EP1151194A1 - Verfahren zum starten einer brennkraftmaschine insbesondere eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren zum starten einer brennkraftmaschine insbesondere eines kraftfahrzeugs

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EP1151194A1
EP1151194A1 EP00983032A EP00983032A EP1151194A1 EP 1151194 A1 EP1151194 A1 EP 1151194A1 EP 00983032 A EP00983032 A EP 00983032A EP 00983032 A EP00983032 A EP 00983032A EP 1151194 A1 EP1151194 A1 EP 1151194A1
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EP
European Patent Office
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cylinder
phase
piston
fuel
crankshaft
Prior art date
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EP00983032A
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English (en)
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EP1151194B1 (de
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Udo Sieber
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP1151194B1 publication Critical patent/EP1151194B1/de
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    • F02N99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F02N99/002—Starting combustion engines by ignition means
    • F02N99/006—Providing a combustible mixture inside the cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N19/00—Starting aids for combustion engines, not otherwise provided for
    • F02N19/005—Aiding engine start by starting from a predetermined position, e.g. pre-positioning or reverse rotation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N9/00—Starting of engines by supplying auxiliary pressure fluid to their working chambers
    • F02N9/02—Starting of engines by supplying auxiliary pressure fluid to their working chambers the pressure fluid being generated directly by combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/06—Reverse rotation of engine
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02N19/00—Starting aids for combustion engines, not otherwise provided for
    • F02N19/005—Aiding engine start by starting from a predetermined position, e.g. pre-positioning or reverse rotation
    • F02N2019/007—Aiding engine start by starting from a predetermined position, e.g. pre-positioning or reverse rotation using inertial reverse rotation

Definitions

  • the invention relates to a method for starting an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, in which the internal combustion engine has a piston which is movable in a cylinder and acts on a crankshaft and which can pass through an intake phase, a compression phase, a work phase and an exhaust phase, and in which the fuel in a first operating mode during a compression phase or in a second operating mode during a suction phase, it can be injected directly into a combustion chamber delimited by the cylinder and the piston. Furthermore, the invention relates to a corresponding internal combustion engine and a corresponding control device, in particular for a motor vehicle.
  • the first injection is made in the cylinder whose piston is in the working phase. This turns the crankshaft into one Forward movement offset and the internal combustion engine is started. Under unfavorable conditions, for example with an unfavorable crankshaft angle, it is possible that at least a first attempt to start the internal combustion engine is unsuccessful.
  • the object of the invention is to improve the known method for starting an internal combustion engine.
  • This object is achieved according to the invention in a method or in an internal combustion engine or in a control device of the type mentioned at the outset in that, when the crankshaft is at a standstill, fuel is injected and ignited in the cylinder whose piston is in the compression phase, so that the crankshaft moves backwards.
  • crankshaft By moving the crankshaft backwards, it is possible to bring the internal combustion engine into a defined starting position. It is therefore no longer possible for an attempt to start to fail due to an unfavorable crankshaft angle. Instead, the backward movement of the crankshaft brings it into a defined angular position, from which the internal combustion engine can be started safely without a starter.
  • the injection and / or the ignition are carried out in such a way that the piston does not move past its rear bottom dead center, but instead there that the movement of the crankshaft reverses into a forward movement.
  • the backward movement of the crankshaft does not therefore leave the internal combustion engine's clock which is at a standstill.
  • the crankshaft is after the Backward movement in a reversal point, which is defined at the beginning of this measure.
  • the internal combustion engine can thus be started in a defined manner.
  • the injection and / or the ignition are carried out in such a way that the piston moves past its rear bottom dead center, but does not move past its subsequent rear top dead center, but instead there that the movement of the crankshaft reverses into a forward movement.
  • the crankshaft moves backwards by one cycle. Then it arrives at a defined reversal point from which the internal combustion engine can be started in a defined manner.
  • This also has the advantage that a larger air mass is present in the cylinder for the subsequent injection and ignition than in the first embodiment. This results in greater acceleration.
  • the subsequent starting in the second embodiment is then basically the same as in the first embodiment.
  • fuel is injected into the cylinder whose piston is at the turning point in the intake phase and ignited in the subsequent compression phase. Then fuel is injected and ignited in the cylinders in the normal order.
  • control element which is provided for a control device of an internal combustion engine, in particular a motor vehicle.
  • a program is stored on the control element, which is executable on a computing device, in particular on a microprocessor, and is suitable for executing the method according to the invention.
  • the invention is thus implemented by a program stored on the control element, so that this control element provided with the program represents the invention in the same way as the method, for the execution of which the program is suitable.
  • an electrical storage medium can be used as the control element, for example a bottle memory or a read-only memory.
  • Figure 1 shows a schematic block diagram of a
  • Embodiment of an internal combustion engine of a motor vehicle Embodiment of an internal combustion engine of a motor vehicle
  • Figure 2 shows a schematic diagram of a first embodiment of an inventive
  • Figure 3 shows a schematic diagram of a second embodiment of an inventive
  • FIG. 1 shows an internal combustion engine 1 in which a piston 2 can be moved back and forth in a cylinder 3.
  • the cylinder 3 is provided with a combustion chamber 4, to which an intake pipe 6 and an exhaust pipe 7 are connected via valves 5. Furthermore, an injection valve 8 that can be controlled with a signal TI and a spark plug 9 that can be controlled with a signal ZW are assigned to the combustion chamber 4.
  • the exhaust pipe 7 is connected to the intake pipe 6 via an exhaust gas recirculation line 10 and an exhaust gas recirculation valve 11 which can be controlled with a signal EGR.
  • the intake pipe 6 is provided with an air mass sensor 12 and the exhaust pipe 7 is provided with a lambda sensor 13.
  • the air mass sensor 12 measures the oxygen mass of the fresh air supplied to the intake pipe 6 and generates a signal LM as a function thereof.
  • the lambda sensor 13 measures the oxygen content of the exhaust gas in the exhaust pipe 7 and generates a signal ⁇ depending on it.
  • the stratified operation of the internal combustion engine 1 the fuel is injected from the injection valve 8 into the combustion chamber 4 during a compression phase caused by the piston 2, locally in the immediate vicinity of the spark plug 9 and in time immediately before top dead center of the Piston 2 or before the ignition point. Then the fuel is ignited with the aid of the spark plug 9, so that the piston 2 is driven in the now following working phase by the expansion of the ignited fuel.
  • the homogeneous operation of the internal combustion engine 1 the fuel is injected from the injection valve 8 into the combustion chamber 4 during an induction phase caused by the piston 2.
  • the injected fuel is swirled by the simultaneously sucked-in air and thus in the
  • Combustion chamber 4 is distributed substantially uniformly.
  • the fuel-air mixture is then compressed during the compression phase in order to then be ignited by the spark plug 9.
  • the piston 2 is driven by the expansion of the ignited fuel.
  • the driven piston sets a crankshaft 14 into a rotary movement, via which the wheels of the motor vehicle are ultimately driven.
  • a speed sensor 15 is assigned to the crankshaft 14 and generates a signal N as a function of the rotary movement of the crankshaft 14.
  • the fuel is injected into the combustion chamber 4 in stratified operation and in homogeneous operation under a high pressure via the injection valve 8.
  • one Electric fuel pump and a high pressure pump are provided, the latter being driven by the internal combustion engine 1 or by an electric motor.
  • the electric fuel pump generates a so-called rail pressure EKP of at least 3 bar and the high-pressure pump generates a rail pressure HD of up to about 100 bar.
  • the fuel mass injected into the combustion chamber 4 by the injection valve 8 in stratified mode and in homogeneous mode is controlled and / or regulated by a control unit 16, in particular with regard to low fuel consumption and / or low pollutant development.
  • the control device 16 is provided with a microprocessor which has stored a program in a storage medium, in particular in a read-only memory, which is suitable for carrying out the control and / or regulation mentioned.
  • the control device 16 is acted upon by input signals, the operating variables of the measured by means of sensors
  • the control unit 16 is connected to the air mass sensor 12, the lambda sensor 13 and the speed sensor 15. Furthermore, the control unit 16 is connected to an accelerator pedal sensor 17 which generates a signal FP which indicates the position of an accelerator pedal which can be actuated by a driver.
  • the control unit 16 generates output signals with which the behavior of the internal combustion engine can be influenced in accordance with the desired control and / or regulation via actuators.
  • the control unit 16 is connected to the injection valve 8, the spark plug 9 and the exhaust gas recirculation valve 11 and generates the signals TI, ZW and EGR required to control them.
  • FIGS. 2 and 3 show two methods for starting the internal combustion engine 1 of FIG. 1 in the form of diagrams shown.
  • the individual lines of the diagrams refer to the cylinder 3 specified in each case.
  • the various cylinders 3 are identified by numbers.
  • the individual columns of the diagrams relate to the respective phases or cycles in which the piston 2 of the associated cylinder 3 is located.
  • Each of the pistons 2 can be in an intake phase, a compression phase, a work phase or an exhaust phase.
  • the transitions between the individual phases are characterized by the top dead center TDC of the pistons 2.
  • the axis along the phases of the pistons 2 represents an angle of rotation ° KW of the crankshaft 14 in the forward direction.
  • the position of the internal combustion engine 1 before the start is shown with a dashed line S, that is, the position when the internal combustion engine 1 is at a standstill.
  • fuel is injected into cylinder No. 1, which is in its compression phase when the internal combustion engine 1 is in the broken line position, that is to say when the internal combustion engine 1 is at a standstill.
  • the fuel is metered according to the shift operation. This represents a first injection, which is identified in FIG. 1 by the reference number 20.
  • the injection can only take place with the rail pressure EKP generated by the electric fuel pump. However, if the high pressure pump is e.g. electrically driven, the injection can take place with the rail pressure HD generated by the high pressure pump.
  • crankshaft 14 does not move forward but backward. This is represented in FIG. 1 by the arrow 22.
  • the cylinder No. 1 After passing through the reversal point U, that is to say after the internal combustion engine 1 moves in the forward direction, the cylinder No. 1 is in its normal compression phase. Fuel is now injected again into cylinder No. 1 in this compression phase. This fuel can be injected before the reversal point U, but also directly at the reversal point U or even afterwards. The fuel is injected in accordance with the shift operation. The ignition of the fuel then takes place shortly before or in the top dead center of cylinder No. 1. This is identified in FIG. 2 by the reference number 26 and represents a third combustion in cylinder No. 1.
  • This injection and ignition of fuel in the No. 1 cylinder further drives the crankshaft 14 in the forward direction. It should be noted that this third combustion can also be avoided, especially if there is too little air in the No. 1 cylinder.
  • Cylinder No. 3 in its intake phase. It will now Fuel is injected into cylinder No. 3 in this intake phase, which is ignited in the subsequent compression phase of cylinder No. 3. This is identified in FIG. 2 by reference number 27 and represents a fourth combustion.
  • Fuel is injected and ignited into cylinder # 3 in accordance with homogeneous operation. Due to the resulting combustion of fuel in the No. 3 cylinder, the internal combustion engine 1 is driven further in the forward direction.
  • Cylinder No. 2 returned to top dead center.
  • a compression pressure is built up in the cylinder No. 2, which brakes the backward movement of the crankshaft 14.
  • the piston of cylinder No. 4 is in its ejection phase.
  • the cylinder No. 2 After passing through the reversal point U, that is to say after the internal combustion engine 1 moves in the forward direction, the cylinder No. 2 is in its normal compression phase. Fuel is now injected into cylinder No. 2 in this compression phase. This fuel can be injected before the reversal point U, but also directly at the reversal point U or even afterwards. The fuel is injected in accordance with the shift operation. The ignition of the fuel then takes place shortly before the top dead center of cylinder No. 2. This is identified in FIG. 1 by reference number 36. After passing through the reversal point U, the cylinder No. 3 is in its intake phase. Fuel is now injected into cylinder No. 3 in this intake phase, which is ignited in the subsequent compression phase of cylinder No. 3. This is identified in FIG. 3 by the reference number 37.
  • a four-cylinder internal combustion engine is always assumed.
  • the first combustion must then be carried out in such a way that the piston which first reaches its working phase during the backward movement does not move past its top dead center.
  • the internal combustion engine can then be started in the manner described from this reversal point.

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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

Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs
Stand der Technik
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 Anεaugphase 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 AI bekannt .
Dort wird beim Starten die erste Einspritzung in denjenigen Zylinder vorgenommen, dessen Kolben sich in der ArbeitΞDhase befindet. Dadurch wird die Kurbelwelle in eine Vorwärtsbewegung versetzt und die Brennkraftmaschine wird gestartet. Bei ungünstigen Bedingungen, z.B. bei einem ungünstigen Kurbelwεllenwinkel ist es jedoch möglich, daß zumindest ein erster Startversuch der Brennkraftmaschine nicht erfolgreich ist.
Aufgabe und Vorteile der Erfindung
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 Brennkraf maschine 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-Memroy 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.
Ausführungsbeispiele
Figur 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs,
Figur 2 zeigt ein schematisches Diagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Starten der Brennkraftmaschine nach der Figur 1, und
Figur 3 zeigt ein schematisches Diagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Starten der Brennkraftmaschine nach der Figur 1.
In der Figur 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
Brennkraf maschine 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 Figuren 2 und 3 sind zwei Verfahren zum Starten der Brennkraftmaschine 1 der Figur 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 Figuren 2 und 3 ist kein Starter erforderlich.
Nach der Figur 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 Figur 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 Figur 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 Figur 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 Figur 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 Figur 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 Figur 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 Figur 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 Brennkraf maschine 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 Figur 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 Figur 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 Figur 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 Figur 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 Kraftstoff asse 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 Figur 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 Figur 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 Figur 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 Figur 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 Figur 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 Figur 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

Ansprüche
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 (Figur 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 (Figur 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. Steuerelelement, 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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