JP4317439B2 - Method and apparatus for operating an internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関を備えた燃焼機関、特に車両の燃焼機関の運転方法及び装置に関する。 The present invention relates to a combustion engine equipped with an internal combustion engine, and more particularly to a method and apparatus for operating a vehicle combustion engine.
内燃機関、特に内燃機関を備えた車両の運転方法が既に知られている。
更に、内燃機関のターボ過給が出力上昇と燃費の削減のための有効な措置として知られている。
A method for operating an internal combustion engine, in particular a vehicle equipped with an internal combustion engine, is already known.
Furthermore, turbocharging of an internal combustion engine is known as an effective measure for increasing output and reducing fuel consumption.
本発明の課題は、スターターなしに直接スタートを可能にする、内燃機関を備えた燃焼機関、特に車両の燃焼機関の運転方法及び装置を提供することである。 It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for operating a combustion engine with an internal combustion engine, in particular a vehicle combustion engine, which allows a direct start without a starter.
本発明によれば、内燃機関を備えた燃焼機関、特に車両の内燃機関の停止の際における燃焼機関の運転方法であって、圧縮段階で或いは動作段階で停止する少なくとも一つの第一のシリンダが識別される第1工程、少なくとも一つの第一のシリンダの充填率が、前もって与えられた値に調節される第2工程、圧縮シリンダが最早圧縮のピークを越えることができなくなった時点で吸気弁又は排気弁が開かれている、少なくとも一つの第二のシリンダが選択される第3工程、少なくとも一つの第二のシリンダの充填率が、一つのシリンダが点火上死点の後の前もって与えられた第一のクランク角で動作段階において停止するように調節される第4工程とを備える運転方法が提供される。 According to the present invention, a combustion engine having an internal combustion engine, in particular a method of operating a definitive combustion engine during the stop of the internal combustion engine of a vehicle, at least one first cylinder to stop in compression stage or in the operating phase Once but the first step that will be identified, the filling of at least one first cylinder, a second step that will be adjusted to pre-given value, is compression cylinder can no longer longer exceed the peak of the compression an intake valve or an exhaust valve is opened, a third step of at least one second cylinder Ru is selected, the filling rate of the at least one second cylinder, advance before one of cylinders after the ignition top dead center And a fourth step adjusted to stop in the operating phase at a given first crank angle.
また、本発明によれば、内燃機関を備えた燃焼機関、特に車両の内燃機関の停止の際に用いられる燃焼機関の運転装置は、圧縮段階で或いは動作段階で停止する少なくとも一つの第一のシリンダを識別する識別手段と、少なくとも一つの第一のシリンダの充填率を前もって与えられた値に調節するための手段と、圧縮シリンダが最早圧縮のピークを越えることができなくなった時点で吸気弁又は排気弁が開かれている、少なくとも一つの第二のシリンダを選択する選択手段と、少なくとも一つの第二のシリンダの充填率を、一つのシリンダが点火上死点の後の前もって与えられた第一のクランク角で動作段階において停止するよう調節する、充填率を調節する手段と、を備えている。 Further, according to the present invention, a combustion engine having an internal combustion engine, in particular operating system of a combustion engine for use in a stop of the internal combustion engine of a vehicle, a first of the at least one stop at compression stage or in the operating phase the identification means for identifying a cylinder, and means for adjusting the pre-given value of the filling ratio of the at least one first cylinder, when the compression cylinder is no longer able longer exceed the peak of the compression an intake valve or an exhaust valve is opened, and selecting means for selecting at least one second cylinder, the filling rate of the at least one second cylinder, one of the cylinders is given in advance before the after ignition top dead center Means for adjusting the filling rate for adjusting to stop in the operating phase at the set first crank angle.
このような本発明によれば、内燃機関において、点火上死点の後の前もって与えられた第一のクランク角が適当であれば、動作段階にあるシリンダを、内燃機関が停止している場合には、噴射と混合気の形成の後の点火とによる直接スタートのために利用することができる。この場合に、エンジンの立上げはスターターの作動なしで行われる。このようにすることによって、内燃機関の直接スタートの際のスタートと立ち上がりの挙動を支援することができる。 According to the present invention, in the internal combustion engine, if the first crank angle given in advance after the ignition top dead center is appropriate, the cylinder in the operation stage is stopped when the internal combustion engine is stopped. Can be used for direct start by injection and ignition after formation of the air-fuel mixture. In this case, the engine is started up without starting the starter. By doing so, it is possible to support the start and rise behavior when the internal combustion engine is directly started.
本発明の方法は、更に有利な拡張と改良とが可能である。
少なくとも一つの第一のシリンダが内燃機関の回転数シリンダ充填率、及びオイル温度に応じて決定されると、特に有利である。このようにすることによって、少なくとも一つの第一のシリンダが確実に識別される。
The method of the present invention can be further enhanced and improved.
It is particularly advantageous if the at least one first cylinder is determined according to the speed cylinder filling factor of the internal combustion engine and the oil temperature. In this way, at least one first cylinder is reliably identified.
少なくとも一つの第一のシリンダの充填率に対して前もって与えられた値が、動作段階にある当該のシリンダがほゞ点火上死点の後の前もって与えられた第一のクランク角で停止するように調節されると、特に有利である。このようにすることによって、動作段階で停止するシリンダが、少なくとも一つの第二のシリンダの充填によって最終的にほゞ点火上死点の後の前もって与えられた第一のクランク角で停止する際の、定められたスタート位置が得られる。 The predetermined value for the filling rate of at least one first cylinder is such that the cylinder in operation stops at a first crank angle given in advance after the ignition top dead center. It is particularly advantageous if adjusted to. In this way, when a cylinder that stops in the operating phase is finally stopped at a first crank angle given in advance after the top ignition dead center by filling at least one second cylinder. A predetermined starting position can be obtained.
もう一つの利点は、少なくとも一つの第二のシリンダの充填率が内燃機関の吸入側の或いは二次エア導管内の圧縮器によって調節されるということによって得られる。このようにすることによって、動作段階で停止するシリンダをスターターの操作を伴わずに簡単化された直接スタートのために準備するために、既存の圧縮器を一緒に利用することができる。更に、圧縮器の利用によって周囲圧力と比べてより高い圧力が吸入管の中に実現され、これによって、動作段階で停止するシリンダのために点火上死点の後の前もって与えられた第二のクランク角に到達するために必要な充填率が確実に達成される。 Another advantage is obtained by the fact that the filling factor of the at least one second cylinder is adjusted by a compressor on the intake side of the internal combustion engine or in the secondary air conduit. In this way, existing compressors can be used together to prepare a cylinder that stops in the operating phase for a simplified direct start without the operation of a starter. In addition, the use of a compressor provides a higher pressure in the suction pipe compared to the ambient pressure, so that a second applied in advance after ignition top dead center for the cylinder that stops in the operating phase. The filling factor necessary to reach the crank angle is reliably achieved.
上記の圧縮器が電気的に作動されれば、特に有利である。このようにすることによって、少なくとも一つの第二のシリンダのために必要な充填率が、内燃機関の運転状態に左右されずに、従って、例えば排気ガスのマスフローに左右されずに、確実に調節される。 It is particularly advantageous if the compressor described above is electrically actuated. In this way, the filling factor required for the at least one second cylinder can be adjusted reliably without being influenced by the operating state of the internal combustion engine and, for example, by the mass flow of the exhaust gas. Is done.
もう一つの利点は、圧縮器が前もって与えられた第一のクランク角と前もって与えられた第二のクランク角との間の差に応じて、動作段階にあるシリンダのピストンがその停止前に前もって与えられた第二のクランク角から点火上死点の後の前もって与えられた第一のクランク角へ動かされるように制御されるということによって得られる。このようにすることによって、圧縮器は少なくとも一つの第二のシリンダのための必要な充填率を調節するために限定して制御される。 Another advantage is that depending on the difference between the first crank angle given in advance by the compressor and the second crank angle given in advance, the piston of the cylinder in operation is pre-adjusted before its stop. It is obtained by being controlled to be moved from a given second crank angle to a given first crank angle after ignition top dead center. In this way, the compressor is limitedly controlled to adjust the required filling rate for at least one second cylinder.
圧縮器が上記の差に応じて、調節すべき過給圧を設定されると、特に有利である。このようにすることによって、過給圧調節に関して圧縮器の制御装置が特に簡単に実現され、吸入管内に配置されている、既存の過給圧センサを利用することができ、従って、何ら追加のハードウェアの費用も必要としない。 It is particularly advantageous if the compressor is set with the supercharging pressure to be adjusted according to the difference. In this way, the control device of the compressor is realized in a particularly simple manner with respect to the supercharging pressure adjustment, and the existing supercharging pressure sensor arranged in the suction pipe can be used, and therefore no additional No hardware costs are required.
もう一つの利点は、少なくとも一つの第一のシリンダの充填率が、圧縮器、スロットルバルブ、及び/又は調節可能のカムシャフトを用いて調節されることによって生まれる。このようにすることによって、少なくとも一つの第一のシリンダの充填率が、特に簡単に且つフレキシブルに、また広い値の範囲の中で、調節される。これによって、少なくとも一つの第一のシリンダのためにほとんど任意の充填率の値が実現される。 Another advantage arises from the fact that the filling factor of at least one first cylinder is adjusted using a compressor, a throttle valve and / or an adjustable camshaft. In this way, the filling factor of the at least one first cylinder is adjusted in a particularly simple and flexible manner and within a wide range of values. This achieves almost any fill factor value for the at least one first cylinder.
本発明の一つの実施例が図面に示され且つ以下の記述で詳しく説明されている。 One embodiment of the invention is illustrated in the drawings and is explained in detail in the following description.
図1では、内燃機関5を含む燃焼機関1が示されている。内燃機関5は複数のシリンダを含むことができ、その内の一つのシリンダ90が、例として図1に示されている。シリンダ90の燃焼室110には吸気弁30を通して外気が吸入管95から送り込まれる。ここで、吸入管というのは、スロットルバルブ55と吸気弁30との間にある、エア供給路115の一部を指している。送り込まれる外気の流れの方向が、図1ではエア供給路115の中の矢印によって示されている。流れの方向に見て、スロットルバルブ55の手前の、図1に示されている例によるエア供給路115の中に、圧縮器40が配置されている。この圧縮器40は、例えば専ら電気的に作動される圧縮器であっても良いし、或いは排気ガスターボチャージャーの圧縮器または追加の電動式駆動装置を備えたコンプレッサーの圧縮器とすることができる。以下の説明では、例として、この圧縮器40が専ら電気的に作動される圧縮器とする。この圧縮器には、追加として排気ガスターボチャージャー或いはコンプレッサーの圧縮器を直列に接続することができる。
In FIG. 1, a combustion engine 1 including an internal combustion engine 5 is shown. The internal combustion engine 5 can include a plurality of cylinders, one of which is shown in FIG. 1 as an example. Outside air is fed into the
圧縮器40は、図1には示されていない、バイパス弁を備えたバイパス路によって迂回することができる。その際、調節すべきチャージ圧に応じて、従って、調節すべき圧縮器40の作動ポイントに応じて、バイパス弁の開度をエンジン制御装置70によって制御することができる。代わりの方法として、エンジン制御装置70は、圧縮器40の回転数を、希望するチャージ圧の調節のために制御することができる。排気ガスターボチャージャーの場合には、バイパス路はまた、排気ガスターボチャージャーのタービンを迂回するために内燃機関1の排気ガスライン100の中に配置し、またチャージ圧の制御のためにウエィストゲートを当業者に知られている方法で備えることができる。
The
図1によれば、吸気管95の中には、流れの方向に見てスロットルバルブ55の手前にチャージ圧力センサ75が配置されており、該センサがチャージ圧を測定してエンジン制御装置70へ送り込む。噴射弁80を通して、燃料は直接シリンダ90の燃焼室110の中へ噴射される。燃焼室110の中に形成された空気/燃料混合気は、点火プラグ85によって点火される。従って、ここで説明されている実施例では、内燃機関は、ガソリン直接噴射式のオットーエンジン(火花点火機関)であり、例えば、車両の駆動のために使用することができる。燃焼室110の中での空気/燃料混合気の燃焼によって、シリンダ90のピストン50が駆動され、今度はこのピストンが当業者に知られている方法でクランクシャフトを駆動する。その際、回転数センサ65によって内燃機関5の回転数が測定されてエンジン制御装置70に与えられる。燃焼排気ガスは、排気弁35を通して排気ガスライン100の中へ押し出され、そこで、場合によっては排気ガス後処理を受ける。排気ガスライン100には、図1に示されているように、二次エア導管105が引き込まれていることがある。この二次エア導管は、排気ガスライン100内の未燃焼燃料の後燃焼を可能にし、またこれによって、内燃機関5のスタート段階で、図1には示されていない排気ガス後処理装置、例えば触媒を加熱するために、排気ガスライン100の中へ外気を送り込むために役立っている。その際、この二次エアは、二次エア導管105内の第二の圧縮器45を通じて圧縮される。この第二の圧縮器45もまた、電気的に作動され、且つ例えば二次エアポンプの形に形成することができる。しかしながら、この第二の圧縮器45は、代わりの方法として、圧縮器のタービンがエア供給路115内に配置された二次エアチャージャーの圧縮器であることもできる。このことは、煩雑さを避けるために図1には示されていない。第二の圧縮器45が二次エアチャージャーの圧縮器である場合には、後者の圧縮器もまた、追加として電気的に駆動されることができる。しかしながら、以下の説明では、第二の圧縮器45は専ら電気的に駆動され、例えば二次エアポンプとして作られているものと仮定する。本発明に基づく方法及び本発明に基づく装置の実現のためには、第一の圧縮器40だけ或いは第二の圧縮器45だけが必要である。それにも拘わらず、両方の圧縮器40、45を本発明の実現のために利用することもできる。吸気弁30と排気弁35は、当業者には知られている方法でカムシャフトによって操作可能である。カムシャフトの位置は、カムシャフトセンサ60によって測定され、エンジン制御装置70へ送られる。図1には、煩雑さを避けるためにカムシャフトは示されていない。代わりの方法として、吸気弁30と排気弁35も、図1に示されているように、エンジン制御装置70によって可変的に制御可能である。これは、例えばフル可変式の電気油圧式弁制御の枠組みの中で、当業者に知られている方法で可能である。
According to FIG. 1, a
排気ガスライン100内の排気ガスの流れの方向もまた、矢印によって示されている。
エンジン制御装置70は更に、適切な噴射時点と適切な噴射時間長さの調節のために噴射弁80を制御する。エンジン制御装置70は更に、適切な点火時点の調節のために点火プラグ85を制御する。エンジン制御装置70は更に、スロットルバルブ55の位置を制御する。エンジン制御装置70は更に、前もって与えられたチャージ圧の調節のために第一の圧縮器40を制御する。エンジン制御装置70は更に、二次エア導管105の中の前もって与えられたチャージ圧の調節のために、第二の圧縮器45を制御する。
The direction of the exhaust gas flow in the
The
以下の説明では、例として、内燃機関5が四気筒エンジンであるということが仮定される。図2a)から図2d)までに四つのシリンダが点火順序に従って示されている。ここで、図2a)から図2d)までの中で、同じ参照符号は図1と同じ要素を示している。図2a)には、圧縮行程にある第一のシリンダ10が示されている。このシリンダの吸気弁30と排気弁35は閉じられている。図2b)には第二のシリンダ15が示されているが、このシリンダは給気行程にあり、その吸気弁30は開かれているのに対して、その排気弁35は閉じられている。図2c)には第三のシリンダ20が示されているが、このシリンダは排気行程にあり、その吸気弁30は閉じられているのに対して、その排気弁35は開かれている。図2d)は動作行程にある第四のシリンダ25を示しており、その吸気弁30と排気弁35は共に閉じられている。
In the following description, as an example, it is assumed that the internal combustion engine 5 is a four-cylinder engine. From FIG. 2a) to FIG. 2d) four cylinders are shown according to the firing sequence. Here, in FIGS. 2a) to 2d), the same reference numerals indicate the same elements as in FIG. FIG. 2a) shows the
内燃機関5の停止は、運動質量の中に蓄えられたエネルギーが、最早、正に圧縮行程にある第一のシリンダ10において圧縮のピークを超えさせるために十分ではなくなったということによって特徴付けられる。その際、運動質量は、特に四つのシリンダ10、15、20、25のピストン50、クランクシャフト、連接棒、はずみ車等によって形成される。簡単化された図解によって、図2a)から図2d)までの四つのシリンダは、図3a)から図3d)までのスプリングダンパーシステム(モデル)によって表すことができる。その際、吸気弁30も排気弁35も閉じられているシリンダは、スプリングと摩擦とによって表わされる。吸気弁30或いは排気弁35が開かれているシリンダは、それぞれのピストン50に対して生成された力及び前と同じく摩擦によって表される。かくして、図3a)による第一のシリンダ10は、第一のスプリング120と第一の摩擦125とを持つスプリングダンパーシステムを表しており、従って、第一のスプリング定数を持っている。図3b)による第二のシリンダ15は、第一の合力Fzyl2と第二の摩擦130とを持っている。図3c)による第三のシリンダ20は、第二の合力Fzyl3と第三の摩擦135とを持っている。図3d)による第四のシリンダ25は、第二のスプリング定数を持つ第二のスプリング140と第四の摩擦145とを持っている。
The stoppage of the internal combustion engine 5 is characterized by the fact that the energy stored in the kinetic mass is no longer sufficient to exceed the compression peak in the
図3に示されている四つのシリンダ10、15、20、25の振動可能なシステムは、今や内燃機関5が停止すると、二つのスプリング(ばね)定数並びに二つの合力Fzyl2及びFzyl3、並びに四つの摩擦に応じて、逆転ポイントで停止したままとなる。上に挙げられた値の中でシステムの減衰を表している摩擦125、130、135、145は、限られた影響しか受けない。ばね定数は、割り当てられているシリンダ10、25内の空気量によって影響を受ける。ばね定数は、内燃機関5の停止の際の、対応するカムシャフトの位置によって或いは吸気弁30と排気弁35の対応する制御によって、スロットルバルブ55の適当な制御によって、及び/又は第一の圧縮器40及び/又は第二の圧縮器45の適当な制御によって、調節することができる。
The oscillatable system of the four
生成される力Fzyl2、Fzyl3は、吸入管95内の及び/又は排気ガスライン100内の適切な圧力の引き上げによって影響を受ける。吸入管95内では、そこで働いている圧力は、第一の圧縮器40を用いて、また場合によってはエア供給路115内のその他の直列に接続された圧縮器を用いて、引き上げることができる。排気ガスライン100内では、そこで働いている圧力は、第二の圧縮器45を用いて引き上げることができる。第一の圧縮器40及び/又は第二の圧縮器45の、適切な、定められた制御によって、図3a)から図3d)までに描かれているスプリングダンパーシステムに対して、個々のシリンダ10、15、20、25の停止位置に関して、スターター無しの直接スタートが可能となるように影響を与えることができる。そのような直接スタートは、シリンダ10、15、20、25のうちの一つのクランクシャフトが内燃機関5の停止の後に有利な位置に留まっている時にのみ達成される。それは、例えば、内燃機関5の停止の後で動作段階にある第四のシリンダ25が、点火上死点の後およそ100°から110°までのクランク角のピストン50位置を有している場合に当てはまる。この第四シリンダ25では、次いでスタート時点で、停止している内燃機関5での噴射が行われる。燃焼室110内で空気/燃料混合気の形成が行われた後で点火が行われる。かくして、エンジンの立上げはスターターの操作無しに行われる。
The forces Fzyl2, Fzyl3 that are generated are affected by a suitable pressure increase in the
内燃機関5のこれまでの停止の際には、動作段階にある第四シリンダ25は必ずしも常にそのような有利なピストン50の位置に到達する訳ではないから、本発明に基づく方法及び本発明に基づく装置によって、そのような有利な位置の調節が確保される。その際には、先ず第一のシリンダ10と第四のシリンダ25との二つのばね定数が、図3a)から図3d)までに示されているスプリングダンパーシステムの停止を望ましい逆転ポイントで達成するために、適切に調節される。その際、第一のシリンダ10と第四のシリンダ25は、内燃機関5の停止の際に相殺しあう。何故なら、これ等のシリンダは、ほゞ同じ充填率を有しているからである。かくして、これ等のシリンダは、ほゞ同じばね定数を持っている。以下の説明では、例として、そのような二つの逆転ポイントが説明される。第一の逆転ポイントは、第四のシリンダ25が、吸入管95内の及び/又は排気ガスライン100内の追加の圧力引き上げ無しに、ほゞ点火上死点の後の90°の前もって与えられた第一のクランク角で停止するということを特徴としている。このことは、第一のシリンダ10にとっては、ほゞ点火上死点の手前の90°のクランク角の停止位置となるということを意味している。第二の例によれば、第二のシリンダ25のための逆転ポイントは、点火上死点の後の120°の前もって与えられた第一のクランク角のときに到達され、この角度は、第一のシリンダ10にとっては点火上死点の手前の60°のクランク角を意味している。
When the internal combustion engine 5 has been stopped so far, the
この第二の例の場合、第四のシリンダ25を、点火上死点の後の120°のクランク角で停止させ且つ第一のシリンダ10を点火上死点の手前の60°のクランク角で停止させるためには、動作段階にある第四のシリンダ25にとっては、圧縮段階にある第一のシリンダ10よりもより高いばね定数が実現されなければならない。
In the case of this second example, the
第一のシリンダ10と第四のシリンダ25との必要なばね定数は、その際、それぞれに割り当てられたシリンダ充填率によって達成される。これは、カムシャフトの対応する位置によって、或いは、可変式またはフル可変式の弁制御の場合には吸気弁30及び/又は排気弁35の直接制御によって、並びに追加または代わりとしてスロットルバルブ55の適切な調節によって、並びに追加または代わりとして第一の圧縮器40及び/又は第二の圧縮器45の適切な制御によって、達成することができる。その際、希望するばね定数、従って内燃機関5の停止の際の第一のシリンダ10と第四のシリンダ25との逆転ポイントを達成するための充填率の調節は、エンジン制御装置70によって特性マップに基づいて行うことができる。その際、この特性マップは、希望する逆転ポイントに応じて、カムシャフト、或いは吸気弁30及び/又は排気弁35、スロットルバルブ55及び/又は第一の圧縮器40及び/又は第二の圧縮器45の制御のための必要な調節値を出力する。その際、この特性マップは、試験台の上で適用することができる。その際にはまた、希望する様々な逆転ポイントの調節に適した複数の調節値を設定することもできる。
The required spring constants of the
逆転ポイントでの第四のシリンダ25のための前もって与えられた第一のクランク角が点火上死点の後の90°であり、また第一のシリンダ10ではクランク角が点火上死点の手前90°である第一の例の場合には、第一のシリンダ10と第四のシリンダ25とのばね定数は等しく選択され、従って、それ等のシリンダの充填率も等しく選択される。第四のシリンダ25の前もって与えられた第一のクランク角が点火上死点の後の90°に等しくない第二の例及び全ての例では、第一のシリンダ10と第四のシリンダ25に対しては異なるばね定数が、従って、異なる充填率が選択される。この場合に、第一のシリンダ10と第四のシリンダ25の充填率の調節は、シリンダに応じて選択的に行われなければならないのに対して、第一の例では、充填率は第一のシリンダ10と第四のシリンダ25に対して等しくすることができる。第一のシリンダ10と第四のシリンダ25の希望する充填率を調節することができるようにするためには、内燃機関5の停止の際に、二つのシリンダ10、25のうちの少なくとも一つが識別されなければならない。その際、図2a)から図2d)までは、この例では点火順に内燃機関5の停止前の最後の行程サイクルにあるシリンダ10、15、20、25を示している。内燃機関5の停止時に到達した逆転ポイントにある第一のシリンダ10と第四のシリンダ25について希望するばね定数を調節するためには、内燃機関5の停止時に、圧縮段階で或いは動作段階で停止すると予想されるこれ等のシリンダのうちの少なくとも一つが識別されなければならず、そのシリンダは、この例の場合には、圧縮段階で停止する第一のシリンダ10であるか或いは動作段階で停止する第四のシリンダ25となる。二つのシリンダ10、25のうちの一つが識別されれば、もう一方のシリンダは分かっている点火順序から明らかとなる。二つのシリンダ10、25のうちの少なくとも一つの識別は、エンジン制御装置70でクランクシャフトセンサ65を通じて求められた内燃機関5の回転数、シリンダ10、15、20、25の実際のシリンダ充填率、及びオイル温度に依存して行われる。実際の充填率は、その時々に正に圧縮過程にあるシリンダが乗り越えるべき圧縮のピークの尺度となる。オイル温度は、クランクシャフトの駆動の際の摩擦の尺度となる。エンジンが冷えている際には、エンジンオイルは比較的粘性が強く、従って摩擦も高い。かくしてオイル温度、充填率、及びエンジン回転数に応じて、エンジン制御装置70は内燃機関5の停止までに残っている行程サイクル数を求め、これによって、内燃機関5の停止の際にどのシリンダが圧縮シリンダとなり、またどのシリンダが動作段階のシリンダとなるかを検出する。次いで、対応するシリンダ充填率による第一のシリンダ10と第四のシリンダ25のための希望するばね定数の調節が、最後の行程サイクルの中で行われる。その際、充填率が引下げられなければならないという場合には、充填率の引下げは、スロットルバルブ55の適切な調節だけによって及び/又はカムシャフトの調節、特に電気的調節、従って吸気弁30及び/又は排気弁35の調節だけによって行うことができ、その際、最後のケースでは可変式或いはフル可変式の弁制御装置の使用が特に有利である。充填率が引上げられなければならないという場合には、この引上げは、第一の圧縮器40によって行うことができる。
The first crank angle given in advance for the
これによって、内燃機関5の回転数、実際のシリンダ充填率、及びオイル温度に応じて、内燃機関5の停止の際に、あと何回の行程サイクル或いは運転サイクルで、シリンダ10、15、20、25が停止するかということを求めることができる。その際、個々のシリンダ10、15、20、25に対して、一つのカムシャフトを使用している場合には、カムシャフトセンサ60によって、吸気弁30と排気弁35の開閉時に、エンジン制御装置70で、どの行程段階で個々のシリンダ10、15、20、25が動作サイクルにあるかということを識別することができる。このことから、エンジン制御装置70は、どのシリンダが内燃機関の停止の際に圧縮段階にあり、またどのシリンダが動作段階にあるかという予測を行うことができる。カムシャフトの代わりに、フル可変式の弁制御がエンジン制御装置70の側で実現されると、既にエンジン制御装置70で、どの行程段階で個々のシリンダ10、15、20、25が実際の動作サイクルにあるかということが分かるので、前述と同様の方法で、内燃機関の停止の際における個々のシリンダの行程段階の予測が可能となる。図1には、エンジン制御装置70による吸気弁30と排気弁35の制御と、カムシャフトセンサ60の利用との両方が示されている。その際、ここでは二者択一が必要であるということが注意されるべきである。即ち、カムシャフト、従ってカムシャフトセンサ60を利用する場合には、エンジン制御装置70による吸気弁30及び排気弁35の制御は行われず、またエンジン制御装置70による吸気弁30及び排気弁35の制御の場合には、カムシャフトセンサ60もカムシャフトもなくなる。
As a result, depending on the rotational speed of the internal combustion engine 5, the actual cylinder filling rate, and the oil temperature, when the internal combustion engine 5 is stopped, the
第一のシリンダ10及び/又は第四のシリンダ25の識別はまた、内燃機関5の停止の前の最後の行程サイクルの中で、先に説明された方法で行うこともでき、その際には、その時々の望ましいばね定数を得るために、識別と同時に、その時々のシリンダの充填率もしかるべく調節されなければならない。従って、このばね定数を確実に得るためには、第一のシリンダ10及び/又は第四のシリンダ25を、内燃機関5の停止の前の最後の行程サイクルよりも前の行程サイクルの間に求めることが推奨される。
The identification of the
実際のシリンダ充填率の決定は、過給圧力を測定してエンジン制御装置70に与える過給圧センサ75によって行うことができる。当業者に知られている方法で、吸入管モデルを用いて、求められた過給圧から充填率を導き出すことができる。
The actual cylinder filling rate can be determined by a supercharging
追加として或いは代わりとして、吸入管圧力を測定する吸入管圧力センサを考えることができ、これに基づいて、シリンダ内の充填率を、吸入管モデルを用いて計算することができる。この場合には、吸入管圧力センサは、流れの方向に見て吸入管95内のスロットルバルブ55の後ろへ移されるであろう。
Additionally or alternatively, a suction pipe pressure sensor that measures the suction pipe pressure can be considered, and based on this, the filling factor in the cylinder can be calculated using a suction pipe model. In this case, the suction pipe pressure sensor will be moved behind the
ストロークサイクル中で、シリンダ10、15、20、25は、吸気弁30及び/又は排気弁35の開閉のためにカムシャフトを使用している場合に、例えば絶対角度センサとして形成することのできる、例えばカムシャフトセンサ60を用いて、それぞれに割り当てられた行程段階にある個々のシリンダに識別される。カムシャフト角度は、個々のシリンダ10、15、20、25のその時々の行程段階への明確な割当てを可能にする。何故なら、カムシャフトはクランクシャフトに対して半分の回転数で回転し、従ってシリンダ10、15、20、25の行程サイクル或いは作動サイクル当たり1回しか回転しないからである。
During the stroke cycle, the
本発明によれば、ここで更に、エンジン制御装置70が内燃機関5の停止前の最後の行程サイクルで、従って内燃機関5の停止の直前の、その時に圧縮過程にあるシリンダが最早圧縮のピークを越えることができなくなる時点で、吸気弁或いは排気弁30、35が正に開かれている少なくとも一つのシリンダ15、20を選択するということが工夫されている。その際、内燃機関5の停止前の最後の行程サイクルは、エンジン制御装置によって、既に説明された方法で、内燃機関5の回転数、シリンダ充填率、及びオイル温度に依存して求められる。その際に、吸気弁又は排気弁30、35が開いているシリンダ15、20も同様に、カムシャフトを使用している場合或いは個々のシリンダ10、15、20、25のための吸気弁30と排気弁35の実際の制御による可変或いはフル可変式の弁制御の場合には、カムシャフト位置に基づいてエンジン制御装置70によって求めることができる。その際には、上述の第二のシリンダ15或いは第三のシリンダ20の選択も、既に内燃機関5の停止前の最後の行程サイクルに先立つ、内燃機関5の停止の際の行程サイクルの中で準備されることができる。そこでは、第二のシリンダ15或いは第三のシリンダ20は、上述の方法によって、内燃機関5の回転数、シリンダ充填率、及びオイル温度に依存して、並びに、カムシャフトを使用している場合にはカムシャフト位置に依存して、或いは、可変或いはフル可変式の弁制御の場合にはエンジン制御装置70によって行われた吸気弁30又は排気弁35の制御に依存して、識別することができる。
According to the present invention, the
第一の圧縮器40が備えられている場合には、内燃機関5の停止前の最後の行程サイクルで、吸気弁30が開かれている第二のシリンダ15が選択される。第二の圧縮器45が備えられている場合には、内燃機関5の停止前の最後の行程サイクルで、排気弁35が開かれている第三のシリンダ20が選択される。両方の圧縮器40、45が備えられている場合には、第二のシリンダ15も第三のシリンダ20も選択することができる。この選択は、既に説明されたように、内燃機関5の停止前の最後の行程サイクルの中で或いは内燃機関5の停止の際の最後の行程サイクルに先立つ行程サイクルの中で行われる。エンジン制御装置70によって全く一般的に、内燃機関5の停止の直前の、その時に圧縮過程にあるシリンダが最早圧縮のピークを越えることができなくなる時点で、吸気弁或いは排気弁30、35が開かれている少なくとも一つのシリンダ15、20の選択が行われる。それ故、この時点は、内燃機関5の停止前のシリンダ10、15、20、25の最後の行程サイクル内にある。図2a)から図2c)までに示されているように、その時に圧縮過程にあるシリンダが第一のシリンダ10、その時に吸気弁が開かれているシリンダが第二のシリンダ15、またその時に排気弁35が開かれているシリンダが、第三のシリンダ20である。
When the
ここでもまた、内燃機関5の停止前の最後の行程サイクルで吸気弁30或いは排気弁35が開かれている少なくとも一つのシリンダを、既に内燃機関5の停止の際の最後の行程サイクルの前に選択し、この少なくとも一つのシリンダ15、20の充填率を最後の行程サイクルのためにできるだけ正確に調節することができるようにすることが有利である。その際、最後の行程サイクルの際の第二のシリンダ15及び/又は第三のシリンダ20の充填率は、本発明によれば、最後の行程サイクルの際に作動段階にある第四のシリンダ25がほゞ点火上死点の後の前もって与えられたもう一つのクランク角で停止するように、調節される。前もって与えられたこのクランク角は、例えば点火上死点の後のほゞ100°から110°までの間に存在することができる。
Here again, at least one cylinder in which the
この場合、内燃機関5の停止の後に第四のシリンダ25の中へ燃料が噴射され、形成される空気/燃料混合気が点火プラグ85によって点火されると、その後に続く直接スタートが特に適正に実行される。この場合にはスターターは必要ではない。内燃機関5の停止前の最後の行程サイクルのための第一のシリンダ10と第四のシリンダ25のばね定数、従ってこれ等の二つのシリンダの逆転ポイントは分かっているから、この例の場合には、ほゞ100°から110°までの前もって与えられているクランク角に到達するためには、内燃機関5の停止前の最後の行程段階で第四シリンダ25のピストン50の位置が、クランク角にして何度だけなお動かされなければならないかということも分かっている。説明された最初の例では、ばね定数は、第四シリンダ25が点火上死点の後クランク角約90°で停止するように調節されている。この場合、内燃機関の停止のために前もって与えられている約100°から110°のクランク角に到達するためには、第四シリンダ25のピストン50はなお、クランク角度で10°から20°だけ更に下へ向かって動かされなければならない。内燃機関5の停止前の最後の行程サイクルのために、吸入段階にある第二シリンダ15が選択された場合には、このシリンダの充填率は、第四シリンダ25の望ましい移動を達成するために、しかるべく引上げられなければならない。この引き上げは第一圧縮器40の起動によって行われる。その際、必要な充填率は、吸入管モデルに従って対応する過給圧に換算することができる。必要な過給圧を達成するために、エンジン制御装置70は、第二シリンダ15の希望する充填率を達成し又それによって第四シリンダ25を点火上死点の後の約100°から110°までの前もって与えられているクランク角にするために、第一の圧縮器40を、適当な圧縮の調節のための過給圧調節装置を利用して制御することができる。その際、第四シリンダ25のピストン50の必要な移動のために必要な過給圧は試験台の上で印加し、特性マップに収めておくことができる。このようにすることによって、第一のシリンダ40は、ばね定数によって達成可能な、内燃機関5の停止の際の第四シリンダ25のクランク角と本例の場合には、約100°から110°までの達成されるべき前もって与えられているクランク角との間の差に応じて、次のように、即ち、停止前に動作段階にある第四シリンダ25のピストン50がばね定数によって定められたクランク角から点火上死点の後の本例の場合には、100°から110°までの前もって与えられているクランク角へ動かされるように、制御される。これによって、第一のシリンダ10と第四シリンダ25とのばね定数に基づいて、内燃機関5の停止の際に達成可能な点火上死点の後の第四シリンダ25のクランク角と内燃機関5の停止の際に第四シリンダ25について調節されるべき点火上死点の後のクランク角との間の差に応じて、エンジン制御装置70による適当な調節によって、第一の圧縮器40の対応する制御によって変換される対応の過給圧が調節される。その際、エンジン制御装置70は、必要な過給圧の調節のために、第一の圧縮器40の回転数及び/又は該圧縮器に場合によっては備えられているバイパス弁の開度を(何故なら、過給圧は第一の圧縮器40の回転数及び/又は該圧縮器に場合によっては備えられているバイパス弁の開度に依存しているから)しかるべく調節する。
In this case, if the fuel is injected into the
第四シリンダ25がばね定数に基づいて点火上死点の後約120°で停止するという第二の例の場合には、点火上死点の後、約100°から110°までという前もって与えられたクランク角に到達するためには、約10°から20°までのピストンの送り戻しが必要である。図1に示されているように第二の圧縮器45が備えられている場合には、この送り戻しは、内燃機関5の停止の前の最後の行程サイクルで排気弁35が開かれている第三のシリンダ20の選択と第二の圧縮器45のそれに対応する制御とによって、行うことができる。このようにすることによって、点火上死点の後の前もって与えられたクランク角に到達するために、第三のシリンダ20のピストン50は下へ向かって、また第四のシリンダ25のピストンは上へ向かって押し動かされる。第二の圧縮器45による排気ガスライン100内の必要な過給圧の調節も、エンジン制御装置70による過給圧の制御を利用して実現することができ、その際には、この目的のために排気ガスライン100の中に、過給圧を測定してエンジン制御装置70へ引き渡す、好ましくはもう一つの過給圧センサが備えられる。この場合には、第三のシリンダ20の充填率は、第四のシリンダ25のピストン50を希望する位置へもたらすために、二次空気管105内と第二の圧縮器45の側の排気ガスライン100に対応する過給圧を生成することによって引き上げられる。ここでもまた、第四のシリンダ25の必要なクランク角差を達成するために必要な二次空気管105内と排気ガスライン100の中の過給圧は試験台の上で求められ、エンジン制御装置70に格納されている特性マップの中に収めることができる。
In the second example where the
図4には、説明された第一の例に基づく本発明による方法の流れの例を示した流れ図が示されている。このプログラムは、内燃機関5の停止と共にスタートするが、この停止の始まりは、例えばエンジン制御装置70で回転数の変化に関して前もって与えられている時間勾配の割り込みによって検出され、その際、上記の回転数の変化は、クランクシャフトセンサ65を通じてエンジン制御装置70に伝えられる。プログラムのスタートの後、エンジン制御装置70は、プログラムのステップ200で、内燃機関5の停止の際に圧縮段階にあるか又は動作段階にある第一のシリンダ10及び/又は第四シリンダ25を識別する。エンジン制御装置70は、これ等のシリンダ10、25について、既に説明された方法で、充填率を、第一のシリンダ10が点火上死点の手前約90°のクランク角で且つ第四シリンダ25が点火上死点の後約90°のクランク角で停止するように調節する。続いて、プログラムはステップ205へ分岐される。
FIG. 4 shows a flow diagram illustrating an example of a method flow according to the invention based on the first example described. This program is started when the internal combustion engine 5 is stopped. The start of the stop is detected, for example, by an interruption of a time gradient given in advance with respect to a change in the rotational speed in the
ステップ205では、エンジン制御装置70が既に説明された方法で、最後の行程サイクルで吸入段階にある、従って、図2b)によれば第二シリンダ15を識別する。続いて、プログラムはステップ210へ分岐される。
In
ステップ210では、エンジン制御装置70が、内燃機関5の実際の回転数、実際のシリンダ充填率、及び実際のオイル温度に基づいて、最後から二番目の行程サイクルに到達しているか否かをチェックする。これが到達されている場合(y)には、プログラムはステップ215へ分岐され、そうでない場合(n)には、プログラムはステップ210へ送り戻される。
In
ステップ215で、エンジン制御装置70は、最後の行程サイクルにある第四シリンダ25を、その点火上死点の後約90°のクランク角の位置から、例えば110°の前もって与えられているクランク角にするために、第一の圧縮器40を必要な過給圧を調節するために制御する。次いで、このプログラムは終了され、第四シリンダ25は、スターターなしの直接スタートのために準備される。
In
図5には、第二の例で使用することのできる、本発明による方法の流れを説明するための第二の流れ図が示されている。図5に基づく流れ図の場合にも、プログラムは、図4に説明されたように、エンジン制御装置70が内燃機関5の停止の始まりを検出したときにスタートされる。プログラムのスタートの後に、エンジン制御装置70は、ステップ300で、図4の場合のステップ200の場合と同じ様に、最後の行程サイクルで圧縮段階にあるシリンダ並びに最後の行程サイクルで動作段階にあるシリンダを識別する。更にエンジン制御装置70は既に説明された方法で、最後の行程サイクルで圧縮段階或いは動作段階にある第一のシリンダ10と第四シリンダ25の充填率、従ってばね定数を第一のシリンダ10が点火上死点の手前約60°のクランク角で停止するように、また第四のシリンダ25が点火上死点の後約120°のクランク角停止するように、調節する。続いて、プログラムはステップ305へ分岐される。
FIG. 5 shows a second flow diagram for explaining the flow of the method according to the invention that can be used in the second example. Also in the case of the flowchart based on FIG. 5, the program is started when the
ステップ305で、エンジン制御装置70は、既に説明されたように、最後の行程サイクルで排気段階にあるシリンダ、即ち、図2c)によればシリンダ20を識別する。続いて、プログラムはステップ310へ分岐される。
In
ステップ310では、エンジン制御装置70が、内燃機関5の停止の最後から二番目の行程サイクルに到達しているか否かをチェックする。これが到達されている場合(y)には、プログラムはステップ315へ分岐され、そうでない場合(n)には、プログラムはステップ310へ送り戻される。
In
ステップ315では、エンジン制御装置70は第二の圧縮器45を起動し、該圧縮器を、内燃機関5の停止前の最後の行程サイクルにある第三のシリンダ20の充填率が高められ、第四シリンダ25のピストン50が点火上死点の後約120°のクランク角から本例の場合には点火上死点の後約110°のクランク角まで戻されるように制御し、その結果、この後に続くこのプログラムの終了の後、第四シリンダ25はスターターなしの直接スタートのために利用されることが可能である。
In
最後の行程サイクルの中で、第二シリンダ15の充填率を第一の圧縮器40を用いて引き上げることによって、第四シリンダ25を望ましい位置へもたらすために必要な合力、図3b)に示されている力Fzyl2が生成される。最後の行程サイクルの中で、第三シリンダ20の充填率を第二の圧縮器45によって引き上げた場合には、同じく内燃機関5の停止の際に、第四シリンダ25を必要な位置へもたらすために必要な第三の合力Fzyl3が生成される。
In the last stroke cycle, the resultant force required to bring the
本発明は、4つのシリンダを有する4サイクル内燃機関5に基づいて説明された。本発明は、別のシリンダ数を有する内燃機関5に対しても同様の方法で適用することが可能であり、その際には、内燃機関5の停止前の最後の行程サイクルのために少なくとも一つの圧縮シリンダ、動作段階にある少なくとも一つのシリンダ、及び吸入弁30が開いているか又は排気弁35が開いている少なくとも一つのシリンダ、並びに、吸入弁30が開いているか又は排気弁35が開いている一つのシリンダの中に、必要な充填率を生成するために適した圧縮器が存在している。
The invention has been described on the basis of a four-cycle internal combustion engine 5 having four cylinders. The present invention can be applied in a similar manner to an internal combustion engine 5 having a different number of cylinders, in which case at least one for the last stroke cycle before the internal combustion engine 5 is stopped. Two compression cylinders, at least one cylinder in operation, and at least one cylinder in which the
1…燃焼機関
5…内燃機関
30…吸気弁
35…排気弁
40…第一の圧縮器
45…第二の圧縮器
50…ピストン
55…スロットルバルブ
60…カムシャフトセンサ
65…回転数センサ
70…エンジン制御装置
75…過給圧センサ
80…噴射弁
85…点火プラグ
90…シリンダ
95…吸入管
100…排気ガスライン
105…二次エア導管
110…燃焼室
115…エア供給路
10…第一のシリンダ(圧縮過程にある)
15…第二のシリンダ(吸気弁が開いている)
20…第三のシリンダ(排気弁が開いている)
25…第四のシリンダ(動作(爆発)段階にある)
120…第一のスプリング
125…第一の摩擦
130…第二の摩擦
135…第三の摩擦
145…第四の摩擦
Fzyl2…第一の合力
Fzyl3…第二の合力
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Combustion engine 5 ...
15 ... second cylinder (the intake valve is open)
20 ... Third cylinder (exhaust valve is open)
25. Fourth cylinder (in operation (explosion) stage)
120 ...
Claims (9)
圧縮段階で或いは動作段階で停止する少なくとも一つの第一のシリンダ(10、25)が識別される第1工程、
少なくとも一つの第一のシリンダ(10、25)の充填率が、前もって与えられた値に調節される第2工程、
圧縮シリンダ(10)が最早圧縮のピークを越えることができなくなった時点で吸気弁又は排気弁(30、35)が開かれている、少なくとも一つの第二のシリンダ(15、20)が選択される第3工程、及び
少なくとも一つの第二のシリンダ(15、20)の充填率が、一つのシリンダ(25)が点火上死点の後の前もって与えられた第一のクランク角で動作段階において停止するように調節される第4工程、
を備えることを特徴とする運転方法。 A method of operating an internal combustion engine definitive during stop of the internal combustion engine (5) (5),
At least a first step of a first cylinder (10, 25) is identified to stop in compression stage or in the operating phase,
A second step in which the filling rate of the at least one first cylinder (10, 25) is adjusted to a value given in advance;
Compression cylinder (10) the intake valves at the time is no longer able longer exceed the peak of the compression or exhaust valves (30, 35) is opened, at least one second cylinder (15, 20) is selected the third step, and at least one second filling ratio of the cylinder (15, 20) is operating phases at a first crank angle to one of the cylinders (25) are given in advance before after ignition top dead center is A fourth step adjusted to stop at
Operating method, characterized in that it comprises a.
圧縮段階で或いは動作段階で停止する少なくとも一つの第一のシリンダ(10、25)を識別する識別手段(60、65)と、
少なくとも一つの第一のシリンダ(10、25)の充填率を前もって与えられた値に調節するための手段(30、35、40、55)と、
圧縮シリンダ(10)が最早圧縮のピークを越えることができなくなった時点で吸気弁又は排気弁(30、35)が開かれている、少なくとも一つの第二のシリンダ(15、20)を選択する選択手段(70)と、
少なくとも一つの第二のシリンダ(15、20)の充填率を、一つのシリンダ(25)が点火上死点の後の前もって与えられた第一のクランク角で動作段階において停止するよう調節する、充填率を調節する手段(40、45)と、
を備えたことを特徴とする運転装置。 A driving device for an internal combustion engine (5) used in the stop of the internal combustion engine (5),
And identification means (60, 65) for identifying at least one first cylinder (10, 25) to stop at a compression stage or stages of operation,
Means (30, 35, 40, 55) for adjusting the filling factor of the at least one first cylinder (10, 25) to a predetermined value;
Compression cylinder (10) the intake valves at the time is no longer able longer exceed the peak of the compression or exhaust valves (30, 35) is open, selecting at least one second cylinder (15, 20) Selection means (70) to perform;
At least filling rate of one second cylinder (15, 20) is adjusted so that one of the cylinders (25) is stopped in the operation step in the first crank angle given advance before after ignition top dead center, Means (40, 45) for adjusting the filling rate;
A driving device comprising:
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