DE102009035160B4

DE102009035160B4 - Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102009035160B4
Application number: DE102009035160.4A
Authority: DE
Inventors: Ruben Van den Bergh
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-07-29
Publication date: 2021-02-11
Anticipated expiration: 2029-07-30
Also published as: KR20100109484A; US8406985B2; DE102009035160A1; US20100242889A1

Abstract

Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors mit variablen Ventilhub wobei der Verbrennungsmotor in bestimmten Fahrbetriebszuständen zur Kraftstoffeinsparung zeitweise ausgeschaltet wird und bei einem Wechsel des Fahrbetriebszustandes erneut gestartet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil im Motorauslauf so angesteuert wird, dass der Schließzeitpunkt derart verschoben wird, dass der Zylinder welche im Motorauslauf einen Unterdruck aufweisen würde beim stehenden Motor ein geöffnetes Einlassventil aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wiederanlassen eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug, wobei der Motor in bestimmten Fahrbetriebszuständen zur Kraftstoffverbrauchseinsparung zeitweise ausgeschaltet wird und bei Wiederaufnahme des Fahrbetriebs selbsttätig wieder gestartet werden soll, ohne dass der Fahrzeugführer das Anlassen des Motors betätigt.
Aus der EP 1 712 765 B1 ist bereits ein Verfahren bekannt, welches bei Stillstand des Kraftfahrzeuges ein Anhalten oder Stoppen der Brennkraftmaschine veranlasst und wobei ein erneutes Starten erfolgt, sobald das Kraftfahrzeug weiterfahren soll. Aus diesem bekannten Verfahren ist eine Startoptimierung bekannt, die ein Starten der Brennkraftmaschine ermöglicht, noch bevor eine Synchronisation mit der Kurbelwelle stattgefunden hat.
Aus DE 10 2007 009 857 A1 ist eine Motorsteuerung zur Steuerung eines automatischen Abschaltvorgangs einer Brennkraftmaschine bekannt, bei welcher durch Anpassung der Drosselklappenstellung der vorliegenden Saugrohrdruck verringert wird, um während des automatischen Abschaltens auftretende Schwingungen zu vermeiden.
Des Weiteren ist aus DE 101 23 037 A1 bekannt, zum kontrollierten Abstellen einer Brennkraftmaschine durch Steuerung des Ventilhubs, den Aufbau des Kompressionsdrucks im Zylinder zu schwächen und dadurch das Abstellschütteln zu vermeiden.
Bei Brennkraftmaschinen tritt das so genannte Blowby-Gas auf. Darunter versteht man das in einem Verbrennungsmotor an den Kolbenringen vorbeistreifende Gas. Es kann bei der Kompression vom Brennraum in das Kurbelgehäuse oder beim Abstellen eines Motors aus dem Kurbelgehäuse in den Zylinder angesaugt werden. In jedem Fall ist es ein Druckausgleich, der aufgrund des Zylinderinnendrucks und dem Umgebungsdruck stattfindet.
Beim häufigen Stoppen und erneuten Starten des Motors ist der Motor beim Anlassvorgang nach einem vorherigen Stopp der Brennkraftmaschine heiß und es kann aufgrund des in Zylinder eingesaugten Blowby-Gas zu spontanen schlagartigen Verbrennungsreaktionen kommen, welche vom Fahrer als Klingeln wahrgenommen werden.
Ausgehend vom Stand der Technik, welcher ein reproduzierbares Startverhalten beschreibt, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Startvorgang komfortabel zu gestalten, und ein Startklingeln zu vermeiden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren gem. des Hauptanspruchs wird beim Abstellen des Motors das Einlassventil und/oder die Drosselklappe nicht sofort vollständig geschlossen, wodurch ein Druckausgleich stattfinden kann und kein unerwünschtes Blowby-Gas vom Zylinder angesaugt wird. Als Folge werden unerwünschten Verbrennungen und der damit verbundene unerwünschte akustische Pegel vermieden. So ist es von Vorteil, bei Motoren mit variabler Ventilhubverstellung den Motor im großen Hub abzustellen, da dann das Einlassventil aufgrund des späteren Schließpunktes an dem entsprechenden Zylinder offen steht und ein Druckausgleich ohne Blowby-Gas stattfindet. Des Weiteren kann die Drosselklappe im Abstellvorgang geschlossen werden, wobei gleichzeitig der Komfort im Abstellvorgang erhöht wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll anhand der Figuren näher erläutert werden.
Es zeigen

1 ein Diagramm über die Zeit und den Druck, welches die verschiedenen Druckverläufe darstellt,
2 den Zylinder eines Motors vereinfacht in teilweise geschnittener Darstellung

Das Diagramm gem. der 1 erstreckt sich über Zeit und Zylinderdruck, wobei hier beispielhaft ein Zylinder dargestellt ist.
In der 1 ist auf der Abszisse die Zeit t in Sekunden s dargestellt, wobei mit dem Zeitpunkt t1 der Beginn der Motorstandzeit nach einer Stoppanforderung „Stopp“ dargestellt ist. Auf der Ordinate, welche in der 1 auf der rechten Seite der Zeitachse t dargestellt ist, ist der Zylinderinnendruck p eines Zylinders in bar dargestellt. Auf der Ordinate ist der Umgebungsdruck P(Umgebungsdruck) eingezeichnet. Im Diagramm selbst sind drei verschiedene Druckverläufe, wie sie in dem Zylinder je nach Ansteuerung der Ventile und/oder Drosselklappe auftreten, dargestellt.
Mit der Kurve 1 ist der Druckverlauf in einem Zylinder nach dem Motorstopp dargestellt, wenn das Einlassventil einen kleinen Ventilhub hat bzw. geschlossen ist und die Drosselklappenposition im Abstellvorgang geschlossen ist.
Die Kurve 2 zeigt den Zylinderinnendruck bei der Bedingung eines geschlossenen Einlassventils und bei einer nicht vollständig geschlossenen Drosselklappen. Hier ist beispielsweise ein Öffnungswinkel von 10° denkbar.
Die Kurve 3 zeigt den Druckverlauf nach dem Stoppvorgang bei einem großen Einlassventilhub bzw. eines offenen Einlassventils und einer geschlossenen Drosselklappe.
Auf der Achse, die den Druck anzeigt, ist der Umgebungsdruck p(Umgebungsdruck) mit der Linie 4 dargestellt.
Beim Vorliegen von Stoppanforderungen Stopp zum Zeitpunkt t1 wird die Zündung und die Einspritzung unterbrochen, um die Stoppanforderung umzusetzen. Um ein Stoppen der Brennkraftmaschine unmittelbar umzusetzen, ist es vorteilhaft die Zündung und die Einspritzung ohne Verzögerung zu unterbrechen. Das bedeutet idealerweise werden die Einlassventile geschlossen, die Drosselklappe geschlossen und die Zündung abgeschaltet.
Die 2 zeigt schematisch den Brennraum eines Zylinders 21, Kolben 22, Einlassventil 20 und Auslassventil 23, der Drosselklappe 24 und einer Zündkerze 25. Das Einlassventil 20 ist in der 2 mit großem Einlasshub dargestellt ist.
Wird der Motor im kleinen Ventilhub abgestellt, ist dieses Einlassventil beim stehenden Motor in mehreren Zylindern geschlossen und der Zylinderdruckausgleich findet über die Kolbenringe statt.
Das bedeutet, heißes Gas wird aus dem Kurbelgehäuse in den Zylinder eingesogen, wenn im Zylinder ein Unterdruck vorherrscht.
Im folgenden werden die Druckverläufe 1, 2 und 3 der 1 erläutert. Zu den Druckverläufen sind auf der rechten Seite des Diagramms die Zusammensetzung des in den Brennraum gelangten Gases angegeben. Die Kurve 6 zeigt dabei die Zusammensetzung des Druckverlaufs 1, die Zusammensetzung mit dem Bezugszeichen 7 entspricht dem Druckverlauf 2 und die Zusammensetzung 8 dem Druckverlauf 3. Zur übersichtlichen Darstellung ist die die Anzeigen der Zusammensetzungen jeweils das Bezugszeichen des entsprechenden Druckverlaufs mit eingezeichnet. Allen Kurven 6, 7 und 8 ist gemeinsam , dass der Anteil der Frischluft aus dem Saugrohr als durchgezogene Linie und der Anteil des Blowby-Gases aus dem Kurbelgehäuse als gestrichelte Linie dargestellt ist.
Die Kurve 1 den Druckverlauf in einem Zylinder bei stehendem Motor und geschlossenen Einlassventil. Die Drosselklappe wurde während des Motorstoppvorgangs geschlossen, da das Einlassventil geschlossen ist, wird für einen Druckausgleich lediglich Blow-By-Gas aus dem Kurbelgehäuse über die Kolbenringe angesaugt.
Ist dagegen das Einlassventil offen, wie das der Fall ist, wenn das Einlassventil auf einem großem Ventilhub arbeitet, dann kann Luft aus dem Saugrohr den Druckausgleich im Zylinder bewirken, wie das mit der Kurve 3 dargestellt ist.
Eine weiter Möglichkeit zeigt der Druckverlauf 2 mit der zugehörigen Zusammensetzung des Gasanteils 7. Hier ist das Einlassventil geschlossen (kleiner Ventilhub) und die Drosselklappe offen, so dass über diesen Weg während des Motorstopps Frischluft in den Zylinder gelangt. Der Anteil des Blowby-Gases ist deutlich geringer. Der absolute Druck im Zylinder ist deutlich höher und folglich wird weniger Blow-By-Gas für eine Druckausgleich angesaugt.
In der 1 sind mit den gestrichelten Linien 9 und 10 das Maß für den Abstellkomfort nach einer Stoppanforderung dargestellt. Hier ist deutlich zu erkennen, dass der Abstellkomfort bei einem kleinen Einlassventilhub zum Zeitpunkt der Stoppanforderung sehr hoch ist, während bei einem Druckverlauf gem. der Linie 2, die den Druckverlauf bei kleinem Ventilhub und offener Drosselklappe darstellt, niedrig ist.
Im Fall Linie 3 werden die Vorteil im Abstellkomfort und geringen Blow-By-Gas Anteil kombiniert.
Da der Druckausgleich bei stehendem Motor über das offene Einlassventil stattfindet, kann die Drosselklappe im Motorauslauf weitgehend geschlossen werden und damit der Abstellkomfort erhöht werden, vergleiche gestrichelte Linie 11.
Mit der Möglichkeit, Frischluft aus dem Ansaugtrakt in den Zylinder einzusaugen, wird sichergestellt, dass bei einem Wiederstart der Brennkraftmaschine keine spontanen Verbrennungsreaktionen ausgelöst werden. Der Fahrkomfort und die Geräuschentwicklung wird damit deutlich erhöht.

Claims

Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors mit variablen Ventilhub wobei der Verbrennungsmotor in bestimmten Fahrbetriebszuständen zur Kraftstoffeinsparung zeitweise ausgeschaltet wird und bei einem Wechsel des Fahrbetriebszustandes erneut gestartet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil im Motorauslauf so angesteuert wird, dass der Schließzeitpunkt derart verschoben wird, dass der Zylinder welche im Motorauslauf einen Unterdruck aufweisen würde beim stehenden Motor ein geöffnetes Einlassventil aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erkennen der StoppAnforderungen für die Brennkraftmaschine der Zylinder ein Druckausgleich über das geöffnete Einlassventil des Zylinders erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselklappe bei einer Stoppanforderung zur Erhöhung des Abstellkomfort geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil bei einer Stoppanforderung erst nach einem Druckausgleich des Zylinderinnendrucks geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil für einen späten Schließzeitpunkt auf einen großen Ventilhub umgeschaltet wird.