專利名稱：用于控制汽車內(nèi)燃機裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 涉及一種用于控制汽車內(nèi)燃機裝置的方法。
背景技術(shù)：
除內(nèi)燃機和帶需要時控制冷卻劑流以冷卻內(nèi)燃機的控制元件的冷卻劑回路外，現(xiàn)代內(nèi)燃機裝置具有另一些機組和附屬機組，它們具有各種功能。無論在汽油機還是柴油機中，全都使用增壓空氣增壓器，其有在廢氣流中的驅(qū)動渦輪和在增壓空氣側(cè)的渦輪壓縮機。此外，為了凈化廢氣，柴油機和汽油機中都設(shè)有廢氣催化器，在廢氣催化器進入前，為廢氣催化器配設(shè)一個廢氣溫度傳感器。為了改善效率，在增壓空氣增壓器的渦輪壓縮機和內(nèi)燃機的增壓空氣入口之間設(shè)增壓空氣冷卻器，其在需要時冷卻增壓空氣。為控制增壓空氣在增壓空氣冷卻器中的冷卻，為增壓空氣冷卻器配設(shè)帶旁通閥的旁路。為檢測被控參量，亦即增壓空氣溫度，在增壓空氣冷卻器之前設(shè)增壓空氣溫度傳感器。為了更快速地加熱發(fā)動機潤滑劑，設(shè)廢氣-發(fā)動機潤滑劑換熱器，為其配設(shè)用于在換熱器中控制發(fā)動機潤滑劑的加熱的控制閥。在優(yōu)化汽車內(nèi)燃機裝置時或在控制汽車內(nèi)燃機裝置的控制方法中，除減少消耗夕卜，一個重要的目標在于減少有害物排放。在冷的內(nèi)燃機啟動到內(nèi)燃機和所有相關(guān)機組及流體達到工作溫度之間的這一階段，絕對是排放最多的階段。在按現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)燃機裝置中，通過對內(nèi)燃機裝置相應(yīng)的控制和調(diào)節(jié)考慮到這一要求。不過公知的針對內(nèi)燃機裝置的控制和調(diào)節(jié)主要涉及在工作溫度下的消耗優(yōu)化和有害物優(yōu)化。由DE 102004031365A1公開一種汽車內(nèi)燃機裝置，在該裝置中，設(shè)有廢氣催化器和廢氣-發(fā)動機潤滑劑換熱器4。由DE 2545227A1公開一種內(nèi)燃機裝置，其有增壓空氣增壓器和可調(diào)節(jié)的增壓空氣冷卻器以及冷卻劑溫度傳感器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于汽車內(nèi)燃機裝置的控制方法，其旨在當內(nèi)燃機裝置未達到其工作溫度時減少有害物排放。按照本發(fā)明，該技術(shù)問題由此解決，S卩，借助由冷卻劑溫度傳感器測得的冷卻劑溫度、由增壓空氣溫度傳感器測得的增壓空氣溫度以及由廢氣溫度傳感器測得的廢氣溫度，探測后期熱機階段。只有當冷卻劑溫度在超過70°C的固定的恒定極限值之下、廢氣溫度在超過200°C的固定的恒定極限值之上以及增壓空氣溫度在至少60°C的恒定極限值之下時，才存在后期熱機階段。在后期熱機階段實施下列方法步驟通過操縱冷卻劑回路控制元件封閉用來冷卻內(nèi)燃機的冷卻劑回路。由此在很大程度上停止冷卻劑循環(huán)。冷卻劑控制元件可以是冷卻劑泵，但也可以是冷卻劑閥或冷卻劑恒溫器。通過封閉冷卻劑回路，從內(nèi)燃機以及因而從廢氣那里吸取盡可能少的熱量。廢氣在后期熱機階段內(nèi)是唯一的載熱體。為了能夠在這一階段有針對性地使用廢氣熱量，停止使用最大的有效冷卻源，亦即冷卻劑回路。過熱的增壓空氣削弱了內(nèi)燃機的效率并且引起有害物排放的增加。因此在后期熱機階段通過關(guān)閉增壓空氣旁通閥關(guān)閉增壓空氣旁路。增壓空氣流過增壓空氣冷卻器并在那里進行冷卻。此外在后期熱機階段，廢氣-發(fā)動機潤滑劑換熱器的控制閥被打開，從而在該階段有針對性地對發(fā)動機潤滑劑進行加熱。由此確保在內(nèi)燃機、附屬機組和液體達到工作溫度之前，盡可能及時加熱發(fā)動機潤滑劑。由此使處于熱機階段的內(nèi)燃機中的摩擦損耗在冷啟動后盡快減小。通過減小摩擦損耗相應(yīng)減少燃料消耗，由此又盡快減少了熱機階段的有害物排放。僅當廢氣溫度超過大于200°C的恒定極限值時，才開始后期熱機階段。因此，這種在開始后期熱機階段以及因而與之相關(guān)的方法步驟時的閾值是合理的，因為在廢氣溫度低于超過200°C的極限值時，廢氣僅有較少的熱量來可觀地加熱多升發(fā)動機潤滑劑。因此，溫 度處于固定在200°C到400°C之間的極限溫度之下的廢氣更適合為了盡快減少廢氣排放而盡量未經(jīng)冷卻地輸送給廢氣催化器，因而使廢氣催化器盡可能快地達到其工作溫度。作為確定和評估廢氣溫度以判定廢氣催化器活性的備選方案，還可以用兩個布置在廢氣催化器之前和之后的X探測儀來判定廢氣催化器活性。當通過X探測儀確定的氧含量的差超過規(guī)定的極限值時，則假定廢氣催化器起作用，這是后期熱機階段的前提。取代與廢氣溫度相關(guān)的條件的是在這種情況下的條件，即，由兩個在廢氣催化器之前和之后的A探測儀確定的氧氣濃度的差超過一個顯示廢氣催化器至少在開始時的廢氣凈化效果的極限值。無論如何，可以確定廢氣催化器的活性與非活性。 廢氣溫度極限值優(yōu)選在270°C以上，增壓空氣溫度極限值則優(yōu)選在70°C以上。在使用其它措施的情況下，傳統(tǒng)的廢氣催化器在自身溫度為270至280°C時開始工作。僅當達到該溫度時，從在該階段唯一的載熱體，即廢氣中吸取另一些熱量來加熱發(fā)動機潤滑劑才是合理的。一旦增壓空氣溫度超過大于70°C的極限值(這例如通過在增壓空氣壓縮機中壓縮時提高增壓空氣的溫度造成)，則必須通過關(guān)閉增壓空氣冷卻器的增壓空氣旁通閥來冷卻增壓空氣。按照一種優(yōu)選的設(shè)計方案，在具有可用冷卻器冷卻的、配設(shè)有冷卻器閥以控制其冷卻的排氣彎管的內(nèi)燃機裝置中，在后期熱機階段規(guī)定，關(guān)閉排氣彎管的冷卻器閥，從而使排氣彎管主動地不被冷卻。可冷卻的排氣彎管的冷卻在后期熱機階段期間也被切斷。此外，在所述內(nèi)燃機裝置中還優(yōu)選設(shè)置廢氣-變速器潤滑劑換熱器，其有用于控制通過廢氣加熱變速器潤滑劑的控制閥。在這類內(nèi)燃機裝置中，在后期熱機階段規(guī)定，打開廢氣-變速器潤滑劑換熱器的控制閥，從而使變速器潤滑劑在后期熱機階段通過廢氣得到加熱。尤其在自動變速器中，變速器潤滑劑的量為10升以及多到使它具有很高的絕對熱容量。如果沒有變速器潤滑劑換熱器，光通過發(fā)動機熱量來加熱會比較慢。尤其在自動變速器中，在冷的狀態(tài)下相對粘滯的冷變速器潤滑劑造成了較高的傳動損耗。通過在后期熱機階段有效加熱變速器潤滑劑，使得在內(nèi)燃機冷啟動之后的機械的傳動損耗在時間上大大減少，從而也相應(yīng)減少了由此引起的額外消耗以及又由此引起的有害物排放。


唯一的附圖示意性示出了一種內(nèi)燃機裝置。
具體實施例方式在圖中示意性示出了一種復(fù)雜的內(nèi)燃機裝置50。在該裝置50中示出了所有主要的機組，它們圍繞內(nèi)燃機I與增壓空氣、廢氣、多個冷卻劑回路以及兩個機油回路相關(guān)。新鮮的增壓空氣通過空氣濾清器5吸入并且隨即經(jīng)過空氣量測量計4。吸入的增壓空氣緊接著進入增壓空氣增壓器64，并在必要時在渦輪壓縮機3中壓縮。增壓空氣接著流向用冷卻劑冷卻的增壓空氣冷卻器38，其配設(shè)有帶旁通閥35的旁路52。增壓空氣從那里通過形式為節(jié)氣門的氣體控制閥42流向混合器43，必要時增壓空氣在那里與從高壓廢氣回流裝置引回的廢氣混合。增壓空氣從混合器43經(jīng)由進氣管34并且通過增壓空氣入口 94進入內(nèi)燃機I。在 那里，增壓空氣與燃料一起積聚，并且將以此方式得到的混合物點燃。在此產(chǎn)生的廢氣從廢氣出口 95流出內(nèi)燃機I。從出口 95出來后的廢氣在水冷的排氣彎管11中冷卻并且以其主流進一步流向增壓空氣增壓器64的驅(qū)動渦輪12。驅(qū)動渦輪12驅(qū)動渦輪壓縮機3。驅(qū)動渦輪12配設(shè)有帶旁通閥60的旁路68，渦輪壓縮機3配設(shè)有帶旁通閥61的旁路66。從增壓空氣增壓器64過來的廢氣經(jīng)過設(shè)置在離廢氣催化器8不遠處的廢氣溫度傳感器9。廢氣從廢氣催化器8流過第一氣體控制閥7和第二氣體控制閥6進入未示出的排氣管。在這里示出的氣流是從空氣濾清器的入口直至在出口流入消聲器或排氣管的主流。這種主氣流具有三個分流，即低壓廢氣回流流、高壓廢氣回流流以及用于供應(yīng)兩個三通換熱器21、26的支流。低壓廢氣回流由管路54形成，其在廢氣催化器8和第一氣體控制閥7之間的廢氣支流中分流并且在其延伸路線中具有廢氣回流控制閥2。所述廢氣回流管路52匯入增壓空氣增壓器64前的增壓空氣線路。此外，設(shè)高壓廢氣回流裝置，其中高壓廢氣回流管路56在水冷的排氣彎管11和增壓空氣增壓器64之間的廢氣側(cè)上分流。分流后在管路56的延伸路線中設(shè)廢氣量和溫度傳感器13，其探測在該部位上的廢氣量和廢氣溫度。廢氣流緊接著流經(jīng)高壓廢氣回流冷卻器15，其上游接有氣體控制閥16。此外，設(shè)平行于冷卻器15的旁路15'，當相關(guān)的氣體控制閥16、17、18相應(yīng)地被關(guān)閉或被打開時，廢氣可以在避開冷卻器15的情況下流過該旁路。在高壓廢氣回流冷卻器15中，可以在需要時冷卻通過管路56引回的廢氣，以便減少內(nèi)燃機I和位于廢氣主流中的機組的熱負荷，并且減少廢氣中的氮氧化物。高壓廢氣回流冷卻器-傳感器19在管路56的延伸路線中就流動方向而言布置在冷卻器15后方，借助該傳感器可以對廢氣回流冷卻器15的冷卻功率進行調(diào)節(jié)。廢氣從那里流入混合器43，增壓空氣在混合器中與來自高壓廢氣回流管路56的廢氣混合。另一個廢氣管路70在第一氣體控制閥7和第二氣體控制閥6之間的廢氣主流中分支成兩個三通換熱器21、26。在第一三通換熱器21中，可以借助熱廢氣加熱目標介質(zhì)并且借助同樣注入的冷卻劑在需要時冷卻同一個目標介質(zhì)。兩個三通換熱器因此除其廢氣入口外還具有多個用于冷卻劑的入口。第一三通換熱器經(jīng)由潤滑劑供應(yīng)管路80和排出管路81與內(nèi)燃機I的相應(yīng)的潤滑劑接口連接。在第一三通換熱器21中，內(nèi)燃機潤滑劑在需要時通過冷卻水冷卻或通過廢氣加熱。第二三通換熱器26經(jīng)由潤滑劑供應(yīng)管路83和潤滑劑排出管路84與變速器62相連。變速器潤滑劑可以在需要時通過潤滑劑供應(yīng)管路和排出管路83、84以及相關(guān)的三通換熱器26冷卻或加熱。這尤其在自動變速器中富含意義，在自動變速器中，潤滑劑量通?？梢詾镮OL或更多，在潤滑劑溫度較低時它們會吸取很大一部分傳動功率，在溫度過高時會出現(xiàn)過多打滑。當前設(shè)有兩個冷卻劑回路，即第一高溫冷卻劑回路58和第二低溫冷卻劑回路59。低溫冷卻劑回路59用于冷卻增壓空氣冷卻器38以及為此具有低溫冷卻器45和低溫冷卻劑泵41。高溫冷卻劑回路58具有冷卻器46、冷卻劑泵33以及多個管路和閥。冷卻劑主流 從冷卻器46出發(fā)經(jīng)由冷卻劑管路88流向冷卻劑泵33，所述冷卻劑泵33在運行時將冷卻劑泵入內(nèi)燃機I。從內(nèi)燃機I流出的冷卻劑流經(jīng)冷卻劑溫度傳感器74通過冷卻劑控制閥32回到冷卻器46。在內(nèi)燃機I的冷卻劑出口和冷卻劑控制閥32之間，多個冷卻劑管路分岔成排氣彎管冷卻器11、高壓廢氣回流冷卻器15、第一三通換熱器21和第二三通換熱器26，以便從那里觸發(fā)分別回流到冷卻劑冷卻器46中。需要時，借助控制閥10、14、20、90相應(yīng)地控制或調(diào)節(jié)冷卻劑流。在冷卻劑管路80、81、83、84的延伸路線中，溫度傳感器22、24、27、28分別布置在三通換熱器21、26之前或之后，借助這些溫度傳感器可以對相關(guān)的冷卻劑溫度進行調(diào)節(jié)。兩個冷卻劑回路的冷卻器45、46通過從外部流入的冷空氣冷卻，冷空氣在此通過可關(guān)閉的冷空氣百葉窗44流入。內(nèi)燃機I的后期熱機階段過程如下用未示出的中央發(fā)動機控制器一直對來自冷卻劑溫度傳感器74、配屬于增壓空氣冷卻器38的增壓空氣溫度傳感器36、在廢氣催化器8之前的廢氣溫度傳感器9的信號進行監(jiān)控。當冷卻劑溫度低于固定的大于70°C的恒定極限值、廢氣溫度高于固定的280°C的極限值以及增壓空氣溫度在80°C的極限值之上時，對發(fā)動機控制器而言，存在后期熱機階段，在該階段內(nèi)實施規(guī)定的方法步驟。在后期熱機階段，廢氣溫度在廢氣催化器8的工作溫度之上。廢氣催化器8業(yè)已有效工作并且以此方式凈化排出的含大量有害物的廢氣。此外，裝置50的所有機組和流體仍沒有達到工作溫度。在后期熱機階段，冷卻劑回路58通過相應(yīng)操縱和調(diào)整相關(guān)的冷卻劑回路控制元件32、33保持關(guān)閉。在該后期熱機階段不發(fā)生促成主動冷卻內(nèi)燃機I和其它連接在冷卻回路58上的機組的冷卻劑循環(huán)。此外，在后期熱機階段，控制增壓空氣旁路的旁通閥35被關(guān)閉。增壓空氣因此流過增壓空氣冷卻器38，從而使增壓空氣冷卻器38中的增壓空氣被相應(yīng)冷卻。此外，在后期熱機階段，通過發(fā)動機控制器打開廢氣-發(fā)動機潤滑劑換熱器21的控制閥22，以便在后期熱機階段借助廢氣的熱量有效加熱發(fā)動機潤滑劑。由此使內(nèi)燃機內(nèi)因還未加熱到工作溫度的發(fā)動機潤滑劑而提高的摩擦迅速減小，因為發(fā)動機潤滑劑被優(yōu)選并且有針對性地加熱直至達到其工作溫度。通過快速加熱發(fā)動機潤滑劑以及因此產(chǎn)生的內(nèi)燃機I內(nèi)的摩擦的迅速減小，使內(nèi)燃機I內(nèi)的機械損耗功率減少，從而又減少了燃料消耗，因而也同時減少了有害物排放。此外，在后期熱機階段，排氣彎管冷卻器11'的冷卻器閥10被關(guān)閉，從而使排氣彎管11在后期熱機階段也不會得到有效冷卻。同時可以，但不是必須，在后期熱機階段通過相應(yīng)打開控制閥25開始使用變速器-潤滑劑換熱器26，從而在該階段也能使變速器潤滑劑有效且有針對性地得到加熱，并且以此方式迅速達到工作溫度。當汽車變速器是一種自動變速器時，在后期熱機階段有效加熱變速器潤滑劑尤其重要。當變速器潤滑劑的溫度在工作溫度之下時，自動變速器具有很大的摩擦損耗。變速器潤滑劑在當前指的是汽車自動變速器的傳動潤滑液。當前圖示的內(nèi)燃機裝置50是示例性的。廢氣回流裝置可以設(shè)計成高壓廢氣回流裝置、低壓廢氣回流裝置或組合式高低壓廢氣回流裝置。針對高壓廢氣回流裝置的情況，在后期熱機階段也關(guān)閉了廢氣回流冷卻器15，也 就是說，回流的廢氣沒有被冷卻。廢氣-發(fā)動機潤滑劑換熱器可以和廢氣回流冷卻器15 —起組合在唯一的組合式換熱器中。為廢氣-發(fā)動機潤滑劑換熱器提取廢氣必須不在廢氣催化器8之后進行，而是也可以直接在排氣彎管11之后以及在增壓空氣增壓器64或其驅(qū)動渦輪12之前進行。重要的是，在后期熱機階段，廢氣作為唯一的載熱體僅用于加熱廢氣催化器和發(fā)動機潤滑劑。所有其它用于廢氣的冷卻源都被切斷，只要這是可行的并且對裝置或內(nèi)燃機無害。
權(quán)利要求
1.一種用于控制汽車內(nèi)燃機裝置(50)的方法，所述內(nèi)燃機裝置(50)有 -內(nèi)燃機(I)，其有增壓空氣入口 (94)和廢氣出口 (95)； -冷卻劑回路(58)，其有冷卻劑溫度傳感器(74)和在必要時控制內(nèi)燃機(I)的冷卻的冷卻劑回路控制元件(32、33)； -與廢氣出口(95)相連的廢氣催化器(8)和在廢氣催化器(8)之前的廢氣溫度傳感器(9)； -增壓空氣增壓器(64)，其有驅(qū)動渦輪(12)和渦輪壓縮機(3)， -在渦輪壓縮機(3)和增壓空氣入口(94)之間的可調(diào)節(jié)的增壓空氣冷卻器(38)，其中，為增壓空氣冷卻器配設(shè)帶旁通閥(35)的增壓空氣旁路(52)，并且在增壓空氣冷卻器(38)之前布置增壓空氣溫度傳感器(36)，以及 -廢氣-發(fā)動機潤滑劑換熱器(21)，其有為其配設(shè)的廢氣控制閥(22)，用于通過換熱器(21)控制廢氣流； 所述方法具有如下方法步驟 -當冷卻劑溫度低于固定的70°C以上的極限值、廢氣溫度超過固定的200°C以上的極限值以及增壓空氣溫度高于固定的60°C以上的極限值時，用冷卻劑溫度傳感器(74)確定冷卻劑溫度，用增壓空氣溫度傳感器(36)確定增壓空氣溫度以及用廢氣溫度傳感器(9)確定廢氣溫度，由此定義后期熱機階段； -通過操作冷卻劑回路控制元件(32、33)關(guān)閉冷卻劑回路(58)； -通過關(guān)閉旁通閥(35)關(guān)閉增壓空氣旁路(52)，以及 -打開廢氣-發(fā)動機潤滑劑換熱器(21)的廢氣控制閥(22)來加熱發(fā)動機潤滑劑。
2.按權(quán)利要求I所述的用于控制汽車內(nèi)燃機裝置(50)的方法，其特征在于，廢氣溫度極限值在270°C以上以及增壓空氣溫度極限值在70°C以上。
3.按權(quán)利要求I或2所述的用于控制汽車內(nèi)燃機裝置(50)的方法，其中內(nèi)燃機裝置有帶冷卻器(11')和冷卻器閥(10)的排氣彎管(11)，所述方法在后期熱機階段具有的方法步驟是，關(guān)閉冷卻器閥(10)。
4.按權(quán)利要求I至3之一所述的用于控制汽車內(nèi)燃機裝置(50)的方法，其中內(nèi)燃機裝置有帶控制閥(25)的廢氣-變速器潤滑劑換熱器(26)，所述方法在后期熱機階段具有的方法步驟是，打開廢氣-變速器潤滑劑換熱器(26)的控制閥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于控制汽車內(nèi)燃機裝置(50)的方法，所述方法具有如下方法步驟-當冷卻劑溫度低于固定的70℃以上的極限值、廢氣溫度超過固定的200℃以上的極限值以及增壓空氣溫度高于固定的60℃以上的極限值時，用冷卻劑溫度傳感器(74)確定冷卻劑溫度，用增壓空氣溫度傳感器(36)確定增壓空氣溫度以及用廢氣溫度傳感器(9)確定廢氣溫度，由此定義后期熱機階段；-通過操作冷卻劑回路控制元件(32、33)關(guān)閉冷卻劑回路(58)；-通過關(guān)閉旁通閥(35)關(guān)閉增壓空氣旁路(52)，以及-打開廢氣-發(fā)動機潤滑劑換熱器(21)的廢氣控制閥(22)來加熱發(fā)動機潤滑劑。
文檔編號F02D43/00GK102733975SQ20111008615
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者漢斯-烏爾里克.庫內(nèi)爾, 邁克爾.桑德斯 申請人:皮爾伯格有限責任公司