(57)【要約】【課題】多気筒ピストン内燃機関の始動方法を、さらにより大きな確実性および効率性を有して使用可能なように改良する。【解決手段】多気筒ピストン内燃機関（１０）の直接始動に対して、燃料が第１の圧縮行程（４０ａ）内に存在する第１の燃焼室内に直接噴射され（４７）且つ点火され（４９）、即ち第１の燃焼が開始される。このようにして、クランク軸（３０）ははじめに後方に運動する（４８）。次に燃料が第１の作業行程（４２ｂ）内に存在する第２の燃焼室内に噴射され（５０）且つ点火され（５２）、即ち第２の燃焼が開始される。このようにして、クランク軸は前方方向に回転し始める（５４）。前記後方運動（４８）の終了（Ｕ）後に、第１の燃焼室のガス交換弁装置は、その第１の圧縮行程の少なくとも大部分の間開放されている（５６）ことが提案される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料が第１の圧縮行程（４０ａ）内に存在する第１の燃焼室（１４ａ）内に直接噴射され且つ点火され、第１の燃焼が開始され、これによりクランク軸（３０）ははじめに後方に運動し（４８）、
次に燃料が第１の作業行程（４２ｂ）内に存在する第２の燃焼室（１４ｂ）内に噴射され且つ点火され、第２の燃焼が開始され、これによりクランク軸（３０）は前方方向に回転し始める（５４）、
多気筒ピストン内燃機関（１０）の直接始動方法において、
前記後方運動（４８）の終了（Ｕ）後に、第１の燃焼室（１４ａ）のガス交換弁装置（２２ａ）は、その第１の圧縮行程（４０ａ）の少なくとも大部分の間開放されている（５６）ことを特徴とする多気筒ピストン内燃機関（１０）の直接始動方法。
【請求項２】
ガス交換弁装置（２２ａ）は、後方運動（４０）の終了（Ｕ）付近において、クランク軸（３０）が前方に（５４）回転している正常運転における第１の燃焼室（１４ａ）の同じまたは他のガス交換弁装置（１８ａ）よりも早いクランク角度において開放することを特徴とする請求項１の方法。
【請求項３】
後方運動（４８）の終了（Ｕ）付近における第１の燃焼室（１４ａ）のガス交換弁装置（２２ａ）の開放は、少なくとも間接的に、後方運動（４８）の速度の関数であることを特徴とする請求項２の方法。
【請求項４】
ガス交換弁装置（２２ａ）は、後方運動（４８）の速度が下限値に到達したかまたはそれを下回ったときにはじめて開放可能であることを特徴とする請求項３の方法。
【請求項５】
後方運動（４８）の終了（Ｕ）付近における第１の燃焼室（１４ａ）のガス交換弁装置（２２ａ）の開放は、少なくとも間接的に、第１の燃焼室（１４ａ）のピストン（１６ａ）の位置の関数であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
第１の燃焼室（１４ａ）のガス交換弁装置（２２ａ）は、後方運動（４８）の終了（Ｕ）付近において第１の燃焼室（１４ａ）のピストン（１６ａ）が下死点の範囲内に存在したときにはじめて開放可能であることを特徴とする請求項５の方法。
【請求項７】
第１の燃焼室（１４ａ）のガス交換弁装置（２２ａ）は、その第１の圧縮行程（４０ａ）の間および少なくともそれに続くその第１の作業行程（４２ａ）の大部分の間においても開放されたままである（５６）ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
ガス交換弁装置が排気弁装置（２２ａ）であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
第２の燃焼室（１４ｂ）の排気弁装置（２２ｂ）は、その第１の作業行程（４２ｂ）の終了付近において、正常運転においてよりも遅く開放することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法において使用するためにプログラミングされていることを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法に使用するためのコンピュータ・プログラムがそれに記憶されていることを特徴とする内燃機関（１０）の操作及び／又は制御装置（３８）用電気記憶媒体。
【請求項１２】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法に使用するためにプログラミングされていることを特徴とする請内燃機関（１０）用の操作及び／又は制御装置（３８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の多気筒ピストン内燃機関の直接始動方法に関するものである。本発明の対象は、さらに、並列請求項に記載のコンピュータ・プログラム、電気記憶媒体並びに操作及び／又は制御装置である。
【背景技術】
【０００２】
冒頭記載のタイプの方法はドイツ特許公開第１９９５５８５７号から既知である。それによれば、クランク軸の静止時において、そのピストンが圧縮行程内に存在するシリンダの燃焼室内に燃料が噴射され且つ点火され、これによりクランク軸は後方に運動する。このようにして、そのピストンがこの間に作業行程内に存在する燃焼室内において空気が圧縮される。この燃焼室内において圧縮がその最大に到達したかないしは後方運動が終了したとき、作業行程内に存在する燃焼室内に燃料が噴射され且つ点火され、これにより内燃機関クランク軸の前方回転が開始される。
【特許文献１】ドイツ特許公開第１９９５５８５７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
冒頭記載のタイプの方法を、さらにより大きな確実性および効率性を有して使用可能なように改良することが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は請求項１の特徴を有する方法により解決される。本発明の有利な変更形態が従属請求項内に与えられている。設定された課題の他の解決が並列請求項内に与えられている。さらに、本発明にとって重要な特徴が、以下の説明に記載され且つ図面に示されている。この場合、これらの特徴は、全く異なる組み合わせにおいてもまた、本発明に対して本質的なものである。
【０００５】
本発明による方法においては、内燃機関の始動時ないしは起動時において損失を形成する、第１の燃焼の燃焼排気ガスの不必要な圧縮が回避される。これにより、クランク軸はより良好に前方方向に加速され、このことが始動過程を確実にさせる。このために、本来存在する第１の燃焼室のガス交換弁装置が利用された場合、コストがかかる追加構成部品の設置が回避され、このことは、このような内燃機関の製造コストを低下させる。本発明による方法に対する前提は、対応内燃機関が、少なくとも本質的にクランク軸の角度位置とは独立にガス交換弁装置を操作可能な、いわゆる可変式弁操作を備えていることである。
【０００６】
本発明による方法の第１の有利な変更形態においては、ガス交換弁装置は、後方運動の終了付近において、クランク軸が前方に回転している正常運転における第１の燃焼室の同じまたは他のガス交換弁装置よりも早いクランク角度において開放することが提案される。これには、吸気弁装置は、クランク軸が前方に回転している内燃機関の正常運転において（即ち始動過程以外において）、圧縮行程の開始後にはじめて明らかに閉鎖することが基礎となっている。逆に、クランク軸が後方に回転する場合、明らかにこの燃焼室のピストンが下死点に到達する前に、このような吸気弁装置は開放するであろう。本発明による手段により、クランク軸の後方運動は、開放した吸気弁装置により、早めには停止されないことが達成される。このことは、一方で、クランク軸の後方運動の間に第２の燃焼室内における圧縮はより強くなり、したがって第２の燃焼室内の点火においてクランク軸の前方運動を開始させるために発生されるトルクはより大きくなることを結果としてもたらす。これにより、内燃機関の始動における確実性がさらに向上される。
【０００７】
これに対する変更態様において、後方運動の終了付近における第１の燃焼室のガス交換弁装置の開放は、少なくとも間接的に、後方運動の速度の関数である（または、後方運動の速度に依存する）ことが提案される。これにより、第１の燃焼により提供された膨張作業の最大利用が保証される。
【０００８】
このことは、ガス交換弁装置は、後方運動の速度が下限値に到達したかまたはそれを下回ったときにはじめて開放可能であることにより、容易に実現可能である。
これに対する追加態様または代替態様として、後方運動の終了付近における第１の燃焼室のガス交換弁装置の開放は、少なくとも間接的に、第１の燃焼室のピストンの位置の関数として行われてもよい（または、第１の燃焼室のピストンの位置に依存して行われてもよい）。これは、第１の燃焼室のピストンの位置はクランク軸の角度位置から簡単に決定可能であるので、容易に実現可能である。
【０００９】
この場合、第１の燃焼室のガス交換弁装置は、後方運動の終了付近において第１の燃焼室のピストンが下死点の範囲内に存在したときにはじめて開放可能であるとき、第１の燃焼において提供された膨張作業の最大利用が達成される。
【００１０】
第１の燃焼室のガス交換弁装置は、その第１の圧縮行程の間および少なくともそれに続く第１の作業行程の大部分の間においても開放されたままであるとき、第２の燃焼室内の第２の燃焼に基づくクランク軸の前方加速はさらに改善される。即ち、第１の燃焼室のピストンは、開始されたクランク軸の前方運動の間において、その第１の圧縮行程およびそれに続く作業行程の間に、本質的に、第１の燃焼の燃焼排気ガスを排出し且つそれに続いて吸い込むためのポンプ作業を実行するだけでよい。このようにして、前方加速に対抗するトルクは低減される。
【００１１】
後方運動の終了後における第１の圧縮行程の少なくとも大部分の間および場合によりさらにそれに続く第１の燃焼室の作業行程の間開放されている、第１の燃焼室のガス交換弁装置が、第１の燃焼室の排気弁装置であるとき、それは特に有利である。これにより、第１の燃焼の燃焼排気ガスが内燃機関の吸気範囲内に排出され、このことが、それに続く吸気行程における他の燃焼室のフレッシュ・エアの充填を低減し、これによりこの燃焼室からそれに続いて発生されるトルクが低減するであろうことが阻止される。さらに、このようにして、第１の燃焼室のガス交換弁装置が第１の燃焼室の第１の作業行程の間においても開放されているときには、内燃機関の吸気範囲内に負圧が発生され、この負圧が同様に他の燃焼室のフレッシュ・エアの充填を低減し、これによりこの燃焼室からそれに続いて発生されるトルクが低減するであろうことが阻止される。
【００１２】
さらに、第２の燃焼室の排気弁装置は、その第１の作業行程の終了付近において、正常運転においてよりも遅く開放することが提案される。これにより、このシリンダから提供された膨張作業、したがってクランク軸の初期加速度が最大にされ、このことが、最終的に、同様に内燃機関の始動における確実性の向上に寄与する。
【００１３】
以下に本発明の特に好ましい実施例を添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１において内燃機関は全体として符号１０を有している。内燃機関１０は合計４つのシリンダ１２ａ、１２ｂ、１２ｃおよび１２ｄを含む。ここで、以下において指数ａ−ｄが使用されていないとき、対応する説明は全てのシリンダ１２および対応する構成部品に対して適応することを予め指摘しておく。４つのシリンダ１２ａ−１２ｄは同じように構成されている。シリンダ１２は燃焼室１４を含み、燃焼室１４は往復運動するピストン１６により包囲される。シリンダ１２は２つのガス交換弁装置を備えている。即ち、シリンダ１２は、燃焼室１４がそれにより吸気管２０と結合可能な一方の吸気弁装置１８と、および燃焼室１４がそれにより排気管２４と結合可能な他方の排気弁装置２２とを備えている。シリンダ１２ａ−ｄの吸気管２０ａ−ｄは相互に結合され、同様に排気管２４ａ−ｄもまた相互に結合されている。燃料は、燃焼室１４内に、それに付属のインジェクタ２６から直接噴射される。燃焼室１４内に存在する燃料と空気の混合物は点火プラグ２８により点火される。ピストン１６は通常のように共通のクランク軸３０と結合され、クランク軸３０の角度位置および角速度はセンサ３２により測定される。
【００１５】
内燃機関１０のシリンダ１２の吸気弁装置１８および排気弁装置２２は、クランク軸３０の位置とは独立に操作可能である。このために、各吸気弁装置１８は操作装置３４を備え、および各排気弁装置２２は対応する操作装置３６を備えている。内燃機関１０の運転は、操作及び／又は制御装置３８により操作及び／又は制御される。操作及び／又は制御装置３８は、メモリを備え、メモリ上に、内燃機関１０を操作及び／又は制御するためのコンピュータ・プログラムが記憶されている。操作及び／又は制御装置３８は、内燃機関１０の種々のセンサ装置から、即ちセンサ３２並びに混合物組成を測定する図示されていないλセンサから、内燃機関１０がその中に組み込まれている自動車のドライバがそれによりトルク希望を表わすことができる加速ペダル伝送器等から信号を受け取る。操作及び／又は制御装置３８により、特にインジェクタ２６、点火プラグ２８並びに吸気弁装置１８および排気弁装置２２用の操作装置３４および３６が操作される。
【００１６】
内燃機関１０は種々の運転方式で運転可能である。第１の運転方式いわゆる「成層燃焼運転」においては、燃料は、インジェクタ２６から、ピストン１６によって形成される圧縮行程の間に対応燃焼室１４内に噴射され、しかも場所的には点火プラグ２８のすぐ近くに、並びに時間的には対応ピストン１６の上死点ＯＴの直前ないしは点火時点の前に噴射される。次に、点火プラグ２８により燃料が点火され、これにより、それに続く作業行程内においてピストン１６は点火された燃料の膨張により駆動され、およびこれによりクランク軸３０に前方運動が与えられ、前方運動を介して最終的に自動車車輪（図示されていない）が駆動される。
【００１７】
第２の運転方式即ち「均質燃焼運転」においては、燃料は、インジェクタ２６から、ピストン１６によって形成される吸気行程の間に燃焼室１４内に噴射される。噴射された燃料は、同時に吸い込まれた空気により旋回され、これにより、燃焼室１４内に本質的に均一即ち均質に分配される。その後に、燃料と空気の混合物はそれに続く圧縮行程の間に圧縮され、次に点火プラグ２８により点火される。点火された燃料の膨張により、同様にピストン１６が駆動され、最終的にクランク軸３０が駆動される。
【００１８】
図２に、内燃機関１０の始動方法が線図の形で示されている。線図の個々の行は、与えられたそれぞれのシリンダ１２ａ−ｄに関連している。線図の個々の列は、付属シリンダ１２のピストン１６がその中に存在するそれぞれの行程に関連している。ここで、ピストン１６の各々は、吸気行程、圧縮行程、作業行程または排気行程内に存在可能である。異なる行程は異なる陰影線により表わされている。図２の左下側に符号４０で表わされている陰影線は圧縮行程を示し、符号４２で表わされている陰影線は作業行程を示し、符号４４で表わされている陰影線は排気行程を示し、および符号４６で表わされている陰影線は吸気行程を示す。線図内において、星印により燃料の噴射が表わされ、閃光印により点火が表わされている。個々の行程間の移行は個々の燃焼室１２ａ−１２ｄのピストン１６の上死点ＯＴにより表わされている。ここで、ピストン１６の行程に沿った軸はクランク軸３０の前方方向回転角ＫＷ°を示す。点線Ｓにより、内燃機関１０の始動前における内燃機関１０の位置即ち内燃機関１０が停止しているときの位置が示されている。図２により以下に説明する方法においては、起動装置は必要ではない。
【００１９】
図２からわかるように、はじめに、圧縮行程４０ａ内に存在するシリンダ１２ａの燃焼室１４ａ内に符号４７において燃料が噴射される。これは、内燃機関１０のこの運転サイクル内に限る第１の噴射を示す。次に、噴射された燃料は、同様に、シリンダ１２ａの燃焼室１４ａの圧縮行程４０ａ内の符号４９において点火される。これによりシリンダ１２ａ内における第１の燃焼が開始され、この燃焼に基づき、クランク軸３０に回転運動が与えられる。シリンダ１２ａのピストン１６ａはその上死点ＯＴ１２ａ手前に存在するので、クランク軸３０は後方に運動する。このことが図２において符号４８を有する矢印により示されている。
【００２０】
カム軸を有する通常の固定式弁操作装置においては、シリンダ１２ａの膨張したがってクランク軸３０の後方回転は吸気弁装置１８ａの開放により終了されるであろう。したがって、第１の燃焼により発生された燃焼排気ガスは吸気管２０ａ内に流出するであろう。これに対して、ここに示されている内燃機関１０においては、吸気弁装置１８および排気弁装置２２はクランク軸３０の位置とは独立に即ち操作装置３４および３６により操作可能である。ここでは、ピストン１６ａがクランク軸３０の後方運動４８の終了付近においてその下死点の直前に存在し且つ後方運動４８の速度が０に近い下限値を下回ったときにはじめて、排気弁装置２２ａが操作装置３６ａにより開放される。これに対して、吸気弁装置１８ａは閉鎖されたままである。
【００２１】
シリンダ１２ａが圧縮行程４０ａ内に存在しているとき、シリンダ１２ｂは作業行程４２ｂ内に存在している。これは、矢印４８に対応するクランク軸３０の後方運動に基づき、シリンダ１２ｂのピストン１６ｂが再びその上死点ＯＴ１２ｂに接近することを意味する。したがって、シリンダ１２ｂの燃焼室１４ｂ内に圧縮圧力が形成され、この圧縮圧力はクランク軸３０の後方運動４８を制動する。第１の燃焼により発生されたトルクが、シリンダ１２ｂのピストン１６ｂを、その上死点ＯＴ１２ｂを超えて運動させるほど十分に大きくならないように、第１の燃焼が操作及び／又は制御されることから出発される。これは、シリンダ１２ａのピストン１６ａは、クランク軸３０の後方運動４８の間において、その下死点を超えて運動することはないことと同じ意味である。これは、例えば、第１の燃焼の前に、それに対応して少量の燃料質量が噴射されることにより達成可能である。この結果、クランク軸３０の回転方向は、前記上死点ＯＴ１２ｂに到達する前に後方運動から前方運動に反転される。この反転点は、図２において、符号Ｕで表わされている一点鎖線により示されている。
【００２２】
ピストン１６ｂが反転点Ｕに到達する前に、シリンダ１２ｂの燃焼室１４ｂ内に燃料が噴射される（図２内の符号５０）。反転点Ｕにおいてまたはその直後に、燃焼室１４ｂ内においてこの燃料が点火され（図２内の符号５２）且つ「第２」の燃焼が行われる。反転点Ｕにおけるシリンダ１２ｂの燃焼室１４ｂ内における燃料の燃焼により、ピストン１６ｂは正常な作業行程を実行する。これにより、クランク軸３０は前方方向に加速され、このことが図２において矢印５４により表わされている。シリンダ１２ｂの燃焼室１４ｂ内における第２の燃焼の膨張作業を最大にするために、排気弁装置２２ｂは、操作装置３６ｂにより、正常運転（即ち始動過程以外）においてよりも遅れて開放され、即ち作業行程４２ｂの終了におけるピストン１６ｂの下死点付近においてはじめて開放される。
【００２３】
反転点Ｕの通過後においても、シリンダ１２ａは依然圧縮行程４０ａ内に存在するが、このとき前方方向に回転するクランク軸３０においてピストン１６ａは上死点ＯＴ１２ａの方向に運動している。ここで、固定式弁操作において通常行われるであろうように吸気弁装置１８および排気弁装置２２が閉鎖されていた場合、燃焼室１４ａ内に第１の燃焼に基づいて存在する残留ガスは、上死点ＯＴ１２ａまで圧縮され且つそれに続く作業行程４２ａの間に膨張され、これにより漏れおよび熱による損失が発生するであろう。この損失を低減ないしは排除するために、この内燃機関１０においては、既に説明したように、排気弁装置２２ａは遅くとも反転点Ｕに到達したときに開放され、それに続いて、圧縮行程４０ａの全体およびそれに続く作業行程４２ａの間開放されたままである。排気弁装置２２ａの開放時間区間が図２において符号５６で表わされている。このようにして、クランク軸３０の前方方向回転運動において、残留ガスは排気弁装置２２ａを介して排気管２４ａ内に排出され、即ち圧縮は行われない。さらに、シリンダ１２ａのそれに続く作業行程４２ａの間に、排気ガスは吸気管２０ａからではなく排気管２４ａから燃焼室１４ａ内に吸い込まれ、これにより、同時に吸気行程４６ｄ内に存在するシリンダ１２ｄ内およびその手前に負圧が発生することはない。
【００２４】
反転点Ｕの通過後において、シリンダ１２ｃはその吸気行程４６ｃ内に存在する。ここで、この吸気行程４６ｃ内においてシリンダ１２ｃの燃焼室１４ｃ内に燃料が噴射され、燃料はシリンダ１２ｃのそれに続く圧縮行程４０ｃ内において点火される。この燃焼により、クランク軸３０はさらに前方方向に駆動される。その後に、相前後して、シリンダ１２ｄ、１２ｂ、１２ａ、１２ｃ等にそれぞれ、吸気行程４６の間に燃料が噴射され且つそれぞれ圧縮行程４０の間に点火される。
【００２５】
以上のように、本実施例においては、多気筒ピストン内燃機関１０の直接始動に対して、燃料が第１の圧縮行程４０ａ内に存在する第１の燃焼室内に直接噴射され（４７）且つ点火され（４９）、第１の燃焼が開始される。このようにして、クランク軸３０は、はじめに後方に運動する（４８）。次に、燃料が第１の作業行程４２ｂ内に存在する第２の燃焼室内に噴射され（５０）且つ点火され（５２）、第２の燃焼が開始される。このようにして、クランク軸は前方方向に回転し始める（５４）。前記後方運動（４８）の終了（Ｕ）後に、第１の燃焼室のガス交換弁装置は、その第１の圧縮行程の少なくとも大部分の間開放されている（５６）。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】内燃機関の原理図である。
【図２】図１の内燃機関の直接始動方法を説明するための概略線図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０    内燃機関
１２ａ−１２ｄ    シリンダ
１４ａ−１４ｄ    燃焼室
１６ａ−１６ｄ    ピストン
１８ａ−１８ｄ    吸気弁装置（ガス交換弁装置）
２０ａ−２０ｄ    吸気管
２２ａ−２２ｄ    排気弁装置（ガス交換弁装置）
２４ａ−２４ｄ    排気管
２６ａ−２６ｄ    インジェクタ
２８ａ−２８ｄ    点火プラグ
３０    クランク軸
３２    センサ
３４ａ−３４ｄ    吸気弁操作装置
３６ａ−３６ｄ    排気弁操作装置
３８    操作及び／又は制御装置
４０、４０ａ−４０ｄ    圧縮行程
４２、４２ａ−４２ｄ    作業行程（膨張行程）
４４、４４ａ−４４ｄ    排気行程
４６、４６ａ−４６ｄ    吸気行程（吸入行程）
４７、５０  燃料噴射
４８    後方運動
４９、５２    点火
５４    前方運動
５６    排気弁装置２２ａの開放時間区間
ＫＷ°    回転角（クランク角度）
ＯＴ１２ａ−ＯＴ１２ｄ    上死点
Ｓ    内燃機関始動前の位置
Ｕ    後方運動の終了（反転点）
【図１】
2007278296.tif 000003
【図２】
2007278296.tif 000004