DE19742969C2 - Verfahren zum Starten einer Mehrzylinderbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten einer Mehr­ zylinderbrennkraftmaschine.

In bekannter Weise besteht das Arbeitsspiel einer Brennkraft­ maschine aus den Arbeitstakten Ansaugen, Verdichten, Arbeiten und Ausstoßen. Beim Ansaugen ist das Einlaßventil und beim Ausstoßen das Auslaßventil geöffnet. Bei einer Mehrzylinder­ brennkraftmaschine mit wenigstens vier Zylindern befinden sich mindestens jeweils zwei Kolben gleichzeitig im oberen Totpunkt, nämlich zu Beginn des Ansaughubes bzw. zu Beginn des Arbeitshubes, in dem durch Zündung oder Kraftstoffein­ spritzung die Verbrennung erfolgt. Das Öffnen und Schließen der Einlaß- und Auslaßventile erfolgt entweder mit einer kon­ ventionellen Nockenwellensteuerung oder auch mit von einem Motorsteuergerät angesteuerten Magnetventilen.

Aus EP 0 367 448 A1 ist eine Ventilsteuerung für eine Brenn­ kraftmaschine bekannt, deren Ein-/Auslaßventile elektromagne­ tisch betrieben sind. Die Ventilsteuerung schaltet im Schub­ betrieb umlaufend einzelne oder mehrere Zylinder ab, indem Einlaß- wie Auslaßventil geschlossen gehalten werden, so daß der Zylinder ohne Zufuhr von Luft oder Kraftstoff komprimiert und expandiert.

DE 32 29 961 A1 beschreibt eine Starteinrichtung für eine mehrzylindrische Brennkraftmaschine, die einen elektromoto­ risch betriebenen Anlasser überflüssig machen soll. Die Ven­ tilsteuerung in der zugrundeliegenden Brennkraftmaschine er­ folgt mechanisch. Die Einlaßventile verfügen über eine Über­ druckfunktion, durch die sie bei einem gewissen Überdruck im Zylinder auch im offenen Zustand schließen. Die Auslaßventile arbeiten auf herkömmliche Weise. Mittels eines elektromoto­ risch angetriebenen Verdichters und der Einlaßventile mit Überdruckfunktion wird zum Start der stehenden Brennkraftma­ schine einmalig eine Zündung in zwei Zylindern gleichzeitig vorgenommen. Dabei handelt es sich um den Zylinder, der sich bei laufender Brennkraftmaschine im Verbrennungstakt befinden würde und den Zylinder, dessen Kolben in einer Stellung im Ansaugtakt steht. In letzteren Zylinder wird verdichtete Luft durch das geöffnete Einlaßventil geführt, Kraftstoff einge­ spritzt, und dieses Überdruck aufweisenden Luft-/Kraftstoff­ gemisch wird gezündet. Dadurch wird eine weitere Drucksteige­ rung in diesem Zylinder erreicht, dessen Einlaßventil offen ist. Bedingt durch den gesteigerten Überdruck schließt das Einlaßventil aufgrund seiner Überdruckfunktion, und der Kol­ ben dieses Zylinders folgt der Expansionsbewegung. Der andere Zylinder, in dem gezündet wird, steht in einer Stellung des Verbrennungstaktes, weshalb seine Ventile geschlossen sind und eine Zündung auf bekannte Weise erfolgen kann. Dadurch soll erreicht werden, daß sich eine Brennkraftmaschine ohne elektromotorischen Anlasser in Bewegung setzt. Anschließend erfolgt der Betrieb der Brennkraftmaschine in normaler Zün­ dreihenfolge bzw. Reihenfolge der Arbeitstakte, was aufgrund der konventionellen Auslaßventile mit mechanischer Steuerung auch nicht anders möglich ist.

So liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Starten einer Mehrzylinderbrennkraftmaschine anzugeben, bei dem für den Startvorgang ein schneller Momen­ tenaufbau und großer Drehzahlgradient erreicht wird.

Die genannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentan­ spruchs 1 gelöst.

Im Gegensatz zur konventionellen Nockenwellensteuerung, mit der das Arbeitsspiel nur seriell möglich ist, d. h. die Zylin­ der können nur entsprechend der Zündfolge des Motors ein Mo­ ment abgeben, läßt sich bei einer Brennkraftmaschine mit elektromechanisch betätigten Einlaß- und Auslaßventilen ein Startvorgang durchführen, bei dem die Einlaßventile der Zylinder, deren Kolben gleichzeitig im oberen Totpunkt sind, ge­ öffnet werden, so daß diese Zylinder parallel ansaugen, ver­ dichten und den Arbeitstakt ausführen.

Dies erhöht das Drehmoment im Startvorgang. Ein schnellerer Momentenaufbau und damit ein größerer Drehzahlgradient sind die Folge. Erfindungsgemäß wird somit eine kürzere Startzeit, größere Startsicherheit oder auch eine Reduzierung des benö­ tigten Anlassers und der Energieversorgung erreicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung naher erläutert. Die Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Zylinders mit elektrisch betätigtem Einlaß- und Auslaßventil und

Fig. 2 die schematische Darstellung der Zylinderanordnung für einen Vierzylinder-Motor.

Fig. 1 zeigt einen Verbrennungsmotor, der über einen elektro­ mechanischen Ventiltrieb verfügt. Sowohl das Auslaßventil 11 als auch das Einlaßventil 31 werden von elektromagnetischen Stellantrieben 1 und 3 betrieben. Deren Ansteuerung erfolgt durch ein Motorsteuergerät 5. Der Kolben 41 bewegt sich im Zylinder 2 und ist über das Pleuel 42 mit einer Kurbelwelle 43 verbunden. Am Kurbelwellenstern 44 wird von einem Kurbelwel­ lengeber 51 die Kurbelwellenstellung festgestellt und an das Motorsteuergerät 5 geleitet. In einem Mehrzylindermotor sind natürlich mehrere Zylinder 2 vorhanden.

Fig. 2 zeigt schematisch die Kurbelwellenbauform für einen Vierzylindermotor. Die Kolben (nicht dargestellt) der Zylin­ der I und IV befinden sich im unteren Totpunkt und die Kolben (nicht dargestellt) der Zylinder II und III im oberen Tot­ punkt. An den Zylindern II werden III die Einlaßventile ge­ öffnet, die Auslaßventile sind geschlossen. Damit sind beide Zylinder II und III in der Lage, gleichzeitig den Ansaugtakt auszuführen. Nach dem Verdichten erfolgt die Zündung in beiden Zylindern II und III in etwa der oberen Totpunktlage der Kolben. Nach dem Arbeitshub werden beide Auslaßventile der Zylinder II und III geöffnet und es folgt das Ausstoßen. Gleiches gilt sinngemäß für die Zylinder I und IV.

Erfindungsgemäß wird so das Drehmoment beim Startvorgang we­ sentlich erhöht, so daß die Startzeit verkürzt, die Größe des benötigten Anlassers verringert und weniger Energie erforder­ lich ist, die aus einer Batterie entnommen werden muß. Dieser parallele Startbetrieb wird bei den ersten Umdrehungen des Motors vorgenommen, worauf die Ansteuerung der elektromagne­ tisch betätigten Ventile in der konventionellen Weise er­ folgt.

Alternativ wird der parallele Startbetrieb vorgenommen, bis die Kurbelwelle eine vorgegebene Drehzahl erreicht hat.

Das bei einem Vierzylinder beschriebene Verfahren ist natür­ lich auch bei Sechs-, Acht- oder Zwölfzylindern möglich, wo­ bei immer Zylinder zum parallelen Ausführen eines Arbeits­ spieles zusammengefaßt werden, deren Kolben sich gleichzeitig im oberen Totpunkt befinden.

Claims (3)

1. Verfahren zum Starten einer Mehrzylinderbrennkraftmaschi­ ne, deren Ein- und Auslaßventile (31, 11) elektromagnetisch betätigt werden, bei dem während des Startvorganges bei min­ destens einer Umdrehung der Kurbelwelle (43) die Brennkraft­ maschine so betrieben wird, daß die Zylinder, deren Kolben (41) gleichzeitig im oberen Totpunkt sind, das aus Ansaugen, Verdichten, Arbeiten und Ausstoßen bestehende Arbeitsspiel parallel ausführen, wozu bei diesen Zylindern die Einlaßven­ tile gleichzeitig geöffnet werden, nach Ausführen des Ansaug- und Verdichtungshubes die Zündung und/oder Kraftstoffein­ spritzung gleichzeitig bewirkt wird und nach dem Arbeitshub die Auslaßventile für das Ausstoßen gleichzeitig geöffnet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gleichzeitige Betätigen jeweils der Ein- und Auslaßventile (31, 11) beim Erreichen einer bestimmten Drehzahl beendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das gleichzeitige Betätigen jeweils der Ein- und Auslaß­ ventile (31, 11) nach einer vorbestimmten Anzahl von Arbeits­ spielen beendet wird.