EP1477654A1 - Verfahren zum Anhalten einer Brennkraftmaschine in einer gewuenschten Ruheposition - Google Patents

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EP1477654A1
EP1477654A1 EP03101379A EP03101379A EP1477654A1 EP 1477654 A1 EP1477654 A1 EP 1477654A1 EP 03101379 A EP03101379 A EP 03101379A EP 03101379 A EP03101379 A EP 03101379A EP 1477654 A1 EP1477654 A1 EP 1477654A1
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EP
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internal combustion
combustion engine
engine
rest position
movement
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Ulrich Kramer
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Ford Global Technologies LLC
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    • F02N2300/20—Control related aspects of engine starting characterised by the control method
    • F02N2300/2006—Control related aspects of engine starting characterised by the control method using prediction of future conditions

Definitions

  • the invention relates to a method for stopping an internal combustion engine - in particular an internal combustion engine with direct injection and spark ignition - in a desired rest position by influencing the outflow movement the internal combustion engine. Furthermore, the invention relates to an internal combustion engine, the is designed to carry out such a method.
  • crankshaft at the beginning of the annealing in or stands near a certain position.
  • the crankshaft at standstill should be ensured.
  • the actually achieved rest positions of the internal combustion engine partly considerably, which is correspondingly negative to the conditions for a starterless Starting the internal combustion engine affects.
  • the described method has the advantage that it is very flexible in connection with different methods of influencing the movement of a Internal combustion engine can be exercised. That is, it can be almost any specific one Procedure for stopping an internal combustion engine in a desired rest position be further improved by the method described. Especially simple, inexpensive methods can be improved in this way that these achieve the precision and reliability of more sophisticated methods.
  • the predetermined in the process desired rest position of the internal combustion engine may in particular be set so that the internal combustion engine in an optimal initial configuration for a subsequent tempering solely by (or at least assisted by) fuel combustion located.
  • the benefits of a Can be achieved with fuel combustion, i. E. the size reduction the required auxiliary equipment (starter motor) or the complete Waiver on this.
  • For the prediction of the rest position of the internal combustion engine can in principle all already measured and / or derived for the usual engine control Data on the operating condition of the vehicle are used. Especially are used to predict the rest position operating data, the the engine speed, the crankshaft angle, the engine temperature (or a temperature correlated therewith such as the coolant temperature) and / or the Include intake pressure in the intake manifold of the engine.
  • the sizes mentioned Experience has shown that the strongest influence on the discharge movement of Internal combustion engine.
  • a model of the discharge movement of the Internal combustion engine used which (a) the current kinetic energy of Driveline, (b) the friction losses and / or (c) the compression and Expansion processes in the cylinders of the internal combustion engine considered.
  • One such model can be obtained on the basis of theoretical considerations and in Form of mathematical equations are implemented.
  • the Model obtained entirely or at least partially empirically, i. by observation the engine behavior and processing of the measured data obtained (eg as a lookup table).
  • the model may optionally include parameters based on a comparison between the model predicted and the one actually accepted Rest position of the internal combustion engine can be adapted. In this way, the Prediction performance of the model constantly improved or to changes be adapted in the behavior of the internal combustion engine. By adaptability the model ensures that it is production-related Tolerances in engine behavior and aging phenomena during the life of a motor vehicle adapts and therefore for each individual Vehicle and achieved at any time a high prediction accuracy.
  • the invention further relates to an internal combustion engine with direct injection and Spark ignition and a motor control unit, which formed to the effect is to carry out a method of the type described above. That is, the engine control unit via suitable means influence on the discharge movement the internal combustion engine can take to the latter in a desired rest position to bring to a standstill. Furthermore, the engine control unit has means to predict the expected resting position and is able to Influence on the phasing out movement due to such prediction.
  • the engine control unit can in particular sensor inputs for the engine speed, have the crankshaft angle, the intake pressure and / or the engine temperature. In this way it is ensured that these for the discharge movement of the Internal combustion engine particularly relevant sizes currently with their actual Values can be detected.
  • the internal combustion engine further optionally includes a braking device, with which a braking force is exerted on the outlet movement of the internal combustion engine can.
  • the braking device may be e.g. directly on the crankshaft, attach to the camshaft or to a piston. It allows for stopping in a desired rest position without the outside of the movement of the Internal combustion engine should be energetically supplied.
  • FIG. 1 shows schematically the components of an internal combustion engine with Direct injection and a motor control unit for carrying out the inventive Process.
  • the internal combustion engine 10 shown in the figure is a Combustion engine with spark ignition and direct injection of gasoline over the leading into the cylinder 3 fuel supply 4.
  • a motor with direct injection has the advantage that this by spark ignition of the air-fuel mixture can be started directly in the cylinders 3, without an additional Starter motor, the crankshaft 11 must drive during a cranking phase.
  • the (external or self) ignition of an air-fuel mixture during the starting phase but only to support a starter (starter motor) to accelerate the startup process (“Quick Start")
  • starter motor starter motor
  • the internal combustion engine 10 further includes an intake manifold 2 for supplying fresh air, wherein the supply rate can be adjusted via a throttle valve 1. Downstream of the throttle valve 1, a pressure sensor for the suction pressure is arranged, whose signal p man is passed to a motor control unit 7, which may be realized for example by a microprocessor. Further, a sensor for the crankshaft angle ⁇ or the rotational speed n and to the internal combustion engine 10, a sensor for the engine temperature T is provided on the crankshaft 11 of the internal combustion engine 10, both of which transmit their signals to the engine control unit 7. Other sensor inputs are generally designated by x. The engine control unit 7 receives said sensory information and calculates therefrom control commands for various components of the internal combustion engine such. B. a fuel injection system.
  • the exhaust gases from the cylinders 3 of the internal combustion engine 10 are of a Exhaust manifold 5 passed into an exhaust system.
  • the internal combustion engine with other known components such as an exhaust gas recirculation, an exhaust gas turbocharger, a catalyst od. Like. Equipped be, which are not shown in detail in the figure.
  • a braking device 6 is shown schematically in the figure, which can exert a directly or indirectly predetermined by the engine control unit 7 braking force F B on the crankshaft 11 of the internal combustion engine 10.
  • the braking device could also act on another part coupled to the engine rotation, such as the camshaft (not shown) or a piston.
  • an alternator 9 is indicated, whose electrical load L from the engine control unit 7 z. B. controlled by turning on power consumers can be.
  • the control of which influences the outflow movement of the internal combustion engine 10 can be used are an oil pump, an air conditioning compressor, a pump for a steering assistance system, a timing chain or a timing belt for coupling crankshaft and camshaft and the friction clutch located between the internal combustion engine and the transmission, however, the vehicle brake should be activated.
  • a model 8 for the discharge movement of Internal combustion engine 10 d. H. their movement from turning off the ignition respectively the fuel supply to a standstill (zero speed) used.
  • This Model can be the expected resting position of the internal combustion engine 10 based on the current engine operating parameters. If a deviation between the predicted resting position and the desired Rest position exists, the engine control unit 7 can take their influence Adjust to the coasting movement, so that the actually achieved Rest position closer to the desired rest position than the model (under Assumption of an unmatched influence) predicted.
  • the model calculates the friction acting on the motor movement, the z. B. can be expressed as a frictional force F R.
  • This friction is estimated on the basis of the loss of kinetic energy between two times t 1 and t 2 during the coasting movement of the internal combustion engine 10.
  • the compression and expansion processes are modeled in the engine 10, as these also have a significant influence on the discharge movement. Based on an energy balance between the current energy of the engine and the energy losses, the expected resting position can then be predicted. If this is not within the desired target range, the influence measures available to the engine control unit 7 can be adapted accordingly.
  • the model 8 of the engine control unit 7 is adapted to learn.
  • the model may contain adaptive subsystems, e.g. In the form of neural networks. By adjusting appropriate parameters can then good predictions throughout the life of the motor vehicle or over the entire range of variation of mass production be guaranteed.
  • the model can be refined by considering all relevant engine parameters such as engine wear, production tolerances, oil viscosity and the like.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anhalten einer Brennkraftmaschine (10) mit Direkteinspritzung und Fremdzündung in einer gewünschten Ruheposition, welche für ein anschließendes direktes Anlassen der Brennkraftmaschine durch Kraftstoffzündung geeignet ist. Bei dem Verfahren wird aufgrund von Motorbetriebsdaten wie der Drehzahl (ω), dem Kurbelwellenwinkel (ϕ), der Motortemperatur (T) etc. von einer Motorsteuereinheit (7) mit Hilfe eines Modells (8) die voraussichtliche Ruheposition vorhergesagt. Falls diese nicht mit der gewünschten Ruheposition übereinstimmt, werden die zum Erreichen der Ruheposition ausgeübten Einflußmaßnahmen entsprechend angepaßt. Zu den Einflußmaßnahmen kann insbesondere eine Einstellung der Drosselklappe (1), die Anwendung einer Bremskraft (FB) auf die Kurbelwelle (11) und/oder die Lastveränderung einer Lichtmaschine (9) gehören.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anhalten einer Brennkraftmaschine - insbesondere einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung und Funkenzündung - in einer gewünschten Ruheposition durch Einflußnahme auf die Auslaufbewegung der Brennkraftmaschine. Ferner betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine, die zur Durchführung eines derartigen Verfahrens ausgebildet ist.
Zur Verbesserung der Kraftstoffausnutzung in Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor erfolgt häufig anstelle eines Leerlaufbetriebes ein vollständiges Abstellen des Motors, wenn keine Antriebsleistung benötigt wird. Der Motor muß dann neu angelassen werden, wenn dessen Leistung wieder benötigt wird. Für das Anlassen weisen herkömmliche Brennkraftmaschinen spezielle Hilfsaggregate wie etwa einen Anlassermotor oder einen als Motor einsetzbaren Generator (sog. Startergenerator) auf. Hierbei handelt es sich um verhältnismäßig große und kostenaufwändige Einrichtungen, da für das Anlassen des Verbrennungsmotors eine hohe elektrische Leistung erforderlich ist.
Darüber hinaus ist es bekannt, eine Brennkraftmaschine durch Auslösen einer Verbrennung anzulassen. Dies ist insbesondere bei Brennkraftmaschinen mit Funkenzündung und Direkteinspritzung möglich. Der direkt in die Brennkammer eingespritzte Kraftstoff wird dabei durch einen Funken gezündet, und die anschließende Explosion des Luft-Kraftstoff-Gemisches bewegt den Kolben und startet den Motor, ohne daß die Kurbelwelle durch ein zusätzliches Hilfsaggregat bewegt werden müßte. Alternativ kann auch beim konventionellen Anlassen einer Brennkraftmaschine durch einen Startermotor bereits früh bzw. von Anfang an eine Einspritzung und Verbrennung in den Zylindern erfolgen, um hierdurch den Anlasser zu unterstützen.
Ein Anlassen des Motors durch Kraftstoffzündung erfordert bestimmte Randbedingungen, um erfolgreich durchgeführt werden zu können. Insbesondere ist es erforderlich bzw. vorteilhaft, daß die Kurbelwelle zu Beginn des Anlassens in oder nahe einer bestimmten Position steht. Diesbezüglich sind aus der DE 100 30 001 A1 verschiedene Verfahren und Einrichtungen bekannt, mit denen die Annahme einer gewünschten Ruheposition der Brennkraftmaschine beim Stillstand sichergestellt werden soll. Aufgrund von variierenden Einflüssen schwanken die tatsächlich erreichten Ruhepositionen der Brennkraftmaschine jedoch zum Teil erheblich, was sich entsprechend negativ auf die Voraussetzungen für ein starterloses Anlassen der Brennkraftmaschine auswirkt.
Vor diesem Hintergrund war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mittel zum Anhalten einer Brennkraftmaschine in einer definierten Ruheposition bereitzustellen, die ein genaueres Erreichen der gewünschten Ruheposition ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient dem Anhalten einer Brennkraftmaschine in einer gewünschten Ruheposition, wobei die Ruheposition z.B. durch den Kurbelwellenwinkel eindeutig beschrieben werden kann. Bei der Brennkraftmaschine kann es sich insbesondere um eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung und Fremdzündung des Kraftstoffs handeln. Das Anhalten der Brennkraftmaschine in der gewünschten Ruheposition erfolgt bei dem Verfahren durch aktive und/oder passive Einflußnahme auf die Auslaufbewegung der Brennkraftmaschine, d.h. die Bewegungsphase der Brennkraftmaschine von deren Abstellen (Beendigung der Zündung und/oder Kraftstoffzufuhr) bis zu ihrem Stillstand. Eine aktive Einflußnahme beinhaltet die unmittelbare Ausübung von Kräften auf die Bewegung der Brennkraftmaschine unter Einsatz externer Energie, während eine passive Einflußnahme sich auf das Verstellen von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine beschränkt, die sich mittelbar auf die Auslaufbewegung auswirken. Das Verfahren ist durch folgende Schritte gekennzeichnet:
  • a) Aufgrund aktueller Betriebsdaten der Brennkraftmaschine bzw. des Fahrzeugs wird zu Beginn bzw. während der Auslaufbewegung die voraussichtliche Ruheposition der Brennkraftmaschine vorhergesagt.
  • b) Die Einflußnahme auf die Auslaufbewegung wird aufgrund der genannten vorhersagten Ruheposition angepaßt, so daß die tatsächlich erreichte Ruheposition näher bei der gewünschten Ruheposition liegt oder diese im Idealfall exakt trifft.
    • Das beschriebene Verfahren hat den Vorteil, daß dieses sehr flexibel in Verbindung mit unterschiedlichen Methoden der Einflußnahme auf die Bewegung einer Brennkraftmaschine ausgeübt werden kann. D.h., es kann quasi jedes spezielle Prozedere zum Anhalten einer Brennkraftmaschine in einer gewünschten Ruheposition durch das beschriebene Verfahren noch weiter verbessert werden. Insbesondere können einfache, kostengünstige Methoden derart verbessert werden, daß diese die Präzision und Zuverlässigkeit von aufwändigeren Methoden erreichen.
    Die bei dem Verfahren vorgegebene gewünschte Ruheposition der Brennkraftmaschine kann insbesondere so festgesetzt sein, daß sich die Brennkraftmaschine in einer optimalen Ausgangskonfiguration für ein anschließendes Anlassen allein durch (oder zumindest mit Unterstützung durch) eine Kraftstoffverbrennung befindet. In diesem Falle können die eingangs geschilderten Vorteile eines Anlassens mit Kraftstoffverbrennung erreicht werden, d.h. die Größenreduzierung der erforderlichen Hilfsaggregate (Startermotor) beziehungsweise der vollständige Verzicht hierauf.
    Für die Vorhersage der Ruheposition der Brennkraftmaschine kann prinzipiell auf alle bereits für die übliche Motorsteuerung gemessenen und/oder abgeleiteten Daten über den Betriebszustand des Fahrzeugs zurückgegriffen werden. Insbesondere werden zur Vorhersage der Ruheposition Betriebsdaten verwendet, die die Motordrehzahl, den Kurbelwellenwinkel, die Motortemperatur (beziehungsweise eine hiermit korrelierte Temperatur wie die Kühlmitteltemperatur) und/oder den Ansaugdruck im Ansaugkrümmer des Motors umfassen. Die genannten Größen haben erfahrungsgemäß den stärksten Einfluß auf die Auslaufbewegung der Brennkraftmaschine.
    Wie bereits erwähnt kann die Einflußnahme auf die Auslaufbewegung der Brennkraftmaschine prinzipiell mit beliebigen bekannten oder noch zu entwickelnden Methoden vorgenommen werden. Insbesondere kann die Einflußnahme auf die Auslaufbewegung die Kontrolle mindestens einer der folgenden Größen beziehungsweise Einrichtungen umfassen:
    • des Öffnungswinkels einer Drosselklappe;
    • der Bremskraft, die auf eine mit der Bewegung der Brennkraftmaschine gekoppelte Einrichtung ausgeübt wird;
    • der Lichtmaschine des Kraftfahrzeugs;
    • der Ölpumpe des Kraftfahrzeugs;
    • des Kompressors einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs;
    • der Pumpe eines Lenkunterstützungssystems;
    • der Steuerkette und/oder des Zahnriemens zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle
    • der Kupplung zwischen Brennkraftmaschine und Getriebe.
    Für die Vorhersage der voraussichtlichen Ruheposition wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ein Modell der Auslaufbewegung der Brennkraftmaschine verwendet, welches (a) die aktuelle kinetische Energie des Antriebsstranges, (b) die Reibungsverluste und/oder (c) die Kompressions- und Expansionsvorgänge in den Zylindern der Brennkraftmaschine berücksichtigt. Ein derartiges Modell kann aufgrund theoretischer Überlegungen gewonnen und in Form mathematischer Gleichungen implementiert werden. Vorzugsweise wird das Modell jedoch ganz oder zumindest teilweise empirisch gewonnen, d.h. durch Beobachtung des Motorverhaltens und Aufbereitung der dabei gewonnenen Meßdaten (z. B. als eine Lookup-Tabelle).
    Das Modell kann optional Parameter enthalten, welche aufgrund eines Vergleichs zwischen der vom Modell vorhergesagten und der tatsächlich angenommenen Ruheposition der Brennkraftmaschine adaptiert werden. Auf diese Weise kann die Vorhersageleistung des Modells ständig verbessert beziehungsweise an Veränderungen im Verhalten der Brennkraftmaschine angepaßt werden. Durch eine Adaptionsfähigkeit des Modells wird sichergestellt, daß dieses sich an produktionsbedingte Toleranzen im Motorverhalten sowie an Alterungserscheinungen während der Lebensdauer eines Kraftfahrzeugs anpaßt und daher für jedes individuelle Fahrzeug und zu jedem Zeitpunkt eine hohe Vorhersagegenauigkeit erreicht.
    Die Erfindung betrifft ferner eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung und Fremdzündung sowie einer Motorsteuereinheit, welche dahingehend ausgebildet ist, ein Verfahren der vorstehend erläuterten Art auszuführen. D.h., daß die Motorsteuereinheit über geeignete Einrichtungen Einfluß auf die Auslaufbewegung der Brennkraftmaschine nehmen kann, um Letztere in einer gewünschten Ruheposition zum Stillstand zu bringen. Weiterhin weist die Motorsteuereinheit Mittel zur Vorhersage der voraussichtlichen Ruheposition auf und ist in der Lage, die Einflußnahme auf die Auslaufbewegung aufgrund einer solchen Vorhersage anzupassen.
    Die Motorsteuereinheit kann insbesondere Sensoreingänge für die Motordrehzahl, den Kurbelwellenwinkel, den Ansaugdruck und/oder die Motortemperatur aufweisen. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß diese für die Auslaufbewegung der Brennkraftmaschine besonders relevanten Größen aktuell mit ihren tatsächlichen Werten erfaßt werden können.
    Die Brennkraftmaschine enthält ferner optional eine Bremseinrichtung, mit welcher eine Bremskraft auf die Auslaufbewegung der Brennkraftmaschine ausgeübt werden kann. Die Bremseinrichtung kann dabei z.B. unmittelbar an der Kurbelwelle, an der Nockenwelle oder an einem Kolben ansetzen. Sie ermöglicht das Anhalten in einer gewünschten Ruheposition, ohne daß von außen der Bewegung der Brennkraftmaschine aktiv Energie zugeführt werden müßte.
    Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figur beispielhaft näher erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch die Komponenten einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung und einer Motorsteuereinheit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
    Bei der in der Figur dargestellten Brennkraftmaschine 10 handelt es sich um einen Verbrennungsmotor mit Fremdzündung und direkter Einspritzung von Benzin über die in die Zylinder 3 führende Kraftstoffzufuhr 4. Ein derartiger Motor mit Direkteinspritzung hat den Vorteil, daß dieser durch Funkenzündung des Luft-Kraftstoff-Gemisches in den Zylindern 3 direkt gestartet werden kann, ohne daß ein zusätzlicher Startermotor die Kurbelwelle 11 während einer Anlaßphase antreiben muß. Alternativ kann die (Fremd- oder Selbst-) Zündung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches während der Startphase jedoch auch nur zur Unterstützung eines Anlassers (Startermotors) erfolgen, um den Startvorgang zu beschleunigen ("Quick Start"), den Anlasser kleiner auslegen zu können, und um das Komfortverhalten des konventionellen Starts zu verbessern. Bei einem solchen unterstützten Start wird bereits ab der ersten Umdrehung beziehungsweise ab dem ersten Expansionshub eines Kolbens Kraftstoff eingespritzt und gezündet.
    Die Brennkraftmaschine 10 weist ferner einen Ansaugkrümmer 2 zur Zufuhr von Frischluft auf, wobei deren Zufuhrrate über eine Drosselklappe 1 eingestellt werden kann. Stromabwärts der Drosselklappe 1 ist ein Drucksensor für den Ansaugdruck angeordnet, dessen Signal pman an eine Motorsteuereinheit 7, die z.B. durch einen Mikroprozessor realisiert sein kann, geleitet wird. Ferner ist an der Kurbelwelle 11 der Brennkraftmaschine 10 ein Sensor für den Kurbelwellenwinkel ϕ bzw. die Drehzahl n sowie an der Brenn kraftmaschine 10 ein Sensor für die Motortemperatur T vorgesehen, welche beide ihre Signale an die Motorsteuereinheit 7 übermitteln. Weitere Sensoreingänge sind allgemein mit x bezeichnet. Die Motorsteuereinheit 7 empfängt die genannten sensorischen Informationen und berechnet hieraus Steuerkommandos für verschiedene Komponenten der Brennkraftmaschine wie z. B. ein Kraftstoffinjektionssystem.
    Die Abgase aus den Zylindern 3 der Brennkraftmaschine 10 werden von einem Abgaskrümmer 5 in ein Abgassystem geleitet. Selbstverständlich kann die Brennkraftmaschine mit weiteren bekannten Komponenten wie beispielsweise einer Abgasrückführung, einem Abgasturbolader, einem Katalysator od. dgl. ausgerüstet sein, welche in der Figur nicht näher dargestellt sind.
    Um die Brennkraftmaschine 10 nach einem Stillstand erfolgreich direkt (d. h. ohne Hilfsaggregat) starten zu können oder um einen Start durch frühe Zündungen in der Startphase unterstützen zu können, ist die Einhaltung einer Reihe von Randbedingungen erforderlich. Zu diesen Randbedingungen gehört insbesondere das möglichst genaue Einhalten einer optimalen Ruheposition (entsprechend einem optimalen Kurbelwellenwinkel ϕopt), bei welcher sich der Kolben mindestens eines Zylinders ("Arbeitszylinder") sich in der Stellung eines Expansionstaktes befindet, so daß dort beim Anlassen der Brennkraftmaschine die Zündung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches möglichst effizient stattfinden kann.
    Um die Annahme einer gewünschten Ruheposition sicherzustellen, können verschiedene Einflußmaßnahmen von der Motorsteuereinheit 7 ausgeübt werden. Insbesondere kann mit Steuersignalen TP eine Ansteuerung der Drosselklappe 1 erfolgen, um durch Veränderung der Pumparbeit der Brennkraftmaschine 10 Einfluß auf die erreichte Endstellung der Kurbelwelle zu nehmen und um für eine möglichst große Frischluftmenge in den Zylindern zu sorgen.
    Ferner ist in der Figur schematisch eine Bremseinrichtung 6 dargestellt, welche eine von der Motorsteuereinheit 7 direkt oder indirekt vorgegebene Bremskraft FB auf die Kurbelwelle 11 der Brennkraftmaschine 10 ausüben kann. Alternativ könnte die Bremseinrichtung auch auf ein anderes mit der Motordrehung gekoppeltes Teil wie etwa die Nockenwelle (nicht dargestellt) oder einen Kolben einwirken.
    Des Weiteren ist eine Lichtmaschine 9 angedeutet, deren elektrische Belastung L von der Motorsteuereinheit 7 z. B. durch Einschalten von Stromverbrauchern gesteuert werden kann. Weitere, in der Figur nicht näher dargestellte Einrichtungen, deren Ansteuerung zur Einflußnahme auf die Auslaufbewegung der Brennkraftmaschine 10 verwendet werden kann, sind eine Ölpumpe, ein Klimaanlagen-Kompressor, eine Pumpe für ein Lenkunterstützungssystem, eine Steuerkette beziehungsweise ein Zahnriemen zur Kopplung von Kurbelwelle und Nockenwelle und die sich zwischen Brennkraftmaschine und Getriebe befindliche Reibkupplung, wobei allerdings die Fahrzeugbremse aktiviert sein sollte.
    Um die vorstehend aufgezählten Möglichkeiten der Einflußnahme auf die Auslaufbewegung der Brennkraftmaschine 10 möglichst zielführend einsetzen zu können, wird innerhalb der Motorsteuereinheit 7 ein Modell 8 für die Auslaufbewegung der Brennkraftmaschine 10, d. h. deren Bewegung vom Abstellen der Zündung beziehungsweise der Kraftstoffzufuhr bis zum Stillstand (Drehzahl Null) eingesetzt. Dieses Modell kann die voraussichtlich erreichte Ruheposition der Brennkraftmaschine 10 auf der Basis der aktuellen Motorbetriebsparameter vorhersagen. Wenn eine Abweichung zwischen der vorhergesagten Ruheposition und der gewünschten Ruheposition besteht, kann die Motorsteuereinheit 7 ihre Einflußnahme auf die Auslaufbewegung entsprechend anpassen, so daß die tatsächlich erreichte Ruheposition näher bei der gewünschten Ruheposition liegt als vom Modell (unter Annahme einer nicht angepaßten Einflußnahme) vorhergesagt.
    Das in der Motorsteuereinheit 7 implementierte Vorhersagemodell für die erreichte Ruheposition der Brennkraftmaschine 10 berechnet vorzugsweise die kinetische Energie Ekin = ω2/2 des gesamten mit der Brennkraftmaschine 10 bewegten Antriebsstranges (mit dem Trägheitsmoment ) in Abhängigkeit von der gemessenen oder aus anderen Größen abgeleiteten aktuellen Motordrehzahl n bzw. der Winkelgeschwindigkeit ω.
    Weiterhin berechnet das Modell die auf die Motorbewegung wirkende Reibung, die z. B. als eine Reibungskraft FR ausgedrückt werden kann. Diese Reibung wird auf der Basis des Verlustes an kinetischer Energie zwischen zwei Zeitpunkten t1 und t2 während der Auslaufbewegung der Brennkraftmaschine 10 abgeschätzt. Ferner werden die Kompressions- und Expansionsprozesse im Motor 10 modelliert, da auch diese erheblichen Einfluß auf die Auslaufbewegung haben. Auf der Basis einer Energiebilanz zwischen der aktuellen Energie des Motors und den Energieverlusten kann dann die voraussichtlich erreichte Ruheposition vorhergesagt werden. Falls diese nicht im gewünschten Zielbereich liegt, können die der Motorsteuereinheit 7 zur Verfügung stehenden Einflußmaßnahmen entsprechend angepaßt werden.
    Vorzugsweise ist das Modell 8 der Motorsteuereinheit 7 lernfähig ausgebildet. Insbesondere kann das Modell zu diesem Zweck lernfähige Teilsysteme enthalten, z. B. in Form neuronaler Netze. Durch Anpassung entsprechender Parameter können dann gute Vorhersagen während der gesamten Lebensdauer des Kraftfahrzeuges beziehungsweise über die gesamte Variationsbreite einer Massenproduktion gewährleistet werden. Das Modell kann verfeinert werden durch Berücksichtigung aller relevanten Motorparameter wie beispielsweise des Motorverschleißes, von Produktionstoleranzen, der Ölviskosität und dergleichen.

    Claims (10)

    1. Verfahren zum Anhalten einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine (10) mit Direkteinspritzung und Fremdzündung, in einer gewünschten Ruheposition durch Einflußnahme auf ihre Auslaufbewegung,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      a) die voraussichtliche Ruheposition aufgrund aktueller Betriebsdaten (ϕ, ω, n, T, pman, x) vorhergesagt wird, und
      b) die Einflußnahme auf die Auslaufbewegung aufgrund der Vorhersage der Ruheposition angepaßt wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, daß
         die gewünschte Ruheposition für ein Anlassen der Brennkraftmaschine (10) allein durch oder mit Unterstützung durch eine Kraftstoffverbrennung geeignet ist.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
      dadurch gekennzeichnet, daß
         die zur Vorhersage der Ruheposition verwendeten Betriebsdaten die Motordrehzahl (n), den Kurbelwellenwinkel (ϕ), die Motortemperatur (T) und/oder den Ansaugdruck (pman) umfassen.
    4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,
      dadurch gekennzeichnet, daß
         die Einflußnahme auf die Auslaufbewegung der Brennkraftmaschine (10) die Kontrolle mindestens einer der folgenden Größen bzw. Einrichtungen umfaßt:
      des Öffnungswinkels einer Drosselklappe (1);
      der Bremskraft (FB), die auf eine mit der Bewegung der Brennkraftmaschine gekoppelte Einrichtung ausgeübt wird;
      der Lichtmaschine des Kraftfahrzeugs;
      der Ölpumpe des Kraftfahrzeugs;
      des Kompressors einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs;
      der Pumpe eines Lenkunterstützungssystems;
      der Steuerkette und/oder des Zahnriemens zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle
      der Kupplung zwischen Brennkraftmaschine und Getriebe
    5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4,
      dadurch gekennzeichnet, daß
         die Vorhersage ein Modell (8) der Auslaufbewegung der Brennkraftmaschine (10) verwendet, welches die kinetische Energie (Ekin) des Antriebsstranges, die Reibungsverluste (FR) und/oder die Kompressions- und Expansionsvorgänge der Brennkraftmaschine berücksichtigt.
    6. Verfahren nach Anspruch 5,
      dadurch gekennzeichnet, daß
         das Modell (8) zumindest teilweise empirisch gewonnen wird.
    7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
      dadurch gekennzeichnet, daß
         das Modell (8) Parameter enthält, die aufgrund eines Vergleiches zwischen vorhergesagter und tatsächlicher Ruheposition der Brennkraftmaschine (10) adaptiert werden.
    8. Brennkraftmaschine (10) mit Direkteinspritzung und Fremdzündung, gekennzeichnet durch eine Motorsteuereinheit (7), welche dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.
    9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8,
      dadurch gekennzeichnet, daß
         die Motorsteuereinheit (7) Sensoreingänge für die Motordrehzahl (ω), den Kurbelwellenwinkel (ϕ), den Ansaugdruck (pman) und/oder die Motortemperatur (T) aufweist.
    10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8 oder 9,
      dadurch gekennzeichnet, daß
         diese eine Bremseinrichtung (6) zur Ausübung einer Bremskraft (FB) auf die Auslaufbewegung der Brennkraftmaschine (10) enthält.
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