EP1288471A2 - Verfahren zum Starten eines Ottomotors - Google Patents

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EP1288471A2
EP1288471A2 EP02018054A EP02018054A EP1288471A2 EP 1288471 A2 EP1288471 A2 EP 1288471A2 EP 02018054 A EP02018054 A EP 02018054A EP 02018054 A EP02018054 A EP 02018054A EP 1288471 A2 EP1288471 A2 EP 1288471A2
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EP
European Patent Office
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speed
fuel
intake manifold
post
gasoline engine
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EP02018054A
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EP1288471B1 (de
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Gerald Dr. Herding
Arne Brömer
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Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/06—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up
    • F02D41/062—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up for starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D31/00—Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
    • F02D31/001—Electric control of rotation speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D37/00—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for
    • F02D37/02—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for one of the functions being ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/047—Taking into account fuel evaporation or wall wetting

Definitions

  • the invention relates to a method for starting a gasoline engine, in particular one Motor vehicle, which to ensure a startup of the gasoline engine Fuel-air mixture is enriched in the start-up phase, with fuel as Deposits wall film in a suction pipe, according to the preamble of claim 1.
  • the speed is predominant regulated with the air path, this leads to a lower filling and the Intake manifold pressure drops quickly. This then leads to a high evaporation rate of the Wall film and a higher internal exhaust gas recirculation rate.
  • the combustion is accordingly bad.
  • the enrichment in the start has a decisive influence on the Wall film structure. The higher the enrichment, the more fuel is stored on the Intake manifold wall and evaporates during the transition in the post-start. The faster the Intake manifold pressure drops, the more fuel is assumed assuming a constant Wall film released at short notice. This leads to extremely rich engine operation and bad combustion. A low suction pressure causes a high internal Exhaust gas recirculation. This can, especially in conjunction with an extremely fat Engine operation, also lead to poor combustion.
  • the invention has for its object a method of the type mentioned above to improve that in the early post-start of an internal combustion engine Starting hydrocarbon emissions are significantly reduced.
  • an intake manifold pressure is controlled in such a way that that spontaneous evaporation of the wall film is avoided.
  • the ignition angle already becomes apparent during the startup of the gasoline engine adjusted so late that the speed of the gasoline engine is limited and the Speed gradient is limited.
  • An effective measure against over-greasing the engine is that in the Start phase and the post-start phase a throttle valve to a constant position is opened, the throttle valve being opened more than is necessary for the start. As a result, the intake manifold pressure drops only slowly due to the inflowing air.
  • a Injection amount of fuel considering a fuel wall film in the Intake manifold lowered so that a sum of injected fuel and fuel from the wall film corresponds to a desired amount of fuel in the cylinder.
  • each time the gasoline engine is started during the Start phase and the post-start phase the speed curve monitored and recorded, the speed curve compared with a limit speed curve and the The speed is only reduced by means of the ignition angle if the Speed curve approximates to the limit speed curve by a predetermined value, the limit speed curve is determined such that below the Limit speed curve post-start emissions below a predetermined value result.
  • the limit speed curve is determined, for example, by measuring a Test engine determined with approval fuel. This will make the motor Air ratio predictable. By countermeasuring with a Fast FID, Indication measuring technology or ion current probe becomes the limit of the still tolerable Overfat determined. Intake manifold pressure curves and speed curves are in Dependence on post-start emissions measured and recorded.
  • each time the gasoline engine is started during the start phase and the post-start phase the speed curve is monitored and is recorded from the recorded speed curves and the Speed curve of the current start for the future of the current start calculates whether the gasoline engine is over-greased and the speed is reduced by means of the ignition angle only if there is a measure without this measure Overfatting of the gasoline engine would come.
  • the speed is reduced by means of the ignition angle adjustment a minimum speed and the Ignition angle adjustment limited to a maximum value.
  • the invention is applicable and encompasses all gasoline engines Engine control measures that are carried out without hardware changes can.
  • an intake manifold pressure curve is essentially controlled. For this, the previous speed curve including the current speed gradient is used, to determine the intake manifold pressure curve in the future through a model and knowledge of the engine predict. This knowledge and the knowledge of how the intake manifold pressure curve must look so that no spontaneous evaporation of the fuel film on the Intake manifold wall is used to take countermeasures at an early stage.
  • These measures preferably relate to ignition angle measures and possibly Secondary measures, such as lowering the injection quantity and actuation the throttle valve.
  • the intake manifold pressure can be calculated by balancing the inflowing and outflowing air mass flows and the air masses stored in the intake manifold.
  • m DK ⁇ DK 2 ⁇ ⁇ l, DK ⁇ ( p a - p s )
  • ⁇ DK flow coefficient of the throttle
  • ⁇ l, DK air density
  • p a ambient pressure
  • p s intake manifold pressure
  • the intake manifold pressure gradient therefore results from two summands, both of depend on the geometry, the temperature and the intake manifold pressure.
  • the first summand shows that the intake manifold pressure drops the slower the further the throttle valve is drawn up and the more air flows into the intake manifold.
  • the second summand shows that the intake manifold pressure drops the faster, the higher the speed and the more higher is the air mass flow pumped out by the engine.
  • Parts of the injected fuel are deposited in the intake manifold and in the inlet channels as a wall film.
  • Kr stands for fuel, Br for combustion chamber and mot for engine.
  • the fuel mass stored in the wall film is constant and the mass of the fuel introduced into the combustion chamber corresponds to the mass m Br, EV injected in the cycle. If the operating point changes, wall film effects lead to a deviation of the fuel mass introduced into the combustion chamber from the injected fuel mass.
  • ⁇ m Kr, Br, WF denotes the fuel mass supplied or removed to the wall film in the cycle.
  • the motor air ratio is calculated according to equation 9:
  • the second term of equation 4 is affected by the fact that the ignition angle is retarded during the run-up. This will the indicated torque and the increase in speed are reduced. Because in the In the initial phase, the intake manifold pressure is high, especially according to Equation 4 to a rapid drop in pressure.
  • the invention by means of late adjustment of the An early reduction of the speed of the ignition angle is therefore an effective one Countermeasure.
  • the throttle valve is preferably kept constant during the start phase and the post-start phase, for example by setting the I component of an idle control to zero, especially for the start.
  • the throttle valve is then opened further than would be necessary to start the engine.
  • the suction pressure does not drop as quickly because of the inflowing air.
  • the intake manifold pressure can be determined using the formulas given. On The corresponding intake manifold model is already available in modern control units. The Two alternatives for a control strategy described below are presented Based on the engine air ratio or the intake manifold pressure drop.
  • a test engine with a US or Measure the European approval fuel and so matched a wall film model as well the motor air ratio can be calculated.
  • Indiziermeßtechnik or ion current probes can still be a limit range determine tolerable overfat.
  • a limit speed curve is determined that is safely tolerable Emissions.
  • speed curves are in start and Post-start time recorded. If the speed curve approaches the limit curve, then the ignition angle is retarded.
  • the speed at each start and at each series engine Post-start process tracked. On this basis and from the knowledge of the starts from the The past is calculated in the future of the current start. This calculation also includes models for engine enrichment or intake manifold pressure drop. If this calculation shows that over-greasing occurs without measures would, if necessary, be supported by critical values from a test engine or a comparable engine, the ignition angle is used to limit the speed. To the To ensure a reliable start, a minimum speed is specified and the Firing angle adjustment limited.
  • the Delay wall film evaporation improves the Conditions for post-oxidation of unburned and partially oxidized components of fuel.
  • a delay in evaporation is also influenced reached on the intake manifold pressure.
  • avoiding evaporation no longer the aim is to open up more degrees of freedom. For example, one is longer During the overspeed overshoot, not to be viewed so critically, if it does leads to over-greasing of the engine, however, the post-oxidation of the unburned and partially oxidized components of the fuel by secondary air is particularly effective.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten eines Ottomotors, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, wobei zum Sicherstellen eines Hochlaufens des Ottomotors das Kraftstoff-Luft-Gemisch in der Startphase angefettet wird, wobei sich Kraftstoff als Wandfilm in einem Saugrohr ablagert. Hierbei wird während einer Startphase und einer Nachstartphase ein Saugrohrdruck derart gesteuert, daß ein spontanes Abdampfen des Wandfilms vermieden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten eines Ottomotors, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, wobei zum Sicherstellen eines Hochlaufens des Ottomotors das Kraftstoff-Luft-Gemisch in der Startphase angefettet wird, wobei sich Kraftstoff als Wandfilm in einem Saugrohr ablagert, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei Ottomotoren kann es im Nachstartbereich nach einem Kaltstart zu erheblichen HC-Emissionen im Bereich der Abregelung eines Drehzahlüberschwingers kommen. Um das Hochlaufen der Drehzahl eines Ottomotors im Kaltstart bei verschiedenen Kraftstoffqualitäten, Fertigungstoleranzen etc. zu gewährleisten ist eine rechnerisch hohe Anfettung des Kraftstoff-Luft-Gemisches notwendig. Durch diese starke Anfettung baut sich an einer Saugrohrwand ein Wandfilm aus Kraftstoff auf. Nach dem erfolgreichen Hochlauf des Ottomotors beim Start kommt es zu dem sogen. Drehzahlüberschwinger, der notwendig ist, um die angestrebte Leerlaufdrehzahl sicher zu erreichen. Der Drehzahlüberschwinger wird mit einer bestimmten, einstellbaren Zeitkonstante abgeregelt, bis die stationäre Leerlaufdrehzahl erreicht ist. Wird die Drehzahl vorwiegend mit dem Luftpfad abgeregelt, so führt dies zu einer geringeren Füllung und der Saugrohrdruck fällt schnell ab. Dies führt dann zu einer hohen Abdampfrate des Wandfilms und zu einer höheren, internen Abgasrückführrate. Die Verbrennung ist entsprechend schlecht. Die Anfettung im Start hat einen entscheidenden Einfluß auf den Wandfilmaufbau. Je höher die Anfettung, desto mehr Kraftstoff lagert sich an der Saugrohrwand an und dampft während des Übergangs im Nachstart ab. Je schneller der Saugrohrdruck abfällt, desto mehr Kraftstoff wird bei Annahme eines konstanten Wandfilmes kurzfristig freigesetzt. Dies führt zu einem extrem fetten Motorbetrieb und einer schlechten Verbrennung. Ein geringer Saugdruck bewirkt eine hohe interne Abgasrückführung. Dies kann, insbesondere in Verbindung mit einem extrem fetten Motorbetrieb, ebenfalls zu einer schlechten Verbrennung führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der obengenannten Art dahingehend zu verbessern, daß im frühen Nachstart einer Brennkraftmaschine nach Startende Kohlenwasserstoffemissionen deutlich reduziert sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein Saugrohrdruck derart gesteuert wird, daß ein spontanes Abdampfen des Wandfilms vermieden ist.
Dies hat den Vorteil, daß sich eine Abdampfrate des Kraftstoffwandfilms im Saugrohr reduziert, so daß sich deutlich geringere HC-Emissionen ergeben.
Es wird beispielsweise bereits während des Hochlaufens des Ottomotors der Zündwinkel derart nach spät verstellt, daß die Drehzahl des Ottomotors abgeregelt und der Drehzahlgradient begrenzt wird.
Eine effektive Maßnahme gegen eine Überfettung des Motors liegt darin, daß in der Startphase und der Nachstartphase eine Drosselklappe auf eine konstante Stellung geöffnet wird, wobei die Drosselklappe weiter geöffnet ist, als für den Start notwendig. Dadurch fällt der Saugrohrdruck wegen der nachströmenden Luft nur langsam ab.
Um eine Gemischüberfettung zu vermieden, wird während der Nachstartphase eine Einspritzmenge von Kraftstoff unter Berücksichtigung eines Kraftstoffwandfilms im Saugrohr derart abgesenkt, daß eine Summe aus eingespritztem Kraftstoff und Kraftstoff aus dem Wandfilm einer gewünschten Kraftstoffmenge im Zylinder entspricht.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird bei jedem Start des Ottomotors während der Startphase sowie der Nachstartphase der Drehzahlverlauf überwacht sowie aufgezeichnet, der Drehzahlverlauf mit einem Grenzdrehzahlverlauf verglichen und die Abregelung der Drehzahl mittels des Zündwinkels nur dann durchgeführt, wenn sich der Drehzahlverlauf um einen vorbestimmten Wert an den Grenzdrehzahlverlauf annähert, wobei der Grenzdrehzahlverlauf derart bestimmt ist, daß sich unterhalb des Grenzdrehzahlverlaufes Nachstartemissionen unterhalb eines vorbestimmten Wertes ergeben. Der Grenzdrehzahlverlauf wird beispielsweise durch Vermessen eines Versuchsmotors mit Zulassungskraftstoff bestimmt. Hierdurch wird das motorische Luftverhältnis berechenbar. Durch Gegenmessen mit einem Fast-FID, Indiziermeßtechnik oder lonenstromsonde wird der Grenzbereich der noch tolerierbaren Überfettung bestimmt. Saugrohrdruckverläufe und Drehzahlverläufe werden in Abhängigkeit von Nachstartemissionen gemessen und aufgezeichnet.
In einer alternativen, bevorzugten Ausführungsform wird bei jedem Start des Ottomotors während der Startphase sowie der Nachstartphase der Drehzahlverlauf überwacht sowie aufgezeichnet, wird aus den aufgezeichneten Drehzahlverläufen und dem Drehzahlverlauf des aktuellen Starts für die Zukunft des aktuellen Starts berechnet, ob es zu einer Überfettung des Ottomotors kommt, und wird die Abregelung der Drehzahl mittels des Zündwinkels nur dann durchgeführt, wenn es ohne diese Maßnahme zu einer Überfettung des Ottomotors kommen würde. Bei der Berechnung werden Modelle für die motorische Anfettung und/oder des Saugrohrdruckabfalls einbezogen.
Zum Sicherstellen eines verläßlichen Starts wird für die Abregelung der Drehzahl mittels der Zündwinkelverstellung eine Mindestdrehzahl vorgegeben und die Zündwinkelverstellung auf einen maximalen Wert begrenzt.
Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung.
Die Erfindung ist auf alle Ottomotoren anwendbar und umfaßt Motorsteuerungsmaßnahmen, die ohne Hardwareänderung durchgeführt werden können. Erfindungsgemäß wird im wesentlichen ein Saugrohrdruckverlauf gesteuert. Hierzu wird der bisherige Drehzahlverlauf inkl. des aktuellen Drehzahlgradienten benutzt, um durch ein Modell und Kenntnis des Motors den Saugrohrdruckverlauf in der Zukunft vorherzusagen. Diese Kenntnis und die Kenntnis, wie der Saugrohrdruckverlauf aussehen muß, damit kein spontanes Abdampfen des Kraftstoffilms an der Saugrohrwandung erfolgt, wird benutzt, um frühzeitig Gegenmaßnahmen zu treffen. Diese Maßnahmen betreffen bevorzugt Zündwinkelmaßnahmen und ggf. Sekundärmaßnahmen, wie beispielsweise Absenkung der Einspritzmenge und Betätigen der Drosselklappe.
Der Saugrohrdruck läßt sich durch eine Bilanzierung der zu- und abfließenden Luftmassenströme sowie der im Saugrohr gespeicherten Luftmassen berechnen. Die durch den Motor angesaugte Luftmasse ml,Br wird durch die folgende Gleichung 1 beschrieben: m l,Br = ml,Br·n = (Ps-Prg)·Vheff R·TBr ·n wobei n = Motordrehzahl, prg = Restgaspartialdruck, Vheff = effektives Hubvolumen, R = Gaskonstante und TBr = Brennraumtemperatur ist.
Der über die Drosselklappe nachströmende Luftmassenstrom m ˙DK wird in folgender Gleichung 2 wiedergegeben: m DK = ϕ DK 2·ρ l,DK·(pa - ps ) wobei ϕ DK = Durchflußbeiwert der Drossel, ρl,DK = Luftdichte, pa = Umgebungsdruck und ps = Saugrohrdruck ist.
Bei konstanter Saugrohrtemperatur Ts ist die zeitliche Ableitung der im Saugrohr gespeicherte Luftmasse m ˙s gemäß folgender Gleichung 3 berechenbar: m s = VS R·TS · dRS dt wobei VS = Saugrohrvolumen und TS = Saugrohrtemperatur ist.
Die Massenerhaltung am Saugrohr fordert: m ˙S = m ˙DK - m ˙l,Br
Es ergibt sich hieraus der Saugrohrdruckgradient dps dt = R·TS VS ϕDK· 2·ρl,DK·(pa-ps) -(ps-prg)· Vheff Vs TS TBr ·n
Bei konstanter Geometrie und im Kaltstart läßt sich dies zu Gleichung 4 vereinfachen: dps dt =C 1·f(DK)·(pa -ps )-C 2·n·(ps -prg ) wobei C1 und C2 Konstanten sind.
Der Saugrohrdruckgradient ergibt sich demnach aus zwei Summanden, die beide von der Geometrie, der Temperatur und dem Saugrohrdruck abhängen. Der erste Summand zeigt, daß der Saugrohrdruck um so langsamer abfällt, je weiter die Drosselklappe aufgezogen wird und je mehr Luft in das Saugrohr nachströmt. Der zweite Summand zeigt, daß der Saugrohrdruck um so schneller abfällt, je höher die Drehzahl ist und je höher der durch den Motor abgepumpte Luftmassenstrom ist.
Teile des eingespritzten Kraftstoffes lagern sich im Saugrohr und in den Einlaßkanälen als Wandfilm ab. Die im Wandfilm gespeicherte Kraftstoffmasse hängt im wesentlichen von der Geometrie des Saugrohres, dem motorischen Luftverhältnis und dem Saugrohrunterdruck ab. Ändert sich der Betriebspunkt des Motors, so wird entsprechend folgender Gleichung 5 entweder Kraftstoff abdampfen oder sich anlagern: ΔmK,W = FTL · FAW · (αTw,p · Δps + α Tw ,λ · Δλ) wobei FTL = Ansauglufttemperaturfaktor, FAW = Wandflächefaktor, αTw,p = Druckkoeffizient (Wandtemperatur), α Tw, λ = Druckkoeffizient (Luftverhältnis), ΔpS = Saugrohrdruckänderung und Δλ = Luftverhältnisänderung ist.
Es gibt auch einen mathematischen Zusammenhang für die zeitliche Änderung, für die es eine Kraftstoffabhängigkeit gibt:
Figure 00060001
wobei beispielsweise:
  • τ = 1.72·p 2 / S- 4.58·pS + 3,48
  • ps = 0.4bar : τ = 1.92s
  • ps = 1.0bar :τ = 0.62s
    • Die Güte der innermotorischen Verbrennung wird wesentlich von dem motorischen Luftverhältnis gemäß Gleichung 7 bestimmt: λmot= m L.Br LSt·mKr.Br wobei Kr für Kraftstoff, Br für Brennraum und mot für Motor steht. Bei Betrieb des Motors in einem eingeschwungenen Punkt ist die im Wandfilm gespeicherte Kraftstoffmasse konstant und die Masse des in den Brennraum eingebrachten Kraftstoffs entspricht der im Zyklus eingespritzten Masse mBr,EV. Ändert sich der Betriebspunkt, so führen Wandfilmeffekte zu einem Abweichen der in den Brennraum eingebrachten Kraftstoffmasse von der eingespritzten Kraftstoffmasse. Stark vereinfacht gibt die folgende Gleichung 8 die eingebrachte Kraftstoffmasse wieder: mKr,Br = mKr,EV + ΔmKr,Br,WF wobei EV für Einlaßventil und WF für Wandfilm steht. Der Ausdruck ΔmKr,Br,WF bezeichnet die dem Wandfilm zugeführte oder abgeführte Kraftstoffmasse im Zyklus.
    Das motorische Luftverhältnis ergibt sich demnach entsprechend Gleichung 9:
    Figure 00060002
    Dies zeigt deutlich die Dramatik im Nachstart, wo einerseits die in den Brennraum nachströmende Luft durch das leergesaugte Saugrohr stark abnimmt und es andererseits zu einem plötzlichen Abdampfen des Kraftstoffes entsprechend Gleichung 5 und 6 kommt. Einen zusätzlichen negativen Effekt auf die Verbrennungsgüte hat ggf. die erhöhte interne Abgasrückführung durch die geringe Last. Der dargestellte Ablauf führt dann zu einer Überfettung und einem Fettod des Motors. Es kommt zu unvollständiger Verbrennung bis zu Zündaussetzern.
    Erfindungsgemäß wird auf den zweiten Term der Gleichung 4 dadurch eingewirkt, daß bereits während des Hochlaufens der Zündwinkel nach spät verstellt wird. Dadurch wird das indizierte Drehmoment und der Anstieg der Drehzahl verringert. Da in der Anfangsphase der Saugrohrdruck hoch ist, kommt es nach Gleichung 4 besonders hier zu einem schnellen Druckabfall. Die erfindungsgemäß mittels Spätverstellung des Zündwinkels durchgeführte frühzeitige Abregelung der Drehzahl ist daher eine effektive Gegenmaßnahme.
    Eine weitere effektive Maßnahme gegen eine Überfettung des Motors liegt darin, die Drosselklappe beim Start nicht so weit wie üblich zu schließen oder sogar nach dem Start zu öffnen. Dies führt zu einer Steigerung der Motorluftmasse im Brennraum m ˙L,Br . Bevorzugt wird die Drosselklappe während der Startphase und der Nachstartphase konstant gehalten, beispielsweise indem der I-Anteil einer Leerlaufregelung speziell für den Start auf null gesetzt wird. Im Start wird dann zusätzlich die Drosselklappe weiter geöffnet, als dies zum starten des Motors notwendig wäre. Gleichzeitig fällt der Saugdruck wegen der nachströmenden Luft nicht so schnell ab. Bei der Nachstartleerlaufregelung sind sanfte Übergänge vorgesehen, um ein plötzliches Betätigen der Drosselklappe zu vermeiden.
    Eine weitere Maßnahme betrifft das Kraftstoffgemisch. Hierbei erfolgt eine Absenkung der eingespritzten Kraftstoffmenge mKr,EV, so daß die Summe in Gleichung 8 trotz abdampfen aus dem Wandfilm konstant bleibt.
    Durch die angegebenen Formeln läßt sich der Saugrohrdruck bestimmen. Ein entsprechendes Saugrohrmodell ist bereits in modernen Steuergeräten vorhanden. Die nachfolgend beschriebenen zwei Alternativen für eine Steuerungsstrategie werden auf Basis des motorischen Luftverhältnisses oder des Saugrohrdruckabfalls durchgeführt.
    In einer ersten Alternative wird ein Versuchsmotor mit einem US- oder Europa-Zulassungskraftstoff vermessen und so ein Wandfilmmodell abgestimmt sowie das motorische Luftverhältnis berechenbar. Durch Gegenmessen mit einem Fast-FID, Indiziermeßtechnik oder lonenstromsonden läßt sich ein Grenzbereich der noch tolerierbaren Überfettung bestimmen. An einem Versuchsmotor werden Saugrohrdruckund Drehzahlverläufe vermesse, die zu niedrigen oder zu hohen Nachstartemissionen führen. Es wird ein Grenzdrehzahlverlauf bestimmt, der sicher zu tolerierbaren Emissionen führt. An jedem Serienmotor werden Drehzahlverläufe in Start- und Nachstartzeit aufgezeichnet. Nähert sich der Drehzahlverlauf dem Grenzverlauf, so wird der Zündwinkel nach spät verstellt.
    In einer zweiten Alternative wird an jedem Serienmotor die Drehzahl bei jedem Start- und Nachstartvorgang verfolgt. Auf dieser Basis und aus der Kenntnis der Starts aus der Vergangenheit wird in die Zukunft des aktuellen Starts gerechnet. Diese Berechnung beinhaltet auch Modelle für die motorische Anfettung oder des Saugrohrdruckabfalls. Ergibt diese Berechnung, daß es ohne Maßnahmen zu einer Überfettung kommen würde, ggf. unterstützt durch kritische Werte von einem Versuchsmotor oder einem vergleichbaren Motor, wird der Zündwinkel zur Abregelung der Drehzahl benutzt. Zum Sicherstellen eines verläßlichen Starts wird eine Mindestdrehzahl vorgegeben und die Zündwinkelverstellung begrenzt.
    Sollte es nicht möglich sein, eine Überfettung des Motors zu verhindern, so ist in einer bevorzugten Weiterbildung bei Sekundärluftkonzepten beispielsweise vorgesehen, das Wandfilmabdampfen zu verzögern. Eine solche Verzögerung verbessert wesentlich die Bedingungen für eine Nachoxidation der unverbrannten und teiloxidierten Bestandteile des Kraftstoffs. Eine Verzögerung des Abdampfens wird ebenfalls durch Einflußnahme auf den Saugrohrdruck erreicht. Da jedoch ein vermeiden des Abdampfens nicht mehr angestrebt wird, eröffnen sich mehr Freiheitsgrade. Beispielsweise ist ein länger währender Drehzahlüberschwinger nicht derart kritisch zu betrachten, wenn dieser zwar zu einer Überfettung des Motors führt, jedoch die Nachoxidation der unverbrannten und teiloxidierten Bestandteile des Kraftstoffes durch Sekundärluft besonders effektiv ist.

    Claims (13)

    1. Verfahren zum Starten eines Ottomotors, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, wobei zum Sicherstellen eines Hochlaufens des Ottomotors das Kraftstoff-Luft-Gemisch in der Startphase angefettet wird, wobei sich Kraftstoff als Wandfilm in einem Saugrohr ablagert, dadurch gekennzeichnet, daß während einer Startphase und einer Nachstartphase ein Saugrohrdruck derart gesteuert wird, daß ein spontanes Abdampfen des Wandfilms vermieden ist.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Startphase und der Nachstartphase eine Drosselklappe auf eine konstante Stellung geöffnet wird, wobei die Drosselklappe weiter geöffnet ist, als für den Start notwendig.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während der Nachstartphase eine Einspritzmenge von Kraftstoff unter Berücksichtigung eines Kraftstoffwandfilms im Saugrohr derart abgesenkt wird, daß eine Summe aus eingespritztem Kraftstoff und Kraftstoff aus dem Wandfilm einer gewünschten Kraftstoffmenge im Zylinder entspricht.
    4. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bereits während des Hochlaufens des Ottomotors der Zündwinkel derart nach spät verstellt wird, daß die Drehzahl des Ottomotors abgeregelt und der Drehzahlgradient begrenzt wird.
    5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Start des Ottomotors während der Startphase sowie der Nachstartphase der Drehzahlverlauf überwacht sowie aufgezeichnet wird, daß der Drehzahlverlauf mit einem Grenzdrehzahlverlauf verglichen wird und daß die Abregelung der Drehzahl mittels des Zündwinkels nur dann durchgeführt wird, wenn sich der Drehzahlverlauf um einen vorbestimmten Wert an den Grenzdrehzahlverlauf annähert, wobei der Grenzdrehzahlverlauf derart bestimmt ist, daß sich unterhalb des Grenzdrehzahlverlaufes Nachstartemissionen unterhalb eines vorbestimmten Wertes ergeben.
    6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzdrehzahlverlauf durch Vermessen eines Versuchsmotors mit Zulassungskraftstoff bestimmt wird.
    7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bestimmen des Grenzdrehzahlverlauf mit einem Fast-FID, Indiziermeßtechnik oder lonenstromsonde gegen gemessen wird.
    8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bestimmen des Grenzdrehzahlverlauf Saugrohrdruckverläufe und Drehzahlverläufe in Abhängigkeit von Nachstartemissionen gemessen und aufgezeichnet werden.
    9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Start des Ottomotors während der Startphase sowie der Nachstartphase der Drehzahlverlauf überwacht sowie aufgezeichnet wird, daß aus den aufgezeichneten Drehzahlverläufen und dem Drehzahlverlauf bzw. einem Drehzahlgradient des aktuellen Starts für die Zukunft des aktuellen Starts berechnet wird, ob es zu einer Überfettung des Ottomotors kommt, und daß die Abregelung der Drehzahl mittels des Zündwinkels nur dann durchgeführt wird, wenn es ohne diese Maßnahme zu einer Überfettung des Ottomotors kommen würde.
    10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Berechnung Modelle für die motorische Anfettung und/oder des Saugrohrdruckabfalls einbezogen werden.
    11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß aus den aufgezeichneten Drehzahlverläufen und dem Drehzahlgradient des aktuellen Starts ein Saugrohrdruckverlauf für die Zukunft des aktuellen Starts berechnet wird.
    12. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündwinkelverstellung auf einen maximalen Wert begrenzt wird.
    13. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß für die Abregelung der Drehzahl mittels der Zündwinkelverstellung eine Mindestdrehzahl vorgegeben wird.
    EP02018054A 2001-08-28 2002-08-13 Verfahren zum Starten eines Ottomotors Expired - Lifetime EP1288471B1 (de)

    Applications Claiming Priority (2)

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    DE2001141929 DE10141929A1 (de) 2001-08-28 2001-08-28 Verfahren zum Starten eines Ottomotors
    DE10141929 2001-08-28

    Publications (3)

    Publication Number Publication Date
    EP1288471A2 true EP1288471A2 (de) 2003-03-05
    EP1288471A3 EP1288471A3 (de) 2006-01-04
    EP1288471B1 EP1288471B1 (de) 2008-04-23

    Family

    ID=7696749

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