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Die Erfindung betrifft Verfahren
zum Direktstart eines Verbrennungsmotors mit direkter Einspritzung
von Kraftstoff in mit Luft gefüllte
Brennräume des
Verbrennungsmotors.
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Herkömmliche Verbrennungsmotoren
mit Direkteinspritzung können
beim Kaltstart nur durch Betätigung
eines elektrischen Starters in Verbindung mit einer erhöhten Kraftstoff-Einspritzmenge
gestartet werden, da durch die kalten Temperaturen die Gemischaufbereitung
in den Zylindern nur unzureichend ist. Zur Kompensation wird die
Kraftstoffmenge, die sich als Kraftstofffilm an den kalten Zylinder-
bzw. Kolbenwänden
niederschlägt,
durch eine gezielt dosierte Mehrmenge bei den einzelnen Einspritzungen ersetzt,
um genügend
Kraftstoff für
die Gemischbildung mit der kalten Luft in den Zylindern für eine vordefinierte
Gemischzusammensetzung (Lambda = 1; < 1; oder > 1) bereitzustellen.
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Der Kraftstofffilm an den Zylinder-
and Kolbenwänden
kann beim Kaltstart jedoch nicht oder nur unvollständig verdampfen
and nimmt somit nicht direkt an der Verbrennung teil. Dies führt beim
anschließenden
Ausstoßtakt
zu erhöhten
HC-Rohemissionen im Abgas, die durch den noch kalten Katalysator
nicht ausreichend konvertiert werden können. Zusätzlich wird durch die für den Kaltstart
notwendige Kraftstoff-Mehrmenge der spezifische Kraftstoffverbrauch
des Fahrzeugs erheblich erhöht.
Die schlechte Gemischaufbereitung und die erhöhte Motorölviskosität sind zudem die Hauptursachen
für den
im Kaltstart im Vergleich zu einem Start mit betriebswarmem Verbrennungsmotor
langsameren Motorhochlauf auf die gewünschte Leerlaufdrehzahl.
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Zum Starten von Verbrennungsmotoren
mit direkter Einspritzung sind Verfahren bekannt, die den Verbrennungsmotor
ohne elektromotorischen Starter in Bewegung versetzen. Hierzu wird
in den Brennraum, dessen zugehöriger
Kolben in Arbeitsstellung steht, eine für die Verbrennung notwendige
Menge Kraftstoff im Stillstand des Verbrennungsmotors eingespritzt
and gezündet.
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Ein solcher Verbrennungsmotor und
ein solches Verfahren sind aus der
DE 197 43 492 A1 bekannt.
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Besonders bei Verbrennungsmotoren
mit Direkteinspritzung und einer darauf basierenden Start-Stopp-Funktionalität stellt
der oben beschriebene Sachverhalt ein massives Problem für den Startvorgang
bei tiefen Temperaturen dar.
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Die wesentlichen Herausforderungen
bei einem solchen Start resultieren auch hier aus der Gemischaufbereitung
in den kalten Brennräumen,
in denen die im Stillstand in den Brennräumen eingeschlossene Luft mit
dem eingespritzten Kraftstoff ein zündfähiges Kraftstoff/Luft-Gemisch
ergeben soll. Bei unzureichender Gemischaufbereitung kann das Gemisch
im Extremfall nicht gezündet
werden. Selbst bei einer erfolgreichen Zündung besteht die Gefahr, dass
die eingespritzte Kraftstoffmasse nur teilweise verbrennt und damit
nur einen unzureichenden Drehmomentbeitrag liefert. Gerade beim
Kaltstart kommt dieser Problematik aufgrund der kalten Luft im Zylinder
sowie aufgrund der kalten Zylinderwände und Kolbenwände eine
hohe Bedeutung zu. Zusätzlich
zu diesem Effekt, der das aus Verbrennungen resultierende Drehmoment
verringert, tritt das Problem auf, das der Verbrennungsmotor beim
Kaltstart aufgrund der erhöhten
Motorölviskosität and den
dadurch verursachten erhöhten
Reibleistungsverlusten eigentlich ein erhöhtes Drehmoment für einen
schnellen und zuverlässigen
Drehzahlanstieg beim Kaltstart benötigt.
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Vor diesem Hintergrund besteht die
Aufgabe der Erfindung in der Angabe eines Verfahrens, dass einen
Start-Stopp-Betrieb eines mit Direktstart arbeitenden Verbrennungsmotors
mit Direkteinspritzung auch bei tiefen Temperaturen ermöglicht,
indem sichergestellt wird, dass die erzeugte Verbrennungsenergie
sowohl die Kompressionsarbeit als auch die höhere Reibungsarbeit übertrifft,
um den Motor schnell and zuverlässig
starten zu können,
so dass der Verkehrsfluss nicht beeinträchtigt wird. Die Aufgabe erstreckt
sich auch auf die Angabe eines Steuergerätes, das dieses Verfahren steuert.
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Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren
der eingangsgenannten Art dadurch gelöst, dass bei einer Starttemperatur
unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes wenigstens eine Maßnahme zur verbesserten
Verdampfung des Kraftstoffes in den Brennräumen ausgelöst wird.
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Vorteile der
Erfindung
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Durch diese Merkmale wird die genannte Aufgabe
vollkommen gelöst.
Speziell in einer erweiterten Start-Stopp-Funktion, bei dem der „stop and go"-Betrieb des Fahrzeug
auch auf tiefe Temperaturen unter Null Grad Celsius ausgedehnt wird,
liefern diese Merkmale eine zielführende Abhilfe für die geschilderte
Problematik. Wenn ein solcher Direktstart trotzdem nicht durchführbar sein
sollte, ermöglicht die
Erfindung zumindest, dass der Kaltstartvorgang mit nur minimalem
Einsatz einer Starthilfe, beispielsweise eines elektrischen Starters,
erfolgreich durchgeführt
werden kann.
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Diese Vorteile werden dadurch erreicht,
dass aufgrund der besseren Verdampfung der Kraftstofftröpfchen eine
bessere Gemischaufbereitung erzielt wird. Bei einer nachfolgenden
Zündung
wird daher ein größerer Anteil
der eingespritzten Kraftstoffmasse verbrannt. Daraus resultiert
eine verbesserte Drehmomententwicklung.
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Wegen der besseren Gemischaufbereitung kann
die für
den Kaltstart notwendige Kraftstoff-Mehrmenge deutlich reduziert
werden oder sogar entfallen.
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Es ist bevorzugt, dass die wenigstens
eine Maßnahme
eine vor dem Direktstart erfolgende Erhöhung der Brennraumtemperatur
umfasst.
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Diese Ausgestaltung besitzt den Vorteil, dass
ein Wandfilm, der sich trotz der reduzierten Kaltstart-Kraftstoffmenge
bei der Einspritzung gegebenenfalls noch ausbildet, bei erhöhter Brennraumtemperatur
verstärkt
abdampft. Der Dampf wird damit dem Verbrennungsvorgang zugeführt and
gelangt anschließend
beim Ausstoßtakt
nicht als unverbranntes HC in die Umgebungsluft. Die Rohemissionen des
Verbrennungsmotors werden damit stark reduziert.
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Weiter ist bevorzugt, dass zur Erhöhung der Brennraumtemperatur
wenigstens einer der folgenden Schritte ausgelöst wird:
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- – Einblasen
von vorgewärmter
Luft in Brennräume des
Verbrennungsmotors;
- – Aktivieren
einer im Zylinderkopf angeordneten Heizvorrichtung;
- – Aktivieren
einer Heizvorrichtung in Zylinderwänden des Verbrennungsmotors;
- – Aktivieren
einer Heizung des Kühlwasserkreislaufes
und Umwälzen
des Kühlmittels
mit einer Umwälzpumpe;
und
- – Aktivierung
einer Heizung von Kolbenböden
des Verbrennungsmotors.
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Diese Ausgestaltungen besitzen den
Vorteil, dass sie einer Wandfilmbildung direkt entgegenwirken, da
eine erhöhte
Wandtemperatur auf jeden Fall die Abdampfung erhöht und gleichzeitig die Kondensation
von Kraftstoff verringert. Als zusätzlicher Effekt tritt eine
lokale Erwärmung
des Motoröls
im Bereich des Brennraums auf, die das beim Start zur Überwindung
der Haftreibung notwendige Losbrechmoment verringert.
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Bevorzugt ist auch, dass der in Brennräume des
Verbrennungsmotors einzuspritzende Kraftstoff vor der Einspritzung
erwärmt
wird.
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Durch diese Maßnahme wird eine besonders schnell
wirksame und energieeffiziente Verbesserung der Verdampfung erzielt,
da nur wenig Masse aufzuheizen ist und die zugeführte Wärme direkt dem zu verdampfenden
Kraftstoff zugeführt
wird.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung
sieht vor, dass eine Heizung von Einspritzventilen und/oder von
anderen kraftstoffführenden
Bereichen aktiviert wird.
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Mit dieser Ausgestaltung lassen sich
die vorgenannten Vorteile verstärken,
da insbesondere bei einer Beheizung der Einspritzventile direkt
vor den Brennräumen
geheizt wird, so dass der aufgeheizte Kraftstoff vor der Einspritzung
nur möglichst
wenig Energie verliert.
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Bevorzugt ist auch, dass zusätzlich eine
Heizung eines Schmiermittelkreislaufes des Verbrennungsmotors aktiviert
wird.
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Diese Maßnahme verringert die Viskosität des Schmiermittels
und verringert damit die inneren Reibungsverluste, was den Drehmomentbedarf
des Verbrennungsmotors bei einem Start in erwünschter Weise verringert.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung
sieht vor, dass die Maßnahme
vor einem Start des Verbrennungsmotors aktiviert wird.
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Dabei ist bevorzugt, dass die Maßnahme durch
einen vor dem Start liegenden Vorgang, der einem Start notwendig
vorausgeht, ausgelöst
wird.
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Besonders bevorzugt ist in diesem
Zusammenhang, dass die Maßnahme
durch ein Fernbedienungssignal zur Öffnung einer Tür des Kraftfahrzeugs
ausgelöst
wird.
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Durch diese Maßnahme kann bereits der erste
Startvorgang von den vorgenannten Vorteilen profitieren. Insbesondere
die Auslösung
durch das Fernbedienungssignal sorgt dafür, dass die Zeit, die für die Heizmaßnahmen
vor einem Start zur Verfügung
steht, möglichst
groß ist.
Prinzipiell können
die Heizmaßnahmen
auch durch beliebige, vordefinierte Zeitpunkte ausgelöst werden.
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Bevorzugt ist auch, dass alternativ
oder ergänzend
zu den vorstehend genannten Maßnahmen wenigstens
bei der ersten für
einen Direktstart erfolgenden Einspritzung ein Startkraftstoff eingespritzt wird,
der einen höheren
Dampfdruck besitzt als der für
den weiteren Betrieb des Verbrennungsmotors im Folgenden eingespritzte
Kraftstoff.
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Die Verwendung von Kraftstoff mit
höherem Dampfdruck,
beziehungsweise mit einen erhöhten Anteil
an leichtflüchtigen
Komponenten (wie z.B. HC- oder Alkoholanteile) mit hohem Dampfdruck
trägt besonders
unmittelbar zu einer verstärkten
Verdampfung und damit zu einer verbesserten Gemischbildung bei.
Dieser Startkraftstoff wird ausschließlich zum Starten des Verbrennungsmotors
verwendet. Anschließend
wird auf den Betrieb mit herkömmlichem
Kraftstoff umgeschaltet.
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Als Startkraftstoff kann beispielsweise
Wasserstoff verwendet werden, der während einer vorhergehenden
Fahrt durch eine on board, also eine im Fahrzeug erfolgende Elektrolyse
aus mitgeführtem Wasser
erzeugt wird. Der Wasserstoff kann bis zum nachfolgenden Start in
einem Druckspeicher gespeichert werden und beim Start mit Sauerstoff
aus der Umgebungsluft verbrannt werden. Alternativ oder ergänzend zur
Zufuhr von Luftsauerstoff kann auch Sauerstoff zugeführt werden,
der während
der Elektrolyse neben dem Wasserstoff erzeugt wurde und in einem
weiteren Druckspeicher gespeichert wurde.
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Der Einsatz von leichtflüchtigen
Startkraftstoffen mit hohem Dampfdruck hat den Vorteil, dass er
bei Umgebungsdruck, wie er vor dem Startvorgang in den Zylindern
vorliegt, bereits weitestgehend in der Dampfphase vorliegt, bzw.
bei eventueller Wandfilmbildung an den Zylinder- and Kolbenwänden leichter wieder
verdampft and so schneller der Verbrennung zugeführt werden kann als herkömmlicher
Kraftstoff. Diese Maßnahme
reduziert sowohl die Start-Rohemissionen als auch den spezifischen
Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors.
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Es ist weiter bevorzugt, dass bei
einem Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindern zunächst eine
Verbrennung in einem Zylinder ausgelöst wird, der sich im Kompressionstakt
befindet, so dass eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors zunächst entgegengesetzt
zu ihrer normalen Drehrichtung beschleunigt wird, was eine Kompression
in einem Zylinder bewirkt, der sich im Arbeitstakt befindet, und dass
dann eine Verbrennung in diesem Zylinder ausgelöst wird, die die Kurbelwelle
des Verbrennungsmotors in ihrer normalen Drehrichtung beschleunigt.
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Diese Ausgestaltung bewirkt eine
Verdichtung und eine damit einhergehende Temperatursteigerung der
Brennraumfüllung
in dem Zylinder, der sich im Arbeitstakt befindet. Durch die Verdichtung wird
zusätzlich
zu der Erwärmung
auch eine Bewegung der Füllung
des Brennraums erzielt. Beide Effekte zusammen, also die Erwärmung und
Bewegung, verbessern die Gemischaufbereitung in diesem Zylinder
erheblich, so dass dieser Zylinder bei der ersten Verbrennung bereits
ein kräftiges
Drehmoment liefert, dass den Verbrennungsmotor auch im kalten Zustand
ohne oder jedenfalls mit verringerter Unterstützung eines zusätzlichen
Elektrostarters anlaufen lässt.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung
werden die Einspritzungen in die Zylinder, die sich im Kompressionstakt
und Arbeitstakt befinden, mengenmäßig so aufeinander abgestimmt,
dass der Arbeitstaktzylinder das größere Drehmoment bereitstellt.
Auch die Zündung
wird in den betroffenen Zylindern entsprechend gesteuert.
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Bevorzugt ist auch, dass das Steuergerät zur Steuerung
eines Direktstarts eines Verbrennungsmotors wenigstens eines der
oben genannten Verfahren ausführt.
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Als weitere Alternative können die
genannten Maßnahmen
auch kombiniert werden, wobei sie gerade in Kombination besonders
wirkungsvoll zur Ausdehnung des Start-Stopp-Betriebs auf tiefe Temperaturen des
Verbrennungsmotors beitragen.
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Als weitere Alternative können die
soeben beschriebenen Maßnahmen
bei Systemen mit Direktstart- and Start-Stopp Funktionalität jeweils
einzeln oder auch zusammen mit einer Mehrfacheinspritzung des Kraftstoffes
in der Vorstartphase verwendet werden.
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Weiterhin können diese Maßnahmen
und deren Kombinationen auch bei Verbrennungsmotoren ohne direkte
Kraftstoffeinspritzung verwendet werden, um den Startvorgang bei
tiefen Temperaturen zu begünstigen.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus
der Beschreibung und den beigefügten
Figuren.
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Es versteht sich, dass die vorstehend
genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur
in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen
der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 schematisch
die Gesamtansicht eines Verbrennungsmotors im Teilschnitt zusammen
mit Mitteln zur Verbesserung der Kraftstoffverdampfung in Brennräumen des
Verbrennungsmotors;
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2 ein
Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Verfahrens
in vereinfachter Form als Flussdiagramm;
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3 ein
alternatives oder ergänzendes weiteres
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, ebenfalls als Flussdiagramm; und
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4 schematisch
verschiedene Positionen von Kolben eines Verbrennungsmotors zur
Erläuterung
des Ausführungsbeispiels
nach der 3.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Die Ziffer 10 in der 1 bezeichnet eine Gesamtansicht
eines Verbrennungsmotors 12 mit wenigstens einem Brennraum 14,
der von einem auf einem Ölfilm 16 gleitenden
Kolben 18 beweglich abgedichtet wird. Die Füllung des
Brennraums 14 wird über
Gaswechselventile ausgetauscht, die in der 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt
sind. Ein Steuergerät 20 steuert
die Funktionen des Verbrennungsmotors 12, insbesondere
einen Direktstart des Verbrennungsmotors 12. Dazu steuert das
Steuergerät 20 wenigstens
ein Einspritzventil 22 und eine Zündkerze 24 pro Brennraum 14 an.
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Zur Erleichterung eines Direktstartes
des Verbrennungsmotors 12 löst das Steuergerät 20 wenigstens
eine Maßnahme
zur verbesserten Verdampfung von Kraftstoff in dem wenigstens einen
Brennraum 14 aus. Dazu kann das Steuergerät 20 bei
einem ersten Start mit Hilfe einer Fernbedienung 26 aktiviert
werden, die ein entsprechendes Signal 28 an das Steuergerät 20 aussendet.
Die Fernbedienung 26 kann bspw. eine Funkfernbedienung
sein, mit der die Türen
eines Kraftfahrzeuges geöffnet
werden. Damit wird erreicht, dass das Steuergerät 20 die wenigstens
eine Maßnahme
zur verbesserten Verdampfung von Kraftstoff in Brennräume 14 des
Verbrennungsmotors 12 bereits frühzeitig vor einem Start des Verbrennungsmotors 12 auslösen kann,
so dass diese Maßnahme
beim nachfolgenden Start des Verbrennungsmotors 12 bereits
Ihre Wirkung entfaltet hat. Selbstverständlich ist die Auslösung dieser
Maßnahme
bei einem ersten Start nicht auf die Auslösung durch eine Funkfernbedienung
zum Öffnen
der Türen beschränkt. Geeignet
ist vielmehr jede Maßnahme, die
vor dem Start des Verbrennungsmotors 12 erfolgt. Daher
kann z.B. das Öffnen
einer Tür
durch einen Türkontaktschalter
oder das Gewicht des Fahrers durch einen Sitzkontaktschalter detektiert
werden und zum Auslösen
der erfindungsgemäßen Funktion
verwendet werden. Alternativ kann auch das Einführen eines Zündschlüssels in
ein Zündschloss
oder irgendeine andere Maßnahme,
die der Fahrer des Kraftfahrzeugs in Verbindung mit einem Start
des Verbrennungsmotors 12 durchführt, zur Auslösung der
erfindungsgemäßen Funktion
verwendet werden.
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Nach einem ersten Start werden weitere Starts
in einem Start-Stopp-Betrieb beispielsweise durch ein Signal eines
Sensors 29 ausgelöst,
der mit einem Fahrpedal, einem Kupplungspedal oder einem Schalthebel
des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist und Bewegungen, Stellungen oder
Berührungen
dieser Elemente durch den Fahrer detektiert.
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Das Steuergerät 20 löst die erfindungsgemäße Maßnahme dann
aus, wenn die Starttemperatur des Verbrennungsmotors 12 unterhalb
eines vorbestimmten Schwellenwertes liegt. Zum Detektieren dieses
Zustands kann dem Steuergerät 20 das
Signal eines Temperatursensors 30 zugeführt werden, der bspw. in einem
Kühlmittelmantel 32 des
Verbrennungsmotors 12 angeordnet sein kann. Alternativ dazu
kann aber auch ein Schmiermitteltemperatursensor oder eine Modellierung
der Temperatur des Verbrennungsmotors 12 verwendet werden,
die sich auf einen zeitlichen Abstand zu einer vorhergehenden Betriebsphase
des Verbrennungsmotors 12 stützt. Auch die Temperatur der
Ansaugluft des Verbrennungsmotors 12 kann zumindest ergänzend zur Auslösung der
erfindungsgemäßen Funktion
herangezogen werden, da die erfindungsgemäße Maßnahme insbesondere bei tiefen
Ansauglufttemperaturen ihre Wirkung entfaltet.
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Die erfindungsgemäße Maßnahme kann darin bestehen,
dass über
ein Heißluftgebläse 34 erhitzte
Luft in den Brennraum 14 geblasen wird. Diese Maßnahme ist
insbesondere dann von Vorteil, wenn das Einspritzventil 22 des
Verbrennungsmotors 12 als sogenanntes luftumfasstes Einspritzventil
ausgeführt
ist. Bei solchen luftumfassten Einspritzventilen 22 wird
die Zerstäubung
des eingespritzten Kraftstoffs durch das parallele Einblasen von
Luft weiter verbessert. Die Nutzung einer ggf. vorhandenen Luftumfassung
zum Einblasen heißer
Luft verbessert die Verdampfung von Kraftstoff im Brennraum 14 vor einem
Direktstart des Verbrennungsmotors 12, ohne größere strukturelle Änderungen
am Verbrennungsmotor 12 vornehmen zu müssen. Es ist lediglich eine Vorrichtung
zur Aufheizung der Luft vorzusehen, die in der 1 nicht einzeln dargestellt ist, sondern
in das Heißluftgebläse 34 integriert
ist.
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Alternativ oder ergänzend kann
der über
das Einspritzventil 22 in den Brennraum 14 eingespritzte Kraftstoff
durch eine Kraftstoff-Vorheizung 36 vorgewärmt werden.
Die Kraftstoff-Vorheizung 36 umfasst dazu
eine Heizwicklung 38, die entweder in das Einspritzventil 22 integriert
ist oder die möglichst
nah am Einspritzventil 22 die Zuleitung von Kraftstoff
zum Einspritzventil 22 umfasst. Die Kraftstoff-Vorheizung 36 weist
ferner eine Stromversorgung 40 auf, die über einen
Schalter 42 mit der Heizwicklung 38 gekoppelt
wird. Schalter 42 wird über
die gestrichelt gezeichnete Wirkverbindung 43 vom Steuergerät 20 betätigt.
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Weiter alternativ oder ergänzend kann
die Maßnahme
zur verbesserten Verdampfung des Kraftstoffes in Brennräumen 14 des
Verbrennungsmotors 12 auch die Verwendung eines speziellen Startkraftstoffes
umfassen, der sich durch einen im Vergleich zum Normalkraftstoff
höheren
Dampfdruck und eine damit einhergehende höhere Verdunstungsrate auszeichnet
und der nur für
den Start des Verbrennungsmotors 12 verwendet wird. Zu
diesem Zweck sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass eine
Zuleitung 44 des Einspritzventils 22 über ein
steuerbares 3-Wege-Ventil 46 alternativ
mit einem ersten Kraftstoffvorratsbehälter 48 oder einem zweiten
Kraftstoffvorratsbehälter 50 verbunden
werden kann. Dabei wird das steuerbare 3-Wege-Ventil 46 vom
Steuergerät 20 gesteuert.
In der in 1 gezeigten
Stellung des steuerbaren 3-Wege-Ventils 46 wird das Einspritzventil 22 mit
Startkraftstoff aus dem ersten Kraftstoffvorratsbehälter 48 versorgt.
Nach einem erfolgten Start betätigt
das Steuergerät 20 das 3-Wege-Ventil 46 so,
dass die Verbindung der Zuleitung 44 nicht mehr zum ersten Kraftstoffvorratsbehälter 48,
sondern zum zweiten Kraftstoffvorratsbehälter 50 erfolgt, der
den Kraftstoff für
den Normalbetrieb des Verbrennungsmotors 12 enthält. Um zu
verhindern, dass bei einem Umschalten von Normalkraftstoff aus dem
zweiten Kraftstoffvorratsbehälter 50 auf einen
Startkraftstoff aus dem ersten Kraftstoffvorratsbehälter 48 noch
Normalkraftstoff in der Zuleitung 44 vor dem Einspritzventil 22 bleibt,
kann eine in der 1 nicht
dargestellte Rückleitung
vom Einspritzventil 22 zum zweiten Kraftstoffvorratsbehälter 50 vorgesehen
sein, die eine Spülung
der Zuleitung 44 mit Startkraftstoff erlaubt.
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Weiter alternativ oder ergänzend kann
die Maßnahme
zur verbesserten Verdampfung von Kraftstoff in Brennräumen 14 des
Verbrennungsmotors 12 Maßnahmen zur Aufheizung des
Brennraums 14 durch Wärmeleitung
umfassen. Dazu kann bspw. eine Kühlmittelvorheizung 52 vorgesehen
sein, die eine im Kühlmittelmantel 32 des
Verbrennungsmotors 12 angeordnete Heizwicklung 54 enthält. Heizwicklung 54 ist
an eine Stromversorgung 56 angeschlossen, wobei der Stromkreis über einen
Schalter 58 geschlossen oder geöffnet wird, der vom Steuergerät 20 über eine
Wirkverbindung 59 betätigt
wird. Alternativ zur Anordnung im Kühlmittelmantel der Zylinder
kann eine solche Heizung auch im Zylinderkopf angeordnet sein.
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Weiter alternativ oder ergänzend kann
eine Schmiermittelvorheizung 60 verwendet werden, die eine
Heizwicklung 61 umfasst, die bspw. in einer Ölwanne oder
einem Ölsumpf 62 des
Verbrennungsmotors 12 angeordnet sein kann. Heizwicklung 61 wird über einen
Schalter 63 mit einer Stromversorgung 64 verbunden,
wobei Schalter 63 vom Steuergerät 20 über die
Wirkverbindung 65 betätigt
wird. Dabei können
die Wirkverbindungen 43, 59 und 65 bspw.
als separate Leitungen oder Busverbindungen ausgestaltet sein und
die Stromversorgungen 40, 56 und 64 können zu
einer Einheit, bspw. einer einzelnen Fahrzeugbatterie, zusammengefasst
sein.
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Als weiteres Mittel zur Verbesserung
der Verdampfung von Kraftstoff in Brennräumen 14 des Verbrennungsmotors 12 kann
ein Mikrowellensender oder Ultraschallsender 66 vorgesehen
sein, der Mikrowellen oder Ultraschallwellen 67 in wenigstens
einem Brennraum 14 des Verbrennungsmotors 12 emittiert,
deren Energie bspw. von einer mikrowellensensitiven oder ultraschallwellensensitiven
Beschichtung 68 des Kolbenbodens absorbiert wird und damit den
Kolbenboden erwärmt.
Eine solche Beschichtung kann auch die Wände des Brennraums 14 bedecken,
so dass alternativ oder ergänzend
zu einer Mikrowellenheizung des Kolbenbodens auch die Wände des
Brennraums 14 mit Mikrowellenenergie oder Ultraschallwellenenergie
aufgeheizt werden können.
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2 veranschaulicht
den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens
in Form eines Flussdiagramms. Dazu wird in einem Schritt 70 zunächst geprüft, ob der
Verbrennungsmotor 12 gestartet werden soll. Diese Frage
wird bspw. dann bejaht, wenn der Verbrennungsmotor 12 stillsteht
und die in 1 dargestellte
Funkfernbedienung 26 ein Signal 28 abgibt. Liegt
ein solches oder ein anderes, einen Start auslösendes Signal vor, erfolgt
in einem Schritt 72 die Prüfung einer Temperaturbedingung.
Dabei werden die erfindungsgemäßen Maßnahmen
zur Verbesserung der Kraftstoffverdampfung in Brennräumen 14 des Verbrennungsmotors 12 dann
ausgelöst,
wenn eine Temperatur T des Verbrennungsmotors 12 einen
vorbestimmten Schwellenwert T_S unterschreitet. Ist dies der Fall,
erfolgt in einem Schritt 74 die Auslösung wenigstens einer Maßnahme zur
Verbesserung der Kraftstoffverdampfung in Brennräumen 14, z.B. die
Auslösung einer
der Maßnahmen,
die vorstehend im Zusammenhang mit der 1 erläutert
worden sind. Anschließend
wird im Schritt 76 ein Direktstart bevorzugt ohne Unterstützung eines
Elektrostarters durch Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum 14 des
Verbrennungsmotors 12 und anschließende Zündung der Füllung dieses Brennraums 14 ausgelöst.
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3 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Verbesserung der Verdampfung von Kraftstoff in Brennräumen 14 des
Verbrennungsmotors 12. Dabei kann das Ausführungsbeispiel
der 3 sowohl alternativ
als auch ergänzend
zu den vorstehend beschriebenen Maßnahmen verwendet werden. Das
Flussdiagramm nach der 3 wird
aus dem Schritt 72 erreicht, der bereits im Zusammenhang
mit der 2 erläutert worden
ist. Anschließend
wird in einem Schritt 78 zunächst ein Einspritzventil eines
Zylinders mit einer Einspritzimpulsbreite ti angesteuert, das in
einem Zylinder des Verbrennungsmotors 12 angeordnet ist, dessen
Kolben sich gerade in einer Kompressionsstellung befindet. Als nächstes erfolgt
in einem Schritt 80 eine Zündung der resultierenden Brennraumfüllung mit
zündfähigem Kraftstoff/Luft-Gemisch.
Dadurch, dass die so ausgelöste
erste Verbrennung nicht in einem Arbeitstakt, sondern in einem Kompressionstakt
erfolgt, erzeugt diese Verbrennung ein Drehmoment, das eine Kurbelwelle
des Verbrennungsmotors 12 entgegengesetzt zu ihrer normalen Drehrichtung
auslenkt. Diese Auslenkung hat zur Folge, dass die Füllung eines
Zylinders, der sich im Stillstand des Verbrennungsmotors 12 in
einem Arbeitstakt befand, verdichtet wird. Diese Verdichtung bewegt
die in diesem Zylinder 98 eingeschlossene Luftmenge und
erwärmt
sie. Während
oder nach der Verdichtung erfolgt eine Einspritzung von Kraftstoff
in diesen Zylinder durch Ansteuern des zugeordneten Einspritzventils
mit einer Einspritzimpulsbreite ti im Schritt 82. Da diese
Einspritzung in eine sich bewegende, erhitzte Brennraumfüllung mit
Luft erfolgt, wird eine sehr gute Verdampfung des eingespritzten Kraftstoffs
erzielt. Anschließend
wird die gut aufbereitete Füllung
des Brennraums desjenigen Zylinders, der sich noch immer im Arbeitstakt
befindet, so gezündet,
dass das aus der Verbrennung dieser Brennraumfüllung resultierende Drehmoment
die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 12 in ihrer normalen Drehrichtung
beschleunigt. Durch entsprechendes Steuern der jeweiligen Einspritzmengen
und Zündzeitpunkte
wird erreicht, dass diese zweite Verbrennung erheblich mehr Drehmoment
liefert als die erste Verbrennung, so dass der Verbrennungsmotor 12 im Folgenden
in seiner normalen, richtigen Drehrichtung anläuft.
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Diese Zusammenhänge werden im Folgenden unter
Bezug auf die 4 näher erläutert. 4a zeigt eine Kurbelwelle 86 des
Verbrennungsmotors 12 aus 1,
an die ein erster Kolben 88 über ein erstes Pleuel 90 sowie
ein zweiter Kolben 92 über
ein zweites Pleuel 94 angelenkt sind. Der erste Kolben 88 oszilliert
in einem ersten Zylinder 96 und der zweite Kolben 92 oszilliert
in einem zweiten Zylinder 98. In der 4a steht die Kurbelwelle 86 still und
der erste Kolben 88 befindet sich in einer Kompressionsstellung,
während
der zweite Kolben 92 im zweiten Zylinder 98 in
einer Arbeitstaktstellung steht. Durch eine Einspritzung über ein
erstes Einspritzventil in den ersten Zylinder, der sich in der einer
Kompressionsstellung befindet, wird dort ein brennfähiges Kraftstoff/Luft-Gemisch
erzeugt, das anschließend
durch eine erste Zündkerze 102 gezündet wird, wie
es in der 4b dargestellt
ist. Parallel zur Zündung
der Füllung
des ersten Zylinders 96 erfolgt eine Einspritzung von Kraftstoff
in den zweiten Zylinder 98 über ein zweites Einspritzventil 104.
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In der 4c ist
dargestellt, wie eine erste Verbrennung 106 im ersten Zylinder 96 zunächst die Kurbelwelle 86 rechts
herumdreht, wie es durch den Pfeil 108 verdeutlicht wird.
Durch diese, dem normalen Drehsinn der Kurbelwelle 86 entgegengesetzte Drehrichtung,
wird der zweite Kolben 92 im zweiten Zylinder 98 nach oben
bewegt und verdichtet die in diesem Zylinder eingeschlossene Brennraumfüllung.
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Anschließend wird, wie es in der 4d dargestellt ist, die
durch die vorhergehende Verdichtung sehr gut aufbereitete Brennraumfüllung im
zweiten Zylinder 98 mit Hilfe einer zweiten Zündkerze 110 gezündet. Dabei
erfolgt die Zündung
zu einem Zeitpunkt, der das aus der Verbrennung 114 der
Brennraumfüllung
des zweiten Zylinders resultierende Drehmoment so auf die Kurbelwelle 86 einwirken lässt, dass
diese in ihrer normalen Drehrichtung beschleunigt wird. Durch die
vorhergehende Verdichtung ist die Gemischaufbereitung im zweiten
Zylinder so gut gewesen, dass die Verbrennung 114 ein sehr kräftiges Drehmoment
entwickelt, das den Motor anschließend in seiner normalen Drehrichtung 112 weiter
anlaufen lässt.