DE10318427A1 - Method for starting an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Bei dem sogenannten Instant-Start wird eine Brennkraftmaschine ohne Einsatz eines Anlassers gestartet. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die beim Start einzuspritzende Kraftstoffmasse und die Zündparameter anhängig von den Betriebszuständen in der Brennkammer zu berechnen.In the so-called instant start, an internal combustion engine is started without the use of a starter. According to the invention, it is proposed to calculate the fuel mass to be injected at the start and the ignition parameters as a function of the operating states in the combustion chamber.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine ohne Anlasser. Ein solcher Startvorgang wird gelegentlich auch als Instant-Start bezeichnet. Die Brennkraftmaschine besitzt einen oder mehrere Zylinder mit jeweils einem beweglichen Kolben, von denen sich mindestens einer innerhalb eines für den Startvorgang definierten Positionsbereichs befindet.The The present invention relates to a method for starting an internal combustion engine without starter. Such a startup process is sometimes called Called instant start. The internal combustion engine has one or several cylinders, each with a movable piston, of which at least one within one defined for the starting process Position range is located.

Unter „Instant-Start" versteht man bevorzugt den Startvorgang eines mit Kraftstoff-Direkteinspritzung arbeitenden Ottomotors ohne Benutzung eines konventionellen Anlassers. Nach dem Abstellen des Motors erfolgt ein Wiederstart, in dem in einen der Zylinder eine bestimmte Kraftstoffmenge eingespritzt wird, die mit der im Zylinder befindlichen Luftmenge ein zündfähiges Gemisch bildet. Dieses Gemisch wird durch einen Zündvorgang zur Explosion gebracht und das dabei entstehende Moment setzt den Motor in Gang. Das Verfahren ist wesentlicher Bestandteil einer Start-Stop-Strategie für eine kraftstoffsparende Brennkraftmaschine. Der Instant-Start wird beispielsweise im Stadtbetrieb im Stop-and-Go-Verkehr eingesetzt.“Instant start” is preferably understood to mean the Starting process of a person working with direct fuel injection Gasoline engine without using a conventional starter. To when the engine is switched off, a restart takes place in which the cylinder is injected with a certain amount of fuel forms an ignitable mixture with the amount of air in the cylinder. This The mixture is ignited detonated and the resulting moment sets the engine in progress. The process is an integral part of a start-stop strategy for one fuel-saving internal combustion engine. The instant start is, for example used in city operations in stop-and-go traffic.

Das Verfahren zum Instant-Start kann im wesentlichen dann durchgeführt werden, wenn für den Startvorgang ganz bestimmte Bedingungen vorliegen. Zu diesen Bedingungen gehört beispielsweise eine ausreichende Motorbetriebstemperatur ebenso wie das Kriterium, dass sich der Kolben des Zündzylinders in einer bestimmten Position befindet. Ein Zündvorgang ist grundsätzlich nur bei geschlossenen Ventilen und einer drehrichtungskorrekten Abwärtsbewegung des Kolbens sinnvoll, dass heißt es kommen nur Positionen zwischen Zünd-OT und den anschließend in etwa 180° Kurbelwinkel in Frage. Dieser Bereich wird weiter eingeschränkt, da auch die Bereiche um die Tot punkte wegfallen. Auch ist zu berücksichtigen, dass sich im oberen Totpunkt zu wenig Luft im Zylinder befindet und im unteren Totpunkt kann der Kolben kein Moment mehr an die Kurbelwelle abgeben. Letztlich bleibt nur ein sehr schmales Band im Bereich von ungefähr 90° KW nach Zünd-OT für den Instant-Start übrig.The Instant start procedures can essentially be performed if for the starting process is subject to certain conditions. To this Conditions heard for example, an adequate engine operating temperature as well the criterion that the piston of the ignition cylinder is in a certain Position. An ignition process is fundamental only when the valves are closed and the direction of rotation is correct downward movement of the piston makes sense, that is only positions between ignition TDC and those subsequently coming in about 180 ° crank angle in question. This area is further restricted because the areas around the dead points disappear. It should also be borne in mind that the upper Dead center there is too little air in the cylinder and can be at bottom dead center the piston no longer gives a moment to the crankshaft. Ultimately there remains only a very narrow band in the range of approximately 90 ° KW after ignition TDC for the instant start.

Ebenso entscheidend für einen erfolgreichen Instant-Start wie die richtige Kolbenstellung und damit die richtige Kurbelwellenstellung ist, dass der Kraftstoff in den zu zündenden Zylinder im richtigen Zustand und der richtigen Menge eingebracht wird.As well crucial for a successful instant start like the correct piston position and so the correct crankshaft position is that the fuel in the to be ignited Cylinder inserted in the right condition and the right amount becomes.

Aus DE 197 43 492 A1 ist bekannt, beim Instant-Start der Brennkraftmaschine den Kraftstoff in einer ersten Einspritzung in denjenigen Brennraum direkt einzuspritzen, dessen zugehöriger Kolben sich in der Arbeitsphase befindet. Ebenfalls in DE 197 43 492 A1 ist beschrieben, dass verschiedene „Strategien" für den Instant-Startvorgang eingesetzt werden können. Bei den unterschiedlichen „Strategien" wird der Kraftstoff entweder mit den Raildruck HD oder mit dem Raildruck EKP der elektrischen Kraftstoffpumpe eingespritzt.Out DE 197 43 492 A1 is known to inject the fuel in a first injection directly into the combustion chamber whose associated piston is in the working phase at the instant start of the internal combustion engine. Also in DE 197 43 492 A1 describes that different “strategies” can be used for the instant starting process. In the different “strategies”, the fuel is injected either with the rail pressure HD or with the rail pressure EKP of the electric fuel pump.

Aus DE 197 41 294 A1 ist ein Verfahren für den Instant-Start eines Verbrennungsmotors bekannt, bei dem die Kurbelwelle in die Startposition über einen elektromotorischen Antrieb gestellt wird. Bei Erreichen der Startposition der Kurbelwelle erfolgt die Zündung des in einen Start-Zylinder eingespritzten Kraftstoffs. Die elektrische Maschine kann während des weiteren Startvorgangs dazu eingesetzt werden, ein zusätzliches Drehmoment auf die Kurbelwelle auszuüben. Ist die Brennkraftmaschine hochgelaufen, so soll diese aus dem Generatorbetrieb in den Motorbetrieb umschalten.Out DE 197 41 294 A1 a method for the instant start of an internal combustion engine is known, in which the crankshaft is placed in the starting position via an electric motor drive. When the starting position of the crankshaft is reached, the fuel injected into a starting cylinder is ignited. The electric machine can be used during the further starting process to apply additional torque to the crankshaft. If the internal combustion engine has started up, it should switch over from generator operation to motor operation.

Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Aufgabe zugrunde, ein Startverfahren, für den Instant-Start einer Brennkraftma schine bereitzustellen, das mit einfachen Mitteln zuverlässig ist und bei geringen Energieverbrauch wenig Abgase erzeugt.the method according to the invention the task is based on a starting procedure for the instant start to provide an internal combustion engine with simple means reliable and generates little exhaust gas with low energy consumption.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen aus Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bilden den Gegenstand der Unteransprüche.According to the Object achieved by a method with the features of claim 1. advantageous Refinements of the method according to the invention form the subject of subclaims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine ohne Anlasser geht davon aus, dass sich mindestens einer der Kolben innerhalb eines für den Startvorgang geeigneten Positionsbereich befindet. Eine Steuerung bestimmt in der Startposition eine Kraftstoffmenge für den einzuspritzenden Kraftstoff, bevorzugt eine Einspritzzeitdauer für den Kraftstoff und Zündparameter abhängig von Betriebszuständen in den Zylindern. Bei Lösungen aus dem Stand der Technik, insbesondere bei DE 197 43 492 A1 wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht starr eine Strategie vorgegeben, unabhängig von dem Zustand in dem Brennraum. Vielmehr werden sowohl Kraftstoffmenge als auch Zündparameter abhängig von den Betriebszuständen in dem Brennraum des Zylinders bestimmt.The method according to the invention for starting an internal combustion engine without a starter assumes that at least one of the pistons is within a position range suitable for the starting process. In the starting position, a controller determines a quantity of fuel for the fuel to be injected, preferably an injection time period for the fuel and ignition parameters as a function of operating conditions in the cylinders. For solutions from the prior art, especially for DE 197 43 492 A1 a strategy is not rigidly specified in the method according to the invention, regardless of the state in the combustion chamber. Rather, both the amount of fuel and the ignition parameters are determined as a function of the operating conditions in the combustion chamber of the cylinder.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt die Steuerung einen Zylinderinnendruck in mindestens einem der Zylinder. Der Zylinderinnendruck kann modelliert oder gemessen werden. Der Zylinderinnendruck gestattet es, bei der Bestimmung der Kraftstoffmenge die Luftmasse in dem Brennraum zu berücksichtigen. Mit Hilfe einer Restgasabschätzung kann auch das verbliebene Restgas in der Brennkammer berücksichtigt werden, so dass bei der Bestimmung der Kraftstoffmenge, die tatsächliche Frischluft berücksichtigt werden kann.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the control determines an internal cylinder pressure in at least one of the cylinders. The cylinder pressure can be modeled or measured. The internal cylinder pressure allows the air mass in the combustion chamber to be taken into account when determining the amount of fuel. With the help of a residual gas estimate, this can also be done remaining gas in the combustion chamber are taken into account, so that the actual fresh air can be taken into account when determining the amount of fuel.

Der für die Berechnung des Zylinderinnendrucks vorgesehene Teil der Steuerung nimmt die Berechnung ebenfalls abhängig von dem Umgebungsdruck und/oder von einer Temperatur der Brennkraftmaschine vor. Bei der Temperatur der Brennkraftma schine kann beispielsweise die Öltemperatur, die Kühlwassertemperatur oder eine Bauteiltemperatur vorgesehen sein. Es ist aber auch denkbar, eine Temperatur aus verschiedenen Temperaturen und Umgebungs- bzw. Betriebsbedingungen zu errechnen.The for the Calculation of the cylinder internal pressure provided part of the control the calculation also depends on the ambient pressure and / or from a temperature of the internal combustion engine. In the Temperature of the internal combustion engine can be, for example, the oil temperature, the cooling water temperature or a component temperature can be provided. But it is also conceivable a temperature from different temperatures and ambient or To calculate operating conditions.

In einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Berechnung des Zylinderinnendrucks abhängig von der seit Stillstand der Brennkraftmaschine verstrichenen Zeit. Hierdurch wird berücksichtigt, dass Druckdifferenzen sich über die Zeit abbauen und Temperaturdifferenzen sich ausgleichen.In a preferred embodiment of the method according to the invention the internal cylinder pressure is calculated depending on the time elapsed since the engine stopped. hereby is taken into account, that pressure differences overlap reduce time and compensate for temperature differences.

Das Zylinderinnendruckmodell berücksichtigt dabei folgende drei Mechanismen des Druckverlustes: Druckverlust an den Ventilen, Druckverlust am Ringspalt des Kolbenringes und Druckverlust am Stoßspalt des Kolbenringes. Der Druckverlust wird bevorzugt als Gasströmung in einem engen Dichtspalt angesehen. Es gilt die Formel

Figure 00040001
The internal pressure model takes into account the following three mechanisms of pressure loss: pressure loss at the valves, pressure loss at the annular gap of the piston ring and pressure loss at the butt gap of the piston ring. The pressure loss is preferably viewed as a gas flow in a narrow sealing gap. The formula applies
Figure 00040001

Hierbei ist dV/dt der Volumenstrom, welcher durch den Spalt fließt, b ist die Ausdehnung des Dichtspaltes senkrecht zur Druckdifferenz Δp zwischen Brennraum und Umgebung, η die Viskosität der Luft und L die Ausdehnung des Dichtspaltes parallel zur Druckdifferenz. Zusammen mit der Formel für die Dichte eines Mediums

Figure 00040002
wobei hier m die Masse, V das dazugehörende Volumen und p die Dichte darstellt, wird der Masseabfluss über diese Drosselstellen berücksichtigt. Der Druckverlust am Stoßspalt des Kolbenringes wird kann zudem als Drosselvorgang an einer Lochblende berechnet. Auch hier werden die grundsätzlichen physikalischen Zusammenhänge zur Berechnung herangezogen. Einflussgrößen, deren Wert nicht exakt vorherbestimmbar ist, wie z.B. die Dichtwirkung des Öls zwischen Kolbenring und Zylinderwand werden Korrekturfaktoren in Kennfeldern abgelegt und zur Berechnung herangezogen. Zum Auslesen der Kennfelder, werden die zur Verfügung stehenden Eingangsgrößen entsprechend verknüpft.Here dV / dt is the volume flow that flows through the gap, b is the expansion of the sealing gap perpendicular to the pressure difference Δp between the combustion chamber and the environment, η is the viscosity of the air and L is the expansion of the sealing gap parallel to the pressure difference. Together with the formula for the density of a medium
Figure 00040002
where m represents the mass, V the associated volume and p the density, the mass outflow through these throttling points is taken into account. The pressure loss at the butt gap of the piston ring can also be calculated as a throttling process on a pinhole. Here, too, the basic physical relationships are used for the calculation. Influencing factors, the value of which cannot be exactly predetermined, such as the sealing effect of the oil between the piston ring and the cylinder wall, correction factors are stored in characteristic maps and used for the calculation. To read out the characteristic diagrams, the available input variables are linked accordingly.

In einer bevorzugten Ausgestaltung wird der Zylinderinnendruck ebenfalls anhängig von der aktuellen Kolbenposition bestimmt. Die aktuelle Kolbenposition liefert das Volumen der Brennkammer, so dass zur Verbesserung der Werte für den Zylinderinnendruck es hilfreich ist, diese zu berücksichtigen. Bevorzugt wird der Zylinderinnendruck durch geeignete Verfahren gemessen.In a preferred embodiment, the cylinder pressure is also pending determined by the current piston position. The current piston position delivers the volume of the combustion chamber so that to improve the Values for the cylinder pressure it is helpful to take this into account. Prefers the cylinder internal pressure is measured by suitable methods.

Neben dem vorstehenden Modell zur Druckberechnung ist die Steuerung auch mit einem Modell zur Temperaturberechnung versehen. Die erfindungsgemäße Steuerung berechnet bevorzugt eine Lufttemperatur, der in mindestens einem der Zylinder verbliebenen Luftmasse.Next the control is also the above model for pressure calculation provided with a model for temperature calculation. The control according to the invention preferably calculates an air temperature that is in at least one the cylinder's remaining air mass.

Das Modell zur Berechnung der Gastemperatur basiert dabei auf der Formel für den Wärmeübergang Q = α·A·t·ΔT und auf der Formel für die Erwärmung bzw. Abkühlung eines Körpers Q = c·m·ΔT. Wobei Q die durch die Wärme zugeführte bzw. abgeführte Energie darstellt, A die Größe der Übertragungsfläche, α ist der Wärmeübergangskoeffizient, t die Zeit des Wärmeüberganges, ΔT die Temperaturdifferenz und c bezeichnet die spezifische Wärmekapazität eines Körpers und m die Masse des Körpers. Die Berechnung der notwendigen Größen geschieht bevorzugt über mathematische Operationen oder über die Verknüpfung einzelner Größen mit Kennfeldern.The The model for calculating the gas temperature is based on the formula for the Heat transfer Q = α · AT · ΔT and on the formula for the warming or cooling of a body Q = c · m · ΔT. In which Q the through the heat supplied or dissipated Represents energy, A is the size of the transfer area, α is the Heat transfer coefficient, t the time of heat transfer, ΔT the temperature difference and c denotes the specific heat capacity of a body and m the mass of the body. The The necessary quantities are preferably calculated using mathematical calculations Operations or over The link single sizes with Maps.

Die Berechnung der Lufttemperatur im Brennraum erfolgt abhängig von der Ansauglufttemperatur und/oder einer Temperatur für die Brennkraftmaschine. Auch hier kann wieder auf eine der verschiedenen möglichen Betriebstemperaturen der Brennkraftmaschine zurückgegriffen werden oder es kann anhand unterschiedlicher Temperaturen und sonstiger Betriebszustände eine als Ersatz für die Temperatur der Brennkraftmaschine geeignete Temperatur definiert und berechnet werden. Auch bei der Bestimmung der Umgebungslufttemperatur wird bevorzugt die seit Abschalten der Brennkraftmaschine vergangene Zeitdauer benutzt.The The air temperature in the combustion chamber is calculated depending on the intake air temperature and / or a temperature for the internal combustion engine. Again, one of the different possible options Operating temperatures of the internal combustion engine can be used or it can based on different temperatures and other operating conditions as replacement for the temperature of the internal combustion engine defines a suitable temperature and be calculated. Also when determining the ambient air temperature the one that has passed since the internal combustion engine was switched off is preferred Period used.

Um der erfindungsgemäßen Steuerung die Information zur Verfügung zu stellen, in welchem Zyklus des Startvorgangs sich die Brennkraftmaschine befindet, ist ein Zähler in der Steuerung vorgesehen, der bei jedem Zyklus des Startvorgangs inkrementiert wird.Around the control according to the invention the information is available to determine in which cycle of the starting process the internal combustion engine is located, is a counter provided in the controller, which occurs during each cycle of the starting process is incremented.

Bevorzugt berechnet die Steuerung die Dauer für den Einspritzvorgang. Die Steuerung leitet die Einspritzzeitdauer und im Falle einer mehrfachen Einspritzung zusätzlich zu den jeweiligen Einspritzdauern die Verzögerung zwischen zwei Einspritzvorgängen an eine Einspritzsteuerung weiter.Prefers the controller calculates the duration of the injection process. The Control directs the injection period and in the case of multiple injection additionally the delay between two injection processes at the respective injection periods an injection control further.

Die Steuerung berechnet ebenfalls Parameter zur Ansteuerung der Zündung und leitet diese an eine Zündsteuerung weiter.The controller also calculates parameters ter to control the ignition and forwards this to an ignition control.

In einer bevorzugten Ausgestaltung wird der Steuerung ein Lambda-Sollwert für das Luft-Kraftstoffgemisch vorgegeben. Die Steuerung arbeitet bevorzugt mit zwei Einspritzvorgängen, von denen ein erster Einspritzvorgang ein leicht mageres Gemisch, vorzugsweise bei einem Lambdawert von ungefähr 1,02–1,10 vorsieht, und ein nachfolgender, zweiter Einspritzvorgang ein fetteres Gemisch an der Zündkerze erzeugt, so dass ein Abgas entsteht, mit einem Lambdawert von Lambda = 1.In In a preferred embodiment, the control becomes a lambda setpoint for the Air-fuel mixture specified. The control works preferentially with two injection processes, a first injection of which is a slightly lean mixture, preferably at a lambda value of approximately 1.02-1.10, and a subsequent, second injection of a richer mixture on the spark plug generated so that an exhaust gas is produced with a lambda value of lambda = 1.

Ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt:On embodiment for the inventive method is explained in more detail below with reference to the figures. It shows:

1: ein schematisches Flussdiagramm zur erfindungsgemäßen Steuerung, 1 1 shows a schematic flow diagram for the control according to the invention,

2: ein Blockschaltbild für das Steuerverfahren und 2 : a block diagram for the control method and

3: eine Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer Brennkraftmaschine in einer schematischen Ansicht. 3 : an application of the inventive method in an internal combustion engine in a schematic view.

1 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung eines Startvorgangs einer Brennkraftmaschine ohne Anlasser. Ist die Brennkraftmaschine vom bisherigen Fahrverlauf auf nahezu Betriebstemperatur aufgewärmt, so ist es möglich, die Brennkraftmaschine ohne Einsatz eines Anlasser erneut zu starten. Im Stop-and-Go-Verkehr verhilft der Instant-Start unnötige Emissionen zu vermeiden. 1 shows the inventive method for controlling a starting process of an internal combustion engine without a starter. If the internal combustion engine has been warmed up to almost operating temperature from the previous driving history, it is possible to restart the internal combustion engine without using a starter. In stop-and-go traffic, instant start helps to avoid unnecessary emissions.

1 zeigt ein schematisches Flussdiagramm, bei dem Schritt 10 den Stop der Brennkraftmaschine zeigt. In Schritt 12 wird ein Zähler hochgezählt, der die seit dem Stop der Brennkraftmaschine verstrichene Zeit (T_AFTER_STOP) bestimmt. Auf eine Drehmomentanforderung hin, welche beispielsweise eine Betätigung des Fahrpedals 14 sein kann, wird ein Anforderungssignal 16 für einen erneuten Start der Brennkraftmaschine (LV_REQ_IST) erzeugt. Neben der Verwendung des Fahrpedals 14 zum Auslösen des Anforderungssignals 16 sind auch weitere Einrichtungen zum Auslösen des Instant-Startes denkbar. In einem Schritt 18 werden die Betriebszustände in den Zylindern berechnet. Hierbei berechnet bevorzugt ein Modell den im Zylinder herrschenden Innendruck, während ein zweites Modell die Lufttemperatur in dem Zylinder berechnet. In Schritt 18 werden aus den Betriebszuständen Steuersignale generiert, die in einem nachfolgenden Schritt 20 von einer an sich bekannten Kraftstoffeinspritzung sowie einer bekannten Zündsteuerung umgesetzt werden. Solange noch kein stabiler Betriebszustand erreicht wurde, kehrt das Verfahren über Abzweigung 22 zu Schritt 18 zurück, wo erneut Kraftstoffmenge und Zündparameter bestimmt werden. Ist die Brennkraftmaschine hochgefahren, wird der Startvorgang beendet und nachfolgend der herkömmliche Betrieb 24 fortgesetzt. 1 shows a schematic flow diagram in the step 10 shows the stop of the internal combustion engine. In step 12 a counter is counted up, which determines the time that has elapsed since the internal combustion engine stopped (T_AFTER_STOP). In response to a torque request, which is, for example, an actuation of the accelerator pedal 14 can be a request signal 16 generated for a new start of the internal combustion engine (LV_REQ_IST). In addition to using the accelerator pedal 14 to trigger the request signal 16 other devices for triggering the instant start are also conceivable. In one step 18 the operating conditions in the cylinders are calculated. In this case, one model preferably calculates the internal pressure prevailing in the cylinder, while a second model calculates the air temperature in the cylinder. In step 18 control signals are generated from the operating states in a subsequent step 20 be implemented by a fuel injection known per se and a known ignition control. As long as a stable operating state has not yet been reached, the process returns via a branch 22 to step 18 back, where the fuel quantity and ignition parameters are determined again. If the internal combustion engine is started up, the starting process is ended and then conventional operation 24 continued.

2 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren im Detail. 2 shows the inventive method in detail.

Ein Zylinderdruckmodell 26 berechnet den im Brennraum herrschenden Zylinderdruck (PRS_ZYL_IST). Der Zylinderdruck wird abhängig von dem Umgebungsdruck 28 (AMP), der Temperatur, der Brennkraftmaschine 30 (TEMP_ENG) sowie der seit dem Stop der Brennkraftmaschine verstrichenen Zeit 32 (T_AFTER_STOP) berechnet. Zusätzlich zu den vorgenannten Größen wird selbstverständlich auch der Istwert für die Stellung des Kolbens 34 (POS_CYL_IST_AV) berücksichtigt, da dieser die Größe der Brennkammer festlegt.A cylinder pressure model 26 calculates the cylinder pressure in the combustion chamber (PRS_ZYL_IST). The cylinder pressure becomes dependent on the ambient pressure 28 (AMP), the temperature, the internal combustion engine 30 (TEMP_ENG) and the time that has elapsed since the engine stopped 32 (T_AFTER_STOP) calculated. In addition to the aforementioned variables, the actual value for the position of the piston is of course also used 34 (POS_CYL_IST_AV) is taken into account, since this determines the size of the combustion chamber.

Mit Beginn des Startvorgangs wird ein Zähler (nicht dargestellt) zurückgesetzt, der dazu führt, dass eine Zählervariable (CYC_CPR_IST) an jedem der Module anliegt und mit jedem Zyklus des Startvorgangs hochgezählt wird.With At the beginning of the start process, a counter (not shown) is reset, which leads to that a counter variable (CYC_CPR_IST) is applied to each of the modules and with each cycle of the Startup counted up becomes.

Neben dem Modell zur Berechnung des Zylinderdrucks ist ein Modell 38 zur Berechnung der Zylindertemperatur (TEMP_CYL_IST) vorgesehen. Eingangsgrößen für das Temperaturberechnungsmodell sind die Ansauglufttemperatur 40, eine Temperatur der Brennkraftmaschine 30 (TEMP_ENG), die Zeit 32 (T_AFTER_STOP) nach dem Stop der Brennkraftmaschine und der aktuelle Zählerwert 36 (CYC_CTR_IST).In addition to the model for calculating the cylinder pressure is a model 38 for calculating the cylinder temperature (TEMP_CYL_IST). The input air temperature is the input variable for the temperature calculation model 40 , a temperature of the internal combustion engine 30 (TEMP_ENG), the time 32 (T_AFTER_STOP) after the engine stops and the current counter value 36 (CYC_CTR_IST).

Die für die Modelle 26 und 38 bestimmten Größen für Druck und Temperatur in der Brennkammer werden gemeinsam mit Zylinderposition an ein Luftmassenmodell 42 angelegt.The one for the models 26 and 38 Certain quantities for pressure and temperature in the combustion chamber are combined with the cylinder position on an air mass model 42 created.

Eine Restgasabschätzung, welche den Restgasanteil aus innerer und externer Abgasrückführung berücksichtigt, kann zur genaueren Bestimmung der in der Brennkammer befindlichen Luftmasse zusätzlich herangezogen werden.A Residual gas assessment which takes into account the residual gas content from internal and external exhaust gas recirculation, can be used for more precise determination of those in the combustion chamber Air mass additionally be used.

In einem weiteren Modul wird der Sollwert für das Luft-/Kraftstoffgemisch ermittelt. Der Sollwert hängt von dem in 26 berechneten Zylinderinnendruck 46 (PRS_CYL_IST) sowie von dem in Modell 38 berechneten Zylindertemperatur 48 (TEMP_CYL_IST) ab. Ferner hängt der Lambdasollwert von der aktuellen Kolbenposition 34 ab. Um den Lambdasollwert abhängig von der Dauer des bisherigen Startvorgangs zu bestimmen, liegt auch der Zählerwert 36 (CYC_CTR_IST) an dem Modell 44 an.The setpoint for the air / fuel mixture is determined in a further module. The setpoint depends on that in 26 calculated cylinder pressure 46 (PRS_CYL_IST) as well as from that in model 38 calculated cylinder temperature 48 (TEMP_CYL_IST). The lambda setpoint also depends on the current piston position 34 from. In order to determine the lambda setpoint depending on the duration of the previous starting process, the counter value is also located 36 (CYC_CTR_IST) on the model 44 on.

In Modell 44 wird die Anzahl der erforderlichen Einspritzvorgänge 50 (NR_INJ_IST) bestimmt. Für jeden der so bestimmten Einspritzvorgänge wird mit 52 ein Lambdasollwert vorgegeben. Bevorzugt wird mit zwei Einspritzvorgängen gearbeitet, wobei in einem ersten mit einem leicht mageren Gemisch gearbeitet wird, und in dem zweiten Einspritzvorgang ein fettes Gemisch in der Nähe der Zündkerze vorgesehen ist, dass sich ein Gesamtlambda von nahe Lambda = 1 einstellt. Auf diese Weise kann ohne überhöhten Kraftstoffeinsatz eine Drehmoment erzeugende Explosion in der gesamten Brennkammer herbeigeführt werden.In model 44 becomes the number of injections required 50 (NR_INJ_IST) determined. For each of the injection processes determined in this way, 52 a lambda setpoint is specified. It is preferred to work with two injection processes, with a first being operated with a slightly lean mixture, and in the second injection process a rich mixture is provided in the vicinity of the spark plug, so that a total lambda of close to lambda = 1 is established. In this way, a torque-generating explosion can be brought about in the entire combustion chamber without excessive use of fuel.

Die Einspritzzeitdauer 54 (TI_n) für jeden der Einspritzvorgänge 50 wird in Modul 56 berechnet. Eingangsgrößen für diese Berechnung sind neben dem Zylinderinnendruck 46 (PRS_CYL_IST), der Gastemperatur im Zylinder 48 (TEMP_CYL_IST), sowie dem oder den Lambdawert(en) 52 (LAMB_SP_n) sowie der Anzahl der Einspritzvorgänge 50 (NR_INJ_IST). Zur Berechnung der Einspritzzeitdauer sind zusätzlich Werte von Kraftstoffdruck 58 (FUP) und Kraftstofftemperatur 60 (TEMP_FUEL) erforderlich.The injection period 54 (TI_n) for each of the injections 50 will be in module 56 calculated. In addition to the internal cylinder pressure, input variables for this calculation are 46 (PRS_CYL_IST), the gas temperature in the cylinder 48 (TEMP_CYL_IST) and the lambda value (s) 52 (LAMB_SP_n) and the number of injection processes 50 (NR_INJ_IST). Values of fuel pressure are also used to calculate the injection duration 58 (FUP) and fuel temperature 60 (TEMP_FUEL) required.

Die berechnete Einspritzzeitdauer 54 wird an eine Einspritzsteuerung 62 weitergeleitet. Gleichzeitig liegt der Wert für die Einspritzzeitdauer an einem Startsteuermodul 64 an. Das Startsteuermodul wird auch als Instant-Start-Scheduler bezeichnet. Das Startsteuermodul 64 berechnet den zeitlichen Abstand 66 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einspritzvorgängen (C_DLY_IST_TI_n_n+1). Die Größe der Verzögerung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einspritzvorgängen wird hierbei individuell für die Einspritzzeitdauer bestimmt. Weiterhin wird in dem Steuermodul 64 ein Satz von Zündungsparametern 68 (IGC_PARAMETER) bestimmt. Die Zählervariable 36 wird ebenfalls hochgezählt und zum Ausgang des Verfahrens zurückgeleitet. Die Berechnung der Zündparameter 68 und Verzögerung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einspritzvorgängen 66 wird abhängig von der Zylindertemperatur 48 (TEMP_CYL_IST), dem Zylinderdruck 46 (PRS_CYL_IST), dem in Schritt 42 berechneten Istwert für die Luftmasse in dem Zylinder 70 (MASS_AIR_CYL_IST_AV) sowie einem Minimalwert 72 für die Luftmasse (MAS_AIR_CYL_IST_MIN) ermittelt. Ferner liegen an der Steuereinrichtung 64 die berechneten Einspritzzeitdauern 54 (TI_n) sowie die Anzahl der Einspritzvorgänge 50 (NR_INJ_IST) an.The calculated injection period 54 is connected to an injection control 62 forwarded. At the same time, the value for the injection period lies on a start control module 64 on. The start control module is also referred to as an instant start scheduler. The start control module 64 calculates the time interval 66 between two successive injections (C_DLY_IST_TI_n_n + 1). The size of the delay between two successive injection processes is determined individually for the injection period. Furthermore, in the control module 64 a set of ignition parameters 68 (IGC_PARAMETER) determined. The counter variable 36 is also counted up and returned to the outcome of the procedure. The calculation of the ignition parameters 68 and delay between two successive injections 66 becomes dependent on the cylinder temperature 48 (TEMP_CYL_IST), the cylinder pressure 46 (PRS_CYL_IST), the one in step 42 calculated actual value for the air mass in the cylinder 70 (MASS_AIR_CYL_IST_AV) and a minimum value 72 determined for the air mass (MAS_AIR_CYL_IST_MIN). Furthermore lie on the control device 64 the calculated injection times 54 (TI_n) and the number of injection processes 50 (NR_INJ_IST).

Die Berechnung wird durch ein Anforderungssignal 74 (LV_REQ_IST) ausgelöst, wobei die Module 26, 38, 42 und 44 ihre Werte fortlaufend berechnen.The calculation is done by a request signal 74 (LV_REQ_IST) triggered, the modules 26 . 38 . 42 and 44 calculate their values continuously.

3 zeigt eine beispielhafte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens für eine schematisch dargestellte Brennkraftmaschine. Der Übersicht halber ist lediglich ein Zylinder 76 mit einem Kolben 78 dargestellt. Der Kolben 78 ist über eine Pleuelstange 80 mit einer Kurbelwelle 82 verbunden. Ein Sensor 84 erfasst die Stellung der Kurbelwelle und somit auch die Stellung des Kolbens 78. Die Position wird an eine Motorsteuerung 86 weitergeleitet, um zu erkennen, ob die für den Instant-Start notwendigen Bedingungen vorliegen. Die Brennkammer des Zylinders 76 wird über den Einlass 88 mit Frischluft versorgt. Nach dem Verbrennungsvorgang in dem Zylinder werden die Verbrennungsgase über den Auslass 90 ausge lassen. Der Übersicht halber sind die Gaswechselventile für den Zylinder nicht dargestellt. Die Abgase werden in einer Lambdaregel 92 auf einzelne Schadstoffe hin gemessen und die Lambdawerte an die Motorsteuerung 86 weitergeleitet. Eine Abgasrückführung 94 ist schematisch ohne ihre Steuerung dargestellt. Für die Motorsteuerung 86 wird mit unterschiedlichen Sensoren 96, 98 Außendruck 28 (AMP) und Temperatur 30 der Brennkraftmaschine (TEMP_ENG) gemessen. Eine Uhr 100 zählt die Zeit nach dem Stop der Brennkraftmaschine. In der Motorsteuerung 86 ist ein Druckmodell 102 und ein Temperaturmodell 104 für den Zylinderinnenraum vorgesehen. Mit Hilfe dieser beiden Modelle werden für einen vorgegebenen Lambdawert 106 Einspritzzeitdauer 108 und Zündparameter (IGC_PARAMETER) 110 kontinuierlich berechnet und an sich bekannte Steuerungen 112 weitergeleitet. Die Steuerung 112 löst über eine Einspritzdüse 114 den Einspritzvorgang aus ebenso wie den Zündvorgang über eine Zündkerze 116. Nach einem Abschalten der Brennkraftmaschine wird der Instant-Start durch eine Betätigung des Gaspedals 118 oder durch eine andere Drehmomentanforderung an die Brennkraftmaschine ausgelöst. 3 shows an exemplary application of the method according to the invention for a schematically illustrated internal combustion engine. For the sake of clarity, there is only one cylinder 76 with a piston 78 shown. The piston 78 is about a connecting rod 80 with a crankshaft 82 connected. A sensor 84 detects the position of the crankshaft and thus also the position of the piston 78 , The position is sent to an engine control 86 forwarded to recognize whether the conditions necessary for the instant start exist. The combustion chamber of the cylinder 76 is about the inlet 88 supplied with fresh air. After the combustion process in the cylinder, the combustion gases are exhausted 90 let out. For the sake of clarity, the gas exchange valves for the cylinder are not shown. The exhaust gases are in a lambda rule 92 measured for individual pollutants and the lambda values to the engine control 86 forwarded. Exhaust gas recirculation 94 is shown schematically without its control. For engine control 86 is with different sensors 96 . 98 external pressure 28 (AMP) and temperature 30 the internal combustion engine (TEMP_ENG) measured. A clock 100 counts the time after the engine stops. In the engine control 86 is a print model 102 and a temperature model 104 intended for the cylinder interior. These two models are used for a given lambda value 106 Injection period 108 and ignition parameters (IGC_PARAMETER) 110 continuously calculated and known controls 112 forwarded. The control 112 dissolves via an injection nozzle 114 the injection process as well as the ignition process via a spark plug 116 , After the internal combustion engine is switched off, the instant start is activated by actuating the accelerator pedal 118 or triggered by another torque request to the internal combustion engine.

Claims (14)

Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine ohne Anlasser, wobei die Brennkraftmaschine einen oder mehrere Zylinder mit jeweils einem beweglichen Kolben aufweist, von denen sich mindestens einer innerhalb eines für den Startvorgang definierten Positionsbereichs befindet, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung (86) eine einzuspritzende Kraftstoffmenge (108) und Zündparameter (110) abhängig von Betriebsgrößen (102, 104) in den Zylindern berechnet.Method for starting an internal combustion engine without a starter, the internal combustion engine having one or more cylinders, each with a movable piston, of which at least one is within a position range defined for the starting process, characterized in that a controller ( 86 ) an amount of fuel to be injected ( 108 ) and ignition parameters ( 110 ) depending on company sizes ( 102 . 104 ) calculated in the cylinders. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung einen Zylinderinnendruck (PRS_CYL_IST) (46) in mindestens einem der Zylinder berechnet.A method according to claim 1, characterized in that the control system an internal cylinder pressure (PRS_CYL_IST) ( 46 ) calculated in at least one of the cylinders. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderinnendruck (46) abhängig vom Umgebungsdruck (AMP) (28) und/oder von einer Temperatur (TEMP_ENG) (30) der Brennkraftmaschine berechnet wird.A method according to claim 2, characterized in that the internal cylinder pressure ( 46 ) depending on the ambient pressure (AMP) ( 28 ) and / or from egg temperature (TEMP_ENG) ( 30 ) the internal combustion engine is calculated. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderinnendruck (46) abhängig von der seit dem Stillstand der Brennkraftmaschine verstrichenen Zeitdauer (T_AFTER_STOP) (32) erfolgt.A method according to claim 2 or 3, characterized in that the internal cylinder pressure ( 46 ) depending on the time elapsed since the internal combustion engine came to a standstill (T_AFTER_STOP) ( 32 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderinnendruck (46) abhängig von einer aktuellen Kolbenposition (POS_CYL_IST_AV) (34) bestimmt wird.A method according to claim 3 or 4, characterized in that the internal cylinder pressure ( 46 ) depending on a current piston position (POS_CYL_IST_AV) ( 34 ) is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung eine Lufttemperatur (TEMP_CYL_IST) (48) in mindestens einem der Zylinder berechnet.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the controller an air temperature (TEMP_CYL_IST) ( 48 ) calculated in at least one of the cylinders. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufttemperatur (48) abhängig von der Umgebungslufttemperatur (TIA) (40) und/oder von einer Temperatur der Brennkraftmaschine (30) berechnet wird.A method according to claim 6, characterized in that the air temperature ( 48 ) depending on the ambient air temperature (TIA) ( 40 ) and / or a temperature of the internal combustion engine ( 30 ) is calculated. Verfahren Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderinnendruck abhängig von der seit dem Stillstand der Brennkraftmaschine verstrichenen Zeitdauer (T_AFTER_STOP) bestimmt wird.The method of claim 6 or 7, characterized in that the cylinder pressure is dependent from the one that has elapsed since the engine stopped Duration (T_AFTER_STOP) is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung einen Zähler (CYC_CTR_IST) aufweist, der bei jedem Zyklus des Startvorgangs inkrementiert wird.Method according to one of claims 2 to 8, characterized in that that the controller is a counter (CYC_CTR_IST) that increments every cycle of the startup process becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung die Dauer (TI) für den Einspritzvorgang berechnet.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that that the controller calculates the duration (TI) for the injection process. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung die Einspritzdauer (TI_n) (54) und im Fall einer Mehrfacheinspritzung die Verzögerung (T_DLY_IST_TI_n_n+1) (66) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einspritzvorgängen an eine Einspritzsteuerung weiterleitet.A method according to claim 10, characterized in that the control the injection duration (TI_n) ( 54 ) and in the case of multiple injection, the deceleration (T_DLY_IST_TI_n_n + 1) ( 66 ) between two successive injection processes to an injection control. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter zur Ansteuerung der Zündung (IGC_PARAMETER) berechnet werden.Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that that the parameters for controlling the ignition (IGC_PARAMETER) are calculated become. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerung ein Lambdasollwert (LAMB_SP_n) (52) für das Luft-/Kraftstoffgemisch vorgegeben wird.Method according to one of Claims 1 to 12, characterized in that the control has a lambda setpoint (LAMB_SP_n) ( 52 ) is specified for the air / fuel mixture. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung in jedem Zyklus zwei Einspritzvorgänge vorsieht, von denen ein erster Einspritzvorgang ein leicht mageres Gemisch, vorzugsweise bei Lambda von ungefähr 1,02–1,10 vorsieht und ein nachfolgender zweiter Einspritzvorgang eine fette Gemischwolke direkt um die Zündkerze aufweist, so dass ein Gesamtlambda von ungefähr Lambda = 1 entsteht.A method according to claim 13, characterized in that the controller provides two injections in each cycle, a first injection of which is a slightly lean mixture, preferably at lambda of about 1.02-1.10 provides and a subsequent second injection process a rich mixture cloud right around the spark plug has, so that a total lambda of approximately lambda = 1 arises.
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