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WO2007118757A1 - Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2007118757A1
WO2007118757A1 PCT/EP2007/052786 EP2007052786W WO2007118757A1 WO 2007118757 A1 WO2007118757 A1 WO 2007118757A1 EP 2007052786 W EP2007052786 W EP 2007052786W WO 2007118757 A1 WO2007118757 A1 WO 2007118757A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
internal combustion
combustion engine
combustion chamber
fuel
during
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2007/052786
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans Schlembach
David Moessner
Christoph Zuelch
Andreas Lechler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of WO2007118757A1 publication Critical patent/WO2007118757A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/06—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02B21/00—Engines characterised by air-storage chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M23/00—Apparatus for adding secondary air to fuel-air mixture
    • F02M2023/008—Apparatus for adding secondary air to fuel-air mixture by injecting compressed air directly into the combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02N19/00—Starting aids for combustion engines, not otherwise provided for
    • F02N19/005—Aiding engine start by starting from a predetermined position, e.g. pre-positioning or reverse rotation
    • F02N2019/007—Aiding engine start by starting from a predetermined position, e.g. pre-positioning or reverse rotation using inertial reverse rotation

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • the present invention is further a computer program, an electrical storage medium, a control and / or regulating device and an internal combustion engine according to the independent claims.
  • a method of the type mentioned is known from DE 199 55 857 Al. Thereafter, at standstill of the crankshaft in the combustion chamber of that cylinder whose piston is in the compression stroke, fuel is injected and ignited, so that the crankshaft moves backwards. In this way, the air in that combustion chamber, the piston is meanwhile in the working stroke, compressed. If the compression in this combustion chamber reaches its maximum or ends the rearward movement, fuel is injected into the combustion chamber located in the working stroke and ignited, whereby the forward rotation of the crankshaft of the internal combustion engine is set in motion. Also known from the market are internal combustion engines with a pressure accumulator, which is fed by a separate compressor.
  • Object of the present invention is to develop a method of the type mentioned so that the cost of manufacturing the internal combustion engine are minimized. Disclosure of the invention
  • the use of the stored and pressurized fluid in the pressure accumulator depends on the type of fluid, which is passed during the storage phase in the pressure accumulator.
  • the introduction of fuel into the combustion chamber can be interrupted, so that the fluid is at least substantially pure air. This is then available for example for the actuation of pneumatic devices.
  • exhaust gas be retained in the combustion chamber and / or returned to it, so that the fluid comprises exhaust gas.
  • the fluid comprises exhaust gas.
  • fuel it is also possible for fuel to continue to be introduced into the combustion chamber during the storage phase, so that the fluid is a fuel / air mixture.
  • Such stored in the pressure accumulator fuel / air mixture can be used, for example, for heating a catalyst system, to improve the emission behavior at low temperatures, etc.
  • the internal combustion engine is started without the aid of a starter by introducing and igniting fuel in a combustion chamber located in the working cycle.
  • the fluid stored in the pressure accumulator is pure air and this is introduced for a direct start in at least one combustion chamber, preferably in that combustion chamber in which the very first combustion takes place, the mixture preparation is significantly improved because it by the air injection to a Air movement comes in the combustion chamber, which supports the mixing of air and fuel.
  • Direct start can also be performed in an internal combustion engine with intake manifold injection. This significantly expands the scope of the direct start procedure and even with internal combustion engines with intake manifold injection can be dispensed with a starter with the corresponding advantages.
  • the aforementioned storage phase can be carried out, for example, during normal operation of the internal combustion engine.
  • the compressed fluid in the combustion chamber is passed into the pressure accumulator.
  • the storage phase is performed during a run-out of the internal combustion engine after a previous shutdown instruction. Also in this case, the comfort in the operation of the internal combustion engine is not affected.
  • the pressure accumulator can be thermally insulated and / or heated and / or cooled. This can influence the combustion chamber temperature.
  • an internal combustion engine bears the reference numeral 10 as a whole. It serves to drive a motor vehicle (not shown) and comprises a plurality of cylinders, of which only one is shown by the reference numeral 12 in FIG.
  • the cylinders 12 are, however, constructed identically.
  • the cylinder 12 has a combustion chamber 14 which is delimited by a reciprocating piston 16.
  • the cylinder 12 is provided with two gas exchange valve devices: on the one hand an inlet valve device 18, through which the combustion chamber 14 can be connected to an intake pipe 20, and on the other with an outlet valve device 22, through which the combustion chamber 14 can be connected to an exhaust pipe 24.
  • Fuel is injected in the internal combustion engine 10 into the combustion chamber 14 directly from an injector 26 associated therewith.
  • An existing in a combustion chamber 14 fuel-air mixture is ignited by a spark plug 28.
  • the pistons of the cylinders are connected in the usual way to a common crankshaft 30 whose angular position and angular velocity are detected by a sensor 32.
  • the combustion chamber 14 is still associated with a valve device 34 which is connected to a pressure accumulator 36. This is, what is not shown in the drawing, provided with a thermal insulation.
  • the pressure accumulator also has a heating and / or cooling device.
  • the operation of the internal combustion engine 10 is controlled and regulated by a control and regulating device 38.
  • This is provided with a memory on which a computer program for controlling and regulating the internal combustion engine 10 is stored.
  • the control and regulating device 38 receives signals from various sensors of the internal combustion engine 10, so also from the sensor 32 and a lambda sensor, not shown, which detects a mixture composition, an accelerator pedal 34, with which a user of the motor vehicle, in which the internal combustion engine 10 is installed, can express a torque request, etc. are controlled by the control and Control device 38, among other things, the injectors 26, the spark plugs 28, and the valve device 34th
  • the internal combustion engine 10 can be operated in different modes.
  • a first operating mode the so-called "shift operation”
  • the fuel is injected from the injector 26 into the combustion chamber 14 during a compression phase caused by a piston 16, locally into the immediate vicinity of the spark plug 28 and immediately before a top dead center OT of the corresponding piston 16 or before the ignition.
  • the fuel is ignited, so that the piston 16 is driven in the now following power stroke by the expansion of the ignited fuel and thereby the crankshaft 30 is placed in a forward movement over which ultimately the wheels of the motor vehicle are driven.
  • the fuel is injected from the injector 26 into the combustion chamber 14 during an intake stroke caused by the piston 16.
  • the injected fuel is swirled and thus in the combustion chamber 14 substantially evenly, so homogeneously distributed.
  • the fuel / air mixture is compressed during the subsequent compression stroke to then be ignited by the spark plug 28. Due to the expansion of the ignited fuel turn the piston 16 and ultimately the crankshaft 30 are driven.
  • a direct start procedure For starting a so-called “direct start procedure” is used.
  • various possibilities are known: In a first direct start method of the internal combustion engine 10 is at standstill internal combustion engine 10 in the combustion chamber of that cylinder 12 whose piston 16 is currently in a power stroke, injected a necessary amount of fuel for combustion by means of the injector 26 and ignited by the spark plug 28. As a result, the crankshaft 30 is accelerated in the forward direction. Thereafter, in each of those combustion chamber 14 of the cylinder 12, the piston 16 performs the next power stroke, fuel from Injector 26 is injected and ignited as soon as the corresponding piston 16 has reached its working position.
  • Another method for direct start of the internal combustion engine 10 is configured as follows: When the crankshaft 30 stops, fuel is injected and ignited in the cylinder 12 whose piston 16 is currently in a compression stroke, so that the crankshaft 30 initially moves backward. In this case, the injection and ignition is performed so that the piston 16 does not move beyond its rear bottom dead center, but that approximately in the region of the bottom dead center, the movement of the crankshaft 30 from the backward movement to a forward movement reverses.
  • a "storage phase” is initiated by the control and regulating device 38.
  • the valve device 34 is opened during a compression stroke of a cylinder 12, so that the air compressed in the combustion chamber 14 by the piston 16 is conducted into the pressure reservoir 36.
  • the pressure accumulator 36 is filled with air, wherein the maximum accumulator pressure in the pressure accumulator 36 corresponds to the maximum compression pressure in the combustion chamber 14.
  • the internal combustion engine 10 is thus operated as a compressor during such a storage phase, with which the pressure accumulator 36 is filled with air.
  • the storage phase ends at the latest when the overrun operation of the internal combustion engine 10 ends.
  • Such a "blowing in” of a fuel / air mixture into the combustion chamber 14 for a direct start of the internal combustion engine 10 extends the scope of such a direct start method to internal combustion engines with intake manifold injection.
  • the injection of a fuel / air mixture by means of the valve means 34 is used, immediately after, when the crankshaft 30 rotates, the injection by the usual injection valve (not in the figure shown) in the suction tube 20.
  • Pressure accumulator 36 can be used. This may be air or a fuel / air mixture, but also a previously retained in the combustion chamber or recycled into this exhaust gas. The latter allows the realization of a particularly flexible variant of exhaust gas recirculation.
  • a further opportunity for carrying out the storage phase is provided when the internal combustion engine 10 is switched off, while it is coasting after a previous shutdown instruction. Under certain circumstances, a few compression strokes are sufficient to fill the pressure accumulator 36 with an air or fuel / air mixture quantity sufficient for a subsequent direct start.
  • all cylinders 12 are constructed identically. In principle, however, it is also conceivable to provide only one cylinder with a valve device 34 through which the pressure accumulator 36 can be filled during a storage phase and the stored fluid can be returned to the combustion chamber 14 for a direct start.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

Eine Brennkraftmaschine (10) dient zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs. Kraftstoff wird wenigstens zeitweise in einen Brennraum (14) eingebracht und entzündet und hierdurch wird ein Kolben (16) angetrieben. Es wird vorgeschlagen, dass während einer Speicherphase in einem Brennraum (14) komprimiertes Fluid in einen Druckspeicher (36) geleitet wird.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Computerprogramm, ein elektrisches Speichermedium, eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung sowie eine Brennkraftmaschine nach den nebengeordneten Patentansprüchen.
Stand der Technik
Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der DE 199 55 857 Al bekannt. Danach wird im Stillstand der Kurbelwelle in den Brennraum desjenigen Zylinders, dessen Kolben sich im Verdichtungstakt befindet, Kraftstoff eingespritzt und entzündet, so dass sich die Kurbelwelle rückwärts bewegt. Auf diese Weise wird die Luft in jenem Brennraum, dessen Kolben sich währenddessen im Arbeitstakt befindet, komprimiert. Erreicht die Kompression in diesem Brennraum ihr Maximum, beziehungsweise endet die Rückwärtsbewegung, wird Kraftstoff in den im Arbeitstakt befindlichen Brennraum eingespritzt und entzündet, wodurch die Vorwärtsdrehung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Gang gesetzt wird. Vom Markt her bekannt sind ferner Brennkraftmaschinen mit einem Druckspeicher, der von einem separaten Kompressor gespeist wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass die Kosten der Herstellung der Brennkraftmaschine möglichst gering sind. Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Lösungen sind in den nebengeordneten Patentansprüchen angegeben, die ein Computerprogramm, ein elektrisches Speichermedium, eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung sowie eine Brennkraftmaschine betreffen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben. Ferner finden sich für die Erfindung wesentliche Merkmale in der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung. Dabei können die Merkmale auch in ganz unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wesentlich sein.
Vorteile der Erfindung
Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auf einen separaten Kompressor verzichtet werden, da die Brennkraftmaschine selbst zeitweise als Kompressor verwendet wird. Hierdurch wird die Herstellung der Brennkraftmaschine vereinfacht und deren Kosten gesenkt. Gleichzeitig steht dennoch komprimiertes Fluid in dem Druckspeicher zur Verfügung, welches für ganz unterschiedliche Anwendungsfälle im Betrieb der Brennkraftmaschine eingesetzt werden kann. Eine vorhandene Zündanlage ist während der Speicherphase normalerweise nicht in Betrieb.
Dabei hängt die Verwendung des im Druckspeicher gespeicherten und unter Druck stehenden Fluids von der Art des Fluids ab, welches während der Speicherphase in den Druckspeicher geleitet wird. So kann beispielsweise während der Speicherphase das Einbringen von Kraftstoff in den Brennraum unterbrochen werden, so dass das Fluid wenigstens im Wesentlichen reine Luft ist. Diese steht dann beispielsweise für die Betätigung pneumatischer Einrichtungen zur Verfügung.
Ferner wird vorgeschlagen, dass vor der Speicherphase Abgas im Brennraum zurückgehalten und/oder in diesen rückgeführt wird, so dass das Fluid Abgas umfasst. Hierdurch kann eine spezielle Art der Abgasrückführung realisiert werden, durch die das Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine verbessert werden kann.
Möglich ist aber auch, dass während der Speicherphase weiterhin Kraftstoff in den Brennraum eingebracht wird, so dass das Fluid ein Kraftstoff/Luft- Gemisch ist. Ein solches im Druckspeicher gespeichertes Kraftstoff/Luft- Gemisch kann beispielsweise für die Heizung einer Katalysatoranlage, zur Verbesserung des Emissionsverhaltens bei tiefen Temperaturen etc. eingesetzt werden.
Ganz besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren jedoch im
Zusammenhang mit dem Direktstart einer Brennkraftmaschine. Bei einem solchen Direktstart wird die Brennkraftmaschine ohne Zuhilfenahme eines Anlassers gestartet, indem Kraftstoff in einen im Arbeitstakt befindlichen Brennraum eingebracht und gezündet wird. Wenn es sich bei dem im Druckspeicher gespeicherten Fluid um reine Luft handelt und diese für einen Direktstart in mindestens einen Brennraum eingebracht wird, vorzugsweise in jenen Brennraum, in dem die allererste Verbrennung stattfindet, wird die Gemischaufbereitung deutlich verbessert, da es durch die Lufteinblasung zu einer Luftbewegung im Brennraum kommt, die die Vermischung von Luft und Kraftstoff unterstützt.
Dies führt zu einer Drehmomenterhöhung, was die Zuverlässigkeit bei einem Direktstart erhöht, und zu einer Absenkung der Emissionen. Darüber hinaus wird durch eine solche Lufteinblasung der Druck im Brennraum bei stehender Kurbelwelle erhöht, wodurch mehr Luftmasse im Brennraum eingeschlossen werden kann, die dann anschließend bei der Verbrennung zur Verfügung steht. Damit kann das bei der ersten Verbrennung während eines Direktstarts erzeugte Drehmoment erhöht werden, wodurch wiederum die Zuverlässigkeit des Direktstartverfahrens erhöht wird, da die Kurbelwelle durch die erste Verbrennung stärker beschleunigt wird.
Dabei kann vor allem dann, wenn das Fluid ein Kraftstoff/Luft- Gemisch ist, ein
Direktstart auch bei einer Brennkraftmaschine mit Saugrohreinspritzung durchgeführt werden. Damit wird der Anwendungsbereich des Direktstartverfahrens deutlich erweitert und auch bei Brennkraftmaschinen mit Saugrohreinspritzung kann auf einem Anlasser mit den entsprechenden Vorteilen verzichtet werden.
Die eingangs genannte Speicherphase kann beispielsweise im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine durchgeführt werden. Beispielsweise ist vorstellbar, dass bei einzelnen Arbeitsspielen eines Zylinders keine Zündung und gegebenenfalls auch keine Einbringung von Kraftstoff in den Brennraum erfolgt und speziell während dieser einzelnen Arbeitsspiele das im Brennraum komprimierte Fluid in den Druckspeicher geleitet wird.
Komfortabler für den Benutzer der Brennkraftmaschine ist es jedoch, wenn die Speicherphase während eines Schubbetriebs der Brennkraftmaschine durchgeführt wird. Während eines solchen Schubbetriebs erfolgt ohnehin keine Zündung und im Allgemeinen auch keine Einbringung von Kraftstoff in den Brennraum, so dass während des Schubbetriebs die Brennkraftmaschine ohne Komforteinbuße als Kompressor zur Speisung des Druckspeichers arbeiten kann.
Ferner ist möglich, dass die Speicherphase während eines Auslaufens der Brennkraftmaschine nach einer vorangegangenen Abschaltanweisung durchgeführt wird. Auch in diesem Fall wird der Komfort im Betrieb der Brennkraftmaschine nicht beeinträchtigt.
Bei einer für das oben genannte Verfahren geeigneten Brennkraftmaschine kann der Druckspeicher thermisch isoliert und/oder beheizbar und/oder kühlbar sein. Damit kann die Brennraumtemperatur beeinflusst werden.
Zeichnung
Nachfolgend werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Figur 1 näher erläutert.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele In Figur 1 trägt eine Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie dient zum Antrieb eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs und umfasst mehrere Zylinder, von denen in Figur beispielhaft nur einer mit dem Bezugszeichen 12 gezeichnet ist. Die Zylinder 12 sind jedoch identisch aufgebaut. Der Zylinder 12 einen Brennraum 14, der von einem hin und her bewegbaren Kolben 16 begrenzt wird. Der Zylinder 12 ist mit zwei Gaswechselventileinrichtungen versehen: Zum einen einer Einlassventileinrichtung 18, durch die der Brennraum 14 mit einem Ansaugrohr 20 verbunden werden kann, und zum anderen mit einer Auslassventileinrichtung 22, durch die der Brennraum 14 mit einem Abgasrohr 24 verbunden werden kann.
Kraftstoff wird bei der Brennkraftmaschine 10 in den Brennraum 14 direkt von einem ihm zugeordneten Injektor 26 eingespritzt. Ein in einem Brennraum 14 vorhandenes Kraftstoff-Luft-Gemisch wird von einer Zündkerze 28 entzündet. Die Kolben der Zylinder sind auf die übliche Art und Weise mit einer gemeinsamen Kurbelwelle 30 verbunden, deren Winkelstellung und Winkelgeschwindigkeit durch einen Sensor 32 erfasst wird. Zusätzlich ist dem Brennraum 14 noch eine Ventileinrichtung 34 zugeordnet, die mit einem Druckspeicher 36 verbunden ist. Dieser ist, was in der Zeichnung allerdings nicht dargestellt ist, mit einer thermischen Isolierung versehen. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel verfügt der Druckspeicher ferner über eine Heiz- und/oder Kühleinrichtung.
Der Betrieb der Brennkraftmaschine 10 wird von einer Steuer- und Regeleinrichtung 38 gesteuert und geregelt. Diese ist mit einem Speicher versehen, auf dem ein Computerprogramm zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine 10 abgespeichert ist. Die Steuer- und Regeleinrichtung 38 erhält Signale von verschiedenen Sensoren der Brennkraftmaschine 10, so auch von dem Sensor 32 sowie von einem nicht dargestellten Lambda-Sensor, der eine Gemischzusammensetzung erfasst, einem Fahrpedalgeber 34, mit dem ein Benutzer des Kraftfahrzeugs, in welches die Brennkraftmaschine 10 eingebaut ist, einen Drehmomentwunsch äußern kann, etc. Angesteuert werden von der Steuer- und Regeleinrichtung 38 unter anderem die Injektoren 26, die Zündkerzen 28, sowie die Ventileinrichtung 34.
Die Brennkraftmaschine 10 kann in unterschiedlichen Betriebsarten betrieben werden. In einer ersten Betriebsart, dem so genannten "Schichtbetrieb", wird der Kraftstoff von dem Injektor 26 während einer durch einen Kolben 16 hervorgerufenen Verdichtungsphase in den Brennraum 14 eingespritzt, und zwar örtlich in die unmittelbare Umgebung der Zündkerze 28 sowie zeitlich unmittelbar vor einem oberen Totpunkt OT des entsprechenden Kolbens 16 beziehungsweise vor dem Zündzeitpunkt. Dann wird mit Hilfe der Zündkerze 28 der Kraftstoff gezündet, so dass der Kolben 16 in dem nunmehr folgenden Arbeitstakt durch die Ausdehnung des gezündeten Kraftstoffes angetrieben und hierdurch die Kurbelwelle 30 in eine Vorwärtsbewegung versetzt wird, über die letztendlich die Räder des Kraftfahrzeugs angetrieben werden.
In einer zweiten Betriebsart, dem "Homogenbetrieb", wird der Kraftstoff von dem Injektor 26 während eines durch den Kolben 16 hervorgerufenen Ansaugtaktes in den Brennraum 14 eingespritzt. Durch die gleichzeitig angesaugte Luft wird der eingespritzte Kraftstoff verwirbelt und damit in dem Brennraum 14 im Wesentlichen gleichmäßig, also homogen, verteilt. Danach wird das Kraftstoff/Luft- Gemisch während des anschließenden Verdichtungstaktes verdichtet, um dann von der Zündkerze 28 gezündet zu werden. Durch die Ausdehnung des gezündeten Kraftstoffes werden wiederum der Kolben 16 und letztlich die Kurbelwelle 30 angetrieben.
Zum Starten wird ein so genanntes "Direktstartverfahren" angewandt. Hierfür sind bisher verschiedene Möglichkeiten bekannt: Bei einem ersten Direktstartverfahren der Brennkraftmaschine 10 wird bei stillstehender Brennkraftmaschine 10 in den Brennraum jenes Zylinders 12, dessen Kolben 16 sich gerade in einem Arbeitstakt befindet, eine für eine Verbrennung notwendige Menge an Kraftstoff mittels des Injektors 26 eingespritzt und von der Zündkerze 28 gezündet. Hierdurch wird die Kurbelwelle 30 in Vorwärtsrichtung beschleunigt. Danach wird jeweils in jenen Brennraum 14 des Zylinders 12, dessen Kolben 16 den nächsten Arbeitstakt ausführt, Kraftstoff vom Injektor 26 eingespritzt und gezündet, sobald der entsprechende Kolben 16 seine Arbeitsstellung erreicht hat.
Ein anderes Verfahren zum Direktstart der Brennkraftmaschine 10 ist folgendermaßen gestaltet: Beim Stillstand der Kurbelwelle 30 wird in denjenigen Zylinder 12, dessen Kolben 16 sich gerade in einem Verdichtungstakt befindet, Kraftstoff eingespritzt und entzündet, so dass sich die Kurbelwelle 30 zunächst rückwärts bewegt. Dabei wird die Einspritzung und Zündung so durchgeführt, dass sich der Kolben 16 nicht über seinen rückwärtigen unteren Totpunkt hinwegbewegt, sondern dass sich ungefähr im Bereich des unteren Totpunkts die Bewegung der Kurbelwelle 30 von der Rückwärtsbewegung in eine Vorwärtsbewegung umkehrt.
In diesem Umkehrpunkt oder kurz nach diesem Umkehrpunkt wird in denjenigen Zylinder 12 Kraftstoff eingespritzt und entzündet, dessen Kolben 16 sich gerade in einem Arbeitstakt befindet. Diese Verbrennung führt zu einer Beschleunigung der Kurbelwelle 30 in Vorwärtsrichtung, wodurch der Kolben 16, der sich im Verdichtungstakt befindet, den oberen Totpunkt überschreitet. Die Verbrennungsabgase der ersten Verbrennung in dem Zylinder 12, dessen Kolben 16 sich in dem Verdichtungstakt befindet, werden hierbei verdichtet und anschließend expandiert, ohne dass es zu einer erneuten Verbrennung kommt. Danach wird jeweils in den Brennraum 14 des oder der Zylinder 12, deren Kolben 16 den nächsten Arbeitstakt ausführen, Kraftstoff eingespritzt und gezündet, sobald die betreffenden Kolben 16 die Arbeitsstellung erreicht haben.
Bei beiden beschriebenen Direktstartverfahren wird der Kraftstoff jedoch ganz zu
Beginn der Startsequenz in den Brennraum 14 eingespritzt, ohne dass in diesem eine "natürliche" Ladungsbewegung vorhanden ist, die durch das vom Ansaugrohr 20 über die Einlassventileinrichtung 18 in den Brennraum 14 strömende Luft hervorgerufen werden könnte. Ein solcher Luftstrom existiert nämlich ganz zu Anfang nicht. Um dennoch eine gute Gemischbildung in den Brennräumen 14 ganz zu Beginn des
Direktstartverfahrens zu ermöglichen, wird bei der vorliegenden Brennkraftmaschine 10 folgendermaßen vorgegangen: Beispielsweise während eines Schubbetrieb der Brennkraftmaschine 10, während dem die Kurbelwelle 30 vom Kraftfahrzeug angetrieben und daher kein Kraftstoff in die Brennräume 14 eingespritzt wird und keine Zündung durch die Zündkerze 28 erfolgt, wird von der Steuer- und Regeleinrichtung 38 eine "Speicherphase" initiiert. Bei einer solchen Speicherphase wird die Ventileinrichtung 34 während eines Verdichtungstaktes eines Zylinders 12 geöffnet, so dass die in dem Brennraum 14 vom Kolben 16 komprimierten Luft in den Druckspeicher 36 geleitet wird. Auf diese Weise wird der Druckspeicher 36 mit Luft gefüllt, wobei der maximale Speicherdruck im Druckspeicher 36 dem maximalen Kompressionsdruck im Brennraum 14 entspricht. Die Brennkraftmaschine 10 wird während einer solchen Speicherphase also als Kompressor betrieben, mit dem der Druckspeicher 36 mit Luft gefüllt wird. Die Speicherphase endet spätestens dann, wenn der Schubbetrieb der Brennkraftmaschine 10 endet.
Soll nun nach einem Stillstand der Brennkraftmaschine 10 diese durch eines der oben beschriebenen Direktstartverfahren gestartet werden, wird während der ersten Einspritzungen von Kraftstoff durch den Injektor 26 in den Brennraum 14 zusätzlich die im Druckspeicher 36 gespeicherte Luft mittels der Ventileinrichtung 34 in den Brennraum 14 eingeblasen. Hierdurch kommt es zu einer Luftbewegung im Brennraum 14, die die Vermischung von Luft und Kraftstoff unterstützt. Darüber hinaus wird durch diese Lufteinblasung der Druck im Brennraum 14 bei stehender Kurbelwelle 30 erhöht, wodurch mehr Luftmasse im Brennraum 14 eingeschlossen werden kann, die dann anschließend für eine Verbrennung zur Verfügung steht. Letztlich wird hierdurch das Drehmoment bei den ersten Verbrennungen während eines Direktstarts erhöht, was die Zuverlässigkeit des Direktstartverfahrens verbessert. Durch die bessere Vermischung der Luft mit dem Kraftstoff werden darüber hinaus die Emissionen gesenkt.
Bei der oben beschriebenen Speicherphase erfolgte keine Einspritzung von Kraftstoff durch den Injektor 26 in den Brennraum 14, so dass während eines Verdichtungstaktes im Wesentlichen reine Luft über die Ventileinrichtung 34 in den Druckspeicher 36 gefördert wurde. Es ist aber auch möglich, während der Speicherphase weiterhin Kraftstoff durch den Injektor 26 in den Brennraum 14 einzuspritzen, und lediglich die Zündung dieses Kraftstoffes durch die Zündkerze 28 zu unterlassen. Damit bildet sich im Brennraum 14 ein Kraftstoff/Luft-Gemisch, welches dann während des Verdichtungstaktes über die dann geöffnete Ventileinrichtung 34 in den Druckspeicher 36 gefördert wird. Bei einer solchen Speicherphase arbeitet die Brennkraftmaschine 10 ebenfalls als Kompressor, im Druckspeicher 36 wird jedoch nicht reine Luft, sondern ein Kraftstoff/Luft- Gemisch unter Druck gespeichert. Wird nun für einen Direktstart das in dem Druckspeicher 36 gespeicherte Kraftstoff/Luft- Gemisch in den Brennraum 14 eingebracht, kommt es zu einer sehr gleichmäßigen Verteilung des Kraftstoffs im Brennraum 14 und damit zu einer vorteilhaften Gemischbildung für den Direktstart.
Ein solches "Einblasen" eines Kraftstoff/Luft- Gemisches in den Brennraum 14 für einen Direktstart der Brennkraftmaschine 10 erweitert den Anwendungsbereich eines solchen Direktstartverfahrens auf Brennkraftmaschinen mit Saugrohreinspritzung. In einem solchen Fall wird nur für die allererste(n) Zündung(en) die Einblasung eines Kraftstoff/Luftgemisches mittels der Ventileinrichtung 34 verwendet, gleich anschließend, wenn sich die Kurbelwelle 30 dreht, kann die Einspritzung durch das übliche Einspritzventil (in der Figur nicht dargestellt) in das Saugrohr 20 erfolgen.
Es versteht sich, dass das oben beschriebene Speicherverfahren deutlich effektiver durchgeführt werden kann, wenn die Einlassventileinrichtung 18 und die Auslassventileinrichtung 22 unabhängig von der Stellung der Kurbelwelle 30 betätigt werden können. Bei einem solchen "vollvariablen Ventiltrieb" kann nämlich nicht nur der Verdichtungstakt, sondern auch der Ausstoßtakt eines Zylinders 12 für die Komprimierung und Förderung von im Brennraum 14 vorhandenem Fluid in den
Druckspeicher 36 verwendet werden. Dies kann Luft oder ein Kraftstoff/Luftgemisch, aber auch ein zuvor im Brennraum zurückbehaltenes oder in diesen rückgeführtes Abgas sein. Letzteres gestattet die Realisierung einer besonders flexiblen Variante einer Abgasrückführung.
Oben wurde beschrieben, dass die Speicherphase während eines Schubbetriebs der Brennkraftmaschine 10 durchgeführt wird. Möglich ist aber auch, dass eine solche Speicherphase wiederholt und sehr kurzzeitig auch im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine 10 durchgeführt wird, in dem bei einzelnen Zylindern 12 während eines Arbeitsspiels eine Zündung absichtlich unterlassen und stattdessen während des Verdichtungstaktes dieses Arbeitsspiels (und bei einem vollvariablen Ventiltrieb auch während des Ausstoßtaktes) die Ventileinrichtung 34 geöffnet und hierdurch der Druckspeicher 36 gefüllt wird.
Eine weitere Gelegenheit für die Durchführung der Speicherphase bietet sich beim Ausschalten der Brennkraftmaschine 10, während des Auslaufens nach einer vorangegangenen Abschaltanweisung. Unter Umständen genügen nämlich wenige Verdichtungstakte, um den Druckspeicher 36 mit einer für einen nachfolgenden Direktstart ausreichenden Luft- oder Kraftstoff/Luft-Gemischmenge zu füllen.
Bei der oben beschriebenen Brennkraftmaschine 10 sind alle Zylinder 12 identisch aufgebaut. Grundsätzlich denkbar ist aber auch, nur einen Zylinder mit einer Ventileinrichtung 34 zu versehen, durch die während einer Speicherphase der Druckspeicher 36 gefüllt und für einen Direktstart das gespeicherte Fluid in den Brennraum 14 zurückgeführt werden kann.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10), vorzugsweise zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs, bei dem wenigstens zeitweise Kraftstoff in einen Brennraum (14) eingebracht und entzündet und hierdurch ein Kolben (16) ange- trieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Speicherphase in einem Brennraum (14) komprimiertes Fluid in einen Druckspeicher (36) geleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder während der Speicherphase die Einbringung von Kraftstoff unterbrochen wird, so dass das Fluid wenigstens im Wesentlichen Luft ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Speicherphase Abgas im Brennraum (14) zurückgehalten und/oder in diesen rückgeführt wird, so dass das Fluid Abgas umfasst.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder während der Speicherphase weiterhin Kraftstoff eingebracht wird, so dass das Fluid ein
Kraftstoff/Luftgemisch ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Direktstart in dem Druckspeicher (36) gespeichertes Fluid in mindestens einen Brennraum (14) eingebracht wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (10) mit Saugrohreinspritzung arbeitet.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherphase im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine (10) durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherphase während eines Schubbetriebs der Brennkraftmaschine (10) durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass die Speicherphase während eines Auslaufens der Brennkraftmaschine (10) nach einer vorangegangenen Abschaltanweisung durchgeführt wird.
10. Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche programmiert ist.
11. Elektrisches Speichermedium für eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung (38) einer Brennkraftmaschine (10), dadurch gekennzeichnet, dass auf ihm ein Computerprogramm zur Anwendung in einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 9 abgespeichert ist.
12. Steuer- und/oder Regeleinrichtung (38) für eine Brennkraftmaschine (10), dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 programmiert ist.
13. Brennkraftmaschine (10), mit mindestens einem Brennraum (14), einem Kolben (16), einer Zündeinrichtung (28), und einer Kraftstoff- Einspritzeinrichtung (26), dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Druckspeicher (36) umfasst, der über eine Ventileinrichtung (34) direkt mit dem Brennraum (14) verbindbar und in dem im Brennraum (14) komprimiertes Fluid speicherbar ist.
14. Brennkraftmaschine (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (34) thermisch isoliert und/oder beheizbar und/oder kühlbar ist.
15. Brennkraftmaschine (10) nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung (38) umfasst, die zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 programmiert ist.
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