DE102018105810A1 - Verfahren und system zum verbrennungsmotorkaltstart - Google Patents

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Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Einstellen von Verbrennungsmotoranlassdrehzahl, Kraftstoffversorgung und Zündfunkeninitiierung bereitgestellt, um Kraftstoffverdampfung während Kaltstartbedingungen zu erhöhen. In einem Beispiel kann ein Verfahren während des Verbrennungsmotorkaltstarts Anlassen des Verbrennungsmotors bei einer niedrigeren Drehzahl relativ zu einer Nenndrehzahl umfassend, während Kraftstoff eingespritzt wird und der Zündfunken für eine Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen deaktiviert ist, und nach Abschluss der Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen, Erhöhen der Anlassdrehzahl und Initiieren des Zündfunkens.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Reduzieren von Kaltstartemissionen.
  • Allgemeiner Stand der Technik/Kurzdarstellung
  • Alternative Kraftstoffe wurden entwickelt, um die steigenden Preise von herkömmlichen Kraftstoffen abzuschwächen, die Abhängigkeit von importierten Kraftstoffen zu reduzieren und zum Reduzieren der Produktion von Schadstoffen wie etwa CO2. Zum Beispiel wurden Alkohol und alkoholbasierte Kraftstoffmischungen als attraktive alternative Kraftstoffe, insbesondere für Automobilanwendungen, erkannt. Alkohol, alkoholbasierte Kraftstoffe und Benzin sind jedoch weniger flüchtig als Diesel und können somit während des Anlassens des Verbrennungsmotors bei Kaltstartbedingungen nicht effizient verdampfen. Eine größere Menge von Kraftstoff kann während des Kaltstarts bereitgestellt werden, um ein gewünschtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis für die Verbrennung bereitzustellen. Unvollständige Verdampfung von Alkohol und alkoholbasierten Kraftstoffen kann die Kraftstoffeffizienz reduzieren und Emissionen verschlechtern.
  • Es werden verschiedene Ansätze zum Erhöhen der Kraftstoffverdampfung beim Kaltstart bereitgestellt. In einem Beispiel, wie durch Samejima in JP 2009002314A gezeigt, wird eine Anlassdrehzahl des Verbrennungsmotors eingestellt. Insbesondere wird eine höhere Anlassdrehzahl des Verbrennungsmotors angewendet, wenn die Alkoholkonzentration des eingespritzten Kraftstoffs hoch und die Umgebungstemperatur niedrig ist. In einem anderen Beispielansatz, gezeigt durch Kuroki in JP 2008232007 , wird eine Anlassermotordrehzahl erhöht, wenn ein Problem mit der Kraftstoffverdampfung vorliegt. In einem weiteren Beispiel offenbart Ulrey et al. in US 9,346,451 ein Verfahren zum Anlassen des Verbrennungsmotors, dem kein Kraftstoff zugeführt ist, bei einer Drehzahl, die niedriger als normal ist, sodass die im Verdichtungstakt eines Zylinders erzeugte Wärme auf Zylinderwände übertragen werden kann, wodurch das Aufwärmen des Verbrennungsmotors beschleunigt wird.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme bei derartigen Ansätzen erkannt. In den durch Samejima und Kuroki gezeigten Ansätzen wird die Anlasserdrehzahl erhöht, um den Ansaugkrümmerdruck schnell zu reduzieren, da der niedrigere Druck die Kraftstoffverdampfung unterstützt. Das schnelle Reduzieren des Krümmerdrucks über das Erhöhen der Anlasserdrehzahl reduziert allerdings auch die Zeit, die zum Verdampfen des Kraftstoffs zur Verfügung steht. Dementsprechend kann es schwierig sein, die Anlasserdrehzahl sowohl für den Krümmerdruck als auch für den Alkoholgehalt des Kraftstoffs zu optimieren. Erhöhte Anlassdrehzahl während des Verbrennungsmotorstarts kann auch zu Aufweitungen des Verbrennungsmotors führen. Eine optimale Menge von verdampftem Kraftstoff kann gewünscht sein, um die Stabilität der Verbrennung aufrechtzuerhalten. Unvollständiges Verdampfen des Kraftstoffs kann ferner zu Zylinderfehlzündungsereignissen führen. In dem durch Ulrey et al. gezeigten Ansatz können, da der Verbrennungsmotor, dem kein Kraftstoff zugeführt ist, mit einer geringeren Anlassdrehzahl angelassen wird, Kraftstoffmischungen mit einem höheren Alkoholgehalt vor Beginn der Verbrennung nicht ausreichend Zeit zum Verdampfen haben, wenn die Kraftstoffversorgung beginnt. Wenn eine größere Menge von Kraftstoff eingespritzt wird, um Verfügbarkeit einer gewünschten Menge von verdampftem Kraftstoff während der Verbrennung sicherzustellen, dann kann ein Teil des nicht verdampften Kraftstoffs Wandfilme in der Brennkammer bilden. Ein solcher nicht verdampfter Kraftstoff kann zusammen mit Abgas in die Atmosphäre abgegeben werden, wodurch Emissionen durch nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe (UHC) und Partikel (PM) zunehmen. Während Kaltstartbedingungen können die Abgaskatalysatoren nicht optimal funktionieren und können somit nicht effizient beim Reduzieren von UHC- und NOx-Emissionen sein. Ferner kann eine erhöhte Menge von Kraftstoffzufuhr die Kraftstoffeffizienz nachteilig beeinflussen.
  • In einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme durch ein Verbrennungsmotorverfahren angegangen werden, das Folgendes umfasst: während Kaltstart, für einen Siedepunkt des Kraftstoffs, der unter einem Schwellenwert liegt, Anlassen des Verbrennungsmotors über einen Anlassermotor mit einer ersten Anlassdrehzahl, während Kraftstoff für eine Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen seit einem ersten Verbrennungsmotorzyklus eingespritzt wird, und für einen Siedepunkt des Kraftstoffs, der über einem Schwellenwert liegt, Anlassen des Verbrennungsmotors mit einer zweiten Anlassdrehzahl, während Kraftstoff eingespritzt wird und der Zündfunken für die Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen seit dem ersten Verbrennungsmotorzyklus deaktiviert ist. Auf diese Weise kann durch Anlassen des Verbrennungsmotors über einen Anlassermotor bei einer niedrigeren Anlassdrehzahl ohne erhöhte Menge von Kraftstoffzufuhr ausreichend Zeit bereitgestellt werden, um den Kraftstoff zu verdampfen und ein homogenes Luft-KraftstoffGemisch bereitzustellen.
  • Als ein Beispiel kann während Kaltstartbedingungen ein Anlassermotor betätigt werden, um den Verbrennungsmotor anzulassen. Die Anlassdrehzahl kann relativ zu einer Nennanlassdrehzahl verringert werden, während Kraftstoff in den Verbrennungsmotor eingespritzt wird. Das Verringern der Anlassdrehzahl kann basierend auf dem Siedepunkt des Kraftstoffs eingestellt werden, wobei die Anlassdrehzahl mit einer Zunahme des Siedepunkts des Kraftstoffs abnimmt. Bei Kraftstoffen mit einem Siedepunkt über einem Schwellenwert kann zusätzlich zum Verringern der Anlassdrehzahl und dem Einspritzen von Kraftstoff der Zündfunken für eine Anzahl von Zyklen deaktiviert werden, Die Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen und die Anlassdrehzahl können basierend auf dem Siedepunkt des eingespritzten Kraftstoffs und der Umgebungstemperatur ausgewählt werden, um es so einem größeren Teil des Kraftstoffs zu ermöglichen, bis zum Zeitpunkt, zu dem der Zündfunke aktiviert wird, verdampft zu werden. Als ein Beispiel kann die Anlassdrehzahl auf 150 rpm verringert werden und der Verbrennungsmotor kann ohne Zündfunken für eine Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen (z. B. die ersten zwei Verbrennungsmotorzyklen ab Initiierung des Verbrennungsmotorstarts) mit Kraftstoff versorgt werden. Bei dem nachfolgenden Verbrennungsmotorzyklus (z. B. der dritte Verbrennungsmotorzyklus ab Start des Verbrennungsmotors) kann die Anlassdrehzahl erhöht werden, zum Beispiel auf 250 rpm, und der Zündfunken kann wiederaufgenommen werden. Bei Kraftstoffen mit einem Siedepunkt über einem Schwellenwert kann, um die Kraftstoffverdampfung weiter zu verbessern, die Kraftstoffeinspritzungszeitsteuerung eingestellt werden, dass sie bis zu dem Zündereignis reicht. Zum Beispiel kann ein Ende der Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung vom unteren Totpunkt (UT) des Ansaugtakts zum oberen Totpunkt (OT) des Verdichtungstakts verschoben werden.
  • Auf diese Weise wird durch Verringern der Anlassdrehzahl auf unter Nenndrehzahl ein größeres Zeitfenster für die Kraftstoffverdampfung bereitgestellt. Durch Verwendung einer niedrigeren Verbrennungsmotoranlassdrehzahl können Aufweitungen der Verbrennungsmotordrehzahl auch reduziert werden. Der technische Effekt des Erhöhens von Kraftstoffverdampfung durch Verringern von Anlassdrehzahl auf unter die Nenndrehzahl besteht darin, dass eine niedrigere Gesamtmenge von Kraftstoff eingespritzt werden kann, um die gewünschte Menge von verdampftem Kraftstoff zu erreichen, wodurch eine Menge von nicht verdampftem Kraftstoff, die in die Atmosphäre freigesetzt wird, reduziert wird und die Emissionsqualität verbessert wird. Durch Reduzieren der Menge von Kraftstoffeinspritzung kann die Kraftstoffeffizienz verbessert werden. Bei Kraftstoffen mit höherem Siedepunkt kann durch Abschaltens des Zündfunkens, bis eine definierte Anzahl von mit Kraftstoff versorgten Verbrennungsmotoranlasszyklen abgelaufen ist, jeder Zylinder mit verdampftem Kraftstoff konditioniert werden, und beim Anschalten des Zündfunkens nach der Akkumulation einer optimalen Menge von vorverdampften Kraftstoff kann die Verbrennungsstabilität verbessert werden. Durch Verbessern der Verbrennungsstabilität können das Auftreten von Fehlzündungsereignissen und ferner Emissionen mit nicht verbranntem Kohlenwasserstoff während des Verbrennungsmotorstarts reduziert werden. Durch Erhöhen der Anlassdrehzahl nach Ablauf der Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen kann der gewünschte Ansaugkrümmerdruck erreicht werden, was die Verbrennung vereinfacht. Durch Einstellen der Anlassdrehzahl, der Kraftstoffeinspritzungsprofils und der Anzahl von Nichtzündungszyklen basierend auf dem Siedepunkt des Kraftstoffs kann die Verdampfung von jeder Art von Benzin oder alkoholbasiertem Kraftstoff optimiert werden. Insgesamt können durch Erhöhen des Grads von Kraftstoffalkoholverdampfung die Verbrennungsmotorleistung, die Kraftstoffeffizienz und die Emissionsqualität erhöht werden.
  • Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung ausführlicher beschrieben werden. Sie soll nicht wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands nennen, dessen Umfang einzig durch die Ansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert wird. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil der vorliegenden Offenbarung angeführte Nachteile überwinden.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verbrennungsmotorsystems, das einen Anlassermotor beinhaltet.
    • 2 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren veranschaulicht, das zum Erhöhen der Kraftstoffverdampfung während Kaltstartbedingungen umgesetzt werden kann.
    • 3 zeigt eine Beispieländerung der Luftladungstemperatur und des Kraftstoffsiedepunkts mit Änderung der Anlassdrehzahl.
    • 4 zeigt eine Beispieldarstellung von Kolbenpositionen in Bezug auf eine Verbrennungsmotorposition für einen gegebenen Verbrennungsmotorzylinder während des Anlassens.
    • 5 zeigt eine Beispieldarstellung von Einspritzzeitsteuerung, Zündzeitpunkt und Anlassdrehzahl für einen gegebenen Verbrennungsmotorzylinder während des Anlassens zur erhöhten Kraftstoffverdampfung.
    • 6A zeigt ein erstes statistisches Beispiel einer ersten Zündereignisverbrennungsstabilität bei einer ersten Anlassdrehzahl.
    • 6B zeigt ein zweites statistisches Beispiel einer ersten Zündereignisverbrennungsstabilität bei einer zweiten Anlassdrehzahl.
    • 6C zeigt ein drittes statistisches Beispiel einer ersten Zündereignisverbrennungsstabilität bei einer dritten Anlassdrehzahl.
    • 7 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren veranschaulicht, das zum Verbessern von Emissionsstandards während Kaltstartbedingungen umgesetzt werden kann.
    • 8 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren veranschaulicht, das zum Verbessern von Emissionsstandards während Kaltstartbedingungen für Kraftstoffe mit höherem Siedepunkt umgesetzt werden kann.
    • 9 zeigt eine Beispieldarstellung von Einspritzzeitsteuerung, Zündzeitpunkt und Anlassdrehzahl für einen gegebenen Verbrennungsmotorzylinder für verbesserte Emissionsqualität.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Erhöhen von Kraftstoffverdampfung während des Anlassens des Verbrennungsmotors unter Kaltstartbedingung. Ein Ausführungsbeispiel eines Verbrennungsmotorsystems umfassend einen Anlassermotor, ein Zündsystem und ein Kraftstoffsystem ist in 1 dargestellt. Eine Verbrennungsmotorsteuerung kann dazu konfiguriert sein, Steuerroutinen durchzuführen, wie etwa die Beispielroutinen von 2, 7 und 8, um Anlassdrehzahl, Kraftstoffeinspritzung und Zündfunkeninitiierung einzustellen, um während Kaltstartbedingungen Kraftstoffverdampfung zu erhöhen und Emissionsqualität zu verbessern. Änderungen der Luftladungstemperatur und des Kraftstoffsiedepunkts aufgrund von Änderung der Anlassdrehzahl unter Kaltstartbedingungen ist in 3 dargestellt. 4, 5 und 9 zeigen Einstellungen von Kraftstoffzufuhrplan, Zündzeitpunkt und Anlassdrehzahl während Kaltstartbedingungen für verbesserte Kraftstoffverdampfung und Emissionsqualität. Einstellungen an jedem von Kraftstoffzufuhrplan, Zündzeitpunkt und Anlassdrehzahl können auf dem Alkohol- (z. B. Ethanol-)gehalt des Kraftstoffs basieren, um jedes von Verbrennungsstabilität und Emissionsqualität zu verbessern, während das Auftreten von Verbrennungsmotorstartfehlzündungen reduziert wird. 6A-6C zeigen statistische Beispiele von erster Zündereignisverbrennungsstabilität und Auftreten von Fehlzündung bei unterschiedlichen Anlassdrehzahlen.
  • 1 ist ein schematisches Diagramm, das einen Zylinder eines Mehrzylindermotors 10 zeigt, der in einem Antriebssystem eines Automobils enthalten sein kann. Der Verbrennungsmotor 10 kann mindestens teilweise durch ein Steuersystem, das die Steuerung 12 beinhaltet, und durch eine Eingabe von einem Fahrzeugführer 130 über eine Eingabevorrichtung 132 gesteuert werden. In diesem Beispiel beinhaltet die Eingabevorrichtung 132 ein Gaspedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Die Brennkammer (d. h. der Zylinder) 30 des Verbrennungsmotors 10 kann Brennkammerwände 136 mit einem darin positionierten Kolben 138 beinhalten. Der Kolben 138 kann an eine Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, sodass eine Wechselbewegung des Kolbens in eine Rotationsbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 140 kann über ein Zwischengetriebesystem an mindestens ein Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Ferner kann ein Anlasser 190 über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, um einen Startvorgang (Anlassen) des Verbrennungsmotors 10 zu ermöglichen.
  • Der Zylinder 30 kann über eine Reihe von Ansaugluftkanälen 142, 144 und 146 Ansaugluft aufnehmen. Der Ansaugluftkanal 146 kann zusätzlich zu dem Zylinder 30 mit anderen Zylindern des Motors 10 kommunizieren. In manchen Ausführungsformen können einer oder mehrere der Ansaugkanäle eine Aufladevorrichtung, wie etwa einen Turbolader oder einen Kompressor, beinhalten. Zum Beispiel zeigt 1 den Verbrennungsmotor 10 mit einem Turbolader ausgelegt, der einen Verdichter 174, der zwischen den Ansaugkanälen 142 und 144 angeordnet ist, und eine Abgasturbine 176, die entlang eines Abgaskanals 148 angeordnet ist, beinhaltet. Der Verdichter 174 kann mindestens teilweise über eine Welle 180 durch die Abgasturbine 176 angetrieben werden, wenn die Aufladevorrichtung als Turbolader ausgelegt ist. In anderen Beispielen, wie etwa wenn der Motor 10 mit einem Kompressor versehen ist, kann die Abgasturbine 176 jedoch optional weggelassen werden, wobei der Verdichter 174 durch mechanische Eingaben von einem Elektromotor oder dem Motor angetrieben werden kann. Eine Drossel 20, die eine Drosselplatte 164 aufweist, kann entlang eines Ansaugkanals des Motors zum Variieren der Durchflussrate und/oder des Drucks der Ansaugluft bereitgestellt sein, die den Zylindern des Motors bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann die Drossel 20 stromabwärts von dem Verdichter 174 angeordnet sein, wie in 1 dargestellt, oder sie kann alternativ stromaufwärts von dem Verdichter 174 bereitgestellt sein.
  • Der Abgaskanal 148 kann zusätzlich zu dem Zylinder 30 Abgase von anderen Zylindern des Motors 10 aufnehmen. In einem Beispiel kann der Abgaskanal 148 Abgas von allen Zylindern des Verbrennungsmotors 10 aufnehmen. Jedoch, wie in 2 ausgeführt, kann das Abgas von einem oder mehreren Zylindern in einigen Ausführungsformen zu einem ersten Abgaskanal geleitet werden, während das Abgas von einem oder mehreren anderen (verbleibenden) Zylindern zu einem zweiten, anderen Abgaskanal geleitet werden kann, wobei die verschiedenartigen Abgaskanäle dann weiter nachgelagert bei oder jenseits einer Abgasemissionssteuervorrichtung zusammenlaufen. Der Abgassensor 128 wird an einen Abgaskanal 148 gekoppelt gezeigt, der einer Emissionssteuerungsvorrichtung 178 vorgelagert ist. Der Sensor 128 kann aus verschiedenen geeigneten Sensoren zum Bereitstellen einer Angabe eines Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases ausgewählt sein, wie zum Beispiel einer linearen Lambdasonde oder UEGO-Sonde (Breitband- oder Weitbereichlambdasonde), einer Zweizustands-Lambdasonde oder EGO-Sonde (wie dargestellt), einer HEGO-Sonde (beheizten EGO-Sonde), einem NOx-, HC- oder CO-Sensor. Bei der Emissionssteuervorrichtung 178 kann es sich um einen Dreiwegekatalysator (TWC), eine NOx-Falle, verschiedene andere Emissionssteuervorrichtungen oder Kombinationen daraus handeln.
  • Die Abgastemperatur kann durch einen oder mehrere Temperatursensoren (nicht gezeigt) geschätzt werden, die in dem Abgaskanal 148 angeordnet sind. Alternativ kann die Abgastemperatur auf Grundlage von Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen wie etwa der Drehzahl, der Last, dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFR), der Spätzündung usw. abgeleitet werden. Ferner kann die Abgastemperatur durch einen oder mehrere Abgassensoren 128 berechnet werden. Eventuell versteht es sich, dass die Abgastemperatur alternativ durch eine beliebige Kombination von Verfahren der Temperaturschätzung, die hier aufgeführt sind, geschätzt werden kann.
  • Jeder Zylinder des Verbrennungsmotors 10 kann ein oder mehrere Einlassventile und ein oder mehrere Auslassventile beinhalten. Zum Beispiel wird der Zylinder 30 als mindestens ein Einlasstellerventil 150 und mindestens ein Auslasstellerventil 156 einschließend gezeigt, die sich in einem oberen Bereich des Zylinders 30 befinden. In manchen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Motors 10, wozu auch der Zylinder 30 zählt, mindestens zwei Einlasstellerventile und mindestens zwei Auslasstellerventile aufweisen, die sich in einem oberen Bereich des Zylinders befinden.
  • Das Einlassventil 150 kann durch die Steuerung 12 durch Nockenbetätigung über das Nockenbetätigungssystem 151 gesteuert werden. Gleichermaßen kann das Auslassventil 156 durch die Steuerung 12 über das Nockenbetätigungssystem 153 gesteuert werden. Die Nockenbetätigungssysteme 151 und 153 können jeweils ein oder mehrere Nocken beinhalten und ein oder mehrere der folgenden Systeme verwenden: System zur Nockenprofilverstellung (CPS), variablen Nockenansteuerung (VCT), variablen Ventilansteuerung (VVT) und/oder zum variablen Ventilhub (VVL), die durch die Steuerung 12 betrieben werden können, um den Ventilbetrieb zu variieren. Die Position des Einlassventils 150 und Auslassventils 156 kann durch Ventilpositionssensoren 155 bzw. 157 bestimmt werden. In alternativen Ausführungsformen können das Einlass- und/oder Auslassventil durch eine elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Beispielsweise kann der Zylinder 30 alternativ ein Einlassventil, das über eine elektrische Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Auslassventil, das über Nockenbetätigung gesteuert wird, darunter CPS- und/oder VCT-Systeme, beinhalten. In weiteren Ausführungsformen können die Einlass- und Auslassventile durch einen gemeinsamen Ventilaktor oder ein gemeinsames Ventilaktorsystem oder einen Aktor oder ein Aktorsystem zur variablen Ventilansteuerung gesteuert werden.
  • Der Verbrennungsmotor 10 kann ferner ein System zur Abgasrückführung (AGR) einschließen, um einen Teil des Abgases vom Abgaskanal 148 zum Ansaugkrümmer 144 zu leiten. 1 zeigt ein Niederdruck-AGR(LP-AGR)-System, eine alternative Ausführungsform kann jedoch lediglich ein Hochdruck-AGR(HP-AGR)-System oder sowohl eine Kombination von LP-AGR- als auch HP-AGR-Systemen einschließen. Die LP-AGR wird durch den LP-AGR-Kanal 149, der der Turbine 176 nachgelagert ist, zu einer dem Verdichter 174 vorgelagerten Stellen geleitet. Der bereitgestellte Umfang der LP-AGR für den Ansaugkrümmer 144 kann durch die Steuerung 12 über das LP-AGR-Ventil 152 variiert werden. Das LP-AGR-System kann den LP-AGR-Kühler 158 einschließen, um zum Beispiel Wärme von den AGR-Gasen an Verbrennungsmotorkühlmittel abzuweisen. Zum Beispiel kann bzw. können ein oder mehrere Sensoren 159 im LP-AGR-Kanal 149 positioniert sein, um eine Anzeige von einem oder mehreren von einem Druck, einer Temperatur und einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis an durch den LP-AGR-Kanal rückgeführtem Abgas bereitzustellen. Wenn beinhaltet, kann das HP-AGR-System HP-AGR durch einen dedizierten HP-AGR-Kanal (nicht gezeigt) vorgelagert von der Turbine 176 zu nachgelagert zu dem Kompressor 174 (und vorgelagert zu der Ansaugdrossel 20) über einen HP-AGR-Kühler führen. Der bereitgestellte Umfang der HP-AGR für den Ansaugkrümmer 144 kann durch die Steuerung 12 über ein HP-AGR-Ventil (nicht gezeigt) variiert werden.
  • Jeder Zylinder des Verbrennungsmotors 10 kann eine Zündkerze 192 einschließen, um eine Verbrennung auszulösen. Das Zündsystem 192 kann der Brennkammer 30 als Reaktion auf ein Vorzündungssignal SA von der Steuerung 12 unter ausgewählten Betriebsmodi über die Zündkerze 192 einen Zündfunken bereitstellen. Insbesondere kann das Zündsystem 192 als Reaktion auf das Zündungssignal von der Steuerung eine Hochspannungsvorspannung durch die Zündkerze 192 anlegen, um eine Ionisationsmessung zu ermöglichen. Die Hochspannungsvorspannung kann durch den Funkenspalt angelegt werden und kann vor dem Schließen der Zündspule angelegt werden.
  • In manchen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Verbrennungsmotors 10 mit einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzvorrichtungen konfiguriert sein, um diesem Kraftstoff zuzuführen. Als nicht einschränkendes Beispiel ist der Zylinder 30 derart gezeigt, dass er eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 einschließt. Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 direkt an den Zylinder 30 gekoppelt ist, um Kraftstoff proportional zur Impulsbreite des Signals FPW, das von der Steuerung 12 über den elektronischen Treiber 168 empfangen wird, direkt in diesen einzuspritzen. Auf diese Art und Weise stellt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 eine sogenannte Direkteinspritzung (im Folgenden auch als „DI“ bezeichnet) von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder 30 bereit. Zwar zeigt 1 die Einspritzvorrichtung 166 als seitliche Einspritzvorrichtung, jedoch kann sie sich auch über dem Kolben befinden, wie etwa nahe der Position der Zündkerze 192. Eine solche Position kann das Mischen und Verbrennen verbessern, wenn der Motor mit einem Kraftstoff auf Alkoholbasis betrieben wird, da einige Kraftstoffe auf Alkoholbasis eine geringere Flüchtigkeit aufweisen. Alternativ kann sich die Einspritzvorrichtung oberhalb und in der Nähe des Einlassventils befinden, um das Mischen zu verbessern. Es versteht sich, dass die Einspritzvorrichtung 166 in einer alternativen Ausführungsform eine Saugrohreinspritzvorrichtung sein kann, die Kraftstoff in den Ansaugkanal, der dem Zylinder 30 vorgelagert ist, bereitstellt.
  • Es versteht sich, dass der Verbrennungsmotor in weiteren Ausführungsformen durch das Einspritzen eines variablen Kraftstoffgemischs oder eines klopf-/frühzündungsunterdrückenden Fluids über zwei Einspritzvorrichtungen (eine Direkteinspritzvorrichtung 166 und eine Saugrohreinspritzvorrichtung) und das Variieren einer relativen Einspritzmenge aus jeder Einspritzvorrichtung betrieben werden kann.
  • Der Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 über ein Hochdruckkraftstoffsystem 80 zugeführt werden, einschließend Kraftstofftanks, Kraftstoffpumpen und einen Kraftstoffzuteiler. Alternativ kann der Kraftstoff bei einem niedrigeren Druck durch eine einstufige Kraftstoffpumpe abgegeben werden, wobei hier die Zeitsteuerung der Kraftstoffdirekteinspritzung während des Verdichtungstakts stärker begrenzt sein kann als bei Verwendung eines Hochdruckkraftstoffsystems. Ferner können die Kraftstofftanks, wenngleich nicht gezeigt, einen Druckwandler aufweisen, der der Steuerung 12 ein Signal bereitstellt.
  • Der Kraftstoff kann dem Zylinder während eines einzigen Verbrennungsmotorzyklus des Zylinders durch die Einspritzvorrichtung(en) zugeführt werden. Ferner kann die Verteilung und/oder die relative Menge an Kraftstoff, die von der bzw. den Einspritzvorrichtung(en) zugeführt wird, je nach Betriebsbedingungen variieren. Zum Beispiel kann die Verteilung mit einer Änderungsrate einer Zylinderluftladung, einem Wesen eines unnormalen Zylinderverbrennungsereignisses (wie etwa ob ein Zylinderfehlzündungsereignis, ein Klopfereignis oder ein Frühzündungsereignis vorliegt) variieren. Außerdem können bei einem einzelnen Verbrennungsereignis mehrere Einspritzungen des abgegebenen Kraftstoffs pro Zyklus durchgeführt werden. Die mehreren Einspritzungen können während des Verdichtungstakts, Ansaugtakts oder einer beliebigen geeigneten Kombination davon durchgeführt werden.
  • Wie vorstehend beschrieben, zeigt 1 lediglich einen Zylinder eines Mehrzylindermotors. Demnach kann jeder Zylinder gleichermaßen seinen eigenen Satz Einlass-/Auslassventile, Kraftstoffeinspritzvorrichtung(en), Zündkerze etc. beinhalten.
  • Kraftstofftanks in dem Kraftstoffsystem 80 können Kraftstoff oder klopf-/vorzündungsunterdrückende Fluide mit unterschiedlichen Eigenschaften enthalten, wie etwa mit unterschiedlichen Zusammensetzungen. Diese Unterschiede können einen unterschiedlichen Alkoholgehalt, einen unterschiedlichen Wassergehalt, einen unterschiedlichen Oktangehalt, eine unterschiedliche Verdampfungswärme, unterschiedliche Kraftstoffgemische und/oder Kombinationen davon usw. einschließen. In einem Beispiel können Kraftstoffe oder klopf-/vorzündungsunterdrückende Fluide mit unterschiedlichem Alkoholgehalt einen Kraftstoff der Benzin ist und wobei der andere Ethanol oder Methanol ist. In einem anderen Beispiel kann der Verbrennungsmotor Benzin als eine erste Substanz und ein alkoholhaltiges Kraftstoffgemisch, wie z. B. E10 (das etwa zu 10% aus Ethanol und 90 % aus Benzin besteht) oder E100 (das etwa zu 100 % aus Ethanol besteht), als eine zweite Substanz verwenden. Andere alkoholhaltige Kraftstoffe können ein Gemisch aus Alkohol und Wasser, ein Gemisch aus Alkohol, Wasser und Benzin usw. sein. In noch einem anderen Beispiel kann eines der Fluide Wasser einschließen, während das andere Fluid Benzin oder ein Alkoholgemisch ist. Zusätzlich können sich der erste und zweite Kraftstoff auch im Hinblick auf andere Kraftstoffeigenschaften unterscheiden, wie etwa ein Unterschied hinsichtlich der Temperatur, Viskosität, Oktanzahl, latenten Verdampfungsenthalpie usw. Das Kraftstoffalkoholniveau kann basierend auf einem Eingang von einem Alkoholniveausensor, der mit dem Kraftstoffsystem 80 gekoppelt ist, geschätzt werden.
  • Benzin, Alkohol und alkoholbasierte Kraftstoffe sind können höhere Siedepunkte haben und können somit während des Anlassens des Verbrennungsmotors bei Kaltstartbedingungen nicht effizient verdampfen. Unvollständige Verdampfung dieses Alkohols und dieser alkoholbasierten Kraftstoffmischungen kann Auspuffemissionen von nicht verbrannten Kohlenwasserstoffen erhöhen und Kraftstoffeffizienz reduzieren. Zusätzlich kann die reduzierte Kraftstoffverdampfung die Verbrennungsstabilität beeinträchtigen und zur Fehlzündungen während Verbrennungsmotorstarts führen. Wie hierin ausgeführt, kann eine Verbrennungsmotorsteuerung die Kraftstoffverdampfung, Emissionsqualität und die Anlassbarkeit des Verbrennungsmotors bei Benzin und Alkoholkraftstoffen durch Reduzieren einer Anlassdrehzahl und Einstellen eines Kraftstoff- und Zündfunkenplans für eine definierte Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen seit einem ersten Verbrennungsmotorzyklus sein einem Verbrennungsmotorstart verbessern.
  • In einem Beispiel, während eines ersten Verbrennungsmotorkaltstarts eines benzin- oder alkoholbetriebenen Verbrennungsmotors, kann der Verbrennungsmotor über einen Anlassermotor 190 bei einer Anlassdrehzahl, die relativ zu einer Nennanlassdrehzahl verringert ist, mit aktiviertem Zündfunken und aktivierter Zylinderkraftstoffzufuhr während eines Ansaugtakts angelassen werden. Während des ersten Kaltstarts kann die Kraftstoffeinspritzung nach dem unteren Totpunkt (UT) des Ansaugtakts eines Verbrennungsmotorzyklus und nach Schließen des Einlassventils initiiert werden und am unteren Totpunkt (UT) des Ansaugtakts beendet werden. Durch Anlassen des Verbrennungsmotors bei einer niedrigeren Anlassdrehzahl wird die verfügbare Zeit zur Kraftstoffverdampfung (Verdampfungszeit), während die Luftladungstemperatur höher als der Siedepunkt des Kraftstoffs ist, verlängert.
  • In einem anderen Beispiel, während eines zweiten Verbrennungsmotorkaltstarts des alkoholbetriebenen Verbrennungsmotors, kann der Verbrennungsmotor über den Anlassermotor 190 bei der verringerten Anlassdrehzahl mit aktiviertem Zündfunken und aktivierter Zylinderkraftstoffzufuhr verlängert von dem Ansaugtakt in den Verdichtungstakt angelassen werden. In noch einem anderen Beispiel, während eines dritten Verbrennungsmotorkaltstarts des alkoholbetriebenen Verbrennungsmotors, kann der Verbrennungsmotor über den Anlassermotor 190 bei der verringerten Anlassdrehzahl mit deaktiviertem Zündfunken und eingespritztem Kraftstoff verdichtet und expandiert für eine Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen angelassen werden, und dann kann nach Abschluss der Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen der Zündfunken initiiert werden. Während jedem des zweiten und dritten Kaltstarts kann die Kraftstoffeinspritzung nach dem UT des Ansaugtakts gestartet und am OT des Verdichtungstakts beendet werden. Durch Verlängern in den Verdichtungstakt kann ein größeres Volumen von Kraftstoff eingespritzt und verdampft werden, bevor der Zündfunken initiiert wird. Die Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen, über die der Zündfunken deaktiviert ist, kann auf dem Alkoholgehalt des eingespritzten Kraftstoffs und der Luftladungstemperatur basieren. Die Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen kann erhöht werden, wenn der Alkoholgehalt zunimmt und die Luftladungstemperatur abnimmt. Dies ermöglicht es, mehr Alkoholkraftstoff während kalter Bedingungen zu verdampfen. Die Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen kann verringert werden, wenn der Alkoholgehalt abnimmt und die Luftladungstemperatur zunimmt. Sobald der Verbrennungsmotor die Leerlaufdrehzahl des Anlassermotors 190 erreicht, kann der Betrieb eingestellt werden.
  • Während des ersten, zweiten und dritten Kaltstarts kann ein Unterschied im Alkoholgehalt des eingespritzten Kraftstoffs und/oder in der Luftladungstemperatur vorliegen. Somit kann ein Alkoholgehalt von Kraftstoff, der während des dritten Kaltstarts eingespritzt wird, höher sein als der Alkoholgehalt von Kraftstoff, der während des zweiten Kaltstarts eingespritzt wird, und der Alkoholgehalt von Kraftstoff, der während des zweiten Kaltstarts eingespritzt wird, kann niedriger sein als der Alkoholgehalt von Kraftstoff, der während des ersten Kaltstarts eingespritzt wird. Gleichermaßen kann eine Luftladungstemperatur während des dritten Kaltstarts kleiner sein als die Luftladungstemperatur während des zweiten Kaltstarts, und die Luftladungstemperatur während des zweiten Kaltstarts kann kleiner sein als die Luftladungstemperatur während des ersten Kaltstarts. Aufgrund des höheren Alkoholgehalts des eingespritzten Kraftstoffs und/oder der niedrigeren Luftladungstemperatur während des dritten Kaltstarts kann, zusätzlich zum Verringern der Anlassdrehzahl und Verlängern der Kraftstoffzufuhr (Erhöhen der Kraftstoffzufuhrmenge), der Zündfunken für die Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen deaktiviert sein, um erhöhte Kraftstoffverdampfung (vor Verbrennung) und Verbrennungsstabilität zu ermöglichen. Details zu dem Verfahren des Einstellens von Verbrennungsmotoranlassdrehzahl, Kraftstoffzufuhr und Zündfunken während Kaltstartbedingungen sind in Bezug auf 2 erörtert.
  • Der Verbrennungsmotor 10 kann ferner einen oder mehrere Klopfsensoren, Beschleunigungsmesser, Vibrationssensoren oder zylinderinterne Drucksensoren einschließen, um Vibrationen des Verbrennungsmotorblocks, wie etwa diejenigen in Bezug auf ein Klopfen oder eine Frühzündung, zu erfassen. Ferner können Beschleunigungsmesser, Vibrationssensoren, Zylinderinnendrucksensoren und ein Kurbelwellenbeschleunigungssensor 120 dazu verwendet werden, ein Zylinderfehlzündungsereignis anzugeben, wie etwa ein Zylinderfehlzündungsereignis, das durch unvollständige Kraftstoffverdampfung vor dem Zündfunken ausgelöst ist.
  • Die Steuerung 12 ist in 1 als Mikrocomputer dargestellt, der eine Mikroprozessoreinheit 106, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 108, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem konkreten Beispiel als Festwertspeicher 110 dargestellt ist, einen Direktzugriffsspeicher 112, einen Keep-Alive-Speicher 114 und einen Datenbus beinhaltet. Die Steuerung 12 kann zusätzlich zu den zuvor erörterten Signalen verschiedene Signale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung von eingeleitetem Luftmassenstrom (MAF) von einem Luftmassenstromsensor 122; der Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur (ECT) von einem Temperatursensor 116, der an eine Kühlhülse 118 gekoppelt ist; eines Profilzündungsaufnahmesignals (PIP) von einem Hall-Effekt-Sensor 120 (oder einer anderen Art), der an die Kurbelwelle 140 gekoppelt ist; der Drosselstellung (TP) von einem Drosselstellungsensor; eines absoluten Krümmerdrucksignals (MAP) von Sensor 124, einer Krümmerladungstemperatur (MCT) vom Temperatursensor 145; des Zylinder-AFR von dem EGO-Sensor 128, einer unnormalen Verbrennung von einem Klopfsensor und einem Kurbelwellenbeschleunigungssensor; und eines Kraftstoffalkoholniveaus von einem Alkoholniveausensor, der mit dem Kraftstoffsystem gekoppelt ist. Ein Verbrennungsmotordrehzahlsignal, RPM, kann durch die Steuerung 12 aus dem PIP-Signal erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann dazu verwendet werden, einen Hinweis auf Vakuum oder Druck in dem Ansaugkrümmer bereitzustellen. Weitere Sensoren, wie etwa Zylinderdrucksensoren, Klopfsensoren und/oder Vorzündungssensoren, können mit dem Verbrennungsmotor 10 (z. B. mit einem Körper des Verbrennungsmotors) gekoppelt sein, um zu der Identifizierung von unnormalen Verbrennungsereignissen beizutragen. Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Aktoren aus 1 ein, um den Verbrennungsmotorbetrieb basierend auf den empfangenen Signalen und Anweisungen, die auf einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, einzustellen. In einem Beispiel, während des Verbrennungsmotorstarts, kann die Steuerung 12 basierend auf einem Eingang von einem oder mehreren von Verbrennungsmotorkühlmittelsensor und einem Krümmerladungstemperatursensor 145 eine Kaltstartbedingung ableiten und den Anlassermotor 190 betätigen, um den Verbrennungsmotor bei einer Drehzahl unter der Nenndrehzahl anzulassen. Während der Kaltstartbedingung kann die Steuerung 12 auch ein Signal an das Zündsystem 192 und an das Kraftstoffsystem 80 senden, um den Zündfunken bis zum Abschluss einer Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen auszusetzen, während die Kraftstoffzufuhr aufrechterhalten wird. Der Festwertspeicher 110 eines Speichermediums kann mit computerlesbaren Daten programmiert werden, die Anweisungen darstellen, die von dem Prozessor 106 zum Durchführen der nachstehend beschriebenen Verfahren sowie anderer Varianten ausgeführt werden können, die vorgesehen sind, aber nicht konkret ausgeführt werden.
  • Auf diese Weise stellt das System aus 1 ein Fahrzeugsystem bereit, das Folgendes umfasst: einen Anlassermotor; einen Verbrennungsmotor, der einen Ansaugkrümmer, eine Vielzahl von Zylindern und einen Abgaskrümmer beinhaltet; einen Abgastemperatursensor, der mit dem Abgaskrümmer gekoppelt ist; einen Luftladungstemperatursensor, der mit dem Ansaugkrümmer gekoppelt ist; einen Kurbelwellenpositionssensor, der mit einer Kurbelwelle gekoppelt ist; ein Kraftstoffsystem, das einen oder mehrere Kraftstoffeinspritzvorrichtungen beinhaltet, die mit der Vielzahl von Zylindern gekoppelt sind; ein Zündsystem, das einen oder mehrere Zündkerze beinhaltet, die mit der Vielzahl von Zylindern gekoppelt sind; und eine Steuerung mit in einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherten computerlesbaren Anweisungen für Folgendes: als Antwort auf eine Verbrennungsmotorkaltstartbedingung, Betätigen des Anlassermotors, um den Verbrennungsmotor bei einer Drehzahl unter der Nennanlassdrehzahl anzulassen, Betätigen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung, um Kraftstoff von nach einem unteren Totpunkt (UT) eines Ansaugtakts bis zum OT eines Verdichtungstakts einzuspritzen, und Deaktivieren des Zündfunkens für eine Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen nach dem Verbrennungsmotorstart; und nach dem Abschluss der Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen, Betätigen des Anlassermotors, um den Verbrennungsmotor bei der Nennanlassdrehzahl anzulassen, Aufrechterhalten der Kraftstoffzufuhr von dem OT des Ansaugtakts bis zum OT des Verdichtungstakts, Betätigen der Zündkerze, um Zündfunken am OT des Verdichtungstakts zu initiieren, bis die Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors erreicht ist.
  • 2 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren 200, das zum Erhöhen der Kraftstoffverdampfung während des Verbrennungsmotorstarts unter Kaltstartbedingungen umgesetzt werden kann. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 200 und der übrigen hier enthaltenen Verfahren können durch eine Steuerung auf Grundlage in einem Speicher der Steuerung gespeicherter Anweisungen und in Verbindung mit von Sensoren des Motorsystems empfangenen Signalen, wie etwa den weiter oben in Bezug auf 1 beschriebenen Sensoren, ausgeführt werden. Die Steuerung kann Motoraktoren des Motorsystems einsetzen, um den Motorbetrieb gemäß den nachstehend beschriebenen Verfahren einzustellen.
  • Bei 202 beinhaltet die Routine Schätzen und/oder Messen von Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen. Zu den beurteilten Bedingungen können beispielsweise gehören: Fahrerbedarf, Verbrennungsmotortemperatur, Verbrennungsmotorlast, Verbrennungsmotordrehzahl, Abgastemperatur, Luftladungstemperatur, Umgebungsbedingungen, einschließlich Umgebungstemperatur, - druck und -luftfeuchtigkeit, Krümmerdruck und Temperatur,-temperatur, Ladedruck, Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases usw. Die Steuerung kann auch die Kraftstoffoktanzahl oder Alkoholzahl des Kraftstoffs, der beim Anlassen des Verbrennungsmotors in die Zylinder eingespritzt werden soll, bestimmen. Als ein Beispiel kann eine Alkoholkraftstoffmischung verwendet werden, und der Alkohol- (z. B. Ethanol-)gehalt des Kraftstoffs kann bestimmt werden, da der Prozentsatz von Alkohol im der Kraftstoffmischung den Siedepunkt des Kraftstoffs bestimmt. Als Beispiele können E10 (10% Ethanol, 90% Benzin), E85 (85 % Ethanol, 15% Benzin), E100 (100% Ethanol) als Kraftstoffgemische verwendet werden. Alternativ kann reines Benzin (ohne jedweden zugesetzten Alkohol) in dem Kraftstoffsystem des Fahrzeugs verwendet werden. Der Siedepunkt des Kraftstoffs kann als eine Funktion des Alkoholgehalts des Kraftstoffs bestimmt werden. Da Benzin und alkoholbasierte Kraftstoffmischungen weniger volatil als Diesel sind, kann nicht das gesamte Volumen des eingespritzten Kraftstoffs während es Anlassens des Verbrennungsmotors bei Nenndrehzahl während Kaltstartbedingungen verdampft werden. Der Siedepunkt des Kraftstoffs kann auf dem Oktangehalt des Kraftstoffs basieren. In einem Beispiel kann der Siedepunkt des Kraftstoffs relativ zu dem Siedepunkt eines Kraftstoffs mit Nennoktanzahl (z. B. basierend auf einem Benzinkraftstoff ohne zugesetzten Alkohol) erhöht werden, wenn der Oktangehalt oder Alkoholgehalt des Kraftstoffs zunimmt. Der gesamte oder ein Teil des Kraftstoffs kann verdampfen, wenn die Luftladungstemperatur (oder die Zylinderinnentemperatur) über den Siedepunkt des Kraftstoffs steigt. Der Kraftstoff kann innerhalb des Verdampfungszeitfensters vor dem Zündfunken verdampfen, wenn die Zylinderinnen- (Luftladungs-)temperatur höher als der Siedepunkt des Kraftstoffs ist.
  • Bei 204 beinhaltet die Routine Bestätigen einer Motorkaltstartbedingung. Eine Motorkaltstartbedingung kann bestätigt werden, wenn der Motor nach einem längeren Zeitraum der Inaktivität des Motors gestartet wird, wenn die Motortemperatur einen Schwellenwert unterschreitet (wie etwa unterhalb einer Abgas-Katalysatoranspringtemperatur) und während Umgebungstemperaturen einen Schwellenwert unterschreiten.
  • Wenn Verbrennungsmotorkaltstartbedingungen bestätigt sind, bei 206, kann die Steuerung ein Signal an einen Aktor, der mit dem Anlassermotor (wie etwa der Anlassermotor 190 in 1) gekoppelt ist, senden, um den Verbrennungsmotor unter Verwendung von Energie von dem Anlassermotor anzulassen. Bei 208 kann die Anlassdrehzahl des Verbrennungsmotors im ersten Verbrennungsmotorzyklus seit dem Verbrennungsmotorstart und für eine Anzahl von Zyklen danach auf unter die Nennanlassdrehzahl des Verbrennungsmotors verringert werden. In einem Beispiel kann die Nennanlassdrehzahl 250 rpm betragen und die verwendete verringerte Anlassdrehzahl unter Kaltstartbedingungen kann 150 rpm betragen. Aufgrund der niedrigeren Anlassdrehzahl kann die Zeit zwischen der Kolbenposition entsprechend dem unteren Totpunkt (UT) und dem oberen Totpunkt (OT) des Verdichtungstakts zunehmen. Daher kann die Verdampfungszeit zunehmen, wenn die Luftladungstemperatur höher als der Siedepunkt des Kraftstoffs ist, wodurch das verfügbare Zeitfenster zum Verdampfen des Kraftstoffs vor dem Zeitpunkt des Zündfunkens am OT (am Ende des Verdichtungstakts) zunimmt. Aufgrund des längeren Verdampfungszeitfensters kann eine Zunahme des Grads von Kraftstoffverdampfung vor dem Zündfunken vorliegen. Der Grad des Verringerns der Anlassdrehzahl relativ zu der Nenndrehzahl kann basierend auf jedem von der Luftladungstemperatur und dem Siedepunkt des Kraftstoffs oder dem Alkoholgehalt des Kraftstoffs eingestellt werden. Der Siedepunkt des Kraftstoffs kann proportional zum Alkoholgehalt des Kraftstoffs sein, wobei der Siedepunkt steigt, wenn der Alkoholgehalt zunimmt. In einem Beispiel kann der Grad der Verringerung der Anlassdrehzahl verringert werden (Anlassdrehzahl näher an Nenndrehzahl), wenn allein oder zusammen die Luftladungstemperatur zunimmt und der Alkoholgehalt des Kraftstoffs abnimmt. In einem anderen Beispiel kann der Grad der Verringerung erhöht werden (Anlassdrehzahl weiter weg von Nenndrehzahl), wenn allein oder zusammen die Luftladungstemperatur abnimmt und der Alkoholgehalt des Kraftstoffs zunimmt. Der Grad der Verringerung der Anlassdrehzahl basierend auf dem Alkoholgehalt des Kraftstoffs kann bei einer an deren Rate als dem Grad der Verringerung der Anlassdrehzahl basierend auf der Luftladungstemperatur auftreten. In einem Beispiel kann die Anlassdrehzahl um einen größeren Betrag verringert sein als Reaktion auf einen Anstieg des Alkoholgehalts des Kraftstoffs als bei einem Abfallen der Luftladungstemperatur.
  • Zum Beispiel kann die Steuerung ein Steuersignal bestimmen, das an den Anlassermotoraktor zu senden ist, wie etwa ein Signal entsprechend einer gewünschten Anlassermotordrehzahl, wobei das Signal basierend auf jedem von der Luftladungstemperatur und dem Alkoholgehalt des Kraftstoffs bestimmt ist. Die Steuerung kann die Anlassdrehzahl über eine Bestimmung, die jedes von einer bestimmten Luftladungstemperatur und einem Alkoholgehalt des Kraftstoffs direkt berücksichtigt, bestimmen. Die Steuerung kann alternativ die Anlassdrehzahl basierend auf einer Berechnung unter Verwendung einer Lookup-Tabelle bestimmen, wobei der Eingang jedes von der Luftladungstemperatur und dem Alkoholgehalt des Kraftstoffs ist und der Ausgang die gewünschte Anlassdrehzahl (Anlassermotordrehzahl) oder das gewünschte Abfallen der Anlassdrehzahl relativ zu einer Standard-/Nennanlassdrehzahl ist. Als ein anderes Beispiel kann die Steuerung eine logische Bestimmung (z. B. in Bezug auf die Anlassdrehzahl) basierend auf Logikregeln vornehmen, die eine erste Funktion von Luftladungstemperatur und eine zweite andere Funktion von Alkoholgehalt des Kraftstoffs sind. Die Steuerung kann dann ein Steuersignal erzeugen, das an den Anlassermotoraktor gesendet wird.
  • Bei 210 kann die Kraftstoffzufuhr initiiert werden, da der Verbrennungsmotor bei der Drehzahl unter der Nenndrehzahl angelassen wird. Während Verbrennungsmotorkaltstarts kann eine Verbrennungsmotorsteuerung, während der Verbrennungsmotor angelassen wird, dazu konfiguriert sein, ein Einspritzprofil des Kraftstoffs, der an den Zylinder abgegeben wird, einzustellen. Während des Anlassens des Verbrennungsmotors bei der Nenndrehzahl kann das Ende der Einspritzzeitplanung am unteren Totpunkt (UT) des Ansaugtakts liegen. Da die Anlassdrehzahl von der Nenndrehzahl verringert ist und eine gleiche Menge an Kraftstoff bei einer gleichen Rate eingespritzt wird (wie eingespritzt beim Anlassen bei Nenndrehzahl), kann eine Zeitlücke zwischen dem Ende der Einspritzzeitplanung und dem UT des Ansaugtaktes vorhanden sein. Die Kraftstoffzufuhr kann während der Zeitlücke und auch während des Verdichtungstakts fortgesetzt werden. Somit kann das Ende der Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung so eingestellt werden, dass es mit dem Zündfunken am oberen Totpunkt (OT) des Verdichtungstakts zusammenfällt. Somit kann die Kraftstoffzufuhr nach dem unteren Totpunkt (UT) des Ansaugtakts eines Verbrennungsmotorzyklus und nach dem Schließen des Einlassventils initiiert werden, sodass das Erwärmen der Einlassladung aufgrund der Verdichtung begonnen hat und am OT des Verdichtungstakts beendet ist.
  • Durch Fortsetzen von Einspritzen von Kraftstoff bis zum OT des Verdichtungstakts kann eine größere Menge von Kraftstoff eingespritzt und verdampft werden. Der Zündfunken kann für eine Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen deaktiviert werden, während die Kraftstoffzufuhr fortgesetzt wird. Durch Initiieren des Zündfunkens nach einer Anzahl von Verbrennungsmotoranlasszyklen kann eine Menge von vorverdampftem Kraftstoff zur Verbrennung zur Verfügung stehen, wodurch die Verbrennungsstabilität verbessert wird. Da der Kraftstoff über die Verbrennungsmotortakte ohne Zündfunken verdichtet und expandiert wird, kann auch eine größere Menge von Kraftstoff verdampfen und die Zylinderwände können erwärmt werden. Die während des Zylinderverdichtungstakts erzeugte Wärme kann die Zylinderwände direkt erwärmen, wodurch die Stabilität von bevorstehenden Verbrennungsereignissen und die Emissionsqualität verbessert werden.
  • Bei 212 beinhaltet die Routine Bestimmen, ob die Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen, die seit dem Verbrennungsmotorstart mit Kraftstoff versorgt, aber nicht gezündet sind (einschließlich eines ersten Verbrennungsmotorzyklus seit dem Verbrennungsmotorstart), über einer Schwellenanzahl liegt. Die Schwellenanzahl von nicht zündenden Verbrennungsmotorzyklen kann basierend auf jedem von dem Alkoholgehalt des eingespritzten Kraftstoffs und der Luftladungstemperatur ausgewählt werden, um es so zu ermöglichen, dass ein größerer Teil des Kraftstoffs bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Zündfunken aktiviert wird, verdampft wird. Als ein Beispiel kann die Schwellenanzahl von nicht zündenden Verbrennungsmotorzyklen erhöht werden, wenn zumindest der Alkoholgehalt des Kraftstoffs zunimmt und/oder die Luftladungstemperatur abnimmt, und die Schwellenanzahl von nicht zündenden Verbrennungsmotorzyklen kann verringert werden, wenn zumindest der Alkoholgehalt des Kraftstoffs abnimmt und/oder die Luftladungstemperatur zunimmt. Somit kann sich die Anzahl von Zyklen (wenn der Zündfunken deaktiviert ist und die Kraftstoffzufuhr aktiviert ist) basierend auf dem Alkoholgehalt des Kraftstoffs von der Anzahl von nicht zündenden Zyklen basierend auf der Luftladungstemperatur unterscheiden. In einem Beispiel kann die Anzahl von nicht zündenden Zyklen als Reaktion auf einen Anstieg des Alkoholgehalts des Kraftstoffs im Vergleich zu einem Abfallen der Luftladungstemperatur erhöht sein.
  • Zum Beispiel kann die Steuerung ein Steuersignal bestimmen, das an die Zündkerze zu senden ist, wie etwa ein Signal entsprechend einer gewünschten Zeit zum Wiederaufnehmen des Zündfunkens, wobei das Signal basierend auf jedem von der Luftladungstemperatur und dem Alkoholgehalt des Kraftstoffs bestimmt ist. Die Steuerung kann die Zeit des Ermöglichens des Zündfunkens über eine Bestimmung, die jedes von einer bestimmten Luftladungstemperatur und einem Alkoholgehalt des Kraftstoffs direkt berücksichtigt, bestimmen. Die Steuerung kann alternativ die Zeit des Ermöglichens des Zündfunkens basierend auf einer Rechnung unter Verwendung einer Lookup-Tabelle bestimmen, wobei der Eingang jedes von der Luftladungstemperatur und dem Alkoholgehalt des Kraftstoffs ist und der Ausgang die gewünschte Zeit des Ermöglichens der Wiederaufnahme des Zündfunkens ist. Als ein anderes Beispiel kann die Steuerung eine logische Bestimmung (z. B. in Bezug auf die Wiederaufnahme des Zündfunkens) basierend auf Logikregeln vornehmen, die eine erste Funktion von Luftladungstemperatur und eine zweite andere Funktion von Alkoholgehalt des Kraftstoffs sind. Die Steuerung kann dann ein Steuersignal erzeugen, das an den Zündkerzenaktor gesendet wird.
  • Wenn es bestimmt wird, dass die Anzahl von abgeschlossenen nicht zündenden Zyklen kleiner als die Schwellenanzahl ist, kann bei 214 das Anlassen bei der niedrigeren Drehzahl fortgesetzt werden, während die Kraftstoffzufuhr fortgesetzt wird (wobei die Kraftstoffzufuhr in dem Verdichtungstakt verlängert wird) und wobei der Zündfunken deaktiviert bleibt.
  • Wenn es bestimmt wird, dass eine Schwellenanzahl von nicht zündenden Zyklen seit einem ersten Verbrennungsmotorzyklus des Verbrennungsmotorstarts abgeschlossen wurde, kann bei 216 der Zündfunken aktiviert werden. Zum Beispiel kann der Zündfunken am OT des Verdichtungstakts wieder aufgenommen werden. In einem Beispiel kann der Verbrennungsmotor nach Abschluss der Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen über den Anlassermotor bei einer höheren Anlassdrehzahl mit aktivierter Kraftstoffeinspritzung und aktiviertem Zündfunken angelassen werden. Die höhere Anlassdrehzahl kann gleich oder kleiner als die Nennanlassdrehzahl sein, die zum Verbrennungsmotorstart während Warmstartbedingungen verwendet werden kann. Durch Anheben der Anlassdrehzahl nach Abschluss der Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen, kann der Ansaugkrümmerdruck verringert werden und die Zylinderverbrennung kann mit einem höheren Grad von verdampftem Kraftstoff durchgeführt werden, bevor der Zündfunken initiiert wird. In einem anderen Beispiel kann der Verbrennungsmotor nach Abschluss der Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen über den Anlassermotor bei der Drehzahl unter der Nennanlassdrehzahl mit aktivierter Kraftstoffeinspritzung und aktiviertem Zündfunken weiter angelassen werden.
  • Bei 218 kann die Kraftstoffeinspritzungszeitsteuerung dazu eingestellt werden, bis zum Zündzeitpunkt fortgesetzt zu werden. Zum Beispiel kann ein Ende der Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung vom unteren Totpunkt (UT) des Ansaugtakts zum oberen Totpunkt (OT) des Verdichtungstakts verschoben werden. Auf diese Weise kann vor dem Zündfunken eine größere Menge von Kraftstoff in den Zylinder eingespritzt werden, wodurch eine Erhöhung der Kraftstoffverdampfung ermöglicht wird. Nach dem Erhöhen der Anlassdrehzahl und dem Initiieren des Zündfunkens kann für zumindest einen ersten Verbrennungsmotorzyklus nach der Wiederaufnahme des Zündfunkens eine Kraftstoffimpulsbreite basierend auf der mittleren Verdampfungszeit des Kraftstoffs (was die Menge an verdampftem Kraftstoff bestimmt) während der vorherigen Anzahl an nicht zündenden Verbrennungsmotorzyklen eingestellt werden. In einem Beispiel kann die Kraftstoffimpulsbreite in dem ersten Zyklus verringert werden, wobei der Zündfunken wiederaufgenommen wird, wenn die Menge des verdampften Kraftstoffs während der vorherigen Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen zunimmt. Wenn eine größere Menge von vorverdampftem Kraftstoff zur Verfügung steht, wenn der Zündunken initiiert wird, kann somit der zukünftige Kraftstoffzufuhrplan so eingestellt werden, dass die Gesamtmenge an eingespritztem Kraftstoff während nachfolgender Einspritzereignisse abnimmt. Als ein Beispiel kann die Verdampfungszeit basierend auf Verbrennungsmotordrehzahl und Alkoholgehalt des Kraftstoffs geschätzt werden und der Start der Einspritzung und die Kraftstoffimpulsbreite können basierend auf der Verdampfungszeit eingestellt werden, sodass eine optimale Menge von Kraftstoff zur Verbrennung verdampft wird.
  • Somit wird das Anlassen des Verbrennungsmotors bei der reduzierten Anlassdrehzahl mit Kraftstoffzufuhr zum Verbrennungsmotor für die Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen mit deaktiviertem Zündfunken dazu verwendet, Alkoholkraftstoffverdampfung zu verbessern, was das Auftreten von Fehlzündungsereignissen reduziert. Wenn Fehlzündung auftritt, kann das Anlassen des Verbrennungsmotors jedoch weiter eingestellt werden. Fehlzündungsereignisse können basierend auf Eingängen von einem Kurbelwellenpositionssensor (Beschleunigungssensor) erkannt werden.
  • 6A zeigt ein erstes statistisches Beispiel 602 einer ersten Zündereignisverbrennungsstabilität bei einer ersten Anlassdrehzahl von 250 rpm. In diesem Beispiel sind 26 simulierte Verbrennungsmotorstarts bei Kaltstartbedingungen unter Verwendung von 250 rpm als Anlassdrehzahl gezeigt. Die x-Achse zeigt einen Zähler für die Anzahl von Verbrennungsmotorstarts (erstes Zündereignis) für einen gegebenen Zylinder. Die y-Achse zeigt einen indizierten Mitteldruck (IMEP), der einen mittleren Zylinderdruck bei jedem Verbrennungsmotorstart darstellt. Ein IMEP unter dem Schwellenwert kann zu Instabilität der Verbrennung und Fehlzündungen des Verbrennungsmotors führen. Eine Standardableitung von IMEP (IMEP_SD) wurde unter Berücksichtigung des IMEP bei jedem der 26 simulierten Verbrennungsmotorstarts berechnet. IMEP_SD ist ein Indikator für Verbrennungsstabilität und je höher der Wert der Standardabweichung, desto höher die Wahrscheinlichkeit von Verbrennungsmotorfehlzündungen. In diesem Beispiel beträgt der IMEP_SD 1,24, was eine höhere Möglichkeit von Fehlzündungsereignissen angibt.
  • 6B zeigt ein zweites statistisches Beispiel 604 einer ersten Zündereignisverbrennungsstabilität bei einer zweiten Anlassdrehzahl von 200 rpm. In diesem Beispiel sind 26 simulierte Verbrennungsmotorstarts bei Kaltstartbedingungen unter Verwendung von 200 rpm als Anlassdrehzahl gezeigt. Die x-Achse zeigt einen Zähler für die Anzahl von Verbrennungsmotorstarts (erstes Zündereignis) für einen gegebenen Zylinder und die y-Achse zeigt einen indizierten Mitteldruck (IMEP) bei jedem Verbrennungsmotorstart. In diesem Beispiel beträgt der Indikator der Verbrennungsstabilität, IMEP_SD, 0,77. Im Vergleich zu dem Beispiel 602 zeigt der niedrigere IMEP_SD in Beispiel 604, dass Betreiben des Verbrennungsmotors bei einer niedrigeren Anlassdrehzahl während Kaltstartbedingungen die Verbrennungsstabilität verbessert und die Möglichkeit eines Fehlzündungsereignisses verringert.
  • 6C zeigt ein zweites statistisches Beispiel 606 einer ersten Zündereignisverbrennungsstabilität bei einer dritten Anlassdrehzahl von 150 rpm. Ähnlich zu den Beispielen 602 und 604 sind in diesem Beispiel 26 simulierte Verbrennungsmotorstarts bei Kaltstartbedingungen unter Verwendung von 150 rpm als Anlassdrehzahl gezeigt. Die x-Achse zeigt einen Zähler für die Anzahl von Verbrennungsmotorstarts (erstes Zündereignis) für einen gegebenen Zylinder und die y-Achse zeigt einen indizierten Mitteldruck (IMEP) bei jedem Verbrennungsmotorstart. In diesem Beispiel 606 beträgt der Indikator der Verbrennungsstabilität, IMEP_SD, 0,43, was eine niedrigere Möglichkeit eines Fehlzündungsereignisses im Vergleich zu den IMEP_SD-Werten in den Beispielen 602 und 604 angibt. Auf diese Weise kann durch den Betrieb des Verbrennungsmotors bei einer niedrigeren Anlassdrehzahl während Kaltstartbedingungen die Verbrennungsstabilität erhöht werden und die Möglichkeit des Auftretens von Fehlzündungsereignissen kann verringert werden. Die Verbesserung der Verbrennungsstabilität bei niedrigeren Anlassdrehzahlen kann auf ein längeres Zeitfenster für Kraftstoffverdampfung vor der Verbrennung zurückzuführen sein. Durch das Reduzieren der Möglichkeit des Auftretens von Fehlzündungsereignissen während Kaltstartbedingungen können auch nicht verbrannte Kohlenwasserstoffemissionen (UHC) relativ zum Verbrennungsmotorstart bei höheren Anlassdrehzahlen reduziert werden. In einem Beispiel kann die Steuerung für einen gegebenen Alkoholgehalt des Kraftstoffs und eine Luftladungstemperatur während einer Kaltstartbedingung den Verbrennungsmotor über den Anlassermotor bei einer Anlassdrehzahl anlassen, die relativ zu der Nennanlassdrehzahl mit aktiviertem Zündfunken und aktivierter Zylinderkraftstoffversorgung während eines Ansaugtakts verringert ist. Wenn für den Verbrennungsmotor bei nachfolgenden Verbrennungsmotorstarts mit im Wesentlichen gleichem Alkoholgehalt des Kraftstoffs und gleicher Luftladungstemperatur, wie etwa nachfolgende Verbrennungsmotorstarts im gleichen Antriebszyklus, jedoch Fehlzündungsereignisse auftreten, die auf unvollständige Verdampfung des Kraftstoffs zurückzuführen sind, kann die Steuerung den Verbrennungsmotor über den Anlassermotor bei einer Anlassdrehzahl anlassen, die relativ zu der Nennanlassdrehzahl mit aktiviertem Zündfunken und aktivierter Zylinderkraftstoffversorgung, verlängert von dem Ansaugtakt in einen Verdichtungstakt, verringert ist. Wenn die Verbrennungsstabilität sich nicht verbessert und Fehlzündungsereignisse für nachfolgende Verbrennungsmotorstarts mit im Wesentlichen gleichem Alkoholgehalt des Kraftstoffs und gleicher Luftladungstemperatur zusätzlich zum Anlassen des Verbrennungsmotors bei einer niedrigeren Drehzahl und Fortsetzen der Kraftstoffzufuhr in den Verdichtungstakt immer noch weiter auftreten, kann die Steuerung auch den Zündfunken für eine Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen deaktivieren, um Kraftstoffverdampfung vor dem ersten Verbrennungsereignis zu erhöhen, wodurch die Verbrennungsstabilität erhöht wird.
  • Bei 220 beinhaltet die Routine das Bestimmen, ob das Anlassen des Verbrennungsmotors abgeschlossen ist. Somit kann, sobald der Verbrennungsmotor die Leerlaufdrehzahl erreicht, das Anlassen über den Anlassermotor nicht mehr länger erforderlich sein. Wenn es bestätigt wird, dass das Anlassen des Verbrennungsmotors nicht abgeschlossen ist, kann der Anlassermotor weiterhin betrieben werden und der Verbrennungsmotor kann bei einer Drehzahl angelassen werden, die kleiner als oder gleich der Nennanlassdrehzahl ist. Während jedes Zyklus kann also die Kraftstoffeinspritzung bis zum Zündfunken fortgesetzt werden. Wenn es festgestellt wird, dass das Anlassen des Verbrennungsmotors über den Anlassermotor abgeschlossen ist, kann bei 224 die Verbrennung den Verbrennungsmotor antreiben und das Anlassen kann durch Aussetzen des Betriebs des Anlassermotors gestoppt werden.
  • Wenn es bei 204 bestätigt wird, dass Kaltstartbedingungen nicht vorliegen, kann bei 226 angeleitet werden, dass der Verbrennungsmotor unter Warmstartbedingungen gestartet wird. Beim Warmstart kann die Verbrennungsmotortemperatur höher als eine Schwellentemperatur sein und die Luftladungstemperatur kann höher als der Siedepunkt des eingespritzten Kraftstoffs sein. Somit kann die Verlängerung der Verdampfungszeit während eines Warmstarts nicht gewünscht sein. Bei 228 kann die Steuerung bei Bestätigung eines Warmstarts des Verbrennungsmotors ein Signal an den Anlasser senden, dem Verbrennungsmotor bei der Nennanlassdrehzahl anzulassen. Kraftstoffeinspritzung und Zündfunken können ebenfalls während des Anlassens des Verbrennungsmotors aktiviert sein. Kraftstoff kann ausgehend von dem OT des Ansaugtakts bis zum UT des Ansaugtakts in die Zylinder eingespritzt werden, und der Zündfunken kann bei OT des Verdichtungstakts aktiviert werden.
  • Auf dieser Weise kann der Verbrennungsmotor während Kaltstarts über den Anlassermotor bei einer niedrigeren Anlassdrehzahl mit aktivierter Kraftstoffeinspritzung und deaktiviertem Zündfunken für eine erste Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen, und dann kann der Zündfunken aktiviert werden; und während eines Warmstarts kann der Verbrennungsmotor über den Anlassermotor bei einer höheren Anlassdrehzahl mit Kraftstoffeinspritzung und Zündfunken aktiviert angelassen werden.
  • 3 zeigt einen Beispielverlauf 300 einer Änderung der Luftladungstemperatur und des Kraftstoffsiedepunkts mit Änderung der Anlassdrehzahl. Der Zündfunken kann so eingestellt werden, dass er am oberen Totpunkt (OT) am Ende des Verdichtungstakts erfolgt. In diesem Beispiel ist die x-Achse die Zeit (in Mikrosekunden) zum OT (Zeit zum Zündfunken) und die y-Achse stellt die Temperatur (in Kelvin) dar. Der Verlauf 302 zeigt die Änderung des Siedepunkts von einem ersten Kraftstoff A im Zeitverlauf, wenn die Anlassdrehzahl des Verbrennungsmotors 250 rpm beträgt. Der Verlauf 304 zeigt die Änderung des Siedepunkts des gleichen Kraftstoffs A im Zeitverlauf, wenn die Anlassdrehzahl des Verbrennungsmotors 150 rpm beträgt. In dem dargestellten Beispiel kann 250 rpm einer Nennanlassdrehzahl entsprechen und 150 rpm kann eine Drehzahl niedriger als die Nennanlassdrehzahl während Kaltstartbedingungen des Verbrennungsmotors sein. Der Siedepunkt des Kraftstoffs kann direkt proportional zum Alkoholgehalt des Kraftstoffs sein, wobei der Siedepunkt steigt, wenn der Alkoholgehalt des Kraftstoffs zunimmt. Der Alkoholgehalt des Kraftstoffs kann über einen Sensor, der mit dem Kraftstoffsystem gekoppelt ist, geschätzt werden. In einem Beispiel kann Kraftstoff A E10, E85, E100 usw. sein. Der Verlauf Plot 306 zeigt die Luftladungstemperatur während des Anlassens des Verbrennungsmotors bei 250 rpm und der Verlauf 308 zeigt die Luftladungstemperatur währendes Anlassens des Verbrennungsmotors bei 150 rpm. Die Luftladungstemperatur kann basierend auf Eingängen von einem Krümmerlufttemperatursensor geschätzt werden.
  • Während Kaltstartbedingungen kann die Luftladungstemperatur niedriger als der Temperatur des Siedepunkts des Kraftstoffs sein. Während des Verdichtungstakts nimmt der Zylinderdruck zu und es ist eine entsprechende Zunahme des Siedepunkts des Kraftstoffs und der Luftladungstemperatur vorhanden. Wenn der Verbrennungsmotor bei 150 rpm angelassen wird, ist der Siedepunkt des Kraftstoffs vor Zeitpunkt T1 höher als die Luftladungstemperatur. Der Punkt T1 entspricht einer Zeit bis zum OT, bei dem die Luftladungstemperatur zunimmt, um gleich dem Siedepunkt des Kraftstoffs A zu sein. In dem Verdampfungszeitfenster W1, zwischen T1 und der Zeit zum Zündfunken am UT, ist der Siedepunkt des Kraftstoffs weiter höher als die Luftladungstemperatur. Gleichermaßen, wenn der Verbrennungsmotor bei 250 rpm angelassen wird, entspricht der Punkt T2 einer Zeit (bis zum OT), bei dem die Luftladungstemperatur zunimmt, um gleich dem Siedepunkt des Kraftstoffs A zu sein. In dem Verdampfungszeitfenster W2, zwischen T1 und der Zeit zum Zündfunken am UT, ist der Siedepunkt des Kraftstoffs weiter höher als die Luftladungstemperatur. Kraftstoff kann in den Zeitfenstern W1 und W2 während des Betriebs des Verbrennungsmotors bei 150 rpm bzw. 250 rpm verdampfen. Wie aus diesem Beispiel ersichtlich, kann, das W1 ein längeres Zeitfenster im Vergleich zu W2 ist, eine erhöhte Menge von Kraftstoff während des Verbrennungsmotorbetriebs bei niedrigeren 150 rpm relativ zum Verbrennungsmotorbetrieb bei 250 rpm verdampfen (vor dem Zündfunken). Aufgrund der höheren Menge von verdampftem Kraftstoff kann die Verbrennungsstabilität bei niedrigeren Anlassdrehzahlen verbessert werden.
  • 4 zeigt eine Darstellung 400 von Kolbenpositionen in Bezug auf eine Verbrennungsmotorposition für einen gegebenen Verbrennungsmotorzylinder während des Anlassens des Verbrennungsmotors. Der erste Beispielverlauf 402 zeigt Kolbenpositionen in Bezug auf eine Verbrennungsmotorposition, wenn Benzin als Kraftstoff während des Anlassens des Verbrennungsmotors bei Warmstartbedingungen verwendet wird. Der zweite Beispielverlauf 404 zeigt Kolbenpositionen in Bezug auf eine Verbrennungsmotorposition, wenn Benzin als Kraftstoff während des Anlassens des Verbrennungsmotors bei Kaltstartbedingungen verwendet wird. Der dritte Beispielverlauf 406 zeigt Kolbenpositionen in Bezug auf eine Verbrennungsmotorposition, wenn E10 (10 % Ethanol, 90 % Benzin) als Kraftstoff während des Anlassens des Verbrennungsmotors bei Kaltstartbedingungen verwendet wird. Der vierte Beispielverlauf 408 zeigt Kolbenpositionen in Bezug auf eine Verbrennungsmotorposition, wenn E100 (100 % Ethanol) als Kraftstoff während des Anlassens des Verbrennungsmotors bei Kaltstartbedingungen verwendet wird.
  • veranschaulicht eine Motorposition entlang der x-Achse in Kurbelwinkelgrad (CAD). Die Kurven 403 (von Verlauf 402), 405 (von Verlauf 404), 407 (von Verlauf 406) und 409 (von Verlauf 408) bilden Kolbenpositionen (entlang der y-Achse) ab, in Bezug auf ihre Lage vom oberen Totpunkt (OT) und/oder vom unteren Totpunkt (UT), und ferner in Bezug auf ihre Lage innerhalb der vier Takte (Ansaugen, Verdichten, Arbeiten und Ausstoßen) eines Verbrennungsmotorzyklus. Wie durch die sinusförmigen Kurven 403, 405, 407 und 409 angezeigt, bewegt sich ein Kolben vom OT allmählich nach unten, wobei er am Ende des Arbeitstakts am UT abflacht. Der Kolben kehrt dann am Ende des Ausstoßtakts nach oben zum OT zurück. Der Kolben bewegt sich dann während des Ansaugtakts wieder zurück nach unten zum UT, wobei er am Ende des Verdichtungstakts zu seiner ursprünglichen oberen Position beim OT zurückkehrt.
  • Während Warmstartbedingungen kann der Verbrennungsmotor bei einer Nenndrehzahl angelassen werden. Die Kurve 403 des ersten Beispielverlaufs 402 zeigt die Kolbenpositionen während des Verbrennungsmotorbetriebs bei dieser Nennanlassdrehzahl. Die Kraftstoffeinspritzung kann in dem Zeitfenster F1 zwischen OT und UT des Ansaugtakts ausgeführt werden. Der Zündzeitpunkt kann so eingestellt werden, dass er dem OT am Ende des Verdichtungstakts entspricht. Aufgrund der Warmstartbedingung kann die Luftladungstemperatur höher als der Siedepunkt des Kraftstoffs sein und es kann eine erwartete Menge von Kraftstoff vor dem Zündfunken verdampfen. Der Siedepunkt des Kraftstoffs basiert auf dem Kraftstoffethanolgehalt, je höher der Prozentsatz von Alkohol, desto höher der Siedepunkt. In dem Beispielverlauf 402 wird Benzin als Kraftstoff verwendet und der Siedepunkt des Benzins (ohne jedweden Ethanolzusatz) ist höher als der Siedepunkt der Kraftstoffmischungen, die Ethanol umfassen.
  • Während Kaltstartbedingungen kann die Luftladungstemperatur niedriger als der Siedepunkt des Kraftstoffs bis zum Verdichtungstakt sein. Das Zeitfenster, das zur Kraftstoffverdampfung zur Verfügung steht (Zeitraum vor dem Zündfunken, wenn die Luftladungstemperatur höher als der Siedepunkt des Kraftstoffs ist), kann kleiner sein, was in unvollständiger Verdampfung von Kraftstoff resultiert, was zu Verbrennungsinstabilität führen kann. Um die Menge von Kraftstoffverdampfung zu erhöhen, kann die Anlassdrehzahl verringert werden, sodass die Dauer des Verdichtungstakts steigt und das Verdampfungszeitfenster zunimmt. Der Grad der Verringerung von Anlassdrehzahl kann auf dem Ethanolgehalt des Kraftstoffs basieren. Während Kaltstartbedingungen kann auch die Kraftstoffeinspritzung vom Ansaugtakt in den Verdichtungstakt (vom OT des Ansaugtakts bis zum OT des Verdichtungstakts) verlängert werden, um die Gesamtmenge von eingespritztem Kraftstoff zu erhöhen. In anderen Worten kann die Kraftstoffzufuhr in dem Ansaugtakt initiiert werden und bis zum Zündfunken am OT des Verdichtungstakts fortgesetzt werden. Die Impulsbreite des Kraftstoffzufuhrplans kann auf dem gleichen Niveau gehalten werden, das während des Anlassens des Verbrennungsmotors unter Warmstartbedingungen verwendet wird. Auf diese weise kann durch Fortsetzen der Kraftstoffzufuhr bei einer konstanten Rate bis zum Zündfunken ein höheres Volumen von Kraftstoff zur Verbrennung verfügbar sein.
  • In dem Beispielverlauf 404 zeigt die Kurve 405 die Kolbenpositionen während des Anlassens des Verbrennungsmotors bei Kaltstartbedingungen. Aufgrund der Kaltstartbedingung kann die Anlassdrehzahl relativ zu der Nenndrehzahl reduziert werden. In diesem Beispielverlauf 404 wird Benzin als der Kraftstoff verwendet und die Kraftstoffzufuhr kann in dem Zeitfenster F2 zwischen dem OT des Ansaugtakts und dem OT des Verdichtungstakts ausgeführt werden. Das Zeitfenster F2 ist länger als das Zeitfenster F1. Somit kann durch Beibehalten der gleichen Impulsbreite der Kraftstoffzufuhr während beiden Bedingungen in dem zweiten Beispiel 404 im Vergleich zu dem ersten Beispiel 402 ein höheres Volumen von Kraftstoff vor dem Zündfunken eingespritzt werden. Durch Erhöhen der Menge von eingespritztem Kraftstoff und durch Verlängern des Zeitfensters zur Verdampfung kann ein höheres Volumen von verdampftem Kraftstoff zur Verbrennung verfügbar sein.
  • In dem Beispielverlauf 406 zeigt die Kurve 407 die Kolbenpositionen während des Anlassens des Verbrennungsmotors bei Kaltstartbedingungen, wenn E10 als Kraftstoff verwendet wird. Aufgrund des höheren Ethanolgehalts der E10-Mischung kann der Siedepunkt des Kraftstoffs höher als bei Benzin sein. Somit kann die Anlassdrehzahl relativ zu der Nenndrehzahl weiter reduziert werden, um das Zeitfenster für die Kraftstoffverdampfung vor dem Zündfunken weiter zu vergrößern. Die Kraftstoffzufuhr kann in dem Zeitfenster F3 zwischen dem OT des Ansaugtakts und dem OT des Verdichtungstakts ausgeführt werden. Das Zeitfenster F3 ist länger als jedes der Zeitfenster F1 und F2. Somit kann durch Beibehalten der gleichen Impulsbreite der Kraftstoffzufuhr in dem dritten Beispiel 406 im Vergleich zu dem ersten und zweiten Beispiel 402 bzw. 404 ein höheres Volumen von Kraftstoff vor dem Zündfunken eingespritzt werden. Ein optimales Niveau von E10 kann in dem verlängerten Zeitfenster, das aufgrund der niedrigeren Anlassdrehzahl erstellt ist, verdampfen.
  • In dem Beispielverlauf 408 zeigt die Kurve 409 die Kolbenpositionen während des Anlassens des Verbrennungsmotors bei Kaltstartbedingungen, wenn E100 als Kraftstoff verwendet wird. Da dieser Kraftstoff vollständig aus Ethanol besteht, kann dessen Siedepunkt wesentlich höher als der von Benzin und E10 sein. Somit kann die Anlassdrehzahl relativ zu der Anlassdrehzahl, die für Benzin und E10 während des Kaltstarts verwendet wird, weiter reduziert werden, um das Zeitfenster für die Kraftstoffverdampfung vor dem Zündfunken weiter zu vergrößern. Die Kraftstoffzufuhr kann in dem Zeitfenster F4 zwischen dem OT des Ansaugtakts und dem OT des Verdichtungstakts ausgeführt werden. Das Zeitfenster F4 ist länger als jedes der Zeitfenster F1, F2 und F3. Somit kann durch Beibehalten der gleichen Impulsbreite der Kraftstoffzufuhr in dem vierten Beispiel 406 im Vergleich zu den vorhergehenden Beispielen (Verläufe 402, 404 und 406) ein höheres Volumen von Kraftstoff vor dem Zündfunken eingespritzt werden. Das vergrößerte Zeitfenster aufgrund der niedrigeren Anlassdrehzahl stellt ein optimales Niveau von Verdampfung des E100-Kraftstoffs sicher. Auf diese Weise kann während Kaltstartbedingungen basierend auf dem Ethanolgehalt des Kraftstoffs die Anlassdrehzahl des Verbrennungsmotors eingestellt werden und die Kraftstoffzufuhr kann bis zum Zündfunken verlängert werden, um eine optimale Menge von Kraftstoffverdampfung für stabile Verbrennung zu ermöglichen.
  • 5 zeigt einen Beispielstart des Verbrennungsmotors mit eingestellter Anlassdrehzahl. Die Darstellung 500 zeigt Einspritzzeitsteuerung, Zündzeitpunkt und Anlassdrehzahl während des Anlassens des Verbrennungsmotors. Der erste Verlauf, Linie 502, zeigt die Anlassdrehzahl des Verbrennungsmotors während eines Warmstarts des Verbrennungsmotors, wenn Benzin als Kraftstoff verwendet wird. Der zweite Verlauf, Linie 504, zeigt die Anlassdrehzahl des Verbrennungsmotors während eines Kaltstarts des Verbrennungsmotors, wenn Benzin als Kraftstoff verwendet wird. Der dritte Verlauf, Linie 506, zeigt die Anlassdrehzahl des Verbrennungsmotors während eines Kaltstarts des Verbrennungsmotors, wenn E10-Kraftstoffmischung (10% Ethanol und 90% Benzin) verwendet wird. Der vierte Verlauf, Linie 508, zeigt die Anlassdrehzahl des Verbrennungsmotors während eines Kaltstarts des Verbrennungsmotors, wenn E100-Kraftstoff (100 % Ethanol) verwendet wird. Die x-Achse stellt den Verbrennungsmotorzyklus (Anzahl) nach dem Verbrennungsmotorstart dar. In diesem Beispiel sind vier Verbrennungsmotorzyklen dargestellt, wobei jeder Zyklus einen Ansaug-, einen Verdichtungs- . einen Arbeits- und einen Ausstoßtakt umfasst.
  • Während einer Warmstartbedingung (wie durch den ersten Verlauf gezeigt) kann die Steuerung ein Signal an einen Aktor senden, der mit dem Anlassermotor gekoppelt ist, um den Verbrennungsmotor bei einer Nennanlassdrehzahl S1 anzulassen. In dem ersten Verlauf wird Benzin als Kraftstoff verwendet und L1 gibt eine Menge von Benzin an, die während jedes Verbrennungsmotorzyklus eingespritzt wird. In diesem Verlauf sind vier Verbrennungsmotorzyklen gezeigt und in jedem Zyklus kann eine gleiche Menge von Kraftstoff während des Ansaugtakts eingespritzt werden. Der Zündfunken kann am Ende des Verdichtungstakts von jedem Verbrennungsmotorzyklus initiiert werden, so wie durch S dargestellt. Die Verbrennungsmotordrehzahl kann während jedes Verbrennungsmotorzyklus auf der Nenndrehzahl gehalten werden. Das Fehlen einer Bezeichnung „S“ bedeutet, dass für diesen Zyklus kein Zündereignis vorhanden ist.
  • Während einer Kaltstartbedingung kann die Steuerung ein Signal an einen Aktor senden, der mit dem Anlassermotor gekoppelt ist, um den Verbrennungsmotor bei einer Drehzahl S2, die niedriger als die Nennanlassdrehzahl ist, anzulassen. In dem zweiten Verlauf wird Benzin als Kraftstoff verwendet und L2 gibt eine Menge von Benzin an, die während jedes Verbrennungsmotorzyklus eingespritzt wird, während der Verbrennungsmotor bei Kaltstart angelassen wird. Aufgrund der niedrigeren Anlassdrehzahl ist eine Zunahme des Zeitfensters, das für Kraftstoffverdampfung verfügbar ist, vorhanden. In diesem Verlauf sind vier Verbrennungsmotorzyklen gezeigt und in jedem Zyklus kann eine gleiche Menge von Kraftstoff während jedes von Ansaugtakt und Verdichtungstakt eingespritzt werden. Durch Einspritzen von Kraftstoff sowohl während des Ansaugtakts als auch während des Verdichtungstakts und durch Verringern der Anlassdrehzahl kann ein höheres Volumen von Kraftstoff eingespritzt werden und eine erhöhte Menge von Kraftstoff kann verdampft werden. Somit kann Kraftstoff nach dem unteren Totpunkt (UT) des Ansaugtakts eines Verbrennungsmotorzyklus und nach dem Schließen des Einlassventils, sodass das Erwärmen der Einlassladung aufgrund der Verdichtung begonnen hat, bis zum oberen Totpunkt eines Verdichtungstakts von jedem Verbrennungsmotorzyklus eingespritzt werden.
  • Wie aus diesem Beispiel ersichtlich, ist die Menge von Benzin, das während des Kaltstarts eingespritzt wird, L2, höher als die Menge von Benzin, das während des Warmstarts eingespritzt wird, L1. Um die Menge von verdampftem Kraftstoff, der zur Verbrennung verfügbar ist, zu erhöhen, kann der Zündfunken für eine Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen deaktiviert werden. Die Anzahl von nicht zündenden Verbrennungsmotorzyklen (ohne Zündfunken) kann basierend auf dem Alkoholgehalt des eingespritzten Kraftstoffs und der Umgebungstemperatur ausgewählt werden, um es so zu ermöglichen, dass ein größerer Teil des Kraftstoffs bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Zündfunken aktiviert wird, verdampft wird. Bei Benzin als Kraftstoff (kein Ethanol) kann der Zündfunken für einen Verbrennungsmotorzyklus deaktiviert werden und am Ende des Verdichtungstakts des zweiten Zyklus kann der Zündfunken initiiert werden. Die Anlassdrehzahl kann auch auf die Nennanlassdrehzahl S1 am Ende des zweiten Verbrennungsmotorzyklus erhöht werden. Durch Anheben der Anlassdrehzahl nach Ablauf der Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen und Wiederaufnahme des Zündfunkens kann der Ansaugkrümmerdruck verringert werden und die Zylinderverbrennung kann mit einem höheren Grad von verdampftem Kraftstoff durchgeführt werden, bevor die Verbrennung initiiert wird.
  • In dem dritten Verlauf wird E10 (10 % Ethanol und 90 % Benzin), was einen höheren Siedepunkt als Benzin hat, als Kraftstoff verwendet. Somit können die Menge von eingespritztem Kraftstoff und das Verdampfungszeitfenster vor dem Zündfunken erhöht werden, um die Verdampfung einer optimalen Menge von Kraftstoff zu ermöglichen. L3 stellt eine Menge von E10 dar, das sowohl während des Ansaug- als auch während des Verdichtungstakts von jedem Verbrennungsmotorzyklus eingespritzt wird, wenn der Verbrennungsmotor bei Kaltstart angelassen wird. Die Anlassdrehzahl kann weiter auf die Drehzahl S3 (S3 niedriger als jede von S2 und S1) verringert werden, um das zur Kraftstoffverdampfung verfügbare Zeitfenster zu vergrößern. Wie aus diesem Beispiel ersichtlich, ist die Menge von E10, das während des Kaltstarts eingespritzt wird, L3, höher als die Menge von Benzin, das während des Kaltstarts eingespritzt wird, L2. Um die Menge von verdampftem E10-Kraftstoff, der zur Verbrennung verfügbar ist, zu erhöhen, kann der Zündfunken für zwei Verbrennungsmotorzyklen deaktiviert werden und am Ende des Verdichtungstakts des dritten Zyklus kann der Zündfunken initiiert werden. Die Anlassdrehzahl kann auf die Nennanlassdrehzahl S1 am Ende des dritten Verbrennungsmotorzyklus erhöht werden, um den Ansaugkrümmerdruck zu verringern.
  • In dem vierten Verlauf wird E100 (100 % Ethanol), was einen höheren Siedepunkt als E10 hat, als Kraftstoff verwendet. Somit können die Menge von eingespritztem Kraftstoff und das Verdampfungszeitfenster vor dem Zündfunken weiter erhöht werden, um die Verdampfung einer optimalen Menge von Kraftstoff zu ermöglichen. L4 stellt eine Menge von E100 dar, das sowohl während des Ansaug- als auch während des Verdichtungstakts von jedem Verbrennungsmotorzyklus eingespritzt wird, wenn der Verbrennungsmotor bei Kaltstart angelassen wird. Die Anlassdrehzahl kann weiter auf die Drehzahl S4 (S4 niedriger als S3) verringert werden, um das Verdampfungszeitfenster zu vergrößern. Um die Menge von verdampftem E100-Kraftstoff, der zur Verbrennung verfügbar ist, weiter zu erhöhen, kann der Zündfunken für drei Verbrennungsmotorzyklen deaktiviert werden und am Ende des Verdichtungstakts des vierten Zyklus kann der Zündfunken initiiert werden. Die Anlassdrehzahl kann auf die Nennanlassdrehzahl S1 am Ende des dritten Verbrennungsmotorzyklus erhöht werden, um den Ansaugkrümmerdruck zu verringern. Auf diese Weise kann durch Einstellen von Anlassdrehzahl und Kraftstoffzufuhrmenge basierend auf dem Ethanolgehalt im Kraftstoff und durch Betreiben des Verbrennungsmotors ohne Zündfunken für eine Anzahl von Zyklen eine größere Menge von Kraftstoff für optimale Verbrennungsmotorleistung bei Kaltstartbedingungen verdampft werden.
  • 7 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren 700, das zum Erhöhen der Kraftstoffverdampfung für verbesserte Emissionsqualität während Kaltstartbedingungen des Verbrennungsmotors umgesetzt werden kann. Bei 702 beinhaltet die Routine Schätzen und/oder Messen von Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen. Zu den beurteilten Bedingungen können beispielsweise gehören: Fahrerbedarf, Verbrennungsmotortemperatur, Verbrennungsmotorlast, Verbrennungsmotordrehzahl, Abgastemperatur, Luftladungstemperatur, Umgebungsbedingungen, einschließlich Umgebungstemperatur, - druck und -luftfeuchtigkeit, Krümmerdruck und Temperatur,-temperatur, Ladedruck, Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases usw. Die Steuerung kann auch die Art des Kraftstoffs, der beim Anlassen des Verbrennungsmotors in die Zylinder eingespritzt werden soll, bestimmen. Als ein Beispiel kann eine Alkoholkraftstoffmischung verwendet werden. Der Alkohol- (z. B. Ethanol-)gehalt des Kraftstoffs kann bestimmt werden, da der Prozentsatz von Alkohol im der Kraftstoffmischung den Siedepunkt des Kraftstoffs bestimmt. Als Beispiele können E10 (10 % Ethanol, 90% Benzin), E85 (85 % Ethanol, 15% Benzin), E100 (100% Ethanol) als Kraftstoffgemische verwendet werden. Alternativ kann reines Benzin (ohne jedweden zugesetzten Alkohol) in dem Kraftstoffsystem des Fahrzeugs verwendet werden. Der Siedepunkt des Kraftstoffs kann als eine Funktion des Alkoholgehalts des Kraftstoffs bestimmt werden. Da Benzin und alkoholbasierte Kraftstoffmischungen weniger volatil als Diesel sind, kann nicht das gesamte Volumen des eingespritzten Kraftstoffs während des Anlassens des Verbrennungsmotors bei Nenndrehzahl während Kaltstartbedingungen verdampft werden und dies kann zu unerwünschten UHC-Emissionen führen. Der Siedepunkt des Kraftstoffs kann auf dem Oktangehalt des Kraftstoffs basieren. In einem Beispiel kann der Siedepunkt des Kraftstoffs relativ zu dem Siedepunkt eines Kraftstoffs mit Nennoktanzahl (z. B. basierend auf einem Benzinkraftstoff ohne zugesetzten Alkohol) erhöht werden, wenn der Oktangehalt oder Alkoholgehalt des Kraftstoffs zunimmt. Der gesamte oder ein Teil des Kraftstoffs kann verdampfen, wenn die Luftladungstemperatur (oder die Zylinderinnentemperatur) über den Siedepunkt des Kraftstoffs steigt. Der Kraftstoff kann innerhalb des Verdampfungszeitfensters vor dem Zündfunken verdampfen, wenn die Zylinderinnen- (Luftladungs-)temperatur höher als der Siedepunkt des Kraftstoffs ist.
  • Bei 704 beinhaltet die Routine Bestätigen einer Motorkaltstartbedingung. Eine Motorkaltstartbedingung kann bestätigt werden, wenn der Motor nach einem längeren Zeitraum der Inaktivität des Motors gestartet wird, wenn die Motortemperatur einen Schwellenwert unterschreitet (wie etwa unterhalb einer Abgas-Katalysatoranspringtemperatur) und während Umgebungstemperaturen einen Schwellenwert unterschreiten.
  • Wenn es bestätigt wird, dass Kaltstartbedingungen nicht vorliegen, kann bei 706 abgeleitet werden, dass der Verbrennungsmotor unter Warmstartbedingungen gestartet wird. Beim Warmstart kann die Verbrennungsmotortemperatur höher als eine Schwellentemperatur sein und die Luftladungstemperatur kann höher als der Siedepunkt des eingespritzten Kraftstoffs sein. Somit kann die Verlängerung von Verdampfungszeit nicht gewünscht sein, um eine optimale Menge von verdampftem Kraftstoff zur Verbrennung zu erreichen. Aufgrund der vorteilhaften Bedingungen für Kraftstoffverdampfung kann die Menge von nicht verdampftem Kraftstoff in dem Verbrennungsmotorabgas niedriger sein, wodurch die Möglichkeit von UHC-Auspuffemissionen verringert wird. Bei 708 kann die Steuerung bei Bestätigung eines Warmstarts des Verbrennungsmotors ein Signal an den Anlasser senden, den Verbrennungsmotor bei einer Nennanlassdrehzahl anzulassen. In einem Beispiel kann die Nennanlassdrehzahl 250 rpm betragen. Kraftstoffeinspritzung und Zündfunken können ebenfalls während des Anlassens des Verbrennungsmotors aktiviert sein. Kraftstoff kann ausgehend von dem oberen Totpunkt (OT) des Ansaugtakts bis zum unteren Totpunkt (UT) des Ansaugtakts in die Zylinder eingespritzt werden, und der Zündfunken kann bei OT des Verdichtungstakts aktiviert werden. Auf diese Weise kann der Verbrennungsmotor während eines Warmstarts unabhängig von dem Siedepunkt des Kraftstoffs über einen Anlassermotor mit der Nennanlassdrehzahl angelassen werden.
  • Wenn Kaltstartbedingungen bestätigt sind, beinhaltet die Routine 710 Bestimmen, ob der Siedepunkt des verwendeten Kraftstoffs niedriger als eine erste Schwellentemperatur ist. Die erste Schwellentemperatur kann einem Siedepunkt des Kraftstoffs entsprechen, unter dem Verdampfung von Kraftstoff aufgrund von niedrigeren Ladungslufttemperaturen während Kaltstartbedingungen nicht wesentlich beeinträchtigt sein kann.
  • Wenn es bestätigt wird, dass der Siedepunkt des verwendeten Kraftstoffs niedriger als der erste Schwellenwert ist, kann die Steuerung bei 712 ein Signal an einen Aktor, der mit dem Anlassermotor (wie etwa der Anlassermotor 190 in 1) gekoppelt ist, senden, um den Verbrennungsmotor unter Verwendung von Energie von dem Anlassermotor anzulassen. Die Anlassdrehzahl des Verbrennungsmotors im ersten Verbrennungsmotorzyklus seit dem Verbrennungsmotorstart und für eine Anzahl von Zyklen danach kann auf eine erste Anlassdrehzahl unter der Nennanlassdrehzahl des Verbrennungsmotors verringert werden. In einem Beispiel kann die Nennanlassdrehzahl 250 rpm betragen und die verwendete erste verringerte Anlassdrehzahl unter Kaltstartbedingungen für Verbrennungsmotoren, die Kraftstoff mit einem Siedepunkt unter dem ersten Schwellenwert verwenden, kann 200 rpm betragen. Aufgrund der niedrigeren Anlassdrehzahl kann die Zeit zwischen der Kolbenposition entsprechend dem UT und dem OT des Verdichtungstakts zunehmen. Daher kann die Verdampfungszeit zunehmen, wenn die Luftladungstemperatur höher als der Siedepunkt des Kraftstoffs ist, wodurch das verfügbare Zeitfenster zum Verdampfen des Kraftstoffs vor dem Zeitpunkt des Zündfunkens am OT (am Ende des Verdichtungstakts) zunimmt. Aufgrund des längeren Verdampfungszeitfensters kann eine Zunahme des Grads von Kraftstoffverdampfung vor dem Zündfunken vorliegen und überschüssige Kraftstoffzufuhr kann nicht ausgeführt werden, um eine gewünschte Menge von verdampftem Kraftstoff zur Verbrennung zu erlangen. Die erste niedrigere Anlassdrehzahl relativ zu der Nenndrehzahl kann basierend auf der Luftladungstemperatur eingestellt werden. In einem Beispiel kann der Grad der Verringerung der Anlassdrehzahl verringert werden (Anlassdrehzahl näher an Nenndrehzahl verschoben), wenn die Luftladungstemperatur zunimmt. In einem anderen Beispiel kann der Grad der Verringerung erhöht werden (Anlassdrehzahl weiter unter die Nenndrehzahl verschoben), wenn die Luftladungstemperatur abnimmt.
  • Zum Beispiel kann die Steuerung ein Steuersignal bestimmen, das an den Anlassermotoraktor zu senden ist, wie etwa ein Signal entsprechend einer gewünschten Anlassermotordrehzahl, wobei das Signal basierend auf der Luftladungstemperatur bestimmt ist. Die Steuerung kann die Anlassdrehzahl über eine Bestimmung, die eine bestimmte Luftladungstemperatur direkt berücksichtigt, bestimmen. Die Steuerung kann alternative die Anlassdrehzahl basierend auf einer Berechnung unter Verwendung einer Lookup-Tabelle bestimmen, wobei der Eingang die Luftladungstemperatur ist und der Ausgang die gewünschte Anlassdrehzahl (Anlassermotordrehzahl) oder das gewünschte Abfallen der Anlassdrehzahl relativ zu einer Standard-/Nennanlassdrehzahl ist. Als ein anderes Beispiel kann die Steuerung eine logische Bestimmung (z. B. in Bezug auf die Anlassdrehzahl) basierend auf Logikregeln treffen, die eine Funktion der Luftladungstemperatur sind. Die Steuerung kann dann ein Steuersignal erzeugen, das an den Anlassermotoraktor gesendet wird.
  • Bei 714 kann die Kraftstoffzufuhr initiiert werden und die Kraftstoffeinspritzung kann vom oberen Totpunkt (OT) des Ansaugtakts zum UT des Ansaugtakts für jeden Verbrennungsmotorzyklus ausgehend von dem ersten Verbrennungsmotorzyklus nach dem Verbrennungsmotorstart ausgeführt werden. Der Zündfunken kann am Ende (OT) des Verdichtungstakts von jedem Verbrennungsmotorzyklus ausgehend von dem ersten Verbrennungsmotorzyklus nach dem Verbrennungsmotorstart aktiviert werden. Aufgrund der unter der Nennanlassdrehzahl liegenden Drehzahl kann das Zeitfenster, das zur Kraftstoffverdampfung verfügbar ist (Zeitraum vor Zündfunken, wenn Luftladungstemperatur höher als der Siedepunkt des Kraftstoffs ist), zunehmen, was in erhöhter Verdampfung von Kraftstoff resultiert. erhöhte Kraftstoffverdampfung kann zu einer stabilen Verbrennung und Reduzierung von restlichen nicht verbrannten Kraftstoffmengen führen, was dadurch die Emissionsqualität erhöht.
  • Beim Anlassen des Verbrennungsmotors bei einer Drehzahl unter der Schwellenanlassdrehzahl beinhaltet die Routine bei 716 Bestimmen, ob ein Fehlzündungsereignis erkannt wird. Somit wird durch Anlassen des Verbrennungsmotors bei der reduzierten Anlassdrehzahl die Kraftstoffverdampfung erhöht und das Auftreten von Fehlzündungsereignissen nimmt ab. Selbst während des Betriebs mit reduzierter Anlassdrehzahl kann jedoch eine Fehlzündung aufgrund von Verbrennungsinstabilität auftreten. Fehlzündungsereignisse können basierend auf Eingängen von einem Kurbelwellenpositionssensor (Beschleunigungssensor) erkannt werden.
  • Wenn es festgestellt wird, dass die Fehlzündung nicht erkannt ist, kann die Kraftstoffeinspritzung bei 718 während des Ansaugtakts mit Zündfunken am Ende des Verdichtungstakts fortgesetzt werden, bis das Anlassen abgeschlossen ist. Somit kann der Betrieb des Anlassermotors ausgesetzt werden, sobald der Verbrennungsmotor die Leerlaufdrehzahl erreicht.
  • Wenn bei 704 festgestellt wird, dass der Siedepunkt des Kraftstoffs höher als der erste Schwellenwert ist, beinhaltet die Routine bei 720 Bestimmen, ob der Siedepunkt des Kraftstoffs höher als der erste Schwellenwert, aber niedriger als eine zweite Schwellentemperatur ist. Die zweite Schwellentemperatur kann einem Siedepunkt des Kraftstoffs entsprechen, unter dem Verdampfung von Kraftstoff aufgrund von niedrigeren Ladungslufttemperaturen während Kaltstartbedingungen wesentlich beeinträchtigt sein kann und weitere Reduzierung der Anlassdrehzahl gewünscht sein kann.
  • Wenn es bestätigt wird, dass der Siedepunkt des Kraftstoffs höher als der erste Schwellenwert, aber niedriger als der zweite Schwellenwert ist, kann der Anlassermotor bei 722 betätigt werden, um den Verbrennungsmotor bei einer zweiten (niedrigeren) Anlassdrehzahl anzulassen, wobei die zweite Anlassdrehzahl niedriger als jede von der Nennanlassdrehzahl und der ersten Anlassdrehzahl ist. Der Grad der Verringerung der Anlassdrehzahl basierend auf dem Alkoholgehalt des Kraftstoffs kann bei einer an deren Rate als dem Grad der Verringerung der Anlassdrehzahl basierend auf der Luftladungstemperatur auftreten. In einem Beispiel kann die Anlassdrehzahl um einen größeren Betrag verringert sein als Reaktion auf einen Anstieg des Alkoholgehalts des Kraftstoffs als bei einem Abfallen der Luftladungstemperatur.
  • Zum Beispiel kann die Steuerung ein Steuersignal bestimmen, das an den Anlassermotoraktor zu senden ist, wie etwa ein Signal entsprechend einer gewünschten Anlassermotordrehzahl, wobei das Signal basierend auf jedem von der Luftladungstemperatur und dem Alkoholgehalt des Kraftstoffs bestimmt ist. In einem Beispiel kann die zweite Anlassdrehzahl 175 rpm betragen. Die Steuerung kann die zweite Anlassdrehzahl über eine Bestimmung, die jedes von einer bestimmten Luftladungstemperatur und einem Siedepunkt des Kraftstoffs direkt berücksichtigt, bestimmen. Die Steuerung kann alternativ die Anlassdrehzahl basierend auf einer Berechnung unter Verwendung einer Lookup-Tabelle bestimmen, wobei der Eingang jedes von der Luftladungstemperatur und dem Siedepunkt des Kraftstoffs ist und der Ausgang die gewünschte Anlassdrehzahl (Anlassermotordrehzahl) oder das gewünschte Abfallen der Anlassdrehzahl relativ zu einer Standard-/Nennanlassdrehzahl ist. Als ein anderes Beispiel kann die Steuerung eine logische Bestimmung (z. B. in Bezug auf die Anlassdrehzahl) basierend auf Logikregeln vornehmen, die eine erste Funktion von Luftladungstemperatur und eine zweite andere Funktion von Siedepunkt des Kraftstoffs sind. Die Steuerung kann dann ein Steuersignal erzeugen, das an den Anlassermotoraktor gesendet wird. Auf diese Weise basieren die erste Anlassdrehzahl und die zweite Anlassdrehzahl auf dem Siedepunkt des eingespritzten Kraftstoffs, wobei ferner jede von der ersten Anlassdrehzahl und der zweiten Anlassdrehzahl relativ zu der Nenndrehzahl abnimmt, wenn der Siedepunkt des eingespritzten Kraftstoffs zunimmt. Jede von der ersten Anlassdrehzahl und der zweiten Anlassdrehzahl basiert ferner auch auf einer Luftladungstemperatur, wobei ferner jede von der ersten Anlassdrehzahl und der zweiten Anlassdrehzahl relativ zu der Nenndrehzahl abnimmt, wenn die Luftladungstemperatur abnimmt.
  • Sobald die Anlassdrehzahl auf die zweite Anlassdrehzahl verringert wurde, kann die Routine mit Schritt 714 fortfahren, wobei, wie vorstehend beschrieben, Kraftstoffzufuhr und Zündfunken initiiert werden können.
  • Wenn bei 720 bestimmt wird, dass der Siedepunkt der Kraftstoffzufuhr nicht zwischen der ersten und der zweiten Schwellentemperatur liegt, kann bei 708 abgeleitet werden, dass der Siedepunkt des Kraftstoffs über der zweiten Schwellentemperatur liegen kann. Aufgrund des höheren Siedepunkts kann Verdampfung einer gewünschten Menge von Kraftstoff während Kaltstartbedingungen wesentlich herausfordernder sein.
  • Bei 716 kann die Anlassdrehzahl des Verbrennungsmotors im ersten Verbrennungsmotorzyklus seit dem Verbrennungsmotorstart und für eine Anzahl von Zyklen danach kann auf eine dritte Anlassdrehzahl verringert werden, wobei die dritte Anlassdrehzahl niedriger als jede von der Nennanlassdrehzahl, der ersten und der zweiten Anlassdrehzahl ist. In einem Beispiel kann die dritte Anlassdrehzahl, die während Kaltstartbedingungen verwendet wird, 150 rpm betragen. Der Grad des Verringerns der Anlassdrehzahl relativ zu der Nenndrehzahl kann basierend auf jedem von der Luftladungstemperatur und dem Siedepunkt des Kraftstoffs eingestellt werden. Der Siedepunkt des Kraftstoffs kann proportional zum Alkoholgehalt des Kraftstoffs sein, wobei der Siedepunkt steigt, wenn der Alkoholgehalt zunimmt. In einem Beispiel kann der Grad der Verringerung der Anlassdrehzahl verringert werden (Anlassdrehzahl näher an Nenndrehzahl), wenn allein oder zusammen die Luftladungstemperatur zunimmt und der Siedepunkt des Kraftstoffs abnimmt. In einem anderen Beispiel kann der Grad der Verringerung erhöht werden (Anlassdrehzahl weiter weg von Nenndrehzahl), wenn allein oder zusammen die Luftladungstemperatur abnimmt und der Siedepunkt des Kraftstoffs zunimmt. Der Grad der Verringerung der Anlassdrehzahl basierend auf dem Siedepunkt des Kraftstoffs kann bei einer an deren Rate als dem Grad der Verringerung der Anlassdrehzahl basierend auf der Luftladungstemperatur auftreten. In einem Beispiel kann die Anlassdrehzahl um einen größeren Betrag verringert sein als Reaktion auf einen Anstieg des Siedepunkts des Kraftstoffs als bei einem Abfallen der Luftladungstemperatur.
  • Bei 728 kann die Kraftstoffzufuhr initiiert werden, da der Verbrennungsmotor bei der dritten Drehzahl unter der Nenndrehzahl angelassen wird. Wenn der Siedepunkt des Kraftstoffs höher als die zweite Schwellentemperatur ist, die Verbrennungsmotorsteuerung dazu konfiguriert sein, ein Einspritzprofil des Kraftstoffs, der an den Zylinder abgegeben wird, einzustellen. Da die Anlassdrehzahl von der Nenndrehzahl verringert ist und eine gleiche Menge an Kraftstoff bei einer gleichen Rate eingespritzt wird (wie eingespritzt beim Anlassen bei Nenndrehzahl), kann eine Zeitlücke zwischen dem Ende der Einspritzzeitplanung und dem UT des Ansaugtaktes vorhanden sein. Die Kraftstoffzufuhr kann während der Zeitlücke und auch während des Verdichtungstakts fortgesetzt werden. Somit kann das Ende der Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung so eingestellt werden, dass es mit dem Zündfunken am oberen Totpunkt (OT) des Verdichtungstakts zusammenfällt. In einem Beispiel kann die Kraftstoffzufuhr nach dem unteren Totpunkt (UT) des Ansaugtakts eines Verbrennungsmotorzyklus und nach dem Schließen des Einlassventils initiiert werden, sodass das Erwärmen der Einlassladung aufgrund der Verdichtung begonnen hat und am OT des Verdichtungstakts beendet ist. Durch Fortsetzen von Einspritzen von Kraftstoff bis zum OT des Verdichtungstakts kann eine größere Menge von Kraftstoff eingespritzt und verdampft werden. Auf diese Weise beinhaltet Einspritzen von Kraftstoff, für den Siedepunkt des Kraftstoffs, der unter einem zweiten Schwellenwert liegt, Initiieren von Kraftstoffzufuhr am OT eines Ansaugtakts eines Verbrennungsmotorzyklus und Beenden von Kraftstoffzufuhr am UT des Ansaugtakts des Verbrennungsmotorzyklus, und für den Siedepunkt des Kraftstoffs, der über einem zweiten Schwellenwert liegt, beinhaltet Einspritzen von Kraftstoff Initiieren von Kraftstoffzufuhr am OT des Ansaugtakts des Verbrennungsmotorzyklus und Beenden von Kraftstoffzufuhr am OT eines Verdichtungstakts des Verbrennungsmotorzyklus.
  • Der Zündfunken kann auch für eine Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen deaktiviert werden, während die Kraftstoffzufuhr fortgesetzt wird. Durch Initiieren des Zündfunkens nach einer Anzahl von Verbrennungsmotoranlasszyklen kann eine Menge von vorverdampftem Kraftstoff zur Verbrennung zur Verfügung stehen, wodurch die Verbrennungsstabilität verbessert wird. Da der Kraftstoff über die Verbrennungsmotortakte ohne Zündfunken verdichtet und expandiert wird, kann auch eine größere Menge von Kraftstoff verdampfen und die Zylinderwände können erwärmt werden. Die während des Zylinderverdichtungstakts erzeugte Wärme kann die Zylinderwände direkt erwärmen, wodurch die Stabilität von bevorstehenden Verbrennungsereignissen und die Emissionsqualität verbessert werden. Während des Arbeitstakts der nicht zündenden Zyklen kann der verdampfte Kraftstoff in den Zylinder gezogen werden, wodurch die Möglichkeit von erhöhten Endrohremissionen, die durch nicht verbrannten Kraftstoffdämpfe verursacht werden, reduziert wird. Das Verfahren 700 wird in 8 als das Verfahren 800 fortgesetzt.
  • Wenn bei 716 eine Fehlzündung festgestellt wird, kann die Routine auch mit Schritt 728 fortfahren, um die Menge von eingespritztem Kraftstoff zu erhöhen, während der Zündfunken für eine Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen deaktiviert ist. Durch Erhöhen der Kraftstoffeinspritzung kann eine größere Menge von Kraftstoff verdampft werden, wodurch Verbrennungsstabilität erhöht wird und die Möglichkeit von zukünftigen Fehlzündungsereignissen reduziert wird. Auf diese Weise kann für den Siedepunkt des Kraftstoffs, der unter einem zweiten Schwellenwert liegt, bei Erkennung eines Fehlzündungsereignisses der Zündfunken für die Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen deaktiviert werden und ein Ende der Einspritzzeitsteuerung kann verlängert werden, wobei das Ende der Einspritzzeitsteuerung in Richtung des OT des Verdichtungstakts verlängert wird.
  • Auf diese Weise kann, als Reaktion auf ein Alkoholniveau des Kraftstoffs, das über einem Schwellenwert liegt, der Anlassermotor betätigt werden, um den Verbrennungsmotor bei einer ersten Drehzahl unter der Nennanlassdrehzahl anzulassen, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen betätigt werden, um Kraftstoff von einem OT eines Ansaugtakts bis zum OT eines Verdichtungstakts einzuspritzen, und der Zündfunken für eine Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen nach dem Verbrennungsmotorstart deaktiviert wird; und nach dem Abschluss der Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen kann der Anlassermotor betätigt werden, um den Verbrennungsmotor bei der Nennanlassdrehzahl anzulassen, wobei die Kraftstoffeinspritzungen betätigt werden, um Kraftstoff von dem OT des Ansaugtakts bis zum UT des Ansaugtakts einzuspritzen, und die Zündkerze betätigt wird, um Zündfunken am OT des Verdichtungstakts zu initiieren, bis die Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors erreicht ist.
  • 8 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren 800, das zum Verbessern von Emissionsstandards während Kaltstartbedingungen für Kraftstoffe mit höherem Siedepunkt umgesetzt werden kann. Das Verfahren 800 kann die Fortsetzung des Verfahrens 700 in 7 sein und kann bei Schritt 728 des Verfahrens 700 ausgeführt werden.
  • Bei 802 beinhaltet die Routine Bestimmen, ob die Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen, die seit dem Verbrennungsmotorstart mit Kraftstoff versorgt, aber nicht gezündet sind (einschließlich eines ersten Verbrennungsmotorzyklus seit dem Verbrennungsmotorstart), über einer Schwellenanzahl liegt. Die Schwellenanzahl von nicht zündenden Verbrennungsmotorzyklen kann basierend auf jedem von dem Siedepunkt des Kraftstoffs und der Luftladungstemperatur ausgewählt werden, um es so zu ermöglichen, dass ein größerer Teil des Kraftstoffs bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Zündfunken aktiviert wird, verdampft wird. Als ein Beispiel kann die Schwellenanzahl von nicht zündenden Verbrennungsmotorzyklen erhöht werden, wenn zumindest der Siedepunkt des Kraftstoffs zunimmt und/oder die Luftladungstemperatur abnimmt, und die Schwellenanzahl von nicht zündenden Verbrennungsmotorzyklen kann verringert werden, wenn zumindest der Siedepunkt des Kraftstoffs abnimmt und/oder die Luftladungstemperatur zunimmt. Wenn es bestimmt wird, dass die Anzahl von abgeschlossenen nicht zündenden Zyklen kleiner als die Schwellenanzahl ist, kann bei 804 das Anlassen bei der dritten (niedrigeren) Drehzahl fortgesetzt werden, während die Kraftstoffzufuhr fortgesetzt wird (wobei die Kraftstoffzufuhr in dem Verdichtungstakt verlängert wird) und wobei der Zündfunken deaktiviert bleibt.
  • Wenn es bestimmt wird, dass die abgeschlossene Anzahl von nicht zündenden Zyklen seit dem Verbrennungsmotorstart über dem Schwellenwert liegt, kann bei 806 der Zündfunken aktiviert werden. Zum Beispiel kann die Steuerung ein Signal an die Zündkerze senden, um den Zündfunken am oberen Totpunkt (OT) des Verdichtungstakts wiederaufzunehmen. Nach Abschluss der Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen kann der Verbrennungsmotor auch über den Anlassermotor bei einer höheren Anlassdrehzahl mit aktivierter Kraftstoffeinspritzung und aktiviertem Zündfunken angelassen werden. Die höhere Anlassdrehzahl kann gleich oder kleiner als die Nennanlassdrehzahl sein, die zum Verbrennungsmotorstart während Warmstartbedingungen verwendet werden kann. Auf diese Weise können durch Verdampfen einer größeren Menge von Kraftstoff vor der Verbrennung Emissionen von nicht verbrannten Kohlenwasserstoffen verringert werden.
  • Bei 808 kann die Kraftstoffeinspritzung bis zum Zündfunken fortgesetzt zu werden. Zum Beispiel kann Kraftstoff von dem OT des Ansaugtakts bis zum OT des Verdichtungstakts eingespritzt werden. Auf diese Weise kann für jeden Verbrennungsmotorzyklus vor dem Zündfunken eine größere Menge von Kraftstoff in den Zylinder eingespritzt werden, wodurch eine Erhöhung der Kraftstoffverdampfung ermöglicht wird.
  • Bei 810 beinhaltet die Routine das Bestimmen, ob das Anlassen des Verbrennungsmotors abgeschlossen ist. Somit kann, sobald der Verbrennungsmotor die Leerlaufdrehzahl erreicht, das Anlassen über den Anlassermotor nicht mehr länger erforderlich sein. Wenn es bestätigt wird, dass das Anlassen des Verbrennungsmotors nicht abgeschlossen ist, kann der Anlassermotor bei 812 weiterhin betrieben werden und der Verbrennungsmotor kann bei einer Drehzahl angelassen werden, die kleiner als oder gleich der Nennanlassdrehzahl ist. Während jedes Zyklus kann also die Kraftstoffeinspritzung bis zum Zündfunken fortgesetzt werden. Wenn es festgestellt wird, dass das Anlassen des Verbrennungsmotors über den Anlassermotor abgeschlossen ist, kann bei 814 das Anlassen durch Aussetzen des Betriebs des Anlassermotors gestoppt werden und Verbrennung kann den Verbrennungsmotor antreiben.
  • Auf diese Weise kann während eines ersten Verbrennungsmotorstarts, für eine erste Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen unmittelbar nach dem Verbrennungsmotorstart, der Verbrennungsmotor über einen Anlassermotor bei einer ersten Anlassdrehzahl, die relativ zu einer Nennanlassdrehzahl verringert ist, mit aktiviertem Zündfunken und Zylinderkraftstoffzufuhr während eines Ansaugtakts angelassen werden, während eines zweiten Verbrennungsmotorstarts kann, für eine zweite Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen unmittelbar nach dem Verbrennungsmotorstart, der Verbrennungsmotor über den Anlassermotor bei einer zweiten Anlassdrehzahl, die relativ zu der Nennanlassdrehzahl verringert ist, mit deaktiviertem Zündfunken und Zylinderkraftstoffzufuhr während jedem von dem Ansaugtakt und einem Verdichtungstakt angelassen werden, und während eines dritten Verbrennungsmotorstarts kann der Verbrennungsmotor über den Anlassermotor bei der Nennanlassdrehzahl mit aktiviertem Zündfunken und Zylinderkraftstoffzufuhr während eines Ansaugtakts angelassen werden. Jeder von dem ersten Verbrennungsmotorstart und dem zweiten Verbrennungsmotorstart ist ein Kaltstart, und der dritte Verbrennungsmotorstart ist ein Warmstart, und ein Siedepunkt von Kraftstoff, der während des ersten Verbrennungsmotorstarts eingespritzt wird, ist niedriger ist als der Siedepunkt von Kraftstoff, der während des zweiten Verbrennungsmotorstarts eingespritzt wird.
  • 9 zeigt eine Beispieldarstellung 900 eines Verbrennungsmotorstarts mit eingestellter/eingestelltem Anlassdrehzahl, Kraftstoffzufuhr und Zündzeitpunkt, um Kaltstartemissionen zu reduzieren. Der erste Verlauf, Linie 902, zeigt die Anlassdrehzahl des Verbrennungsmotors während eines Warmstarts des Verbrennungsmotors, wenn Benzin als Kraftstoff verwendet wird. Der zweite Verlauf, Linie 904, zeigt eine erste Beispielanlassdrehzahl des Verbrennungsmotors während eines Kaltstarts des Verbrennungsmotors, wenn Benzin als Kraftstoff verwendet wird. Der dritte Verlauf, Linie 905, zeigt eine zweite Beispielanlassdrehzahl des Verbrennungsmotors während eines Kaltstarts des Verbrennungsmotors, wenn Benzin als Kraftstoff verwendet wird. Der vierte Verlauf, Linie 906, zeigt die Anlassdrehzahl des Verbrennungsmotors während eines Kaltstarts des Verbrennungsmotors, wenn E10-Kraftstoffmischung (10 % Ethanol und 90 % Benzin) verwendet wird. Der fünfte Verlauf, Linie 908, zeigt die Anlassdrehzahl des Verbrennungsmotors während eines Kaltstarts des Verbrennungsmotors, wenn E100-Kraftstoff (100 % Ethanol) verwendet wird. Die x-Achse stellt den Verbrennungsmotorzyklus (Anzahl) nach dem Verbrennungsmotorstart dar. In diesem Beispiel sind vier Verbrennungsmotorzyklen dargestellt, wobei jeder Zyklus einen Ansaug-, einen Verdichtungs- . einen Arbeits- und einen Ausstoßtakt umfasst.
  • Während einer Warmstartbedingung (wie durch den ersten Verlauf gezeigt) kann die Steuerung ein Signal an einen Aktor senden, der mit dem Anlassermotor gekoppelt ist, um den Verbrennungsmotor bei einer Nennanlassdrehzahl C1 anzulassen. In dem ersten Verlauf wird Benzin als Kraftstoff verwendet und F1 gibt eine Menge von Benzin an, die während jedes Verbrennungsmotorzyklus eingespritzt wird. In diesem Verlauf sind vier Verbrennungsmotorzyklen gezeigt und in jedem Zyklus kann eine gleiche Menge von Kraftstoff während des Ansaugtakts eingespritzt werden. Der Zündfunken kann am Ende des Verdichtungstakts von jedem Verbrennungsmotorzyklus initiiert werden. Die Verbrennungsmotordrehzahl kann während jedes Verbrennungsmotorzyklus bei der Nenndrehzahl gehalten werden.
  • In dem zweiten Verlauf 904 wird Benzin als Kraftstoff verwendet, und während einer Kaltstartbedingung kann die Steuerung ein Signal an den Aktor, der mit der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gekoppelt ist, senden, um eine größere Menge von Kraftstoff während jedes Verbrennungsmotorzyklus bereitzustellen. Der Verbrennungsmotor kann bei der Nenndrehzahl C1 angelassen werden. F2 stellt eine Menge von Benzin dar, das während jedes Verbrennungsmotorzyklus eingespritzt wird, wenn der Verbrennungsmotor bei Kaltstart angelassen wird. Die Menge von Benzin, das während eines Kaltstarts eingespritzt wird, F2, kann größer als die Menge von Benzin sein, das während eines Warmstarts eingespritzt wird, F1. Somit kann Kraftstoff nach dem unteren Totpunkt (UT) des Ansaugtakts eines Verbrennungsmotorzyklus bis zum oberen Totpunkt (OT) eines Verdichtungstakts von jedem Verbrennungsmotorzyklus eingespritzt werden. Aufgrund der größeren Menge von eingespritztem Kraftstoff kann eine größere Menge von Kraftstoff verdampfen und kann zur Verbrennung verfügbar sein, wobei jedoch ein Teil des Kraftstoffs unverdampft bleiben kann und nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe (UHC) können in die Atmosphäre freigegeben werden. Daher können sich aufgrund von übermäßiger Kraftstoffzufuhr die Emissionsqualität und die Kraftstoffeffizienz reduzieren. Der Zündfunken kann am Ende des Verdichtungstakts von jedem Verbrennungsmotorzyklus initiiert werden, so wie durch S dargestellt.
  • In dem drittenverlauf 905 wird Benzin als Kraftstoff verwendet, und während der Kaltstartbedingungen kann die Steuerung ein Signal an einen Aktor senden, der mit dem Anlassermotor gekoppelt ist, um den Verbrennungsmotor bei einer Drehzahl C2, die niedriger als die Nennanlassdrehzahl ist, anzulassen. F3 stellt eine Menge von Benzin dar, das während jedes Verbrennungsmotorzyklus eingespritzt wird, wenn der Verbrennungsmotor bei Kaltstart angelassen wird. Die Menge von eingespritztem Benzin (F3) mit Reduzierung der Anlassdrehzahl kann niedriger als die Menge von eingespritztem Benzin (F2) ohne Reduzieren der Anlassdrehzahl sein, aber F3 kann höher als die Menge von eingespritztem Benzin während eines Warmstarts, F1, sein. Aufgrund der niedrigeren Anlassdrehzahl ist eine Zunahme des Zeitfensters, das für erhöhte Kraftstoffverdampfung verfügbar ist, vorhanden. Auf diese Weise kann durch Erhöhen des zur Kraftstoffverdampfung verfügbaren Zeitfensters eine niedrigere Menge von Benzin während des Kaltstarts eingespritzt werden, um UHC-Emissionen zu reduzieren und Kraftstoffeffizienz zu verbessern. Das höhere Volumen von verdampftem Kraftstoff verbessert die Verbrennungsstabilität und reduziert das Auftreten von Fehlzündungsereignissen. Die Anlassdrehzahl kann auf die Nennanlassdrehzahl C1 am Ende des zweiten Verbrennungsmotorzyklus erhöht werden. Durch Anheben der Anlassdrehzahl nach Ablauf der Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen kann der Ansaugkrümmerdruck verringert werden und die Zylinderverbrennung kann mit einem höheren Grad von verdampftem Kraftstoff durchgeführt werden, bevor die Verbrennung initiiert wird. Sobald die Anlassdrehzahl auf die Nennanlassdrehzahl C1 erhöht wird, kann die Menge von Benzin, das während jedes nachfolgenden Verbrennungsmotorzyklus eingespritzt wird, auf F2 erhöht werden. Durch Erhöhen der Menge von eingespritztem Benzin kann eine größere Menge von verdampftem Kraftstoff zur Verbrennung verfügbar sein, wodurch die Möglichkeit eines Fehlzündungsereignisses, das durch Verbrennungsinstabilität verursacht wird, reduziert wird. Der Zündfunken kann auch am Ende des Verdichtungstakts von jedem Verbrennungsmotorzyklus initiiert werden.
  • In dem vierten Verlauf wird E10 (10 % Ethanol und 90 % Benzin), was einen höheren Siedepunkt als Benzin hat, als Kraftstoff verwendet. Somit können die Menge von eingespritztem E10 und das Verdampfungszeitfenster vor dem Zündfunken erhöht werden, um die Verdampfung einer optimalen Menge von Kraftstoff zu ermöglichen. F4 stellt eine Menge von E10 dar, das sowohl während des Ansaug- als auch während des Verdichtungstakts von jedem Verbrennungsmotorzyklus eingespritzt wird, wenn der Verbrennungsmotor bei Kaltstart angelassen wird. Die Anlassdrehzahl kann weiter auf die Drehzahl C3 (C3 niedriger als jede von C2 und C1) verringert werden, um das zur Kraftstoffverdampfung verfügbare Zeitfenster zu vergrößern. Wie in diesem Beispiel dargestellt, kann selbst nach dem Reduzieren der Anlassdrehzahl eine größere Menge von E10 (F4) während des Kaltstarts eingespritzt werden (relativ zu der Menge von Benzin, das während des Kaltstarts eingespritzt wird, F3), sodass eine optimale Menge von verdampftem Kraftstoff zur Verbrennung verfügbar ist. Um die Menge von verdampftem E10-Kraftstoff, der zur Verbrennung verfügbar ist, zu erhöhen, kann auch der Zündfunken für zwei Verbrennungsmotorzyklen deaktiviert werden und am Ende des Verdichtungstakts des dritten Zyklus kann der Zündfunken initiiert werden. Somit kann die Anzahl von nicht zündenden Verbrennungsmotorzyklen (ohne Zündfunken) basierend auf dem Siedepunkt des eingespritzten Kraftstoffs und der Umgebungstemperatur ausgewählt werden, um es so zu ermöglichen, dass ein größerer Teil des Kraftstoffs bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Zündfunken aktiviert wird, verdampft wird. Die Anlassdrehzahl kann auf die Nennanlassdrehzahl C1 am Ende des dritten Verbrennungsmotorzyklus erhöht werden, um den Ansaugkrümmerdruck zu verringern. Das Fehlen einer Bezeichnung „S“ bedeutet, dass für diesen Zyklus kein Zündereignis vorhanden ist.
  • In dem fünften Verlauf wird E100 (100 % Ethanol), was einen höheren Siedepunkt als E10 hat, als Kraftstoff verwendet. Somit können die Menge von eingespritztem Kraftstoff und das Verdampfungszeitfenster vor dem Zündfunken weiter erhöht werden, um die Verdampfung einer optimalen Menge von Kraftstoff zu ermöglichen. F5 stellt eine Menge von E100 dar, das sowohl während des Ansaug- als auch während des Verdichtungstakts von jedem Verbrennungsmotorzyklus eingespritzt wird, wenn der Verbrennungsmotor bei Kaltstart angelassen wird. Die Anlassdrehzahl kann weiter auf die Drehzahl C4 (C4 niedriger als C3) verringert werden, um das Verdampfungszeitfenster zu vergrößern. Um die Menge von verdampftem E100-Kraftstoff, der zur Verbrennung verfügbar ist, weiter zu erhöhen, kann der Zündfunken für drei Verbrennungsmotorzyklen deaktiviert werden und am Ende des Verdichtungstakts des vierten Zyklus kann der Zündfunken initiiert werden. Die Anlassdrehzahl kann auf die Nennanlassdrehzahl C1 am Ende des dritten Verbrennungsmotorzyklus erhöht werden, um den Ansaugkrümmerdruck zu verringern. Auf diese Weise kann durch Einstellen von Anlassdrehzahl und Kraftstoffzufuhrmenge basierend auf dem Siedepunkt des Kraftstoffs und durch Betreiben des Verbrennungsmotors ohne Zündfunken für eine Anzahl von Zyklen eine höhere Menge von Kraftstoff für optimale Verbrennungsmotorleistung und Emissionsqualität bei Kaltstartbedingungen verdampft werden.
  • Auf diese Weise kann während Kaltstartbedingung, als Reaktion auf ein Alkoholniveau des Kraftstoffs, das unter einem Schwellenwert liegt, der Anlassermotor betätigt werden, um den Verbrennungsmotor bei einer zweiten Drehzahl unter der Nennanlassdrehzahl anzulassen, die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen können betätigt werden, um Kraftstoff von dem OT des Ansaugtakts bis zum UT des Ansaugtakts einzuspritzen, wobei der Zündfunken während jedes Verbrennungsmotorzyklus nach dem Verbrennungsmotorstart aktiviert wird; und während Warmstartbedingung kann, unabhängig von dem Alkoholgehalt des Kraftstoffs, der Anlassermotor betätigt werden, um den Verbrennungsmotor bei der Nennanlassdrehzahl anzulassen, die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen können betätigt werden, um Kraftstoff von dem OT des Ansaugtakts bis zum UT des Ansaugtakts einzuspritzen, wobei der Zündfunken während jedes Verbrennungsmotorzyklus nach dem Verbrennungsmotorstart aktiviert wird.
  • Ein Beispielverbrennungsmotorverfahren umfasst: während Kaltstart, für einen Siedepunkt des Kraftstoffs, der unter einem Schwellenwert liegt, Anlassen des Verbrennungsmotors über einen Anlassermotor mit einer ersten Anlassdrehzahl, während Kraftstoff für eine Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen seit einem ersten Verbrennungsmotorzyklus eingespritzt wird, und für einen Siedepunkt des Kraftstoffs, der über einem Schwellenwert liegt, Anlassen des Verbrennungsmotors mit einer zweiten Anlassdrehzahl, während Kraftstoff eingespritzt wird und der Zündfunken für die Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen seit dem ersten Verbrennungsmotorzyklus deaktiviert ist. In einem beliebigen vorhergehenden Beispiel beinhaltet, zusätzlich oder optional, für den Siedepunkt des Kraftstoffs, der unter einem Schwellenwert liegt, Einspritzen von Kraftstoff Initiieren von Kraftstoffzufuhr am oberen Totpunkt (OT) eines Ansaugtakts eines Verbrennungsmotorzyklus und Beenden von Kraftstoffzufuhr am unteren Totpunkt (UT) des Ansaugtakts des Verbrennungsmotorzyklus, und wobei für den Siedepunkt des Kraftstoffs, der über einem Schwellenwert liegt, Einspritzen von Kraftstoff Initiieren von Kraftstoffzufuhr am OT des Ansaugtakts des Verbrennungsmotorzyklus und Beenden von Kraftstoffzufuhr am OT eines Verdichtungstakts des Verbrennungsmotorzyklus beinhaltet. Ein beliebiges oder alle vorhergehenden Beispiele umfassen ferner, zusätzlich oder optional, für den Siedepunkt des Kraftstoffs, der unter einem Schwellenwert liegt, bei Erkennung eines Fehlzündungsereignisses, Deaktivieren des Zündfunkens für die Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen und Verlängern eines Endes der Einspritzzeitsteuerung, wobei das Ende der Einspritzzeitsteuerung in Richtung des OT des Verdichtungstakts verlängert wird. In einem beliebigen oder allen vorhergehenden Beispielen ist, zusätzlich oder optional, jede von der ersten Anlassdrehzahl und der zweiten Anlassdrehzahl relativ zu einer Nennanlassdrehzahl niedriger, wobei die zweite Anlassdrehzahl niedriger als die erste Anlassdrehzahl ist. Ein beliebiges oder alle vorhergehenden Beispiele umfassen ferner, zusätzlich oder optional, während eines Warmstarts, für jeden von dem Siedepunkt des Kraftstoffs, der unter einem Schwellenwert liegt, und dem Siedepunkt des Kraftstoffs, der über einem Schwellenwert liegt, Anlassen des Verbrennungsmotors über den Anlassermotor mit der Nennanlassdrehzahl. In einem beliebigen oder allen vorhergehenden Beispielen basiert, zusätzlich oder optional, die Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen auf einem Siedepunkt von eingespritztem Kraftstoff, wobei die Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen zunimmt, wenn der Siedepunkt des eingespritzten Kraftstoffs zunimmt. In einem beliebigen oder allen vorhergehenden Beispielen basiert, zusätzlich oder optional, jede von der ersten Anlassdrehzahl und der zweiten Anlassdrehzahl auf dem Siedepunkt des eingespritzten Kraftstoffs, wobei ferner jede von der ersten Anlassdrehzahl und der zweiten Anlassdrehzahl relativ zu der Nenndrehzahl abnimmt, wenn der Siedepunkt des eingespritzten Kraftstoffs zunimmt. In einem beliebigen oder allen vorhergehenden Beispielen basiert, zusätzlich oder optional, jede von der ersten Anlassdrehzahl und der zweiten Anlassdrehzahl ferner auf einer Luftladungstemperatur, wobei ferner jede von der ersten Anlassdrehzahl und der zweiten Anlassdrehzahl relativ zu der Nenndrehzahl abnimmt, wenn die Luftladungstemperatur abnimmt. Ein beliebiges oder alle vorhergehenden Beispiele umfassen ferner, zusätzlich oder optional, für den Siedepunkt des Kraftstoffs unter dem Schwellenwert, nach der Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen, Erhöhen der Anlassdrehzahl auf die Nennanlassdrehzahl. Ein beliebiges oder alle vorhergehenden Beispiele umfassen ferner, zusätzlich oder optional, für den Siedepunkt des Kraftstoffs über dem Schwellenwert, nach der Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen mit eingespritztem Kraftstoff verdichtet und expandiert, Erhöhen der Anlassdrehzahl auf die Nennanlassdrehzahl und Initiieren von Zündfunken.
  • Ein anderes Beispielverfahren umfasst: während eines ersten Verbrennungsmotorstarts, für eine erste Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen unmittelbar nach dem Verbrennungsmotorstart, Anlassen des Verbrennungsmotors über einen Anlassermotor bei einer ersten Anlassdrehzahl, die relativ zu einer Nennanlassdrehzahl verringert ist, mit aktiviertem Zündfunken und Zylinderkraftstoffzufuhr während eines Ansaugtakts; während eines zweiten Verbrennungsmotorstarts, für eine zweite Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen unmittelbar nach dem Verbrennungsmotorstart, Anlassen des Verbrennungsmotors über den Anlassermotor bei einer zweiten Anlassdrehzahl, die relativ zu der Nennanlassdrehzahl verringert ist, mit deaktiviertem Zündfunken und Zylinderkraftstoffzufuhr während jedem von dem Ansaugtakt und einem Verdichtungstakt; und während eines dritten Verbrennungsmotorstarts, Anlassen des Verbrennungsmotors über den Anlassermotor bei der Nennanlassdrehzahl mit aktiviertem Zündfunken und Kraftstoffzufuhr während eines Ansaugtakts. In einem beliebigen der vorhergehenden Beispiele ist, zusätzlich oder optional, jeder von dem ersten Verbrennungsmotorstart und dem zweiten Verbrennungsmotorstart ein Kaltstart, und der dritte Verbrennungsmotorstart ist ein Warmstart. In einem beliebigen oder allen vorhergehenden Beispielen ist, zusätzlich oder optional, ein Siedepunkt von Kraftstoff, der während des ersten Verbrennungsmotorstarts eingespritzt wird, niedriger als der Siedepunkt von Kraftstoff, der während des zweiten Verbrennungsmotorstarts eingespritzt wird. In einem beliebigen oder allen vorhergehenden Beispielen ist, zusätzlich oder optional, eine Luftladungstemperatur während des ersten Verbrennungsmotorstarts höher als die Luftladungstemperatur während des zweiten Verbrennungsmotorstarts, und die Luftladungstemperatur während des dritten Verbrennungsmotorstarts ist höher als die Luftladungstemperatur während jedes des ersten und zweiten Verbrennungsmotorstarts. In einem beliebigen oder allen vorhergehenden Beispielen basiert, zusätzlich oder optional, jede von der ersten Anlassdrehzahl und der zweiten Anlassdrehzahl auf jedem von dem Siedepunkt des eingespritzten Kraftstoffs und der Luftladungstemperatur, wobei jede von der ersten Anlassdrehzahl und der zweiten Anlassdrehzahl bei zumindest einem von einer Zunahme des Siedepunkts und einer Abnahme der Luftladungstemperatur abnimmt. In einem beliebigen oder allen vorhergehenden Beispielen ist, zusätzlich oder optional, die zweite Anlassdrehzahl niedriger als jede von der ersten Anlassdrehzahl und der Nennanlassdrehzahl. Ein beliebiges oder alle vorhergehenden Beispiele umfassen ferner, zusätzlich oder optional, nach Abschluss der ersten Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen, Anlassen des Verbrennungsmotors bei der Nennanlassdrehzahl und nach Abschluss der zweiten Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen, Anlassen des Verbrennungsmotors bei der Nennanlassdrehzahl, und Aktivieren von Zündfunken und Zylinderkraftstoffzufuhr während des Ansaugtakts, wobei die erste Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen höher als die zweite Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen ist.
  • In noch einem anderen Beispiel umfasst ein Fahrzeugsystem: einen Anlassermotor, einen Verbrennungsmotor, der einen Ansaugkrümmer, eine Vielzahl von Zylindern und einen Abgaskrümmer beinhaltet, einen Abgastemperatursensor, der mit dem Abgaskrümmer gekoppelt ist, einen Luftladungstemperatursensor, der mit dem Ansaugkrümmer gekoppelt ist, einen Kurbelwellenpositionssensor, der mit einer Kurbelwelle gekoppelt ist, ein Kraftstoffsystem, das einen Kraftstofftank und eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, die mit der Vielzahl von Zylindern gekoppelt sind, beinhaltet, ein Kraftstoffalkoholniveausensor, der mit dem Kraftstofftank gekoppelt ist, ein Zündsystem, das einen oder mehrere Zündkerze beinhaltet, die mit der Vielzahl von Zylindern gekoppelt sind, und eine Steuerung mit in einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherten computerlesbaren Anweisungen für Folgendes: während einer Kaltstartbedingung, als Reaktion auf ein Alkoholniveau des Kraftstoffs, das über einem Schwellenwert liegt, Betätigen des Anlassermotors, um den Verbrennungsmotor bei einer ersten Drehzahl unter der Nennanlassdrehzahl anzulassen, Betätigen der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, um Kraftstoff von einem oberen Totpunkt (OT) eines Ansaugtakts bis zum OT eines Verdichtungstakts einzuspritzen, und Deaktivieren des Zündfunkens für eine Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen nach dem Verbrennungsmotorstart, und nach dem Abschluss der Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen, Betätigen des Anlassermotors, um den Verbrennungsmotor bei der Nennanlassdrehzahl anzulassen, Betätigen der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, um Kraftstoff von dem OT des Ansaugtakts bis zum unteren Totpunkt (UT) des Ansaugtakts einzuspritzen, Betätigen der Zündkerze, um Zündfunken am OT des Verdichtungstakts zu initiieren, bis die Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors erreicht ist. In einem beliebigen vorhergehenden Beispiel beinhaltet, zusätzlich oder optional, die Steuerung ferner Anweisungen für Folgendes: während Kaltstartbedingung, als Reaktion auf ein Alkoholniveau des Kraftstoffs, das unter einem Schwellenwert liegt, Betätigen des Anlassermotors, um den Verbrennungsmotor bei einer zweiten Drehzahl unter der Nennanlassdrehzahl anzulassen, Betätigen der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, um Kraftstoff von dem OT des Ansaugtakts bis zum UT des Ansaugtakts einzuspritzen, und Aktivieren des Zündfunkens während jedes Verbrennungsmotorzyklus nach dem Verbrennungsmotorstart; und während Warmstartbedingung, unabhängig von dem Alkoholgehalt des Kraftstoffs, Betätigen des Anlassermotors, um den Verbrennungsmotor bei der Nennanlassdrehzahl anzulassen, Betätigen der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, um Kraftstoff von dem OT des Ansaugtakts bis zum UT des Ansaugtakts einzuspritzen, und Aktivieren des Zündfunkens während jedes Verbrennungsmotorzyklus nach dem Verbrennungsmotorstart. In einem beliebigen oder allen vorhergehenden Beispielen beinhaltet, zusätzlich oder optional, die Steuerung ferner Anweisungen für Folgendes: während eines Kaltstarts, als Reaktion auf ein Fehlzündungsereignis, unabhängig vom Alkoholgehalt des Kraftstoffs, Betätigen des Anlassermotors, um den Verbrennungsmotor bei der ersten Drehzahl unter der Nennanlassdrehzahl anzulassen, Betätigen der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, um Kraftstoff von dem OT des Ansaugtakts bis zum OT des Verdichtungstakts einzuspritzen, und Deaktivieren des Zündfunkens für eine Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen nach dem Verbrennungsmotorstart, wobei die erste Drehzahl unter der Nennanlassdrehzahl niedriger ist als die zweite Drehzahl unter der Nennanlassdrehzahl, und wobei die Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen auf dem Alkoholniveau des Kraftstoffs basiert, wobei die Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen mit einer Zunahme des Alkoholniveaus des Kraftstoffs zunimmt.
  • Auf diese Weise wird durch Verringern der Anlassdrehzahl auf unter Nenndrehzahl ein größeres Zeitfenster für die Kraftstoffverdampfung bereitgestellt. Durch Vergrößern des Verdampfungszeitfensters kann eine größere Menge von Kraftstoff ohne eine Zunahme der Menge von eingespritztem Kraftstoff verdampft werden, wodurch die Verbrennungsstabilität und die Kraftstoffeffizienz erhöht werden und Kohlenwasserstoffemissionen des zugeführten Gases reduziert werden. Der technische Effekt des Deaktivierens des Zündfunkens für eine Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen während der Verwendung eines Kraftstoffs mit einem höheren Siedepunkt besteht darin, dass eine größere Menge von Kraftstoff eingespritzt werden kann, was zu einer Zunahme der Menge von verdampftem Kraftstoff, der vor dem initiieren der Verbrennung verfügbar ist, führt. Durch Einstellen der Anlassdrehzahl, der Kraftstoffeinspritzung und der Anzahl von nicht zündenden Zyklen basierend auf dem Siedepunkt des Kraftstoffs kann eine gewünschte Menge von verdampftem Kraftstoff selbst bei Kraftstoffen mit höherem Alkoholgehalt für die Verbrennung verfügbar sein. Insgesamt können durch Erhöhen des Grads von Kraftstoffverdampfung die Verbrennungsmotorleistung Kraftstoffeffizienz und die Emissionsqualität erhöht werden.
  • Es ist zu beachten, dass die hierin beinhalteten beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Verbrennungsmotor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert und durch das Steuersystem, das die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und sonstiger Motorhardware beinhaltet, ausgeführt werden. Die hier beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere von einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie etwa einer ereignisgesteuerten, einer unterbrechungsgesteuerten, Multitasking-, Multithreading- und dergleichen, wiedergeben. Somit können verschiedene dargestellte Handlungen, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in manchen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erzielen, sondern wird vielmehr zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Operationen und/oder Funktionen können je nach der konkreten eingesetzten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in nichtflüchtigem Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Motorsteuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, durchgeführt werden.
  • Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Abläufe beispielhafter Natur sind und diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die vorstehende Technik auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motorarten angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der unterschiedlichen Systeme und Auslegungen und weitere hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
  • Die folgenden Patentansprüche legen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen dar, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Patentansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente beinhalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen einen weiteren, engeren, gleichen oder anderen Umfang aufweisen, ebenfalls als in den Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
  • 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
    • JP 2009002314 A [0003]
    • JP 2008232007 [0003]
    • US 9346451 [0003]

Claims (15)

  1. Verbrennungsmotorverfahren, umfassend: während Kaltstart, für einen Siedepunkt des Kraftstoffs, der unter einem Schwellenwert liegt, Anlassen des Verbrennungsmotors über einen Anlassermotor mit einer ersten Anlassdrehzahl, während Kraftstoff für eine Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen seit einem ersten Verbrennungsmotorzyklus eingespritzt wird, und für einen Siedepunkt des Kraftstoffs, der über einem Schwellenwert liegt, Anlassen des Verbrennungsmotors mit einer zweiten Anlassdrehzahl, während Kraftstoff eingespritzt wird und der Zündfunken für die Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen seit dem ersten Verbrennungsmotorzyklus deaktiviert ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei für den Siedepunkt des Kraftstoffs, der unter einem Schwellenwert liegt, Einspritzen von Kraftstoff Initiieren von Kraftstoffzufuhr am oberen Totpunkt (OT) eines Ansaugtakts eines Verbrennungsmotorzyklus und Beenden von Kraftstoffzufuhr am unteren Totpunkt (UT) des Ansaugtakts des Verbrennungsmotorzyklus beinhaltet, und wobei für den Siedepunkt des Kraftstoffs, der über einem Schwellenwert liegt, Einspritzen von Kraftstoff Initiieren von Kraftstoffzufuhr am OT des Ansaugtakts des Verbrennungsmotorzyklus und Beenden von Kraftstoffzufuhr am OT eines Verdichtungstakts des Verbrennungsmotorzyklus beinhaltet.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend, für den Siedepunkt des Kraftstoffs, der unter einem Schwellenwert liegt, bei Erkennung eines Fehlzündungsereignisses, Deaktivieren des Zündfunkens für die Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen und Verlängern eines Endes der Einspritzzeitsteuerung, wobei das Ende der Einspritzzeitsteuerung in Richtung des OT des Verdichtungstakts verlängert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei jede von der ersten Anlassdrehzahl und der zweiten Anlassdrehzahl relativ zu einer Nennanlassdrehzahl niedriger ist, wobei die zweite Anlassdrehzahl niedriger als die erste Anlassdrehzahl ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend, während eines Warmstarts, für jeden von dem Siedepunkt des Kraftstoffs, der unter einem Schwellenwert liegt, und dem Siedepunkt des Kraftstoffs, der über einem Schwellenwert liegt, Anlassen des Verbrennungsmotors über den Anlassermotor mit der Nennanlassdrehzahl.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen auf einem Siedepunkt von eingespritztem Kraftstoff basiert, wobei die Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen zunimmt, wenn der Siedepunkt des eingespritzten Kraftstoffs zunimmt.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei jede von der ersten Anlassdrehzahl und der zweiten Anlassdrehzahl auf dem Siedepunkt des eingespritzten Kraftstoffs basiert, wobei ferner jede von der ersten Anlassdrehzahl und der zweiten Anlassdrehzahl relativ zu der Nenndrehzahl abnimmt, wenn der Siedepunkt des eingespritzten Kraftstoffs zunimmt.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei jede von der ersten Anlassdrehzahl und der zweiten Anlassdrehzahl ferner auf einer Luftladungstemperatur basiert, wobei ferner jede von der ersten Anlassdrehzahl und der zweiten Anlassdrehzahl relativ zu der Nenndrehzahl abnimmt, wenn die Luftladungstemperatur abnimmt.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, für den Siedepunkt des Kraftstoffs unter dem Schwellenwert, nach der Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen, Erhöhen der Anlassdrehzahl auf die Nennanlassdrehzahl.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, für den Siedepunkt des Kraftstoffs über dem Schwellenwert, nach der Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen mit eingespritztem Kraftstoff verdichtet und expandiert, Erhöhen der Anlassdrehzahl auf die Nennanlassdrehzahl und Initiieren von Zündfunken.
  11. Fahrzeugsystem, umfassend: einen Anlassermotor; einen Verbrennungsmotor, der einen Ansaugkrümmer, eine Vielzahl von Zylindern und einen Abgaskrümmer beinhaltet; einen Abgastemperatursensor, der mit dem Abgaskrümmer gekoppelt ist; einen Luftladungstemperatursensor, der mit dem Ansaugkrümmer gekoppelt ist; einen Kurbelwellenpositionssensor, der mit einer Kurbelwelle gekoppelt ist; ein Kraftstoffsystem, das einen Kraftstofftank und eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, die mit der Vielzahl von Zylindern gekoppelt sind, beinhaltet, ein Kraftstoffalkoholniveausensor, der mit dem Kraftstofftank gekoppelt ist; ein Zündsystem, das einen oder mehrere Zündkerze beinhaltet, die mit der Vielzahl von Zylindern gekoppelt sind; und eine Steuerung mit in einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherten computerlesbaren Anweisungen für Folgendes: während eines ersten Verbrennungsmotorstarts, für eine erste Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen unmittelbar nach dem Verbrennungsmotorstart, Anlassen des Verbrennungsmotors über einen Anlassermotor bei einer ersten Anlassdrehzahl, die relativ zu einer Nennanlassdrehzahl verringert ist, mit aktiviertem Zündfunken und Zylinderkraftstoffzufuhr während eines Ansaugtakts; während eines zweiten Verbrennungsmotorstarts, für eine zweite Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen unmittelbar nach dem Verbrennungsmotorstart, Anlassen des Verbrennungsmotors über den Anlassermotor bei einer zweiten Anlassdrehzahl, die relativ zu der Nennanlassdrehzahl verringert ist, mit deaktiviertem Zündfunken und Zylinderkraftstoffzufuhr während jedem von dem Ansaugtakt und einem Verdichtungstakt; und während eines dritten Verbrennungsmotorstarts, Anlassen des Verbrennungsmotors über den Anlassermotor bei der Nennanlassdrehzahl mit aktiviertem Zündfunken und Kraftstoffzufuhr während eines Ansaugtakts, wobei jeder von dem ersten Verbrennungsmotorstart und dem zweiten Verbrennungsmotorstart ein Kaltstart ist und der dritte Verbrennungsmotorstart ein Warmstart ist.
  12. System nach Anspruch 11, wobei ein Siedepunkt von Kraftstoff, der während des ersten Verbrennungsmotorstarts eingespritzt wird, niedriger ist als der Siedepunkt von Kraftstoff, der während des zweiten Verbrennungsmotorstarts eingespritzt wird.
  13. System nach Anspruch 11, wobei eine Luftladungstemperatur während des ersten Verbrennungsmotorstarts höher ist als die Luftladungstemperatur während des zweiten Verbrennungsmotorstarts, und die Luftladungstemperatur während des dritten Verbrennungsmotorstarts höher ist als die Luftladungstemperatur während jedes des ersten und zweiten Verbrennungsmotorstarts.
  14. System nach Anspruch 13, wobei jede von der ersten Anlassdrehzahl und der zweiten Anlassdrehzahl auf jedem von dem Siedepunkt des eingespritzten Kraftstoffs und der Luftladungstemperatur basiert, wobei jede von der ersten Anlassdrehzahl und der zweiten Anlassdrehzahl bei zumindest einem von einer Zunahme des Siedepunkts und einer Abnahme der Luftladungstemperatur abnimmt, wobei die zweite Anlassdrehzahl niedriger als jede von der ersten Anlassdrehzahl und der Nennanlassdrehzahl ist.
  15. System nach Anspruch 11, wobei die Steuerung ferner Anweisungen für Folgendes umfasst: nach Abschluss der ersten Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen, Anlassen des Verbrennungsmotors bei der Nennanlassdrehzahl und nach Abschluss der zweiten Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen, Anlassen des Verbrennungsmotors bei der Nennanlassdrehzahl, und Aktivieren von Zündfunken und Zylinderkraftstoffzufuhr während des Ansaugtakts, wobei die erste Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen höher als die zweite Anzahl von Verbrennungsmotorzyklen ist.
DE102018105810.1A 2017-03-17 2018-03-13 Verfahren und system zum verbrennungsmotorkaltstart Pending DE102018105810A1 (de)

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