(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を選択的に均質混合気による駆動または層状混合気による駆動により始動することができ、このために所定の機関制御パラメータが均質混合気による駆動および層状混合気による駆動に対して計算される、スタート時の直接噴射型内燃機関の駆動方法であって、
内燃機関の温度を表す量（ＴＫＷ）に依存して、均質混合気による駆動または層状混合気による駆動を選択し、
層状混合気による駆動の際には、噴射を噴射量（ＭＦＦ）と噴射終了角（ＥＯＩ）のパラメータにより設定する形式の駆動方法において、
層状混合気による駆動は、内燃機関のサイクル数が所定数以内にあり、かつ燃料圧（ＰＲａｉｌ）が所定の閾値（Ｐ＿ＳＣＨＷ）に達して初めてイネーブルされ、それ以外の場合は均質混合気による駆動が選択される、
ことを特徴とする、スタート時の直接噴射型内燃機関の駆動方法。
【請求項２】
内燃機関の温度を表す量（ＴＫＷ）が所定の閾値（ＴＫＷ＿ＳＣＨＷ）を越えた場合、層状混合気による駆動を選択し、それ以外の場合は均質混合気による駆動を選択する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
層状混合気によるスタート時の噴射量（ＭＦＦ）を、内燃機関の温度を表す量（ＴＫＷ）、内燃機関の回転数（Ｎ）、およびサイクルカウンタの内容値の関数として検出し、
該サイクルカウンタは、内燃機関がスタートしてからの内燃機関のサイクル数を計数する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
噴射終了角（ＥＯＩ）を内燃機関の温度を表す量（ＴＫＷ）に依存して設定する、請求項１記載の方法。
【請求項５】
均質混合気による駆動の際に、噴射を噴射量（ＭＦＦ）と噴射開始角（ＳＯＩ）のパラメータにより設定する、請求項２記載の方法。
【請求項６】
均質混合気によるスタート時の噴射量（ＭＦＦ）を、内燃機関の温度を表す量（ＴＫＷ）と内燃機関の回転数（Ｎ）との関数として検出する、請求項２記載の方法。
【請求項７】
均質混合気による駆動の場合、噴射開始角（ＳＯＩ）を回転数（Ｎ）と噴射時間（ＴＩ）に依存して設定する、請求項２記載の方法。
【請求項８】
燃料圧（ＰＲａｉｌ）に対する閾値（Ｐ＿ＳＣＨＷ）を、内燃機関の温度を表す量（ＴＫＷ）に依存して、内燃機関の制御に用いる制御装置（２１）のメモリ（３５）の特性マップ（ＫＦ３）にファイルする、請求項１記載の方法。
【請求項９】
内燃機関の層状混合気による駆動および均質混合気による駆動に対する噴射量（ＭＦＦ）の値、噴射開始角（ＳＯＩ）および噴射終了角（ＥＯＩ）に対する値を、内燃機関の制御に用いる制御装置（２１）のメモリ（３５）のそれぞれ別個の特性マップ（ＫＦ１；ＫＦ２，ＫＦ２；ＫＦ５）にファイルする、請求項２記載の方法。
【請求項１０】
層状混合気による駆動の際、噴射時間をもっとも早期に可能な噴射開始角で開始する、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
均質混合気による駆動の際、噴射時間を噴射終了角について制限する、請求項２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関を選択的に均質混合気による駆動または層状混合気による駆動により始動することができ、このために所定の機関制御パラメータが均質混合気による駆動および層状混合気による駆動に対して計算される、スタート時の直接噴射型内燃機関の駆動方法であって、
内燃機関の温度を表す量（ＴＫＷ）に依存して、均質混合気による駆動または層状混合気による駆動を選択し、
層状混合気による駆動の際には、噴射を噴射量（ＭＦＦ）と噴射終了角（ＥＯＩ）のパラメータにより設定する形式の駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直接噴射を行う内燃機関は、有害物質放出が比較的に小さく、燃料消費を低減する能力を秘めている。吸気管噴射とは異なり、直接噴射では燃料が高い圧力で直接、燃焼室に噴射される。
【０００３】
直接噴射は、噴射時点を自由に選択できることによって内燃機関の種々の動作態様を可能にする。吸気行程中に早期に噴射すれば、混合気に十分な充填均質性が得られ、ひいては均質混合気による駆動が得られる。この駆動は、全負荷駆動下での最大空気効率のために、部分的にはコールドスタートおよび暖気運転時に、並びに部分負荷駆動時に使用される。圧縮行程中に噴射時点を遅らせば、多少ともはっきりとした充填層状化が得られ、ひいては層状混合気による駆動が得られる。この層状混合気による駆動は非常に希薄な部分負荷動作時に適用される。点火時点も様々に選択可能である（これについては、AVL Tagung "Motor und Umwelt" 1997,"Otto-Direkteinspritzung-ein ganzheitlicher Systemansatz",225-271pp.参照）。
【０００４】
直接噴射内燃機関ではさらに、スタート過程を均質混合気による駆動モードで実行することが公知である。ここでは燃料に対する噴射量と噴射開始角度が設定され、噴射は同期の終了後直ちに開始される。
【０００５】
スタート過程の開始直後、燃料高圧ポンプの機械的駆動に基づいて高圧リザーバの圧力（レール圧）が電気駆動される搬送ポンプによって実質的に定められ、これにより圧力は比較的小さな値を有するから、噴射される燃料の準備状態はあまり良くない（燃料滴が大きい）。レール圧に依存して噴射持続時間は変化し、ひいては噴射終了時点も変化する。このことにより場合によっては、点火プラグに点火可能な混合気が存在しなくなり、スタート過程が終了するまでの時間間隔が非常に大きくなる。このようなスタート過程は低圧スタートとも称される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、スタート過程を短縮することのできる、始動時の直接噴射内燃機関の駆動方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明により、層状混合気による駆動は、内燃機関のサイクル数が所定数以内にあり、かつ燃料圧が所定の閾値に達して初めてイネーブルされ、それ以外の場合は均質混合気による駆動が選択されることによって解決される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の有利な改善形態は従属請求項に記載されている。
【０００９】
内燃機関の温度を表す量、例えば冷却剤温度に依存して、均質混合気によるいわゆる低圧スタートと層状混合気によるいわゆる高圧スタートとを切り替える。高圧スタート時に内燃機関の噴射を、内燃機関のサイクル数が所定数以内にあり、かつ高圧リザーバの圧力が所定の閾値を越えるときに初めてイネーブルすることにより、噴射される燃料がさらに良好に準備される（燃料滴が小さい）。噴射はこのような高圧スタート時には、噴射量と噴射終了角により設定される。噴射終了角の設定により、従来の低圧スタート時における噴射開始角の設定とは異なり、点火プラグに点火可能な混合気が存在し、噴射持続時間には依存しないことが保証される。
【００１０】
有利には高圧スタート時には、噴射時間が最も早期に可能な噴射開始に設定される。これにより排気行程で噴射されることがない。これに対して低圧スタートでは、噴射時間の制限が噴射終了について行われる。これにより点火された燃料混合気に噴射されることがない。このようなことが行われると、大量の煤煙が放出されることとなる。
【００１１】
【実施例】
本発明の実施例を以下図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１は、高圧リザーバ装置（コモンレール）を有する内燃機関の概略図である。ここではわかりやすくするために、本発明の理解に必要な部分だけが示されている。例えば多気筒内燃機関の１つの気筒だけが示されている。
【００１３】
参照符号１０によりピストンが示されており、ピストンはシリンダ１１内で燃焼室１２を画定する。燃焼室１２には吸気チャネル１３が開口しており、この吸気チャネルを通って入口弁１４に制御されて燃焼空気が燃焼室１２に流入する。出口弁１５に制御されて、燃焼室１２から排ガスチャネル１６が分岐している。この排ガスチャネルにはさらに酸素センサ（ラムダゾンデ）１７とＮＯｘ触媒器１８が配置されている。ＮＯｘ触媒器は、希薄燃焼による内燃機関の動作領域で、要求される排ガス限界値を維持するために使用される。触媒器はその層構造によって、希薄燃焼時に形成された排ガス中のＮＯｘ化合物を吸収する。
【００１４】
燃焼のためにシリンダ１１で必要な新鮮空気は、図示しない空気フィルタと空気質量計１９を介して吸気チャネル１３のスロットルバルブ２０に流入する。スロットルバルブ２０として有利には、電動駆動される絞り機構が使用され、その開口横断面は運転者による操作（運転者の意志）の他に、内燃機関の動作パラメータに依存して制御装置２１の信号を介しても調整できる（Ｅガス装置）。これにより例えば、急激なガス供給またはガス遮断の際の、車両の障害となる負荷変化応答が、均質混合気による動作から層状充填による（空気路を絞らない）動作へ切り替える際のトルク跳躍と同じように低減される。同時に監視および検査のために、スロットルバルブの調整のための信号が制御装置２１に出力される。
【００１５】
燃焼室１２には点火プラグ２２が突出しており、噴射弁２３が燃料を必要に応じて燃焼室１２に噴射することができる。この噴射弁２３に対する燃料の搬送および準備は、燃料直接噴射に対する公知のコモンレールシステムによって行われる。ここで燃料は燃料備蓄容器２４から、通常は容器内に配置され、予備フィルタを有する燃料電磁ポンプ２５によって低圧の下で（典型的には３ｂａｒ）搬送され、続いて燃料フィルタ２６を介して燃料高圧ポンプ２７に供給される。この燃料高圧ポンプ２７は有利には内燃機関のクランクシャフトまたはカムシャフトとの結合により機械的に駆動される。高圧ポンプは燃料圧を典型的には最大１００ｂａｒまで高圧リザーバ２８（コモンレール）で上昇させる。この高圧リザーバにはすべての噴射弁の供給管路が接続されている。高圧リザーバ２８の圧力は圧力センサにより検出され、相応の圧力信号ＰＲａｉｌが制御装置２１に供給される。圧力制御器３０によって高圧リザーバ２８内の圧力は一定の値に調整される。余った燃料は燃料備蓄容器２４には戻されず、燃料高圧ポンプ２７の入口に供給される。
【００１６】
温度センサ３１が内燃機関の温度に相応する信号を、有利には冷却剤温度ＴＫＷの測定によって送出する。内燃機関の回転数Ｎはクランクシャフトのマーキングにより、またはこれと結合された発生器ホールを走査するセンサにより検出される。この信号も、空気質量計１９の信号と同じように制御装置２１にさらなる処理のために供給される。この処理は例えば噴射量ないし噴射時間の算出、並びに噴射開始角と噴射終了角の算出である。
【００１７】
内燃機関の動作を制御するために必要な別の制御パラメータ、例えばアクセルペダル位置、吸気空気の温度、スロットルバルブ位置、ノッキングセンサの信号、バッテリー電圧、走行ダイナミック要求等も同じように制御装置２１に供給される。これらは図１に参照番号３３により一般的に示されている。制御パラメータによって、制御装置２１にてファイルされた制御ルーチンの処理により内燃機関が制御される。信号を介して、それぞれ調整駆動部および調整素子を有する種々の調整装置が制御される。これらは例えば、スロットルバルブおよび噴射弁である。これらの信号は図１には一般的に参照番号３４により示されている。さらに制御装置はメモリ３５を有し、このメモリには複数の特性マップＫＦ１〜ＫＦ５がファイルされている。これら特性マップの意味について、図２に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
内燃機関の始動後（端子１５入）、第１の方法ステップＳ１でサイクルカウンタの内容が値０にリセットされ、新たにスタートされる。サイクルとは、ここでは４気筒内燃機関の場合、クランクシャフトの半回転であると理解されたい。しかしサイクルカウンタが内燃機関の始動後に動作ステップを計数することも可能である。
【００１９】
続いて方法ステップＳ２で、温度センサ３１によって検出された冷却剤温度ＴＫＷが閾値ＴＫＷ＿ＳＣＨＷと比較される。閾値ＴＫＷ＿ＳＣＨＷは実験により求められ、制御装置２１のメモリ３５にファイルされる。冷却剤の温度ＴＫＷが閾値よりも下にあるか、またはこの閾値と等しければ、常にいわゆる低圧スタートが実行され、方法は方法ステップＳ５に続く。ここでは、噴射過程に対する同期がすでに終了しているか否かが検査される。この問い合わせは、問い合わせの結果がポジティブになるまでループ内で繰り返される。ポジティブであれば、方法ステップＳ６で噴射量ＭＦＦがメモリ３５の特性マップＫＦ１から読み出される。この特性マップＫＦ１には冷却剤温度ＴＫＷと回転数Ｎに依存して噴射量ＭＦＦに対する値がｍｇ／ストロークでファイルされている。
【００２０】
さらにメモリ３５の特性マップＫＦ２から噴射開始角ＳＯＩが回転数Ｎと噴射時間ＴＩの関数として読み出される。ここで噴射時間ＴＩは、高圧リザーバ２８における圧力ＰＲａｉｌに対する値から得られる。このパラメータにより噴射が実行される。
【００２１】
続いて方法ステップＳ７で、スタート過程がすでに終了しているか否かが問い合わされる。回転数センサにより検出された回転数Ｎが所定の限界値を越えていれば、スタート過程は終了している。問い合わせの結果がネガティブの場合、問い合わせは方法ステップＳ６で繰り返し実行され、その他の場合は内燃機関の動作に対する噴射過程に対するパラメータの計算が従来のようにスタート過程の外で実行される（方法ステップＳ１０）。
【００２２】
方法ステップＳ２の問い合わせで、冷却剤の温度ＴＫＷが閾値ＴＫＷ＿ＳＣＨＷを上回っていれば、方法ステップＳ３で圧力センサ２９によって検出された、高圧リザーバの圧力ＰＲａｉｌが所定の閾値Ｐ＿ＳＣＨＷを上回っているか否かが検査される。この閾値Ｐ＿ＳＣＨＷは冷却剤温度ＴＫＷに依存して制御装置２１の特性マップＫＦ３にファイルされている。圧力の瞬時値が閾値Ｐ＿ＳＣＨＷよりも下にあれば、方法ステップＳ４でサイクルカウンタの値が所定の閾値を越えているか否かが問い合わされる。越えていれば方法ステップＳ５へ分岐し、いわゆる低圧スタートに対するパラメータが計算される。これは方法ステップＳ６，Ｓ７およびＳ１０に基づいてすでに説明したのと同じである。所定のサイクル数内で高圧リザーバに高い圧力が形成されなければ、低圧スタートを実行することができる。したがって高圧スタートは遮断され、低圧スタートに切り替えられる。サイクルカウンタの内容の問い合わせの代わりに択一的に、純粋な時間問い合わせを行い、所定時間後にレール圧力閾値に到達しなければ低圧スタートに切り替えることができる。
【００２３】
計数されたサイクルの数が所定の閾値よりも小さければ（方法ステップＳ４での問い合わせ）、再び方法ステップＳ３へ分岐する。このことは、高圧リザーバ２８の圧力ＰＲａｉｌが閾値Ｐ＿ＳＣＨＷを下回る限り行われる。この条件が満たされると、すなわち問い合わせ結果がポジティブであると、方法ステップＳ８で噴射量ＭＦＦがメモリ３５の特性マップＫＦ４から読み出される。この特性マップＫＦ４には冷却剤温度ＴＫＷ、回転数Ｎおよびサイクルカウンタの内容に依存して、噴射量ＭＦＦに対する値がｍｇ／ストロークでファイルされている。圧力閾値Ｐ＿ＳＣＨＷに対する値をいったん上回ると直ちに、高圧スタートがイネーブルされたままとなり、高圧リザーバ２８の圧力が引き続く噴射過程によりトリガされて閾値を下回ってもイネーブルされたままである。
【００２４】
さらにメモリ３５の特性マップＫＦ５から噴射終了角ＥＯＩが冷却剤温度ＴＫＷの関数として読み出される。このパラメータにより噴射が実行される。
【００２５】
続いて方法ステップＳ９で、スタート過程がすでに終了しているか否かが問い合わされる。スタート過程は、回転数センサにより検出される回転数Ｎが所定の限界値を越えていると終了する。問い合わせ結果がネガティブであれば、方法ステップＳ８が繰り返し実行され、それ以外の場合は噴射過程に対するパラメータの計算が、内燃機関の動作に対する従来技術と同じように、スタート過程の外（方法ステップＳ１０）で実行される。
【図面の簡単な説明】
【図１】高圧リザーバと所属の制御装置を有する直接噴射型内燃機関のブロック回路図である。
【図２】本発明の方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１０  ピストン
１２  燃焼室
１３  吸気チャネル
１４  入口弁
１５  出口弁
１６  排ガスチャネル
１７  酸素センサ
１８  触媒器
２０  スロットルバルブ
２１  制御装置
２２  点火プラグ
【図１】
0004215343.tif 000002
【図２】
0004215343.tif 000003