DE102019007549A1 - Verfahren zum Betreiben einer zumindest zwei Brennräume aufweisenden Verbrennungskraftmaschine und Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum Betreiben einer zumindest zwei Brennräume aufweisenden Verbrennungskraftmaschine und Verbrennungskraftmaschine Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer zumindest zwei Brennräume aufweisenden Verbrennungskraftmaschine, bei welchem die Verbrennungskraftmaschine mittels eines Direktstarts gestartet wird, indem ein zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch in einen ersten Brennraum der zumindest zwei Brennräume eingebracht und gezündet wird, und die Verbrennungskraftmaschine dadurch aus einem deaktivierten Zustand in einen aktivierten Zustand überführt wird (Schritt S2). Bei einem dem Direktstart unmittelbar vorweggehenden und zum Herbeiführen des deaktivierten Zustands durchgeführten Abstellvorgang der Verbrennungskraftmaschine wird deren befeuerter Betrieb beendet wird und danach zumindest ein Kühlmedium in einen zweiten Brennraum der zumindest zwei Brennräume während einer Kompression eines in dem zweiten Brennraum enthaltenen Mediums eingebracht (Schritt S1). Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine.
  • Eine Alternative zum konventionellen Start einer beispielsweise als Hubkolbenmotor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine mittels eines Anlassers stellt der sogenannte Direktstart dar, bei welchem die Verbrennungskraftmaschine ohne Anlasser und damit ohne ein auf eine Abtriebswelle, insbesondere Kurbelwelle, der Verbrennungskraftmaschine wirkendes, und durch den Anlasser aufgebrachtes, äußeres Startmoment, gestartet wird. Der Direktstart, welcher auch als direkter Motorstart bezeichnet werden kann, wird durch eine gezielte Einbringung von Kraftstoff in einen sogenannten Startzylinder und eine anschließende Verbrennung eines Gemisches aus dem Kraftstoff und Luft innerhalb des Startzylinders bewirkt. Der Startzylinder befindet sich vor dem Direktstart in einem Arbeitstakt. Die Verbrennung des Gemisches führt zu einem Druckanstieg innerhalb des Startzylinders, also in einem dem Startzylinder zugeordneten Brennraum. Infolge des Druckanstiegs wird ein dem Startzylinder zugeordneter Hubkolben in Richtung eines unteren Totpunktes bewegt und dabei die Abtriebswelle gedreht und dadurch angetrieben. Schwierig bei einem Direktstart ist es, ein durch die Verbrennung des Gemisches erzeugtes Drehmoment an der Abtriebswelle bereitzustellen, welches ausreicht um unter anderem eine Kompressionsphase eines nachfolgenden Zylinders der Verbrennungskraftmaschine zu überwinden.
  • Unter dem Direktstart ist also mit anderen Worten insbesondere ein anlasserloser verbrennungsmotorischer Start der Verbrennungskraftmaschine zu verstehen, sodass diese nicht etwa mittels des Anlassers, sondern lediglich dadurch gestartet und somit in ihren aktivierten Zustand beziehungsweise in einen befeuerten Betrieb überführt wird, dass in dem beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraum Verbrennungsvorgänge, insbesondere aus einer Ruheposition heraus, bewirkt werden. Unter der Ruheposition ist insbesondere zu verstehen, dass sich vor dem Direktstart die beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine nicht dreht, das heißt in der Ruheposition beziehungsweise im Stillstand befindet. Im Rahmen des Direktstarts wird die Abtriebswelle also nicht etwa mittels des Anlassers, das heißt nicht mittels eines Elektromotors, sondern lediglich dadurch in Drehung versetzt, dass in dem Brennraum Verbrennungsvorgänge bewirkt werden.
  • Ein Verfahren zum Betreiben einer zumindest einen Brennraum aufweisenden Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise aus der DE 10 2017 004 929 A1 bekannt. Bei diesem Verfahren wird die Verbrennungskraftmaschine mittels eines Direktstarts gestartet und dadurch aus einem deaktivierten Zustand in einen aktivierten Zustand überführt. Bei einem dem Direktstart unmittelbar vorweggehenden und zum Herbeiführen des deaktivierten Zustands durchgeführten Abstellvorgang der Verbrennungskraftmaschine wird deren befeuerter Betrieb beendet und danach zumindest Wasser in den Brennraum eingebracht.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Verbrennungskraftmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchen ein Direktstart besonders vorteilhaft durchgeführt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer zumindest zwei Brennräume aufweisenden Verbrennungskraftmaschine, bei welchem die Verbrennungskraftmaschine mittels eines Direktstarts gestartet wird, indem ein zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch in einen ersten Brennraum der zumindest zwei Brennräume eingebracht und gezündet wird, und die Verbrennungskraftmaschine dadurch aus einem deaktivierten Zustand in einen aktivierten Zustand überführt wird.
  • Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass bei einem dem Direktstart unmittelbar vorweggehenden und zum Herbeiführen des deaktivierten Zustands durchgeführten Abstellvorgang der Verbrennungskraftmaschine deren befeuerter Betrieb beendet wird und danach zumindest ein Kühlmedium in einen zweiten Brennraum der zumindest zwei Brennräume während einer Kompression eines in dem zweiten Brennraum enthaltenen Mediums eingebracht wird. Dies ist von Vorteil, da das in dem zweiten Brennraum enthaltene Medium, bei welchem es sich zumindest im Wesentlichen um Luft oder ein Gemisch aus Kraftstoff und Luft handeln kann, durch das Einbringen des Kühlmediums in den zweiten Brennraum in besonders vorteilhafter Weise gekühlt und dadurch dem Medium Wärme entzogen werden kann. Dadurch kann das Medium gekühlt werden, wodurch die Kompression und damit ein in dem zweiten Brennraum herrschender Druck des Mediums verringert werden kann. Dadurch kann der Direktstart erheblich erleichtert werden. Insbesondere kann dadurch auf eine Dekompression des zweiten Brennraums durch Öffnen jeweiliger, dem zweiten Brennraum zugeordneter Ladungswechselventile verzichtet werden, sodass es dementsprechend unnötig ist, das Medium aus dem zweiten Brennraum auszuleiten, um dessen Kompression zu verringern. Damit kann die gesamte Menge des Mediums in dem zweiten Brennraum für eine, der Verbrennung im ersten Brennraum zeitlich nachfolgende weitere Verbrennung von Kraftstoff im zweiten Brennraum zur Verfügung stehen. Das Kühlmedium kann vorzugsweise Wasser umfassen, sodass durch dessen Einbringen in den zweiten Brennraum ein Phasenübergang des Wassers und damit eine besonders wirksame Kühlung des zweiten Brennraums bewirkt werden kann.
  • Je nach Ausgestaltung der Verbrennungskraftmaschine als Hubkolbenmotor oder als Wankelmotor kann die Kompression durch einen dem zweiten Brennraum zugeordneten Hubkolben der Verbrennungskraftmaschine oder alternativ dazu durch einen Rotationskolben der Verbrennungskraftmaschine eingestellt werden. Die Verbrennungskraftmaschine kann also als Hubkolbenmotor ausgestaltet sein und dementsprechend den dem zweiten Brennraum zugeordneten Hubkolben umfassen. Andererseits ist prinzipiell jedoch auch eine Ausgestaltung der Verbrennungskraftmaschine als Wankelmotor, welcher den Rotationskolben umfasst, denkbar.
  • Die Kompression kann im deaktivierten Zustand der Verbrennungskraftmaschine vorliegen. Die Kompression kann dabei einem Zustand des Mediums entsprechen, bei welchem ein insbesondere statischer Druck auf das im zweiten Brennraum enthaltene Medium wirkt. Bei der Kompression kann also das Medium mit dem statischen Druck beaufschlagt gehalten werden.
  • Der Erfindung liegt insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass für den Direktstart, das heißt für einen anlasserlosen verbrennungsmotorischen Start aus einer Ruheposition eine aus dem Medium gebildete, auch als Zylinderfüllung bezeichnete Füllung, die in der Ruheposition beziehungsweise im Stillstand in dem zweiten Brennraum aufgenommen ist, erheblichen Einfluss auf den Erfolg des Direktstarts hat. Durch das vorliegende Verfahren ist es insbesondere möglich die Menge des in dem zweiten Brennraum enthaltenen Mediums beizubehalten und sogar auf die Dekompression des zweiten Brennraums durch Abführen eines Teils des Mediums zu verzichten, sodass einerseits der Druck und damit die Kompression des Mediums durch das Einbringen des Kühlmittels im zweiten Brennraum verringert werden kann und andererseits - nach erfolgter Verbrennung im ersten Brennraum - die gesamte Menge des Mediums zur Verbrennung mit Kraftstoff im zweiten Brennraum zur Verfügung steht.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Kompression des Mediums durch einen in einer Kompressionsphase befindlichen Kolben der Verbrennungskraftmaschine. Der Kolben ermöglicht eine besonders vorteilhafte Kraftübertragung an die Abtriebswelle bzw. Kurbelwelle. Die Kompressionsphase kann auch als Verdichtungstakt oder als Kompressionstakt bezeichnet werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Kühlmedium direkt in den zweiten Brennraum eingespritzt. Dies ist von Vorteil, da hierdurch eine besonders wirksame Abkühlung des in dem zweiten Brennraum enthaltenen Mediums und damit der in dem zweiten Brennraum enthaltenen Füllung bewirkt werden kann. Insbesondere kann dadurch sichergestellt werden, dass das Kühlmedium dem Medium bzw. dem zweiten Brennraum eine besonders große Wärmemenge entzieht.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Kühlmedium nach dem Zünden des zündfähigen Kraftstoff-Luft-Gemisches in dem ersten Brennraum und während der Kompression des in dem zweiten Brennraum enthaltenen Mediums in den zweiten Brennraum eingebracht. Dies ist von Vorteil, da hierdurch bereits zumindest eine geringfügige Ladungsbewegung des in dem zweiten Brennraum befindlichen Mediums erfolgt, sodass eine verbesserte Mischung des Mediums mit dem Kühlmedium in dem zweiten Brennraum erzielt werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Kühlmedium Wasser oder ein Gemisch aus Wasser und wenigstens einem weiteren Stoff. Dies ist von Vorteil, da der Phasenwechsel von Wasser eine besonders wirksame Kühlung ermöglicht und zudem eine besonders hohe Verfügbarkeit von Wasser im Vergleich zu anderen Kühlmedien besteht. Insbesondere wirkt das Einbringen von Wasser in den zweiten Brennraum besonders druckabsenkend, beispielsweise im Vergleich zu einem Einbringen von Benzin oder einem anderen Kraftstoff. Darüber hinaus eignet sich Wasser auch besonders gut zum Bereitstellung des Gemisches mit einem weiteren Stoff, sodass das Gemisch beispielsweise als Teil einer Emulsion bereitgestellt werden kann. Bevorzugt kann das Kühlmedium beispielsweise ein wasserhaltiges Kraftstoff-Gemisch oder eine wasserhaltige Kraftstoff-Emulsion sein, sodass in vorteilhafter Weise bereits günstige Bedingungen für eine spätere Verbrennung im zweiten Brennraum geschaffen werden können.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung unterbleibt ein Einleiten des Kühlmediums in den ersten Brennraum oder erfolgt erst nach dem zum Durchführen des Direktstarts bewirkten Zünden des Kraftstoff-Luft-Gemisches in dem ersten Brennraum. Dies ist von Vorteil, da vor dem Durchführen des Direktstarts eine besonders geringe Ladungsbewegung innerhalb des ersten Brennraums erfolgt, wodurch ohnehin Zonen mit stark unterschiedlichem Verbrennungsluftverhältnis im ersten Brennraum vorliegen. Das Einbringen des Kühlmediums in den ersten Brennraum vor dem Durchführen des Direktstarts kann zu einer erhöhten Schadstoffbildung, insbesondere zur Bildung größeren Mengen an unverbrannten Kohlenwasserstoffen, führen. Das Einbringen des Kühlmediums in den ersten Brennraum kann jedoch nach dem zum Durchführen des Direktstarts bewirkten Zünden des Kraftstoff-Luft-Gemisches in den ersten Brennraum erfolgen, da zu diesem Zeitpunkt eine im Vergleich zum Stillstand der Verbrennungskraftmaschine verbesserte Ladungsbewegung im ersten Brennraum vorliegt. Das Einleiten des Kühlmediums in den ersten Brennraum kann also beispielsweise zeitlich zwischen dem Direktstart und einem nach dem Direktstart durchgeführten Verbrennungsvorgang im ersten Brennraum erfolgen.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen, mit zumindest zwei Brennräumen, welche eine Stopp-Start-Einrichtung zum Starten der Verbrennungskraftmaschine mittels eines Direktstarts umfasst, wobei die Stopp-Start-Einrichtung dazu eingerichtet ist, ein zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch in einen ersten Brennraum der zumindest zwei Brennräume einzubringen und zu zünden, um dadurch die Verbrennungskraftmaschine aus einem deaktivierten Zustand in einen aktivierten Zustand zu überführen. Gemäß der Erfindung ist die Stopp-Start-Einrichtung dazu eingerichtet, bei einem dem Direktstart unmittelbar vorweggehenden und zum Herbeiführen des deaktivierten Zustands durchgeführten Abstellvorgang der Verbrennungskraftmaschine deren befeuerten Betrieb zu beenden und danach zumindest ein Kühlmedium in einen zweiten Brennraum der zumindest zwei Brennräume während einer Kompression eines in dem zweiten Brennraum enthaltenen Mediums einzubringen. Die Stopp-Start-Einrichtung kann beispielsweise ein Steuergerät, eine Einspritzvorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff und Kühlmedium in die jeweiligen Brennräume, eine Zündvorrichtung zum Fremdzünden des eingespritzten Kraftstoffs, sowie eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Stellung einer Abtriebswelle, insbesondere Kurbelwelle, der Verbrennungskraftmaschine umfassen. Durch das Erfassen der Stellung der Abtriebswelle kann beispielsweise zuverlässig erkannt werden, ob die Kompression des Mediums im zweiten Brennraum erfolgt. Das Steuergerät kann zum Datenaustausch mit der Einspritzvorrichtung, der Zündvorrichtung und der Erfassungsvorrichtung gekoppelt sein. So kann das Steuergerät die Einspritzvorrichtung und die Zündvorrichtung basierend auf jeweiligen Signalen der Erfassungsvorrichtung ansteuern und dadurch das jeweilige Einspritzen von Kraftstoff bzw. des Kühlmediums sowie das Zünden des Gemisches bewirken. Die Verbrennungskraftmaschine kann insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet und eingerichtet sein. Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung vorgestellten Merkmale sowie deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung und umgekehrt.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung(en). Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Dabei zeigen:
    • 1 ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine;
    • 2 ein Diagramm, welches einen Verlauf eines Zylinderdrucks über einem Zylindervolumen in Abhängigkeit von einer Einspritzung von Wasser als Kühlmedium in einen Brennraum veranschaulicht.
  • 1 zeigt ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine.
  • Die Verbrennungskraftmaschine kann prinzipiell als Hubkolbenmotor oder alternativ dazu als Wankelmotor ausgestaltet sein. Im vorliegenden Beispiel ist die Verbrennungskraftmaschine als Hubkolbenmotor ausgebildet und kann zumindest zwei Zylinder umfassen. Die Verbrennungskraftmaschine kann auch eine Mehrzahl an Zylindern umfassen, also beispielsweise 4 Zylinder, 6 Zylinder, 8 Zylinder, 10 Zylinder oder 12 Zylinder. Es ist klar, dass auch eine ungerade Anzahl an Zylindern, beispielsweise 3 Zylinder, 5 Zylinder oder 7 Zylinder denkbar sind.
  • Einem ersten Zylinder der Verbrennungskraftmaschine sind vorliegend ein erster Brennraum und ein erster Kolben zugeordnet, wohingegen einem zweiten Zylinder der Verbrennungskraftmaschine ein zweiter Brennraum und ein zweiter Kolben zugeordnet sind. Die jeweiligen Kolben sind mit einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt, sodass bei einer Verbrennung eines zündfähigen Kraftstoff-Luft-Gemisches in einem der Brennräume eine Kraftübertragung von den jeweiligen Kolben an die Kurbelwelle und dadurch ein Antreiben, also eine Drehung, der Kurbelwelle bewirkt werden kann.
  • Nachfolgend soll unter Bezugnahme auf 1 ein Verfahren zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine beschrieben werden, bei welchem die Verbrennungskraftmaschine mittels eines Direktstart gestartet wird. Die Verbrennungskraftmaschine ist zum Antreiben eines Kraftwagens ausgebildet und umfasst eine Stopp-Start-Einrichtung zum Starten der Verbrennungskraftmaschine mittels des Direktstarts.
  • Bei einem dem Direktstart unmittelbar vorweggehenden und zum Herbeiführen eines deaktivierten Zustands durchgeführten Abstellvorgang der Verbrennungskraftmaschine wird deren befeuerter Betrieb zunächst beendet und erst danach zumindest ein Kühlmedium in den zweiten Brennraum während einer Kompression eines in dem zweiten Brennraum enthaltenen Mediums eingebracht, was in 1 durch einen Schritt S1 verdeutlicht ist. Das Kühlmedium wird dabei direkt in den zweiten Brennraum eingespritzt. Mit anderen Worten erfolgt also eine Direkteinspritzung des Kühlmediums in den zweiten Brennraum. Da in dem zweiten Brennraum die Kompression erfolgt und der zweite Brennraum dem zweiten Zylinder zugeordnet ist, kann der zweite Zylinder - zumindest solange der zweite Kolben sich noch in der Kompressionsphase, auch Kompressionstakt genannt, befindet - auch als Kompressionszylinder bezeichnet werden.
  • Um die Verbrennungskraftmaschine nun mittels des Direktstart zu starten, wird ein zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch in den ersten Brennraum eingebracht und gezündet und dadurch die Verbrennungskraftmaschine aus dem deaktivierten Zustand, und damit aus deren Stillstand, in einen aktivierten Zustand, in welchem sich die Kurbelwelle dreht, überführt, wie in 1 durch einen Schritt S2 verdeutlicht ist. Der dem ersten Brennraum zugeordnete, erste Kolben befindet sich dementsprechend in einer Arbeitsphase, auch Arbeitstakt genannt und damit - in Bezug auf die Kurbelwelle - sozusagen in einer Kurbelwinkelstellung von wenigen Grad Kurbelwinkel „nach dem oberen Totpunkt“ (nach OT) des ersten Kolbens. Dementsprechend kann der erste Zylinder, welchem der erste Brennraum und der erste Kolben zugeordnet sind, - zumindest solange der erste Kolben sich noch in der Arbeitsphase, auch Arbeitstakt genannt, befindet - auch als Arbeitszylinder bezeichnet werden.
  • Die Stopp-Start-Einrichtung ist dazu eingerichtet, das zündfähige Kraftstoff-Luft-Gemisch in den ersten Brennraum einzubringen und zu zünden, um dadurch die Verbrennungskraftmaschine aus dem deaktivierten Zustand in den aktivierten Zustand zu überführen. Die Stopp-Start-Einrichtung ist zudem dazu eingerichtet, bei dem, dem Direktstart unmittelbar vorweggehenden und zum Herbeiführen des deaktivierten Zustands durchgeführten Abstellvorgang der Verbrennungskraftmaschine deren befeuerten Betrieb zu beenden und danach das Kühlmedium in den zweiten Brennraum während der Kompression des in dem zweiten Brennraum enthaltenen Mediums einzubringen.
  • Das Kühlmedium wird bei dem vorliegenden Verfahren erst nach dem Zünden des zündfähigen Kraftstoff-Luft-Gemisches in dem ersten Brennraum und während der Kompression des in dem zweiten Brennraum enthaltenen Mediums in den zweiten Brennraum eingebracht. Die Direkteinspritzung des Kühlmediums in den Kompressionszylinder erfolgt dabei also nachdem eine für den Direktstart benötigte erste Verbrennung (durch Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches) in dem ersten Brennraum, welcher dem Arbeitszylinder (erster Zylinder) zugeordnet ist, ausgelöst wurde. Dementsprechend erfolgt die Direkteinspritzung des Kühlmediums während der Rotation der Kurbelwelle und während sämtliche, dem zweiten Brennraum zugeordnete Gaswechselventile (Einlassventile, Auslassventile) des Kompressionszylinders (zweiter Zylinder) geschlossen sind. Das Einleiten des Kühlmediums in den ersten Brennraum unterbleibt zumindest so lange sich die Verbrennungskraftmaschine noch im deaktivierten Zustand befindet oder erfolgt allgemein erst nach dem zum Durchführen des Direktstarts bewirkten Zünden des Kraftstoff-Luft-Gemisches in dem ersten Brennraum.
  • Wenngleich durch das Verfahren prinzipiell auf eine sogenannte Dekompression des zweiten Brennraums verzichtet werden kann, so ist prinzipiell auch eine Kombination aus einer teilweisen, also mit anderen Worten unvollständigen Dekompression des zweiten Brennraums und einer Einspritzung des Kühlmediums in den zweiten Brennraum denkbar. Dies ist insofern von Vorteil, als dass dadurch zwar zumindest ein Teil des in den zweiten Brennraum enthaltenen Mediums aus dem zweiten Brennraum ausgeleitet wird und damit nicht zur Verbrennung zur Verfügung steht, jedoch auch eine geringere Menge des Kühlmediums ausreicht, um den Direktstart zu erleichtern. Erfolgt also sowohl die teilweise Dekompression des zweiten Brennraums, als auch die Einspritzung des Kühlmediums in den zweiten Brennraum, so reicht in vorteilhafter Weise eine geringere Menge des Kühlmediums zur Erleichterung des Direktstarts aus, als bei einem vollständigen Verzicht auf die Dekompression des zweiten Brennraums. Mit anderen Worten wird also durch die Kombination aus der teilweisen Dekompression des zweiten Brennraums und der Einspritzung des Kühlmediums insgesamt weniger Kühlmedium pro Direktstart benötigt, sodass sich hierdurch Verbrauchsvorteile hinsichtlich eines Bedarfs an Kühlmedium ergeben.
  • Das Kühlmedium kann in besonders vorteilhafter Weise Wasser sein, da die Verfügbarkeit von Wasser in der Regel hoch ist und eine besonders gute Kühlwirkung durch einen Phasenwechsel von der Flüssigphase des Wassers in dessen Dampfphase erzielt werden kann. Auch ein Gemisch aus Wasser und wenigstens einem weiteren Stoff, bei welchem es sich um Kraftstoff, wie beispielsweise Benzin handeln kann, ist denkbar. So kann als das Kühlmedium beispielsweise ein wasserhaltiges Kraftstoff-Gemisch oder eine wasserhaltige Kraftstoff-Emulsion verwendet werden.
  • Als der besagte Stoff kann auch Alkohol verwendet werden. Dies ist von Vorteil, da Alkohol im Vergleich zu Wasser besonders flüchtig ist und dadurch zu einer besonders raschen Abkühlung führen kann. Darüber hinaus sind Alkohol, beispielsweise Ethanol, und Wasser besonders gut mischbar.
  • 2 zeigt qualitativ ein Diagramm, bei welchem ein Zylinderdruck p_z über einem Zylindervolumen V_z aufgetragen ist. Der Zylinderdruck p_z ist also einer Ordinatenachse des Diagramms zugeordnet, wohingegen das Zylindervolumen V_z einer Abszissenachse des Diagramms zugeordnet ist. Der Zylinderdruck p_z entspricht dabei vorliegend einem Druck im zweiten Brennraum.
  • In 2 sind verschiedene Zylinderdruckverläufe V_1, V_2, V_3 aufgetragen. Der Zylinderdruckverlauf V_1 ergibt sich, wenn auf die Einspritzung von Wasser verzichtet wird, also keinerlei Zylinderdrucksenkung durch die Einspritzung des Kühlmediums erfolgt. Unschwer zu erkennen ist dabei, dass dementsprechend ein besonders großer Zylinderdruckwert vorliegt, welcher den Direktstart erschwert.
  • Der Zylinderdruckverlauf V_2 ergibt sich wenn die Einspritzung von Wasser erfolgt, wodurch die Zylinderdrucksenkung bewirkt wird. Folglich verläuft der Zylinderdruckverlauf V_2 auch unterhalb des Zylinderdruckverlaufs V_1.
  • Der Zylinderdruckverlauf V_3 ergibt sich bei der Dekompression des zweiten Zylinders bzw. des zweiten Brennraums insbesondere über einen dem zweiten Zylinder bzw. Brennraum zugeordneten Ventiltrieb. Deutlich zu erkennen ist, dass der Zylinderdruckverlauf V_3 unterhalb der Zylinderdruckverläufe V_1, V_2 verläuft, womit allerdings der Nachteil einhergeht, dass eine besonders große Menge des Mediums (Luft) aus dem zweiten Brennraum austritt und damit nicht zur Verbrennung zur Verfügung steht.
  • Zusammenfassend kann der Druck im zweiten Brennraum, also mit anderen Worten der Zylinderdruck im zweiten Zylinder, durch die Einspritzung des Kühlmediums, bei welchem es sich vorliegend um Wasser handelt, abgesenkt werden, sodass dementsprechend auch ein maximales Kompressionsmoment, welches aus der Kompression resultiert und auf die Kurbelwelle wirkt und dementsprechend der Verbrennung im Startzylinder entgegenwirkt, abgesenkt werden kann. Des Weiteren ist, wie bereits erwähnt, die teilweise Dekompression möglich, wobei ein Teil der im zweiten Brennraum enthaltenen Zylinderfüllung, also dementsprechend ein Teil des im zweiten Brennraum enthaltenen Mediums beispielsweise über jeweilige, dem zweiten Zylinder zugeordnete Gaswechselventile ausgeschoben werden kann, wodurch die Kompression verspätet beginnen kann. Hierbei empfiehlt es sich, die teilweise Dekompression mit der Einspritzung des Kühlmediums zu kombinieren, da es bei vollständiger Dekompression dazu kommen kann, dass die Verbrennung im zweiten Zylinder entfällt und damit weniger Arbeit zur Beschleunigung der Kurbelwelle unmittelbar nach dem Direktstart verrichtet wird.
  • Das vorgestellte Verfahren kann auch zur Optimierung eines herkömmlichen Motorstarts verwendet werden. Bei diesem kann die Verbrennungskraftmaschine durch einen Starter (Anlasser) oder einen Startergenerator (RSG/ISG) oder durch eine andere, im Antriebsstrang des Kraftwagens vorhandene elektrische Maschine (E-Maschine) auf eine bestimmte Drehzahl geschleppt werden, bevor die Einspritzung und Zündung des Kraftstoffs erfolgt. Insbesondere wird die Verbrennungskraftmaschine dabei nur durch deren ersten oberen Totpunkt geschleppt, bevor die erste Verbrennung erfolgt, was auch als unterstützter Direktstart bezeichnet wird. Durch das vorgestellte Verfahren kann das Drehmoment, welches zum Starten von außen auf die Verbrennungskraftmaschine bzw. deren Kurbelwelle wirkt, gesenkt werden und so der Starter bzw. Anlasser oder Startergenerator (RSG/ISG) entlastet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • p_z
    Zylinderdruck
    S1
    Schritt
    S2
    Schritt
    V_1
    Zylinderdruckverlauf (ohne Wassereinspritzung)
    V_2
    Zylinderdruckverlauf (mit Wassereinspritzung)
    V_3
    Zylinderdruckverlauf (bei Dekompression über Ventiltrieb)
    V_z
    Zylindervolumen
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102017004929 A1 [0004]

Claims (7)

  1. Verfahren zum Betreiben einer zumindest zwei Brennräume aufweisenden Verbrennungskraftmaschine, bei welchem die Verbrennungskraftmaschine mittels eines Direktstarts gestartet wird, indem ein zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch in einen ersten Brennraum der zumindest zwei Brennräume eingebracht und gezündet wird, und die Verbrennungskraftmaschine dadurch aus einem deaktivierten Zustand in einen aktivierten Zustand überführt wird (Schritt S2), dadurch gekennzeichnet, dass bei einem dem Direktstart unmittelbar vorweggehenden und zum Herbeiführen des deaktivierten Zustands durchgeführten Abstellvorgang der Verbrennungskraftmaschine deren befeuerter Betrieb beendet wird und danach zumindest ein Kühlmedium in einen zweiten Brennraum der zumindest zwei Brennräume während einer Kompression eines in dem zweiten Brennraum enthaltenen Mediums eingebracht wird (Schritt S1).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompression des Mediums durch einen in einer Kompressionsphase befindlichen Kolben der Verbrennungskraftmaschine erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium direkt in den zweiten Brennraum eingespritzt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium nach dem Zünden des zündfähigen Kraftstoff-Luft-Gemisches in dem ersten Brennraum und während der Kompression des in dem zweiten Brennraum enthaltenen Mediums in den zweiten Brennraum eingebracht wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium Wasser oder ein Gemisch aus Wasser und wenigstens einem weiteren Stoff umfasst.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einleiten des Kühlmediums in den ersten Brennraum unterbleibt oder erst nach dem zum Durchführen des Direktstarts bewirkten Zünden des Kraftstoff-Luft-Gemisches in dem ersten Brennraum erfolgt.
  7. Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen, mit zumindest zwei Brennräumen, welche eine Stopp-Start-Einrichtung zum Starten der Verbrennungskraftmaschine mittels eines Direktstarts umfasst, wobei die Stopp-Start-Einrichtung dazu eingerichtet ist, ein zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch in einen ersten Brennraum der zumindest zwei Brennräume einzubringen und zu zünden, um dadurch die Verbrennungskraftmaschine aus einem deaktivierten Zustand in einen aktivierten Zustand zu überführen, dadurch gekennzeichnet, dass die Stopp-Start-Einrichtung dazu eingerichtet ist, bei einem dem Direktstart unmittelbar vorweggehenden und zum Herbeiführen des deaktivierten Zustands durchgeführten Abstellvorgang der Verbrennungskraftmaschine deren befeuerten Betrieb zu beenden und danach zumindest ein Kühlmedium in einen zweiten Brennraum der zumindest zwei Brennräume während einer Kompression eines in dem zweiten Brennraum enthaltenen Mediums einzubringen.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102022109743B3 (de) 2022-04-22 2022-10-13 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zur Vorbereitung eines einfachen Starts eines Verbrennungsmotors und entsprechender Antriebsstrang

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015216727A1 (de) * 2015-09-02 2017-03-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Einspritzen einer Kraftstoff-Wasser-Emulsion in einen Verbrennungsmotor
DE102015226623A1 (de) * 2015-12-23 2017-06-29 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum anlasserlosen Starten eines Verbrennungsmotors
DE102017004929A1 (de) * 2017-05-20 2017-11-02 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs
DE102017005504A1 (de) * 2017-06-09 2018-12-13 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015216727A1 (de) * 2015-09-02 2017-03-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Einspritzen einer Kraftstoff-Wasser-Emulsion in einen Verbrennungsmotor
DE102015226623A1 (de) * 2015-12-23 2017-06-29 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum anlasserlosen Starten eines Verbrennungsmotors
DE102017004929A1 (de) * 2017-05-20 2017-11-02 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs
DE102017005504A1 (de) * 2017-06-09 2018-12-13 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022109743B3 (de) 2022-04-22 2022-10-13 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zur Vorbereitung eines einfachen Starts eines Verbrennungsmotors und entsprechender Antriebsstrang

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