EP1301705B1

EP1301705B1 - Method for starting a multi-cylinder internal combustion engine

Info

Publication number: EP1301705B1
Application number: EP01913583A
Authority: EP
Inventors: Udo Sieber
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-04-26
Filing date: 2001-02-07
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2021-02-07
Also published as: JP2003532005A; EP1301705A1; WO2001081759A1; DE50113088D1; AU2001239158A1; US20030101956A1; JP4456792B2; US6799547B2; DE10020325A1

Abstract

The invention relates to a method for starting a multi-cylinder internal combustion engine (1), especially of a motor vehicle in a forward direction, whereby the position of a piston (2) in a cylinder (3) of the internal combustion engine (1) is determined and fuel is injected into a combustion chamber (4) of the cylinder (3) whose piston (2) is located in a working phase. In order to be able to reliably start the internal combustion engine before the starting process (14), without the use of an electric starter and irrespective of the position of the pistons (2) in the cylinders (3), the invention provides that the internal combustion engine (1) is firstly moved in a reverse direction by injecting fuel into a combustion chamber (4) of at least one cylinder (3) whose piston, when viewed in a forward direction, is located in a compression phase, and the fuel compressed in the combustion chamber (4) of the at least one cylinder (3) is ignited, whereby the rotating motion in the reverse direction is stopped before reaching the lower dead center (UT) of the piston (2) of the at least one cylinder (3), and the internal combustion engine is then started in a forward direction.

Description

State of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs in Vorwärtsrichtung, wobei die Stellung eines Kolbens in einem Zylinder der Brennkraftmaschine ermittelt wird und Kraftstoff in einen Brennraum desjenigen Zylinders eingespritzt wird, dessen. Kolben sich in einer Arbeitsphase befindet.The present invention relates to a method for starting a multi-cylinder internal combustion engine in particular of a motor vehicle in the forward direction, wherein the position of a piston in a cylinder of the internal combustion engine is determined and fuel is injected into a combustion chamber of the cylinder whose. Piston is in a working phase.

Die Erfindung betrifft außerdem eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Die Brennkraftmaschine umfasst eine Detektorvorrichtung zur Ermittlung der Stellung eines Kolbens in einem Zylinder der Brennkraftmaschine und ein Kraftstoffzumesssystem zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum desjenigen Zylinders, dessen Kolben sich in einer Arbeitsphase befindet. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Steuergerät für eine derartige mehrzylindrige Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs.The invention also relates to a multi-cylinder internal combustion engine, in particular of a motor vehicle. The internal combustion engine comprises a detector device for determining the position of a piston in a cylinder of the internal combustion engine and a Kraftstoffzumesssystem for injecting fuel into a combustion chamber of the cylinder whose piston is in a working phase. Finally, the present invention also relates to a control device for such a multi-cylinder internal combustion engine, in particular of a motor vehicle.

Ein Verfahren zum Starten einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE 31 17 144 A1 bekannt. Das dort beschriebene Verfahren arbeitet ohne einen elektromotorischen Anlasser. Bei stillstehender Brennkraftmaschine wird dabei in den Brennraum eines oder mehrerer Zylinder (Startzylinder), deren Kolben sich in der Arbeitsphase befinden, eine für eine Verbrennung notwendige Menge an Kraftstoff eingespritzt und gezündet. Danach wird jeweils in den Brennraum des oder der Zylinder, deren Kolben den nächsten Arbeitstakt ausführen, Kraftstoff eingespritzt und gezündet, sobald die betreffenden Kolben die Arbeitsstellung erreicht haben. Auf diese Weise kann die Brennkraftmaschine ohne einen elektrischen Anlasser und die damit notwendigerweise verbundenen Bauteile ausgebildet werden. Zudem kann ein Akkumulator der Brennkraftmaschine kleiner dimensioniert werden, da dieser keine elektrische Energie mehr für den Anlasser und die übrigen elektrischen Bauteile liefern muss.A method for starting a multi-cylinder internal combustion engine of the type mentioned is, for example, from DE 31 17 144 A1 known. The method described there works without one electromotive starter. When the internal combustion engine is stopped in the combustion chamber of one or more cylinders (start cylinder), the pistons are in the working phase, injected necessary for a combustion amount of fuel and ignited. Thereafter, each injected into the combustion chamber of the cylinder or whose piston the next power stroke, fuel and ignited as soon as the respective pistons have reached the working position. In this way, the internal combustion engine without an electric starter and the components necessarily connected thereto can be formed. In addition, an accumulator of the internal combustion engine can be made smaller, since this no longer has to provide electrical energy for the starter and the other electrical components.

Bei dem bekannten Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine ist bei einer Kolbenstellung des Startzylinders nahe dem oberen Totpunkt nur eine relativ geringe Luftmasse in dem Brennraum des Startzylinders enthalten. Die aufgrund der geringen Luftmasse aus der Verbrennung des in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffs resultierende Brennenergie liefert u. U. eine zu geringe Startenergie, so dass die Brennkraftmaschine nicht gestartet werden kann. Des weiteren kann der Abstand zwischen einem Einspritzventil, über das der Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird, und dem Kolben zu gering sein, so dass der eingespritzte Kraftstoff in Folge von Penetration fast vollständig in einen kaum verdampfungsfähigen Kolbenwandfilm übergeht.In the known method for starting an internal combustion engine is contained in a piston position of the starting cylinder near the top dead center, only a relatively small air mass in the combustion chamber of the starting cylinder. The resulting due to the low air mass from the combustion of the fuel injected into the combustion chamber fuel energy provides u. U. too low starting energy, so that the internal combustion engine can not be started. Furthermore, the distance between an injection valve, via which the fuel is injected into the combustion chamber, and the piston may be too low, so that the injected fuel passes as a result of penetration almost completely into a hardly evaporable piston wall film.

Als weiterer Stand der Technik wird noch auf die DE 197 43 492 A1 verwiesen, aus der ebenfalls ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine ohne einen elektrischen Anlasser bekannt ist.As another state of the art is still on the DE 197 43 492 A1 referenced, from which also a method for starting an internal combustion engine without an electric starter is known.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine ohne elektrischen Anlasser unabhängig von der Stellung der Kolben in den Zylindern vor dem Startvorgang zuverlässig zu starten.The present invention has for its object to reliably start a multi-cylinder internal combustion engine without electric starter, regardless of the position of the piston in the cylinders before starting.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von dem Verfahren der eingangs genannten Art vor, dass die Brennkraftmaschine zunächst in Rückwärtsrichtung bewegt wird, indem Kraftstoff in einen Brennraum mindestens eines Zylinders eingespritzt wird, dessen Kolben sich - in Vorwärtsrichtung betrachtet - in einer Verdichtungsphase befindet, und der in dem Brennraum des mindestens einen Zylinders verdichtete Kraftstoff gezündet wird, wobei die Drehbewegung in Rückwärtsrichtung vor Erreichen des unteren Totpunktes der Kolben des mindestens einen Zylinders zum Stehen kommt, und dass die Brennkraftmaschine dann in Vorwärtsrichtung gestartet wird.To achieve this object, the invention proposes, starting from the method of the type mentioned above, that the internal combustion engine is first moved in the reverse direction by injecting fuel into a combustion chamber of at least one cylinder, the piston is - viewed in the forward direction - is in a compression phase, and the fuel compressed in the combustion chamber of the at least one cylinder is ignited, wherein the rotational movement in the reverse direction before reaching the bottom dead center of the piston of the at least one cylinder comes to a standstill, and that the internal combustion engine is then started in the forward direction.

Erfindungsgemäß wird die Brennkraftmaschine also vor dem anlasserfreien Start zunächst so weit rückwärts bewegt, bis sich die Kolben in dem Startzylinder in einer optimalen Startposition befinden. Da zum Starten der Brennkraftmaschine in Vorwärtsrichtung Kraftstoff in den Brennraum eines Zylinders eingespritzt wird, dessen Kolben sich in einer Arbeitsphase befindet, ist die optimale Startposition der Kolben - in Vorwärtsrichtung betracht et - unmittelbar nach dem oberen Totpunkt. Ausgehend von dieser Stellung der Kolben kann eine Verbrennung des in den Brennraum des Startzylinders eingespritzten Kraftstoffs eine besonders große Brennenergie und somit auch Startenergie erzeugen.According to the invention, the internal combustion engine is therefore first moved backwards so far in advance of the starter-free start until the pistons in the starting cylinder are in an optimal starting position. Since for starting the internal combustion engine in the forward direction fuel is injected into the combustion chamber of a cylinder whose piston is in a working phase, the optimum starting position of the piston - in the forward direction et - is considered immediately after top dead center. Starting from this position of the pistons, combustion of the fuel injected into the combustion chamber of the starting cylinder can produce a particularly high burning energy and thus also starting energy.

Des weiteren wird erfindungsgemäß während der Rückwärtsbewegung der Brennkraftmaschine eine relativ große Luftmasse in den Brennraum desjenigen Zylinders gesaugt, der sich- in Vorwärtsrichtung betrachtet - in der Arbeitsphase befindet. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die aus der Verbrennung des in den Brennraum des Startzylinders eingespritzten Kraftstoffs resultierende Brennenergie eine ausreichend große Startenergie liefert, so dass die Brennkraftmaschine zuverlässig gestartet werden kann.Furthermore, according to the invention, during the backward movement of the internal combustion engine, a relatively large mass of air is drawn into the combustion chamber of the cylinder which, viewed in the forward direction, is in the cylinder Working phase is located. This can ensure that the combustion energy resulting from the combustion of the fuel injected into the combustion chamber of the starting cylinder supplies a sufficiently high starting energy, so that the internal combustion engine can be reliably started.

Schließlich wird durch die Rückwärtsbewegung der Brennkraftmaschine vor dem Starten in Vorwärtsrichtung der Kolben des Startzylinders von dem Einspritzventil wegbewegt, so dass beim Einspritzen des Kraftstoffs in den Brennraum des Startzylinders keine bzw. nur eine sehr geringe Penetration auftritt und der eingespritzte Kraftstoff fast vollständig in ein leicht entzündliches Kraftstoff-Luft-Gemisch in Form einer Kraftstoffwolke übergeht.Finally, the piston of the starting cylinder is moved away from the injection valve by the backward movement of the internal combustion engine before starting in the forward direction, so that when injecting the fuel into the combustion chamber of the starting cylinder no or only a very small penetration occurs and the injected fuel almost completely in a light ignites flammable fuel-air mixture in the form of a cloud of fuel.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass Einlass- und/oder Auslassventile des mindestens einen Zylinders, dessen Kolben sich - in Vorwärtsrichtung betrachtet - vor seinem oberen Totpunkt befindet, vor dem Startvorgang in eine der Verdichtungsphase entsprechende Stellung gebracht werden. Um die Ventile unabhängig von der Brennkraftmaschine in eine vorgebbare Stellung-bringen zu können bedarf es bspw. einer nockenwellenfreien Steuerung der Einlass- und/oder Auslassventile. Damit kann jedes Einlass- und Auslassventil getrennt von den anderen Ventilen und unabhängig von der Stellung der Nockenwelle angesteuert werden. Zur nockenwellenfreien Steuerung sind die Einlass- und/oder Auslassventile entweder einzeln oder mehrere gemeinsam mit einem Stellorgan ausgerüstet. Das Stellorgan kann hydraulisch, piezoelektrisch, elektromagnetisch oder auf andere Weise arbeiten. Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von nockenwellenfreien Steuerungen für Einlass- und Auslassventile bekannt, die in Verbindung mit dem vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden können. Gemäß der Weiterbildung können die Ventile unabhängig und - soweit es der Ventilfreigang zulässt - frei geöffnet bzw. geschlossen werden. Auf diese Weise gelingt es, vor bzw. während des Startvorgangs von einer Ansaugphase in eine Arbeitsphase und umgekehrt zu wechseln. In entsprechender Weise ist auch der Wechsel von einer Verdichtungsphase zu einer Ausstoßphase und umgekehrt möglich.According to an advantageous development of the present invention, it is proposed that intake and / or exhaust valves of the at least one cylinder, the piston of which - viewed in the forward direction - is before its top dead center, brought before the starting operation in a position corresponding to the compression phase. In order to be able to bring the valves independently of the internal combustion engine into a predefinable position, it is necessary, for example, to control the intake and / or exhaust valves camshaft-free. Thus, each intake and exhaust valve can be controlled separately from the other valves and regardless of the position of the camshaft. For camshaft-free control, the intake and / or exhaust valves are equipped either individually or several together with an actuator. The actuator may operate hydraulically, piezoelectrically, electromagnetically or otherwise. From the prior art, a variety of camshaft-free controls for intake and exhaust valves are known, which in conjunction with the present inventive method can be used. According to the development, the valves can be opened and closed independently and, as far as the valve release permits. In this way, it is possible to switch from an intake phase into a work phase and vice versa before or during the startup process. Similarly, the change from a compression phase to an ejection phase and vice versa is possible.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Einlass- und/oder Auslassventile von zwei Zylindern, deren Kolben sich - in Vorwärtsrichtung betrachtet - vor ihrem oberen Totpunkt befinden, vor dem Startvorgang in eine der Verdichtungsphase entsprechende Stellung gebracht werden. Die Brennkraftmaschine wird also zunächst in eine Rückwärtsrichtung versetzt, indem Kraftstoff in die Brennräume von zwei Zylindern eingespritzt wird, deren Kolben sich - in Vorwärtsrichtung betrachtet - in einer Verdichtungsphase befindet. Dann wird der in dem Brennraum der beiden Zylinder verdichtete Kraftstoff gezündet. Durch die doppelte Verbrennung wird eine ausreichend große Brennenergie und damit eine ausreichend große Startenergie erzeugt, um eventuelle Haftreib- bzw. Reib- und Kompressionswiderstände der Brennkraftmaschine zu überwinden und die Brennkraftmaschine zunächst sicher in eine Rückwärtsbewegung zu versetzen.According to a preferred embodiment of the present invention, it is proposed that the intake and / or exhaust valves of two cylinders whose pistons are - viewed in the forward direction - before their top dead center, are brought into a position corresponding to the compression phase before the starting process. The internal combustion engine is thus initially offset in a reverse direction by injecting fuel into the combustion chambers of two cylinders, the piston is - viewed in the forward direction - is in a compression phase. Then the compressed in the combustion chamber of the two cylinders fuel is ignited. Due to the double combustion, a sufficiently large burning energy and thus a sufficiently large starting energy is generated in order to overcome any static friction or friction and compression resistances of the internal combustion engine and to initially reliably set the internal combustion engine in a backward movement.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass während der Drehbewegung der Brennkraftmaschine in Rückwärtsrichtung die Einlass- und/oder Auslassventile eines Zylinders, dessen Kolben sich - in Vorwärtsrichtung betrachtet - in einer Ansaugphase befindet, derart gezielt betätigt werden, dass die Drehbewegung der Brennkraftmaschine in Rückwärtsrichtung vor Erreichen des unteren Totpunktes der Kolben des mindestens einen Zylinders zum Stehen kommt. Durch Schließen der Einlass- und Auslassventile eines Zylinders, dessen Kolben sich in einer Ansaugphase befindet, zu Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens oder während der Rückwärtsbewegung der Brennkraftmaschine kann in dem Brennraum während der Rückwärtsbewegung ein Druck aufgebaut werden, durch den die Rückwärtsbewegung abgebremst wird. Durch gezieltes Öffnen der Einlass- und/oder Auslassventile kann die Höhe des sich in dem Brennraum während der Rückwärtsbewegung aufbauenden Drucks gesteuert werden, so dass die Drehbewegung der Brennkraftmaschine in Rückwärtsrichtung genau vor Erreichen des unteren Totpunktes der Kolben des mindestens einen Zylinders zum Stehen kommt.According to another preferred embodiment of the present invention, it is proposed that during the rotational movement of the internal combustion engine in the reverse direction, the inlet and / or exhaust valves of a cylinder whose piston is - in the forward direction - in an intake phase, are selectively actuated such that the rotational movement the internal combustion engine in Reverse direction comes before reaching the bottom dead center of the piston of at least one cylinder to a stop. By closing the intake and exhaust valves of a cylinder whose piston is in an intake phase, at the beginning of the method according to the invention or during the backward movement of the internal combustion engine, a pressure can be built up in the combustion chamber during the backward movement, by which the backward movement is decelerated. By selectively opening the intake and / or exhaust valves, the height of the pressure building up in the combustion chamber during the backward movement can be controlled, so that the rotational movement of the internal combustion engine comes to a halt in the reverse direction just before reaching the bottom dead center of the pistons of the at least one cylinder.

Vorteilhafterweise werden die Einlass- und Auslassventile des Zylinders, dessen Kolben sich - in Vorwärtsrichtung betrachtet - in einer Ansaugphase befindet, während der Drehbewegung der Brennkraftmaschine in Rückwärtsrichtung geschlossen.Advantageously, the intake and exhaust valves of the cylinder, the piston of which, viewed in the forward direction, is in an intake phase, are closed during the rotational movement of the internal combustion engine in the reverse direction.

Vorzugsweise werden die Einlass- und Auslassventile des Zylinders, dessen Kolben sich - in Vorwärtsrichtung betrachtet - in einer Ansaugphase befindet, nach der Drehrichtungsumkehr der Brennkraftmaschine für eine vorgebbare Zeitdauer geschlossen gehalten. Dadurch kann die in dem Brennraum gespeicherte Kompressionsenergie zur Beschleunigung der Kurbelwelle in Vorwärtsrichtung genutzt werden.Preferably, the intake and exhaust valves of the cylinder, the piston is - considered in the forward direction - is in an intake phase, kept closed after the reversal of the direction of rotation of the internal combustion engine for a predetermined period of time. Thereby, the stored in the combustion chamber compression energy can be used to accelerate the crankshaft in the forward direction.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der' vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, während der Drehbewegung der Brennkraftmaschine in Rückwärtsrichtung Kraftstoff in einen Brennraum eines weiteren Zylinders eingespritzt wird, dessen Kolben sich - in Vorwärtsrichtung betrachtet - in einer Arbeitsphase befindet, und der in dem Brennraum des mindestens einen Zylinders verdichtete Kraftstoff - in Rückwärtsrichtung betrachtet - vor Erreichen des oberen Totpunktes gezündet wird. Während der Rückwärtsbewegung der Brennkraftmaschine wird der eingespritzte Kraftstoff in dem Brennraum verdichtet und schließlich kurz vor Erreichen des oberen Totpunktes gezündet. Durch das Verdichten des Kraftstoffs wird die Rückwärtsbewegung - falls noch nicht geschehen - bis zum Stillstand abgebremst. Durch das Entzünden des Kraftstoffs wird die Brennkraftmaschine dann in eine entgegengesetzte Vorwärtsbewegung versetzt. Damit wird der anlasserfreie Startvorgang in Vorwärtsrichtung eingeleitet.According to another advantageous embodiment of the 'present invention, it is proposed during the rotational movement of the internal combustion engine in the reverse direction fuel is injected into a combustion chamber of another cylinder, the piston is - in the forward direction considered - is in a working phase, and in the combustion chamber of the at least one cylinder compressed fuel - viewed in the reverse direction - is ignited before reaching the top dead center. During the backward movement of the internal combustion engine, the injected fuel is compressed in the combustion chamber and finally ignited shortly before reaching top dead center. By compressing the fuel, the backward movement - if not already done - is decelerated to a standstill. By igniting the fuel, the internal combustion engine is then placed in an opposite forward movement. This initiates the starter-free starting operation in the forward direction.

Gemäß einer noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird dann im weiteren Verlauf des Startvorgangs Kraftstoff in einen Brennraum eines Zylinders eingespritzt, dessen Kolben sich - in Vorwärtsrichtung betrachtet - in einer Ansaugphase oder einer Verdichtungsphase befindet, und der in dem Brennraum des mindestens einen Zylinders verdichtete Kraftstoff gezündet. Der Einspritzbeginn in den Brennraum des weiteren Zylinders liegt bspw. in der Ansaugphase des Kolbens und erfolgt mit einem Einspritzdruck, der von einer unabhängig von der Brennkraftmaschine betriebenen Vorförderpumpe des Kraftstoffzumesssystems aufgebaut wird. Die Vorförderpumpe ist bspw. als eine unabhängig von der Brennkraftmaschine angetriebene Elektrokraftstoffpumpe ausgebildet. Eine Vorförderpumpe dient bspw. bei einem Common-Rail-Kraftstoffzumesssystem zum Fördern von Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter in einen Niederdruckbereich des Kraftstoffzumesssystems. Der Einspritzbeginn kann - sofern der Einspritzdruck hoch genug ist - aber auch in die fortschreitende Verdichtungsphase bis kurz vor Erreichen des oberen Totpunktes verlagert werden. Ein derart hoher Einspritzdruck kann bspw. durch eine unabhängig von der Brennkraftmaschine betriebenen Hochdruckpumpe des Kraftstoffzumesssystems erzeugt werden. Bei einem Common-Rail-Kraftstoffzumesssystem bspw. fördert die Hochdruckpumpe Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich des Kraftstoffzumesssystems mit Hochdruck in einen Hochdruckspeicher. Von dem Hochdruckspeicher zweigen Einspritzventile ab, über die Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher in die Brennräume der Zylinder eingespritzt wird. Die Hochdruckpumpe kann bspw. elektrisch angetrieben werden. Durch die Verbrennung des in den Brennraum des Zylinders eingespritzten Kraftstoff wird die Drehbewegung der Kurbelwelle in Vorwärtsrichtung weiter beschleunigt.According to yet another preferred embodiment of the present invention, in the further course of the starting process, fuel is injected into a combustion chamber of a cylinder, the piston of which - viewed in the forward direction - is in an intake phase or a compression phase, and in the combustion chamber of the at least one cylinder compressed fuel detonated. The start of injection into the combustion chamber of the further cylinder is, for example, in the intake phase of the piston and takes place at an injection pressure which is established by a prefeed pump of the fuel metering system which is operated independently of the internal combustion engine. The prefeed pump is, for example, designed as an independent of the internal combustion engine driven electric fuel pump. A prefeed pump is used, for example, in a common rail Kraftstoffzumesssystem for conveying fuel from a fuel tank in a low pressure region of the fuel metering. The start of injection can - if the injection pressure is high enough - but are also shifted in the progressive compression phase until shortly before reaching top dead center. Such a high injection pressure can, for example, by an independent of the Internal combustion engine operated high-pressure pump of the fuel metering system can be generated. In a common-rail fuel metering system, for example, the high-pressure pump delivers fuel from the low-pressure region of the fuel metering system at high pressure into a high-pressure accumulator. From the high-pressure accumulator branch off injection valves, via which fuel from the high-pressure accumulator is injected into the combustion chambers of the cylinders. The high-pressure pump can, for example, be driven electrically. By burning the fuel injected into the combustion chamber of the cylinder, the rotational movement of the crankshaft in the forward direction is further accelerated.

Unter die vorgeschlagene Ausführungsform fällt auch der Fall, dass Kraftstoff während der Rückwärtsbewegung der Brennkraftmaschine in einen Brennraum eines Zylinders eingespritzt wird, dessen Kolben sich - in Vorwärtsrichtung betrachtet - in einer Ausstoßphase befindet. Dies entspricht während der Rückwärtsbewegung der Brennkraftmaschine einer Ansaugphase. Der in diesen Zylinder eingespritzte Kraftstoff kann dann während der Vorwärtsbewegung der Brennkraftmaschine in der Verdichtungsphase, vorzugsweise gegen Ende der Verdichtungsphase, gezündet werden. Selbstverständlich kann auch in diesem Fall der Einspritzbeginn in die fortschreitende Verdichtungsphase - während der Vorwärtsbewegung der Brennkraftmaschine - verlagert werden.The proposed embodiment also includes the case where fuel is injected during the backward movement of the internal combustion engine into a combustion chamber of a cylinder, the piston of which - viewed in the forward direction - is in an ejection phase. This corresponds to a suction phase during the backward movement of the internal combustion engine. The fuel injected into this cylinder can then be ignited during the forward movement of the internal combustion engine in the compression phase, preferably towards the end of the compression phase. Of course, in this case, the start of injection in the progressive compression phase - during the forward movement of the engine - be displaced.

Aus dem erfindungsgemäßen Verfahren ergeben sich zusätzliche Freiheitsgrade bei dem Startvorgang, die u. a. dazu genutzt werden können, nach einer erfolglosen ersten Zündung einen zweiten Startversuch einzuleiten. Die erste Zündung ist bspw. dann erfolglos, wenn sich die Brennkraftmaschine in Rückwärtsrichtung nicht bewegt oder der erste Kompressionswiderstand nicht überwunden werden konnte. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass nach einer erfolglosen ersten Zündung des in den mindestens einen Zylinder eingespritzten Kraftstoffs das Verfahren noch einmal mit invertierten Phasen der einzelnen Zylinder durchgeführt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren wird also - und zwar mit invertierten Phasen der einzelnen Zylinder - durchgeführt. Das bedeutet, dass durch entsprechende Betätigung der Einlass- und/oder Auslassventile die Zylinder, die - in Vorwärtsrichtung betrachtet - während des ersten Startversuchs in einer Verdichtungsphase waren bei dem zweiten Startversuch in einer Ausstoßphase sind und umgekehrt. Außerdem werden die Zylinder, die während des ersten Startversuchs in einer Arbeitsphase waren bei dem zweiten Startversuch in eine Ansaugphase versetzt und umgekehrt. Bei dem zweiten Startversuch erfolgt die Einspritzung von Kraftstoff in die Brennräume und die Zündung des verdichteten Kraftstoffs in der oben beschriebenen Weise.The method according to the invention provides additional degrees of freedom in the starting process, which can be used, inter alia, to initiate a second start attempt after an unsuccessful first ignition. The first ignition is unsuccessful, for example, when the internal combustion engine is not moving in the reverse direction or the first compression resistance could not be overcome. According to a preferred embodiment of the present invention, it is proposed that after an unsuccessful first ignition of the fuel injected into the at least one cylinder, the method is performed once again with inverted phases of the individual cylinders. The inventive method is thus - and with inverted phases of the individual cylinders - carried out. That is, by appropriate actuation of the intake and / or exhaust valves, the cylinders which, viewed in the forward direction, were in a compression phase during the first start attempt were in an exhaust phase during the second start attempt, and vice versa. In addition, the cylinders, which were in a working phase during the first start attempt in the second start attempt in a suction phase and vice versa. In the second start attempt, the injection of fuel into the combustion chambers and the ignition of the compressed fuel in the manner described above takes place.

Um den Kompressionswiderstand während des erfindungsgemäßen Startvorgangs zu verringern, wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, dass während des Startvorgangs in einer Verdichtungsphase eines Zylinders der Brennkraftmaschine das entsprechende Einlassventil des Zylinders verspätet geschlossen wird. Dadurch kann jede durchlaufene Verdichtungsphase durch verspätetes Schließen der entsprechenden Einlassventile - diese sind während der vor der Verdichtungsphase stattfindenden Ansaugphase geöffnet - in vorteilhafter Weise verkürzt werden. Auf diese Weise kann die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine durch die Verbrennung zu Beginn des Startvorgangs wesentlich leichter in eine Drehbewegung in Vorwärtsrichtung versetzt und die Brennkraftmaschine gestartet werden.In order to reduce the compression resistance during the starting process according to the invention, it is proposed according to a preferred embodiment of the present invention that during the starting process in a compression phase of a cylinder of the internal combustion engine, the corresponding intake valve of the cylinder is closed late. As a result, any continuous compression phase can be shortened in an advantageous manner by delayed closing of the corresponding intake valves - these are opened during the intake phase taking place before the compression phase. In this way, the crankshaft of the internal combustion engine can be much easier by the combustion at the beginning of the starting process in a rotational movement in the forward direction and the internal combustion engine can be started.

Vorteilhafterweise wird der in einem Brennraum eines Zylinders verdichtete Kraftstoff kurz vor Erreichen des oberen Totpunktes des Kolbens des jeweiligen Zylinders gegen Ende der Verdichtungsphase gezündet.Advantageously, the compressed in a combustion chamber of a cylinder fuel is ignited shortly before reaching the top dead center of the piston of the respective cylinder toward the end of the compression phase.

Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Steuerelements, das für ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Dabei ist gemäß Anspruch 12, auf dem Steuerelement ein Programm abgespeichert, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. In diesem Fall wird also die Erfindung durch ein auf dem Steuerelement abgespeichertes Programm realisiert, so dass dieses mit dem Programm versehenen Steuerelement in gleicher Weise die Erfindung darstellt wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das Programm geeignet ist. Als Steuerelement kann insbesondere ein elektrisches Speichermedium zur Anwendung kommen, beispielsweise ein Read-Only-Memory oder ein Flash-Memory.Of particular importance is the realization of the method according to the invention in the form of a control element which is provided for a control unit of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle. In this case, according to claim 12, stored on the control, a program which is executable on a computing device, in particular on a microprocessor, and suitable for carrying out the method according to the invention. In this case, therefore, the invention is realized by a program stored on the control program, so that this provided with the program control in the same way is the invention as the method to whose execution the program is suitable. In particular, an electrical storage medium can be used as the control, for example a read-only memory or a flash memory.

Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ausgehend von der mehrzylindrigen Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass die Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 13, Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist.As a further solution of the object of the present invention is proposed, starting from the multi-cylinder internal combustion engine of the type mentioned that the internal combustion engine according to claim 13, means for performing the method according to one of claims 1 to 11.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Brennkraftmaschine eine nockenwellenfreie Steuerung von Einlass- und/oder Auslassventilen der Brennräume aufweist.According to an advantageous development of the present invention, it is proposed that the internal combustion engine has a camshaft-free control of intake and / or exhaust valves of the combustion chambers.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Kraftstoffzumesssystem eine unabhängig von der Brennkraftmaschine angetriebene Hochdruckpumpe zum Aufbau eines Kraftstoffeinspritzdrucks aufweist.According to a preferred embodiment of the present invention, it is proposed that the fuel metering system be independent of the Internal combustion engine driven high-pressure pump for establishing a fuel injection pressure has.

Als noch eine weitere Lösung der vorliegenden Erfindung wird ausgehend von dem Steuergerät der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass das Steuergerät gemäß Anspruch 16, Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist. Das Steuergerät führt also zum Starten einer Brennkraftmaschine eine Ansteuerung von an dem erfindungsgemäßen Startvorgang beteiligten Komponenten der Brennkraftmaschine aus, insbesondere des Kraftstoffzumesssystems und der Zündung. Das Steuergerät erhält den Befehl zum Starten der Brennkraftmaschine bspw. durch die Betätigung eines Zündschlüssels oder eines Anlasserknopfes.As yet another solution of the present invention is proposed starting from the control unit of the type mentioned that the control device according to claim 16, means for performing the method according to one of claims 1 to 11. Thus, for starting an internal combustion engine, the control unit carries out an activation of components of the internal combustion engine involved in the starting process according to the invention, in particular of the fuel metering system and the ignition. The control unit receives the command to start the internal combustion engine, for example. By the operation of an ignition key or a starter button.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1: ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel;
Fig. 2: ein schematisches Diagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Starten der Brennkraftmaschine aus Fig. 1; und
Fig. 3: ein schematisches Diagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Starten der Brennkraftmaschine aus Fig. 1.

Other features, applications and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments of the invention, which are illustrated in the drawing. All described or illustrated features, alone or in any combination form the subject matter of the invention, regardless of their summary in the claims or their dependency and regardless of their formulation or representation in the description or in the drawing. Show it:

Fig. 1: a schematic block diagram of an internal combustion engine according to the invention of a motor vehicle according to a preferred embodiment;
Fig. 2: a schematic diagram of a first embodiment of a method according to the invention for starting the internal combustion engine of Fig. 1; and
Fig. 3: a schematic diagram of a second embodiment of a method according to the invention for starting the internal combustion engine of FIG. 1.

In Fig. 1 ist eine Brennkraftmaschine in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Die Brennkraftmaschine 1 weist einen Kolben 2 auf, der in einem Zylinder 3 hin- und herbewegbar ist. Der Zylinder 3 ist mit einem Brennraum 4 versehen, an den über Ventile 5 ein Ansaugrohr 6 und ein Abgasrohr 7 angeschlossen sind. Des Weiteren sind dem Brennraum 4 ein mit einem Signal TI ansteuerbares Einspritzventil 8 und eine mit einem Signal ZW ansteuerbare Zündkerze 9 zugeordnet.In Fig. 1, an internal combustion engine is designated in its entirety by the reference numeral 1. The internal combustion engine 1 has a piston 2 which is reciprocable in a cylinder 3. The cylinder 3 is provided with a combustion chamber 4, to which via valves 5, an intake pipe 6 and an exhaust pipe 7 are connected. Furthermore, the combustion chamber 4 is associated with an injectable with a signal TI injector 8 and a controllable with a signal ZW spark plug 9.

In einer ersten Betriebsart, dem Schichtbetrieb der Brennkraftmaschine 1, wird der Kraftstoff von dem Einspritzventil 8 während einer durch den Kolben 2 hervorgerufenen Verdichtungsphase in den Brennraum 4 eingespritzt, und zwar örtlich in die unmittelbare Umgebung der Zündkerze 9 sowie zeitlich unmittelbar vor dem oberen Totpunkt OT des Kolbens 2 bzw. vor dem Zündzeitpunkt. Dann wird mit Hilfe der Zündkerze 9 der Kraftstoff gezündet, so dass der Kolben 2 in der nunmehr folgenden Arbeitsphase durch die Ausdehnung des gezündeten Kraftstoffs angetrieben wird.In a first mode, the stratified operation of the internal combustion engine 1, the fuel is injected from the injection valve 8 during a caused by the piston 2 compression phase in the combustion chamber 4, locally in the immediate vicinity of the spark plug 9 and in time immediately before the top dead center OT of the piston 2 or before the ignition. Then, with the aid of the spark plug 9, the fuel is ignited, so that the piston 2 is driven in the now following working phase by the expansion of the ignited fuel.

In einer zweiten Betriebsart, dem Homogenbetrieb der Brennkraftmaschine 1, wird der Kraftstoff von dem Einspritzventil 8 während einer durch den Kolben 2 hervorgerufenen Ansaugphase in den Brennraum 4 eingespritzt. Durch die gleichzeitig angesaugte Luft wird der eingespritzte Kraftstoff verwirbelt und damit in dem Brennraum 4 im Wesentlichen gleichmäßig (homogen) verteilt. Danach wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch während der Verdichtungsphase verdichtet, um dann von der Zündkerze 9 gezündet zu werden. Durch die Ausdehnung des gezündeten Kraftstoffs wird der Kolben 2 angetrieben.In a second operating mode, the homogeneous operation of the internal combustion engine 1, the fuel from the injection valve 8 is injected into the combustion chamber 4 during an intake phase caused by the piston 2. By simultaneously sucked air, the injected fuel is swirled and thus distributed in the combustion chamber 4 substantially uniformly (homogeneously). Thereafter, the fuel-air mixture is compressed during the compression phase, and then from the spark plug. 9 to be detonated. Due to the expansion of the ignited fuel, the piston 2 is driven.

Im Schichtbetrieb wie auch im Homogenbetrieb wird durch den angetriebenen Kolben 2 eine Kurbelwelle 10 in eine Drehbewegung versetzt, über die letztendlich die Räder des Kraftfahrzeugs angetrieben werden. Der Kurbelwelle 10 ist ein Drehzahlsensor 11 zugeordnet, der in Abhängigkeit von der Drehbewegung der Kurbelwelle 10 ein Signal N erzeugt.In stratified operation as well as in homogeneous operation, a crankshaft 10 is set into rotary motion by the driven piston 2, over which ultimately the wheels of the motor vehicle are driven. The crankshaft 10 is associated with a speed sensor 11 which generates a signal N in response to the rotational movement of the crankshaft 10.

Der Kraftstoff wird im Schichtbetrieb und im Homogenbetrieb unter einem hohen Druck über das Einspritzventil 8 in den Brennraum 4 eingespritzt. Zu diesem Zweck ist eine elektrische Kraftstoffpumpe als Vorförderpumpe und eine Hochdruckpumpe vorgesehen, wobei letztere von der Brennkraftmaschine 1 oder elektromotorisch angetrieben sein kann. Die elektrische Kraftstoffpumpe wird unabhängig von der Brennkraftmaschine 1 angetrieben und erzeugt einen sogenannten Rail-Druck EKP von mindestens 3 bar, und die Hochdruckpumpe erzeugt einen Rail-Druck HD bis zu etwa 200 bar.The fuel is injected in stratified operation and in homogeneous operation at high pressure via the injection valve 8 into the combustion chamber 4. For this purpose, an electric fuel pump is provided as a prefeed pump and a high pressure pump, the latter can be driven by the internal combustion engine 1 or electric motor. The electric fuel pump is driven independently of the internal combustion engine 1 and generates a so-called rail pressure EKP of at least 3 bar, and the high-pressure pump generates a rail pressure HD up to about 200 bar.

Die im Schichtbetrieb und im Homogenbetrieb von dem Einspritzventil 8 in den Brennraum 4 eingespritzte Kraftstoffmasse wird von einem Steuergerät 12, insbesondere im Hinblick auf einen geringen Kraftstoffverbrauch und/oder eine geringe Schadstoffemission, gesteuert und/oder geregelt. Zu diesem Zweck ist das Steuergerät 12 mit einem Mikroprozessor versehen, der in einem Steuerelement, insbesondere in einem Read-Only-Memory, ein Programm abgespeichert hat, das dazu geeignet ist, die genannte Steuerung und/oder Regelung durchzuführen.The fuel mass injected into the combustion chamber 4 by the injection valve 8 in stratified operation and in homogeneous operation is controlled and / or regulated by a control unit 12, in particular with regard to low fuel consumption and / or low pollutant emission. For this purpose, the control unit 12 is provided with a microprocessor which has stored in a control, in particular in a read-only memory, a program which is adapted to perform said control and / or regulation.

Das Steuergerät 12 ist von Eingangssignalen beaufschlagt, die mittels Sensoren gemessene Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 darstellen. Beispielsweise ist das Steuergerät 12 mit einem in dem Ansaugrohr 6 angeordneten Luftmassensensor, einem in dem Abgasrohr 7 angeordneten Lambda-Sensor und/oder mit dem Drehzahlsensor 11 verbunden. Des Weiteren ist das Steuergerät 12 mit einem Fahrpedalsensor 13 verbunden, der ein Signal FP erzeugt, das die Stellung eines von einem Fahrer betätigbaren Fahrpedals angibt.The control unit 12 is acted upon by input signals which represent operating variables of the internal combustion engine 1 measured by means of sensors. For example, that is Control unit 12 with an arranged in the intake manifold 6 air mass sensor, a arranged in the exhaust pipe 7 lambda sensor and / or connected to the speed sensor 11. Furthermore, the control unit 12 is connected to an accelerator pedal sensor 13, which generates a signal FP, which indicates the position of a driver-actuated accelerator pedal.

Das Steuergerät 12 erzeugt Ausgangssignale, mit denen über Aktoren das Verhalten der Brennkraftmaschine 1 entsprechend der erwünschten Steuerung und/oder Regelung beeinflusst werden kann. Beispielsweise ist das Steuergerät 12 mit dem Einspritzventil 8 und der Zündkerze 9 verbunden und erzeugt die zu deren Ansteuerung erforderlichen Signale TI, ZW.The control unit 12 generates output signals with which the behavior of the internal combustion engine 1 can be influenced in accordance with the desired control and / or regulation via actuators. For example, the control unit 12 is connected to the injection valve 8 and the spark plug 9 and generates the signals required for their control TI, ZW.

In den Fig. 2 und 3 sind zwei verschiedene erfindungsgemäße Verfahren zum Starten einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine 1 in der Form von Diagrammen schematisch dargestellt. Die einzelnen Zeilen der Diagramme beziehen sich auf den jeweils angegebenen Zylinder 3 der Brennkraftmaschine 1. Die verschiedenen Zylinder 3 sind dabei mit Nummern gekennzeichnet. Die einzelnen Spalten der Diagramme beziehen sich auf die Phasen bzw. Takte, in denen sich der Kolben 2 des zugehörigen Zylinders 3 befindet. Jeder der Kolben 2 kann sich dabei in einer Ansaugphase, einer Verdichtungsphase, einer Arbeitsphase oder einer Ausstoßphase befinden. Die Übergänge zwischen den einzelnen Phasen sind durch den oberen Totpunkt OT der Kolben 2 gekennzeichnet. Insoweit stellt die horizontale Achse entlang der Phasen der Kolben 2 einen Drehwinkel °KW der Kurbelwelle 10 dar. Gestrichelt und mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnet ist die Stellung der Brennkraftmaschine 1 vor dem Start dargestellt, also die Stellung im Stillstand der Brennkraftmaschine 1. Die punktierte Linie 15 zeigt den Wendepunkt der Drehbewegung der Kurbelwelle 10, an dem die Drehrichtung von einer Rückwärtsdrehung in eine Vorwärtsdrehung übergeht.FIGS. 2 and 3 schematically illustrate two different methods according to the invention for starting a 4-cylinder internal combustion engine 1 in the form of diagrams. The individual lines of the diagrams refer to the respectively indicated cylinder 3 of the internal combustion engine 1. The various cylinders 3 are identified by numbers. The individual columns of the diagrams relate to the phases or cycles in which the piston 2 of the associated cylinder 3 is located. Each of the pistons 2 may be in an intake phase, a compression phase, a work phase or an ejection phase. The transitions between the individual phases are characterized by the top dead center OT of the pistons 2. In that regard, the horizontal axis along the phases of the piston 2 represents a rotational angle ° CA of the crankshaft 10. Dashed and designated by the reference numeral 14, the position of the internal combustion engine 1 is shown before starting, ie the position at standstill of the internal combustion engine 1. The dotted line 15 shows the inflection point of the rotational movement of the crankshaft 10, at which the direction of rotation from a reverse rotation in a Forward rotation passes.

Bei den in den Figuren dargestellten und nachfolgend beschriebenen Verfahren ist der Drehzahlsensor 11 als Absolutwinkelgeber ausgebildet. Dies bedeutet, dass der Drehzahlsensor 11 jederzeit, insbesondere auch nach einem Stillstand der Brennkraftmaschine 1, den Drehwinkel °KW erzeugt und an das Steuergerät 12 weitergibt. Auf diese Weise kann zu Beginn 14 des Startvorgangs die Stellung der Kolben 2 in den Zylindern 3 ermittelt werden. Alternativ kann die Kurbelwelle 10 auch durch einen elektromotorischen Anlasser in eine notwendige Umdrehung versetzt werden, damit der Drehzahlsensor 11 die Stellung des Kolbens 2 signalisieren kann.In the illustrated in the figures and described below method, the speed sensor 11 is designed as absolute angle encoder. This means that the rotational speed sensor 11 at any time, in particular after a standstill of the internal combustion engine 1, generates the rotational angle ° KW and passes it on to the control unit 12. In this way, at the beginning 14 of the starting process, the position of the pistons 2 in the cylinders 3 can be determined. Alternatively, the crankshaft 10 can also be offset by an electric motor starter in a necessary revolution, so that the speed sensor 11 can signal the position of the piston 2.

Bei dem Verfahren nach Fig. 2 befinden sich bei stillstehender Brennkraftmaschine 1 die Zylinder 3 in einer Verdichtungsphase (Zylinder Nr. 1), einer Arbeitsphase (Nr. 2), einer Ausstoßphase (Nr. 3) und einer Ansaugphase (Nr. 4). Die Einlass- und Auslassventile 5 des Zylinders Nr. 1 sind zunächst geschlossen. Der Kolben 2 des Zylinders Nr. 1 befindet sich - in Vorwärtsrichtung betrachtet - vor dem oberen Totpunkt OT. Zu Beginn 14 des Startvorgangs wird in den Brennraum 4 des Zylinders Nr. 1 Kraftstoff eingespritzt. Falls die Hochdruckpumpe von der Brennkraftmaschine 1 angetrieben wird, erfolgt die Einspritzung nur unter Rail-Druck EKP der elektrischen Kraftstoffpumpe. Andernfalls - die Hochdruckpumpe wird unabhängig von der Brennkraftmaschine 1 angetrieben - wird der Kraftstoff zwecks Gemischaufbereitung unter Hochdruck in den Brennraum 4 eingespritzt. Dann wird der eingespritzte Kraftstoff ebenfalls in der Verdichtungsphase gezündet. Dies hat eine erste Verbrennung zur Folge, durch die die Kurbelwelle 10 in eine rückwärts gerichtete Drehbewegung versetzt wird.In the method of Fig. 2, with the internal combustion engine 1 at rest, the cylinders 3 are in a compression phase (cylinder No. 1), a working phase (No. 2), an ejection phase (No. 3) and an intake phase (No. 4). The intake and exhaust valves 5 of No. 1 cylinder are initially closed. The piston 2 of the cylinder No. 1 is - viewed in the forward direction - before the top dead center OT. At the beginning 14 of the starting process fuel is injected into the combustion chamber 4 of the cylinder no. If the high-pressure pump is driven by the internal combustion engine 1, the injection takes place only under rail pressure EKP of the electric fuel pump. Otherwise - the high-pressure pump is driven independently of the internal combustion engine 1 - the fuel is injected for the purpose of mixture preparation under high pressure in the combustion chamber 4. Then the injected fuel is also ignited in the compression phase. This results in a first combustion, by which the crankshaft 10 is set in a reverse rotational movement.

Unmittelbar darauf wird Kraftstoff in die Zylinder Nr. 3 und Nr. 4 eingespritzt. Die Ventile 5 des Zylinders Nr. 3 sind geschlossen. Während der Rückwärtsbewegung bewegt sich der Kolben 2 aufwärts und das in dem Zylinder Nr. 3 befindliche Kraftstoff-Luft-Gemisch wird verdichtet. Mit zunehmender Verdichtung wird die rückwärtsgerichtete Bewegung der Kurbelwelle 10 verlangsamt bis sie schließlich in einem Wendepunkt 15 vollständig zum Stehen kommt. Kurz vor Erreichen des oberen Totpunktes OT wird das verdichtete Kraftstoff-Luft-Gemisch gezündet, und es erfolgt eine zweite Verbrennung, durch die eine Beschleunigung der Kurbelwelle 10 in Vorwärtsrichtung erfolgt. Der dargestellte Bewegungsvorgang setzt für die erste Einspritzung eine entsprechend niedrig bemessene Kraftstoffmenge voraus, so dass die Brennkraftmaschine 1 aufgrund der ersten Verbrennung nicht in Rückwärtsrichtung über den oberen Totpunkt OT der Zylinder Nr. 2 und Nr. 3 hinausdreht.Immediately after, fuel is injected into cylinders # 3 and # 4. The valves 5 of the cylinder No. 3 are closed. During the backward movement, the piston 2 moves upward and the fuel-air mixture in the cylinder No. 3 is compressed. With increasing compression, the rearward movement of the crankshaft 10 is slowed down until it finally comes to a stop in a turning point 15 completely. Shortly before reaching the top dead center OT, the compressed fuel-air mixture is ignited, and there is a second combustion, by which an acceleration of the crankshaft 10 takes place in the forward direction. The illustrated movement process presupposes a correspondingly low fuel quantity for the first injection, so that the internal combustion engine 1 does not rotate in the reverse direction beyond the top dead center OT of the cylinders No. 2 and No. 3 due to the first combustion.

Während der Einspritzung des Kraftstoffs in den Zylinder Nr. 4 befindet sich dessen Kolben - in Vorwärtsrichtung betrachtet - in einer Ausstoßphase, was im vorliegenden Fall bei der Rückwärtsbewegung der Brennkraftmaschine 1 einer Ansaugphase entspricht. Der in den Zylinder Nr. 4 eingespritzte Kraftstoff wird während der Vorwärtsbewegung der Brennkraftmaschine 1 gegen Ende der Verdichtungsphase gezündet, was eine dritte Verbrennung und eine weitere Beschleunigung der Kurbelwelle 10 in Vorwärtsrichtung bewirkt. Selbstverständlich kann der Einspritzbeginn auch in die fortschreitende Verdichtungsphase - während der Vorwärtsbewegung der Brennkraftmaschine 1 - verlagert werden, falls der Einspritzdruck ausreichend groß ist.During the injection of the fuel into the cylinder No. 4 is the piston - viewed in the forward direction - in an ejection phase, which in the present case during the backward movement of the internal combustion engine 1 corresponds to an intake phase. The fuel injected into the No. 4 cylinder is ignited during the forward movement of the engine 1 towards the end of the compression phase, causing a third combustion and further acceleration of the crankshaft 10 in the forward direction. Of course, the start of injection can also be in the progressive compression phase - during the forward movement of the internal combustion engine 1 - be moved if the injection pressure is sufficiently large.

Der eigentliche Startvorgang in Vorwärtsrichtung beginnt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren somit stets aus dem Wendepunkt 15 heraus, in dem die Kolben 2 in den Zylindern 3 eine optimale Stellung aufweisen. Zum einen sind die Zylinder, deren Kolben sich - in Vorwärtsrichtung betrachtet - in der Arbeitsphase befindet, mit einer relativ großen Luftmasse gefüllt. Die aus der Verbrennung des in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffs resultierende Brennenergie liefert somit eine ausreichend große Startenergie, um die Brennkraftmaschine zu starten. Des weiteren ist der Abstand zwischen dem Einspritzventil 8 und der Oberfläche des Kolbens 2 so groß, dass der in den Brennraum 4 eingespritzte Kraftstoff fast vollständig in ein leicht entzündliches Kraftstoff-Luft-Gemisch in Form einer Kraftstoffwolke übergeht.The actual starting process in the forward direction thus begins in the inventive method always out of the turning point 15, in which the piston 2 in the cylinders 3 have an optimal position. On the one hand, the cylinders whose pistons are in the working phase when viewed in the forward direction are filled with a relatively large air mass. The combustion energy resulting from the combustion of the fuel injected into the combustion chamber thus provides a sufficiently high starting energy to start the internal combustion engine. Furthermore, the distance between the injection valve 8 and the surface of the piston 2 is so large that the fuel injected into the combustion chamber 4 almost completely merges into a highly flammable fuel-air mixture in the form of a fuel cloud.

Die weiteren Einspritzungen, Zündungen und Stellungen der Ventile 5 sind in dem Diagramm am Beispiel des Zylinders Nr. 2 und des Zylinders Nr. 1 dargestellt. Demnach erfolgen die weiteren Einspritzungen während der Ansaugphase des jeweiligen Zylinders 3. Alternativ können die weiteren Einspritzungen auch während der Verdichtungsphase erfolgen, falls der Einspritzdruck ausreichend groß ist. Die weiteren Zündungen erfolgen gegen Ende der Verdichtungsphase kurz vor oder kurz nach Erreichen des oberen Totpunktes OT.The further injections, ignitions and positions of the valves 5 are shown in the diagram using the example of the cylinder No. 2 and the cylinder No. 1. Accordingly, the further injections take place during the intake phase of the respective cylinder 3. Alternatively, the further injections can also take place during the compression phase, if the injection pressure is sufficiently high. The further ignitions take place towards the end of the compression phase shortly before or shortly after reaching the top dead center OT.

Die Einlass- und Auslassventile 5 des Brennraums 4 werden mittels einer nockenwellenfreien Steuerung verstellt. Dazu ist jedes Einlass- und Auslassventil 5 mit einem eigenen Stellorgan ausgerüstet. Dadurch können die Ventile 5 unabhängig und frei - soweit es der Ventilfreigang zulässt geöffnet bzw. geschlossen werden. Auf diese Weise gelingt es, von einer Ansaugphase in eine Arbeitsphase und umgekehrt zu wechseln. In entsprechender Weise ist der Wechsel von einer Verdichtungsphase in eine Ausstoßphase und umgekehrt möglich.The intake and exhaust valves 5 of the combustion chamber 4 are adjusted by means of a camshaft-free control. For this purpose, each inlet and outlet valve 5 is equipped with its own actuator. As a result, the valves 5 can be opened and closed independently and freely as far as the valve release permits. In this way, it is possible to switch from a suction phase into a working phase and vice versa. In a corresponding way, the change from a compression phase into an ejection phase and vice versa is possible.

Dadurch können nach einem erfolglosen ersten Startversuch die Phasen aller Zylinder 3 für einen zweiten Startversuch auf einfache Weise invertiert werden, d.h. es wird zwischen Verdichtungsphase und Ausstoßphase sowie zwischen Arbeitsphase und Ansaugphase umgeschaltet. Eine erfolgloser erster Startversuch liegt bspw. vor, wenn die Brennkraftmaschine 1 sich nicht bewegt oder der erste Kompressionswiderstand nicht überwunden werden konnte. Bei dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 2 liegt bei dem zweiten Startversuch somit für den Zylinder Nr. 4 zu Beginn 14 des Startvorgangs - in Vorwärtsrichtung betrachtet - die Ausstoßphase vor. Es wird Kraftstoff in den Brennraum 4 des Zylinders Nr. 4 eingespritzt und gezündet. Durch die erste Verbrennung wird die Brennkraftmaschine 1 in einer Rückwärtsbewegung versetzt. Dann wird Kraftstoff in die Zylinder Nr. 2 und Nr. 1 eingespritzt. Der Zylinder Nr. 2 befindet sich - in Vorwärtsrichtung betrachtet - in der Arbeitsphase. In Rückwärtsrichtung betrachtet - kurz vor Erreichen des oberen Totpunktes wird der in Zylinder Nr. 2 eingespritzte Kraftstoff gezündet. Es kommt zu einer zweiten Verbrennung, die eine Vorwärtsbewegung der Brennkraftmaschine 1 zur Folge hat. Während der Rückwärtsbewegung der Brennkraftmaschine 1 befindet sich der Kolben des Zylinders Nr. 1 in einer Bewegung nach unten, was einer Ansaugphase entspricht. Der in den Zylinder Nr. 1 eingespritzte Kraftstoff wird in der Vorwärtsbewegung der Brennkraftmaschine 1 gegen Ende der Verdichtungsphase gezündet. Im weiteren Verlauf des Startvorgangs wird dann in den Zylinder Nr. 3 und nachfolgend in alle weiteren Zylinder in der Ansaugphase bzw. der Verdichtungsphase Kraftstoff eingespritzt und gegen Ende der Verdichtungsphase gezündet.As a result, after an unsuccessful first attempt to start the phases of all cylinders 3 for a second attempt to start be inverted in a simple manner, ie it is switched between compression phase and ejection phase and between working phase and intake phase. An unsuccessful first start attempt is, for example, before, if the internal combustion engine 1 does not move or the first compression resistance could not be overcome. In the embodiment of FIG. 2 is thus in the second attempt to start for the cylinder No. 4 at the beginning 14 of the starting process - in the forward direction - before the ejection phase. Fuel is injected into the combustion chamber 4 of the No. 4 cylinder and ignited. By the first combustion, the internal combustion engine 1 is set in a backward movement. Then fuel is injected into cylinders # 2 and # 1. The cylinder No. 2 is - in the forward direction - in the working phase. Viewed in the reverse direction - shortly before reaching top dead center, the fuel injected in cylinder no. 2 is ignited. It comes to a second combustion, which has a forward movement of the internal combustion engine 1 result. During the backward movement of the internal combustion engine 1, the piston of the cylinder No. 1 is in a downward movement, which corresponds to a suction phase. The injected into the cylinder No. 1 fuel is ignited in the forward movement of the internal combustion engine 1 toward the end of the compression phase. In the further course of the starting process, fuel is then injected into cylinder No. 3 and subsequently into all other cylinders in the intake phase or the compression phase and ignited towards the end of the compression phase.

Um den Kompressionswiderstand während des erfindungsgemäßen Startvorgangs zu verringern, kann jede durchlaufene Verdichtungsphase durch verspätetes Schließen der entsprechenden Einlassventile 5 - diese sind während der vor der Verdichtungsphase stattfindenden Ansaugphase geöffnet - geeignet verkürzt werden. Das beschriebene Verfahren ist mit entsprechenden Modifikationen auch bei Brennkraftmaschinen 1 mit mehr als vier Zylindern anwendbar.In order to reduce the compression resistance during the starting process according to the invention, each continuous compression phase can be achieved by late closing of the corresponding intake valves 5 - these are during the intake phase taking place before the compression phase open - suitably shortened. The described method is applicable with corresponding modifications also in internal combustion engines 1 with more than four cylinders.

Bei dem Verfahren gemäß Fig. 3 befindet sich der Zylinder Nr. 1 und der Zylinder Nr. 4 durch Schließen der Ventile 5 in der Arbeitsphase. In beide Zylinder 3 wird gleichzeitig Kraftstoff eingespritzt und gezündet. Die doppelte Verbrennung führt zu einer starken Anfangsbeschleunigung der Kurbelwelle 10. Durch die doppelte Verbrennung sind zu Beginn 14 des Startvorgangs ausreichend Reserven vorhanden, um eventuelle Reib- und Kompressionswiderstände der Brennkraftmaschine 1 sicher zu überwinden.In the method according to FIG. 3, the cylinder No. 1 and the cylinder No. 4 are in the working phase by closing the valves 5. Fuel is injected and ignited simultaneously in both cylinders 3. The double combustion leads to a strong initial acceleration of the crankshaft 10. Due to the double combustion at the beginning 14 of the starting process sufficient reserves are available to safely overcome any friction and compression resistances of the internal combustion engine 1.

Alle weiteren Einspritzungen, Zündungen und Ventilstellungen entsprechen denen des Verfahrens aus Fig. 1 und können dem Diagramm in Fig. 3 unmittelbar entnommen werden. Selbstverständlich können auch bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die Kompressionswiderstände verringert werden, indem jede durchlaufene Verdichtungsphase durch verspätetes Schließen der entsprechenden Einlassventile 5 geeignet verkürzt wird. Mit entsprechenden Modifikationen ist diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens auch bei Brennkraftmaschinen 1 mit mehr als vier Zylindern anwendbar.All other injections, ignitions and valve positions correspond to those of the method of FIG. 1 and can be taken directly from the diagram in FIG. 3. Of course, even in this embodiment of the method according to the invention, the compression resistances can be reduced by suitably shortening each continuous compression phase by late closing of the corresponding intake valves 5. With appropriate modifications, this embodiment of the method according to the invention is also applicable to internal combustion engines 1 with more than four cylinders.

Claims

Method for starting a multi-cylinder internal combustion engine (1), in particular of a motor vehicle, in the forward direction, the position of a piston (2) in a cylinder (3) of the internal combustion engine (1) being determined, and fuel being injected into a combustion space (4) of that cylinder (3), the piston (2) of which is in a working phase, characterized in that the internal combustion engine (1) is first moved in the reverse direction, in that fuel is injected into a combustion space (4) of at least one cylinder (3), the piston (2) of which is in a compression phase, as seen in the forward direction, and the fuel compressed in the combustion space (4) of the at least one cylinder (3) is ignited, the rotational movement in the reverse direction coming to a stop before the bottom dead centre (BDC) of the pistons (2) of the at least one cylinder (3) is reached, and in that the internal combustion engine (1) is then started in the forward direction.
Method according to Claim 1, characterized in that inlet and/or outlet valves (5) of the at least one cylinder (3), the piston (2) of which is prior to its top dead centre (TDC), as seen in the forward direction, are brought before the starting operation into a position corresponding to the compression phase.
Method according to Claim 2, characterized in that the inlet and/or outlet valves (5) of two cylinders (3), the pistons (2) of which are prior to their top dead centre (TDC), as seen in the forward direction, are brought before the starting operation into a position corresponding to the compression phase.
Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that, during the rotational movement of the internal combustion engine (1) in the reverse direction, the inlet and/or outlet valves (5) of a cylinder (3), the piston (2) of which is in an intake phase, as seen in the forward direction, are actuated in a directed manner such that the rotational movement of the internal combustion engine (1) in the reverse direction comes to a stop before the bottom dead centre (BDC) of the pistons (2) of the at least one cylinder (3) is reached.
Method according to Claim 4, characterized in that the inlet and outlet valves (5) of the cylinder (3), the piston (2) of which is in an intake phase, as seen in the forward direction, are closed during the rotational movement of the internal combustion engine (1) in the reverse direction.
Method according to Claim 5, characterized in that the inlet and outlet valves (5) of the cylinder (3), the piston (2) of which is in an intake phase, as seen in the forward direction, are kept closed for a predeterminable duration after the reversal of the direction of rotation of the internal combustion engine (1).
Method according to one of Claims 1 to 6, characterized in that, during the rotational movement of the internal combustion engine (1) in the reverse direction, fuel is injected into a combustion space (4) of a further cylinder (3), the piston (2) of which is in a working phase, as seen in the forward direction, and the fuel compressed in the combustion space (4) of the at least one cylinder (3) is ignited before the top dead centre (TDC) is reached, as seen in the reverse direction.
Method according to Claim 7, characterized in that, in the further course of the starting operation, fuel is injected into a combustion space (4) of a cylinder (3), the piston (2) of which is in an intake phase or a compression phase, as seen in the forward direction, and the fuel compressed in the combustion space (4) of the at least one cylinder (3) is ignited.
Method according to one of Claims 1 to 8, characterized in that, after an unsuccessful first ignition of the fuel injected into the at least one cylinder (3), the method is carried out once again with inverted phases of the individual cylinders (3).
Method according to one of Claims 1 to 9, characterized in that, during the starting operation, in a compression phase of a cylinder (3) of the internal combustion engine (1), the corresponding inlet valve (5) of the cylinder (3) is closed with a delay.
Method according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the fuel compressed in a combustion space (4) of a cylinder (3) is ignited towards the end of the compression phase shortly before the top dead centre (TDC) of the piston (2) of the respective cylinder (3) is reached.
Control element, in particular Read-Only-Memory or Flash-Memory, for a control apparatus (12) of an internal combustion engine (1), in particular of a motor vehicle, in which is stored a program which is executable on a computing apparatus, in particular on a micro-processor, and which is suitable for carrying out a method according to one of the preceding claims.
Multi-cylinder internal combustion engine (1), in particular of a motor vehicle, the internal combustion engine (1) having a detector device for determining the position of a piston (2) in a cylinder (3) of the internal combustion engine (1), a fuel metering system for the injection of fuel into a combustion space (4) of that cylinder (3), the piston (2) of which is in a working phase, and a spark plug (9) for the ignition of fuel compressed in the combustion space (4), characterized in that the fuel metering system injects fuel into the combustion space (4) of at least one cylinder (3), the piston (2) of which is in a compression phase, as seen in the forward direction, in that the spark plug (9) ignites the fuel compressed in the combustion space (4) of the at least one cylinder (3), thus resulting in a rotational movement of the internal combustion engine in the reverse direction, which is terminated before the bottom dead centre (BDC) of the pistons (2) of the at least one cylinder (3) is reached, and in that means for starting the internal combustion engine (1) start the latter in the forward direction.
Internal combustion engine (1) according to Claim 13, characterized in that the internal combustion engine (1) has a camshaft-free control of inlet and/or outlet valves (5) of the combustion spaces (4).
Internal combustion engine (1) according to Claim 13 or 14, characterized in that the fuel metering system has a high-pressure pump driven independently of the internal combustion engine (1) in order to build up a fuel injection pressure.
Control apparatus (12) of a multi-cylinder internal combustion engine (1), in particular of a motor vehicle, the internal combustion engine (1) having a detector device for determining the position of a piston (2) in a cylinder (3) of the internal combustion engine (1), a fuel metering system for the injection of fuel into a combustion space (4) of that cylinder (3), the piston (2) of which is in a working phase, and a spark plug (9) for the ignition of fuel compressed in the combustion space (4), characterized in that the control apparatus (12) activates the fuel metering system in such a way that it injects fuel into the combustion space (4) of at least one cylinder (3), the piston (2) of which is in a compression phase, as seen in the forward direction, in that the control apparatus (12) activates the spark plug (9) in such a way that it ignites the fuel compressed in the combustion space (4) of the at least one cylinder (3), thus resulting in a rotational movement of the internal combustion engine in the reverse direction which is terminated before the bottom dead centre (BDC) of the pistons (2) of the at least one cylinder (3) is reached, and in that the control apparatus (12) activates means for starting the internal combustion engine (1) in such a way that they start the latter in the forward direction.