DE10222769A1

DE10222769A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Motorstartvorgangs

Info

Publication number: DE10222769A1
Application number: DE2002122769
Authority: DE
Inventors: Martin Williges; Ekkehard Pott
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-05-16
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2003-11-27
Anticipated expiration: 2022-05-17
Also published as: DE10222769B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Startvorgangs einer mindestens eine Zylinderbank (12) mit mindestens zwei Zylindern (14) umfassenden Verbrennungskraftmaschine (10) mit einer zylinderselektiv und arbeitstaktindividuell steuerbaren Kraftstoffeinspritzung (16, 18, 20). DOLLAR A Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass unmittelbar bei Motorstart oder nach einer vorgebbaren Verzögerung die Kraftstoffeinspritzung zumindest eines Zylinders (14) der mindestens einen Zylinderbank (12) bis zum Erreichen einer vorgebbaren Motordrehzahl und/oder eines vorgebbaren Motordrehzahlgradienten und/oder eines vorgebbaren Zeitintervalls und/oder einer vorgebbaren Anzahl von Arbeitsspielen zumindest zeitweise ausgesetzt wird. DOLLAR A Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht eine Steuereinheit (30) vor, die einen Algorithmus umfasst, der den Startvorgang derart steuert, dass unmittelbar bei Motorstart oder nach einer vorgebbaren Verzögerung die Kraftstoffeinspritzung zumindest eines Zylinders (14) der mindestens einen Zylinderbank (12) bis zum Erreichen einer vorgebbaren Motordrehzahl oder eines vorgebbaren Motordrehzahlgradienten oder eines vorgebbaren Zeitintervalls oder einer vorgebbaren Anzahl von Arbeitsspielen zumindest zeitweise ausgesetzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Steuerung eines Startvorgangs einer Verbrennungskraftmaschine mit den im Oberbegriff der Ansprüche 1 und 19 genannten Merkmalen.

Beim Start kalter Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere solcher mit Kraftstoffdirekteinspritzung, schlägt sich nachteilig ein Teil des eingespritzten Kraftstoffes an Kolben-, Zylinder- und/oder Saugrohrwand nieder. Nur ein Teil des Kraftstoffes vermischt sich mit der zugeführten Luft zu einem Aerosol oder Gas, um als solches an dem nachfolgenden Verbrennungsvorgang teilzunehmen. Der niedergeschlagene Kraftstofffilm hingegen steht für die Verbrennung weitestgehend nicht zur Verfügung. Zusätzlich sorgen Luftverluste zwischen Kolben und Zylinderlaufbuchse bei einer typischen Anlasserdrehzahl von 200 bis 400 U/min für eine geringe Kompression und damit einhergehend für eine geringe Zündwilligkeit des Gemisches.

Um die schlechte Gemischbildung bei kalter Verbrennungskraftmaschine während der ersten Arbeitsspiele zu kompensieren und einen sicheren Startvorgang zu gewährleisten, ist bekannt, während des Starts und für eine gewisse Dauer danach den Kraftstoffanteil im Luft- Kraftstoff-Gemisch zu erhöhen, das heißt ein fetteres Gemisch als im normalen Betrieb zur Verfügung zu stellen. Mit der durch die ersten Verbrennungsprozesse bereitgestellten Wärme erhöht sich die Temperatur der entsprechenden Bauteile, so dass es sehr schnell zur einer verbesserten Gemischbildung kommt und die anfängliche Anfettung zurückgenommen werden kann. Während bei Vergasermotoren der so genannte Choke für die erforderliche Gemischanfettung während des Startvorganges sorgte, kann bei elektronisch geregelten Einspritzvorrichtungen die Gemischzusammensetzung durch das Motorsteuergerät bedarfsgerecht gesteuert werden. Im Falle von Verbrennungskraftmaschinen mit Kraftstoffdirekteinspritzung kann dies sogar arbeitsspielselektiv erfolgen.

Nachteilig an der herkömmlichen Steuerung des Startvorganges ist, dass der an den Motorbauteilen niedergeschlagene und nicht am Verbrennungsvorgang teilnehmende Kraftstofffilm zu einem großen Teil zusammen mit nur teilverbrannten Kraftstoffanteilen als Abgas aus dem Motor ausgetragen wird und zu hohen Rohemissionen unverbrannter Kohlenwasserstoffe (HC) führt. Erschwerend kommt hinzu, dass in dem Abgastrakt angeordnete Katalysatoren nach einem Kaltstart noch nicht ihre für eine ausreichende Schadstoffkonvertierung erforderliche Betriebstemperatur besitzen, so dass der hohe HC- Anteil im Abgas praktisch unkonvertiert als so genannte Startemission in die Umwelt gelangt. Gerade wegen dem bei betriebswarmen Katalysatoren inzwischen sehr hohen Konvertierungsgrad machen diese Startemissionen einen prozentual nicht zu vernachlässigenden Anteil der Gesamtemissionen von Kraftfahrzeugen aus. Zudem steigt wegen der üblichen Gemischanfettung der Kraftstoffverbrauch.

Aus der DE 199 41 539 C1 ist ein Verfahren zum Start von direkteinspritzenden fremdgezündeten Verbrennungskraftmaschinen (Ottomotoren) mit mehreren Zylinderbänken bekannt, bei dem der Startvorgang auf nur einer Zylinderbank abgewickelt wird, das heißt die Einspritzung in die übrigen Zylinderbänke ausgesetzt wird. Hierdurch wird ein schnellerer Aufbau des Raildrucks, mit dem der Kraftstoff eingespritzt wird, erzielt und daraus resultierend eine verbesserte Gemischaufbereitung und erniedrigte Emissionen erreicht. Als Nachteil ist hier eine deutliche Startzeitverlängerung sowie die Eignung nur für Motoren mit mehreren Zylinderbänken zu sehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Startvorgang darzustellen, der möglichst unter Vermeidung einer Verlängerung des Startvorgangs einen sicheren und emissionsarmen Motorstart, insbesondere hinsichtlich der HC-Emissionen, auch bei Motoren mit nur einer Zylinderbank ermöglicht. Es soll ferner eine Vorrichtung bereitgestellt werden, welche die Durchführung des Verfahrens ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Erfindungsgemäß ist demnach vorgesehen, dass unmittelbar bei Motorstart oder nach einer vorgebbaren Verzögerung die Einspritzung zumindest eines Zylinders mindestens einer Zylinderbank bis zum Erreichen einer vorgebbaren Motordrehzahl und/oder eines vorgebbaren Motordrehzahlgradienten und/oder eines vorgebbaren Zeitintervalls und/oder einer vorgebbaren Anzahl von Arbeitsspielen zumindest zeitweise ausgesetzt wird. Hierdurch wird ermöglicht, dass die nachteilige Wandfilmbildung auf die reduzierte Zahl der befeuerten Zylinder beschränkt und somit insbesondere die HC-Emission reduziert wird. Hinzu kommt ein früherer Konvertierungsbeginn nachgeschalteter Katalysatoren, da aus den nicht-befeuerten Zylindern dem Abgas vor den Katalysatoren Sauerstoff zum Anregen der Oxidationsreaktionen zugeführt wird.

Der prozentuale Anteil der Startemissionen an der Gesamtemission ist tendenziell umso höher, je strenger gesetzliche Grenzwerte sind. Dies liegt vor allem an den üblicherweise höheren spezifischen Edelmetallgehalten des Katalysatorsystems, welche eine niedrige Light-Off-Temperatur und damit ein rasches "Anspringen" der Katalysatoren bewirken. So können bei einem SULEV Fahrzeug die aus dem Startvorgang resultierenden Startemissionen bis zu 50% der Gesamtemissionen ausmachen. Wird die Startemission durch die erfindungsgemäße Verfahrensführung reduziert, kann einerseits bei Einhaltung des gleichen Emissionsniveaus der Edelmetallgehalt zumindest des ersten Katalysators im Abgastrakt um mindestens 10 bis 20% gegenüber derzeitigen Katalysatoren gesenkt werden. Auf der anderen Seite ist denkbar, die Intensität von Maßnahmen zur Katalysatorheizung, mit denen in den ersten Sekunden nach Motorstart ein zusätzlicher Wärmestrom in die Abgasanlage eingebracht wird, um ebenfalls 10 bis 20% gegenüber derzeitigen Verfahren zurückzunehmen. Hierdurch lässt sich ein durch die Heizmaßnahme verursachter Mehrverbrauch reduzieren. Wegen der Vielzahl ausgeführter Konzepte unterschiedlicher Katalysatorausführungen und Strategien zu deren Beheizungen, können hier keine absoluten Größen zur Edelmetallbeladung und zum erforderlichen Wärmestrom angegeben werden.

Im Falle fremdgezündeter Verbrennungskraftmaschinen kann neben der Aussetzung der Kraftstoffeinspritzung auch eine Unterbrechung der Zündung vorgesehen sein.

Ein sicherer und komfortabler Motorstart bei reduzierter Zahl befeuerter Zylinder ist unter den meisten Umgebungsbedingungen möglich. Um dennoch zu vermeiden, dass die erfindungsgemäße Aussetzung einzelner Zylinder unter Bedingungen durchgeführt wird, unter denen ein Motorstart nicht sicher gewährleistet werden kann, ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass zunächst eine Überprüfung mindestens eines vorgebbaren Betriebsparameters der Verbrennungskraftmaschine und/oder eines von der Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Fahrzeuges durchgeführt wird und die Aussetzung der Einspritzung des mindestens einen Zylinders nur dann durchgeführt wird, wenn vorgebbare Betriebsbedingungen für die Betriebsparameter erfüllt sind.

Diese einzuhaltenden Betriebsbedingungen können beispielsweise eine zu überschreitende Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine umfassen, wobei insbesondere eine zu überschreitende Motordrehzahlschwelle von 200 U/min. vorzugsweise von 250 U/min. bei aktivem Anlassermotor vorgegeben wird. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante wird ein zu überschreitender Ladezustand der den Startvorgang betreibenden Fahrzeugbatterie gefordert. Insbesondere wird hierzu eine zu überschreitende Ladezustandsschwelle von 60% eines maximalen temperaturabhängigen Ladezustands einer ungeschädigten Batterie vorgegeben. Die vorgebbaren Betriebsbedingungen können ferner eine zu überschreitende Temperatur von Motoröl und/oder Kühlmittel und/oder Ansaugluft (Umgebungstemperatur) umfassen, wobei insbesondere eine zu überschreitende Temperaturschwelle von 5°C, vorzugsweise von 15°C, vorgegeben wird. Auch kann die Vorgabe eines zu überschreitenden Kraftstoffdampfdrucks sinnvoll sein, wobei insbesondere im Falle einer fremdgezündeten Verbrennungskraftmaschine eine zu überschreitende Dampfdruckschwelle des Otto-Kraftstoffes von 35 kPa, vorzugsweise 45 kPa, vorgegeben wird. Eine kombinierte Vorgabe mehrerer dieser und/oder weiterer Parameter, wie etwa eines Umgebungsluftdruckes von mindestens 750 hPa, vorzugsweise 850 hPa, ist ebenfalls denkbar und sinnvoll. Durch die Vorgabe zu erfüllender Randbedingungen wird erreicht, dass bei besonders ungünstigen Voraussetzungen, etwa bei niedrigen Temperaturen und/oder niedrigen Bordnetzspannungen, die Startsicherheit Vorrang vor der Emissionsminderung hat.

Unterschiedlichste Aussetzungsmuster, welche vorgeben, wie viele Zylinder und/oder welche Zylinder ausgesetzt werden und/oder wie lange die jeweilige Aussetzung erfolgt, sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung denkbar. Vorzugsweise wird eine Anzahl der ausgesetzten Zylinder proportional zu der Zylinderzahl der Zylinderbank und/oder der Verbrennungskraftmaschine gewählt. Bei Zylinderbänken mit einer geraden Anzahl von Zylindern, insbesondere bei 4-Zylinder-Bänken, wird vorzugsweise jeder zweite Zylinder ausgesetzt oder jeweils zwei hintereinander liegende Zylinder. Ferner kann im Laufe des Startvorganges die Anzahl der ausgesetzten Zylinder variiert werden. So kann etwa die Anzahl der ausgesetzten Zylinder reduziert werden, das heißt ein zuvor nicht befeuerter Zylinder in den Start einbezogen werden, wenn nach einer vorgebbaren Zeit oder einer vorgebbaren Anzahl von Arbeitsspielen eine vorgegebene Motordrehzahlschwelle nicht erreicht wird. Beispielsweise kann die Erhöhung befeuerter Zylinder erfolgen, wenn eine Motordrehzahlschwelle von 50 bis 80% einer motorspezifischen Leerlaufdrehzahl nach einer vorgegebenen Anzahl von Einspritzungen, die insbesondere ein 1,2- bis 4Faches der Zylinderzahl, vorzugsweise ein 1,5- bis 2Faches beträgt, noch nicht erreicht ist.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird das Ausblendungsmuster in Anhängigkeit von Umgebungs- und/oder Fahrzeugparametern gewählt, die insbesondere die Kühlmitteltemperatur bei Motorstart, die Umgebungslufttemperatur und -druck, eine Motor-Abstellzeit und/oder eine Bordnetzspannung oder dergleichen umfassen.

Auch kann sinnvoll vorgesehen sein, während des Startvorganges mindestens einmal einen Tausch der ausgesetzten und der befeuerten Zylinder vorzunehmen, um eine gleichmäßige Durchwärmung zu erzielen.

Die Festlegung, ob die Aussetzung der Kraftstoffeinspritzung des zumindest einen Zylinders erst mit einer gewissen Verzögerung nach Motorstart startet oder unmittelbar nach Motorstart, erfolgt nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung in Abhängigkeit von einer Aufbaugeschwindigkeit eines Kraftstoff-Raildrucks und/oder in Abhängigkeit von einem Raildruck-Sollwert der Verbrennungskraftmaschine. Dabei wird hier mit Motorstart eine untere, durch einem Anlassermotor zu bewirkende Mindestdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine verstanden. Es ist bei Verbrennungskraftmaschinen mit langsam aufbauendem Raildruck und/oder mit hohen Raildruck-Sollwerten, insbesondere mit Raildruck-Sollwerten von mindestens 20 bar im betriebswarmen Leerlauf, bevorzugt vorgesehen, die Aussetzung mindestens eines Zylinders unmittelbar mit dem ersten Arbeitsspiel nach Motorstart zu starten. Hierdurch wird ein schnellerer Raildruck-Aufbau und damit eine bessere Gemischaufbereitung erreicht. In Kauf genommen wird dabei allerdings eine gewisse Verlängerung der Startzeit, da üblicherweise erst mit der zweiten Einspritzung auf dem zuerst beaufschlagten Zylinder der Motorhochlauf einsetzt. Es ist ebenfalls denkbar, diese Strategie nur bei optimalen Bedingungen, wie sie oben definiert wurden, durchzuführen. Auf der anderen Seite erfolgt insbesondere bei Verbrennungskraftmaschinen mit schnell aufbauendem Raildruck und/oder mit niedrigen Raildruck-Sollwerten die Zylinderaussetzung vorzugsweise erst mit einer vorgebbaren Verzögerung nach Motorstart. Das heißt, es wird mindestens ein Einspritzvorgang aller Zylinder durchgeführt, ehe mit der Aussetzung eines oder mehrerer einzelner Zylinder begonnen wird. Der Vorteil dieser Strategie liegt in dem schnellen Einsetzen des Motorhochlaufs, da die zweite Einspritzung in den erstbeaufschlagten Zylinder hier zum frühestmöglichen Zeitpunkt erfolgt.

Um ein stabiles und gleichmäßiges Fahrverhalten zu gewährleisten, sollte mit Ausnahme von Motoren mit mindestens sechs Zylindern die Aussetzung nicht bis zum Erreichen der Leerlaufdrehzahl ausgedehnt werden. Somit ist vorzugsweise vorgesehen, die Aussetzung der Zylinder zu beenden, wenn eine vorgebbare Motordrehzahl (im Bereich der Leerlaufdrehzahl) und/oder ein vorgebbarer zeitlicher Motordrehzahlgradient, der gegebenenfalls noch gefiltert werden kann, erreicht ist. Die Beendigung der Aussetzung kann gegebenenfalls nach Erreichen der vorgebbaren Motordrehzahl oder des vorgebbaren Motordrehzahlgradienten oder des vorgebbaren Zeitintervalls oder der vorgebbaren Anzahl von Arbeitsspielen noch für ein vorgebbares Verzögerungsintervall verzögert werden. Dabei können die entsprechenden Schwellen sowie das Verzögerungsintervall in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen, wie der Umgebungs-, Kühlmittel- und Katalysatortemperatur, der Bordnetzspannung sowie der Anzahl der in einem vorgegebenen zurückliegenden Zeitraum erfolgten Motorstarts, vorgegeben werden.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung nach Anspruch 19 gelöst, die durch eine vorzugsweise in ein vorhandenes Motorsteuergerät integrierte Steuereinheit gekennzeichnet ist, welche einen Algorithmus umfasst, der den Startvorgang derart steuert, dass unmittelbar bei Motorstart oder nach einer vorgebbaren Verzögerung bis zum Erreichen einer vorgebbaren Motordrehzahl oder eines vorgebbaren Motordrehzahlgradienten oder eines vorgebbaren Zeitintervalls oder einer vorgebbaren Anzahl von Arbeitsspielen die Kraftstoffeinspritzung zumindest eines Zylinders der mindestens einen Zylinderbank zumindest zeitweise ausgesetzt wird.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch den typischen Aufbau einer Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung;
Fig. 2 typische Drehzahlverläufe während eines Motorstarts gemäß Stand der Technik und gemäß der vorliegenden Erfindung und
Fig. 3 typische HC-Rohemissionen während eines Motorstarts gemäß Stand der Technik und gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Verbrennungskraftmaschine 10, die zum Antrieb eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges bestimmt ist und die eine Zylinderbank 12 mit insgesamt vier in Reihe angeordneten Zylindern 14 umfasst. Die Verbrennungskraftmaschine 10 kann ein (selbstzündender) Diesel-Motor aber auch ein (fremdgezündeter) Otto-Motor sein. Die Verbrennungskraftmaschine 10 verfügt über eine Kraftstoffdirekteinspritzung, bestehend aus einem Kraftstoffleitungssystem 16 mit hieran angeschlossenen, bei 18 angedeuteten Hochdruckeinspritzventilen und einer Einspritzungssteuerung 20, durch die der Kraftstoff direkt in die Brennräume der Zylinder 14eingespritzt wird. Im Falle eines Otto-Motors kann es sich bei dem Kraftstoffaufbereitungssystem alternativ auch um eine Saugrohreinspritzung handeln, bei welcher der Kraftstoff in das Luftansaugrohr 22, über welches die Luftversorgung der Zylinder 14 erfolgt, eingespritzt wird. Die Kraftstoffzumessung kann in jedem Fall zylinderselektiv und arbeitstaktindividuell gesteuert werden. Die zugeführte Luftmenge kann über ein nicht dargestelltes, im Ansaugrohr 22 angeordnetes Drosselventil gesteuert werden. Ein die Verbrennungskraftmaschine 10 verlassendes Abgas wird durch einen Abgaskanal 24 geleitet und mittels eines hierin angeordneten Katalysators 26 gereinigt.
Die Steuerung von Kraftstoffzumessung, Luftzufuhr und Zündung erfolgt über ein Motorsteuergerät 28, welches mit Hilfe geeigneter Sensoren alle relevanten Betriebsparameter zur Steuerung der Verbrennungskraftmaschine 10 einliest. In das Motorsteuergerät 28 integriert ist eine Steuereinheit 30, welche einen Algorithmus zur Durchführung des Startvorganges der Verbrennungskraftmaschine 10 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst.
Wie eingangs erläutert, besteht insbesondere bei fremdgezündeten Verbrennungskraftmaschinen 10 während eines Kaltstarts das Problem einer schlechten Gemischaufbereitung und der so genannten Wandfilmbildung des eingespritzten Kraftstoffes. Das hieraus resultierende Problem einer erhöhten HC-Emission der Verbrennungskraftmaschine 10 während des Startvorgangs wird noch durch die unzureichende Betriebstemperatur des nachgeschalteten Katalysatorsystems 26 verstärkt. Erfindungsgemäß wird diese Problematik deutlich reduziert, indem während des Startvorganges die Kraftstoffeinspritzung einzelner Zylinder 14 und gegebenenfalls deren Zündung zumindest zeitweilig unterbrochen wird. Diese "ausgesetzten" oder "ausgeblendeten" Zylinder 14 sind in der Darstellung durch ein Kreuz gekennzeichnet.
Erfindungsgemäß wird dabei, nachdem die Verbrennungskraftmaschine 10 durch einen Anlassermotor (nicht dargestellt) eine Mindestdrehzahl erreicht hat, überprüft, ob gewisse vorgegebene Betriebsbedingungen, etwa betreffend einen Ladezustand einer Fahrzeugbatterie und/oder eine Temperatur von Motoröl, Kühlmittel der Ansaugluft und/oder einen Kraftstoffdampfdruck und/oder einen Umgebungsluftdruck, vorliegen. Erst bei Verifikation dieser Vorgaben wird ein Ausblendmuster gestartet, wobei dieses Ausblendmuster ebenfalls in Abhängigkeit geeigneter Betriebsbedingungen gewählt wird. Die Ausblendung einzelner Zylinder 14 wird im Folgenden so lange aufrecht erhalten, bis eine vorgegebene Schwelle für die Drehzahl und/oder einen zeitlichen Drehzahlgradienten erreicht ist oder ein vorgebbares Zeitintervall oder eine vorgebbare Anzahl von Arbeitsspielen abgelaufen ist.
Die Fig. 2 und 3 zeigen typische zeitliche Verläufe der Motordrehzahl und der HC- Rohemission einer 4-Zylinder-Verbrennungskraftmaschine (Benzindirekteinspritzung) während eines Motorstarts bei zirka 24°C Umgebungs- und Motortemperatur. Dabei stellt jeweils die mit 100 bezeichnete Kurve den Verlauf während eines herkömmlich durchgeführten Startvorganges dar, bei dem alle vier Zylinder in normaler Taktfolge unter typischer Gemischanfettung betrieben werden. Dagegen zeigen die anderen Kurven 102 und 104 die entsprechenden Verläufe, wenn der Startvorgang gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren abgewickelt wird. Insbesondere repräsentiert die Kurve 102 einen Startvorgang, bei dem drei Zylinder betrieben werden und die Einspritzung eines Zylinders ausgesetzt wird, und Kurve 104 den Vorgang mit jeweils zwei betriebenen und zwei ausgesetzten Zylindern. Die Kurve 102 zeigt eine Ausblendung der vierten Einspritzung. Die Ausblendung der achten Einspritzung wurde wegen Startende nicht wirksam. Die Kurve 104 zeigt die Ausblendung der dritten und der vierten sowie der siebten und achten Einspritzung.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, erfolgt der Motorhochlauf bei auf drei Zylindern abgewickeltem Startvorgang (Kurve 102) praktisch mit der gleichen Geschwindigkeit wie bei herkömmlicher Verfahrensweise gemäß Verlauf 100. Hingegen ist eine geringe, vernachlässigbare Verzögerung des Hochlaufs bei Aussetzung von zwei Zylindern in der Größenordnung von etwa 0,5 Sekunden zu verzeichnen (Kurve 104). Das heißt, dass das erfindungsgemäße Startverfahren zu einer kaum wahrnehmbaren Verlängerung des Startvorganges führt.
Der Einfluss der erfindungsgemäßen Zylinderaussetzung auf die Rohemissionen von Kohlenwasserstoffen HC der Verbrennungskraftmaschine vor Katalysator ist, wie Fig. 3 zeigt, dagegen dramatisch. Bereits die Abwicklung des Startvorganges auf drei Zylindern gemäß Kurve 102 zeigt eine signifikante Verringerung der HC-Rohemission während der ersten zwei Sekunden des Starts gegenüber dem Stand der Technik. Die Startemission wird sogar noch deutlich weiter gesenkt, wenn die Kraftstoffeinspritzung von zwei der vier Zylinder ausgesetzt wird (Kurve 104). In diesem Fall werden nur etwa 50% der gewöhnlichen HC-Emission gemäß Stand der Technik verzeichnet. Diese Absenkung der Rohemission während der ersten Sekunden des Starts ist gerade deshalb von Bedeutung, da in dieser Phase das Katalysatorsystem noch nicht seine Light-Off-Temperatur erreicht hat, bei der eine ausreichende Konvertierung der Schadstoffe einsetzt. BEZUGSZEICHENLISTE 10 Verbrennungskraftmaschine
12 Zylinderbank
14 Zylinder
16 Kraftstoffleitungssystem
18 Einspritzventil
20 Einspritzungssteuerung
22 Ansaugrohr
24 Abgaskanal
26 Katalysator
28 Motorsteuergerät
30 Steuereinheit
100 herkömmlich durchgeführter Startvorgang
102 Startvorgang gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
104 Startvorgang gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren

Claims

1. Verfahren zur Steuerung eines Startvorgangs einer mindestens eine Zylinderbank (12) mit mindestens zwei Zylindern (14) umfassenden Verbrennungskraftmaschine (10) mit einer zylinderselektiv und arbeitstaktindividuell steuerbaren Kraftstoffeinspritzung (16, 18, 20), dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar bei Motorstart oder nach einer vorgebbaren Verzögerung die Kraftstoffeinspritzung zumindest eines Zylinders (14) der mindestens einen Zylinderbank (12) bis zum Erreichen einer vorgebbaren Motordrehzahl und/oder eines vorgebbaren Motordrehzahlgradienten und/oder eines vorgebbaren Zeitintervalls und/oder einer vorgebbaren Anzahl von Arbeitsspielen zumindest zeitweise ausgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst eine Überprüfung mindestens eines vorgebbaren Betriebsparameters der Verbrennungskraftmaschine (10) und/oder eines von der Verbrennungskraftmaschine (10) angetriebenen Fahrzeuges durchgeführt wird und die Aussetzung der Einspritzung des mindestens einen Zylinders (14) nur dann durchgeführt wird, wenn vorgebbare Betriebsbedingungen für die Betriebsparameter vorliegen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgebbaren Betriebsbedingungen eine zu überschreitende Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine (10) umfassen, wobei insbesondere eine zu überschreitende Motordrehzahlschwelle von 200 U/min. vorzugsweise von 250 U/min. vorgegeben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgebbaren Betriebsbedingungen einen zu überschreitenden Ladezustand einer den Startvorgang antreibenden Batterie umfassen, wobei insbesondere eine zu überschreitende Ladezustandsschwelle von 60% eines maximalen temperaturabhängigen Ladezustands einer ungeschädigten Batterie vorgegeben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgebbaren Betriebsbedingungen eine zu überschreitende Temperatur von Motoröl und/oder Kühlmittel und/oder Ansaugluft umfassen, wobei insbesondere eine zu überschreitende Temperaturschwelle von 5°C, vorzugsweise von 15°C, vorgegeben wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgebbaren Betriebsbedingungen einen zu überschreitenden Kraftstoffdampfdruck umfassen, wobei insbesondere im Falle einer fremdgezündeten Verbrennungskraftmaschine (10) eine zu überschreitende Kraftstoffdampfdruckschwelle von 35 kPa, vorzugsweise 45 kPa, vorgegeben wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Umgebungsluftdruck mindestens 750 hPa, vorzugsweise 850 hPa, beträgt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer fremdgezündeten Verbrennungskraftmaschine (10) die Zündung des mindestens einen ausgesetzten Zylinders (14) ebenfalls ausgesetzt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl der ausgesetzten Zylinder (14) proportional zu der Zylinderzahl der Zylinderbank (12) und/oder der Verbrennungskraftmaschine (10) gewählt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Zylinderbank (12) mit gerader Zylinderzahl jeder zweite Zylinder (14) ausgesetzt wird oder jeweils zwei hintereinander liegende Zylinder (14) ausgesetzt werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aussetzungsmuster, das vorgibt, wie viele Zylinder (14) und/oder welche Zylinder (14) und/oder wie lange ausgesetzt werden, in Anhängigkeit von Umgebungs- und/oder Fahrzeugparametern gewählt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungs- und/oder Fahrzeugparameter die Kühlmitteltemperatur bei Motorstart, die Umgebungslufttemperatur und der -luftdruck, eine Motor-Abstellzeit und/oder eine Bordnetzspannung oder dergleichen umfassen.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der ausgesetzten Zylinder (14) reduziert wird, wenn nach einer vorgebbaren Zeit oder einer vorgebbaren Anzahl von Arbeitsspielen eine vorgegebene Motordrehzahlschwelle nicht erreicht wird.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Tausch von ausgesetzten und nicht-ausgesetzten Zylindern (14) während des Startvorgangs durchgeführt wird.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Festlegung, ob die Aussetzung der Kraftstoffeinspritzung des zumindest einen Zylinders (14) erst mit einer Verzögerung nach Motorstart startet oder unmittelbar nach Motorstart, in Abhängigkeit von einer Aufbaugeschwindigkeit eines Kraftstoff-Raildrucks und/oder von einem Raildruck-Sollwert der Verbrennungskraftmaschine (10) erfolgt.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verbrennungskraftmaschinen (10) mit langsam aufbauendem Raildruck und/oder mit hohen Raildruck-Sollwerten die Aussetzung des mindestens einen Zylinders (14) mit dem ersten Arbeitsspiel unmittelbar nach Motorstart gestartet wird.

17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verbrennungskraftmaschinen (10) mit schnell aufbauendem Raildruck und/oder mit niedrigen Raildruck-Sollwerten die Aussetzung des mindestens einen Zylinders (14) mit einer vorgebbaren Verzögerung nach Motorstart erfolgt.

18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Erreichen der vorgebbaren Motordrehzahl oder des vorgebbaren Motordrehzahlgradienten oder des vorgebbaren Zeitintervalls oder der vorgebbaren Anzahl von Arbeitsspielen die Aussetzung des mindestens einen Zylinders (14) noch für ein vorgebbares Intervall fortgesetzt wird.

19. Vorrichtung zur Steuerung eines Startvorganges einer mindestens eine Zylinderbank (12) mit mindestens zwei Zylindern (14) umfassenden Verbrennungskraftmaschine (10) mit einer zylinderselektiv und arbeitstaktindividuell steuerbaren Kraftstoffeinspritzung (16, 18, 10), gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (30), die einen Algorithmus umfasst, der den Startvorgang derart steuert, dass unmittelbar bei Motorstart oder nach einer vorgebbaren Verzögerung die Kraftstoffeinspritzung zumindest eines Zylinders (14) der mindestens einen Zylinderbank (12) bis zum Erreichen einer vorgebbaren Motordrehzahl oder eines vorgebbaren Motordrehzahlgradienten oder eines vorgebbaren Zeitintervalls oder einer vorgebbaren Anzahl von Arbeitsspielen zumindest zeitweise ausgesetzt wird.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (30) in ein Motorsteuergerät (28) integriert ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffeinspritzung eine Benzindirekteinspritzung, eine Benzinsaugrohreinspritzung oder eine Dieseldirekteinspritzung ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (10) ein Otto-Motor oder ein Diesel-Motor ist.