EP1774158A1 - Vorrichtung und verfahren zur steuerung einer brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur steuerung einer brennkraftmaschine

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EP1774158A1
EP1774158A1 EP05769811A EP05769811A EP1774158A1 EP 1774158 A1 EP1774158 A1 EP 1774158A1 EP 05769811 A EP05769811 A EP 05769811A EP 05769811 A EP05769811 A EP 05769811A EP 1774158 A1 EP1774158 A1 EP 1774158A1
Authority
EP
European Patent Office
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internal combustion
engine
combustion engine
control variables
starter
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05769811A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jochen Laubender
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1774158A1 publication Critical patent/EP1774158A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits specially adapted for starting of engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/025—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining temperatures inside the cylinder, e.g. combustion temperatures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
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    • F02D41/065—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up for starting at hot start or restart
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
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    • F02N11/0814—Circuits specially adapted for starting of engines comprising means for controlling automatic idle-start-stop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02N2200/02—Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the engine
    • F02N2200/021—Engine crank angle
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    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N2300/00—Control related aspects of engine starting
    • F02N2300/10—Control related aspects of engine starting characterised by the control output, i.e. means or parameters used as a control output or target
    • F02N2300/102—Control of the starter motor speed; Control of the engine speed during cranking
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02N2300/00—Control related aspects of engine starting
    • 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 device for controlling an internal combustion engine according to the preamble of the first independent main claim. Furthermore, the invention relates to a method according to the species of the second independent main claim.
  • start-stop methods are increasingly being used.
  • the engine is started by means of an electric machine, such. B. one
  • Belt or crankshaft starter generator or even a conventional starter typically, the start takes place by a torque of the internal combustion engine being generated when the internal combustion engine is accelerated by injecting fuel and subsequently igniting, the starter being disengaged again when the engine rpm is sufficient.
  • a starting device is known from EP 1 036 928 A2, in which at least one cylinder in compression is identified when the internal combustion engine is switched off, and in the presence of a start request, fuel is injected into this cylinder.
  • Partial protection can be avoided. Since this problem of auto-ignition can occur particularly frequently in a start-up of an internal combustion engine during start-stop operation of a vehicle and also in very short time intervals one after the other, it must be guaranteed in this operating mode that self-ignition is reliably prevented ,
  • Self-ignition is a function of various engine parameters (engine temperature, charge, general engine metric data, such as compression ratio), mixture composition (lambda, fuel grade, etc.) and injection timing.
  • engine temperature engine temperature, charge, general engine metric data, such as compression ratio
  • mixture composition mixture composition
  • injection timing injection timing.
  • engine functions programmed in the control device, such as, for example, Functions which are intended to control the efficiency of the engine torque output by means of an adjustment of the ignition angle greatly or make their execution impossible.
  • the engine depending on the current torque request, u.a. not optimally operated, which has a negative effect not only on the running culture of the engine, but also on the consumption and sometimes also on the resulting emissions.
  • the device according to the invention with the features of the independent claim has the advantage that a calculation means before a start of Brennkraft ⁇ machine detects a possible autoignition operating state as a function of Be ⁇ operating parameters and determines suitable control variables to prevent this possible Organicentzündungs- operating state.
  • the corresponding method according to the invention with the features of the associated independent claim has the advantage that a possible self-ignition operating state is detected before starting the internal combustion engine as a function of operating parameters, and suitable control variables for preventing this possible auto-ignition operating state be determined.
  • At least one starter and / or an injection device is influenced. This allows a starter to be operated in such a way that, for example, the adjusting piston movement is such that auto-ignition of the fuel is avoided. If, in addition, the injection is also acted upon, then both can be matched to one another in an advantageous manner.
  • control variables can be selected, determined or calculated in such a way that self-ignition is avoided. If, in addition, the combustion chamber temperature or, as the case may be, the engine or oil temperature is known, the control variables can be determined more precisely in order to avoid self-ignition.
  • a further advantageous embodiment provides that the injection is influenced such that in a direct-injection internal combustion engine, the fuel injection takes place only after the going into compression cylinder has passed through its top dead center.
  • This procedure has the particular advantage that the fuel is injected only in the expansion phase and thus prevents spontaneous combustion of the fuel, since during the compression phase only fresh air and no fuel-air
  • the rotational speed of the starter is influenced such that the combustion chamber temperature remains below a critical temperature threshold.
  • a further advantageous modification provides that the rotational speed of the starter is influenced in such a way that the combustion chamber pressure remains below a critical pressure threshold.
  • a further embodiment provides that an injection quantity is increased in such a way that the combustion chamber temperature remains or falls below a critical temperature threshold.
  • FIG. 1 schematically shows a sequence of a start-stop operation
  • Figure 2 shows schematically the monitoring of the motor run-up
  • 3 shows schematically a control device according to the invention.
  • the invention is based on the consideration of recognizing already before a start of the internal combustion engine on the basis of operating parameters whether the danger of possible fuel self-ignition exists during the start and engine run-up. If a potential auto-ignition operating state is detected, this will be prevented Operating state suitable control variables for the start of the internal combustion engine determined or adjusted.
  • an absolute angle sensor can be used to identify the starting cylinder, which is mounted on the camshaft and / or crankshaft and the instantaneous
  • FIG. 1 shows, by way of example, a possible field of application or technical environment of the invention.
  • this step 20 it is provided, for example, in this step 20 or also in the subsequent steps, to check on the basis of the determined operating parameters whether a self-ignition operating state may possibly occur at the start or when starting the engine. If such an operating state is forecasted, it is provided that the starting strategy and the control variables are coordinated in such a way that a self-igniting
  • step 30 it is checked whether the start strategy can be performed. If conditions for the start strategy are unfavorable or not fulfilled, branching is made to step 100, in which a decision is made as to whether a cylinder succeeding in the firing sequence is selected - step 100 - or whether an alternative start procedure is initiated - step 120.
  • control variables are, for example: injection time, angle, quantity; Ignition time, angle; to be delivered engine torque; Time or angle duration of the control of the starter; Valve timing, stroke; Compression ratio; Throttle valve position, exhaust gas recirculation valve and others.
  • step 50 the control variables are output to the respective components, for example an injection device and / or a starter, and in step 60 the starting of the internal combustion engine then takes place.
  • step 70 it is preferably checked after a first power stroke whether the control variables have led to an engine run-up given in accordance with the starting strategy while avoiding the predicted auto-ignition.
  • the control variables are adapted in step 200 so that the desired engine run-up is achieved.
  • the new control variables are then also provided under the condition of a reliable prevention of auto-ignition effects. spent on the components.
  • Step 60 is skipped in this cycle and checked again in step 70 whether the engine run-up follows in accordance with the starting strategy. In the case of deviations, the control values may be adjusted again via step 200.
  • step 70 As a fallback level in the event that the start was unsuccessful, in the examination in step 70 a branch is made to step 120, in which an alternative start procedure is then initiated.
  • step 80 Upon a successful start, step 80 follows, in which the engine enters the engine
  • the shutdown of the internal combustion engine is regulated or unregulated, depending on the parking concept.
  • an uncontrolled engine shutdown is initiated, in which the crankshaft runs out freely without influencing.
  • the step 190 follows.
  • a regulated engine shutdown lifts off to put an internal combustion engine and in particular the crankshaft in a defined state, so that in a subsequent start an optimal piston position with regard to avoid auto-ignition, shortened start time, optimal engine run-up, lower on-board network load, better mixture preparation is achieved.
  • step 100 After the engine shutdown in step 90 or 190, reference is made to the pre-start step 10, with which a new operating cycle can begin. If no conditions for carrying out the starting strategy are provided in step 30, the method branches to step 100 as described. Preferably, an attempt is made to find a cylinder for which the conditions are fulfilled, that is, for example, the cylinder has a suitable piston position. Thus, step 100 initially branches to step 110. Here, a cylinder following in the ignition sequence is selected and branched into step 20, so that the routine can run again. If no suitable condition is registered again in step 30, the loop is typically repeated in step 100 until all cylinders have been interrogated. If there is still no suitable condition, step 100 branches to step 120 and initiates an alternative startup procedure.
  • step 120 the present start strategy is initially aborted.
  • a possible starting alternative is to have control variables for a non-optimized engine start-up, which, however, also preferably also reliably avoids autoignition, should be kept ready.
  • these control variables may be selected such that standard values are used for the injection and the ignition, whereas the starter may be controlled with control variables for a preferred starting strategy, for example a start-stop operation.
  • it may also be provided to initiate a "classic" normal start in which the starter is operated in a conventional manner.
  • step 130 the control variables are output to the components, after which the start takes place in step 140, wherein it is then checked in step 70 whether the start was successful.
  • step 70 the process branches back from step 70 to step 120 and a retry attempt is made. After repeated
  • Start failure may also be provided to initiate appropriate error responses.
  • step 70 After the start of the startup, it is checked in step 70 on the basis of the operating parameters determined in step 220, whether an engine start-up is present while avoiding spontaneous ignition according to the predetermined starting strategy. If the determined operating parameters deviate from the operating parameters expected according to the start strategy, in step 200 the
  • a device 1 according to the invention for controlling an internal combustion engine 500 is shown with a dashed border.
  • the device 1 preferably a control device, comprises a calculation means 410, a detection means 420, a control means 430 and a storage means 440.
  • the detection means 420 preferably a receiver, analog-to-digital converter or the like, detects operating parameters of the internal combustion engine and forwards corresponding signals to the calculation means 410 and the control means 430 on.
  • the calculation means 410 preferably a microprocessor or in general a computing unit, calculates or determines, on the basis of the acquired operating parameters, one for a start of the
  • control means 430 Internal combustion engine suitable start strategy and sets control variables so that the Mo ⁇ tor run-up according to the desired start strategy with safe avoidance of D ⁇ inflammation effects.
  • the control variables and possibly the start strategy are passed on to the control means 430.
  • the control means 430 may, for example, be constructed as a separate unit or else be part of the functionality of the calculation means.
  • About the control means 430 and possibly other functional modules components of the internal combustion engine are controlled with the specified control variables.
  • the control means 430 monitors on the basis of detected operating parameters whether the engine run-up at the start corresponds to the predetermined start strategy.
  • control means 430 adjusts the control variables accordingly in order to achieve an optimum engine run-up in accordance with the desired start strategy.
  • the adapted or adapted control variables are stored in a memory means 440, so that values which have already been adapted are available for a renewed start with a corresponding start strategy.
  • the optimal starting strategy and corresponding control variables are determined and determined in order to achieve optimum starting conditions for the internal combustion engine. If, despite the preselected control variables, non-optimal operating states still occur, for example fuel self-ignitions, the control variables are selected for the next start such that a renewed occurrence of these
  • starter rotation can also be used , which leads in the firing sequence subsequent cylinder from the intake into the compression stroke and the start routine performed on this cylinder.
  • a device or control device with motor control functions programmed therein makes it possible to output injection and ignition pulses separately from one another and at arbitrary times or crankshaft angles. It also makes it possible to control an electric machine, such as a starter or starter-generator, with time-variable or variable control over the cam or crankshaft angle. Likewise, in systems with variable compression or valve control, it is possible to vary the compression ratio or the phase and stroke position of the intake and exhaust valves during the starting process.
  • Compression phase and the output engine torque can be controlled.
  • the degree of filling in the compression cylinder can be changed depending on the ambient conditions in the engine.
  • a possible start strategy can provide a special control algorithm and thus predict or simulate the temperature profile during the compression phase on the basis of the compression ratio, the air mass included in the cylinder and the starter speed. Thereafter, the output variables of the control algorithm or the control values can be set in such a way that a critical temperature for auto-ignition is not exceeded.
  • the compression ratio can additionally be varied during the compression and combustion process so as to control the compression temperature and the compression pressure. Detects, for example, based on a temperature or combustion chamber pressure sensor, that the compression temperature or the
  • the upstream activation of a starter as a start-supporting measure takes place in such a way that a possible spontaneous combustion is reliably prevented in the compression phase.
  • This may mean, on the one hand, that the starter is power controlled in such a way that it starts in the compression phase, depending on the piston position, so that a certain rise in temperature or pressure in the combustion chamber is achieved during compression.
  • the triggering of the starter can also take place in such a way that an optimum in the mixture preparation time for the subsequent combustion is created during the compression phase on the basis of the starter speed.
  • an optimum in the mixture preparation time for the subsequent combustion is created during the compression phase on the basis of the starter speed.
  • the starter speed and the resulting Kolbenge ⁇ speed is controlled so that in the compression phase in the cylinder as homogeneous as possible fuel-air mixture is formed, which is then ignited.
  • the compression temperature can be kept below the critical temperature for spontaneous combustion by specifically delivering heat to the cylinder wall.
  • the starter is controlled either by angle or time based only as long as it is necessary to ensure the predefined speed when sweeping over the TDC. This means that the starter is actively discarded as early as possible in order to avoid unnecessary on-board network loads and / or start-up noise.
  • the cylinder is also used in Kompressions ⁇ clock, which is identified before the start, for example by means of an absolute angle sensor on the crankshaft.
  • the primary injection after TDC has several advantages: On the one hand, the problem of self-ignition is prevented by the fact that no premixed air-fuel mixture, but only fresh air is compressed. Thus, there is no ignitable mixture in the cylinder during the compression phase, which can ignite spontaneously due to the high compression temperatures. Unintentionally knocking burns, which can damage the engine, are thus effectively suppressed.
  • Target idle speed as currently occurs mostly during the startup process, can be reduced, so that the engine reaches its desired operating state faster.
  • a quick achievement of the desired operating state of the engine is es ⁇ sentiell in start-stop operation for a quick start after a traffic light stop, for example.
  • a reduced overshoot in speed also affects the starting noise of the engine out. A "whine" of the engine by an excessive speed at startup is thus effectively suppressed.
  • the sequence of injection and ignition can take place both time-based and angle-based.
  • this starting method can also be applied to the second and further combustion processes following in the firing sequence in order to reliably avoid auto-ignition effects there as well.
  • the start routine controls. Based on the speed, or speed gradient curve of the previous combustion je ⁇ Weils the parameters (injection timing, quantity, ignition) for the subsequent combustion to safely avoid auto-ignition effects or to achieve a time, consumption and emission-optimized start.
  • injection and ignition pulses may vary depending on the above
  • Input variables or operating parameters also before or during the compression phase, i. even before reaching top dead center.
  • the input variables for example engine, cooling water, oil, intake air temperature, etc.
  • a further alternative, as described, is an increased injection quantity (enrichment) for the first burns, since in this way the air enclosed in the cylinders is cooled off more strongly (higher enthalpy of vaporization), thus bringing the temperature in the combustion chamber below the autoignition temperature can be.
  • the invention is also suitable for a start-stop system in vehicles with intake manifold injection (SRE).
  • SRE intake manifold injection
  • the injection pulses must take place for the individual cylinders during the intake stroke when intake valves are open or upstream into the intake manifold when intake valves are still closed.
  • the starter drive is then only slightly longer than the maximum drive time of the starter of about half a crankshaft revolution (about 180 0 KW) in BDE systems with injection into the compression stroke.
  • the starter is controlled as described in the systems with direct injection to avoid auto-ignition effects.
  • the Ansaug ⁇ air which during e. a stop phase in the start-stop operation by the Togebe ⁇ ne engine heat and also excessively heated by strong sunlight, cooled due to the evaporation of the liquid fuel.
  • the temperature of the fuel-air mixture is significantly lowered and can be kept in the subsequent Verdich ⁇ tion below the temperature threshold for auto-ignition.
  • start-stop operation a deterioration in emissions due to an increased injection quantity would be rendered harmless by the already heated catalyst and would thus be unproblematic.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (1) zur Steuerung einer Brennkraftmaschine (500), wobei ein Berechnungsmittel (410) vor einem Start der Brennkraftmaschine einen möglichen Selbstentzündungs-Betriebszustand in Abhängigkeit von Betriebsparameter erkennt und zur Verhinderung dieses möglichen Selbstentzündungs-Betriebszustands geeignete Steuergrößen ermittelt.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des ersten unabhängigen Hauptanspruchs. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren nach Gattung des zweiten unabhängigen Hauptanspruchs.
Stand der Technik
Zur Reduzierung des Verbrauchs und der Emissionen von Kraftfahrzeugen finden zu¬ nehmend sogenannte Start-Stopp Verfahren Verbreitung. Bei den derzeitigen Start-Stopp Verfahren erfolgt der Motorstart mittels einer elektrischen Maschine, wie z. B. einem
Riemen- oder Kurbelwellen-Starter-Generator oder auch einem üblichen Starter. Typi¬ scherweise erfolgt der Start, indem beim Hochdrehen der Brennkraftmaschine durch Ein¬ spritzen von Kraftstoff und nachfolgender Zündung ein Drehmoment der Brennkraftma¬ schine erzeugt wird, wobei bei ausreichender Drehzahl der Brennkraftmaschine der Star- ter wieder ausgerückt wird.
Aus der EP 1 036 928 A2 ist eine Startvorrichtung bekannt, bei der beim Abstellen der Brennkraftmaschine zumindest ein in Kompression gehender Zylinder identifiziert wird, und bei Vorliegen einer Startanfrage wird in diesen Zylinder Kraftstoff eingespritzt wird.
Problematisch ist in der in EP 1 036 928 A2 beschriebenen Startvorrichtung jedoch das Einspritzen von Kraftstoff in eine Kompressionsphase bei hohen Motortemperaturen. Beim Motorstart aus „tiefen" Kolbenpositionen nahe dem UT (unterer Totpunkt), erreicht das eingeschlossene Gemisch in der Kompressionsphase Temperaturen von über 400 0C, wodurch teilweise Selbstentzündungsreaktionen ausgelöst werden können. Dies ist zum
Teil akustisch als klopfende Verbrennung wahrnehmbar und muss aus Gründen des Bau- teileschutzes vermieden werden. Da diese Problematik der Selbstentzündung insbesonde¬ re bei einem Wiederholstart einer Brennkraftmaschine während des Start-Stopp-Betriebes eines Fahrzeugs besonders häufig und zudem in sehr kurzen Zeitabständen hintereinander auftreten kann, muss gerade in diesem Betriebsmodus garantiert sein, dass die Selbstent- zündung sicher verhindert wird.
Die Selbstentzündung ist eine Funktion von verschiedenen Motorparametern (Motortem¬ peratur, Aufladung, allg. geo-metrischen Motordaten, z.B. Verdichtungsverhältnis), von der Gemischzusammensetzung (Lambda, Kraftstoffqualität, ...) und vom Einspritz- Timing. Sie tritt, abhängig von den momentan herrschenden Bedingungen im Zylinder, meist nahe an der OT-Lage (= Moment der höchsten Verdichtungstemperatur) auf und schränkt somit wichtige im Steuergerät programmierte Motorfunktionen, wie z.B. Funk¬ tionen, die den Wirkungsgrad des abgegebenen Motormoments über eine Verstellung des Zündwinkels steuern sollen, stark ein bzw. macht deren Ausführung unmöglich. Dadurch kann der Motor, abhängig von der jeweiligen Momentanforderung, u.a. nicht optimal be¬ trieben werden, was sich nicht nur auf die Lauf kultur des Motors, sondern auch auf den Verbrauch und teilweise auch auf die entstehenden Emissionen, negativ auswirkt. Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass ein Berechnungsmittel vor einem Start der Brennkraft¬ maschine einen möglichen Selbstentzündungs-Betriebszustand in Abhängigkeit von Be¬ triebsparameter erkennt und zur Verhinderung dieses möglichen Selbstentzündungs- Betriebszustands geeignete Steuergrößen ermittelt.
Das entsprechende erfϊndungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des zugehörigen unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass vor einem Start der Brenn¬ kraftmaschine in Abhängigkeit von Betriebsparametern ein möglicher Selbstentzün- dungs-Betriebszustand erkannt wird, und zur Verhinderung dieses möglichen Selbstent- zündungs-Betriebszustand geeignete Steuergrößen ermittelt werden.
Durch das erfindungsgemäße Vorgehen kann bereits vor einem Start der Brennkraftma¬ schine, also noch bevor die Kurbelwelle in Bewegung versetzt wird, in vorteilhafter Wei¬ se sichergestellt werden, dass bei Betriebsparametern, die auf eine mögliche Selbstent- zündung des Kraftstoffs während des Starts hinweisen, geeignete Steuergrößen ermittelt werden, anhand derer Komponenten der Brennkraftmaschine, insbesondere ein Starter oder eine Einspritzvorrichtung, während des Starts derart angesteuert bzw. beeinflusst werden, dass eine Selbstentzündung des Kraftstoffs bzw. ein Selbstentzündungs- Betriebszustand verhindert wird.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbil¬ dungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn in Abhängigkeit von den Steuergrößen zumindest ein Starter und/oder eine Einspritzvorrichtung beeinflusst wird. Dies erlaubt es einen Starter so zu betreiben, dass beispielsweise die sich einstellende Kolbenbewegung derart ist, das eine Selbstentzündung des Kraftstoffs vermieden wird. Wird zusätzlich auch auf die Ein¬ spritzung eingewirkt, so können beide in vorteilhafter Weise aufeinander abgestimmt werden.
Weiterhin ist von Vorteil, wenn für die Ermittlung der Steuergrößen als Betriebsparame¬ ter zumindest die Position eines beim Start zuerst in Kompression oder in einen Saugtakt gehenden Zylinders und/oder eine Größe, die eine Brennraumtemperatur repräsentiert, berücksichtigt werden. Ist die Position eines zuerst in Kompression gehenden Zylinders bekannt, können anhand dessen die Steuergrößen derart gewählt, ermittelt oder berechnet werden, dass eine Selbstentzündung vermieden wird. Ist zusätzlich auch die Brennraum¬ temperatur oder vergleichbar die Motor- oder Öltemperatur bekannt, können die Steuer¬ größen präziser bestimmt werden, um eine Selbstentzündung zu vermeiden.
Eine weitere vorteilhaft Ausgestaltung sieht vor, dass die Einspritzung derart beeinflusst wird, dass bei einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine die Kraftstoff-Einspritzung erst erfolgt, nachdem der in Kompression gehende Zylinder seinen oberen Totpunkt durchschritten hat. Dieses Vorgehen hat den besonderen Vorteil, das Kraftstoff erst in der Expansionsphase eingespritzt und somit eine Selbstentzündung des Kraftstoffes verhin- dert wird, da während der Kompressionsphase nur Frischluft und kein Kraftstoff-Luft-
Gemisch verdichtet wird.
Gemäß einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Drehzahl des Starters derart beeinflusst wird, dass die Brennraumtemperatur unterhalb einer kritischen Temperaturschwelle bleibt. Dies hat den Vorteil, dass insbesondere bei einer Reduzierung der Drehzahl in der Nähe des oberen Totpunkts der Temperaturanstieg moderater ausfällt - A -
und eine kritische Temperaturschwelle, bei der sich der Kraftstoff selbst entzünden kann, vermieden wird.
Eine weitere vorteilhafte Modifikation sieht vor, dass die Drehzahl des Starters derart be- einflusst wird, dass der Brennraumdruck unterhalb einer kritischen Druckschwelle bleibt.
Hier ergibt sich der Vorteil, dass insbesondere bei einer Reduzierung der Drehzahl in der Nähe des oberen Totpunkts der Druckanstieg moderater ausfällt und eine kritische Druckschwelle, bei der sich der Kraftstoff selbst entzünden kann, vermieden wird.
Schließlich sieht eine weitere Ausbildung vor, dass eine Einspritzmenge derart erhöht wird, dass die Brennraumtemperatur unterhalb einer kritischen Temperaturschwelle bleibt oder fällt. Durch eine vermehrte Kraftstoffzufuhr wird das Luft/Kraftstoffgemisch abge¬ kühlt, so dass in vorteilhafter Weise eine Selbstentzündung vermieden werden kann.
Zeichnungen
Es zeigen
Figur 1 schematisch einen Ablauf eines Start-Stopp-Betriebes; Figur 2 schematisch die Überwachung des Motorhochlaufs; Figur 3 schematisch ein erfindungsgemäßes Steuergerät.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unab¬ hängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in den Zeichnungen.
Beschreibung
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, bereits vor einem Start der Brennkraftma¬ schine anhand von Betriebsparametern zu erkennen, ob während des Starts und Motor¬ hochlaufs die Gefahr einer möglichen Kraftstoff-Selbstentzündung besteht. Wird ein po- tenzieller Selbstentzündungs-Betriebszustand erkannt, werden zur Verhinderung dieses Betriebszustands geeignete Steuergrößen für den Start der Brennkraftmaschine ermittelt oder angepasst.
Insbesondere ist es hilfreich bei direkteinspritzenden Brennkraftmaschinen die Kolbenpo- sition des zuerst in Kompression gehenden Zylinders zu ermittelt und bei Brennkraftma¬ schinen mit Saugrohreinspritzung die Kolbenposition des zuerst in die Saugphase gehen¬ den Zylinders zu ermitteln.
Zur Identifikation des Startzylinders kann beispielsweise ein Absolutwinkelsensor einge- setzt werden, der an der Nocken- und/oder Kurbelwelle montiert ist und die momentane
Winkellage der Kurbelwellen angibt. Der Absolutwinkelsensor erlaubt es weiterhin, das Steuergerät schneller mit der Brennkraftmaschine zu synchronisieren, als es mit den her¬ kömmlichen Synchronisationsverfahren über Bezugsmarken am Kurbelwellengeberrad und/oder einem Phasengeberrad an der Nockenwelle möglich ist.
Das in Figur 1 schematisch gezeigte Ausführungsbeispiel eines Start-Stopp-Betriebs, zeigt beispielhaft ein mögliches Einsatzfeld bzw. technisches Umfeld der Erfindung.
Der beispielhafte Start-Stopp-Betrieb stellt sich wie folgt dar: Im Schritt 10 befindet sich das Steuergerät in einer Vorstart-Phase. Im Start-Stopp-Betrieb bleibt die Zündung
(KLl 5) entweder eingeschaltet oder wird in definierten Zeitabständen kurzzeitig bestromt, so dass das Steuergerät regelmäßig an der Versorgungsspannung anliegt. Da¬ durch wird die sonst notwendige Neusynchronisation des Steuergeräts mit dem Motor beim Start unnötig, und die verschiedenen Betriebsparameter relevanter Motorfunktionen werden regelmäßig aktualisiert. Alternativ kann diese Aufgabe auch nur von einer spe¬ ziellen Teilfunktion im Steuergerät während der Stopp-Phase übernommen werden, so dass nicht immer das gesamte Steuergerät aktiviert werden muss.
Im Schritt 20 werden dann relevante Betriebsparameter erfasst. Folgende Betriebspara- meter kommen als Eingangsgrößen beispielsweise in Frage: Startzylinder, Kolbenpositi¬ on, Motor-, Motoröl-, Kühlwasser-, Ansaugluft-, Umgebungsluft-, Katalysator- und Kraftstofftemperatur, Kraftstoffrail-, Umgebungsluftdruck, Kraftstoffqualität, Batterie¬ spannung, Ventilsteuerzeiten, -hub, Verdichtungsverhältnis, Gang, Kupplung, Stellung Drosselklappe, Gaspedal-, Bremspedalstellung, Zeit und andere. Ausgehend von der erfassten oder ermittelten Betriebsparametern wird eine Startstrategie bestimmt anhand dessen Steuergrößen für einen Motorhochlauf festgelegt werden. Eine Startstrategie kann beispielsweise einen Kalt- Wiederhol- oder Heißstart berücksichtigen oder einen Start-Stopp-Betrieb oder darauf ausgerichtet sein einen schnellen Motorhoch- lauf zu realisieren oder weitere Strategien zur Erreichung eines optimalen Motorhoch¬ laufs. Erfindungsgemäß ist es bspw. in diesem Schritt 20 oder auch in den nachfolgenden Schritten vorgesehen, anhand der ermittelten Betriebsparameter zu überprüfen, ob beim Start bzw. beim Motorhochlauf möglicherweise ein Selbstentzündungs-Betriebszustand auftreten kann. Wird ein solche Betriebszustand prognostiziert, ist es vorgesehen die Startstrategie und die Steuergrößen so abzustimmen, dass ein Selbstentzündungs-
Betriebszustand verhindert wird.
Im Schritt 30 wird überprüft, ob die Startstrategie durchgeführt werden kann. Sind Be¬ dingungen für die Startstrategie ungünstig oder nicht erfüllt wird zum Schritt 100 ver- zweigt, in dem entschieden wird, ob ein in der Zündfolge nachfolgender Zylinder ausge¬ wählt wird - Schritt 100 - oder ob ein alternativer Startvorgang eingeleitet wird - Schritt 120.
Liegen geeignete Bedingungen zur Durchführung der Startstrategie vor, werden im Schritt 40 relevante Steuergrößen ausgelesen.
Relevante Steuergrößen sind beispielsweise: Einspritzzeitpunkt, -Winkel, -menge; Zünd¬ zeitpunkt, -Winkel; abzugebendes Motormoment; Zeit- oder Winkeldauer der Ansteue¬ rung des Starters; Ventilsteuerzeiten, -hub; Verdichtungsverhältnis; Stellung Drossel- klappe, Abgasrückführventil und weitere.
Im Schritt 50 werden die Steuergrößen an die jeweiligen Komponenten beispielsweise ei¬ ner Einspritzvorrichtung und/oder einem Starter ausgegeben und im Schritt 60 erfolgt dann der Start der Brennkraftmaschine.
Im nachfolgenden Schritt 70 wird vorzugsweise nach einem ersten Arbeitstakt überprüft, ob die Steuergrößen zu einem gemäß Startstrategie vorgegebenen Motorhochlauf unter Vermeidung der prognostizierten Selbstzündung geführt haben. Bei Abweichungen vom Soll-Motorhochlauf, werden die Steuergrößen im Schritt 200 so angepasst, dass der ge- wünschte Motorhochlauf erreicht wird. Im Schritt 50 werden dann die neuen Steuergrö¬ ßen ebenfalls unter der Bedingung einer sicheren Vermeidung von Selbstzündungseffek- ten an die Komponenten ausgegeben. Schritt 60 wird in diesem Zyklus übersprungen und im Schritt 70 erneut überprüft, ob der Motorhochlauf entsprechend der Startstrategie er¬ folgt. Bei Abweichungen werden ggf. wieder über den Schritt 200 die Steuerwerte ange- passt.
Als Rückfallebene für den Fall, dass der Start nicht erfolgreich war, wird bei der Über¬ prüfung in Schritt 70 in den Schritt 120 verzweigt, in dem dann ein alternativer Startvor¬ gang eingeleitet wird.
Bei einem erfolgreichen Start folgt der Schritt 80, in dem die Brennkraftmaschine in den
Normalbetrieb gebracht wird.
Bei Vorliegen einer Stopp- Anforderung erfolgt je nach Abstellkonzept die Abstellung der Brennkraftmaschine geregelt oder ungeregelt. Mit einer Verzweigung in den Schritt 90 wird eine ungeregelte Motorabstellung eingeleitet, bei der die Kurbelwelle ohne Beein¬ flussung frei ausläuft. Ist eine geregelte Motorabstellung vorgesehen, wird folgt der Schritt 190. Eine geregelte Motorabstellung hebt darauf ab, eine Brennkraftmaschine und insbesondere die Kurbelwelle in einen definierten Zustand abzustellen, so dass bei einem nachfolgenden Start eine optimale Kolbenposition im Hinblick auf Vermeidung von Selbstzündung, verkürzte Startzeit, optimaler Motorhochlauf, geringere Bordnetzbelas¬ tung, bessere Gemischaufbereitung erreicht wird.
Nach der Motorabstellung im Schritt 90 bzw. 190 wird auf den Vorstart-Schritt 10 zurück verwiesen, womit ein neuer Betriebszyklus beginnen kann. Werden im Schritt 30 keine Bedingungen zur Durchführung der Startstrategie vorgefun¬ den, so wird wie beschrieben in den Schritt 100 verzweigt. Vorzugsweise wird versucht, einen Zylinder zu finden, für den die Bedingungen erfüllt sind, also beispielsweise der Zylinder eine geeignete Kolbenposition aufweist. So verzweigt der Schritt 100 in der Re¬ gel zunächst zu Schritt 110. Hier wird ein in der Zündfolge nachfolgender Zylinder aus- gewählt und in den Schritt 20 verzweigt, so dass die Routine erneut ablaufen kann. Wird im Schritt 30 erneut keine geeignete Bedingung registriert, wird typischer Weise im Schritt 100 die Schleife solange wiederholt, bis alle Zylinder abgefragt sind. Liegt immer noch keine geeignete Bedingung vor, verzweigt der Schritt 100 auf den Schritt 120 und leitet einen alternativen Startvorgang ein. Im Schritt 120 wird die vorliegende Startstrategie zunächst abgebrochen. Eine mögliche Startalternative ist, Steuergrößen für einen nicht optimierten Motorhochlauf, die jedoch vorzugsweise ebenfalls eine Selbstentzündung sicher vermeidet, bereitzuhalten. Diese Steuergrößen können beispielsweise so gewählt sein, dass für die Einspritzung und die Zündung Standardwerte verwendet werden, der Starter kann hingegen mit Steuergrößen für eine bevorzugte Startstrategie, beispielsweise einem Start-Stopp-Betrieb, angesteuert werden. Als weitere Alternative kann es auch vorgesehen sein, einen „klassischen" Nor¬ malstart einzuleiten, bei dem der Starter in herkömmlicher Art betrieben wird.
Im nachfolgenden Schritt 130 werden die Steuergrößen an die Komponenten ausgegeben, wonach im Schritt 140 der Start erfolgt, wobei dann im Schritt 70 überprüft wird, ob der Start erfolgreich war.
Für den Fall, dass die Brennkraftmaschine nicht startet, wird vom Schritt 70 in den Schritt 120 zurückverzweigt und ein erneuter Startversuch unternommen. Nach wiederholtem
Startversagen kann es auch vorgesehen sein, geeignete Fehlerreaktionen einzuleiten.
Figur 2 zeigt im Detail die Schritte nach Start der Brennkraftmaschine im Schritt 70. Wie bereits unter Figur 1 beschreiben werden im Schritt 40 Steuerwerte gemäß der Startstra- tegie ausgelesen und im Schritt 50 an Komponenten 300 der Brennkraftmaschine ausge¬ geben, wobei bei dann im Schritt 60 (in Figur 2 nicht gezeigt) ein Start erfolgt. Nach Startbeginn werden im Wesentlichen unabhängig von den übrigen Schritten in einem Schritt 220 Betriebsparameter beispielsweise kontinuierlich oder in bestimmten Zeitab¬ ständen eingelesen, so dass ggf. ein zeitlicher Verlauf relevanter Betriebsparameter ermit- telt werden kann.
Nach Startbeginn wird im Schritt 70 anhand der im Schritt 220 ermittelten Betriebspara¬ meter überprüft, ob ein Motorhochlauf unter Vermeidung von Selbstentzündung gemäß der vorgegebenen Startstrategie vorliegt. Weichen die ermittelten Betriebsparameter von den gemäß Startstrategie erwarteten Betriebsparameter ab, werden im Schritt 200 die
Steuerwerte so angepasst, dass der gewünschte Motorhochlauf erreicht wird. Die neuen Steuerwerte werden im Schritt 50 an die Komponenten 300 ausgegeben und der Erfolg im Schritt 70 überprüft und bei erneuten Abweichungen wieder in den Schritt 200 ver¬ zweigt. In Figur 3 ist mit gestrichelter Umrandung eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Steuerung einer Brennkraftmaschine 500 dargestellt. Die Vorrichtung 1, vorzugsweise ein Steuergerät, umfasst ein Berechnungsmittel 410, ein Erfassungsmittel 420, ein Kon¬ trollmittel 430 und ein Speichermittel 440.
Das Erfassungsmittel 420, vorzugsweise ein Empfänger, Analog-Digital- Wandler oder ähnliches, erfasst Betriebsparameter der Brennkraftmaschine und leitet entsprechende Signale an das Berechnungsmittel 410 und an das Kontrollmittel 430 weiter. Das Berech¬ nungsmittel 410, vorzugsweise ein Mikroprozessor oder allgemein eine Recheneinheit, berechnet oder ermittelt anhand der erfassten Betriebsparameter eine für einen Start der
Brennkraftmaschine geeignete Startstrategie und legt Steuergrößen so fest, dass der Mo¬ torhochlauf gemäß der gewünschten Startstrategie mit sicherer Vermeidung von Selbst¬ entzündungseffekten erfolgt. Die Steuergrößen und ggf. die Startstrategie werden an das Kontrollmittel 430 weiter gegeben. Das Kontrollmittel 430 kann bspw. als separate Ein- heit aufgebaut sein oder auch Teil der Funktionalität des Berechnungsmittels sein. Über das Kontrollmittel 430 und ggf. weitere Funktionsmodule werden Komponenten der Brennkraftmaschine mit den festgelegten Steuergrößen angesteuert. Das Kontrollmittel 430 überwacht anhand erfasster Betriebsparameter, ob der Motorhochlauf beim Start der vorgegebenen Startstrategie entspricht. Weicht der Motorhochlauf bzw. bestimmte Be- triebsparameter von den für die Startstrategie erwarteten Parameter ab, passt das Kon¬ trollmittel 430 die Steuergrößen entsprechend an, um einen optimalen Motorhochlauf gemäß gewünschter Startstrategie zu erreichen. Die angepassten bzw. adaptierten Steuer¬ größen werden in einem Speichermittel 440 abgespeichert, so dass bei einem erneuten Start mit entsprechend Startstrategie bereits angepasste Werte zur Verfügung stehen.
Zur Ausgabe der Steuergrößen gemäß der Startstrategie können die Steuergrößen bei¬ spielsweise in Kennfeldern, -linien, speziellen Wertetabellen, Speichereinheiten eines neuronalen Netzes oder anderen Speichereinheiten abgelegt sein und auch adaptiv erlernt werden, so dass stets ein zeit-, Verbrauchs- und emissionsoptimierter Start erreicht wird.
Abhängig von den Betriebsparametern jeweils die optimale Startstrategie und entspre¬ chende Steuergrößen ermittelt und festgelegt, um optimale Startbedingungen für die Brennkraftmaschine zu erreichen. Treten trotz der vorgewählten Steuergrößen dennoch nicht optimale Betriebszustände ein, beispielsweise Kraftstoff-Selbstentzündungen, wer- den für den nächsten Start die Steuergrößen so gewählt, dass ein erneutes Auftreten dieser
Effekte verhindert wird. Es muss jedoch dann gesichert sein, dass durch die Neuwahl der nun nicht optimal gewählten Vorsteuerungsgrößen, dennoch eine 100%-ige Startzuver¬ lässigkeit erreicht wird, ggf. sind die Vorsteuerungswerte auch anzupassen.
Alternativ kann auch auf Betrieb mit klassischem Starterstart (= längeres Durchdrehen des Starters) umgeschaltet werden. Gleiches gilt nach einem Startabbruch bzw. einem er¬ folglosen Startversuch während eines Start-Stopp-Betriebes.
Sind allgemein die Bedingungen für einen erfolgreichen „Starterunterstützen Direktstart" beispielsweise nach der Abfrage der Umgebungsbedingungen im Motor vor dem Start für den betreffenden Startzylinder nicht vollständig erfüllt, z.B. im Falle, dass die Kolbenpo¬ sition des Startzylinders nicht optimal ist, so kann auch mittels Starterdurchdrehen, der in der Zündfolge nachfolgende Zylinder aus dem Ansaug- in den Kompressionstakt über¬ führt und die Startroutine an diesem Zylinder durchgeführt werden.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. Steuergerät mit darin programmierten Mo¬ torsteuerungsfunktionen erlaubt es, Einspritz- und Zündimpulse getrennt voneinander und zu beliebigen Zeitpunkten bzw. Kurbelwellenwinkeln auszugeben. Es erlaubt weiterhin, eine elektrische Maschine, wie zum Beispiel einen Starter oder Starter-Generator, zeitva¬ riabel bzw. variabel über den Nocken- bzw. Kurbelwellenwinkel, anzusteuern. Ebenso er- laubt es, bei Systemen mit variabler Verdichtung bzw. Ventilsteuerung, das Verdich¬ tungsverhältnis, bzw. die Phasen- und Hublage der Ein- und Auslassventile während des Startvorganges zu variieren.
Bei Systemen mit variabler Ventilsteuerung kann darüber hinaus durch das Verstellen der Ventilsteuerzeiten für Einlass- und Auslassnockenwelle entweder der Füllungsgrad in der
Verdichtungsphase bzw. das abgegebene Motormoment gesteuert werden. In der Ver¬ dichtungsphase kann z.B. durch ein späteres oder auch früheres Schließen des Einlass¬ ventils der Füllungsgrad im Kompressionszylinder abhängig von den Umgebungsbedin¬ gungen im Motor verändert werden.
Eine mögliche Startstrategie kann beispielsweise einen speziellen Regelungsalgorithmus vorsehen und so z.B. anhand des Verdichtungsverhältnisses, der im Zylinder eingeschlos¬ senen Luftmasse und der Starterdrehzahl, der Temperaturverlauf während der Verdich¬ tungsphase vorhersagen oder simulieren. Danach können die Ausgangsgrößen des Regel- algorithmus bzw. die Steuerwerte so gestellt werden, dass eine für die Selbstentzündung kritische Temperatur nicht überschritten wird. Bei Systemen mit variabler Verdichtung kann zusätzlich während des Verdichtungs- und Verbrennungsvorganges das Verdichtungsverhältnis variiert werden, um so die Verdich¬ tungstemperatur und den Verdichtungsdruck zu steuern. Erkennt man, z.B. anhand eines Temperatur- oder Brennraumdrucksensors, dass die Verdichtungstemperatur bzw. der
Verdichtungsdruck zu hoch ist, wird die Verdichtung des Motors verringert (=Expansion des Zylinders zu größerem Hubraum). Ist umgekehrt die Verdichtungstemperatur bzw. der Verdichtungsdruck für eine optimale Gemischaufbereitung zu niedrig, wird das Ver¬ dichtungsverhältnis des Motors erhöht.
Beim erfindungsgemäßen Vorgehen, wird das Problem der Selbstentzündung bei hohen Motortemperaturen durch gezielte Abstimmung von Kompression, Einspritzung und Zündung verhindert.
Die vorgeschaltete Ansteuerung eines Starters als startunterstützende Maßnahme erfolgt in der Weise, dass in der Kompressionsphase eine mögliche Selbstentzündung sicher ver¬ hindert wird. Dies kann zum einem bedeuten, dass der Starter abhängig von der Kolben¬ position beim Start in der Kompressionsphase derart leistungsgesteuert wird, dass ein be¬ stimmter Temperatur- oder auch Druckanstieg im Brennraum während der Verdichtung erreicht wird.
Zum anderen kann die Ansteuerung des Starters jedoch auch derart erfolgen, dass wäh¬ rend der Kompressionsphase anhand der Starterdrehzahl ein Optimum in der Gemisch¬ aufbereitungszeit für die darauffolgende Verbrennung geschaffen wird. Soll heißen, dass z.B. abhängig von der Kraftstoffqualität, der Motor-, Kühlwasser-, Öltemperatur; Ver¬ dichtung des Motors, etc., die Starterdrehzahl bzw. die daraus resultierenden Kolbenge¬ schwindigkeit, derart gesteuert wird, dass sich in der Kompressionsphase im Zylinder ein möglichst homogenes Kraftstoff-Luft-Gemisch ausbildet, welches anschließend gezündet wird.
Durch gezielte Überwachung der Brennraumtemperatur mittels beispielsweise eines Temperatursensors oder auch eines Druckverlaufs eines Brennraumdrucksensors, kann so z.B. die Verdichtungstemperatur unterhalb der für eine Selbstentzündung kritischen Temperatur gehalten werden, indem gezielt Wärme an die Zylinderwand abgegeben wird. Der Starter wird zusätzlich, abhängig von der Startposition, nur solange entweder winkel- oder zeitbasiert angesteuert, wie es notwendig ist, um beim Überstreichen des OTs die vordefinierte Drehzahl sicherzustellen. D.h. der Starter wird aktiv so früh als möglich wieder abgeworfen, um unnötige Bordnetzbelastungen bzw. auch Startgeräusche zu ver- meiden.
Als Startzylinder für die erste Verbrennung wird ebenso der Zylinder im Kompressions¬ takt verwendet, der vor dem Start beispielsweise mittels eines Absolutwinkelsensors an der Kurbelwelle identifiziert wird.
Wie beschrieben ist es auch vorgesehen, nicht primär vor oder während der Verdich¬ tungsphase in den Kompressionszylinder, sondern erst nach dem Überstreichen des obe¬ ren Totpunkts, also wenn sich der Kolben bereits in der Expansionsphase des Arbeitstak¬ tes befindet, Kraftstoff in den Zylinder einzuspritzen und anschließend das Luft- Kraftstoff-Gemisch zu zünden.
Die primäre Einspritzung nach OT hat mehrere Vorteile: Zum einen wird hier die Prob¬ lematik der Selbstentzündung dadurch verhindert, dass kein vorgemischtes Luft- Kraftstoff-Gemisch, sondern nur Frischluft verdichtet wird. Es befindet sich also während der Kompressionsphase kein zündfähiges Gemisch im Zylinder, welches sich durch die hohen Verdichtungstemperaturen von selbst entzünden kann. Unbeabsichtigt klopfende Verbrennungen, die den Motor schädigen können, werden somit wirksam unterdrückt. Zum anderen ist durch die Vermeidung der Selbstentzündung die Wahl des Zündzeit¬ punktes nicht eingeschränkt, sodass durch Variation von Einspritz- und Zündzeitpunkt sowie der Kraftstoffmenge das erzeugte Verbrennungsmoment, und damit direkt das ab¬ gegebene Motormoment, derart gesteuert werden kann, dass der Motorhochlauf einem definierten Drehzahlverlauf folgt und so z.B. Motorvibrationen, welche eventuell durch die ersten Verbrennungen (= Vollastverdichtungen bzw. -Verbrennungen) auftreten und sich z.B. störend auf den Fahrzeuginnenraum übertragen können (=Komforteinbuße), mi- nimiert bzw. verhindert werden, bzw. auch ein Überschwinger in der Drehzahl über die
Soll-Leerlaufdrehzahl, wie er derzeit meist beim Startvorgang eintritt, reduziert werden, so dass der Motor schneller seinen gewünschten Betriebszustand erreicht. Ein schnelles Erreichen des gewünschten Betriebszustandes des Motors ist im Start-Stopp-Betrieb es¬ sentiell für ein schnelles Losfahren nach einem z.B. Ampelstopp. Zusätzlich wirkt sich ein reduzierter Überschwinger in der Drehzahl auch auf das Startgeräusch des Motors aus. Ein „Aufheulen" des Motors durch eine überhöhte Drehzahl beim Start wird somit wirksam unterdrückt.
Der Ablauf von Einspritzung und Zündung kann dabei sowohl zeit-, als auch winkelba- siert erfolgen. Dieses Startverfahren kann zusätzlich auch auf den zweiten und weiteren in der Zündfolge folgenden Verbrennungsvorgänge angewandt werden, um auch dort Selbstzündungseffekte sicher zu vermeiden.
D.h., die Startroutine, wie sie in Figur 1 bzw. 2 dargestellt ist, regelt z.B. anhand des Drehzahl-, oder auch Drehzahlgradientenverlaufs der vorhergehenden Verbrennung je¬ weils die Parameter (Einspritzzeitpunkt, -menge, Zündzeitpunkt) für die nachfolgende Verbrennung, um Selbstentzündungseffekte sicher zu vermeiden bzw. einen zeit-, Verbrauchs- und emissionsoptimierten Start zu erreichen.
Alternativ können die Einspritz- und Zündimpulse abhängig von den oben erwähnten
Eingangsgrößen bzw. Betriebsparameter jedoch auch vor oder während der Kompressi¬ onsphase, d.h. noch vor Erreichen des oberen Totpunkts, erfolgen. Dabei muss jedoch anhand der Eingangsgrößen (z.B. Motor-, Kühlwasser-, Öl-, Ansauglufttemperatur, etc.) gewährleistet sein, dass eventuelle Selbstentzündungseffekte sicher ausgeschlossen wer- den können.
Dies kann, wie oben beschrieben, z.B. durch gezielte Ansteuerung des Starters erreicht werden, beispielsweise indem man die Verdichtungstemperatur überwacht und durch ge¬ zielte Wandwärmeverluste an die Zylinderwand unter eine kritische Temperaturschwelle für die Selbstentzündung hält.
Eine weitere Alternative ist, wie beschrieben, eine erhöhte Einspritzmenge (-Anfettung) für die ersten Verbrennungen, da so die in den Zylindern eingeschlossene Luft stärker ab¬ gekühlt wird (höhere Verdampfungsenthalpie), und so die Temperatur im Brennraum un- ter die Selbstentzündungstemperatur gebracht werden kann.
Darüber hinaus ist die Erfindung auch für ein Start-Stopp-System bei Fahrzeugen mit Saugrohreinspritzung (SRE) geeignet. Die Einspritzimpulse müssen hierbei für die ein¬ zelnen Zylinder während des Saugtaktes bei geöffneten Einlassventilen oder vorgelagert ins Saugrohr bei noch geschlossenen Einlassventilen erfolgen. Somit kann auch bei die¬ sen Systemen beim Heißstart eine mögliche Selbstzündung sicher verhindert werden. Die Starteransteuerung ist dann nur geringfügig länger als die maximale Ansteuerzeit des Starters von etwa einer halben Kurbelwellenumdrehung (ca. 1800KW) bei BDE- Systemen mit Einspritzung in den Kompressionstakt. Der Starter wird dabei ebenso wie bei den Systemen mit Direkteinspritzung zur Vermeidung von Selbstentzündungseffekten beschrieben angesteuert.
Die Gefahr der Selbstentzündung bei hohen Motortemperaturen ist bei SRE-Start-Stopp- Systemen durch z.B. eine erhöhte Einspritzmenge (Anfettung) während des Saugtaktes bzw. kurz vor Öffnen der Einlassventile (EÖ) zu verhindern. Durch eine vorgelagerte
Einspritzung ins Saugrohr kurz vor EÖ oder während des Ansaugtaktes wird die Ansaug¬ luft, die sich während z.B. einer Stopp-Phase im Start-Stopp-Betrieb durch die abgegebe¬ ne Motorwärme und auch durch starke Sonneneinstrahlung übermäßig erhitzt, aufgrund der Verdampfung des flüssigen Kraftstoffes abgekühlt. Somit wird die Temperatur des Kraftstoff-Luft-Gemisches deutlich abgesenkt und kann bei der anschließenden Verdich¬ tung unter die Temperaturschwelle für Selbstentzündung gehalten werden. Im Start- Stopp-Betrieb würde eine Verschlechterung der Emissionen aufgrund einer erhöhten Ein¬ spritzmenge durch den bereits aufgeheizten Katalysator unschädlich gemacht und wäre somit unproblematisch. Es muss jedoch gewährleistet werden, dass während z.B. einer langen Stopp-Phase, die Temperatur im Katalysator nicht unter die Konvertierungstempe¬ ratur absinkt.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung (1) zur Steuerung einer Brennkraftmaschine (500), dadurch gekenn¬ zeichnet, dass ein Berechnungsmittel (410) vor einem Start der Brennkraftmaschine einen möglichen Selbstentzündungs-Betriebszustand in Abhängigkeit von Betriebsparame¬ ter erkennt und zur Verhinderung dieses möglichen Selbstentzündungs- Betriebszustands geeignete Steuergrößen ermittelt.
2. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass vor einem Start der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von Betriebsparametern ein möglicher Selbstentzündungs-Betriebszustand erkannt wird, und zur Verhinderung dieses möglichen Selbstentzündungs-Betriebszustand geeignete Steuergrößen ermit¬ telt werden.
3. Vorrichtung oder Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von den Steuergrößen zumindest ein Starter und/oder eine Ein¬ spritzvorrichtung beeinflusst wird.
4. Vorrichtung oder Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ermittlung der Steuergrößen als Betriebspara¬ meter zumindest die Position eines beim Start zuerst in Kompression oder in einen Saugtakt gehenden Zylinders und eine Größe, die eine Brennraumtemperatur reprä¬ sentiert, berücksichtigt werden.
5. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ermittlung der Steuergrößen eine Ansauglufttemperatur berücksichtigt wird.
6. Vorrichtung oder Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine die
Kraftstoff-Einspritzung derart beeinflusst wird, dass die Kraftstoff-Einspritzung erst erfolgt, nachdem der in Kompression gehende Zylinder seinen oberen Totpunkt durchschritten hat.
7. Vorrichtung oder Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Starters derart beeinflusst wird, dass die Brennraumtemperatur unterhalb einer kritischen Temperaturschwelle bleibt.
8. Vorrichtung oder Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dass die Drehzahl des Starters derart beeinflusst wird, dass der Brennraumdruck unterhalb einer kritischen Druckschwelle bleibt.
9. Vorrichtung oder Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einspritzmenge derart erhöht wird, dass die Brennraumtemperatur unterhalb einer kritischen Temperaturschwelle bleibt oder fällt.
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