DE19955857A1 - Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs - Google Patents
Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine insbesondere eines KraftfahrzeugsInfo
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Abstract
Es wird eine Brennkraftmaschine insbesondere für ein Kraftfahrzeug beschrieben, die mit einem in einem Zylinder bewegbaren und auf eine Kurbelwelle einwirkenden Kolben versehen ist, der eine Ansaugphase, eine Verdichtungsphase, eine Arbeitsphase und eine Ausstoßphase durchlaufen kann. Es ist ein Steuergerät vorgesehen, mit dem der Kraftstoff in einer ersten Betriebsart während einer Verdichtungsphase oder in einer zweiten Betriebsart während einer Ansaugphase direkt in einen von dem Zylinder und dem Kolben begrenzten Brennraum eingespritzt werden kann. Das Steuergerät ist derart ausgebildet, dass zum Starten der Brennkraftmaschine im Stillstand der Kurbelwelle in denjenigen Zylinder (Nr. 1), dessen Kolben sich in der Verdichtungsphase befindet, Kraftstoff einspritzbar und entzündbar ist (20, 21), so daß sich die Kurbelwelle rückwärts bewegt (22).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten einer
Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei
dem die Brennkraftmaschine einen in einem Zylinder
bewegbaren und auf eine Kurbelwelle einwirkenden Kolben
aufweist, der eine Ansaugphase, eine Verdichtungsphase,
eine Arbeitsphase und eine Ausstoßphase durchlaufen kann,
und bei dem der Kraftstoff in einer ersten Betriebsart
während einer Verdichtungsphase oder in einer zweiten
Betriebsart während einer Ansaugphase direkt in einen von
dem Zylinder und dem Kolben begrenzten Brennraum
eingespritzt werden kann. Des weiteren betrifft die
Erfindung eine entsprechende Brennkraftmaschine sowie ein
entsprechendes Steuergerät insbesondere für ein
Kraftfahrzeug.
Ein derartiges Verfahren, eine derartige Brennkraftmaschine
und ein derartiges Steuergerät sind aus der DE 197 43 492 A1
bekannt.
Dort wird beim Starten die erste Einspritzung in denjenigen
Zylinder vorgenommen, dessen Kolben sich in der
Arbeitsphase befindet. Dadurch wird die Kurbelwelle in eine
Vorwärtsbewegung versetzt und die Brennkraftmaschine wird
gestartet. Bei ungünstigen Bedingungen, z. B. bei einem
ungünstigen Kurbelwellenwinkel ist es jedoch möglich, daß
zumindest ein erster Startversuch der Brennkraftmaschine
nicht erfolgreich ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Verfahren zum
Starten einer Brennkraftmaschine zu verbessern.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren bzw. bei einer
Brennkraftmaschine bzw. bei einem Steuergerät der eingangs
genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass im
Stillstand der Kurbelwelle in denjenigen Zylinder, dessen
Kolben sich in der Verdichtungsphase befindet, Kraftstoff
eingespritzt und entzündet wird, so daß sich die
Kurbelwelle rückwärts bewegt.
Durch die Rückwärtsbewegung der Kurbelwelle ist es möglich,
die Brennkraftmaschine in eine definierte Startposition zu
bringen. Es ist damit nicht mehr möglich, daß aufgrund
eines ungünstigen Kurbelwellenwinkels ein Startversuch
scheitert. Stattdessen wird durch die Rückwärtsbewegung der
Kurbelwelle dieselbe in eine definierte Winkelstellung
gebracht, von der aus die Brennkraftmaschine sicher ohne
Starter gestartet werden kann.
Bei einer ersten Ausführungsform werden die Einspritzung
und/oder die Zündung derart durchgeführt, daß der Kolben
sich nicht über seinen rückwärtigen unteren Totpunkt
hinwegbewegt, sondern daß dort die Bewegung der Kurbelwelle
sich in eine Vorwärtsbewegung umkehrt. Durch die
Rückwärtsbewegung der Kurbelwelle wird also der aus dem
Stillstand vorhandene Takt der Brennkraftmaschine nicht
verlassen. Die Kurbelwelle befindet sich jedoch nach der
Rückwärtsbewegung in einem Umkehrpunkt, der sich definiert
am Beginn dieses Taktes befindet. Damit kann die
Brennkraftmaschine definiert gestartet werden.
Hierzu wird in denjenigen Zylinder, dessen Kolben sich im
Umkehrpunkt in der Arbeitsphase befindet, Kraftstoff
eingespritzt und in oder kurz nach dem Umkehrpunkt
entzündet. Damit wird eine erste Vorwärtsbewegung der
Kurbelwelle erreicht.
Danach wird in denjenigen Zylinder, dessen Kolben sich im
Umkehrpunkt in der Verdichtungsphase befindet, Kraftstoff
eingespritzt und kurz vor oder im oberen Totpunkt dieses
Kolbens entzündet. Dies ist derjenige Zylinder, in den
anfangs die erste Einspritzung stattgefunden hat, die die
Rückwärtsbewegung erzeugt hat. Dies bringt den Vorteil mit
sich, daß unverbranntes Gemisch aus der ersten Verbrennung
nunmehr vollständig verbrannt wird. Durch die vorliegende
erneute Einspritzung und Zündung wird die Kurbelwelle
weiter in Vorwärtsrichtung beschleunigt.
Bei einer zweiten Ausführungsform werden die Einspritzung
und/oder die Zündung derart durchgeführt, daß der Kolben
sich über seinen rückwärtigen unteren Totpunkt
hinwegbewegt, sich jedoch nicht über seinen darauffolgenden
rückwärtigen oberen Totpunkt hinwegbewegt, sondern daß dort
die Bewegung der Kurbelwelle sich in eine Vorwärtsbewegung
umkehrt. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform
bewegt sich die Kurbelwelle um einen Takt nach rückwärts.
Danach gelangt sie wieder in einen definierten Umkehrpunkt,
aus dem die Brennkraftmaschine definiert gestartet werden
kann. Des weiteren bringt dies den Vorteil mit sich, daß
für die nachfolgende Einspritzung und Zündung eine größere
Luftmasse in dem Zylinder vorhanden ist als bei der ersten
Ausführungsform. Daraus resultiert ein größeres
Beschleunigungsvermögen.
Das nachfolgende Starten erfolgt dann bei der zweiten
Ausführungsform grundsätzlich gleich wie bei der ersten
Ausführungsform.
Weiterhin wird in denjenigen Zylinder, dessen Kolben sich
im Umkehrpunkt in der Ansaugphase befindet, Kraftstoff
eingespritzt und in der nachfolgenden Verdichtungsphase
entzündet. Danach wird in der normalen Reihenfolge
Kraftstoff in die Zylinder eingespritzt und entzündet.
Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des
erfindungsgemäßen Verfahrens in der Form eines
Steuerelements, das für ein Steuergerät einer
Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs,
vorgesehen ist. Dabei ist auf dem Steuerelement ein
Programm abgespeichert, das auf einem Rechengerät,
insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur
Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.
In diesem Fall wird also die Erfindung durch ein auf dem
Steuerelement abgespeichertes Programm realisiert, so daß
dieses mit dem Programm versehene Steuerelement in gleicher
Weise die Erfindung darstellt wie das Verfahren, zu dessen
Ausführung das Programm geeignet ist. Als Steuerelement
kann insbesondere ein elektrisches Speichermedium zur
Anwendung kommen, beispielsweise ein Flasch-Memory oder ein
Read-Only-Memory.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren
der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle
beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in
beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung,
unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den
Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig
von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung
bzw. in der Zeichnung.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs,
Fig. 2 zeigt ein schematisches Diagramm eines ersten
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Starten der Brennkraftmaschine
nach der Fig. 1 und
Fig. 3 zeigt ein schematisches Diagramm eines zweiten
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Starten der Brennkraftmaschine
nach der Fig. 1.
In der Fig. 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 dargestellt,
bei der ein Kolben 2 in einem Zylinder 3 hin- und
herbewegbar ist. Der Zylinder 3 ist mit einem Brennraum 4
versehen, an den über Ventile 5 ein Ansaugrohr 6 und ein
Abgasrohr 7 angeschlossen sind. Des weiteren sind dem
Brennraum 4 ein mit einem Signal TI ansteuerbares
Einspritzventil 8 und eine mit einem Signal ZW ansteuerbare
Zündkerze 9 zugeordnet. Das Abgasrohr 7 ist über eine
Abgasrückführleitung 10 und ein mit einem Signal AGR
steuerbares Abgasrückführventil 11 mit dem Ansaugrohr 6
verbunden.
Das Ansaugrohr 6 ist mit einem Luftmassensensor 12 und das
Abgasrohr 7 ist mit einem Lambda-Sensor 13 versehen. Der
Luftmassensensor 12 misst die Sauerstoffmasse der dem
Ansaugrohr 6 zugeführten Frischluft und erzeugt in
Abhängigkeit davon ein Signal LM. Der Lambda-Sensor 13
misst den Sauerstoffgehalt des Abgases in dem Abgasrohr 7
und erzeugt in Abhängigkeit davon ein Signal λ.
In einer ersten Betriebsart, dem Schichtbetrieb der
Brennkraftmaschine 1, wird der Kraftstoff von dem
Einspritzventil 8 während einer durch den Kolben 2
hervorgerufenen Verdichtungsphase in den Brennraum 4
eingespritzt, und zwar örtlich in die unmittelbare Umgebung
der Zündkerze 9 sowie zeitlich unmittelbar vor dem oberen
Totpunkt des Kolbens 2 bzw. vor dem Zündzeitpunkt. Dann
wird mit Hilfe der Zündkerze 9 der Kraftstoff entzündet, so
dass der Kolben 2 in der nunmehr folgenden Arbeitsphase
durch die Ausdehnung des entzündeten Kraftstoffs
angetrieben wird.
In einer zweiten Betriebsart, dem Homogenbetrieb der
Brennkraftmaschine 1, wird der Kraftstoff von dem
Einspritzventil 8 während einer durch den Kolben 2
hervorgerufenen Ansaugphase in den Brennraum 4
eingespritzt. Durch die gleichzeitig angesaugte Luft wird
der eingespritzte Kraftstoff verwirbelt und damit in dem
Brennraum 4 im wesentlichen gleichmäßig verteilt. Danach
wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch während der
Verdichtungsphase verdichtet, um dann von der Zündkerze 9
entzündet zu werden. Durch die Ausdehnung des entzündeten
Kraftstoffs wird der Kolben 2 angetrieben.
Im Schichtbetrieb, wie auch im Homogenbetrieb wird durch
den angetriebenen Kolben eine Kurbelwelle 14 in eine
Drehbewegung versetzt, über die letztendlich die Räder des
Kraftfahrzeugs angetrieben werden. Der Kurbelwelle 14 ist
ein Drehzahlsensor 15 zugeordnet, der in Abhängigkeit von
der Drehbewegung der Kurbelwelle 14 ein Signal N erzeugt.
Der Kraftstoff wird im Schichtbetrieb und im Homogenbetrieb
unter einem hohen Druck über das Einspritzventil 8 in den
Brennraum 4 eingespritzt. Zu diesem Zweck ist eine
elektrische Kraftstoffpumpe und eine Hochdruckpumpe
vorgesehen, wobei letztere von der Brennkraftmaschine 1
oder elektromotorisch angetrieben sein kann. Die
elektrische Kraftstoffpumpe erzeugt einen sogenannten
Raildruck EKP von mindestens 3 bar und die Hochdruckpumpe
erzeugt einen Raildruck HD bis zu etwa 100 bar.
Die im Schichtbetrieb und im Homogenbetrieb von dem
Einspritzventil 8 in den Brennraum 4 eingespritzte
Kraftstoffmasse wird von einem Steuergerät 16 insbesondere
im Hinblick auf einen geringen Kraftstoffverbrauch und/oder
eine geringe Schadstoffentwicklung gesteuert und/oder
geregelt. Zu diesem Zweck ist das Steuergerät 16 mit einem
Mikroprozessor versehen, der in einem Speichermedium,
insbesondere in einem Read-Only-Memory ein Programm
abgespeichert hat, das dazu geeignet ist, die genannte
Steuerung und/oder Regelung durchzuführen.
Das Steuergerät 16 ist von Eingangssignalen beaufschlagt,
die mittels Sensoren gemessene Betriebsgrößen der
Brennkraftmaschine darstellen. Beispielsweise ist das
Steuergerät 16 mit dem Luftmassensensor 12, dem
Lambdasensor 13 und dem Drehzahlsensor 15 verbunden. Des
weiteren ist das Steuergerät 16 mit einem Fahrpedalsensor
17 verbunden, der ein Signal FP erzeugt, das die Stellung
eines von einem Fahrer betätigbaren Fahrpedals angibt. Das
Steuergerät 16 erzeugt Ausgangssignale, mit denen über
Aktoren das Verhalten der Brennkraftmaschine entsprechend
der erwünschten Steuerung und/oder Regelung beeinflusst
werden kann. Beispielsweise ist das Steuergerät 16 mit dem
Einspritzventil 8, der Zündkerze 9 und dem
Abgasrückführventil 11 verbunden und erzeugt die zu deren
Ansteuerung erforderlichen Signale TI, ZW und AGR.
In den Fig. 2 und 3 sind zwei Verfahren zum Starten der
Brennkraftmaschine 1 der Fig. 1 in der Form von Diagrammen
dargestellt. Die einzelnen Zeilen der Diagramme beziehen
sich auf den jeweils angegebenen Zylinder 3. Die
verschiedenen Zylinder 3 sind dabei mit Nummern
gekennzeichnet. Die einzelnen Spalten der Diagramme
beziehen sich auf die jeweiligen Phasen bzw. Takte, in
denen sich der Kolben 2 des zugehörigen Zylinders 3
befindet. Jeder der Kolben 2 kann sich dabei in einer
Ansaugphase, einer Verdichtungsphase, einer Arbeitsphase
oder einer Ausstoßphase befinden. Die Übergänge zwischen
den einzelnen Phasen sind durch den oberen Totpunkt OT der
Kolben 2 gekennzeichnet. Insoweit stellt die Achse entlang
der Phasen der Kolben 2 einen Drehwinkel °KW der
Kurbelwelle 14 in Vorwärtsrichtung dar. Mit einer
gestrichelten Linie S ist die Stellung der
Brennkraftmaschine 1 vor dem Start dargestellt, also die
Stellung im Stillstand der Brennkraftmaschine 1.
Bei den Verfahren nach den Fig. 2 und 3 ist kein Starter
erforderlich.
Nach der Fig. 2 wird in den Zylinder Nr. 1, der sich bei
der gestrichelten Stellung der Brennkraftmaschine 1, also
im Stillstand der Brennkraftmaschine 1, in seiner
Verdichtungsphase befindet, Kraftstoff eingespritzt. Der
Kraftstoff wird dabei entsprechend dem Schichtbetrieb
zugemessen. Dies stellt eine erste Einspritzung dar, die in
der Fig. 1 mit der Bezugsziffer 20 gekennzeichnet ist.
Die Einspritzung kann, wenn die Hochdruckpumpe von der
Brennkraftmaschine 1 mechanisch angetrieben wird, nur mit
dem von der elektrischen Kraftstoffpumpe erzeugten
Raildruck EKP erfolgen. Wird die Hochdruckpumpe jedoch z. B.
elektrisch angetrieben, so kann die Einspritzung mit dem
von der Hochdruckpumpe erzeugten Raildruck HD erfolgen.
Dann wird der eingespritzte Kraftstoff ebenfalls in der
Verdichtungsphase des Zylinders Nr. 1 gezündet, was mit der
Bezugsziffer 21 gekennzeichnet ist. Dies hat eine erste
Verbrennung in dem Zylinder Nr. 1 zur Folge, aufgrund der
die Kurbelwelle 14 in eine Drehbewegung versetzt wird.
Da sich der Kolben des Zylinders Nr. 1 vor seinem oberen
Totpunkt befindet, bewegt sich die Kurbelwelle 14 jedoch
nicht vorwärts, sondern rückwärts. Dies ist in der Fig. 1
durch den Pfeil 22 dargestellt.
In diesem Zeitpunkt der Rückwärtsbewegung der Kurbelwelle
14 befindet sich der Zylinder Nr. 2 in seiner Arbeitsphase.
Durch die Rückwärtsbewegung nähert sich der Kolben des
Zylinders Nr. 2 wieder seinem oberen Totpunkt. Damit wird
in dem Zylinder Nr. 2 ein Kompressionsdruck aufgebaut, der
die Rückwärtsbewegung der Kurbelwelle 14 abbremst.
Es wird nunmehr davon ausgegangen, daß die erste
Verbrennung derart gesteuert und/oder geregelt wird, daß
das durch die erste Verbrennung in Rückwärtsrichtung
erzeugte Moment nicht ausreicht, um den Kolben des
Zylinders Nr. 2 über dessen oberen Totpunkt zu bringen, daß
also der sich in dem Zylinder Nr. 2 aufbauende
Kompressionsdruck größer ist als dieses rückwärts wirkende
Moment. Dies ist gleichbedeutend damit, daß der Kolben des
Zylinders Nr. 1 sich nicht über seinen rückwärtigen unteren
Totpunkt hinwegbewegt. Dies kann z. B. durch eine
entsprechend niedrig bemessene eingespritzte
Kraftstoffmasse bei der ersten Verbrennung erreicht werden.
Die Folge davon ist, daß die Drehrichtung der Kurbelwelle
14 vor Erreichen des vorgenannten oberen Totpunkts sich in
die Vorwärtsrichtung umkehrt. Dieser Umkehrpunkt befindet
sich kurz nach einem Taktübergang und ist in der Fig. 1
durch eine gepunktete Linie U dargestellt.
Bevor der Kolben des Zylinders Nr. 2 den Umkehrpunkt U
erreicht, wird Kraftstoff in den Brennraum dieses Zylinders
Nr. 2 eingespritzt, was in der Fig. 2 durch die
Bezugsziffer 23 kenntlich gemacht ist. Im Umkehrpunkt U
oder kurz danach wird dieser Kraftstoff in dem Zylinder Nr.
2 entzündet, was durch die Bezugsziffer 24 dargestellt ist.
Es erfolgt eine zweite Verbrennung im Zylinder Nr. 2.
Durch die Entzündung des Kraftstoffs im Zylinder Nr. 2 im
Umkehrpunkt U führt der Zylinder Nr. 2 einen normalen
Arbeitstakt aus. Damit wird die Kurbelwelle 14 in
Vorwärtsrichtung beschleunigt. Dies ist in der Fig. 2 mit
dem Pfeil 25 gekennzeichnet.
Nach dem Durchlaufen des Umkehrpunktes U, also nachdem die
Brennkraftmaschine 1 sich in Vorwärtsrichtung bewegt,
befindet sich der Zylinder Nr. 1 in seiner normalen
Verdichtungsphase. Es wird nunmehr nochmals Kraftstoff in
dieser Verdichtungsphase in den Zylinder Nr. 1
eingespritzt. Dieser Kraftstoff kann bereits vor dem
Umkehrpunkt U, aber auch unmittelbar im Umkehrpunkt U oder
auch danach eingespritzt werden. Der Kraftstoff wird dabei
entsprechend dem Schichtbetrieb eingespritzt. Die
Entzündung des Kraftstoffs findet danach kurz vor oder in
dem oberen Totpunkt des Zylinders Nr. 1 statt. Dies ist in
der Fig. 2 mit der Bezugsziffer 26 gekennzeichnet und
stellt eine dritte Verbrennung in dem Zylinder Nr. 1 dar.
Durch diese Einspritzung und Entzündung von Kraftstoff in
dem Zylinder Nr. 1 wird die Kurbelwelle 14 weiter in
Vorwärtsrichtung angetrieben. Es wird darauf hingewiesen,
daß diese dritte Verbrennung auch unterlassen werden kann,
insbesondere wenn sich zu wenig Luft in dem Zylinder Nr. 1
befindet.
Nach dem Durchlaufen des Umkehrpunktes U befindet sich der
Zylinder Nr. 3 in seiner Ansaugphase. Es wird nunmehr
Kraftstoff in dieser Ansaugphase in den Zylinder Nr. 3
eingespritzt, der in der nachfolgenden Verdichtungsphase
des Zylinders Nr. 3 entzündet wird. Dies ist in der Fig. 2
mit der Bezugsziffer 27 gekennzeichnet und stellt eine
vierte Verbrennung dar.
Die Einspritzung und Entzündung von Kraftstoff in den
Zylinder Nr. 3 erfolgt entsprechend dem Homogenbetrieb.
Durch die resultierende Verbrennung von Kraftstoff in dem
Zylinder Nr. 3 wird die Brennkraftmaschine 1 weiter in
Vorwärtsrichtung angetrieben.
Nach dem Durchlaufen des Umkehrpunktes U wird somit während
desselben Taktes Kraftstoff in den Zylinder Nr. 1 und in
den Zylinder Nr. 3 eingespritzt. Die Entzündung dieses
Kraftstoff erfolgt jedoch in aufeinanderfolgenden Takten
der Brennkraftmaschine 1. Auf diese Weise wird eine große
Beschleunigung der Brennkraftmaschine 1 und damit ein
Starten derselben erreicht.
Danach wird aufeinanderfolgend Kraftstoff in die Zylinder
Nr. 4, Nr. 2, Nr. 1, Nr. 3 usw. jeweils in der Ansaugphase
eingespritzt und jeweils in der Verdichtungsphase
entzündet. Dies ist in der Fig. 2 mit den Bezugsziffern 28
gekennzeichnet. Damit wird die Brennkraftmaschine 1 im
Homogenbetrieb gesteuert und/oder geregelt, mit dem
dieselbe vollends auf die Leerlaufdrehzahl beschleunigt
wird.
Alternativ ist es möglich, die im Homogenbetrieb
durchgeführten Einspritzungen auch im Schichtbetrieb
auszuführen. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn der
von der Hochdruckpumpe erzeugte Raildruck HD schon
vollständig aufgebaut ist.
Nach der Fig. 3 wird in den Zylinder Nr. 1, der sich bei
der gestrichelten Stellung der Brennkraftmaschine 1, also
im Stillstand der Brennkraftmaschine 1, in seiner
Verdichtungsphase befindet, Kraftstoff eingespritzt. Dies
stellt eine erste Einspritzung dar, die in der Fig. 3 mit
der Bezugsziffer 30 gekennzeichnet ist. Dann wird der
eingespritzte Kraftstoff ebenfalls in der Verdichtungsphase
des Zylinders Nr. 1 gezündet, was mit der Bezugsziffer 31
gekennzeichnet ist. Da sich der Kolben des Zylinders Nr. 1
vor seinem oberen Totpunkt befindet, bewegt sich die
Kurbelwelle 14 jedoch nicht vorwärts, sondern rückwärts.
Dies ist in der Fig. 3 durch den Pfeil 32 dargestellt.
In diesem Zeitpunkt der Rückwärtsbewegung der Kurbelwelle
14 befindet sich der Zylinder Nr. 2 in seiner Arbeitsphase.
Durch die Rückwärtsbewegung nähert sich der Kolben des
Zylinders Nr. 2 wieder seinem oberen Totpunkt. Damit wird
in dem Zylinder Nr. 2 ein Kompressionsdruck aufgebaut, der
die Rückwärtsbewegung der Kurbelwelle 14 abbremst. Des
weiteren befindet sich der Kolben des Zylinders Nr. 4 in
seiner Ausstoßphase.
Es wird nunmehr davon ausgegangen, daß die erste
Verbrennung derart gesteuert und/oder geregelt wird, daß
das durch die erste Verbrennung in Rückwärtsrichtung
erzeugte Moment einerseits ausreicht, um den Kolben des
Zylinders Nr. 2 über dessen oberen Totpunkt zu bringen, daß
dieses Moment jedoch andererseits nicht ausreicht, um
nachfolgend auch den Kolben des Zylinders Nr. 4 über dessen
oberen Totpunkt zu bewegen. Dies ist gleichbedeutend damit,
daß der Kolben des Zylinders Nr. 1 wohl über seinen
rückwärtigen unteren Totpunkt, jedoch nicht über seinen
nachfolgenden rückwärtigen oberen Totpunkt hinwegbewegt
wird. Dies kann z. B. durch eine entsprechend bemessene
eingespritzte Kraftstoffmasse in dem Zylinder Nr. 1
erreicht werden.
Die Folge davon ist, daß sich die Drehrichtung der
Kurbelwelle 14 nicht vor Erreichen des oberen Totpunkts des
Zylinders Nr. 2, sondern erst vor Erreichen des oberen
Totpunkts des Zylinders Nr. 4 in die Vorwärtsrichtung
umkehrt. Dieser Umkehrpunkt ist in der Fig. 3 durch eine
gepunktete Linie U dargestellt und befindet sich kurz nach
einem Taktübergang. In diesem Umkehrpunkt U befindet sich
somit der Zylinder Nr. 2 in seiner Verdichtungsphase und
der Zylinder Nr. 4 in seiner Arbeitsphase.
Bevor der Kolben des Zylinders Nr. 4 den Umkehrpunkt U
erreicht, wird Kraftstoff in den Brennraum dieses Zylinders
Nr. 4 eingespritzt, was in der Fig. 3 durch die
Bezugsziffer 33 kenntlich gemacht ist. Im Umkehrpunkt U
wird dieser Kraftstoff in dem Zylinder Nr. 4 entzündet, was
durch die Bezugsziffer 34 dargestellt ist.
Durch die Entzündung des Kraftstoffs im Zylinder Nr. 4 im
Umkehrpunkt U führt der Zylinder Nr. 4 einen normalen
Arbeitstakt aus. Damit wird die Kurbelwelle 14 in
Vorwärtsrichtung beschleunigt. Dies ist in der Fig. 3 mit
dem Pfeil 35 gekennzeichnet.
Nach dem Durchlaufen des Umkehrpunktes U, also nachdem die
Brennkraftmaschine 1 sich in Vorwärtsrichtung bewegt,
befindet sich der Zylinder Nr. 2 in seiner normalen
Verdichtungsphase. Es wird nunmehr Kraftstoff in dieser
Verdichtungsphase in den Zylinder Nr. 2 eingespritzt.
Dieser Kraftstoff kann bereits vor dem Umkehrpunkt U, aber
auch unmittelbar im Umkehrpunkt U oder auch danach
eingespritzt werden. Der Kraftstoff wird dabei entsprechend
dem Schichtbetrieb eingespritzt. Die Entzündung des
Kraftstoffs findet danach kurz vor dem oberen Totpunkt des
Zylinders Nr. 2 statt. Dies ist in der Fig. 1 mit der
Bezugsziffer 36 gekennzeichnet.
Nach dem Durchlaufen des Umkehrpunktes U befindet sich der
Zylinder Nr. 3 in seiner Ansaugphase. Es wird nunmehr
Kraftstoff in dieser Ansaugphase in den Zylinder Nr. 3
eingespritzt, der in der nachfolgenden Verdichtungsphase
des Zylinders Nr. 3 entzündet wird. Dies ist in der Fig. 3
mit der Bezugsziffer 37 gekennzeichnet.
Danach wird aufeinanderfolgend Kraftstoff in die Zylinder
Nr. 4, Nr. 2, Nr. 1, Nr. 3 usw. jeweils in der Ansaugphase
eingespritzt und jeweils in der Verdichtungsphase
entzündet. Dies ist in der Fig. 3 mit den Bezugsziffern 38
gekennzeichnet.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird
immer von einer vierzylindrigen Brennkraftmaschine
ausgegangen. Es ist jedoch ebenfalls möglich, die
beschriebenen Vorgehensweisen auf eine zwei- oder
dreizylindrige Brennkraftmaschine anzuwenden. Dabei muß
dann die erste Verbrennung derart ausgeführt werden, daß
derjenige Kolben, der bei der erfolgenden Rückwärtsbewegung
zuerst seine Arbeitsphase erreicht, nicht über seinen
oberen Totpunkt hinwegbewegt wird. Aus diesem Umkehrpunkt
heraus kann dann die Brennkraftmaschine in der
beschriebenen Weise gestartet werden.
Die beschriebenen Vorgehensweisen für eine vierzylindrige
Brennkraftmaschine lassen sich ebenfalls auf
Brennkraftmaschinen mit mehr als vier Zylindern anwenden.
Claims (13)
1. Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine (1)
insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem die
Brennkraftmaschine (1) einen in einem Zylinder (3)
bewegbaren und auf eine Kurbelwelle (14) einwirkenden
Kolben (2) aufweist, der eine Ansaugphase, eine
Verdichtungsphase, eine Arbeitsphase und eine Ausstoßphase
durchlaufen kann, und bei dem der Kraftstoff in einer
ersten Betriebsart während einer Verdichtungsphase oder in
einer zweiten Betriebsart während einer Ansaugphase direkt
in einen von dem Zylinder (3) und dem Kolben (2) begrenzten
Brennraum (4) eingespritzt und nachfolgend entzündet werden
kann, dadurch gekennzeichnet, dass im Stillstand der
Kurbelwelle (14) in denjenigen Zylinder (Nr. 1), dessen
Kolben (2) sich in der Verdichtungsphase befindet,
Kraftstoff eingespritzt und entzündet wird (20, 21 bzw. 30,
31), so daß sich die Kurbelwelle (14) rückwärts bewegt (22
bzw. 32).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Einspritzung und/oder die Zündung derart durchgeführt
werden, daß der Kolben (Zylinder Nr. 1) sich nicht über
seinen rückwärtigen unteren Totpunkt hinwegbewegt, sondern
daß dort die Bewegung der Kurbelwelle (14) sich in eine
Vorwärtsbewegung umkehrt (Fig. 2, Umkehrpunkt U).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
in denjenigen Zylinder (Nr. 2), dessen Kolben sich im
Umkehrpunkt (U) in der Arbeitsphase befindet, Kraftstoff
eingespritzt und in oder kurz nach dem Umkehrpunkt (U)
entzündet wird (23, 24).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, dass in denjenigen Zylinder (Nr. 1), dessen
Kolben sich im Umkehrpunkt in der Verdichtungsphase
befindet, Kraftstoff eingespritzt und kurz vor oder im
oberen Totpunkt (OT1) dieses Kolbens entzündet wird (26).
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Einspritzung und/oder die Zündung derart durchgeführt
werden, daß der Kolben (Zylinder Nr. 1) sich über seinen
rückwärtigen unteren Totpunkt hinwegbewegt, sich jedoch
nicht über seinen darauffolgenden rückwärtigen oberen
Totpunkt hinwegbewegt, sondern daß dort die Bewegung der
Kurbelwelle (14) sich in eine Vorwärtsbewegung umkehrt
(Fig. 3, Umkehrpunkt U).
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
in denjenigen Zylinder (Nr. 4), dessen Kolben sich im
Umkehrpunkt (U) in der Arbeitsphase befindet, Kraftstoff
eingespritzt und in oder kurz nach dem Umkehrpunkt (U)
entzündet wird (33, 34).
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, dass in denjenigen Zylinder (Nr. 2), dessen
Kolben sich im Umkehrpunkt in der Verdichtungsphase
befindet, Kraftstoff eingespritzt und kurz vor oder im
oberen Totpunkt (OT2) dieses Kolbens entzündet wird (36).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, dass in denjenigen Zylinder (Nr. 3 bzw. Nr.
1), dessen Kolben sich im Umkehrpunkt in der Ansaugphase
befindet, Kraftstoff eingespritzt und in der nachfolgenden
Verdichtungsphase entzündet wird (27 bzw. 37).
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
danach in der normalen Reihenfolge Kraftstoff in die
Zylinder (3) eingespritzt und entzündet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass
der Kraftstoff im Homogenbetrieb oder im Schichtbetrieb
eingespritzt und entzündet wird.
11. Steuerelement, insbesondere Flasch-Memory oder Read-
Only-Memory, für ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine
insbesondere eines Kraftfahrzeugs, auf dem ein Programm
abgespeichert ist, das auf einem Rechengerät, insbesondere
auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur Ausführung
eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 geeignet
ist.
12. Brennkraftmaschine (1) insbesondere für ein
Kraftfahrzeug, mit einem in einem Zylinder (3) bewegbaren
und auf eine Kurbelwelle (14) einwirkenden Kolben (2), der
eine Ansaugphase, eine Verdichtungsphase, eine Arbeitsphase
und eine Ausstoßphase durchlaufen kann, und mit einem
Steuergerät (16), mit dem der Kraftstoff in einer ersten
Betriebsart während einer Verdichtungsphase oder in einer
zweiten Betriebsart während einer Ansaugphase direkt in
einen von dem Zylinder (3) und dem Kolben (2) begrenzten
Brennraum (4) eingespritzt werden kann, dadurch
gekennzeichnet, dass das Steuergerät (16) derart
ausgebildet ist, dass zum Starten der Brennkraftmaschine
(1) im Stillstand der Kurbelwelle (14) in denjenigen
Zylinder (Nr. 1), dessen Kolben (2) sich in der
Verdichtungsphase befindet, Kraftstoff einspritzbar und
entzündbar ist (20, 21 bzw. 30, 31), so daß sich die
Kurbelwelle (14) rückwärts bewegt (22 bzw. 32).
13. Steuergerät (16) für eine Brennkraftmaschine (1)
insbesondere für ein Kraftfahrzeug, wobei die
Brennkraftmaschine (1) mit einem in einem Zylinder (3)
bewegbaren und auf eine Kurbelwelle (14) einwirkenden
Kolben (2) versehen ist, der eine Ansaugphase, eine
Verdichtungsphase, eine Arbeitsphase und eine Ausstoßphase
durchlaufen kann, und wobei mit dem Steuergerät (16) der
Kraftstoff in einer ersten Betriebsart während einer
Verdichtungsphase oder in einer zweiten Betriebsart während
einer Ansaugphase direkt in einen von dem Zylinder (3) und
dem Kolben (2) begrenzten Brennraum (4) eingespritzt werden
kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (16)
derart ausgebildet ist, dass zum Starten der
Brennkraftmaschine (1) im Stillstand der Kurbelwelle (14)
in denjenigen Zylinder (Nr. 1), dessen Kolben (2) sich in
der Verdichtungsphase befindet, Kraftstoff einspritzbar und
entzündbar ist (20, 21 bzw. 30, 31), so daß sich die
Kurbelwelle (14) rückwärts bewegt (22 bzw. 32).
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