DE102012011990B4

DE102012011990B4 - Method and device for starting an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102012011990B4
Application number: DE102012011990.9A
Authority: DE
Inventors: Jens Drückhammer; Jens Hampe
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2012-06-16
Filing date: 2012-06-16
Publication date: 2023-07-20
Anticipated expiration: 2032-06-17
Also published as: DE102012011990A1

Abstract

Verfahren zum Anlassen einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei die Verbrennungskraftmaschine ein Antriebsmoment in einer Vorzugsrichtung der Verbrennungskraftmaschine auf eine Kurbelwelle ausübt,wobei eine Anlasseinheit in einem Anlassvorgang ein Anlassmoment (MEM) auf die Kurbelwelle ausübt, wobei während des Anlassvorgangs eine Einspritzung von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum mindestens eines Zylinders (Z1) der Verbrennungskraftmaschine erfolgt, wobei die Einspritzung erfolgt, wenn ein vorbestimmter Unterdruck in dem Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders (Z1) unterschritten wird,dadurch gekennzeichnet, dassder mindestens eine Zylinder (Z1) sich in einem Kompressionstakt befindet.Method for starting an internal combustion engine of a motor vehicle, the internal combustion engine exerting a drive torque in a preferred direction of the internal combustion engine on a crankshaft, with a starting unit in a starting process exerting a starting torque (MEM) on the crankshaft, with fuel being injected into a combustion chamber of at least one cylinder (Z1) of the internal combustion engine during the starting process, with the injection taking place when a predetermined negative pressure in the combustion chamber of the at least one cylinder (Z1) falls below en is characterized in that the at least one cylinder (Z1) is in a compression stroke.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anlassen einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a method and a device for starting an internal combustion engine of a motor vehicle.

Verbrennungsmotoren können in der Regel nicht selbständig anlaufen, sondern benötigen zum Anlaufen eine Mindestdrehzahl von beispielsweise 60 bis 200 U/min. Zu diesem Zweck wird normalerweise ein aus einer Batterie gespeister Anlassmotor eingesetzt, der auch bei einem Fahrzeugstillstand ein Anlassmoment abgeben kann. Die wesentlichen Momente, die von dem Anlassmoment während eines Anlassvorgangs überwunden werden müssen, sind das Losbrechmoment, das Reibmoment und das Kompressionsmoment. Zu Beginn des Anlassvorgangs steht mindestens eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors still. Durch vorhandene Reibstellen, beispielsweise die Zylinderlaufbahnen und/oder Lager der Kurbelwelle, liegt eine Haftreibung vor. Damit die Kurbelwelle sich überhaupt dreht, muss in einer ersten Phase zunächst diese Haftreibung überwunden werden. Auf die Kurbelwelle muss hierzu ein entsprechendes Moment, welches auch als Losbrechmoment bezeichnet wird, aufgebracht werden. Das erforderliche Losbrechmoment nimmt insbesondere bei großer Kälte und langer Standzeit des Fahrzeugs große Werte an. Falls das auf die Kurbelwelle aufgebrachte Anlassmoment des Anlassmotors nicht größer als das Losbrechmoment ist, bleibt die Kurbelwelle stehen und der Verbrennungskraftmotor kann nicht gestartet werden.As a rule, internal combustion engines cannot start on their own, but require a minimum speed of, for example, 60 to 200 rpm to start. For this purpose, a battery-powered starter motor is normally used, which can deliver a starting torque even when the vehicle is stationary. The essential torques that must be overcome by the starting torque during a starting process are the breakaway torque, the friction torque and the compression torque. At the beginning of the starting process, at least one crankshaft of the internal combustion engine is stationary. Static friction is present due to existing friction points, for example the cylinder barrels and/or bearings of the crankshaft. In order for the crankshaft to turn at all, this static friction must be overcome in a first phase. For this purpose, a corresponding torque, which is also referred to as the breakaway torque, must be applied to the crankshaft. The required breakaway torque assumes high values, especially when the vehicle is very cold and has been parked for a long time. If the starting torque of the starter motor applied to the crankshaft is not greater than the breakaway torque, the crankshaft stops and the internal combustion engine cannot be started.

Sofern das Losbrechmoment überwunden wurde, tritt an den vorbenannten Reibstellen anstatt der Haftreibung nun eine Gleitreibung auf. Diese kann zwar gegenüber der Haftreibung reduziert sein, verursacht jedoch ebenfalls eine Abbremsung der Drehbewegung der Kurbelwelle. Die zwischen den Kolben und den Zylinderlaufbahnen wirkenden Gleitreibkräfte werden dabei über einen Kurbeltrieb in ein Gleitreibungsmoment umgewandelt, welches im Verlauf eines Arbeitsspiels schwankt. Hinzu kommt weiterhin ein von der Kolbenbewegung unabhängiges, direkt mit der Drehung der Kurbelwelle verknüpftes Reibmoment, z.B. durch Reibung in den Kurbelwellenlagern. In dieser zweiten Phase des Anlassvorgangs muss daher ein gewisser Teil des Anlassmoments für die Kompensation der Gleitreibung zur Verfügung gestellt werden. Generell lässt sich dabei feststellen, dass sich, analog zur Haftreibung, besonders große Werte des Gleitreibungsmoments bei großer Kälte und langer Standzeit des Fahrzeugs ergeben.If the breakaway torque has been overcome, sliding friction occurs at the aforementioned friction points instead of static friction. Although this can be reduced compared to static friction, it also causes the rotational movement of the crankshaft to be slowed down. The sliding friction forces acting between the pistons and the cylinder liners are converted into a sliding friction torque via a crank mechanism, which fluctuates over the course of a working cycle. In addition, there is a friction torque that is independent of the piston movement and is directly linked to the rotation of the crankshaft, e.g. due to friction in the crankshaft bearings. In this second phase of the starting process, a certain part of the starting torque must therefore be made available to compensate for the sliding friction. In general, it can be stated that, analogous to static friction, particularly high values of the sliding friction torque result when the vehicle is very cold and has been stationary for a long time.

Mit dem effektiv wirksamen Anlassmoment soll die Kurbelwelle beschleunigt und eine für das Anspringen des Verbrennungskraftmotors erforderliche Drehzahl erreicht werden. Zusätzlich zur Gleitreibung muss dabei auch die bei Drehung der Kurbelwelle regelmäßig stattfindende Kompression der Luftmasse in den Zylindern berücksichtigt werden. Die Kompression der Luftmasse wirkt an der Kurbelwelle als so genanntes Kompressionsmoment. Innerhalb eines Arbeitsspiels des Verbrennungskraftmotors wirkt dieses Kompressionsmoment in einem Kompressionstakt der Drehbewegung entgegen. Bei einem Vierzylinder-Viertaktmotor beträgt das Arbeitsspiel 720°, also zwei volle Umdrehungen, auf denen insgesamt acht Vorzeichenwechsel des Gasmoments stattfinden. Das Gasmoment bezeichnet das durch die Kompression oder Expansion der Luftmasse im Zylinder auf die Kurbelwelle wirkende Moment. Die Winkel oder Winkelpositionen, bei denen ein Vorzeichenwechsel des Gasmoments stattfindet, werden dabei als Totpunkte bezeichnet. Dabei wird zwischen unteren Totpunkten und oberen Totpunkten unterschieden. Versucht man beispielsweise, die Kurbelwelle derart zu verdrehen, dass ein Kolben eines Zylinders sich zu einem oberen Totpunkt bewegt, ergibt sich durch die Kompression ein negatives Gasmoment. Bei einer Verdrehung der Kurbelwelle derart, dass der Kolben sich zu einem unteren Totpunkt bewegt, kann sich ein positives Gasmoment ergeben. Bei einer Lage im oberen Totpunkt kann schon eine geringfügige Auslenkung der Kurbelwelle im Zusammenwirken mit dem Gasmoment dafür sorgen, dass sich der Kolben hin zu einem unteren Totpunkt bewegt und sich die Kurbelwelle entsprechend verdreht.With the effectively effective starting torque, the crankshaft should be accelerated and a speed required for starting the internal combustion engine should be reached. In addition to the sliding friction, the compression of the air mass in the cylinders, which occurs regularly when the crankshaft rotates, must also be taken into account. The compression of the air mass acts on the crankshaft as a so-called compression torque. Within a working cycle of the internal combustion engine, this compression torque counteracts the rotational movement in a compression stroke. In a four-cylinder, four-stroke engine, the work cycle is 720°, i.e. two full revolutions, during which a total of eight gas torque sign changes take place. The gas torque refers to the torque acting on the crankshaft due to the compression or expansion of the air mass in the cylinder. The angles or angular positions at which the sign of the gas moment changes are referred to as dead centers. A distinction is made between bottom dead centers and top dead centers. For example, if you try to turn the crankshaft in such a way that a piston in a cylinder moves to top dead center, the compression results in a negative gas torque. When the crankshaft is twisted in such a way that the piston moves to a bottom dead center, a positive gas torque can result. In a position at top dead center, even a slight deflection of the crankshaft in conjunction with the gas torque can ensure that the piston moves towards bottom dead center and the crankshaft rotates accordingly.

Befindet sich die Kurbelwelle zu Beginn eines Anlassvorgangs in einer stabilen Gleichgewichtslage, so kann das Kompressionsmoment bis zum Überschreiten eines ersten oberen Totpunkts bremsend, d.h. dem Anlassmoment entgegen gerichtet, wirken. Anschließend wirkt das Kompressionsmoment abwechselnd antreibend und abbremsend. Antreibend bedeutet, dass das Kompressionsmoment in gleiche Richtung wie das Anlassmoment wirkt. Somit ergibt sich aus der Summe des effektiv wirksamen Anlassmoments und des Kompressionsmoments das zur Beschleunigung der Kurbelwelle wirksame Drehmoment, während das vorhergehend geschilderte Gleitreibungsmoment immer abbremsend wirkt.If the crankshaft is in a stable equilibrium position at the beginning of a starting process, the compression torque can have a braking effect, i.e. counteract the starting torque, until a first top dead center is exceeded. The compression torque then has an alternating driving and braking effect. Driving means that the compression torque acts in the same direction as the starting torque. Thus, the torque effective to accelerate the crankshaft results from the sum of the effectively effective starting torque and the compression torque, while the previously described sliding friction torque always has a braking effect.

Wenn das effektiv wirksame Anlassmoment zu klein ist, kann es demzufolge vorkommen, dass die zum Erreichen einer notwendigen Drehzahl des Verbrennungsmotors erforderliche Drehzahl nicht erreicht wird oder sogar der erste Totpunkt nicht überschritten wird. Somit kommt die Kurbelwelle wieder zum Stillstand. Ein solcher Fall liegt insbesondere dann vor, wenn das Anlassmoment in Folge einer falschen Auslegung des Anlassmotors zu klein ist und/oder das Gleitreibungsmoment aufgrund zu großer Kälte und/oder zu langer Standzeit und/oder anderen Ursachen zu groß ist.If the effectively effective starting torque is too small, it can happen that the speed required to reach a necessary speed of the internal combustion engine is not reached or even the first dead center is not exceeded. The crankshaft thus comes to a standstill again. Such a case occurs in particular when the starting torque is too small as a result of an incorrect design of the starter motor and/or the sliding friction torque is too large due to excessive cold and/or too long a standstill and/or other causes.

Die zuvor geschilderten Herausforderungen sorgen dafür, dass für den Start eines Verbrennungsmotors, insbesondere bei großer Kälte und/oder langer Standzeit, ein hohes Drehmoment erforderlich ist. Als Größenordnung können für einen Vierzylinder-Dieselmotor etwa 200 Nm als erforderliches Anlassmoment angesetzt werden.The challenges outlined above ensure that a high torque is required to start an internal combustion engine, especially when it is very cold and/or has been idle for a long time. For a four-cylinder diesel engine, about 200 Nm can be set as the required starting torque.

Um ein erforderliches Anlassmoment zu erzeugen, wird in konventionellen Fahrzeugen mit Verbrennungskraftmotoren zumeist ein Anlassmotor oder so genannter Anlasser verwendet. In der Regel ist der Anlasser als Elektromaschine ausgebildet. Diese weist jedoch einige nachteilige Effekte auf. Steigt das erforderliche Anlassmoment eines Verbrennungsmotors, so steigen auch näherungsweise linear auch die Kosten, das Gewicht und der Bauraum der Elektromaschine. Eine weitere, nachteilige Eigenschaft der verwendeten Elektromaschinen ist, dass diese in der Regel für Drehzahlen im vierstelligen Bereich ausgelegt sind. Diese Drehzahlen sind also weitaus höher als zum Start von Verbrennungsmotoren erforderlich. Ein schnell drehender Anlasser bzw. eine schnell drehende Elektromaschine benötigt daher eine Übersetzungseinheit. Die Übersetzungseinheit übersetzt eine hohe Drehzahl der Elektromaschine in eine niedrige Drehzahl, die dem Verbrennungsmotor angepasst ist. Für ein Übersetzungsverhältnis kann größenordnungsmäßig 1:50 angesetzt werden. Der Anker dreht sich also 50-mal schneller als die Kurbelwelle. Jedoch gibt der Anker auch nur ein 50stel des an der Kurbelwelle wirksamen Drehmoments ab. Die Integration der Übersetzungseinheit wirkt sich wiederum nachteilig auf Kosten, Gewicht und Bauraum aus.In order to generate a required starting torque, a starter motor or so-called starter is usually used in conventional vehicles with internal combustion engines. As a rule, the starter is designed as an electric machine. However, this has some adverse effects. If the required starting torque of an internal combustion engine increases, the costs, the weight and the installation space of the electric machine also increase approximately linearly. Another disadvantageous property of the electric machines used is that they are usually designed for speeds in the four-digit range. These speeds are therefore far higher than required to start internal combustion engines. A high-speed starter or a high-speed electric machine therefore requires a transmission unit. The translation unit translates a high speed of the electric machine into a low speed that is adapted to the internal combustion engine. A transmission ratio of the order of 1:50 can be used. So the armature rotates 50 times faster than the crankshaft. However, the armature only delivers a 50th of the torque effective on the crankshaft. The integration of the translation unit in turn has a negative effect on costs, weight and installation space.

Als bekannt gelten hierbei folgende Startverfahren:

1. Ein Schleppstart-Verfahren, wobei der Anlassmotor ein Anlassmoment in Richtung der Vorzugsrichtung auf die Kurbelwelle ausübt und diese anschleppt. Eine erste Zündung eines sich in einem Verbrennungsraum eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine befindlichen Kraftstoff-Luft-Gemisches erfolgt bei einem normalen Schleppstart nach zwei bis vier Kurbelwellen-Umdrehungen, bei einem so genannten schnellen Schleppstart-Verfahren nach maximal einer Kurbelwellen-Umdrehung. Hierbei kann das Schleppstart-Verfahren ausgehend von einem vorbestimmten Startwinkel der Kurbelwelle aus gestartet oder durchgeführt werden. Bei dem Schleppstart-Verfahren ist ein hohes Drehmoment des Anlassmotors erforderlich, um die gewünschte Drehzahl der Kurbelwelle zu erzeugen.
2. Ein Resonanzstart-Verfahren, wobei die Verbrennungskraftmaschine bzw. die Kurbelwelle mittels des Anlassmotors angeschwungen wird. Ein Resonanzstart-Verfahren ist in der DE 10 2009 033 544 A1 beschrieben.
3. Ein Hochdrehzahlstart-Verfahren, wobei Kraftstoff in einen Verbrennungsraum mindestens eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine erst dann eingespritzt und eine erste Zündung erst dann ausgelöst wird, wenn durch das vorhergehend beschriebene Schleppstart-Verfahren eine vorbestimmte (hohe) Kurbelwellendrehzahl erreicht wurde, z.B. 800 U/min statt 200 U/min. Bei dem Hochdrehzahlstart-Verfahren ist ein hohes Drehmoment des Anlassmotors erforderlich, um die erforderliche hohe Drehzahl der Kurbelwelle zu erzeugen.
4. Ein Direktstart-Verfahren, wobei die Verbrennungskraftmaschine nur durch Einspritzen von Kraftstoff und Zündung des sich in einem Verbrennungsraum mindestens eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine befindlichen Kraftstoff-Luft-Gemisches gestartet wird. Hierbei findet kein Anschleppen durch einen Anlassmotor statt. Dieses Startverfahren erfordert eine Direkteinspritzung des Kraftstoffes in den Verbrennungsraum. Nachteilig beim Direktstart-Verfahren ergibt sich, dass das Verfahren nicht unter beliebigen, sondern nur unter bestimmten, äußeren Betriebsbedingungen, z.B. bei bestimmten Temperaturverhältnissen, erfolgreich durchgeführt werden kann.
5. Ein Impulsstart-Verfahren, wobei ein schnelles Hochreißen der Verbrennungskraftmaschine durch den Anlasser bzw. die Elektromaschine oder durch Schließen einer Kupplung zwischen der Kurbelwelle und einem nachfolgenden Teil des Antriebsstranges erfolgt, wenn dieser Antriebsstrang abtriebsseitig bereits ausreichend schnell rotiert. Diese abtriebsseitige Rotation kann z.B. durch eine Fahrzeugbewegung, die z.B. durch ein Schwungrad oder durch eine Elektromaschine erzeugt wird, zustande kommen. Nachteilig ergibt sich hierbei, dass systemtechnische Anforderungen hoch sind, z.B. muss eine Kupplung auf ein hohes Drehmoment ausgelegt sein.

The following starting procedures are known:

1. A drag start method, in which the starter motor exerts a starting torque in the direction of the preferred direction on the crankshaft and drags it. A fuel-air mixture in a combustion chamber of a cylinder of the internal combustion engine is first ignited after two to four crankshaft revolutions with a normal drag start, and after a maximum of one crankshaft revolution with a so-called fast drag start method. Here, the drag start method can be started or carried out starting from a predetermined starting angle of the crankshaft. With the drag start method, a high torque of the starter motor is required in order to generate the desired crankshaft speed.
2. A resonance starting method, in which the internal combustion engine or the crankshaft is spun up by means of the starter motor. A resonance start method is in the DE 10 2009 033 544 A1 described.
3. A high-speed start method, in which fuel is only injected into a combustion chamber of at least one cylinder of the internal combustion engine and a first ignition is only triggered when a predetermined (high) crankshaft speed has been reached by the drag start method described above, e.g. 800 rpm min instead of 200 rpm. With the high-speed starting method, a high torque of the starter motor is required in order to generate the required high speed of the crankshaft.
4. A direct start method, in which the internal combustion engine is only started by injecting fuel and igniting the fuel/air mixture located in a combustion chamber of at least one cylinder of the internal combustion engine. There is no tow-start by a starter motor. This starting method requires the fuel to be injected directly into the combustion chamber. A disadvantage of the direct start method is that the method cannot be carried out successfully under any desired external operating conditions, but rather only under certain, external operating conditions, for example under certain temperature conditions.
5. An impulse start method, in which the internal combustion engine is started up quickly by the starter or the electric machine or by closing a clutch between the crankshaft and a subsequent part of the drive train if this drive train is already rotating sufficiently fast on the output side. This output-side rotation can come about, for example, as a result of a vehicle movement that is generated, for example, by a flywheel or by an electric machine. The disadvantage here is that the technical system requirements are high, for example a clutch must be designed for a high torque.

In einem Kraftfahrzeug mit Hybrid-Antrieb kann eine zum Antrieb des Fahrzeugs vorgesehene Elektromaschine gegebenenfalls die Funktion des Anlassmotors vollständig übernehmen. Wie zuvor bereits deutlich gemacht wurde, ist hierzu insbesondere erforderlich, dass die Elektromaschine ein ausreichend hohes Drehmoment für den Anlassvorgang abgeben kann. Dies führt aber zu einem Auslegungskonflikt insbesondere für so genannte Mild-HybridFahrzeuge, die mit verhältnismäßig schwachen Elektromaschinen und kleinen Energiespeichern ausgestattet sind. Die verhältnismäßig schwachen Elektromaschinen erzeugen dabei größenordnungsmäßig ein maximales Drehmoment von 100 Nm.In a motor vehicle with a hybrid drive, an electric machine provided for driving the vehicle can, if necessary, completely take over the function of the starter motor. As has already been made clear above, this requires in particular that the electric machine can deliver a sufficiently high torque for the starting process. However, this leads to a design conflict, especially for so-called mild hybrid vehicles, which are equipped with relatively weak electric motors and small energy storage devices. The relatively weak electric machines generate a maximum torque of around 100 Nm.

Eine bekannte Lösung bei Mild-Hybrid-Fahrzeugen besteht darin, einen konventionellen Anlasser, also eine zweite Elektromaschine, mitzuführen, die insbesondere bei extrem tiefen Temperaturen und/oder langer Standzeit des Fahrzeugs zum Einsatz kommt. Ein anderer Lösungsansatz besteht darin, eine stärkere Elektromaschine einzusetzen, die ein höheres maximales Drehmoment erzeugen kann. Abgesehen vom Entfall des Anlassers bzw. der zweiten Elektromaschine sind die erzielbaren Vorteile hierbei jedoch begrenzt, wenn nicht gleichzeitig eine Vergrößerung der Kapazität der elektrischen Energiespeicher vorgenommen wird, wodurch ein so genannter Voll-Hybrid-Antrieb entstehen würde.A known solution in mild hybrid vehicles is to carry a conventional starter, ie a second electric machine, which is used in particular at extremely low temperatures and/or when the vehicle is parked for a long time. Another approach is to use a more powerful electric machine that can generate a higher maximum torque. Apart from the omission of the starter or the second electric machine, however, the achievable advantages are limited if the capacity of the electrical energy store is not increased at the same time, which would result in a so-called full hybrid drive.

Die genannten Alternativen „Mild-Hybrid-Fahrzeug mit konventionellem Anlasser“, „Mild-Hybrid-Fahrzeug mit überdimensionierter Elektromaschine“ und „Voll-Hybrid-Fahrzeug“ sind aus technischen und/oder wirtschaftlichen Gründen (Kosten, Gewicht und/oder Bauraum) in vielen Hybrid-Fahrzeugen nicht sinnvoll umsetzbar. Hiervon sind insbesondere kleine und mittelgroße Fahrzeuge betroffen. Dennoch wird auch für diese Fahrzeuge mittelfristig eine Hybridisierung angestrebt oder zumindest in Betracht gezogen.The alternatives mentioned "mild hybrid vehicle with conventional starter", "mild hybrid vehicle with oversized electric motor" and "full hybrid vehicle" are in cannot be reasonably implemented in many hybrid vehicles. Small and medium-sized vehicles are particularly affected by this. Nevertheless, in the medium term, hybridization is also being sought or at least considered for these vehicles.

Die DE 10 2009 033 544 A1 offenbart ein Verfahren zum Anlassen einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei die Verbrennungskraftmaschine ein Antriebsmoment in einer Vorzugsrichtung der Verbrennungskraftmaschine auf eine Kurbelwelle ausübt, wobei ein Anlassmotor in einem Anlassvorgang ein Anlassmoment auf die Kurbelwelle ausübt, um eine Mindestdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine zu erreichen. Eine Steuereinheit regelt das Anlassmoment, wobei die Steuereinheit in dem Anlassvorgang das Anlassmoment zeitabhängig zwischen einem positiven maximalen Anlassmoment und einem negativen minimalen Anlassmoment regelt. Ein positives Anlassmoment wirkt in Richtung und ein negatives Anlassmoment entgegen der Vorzugsrichtung auf die Kurbelwelle. Die DE 10 2009 033 544 A1 beschreibt ein so genanntes Anschwingen der Kurbelwelle bzw. der Verbrennungskraftmaschine. Die Druckschrift offenbart, dass ein oberer Totpunkt eines Kolbens eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine ausschließlich durch eine Modulation eines Drehmoments (Anlassmoments) bewirkt wird. Hierbei wird das dynamische Eigenverhalten eines mechanischen Systems, welches aus mindestens der Verbrennungskraftmaschine inklusive der Kurbelwelle und dem Anlassmotor besteht, hinsichtlich der Drehbewegung der Kurbelwelle gezielt genutzt und somit die Wirkung des Anlassmotors verstärkt. Nicht offenbart sind Details bezüglich einer Zündung eines sich in einem Verbrennungsraum eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine befindlichen Kraftstoff-Luft-Gemisches.The DE 10 2009 033 544 A1 discloses a method for starting an internal combustion engine of a motor vehicle, the internal combustion engine exerting a drive torque on a crankshaft in a preferred direction of the internal combustion engine, with a starter motor exerting a starting torque on the crankshaft in a starting process in order to achieve a minimum speed of the internal combustion engine. A control unit regulates the starting torque, with the control unit regulating the starting torque in the starting process as a function of time between a positive maximum starting torque and a negative minimum starting torque. A positive starting torque acts in the direction of the crankshaft and a negative starting torque acts in the opposite direction to the preferred direction. The DE 10 2009 033 544 A1 describes a so-called oscillation of the crankshaft or the internal combustion engine. The publication discloses that a top dead center of a piston of a cylinder of the internal combustion engine is caused solely by a modulation of a torque (cranking torque). Here, the dynamic inherent behavior of a mechanical system, which consists of at least the internal combustion engine including the crankshaft and the starter motor, is used in a targeted manner with regard to the rotational movement of the crankshaft and thus the effect of the starter motor is increased. Details regarding ignition of a fuel-air mixture located in a combustion chamber of a cylinder of the internal combustion engine are not disclosed.

Die DE 198 08 472 A1 offenbart ein Verfahren zum Starten eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors mit Direkteinspritzung, wobei auf einen vor dem Zündbefehl gegebenen Befehl der Motor durch einen Antrieb mit kleiner Geschwindigkeit in eine Stellung gedreht wird, bei der ein Kolben eines Zylinders vor oder im oberen Totpunkt steht. Weiter erfolgt mit dem Zündbefehl nach der Stellung im oberen Totpunkt eine Weiterdrehung des Motors in die richtige Drehrichtung, wobei durch die Einspritzung und Zündung des komprimierten Gemisches der eigentliche Start ausgelöst wird. Die Druckschrift offenbart keine Einzelheiten hinsichtlich von Druckverhältnissen im Verbrennungsraum des Zylinders.The DE 198 08 472 A1 discloses a method for starting an automotive internal combustion engine with direct injection, in which, in response to a command given prior to the ignition command, the engine is rotated by a low-speed drive to a position where a piston of a cylinder is in front of or at top dead center. Furthermore, with the ignition command, after the position at top dead center, the engine rotates further in the correct direction of rotation, with the actual start being triggered by the injection and ignition of the compressed mixture. The publication does not disclose any details regarding pressure conditions in the combustion chamber of the cylinder.

Die DE 41 41 482 A1 offenbart ein Verfahren zur Luftzufuhr in die Brennkammer eines Verbrennungsmotors der Kolbenbauart in zwei Phasen, wobei zumindest gegen Ende der ersten Phase die Luftzufuhr in die Brennkammer behinderbar ist und wobei zumindest zu Beginn der zweiten Phase die mit der einsetzenden Verdichtung der Ladung durch den der Brennkammer zugeordneten Kolben endet. Die Behinderung der Luftzufuhr wird aufgehoben, wobei das Ausmaß der Behinderung, der Beginn der Behinderung, das Ende der Behinderung und das Ende der Luftzufuhr so aufeinander abgestimmt sind, dass die sich ergebende Kolbenarbeit einer Energie entspricht, die sich aus der für eine Förderarbeit zur Füllung der Brennkammer mit der gewünschten Luftmenge erforderlichen Energie und der zu einer gewünschten Temperaturerhöhung erforderlichen Energie zusammensetzt. Der im Verbrennungsraum erzeugte Unterdruck dient hierbei einer Erhöhung einer Betriebstemperatur durch eine aufgrund des Unterdrucks einströmenden Luftmenge. Die Druckschrift beschreibt hierbei keine Einspritzung bei Unterdruck.The DE 41 41 482 A1 discloses a method for supplying air to the combustion chamber of an internal combustion engine of the piston type in two phases, with the air supply into the combustion chamber being able to be impeded at least towards the end of the first phase and with the associated compression of the charge by the combustion chamber associated with the onset of compression of the charge at least at the beginning of the second phase Piston ends. The obstruction to the air supply is lifted, with the extent of the obstruction, the start of the obstruction, the end of the obstruction and the end of the air supply being matched to one another in such a way that the resulting piston work corresponds to an energy resulting from the work needed to convey the filling of the combustion chamber with the desired amount of air and the energy required for a desired temperature increase. The negative pressure generated in the combustion chamber is used here to increase an operating temperature by means of a quantity of air flowing in as a result of the negative pressure. The document does not describe any injection at negative pressure.

Die DE 100 52 781 A1 offenbart ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine, wobei wenigstens einem Brennraum der Brennkraftmaschine über eine Ansaugleitung Ansaugluft zugeführt wird und wobei in den wenigstens einen Brennraum Kraftstoff eingespritzt wird, wobei vor der ersten Einspritzung von Kraftstoff in den wenigstens einen Brennraum ein bestimmter Unterdruck in der Ansaugleitung erzeugt wird. Hierbei wird ausschließlich eine Erzeugung von Unterdruck in der Ansaugleitung beschrieben.The DE 100 52 781 A1 discloses a method for starting an internal combustion engine, with intake air being supplied to at least one combustion chamber of the internal combustion engine via an intake line and fuel being injected into the at least one combustion chamber, with a certain negative pressure being generated in the intake line before the first injection of fuel into the at least one combustion chamber becomes. Only generation of negative pressure in the intake line is described here.

Die EP 1 679 438 A1 offenbart ein Verfahren zum Starten einer mit einer Motorsteuerung ausgestatteten direkt einspritzenden Brennkraftmaschine mit n Zylindern, in denen n Kolben zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt oszillieren. Weiter umfasst die Brennkraftmaschine eine Kurbelwelle. Hierbei wird, ausgehend von einer der Motorsteuerung bekannten Stopp-Position der Kurbelwelle, zum Starten der Brennkraftmaschine eine Startvorrichtung aktiviert, mit der die Kurbelwelle in Drehung versetzt wird. Weiter wird noch bei stillstehender Kurbelwelle mindestens in einen Zylinder, der sich in der Kompressionsphase befindet, Kraftstoff eingespritzt und das sich in diesem mindestens einen Zylinder befindliche Kraftstoff-Luftgemisch gezündet, wodurch die Startvorrichtung unterstützt wird. Hierbei wird keine Einspritzung bei Unterdruck offenbart.The EP 1 679 438 A1 discloses a method for starting a direct injection internal combustion engine equipped with an engine control and having n cylinders in which n pistons oscillate between a top dead center and a bottom dead center. Next includes the internal combustion engine Crankshaft. Here, starting from a stop position of the crankshaft known to the engine control, a starting device is activated to start the internal combustion engine, with which the crankshaft is rotated. Furthermore, with the crankshaft stationary, fuel is injected into at least one cylinder that is in the compression phase and the fuel-air mixture in this at least one cylinder is ignited, which supports the starting device. No vacuum injection is disclosed here.

Es stellt sich das technische Problem, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anlassen einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, die eine verbesserte Gemischbildung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches während des Anlassvorganges ermöglichen, wodurch Schadstoffemissionen verringert werden.The technical problem arises of creating a method and a device for starting an internal combustion engine of a motor vehicle, which allows improved mixture formation of a fuel-air mixture during the starting process, thereby reducing pollutant emissions.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 5. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The technical problem is solved by the objects with the features of claims 1 and 5. Further advantageous configurations of the invention result from the dependent claims.

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Anlassen einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Hierbei übt die Verbrennungskraftmaschine ein Antriebsmoment in einer Vorzugsrichtung der Verbrennungskraftmaschine auf eine Kurbelwelle aus. Eine Anlasseinheit übt in einem Anlassvorgang ein Anlassmoment auf die Kurbelwelle aus, wobei in dem Anlassvorgang das Anlassmoment zwischen einem positiven maximalen Anlassmoment und einem negativen minimalen Anlassmoment geregelt werden kann. Die Anlasseinheit kann beispielsweise ein Anlassmotor sein. Dieser kann sowohl motorisch als auch generatorisch arbeiten.A method for starting an internal combustion engine of a motor vehicle is proposed. In this case, the internal combustion engine exerts a drive torque on a crankshaft in a preferred direction of the internal combustion engine. In a starting process, a starting unit exerts a starting torque on the crankshaft, and in the starting process the starting torque can be regulated between a positive maximum starting torque and a negative minimum starting torque. The starter unit can be a starter motor, for example. This can work both as a motor and as a generator.

Hierbei wirkt ein positives Anlassmoment in Richtung und ein negatives Anlassmoment entgegen der Vorzugsrichtung auf die Kurbelwelle. Während des Anlassvorgangs kann mindestens ein Wechsel des Anlassmomentes von einem positiven Anlassmoment, beispielsweise einem positiven maximalen Anlassmoment, auf ein negatives, beispielsweise ein negatives minimales, Anlassmoment oder umgekehrt stattfinden. Hierdurch kann auch mindestens eine Drehrichtungsumkehr der Kurbelwelle von einer Drehrichtung in Vorzugsrichtung in eine Drehrichtung entgegen der Vorzugsrichtung oder umgekehrt stattfinden.A positive starting torque acts in the direction of the crankshaft and a negative starting torque acts in the opposite direction to the preferred direction. During the starting process, at least one change in the starting torque can take place from a positive starting torque, for example a positive maximum starting torque, to a negative starting torque, for example a negative minimum starting torque, or vice versa. This also allows at least one reversal of the direction of rotation of the crankshaft from a direction of rotation in the preferred direction to a direction of rotation opposite to the preferred direction or vice versa.

Erfindungsgemäß erfolgt während des Anlassvorgangs eine Einspritzung von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum mindestens eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine, wobei die Einspritzung erfolgt, wenn ein vorbestimmter Unterdruck in dem Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders erreicht oder unterschritten wird. Dies bedeutet, dass der Druck kleiner als der vorbestimmte Unterdruck wird. Somit steigt also ein Betrag des Druckes im Verbrennungsraum über einen Betrag des vorbestimmten Unterdrucks.According to the invention, fuel is injected into a combustion chamber of at least one cylinder of the internal combustion engine during the starting process, with the injection taking place when a predetermined negative pressure in the combustion chamber of the at least one cylinder is reached or fallen below. This means that the pressure becomes lower than the predetermined negative pressure. Thus, an amount of the pressure in the combustion chamber rises above an amount of the predetermined negative pressure.

Hierbei kann in oder während des Anlassvorgangs das Anlassmoment zwischen einem positiven maximalen Anlassmoment und einem negativen minimalen Anlassmoment geregelt oder eingestellt werden, wobei ein positives Anlassmoment in Richtung und ein negatives Anlassmoment entgegen der Vorzugsrichtung auf die Kurbelwelle wirkt. Durch die Regelung des Anlassmoments zwischen einem positiven maximalen Anlassmoment und einem negativen minimalen Anlassmoment kann eine Drehrichtungsumkehr der Kurbelwelle bewirkt werden.The starting torque can be regulated or set between a positive maximum starting torque and a negative minimum starting torque in or during the starting process, with a positive starting torque acting in the direction and a negative starting torque acting counter to the preferred direction on the crankshaft. By controlling the starting torque between a positive maximum starting torque and a negative minimum starting torque, the direction of rotation of the crankshaft can be reversed.

Die Einspritzung von Kraftstoff in den Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders bei Unterdruck ermöglicht in vorteilhafte Weise eine verbesserte Gemischbildung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches und somit eine verringerte Schadstoffemission und einen geringeren Kraftstoffverbrauch während des Anlassvorgangs. Hierbei wird der Kraftstoff direkt in den Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders eingespritzt (Direkteinspritzung).The injection of fuel into the combustion chamber of the at least one cylinder at negative pressure advantageously enables improved mixture formation of a fuel-air mixture and thus reduced pollutant emissions and lower fuel consumption during the starting process. Here, the fuel is injected directly into the combustion chamber of at least one cylinder (direct injection).

In einer weiteren Ausführungsform befindet sich der mindestens eine Zylinder in einem Verbrennungstakt. Insbesondere befindet sich mindestens ein Zylinder einer 4-Zylinder-Verbrennungskraftmaschine, die in einem 4-Takt-Verfahren arbeitet, in einem Verbrennungstakt. Das vorgeschlagene Verfahren kann auch bei 3-Zylinder-Verbrennungskraftmaschinen angewendet werden. Hierbei ist zu beachten, dass bei einer 3-Zylinder-Verbrennungskraftmaschine Kurbelwellenpositionen existieren, an denen sich kein Zylinder in einem Verbrennungstakt befindet. In einem solchen Fall kann vor einem Beginn des Anlassvorgangs die Kurbelwelle derart positioniert werden, dass sich mindestens ein Zylinder in einem Verbrennungstakt befindet. Dies kann beispielsweise durch ein Verdrehen der Kurbelwelle, beispielsweise durch die Anlasseinheit, erfolgen. Auch ist möglich, die Kurbelwelle beim Abstellen der Verbrennungskraftmaschine derart gesteuert abzubremsen, dass diese bei Stillstand eine Kurbelwellenposition einnimmt, in der sich mindestens ein Zylinder in einem Verbrennungstakt befindet.In another embodiment, the at least one cylinder is in a combustion cycle. In particular, at least one cylinder of a 4-cylinder internal combustion engine that works in a 4-stroke process is in a combustion cycle. The proposed method can also be used in 3-cylinder internal combustion engines. It should be noted here that in a 3-cylinder internal combustion engine there are crankshaft positions at which there is no cylinder in a combustion cycle. In such a case, before starting the starting process, the crankshaft can be positioned in such a way that at least one cylinder is in a combustion cycle. This can be done, for example, by rotating the crankshaft, for example by the starter unit. It is also possible to brake the crankshaft in a controlled manner when the internal combustion engine is switched off in such a way that, when it is at a standstill, it assumes a crankshaft position in which at least one cylinder is in a combustion cycle.

Während des Anlassvorgangs werden mindestens folgende Schritte durchgeführt:

1. Drehung der Kurbelwelle durch den Anlassmotor in Vorzugsrichtung, sodass ein Kolben des mindestens einen Zylinders in Richtung eines unteren Totpunkts des mindestens einen Zylinders bewegt wird.
2. Einspritzung von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders, wenn ein vorbestimmter Unterdruck in dem Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders während der Drehung der Kurbelwelle in Vorzugsrichtung unterschritten wird.
3. Zündung eines sich in den Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders der Verbrennungskraftmaschine befindlichen Kraftstoff-Luft-Gemisches vor Erreichen des unteren Totpunkts des mindestens einen Zylinders.

At least the following steps are carried out during the starting process:

1. Rotation of the crankshaft by the starter motor in the preferred direction, so that a piston of the at least one cylinder is moved in the direction of a bottom dead center of the at least one cylinder.
2. Injection of fuel into a combustion chamber of the at least one cylinder when the pressure in the combustion chamber of the at least one cylinder falls below a predetermined level during rotation of the crankshaft in the preferred direction.
3. Ignition of a fuel-air mixture located in the combustion chamber of the at least one cylinder of the internal combustion engine before the bottom dead center of the at least one cylinder is reached.

Während der Drehung der Kurbelwelle durch die Anlasseinheit in Vorzugsrichtung bewegt sich der Kolben des mindestens einen Zylinders derart, dass ein Volumen des Verbrennungsraumes vergrößert wird. Hierbei kann ein Unterdruck in dem Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders aufgebaut werden. Beispielsweise können Einlassventile, die einen Lufteinlass in den Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders steuern, und Auslassventile, welche einen Abgasauslass aus dem Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders steuern, noch vor Beginn des Anlassvorgangs oder während der Drehung der Kurbelwelle in Vorzugsrichtung geschlossen werden. Bleiben die Einlass- und Auslassventile während der Drehung der Kurbelwelle in Vorzugsrichtung geschlossen, wird ein Unterdruck im Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders aufgebaut. Wenn ein vorbestimmter Unterdruck in dem Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders unterschritten wird, erfolgt eine Einspritzung von Kraftstoff. Der vorbestimmte Unterdruck kann hierbei beispielsweise dann erreicht werden, wenn die Kurbelwelle während der Drehung der Kurbelwelle in Vorzugsrichtung einen vorbestimmten Einspritzwinkel überschreitet. Dieser vorbestimmte Einspritzwinkel kann z.B. um eine vorbestimmte Winkeldifferenz größer als ein Kurbelwellenwinkel sein, der einem oberen Zündtotpunkt des mindestens einen Zylinders entspricht. Beispielsweise kann die Winkeldifferenz zwischen 70° Kurbelwellenwinkel und 110° Kurbelwellenwinkel liegen. Die Einspritzung von Kraftstoff in den Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders der Verbrennungskraftmaschine erfolgt hierbei vor Erreichen des unteren Totpunkts des mindestens einen Zylinders, der sich im Verbrennungstakt befindet. Nach der Einspritzung, insbesondere bei als Ottomotoren ausgebildeten Verbrennungskraftmaschinen, erfolgt eine Zündung. Die Zündung kann hierbei beim Erreichen eines vorbestimmten Zündwinkels der Kurbelwelle erfolgen. Weiter kann die Zündung zu einem Zeitpunkt erfolgen, bei dem noch Unterdruck in dem Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders herrscht. Es ist jedoch auch möglich, dass nach der Einspritzung mindestens ein Einlass- und/oder mindestens ein Auslassventil geöffnet wird, wodurch Fluid aus einer Umgebung in den Verbrennungsraum einströmen kann und ein Betrag des Unterdrucks auf Null reduziert oder zumindest teilweise reduziert wird. Dies kann insbesondere durch eine Verstellung einer Einlass- und/oder Auslassnockenwelle erfolgen, wobei die Einlass- und/oder Auslassnockenwelle z.B. mittels einer Verstelleinrichtung verstellbar ist.During the rotation of the crankshaft by the starting unit in the preferred direction, the piston of the at least one cylinder moves in such a way that a volume of the combustion chamber is increased. In this way, a negative pressure can be built up in the combustion chamber of the at least one cylinder. For example, intake valves, which control air intake into the combustion chamber of the at least one cylinder, and exhaust valves, which control an exhaust gas outlet from the combustion chamber of the at least one cylinder, can be closed before the start of the starting process or during rotation of the crankshaft in the preferred direction. If the intake and exhaust valves remain closed during rotation of the crankshaft in the preferred direction, a negative pressure is built up in the combustion chamber of the at least one cylinder. If the pressure in the combustion chamber of the at least one cylinder falls below a predetermined level, fuel is injected. The predetermined negative pressure can be achieved here, for example, when the crankshaft exceeds a predetermined injection angle during rotation of the crankshaft in the preferred direction. This predetermined injection angle can, for example, be greater by a predetermined angle difference than a crankshaft angle that corresponds to a top dead center of ignition of the at least one cylinder. For example, the angle difference can be between 70° crankshaft angle and 110° crankshaft angle. In this case, fuel is injected into the combustion chamber of the at least one cylinder of the internal combustion engine before the bottom dead center of the at least one cylinder, which is in the combustion cycle, is reached. After the injection, in particular in the case of internal combustion engines designed as Otto engines, ignition takes place. In this case, the ignition can take place when a predetermined ignition angle of the crankshaft is reached. Furthermore, the ignition can take place at a time when there is still negative pressure in the combustion chamber of the at least one cylinder. However, it is also possible for at least one inlet valve and/or at least one outlet valve to be opened after the injection, as a result of which fluid can flow from an environment into the combustion chamber and an amount of the negative pressure is reduced to zero or at least partially reduced. This can be done in particular by adjusting an intake and/or exhaust camshaft, the intake and/or exhaust camshaft being adjustable, for example, by means of an adjusting device.

Dieser vorbestimmte Zündwinkel kann z.B. um eine vorbestimmte Winkeldifferenz größer als ein Kurbelwellenwinkel sein, der einem oberen Zündtotpunkt des mindestens einen Zylinders entspricht. Hierbei ist der Zündwinkel größer als der Einspritzwinkel. Analog zum Einspritzwinkel kann auch der Zündwinkel durch eine vorbestimmte Winkeldifferenz zu einem Kurbelwellenwinkel, der einem oberen Zündtotpunkt des mindestens einen Zylinders entspricht, definiert werden. Beispielsweise kann die Winkeldifferenz zwischen 70° Kurbelwellenwinkel und 110° Kurbelwellenwinkel betragen.This predetermined ignition angle can, for example, be greater by a predetermined angle difference than a crankshaft angle that corresponds to a top dead center of ignition of the at least one cylinder. Here, the ignition angle is larger than the injection angle. Analogously to the injection angle, the ignition angle can also be defined by a predetermined angle difference from a crankshaft angle, which corresponds to a top dead center of ignition of the at least one cylinder. For example, the angle difference can be between 70° crankshaft angle and 110° crankshaft angle.

Hierbei wird davon ausgegangen, dass ein Kurbelwellenwinkel von 0° einem oberen Zündtotpunkt des mindestens einen Zylinders entspricht, wobei der Kurbelwellenwinkel bei einer Drehung in Vorzugsrichtung ansteigt. Wird z.B. durch einen Kurbelwellenwinkel von 0° ein oberer Zündtotpunkt eines ersten Zylinders der Verbrennungskraftmaschine definiert, so befindet sich der erste Zylinder zwischen 0° Kurbelwellenwinkel und 180° Kurbelwellenwinkel in einem Verbrennungstakt.It is assumed here that a crankshaft angle of 0° corresponds to a top dead center of ignition of the at least one cylinder, with the crankshaft angle increasing during rotation in the preferred direction. If, for example, a crankshaft angle of 0° defines a top dead center of ignition of a first cylinder of the internal combustion engine, then the first cylinder is in a combustion cycle between a crankshaft angle of 0° and a crankshaft angle of 180°.

Das vorhergehend beschriebene Verfahren ermöglicht in vorteilhafter Weise einen Aufbau eines Unterdrucks in einem Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders während eines Anschleppens der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine in Vorzugsrichtung. Während des Anschleppens übt die Anlasseinheit ausschließlich ein positives maximales Anlassmoment auf die Kurbelwelle aus.The method described above advantageously enables a negative pressure to build up in a combustion chamber of the at least one cylinder while the crankshaft of the internal combustion engine is towed in the preferred direction. During towing, the starter unit only exerts a positive maximum starting torque on the crankshaft.

In einer weiteren Ausführungsform wird der Anlassvorgang ausgehend von einem Startwinkel der Kurbelwelle durchgeführt, wobei der Startwinkel einem oberen Zündtotpunkt des mindestens einen Zylinders entspricht oder um einen vorbestimmten Kurbelwellenwinkelwert größer als der Kurbelwellenwinkel ist, der dem oberen Zündtotpunkt des mindestens einen Zylinders entspricht.In a further embodiment, the starting process is carried out starting from a starting angle of the crankshaft, the starting angle corresponding to a top dead center of ignition of the at least one cylinder or being greater by a predetermined crankshaft angle value than the crankshaft angle which corresponds to the top dead center of ignition of the at least one cylinder.

Hierbei befindet sich die Kurbelwelle also in einer Position, in der sich ein Kolben des mindestens einen Zylinders im oberen Zündtotpunkt befindet. Alternativ kann sich die Kurbelwelle in einer Position befinden, die um einen vorbestimmten Kurbelwellenwinkelwert größer als der Kurbelwellenwinkel in dem oberen Zündtotpunkt des mindestens einen Zylinders ist. Der vorbestimmte Kurbelwellenwinkelwert kann z.B. in einem Bereich liegen, der Werte größer als 0° Kurbelwellenwinkel und bis zu 10° Kurbelwellenwinkel umfasst.In this case, the crankshaft is in a position in which a piston of the at least one cylinder is in the ignition top dead center. Alternatively, the crankshaft may be in a position that is greater by a predetermined crankshaft angle value than the crankshaft angle at the top dead center of ignition of the at least one cylinder. The predetermined crankshaft angle value can, for example, be in a range that has larger values as 0° crankshaft angle and up to 10° crankshaft angle.

Bezug nehmend auf die vorhergehend erläuterte Winkelkonvention wird der Anlassvorgang von einem Startwinkel von 0° ausgehend durchgeführt, falls der erste Zylinder der Verbrennungskraftmaschine betrachtet wird. Hierbei kann davon ausgegangen werden, dass vor Beginn des Anlassvorgangs ein Umgebungsdruck im Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders herrscht.With reference to the angle convention explained above, the starting process is carried out starting from a starting angle of 0° if the first cylinder of the internal combustion engine is considered. It can be assumed here that before the start of the starting process there is an ambient pressure in the combustion chamber of the at least one cylinder.

Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass während der Drehung der Kurbelwelle in Vorzugsrichtung im Verbrennungstakt ein möglichst vom Betrag her hoher Unterdruck im Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders aufgebaut werden kann. Ein vom Betrag her maximaler Unterdruck kann hierbei erreicht werden, wenn ein Aufbau des Unterdruckes bei einer Drehung der Kurbelwelle in Vorzugsrichtung ausgehend von einem Startwinkel von 0° Kurbelwellenwinkel bis unmittelbar vor Erreichen eines unteren Totpunkts des mindestens einen Zylinders, also unmittelbar vor Erreichen von 180° Kurbelwellenwinkel, erfolgt. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass während dieser Drehung in Vorzugsrichtung noch vor Erreichen des unteren Totpunkts die Einspritzung und die Zündung erfolgen muss.This results in an advantageous manner that during the rotation of the crankshaft in the preferred direction in the combustion cycle, a negative pressure that is as high as possible in terms of amount can be built up in the combustion chamber of the at least one cylinder. A vacuum with a maximum amount can be achieved if the vacuum builds up during a rotation of the crankshaft in the preferred direction, starting from a starting angle of 0° crankshaft angle until just before reaching a bottom dead center of the at least one cylinder, i.e. just before reaching 180° crankshaft angle, takes place. However, it should be noted that during this rotation in the preferred direction, injection and ignition must take place before bottom dead center is reached.

Durch die aufgrund der Zündung ausgelöste Verbrennung wird die Drehung der Kurbelwelle in Vorzugsrichtung, die nachfolgend auch als Vorwärtsbewegung bezeichnet werden kann, beschleunigt. Der untere Totpunkt kann infolge dieser Beschleunigung überschritten und der Motor somit gestartet werden. Nachfolgende Verbrennungen können zur Erhöhung einer Motordrehzahl führen. Weiter kann auch nach der ersten Verbrennung der Anlassvorgang durch die Anlasseinheit unterstützt werden. Ein Drehmoment und/oder eine Drehzahl, bis zu der eine Unterstützung der Verbrennungskraftmaschine vorteilhaft ist, kann z.B. vorab per Versuch ermittelt werden.Due to the combustion triggered by the ignition, the rotation of the crankshaft is accelerated in the preferred direction, which can also be referred to below as forward movement. The bottom dead center can be exceeded as a result of this acceleration and the engine can thus be started. Subsequent burns can result in an increase in engine speed. Furthermore, the starting process can also be supported by the starting unit after the first combustion. A torque and/or a speed up to which support of the internal combustion engine is advantageous can be determined in advance by testing, for example.

Insgesamt ergibt sich in vorteilhafte Weise durch die Einspritzung bei Unterdruck eine verbesserte Gemischbildung als auch ein geringerer Drehmomentbedarf bezüglich eines maximalen Drehmoments der Anlasseinheit, da der untere Totpunkt des mindestens einen Zylinders nicht ausschließlich durch ein Ausüben eines Anlassmoments auf die Kurbelwelle durch die Anlasseinheit überschritten werden muss, sondern durch die Beschleunigung, die durch die Verbrennung erzeugt wird, unterstützt wird.Overall, the injection at low pressure advantageously results in improved mixture formation and a lower torque requirement with regard to a maximum torque of the starter unit, since the bottom dead center of the at least one cylinder does not have to be exceeded solely by the starter unit exerting a starting torque on the crankshaft , but is assisted by the acceleration generated by the combustion.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich bezüglich von Emissionen im Motorstart, insbesondere bei Start/Stopp-Betrieb der Verbrennungskraftmaschine. Wird z.B. ein Ottomotor mit 3-Wege-KAT zur Abgasnachbehandlung abgestellt, so ist es wünschenswert, dass beim Abstellen und beim erneuten Starten möglichst wenig Sauerstoff in den KAT gelangt, da der Sauerstoff im KAT eingespeichert wird und die NOx-Reduktion verhindert. Die während des Starts durch den Motor transportierte Sauerstoffmenge ist umso kleiner, je schneller der Motor gestartet wird, d.h. je weniger Umdrehungen erfolgen, ohne dass in den Zylindern eine Verbrennung stattfindet. Somit ermöglicht das Verfahren in vorteilhafter Weise eine Reduktion der in einen KAT gelangenden Sauerstoffmenge.A further advantage arises with regard to emissions when the engine is started, in particular during start/stop operation of the internal combustion engine. If, for example, a gasoline engine with a 3-way CAT for exhaust aftertreatment is shut down, it is desirable that as little oxygen as possible gets into the CAT when it is switched off and restarted, since the oxygen is stored in the CAT and prevents NOx reduction. The faster the engine is started, i.e. the fewer revolutions occur without combustion taking place in the cylinders, the smaller the amount of oxygen transported by the engine during start-up. The method thus advantageously enables a reduction in the amount of oxygen entering a KAT.

Der Startwinkel der Kurbelwelle kann hierbei vor Beginn des Anlassvorgangs eingestellt werden. Beispielsweise kann die Kurbelwelle vor Beginn des Anlassvorgangs durch die Anlasseinheit derart verdreht werden, dass die Kurbelwelle den Startwinkel einnimmt. Während dieser Verdrehung können beispielsweise einige oder alle Einlass- und/oder Auslassventile des mindestens einen Zylinders geöffnet sein, um ein Kompressionsmoment bei einer Drehung in Richtung des oberen Zündtotpunkts des mindestens einen Zylinders zu minimieren.The starting angle of the crankshaft can be set here before the start of the starting process. For example, before the starting process begins, the crankshaft can be rotated by the starting unit in such a way that the crankshaft assumes the starting angle. During this rotation, for example, some or all of the intake and/or exhaust valves of the at least one cylinder may be open in order to minimize a compression torque when rotating towards the top dead center of ignition of the at least one cylinder.

Auch ist vorstellbar, dass der Startwinkel beim Stellen der Verbrennungskraftmaschine bei Beendigung eines Betriebs der Verbrennungskraftmaschine durch einen geeigneten Bremsvorgang eingestellt oder angefahren wird. Hierbei kann kinetische Energie der Kurbelwelle genutzt werden, die beim Abstellen der Verbrennungskraftmaschine vorhanden ist. Bei einem nachfolgenden Start der Verbrennungskraftmaschine befindet sich die Kurbelwelle somit in vorteilhafter Weise bereits in einer Position, in der der Kurbelwellenwinkel dem Startwinkel entspricht.It is also conceivable for the starting angle to be set or approached by a suitable braking process when the internal combustion engine is switched on when operation of the internal combustion engine is ended. Kinetic energy of the crankshaft, which is present when the internal combustion engine is switched off, can be used here. When the internal combustion engine is subsequently started, the crankshaft is thus advantageously already in a position in which the crankshaft angle corresponds to the starting angle.

Auch kann eine Verdrehung der Kurbelwelle in den Startwinkel erfolgen, falls ein Signal zum Öffnen einer Tür des Kraftfahrzeuges detektiert wird.The crankshaft can also be rotated into the starting angle if a signal to open a door of the motor vehicle is detected.

In einer weiteren Ausführungsform wird ein Unterdruck in dem Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders aufgebaut, in dem vor der Einspritzung während der Drehung der Kurbelwelle in Vorzugsrichtung alle Einlassventile, welche einen Lufteinlass in den Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders steuern, und alle Auslassventile, welche einen Abgasauslass aus dem Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders steuern, geschlossen sind oder geschlossen werden. Ein vom Betrag her maximaler Unterdruck lässt sich erzeugen, wenn alle Einlass- und Auslassventile zu Beginn des Anlassvorgangs geschlossen werden. Alternativ ist es möglich, die Einlass- und Auslassventile nach Beginn des Anlassvorgangs und während der Drehung der Kurbelwelle in Vorzugsrichtung zu schließen. Hierbei wird ein Unterdruck erst ab dem Zeitpunkt aufgebaut, zu dem die Einlass- und Auslassventile geschlossen werden.In a further embodiment, a negative pressure is built up in the combustion chamber of the at least one cylinder, in which, before the injection, during the rotation of the crankshaft in the preferred direction, all intake valves that control an air intake into the combustion chamber of the at least one cylinder, and all exhaust valves that control an exhaust gas outlet control from the combustion chamber of the at least one cylinder, are closed or are closed. A vacuum with the maximum amount can be generated if all intake and exhaust valves are closed at the beginning of the starting process. Alternatively, it is possible to close the intake and exhaust valves after the start of the starting process and while the crankshaft is rotating in the preferred direction. Here, a sub pressure only builds up from the point at which the inlet and outlet valves are closed.

Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass während des Anschleppens, also der Drehung der Kurbelwelle in Vorzugsrichtung durch die Anlasseinheit, ein Unterdruck in dem Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders aufgebaut wird.This advantageously results in a negative pressure being built up in the combustion chamber of the at least one cylinder during the tow-start, ie the rotation of the crankshaft in the preferred direction by the starting unit.

In einer alternativen Ausführungsform befindet sich der mindestens eine Zylinder in einem Kompressionstakt. Bezug nehmend auf die vorhergehend erläuterte Kurbelwellenwinkelkonvention befindet sich ein erster Zylinder der Verbrennungskraftmaschine in einem Winkelbereich zwischen -180° Kurbelwellenwinkel und 0° Kurbelwellenwinkel in einem Kompressionstakt, wenn ein Kurbelwellenwinkel von 0° einem oberen Zündtotpunkt des ersten Zylinders entspricht. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass ein Anlassvorgang mit einer Einspritzung von Kraftstoff bei Unterdruck im Verbrennungsraum des ersten Zylinders auch dann erfolgen kann, falls ein Anlassvorgang gestartet wird, wenn sich der erste Zylinder in einem Kompressionstakt befindet. Hierdurch ist es nicht notwendig, vor Beginn des Anlassvorgangs einen Kolben des ersten Zylinders derart zu verstellen, dass sich der erste Zylinder in einem Verbrennungstakt befindet.In an alternative embodiment, the at least one cylinder is on a compression stroke. Referring to the crankshaft angle convention explained above, a first cylinder of the internal combustion engine is in an angular range between -180° crankshaft angle and 0° crankshaft angle in a compression stroke when a crankshaft angle of 0° corresponds to an ignition top dead center of the first cylinder. This results in an advantageous way that a starting process with an injection of fuel at low pressure in the combustion chamber of the first cylinder can also take place if a starting process is started when the first cylinder is in a compression stroke. As a result, it is not necessary to adjust a piston of the first cylinder before starting the starting process in such a way that the first cylinder is in a combustion cycle.

In einer weiteren Ausführungsform wird ein Unterdruck in dem Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders, der sich in einem Kompressionstakt befindet, aufgebaut, indem eine Drehung der Kurbelwelle durch die Anlasseinheit in Vorzugsrichtung erfolgt, wobei ein oder mehrere Einlassventile, welche einen Lufteinlass in den Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders steuern, während dieser Drehung in Vorzugsrichtung beim Überschreiten eines ersten vorbestimmten Kurbelwellenwinkels schließen. Nach dem Schließen des Einlassventils erfolgt eine Drehrichtungsumkehr von der Drehung in Vorzugsrichtung (Vorwärtsbewegung) in eine Drehrichtung entgegen der Vorzugsrichtung (Rückwärtsbewegung). Die Drehrichtungsumkehr kann hierbei unmittelbar nach dem Schließen des Einlassventils erfolgen. Auch ist möglich, nach dem Schließen des Einlassventils die Drehung in Vorzugsrichtung fortzusetzen, bis ein vorbestimmter Kurbelwellenwinkel (Umkehrwinkel) erreicht wird. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise z.B. während dieser Drehung in Vorzugsrichtung eine Synchronisierung bzw. Initialisierung eines Kurbelwellenwinkelsignals abgeschlossen werden, was nachfolgend näher erläutert wird.In a further embodiment, a negative pressure is built up in the combustion chamber of the at least one cylinder that is in a compression stroke, in that the crankshaft is rotated by the starting unit in the preferred direction, with one or more intake valves, which provide an air inlet into the combustion chamber of the at least control a cylinder, close during this rotation in the preferred direction when a first predetermined crankshaft angle is exceeded. After closing the inlet valve, the direction of rotation is reversed from rotation in the preferred direction (forward movement) to a direction of rotation opposite to the preferred direction (backward movement). The direction of rotation can be reversed immediately after the inlet valve has closed. It is also possible, after the intake valve has closed, to continue the rotation in the preferred direction until a predetermined crankshaft angle (reversal angle) is reached. As a result, synchronization or initialization of a crankshaft angle signal can advantageously be completed, for example, during this rotation in the preferred direction, which will be explained in more detail below.

Weiter bleibt während der auf die Drehrichtungsumkehr folgende Drehung der Kurbelwelle entgegen der Vorzugsrichtung das Einlassventil oder die Einlassventile mindestens bis zum Erreichen eines Kurbelwellenwinkels geschlossen, der kleiner als der erste vorbestimmte Kurbelwellenwinkel ist.Furthermore, during the rotation of the crankshaft against the preferred direction following the reversal of direction of rotation, the intake valve or intake valves remain closed at least until a crankshaft angle is reached that is smaller than the first predetermined crankshaft angle.

Hierbei wird in vorteilhafter Weise ein Unterdruck im Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders ab dem Zeitpunkt aufgebaut, ab dem der erste vorbestimmte Kurbelwellenwinkel während der, der Drehrichtungsumkehr nachfolgenden, Drehung der Kurbelwelle entgegen der Vorzugsrichtung unterschritten wird.Advantageously, a negative pressure is built up in the combustion chamber of the at least one cylinder from the point in time at which the first predetermined crankshaft angle is undershot during the rotation of the crankshaft against the preferred direction that follows the reversal of the direction of rotation.

Hierbei kann das Einlassventil oder können die Einlassventile mindestens bis zum Erreichen eines Kurbelwellenwinkels geschlossen bleiben, der um eine vorbestimmte Winkeldifferenz, beispielsweise 10° oder 20° Kurbelwellenwinkel, kleiner ist als der erste vorbestimmte Kurbelwellenwinkel.Here, the intake valve or the intake valves can remain closed at least until a crankshaft angle is reached, which is smaller than the first predetermined crankshaft angle by a predetermined angle difference, for example 10° or 20° crankshaft angle.

Zur Durchführung des vorhergehend beschriebenen Anlassvorgangs kann in dem Anlassvorgang ein Anlassmoment zwischen einem positiven maximalen Anlassmoment und einem negativen minimalen Anlassmoment geregelt werden, wobei ein positives Anlassmoment in Richtung und ein negatives Anlassmoment entgegen der Vorzugsrichtung auf die Kurbelwelle wirkt.To carry out the starting process described above, a starting torque can be regulated between a positive maximum starting torque and a negative minimum starting torque in the starting process, with a positive starting torque acting in the direction and a negative starting torque acting counter to the preferred direction on the crankshaft.

Vorzugsweise ist das Einlassventil oder sind die Einlassventile des mindestens einen Zylinders zu Beginn des Anlassvorgangs geöffnet. Hierbei kann ein Startwinkel der Kurbelwelle beispielsweise in einem Bereich von -120° Kurbelwellenwinkel bis -60° Kurbelwellenwinkel liegen. Beispielsweise kann ein Startwinkel -110 Kurbelwellenwinkel betragen.The intake valve or intake valves of the at least one cylinder is or are preferably open at the beginning of the starting process. In this case, a starting angle of the crankshaft can be, for example, in a range from -120° crankshaft angle to -60° crankshaft angle. For example, a starting angle can be −110 crankshaft angles.

Eine Einspritzung von Kraftstoff in den Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders kann erfolgen, wenn bei der Drehung entgegen der Vorzugsrichtung, die der Drehrichtungsumkehr nachfolgt, die Kurbelwelle einen Kurbelwellenwinkel erreicht, der um eine vorbestimmte Winkeldifferenz kleiner als der erste vorbestimmte Kurbelwellenwinkel (Schließwinkel) ist. Die Winkeldifferenz kann beispielsweise in einem Bereich von 10° bis 20° Kurbelwellenwinkel liegen. Jedoch sollte eine Einspritzung noch vor Erreichen eines unteren Totpunkts des sich im Kompressionstakt befindlichen Zylinders erfolgen. Hierbei bezeichnet der Schließwinkel einen Kurbelwellenwinkel, bei dem das Einlassventil oder die Einlassventile geschlossen werden, falls die Kurbelwelle in Vorzugsrichtung gedreht wird. Entsprechend wird bei Erreichen des Schließwinkels das Einlassventil oder werden bei Erreichen des Schließwinkels die Einlassventile geöffnet, wenn der Kurbelwellenwinkel den Schließwinkel bei einer Drehung der Kurbelwelle entgegen der Vorzugsrichtung erreicht oder unterschreitet. Fuel can be injected into the combustion chamber of the at least one cylinder if, during rotation in the opposite direction to the preferred direction, which follows the reversal of direction of rotation, the crankshaft reaches a crankshaft angle that is smaller than the first predetermined crankshaft angle (dwell angle) by a predetermined angle difference. The angle difference can be in a range of 10° to 20° crankshaft angle, for example. However, an injection should take place before a bottom dead center of the cylinder in the compression stroke is reached. Here, the closing angle designates a crankshaft angle at which the intake valve or intake valves are closed if the crankshaft is rotated in the preferred direction. Correspondingly, when the closing angle is reached, the intake valve or the intake valves are opened when the closing angle is reached, if the crankshaft angle reaches or falls below the closing angle when the crankshaft rotates counter to the preferred direction.

Hierdurch erfolgt in vorteilhafter Weise ein Aufbau eines Unterdruckes in dem Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders durch Betätigung vorhandener Ventile in einem Kompressionstakt.As a result, a negative pressure is advantageously built up in the combustion chamber of the at least one cylinder by actuating existing valves in a compression stroke.

In einer weiteren Ausführungsform wird nach dem Überschreiten des ersten vorbestimmten Kurbelwellenwinkels während der Drehung der Kurbelwelle in Vorzugsrichtung (Schließwinkel) eine Winkelposition einer Nockenwelle derart verändert, dass der Schließwinkel im Vergleich zu dem ersten vorbestimmten Kurbelwellenwinkel verkleinert wird. Zu Beginn des Anlassvorgangs entspricht der Schließwinkel dem ersten vorbestimmten Kurbelwellenwinkel. Nach Überschreiten dieses Schließwinkels wird dieser verkleinert. Beispielsweise kann der Schließwinkel zu Beginn des Anlassvorgangs bei -120° Kurbelwellenwinkel liegen, wobei nach dem Überschreiten dieses Schließwinkels der Schließwinkel auf z.B. -180° Kurbelwellenwinkel verkleinert wird. Dies kann durch eine Veränderung einer Winkelposition der Nockenwelle, insbesondere einer Einlassnockenwelle, erfolgen, da die (Einlass)Nockenwelle ein Öffnen und Schließen eines Einlassventils oder mehrerer Einlassventile des mindestens einen Zylinders steuert. Die Veränderung einer Winkelposition der (Einlass)Nockenwelle kann hierbei mittels einer Einrichtung zur Winkelverstellung der (Einlass)Nockenwelle erfolgen. Diese Einrichtung kann beispielsweise ein elektrischer Aktor sein. Bei der Winkelverstellung der (Einlass)Nockenwelle wird eine mechanische Kopplung zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle, die im Normalbetrieb vorliegt, aufgehoben, sodass die Winkelverstellung der Nockenwelle unabhängig von einer Verdrehung der Kurbelwelle erfolgen kann.In a further embodiment, after exceeding the first predetermined crankshaft angle during the rotation of the crankshaft in the preferred direction (closing angle), an angular position of a camshaft is changed such that the closing angle is reduced in comparison to the first predetermined crankshaft angle. At the beginning of the starting process, the dwell angle corresponds to the first predetermined crankshaft angle. After this closing angle is exceeded, it is reduced. For example, the dwell angle at the beginning of the starting process can be at -120° crankshaft angle, with the dwell angle being reduced to e.g. -180° crankshaft angle after this dwell angle is exceeded. This can be done by changing an angular position of the camshaft, in particular an intake camshaft, since the (intake) camshaft controls opening and closing of an intake valve or multiple intake valves of the at least one cylinder. The angular position of the (inlet) camshaft can be changed by means of a device for angular adjustment of the (inlet) camshaft. This device can be an electrical actuator, for example. When the angle of the (intake) camshaft is adjusted, a mechanical coupling between the crankshaft and the camshaft, which is present in normal operation, is canceled so that the angle of the camshaft can be adjusted independently of any rotation of the crankshaft.

Vorzugsweise wird der Schließwinkel im Vergleich zu dem ersten vorbestimmten Kurbelwellenwinkel auf einen Kurbelwellenwinkel verkleinert, der einem Kurbelwellenwinkel im unteren Totpunkt des mindestens einen Zylinders im Kompressionstakt entspricht oder nur um eine vorbestimmte geringe Winkeldifferenz größer als der Kurbelwellenwinkel im unteren Totpunkt (-180° Kurbelwellenwinkel) ist. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise sichergestellt werden, dass während der Drehung der Kurbelwelle entgegen der Vorzugsrichtung, die der Drehrichtungsumkehr nachfolgt, die Kurbelwelle den neu eingestellten Schließwinkel nicht unterschreitet, sodass in vorteilhafter Weise ein Unterdruck im Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders aufgebaut wird.The dwell angle is preferably reduced in comparison to the first predetermined crankshaft angle to a crankshaft angle which corresponds to a crankshaft angle at bottom dead center of the at least one cylinder in the compression stroke or is only greater by a predetermined small angle difference than the crankshaft angle at bottom dead center (−180° crankshaft angle). . This can advantageously ensure that during the rotation of the crankshaft against the preferred direction, which follows the reversal of direction of rotation, the crankshaft does not fall below the newly set closing angle, so that a negative pressure is advantageously built up in the combustion chamber of the at least one cylinder.

In einer weiteren Ausführungsform erfolgt in einem finalen Umkehrschritt eine (weitere) Drehrichtungsumkehr der Kurbelwelle in eine Drehung der Kurbelwelle in Vorzugsrichtung. Hierfür kann ein Anlassmoment von einem minimalen negativen Anlassmoment der Anlasseinheit auf ein positives maximales Anlassmoment der Anlasseinheit verändert werden. In a further embodiment, a (further) reversal of the direction of rotation of the crankshaft into a rotation of the crankshaft in the preferred direction takes place in a final reversal step. For this purpose, a starting torque can be changed from a minimum negative starting torque of the starting unit to a positive maximum starting torque of the starting unit.

Während dieser Drehung der Kurbelwelle in Vorzugsrichtung wird das sich im Verbrennungsraum befindliche Kraftstoff-Luft-Gemisch komprimiert. Weiter wird während der nach dem finalen Umkehrschritt erfolgenden Drehung in Vorzugsrichtung ein oberer Zündtotpunkt des mindestens einen Zylinders überschritten, wobei eine Zündung des sich im Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders befindlichen Kraftstoff-Luft-Gemisches bei Erreichen oder nach Erreichen des Kurbelwellenwinkels, der dem oberen Zündtotpunkt des mindestens einen Zylinders entspricht, erfolgt.During this rotation of the crankshaft in the preferred direction, the fuel-air mixture in the combustion chamber is compressed. Furthermore, during the rotation in the preferred direction that takes place after the final reversal step, an ignition top dead center of the at least one cylinder is exceeded, with the fuel-air mixture in the combustion chamber of the at least one cylinder being ignited upon reaching or after reaching the crankshaft angle, which corresponds to the ignition top dead center corresponds to at least one cylinder.

Der finale Umkehrschritt erfolgt hierbei bei einem Kurbelwellenwinkel, der größer als der zu einem unteren Totpunkt des sich im Kompressionstakt befindlichen Zylinders korrespondierende Kurbelwellenwinkel ist. Bleibt das Einlassventil oder bleiben die Einlassventile auch während der nach dem finalen Umkehrschritt erfolgenden Drehung in Vorzugsrichtung geschlossen, so wird nach Überschreiten des ersten vorbestimmten Kurbelwellenwinkels während dieser Drehung der Kurbelwelle in Vorzugsrichtung ein Überdruck im Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders aufgebaut. Hierbei muss die Anlasseinheit derart ausgelegt sein, dass ein maximales Anlassmoment ausreicht, um den oberen Zündtotpunkt des mindestens einen Zylinders zu erreichen oder zu überschreiten. Nach der Zündung, die bei Erreichen oder nach Überschreiten des Kurbelwellenwinkels, der dem oberen Zündtotpunkt des mindestens einen Zylinders entspricht, erfolgt, wird die Verbrennungskraftmaschine gestartet. Nachfolgende Verbrennungen können die Motordrehzahl weiter erhöhen. Weiter kann, wie vorhergehend geschildert, auch nach Zündung eine Unterstützung des Anlassvorgangs durch die Anlasseinheit erfolgen.The final reversal step takes place at a crankshaft angle that is greater than the crankshaft angle that corresponds to a bottom dead center of the cylinder that is in the compression stroke. If the intake valve or the intake valves remain closed during the rotation in the preferred direction that takes place after the final reversal step, after the first predetermined crankshaft angle has been exceeded during this rotation of the crankshaft in the preferred direction, an overpressure is built up in the combustion chamber of the at least one cylinder. In this case, the starter unit must be designed in such a way that a maximum starting torque is sufficient to reach or exceed the ignition top dead center of the at least one cylinder. After the ignition, which takes place when the crankshaft angle is reached or exceeded, which corresponds to the ignition top dead center of the at least one cylinder, the internal combustion engine is started. Subsequent burns can further increase engine speed. Furthermore, as described above, the starting process can also be assisted by the starting unit after ignition.

Weiter vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zum Anlassen einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, umfassend mindestens eine Verbrennungskraftmaschine, mindestens eine Kurbelwelle, mindestens eine Anlasseinheit und mindestens eine Steuereinrichtung. Mittels der Verbrennungskraftmaschine ist ein Antriebsmoment in einer Vorzugsrichtung der Verbrennungskraftmaschine auf die Kurbelwelle ausübbar. Auch kann mittels der Verbrennungskraftmaschine ein Antriebsmoment entgegen einer Vorzugsrichtung der Verbrennungskraftmaschine auf die Kurbelwelle ausübbar sein, beispielsweise wenn der Anlassvorgang derart ausgeführt wird, dass die Kurbelwelle sich entgegen ihrer Vorzugsrichtung zu drehen beginnt.Also proposed is a device for starting an internal combustion engine of a motor vehicle, comprising at least one internal combustion engine, at least one crankshaft, at least one starting unit and at least one control device. A drive torque can be exerted on the crankshaft in a preferred direction of the internal combustion engine by means of the internal combustion engine. A drive torque can also be exerted on the crankshaft against a preferred direction of the internal combustion engine by means of the internal combustion engine, for example if the starting process is carried out in such a way that the crankshaft begins to rotate against its preferred direction.

Mittels der Anlasseinheit ist in einem Anlassvorgang ein Anlassmoment auf die Kurbelwelle ausübbar. Mittels der Steuereinrichtung ist das Anlassmoment regelbar. Hierbei kann mittels der Steuereinrichtung in dem Anlassvorgang das Anlassmoment zwischen einem positiven, beispielsweise einem positiven maximalen, Anlassmoment und einem negativen, beispielsweise einem negativen minimalen, Anlassmoment regelbar sein. Ein positives Anlassmoment wirkt hierbei in Vorzugsrichtung auf die Kurbelwelle, ein negatives Anlassmoment wirkt hierbei entgegen der Vorzugsrichtung auf die Kurbelwelle.A starting torque can be exerted on the crankshaft in a starting process by means of the starting unit. The starting torque can be regulated by means of the control device. In this case, the starting torque can be regulated between a positive starting torque, for example a positive maximum starting torque, and a negative starting torque, for example a negative minimum starting torque, by means of the control device during the starting process. A positive starting torque acts on the crankshaft in the preferred direction, while a negative starting torque acts on the crankshaft in the opposite direction to the preferred direction.

Erfindungsgemäß ist mittels der Steuereinrichtung während des Anlassvorgangs eine Einspritzung von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders steuerbar, wobei die Einspritzung erfolgt, wenn ein vorbestimmter Unterdruck in dem Verrennungsraum des mindestens einen Zylinders unterschritten wird.According to the invention, an injection of fuel into a combustion chamber of the at least one cylinder can be controlled by means of the control device during the starting process, with the injection taking place when the pressure in the combustion chamber of the at least one cylinder falls below a predetermined level.

Die vorgeschlagene Vorrichtung ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Ausführung eines der vorhergehend erläuterten erfindungsgemäßen Verfahren.The proposed device enables one of the previously explained methods according to the invention to be carried out in an advantageous manner.

Weiter kann die Vorrichtung eine Einrichtung zur Erfassung eines Kurbelwellenwinkels (Kurbelwellenwinkelsensor) umfassen.Furthermore, the device can include a device for detecting a crankshaft angle (crankshaft angle sensor).

Weiter kann die Vorrichtung eine Einrichtung zur Winkelverstellung einer Nockenwelle umfassen.Furthermore, the device can include a device for adjusting the angle of a camshaft.

Die Erfindung wird anhand von drei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Fig. zeigen:

1 einen schematischen Verlauf eines Anlassvorganges gemäß dem Stand der Technik,
2 einen schematischen Verlauf eines Anlassvorgangs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, und
3 einen schematischen Verlauf eines Anlassvorgangs gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

The invention is explained in more detail using three exemplary embodiments. The figures show:

1 a schematic course of a starting process according to the prior art,
2 a schematic course of a starting process according to a first embodiment of the invention, and
3 a schematic course of a starting process according to a second embodiment of the invention.

Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Eigenschaften.In the following, the same reference symbols designate elements with the same or similar technical properties.

In einem bekannten Anschleppverfahren übt ein Anlassmotor zu einem ersten Zeitpunkt t1 ein maximales positives Anlassmoment M_EM auf eine Kurbelwelle aus. Die Kurbelwelle beginnt in Vorzugsrichtung zu drehen. In 1 ist dargestellt, dass ein Startwinkel der Kurbelwelle zum ersten Zeitpunkt t1 etwa -270° Kurbelwellenwinkel KW beträgt. Durch die Drehung in Vorzugsrichtung der Kurbelwelle steigt der Kurbelwellenwinkel KW an. Zum ersten Zeitpunkt t1 befindet sich der erste Zylinder Z1 in einem Ansaugtakt. Zu einem zweiten Zeitpunkt t2 überschreitet der erste Zylinder Z1 den zweiten unteren Totpunkt UT2 (bei -180° Kurbelwellenwinkel KW) und tritt in einen Kompressionstakt ein. Zwischen dem ersten und zweiten Zeitpunkt t1, t2 hat ein Druck p_z1 in einem Verbrennungsraum des ersten Zylinders Z1 ausgehend von einem Umgebungsdruck p_umg abgenommen. Im Kompressionstakt, beginnend zum zweiten Zeitpunkt t2, erfolgt ein Druckanstieg im Verbrennungsraum des ersten Zylinders Z1. Eine Einspritzung beginnt zu einem Einspritzzeitpunkt EB während des Kompressionstakts. Hierbei ist zu beachten, dass zum Einspritzzeitpunkt EB bereits ein Überdruck im Verbrennungsraum des ersten Zylinders vorliegt. In 1 ist dargestellt, dass noch vor dem Einspritzzeitpunkt EB zu einem Synchronisationszeitpunkt SE eine Synchronisation der Kurbelwelle bzw. eine Initialisierung eines Kurbelwellenwinkelsignals KWS erfolgt ist.In a known cranking method, a starter motor exerts a maximum positive starting torque M _EM on a crankshaft at a first point in time t1. The crankshaft starts to rotate in the preferred direction. In 1 shows that a starting angle of the crankshaft at the first point in time t1 is approximately -270° crankshaft angle KW. Due to the rotation in the preferred direction of the crankshaft, the crankshaft angle KW increases. At the first point in time t1, the first cylinder Z1 is in an intake stroke. At a second point in time t2, the first cylinder Z1 exceeds the second bottom dead center UT2 (at -180° crankshaft angle KW) and enters a compression stroke. Between the first and second points in time t1, t2, a pressure p _z1 in a combustion chamber of the first cylinder Z1 has _decreased , starting from an ambient pressure p ambient . In the compression stroke, starting at the second point in time t2, there is an increase in pressure in the combustion chamber of the first cylinder Z1. Injection starts at injection timing EB during the compression stroke. It should be noted here that at the injection time EB there is already an overpressure in the combustion chamber of the first cylinder. In 1 shows that the crankshaft has been synchronized or a crankshaft angle signal KWS has been initialized at a synchronization time SE before the injection time EB.

Der Anlassmotor übt weiter ein positives maximales Anlassmoment auf die Kurbelwelle aus, bis der erste Zylinder Z1 bzw. der Kolben des ersten Zylinders Z1 seinen oberen Zündtotpunkt ZOT (bei 0° Kurbelwellenwinkel KW) überschreitet. Dies erfolgt zu einem dritten Zeitpunkt t3, der gleichzeitig ein Zündzeitpunkt Z ist. Hierbei erfolgt eine Zündung 9 des sich im Verbrennungsraum des ersten Zylinders Z1 befindlichen Kraftstoff-Luft-Gemisches. In 1 ist dargestellt, dass der Anlassmotor das maximale positive Anlassmoment auch nach Erreichen des oberen Zündtotpunkts ZOT aufrechterhält und erst dann auf ein Moment von 0 reduziert, wenn sich die Kurbelwelle um einen vorbestimmten Kurbelwellenwinkel KW vom oberen Zündtotpunkt ZOT entfernt hat.The starter motor continues to exert a positive maximum starting torque on the crankshaft until the first cylinder Z1 or the piston of the first cylinder Z1 exceeds its ignition top dead center ZOT (at a crankshaft angle of 0° CA). This takes place at a third point in time t3, which is an ignition point Z at the same time. Here, an ignition 9 of the fuel-air mixture located in the combustion chamber of the first cylinder Z1 takes place. In 1 shows that the starter motor maintains the maximum positive starting torque even after reaching the ignition top dead center ZOT and only reduces it to a torque of 0 when the crankshaft has moved a predetermined crankshaft angle KW away from the ignition top dead center ZOT.

In 2 ist ein schematischer Verlauf eines Anlassvorgangs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Hierbei ist ein Verlauf 1 eines Kurbelwellenwinkels KW über einer Zeit t dargestellt. Hierbei beginnt ein Anlassvorgang zu einem ersten Zeitpunkt t1. In einem Verbrennungsraum eines ersten Zylinders Z1 herrscht zu diesem ersten Zeitpunkt Umgebungsdruck p_umg. In 2 ist dargestellt, dass ein Startwinkel der Kurbelwelle einem Kurbelwellenwinkel KW entspricht, in dem sich der erste Zylinder Z1 in einem oberen Zündtotpunkt ZOT befindet (0° Kurbelwellenwinkel KW). Bezüglich des in 2 dargestellten Verfahrens zum Anlassen wird angenommen, dass eine Synchronisierung der Kurbelwelle bzw. eine Initialisierung eines Kurbelwellenwinkelsignals KWS zum ersten Zeitpunkt t1 bereits erfolgt ist. Zum ersten Zeitpunkt t1 übt ein Anlassmotor ein maximales positives Anlassmoment M_EM auf die Kurbelwelle aus. Diese beginnt in Vorzugsrichtung der Kurbelwelle zu drehen. Ein Kurbelwellenwinkel KW steigt also ausgehend vom Startwinkel an. Zum ersten Zeitpunkt t1 sind alle Einlassventile, die einen Einlass von Luft in den Verbrennungsraum des ersten Zylinders Z1 steuern, und ebenfalls alle Auslassventile, die einen Auslass von Abgas aus dem Verbrennungsraum des ersten Zylinders Z1 steuern, geschlossen. Alternativ ist auch möglich, dass die Einlass- und Auslassventile zum ersten Zeitpunkt t1 geschlossen werden. Erfolgt eine Steuerung der Einlass- und Auslassventile durch eine oder mehrere Nockenwellen, beispielsweise eine Einlassnockenwelle und eine Auslassnockenwelle, so kann diese vor oder zum ersten Zeitpunkt t1 derart in ihrer Winkelposition verstellt werden, dass die Einlass- und Auslassventile zum ersten Zeitpunkt t1 geschlossen sind oder geschlossen werden. Bei der Drehung der Kurbelwelle in Vorzugsrichtung während eines Verbrennungstaktes, in dem sich der erste Zylinder Z1 befindet, bewegt sich ein Kolben des ersten Zylinders Z1 derart, dass sich ein Volumen des Verbrennungsraums des ersten Zylinders Z1 vergrößert. Da alle Einlass- und Auslassventile des ersten Zylinders Z1 geschlossen sind, wird ein Unterdruck im Verbrennungsraum des ersten Zylinders Z1 erzeugt, der mit ansteigendem Kurbelwellenwinkel KW vom Betrag her ebenfalls ansteigt. Zu einem Einspritzzeitpunkt beginnt eine Einspritzung von Kraftstoff in den Verbrennungsraum des ersten Zylinders Z1. Der Einspritzzeitpunkt EB liegt hierbei zeitlich nach dem ersten Zeitpunkt t1, wobei zum Einspritzzeitpunkt EB bereits ein Unterdruck im Verbrennungsraum des ersten Zylinders Z1 aufgebaut ist. Die Einspritzung kann beispielsweise erfolgen, wenn die Kurbelwelle einen Einspritzwinkel überschreitet, der um eine vorbestimmte Winkeldifferenz, z.B. 10° oder 20° Kurbelwellenwinkel, größer als der Startwinkel ist.In 2 a schematic course of a starting process according to a first embodiment of the invention is shown. A curve 1 of a crankshaft angle KW over a time t is shown here. Here, a starting process begins at a first point in time t1. In a combustion chamber of a first cylinder Z1, ambient pressure p _umg prevails at this first point in time. In 2 it is shown that a starting angle of the crankshaft corresponds to a crankshaft angle KW in which the first cylinder Z1 is at an ignition top dead center ZOT (0° crankshaft angle KW). Regarding the in 2 The starting method shown assumes that the crankshaft has already been synchronized or a crankshaft angle signal KWS has been initialized at the first point in time t1. At the first point in time t1, a starter motor exerts a maximum positive starting torque M _EM on the crankshaft. This begins to turn in the preferred direction of the crankshaft. A crankshaft angle KW therefore increases starting from the starting angle. At the first point in time t1, all the intake valves that control the intake of air into the combustion chamber of the first cylinder Z1 and also all the exhaust valves that control the discharge of exhaust gas from the combustion chamber of the first cylinder Z1 are closed. Alternatively, it is also possible for the intake and exhaust valves to be closed at the first point in time t1. If the intake and exhaust valves are controlled by one or more camshafts, for example an intake camshaft and an exhaust camshaft, their angular position can be adjusted before or at the first point in time t1 in such a way that the intake and exhaust valves are closed at the first point in time t1 or getting closed. When the crankshaft rotates in the preferred direction during a combustion cycle in which the first cylinder Z1 is located, a piston of the first cylinder Z1 moves in such a way that the volume of the combustion chamber of the first cylinder Z1 increases. Since all intake and exhaust valves of the first cylinder Z1 are closed, a negative pressure is generated in the combustion chamber of the first cylinder Z1, which also increases in magnitude as the crankshaft angle KW increases. An injection of fuel into the combustion chamber of the first cylinder Z1 begins at an injection point in time. In this case, the injection point EB is after the first point in time t1, with a negative pressure already having built up in the combustion chamber of the first cylinder Z1 at the injection point EB. The injection can take place, for example, when the crankshaft exceeds an injection angle that is greater than the starting angle by a predetermined angle difference, for example 10° or 20° crankshaft angle.

Zu einem zweiten Zeitpunkt t2, der zeitlich nach dem Einspritzzeitpunkt EB liegt, erfolgt, noch während der Drehung der Kurbelwelle in Vorzugsrichtung, eine Zündung 9 des sich nach der Einspritzung im Verbrennungsraum des ersten Zylinders Z1 befindlichen Kraftstoff-Luft-Gemisches. Der zweite Zeitpunkt t2 entspricht hierbei einem Zündzeitpunkt Z. Ebenfalls wird zum zweiten Zeitpunkt t2 das Anlassmoment M_EM, welches der Anlassmotor auf die Kurbelwelle ausübt, auf 0 reduziert. Die Reduktion auf 0 ist hierbei nicht zwingend erforderlich, auch kann das Anlassmoment M_EM weiter aufrechterhalten werden. Durch die nach der Zündung 9 erfolgende Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches wird die Drehung der Kurbelwelle in Vorzugsrichtung beschleunigt, sodass ein erster unterer Totpunkt UT1 des ersten Zylinders Z1 überschritten wird. Die Verbrennungskraftmaschine ist gestartet. Durch die Verbrennung nimmt auch ein Druck p_z1 im ersten Zylinder ab dem zweiten Zeitpunkt t2 zu.At a second time t2, which is after the injection time EB, the fuel-air mixture in the combustion chamber of the first cylinder Z1 after the injection ignites while the crankshaft is still rotating in the preferred direction. The second point in time t2 corresponds to an ignition point Z. The starting torque M _EM , which the starter motor exerts on the crankshaft, is also reduced to 0 at the second point in time t2. The reduction to 0 is not absolutely necessary here, and the starting torque M _EM can also be maintained. The combustion of the fuel-air mixture that takes place after the ignition 9 accelerates the rotation of the crankshaft in the preferred direction, so that a first bottom dead center UT1 of the first cylinder Z1 is exceeded. The internal combustion engine has started. As a result of the combustion, a pressure p _z1 in the first cylinder also increases from the second point in time t2.

In 3 ist ein schematischer Verlauf eines Verfahrens zum Anlassen einer Verbrennungskraftmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Zu einem ersten Zeitpunkt t1 beginnt der Anlassvorgang. Hierbei ist dargestellt, dass eine Kurbelwelle einen Startwinkel von etwa -135° Kurbelwellenwinkel einnimmt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist hierbei für einen ersten Zylinder Z1 der Verbrennungskraftmaschine dargestellt. Dieser befindet sich in einem Kompressionstakt. Zum ersten Zeitpunkt t1 übt ein Anlassmotor ein positives maximales Anlassmoment M_EM auf die Kurbelwelle aus. Diese beginnt in Vorzugsrichtung zu drehen. Hierbei wird angenommen, dass zum ersten Zeitpunkt t1 ein Einlassventil oder alle Einlassventile des ersten Zylinders Z1 geöffnet sind. Während der Drehung der Kurbelwelle in Vorzugsrichtung erreicht diese zu einem Schließzeitpunkt S einen ersten vorbestimmten Kurbelwellenwinkel KW1, beispielsweise von -120° Kurbelwellenwinkel KW. Zum Schließzeitpunkt S entspricht der erste vorbestimmte Kurbelwellenwinkel KW1 einem Schließwinkel SW. Der Schließwinkel SW bezeichnet hierbei einen Kurbelwellenwinkel, bei dem eine Nockenwelle, die mechanisch oder elektronisch mit der Kurbelwelle gekoppelt ist, ein Einlassventil oder alle Einlassventile des ersten Zylinders Z1 schließt, falls die Kurbelwelle beim Erreichen des Schließwinkels SW in Vorzugsrichtung dreht. Entsprechend wird ein Einlassventil oder werden alle Einlassventile des ersten Zylinders Z1 geöffnet, falls die Kurbelwelle bei Erreichen des Schließwinkels SW entgegen der Vorzugsrichtung dreht. Ab dem Schließzeitpunkt S wird im Verbrennungsraum des ersten Zylinders Z1 ein Überdruck aufgebaut, da sich ein Kolben des ersten Zylinders Z1 bei einer Drehung der Kurbelwelle in Vorzugsrichtung derart bewegt, dass ein Volumen des Verbrennungsraumes verkleinert wird. In 3 ist dargestellt, dass ein maximales positives Anlassmoment weiter aufrechterhalten wird und somit eine weitere Drehung der Kurbelwelle in Vorzugsrichtung erfolgt, bis zu einem Synchronisationszeitpunkt SE eine Synchronisation der Kurbelwelle bzw. eine Initialisierung eines Kurbelwellenwinkelsignals KWS abgeschlossen ist. Nach dem Schließzeitpunkt S erfolgt, noch vor Erreichen eines oberen Zündtotpunkts ZOT des ersten Zylinders Z1, eine Drehrichtungsumkehr zu einem zweiten Zeitpunkt t2. Dieser liegt zeitlich nach dem Synchronisationszeitpunkt SE. Zum zweiten Zeitpunkt t2 ändert der Anlassmotor eine Richtung des Anlassmoments und übt ein minimales negatives Anlassmoment Ma_EM auf die Kurbelwelle aus. Diese beginnt entgegen der Vorzugsrichtung zu drehen.In 3 shows a schematic course of a method for starting an internal combustion engine according to a second embodiment of the invention. The starting process begins at a first point in time t1. It is shown here that a crankshaft assumes a starting angle of approximately -135° crankshaft angle. The method according to the invention is shown here for a first cylinder Z1 of the internal combustion engine. This is in a compression stroke. At the first point in time t1, a starter motor exerts a positive maximum starting torque M _EM on the crankshaft. This begins to rotate in the preferred direction. It is assumed here that at the first point in time t1 an intake valve or all intake valves of the first cylinder Z1 are open. During the rotation of the crankshaft in the preferred direction, at a closing time S it reaches a first predetermined crankshaft angle KW1, for example -120° crankshaft angle KW. At the closing time S, the first predetermined crankshaft angle KW1 corresponds to a closing angle SW. The dwell angle SW denotes a crankshaft angle at which a camshaft, which is mechanically or electronically coupled to the crankshaft, closes an intake valve or all intake valves of the first cylinder Z1 if the crankshaft rotates in the preferred direction when the dwell angle SW is reached. Correspondingly, an intake valve or all intake valves of the first cylinder Z1 are opened if the crankshaft rotates in the opposite direction to the preferred direction when the closing angle SW is reached. From the closing time S, an overpressure is built up in the combustion chamber of the first cylinder Z1, since a piston of the first cylinder Z1 moves when the crankshaft rotates in the preferred direction such that the volume of the combustion chamber is reduced. In 3 shows that a maximum positive starting torque is maintained and the crankshaft rotates further in the preferred direction until synchronization of the crankshaft or initialization of a crankshaft angle signal KWS is completed at a synchronization time SE. After the closing time S, before a top dead center ZOT of the first cylinder Z1 is reached, the direction of rotation is reversed at a second time t2. This is after the synchronization time SE. At the second point in time t2, the starter motor changes a direction of the starting torque and exerts a minimum negative starting torque Ma _EM on the crankshaft. This begins to rotate in the opposite direction to the preferred direction.

Nach dem Überschreiten des ersten vorbestimmten Kurbelwellenwinkels KW1 zum Schließzeitpunkt S wird parallel zur Drehung der Kurbelwelle in Vorzugsrichtung eine Winkelposition einer Einlassnockenwelle derart verändert, dass der Schließwinkel SW im Vergleich zu dem ersten vorbestimmten Kurbelwellenwinkel KW1 verkleinert wird. In 3 ist dargestellt, dass der Schließwinkel SW auf einen Kurbelwellenwinkel KW von -180° verkleinert wird. Dies entspricht einem zweiten unteren Totpunkt UT2 des ersten Zylinders Z1. Durch die Verkleinerung des Schließwinkels SW wird erreicht, dass ein Einlassventil oder alle Einlassventile des ersten Zylinders Z1 während der Drehung der Kurbelwelle entgegen der Vorzugsrichtung, die der zum zweiten Zeitpunkt t2 erfolgenden Drehrichtungsumkehr nachfolgt, nicht geöffnet werden, wenn ein Kurbelwellenwinkel KW während dieser Drehung entgegen der Vorzugsrichtung den ersten vorbestimmten Kurbelwellenwinkel KW1 unterschreitet. In 3 ist dargestellt, dass der Kurbelwellenwinkel KW zu einem dritten Zeitpunkt t3 den ersten vorbestimmten Kurbelwellenwinkel KW1 unterschreitet. Ab dem dritten Zeitpunkt t3 wird ein Unterdruck im Verbrennungsraum des ersten Zylinders Z1 aufgebaut. Zu einem Einspritzzeitpunkt EB, der zeitlich nach dem dritten Zeitpunkt t3 liegt, beginnt eine Einspritzung von Kraftstoff in den Verbrennungsraum des ersten Zylinders Z1. Beispielsweise kann die Einspritzung beginnen, wenn die Kurbelwelle einen Kurbelwellenwinkel KW erreicht, der um eine vorbestimmte Winkeldifferenz kleiner als der erste vorbestimmte Kurbelwellenwinkel KW 1 ist.After exceeding the first predetermined crankshaft angle KW1 at closing time S, an angular position of an intake camshaft is changed parallel to the rotation of the crankshaft in the preferred direction such that the closing angle SW is reduced compared to the first predetermined crankshaft angle KW1. In 3 it is shown that the dwell angle SW is reduced to a crankshaft angle KW of -180°. This corresponds to a second bottom dead center UT2 of the first cylinder Z1. Reducing the closing angle SW ensures that an intake valve or all intake valves of the first cylinder Z1 are not opened during the rotation of the crankshaft in the opposite direction to the preferred direction, which follows the reversal of the direction of rotation that occurs at the second point in time t2, if a crankshaft angle KW is opposite during this rotation of the preferred direction falls below the first predetermined crankshaft angle KW1. In 3 shows that the crankshaft angle KW falls below the first predetermined crankshaft angle KW1 at a third point in time t3. From the third point in time t3, a negative pressure is built up in the combustion chamber of the first cylinder Z1. At an injection point in time EB, which is after the third point in time t3, an injection of fuel into the combustion chamber of the first cylinder Z1 begins. For example, the injection can begin when the crankshaft reaches a crankshaft angle KW that is smaller than the first predetermined crankshaft angle KW 1 by a predetermined angle difference.

Nach der Einspritzung erfolgt zu einem vierten Zeitpunkt t4 in einem finalen Umkehrschritt eine Drehrichtungsumkehr der Kurbelwelle in eine Drehung der Kurbelwelle in Vorzugsrichtung. Der finale Umkehrschritt erfolgt, bevor die Kurbelwelle einen Kurbelwellenwinkel KW erreicht, der einem zweiten unteren Totpunkt UT2 des ersten Zylinders Z1 entspricht. Ab dem vierten Zeitpunkt t4 übt der Anlassmotor wieder ein positives maximales Anlassmoment auf die Kurbelwelle aus. Hierdurch beginnt die Kurbelwelle, sich in Vorzugsrichtung zu drehen. Während der nach dem finalen Umkehrschritt erfolgenden Drehung in Vorzugsrichtung wird der obere Zündtotpunkt ZOT der ersten Zylinders überschritten. Eine Zündung 9 erfolgt zu einem fünften Zeitpunkt t5, der einem Zündzeitpunkt Z entspricht. In 3 ist dargestellt, dass die Zündung 9 direkt beim Erreichen des oberen Zündtotpunkts ZOT erfolgt. Durch die Zündung 9 und die darauf folgende Verbrennung wird die Bewegung der Kurbelwelle in Vorzugsrichtung weiter beschleunigt und der erste Zylinder Z1 befindet sich in einem Verbrennungstakt. Die Verbrennungskraftmaschine ist gestartet.After the injection, at a fourth point in time t4, in a final reversal step, the direction of rotation of the crankshaft is reversed to rotate the crankshaft in the preferred direction. The final reversal step takes place before the crankshaft reaches a crankshaft angle KW, which corresponds to a second bottom dead center UT2 of the first cylinder Z1. From the fourth point in time t4, the starter motor exerts a positive maximum starting torque on the crankshaft again. As a result, the crankshaft begins to rotate in the preferred direction. During the rotation in the preferred direction that takes place after the final reversal step, the ignition top dead center ZOT of the first cylinder is exceeded. Ignition 9 takes place at a fifth point in time t5, which corresponds to a point in time Z of ignition. In 3 it is shown that the ignition 9 takes place directly when the ignition top dead center ZOT is reached. The movement of the crankshaft in the preferred direction is further accelerated by the ignition 9 and the subsequent combustion, and the first cylinder Z1 is in a combustion cycle. The internal combustion engine has started.

BezugszeichenlisteReference List

11: Verlauf eines KurbelwellenwinkelsCourse of a crankshaft angle
22: Öffnungsintervall von EinlassventilenOpening interval of intake valves
33: Öffnungsintervall von AuslassventilenOpening interval of exhaust valves
44: PfeilArrow
55: PfeilArrow
66: Kurbelwellenwinkelbereichcrank angle range
77: Synchronisationslückesynchronization gap
88th: Nockenwellenwinkelbereichcamshaft angle range
99: Zündungignition
Z1Z1: erster Zylinderfirst cylinder
Z2Z2: zweiter Zylindersecond cylinder
Z3Z3: dritter Zylinderthird cylinder
Z4Z4: vierter Zylinderfourth cylinder
KWweek: Kurbelwellenwinkelcrank angle
ZOTZOT: oberer Zündtotpunkttop dead center
LOTLOT: oberer Auslasstotpunktexhaust top dead center
UT1UT1: erster unterer Totpunktfirst bottom dead center
UT2UT2: zweiter unterer Totpunktsecond bottom dead center
Pumgpump: Umgebungsdruckambient pressure
MEMmemes: Anlassmomentcranking moment
t1t1: erster Zeitpunktfirst time
t2t2: zweiter Zeitpunktsecond point in time
t3t3: dritter Zeitpunktthird point in time
t4t4: vierter Zeitpunktfourth point in time
t5t5: fünfter Zeitpunktfifth point in time
pz1pz1: Druck im Verbrennungsraum eines ersten ZylindersPressure in the combustion chamber of a first cylinder
SESE: Synchronisationszeitpunktsynchronization time
EBEB: Einspritzzeitpunktinjection timing
ZZ: Zündzeitpunktignition timing
PShp: Nockenwellenwinkelsignalcamshaft angle signal
KWSKWS: Kurbelwellenwinkelsignalcrankshaft angle signal
KW1week 1: erster vorbestimmter Kurbelwellenwinkelfirst predetermined crankshaft angle
SWSW: Schließwinkelclosing angle
MEMmemes: Anlassmoment im AnlassvorgangStarting torque in the starting process

Claims

Verfahren zum Anlassen einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei die Verbrennungskraftmaschine ein Antriebsmoment in einer Vorzugsrichtung der Verbrennungskraftmaschine auf eine Kurbelwelle ausübt, wobei eine Anlasseinheit in einem Anlassvorgang ein Anlassmoment (M_EM) auf die Kurbelwelle ausübt, wobei während des Anlassvorgangs eine Einspritzung von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum mindestens eines Zylinders (Z1) der Verbrennungskraftmaschine erfolgt, wobei die Einspritzung erfolgt, wenn ein vorbestimmter Unterdruck in dem Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders (Z1) unterschritten wird, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Zylinder (Z1) sich in einem Kompressionstakt befindet.A method for starting an internal combustion engine of a motor vehicle, the internal combustion engine exerting a drive torque in a preferred direction of the internal combustion engine on a crankshaft, with a starting unit exerting a starting torque (M _EM ) on the crankshaft in a starting process, with fuel being injected into a crankshaft during the starting process Combustion chamber of at least one cylinder (Z1) of the internal combustion engine takes place, the injection taking place when a predetermined negative pressure in the combustion voltage space of the at least one cylinder (Z1) is undershot, characterized in that the at least one cylinder (Z1) is in a compression stroke.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Unterdruck in dem Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders (Z1) aufgebaut wird, indem - eine Drehung der Kurbelwelle durch die Anlasseinheit in Vorzugsrichtung erfolgt, wobei ein Einlassventil, welches einen Lufteinlass in den Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders steuert, während dieser Drehung in Vorzugsrichtung beim Überschreiten eines ersten vorbestimmten Kurbelwellenwinkels (KW1) schließt, - wobei nach dem Schließen des Einlassventils eine Drehrichtungsumkehr erfolgt, - wobei während dieser nachfolgenden Drehung der Kurbelwelle entgegen der Vorzugsrichtung das Einlassventil mindestens bis zum Erreichen eines Kurbelwellenwinkels geschlossen bleibt, der kleiner als der erste vorbestimmte Kurbelwellenwinkel (KW1) ist.procedure after claim 1 , characterized in that a negative pressure is built up in the combustion chamber of the at least one cylinder (Z1) by - the crankshaft being rotated by the starting unit in the preferred direction, with an intake valve, which controls air intake into the combustion chamber of the at least one cylinder, while of this rotation in the preferred direction when a first predetermined crankshaft angle (KW1) is exceeded, - with the direction of rotation being reversed after the closing of the inlet valve, - with the inlet valve remaining closed during this subsequent rotation of the crankshaft against the preferred direction at least until a crankshaft angle is reached that is smaller than the first predetermined crankshaft angle (KW1).

Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Überschreiten des ersten vorbestimmten Kurbelwellenwinkels (KW1) während der Drehung der Kurbelwelle in Vorzugsrichtung eine Winkelposition einer Nockenwelle derart verändert wird, dass ein Schließwinkel (SW) im Vergleich zu dem ersten vorbestimmten Kurbelwellenwinkel verkleinert wird.procedure after claim 2 , characterized in that after exceeding the first predetermined crankshaft angle (KW1) during rotation of the crankshaft in the preferred direction, an angular position of a camshaft is changed such that a closing angle (SW) is reduced compared to the first predetermined crankshaft angle.

Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass - in einem finalen Umkehrschritt eine Drehrichtungsumkehr in eine Drehung der Kurbelwelle in Vorzugsrichtung erfolgt, - wobei während der nach dem finalen Umkehrschritt erfolgenden Drehung in Vorzugsrichtung ein oberer Zündtotpunkt (ZOT) des mindestens einen Zylinders (Z1) überschritten wird, - wobei eine Zündung bei Erreichen oder nach Überschreiten eines Kurbelwellenwinkels (KW), der dem oberen Zündtotpunkt (ZOT) des mindestens einen Zylinders entspricht, erfolgt.Procedure according to one of claims 2 until 3 , characterized in that - in a final reversal step, the direction of rotation is reversed to rotate the crankshaft in the preferred direction, - wherein during the rotation in the preferred direction that takes place after the final reversal step, a top dead center (ZOT) of the at least one cylinder (Z1) is exceeded, - ignition occurring when a crankshaft angle (KW) is reached or exceeded, which corresponds to the top dead center (ZOT) of the at least one cylinder.

Vorrichtung zum Anlassen einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, umfassend mindestens eine Verbrennungskraftmaschine, mindestens eine Kurbelwelle, mindestens eine Anlasseinheit und mindestens eine Steuereinrichtung, wobei mittels der Verbrennungskraftmaschine ein Antriebsmoment in einer Vorzugsrichtung der Verbrennungskraftmaschine auf die Kurbelwelle ausübbar ist, wobei mittels der Anlasseinheit in einem Anlassvorgang ein Anlassmoment (M_EM) auf die Kurbelwelle ausübbar ist, wobei mittels der Steuereinrichtung das Anlassmoment (M_EM) regelbar ist, wobei mittels der Steuereinrichtung während des Anlassvorgangs eine Einspritzung von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders (Z1) steuerbar ist, wobei die Einspritzung erfolgt, wenn ein vorbestimmter Unterdruck in dem Verbrennungsraum des mindestens einen Zylinders (Z1) unterschritten wird, dadurch gekennzeichnet dass, der mindestens eine Zylinder (Z1) sich in einem Kompressionstakt befindet.Device for starting an internal combustion engine of a motor vehicle, comprising at least one internal combustion engine, at least one crankshaft, at least one starting unit and at least one control device, wherein a drive torque can be exerted on the crankshaft in a preferred direction of the internal combustion engine by means of the internal combustion engine, wherein by means of the starting unit in a starting process Starting torque (M _EM ) can be exerted on the crankshaft, wherein the starting torque (M _EM ) can be regulated by means of the control device, wherein an injection of fuel into a combustion chamber of the at least one cylinder (Z1) can be controlled by means of the control device during the starting process, wherein the Injection takes place when the pressure in the combustion chamber of the at least one cylinder (Z1) falls below a predetermined level, characterized in that the at least one cylinder (Z1) is in a compression stroke.