(57)【要約】本発明は、内燃機関の熱的経済性に影響を与えるクーラント回路及び制御可能な装置を用いて、自動車用内燃機関の熱を制御する方法に関する。本発明によれば、クーラント温度及び内燃機関のさらなる動作パラメータが記録され、制御可能な装置が、クーラント温度と内燃機関のさらなる動作パラメータとによって制御される。本発明では、基本の特性線図を使用することによって、制御変数を決定する出力値が、内燃機関の回転速度及び負荷に従って規定され、この出力値は、クーラント温度及び／又はさらなる動作パラメータに依存して、制御手段で補正されるように、クーラント温度及び／又はさらなる動作パラメータの制御が続く。この方法は、例えば、効率が最適化された直噴ディーゼルエンジンの熱管理に使用される。
2005529269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クーラント回路と、内燃機関（１０）の熱平衡に影響を与える作動可能な装置と、を用いて、自動車用内燃機関内の熱を制御し、クーラント温度及び前記内燃機関（１０）のさらなる動作パラメータが記録され、前記作動可能な装置（１４、２６、３２、４０、６６）が、前記クーラント温度及び前記内燃機関（１０）の前記さらなる動作パラメータに依存して作動される、方法であって、
前記作動可能な装置（１４、２６、３２、４０、４４）の制御変数を決定する少なくとも２つの出力値が、少なくとも２つの異なるガイド変数（ＴＫ、ＴＢ）に基づいて決定され、前記少なくとも２つの出力値が比較され、より大きい方の前記出力値が前記制御変数に変換され、前記作動可能な装置（１４、２６、３２、４０、４４）に送られるように、前記クーラント温度及び／又は前記さらなる動作パラメータは、制御されることを特徴とする方法。
【請求項２】
クーラント回路と、内燃機関（１０）の熱平衡に影響を与える作動可能な装置と、を用いて、自動車用内燃機関内の熱を制御し、クーラント温度及び前記内燃機関（１０）のさらなる動作パラメータが記録され、前記作動可能な装置（１４、２６、３２、４０、４４）が、前記クーラント温度及び前記内燃機関（１０）の前記さらなる動作パラメータに応じて作動される、方法であって、
制御変数を決定する出力値が、前記内燃機関の回転速度及び負荷に応じて基本の特性線図（８０）によって予め決定され、前記出力値が、前記クーラント温度及び／又は前記さらなる動作パラメータに依存して、制御手段によって補正されるように、前記クーラント温度及び／又は前記さらなる動作パラメータが、制御されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ヒステリシス特性曲線（８２、９２、９８）は、前記制御変数の決定に適用されることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の方法。
【請求項４】
前記クーラント温度（ＴＫｄｅｓ）及び前記内燃機関（１０）の構成要素温度（ＴＢｄｅｓ）の所望値は、前記内燃機関（１０）の回転速度及び噴射量に依存して特性線図（８８、９４）によって決定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記内燃機関（１０）及び前記クーラント回路によって形成されたシステムについての複数の状況が定められ、それぞれの該状況が、前記クーラント温度及び／又は前記さらなる動作パラメータの様々な値に割り当てられ、少なくとも前記クーラント温度を制御する前記作動可能な装置（１４、２６、３２、４０、４４）は、前記状況において少なくとも部分的に異なるように作動されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記様々な状況への変更は、周囲温度、内燃機関の構成要素温度、クーラント温度、給気温度、及び／又は空調コンプレッサの圧力に対する、予め決定された限界値を上回るか又は下回ることによって始動され、個々の状況において、前記クーラント温度及び前記内燃機関（１０）の構成要素温度を制御するために、クーラントポンプ（２６）の設定、暖房ポンプ（３２）の設定、ラジエータ回路とバイパス回路との間の混合弁（１４）の設定、ラジエータシャッタ（４０）の設定、ラジエータファン（４４）の設定、空調コンプレッサの設定、及び／又は内燃機関（１０）の噴射システムの設定を、変更することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クーラント回路と、内燃機関の熱平衡に影響を与える作動可能な装置と、を用いて、自動車用内燃機関の熱を制御する方法に関し、クーラント温度と内燃機関のさらなる動作パラメータとが記録され、作動可能な装置は、クーラント温度と内燃機関のさらなる動作パラメータとに依存して作動される。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、自動車用内燃機関の熱を制御する方法を開示しており、この方法では、クーラント温度に対し、内燃機関の、排気弁間のウエブ材料温度及び動力特性変数が考慮に入れられる。温度値自体に加えて、単位時間当たりのこれらの値の変化も、記録される。動力特性変数として、単位時間又は作業サイクル当たりに、燃焼室内に導入される燃料の量を、考慮に入れることが提案される。この文献で提案された方法によって、クーラント回路を介して分散された熱量は、電気的に作動可能なファン、電気的に作動可能なウォータポンプ、電気的に作動可能なサーモスタット、及び電気的に作動可能なラジエータシャッタによって、制御される。内燃機関の始動時において、温度が上昇するか又は生成された熱量が増加するとき、第一に、ウォータポンプが動作し始め、制御され、次に、サーモスタット、ラジエータシャッタ、最後にファンが動作し始め、制御される。内燃機関の温度が、クーラント回路によって制御できない場合、内燃機関の出力が、安全性のために低減されるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】独国特許出願公開第１９７  ２８  ３５１  Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、様々な構成部品を有する一連の内燃機関に対し、僅かな変更だけで利用できる、自動車用内燃機関の熱を制御する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的のため、本発明は、クーラント回路と、内燃機関の熱平衡に影響を与える作動可能な装置と、を用いて、自動車用内燃機関の熱を制御する方法を提案し、クーラント温度と内燃機関のさらなる動作パラメータとが記録され、作動可能な装置は、クーラント温度と内燃機関のさらなる動作パラメータとに依存して作動され、この方法において、クーラント温度及び／又はさらなる動作パラメータが制御されて、作動可能な装置の制御変数を決定する少なくとも２つの出力値が、少なくとも２つの異なるガイド変数に基づいて決定され、この少なくとも２つの出力値が比較され、より大きい方の出力値が制御変数に変換され、作動可能な装置に送られる。
【０００６】
これは、より大きい方の出力値だけが制御変数に変換されることで、決定された出力値との最大の連結となる。この種の最大の連結により、制御構造を広げるためのインターフェイスが形成できる。追加の機能又は要求が、他の残りの制御構造に変化を加える必要なく、最大の連結に供給されても良い。例として、排気ガス再循環の冷却又は給気冷却の理由での、空調制御ユニットからの変化又はエンジン要件からの変化は、以下のように考慮に入れられ、すなわち、これらの要件に基づいて出力値を決定し、これらの出力値を他の出力値と比較し、そして決定された他の出力値よりも大きければ、上記出力値を考慮に入れる。
【０００７】
本発明の根拠となる問題は、クーラント回路と、内燃機関の熱平衡に影響を与える作動可能な装置と、を用いて、自動車用内燃機関の熱を制御する方法によっても解決され、クーラント温度と内燃機関のさらなる動作パラメータとが記録され、作動可能な装置は、クーラントの温度と内燃機関のさらなる動作パラメータとに応じて作動され、この方法においては、クーラント温度及び／又はさらなる動作パラメータは、以下のように制御され、すなわち、制御変数を決定する出力値が、内燃機関における回転速度と負荷とに依存する基本の特性線図によって、予め決定され、この出力値が、クーラント温度及び／又はさらなる動作パラメータに依存して制御手段によって補正される。
【０００８】
基本の特性線図の補正により実施された制御によって、制御構造は、異なる内燃機関に適応させるために、基本の特性線図又は補正の制御手段を単に変更するだけでよいので、多様な用途に適することになる。このことにより、様々な構成部品を有する多様なエンジンを、同じ制御構造を用いて動作させることが可能となる。
【０００９】
本発明の一改良において、ヒステリシス特性曲線が制御変数の決定に適用される。
【００１０】
この種のヒステリシス特性曲線は、特に遷移範囲での、例えばクーラントポンプがオンに切り替えられるときの、制御できないスイッチの切り替えを防止するために、制御手段に対し適用され、そして基本の特性線図に適用される。
【００１１】
本発明の改良において、クーラント温度及び内燃機関の構成要素温度の所望値は、内燃機関の回転速度と噴射量とに依存して、特性線図によって決定される。
【００１２】
このように、動作点に依存して、クーラント温度と構成要素温度との所望値を、予め決定することが可能である。
【００１３】
本発明の改良において、内燃機関とクーラント回路とによって形成されたシステムの複数の状況が、定められ、それぞれがクーラント温度及び／又はさらなる動作パラメータの様々な値に割り当てられ、少なくともクーラント温度を制御する作動可能な装置は、少なくとも部分的にこれらの状況で異なるように作動される。
【００１４】
上記対策により、一目でわかる制御構造を達成することが可能である。さらに、様々な制御特性は、様々な状況で提供され、又は作動可能な装置は、いかなる制御障害もなく最大スループット若しくはゼロスループットに設定される。
【００１５】
本発明の改良において、多様な状況への変更は、周囲温度、内燃機関の構成要素温度、クーラント温度、給気温度、及び／又は空調コンプレッサの圧力に対し、予め定められた限界値を上回るか下回るかによって、始動され、その個々の状況において、クーラント温度及び内燃機関の構成要素温度を制御するために、クーラントポンプ、暖房ポンプ、ラジエータ回路とバイパス回路との間の混合弁、ラジエータシャッタ、ラジエータファン、空調コンプレッサ、及び／又は内燃機関の噴射システムの設定が、変更される。
【００１６】
これらの対策は、それぞれ内燃機関の熱平衡の現在の状況が、常に正確に知られており、熱平衡の変化に素早く反応することが可能となることを意味する。これは、内燃機関の臨界範囲からわずかの、安全なゆとりだけが、維持されなければならず、その結果、最適な熱管理が達成されることを意味する。これによって、十分な暖房又は空調の快適さが、低燃費、少ない摩耗、及び低レベルの排出物のもとで、達成される。
【００１７】
本発明のさらなる特徴や利点は、請求項及び図面と共に、本発明の好ましい実施形態の下記の説明から明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１の線図は、クーラント回路を備え、自動車に搭載される内燃機関１０を示す。本発明による方法は、内燃機関１０、クーラント回路、及び例示されたさらなる装置を具備する、図１で概略的に示されたシステムによって実行される。クーラントは、示されたクーラント回路内を循環し、クーラント回路内のクーラントの流動方向は、それぞれ矢印で、様々なポイントにおいて示されている。内燃機関１０の出口開口部１２から始まり、クーラントは、回転すべり弁として設計される制御可能な混合弁１４に流れる。混合弁１４は、次に中央制御ユニット１８によって作動される電動機１６によって、調整される。図１で示された例では、パルス幅変調信号（ＰＷＭ）による作動が示されている。内燃機関１０から来るクーラントの流れは、混合弁１４によってバイパスライン２０又は自動車ラジエータ２２を経由して通される。
【００１９】
自動車ラジエータ２２の下流において、バイパスライン１８は、クーラントポンプ２６に至る主要ライン２４に再び開口している。クーラントポンプ２６は、内燃機関１０によって機械的に駆動され、中央制御ユニット１８によって作動できる電磁結合２８を備えている。クーラントポンプ２６は、内燃機関１０が稼働しているときでも、電磁結合２８によってオン又はオフに切り替えられる。機械的に駆動されるクーラントポンプの代わりに、電気的に駆動されるクーラントポンプを使用することも可能である。クーラントポンプ２６から、クーラントは内燃機関１０に送り返される。
【００２０】
混合弁１４の上流において、暖房回路ライン３０は、クーラントの出口開口部１２と混合弁１４とを接続するラインから分岐する。この暖房回路ライン３０は、電動機３４によって駆動される暖房ポンプ３２に最初に至る。電動機３４は、パルス幅変調信号により制御ユニット１８によって作動される。暖房ポンプ３２の下流において、暖房回路ライン３０は、排気ガス再循環熱交換器３６に至る。暖房熱交換器３８は、排気ガス再循環熱交換器３６の下流に直列に接続されている。暖房熱交換器３８から、暖房回路ライン３０は、次に、クーラントポンプ２６につながる主要ライン２４に至る。
【００２１】
自動車ラジエータ２２は、電動機４２によって調節されるラジエータシャッタ４０と、電動機４６によって駆動されるファン４４とを備えている。電動機４２及び／又は電動機４６を作動させることによって、中央制御ユニット１８が、ラジエータシャッタ４０及び／又はファン４４の回転速度の設定を変更することも可能である。
【００２２】
中央制御ユニット１８は、内燃機関１０内のクーラント温度センサ４８及びウエブ材料温度センサ５０から入力信号を受信する。このクーラント温度センサ４８は、内燃機関１０からの出口開口部１２におけるクーラントの温度を測定し、ウエブ材料温度センサ５０は、内燃機関１０の排気弁間の材料の領域の温度を測定する。点線で示された接続５２は、内燃機関１０と中央制御ユニット１８との間でのデータ交換を示す。接続５２を介してのデータ交換によって、中央制御ユニット１８は、内燃機関１０の動作パラメータの実際値を受信し、内燃機関１０の動作制御変数、例えば噴射量、スロットル弁位置、点火の瞬間などを予め決定する。さらに、中央制御ユニット１８は、ブロック５４から暖房及び空調要件に関する入力信号を受信する。例として、ブロック５４が空調能力の増大を要求する場合、制御ユニット１８は、一方で、エンジン負荷を増大でき、他方で、次に生成される熱量の増大を、クーラント回路を介して分散させる対策をとることができる。
【００２３】
エンジンが要求通りに冷却されるようにするために、制御構造は、制御ユニット１８内で実施され、混合弁１４、クーラントポンプ２６、暖房ポンプ３２、ラジエータシャッタ４０、ファン４４、及び適切であれば内燃機関１０の噴射システムが、クーラント温度及び内燃機関１０のさらなる動作パラメータに依存して異なるように作動される。この目的のため、内燃機関１０及びクーラント回路を具備する、システムの多数の状況が定められ、これらの状況のそれぞれにおいて、様々な対策がとられて、クーラント温度及び／又はウエブ材料温度を制御する。
【００２４】
制御ユニット１８内で実施された制御構造は、多様な内燃機関１０及び／又は追加の動作要件と、ほとんど難なく整合できるように構成される。したがって、図１で示された例において、暖房及び空調条件に関するブロック５４の要件は、追加的に処理される。
【００２５】
図２で示された例は、中央制御ユニット１８を概略的に示す。図２は、制御ユニット１８が利用できる入力変数、及び、クーラントと内燃機関１０の構成要素温度とを制御する状況において出力される信号を、示すために使用される。クーラント温度センサ４８からのクーラント温度ＴＫ、及びウエブ材料温度センサ５０からの構成要素温度ＴＢは、制御ユニット１８に送られる。さらに、現在のエンジン速度ｎ及び現在の噴射量ｍｅも、制御ユニット１８で利用できる。これらの入力変数ＴＫ、ＴＢ、ｎ、及びｍｅに基づくクーラント温度及び構成要素温度の制御は、図３を参照して詳述する。
【００２６】
制御ユニット１８が利用できるさらなる入力変数は、周囲温度ＴＡＬ、給気温度ＴＬＬ、排気ガス再循環率ＡＧＲ、上記した空調条件Ｋ、車速ｖ、及びアクセルペダル位置ｐを含む。これらの入力変数は、内燃機関１０及びクーラント回路を具備する、システムの状況を決定するために、使用され、様々な対策が個々の状況においてとられて、クーラント温度及び構成要素温度を制御する。システム状況が決定された後、クーラントの容積流要件が決定され、ブロック６０で示される。この容積流要件６０は、暖房ポンプ３２の設定のための制御変数６２と、クーラントポンプ２６の設定のための制御変数６４とに変換される。
【００２７】
さらに、回転すべり位置決め６６が要求され、混合弁１４の設定のための制御変数６８に変換される。
【００２８】
最後に、冷却空気量要件７０が決定され、ラジエータシャッタ４０を作動させるための制御変数７２とファン４４を作動させるための制御変数７４とに変換される。
【００２９】
図３で示された例は、本発明による方法に従う制御変数の決定についての詳細な説明図を提供する。制御変数の決定を、クーラントポンプ２６の制御装置に基づいて説明する。基本の特性線図（ブロック）８０によって、クーラントの所定の容積流の基本値が、入力変数の噴射量ｍｅとエンジン速度ｎとに基づいて決定される。ブロック８０からのこの基本値は、ブロック８２に送られ、ここで、遷移範囲での制御できないスイッチの切り替えを防止するために、ヒステリシス特性曲線がこの基本値に適用される。したがって、容積流要件は、ブロック８２の出力で利用できるようになり、連結ユニット８４及び連結ユニット８６に送られる。容積流に対し決定された基本値は、これらの連結ユニットによって補正される。連結ユニット８４において、基本値は、ガイド変数としてクーラント温度ＴＫを使用する制御手段によって、補正され、連結ユニット８６は、ガイド変数として構成要素温度ＴＢを使用する制御手段によって、基本値を補正する。
【００３０】
補正値を決定するために、ブロック８８は、現在のエンジン速度ｎの現在の噴射量ｍｅに依存してクーラント温度の所望値ＴＫｄｅｓを予め決定する。所望値ＴＫｄｅｓは、利用できる、クーラントセンサ４８からのクーラント温度ＴＫａｃｔの現在の実際値をも有し、かつ、これらの値から制御差を決定する、連結ユニット９０に送られる。このように決定された制御差は、ブロック９２に送られ、ここでヒステリシス特性曲線が、決定された制御差に適用される。したがって、ブロック９２は、連結ユニット８４に容積流要件の補正値を送り、そこでこの補正値を先に決定された基本値に加える。
【００３１】
同様に、噴射量ｍｅ及びエンジン速度ｎを考慮に入れた基本の特性線図に基づいて、ブロック９４で構成要素温度ＴＢを考慮に入れるために、第一に、所望値ＴＢｄｅｓが決定され、制御差が、実際値ＴＢａｃｔ及び所望値ＴＢｄｅｓから、連結ユニット９６で決定される。ヒステリシス特性曲線は、ブロック９８で決定された制御差に適用されるので、ブロック９８は、容積流要件の補正値を連結ユニット８６に送る。ブロック９８でのヒステリシス特性曲線の適用と並行して、ブロック１００は、クーラント温度よりも動的である構成要素の温度を十分に制御するために、構成要素の温度の経時変化を考慮に入れる。ブロック１００で出力された容積流要件は、連結ユニット８６にも送られる。
【００３２】
連結ユニット８４からの容積流要件と連結ユニット８６からの容積流要件との両方は、それらが最大又は最小の適用可能値を上回るかどうかを決定するために、ブロック１０２又はブロック１０４でそれぞれチェックされて、適切であればこれらの値に制限される。
【００３３】
次に、ブロック１０２及びブロック１０４は、容積流要件を最大連結ユニット１０６に送る。最大連結ユニット１０６は、ブロック１０２又はブロック１０４からの容積流要件のどちらがより大きいかをチェックし、より大きい方の容積流要件だけをブロック１０８に送り、そこで変換特性曲線がその容積流要件に適用される。その結果、容積流要件が、クーラントポンプ２６の作動信号に変換され、この作動信号は、最後に出力段１１０で増幅され、クーラントポンプ２６に送られる。
【００３４】
図３で示された制御構造は、制御を様々な内燃機関及び／又は様々な追加装置及び要件に適応させるために、改造するのが容易である。例えば、様々な内燃機関に合わせるために、例えば、基本の特性線図８０を変更することも可能である。このことにより、クーラント温度ＴＫ及び構成要素温度ＴＢを考慮に入れた制御手段を改造しなくても、基本的に様々な容積流要件を達成することができるようになる。図３で示されており、混合弁１４、ラジエータシャッタ４０、ファン４４、暖房回路ポンプ３２、及び適切であれば内燃機関１０の噴射システムを、作動するための制御変数を決定するために、同様に使用される制御構造は、ゆえに様々なエンジンに容易に合わせることができる。
【００３５】
さらに、追加の要件もまた、図３で示された制御構造によって組み込まれる。この目的のため、最大連結ユニット１０６は、さらなる要件が送り込まれるインターフェイスを造り出す。最大連結ユニット１０６は、クーラントポンプ２６、暖房回路ポンプ３２、混合弁１４、ファン４４、又はラジエータシャッタ４０の、アクチュエータに作用するアクセスが、それぞれ、最も大きい要件を最大連結ユニット１０６に送る制御手段に与えられるということを、意味する。ゆえに、例えば空調制御ユニットから又は特定の動作ポイントにおいて要求された排気ガス再循環の冷却からの、さらなる要件は、最大連結ユニット１０６に送られ、このことにより、制御変数を決定するときに、これらの要件が考慮に入れられることが保証される。
【００３６】
図２に関連してすでに説明したように、中央制御ユニット１８は、利用できる入力変数を使用して、内燃機関１０及びクーラント回路を具備するシステムが、どの予め決定された状況を、任意の特定時間において採るべきかを、決定する。本発明の好ましい実施形態において、内燃機関１０及びクーラント回路を具備するシステムが採ることができ、それぞれの場合で異なる対策が提供される７つの状況は、クーラント温度及びウエブ材料温度を制御するために予め定められる。
【００３７】
本発明による熱の管理制御におけるこれら７つの予想される状況又はステージを、図４を参照して以下で説明する。図４で示された概観において、各列は、採られるべき特定の状況又は特定のステージの条件、ならびに対応するステージにおいてとられる対策を示す。
【００３８】
第１の状況は、構成要素温度が−２０℃〜１２０℃の範囲にあり、内燃機関からの出口におけるクーラント温度が−２０℃〜８０℃の範囲にあるコールドスタートに相当する。給気クーラの下流の給気温度は、６０℃より低く、空調回路内の冷媒圧力は、１２バール未満である。例として、周囲温度は低く、−２０℃の範囲にある。この第１の状況において、その目的は、内燃機関１０の暖気を加速し、可能な限り速く許容可能な車内温度に到達させることである。この目的のため、暖房ポンプ３２に流れる容積流は、中央制御ユニット１８を介してエンジン３４によって制御される。その結果、この容積流は、排気ガス再循環熱交換器３６と暖房熱交換器３８との両方を通過するので、車内の高速暖房が期待される。クーラントポンプ２６の電磁結合２８は解除されるので、クーラントポンプ２６を通る受動流だけであり、この受動流の流れ自体は、容積流のいかなる送りに寄与することもない。第１の状況において、混合弁１４は、バイパスライン１８を全開し、自動車ラジエータ２２に至るラインを全閉するように設定される。ラジエータシャッタ４０は全閉し、ファン４４はオフに切り替えられ、さらに空調コンプレッサもオフに切り替えられる。使用すると内燃機関の出力を減少させ生成される熱量を減少させる、いわゆる沸騰防止手段として知られる手段が、オフに切り替えられる。
【００３９】
第１の状況と同じように、内燃機関の暖気に割り当てられ、車内が暖房されることになる第２の状況において、冷却水及び排気弁間のウエブ材料は、すでに加熱されている。特に、システムの状況は、例えば−２０℃の低い周囲温度で、ウエブ材料温度が１２０℃〜１６０℃の範囲内にあり、冷却水の出口開口部１２における温度が８０℃〜９０℃の範囲内にあり、給気クーラの下流の給気温度が６０℃未満で、冷媒圧力が１２バール未満である場合、中央制御ユニット１８によって第２の状況に割り当てられる。この第２の状況において、できるだけ速く車内を暖房するために、暖房ポンプ３２がオンに切り替えられ、可能な容積流の１００％を送る。これにより、排ガス再循環熱交換機３６及び暖房熱交換器３８を通過する流れが最大となる。クーラントポンプ２６は、電磁結合をオン又はオフに任意に切り替えることによって、オン又はオフに切り替えられる。これは、クーラント温度及び／又はウエブ材料温度に応じて行われる。第２の状況において、混合弁１４は、バイパスライン１８が全開し、自動車ラジエータ２２に至るラインが全閉するように、設定される。給気クーラ及びコンデンサの、上流のラジエータシャッタ４４及び任意のさらなるシャッタは、閉じられる。電気式のファン４４、空調コンプレッサ、及び沸騰防止手段は、オフに切り替えられる。
【００４０】
第３の状況への変更は、内燃機関がすでに動作温度にあり、ウエブ材料温度及びクーラント温度が所望の範囲内にあるときに、起こる。さらに、車内の暖房が、第３の状況で必要となる。より詳しくは、システムは、例えば−２０℃の低い周囲温度で、ウエブ材料温度が１４０℃〜１８０℃の範囲で、出口開口部１２におけるクーラント温度が９０℃〜９５℃の範囲で、給気温度が６０℃未満で、冷媒圧力が１２バール未満のとき、第３の状況をとる。この第３の状況において、暖房ポンプ３２は、オンに切り替えられ、その可能な容積流の１００％を送る。クーラントポンプ２６は、電磁結合２８が励起されていないので、オンに切り替えられる。混合弁１４は、制御モードで動作する、したがって、クーラント温度センサ４８におけるクーラント温度と、構成要素センサ５０におけるウエブ材料温度とに応じて、クーラントの流れを、バイパスライン１８を経由して、及び／又は自動車ラジエータ２２へと、通す。混合弁１４は、回転すべり弁として設計されるので、バイパスライン１８又は自動車ラジエータ２２へのクーラントの任意の分配を、制御動作において連続的に変更できるように設定できる。第１の及び第２の状況におけるように、ラジエータシャッタ４０及び任意のさらなるシャッタは閉じられ、ファン４４、空調コンプレッサ、及び沸騰防止手段は、オフに切り替えられる。
【００４１】
内燃機関１０が加熱し続けると、動作温度がすでに所望の範囲の上縁にある第４の状況がとられる。この第４の状況においても、車内は、低い周囲温度のため暖房されなければならない。より詳しくは、第４の状況は、ウエブ材料温度が１６０℃〜２００℃の範囲で、クーラント温度が９５℃〜１００℃の範囲で、給気クーラの下流の給気温度が６０℃よりも高く、冷媒圧力が１２バール未満であることを特徴とする。この第４の状況において、暖房ポンプ３２は、オンに切り替えられ、可能な容積流の１００％を送る。電磁結合２８は励起されていないので、クーラントポンプ２６はオンに切り替えられる。混合弁１４は、最終位置をとり、バイパスライン１８を全閉し、クーラント流の全てを自動車ラジエータ２２に送る。ラジエータシャッタ４０及び任意のさらなるシャッタは、クーラント温度及びウエブ材料温度に応じて制御される。ファン４４、空調コンプレッサ、及び沸騰防止手段は、オフに切り替えられる。
【００４２】
このシステムは、暖房がもはや車内で不要となるが、空調も未だ必要がないような、例えば約２０℃より高い周囲温度となるときに、第５の状況に変わる。この第５の状況は、より詳しくは、ウエブ材料温度が１６０℃〜２００℃の範囲で、クーラント温度が１００℃〜１１５℃の間で、給気温度が６０℃よりも高く、冷媒圧力が１２バール未満であることを特徴とする。第５の状況において、暖房ポンプ３２は、オフに切り替えられ、クーラントポンプ２６はオンに切り替えられ、混合弁１４はバイパスライン１８を閉じ、クーラント流の全てを自動車ラジエータ２２に通す。給気クーラ及びコンデンサの上流の、ラジエータシャッタ４０及び任意のさらなるシャッタは、全開する。ファン４４は、クーラント温度及びウエブ材料温度に応じて制御される。空調コンプレッサ、及び沸騰防止手段は、オフに切り替えられる。
【００４３】
周囲温度がさらに上昇した場合、車内の空調が必要となり、システムは、第６の状況に変化する。より詳しくは、第６の状況は、周囲温度が２０℃〜３０℃の範囲で、ウエブ材料が１６０℃〜２００℃の範囲で、クーラント温度が１００℃〜１１５℃の範囲で、給気温度が６０℃よりも高く、冷媒圧力が１２バール〜２０バールの範囲であることを特徴とする。この状況において、システムは、エンジン出力及び空調出力に対し、全ての要件を尚も満たそうとし、内燃機関１０からの熱を分散させるために利用できる予備手段の全てを、動員する。暖房ポンプ３２は、オフに切り替えられ、一方、クーラントポンプ２６は、オンに切り替えられる。混合弁１４は、バイパスライン１８を閉じたまま保持し、クーラントの全てを自動車ラジエータ２２に流す。ラジエータシャッタ４０及び任意のさらなるシャッタは、全開される。ファン４４は、最大出力で動作し、これによって、自動車ラジエータ２２を通過する空気の最大スループットを可能にする。空調コンプレッサは、所望の車内温度に応じて制御される。沸騰防止手段はオフに切り替えられる。
【００４４】
周囲温度がさらに上昇する場合、並びに／又は高いエンジン出力及び低い運転速度のような、望ましくない境界条件の場合において、エンジンの動作温度が、さらに上昇して臨界範囲になることもあり得る。したがって、この第７の状況において、内燃機関１０を、熱的障害から保護する対策をとらなければならない。より詳しくは、第７の状況は、例えば３０℃〜３５℃の間の高い周囲温度で、ウエブ材料温度が１６０℃〜２００℃の範囲で、クーラント温度が１１５℃よりも高い臨界範囲で、給気温度が６０℃よりも高く、及び冷媒圧力が２０バールよりも高いことを特徴とする。熱を分散させるための予備手段の全てが動員され、暖房ポンプ３２はオフに切り替えられ、クーラントポンプ２６はオンに切り替えられ、混合弁は、バイパスライン１８を全閉し、クーラントの流れの全てを自動車ラジエータ２２に流し、ラジエータシャッタ４０及び任意のさらなるシャッタは全開し、ファン４４は最大出力で動作する。さらなる温度上昇を防止するために、空調コンプレッサが、低減された出力で動作し、同時に、低減されたエンジン出力が、沸騰防止手段によって設定される。これは、例えば、噴射量を減少させることによって達成される。動作温度が降下する場合、システムは、第６の状況に戻ることができるので、エンジン及び空調の全出力を、再度利用できるようになる。
【００４５】
特定のステージ又は特定の状況についての、全ての境界条件が、満たされるとは限らない場合、システムは、選択された動作パラメータが、この状況に対して定められた範囲内にある特定の状況をとるように、優先させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による方法を実行するための自動車用内燃機関を概略的に示す。
【図２】本発明による方法の入力変数及び出力変数を示す。
【図３】本発明による方法の制御変数の構成の詳細図を示す。
【図４】内燃機関及びクーラント回路を具備するシステムが採り得る、様々な予想され得る状況を示す。
【図１】
2005529269.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005529269.tif 000005
【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年2月4日(2004.2.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クーラント回路と、内燃機関（１０）の熱平衡に影響を与える作動可能な装置と、を用いて、自動車用内燃機関内の熱を制御し、クーラント温度及び前記内燃機関（１０）のさらなる動作パラメータが記録され、前記作動可能な装置（１４、２６、３２、４０、４４）が、前記クーラント温度及び前記内燃機関（１０）の前記さらなる動作パラメータに応じて作動される、方法であって、
制御変数を決定する出力値が、内燃機関の回転速度及び負荷に応じて基本の特性線図（８０）によって予め決定され、前記出力値が、前記クーラント温度及び／又は前記さらなる動作パラメータに依存して、制御手段によって補正されるように、前記クーラント温度及び／又は前記さらなる動作パラメータが、制御されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記作動可能な装置（１４、２６、３２、４０、４４）の制御変数を決定する少なくとも２つの出力値が、少なくとも２つの異なるガイド変数（ＴＫ、ＴＢ）に基づいて決定され、前記少なくとも２つの出力値が比較され、より大きい方の前記出力値が前記制御変数に変換され、前記作動可能な装置（１４、２６、３２、４０、４４）に送られるように、前記クーラント温度及び／又は前記さらなる動作パラメータは、制御されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ヒステリシス特性曲線（８２、９２、９８）は、前記制御変数の決定に適用されることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の方法。
【請求項４】
前記クーラント温度（ＴＫｄｅｓ）及び前記内燃機関（１０）の構成要素温度（ＴＢｄｅｓ）の所望値は、前記内燃機関（１０）の回転速度及び噴射量に依存して特性線図（８８、９４）によって決定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記内燃機関（１０）及び前記クーラント回路によって形成されたシステムについての複数の状況が定められ、それぞれの該状況が、前記クーラント温度及び／又は前記さらなる動作パラメータの様々な値に割り当てられ、少なくとも前記クーラント温度を制御する前記作動可能な装置（１４、２６、３２、４０、４４）は、前記状況において少なくとも部分的に異なるように作動されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記様々な状況への変更は、周囲温度、内燃機関の構成要素温度、クーラント温度、給気温度、及び／又は空調コンプレッサの圧力に対する、予め決定された限界値を上回るか又は下回ることによって始動され、個々の状況において、前記クーラント温度及び前記内燃機関（１０）の構成要素温度を制御するために、クーラントポンプ（２６）の設定、暖房ポンプ（３２）の設定、ラジエータ回路とバイパス回路との間の混合弁（１４）の設定、ラジエータシャッタ（４０）の設定、ラジエータファン（４４）の設定、空調コンプレッサの設定、及び／又は内燃機関（１０）の噴射システムの設定を、変更することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】
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