DE102013213440A1

DE102013213440A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine im Start-Stopp-Modus

Info

Publication number: DE102013213440A1
Application number: DE201310213440
Authority: DE
Inventors: Oliver Fladung; Kemal Sari; Bastian Bornemann; Henning Tanczius
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2013-07-09
Filing date: 2013-07-09
Publication date: 2015-01-15
Anticipated expiration: 2033-07-10
Also published as: DE102013213440B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine im Start-Stopp-Modus, die zumindest einen Brennraum, Ventile und Saugrohr aufweist, wobei dem Brennraum Kraftstoff einspritzbar und oder Gas zuführbar ist, und bei der zwischen einer Kraftstoffeinspritzung und einer Gaszuführung umschaltbar ist, sowie mindestens zwei Ventile und ein Saugrohr zu einer Luft-Kraftstoff/Gas-Gemischbildung aufweist, wobei die Brennkraftmaschine wenigstens zeitweise in einer Auslaufphase betrieben wird, bei der eine Zündung und/oder die Gaszuführung und/oder die Einspritzung deaktiviert ist. Das Gas wird in der Auslaufphase der Brennkraftmaschine in das Saugrohr zugeführt, das Gas-Luft-Gemisch in zumindest einen Brennraum am Ende der Auslaufphase angesaugt, in zumindest einem Brennraum während des gesamten Stoppvorgangs der Brennkraftmaschine eingeschlossen und beim nächsten Start wenigstens ein Teil des angeschlossenen Gas-Luft-Gemisches gezündet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine im Start-Stopp-Modus mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine im Start-Stopp-Modus mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 9. Zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs in Standphasen, beispielsweise bei einem Ampelstopp, von Kraftfahrzeugen wird häufig ein Start-Stopp-System verwendet. Hierbei wird die Brennkraftmaschine ausgeschaltet, ohne die Zündung auszuschalten. Bei Betätigung der Kupplung beziehungsweise der Bremse wird die Brennkraftmaschine durch den Anlasser ohne Zündschlüsselbetätigung wieder gestartet.
Aus dem Dokument DE 102 39 397 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem zwischen einer Kraftstoffeinspritzung und einer Gaszuführung umgeschaltet wird. Durch eine Beeinflussung von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine wird eine Änderung des Drehmoments der Brennkraftmaschine beim Umschalten weitgehend vermieden.
Das Dokument DE 10 2010 064 186 A1 beschreibt ein Verfahren zur Verbesserung der Entflammungssicherheit des eingespritzten Kraftstoffs, bei dem eine Sekundäreinrichtung mindestens zeitweise einen Teil des eingespritzten Kraftstoffs mindestens in die unmittelbare Nähe einer Entflammungseinrichtung gelangen lässt. Beide Verfahren beziehen sich nicht auf den Startvorgang im Start-Stopp-Modus der Brennkraftmaschine, sondern sind für eine im Betrieb befindlicher Brennkraftmaschine vorgesehen
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Optimierung des Betrieb einer Brennkraftmaschine im Start-Stopp-Modus, bei der zwischen einer Kraftstoffeinspritzung und einer Gaszuführung umgeschaltet wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 beziehungsweise durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen charakterisiert.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine im Start-Stopp-Modus geschaffen. Die Brennkraftmaschine weist zumindest einen Brennraum, Ventile und Saugrohr auf, wobei dem Brennraum Kraftstoff einspritzbar und oder Gas zuführbar ist, und bei der zwischen einer Kraftstoffeinspritzung und einer Gaszuführung umschaltbar ist, sowie mindestens zwei Ventile und ein Saugrohr zu einer Luft-Kraftstoff/Gas-Gemischbildung aufweist. Im erfindungsgemäßen Verfahren wird die Brennkraftmaschine wenigstens zeitweise in einer Auslaufphase betrieben wird, bei der eine Zündung und/oder die Gaszuführung und/oder die Einspritzung deaktiviert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas in der Auslaufphase der Brennkraftmaschine in das Saugrohr zugeführt, das Gas-Luft-Gemisch in zumindest einen Brennraum am Ende der Auslaufphase angesaugt, in zumindest einem Brennraum während des gesamten Stoppvorgangs der Brennkraftmaschine eingeschlossen wird und beim nächsten Start wenigstens ein Teil des angeschlossenen Gas-Luft-Gemisches gezündet wird.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass ein Direktstart für gasförmige Kraftstoffe, wir CNG oder LPG, ermöglicht wird. Damit können weitere Kraftstoffverbrauchseinsparungen erzielt werden und Emissionen verringert werden. Durch die Zuführung des gasförmigen Kraftstoffs in der Motorauslaufphase in das Saugrohr kann der Hochlauf der Drehzahl beim Start der Brennkraftmaschine mittels gasförmigem Kraftstoffs schneller erfolgen und auf den Direktstart mittels Flüssigkraftstoffs verzichtet werden. Vermieden wird dadurch ein zeitlich verzögerter Motorhochlauf beim Start-Stopp Start im Erdgasbetrieb im Vergleich zum Benzin-Direktstart mit Direkteinspritzung. Insbesondere soll nach der Stoppanforderung des Motorsteuergerätes eine Zündung sowie Gaszuführung beziehungsweise Einspritzung deaktiviert sein (Motorauslaufphase) Während des Motorauslauf wird das Gas in das Saugrohr eingeblasen und von den Zylindern angesaugt. Das angesaugte Gas-Luft-Gemisch verbleibt in den geschlossenen Zylindern bis zum nächsten Start, bei dem die Zylinder ab der ersten Zyklus gezündet werden, um somit den Hochlauf des Motors ähnlich einem Benzin-Direktstart zu unterstützen. Bevorzugt ist eine Ausführungsform des Verfahrens, bei dem das Gas ein Erdgas ist..
In bevorzugter Ausführungsform kann die Gaszuführung vor den wenigen letzten Zyklen der Auslaufphase der Brennkraftmaschine, insbesondere vor den letzten 1 bis 6, bevorzugt vor den letzten 2 bis 4 Zyklen erfolgen. Eine Motorauslauphase besteht bevorzugt aus bis zu 10–12 Zyklen und fängt nach dem Setzen der Stoppanforderung und der Aktivierung der Einblasausblendung an. Ferner kann das Verfahren in der Weise erfolgen, dass während des Stoppvorgangs der Brennkraftmaschine die Ventile der Brennräume der Brennkraftmaschine, in denen sich das Gas-Luft-Gemisch befindet, geschlossen sind. Das angesaugte Gas-Luft-Gemisch verbleibt in den geschlossenen Zylindern bis zum nächsten Start, bei dem die Zylinder ab dem ersten Zyklus gezündet werden. Dadurch wird der Hochlauf des Motors unterstützt. Weiterhin kann das Verfahren zweckmäßigerweise so ausgeführt werden, dass die Zündung des Brennraums in einem Winkelabstand größer 0° nach dem oberen Totpunkt erfolgt. Erfindungsgemäß können die weiteren Brennräume der Brennkraftmaschine nach der Zündung des Brennraums mit dem Gas-Luft-Gemisch gezündet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verfahren bei dem während der Auslaufphase der Brennkraftmaschine eine Geometriebewertung über die Kurbel- und/oder Nockenwellenposition durchgeführt wird und dadurch die Zielzylinder für die Zuführung des Gas-Luft-Gemisches gewählt werden. Zur der Geometriebewertung gehört unter anderen die Bestimmung der Lage der Kurbelwelle und damit auch die Ermittlung der Zielzylinder. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Ventilschließung mittels eines variablen Ventiltriebs erfolgt. Dadurch kann die Schließung der Ventile zielgerichtet erfolgen, ohne die Kurbelwellenposition berücksichtigen zu müssen. Eine Brennkraftmaschine hat typischerweise ein Steuergerät, das die Steuerung, Regelung und Überwachung von Motorfunktionen im Start-Stopp-Modus übernimmt. Zweckmäßig kann die das erfindungsgemäße Verfahren in einem Speicher eines Motorsteuergerätes innerhalb eines Programms oder eines Teils eines Programms ablaufen. Eine besonders vorteilhafte Anordnung kann darin bestehen, dass diese in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist, dessen Motor ein Motorsteuergerät enthält, in dessen Speicher die programgesteuerte Erfindung als Programm oder ein Teil eines Programms hinterlegt ist. Das Kraftfahrzeug kann ein schienenloses Radfahrzeug sein.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren dargestellt. Es zeigt im Einzelnen:
1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
2 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einem im Steuergerät als Funktion implementierten Verfahren.
In 1 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt. Sobald die Stoppanforderung des Motorsteuergerätes gesetzt wird (Schritt 1), werden Zündung sowie Gaszuführung bzw. Einspritzungen deaktiviert (Motorauslauf) (Schritt 2). Anschließend erfolgt eine Geometriebewertung über die Kurbel- und/oder Nockenwellenposition, um die prädestinierten Zielzylinder zu bestimmen, die in dem aktuellen Zyklus für die Gaszuführung ohne anschließende Zündung in Frage kommen. Das Gas wird während des Auslaufs vor den letzten 2–4 Zyklen des Motors in das Saugrohr eingeblasen (Schritt 3) und von den Zylindern angesaugt (Schritt 4). Nach dem Motorauslauf wird der Motor gestoppt (Schritt 5). Das angesaugte Gas-Luft-Gemisch verbleibt dann in den geschlossenen Zylindern (Schritt 6) bis zum nächsten Start (Schritt 10), bei dem die Zylinder ab dem ersten Zyklus gezündet werden (Schritt 11) und somit den Hochlauf der Brennkraftmaschine unterstützen. Anschließend erfolgt die Zündung in nach Zündfolge folgenden Zylindern (Schritt 12).
In 2 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 9 zum Teil schematisch dargestellt, wobei das Fahrzeug das im vorderen Bereich geschnitten gezeigt ist. In dem vorderem Bereich des Fahrzeugs 9 befinden sich ein Steuergerät 7 und eine Brennkraftmaschine 8. Das erfindungsgemäße Verfahren ist im Steuergerät 7 als ein Programm oder als ein Teil eines Programms implementiert. Über das Steuergerät 7 werden die erfindungsgemäßen Schritte an dem Antriebstrang eingeleitet, durch welche der Direktstart im Start-Stopp-Modus für gasförmige Kraftstoffe optimiert werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Anforderung des Steuergerätes zum Motorstopp
2: Auslaufphase der Brennkraftmaschine
3: Gaszuführung in das Saugrohr
4: Ansaugung des Gas-Luftgemisches in die Zylinder während des Auslaufs
5: Motorstopp
6: Gas-Luft-Gemisch verbleibt in den Zylindern während des Stoppvorgangs
7: Motorsteuergerät
8: Brennkraftmaschine
9: Kraftfahrzeug
10: Anforderung Motorstart
11: Zündung in prädizierten Zielzylinder
12: Zündung in nach Zündfolge folgenden Zylindern

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 10239397 A1 [0002]
DE 102010064186 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (8) im Start-Stopp-Modus, die zumindest einen Brennraum, Ventile und Saugrohr aufweist, wobei dem Brennraum Kraftstoff einspritzbar und oder Gas zuführbar ist, und bei der zwischen einer Kraftstoffeinspritzung und einer Gaszuführung umschaltbar ist, sowie mindestens zwei Ventile und ein Saugrohr zu einer Luft-Kraftstoff/Gas-Gemischbildung aufweist, wobei die Brennkraftmaschine (8) wenigstens zeitweise in einer Auslaufphase (2) betrieben wird, bei der eine Zündung und/oder die Gaszuführung und/oder die Einspritzung deaktiviert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas in der Auslaufphase (2) der Brennkraftmaschine in das Saugrohr zugeführt (3), das Gas-Luft-Gemisch in zumindest einen Brennraum am Ende der Auslaufphase angesaugt (4), in zumindest einem Brennraum während des gesamten Stoppvorgangs (5) der Brennkraftmaschine (8) eingeschlossen wird (6) und beim nächsten Start (10) wenigstens ein Teil des angeschlossenen Gas-Luft-Gemisches gezündet wird (11).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas ein Erdgas ist.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszuführung (3) vor den letzten 2 bis 4 Zyklen der Auslaufphase (2) der Brennkraftmaschine (8) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Stoppvorgangs (5) der Brennkraftmaschine die Ventile der Brennräume der Brennkraftmaschine, in denen sich das Gas-Luft-Gemisch befindet, geschlossen sind.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündung (11) des Brennraums in einem Winkelabstand größer 0° nach dem oberen Totpunkt erfolgt.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Brennräume der Brennkraftmaschine (8) nach der Zündung des Brennraums mit dem Gas-Luft-Gemisch (11) gezündet werden (12).
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Auslaufphase (2) der Brennkraftmaschine eine Geometriebewertung über die Kurbel- und/oder Nockenwellenposition durchgeführt wird und dadurch die Zielzylinder für die Zuführung des Gas-Luft-Gemisches gewählt werden.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilschließung mittels eines variablen Ventiltriebs erfolgt.
Motorsteuergerät (7), dadurch gekennzeichnet, dass in einem Speicher des Motorsteuergerätes ein Programm hinterlegt ist, das wenigstens einen Teil umfasst, bei dessen Ausführung ein Verfahren mit den Merkmalen oder der Merkmalkombination gemäß den Ansprüchen 1 bis 8 eingeleitet wird.
Kraftfahrzeug (9), dadurch gekennzeichnet, dass es ein im Kraftfahrzeug (9) befindliches Motorsteuergerät (7) nach Anspruch 9 enthält.