(57)【要約】  エアタービンスタータ（ＡＴＳ）組立体は、燃焼エンジン（１０）に結合された回転式ピニオンギア（７２）と、回転式ピニオンギア（７２）の回転速度（３０２）を測定する速度センサ（７８）と、ピニオンギア（７２）が受けるトルクを示すトルク出力（３０４）を供給するトルクセンサ（７９）と、ＡＴＳアセンブリに対する始動シーケンスを動作させるように構成され、それによってトルク出力（３０４）を始動シーケンス閾値（３１０）未満に維持しつつ、回転速度（３０２）を制御可能に上昇させるように構成されたコントローラモジュールを備える。【選択図】図５
2019507270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スタータを用いて開始される燃焼エンジン（１０）を始動する方法であって、
前記燃焼エンジン（１０）の始動シーケンス中に、コントローラモジュール（８０）によって、前記燃焼エンジン（１０）に回転可能に結合された前記スタータ（５２）の回転速度を示す速度パラメータ、および前記スタータ（５２）のトルクを示すトルクパラメータを監視するステップと、
前記コントローラモジュール（８０）にて、監視されている前記速度パラメータが始動シーケンス速度プロファイルに含まれている対応する速度値を超えているか、および監視されている前記トルクパラメータが始動シーケンストルク閾値を超えているかを判定するステップと、
監視されている前記速度パラメータが前記始動シーケンス速度プロファイルの前記対応する速度値を超えていない、および監視されている前記トルクパラメータが前記始動シーケンストルク閾値を超えていないとの判定に応じて、前記コントローラモジュール（８０）によって前記スタータ（５２）の前記回転速度を制御可能に増加させるステップと、を含み、前記増加させるステップによって監視されている前記トルクパラメータが前記始動シーケンストルク閾値を満足するのを防ぐようになっている方法。
【請求項２】
前記トルクパラメータを前記監視するステップは、前記スタータ（５２）のピニオンギア（７２）が受けるトルクを監視するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
目標期間の終了前に、監視されている前記速度パラメータが目標回転速度を超えているか判定するステップをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記燃焼エンジン（１０）を考慮せずに、目標期間前に、監視されている前記速度パラメータが目標回転速度を超えているか判定するステップをさらに含む、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記スタータ（５２）の前記速度パラメータを前記監視するステップは、電気スタータ、空気式スタータ、または油圧スタータのうち少なくとも１つのトルクパラメータを監視するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記空気式スタータの前記トルクパラメータを前記監視するステップは、タービンエアスタータのトルクパラメータを監視するステップを含む、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記スタータ（５２）の前記回転速度を前記制御可能に増加させるステップは、前記タービンエアスタータへの加圧空気供給を行うために弁を制御するステップを含む、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記燃焼エンジン（１０）が自立動作回転速度に達するときに、前記スタータ（５２）の前記回転速度を前記増加させるステップを中止するステップをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項９】
監視されている前記トルクパラメータが最大トルク閾値を超えているか判定するステップをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
監視されている前記トルクパラメータが前記スタータ（５２）に対して損傷を引き起こすことを示す所定のトルク閾値を超えているか判定するステップをさらに含む、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
監視されている前記トルクパラメータが前記スタータ（５２）のピニオン（７２）に対して損傷を引き起こすことを示す所定のトルク閾値を超えているか判定するステップをさらに含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
監視されている前記トルクパラメータが前記始動シーケンストルク閾値を超えているとの判定に応じて、前記コントローラモジュール（８０）によって前記スタータ（５２）の前記回転速度を制御可能に減少させるステップ、前記コントローラモジュール（８０）によって前記スタータ（５２）の前記回転速度を制御可能に維持するステップ、または前記コントローラモジュール（８０）によって前記始動シーケンスを中止するステップのうち少なくとも１つをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
監視されている前記トルクパラメータが最大トルクプロファイル閾値を超えているか判定するステップをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
監視されている前記速度パラメータが自立動作回転速度の達成を示す最少速度閾値を超えているのか判定するステップと、前記燃焼エンジン（１０）が前記最少速度閾値に達するときに、前記スタータ（５２）の前記回転速度を前記増加させるステップを中止するステップとをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１５】
燃焼エンジン（１０）を始動する方法であって、
前記燃焼エンジン（１０）の始動シーケンス中に、コントローラモジュール（８０）によって、前記燃焼エンジン（１０）と回転可能に結合されるタービンエアスタータピニオン（７２）の加速度を制御するステップと、
前記コントローラモジュール（８０）によって、前記加速度を前記制御するステップ中に前記ピニオン（７２）が受けるトルクを示すトルクパラメータを監視するステップと、
前記コントローラモジュール（８０）にて、監視されている前記トルクパラメータが始動シーケンストルク閾値を満足するか決定するステップと、
監視されている前記トルクパラメータが前記始動シーケンストルク閾値を満足するかに応じて、前記ピニオン（７２）の前記加速度を制御可能に減少させるステップと、
前記燃焼エンジン（１０）が自立動作回転速度に達すると前記始動シーケンスを中止するステップとを含む方法。
【請求項１６】
連続燃焼エンジン（１０）または往復内燃機関のうち少なくとも１つと回転可能に結合されるタービンエアスタータピニオン（７２）の加速度を制御するステップをさらに含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記コントローラモジュール（８０）によって、前記タービンエアスタータピニオン（７２）の回転速度を示す速度パラメータを監視するステップと、
監視されている前記速度パラメータが前記燃焼エンジン（１０）の超過速度状態を示す最大速度閾値を超えているか判定するステップと、
監視されている前記速度パラメータが最大速度閾値を超えているとの判定に応じて、前記コントローラモジュール（８０）によって前記タービンエアスタータピニオン（７２）の前記加速度を制御可能に減少させるステップ、または前記コントローラモジュール（８０）によって前記始動シーケンスを中止するステップのうち少なくとも１つのステップと
をさらに含む、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
タービンエアスタータ組立体であって、
内部（６２）を画定するハウジング（６０）であって、空気入口（６４）および空気出口（６６）が前記ハウジング（６０）を貫く流路（６８）を画定する、ハウジング（６０）と、
前記内部（６２）内で前記流路（６８）内に設けられる回転式タービン（７０）と、
前記回転式タービン（７０）の上流に設けられる制御可能な圧力弁（５６）と、
前記回転式タービン（７０）と回転可能に結合される回転式ピニオンギア（７２）であって、前記回転式ピニオンギア（７２）が前記ハウジング（６０）の外部に延び、燃焼エンジン（１０）に動作可能に結合する、回転式ピニオンギア（７２）と、
前記ピニオンギア（７２）が受けるトルクを示すトルク出力を供給するトルクセンサ（７９）と、
コントローラモジュール（８０）とを備え、前記コントローラモジュール（８０）は、
前記燃焼エンジン（１０）の始動シーケンス中に、前記タービンエアスタータ組立体の回転速度を示す速度パラメータ、および前記タービンエアスタータ組立体のトルクを示すトルクパラメータを監視し、
監視されている前記速度パラメータが始動シーケンス速度プロファイルを超えているか、および監視されている前記トルクパラメータが始動シーケンストルク閾値を超えているか判定し、
監視されている前記速度パラメータが前記始動シーケンス速度プロファイルを超えていないとの判定、および監視されている前記トルクパラメータが前記始動シーケンストルク閾値を超えていないとの判定に応じて、前記コントローラモジュール（８０）によってタービンエアスタータの回転速度を制御可能に増加させ、前記増加させることによって監視されている前記トルクパラメータが前記始動シーケンストルク閾値を満足するのを防ぐようになっているタービンエアスタータ組立体。
【請求項１９】
前記コントローラモジュール（８０）は、前記燃焼エンジン（１０）が自立動作回転速度に達するときに、前記ピニオンギア（７２）の回転速度を増加させることを中止するようにさらに構成されている、請求項１８記載のタービンエアスタータ組立体。
【請求項２０】
前記ピニオンギア（７２）の回転速度を示す速度出力を供給する速度センサ（７８）をさらに備える、請求項１８記載のタービンエアスタータ組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、エアタービンスタータ、およびその始動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
往復内燃機関またはタービンエンジンなどの燃焼エンジンは、燃料に蓄えられたポテンシャルエネルギーを回転運動などの運動モーションに変換する自立動作を引き起こすために、燃料の燃焼を利用するエンジンである。
【０００３】
燃焼は、例えば、スパーグプラグが発生させるスパークなどの外部点火に空気／燃料混合気がさらされる際に生じ得る。燃焼中、空気／燃料混合気の爆発によって燃焼したガス中に熱が発生し、結果として得られるガスの膨張によって運動モーションを駆動する。往復燃焼エンジンの例では、加圧チャンバ内で、結果として得られるガスの膨張によってピストンストロークを駆動し、クランクシャフトの回転運動を生じさせる。ガスタービンエンジンなどの連続燃焼エンジンの例では、結果として得られるガスの膨張によってエンジンの燃焼セクションの下流にあるタービンを駆動し、回転式シャフトの回転運動を生じさせる。
【０００４】
前述の例では、結果として得られるクランクシャフトまたは回転式シャフトの回転運動は、自立動作を実現するためにそれぞれさらに利用され得る。例えば、往復燃焼エンジンの例では、クランクシャフトは、燃焼の後に回転し続け、別の燃焼ストロークのために加圧チャンバ内のピストンを準備完了する。タービンエンジンの例では、回転式シャフトは、さらなる燃焼のために吸気を圧縮するように使用される燃焼セクションの上流にあるタービンと回転可能に結合される。
【０００５】
エアタービンスタータ（ＡＴＳ）は、燃焼エンジンの回転を開始するために使用することができる。しばしば、ＡＴＳは、エンジンの近くに取り付けられ、ＡＴＳ内でタービンホイールに衝突し、比較的高い割合の速度でタービンホイールを回転させる圧縮空気などの高圧流体源に結合することができる。ＡＴＳは、タービンホイールに、典型的には減速用ギアボックスを通じてエンジンに結合される出力シャフトを備える。したがって、出力シャフトは、タービンホイールと共に回転する。この回転は、燃焼エンジンの回転可能要素（例えば、クランクシャフトまたは回転式シャフト）の回転を開始させる。ＡＴＳによる回転は、燃焼エンジンが自立動作回転速度に達するまで続く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許第０６２３７４１号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様では、スタータを用いて開始される燃焼エンジンを始動する方法は、燃焼エンジンの始動シーケンス中に、コントローラモジュールによって、燃焼エンジンに回転可能に結合されたスタータの回転速度を示す速度パラメータ、およびスタータのトルクを示すトルクパラメータを監視するステップと、コントローラモジュールにて、監視されている速度パラメータが始動シーケンス速度プロファイルに含まれている対応する速度値を超えているか、および監視されているトルクパラメータが始動シーケンストルク閾値を超えているかを判定するステップと、監視されている速度パラメータが始動シーケンス速度プロファイルの対応する速度値を超えていない、および監視されているトルクパラメータが始動シーケンストルク閾値を超えていないとの判定に応じて、コントローラモジュールによってスタータの回転速度を制御可能に増加させるステップとを含み、増加させるステップによって監視されているトルクパラメータが始動シーケンストルク閾値を満足するのを防ぐようになっている。
【０００８】
別の態様では、燃焼エンジンを始動する方法は、燃焼エンジンの始動シーケンス中に、コントローラモジュールによって、燃焼エンジンと回転可能に結合されるタービンエアスタータピニオンの加速度を制御するステップと、コントローラモジュールによって、加速度を制御するステップ中にピニオンが受けるトルクを示すトルクパラメータを監視するステップと、コントローラモジュールにて、監視されているトルクパラメータが始動シーケンストルク閾値を満足するか決定するステップと、監視されているトルクパラメータが始動シーケンストルク閾値を満足するかに応じて、ピニオンの加速度を制御可能に減少させるステップと、燃焼エンジンが自立動作回転速度に達すると始動シーケンスを中止するステップとを含む。
【０００９】
さらに別の態様では、タービンエアスタータ組立体は、内部を画定するハウジングであって、空気入口および空気出口がハウジングを貫く流路を画定する、ハウジングと、内部内で流路内に設けられる回転式タービンと、回転式タービンの上流に設けられる制御可能な圧力弁と、回転式タービンと回転可能に結合される回転式ピニオンギアであって、回転式ピニオンギアがハウジングの外部に延び、燃焼エンジンに動作可能に結合する、回転式ピニオンギアと、ピニオンギアが受けるトルクを示すトルク出力を供給するトルクセンサと、コントローラモジュールとを備える。コントローラモジュールは、燃焼エンジンの始動シーケンス中に、タービンエアスタータ組立体の回転速度を示す速度パラメータ、およびタービンエアスタータ組立体のトルクを示すトルクパラメータを監視し、監視されている速度パラメータが始動シーケンス速度プロファイルを超えているか、および監視されているトルクパラメータが始動シーケンストルク閾値を超えているか判定し、監視されている速度パラメータが始動シーケンス速度プロファイルを超えていないとの判定、および監視されているトルクパラメータが始動シーケンストルク閾値を超えていないとの判定に応じて、コントローラモジュールによってタービンエアスタータの回転速度を制御可能に増加させるように構成され、増加させることによって監視されているトルクパラメータが始動シーケンストルク閾値を満足するのを防ぐようになっている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本明細書中に記載された様々な態様による、空気始動システムを利用することができるクランクシャフトを有する燃焼エンジンの概略図である。
【図２】図１のエンジンのような燃焼エンジン内のピストンの概略断面図である。
【図３】本明細書中に記載された様々な態様による、図１および図２のエンジンのクランクシャフトと回転可能に結合された空気始動組立体の部分概略図である。
【図４】本明細書中に記載された様々な態様による、燃焼エンジンを始動する方法を示す流れ図である。
【図５】本明細書中に記載された様々な態様による、始動シーケンスにおける図３に示されるもののようなスタータの典型的な圧力、速度、およびトルク出力を示す一組の例示的なグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の各実施形態は、限定するものではないが、燃焼エンジンを用いる環境などの任意の適切な環境において実施され得る。燃焼エンジンは、燃焼エンジンが駆動力を供給するか、または電気を発生させる等の別の目的のために使用されるかにかかわらず、例えば、往復燃焼エンジン、または連続燃焼エンジンを含み得る。連続燃焼エンジンの例には、ガスタービンエンジンが含まれ得るが、これに限定されない。そのような燃焼エンジンは、ガソリン、灯油、天然ガス、メタン、またはディーゼル燃料によって燃料が供給され得る。燃焼エンジンは往復エンジンの例示的形態にあるという、燃焼エンジンの予備的な理解が与えられる。
【００１２】
図１は、クランクシャフト１２などの回転式シャフトと、エンジンブロック１６内に位置する少なくとも１つのピストン１４とを有するもののような往復エンジンの形態の燃焼エンジン１０の概略図を示す。往復エンジン１０が理解のために説明されるが、本開示の実施形態は、回転要素を用いて自立動作を始めるように構成された任意の燃焼エンジンにさらに適用可能である。スプライン歯車２１またはリングギアと１つまたは複数の内歯車または歯車列２３とを有するギアボックス１９が含まれ、クランクシャフト１２と動作可能に結合され得る。図２に最もよく示されるように、エンジンブロック１６の対応する部分内に位置するピストン１４は、ピストンシャフト１７と回転可能に結合されるピストンヘッド１５を備え、このピストンヘッドは、ピストンチャンバ１８内で摺動可能である。ピストンシャフト１７は、クランクシャフトの回転軸から半径方向にずれているクランクシャフト１２上のピンに回転可能に結合され、クランクシャフト１２の回転によってピストンヘッド１５がピストンチャンバ１８内で往復運動するようになっている。
【００１３】
図２にはたった１つのピストン１４が示されているが、典型的には、燃焼エンジン１０は、対応するピストンチャンバ１８内に収容されている複数のピストン１４を有し、各ピストン１４はクランクシャフト１２上の異なるピンに取り付けられ、これらのピンは、クランクシャフト１２の回転軸を中心にして放射状方向に間隔をおいて配置されている。ピストン１４は、１つまたは複数の直線状の列に配置され得、たった１列の直線状に配列されたピストン１４を有するエンジンは、直列配置と呼ばれる。複数列のピストン１４を有するエンジン１０は、列形成間に角度間隔を有することができる。ピストン１４は、クランクシャフト１２を中心にして放射状に間隔をおいて配置することもでき、これは、しばしば放射状配置と呼ばれる。
【００１４】
ピストンチャンバ１８に出入りするピストン１４の運動は、以下、「ストローク」または「ピストンストローク」と呼ばれ得る。本開示は、ピストン１４がクランクシャフト１２から離れてピストンチャンバ１８の中にさらに移動させられる「上昇」ストロークと、ピストン１４がピストンチャンバ１８からクランクシャフト１２に向かって移動させられる「下降」ストロークとの説明を含み得るが、本発明の各実施形態は、垂直ストロークまたは角度付きストロークストロークを有する燃焼エンジン１０を含むことができる。したがって、語句「上昇」および「下降」は、非限定であり、本発明の各実施形態について相対的な用語である。
【００１５】
図示されるように、燃焼エンジン１０は、シール可能な空気吸入通路２２とシール可能な排気通路２４とを有するエンジンヘッド部２０をさらに備えることができる。通路２２、２４は、それぞれの吸気弁２６および排気弁２８を介してピストンチャンバ１８と流体結合されるとともに、ピストンチャンバ１８からシール可能である。集合的に、ピストンヘッド１５、エンジンブロック１６、ヘッド部２０、吸気弁２６、および排気弁２８は、シール可能な圧縮チャンバ３０を定めることができる。
【００１６】
ヘッド部２０は、燃焼のためにディーゼル燃料などの燃料を圧縮チャンバ３０に噴射する燃料噴霧ノズル３２をさらに備えることができる。ディーゼル燃料を噴射する燃料噴霧ノズル３２が示されているが、本発明の各代替実施形態は、ガソリンまたは天然ガスエンジンの例では、適宜、燃焼エンジン１０のために空気／燃料または空気／燃料混合気を点火するスパークプラグによって置き換えられた燃料噴霧ノズル３２を備えることができる。
【００１７】
一例では、燃焼サイクルのように、燃焼エンジン１０は、吸気ストローク、圧縮ストローク、燃焼ストローク、および排気ストロークといった４つのピストンストロークを含むことできる。前述の説明は、ピストン１４が上昇してピストンチャンバ１８の中に完全に延在している間にエンジン１０の燃焼サイクルが開始すると仮定しており、これは、典型的には、「上死点」すなわちＴＤＣと呼ばれる。吸気ストローク中、（時計方向の矢印３４によって示される）クランクシャフトの回転によって、（矢印３８の方向の）下降吸気ストロークにおいて圧縮チャンバ３０から外にピストン１４を引っ張り、圧縮チャンバ３０内に真空を作り出す。この真空は、（破線４０に示された）吸気弁２６の開放によりシールが解かれ吸気ストロークに対応するようにタイミング調節されているシール可能な吸気通路２２から空気を引き込む。
【００１８】
ピストン１４が（破線３６に示された）その吸気ストロークの最下点に到達すると、吸気弁２６はシールされ、ピストンは、上昇圧縮ストロークを始める。圧縮ストロークは、ピストン１４を圧力チャンバ３０の中に摺動させ、空気を圧縮する。圧縮ストローク４２のＴＤＣの位置で、燃料噴霧ノズル３２は、ディーゼル燃料を圧縮チャンバ３０の中に噴射することができる。代替として、燃焼可能な燃料が、吸気ストロークの前に吸気に加えられてもよく、または燃料が、圧縮ストローク４２中に圧縮チャンバ３０に加えられてもよい。
【００１９】
燃焼は、（例えばディーゼルエンジン内の）圧縮された空気／燃料混合気の高熱および高圧により、または代替として、圧縮チャンバ３０内の（例えば、ガソリンまたは天然ガスエンジン内の）スパーグプラグが発生させるスパークのなどの外部点火により、圧縮チャンバ内で生じ得る。燃焼ストローク中、空気／燃料混合気の爆発は、圧縮ガスに熱を発生させ、結果として得られる爆発の膨張および膨張性ガスによって下降ストロークにおいてピストンを圧縮チャンバ３０から離れるように駆動する。下降ストロークは、クランクシャフト１２の回転３４を機械的に駆動する。
【００２０】
燃焼の後で、排気弁２８は、排気ストロークに対応するようにシールが解かれ、ピストンは、圧縮チャンバ３０の中に上方に駆動されて、燃焼済みガスまたは排気ガスを圧縮チャンバ３０から外へ押し出す。ピストン１４がピストンチャンバ１８内のＴＤＣの位置に戻ると、次いで、エンジン１０の燃焼サイクルが繰り返され得る。
【００２１】
典型的な燃焼エンジン１０は、一組のピストン１４およびピストンチャンバ１８を有することができるが、簡潔にするために、ここにはたった１つのピストン１４が例示および説明されている。本明細書中に記載された「一組」は、１つだけを含む任意の数を含み得ることが理解されよう。複数のピストン１４を有する燃焼エンジン１０において、ピストン１４は、クランクシャフト１２に沿ってピストン１４のストロークを互い違いに配置するように構成することができ、それによって１つまたは複数のピストン１４が、駆動力を連続的に供給してクランクシャフト１２を回転させ、したがってさらなる燃焼サイクルのストロークを通じてピストン１４を駆動することができる。クランクシャフト１２の回転によって発生する力学的な力は、発電機、ホイール、またはプロペラなどの別の構成要素を駆動させるようにさらに送達され得る。
【００２２】
図３は、燃焼エンジン１０のためのような始動システム４４の典型的な概略構成を示す。始動システム４４は、制御弁５６を介して圧力源５４と流体結合されたタービンエアスタータ組立体５２を備えることができる。ハウジング６０、回転式タービン７０、回転式シャフト７１、ピニオンギア７２、歯車列７４、圧力センサ７６、速度センサ７８、トルクセンサ７９、およびコントローラモジュール８０が、タービンエアスタータ組立体５２内に含まれ得る。より具体的には、ハウジング６０は、ハウジング６０を貫く流路６８を画定する空気入口６４および空気出口６６を有する内部６２を画定する。回転式タービン７０は、内部６２内で流路６８内に設けられる。
【００２３】
回転式ピニオンギア７２は、ハウジング６０の外部に延び、回転式タービン７０に動作可能に結合され、回転式タービン７０の回転によって回転式ピニオンギア７２の回転を引き起こす。非限定の例によって、歯車列７４および回転式シャフト７１は、回転式タービン７０を回転式ピニオンギア７２に結合することができる。回転式ピニオンギア７２は、燃焼エンジン１０のクランクシャフト１２に動作可能に結合するようにさらに構成される。示された例では、回転式ピニオンギア７２は、クランクシャフト１２に動作可能に結合されているギアボックス１９のスプライン歯車２１と噛み合うように合わされている一組の歯を含む。本発明の各実施形態は、タービンエアスタータ組立体５２が、例えば、燃焼エンジン１０に機械的にまたは取り外し可能に取り付けられることが想像される。代替として、タービンエアスタータ組立体５２は、タービンエアスタータ組立体５２の回転式ピニオンギア７２の部分を制御可能に延ばしたり引っ込めたりすることが可能であり得る。さらなる構成も想像される。
【００２４】
圧力センサ７６は、空気入口６４における空気圧を検知または測定するように構成することができる。このようにして、圧力センサ７６は、空気入口６４における空気圧を示す圧力出力をコントローラモジュール８０に供給することができる。速度センサ７８は、ピニオンギア７２、歯車列７４、または回転式タービン７０の回転速度を検知、測定、または推定するように構成するように構成することができる。速度センサ７８は、ピニオンギア７２、歯車列７４、または回転式タービン７０のうち少なくとも１つの回転速度を示す速度出力をコントローラモジュール８０に供給することができる。トルクセンサ７９は、ピニオンギア７２、歯車列７４、または回転式タービン７０が受けるトルクを検知、測定、または推定するように構成するように構成することができる。トルクセンサ７９は、ピニオンギア７２、歯車列７４、または回転式タービン７０のうち少なくとも１つが受けるトルクを示すトルク出力をコントローラモジュール８０に供給することができる。
【００２５】
コントローラモジュール８０は、圧力出力、速度出力、およびトルク出力を取得し、獲得し、または他の方法で受け取り、燃焼エンジン１０に対する始動シーケンスを動作させるように構成することができ、エンジン１０が自立動作回転速度に達するまで、エアスタータ５２によってエンジン１０のクランクシャフト１２を回転駆動する。コントローラモジュール８０は、ハウジング６０から分離しているように示されているが、コントローラモジュール８０は、ハウジング６０内に代替として組み込まれてもよく、またはそこに取り付けられてもよいことが理解されよう。コントローラモジュール８０は、始動シーケンスを示す信号を出力するように構成することもできる。
【００２６】
非限定の例によって、コントローラモジュール８０は、燃焼エンジン１０に対しての始動シーケンスを監視するように構成されたプロセッサ８１を備えることができる。燃焼エンジン１０に対しての始動シーケンスは、速度出力、圧力出力、またはトルク出力を監視することと、速度出力、圧力出力、またはトルク出力を始動シーケンスプロファイルと繰り返し比較することとを含み得る。燃焼エンジン１０に対しての始動シーケンスは、速度出力、圧力出力、またはトルク出力が始動シーケンスプロファイル閾値を超えているか繰り返し判定することも含むこともできる。本明細書中に使用されるように、始動シーケンスプロファイルは、限定するものではないが、始動シーケンス速度プロファイル、始動シーケンス圧力プロファイル、または始動シーケンストルクプロファイルを含む一組のプロファイルを含むことができる。
【００２７】
コントローラモジュール８０は、速度出力、圧力出力、またはトルク出力が始動シーケンスプロファイル閾値を超えているか判定するようにタービンエアスタータ組立体５２を動作させるために、動作可能な始動シーケンスプロファイルが記憶されているメモリ８２をさらに備えることができる。メモリ８２は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、またはディスク、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭなどの１つもしくは複数の異なるタイプの携帯用電子式メモリ、あるいはこれらのタイプのメモリの任意の適切な組み合わせを含み得る。コントローラモジュール８０は、コントローラモジュール８０およびメモリ８２のうち１つが、圧力弁５６、タービンエアスタータ組立体５２、および／または動作方法の動作を制御するための実行可能な命令セットを有するコンピュープログラムの全部または一部を備えることができるように、メモリ８２と動作可能に結合することができる。プログラムは、記憶された機械実行可能命令またはデータ構造を運ぶまたは有する機械可読媒体を含むことができるコンピュープログラム製品を含み得る。そのような機械可読媒体は、汎用もしくは専用コンピュータ、またはプロセッサを備えた他の機械によってアクセスできる任意の利用可能な媒体であり得る。一般に、そのようなコンピュープログラムは、特定のタスクの実行または特定の抽象データ型の実施にかかる技術的効果を有するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造、アルゴリズム等を含み得る。データ構造およびプログラムに関連した機械実行可能命令は、本明細書中に開示されるような情報交換の実行のためのプログラムコードの例を表す。機械実行可能命令は、例えば、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、コントローラモジュール８０、または専用処理機にある関数または関数群を実行させる命令およびデータを含み得る。実施において、圧力閾値および速度閾値は、プロセッサ８１によって実行することができる一組の実行可能命令を含むコンピュータプログラムに変換することができるアルゴリズムに変換され得る。
【００２８】
前述の始動シーケンスプロファイルは、例えば、１つまたは複数の閾値の値、閾値の値範囲、または時間もしくはシーケンス依存性の閾値の値、すなわち、始動シーケンス期間にわたって変わる閾値の値を含むことができる。
【００２９】
一例では、始動シーケンス速度閾値の値は、所定の回転速度値または目標回転速度を含むことができ、その所定の回転速度値または目標回転速度において燃焼エンジン１０は、自立動作回転速度に達し、したがって始動シーケンスを中止できる。別の例では、始動シーケンス速度閾値の値は、燃焼エンジン１０の超過速度状態を示す所定の最大回転速度値を含むことができる。この例では、始動シーケンス速度閾値の値は、代替として、上記範囲の下側の自立動作回転速度と、上記範囲の上側の超過速度状態を示す最大回転速度値とによって境界付けられ、限定され、または定義される所定の回転速度範囲を含んでもよい。さらに別の例では、始動シーケンス速度閾値は、プロファイルが始動シーケンス期間に対しての一組の速度プロファイル値を定義する始動シーケンス速度プロファイルを含み得る。この意味において、始動シーケンス速度閾値は、速度プロファイルを含むことができ、第１の期間（すなわち、３秒）後の第１の目標速度値は、第２の期間が第１の期間よりも後もしくはそれ以降（すなわち、５秒）である場合、第２の期間における第２の目標速度値よりも小さい。さらなるまたは代替の始動シーケンス速度閾値の値または範囲が、含まれてもよい。
【００３０】
別の例では、始動シーケンストルク閾値の値は、スタータ５２、または前述の構成要素７２、７４、７０のうち少なくとも１つへの損傷を引き起こすことなく、ピニオンギア７２、歯車列７４、または回転式タービン７０のうち少なくとも１つに適用される最大量のトルクを示す所定の最大トルク値を含み得る。別の例では、始動シーケンストルク閾値は、始動シーケンストルクプロファイルを含むことができ、このプロファイルは、始動シーケンス期間に対しての一組のトルクプロファイル値を定義する。この意味においては、始動シーケンストルク閾値は、トルクプロファイルを含み得るものであり、最大トルク値は第１の期間（すなわち、３秒）に関連付けられ、最大トルク値は、第１の期間よりも後の第２の期間（すなわち、５秒）後に、増加、減少、または比例的に変更される。
【００３１】
本開示の実施形態は、始動シーケンスプロファイル、始動シーケンス速度プロファイル、始動シーケンス圧力プロファイル、または始動シーケンストルクプロファイルのうち少なくとも１つが、ピニオンギア７２、歯車列７４、または回転式タービン７０の加速もしくは加速度に関係付けられる例をさらに含むことができる。
【００３２】
燃焼エンジン１０の始動シーケンスの状態について使用者に警告するために、人間が検出できる信号を出力することができる任意のインジケータとさらに結合されているコントローラモジュール８０も示されている。人間が検出できる信号は、使用者によって検出できる任意の信号であることは容易に理解することができる。そのようなインジケータには、視覚的もしくは光タイプのインジケータ、または聴覚的タイプのインジケータ、あるいは視覚的または聴覚的な人間が検出できる信号の任意の組み合わせが含まれ得る。光タイプのインジケータの例には、白熱灯、発光ダイオード（ＬＥＤ）、またはいくつかのＬＥＤのアレイが含まれ得る。光タイプのインジケータは、単一の光パルスまたは一連の光パルスを生成することができることに留意されたい。聴覚的インジケータの例は、ビープ音、一連のビープ音、聴覚的サウンド、または音声メッセージを生成することができる任意の適切なサウンドジェネレータを備えることができる。示された例では、警告光８４、エンジン始動ＯＫの光８５、およびスピーカ８６は、コントローラモジュール８０またはプロセッサ８１と動作可能に結合されるものとして示されている。コントローラモジュール８０またはプロセッサ８１は、燃焼エンジン１０に対しての始動シーケンスの状態に関する合図または情報を中継または送信するように構成することもできる。非限定の例によって、テキスト、電子メール、または別のタイプのメッセージが、使用者に伝達されたり、または記憶または処理のためにデータベースに送信されたりすることができる。
【００３３】
またさらに、応答モジュール８８は、図示されるように、コントローラモジュール８０の一部として、またはそこから分離して含むことができる。応答モジュール８８は、コントローラモジュール８０から始動シーケンスの状態を示す信号を受け取るように構成することができる。代替として、応答モジュール８８は、情報を中継するまたは任意のインジケータ８４、８５、および８６を制御することができる。
【００３４】
圧力センサ７６、速度センサ７８、およびトルクセンサ７９が図示および説明されているが、本開示の実施形態は、センサ７６、７８、７９のサブセットが受ける回転速度またはトルクのうち少なくとも１つを測定、検知、計算、または推定することを含むことができる。例えば、プロセッサ８１は、速度、圧力、またはトルクに関連付けられる一組の値またはパラメータを決定、計算、または推定するように構成することができる。したがって、速度、圧力、またはトルクの直接検知または測定は、任意であり得る。本開示の一実施形態では、ピニオンギア７２、歯車列７４、または回転式タービン７０のうち少なくとも１つの回転速度は、圧力センサ７６またはトルクセンサ７９の与えられた出力を用いて、コントローラモジュール８０またはプロセッサ８１によって推定することができる。本開示の別の例示的実施形態では、ピニオンギア７２、歯車列７４、または回転式タービン７０が受けるトルクは、速度センサ７８の与えられた出力を用いて、コントローラモジュール８０によって推定することができる。圧力、速度、またはトルクのうち１つまたは複数を推定するさらなる例が含まれてもよい。
【００３５】
圧力弁５６は、コントローラモジュール８０によって供給される制御信号に応答して、圧力源５４によってタービンエアスタータ組立体５２へ供給される空気圧を調整することができる制御可能なリレー弁を含むことができる。この意味においては、圧力弁５６は、ピニオンギア７２、歯車列７４、および回転式タービン７０の上流に設けられる。圧力弁５６は、タービンエアスタータ組立体５２に供給される空気圧を検知または測定し、タービンエアスタータ組立体５２に供給される空気圧を表すアナログまたはデジタル信号を発生させることができる圧力センサ７６をさらに備えることができる。圧力弁５６は、例えば、適切な圧力弁５６の動作を確実にするために、フィードバックループの一部として、この圧力センサ７６の信号をコントローラモジュール８０へさらに供給することができる。
【００３６】
燃焼エンジン１０の始動シーケンスの動作中に、タービンエアスタータ組立体５２および圧力弁５６は、空気圧の与えられる供給に応答して、回転式ピニオンギア７２でトルクなどの力を発生させるように動作する。上で説明したように、タービンエアスタータ組立体５２が発生させるトルクは、（ギアボックス１９およびクランクシャフト１２を介して）圧縮ストロークによって使用される圧縮力を発生させように印加され、それによって（燃焼がなくても）圧縮チャンバ３０の内容を圧縮する。圧力弁５６によってタービンエアスタータ組立体５２へ供給される空気は、十分な始動シーケンス性能に必要な低速動作により、非連続を含み可変であり得る。例えば、コントローラモジュール８０は、燃焼エンジン１０を予測速度または目標速度の回転で維持するように供給空気のバーストを与えるように圧力弁５６を制御することができる。さらに、コントローラモジュール８０は、始動シーケンスプロファイルによる燃焼エンジン１０を回転または加速させるように、連続または増加する量の供給空気を与えるように圧力弁５６を制御することができる。
【００３７】
エンジン１０の始動シーケンスが行われている間、コントローラモジュール８０は、限定するものではないが、圧力センサ７６からの圧力出力、速度センサ７８からの速度出力、およびトルクセンサ７９からのトルク出力を含むセンサ出力を受け取ることができる。コントローラモジュール８０は、始動シーケンスが期待通り動作しているか、および始動シーケンスのいくつかのさらなるアクションまたは制御が行われるか決定するために、対応する始動シーケンスプロファイル閾値、範囲、または値と出力を繰り返し比較することができる。第１の例では、本開示の一実施形態では、例えば、コントローラモジュール８０は、監視されている速度パラメータが始動シーケンス速度プロファイルを超えているまたは満足するか繰り返し比較または繰り返し判定しつつ、同時に、監視されているトルクパラメータが始動シーケンストルク閾値を超えるまたは満足するか繰り返し比較または繰り返し判定することができる。この第１の例示的実施形態では、上で説明したように、始動シーケンス速度プロファイルは、始動シーケンスのための目標回転速度または速度プロファイルを含むことができるとともに、期間に関連付けることができる。さらに、上で説明したように、始動シーケンストルクプロファイルは、最大トルク値を含み得る。
【００３８】
比較を満足することに応じて、または監視速度パラメータが始動シーケンス速度プロファイルを超えていないとともに、監視されているトルクパラメータが始動シーケンストルク閾値を超えていないという判定に応じて、この第１の例示的実施形態におけるコントローラモジュール８０は、例えば回転式タービン７０への供給空気を増加させるように制御弁５６を制御可能に動作させることによって、エアスタータ５２の回転速度を制御可能に増加させることができる。回転式タービン７０への供給空気を増加させることによって、エアスタータ５２は、燃焼エンジン１０のピニオンギア７２およびクランクシャフト１２の回転を制御可能にまたは動作可能に加速させることができる。コントローラモジュール８０によるエアスタータ５２の回転速度の制御可能な増加は、監視されているトルクパラメータが始動シーケンスプロファイルの始動シーケンストルク閾値を満足するまたは超えることを防ぎつつ、スタータ５２の回転速度の増加を説明することもでき、またはそれを増加させるように構成することもできる。別のやり方を述べると、エアスタータ５２または燃焼エンジン１０の回転速度が速度プロファイル未満である間、制御可能なモジュール８０は、トルク閾値の値を超えていない限り、回転速度を増加させることができる。
【００３９】
本開示の第２の例示的実施形態では、コントローラモジュール８０は、加速度の制御中にピニオンギア７２が受けるトルクを示すトルクパラメータを監視しつつ、燃焼エンジン１０と回転可能に結合されるエアスタータ５２またはピニオンギア７２の加速度を制御することができる。この時間の間、コントローラモジュール８０は、監視されているトルクパラメータが始動シーケンストルク閾値を超えているまたは満足するか、さらに繰り返し比較するまたは繰り返し判定することができる。比較を満足することに応じて、または、監視されているトルクパラメータが、例えば損傷がエアスタータ５２に生じ得ることを示す始動シーケンストルク閾値を超えていることの判定に応じて、コントローラモジュール８０は、制御可能な弁５６を制御してスタータ５２への空気供給を減少させることによって、エアスタータ５２またはピニオンギア７２の回転速度または加速度を制御可能に減少させることができる。代替として、コントローラモジュール８０は、スタータ５２への空気供給を維持するように制御可能な弁５６を制御することによって、スタータ５２またはピニオンギア７２の回転速度を制御可能に維持することができる。
【００４０】
次いで、コントローラモジュール８０は、後の期間で回転速度または加速度を増加させるようにエアスタータ５２を動作させる方法を継続することができ、トルクパラメータは、始動シーケンストルク閾値を超えないまたは満足しない。別のやり方を述べると、燃焼エンジン１０またはエアスタータ５２が受けるトルクがトルク閾値よりも大きい一方で、ピニオンギア７２の加速度は、エンジン１０またはスタータ５２への損傷を防ぐように制御可能に減少させられる。
【００４１】
本開示の上記の例示的実施形は、さらなる考慮事項に従って制御可能に動作することもできる。例えば、説明した制御の方法は、燃焼エンジン１０が、目標期間の終了前に、始動シーケンスプロファイルによって定義される目標回転速度に達するまたは自立動作回転速度に達することを確実にするように構成することができる。さらに、制御の方法は、燃焼エンジン１０が、燃焼エンジン１０自体の知識なしでまたはそれを考慮せずに、目標期間の終了前に目標回転速度に達するまたは自立動作回転速度に達することを確実にすることができる。例えば、本開示の実施形態は、エアスタータ５２と回転可能に結合することができる任意の燃焼エンジン１０についての始動シーケンスを動作させる方法を実施することができる。
【００４２】
本開示のさらに別の例示的実施形態では、コントローラモジュール８０は、速度パラメータを繰り返し監視し、監視されている速度パラメータが燃焼エンジン１０の超過速度状態を示す最大速度閾値を終えているか繰り返し判定することができる。コントローラモジュール８０は、燃焼エンジン１０の超過速度状態が存在しているかの判定に応じて、エアスタータ５２の加速度を制御可能に減少させるまたは始動シーケンスを中止することができる。
【００４３】
本開示の上記の例示的実施形態は、例えば始動シーケンスプロファイルに定義されるように、燃焼エンジン１０が自立動作回転速度に達し、次いで動作の方法を中止するまで、コントローラモジュール８０が始動シーケンスを制御するようにさらに動作することができる。コントローラモジュール８０は、始動シーケンスの完了の合図を与えるようにさらに構成することができる。非限定の例によって、この合図は、点滅光などの視覚的な合図、あるいは警告光８４またはスピーカ８６のどちらかに関するアラームまたはサウンドなどの聴覚的な合図の形態であり得る。さらなる非限定の例によれば、合図は、使用者へ伝達されるまたは記憶または処理のためにデータベースに送信されるテキスト、電子メール、または他のメッセージの通知を含むことができる。コントローラモジュール８０は、燃焼エンジン１０が始動したことに関する信号を応答モジュール８８または分離したコントローラへ出力するように構成することもできる。
【００４４】
代替として、上記の例示的実施形態は、監視されている値が始動シーケンスプロファイルを超えているという比較または判定を満足すると、始動シーケンスは、自立動作回転速度に達するのを中止、停止、打ち切り、または阻止することができるように動作してもよい。この代替の構成では、コントローラモジュール８０は、始動シーケンスの中止、または始動シーケンスの失敗の合図を送ることができる。非限定の例によって、この合図は、点滅光のような視覚的な合図、あるいは警告光８４またはスピーカ８６のどちらかに関するアラームまたはサウンドなどの聴覚的な合図の形態であり得る。さらなる非限定の例によって、合図は、使用者へ伝達されるまたは記憶または処理のためにデータベースに送信されるテキスト、電子メール、または他のメッセージの通知を含むことができる。コントローラモジュール８０は、始動シーケンスの中止または失敗に関する信号を応答モジュール８８または分離したコントローラへ出力するように構成することもできる。
【００４５】
第１の例示的実施形態および第２の例示的実施形態を説明したが、本開示のさらなる実施形態は、上記の例の組み合わせを含むことができる。例えば、第１の例示的実施形態の代替は、監視されているトルクパラメータが始動シーケンストルク閾値を超えているという判定に応じて、コントローラモジュール８０によって、エアスタータ５２の回転速度を制御可能に減少させること、またはスタータ５２の回転速度を制御可能に維持することを含むことができる。別の例では、第２の例示的実施形態の代替は、速度パラメータを繰り返し監視し、監視されている速度パラメータが始動シーケンス速度プロファイルを超えているか繰り返し判定することを含むことができる。
【００４６】
本明細書中に使用されるように、用語「満足する」は、対応する所定の閾値に等しい、それ未満、またはそれよりも大きいような対応する所定の閾値または範囲を満足することを意味するために本明細書中で使用される。そのような判定は、正／負の比較、または真／偽の比較によって容易に変えられることができると理解されよう。
【００４７】
本開示の例示的実施形態によれば、図４は、エアスタータ５２などのスタータを用いて燃焼エンジン１０を始動する方法１００を示す。方法１００は、１０２において、センサ出力を監視することを含む。例えば、センサ出力は、本明細書中に説明されるように、（例えば、圧力センサ７６からの）検知した圧力を表すまたは示す値、（例えば、速度センサ７８からの）検知した速度を表すまたは示す値、（例えば、トルクセンサ７９からの）検知したトルクを表すまたは示す値、あるいはそれらの組み合わせを含むことができる。次いで、方法１００は、１０４において、燃焼エンジン１０が自立動作回転速度などの始動速度に達しているか判定するように進行する。燃焼エンジン１０が始動速度に達している場合（１０４で、はい）、１０６において。この方法を中止する。燃焼エンジン１０が始動速度にまだ達していない場合（１０４で、いいえ）、１０８において、コントローラモジュール８０は、監視されている速度パラメータが所定の時間で速度プロファイルに含まれる対応する速度値を超えているか判定する。速度パラメータが速度プロファイルの対応する速度値を超えている場合（１０８で、はい）、方法１００は、１１０において、コントローラモジュール８０が、例えば、エアスタータ５２の速度を停止、減少、または維持することができるように継続する。１１０において速度を減少、停止、または維持した後、方法１００は、センサ出力１０２を監視するように戻る。代替として、方法１００は、１１０において、速度の停止、減少、または維持の代わりに適宜１０６で中止することができる。
【００４８】
速度パラメータが速度プロファイルの対応する速度値を超えていない（１０８で、いいえ）と判定する場合、１１２において、コントローラモジュール８０は、監視されているトルクパラメータがトルク閾値を越えているか判定する。トルクパラメータがトルク閾値を超えていると判定される場合（１１２で、はい）、コントローラモジュール８０は、例えば、エアスタータ５２の速度１１０を停止、減少、または維持することができる。トルクパラメータがトルク閾値を超えていないと判定した場合（１１２で、いいえ）、方法１００は、１１４において、エアスタータ５２の回転速度を制御可能に増加させ続け、方法１００は、センサ出力１０２の監視に戻ることができる。
【００４９】
示したシーケンスは、例示のためのものに過ぎず、任意のやり方で方法１００を限定すること意味しておらず、例えば、方法の一部が異なる論理的順序で進行してもよく、追加のまたは介在する部分が含まれてもよく、あるいは方法の説明された一部が複数の部分に分割されてもよく、または方法の説明された一部が、記載した方法から逸脱することなく省略されてもよいことが理解されよう。
【００５０】
本明細書中に使用されるとき、用語「始動（ｓｔａｒｔ）シーケンス」および「始動（ｓｔａｒｔｉｎｇ）シーケンス」は、何ら燃焼することなくピストンチャンバ１８内のピストン１４の移動を引き起こすシーケンスを含む。さらに、用語「始動シーケンス」は、事前始動シーケンス、すなわち、燃焼エンジン１０内の圧縮ストローク前を含む、エンジン１０を自立動作モードに始動しようとする前の動作と考えられ得る。シーケンス中、燃焼エンジン１０は、燃料の燃焼という結果になる燃焼サイクルの態様を無効にすることができる。例えば、燃焼サイクルを通じて、何ら燃焼をすることなく、エアスタータ５２がピストンチャンバ１８内のピストン１４の移動に影響を及ぼすことができるように、燃焼エンジン１０は、燃料の噴射、スパーグプラグの動作等を無効にすることができる。
【００５１】
図５は、エラーを生じずにエンジンが始動される始動シーケンス方法を示す一組の例示的なグラフを示す。与えられたグラフは、説明されるようなこの方法の非限定の一例を示すことが意図されており、この方法の何らかの必要な信号、センサ、値、または動作を特に表さない。第１のグラフ３００は、経時的な空気入口６４における空気圧を示す圧力出力を示している。第２のグラフ３０２は、燃焼エンジン１０の速度を示している。第３のグラフ３０４は、ピニオンギア７２、歯車列７４、または回転式タービン７０のうち少なくとも１つが受けるトルクを示している。さらに、例示のグラフは、燃焼エンジン１０またはエアスタータ５２に損傷を与えることなく受ける所定の最大量のトルクを示すトルク閾値プロファイル３１０と、エンジン１０についての自立動作回転速度を示す速度閾値プロファイル３１２とを示している。
【００５２】
最初に、コントローラモジュール８０は、エアスタータ５２をオンし、空気圧３００の供給を始めることができる。示された例では、圧力３００は、エアスタータ５２がトルクを発生させるように増加させられ、このトルクによって、燃焼エンジン１０の回転速度３０２の後続の増加に示されるように、燃焼エンジン１０を回転し始める。図示されるように、トルクの最初のスパイク３１４は、エンジン１０の回転３０２と同時に起こる。この意味においては、トルク３０４の最初のスパイク３１４は、燃焼エンジン１０の最初の慣性負荷をブレークするものである。コントローラモジュール８０は、最初のスパイク３１４が最大トルク閾値３１０を超えないことを確実にするように制御可能な弁を制御可能に動作させることができる。
【００５３】
コントローラモジュール８０は、トルク３０４が最大トルク閾値３１０に到達するまで空気圧３００を増加させ続け、その後、コントローラモジュール８０は、トルク３０４が最大トルク閾値３１０を超えないように空気圧３００の増加の割合を減少させるように制御可能な弁５６を制御する。エンジン１０の回転速度３０２は、速度３０２が点３１６で速度閾値３１２に到達するまで増加し続ける。エンジン１０の回転速度３０２が点３１６に到達した後、エンジン１０は始動することができ、自立動作において回転速度３０２をさらに増加させることができる。エンジンが始動されると、コントローラモジュール８０は、この方法を中止する、例えば空気圧３００およびトルク３０２を減少させることができる。
【００５４】
上記の図に示されたものに加えて、多くの他の可能な実施形態および構成は、本開示によって考えられる。例えば、燃焼エンジンは、ガスタービンエンジンなどの連続燃焼エンジンを含み得る。この例では、ガスタービンエンジンは、始動シーケンスを動作させるためにエアスタータと回転可能に結合され得る、クランクシャフトに対して、回転可能なロータを有することができる。別の例では、エンジンスタータは、空気または空気式スタータに対して、電気スタータまたは油圧スタータを含むことができる。上記の方法は、本明細書中に記載された代替実施形態および構成のいずれかに等しく適用することができる。
【００５５】
本明細書中に開示した各実施形態は、燃焼エンジンスタータ、および燃焼エンジンを始動する方法を提供する。技術的効果は、スタータまたはエンジンに損傷を与えることなく、上記の実施形態が、燃焼エンジンの始動に影響を及ぼすように燃焼エンジン内の回転可能要素を回転させる力の印加を可能にすることである。上記の実施形態によって実現される利点の１つは、装置および方法が、高いレベルのトルクにさらされることによって生じ得るスタータ、タービン、またはピニオンの破壊の発生を減少させることである。この意味においては、トルク閾値より下のトルクレベルに保つことによって、スタータ組立体が、ピニオンの破壊などの破損の発生を経験することがより少なくなり得る。さらに、本明細書中に記載された方法は、始動シーケンス中の超過速度状態を防ぐためにスタータ組立体または燃焼エンジンの回転速度を制限することができる。
【００５６】
さらに、コントローラモジュールを用いて、タービンエアスタータ組立体から取得される様々なセンサ出力を監視し、制御可能な弁を制御することによって、始動シーケンスは、他の知られている方法よりも効率的に動作することができる。より有効な動作は、自立動作回転速度に達するのに必要な時間量を減少させる、または所定の期間内に始動シーケンスの完了を確実にすることを含み得る。さらに、始動シーケンスのより有効な動作は、燃焼エンジンのタイプ、サイズ、製造者などに関わらず行われ得る。上記実施形態のさらに別の利点は、始動シーケンスが首尾よく完了した、または問題は発生したことの合図を使用者に与える方法である。
【００５７】
まだ説明されていない限りにおいて、様々な実施形態の異なる特徴および構造は、必要であれば互いに組み合わされて使用されてもよい。その１つの特徴は、実施形態の全部に示されていなくてもよく、それができないと解釈されることを意味しておらず、説明を簡潔にするためになされている。したがって、異なる実施形態の様々な特徴は、新しい実施形態が特に説明されているかどうかに関わりなく、新しい実施形態を形成するように必要に応じて混合および適合され得る。また、「一組の」様々な要素が説明されたが、「一組」は、たった１つの要素を含めて任意の個数のそれぞれの要素を含み得ることが理解されよう。本明細書中に記載された特徴の全ての組み合わせまたは順列は、本開示によってカバーされる。
【００５８】
本明細書は、最良の形態を含む本発明を開示するために例を用いており、任意の装置またはシステムを作成および使用し、任意の組み込まれた方法を実行するなど当業者が本発明を実施することを可能にもする。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者が思いつく他の例を含み得る。そのような他の例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構成要素を有する場合、またはそれらが特許請求の範囲の文言からわずかに異なる均等な構成要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることが意図される。
【符号の説明】
【００５９】
１０  燃焼エンジン、往復エンジン、エンジン
１２  クランクシャフト
１４  ピストン
１５  ピストンヘッド
１６  エンジンブロック
１７  ピストンシャフト
１８  ピストンシャフト、ピストンチャンバ
１９  ギアボックス
２０  エンジンヘッド部、ヘッド部
２１  スプライン歯車
２２  シール可能な空気吸入通路、通路、シール可能な吸気通路
２３  内歯車または歯車列
２４  シール可能な排気通路、通路
２６  吸気弁、吸気弁
２８  排気弁
３０  シール可能な圧縮チャンバ、圧縮チャンバ、圧力チャンバ
３２  燃料噴霧ノズル
３４  時計方向の矢印、回転
３６  破線
３８  矢印
４０  破線
４２  圧縮ストローク
４４  始動システム
５２  タービンエアスタータ組立体、エアスタータ、スタータ
５４  圧力源
５６  制御弁、圧力弁、制御可能な弁
６０  ハウジング
６２  内部
６４  空気入口
６６  空気出口
６８  流路
７０  回転式タービン、構成要素
７１  回転式シャフト
７２  ピニオンギア、構成要素
７４  歯車列、構成要素
７６  圧力センサ、センサ
７８  速度センサ、センサ
７９  トルクセンサ、センサ
８０  コントローラモジュール、制御可能なモジュール
８１  プロセッサ
８２  メモリ
８４  警告光、インジケータ
８５  エンジン始動ＯＫの光、インジケータ
８６  スピーカ、インジケータ
８８  応答モジュール
１００  方法
３００  第１のグラフ、空気圧、圧力
３０２  第２のグラフ、回転速度、回転、トルク
３０４  第３のグラフ、トルク
３１０  トルク閾値プロファイル、最大トルク閾値
３１２  速度閾値プロファイル、速度閾値
３１４  最初のスパイク
３１６  点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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