DE10250657B4

DE10250657B4 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10250657B4
Application number: DE10250657A
Authority: DE
Inventors: Michael Baeuerle; Klaus Ries-Mueller; Jochen Laubender
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2012-08-16
Anticipated expiration: 2022-11-01
Also published as: DE10250657A1; FR2846709A1; FR2846709B1

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einem Zylinder (3) und einem darin ausgebildeten Brennraum (4), dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine (1) durch Aktivieren mindestens eines elektrisch angetriebenen Luftgebläses Restgas aus dem Brennraum (4) herausgeblasen und durch Frischgas ersetzt wird, wobei das Ausblasen der Restgase aus dem Brennraum (4) beendet wird, wenn eine aktuelle Drehzahl (W0) der Brennkraftmaschine (1) einen vorgebbaren Schwellwert (W2) unterschreitet.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder und einem darin ausgebildeten Brennraum.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Steuergerät zum Steuern und/oder Regeln einer Brennkraftmaschine der oben genannten Art.
Des weiteren betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, eines Steuergeräts zum Steuern und/oder Regeln einer Brennkraftmaschine ablauffähig ist.
Stand der Technik
Bei herkömmlichen Brennkraftmaschinen wird eine Leistung durch Entzündung und anschließende Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in einem Brennraum eines Zylinders erzeugt. Die dazu erforderliche Luftmasse wird über einen Einlasskanal dem Brennraum zugeführt. Die erforderliche Kraftstoffmasse wird über eine Kraftstoffleitung und eine Vorrichtung zur Kraftstoffzumessung, sogenannte Einspritzventile, in einen Einlasskanal oder direkt in den Brennraum eingebracht. Für die Berechnung und Erzeugung eines bestimmten Luft-Kraftstoff-Gemisches ist es vorteilhaft, auch das sich in einem Brennraum nach einer erfolgten, vorangegangenen Verbrennung noch befindliche sogenannte Restgas einzubeziehen.
Aus der DE 199 08 401 C2 ist ein Verfahren zur Berücksichtigung dieses Restgases bei einer Bestimmung einer Gemischzusammensetzung bekannt. Insbesondere wird ein nach erfolgter Verbrennung in dem Brennraum verbleibender Anteil an Restluft aus einem Restgaspartialdruck und einer Größe lambda', die die Gemischzusammensetzung einer bereits erfolgten, vorangehenden Verbrennung beschreibt, berechnet. In einem jeweils darauf folgenden Verbrennungszyklus wird dann die zuzuführende Luftmasse um den ermittelten Anteil an Restluft verringert. Dabei werden Mittel zum Erfassen der Gemischzusammensetzung lambda', Mittel zur Berechnung des Restgaspartialdrucks und Mittel zur Steuerung der Größe der einem Brennraum zugeführten Luftmasse benötigt.
Zur Bestimmung der Gemischzusammensetzung bei einem Start der Brennkraftmaschine ist das oben beschriebene Verfahren ungeeignet, da die Größen zur Berechnung des Restgaspartialdruckes zu diesem Zeitpunkt nicht mehr gesichert zur Verfügung stehen. Beispielsweise kann sich durch eine Standzeit der Restgasanteil in dem Brennraum durch Undichtigkeiten, insbesondere bei einem geöffneten Einlass- oder Auslassventil, verringern. Ein Erreichen einer vorbestimmten Gemischzusammensetzung ist jedoch gerade für das Startverhalten von besonderer Bedeutung.
Bei einem Direktstart beispielsweise wird eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung überwiegend durch die Energie der ersten Zündungen aus einer Stillstandphase heraus gestartet. Die Energie dieser ersten Zündungen ergibt sich im wesentlichen aus der in den betreffenden Zylindern befindlichen Luftmasse. Ein in den Zylindern verbleibendes Restgas substituiert Luft und reduziert damit die Energieausbeute, was den Startvorgang negativ beeinflusst. Bereits eine geringe Abweichung von einer idealen Gemischzusammensetzung kann sich negativ auf das Startverhalten auswirken, sodass ein Startversuch sogar erfolglos bleiben kann.
Ein gattungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine ist bspw. aus der DE 197 35 455 C1 bekannt. Dort wird nach dem Ausschalten der Brennkraftmaschine eine Drosselklappe im Ansaugtakt geöffnet, so dass die Brennkraftmaschine unter gleichzeitiger Ansaugung von Frischluft mit dem verbleibenden Schwung weiterdreht. Dadurch werden im Saugbereich vorhandene Kohlenwasserstoffe durch die Brennräume hindurch über die Abgasanlage ausgeblasen. Ein solches gattungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine kann auch der EP 0 913 564 A1 sowie der EP 1 217 195 A2 entnommen werden. Ferner ist in der DE 100 39 948 A1 ein gattungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem bei einem Übergang der Brennkraftmaschine in dem Betriebszustand des Motorstopps im Ansaugtrakt der Zylinder noch einmalig den Zylindern Luft zugeführt wird.
Schließlich ist aus der DE 37 35 594 A1 ein gattungsgemäßes Verfahren bekannt, wobei vor dem Starten der Brennkraftmaschine ein im Ansaugtrakt angeordnetes, elektrisch angetriebenes Gebläse aktiviert wird, um Frischgas in den Brennraum der Brennkraftmaschine zu fördern.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art besonders sicher und zuverlässig zu starten.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine durch Aktivieren mindestens eines elektrisch angetriebenen Luftgebläses Restgas aus dem Brennraum herausgeblasen und durch Frischgas ersetzt wird, wobei das Ausblasen der Restgase aus dem Brennraum beendet wird, wenn eine aktuelle Drehzahl der Brennkraftmaschine einen vorgebbaren Schwellwert unterschreitet.
Vorteile der Erfindung
Als Frischgas wird beispielsweise die Umgebungsluft bezeichnet. Frischgase unterscheiden sich von den Restgasen insbesondere durch einen höheren Sauerstoffanteil. Ein Ersetzen von Restgasanteilen durch Frischgase ermöglicht in erster Linie eine höhere und restgasfreie Zylinderfüllung. Der Rechenaufwand zur Bestimmung des Restgasanteiles bei der Gemischzusammensetzung für einen nachfolgenden Startvorgang kann somit auch nach einer längeren Standzeit der Brennkraftmaschine reduziert werden.
Zum Ausblasen des Restgases wird mindestens ein elektrisch angetriebenes Luftgebläse aktiviert. Ein Zuführen von Frischgasen in den Brennraum mittels eines elektrisch angetriebenen Luftgebläses ermöglicht es auf einfache Art, die Restgasanteile durch die zugeführten Frischgase schnell zu ersetzen.
Das Ausblasen der Restgase aus dem Brennraum wird beendet, wenn eine aktuelle Drehzahl der Brennkraftmaschine einen vorgebbaren Schwellwert unterschreitet. Durch einen beispielsweise an einen bestimmten Motortyp angepassten Schwellwert kann so die Einschaltdauer des elektrischen Luftgebläses reduziert und damit Energie gespart und die Lebensdauer des Luftgebläses erhöht werden. Die Mittel zum Erkennen der Drehzahl der Brennkraftmaschine sind bei modernen Brennkraftmaschinen gewöhnlich bereits vorhanden. Sie sind beispielsweise als ein Drehzahlsensor oder als eine Vorrichtung zur Erfassung eines Drehwinkels einer Kurbelwelle oder einer Nockenwelle ausgebildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird zum Ausblasen des Restgases ein elektrisch angetriebenes Aufladegerät aktiviert. Viele moderne Brennkraftmaschinen verfügen zur Verdichtung der für die Verbrennung benötigten Luftmasse über ein elektrisches Aufladegerät in Form eines elektrisch angetriebenen sogenannten Turboladers oder Kompressors. Eine Verwendung dieses elektrischen Aufladegerätes ermöglicht eine sehr effektive und effiziente Realisierung des Verfahrens.
Vorteilhafterweise wird während des Ausblasens des Restgases aus dem Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einer variablen Ventilsteuerung ein hoher Spülverlust erreicht. Spülverluste in einer Brennkraftmaschine treten auf, wenn sowohl mindestens ein Einlassventil und mindestens ein Auslassventil geöffnet sind. Je höher die Spülverluste sind, desto besser kann die verdichtete Frischluft durch das geöffnete Einlassventil in den Zylinderraum gelangen und desto besser können gleichzeitig Teile des Restgases durch das geöffnete Auslassventil entweichen.
Vorzugsweise werden Restgas während einer Ausdrehphase der Brennkraftmaschine aus dem Brennraum ausgeblasen und durch Frischgas ersetzt.
In einer weiteren Ausführungsform wird bei Erkennen eines Stillstandes der Brennkraftmaschine das Ausblasen der Restgase beendet. Das bedeutet, dass ein aktiviertes Luftgebläse nur geringe Zeit in Betrieb ist, was einerseits eine erforderliche Stromquelle schont und andererseits den Komfort erhöht, da ein Betrieb des Luftgebläses nach Abstellen der Brennkraftmaschine als störend empfunden wird.
Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ausgehend von der Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass die Brennkraftmaschine ein ansteuerbares, elektrisch angetriebenes Luftgebläse aufweist, das nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine aktiviert wird, um Restgase aus dem Brennraum herauszublasen und durch Frischgase zu ersetzen, wobei das Ausblasen der Restgase aus dem Brennraum beendet ist, wenn eine aktuelle Drehzahl der Brennkraftmaschine einen vorgebbaren Schwellwert unterschreitet. Die Vorteile solch einer Brennkraftmaschine ergeben sich entsprechend aus den oben genannten Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Brennkraftmaschine ist das elektrische Luftgebläse als ein elektrisch angetriebenes Aufladegerät, insbesondere als ein Turbolader oder als ein Kompressor, ausgebildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Luftgebläse in einem Einlasskanal der Brennkraftmaschine angeordnet ist.
Als noch eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ausgehend von dem Steuergerät der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass das Steuergerät nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine die Aktivierung eines elektrisch angetriebenen Luftgebläses veranlasst, um ein Ausblasen von Restgasen aus dem Brennraum und ein Befüllen des Brennraums mit Frischgas zu erzielen, und dass das Steuergerät eine aktuelle Drehzahl der Brennkraftmaschine ermittelt, diese mit einem vorgebbaren Schwellwert vergleicht und anhand des Ergebnisses des Vergleichs ein Beenden des Ausblasens der Restgase aus dem Brennraum veranlasst. Die Vorteile solch eines Steuergerätes ergeben sich entsprechend aus den oben genannten Vorteilen eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einer bevorzugten Ausführungsform aktiviert das Steuergerät für das Ausblasen der Restgase aus dem Brennraum ein elektrisch angetriebenes Aufladegerät.
Vorteilhafterweise steuert das Steuergerät nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine Ein- und/oder Auslassventile einer variablen Ventilsteuerung derart an, dass ein großer Spülverlust erzielt wird.
Von Bedeutung ist außerdem die Realisierung der vorliegenden Erfindung in Form eines Computerprogramms. Dabei ist das Computerprogramm auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, eines Steuergeräts zum Steuern und/oder Regeln einer Brennkraftmaschine

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einem Zylinder (3) und einem darin ausgebildeten Brennraum (4), dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine (1) durch Aktivieren mindestens eines elektrisch angetriebenen Luftgebläses Restgas aus dem Brennraum (4) herausgeblasen und durch Frischgas ersetzt wird, wobei das Ausblasen der Restgase aus dem Brennraum (4) beendet wird, wenn eine aktuelle Drehzahl (W0) der Brennkraftmaschine (1) einen vorgebbaren Schwellwert (W2) unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausblasen eines Restgasanteils ein elektrisch angetriebenes Aufladegerät aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des Ausblasens der Restgase aus dem Brennraum (4) mittels einer variablen Ventilsteuerung (30) ein hoher Spülverlust erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Restgas während einer Ausdrehphase der Brennkraftmaschine (1) ausgeblasen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen eines Stillstandes der Brennkraftmaschine (1) das Ausblasen der Restgase beendet wird.
Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einem Zylinder (3) mit darin ausgebildetem Brennraum (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) ein ansteuerbares, elektrisch angetriebenes Luftgebläse (13) aufweist, das nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine (1) aktiviert wird, um Restgase aus dem Brennraum (4) herauszublasen und durch Frischgase zu ersetzen, wobei das Ausblasen der Restgase aus dem Brennraum (4) beendet ist, wenn eine aktuelle Drehzahl (W0) der Brennkraftmaschine (1) einen vorgebbaren Schwellwert (W2) unterschreitet.
Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftgebläse (13) als ein elektrisch angetriebenes Aufladegerät ausgebildet ist.
Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftgebläse (13) in einem Einlasskanal (7) der Brennkraftmaschine (1) angeordnet ist.
Steuergerät (14) zum Steuern und/oder Regeln einer Brennkraftmaschine (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (14) nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine (1) die Aktivierung eines elektrisch angetriebenen Luftgebläses veranlasst, um ein Ausblasen von Restgasen aus dem Brennraum (4) und ein Befüllen des Brennraums (4) mit Frischgas zu erzielen, und dass das Steuergerät (14) eine aktuelle Drehzahl (W0) der Brennkraftmaschine (1) ermittelt, diese mit einem vorgebbaren Schwellwert (W2) vergleicht und anhand des Ergebnisses des Vergleichs ein Beenden des Ausblasens der Restgase aus dem Brennraum (4) veranlasst.
Steuergerät (14) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (14) für das Ausblasen der Restgase aus dem Brennraum (4) ein elektrisch angetriebenes Aufladegerät aktiviert.
Steuergerät (14) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (14) nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine (1) Einlassventile (5) und/oder Auslassventile (6) einer variablen Ventilsteuerung (30) derart ansteuert, dass ein großer Spülverlust erzielt wird.
Computerprogramm, das auf einem Rechengerät (31), insbesondere auf einem Mikroprozessor, eines Steuergeräts (14) zum Steuern und/oder Regeln einer Brennkraftmaschine (1) ablauffähig ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 geeignet ist, wenn es auf dem Rechengerät (31) abläuft.
Computerprogramm nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm auf einem Speicherelement (32), insbesondere auf einem Random-Access-Memory, Read-Only-Memory oder Flash-Memory, abgespeichert ist.