DE10332635A1

DE10332635A1 - Verfahren zur Einspritzung von Kraftstoff

Info

Publication number: DE10332635A1
Application number: DE2003132635
Authority: DE
Inventors: Hansjörg Nitsche; Karlheinz Lindner; Frank Rodefeld; Peter Strauss
Original assignee: Robert Bosch GmbH; Audi AG; IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Current assignee: Robert Bosch GmbH; Audi AG; IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 2003-07-18
Filing date: 2003-07-18
Publication date: 2005-02-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einspritzung von Kraftstoff während der Kaltstartphase einer Brennkraftmaschine mit Saugrohreinspritzung, wobei sich in den Saugrohren ein Wandfilm von Kraftstoff abscheidet. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird beim weiteren Betrieb der Brennkraftmaschine die einzuspritzende Kraftstoffmenge um genau die in den Saugrohren abgeschiedene Kraftstoffmenge reduziert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einspritzung von Kraftstoff bei einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Während der Startphase einer nicht betriebswarmen Brennkraftmaschine kommt es zu einem erhöhten Schadstoffausstoß, der aus den bei geringen Temperaturen nicht voll betriebsfähigen Katalysatoren sowie aus den für einen zuverlässigen Startvorgang notwendigen sehr großen Einspritzmengen resultiert.

Bei einer Brennkraftmaschine mit einer in die Saugrohre einspritzenden Vorrichtung zur Kraftstoffeinspritzung bildet sich beim Kaltstart auf der Innenseite der Saugrohre ein Wandfilm aus Kraftstoff. Der sich bildende Wandfilm wird bei der Kraftstoffeinspritzung in der Form berücksichtigt, dass für den Startvorgang entsprechend mehr Kraftstoff eingespritzt wird.

Die Menge der einzuspritzenden Kraftstoffmenge ist dabei von der Temperatur der Brennkraftmaschine abhängig, die beispielsweise über die Temperatur des Kühlmittelkreislaufes der Brennkraftmaschine und über die Außentemperatur bestimmt wird. Je tiefer die Temperatur der Brennkraftmaschine, desto größer ist die einzuspritzende Kraftstoffmenge, und desto größer ist die Menge des den Wandfilm bildenden Kraftstoffes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Einspritzung von Kraftstoff gemäß dem Oberbegriff es Patentanspruchs 1 anzugeben, durch das der Schadstoffausstoß beim Kaltstart der Brennkraftmaschine reduziert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst, wonach beim weiteren Betrieb der Brennkraftmaschine die einzuspritzende Kraftstoffmenge um genau die in den Saugrohren abgeschiedene Kraftstoffmenge reduziert wird.

Der Wandfilm von Kraftstoff wird bei großen Massenströmen in den Saugrohren abgelöst und mitgerissen. Ein großer Massenstrom wird in der Regel erreicht, wenn der Brennkraftmaschine bei zunehmender Kurbelwellendrehzahl eine hohe Last abgefordert wird, wobei der Wandfilm mit dem Massenstrom ratenweise mitgerissen wird. Die Reduzierung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge wird dabei eingeleitet, wenn der Massenstrom im Saugrohr einen applizierbaren Grenzwert überschreitet. Dieses Überschreiten erfolgt bei einer in einem Kraftfahrzeug montierten Brennkraftmaschine nach dem Kaltstart in der Regel beim Anfahren des Kraftfahrzeugs.

Bei Brennkraftmaschinen, die mit einer Rückführung von Abgas in die Saugrohre betrieben werden, wird der Wandfilm durch das heiße Abgas abgelöst und mitgerissen.

Die Abgasrückführung kann intern und/oder extern erfolgen. Bei einer externen Abgasrückführung werden dem Saugrohr über eine Zuleitung Abgase zugeführt. Diese Zuleitung ist mit der Abgasanlage der Brennkraftmaschine verbunden. Zur Steuerung der dem Saugrohr über die Zuleitung zugeführten Abgasmenge ist in der Zuleitung ein Sperrventil angeordnet.

Eine interne Abgasrückführung kann realisiert werden, wenn die Brennkraftmaschine eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Ventilsteuerzeiten aufweist, die so betrieben werden kann, dass während dem Ausschieben der Abgase aus den Zylindern der Brennkraftmaschine die Einlassventile geöffnet werden. Dabei strömt aus den Verbrennungsräumen heißes Abgas in die Saugrohre, wodurch die Wandfilme beschleunigt abgebaut werden.

Verfügt die Brennkraftmaschine über eine Vorrichtung zur Rückführung von Abgas in die Saugrohre, wird die Reduzierung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge bei einsetzender Abgasrückführung eingeleitet. Zudem wird die Reduzierung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge an die Abgasrückführrate angepasst, da sich der Wandfilm in den Saugrohren um so schneller abbaut, je mehr heißes Abgas zurückgeführt wird.

Ebenso wird die Reduzierung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge bei einer Brennkraftmaschine mit Fremdzündung an den Zündzeitpunkt angepasst. Später gezündeter Kraftstoff wird heißer ausgestoßen und baut bei der Abgasrückführung in den Saugrohren dementsprechend mehr Wandfilm ab.

Die einzuspritzende Kraftstoffmenge wird bei einem Arbeitspiel der Brennkraftmaschine lediglich um einen Teil der den Wandfilm bildenden Kraftstoffmenge reduziert. Da der sich vom Wandfilm ablösende Teil des Kraftstoffes bei jedem Arbeitsspiel kleiner wird, ist in einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Reduzierung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge bei jedem Arbeitsspiel verkleinert wird.

Die Abgasanlage der Brennkraftmaschine weist einen Katalysator auf, der während der Kaltstartphase aufgeheizt wird. Die Reduzierung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge wird beendet, wenn das Aufheizen des Katalysators beendet wird.

Bei einem Motorbetrieb mit kleinen Massenströmen und ohne Abgasrückführung kann auf eine Reduzierung der eingespritzten Kraftstoffmenge zur Reduzierung von Rechenaufwand verzichtet werden. Der Wandfilmabbau erfolgt dabei derartig langsam, dass daraus keine Erhöhung des Schadstoffausstoßes resultiert.

Durch das Verfahren zur Einspritzung von Kraftstoff wird der Schadstoffausstoß beim Kaltstart der Brennkraftmaschine reduziert, wobei zudem Kraftstoff eingespart wird.

Im folgenden ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Einspritzung von Kraftstoff anhand von einem Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit zwei Figuren dargestellt und erläutert.
Es zeigen:
1 ein schematische Darstellung eines Schnittbildes durch einen Zylinder der Brennkraftmaschine mit Saugrohr, Gaswechselventilen und Abgasanlage,
2 ein Flüssdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Einspritzung von Kraftstoff.
Bei einer nach dem Ottoprinzip arbeitenden Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug mit mehreren Zylindern und zwei obenliegenden Nockenwellen zur Betätigung der Gaswechselventile weisen beide Nockenwellen eine Vorrichtung zum Verstellen der Steuerzeiten der Gaswechselventile auf. Die Vorrichtung ermöglicht ein früheres oder ein späteres Öffnen und Schließen der Gaswechselventile, wodurch das Verbrennungsverhalten der Brennkraftmaschine beispielsweise drehzahlabhängig optimiert werden kann.
1 zeigt eine schematische Darstellung der Brennkraftmaschine 1, wobei das Schnittbild durch einen Zylinder dargestellt ist. Die Kraftstoffzuführung erfolgt über ein Kraftstoffeinspritzsystem mittels in die Saugrohre 4 einspritzenden Kraftstoffinjektoren 10, wobei Kraftstoff mit Luft vermischt wird, welche über eine Drosselklappe 11 geregelt zugeführt wird. Die Zündung des Kraftstoffes erfolgt über ein konventionelles Zündsystem, bei dem das Kraftstoff-Luftgemisch kennfeldgesteuert über Zündkerzen entzündet wird. Die Abgase der Brennkraftmaschine 1 werden über eine Abgasanlage 5 abgeführt, in der mindestens ein Katalysator angeordnet ist.
Die Darstellung zeigt den Kolben 2 im vierten Arbeitstakt, bei dem Abgase aus dem Zylinder 3 ausgeschoben werden. Die Brennkraftmaschine 1 ist soeben gestartet worden, wobei über die Einspritzdüse 10 Kraftstoff in das Saugrohr 4 eingespritzt wurde. Dabei hat sich auf der Innenwand des Saugrohrs 4 ein Wandfilm 12 von Kraftstoff gebildet.
Zum Start der Brennkraftmaschine 1 sind die Nockenwellen 8, 9 durch die Vorrichtung zum Verstellen der Steuerzeiten der Gaswechselventile so eingestellt, dass sich die Öffnungszeiten der Gaswechselventile 6, 7 überschneiden. Dabei erfolgt eine interne Abgasrückführung, bei der heiße Abgase nicht nur über die Abgasanlage 5 entweichen, sondern bei der auch Abgase in das Saugrohr 4 gelangen. Durch diese heißen Abgase wird der Wandfilm 12 in dem Saugrohr 4 beschleunigt abgebaut.
Dabei wird bei einem Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine 1 lediglich ein Teil des Wandfilms 12 von Kraftstoff abgebaut, wobei sich die abgebaute Kraftstoffmenge des Wandfilms 12 von Arbeitsspiel zu Arbeitsspiel verkleinert. Daraus ergibt sich zur Reduzierung der Kraftstoffeinspritzung ein Abmagerungsprofil, das spätestens dann beendet wird, wenn der Katalysator seine Betriebstemperatur erreicht hat. Dabei entspricht die Menge des reduziert eingespritzten Kraftstoffes genau der auf den Innenflächen der Saugrohre der Brennkraftmaschine 1 als Wandfilm abgeschiedenen Menge von Kraftstoff.
2 zeigt ein Flussdiagramm das Verfahrens zur Einspritzung von Kraftstoff während der Kaltstartphase einer Brennkraftmaschine mit Saugrohreinspritzung, wie es in einem der Kraftstoffeinspritzung zugeordneten Steuergerät abgelegt ist.
Die Funktion wird bei jeder in Betriebnahme der kalten Brennkraftmaschine ausgeführt. Ob die Brennkraftmaschine ausgekühlt oder sich in einem betriebswarmen Zustand befindet, kann beispielsweise aus einem Verhältnis von Kühlwassertemperatur und Außentemperatur bestimmt werden. Die zum Kaltstart der Brennkraftmaschine in das Saugrohr eingespritzte Kraftstoffmenge und damit die Menge des den Wandfilm bildenden Kraftstoff ist von der Temperatur der Brennkraftmaschine abhängig. Die Temperatur wird über die Wassertemperatur und über die Außentemperatur bestimmt.
Danach erfolgt die Prüfung, ob eine Abgasrückführung stattfindet. Zudem wird geprüft, ob in den Saugrohren ein den applizierten Grenzwert überschreitender Massenstrom anliegt. In dem Steuergerät sind für beide Fälle unterschiedliche Abmagerungsprofile der Kraftstoffeinspritzung abgelegt. Zur Ausführung kommt das Abmagerungsprofil, aus dem der schnellere Abbau des Wandfilms an Kraftstoff resultiert.
Wird kein Motorbetrieb mit hohem Massenstrom und keine Abgasrückführung erkannt, wird keine Reduzierung der eingespritzten Kraftstoffmenge durchgeführt. Der Abbau des Wandfilms erfolgt dabei derartig langsam, dass daraus keine Erhöhung des Schadstoffausstoßes resultiert.
Dabei gehen in das Abmagerungsprofil Größen wie die Katalysatortemperatur, die Abgasrückführungsrate, der Zündzeitpunkt sowie die Zeit seit dem Start der Brennkraftmaschine ein. Die Abgasrückführungsrate und der Zündzeitpunkt werden berücksichtigt, da durch mehr und durch heißeres Abgas der Wandfilm beschleunigt abgebaut wird.
Das Verfahren zur Einspritzung von Kraftstoff während der Kaltstartphase der Brennkraftmaschine mit Saugrohreinspritzung bewirkt eine Reduzierung des Schadstoffausstoßes, wobei zudem Kraftstoff eingespart wird.
Bezugszeichenliste: NP 4771

Claims

Verfahren zur Einspritzung von Kraftstoff während der Kaltstartphase einer Brennkraftmaschine (1) mit Saugrohreinspritzung, dadurch gekennzeichnet, dass beim Kaltstart der Brennkraftmaschine (1) in den Saugrohren (4) eine einen Wandfilm bildenden Kraftstoffmenge abgeschieden wird, und dass bei weiteren Betrieb der Brennkraftmaschine (1) die einzuspritzende Kraftstoffmenge um die in den Saugrohren (4) abgeschiedene Kraftstoffmenge reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandfilm (12) von Kraftstoff bei großen Massenströmen in den Saugrohren (4) abgelöst und mitgerissen wird, und dass die Reduzierung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge eingeleitet wird, wenn der Massenstrom im Saugrohr (4) einen applizierbaren Grenzwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Brennkraftmaschine (1) eine Rückführung von Abgas in die Saugrohre (4) durchgeführt wird, und dass der Wandfilm (12) durch das heiße Abgas abgelöst und mitgerissen wird, und dass die Reduzierung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge bei einsetzender Abgasrückführung eingeleitet wird.
Verfahren Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge an die Abgasrückführrate angepasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Brennkraftmaschine (1) die Zündung des Kraftstoffes mittels einer Zündvorrichtung durchgeführt wird, und dass die Reduzierung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge an der Zündzeitpunkt des Kraftsfoffes angep wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die einzuspritzende Kraftstoffmenge bei einem Arbeitspiel der Brennkraftmaschine (1) um einen Teil der den Wandfilm (12) bildenden Kraftstoffmenge reduziert wird, und dass die Reduzierung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge bei jedem Arbeitsspiel verkleinert wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Brennkraftmaschine (1) einen in einer Auspuffanlage (5) angeordneten Katalysator aufweist, der während der Kaltstartphase aufgeheizt wird, und dass die Reduzierung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge mit dem Ende des Aufheizens des Katalysators beendet wird.