(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の少なくとも１つのシリンダ内のピストンが、上死点後の位置にあるクランク軸角度位置に明確に相応する所期の位置へもたらされる、内燃機関の惰性回転制御のための方法において、
内燃機関の１つまたは複数のシリンダのガス交換バルブを、イグニッションの遮断後に１つまたは複数の時間区分（Ｖ１，Ｖ２）の間だけ閉じるようにし、
それぞれの各バルブ閉鎖区間（Ｖ１，Ｖ２）の開始時点（Ｖ２Ｂ）と終了時点（Ｖ１Ｅ，Ｖ２Ｅ）を、クランク軸が所期の惰性回転位置（ＡＰ）に留まるように制御するようにしたことを特徴とする、内燃機関の惰性回転制御方法。
【請求項２】
イグニッション遮断後の所定の数のクランク軸の回転の後で、クランク軸の回転速度（Ｍ１）を上死点（ＯＴ）通過の際に測定し、
それに続く下死点（ＵＴ）において少なくとも１つのシリンダのガス交換バルブを第１のバルブ閉鎖区間（Ｖ１）の間だけ閉じるようにし、
下死点（ＵＴ）通過後の所定の角度位置の通過の際のクランク軸の回転速度（Ｍ２）を新たに測定し、
前記クランク軸の回転速度の２つの測定値（Ｍ１，Ｍ２）に依存して、第１のバルブ閉鎖区間（Ｖ１）の終了時点（Ｖ１Ｅ）を定め、
上死点（ＯＴ）通過の際に測定されたクランク軸の回転速度（Ｍ１）に相当する運動エネルギが、所定の運動エネルギの最小値（Ｅｍｉｎ）を上回る場合に、少なくとも１つのさらなるシリンダのガス交換バルブを第２のバルブ閉鎖区間（Ｖ２）の間だけ閉じるようにし、このガス交換バルブの閉鎖時点（Ｖ２Ｅ）と開放時点（Ｖ２Ｂ）を、クランク軸の回転速度の２つの測定値（Ｍ１，Ｍ２）に依存して定める、請求項１記載の方法。
【請求項３】
回転速度の２つの測定値（Ｍ１，Ｍ２）の差分と、下死点（ＵＴ）通過後に測定されたクランク軸の回転速度（Ｍ２）に依存して、第１の特性マップ（ＫＦ１）からは第１のバルブ閉鎖区間（Ｖ１）の終了時点（Ｖ１Ｅ）を読出し、第２の特性マップ（ＫＦ２）からは第２のバルブ閉鎖区間（Ｖ２）の開始時点（Ｖ２Ｂ）を読出し、第３の特性マップ（ＫＦ３）からは第２のバルブ閉鎖区間（Ｖ２）の終了時点（Ｖ２Ｅ）を読出す、請求項２記載の方法。
【請求項４】
上死点（ＯＴ）通過の際に測定された回転速度（Ｍ１）が運動エネルギの最小値（Ｅｍｉｎ）に相応する場合に、第１のバルブ閉鎖区間（Ｖ１）を、所定の惰性回転位置（ＡＰ）の前１８０゜のクランク軸角度位置のもとで終了させ、
上死点（ＯＴ）通過の際に測定された回転速度（Ｍ１）が運動エネルギの最大値（Ｅｍａｘ）に相応する場合には、第１のバルブ閉鎖区間（Ｖ１）を、所定の惰性回転位置（ＡＰ）前９０゜のクランク軸角度位置のもとで終了させる、請求項２または３記載の方法。
【請求項５】
上死点（ＯＴ）通過の際に測定されたクランク軸の回転速度（Ｍ１）が運動エネルギの最大値（Ｅｍａｘ）に相応する場合には、第２のバルブ閉鎖区間（Ｖ２）を、所定の惰性回転位置（ＡＰ）前９０゜のクランク軸角度位置のもとで開始させ、惰性回転位置（ＡＰ）近傍に存在する角度位置のもとで終了させる、請求項２または３記載の方法。
【請求項６】
特性マップ（ＫＦ１，ＫＦ２，ＫＦ３）から送出された、バルブ閉鎖区間（Ｖ１，Ｖ２）の開始時点および終了時点（Ｖ１Ｅ，Ｖ２Ｂ，Ｖ２Ｅ）に、エンジン温度（Ｔｍｏｔ）に依存した特性マップ（ＫＬ１，ＫＬ２，ＫＬ３）から取り出される補正値（Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３）を印加する、請求項３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
従来の技術
内燃機関の少なくとも１つのシリンダ内のピストンが、上死点後の位置にあるクランク軸角度位置に明確に相応する所期の位置へもたらされる、内燃機関の惰性回転制御のための方法に関する。
【０００２】
内燃機関自体がスタートマシンとして用いられるいわゆる内部ダイレクトスタートを伴う内燃機関では、次のようなことが前提とされる。すなわち少なくとも１つのシリンダ内でピストンが明確に上死点後に存在する位置にあることが前提とされる。それによりシリンダ内へ燃料が噴射され点火されると、その際に生じる燃焼トルクはモータの回転開始に十分である。そのような直接スタート式の内燃機関としては、ドイツ連邦共和国特許出願DE 197 41 294 A1 明細書において、モータのスタートに対してクランク軸を電気的な機械を介して所定のスタート位置へもたらすことが提案されている。それによりクランク軸がスタート位置へ達すると、スタートシリンダ内へ噴射される燃料の点火が行われる。さらにこのドイツ連邦共和国特許出願DE 197 41 294 A1 明細書には、直接スタートに対して必要とされる少なくとも１つのシリンダ内のピストンの位置が既にクランク軸の惰性回転のもとで所期のように設定できることも開示されている。但しどのような手段でもしくはどのような方法で、この所期の惰性回転位置を達成するかについての具体的な記述はない。
【０００３】
課題と解決手段
本発明の課題は、冒頭に述べたような形式の内燃機関の惰性回転制御方法において、できるだけ僅かなコストで、内燃機関の惰性回転の際に、少なくとも１つのシリンダ内のピストンを所期の位置（つまり機関の直接スタートを可能にする位置）にもたらすことができるように改善を行うことである。
【０００４】
前記課題は本発明により、内燃機関の１つまたは複数のシリンダのガス交換バルブを、イグニッションの遮断後に１つまたは複数の時間区分の間だけ閉じるようにし、
それぞれの各バルブ閉鎖区間の開始時点と終了時点を、クランク軸が所望の惰性回転位置に留まるように制御するようにして解決される。本発明によれば、可変のバルブ制御機構を備えた内燃機関の場合には、付加的な手段を必要とすることなくこのバルブ制御機構が機関の所期の惰性回転制御にも利用できる。
【０００５】
本発明の別の有利な実施例および改善例は従属請求項に記載されている。
【０００６】
それにより、第１の方法ステップでは、イグニッション遮断後の所定の数のクランク軸の回転の後で、クランク軸の回転速度が、上死点通過の際に測定される。第２の方法ステップでは、それに続く下死点において少なくとも１つのシリンダのガス交換バルブが第１のバルブ閉鎖区間の間だけ閉じられる。第３の方法ステップでは、下死点通過後の所定の角度位置の通過の際のクランク軸の回転速度が新たに測定される。第４の方法ステップでは、前記クランク軸の回転速度の２つの測定値に依存して、第１のバルブ閉鎖区間の終了時点が定められる。最後の方法ステップでは、上死点通過の際に測定されたクランク軸の回転速度が運動エネルギの最小値を上回る場合に、少なくとも１つのさらなるシリンダのガス交換バルブが第２のバルブ閉鎖区間の間だけ閉じられ、このガス交換バルブの閉鎖時点と開放時点が、クランク軸の回転速度の２つの測定値に依存して定められる。
【０００７】
有利には、回転速度の２つの測定値の差分と、下死点通過後に測定されたクランク軸の回転速度に依存して、第１の特性マップからは第１のバルブ閉鎖区間の終了時点が読出され、第２の特性マップからは第２のバルブ閉鎖区間の開始時点が読出され、第３の特性マップからは第２のバルブ閉鎖区間の終了時点が読出される。
【０００８】
別の有利な実施例では、上死点通過の際に測定された回転速度が運動エネルギの最小値に相応する場合に、第１のバルブ閉鎖区間が、所定の惰性回転位置の前１８０゜のクランク軸角度位置のもとで終了され、上死点通過の際に測定された回転速度が運動エネルギの最大値に相応する場合には、第１のバルブ閉鎖区間が、所定の惰性回転位置前９０゜のクランク軸角度位置のもとで終了される。
【０００９】
有利には、上死点通過の際に測定されたクランク軸の回転速度が運動エネルギの最大値に相応する場合には、第２のバルブ閉鎖区間が、所定の惰性回転位置前９０゜のクランク軸角度位置のもとで開始され、惰性回転位置近傍に存在する角度位置のもとで終了される。
【００１０】
有利には、特性マップから送出された、バルブ閉鎖区間の開始時点および終了時点に、エンジン温度に依存した特性マップから取り出される補正値が印加される。
【００１１】
図面
図面には本発明の実施例が示されており、これは以下の明細書で詳細に説明する。この場合
図１ａおよび図１ｂは、内燃機関の惰性回転の間の４つのシリンダのバルブ位置を示した図であり、
図２は、内燃機関の惰性回転制御のための機能チャートを示した図である。
【００１２】
実施例の説明
まず本発明の基礎をなす惰性回転制御の原理を、４つのシリンダを備えた内燃機関の例で説明する。例えば１番シリンダ１と４番シリンダ４のピストンを、イグニッションの遮断後に所期の位置（これは例えば上死点ＯＴ後９０゜のクランク軸角度位置に相応する）にもたらすために、ガス交換バルブ（吸気バルブと排気バルブ）が図１ａおよび図２ｂに示されている所定のモードによって閉鎖され、再び開放される。図２に示されている機能チャートでは、個々のガス交換バルブの制御がどのように行われているかが明確にされている。それにより、例えば１番シリンダ１と４番シリンダ４のピストンは、所望の惰性回転位置に留まっている。図１ａと図１ｂには、１番シリンダ１と４番シリンダ４、並びに２番シリンダ２と３番シリンダ３のバルブ閉鎖区間Ｖ１およびＶ２がクランク軸角度ＫＷに亘ってプロットされている。また所望の惰性回転位置は符号ＡＰで示されており、これは上死点ＯＴ後９０゜のクランク軸角度ＫＷ位置にある。
【００１３】
内燃機関の惰性回転制御のための方法シーケンスは、次のことによって開始される。すなわちイグニッション遮断後の所定の数のクランク軸回転の後で上死点ＯＴ通過の際にクランク軸の回転速度が測定されることによって開始される。この回転速度の測定値は、図１ａ，１ｂおよび図２において符号Ｍ１が付されている。クランク軸角度ＫＷとクランク軸の回転速度Ｍ１は、それ自体公知の手法（例えばドイツ連邦共和国特許出願DE 39 32 072 A1 明細書参照）でクランク軸上にあるコードディスクを用いて求められる。上死点ＯＴ（そこでは第１の回転速度測定値Ｍ１が検出される）に続く下死点ＵＴにおいては、１番シリンダと４番シリンダのガス交換バルブが閉じられる。図示の実施例では前記下死点ＵＴは、惰性回転位置ＡＰより前の−２７０゜のクランク軸角度にある。この第１の、下死点ＵＴにおいて開始された第１のバルブ閉鎖区間Ｖ１は、惰性回転位置ＡＰより前の−１８０゜〜−９０゜のクランク軸角度領域において終了する。第１のバルブ閉鎖区間Ｖ１の正確な終了時点Ｖ１Ｅがどのように定められるかは、図２に基づいて説明する。第１のバルブ閉鎖区間Ｖ１の終了時点Ｖ１Ｅを求めるためには、惰性回転位置ＡＰ前−１８０゜のクランク角度位置を通過の際にクランク軸角度の回転速度が測定される。この第２の測定値には符号Ｍ２が付される。
【００１４】
結合点Ｖにおいては、クランク軸の回転速度に対する２つの測定値Ｍ１とＭ２の間の差分が形成される。この測定値Ｍ１と第２の測定値Ｍ２の差分は、第１の特性マップＫＦ１に供給される。この特性マップは、２つの前記入力量に依存して、第１のバルブ閉鎖区間Ｖ１に対する終了時点Ｖ１Ｅを送出する。換言すれば、第１の特性マップＫＦ１の出力信号は、第１のバルブ閉鎖区間Ｖ１が終了すべきクランク軸角度位置を表わす。
【００１５】
機能チャートにおいては、上死点ＯＴで求められたクランク軸回転速度の第１の測定値Ｍ１に対する閾値判定ＳＥが行われる。この閾値判定ＳＥでは、第１の測定値Ｍ１がクランク軸運動の最小運動エネルギＥｍｉｎに相応するのか、最大の運動エネルギＥｍａｘに相応するのかが求められる。このイグニッション遮断後の運動エネルギに対する２つの限界値ＥｍｉｎとＥｍａｘは、それぞれのモータとその付属装置の特性品質に依存する。
【００１６】
図１ｂに示されているように、１番および４番シリンダの第１のバルブ閉鎖区間Ｖ１では、２番および３番シリンダの第２のバルブ閉鎖区間Ｖ２が続く。この第２のバルブ閉鎖区間Ｖ２は、最も早くて惰性回転位置ＡＰ前の−９０゜のクランク軸角度位置で開始され、遅くとも惰性回転位置ＡＰの直ぐ近くで終了する。この第２のバルブ閉鎖区間Ｖ２に対する正確な開始時点と終了時点は、第２および第３の特性マップＫＦ２，ＫＦ３から読出される。これらの２つの特性マップＫＦ１、ＫＦ２も入力量として２つの測定値Ｍ１とＭ２の間の差分と測定値Ｍ２自体が供給される。第２の特性マップＫＦ２は、これらの特性量に依存して開始時点Ｖ２Ｂを送出し、第３の特性マップＫＦ３は、前記特性量に依存して第２のバルブ閉鎖区間Ｖ２の終了時点Ｖ２Ｅを送出する。これらの第２のバルブ閉鎖区間Ｖ２の開始時点Ｖ２Ｂと終了時点Ｖ２Ｅを用いて、常に惰性回転位置ＡＰに関するクランク軸角度は共通である。第２および第３の特性マップＫＦ２，ＫＦ３にも、同様に閾値判定ＳＥの出力信号が供給される。詳細には、イグニッション遮断後の第１の上死点の時点でのクランク軸の回転速度の第１の測定値Ｍ１は、最初の運動エネルギＥｍｉｎに相応し、そのため２つの特性マップＫＦ２，ＫＦ３は、第２のバルブ閉鎖区間Ｖ２を抑圧する。それにより、２番シリンダ２と３番シリンダ３のバルブは開かれたままである。他の極値例では、第１の測定値Ｍ１は運動エネルギの上方の極値Ｅmaxに相応し、第２の特性マップＫＦ２は、第２のバルブ閉鎖区間Ｖ２の開始時点Ｖ２Ｂとして図１ｂに示されているように惰性回転位置ＡＰ前の−９０゜のクランク軸角度位置を送出する。第３の特性マップＫＦ３は、このケースでは図１ｂに従って第２のバルブ閉鎖区間Ｖ２の終了時点Ｖ２Ｅとして惰性回転位置ＡＰの直ぐ近くのクランク軸角度位置を送出する。
【００１７】
一連の障害的影響量としては、例えば温度や汚れによって変化する摩擦値や経年劣化の影響がある。これらは惰性回転位置ＡＰの正確な到達を阻害するものである。このような作用に対向するために有利には、特性マップＫＦ１，ＫＦ２，ＫＦ３の出力量に補正量Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３が印加される。そのため、図２に示されているように、結合点ＶＰ１，ＶＰ２，ＶＰ３が設けられている。これらの結合点では、特性マップＫＦ１，ＫＦ２，ＫＦ３の出力信号に、特性曲線ＫＬ１，ＫＬ２，ＫＬ３から読出された補正量Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３が乗算ないし加算的に結合される。特性曲線ＫＬ１，ＫＬ２，ＫＬ３は、エンジン温度Ｔｍｏｔに依存して補正値Ｋ１（第１のバルブ閉鎖区間Ｖ１の終了時点Ｖ２Ｅ用），Ｋ２（第２のバルブ閉鎖区間Ｖ２の開始時点Ｖ２Ｂ用），Ｋ３（第２のバルブ閉鎖区間Ｖ２の終了時点Ｖ２Ｅ用）を供給する。この特性曲線ＫＬ１，ＫＬ２，ＫＬ３は補正量Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３の形成の際にはエンジン温度Ｔｍｏｔの他にもエンジンの作動時間も考慮できる。
【００１８】
前述した実施例では４つのシリンダを備えた４気筒内燃機関を例にして説明を続けてきたが、本発明による方法は、もちろんこれ以外の多気筒内燃機関にも適用できるものである。その場合には、１つまたは２つもしくはそれ以上のバルブ閉鎖区間に対して前述の例とは別のシリンダ分割が必要となる。前述の実施例では、第１のバルブ閉鎖区間Ｖ１が固定的な開始時点、すなわち惰性回転位置ＡＰ前−２７０゜のクランク軸角度ＫＷ位置を有していることを前提としてきたが、この第１のバルブ閉鎖区間Ｖ１の開始時点も、測定値Ｍ１とＭ２に依存して別個の特性マップから読出すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】  内燃機関の惰性回転の間の４つのシリンダのバルブ位置を示した図である。
【図１ｂ】  内燃機関の惰性回転の間の４つのシリンダのバルブ位置を示した図である。
【図２】  内燃機関の惰性回転制御のための機能チャートを示した図である。
【図１ａ】
0004681188.tif 000002
【図１ｂ】
0004681188.tif 000003
【図２】
0004681188.tif 000004