(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が、バイパス弁（４２）の第一の位置では第一の流体管路（４４）を通して導かれ、バイパス弁（４２）の第二の位置では第二の流体管路（４６）を通して導かれ、第一の流体管路（４４）の流れ特性が第二の流体管路（４６）の流れ特性と異なっている、内燃機関（１０）の運転方法において、
前記パラメータが、流れ抵抗の特徴を示していること、
前記流体が、時々排気ガス還流路（３２）を通して吸気管（１４）へフィードバックされる排気ガスであり、このフィードバックされた排気ガスが、バイパス弁（４２）の第一の位置では第一の流体管路（４４）によって熱交換器（４８）を通して導かれ、バイパス弁（４２）の第二の位置では第二の流体管路（４６）によって前記熱交換器を迂回して導かれること、
前記流れ抵抗の特徴を示しているパラメータが、排気ガス還流路（３２）を流れるマス流の特徴を示しているパラメータと、排気ガス還流路（３２）の前後の圧力差の特徴を示しているパラメータとから求められること、
バイパス弁（４２）が第一の位置へ移動されている時に、前記流れ抵抗の特徴を示しているパラメータの第一の値が求められること、
バイパス弁（４２）が第二の位置へ移動されている時に、前記流れ抵抗の特徴を示しているパラメータの第二の値が求められること、および
求められた両方の値の間の差が評価され、これからバイパス弁の機能が推定されること、
を特徴とする内燃機関の運転方法。
【請求項２】
前記マス流の特徴を示しているパラメータを測定するために、内燃機関（１０）の吸気管（１４）のスロットルバルブ（２４）と燃焼室（１２）との間にある領域内の温度（Ｔ２）と圧力（ｐ２）、及び内燃機関（１０）のクランクシャフトの回転数が利用されること、および
この運転方法が、スロットルバルブ（２４）が閉じられている時には、内燃機関（１０）の惰行運転の間に実行されること、
を特徴とする請求項１に記載の運転方法。
【請求項３】
前記圧力差の特徴を示しているパラメータを測定するために、排気ガス管（１６）内の支配的な圧力（ｐ３）が、センサ（６０）を用いて測定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の運転方法。
【請求項４】
前記圧力差の特徴を示しているパラメータを測定するために、排気ガス管（１６）内の支配的な圧力（ｐ３）が、大気圧或いは粒子フィルタ（９８）の領域内の支配的な圧力に依存して見積られることを特徴とする請求項１又は２に記載の運転方法。
【請求項５】
前記流れ抵抗の特徴を示しているパラメータの求められた二つの値の差が限界値よりも小さい時に、バイパス弁（４２）の作動不良が推定されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の運転方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の運転方法において利用するためにプログラムされていることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれかに記載の運転方法において利用するためにプログラムされていることを特徴とする、内燃機関（１０）のための開ループ制御及び／又は閉ループ制御装置（５２）。
【請求項８】
請求項１ないし５のいずれかに記載の運転方法において利用するためにプログラムされている開ループ制御及び／又は閉ループ制御装置（５２）を備えたことを特徴とする自動車のための内燃機関（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立の請求項の上位概念に基づく内燃機関の運転方法に関する。本発明の目的は更に、コンピュータプログラム、内燃機関のための開ループ制御及び／又は閉ループ制御装置、並びに諸従属請求項の上位概念に基づく内燃機関である。
【背景技術】
【０００２】
市場から、有害排出物を減らすために排気ガスの一部が排気ガス還流路を通して内燃機関の吸気管の、スロットルバルブと燃焼室との間にある領域内へフィードバックされる自動車の内燃機関が知られている。これは排気ガス還流或いは略して“ＡＧＲ（AbGasRuckfuhrung）”と呼ばれている。有害排出物を更に減らすためにフィードバックされた排気ガスがＡＧＲクーラーで冷却されることがある。しかしながら、これは内燃機関の非常に限定された運転状態の下でしか期待できないので、他の運転状態の時には排気ガスをバイパス管路によってＡＧＲクーラーを迂回させることが知られている。そのためにバイパス弁が備えられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、排気ガス還流システムのバイパス弁の機能を簡単にチェックすることを可能にし、内燃機関の運転中の信頼性を改善する内燃機関の運転方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば、流体が、バイパス弁の第一の位置では第一の流体管路を通して導かれ、バイパス弁の第二の位置では第二の流体管路を通して導かれ、第一の流体管路の流れ特性が第二の流体管路の流れ特性と異なっている、内燃機関の運転方法において、バイパス弁が第一の位置へ移動されている時に、流体の流れ特性を表すパラメータの第一の値が求められ、バイパス弁が第二の位置へ移動されている時に、同じパラメータの第二の値が求められ、求められた両方の値の間の差が評価され、これからバイパス弁の機能が推定される。
【０００５】
その他の解決策は、コンピュータプログラム、開ループ制御及び／又は閉ループ制御装置、並びに内燃機関に関連している、並置された特許請求の範囲に示されている。本発明の有利な拡張例は諸従属請求項に示されている。重要なメルクマールは更に以下の明細と図面の中に見られる。その際それ等のメルクマールは、それぞれ明示的に言及されていなくとも、全く異なる組合せによってであれ或いは単独でであれ、本発明のために重要と成り得る。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によって、バイパス弁の正しい機能を簡単なやり方でチェックすることができる。それ故、内燃機関の運転中に何時でも、バイパス弁の制御が結果として実際に流体の流れの望ましい切り替えをもたらしているか否かについて、情報を得ることができる。次いで、確認されたバイパス弁の機能に応じて対応する措置を取ることができる。これによって、内燃機関の運転信頼性と運転安全性が高められる。
【０００７】
本発明に基づく方法が排気ガス還流システム（ＡＧＲシステム）に用いられると、とりわけ有利である。この場合に、流体は、時々排気ガス還流路を通して吸気管へフィードバックされる排気ガスであり、この場合にはフィードバックされた排気ガスは、バイパス弁の第一の位置では第一の流体管路によって熱交換器を通して導かれ、又バイパス弁の第二の位置では第二の流体管路によって熱交換器を迂回して導かれる。本発明に基づく方法によって、バイパス弁の制御が、熱交換器を通すことによって或いは熱交換器を迂回することによって、結果として実際に排気ガス流の切り替えをもたらしているか否かをチェックすることができる。フィードバックされた排気ガスの冷却は幾つかの運転状態の下では有害排出物を減らすために望ましいが、別の運転状態の下では同じ理由から望ましくない。本発明によって、この切換えの正しい機能が監視されるので、機能不全の場合にはタイミング良く対抗措置を取ることができる。それ故、本発明は結局、内燃機関の有害排出物を減少させるか或いは低いレベルに保持するために役立つ。
【０００８】
流体の流れ特性を表しているパラメータが流れ抵抗の特徴を示していると、とりわけ有利である。この場合には、温度をベースとした監視とは異なり、追加のセンサは必要ではない。更に、流れ抵抗は実際に切換えが行われた時にはっきりと変化するパラメータであり、このことは実際に行われた切り替えの検知を容易にする。
【０００９】
流れ抵抗の特徴を示すパラメータは、排気ガス還流路を通るマス流の特徴を示しているパラメータと排気ガス還流路の前後の圧力差の特徴を示しているパラメータとから求めることができる。そのために必要なデータは、比較的簡単且つ精確に求めることができ、信頼性のある評価結果を得ることができる。
【００１０】
拡張例として、マス流の特徴を示すパラメータの測定のために、内燃機関の吸気管の、スロットルバルブと燃焼室との間の領域内の温度と圧力、及び内燃機関のクランクシャフトの回転数を利用すること、及びこの運転方法が、スロットルバルブが閉じている時には内燃機関の惰行運転の下で実行されるということが提案される。マス流の特徴を示しているパラメータの測定のための、特許を請求されている方法は一般に、“ｐＴｎ法”として知られており、例えば、ＤＥ １０ ２００５ ００４ ３１９ Ａ１ に詳しく説明されている。ｐＴｎ法が、スロットルバルブが閉じられている時に内燃機関の惰行運転の下で実行される場合には、求められたマス流はＡＧＲマス流に相当している。かくして、本発明に基づく方法は、多くの内燃機関で追加のセンサ無しで実行されることができ、その際、提案されているｐＴｎ法は正確な結果をもたらす。
【００１１】
圧力差の特徴を示しているパラメータの測定のために、排気ガス管内の支配的圧力をセンサを用いて測定することができる。これによって、本発明に基づく方法の高い精度が得られる。
【００１２】
しかしながら、圧力差の特徴を示しているパラメータの測定のために、排気ガス管内の支配的圧力を大気圧或いは粒子フィルタの領域内の支配的圧力に依存して見積ることも可能である。これには、スロットルバルブが閉じられている時の惰行運転の下では、マス流が、排気ガス管を通して外へ送り出されることは無く、専らＡＧＲマス流だけが内燃機関へ送り込まれるために吸気管のスロットルバルブと吸気弁との間の領域内へフィードバックされる、という考えがベースとなっている。しかしながら、排気ガス管を通してマス流が全く送られないと、ＡＧＲ配管の分岐箇所における排気ガス管内の圧力が近似的に大気圧と或いは粒子フィルタの領域内の支配的圧力と十分等しくなり、いずれにせよその圧力は測定可能である。本発明に基づく方法のこの拡張例は、追加のセンサの放棄の可能性を具現化しており、それによって内燃機関の製造の際のコストが節約される。
【００１３】
流体の流れの特徴を示しているパラメータの求められた二つの値の差が限界値よりも小さい時には、バイパス弁の作動不良が推定される。これは、差を利用した簡単な方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１の内燃機関には、全体として参照符号１０が付けられている。この内燃機関は燃焼室１２を含んでおり、この燃焼室は、入口側では吸気管１４と接続され、出口側では排気管１６と接続されている。
【００１５】
吸気管１４の中には流れの方向（矢印１８）に見て先ずＨＦＭセンサ２０が配置されているが、このセンサは、吸気管１４を通して吸入された新気の量を測定する。吸気管１４の中には次いでスロットルバルブ２２があり、このバルブによって吸入される新気量を調節することができる。吸気管１４の中のスロットルバルブ２２の上流には過給器２４があり、この過給器は、機械的接続２６を介して、排気ガス管１６の中に配置されているタービン２８と接続されている。
【００１６】
内燃機関１０には、排気ガス還流路３２を有する排気ガス再循環システム３０が備えられており、この還流路３２は、排気ガス管１６の燃焼室１２とタービン２８との間にある領域３４から分岐され、吸気管１４の過給器２４と燃焼室１２との間にある領域に口を開いている。
【００１７】
排気ガス還流路３２の排気ガスの流れの方向（矢印３８）に見ると、この還流路には、先ず排気ガス還流弁４０が配置されており、この弁によって排気ガス還流路３２を開閉することができる。排気ガス還流路３２の更に下流側には、バイパス弁４２が配置されており、この弁はその位置に応じて排気ガスを第一の流体管路４４或いは第二の流体管路４６へ導く。第一の流体管路４４には熱交換器４８があり、この交換器は、第一の流体管路４４を通って流れる排気ガスを冷却する。二つの流体管路４４及び４６は合流部５０で再び合流する。図示されていない実施例では、排気ガス還流弁がこの熱交換器の下流側に配置されている。
【００１８】
内燃機関１０には又制御装置５２の形態をした開ループ制御及び／又は閉ループ制御装置が備えられており、この制御装置は、コンピュータプログラムによって特定の方法を実行するようにプログラムされている。開ループ制御及び／又は閉ループ制御装置５２の出力側はとりわけ、スロットルバルブ２２、排気ガス還流弁４０、及びバイパス弁４２と結合されている。開ループ制御及び／又は閉ループ制御装置５２は、入力側でＨＦＭセンサ２０やその他のセンサからの信号を受取る。それ等のセンサには、吸気管１４の領域３６の中の圧力ｐ２を測定する圧力センサ５４、及び吸気管１４の領域３６の中の温度Ｔ２を測定する温度センサ５６がある。図示されていない実施例では、温度Ｔ２は、測定されずに、モデル化される。開ループ制御及び／又は閉ループ制御装置５２は更に、内燃機関１０のクランクシャフト（図示されていない）の回転数ｎｍｏｔを測定する回転数センサ５８の信号を受取る。内燃機関１０は更に、排気ガス管１６の領域３４に配置され、そこで支配的な圧力ｐ３を測定する別の圧力センサ６０を含んでいる。
【００１９】
内燃機関は運転中にスロットルバルブ２２、排気ガス還流弁４０、及びバイパス弁４２を、内燃機関１０の望ましい運転状態に応じて制御する。その際、特定の運転状況の下では、バイパス弁４２が、フィードバックされた排気ガスが第一の流体管路４４を通して流れて熱交換器４８によって冷却されるように制御される（第一の位置）。これは、内燃機関１０の有害排出物を減少するために役立つ。しかしながら、幾つかの運転状態の下では、その様な排気ガスの冷却は望ましくない。従って、その様な運転状況の下では、バイパス弁４２は、排気ガスが第二の流体管路４６を通って吸気管１４の領域３６へフィードバックされ、従って、冷却されないように制御される（第二の位置）。従って、バイパス弁４２の正しい機能は、内燃機関１０の排出特性のために非常に重要である。それ故、開ループ制御及び／又は閉ループ制御装置５２には、バイパス弁４２の機能チェックのための方法を実行することのできるコンピュータプログラムが格納されている。次に、この方法が図２を参照して説明される。
【００２０】
ステップ６２でのスタートの後、ステップ６４で、内燃機関が惰行運転状態にあるか否かがチェックされる。惰行運転中には燃焼室１２内には燃料が噴射されず、従って、燃焼は行われない。その様な惰行運転は、例えば、内燃機関１０が搭載されている自動車が山下りをしている時に見られる。ステップ６４での答えがＹ（肯定）であれば、ステップ６６でスロットルバルブ２２が閉じられ、排気ガス還流弁４０が開かれて、バイパス弁４２が第一の位置へ移動される。スロットルバルブ２２を閉じるということは、吸気管１４を通して新気が燃焼室１２へ向かって送られないということを意味している。これによって、システム内に存在している排気ガスが、燃焼室１２から排気ガス管１６を通して排気ガス還流路３２へ送られ、また再び吸気管１４及び燃焼室１２へ戻されるだけとなる。それ故、排気ガスは循環するように回転される。バイパス弁４２の第一の位置では、第一の流体管路４４と熱交換器４８が冷却される。
【００２１】
ステップ６８では、吸気管１４の領域３６内の実際の圧力ｐ２と実際の温度Ｔ２、及び実際の回転数ｎｍｏｔが測定され、またステップ７０では、既知のｐＴｎ法（ＤＥ １０ ２００５ ００４ ３１９ Ａ１ 参照）を用いて、排気ガス還流路３２を通って流れるマス流（ｄｍ／ｄｔ）４２＿１が計算される。これは、既に冒頭で述べられたように、スロットルバルブ２２が閉じられている時に、内燃機関１０の惰行運転の下で可能である。何故なら、内燃機関１０のこの運転状態の下では十分近似的に、システム内にある排気ガスが燃焼室１２から排気ガス管１６の領域３４、排気ガス還流路３２、吸気管１４の領域３６を通って再び燃焼室１２内へ循環されるだけだからである。
【００２２】
これに並行してステップ７２では、吸気管１４の領域３６内の圧力ｐ２と排気ガス管１６の領域３４内の圧力ｐ３が測定され、またここからステップ７４で、バイパス弁４２が第一の位置へ動かされている時の、排気ガス還流路３２の前後の圧力差の特徴を示している圧力差ｄｐ４２＿１が形成される。ステップ７０とステップ７４の結果から、ステップ７６で、流れ抵抗Ｗ４２＿１が求められるが、この抵抗は従って、バイパス弁４２が第一の位置へ移動され、又それによって排気ガスが熱交換器４８を通して流れる時の、排気ガス還流路３２の全流れ抵抗を意味している。
【００２３】
ステップ７８では、開ループ制御及び／又は閉ループ制御装置５２からバイパス弁４２に対して、この弁を第二の位置へ移動する信号が送られる。次いで、ステップ８０では、再び吸気管１４の領域３６内の実際の圧力ｐ２と実際の温度Ｔ２、及び内燃機関１０のクランクシャフトの実際の回転数ｎｍｏｔが測定され、またここからステップ８２で再び既知のｐＴｎ法を用いて、バイパス弁４２が第二の位置へ移動されている時の、排気ガス還流路３２を通って流れるマス流（ｄｍ／ｄｔ）４２＿２が計算される。これと並行してステップ８４では排気ガス管１６の領域３４の実際の圧力ｐ３と吸気管１４の領域３６の圧力ｐ２が測定され、ここからステップ８６で、圧力差ｄｐ４２＿２が求められる。ステップ８２とステップ８６での結果から、ステップ８８で、流れ抵抗Ｗ４２＿２が定められる。従って、この流れ抵抗は、バイパス弁４２が閉じられており（バイパス弁は正しく機能しているものとする）且つ排気ガスが第二の流体管路４６を通って熱交換器４８を迂回される時の、排気ガス還流路３２の前後の流れ抵抗を意味している。
【００２４】
ステップ９０では、ステップ７６とステップ８８で求められた二つの流れ抵抗の間の差が作られ、所定の限界値と比較される。差が限界値よりも小さい場合には、ステップ９２で、バイパス弁４２の機能不全が推定される。その後、プログラムはステップ９４で終了される。ステップ９０で流れ抵抗の差が限界値よりも大きいことが確認された場合には、ステップ９６で、バイパス弁４２の正しい機能が推定される。この推定は、第一の流体管路４４に配置されている熱交換器４８は流れの障害となるから、第一の流体管路４４の流れ抵抗は第二の流体管路４６の流れ抵抗とは異なっていなければならないという考えに基づいている。それ故、第一の流体管路４４の流れ特性は、そこに存在している熱交換器４８の故に、第二の流体管路４６の流れ特性とは異なっているということもできる。従ってバイパス弁４２に対する切替え制御命令の後で、排気ガス還流路３２を通る流れ抵抗が変化していないということが確認された場合には、バイパス弁４２の機能不全を推定することができる。
【００２５】
上に説明された実施例では、圧力ｐ３は圧力センサ６０によって測定されていた。しかしながら、その様な圧力センサの利用を止めて、代わりに多くの内燃機関にいずれにせよ備えられている、排気ガス管１６の中のタービン２８の下流側に配置されているすす粒子フィルタ９８の領域内の圧力センサを利用することも可能である。その様なセンサが図１には破線で示され、参照符号６０′で示されている。これと同様に、吸気管１４の領域３６の圧力ｐ２と温度Ｔ２の測定のためにもＨＦＭセンサ２０の上流側に配置されているセンサを利用し、次いでそれから、対応する値を見積ることができる。それ等のセンサも図１には同じく破線で示され、参照符号５４′及び５６′で示されている。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、排気ガス再循環付きの内燃機関の概略図である。
【図２】図２は、図１の内燃機関の運転のための方法の流れ図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０…内燃機関
１２…燃焼室
１４…吸気管
１６…排気ガス管
１８…吸気管内の流れの方向を示す矢印
２０…ＨＦＭセンサ
２２…スロットルバルブ
２４…過給器
２６…機械的接続
２８…タービン
３０…排気ガス還流システム
３２…排気ガス還流路
３４…排気管の燃焼室とタービンとの間の領域
３６…吸気管のスロットルバルブと燃焼室との間の領域
３８…排気ガスの流れの方向
４０…排気ガス還流弁
４２…バイパス弁
４４…第一の流体管路
４６…第二の流体管路
４８…熱交換器
５０…第一と第二の流体管路の合流部
５２…開ループ制御及び／又は閉ループ制御装置
５４…圧力センサ
５４′…別のセンサ
５６…温度センサ
５６′…別の温度センサ
５８…回転数センサ
６０…別の圧力センサ
６０′…すす粒子フィルタの領域内の圧力センサ
９８…粒子フィルタ
ステップ６２…スタート
ステップ６４…内燃機関が惰行運転中であるか否かチェックする
ステップ６６…スロットルバルブを閉じ、排気ガス還流弁を開いて、バイパス弁を第一の位置へ移動する
ステップ６８…吸気管の領域３６内の実際の圧力と実際の温度、及び実際の回転数ｎｍｏｔを測定する
ステップ７０…既知のｐＴｎ法を用いて排気ガス還流路を通って流れるマス流を計算する
ステップ７２…吸気管の領域３６内の圧力ｐ２と排気ガス管の領域３４内の圧力ｐ３を測定する
ステップ７４…圧力差ｄｐ４２＿１を形成する
ステップ７６…流れ抵抗Ｗ４２＿１が求められる
ステップ７８…制御装置５２からバイパス弁４２に対して、この弁を第二の位置へ移動する信号が送られる
ステップ８０…吸気管の領域３６内の実際の圧力と実際の温度、及び実際の回転数ｎｍｏｔを測定する
ステップ８２…バイパス弁４２が第二の位置へ移動されている時の、排気ガス還流路を通って流れるマス流（ｄｍ／ｄｔ）４２＿２を計算する
ステップ８４…排気ガス管の領域３４の実際の圧力ｐ３と吸気管１４の領域３６の圧力ｐ２が測定される
ステップ８６…圧力差ｄｐ４２＿２が求められる
ステップ８８…流れ抵抗Ｗ４２＿２が定められる
ステップ９０…二つの流れ抵抗の間の差が作られ、限界値と比較される
ステップ９２…差が限界値よりも小さい場合には、バイパス弁の機能不全が推定される
ステップ９４…プログラム終了
ステップ９６…差が限界値よりも大きい場合には、バイパス弁の正しい機能が推定される
【図１】
0004739389.tif 000002
【図２】
0004739389.tif 000003