JP2004340135A - 自動車の内燃機関を始動する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関を始動する方法において、特に排出及び燃料消費の低減に関して始動過程の改良が達成可能な方法を提供する。
【解決手段】内燃機関（１０）が運動せしめられる始動開始（Ｓ）の後に、第１の圧縮行程（２１）を行い、燃料を、少なくとも２つの部分噴射（２２）の形で、圧縮行程（２１）の間に燃焼室（１３）内に噴射する。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に自動車の内燃機関を始動する方法であって、内燃機関が複数のシリンダと、始動エンジンとを有しており、内燃機関が始動エンジンによって始動され、燃料が内燃機関の燃焼室内に直接に噴射され、この燃焼室で燃焼される形式の方法に関する。また本発明は、対応した形式のコンピュータプログラム、制御装置及び内燃機関に関する。

このような方法は、例えば直接噴射による内燃機関により公知であり、この場合、内燃機関が成層燃焼運転で始動される。この場合、一般に内燃機関の始動時には、始動のために、内燃機関の通常運転のために必要とされるよりも多くの燃料が必要であることが考慮されなければならない。このことは、内燃機関の始動時には、いわゆる壁膜が特に内燃機関のシリンダ壁に形成されることに起因する。このために必要な燃料質量は、従って燃焼のため、ひいては内燃機関の始動には貢献しない。

そこで本発明の課題は、内燃機関を始動する方法において、特に排出及び燃料消費の低減に関して始動過程の改良が達成可能な方法を提供することである。

この課題を解決した本発明の手段によれば、冒頭で述べた形式の方法において、内燃機関が運動せしめられる始動開始の後に、最初の圧縮行程を行うシリンダ内に、燃料が少なくとも２つの部分噴射の形で、圧縮行程の間に燃焼室内に噴射される。冒頭で述べた形式のコンピュータプログラム又は制御装置又は内燃機関において、上記課題は相応に解決される。

部分噴射によって、燃焼室内に発生する層状給気雲のより良好な均質化が得られる。このことは、個々の燃料滴がより良好に気化することができ、これにより、全体としてより多くの燃料が後続の燃焼に参与できることにつながる。同時に、燃料の効果的な気化により、より少ない燃料が特にシリンダ壁に積層される。燃料が一回の噴射で燃焼室に噴射される、内燃機関の通常の成層燃焼運転に比べて、本発明により、噴射された燃料のより良好な利用が達成される。しかしながら、このことは、より少ない燃料を噴射することができること、すなわち、始動時の燃料消費が低減されることと同じ意味である。

燃料が圧縮行程の間に燃焼室に直接に噴射されることに基づいて、しかも同時に、低減された燃料量にもかかわらず、点火可能な燃料／混合気が燃焼室内に発生し、この燃料／混合気が、より確実な燃焼、ひいては内燃機関のより確実な始動をもたらす。

さらに、本発明による方法により、内燃機関の排出、特に燃焼されない炭化水素の量が低減される。本発明は、同様に内燃機関の排気システムをより小さく寸法取りする可能性をももたらす。このことは、特に内燃機関の始動の間のより少ない排出により生じる。さらなる手段として、この排気システムを、例えば点火時点のリタード調整により、より速く所定の運転温度まで加熱することが可能である。

本発明の別の特徴、使用可能性及び利点が、次に図面につき説明する本発明の実施例の記載から明らかである。この場合、全ての記載又は説明された特徴は、それ自体で、又は任意の組合せにおいて、特許明細書請求項の要件又はその従属関係とは無関係に、並びに記載事項若しくは図面におけるそれらの定式化若しくは説明とは無関係に本発明の対象を形成している。

図１には内燃機関１０が示されている。この内燃機関１０は、特に自動車において使用するためのものである。この内燃機関１０は直接噴射によるガソリン内燃機関である。しかし、以下に説明する本発明は、相応の形式でディーゼル内燃機関にも使用することができる。

内燃機関１０は複数のシリンダを有しており、これらのシリンダの内の１つのシリンダ１１が図１に示されている。このシリンダ１１内では、ピストン１２が往復運動可能になっている。シリンダ１１とピストン１２とは、燃焼室１３を区切っている。燃焼室１３には吸入管１４が接続されており、この吸入管１４を介して、燃焼室１３に空気が供給可能になっている。さらに、燃焼室１３には排気管１５が接続されており、この排気管１５を介して、排気ガスが燃焼室１３から流出することができる。空気供給と排気流を制御するためには、弁１６が設けられている。さらに、燃焼室１３には噴射弁１７と点火プラグ１８とが対応配置されている。前記噴射弁１７を介して、燃料が燃焼室１３に噴射され得るようになっており、前記点火プラグ１８によって、噴射された燃料は燃焼室１３内で点火され、これにより、燃焼され得るようになっている。

噴射弁１７は、高圧導管１９を介して燃料アキュムレータ２０に接続されている。この燃料アキュムレータ２０には、燃料が高圧下で連続的に供給される。このためには、一般に燃料圧送ポンプと高圧ポンプとが設けられている。燃料アキュムレータ２０内の圧力は、所定の値に制御及び／又は調節することができる。このためには、燃料アキュムレータ２０に圧力センサと圧力制御弁とを対応配置することができる。この場合、燃料アキュムレータ２０から、内燃機関１０の全てのシリンダが燃料を供給される。

図２には、内燃機関１０を始動する方法が示されている。この方法は制御装置によって実施される。この制御装置はセンサ、例えば圧力センサから入力信号を受け取り、内燃機関１０を制御可能なアクチュエータ、例えば噴射弁１７又は圧力制御弁のための出力信号を形成する。制御装置は、以下に説明する方法を実施することができるように整えられている。このためには、制御装置はアナログ式の切換技術で及び／又はメモリを備えたデジタル式のプロセッサの形で形成されていてよい。後者の場合、コンピュータプログラムが存在し、このコンピュータプログラムは、上に述べた方法がこのコンピュータプログラムによって実施されるようにプログラミングされている。

図２には、クランクシャフト角度ＫＷにわたる、ひいては間接的には所定時間にわたる内燃機関１０の始動段階が示されている。この始動段階は始動開始Ｓによって始まり、この場合に、始動エンジンは内燃機関１０を運動に移行させ始める。

次いで、始動段階は第１の圧縮行程２１を有している。この第１の圧縮行程２１は、内燃機関１０の、始動点Ｓの後に第１の圧縮行程を行うシリンダに割り当てられている。図２に示したように、この圧縮行程２１は、１８０°ＫＷにわたって、対応するシリンダの上死点ＯＴまでに及んでいる。

前記第１の圧縮行程２１では、燃料が内燃機関１０の対応するシリンダ内に噴射される。この噴射は噴射弁１７によって、シリンダの燃焼室１３内に直接的に行われる。この噴射により、燃焼室１３には燃料からの層状給気雲が点火プラグ１８の範囲に発生する。

図２から判るように、燃料の噴射は、複数の部分噴射２２の形で実施される。この場合、２つ又はそれよりも多い部分噴射２２であってよい。個々の部分噴射２２の時間的な間隔は互いに異なっていても、又は等しくてもよい。同様に、個々の部分噴射のそれぞれの継続時間は、異なっていても、又は等しくてもよい。いずれの組み合わせも同様に可能である。

複数の部分噴射２２の形で行われる燃料の噴射により、燃焼室１３内で層状給気雲の均質化が達成される。個々の部分噴射２２により噴射された個々の燃料量の間には空気層が生じ、これにより、燃料の気化が層状給気雲の内部で促進される。このような形式で、層状給気雲は点火プラグ１８の範囲に、蒸気として存在する高い燃料比率を備えたほぼ均質な燃料／混合気の形で生じる。

対応するシリンダのほぼ上死点ＯＴで、この燃料／混合気は点火プラグ１８によって点火される。このことは、図２では点火火花２３によって示唆されている。本発明の第１の圧縮行程では、点火は上死点ＯＴよりも少し前に行われる。

このことにより、第１の燃焼が内燃機関１０内にもたらされる。

第２の燃焼は内燃機関１０の、次いで圧縮行程を行うシリンダ内で行われる。部分噴射２２並びに点火２３の実施は、この場合、図２との関連で説明したものほぼ同じ形式で構成される。

これとほぼ同じことが、内燃機関１０の始動段階の間に行われる後続の別の燃焼のためにもいえる。

この場合、始動段階の間に、互いに前後して行われる燃焼の過程で、それぞれ実施される部分噴射２２は変更することが可能であり、特に部分噴射２２の回数、時間間隔及び／又は継続時間に関して変更することが可能である。同様に、互いに前後して行われる燃焼の過程において、それぞれの点火２３は変更することが可能であり、特にそれぞれのシリンダの上死点の後の点火時点の方向に変更することが可能である。

別の可能性は、始動段階の間に、燃料アキュムレータ２０により最後に形成され、保持された燃料に作用する圧力を変更することにある。このような変更は、特に内燃機関１０の燃焼室１３の内部で行われる燃料の気化に影響を及ぼす。

内燃機関１０の回転数がアイドリング回転数に近づいた場合には、互いに前後して行われる燃焼に影響するパラメータのさらなる変更が可能である。この場合、徐々に部分噴射なしの通常の成層燃焼運転又は均質燃焼運転に移行することができる。

内燃機関１０を始動するための上記方法は、全ての運転温度時に使用することができ、内燃機関１０の冷間始動時にも使用することができる。

本発明による内燃機関の実施例を示す概略図である。

図１の内燃機関を始動する本発明による方法の実施例の概略的な経過図である。

符号の説明

１０ 内燃機関、 １１ シリンダ、 １２ ピストン、 １３ 燃焼室、 １４ 吸気管、 １５ 排気管、 １６ 弁、 １７ 噴射弁、 １８ 点火プラグ、 １９ 高圧導管、 ２０ 燃料アキュムレータ、 ２１ 圧縮行程、 ２２ 部分噴射、 ２３ 点火、 Ｓ 始動、 ＯＴ 上死点、 ＫＷ クランクシャフト角度

Claims (12)

1. 特に自動車の内燃機関（１０）を始動する方法であって、該内燃機関（１０）が、複数のシリンダと、始動エンジンとを有しており、前記内燃機関（１０）が、始動エンジンにより運動せしめられ、燃料が、内燃機関（１０）の燃焼室（１３）内に直接に噴射され、該燃焼室（１３）で燃焼される形式の方法において、内燃機関（１０）が運動せしめられる始動開始（Ｓ）の後に、第１の圧縮行程（２１）を行い、燃料を、少なくとも２つの部分噴射（２２）の形で、圧縮行程（２１）の間に燃焼室（１３）内に噴射する、特に自動車の内燃機関（１０）を始動する方法。
2. 複数の部分噴射（２２）を、互いに種々異なる時間間隔により噴射する、請求項１記載の方法。
3. 部分噴射（２２）が、種々異なる継続時間を有するようにする、請求項１又は２記載の方法。
4. 後続の圧縮行程において、燃料を同様に部分噴射（２２）の形で噴射する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 部分噴射（２２）の時間間隔を、互いに前後して行われる圧縮行程において変化させる、請求項４記載の方法。
6. 部分噴射（２２）の継続時間を、互いに前後して行われる圧縮行程において変化させる、請求項４又は５記載の方法。
7. 互いに前後して行われる圧縮行程において、燃料に作用する圧力を変化させる、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 噴射された燃料を、圧縮行程（２１）のほぼ終了時に、すなわち、対応するシリンダのほぼ上死点（ＯＴ）で点火する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 点火時点を、互いに前後して行われる圧縮行程時に、有利には上死点（ＯＴ）の後にずらす、請求項８記載の方法。
10. 請求項１から請求項９までのいずれか１項記載の方法を使用するためにプログラミングさているコンピュータプログラム。
11. 請求項１から請求項９までのいずれか１項記載の方法を使用するために整えられた、制御装置。
12. 請求項１から請求項９までのいずれか１項記載の方法を使用するために整えられた、制御装置を備えた内燃機関（１０）。

Images