DE10341789B4

DE10341789B4 - Method and device for starting an internal combustion engine with direct injection of the fuel into the combustion chamber

Info

Publication number: DE10341789B4
Application number: DE2003141789
Authority: DE
Inventors: Gerhard Eser; Hong Dr. Zhang
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2003-09-10
Filing date: 2003-09-10
Publication date: 2008-02-14
Anticipated expiration: 2023-09-11
Also published as: DE10341789A1

Abstract

Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine mit direkter Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum, bei dem
– Schätzwerte (MFF_PUMP) der pro Zylindersegment in den Kraftstoffspeicher (55) geförderten Kraftstoffmasse und Schätzwerte (MFF_INJ) der über das jeweilige Einspritzventil (34) eingespritzten Kraftstoffmasse ermittelt werden,
– ein Schätzwert (P_AKT) des Kraftstoffdrucks für das jeweilige Zylindersegment während des Startens abhängig von dem Schätzwert (P_AKT) des vorangegangenen Zylindersegments und den Schätzwerten (MFF_PUMP, MFF_INJ) der im aktuellen Zylindersegment geförderten und eingespritzten Kraftstoffmassen ermittelt wird,
– ein Niederdruck-Start (LP) gesteuert wird, wenn eine vorgegebene Anzahl der Schätzwerte (P_AKT) des Kraftstoffdrucks einen vorgegebenen Schwellenwert (SW) unterschreitet, und
– andernfalls ein Hochdruck-Start (HP) gesteuert wird.Method for starting an internal combustion engine with direct injection of the fuel into the combustion chamber, in which
Estimated values (MFF_PUMP) of the fuel mass delivered per cylinder segment into the fuel accumulator (55) and estimated values (MFF_INJ) of the fuel mass injected via the respective injection valve (34) are determined,
An estimated value (P_AKT) of the fuel pressure for the respective cylinder segment during startup is determined as a function of the estimated value (P_AKT) of the preceding cylinder segment and the estimated values (MFF_PUMP, MFF_INJ) of the fuel masss conveyed and injected in the current cylinder segment,
- A low-pressure start (LP) is controlled when a predetermined number of estimated values (P_AKT) of the fuel pressure falls below a predetermined threshold (SW), and
Otherwise, a high pressure start (HP) is controlled.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine mit direkter Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum. Brennkraftmaschinen mit direkter Einspritzung des Kraftstoffs, insbesondere Benzin, in den Brennraum werden zunehmend eingesetzt, da mit ihnen eine deutliche Absenkung des Kraftstoffverbrauchs möglich ist.The The invention relates to a method and a device for starting an internal combustion engine with direct injection of the fuel in the combustion chamber. Internal combustion engines with direct injection of the Fuel, especially gasoline, in the combustion chamber are increasing used, as with them a significant reduction in fuel consumption is possible.

Voraussetzung für eine derartige Absenkung des Kraftstoffverbrauchs ist jedoch, dass der eingespritzte Kraftstoff im Brennraum fein zerstäubt wird, um so eine möglichst vollständige Verbrennung des Kraftstoffs zu gewährleisten. Dies ist auch im Hinblick auf immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich Abgasemissionen notwendig. Eine feine Zerstäubung des Kraftstoffs lässt sich durch sehr hohe Kraftstoffdrücke erreichen. So werden Brennkraftmaschinen mit Benzin-Direkteinspritzung mit Kraftstoffdrücken von 100 bis 200 bar betrieben. Zum Erzeugen dieses hohen Druckes weisen Zuführeinrichtungen für Kraftstoff derartiger Brennkraftmaschinen eine Niederdruckpumpe auf, welche Kraftstoff aus einem Tank fördert und diesen in einen Niederdruckkreis fördert, in welchem ein Druck von 3 bis 6 bar herrscht. Ausgangsseitig des Niederdruckkreises ist eine Hochdruckpumpe vorgesehen, welche regelmäßig von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird. Der Antrieb erfolgt regelmäßig mittelbar über die Kurbelwelle und zwar über die Nockenwelle. Die Hochdruckpumpe fördert den Kraftstoff in einen Kraftstoffspeicher, welcher bei normalem Betrieb der Brennkraftmaschine Kraftstoff unter einem Druck von 100 bis 150 bar speichert. Ein spritzventile sind mit dem Kraftstoffspeicher wirkverbunden und werden von diesem mit Kraftstoff versorgt.requirement for one However, such a reduction in fuel consumption is that the injected fuel in the combustion chamber is finely atomized, so as possible full To ensure combustion of the fuel. This is also in the Regard to increasingly stringent legislation on exhaust emissions necessary. A fine atomization of the fuel leaves reach through very high fuel pressures. So are internal combustion engines with gasoline direct injection with fuel pressures operated from 100 to 200 bar. To generate this high pressure have feeders for fuel Such internal combustion engines, a low-pressure pump, which Promotes fuel from a tank and this promotes a low pressure circuit in which a pressure from 3 to 6 bar prevails. Output side of the low pressure circuit is a high-pressure pump is provided, which is regularly from the crankshaft of the internal combustion engine is driven. The drive takes place regularly via the Crankshaft and over the camshaft. The high pressure pump delivers the fuel into one Fuel storage, which during normal operation of the internal combustion engine Store fuel under a pressure of 100 to 150 bar. An injection valves are with the fuel storage operatively connected and are of this with Fuel supplied.

Aufgrund strenger gesetzlicher Grenzwerte ist es erforderlich, die typischerweise sehr hohen Abgasemissionen beim Starten der Brennkraftmaschine zu reduzieren.by virtue of Strict legal limits require it, which is typically very high exhaust emissions when starting the engine too to reduce.

Herrscht in dem Kraftstoffspeicher bereits beim Starten der Brennkraftmaschine ein hoher Druck von beispielsweise über 30 bar, so kann die Brennkraftmaschine sehr schnell und mit geringen Abgasemissionen gestartet werden.prevails in the fuel storage already when starting the engine a high pressure of, for example, over 30 bar, so can the internal combustion engine be started very quickly and with low exhaust emissions.

Typischerweise herrscht jedoch beim Einschalten der Brennkraftmaschine in dem Kraftstoffspeicher nur ein sehr geringer Druck, der bei längerem Abstellen der Brennkraftmaschine dem Umgebungsdruck entspricht. Hoher Druck kann in dem Kraftstoffspeicher nur über den Anlasser der Brennkraftmaschine, der mit der Kurbelwelle gekoppelt ist, aufgebaut werden. Die Anlasserdrehzahl und auch die Drehzahl bei den ersten Verbrennungen des Kraftstoffs im Brennraum ist jedoch sehr gering mit der Folge, dass auch nur eine geringe Menge an Kraftstoff in den Kraftstoffspeicher durch die Hochdruckpumpe gefördert wird. Falls der Kraftstoffdruck dann während des Startens stark abfällt, ist eine präzise Zumessung von Kraftstoff nicht mehr gewährleistet und der Start kann zum einen fehlschlagen oder sehr hohe Abgasemissionen verursachen.typically, However, when switching on the internal combustion engine prevails in the fuel tank only a very low pressure, the longer shutdown of the engine corresponds to the ambient pressure. High pressure can in the fuel tank only over the starter of the internal combustion engine, which is coupled to the crankshaft is to be built up. The starter speed and the speed However, at the first burns of the fuel in the combustion chamber is very low with the result that even a small amount of fuel is conveyed into the fuel tank by the high-pressure pump. If the fuel pressure then during the starting drops sharply, is a precise one Metering of fuel is no longer guaranteed and the startup can fail or cause very high exhaust emissions.

Eine andere Alternative zum Starten einer derartigen Brennkraftmaschine ist, einen sogenannten Niederdruckstart durchzuführen, bei dem der Druck in dem Kraftstoffspeicher dem Druck des Kraftstoffs in dem Niederdruckkreis entspricht. Bei dieser Form des Starts kann zwar die Kraftstoffmenge präzise zugewiesen werden, aber die Gemischaufbereitung ist aufgrund des niedrigen Druckes sehr schlecht, was zu einem hohen Anteil unverbrannten Kraftstoffs im Abgastrakt führt. Allerdings sind die Emissionen bei einem Niederdruckstart dennoch geringer als bei einem misslungenen Hochdruckstart.A another alternative for starting such an internal combustion engine is to perform a so-called low-pressure start, in which the pressure in the fuel accumulator the pressure of the fuel in the low pressure circuit equivalent. In this form of the start, although the amount of fuel precise but the mixture preparation is due to the low pressure very bad, resulting in a high proportion of unburned fuel in the exhaust tract leads. However, the emissions are still at a low pressure start less than a failed high-pressure start.

Aus der DE 100 52 344 A1 ist ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem mittels eines Drucksensors der Druck in einem Kraftstoffspeicher gemessen wird. Abhängig von dem gemessenen Druck in dem Kraftstoffspeicher wird ein Schätzwert einer in dem Kraftstoffspeicher befindlichen Kraftstoffmasse ermittelt. Ferner wird eine einzuspritzende Kraftstoffmasse abhängig von der Motortemperatur oder der Umgebungstemperatur ermittelt. Ein Schätzwert des Drucks in dem Kraftstoffspeicher nach der Einspritzung wird abhängig von dem Schätzwert der in dem Kraftstoffspeicher befindlichen Kraftstoffmasse und der einzuspritzenden Kraftstoffmasse ermittelt. Der Schätzwert des Drucks in dem Kraftstoffspeicher nach der Einspritzung wird mit einem Schwellwertdruck verglichen. Falls der Schätzwert größer ist als der Schwellwertdruck wird die Brennkraftmaschine im Schichtbetrieb betrieben, andernfalls wird sie nicht im Schichtbetrieb betrieben.From the DE 100 52 344 A1 a method for starting an internal combustion engine is known in which by means of a pressure sensor, the pressure in a fuel storage is measured. Depending on the measured pressure in the fuel accumulator, an estimated value of a fuel mass in the fuel accumulator is determined. Furthermore, a fuel mass to be injected is determined depending on the engine temperature or the ambient temperature. An estimated value of the pressure in the fuel reservoir after the injection is determined depending on the estimated value of the fuel mass in the fuel accumulator and the fuel mass to be injected. The estimate of the pressure in the fuel reservoir after injection is compared to a threshold pressure. If the estimated value is greater than the threshold pressure, the engine is operated in stratified mode, otherwise it will not operate in stratified mode.

Aus der DE 198 23 280 C1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine bekannt, bei dem ein Hochdruckstart gesteuert wird, wenn die Temperatur eines Kühlmittels einen Schwellenwert überschritten hat. Dies erfolgt jedoch nur, wenn auch ein mittels eines Drucksensors erfasster Druck in dem Hochdruckspeicher einen vorgegebenen Schwellenwert überschritten hat. Andernfalls wird ein Niederdruckstart gesteuert.From the DE 198 23 280 C1 For example, a method of operating a direct injection internal combustion engine is known in which a high pressure start is controlled when the temperature of a coolant has exceeded a threshold. However, this only takes place if a pressure detected in the high-pressure accumulator by means of a pressure sensor has also exceeded a predetermined threshold value. Otherwise, a low pressure start is controlled.

Aus der DE 198 27 609 A1 ist ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem ein gemessener Druck in einem Druckspeicher mit einem Minimaldruck verglichen wird. Falls der Druck kleiner ist als der Minimaldruck wird die Brennkraftmaschine im Homogen-Betrieb betrieben. Andernfalls wird die Brennkraftmaschine im Schichtbetrieb betrieben.From the DE 198 27 609 A1 a method for starting an internal combustion engine is known, in which a measured pressure in a pressure accumulator is compared with a minimum pressure. If the pressure is less than the minimum pressure, the internal combustion engine is operated in homogeneous operation. Otherwise, the internal combustion engine is operated in a shift operation.

Aus der DE 197 26 757 A1 ist es bekannt, den Kraftstoffdruck aus einem Mittelwert und einem Korrekturwert zu ermitteln. Der Mittelwert wird aus vorausgehenden Messungen des Drucks ermittelt. Der Korrekturwert wird aus Messungen der Kraftstoffdrucks ermittelt und zwar aus dem Kraftstoffdruck während der vorhergehenden Einspritzung von Kraftstoff in denselben Brennraum oder in den vorhergehenden Brennraum.From the DE 197 26 757 A1 It is known to determine the fuel pressure from an average value and a correction value. The mean value is determined from previous measurements of the pressure. The correction value is determined from measurements of the fuel pressure and that from the fuel pressure during the previous injection of fuel in the same combustion chamber or in the previous combustion chamber.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, das/die geringe Schadstoffemissionen beim Start einer Brennkraftmaschine mit direkter Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum gewährleistet.The The object of the invention is a method and a device to create, the / the low pollutant emissions at the start of a Internal combustion engine with direct injection of fuel into the Combustion chamber guaranteed.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The Task is solved by the characteristics of the independent Claims. Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine mit direkter Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum, bei dem ein oder mehrere Schätzwerte des Kraftstoffdrucks während des Startens ermittelt werden, ein Niederdruck-Start gesteuert wird, wenn eine vorgegebene Anzahl der Schätzwerte einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet, und andernfalls ein Hochdruck-Start gesteuert wird.The Invention is characterized by a method and a corresponding Device for starting an internal combustion engine with direct injection of the fuel in the combustion chamber, where one or more estimates the fuel pressure during of starting, a low-pressure start is controlled, if a predetermined number of the estimated values a predetermined threshold falls below, and otherwise a high-pressure start is controlled.

Dies hat den Vorteil, dass die die Abgasemissionen direkt bestimmende Größe, der Kraftstoffdruck, betrachtet wird. Ein Niederdruckstart erfolgt nur, wenn es aufgrund der Schätzwerte wahrscheinlich ist, dass während des Startens der Kraftstoffdruck unter einen vorgegebenen Schwellenwert sinkt. Der Schwellenwert wird dabei vorteilhaft so gewählt, dass oberhalb des Schwellenwertes eine ausreichend gute Kraftstoff-Strahlaufbereitung gewährleistet ist, die eine feine Zerstäubung des Kraftstoffs und gleichzeitig die gewünschte Eindringtiefe des Kraftstoffs gewährleistet. So können die Anzahl der Niederdruck-Starts auf das notwendige Mindestmaß reduziert werden und gleichzeitig ein Fehlschlagen von Hochdruckstarts mit hoher Wahrscheinlichkeit vermieden werden.This has the advantage that the exhaust emissions directly determining Size that Fuel pressure, is considered. A low pressure start occurs only if it is due to the estimates probably that is during Starting the fuel pressure drops below a predetermined threshold. The threshold is advantageously chosen so that above the threshold a sufficiently good fuel jet preparation guaranteed is that a fine atomization of the fuel and at the same time the desired penetration depth of the fuel guaranteed. So can reduces the number of low-pressure starts to the necessary minimum and at the same time a failure of high-pressure starts with high probability be avoided.

Es werden Schätzwerte der pro Zylindersegment in den Kraftstoffspeicher geförderten Kraftstoffmasse und Schätzwerte der über das jeweilige Einspritzventil eingespritzten Kraftstoffmasse ermittelt. Der Schätzwert des Kraftstoffdrucks für das jeweilige Zylindersegment wird abhängig von dem Schätzwert des vorangegangenen Zylindersegments und den Schätzwerten der im aktuellen Zylindersegment geförderten und eingespritzten Kraftstoffmassen ermittelt. Dies hat den Vorteil, dass der jeweilige Schätzwert des Kraftstoffdrucks sehr präzise ermittelt ist und stellt so sicher, dass der vorgegebene Schwellenwert des Kraftstoffdrucks nicht häufiger oder gleich oft der vorgegebenen Anzahl unterschritten wird.It Be estimates the per cylinder segment funded in the fuel storage Fuel mass and estimates the over the respective injection valve injected fuel mass determined. Of the estimated value of fuel pressure for the respective cylinder segment becomes dependent on the estimated value of the previous cylinder segment and the estimates of the current cylinder segment funded and injected fuel masses determined. This has the advantage that the respective estimate the fuel pressure very precise is determined and thus ensures that the predetermined threshold the fuel pressure is not more frequent or the number of times the number falls below.

Ein Zylindersegment ist definiert als der Kurbelwellenwinkel für einen Arbeitszyklus eines Zylinders einer Brennkraftmaschine dividiert durch die Anzahl der Zylinder. Ein Zylindersegment beträgt somit bei einer Brennkraftmaschine mit vier Zylindern 180° und bei einer Brennkraftmaschine mit 6 Zylindern 120° Kurbelwellenwinkel.One Cylinder segment is defined as the crankshaft angle for a Divided duty cycle of a cylinder of an internal combustion engine by the number of cylinders. A cylinder segment is thus at an internal combustion engine with four cylinders 180 ° and in an internal combustion engine with 6 cylinders 120 ° crankshaft angle.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Schätzwerte des Kraftstoffdrucks abhängig von einem vorangegangenen Start oder Startversuch ermittelt. Dies hat den Vorteil, dass die für den Start benötigte Kraftstoffmasse genauer abgeschätzt werden kann, da gegebenenfalls bereits im Brennraum befindlicher Kraftstoff dann berücksichtigt werden kann.In a further advantageous embodiment of the invention the estimates dependent on the fuel pressure determined by a previous start or start attempt. This has the advantage that for needed the start Fuel mass estimated more accurately can be, since possibly already in the combustion chamber befindlicher Fuel then considered can be.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein Schätzwert des Kraftstoffdrucks beim Beginn der regelmäßigen Einspritzung ermittelt und ein Niederdruck-Start gesteuert, wenn dieser Schätzwert einen vorgegebenen weiteren Schwellenwert unterschreitet. Dies hat den Vorteil eines geringeren Rechenaufwands, da bei einer Entscheidung für einen Niederdruck-Start dann die für den weiteren Verlauf des Starts maßgeblichen Schätzwerte des Kraftstoffdrucks nicht mehr ermittelt werden müssen.In a further advantageous embodiment of the invention is a estimated value of the fuel pressure at the beginning of the regular injection and a low pressure start controlled if this estimate is a falls below another predetermined threshold. This has the Advantage of a lower computational effort, as in a decision for one Low pressure start then the for the further course of the launch of relevant estimates of the fuel pressure no longer need to be determined.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:embodiments The invention are explained below with reference to the schematic drawings. It demonstrate:

1 eine Brennkraftmaschine mit direkter Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum, 1 an internal combustion engine with direct injection of the fuel into the combustion chamber,

2 ein Ablaufdiagramm eines Programms zum Steuern des Startens einer Brennkraftmaschine mit direkter Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum gemäß 1, 2 a flowchart of a program for controlling the starting of an internal combustion engine with direct injection of the fuel into the combustion chamber according to 1 .

3 den zeitlichen Verlauf des Kraftstoffdrucks und der Drehzahl bei einem misslungenen Hochdruck-Start und 3 the time course of the fuel pressure and the speed at a failed high-pressure start and

4 den zeitlichen Verlauf des Kraftstoffdrucks und der Drehzahl bei einem erfolgreichen Hochdruck-Start. 4 the time course of the fuel pressure and the speed at a successful high-pressure start.

Elemente gleicher Konstruktion und Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.elements same construction and function are cross-figurative with the same Provided with reference numerals.

Eine Brennkraftmaschine (1) umfasst einen Ansaugtrakt 1, einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen Abgastrakt 4. Der Motorblock 2 umfasst mehrere Zylinder, welche Kolben und Pleuelstangen haben, über die sie mit einer Kurbelwelle 21 gekoppelt sind.An internal combustion engine ( 1 ) comprises an intake tract 1 , an engine block 2 , a cylin the head 3 and an exhaust tract 4 , The engine block 2 includes a plurality of cylinders, which have pistons and connecting rods via which they are connected to a crankshaft 21 are coupled.

Der Zylinderkopf 3 umfasst einen Ventiltrieb mit Einlassventil, einem Auslassventil und Ventilantrieben, die vorzugsweise eine Nockenwelle umfassen. Der Zylinderkopf 3 umfasst ferner ein Einspritzventil 34 und eine Zündkerze.The cylinder head 3 includes a valvetrain with an intake valve, an exhaust valve, and valve actuators, preferably comprising a camshaft. The cylinder head 3 further comprises an injection valve 34 and a spark plug.

Ferner ist eine Zuführeinrichtung 5 für Kraftstoff vorgesehen. Sie umfasst einen Kraftstofftank 50, der über eine erste Kraftstoffleitung mit einer Niederdruckpumpe 51 verbunden ist. Ausgangsseitig ist die Niederdruckpumpe 51 hin zu einem Zulauf 53 einer Hochdruckpumpe 54 wirkverbunden. Ferner ist auch ausgangsseitig der Niederdruckpumpe 51 ein mechanischer Regulator 52 vorgesehen, welcher ausgangsseitig über eine weitere Kraftstoffleitung mit dem Tank 50 verbunden ist. Der mechanische Regulator 52 ist vorzugsweise ein einfaches federbelastetes Ventil in der Art eines Rückschlagventils, wobei die Federkonstante so gewählt ist, dass in dem Zulauf 53 ein vorgegebener Niederdruck von beispielsweise 3 bis 6 bar nicht überschritten wird. Die Niederdruckpumpe 51 ist vorzugsweise so ausgelegt, dass sie während des Betriebs der Brennkraftmaschine immer eine ausreichend hohe Kraftstoffmenge liefert, die gewährleistet, dass der vorgegebene Niederdruck nicht unterschritten wird.Further, a feeder 5 intended for fuel. It includes a fuel tank 50 that is via a first fuel line with a low pressure pump 51 connected is. On the output side is the low-pressure pump 51 towards an inlet 53 a high pressure pump 54 operatively connected. Furthermore, the output side of the low-pressure pump 51 a mechanical regulator 52 provided, which on the output side via a further fuel line to the tank 50 connected is. The mechanical regulator 52 is preferably a simple spring-loaded valve in the manner of a check valve, wherein the spring constant is chosen so that in the inlet 53 a predetermined low pressure of, for example, 3 to 6 bar is not exceeded. The low pressure pump 51 is preferably designed so that it always delivers a sufficiently high amount of fuel during operation of the internal combustion engine, which ensures that the predetermined low pressure is not exceeded.

Der Zulauf 53 ist hin zu der Hochdruckpumpe 54 geführt, welche ausgangsseitig den Kraftstoff hin zu einem Kraftstoffspeicher 55 fördert. Die Hochdruckpumpe 54 wird in der Regel von der Kurbelwelle 21 oder der Nockenwelle angetrieben und fördert somit bei konstanter Drehzahl der Kurbelwelle ein konstantes Kraftstoffvolumen in den Kraftstoffspeicher 55.The feed 53 is to the high pressure pump 54 guided, which output the fuel to a fuel tank 55 promotes. The high pressure pump 54 is usually from the crankshaft 21 or the camshaft driven and thus promotes a constant fuel volume at constant speed of the crankshaft in the fuel tank 55 ,

Die Einspritzventile 34 sind mit dem Kraftstoffspeicher 55 wirkverbunden. Der Kraftstoff wird somit den Einspritzventilen 34 über den Kraftstoffspeicher 55 zugeführt.The injectors 34 are with the fuel storage 55 operatively connected. The fuel thus becomes the injectors 34 over the fuel storage 55 fed.

Ein elektromagnetischer Regulator 56 ist mit dem Kraftstoffspeicher 55 wirkverbunden. Über den elektromagnetischen Regulator 56 kann Kraftstoff von dem Kraftstoffspeicher 55 zurück über eine Rückführleitung 57 zum Zulauf 53 fließen. Abhängig von dem Stellsignal, mit dem der elektromagnetische Regulator 56 angesteuert wird, kann der Kraftstoffdruck in dem Druckspeicher 55 eingestellt werden.An electromagnetic regulator 56 is with the fuel storage 55 operatively connected. About the electromagnetic regulator 56 can take fuel from the fuel tank 55 back via a return line 57 to the inlet 53 flow. Depending on the actuating signal with which the electromagnetic regulator 56 is controlled, the fuel pressure in the pressure accumulator 55 be set.

Die Kraftstoffzuführeinrichtung kann jedoch auch anders ausgebildet sein. So kann beispielsweise statt des elektromagnetischen Regulators 56 und der Rückführleitung 57 ein Volumenstromregelventil stromabwärts der Hochdruckpumpe 54 vorgesehen sein.However, the fuel supply device can also be designed differently. For example, instead of the electromagnetic regulator 56 and the return line 57 a flow control valve downstream of the high pressure pump 54 be provided.

Ferner ist der Brennkraftmaschine eine Steuereinrichtung 6 zugeordnet, der wiederum Sensoren zugeordnet sind, die verschiedene Messgrößen erfassen und jeweils den Messwert der Messgröße ermitteln. Die Steuereinrichtung 6 ermittelt abhängig von mindestens einer der Messgrößen Stellgrößen, die dann in entsprechende Stellsignale zum Steuern von Stellgliedern mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden.Furthermore, the internal combustion engine is a control device 6 assigned, which in turn are assigned sensors that detect different quantities and each determine the measured value of the measured variable. The control device 6 determined depending on at least one of the measured variables manipulated variables, which are then converted into corresponding control signals for controlling actuators by means of appropriate actuators.

Die Sensoren sind ein Pedalstellungsgeber, welcher die Stellung eines Fahrpedals erfasst, ein Kurbelwellenwinkelsensor, welcher einen Kurbelwellenwinkel erfasst und welchem dann eine Drehzahl N zugeordnet wird, ein erster Temperatursensor 23, welcher eine Kühlmitteltemperatur TCO erfasst, ein zweiter Temperatursensor 59, welcher die Kraftstofftemperatur T_F in dem Kraftstoffspeicher 55 erfasst, und ein Drucksensor 58, welcher den Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffspeicher 55 er fasst. Je nach Ausführungsform der Erfindung kann eine beliebige Untermenge der Sensoren oder auch zusätzliche Sensoren vorhanden sein.The sensors are a pedal position sensor, which detects the position of an accelerator pedal, a crankshaft angle sensor, which detects a crankshaft angle and which is then assigned a rotational speed N, a first temperature sensor 23 , which detects a coolant temperature TCO, a second temperature sensor 59 which determines the fuel temperature T_F in the fuel reservoir 55 detected, and a pressure sensor 58 , which determines the fuel pressure in the fuel tank 55 detected. Depending on the embodiment of the invention, any subset of the sensors or additional sensors may be present.

Die Stellglieder sind beispielsweise als Einlass- oder Auslassventile, die Einspritzventile 34, eine Zündkerze, eine Drosselklappe oder auch der elektromagnetische Regulator 56 ausgebildet.The actuators are, for example, as intake or exhaust valves, the injectors 34 , a spark plug, a throttle or the electromagnetic regulator 56 educated.

Ein Programm zum Steuern des Startens der Brennkraftmaschine (2) wird in einem Schritt S1 gestartet. Dies erfolgt vorzugsweise sehr zeitnah zum Einschalten des Motors durch den Fahrer. Und noch vor dem eigentlichen Start der Brennkraftmaschine oder zumindest vor dem Beginn der regelmäßigen Einspritzung des Kraftstoffs in die Zylinder.A program for controlling the starting of the internal combustion engine ( 2 ) is started in a step S1. This is preferably done very timely to turn on the engine by the driver. And even before the actual start of the internal combustion engine or at least before the beginning of the regular injection of the fuel into the cylinder.

In einem Schritt S2 wird eine Zeitdauer T_Start_INJ bis zum Beginn der regelmäßigen Einspritzung ermittelt abhängig von der Kühlmitteltemperatur TCO, der Kraftstofftemperatur T_F, einer maximalen Zeitdauer T_MAX bis zum Beginn der regelmäßigen Einspritzung und gegebenenfalls weiteren Betriebsgrößen, wie z.B. der Drehzahl. Werte für die Zeitdauer T_Start_INJ sind vorzugsweise in einem Kennfeld abhängig von den genannten Größen abgelegt. Die Zeitdauer T_Start_INJ ist die geschätzte Zeitdauer, die benötigt wird, um einen gewünschten Druck in dem Kraftstoffspeicher 55 aufzubauen. Sie wird jedoch bevorzugt nach oben begrenzt auf die maximale Zeitdauer T_MAX, was sicherstellt, dass der Start der Brennkraftmaschine dann spätestens erfolgt auch wenn ggf. der gewünschte Kraftstoffdruck noch nicht aufgebaut ist. Die Kühlmitteltemperatur TCO ist maßgeblich ist für den Verlauf der Anlasserdrehzahl und auch den Wirkungsgrad der Hochdruckpumpe 54, da durch sie der Grad der Beeinflussung der Hochdruckpumpe durch die Umgebungstemperaturen abgeschätzt werden kann. Die Kraftstofftemperatur T_F hat Einfluss auf die Dichte des Kraftstoffs und damit die Masse des von der Hochdruckpumpe 54 geförderten Kraftstoffs.In a step S2, a time period T_Start_INJ is determined until the beginning of the regular injection, depending on the coolant temperature TCO, the fuel temperature T_F, a maximum time T_MAX until the beginning of the regular injection and possibly further operating variables, such as the rotational speed. Values for the period of time T_Start_INJ are preferably stored in a characteristic field as a function of the variables mentioned. The time T_Start_INJ is the estimated amount of time required to achieve a desired pressure in the fuel storage 55 build. However, it is preferably limited upwards to the maximum time T_MAX, which ensures that the start of the internal combustion engine then takes place at the latest even if the desired fuel pressure has not yet been established. The coolant temperature TCO is decisive for the course of the starter speed and also the efficiency of the high-pressure pump 54 , because by them the degree of influence of the high pressure pump through the Umge Temperatures can be estimated. The fuel temperature T_F has an influence on the density of the fuel and thus the mass of the high-pressure pump 54 subsidized fuel.

In einem Schritt S3 wird ein Schätzwert P_1INJ des Kraftstoffdrucks bei Beginn der regelmäßigen Einspritzung ermittelt. Dies erfolgt abhängig, vorzugsweise mittels Kennfeldinterpolation, von der Zeitdauer T_Start_INJ bis zum Beginn der regelmäßigen Einspritzung und vorzugsweise der Kraftstofftemperatur T_F, der Kühlmitteltemperatur TCO und gegebenenfalls weiteren Betriebsgrößen.In a step S3 becomes an estimated value P_1INJ of the fuel pressure at the beginning of the regular injection determined. This is dependent, preferably using map interpolation, from the time T_Start_INJ to at the beginning of regular injection and preferably the fuel temperature T_F, the coolant temperature TCO and, if applicable, other farm sizes.

In einem Schritt S4 wird ein Segmentzähler SEG_CTR initialisiert und dazu vorzugsweise mit dem Wert 0 belegt. Der Segmentzähler gibt an, für welches Zylindersegment, beginnend mit dem Zeitpunkt der regelmäßigen Kraftstoffeinspritzung, die nachfolgenden Schritte entsprechend berechnete Werte liefern. In dem Schritt S4 wird ferner einem Schätzwert P_AKT des aktuellen Kraftstoffdrucks der Schätzwert P_1INJ des Kraftstoffdrucks bei Beginn der regelmäßigen Einspritzung zugeordnet.In In a step S4, a segment counter SEG_CTR is initialized and preferably assigned the value 0 for this purpose. The segment counter gives for which Cylinder segment, starting with the time of regular fuel injection, the subsequent steps provide corresponding calculated values. In step S4 is further an estimated value P_AKT of the current Fuel pressure the estimated value P_1INJ of the fuel pressure at the beginning of the regular injection assigned.

In einem Schritt S5 wird geprüft, ob der Segmentzähler SEG_CTR größer oder gleich ist einem Maximalwert SEG_CTR_MAX. Ist dies der Fall, so wird in einem Schritt S6 als Startart ST der Hochdruck-Start HP ausgewählt.In a step S5 is checked whether the segment counter SEG_CTR bigger or is equal to a maximum value SEG_CTR_MAX. If this is the case, then In a step S6, the start-up mode ST is the high-pressure start HP selected.

Ist die Bedingung des Schrittes S5 jedoch nicht erfüllt, so wird in einem Schritt S7 ein Schätzwert MFF_INJ der im aktuellen Zylindersegment einzuspritzenden Kraftstoffmasse abhängig von einem Schätzwert MAF_EST des Luftmassenstroms in den Zylinder des aktuellen Zylindersegments, der Kraftstofftemperatur T_F, der Kühlmitteltemperatur TCO, eines Merkers für Nachstart NS und gegebenenfalls weiteren Betriebsgrößen ermittelt. Dazu ist vorzugsweise ein Kennfeld vorgesehen, in dem die jeweiligen Kraftstoffmassenstromwerte zum Erreichen eines stöchiometrischen Luft-Kraftstoff Verhältnisses, also mit einer Luftzahl gleich 1 abgelegt sind. Darüber hinaus wird abhängig von der Kühlmitteltemperatur TCO und der Kraftstofftemperatur T_F und dem Merker für Nachstart eine Zusatz kraftstoffmasse ermittelt, die während des Starts zum Erzeugen eines zündfähigen Gemisches aufgrund des noch kühlen Kraftstoffs, der kühlen Zylinderwände oder Kolbenböden notwendig ist. Durch den Merker für den Nachstart NS kann berücksichtigt werden, dass bei einem vorangegangenen Start oder Startversuch der Brennkraftmaschine bereits Kraftstoff in die Zylinder der Brennkraftmaschine zugemessen wurde, welcher sich noch in den Zylindern befindet und somit die einzuspritzende Kraftstoffmasse reduziert wird.is However, the condition of step S5 is not met, it is in one step S7 an estimate MFF_INJ of the fuel mass to be injected in the current cylinder segment dependent from an estimate MAF_EST of the air mass flow into the cylinder of the current cylinder segment, the fuel temperature T_F, the coolant temperature TCO, a Markers for Nachstart NS and possibly other operating variables determined. For this purpose, a characteristic map is preferably provided in which the respective fuel mass flow values to reach a stoichiometric Air-fuel ratio, So are stored with an air ratio equal to 1. Furthermore becomes dependent from the coolant temperature TCO and the fuel temperature T_F and the post-start flag an additional fuel mass determined during the start for generating an ignitable mixture due to the still cool fuel, the cool cylinder walls or piston bottoms necessary is. By the marker for the Nachstart NS can be considered be that at a previous start or start attempt of the internal combustion engine already metered fuel into the cylinders of the internal combustion engine which is still in the cylinders and thus the to be injected fuel mass is reduced.

In einem Schritt S8 wird ein Schätzwert MFF_PUMP der geförderten Kraftstoffmasse durch die Pumpe ermittelt. Dies erfolgt abhängig von der Kraftstofftemperatur T_F und bevorzugt der Kühlmitteltemperatur TCO und gegebenenfalls weiteren Betriebsgrößen ebenfalls vorzugsweise mittels Kennfeldinterpolation.In a step S8 is an estimated value MFF_PUMP the subsidized Fuel mass determined by the pump. This depends on the fuel temperature T_F and preferably the coolant temperature TCO and optionally further operating variables also preferably using map interpolation.

In einem Schritt S9 wird dann ein Differenzdruck DELTA_P aus der Differenz des Schätzwertes MFF_PUMP der geförderten Kraftstoffmasse und des Schätzwertes MFF_INJ der einzuspritzenden Kraftstoffmasse multipliziert mit Faktoren BETA, RO und VRAIL ermittelt. Der Faktor BETA berücksichtigt die Kompressibilität des Kraftstoffs, der Faktor RHO die Dichte des Kraftstoffs und VRAIL das Volumen des Kraftstoffspeichers 55.In a step S9, a differential pressure DELTA_P is then determined from the difference of the estimated value MFF_PUMP of the conveyed fuel mass and the estimated value MFF_INJ of the fuel mass to be injected multiplied by factors BETA, RO and VRAIL. The factor BETA considers the compressibility of the fuel, the factor RHO the density of the fuel and VRAIL the volume of the fuel accumulator 55 ,

In einem Schritt S10 wird dann zu dem Schätzwert P_AKT des aktuellen Kraftstoffdrucks der Differenzdruck DELTA_P hinzuaddiert.In Step S10 then becomes the estimate P_AKT of the current one Fuel pressure, the differential pressure DELTA_P added.

In einem Schritt S11 wird dann geprüft, ob der Schätzwert P_AKT des aktuellen Kraftstoffdrucks einen vorgegebenen Schwellenwert SW unterschreitet. Der Schwellenwert SW ist vorzugsweise so gewählt, dass bei Unterschreiten des Schwellenwerts keine ausreichend gute Kraftstoff-Strahlaufbereitung gewährleistet ist, die Voraussetzungen ist für einen erfolgreichen Hochdruck-Start, und oberhalb des Schwellenwerts SW die Kraftstoffstrahlaufbereitung ausreichend gut ist. Der Schwellenwert liegt vorzugsweise bei zirka 20 bar. Ist die Bedingung des Schrittes S11 erfüllt, so wird in einem Schritt S13 als Startart ST der Niederdruck-Start LP ausgewählt.In a step S11 is then checked whether the estimate P_AKT of the current fuel pressure a predetermined threshold SW falls below. The threshold value SW is preferably selected such that below the threshold value does not ensure sufficiently good fuel blasting is, the requirements is for a successful high-pressure start, and above the threshold SW the fuel jet preparation is sufficiently good. The threshold is preferably at about 20 bar. Is the condition of the step S11 fulfilled, Thus, in a step S13 as a start ST, the low-pressure start LP selected.

Ist die Bedingung des Schrittes S11 jedoch nicht erfüllt, so wird in einem Schritt S15 der Segmentenzähler um eins hochgezählt. Anschließend wird die Bearbeitung erneut in dem Schritt S5 fortgesetzt, in dem geprüft wird, ob der Segmentenzähler SEG_CTR größer ist als ein Maximalwert SEG_CTR_MAX des Segmentenzählers. Dieser Maximalwert ist dabei gegebenenfalls wiederum abhängig von anderen Betriebsgrößen vorgegeben und ist repräsentativ für die Anzahl an Zylindersegmenten während deren Startbetrieb der Brennkraftmaschine erfolgt.is However, the condition of step S11 is not met, it is in one step S15 the segment counter counted up by one. Subsequently the processing is continued again in the step S5 in which checked whether the segment counter SEG_CTR is larger as a maximum value SEG_CTR_MAX of the segment counter. This maximum value is if necessary, in turn, depending on other operating variables and is representative for the Number of cylinder segments during whose starting operation of the internal combustion engine takes place.

Zwischen dem Schritt S11 und dem Schritt S13 kann auch ein Schritt S16 vorgesehen sein, bei dem ein in dem Schritt S4 initialisierter Schwellenwertzähler CTR_SW um eins hochgezählt wird und in einem nachfolgenden Schritt S17 geprüft wird, ob der Schwellenwertzähler CTR_SW größer ist als ein Maximalwert CTR_SW_MAX. Erst wenn diese Bedingung erfüllt ist, wird die Bearbeitung in dem Schritt S13 fortgesetzt, in dem dann als Startart ST der Niederdruck-Start LP ausgewählt wird. Andernfalls wird die Bearbeitung in dem Schritt S15 fortgesetzt. Dadurch wird erreicht, dass der Schwellenwert SW in einer begrenzten Anzahl an Segmenten unterschritten werden kann. Der Maximalwert CTR_SW_MAX wird vorzugsweise im Bereich zwischen zwei und fünf gewählt.Between step S11 and step S13, a step S16 may also be provided in which a threshold counter CTR_SW initialized in step S4 is incremented by one and in a subsequent step S17 it is checked whether the threshold counter CTR_SW is greater than a maximum value CTR_SW_MAX. Only when this condition is satisfied is the processing continued in step S13, in which the low-pressure start LP is then selected as start type ST. Otherwise, the processing is continued in step S15. This ensures that the threshold value SW falls below in a limited number of segments can be. The maximum value CTR_SW_MAX is preferably selected in the range between two and five.

Ferner kann auch noch zwischen dem Schritt S3 und S4 ein Schritt S19 vorgesehen sein, in dem geprüft wird, ob der Schätzwert P_1INJ des Kraftstoffdrucks bei Beginn der regelmäßigen Einspritzung kleiner ist als ein zweiter Schwellenwert SW2. Der zweite Schwellenwert SW2 wird beispielsweise im Bereich zwischen 20 und 30 bar gewählt. Ist die Bedingung des Schrittes S15 dann erfüllt, so wird sofort in den Schritt S13 verzweigt und als Startart SP der Niederdruck-Start LP ausgewählt. Dadurch kann dann auf die Berechnung der Schritte S4 bis S11 verzichtet werden, da davon auszugehen ist, dass der notwendigerweise während des Startvorgangs auftretende Druckabfall dazu führen wird, dass der aktuelle Kraftstoffdruck P_AKT kleiner wird als der Schwellenwert SW und damit ohnehin ein Niederdruck-Start LP notwendig ist. Anschließend an die Schritte S6 oder S13 wird das Programm in dem Schritt S20 gestoppt.Further may also be provided between step S3 and S4, a step S19 be in the tested will, whether the estimated value P_1INJ of the fuel pressure at the beginning of the regular injection is smaller than a second threshold SW2. The second threshold For example, SW2 is selected in the range between 20 and 30 bar. is then satisfies the condition of step S15, then immediately enters the Step S13 branches off and, as start type SP, the low-pressure start LP selected. As a result, it is then possible to dispense with the calculation of steps S4 to S11 because it can be assumed that this will necessarily occur during the Startup occurring pressure drop will cause the current Fuel pressure P_AKT becomes smaller than the threshold SW and so anyway a low-pressure start LP is necessary. Afterwards the steps S6 or S13, the program is stopped in the step S20.

Das Programm gemäß 2 wird vorzugsweise vor Beginn der regelmäßigen Einspritzung von Kraftstoff in die Brennräume der Zylinder der Brennkraftmaschine abgearbeitet. Dies hat den Vorteil, dass im Falle einer Entscheidung für die Startart ST des Niederdruck-Starts LP kein Hochdruck in dem Kraftstoffspeicher 55 aufgebaut werden muss. Alternativ kann das Programm jedoch auch noch während des Beginns der regelmäßigen Einspritzung durchgeführt werden oder erneut durchgeführt werden und so gegebenenfalls frühzeitig einen mit hoher Wahrscheinlichkeit erfolglosen Hochdruck-Start abbrechen und durch einen Niederdruck-Start LP ersetzen.The program according to 2 is preferably processed before the beginning of the regular injection of fuel into the combustion chambers of the cylinder of the internal combustion engine. This has the advantage that in the case of a decision for the start ST of the low-pressure start LP no high pressure in the fuel tank 55 must be built. Alternatively, however, the program may also be carried out during the beginning of the regular injection or be carried out again and thus, if appropriate, prematurely abort a high-probability high-pressure start and replace it with a low-pressure start LP.

In 3 ist der zeitliche Verlauf 91 des Kraftstoffdrucks und der zeitliche Verlauf 92 der Drehzahl der Kurbelwelle bei einem misslungenen Hochdruckstart aufgetragen.In 3 is the time course 91 the fuel pressure and the time course 92 the speed of the crankshaft applied in a failed high pressure start.

In 4 ist der zeitliche Verlauf 91 des Kraftstoffdrucks und der zeitliche Verlauf 92 der Drehzahl der Kurbelwelle und des Schwellenwerts SW, der mit 93 bezeichnet ist, aufgetragen.In 4 is the time course 91 the fuel pressure and the time course 92 the speed of the crankshaft and the threshold SW, with 93 is designated, applied.

Claims

Method for starting an internal combustion engine with direct injection of the fuel into the combustion chamber, in which - estimates (MFF_PUMP) of the per cylinder segment in the fuel storage ( 55 ) conveyed fuel mass and estimated values (MFF_INJ) via the respective injection valve ( 34 ) an estimated value (P_AKT) of the fuel pressure for the respective cylinder segment during the start depending on the estimated value (P_AKT) of the preceding cylinder segment and the estimated values (MFF_PUMP, MFF_INJ) of the fuel masss conveyed and injected in the current cylinder segment is determined, - A low-pressure start (LP) is controlled when a predetermined number of the estimated values (P_AKT) of the fuel pressure falls below a predetermined threshold (SW), and - otherwise, a high-pressure start (HP) is controlled.

Method according to claim 1, characterized in that that the estimates (P_AKT) of the fuel pressure dependent one of the coolant temperature (TCO) characterizing size determined become.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the estimates (P_AKT) of the fuel pressure dependent determined from a fuel temperature (T_F) characterizing size become.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the estimates (P_AKT) of the fuel pressure dependent from a previous start or start attempt.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that an estimated value (P_1INJ) the fuel pressure at the beginning of the regular injection is determined and that a low pressure start (LP) is controlled, if that estimate (P_1INJ) falls below a predetermined further threshold value (SW2).

Device for starting an internal combustion engine with direct injection of the fuel into the combustion chamber, which is designed for - determining estimated values (MFF_PUMP) of the per cylinder segment in the fuel storage ( 55 ) conveyed fuel mass and estimated values (MFF_INJ) via the respective injection valve ( 34 injected fuel mass; determining an estimated value (P_AKT) of the fuel pressure for the respective cylinder segment during starting depending on the estimated value (P_AKT) of the previous cylinder segment and the estimated values (MFF_PUMP, MFF_INJ) of the fuel masss delivered and injected in the current cylinder segment; Low-pressure starts (LP) when a predetermined number of the estimated values (P_AKT) of the fuel pressure falls below a predetermined threshold (SW), and - otherwise controlling a high-pressure start (HP).