DE102010031095A1

DE102010031095A1 - Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102010031095A1
Application number: DE102010031095A
Authority: DE
Inventors: Karthik Rai
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-07-08
Filing date: 2010-07-08
Publication date: 2012-01-12
Anticipated expiration: 2030-07-09
Also published as: DE102010031095B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (2), bei dem bei einem Auslaufvorgang des Verbrennungsmotors (2) Kraftstoff eingespritzt wird und ein Gemisch aus Kraftstoff und Luft bei einem Kurbelwinkel von etwa 90° vor Erreichen des oberen Zündungs-Totpunkts während eines Verdichtungstakts entzündet wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Anordnung (6) zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Betreiben eines Verbrennungsmotors.
Stand der Technik
Zum Betreiben eines Verbrennungsmotors sind unterschiedliche Maßnahmen vorgesehen, wobei Betriebsparameter im Rahmen derartiger Maßnahmen geeignet eingestellt werden, so dass bspw. ein Kraftstoffverbrauch eines Verbrennungsmotors reduziert wird. Weiterhin kann durch geeignete Maßnahmen auch ein Start eines Verbrennungsmotors effektiv gestaltet werden. Maßnahmen zur Verkürzung eines Auslaufvorgangs eines Verbrennungsmotors sind jedoch nicht bekannt.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren und eine Anordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgestellt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung.
Mit der beschriebenen Erfindung kann bei Betrieb eines Verbrennungsmotors ein Auslaufvorgang bzw. ein Abschalten des Verbrennungsmotors durch Nutzung einer Ansteuerung zur Kontrolle und somit zur Steuerung und/oder Regelung mindestens eines Betriebsparameters des Verbrennungsmotors kontrolliert werden. Als Betriebsparameter werden üblicherweise ein Zeitpunkt einer Einspritzung eines Kraftstoffs in eine Brennkammer des Verbrennungsmotors, ein Zeitpunkt einer Zündung eines Gemisches aus dem eingespritzten Kraftstoff und Luft und/oder ein Druck dieses Gemisches aus Kraftstoff und Luft kontrolliert.
Bei einer Umsetzung des Verfahrens kann somit eine Auslaufzeit des Verbrennungsmotors verkürzt werden. Weiterhin kann auch eine Startzeit des Verbrennungsmotors in einem sogenannten change-of-mind-Fall, wie er üblicherweise bei sogenannten Start/Stopp-Systemen zum Betrieb des Verbrennungsmotors vorgesehen ist, verkürzt werden. Bei dem genannten change-of-mind-Fall wird üblicherweise ein von einem Fahrer eines Kraftfahrzeugs eingeleiteter Auslaufvorgang für den Verbrennungsmotor auf Wunsch des Fahrers abgebrochen, so dass der Verbrennungsmotor weiterläuft.
Das Verfahren kann bspw. durch eine Softwarefunktionalität, die in mindestens einer Komponente einer erfindungsgemäßen Anordnung implementiert ist und mit der mindestens ein Schritt des Verfahrens automatisiert und/oder rechnergestützt kontrolliert wird, umgesetzt werden. Somit kann eine Verkürzung einer Reaktionszeit in dem change-of-mind-Fall ohne zusätzliche Komponenten herbeigeführt werden, da einzelne Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durch entsprechende Einstellung und/oder Programmierung ohnehin vorhandender Komponenten eines Steuergeräts umgesetzt werden können. Außerdem können einzelne Schritte des Verfahrens im Rahmen einer Vorgehensweise zur Bereitstellung eines dauerhaft eingestellten Starters eines sogenannten Start/Stopp-Moduls für den Verbrennungsmotor realisiert werden.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Gemisch aus Kraftstoff und Luft in einer Brennkammer, üblicherweise einem Zylinder, eines Verbrennungsmotors bei einem Auslaufvorgang des Verbrennungsmotors derart entzündet, dass die kinetische Energie des Verbrennungsmotors sehr schnell auf einen Wert von 0 Joule reduziert wird. Dies kann bspw. dadurch erfolgen, dass die kinetische Energie durch die beim Auslaufvorgang vorgenommene Verbrennung des Gemisches in kurzer Zeit in thermische Energie umgewandelt wird. Üblicherweise ist eine Auslaufzeit des Verbrennungsmotors umso länger, je größer dessen Trägheitsmoment ist. Der Verbrennungsmotor kann während des Auslaufvorgangs ein negatives Drehmoment generieren.
Das im Rahmen der Erfindung vorgesehene Verfahren kann für unterschiedliche Arten von Verbrennungsmotoren realisiert werden.
Bei dem Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors wird in Ausgestaltung bei einem Auslaufvorgang des Verbrennungsmotors Kraftstoff eingespritzt und ein Gemisch aus Kraftstoff und Luft in dem Verbrennungsmotor während der Kompressionsphase die Verbrennung des Gemisches eingeleitet, so dass es zu einem Bremsmoment und damit zu einem verkürzten Motorauslauf kommt.
Bei einem Verbrennungsmotor, bei dem eine Benzindirekteinspritzung (BDE) erfolgt, wird als Kraftstoff Benzin in mindestens einen Zylinder des Verbrennungsmotors bei einem Kurbelwinkel von etwa 90° vor Erreichen eines oberen Zündungs-Totpunkts (ZOT) eingespritzt und in einem Verdichtungstakt eines Betriebszyklus des Verbrennungsmotors derart entzündet, dass durch das verbrennende Gemisch ein maximales Bremsmoment entsteht, und dass der Verbrennungsmotor gebremst wird und sehr schnell zum Stillstand kommt.
Hierbei wird ein absoluter Wert des Bremsmoments durch Betriebsparameter, wie bspw. den Zündungswinkel und eine Öffnung einer Drosselklappe des Verbrennungsmotors, kontrolliert. Dabei ist es alternativ oder ergänzend möglich, das Bremsmoment in Abhängigkeit einer aktuellen Motordrehzahl einzustellen.
Es ist auch möglich, das Verfahren für einen Verbrennungsmotor, bei dem eine Saugrohreinspritzung (SRE) erfolgt, anzuwenden. In diesem Fall wird der Kraftstoff, üblicherweise Benzin, in ein Saugrohr des Verbrennungsmotors eingespritzt und bei einem Kurbelwinkel von etwa 90° vor einem oberen Zündungstotpunkt (ZOT) eines Zylinders des Verbrennungsmotors, d. h. im Verdichtungstakt, entzündet und verbrannt, so dass ein maximales Bremsmoment entsteht. Ein absoluter Wert des Bremsmoments wird ebenfalls mit Betriebsparametern, wie bspw. dem Zündungswinkel oder einer Öffnung der Drosselklappe, kontrolliert.
In einer weiteren Ausgestaltung kann das Verfahren auch für einen Dieselmotor eingesetzt werden. Hier wird als Kraftstoff Diesel ebenfalls bei einem Kurbelwinkel von etwa 90° vor Erreichen eines oberen Zündungs-Totpunkts (ZOT) in einem Verdichtungstakt eingespritzt und verbrannt.
Hierbei ist bspw. vorgesehen, dass ein maximales Gegendrehmoment des Verbrennungsmotors durch weitere Betriebsparameter, wie bspw. einem Spritzenwinkel und einem Lambdawert des Gemisches aus Kraftstoff und Luft, kontrolliert wird. In diesem Fall erfolgt eine Kontrolle des Lambdawerts über eine Öffnung der Drosselklappe und eine eingespritzte Menge des Kraftstoffs.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist dazu ausgebildet, sämtliche Schritte des vorgestellten Verfahrens durchzuführen. Dabei können einzelne Schritte dieses Verfahrens auch von einzelnen Komponenten der Anordnung durchgeführt werden. Weiterhin können Funktionen der Anordnung oder Funktionen von einzelnen Komponenten der Anordnung als Schritte des Verfahrens umgesetzt werden. Außerdem ist es möglich, dass Schritte des Verfahrens als Funktionen wenigstens einer Komponente der Anordnung oder der gesamten Anordnung realisiert werden. Dabei kann mindestens eine Komponente der Anordnung auch als Komponente eines Steuergeräts des Verbrennungsmotors ausgebildet sein. Demnach ist die Anordnung üblicherweise als Steuergerät ausgebildet.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung.
Ausführungsform der Erfindung
Die Erfindung ist anhand einer Ausführungsform in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
1 zeigt in schematischer Darstellung einen Verbrennungsmotor 2, von dem exemplarisch eine als Zylinder ausgebildete Brennkammer 4 dargestellt ist. Üblicherweise umfasst ein derartiger Verbrennungsmotor 2 mehrere Brennkammern 4 und somit Zylinder.
Außerdem zeigt 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung 6, die hier drei Module 8, 10, 12 aufweist und als Komponente eines Steuergeräts 14 ausgebildet ist, das auch unabhängig von einer Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kontrolle und somit zur Regelung und/oder Steuerung von Funktionen des Verbrennungsmotors 2 ausgebildet ist.
Mit der Anordnung 6 wird eine Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben des Verbrennungsmotors 2 durchgeführt. Dabei wird bei einem Auslaufvorgang des Verbrennungsmotors 2 bei einem Kurbelwinkel von ca. 90° vor Erreichen des oberen Zündungs-Totpunkts Kraftstoff in die Brennkammer 4 eingespritzt und ein Gemisch aus Kraftstoff und Luft in dem Verbrennungsmotor 2 während eines Verdichtungstakts in der Brennkammer 4 entzündet und verbrannt.
Weiterhin wird das Bremsmoment des verbrennenden Gemisches mit Parametern des Verbrennungsmotors 2 kontrolliert, wobei der maximale Druck des verbrennenden Gemisches vor Erreichen des oberen Zündungs-Totpunkts in einem Verdichtungstakt erreicht wird.
Falls das Verfahren für einen Verbrennungsmotor 2, mit dem eine Benzindirekteinspritzung durchgeführt wird, ausgeführt wird, wird der Kraftstoff in mindestens einen Zylinder 4 des Verbrennungsmotors eingespritzt.
Das Verfahren kann in weiterer Ausgestaltung für einen Verbrennungsmotor, der als Dieselmotor ausgebildet ist, realisiert werden. Hierbei wird der Kraftstoff in mindestens einen Zylinder des Verbrennungsmotors 2 eingespritzt.
Es ist auch möglich, dass das Verfahren für einen Verbrennungsmotor 2, mit dem eine Saugroheinspritzung durchgeführt wird, realisiert wird, wobei der Kraftstoff in ein Saugrohr des Verbrennungsmotors 2 eingespritzt wird. In diesem Fall wird das Gemisch aus Kraftstoff und Luft allerdings auch in einer als Zylinder ausgebildeten Brennkammer 4 des Verbrennungsmotors 2 entzündet und verbrannt.
Das erste Modul 8 der Anordnung 6 kontrolliert 16 einen ersten Zeitpunkt einer Einspritzung des Kraftstoffs in die Brennkammer 4 des Verbrennungsmotors 2. In SRE-Motoren wird dieser erste Zeitpunkt während des Auslaufvorgangs bei einem Einlasstakt erreicht. In BDE-Motoren wird dieser Zeitpunkt in einem Einlasstakt oder in einem Verdichtungstakt erreicht. Weiterhin kontrolliert 18 das zweite Modul 10 der Anordnung 6 einen zweiten Zeitpunkt einer Zündung des Gemisches aus Kraftstoff und Luft. Dieser zweite Zeitpunkt ist bei einem Kurbelwinkel von 90° vor Erreichen des oberen Zündungs-Totpunkts erreicht. In Dieselmotoren erfolgen Einspritzung und Zündung gleichzeitig bei einem Kurbelwinkel von 90° vor Erreichen des oberen Zündungs-Totpunkts. Außerdem überwacht 20 das dritte Modul 12 der Anordnung 6 wenigstens einen Betriebsparameter des Verbrennungsmotors 2. Bei einem dabei überwachten 20 Betriebsparameter kann es sich um den Druck des verbrennenden Gemisches aus Kraftstoff und Luft handeln. Zum Überwachen 20 kann der Betriebsparameter von dem dritten Modul 12 direkt oder indirekt ermittelt und weiterhin kontrolliert werden.
Da die kinetische Energie, d. h. die notwendige Bremsenergie und somit das notwendige Bremsmoment drehzahlabhängig ist, ist es sinnvoll, dieses z. B. über die genannten Betriebsparameter, drehzahlabhängig einzustellen.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (2), bei dem bei einem Auslaufvorgang des Verbrennungsmotors (2) Kraftstoff eingespritzt wird und ein Gemisch aus Kraftstoff und Luft bei einem Kurbelwinkel von etwa 90° vor Erreichen des oberen Zündungs-Totpunkts während eines Verdichtungstakts entzündet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein maximaler Druck des verbrennenden Gemisches vor Erreichen des oberen Zündungs-Totpunkts in dem Verdichtungstakt erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Verbrennungsmotor (2) während des Auslaufvorgangs ein negatives Drehmoment generiert, so dass der Verbrennungsmotor (2) gebremst wird und schneller zum Stillstand kommt.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem ein Bremsmoment, das durch das verbrennende Gemisch bewirkt wird, über Betriebsparameter des Verbrennungsmotors (2), bspw. durch eine Öffnung der Drosselklappe, durch einen Zündungswinkel, durch einen Einspritzwinkel des Kraftstoffs, durch eine Lambdasonde und/oder durch eine Einspritzmenge des Kraftstoffs, kontrolliert wird, wobei das Bremsmoment in Abhängigkeit von der aktuellen Motordrehzahl eingestellt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem für einen Verbrennungsmotor (2), mit dem eine Benzindirekteinspritzung durchgeführt wird, Kraftstoff in mindestens einen Zylinder des Verbrennungsmotors (2) eingespritzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem für einen Verbrennungsmotor (2), der als Dieselmotor ausgebildet ist, Kraftstoff in mindestens einen Zylinder des Verbrennungsmotors eingespritzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem für einen Verbrennungsmotor (2), mit dem eine Saugroheinspritzung durchgeführt wird, Kraftstoff in ein Saugrohr des Verbrennungsmotors (2) eingespritzt wird.
Anordnung zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (2) durch ein Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, die mindestens ein erstes Modul (8) zum Kontrollieren eines Zeitpunkts einer Einspritzung eines Kraftstoffs in den Verbrennungsmotor (2) umfasst.
Anordnung zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (2) durch ein Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, die mindestens ein zweites Modul (10) zum Kontrollieren eines Zeitpunkts einer Zündung eines Gemisches aus Kraftstoff und Luft umfasst.
Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, die mindestens ein drittes Modul (12) zum Kontrollieren wenigstens eines Betriebsparameters des Verbrennungsmotors (2) umfasst.