JP2003513191A - 内燃機関を有する自動車の冷却水温度を制御する方法 - Google Patents

内燃機関を有する自動車の冷却水温度を制御する方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明で提案されるのは、内燃機関を有する自動車の冷却水温度を制御する方法であり、ここでは少なくとも１つの別のセンサ、例えばノックセンサまたは自動車制御装置が冷却水温度の決定に使用される。制御装置（２）によって、供給される信号から目標値（ｔｓｏｌｌ）が求められ、ここでこれはノック特性の考慮の下に制御ループ（２９，３１，３２）を用いて行われる。ここでは閉ループ制御された目標温度は、エンジン制御装置（８）によって使用されて、点火角が例えば「進角」側に設定される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 従来の技術 本発明は、請求項１の上位概念に記載された、内燃機関を有する自動車の冷却
水温度を制御する方法を出発点とする。
【０００２】 内燃機関の冷却水温度をつぎのように制御することはすでに公知である。すな
わち冷却水の循環を介し、熱交換機によってエンジン温度を、例えばサーモスタ
ットを用いて一定に保つことにより制御することは公知である。発生するエンジ
ンの熱を取り去るためには、必要に応じてバルブを介して熱交換機（冷却器）へ
の冷却水の循環を開放し、また場合によってはこの冷却器の冷却能力を換気装置
によってサポートする。しかしながら最新の内燃機関に対して、例えばガソリン
またはディーゼル機関用燃料に対する直接噴射において、公知の手段、例えば温
度制御、噴射の制御または消費を最適化するための点火の制御、排気ガスにおけ
る有害物質の低減などはもはや不十分である。
【０００３】 発明の利点 請求項１の特徴部分に記載された特徴的構成を有する本発明の方法はこれに対
してつぎのような利点を有する。すなわち冷却水温度が、少なくとも１つの別の
センサおよび／または少なくとも１つの別の自動車制御装置の信号に依存して制
御されるという利点を有する。これによってこの内燃機関の個々の動作状態を個
々のどのフェーズにおいても最適化できるため、燃料消費が低減されるだけでな
く、排気ガスの有害物質が低減される。
【０００４】 従属請求項に記載した手段により、請求項１に記載した方法の有利な発展形態
および改善が可能である。
【０００５】 殊に有利であるのは、別のセンサとしてノックセンサが設けられていることで
あり、ここでこれは内燃機関のノッキング傾向を検出してこの信号を冷却水温度
に対する制御装置に送出する。ノッキング傾向は、例えば冷却水の温度にも、な
いしはシリンダヘッド温度にも依存するため、例えば、冷却水温度を低減するこ
とによってエンジンのノッキング傾向も低減することができる。
【０００６】 殊に有利であるのは、この制御装置によって冷却水温度を動作モードに依存し
て選択することであり、ここでこの動作モードは、ガソリン直接噴射における燃
料と空気との比によって決定される。動作モードが変われば種々異なる温度レベ
ルが可能になり、この温度レベルを制御装置によって有利にも目標値の形成時に
考慮することができる。したがって例えば２段噴射ではノッキング傾向が小さく
なる。これにより（冷却システムの設計に応じて）２段噴射では状況によって、
冷却水に対する温度目標値が挙げることができる。これに相応して層状モード時
に、より高い温度レベルを考えることができ、これにより状況によっては燃焼性
が改善される。例えば、目下利用可能な冷却能力に依存して、ないしは目下の温
度レベルに依存して動作モードに影響を及ぼすことも可能である。したがって例
えば、エンジン温度が高い時に、より広いエンジン動作領域において、消費に有
利な層状モードで走行することができる。
【０００７】 有利な条件は、希薄動作においてシリンダヘッド温度が上がる場合にも得られ
る。それはこの場合、空気燃料混合気をさらに希薄にすることができるからであ
る。
【０００８】 可変のバルブ動作を有するエンジンにおいて有利であるのは、停止したシリン
ダに対して目標温度を下げる場合である。それはこの場合、このシリンダによっ
てもはや燃焼による熱が形成されないからである。
【０００９】 殊に有利であるのは、冷却水に対する目標温度を点火角の効率に依存して決定
することである。これによって燃料消費ないしは排気ガスの最適化にさらに別の
パラメタを使用することができる。
【００１０】 最新の変速またはエンジンマネージメント制御装置ではドライバタイプの評価
が行われる。ここではアクセルペダル運動および／またはブレーキ操作のダイナ
ミックに依存してこのドライバが、よりスポーティまたはより経済的に走行する
と分類される。この評価は、例えば有段自動変速機における切換プログラムに対
して使用される。
【００１１】 ここで有利であるのは、この評価を目標温度の制御および調整に対しても使用
することである。
【００１２】 したがって例えばスポーティなドライバタイプでは、ダイナミックが高いこと
に起因してより低い目標温度を設定することができる。これに相応して温度制御
器の時定数をより高速の温度制御の方向に変更することができる。
【００１３】 今日のトルクベースのエンジン制御システムでは通常動作において連続してエ
ンジンの損失トルクが計算される。例えばアイドリング時の損失トルクの変化は
、適応ないしは学習され、またエンジン制御部の調整量（例えば：噴射、空気質
量体および点火角）の計算時に考慮される。したがってエンジンの摩擦損失の変
化は、この損失トルク適合化において識別される。ここでもこの損失トルクを目
標温度を決定する際に考慮すると有利である。
【００１４】 ここでは目標温度を調整して、この損失トルクが最小化されるようにする。相
応することが、排気ガス再循環率、チャージ圧、または間隔制御器などの外部の
装置に依存する目標温度の決定に対しても当てはまる。
【００１５】 さらにナビゲーションシステムの情報を目標温度の調整に利用することは有利
である。このようなナビゲーションシステムによって自動車の現在位置、この自
動車の目的地および／または計画したないしは走行する道のりを求めることがで
きる。殊にこのようなシステムには精確な高度情報（海抜での高さ）も存在する
。例えば、山越えの道を長く走行する際に、例えば山を下って走行する際にエン
ジンブレーキ動作の長いフェーズによって、目標温度を最小値に下げることも考
えられる。この場合にはこれによってエンジンの摩擦損失が上がって、より高い
効果、この場合には所望の制動効果が得られる。さらにこれによって青煙の放出
が低減される。その後、山越えの道の終わりに到達する前に目標温度は高められ
て、エンジンの予想される高い出力送出時に、より有利な条件が再びわずかな摩
擦損失で達成されるようにする。
【００１６】 この方法を実施するために新たなハードウェアコンポーネントは不要であるた
め、制御プログラムの形態の実現が殊に有利であり、ここでこの制御プログラム
は、いずれにせよエンジンの制御のために設けられているエンジン制御装置の構
成部分である。
【００１７】 図面 本発明の実施例を図面に示し、以下に詳しく説明する。
【００１８】 図１は、ブロック回路図を概略的に示しており、 図２は、流れ図を示している。
【００１９】 実施例の説明 図１は、様々なエンジンコンポーネントからなるブロック回路図を示しており
、これらは本発明の方法にしたがって配置構成されている。まず内燃機関１は、
冷却水５を有する冷却循環路を介して熱交換機（冷却器６）に接続されている。
相応する帰還路５ａは、冷却器６から内燃機関１に帰還して通じている。この冷
却水循環路には概略的にバルブ９が示されており、このバルブによって冷却器６
への供給を制御可能である。冷却器６には換気モータ７が配属されており、これ
は冷却器６の冷却能力を高めることができる。換気モータ７も、また１つまたは
複数のバルブ９も共に相応する線路を介して制御装置２によって制御され、これ
により冷却水５に対して設定された目標温度が達成されるようにする。制御装置
２の入力側には温度センサ３と、別のセンサ、例えばノックセンサ４が接続され
ている。この２つのセンサは、内燃機関１における冷却循環路の有利な個所に配
置されている。さらに内燃機関１にはエンジン制御装置または自動車制御装置８
が接続されており、これは、例えば燃料噴射、点火および／またはバルブを制御
し、ないしは自動車の機能を制御する。線路１０を介して制御装置２の出力側は
、エンジン制御装置８の入力側に接続されている。この方法は、ガソリンエンジ
ンに対しても、ディーゼルエンジンに対しても適用可能である。
【００２０】 図１では、分かり易さを維持するために本発明に重要なコンポーネントだけが
示されているが、実践的な実施においては格段に多くの電気線路および冷却水５
用の管路が必要である。しかしながらこれらを示すことはここでは省略した。
【００２１】 以下ではこの装置の動作を図２に基づき詳しく説明する。
【００２２】 図２の制御線図で前提としているのは、ガソリン直接噴射部（ＢＤＥ＝Benzin
direkteinspritzung）を有する内燃機関１である。まず制御装置２により、冷却
水温度に対して温度目標値ｔｓｏｌｌが設定され、これは、目下のエンジン負荷
とエンジン回転数の、有利には記憶された特性マップから形成される（位置２１
）。別の特性マップには別のパラメタが記憶されており、これは例えば、ノッキ
ング制御のシリンダ個別の予備制御に対する適応値ＫＲａｄａである。この値は
個々の動作領域における中間のノッキング傾向に対する尺度である（位置２２）
。位置２３で換算および正規化した後、位置２６において目標値ｔｓｏｌｌから
の減算が行われる。位置２７ではこの値から、ノックセンサ４の信号（位置２４
）が位置２５での相応する換算の後、減算される。この信号が示すのは、内燃機
関１の目下の負荷においてノックが発生したか否かである。位置２８においてこ
のようにして得られた信号は、ｔｓｏｌｌ＿Krと称され、冷却水５の温度に対し
て、ノックセンサ４の信号を考慮した新たな目標値を設定する。この目標値は位
置３０において制御ループに供給され、これは位置２９，３０および３１からな
る。つぎにこの制御ループでは水ポンプの送出効率が、例えば、比例制御器（Ｐ
制御器、位置２９）によって操作され、ならびに調整素子、ポンプ、換気装置７
またはバルブ９が操作される（位置３１）。この手段によって、この循環システ
ムの冷却水５による所定の冷却能力が得られ、これが内燃機関１に供給ないしは
内燃機関１から取り出される（位置３２）。これによってエネルギー的に温度ｔ ｉｓｔ が得られ、この温度は、まだ達成されていない温度値ｔｓｏｌｌ Krと位
置３０において比較されて制御される。この結果は、位置３３において利用可能
であり、例えば図示しない表示器に出力することができる。この制御線図は、有
利には制御プログラムとして実施され、エンジン制御装置８の構成部分である。
ここでエンジン制御装置８は、例えば燃料噴射を有するエンジンに対して、燃料
の噴射のために、点火の制御および／またはバルブの制御のために構成されてい
る。ここではエンジン機能の制御のためにエンジン制御装置８は当然のことなが
ら同じ特性マップをアクセスすることができ、かつそこの記憶されたデータを処
理することができる。この特性マップは有利にはＲＡＭメモリによって構成され
ており、ここにデータを書き込むことも、またここからデータを読み出すことも
可能である。エンジン制御装置８によって、例えば、空気燃料混合気に対する動
作モードも動作負荷に応じて、均一、均一希薄または層状に設定される。またエ
ンジン制御装置８により、ガソリンエンジンに対する点火角も制御され、記憶さ
れた特性マップから所属のデータが同様に取り出される。制御装置２とエンジン
制御装置８とは、線路１０を介して互いに接続されているため、制御装置２は実
際温度ｔｉｓｔをエンジン制御装置８に転送することができ、したがってエンジ
ン制御装置８により、例えば、内燃機関１の実際温度Ｔｉｓｔも考慮されて点火
角が決定される。エンジン制御装置８は、動作パラメタが温度にクリティカルで
ある場合に冷却能力に依存して予備制御を行い、これによって進角側の点火角を
設定することができる。
【００２３】 本発明の択一的な実施形態において各シリンダが個別に冷却される場合、図２
に示した流れを各シリンダに対して個別に実行することができる。最新のエンジ
ンマネージメントシステムにおいて適応値ＫＲａｄａないしはノック信号は、シ
リンダ個別に存在し、したがってこれをシリンダ個別の温度制御に直接利用する
ことができる。これに対してシリンダ個別の冷却水供給が行われない場合、有利
には、適応ノック値ＫＰａｄａを、各シリンダに対するシリンダ個別の適応値の
平均値から計算する。このようにすれば、ノッキングのイベントが発生した際、
温度の目標値を下げることができる。この最適化方法によって有利にも、冷却能
力、モード動作点、ノッキング傾向および／または点火角の考慮の下に最適な動
作が低燃料消費および低排気ガス放出に対して達成されるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の方法にしたがって配置構成された概略ブロック回路図である。
【図２】 本発明の流れ図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年１１月１３日（２００１．１１．１３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６４ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６４Ｅ ３Ｇ３０１ ３６８ ３６８Ｂ Ｆ０１Ｐ 11/16 Ｆ０１Ｐ 11/16 Ｂ Ｆ０２Ｂ 37/00 ３０２ Ｆ０２Ｂ 37/00 ３０２Ｄ 39/16 39/16 Ｇ Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｄ Ｈ Ｊ 17/00 17/00 Ｈ 21/08 ３０１ 21/08 ３０１Ｚ 23/00 23/00 Ｐ 41/02 ３０１ 41/02 ３０１Ｄ ３０１Ｅ ３２５ ３２５Ｆ 41/04 ３０５ 41/04 ３０５Ｚ ３２０ ３２０ 41/34 41/34 Ｈ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｂ ３０１Ｅ ３０１Ｎ ３０１Ｒ ３０１Ｚ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｒ Ｆ０２Ｐ 5/152 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｄ 5/153 Ｆターム(参考） 3G005 EA16 FA06 GB94 JA12 JA24 JA32 JA36 JA52 JB27 3G022 AA07 EA02 FA04 GA09 GA13 3G062 BA04 BA08 CA06 DA01 DA02 EA04 EA10 FA02 FA05 FA06 FA23 GA04 GA06 GA08 GA18 3G084 BA08 BA09 BA17 BA20 BA22 BA23 BA30 BA32 DA02 DA10 FA01 FA04 FA06 FA12 FA18 FA19 FA20 FA25 FA26 FA37 3G092 AA01 AA06 AA09 AA11 AA14 AA17 AA18 BA02 BA09 BB12 CA03 DA01 DA02 DA03 DB03 DC09 DE01S EA03 EA11 FA15 FA24 HA16Z HC05Z HE08Z HG04Z HG10Z 3G301 HA01 HA07 HA11 HA13 HA16 HA19 JA02 JA21 LA07 MA01 MA26 MA27 NE11 PA09Z PA16Z PC08Z PE08Z PF00Z

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関（１）を有する自動車の冷却水温度を制御する方法
    であって、 温度センサ（３）によって前記冷却水温度を検出し、 該冷却水温度に対する制御装置（２）によって、少なくとも１つのバルブ（９
    ）および／または少なくとも１つの換気装置（７）を操作して、冷却水（５）の
    所定の温度目標値（Ｔｓｏｌｌ）が維持されるようにする形式の、冷却水温度を
    制御する方法において、 少なくとも１つの別のセンサ（４）または別の自動車制御装置が設けられてお
    り、 該センサまたは自動車制御装置の信号を前記制御装置（２）に供給し、 該制御装置（２）によって、前記の供給された信号から、冷却水（５）の温度
    に対する少なくとも１つの目標値を決定し、ここで当該目標値を、最小の燃料消
    費および／または排気ガス放出の最適化を考慮して形成することを特徴とする、 冷却水温度を制御する方法。
  2. 【請求項２】 前記の別のセンサ（４）はノックセンサである、 請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記制御装置（２）によって、前記冷却水温度を、燃料（デ
    ィーゼル機関用燃料またはガソリン）直接噴射における動作モードに依存して選
    択する、 請求項１または２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記制御装置（２）によって、冷却水（５）に対する目標温
    度を、均一または均一希薄な空気燃料混合気または層状の空気燃料混合気の動作
    モードに対して決定する、 請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記制御装置（２）によって、冷却水（５）に対する目標温
    度を、例えば２段噴射または層状噴射時に空気燃料混合気のラムダ値および／ま
    たは噴射方式に依存して決定する、 請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
  6. 【請求項６】 希薄動作時に前記制御装置（２）によって、シリンダヘッド
    に対する目標温度を高め、かつ空気燃料混合気をさらに希薄にする信号を前記エ
    ンジン制御装置（８）に供給する、 請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記制御装置（２）により、停止したシリンダに対して前記
    目標温度を減少させる、 請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記制御装置（２）によって、冷却水（５）に対する目標温
    度をノッキング傾向に依存して設定する、 請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記制御装置（２）によって、冷却水（５）に対する目標温
    度を点火角または該点火角の効率に依存して決定する、 請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記制御装置（２）によって、冷却水（５）に対する目標
    温度をドライバタイプ、例えばスポーティーまたは経済的に走行するドライバに
    依存して設定する、 請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記制御装置（２）によって、冷却水（５）に対する目標
    温度をエンジンの摩擦損失に依存して決定する、 請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記制御装置（２）によって、冷却水（５）に対する目標
    温度を排気ガス再循環システムの排気ガス循環率に依存して決定する、 請求項１から１１までのいずれか１項に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 ターボチャージャを有するエンジンでは前記制御装置（２
    ）によって、冷却水（５）に対する目標温度を、チャージ圧センサの信号に依存
    して決定し、ここでチャージ圧の上昇時には当該目標値が減少される、 請求項１から１２までのいずれか１項に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記制御装置（２）によって、冷却水（５）に対する目標
    温度を間隔制御器の信号に依存して決定する、 請求項１から１３までのいずれか１項に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記制御装置（２）によって、冷却水（５）に対する目標
    温度をナビゲーションシステムの信号に依存して決定する、 請求項１から１４までのいずれか１項に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記制御装置（２）は制御プログラムとして構成されてお
    り、かつ有利には前記エンジン制御装置（８）の構成部分である、 請求項１から１５までにいずれか１項に記載の方法。
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