DE102016015087A1

DE102016015087A1 - Verfahren zum Verbessern eines Direktstartverhaltens einer Verbrennungskraftmaschine und Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE102016015087A1
Application number: DE102016015087.4A
Authority: DE
Inventors: Hardy Weymann; Normann Freisinger
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2016-12-17
Filing date: 2016-12-17
Publication date: 2018-06-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbessern eines Direktstartverhaltens einer Verbrennungskraftmaschine (10), bei welchem durch eine Lufteinblasevorrichtung (12) Luft (14) in wenigstens einen Brennraum (22) eines Zylinders (20) der Verbrennungskraftmaschine (10) eingeblasen wird, wobeidie Luft (14) während eines Motorauslaufs der Verbrennungskraftmaschine (10) in den Brennraum (22) eingeblasen wird. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine (10) mit einer Lufteinblasevorrichtung (12).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbessern eines Direktstartverhaltens einer Verbrennungskraftmaschine, bei welchem durch eine Lufteinblasevorrichtung Luft in wenigstens einen Brennraum eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine ein geblasen wird. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Lufteinblasevorrichtung.
Zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine, also zum Beschleunigen einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine aus dem Stillstand beispielsweise auf eine Leerlaufdrehzahl ist es aus dem Stand der Technik als bekannt zu entnehmen, einen sogenannten Direktstart durchzuführen. Beim Direktstart kann beispielsweise auf elektrische Anlasser verzichtet werden um die Verbrennungskraftmaschine zu starten. Zur Durchführung des Direktstarts wird zunächst Kraftstoff in einen Brennraum eines Zylinders eingespritzt und schließlich durch Fremdzündung entflammt, wobei sich ein dem Zylinder zugeordneter Kolben in einer für den Direktstart geeigneten Kurbelwinkelstellung befindet. Eine geeignete Kurbelwinkelstellung ist bei einem Kurbelwinkel des Kolbens der Verbrennungskraftmaschine gegeben, bei welchem der Kolben infolge des Entflammens des Kraftstoffes eine zum Beschleunigen der Kurbelwelle und damit zum Starten der Verbrennungskraftmaschine ausreichende Kraft auf die Kurbelwelle übertragen kann.
Aus der DE 102 35 194 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors bekannt. Hierbei wird Luft nach dem Abstellen des Verbrennungsmotors in einen Ansaugbereich des Verbrennungsmotors eingeleitet und Einlassventile sowie Auslassventile eines Zylinders in eine Stellung gebracht, bei welcher wenigstens ein Einlassventil und ein Auslassventil eines Brennraums des Verbrennungsmotors gleichzeitig geöffnet sind. Dadurch können Kohlenwasserstoffe nach dem Abstellen des Verbrennungsmotors aus dem Brennraum herausgefördert und einem Katalysator zugeführt werden.
Die DE 10 2006 017 928 A1 beschreibt ein Verfahren zum Anlassen einer Brennkraftmaschine mit einem Kompressor, welcher durch eine Bewegung einer Fahrzeugtür betätigt wird, wobei zunächst durch die Bewegung der Fahrzeugtür Druck zum Start der Brennkraftmaschine aufgebaut wird und ein Druckspeicher für einen Wiederstart der Brennkraftmaschine mit Druckgas befüllt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Verbrennungskraftmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchen auf besonders einfache und aufwandsarme Art und Weise ein Direktstartverhalten der Verbrennungskraftmaschine verbessert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung geht von einem Verfahren zum Verbessern eines Direktstartverhaltens einer Verbrennungskraftmaschine, bei welchem durch eine Lufteinblasevorrichtung Luft in wenigstens einen Brennraum eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine eingeblasen wird, aus.
Um nun das Direktstartverhalten der Verbrennungskraftmaschine auf besonders einfache und aufwandsarme Art und Weise zu verbessern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Luft während eines Motorauslaufs der Verbrennungskraftmaschine in den Brennraum eingeblasen wird. Dies ist von Vorteil, da somit eine Kolbenbewegung während des Motorauslaufs zur Gasbewegung innerhalb des Brennraums genutzt werden kann, wodurch, durch das gleichzeitige Einblasen der Luft in den Brennraum eine besonders effiziente und weitgehende Spülung mit Luft und damit ein Entfernen von Abgasen aus dem Brennraum ermöglicht ist. Dadurch kann ein besonders hoher Luftanteil und gleichzeitig ein besonders geringer Abgasanteil in den Brennraum erzielt werden und dadurch auf besonders einfache und aufwandsarm Art und Weise das Direktstartverhalten der Verbrennungskraftmaschine verbessert werden. Mit anderen Worten ist durch das Einblasen der Luft nach dem Beenden des Motorauslaufs also bei stillstehender Verbrennungskraftmaschine ein besonders hoher Anteil der Luft in dem Brennraum vorhanden, wodurch für einen nachfolgenden Direktstart besonders gute Verbrennungsbedingungen (hoher Luftanteil, niedriger Abgasanteil) vorliegen. Das Einblasen der Luft während des Motorauslaufs ermöglicht also eine besonders große Zylinderfüllung mit frischer Luft und gleichzeitig eine Minimierung eines Restgasgehalts an Abgas im Brennraum, wodurch maßgeblich das Direktstartverhalten verbessert werden kann. Das Einblasen der Luft kann als Sekundärluft-Einblasung für den, an den Auslaufvorgang anschließenden Direktstart der Verbrennungskraftmaschine aus deren Stillstand erfolgen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden eine Kurbelwelle und ein dem Zylinder zugeordneter Kolben der Verbrennungskraftmaschine nach dem Einblasen der Luft in den Brennraum bei einem Kurbelwinkel gestoppt, bei welchem sämtliche, dem Zylinder zugeordnete Gaswechselventilen der Verbrennungskraftmaschine geschlossen sind. Dies ist von Vorteil, da hierdurch die zuvor eingeblasene Luft bis zum nächsten Direktstart in dem Brennraum gespeichert werden kann. Dadurch, dass sämtliche Gaswechselventilen der Verbrennungskraftmaschine geschlossen sind, kann ein Entweichen der zuvor in den Brennraum eingeblasenen Luft zumindest weitgehend unterbunden werden. Insbesondere kann der Kolben der Verbrennungskraftmaschine in einem Arbeitstakt gestoppt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Kurbelwelle und der Kolben bei einem Kurbelwinkel zwischen 80 °KW und 100 °KW nach einem oberen Zündtotpunkt gestoppt. Dies ist von Vorteil, da ein derartiger Kurbelwinkelbereich zwischen 80 °KW und 100 °KW besonders gute, kinematische und mechanische Voraussetzungen für einen Direktstart bildet. Sowohl das Stoppen in diesem Kurbelwinkel Bereich kann ebenso wie das Einblasen der Luft in den Brennraum während dem Motorauslauf bzw. aus dem Motorauslaufs heraus erfolgen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Luft unter Vermittlung eines Abgaskanals der Verbrennungskraftmaschine in den Brennraum eingeblasen. Dies ist von Vorteil, da hierdurch eine besonders weitgehende Spülung des Brennraums mit frischer Luft erfolgen kann. Insbesondere kann allgemein zum Einblasen der Luft eine zur Abgasnachbehandlung vorgesehene Sekundärlufteinblasevorrichtung verwendet werden. Somit kann das Einblasen der Luft in den Brennraum besonders aufwandsarm erfolgen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Luft über eine, dem Zylinder zugeordnete, erste Ventilsitzöffnung aus dem Abgaskanal in den Brennraum eingeblasen und zumindest ein Teil der Luft aus dem Brennraum über eine zweite Ventilsitzöffnung in den Abgaskanal zurückgeführt. Dies ist von Vorteil, da somit der Brennraum besonders wirksam von der eingeblasenen Luft durchspült werden kann und etwaige Restgasanteile von Abgas besonders weitgehend aus dem Brennraum ausgeblasen werden können. Die Einlassung kann also in einem Kurbelwinkelbereich erfolgen, bei welchem die dem Brennraum zugeordneten Auslassventile geöffnet sind. Ist dieser Zustand erreicht, kann mit einer geeigneten Lufteinrichtung, welche beispielsweise als Sekundärlufteinblasevorrichtung ausgestaltet sein kann, in diesem Kurbelwinkelbereich Frischluft über die erste Ventilsitzöffnung aus dem Abgaskanal in den Zylinder und damit in den Brennraum eingeleitet werden. Somit kann maximale Zylinderfüllung unter weitgehender Vermeidung von Restgasanteilen an Abgas im Brennraum erreicht werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine, mit einer Lufteinblasevorrichtung, mittels welcher Luft in wenigstens einen Brennraum eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine einblasbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Luft während eines Motorauslaufs der Verbrennungskraftmaschine dem Brennraum einblasbar ist. Hierbei kann eine Luftdüse einer Einblasevorrichtung in einem Abgaskanal der Verbrennungskraftmaschine angeordnet sein und in Richtung zumindest einer ersten Ventilsitzöffnung ausgerichtet sein, sodass eine maximale Spülung des Zylinders und damit des Brennraums mit frischer Luft während des Motorauslaufs ermöglicht ist. Die Luft kann über die erste Ventilsitzöffnung in den Brennraum einströmen und über die zweite Ventilsitzöffnung aus dem Brennraum zurück in den Abgaskanal ausströmen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Dabei zeigt die einzige Fig. eine schematische Schnittdarstellung eines Teilbereichs einer Verbrennungskraftmaschine, welche eine Lufteinblasevorrichtung aufweist, mittels welcher Luft in einen Brennraum eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine einblasbar ist.
Die einzige Fig. zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Verbrennungskraftmaschine 10, mit einer Lufteinblasevorrichtung 12, mittels welcher Luft 14 in wenigstens einen Brennraum 22 eines Zylinders 20 der Verbrennungskraftmaschine 10 einblasbar ist. Die Luft 14 wird dabei während eines Motorauslaufs der Verbrennungskraftmaschine 10 in dem Brennraum 22 eingeblasen. Die Lufteinblasevorrichtung 12 ist vorliegend als Sekundärlufteinblasevorrichtung ausgebildet und weist eine Luftpumpe 36, zum Bereitstellen einer Luftmenge der Luft 14 auf.
Die Luftpumpe 36 ist über eine Leitung 38 mit einem Ventil 34 der Lufteinblasevorrichtung 12 gekoppelt, wobei das Ventil 34 zum Einstellen und damit zum Regeln des Luftstroms der Luft 14 dient. Die Lufteinblasevorrichtung 12 weist des Weiteren eine Leitung 40 auf, über welche die Luft 14 ausgehend von dem Ventil 34 in einen Abgaskanal 16 der Verbrennungskraftmaschine 10 einleitbar und in Richtung einer Ventilsitzöffnung 32, welche vorliegend als Auslassventilöffnung ausgebildet ist, förderbar ist. Hierzu weist die Leitung 40 an deren, dem Ventil 34 abgewandten Ende eine Luftdüse 42 auf, über welche die Luft 14 in Richtung der Ventilsitzöffnung 32 - und damit entgegen einer Abgasströmungsrichtung - in den Abgaskanal 16 einblasbar ist.
Die Luft 14 wird also unter Vermittlung des Abgaskanals 16 der Verbrennungskraftmaschine 10 in den Brennraum 22 eingeblasen. Die Luft 14 wird hierbei über die, dem Zylinder 20 zugeordnete, erste Ventilsitzöffnung 32 aus dem Abgaskanal 16 in den Brennraum 22 eingeblasen und zumindest ein Teil der Luft 14 - zusammen mit etwaigen Restgasanteilen an Abgas - aus dem Brennraum 22 über eine hier nicht weiter dargestellte, zweite Ventilsitzöffnung in den Abgaskanal 16 zurückgeführt.
Die Fig. zeigt die Verbrennungskraftmaschine 10 während deren Motorauslaufs, bei welchem jeweilige Gaswechselventilen 30, 31 intermittierend öffnen und schließen. Wenngleich dies aus der Fig. nicht explizit hervorgeht, so sind jeweils zwei Gaswechselventile 30 sowie jeweils zwei Gaswechselventile 31 vorgesehen. Die Gaswechselventile 31 sind vorliegend als Einlassventile ausgebildet, wobei das in der Fig. gezeigte Gaswechselventil 31 in einer Schließstellung gezeigt ist, in welcher das Gaswechselventil 31 einen Einlasskanal 18 luftdicht verschließt. Das Gaswechselventil 30 ist hingegen vorliegend als Auslassventil ausgebildet und in der Fig. in einer Offenstellung gezeigt, in welcher das Gaswechselventil 30 (ebenso wie das hier nicht weiter dargestellte und ebenfalls als Auslassventil ausgebildete, andere Gaswechselventil 30) die Ventilsitzöffnung 32 freigibt, um das einblasen der Luft 14 aus der Luftdüse 42 in den Brennraum 22 zu ermöglichen.
Eine Kurbelwelle 24 und ein dem Zylinder 20 zugeordneter und über ein Pleuel 28 mit der Kurbelwelle 24 gekoppelter Kolben 26 der Verbrennungskraftmaschine 10 werden aus dem Motorauslaufs heraus und nach dem Einblasen der Luft 14 in den Brennraum 22 bei einem Kurbelwinkel α zwischen 80 °KW und 100 °KW nach einem oberen Zündtotpunkt gestoppt, bei welchem sämtliche, dem Zylinder 20 zugeordnete Gaswechselventile 30, 31 der Verbrennungskraftmaschine 10 geschlossen sind.
Durch die Erfindung ist allgemein ein Einblasen der Luft 14 durch die geöffneten Auslassventile (Gaswechselventil 30) beim Auslaufvorgang (Motorauslaufs) nach einer Motor-Stopp-Anforderung ermöglicht. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise eine Steigerung einer Direktstarthäufigkeit auf 100 % erfolgen.
Bezugszeichenliste

10: Verbrennungskraftmaschine
12: Lufteinblasevorrichtung
14: Luft
16: Abgaskanal
18: Einlasskanal
20: Zylinder
22: Brennraum
24: Kurbelwelle
26: Kolben
28: Pleuel
30: Gaswechselventil
31: Gaswechselventil
32: Ventilsitzöffnung
34: Ventil
36: Luftpumpe
38: Leitung
40: Leitung
42: Luftdüse
α: Kurbelwinkel

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 10235194 A1 [0003]
DE 102006017928 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Verbessern eines Direktstartverhaltens einer Verbrennungskraftmaschine (10), bei welchem durch eine Lufteinblasevorrichtung (12) Luft (14) in wenigstens einen Brennraum (22) eines Zylinders (20) der Verbrennungskraftmaschine (10) eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft (14) während eines Motorauslaufs der Verbrennungskraftmaschine (10) in den Brennraum (22) eingeblasen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kurbelwelle (24) und ein dem Zylinder (20) zugeordneter Kolben (26) der Verbrennungskraftmaschine (10) nach dem Einblasen der Luft (14) in den Brennraum (22) bei einem Kurbelwinkel (a) gestoppt werden, bei welchem sämtliche, dem Zylinder (20) zugeordnete Gaswechselventile (30, 31) der Verbrennungskraftmaschine (10) geschlossen sind.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (24) und der Kolben (26) bei einem Kurbelwinkel (a) zwischen 80 °KW und 100 °KW nach einem oberen Zündtotpunkt gestoppt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft (14) unter Vermittlung eines Abgaskanals (16) der Verbrennungskraftmaschine (10) in den Brennraum (22) eingeblasen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft (14) über eine, dem Zylinder (20) zugeordnete, erste Ventilsitzöffnung (32) aus dem Abgaskanal (16) in den Brennraum (22) eingeblasen wird und zumindest ein Teil der Luft (14) aus dem Brennraum (22) über eine zweite Ventilsitzöffnung in den Abgaskanal (16) zurückgeführt wird.
Verbrennungskraftmaschine (10), mit einer Lufteinblasevorrichtung (12), mittels welcher Luft (14) in wenigstens einen Brennraum (22) eines Zylinders (20) der Verbrennungskraftmaschine (10) einblasbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft (14) während eines Motorauslaufs der Verbrennungskraftmaschine (10) in den Brennraum (22) einblasbar ist.