(57)【要約】  過給機のタービンの上流における温度を決定し、  エンジン運転パラメータから修正項を計算し、  過給機のタービンの上流における温度から修正項を引くことによって過給機（１４）のタービンの下流における温度を決定することを特徴とする、過給機のタービンの下流における排気ガスの温度を決定する方法。
2007533885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機付きエンジンにおいて過給機（１４）のタービンの下流における排気ガスの温度を決定する方法において、
過給機（１４）のタービンの上流における温度を決定し、
エンジン運転パラメータから修正項を計算し、
過給機（１４）のタービンの上流における温度から修正項を引くことによって過給機（１４）のタービンの下流における温度を決定することを特徴とする、過給機のタービンの下流における排気ガスの温度を決定する方法。
【請求項２】
過給機（１４）のタービンの上流における温度がモデル化によって決定される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
モデル化が、エンジン管理及び制御装置に組み込まれた電子装置によって行われる、請求項２記載の方法。
【請求項４】
修正項が、モデル化を行う電子装置によって計算される、請求項３記載の方法。
【請求項５】
修正項が、まず、エンジン回転速度（Ｎ）と、エンジンを通過する空気の質量空気流量（ＭＡＦ）とに関して温度変化（ＴＣ）を与える所定の曲線から、次いでこの温度変化（ＴＣ）に断熱圧縮係数（α）を乗じることによって得られる、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
断熱圧縮係数（α）が、エンジン排気圧力（ＰＥ）と、該エンジン排気圧力と外部圧力との差と、過給機（２４）のウエィストゲートの開度（ＷＧ）とを含むセットから選択された少なくとも１つの物理量に依存している、請求項５記載の方法。
【請求項７】
エンジン回転速度（Ｎ）と質量空気流量（ＭＡＦ）とに依存した温度変化を与える三次元曲線を規定するために、このエンジン回転速度（Ｎ）及び質量空気流量（ＭＡＦ）が、断熱圧縮係数（α）が依存する１つ又は２つの量を一定に保ちながら変化させられる、請求項６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機付きエンジンのための触媒コンバータへの進入前に温度を決定するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
触媒コンバータが装備されたエンジンにおいて、触媒コンバータを故障させないように触媒コンバータにおける温度を知ることが重要である。この温度は様々な機能、すなわち触媒及びその上流の酸素センサを保護し、上流酸素センサが準備完了であることを検出し、上流酸素センサを加熱し、触媒を加熱するために重要である。
【０００３】
幾つかのエンジンにおいて、これらの４つの機能又はそのうちの少なくとも幾つかは存在しない。別のエンジンにおいて、これらの機能は開ループで調整される。これらの機能の制御のために、触媒コンバータへの入口における温度ほど正確ではないパラメータを考慮することも知られている。
【０００４】
自然吸気エンジンにおいて、触媒コンバータの入口及び出口における温度がモデル化されることが実用上知られている。エンジンから出るエンジン排気の温度もマッピングによって知られる。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、排気ガスが触媒コンバータに進入する温度、すなわち過給機の下流における温度が、触媒コンバータが装備された過給機付きエンジンにおいて確実に決定されることを可能にする方法を提供することである。
【０００６】
これに関して、本発明は、過給機付きエンジンにおいて過給機のタービンの下流における排気ガスの温度を決定するための方法を提案し、この方法は以下のステップ：
−過給機のタービンの上流における温度を決定し、
−エンジン運転パラメータから修正項を計算し、
−過給機のタービンの上流における温度から修正項を引くことによって過給機のタービンの下流における温度を決定する
を含む。
【０００７】
これは、決定するための極めて単純であるものであるが、実証されたように、この方法を使用して決定された温度は、この方法を確認するために温度センサを使用して記録されたものと程度の差こそあれ一貫した温度である。
【０００８】
過給機のタービンの上流における温度は温度センサを使用して決定されることができるが、対応するエンジンのコストを最小限に抑えるために、好適にはモデル化によって得られる。当業者は、どのようにこの温度をモデル化するかを知っており、このようなモデル化は、過給機がオーバーヒートするのを防止するために既に使用されている。このモデル化は例えば、エンジン制御及び管理装置に組み込まれた電子装置によって行われる。次いで修正項は有利にはこの同じ電子装置によって計算されることができる。
【０００９】
好適な実施形態において、修正項は、まず、エンジン回転速度と、エンジンを通る空気の質量空気流量とに関する温度変化を与える所定の曲線から、この温度変化を断熱圧縮係数によって乗じることによって得られる。
【００１０】
断熱圧縮係数は有利には、エンジン排気圧力と、エンジン排気圧力と外部圧力との差と、過給機のウエィストゲートの開放とを含むセットから選択される少なくとも１つの物理量に依存する。実用上は、優れた結果を得るためには１つの量で十分である。エンジン回転速度及び質量空気流量に依存した温度変化を与える三次元曲線を規定するために、このエンジン回転速度及び質量空気流量は、例えば断熱圧縮係数が依存する１つ又は複数の量を一定に保ちながら変化させられる。
【００１１】
本発明の詳細及び利点を、添付の図面に関連した以下の説明において明らかにする。
【００１２】
図１は過給機付きエンジンの構成を概略的に示しており、
図２は本発明による方法を説明する図である。
【００１３】
図１は過給機付きエンジンのための給気及び排気システムを概略的に示している。このシステムは新鮮な空気をエンジンに供給し、このエンジンにおいて少なくとも１つのピストン２がシリンダ４内を移動する。新鮮な空気は、吸気弁６によって制御される開口を介してシリンダ４に進入する。シリンダ４から燃焼ガスを排出するための弁８が設けられている。
【００１４】
図示された空気供給システムは、上流から下流へ向かう方向で、空気入口１０と、質量空気流量計１２と、過給機１４と、インタークーラ１６として知られたチャンバと、シリンダに供給される空気が通過する管内に位置決めされた、この管を通る空気の流過横断面を変化させることができる蝶形弁１８と、給気マニホールド２０として一般的に知られているものとを有している。吸気弁６は給気マニホールド２０と直に連通している。
【００１５】
排気弁８は排気管２２に直に関連している。図面を雑然とさせないように、この排気管２２の、シリンダに結合した部分と過給機１４の近くの部分のみが示されている。過給機は、シャフトによって結合された２つのタービンを有している。第１のタービンは排気管内に配置されており、その回転は、排気弁８を介してシリンダ４から排出される燃焼ガスによって駆動される。第２のタービンは、前に述べたように、エンジンの給気システムに配置されており、インタークーラ１６における空気を加圧する。慣用の形式では、過給機ウエィストゲート２４によって、排気管２２に配置されたタービンは迂回されている。
【００１６】
過給機を出ると、排気ガスは、大気中へ排出される前に触媒コンバータ２６を通過する。
【００１７】
以下に説明される方法は、排気ガスが触媒コンバータ２６に進入するときに排気ガスの温度を決定するために使用されることができる。上位概念部に述べられているように、この温度を知ることは触媒コンバータ２６の作動にとって重要である。この触媒コンバータ２６は上流酸素センサ（図示せず）を含み、この上流酸素センサは、シリンダ４内に空気供給システムによって送り込まれる燃料／空気混合物の濃度を制御するためにエンジン管理装置に情報を提供する。触媒コンバータ２６の上流と過給機１４の下流とにおける温度を知ることにより、触媒及び上流酸素センサが過剰に高い温度から保護される。過剰に高い温度が検出された場合、シリンダ４から出る排気ガスの温度を低下させるためにエンジン供給を変化させることが可能である。これとは逆に、触媒及び対応する上流酸素センサは、正しく働くことができるために比較的高い温度である必要もある。したがって、触媒コンバータ２６への入口における温度を知ることにより、上流酸素センサが準備完了しているかどうか、ひいては上流酸素センサが供給している情報が考慮されるべきであるかどうかを決定することができる。上流酸素センサ及び触媒の温度が十分に高くないところにおいてこれらを加熱することを予想することも可能である。
【００１８】
当業者は、自然吸気エンジン又は過給機付きエンジンにおいて、どのようにシリンダ４からの出口において排気管内の温度をモデル化するかを知っている。この温度を決定するために多数のパラメータが使用され、このパラメータは、例えば、エンジン回転速度、質量空気流量、シリンダへ送られる燃料／空気混合物の濃度、点火アドバンス等を含むが、これらに限られない。
【００１９】
本発明は、触媒コンバータ２６への入口において、すなわち過給機の出口において、過給機の上流における（モデル化された）温度から温度を計算することを提案する。このために、本発明は、過給機１４の前の温度を決定する基本マップから、排気圧力及び／又は過給機ウエィストゲート２４の開放等のパラメータに依存する断熱圧縮係数によって乗じられた、エンジン回転速度とエンジンを通過する空気の質量空気流量とに依存するマップを引き出すことを提案する。
【００２０】
図２は、どのように触媒コンバータ２６への入口における過給機１４の下流における温度が本発明によって決定されるかを説明する図を示している。
【００２１】
図２は第１の窓２８に概略的に示された三次元曲線を示している。直交する基準系もこの窓２８に概略的に示されている。概略的に示された曲線は、エンジン回転速度Ｎと、流量計１２によって測定された質量空気流量ＭＡＦとから決定された温度変化ＴＣを与える。したがって、基準系の１つの軸はエンジン回転速度Ｎに対応し、第２の軸は質量空気流量ＭＡＦに対応し、第３の軸は温度変化ＴＣの値を表す。
【００２２】
窓２８の下には第２の窓３０があり、この第２の窓には、曲線と、２軸直交基準系が示されている。横軸は１つのパラメータに対応するのに対し、縦軸は乗数αに対応する。横軸に沿ったパラメータは、シリンダ４の出口における排気管２２内で測定された排気圧力ＰＥであってよい。これは同様に、この排気圧力ＰＥとエンジンの外部における大気圧との圧力差でもあってよい。これは最後に、過給機ウエィストゲート２４の開度（角度又はパーセンテージで）であってよい。この開度は図２に符号ＷＧによって示されている。
【００２３】
触媒コンバータ２６の上流における排気管２２内の温度は値Ｔｕｐｓｔｒｅａｍを取ると考えられる。同様に、過給機１４の下流において、温度は値Ｔｄｏｗｎｓｔｒｅａｍを取る。従って、ΔＴ＝Ｔｕｐｓｔｒｅａｍ−Ｔｄｏｗｎｓｔｒｅａｍである。
【００２４】
本発明によれば、ΔＴ＝α・ＴＣであると考えられる。
【００２５】
ひいては：Ｔｕｐｓｔｒｅａｍ＝Ｔｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ−α・ＴＣである。
【００２６】
窓２８に概略的に示されたマップを生ぜしめるために、窓３０のパラメータ（ＷＧ，ＰＥ，Ｐａｔｍ−ＰＥ）は一定に保たれる。次いで、エンジン回転速度と、エンジンを通る質量空気流量が、温度変化ＴＣを得るために同時に変化させられる。図２は窓２８のマップにおける２つの点の構造を概略的に示している。これらの点は、対（ＭＡＦ，Ｎ）がそれぞれ値（ＭＡＦ０，Ｎ０）及び（ＮＡＦ１，Ｎ１）を取った時に値ＴＣ０及びＴＣ１を生じる。決定された値ＴＣ０及びＴＣ１は、値ＷＧ０に対応する過給機ウエィストゲート２４開放に対応する。
【００２７】
このマップが生ぜしめられると、窓３０における曲線が生ぜしめられる。このために、次いでパラメータＷＧの値が変化させられる。図２は、ＷＧ１及びＷＧ２のＷＧ値で窓３０における曲線における２つの点をどのように得るかを概略的に示している。次いで、これはそれぞれ係数α１及びα２を生じる。
【００２８】
過給機付きエンジンにおいて、このように触媒コンバータ２６への入口において温度を決定するために、過給機１４の上流における温度はまず公知の形式で決定される。この機能は既知であり、幾つかのエンジンにおいて行われている。次いで、エンジン回転速度Ｎと、流量計１２によって測定された質量空気流量ＭＡＦとに関して、値ＴＣが決定される必要がある。同様に、選択された可変のＷＧ，ＰＥ又はＰａｔｍ−ＰＥに従って、対応する曲線は、修正係数αを決定するために使用される必要がある。係数ＴＣにαを乗じることによって、即座に値Ｔｄｏｗｎｓｔｒｅａｍを決定するために使用されることができる修正項ΔＴが得られる。
【００２９】
この方法はエンジンにおいて有効にされており、触媒コンバータ２６への入口において、過給機の下流における温度をかなり正確に生ぜしめる。したがって、この形式において、センサを使用することなくこの温度を正確に決定することができる。さらに、この温度を決定するために付加的な電子手段を使用する必要がない。車両に、過給機の上流における温度を決定するための手段が装備されている場合、これらの同じ手段は、本発明による方法を使用してこの過給機の下流における温度を決定することができる。したがって、触媒コンバータ２６への入口におけるこの温度を決定することに関連する付加的なコストが極めて低いのに対し、同時に、触媒と、この触媒に装備された上流酸素センサとの寿命に関して大きな利点を提供する。
【００３０】
さらに、触媒コンバータ２６への入口における温度を決定することによって提供される利点をさらに説明するために、多数の例を以下に示す。一般的に、過給機に進入する排気ガスの入口温度は約１０００℃を超えてはならない。上流酸素センサに関しては、その温度は約７５０℃を超えないことが好ましい。１０００℃に近い温度、例えば９５０℃、が過給機１４の排気タービンの上流において得られる場合、過給機の下流において８５０℃の温度が過給機の下流において見られる。酸素センサが過給機タービンに近い場合、触媒コンバータ２６への入口における温度を低下させるために、燃焼された混合物の（燃料での）高濃度化を促進する必要がある。従来のエンジンにおいては、１０００℃の限界値に到達しないので、タービンを保護するために高濃度化は行われない。
【００３１】
本発明は、制限しない例によって上に説明された方法の実施形態に制限されない。本発明は、請求項の範囲内の当業者の能力内の全ての変化実施例にも関する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】過給機付きエンジンの構成を概略的に示している。
【図２】本発明による方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００３３】
６  吸気弁、  ８  排気弁、  １０  空気入口、  １２  空気流量計、  １４  過給機、  １６  インタークーラ、  １８  蝶形弁、  ２０  給気マニホールド、  ２２  排気管、  ２４  ウエィストゲート、  ２６  触媒コンバータ、  ２８  第１の窓、  ３０  第２の窓
【図１】
2007533885.tif 000003
【図２】
2007533885.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成17年6月22日(2005.6.22)
【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】
過給機付きエンジンにおいて過給機（１４）のタービンの下流における排気ガス温度をモデル化する方法であって、
過給機（１４）のタービンの上流における温度を決定し、
エンジン運転パラメータから修正項を計算し、
過給機（１４）のタービンの上流における温度から修正項を引くことによって過給機（１４）のタービンの下流における温度を決定する方法において、
修正項が、まず、エンジン回転速度（Ｎ）と、エンジンを通過する空気の質量空気流量（ＭＡＦ）とに関する温度変化（ＴＣ）を与える所定の曲線から、次いでこの温度変化（ＴＣ）に断熱圧縮ファクタ（α）を乗じることによって得られることを特徴とする、過給機付きエンジンにおいて過給機のタービンの下流における排気ガス温度をモデル化する方法。
【請求項２】
断熱圧縮ファクタ（α）が、エンジン排気圧力（ＰＥ）と、該エンジン排気圧力と外部圧力との差と、過給機（２４）のウエィストゲートの開度（ＷＧ）とを含むセットから選択された少なくとも１つの物理量に依存する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
エンジン回転速度（Ｎ）と質量空気流量（ＭＡＦ）とに依存した温度変化を与える三次元曲線を規定するために、前記エンジン回転速度（Ｎ）と質量空気流量（ＭＡＦ）とが、断熱圧縮ファクタ（α）が依存する１つ又は複数の量を一定に保ちながら変化させられる、請求項２記載の方法。
【国際調査報告】
2007533885.tif 000005
2007533885.tif 000006
2007533885.tif 000007
2007533885.tif 000008
2007533885.tif 000009
2007533885.tif 000010