JP2004245219A - 車両の内燃機関の始動方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 あらゆる運転条件下において、内燃機関の急速且つ快適な始動を可能にする、特に車両の内燃機関の始動方法および装置を提供する。
【解決手段】 スタータ・フリー始動方法による、車両の内燃機関（１）の始動方法において、始動希望に対して、スタータ・フリー始動方法が内燃機関（１）の始動を成功させるかどうかが検査され、検査結果が否定的な場合に対して、内燃機関（１）が自動的にスタータ（５）により始動される。車両の内燃機関（１）の始動装置（９０）は、スタータ・フリー始動手段（２５；３０）を備え、更に始動希望に対して、スタータ・フリー始動が内燃機関（１）の始動を成功させるかどうかを検査する検査手段（３５）と、検査結果が否定的な場合に対して、内燃機関（１）を自動的にスタータ（５）により始動させる切換手段（４０）と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の始動方法および装置に関するものである。

ドイツ特許公開第１９６４５９４３号から、内燃機関用の始動ユニットが既知である。これは２つの異なる始動方法を可能にする。一方の始動方法はインパルス始動であり、他方の始動方法は直接始動である。両方の始動方法は、スタータ・フリー始動方法である。この場合、インパルス始動は、特に低温エンジンにおいて、回転質量のエネルギーで実行され、また直接始動は、高温エンジンにおいて、例えば信号停止時に利用される。ここで、それぞれ最も有利な始動方法が、内燃機関の温度の関数として自動的に選択される。

ドイツ特許公開第１９７４３４９２号から、特に自動車の内燃機関の始動方法が既知である。内燃機関に、吸入行程、圧縮行程、作業行程および排気行程を実行可能な、シリンダ内で可動なピストンが設けられている。さらに、制御装置が設けられ、制御装置により、第１の運転方式において圧縮行程の間に、または第２の運転方式において吸入行程の間に、燃料を、シリンダおよびピストンにより囲まれた燃焼室内に直接噴射可能である。制御装置は、始動時に、燃料を、燃焼室に付属のピストンが作動行程にある燃焼室内に直接噴射可能なように形成されている。

本発明の課題は、あらゆる運転条件下において、内燃機関のできるだけ急速且つ快適な始動を可能にする、特に車両の内燃機関の始動方法および装置を提供することである。

本発明によれば、スタータ・フリー始動方法による、特に車両の内燃機関の始動方法において、始動希望に対して、スタータ・フリー始動方法が内燃機関の始動を成功させるかどうかが検査され、検査結果が否定的な場合に対して、内燃機関が自動的にスタータにより始動される。

また、本発明によれば、スタータ・フリー始動手段を備えた、特に車両の内燃機関の始動装置は、始動希望に対して、スタータ・フリー始動が内燃機関の始動を成功させるかどうかを検査する検査手段と、検査結果が否定的な場合に対して、内燃機関を自動的にスタータにより始動させる切換手段と、を備えている。

本発明による方法および本発明による装置は、従来技術に比較して、始動希望に対して、スタータ・フリー始動方法が内燃機関の始動を成功させるかどうかが検査され、検査結果が否定的な場合に対して、内燃機関が自動的にスタータ（起動装置）により始動されるという利点を有している。このようにして、スタータ・フリー始動方法が成功しないときにおいても、このためにユーザの係合を必要とすることなく、始動希望を変換できることが保証される。したがって、スタータ始動に比較して比較的急速なスタータ・フリー始動方法が実行可能でないとき、またはスタータ・フリー始動方法が機能しないときにおいても、ユーザの他の操作なしに、スタータを用いて始動希望の変換が保証される。これにより、内燃機関のあらゆる運転条件下において、内燃機関の急速且つ快適な始動が実行される。

本発明によれば更に、有利な拡張および改善が可能である。
スタータ・フリー始動方法による始動が成功するかどうかの検査が、内燃機関の温度、特にオイル温度の評価により実行されるとき、それは特に有利である。このようにして、内燃機関の温度により確実な基準が存在し、この基準に基づき、始動前に予め、スタータ・フリー始動方法が内燃機関の始動を成功させるかどうかを特定することが可能であり、これにより、検査結果が否定的な場合、直ちにスタータ始動が使用され、したがってスタータ・フリー始動が成功しなかったことに対して時間がロスされることはない。

スタータ・フリー始動方法による始動が成功するかどうかの検査が、内燃機関の回転速度の評価により実行されるとき、他の利点が得られる。このようにして、スタータ・フリー始動方法の選択において、始動過程の早い段階において、予めスタータ・フリー始動が成功するかどうかを検出可能であり、これにより、検査結果が否定的な場合、早めに自動的にスタータ始動に切り換えられるので、開始されたスタータ・フリー始動により費やされたタイムロスは最小となる。

さらに、このようにして、内燃機関の停止後ではあるがなお内燃機関のエンジン惰性停止中に新たな始動希望が検出された場合に対して、内燃機関のあらゆる運転条件において、特に内燃機関のエンジン惰性停止中のあらゆる可能な回転速度において、内燃機関の急速且つ快適な再始動を実行可能である。

スタータ・フリー始動方法による始動が成功するかどうかの検査が、内燃機関のクランク軸の位置の評価により実行されるとき、他の利点が得られる。このようにして、内燃機関の温度の評価の場合と同様に、スタータ・フリー始動の開始前に、予めスタータ・フリー始動の成功の見込の評価を可能にする基準が与えられ、これにより、検査結果が否定的な場合、タイムロスなしに直接、スタータ始動を選択可能である。

スタータ・フリー始動方法として、ガソリン直接噴射により直接始動される直接始動方法が選択されるとき、それは特に有利である。このようにして、直接始動方法においては搭載電源に負荷がかからない。

スタータ・フリー始動方法を開始する場合、このスタータ・フリー始動が成功するかどうかが検査され、またスタータ・フリー始動が機能しない場合、内燃機関が自動的に再びスタータにより始動されるとき、それは特に有利である。このようにして、スタータ・フリー始動が既に開始された後においても、それが機能しない場合、内燃機関は、ユーザの他の操作なしに、スタータにより始動されることが保証される。これは、ユーザに対して快適性を向上させ、且つユーザの始動操作に基づいて発生するであろうタイムロスを排除する。

開始されたスタータ始動が機能しない場合、内燃機関が自動的に再びスタータ・フリー始動方法により始動されるとき、他の利点が得られる。このようにして、スタータ始動が機能しない場合においても、スタータ・フリー始動方法により他の始動試行が利用可能であり、これはユーザの操作なしに開始され、したがって、タイムロスを排除し且つ運転の快適性を向上させる。

内燃機関が停止された場合、操作要素、特に加速ペダルの操作により始動希望が検出されるとき、他の利点が得られる。このようにして、内燃機関の始動に対して、例えば追加として点火キーが操作される必要なく、内燃機関の始動／停止運転を実行可能である。これは運転の快適性を向上させ且つ内燃機関の始動におけるタイムロスを排除する。

さらに、内燃機関の停止後に始動希望が存在する場合、内燃機関の回転速度が第１の所定の範囲内にあるかどうかが検査されること、およびこれが肯定の場合、内燃機関がスタータ・フリーで始動されることが有利である。このようにして、内燃機関の停止後ではあるがなお内燃機関のエンジン惰性停止中に新たな始動希望が検出されたとき、内燃機関はできるだけ急速且つ快適に再始動可能である。

内燃機関の回転速度が第１の所定の範囲以下の第２の所定の範囲内にある場合、内燃機関が即時のスタータ係合により始動されるとき、他の利点が得られる。このようにして、内燃機関の停止後ではあるがなお内燃機関のエンジン惰性停止中に、しかもより低い回転速度において新たな始動希望が検出された場合に対しても、スタータ係合に基づき多少手順を必要とするが、内燃機関をできるだけ急速に再始動可能である。

内燃機関の回転速度が、第２の所定の範囲以下の第３の所定の範囲内にある場合、内燃機関が、内燃機関の惰性停止後に、スタータ係合により始動されるとき、他の利点が得られる。このようにして、内燃機関の停止後ではあるがなお内燃機関のエンジン惰性停止中に、しかも即時のスタータ始動に対してはきわめて低すぎる回転速度において新たな始動希望が検出された場合に対して、回転速度０からの通常のスタータ始動を実行することができる。

本発明の実施例が図面に示され、以下にこれを詳細に説明する。

図１において、例えば自動車の内燃機関１を示す。内燃機関１は、例えばオットー・サイクル・エンジンまたはディーゼル・エンジンとして形成されていてもよいエンジン６５を含む。以下において、例として、エンジン６５は、オットー・サイクル・エンジンとして形成されているものと仮定する。エンジン６５に、給気系４５を介してフレッシュ・エアが供給されている。空気質量流量の値は、給気系４５内の絞り弁５０を介して調節可能である。絞り弁５０とエンジン６５との間に存在する給気系４５の領域は、吸気管５５とも呼ばれる。燃料は、噴射弁２５を介して、エンジン６５のシリンダ９５の燃焼室内に直接噴射される。この場合、エンジン６５は、１つまたは複数のシリンダを含んでいてもよい。点火プラグ６０により、シリンダ９５の燃焼室内に存在する空気／燃料混合物が点火される。これにより、シリンダ９５のピストンが駆動され、一方、ピストンはエンジン６５のクランク軸１０を駆動する。燃焼排気ガスは、排気系７０を介してエンジン６５から排出される。エンジン６５にクランク角センサ７５が配置され、クランク角センサ７５は、クランク軸１０の位置を測定し且つエンジン制御手段２０に伝送する。追加としてまたはその代わりに、エンジン６５に温度センサ８０が配置され、温度センサ８０は、エンジン６５の温度を測定し且つ同様にエンジン制御手段２０に伝送する。この場合、温度センサ８０は、例えばエンジン６５内で使用されるエンジン・オイルのオイル温度を測定してもよい。その代わりに、給気系４５内の温度センサにより吸気温度が測定されても、または同様に設けられている冷却水の範囲内の適切な温度センサにより冷却水温度が測定されてもよい。

さらに第１の操作要素１５が設けられ、第１の操作要素１５は、例えば加速ペダルとして形成されていてもよい。第１の操作要素１５は、同様にエンジン制御手段２０と結合されている。追加として、オプションで第２の操作要素８５が設けられていてもよく、第２の操作要素８５は、例えばブレーキ・ペダルとして形成されていてもよく、且つ同様にエンジン制御手段２０と結合されている。第１の操作要素１５の操作度の関数として、エンジン制御手段２０は、当業者に既知のように、ユーザの希望トルクを決定することができる。ユーザの希望トルクは、エンジン制御手段２０によって、操作変数、即ち空気質量流量、噴射量および点火時期により変換される。このために、エンジン制御手段２０は、必要な空気質量流量を調節するために絞り弁５０を操作する。エンジン制御手段２０は、さらに、必要な燃料噴射量を調節するために、例えば噴射開始時期および噴射期間を設定することにより噴射弁２５を操作する。さらに、エンジン制御手段２０は、上記点火時期を調節するために点火プラグ６０を操作する。この場合、上記の操作変数を介してのユーザの希望トルクの変換は、当業者に既知のように行われる。さらにスタータ（起動装置）５が設けられ、スタータ５は、内燃機関１の始動時に、クランク軸１０を所定の回転速度に上昇させる。ここで、スタータ５は、ドイツ特許公開第１９６４５９４３号に記載のように、通常の電気式スタータとして形成されていてもよく、且つ図１には示されていない搭載電源から電気を供給可能である。この場合、スタータ５は、エンジン制御手段２０により操作される。エンジン制御手段２０は、例えば点火キーを回すことによりユーザ側からの対応の始動希望が存在するとき、内燃機関１を停止から始動させるためにスタータ５を作動する。

図２に内燃機関１の第２の実施態様が示され、この第２の実施態様において、図１と同じ参照符号は同じ要素を示している。図１に示す第１の実施態様とは異なり、図２に示す実施態様においてはさらに、スタータ・ジェネレータ３０が設けられ、スタータ・ジェネレータ３０は、スタータ５の代わりに、内燃機関１の始動時にクランク軸１０を駆動し且つ所定の回転速度まで上昇させることができる。

エンジン６５がディーゼル・エンジンとして形成されている場合に対しては、両方の実施態様において、点火プラグ６０および絞り弁５０は設けられていない。この場合には、ユーザの希望トルクの変換は、燃料噴射量の設定によってのみ行われる。

しかしながら、以下においては、例として、エンジン６５が自動車のオットー・サイクル・エンジンとして形成されているものと仮定する。したがって、ユーザの希望トルクはドライバの希望トルクである。第１の操作要素１５は、例えば加速ペダルであり、また第２の操作要素８５は、例えばブレーキ・ペダルである。

スタータ・ジェネレータ３０は、ドイツ特許公開第１９６４５９４３号に示すように、スタータ・ジェネレータ直接始動用および／またはインパルス始動用に設計されていてもよい。この場合、スタータ・ジェネレータ３０は、ドイツ特許公開第１９６４５９４３号に開示されているように、スタータ・ジェネレータ直接始動とインパルス始動との間で切換可能であってもよい。図１および図２に示されているスタータ５およびスタータ・ジェネレータ３０は、例えばドイツ特許公開第１９６４５９４３号に開示されているように設計されていてもよい。

追加として、図１および図２に示す上記の実施態様においては、例えばドイツ特許公開第１９７４３４９２号に開示されているように、直接始動がガソリン直接噴射により実行されてもよい。

自動車の始動／停止運転は燃料消費量低減のための有効な手段である。この場合、エンジン６５は、例えば信号機における停止において、自動的に停止状態に切り換えられる。エンジン６５が停止された場合にドライバが加速ペダル１５を再び操作したとき、エンジン６５は始動する。ガソリン直接噴射により直接始動が行われたとき、始動／停止運転は、特に有利であり且つ快適である。この場合、エンジン６５は、騒音なしに、きわめて急速に、スタータ５を作動させることなく且つ搭載電源に負荷をかけることなく、始動される。

ガソリン直接噴射による直接始動は、エンジン６５の必要なあらゆる運転条件下において機能しないことから出発する。例えばエンジン温度が１００℃以上であることは、このときシリンダ９５の燃焼室内にきわめて僅かな空気質量ないし酸素質量が存在するにすぎないので問題がある。このとき、第１の噴射において発生可能なエネルギーは、エンジン６５の始動に対して十分であることが保証されていない。ドイツ特許公開第１９６４５９４３号に開示されているような、直接始動またはインパルス始動用のスタータ・ジェネレータ３０の運転もまた、温度に応じてそれぞれ保証されていない。即ち、ドイツ特許公開第１９６４５９４３号に示されているように、直接始動によるスタータ・ジェネレータの運転はむしろ高温において適しており、一方、インパルス始動による運転はむしろ低温において適している。

したがって、本発明により、始動希望が存在する場合、スタータ・フリー始動方法がエンジンの始動を成功させるかどうかが検査され、検査結果が否定的な場合に対して、内燃機関１が自動的にスタータ５により始動されるように設計されている。スタータ・フリー始動方法は、この実施例においては、ガソリン直接噴射による直接始動またはスタータ・ジェネレータ３０を使用した直接始動である。内燃機関１のスタータ・フリー始動が可能でないかまたは機能しない場合、スタータ始動に切り換えられる。このようにして、あらゆる運転条件下において、急速且つ快適なエンジン始動が達成される。

本発明による方法を実行するために始動装置９０が設けられ、始動装置９０は、図３に示されているようにエンジン制御手段２０を含む。始動装置９０は、さらに、クランク角センサ７５および／または温度センサ８０を含む。始動装置９０は、さらに、噴射弁２５および／または図３に破線で示されているスタータ・ジェネレータ３０、並びにスタータ５を含む。エンジン制御手段２０は検査手段３５を含み、検査手段３５は以下において検査ユニットとも呼ばれ、且つ検査手段３５にクランク角センサ７５の測定信号および／または温度センサ８０の測定信号が供給されている。検査ユニット３５は、始動希望が存在する場合、スタータ・フリー始動が内燃機関１の始動を成功させるかどうかを検査する。検査結果はエンジン制御手段２０の切換手段４０に供給され、切換手段４０は以下において切換ユニットとも呼ばれ、検査結果が否定的な場合に対して、内燃機関１を自動的にスタータ５により始動させる。検査結果が肯定的な場合、切換ユニット４０は、噴射弁２５を介してガソリン直接噴射により、またはスタータ・ジェネレータ３０を介してスタータ・フリーで、内燃機関１を始動させる。

検査ユニット３５に、さらに加速ペダル１５の操作度が供給されている。
検査ユニット３５に、さらにブレーキ・ペダル８５の操作度が供給されている。
検査ユニット３５は、スタータ・フリー始動が内燃機関１の始動を成功させるかどうかを、例えば２段階で検査してもよい。内燃機関１が停止された場合、即ちエンジン６５が停止された場合、検査ユニット３５は、加速ペダル１５が操作されたとき、内燃機関１を始動させるための始動希望を検出する。第１段階において、検査ユニット３５は、このとき本来の始動の前に、スタータ・フリー始動が内燃機関１の始動を成功させるかどうかを検査する。これが否定の場合、否定的な検査結果は自動的にスタータ始動を実行させる。肯定の場合、スタータ・フリー始動が作動される。スタータ・フリー始動が実行された場合、検査ユニット３５は、第２段階において、開始されたスタータ・フリー始動が成功するかまたは機能しないかを検査する。第１の場合には、スタータ・フリー始動が継続され、第２の場合には、スタータ・フリー始動が中止され且つ自動的にスタータ始動が開始される。検査の第１段階後にスタータ始動が開始された場合、検査ユニット３５は、第２段階において、開始されたスタータ始動が成功するかまたは機能しないかを検査する。第１の場合には、スタータ始動が継続され、第２の場合には、スタータ始動は切換ユニット４０により中止され、また切換ユニット４０は再び自動的にスタータ・フリー始動に切り換え且つこれを開始させる。

スタータ・フリー始動方法による始動が成功するかどうかの検査は、内燃機関１の温度、例えばオイル温度の評価により実行されてもよい。追加としてまたはその代わりに、スタータ・フリー始動方法による始動が成功するかどうかの検査は、内燃機関１のエンジン６５の回転速度の評価により実行されてもよい。ガソリン直接噴射による直接始動によってスタータ・フリー始動が実行される場合、検査ユニット３５は、スタータ・フリー始動方法による始動が成功するかどうかの検査を、内燃機関１のクランク軸位置の評価によって実行してもよい。ガソリン直接噴射による直接始動に対しては、ドイツ特許公開第１９７４３４９２号に示されているように、エンジン６５のシリンダの１つが作業行程にあることが必要である。このとき、直接始動のために、このシリンダの燃焼室内に燃料が噴射され且つそこに形成された空気／燃料混合物が点火される。対応のシリンダが作業行程にあるかどうかの評価はクランク角に基づいて行われる。

クランク角センサ７５を介して、即ち測定クランク角の時間勾配から、エンジン回転速度が決定されてもよい。
同様に、スタータによる始動が成功するかどうかの検査に対して、検査ユニット３５は、内燃機関１の温度および／または内燃機関１の回転速度および／またはガソリン直接噴射によるスタータ・フリー直接始動が可能な場合にはクランク軸１０の位置を評価してもよい。

以下に、図４に示されている流れ図により例として本発明による方法を説明するが、この場合、同様に、スタータ・フリー始動方法の例として、図１の第１の実施態様に基づくガソリン直接噴射による直接始動を考察するものとする。

プログラムがスタートした後、検査ユニット３５は、プログラムステップ１００において、始動／停止運転が存在するかどうかを検査する。このために、検査ユニット３５は、例えば図３には示されていない車両速度センサの速度測定信号を評価してもよい。ここで、車両速度が、例えば４０ｋｍ／ｈの所定の値以下にある場合、始動／停止運転が検出され、且つプログラムはプログラムステップ１０５に分岐され、他の場合、プログラムは終了される（参照符号「Ａ」）。

プログラムステップ１０５において、検査ユニット３５は、例えば検査ユニット３５がブレーキ・ペダル８５の操作により車両ブレーキの作動を検出した後に、エンジン６５を停止させる。ここで、エンジンの停止は、検査ユニット３５によって、例えばエンジン６５の全てのシリンダへの燃料供給を停止してエンジン６５の全てのシリンダを遮断することにより行われてもよい。追加としてまたはその代わりに、検査ユニット３５は、絞り弁５０の閉止により空気の供給を終了させてもよい。追加としてまたはその代わりに、検査ユニット３５は、点火を中止させてもよい。検査ユニット３５による上記の３つの操作変数の調節が図３の左端に記号で示されている。プログラムステップ１０５の後に、プログラムはプログラムステップ１１０に移行される。

プログラムステップ１１０において、検査ユニット３５は、エンジン６５のクランク軸１０がガソリン直接噴射による直接始動に対して適切な位置にあるかどうか、即ちシリンダ９５ないしエンジン６５のシリンダの１つがエンジン停止において作業行程にあるかどうかを検査する。これが肯定（ｙｅｓ）の場合、プログラムはプログラムステップ１１５に分岐され、否定（ｎｏ）の場合、プログラムステップ１２０に分岐される。追加として、プログラムステップ１１０において、検査ユニット３５により、オプションで、内燃機関１の温度が、例えば１００℃の所定の値を下回っているかどうかが検査されてもよい。この追加の温度検査において、温度が所定の値を下回っているときにのみプログラムはプログラムステップ１１５に分岐され、他の場合、プログラムステップ１２０に分岐される。

プログラムステップ１１５においては、肯定的な検査結果が存在する。ドライバの始動希望が存在する場合、検査ユニット３５は加速ペダル１５の操作を検出する。この場合、検査ユニット３５は、肯定的な検査結果を切換ユニット４０に伝送する。それに基づいて、切換ユニット４０は、そのとき作業行程にあるシリンダ９５内に燃料を噴射するために噴射弁２５を操作し、このようにしてガソリン直接噴射により直接始動を開始する。それに対応して、空気供給量および点火は検査ユニット３５により調節される。それに続いて、プログラムはプログラムステップ１２５に移行される。

プログラムステップ１２５において、検査ユニット３５は、開始されたガソリン直接噴射による直接始動が成功するかどうかを検査する。この直接始動が成功するのは、始動過程の開始後第１の所定の時点ｔ_０において、このとき存在するエンジン回転速度ｎｍｏｔ０が所定のしきい値を超えているときである。第１の時点ｔ_０が始動過程の開始後約０．０７５秒であるとき、このしきい値は、例えば１２０ｒｐｍに選択されてもよい。始動過程の開始後の所定の時間範囲内でエンジン回転速度の時間勾配が第２の所定のしきい値を超えているときもまた、直接始動が成功している。この勾配は、簡単に、始動過程の開始後の第３の所定の時点ｔ_２におけるエンジン回転速度ｎｍｏｔ２が、始動過程の開始後の第２の所定の時点ｔ_１におけるエンジン回転速度ｎｍｏｔ１により除算されることにより決定されてもよく、この場合、この商は、直接始動が成功したときには、第２の所定のしきい値以上にあるはずである。この場合、第２の所定の時点ｔ_１は第１の所定の時点ｔ_０に後続し、第３の所定の時点ｔ_２は第２の所定の時点ｔ_１に後続している。第２の所定のしきい値は、約４の値をとってもよく、この場合、第２の所定の時点ｔ_１は、約０．１３秒に選択され、第３の所定の時点ｔ_２は約０．１８秒に選択される。上記の両方の条件の１つがプログラムステップ１２５において検査ユニット３５により満たされていると検出された場合（ｙｅｓ）、スタータ・フリー直接始動が継続され且つプログラムは終了され、他の場合（ｎｏ）、プログラムはプログラムステップ１３０に分岐される。

プログラムステップ１３０において、検査ユニット３５は、実際回転速度ｎｍｏｔが第３の所定のしきい値、例えば１５０ｒｐｍを下回っているかどうかを検査する。これが肯定（ｙｅｓ）の場合、プログラムはプログラムステップ１３５に分岐され、否定（ｎｏ）の場合、プログラムステップ１４０に分岐される。

プログラムステップ１４０において、例えば数ミリ秒の大きさの所定の時間の間、待ちループが実行される。それに続いて、プログラムはプログラムステップ１３０に戻される。

プログラムステップ１３５において、検査ユニット３５は否定的な検査結果を切換ユニット４０に伝送し、切換ユニット４０はガソリン直接噴射による直接始動を中止させ且つスタータ始動を開始させる。それに続いて、プログラムはプログラムステップ１４５に移行される。

プログラムステップ１４５において、検査ユニット３５は、開始されたスタータ始動が成功するかどうかを検査する。この検査はプログラムステップ１２５と同様に行うことができる。検査ユニット３５が、スタータ始動が成功することを検出した場合（ｙｅｓ）、スタータ始動は継続され且つプログラムは終了される。他の場合（ｎｏ）、プログラムはプログラムステップ１５０に分岐される。

プログラムステップ１５０において、検査ユニット３５は否定的検査結果を切換ユニット４０に伝送し、切換ユニット４０はスタータ始動を中止させ且つスタータ・フリー直接始動を開始させ、スタータ・フリー直接始動は、ガソリン直接噴射により、またこのとき作業行程にあるシリンダ９５の噴射弁２５の対応の操作により行われる。さらに、検査ユニット３５は、ガソリン直接噴射によるスタータ・フリー直接始動を実行するために、絞り弁５０を介して空気供給量を、並びに点火プラグ６０を介して点火時期を適切に調節する。それに続いて、プログラムはプログラムステップ１２５に戻される。

プログラムステップ１２０において、検査ユニット３５は、加速ペダル１５の操作に基づく始動希望が検査ユニット３５内で検出され、したがって切換ユニット４０によりスタータ始動を開始させる場合に対して、否定的検査結果を切換ユニット４０に伝送する。それに続いて、プログラムはプログラムステップ１４５に移行される。

したがって、スタータ・フリー始動過程が機能しない場合にスタータ始動方法に切り換えられ、またその逆の場合には逆に切り換えられる。この切換は、始動の成功に応じてそれぞれ複数回行われてもよい。これにより、始動調整が行われ、始動調整において、スタータ・フリー始動が可能でないかまたは機能しなかったことが特定されたとき直ちに、できるだけ急速にスタータ始動に切り換えられる。

ガソリン直接噴射によるスタータ・フリー直接始動が成功しなかった場合、始動時間の著しい延長を回避させるように、できるだけ急速にスタータ始動に切り換えられなければならない。開始された直接始動が成功しなかったこと、ないしは成功しないであろうことは、プログラムステップ１２５において、エンジン回転速度ｎｍｏｔの評価により事前に検出することができる。エンジン回転速度ｎｍｏｔは、以下において、ｎ〔ｒｐｍ〕でも表わされる。ガソリン直接噴射による直接始動の失敗は、簡単な場合、第１の噴射後にエンジン６５がきわめて僅か運動するにすぎないことにより検出される。これは、第１の所定の時点ｔ_０において、エンジン回転速度 ｎ＝ｎｍｏｔ０ が第１の所定のしきい値を下回っている場合である。この場合、第１の所定のしきい値は、例えば約１２０ｒｐｍに選択されている。第１の所定の時点ｔ_０は、例えば約０．０７５秒の値を有している。図５に、例としてエンジン回転速度ｎ〔ｒｐｍ〕が時間ｔ〔秒〕に対して目盛られ、ここで、始動過程は時点 ｔ＝０ に開始される。この場合、第１の所定の時点ｔ_０において、回転速度線図は、ｎ＝ｎｍｏｔ０ の第１の極大値を有し、２００ｒｐｍの第１の極大値は第１の所定のしきい値以上にあるので、第１の所定の時点ｔ_０においては、ガソリン直接噴射による直接始動はなお成功しているものとして検出される。

ここで、第１の時点ｔ_０において、第１の所定のしきい値が超えられたとき、それにもかかわらず、エンジン回転速度の加速がエンジン始動に対して十分でないことがあり得る。この始動の失敗が早く検出されればされるほど、それだけより早くスタータ始動を作動させることができる。これに対する基準は上記の時間勾配であり、ガソリン直接噴射による直接始動が成功可能なように、時間勾配は、第２の所定のしきい値以上でなければならない。この場合、第２の所定のしきい値は約４に等しく選択されてもよい。図５において、商として簡単に計算された勾配 ｎｍｏｔ２／ｎｍｏｔ１ は約５の値を有し、したがって第２の所定のしきい値以上にある。ここで、第３の所定の時点ｔ_２において、回転速度線図は ｎ＝ｎｍｏｔ２ の値の第２の極大値を有し、および第２の所定の時点ｔ_１において、回転速度線図は、ｎ＝ｎｍｏｔ１ の第１の極小値を有している。

図５に示されているように、エンジン始動は少なくとも時点 ｔ＝０．３秒まで延長されて成功し、１０００ｒｐｍの達成されるべき始動回転速度に接近している。
しかしながら、スタータが作動可能となる前に、エンジン回転速度ｎは、再び第３の所定のしきい値以下に低下していなければならず、このことがプログラムステップ１３０において検査される。これは、ガソリン直接噴射による先行直接始動試行がエンジン回転速度ｎを上昇させた場合、最初に、エンジン回転速度Ｎが第３の所定のしきい値以下に低下するまで待たれなければならないことを意味する。この場合、エンジン６５はオプションで追加としてブレーキ作動されてもよく、例えば絞り弁５０の操作により空気供給量が低下され、または存在する場合にはスタータ・ジェネレータ３０が適切に操作されてもよい。このようにして、スタータ・フリー始動が機能しないことが検出された後に、スタータ始動をできるだけ急速に開始させることができる。

例えば、バッテリが放電し尽くしたために、または搭載電源電圧が不足しているために、スタータ始動がもはや不可能な場合、なおスタータ・フリー始動による１つまたは複数の他の始動試行を行うことが可能である。

本発明による方法が、ガソリン直接噴射によるスタータ・フリー直接始動の場合を例として、図４の流れ図により説明されてきた。図２の実施態様に基づくスタータ・ジェネレータ３０を使用することによるスタータ・フリー始動が使用されるとき、そのフローは完全にそれに対応している。この場合、スタータ・フリー始動は、噴射弁２５、絞り弁５０および点火プラグ６０の対応の操作によっては開始されず、切換ユニット４０によるスタータ・ジェネレータ３０の対応の操作により開始される。スタータ・フリー始動に対してスタータ・ジェネレータ３０を使用する場合もまたガソリン直接噴射がもはや必要ではないので、この場合、吸気管噴射を行わせるために、吸気管５５内にも噴射弁２５が配置されていてもよい。

図６および図７により、本発明の他の実施例を説明する。
この他の実施例においては、内燃機関の停止後ではあるがなお内燃機関のエンジン惰性停止中に、できるだけ急速なエンジン６５の再始動を目的として、ドライバの新たな始動希望における始動調整を確実に行うことが重要である。この場合、実際エンジン回転速度、即ちエンジン回転速度実際値の関数として、エンジン惰性停止のこのような運転過程の間における再始動に対して、燃料供給、空気供給および点火の作動によるエンジン６５の燃焼が再び行われるか、またはスタータ５が作動される。

ここで、図６に、他の回転速度／時間線図が示されている。参照符号５００により、エンジン回転速度実際値の時間線図が示されている。例えば検査ユニット３５がブレーキ・ペダル８５の操作により車両ブレーキの作動を検出した後に、第１の時点ｔ１０においてエンジン６５が停止されたとする。この場合、エンジンの停止は、検査ユニット３５によって、例えばエンジン６５の全てのシリンダへの燃料供給の停止によるエンジン６５の全てのシリンダの遮断により行われてもよい。追加としてまたはその代わりに、検査ユニット３５は、絞り弁５０の閉止により空気供給を終了させてもよい。追加としてまたはその代わりに、検査ユニット３５は点火を中止させてもよい。検査ユニット３５による上記の３つの操作変数の調節が、図３の左端に記号で示されている。エンジン６５の停止により、エンジン回転速度実際値５００は、開始されたエンジン惰性停止に基づいて第１の時点ｔ１０から低下していく。しかしながら、第１の時点ｔ１０に続く第２の時点ｔ２０までは、エンジン回転速度実際値５００はなお第１の回転速度しきい値ｎ１以上にある。第１の回転速度しきい値ｎ１以上のエンジン回転速度の回転速度範囲が図６においてＮ１で示され、これは第１の回転速度範囲を示す。第１の時点ｔ１０と第２の時点ｔ２０との間に第１の時間範囲Ｔ１が得られる。ここで、エンジン６５の停止後ではあるがなおエンジン６５のエンジン惰性停止中の第１の時間範囲Ｔ１の間に、検査ユニット３５によって、加速ペダル１５の操作の検出によりドライバの始動希望が検出されたとき、エンジン回転速度はなお第１の回転速度範囲Ｎ１内にある。ここで、第１の回転速度範囲Ｎ１は、エンジン回転速度が第１の回転速度範囲Ｎ１内にある場合に、スタータ５を用いることなくエンジン６５の再始動が可能であるように設定され且つ検査ユニット３５内に記憶されている。このために、第１の回転速度範囲Ｎ１ないしこの第１の回転速度範囲Ｎ１を定義する第１の回転速度しきい値ｎ１は、例えば試験台上で適切に決定され且つ設定される。このとき、第１の時間範囲Ｔ１内のドライバの始動希望は、始動希望が検出されたとき直ちに燃料の噴射、空気供給および点火が再び開始されることにより、エンジン６５を再始動させる。これらの手段がない場合、エンジン６５が惰性停止し且つエンジン回転速度が０に到達するまで待たれなければならない。これは時間を著しく遅らせることになろう。第１の回転速度範囲Ｎ１は、例えば、それが２００ｒｐｍより大きいかまたは等しいエンジン回転速度を含むように設計されていてもよい。この場合、第１の回転速度しきい値ｎ１は２００ｒｐｍの値を有するものとする。しかしながら、第１の時間範囲Ｔ１の間に上記のように実行された再始動により、エンジン回転速度実際値は、参照符号３００で示されている図６の破線線図が示すように、なお第１の時間範囲Ｔ１の間に早めに再び上昇される。

第１の時間範囲Ｔ１の間にドライバの始動希望が存在しない場合、回転速度実際値５００は、第１の回転速度しきい値ｎ１以下に低下する。第２の時点ｔ２０に続く第３の時点ｔ３０において、回転速度実際値５００は、第１の回転速度しきい値ｎ１より小さい第２の回転速度しきい値ｎ２に到達したとする。第１の回転速度しきい値ｎ１および第２の回転速度しきい値ｎ２は、第２の回転速度範囲Ｎ２の境界を形成する。第２の時点ｔ２０および第３の時点ｔ３０は、第２の時間範囲Ｔ２の境界を形成する。ここで、エンジン６５の停止後ではあるがなおエンジン６５のエンジン惰性停止中の第２の時間範囲Ｔ２の間に、検査ユニット３５によって、加速ペダル１５の操作の検出によりドライバの始動希望が検出されたとき、エンジン回転速度は第２の回転速度範囲Ｎ２内にある。ここで、第２の回転速度範囲Ｎ２は、エンジン回転速度が第２の回転速度範囲Ｎ２内にある場合にスタータ５によるエンジン６５の即時の再始動が可能なように設定され且つ検査ユニット３５内に記憶されている。このために、第２の回転速度範囲Ｎ２ないしこの第２の回転速度範囲Ｎ２を回転速度の低い方向へ下方に制限する第２の回転速度しきい値ｎ２は、例えば試験台上で適切に決定され且つ設定される。このとき、第２の時間範囲Ｔ２内のドライバの始動希望は、始動希望が検出されたとき直ちにスタータ５が作動されることにより、エンジン６５を再始動させる。これらの手段がない場合、エンジン６５が惰性停止し且つエンジン回転速度が０に到達するまで待たれなければならない。これは時間を著しく遅らせることになろう。第２の回転速度範囲Ｎ２は、例えば、それが２００ｒｐｍより小さく且つ５０ｒｐｍより大きいかまたは等しいエンジン回転速度を含むように設計されていてもよい。この場合、第２の回転速度しきい値ｎ２は５０ｒｐｍの値を有するものとする。しかしながら、第２の時間範囲Ｔ２の間に上記のように実行された再始動により、エンジン回転速度実際値はなお第２の時間範囲Ｔ２の間に早めに再び上昇される。

第２の時間範囲Ｔ２の間においてもドライバの始動希望が存在しない場合、エンジン回転速度実際値５００は、第２の回転速度しきい値ｎ２以下に低下する。第２の回転速度しきい値ｎ２以下の回転速度は、第３の回転速度範囲Ｎ３を形成する。したがって、第３の回転速度範囲Ｎ３は、ここに記載の実施例においては、５０ｒｐｍより小さく且つ０より大きいかまたは等しいエンジン回転速度を含む。第３の時点ｔ３０から、図６には示されていないエンジン６５がエンジン回転速度０に到達するであろう時点まで、第３の時間範囲Ｔ３が形成される。ここで、エンジン６５の停止後ではあるがなおエンジン６５の惰性停止中の第３の時間範囲Ｔ３の間に、検査ユニット３５によって、加速ペダル１５の操作の検出によりドライバの始動希望が検出されたとき、エンジン回転速度は第３の回転速度範囲Ｎ３内にある。このとき、第３の時間範囲Ｔ３内のドライバの始動希望は、エンジン６５のエンジン惰性停止およびこれによるエンジン回転速度の０への到達が待たれ且つエンジン回転速度が０に到達したときにスタータ５の作動によってスタータ始動が開始されることにより、エンジン６５を再始動させる。したがって、第３の時間範囲Ｔ３の間に上記のように実行された再始動により、これが図６において参照符号４００を有するエンジン回転速度実際値の破線線図により示されているように、エンジン回転速度が０に到達した後にはじめて、エンジン回転速度実際値は再び上昇される。

図７の流れ図により、上記の他の実施態様に示す本発明による方法のフローを再び例として示し且つ説明する。
プログラムがスタートした後、検査ユニット３５は、プログラムステップ２００において、始動／停止運転が存在するかどうかを検査する。このために、検査ユニット３５は、例えば図３には示されていない車両速度センサの速度測定信号を評価してもよい。ここで、車両速度が、例えば４０ｋｍ／ｈの所定の値以下にある場合（ｙｅｓ）、始動／停止運転が検出され且つプログラムはプログラムステップ２０５に分岐され、他の場合（ｎｏ）、プログラムは終了される（参照符号「Ａ」）。

プログラムステップ２０５において、検査ユニット３５は、例えば検査ユニット３５がブレーキ・ペダル８５の操作により車両ブレーキの作動を検出した後に、エンジン６５を停止させる。ここで、エンジンの停止は、検査ユニット３５によって、例えばエンジン６５の全てのシリンダへの燃料供給を停止してエンジン６５の全てのシリンダを遮断することにより行われてもよい。追加としてまたはその代わりに、検査ユニット３５は絞り弁５０の閉止により空気の供給を終了させてもよい。追加としてまたはその代わりに、検査ユニット３５は点火を中止させてもよい。検査ユニット３５による上記の３つの操作変数の調節が、図３の左端に記号で示されている。プログラムステップ２０５の後に、プログラムはプログラムステップ２１０に移行される。

プログラムステップ２１０において、検査ユニット３５は、ドライバの始動希望が存在するかどうかを検査する。このような始動希望は、検査ユニット３５により、検査ユニット３５が加速ペダル１５の操作を検出したときに検出される。これが肯定（ｙｅｓ）の場合、即ちこのような始動希望が存在する場合、プログラムはプログラムステップ２１５に分岐され、否定（ｎｏ）の場合、プログラムはプログラムステップ２００に戻される。

プログラムステップ２１５において、検査ユニット３５は、クランク角センサ７５により得られた測定信号の評価により、エンジン回転速度実際値を決定する。それに続いて，プログラムはプログラムステップ２２０に移行される。

プログラムステップ２２０において、検査ユニット３５は、エンジン回転速度実際値が第１の回転速度範囲Ｎ１内にあるかどうかを検査する。これが肯定（ｙｅｓ）の場合、プログラムはプログラムステップ２３５に分岐され、否定（ｎｏ）の場合、プログラムステップ２２５に分岐される。

プログラムステップ２３５において、検査ユニット３５は、燃料の噴射、空気供給および点火を直ちに再び開始させる。それに続いてプログラムは終了される。
プログラムステップ２２５において、検査ユニット３５は、エンジン回転速度実際値が第２の回転速度範囲Ｎ２内にあるかどうかを検査する。これが肯定（ｙｅｓ）の場合、プログラムはプログラムステップ２４０に分岐され、否定（ｎｏ）の場合、プログラムステップ２３０に分岐される。

プログラムステップ２４０において、検査ユニット３５は、スタータ始動を直ちに実行するためにスタータ５を直ちに作動させる。それに続いてプログラムは終了される。
プログラムステップ２３０において、検査ユニット３５は、エンジン回転速度実際値が値０に到達したとき直ちに、スタータ始動を実行するためにスタータ５を作動させる。それに続いて、プログラムは終了される。

上記のようにドライバの始動希望が取り上げられるとき、これは、例えば、エンジン６５の停止後にドライバの側からの加速ペダル１５の操作によって発生される内燃機関へのトルク要求である。この場合、加速ペダル１５の操作勾配ないしそれと関連するトルク要求の勾配が、例えば試験台上で決定可能な所定のしきい値以上にあるときにはじめて、始動希望が検出されるように設計されていてもよい。

本発明の第１の実施態様による内燃機関の概略系統図である。 本発明の第２の実施態様による内燃機関の概略系統図である。 本発明による内燃機関の始動装置のブロック回路図である。 本発明による内燃機関の始動方法の第１の例示フローに対する流れ図である。 エンジンの第１の例示始動過程に対する回転速度／時間線図である。 エンジンの第２の例示始動過程に対する回転速度／時間線図である。 本発明による内燃機関の始動方法の第２の例示フローに対する流れ図である。

符号の説明

１ 内燃機関
５ スタータ（起動装置）
１０ クランク軸
１５ 第１の操作要素（加速ペダル）
２０ エンジン制御
２５ 噴射弁
３０ スタータ・ジェネレータ
３５ 検査手段（検査ユニット）
４０ 切換手段（切換ユニット）
４５ 給気系
５０ 絞り弁
５５ 吸気管
６０ 点火プラグ
６５ エンジン
７０ 排気系
７５ クランク角センサ
８０ 温度センサ
８５ 第２の操作要素（ブレーキ・ペダル）
９０ 内燃機関始動装置
９５ シリンダ
３００ エンジン惰性停止中の再始動
４００ エンジン停止後の再始動
５００ 回転速度実際値
ｎ、ｎ１、ｎ２ 回転速度
Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３ 回転速度範囲
ｎｍｏｔ０、ｎｍｏｔ１、ｎｍｏｔ２ 回転速度極値
ｔ 時間
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３ 時間範囲

Claims (14)

1. スタータ・フリー始動方法による、車両の内燃機関（１）の始動方法において、
   始動希望に対して、スタータ・フリー始動方法が内燃機関（１）の始動を成功させるかどうかが検査されること、および
   検査結果が否定的な場合に対して、内燃機関（１）が自動的にスタータ（５）により始動されること、
   を特徴とする車両の内燃機関の始動方法。
2. スタータ・フリー始動方法による始動が成功するかどうかの検査が、内燃機関（１）の温度、特にオイル温度の評価により実行されることを特徴とする請求項１に記載の始動方法。
3. スタータ・フリー始動方法による始動が成功するかどうかの検査が、内燃機関（１）の回転速度の評価により実行されることを特徴とする請求項１または２に記載の始動方法。
4. スタータ・フリー始動方法による始動が成功するかどうかの検査が、内燃機関（１）のクランク軸（１０）の位置の評価により実行されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の始動方法。
5. スタータ・フリー始動方法として、インパルス始動方法が選択されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の始動方法。
6. スタータ・フリー始動方法として、直接始動方法が選択されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の始動方法。
7. 内燃機関（１）が、直接始動方法において、ガソリン直接噴射により直接始動されることを特徴とする請求項６に記載の始動方法。
8. スタータ・フリー始動方法を開始する場合、このスタータ・フリー始動が成功するかどうかが検査されること、および
   スタータ・フリー始動が機能しない場合、内燃機関（１）が自動的に再びスタータ（５）により始動されること、
   を特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の始動方法。
9. 開始されたスタータ始動が機能しない場合、内燃機関（１）が自動的に再びスタータ・フリー始動方法により始動されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の始動方法。
10. 内燃機関（１）が停止された場合、加速ペダルのような操作要素（１５）の操作により始動希望が検出されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の始動方法。
11. 内燃機関の停止後に始動希望が存在する場合、内燃機関の回転速度が第１の所定の範囲内に存在するかどうかが検査されること、および
    これが肯定の場合、内燃機関がスタータ・フリーで始動されること、
    を特徴とする請求項３に記載の始動方法。
12. 内燃機関の回転速度が第１の所定の範囲以下の第２の所定の範囲内にある場合、内燃機関が、即時のスタータ係合により始動されることを特徴とする請求項１１に記載の始動方法。
13. 内燃機関の回転速度が、第２の所定の範囲以下の第３の所定の範囲内にある場合、内燃機関が、内燃機関の惰性停止後に、スタータ係合により始動されることを特徴とする請求項１２に記載の始動方法。
14. スタータ・フリー始動手段（２５；３０）を備えた、車両の内燃機関（１）の始動装置（９０）において、
    始動希望に対して、スタータ・フリー始動が内燃機関（１）の始動を成功させるかどうかを検査する検査手段（３５）と、
    検査結果が否定的な場合に対して、内燃機関（１）を自動的にスタータ（５）により始動させる切換手段（４０）と、
    を備えたことを特徴とする車両の内燃機関の始動装置。

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