DE102010033591A1

DE102010033591A1 - Method for cold starting of e.g. diesel engine that is utilized for commercial vehicle, involves discharging ambient air with compressed pressure air from air reservoir into cylinder, and dosing pressure air depending on parameter of air

Info

Publication number: DE102010033591A1
Application number: DE201010033591
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr. Koch; Johannes Dipl.-Ing. Ritzinger; Frank Dipl.-Ing. Engelhardt
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-08-06
Filing date: 2010-08-06
Publication date: 2011-04-21

Abstract

The method involves sucking ambient air and compressing the ambient air before an ignition process of a fuel-air-mixture in a cylinder. The ambient air is discharged with a compressed pressure air from an air reservoir into the cylinder. The compressed pressure air is dosed depending on a condition parameter, a temperature and/or density of the ambient air. The pressure air is compressed to a pressure of 10 bars before the pressure air is discharged into the air reservoir. The pressure air is discharged into an exhaust gas system of the cylinder by a heatable inlet valve.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine, bei dem vor einem Zündvorgang eines Brennstoff-Luft-Gemischs in einem Zylinder Umgebungsluft angesaugt, komprimiert und mit komprimierter Druckluft aus einem Luftspeicher in den Zylinder eingeleitet wird.The invention relates to a method for starting an internal combustion engine, is sucked in before the ignition of a fuel-air mixture in a cylinder ambient air, compressed and introduced with compressed compressed air from an air reservoir in the cylinder.

Brennkraftmaschinen kommen in vielen unterschiedlichen technischen Anwendungsgebieten sowohl als stationäre Anlagen als auch für mobile Anwendungen zum Einsatz. Je nach Einsatzort der entsprechenden Brennkraftmaschinen müssen diese unter unterschiedlichen klimatischen Verhältnissen und bei verschiedensten Außenparametern sicher betrieben werden können. Gerade bei Dieselmotoren, wie sie beispielsweise für Nutzfahrzeuge eingesetzt werden, haben die Umgebungsbedingungen großen Einfluss auf das Startverhalten dieser Brennkraftmaschinen. Hierbei wird das Startverhalten sowohl von der Temperatur der angesaugten Umgebungsluft als auch von anderen Zustandsparametern, insbesondere der von der Höhe des Einsatzortes abhängigen Luftdichte, beeinflusst. Gerade bei tiefen Außentemperaturen und/oder in Einsatzorten, die über 2000 m über NN liegen, ist das Startverhalten von dieselbetriebenen Brennkraftmaschinen oftmals nicht zufriedenstellend. Hierbei ist festzustellen, dass bei Verwendung des in Europa üblichen Winterdiesels und einer geeigneten Einspritzung des Dieselkraftstoffs ein zufriedenstellendes Startverhalten auch bei Temperaturen um die –30°C sichergestellt werden kann. Nimmt allerdings auch die Luftdicht ab, was insbesondere mit zunehmender Höhe des Einsatzortes der Fall ist, verschlechtert sich das Kaltstartverhalten eines Dieselmotors.Internal combustion engines are used in many different technical fields of application both as stationary systems and for mobile applications. Depending on the location of the corresponding internal combustion engines they must be safe to operate under different climatic conditions and with a variety of external parameters. Especially in diesel engines, such as those used for commercial vehicles, the environmental conditions have a great influence on the starting behavior of these internal combustion engines. Here, the starting behavior is influenced both by the temperature of the intake ambient air and by other state parameters, in particular the dependent on the height of the job site air density. Especially at low outside temperatures and / or in locations above 2000 m above sea level, the starting behavior of diesel-powered internal combustion engines is often unsatisfactory. It should be noted that when using the conventional in Europe winter diesel and a suitable injection of diesel fuel, a satisfactory starting behavior even at temperatures around -30 ° C can be ensured. However, if the airtightness also decreases, which is the case in particular with increasing altitude of the site of use, the cold start behavior of a diesel engine deteriorates.

Im mobilen Einsatz werden dieselbetriebene Brennkraftmaschinen üblicherweise in Verbindung mit einem elektrisch angetriebenen Anlasser, einem Turbolader zur Verdichtung der Ladeluft und einer im Abgasstrang angeordneten Abgasnachbehandlungsanlage betrieben. Ferner sind Einrichtungen zum Einblasen zusätzlicher Druckluft in spezielle Aggregate, insbesondere im Bereich der Abgasnachbehandlungsanlage, bekannt.In mobile use, diesel-powered internal combustion engines are usually operated in conjunction with an electrically driven starter, a turbocharger for compressing the charge air and arranged in the exhaust line exhaust aftertreatment system. Furthermore, facilities for injecting additional compressed air in special units, in particular in the field of exhaust aftertreatment system, known.

In diesem Zusammenhang ist aus der DE 10 2008 000 325 A1 ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem bei einem Startvorgang der Brennkraftmaschine zur Bereitstellung eines hohen Ladedrucks zusätzliche Druckluft in den Luftansaugtrakt der Brennkraftmaschine eingeblasen wird. Das Einblasen zusätzlicher Druckluft erfolgt hierbei, wenn die Brennkraftmaschine kurz vor deren Start noch nicht läuft oder von dem Anlasser angetrieben nur mit geringer Drehzahl dreht. Durch die Bereitstellung eines beim Anlassen der Brennkraftmaschine erhöhten Ladedrucks und eine entsprechende Anpassung der Kraftstoffeinspritzung sollen mit dem beschriebenen Verfahren bereits ab dem Startvorgang die Abgaswerte und der Kraftstoffverbrauch in Abhängigkeit spezieller Betriebsparameter der Abgasnachbehandlungsanlage und/oder der Brennkraftmaschine optimiert werden.In this context is from the DE 10 2008 000 325 A1 a method for starting an internal combustion engine is known in which during a starting operation of the internal combustion engine to provide a high boost pressure additional compressed air is injected into the air intake tract of the internal combustion engine. The injection of additional compressed air takes place here, when the internal combustion engine is not running shortly before its start or driven by the starter rotates only at low speed. By providing a boost pressure when starting the internal combustion engine and a corresponding adjustment of the fuel injection, the exhaust gas values and the fuel consumption are to be optimized as a function of specific operating parameters of the exhaust aftertreatment system and / or the internal combustion engine with the method described already starting from the starting process.

Ausgehend von den bekannten Problemen beim Kaltstart von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Dieselmotoren, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Kaltstartunterstützung von Brennkraftmaschinen anzugeben, mit dem ein schnelles und zuverlässiges Starten einer Brennkraftmaschine auch bei tiefen Außentemperaturen und in hoch gelegenen Einsatzgebieten ermöglicht wird. Unter Zugrundlegung verhältnismäßig einfach erfassbarer Regelungsgrößen soll das anzugebende Verfahren zur Kaltstartunterstützung selbsttätig eingeleitet werden und sicherstellen, dass die Brennkraftmaschine auch bei tiefen Außentemperaturen von weniger als –30°C sowie bei geringer Luftdichte, wie sie beispielsweise in Höhen über 2000 m über NN herrscht, zuverlässig und schnell gestartet werden kann.Based on the known problems in the cold start of internal combustion engines, especially diesel engines, the invention has for its object to provide a method for cold start support of internal combustion engines, with a fast and reliable starting an internal combustion engine is made possible even at low outside temperatures and in high altitude applications. On the basis of relatively easily detectable control variables, the method to be given for cold start assistance should be automatically initiated and ensure that the internal combustion engine reliably even at low outside temperatures of less than -30 ° C and at low air density, as it prevails at altitudes above 2000 m above sea level and can be started quickly.

Die zuvor beschriebene Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.The object described above is achieved by a method according to claim 1. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims and are explained in more detail in the following description with partial reference to the figures.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine, bei dem vor einem Zündvorgang eines Brennstoff-Luft-Gemischs in einem Zylinder Umgebungsluft angesaugt, komprimiert und mit zusätzlicher komprimierter Druckluft aus einem Luftspeicher in den Zylinder eingeleitet wird, derart weitergebildet worden, dass die komprimierte Druckluft in Abhängigkeit eines Zustandsparameters der Umgebungsluft zudosiert wird.According to the invention, a method for starting an internal combustion engine, in which ambient air is sucked in, compressed and introduced with additional compressed compressed air from an air reservoir into the cylinder before an ignition process of a fuel-air mixture, has been further developed in such a way that the compressed air in Dependence of a state parameter of ambient air is added.

Erfindungsgemäß wird somit als Entscheidungskriterium für die Einleitung eines speziellen Kaltstartvorgangs einer Brennkraftmaschine ein Zustandsparameter der Umgebungsluft gewählt. Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren in Abhängigkeit der Temperatur und/oder der Dichte der Umgebungsluft durchgeführt. In Abhängigkeit wenigstens eines Zustandsparameters der Umgebungsluft, insbesondere der Temperatur und/oder der Luftdichte, wird aus einem Druckluftbehälter zusätzlich bevorratete Druckluft, in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine eingeleitet.According to the invention, a state parameter of the ambient air is thus selected as the decision criterion for the initiation of a special cold start process of an internal combustion engine. Preferably, the method according to the invention is carried out as a function of the temperature and / or the density of the ambient air. Depending on at least one state parameter of the ambient air, in particular the temperature and / or the air density, additionally stored compressed air is introduced into the intake tract of the internal combustion engine from a compressed air tank.

Die erfindungswesentliche Idee besteht somit darin, aus einem kleinen Zusatzluftreservoir, das vorzugsweise eine Größe von 5 bis 10 l aufweist, eine zusätzliche Luftmasse gezielt in Ergänzung zur Ladeluft in den Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine einzublasen.The idea essential to the invention thus consists of a small additional air reservoir, which preferably has a size of 5 to 10 l, an additional air mass targeted in addition to To inject charge air into the intake tract of an internal combustion engine.

Die Einblasung der zusätzlichen Druckluft erfolgt in Abhängigkeit der Außentemperatur und/oder der Dichte der Umgebungsluft, die maßgeblich von der Höhe eines Einsatzorts der Brennkraftmaschine oder eines von der Brennkraftmaschine betriebenen Fahrzeugs abhängt.The injection of the additional compressed air takes place as a function of the outside temperature and / or the density of the ambient air, which depends significantly on the height of a location of use of the internal combustion engine or a vehicle operated by the internal combustion engine.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird aus dem zusätzlichen Luftspeicher Druckluft in den Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine eingeleitet, bis diese auf etwa 300 Umdrehungen pro Minute hoch gelaufen ist. Ab dieser Drehzahl ist ein Zünden auf allen Zylindern in der Regel sichergestellt, so dass keine weitere zusätzliche Luft aus dem Luftspeicher eingeblasen werden muss.In a preferred embodiment of the invention, compressed air is introduced into the intake tract of an internal combustion engine from the additional air reservoir until it has run up to approximately 300 revolutions per minute. From this speed on all cylinders ignition is usually ensured, so that no additional air from the air reservoir must be blown.

Alternativ oder in Ergänzung hierzu ist es denkbar, die Lufteindüsung in einem Zeitraum von 1 bis 5 Sekunden nach Start der Brennkraftmaschine vorzunehmen. Idealerweise wird hierbei ein Zeitraum gewählt, den ein Motorsteuergerät benötigt, um sämtliche Zuordnungen zu detektieren und den Raildruckaufbau sicherzustellen.Alternatively or in addition thereto, it is conceivable to carry out the air injection in a period of 1 to 5 seconds after the start of the internal combustion engine. Ideally, a time period is chosen that an engine control unit requires in order to detect all assignments and to ensure the structure of the rail pressure.

Vorzugsweise wird der Luftspeicher auf einen Innendruck von etwa 10 bar ausgelegt. Dieses Druckniveau entspricht dem Druck, den üblicherweise ein im Fahrzeug vorgesehener Luftpresser erzeugt. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird ein qualitativ hochwertiger Wasserabscheider vorgesehen sein, um ein Vereisen des zusätzlichen Luftspeichers bzw. der Lufteindüsung zu verhindern. Darüber hinaus ist es denkbar, eine elektrische Beheizung des Drosselquerschnitts an der Lufteindüsung vorzusehen und/oder den Behälter für das zusätzliche Druckluftreservoir zu beheizen.Preferably, the air reservoir is designed for an internal pressure of about 10 bar. This pressure level corresponds to the pressure usually generated by an air compressor provided in the vehicle. In an advantageous embodiment of the invention, a high-quality water separator may be provided to prevent icing of the additional air reservoir or Lufteindüsung. In addition, it is conceivable to provide an electrical heating of the throttle cross section at the Lufteindüsung and / or to heat the container for the additional compressed air reservoir.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. einer entsprechend ausgeführten Vorrichtung wird ein autarkes System zur Kaltstartverbesserung einer Brennkraftmaschine geschaffen, dem als einfach erfassbare Regelgrößen Zustandsparameter der Umgebungsluft zugrunde gelegt werden und das darüber hinaus verhältnismäßig einfach in bestehende Systeme integrierbar ist, da es beispielsweise keinen zusätzlichen Netzanschluss benötigt.With the method according to the invention or a correspondingly executed device, a self-sufficient system for cold start improvement of an internal combustion engine is created, which is based on ambient air condition parameters as easily detectable control variables and which, moreover, can be integrated relatively easily into existing systems since, for example, it requires no additional mains connection ,

Im Folgenden wird die Erfindung ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:In the following the invention without further restriction of the general inventive concept will be explained in more detail by means of embodiments with reference to the figures. Showing:

1 eine Funktionskurve für ein ermitteltes Kesselvolumen in Abhängigkeit der Zeitspanne einer Luftzudosierung sowie 1 a function curve for a determined boiler volume as a function of the time period of an air addition and

2 eine grafische Darstellung des Druckeinflusses auf den Zündverzug. 2 a graphic representation of the pressure influence on the ignition delay.

Anhand 1 und 2 wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Verbesserung des Kaltstartverhaltens einer Brennkraftmaschine, wie sie insbesondere als Dieselmotor in einem Nutzfahrzeug zum Einsatz kommt, beschrieben. Vor allem bei Fahrzeugen, die bei tiefen Temperaturen an Einsatzorten in großer Höhe eingesetzt werden, wie etwa Lastkraftwagen im Gebirge oder Pistenbullys, kann mit Hilfe der im Folgenden näher erläuterten Maßnahmen das Kaltstartverhalten erheblich verbessert werden.Based 1 and 2 the method according to the invention for improving the cold start behavior of an internal combustion engine, as used in particular as a diesel engine in a commercial vehicle, is described. Especially with vehicles that are used at low temperatures at high altitude locations, such as trucks in the mountains or snow groomers, the cold start behavior can be significantly improved with the help of the measures described in more detail below.

In 1 ist eine rechnerisch ermittelte Funktionskurve dargestellt, die die Abhängigkeit zwischen der Zeitspanne einer Zudosierung zusätzlicher Druckluft in den Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine und dem benötigten Kesselvolumen für das Zusatzluftreservoir zeigt. Der Luftspeicher, in dem das Zusatzluftreservoir bevorratet wird, ist hierbei auf einen maximalen Druck von 10 bar, also 10·10⁵ Pa, ausgelegt. Dieser Druck entspricht dem Druck, auf den der ohnehin im Fahrzeug befindliche Luftpresser Luft komprimiert. Ein zusätzlicher Luftpresser ist somit nicht erforderlich.In 1 is a mathematically determined function curve is shown, showing the dependence between the period of addition of additional compressed air in the intake of an internal combustion engine and the required boiler volume for the additional air reservoir. The air reservoir, in which the additional air reservoir is stored, in this case to a maximum pressure of 10 bar, so 10 · 10 ⁵ Pa, designed. This pressure corresponds to the pressure to which the air compressor, which is already in the vehicle, compresses air. An additional air compressor is not required.

Über die Abszisse (x-Achse) ist die Zeitdauer der Zudosierung zusätzlicher Druckluft in Sekunden aufgetragen, während der Ordinate (y-Achse) das benötigte Kompressionsvolumen für das zusätzliche Druckluftreservoir zugeordnet ist. Zur Berechnung des benötigten Zusatzvolumens ist ferner von einer mittleren Drehzahl der Brennkraftmaschine von 200 Umdrehungen pro Minute und einer Erhöhung der Dichte der in einen Zylinder eingeleiteten Luft um 10% ausgegangen worden.The abscissa (x-axis) plots the duration of the addition of additional compressed air in seconds, while the ordinate (y-axis) is assigned the required compression volume for the additional compressed air reservoir. In order to calculate the required additional volume, an average speed of the engine of 200 revolutions per minute and an increase in the density of the air introduced into a cylinder by 10% have also been assumed.

Ausdrücklich wird darauf hingewiesen, dass das Volumen des Ladeluftsystems bei der Berechnung der in 1 dargestellten Funktionskurve nicht berücksichtigt worden ist. Vielmehr wurde ausschließlich der durch die Kolbenbewegung in den Zylindern der Brennkraftmaschine angesaugte Luftvolumen- bzw. Luftmassestrom berücksichtigt. Für eine praxisbezogene Betrachtung einer Zudosierung zusätzlicher Druckluft zur Kaltstartverbesserung ist das Volumen des Ladeluftsystems allerdings nicht zu vernachlässigen, da dieses üblicherweise größer als 10 Liter ist, so dass eine entsprechende Luftdichteerhöhung, beispielsweise um 10%, eine zusätzliche Volumenvergrößerung des Zusatzluftreservoirs, hier um wenigstens einen Liter, erforderlich machen würde.It is expressly stated that the volume of the charge air system when calculating the in 1 shown function curve has not been considered. Rather, only by the piston movement in the cylinders of the engine sucked air volume or air mass flow was taken into account. For a practical consideration of a metered addition of compressed air for cold start improvement, the volume of the charge air system is not negligible, since this is usually greater than 10 liters, so that a corresponding increase in air density, for example by 10%, an additional increase in volume of the additional air reservoir, here by at least one Liters would be required.

Der Funktionskurve in 1 ist zu entnehmen, dass das benötigte Zusatzvolumen in Abhängigkeit der Zeitspanne der Luftzudosierung linear anwächst. Wird die Zudosierung innerhalb einer Zeitspanne von 5 s durchgeführt, so werden 0,8 Liter der in dem Druckluftspeicher unter einem Druck von 10 bar bevorrateten Luft benötigt, um eine Erhöhung der Dichte der Luft innerhalb eines Zylinders um 10% erreichen zu können. Sofern die Zudosierung zusätzlicher Druckluft während einer Zeitspanne von 10 s erfolgt, wird hierfür unter den zuvor angegebenen Randbedingungen ein zusätzliches Luftvolumen von 1,6 Litern benötigt.The function curve in 1 It can be seen that the required additional volume increases linearly as a function of the period of the air metering. If the addition is carried out within a period of 5 s, then 0.8 liter of the pressure in the compressed air storage under a pressure of 10 bar stored air needed to achieve an increase in the density of air within a cylinder by 10% can. If additional compressed air is added over a period of 10 s, an additional air volume of 1.6 liters is required under the boundary conditions specified above.

Die in 1 veranschaulichten Berechnung macht deutlich, dass je nach Auslegung des Systems zur Verbesserung des Kaltstartverhaltens einer Brennkraftmaschine, beispielsweise, um dieses für eine beliebige Anzahl von hintereinander durchgeführten Kaltstarts auszulegen, der zusätzliche Druckluftspeicher entsprechend angepasst zu dimensionieren ist. Erste Berechnungen bzw. Versuche haben allerdings gezeigt, dass Volumina von bis zu 10 Litern für einen Druckluftspeicher zu Bevorratung des Zusatzluftreservoirs ausreichend sind.In the 1 illustrated calculation makes it clear that depending on the design of the system for improving the cold start behavior of an internal combustion engine, for example, to interpret this for any number of consecutively performed cold starts, the additional compressed air storage is to be dimensioned accordingly adjusted. Initial calculations or tests have shown, however, that volumes of up to 10 liters are sufficient for a compressed air reservoir for storing the additional air reservoir.

Eine Verbesserung des Kaltstartverhaltens von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Dieselmotoren für Nutzfahrzeuge, kann im Wesentlichen durch zwei Effekte positiv beeinflusst werden. So ist dies einerseits mit einer Zündverzugsreduzierung und andererseits mit einer Ladungswechseloptimierung realisierbar.An improvement in the cold start behavior of internal combustion engines, in particular of diesel engines for commercial vehicles, can be positively influenced essentially by two effects. So this is on the one hand with a Zündverzugsreduzierung and on the other hand with a charge cycle optimization feasible.

Eine Zündverzugsreduzierung verfolgt das Ziel, die Zeitspanne zwischen dem Einspritzen des Kraftstoffs in den Zylinder und dem Beginn des Verbrennungsvorgangs möglichst kurz zuhalten. In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, dass die Zündfähigkeit eines Brennstoff-Luft-Gemischs mit steigendem Druck und der hiermit verbundenen Temperaturerhöhung ansteigt. Die erfindungsgemäß vorgesehene Eindüsung zusätzlicher Druckluft aus dem Zusatzluftreservoir in den Zylinder einer Brennkraftmaschine erhöht die Dichte der zu komprimierenden Luft im Zylinder und führt darüber hinaus zu einem gegenüber einem Zustand ohne zusätzlich eingedüste Luft erhöhten Druck nach der Verdichtung. Andererseits findet aufgrund der Einblasung zusätzlicher Luft und deren Expansion während des Ansaugtakts auch eine zusätzliche Abkühlung im Zylinder statt.An ignition delay reduction has the aim of keeping the time between the injection of the fuel into the cylinder and the start of the combustion process as short as possible. In this context, it should be noted that the ignitability of a fuel-air mixture increases with increasing pressure and the associated increase in temperature. The inventively provided injection additional compressed air from the additional air reservoir into the cylinder of an internal combustion engine increases the density of the air to be compressed in the cylinder and also leads to a relation to a state without additional injected air increased pressure after compression. On the other hand, due to the injection of additional air and its expansion during the intake stroke, additional cooling takes place in the cylinder.

Zur weiteren Erläuterung der zuvor geschilderten Effekte ist in dem in 2 dargestellten Diagramm der Zündverzug in Millisekunden (ms) über die Temperatur im Zylinderinnenraum in Kelvin (K) aufgetragen. In dem Diagramm sind vier Funktionskurven dargestellt, die jeweils die Verdichtungsdrücke 10, 20, 40 und 60 bar repräsentieren. Bei einem Verdichtungsdruck von 60 bar, der für Dieselmotoren durchaus üblich ist, kann die Temperatur im Zylinder auf bis zu etwa 850 K ansteigen. In diesem Zusammenhang ist allerdings zu berücksichtigen, dass bei niedriger Temperatur der Umgebungsluft, insbesondere bei Temperaturen unterhalb von –30°C bzw. unterhalb von 243 K die nach Abschluss der Verdichtung zu erzielende Temperatur im Zylinder unterhalb von 700 K liegt. Hierzu ist dem Diagramm in 2 zu entnehmen, dass weitere negative Temperatureinflüsse, insbesondere aufgrund der zusätzlich in den Zylinder eingebrachten und dort expandierenden Druckluft, einen Zündverzug bzw. eine Zündverzugsverlängerung hervorrufen.To further explain the effects described above is in the in 2 illustrated diagram of the ignition delay in milliseconds (ms) over the temperature in the cylinder interior in Kelvin (K) plotted. The diagram shows four function curves, each representing the compression pressures 10, 20, 40 and 60 bar. At a compression pressure of 60 bar, which is quite common for diesel engines, the temperature in the cylinder can rise up to about 850 K. In this context, however, it should be noted that at low ambient air temperature, in particular at temperatures below -30 ° C. or below 243 K, the temperature to be achieved in the cylinder after completion of the compression is below 700 K. For this, the diagram in 2 can be seen that further negative temperature effects, in particular due to the additionally introduced into the cylinder and there expanding compressed air, cause a Zündverzug or a Zündverzugsverlängerung.

Um diesem Effekt entgegen zu wirken und den Zündverzug trotz Einblasen zusätzlicher Druckluft aus dem Zusatzluftreservoir zu reduzieren, ist es denkbar, Heizmittel zur Beheizung der zusätzlichen Druckluft vorzusehen. Eine derartige Beheizung kann wahlweise mit Hilfe elektrischer Heizmittel im Bereich des Drosselquerschnitts oder durch Beheizung des Zusatzluftreservoirs im Luftbehälter, beispielsweise mittels eines Latentwärmespeichers, realisiert werden. Die zusätzlich eingedüste Druckluft wird auf eine Temperatur erwärmt, so dass diese bei der Expansion zumindest nicht wesentlich unter die Temperatur der Umgebungsluft abgekühlt wird.To counteract this effect and to reduce the ignition delay despite blowing additional compressed air from the additional air reservoir, it is conceivable to provide heating means for heating the additional compressed air. Such heating can optionally be realized by means of electrical heating means in the region of the throttle cross section or by heating the additional air reservoir in the air container, for example by means of a latent heat accumulator. The additional compressed air is heated to a temperature so that it is not cooled at least substantially below the temperature of the ambient air during expansion.

Neben einer Zündverzugsreduzierung kann durch eine Ladungswechseloptimierung der Kaltstartvorgang einer Brennkraftmaschine verbessert werden.In addition to a Zündverzugsreduzierung can be improved by a charge cycle optimization of the cold start operation of an internal combustion engine.

Eine Erhöhung des Kompressionsdrucks im Zylinder, also des Drucks nach erfolgter Verdichtung, um 100 mbar (0,1·10⁵ Pa) bei gleichzeitig geringem Abgasgegendruck, also insbesondere bei geöffneter Drosselklappe, bewirkt eine positive Ladungswechselschleife für die Brennkraftmaschine. Diese positive Ladungswechselschleife, also die Bereitstellung zusätzlicher Arbeit, die aus der Verdichtung der zusätzlichen Luft herrührt, entspricht einer wirksamen Drehmomenterhöhung von etwa 6 Nm, was bei einer Drehzahl von 200 Umdrehungen pro Minute einer Leistungssteigerung von 130 W entspricht. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass aufgrund der sehr sensiblen Kaltstartvorgänge allein diese geringe Drehmoment- bzw. Leistungssteigerung einen positiven Einfluss auf den Kaltstartvorgang hat. Bei Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens kann somit durch Vorsehen eines Zusatzdruckluftreservoirs und das Einblasen der zusätzlich Bevorrateten, ggf. erwärmten Druckluft während des Startvorgangs einer Brennkraftmaschine das Kaltstartverhalten verbessert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit besonders geeignet, um bei Fahrzeugmotoren, die in vergleichsweise großer Höhe und damit bei niedriger Luftdichte betrieben werden, eingesetzt zu werden. Unter niedriger Luftdichte ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass die Luftdichte in Höhenlagen über 2000 m über NN teilweise um mehr als 5% gegenüber Normalbedingungen, also gegenüber etwa 1,0·10⁵ Pa (1013,25 hPa), reduziert ist.An increase in the compression pressure in the cylinder, ie the pressure after compression, by 100 mbar (0.1 · 10 ⁵ Pa) with low exhaust back pressure, ie in particular when the throttle is open, causes a positive charge cycle for the internal combustion engine. This positive charge cycle, ie the provision of additional work resulting from the compression of the additional air, corresponds to an effective torque increase of about 6 Nm, which corresponds to a power increase of 130 W at a speed of 200 revolutions per minute. In this context, it should be noted that due to the very sensitive cold start operations alone, this low torque or power increase has a positive impact on the cold start process. When using the method according to the invention can thus be improved by providing an additional compressed air reservoir and the injection of the additionally stored, possibly heated compressed air during the starting process of an internal combustion engine, the cold start behavior. The method according to the invention is therefore particularly suitable for use in vehicle engines which are operated at a comparatively high altitude and thus at low air density. In this context, low air density is to be understood as meaning that the air density at altitudes above 2000 m above sea level is in some cases reduced by more than 5% compared to normal conditions, ie to about 1.0 · 10 ⁵ Pa (1013.25 hPa).

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008000325 A1 [0004]

Claims

Method for starting an internal combustion engine, is sucked before the ignition of a fuel-air mixture in a cylinder ambient air, compressed and introduced with compressed compressed air from an air reservoir in the cylinder, characterized in that the compressed compressed air in response to a state parameter of the ambient air is added.

A method according to claim 1, characterized in that the compressed compressed air is metered in dependence of a temperature and / or a density of the ambient air.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that 5 to 10 l of compressed air are stored in the air reservoir.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the compressed air before it is passed into the air reservoir, to a pressure of 9 to 11 bar, in particular 10 bar is compressed.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that compressed air is metered from the air reservoir at least one cylinder until a crankshaft of the internal combustion engine rotates at 300 rev / min.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that after a signal for a start of the internal combustion engine 1 to 5 s compressed air from the air reservoir is added to at least one cylinder.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the compressed air is introduced via a heatable inlet valve in the intake of the cylinder.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the compressed air is heated in the air reservoir.

Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that a throttle valve is opened during a charge exchange in the cylinder.

Internal combustion engine with at least one cylinder, in the compressed air via an intake tract by means of a turbocharger ambient air and from a compressed air reservoir compressed air for igniting an air-fuel mixture can be introduced, characterized in that a sensor for detecting a temperature and / or density of not yet compressed ambient air is provided and based on a signal generated by the sensor depending on the detected temperature and / or density of the not yet compressed ambient air, the compressed air reservoir compressed air and the cylinder via the intake tract can be fed.