JP5150031B2 - 内燃機関におけるホットスタート状態を突き止めるための方法 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は自動車の内燃機関におけるホットスタート状態を突き止めるための方法に関する。本発明は同様に、内燃機関に対する相応の制御装置、プログラムコード手段を備えた相応のコンピュータプログラムおよびプログラムコード手段を備えた相応のコンピュータプログラムプロダクトにも関する。
【０００２】
従来技術
この場合一般に、例えば短い運転休止期間後に、その時はまだ熱い内燃機関において新たなスタートが行われるときのホットスタート状態が言及される。停止している熱い内燃機関では燃料導管において並びに噴射弁それ自体においても燃料蒸気泡が形成される。その場合後続のスタート過程において、この種の燃料蒸気泡により規定の調量が妨げられる。それ故にホットスタート条件下では、燃料蒸気泡が発生していてもある程度の最低量の値量を燃焼プロセスにおいて使用することができるように、延長された噴射信号が出力される。その際必然的に、何時ホットスタート状態が存在しているかという質問が立てられる。
【０００３】
ＤＥ４０３９５９８Ａ１号には、内燃機関に対するホットスタート方法およびホットスタート装置が開示されている。そこに示されている思想においては、機関温度も吸入空気温度も所定のしきい値を上回りかつその上に比較的早期の時点での吸入空気温度と新しいスタート時での吸入空気温度との差の絶対値が選択可能なしきい値内にあるときにホットスタート状態が認められる。
【０００４】
ＤＥ４４３５４１９Ａ１には、内燃機関の燃料調量に対する制御システムが開示されている。この場合ホットスタート状態が認められかつ相応のホットスタートビットがセットされるのは、内燃機関温度が第１のしきい値を上回りかつ付加的に、最後の測定以降吸入空気温度が所定の大きさだけ上昇したときである。その際最後の値は、内燃機関の停止の時点に生じていた値とすることができかつ新しい値は点火またはスターターの投入時点に得ることができる。ホットスタートビットは、内燃機関温度が第２のしきい値を下回るまでまたは前以て決められている総空気質量が吸気管を流れ終えるまでの間セットされた状態にとどまる。この場合今述べた総空気質量は吸気管における空気質量センサの信号の積分を用いて突き止められる。
【０００５】
高圧燃料噴射によって動作する今日の燃料噴射システムでは殊に、例えば高圧ポンプのようないくつかの構成要素は内燃機関の冷却媒体より著しく緩慢に加熱される。これにより、内燃機関の停止後、冷却媒体温度が停止時温度に比べてもう低下しているないし低下し続け、一方高圧ポンプおよび別の構成要素の温度はなおまだ高いもしくは上昇し続けるといったことが起こり得る。
【０００６】
発明の課題
本発明の課題は、自動車の内燃機関におけるホットスタート状態を突き止める方法並びに制御エレメントを従来技術に比べて改良することである。この課題は、独立請求項の特徴部分に記載されている構成によって解決される。本発明の有利でかつ好適な実施形態および改良形態は従属請求項に記載されている。
【０００７】
発明の利点
自動車の内燃機関におけるホットスタート状態を突き止めるための方法は従来の技術に対して、ホットスタート状態が少なくとも、機関温度の温度特性経過の勾配および／または温度変化量もしくは変化幅に基づいて識別されることによって発展改良されている。温度特性経過の評価によって、特別有利な手法において、内燃機関の別の温度特性経過を診断することができる。有利には、ホットスタート状態の識別は、内燃機関の停止と新たなスタートとの間の温度特性経過に基づいて実施される。この場合有利な実施形態によれば、識別は、内燃機関の停止後の制御装置の後制御の期間に行われるようになっている。この実施形態によって、特別信頼できかつ技術的に簡単な手法で、内燃機関の温度特性経過を検出することができる。その際制御装置の後制御の持続時間は、温度特性経過を十分に長く解析することができるように選定されるべきである。有利には機関温度は、冷却媒体温度および／または吸入空気温度および／または自動車の機関室における温度センサの温度に基づいて突き止められる。殊に冷却媒体、すなわち通例は冷却水温度の評価は特別有利である。というのは、温度は自動車の冷却媒体循環路にいずれにせよ存在している温度センサによって検出することができ、従って付加的な温度センサを設けないでもすむからである。
【０００８】
実施形態によれば、ホットスタート状態に対する別の判断基準として、少なくとも機関温度および／または吸入空気温度は適用可能なしきい値より大きくなければならないというようにしている。この付加的な判断基準によって、本発明の方法の信頼性が今一度著しく改善される。同じく、ホットスタート状態を識別するために、機関温度の温度特性経過の勾配および／または温度変化量は適用可能なしきい値より大きくなければならないというようにしている。適用可能なしきい値の利用によって本発明の方法は特別有利な手法において種々異なっている内燃機関を有する種々の車種に整合することができる。本発明の方法はディーゼル機関にもガソリン機関にも適合することができる。
【０００９】
特別有利な発展形態によれば、適用可能なしきい値を、燃焼室に配置されている燃料高圧ポンプの高められた温度が識別されるように選定している。この実施形態は高圧燃料噴射が行われる今日の内燃機関において特別有利である。ここで断っておくが殊に、本発明の実施例において示されている、ガソリン直接噴射式の内燃機関について述べるものとする。
【００１０】
別の発展形態によれば、ホットスタート状態を突き止めるための独立したプロセスを同時に実施しかつその場合、２つのプロセスの１つがホットスタート状態を識別するとき、ホットスタート状態を識別するようにしている。この場合有利には、独立したプロセスは少なくとも、内燃機関の停止の際およびスタートの際の吸入空気温度の差に基づいておよび機関温度しきい値を判断基準として使用することができる。この種の並列実施されるプロセスは例えば、上に掲げたＤＥ４４３５４１９Ａ１号に基づいて実施することができる。
【００１１】
別の有利な発展形態によれば、温度変化量は、制御装置の後制御の期間の最大温度と内燃機関の停止時温度との差でありかつ勾配は制御装置の後制御の期間の温度特性経過に基づいて形成されるようにしている。このようにして、制御装置の後制御の期間のホットスタート状態の識別に対する評価の際に重要な判断基準を特定することができる。
【００１２】
本発明の方法の実施にとって特別重要なのは、例えば自動車の内燃機関用の制御装置の形である。この場合、これまで説明してきた方法のステップを実施するための手段が設けられている。
【００１３】
更に特別有利には、プログラムコード手段を備えているコンピュータプログラムの形およびプログラムコード手段を備えているコンピュータプログラムプロダクトの形の実現である。本発明のコンピュータプログラムは、プログラムがコンピュータ、殊に自動車の内燃機関に対する制御装置に実現されるとき、本発明の方法のすべてのステップを実施するためにプログラムコード手段を有している。すなわちこの場合、制御装置に記憶されているプログラムによって実現されるので、プログラムを備えているこの制御装置はそれを実施するのに当該プログラムが適している方法と同じように本発明を表している。プログラムプロダクトがコンピュータ、殊に自動車の内燃機関の制御装置に実現されるとき、本発明のコンピュータプログラムプロダクトはプログラムコード手段を有していて、該手段はコンピュータ読み取り可能なデータ担体に記憶されていて、本発明の方法を実施するようになっている。従ってこの場合、本発明はデータ担体によって実現されるので、プログラムプロダクトないしデータ担体が殊に自動車の内燃機関に対する制御装置に集積されるようにすれば、本発明の方法を実施することができる。データ担体としてないしコンピュータプログラムプロダクトとして殊に電気的なメモリ媒体、例えば読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭまたは例えばＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤのような電気的な不揮発性メモリが使用される。
【００１４】
本発明の別の特徴、使用可能性および利点は、以下の図に示されている本発明の実施例の以下の説明から明らかである。その際説明されるまたは図示される特徴はすべてそれ自体または任意の組み合わせにおいても、請求項でのまとめ方またはその従属の仕方に無関係に並びに図面での表現の仕方および図示の仕方に無関係に本発明の対象である。
【００１５】
実施例の説明
次に本発明を図示の実施例に基づいて説明する。その際図１は本発明の方法の実施例を示しかつ図２は本発明の方法の実施の際の測定値を表している。
【００１６】
図１には、自動車の内燃機関におけるホットスタート状態を突き止めるための本発明の方法の実施例が示されている。ステップ１０１では自動車の内燃機関はまず通常の機関運転状態にある。言い換えると：自動車ないし内燃機関は運転状態にあって、通常の運転経過が生じている。ステップ１０２で、自動車の運転者が内燃機関を停止しようとしてものとする。このことは例えば、点火キーを回すことによって行うことができる。この瞬間ステップ１０２においてその時点の機関停止時温度ｔｍｏｔａｂが記憶される。この実施例において機関停止時温度ｔｍｏｔａｂは冷却水センサによって検出される冷却水の温度ｔｍｏｔに相応する。ステップ１０３において自動車の機関ないし内燃機関が停止される。ステップ１０４において本発明によれば、制御装置の後制御の期間に引き続く冷却水温度経過ｔｍｏｔが観察される。この場合最大の機関温度ｔｍｏｔｍａｘおよび機関温度ないしこの実施例では冷却水温度の最大の勾配ｔｍｏｔｇｒｄｍａｘが求められかつ記憶される。ステップ１０５では、自動車の運転者が内燃機関を新たにスタートさせようとしていこることを前提としている。このために内燃機関の制御装置は新しいスタートの前に初期化される。ステップ１０５における新たなスタートの前の制御装置の初期化の後でステップ１０６においてまず、機関の停止後の制御装置の後制御の期間の最大の機関温度ｔｍｏｔｍａｘと、ステップ１０２において求められた機関停止時温度ｔｍｏｔａｂとの間の温度差が形成される。更にステップ１０６において、ｔｍｏｔｍａｘとｔｍｏｔａｂとから成るこの温度差が適用可能な温度に依存しているしきい値より大きいかどうかまたは制御装置の後制御の期間に突き止められる、機関温度の最大の勾配ｔｍｏｔｇｒｄｍａｘが適用可能な温度に依存しているしきい値より大きいかどうかが検査される。しきい値のいずれも越えられていないことが検出されると、ステップ１０７に移行し、そこで付加的に従来のホットスタート識別が実施される。この種の従来のホットスタート識別は例えば明細書の冒頭に掲げたＤＥ４４３５４１９Ａ１号に相応して行うことができる。ステップ１０７においてこのホットスタート識別の際にもホットスタートが検出されなければ、ステップ１０８に移行し、そこで最終的に、ホットスタート状態は生じていないことが検出される。ステップ１０９においてホットスタート状態を突き止めるという本発明の方法は終了する。ホットスタート状態が推定されたか否かに依存して、内燃機関の相応の調整設定パラメータが変化される。
【００１７】
ステップ１０６において、温度に依存しているしきい値の１つまたは両方を上回ったことが検出されると、ステップ１１０に移行する。そこでステップ１１０において付加的に、機関温度および／または吸入空気温度がそれぞれ適応可能なしきい値より上にあるかどうかが検査される。ノーであれば、ステップ１０８に移行しかつホットスタート状態が存在していないことが決定される。このことは次のような場合に生じる：例えば自動車の停止後すぐに、高い最大の温度値ｔｍｏｔｍａｘ、従って高い温度変化量（ｔｍｏｔｍａｘ−ｔｍｏｔａｂ）および／または機関温度の最大の温度勾配ｔｍｏｔｇｒａｄｍａｘが制御装置の後制御の期間に突き止められるが、車は引き続き十分に長く冷却することができ、その結果機関温度および吸入空気温度は予め決められているしきい値以下に降下する。
【００１８】
これに対してステップ１１０において、機関温度および／または吸入空気温度が適用可能なしきい値より上にあることが検出されると、ホットスタート状態が推測されかつプロセスはステップ１１１で続けられる。ステップ１１１においてホットスタート状態が推測される。この関係において例えば制御装置において相応のホットスタートビットをセットすることができる。引き続くステップ１０９においてこの場合もホットスタート状態を突き止めるための本発明の方法は終了しかつ内燃機関はホットスタート状態に対する相応のパラメータによってスタートされる。
【００１９】
ステップ１０７においてホットスタート状態が識別されるとまず、機関温度および吸入空気温度値を相応のしきい値と比較することによって、ステップ１１０に移行される。この場合機関温度および吸入空気温度が適用可能なしきい値以下にあることが明らかであれば、ステップ１０７においてホットスタート状態が識別されたにも拘わらず、ステップ１０８において最終的にホットスタート状態なしが決定される。
【００２０】
図２には、本発明の方法の実施の際の測定値が示されている。図２には、時間に関して図示されている回転数および温度測定値が示されている。特性曲線２１は内燃機関の回転数特性経過ｎｍｏｔを示している。回転数２１が相対的に高い、一定の回転数値から短い時間後に急峻に０に低下しかつ引き続いて０にとどまっていることが分かる。急峻な回転数低下のこの時点は内燃機関の停止に対応している。特性曲線２２によって内燃機関の冷却水温度ｔｍｏｔの測定された特性経過が示されている。付加的に図２に、ガソリン直接噴射が行われる内燃機関における高圧ポンプの測定された温度に相応する特性曲線２３が示されている。更に図示されているのは、内燃機関の停止温度ｔｍｏｔａｂに相応する温度しきい値２４，並びに制御装置の後制御の期間の最大温度ｔｍｏｔｍａｘに相応する温度しきい値２５である。
【００２１】
冷却水温度２２の経過は内燃機関の停止後まず急峻に最大値２５に上昇して、それから徐々に下降することが分かる。制御装置の後制御の期間に生じる、冷却水温度２２の経過２の温度経過の急峻な上昇は最大の温度勾配ｔｍｏｔｇｒａｄｍａｘによって示され、直線２６によって近似される。付加的に、制御装置の後制御２５の期間における停止温度２４（ｔｍｏｔａｂ）と最大温度との間の最大の温度変化量２７（ｔｍｏｔｍａｘ）が生じる。ホットスタート状態を突き止めるための本発明の方法は、最大の温度勾配２６（ｔｍｏｔｇｒａｄｍａｘ）または最大の温度変化量２７（ｔｍｏｔｍａｘ−ｔｍｏｔａｂ）が適用可能なしきい値の上にあるかどうかが検査されることに決定的に基づいている。
【００２２】
燃料供給システムの高圧ポンプの温度に相応している特性曲線２３は、自動車の停止後高圧ポンプの温度がどのように引き続き上昇するかを明確に示している。理論的には高圧ポンプの温度は最大では冷却水温度経過特性２３の温度に上昇することができる。時間が経つに従って図２において、温度経過２２および２３が合ってくるのが分かる。２８によって、高圧ポンプの限界温度を表している温度しきい値が示されている。この限界温度からは高圧ポンプに対してホットスタート状態が生じているというものである。言い換えると：この温度しきい値２８から高圧ポンプは、燃料における蒸気泡形成に基づいて内燃機関に燃料をもはや通常通りに供給することができなくなる可能性がある。従って、垂直なラインによって示されている時点ｔ１からガソリン直接噴射が行われる内燃機関に対するホットスタート状態は、高圧ポンプが高圧ポンプ２８に対するホットスタート限界温度を上回ったことによって生じている。
【００２３】
本発明によれば、高圧ポンプのまさにこの臨界的な温度上昇は所定の温度勾配ｔｍｏｔｇｒａｄｍａｘおよび／または所定の最大の温度変化量（ｔｍｏｔｍａｘ−ｔｍｏｔａｂ）によって突き止めることができる。測定の際、本発明の方法によって、過熱された高圧ポンプが原因で生じるホットスタート状態を信頼性を以て突き止めることができることが示された。
【００２４】
本発明の方法を実施するために必要な制御装置の後制御は図２に図示の測定値の枠内では約２分のオーダで移動する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の方法の実施例を示すフローチャート図である。
【図２】 本発明の方法の実際の際の測定値を示す波形図である。

Claims (8)

1. 自動車の内燃機関におけるホットスタート状態を突き止めるための方法において、
   適用可能な第１のしきい値および適用可能な第２のしきい値を、燃焼室に配置されている燃料高圧ポンプの高められた温度が識別されるように選定し、
   内燃機関の停止時から開始し、前記機関温度が内燃機関の停止時の温度に再び低下する時点までの後制御の期間の内、内燃機関の停止時から最初の新たなスタート前までの期間中に内燃機関の停止後に上昇する機関温度を測定し、
   前記機関温度の温度特性経過の前記上昇時の最大勾配を前記第１のしきい値と比較し、前記最大勾配が前記第１のしきい値よりも大きい場合には、さらに機関温度および吸入空気温度のうちの少なくとも１つを前記第２のしきい値と比較し、前記機関温度および吸入空気温度のうちの少なくとも１つが前記第２のしきい値よりも大きい場合にはホットスタート状態を識別することを特徴とする方法。
2. 機関温度を、冷却媒体温度および吸入空気温度および自動車の機関室における温度センサの温度のうちの少なくとも１つに基づいて突き止める
   請求項１記載の方法。
3. 直接噴射式ガソリン機関においてホットスタート状態を突き止める
   請求項１記載の方法。
4. ホットスタート状態を突き止めるための独立したプロセスを同時に実施しかつその場合、２つのプロセスの１つがホットスタート状態を識別するとき、ホットスタート状態を識別する
   請求項１記載の方法。
5. 前記独立したプロセスは少なくとも、内燃機関の停止の際およびスタートの際の吸入空気温度の差に基づいておよび機関温度しきい値に基づいてホットスタート状態を突き止める
   請求項４記載の方法。
6. 温度変化量は、制御装置の後制御の期間の最大温度と内燃機関の停止時温度との差でありかつ
   勾配は制御装置の後制御の期間の温度特性経過に基づいて形成される
   請求項１記載の方法。
7. 請求項１から６までのいずれか１項記載の方法に使用されるようになっている、自動車の内燃機関用の制御装置において、
   請求項１から６までのいずれか１項記載の方法のステップを実施するための手段が存在している
   ことを特徴とする制御装置。
8. 請求項１から６までのいずれか１項記載の方法に使用されるようになっている、プログラムがコンピュータにおいて実施されるとき、請求項１から６までのいずれか１項のそれぞれ任意の請求項のすべてのステップを実施するために、プログラムコード手段を備えているコンピュータプログラム。

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