DE102009020425A1

DE102009020425A1 - Vorrichtung zur Auslaufsteuerung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102009020425A1
Application number: DE102009020425A
Authority: DE
Inventors: Manfred Lauer; Roman Scherer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2009-05-08
Filing date: 2009-05-08
Publication date: 2010-11-25

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Auslaufsteuerung einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung, mit einer Steuereinheit zum Abstellen der Brennkraftmaschine in einer definierten Kurbelwellenposition. Erfindungsgemäß steuert die Steuereinheit beim Einleiten eines automatischen Abschaltvorgangs der Brennkraftmaschine diese derart an, dass diese in einer derart definierten Kurbelwellenposition abgestellt wird, dass eine auf einem mit der Kurbelwelle fest verbundenen Geberrad angeordnete Bezugsmarke kurz vor einem Sensor zum Erkennen der Bezugsmarke positioniert wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Auslaufsteuerung einer Brennkraftmaschine insbesondere einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Um Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemissionen zu reduzieren, werden derzeit Verfahren und Systeme entwickelt und zum Teil auch bereits eingesetzt, welche eine Start-Stopp-Funktion enthalten, die die als Brennkraftmaschine ausgestaltete Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs unter bestimmten Voraussetzungen bzw. bei Vorliegen vorgegebener Abschaltbedingungen automatisch abschaltet und bei Vorliegen vorgegebener Einschaltbedingungen automatisch wieder einschaltet. Derartige Verfahren und Systeme sind vor allem für den Stadtverkehr zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs geeignet, da im Stadtverkehr das Fahrzeug oft an Ampeln oder aufgrund des Verkehrs zum Stehen kommt und der Betrieb der Brennkraftmaschine nicht erforderlich ist.
Um bei einem vorangegangen automatischen Abschaltvorgang der Brennkraftmaschine dem Fahrer beim gewünschten Start ein zügiges Anfahren ermöglichen zu können, muss die Brennkraftmaschine insbesondere bei einem automatischen Abschaltvorgang (im Rahmen oben genannter Start-Stopp-Funktion) möglichst schnell wieder die Leerlaufdrehzahl erreichen. Bei sog. direkteinspritzenden Brennkraftmaschinen, bei denen der Kraftstoff, direkt in den jeweiligen Zylinder eingespritzt wird, kann beim Start mit dem ersten Zylinder, der sich im Verdichtungstakt befindet, der Betrieb der Brennkraftmaschine aufgenommen werden. Damit zum richtigen Zeitpunkt eingespritzt und gezündet werden kann, ist neben der Kenntnis über die Position der Kurbelwelle (welche in der Regel bekannt ist) eine Rückdreherkennung notwendig, da die Brennkraftmaschine vor dem Erreichen einer endgültigen Ruhelage beim Auslaufen in der Regel pendelt, d. h. die Drehrichtung ändert. Ist eine Rückdreherkennung nicht vorgesehen, dann muss die Brennkraftmaschine eine Umdrehung machen, um sich synchronisieren zu können. Dies verlängert den Start um ca. 300 ms.
Derzeit sind verschiedene Sensoren zur Rückdreherkennung bekannt. Prinzipiell wird dabei eine Rückdreherkennung durch Auswertung des Signals zumindest eines Kurbelwellenwinkelsensors vorgenommen, der ein mit der Kurbelwelle fest verbundenes Kurbelwellengeberrad, das eine Vielzahl von gleichartigen Markierungen (Zähne und Lücken) und wenigstens eine Bezugsmarke in Form einer breiteren Lücke oder eines breiteren Zahns aufweist, abtastet. So ist aus der EP 0 899 573 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung der Drehrichtung der Brennkraftmaschine durch Auswertung der Signale eines Kurbelwellenwinkelsensors und eines Nockenwellenwinkelsensors bekannt. Weiter ist bekannt, die Drehrichtung durch Auswertung der Signale zweier in Umfangsrichtung zu einem Kurbelwellengeberrad zueinander versetzt angeordneter Sensoren zu ermitteln. Derartige Messanordnungen werden heute üblicherweise eingesetzt, sind jedoch aufgrund der Notwendigkeit zweier Sensoren (bzw. einer Kombination aus 2 Sensoren) aufwendig und kostspielig.
Schließlich ist aus der DE 199 33 844 A1 eine Einrichtung zur Rückdreherkennung mit nur einem Sensor zum Abtasten eines Kurbelwellengeberrads bekannt. Dabei wird eine Drehrichtungsumkehr durch Erfassen der Zeiten der aktuellen Winkelmarken (oder der Zahnzeiten) und Vergleich mit der erfassten Zeit der vorhergehenden Winkelmarke und der Zeit der unmittelbar nachfolgenden Winkelmarke im Steuergerät ermittelt.
Aufgabe der Erfindung ist nun, eine einfache und kostengünstige Vorrichtung zum Ermöglichen eines schnellen Starts einer automatisch abgeschalteten Brennkraftmaschine unter Berücksichtigung der Gefahr einer Rückdrehung der Brennkraftmaschine bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Grundgedanke der Erfindung ist es, dass bei einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung, ein schneller Start bzw. ein schnelles Erreichen der Leerlaufdrehzahl beim Start der automatisch abgeschalteten Brennkraftmaschine dann möglich ist, wenn beim Start die Position der Kurbellwelle bekannt ist. Beim Einsatz nur eines Sensors zur Abtastung des Kurbelwellengeberrades ist bei bekannter Abstelllage der Brennkraftmaschine eine eindeutige Rückdreherkennung nur durch Erkennen der auf dem Geberrad einmalig angeordneten Bezugsmarke zu einem zu erwartenden Zeitpunkt möglich. Wird die Bezugsmarke nicht zu dem erwarteten Zeitpunkt erkannt, kann auf eine Drehung der Kurbelwelle entgegen der Laufrichtung der Brennkraftmaschine geschlossen werden.
Da aus dem Stand der Technik bereits bekannt ist, eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung derart anzusteuern, dass sie in einer definierten Kurbelwellenposition abgestellt wird, wird erfindungsgemäß die Steuereinheit zur Steuerung des Auslaufs der Brennkraftmaschine derart ausgebildet bzw. weitergebildet, dass diese beim Einleiten eines automatischen Abschaltvorgangs der Brennkraftmaschine diese so ansteuert, dass sie in einer derart definierten Kurbelwellenposition abgestellt wird, dass eine auf dem mit der Kurbelwelle fest verbundenen Geberrad angeordnete Bezugsmarke kurz vor dem Sensor, der die Bezugsmarke erkennen kann, positioniert wird. Bei dem Geberrad kann es sich um ein aus dem Stand der Technik bekanntes Geberrad mit einer Vielzahl von gleichartigen Markierungen (z. B. Zähne bzw. Lücken) und eindeutig identifizierbaren Bezugsmarke (z. B. längere Lücke oder längerer Zahn) handeln. Je nach Ausgestaltung des Geberrads kann es sich bei dem Sensor zum Abtasten des Geberrades zum Erkennen der Bezugsmarke bspw. um einen induktiven Sensor oder einen Hall-Sensor oder einen magnetoresistiven Sensor handeln. Wird die Brennkraftmaschine anschließend erneut gestartet, wird diese Bezugsmarke unter der Vorraussetzung, dass die Brennkraftmaschine in die Laufrichtung dreht, sofort erkannt und eine schnelle Synchronisation ist möglich. Daraufhin kann im nächsten Zylinder, der den Verbrennungs-OT erreicht, die Verbrennung eingeleitet werden. Sollte die Brennkraftmaschine in der Stillstandsphase bewegt worden sein, so kann dies zwar eine minimal längeren Startzeit zur Folge haben, eine Emissionsverschlechterung ist jedoch ausgeschlossen.
Vorteilhafterweise kann die Steuereinheit ein Abstellen der Brennkraftmaschine in der oben definierten Abstellposition (Bezugsmarke kurz vor Sensor) durch ein Einwirken in die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung erreichen. Insbesondere können dabei im Vorfeld über eine statistische Auswertung die beiden Zylinder ermittelt werden, in welchen die letzte Verbrennung stattfinden soll. Dabei können auch entstehende Reibungskräfte (Ventil- und Kurbeltrieb) berücksichtigt werden. In Abhängigkeit vom Ergebnis der statistischen Auswertung bzgl. der letzten Einspritzungen kann die Steuereinheit dann auf die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung derart einwirken, dass beim Erreichen des Stillstands der Brennkraftmaschine die auf dem Geberrad angeordnete Bezugsmarke (in der Regel handelt es sich hier um eine größere Lücke) vor dem Sensor zum Abtasten des Geberrads positioniert wird. Hier wird die gewünschte Abstellposition sozusagen durch einen (passiven) Eingriff über die Steuerung der Brennkraftmaschine erreicht.
Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit ein Abstellen der Brennkraftmaschine in der oben definierten Abstellposition auch durch einen aktiven Eingriff in die Drehbewegung eine aktive Beeinflussung der Drehbewegung der Kurbelwelle (nach Beendigung der Einspritzung) durch Ansteuerung entsprechender Aktuatoren erreichen. Dadurch kann auch sichergestellt werden, dass eine für den erneuten Start der Brennkraftmaschine notwendige gute Abstellposition erreicht wird.
Die Erfindung lässt sich auch für einen Motor mit Saugrohreinspritzung vorteilhaft einsetzen, indem dieser beim automatischen Stopp gezielt abgestellt wird. Somit lässt sich auch hier die Startzeit beim automatischen Start bzw. Stopp geringfügig verkürzen.
Da für die Erfindung im Wesentlichen nur eine softwaretechnische Änderung der Steuereinheit für die Steuerung der Brennkraftmaschine notwendig ist und keine Änderung der Hardware, fallen nur geringe Kosten an. Weiter kann an Stelle eines kostenintensiven Sensors zur Rückdreherkennung lediglich ein einfacher Hall-Sensor zum Abtasten des Geberrads verwendet werden. Dadurch werden ebenfalls Kosten eingespart.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0899573 [0004]
- DE 19933844 A1 [0005]

Claims

Vorrichtung zur Auslaufsteuerung einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung, mit einer Steuereinheit zum Abstellen der Brennkraftmaschine in einer definierten Kurbelwellenposition, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit beim Einleiten eines automatischen Abschaltvorgangs der Brennkraftmaschine diese derart ansteuert, dass diese in einer derart definierten Kurbelwellenposition abgestellt wird, dass eine auf einem mit der Kurbelwelle fest verbundenem Geberrad angeordneten Bezugsmarke kurz vor einem Sensor zum Erkennen der Bezugsmarke positioniert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit die Brennkraftmaschine in der definierten Kurbelwellenposition durch Einwirken in die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung abstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit in Abhängigkeit des Ergebnisses einer statistischen Auswertung in die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung einwirkt.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit die Brennkraftmaschine in der definierten Kurbelwellenposition durch aktives Beein flussen der Drehbewegung der Kurbelwelle nach Beendigung der Einspritzung abstellt.