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Beskrivelse
Potentialanalyse des Direktstarts fur den Einsatz in einem Stopp-Start-System an einem Ottomotor mit strahlgefuhrter Benzin-Direkteinspritzung unter besonderer Berucksichtigung des Motorauslaufvorgangs Im Rahmen der Entwicklung eines Stopp-Start-Systems, bei dem durch Ausschalten des Motors wahrend der Fahrzeug-Stillstandphasen Verbrauchseinsparungen realisiert werden sollen, wird ein neuartiges Startverfahren, der Direktstart, hinsichtlich seiner Eignung fur den Einsatz in einem Stopp-Start-System untersucht. Direktstart ist ein an direkteinspritzenden Ottomotoren applizierbares Startverfahren, bei welchem der Motor ausschliesslich mit Hilfe von Verbrennungsenergie gestartet wird. Durch direktes Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum bei stillstehendem Motor wird ein zundfahiges Gemisch an der Zundkerze erzeugt, dort fremd gezundet und verbrannt. Das Potential des Direktstartverfahrens wird an einem Motor mit strahlgefuhrtem Direkteinspritzverfahren sowohl analytisch als auch praktisch untersucht. Besonders eingegangen wird dabei auf die Konditionierung des Motors wahrend des Abstellvorgangs, der dem Direktstart vorangeht. Die Untersuchungen ergeben, dass der Erfolg des Direktstartvorgangs auf die Einhaltung wesentlicher Parameter angewiesen ist. Um einen zuverlassigen Direktstart an einem 4-Zylinder-4-Takt-Reihen-Ottomotor zu ermoglichen, mussen einschneidende Kompromisse hinsichtlich der Steuerzeiten, des Verdichtungsverhaltnisses und der maximal zulassigen Kuhlwassertemperatur in Kauf genommen werden. Bei den meisten Anwendungen wird dies zur Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs sowie der Leistungscharakteristik des Motors fuhren. Fur einen erfolgreichen Direktstart ist weiterhin die Einhaltung eines engen Start-Kurbelwinkel-Fensters erforderlich. Das Start-Kurbelwinkel-Fenster ist der Winkelbereich der Kurbelwellenposition nach dem oberen Totpunkt (OT), der einen zuverlassigen Motorstart gewahrleistet. Die Einstellung des Kurbelwinkels in den geforderten Grenzen ausschliesslich per Drosselklappensteuerung oder -regelung wahrend des Motorauslaufs ist unmoglich. Die Auslaufsteuerung kann mittels Zielbremsung erfolgversprechend ausgefuhrt werden. Aufgrund des hohen Drehmomentbedarfs ist allerdings die Applikation eines fur diesen Zweck neu zu entwickelnden Bauteils erforderlich. Eine Verfolgung dieses Losungsweges erscheint daher okonomisch wenig zielfuhrend. In Anbetracht der eingeschrankten Applizierbarkeit und der erforderlichen Kompromisse bei der Implementierung des Direktstarts in ein Motorkonzept, sowie der gleichzeitig zu losenden Robustheitsproblematik der Auslaufsteuerung, konnen einem reinen Direktstartkonzept kaum Chancen eingeraumt werden, den Weg in die Serienproduktion zu finden. Zudem kann ein Stopp-Direktstart-System nie ohne die zusatzliche Unterstutzung eines Anlassermotors oder ahnlichen Bauteils auskommen, da der Direktstart sehr empfindlich auf Anderungen der Umgebungsbedingungen reagiert und fur sich allein betrachtet nicht robust ist. Eine praktikable Alternative zum reinen Direktstart ist der ?anlasserunterstutzte Direktstart?. Bei diesem wird der Anlasser benutzt, um die Kurbelwelle uber den 1. OT zu drehen. Ebenso wie schon beim Direktstart ohne Anlasserunterstutzung sind die absolute Winkellage der Kurbelwelle und die Phasenlage der Nockenwelle zu jedem Zeitpunkt bekannt. Daher kann beim anlasserunterstutzten Direktstart direkt in den 1. Verdichtungstakt eingespritzt und bei Uberschreitung des 1. OT gezundet werden. Danach wird der Motor sukzessive durch Einspritz- und Zundsequenzen wie beim reinen Direktstart bis zur Leerlaufdrehzahl beschleunigt.