentemperatur und den Druck. Außerdem wird beim Stoppen der Kraftmaschine 12 ein Zeitnehmer gestartet, sodass die Steuereinheit 100 mit einer Messung der Zeitspanne versorgt wird, die verstrichen ist, seitdem die Kraftmaschine 12 gestoppt wurde.
Wenn die Kraftmaschine 12 gestoppt wurde, dann werden die Ventile 22 und 24 derart angehalten, dass kein Kraftstoff oder keine Luft in die Zylinder 14 eingesaugt oder davon entnommen werden können.
Um die Kraftmaschine schnell, leise und effizient neu zu starten, bestimmt die Steuereinheit 100 welcher Zylinder 14 zum Zwecke des Neustarts der Kraftmaschine als erster zu zünden ist. Die Steuereinheit 100 bestimmt die Stoppstellung der Kraftmaschine 12 und dementsprechend die Stoppstellung des Kolbens 20 eines Zylinders 14.
Die Steuereinheit 100 überwacht Faktoren, etwa beispielsweise eine Kolbenstoppstellung über einen Kurbelsensor, die seit dem Stoppen der Kraftmaschine verstrichene Zeitspanne, die Kraftmaschinentemperatur usw. Aus diesen Faktoren bestimmt die Steuereinheit 100, ob die Bedingungen in dem Zylinder 14, der sich in dem Kompressionstakt befindet, zum Eintreten der Kompressionseinspritzungsverbrennung geeignet sind.
Falls die Bedingungen in dem Zylinder 14 günstig sind, dann berechnet die Steuereinheit 100 eine Einspritzungs- und Zündzeitgebung für diesen Zylinder 14. Die Berechnung der Einspritzzeitgebung involviert das Bestimmen des Zeitpunkts, zu dem der Kraftstoff einzuspritzen ist, sowie eine Zeitspanne, während der der Kraftstoff eingespritzt wird. Die Zeitspanne der Einspritzung bestimmt die Menge des eingespritzten Kraftstoffs.
Die Steuereinheit 100 bestimmt, in welchen Zylinder die Kompressionseinspritzung durchzuführen ist, und ob die Kompressionseinspritzungsverbrennung in diesem Zylinder möglich ist, auf Grundlage der durch die Steuereinheit 100 von den Sensoren empfangenen Sensorinformation. Der Betrieb der Steuereinheit 100 wird nun unter Bezugnahme auf 2 bis 5 erörtert.
2 ist ein Schaubild, das die Betriebscharakteristika einer Kraftmaschine, etwa der in 1 gezeigten Kraftmaschine 12 zeigt. 2 zeigt einen Graph der Stoppzeit (an der Y-Achse) bzgl. der Kurbelwinkelstoppstellung vor dem oberen Totpunkt (BTDC CA) (an der X-Achse).
In 2 sind vier Regionen identifiziert. „Fall 1“ deckt Kurbelwinkel von 30° bis 70° vor dem oberen Totpunkt bis zu dem oberen Totpunkt (der effektiv bei 0° vor dem oberen Totpunkt liegt) ab. Falls ein Kolben 20 eines Zylinders 14 in die durch „Fall 1“ definierte Region fällt, dann ist der Kolben 20 zu nahe an dem oberen Totpunkt positioniert, so dass es wahrscheinlich ist, dass eine Fehlzündung eintritt. Folglich ist diese Region nicht für eine Kompressionseinspritzungszündung geeignet und die Kompressionseinspritzung sollte in einem Zylinder 14 mit einem in dieser Region angehaltenen Kolben 20 nicht durchgeführt werden.
Wie in 2 gezeigt ist, erstreckt sich die durch „Fall 1“ abgedeckte Region von ca. 30° vor dem oberen Totpunkt bis zum oberen Totpunkt für kurze Zeitspannen, die dem Kraftmaschinenstopp folgen (bis ca. 1 Sekunde). Jedoch deckt diese Region einen größeren Bereich von Kolbenstopppositionen bei längeren Zeitspannen nach dem Stoppen ab, wobei ein Bereich von ca. 70° vor dem oberen Totpunkt bis zum oberen Totpunkt für Stoppzeiten von 60 Sekunden oder größer abgedeckt wird.
„Fall 2“ deckt Kurbelwinkel von 150° bis ca. 45° bis 75° vor dem oberen Totpunkt ab. Falls in dieser Region der Druck in einem Bereich zwischen 2 und 10MPa liegt, dann ist eine Kompressionseinspritzungsverbrennung möglich. Wie in 2 gezeigt ist, erstreckt sich die durch „Fall 2“ abgedeckte Region von 150° vor dem oberen Totpunkt bis ca. 45° vor dem oberen Totpunkt für kurze Zeitspannen, die dem Kraftmaschinenstopp folgen (bis ca. 1 Sekunde). Dieser Stoppbereich der Kolbenstoppstellungen ist ein Bereich, in dem die Steuereinheit 100 einen Kompressionseinspritzungsverbrennungsstart initiieren und eine nützliche Arbeit hervorbringen kann, beispielsweise die Kraftmaschine 12 zu starten.
Die Breite des durch die Region „Fall 2“ definierten Stoppbereichs wird bei längeren Zeitspannen verringert, wobei eine Region von 150° vor dem oberen Totpunkt bis 75° vor dem oberen Totpunkt für Stoppzeiten von 60 Sekunden oder länger abgedeckt sind. Für Stoppzeiten zwischen einer Sekunde und 60 Sekunden ist die Breite des Stoppbereichs, wie er durch die Region „Fall 2“ definiert ist, von der verstrichenen Zeit abhängig und verringert sich oder wird schmäler, wie dies in 2 gezeigt ist.
„Fall 3“ liegt zwischen Fällen 1 und 2. Fall 3 definiert eine enge Region, in der eine schwache Kompressionseinspritzungsverbrennung bei einem Druck von 10MPa möglich ist. Diese Region umfasst einen Bereich von Stoppstellungen zwischen ca. 45° vor dem oberen Totpunkt bis 30° vor dem oberen Totpunkt für kurze Stoppzeiten (kürzer als 1 Sekunde). Für längere Stoppzeiten ist die Breite der den Fall 3 definierenden Region verringert, um lediglich Stoppstellungen zwischen ca. 75° vor dem oberen Totpunkt bis 70° vor dem oberen Totpunkt abzudecken. Die durch Fall 3 definierte Region kann einen Teil des Stoppbereichs der Steuereinheit 100 definieren. Mit anderen Worten kann dann, wenn die Steuereinheit 100 bestimmt, dass der Kolben eines Zylinders in der durch Fall 3 abgedeckten Region gestoppt hat und der Kraftstoffdruck zum Eintreten der Verbrennung hoch genug ist, die Kompressionseinspritzung noch zum Erzeugen einer Kompressionszündung beispielsweise zum Zwecke des Startens der Kraftmaschine 12 verwendet werden kann. Ob die durch Fall 3 abgedeckte Region durch die Steuereinheit 100 als ein Teil des Stoppbereichs verwendet wird hängt von den in der Steuereinheit 100 verwendeten Einstellungen ab.
Fall 4 ist eine Region zwischen 180° vor dem oberen Totpunkt und 150° vor dem oberen Totpunkt, die kein Stoppbereich für die Kraftmaschine 12 ist.
3a zeigt ein schematisches Schaubild eines viertaktigen Zyklusses einer Brennkraftmaschine, etwa der in 1 gezeigten Kraftmaschine 12. Mittels eines Beispiels ist ein in die Region „Fall 1“ (in 2 gezeigt) fallende Stoppstellung in 3a dargestellt. In diesem Fall hat der erste Zylinder in einer Zündreihenfolge (Zylinder n) einen Kolben, der in der durch Fall 1 definierten Region zum Stillstand gekommen ist, d.h., den Kolben, der zu nahe an dem oberen Totpunkt liegt, als dass eine Kompressionsverbrennungseinspritzung auftreten würde. Folglich wird in diesem Zylinder selbst dann eine Fehlzündung auftreten, wenn eine Kompressionszündung durchgeführt wird. Daher schreitet die Steuereinheit 100 zu dem nächsten Zylinder in der Zündreihenfolge vor (Zylinder n+1) und initiiert die Einspritzung spät in dem Einlasstakt, wie dies gezeigt ist. Die Einspritzung in diesem Fall wird durch den Innenzylinderinjektor 28 durchgeführt.
3b zeigt auch ein schematisches Schaubild, das ähnlich zu jenem aus 3a ist. Mittels Beispiel wird in 3b eine Stoppposition veranschaulicht, die in die Region „Fall 2“ fällt (die in 2 gezeigt ist). In diesem Fall hat der erste Zylinder in einer Zündreihenfolge (Zylinder n) einen Kolben, der in der durch „Fall 2“ definierten Region zum Stillstand gekommen ist, d.h., der Kolben befindet sich in einer Region, die für das Eintreten einer Kompressionsverbrennungseinspritzung geeignet ist. Folglich initiiert die Steuereinheit 100 die Kompressionseinspritzung in Zylinder n. Die Einspritzung in diesem Fall wird durch den Innenzylinderinjektor 28 in diesem Zylinder durchgeführt.
Der Betrieb der Steuereinheit 100 in einem ersten Beispiel wird nun unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. 4 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der Steuereinheit 100 in dem ersten Beispiel veranschaulicht. Bei Schritt S101 wird der Prozess durch Stoppen der Kraftmaschine 12 oder danach gestartet. Das Stoppen der Kraftmaschine 12 kann auf verschiedene Arten erfasst werden; beispielsweise durch das Abschalten einer Stromzufuhr zu den Zündkerzen 31, das einen vorbestimmten Wert überschreitende Kurbelsensorsignal, durch Erfassen des Ausschaltens der Kraftmaschine 12 oder durch andere geeignete Mittel. Wenn die Kraftmaschine 12 ausgeschalten wird, dann wird ein Zeitnehmer gestartet. Die Steuereinheit 100 schreitet zu Schritt S102 vor.
Bei Schritt S102 bestimmt die Steuereinheit 100 die Stoppposition der Kraftmaschine 12 aus der Sensorinformation von der Sensoranordnung 30. Aus der Stoppposition der Kraftmaschine 12 kann die Steuereinheit die Stopppositionen eines jeden Kolbens 20 eines jeden Zylinders 14 bestimmen. Folglich ist die Steuereinheit 100 in der Lage, die Stoppposition eines Kolbens 20 eines Zylinders 14 zu bestimmen, der sich in dem Kompressionstakt befindet.
Die Steuereinheit 100 wartet dann, bis die Kraftmaschine 12 neu gestartet werden soll. Dies kann beispielsweise durch den Anwender initiiert werden, indem er eine Betätigung durchführt, etwa das Freigeben des Bremspedals, das Niederdrücken der Kupplung oder das Einlegen eines Gangs. Wurde einmal bestimmt, dass die Kraftmaschine 12 neu zu starten ist, dann schreitet die Steuereinheit 100 zu Schritt S103 vor.
Bei Schritt S103 bestimmt die Steuereinheit 100, ob der Kolben 20 des Zylinders 14 in einer Position gestoppt hat, die in dem Stoppbereich liegt, in dem die Kompressionseinspritzungsverbrennung auftreten kann. Dieser Stoppbereich ist äquivalent zu der in 2 gezeigten Region „Fall 2“. Der durch diese Regionen definierte Stoppbereich ist von der Zeit abhängig und daher wird beim Bestimmen, ob der Kolben 20 des Zylinders 14 in einem der Bereiche „Fall 2“ oder „Fall 3“ gestoppt hat, die seit dem Stopp der Kraftmaschine 12 verstrichene Zeitspanne (d.h., die seit Schritt S101 verstrichene Zeitspanne) berücksichtigt. Mit anderen Worten schreitet die Steuereinheit 100 zu Schritt S104 vor, falls der Kolben 20 des Zylinders für die seit dem Stopp der Kraftmaschine 12 verstrichene Zeitspanne nicht zu nahe an dem oberen Totpunkt gestoppt hat.
Bei Schritt S104 berechnet die Steuereinheit 100 die Einspritzzeitgebung für eine Kompressionseinspritzung in den Zylinder 14 für einen Kraftmaschinenneustart. Die Steuereinheit 100 bestimmt den Zeitpunkt, zu dem der Kraftstoff einzuspritzen ist, und für wie lange der Kraftstoff einzuspritzen ist. Folglich bestimmt die Steuereinheit die Menge des eingespritzten Kraftstoffs, um ein erwünschtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Zylinder 14 zu erzielen.
Die Steuereinheit 100 schreitet dann zu Schritt S106 vor, wodurch die Steuereinheit 100 die Einspritzung in den Zylinder 14 durch den Innenzylinderinjektor 28 initiiert. Dies wird beispielsweise mittels eines (nicht gezeigten) Steuersignals durchgeführt, welches den Betrieb des Innenzylinderinjektors 28 aktiviert, um zu ermöglichen, dass der Kraftstoff unter Druck in den Zylinder 14 eingespritzt wird. Das in dem Zylinder 14 der Kompression unterworfene Luft-Kraftstoff-Gemisch wird gezündet, so dass ein Neustart der Kraftmaschine hervorgerufen wird. Die in der Zündreihenfolge darauffolgenden Zylinder werden dann durch die Steuereinheit 100 gezündet, um die Kraftmaschine 12 auf die normale Betriebsdrehzahl zu bringen.
Falls die Steuereinheit 100 jedoch bei Schritt S103 bestimmt, dass die Kolbenstoppposition für den Zylinder in der Kompression nicht innerhalb des durch die Regionen „Fall 2“ oder „Fall 3“ definierten und für die Kompressionseinspritzungsverbrennung zu verwendeten Stoppbereichs liegt, dann schreitet die Steuereinheit 100 zu Schritt S105 vor.
Bei Schritt S105 wird die Einspritzzeitgebung für den nächsten, oder den zweiten Zylinder in der Zündreihenfolge nach dem Zylinder im Kompressionstakt berechnet. In den meisten Fällen wird der weitere Zylinder in der Zündreihenfolge im Einlasstakt vorliegen, falls sich der erste Zylinder in dem Kompressionstakt befindet. Diesbezüglich kann die Steuereinheit 100 so betrieben werden, dass sie eine späte Einlasseinspritzung in den weiteren Zylinder initiiert, um die Kraftmaschine 12 neu zu starten.
Wurde die Einspritzzeitgebung einmal durch die Steuereinheit 100 für den weiteren Zylinder berechnet, dann schreitet die Steuereinheit 100 zu Schritt S106 vor und die Steuereinheit 100 initiiert die Einspritzung in den Zylinder 14 durch den Innenzylinderinjektor 28. Wie dies vorstehend beschrieben ist, kann dies beispielsweise mittels eines (nicht gezeigten) Steuersignals geschehen, welches den Betrieb des Innenzylinderinjektors 28 aktiviert, um zu ermöglichen, dass Kraftstoff während des Einlasstakts in den Zylinder eingespritzt wird.
Das Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem weiteren Zylinder 14 wird dann gezündet, um den Neustart der Kraftmaschine zu veranlassen. Die in der Zündreihenfolge folgenden Zylinder werden dann durch die Steuereinheit 100 gezündet, um die Kraftmaschine 12 auf die normale Betriebsdrehzahl zu bringen.
Nun wird unter Bezugnahme auf 5 der Betrieb der Steuereinheit 100 in einem zweiten Beispiel beschrieben. 5 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der Steuereinheit 100 in dem zweiten Beispiel veranschaulicht. Bei Schritt S201 wird der Prozess durch Stoppen der Kraftmaschine 12 gestartet. Wie dies unter Bezugnahme auf das erste Beispiel beschrieben ist, kann das Stoppen der Kraftmaschine 12 auf verschiedene Arten erfasst werden, beispielsweise durch das Ausschalten der Energieversorgung der Zündkerzen 31, das einen vorbestimmten Wert überschreitende Kurbelsensorsignal, durch Erfassen des Ausschaltens der Kraftmaschine 12 oder durch andere geeignete Maßnahmen. Wenn die Kraftmaschine 12 ausgeschaltet wird, wird ein Zeitnehmer gestartet.
Die Steuereinheit wartet dann, bis die Kraftmaschine 12 neu gestartet werden soll. Dies kann beispielsweise durch den Anwender initiiert werden, indem er eine solche Betätigung durchführt, wie etwa das Freigeben des Bremspedals, das Niederdrücken der Kupplung oder das Einlegen eines Gangs. Wurde einmal bestimmt, dass die Kraftmaschine 12 neu zu starten ist, dann schreitet die Steuereinheit 100 zu Schritt S202 vor.
Bei Schritt S202 bestimmt die Steuereinheit 100 den Kraftstoffdruck in der Kraftmaschine 12. Der Kraftstoffdruck in der Kraftmaschine 12 wird abnehmen, wenn die Kraftmaschine 12 gestoppt ist.
Bei Schritt S203 wird die Stoppposition der Kraftmaschine 12 aus der von der Sensoranordnung 30 empfangenen Sensorinformation bestimmt. Aus der Stoppposition der Kraftmaschine 12 kann die Steuereinheit 100 die Stoppposition eines jeden Kolbens 20 eines jeden Zylinders 14 bestimmen. Folglich ist die Steuereinheit 100 in der Lage, die Stoppposition eines Kolbens 20 eines Zylinders 40 zu bestimmen, der sich in dem Kompressionstakt befindet.
Bei Schritt S204 bestimmt die Steuereinheit 100, ob der Kolben 20 des Zylinders 14 in einer Position gestoppt hat, die in dem Stoppbereich liegt, in dem eine Kompressionseinspritzungsverbrennung auftreten kann. Dieser Stoppbereich ist äquivalent zu der in 2 gezeigten Region „Fall 2“. Die Region „Fall 3“ ist ebenso in dem Stoppbereich enthalten, wenn die Steuereinheit bestimmt, dass der Kraftstoffdruck hoch genug ist, damit in diesem Bereich eine Kompressionsverbrennung auftritt.
Die Steuereinheit 100 bestimmt zudem, ob der Kraftstoffdruck in der Kraftmaschine dazu ausreicht, die Kompressionseinspritzungsverbrennung in dem Zylinder zu ermöglichen. Falls beispielsweise der Kolben 20 in der Region „Fall 2“ oder „Fall 3“ stoppt, dann ist ein Kraftstoffdruck von 2 bis 10MPa dazu geeignet, dass ein Auftreten einer Kompressionseinspritzungsverbrennung möglich ist. Falls der Kolben 20 in der Region „Fall 3“ stoppt, dann ist ein Kraftstoffdruck von 10MPa für das Auftreten der Kompressionseinspritzungsverbrennung ausreichend.
Falls der Kolben 20 des Zylinders 14, der sich im Kompressionstakt befindet, in der in 2 gezeigten Region „Fall 2“ gestoppt hat und der Kraftstoffdruck (der bei Schritt S202 bestimmt wurde) ausreichend ist, dann bestimmt die Steuereinheit 100, dass die Kompressionseinspritzungsverbrennung in diesem Zylinder 14 auftreten kann. Folglich schreitet die Steuereinheit 100 zu Schritt S202 vor, falls der Kolben 20 des Zylinders 14 für die Zeitspanne, die seit dem Stopp der Kraftmaschine 12 verstrichen ist, nicht zu nahe an dem oberen Totpunkt gestoppt hat und der Kraftstoffdruck ausreichend hoch ist.
Bei Schritt S205 berechnet die Steuereinheit 100 eine Einspritzzeitgebung für eine Kompressionseinspritzung in den Zylinder 14 für einen Kraftmaschineneustart. Die Steuereinheit 100 bestimmt den Zeitpunkt, zu dem der Kraftstoff einzuspritzen ist, und bestimmt für wie lange der Kraftstoff eingespritzt werden soll. Folglich bestimmt die Steuereinheit 100 die Menge des Kraftstoffs, der einzuspritzen ist, damit ein gewünschtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Zylinder 14 erzielt wird.
Die Steuereinheit 100 schreitet dann zu Schritt S207 vor, wodurch die Steuereinheit 100 die Einspritzung in den Zylinder 14 durch den Innenzylinderinjektor 28 initiiert. Wie dies unter Bezugnahme auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, wird dies beispielsweise mittels eines Steuersignals (nicht gezeigt) durchgeführt, welches den Betrieb des Innenzylinderinjektors 28 aktiviert, um zu ermöglichen, dass Kraftstoff unter Druck in den Zylinder 14 eingesprüht wird. Das Luft-Kraftstoff-Gemisch im Kompressionstakt in dem Zylinder 14 wird gezündet, um den Neustart der Kraftmaschine zu veranlassen. Die in der Zündreihenfolge folgenden Zylinder werden dann durch die Steuereinheit 100 gezündet, um die Kraftmaschine 12 auf eine normale Betriebsdrehzahl zu bringen.
Falls die Steuereinheit 100 bei Schritt S204 jedoch bestimmt, dass die Kolbenstoppposition für den Zylinder 14 im Verbrennungstakt zu nahe an dem oberen Totpunkt liegt, damit eine Kompressionseinspritzungsverbrennung bei dem gegenwärtigen Kraftstoffdruck stattfindet, schreitet die Steuereinheit 100 zu Schritt S206 vor.
Bei Schritt S206 wird die Einspritzzeitgebung für den nächsten oder den zweiten Zylinder in der Zündreihenfolge nach dem sich im Kompressionszustand befindlichen Zylinder berechnet. Folglich wird sich der zweite Zylinder in der Zündreihenfolge in dem Einlasstakt befinden. Diesbezüglich kann die Steuereinheit 100 so betrieben werden, dass eine späte Einlasseinspritzung in den zweiten Zylinder zum Zwecke des Neustarts der Kraftmaschine 12 initiiert wird. Wurde die Einspritzzeitgebung einmal durch die Steuereinheit 100 für den zweiten Zylinder berechnet, dann schreitet die Steuereinheit 100 zu Schritt S207 vor und die Steuereinheit 100 initiiert die Einspritzung in die Zylinder 14 durch den Innenzylinderinjektor 28. Wie dies vorstehend beschrieben ist, kann dies beispielsweise mittels eines (nicht gezeigten) Steuersignals durchgeführt werden, welches den Betrieb des Innenzylinderinjektors 28 aktiviert, um zu ermöglichen, dass Kraftstoff während des Einlasstakts in den Zylinder eingesprüht wird. Das Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem zweiten Zylinder 14 wird dann gezündet, um den Neustart der Kraftmaschine zu veranlassen. - In der Zündreihenfolge folgende Zylinder werden dann durch die Steuereinheit 100 gezündet, um die Kraftmaschine 12 auf die normale Betriebsdrehzahl zu bringen.
Die vorstehend beschriebenen Ansätze können auf jede Brennkraftmaschine angewandt werden, wo dies von Vorteil ist. Während das vorherige Beispiel eine vierzylindrige Kraftmaschine zeigt, kann jede Kraftmaschinenbauart mit einer Vielzahl von Zylindern verwendet werden. Beispielsweise können zwei, drei, fünf oder sechs Zylinder in V6, V8, V10 und V12 Anordnungen verwendet werden.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf die vorstehenden spezifischen Beispiele beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die vorstehend angegebene ausführliche Beschreibung beschränkt. Dem Fachmann sind Variationen ersichtlich.
Gemäß einer Alternative kann die Steuereinheit 100 auf Grundlage verschiedener einzelner Faktoren bestimmen, ob die Kompressionseinspritzungsverbrennung für den Zylinder im Kompressionstakt auftreten kann. Beispielsweise kann die Steuereinheit 100 bestimmen, ob die Kompressionseinspritzungsverbrennung auftreten kann, indem als einziges die Kolbenstoppposition bestimmt wird.
Ferner ist der vorstehend beschriebene Ansatz auf alle Anordnungen anwendbar, die Brennkraftmaschinen verwenden. Während die vorliegende Erfindung im Umfeld eines Fahrzeugs beschrieben wurde, ist der Fachmann sich anderen geeigneten Anwendungsgebieten bewusst. Falls die vorliegende Erfindung bei einem Fahrzeug angewendet wird, kann das Fahrzeug jede geeignete Form annehmen, beispielsweise die eines Kraftfahrzeugs, eines Lastkraftwagens, eines Kleinbusses oder eines Motorrads.
Während die Erfindung verschiedenen Modifikationen und alternativen Ausgestaltungen unterworfen werden kann, sind spezifische Ausführungsformen mittels Beispiel in den Zeichnungen gezeigt und sind hier ausführlich beschrieben. Dies ist jedoch so zu verstehen, dass die Zeichnungen und deren ausführliche Beschreibung nicht dazu beabsichtigt sind, die Erfindung auf die offenbarte besondere Form zu beschränken, sondern die Erfindung soll im Gegenteil alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abdecken, die in den Bereich der beiliegenden Ansprüche fallen.
Es ist eine Vorrichtung (10) zur Verwendung beim Neustart einer zumindest einen Zylinder (14) aufweisenden Brennkraftmaschine (12) vorgesehen. Die Vorrichtung (10) kann so betrieben werden, dass sie aus den erfassten Informationen bestimmt, ob die Stoppposition eines Kolbens (16) eines Zylinders (14) in einem Stoppbereich liegt, in dem die Kompressionseinspritzungsverbrennung eintreten kann; dass sie eine Einspritzzeitgebung für die Kompressionseinspritzung berechnet, falls die Stoppposition des Kolbens (16) des Zylinders (14) in dem Bereich liegt; und dass sie die direkte Einspritzung von Kraftstoff in den Zylinder (14) auf Grundlage der berechneten Einspritzzeitgebung initiiert.

Claims

Vorrichtung (100) zur Verwendung beim Neustart einer Brennkraftmaschine (12) die zumindest einen Zylinder (14) aufweist, wobei die Vorrichtung so betrieben werden kann, dass sie eine erfasste Information von der Kraftmaschine empfängt; wobei die Vorrichtung so betrieben werden kann, dass sie: aus der erfassten Information bestimmt, ob die Stoppposition eines Kolbens (20) eines Zylinders in einem Stoppbereich liegt, in dem eine Kompressionseinspritzungsverbrennung eintreten kann; eine Einspritzzeitgebung für die Kompressionseinspritzung berechnet oder vorbestimmt, falls die Stoppposition in dem Bereich liegt; und Einspritzung von Kraftstoff direkt in den Zylinder (14) auf Grundlage der berechneten oder vorbestimmten Einspritzzeitgebung initiiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner so betrieben werden kann, dass sie aus der erfassten Information die seit dem Stopp der Kraftmaschine verstrichene Zeitspanne bestimmt, wobei die Breite des Stoppbereichs von der Zeitspanne abhängig ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Vorrichtung so betrieben werden kann, dass sie: bestimmt, ob die Stoppposition des Kolbens des Zylinders außerhalb des Stoppbereichs liegt; eine Einspritzzeitgebung für einen weiteren Zylinder für den Fall berechnet oder vorbestimmt, dass die Stoppposition des Kolbens des Zylinders außerhalb des Stoppbereichs liegt; und die Einspritzung von Kraftstoff in den weiteren Zylinder auf Grundlage der berechneten oder vorbestimmten Einspritzzeitgebung initiiert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der weitere Zylinder der nächste Zylinder oder der übernächste Zylinder in einer Zündreihenfolge nach dem Zylinder ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Vorrichtung so betrieben werden kann, dass sie die Einspritzung in den weiteren Zylinder während dessen Einlasstakts initiiert.
Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Stoppbereich des Kolbens von 30° bis 150° Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt liegt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Breite des Stoppbereichs mit der Zeit abnimmt, wenn die Zeitspanne einen ersten Zeitwert überschreitet.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der erste Zeitwert in der Region von 1 Sekunde liegt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei die Breite des Stoppbereichs einen Minimalwert an einem zweiten Zeitwert hat.
Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei der Minimalwert der Breite des Stoppbereichs ein Bereich von 70° bis 150° Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei der zweite Zeitwert ca. 60 Sekunden beträgt.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung ferner so betrieben werden kann, dass sie bestimmt, ob der Kraftstoffdruck in einem Druckbereich liegt, der dafür ausreicht, dass in einem Zylinder unter Kompression eine Kompressionseinspritzungsverbrennung stattfindet; und eine Einspritzzeitgebung berechnet oder vorbestimmt und die Einspritzung des Kraftstoffs in den Zylinder lediglich dann initiiert, wenn der Kraftstoffdruck in dem Druckbereich liegt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die Vorrichtung so betrieben werden kann, dass sie: eine Einspritzzeitgebung für einen weiteren Zylinder berechnet oder bestimmt, falls der Kraftstoffdruck außerhalb des Druckbereichs liegt; und die Einspritzung von Kraftstoff in den weiteren Zylinder auf Grundlage der berechneten Einspritzzeitgebung initiiert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei der Druckbereich von 2 bis 10MPa reicht.
Brennkraftmaschine (12) mit: zumindest einem Zylinder (14), der einen sich darin hin- und herbewegbaren Kolben (20) und einen Innenzylinderkraftstoffinjektor (28) hat, der so angeordnet ist, dass er Kraftstoff direkt in den Zylinder einspritzt; dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmaschine ferner eine Vorrichtung (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche aufweist, wobei die Vorrichtung so betrieben werden kann, dass sie die Einspritzung von Kraftstoff direkt in den zumindest einen Zylinder mittels des Innenzylinderkraftstoffinjektors initiiert.
Verfahren zur Anwendung beim Neustarten einer Brennkraftmaschine (12), die zumindest einen Zylinder (14) aufweist, mit folgenden Schritten: Bestimmen, ob die Stoppposition eines Kolbens (20) eines Zylinders (14) in einem Stoppbereich liegt, in dem eine Kompressionseinspritzungsverbrennung auftreten kann; Berechnen oder Vorbestimmen einer Einspritzzeitgebung für die Kompressionseinspritzung, falls bestimmt wurde, dass die Stoppposition des Zylinders (14) in dem Stoppbereich liegt; und Einspritzen von Kraftstoff direkt in den Zylinder (14) auf Grundlage der berechneten oder vorbestimmten Einspritzzeitgebung, dadurch gekennzeichnet, dass die seit dem Stopp der Kraftmaschine verstrichene Zeitspanne bestimmt wird, wobei die Breite des Stoppbereichs von der Zeitspanne abhängig ist.
Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei dann, wenn bestimmt wird, dass die Stoppposition des Kolbens des Zylinders außerhalb des Stoppbereichs liegt, eine Einspritzzeitgebung für einen weiteren Zylinder berechnet wird und wobei Kraftstoff direkt in den weiteren Zylinder auf Grundlage der berechneten Einspritzzeitgebung eingespritzt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei der weitere Zylinder der nächste Zylinder oder der übernächste Zylinder in einer Zündreihenfolge nach dem Zylinder ist.
Verfahren gemäß Anspruch 16 oder 17, wobei Kraftstoff in den weiteren Zylinder während dessen Einlasstakts eingespritzt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei ferner bestimmt wird, ob der Druck in dem Zylinder in einem Druckbereich liegt, der dafür ausreicht, dass eine Kompressionseinspritzungszündung auftritt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei der Stoppbereich des Kolbens von 30° bis 150° Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt liegt.
Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei die Breite des Stoppbereichs mit der Zeit abnimmt, wenn die Zeitspanne einen ersten Zeitwert überschreitet.
Verfahren gemäß Anspruch 21, wobei der erste Zeitwert in der Region von 1 Sekunde liegt.
Verfahren gemäß Anspruch 21 oder 22, wobei die Breite des Stoppbereichs einen Minimalwert an einem zweiten Zeitwert hat.
Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei der Minimalwert der Breite des Stoppbereichs ein Bereich von 70° bis 150° Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 23 oder 24, wobei der zweite Zeitwert ca. 60 Sekunden beträgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 25, wobei ferner bestimmt wird, ob der Kraftstoffdruck in einem Druckbereich liegt, der dafür ausreicht, dass eine Kompressionseinspritzungsverbrennung stattfindet; und die Schritte des Berechnens oder Vorbestimmens der Einspritzzeitgebung und Initiierens der Einspritzung des Kraftstoffs in den Zylinder lediglich dann ausgeführt werden, wenn der Kraftstoffdruck in dem Druckbereich liegt.
Verfahren gemäß Anspruch 26, wobei eine Einspritzzeitgebung für einen weiteren Zylinder berechnet oder bestimmt wird, und Kraftstoff in den weiteren Zylinder auf Grundlage der berechneten oder vorbestimmten Einspritzzeitgebung eingespritzt wird, falls der Kraftstoffdruck außerhalb des Druckbereichs liegt.
Verfahren gemäß Anspruch 26 oder 27, wobei der Druckbereich von 2 bis 10MPa reicht.
Computerprogrammprodukt, das durch eine programmierbare Verarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass es einen oder mehrere Softwareabschnitte zum Ausführen der Schritte eines jeden der Ansprüche 15 bis 27 aufweist.
Speichermedium, das für einen Computer verwendet werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass darauf ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 29 gespeichert ist.