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DE102008050051A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Stoppen der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Stoppen der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs Download PDF

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DE102008050051A1
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David Buisson
Thierry Caramigeas
Matthieu Crolleau
Olivier Lobey
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Continental Automotive GmbH
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Continental Automotive GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stoppen der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Dabei ist eine Steuereinheit vorgesehen, die nach Erkennen der Notwendigkeit des Stoppens der Brennkraftmaschine und vor dem Stoppen der Brennkraftmaschine die Brennkraftmaschine derart steuert, dass in der Brennkraftmaschine vorhandene Restenergie gespeichert wird. Diese steht dann für einen Neustart der Brennkraftmaschine zur Verfügung.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stoppen der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
  • Aus der DE 40 22 474 A1 ist eine Einrichtung in einem Kraftfahrzeug bekannt, bei der der Motor mittels einer Motorstopp-Einrichtung durch ein Sperren der Kraftstoffzufuhr zum Stillstand gebracht wird. Dabei werden des Weiteren bei einem Motorstillstand Stromverbraucher-Lasten wie beispielsweise die Scheinwerfer selbsttätig abgeschaltet und bei laufendem Motor wieder eingeschaltet. Unabhängig davon werden die Stromverbraucher-Lasten bei einem Stillstand des Motors auch dann wieder eingeschaltet, wenn ein Rollen des Fahrzeugs detektiert wird.
  • Des Weiteren ist aus der DE 10 2006 005 716 A1 ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit Kraftstoffdirekteinspritzung bekannt. Diese Brennkraftmaschine weist eine Stickoxidkatalysatoreinrichtung auf und ist in einem Motor-Stopp-Start-Betrieb betreibbar. Zur Regeneration der Katalysatoreinrichtung erfolgt bei jeder n-ten Startphase der Brennkraftmaschine aus einem automatischen Motor-Stopp heraus eine Anfettung des Luft-Kraftstoffgemisches.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, bei welchen das Stoppen einer Brennkraftmaschine verbessert ist.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 12 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass ein schnellerer und effizienterer Neustart einer Brennkraftmaschine durchgeführt werden kann. Dies wird im Wesentlichen dadurch erreicht, dass ein vor einem Neustart der Brennkraftmaschine durchgeführter Maschinenstopp derart gesteuert wird, dass einen nachfolgenden Neustart der Maschine begünstigende Bedingungen vorliegen. Insbesondere wird dafür Sorge getragen, dass bei einem Stoppen der Brennkraftmaschine von einem Verbrennungsvorgang vorhandene Restenergie gespeichert wird und für einen Neustart der Brennkraftmaschine zur Verfügung steht.
  • So kann beispielsweise die Brennkraftmaschine derart gestoppt werden, dass von einem Verbrennungsvorgang vorhandene Restenergie dazu verwendet wird, komprimierte Luft oder komprimierten Kraftstoff für einen Neustart zur Verfügung zu stellen. Der Luftdruck bzw. Kraftstoffdruck kann dabei auf einen sehr hohen Wert gebracht werden, um einen schnelleren Neustart der Maschine zu ermöglichen. Ein schnellerer Neustart ist deshalb möglich, weil der Luftdruck bzw. Kraftstoffdruck nicht bei einem niedrigen Wert beginnend bis zu einem gewünschten hohen Wert erhöht werden muss, da dieser erhöhte Druckwert bereits bei einem vorhergehenden Maschinenstopp erzeugt wurde und für einen Neustart zur Verfügung steht.
  • Alternativ oder zusätzlich dazu kann die von einem Verbrennungsvorgang vorhandene Energie auch in mechanische und/oder elektrische Energie umgesetzt werden, die bei einem Neustart der Maschine zu einer Beschleunigung des Startvorgangs führt. Beispielsweise kann die genannte Energie unter Verwendung einer Kupplung auf einen Federspeicher oder ein Schwungrad übertragen werden oder zur Ladung eines elektrischen Energiespeichers verwendet werden.
  • Des Weiteren ermöglicht eine Energiespeicherung im vorstehend beschriebenen Sinne auch einen schnelleren Motorstopp. Ferner werden aufgrund des Umstandes, dass zu einem Neustart der Maschine weniger neue Energie benötigt wird, auch unerwünschte Emissionen der Brennkraftmaschine bzw. des damit ausgestatteten Fahrzeugs vermieden. Dies führt auch dazu, dass die Effizienz der Brennkraftmaschine verbessert wird.
  • Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender beispielhafter Erläuterung anhand der Figuren. Es zeigt
  • 1 eine vereinfachte Blockdarstellung einer Brennkraftmaschine und
  • 2 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens gemäß der Erfindung.
  • Die 1 zeigt eine vereinfachte Blockdarstellung einer Brennkraftmaschine 1, welche in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist. Diese Brennkraftmaschine weist Zylinder 2 auf, innerhalb derer jeweils ein Kolben 3 beweglich gelagert ist. Dieser Kolben 3 wird von einer Kurbelwelle 14 angetrieben, die mit dem Kolben 3 verbunden ist. Durch diese Bewegung des Kolbens 3 innerhalb des Zylinders 2 wird ein in einer Brennkammer 4 des Zylinders befindliches Luft-Kraftstoffgemisch komprimiert. Anschließend erfolgt ein Verbrennungsvorgang.
  • Die in der Brennkammer 4 benötigte Luft wird durch ein Einlassventil 5 in die Brennkammer 4 befördert. Sie wird in einem Einlasskanal 9 bereitgestellt, in welchen die Luft mittels einer Luftquelle 12 eingebracht wird.
  • Der in der Brennkammer 4 benötigte Kraftstoff wird aus einem Kraftstofftank unter Verwendung einer Vorförderpumpe in eine Hochdruckpumpe 7 befördert, dort auf einen hohen Druck gebracht, anschließend in einen Hochdruckspeicher bzw. ein Rail 8 weitergeleitet und von dort aus mittels eines Injektors 11 in die Brennkammer 4 gespritzt.
  • Das beim Verbrennungsvorgang entstehende Abgas wird durch ein Auslassventil 6 in einen Abgaskanal 10 befördert, in welchem sich beispielsweise ein nicht gezeichneter Abgaskatalysator befindet.
  • Zur Steuerung der Luftquelle 12, der Einspritzdüse 11, des Einlassventils 5, der Hochdruckpumpe 7 und des Auslassventils 6 ist ein Steuergerät 13 vorgesehen. Dieses stellt Steuersignale s1 für die Luftquelle 12, Steuersignale s2 für die Hochdruckpumpe 7, Steuersignale s3 für das Einlassventil 5, Steuersignale s4 für den Injektor 11 und Steuersignale s5 für das Auslassventil 6 zur Verfügung.
  • Das Steuergerät 13 berücksichtigt bei der Bereitstellung der genannten Steuersignale die Ausgangssignale einer Vielzahl von Sensoren und Bedienelementen, beispielsweise eines Kurbelwellenwinkelsensors, eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors, eines Temperatursensors, usw.
  • Bei der vorliegenden Erfindung ist das Steuergerät 13 des Weiteren dazu vorgesehen, bei einem Stoppen der Brennkraftmaschine dafür Sorge zu tragen, dass einen nachfolgenden Neustart der Brennkraftmaschine begünstigende Bedingungen vorliegen. Diese bestehen insbesondere darin, dass vom letzten Verbrennungsvorgang vor dem Motorstopp vorhandene Restenergie in der Brennkraftmaschine gespeichert wird, so dass diese gespeicherte Energie für einen Neustart der Brennkraftmaschine zur Verfügung steht.
  • Diese Speicherung von in der Brennkraftmaschine vorhandener Restenergie erfolgt vorzugsweise dadurch, dass die Steuereinheit die Brennkraftmaschine derart steuert, dass mittels der Hochdruckpumpe 7 der Druck des Kraftstoffs im Rail 8 erhöht wird. Alternativ oder zusätzlich dazu steuert die Steuereinheit die Brennkraftmaschine derart, dass unter Verwendung des Kolbens 3 der Druck von in der Brennkammer 4 befindlicher Luft erhöht wird. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass die Steuereinheit die Brennkraftmaschine alternativ oder zusätzlich derart steuert, dass in der Brennkraftmaschine vor handene Restenergie in mechanische oder elektrische Energie umgesetzt wird.
  • Die 2 zeigt ein Flussdiagramm zur beispielhaften Veranschaulichung eines Verfahrens gemäß der Erfindung, dessen Durchführung vom Steuergerät 13 gesteuert wird.
  • Mit dem Schritt S1 wird das Verfahren gestartet. Im nachfolgenden Schritt S2 erfolgt eine Ermittlung, ob ein Stopp der Brennkraftmaschine durchgeführt werden soll oder nicht.
  • Soll kein Stopp der Brennkraftmaschine durchgeführt werden, dann wird zum Schritt S2 zurückgesprungen. Soll hingegen ein Stopp der Brennkraftmaschine durchgeführt werden, dann wird zum Schritt S3 übergegangen.
  • Im Schritt S3 stellt das Steuergerät 13 die Steuersignale s5 für das Auslassventil 6 derart zur Verfügung, dass das Auslassventil 6 geschlossen wird. Danach erfolgt ein Übergang zum Schritt S4.
  • Im Schritt S4 stellt das Steuergerät 13 die Steuersignale s1 und s3 derart zur Verfügung, dass Luft in die Brennkammer 4 eingebracht wird. Dann erfolgt ein Übergang zum Schritt S5.
  • Im Schritt S5 erfolgt ein Stoppen der Brennkraftmaschine in einer derartigen Position des Kolbens 3, dass die in die Brennkammer 4 eingebrachte Luft komprimiert ist bzw. sich unter einem hohen Druck befindet. Zu diesem Zweck sorgt das Steuergerät 13 dafür, dass die sich noch drehende Kurbelwelle des Kraftfahrzeugs den Kolben 3 solange weiterbewegt, bis der genannte hohe Druck aufgebaut ist und dann die Kraftstoffzufuhr unterbricht. Anschließend erfolgt ein Übergang zum Schritt S6.
  • Im Schritt S6 wird dafür gesorgt, dass der in der Brennkammer 4 herrschende hohe Luftdruck aufrechterhalten wird. Zu diesem Zweck wird beispielsweise eine weitere Drehung der Kurbelwel le 14 verhindert, so dass der Kolben 3 in einer den hohen Luftdruck in der Brennkammer 4 erhaltenden Position fixiert bleibt.
  • Dann erfolgt ein Übergang zum Schritt S7, der das Ende des Verfahrens bildet.
  • Nach alledem betrifft das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel ein Verfahren zum Stoppen der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs derart, dass ein Neustart des Kraftfahrzeugs begünstigt wird. Dies wird dadurch erreicht, dass bei einem vor dem Neustart erfolgenden Stoppen der Maschine dafür gesorgt wird, dass sich die Maschine in einem einen Neustart begünstigenden Zustand befindet. Zu diesem Zweck werden die Ausgangsventile der Zylinder der Brennkraftmaschine geschlossen, Luft in die Brennkammer der Zylinder transportiert, diese Luft durch eine Bewegung des Kolbens des jeweiligen Zylinders komprimiert und die Luft in einer Brennkammer solange in diesem komprimierten Zustand gehalten, bis der Neustart erfolgt.
  • Dieser Neustart kann dann schneller und effizienter als beim Stand der Technik erfolgen, da der Luftdruck in der Brennkammer nicht erst von einem niedrigen Ausgangswert auf einen hohen Druckwert gebracht werden muss, sondern sich bereits auf dem hohen Druckwert befindet.
  • Alternativ oder zusätzlich zu dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die in der Brennkraftmaschine vorhandene Restenergie auch dadurch gespeichert werden, dass die Steuereinheit eine Brennkraftmaschine derart steuert, dass mittels der Hochdruckpumpe 7 der Druck von im Hochdruckspeicher 8 befindlichem Kraftstoff erhöht wird. Dies kann beispielsweise im Zusammenhang mit einem Common-Rail-Einspritzsystem verwendet werden, um den Druck des Kraftstoffs im Rail durch noch erfolgende Drehungen der Kurbelwelle vor dem Stoppen der Maschine zu erhöhen. Dieses Vorgehen kann bei allen Brennkraft maschinen verwendet werden, die Kraftstoff vor dessen Injektion in eine Brennkammer auf einen hohen Druck komprimieren.
  • Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sorgt die Steuereinheit des Kraftfahrzeugs dafür, dass bei einem Stopp der Maschine vorhandene Restenergie nicht verloren geht, sondern gespeichert wird und für einen Neustart zur Verfügung steht. Der Druck im Rail wird vor einem Stoppen der Maschine auf einen hohen Wert gebracht und dann bei ausgeschalteter Maschine auf diesem hohen Wert gehalten. Dies erlaubt einen schnelleren Neustart der Maschine, da der Druck des Kraftstoffs nicht erst von einem niedrigen Wert auf einen hohen Wert gebracht werden muss. Auch dabei wird Energie eingespart und es werden unerwünschte Emissionen reduziert. Die Effizienz der Maschine wird verbessert. Auch die Schmierung der Injektoren und der Pumpe wird verbessert.
  • Alternativ oder zusätzlich zu den beiden vorgenannten Ausführungsbeispielen steuert die Steuereinheit 13 die Brennkraftmaschine derart, dass in der Brennkraftmaschine vorhandene Restenergie in elektrische Energie oder in mechanische Energie umgesetzt wird. Ein Umsetzen in elektrische Energie kann dadurch erfolgen, dass die Restenergie dazu verwendet wird, einen elektrischen Energiespeicher zu laden, beispielsweise einen Kondensator. Zu einem Umsetzen in der Brennkraftmaschine vorhandener Restenergie in mechanische Energie ist die Kurbelwelle 14 über eine Kupplung 15 mit einem Federspeicher 16 verbunden. Beim Stoppen der Brennkraftmaschine wird der Federspeicher 16 gespannt. Beim nachfolgenden Neustart der Brennkraftmaschine wird die Kraft der sich entspannenden Feder dazu verwendet, den Starter der Brennkraftmaschine anzutreiben.
  • Alternativ dazu kann zu einem Umsetzen in der Brennkraftmaschine vorhandener Restenergie in mechanische Energie – wie es in der 1 gestrichelt gezeichnet ist – die Kurbelwelle 14 über eine Kupplung 17 mit einem Schwungrad 18 verbunden sein und die Restenergie auf dieses Schwungrad 18 übertragen werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 4022474 A1 [0002]
    • - DE 102006005716 A1 [0003]

Claims (12)

  1. Verfahren zum Stoppen der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei welchem eine Steuereinheit der Brennkraftmaschine die Notwendigkeit des Stoppens der Brennkraftmaschine erkennt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit nach Erkennung der Notwendigkeit des Stoppens der Brennkraftmaschine und vor dem Stoppen der Brennkraftmaschine die Brennkraftmaschine derart steuert, dass in der Brennkraftmaschine vorhandene Restenergie gespeichert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit die Brennkraftmaschine derart steuert, dass mittels einer Pumpe der Druck von in einer Druckkammer befindlichem Kraftstoff erhöht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit die Brennkraftmaschine derart steuert, dass mittels einer Pumpe der Druck von in einer Brennkammer befindlicher Luft erhöht wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit die Brennkraftmaschine derart steuert, dass in der Brennkraftmaschine vorhandene Restenergie in mechanische Energie umgesetzt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit die Brennkraftmaschine derart steuert, dass in der Brennkraftmaschine vorhandene Restenergie in elektrische Energie umgesetzt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit nach Erkennung der Notwendigkeit des Stoppens der Brennkraftmaschine die Brennkraftmaschine derart steuert, dass die Auslassventile der Zylinder der Brennkraftmaschine geschlossen werden, Luft in die Brennkammern der Zylinder eingebracht wird und mittels einer Pumpe der Druck der in den Brennkammern befindlichen Luft erhöht wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit die Brennkraftmaschine derart steuert, dass der erhöhte Druck aufrecht erhalten wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckaufbau unter Verwendung der mit dem Kolben eines Zylinders zusammenwirkenden Kurbelwelle der Brennkraftmaschine erfolgt und die Steuereinheit die Brennkraftmaschine derart steuert, dass die Kurbelwelle in einer den aufgebauten Druck aufrechterhaltenden Position gehalten wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuereinheit Daten zugeführt werden, anhand derer die Steuereinheit die Notwendigkeit des Stoppens der Brennkraftmaschine erkennt, wobei diese Daten Sensordaten und/oder von Bedienelementen bereitgestellte Daten sind.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit die Notwendigkeit des Stoppens der Brennkraftmaschine daran erkennt, dass die ihr zugeführten Daten vorgegebene Grenzwerte über- oder unterschreiten.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit zum Stoppen der Brennkraftmaschine die Kraftstoffzufuhr unterbricht.
  12. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Steuereinheit (13) aufweist, die dazu vorgesehen ist, nach Erkennung der Notwendigkeit des Stoppens der Brennkraftmaschine und vor dem Stoppen der Brennkraftmaschine die Brennkraftmaschine derart zu steuern, dass in der Brennkraftmaschine vorhandene Restenergie gespeichert wird.
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