WO2013127572A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung einer brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2013127572A1
WO2013127572A1 PCT/EP2013/051283 EP2013051283W WO2013127572A1 WO 2013127572 A1 WO2013127572 A1 WO 2013127572A1 EP 2013051283 W EP2013051283 W EP 2013051283W WO 2013127572 A1 WO2013127572 A1 WO 2013127572A1
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combustion engine
cylinder
torque
speed
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PCT/EP2013/051283
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Karthik Rai
Jason Schwanke
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for quickly starting an internal combustion engine, in particular in so-called "change-of-mind situations" in which the driver, for example, by relieving the accelerator pedal, performs actions that signal a start-stop device To stop the engine, the driver but then before or immediately after the engine stops, for example by pressing the accelerator pedal, signals that he expects an acceleration of the vehicle.
  • the invention relates to a computer program for carrying out the method according to the invention, an electronic storage medium on which this computer program is stored, and a control and / or regulating device which is programmed so that it carries out the method according to the invention as needed.
  • the method according to the features of the independent claims has the advantage that the engine can be restarted before the standstill, which significantly reduces the time to restart.
  • the invention is particularly advantageous if the method is carried out for the rapid restart of the engine running out with a reduced quantity of air supplied. Then, after a detected restart request, the amount of air supplied is increased again, and an ignitable fuel-air mixture is generated in an intake cylinder which is in intake stroke when the amount of air supplied is increased, and ignited in the intake cylinder to burn in the intake cylinder operating stroke To produce, so this has the particular advantage that the internal combustion engine is made very quickly restartable.
  • the reduction in the amount of air supplied to the internal combustion engine is usually carried out in order to increase the comfort when the engine is running out, that is to say when it reduces the speed after the ignition has been cut off.
  • This reduction can be carried out for example by closing a throttle valve, but other means for controlling the amount of air are conceivable, for example, a variable valve timing.
  • the throttle (or any other means of dosing air flow) is opened to an opening crankshaft angle that is a few degrees crank angle before the dead center when the intake cylinder transitions from the intake stroke to the compression stroke. If this opening crankshaft angle is earlier, or if the throttle or the other means for metering the amount of air is further opened, the intake cylinder is supplied with a larger amount of air than if the opening crankshaft angle later, ie closer to said dead center, at which the intake cylinder passes into its compression stroke, lies. It is particularly advantageous if the opening crankshaft angle is chosen such that the combustion produced in the inlet cylinder is strong enough to push the outlet cylinder into its working stroke.
  • the exhaust cylinder has been supplied in its intake stroke with respect to the inlet cylinder further increased amount of air, so that the spring forces are relatively large in its compression in the compression stroke.
  • a further torque source together with the combustion in the intake cylinder, a further torque source generates a torque that is large enough to push the exhaust cylinder (ZYL2) into its power stroke.
  • an electric machine as a further torque source can generate a torque that is large enough to push the exhaust cylinder into its working stroke.
  • This can be done, for example, by a starter, which is able, at the still applied speed of Brennkraftma- to be meshed.
  • Particularly suitable is a permanentlyLespurter, for example, belt-driven, starter or starter generator.
  • the support by an electric machine in a hybrid powertrain for example, when the torque of the electric machine can be switched on via a planetary gear, or in an axle hybrid, a second axis of a car whose first axis drives the internal combustion engine is driven. In conjunction with a sufficiently large-sized combustion in the intake cylinder, an additional torque by an electric machine can increase the reliability of the process.
  • a further clutch with which the crankshaft can be separated and connected from the wheels of the vehicle can also be used as a further torque source.
  • the opened clutch is closed so as to transmit torque from the kinetic energy of the rolling vehicle to the crankshaft.
  • a hydraulic pressure accumulator can be used as a further torque source.
  • the connection of a torque generated by a hydraulic pressure accumulator has the particular advantage that the benefits of using a clutch start are combined with the advantage that such a torque assist is also possible when the vehicle is stationary.
  • the size of the torque generated by the further torque source is selected depending on a rotational speed of the internal combustion engine to a final dead center.
  • final dead center in this case the dead center is referred to, at which the exhaust cylinder goes into its compression stroke. It has been found through experiments that it is possible to predict from the rotational speed at the final dead center whether a direct start of the internal combustion engine without support of one of the additional torque source generated torque will be successful or not.
  • the start is particularly reliable when the further torque source generates a torque when the engine speed at the final dead center is less than a predefinable additional torque threshold speed threshold.
  • the ignitable fuel / air mixture produced there is ignited in the outlet cylinder in order to generate combustion in the working cycle of the outlet cylinder.
  • the exhaust cylinder directly follows the intake cylinder in the firing order, a particularly reliable restart of the internal combustion engine is possible.
  • Figure 1 shows the time course of parameters in the implementation of the method according to the invention
  • FIG. 2 shows a flowchart of an advantageous embodiment of the method according to the invention.
  • FIG. 1a shows the timing of the inlet cylinder ZYL1 and the outlet cylinder ZYL2.
  • the abscissa shows the crankshaft angle KW.
  • the dead points conventionally denote the points at which a cylinder of the internal combustion engine undergoes maximum compression.
  • the example shows a four-cylinder internal combustion engine, but other multi-cylinder internal combustion engines are also conceivable, provided that at least three cylinders are present.
  • the intake cylinder ZYL1 goes into its exhaust stroke, the second dead center T2 in its intake stroke, the third dead center T3 in its compression stroke and the fourth dead center T4 in his work cycle. Accordingly, the exhaust cylinder ZYL2 moves by one stroke to the first dead center Tl in its power stroke, the second dead center T2 in its exhaust stroke, the third dead center T3 in its intake stroke and the fourth dead center T4 in its compression stroke.
  • Figure lb shows the time course of a speed n, for example, the crankshaft speed, during the outlet process of the internal combustion engine.
  • a speed n for example, the crankshaft speed
  • the driver which detects a control and / or regulating device on which the inventive method can run, for example, because the accelerator pedal is disabled, not shown in Figure 1 - injection and ignition are disabled, and the throttle will be closed.
  • the amount of air supplied to the cylinders entering the intake stroke during coasting when the throttle is closed is therefore extremely reduced.
  • the speed n of the internal combustion engine drops as indicated in the time course, wherein at the times tl, t2, t3 and t4, which correspond to the dead centers Tl, T2, T3 and T4, in each case a local minimum followed by a slight change.
  • the control and / or regulating device recognizes that the rotational speed n has fallen below the rotational speed threshold value ns and opens the throttle valve at a suitable crankshaft angle KW. This is shown in FIG. 1c.
  • the position DK of the throttle valve is from a closed position DKO at the beginning of the process at a time tiller, which corresponds to the crankshaft angle KWiller, in an open state DK1, which may also be a partially open state.
  • DK1 which may also be a partially open state.
  • the control and / or regulating device recognizes that the driver wishes the internal combustion engine to be restarted, for example by pressing the accelerator pedal.
  • fuel is now injected directly into the present in the compression stroke inlet cylinder ZYLl, and thus generates an ignitable fuel / air mixture.
  • the necessary fuel quantity can be determined from the opening crankshaft angle KWauf by means of the parameters, for example from characteristic diagrams obtained in test bench tests. This is possible because it determines the amount of air that is present in the inlet cylinder ZYLl.
  • an ignition time tIGN which is in the region of the fourth dead center T4
  • the fuel / air mixture in the inlet cylinder ZYLl is ignited.
  • the ignition timing tIGN can in a known manner before the fourth dead center T4, even during the compression stroke of the intake cylinder ZYL1 be selected. Also possible is an ignition shortly after the fourth dead center T4.
  • FIG. 2 illustrates the sequence of the method.
  • a stop request is detected by the driver, so that the control and / or regulating device recognizes that the internal combustion engine can be switched off.
  • step 1010 follows, in which ignition and injection are turned off, and the throttle is closed. It is then checked in a step 1020 whether the engine speed n has fallen below the speed threshold value ns. If so, step 1040 follows; if not, step 1030 follows.
  • step 1030 a check is made to see if the driver has a restart request. If such a restart request is present, step 1040 follows; if not, step 1020 follows.
  • step 1040 the opening crankshaft angle KWauf is determined.
  • the opening crank angle becomes KWauf determined so that the exhaust cylinder ZYL2 comes to a standstill in its compression stroke, if no further ignition is performed in a cylinder of the internal combustion engine.
  • the necessary amount of air can be determined, which flows into the inlet cylinder ZYLl, because the ratio of the gas springs of between fourth dead center T4 and fifth dead center T5 in the power stroke inlet cylinder ZYLl and located in the compression stroke exhaust cylinder ZYL2 determines that on the crankshaft of the internal combustion engine acting torque.
  • step 1030 has branched off to step 1040, then the opening crankshaft angle KWiller can also be selected such that combustion in the power stroke of the intake cylinder ZYL1 becomes possible, since it is already clear that the internal combustion engine should not come to a standstill.
  • the method such that, even when the restart request is recognized, it is necessary to wait until the engine speed n has fallen below the engine speed threshold ns, and the opening crankshaft angle KWiller can be chosen to be either the same as in the case of Unrecognized restart request (this makes the system's rating particularly easy), or it can be chosen so that the combustion in the power stroke in the intake cylinder ZYLl particularly strong.
  • step 1050 follows by asking if there is a restart request. If this is the case, step 1070 follows; if this is not the case, step 1060 follows. In step 1060, it is checked whether a restart by the method according to the invention is still possible at all. In an internal combustion engine with intake manifold injection after exceeding the third dead center T3 it is no longer possible to generate an ignitable fuel / air mixture in the intake stroke of the intake cylinder ZYLl.
  • step 1070 a check is again made as to step 1060 as to whether a restart is possible. If so, step 1100 or, in an alternative embodiment, step 1090 or, in another alternative embodiment, step 1110 follows. If not, step 1080 follows.
  • step 1080 no ignition is initiated, but the speed of the internal combustion engine continues to drop to zero.
  • the internal combustion engine then shuts off. If there is a recognized restart request, a new start can be initiated from this stationary or approximately standing internal combustion engine, for example by a starter being meshed near zero at engine speed n and accelerating the internal combustion engine.
  • step 1100 it is checked at the fourth dead center T4, which is also the final dead center T4, whether the rotational speed n of the internal combustion engine is smaller than the prescribable additional torque final damping threshold nu also shown in FIG. If this is not the case, the speed n of the internal combustion engine is so high that a direct start without further
  • step 1090 since fuel has not yet been injected in step 1040, fuel is injected into the draft tube with either port injection the internal combustion engine or with a direct injection injected directly into the intake cylinder ZYLl fuel. It is also possible to inject fuel into the exhaust cylinder ZYL2.
  • the fuel / air mixture is ignited in the power stroke of the intake cylinder ZYL1, the speed n of the internal combustion engine is accelerated. If fuel has been injected into the exhaust cylinder ZYL2, as soon as the exhaust cylinder ZYL2 has entered its working stroke or shortly before it can be ignited also in this cylinder, and the starting process can be continued in a known manner.
  • step 1110 the same steps are performed as in step 1090.
  • additional torque is transmitted to the crankshaft from another torque source to overcome the compression stroke of the exhaust cylinder ZYL2.
  • This additional torque can be applied, for example, by a meshed starter, or by closing a clutch, which is transmitted to the crankshaft via the rotating wheels of the vehicle torque, or by a hydraulic pressure accumulator.
  • step 1090 or step 1110 the starting process of the internal combustion engine is continued, for example, in a manner known per se.

Abstract

Verfahren zum schnellen Wiederstarten einer mit reduzierter zugeführter Luftmenge auslaufenden Brennkraftmaschine, bei dem nach einer erfassten Wiederstartanforderung die zugeführte Luftmenge wieder erhöht wird und in einem Einlasszylinder (ZYL1), der sich bei Erhöhung der zugeführten Luftmenge im Einlasstakt befindet, durch Kraftstoffeinspritzung ein zündfähiges Kraftstoff-/Luft-Gemisch erzeugt wird und im Einlasszylinder (ZYL1) gezündet wird, um im Arbeitstakt des Einlasszylinders (ZYL1) eine Verbrennung zu erzeugen.

Description

Beschreibung Titel
Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum schnellen Starten einer Brennkraftmaschine, insbesondere in so genannten„Change-of-Mind-Situationen", in denen der Fahrer, beispielsweise dadurch, dass er das Fahrpedal entlastet, Handlungen vornimmt, die einer Start- Stopp-Vorrichtung signalisieren, den Motor abzustellen, der Fahrer aber dann noch vor oder unmittelbar nach dem Stillstand der Brennkraftmaschine, beispielsweise durch Druck auf das Fahrpedal, signalisiert, dass er eine Beschleunigung des Fahrzeugs erwartet.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Computerprogramm zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, ein elektronisches Speichermedium auf dem dieses Computerprogramm abgespeichert ist, und eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung, die so programmiert ist, dass sie bei Bedarf das erfindungsgemäße Verfahren durchführt.
Aus der DE 103 01 191 AI ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem beim Auslaufen der Brennkraftmaschine ein erster Zylinder identifiziert wird, der in seinem Verdichtungstakt oder in seinem Arbeitstakt zum Stehen kommt. Für einen Zeitpunkt kurz vor dem Stillstand der Brennkraftmaschine, zu dem ein komprimierender Zylinder nicht mehr über einen Kompressionshügel gebracht werden kann, wird ein zweiter Zylinder ausgewählt, dessen Einlass- oder Auslassventil dann geöffnet ist. Die Füllung dieses zweiten Zylinders wird so eingestellt, dass einer der Zylinder in einer Arbeitsphase etwa einen ersten vorgegebenen Kurbelwinkel nach einem oberen Zündtotzeitpunkt zum Stillstand kommt. Offenbarung der Erfindung
Das Verfahren nach den Merkmalen der unabhängigen Ansprüchen hat demgegenüber den Vorteil, dass die Brennkraftmaschine noch vor dem Stillstand neu gestartet werden kann, was die Zeit zum Wiederstarten erheblich verkürzt.
Besonders vorteilhaft ist die Erfindung, wenn das Verfahren zum schnellen Wiederstarten der mit reduzierter zugeführter Luftmenge auslaufenden Brennkraftmaschine durchgeführt wird. Wird dann nach einer erfassten Wiederstartanforderung die zugeführte Luftmenge wieder erhöht und in einem Einlasszylinder, der sich bei Erhöhung der zugeführten Luftmenge im Einlasstakt befindet, durch Kraftstoffeinspritzung ein zündfähiges Kraftstoff-/Luft-Gemisch erzeugt und im Einlasszylinder gezündet, um im Arbeitstakt des Einlasszylinders eine Verbrennung zu erzeugen, so hat dies den besonderen Vorteil, dass die Brennkraftmaschine besonders schnell wieder startfähig gemacht wird.
Die Reduktion der der Brennkraftmaschine zugeführten Luftmenge wird üblicherweise durchgeführt, um den Komfort beim Auslaufen der Brennkraftmaschine, also bei ihrer Drehzahlreduktion nach abgestellter Zündung, zu erhöhen. Diese Reduktion kann beispielsweise durch das Schließen einer Drosselklappe durchgeführt werden, aber auch andere Mittel zur Kontrolle der Luftmenge sind denkbar, beispielsweise eine variable Ventilverstellung.
Wird die zugeführte Luftmenge erhöht, sobald eine Drehzahl der Brennkraftmaschine unter einen vorgebbaren Drehzahlschwellenwert gefallen ist, hat dies den Vorteil, dass sich durch eine solche Maßnahme das Auslaufverhalten der Brennkraftmaschine besonders gut kontrollieren lässt, was im Fall des Vorliegens einer Wiederstartanforderung, beispielsweise durch das Betätigen des Fahrpedals, dazu führt, dass die Brennkraftmaschine besonders kontrolliert wiedergestartet werden kann. Liegt hingegen keine Wiederstartanforderung vor, kann durch diese Erhöhung der Luftmenge das Auslaufverhalten derart kontrolliert werden, das zu einem späteren Zeitpunkt ein besonders schneller Wiederstart möglich ist, beispielsweise, indem die Brennkraftmaschine in einer kontrollierten Abstellposi- tion zum Stillstand kommt, aber auch, weil die Brennkraftmaschine besonders schnell zum Stillstand kommt.
Wird in einem Auslasszylinder, der der nächste Zylinder ist, der nach dem Einlasszylinder in den Einlasstakt geht, durch Kraftstoffeinspritzung ein zündfähiges Kraftstoff-/Luft-Gemisch erzeugt, so wird ausgenutzt, dass nun der nach dem Einlasszylinder zweite Zylinder, der nach dem Einlasszylinder in seinen Arbeitstakt geht, für eine Zündung vorbereitet ist, so dass bei Bedarf eine weitere Erhöhung der Drehzahl der Brennkraftmaschine möglich ist. Dies führt zu einer erhöhten Flexibilität hinsichtlich des weiteren Fortgangs des Verfahrens.
Bei der Erhöhung der zugeführten Luftmenge wird die Drosselklappe (oder ein beliebiges anderes Mittel zur Dosierung der Luftmenge) zu einem Öffnungskurbelwellenwinkel, der um einige Grad Kurbelwellenwinkel vor dem Totpunkt liegt, an dem der Einlasszylinder vom Einlasstakt in den Verdichtungstakt übergeht, geöffnet. Liegt dieser Öffnungskurbelwellenwinkel früher oder ist die Drosselklappe oder das andere Mittel zur Dosierung der Luftmenge weiter geöffnet, so wird dem Einlasszylinder eine größere Luftmenge zugeführt, als wenn der Öffnungskurbelwellenwinkel später, also näher an dem besagten Totpunkt, zu dem der Einlasszylinder in seinen Verdichtungstakt übergeht, liegt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Öffnungskurbelwellenwinkel so gewählt wird, dass die im Einlasszylinder erzeugte Verbrennung stark genug ist, den Auslasszylinder bis in seinen Arbeitstakt zu schieben. Der Auslasszylinder hat in seinem Einlasstakt eine gegenüber dem Einlasszylinder weiter erhöhte Luftmenge zugeführt bekommen, so dass die Federkräfte bei seiner Kompression im Verdichtungstakt verhältnismäßig groß sind.
Alternativ oder zusätzlich kann gemeinsam mit der Verbrennung im Einlasszylinder eine weitere Drehmomentquelle ein Drehmoment erzeugt, das groß genug ist, den Auslasszylinder (ZYL2) in seinen Arbeitstakt zu schieben.
Beispielsweise kann eine elektrische Maschine als weitere Drehmomentenquelle ein Drehmoment erzeugen, das groß genug ist, den Auslasszylinder in seinen Arbeitstakt zu schieben. Dies kann beispielsweise durch einen Starter geschehen, der in der Lage ist, bei der noch anliegenden Drehzahl der Brennkraftma- schine eingespurt zu werden. Besonders geeignet ist auch ein permanent eingespurter, beispielsweise riemengetriebener, Starter oder Starter- Generator. Auch denkbar ist die Unterstützung durch eine elektrische Maschine in einem hybridisierten Antriebsstrang, beispielsweise wenn das Drehmoment der elektrischen Maschine über ein Planetengetriebe zugeschaltet werden kann, oder bei einem Achshybrid eine zweite Achse eines Autos, dessen erste Achse die Brennkraftmaschine antreibt, angetrieben wird. In Verbindung mit einer hinreichend groß dimensionierten Verbrennung im Einlasszylinder kann ein zusätzliches Drehmoment durch eine elektrische Maschine die Zuverlässigkeit des Verfahrens erhöhen.
Alternativ oder zusätzlich kann aber auch eine weitere Kupplung, mit der die Kurbelwelle von den Rädern des Fahrzeugs trennbar und verbindbar ist, als weitere Drehmomentenquelle eingesetzt werden. In diesem Fall wird die geöffnete Kupplung geschlossen, um so aus der kinetischen Energie des rollenden Fahrzeugs ein Drehmoment auf die Kurbelwelle zu übertragen. Durch einen solchen Kupplungsstart kann ein im Fahrzeug vorhandener Starter über seine Lebensdauer für weniger Starts ausgelegt werden, was einen Kostenvorteil für das Gesamtsystem ermöglich.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann ein hydraulischer Druckspeicher als weitere Drehmomentenquelle eingesetzt werden. Das Zuschalten eines von einem hydraulischen Druckspeicher erzeugten Drehmoments hat den besonderen Vorteil, dass die Vorzüge des Einsatzes eines Kupplungsstarts mit dem Vorteil kombiniert werden, dass eine solche Drehmomentenunterstützung auch möglich ist, wenn das Fahrzeug steht.
In weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltungen wird die Größe des von der weiteren Drehmomentquelle erzeugten Drehmoments abhängig von einer Drehzahl der Brennkraftmaschine zu einem finalen Totpunkt gewählt. Mit finalem Totpunkt wird hierbei der Totpunkt bezeichnet, an dem der Auslasszylinder in seinen Verdichtungstakt geht. Durch Versuche wurde herausgefunden, dass sich aus der Drehzahl im finalen Totpunkt prädizieren lässt, ob ein Direktstart der Brenn- kraftmaschine ohne Unterstützung eines von der weiteren Drehmomentenquelle erzeugtes Drehmoment erfolgreich sein wird, oder nicht.
Besonders zuverlässig wird der Start dann, wenn die weitere Drehmomentquelle dann ein Drehmoment erzeugt, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine zum finalen Totpunkt kleiner als eine vorgebbare Zusatzdrehmomentendrehzahl- schwelle ist.
Wir hingegen die weitere Drehmomentquelle so angesteuert, dass sie dann kein Drehmoment erzeugt (also an die Kurbelwelle einkoppelt), wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine zum finalen Totpunkt nicht kleiner als eine vorgebbare Zu- satzdrehmomentendrehzahlschwelle ist, so lässt sich bei
Drehmomentenunterstützung durch einen Starter der Starter über seine Lebensdauer für möglichst wenige Starts auslegen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung diese beiden genannten Ausführungsformen kombiniert werden, wenn also die weitere Drehmomentquelle genau dann ein Drehmoment erzeugt, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine zum finalen Totpunkt kleiner als eine vorgebbare Zusatzdrehmomentendrehzahlschwelle ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn in dem Auslasszylinder das dort erzeugte zündfähige Kraftstoff -/Luft- Gemisch gezündet wird, um im Arbeitstakt des Auslasszylinders eine Verbrennung zu erzeugen. Da der Auslasszylinder definitionsgemäß in der Zündreihenfolge unmittelbar auf den Einlasszylinder folgt, ist somit ein besonders zuverlässiger Neustart der Brennkraftmaschine möglich.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den Figuren werden besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Weitere Ausführungsformen sind möglich.
Es zeigen: Figur 1 den zeitlichen Verlauf von Kenngrößen bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figur 2 einen Ablaufplan einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Figur 1 zeigt den zeitlichen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens. In Figur la ist die Taktfolge des Einlasszylinders ZYL1 und des Auslasszylinders ZYL2 dargestellt. Auf der Abszisse ist der Kurbelwellenwinkel KW dargestellt. Ebenfalls dargestellt sind erster bis fünfter Totpunkt Tl, T2, T3, T4 und T5. Die Totpunkte bezeichnen in üblicher Weise die Punkte, zu denen ein Zylinder der Brennkraftmaschine für eine maximale Kompression erfährt. Im Beispiel dargestellt ist eine vierzylindrige Brennkraftmaschine, es sind aber auch andere mehrzylindrige Brennkraftmaschinen denkbar, sofern mindestens drei Zylinder vorhanden sind.
Zum ersten Totpunkt Tl geht der Einlasszylinder ZYL1 in seinen Auslasstakt, zum zweiten Totpunkt T2 in seinen Einlasstakt, zum dritten Totpunkt T3 in seinen Verdichtungstakt und zum vierten Totpunkt T4 in seinen Arbeitstakt. Entsprechend geht der Auslasszylinder ZYL2 um einen Arbeitstakt verschoben zum ersten Totpunkt Tl in seinen Arbeitstakt, zum zweiten Totpunkt T2 in seinen Auslasstakt, zum dritten Totpunkt T3 in seinen Einlasstakt und zum vierten Totpunkt T4 in seinen Verdichtungstakt.
Figur lb zeigt den zeitlichen Verlauf einer Drehzahl n, beispielsweise der Kurbelwellendrehzahl, während des Auslaufvorgangs der Brennkraftmaschine. Nach einer Stoppanforderung durch den Fahrer, die eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung, auf der auch das erfindungsgemäße Verfahren ablaufen kann, erkennt, beispielsweise weil das Fahrpedal deaktiviert ist, werden - in Figur 1 nicht dargestellt - Einspritzung und Zündung deaktiviert, und die Drosselklappe wird geschlossen. Die den Zylindern, die während des Auslaufens bei geschlossener Drosselklappe in den Einlasstakt gehen, zugeführte Luftmenge, ist daher extrem reduziert. Die Drehzahl n der Brennkraftmaschine fällt wie angezeigt im zeitlichen Verlauf ab, wobei zu den Zeitpunkten tl, t2, t3 und t4, die den Totpunkten Tl, T2, T3 und T4 entsprechen, jeweils ein lokales Minimum mit anschließendem leich- ten Anstieg der Drehzahl n der Brennkraftmaschine ersichtlich ist, was aus einem Rückfedereffekt bei der maximalen Verdichtung der Brennkraftmaschine herrührt. Zu beachten ist, dass aufgrund der veränderlichen Drehzahl n der Brennkraftmaschine die zeitliche Achse t und die Kurbelwellenwinkel KW aus Figuren lb und la nicht beide linear sind. Beispielsweise ist die Zeitachse nicht äquidistant.
Zwischen erstem Zeitpunkt tl und zweitem Zeitpunkt t2 fällt die Drehzahl n der Brennkraftmaschine unter einen vorgegebenen Schwellenwert ns. Zu einem geeigneten Zeitpunkt, beispielsweise dem nächstfolgenden Totpunkt, in diesem Fall dem zweiten Totpunkt T2, erkennt die Steuer- und/oder Regeleinrichtung, dass die Drehzahl n unter den Drehzahlschwellenwert ns gefallen ist, und öffnet zu einem geeigneten Kurbelwellenwinkel KWauf die Drosselklappe. Dies ist in Figur lc dargestellt.
Die Stellung DK der Drosselklappe geht von einer geschlossenen Stellung DKO zu Beginn des Verfahrens zu einem Zeitpunkt tauf, der dem Kurbelwellenwinkel KWauf entspricht, in einen geöffneten Zustand DK1 über, der auch ein teilweise geöffneter Zustand sein kann. In den Einlasszylinder ZYLl, der sich zum Zeitpunkt tauf bzw. beim Kurbelwellenwinkel KWauf im Einlasstakt befindet, strömt nun eine Luftmenge ein. Zu einem Change-of-Mind-Zeitpunkt tCOM erkennt die Steuer- und/oder Regeleinrichtung, dass der Fahrer wünscht, dass die Brennkraftmaschine wieder gestartet wird, beispielsweise durch einen Druck auf das Fahrpedal. Beispielsweise durch ein Direkteinspritzventil wird nun Kraftstoff unmittelbar in den im Verdichtungstakt befindlichen Einlasszylinder ZYLl gespritzt, und somit ein zündfähiges Kraftstoff-/Luft-Gemisch erzeugt.
Die notwendige Kraftstoffmenge lässt sich über Bedatung, beispielsweise aus Kennfeldern, die in Prüfstandsversuchen gewonnen werden, aus dem Öffnungskurbelwellenwinkel KWauf bestimmen. Dies ist möglich, da dieser die Luftmenge bestimmt, die im Einlasszylinder ZYLl vorhanden ist. Zu einem Zündzeitpunkt tIGN der im Bereich des vierten Totpunkts T4 liegt, wird das Kraftstoff-/Luft- Gemisch im Einlasszylinder ZYLl gezündet. Durch diese Verbrennung im Arbeitstakt des Einlasszylinders ZYLl wird die Umdrehung der Brennkraftmaschine wieder beschleunigt. Der Zündzeitpunkt tIGN kann in bekannter Weise auch vor dem vierten Totpunkt T4, noch während des Verdichtungstakts des Einlasszylinders ZYL1 gewählt werden. Möglich ist auch eine Zündung kurz nach dem vierten Totpunkt T4.
Durch diese Zündung im Einlasszylinder ZYL1 wird die Luftmenge im Auslasszylinder ZYL2, die dieser im Einlasstakt zwischen drittem Totpunkt T3 und viertem Totpunkt T4 angesaugt hat, verdichtet. Diese Luftfeder ist sehr groß. Sie ist so groß, dass dann, wenn in dem Einlasszylinder ZYL1 keine Zündung stattfände, der Auslasszylinder ZYL2 von der Gasfeder im Verdichtungstakt vollständig abgebremst würde, sodass die Brennkraftmaschine zum Stillstand käme. Dies ist in Figur lb durch die gestrichelte Linie dargestellt. Es ist daher wichtig, dass Kraft- stoff-/Luft-Gemisch so zu wählen, dass die Verbrennung im Einlasszylinder ZYL1 so stark ist, dass der Auslasszylinder ZYL2 in seinen Arbeitstakt übergeht.
Bei Brennkraftmaschinen mit Saugrohreinspritzung ist zu beachten, dass die Einspritzung so frühzeitig erfolgen muss, dass der Einlasszylinder ZYL1 im Einlasstakt bereits ein Kraftstoff-/Luft-Gemisch ansaugen kann. Hierzu ist es erforderlich, dass die Wiederstartanforderung zu einem sehr viel früheren Zeitpunkt erfasst wird, nämlich noch vor dem Öffnungszeitpunkt tauf.
Figur 2 illustriert den Ablauf des Verfahrens. Zu einem ersten Zeitpunkt 1000, wird wie beschrieben eine Stoppanforderung durch den Fahrer erkannt, so dass die Steuer- und /oder Regeleinrichtung erkennt, dass die Brennkraftmaschine abgeschaltet werden kann. In diesem Fall folgt Schritt 1010, in dem Zündung und Einspritzung ausgeschaltet werden, und die Drosselklappe geschlossen wird. Nun wird in einem Schritt 1020 überprüft, ob die Drehzahl n der Brennkraftmaschine unter den Drehzahlschwellenwert ns gefallen ist. Ist dies der Fall, folgt Schritt 1040, ist dies nicht der Fall, folgt Schritt 1030. In Schritt 1030 wird überprüft, ob eine Wiederstartanforderung durch den Fahrer vorliegt. Liegt eine solche Wiederstartanforderung vor, folgt Schritt 1040, liegt sie nicht vor, folgt Schritt 1020.
In Schritt 1040 wird der Öffnungskurbelwellenwinkel KWauf bestimmt. Wurde von Schritt 1020 zu Schritt 1040 verzweigt, so wird der Öffnungskurbelwellenwinkel KWauf so bestimmt, dass der Auslasszylinder ZYL2 in seinem Verdichtungstakt zum Stillstand kommt, sofern keine weitere Zündung in einem Zylinder der Brennkraftmaschine durchgeführt wird. Beispielsweise durch Kennfelder kann die notwendige Luftmenge ermittelt werden, die in den Einlasszylinder ZYLl strömt, denn das Verhältnis der Gasfedern des zwischen viertem Totpunkt T4 und fünftem Totpunkt T5 im Arbeitstakt befindlichen Einlasszylinders ZYLl und des im Verdichtungstakt befindlichen Auslasszylinders ZYL2 bestimmt das auf die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine wirkende Drehmoment.
Wurde hingegen von Schritt 1030 zu Schritt 1040 verzweigt, so kann der Öffnungskurbelwellenwinkel KWauf auch so gewählt werden, dass eine Verbrennung im Arbeitstakt des Einlasszylinders ZYLl möglich wird, da nun schon klar ist, dass die Brennkraftmaschine nicht zum Stillstand kommen soll. Es ist aber auch möglich, das Verfahren derart zu gestalten, dass auch bei erkannter Wiederstartanforderung abgewartet wird, bis die Drehzahl n unter den Drehzahlschwellenwert ns gefallen ist, und der Öffnungskurbelwellenwinkel KWauf kann so gewählt werden, dass er entweder genauso groß ist wie im Fall einer nichter- kannten Wiederstartanforderung (dies macht die Bedatung des Systems besonders einfach), oder er kann so gewählt werden, dass die Verbrennung im Arbeitstakt im Einlasszylinders ZYLl besonders kräftig wird.
Bei einer Saugrohreinspritzung kann bereits jetzt in das Saugrohr der Brennkraftmaschine Kraftstoff eingespritzt werden, so dass im Einlasszylinder ZYLl ein zündfähiges Kraftstoff-/Luft-Gemisch entsteht. Beispielsweise aus Kennfeldern wird die Kraftstoffmenge dabei so zugemessen, dass ein stöchiometrisches Gemisch entsteht. Es folgt Schritt 1050, indem abgefragt wird, ob eine Wiederstartanforderung vorliegt. Ist dies der Fall, folgt Schritt 1070, ist dies nicht der Fall, folgt Schritt 1060. In Schritt 1060 wird überprüft, ob ein Wiederstart nach dem erfindungsgemäßen Verfahren überhaupt noch möglich ist. Bei einer Brennkraftmaschine mit Saugrohreinspritzung ist nach Überschreiten des dritten Totpunkts T3 es nicht mehr möglich, im Einlasstakt des Einlasszylinders ZYLl ein zündfähiges Kraftstoff -/Luft- Gemisch zu erzeugen. Bei Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung haben Versuche ergeben, dass es bis zu einem Kurbelwellenwinkel von ca. 25° vor dem vierten Totpunkt T4 noch möglich ist, noch Kraftstoff so einzuspritzen, dass ein zündfähiges Kraftstoff -/Luft- Gemisch entsteht. Ebenso haben Versuche ergeben, dass es bis zu 30° nach dem vierten Totpunkt T4 noch möglich ist, diese Kraftstoff-/Luft-
Gemisch zu zünden. Bei einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine ist es also beispielsweise bis zu einem Winkel von 25° vor dem vierten Totpunkt T4 noch möglich, ein zündfähiges Kraftstoff-/Luft-Gemisch zu erzeugen. Durch Versuche kann diese Schwelle aber für jeden Motor neu ermittelt werden und entsprechend angepasst werden. Ist es noch möglich, ein zündfähiges Kraftstoff-/Luft-Gemisch zu erzeugen, wird zu Schritt 1080 verzweigt.
In Schritt 1070 wird analog zu Schritt 1060 nochmals überprüft, ob ein Wiederstart möglich ist. Ist dies der Fall, folgt Schritt 1100 oder in einem alternativen Ausführungsbeispiel Schritt 1090 oder in einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel Schritt 1110. Ist dies nicht der Fall, folgt Schritt 1080.
In Schritt 1080 wird keine Zündung eingeleitet, sondern die Drehzahl der Brennkraftmaschine sinkt weiter bis auf Null. Die Brennkraftmaschine pendelt dann aus. Liegt eine erkannte Wiederstartanforderung vor, kann aus dieser stehenden oder näherungsweise stehenden Brennkraftmaschine ein neuer Start eingeleitet werden, beispielsweise, indem ein Starter bei Drehzahl n der Brennkraftmaschine nahe Null eingespurt wird, und die Brennkraftmaschine beschleunigt. Im optionalen Schritt 1100 wird zum vierten Totpunkt T4, der gleichzeitig der finale Totpunkt T4 ist, überprüft, ob die Drehzahl n der Brennkraftmaschine kleiner als die in Figur 1 ebenfalls eingezeichnete vorgebbare Zusatzdrehmomentend- rehzahlschwelle nu ist. Ist dies nicht der Fall, ist die Drehzahl n der Brennkraftmaschine also so hoch, dass ein Direktstart ohne weitere
Drehmomentenunterstützung erfolgreich sein wird, folgt Schritt 1090, andernfalls folgt Schritt 1100.
In Schritt 1090 hingegen wird, weil in Schritt 1040 noch kein Kraftstoff eingespritzt wurde, Kraftstoff entweder mit einer Saugrohreinspritzung in das Saugrohr der Brennkraftmaschine oder mit einer Direkteinspritzung unmittelbar in den Einlasszylinder ZYLl Kraftstoff eingespritzt. Es kann auch in den Auslasszylinder ZYL2 Kraftstoff eingespritzt werden. Zum Zündzeitpunkt tIGN wird im Arbeitstakt des Einlasszylinders ZYLl das Kraftstoff-/Luft-Gemisch gezündet, die Drehzahl n der Brennkraftmaschine beschleunigt. Wurde in den Auslasszylinder ZYL2 Kraftstoff eingespritzt, so kann, sobald der Auslasszylinder ZYL2 in seinen Arbeitstakt übergegangen ist, oder kurz davor, auch in diesem Zylinder gezündet werden, und der Startvorgang in bekannter Weise fortgesetzt werden.
In Schritt 1110 werden die gleichen Schritte durchgeführt wie in Schritt 1090. Zusätzlich wird von einer weiteren Drehmomentquelle zusätzliches Drehmoment auf die Kurbelwelle übertragen wird, um die Verdichtungstakt des Auslasszylinders ZYL2 zu überwinden. Dieses zusätzliche Drehmoment kann beispielsweise durch einen eingespurten Starter aufgebracht werden, oder durch Schließen einer Kupplung, wodurch auf die Kurbelwelle über die rotierenden Räder des Fahrzeugs ein Drehmoment übertragen wird, oder auch durch einen hydraulischen Druckspeicher.
Im Anschluss an Schritt 1090 oder Schritt 1110 wird der Startvorgang der Brennkraftmaschine beispielsweise in an sich bekannter Art und Weise fortgesetzt.

Claims

Ansprüche
Verfahren zum schnellen Wiederstarten einer mit reduzierter zugeführter Luftmenge auslaufenden Brennkraftmaschine, bei dem nach einer erfassten Wiederstartanforderung die zugeführte Luftmenge wieder erhöht wird und in einem Einlasszylinder (ZYLl), der sich bei Erhöhung der zugeführten Luftmenge im Einlasstakt befindet, durch Kraftstoffeinspritzung ein zündfähiges Kraftstoff-/Luft-Gemisch erzeugt wird und im Einlasszylinder (ZYLl) gezündet wird, um im Arbeitstakt des Einlasszylinders (ZYLl) eine Verbrennung zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zugeführte Luftmenge erhöht wird, sobald eine Drehzahl (n) der Brennkraftmaschine unter einen vorgebbaren Drehzahlschwellenwert (ns) gefallen ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Auslasszylinder (ZYL2), der der nächste Zylinder ist, der nach dem Einlasszylinder (ZYLl) in den Einlasstakt geht, durch Kraftstoffeinspritzung ein zündfähiges Kraftstoff-/Luft-Gemisch erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Öffnungskurbelwellenwinkel (KWauf), zu dem die zugeführte Luftmenge wieder erhöht wird, so gewählt wird, dass die im Einlasszylinder (ZYLl) erzeugte Verbrennung stark genug ist, den Auslasszylinder (ZYL2) bis in seinen Arbeitstakt zu schieben.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass gemeinsam mit der Verbrennung im Einlasszylinder (ZYLl) eine weitere Drehmomentquelle ein Drehmoment erzeugt, das groß genug ist, den Auslasszylinder (ZYL2) in seinen Arbeitstakt zu schieben.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des von der weiteren Drehmomentquelle erzeugten Drehmoments abhängig von einer Drehzahl (n) der Brennkraftmaschine zu dem finalen Totpunkt (T4), an dem der Auslasszylinder in seinen Verdichtungstakt geht, gewählt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Drehmomentquelle dann ein Drehmoment erzeugt, wenn die Drehzahl (n) der Brennkraftmaschine zum finalen Totpunkt (T4) kleiner als eine vorgebbare Zusatzdrehmomentendrehzahlschwelle (nu) ist.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Drehmomentquelle dann kein Drehmoment erzeugt, wenn die Drehzahl (n) der Brennkraftmaschine zum finalen Totpunkt (T4) nicht kleiner als eine vorgebbare Zusatzdrehmomentendrehzahlschwelle (nu) ist.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Drehmomentquelle dann genau dann ein Drehmoment erzeugt, wenn die Drehzahl (n) der Brennkraftmaschine zum finalen Totpunkt (T4) kleiner als eine vorgebbare Zusatzdrehmomentendrehzahlschwelle (nu) ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Auslasszylinder (ZYL2) gezündet wird, um im Arbeitstakt des Auslasszylinders (ZYL2) eine Verbrennung zu erzeugen.
11. Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es programmiert ist, alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen.
12. Elektrisches Speichermedium für eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass auf ihm ein Computerprogramm zur Durchführung aller Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 abgespeichert ist.
13. Steuer- und/oder Regeleinrichtung einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass sie so programmiert ist, dass sie alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchführen kann.
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