(57)【要約】  本発明は車両の内燃機関の駆動方法に関する。内燃機関は複数のシリンダ（Ｚ１〜Ｚ４）を有しており、各シリンダには、吸入フェーズ（Ｓ）、圧縮フェーズ（Ｖ）、作業フェーズ（Ａ）および排出フェーズ（Ｂ）で運動可能なピストンが収容されている。燃料はシリンダおよびピストンによって規定される燃焼室内へ直接に噴射される。本発明では、各フェーズ間の移行が生じるたびに、これによって値を変化させる第１の出力信号（Ｐ１）が形成され、２つのフェーズごとの移行が生じるたびに、これによって値を変化させる第２の出力信号（Ｐ２）が形成される。２つの出力信号（Ｐ１，Ｐ２）は相互に独立に形成され、これら２つの出力信号から少なくとも１つのシリンダのその時点のフェーズが求められる。
2007518015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関は複数のシリンダ（Ｚ１〜Ｚ４）を有しており、各シリンダ内に、吸入フェーズ（Ｓ）、圧縮フェーズ（Ｖ）、作業フェーズ（Ａ）および排出フェーズ（Ｂ）で運動可能なピストンが収容されており、燃料はシリンダおよびピストンによって規定される燃焼室内へ直接に噴射される、
内燃機関の駆動方法、例えば車両の内燃機関の駆動方法において、
各フェーズ間の移行が生じるたびに、これによって値を変化させる第１の出力信号（Ｐ１，Ｐ１Ｓ１）を形成し、２つのフェーズごとの移行が生じるたびに、これによって値を変化させる第２の出力信号（Ｐ２，Ｐ２Ｓ１）を形成し、
該２つの出力信号を相互に独立に形成し、該２つの出力信号から少なくとも１つのシリンダのその時点でのフェーズを求める
ことを特徴とする内燃機関の駆動方法。
【請求項２】
前記２つの出力信号（Ｐ１，Ｐ１Ｓ１；Ｐ２，Ｐ２Ｓ１）を２つのセンサ、例えば２つのいわゆるトゥルーパワーオンセンサによって形成する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記２つのセンサを内燃機関に結合されたセンサディスクにそれぞれ１つずつ対応づける、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記２つのセンサディスクを内燃機関の２つのカムシャフトに対応づけるか、または前記２つのセンサディスクの一方をクランクシャフトに、他方をカムシャフトに対応づける、請求項３記載の方法。
【請求項５】
別の２つの出力信号（Ｐ１Ｓ２，Ｐ２Ｓ２）を形成し、該２つの出力信号のＡＮＤ結合によりダイレクトスタートの可能となる時間領域または角度領域を表す、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
別の２つの出力信号（Ｐ１Ｓ２，Ｐ２Ｓ２）を形成し、該２つの出力信号のＥＸＯＲ結合によりダイレクトスタートが所定の限界条件のもとでのみ可能となる時間領域または角度領域を表す、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項記載の内燃機関の駆動方法を実行するようにプログラミングされている
ことを特徴とする内燃機関の制御装置用のコンピュータプログラム。
【請求項８】
内燃機関は複数のシリンダ（Ｚ１〜Ｚ４）を有しており、各シリンダ内に、吸入フェーズ（Ｓ）、圧縮フェーズ（Ｖ）、作業フェーズ（Ａ）および排出フェーズ（Ｂ）で運動可能なピストンが収容されており、燃料はシリンダおよびピストンによって規定される燃焼室内へ直接に噴射される、
内燃機関用の制御装置、例えば車両の内燃機関用の制御装置において、
制御装置により、
各フェーズ間の移行が生じるたびに、これによって値を変化させる第１の出力信号（Ｐ１，Ｐ１Ｓ１）が形成され、２つのフェーズごとの移行が生じるたびに、これによって値を変化させる第２の出力信号（Ｐ２，Ｐ２Ｓ１）が形成され、
該２つの出力信号は相互に独立に形成され、該２つの出力信号から少なくとも１つのシリンダのその時点でのフェーズが求められる
ことを特徴とする内燃機関用の制御装置。
【請求項９】
例えば車両用の内燃機関であって、請求項８記載の内燃機関用の制御装置が設けられていることを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
従来技術
本発明は請求項１の上位概念記載の内燃機関の駆動方法に関する。本発明はまた相応の内燃機関用の制御装置にも関する。
【０００２】
この種の方法および制御装置は独国公開第１９７４３４９２号明細書から公知である。ここには、通常動作において燃料が特に圧縮フェーズ中に内燃機関の燃焼室へ直接に噴射される直接噴射型内燃機関が記載されている。
【０００３】
前掲の明細書に示されているのは、内燃機関の始動時に、第１の噴射としてピストンが作業フェーズ（燃焼フェーズ）にあるシリンダの燃焼室へ燃料が直接に噴射され、当該の燃焼室に属するスパークプラグにより点火されること、続いて燃料噴射および点火が他のシリンダで行われることである。これにより内燃機関の回転運動が開始される。この始動法には電気的なスタータが必要ないので、ダイレクトスタートと称される。
【０００４】
内燃機関の個々のシリンダの作業フェーズを識別するために、前掲の明細書によれば、絶対角センサとして内燃機関の回転数センサが設けられており、内燃機関の停止状態の後にもつねに回転角度が示される。
【０００５】
また独国公開第１９９６０９８４号明細書からは、ダイレクトスタートを準備するために、先行の機関停止状態において意図的に内燃機関が有利な角度位置へ運動されることが公知である。このために、この明細書によれば、バルブ制御が行われ、例えばクランクシャフトが９０゜の角度位置にあるときに所望のピストンが上死点へ運動される。
【０００６】
本発明の課題およびその解決手段
本発明の課題は、簡単かつ低コストに制御を行うことのできる内燃機関の駆動方法および相応の内燃機関用の制御装置を提供することである。
【０００７】
この課題は請求項１記載の内燃機関の駆動方法および請求項８記載の内燃機関用の制御装置により解決される。
【０００８】
２つの出力信号を用いて、例えばピストンが作業フェーズにあるシリンダが求められる。ダイレクトスタートのためにまず当該のシリンダへ燃料が噴射される。
【０００９】
本発明の方法の利点は、絶対角センサが必要ないということである。２つのセンサによって求められた２つの出力信号、例えば２つのカムシャフトに対応する出力信号または１つのクランクシャフトおよび１つのカムシャフトに対応する出力信号が求められれば充分である。このようなセンサは簡単に構成することができ、絶対角センサよりも格段に低コストである。
【００１０】
本発明の有利な実施形態では、２つの出力信号に対してＡＮＤ結合またはＯＲ結合が行われる。これによりダイレクトスタートを問題なく行うことができるか否か、または所定の限界条件によらなければ行えないかどうかが検出される。この手段により、行われるダイレクトスタートの確実性をあらかじめ検査することができる。
【００１１】
本発明のその他の特徴、適用例および利点を、図示の実施例に則して以下に説明する。本明細書において説明する特徴は、それが特許請求の範囲、図または以下の説明のいずれに現れているかに関わらず、単独でまたは任意に組み合わせて、すべて本発明の対象となりうる。
【００１２】
図１には、４シリンダ内燃機関の吸入フェーズ、圧縮フェーズ、作業フェーズおよび排出フェーズのシーケンスの時間図が示されている。図２のａ，ｂには、第１の実施例のフェーズセンサの出力信号の時間図が示されている。図３には、第１の実施例での個々のシリンダの作業フェーズを表すイベントの時間図が示されている。図４のａ〜ｄには、第２の実施例のフェーズセンサの出力信号の時間図が示されている。図５のａ〜ｃには、第２の実施例での個々のシリンダの作業フェーズを表すイベントの時間図が示されている。
【００１３】
図１には内燃機関の各フェーズのシーケンスが時間に関して示されている。これらのフェーズは独国公開第１９７４３４９２号明細書に詳細に説明されている内燃機関のタイミング制御に相応する。
【００１４】
図１によれば、内燃機関は４つのシリンダＺ１〜Ｚ４を有している。各シリンダにおいて、まず吸入フェーズＳで内燃機関の吸気管を介して燃焼室へ空気が吸入される。次いで圧縮フェーズＶで燃焼室内の吸入空気が圧縮される。同時にこの圧縮フェーズＶで燃料が噴射弁を介して燃焼室へ直接に噴射される。続いて作業フェーズＡで燃焼室内に存在する燃料がスパークプラグにより点火される。これにより燃料が燃焼し、そのときに起こる燃料空気混合気の膨張によって内燃機関のピストンが運動される。そののち排出フェーズＢで燃焼した燃料空気混合気が燃焼室から排出される。
【００１５】
内燃機関のクランクシャフトが７２０゜の角度の範囲を運動すると、前述の内燃機関の各フェーズが再び最初から開始される。
【００１６】
個々のシリンダＺ１〜Ｚ４内の各フェーズＳ，Ｖ，Ａ，Ｂは、少なくとも１つのカムシャフトおよびこれに属するバルブによってオープンループ制御またはクローズドループ制御される。
【００１７】
前述の各フェーズは内燃機関の個々のシリンダにおいて相互にオフセットされて進行している。図１に示されているシーケンスは４シリンダ内燃機関の周知のシーケンス、Ｚ１→Ｚ３→Ｚ４→Ｚ２→Ｚ１……に相応する。
【００１８】
図２のａ，ｂには、図１の内燃機関に属する第１のフェーズセンサの出力信号Ｐ１，Ｐ２が示されている。これらの出力信号を形成するために２つのセンサディスクが設けられており、各センサディスクに１つずつセンサが対応している。この実施例のように２つのカムシャフトが存在している場合には、それぞれのカムシャフトに１つずつセンサディスクが設けられる。カムシャフトが１つしか存在しない場合には、２つの出力信号を形成するために、カムシャフトおよびクランクシャフトに１つずつセンサディスクが設けられる。
【００１９】
また、唯一のカムシャフトに唯一のいわゆるダブルトラックセンサディスク（Zwei-Spur-Geberrad）を配置し、これに対応する唯一のセンサのみを設けることもできる。
【００２０】
センサは特には、内燃機関のスイッチオン時にセンサディスクが回転していなくてもセンサディスクの位置を識別することのできるいわゆるトゥルーパワーオンセンサ（True-Power-On-Sensor）である。この種のセンサは例えば独国公開第１００４４７４１号明細書に記載されている。
【００２１】
２つのセンサディスクは、２つのセンサが図２のａ，ｂの出力信号Ｐ１，Ｐ２を形成できるように構成されている。
【００２２】
出力信号Ｐ１は、図１の連続するフェーズにおいて、各フェーズ間の移行が生じたときにつねにその値を変化させる。出力信号Ｐ１は値"０"，"１"を有する。つまり出力信号Ｐ１は内燃機関の個々のフェーズを表す。
【００２３】
出力信号Ｐ２は出力信号Ｐ１から独立に形成される。出力信号Ｐ２は、図１の連続するフェーズにおいて、２フェーズごとの移行が生じたときにつねにその値を変化させる。出力信号Ｐ２も値"０"，"１"を有する。
【００２４】
図３には、図１の内燃機関の個々のシリンダの作業フェーズを表すイベントＥが示されている。イベントＥは出力信号Ｐ１，Ｐ２の結合から次のように得られる。すなわち、Ｐ１＝０かつＰ２＝０であればＥ＝Ｚ１であり、Ｐ１＝１かつＰ２＝０であればＥ＝Ｚ３であり、Ｐ１＝０かつＰ２＝１であればＥ＝Ｚ４であり、Ｐ１＝１かつＰ２＝１であればＥ＝Ｚ２である。
【００２５】
イベントＥで表されるシリンダは作業フェーズＡにあるシリンダである。こうしてイベントＥによりいずれの時点においても内燃機関の各シリンダがその時点でどのフェーズにあるかを求めることができる。
【００２６】
内燃機関の駆動に対して、ダイレクトスタートを準備するために、停止時に内燃機関が意図的にダイレクトスタートに有利な角度位置へ運動される。このことは例えば独国公開第１９９６０９８４号明細書に相応に行われる。
【００２７】
続くダイレクトスタートでは、図２のａ，ｂの２つの出力信号Ｐ１，Ｐ２を用いて、その時点で作業フェーズＡにあるシリンダが求められる。当該のシリンダを、前述のトゥルーパワーオンセンサを用いて直ちに求めてもよい。
【００２８】
当該のシリンダへ最初に燃料が噴射され、続いて点火される。その後、他のシリンダへ燃料が連続的に噴射され、点火される。これは前述の周知のシリンダシーケンスに相応に行われる。
【００２９】
全体としては、内燃機関の停止時における次のダイレクトスタートの準備、つまりフェーズセンサを介して作業フェーズにあるシリンダを求めることにより、内燃機関のダイレクトスタートが行われる。その際に絶対角センサは必要ない。
【００３０】
図４のａ〜ｄには、図１の内燃機関に配属された第２のフェーズセンサの出力信号Ｐ１Ｓ１，Ｐ１Ｓ２，Ｐ２Ｓ１，Ｐ２Ｓ２が示されている。第２のフェーズセンサは、以下特にことわりのないかぎり、図２のａ，ｂの第１のフェーズセンサに相応するが、各センサディスク上に２つずつトラックが設けられており、したがって各センサディスクに２つずつセンサが対応している点で、第１のフェーズセンサと異なる。
【００３１】
２つのセンサディスクおよび各センサディスクに属する２つずつのトラックは、対応する４つのセンサが図４のａ〜ｄの４つの出力信号Ｐ１Ｓ１，Ｐ１Ｓ２，Ｐ２Ｓ１，Ｐ２Ｓ２を形成するように構成されている。これは例えば、図２のａ，ｂの前述の第１のフェーズセンサのセンサディスクにおいて、既に設けられているトラックに加え、第２のトラックを設けることにより達成される。第２のトラックは例えばセンサディスクにおける相応の切欠その他により実現される。
【００３２】
出力信号Ｐ１Ｓ１は図１の内燃機関の個々のフェーズに相応する。出力信号Ｐ２Ｓ１は図１の連続するフェーズにおいて２フェーズごとの移行によりその値を変化させる。図４のａ，ｃの出力信号Ｐ１Ｓ１，Ｐ２Ｓ１は、図２のａ，ｂの出力信号Ｐ１，Ｐ２に相応する。
【００３３】
出力信号Ｐ１Ｓ２は連続する０信号および１信号を有する。１信号の持続時間は設定値に相応し、連続する１信号間の間隔も設定値に相応する。
【００３４】
出力信号Ｐ２Ｓ２は出力信号Ｐ１Ｓ２と同様に形成される。ただし出力信号Ｐ２Ｓ２は信号Ｐ１Ｓ２に対して設定値のぶんだけ時間的にオフセットされている。
【００３５】
図５のａ〜ｃにはイベントＥ１〜Ｅ３が示されている。イベントは特には図１の内燃機関の個々のシリンダの作業フェーズを表す。
【００３６】
図５のａのイベントＥ１は図３のイベントＥに相応する。イベントＥ１は出力信号Ｐ１Ｓ１，Ｐ２Ｓ１の結合から次のようにして得られる。すなわち、Ｐ１Ｓ１＝０かつＰ２Ｓ１＝０であればＥ１＝Ｚ１であり、Ｐ１Ｓ１＝１かつＰ２Ｓ１＝０であればＥ１＝Ｚ３であり、Ｐ１Ｓ１＝０かつＰ２Ｓ１＝１であればＥ１＝Ｚ４であり、Ｐ１Ｓ１＝１かつＰ２Ｓ２＝１であればＥ１＝Ｚ２である。
【００３７】
イベントＥ１で示されるのは作業フェーズＡにあるシリンダである。したがってイベントＥ１により、いずれの時点においても、内燃機関の個々のシリンダがその時点でどのフェーズにあるかを求めることができる。
【００３８】
イベントＥ２は２つの出力信号Ｐ１Ｓ２，Ｐ２Ｓ２のＡＮＤ結合から得られる。イベントＥ２が"１"である場合、これは内燃機関のダイレクトスタートが問題なく可能である時間領域または角度領域を表している。
【００３９】
イベントＥ３は２つの出力信号Ｐ１Ｓ２，Ｐ２Ｓ２のＥＸＯＲ結合から得られる。イベントＥ３が"１"である場合、これは内燃機関のダイレクトスタートが所定の限界条件のもとでのみ可能となる時間領域または角度領域、例えば内燃機関の駆動温度が設定された温度範囲内にあるときのみ可能となる時間領域または角度領域を表している。
【００４０】
イベントＥ２およびイベントＥ３の双方が"１"でない場合、ダイレクトスタートは全く不可能であるか、少なくとも確実に行うことができない。
【００４１】
内燃機関の駆動に対して、ダイレクトスタートを準備するために、内燃機関は停止時に意図的にダイレクトスタートにとって有利な角度位置へ運動される。これは例えば前述したように、独国公開第１９９６０９８４号明細書に相応に行われる。
【００４２】
続くダイレクトスタートでは、図４のａ，ｃの２つの出力信号Ｐ１Ｓ１，Ｐ２Ｓ１を用いて、その時点で作業フェーズＡにあるシリンダが求められる。当該のシリンダは、前述したトゥルーパワーオンセンサを介して直接に求めてもよい。
【００４３】
その後、図４のｂ，ｄの２つの出力信号Ｐ１Ｓ２，Ｐ２Ｓ２を用いて、ダイレクトスタートが問題なく可能でありそうかどうかが検査される。イベントＥ２が"１"であれば、ダイレクトスタートは問題なく可能である。この場合には、作業フェーズＡにあるシリンダへ最初に燃料が噴射され、点火される。これに続いて他のシリンダへの噴射および点火が行われる。これは前述した周知のシリンダシーケンスに相応に行われる。
【００４４】
イベントＥ２が"１"でなく、イベントＥ３が"１"である場合、ダイレクトスタートに必要な限界条件が満足されているか否か、例えば、内燃機関が必要な駆動温度に達しているか否かが検査される。条件が満足されていればダイレクトスタートが続行され、作業フェーズＡにあるシリンダへ最初に燃料が噴射され、点火される。その後他のシリンダへも周知のシーケンスに相応に燃料が供給され、点火が行われる。
【００４５】
必要な限界条件が満足されていないことが検出された場合、またはイベントＥ２およびイベントＥ３の双方とも"１"でない場合には、内燃機関のダイレクトスタートは少なくとも問題なく行うことはできない。このときには内燃機関の始動に対して本発明とは異なる他の駆動方法が使用される。
【００４６】
前述の内燃機関の駆動方法は、一般に内燃機関のオープンループ制御および／またはクローズドループ制御のために設けられた制御装置によって実行される。この制御装置は特に前述の方法を実行するためのコンピュータプログラムを含む。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】４シリンダの内燃機関の吸入フェーズ、圧縮フェーズ、作業フェーズおよび排出フェーズのシーケンスの時間図である。
【図２】第１の実施例のフェーズセンサの出力信号の時間図である。
【図３】第１の実施例での個々のシリンダの作業フェーズを表すイベントの時間図である。
【図４】第２の実施例のフェーズセンサの出力信号の時間図である。
【図５】第２の実施例での個々のシリンダの作業フェーズを表すイベントの時間図である。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
2007518015.tif 000012
【図５ｃ】
2007518015.tif 000013
【国際調査報告】
2007518015.tif 000014
2007518015.tif 000015
2007518015.tif 000016
2007518015.tif 000017
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