DE102008042558A1 - Method for operating internal-combustion engine, involves changing starting phase of internal-combustion engine from one starting mode of operation to another starting mode of operation, where starting is provided for direct fuel injection - Google Patents

Method for operating internal-combustion engine, involves changing starting phase of internal-combustion engine from one starting mode of operation to another starting mode of operation, where starting is provided for direct fuel injection Download PDF

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Abstract

The method involves changing a starting phase of an internal-combustion engine (10) from one starting mode of operation to another starting mode of operation. The starting, particularly a cold starting is provided for the direct fuel injection, where the fuel is guided to a fuel collecting line (16) by a fuel high-pressure pump (20). Independent claims are included for the following: (1) a controlling or regulating unit for an internal-combustion engine; and (2) an internal-combustion engine with direct fuel injection having a fuel high-pressure pump.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Außerdem ist Gegenstand der Erfindung eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung und eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des entsprechenden nebengeordneten Patentanspruchs.The The invention relates to a method for operating an internal combustion engine according to the preamble of claim 1. In addition, the subject the invention, a control and / or regulating device and an internal combustion engine according to the preamble of the corresponding independent patent claim.

Eine Benzindirekteinspritzung bei Ottomotoren bietet eine Vielzahl von Möglichkeiten im Betrieb eine Einspritzung zu gestalten. Parameter, die variiert werden können sind zum Beispiel Einspritzdruck, Zündzeitpunkt, Einspritzzeitpunkt und die Aufteilung der Einspritzmenge in mehrere Teil-Einspritzungen. Diese Teileinspritzungen können in verschiedenen Takten eines Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine (z. B. Saugtakt oder Verdichtungstakt) erfolgen. So sind neben der klassischen homogenen Einspritzung während des Saughubs verschiedene Einspritz-Betriebsarten, wie Schichteinspritzungen und Doppeleinspritzungen zum Katalysatorheizen oder zur Vermeidung von Motorklopfen bekannt. Auch unterschiedliche Startbetriebsarten und Startverfahren sind bekannt, die spezifische Vor- und Nachteile im Hinblick auf Startsicherheit, Hochlaufverhalten, Emissionen, Startzeit, Hochdruckverlauf in der Kraftstoffsammelleitung und Kaltstartverhalten bei extremen Temperaturen aufweisen. Es ist möglich, abhängig von einer Temperatur der Brennkraftmaschine vor Beginn des Starts unterschiedliche Startbetriebsarten zu wählen, die dann bis zum Erreichen des Startendes von einer Motorsteuerung beibehalten werden.A Gasoline direct injection in gasoline engines offers a variety of Possibilities to design an injection during operation. Parameters that can be varied are, for example Injection pressure, ignition timing, injection timing and the Distribution of the injection quantity into several partial injections. These Partial injections can be done in different cycles Operating cycle of the internal combustion engine (eg suction stroke or compression stroke) respectively. So are next to the classic homogeneous injection during the suction stroke various injection modes, such as stratified injections and double injections for catalyst heating or avoidance known from engine knock. Also different start modes and starting methods are known, the specific advantages and disadvantages with regard to start-up safety, run-up behavior, emissions, Start time, high pressure curve in the fuel rail and cold start behavior at extreme temperatures. It is possible, dependent from a temperature of the internal combustion engine before the start of the start to choose different startup modes then maintained until reaching the start end of a motor control become.

Bei dem sogenannten Schichthochdruckstart wird oberhalb einer Starttemperatur von ca. –25°C der Kraftstoffhochdruck in der Kraftstoffsammelleitung sofort mit Einrücken des Anlassers aufgebaut. Nach Erreichen einer applizierbaren Schwelle wird die Einspritzung freigegeben und eine Schichteinspritzung in den Verdichtungstakt abgegeben und gezündet.at the so-called shift high pressure start is above a starting temperature from about -25 ° C, the fuel high pressure in the fuel rail set up immediately with the starter engaged. After reaching an applicable threshold, the injection is released and a stratified injection is discharged into the compression stroke and ignited.

Bei Starttemperaturen unterhalb von –25°C ist mit diesem Vorgehen kein Motorstart ohne Einbrechen der Drehzahl durch fehlende oder schlechte Verbrennungen möglich. Daher werden bei Starttemperaturen unterhalb von –25°C vier homogene Niederdruckeinspritzungen abgesetzt, die nicht gezündet werden. Erst dann erfolgt der Kraftstoff-Hochdruck-Aufbau in der Kraftsammelleitung. Nach Erreichen einer applizierbaren Schwelle in der Kraftstoffsammelleitung werden die Schicht-Hochdruckeinspritzungen in den Verdichtungstakt freigegeben und gezündet, um den Motor zu starten. Dieses Vorgehen führt zu einer deutlichen Verlängerung der Startzeit und durch teilweises Ausstoßen des unverbrannten Kraftstoffs zu hohen Kohlenwasserstoffemissionen.at Starting temperatures below -25 ° C is with This procedure no engine start without breaking the speed by missing or bad burns possible. Therefore, be at starting temperatures below -25 ° C four deposited homogeneous low-pressure injections, which did not ignite become. Only then does the high-pressure fuel assembly in the Power manifold. After reaching an applicable threshold in the fuel manifold, the shift high pressure injections released into the compression stroke and ignited to the To start engine. This procedure leads to a clear Extension of the start time and partial ejection of the unburned fuel to high hydrocarbon emissions.

Bei dem sogenannten Hochdruckstart mit einer Doppeleinspritzung wird der Kraftstoff-Hochdruck in der Kraftstoffsammelleitung sofort mit einem Einrücken eines Anlassers aufgebaut und bei Erreichen einer applizierbaren Schwelle des Kraftstoffdrucks in der Kraftstoffsammelleitung eine Doppeleinspritzung abgegeben und gezündet. Dabei erfolgt ein Teil der Einspritzung in den Saugtakt, der zweite Teil der Einspritzung in den Verdichtungstakt. Durch dieses Vorgehen ist es möglich, den Motor ohne Drehzahleinbrüche durch fehlende Verbrennungen bis zu Starttemperaturen der Brennkraftmaschine von < –30°C ohne Voreinspritzungen zu starten und so eine deutliche Verkürzung der Startzeit zu erreichen. Allerdings kann es durch die hohen Einspritzmengen der Doppeleinspritzung über mehrere Arbeitsspiele zu einem Einbrechen des Kraftstoffdrucks in der Kraftstoffsammelleitung kommen. Dadurch wird der Hochdruckstart abgebrochen und es kommt vor Erreichen des Startendes zu einem Abbruch des Hochdruckstarts mit massivem Drehzahleinbruch durch das Aussetzen der Einspritzungen bis die Schwelle des Kraftstoffdrucks in der Kraftstoffsammelleitung zu einer Einspritzfreigabe wieder erreicht wird. Dieses Verhalten tritt bevorzugt bei Fahrzeugen mit etwas flacherem Drehzahlhochlauf auf, wie es zum Beispiel besonders bei Fahrzeugen mit Automatikgetrieben zu beobachten ist.at the so-called high-pressure start with a double injection the fuel high pressure in the fuel rail immediately with an engagement of a starter built and on reaching an applicable threshold of the fuel pressure in the fuel rail delivered a double injection and ignited. This takes place a part of injection in the suction stroke, the second part of injection in the compression stroke. This procedure makes it possible the engine without speed drops due to missing burns up to starting temperatures of the internal combustion engine of <-30 ° C without Pre-injections start and so a significant reduction to reach the start time. However, it may be due to the high injection rates the double injection over several working cycles to one Breaking of the fuel pressure in the fuel rail come. As a result, the high-pressure start is aborted and it comes before reaching the Starting to a crash of high-pressure launch with massive speed drop by suspending the injections until the threshold of fuel pressure in the fuel rail to an injection release again is reached. This behavior is preferred in vehicles Slight speed up, for example, especially is observed in vehicles with automatic transmissions.

Aus der DE 101 42 493 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei beim Start ein Zündzeitpunkt in Abhängigkeit der ermittelten Starttemperatur der Brennkraftmaschine verändert wird.From the DE 101 42 493 A1 a method for operating an internal combustion engine is known, wherein at the start an ignition time is changed in dependence on the determined starting temperature of the internal combustion engine.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art weiterzuentwickeln, bei dem die Brennkraftmaschine schnell und zuverlässig auch bei sehr tiefen Temperaturen startet. Das Verfahren soll zudem das Bordnetz nur wenig belasten und geringe Emissionen verursachen.task The invention is to develop a method of the type mentioned, in which the engine quickly and reliably too starts at very low temperatures. The process should also the Low on-board electrical system and low emissions.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst, sowie durch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung und einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen der nebengeordneten Patentansprüche. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf jeweils explizit hingewiesen wird. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen.The The object is achieved by a method having the features of the claim 1 solved, as well as by a control and / or regulating device and an internal combustion engine with the characteristics of the siblings Claims. Features important to the invention can also be found in the following description and in the Drawing, with the characteristics both alone and important in different combinations for the invention can be, without explicit reference becomes. Advantageous developments can be found in the subclaims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durchläuft die Brennkraftmaschine während der Startphase mindestens zwei unterschiedliche Betriebsarten. Dadurch können die der Erfindung zu Grunde liegenden Aufgaben gelöst werden. Der Übergang erfolgt nach einer applizierbaren Anzahl von Verbrennungen in der ersten Betriebsart, vorzugsweise nach Abschluss eines Arbeitspiels. In der Koordination der Betriebsarten in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung kann bspw. über eine eigenständige applizierbare obere und untere Schwelle der Starttemperatur der Brennkraftmaschine das erfindungsgemäße Verfahren freigegeben werden. Ein Umschaltzeitpunkt wird dann in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung nach Auswertung von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine und nach Auswertung der Starttemperatur der Brennkraftmaschine ermittelt. Das Verfahren ermöglicht eine schnelle und sichere Startphase, insbesondere Kaltstartphase. Für das erfindungsgemäße Verfahren sind keinerlei zusätzliche Vorrichtungen nötig, es werden die ohnehin vorhandenen Einrichtungen genutzt. Lediglich die Software in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung muss gemäß des Verfahrens programmiert sein. Dies macht die Erfindung kostengünstig.at goes through the process of the invention the internal combustion engine during the starting phase at least two different operating modes. This allows the the problems underlying the invention are solved. The transition occurs after an applicable number of Burns in the first mode, preferably after completion a working game. In the coordination of operating modes in the Control and / or regulating device can, for example, via a independent applicable upper and lower threshold of the Start temperature of the internal combustion engine, the inventive Procedures are released. A switching time is then in the control and / or regulating device after evaluation of operating parameters the internal combustion engine and after evaluation of the starting temperature of Internal combustion engine determined. The procedure allows a fast and safe start phase, especially cold start phase. For the inventive method are no additional devices needed it used the already existing facilities. Only the software in the control and / or regulating device must according to the Be programmed method. This makes the invention inexpensive.

Zur konkreten Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, dass in der ersten Startbetriebsart mindestens eine Doppeleinspritzung in jeden Brennraum erfolgt, wobei beide Einspritzungen innerhalb eines Arbeitsspiels erfolgen, die erste Einspritzung während eines Ansaugtakts und die zweite Einspritzung während eines Verdichtungstakts. Dadurch wird vorteilhafterweise bei Starttemperaturen der Brennkraftmaschine von < –30°C eine vergleichsweise kurze erste Phase des Starts erreicht, da die Brennkraftmaschine sofort nach der ersten Doppeleinspritzung einen spürbaren Drehzahlzuwachs erfährt. Eine Voreinspritzung ist nicht nötig. In Folge dessen ist die Menge des eingespritzten Kraftstoffs verhältnismäßig gering, was sich positiv auf den Druckaufbau im Einspritzsystem, den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen auswirkt.to concrete realization of the method according to the invention it is suggested that in the first startup mode at least a double injection takes place in each combustion chamber, with both injections done within a work cycle, the first injection during an intake stroke and the second injection during a Compression stroke. This is advantageously at start temperatures the internal combustion engine of <-30 ° C achieved a comparatively short first phase of the launch, as the Internal combustion engine immediately after the first double injection one noticeable increase in speed experiences. A pilot injection is not necessary. As a result, the amount of injected Fuel relatively low, which positively on the pressure build-up in the injection system, the fuel consumption and emissions.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass ab dem ersten Arbeitsspiel der zweiten Startbetriebsart auf eine einfache Hochdruckschichteinspritzung umgeschaltet wird. Diese Einspritzart wird für den weiteren Drehzahlhochlauf bis zu einem Erreichen eines Endes des Starts beibehalten. Das bedeutet, dass in der zweiten Startbetriebsart auf eine einfache Schichteinspritzung umgeschaltet wird. Diese Einspritzart kann für den weiteren Drehzahlhochlauf bis zu einem Erreichen eines Endes des Starts beibehalten werden. Die Einspritzmenge ist im Vergleich zu den Doppeleinspritzungen für die Schichteinspritzungen deutlich reduziert, ohne die Dynamik eines Drehzahlhochlaufs zu beeinträchtigen. Durch die Reduzierung der Einspritzmenge wird der Druckaufbau im Kraftstoffeinspritzsystem verbessert und vor allem einem Einbrechen des Kraftstoffdrucks in der Kraftstoffsammelleitung entgegengewirkt, was sonst zu einem Startabbruch führen könnte. Außerdem wird die Genauigkeit der Gemischsteuerung in der Startphase verbessert.Of It is also proposed that from the first work cycle the second start mode to a simple high pressure layer injection is switched. This injection is for the other Maintain speed ramp up to reaching one end of the start. This means that in the second start mode on a simple stratified injection is switched. This type of injection can for the further Maintain speed ramp up to reaching one end of the start become. The injection quantity is compared to the double injections significantly reduced for the layer injections, without to affect the dynamics of a speed-up. By reducing the injection quantity, the pressure buildup in the fuel injection system improved and above all a collapse of the fuel pressure in counteracted the fuel rail, what else to a Startup could lead. Furthermore the accuracy of the mixture control in the starting phase is improved.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die Auswertung von Betriebsparametern und/oder der Starttemperatur der Brennkraftmaschine gesteuert. In der Steuer- und/oder Regeleinrichtung ist dazu vorzugsweise für alle relevanten Verfahrensgrößen Kennlinien implementiert, die einen Bezug der jeweiligen Verfahrensgröße zu den Parametern herstellen. Deshalb wird vorgeschlagen, dass eine Freigabeschwelle für den Kraftstoffdruck und ein Soll-Kraftstoffdruck in der Kraftstoffsammelleitung in einer von der Startemperatur der Brennkraftmaschine abhängigen Kennlinie ermittelt wird; dass eine Anzahl der Doppeleinspritzungen in einer von der Startemperatur der Brennkraftmaschine abhängigen Kennlinie ermittelt wird; dass eine Einspritzmenge in einer von der Startemperatur der Brennkraftmaschine und dem Kraftstoffdruck in der Kraftstoffsammelleitung abhängigen Kennlinie und/oder von einer Anzahl bereits abgesetzten Einspritzungen ermittelt wird; dass ein Aufteilungsfaktor der Doppeleinspritzungen in einem von der Anzahl der bereits abgesetzten Einspritzungen und der Starttemperatur der Brennkraftmaschine abhängigen Kennfeld ermittelt wird; dass ein Einspritzbeginn der ersten Einspritzung der Doppeleinspritzung in einem von der Anzahl der bereits abgesetzten Einspritzungen und von der Starttemperatur der Brennkraftmaschine abhängigen Kennfeld ermittelt wird; dass ein Einspritzende der zweiten Einspritzung der Doppeleinspritzung in einem von der Startemperatur der Brennkraftmaschine abhängigen Kennfeld ermittelt wird; und dass ein Zündwinkel beim Start in einem von der Startemperatur der Brennkraftmaschine und einer Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängigen Kennfeld ermittelt wird. The inventive method is by the evaluation of operating parameters and / or the starting temperature of the internal combustion engine controlled. In the control and / or regulating device is preferred characteristic curves for all relevant process variables implements a reference to the respective process size to the parameters. Therefore it is suggested that a Release threshold for the fuel pressure and a target fuel pressure in the fuel manifold in one of the starting temperature of Internal combustion engine dependent characteristic is determined; that a number of the double injections are in one of the starting temperature the internal combustion engine dependent characteristic is determined; that an injection amount in one of the starting temperature of the internal combustion engine and the fuel pressure in the fuel rail dependent Characteristic curve and / or of a number of already deposited injections is determined; that a division factor of the double injections in one of the number of already deposited injections and the starting temperature of the engine dependent map is determined; that an injection start of the first injection the double injection in one of the number of already settled Injections and from the starting temperature of the internal combustion engine dependent characteristic field is determined; that one end of injection the second injection of double injection in one of the Start temperature of the engine dependent map is determined; and that a firing angle at launch in one from the starting temperature of the internal combustion engine and a speed the engine dependent map is determined.

Durch Änderungen der Kennfelder ist es möglich, dass das erfindungsgemäße Verfahren an verschiedene Brennkraftmaschinen und/oder Fahrzeuge angepasst wird. Das Softwareprogramm in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung muss dabei nicht geändert werden. Dadurch ergeben sich erhebliche wirtschaftliche Vorteile bei der Applikation des Verfahrens an verschiedene Kraftfahrzeuge.By changes the maps, it is possible that the inventive Method to various internal combustion engines and / or vehicles is adjusted. The software program in the control and / or regulating device does not have to be changed. This results considerable economic advantages in the application of the method to different motor vehicles.

Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures

Nachfolgend wird anhand der Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beispielhaft erläutert. Es zeigen:following is an embodiment of the invention with reference to the figures exemplified. Show it:

1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung; und 1 a schematic representation of an internal combustion engine with a fuel injection device; and

2 ein Funktionsdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens. 2 a functional diagram of the method according to the invention.

Eine Brennkraftmaschine trägt in 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie ist vorzugsweise als ein Ottomotor mit einer Benzin-Direkteinspritzung ausgestaltet und umfasst bei dem dargestellten Beispiel vier Brennräume 12a bis 12d, denen der Kraftstoff direkt von einer Einspritzanlage 14 zugeführt wird.An internal combustion engine carries in 1 Overall, the reference number 10 , It is preferably designed as a gasoline engine with a gasoline direct injection and comprises four combustion chambers in the illustrated example 12a to 12d to which the fuel comes directly from an injection system 14 is supplied.

Die Einspritzanlage 14 umfasst eine Kraftstoffsammelleitung (sog. Rail) 16, an welche pro Brennraum 12a bis 12d je ein Einspritzventil 18 angeschlossen ist. Kraftstoff wird dem Rail 16 unter hohem Druck von einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe 20 zugeführt, die über ein Rückschlagventil 22 mit dem Rail 16 verbunden ist. Die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 20 wird über eine nicht dargestellte Vorförderpumpe mit Kraftstoff aus einem Tank 26 versorgt. Eine optionale Rücklaufleitung hat das Bezugszeichen 28. Die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 20 wird von einer Nocken- oder Kurbelwelle 24 der Brennkraftmaschine 10 mechanisch angetrieben. Der Antrieb der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 20 ist in 1 nicht dargestellt.The injection system 14 includes a fuel rail (so-called rail) 16 , to which per combustion chamber 12a to 12d one injection valve each 18 connected. Fuel becomes the rail 16 under high pressure from a high-pressure fuel pump 20 fed via a check valve 22 with the rail 16 connected is. The fuel high pressure pump 20 is via a feed pump, not shown, with fuel from a tank 26 provided. An optional return line has the reference numeral 28 , The fuel high pressure pump 20 is from a cam or crankshaft 24 the internal combustion engine 10 mechanically driven. The drive of the fuel high-pressure pump 20 is in 1 not shown.

Der Betrieb der Brennkraftmaschine 10 und auch der Einspritzanlage 14 wird von einem Motorsteuergerät 30 gesteuert und geregelt. Unter anderem erhalten die Einspritzventile 18 entsprechende Ansteuersignale. Zu Steuer- und Regelungszwecken erhält das Motorsteuergerät 30 Signale von verschiedenen Sensoren, beispielsweise einem Drucksensor 32, der den im Rail 16 herrschenden Kraftstoffdruck erfasst, von einem Drehzahlsensor 34, der die Drehzahl der Kurbelwelle 24 erfasst und von einem Temperatursensor 36, der die Temperatur der Brennkraftmaschine 10 erfasst. Ein Verfahren zum Betreiben der Brennkraftmaschine 10 ist als Computerprogramm auf dem Motorsteuergerät 30 gespeichert. Die Steuerung des Verfahrens geschieht über Kennlinien, die ebenfalls im Motorsteuergerät 30 abgelegt sind.The operation of the internal combustion engine 10 and also the injection system 14 is from an engine control unit 30 controlled and regulated. Among other things, the injectors receive 18 corresponding drive signals. For control purposes receives the engine control unit 30 Signals from different sensors, such as a pressure sensor 32 who's in the rail 16 prevailing fuel pressure detected by a speed sensor 34 , the speed of the crankshaft 24 captured and from a temperature sensor 36 that is the temperature of the internal combustion engine 10 detected. A method of operating the internal combustion engine 10 is as a computer program on the engine control unit 30 saved. The control of the process is done via characteristics that also in the engine control unit 30 are stored.

2 zeigt ein Funktionsdiagramm eines bevorzugten, erfindungsgemäßen Start-Verfahrens der Brennkraftmaschine 10, bei dem zwei Startbetriebsarten hintereinander zur Anwendung kommen. 2 shows a functional diagram of a preferred, inventive starting method of the internal combustion engine 10 in which two start modes are used consecutively.

Der obere Teil von 2 beschreibt Zustände der Brennkraftmaschine 10 für alle vier Brennräume 12a bis 12d angefangen vom ersten Arbeitsspiel nach einer Betätigung eines Anlassers bis zu den Arbeitsspielen nach einer Startphase. Unter einem Arbeitsspiel wird die Abfolge von vier Arbeitstakten, beziehungsweise ein Kurbelwellenwinkel von 720° verstanden. Die vier Brennräume 12 sind in 2 mit den Buchstaben 'a' bis 'd' gekennzeichnet. In horizontaler Richtung zeigt 2 die einzelnen Arbeitsspiele, die für die Zylinder bzw. Brennräume 'a' bis 'd' zur besseren Übersichtlichkeit durch Längslinien unterteilt sind.The upper part of 2 describes states of the internal combustion engine 10 for all four combustion chambers 12a to 12d starting from the first work cycle after an operation of a starter up to the working games after a starting phase. Under a working cycle, the sequence of four power strokes, or a crankshaft angle of 720 ° understood. The four combustion chambers 12 are in 2 marked with the letters 'a' to 'd'. Shows in horizontal direction 2 the individual working cycles, which are subdivided for the sake of clarity through longitudinal lines for the cylinders or combustion chambers 'a' to 'd'.

Dabei steht der Buchstabe „w” für geöffnete Einlassventile während eines Ansaugtakts, die in der Zeile „w” durch waagerechte Balken dargestellt sind.there the letter "w" indicates open inlet valves during an intake stroke, in line "w" through horizontal bars are shown.

Dabei steht der Buchstabe „x” für geöffnete Auslassventile während eines Ausstoßtakts, die in der Zeile „x” durch waagerechte Balken dargestellt sind.there the letter "x" indicates open exhaust valves during an ejection stroke, in the line "x" through horizontal bars are shown.

Dabei steht der Buchstabe „y” für Einspritzungen in die Brennräume 12 und sind in der Zeile „y” durch waagerechte Balken dargestellt.The letter "y" stands for injections into the combustion chambers 12 and are shown in line "y" by horizontal bars.

Dabei steht der Buchstabe „z” für Zündungen während eines Arbeitstakts, die in der Zeile „z” durch waagerechte Balken dargestellt sind.there the letter "z" stands for ignitions during of a working cycle, which is horizontal in line "z" Bars are shown.

Einspritzungen können dabei im Ansaugtakt oder auch nachfolgend in einem Verdichtungstakt liegen.injections can in the intake stroke or subsequently in a Compaction clock lie.

Im unteren Teil von 2 sind zeitgleich mit den oben dargestellten Zuständen der Brennräume 'a' bis 'd' ein Kraftstoffdruck im Rail 16 in einer Kurve 100 und eine Drehzahl der Brennkraftmaschine 10 in einer Kurve 110 dargestellt.In the lower part of 2 are at the same time with the above-described states of the combustion chambers 'a' to 'd' a fuel pressure in the rail 16 in a curve 100 and a rotational speed of the internal combustion engine 10 in a curve 110 shown.

Das Verfahren einer ersten Startbetriebsart ist mit dem Bezugszeichen 120 gekennzeichnet. Mit der Aktivierung eines Anlassers beginnt die Brennkraftmaschine 10 auf eine Anlasserdrehzahl zu drehen und die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 20 beginnt einen Kraftstoffdruck im Rail 16 aufzubauen. Nachdem der Kraftstoffdruck im Rail 16 eine Freigabeschwelle erreicht hat, wird das Verfahren zur Einspritzung freigegeben. Der Wert der Freigabeschwelle (Sollkraftstoffdruck) wird aus einem von einer Temperatur der Brennkraftmaschine 10 abhängigen Kennfeld in dem Motorsteuergerät 30 ausgelesen.The method of a first start mode is denoted by the reference numeral 120 characterized. With the activation of a starter, the internal combustion engine begins 10 to turn on a starter speed and the high-pressure fuel pump 20 begins a fuel pressure in the rail 16 build. After the fuel pressure in the rail 16 has reached a release threshold, the method is released for injection. The value of the release threshold (target fuel pressure) becomes one of a temperature of the engine 10 dependent map in the engine control unit 30 read.

Das Verfahren wird identisch über eine applizierbare Anzahl von Doppeleinspritzungen und Zündungen für alle vier Zylinder bzw. Brennräume 'a' bis 'd' durchgeführt.The The procedure becomes identical over an applicable number of double injections and ignitions for all four cylinders or combustion chambers 'a' to 'd' performed.

Die Merkmale dieser ersten Startbetriebsart 120 werden nun am Beispiel des Brennraums 'a' näher erläutert. Während des Ansaugtakts 130 (geöffnetes Einlassventil) wird Luft angesaugt und eine erste Teil-Einspritzung 140 einer Doppeleinspritzung abgesetzt. Die mit der ersten Teil-Einspritzung 140 eingespritzte Kraftstoffmenge kann nicht beliebig reduziert werden, da die Länge der ersten Teil-Einspritzung 140 in den Ansaugtakt der Brennkraftmaschine 10 immer mindestens so lang ist, wie die minimale Einspritzzeit, die durch die Eigenschaften der Einspritzventile 18 vorgegeben ist. Nach Beendigung des Ansaugtakts wird eine zweite Teil-Einspritzung 150 der Doppeleinspritzung während eines Verdichtungstakts abgesetzt. Die Aufteilung der Einspritzmenge ist frei wählbar. Das Luft-Kraftstoffgemisch wird damit fetter. Anschließend wird das Luft-Kraftstoffgemisch gezündet (160) und das verbrannte Luft-Kraftstoffgemisch ausgestoßen (170). Die Brennkraftmaschine 10 erfährt sofort nach der ersten Doppeleinspritzung einen spürbaren Drehzahlzuwachs. Zu beachten ist dabei, dass keine Voreinspritzung vorgenommen wurde. Als Voreinspritzung wird eine Einspritzung bezeichnet, wenn im gleichen Arbeitsspiel keine Zündung erfolgt. Während der gesamten Zeit der ersten Startbetriebsart 120 sind interne Funktionen des Verfahrens, wie zu, Beispiel die Zahl der Doppeleinspritzungen, eine Einspritzmenge, ein Aufteilungsfaktor der Doppeleinspritzungen, ein Einspritzbeginn der ersten Einspritzung, ein Einspritzende der zweiten Einspritzung und der Zündwinkel über Kennlinien im Motorsteuergerät 30 ermittelt worden, die bspw. einen Bezug zur Startemperatur der Brennkraftmaschine 10 und/oder dem Kraftstoffdruck im Rail 16 und/oder der Anzahl der bereits abgesetzten Einspritzungen und/oder der Motordrehzahl schaffen.The features of this first startup mode 120 will now be explained in more detail using the example of the combustion chamber 'a'. During the intake stroke 130 (open intake valve) air is sucked in and a first part injection 140 discontinued a double injection. The one with the first part injection 140 injected fuel amount can not be arbitrarily reduced, since the length of the first partial injection 140 in the intake stroke of the internal combustion engine 10 always at least as long as the minimum injection time, due to the characteristics of the A injection valves 18 is predetermined. After completion of the intake stroke, a second partial injection 150 the double injection deposited during a compression stroke. The distribution of the injection quantity is freely selectable. The air-fuel mixture is thus fatter. Subsequently, the air-fuel mixture is ignited ( 160 ) and the burnt air-fuel mixture ( 170 ). The internal combustion engine 10 experiences a noticeable speed increase immediately after the first double injection. It should be noted that no pilot injection was made. A pre-injection is an injection if no ignition takes place in the same working cycle. During the entire time of the first startup mode 120 are internal functions of the method such as, for example, the number of double injections, an injection amount, a division factor of the double injections, an injection start of the first injection, an injection end of the second injection, and the ignition angle across characteristics in the engine controller 30 determined, for example, a reference to the starting temperature of the internal combustion engine 10 and / or the fuel pressure in the rail 16 and / or the number of already deposited injections and / or engine speed.

Nach dem Absetzen und Zünden der Doppeleinspritzungen während beispielsweise zwei Arbeitsspielen in der ersten Startbetriebsart 120 wird für den weiteren Startverlauf auf eine zweite Startbetriebsart 200 vom Motorsteuergerät 30 umgeschaltet. Die zweite Startbetriebsart 200 ist eine Schichteinspritzung und wird in 2 über drei Arbeitsspiele identisch durchgeführt. Auch hier werden die Merkmale der zweiten Einspritzart 200 am Beispiel des Brennraums 'a' näher erläutert. Während des Ansaugtakts 210 wird kein Kraftstoff eingespritzt, d. h. es wird nur Luft angesaugt. Es folgt im Verdichtungstakt die Schichteinspritzung 220. Bei der Startbetriebsart 200 wird also auf eine Einspritzung im Ansaugtakt verzichtet und somit kein Kraftstoff aus dem Rail 16 während des Ansaugtakts entnommen. Die eingespritzte Kraftstoffmenge ist somit geringer und die Gemischsteuerung wird genauer. Zusätzlich wird durch die geringere entnommene Kraftstoffmenge ein Einbruch des Kraftstoffdruckes zumindest deutlich reduziert, im besten Fall sogar verhindert, was die Kurve 100 im untern Teil von 2 anzeigt.After settling and igniting the double injections during, for example, two cycles in the first startup mode 120 is set to a second start mode for the further start-up process 200 from the engine control unit 30 switched. The second startup mode 200 is a stratified injection and is in 2 performed identically over three working cycles. Again, the characteristics of the second injection 200 the example of the combustion chamber 'a' explained in more detail. During the intake stroke 210 No fuel is injected, ie only air is sucked in. This is followed by the stratified injection in the compression stroke 220 , At the startup mode 200 So is dispensed with an injection in the intake stroke and thus no fuel from the rail 16 taken during the intake stroke. The injected fuel quantity is thus lower and the mixture control becomes more accurate. In addition, a drop in fuel pressure is at least significantly reduced by the lower amount of fuel removed, in the best case even prevented what the curve 100 in the lower part of 2 displays.

Anschließend wird das Luft-Kraftstoffgemisch gezündet 230 und das verbrannte Luft-Kraftstoffgemisch ausgestoßen. Dieser Vorgang wird in drei Arbeitsspielen wiederholt. Anschließend hat die Brennkraftmaschine 10 eine Schwelle der Drehzahl erreicht, die das Ende der Startphase anzeigt (vgl. Kurve 110). Die Motorsteuerung 30 beginnt mit der Koordination der Betriebsarten für einen Nachstart und Warmlauf.Subsequently, the air-fuel mixture is ignited 230 and the burned air-fuel mixture discharged. This process is repeated in three working games. Subsequently, the internal combustion engine 10 reaches a speed threshold which indicates the end of the starting phase (see curve 110 ). The engine control 30 begins with the coordination of operating modes for a re-start and warm-up.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 10142493 A1 [0006] - DE 10142493 A1 [0006]

Claims (14)

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10) mit Direkteinspritzung bei einem Start, insbesondere einem Kaltstart, wobei Kraftstoff durch mindestens eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe (20) in mindestens eine Kraftstoffsammelleitung (16) gefördert wird und über mindestens ein Hochdruckeinspritzventil (18) in mindestens einen Brennraum (20) der Brennkraftmaschine (10) gelangt, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Startphase der Brennkraftmaschine (10) von einer ersten Startbetriebsart (120) auf mindestens eine zweite Startbetriebsart (200) gewechselt wird.Method for operating an internal combustion engine ( 10 ) with direct injection at a start, in particular a cold start, wherein fuel by at least one high-pressure fuel pump ( 20 ) in at least one fuel rail ( 16 ) and via at least one high-pressure injection valve ( 18 ) in at least one combustion chamber ( 20 ) of the internal combustion engine ( 10 ), characterized in that during a starting phase of the internal combustion engine ( 10 ) from a first startup mode ( 120 ) to at least a second start mode ( 200 ) is changed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechsel von der ersten Startbetriebsart (120) auf die mindestens zweite Startbetriebsart (200) in Abhängigkeit von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine (10) erfolgt.Method according to claim 1, characterized in that the change from the first start mode ( 120 ) to the at least second start mode ( 200 ) as a function of operating variables of the internal combustion engine ( 10 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nur angewandt wird, wenn die Umgebungstemperatur oder die Temperatur der Brennkraftmaschine unterhalb eines Schwellwerts, insbesondere unterhalb von –25°C, liegt.Method according to claim 1 or 2, characterized that the method is only applied when the ambient temperature or the temperature of the internal combustion engine below a threshold, especially below -25 ° C, lies. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Startbetriebsart (120) mindestens eine Doppeleinspritzung in mindestens einen Brennraum (12) erfolgt, und dass die erste Einspritzung während eines Ansaugtakts und die zweite Einspritzung während eines Verdichtungstakts erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the first start mode ( 120 ) at least one double injection into at least one combustion chamber ( 12 ), and that the first injection occurs during an intake stroke and the second injection during a compression stroke. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Arbeitsspiel der zweiten Startbetriebsart (200) mindestens eine Schicht-Hochdruckeinspritzung während eines Verdichtungstakts erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the first cycle of the second start mode ( 200 ) at least one high-pressure layer injection takes place during a compression stroke. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Freigabeschwelle für den Kraftstoffdruck und ein Soll-Kraftstoffdruck in der Kraftstoffsammelleitung in einer von der Startemperatur der Brennkraftmaschine (10) abhängigen Kennlinie ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a release threshold for the fuel pressure and a target fuel pressure in the fuel rail in one of the starting temperature of the internal combustion engine ( 10 ) dependent characteristic is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl der Doppeleinspritzungen in einer von der Starttemperatur der Brennkraftmaschine (10) abhängigen Kennlinie ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a number of double injections in one of the starting temperature of the internal combustion engine ( 10 ) dependent characteristic is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einspritzmenge in einer von der Temperatur der Brennkraftmaschine (10) und dem Kraftstoffdruck in der Kraftstoffsammelleitung (16) abhängigen Kennlinie und/oder von einer Anzahl bereits abgesetzten Einspritzungen ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an injection quantity in one of the temperature of the internal combustion engine ( 10 ) and the fuel pressure in the fuel rail ( 16 ) dependent characteristic and / or from a number of already deposited injections is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aufteilungsfaktor der Doppeleinspritzungen in einem von der Anzahl der bereits abgesetzten Einspritzungen und der Starttemperatur der Brennkraftmaschine (10) abhängigen Kennfeld ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a division factor of the double injections in one of the number of already deposited injections and the starting temperature of the internal combustion engine ( 10 ) dependent characteristic field is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einspritzbeginn der ersten Einspritzung der Doppeleinspritzung in einem von der Anzahl der bereits abgesetzten Einspritzungen und der Starttemperatur der Brennkraftmaschine (10) abhängigen Kennfeld ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an injection start of the first injection of the double injection in one of the number of already deposited injections and the starting temperature of the internal combustion engine ( 10 ) dependent characteristic field is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einspritzende der zweiten Einspritzung der Doppeleinspritzung in einer von der Startemperatur der Brennkraftmaschine (10) abhängigen Kennlinie ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an injection end of the second injection of the double injection in one of the starting temperature of the internal combustion engine ( 10 ) dependent characteristic is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zündwinkel beim Start in einem von der Startemperatur der Brennkraftmaschine (10) und einer Drehzahl der Brennkraftmaschine (10) abhängigen Kennfeld ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an ignition angle at the start in one of the starting temperature of the internal combustion engine ( 10 ) and a speed of the internal combustion engine ( 10 ) dependent characteristic field is determined. Steuer- und/oder Regeleinrichtung (30) für eine Brennkraftmaschine (10) mit einem Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 programmiert ist.Control and / or regulating device ( 30 ) for an internal combustion engine ( 10 ) with a computer program, characterized in that it is programmed to use the method according to one of claims 1 to 12. Brennkraftmaschine (10) mit Direkteinspritzung mit mindestens einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe (20), mindestens eine Kraftstoffsammelleitung (16) und mindestens einem Hochdruckeinspritzventil (18), dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung (30) mit einem Computerprogramm umfasst, welches zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 programmiert ist.Internal combustion engine ( 10 ) with direct injection with at least one high-pressure fuel pump ( 20 ), at least one fuel rail ( 16 ) and at least one high-pressure injection valve ( 18 ), characterized in that it comprises a control and / or regulating device ( 30 ) comprising a computer program programmed for use in a method according to any one of claims 1 to 11.
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