JP2005282574A - 内燃エンジンの制御された始動及び制動法 - Google Patents
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Abstract
内燃エンジンは、独立に制御可能である、バルブ、燃料インジェクタ及び点火要素が備え付けられており、これらは例えば電気スターターモーター等の別個の補助装置無しにエンジンを始動させるため使用することができる方法を提供する。
【解決手段】
エンジンは、始動モードから通常の作動モードへの移行を滑らかにするため、制御の始動モード下でシリンダーを点火し、これと同時に、制御の通常モード下でシリンダーを点火することができる。更には、内燃エンジンは、エンジンを停止させ、1つ以上のピストンがエンジンを再始動するため使用することを可能とする位置で静止するようになることを確実にするため、独立に制御可能なバルブを使用することができる。
【選択図】 図1B
Description
本方法は、シリンダーの所定の通常の点火順序に従ってシリンダーを点火する前に、シリンダーのバルブ事象パラメータ(例えば、バルブリフト及びタイミング)を調整することにより、該選択されたシリンダーの動的圧縮比率を調整する工程を更に備えることができる。
第1の速度は、所定範囲の速度であり、該所定範囲の速度に対して、クランクシャフトが所望範囲のクランクシャフト角度で停止するようにポンプ仕事を使用することによりエンジンを1つのブレーキストロークで停止することができると判定され、該ポンプ仕事を、エンジンを所望の範囲内で停止させるため適用することができる。本方法は、エンジン速度を所定の速度に減少させることもでき、該所定の速度に対して、クランクシャフトが所望範囲のクランクシャフト角度で停止するようにポンプ仕事を使用することによりエンジンを1つのブレーキストロークで停止することができると判定されている。所望の範囲は、ピストンが、クランクシャフトを上死点を通して(25度乃至155度のクランクシャフト角度)回転させるため機械的利点を有するところの位置とすることができる。ポンプ仕事は、シリンダー内で吸気バルブ及び/又は排気バルブを作動させることにより発生させることができ、バルブ作動は、吸気バルブ及び排気バルブが同時に開閉し、シリンダーが適切に脱ガスされるように連続的になされる(例えば、吸気バルブを通して新鮮なチャージを引き入れるため排気バルブを開放する前に吸気バルブを開放し、排気バルブを通して燃焼残留物を排出するため排気バルブを閉じる前に吸気バルブを閉じることにより、なされる)。
本発明の別の態様は、内燃エンジンを停止する方法を特徴とする。本方法は、クランクシャフトが所望の範囲のクランクシャフト角度内で停止するようにポンプ仕事を使用することにより、1つのブレーキストロークでエンジンを停止することができる速度範囲を決定し、エンジンの速度が決定された速度範囲内にある目標速度に達したとき1つのブレーキストロークでエンジンを停止するためシリンダー内でポンプ仕事を生成するようにバルブ作動システムを作動させる、各工程を備える。
クランクシャフトが所望の範囲のクランクシャフト角度内で停止するように1つのブレーキストロークでエンジンを停止することができる速度範囲を決定する工程は、シミュレーション又は実際のエンジンテストを介して予め定めておくことができる。クランクシャフト角度の所望の範囲は、少なくとも1つのピストンがクランクシャフトを時計回り又は反時計回りの方向に回転させるのに十分な機械的てこ作用を有する位置の範囲である。
バルブ制御モジュールは、エンジンを停止させるコマンドを受け取ったとき、エンジン速度を第1の速度から第2の速度まで減少させるポンプ仕事を生成するため、吸気バルブアクチュエータ及び/又は排気バルブアクチュエータを適応的に制御し、第2の速度は所定範囲の速度であり、該所定範囲の速度に対して、クランクシャフトが所望範囲のクランクシャフト角度で停止するようにポンプ仕事を使用することによりエンジンを1つのブレーキストロークで停止することができると判定されている。
当該エンジンの別の利点は、エンジンを、静止時にアイドリングというよりも停止することができ、よって、排気物や燃料消費を軽減することができるということである。
様々な図面を通して同様の参照番号は、同様の要素を示している。
始動作動モードは、制御ユニットがエンジンを始動させるための信号を受信するとき、開始する(100)。エンジンを始動させるため信号を受信した後、制御ユニットは、始動プロセスを開始するため1つ以上のシリンダーを選択する。制御ユニットは、上死点(TDC)に対して所定の範囲に配置されたピストンを有するシリンダーを選択する(110)。この実施例では、所定の範囲が、ピストンがTDCの後の約25°〜155°クランクシャフト角度(CA)であるクランクシャフトを回転させるため十分な機械的利点を有する。ここで好ましい位置は、TDCの後、約76°CAである。多重シリンダーが所定範囲のピストンを有する場合、それらのシリンダーの一部又は全てを、始動プロセスを促進させるため始動プロセスに参加するシリンダーとして使用することができる。例えば、現在のクランクシャフト角度を追跡するため位置エンコーダーを使用すること等によって、任意の既知の技術によりピストン位置情報を同定することができる(110)。
Claims (52)
- 内燃エンジンを始動させる方法であって、
前記エンジンは、複数のシリンダーを備え、該シリンダーの各々は、クランクシャフトに機械的に接続されたピストンを備え、該エンジンは、所定の通常の点火順序で作動するように構成されており、
前記方法は、
初期点火するためのシリンダーを選択する工程であって、該シリンダーの選択は、該シリンダーのピストンがそのストロークに沿って所定の位置に配置されていることに基づいている、前記工程と、
圧縮されていない燃料と空気の混合物を生成するように前記選択されたシリンダーに燃料を注入する工程と、
前記圧縮されていない燃料と空気の混合物を前記選択されたシリンダー内で点火する工程と、
シリンダーのうち少なくとも1つで圧縮ストロークを完了するのに十分な運動エネルギーが存在するようになるまで、前記選択工程、前記注入工程及び前記点火工程を繰り返す工程であって、該選択工程は、通常の点火順序に依らずに、シリンダーピストンの位置の関数としてなされる、前記工程と、
圧縮ストロークの完了後に、前記所定の通常の点火順序に従って、前記シリンダーを点火する、工程と、
を備える、方法。 - 前記所定の通常の点火順序に従ってシリンダーを点火する前に、前記選択されたシリンダーのバルブ事象パラメータを調整することにより、該選択されたシリンダーの動的圧縮比率を調整する工程を更に備える、請求項1に記載の方法。
- 初期点火するため選択された前記シリンダーの前記所定のピストン位置は、該最初に選択されたシリンダー内の混合物を点火することに応答して前記クランクシャフトが少なくとも180度に亘って回転するのに十分な機械的利点を有するところの位置である、請求項1に記載の方法。
- 初期点火するため選択された前記シリンダーの前記所定のピストン位置は、前記クランクシャフトを反時計回りに回転させるのに十分な機械的利点を有するように選択された位置である、請求項3に記載の方法。
- 初期点火するため選択された前記シリンダーの前記所定のピストン位置は、前記クランクシャフトを時計回りに回転させるのに十分な機械的利点を有するように選択された位置である、請求項3に記載の方法。
- 初期点火するため選択された前記シリンダーの前記所定のピストン位置は、上死点の後、25度乃至155度のクランクシャフト角度の範囲にある、請求項3に記載の方法。
- 初期点火するため選択された前記シリンダーを点火した後、該選択されたシリンダーのピストンは、下死点に向かって移動する、請求項1に記載の方法。
- ピストンが下死点から上死点に向かって移動するとき、排気バルブを開放する工程を更に備える、請求項7に記載の方法。
- 前記排気バルブは、前記ピストンが略上死点に到達するまで開放したままである、請求項8に記載の方法。
- 初期点火するための複数のシリンダーを選択する工程であって、該シリンダーの各々の選択は、夫々のシリンダーのピストンがそのストロークに沿って所定の位置に配置されていることに基づいている、前記工程を更に備える、請求項1に記載の方法。
- 初期点火するため選択されたシリンダーを点火する前に、吸気バルブを閉じる工程を更に備える、請求項1に記載の方法。
- 初期点火するため選択されたシリンダーを点火する前に、排気バルブを閉じる工程を更に備える、請求項11に記載の方法。
- 前記燃料は、燃料/空気比率が略化学量論通りの燃焼可能混合物を形成するように注入される、請求項1に記載の方法。
- 前記燃料は、前記選択されたシリンダー内に、これと連係したインジェクタから直接注入の形態を介して注入される、請求項1に記載の方法。
- 前記エンジンは、通常、4ストローク燃焼サイクルで作動するように構成されている、請求項1に記載の方法。
- 前記圧縮されていない燃料と空気の混合物を選択されたシリンダー内で点火する前に、新鮮なチャージを該選択されたシリンダー内に導入するため吸気バルブを開放する工程を更に備える、請求項1に記載の方法。
- 前記選択工程、前記注入工程及び前記点火工程は、前記シリンダーが前記所定の通常の点火順序に従って点火される間に起こる、請求項1に記載の方法。
- 複数のシリンダーを有する内燃エンジンの速度を減少させる方法であって、
前記シリンダーの各々は、ピストンを収容すると共に、吸気バルブ及び排気バルブを有し、該吸気バルブ及び該排気バルブは、エンジン回転から独立に各々制御可能であり、
前記方法は、
前記エンジンの第1の速度を決定し、
前記エンジンの前記速度を第2の速度に減少させるため十分なポンプ仕事の量を推定し、
前記エンジン内の前記推定された量のポンプ仕事の少なくとも一部分を生成するため1つ以上のバルブを作動し、
前記エンジンの速度を前記第2の速度に減少させる、各工程を備える、方法。 - 前記エンジンの速度を前記第1の速度から前記第2の速度まで減少させるのに十分なピストンストロークの数を決定する工程を更に備える、請求項18に記載の方法。
- 前記決定されたピストンストロークの数は、前記エンジンの速度を前記第1の速度から前記第2の速度まで減少させるのに要求されるストロークの最小数である、請求項19に記載の方法。
- 前記エンジンの速度を前記第1の速度から前記第2の速度まで減少させるため各々決定されたストロークの数に対して要求されるポンプ仕事の量を決定する工程を更に備える、請求項19に記載の方法。
- 前記推定された量のポンプ仕事を生成するため前記バルブの所望のタイミングを決定する工程を更に備える、請求項18に記載の方法。
- 前記推定された量のポンプ仕事を生成するため前記バルブのリフトの所望量を決定する工程を更に備える、請求項18に記載の方法。
- 前記所望のバルブタイミングを決定する工程は、
前記推定された量のポンプ仕事を生成するため要求される所望のバルブタイミングを動的に決定する工程を備える、請求項22に記載の方法。 - 前記所望のバルブタイミングを決定する工程は、
前記推定された量のポンプ仕事を生成するため要求される所望のバルブタイミングを示す予め蓄えられたデータにアクセスする工程を備える、請求項22に記載の方法。 - 前記エンジンの1つ以上のシリンダーにおける摩擦仕事の量を推定し、前記ポンプ仕事の前記推定量は、前記摩擦仕事の推定量の関数である、請求項18に記載の方法。
- 前記第2の速度はゼロであり、前記第1の速度は、所定範囲の速度であり、該所定範囲の速度に対して、前記クランクシャフトが所望範囲のクランクシャフト角度で停止するようにポンプ仕事を使用することにより前記エンジンを1つのブレーキストロークで停止することができると判定されている、請求項18に記載の方法。
- 前記第2の速度はゼロより大きく、
前記方法は、
1つのブレーキストロークで前記第2の速度をゼロにまで減少させるのに十分なポンプ仕事の第2の量を推定し、
前記エンジンの速度を前記第2の速度まで減少させた後、前記エンジン内で前記第2の量のポンプ仕事の少なくとも一部分を生成するため1つ以上のバルブを作動させ、前記エンジン速度をゼロにまで減少させる、各工程を備える、請求項18に記載の方法。 - 前記作動されたバルブには、吸気バルブ及び排気バルブの両方が含まれている、請求項18に記載の方法。
- 略下死点及び略上死点で、前記作動されたバルブの全てを開放し、次に閉鎖する、請求項29に記載の方法。
- 前記推定された量のポンプ仕事を生成するため1つ以上のバルブを作動させる工程は、
シリンダー内のピストンの位置を決定し、
前記ピストンが第1の位置にあるとき前記バルブを開放し、
前記ピストンが第2の位置にあるとき前記バルブを閉鎖し、
前記第1及び第2の位置は、前記エンジンの入口速度に依存する、請求項18に記載の方法。 - 前記エンジンの速度を第1の速度から第2の速度まで減少させるため要求されるポンプ仕事の量を推定する工程は、
少なくとも1つのピストンが所定の位置で停止するようにゼロの第2の速度まで前記エンジン速度を減少させるため要求されるポンプ仕事を推定する工程を備える、請求項18に記載の方法。 - 前記所定の位置は、上死点の後、25度乃至155度の任意位置である、請求項32に記載の方法。
- 内燃エンジンを停止する方法であって、
前記エンジンは、複数のシリンダーを備え、該シリンダーの各々は、該シリンダーの1つ以上のバルブを作動させるため制御可能なバルブ作動システムを備えており、
前記方法は、
前記クランクシャフトが所望の範囲のクランクシャフト角度内で停止するようにポンプ仕事を使用することにより、1つのブレーキストロークで前記エンジンを停止することができる速度範囲を決定し、
前記エンジンの速度が前記決定された速度範囲内にある目標速度に達したとき1つのブレーキストロークで前記エンジンを停止するため前記シリンダー内でポンプ仕事を生成するように前記バルブ作動システムを作動させる、各工程を備える、方法。 - 前記クランクシャフト角度の所望の範囲は、少なくとも1つのピストンが前記クランクシャフトを時計回りに回転させるのに十分な機械的てこ作用を有する位置の範囲である、請求項34に記載の方法。
- 前記クランクシャフト角度の所望の範囲は、少なくとも1つのピストンが前記クランクシャフトを反時計回りに回転させるのに十分な機械的てこ作用を有する位置の範囲である、請求項34に記載の方法。
- 前記エンジンを停止させるため前記バルブ作動システムを作動させる前に、前記エンジンの速度を第1の速度から目標速度まで減少させるため要求されるポンプ仕事の量を推定する工程を更に備える、請求項34に記載の方法。
- 前記エンジンの速度を第1の速度から目標速度まで減少させるため十分なストロークの数を決定する工程を更に備える、請求項37に記載の方法。
- 前記エンジンの速度を第1の速度から目標速度まで減少させるため要求される前記推定ポンプ仕事を生成するように前記バルブ作動システムを作動させる工程を更に備える、請求項38に記載の方法。
- 前記入口速度を前記目標速度に減少させるため要求された、前記決定された数のストロークの間で均等に前記推定ポンプ仕事を分配する工程を更に備える、請求項38に記載の方法。
- 1つ以上のシリンダーにおける摩擦仕事の量を推定する工程を更に備える、請求項34に記載の方法。
- 摩擦仕事の量を推定する工程は、
前記バルブ作動システムを作動する前に、前記エンジンの残余の速度を予測し、
前記バルブ作動システムを作動した後に、前記予測された残余速度を実際の残余速度と比較し、
前記実際の残余速度と前記予測された残余速度との間の差異に基づいて前記摩擦仕事の量を推定する、各工程を備える、請求項41に記載の方法。 - 摩擦仕事の量を推定する工程は、
ストローク当たりで最小量のポンプ仕事をシリンダーに印加し、
前記エンジン速度を前記ストロークの間にサンプリングし、
前記ストロークの間の前記エンジン速度における変化に基づいて前記摩擦仕事の量を推定する、各工程を備える、請求項41に記載の方法。 - 前記エンジンが停止した後、圧縮又は真空引きされたシリンダーを解放するように前記バルブ作動システムを作動させることにより、前記エンジンのクランク角度を調整する工程を更に備える、請求項34に記載の方法。
- 内燃エンジンであって、
クランクシャフトに取り付けられたピストンを収容するシリンダーと、
前記シリンダー内への空気の吸引を制御する吸気バルブと、
前記シリンダーからの空気の排出を制御する排気バルブと、
前記吸気バルブの作動を制御する吸気バルブアクチュエータと、
前記排気バルブの作動を制御する排気バルブアクチュエータと、
前記エンジンを停止させるコマンドを受け取ったとき、前記クランクシャフトが所望範囲のクランク角度範囲内で停止するように前記エンジンを停止させるポンプ仕事を生成するため、前記吸気バルブアクチュエータ及び前記排気バルブアクチュエータを適応的に制御する、バルブ制御モジュールと、
を備える、内燃エンジン。 - 前記バルブ制御モジュールは、前記エンジンを停止させるコマンドを受け取ったとき、エンジン速度を第1の速度から第2の速度まで減少させるポンプ仕事を生成するため、前記吸気バルブアクチュエータ及び前記排気バルブアクチュエータを適応的に制御し、前記第2の速度は所定範囲の速度であり、該所定範囲の速度に対して、前記クランクシャフトが所望範囲のクランクシャフト角度で停止するようにポンプ仕事を使用することにより前記エンジンを1つのブレーキストロークで停止することができると判定されている、請求項45に記載のエンジン。
- 前記シリンダー内で燃料を点火させる、該シリンダー内に少なくとも部分的に配置された点火要素と、
適切な量の燃料を前記シリンダー内に注入する、該シリンダー内に少なくとも部分的に配置された燃料注入要素と、
前記エンジンを停止させるためのコマンドを受け取ったとき、前記燃料の注入及び点火を停止させる、点火及び燃料注入の制御モジュールと、
を更に備える、請求項45に記載のエンジン。 - 内燃エンジンであって、
クランクシャフトに取り付けられたピストンを収容するシリンダーと、
前記シリンダー内への空気の吸引を制御する吸気バルブと、
前記シリンダーからの空気の排出を制御する排気バルブと、
前記吸気バルブの作動を制御する吸気バルブアクチュエータと、
前記排気バルブの作動を制御する排気バルブアクチュエータと、
所定の位置範囲にあるピストンを備えた1つ以上のシリンダーを同定し、該同定したシリンダーをそれらの通常の作動ストロークサイクルから独立に選択し、該同定したシリンダーを点火する、始動モジュールと、
を備える、内燃エンジン。 - 前記始動モジュールは、前記エンジンを前方又は逆方向に始動させるように構成される、請求項48に記載のエンジン。
- 4ストローク内燃エンジンを静止状態から始動させる方法であって、
前記エンジンは複数のシリンダーを備え、該シリンダーの各々はピストンを収容しており、
前記方法は、
前記複数のシリンダーのうち第1の数のシリンダーを、燃焼前に燃料と空気の混合物を圧縮しない2ストロークサイクルで作動させ、
圧縮ストロークを完了するため前記エンジン内で十分な運動エネルギーが蓄積された後、前記複数のシリンダーのうち第2の数のシリンダーを、通常の4ストロークサイクルで同時に作動させる、各工程を備える、方法。 - 第2の数のシリンダーを通常の4ストロークサイクルで作動させ続けている間に、第1の数のシリンダーの2ストロークサイクルにおける作動を終了させる工程を更に備える、請求項50に記載の方法。
- 前記2ストロークサイクルは、新鮮なチャージを導入する第1のストロークと、燃焼残留物を解放する第2のストロークと、を備える、請求項50に記載の方法。
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