JP2001519501A - 燃焼エンジンを制御するための方法およびデバイス - Google Patents

燃焼エンジンを制御するための方法およびデバイス

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JP2001519501A
JP2001519501A JP2000515111A JP2000515111A JP2001519501A JP 2001519501 A JP2001519501 A JP 2001519501A JP 2000515111 A JP2000515111 A JP 2000515111A JP 2000515111 A JP2000515111 A JP 2000515111A JP 2001519501 A JP2001519501 A JP 2001519501A
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temperature
controlling
temperature value
vehicle
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JP2000515111A
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ピーター ノーバック，
ソレン エリックソン、
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ボルボ パーソンバグナー アーベー
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、燃焼エンジン（１）および車両の作動条件の所定の変数を表すデータを検出するステップ（２５）と、エンジン（１）の特定の熱負荷に対応する条件の検出ステップ（２４）と、エンジン（１）に接続して、またはエンジン（１）内に配置される少なくとも１つの温度臨界的構成要素（３；８）の材料の少なくとも１つの温度値（Ｔ1M；Ｔ2M）を決定するステップ（２６，２７，２８）と、少なくとも１つの温度値（Ｔ1M；Ｔ2M）に依存するエンジン（１）の熱負荷を制御するステップ（３３，４０，４６）と、を含み、該条件が存在する場合にエンジン（１）の制御が起こる、車両中の燃焼エンジン（１）を制御する方法に関する。本発明は、エンジン（１）の熱負荷の制御ステップが、構成要素（３；８）の熱慣性に依存して行われることによって特徴付けられる。本発明はまた、燃焼エンジン（１）のそのような制御のための装置に関する。本発明は、燃焼エンジンの改善された制御を提供し、これにより、ある構成要素の温度が所定の制限値を超えることなしに、高い速度および負荷において燃料消費が低減される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、添付の請求項１の前提部にかかる燃焼エンジンを制御するための方
法に関する。特に、本発明は、自動車に関連する使用に関し、自動車のエンジン
を制御する際に使用される温度値の導出（derivation）に関する。本発明はまた
、添付の請求項１３の前提部にかかる燃焼エンジンのそのような制御のためのデ
バイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃焼エンジンによって動力を与えられる車両に関して、車両燃料消費をできる
だけ低減することが一般に望まれる。これはまた、大気への有害な放出量を低減
することを目的とした環境的な要求、および車両の良好な燃費に関する要求に基
づくものである。
【０００３】 今日の自動車において、エンジンへの空気および燃料の供給は、コンピュータ
によるエンジン制御部によって一般に制御される。この制御部は、車両の多くの
異なる作動変数（エンジン速度、負荷、エンジン冷却液温度、車両速度など）を
表す信号を検出するために、公知の方法で構成される。これらの信号から、エン
ジンに供給されるべき燃料量が連続的に決定され、そして次いでその供給が噴射
デバイスによってなされる。
【０００４】 車両の燃料消費を制限する目的で、制御部は、作動中に、化学量論的な空気／
燃料混合物（すなわち、λ＝１の混合物）がエンジンに与えられることを確実に
するような公知の構成にされ得る。しかし、このガイドライン値は、作動のすべ
ての時点に対して得られ得ない。なぜならば、エンジンおよび排気システムを構
成する要素にかかる最大許容熱負荷に関する制限があるためである。例えば、エ
ンジンシリンダヘッドおよび排気システムの、ならびに任意の既存のターボチャ
ージャ内の温度は、ある所定の最大限度内に保持されなければならない。これら
の限度を超えると、構成要素にダメージを与える危険がある。
【０００５】 エンジンシステムおよびその構成要素に対する高い熱負荷の危険は、高い負荷
およびエンジン回転速度において特に顕著である。そのような作動の場合につい
て、エンジン排気ガス温度は、上記のように、エンジンおよびその関連構成要素
にダメージを与える危険が生じるほど高くならないように制限されなければなら
ない。
【０００６】 公知の技術によると、この冷却効果は、例えば車両の運転手が追い越し時にス
ロットルを全開する場合のように、上記の作動条件の間にある過剰量の燃料をエ
ンジンに供給することによって得られる。したがって、これにより、燃料混合物
は、化学量論的混合物から外れるように制御されることとなる。より正確には、
燃料供給のこのような増加は、所定の制限値よりも低いままの排気ガス温度に応
じて、あるレベルに達するように制御される。この制限値の大きさは、経験則に
基づき得、そしてエンジンテストによって決定され得、そしてそれを超えると、
エンジンおよび排気システムにおけるある影響を受けやすい構成要素にダメージ
を与える危険があるような制限を示す。
【０００７】 この公知の方法にともなう大きな欠点は、任意の場合におけるエンジンおよび
排気システムの温度が負荷の変化ほど速く増加しないので、エンジン負荷の変化
ほど速く過剰燃料を供給する必要が常にはないという事実に関する。これにより
、高い負荷およびエンジン速度のエンジンに過剰な燃料量を供給することがよく
あり、車両燃料消費を増加させるという欠点がある。
【０００８】 関連する技術分野において、車両の燃焼エンジンへの燃料供給を制御するため
のシステムが特許文献、米国５１０３７９１、から以前より公知である。このシ
ステムは、エンジン負荷およびエンジン冷却液温度の検出のための手段を含む。
負荷および温度の値に基づいて、エンジン排気システムにおける温度の値が推定
される。この温度値は、エンジンに与えられる燃料量の修正のための基となる。
このようにして、排気システム温度が制限され得、ダメージの危険を低減する。
【０００９】 燃焼エンジンへの燃料供給をコントロールするための別のシステムが、特許文
献、米国５１５８０６３に記載される。このシステムは、現在のエンジン作動条
件の関数としてエンジンシステムにおける少なくとも１つの構成要素の温度を推
定するための手段を含む。そして、エンジンへ供給される空気／燃料混合物は、
この推定された構成要素温度の関数として制御され得る。
【００１０】 ２つの以前から公知のシステムの共通の特徴は、これらのシステムがエンジン
システム温度についての比較的単純なモデルを含み、特には、急激な負荷の増加
などの、温度によって影響を受けやすい各構成要素の熱慣性に対応する制御を提
供しない。
【００１１】 したがって、エンジンシステムが実際に必要な場合のみに冷却されるように、
エンジンの作動を、材料の臨界点に対応する、導出された温度値に基づいたより
効果的な方法によって制御することが要求される。
【００１２】 （発明の要旨） 本発明の目的は、燃焼エンジンを制御するための、特に、エンジンに作用する
熱負荷のより最適化された制御のための、改善された方法を提供することである
。この目的は、添付の請求項１に記載の特徴を有する方法によって達成される。
目的はまた、添付の請求項１３に記載の特徴を有するデバイスによって達成され
る。
【００１３】 本発明の方法は、エンジンの作動条件の所定の変数を表すデータの検出、エン
ジンへの特定の熱負荷が存在するという事実に対応する条件の検出、エンジンに
接続して、またはエンジン内に配置される少なくとも１つの構成要素の材料の少
なくとも１つの温度値の決定、および該少なくとも１つの温度値に依存するエン
ジンの熱負荷の制御を含む。本発明は、エンジンの回転速度および／または負荷
の変化に連係しつつ、エンジンの熱負荷の該制御が該構成要素に固有の熱慣性（
thermal inertia）に依存して行われることによって特徴付けられる。
【００１４】 本発明によると、エンジンは、負荷および速度の急激な増加などの間に最適な
方法で冷却され得る。そしてこれにより、ある所定の臨界材料温度値が決して超
えられないことが確実になる。この冷却、すなわちエンジンシステムへの熱負荷
の制限は、例えば、エンジンに供給される空気／燃料混合物の制御のための温度
臨界構成要素に対応する、得られた温度値を利用することによって達成され得る
。これにより、追加燃料量は、温度値の関数として供給される。このように、特
に、空気／燃料混合物の高濃度化は、その冷却効果が実際に必要になるまで遅ら
せ得る。これにより、エンジンのより低い燃料消費が得られる。
【００１５】 本発明の導出は、高負荷および高速度によって特徴付けられる、エンジン作動
のある「臨界領域」内で行われる。この「臨界領域」内で、臨界値を超える温度
となるエンジン構成要素があり得る危険があるので、該構成要素にダメージを与
える危険がある。この「臨界領域」は、本明細書中で、エンジンが化学量論的関
係から得られる空気／燃料混合物を用いて通常制御される領域として定義される
。
【００１６】 本発明の第１の実施態様によると、該冷却、すなわちエンジンシステムへの熱
負荷の制限は、エンジンに供給される空気／燃料混合物の制御のための、得られ
た温度値を使用して達成され得る。これにより、追加燃料は、得られた温度値の
関数として供給される。このように、特に、空気／燃料混合物の高濃度化は、そ
の冷却効果が実際に必要になるまで遅らせ得る。これにより、エンジンの低減さ
れた燃料消費が得られる。
【００１７】 本発明の第２の実施態様によると、エンジンシステムへの熱負荷は、１つ以上
のエンジンシリンダに水または対応の冷却液を噴射することによって制限され得
る。これにより、環境的な利点が提供され、そしてまた、エンジンシリンダにお
いて迅速な冷却応答が提供される。
【００１８】 本発明の第３の実施態様によると、エンジンシステムへの熱負荷は、エンジン
冷却システムの一部を形成するサーモスタットの制御によって制限され得る。
【００１９】 特にターボチャージャ部を設けられたエンジンに適する本発明の第４の実施態
様によると、熱負荷は、ターボチャージャのチャージ圧力を制御することによっ
て制限され得る。そしてこれは、ターボチャージャにおける廃棄ゲートバルブを
規制することによって達成され得る。
【００２０】 本発明は、特に、高い負荷および回転速度を有する作動環境に対して、公知の
システムに比べて改善されたエンジン制御を提供し、エンジン燃料消費が低減さ
れることを可能にする。さらに、本発明は、どの温度臨界エンジン構成要素も、
ダメージが起こり得る臨界制限温度を超える温度に達しないことを確実にする。
【００２１】 好ましくは、本発明は、それ自体公知のエンジン制御部における補完ソフトウ
ェア機能として実施される。このように既存の車両構成要素は、さらなるハード
ウェア構成要素を導入する必要なしに、補助ソフトウェア機能と組み合わせて高
度に使用される。
【００２２】 本発明の特長を有する実施態様は、添付の従属請求項に記載される。
【００２３】 （好ましい実施態様） 本発明は、好ましい実施態様例および添付の図面を参照して以下により詳細に
説明される。
【００２４】 図１は、原理的に、本発明が適用され得る燃焼エンジンに関連する構成を示す
。好ましい実施態様によると、この構成は、好ましくは従来の燃焼エンジンから
なる燃焼エンジンに関連して、車両中に設けられる。エンジン１は、一般的な方
法で空気ダクト２を介して流入空気が与えられる。エンジン１はさらに、シリン
ダヘッド３、ならびに多くのシリンダおよび対応する多くの燃料噴射デバイス４
を有するエンジンブロックが設けられる。各燃料噴射デバイス４は、中央制御部
５に接続される。制御部５は、好ましくはコンピュータによるものであり、各噴
射デバイス４をそれぞれ制御するように公知の方法で機能し、各時点でエンジン
１に適切な空気／燃料混合物を供給する。
【００２５】 エンジン１の作動中に、制御部５は、各時点で燃料混合物が現在の作動条件に
適応し得るようにエンジン１への空気／燃料混合物を制御するように機能してい
る。エンジン１に供給されるべき空気量は、スロットル６によって制御され、そ
して燃料の供給は、エンジン１および対応する車両の現在の作動条件を表すいく
つかのパラメータの関数としてなされる。例えば、エンジン制御は、現在のスロ
ットル設定、エンジン速度、エンジンに噴射される空気量および排気ガスの酸素
濃度に依存し得る。スロットル６は、図において点線で示されるように、制御部
５への接続を介して電気的に制御され得る。この場合、スロットル６は、作動モ
ータ（図示せず）によって作動され、スロットル６の位置は、制御部５によって
制御され得る。
【００２６】 本実施態様によるエンジン１は、「複数位置」噴射タイプが設けられエンジン
１への正確な量の燃料がそれぞれの噴射デバイス４によって個々に供給されるこ
とを可能にする。本発明はまた、原理的に、いわゆる「単一位置」噴射のために
利用され得る。単一位置噴射においては、１つの燃料噴射デバイスがエンジン吸
気マニホールドに位置する。
【００２７】 図に示されるエンジン１は、４つのシリンダを有する。しかし、本発明は、異
なる数のシリンダおよびシリンダ構成を有するエンジンに使用され得ることが理
解されるべきである。
【００２８】 エンジン１からの排気ガスは、マニホールド７の形態の排気放出口を介して放
出される。さらに、図示されるエンジンは、ターボチャージャ部８を備えるタイ
プのものである。しかし、本発明は、このタイプのエンジンに限定されず、ター
ボチャージャ部を有さないエンジンにも使用され得る。本実施態様によると、排
気ガスは、排気マニホールド７を介し、そして引き続きそのマニホールドに接続
された排気パイプ９を介し、ターボチャージャ部８に属するタービン１０に移送
される。排気ガスは、タービン１０からさらなる排気パイプ１１を介して排気ガ
ス触媒コンバータ１２へ、そして続いて大気に放出される。
【００２９】 公知の方法において、ターボチャージャ部８は、シャフト１４上に回転可能に
配置されたコンプレッサ１３を含む。シャフト１４上にはまた、タービンが配置
される。コンプレッサ１３は、空気注入口１５を介して流入する空気を圧縮する
ように機能する。上記にしたがって、入力空気は、空気ダクト２を介して各シリ
ンダに供給される。
【００３０】 以前からそれ自体公知の方法で、エンジン１およびそれを付属する車両に関連
して多くの異なるセンサ（図示せず）が提供される。これらのセンサは、エンジ
ン１および車両の作動条件を表す異なる変数の検出のために使用される。好まし
くは、排気ガス中の酸素濃度の検出のためのラムダセンサ１６（触媒コンバータ
１２の上流に位置する）、空気注入口１５において配置された空気流メータ１８
の形態の負荷センサ（エンジン１に注入される空気の量の測定用）、エンジン１
冷却液温度を検出するための温度センサ１９，エンジンに流入する空気のための
温度センサ２０、および車両速度のためのセンサ２１が使用される。すべてのセ
ンサは、電気的な接続を介して制御部５に接続される。
【００３１】 ターボチャージャ部８はさらに、公知の方法で、電気的に制御可能であり且つ
２つの位置の間で連続的に制御され得る、いわゆる廃棄ゲートバルブ２２を含む
。第１の位置は、閉位置であり、ここでターボチャージャ部におけるバイパスダ
クト２３がマニホールド７からタービン１０を介して排気ガスを通すために遮断
される。他方の位置は、開位置であり、ここでバイパスダクト２３を介する通路
が開く。後者の場合において、排気ガスは、タービン１０を介して流れることな
しに、排気パイプ１１に直接にバイパスされ得る。廃棄パイプ１１は、作動中に
ターボチャージャ部８からのチャージ圧力を低減する。廃棄ゲートバルブを制御
するために、廃棄ゲートバルブは制御部５に接続される。このように、ターボチ
ャージャ圧力は、廃棄ゲートバルブ２２の機能を制御することを介して作用を受
ける。
【００３２】 エンジン1の作動中に、制御部５は、エンジン1への空気／燃料混合物をなるべ
く化学量論的混合物（すなわち、λ＝１）に近いように常時保持するように制御
するように機能する。しかし、導入部の説明によると、ある作動条件中に、特に
高い負荷において、エンジン1およびそれに関連する構成要素への熱負荷は、こ れらの構成要素にダメージおよび強度の劣化を起こす。特に影響を受けやすい構
成要素の例として、排気マニホールド７、ターボチャージャ部８、シリンダヘッ
ド３、および触媒コンバータ１２を挙げ得る。したがって、エンジン１に関連し
て構成されるこれらの熱に影響を受けやすい構成要素の温度を制限する必要があ
る。
【００３３】 以下のより詳細な記載によると、少なくとも１つの、温度の観点から重要な、
構成要素の温度の値が、制御部５において得られる。この温度値は、エンジン１
を制御する際に、例えば、それぞれのシリンダ３へ供給される余剰燃料量を計算
するために使用される。したがって、好ましい実施態様によると、エンジンシス
テムの熱負荷は、当該構成要素へのダメージの危険が存在する場合に対応して、
この温度値が所定の制限値を決して超えないように余剰燃料の供給によって制御
され得る。
【００３４】 第１の実施態様によると、好ましくは、２つの温度値が得られる。第１の値は
、シリンダヘッド３における材料の温度に対応する。第２の値は、ターボチャー
ジャ部８における温度を表す。当該位置は、好ましくは、経験的に高温度に対し
て影響を受けやすいと予想される各構成要素における位置として選択される。
【００３５】 図２は、第１の実施態様の本発明の機能を若干簡略化して示すフローチャート
である。エンジン制御は、センサ１６〜２１（図１と比較のこと）によって検出
されそして制御部５（四角２５）に登録される車両作動条件を表す多くのデータ
によって開始される周期的過程に従う。好ましくは、これらのデータは、エンジ
ン速度、エンジン負荷（例えば、燃焼当たりの空気量）、点火角度、エンジン冷
却液温度、入力空気の温度、および車両速度を含む。
【００３６】 エンジン速度および負荷の検出データから、ここでそれぞれベース温度Ｔ1お よびＴ2と称される２つの値がモデルされる。これらの値は、選択された温度臨 界的材料位置（好ましくは、それぞれシリンダヘッドおよびターボチャージャ部
からなる）の温度を示す（四角２６）。この目的のために、ベース温度Ｔ1、Ｔ2 ならびにエンジン速度および負荷の関係が、当該エンジンタイプについて予め決
定され得る。これは、多くの異なる速度および負荷において予めなされた温度測
定を介してなされ、これにより、上記関係は、制御部５において表の形態で格納
される。車両作動条件に関するデータ（すなわち、入力空気温度、噴射時間、点
火角度、冷却液温度、および車両速度）は、この段階で、名目値、すなわち、通
常の連続作動におけるエンジンシステムの作動条件に対応する値、に等しいと仮
定される。
【００３７】 手順の次のステップは、ベース温度Ｔ1およびＴ2からなる静的補正を含む（四
角２７）。ここで補正ΔＴ1、ΔＴ2は、エンジン噴射時間および点火角度、冷却
液温度、空気温度、および車両速度のための記録データがそれぞれの名目値から
どれだけはずれるかに依存して、生成される。例えば、シリンダヘッド３および
ターボチャージャ部における２つの異なる温度が、上記パラメータの変化によっ
て異なった程度に影響を受ける。これらの依存性はまた、制御部において格納さ
れたテーブルを利用し、そしてシリンダヘッド３およびターボチャージャ部の温
度に対するモデルを定義することによって生成され得る。このようにして、静的
に補正された値は、以下に決定され得る： Ｔ1S＝Ｔ1＋ΔＴ1 Ｔ2S＝Ｔ2＋ΔＴ2 ここで、Ｔ1Sは、シリンダヘッド温度の静的に補正された値であり、そしてＴ2S は、ターボチャージャ部温度の静的に補正された値である。
【００３８】 次に、静的に補正された温度Ｔ1S、Ｔ2Sは、動的補正される（四角２８）。好
ましくは、これは、該温度値の低域通過フィルタによってなされ、動的に補正さ
れ、モデルされた値Ｔ1MおよびＴ2Mをそれぞれ生成する。
【００３９】 第１の実施態様によると、第１次の低域通過フィルタは、動的補正のために使
用される。静的に補正された温度値Ｔ1S、Ｔ2Sの動的補正は、ここで以下の関係
にしたがって得られる： Ｔ1M［ｔ］＝（１−ｈ1／τ1）Ｔ1M［ｔ−１］＋（ｈ1／τ1）Ｔ1S［ｔ］ Ｔ2M［ｔ］＝（１−ｈ2／τ2）Ｔ2M［ｔ−１］＋（ｈ2／τ2）Ｔ2S［ｔ］ ここで、Ｔ1Mは、フィルタからの出力信号で、シリンダヘッド３に対する最終温
度推定に対応し、Ｔ2Mは、フィルタからの出力信号で、ターボチャージャに対す
る最終温度推定に対応し、τ1およびｈ1は、それぞれシリンダヘッド３に対する
時間定数および間隔であり、τ2およびｈ2は、それぞれターボチャージャに対す
る時間定数およびサンプリング間隔である。好ましくは、時間定数は、エンジン
速度および負荷の適切な関数として選択される。本発明のこの動的モデリングを
介して、エンジンシステムの加熱に付随する熱慣性が利用され得る。本明細書中
で、用語「熱慣性」は、固有の動的温度フィルタ、すなわち、排気ガスとエンジ
ンおよび排気システムにおける材料との間に存在する温度変化に対する比較的遅
い適応、を説明するために使用される。そして、この熱慣性は、ガスと壁材料と
の間の熱移送、材料の熱容量、および周囲の媒体（例えば、空気、水、および材
料）の冷却効果によるものである。
【００４０】 このように、モデルされた温度値Ｔ1MおよびＴ2Mは、それぞれシリンダヘッド
およびターボチャージャ部の推定温度を表し、上記熱慣性について補正されてお
り、そして後に最大負荷におけるエンジンへ供給される余剰燃料を制御するため
に使用され得る。ここで、比較は、モデルされた温度値Ｔ1M、Ｔ2Mと所定の制限
温度Ｔ1G、Ｔ2Gとの間でなされる。所定の制限温度Ｔ1G、Ｔ2Gは、シリンダヘッ
ド３およびターボチャージャ部はそれぞれ、上記にしたがい、ダメージを受ける
危険がある臨界温度を示す（四角２９）。臨界温度は、当該の構成要素の間で変
動し、そしてまた、その構成要素において使用される材料の間で変動する。
【００４１】 次に、上記比較から、エンジンへ噴射される燃料量の低減についての対応する
値は、決定され（噴射時間が名目の場合に関連して低減され得る程度に対応する
）、エンジン噴射デバイスを制御する際に使用される（四角３０）。これは、噴
射された燃料量の低減についての２つの異なる値が得られ得ること、すなわち、
シリンダヘッダ３についての計算（Ｔ1G〜Ｔ1M）を表す１つの値およびにターボ
チャージャついての計算（Ｔ2G〜Ｔ2M）を表す１つの値である。シリンダヘッド
３およびターボチャージャの臨界温度を決して超えないことを確実にするために
、２つの低減の小さいほうが続きのエンジン制御のために選択される（四角３１
）。このように、噴射燃料の補正された絶対量の値が得られる（四角３２）。こ
の値は、各噴射デバイスの規制のためのエンジン制御に使用される（四角３３）
。そしてこれは、上記のように、システム内の温度の制限を生成する。
【００４２】 噴射燃料の補正された絶対量は、名目絶対量からある程度はずれ得る。したが
て、各噴射デバイスは、この補正された量にしたがって制御される。次に、プロ
セスは、四角２５に戻る。次に、プロセスが再開すると、種々のセンサからの入
力信号が新たに検出され得る。ここで、噴射された燃料量の先に計算された値が
、この検出（四角２５）における１つの変数として使用され得る。図２における
点線は、これを示す。
【００４３】 本発明の制御を介して、噴射された名目燃料量の低減が得られ、そしてそれに
より燃料を節約するが、シリンダヘッド３またはターボチャージャについての臨
界温度を超えない。さらに、燃料の補正量は、好ましくは、最大許容λ値（好ま
しくは、λ＝１）によって下方に制限される。
【００４４】 別の実施態様によると、「臨界領域」における追加燃料量の制御は、個々のシ
リンダについて行われ得る。この目的のために、次に、エンジンは、別個の噴射
デバイスおよび各シリンダのための点火角度制御を含まなければならない。これ
は、今日の車両において頻繁に利用され得る。
【００４５】 ここで本発明の機能を図３を参照してさらに説明する。図３は、時間の関数と
して供給される余剰燃料量の図を示す。この図は、ある時点、ｔ1、において負 荷に大きな変化を有する状況を含む作動シーケンスを表す。すなわち、空気／燃
料混合物が化学量論的混合物よりも一般に濃縮されるような非常に高い負荷およ
び回転速度によって特徴付けられる「臨界領域」に入るような大きな変化である
。
【００４６】 本発明にしたがって供給される燃料量（すなわち、補正絶対燃料量）は、図３
において実線によって示され、他方公知技術にしたがう燃料量（すなわち、名目
絶対燃料量）は、点線によって示される。ｙ軸のゼロに対応するレベルは、空気
／燃料混合物が化学量論的、すなわちλ＝１、である場合を表す。
【００４７】 上記の状況において、公知技術によると、供給される燃料量においてレベルＢ N までの急激な上昇が起こり、上記説明により、排気ガス温度の低減を起こす。 この燃料量ＢNは、臨界限界値に制限される排気ガス温度に対応する。公知技術 に反対して、本発明は、材料温度（例えば、シリンダヘッド３およびターボチャ
ージャにおける）は負荷変化ほど急速には上昇しないので、燃料供給におけるそ
のような大きな上昇ＢNは、ｔ1における上記負荷の増加に対して一度には必要と
されない。したがって、本発明によると、インクレメントごとに、エンジンに通
常、供給される余剰燃料量のある低減がある。この低減は、燃料ＢＮの名目量か
らの偏差ΔＢに対応する。図３において示されることにしたがい、この偏差ΔＢ
は、順次ゼロに低減され得る。このプロセス中に供給される比較的小さい量の余
剰燃料にもかかわらず、その量はなお、材料温度が臨界値を超えるのに十分に大
きくあり得る。本発明の制御により、名目の場合よりも低い燃料消費が得られる
。したがって、図３の斜線領域３４は、以前の公知技術に比較して、燃料節約に
対応する。
【００４８】 実際のテストは、本発明が高い負荷およびエンジン速度において燃料消費の実
質的な低減を達成することを示した。本発明は、一般に全開スロットルで頻繁に
追い越しをする高速道路での運転中において特に十分に機能する。
【００４９】 固定された名目値（図２の四角２７と比較のこと）と比較する代わりに、本発
明のモデリングプロセスは、適応的になされ得る。これは、必要となりうる。な
ぜなら、センサ１６〜２１（図１参照）のうちの１つは、時間経過とともに変動
する値の測定を提供し、そして異なる測定結果を提供するためであり、または同
じモデルでさえ異なるエンジンは異なり、個々の適応が必要とされるためである
。さらに、エンジンおよびそれに付随の構成要素の老化は、適応的制御を必要と
し得る。変化の検出は、別個のセンサによって、または制御部における表に格納
された経験的関係を介してなされ得る。そのような可能な変化は、例えば、排気
ガス温度を測定するための温度センサ（図示せず）によって検出され得る。測定
された温度が変化するにつれて、静的計算モデルは、補正されることによって更
新され得る。この適応的計算モデル(四角３５)は、一方でベース温度のモデリン
グ（四角２６）および他方で静的補正（四角２７）のために使用される計算モデ
ルを補正することによって図２によるフローチャートに含まれ得る。
【００５０】 したがって、燃料の噴射量について得られた値（図２の四角３２を参照）は、
高い負荷および速度おけるエンジン１を制御するために利用され得る。上記によ
ると、この制御は、エンジンへの余剰燃料量を規制することによって行われ得る
。あるいは、この制御はまた、エンジンへ供給される燃料および空気の総量を規
制することによって行われ得る。ここで、より低いエンジンパワー出力は、温度
低下を招く。そして、これは、後者が電気的に制御されるスロットルである場合
、スロットル６によって制御され得る。
【００５１】 本発明のさらなる実施態様によると、各エンジン燃焼室を適切な冷却液によっ
て冷却することは、例えば、エンジンの熱負荷の制御をまた行い得る。図４は、
原理的に、本発明がそのような実施態様にどのように適合され得るかを示す。図
４の構成は、エンジン１の各シリンダに位置する水用の特定噴射器３６を除いて
、図１に示された構成に対応する。噴射器３６は、さらに水ポンプ３７に接続さ
れる。水ポンプ３７は、高い負荷および速度によって特徴付けられる作動条件中
に高圧力下の水を送達するように機能する。
【００５２】 図５は、本発明の第２の実施態様の作動を示す。参照符号２４〜２９は、図２
に関連して上述されたものに対応する。比較がモデルされた温度値Ｔ1M、Ｔ2Mと
各制限値Ｔ1G、Ｔ2Gとの間でなされる場合、シリンダヘッドおよびターボチャー
ジャそれぞれにおける材料温度を制限するために、各噴射器３６によって噴射さ
れる水がどの程度必要とされるかが決定される。これらの値は、各温度に対する
水量の効果の、予め行われる、作動位置の関数としてのモデリングに基づく。シ
リンダ３およびターボチャージャの臨界温度を決して超えないことを確実にする
ために、２つの水量の大きいほうが、続きの制御のために選択される（四角３９
）。
【００５３】 その際に、各噴射器３６は、冷却が必要であるシリンダについて作動される（
４０）。次に、プロセスが再開される場合、供給された水量の選択された値が温
度モデルについての入力信号として使用されるフィードバックが得られる（四角
２５）。
【００５４】 第３の実施態様によると、エンジンの冷却は、エンジンの冷却液温度を制御す
ることによって制御される。図６は、そのような制御が利用され得る構成を示す
。図１の構成は、モータを制御するエンジン１の冷却システムを負荷および速度
変動の関数として使用することを除いて、図１において示される構成に対応する
。エンジン１は、公知のように、冷却液ポンプ４２によってエンジン内部を循環
するように作成される水系冷却液のためのラジエータ４１が設けられる。図１に
おいて、矢印は、冷却液の流れる方向を示す。サーモスタット４３は、冷却液の
流れを管理する。サーモスタット４３（および、好ましくはまた、ポンプ４２）
は、電気的に制御され、そして制御部５に接続される。システムは、公知のよう
にさらに冷却ファン４４を含む。
【００５５】 エンジン１を循環する冷却液は、熱を吸収する。サーモスタット４３によって
、エンジン１内部の冷却液の流れは、制御され得る。エンジン１が冷たい場合、
冷却液は、ラジエータ４１を循環しない。なぜなら、エンジン温度が制限温度よ
りも低い場合、サーモスタット４３はある制限温度に設定され、そしてラジエー
タ４１への冷却液の流れを遮断し得るからである。しかし、図６からわかるよう
に、冷却液は、サーモスタット４３がラジエータ４１への流れを遮断する場合も
また、エンジン１内部を循環し得る。エンジンがサーモスタット４３の制限温度
に暖められた場合、後者は、ラジエータに冷却液が流れるようにする。このよう
にエンジンは冷却され得、温度臨界的な構成要素がダメージを受けない。
【００５６】 本発明によると、サーモスタット４３の制限温度は、例えば、負荷および速度
に急激な増加が起きた場合などの、冷却が必要な場合に応じて調節される。これ
は、図７において示されるように行われる。参照符号２４〜２９は、図２および
５に関連して上述されたことに対応する。モデルされた温度値Ｔ1M、Ｔ2Mと各制
限値Ｔ1G、Ｔ2Gとの間で比較がなされた場合、要求される程度に冷却するために
、どれだけの冷却液をラジエータ４１を介して流す必要があるかが決定される（
四角４５）。シリンダヘッドおよびターボチャージャ部の臨界温度を決して超え
ないことを確実にするために、２つの循環水流速度の大きいほうを続きの制御の
ために選択する（四角４６）。したがって、エンジンの冷却は、サーモスタット
の選択された制限値に依存して行われ得る。この値はまた、エンジン作動条件に
関する変数の続きの検出において使用される（四角２５）。
【００５７】 第４の実施態様によると、エンジン冷却は上記廃棄ゲートバルブ２２の規制に
よって達成される（図１参照）。この目的のために、上記廃棄ゲートバルブ２２
は制御部５によって電気的に制御され得る。上記方法と異なり、廃棄ゲートバル
ブ２２は、ターボチャージャ部からのチャージ圧力を低減するために、この第４
の実施態様により、より詳細には可変モードにそれを変更することによって、規
制される。これにより、ターボチャージャ部８における温度は、低減される。タ
ーボチャージャ部８のチャージ圧力とシリンダヘッドおよびターボチャージャの
それぞれの温度Ｔ1M、Ｔ2Mのモデルされた値との間の以前から公知の関係を利用
することによって、廃棄ゲートバルブは、必要なチャージ圧力を得るために制御
され得る。
【００５８】 本発明は、上記され且つ図面に示された実施態様によって限定されないが、添
付の特許請求項の範囲内において変化し得る。例えば、異なる材料位置の大きさ
が使用され得る。すなわち、上述されるようなシリンダヘッド３およびターボチ
ャージャ部に限らない。これらの材料位置は、温度臨界的であると判断されるエ
ンジンに関連するこれらの構成要素において選択される。利用され得る他の材料
位置の例は、触媒コンバータおよびλプローブである。
【００５９】 材料位置を選択する場合、エンジン燃焼室に付随する１つの位置およびエンジ
ンの下流の１つの位置が好ましくは選択される。
【００６０】 異なるタイプのエンジン冷却が使用される上記実施態様の他に、他の形態の冷
却が使用され得る。一例として、車両冷却ファンがこの目的のために使用され得
る。図６および７に関連して記載される実施態様は、本発明の制御が冷却液があ
る所定の制限温度に達した場合に作動されるように適切に構成される。１つ以上
の熱臨界的構成要素の温度が、あるいは、当該構成要素に関連して適当であり得
るハードウェアタイプの温度センサを補助にして決定され得る。したがってまた
、本発明にしたがって使用されるエンジン冷却のための制御において、直接測定
された値が、モデルされた値に代わって使用され得る。
【００６１】 また、車両およびエンジン作動条件に関する、上述以外の変数が、現在の温度
値を決定する際に利用および考慮され得る。例えば、本発明の最大負荷モデリン
グ中に、排気ガスにおいて得られるλ値は、制御部への入力変数としてフィード
バックおよび利用され得る。さらに、エンジンの誤点火（いわゆる「誤点火」）
の検出のための既存システムが、モデリングのために利用され得る。なぜなら、
不完全な点火はまた、排気ガス温度に影響を与え得る。
【００６２】 本発明はまた、ターボチャージャを有さないエンジンのために使用され得る。
好ましくは、排気マニホールドが、温度をモデルしたい温度臨界的構成要素とし
て使用され得る。
【００６３】 図６および７による熱静的制御による冷却は、好ましくは、上記他のタイプの
冷却の１つが、その影響が遅いので、補完として利用され、そしてシリンダヘッ
ド３における温度の制御のために主に使用され得る。
【００６４】 最後に、エンジンの冷却は、上記実施態様の種々の燃焼を介して実現され得る
ことに注意されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明が適用され得る燃焼エンジンに関連する構成を、原理的に示す図である
。
【図２】 本発明の制御の機能を示すフローチャートである。
【図３】 本発明の機能およびその燃焼エンジンの燃料消費に対する影響をまた例示する
図である。
【図４】 本発明の第２実施態様の燃焼エンジンに関連する構成を示す図である。
【図５】 第２の実施態様の制御の機能を示すフローチャートである。
【図６】 本発明の第３の実施態様の、燃焼エンジンに関連する構成を、原理的に、示す
図である。
【図７】 第３の実施態様の制御の機能を示すフローチャートである。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃焼エンジン（１）および車両の作動条件の所定の変数を表
    すデータを検出するステップ（２５）と、 該エンジン（１）に接続して、または該エンジン（１）内に配置される少なく
    とも１つの温度臨界的構成要素（３；８）の材料の少なくとも１つの温度値（Ｔ 1M ；Ｔ2M）を決定するステップ（２６，２７，２８）と、 該少なくとも１つの温度値（Ｔ1M；Ｔ2M）に依存する該エンジン（１）の熱負
    荷を、該エンジン（１）への余剰燃料の追加によって制御するステップ（３３，
    ４０，４６）と、を含み、 該エンジン（１）の熱負荷の該制御ステップ（３３；４０；４６）が、該エン
    ジン（１）の回転速度および／または負荷の変化に関連する、該構成要素（３；
    ８）に固有の熱慣性に依存する該余剰燃料の徐々に増加する供給の形態において
    行われることによって特徴付けられる、車両中の燃焼エンジン（１）を制御する
    方法。
  2. 【請求項２】 前記制御が、前記エンジン（１）を冷却するステップを含み
    、該冷却ステップが、該得られた温度値（Ｔ1M；Ｔ2M）が前記構成要素（３；８
    ）の所定の制限値を超えずに、各時点で最小化されることによって特徴付けられ
    る、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記余剰燃料量が、本質的に化学量論的空気／燃料混合物が
    前記エンジン（１）に供給されるように、および該空気／燃料混合物が前記温度
    値（Ｔ1M；Ｔ2M）と所定の制限値との差に依存して徐々に濃縮されるように、制
    御されることによって特徴付けられる、前出の請求項のいずれかに記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記制御ステップが、前記エンジン（１）の少なくとも１つ
    のシリンダ（３）を冷却するステップを含み、冷却液が、前記少なくとも１つの
    温度値（Ｔ1M；Ｔ2M）に依存する量だけ該シリンダ（３）に供給される（４０）
    ことによって特徴付けられる、請求項２に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記制御ステップが、前記エンジン（１）への冷却液の供給
    を制御するために適合されたサーモスタット（４３）を制御するステップを含む
    ことによって特徴付けられる、請求項２に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記エンジン（１）にターボ構成（８）が設けられ、前記制
    御ステップが、該ターボ構成（８）の一部を形成する廃棄ゲートバルブ（２２）
    を制御するステップを含み、該ターボ構成（８）のチャージ圧力が、前記温度値
    （Ｔ1M；Ｔ2M）に依存して生成されることによって特徴付けられる、請求項２に
    記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記温度値（Ｔ1M；Ｔ2M）の前記決定ステップは、前記熱慣
    性に依存する、前記エンジン（１）および前記車両の作動条件の所定の変数を表
    す前記検出されたデータの動的モデリングを含むことによって特徴付けられる、
    前出の請求項のいずれかに記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記エンジン（１）および前記車両の作動条件の所定の変数
    を表すデータの前記検出ステップ（２５）が、エンジン（１）噴射時間および点
    火角度、エンジン(１)冷却液温度、該エンジン（１）へ流入する空気の温度、エ
    ンジン（１）回転速度および空気流速度、ならびに車両速度を含むことによって
    特徴付けられる、前出の請求項のいずれかに記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記エンジン（１）に関連して構成される２つの構成要素（
    ３；８）の２つの温度値（Ｔ1M；Ｔ2M）を決定するステップ（２５、２６、２７
    ）を含み、該エンジン（１）への前記熱負荷の大きいほうの低減を表す該温度値
    が前記制御ステップのために使用されることによって特徴付けられる、前出の請
    求項のいずれかに記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記温度値（Ｔ1M；Ｔ2M）が、該エンジン（１）のシリン
    ダヘッド（３）および前記エンジンに付随するターボチャージャ部（８）の材料
    における温度を表すことによって特徴付けられる、請求項９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記エンジン（１）および前記車両の作動条件の所定の変
    数を表す前記検出されたデータの変化に関する適応ステップ（３５）を含み、前
    記導出が該変化に依存して行われることによって特徴付けられる、前出の請求項
    のいずれかに記載の方法。
  12. 【請求項１２】 燃焼エンジン（１）および車両の作動条件の所定の変数を
    少なくとも表すデータを検出するための少なくとも１つのセンサ（１６〜２１）
    と、該データに依存して該エンジン（１）へ供給される空気／燃料混合物を制御
    する制御部（５）を有し、該制御部（５）が、該エンジン（１）に接続して、ま
    たは該エンジン（１）内に配置される少なくとも１つの温度臨界的構成要素（３
    ；８）の材料の少なくとも１つの温度値（Ｔ1M；Ｔ2M）を決定するために適合さ
    れ、そして該少なくとも１つの温度値（Ｔ1M；Ｔ2M）に依存する該エンジン（１
    ）の熱負荷を、該エンジン（１）への余剰燃料の追加によって制御するための制
    御部（５）を含み、該制御部（５）が、該エンジン（１）の回転速度および／ま
    たは負荷の変化に関連する、該構成要素（３；８）に固有の熱慣性に依存する該
    余剰燃料の徐々に増加する供給の形態である該エンジン（１）の熱負荷の該制御
    のために適合されることによって特徴付けられる、車両中の燃焼エンジン（１）
    を制御するためのデバイス。
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