JP4480886B2 - 内燃機関の始動装置の制御方法及びその制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，始動装置の制御方法及びその装置に関し，さらに詳細には，内燃機関における始動装置の制御方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来においては，３種類の始動装置が知られている。これらの始動装置に共通する原理は，電動回転機から内燃機関のクランク軸に力が供給されることである。
【０００３】
まず，第１の装置は，小さい歯車（始動ピニオン）がアーマチュアシャフト上に取り付けられている電気式始動装置である。かかる始動装置は，始動の際には，ピニオンがモータはずみ車のリングギアと係合して回転させる。
【０００４】
第２の装置は，直接始動を有する始動オルタネータである。この始動オルタネータは，クランク軸と堅固に結合されており，内燃機関の駆動中はオルタネータとして駆動し，内燃機関の始動の際には始動モータとして駆動される。
【０００５】
第３の装置は，電動回転機により，遠心力が高い回転数に上げられることにより，非常に小さいバッテリ出力で内燃機関を始動することができる（遠心力始動）。その後，急速にクラッチを閉鎖することにより遠心力の回転エネルギが内燃機関に伝達される。しかし，全体としては，始動行程の間にかかる時間が比較的長いので，かかる始動は，最近の車両コンセプトの始動−停止駆動には適さない。
【０００６】
始動時間（即ち，始動を開始してからアイドリング回転数に達するまでの時間）を短縮するために，内燃機関を停止させる際のランダウン認識が開発されている。このランダウン認識により，カムシャフトの角度が検出され，カムシャフトの角度に基づいて最も早期に燃焼できる内燃機関のシリンダが決定される。
【０００７】
従来の方法においては，好適なセンサによりクランク軸の位置は極めて正確に検出されるが，必要な基準マークが十分には存在していないので，カムシャフトの位置は，少なくとも良好に定めることはできない。この場合には，従来の技術については，いわゆるクイック始動検出ホィールを使用する場合に（かかる基準マークが好適なセンサを通過した場合に）初めて，クランク軸の位置信号との組合せを介してカムシャフトのより確実な位置決定が可能になることが明らかにされている。この方法では，少なくともクランク軸が完全に１回転しなければならない。
【０００８】
このように，内燃機関を停止させた後に，ランダウン認識によりカムシャフトの位置が記憶され，内燃機関を始動させる場合に，最も早期に燃焼を行うことのできるシリンダ内で第１のシーケンシャルな噴射が行われる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，上記第１の装置では，特に，達成可能な駆動期間全体が短い，あるいは始動行程中の騒音発生が煩わしいという問題がある。
【００１０】
また，第２の装置では，始動に必要な始動エネルギは比較的高いので，少なくとも通常よりも高いバッテリ出力が必要であるという問題がある。したがって，始動オルタネータによりのみ高い始動エネルギを調達しなければならないため，始動オルタネータの寸法を大きく設計しなければならない。このため，組立空間に関して困難をもたらす場合がある。さらに，かかる始動オルタネータは，駆動に必要な暖かい内燃機関を始動させるには，過大寸法である，という問題がある。
【００１１】
また，第３の装置では，ランダウン認識の終了後でも，例えば連結ギア段と閉成されたクラッチを有する車両が転がり，あるいは摺動された場合には，位置がさらに変化する可能性がある。通常のセンサ技術では，一般に回転方向は検出できないため，全体として求められたエンジン位置と実際のエンジン位置とが互いにずれて，クイック始動を困難にする場合がある。
【００１２】
従って，本発明の課題は，上記従来の問題点を解決することが可能な新規かつ改良された内燃機関の始動装置の制御方法及びその制御装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため，請求項１に記載の発明では，少なくとも，電動回転機が内燃機関のクランク軸と直接またはトランスミッションを介して結合される電気駆動システムと，前記クランク軸との摩擦結合される制御可能なクラッチと，駆動パラメータを検出する内蔵センサ装置を有する内燃機関と，構成要素に付設された駆動パラメータを検出するセンサと始動装置の構成要素の駆動パラメータとを変化させる操作手段と，を有する内燃機関の始動装置の制御方法であって，
前記始動装置は，前記駆動パラメータを読み込んで評価する手段を備えたドライブトレイン制御装置を有しており，前記始動行程と前記停止行程の間の操作手段の目標量が，前記ドライブトレイン制御装置により設定される，ことを特徴とする始動装置の制御方法が提供される。
【００１４】
本項記載の発明では，始動装置は駆動パラメータを読み込んで評価する手段を備えたドライブトレイン制御装置を有しており，始動行程と停止行程との間の操作手段の目標量がドライブトレイン制御装置により設定されるので，始動行程をより確実に実行することができる。
【００１５】
また，請求項２に記載の発明のように，前記クラッチは摩擦クラッチであって，前記摩擦クラッチの摩擦結合は，ドライブトレイン制御装置により電動回転機制御，電気油圧制御，あるいは油圧制御される，如く構成すれば，伝達トルクを，摩擦クラッチを介して制御することができる。このとき，例えば油圧的に駆動するために油圧ポンプを使用すれば，エンジン回転数と無関係に油圧を発生できるので効果的である。かかる場合には油圧ポンプ自体もドライブトレイン制御装置が制御することができる。
【００１６】
また，摩擦クラッチを使用する場合には，内燃機関の摩擦及び圧縮モーメントがわかっている場合には，ランダウン認識を行うためにクラッチを開放させることができるので，内燃機関は停止する際に，始動のための最適な位置を占めることができる。即ち，再始動する場合には，クランク軸の回転をできるだけ少なくしてシリンダ内で燃焼に点火することができる。さらに，制御された脱合により内燃機関の振り子運動が防止される。
【００１７】
また，請求項３に記載の発明のように，再始動時に前記クランク軸が所定回動後にシリンダ内で燃焼に点火可能な停止位置に達するように，前記停止行程中に，クランク軸角度，エンジン回転数及びエンジン温度に応じて前記クラッチが開放される，如く構成すれば， 新たに内燃機関を始動する際にクランク軸ができるだけ少ない回動の後に，シリンダ内で燃焼に点火することが可能な停止位置とすることができる。さらに，クラッチが開放されるので，内燃機関のカムシャフトの振り子運動が防止され，ランダウン認識が改良される。また，内燃機関の停止時に最適位置でない場合には，制御可能なクラッチと電動回転機により，内燃機関の停止後に位置決めすることもできる。次に，車両の摺動あるいは転がる際の回動を防止するために，クラッチが開放されるので，エンジン停止の際に認識あるいは調整された停止位置が，変更されずに維持される。
【００１８】
また，請求項４に記載の発明のように，前記停止位置は，電動回転機とクラッチの駆動により，内燃機関の停止後に所定トルクがクランク軸に伝達されて達成される，如く構成すれば，停止行程を制御して，カムシャフトを所望の位置に停止させることができる。
【００１９】
また，請求項５に記載の発明のように，前記始動行程の制御は，前記クラッチを介してクランク軸のトルクを制御する工程と，前記電動回転機の回転数を制御する工程と，前記トランスミッションの駆動状態を制御する工程と，を有する，如く構成することができる。
【００２０】
また，請求項６に記載の発明のように，目標クランク軸トルクが，エンジン回転数，クランク軸角度及びエンジン温度に応じて計算されて，トランスミッションに対して設定される，如く構成することができる。
【００２１】
また，請求項７に記載の発明のように，
前記電動回転機の目標回転数（ｎ＿ｅｍ＿ｓｏｌｌ）を算出するために，
回転パルス電位の目標値（Ｄｐ＿ｓｏｌｌ）が，
【００２２】
【数４】

【００２３】
（但し，ｎ＿ｇｅ：トランスミッション入力回転数，ｎ＿Ｓｔａｒｔ：内燃機関の始動回転数，ｔｈｅｔａ＿ｅａｓ：電気駆動システムの慣性モーメント）
の式に基づいて決定され，
前記電動回転機の目標回転数（ｎ＿ｅｍ＿ｓｏｌｌ）は，以下の式
【００２４】
【数５】

【００２５】
（ｉ）：トランスミッション変速比
により算出される，，如く構成することができる。
【００２６】
また，請求項８に記載の発明のように，前記回転慣性モーメント（ｔｈｅｔａ＿ｅａｓ）は，以下の式
【００２７】
【数６】

【００２８】
（但し，ｔｈｅｔａ＿ｗｅｌｌｅ：軸の回転慣性モーメント，ｔｈｅｔａ＿ｅｍ：電動回転機の回転慣性モーメント，ｔｈｅｔａ＿ｇｅ：トランスミッションの軸と堅固に結合された部分の回転慣性モーメント）
により算出される，如く構成することができる。
【００２９】
また，請求項９に記載の発明のように，前記始動行程は，電動回転機からクラッチを介してクランク軸にトルクを伝達する前の第１の行程と，トルク伝達の開始に伴う第２の行程と，内燃機関のアイドリング回転数に達することによる第３の行程と，からなる連続行程に分割される，如く構成すれば，始動行程の前に，内燃機関の予備位置を決定することができるので，好適な始動位置に調整される。したがって，電動回転機とクラッチを好適に駆動することにより，回転数ｍｄ＿ｅａｓが内燃機関のクランク軸に伝達されるので，クランク軸の好適な前回転あるいは逆回転が行われる。
【００３０】
また，請求項１０に記載の発明のように，前記第１の行程において，ランダウン認識に応じて，次の燃焼を実行するシリンダの噴射弁の前に燃料が噴射される，如く構成すれば，始動行程を迅速におこなうことができる。なお，これは，第１の噴射期間が，しばしば長く続くからである。なお，この場合には，最初の燃焼の後に，燃料の噴射は従来のように好適なシリンダの噴射弁の前に行われる。
【００３１】
また，請求項１１に記載の発明のように，前記第１の行程において，トランスミッション内でニュートラル位置が挿入される，如く構成することができる。
【００３２】
また，請求項１２に記載の発明のように，前記第１の行程において，遠心力が，電動回転機により回転数まで加速される，如く構成すれば，遠心力始動を使用する場合には，振動ディスクの遠心力のみを加速して，予め設定された回転数になってからクラッチを十分急速に閉成される。さらに，例えばまずクラッチを，内燃機関が予め設定された始動回転数に達するまでの間だけ閉成することにより，閉成行程自体を制御して実行させることができ，内燃機関のアイドリング回転数にいたるまではスリップのない摩擦結合が強制される。
【００３３】
また，請求項１３に記載の発明のように，前記回転数は，エンジン温度に応じて設定される，如く構成すれば，エンジン温度が高い場合には，始動に必要なトルクは，オイルの粘度が増大されていることにより減少される。その代わりに，固定の回転数まで加速することもできるが，クラッチの閉成時間が変化される。さらに，例えばクラッチを内燃機関が予め設定された始動回転数に達するまでの間だけ閉成することにより，閉成行程自体を制御して実行させることができ，内燃機関のアイドリング回転数にいたるまではスリップのない摩擦結合が強制される。
【００３４】
また，請求項１４に記載の発明のように，前記第２の行程において，選択されたシリンダ内で燃料／空気混合気が点火される，如く構成すれば，停止位置は，クランク軸ができるだけ少なく回転しただけで，内燃機関の１つのシリンダ内で空気−燃料混合気を点火するように選択される。
【００３５】
また，請求項１５に記載の発明のように，前記第２の行程において，電動回転機によりトルク支援が実行される，如く構成すれば，内燃機関の高回転は，クラッチが完全に閉成された後も電動回転機により支援することができる。この支援は，内燃機関がアイドリング回転数ｎ＿ｌｌに達した場合に，好ましくは第３の行程とともに終了する。この時点からは，電動回転機をオルタネータ駆動に切り換えることができる。
【００３６】
また，請求項１６に記載の発明のように，前記第２の行程において，設定されたエンジン回転数の特性曲線に従って，クラッチにより遠心力の制動が行われる，如く構成すれば，遠心力により内燃機関を始動させる場合に，第１の行程において遠心力がまず時点Ｔ０から初めて回転数ｎ＿Ｓｃｈｌｉｅｓｓに加速される。回転する遠心力内に十分にエネルギが蓄えられると，クラッチが次第に閉鎖されて，内燃機関が回転される（第２の行程の開始）。その後，クラッチが完全に閉成されて，遠心力と内燃機関の回転数が一致する。これは，クラッチを十分に迅速に閉成させることができることを前提としており，それは電動回転機的または電気油圧的操作の場合には保証されている。もちろんクラッチの駆動が油圧で行われる場合には，内燃機関が停止している場合でも十分な油圧力を調達するために，エンジン回転数ｎ＿ｍとは関係のない油圧ポンプを設けなければならない。従って油圧ポンプは，すでに早期に，特に電動回転機のちょうど始動時に作動されなければならない。このようにしてクラッチを迅速に閉成させるための十分な油圧力がもたらされる。
【００３７】
また，請求項１７に記載の発明のように，第３の行程において，電動回転機の駆動モードがオルタネータ駆動に切り換えられる，如く構成すれば，アイドリング回転数に達した後は，電気的駆動システムの支援は終了し，電動回転機が高回転した場合に燃料の噴射を開始して，始動時間を短縮することができる。これは，この行程は，比較的長くかかる場合が多いからである。最初の燃焼の後に，従来のような好適なシリンダの吸気弁の前で燃料の噴射が行われる。
【００３８】
また，請求項１８に記載の発明のように，前記クラッチは油圧により制御可能であって，前記操作手段はエンジン回転数に依存しない油圧ポンプが使用される，如く構成すれば，内燃機関が停止している場合でも十分な油圧力を調達することができる。したがって，油圧ポンプは，早期に，特に電動回転機のちょうど始動時に作動されるので，クラッチを迅速に閉成させるための十分な油圧力がもたらされる。
【００３９】
また，請求項１９に記載の発明のように，前記第１の行程において，油圧ポンプが作動される，如く構成すれば，クラッチを十分に迅速に閉成させることができることを前提としており，それは電動回転機的または電気油圧的操作の場合には保証されている
【００４０】
また，請求項２０に記載の発明のように，前記トランスミッションは流体式コンバータであって，操作手段として油圧ポンプが使用される，如く構成すれば，油圧ポンプ２８が第１の行程で油圧オイルをコンバータから吸い出すことができる。このことにより，遠心力の高回転とそれに続く制動がコンバータ内の損失により緩衝されないようできるので，効果的である。エンジンがアイドリング回転数に達した場合に初めて，コンバータに適当な方法で油圧オイルが満たされる。
【００４１】
また，請求項２１に記載の発明のように，前記第１の行程においてコンバータの油圧オイルが油圧ポンプにより吸い出され，前記第３の行程において再びコンバータへ供給される，如く構成すれば，内燃機関がアイドリング回転数ｎ＿ｌｌに達した場合に初めて（第３の行程），コンバータに好適な方法で油圧オイルが満たされて車両の始動が可能になる。走行中は，油圧オイルの圧力流及び体積流は，油圧ポンプによりトランスミッションの実際の需要に適合させることができる。エンジン回転数に依存しない油圧ポンプを使用する場合には，内燃機関が始動回転数に達する前に油圧ポンプを駆動すると効果的である。即ち，電動回転機の始動時に駆動準備が完了していることを求めることができ，それによりクラッチを急速に閉成させるために十分な油圧力を使用することができる。
【００４２】
上記課題を解決するため，，請求項２２に記載の発明のように，少なくとも，電動回転機が軸と直接またはトランスミッションを介して結合される遠心力始動の電気駆動システムと，内燃機関のクランク軸と前記クランク軸との間の摩擦結合する制御可能なクラッチと，駆動パラメータを検出する内蔵されたセンサ装置を備えた内燃機関と，構成要素に付設された，駆動パラメータを検出するセンサと，及び，始動装置の構成要素の駆動パラメータの変化を可能にする操作手段と，を有する内燃機関の始動装置において，前記始動装置は，駆動パラメータを読み込んで評価する手段と，前記始動行程と前記停止行程の間の操作手段の目標量を設定するための手段を具備するドライブトレイン制御装置を有する，ことを特徴とする始動装置が提供される。
【００４３】
本項記載の発明では，請求項１に記載の内燃機関の始動装置の制御方法を実行することが可能な制御装置を提供することができる。
【００４４】
また，請求項２３に記載の発明のように， 前記クラッチは摩擦クラッチであって，前記摩擦クラッチの摩擦結合が電動回転機的，電気油圧的または油圧的に制御可能である，如く構成すれば，，伝達トルクを，摩擦クラッチを介して制御することができる。このとき，例えば油圧的に駆動するために油圧ポンプを使用すれば，エンジン回転数と無関係に油圧を発生できるので効果的である。かかる場合には油圧ポンプ自体もドライブトレイン制御装置が制御することができる。
【００４５】
また，請求項２４に記載の発明のように，油圧力を調達するために，エンジン回転数（ｎ＿ｍ）に関係なく制御可能な油圧ポンプが設けられている，如く構成すれば，内燃機関が停止している場合でも十分な油圧力を調達することができる。したがって，油圧ポンプは，すでに早期に，特に電動回転機のちょうど始動時に作動されるので，クラッチを迅速に閉成させるための十分な油圧力がもたらされる。
【００４６】
また，請求項２５に記載の発明のように，トランスミッションが多段オートマチックトランスミッション，流体式コンバータまたは自動切換トランスミッションである，如く構成すれば，多段オートマチックトランスミッションと流体式コンバータを備えた車両（ＡＴ）にも，自動切換トランスミッションを備えた車両（ＡＳＧ）にも効果的に使用される。通常は上記トランスミッションには操作手段が設けられており，その操作手段は，その間に始動行程が開始される，車両の推進なしでニュートラル位置を設定することを可能にする。流体式コンバータを使用する場合には，操作手段としてクラッチ制御にも使用することができるような，エンジン回転数に依存しない油圧ポンプを使用すると効果的である。当然ながら，トランスミッションの制御もクラッチの制御も，同一の油圧ポンプで行うことができる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の好適な実施の形態について，添付図面を参照しながら詳細に説明する。尚，以下の説明及び添付図面において，同一の機能及び構成を有する構成要素については，同一符号を付することにより，重複説明を省略する。
【００４８】
（第１の実施の形態）
以下，図１を参照しながら，第１の実施の形態について説明する。なお，図１は，本実施形態にかかる内燃機関の始動装置の概略を示すブロック図である。
【００４９】
まず，図１に示すように，本実施形態にかかる始動装置１０は，電気駆動システム１４を有する。この電気駆動システム１４は，軸２０を介してクラッチ２２と結合される電動回転機１８を有する。したがって，駆動システム１４は，内燃機関１２の始動行程または停止行程の間，クランク軸１６にトルクを供給することができる。また，軸２０と電動回転機１８の間の結合を，トランスミッション２４を介して形成することもできる。本実施形態においては，電動回転機１８は，軸２０から脱合可能であり，必要に応じてオルタネータとして駆動することもできる。
【００５０】
本実施形態にかかる電気駆動システム１４は，いわゆる遠心力始動として設計されている。即ち，電動回転機１８により，遠心力が高い回転数にされてから，クラッチ２２によりクランク軸１６と軸２０との間の摩擦結合が行われる。
【００５１】
始動装置１０は，各構成要素を協調させるためのドライブトレイン制御装置２６を有する。かかるドライブトレイン制御装置２６には，各構成要素の駆動パラメータを読み込んで評価する手段が設けられる。評価する駆動パラメータの選択方法は，後述する。したがって，ここでは，単に，読み込んで評価された駆動パラメータに応じてドライブトレイン制御装置を介して各構成要素の操作手段の目標量が設定され，かかる目標量が駆動パラメータの変化をもたらす。
【００５２】
また，操作手段は，例えば絞り弁，排ガス還流装置または内燃機関１２の噴射システムにより，既に各構成要素内に組み込むことができる。一方，始動装置１０が，例えば油圧ポンプ２８などの他の外部操作手段を有することもでき，本実施形態に示すクラッチ２２やトランスミッション２４を調整することもできる。
【００５３】
次に，図２に基づいて，内燃機関の始動行程または停止行程の制御方法について説明する。なお，図２は，本実施形態にかかる内燃機関の始動行程または停止行程を制御するために必要な駆動パラメータの概略を示すブロック図である。
【００５４】
まず，図２に示すように，本実施形態にかかる内燃機関１２は，センサ装置を有し，センサ装置により少なくとも実際の回転数ｎ＿ｍ，クランク軸角度ａｌｐｈａ＿ｍ及びエンジン温度ｔｈｅｔａ＿ｍが，ドライブトレイン制御装置２６に伝達される。その場合に，対抗措置において，内燃機関１２に内蔵される操作手段を，ドライブトレイン駆動装置２６により目標量を調整して設定できるので，始動行程または停止行程が制御される。
【００５５】
制御可能なクラッチ２２は，ドライブトレイン制御装置２６による操作なしで開放しているように設計されているのが好ましい。このことにより，車両の摺動または転がりにより内燃機関１２のカムシャフトの位置が変化することが防止される。
【００５６】
ドライブトレイン制御装置２６により，クランク軸トルクｍｄ＿ｋｗとクラッチ２２への電気駆動システム１４の入力トルクｍｄ＿ｅａｓが検出されて，目標クランク軸トルクｍｄ＿ｋｗ＿ｓｏｌｌあるいは目標入力トルクｍｄ＿ｅａｓ＿ｓｏｌｌが設定される。クラッチ２２は，例えば油圧，電動回転機または電気油圧的に駆動することができる。
【００５７】
電動回転機１８の目標回転数ｎ＿ｅｍ＿ｓｏｌｌまたは目標トルクｍｄ＿ｅｍ＿ｓｏｌｌは，ドライブトレイン制御装置２６により測定された回転数ｎ＿ｅｍを使用して調整することができる。軸２０への電動回転機１８のパワー伝達は，トランスミッション２４を介して，あるいは図示のように中間トランスミッション３０により直接行われる。前者の場合には，トランスミッション２４の運動的な伝達比ｉは，
【００５８】
【数７】

【００５９】
により決定される（但し，ｎ＿ｇｅ：トランスミッション入力回転数）。各Ｓｔａｔｕｓ＿ｇは，ギア段が挿入されているか，あるいは摩擦結合が中断されているかを表示している。
【００６０】
必要に応じて，ドライブトレイン制御装置２６は，Ｖｏｒｇａｂｅｎ＿ｇに応じた新しい駆動状態の調整を行うことができる。トランスミッション２４は，多段オートマチックトランスミッションまたは自動切換トランスミッションとして構成することができる。
【００６１】
さらに，ドライブトレイン制御装置２６により，始動装置１０の他の構成要素の駆動パラメータを検出し，あるいは目標量を設定することができる。ここでは例として，油圧ポンプ２８の駆動状態Ｓｔａｔｕｓ＿ｐとそれに応じたＶｏｒｇａｂｅ＿ｐを挙げる。
【００６２】
内燃機関１２の停止行程は，始動装置１０により，以下のように実行することができる。
【００６３】
即ち，まず，内燃機関１２を停止させる場合に，まずトランスミッション２４は，ギア段が挿入されていない状態で（即ち，トランスミッション出力軸への摩擦結合が存在しないように），駆動される。そのためにトランスミッション２４の駆動状態Ｓｔａｔｕｓ＿ｇが調査されて，必要に応じて，挿入されているギア段が外される。エンジン回転数ｎ＿ｍ，クランク軸角度ａｌｐｈａ＿ｍ及びエンジン温度ｔｈｅｔａ＿ｍに応じて，クラッチ２２へ電気駆動システム１４の目標トルクｍｄ＿ｅａｓ＿ｓｏｌｌが伝達される。
【００６４】
電動回転機１８に対して，上記変量に応じた目標トルクｍｄ＿ｅｍ＿ｓｏｌｌが設定される。内燃機関１２の既知の摩擦及び圧縮モーメントを考慮して，クラッチ２２が制御されて開放されて停止位置が定められる。かかる停止位置は，クランク軸１６ができるだけ少なく回転しただけで，内燃機関の１つのシリンダ内で空気−燃料混合気の点火を行うことができるように，選択されるのが好ましい。さらに，クラッチ２２が制御されて開放されるので，内燃機関１２のカムシャフトの振り子運動が防止され，ランダウン認識が改良される。
【００６５】
停止位置はさらに，電動回転機１８と制御可能なクラッチ２２により，内燃機関１２の停止後でも変更することができる。そのためにクラッチ２２を介して設定可能なトルクｍｄ＿ｅａｓが内燃機関１２のクランク軸１６へ加えられ，その場合にこのトルクは内燃機関１２の回転方向に，あるいはその逆に作用することができる。従って上記手段により，停止行程を制御して，カムシャフトの所望の停止位置を設定することができる。
【００６６】
必要に応じて，車両がエンジンをオフにされて停止している場合に，例えば車両の摺動または転がりによる停止位置の変化を防止するために，クラッチ２４を開放させることができる。
【００６７】
次に，図３に基づいて，本実施形態にかかる始動装置の始動行程の制御方法を説明する。なお，図３は，本実施形態にかかる始動装置の始動行程の制御方法を示すフローチャートである。
【００６８】
まず，図３に示すように，新しい始動行程は，内燃機関１２が停止された際に認識された停止位置に基づいて行われる。始動装置１０の構成要素の駆動パラメータを介して始動行程が制御される。検出された駆動パラメータの評価とそれに応じた目標量の設定は，ドライブトレイン制御装置２６の内部で行われる。
【００６９】
ステップＳ１では，エンジン回転数ｎ＿ｍ，クランク軸角度ａｌｐｈａ＿ｍ及びエンジン温度ｔｈｅｔａ＿ｍに応じて，公知の方法で，内燃機関１２の操作手段を調整し，始動行程あるいは停止行程を導入する（ステップＳ１）。
【００７０】
上記駆動パラメータは，ステップＳ２で，目標クランク軸トルクｍｄ＿ｋｗ＿ｓｏｌｌを算出するために使用される（ステップＳ２）。目標クランク軸トルクｍｄ＿ｋｗ＿ｓｏｌｌに応じて，ステップＳ３で，クラッチ２２の操作手段の調整が行われる（ステップＳ３）。
【００７１】
ステップＳ４では，上記手段に対して並列に，回転数ｎ＿ｍ，クランク軸角度ａｌｐｈａ＿ｍ及びエンジン温度ｔｈｅｔａ＿ｍから，電気駆動システム１４の回転パルス電位Ｄｐ＿ｓｏｌｌが計算される（ステップＳ４）。なお，回転パルス電位Ｄｐ＿ｓｏｌｌは，回転数が内燃機関１２の始動回転数ｎ＿Ｓｔａｒｔに変化した場合に，電気駆動システム１４が回転パルスに基づいてクランク軸１６へ出力できるトルクの積分である。以下に示す。，
【００７２】
【数８】

【００７３】
但し，ｔｈｅｔａ＿ｅａｓ：電気駆動システム１４の回転慣性モーメント）
【００７４】
電気駆動システム１４は，電動回転機１８と，変速比ｉを有するトランスミッション２４を介してその電動回転機と結合された回転質量とを有する。また，トランスミッション２４の，軸２０と堅固に結合されている部分も，それに属している。以下の式に示す。
【００７５】
ステップＳ５で，回転パルス電位Ｄｐを用いて電動回転機１８の目標回転数ｎ＿ｅｍ＿ｓｏｌｌが求められる。その場合に目標回転数ｎ＿ｅｍ＿ｓｏｌｌについて，次の式が成立する：
【００７６】
【数９】

【００７７】
ステップＳ６では，適当な操作手段を介して，電動回転機１８の回転数ｎ＿ｅｍの調整が行われる（ステップＳ６）。
【００７８】
トランスミッション２４の，軸２０と堅固に結合された部分の回転慣性モーメントｔｈｅｔａ＿ｇｅは，トランスミッション２４の操作手段のための適当な設定（Ｖｏｒｇａｂｅ＿ｇ）により変化する。即ち，流体式コンバータの場合には，回転慣性モーメントまたは挿入されているギア段に関する機械的な構成を変化させることができる。流体式コンバータが，閉ループ制御可能な，少なくとも開ループ制御可能なブリッジクラッチを有する場合には，ブリッジクラッチの閉成によりトランスミッション２４の，軸２０と堅固に結合された部分の慣性モーメントｔｈｅｔａ＿ｇｅを増大させることができる。
【００７９】
同様に，ブリッジクラッチを開放することにより，ｔｈｅｔａ＿ｇｅを減少させることができる。さらに，ステップＳ７においては，始動行程の間トランスミッション２４のニュートラル位置が確保される。というのは，それぞれクラッチ２２を介してクラッチ２２と軸２０の間の固定的な結合を形成するからである。
【００８０】
始動行程は，３つの互いに連続する行程に分解される。（１）．電気的な駆動システム１４からクランク軸１２へトルクｍｄ＿ｅａｓが伝達される前の第１の行程，
（２）．トルク伝達の開始に伴う第２の行程，
（３）．内燃機関１２のアイドリング回転数ｎ＿ｌｌに達することによる第３の行程。
【００８１】
本来の始動行程の前に，内燃機関１２の予備位置決めを行うことができるので，好ましい始動位置が調整される。そのために，電動回転機１８とクラッチ２２を適当に駆動することにより，回転数ｍｄ＿ｅａｓが内燃機関１２のクランク軸１６へ伝達されるので，クランク軸１６の適切な前回転あるいは逆回転がもたらされる。
【００８２】
遠心力により内燃機関を始動させる場合に，第１の行程において遠心力がまず時点Ｔ０から加速されて回転数ｎ＿Ｓｃｈｌｉｅｓｓに達する（図４の特性曲線５０を参照）。回転する遠心力内に十分にエネルギが蓄えられると，クラッチ２２が時点Ｔ１で次第に閉鎖されて，内燃機関１２が回転される（第２の行程の開始）。その後，時点Ｔ２からクラッチ２２が完全に閉成されて，遠心力と内燃機関１２の回転数が一致する（特性曲線５２）。これは，クラッチを十分に迅速に閉成させることができることを前提としており，それは電動回転機的または電気油圧的操作の場合には保証されている。
【００８３】
当然ながら，クラッチ２２の駆動が油圧で行われる場合には，内燃機関１２が停止している場合でも十分な油圧力を調達するために，エンジン回転数ｎ＿ｍとは関係のない油圧ポンプ２８を設けなければならない。従って油圧ポンプ２８は，すでに早期に，特に電動回転機１８のちょうど始動時に作動されなければならない。このようにしてクラッチ２２を迅速に閉成させるための十分な油圧力がもたらされる。
【００８４】
油圧ポンプ２８は，さらに，トランスミッション２４内に流体式コンバータを使用する場合には，操作手段として使用することができる。その場合にはトランスミッション２４の油圧装置は，油圧ポンプ２８が第１の行程において油圧オイルをコンバータから吸い出すことができるように構成されている。その場合に始動行程の間は，まず油圧オイルがコンバータから吸い出されて，従って遠心力の高回転とそれに続く制動は，コンバータ内の損失により緩衝されない。
【００８５】
内燃機関１２がアイドリング回転数ｎ＿ｌｌに達した場合に初めて（第３の行程），コンバータに適当な方法で油圧オイルが満たされる，それにより車両の始動が可能になる。走行の間は，油圧オイルの圧力流及び体積流は，油圧ポンプ２８によりトランスミッション２４の実際の需要に適合させることができる。
【００８６】
第２の行程におけるクラッチ２２の閉成は，さらにエンジン温度ｔｈｅｔａ＿ｍと関係付けることができる。温度が上昇して，それに伴って内燃機関１２の潤滑に必要なオイルの粘度が増大するのにつれて，同時に電気的な駆動システム１４の始動に必要な伝達すべきトルクｍｄ＿ｅａｓが減少される。したがってエンジン温度ｔｈｅｔａ＿ｍの上昇に伴って回転数ｎ＿Ｓｃｈｌｉｅｓｓが減少する。
【００８７】
また，上記手段の代わりに，いずれの場合にも遠心力がそこまで加速されなければならない，ｎ＿Ｓｃｈｌｉｅｓｓについての固定の回転数を設定することも可能である。その場合には，時点Ｔ１とＴ２の間でクラッチ２２の閉成時間を変化させることにより，内燃機関１２の温度に関係のない始動回転数ｎ＿Ｓｔａｒｔを設定することができる。クラッチ２２の閉成行程自体は，予め設定可能な特性曲線を介して制御することができる。スリップのない摩擦結合は，例えば内燃機関１２の始動回転数ｎ＿Ｓｔａｒｔに達した後に初めて与えられるようにすることができる。
【００８８】
内燃機関１２の高回転は，クラッチ２２が完全に閉成された後も（実施例によれば時点Ｔ２から）電動回転機１８により支援することができる。この支援は，内燃機関がアイドリング回転数ｎ＿ｌｌに達した場合に，好ましくは第３の行程とともに終了する。この時点からは，電動回転機１８をオルタネータ駆動に切り換えることができる。
【００８９】
始動行程を加速させるために，好ましくは燃料は電動回転機１８の高回転を有する第１の行程においてすでに，次の燃焼を行うことのできるシリンダの噴射弁の前へ噴射される。というのは，第１の噴射の期間はしばしば長く続くからである。その場合には最初の燃焼の後に，燃料の噴射は従来のようにして適切なシリンダの噴射弁の前へ行われる。
【００９０】
【発明の効果】
始動装置が，駆動パラメータを読み込んで評価する手段を備えたドライブトレイン制御装置を有し，始動行程と停止行程との間の操作手段の目標量がドライブトレイン制御装置により設定されるので，始動行程をより確実に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかる内燃機関の始動装置の概略を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる内燃機関の始動行程または停止行程を制御するために必要な駆動パラメータの概略を示すブロック図である。
【図３】第１の実施の形態にかかる始動装置の始動行程の制御方法を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態にかかる電気駆動システムと内燃機関の回転数の時間的推移を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１０ 始動装置
１２ 内燃機関
１４ 電気駆動システム
１６ クランク軸
１８ 電動回転機
２０ 軸
２２ クラッチ
２４ トランスミッション
２６ ドライブトレイン制御装置
２８ 油圧ポンプ

Claims (25)

1. 少なくとも，電動回転機が内燃機関のクランク軸と直接またはトランスミッションを介して結合される電気駆動システムと，前記クランク軸との摩擦結合される制御可能なクラッチと，駆動パラメータを検出する内蔵センサ装置を有する内燃機関と，構成要素に付設された駆動パラメータを検出するセンサと、始動装置の構成要素の駆動パラメータを変化させる操作手段と，を有する内燃機関の始動装置の制御方法であって，
   前記始動装置は，前記駆動パラメータを読み込んで評価する手段を備えたドライブトレイン制御装置を有しており，
   始動行程と停止行程の間の操作手段の目標量が，前記ドライブトレイン制御装置により設定され、
   再始動時に前記クランク軸が所定回動後にシリンダ内で燃焼に点火可能な停止位置に達するように，前記停止行程中に，クランク軸角度，エンジン回転数及びエンジン温度に応じて前記クラッチが開放される，ことを特徴とする始動装置の制御方法。
2. 前記クラッチは摩擦クラッチであって，
   前記摩擦クラッチの摩擦結合は，ドライブトレイン制御装置により電動回転機制御，電気油圧制御，あるいは油圧制御される，ことを特徴とする請求項１に記載の始動装置の制御方法。
3. 前記停止位置は，電動回転機とクラッチの駆動により，内燃機関の停止後に所定トルクがクランク軸に伝達されて達成される，ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記始動行程の制御は，
   前記クラッチを介してクランク軸のトルクを制御する工程と， 前記電動回転機の回転数を制御する工程と， 前記トランスミッションの駆動状態を制御する工程と，を有することを特徴とする請求項１，２あるいは３項のうちいずれか１項に記載の始動装置の制御方法。
5. 目標クランク軸トルクが，エンジン回転数，クランク軸角度及びエンジン温度に応じて計算されて，トランスミッションに対して設定される，ことを特徴とする請求項４に記載の始動装置の制御方法。
6. 前記電動回転機の目標回転数（ｎ＿ｅｍ＿ｓｏｌｌ）を算出するために，回転パルス電位の目標値（Ｄｐ＿ｓｏｌｌ）が，
   

   

   （但し，ｎ＿ｇｅ：トランスミッション入力回転数，ｎ＿Ｓｔａｒｔ：内燃機関の始動回転数，ｔｈｅｔａ＿ｅａｓ：電気駆動システムの慣性モーメント）の式に基づいて決定され，前記電動回転機の目標回転数（ｎ＿ｅｍ＿ｓｏｌｌ）は，以下の式
   

   

   （ｉ）：トランスミッション変速比により算出される，ことを特徴とする請求項４に記載の始動装置の制御方法。
7. 前記回転慣性モーメント（ｔｈｅｔａ＿ｅａｓ）は，以下の式
   

   

   （但し，ｔｈｅｔａ＿ｗｅｌｌｅ：軸の回転慣性モーメント，ｔｈｅｔａ＿ｅｍ：電動回転機の回転慣性モーメント，ｔｈｅｔａ＿ｇｅ：トランスミッションの軸と堅固に結合された部分の回転慣性モーメント）により算出される，ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記始動行程は，電動回転機からクラッチを介してクランク軸にトルクを伝達する前の第１の行程と，トルク伝達の開始に伴う第２の行程と、内燃機関のアイドリング回転数に達することによる第３の行程と，からなる連続行程に分割される，ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６あるいは７項のうちいずれか１項に記載の始動装置の制御方法。
9. 前記第１の行程において，ランダウン認識に応じて，次の燃焼を実行するシリンダの噴射弁の前に燃料が噴射される，ことを特徴とする請求項８に記載の始動装置の制御方法。
10. 前記第１の行程において，トランスミッション内でニュートラル位置が挿入される，ことを特徴とする請求項８に記載の始動装置の制御方法。
11. 前記第１の行程において，遠心力が，電動回転機により回転数まで加速される，ことを特徴とする請求項８に記載の始動装置の制御方法。
12. 前記回転数は，エンジン温度に応じて設定される，ことを特徴とする請求項１１に記載の始動装置の制御方法。
13. 前記第２の行程において，選択されたシリンダ内で燃料／空気混合気が点火される，ことを特徴とする請求項８または９に記載の始動装置の制御方法。
14. 前記第２の行程において，電動回転機によりトルク支援が実行される，ことを特徴とする請求項８または１１に記載の始動装置の制御方法。
15. 前記第２の行程において，設定されたエンジン回転数の特性曲線に従って，クラッチにより遠心力の制動が行われる，ことを特徴とする請求項８または１１に記載の始動装置の制御方法。
16. 第３の行程において，電動回転機の駆動モードがオルタネータ駆動に切り換えられる，ことを特徴とする請求項８に記載の始動装置の制御方法。
17. 前記クラッチは油圧により制御可能であって，前記操作手段はエンジン回転数に依存しない油圧ポンプが使用される，ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５あるいは１６項のうちいずれか１項に記載の始動装置の制御方法。
18. 前記第１の行程において，油圧ポンプが作動される，ことを特徴とする請求項８または１７に記載の始動装置の制御方法。
19. 前記トランスミッションは流体式コンバータであって，操作手段として油圧ポンプが使用される，ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７あるいは１８項のうちいずれか１項に記載の始動装置の制御方法。
20. 前記第１の行程においてコンバータの油圧オイルが油圧ポンプにより吸い出され，前記第３の行程において再びコンバータへ供給される，ことを特徴とする請求項８または１９に記載の始動装置の制御方法。
21. 少なくとも，電動回転機が軸と直接またはトランスミッションを介して結合される遠心力始動の電気駆動システムと，内燃機関のクランク軸と前記クランク軸との間の摩擦結合する制御可能なクラッチと，駆動パラメータを検出する内蔵されたセンサ装置を備えた内燃機関と，構成要素に付設された，駆動パラメータを検出するセンサと，始動装置の構成要素の駆動パラメータの変化を可能にする操作手段と，を有する内燃機関の始動装置において，
    前記始動装置は，駆動パラメータを読み込んで評価する手段と，始動行程と停止行程の間の操作手段の目標量を設定するための手段を具備するドライブトレイン制御装置を有し、
    再始動時に前記クランク軸が所定回動後にシリンダ内で燃焼に点火可能な停止位置に達するように，前記停止行程中に，クランク軸角度，エンジン回転数及びエンジン温度に応じて前記クラッチが開放される，ことを特徴とする始動装置。
22. 前記クラッチは摩擦クラッチであって，前記摩擦クラッチの摩擦結合が電動回転機的，電気油圧的または油圧的に制御可能である，ことを特徴とする請求項２１に記載の始動装置。
23. 前記油圧を調達するために，エンジン回転数に関係なく制御可能な油圧ポンプが設けられている，ことを特徴とする請求項２２に記載の始動装置。
24. 前記トランスミッションは，多段オートマチックトランスミッション，流体式コンバータまたは自動切換トランスミッションである，ことを特徴とする請求項２１，２２あるいは２３項のうちいずれか１項に記載の始動装置。
25. 前記油圧ポンプは，流体式コンバータの操作手段である，ことを特徴とする請求項２４に記載の始動装置。

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