PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10052781A1 08.05.2002
Titel Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine
Anmelder DaimlerChrysler AG, 70567 Stuttgart, DE
Erfinder Bubeck, Günther, 73614 Schorndorf, DE;
Freisinger, Normann, Dipl.-Ing. (FH), 73547 Lorch, DE;
Kemmler, Roland, Dipl.-Ing., 70619 Stuttgart, DE;
Matt, Martin, Dipl.-Ing., 76646 Bruchsal, DE
DE-Anmeldedatum 25.10.2000
DE-Aktenzeichen 10052781
Offenlegungstag 08.05.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.05.2002
IPC-Hauptklasse F02N 17/00
IPC-Nebenklasse F02D 41/06   
Zusammenfassung Bei einem Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine wird wenigstens einem Brennraum der Brennkraftmaschine über eine Ansaugleitung Ansaugluft zugeführt und in den wenigstens einen Brennraum Kraftstoff eingespritzt. Vor der ersten Einspritzung von Kraftstoff in den wenigstens einen Brennraum wird ein bestimmter Unterdruck in der Ansaugleitung erzeugt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Aus der DE 197 05 865 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der die Brennkraftmaschine während des Startvorgangs auf eine vorbestimmte, erhöhte Anschleppdrehzahl angeschleppt und die Einspritzung von Kraftstoff um eine bestimmte Zeit verzögert nach dem Aktivieren der Zündung erfolgt. Hierdurch soll erreicht werden, daß sich die Brennkraftmaschine schon in der Startphase relativ schadstoff- und emissionsarm betreiben läßt.

Bei dem beschriebenen Verfahren wird davon ausgegangen, daß ein verzögertes Einspritzen bei einer in der Größenordnung der Leerlaufdrehzahl liegenden Anschleppdrehzahl zu geringeren Kohlenwasserstoff- Rohemissionen im Abgas der Brennkraftmaschine führt als bei herkömmlichen Betriebs- bzw. Startverfahren, bei denen die Brennkraftmaschine auf eine sehr viel geringere Drehzahl angeschleppt wird und die Zündung und die Einspritzung von Kraftstoff gleichzeitig erfolgen.

Zwar mag mit dem beschriebenen Verfahren eine Reduzierung der Abgasemissionen möglich sein, dies ist jedoch zur Einhaltung bestimmter Abgasgrenzwerte bei weitem noch nicht ausreichend. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß für das Erreichen bestimmter Abgasgrenzwerte bzw. für die Einteilung in bestimmte Schadstoffklassen insbesondere die während des Starts der Brennkraftmaschine emittierten Abgase entscheidend sind.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine zu schaffen, bei dem die von der Brennkraftmaschine emittierten Abgase, insbesondere Kohlenwasserstoffe, reduziert werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß wird in der Ansaugleitung ein Unterdruck mit einer bestimmten Höhe, also mit anderen Worten ein definierter Druck, erzeugt und erst nach Erreichen dieses Unterdrucks wird Kraftstoff in den wenigstens einen Brennraum eingespritzt. Es hat sich nämlich gezeigt, daß das Starten der Brennkraftmaschine mit einem bestimmten Unterdruck für die Gemischaufbereitung sehr vorteilhaft ist und zu sehr geringen Abgasemissionen führt, insbesondere was die emittierten Kohlenwasserstoffe anbelangt.

Da speziell die ersten Einspritzungen signifikante Auswirkungen auf die Abgasemissionen haben, können mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens weitaus niedrigere Abgasgrenzwerte eingehalten werden bzw. es ist eine Einstufung in eine niedrigere Schadstoffklasse als bislang möglich.

Der Unterdruck in der Ansaugleitung kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung durch Schließen einer in der Ansaugleitung sich befindlichen Drosselklappe und durch gleichzeitige Oszillationsbewegungen eines in dem wenigstens einen Brennraum angeordneten Kolbens erzeugt werden. Mittels dieser Vorgehensweise, bei der also die Brennkraftmaschine mit einer bestimmten Anschleppdrehzahl betrieben wird, kann der Unterdruck sehr einfach und ohne zusätzliche Bauteile erzeugt werden.

Alternativ ist selbstverständlich auch das Evakuieren mittels einer Pumpeinrichtung zum Erzeugen des Unterdrucks in der Ansaugleitung möglich.

Die Schadstoffemissionen lassen sich noch weiter senken, wenn in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vor der ersten Einspritzung von Kraftstoff in den wenigstens einen Brennraum die Drehzahl der Brennkraftmaschine erhöht wird.

Das beschriebene Verfahren läßt sich besonders gut in die Praxis umsetzen und es werden sehr gute Abgaswerte erreicht, wenn der Kraftstoff mittels wenigstens eines luftumfaßten Einspritzventils in den wenigstens einen Brennraum eingespritzt wird, da hierdurch eine noch bessere Gemischaufbereitung aufgrund der besonderen Eigenschaften dieser Einspritzventile bei bestimmten Druckverhältnissen möglich ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispiel.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betreibbaren Brennkraftmaschine;

Fig. 2 ein Diagramm, in welchem der Druck innerhalb der Ansaugleitung und die Drehzahl der Brennkraftmaschine bei dem erfindungsgemäßen Verfahren über der Zeit aufgetragen sind; und

Fig. 3 ein Diagramm, in welchem der Druck innerhalb der Ansaugleitung und die Drehzahl der Brennkraftmaschine bei einem Verfahren gemäß dem Stand der Technik über der Zeit aufgetragen sind.

Fig. 1 zeigt in sehr schematischer Darstellung eine Brennkraftmaschine 1, welche in bekannter Weise mehrere Brennräume 2 mit darin sich befindlichen, während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 eine Oszillationsbewegung ausführende Kolben 3 aufweist. Selbstverständlich wäre die Brennkraftmaschine 1 auch mit nur einem oder mit jeder anderen Anzahl an Kolben 3 denkbar. Zu der Brennkraftmaschine 1 führt eine Ansaugleitung 4, in welcher eine Drosselklappe 5 zum Verschließen bzw. Freigeben der Ansaugleitung 4 angeordnet ist. Mit der Drosselklappe 5 ist auch ein sehr genaues Einstellen der durch die Brennkraftmaschine 1 angesaugten Luftmenge möglich. Um jeden Brennraum 2 mit Ansaugluft versorgen zu können, teilt sich die Ansaugleitung zwischen der Drosselklappe 5 und den Brennräumen 2 in einzelne Leitungen 4a, 4b, 4c und 4d auf.

Von der Brennkraftmaschine 1 weg führt eine Abgasleitung 6, in der ein Abgaskatalysator 7 angeordnet ist. Auch die Abgasleitung 6 ist zwischen den Brennräumen 2 und dem Abgaskatalysator 7 in mehrere einzelne Leitungen 6a, 6b, 6c und 6d aufgeteilt. Da die Wirkungsweise des Abgaskatalysators 7 an sich bekannt ist, wird im folgenden nicht näher darauf eingegangen.

Um Kraftstoff in die Brennräume 2 einzuspritzen, sind mehrere, den Brennräumen 2 zugeordnete Einspritzventile 8 vorgesehen. Die Einspritzventile 8 zum Einspritzen des Kraftstoffs in die Brennräume 2 können hierbei als luftumfasste, als beheizte oder auch als Ultraschall-Einspritzventile 8 ausgebildet sein. Luftumfaßte Einspritzventile 8 bieten den besonderen Vorteil, daß sie sehr gut auf bestimmte Druckgefälle reagieren, wohingegen beheizte Einspritzventile 8 im beheizten Zustand eine andere Strahlausbreitung als im unbeheizten Zustand ermöglichen. Selbstverständlich sind auch Einspritzventile 8 ohne derartige Besonderheiten verwendbar.

Zum Erreichen einer Rotation der nicht dargestellten Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 1 und somit zum Erreichen einer bestimmten Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 bzw. einer bestimmten Oszillationsgeschwindigkeit der Kolben 3 ist mit derselben eine Anschleppeinrichtung 9 verbunden, welche beispielsweise als Starter-Generatorsystem oder als ein oder mehrere Anlasser ausgebildet sein kann. Werden beispielsweise zwei, nicht explizit dargestellte Anlasser verwendet, so kann der erste Anlasser die Kurbelwelle auf eine erste Drehzahl anschleppen und der zweite Anlasser kann dann für das Anschleppen auf die gewünschte, später noch angeführte Drehzahl sorgen. Hierfür wäre es selbstverständlich erforderlich, Anlasser mit verschiedenen Drehmomenten zu verwenden.

Die Art und Weise, wie die Brennkraftmaschine 1 gestartet wird, ist dem Diagramm aus Fig. 2 zu entnehmen. Zunächst wird der in dem Diagramm mit Hilfe der gestrichelten Linie dargestellte Druck in der Ansaugleitung 4 vor den Brennräumen 2 abgesenkt und erst bei Erreichen eines bestimmten Druckes, also nachdem ein bestimmter Unterdruck erzeugt wurde, erfolgt die Einspritzung von Kraftstoff in die Brennräume 2. Dieser Zeitpunkt ist in Fig. 2 durch einen Balken 10 dargestellt. Im vorliegenden Fall beträgt der Druck, bei dem die Einspritzung erfolgt, ca. 500 mbar. Zur Messung des Druckes in der Ansaugleitung 4 können nicht dargestellte Sensoren eingesetzt werden.

Der erforderliche Unterdruck in der Ansaugleitung 4 kann beispielsweise dadurch erzeugt werden, daß die Drosselklappe 5 wenigstens weitgehend geschlossen wird und gleichzeitig die Kolben 3 eine Oszillationsbewegung ausführen, wobei die Oszillationsbewegung der Kolben 3, also die Rotation der Kurbelwelle, durch die Anschleppeinrichtung 9 erzeugt wird. Alternativ wäre es auch denkbar, den Unterdruck in der Ansaugleitung 4 durch Evakuieren mittels einer nicht dargestellten Pumpeinrichtung zu erzeugen, und zwar bereits während der Stillstandszeit der Brennkraftmaschine 1. Hierbei wäre es selbstverständlich sinnvoll, die Drosselklappe 5 wenigstens weitgehend zu verschließen.

Fig. 2 ist des weiteren zu entnehmen, daß gleichzeitig mit der Senkung des Druckes die mittels der durchgezogenen Linie dargestellte Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 erhöht wird. Dieses Erhöhen der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 hat zur Folge, daß die Ansaugleitung 4 schneller leer gepumpt wird und somit ein größerer Unterdruck in derselben entsteht bzw. der gewünschte Unterdruck innerhalb einer kürzeren Zeit erreicht wird. Bei der vorliegenden Ausführung wird die Drehzahl der Kurbelwelle auf eine zum Aufheizen des Abgaskatalysators 7 geeignete Drehzahl erhöht, hier ca. 1250 1/min. und zwar, wie oben erwähnt, mit Hilfe der an der Kurbelwelle angreifenden Anschleppeinrichtung 9.

Anschließend erfolgt also die durch den Balken 10 dargestellte erste Einspritzung von Kraftstoff in die Brennräume 2 und die Brennkraftmaschine 1 pendelt sich nach dem Starten auf ihrer Leerlaufdrehzahl und einem bestimmten, in der Ansaugleitung 4 herrschenden Druck ein.

Die beschriebene Vorgehensweise beim Starten der Brennkraftmaschine 1 führt zu sehr geringen Emissionen durch die Abgasleitung 6, insbesondere bezüglich der Emission von Kohlenwasserstoffen.

Fig. 3 zeigt den Startvorgang einer Brennkraftmaschine gemäß dem Stand der Technik, wobei bei verhältnismäßig hohem Saugrohrdruck von ca. 950 mbar und einer verhältnismäßig niedrigen Drehzahl von ca. 200 1/min die erste Einspritzung erfolgt. Wiederum sind der Druck bzw. die Drehzahl mittels einer gestrichelten bzw. einer durchgezogenen Linie dargestellt.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine, wobei wenigstens einem Brennraum der Brennkraftmaschine über eine Ansaugleitung Ansaugluft zugeführt wird, und wobei in den wenigstens einen Brennraum Kraftstoff eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor der ersten Einspritzung von Kraftstoff in den wenigstens einen Brennraum (2) ein bestimmter Unterdruck in der Ansaugleitung (4) erzeugt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck in der Ansaugleitung (4) durch Schließen einer in der Ansaugleitung (4) sich befindlichen Drosselklappe (5) und durch gleichzeitige Oszillationsbewegungen eines in dem wenigstens einen Brennraum (2) angeordneten Kolbens (3) erzeugt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck in der Ansaugleitung (4) durch Evakuieren mittels einer Pumpeinrichtung erzeugt wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor der ersten Einspritzung von Kraftstoff in den wenigstens einen Brennraum (2) die Drehzahl der Brennkraftmaschine (1) erhöht wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Brennkraftmaschine (1) auf eine zum Aufheizen eines Abgaskatalysators (7) geeignete Drehzahl erhöht wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Brennkraftmaschine (1) mittels einer Anschleppeinrichtung (9) erhöht wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Anschleppeinrichtung (9) zwei Anlasser verwendet werden.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Anschleppeinrichtung (9) ein Starter- Generatorsystem verwendet wird.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff mittels wenigstens eines luftumfaßten Einspritzventils (8) in den wenigstens einen Brennraum (2) eingespritzt wird.
  10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff mittels wenigstens eines beheizten Einspritzventils (8) in den wenigstens einen Brennraum (2) eingespritzt wird.
  11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff mittels wenigstens eines Ultraschall-Einspritzventils (8) in den wenigstens einen Brennraum (2) eingespritzt wird.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

  Patente PDF

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com