DE102012221071A1 - Verfahren zur Steuerung einer Verbrennungskraftmaschine mit Saugrohreinspritzung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Verbrennungskraftmaschine mit Saugrohreinspritzung. Darin erfolgt bei einem Abstellen der Verbrennungskraftmaschine eine Ansteuerung eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine, um diesen in eine Abstellposition zu bringen, in welcher der Zylinder sich in einem Verdichtungstakt befindet und ein Einlassventil des Zylinders geöffnet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Verbrennungskraftmaschine mit Saugrohreinspritzung. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm, das alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführt, wenn es auf einem Rechengerät abläuft, sowie einen Datenträger, der dieses Computerprogramm speichert. Schließlich betrifft die Erfindung ein Steuergerät, welches zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
  • Stand der Technik
  • Insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit Start-Stopp-Technologie, d. h. solchen Fahrzeugen, deren Verbrennungskraftmaschine häufig während des normalen Fahrbetriebs aus- und wieder eingeschaltet wird, sind ein komfortabler Auslauf der Verbrennungskraftmaschine und ein schneller Neustart der Verbrennungskraftmaschine von großer Bedeutung.
  • Soll bei einem Kraftfahrzeug mit Saugrohreinspritzung (PFI) beim Start auf den ersten erreichten ZOT (Zünd-Oberer-Totpunkt) gezündet werden, so ist es nach dem Stand der Technik notwendig, Kraftstoff bereits während des Auslaufs der Verbrennungskraftmaschine in den Zylinder der Verbrennungskraftmaschine einzuspritzen, der beim Motorstillstand, d. h. bei Erreichen einer Motordrehzahl von Null, seinen Verdichtungstakt hat. Dieser Zylinder wird als Verdichtungstaktzylinder bezeichnet. Zu einem späteren Zeitpunkt ist eine Kraftstoffeinspritzung mit bekannten Verfahren nicht möglich, da das Einlassventil des Zylinders bereits geschlossen ist und es damit keine Möglichkeit gibt, dem entsprechenden Zylinder Kraftstoff zuzuführen. Durch die Vorlagerung von Kraftstoff kann gewährleistet werden, dass ein Luft-Kraftstoff-Gemisch auf den ersten erreichten ZOT entflammt werden kann. Um eine Reproduzierbarkeit des Starts zu gewährleisten, muss bei jeder Stoppanforderung an die Verbrennungskraftmaschine Kraftstoff vorgelagert werden. Nur so kann erreicht werden, dass sich die Startzeit von Start zu Start nicht grundlegend unterscheidet.
  • Wird jedoch bei jedem Auslauf der Verbrennungskraftmaschine Kraftstoff vorgelagert, so können Fälle auftreten, in denen die Verbrennungskraftmaschine nicht zeitnah wieder gestartet wird. Dies ist dann der Fall, wenn die Verbrennungskraftmaschine durch eine Stoppanforderung abgeschaltet wird und bei Motorstillstand, beispielsweise der Zündschlüssel abgezogen wird. Der vorgelagerte Kraftstoff kann dann über nicht vollständig abdichtende Kolbenringe in das Kurbelwellengehäuse der Verbrennungskraftmaschine laufen und die Viskosität des dort befindlichen Öls verschlechtern. Ebenfalls ist es möglich, dass gasförmiger Kraftstoff in die Umwelt entweicht. Es ist auch denkbar, dass beim nächsten Start kondensierter Kraftstoff unverbrannt durch das Auslassventil des Verdichtungstaktzylinders ausgestoßen wird und damit Kohlenwasserstoffemissionen verursacht werden. Dies gilt es zur Einhaltung der international immer weiter steigenden Emissionsvorschriften zu vermeiden.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung einer Verbrennungskraftmaschine mit Saugrohreinspritzung umfasst eine Ansteuerung eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine bei einem Abstellen der Verbrennungskraftmaschine, um diesen in eine Abstellposition zu bringen, in welcher der Zylinder sich in einem Verdichtungstakt befindet und ein Einlassventil des Zylinders geöffnet ist. Dieser Zylinder kann im Rahmen der allgemein üblichen Benennungsweise als Verdichtungstaktzylinder bezeichnet werden.
  • Indem erfindungsgemäß dafür gesorgt wird, dass das Einlassventil bei Stillstand der Verbrennungskraftmaschine noch geöffnet ist, obwohl sich der Zylinder bereits im Verdichtungstakt befindet, muss während des Motorauslaufs kein Kraftstoff vorgelagert werden um bei Verwendung der Start-Stopp-Technologie einen schnellen Neustart der Verbrennungskraftmaschine zu gewährleisten. Vielmehr kann mit der Einspritzung von Kraftstoff bis zur nächsten Startanforderung gewartet werden. Der Fall, dass Kraftstoff vorgelagert ist, aber zeitnah keine Zündung erfolgt, tritt somit nicht ein. Die erfindungsgemäße Ansteuerung des Zylinders kann beispielsweise durch ein Verfahren erreicht werden, wie es in der Patenanmeldung DE 10 2010 040 562 A1 der Anmelderin beschrieben wird.
  • Es ist besonders bevorzugt, dass beim Abschalten die Verbrennungskraftmaschine eine Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine in einen vorgegebenen Winkelbereich gebracht wird. Hierzu kann beim Abschalten der Verbrennungskraftmaschine beispielsweise eine Umschaltung auf einen anderen Nocken erfolgen. Bei einer Verbrennungskraftmaschine mit elektrohydraulischer Ventilverstellung kann das Einlassventil des Zylinders alternativ direkt geöffnet werden. Außerdem ist es besonders bevorzugt, dass beim Abschalten der Verbrennungskraftmaschine eine Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine in einen vorgegebenen Winkelbereich gebracht wird.
  • Weiterhin ist es bevorzugt, dass eine Anlasser-Ansteuerung der Verbrennungskraftmaschine und eine Einspritzventil-Ansteuerung der Verbrennungskraftmaschine so eingestellt werden, dass bei einem erneuten Starten der Verbrennungskraftmaschine Kraftstoff durch das geöffnete Einlassventil des Zylinders in einen Brennraum des Zylinders eingespritzt wird, bevor ein Anlasser der Verbrennungskraftmaschine einspurt. Dies führt dazu, dass der Anlasser die Verbrennungskraftmaschine anzutreiben beginnt und ein brennfähiges Luft-Kraftstoff-Gemisch entsteht, nachdem die Einspritzung beendet ist. Dadurch ist eine Zündung auf den ersten erreichten ZOT möglich.
  • Es ist bekannt, eine Verbrennungskraftmaschine erst dann neu zu starten nachdem ihr Stillstand abgewartet wurde. Bei sogenannten Change-of-Mind-Situationen, in denen eine Startanforderung erfolgt noch während die Verbrennungskraftmaschine ausläuft, führt dies zu spürbaren als unkomfortabel empfundenen zeitlichen Verzögerungen zwischen Startanforderung und Start der Verbrennungskraftmaschine. Daher ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass bei Eintritt einer Change-of-Mind-Situation eine Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder noch während des Auslaufs der Verbrennungskraftmaschine erfolgt. Dies ermöglicht eine besonders gute Gemischaufbereitung bereits während des Auslaufs der Verbrennungskraftmaschine. Besonders bevorzugt wird nach der Kraftstoffeinspritzung die Ansteuerung des Einlassventils aufgehoben und das Einlassventil während des Auslaufs der Verbrennungskraftmaschine geschlossen. Weiterhin ist es besonders bevorzugt, dass nach der Kraftstoffeinspritzung eine Einspurung des Anlassers der Verbrennungskraftmaschine während des Auslaufens der Verbrennungskraftmaschine erfolgt.
  • Das erfindungsgemäße Computerprogramm ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren in einem vorhandenen Steuergerät zu implementieren, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu führt es alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens aus, wenn es auf einem Rechengerät oder Steuergerät abläuft. Der erfindungsgemäße Datenträger speichert das erfindungsgemäße Computerprogramm. Durch Aufspielen des erfindungsgemäßen Computerprogramms auf ein Steuergerät wird das erfindungsgemäße Steuergerät erhalten, das dazu ausgebildet ist, eine Verbrennungskraftmaschine mit Saugrohreinspritzung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu steuern.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • 1 zeigt schematisch einen Ausschnitt aus einer Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Stand der Technik.
  • 2 zeigt in einem Diagramm schematisch den Ablauf des Verfahrens gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
  • 3 zeigt schematisch die Schließung eines Einlassventils und eine Abstellposition der Verbrennungskraftmaschine gemäß 1 in einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In 1 ist eine Verbrennungskraftmaschine 1 mit Kraftstoffeinspritzung in ein Saugrohr 2 dargestellt, welche mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens gesteuert werden kann. Die Verbrennungskraftmaschine 1 weist vier Zylinder 11, 12, 13, 14 auf. Jeder Zylinder verfügt über ein Einlassventil 111, 121, 131, 141, welches seinen Brennraum 112, 122, 132, 142 mit dem Saugrohr 2 verbindet. Weiterhin verfügt jeder Zylinder 11, 12, 13, 14 über ein Auslassventil 113, 123, 133, 143, durch welches Verbrennungsabgase aus dem Brennraum 112, 122, 132, 142 in einen Abgasstrang 3 geleitet werden können. Eine Winkelverstellung der Zylinder 11, 12, 13, 14 ist mittels einer Nockenwelle möglich. Die Verbrennungskraftmaschine 1 verfügt über einen Anlasser, mit dem sie gestartet werden kann. Eine Steuerung der Verbrennungskraftmaschine 1 erfolgt durch ein Steuergerät 4.
  • In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, deren Ablauf schematisch in 2 dargestellt ist, wird nach dem Start 501 des Verfahrens in einem Schritt 502 überprüft, ob die Verbrennungskraftmaschine 1 durch eine Start-Stopp-Automatik gestoppt werden soll. Ist dies nicht der Fall, so wird das Verfahren in einem Schritt 503 beendet. Andernfalls schließt in einem Schritt 504 das Einlassventil 111 eines Zylinders 11 der Verbrennungskraftmaschine 1, welcher sich beim Abschalten der Verbrennungskraftmaschine 1 im Verdichtungstakt befindet, 90° vor dem oberen Totpunkt (OT), welcher zugleich der Zünd-Obere-Totpunkt (ZOT) ist, bzw. 90° nach dem unteren Totpunkt (UT) des Zylinders 11. Beim Abstellen der Verbrennungskraftmaschine 1 erfolgt hierzu eine Spätverstellung des Einlassventils 111 des Zylinders 11. Die Kurbelwelle wird, wie in 3 gezeigt, in einen Winkelbereich 6 gebracht, welcher die Abstellposition 61 des Zylinders 11 bestimmt. Die Schließposition θ111 des Einlassventils 111 wird über eine Verstellung der Nockenwelle eingestellt. Da die Abstellposition 61 vor dem Schließen θ111 des Einlassventils 111 liegt, bleibt das Einlassventil 111 bei Stillstand der Verbrennungskraftmaschine 1 geöffnet. In einem Schritt 505 wird überprüft, ob eine Change-of-Mind-Situation vorliegt. Ist dies nicht der Fall, so wird in einem Schritt 506 überprüft, ob eine Startanforderung vorliegt. Liegt keine Startanforderung vor, so wird das Verfahren mit Schritt 505 fortgesetzt. Bei der nächsten Startanforderung in einem Schritt 507 Kraftstoff über das Saugrohr 2 durch das offene Einlassventil 111 in den Zylinder 11 eingespritzt, bevor der Anlasser einspurt. Nachdem die Einspritzung beendet ist, beginnt der Anlasser In Schritt 508 die Verbrennungskraftmaschine 1 anzutreiben und im Brennraum 112 des Zylinders 11 entsteht ein brennfähiges Luft-Kraftstoff-Gemisch. Es ist eine Zündung auf den ersten erreichten ZOT möglich. Anschließend wird das Verfahren in Schritt 509 beendet. Tritt in Schritt 505 eine Change-of-Mind-Situation ein, so wird in Schritt 510 überprüft, ob eine Kraftstoffvorlagerung im Zylinder 11 möglich ist. Ist diese möglich, so kann in Schritt 511 bereits während des Auslaufs der Verbrennungskraftmaschine 1 die Einspritzung in den Brennraum 112 des Zylinders 11 erfolgen. Die Ansteuerung des Einlassventils 111 wird in diesem Fall aufgehoben, so dass das Einlassventil 111 noch während des Auslaufs der Verbrennungskraftmaschine 1 geschlossen wird. Unabhängig davon, ob eine Kraftstoffvorlagerung möglich ist, erfolgt nun in Schritt 512 eine Einspurung des Anlassers der Verbrennungskraftmaschine 1 noch während deren Auslaufs. Anschließend wird das Verfahren mit den Schritten 507, 508 fortgesetzt und mit Schritt 509 beendet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010040562 A1 [0006]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Steuerung einer Verbrennungskraftmaschine (1) mit Saugrohreinspritzung, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Abstellen der Verbrennungskraftmaschine (1) eine Ansteuerung eines Zylinders (11) der Verbrennungskraftmaschine erfolgt, um diesen in eine Abstellposition zu bringen, in welcher der Zylinder (11) sich in einem Verdichtungstakt befindet und ein Einlassventil (111) des Zylinders (11) geöffnet ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Abschalten der Verbrennungskraftmaschine (1) eine Spätverstellung des Einlassventils (111) des Zylinders (11) erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Abschalten der Verbrennungskraftmaschine (1) eine Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine (1) in einen vorgegebenen Winkelbereich gebracht wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anlasser-Ansteuerung der Verbrennungskraftmaschine (1) und eine Einspritzventil-Ansteuerung der Verbrennungskraftmaschine (1) so eingestellt werden, dass bei einem erneuten Starten der Verbrennungskraftmaschine (1) Kraftstoff durch das geöffnete Einlassventil (111) des Zylinders (11) in einen Brennraum (112) des Zylinders (11) eingespritzt wird, bevor ein Anlasser der Verbrennungskraftmaschine (1) einspurt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Eintritt einer Change-of-Mind-Situation während des Auslaufs der Verbrennungskraftmaschine (1) eine Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder (11) erfolgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Kraftstoffeinspritzung die Ansteuerung des Einlassventils (111) aufgehoben wird und das Einlassventil (111) während des Auslaufs der Verbrennungskraftmaschine (11) geschlossen wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Kraftstoffeinspritzung eine Einspurung eines Anlassers der Verbrennungskraftmaschine (1) während des Auslaufs der Verbrennungskraftmaschine (1) erfolgt.
  8. Computerprogramm, das alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausführt, wenn es auf einem Rechengerät oder Steuergerät (4) abläuft.
  9. Datenträger, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Computerprogramm nach Anspruch 8 speichert.
  10. Steuergerät (4) das dazu ausgebildet ist, eine Verbrennungskraftmaschine (1) mit Saugrohreinspritzung mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 zu steuern.
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