(57)【要約】  本発明は、スタート時の内燃機関（５００）を制御するための装置（１）に関する。ここでは検出手段（４２０）が内燃機関のスタート前に最初に圧縮行程か吸気行程に入るシリンダのピストン位置を求め、計算手段（４１０）が内燃機関のスタート前に前記ピストン位置に依存してスタータートルクを設定するように構成されている。
2008508460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スタート時の内燃機関（５００）の制御のための装置において、
検出手段（４２０）が内燃機関のスタート前に最初に圧縮行程か吸気行程に入るシリンダのピストン位置を求め、
計算手段（４１０）が内燃機関のスタート前に前記ピストン位置に依存してスタータートルクを設定するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記計算手段（４１０）はピストン位置に依存してスタータートルクの時間経過特性を設定する、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記計算手段（４１０）は予め定められるスタータートルクの時間経過特性に依存して燃焼トルクの時間経過特性を定める、請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記計算手段（４１０）は内燃機関のスタート前に有利なエンジン起動のためのスタータートルクと燃焼トルクを定め、コントロール手段（４３０）が内燃機関の始動開始後にエンジン起動を監視し、有利なエンジン起動から外れている場合にはスタータートルク及び／又は燃焼トルクが有利なエンジン起動の維持のために適合化される、請求項３記載の装置。
【請求項５】
燃焼トルクが点火パラメータ及び／又は噴射パラメータによって確定される、請求項３または４記載の装置。
【請求項６】
前記検出手段（４２０）は内燃機関のスタート前にセンサを介して内燃機関のクランクシャフトの絶対角度位置を検出する、請求項１から５いずれか１項記載の装置。
【請求項７】
前記計算手段（４１０）は、シリンダ内に噴射された燃料が均質に分布されるようにスタータートルクを設定する、請求項１から６いずれか１項記載の装置。
【請求項８】
前記計算手段（４１０）はシリンダ内にもたらされる燃料の自己着火が回避されるようにスタータートルクを設定する、請求項１から７いずれか１項記載の装置。
【請求項９】
前記計算手段（４１０）は、圧縮行程中のシリンダのピストンが上死点を超えるのに対してスタータートルクは極大値を有するようにスタータートルクを設定する、請求項２から８いずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
前記計算手段（４１０）は、スターターが係合解除される際の時点若しくはクランク角を設定する、請求項１から９いずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
コントロール手段（４３０）が回転数を監視し、最小回転数を超えた場合には、スターターを遅くとも圧縮過程にあるシリンダのピストンの上死点において係合解除する、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
スタート時の内燃機関の制御のための方法において、
内燃機関のスタート前に最初に圧縮行程か吸気行程に入るシリンダのピストン位置が求められ、
前記ピストン位置に依存してスタータートルクが設定されるようにしたことを特徴とする方法。
【請求項１３】
ピストン位置に依存してスタータートルクの時間経過特性が設定される、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
予め設定されるスタータートルクの時間経過特性に依存して、燃焼トルクの時間経過特性に対する制御量が確定される、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
内燃機関のスタート前に有利なエンジン起動のためのスタータートルクと燃焼トルクが定められ、内燃機関の始動開始と共にエンジン起動が監視され、有利なエンジン起動から外れている場合に、スタータートルク及び／又は燃焼トルクが有利なエンジン起動の達成のために適合化される、請求項１２から１４いずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１独立請求項の上位概念によるスタート時の内燃機関制御のための装置から出発する。さらに本発明はスタート時の内燃機関の制御のための方法に関するものである。
【０００２】
従来技術
自動車の燃料消費と有害物質放出を低減するためにいわゆるスタートストップ方法がますます普及している。この種のスタートストップ方法では、エンジンスタート（始動）が始動機ないしはスターター、例えばＶベルト若しくはクランクシャフト式スターター・ジェネレータ、あるいは通常のスターターによって行われている。典型的には始動は、燃料の噴射とそれに続く点火による内燃機関の起動のもとで内燃機関のトルクを形成することにより行われ、内燃機関の回転数が十分であればスターターは再び係合を外される。
【０００３】
ＥＰ０９０３４９２Ａ２からは、スターターによって出力されたトルクを内燃機関の始動性に依存して適合化させるスターター・ジェネレータの軌道制御方法が公知である。この場合の始動性とは例えばバッテリの温度によって影響を受ける。
【０００４】
またＥＰ１０３６９２８Ａ２から、内燃機関の停止時に圧縮行程に移行する少なくとも１つのシリンダを同定し、始動開始時にこのシリンダに燃料を噴射する始動装置が公知である。
【０００５】
さらにＥＰ１２７０９３３Ａ１からは、始動機に結合された内燃機関の始動期間中における始動機からのトルク出力を制御するための方法が公知である。この場合は少なくとも１つのエンジン作動パラメータに依存して純粋な開ループ制御と回転数にフィードバックされる閉ループ制御の間で切り換えが行われる。それに対しては始動期間中に回転数がコントロールされ、例えば所定の回転数に達した時に開ループ制御から閉ループ制御に切り替わる。
【０００６】
発明の利点
これに対して独立請求項の特徴部分の構成を備える本発明の装置によれば次のような利点が得られる。すなわち検出手段が内燃機関のスタート前に最初に圧縮行程か吸気行程に入るシリンダのピストン位置を求め、このピストン位置に依存して計算手段が内燃機関のスタート前にスタータートルクを設定する。
【０００７】
同じような利点は相応する独立請求項の特徴部分を備えた本発明による方法によっても得られる。
【０００８】
本発明による手法によれば、すでに内燃機関のスタート前に、すなわちクランクシャフトが動き始める前に、関与するシリンダのピストン位置を考慮して有利な形態でスタータートルクが設定され、それによって最適なスタートが可能となる。
【０００９】
従属請求項に記載された手段によって、独立請求項に記載された装置ないしはその方法を有利に発展および改善することができる。
【００１０】
特に有利には、計算手段がピストン位置に依存してスタータートルクの時間経過特性を設定する。この場合は既知のピストン位置から出発してスタートの際に後続する全てのシリンダのピストン位置が簡単に確定できる。有利には、スタータートルクが時系列ないしはクランク角度に関連して、推定すべきピストン位置に応じて適合化される。
【００１１】
さらに有利には、計算手段が予め定められるスタータートルクの時間経過特性に依存して燃焼トルクの時間経過特性を定める。既に内燃機関のスタート前においてピストン位置もスタータートルクの時間経過特性も既知であるかないしは予め定められているので、スタートが有利な形式で行われるように内燃機関のトルクを有利に定めることができる。
【００１２】
本発明のさらに別の有利な構成例によれば、計算手段が内燃機関のスタート前に有利なエンジン起動のためのスタータートルクと燃焼トルクを定め、コントロール手段が内燃機関の始動開始後にエンジン起動を監視し、有利なエンジン起動から外れている場合にはスタータートルク及び／又は燃焼トルクを有利なエンジン起動の維持のために適合化する。それにより有利には既にスタート前から最適なスタート実施のための有利なエンジン起動が定められる。例えば有利なエンジン起動がコールドスタート又は高温スタートを考慮するように、あるいは燃料の自己着火が回避されるように構成されるべきである。
【００１３】
さらなる利点は、燃焼トルクが有利には点火パラメータ及び／又は噴射パラメータによって確定されることである。
【００１４】
さらに別の有利な構成によれば、検出手段がセンサを介して内燃機関のスタート前に内燃機関のクランクシャフトの絶対角度位置を検出する。このことは利点となる。なぜならクランクシャフトとの同期が既に内燃機関のスタート前に実施され得るからである。それにより多くの特性量や制御量、設定量などが早期時点で適応化可能となる。
【００１５】
本発明のさらに別の有利な構成によれば、計算手段がスタータートルクを次のように設定する。すなわちシリンダ内に噴射された燃料が均質に分布されるように設定する。この予め設定されるスタータートルクはスターターの回転数と駆動されるクランクシャフトの回転数に直接影響を及ぼし、それと共にピストン速度にも影響する。このピストン速度を介して例えば個々のシリンダの燃焼室圧力勾配特性と燃焼室内固有の通流特性が制御され、それらは有利には均質な燃料混合気が生じるように設定され得る。
【００１６】
本発明のさらに有利な構成例によれば、計算手段がスタータートルクを次のように設定する。すなわちシリンダ内にもたらされる燃料の自己着火が回避されるように設定する。スタータートルクを介した燃焼室圧力ないしは燃焼室圧力勾配の所期の制御によって、有利には燃料の自己着火に結びつきやすい所定の圧力経過特性が有利な形式で回避される。
【００１７】
本発明のさらに別の有利な構成例によれば、圧縮行程中のシリンダのピストンが上死点を超えるのに対してスタータートルクは極大値を有する。特に上死点の領域内での圧縮行程の終了時点で燃焼室内の圧力が大きく上昇し、構築されたガス弾性トルク（Gasfedermoment）を介してスタータートルクに抵抗する。本発明によればこのガス弾性トルクに抵抗することがスタータートルクの上昇によって有利に行われる。
【００１８】
本発明のさらに有利な構成例によれば、スターターが係合解除（abwerfen)される時点若しくはクランク角を計算手段が設定する。このことはスターターの早期解除を可能にし、スターターの機械的負担を軽減させ、スターターノイズの低減ないしは短期化によってスタート過程の快適性を高める。
【００１９】
本発明のさらに有利な構成例によれば、コントロール手段が回転数を監視し、最小回転数を超えた場合にはスターターを遅くとも圧縮過程にあるシリンダのピストンの上死点（Zund-OT)を超える際に係合解除する。この場合の最小回転数は、内燃機関が後続の燃焼行程において所要の回転数を自ずと達成することが保証されるならば、通常のスタート回転数よりも小さくなるように選択してもよい。その限りではスターターが最大でも上死点までに十分動作する。
【００２０】
最後に本発明による装置の作動のための相応の有利な方法も提供される。
【００２１】
図面
本発明のその他の特徴、実施態様および利点を、本発明の図示の実施例に則して以下に説明する。ここで説明される全ての特徴は、それらが特許請求の範囲（独立請求項または従属請求項）、実施例の説明および図面のいずれに記載されているかに関わらず、単独でもまたは任意に組み合わせても、本発明の対象となりうる。
図１は、スタートストップモードの概略的経過を示すフローチャートである。
図２は、エンジン起動の監視を示すフローチャートである。
図３は、本発明の制御装置の概略図である。
【００２２】
実施例の説明
本発明は、すでに内燃機関のスタート前にピストン位置に依存してスタータートルクを設定するという技術思想に基づいている。
【００２３】
とりわけ直接噴射型内燃機関では最初に圧縮行程に移行するシリンダのピストン位置を検出し、吸気管噴射を行う内燃機関では最初に吸気行程に移行するシリンダのピストン位置を検出すると有利である。
【００２４】
スタートシリンダを同定するために、例えば絶対角センサを使用することができる。この絶対角センサはカムシャフトおよび／またはクランクシャフトに取り付けられており、クランクシャフトの瞬時の角度位置を出力する。さらに絶対角センサによって制御機器は、クランクシャフトセンサホイールの基準マークおよび／またはカムシャフトの位相センサホイールの基準マークによる従来の同期方法による場合より迅速に内燃機関に同期することができる。
【００２５】
図１に概略的に示されているスタートストップモードの実施例は、本発明の可能な適用領域ないしは技術領域を例示的に示すものである。ステップ１０で制御機器はプレスタートフェーズとなる。スタートストップモードでは、イグニッション（ＫＬ１５）がスイッチオンされたままか、または所定の時間間隔で短時間だけ通電される。これにより制御機器は供給電圧に規則的に接続される。これによって通常は始動時に必要とされる制御機器と機関の同期化が不要となり、関連するエンジン機能の種々の作動パラメータが規則的に更新される。この課題は代替的に制御機器の特別な機能部分によってストップフェーズ中に請け負うことも可能であり、これによって制御機器全体を常に更新する必要はなくなる。
【００２６】
ステップ２０では関連する作動パラメータが検出される。例えば以下の動作パラメータが入力量として考えられる：スタートシリンダ、ピストン位置、機関温度、エンジンオイル温度、冷却水温度、吸気温度、周辺温度、触媒温度、燃料温度、コモンレール圧、外気圧、燃料品質、バッテリ電圧、バルブ制御時間、バルブリフト量、圧縮比、ギヤ比、クラッチ、スロットルバルブ位置、アクセルペダル位置、ブレーキペダル位置、時間等である。
【００２７】
検出されたあるいは求められた作動パラメータから出発して、例えばスタートストラテジーが決定され、その制御量に基づいてエンジン起動が確定される。このスタートストラテジーは例えばコールドスタートまたはホットスタートを考慮することができ、スタートストップモードを迅速なエンジン起動が実現できる調整することができ、またはエンジン起動を自己着火動作状態が回避されるように構成することができる。
【００２８】
ステップ３０では、スタートストラテジーを実行できるか否かが検査される。スタートストラテジーに対する条件が不利であるか、または満たされないとステップ１００に分岐する。このステップ１００では、点火順序で後続するシリンダを選択するか（ステップ１１０）、または択一的始動過程を開始するか（ステップ１２０）が決定される。
【００２９】
スタートストラテジーを実行するのに適切な条件が存在すれば、ステップ１４０で関連の制御量が読み出される。
【００３０】
関連の制御量は例えば：噴射時期、噴射角度、噴射量、点火時期、点火角；出力すべきエンジントルク；スターター制御の持続時間または角度間隔；バルブ制御時間、バルブリフト量；圧縮比；スロットルバルブ位置、排ガス再循環バルブ等である。
【００３１】
ステップ５０では制御量がそれぞれのコンポーネントに出力され、ステップ６０で内燃機関のスタートが行われる。
【００３２】
後続のステップ７０では、有利には最初の作動行程の後で、制御量がスタートストラテジーに従い設定されたエンジン起動を引き起こしたか否かかが検査される。否定の場合には制御量がステップ２００で、所望のエンジン起動が達成されるように適合される。次にステップ５０で、新たな制御量がコンポーネントに出力される。ステップ６０はこのサイクルではジャンプされ、ステップ７０でエンジン起動がスタートストラテジーに相応して行われるか否かが新たに検査される。否定の場合には、再びステップ２００を介して制御量が適合される。
【００３３】
特にこのステップではスタータートルク及び／又は燃焼トルクが有利なエンジン起動のために適合化される。この適合化はここでは制御値の適応化によって行われてもよいしフィードバック制御によっても行われてもよい。
【００３４】
始動が成功しなかった場合に対するバックアップとして、ステップ７０での検査でステップ１２０に分岐し、ステップ１２０で択一的スタート過程が開始される。
【００３５】
スタートが成功した場合、ステップ８０で内燃機関は通常動作にもたらされる。
【００３６】
停止要求が存在する場合には、遮断コンセプトに応じて内燃機関の停止がフィードバック制御されて、あるいはフィードバック制御されないで行われる。ステップ９０への分岐によってフィードバック制御されない機関停止が開始され、ここではクランクシャフトが制御を受けずに自由回転する。フィードバック制御された機関停止が行われる場合には、ステップ１９０が続く。フィードバック制御された機関停止は、内燃機関およびとりわけクランクシャフトを所定の状態で停止させる。これにより後続の始動時に、始動時間、燃料消費、有害物質放出、搭載電源負荷等の観点で最適のピストン位置が達成される。
【００３７】
ステップ９０ないし１９０での機関停止後にプレスタートステップ１０にリターンすることができ、これにより新たな動作サイクルを開始することができる。
【００３８】
ステップ３０でスタートストラテジーを実施するための条件が見つからなければ、すでに説明したようにステップ１００へ分岐する。有利には、条件が満たされているシリンダ、すなわち例えば適切なピストン位置を有しているシリンダを見つける。従ってステップ１００は通常、まずステップ１１０へ分岐する。ここでは点火順序で後続のシリンダが選択され、ステップ２０へ分岐する。これによりルーチンは新たに経過することができる。ステップ３０で新たに適切な条件が入力されなければ、典型的にはステップ１００ですべてのシリンダが問い合わされるまでループが繰り返される。それでもなお適切な条件が存在しなければ、ステップ１００はステップ１２０へ分岐し、択一的スタート過程を開始する。
【００３９】
ステップ１２０では存在するスタートストラテジーがまず中断される。可能なスタート選択肢は、最適ではないエンジン起動に対する制御量を用意することである。この制御量は例えば噴射および点火に対して標準値が使用されるように選択することができる。スターターはこれに対して有利なスタートストラテジーに対する制御量によって、例えばスタートストップモードにより制御することができる。さらなる択一的手段として、スターターが従来の形式で駆動される「古典的」な通常の始動を開始することができる。
【００４０】
後続のステップ１３０では制御量がコンポーネントに出力され、その後、ステップ１４０でスタート（始動）が実施される。次にステップ７０で、始動が成功したか否かが検査される。
【００４１】
内燃機関が始動しない場合には、ステップ７０からステップ１２０にリターンし、新たな始動が試みられる。繰り返し始動に失敗した後、適切なエラー応答を開始することもできる。
【００４２】
図２は、ステップ７０での内燃機関の始動後のステップを詳細に示す。すでに図１で説明したように、ステップ４０でスタートストラテジーによる制御量が読み出され、ステップ５０で内燃機関のコンポーネント３００に出力される。そして次にステップ６０（図２には図示されていない）で始動が行われる。内燃機関の始動後、他のステップには実質的に依存しないでステップ２２０で動作パラメータが例えば連続的にまたは所定の時間間隔で読み出される。これにより場合により関連の動作パラメータの時間的経過を求めることができる。
【００４３】
始動開始後ステップ７０で、ステップ２２０で求められた動作パラメータに基づき、所定のスタートストラテジーによるエンジン起動が存在するか否かが検査される。求められた動作パラメータがスタートストラテジーにより予期される動作パラメータから異なっていれば、ステップ２００で所望のエンジン起動が達成されるように制御値が適合される。新たな制御値はステップ５０でコンポーネント３００に出力され、成功がステップ７０で検査され、新たに偏差する場合には再びステップ２００へ分岐する。
【００４４】
図３には破線の囲みによって、内燃機関５００を制御するための本発明の装置１、コンポーネント３００、スターター７００が示されている。装置１、有利には制御機器は計算手段４１０，検出手段４２０，及び当該実施例においてはコントロール手段４３０および記憶手段４４０を有している。
【００４５】
検出手段４２０は有利には受信器、Ａ／Ｄ変換器または類似のものであり、内燃機関の動作パラメータを検出し、相応する信号を計算手段４１０およびコントロール手段４３０に導く。
【００４６】
計算手段４１０は有利にはマイクロプロセッサまたは一般的に計算ユニットであり、検出された動作パラメータに基づいて、内燃機関の始動に適するスタートストラテジーを計算し、エンジン起動が所望のスタートストラテジーに従い行われるように制御量を設定する。制御量および場合によりスタートストラテジーはコントロール手段４３０にさらに出力される。
【００４７】
コントロール手段４３０は例えば別個のユニットとして構成することができる。または計算手段４１０の機能性の一部とすることができる。コントロール手段４３０と場合によりさらなる機能モジュールを介して内燃機関５００のコンポーネント３００及びスターター７００は設定された制御量によって制御される。コントロールを行わない時にはこれらの制御量は計算手段４１０から直接転送されるようにしてもよい。
【００４８】
コントロール手段４３０は、検出された動作パラメータに基づいて、始動時のエンジン起動が所定のスタートストラテジーに相当するか否かを監視する。エンジン起動ないしは所定の動作パラメータが、スタートストラテジーに対して予期されるパラメータから偏差する場合、コントロール手段４３０は制御量を相応に適合して、所望のスタートストラテジーによる最適のエンジン起動が達成されるようにする。適合ないし適応された制御量は記憶手段４４０に記憶され、これにより相応するスタートストラテジーによる新たな始動時にはすでに適合された値が使用される。
【００４９】
スタートストラテジーによる制御量を出力するために、制御量は例えば特性マップ、特性曲線、特別の値テーブル、ニューラルネットワークの記憶ユニット、または他の記憶ユニットにファイルすることができ、適合的に学習することもできる。これにより常に、時間、燃料消費、有害物質放出の点で最適化された始動が達成される。
【００５０】
動作パラメータに依存して、それぞれ最適のスタートストラテジーおよび相応の制御量が検出され、設定される。これにより内燃機関に対して最適の始動条件が達成される。制御量を予め選択したにも拘わらず最適ではない動作状態、例えば機関振動が生じれば、次の始動に対するスタートストップモードで、この作用の新たな発生が阻止されるように制御量が選択される。しかしこの場合、最適ではない予制御量を新たに選択しても、１００％の始動確実性が達成されることを保証しなければならない。場合によっては予制御値も適合すべきである。
【００５１】
択一的に古典的なスターター始動（スタータが比較的に長く回転する）によるモードに切り替えることもできる。同じようなことは始動が中断された場合やスタートストップモードで始動の試みが不成功であった場合にも当てはまる。
【００５２】
一般に、「スターター支援の直接始動」を成功させるための条件が、始動前に機関での周辺条件の問い合わせで該当するスタートシリンダに対して完全に満たされていなければ、すなわち、例えばスタートシリンダのピストン位置が最適でない場合、スターターの回転によって、点火順序で後続するシリンダを吸気行程から圧縮行程に移行させ、始動ルーチンをこのシリンダで実行することもできる。
【００５３】
プログラミングされたエンジン制御機能を備えた本発明による装置ないしは制御機器により、噴射パルスおよび点火パルスを相互に別個に、任意の時点ないし任意のクランクシャフト角度で出力することができる。さらに電気的機械、例えばスターターまたはスターター発電機を時間的に可変に、ないしはカムシャフト角度またはクランクシャフト角度に関して可変に制御することができる。同様に、可変の圧縮制御ないしはバルブ制御が可能なシステムでは、吸気バルブと排気バルブの位相位置およびストローク位置が始動過程中に変更され得る。
【００５４】
バルブ制御が可変であるシステムではさらに、インテークカムシャフトおよびエグゾーストカムシャフトに対するバルブ制御時間を調整することによって、圧縮フェーズでの充填率ないしは出力される機関トルクを制御することができる。圧縮フェーズでは、例えば吸気バルブを比較的遅延して、または比較的早期に閉鎖することにより、圧縮シリンダでの充填率を機関の周囲条件に依存して変化することができる。
【００５５】
始動時に機関振動を回避することに関連して、出力される機関トルクを調整する場合、燃焼エネルギーの一部を例えば排気バルブの早期の開放によってエグゾーストチャネルに放出し、これにより機関トルクを効率的に低減することができる。反対にエグゾーストカムシャフトの制御時間を、「排気バルブが遅延されて開放する」方向に変化することもでき、これにより燃焼トルクを比較的大きなクランクシャフト角度領域にわたって利用することができる。
【００５６】
可能なスタートストラテジーは例えば特別の制御アルゴリズムとすることができ、例えば圧縮比および／またはバルブ制御時間に基づいて、シリンダに封鎖される空気質量、スターター回転数、温度経過を圧縮フェーズ中に予測またはシミュレートすることができる。これにより制御アルゴリズムの出力量ないし制御値を調整して、自己着火に対してクリティカルな温度を上回らないようにすることができる。
【００５７】
圧縮比が可変のシステムでは、付加的に圧縮過程および燃焼過程中に圧縮比を変化して、圧縮温度と圧縮圧を制御することができる。例えば温度センサまたは燃焼室圧力センサに基づいて、圧縮温度ないしは圧縮圧が過度に高いことが識別されると、機関の圧縮比が低減される（＝比較的に大きな行程容積へのシリンダの膨張）。反対に、圧縮温度ないしは圧縮圧が最適の混合気生成に対して過度に低ければ、機関の圧縮比が高められる。
【００５８】
本発明の手段では、機関温度が高い場合での自己着火の問題を、圧縮、噴射および点火を所期のように整合することによって阻止する。スターター制御と燃焼を共通に最適化することによって、この始動変形実施例は付加的に、始動時間短縮への大きな能力を提供する。
【００５９】
本発明の手段により、スタートストラテジーないしはエンジン起動は実質的に２つの基本原理に基づくことができる。すなわち始動支援手段ないしは始動準備手段としてのスターターを最適出力で制御することと、最初の燃焼を、目標アイドリング回転数に達するまで最適に制御ないし調整することである。
【００６０】
スターター７００を始動支援手段として制御することは、最初の上死点通過でスターター回転数の最適回転数が後続の燃焼に対して達成されるように行う。このことは一方では、スターター７００が圧縮行程でのピストン位置に依存して始動時に、上死点通過時に最大限可能な機関回転数（＝運動エネルギーないしはトルク）が達成されるように出力制御されることを意味する。
【００６１】
他方ではこのことは、スターターの制御は、圧縮フェーズ中にスターター回転数に基づいて、最適の混合気形成時間が後続の燃焼に対して達成されるように実行可能なことを意味する。これは、例えば燃料品質、機関温度、冷却水温度、オイル温度、期間の圧縮等に依存しないで、スターター回転数ないしはそこから生じるピストン速度をシリンダでの圧縮フェーズで、引き続き点火される燃料空気混合気ができるだけ均質に形成されるよう制御すべきことを意味する。
【００６２】
内燃機関温度を例えば温度センサにより所期のように監視することにより、または燃焼室圧力センサの圧力経過を監視することにより、圧縮温度を自己着火に対してクリティカルな温度以下に維持することができる。このことはシリンダ壁での壁温度損失を圧縮中に所期のように許容することによって行われる。
【００６３】
両方の変形実施例で、スターターは初期トルクを送出し、この初期トルクに引き続き最初の燃焼によって形成された燃焼トルクが加算され、全体機関トルクとなる。これから最終的に回転数上昇がエンジン起動時に生じる。スターターは付加的にスタート位置に依存して必要である限り、上死点を越える際に予め定められた回転数を保証するために角度ベースでまたは時間ベースで制御される。すなわちスターターはアクティブとなり、できるだけ早期に再び遮断される。これは不要な搭載電源負荷ないしは始動ノイズを回避するためである。
【００６４】
最適化されたスタータートルクと燃焼トルクのこの関係、および最適のスターター制御によって、非常に短い始動時間が達成される。このことはこのシステムを、スタートストップシステムに対しても、一般的に機関の迅速な始動に対してもとりわけ魅力的なものにし、同時に快適性には明らかにプラスである。
【００６５】
スタート時のスタータートルクの制御によってエンジン起動の間でも特にピストン速度とピストン速度勾配を制御することが可能となる。これにより多くの制御の可能性が得られるようになる。
【００６６】
このようにして前述した圧縮行程又は吸気行程中の有利なラムダ値に関する良好な混合気の供給が達成可能となる。
【００６７】
トルクの適切な適応化によればエンジン起動中の搭載電源網の負荷を僅かに抑え続けることが可能となる。特に内燃機関のスタート前に、推定すべき搭載電源網負荷を見積もりスターターの電力消費と相応のスタータートルクを次のように適応化することが可能である。すなわちスタートとエンジン起動中に搭載電源電圧が臨界値若しくは所定の閾値を下回ることがないように適応化する。
【００６８】
ピストン速度の適応化によれば、所定の燃焼室圧力やシリンダ壁部温度若しくは燃焼室温度を達成することが可能となり、あるいはそれらの時間経過特性を制御することが可能となる。例えばエンジン温度が所定の温度域値、例えばコールドスタート時や低温時の温度域値を下回ると、従来のスターター回転能力しか備えていない通常のスターターでは、所望の混合気形成に必要な燃焼室温度を達成することができない。なぜなら多くの熱がシリンダ壁部に奪われるからである。しかしながら本発明による装置によれば、スターターのトルクを例えば電力制御を介して所期のように高めることができる。これにより発生するシリンダ速度に伴って圧縮が迅速となり、さらにシリンダ壁部からの熱の放出が低減され、結果としてエンジンが所要の燃焼室温度を迅速に達成するようになる。
【００６９】
スタータートルクの適応化によれば、燃焼室内に閉じこめられた燃料空気混合気の自己着火をトリガしかねない所定の作動条件の回避が可能となる。例えば、従来の始動方式において燃料空気混合気の自己着火の危険性を生じさせていた所定の温度域値をエンジン温度が上回ると、本発明による手段は圧縮行程を緩慢化させ、それによって圧縮熱の一部をシリンダ壁部を介して放出させる。これにより、臨界温度の上回りと自己着火の危険性が回避されるようになる。
【００７０】
その上さらに燃焼室内の温度と圧力は適切なセンサ群によって監視できるので、スタータートルク及び／又は燃焼トルク、あるいは所定の作動状態を達成するためのエンジン起動ないし立ち上げが適応化、開ループ制御又は閉ループ制御され得る。
【００７１】
さらに所定のポリトロープ指数が達成できる。
【００７２】
スターター回転数とスターター回転数勾配が所期のように設定できさらに可及的に短い所定の始動期間が達成できる。
【００７３】
さらにスターターを単なる回転数低下を介してだけでなく、所定の時点若しくは所定のクランク角位置で非作動化させることが可能となる。
【００７４】
またスターターを用いて車両を動かすことも可能であるし、場合によっては平行して内燃機関を始動させることも可能である。
【００７５】
さらに車両をスターターを用いて減速させることもあるいは電気式パーキングブレーキの趣旨で停止状態に維持することも可能である。
【００７６】
スタートの際にスタータートルクの他にさらに付加的に燃焼トルクも制御すれば、さらなる可能性が得られる。最初の燃焼に対するスタートシリンダとしては圧縮行程にあるシリンダが利用される。このシリンダはスタート前に例えばクランクシャフトに設けられたクランク角絶対値センサを用いて同定される。
【００７７】
すでに述べたように、圧縮シリンダでの圧縮フェーズ前または圧縮フェーズ中ではなく、上死点を通過した後で初めて、すなわちピストンがすでに燃焼行程の膨張フェーズにあるときに燃料をシリンダに噴射し、引き続き燃料空気混合気を点火することもできる。これにより例えば圧縮行程中の障害的自己着火が有利な形式で回避される。
【００７８】
ここでは噴射および点火の経過は時間と角度に基づいて行うことができる。このスタート方法は付加的に点火順序で後続の燃焼過程に適用することもでき、これによって時間、燃料消費および有害物質排出の点で最適化された始動を実現することができる。
【００７９】
すなわち図１および図２に示したスタートルーチンは、先行の燃焼の回転数経過、または回転数勾配経過に基づいて後続の燃焼に対しパラメータ（噴射時期、噴射量、点火時期）を制御し、これにより時間、燃料消費および有害物質排出の点で最適化された始動を達成する。
【００８０】
さらにエンジントルクを所期のように整合することによって（例えば噴射される燃料量の低減、点火時期の遅角調整）、場合により最初の燃焼（＝全負荷圧縮ないしは全負荷燃焼）によって発生し、車内に障害として伝達される（＝快適性の低下）機関の振動を最小にするか、ないしは阻止することができる。
【００８１】
しかしとりわけこのことによって、目標アイドリング回転数を超える回転数のオーバーシュート（これは通常は始動過程で発生する）を低減することができ、これにより機関はより迅速に所望の動作状態に達する。機関が迅速に所望の動作状態に達することはストップゴーモードにおいて、例えば信号停止後に迅速に発進するために重要である。
【００８２】
付加的に回転数でのオーバーシュートの低減は機関の始動ノイズにも作用する。始動時の過回転数による機関の「空吹かし」も効果的に抑圧される。
【００８３】
択一的に噴射パルスおよび点火パルスは上記の入力量ないしは動作パラメータに依存して、圧縮フェーズ前または圧縮フェーズ中に、すなわち上死点に達する前に発生することができる。しかしこの場合、入力量（例えば機関温度、冷却水温度、オイル温度、吸気温度等）に基づいて、自己着火作用が確実に排除されることを保証しなければならない。
【００８４】
このことは上に述べたように、例えばスターターを所期のように制御することによって達成される。この場合、圧縮温度を監視し、シリンダ壁への壁熱損失を調整して、圧縮温度を自己着火に対してクリティカルな温度閾値よりも下に維持する。
【００８５】
別の択一手段は、すでに述べたように最初の燃焼に対する噴射量を増大することである（濃厚化）。なぜならこれによりシリンダに封鎖された空気が強く冷却され（気化エンタルピーの増大）、燃焼室の温度を自己着火温度以下にもたらすことができるからである。
【００８６】
さらに本発明は、吸気管噴射（ＳＲＥ）を行う車両でのスタートストップシステムにも適するものであり、コールドスタートにも適用することができる。この場合、噴射パルスを個々のシリンダに対して吸気工程中に吸気バルブが開放しているときに発生しなければならず、または前もって吸気管に噴射する場合には吸気バルブがまだ閉鎖しているときに発生しなければならない。これによりこのシステムで、例えばスタートストップモード中のホットスタート時にも、コールドスタート時にも、始動時間を格段に短縮することができ、エンジン起動時間、燃料消費、有害物質放出を最適にすることができる。
【００８７】
しかしスターターは、吸気行程での噴射しか可能でないため両方の適用例で、直接噴射を行うシステムよりも比較的に長く制御しなければならない。しかしその場合でもスターター制御の最適化が得られる。
【００８８】
スタートシリンダのピストンが吸気行程にあり、例えば吸気バルブが開放していて上死点の近傍にあれば、このシリンダから始動される。噴射タイミングと点火タイミングもここでは任意に選択できる。しかし機関に存在する周辺条件（例えばレール圧、燃料温度等）に依存して噴射時期の選択の際には次のことに注意しなければならない。すなわちスターターが回転する際に、このシリンダに吸気された空気質量に対して化学量論的燃焼に必要な燃料量が、吸気バルブの閉鎖前にこのシリンダに完全に噴射できるようにすることに注意しなければならない。
【００８９】
スターターをこのために、上死点位置近傍のスタート位置から出発して少なくともクランクシャフト１回転分（３６０°ＫＷ）だけ制御し、スタートシリンダがその圧縮行程を終了し、燃焼行程になるようにしなければならない。
【００９０】
吸気行程にあるシリンダが下死点（ＵＴ）近傍ないしは吸気行程の終了直前（＝吸気バルブの閉鎖）にあれば、必要な燃料量を吸気バルブの閉鎖前に供給するのに十分な時間がなくなり、吸気された空気による重要なスワールもシリンダ内に発生しなくなる。従って、良好な混合気生成を行うために点火順序で次のシリンダをスタートシリンダとするのが有利である。このシリンダはまずその排気行程から吸気行程に移行しなければならない。このことによりスターターをクランクシャフト１回転分より大きな角度（＞３６０゜ＫＷ）または時間だけ制御することとなる。
【００９１】
スタートシリンダが吸気行程の中央位置（約９０°ＫＷ）にあるという理想的な場合、スターター制御に対してはクランクシャフト３／４回転分の角度（約２７０°ＫＷ）ないし時間が生じる。この場合スターター制御は、圧縮行程で噴射を行うＢＤＥシステムでの約クランクシャフト半回転分（約１８０°ＫＷ）であるスターター最大制御時間よりも僅かに長くなる。この場合、スターターは直接噴射を行うシステムで説明したように制御され、これにより時間、燃料消費、有害物質放出の点で最適化された始動が達成される。
【００９２】
機関温度が高い場合の自己着火の危険性は、ＳＲＥスタートストップシステムでは、吸気行程中ないしは吸気バルブの開放直前に噴射量を増大すること（濃厚化）によって阻止される。吸気バルブ（ＥＯ）の開放直前または吸気行程中に吸気管へ前もって噴射することにより、スタートストップモードでのストップフェーズ中に放出された機関熱と強い太陽熱放射によって過度に加熱された吸気空気が液状燃料の気化によって冷却される。これにより燃料空気混合気の温度は格段に低減され、引き続く圧縮の際に自己着火に対する温度閾値より下に維持することができる。スタートストップモードでは、噴射量の増大による有害物質放出の悪化がすでに加熱された触媒機によって無毒化され、従って問題にはならない。しかし例えば長期のストップフェーズ中に、触媒機の温度が変換温度より低下しないことを保証しなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】図１は、スタートストップモードの概略的経過を示すフローチャートである。
【図２】図２は、エンジン起動の監視を示すフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の制御装置の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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