JP2012206713A - Method and device to start internal combustion engine especially by hybrid vehicle without starter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関、特に内燃機関をスタータなしに始動するための方法に関する。さらに本発明は、必要に応じて要求された高いトルクを提供できる内燃機関を有するハイブリッド駆動装置に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine, in particular to a method for starting an internal combustion engine without a starter. Furthermore, the present invention relates to a hybrid drive device having an internal combustion engine that can provide the required high torque as required.
ハイブリッド駆動系のための多様なトポロジーが知られている。実際に使用されているハイブリッド駆動系では、内燃機関と、共通の動力伝達機構を駆動するための電動モータが直列に配置されている。このようなハイブリッド駆動系では、内燃機関および電動モータの被駆動軸が、動力伝達機構を駆動する共通の駆動軸に配置されている。 Various topologies for hybrid drive trains are known. In the hybrid drive system actually used, an internal combustion engine and an electric motor for driving a common power transmission mechanism are arranged in series. In such a hybrid drive system, the driven shafts of the internal combustion engine and the electric motor are arranged on a common drive shaft that drives the power transmission mechanism.
ハイブリッド運転を可能とするためには、内燃機関および電動モータの被駆動軸がクラッチにより相互に分離可能になっている。要求されるトルクがわずかな場合、これにより、内燃機関は分離され、要求されたトルクは電動モータのみにより提供される。より高いトルクが要求された場合、内燃機関が始動され、動力伝達機構との結合によって連結され、要求されたトルクは内燃機関および電動モータによって共に提供される。代替的に、総トルクを内燃機関によって提供することもでき、電動モータは受動的であり、発電機として切り換えることもできる。 In order to enable hybrid operation, the driven shafts of the internal combustion engine and the electric motor can be separated from each other by a clutch. If the required torque is small, this isolates the internal combustion engine and the required torque is provided only by the electric motor. When higher torque is required, the internal combustion engine is started and coupled by coupling with a power transmission mechanism, and the required torque is provided by the internal combustion engine and the electric motor together. Alternatively, the total torque can be provided by the internal combustion engine and the electric motor is passive and can be switched as a generator.
しかしながら、このようなハイブリッド駆動系では電動モータの最大トルクを駆動のために使用することができない。その理由は、要求されるトルクがさらに突然高められ、内燃機関を始動しなければならない場合のために、リザーブトルクを保持する必要があるからである。内燃機関の始動は引きずりにより得られ、このための引きずりトルクは、有利には電動モータにより提供される。内燃機関の始動時に電動モータによって提供すべきリザーブトルクは、電動モータのために設計された最大トルクの1/3までであってよい。したがって、要求されるトルクの範囲は、電動モータの最大トルクに関して制限されているか、または電動モータを相応に大きく寸法決めする必要がある。 However, in such a hybrid drive system, the maximum torque of the electric motor cannot be used for driving. The reason is that the reserve torque needs to be maintained in case the required torque is suddenly increased further and the internal combustion engine has to be started. The starting of the internal combustion engine is obtained by drag, and the drag torque for this is preferably provided by an electric motor. The reserve torque to be provided by the electric motor when starting the internal combustion engine may be up to 1/3 of the maximum torque designed for the electric motor. Therefore, the required torque range is limited with respect to the maximum torque of the electric motor or the electric motor needs to be sized accordingly.
車両をこのようなハイブリッド駆動系により運転した場合、走行快適性を得るために、運転手による内燃機関の始動ができるだけ気付かれないように行われることが不可欠である。すなわち、駆動トルクの増大は、運転手が純粋に電動モータによる走行時に駆動方式に対応して電動モータおよび内燃機関によって共に提供されるべき駆動トルクを要求した場合に、遅延および変動ができるだけわずかとなるように行うべきである。したがって、内燃機関が電動モータによって始動のために引きずられる必要のあるハイブリッド駆動系では、リザーブトルクを設けることは不可避的である。 When the vehicle is driven by such a hybrid drive system, in order to obtain driving comfort, it is essential that the internal combustion engine be started as little as possible by the driver. That is, the increase in driving torque is as little as possible in delay and fluctuation when the driver requests driving torque that should be provided by both the electric motor and the internal combustion engine in response to the driving method when traveling purely by the electric motor. Should be done. Therefore, it is inevitable to provide reserve torque in a hybrid drive system in which the internal combustion engine needs to be dragged for starting by an electric motor.
電動モータの最大トルクを電動モータ作動時の走行のために使用できることが望ましい場合、できるだけ外部引きずりトルクを提供することなしに内燃機関を始動することが不可欠である。このことは、例えば内燃機関に付加的なスタータトルクを設けることにより可能である。しかしながら、これには付加的な手間がかかる。 If it is desired that the maximum torque of the electric motor can be used for travel when the electric motor is operating, it is essential to start the internal combustion engine with as little external drag torque as possible. This is possible, for example, by providing an additional starter torque for the internal combustion engine. However, this takes additional effort.
さらに、内燃機関をスタータなしに始動することを想定してもよい。このためには、例えば、ドイツ国特許出願公開第10342703号明細書により、燃焼行程に位置するシリンダに燃料を噴射し、点火可能な空気・燃料混合物を形成し、圧縮行程に位置するシリンダで、空気・燃料混合物の点火時に減圧弁を開放し、圧縮力を低減もしくは除去することが既知である。減圧弁は付加的にシリンダに配置されている。しかしながら、付加的な減圧弁の設置は技術的に手間がかかり実際には実施不可能な解決方法である。 Furthermore, it may be assumed that the internal combustion engine is started without a starter. For this purpose, for example, according to DE 10342703, fuel is injected into a cylinder located in the combustion stroke to form an ignitable air / fuel mixture, in a cylinder located in the compression stroke, It is known to open the pressure reducing valve upon ignition of the air / fuel mixture to reduce or eliminate the compression force. The pressure reducing valve is additionally arranged in the cylinder. However, the installation of an additional pressure reducing valve is a technically cumbersome solution that is not practical.
減圧は、排気弁によって実施することもできる。ドイツ国特許出願公開第10028473号明細書は、弁により制御される内燃機関を減圧するための装置に関する。この装置は線形に変位可能な弁リフタを備え、弁リフタは、カムシャフトに固定された駆動ホイールの内部でU字形の遠心ウェイトに結合されている。回転数が小さい場合には、圧縮ばねとして形成された送り手段が作用し、この送り手段によって弁リフタは軌道に変位される。回転数が大きい場合、遠心ウェイトは送り手段の力に抗して作用し、弁リフタがもはや軌道に位置しないように弁リフタを切欠きに完全に押し込む。
Depressurization can also be performed by an exhaust valve.
ドイツ国特許出願公開第10316058号明細書もカムシャフトで回転可能なピン、カムシャフトに対して相対回動させるためにピンによりカムシャフトで支承された振動質量およびエンジン弁に弁作動力を加えるために振動質量と協働する減圧カムを有する減圧機構を記載している。 German Patent Application No. 10316058 also discloses a pin that can be rotated by a camshaft, a vibrating mass supported on the camshaft by the pin and a valve operating force applied to the engine valve for rotation relative to the camshaft. Describes a decompression mechanism having a decompression cam cooperating with the vibrating mass.
本発明の課題は、引きずりトルクなしに内燃機関を始動することができる方法および装置において、付加的な減圧弁を設ける必要がないものを提供することである。 It is an object of the present invention to provide a method and apparatus that can start an internal combustion engine without drag torque without the need for an additional pressure reducing valve.
この課題は、請求項1に記載の内燃機関をスタータなしに始動するための方法およびその他の独立請求項に記載の装置、エンジンシステム、ハイブリッド駆動系およびコンピュータプログラム製品により解決される。
This object is solved by a method for starting an internal combustion engine according to
本発明のさらに有利な構成が従属請求項に記載されている。 Further advantageous configurations of the invention are described in the dependent claims.
第1の態様によれば、特にハイブリッド駆動系において、内燃機関をスタータなしに始動するための方法が得られる。内燃機関のシリンダの一部は減圧可能なシリンダとして構成されており、シリンダは圧縮行程で減圧可能である。方法は次のステップ:
内燃機関の停止時に:クランクシャフトの最終位置を調節し、停止時の最終位置で減圧可能なシリンダを圧縮行程に位置させるステップと;
内燃機関の停止に続いて始動プロセスが要求された場合に:静止状態で燃焼サイクルに位置する内燃機関のシリンダ内で空気・燃料混合物を点火し、内燃機関を始動するためのトルクを生成し、圧縮行程に位置する減圧可能なシリンダを減圧するステップとを含む。
The first aspect provides a method for starting an internal combustion engine without a starter, particularly in a hybrid drive system. A part of the cylinder of the internal combustion engine is configured as a depressurizable cylinder, and the cylinder can be depressurized in a compression stroke. The next steps are:
When the internal combustion engine is stopped: adjusting the final position of the crankshaft and positioning a cylinder that can be depressurized at the final position of the stop in the compression stroke;
When a start-up process is requested following the shutdown of the internal combustion engine: igniting the air / fuel mixture in the cylinder of the internal combustion engine located in the combustion cycle in a stationary state, generating torque for starting the internal combustion engine; Depressurizing the depressurizable cylinder located in the compression stroke.
上記方法の思想は、スタータなどの補助なしに(スタータなしに)内燃機関を始動することである。これは、内燃機関で、ピストンが燃焼サイクルの上死点直後の位置にあるシリンダに燃料が噴射され、点火され、これにより、クランクシャフトを運動させるトルクが得られることにより達成される。このようにして得られるクランクシャフトの回転エネルギーは、まず燃焼サイクルに到達したシリンダ内のピストンの上死点を克服し、そこで次のサイクルで燃料を噴射し、点火し、これによりクランクシャフトの回転エネルギーをさらに高めるためには十分である。いずれか1つのシリンダ内の全負荷空気量を圧縮するためにクランクシャフトの回転エネルギーが十分になるとすぐに、次の作業サイクルで、適宜なシリンダ内でエンジンの急速な上昇を確保する全負荷トルクを達成することができる。 The idea of the above method is to start the internal combustion engine without assistance (without the starter) such as a starter. This is achieved in an internal combustion engine by injecting and igniting fuel into a cylinder in which the piston is located immediately after the top dead center of the combustion cycle, thereby obtaining a torque that moves the crankshaft. The rotational energy of the crankshaft obtained in this way first overcomes the top dead center of the piston in the cylinder that has reached the combustion cycle, where fuel is injected and ignited in the next cycle, whereby the rotation of the crankshaft It is enough to further increase energy. Full load torque that ensures rapid engine lift in the appropriate cylinder in the next work cycle as soon as the crankshaft rotational energy is sufficient to compress the full load air volume in any one cylinder Can be achieved.
回転エネルギーが急速に減衰されることを防止するために、第1の点火プロセス、および場合によってはこれに続く点火プロセスで、圧縮行程に位置するシリンダ内の圧縮が除外されることが確保される。これは、このシリンダの吸気弁および排気弁の少なくともいずれかが開放され、これにより、適宜なガスばねによって加えられ、クランクシャフトの回転に抗して作用する逆トルクが防止されることにより達成される。 In order to prevent the rotational energy from being rapidly attenuated, it is ensured that the first ignition process, and possibly the subsequent ignition process, excludes the compression in the cylinder located in the compression stroke. . This is achieved by opening at least one of the intake valve and the exhaust valve of the cylinder, thereby preventing reverse torque that is applied by an appropriate gas spring and acts against the rotation of the crankshaft. The
機械制御式の排気弁では、排気弁は規定された図式にしたがって開閉され、これにより、通常は圧縮行程では排気弁の開放は不可能である。したがって、圧縮行程の始動プロセスで排気弁を開放するために一気筒エンジンの技術が用いられる。多気筒エンジンでは、カムシャフトの端部に回動可能なピンが設けられており、このピンには揺動質量体が設けられており、揺動質量体は、カムシャフトに対して相対回動するためにピンによってカムシャフトで支承されており、またエンジンバルブに弁作動力を加えるために揺動質量体と協働する減圧カムが設けられている。 In a mechanically controlled exhaust valve, the exhaust valve is opened and closed according to a defined diagram, so that it is usually not possible to open the exhaust valve during the compression stroke. Therefore, single cylinder engine technology is used to open the exhaust valve in the starting process of the compression stroke. In a multi-cylinder engine, a pivotable pin is provided at the end of the camshaft, and a rocking mass body is provided on the pin, and the rocking mass body rotates relative to the camshaft. For this purpose, a pressure-reducing cam is provided which is supported on a camshaft by a pin and cooperates with a rocking mass to apply a valve actuation force to the engine valve.
吸い込まれた外気の圧力の調節により、特に内燃機関のスロットルバルブの調節により内燃機関の停止時の最終位置を調整することによって、クランクシャフトの最終位置の調節を行うようにしてもよい。 The final position of the crankshaft may be adjusted by adjusting the final position when the internal combustion engine is stopped by adjusting the pressure of the sucked outside air, particularly by adjusting the throttle valve of the internal combustion engine.
さらに、クランクシャフトの最終位置の調節は、内燃機関の被駆動軸を電動式に最終位置に移動することによって行ってもよい。 Furthermore, the final position of the crankshaft may be adjusted by moving the driven shaft of the internal combustion engine to the final position in an electric manner.
第2の態様によれば、特にハイブリッド駆動系において、内燃機関をスタータなしに始動するための装置が提供され、内燃機関のシリンダの一部は減圧可能なシリンダとして構成されており、シリンダは、圧縮行程で減圧可能である。制御ユニットは:
内燃機関の停止時にクランクシャフトの最終位置を調節し、停止時の最終位置で減圧可能なシリンダが圧縮行程にあり、
内燃機関の停止に続く始動プロセスが要求された場合に、静止状態で燃焼サイクルに位置する内燃機関のシリンダ内で空気・燃料混合物を点火し、内燃機関を始動するためのトルクを生成し、
圧縮行程に位置する減圧可能なシリンダを減圧するように構成されている。
According to the second aspect, particularly in a hybrid drive system, an apparatus for starting an internal combustion engine without a starter is provided, wherein a part of the cylinder of the internal combustion engine is configured as a depressurizable cylinder, The pressure can be reduced during the compression stroke. The control unit is:
There is a cylinder in the compression stroke that adjusts the final position of the crankshaft when the internal combustion engine is stopped and can reduce the pressure at the final position when the
Igniting an air / fuel mixture in a cylinder of an internal combustion engine located in a combustion cycle in a stationary state when a starting process following a stop of the internal combustion engine is required, generating torque for starting the internal combustion engine;
The pressure-reducing cylinder located in the compression stroke is configured to be depressurized.
別の態様によれば:
複数のシリンダを有する内燃機関であって、内燃機関のシリンダの一部のみが減圧可能なシリンダとして構成されており、シリンダが圧縮行程で減圧可能である内燃機関と、
上記装置とを備えるエンジンシステムが設けられている。
According to another aspect:
An internal combustion engine having a plurality of cylinders, wherein only a part of the cylinders of the internal combustion engine is configured as a depressurizable cylinder, and the cylinder can be depressurized in a compression stroke;
An engine system comprising the above device is provided.
さらに、1つのみの減圧可能なシリンダを設けてもよく、減圧可能なシリンダの排気弁は、シリンダの吸気弁および排気弁の機能を制御する内燃機関のカムシャフトに配置された減圧装置によって制御される。 Further, only one depressurizable cylinder may be provided, and the depressurizable cylinder exhaust valve is controlled by a depressurization device disposed on the camshaft of the internal combustion engine that controls the function of the cylinder intake and exhaust valves. Is done.
減圧装置はカムシャフトの端部に配置されており、弁リフタに遠心ウェイトを備えていてもよく、弁リフタは、カムシャフトの回転数が回転数閾値を下回った場合に圧縮行程で排気弁を開放し、カムシャフトの回転数が回転数閾値を上回った場合に、圧縮行程の排気弁が閉鎖状態に留まるように弁リフタを遠心力により遠心ウェイトへ移動させる。 The pressure reducing device is disposed at the end of the camshaft, and the valve lifter may be provided with a centrifugal weight. The valve lifter controls the exhaust valve in the compression stroke when the camshaft rotation speed falls below the rotation speed threshold. The valve lifter is moved to the centrifugal weight by centrifugal force so that the exhaust valve in the compression stroke remains closed when the camshaft rotation speed exceeds the rotation speed threshold.
別の態様によれば、上記エンジンシステムと別の駆動部とを備えるハイブリッド駆動系が設けられている。 According to another aspect, a hybrid drive system including the engine system and another drive unit is provided.
別の態様では、データ処理装置として構成された場合に上記方法を実施するプログラムコードを含むコンピュータプログラム製品が設けられている。 In another aspect, a computer program product is provided that includes program code for performing the above method when configured as a data processing apparatus.
本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づき以下に詳述する。 Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
図1は、車両の動力伝達機構を駆動するためのハイブリッド駆動系1の概略図を示す。ハイブリッド駆動系1は、第1被駆動軸3によって駆動系の動力伝達機構4に結合可能な内燃機関2を備える。第1被駆動軸3は第1クラッチ5を介して電動モータ7の第2被駆動軸6に結合されている。電動モータ7と動力伝達機構4との間には第2クラッチ8が配置されており、第2クラッチ8は、電動モータ7および内燃機関2を動力伝達機構4から分離するか、もしくは動力伝達機構4に結合する。動力伝達機構4は、ハイブリッド駆動系1により供給された駆動トルクをギヤ10を介して駆動ホイール9に分配する。
FIG. 1 shows a schematic diagram of a
駆動制御ユニット11により、ハイブリッド駆動系1から適宜な形式で、あらかじめ規定された駆動トルクMsollが動力伝達機構4に供給される。このために、駆動制御ユニット11ではハイブリッド駆動系1のための作動対策が実施される。例えば駆動トルクMsollが要求された場合に駆動トルクが電動モータ7のみによって供給されるように作動対策がとられる。このために駆動制御装置11は、第1クラッチ5が開放され、内燃機関2もしくは内燃機関2の被駆動軸3を分離するように第1クラッチ5を制御し、電動モータ7を動力伝達機構4に結合するために第2クラッチ8が閉じられるように制御する。車両を回転駆動させるべき場合を除いて、第2クラッチ8は原則的に閉じられたままである。要求された駆動トルクMsollがあらかじめ規定されたトルク閾値を超過した場合、内燃機関2により付加的な回転トルクを供給し、これにより、要求された駆動トルクMsollは、電動モータ7の駆動トルクと内燃機関2の駆動トルクとにより供給されるようになっている。
The
一般に純粋に電動式の作動時には内燃機関2は停止されるので、要求される駆動トルクMsollが上昇した場合、まず内燃機関2があらかじめ規定されたトルク閾値を超えて始動され、次いで内燃機関2が動力伝達機構4に供給されるトルクのために貢献することができるよう第1クラッチ5を閉じる必要がある。継続的な運転操作時に運転手により要求された駆動トルクMsollが駆動トルク閾値を急激に上回った場合、従来のハイブリッド駆動系1では内燃機関2を始動するために付加的なトルクを電動モータ7によって供給する必要がある。すなわち、駆動制御ユニット11は高められた駆動トルクを供給するために電動モータ7を制御し、同時にクラッチ5を閉じ、これにより、内燃機関2は、電動モータ7によって供給された駆動トルクと動力伝達機構4によって取り込まれたトルクとの差に相当する引きずりトルクを受ける。このため、始動トルクを供給するために十分なトルク余裕を設けることができるように駆動トルク閾値を選択すべきである。このようにしてのみ、内燃機関2を始動するために必要とされる始動トルクは駆動トルクを減衰しないことを補償できるが、これにより、車両の運転操作時の不快な微動が知覚可能になる。このため、電動モータ7は、純粋に電動式の作動によって電動モータ7により供給される駆動トルクを著しく上回る最大トルクを供給するように設計されている必要がある。このことは、電動モータをより大型に設計することにつながり、資源が利用されないことにつながる。そこで、外部トルクの供給なしに内燃機関2を始動することが提案される。
In general, since the internal combustion engine 2 is stopped during purely electric operation, when the required drive torque M soll rises, the internal combustion engine 2 is first started over a predetermined torque threshold, and then the internal combustion engine 2. Needs to be closed so that can contribute to the torque supplied to the
図2には、直接噴射による4サイクル式オットーエンジンが概略的に示されている。図2の内燃機関2は4つのシリンダ21を備え、これらのシリンダは異なる作業サイクルに位置している。作業サイクルは、シリンダ21の内部のピストン22の位置および運動方向ならびに吸気弁および排気弁23,24の位置によりそれぞれ規定される。さらに説明するためにシリンダ21にシリンダZ1〜Z4の連番を付す。
FIG. 2 schematically shows a four-stroke Otto engine with direct injection. The internal combustion engine 2 of FIG. 2 comprises four
シリンダZ1に示される吸気サイクルでは、開放された吸気弁23を介して空気が吸気管から吸い込まれる。これは、ピストン22とクランクシャフト25との連結により誘起されるピストン22の下方向運動により得られる。
In the intake cycle indicated by the cylinder Z1, air is sucked from the intake pipe through the opened
シリンダZ2により示される次の圧縮行程では、ピストン22はクランクシャフト25の回動により燃焼室を縮小する方向に移動させられ、これにより、燃焼室内に位置する空気は吸気弁および排気弁23,24が閉じられた状態で圧縮される。圧縮は、ピストン22が上死点を超えるまで行われる。
In the next compression stroke indicated by the cylinder Z2, the
上死点を過えるとすぐに、噴射弁26による燃料の直接噴射により空気・燃料混合物が燃焼室内に形成され、空気・燃料混合物は点火プラグ27によって点火される。この燃焼サイクルでは、ピストンを下死点の方向に駆動する燃焼圧力が生じ、これにより、ピストンに結合されたクランクシャフト25でトルクが生成される。
As soon as the top dead center is exceeded, an air / fuel mixture is formed in the combustion chamber by direct injection of fuel by the
ピストン22が移動時して燃焼サイクル後に下死点を超過するとすぐに、燃焼室を縮小するためのピストン22の上方向移動により排気弁24が開放された状態で燃焼排ガスが排出サイクルで排出される。
As soon as the
次いでシリンダZ1に関して説明したプロセスが新たに始まる。 The process described for cylinder Z1 then begins anew.
このような内燃機関2を始動するためには、一般にシリンダ内で吸い込まれた空気の圧縮を達成するためにはクランクシャフト25を回転に移行させる外部の引きずりトルクが必要とされる。したがって、燃焼により誘起されたトルクはクランクシャフト25をさらに加速するために十分である。燃焼サイクルに位置するシリンダ内に燃料を噴射することより、シリンダの燃焼室で空気が圧縮されない場合でもトルクを生成することはできるが、このトルクは、一般に、吸い込まれた空気(シリンダZ2)を圧縮するために不可欠な圧縮トルクを生成するためには不十分であり、したがって、外部の引きずりトルクなしに内燃機関2を始動することは一般に不可能である。
In order to start such an internal combustion engine 2, an external drag torque that shifts the
このことは、内燃機関2の始動段階で、内燃機関の始動前に燃焼サイクルに位置するシリンダ内に空気充填率を低減してトルクを生成し、同時に圧縮行程に位置するシリンダの圧縮トルクが同時に減衰または除去されることによって克服される。これは、当該シリンダの圧縮行程で(この場合、シリンダZ2)排気弁24が開放され、シリンダ内の空気の圧縮が許可されないことにより達成される。クランクシャフト25には、一般にトルクによって克服することのできる摩擦トルクのみが作用し、これにより、既に始動後の第1燃焼サイクルにより著しいトルク上昇が生じる。
This is because, at the start-up stage of the internal combustion engine 2, before the internal combustion engine is started, torque is generated by reducing the air filling rate in the cylinder located in the combustion cycle, and at the same time, the compression torque of the cylinder located in the compression stroke is simultaneously increased. Overcoming by being attenuated or eliminated. This is accomplished by opening the
圧縮行程に位置するシリンダの減圧は、減圧装置によって行われる。減圧装置は、電子制御式の吸気弁および排気弁23,24では駆動制御ユニット11に設け、これにより、圧縮行程に位置するシリンダの排気弁もしくは吸気弁23,24は、燃焼サイクルに位置するシリンダ内における燃焼点火直後に開放され、これにより、圧縮行程でシリンダの燃焼室内の減圧が行われる。シリンダの点火順序は上にZ1−Z2−Z3−Z4として説明されている。しかしながら、上述の順序とは異なっていてもよい。例えば、点火順序はZ1−Z3−Z4−Z2であってもよい。
The cylinder located in the compression stroke is decompressed by a decompression device. The decompression device is provided in the
図3には、内燃機関2の始動段階における回転数が概略的に示されている。シリンダZ3における第1点火の結果として回転数が増大していることがわかる。シリンダZ2における空気・燃料混合物の第2の点火まで、シリンダZ2のピストン22が上死点を超過し、燃焼サイクルに到達する前に回転数は再び幾分減少する。シリンダZ2で行われた燃焼は、その前にシリンダZ3で行われた燃焼と同様に、実質的に周辺圧力である空気・燃料混合物によって得られる。しかしながら、第2の燃焼は、クランクシャフト25が第1の燃焼により既に所定回転数に到達した場合にトルクを提供する。いま次の燃焼が、シリンダZ1で吸い込まれた空気の圧縮により得られ、これにより、シリンダZ1で行われる燃焼は、いま圧縮された空気・燃料混合物によって得られる。
FIG. 3 schematically shows the rotational speed at the start-up stage of the internal combustion engine 2. It can be seen that the rotational speed increases as a result of the first ignition in the cylinder Z3. Until the second ignition of the air / fuel mixture in the cylinder Z2, the
一般に、内燃機関には電子式の吸気弁および排気弁23,24は設けられていない。その代わりに、内燃機関は、クランクシャフト25に連結されたカムシャフトによって、クランクシャフト25の位置に関係して機械式に操作される。こうした場合、減圧は機械的作用によって実施する必要がある。一気筒内燃機関における吸気弁および排気弁23,24の機能の機械式構成は従来技術に対応し、当該シリンダの減圧も機械的手段によって達成することが望ましい。
In general, an internal combustion engine is not provided with electronic intake valves and
図4に示すように、例えば小型モータサイクルで使用するための一気筒エンジンでは、カムシャフト40の端部に線形に支承可能な弁リフタ41を設けてもよい。カムシャフト40は弁調整器42に配設さており、カムシャフト40に所定のように配置された突起もしくは***部がカムシャフト40の回動時に弁ばね43のばね力に抗して弁調節部42を移動させる。弁リフタ41は、遠心ウェイト44に結合されており、(図示しない)圧縮ばねに対して半径方向に可動に配置されている。弁リフタ41は送り手段を有し、送り手段は、回転数が小さい場合に作用し、半径方向にカムシャフト40を超えてスライドされ、軌道に変位され、対応した排気弁のための弁調整器42を操作する。回転数が大きい場合、遠心ウェイトは圧縮ばねの力に抗して作用し、もはや軌道に位置しなくなるように弁リフタ41を切欠き内に完全に押し込む。
As shown in FIG. 4, for example, in a one-cylinder engine for use in a small motorcycle, a
弁リフタ41は、初期状態、すなわち、カムシャフトの停止状態で送出され、圧縮可能なシリンダの対応した排気弁を操作する。しかしながら、このような機械的な配置は内燃機関のシリンダのためにのみ実施可能である。なぜなら、このような構成は、カムシャフトの端部にのみ配置することができるからである。
The
図5には、内燃機関をスタータなしに始動するための方法のフロー図が示されている。ステップS1で、内燃機関2の停止時にカムシャフト25が、減圧可能なシリンダ、この場合には弁リフタにより排気弁を制御することができるシリンダが圧縮行程に位置するように位置決めされる。ステップS2では、内燃機関を始動するための要求が認識された場合(選択肢:はい)に、ステップS3で空気・燃料混合物が燃焼サイクルに位置するシリンダで生成される。この空気・燃料混合物はステップ4で点火され、同時に、またはまだ燃焼サイクル内で、減圧可能なシリンダがステップS5で減圧され、内燃機関2の抵抗の小さい始動が許可される。
FIG. 5 shows a flow diagram of a method for starting an internal combustion engine without a starter. In step S1, when the internal combustion engine 2 is stopped, the
内燃機関2が、停止時に別のシリンダ、例えば減圧不能なシリンダが圧縮行程に位置する配置で停止した場合、内燃機関のスタータなしの始動を実施するために減圧を行うことはできない。したがって、駆動制御ユニット11により制御して、減圧可能なシリンダが圧縮行程に位置する状態で内燃機関が常に静止状態となるように停止時に内燃機関を保持することが望ましい。有利には、減圧可能なシリンダのピストンは、ピストン運動の下死点後に70〜150°の範囲、有利には90°〜130°の範囲、特に100〜110°の範囲に位置し、または燃焼サイクルに位置するシリンダは、上死点後に70〜150°、有利には90〜130°、特に100〜110°に位置する。
When the internal combustion engine 2 is stopped in a position where another cylinder, for example, a cylinder that cannot be depressurized, is located in the compression stroke when the internal combustion engine 2 is stopped, the internal combustion engine 2 cannot be depressurized in order to start the starter without starter. Therefore, it is desirable to hold the internal combustion engine at the time of stop so that the internal combustion engine is always stationary in a state where the depressurizable cylinder is positioned in the compression stroke under the control of the
内燃機関2の制御された保持は、内燃機関2の停止時にスロットルバルブを対応して調節することによって行うことができる。スロットルバルブによって、吸気管内の圧力が制御され、これにより、内燃機関1を静止状態に到達させる逆トルクは、所定位置でクランクシャフト25を保持する。クランクシャフトの位置決めは、自動制御式回転数センサによって行うことができ、内燃機関の停止時にスロットルバルブがクランクシャフト角度に関係して制御され、これにより生じる内燃機関2のより大きいまたはより小さい絞りにより、クランクシャフト25は望ましい位置で静止状態となる。この停止制御は制御ユニット11によって実施され、制御ユニット11は、通常運転時には、要求される目標トルクMsollによって決定されるシリンダ内の空気充填率に対応してスロットルバルブを制御する。
Controlled holding of the internal combustion engine 2 can be performed by correspondingly adjusting the throttle valve when the internal combustion engine 2 is stopped. The pressure in the intake pipe is controlled by the throttle valve, whereby the reverse torque that causes the
様々な理由から、内燃機関の静止状態は、内燃機関をスタータなしに始動するためには不適切な不都合なカムシャフト位置で行われる場合がある。この場合、ハイブリッド駆動系では車両の静止状態で、または電動モータによって供給される低い駆動トルク、すなわち、あらかじめ規定された閾値を下回る駆動トルクによる作動時に内燃機関2が第1クラッチ5の短時間の連結および電動モータ7の適宜な制御により付加的な引きずりトルクを供給するためにスタータなしの始動に適した位置に移動させられる。 For various reasons, the stationary state of an internal combustion engine may occur at an inconvenient camshaft position that is inappropriate for starting the internal combustion engine without a starter. In this case, in the hybrid drive system, when the internal combustion engine 2 is operated with a low drive torque supplied by the electric motor, that is, with a low drive torque that is lower than a predetermined threshold, In order to supply additional drag torque by appropriate control of the connection and the electric motor 7, it is moved to a position suitable for starting without a starter.
1 ハイブリッド駆動系
2 内燃機関
3 第1被駆動軸
4 動力伝達機構
5 第1クラッチ
6 第2被駆動軸
7 電動モータ
8 第2クラッチ
9 駆動ホイール
10 ギヤ
11 駆動制御ユニット
21,Z1,Z2,Z3,Z4 シリンダ
22 ピストン
23,24 排気弁
25 クランクシャフト
26 噴射弁
27 点火プラグ
40 カムシャフト
41 弁リフタ
42 弁調整器
43 弁ばね
44 遠心ウェイト
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記内燃機関(2)の停止時に、クランクシャフト(25)の最終位置を調節し、停止時の最終位置で減圧可能なシリンダを圧縮行程に位置させるステップと;
前記内燃機関(2)の停止に続いて始動プロセスが要求された場合に、静止状態で燃焼サイクルに位置する前記内燃機関(2)の前記シリンダ(21)内で空気・燃料混合物を点火し、これにより、内燃機関(2)を始動するためのトルクを生成し、圧縮行程に位置する減圧可能なシリンダを減圧するステップとを備えることを特徴とする、内燃機関(2)をスタータなしに始動するための方法。 Particularly, in the hybrid drive system (1), a method for starting the internal combustion engine (2) without a starter, wherein a part of the cylinder (21) of the internal combustion engine (2) is configured as a depressurizable cylinder. In a method in which the cylinder can be depressurized in the compression stroke, the following steps:
Adjusting the final position of the crankshaft (25) when the internal combustion engine (2) is stopped, and positioning a cylinder that can be depressurized at the final position when the engine is stopped in the compression stroke;
Igniting the air / fuel mixture in the cylinder (21) of the internal combustion engine (2), which is stationary and in the combustion cycle, when a starting process is required following the stop of the internal combustion engine (2); And generating a torque for starting the internal combustion engine (2) and depressurizing a depressurizable cylinder located in the compression stroke, and starting the internal combustion engine (2) without a starter. How to do.
前記内燃機関(2)の停止時に、クランクシャフト(25)の最終位置を調節し、停止時の最終位置で減圧可能なシリンダを圧縮行程に位置させ、
前記内燃機関(2)の停止に続く始動プロセスが要求された場合に、静止状態で燃焼サイクルに位置する前記内燃機関(2)の前記シリンダ(21)内で空気・燃料混合物を点火し、これにより、内燃機関(2)を始動するためのトルクを生成し、
圧縮行程に位置する減圧可能なシリンダを減圧するように構成されていることを特徴とする、内燃機関(2)をスタータなしに始動するための装置。 Particularly, in the hybrid drive system (1), a device for starting the internal combustion engine (2) without a starter, wherein a part of the cylinder (21) of the internal combustion engine (2) is a depressurizable cylinder (21). In an arrangement in which the cylinder (21) can be depressurized in the compression stroke, the apparatus comprises a control unit (11), the control unit (11) comprising:
When the internal combustion engine (2) is stopped, the final position of the crankshaft (25) is adjusted, and a cylinder that can be depressurized at the final position at the time of stop is positioned in the compression stroke;
When a start-up process following a stop of the internal combustion engine (2) is required, the air / fuel mixture is ignited in the cylinder (21) of the internal combustion engine (2) located in the combustion cycle in a stationary state, To generate torque for starting the internal combustion engine (2),
Device for starting the internal combustion engine (2) without a starter, characterized in that it is configured to depressurize a depressurizable cylinder located in the compression stroke.
請求項4に記載の装置とを備えることを特徴とする、エンジンシステム(1)。 An internal combustion engine (2) having a plurality of cylinders (21), wherein only a part of the cylinder (21) of the internal combustion engine is configured as a depressurizable cylinder, and the cylinder can be depressurized in a compression stroke. An internal combustion engine (2);
Engine system (1), characterized in that it comprises a device according to claim 4.
別の駆動部とを備えることを特徴とする、ハイブリッド駆動系(1) The engine system according to claim 6 or 7,
A hybrid drive system (1) characterized by comprising another drive unit
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