DE102014207583A1

DE102014207583A1 - Verfahren zum Stoppen einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102014207583A1
Application number: DE102014207583.1A
Authority: DE
Inventors: Patrick Wirth; Berthold Reinle; Laurent Nack
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-04-22
Filing date: 2014-04-22
Publication date: 2015-10-22
Also published as: KR20150122070A; CN105041484B; KR102212815B1; CN105041484A

Abstract

Verfahren zum Stoppen eines Verbrennungsmotors, wobei bei ausgeschalteter Zündung und/oder Einspritzung eine dem Verbrennungsmotor zugeführte Luftmenge zunächst reduziert ist und wieder erhöht wird, nachdem eine Drehzahl (n) des Verbrennungsmotors einen vorgebbaren Drehzahlschwellenwert (ns) unterschritten hat, wobei ein erster Drehzahlwert (n1) zu einem ersten Abtastzeitpunkt (t1) und ein zweiter Drehzahlwert (n2) zu einem zweiten Abtastzeitunkt (t2) ermittelt werden, wobei die beiden Abtastzeitpunkte (t1, t2) so gewählt sind, dass der erste Drehzahlwert (n1) größer und der zweite Drehzahlwert (n2) kleiner als der vorgebbare Drehzahlschwellenwert (ns) ist, und Mittel zum Erzeugen eines die Rotationsbewegung des Verbrennungsmotors abbremsenden Drehmoments abhängig von einem abzubauenden Energiegehalt (E) angesteuert werden, wobei der abzubauende Energiegehalt (E) abhängig vom ersten Drehzahlwert (n1) und zweiten Drehzahlwert (n2) bestimmt wird.

Description

Stand der Technik
Aus der DE 10 2011 082 196 A1 ist ein Verfahren zum Stoppen eines Verbrennungsmotors bekannt, bei dem über eine Drosselklappe des Verbrennungsmotors die dem Verbrennungsmotor zugeführte Luftmenge reduziert wird, nachdem eine Stoppanforderung ermittelt wurde, und die über die Luftzumesseinrichtung dem Verbrennungsmotor zugeführte Luftmenge wieder erhöht wird, wenn eine erfasste Drehzahl des Verbrennungsmotors einen vorgebbaren Drehzahlschwellenwert unterschreitet, wobei der vorgebbare Drehzahlschwellenwert erhöht wird, wenn ein Einlasszylinder nach der Erhöhung der zugemessenen Luftmenge bis zum Stillstand des Verbrennungsmotors keinen unteren Totpunkt mehr durchläuft.
Offenbarung der Erfindung
In der Praxis ist die Motordrehzahl am letzten unteren Totpunkt des Einlasszylinders von Motorauslauf zu Motorauslauf individuell verschieden. Es muss also mit der letzten Kompression von Auslauf zu Auslauf unterschiedlich viel Energie abgebaut werden.
Das Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass diese Unterschiede angemessen berücksichtigt werden, was die Positionierung der Brennkraftmaschine zum Ende des Auslaufs genauer macht und gleichzeitig die Schüttelneigung des Motors reduziert und somit den Komfort verbessert, da übermäßige Zylinderfüllungen vermieden werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
In weiteren Aspekten betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das eingerichtet ist, alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist, sowie ein Steuergerät, das eingerichtet ist, alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Es zeigen:
1 Verläufe von Kenngrößen während des Auslaufs eines Verbrennungsmotors;
2 ein Flussdiagramm gemäß eines ersten Aspekts einer Ausführungsform der Erfindung;
3 ein Flussdiagramm gemäß eines zweiten Aspekts einer Ausführungsform der Erfindung;
4 Verläufe von Kenngrößen während weiterer Ausläufe des Verbrennungsmotors gemäß eines weiteren Aspekts einer Ausführungsform der Erfindung;
5 ein Diagramm zur Bestimmung des Auslaufverhaltens des Verbrennungsmotors abhängig von ermittelten Drehzahlen gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung;
6 schematisch das elektronische Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1a zeigt beispielhaft für einen vierzylindrigen Verbrennungsmotors die Abfolge der Takte eines ersten Zylinders ZYL1, eines zweiten Zylinders ZYL2, der in der Ansaugreihenfolge unmittelbar dem ersten Zylinder ZYL1 vorhergeht, sowie eines weiteren Zylinders ZYL3, der in der Ansaugreihenfolge dem ersten Zylinder ZYL1 nachfolgt. Die Zylinder durchlaufen in bekannter Weise Einlasstakt, Verdichtungstakt, Arbeitstakt und Auslasstakt.
1b beschreibt den Verlauf einer Drehzahl N des Verbrennungsmotors (beispielsweise die Drehzahl der Kurbelwelle) über der Zeit t. Zu Zeitpunkten t1, t2, t3, t4 durchläuft der Verbrennungsmotor Totpunkte T1, T2, T3 und T4. Die Drehzahl des Verbrennungsmotors zeigt den Auslauf des Verbrennungsmotors, d. h. Zündung und/oder Einspritzung sind abgeschaltet. Zu gewissen Zeitpunkten, im Ausführungsbeispiel an den Totpunkten T1, T2, T3, T4, wird die Drehzahl n des Verbrennungsmotors ermittelt, beispielsweise mit einem Drehzahlsensor gemessen. Zu einem ersten Abtastzeitpunkt t1 ergibt sich ein erster Drehzahlwert n1, zu einem zweiten Abtastzeitpunkt t2 ein zweiter Drehzahlwert n2. Der erste Drehzahlwert n1 ist größer als ein vorgebbarer Drehzahlschwellenwert ns, der zweite Drehzahlwert n2 ist kleiner als der vorgebbare Drehzahlschwellenwert ns.
In 1c dargestellt ist der Öffnungsgrad DK einer Luftzumesseinrichtung, beispielsweise einer Drosselklappe des Verbrennungsmotors. Es versteht sich von selbst, dass die Luftzumesseinrichtung auch anders ausgebildet sein kann, beispielsweise durch eine variable Ventilverstellung. Die Luftzumesseinrichtung kann aber z.B. auch gegeben sein durch einen elektrischen Zusatzverdichter, der im Ansaugrohr des Verbrennungsmotors angeordnet ist.
Im Ausführungsbeispiel ist die Luftzumesseinrichtung gegeben durch die Drosselklappe. Zunächst ist die Drosselklappe geschlossen bzw. leicht geöffnet, im Ausführungsbeispiel dargestellt durch einen ersten Öffnungsgrad DK0. Nachdem zum zweiten Abtastzeitpunkt t2 festgestellt wurde, dass die Drehzahl n des Verbrennungsmotors unter den vorgebbaren Drehzahlschwellenwert ns abgefallen ist, wird die Drosselklappe seinen Zeitpunkt t (entsprechend einem Kurbelwellenwinkel KWauf) geöffnet. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der ersten Zylinder ZYL1 in seinem Einlasstakt und wird daher auch als Ansaugzylinder oder Einlasszylinder bezeichnet.
Der erste Zylinder ZYL1 saugt nun eine erhöhte Luftmenge an, überstreicht den Totpunkt T4, und erfährt in seinen Verdichtungstakt bedingt durch die Kompression der nun erhöhten Luftmenge ein starkes rückstellendes Drehmoment. Da umgekehrt die Expansionskraft des zweiten Zylinders ZYL2, der sich dann in seinem Arbeitstakt befindet, gering ist, weil die Luftfüllung des zweiten Zylinders ZYL2 noch gering ist, ergibt sich in Summe ein starkes rückstellendes Drehmoment. Die Drehzahl der Brennkraftmaschine fällt rasch ab, durchläuft zu einem Rückpendelzeitpunkt tosc die Nulldrehzahl. Der Verbrennungsmotor pendelt nun zurück und kommt zu einem Stoppzeitpunkt tstop zum Stillstand.
Dies bedeutet, dass die in der Rotationsbewegung des Verbrennungsmotors gespeicherte Energie innerhalb eines einzigen Takts des Verbrennungsmotors abgebaut wird. Diese gespeicherte Energie wird daher auch als abzubauender Energiegehalt E bezeichnet. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass der abzubauende Energiegehalt abhängig vom ersten Drehzahlwert n1 und zweiten Drehzahlwert n2 bestimmt wird, je nach relativer Lage vom ersten Drehzahlwert n1, zweitem Drehzahlwert n2 und vorgebbaren Drehzahlschwellenwert ns zueinander.
Es sind unterschiedliche Extremfälle möglich. In einem Extremfall ist es möglich, dass der erste Drehzahlwert n1 minimal größer ist als der vorgebbare Drehzahlschwellenwert ns, so dass der zweite Drehzahlwert n2 relativ niedrig ist, so dass der abzubauende Energiegehalt E relativ gering ist. In diesem Fall kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Öffnungsgrad DK2 der Drosselklappe eher gering gewählt wird, und somit eine weichere Gasfeder erzeugt wird. Beispielsweise kann alternativ oder zusätzlich auch vorgesehen sein, dass zum Erzeugen einer weicheren Gasfeder die Drosselklappe nicht zum Zeitpunkt tauf geöffnet wird, sondern zu einem späteren Zeitpunkt tauf‘. Dies ist in 1c ebenfalls illustriert.
In einem umgekehrten Extremfall ist es aber auch möglich, dass der zweite Drehzahlwert n2 nur geringfügig niedriger ist, als der vorgebbare Drehzahlschwellenwert ns. In diesem Fall ist der abzubauende Energiegehalt E groß. Es kann daher vorgesehen sein, den zweiten Öffnungsgrad DK1 der Drosselklappe größer zu wählen als im vorher illustrierten Fall eines geringen abzubauenden Energiegehalts E.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird besonders vorteilhaft mit Abtastzeitpunkten an den Totpunkten durchgeführt, da sich dann der Energiegehalt des unbefeuerten Verbrennungsmotors besonders einfach ermitteln lässt. Der Energiegehalt setzt sich zusammen aus Rotationsenergie, Lageenergie und kinetischer Energie. Bei einem mehrzylindrigen Verbrennungsmotor heben sich die Lageenergien der einzelnen Zylinder gegenseitig auf. Bei geradzahligen Zylinderzahlen ist die kinetische Energie, d. h. die Translationsenergie, die durch die Auf- und Abbewegung der Zylinder gegeben ist, in den Totpunkten gleich null, da sich dann alle Zylinder entweder in ihrem oberen oder unteren Totpunkt befinden. Die Lageenergie, also die Kompressionsenergie, ist zwischen den Totpunkten nahezu gleich. Der Energiegehalt E ist also in den Totpunkten charakterisiert durch die Rotationsenergie und damit proportional zum Quadrat der Drehzahl n.
In einer speziellen Ausführungsform ist der Energiegehalt E gegeben durch einen Quotienten Q = D12/D1S, wobei D12 = n1 – n2 die Differenz zwischen dem ersten Drehzahlwert n1 und zweitem Drehzahlwert n2 ist und D1S = N1 – ns die Differenz zwischen erstem Drehzahlwert n1 und Drehzahlschwellenwert ns.
Wird der Energiegehalt E so bestimmt, nimmt er Werte zwischen 0 und 1 an, wobei 0 einer niedrigen Energie und 1 einer hohen Energie entspricht. Auf die Normierung durch die Differenz D12 kann optional verzichtet werden. Andere Wege zur Ermittlung des abzubauenden Energiegehalts E sind denkbar.
2 zeigt ein Flussdiagramm gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Das Verfahren startet in Schritt 1000. Im folgenden Schritt 1010 wird der abzubauende Energiegehalt E abhängig vom ersten Drehzahlwert n1 und zweiten Drehzahlwert n2 bestimmt. Vorteilhafterweise erfolgt diese Bestimmung noch vor dem Zeitpunkt tauf, zudem die Drosselklappe geöffnet wird. Im folgenden Schritt 1020 wird überprüft, ob der abzubauende Energiegehalt kleiner ist als ein erster Energiegehaltsschwellenwert Es. Ist dies der Fall, folgt Schritt 1030, andernfalls folgt Schritt 1040.
In Schritt 1030 wird das Verfahren, wie in 1 illustriert durchgeführt, d. h. der Zeitpunkt tauf, zu dem die Drosselklappe geöffnet wird, entspricht einem Öffnungskurbelwellenwinkel KWauf, der zwischen den Totpunkten T3 und T4 liegt. Der Ansaugzylinder, d. h. der Zylinder, dem als erstes die erhöhte Luftmenge zugeführt wird, ist der erste Zylinder ZYL1. Das Verfahren verläuft wie in 1 illustriert und endet in Schritt 1050. In Schritt 1040 wird hingegen die Drosselklappe nicht zwischen den Totpunkten T3 und T4 geöffnet, sondern in dem Takt, der sich an den Totpunkt T4 anschließt. In diesem Fall wird der Ansaugzylinder gegeben durch den weiteren Zylinder ZYL3, der in der Ansaugreihenfolge später liegt, nämlich unmittelbar auf den ersten Zylinder ZYL1 folgt. Das in 1 beschriebene Auspendelverhalten verschiebt sich somit um einen Takt nach hinten. Die durch die Kompression der Luftfeder im Ansaugzylinder vernichtete Energiemenge ist geringer, und die Schüttelneigung des Motors ist reduziert.
3 zeigt ein Flussdiagramm gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung. Das Verfahren startet in Schritt 2000. In Schritt 2010 wird dann der abzubauende Energiegehalt E ermittelt. Es folgt Schritt 2020, in dem überprüft wird, ob der abzubauende Energiegehalt E kleiner ist als ein zweiter Energiegehaltsschwellenwert Es2. Ist dies der Fall, folgt Schritt 2030, andernfalls Schritt 2040. In Schritt 2030 verläuft das Verfahren wie in 1 illustriert, gegebenenfalls gemäß 2. Es erfolgt keine gesonderte Ansteuerung der an die Kurbelwelle gekoppelten Zusatzaggregate.
Solche Zusatzaggregate umfassen beispielsweise einen (insbesondere riemengetriebenen oder permanent eingespurten) Generator, einen Elektromotor einer Ventilverstellung oder eine Pumpe. Der Begriff „gekoppelt“ kann hierbei eine unmittelbare mechanische Kopplung meinen, er kann aber auch weit gefasst verstanden werden, beispielsweise wie in einem Achshybrid. Dort ist die Kopplung indirekt, beispielsweise über ein über eine Straße übertragenes Drehmoment
In Schritt 2040 wird ein solches die Rotationsbewegung des Verbrennungsmotors abbremsendes Drehmoment aufgebracht, indem ein Mittel zum Aufbringen dieses Drehmoments (also der vorgenannte Generator, die Pumpe etc.) angesteuert wird. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass in Schritt 2030 ebenfalls ein solches abbremsendes Drehmoment aufgeprägt wird, und in Schritt 2040 entsprechend ein größeres abbremsendes Drehmoment aufgeprägt wird. Nach Schritt 2030 bzw. 2040 endet das Verfahren gemäß dieses Aspekts der Erfindung in Schritt 2050.
4a und 4b illustrieren das Auslaufverhalten der Brennkraftmaschine gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung. In 4a und 4b jeweils dargestellt sind erster Drehzahlwert n1 und zweiter Drehzahlwert n2 sowie die Differenz D12.
Das in 4a illustrierte Auslaufverhalten entspricht einem Fall, in dem der Verbrennungsmotor vier Zylinder aufweist und wie in 1 illustrierte ausläuft.
Nach Ermitteln des zweiten Drehzahlwerts n2 geht am nächsten Totpunkt T3 der Brennkraftmaschine der erste Zylinder ZYL1 in seinen Ansaugtakt A1. Wie in 1 illustriert durchläuft der Verbrennungsmotor noch einen Takt, in dem zwischen den Totpunkten T3 und T4 die Drosselklappe DK geöffnet wird, bevor er im nächsten Takt auspendelt und zum Stillstand kommt. Das heißt, nachdem die Drehzahl n den Drehzahlschwellenwert ns unterschritten hat, durchläuft der Verbrennungsmotor noch drei Totpunkte T2, T3, T4 bevor er auspendelt.
4b illustriert den Fall, dass auf Grund von erstem Drehzahlwert n1 und zweitem Drehzahlwert n2 entschieden wird, dass die abzubauende Energie des Verbrennungsmotors so groß ist, dass die Drosselklappe DK nicht wie in 4a illustriert zwischen den Totpunkten T3 und T4 geöffnet wird, sondern erst einen Takt später. Das restliche Verfahren bis zum Stillstand verläuft analog zu dem in 4a illustrierten Fall, allerdings um einen Takt versetzt. Der dritte Zylinder ZYL3 geht zum vierten Totpunkt T4 in seinen Ansaugtakt A3 und saugt wie beschrieben die erhöhte Luftmenge an. Somit durchläuft der Verbrennungsmotor nach dem Unterschreiten des Drehzahlschwellenwerts ns durch die Drehzahl n noch vier Totpunkte, bevor er auspendelt.
5 zeigt beispielhaft, wie in Abhängigkeit vom zweiten Drehzahlwert n2 und Differenz D12 entschieden wird, ob der Verbrennungsmotor gemäß dem in 4a illustrierten Verhalten angehalten wird, also mit drei durchlaufenen Totpunkten (Bereich B1), oder gemäß dem in 4b illustrierten Verfahren, also mit vier durchlaufenen Totpunkten (Bereich B2). Bei zweitem Drehzahlwert n2 größer als ein Grenzwert wird entschieden, dass vier statt drei Totpunkte durchlaufen werden, sodass der Verbrennungsmotor im dem somit zusätzlichen Auslauftakt weitere Energie abbauen kann. Bei größerer Differenz D12 verschiebt sich dieser Grenzwert zu höheren Werten, da die Eigenbremsung des Verbrennungsmotors größer ist.
6 zeigt das Steuergerät 1, welches so auf einen Antriebsstrang 2, dem der Verbrennungsmotor angehört, wirkt, dass alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011082196 A1 [0001]

Claims

Verfahren zum Stoppen eines Verbrennungsmotors, wobei bei ausgeschalteter Zündung und/oder Einspritzung eine dem Verbrennungsmotor zugeführte Luftmenge zunächst reduziert ist und wieder erhöht wird, nachdem eine Drehzahl (n) des Verbrennungsmotors einen vorgebbaren Drehzahlschwellenwert (ns) unterschritten hat, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Drehzahlwert (n1) zu einem ersten Abtastzeitpunkt (t1) und ein zweiter Drehzahlwert (n2) zu einem zweiten Abtastzeitunkt (t2) ermittelt werden, wobei die beiden Abtastzeitpunkte (t1, t2) so gewählt sind, dass der erste Drehzahlwert (n1) größer und der zweite Drehzahlwert (n2) kleiner als der vorgebbare Drehzahlschwellenwert (ns) ist, und Abbremsmittel zum Erzeugen eines die Rotationsbewegung des Verbrennungs-motors abbremsenden Drehmoments abhängig vom ersten Drehzahlwert (n1) und zweiten Drehzahlwert (n2) angesteuert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Abbremsmittel auch abhängig von einer Differenz (D12) zwischen erstem Drehzahlwert (n1) und zweitem Drehzahlwert (n2) angesteuert werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Abbremsmittel auch abhängig vom Drehzahlschwellenwert (ns) und /oder abhängig vom ersten Drehzahlwert (n1) angesteuert werden.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Abbremsmittel abhängig von einem Quotienten (Q) zwischen der Differenz (D12) zwischen erstem Drehzahlwert (n1) und zweitem Drehzahlwert (n2) geteilt durch eine Differenz (D1s) erstem Drehzahlwert (n1) und Drehzahlschwellenwert (ns) angesteuert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abbremsmittel Mittel umfassen, mit denen die dem Verbrennungsmotor zugeführte Luftmenge kontrolliert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei abhängig vom zweiten Drehzahlwert (n2) ein abzubauender Energiegehalt (E) ermittelt wird, und wobei die zugeführte Luftmenge bei einem größeren abzubauenden Energiegehalt (E) um eine größere Menge erhöht wird als bei einem kleineren abzubauenden Energiegehalt (E).
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die zugeführte Luftmenge bei einem größeren abzubauenden Energiegehalt (E) zu einem späteren Zeitpunkt (tauf‘) durchgeführt wird als bei einem kleineren abzubauenden Energiegehalt (E).
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Ansaugzylinder (ZYL1, ZYL3), dem die erhöhte Luftmenge erstmalig zugeführt wird, ein erster Zylinder (ZYL1) ist, wenn der abzubauende Energiegehalt (E) kleiner ist als ein vorgebbarer erster Energiegehaltsschwellenwert (Es) ist, und ein weiterer, in der Ansaugreihenfolge späterer, Zylinder (ZYL3) ist, wenn der abzubauende Energiegehalt (E) nicht kleiner als der vorgebbare erste Energiegehaltsschwellenwert (Es) ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der abzubauende Energiegehalt (E) abhängig von einem dritten Wert (n3) der Drehzahl (n) neu bestimmt wird, wobei der dritte Wert (n3) zu einem Zeitpunkt bestimmt wird, zu dem der spätere Zylinder (ZYL3) nach dem ersten Zeitpunkt (t1) erstmalig in seinen Ansaugtakt geht.
Verfahren nach, einem der vorherigen Ansprüche, wobei abhängig vom zweiten Drehzahlwert (n2) ein abzubauender Energiegehalt (E) ermittelt wird, und wobei die zugeführte Luftmenge bei einem größeren abzubauenden Energiegehalt (E) um eine größere Menge erhöht wird als bei einem kleineren abzubauenden Energiegehalt (E), und wobei die Abbremsmittel Mittel umfassen, die das abbremsende Drehmoment auf eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors aufbringen, insbesondere einen Generator, eine Ventilverstellung oder eine Pumpe, und wobei die Mittel nicht zum Erzeugen des abbremsenden Drehmoments angesteuert werden, wenn der abzubauende Energiegehalt (E) kleiner ist als ein vorgebbarer zweiter Energiegehaltsschwellenwert (Es2), und zum Erzeugen des abbremsenden Drehmoments angesteuert werden, wenn der abzubauende Energiegehalt (E) nicht kleiner ist als der vorgebbare zweite Energiegehaltsschwellenwert (Es2).
Computerprogramm, welches eingerichtet ist, alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 11 gespeichert ist.
Steuergerät, welches eingerichtet ist, alle Schritte des Verfahrens nach einem der Schritte 1 bis 10 auszuführen.