WO2009115406A1 - Verfahren und steuervorrichtung zum starten einer brennkraftmaschine, welche eine heizeinrichtung zum erhitzen einer kühlflüssigkeit aufweist - Google Patents

Verfahren und steuervorrichtung zum starten einer brennkraftmaschine, welche eine heizeinrichtung zum erhitzen einer kühlflüssigkeit aufweist Download PDF

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WO2009115406A1
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internal combustion
combustion engine
temperature
starting
heating
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PCT/EP2009/052408
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Reiner Beckmann
Jörg Herrlitz
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Continental Automotive Gmbh
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    • F02N11/14—Starting of engines by means of electric starters with external current supply

Definitions

  • Method and control device for starting an internal combustion engine which has a heating device for heating a cooling liquid
  • the invention relates to a method and a control device for starting an internal combustion engine, which has a heating device for heating a cooling liquid.
  • some internal combustion engines have - at least optionally - a heating device by means of which the cooling liquid of the internal combustion engine can be preheated. Such heaters are also offered for retrofitting and can be operated by connecting to an external power source.
  • modern internal combustion engines usually have a control device by means of which all processes and actuators of the internal combustion engine are controlled in consideration of the driver's request, the driving comfort, safety functions and the emission behavior, etc.
  • the control device influences the manipulated variables influencing the torque of the internal combustion engine, such as, for example, the fuel quantity to be injected, the ignition angle, the supplied fresh air quantity or the exhaust gas recirculation rate. In this way, the engine combustion and the torque output are to be optimized.
  • the start of the internal combustion engine is controlled by the control device.
  • the control device In order to ensure a safe cold start behavior of the internal combustion engine even at low outside temperatures, it is known to determine the amount of fuel necessary for the start of the engine as a function of the coolant temperature.
  • an internal combustion engine which is equipped with a heating device described above for heating the coolant is permitted, however, it can lead to significant impairment of the starting behavior of the internal combustion engine. In addition to a deterioration in comfort due to a long start time, it can also lead to increased pollutant emissions.
  • a temperature of the cooling liquid which can be heated by means of the heating device is detected. It is determined another temperature, which is assigned to the internal combustion engine. The temperatures are compared and a starting fuel quantity is determined as a function of the comparison of the temperatures. Subsequently, the internal combustion engine is started by metering the starting fuel quantity.
  • the determination of the amount of fuel required for the start takes place as a function of the temperature of the cooling liquid.
  • the amount of fuel necessary for starting must be increased with decreasing temperature. If the internal combustion engine now has a heating device for heating the cooling liquid, it can happen that, with the heating device active, the cooling liquid already has a significantly higher temperature than the engine block or the combustion chambers of the internal combustion engine. As a result, there may be errors in the determination of the starting fuel quantity, whereby a safe start can no longer be guaranteed. This problem occurs in particular when the control device of the internal combustion engine no information about the activity or the operating status of the heater is present, which is the case, for example, in retrofittable heaters.
  • the present invention is based on the idea, in addition to the temperature of the heatable by means of the heating means coolant to determine another temperature, which is associated with the internal combustion engine.
  • this additional temperature can represent a measure of the ambient temperature of the internal combustion engine.
  • the further temperature is chosen so that the heater has no or only an indirect influence on them. This means that the further temperature at active heater from the temperature of the heatable coolant liquid at least temporarily different.
  • the further temperature can be determined, for example, based on the output signal of a sensor of the internal combustion engine or a motor vehicle, which is driven by the internal combustion engine, and represent an operating parameter for controlling the internal combustion engine.
  • the two temperatures are compared according to the method and the starting fuel quantity is determined as a function of the comparison or the difference between the temperatures. The comparison of the two temperatures allows a conclusion on the activity of the heater and a corresponding adjustment of the starting fuel quantity.
  • the time since the last shutdown of the internal combustion engine is determined and the temperature of the heatable cooling liquid with the further temperature compared only after a predetermined period of time since the last shutdown of the internal combustion engine.
  • the starting fuel quantity is determined as a function of the comparison of the temperatures after expiry of the predetermined period of time.
  • the method according to this embodiment is performed only after a predetermined period of time since the last shutdown of the internal combustion engine. This is justified by the fact that the internal combustion engine takes a certain amount of time to cool down far enough. If the warm-running internal combustion engine is started again for a short time after it has been switched off, the activation of the heating device is unlikely and the above-mentioned problems with restarting the internal combustion engine at least do not appear so strongly.
  • the period of time is determined as a function of the temperature of the heatable coolant at the last shutdown of the internal combustion engine.
  • the starting fuel quantity is increased if the temperatures - ie the temperature of the heatable coolant and the further temperature - differ by more than a predetermined limit.
  • the heatable cooling liquid and the further temperature differ by more than the predetermined limit value, then it can be assumed that the heatable cooling liquid is heated by means of the heating device, whereas the internal combustion engine or the engine block and the combustion chambers have a substantially lower temperature , In this case, to ensure a safe startup process the starting fuel quantity can be increased, ie the starting process can be carried out with a richer mixture.
  • Claim 5 relates to the application of the method of the preceding claims to an internal combustion engine with a
  • Control device which has no information about the operating state of the heater.
  • control device has no information as to whether the heating device is active and the cooling liquid is heated, problems may arise during the starting process due to the different temperatures of the heatable cooling fluid and of the engine block or of the combustion chambers.
  • the method is applied to an internal combustion engine, which is operable with a plurality of different fuels, wherein the fuels differ in their combustion properties.
  • This application aims in particular at so-called bi-fuel
  • Claim 8 relates to a control device for an internal combustion engine with a heater for heating a cooling liquid.
  • the control device is designed such that it performs the method according to one of claims 1 to 4 for starting the internal combustion engine. For this purpose, corresponding control functions are implemented in software in the control device.
  • Figure IA is a schematic representation of a motor vehicle with an internal combustion engine
  • FIG. 1B is a schematic representation of the internal combustion engine
  • FIG. 2 shows an embodiment of a method for starting the internal combustion engine in the form of a flowchart.
  • a motor vehicle 100 is shown schematically.
  • the motor vehicle includes an indoor temperature sensor 70, an internal combustion engine 1, a fuel tank 50 that can be filled with conventional gasoline fuel or with an alcohol-based alternative fuel. Both fuels differ in their combustion properties (for example, the ignition temperature, calorific value, viscosity, etc.).
  • the fuel tank 50 is connected to the internal combustion engine 1 via a supply line 51.
  • the internal combustion engine 1 is designed such that it can be operated with both fuels.
  • the internal combustion engine also has a heating device 40, by means of a coolant of the internal combustion engine 1 is heated.
  • the internal combustion engine 1 comprises at least one cylinder 2 and a piston 3 which can be moved up and down in the cylinder 2.
  • the internal combustion engine 1 further comprises an intake tract 4 in which an air mass sensor 5, a throttle valve 6, a suction pipe 7 and an intake air duct 5 downstream of an intake opening Temperature sensor 28 are arranged.
  • the intake tract opens into a combustion chamber 30 delimited by the cylinder 2 and the piston 3.
  • the fresh air required for combustion is introduced into the combustion chamber 30 via the intake tract, the fresh air supply being controlled by opening and closing an intake valve 8.
  • the internal combustion engine 1 shown here is an internal combustion engine 1 with direct fuel injection, in which the fuel required for the combustion is injected directly into the combustion chamber 30 via an injection valve 9.
  • the combustion exhaust gases are discharged via an exhaust valve 11 into an exhaust tract 31 of the internal combustion engine 1 and cleaned by means of a arranged in the exhaust tract 31 exhaust catalyst 12.
  • a lambda sensor 16 is arranged in the exhaust tract.
  • the internal combustion engine 1 further has a speed sensor 15 for detecting the rotational speed of the crankshaft 13 and an engine block temperature sensor 14, wel- rather also an oil temperature sensor can be.
  • the internal combustion engine 1 has a fuel supply system to which the fuel tank 50 and the first management 51.
  • the fuel contained in the fuel tank 50 is supplied via the supply line 51 and a further supply line to a pressure accumulator 20.
  • This is a common pressure accumulator 20, from which the injection valves 9 are supplied for several cylinders 2 with pressurized fuel.
  • a high-pressure pump 22 is arranged between the supply line 51 and the further supply line 19, a high-pressure pump 22 is arranged.
  • the high-pressure pump 22 serves to supply high-pressure fuel to the accumulator 20 (typically up to 150 bar).
  • the internal combustion engine has a cooling circuit 80, which is divided into a small cooling circuit 82 and a large cooling circuit 81.
  • the small cooling circuit 82 and the large cooling circuit 81 are connected by means of a thermostat from a certain switching temperature, so that the cooling liquids of the two cooling circuits 81, 82 mix. Below the specific switching temperature, the thermostat is closed and the two cooling circuits 81, 82 are separated.
  • the temperature of the cooling liquid in the small cooling circuit 82 is determined by means of a first temperature sensor
  • the temperature of the cooling liquid in the large cooling circuit 81 is determined by means of a second temperature sensor
  • the internal combustion engine further comprises a heater 40, which is coupled to the cooling circuit 80 such that the cooling liquid contained in the small cooling circuit 82 is heated.
  • the heating device 40 may be designed, for example, as an electrically operated heat exchanger, which is coupled to the small cooling circuit 82 in a heat-conducting manner.
  • the heating device 40 can be connected via a power line 41 to an external voltage source 42 and be supplied from there with energy.
  • the energy supply can also be effected by an internal voltage source (eg battery of the motor vehicle (not shown)).
  • the heating act around a heat exchanger with its own burner, as it is known from conventional parking heaters.
  • the internal combustion engine is also assigned an ambient temperature sensor 90.
  • the internal combustion engine 1 is associated with a control device 26 which is connected via signal and data lines with all actuators and sensors of the internal combustion engine 1 and of the motor vehicle 100.
  • code-based motor control functions KF1 to KF5 are implemented by software. Based on the measured values of the sensors and the characteristic-based engine control functions, control signals are sent to the actuators of the internal combustion engine 1 and of the fuel supply system.
  • the control device 26 is connected to the indoor temperature sensor 70, the air mass sensor 5, the throttle valve 6, the spark plug 10, the injection valve 9, the intake air temperature sensor 28, the engine block temperature sensor 14, the rotational speed sensor 18, the engine via data and signal lines Lambda sensor 16, the ambient temperature sensor 90, the first temperature sensor 84 and the second temperature sensor 85 is coupled.
  • the control device is not informed about the operating state of the heater 40.
  • the heater 40 when the internal combustion engine 1 is switched off and to heat the coolant. This is particularly advantageous at low ambient temperatures, since immediately after the start of the internal combustion engine 1, the heat of the coolant of the small cooling circuit 82 can be used to heat the interior. Furthermore, the engine block is also preheated, which facilitates the starting process.
  • the starting ability of the internal combustion engine deteriorates considerably with decreasing temperature.
  • the main reasons are the greatly reduced fuel evaporation, the deterioration of fuel mixture preparation, wall film formation and the higher viscosity of the fuels.
  • the amount of fuel necessary to start the engine 1 is determined depending on the coolant temperature of the small cooling circuit 82.
  • a basic fuel quantity is corrected by a correction value.
  • the temperature of the heated by the heater 40 coolant can be significantly higher than the temperature of the engine block or the combustion chambers 30. This occurs in particular at very low outdoor temperatures, long stop time of the internal combustion engine 1 and short activity of the heater 40. Therefore, if we use the temperature of the heatable coolant in this situation, then this is not representative of the temperature of the engine block and there is a miscalculation of the amount of fuel necessary for starting.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a method for starting the internal combustion engine in the form of a flow chart, by means of which the above-mentioned problem is solved.
  • the method is started in step 200, for example when the internal combustion engine 1 is put into operation for the first time or when the ambient temperature falls below a predetermined limit value.
  • step 201 in which it is checked whether the internal combustion engine 1 has been switched off. If the result of the query is negative, it will be repeated. at a positive result of the query, the method proceeds to step 202, in which a timer implemented in the control device 26 is started, which measures the time from the switching off of the internal combustion engine 1.
  • step 203 it is checked whether the value of the timer is greater than a predetermined period of time. This query is repeated until a positive result results.
  • the period of time may have a fixed value or be determined as a function of the temperature of the coolant of the large or small cooling circuit at the time of switching off the internal combustion engine 1.
  • the value of the time span is shorter, the lower the temperature of the coolant was at the time of switching off the internal combustion engine 1. Due to the fact that the method only continues after the time span has elapsed since the internal combustion engine 1 has been switched off, the fact is taken into account that the internal combustion engine 1 or engine block requires a certain amount of time to cool from operating temperature to critical temperature ranges for starting.
  • the time span is shorter, the lower the temperature of the internal combustion engine 1 was at the time of switching off.
  • the temperature of the engine block, the cooling liquid or the oil can be used as a measure of the temperature of the internal combustion engine.
  • the method proceeds to step 204, in which the temperature of the heatable cooling liquid (here: the temperature of the small cooling circuit) and another temperature are detected.
  • the further temperature may be, for example, the ambient temperature, the intake air temperature, the oil temperature or the temperature of the engine block. However, it is also possible to use the interior temperature of the motor vehicle 100.
  • the further temperature is thus selected so that the heating device 40 has no or only an indirect influence on it. This means that the additional temperature with active heater of the Temperature of the heated cooling liquid at least temporarily different.
  • the further temperature is therefore closer to the actual temperature of the engine block and represents this better than the temperature of the heatable coolant.
  • step 205 it is checked whether the temperature of the heated cooling liquid and the further temperature differ by more than a limit value.
  • step 206 in which the starting fuel quantity is determined as a function of the comparison of the temperature of the cooling fluid and the further temperature. Specifically, this can be done so that a basic starting fuel quantity is corrected by a correction value.
  • the correction value is determined as a function of the difference or difference between the temperature of the heatable coolant and the further temperature. The greater the difference between the two temperatures, the greater the correction value, which is added to the basic starting fuel quantity. Consequently, more fuel is injected into the combustion chambers 30 to start the internal combustion engine 1, resulting in a richer fuel mixture and thus a safe starting operation of the internal combustion engine 1 can be ensured.
  • step 206 the internal combustion engine 1 is started in step 207 by metering the adjusted starting fuel amount, if a request for a start of the internal combustion engine is detected.
  • the starting of the internal combustion engine takes place with metering of the uncorrected base starting fuel quantity.
  • the temperature of the heatable cooling liquid is at a further temperature, which is assigned to the internal combustion engine, compared.
  • This comparison makes it possible to deduce an active heating device and to make the starting fuel quantity required for a safe start significantly more accurate. In this way, the starting behavior and the emission behavior of the internal combustion engine can be significantly improved.

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Abstract

Durch das Verfahren soll das Startverhalten einer Brennkraftmaschine (1) mit einer Heizeinrichtung (40) zum Erhitzen einer Kühlflüssigkeit verbessert werden. Gemäß dem Verfahren werden eine Temperatur der mittels der Heizeinrichtung (40) 10 heizbaren Kühlflüssigkeit und eine weitere Temperatur, welche der Brennkraftmaschine (1) zugeordnet ist, ermittelt. Die Temperaturen werden verglichen und eine Startkraftstoffmenge in Abhängigkeit von dem Vergleich der Temperaturen ermittelt. Die Brennkraftmaschine (1) wird dann unter Zumessung der Startkraftstoffmenge gestartet.

Description

Beschreibung
Verfahren und Steuervorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine, welche eine Heizeinrichtung zum Erhitzen einer Kühlflüssigkeit aufweist
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Steuervorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine, welche eine Heizeinrichtung zum Erhitzen einer Kühlflüssigkeit aufweist.
Zur Verbesserung des Startverhaltens und des Komforts bei kalten Außentemperaturen verfügen manche Brennkraftmaschinen - zumindest optional - über eine Heizeinrichtung, mittels der die Kühlflüssigkeit der Brennkraftmaschine vorgeheizt werden kann. Derartige Heizeinrichtungen werden auch zum nachträglichen Einbau angeboten und können durch Anschluss an eine externe Spannungsquelle betrieben werden. Ferner verfügen moderne Brennkraftmaschinen meist über eine Steuervorrichtung, mittels der alle Abläufe und Stellglieder der Brennkraftma- schine unter Berücksichtigung des Fahrerwunsches, des Fahrkomforts, von Sicherheitsfunktionen und des Emissionsverhaltens etc. gesteuert wird. Dazu nimmt die Steuervorrichtung Einfluss auf die das Drehmoment der Brennkraftmaschine beeinflussenden Stellgrößen, wie beispielsweise die einzuspritzen- de Kraftstoffmenge, den Zündwinkel, die zugeführte Frisch- luftmenge oder die Abgasrückführrate . Auf diese Weise sollen die motorische Verbrennung und die Drehmomentabgabe optimiert werden .
Auch der Start der Brennkraftmaschine wird durch die Steuervorrichtung gesteuert. Um ein sicheres Kaltstartverhalten der Brennkraftmaschinen auch bei niedrigen Außentemperaturen zu gewährleisten, ist bekannt, die für den Start notwendige Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur Brennkraftmaschine zu ermitteln.
Bei einer Brennkraftmaschine, welche mit einer oben beschriebenen Heizeinrichtung zum Erhitzen der Kühlflüssigkeit aus- gestattet ist, kann es jedoch zu spürbaren Beeinträchtigungen des Startverhaltens der Brennkraftmaschine kommen. Neben einer Verschlechterung des Komforts durch eine lange Startzeit kann es auch zu einem erhöhten Schadstoffausstoß kommen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Steuervorrichtung bereitzustellen, mittels denen die Prozesssicherheit beim Start der Brennkraftmaschine mit einer Heizeinrichtung zum Erhitzen einer Kühlflüssigkeit verbessert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren und die Steuervorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bei einem Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine mit einer Heizeinrichtung zum Erhitzen einer Kühlflüssigkeit gemäß dem Anspruch 1 wird eine Temperatur der mittels der Heiz- einrichtung heizbaren Kühlflüssigkeit erfasst. Es wird eine weitere Temperatur ermittelt, welche der Brennkraftmaschine zugeordnet ist. Die Temperaturen werden verglichen und eine Startkraftstoffmenge in Abhängigkeit von dem Vergleich der Temperaturen ermittelt. Anschließend wird die Brennkraftma- schine unter Zumessung der Startkraftstoffmenge gestartet.
Bei herkömmlichen Steuerverfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine erfolgt die Ermittlung der zum Start nötigen Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der Temperatur der Kühl- flüssigkeit. Zur Gewährleistung eines sicheren Startvorgangs muss die zum Start notwendige Kraftstoffmenge mit sinkender Temperatur erhöht werden. Weist die Brennkraftmaschine nun eine Heizeinrichtung zum Erhitzen der Kühlflüssigkeit auf, so kommt es vor, dass bei aktiver Heizeinrichtung die Kühlflüs- sigkeit bereits eine deutlich höhere Temperatur aufweist als der Motorblock bzw. die Brennkammern der Brennkraftmaschine. In Folge dessen kann es bei der Bestimmung der Startkraftstoffmenge zu Fehlern kommen, wodurch ein sicherer Start nicht mehr gewährleistet werden kann. Diese Problematik tritt insbesondere dann auf, wenn der Steuervorrichtung der Brennkraftmaschine keine Information über die Aktivität bzw. den Betriebsstatus der Heizeinrichtung vorliegt, was beispiels- weise bei nachrüstbaren Heizeinrichtungen der Fall ist. Der hier vorliegenden Erfindung liegt die Idee zugrunde, neben der Temperatur der mittels der Heizeinrichtung heizbaren Kühlflüssigkeit noch eine weitere Temperatur zu ermitteln, welche der Brennkraftmaschine zugeordnet ist. Beispielsweise kann diese weitere Temperatur ein Maß für die Umgebungstemperatur der Brennkraftmaschine darstellen. Die weitere Temperatur ist so gewählt, dass die Heizeinrichtung auf sie keinen oder nur einen mittelbaren Einfluss hat. Dies bedeutet, dass sich die weitere Temperatur bei aktiver Heizeinrichtung von der Temperatur der heizbaren Kühlflüssigkeit zumindest zeitweise unterscheidet. Die weitere Temperatur kann beispielsweise basierend auf dem Ausgangssignal eines Sensors der Brennkraftmaschine oder eines Kraftfahrzeuges, welches von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, ermittelt werden und einen Betriebsparameter zur Steuerung der Brennkraftmaschine darstellen. Die beiden Temperaturen werden gemäß dem Verfahren verglichen und die Startkraftstoffmenge in Abhängigkeit von dem Vergleich bzw. dem Unterschied zwischen den Temperaturen ermittelt. Der Vergleich der beiden Temperaturen er- laubt einen Rückschluss auf die Aktivität der Heizeinrichtung und eine entsprechende Anpassung der Startkraftstoffmenge.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 2 wird die Zeit seit dem letzten Abstellen der Brennkraftmaschine ermittelt und die Temperatur der heizbaren Kühlflüssigkeit mit der weiteren Temperatur erst nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne seit dem letzten Abstellen der Brennkraftmaschine verglichen. Die Startkraftstoffmenge wird in Abhängigkeit von dem Vergleich der Temperaturen nach Ablauf der vor- gegebenen Zeitspanne ermittelt.
Da die oben beschriebenen Probleme beim Start der Brennkraftmaschine nur auftreten, wenn zwischen dem Motorblock und der heizbaren Kühlflüssigkeit ein ausreichend großer Temperaturunterschied besteht, wird das Verfahren gemäß dieser Ausgestaltung erst nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne seit dem letzten Abstellen der Brennkraftmaschine durchgeführt. Dies ist dadurch zu begründen, dass die Brennkraftmaschine eine gewisse Zeit braucht, um weit genug abzukühlen. Wird die betriebswarme Brennkraftmaschine kurze Zeit nach dem Abstellen wieder gestartet, so ist die Aktivierung der Heizeinrichtung eher unwahrscheinlich und die oben genannten Probleme beim Wiederstart der Brennkraftmaschine treten zumindest nicht so stark in Erscheinung.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 3 wird die Zeitspanne in Abhängigkeit von der Temperatur der heizba- ren Kühlflüssigkeit beim letzten Abstellen der Brennkraftmaschine bestimmt.
Je geringer die Temperatur der Kühlflüssigkeit beim Abstellen der Brennkraftmaschine ist, umso schneller kühlt die Brenn- kraftmaschine bzw. der Motorblock auf kritische Temperaturen ab, bei denen sich Probleme beim Wiederstart der Brennkraftmaschine auftreten. Insofern ist die Zeitspanne umso kürzer, je geringer die Temperatur der Kühlflüssigkeit beim letzten Abstellen der Brennkraftmaschine ist.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 4 wird die Startkraftstoffmenge erhöht, falls sich die Temperaturen - also die Temperatur der heizbaren Kühlflüssigkeit und die weitere Temperatur - um mehr als einen vorgegebenen Grenzwert unterscheiden.
Unterscheiden sich die Temperatur der heizbaren Kühlflüssigkeit und die weitere Temperatur um mehr als den vorgegebenen Grenzwert, so ist davon auszugehen, dass die heizbare Kühl- flüssigkeit mittels der Heizeinrichtung geheizt wird, wogegen die Brennkraftmaschine bzw. der Motorblock und die Brennkammern eine wesentlich niedrigere Temperatur aufweisen. In diesem Fall muss zur Gewährleistung eines sicheren Startvorgangs die Startkraftstoffmenge erhöht werden, d. h. der Startvorgang mit einem fetteren Gemisch durchgeführt werden.
Anspruch 5 betrifft die Anwendung des Verfahrens der vorher- gehenden Ansprüche auf eine Brennkraftmaschine mit einer
Steuervorrichtung, welche über keine Information über den Betriebszustand der Heizeinrichtung verfügt.
Insbesondere dann, wenn die Steuervorrichtung keine Informa- tion darüber hat, ob die Heizeinrichtung aktiv ist und die Kühlflüssigkeit erhitzt wird, kann es zu Problemen beim Startvorgang aufgrund der unterschiedlichen Temperaturen der heizbaren Kühlflüssigkeit und des Motorblocks bzw. der Brennkammern kommen.
Insofern ist gemäß Anspruch 5 die Anwendung des Verfahrens auf eine Brennkraftmaschine, deren Heizeinrichtung eine externe Energieversorgung aufweist, besonders vorteilhaft.
In einer Ausgestaltung nach Anspruch 7 wird das Verfahren auf eine Brennkraftmaschine angewandt, welche mit mehreren unterschiedlichen Kraftstoffen betreibbar ist, wobei sich die Kraftstoffe in ihren Verbrennungseigenschaften unterscheiden.
Diese Anwendung zielt insbesondere auf sogenannte Bi-Fuel-
Fahrzeuge, welche neben herkömmlichem Otto- oder Dieselkraftstoff auch mir einem Alternativkraftstoff, wie beispielsweise Alkohol oder Rapsöl, betreibbar sind. Hier kann das Problem auftreten, dass bei aktiver Heizeinrichtung und alleiniger Betrachtung der Kühlmitteltemperatur auf eine zu hohe Temperatur der Brennkraftmaschine beim Start rückgeschlossen wird und zum Start der Brennkraftmaschine eine zu geringe Menge an Alternativkraftstoff zugemessen wird, was das Startverhalten der Brennkraftmaschine negativ beeinträchtigt. Dieses Problem ist insbesondere kritisch anzusehen, da bei einem Kraftstoffwechsel (Nachtanken mit Alternativkraftstoff) die Steuervorrichtung beim Start keine Information über die Art des Kraftstoffes hat. Anspruch 8 betrifft eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Heizeinrichtung zum Erhitzen einer Kühlflüssigkeit. Die Steuervorrichtung ist derart ausgebil- det, dass sie zum Start der Brennkraftmaschine das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 durchführt. Dazu sind in der Steuervorrichtung entsprechende Steuerungsfunktionen softwaremäßig implementiert. Bezüglich der sich dadurch ergebenden Vorteile wird auf die Ausführungen zu den vorhergehen- den Ansprüchen verwiesen.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:
Figur IA eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine;
Figur IB eine schematische Darstellung der Brennkraftmaschi- ne;
Figur 2 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Starten der Brennkraftmaschine in Form eines Ablaufdiagramms .
In Figur IA ist schematisch ein Kraftfahrzeug 100 dargestellt. Das Kraftfahrzeug umfasst einen Innenraum- Temperatursensor 70, eine Brennkraftmaschine 1, einen Kraftstofftank 50, welcher mit herkömmlichem Ottokraftstoff oder mit einem Alternativkraftstoff auf Alkoholbasis befüllbar ist. Beide Kraftstoffe unterscheiden sich in ihren Verbrennungseigenschaften (bespielweise der Entflammungstemperatur, Brennwert, Viskosität etc.). Der Kraftstofftank 50 ist über eine Versorgungsleitung 51 mit der Brennkraftmaschine 1 ver- bunden. Die Brennkraftmaschine 1 ist derart ausgestaltet, dass sie mit beiden Kraftstoffen betrieben werden kann. Die Brennkraftmaschine weist ferner eine Heizeinrichtung 40 auf, mittels der ein Kühlmittel der Brennkraftmaschine 1 heizbar ist .
In Figur IB sind weitere Details der Brennkraftmaschine 1 schematisch dargestellt. Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit ist die Darstellung stark vereinfacht ausgeführt.
Die Brennkraftmaschine 1 umfasst mindestens einen Zylinder 2 und einen in dem Zylinder 2 auf und ab bewegbaren Kolben 3. Die Brennkraftmaschine 1 umfasst ferner einen Ansaugtrakt 4, in dem stromabwärts einer Ansaugöffnung ein Luftmassensensor 5, eine Drosselklappe 6, ein Saugrohr 7 sowie ein Ansaugluft- Temperatursensor 28 angeordnet sind. Der Ansaugtrakt mündet in einem durch den Zylinder 2 und den Kolben 3 begrenzten Brennraum 30. Die zur Verbrennung nötige Frischluft wird über den Ansaugtrakt in den Brennraum 30 eingeleitet, wobei die Frischluftzufuhr durch Öffnen und Schließen eines Einlassventils 8 gesteuert wird. Bei der hier dargestellten Brennkraftmaschine 1 handelt es sich um eine Brennkraftmaschine 1 mit Kraftstoffdirekteinspritzung, bei der der für die Verbrennung nötige Kraftstoff über ein Einspritzventil 9 unmittelbar in den Brennraum 30 eingespritzt wird. Zur Auslösung der Verbrennung dient eine ebenfalls in dem Brennraum 30 ragende Zündkerze 10. Die Verbrennungsabgase werden über ein Auslass- ventil 11 in einen Abgastrakt 31 der Brennkraftmaschine 1 abgeführt und mittels eines im Abgastrakt 31 angeordneten Abgaskatalysators 12 gereinigt. In dem Abgastrakt ist ein Lamb- da-Sensor 16 angeordnet.
Die Kraftübertragung an einen Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs 100 geschieht über eine mit dem Kolben 3 gekoppelte Kurbelwelle 13. Die Brennkraftmaschine 1 verfügt ferner über einen Drehzahlsensor 15 zur Erfassung der Drehzahl der Kurbelwelle 13 sowie einen Motorblock-Temperatursensor 14, wel- eher auch ein Öl-Temperatursensor sein kann.
Die Brennkraftmaschine 1 verfügt über ein Kraftstoffversorgungssystem, zu dem der Kraftstofftank 50 und die erste Ver- sorgungsleitung 51 gehören. Der im Kraftstofftank 50 enthaltene Kraftstoff wird über die Versorgungsleitung 51 und eine weitere Versorgungsleitung einem Druckspeicher 20 zugeführt. Dabei handelt es sich um einen gemeinsamen Druckspeicher 20, von dem aus die Einspritzventile 9 für mehrere Zylinder 2 mit druckbeaufschlagtem Kraftstoff versorgt werden. Zwischen der Versorgungsleitung 51 und der weiteren Versorgungsleitung 19 ist eine Hochdruckpumpe 22 angeordnet. Die Hochdruckpumpe 22 dient dazu, dem Druckspeicher 20 Kraftstoff mit hohem Druck zuzuführen (typischerweise bis zu 150 bar) .
Die Brennkraftmaschine weist einen Kühlkreislauf 80 auf, welcher sich in einen kleinen Kühlkreislauf 82 und einen großen Kühlkreislauf 81 unterteilt. Der kleine Kühlkreislauf 82 und der große Kühlkreislauf 81 werden mittels eines Thermostats ab einer bestimmten Schalt-Temperatur verbunden, sodass sich die Kühlflüssigkeiten der beiden Kühlkreisläufe 81, 82 vermischen. Unterhalb der bestimmten Schalttemperatur ist das Thermostat geschlossen und die beiden Kühlkreisläufe 81, 82 sind getrennt. Die Temperatur der Kühlflüssigkeit im kleinen Kühlkreislauf 82 wird mittels eines ersten Temperatursensors
84 gemessen. Die Temperatur der Kühlflüssigkeit im großen Kühlkreislauf 81 wird mittels eines zweiten Temperatursensors
85 gemessen.
Die Brennkraftmaschine umfasst ferner eine Heizeinrichtung 40, welche mit dem Kühlkreislauf 80 derart gekoppelt ist, dass die in dem kleinen Kühlkreislauf 82 enthaltene Kühlflüssigkeit heizbar ist. Die Heizeinrichtung 40 kann beispiels- weise als elektrisch betriebener Wärmetauscher ausgebildet sein, welcher mit dem kleinen Kühlkreislauf 82 wärmeleitend gekoppelt ist. Die Heizeinrichtung 40 kann über eine Stromleitung 41 mit einer externen Spannungsquelle 42 verbunden werden und von dort mit Energie versorgt werden. Die Energie- Versorgung kann alternativ auch durch eine interne Spannungsquelle (z.B. Batterie des Kraftfahrzeuges (nicht dargestellt)) erfolgen. Alternativ kann es sich bei der Heizein- richtung um einen Wärmetauscher mit einem eigenen Brenner handeln, wie es von herkömmlichen Standheizungen bekannt ist.
Der Brennkraftmaschine ist ferner ein Umgebungstemperatursen- sor 90 zugeordnet.
Der Brennkraftmaschine 1 ist eine Steuervorrichtung 26 zugeordnet, welche über Signal- und Datenleitungen mit allen Ak- tuatoren und Sensoren der Brennkraftmaschine 1 und des Kraft- fahrzeugs 100 verbunden ist. In der Steuervorrichtung 26 sind kennfeidbasierte Motorsteuerungsfunktionen KFl bis KF5 softwaremäßig implementiert. Basierend auf den Messwerten der Sensoren und den kennfeidbasierten Motorsteuerungsfunktionen werden Steuersignale an die Aktuatoren der Brennkraftmaschine 1 und des Kraftstoffversorgungssystems ausgesandt. Konkret ist die Steuervorrichtung 26 über Daten- und Signalleitungen mit dem Innenraum-Temperatursensor 70, dem Luftmassensensor 5, der Drosselklappe 6, der Zündkerze 10, dem Einspritzventil 9, dem Ansaugluft-Temperatursensor 28, dem Motorblock- Temperatursensor 14, dem Drehzahlsensor 18, dem Lambda-Sensor 16, dem Umgebungstemperatursensor 90, dem ersten Temperatursensor 84 und dem zweiten Temperatursensor 85 gekoppelt. Der Steuervorrichtung steht jedoch keine Information über den Betriebszustand der Heizeinrichtung 40.
Für den Kraftfahrzeugführer besteht nun die Möglichkeit, bei abgeschalteter Brennkraftmaschine 1 die Heizeinrichtung 40 zu aktivieren und die Kühlflüssigkeit zu heizen. Dies ist insbesondere bei niedrigen Umgebungstemperaturen vorteilhaft, da unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine 1 die Wärme des Kühlmittels des kleinen Kühlkreislaufes 82 zur Aufheizung des Innenraums verwendet werden kann. Ferner wird auch der Motorblock vorgeheizt, was den Startvorgang erleichtert.
Die Startfähigkeit der Brennkraftmaschine verschlechtert sich erheblich mit sinkender Temperatur. Gründe sind vor allem in der stark reduzierten Kraftstoffverdampfung, der verschlech- terten Brenngemischaufbereitung, der Wandfilmbildung und der höheren Viskosität der Kraftstoffe zu sehen.
Gemäß einem bekannten Steuerverfahren wird daher die zum Start der Brennkraftmaschine 1 notwendige Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur des kleinen Kühlkreislaufs 82 ermittelt. Dazu wird eine Basiskraftstoffmenge um einen Korrekturwert korrigiert. Je geringer die Temperatur ist, umso mehr Kraftstoff muss zum Start der Brennkraftma- schine 1 zugeführt werden. Für eine oben beschriebene Brennkraftmaschine 1, welche über eine Heizeinrichtung 40 zu Heizen des Kühlmittels verfügt, kann diese Vorgehensweise unzureichend sein, wodurch sich Probleme bezüglich der Zuverlässigkeit des Startvorgangs und des Schadstoffausstoßes ergeben können. In bestimmten Situationen kann die Temperatur des von der Heizeinrichtung 40 erhitzbaren Kühlmittels deutlich höher sein als die Temperatur des Motorblocks bzw. der Brennräume 30. Dies tritt insbesondere bei sehr niedrigen Außentemperaturen, langer Abstellzeit der Brennkraftmaschine 1 und kurzer Aktivität der Heizeinrichtung 40 auf. Wir daher in dieser Situation die Temperatur des heizbaren Kühlmittels herangezogen, so ist diese für die Temperatur des Motorblocks nicht repräsentativ und es kommt zu einer Fehlberechnung der zum Start notwendigen Kraftstoffmenge.
In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Starten der Brennkraftmaschine in Form eines Ablaufdiagramms dargestellt, durch welches das oben genannte Problem gelöst wird.
Das Verfahren wird im Schritt 200 gestartet, beispielsweise bei der erstmaligen Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine 1 oder wenn die Umgebungstemperatur einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet.
Das Verfahren fährt mit Schritt 201 fort, in dem geprüft wird, ob die Brennkraftmaschine 1 abgeschaltet wurde. Bei einem negativen Ergebnis der Abfrage wird diese wiederholt. Bei einem positiven Ergebnis der Abfrage fährt das Verfahren mit Schritt 202 fort, in dem ein in der Steuervorrichtung 26 implementierter Timer gestartet wird, welcher die Zeit ab dem Abschalten der Brennkraftmaschine 1 misst.
Im Schritt 203 wird überprüft, ob der Wert des Timers größer ist als eine vorgegebene Zeitspanne. Diese Abfrage wird solange wiederholt, bis sich ein positives Ergebnis ergibt. Die Zeitspanne kann dabei einen festen Wert aufweisen oder in Ab- hängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels des großen oder es kleinen Kühlkreislaufs zum Zeitpunkt des Abschaltens der Brennkraftmaschine 1 bestimmt werden. Der Wert der Zeitspanne ist dabei umso kürzer, je geringer die Temperatur des Kühlmittels zum Zeitpunkt des Abschaltens der Brennkraftmaschine 1 war. Dadurch, dass das Verfahren erst nach Ablauf der Zeitspanne seit dem Abschalten der Brennkraftmaschine 1 fortfährt, wird der Umstand berücksichtigt, dass die Brennkraftmaschine 1 bzw. de Motorblock eine gewisse Zeit benötigt, um von Betriebstemperatur auf für den Start kritische Tempera- turbereiche abzukühlen. Die Zeitspanne ist dabei umso kürzer, je geringer die Temperatur der Brennkraftmaschine 1 zum Zeitpunkt des Abschaltens war. Vorteilhafterweise kann als Maß für die Temperatur der Brennkraftmaschine die Temperatur des Motorblocks, der Kühlflüssigkeit oder des Öls verwendet wer- den.
Nach einem positiven Ergebnis der Abfrage in Schritt 203 fährt das Verfahren mit Schritt 204 fort, in dem die Temperatur der heizbaren Kühlflüssigkeit (hier: die Temperatur des kleinen Kühlkreislaufs) und eine weitere Temperatur erfasst werden. Bei der weiteren Temperatur kann es sich beispielsweise um die Umgebungstemperatur, die Ansauglufttemperatur, die Öltemperatur oder die Temperatur des Motorblocks handeln. Es ist jedoch auch möglich die Innenraumtemperatur des Kraft- fahrzeugs 100 zu verwenden. Die weitere Temperatur ist also so gewählt, dass die Heizeinrichtung 40 auf sie keinen oder nur einen mittelbaren Einfluss hat. Dies bedeutet, dass sich die weitere Temperatur bei aktiver Heizeinrichtung von der Temperatur der heizbaren Kühlflüssigkeit zumindest zeitweise unterscheidet. Die weitere Temperatur liegt daher näher an der eigentlichen Temperatur des Motorblocks und repräsentiert diese besser als die Temperatur des heizbaren Kühlmittels.
In Schritt 205 wird überprüft, ob sich die Temperatur der beheizbaren Kühlflüssigkeit und die weitere Temperatur um mehr als einen Grenzwert unterscheiden.
Bei einem positiven Ergebnis der Abfrage in Schritt 205 fährt das Verfahren mit Schritt 206 fort, in dem die Startkraftstoffmenge in Abhängigkeit von dem Vergleich der Temperatur der Kühlflüssigkeit und der weiteren Temperatur ermittelt wird. Konkret kann dies derart geschehen, dass eine Basis- Startkraftstoffmenge um einen Korrekturwert korrigiert wird. Der Korrekturwert wird dabei in Abhängigkeit von der Differenz bzw. im Unterschied zwischen der Temperatur des heizbaren Kühlmittels und der weiteren Temperatur ermittelt. Je größer der Unterschied zwischen den beiden Temperaturen ist, umso größer wird der Korrekturwert, welcher auf die Basis- startkraftstoffmenge aufgeschlagen wird. Folglich wird zum Start der Brennkraftmaschine 1 mehr Kraftstoff in die Brennräume 30 eingespritzt, wodurch sich ein fetteres Brenngemisch ergibt und so ein sicherer Startvorgang der Brennkraftmaschi- ne 1 gewährleistet werden kann.
Nach Schritt 206 wird die Brennkraftmaschine 1 in Schritt 207 durch Zumessung der angepassten Startkraftstoffmenge gestartet, falls eine Anforderung für einen Start der Brennkraftma- schine erkannt wird. Bei einem negativen Ergebnis der Abfrage in Schritt 205 erfolgt der Start der Brennkraftmaschine unter Zumessung der unkorrigierten Basisstartkraftstoffmenge.
Das Verfahren wird anschließend mit Schritt 200 von Neuen be- gönnen.
Gemäß dem hier dargestellten Verfahren wird die Temperatur der heizbaren Kühlflüssigkeit mit einer weiteren Temperatur, welcher der Brennkraftmaschine zugeordnet ist, verglichen. Durch diesen Vergleich kann auf eine aktive Heizeinrichtung zurückgeschlossen werden und die für einen sicheren Start erforderliche Startkraftstoffmenge deutlich genauer werden. Auf diese Weise kann das Startverhalten und das Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine deutlich verbessert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine (1) mit einer Heizeinrichtung (40) zum Erhitzen einer Kühlflüs- sigkeit, wobei eine Temperatur der mittels der Heizeinrichtung (40) heizbaren Kühlflüssigkeit erfasst wird, eine weitere Temperatur ermittelt wird, welche der Brennkraftmaschine (1) zugeordnet ist, - die Temperaturen verglichen werden, eine Startkraftstoffmenge in Abhängigkeit von dem Vergleich der Temperaturen ermittelt wird, die Brennkraftmaschine (1) unter Zumessung der Start- kraftstoffmenge gestartet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zeit seit dem letzten Abstellen der Brennkraftmaschine (1) ermittelt wird, die Temperaturen nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit- spanne seit dem letzten Abstellen der Brennkraftmaschine (1) verglichen werden, und die Startkraftstoffmenge in Abhängigkeit von dem Vergleich der Temperaturen nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne ermittelt wird,
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Zeitspanne in Abhängigkeit von der Temperatur der heizbaren Kühlflüssigkeit beim letzten Abstellen der Brennkraftmaschine (1) bestimmt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Startkraftstoffmenge erhöht wird, falls sich die Temperaturen um mehr als einen vorgegebenen Grenzwert unterscheiden .
5. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auf eine Brennkraftmaschine (1) mit einer Steuervor- richtung (26), welche über keine Information über den Betriebszustand der Heizeinrichtung (40) verfügt .
6. Anwendung nach Anspruch 5, wobei die Heizeinrichtung (40) eine externe Energieversorgung (42) aufweist.
7. Anwendung nach einem der Ansprüche 5 bis 6, wobei die Brennkraftmaschine (1) mit mehreren unterschiedlichen Kraftstoffen betreibbar ist, welche sich in ihren Verbrennungseigenschaften unterscheiden.
8. Steuervorrichtung (26) für eine Brennkraftmaschine (1) mit einer Heizeinrichtung (40) zum Erhitzen einer Kühlflüssigkeit, wobei die Steuervorrichtung (26) derart ausgebildet ist, dass zum Start der Brennkraftmaschine
(D eine Temperatur der mittels der Heizeinrichtung (40) heizbaren Kühlflüssigkeit erfasst wird, eine weitere Temperatur ermittelt wird, welche der Brennkraftmaschine (1) zugeordnet ist die Temperaturen verglichen werden, eine Startkraftstoffmenge in Abhängigkeit von dem Vergleich der Temperaturen ermittelt wird, die Brennkraftmaschine (1) unter Zumessung der Start- kraftstoffmenge gestartet wird.
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