(57)【要約】【課題】短い再スタート時間で信頼性のある再スタートを可能にする、内燃機関、内燃機関をスタートするための方法、並びにこの方法の実施のためのコンピュータプログラムを提供する【解決手段】スターター（６）のトルクを伝達することのできる駆動手段（３、１０）を備えた内燃機関において、駆動手段（３、１０）がクラッチ（８）を介して内燃機関のクランクシャフト（２）と結合されており、クラッチ（８）が駆動トルクをスターター（６）からクランクシャフトに対して伝達することのできる接続位置と、駆動トルクをスターター（６）からクランクシャフトに対して伝達することのできない遮断位置とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スターター（６）のトルクを伝達することのできる駆動手段（３、１０）を備えた内燃機関において、
駆動手段（３、１０）がクラッチ（８）を介して内燃機関のクランクシャフト（２）と結合されており、クラッチ（８）が駆動トルクをスターター（６）からクランクシャフトに対して伝達することのできる接続位置と、駆動トルクをスターター（６）からクランクシャフトに対して伝達することのできない遮断位置とを備えていること、
を特徴とする内燃機関。
【請求項２】
クラッチ（８）が、油圧的に、電磁的に、空圧的に、或いは機械的に前記接続位置と前記遮断位置との間で切換え可能であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
クラッチ（８）が、スターター（６）に対して回転方向に関してクランクシャフト（２２）の自由な相対回転を許すフリーホイールであることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記フリーホイールがダンパー要素を含んでいることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記駆動手段が、スターター（６）のピニオン歯車（５）を噛み合わせることができるか或いは持続的に噛み合わせられている噛み合い部（４）を含むリングギヤ（３）であることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の内燃機関。
【請求項６】
前記駆動手段が、スターター（６）と結合されているベルト車（１１）のトルクを、引張り手段（１２）によって伝達することのできるベルト車（１０）であることを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の内燃機関。
【請求項７】
クラッチ（８）が、油圧的に、電磁的に、空圧的に、或いは機械的に前記接続位置と前記遮断位置との間で切換え可能であり、クラッチ（８）がトルクに関係無しに閉じられることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関をスタートする方法。
【請求項８】
スターター（６）が先ず、クラッチ（８）のクランクシャフト（２）と結合されている側とクラッチ（８）のスターター（６）と結合されている側とが同じ回転数となる回転数へ回転され、その後でクラッチ（８）が閉じられることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
コンピュータで実行された時に、請求項７又は８に記載の全てのステップを実行するためのプログラムコードを含んでいるコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関、内燃機関のスタート方法、並びにコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる“ストップ・アンド・ゴー”運転において、自動車の燃料消費と排気ガスの排出削減のためのスタート／ストップ法が現在ますます関心を集めている。そのようなスタート／ストップシステムでは、内燃機関は、例えばベルト或いはクランクシャフトのスタータージェネレータ、或いは従来からの電動スターターのような電動モータを用いてスタートされる。いわゆるスターター支援スタートの場合、スタートは、通常と同様クランクシャフトがスターターによって回転されている間の燃料噴射と点火によって行われるけれども、スターターの介入は明らかに短縮されている。その際には、スタートの前に、例えば絶対角度センサを用いて、圧縮行程にある内燃機関のシリンダが識別される。そのシリンダの中には圧縮行程の前と間に燃料が噴射され、次いで燃料／空気混合気がスターターの回転によって圧縮される。上死点（ＯＴ）の通過後に混合気が点火される。生成された燃焼トルクが、通常のエンジン運転の際と同様、それぞれ点火順に後続のシリンダの燃料／空気混合気を圧縮する。その際、スターターは騒音低減のために短時間だけ作動され且つできるだけ速めに再び作動停止される。
【０００３】
現在知られている電動スターターの特別なバリアント（変形例）の場合には、スターターをストップ／スタート運転の際に既にエンジンスタートの時から噛み合わせることが可能である。これによって、例えば、エンジン停止を中断してエンジンを再びスタートさせる（いわゆる意志変更、Ｃｈａｎｇｅ  ｏｆ  Ｍｉｎｄ：“ＣＯＭ”）時でも、より迅速な再スタートが保証されるので、突然のスタート要求の際にもできる限り迅速に内燃機関を再びエンジンＯＮ状態のアイドリング運転へ移行させることができる。その様な解決策の際に問題となるのは、クランクシャフトが未だ回転している間に、スターターを噛み合わることは必ずしも確実にはできないということである。何故なら、例えばスターターの回転数はクランクシャフトの回転数と同期化されておらず、更に噛み合わせ過程は騒音発生と無関係では無く、リングギヤとスターターピニオンとの間でギヤ鳴りを引き起こすことがあるからである。既知のこの解決策のもう一つの欠点は、内燃機関の再スタートのための時間が比較的長くなるということである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明の課題は、従来技術に対して短い再スタート時間で信頼性のある再スタートを可能にする、内燃機関、内燃機関をスタートするための方法、並びにこの方法の実施のためのコンピュータプログラムを提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、スターターのトルクを伝達することのできる駆動手段を備え、その際この駆動手段がクラッチを介して内燃機関のクランクシャフトと結合されており、その際クラッチが駆動トルクをスターターからクランクシャフトに対して伝達することのできる接続された位置と、駆動トルクをスターターからクランクシャフトに対して伝達することのできない遮断された位置とを備えている、内燃機関によって解決される。
【０００６】
前記のクラッチは、好ましくは油圧的に、電磁的に、空圧的に、或いは機械的に接続位置と遮断位置との間で切換え可能であるか、或いは代わりの手法として、スターターに対して回転方向に関してクランクシャフトの自由な相対回転を許すフリーホイールとする。前記のフリーホイールは、拡張例では、噛み合わせによる衝撃を減衰させるダンパー要素を含んでいる。
【０００７】
前記の駆動手段は、好ましくは、スターターのピニオン歯車を噛み合わせることができるか或いは持続的に噛み合わせられている噛み合い部を含むリングギヤを含んでいる。
代わりの手法として、前記の駆動手段は、スターターと結合されているベルト車のトルクを伝達することのできるベルト車とする。
【０００８】
冒頭に述べられた問題は又、クラッチがトルクとは関係無しに閉じられている、内燃機関のスタートのための方法によって解決される。
好ましくは、前記のスターターは先ず、クラッチのクランクシャフトと結合されている側とクラッチのスターターと結合されている側とが同じ回転数となる回転数へ回転され、その後でクラッチが閉じられるということが提案される。
【０００９】
冒頭で述べられた問題は又、プログラムがコンピュータで実行された時に、本発明に基づく全てのステップを実行するためのプログラムコードを含んでいるコンピュータプログラムによって解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本発明に基づく内燃機関１の第一の実施例の略図を示している。この内燃機関は、既に知られている手法によって、リングギヤ３と連結されたクランクシャフト２を含んでいる。この実施例では、リングギヤ３は、電動的に駆動されるスターター６と結合されている歯車（駆動ピニオン）５と噛み合わされる外歯（噛み合い部）４を有している。クランクシャフト２と固定結合されているハブフランジ７とリングギヤ３との間に切換え可能のクラッチ８が配置されている。この切換え可能のクラッチ８は、略示されている操作手段９によって、ハブフランジ７が回転しないようにリングギヤ３と結合されている結合位置と、ハブフランジ７とリングギヤ３との間でトルク伝達が行われない（ドラッグトルク等は、例えあったとしても考えないものとする）遮断位置とを取ることができる。それ故、ハブフランジ７は、クラッチ８を介して、回転しないようにクランクシャフト２と結合されるか或いはトルク伝達に関してクランクシャフト２から解放されることができる。その際、電動のスターター６の駆動ピニオン５は、持続的にリングギヤ３の噛み合い部４と噛み合わされているか或いは従来技術から知られているようにスタート過程のために噛み合わされるか、さもなければ噛み合わされていない。
【００１１】
クラッチ８はまた、切換え可能のクラッチの代わりに、ハブフランジ７と従ってクランクシャフト２に対して反対方向のリングギヤ３の相対的回転を可能にし、且つそれとは別の方向への相対的回転を阻止するフライホイールとすることもできる。その際、クランクシャフト２に対するリングギヤ３の相対的回転は、内燃機関の運転中のクランクシャフト２の回転方向と反対に可能であり、従ってクランクシャフト２は、その作動方向へはリングギヤよりも速く回転する。それ故フリーホイールが作動して、リングギヤ３をクランクシャフト２よりも速く回転させるので、クランクシャフトがギヤリングによって駆動される。その際、フリーホイールは更に、ガクガクしたトルク変動を減衰させるためにダンパー要素、例えば自動車のクラッチのソリッドフライホイールに見られるのと同じような、スプリングダンパーと結合されたゴム弾性要素或いは摩擦要素、を含むことができる。
【００１２】
図２は、本発明に基づく内燃機関の第二の実施例を示している。リングギヤ３はここではベルト車１０によって置き換えられているが、このベルト車は、さもなければ再びクラッチ８を用いてクランクシャフト２と回転しないように結合されているハブフランジ７と結合されることができる。ピニオン５の代わりに、スターター６ともう一つのベルト車１１が結合されているが、ベルト車１０及び１１は、既に知られているように、引張り手段１２、例えばＶベルト或いは歯付きベルト等によって互いに結合されている。クラッチ８の機能様態もまた、図１の実施例と同様切換え可能のクラッチ或いはフライホイールとすることができる。
【００１３】
図１及び図２の実施例におけるスターター６は、既に知られているように、制御装置１４によって制御される出力制御装置１３によって制御される。
図３は、内燃機関のスタート或いは再スタートのための本発明に基づく方法の一つの実施例の流れ図を示している。この方法は、ステップ１０１でのスタート前段階で始まる。このスタート前段階は、内燃機関１が、ストップに続いて直ぐに再スタートが行われるか或いは比較的長い停止状態の後で最初のスタートではないスタートが行われる、スタート／ストップ運転で停止された時に開始される。ステップ１０２では、内燃機関或いは自動車の、関連する信号値が読み込まれる。それ等の信号値には、例えばクランクシャフトの位置、燃料温度ＴKraft、周囲温度ＴUm、オイル温度ＴOl、エンジン温度ＴMot、燃焼室温度ＴBrennraum、吸気温度ＴAns、触媒温度ＴKat、冷却回路或いは冷却剤の温度ＴKuhl、直接噴射式内燃機関の場合には高圧レールのレール圧力ＰRail、周囲圧力ＰUm、吸気圧力ＰAns、燃焼室圧力ＰBrennraum、スターターバッテリーの電圧ＵBatt、ガソリンエンジンの場合には用いられている燃料のオクタン価ＲＯＺ、またディーゼルエンジンの場合にはセタン価等、シフトされているギヤ段階、弁制御時間、並びに弁ストロークのためのプリセット値、圧縮比ε、チャージ運動弁の位置、排気ガス再循環率、等々がある。ステップ１０２での関連する信号値の読み込みに続くステップ１０３では、スタートのための条件があるか否かがチェックされる。このチェックの答えが否定である場合（選択肢“Ｎ”で表されている）にはステップ１０１へ戻され、答えが肯定である場合（選択肢“Ｙ”で表されている）にはステップ１０４へ分岐され、内燃機関の制御装置のメモリユニットからスターター制御、噴射、並びに点火のための関連する制御値が読み込まれる。ステップ１０５では、先に述べられた値が読み出され、ステップ１０６では、内燃機関のスタートが行われる。ステップ１０７では、エンジンの立ち上げの間に、回転数、クランクシャフト角度、トルク等の監視が行われる。内燃機関がスターターの作動無しに走行可能となるや否や、例えば最低回転数をオーバーすると、クランクシャフト２と、リングギヤ３或いはベルト車１０との間のクラッチが開かれ、クランクシャフト回転数Ｎｍｏｔが閾値をオーバーするとフライホイールが自動的に開く。ステップ１０７に続くステップ１０８では、安定したエンジン運転が得られる。
【００１４】
図４は、安定したエンジン運転からの内燃機関の再スタートのための方法の流れ図を示している。ステップ２０１として指示されている安定したエンジン運転の際には、先にステップ１０２に基づいて示されたように、ステップ２０２で、内燃機関又は自動車の、関連する信号値の読み込みが行われる。それに基づいて続くステップ２０３で、エンジン停止のための条件があるか否かがチェックされる。このチェックの答えが否定である場合（選択肢“Ｎ”で表されている）にはステップ２０１へ戻され、エンジン停止のための条件がある場合（選択肢“Ｙ”で表されている）にはステップ２０４へ分岐され、このステップで、燃料噴射が弱められ、また場合によっては制御されたエンジン停止が導入される。リングギヤ３或いはベルト車１０は、スターター６によってクランクシャフト２と同期回転数へと回転される。それに基づいてステップ２０５では、エンジン作動の間におけるエンジン回転数、クランクシャフト角度、トルク等の監視が行われる。続くステップ２０６では、新たなスタート要求があるか否かがチェックされる。このチェックの答えが否定である場合（選択肢“Ｎ”で表されている）には更に、ステップ２０９で、エンジン停止が行われる。ステップ２０６で、エンジン停止の間に新たなスタート要求がある場合（選択肢“Ｙ”で表されている）には、ステップ２０７で、スターターの回転数の引き上げによるクラッチ或いはフリーホイールの接続、スターター６に対する制御値の出力、並びに噴射及び点火が行われ、これに基づいてステップ２０８で、新たなエンジンスタートが行われる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に基づく内燃機関の第一の実施例の略図、
【図２】本発明に基づく内燃機関の第二の実施例の略図、
【図３】本発明に基づく方法の実施例の流れ図、
【図４】本発明に基づく方法の別の実施例の流れ図。
【符号の説明】
【００１６】
１…内燃機関、
２…クランクシャフト、
３…リングギヤ、
４…外歯（噛み合い部）、
５…歯車（駆動ピニオン）、
６…スターター、
７…ハブフランジ、
８…クラッチ、
９…操作手段、
１０…ベルト車、
１１…ベルト車、
１２…引張り手段、
１３…出力制御装置、
１４…制御装置、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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