JP2004346934A - 内燃機関の運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 触媒のような排気ガス後処理装置の加熱を加速する内燃機関の運転方法を提供する。
【解決手段】 電動圧縮機（５）を備えた内燃機関（１）の運転方法において、電動圧縮機（５）が、内燃機関（１）の始動過程の間に作動され、排気ガス後処理装置（１０、７０）の急速加熱を可能にする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電動圧縮機を備えた内燃機関の運転方法に関するものである。

電動圧縮機を備えた内燃機関を運転することは既知である。
さらに、オットー・サイクル・エンジンにおいて始動後の有害物質エミッションを低減するために、触媒系を作動温度に急速加熱するための種々の方法を使用することが既知である。一般に、この場合、例えば二次空気と組み合わされたリッチ排気ガスの形で優先的に化学エネルギーを供給する方法と、例えば点火角の遅れ調節により排気ガス内の顕熱を上昇させる方法とが区別される。エンジンの機械効率の悪化に対応する点火角遅れ調節においては、エンジンに供給される空気質量流量が燃料質量流量の適合に関連して上昇され且つ点火角はできるかぎりないし有効に「遅れ」方向に調節される。この場合、供給空気質量流量の上昇は、絞り弁の対応の調節により確保される。この手段により、エンジン・トルクが不変の場合、排気ガス質量流量および排気温度が上昇される。この結果、排気ガス・エンタルピー流が上昇し、したがって触媒は急速に加熱される。

本発明の課題は、触媒のような排気ガス後処理装置の加熱を加速する内燃機関の運転方法を提供することである。

本発明によれば、電動圧縮機を備えた内燃機関の運転方法において、電動圧縮機が内燃機関の始動過程の間に作動される。

上述のように、本発明による方法は、従来技術に比較して、内燃機関の運転において使用される電動圧縮機が内燃機関の始動過程の間に作動されるという利点を有している。このようにして、エンジンに供給される空気質量流量はさらに上昇されるので、この過給により、排気ガス・エンタルピー流はさらに上昇される。したがって、例えば触媒のような排気ガス後処理装置の加熱をさらに加速することができる。内燃機関の始動後の有害物質エミッションをさらに低減させることができる。

本発明の方法によれば、さらに有利な改良および改善が可能である。
電動圧縮機が、排気ガス後処理装置の所定作動温度の調節のために必要な加熱熱量の関数として操作されるとき、それは特に有利である。このようにして、電動圧縮機の運転は、排気ガス後処理装置に対する必要な加熱過程に特に良好に適合され且つ電動圧縮機の不必要な運転が回避される。

さらに、所定熱量が排気ガス後処理装置に伝達されたときに電動圧縮機が非作動とされるとき、それは有利である。このようにして、電動圧縮機の不必要な運転が回避され且つエネルギーが節約される。

電動圧縮機が、少なくとも１つの他の圧縮機、特に排気ガス・ターボチャージャと共に、好ましくは正フィードバック運転されるとき、それは特に有利である。このようにして、エンジンに供給される空気質量流量はさらに上昇されるので、過給により排気ガス・エンタルピー流はさらに上昇される。したがって、排気ガス後処理装置の加熱をさらに加速することができる。これにより、エンジン始動後の有害物質エミッションをさらに低減させることができる。

他の圧縮機が投入されたときに電動圧縮機が少なくとも部分的に非作動とされるとき、それは特に有利である。このようにして、同様に電動圧縮機の不必要な運転が阻止され且つエネルギーが節約される。

直接燃料噴射が実行され且つ好ましくは均質スプリット燃焼運転により燃料の少なくとも一部が圧縮行程の間に噴射されるときもまた、それは有利である。このようにして、きわめて遅い点火時期が可能であり、したがってエンジンに供給される空気質量流量がさらに上昇されるので、過給により排気ガス・エンタルピー流がさらに上昇される。したがって、排気ガス後処理装置の加熱をさらに加速させることができる。これにより、エンジン始動後の有害物質エミッションをさらに低減させることができる。

電動圧縮機が、要求された負荷または要求された運転点の関数として非作動とされるとき、それは特に有利である。このようにして、排気ガス後処理装置を加熱するための電動圧縮機の運転が内燃機関の運転に対する安全上必要な要求を犠牲にしないことが保証される。

本発明の実施例が図面に示され且つ以下にこれを詳細に説明する。

図１において、例えば自動車の内燃機関１は、例えばオットー・サイクル・エンジンとして形成されていてもよいエンジン５０を含む。給気系２０を介して、図を見やすくするために図１には示されていないエンジン５０の燃焼室に、フレッシュ・エアが矢印方向に供給される。この場合、給気系２０内に第１の圧縮機１００が配置され、第１の圧縮機１００は、電動機９０により第１の軸９５を介して電気駆動される。第１の圧縮機１００、第１の軸９５および電動機９０は、この例において電動圧縮機５を形成し、電動圧縮機５は以下において電動補助圧縮機とも呼ばれる。電動補助圧縮機５に追加して、図１に示されているように、給気系２０内において第１の圧縮機１００に直列に第２の圧縮機８５が配置されていてもよい。この場合、第２の圧縮機８５はオプションとして設けられているにすぎない。第２の圧縮機８５は、エンジン５０の排気系５５内のタービンにより軸８０を介して駆動される。第２の圧縮機８５、第２の軸８０およびタービン７５は、この実施例において排気ガス・ターボチャージャ１５を形成する。代替態様として、第２の圧縮機８５は、図１には示されていないエンジン５０のクランク軸を介して駆動され、したがってエンジン５０から機械エネルギーを受け取るコンプレッサによって駆動されてもよい。しかしながら、以下においては例として、図１に示されているように、第２の圧縮機８５は、排気ガス・ターボチャージャ１５の一部であり且つ排気ガス・ターボチャージャ１５により駆動されるものと仮定する。給気系２０内において、第２の圧縮機８５の流れ方向の下流側に絞り弁３０が配置され、絞り弁３０の位置を介して、エンジン５０に供給される空気質量流量をある程度変化させることができる。絞り弁３０とエンジン５０との間の給気系２０の範囲は吸気管とも呼ばれ且つ符号２５により表わされている。この場合、空気は、吸気弁を介してエンジン５０の燃焼室内に供給され、吸気弁は、図を見やすくするために図１には示されていない。エンジン５０の燃焼室内への燃料の供給は、第１の噴射弁３５を介して直接行われても、または代替態様として図１に破線で示されている第２の噴射弁４０を介して吸気管２５内に間接的に行われてもよい。エンジン５０の燃焼室内に存在する空気／燃料混合物は、点火プラグ４５により点火される。エンジン５０の燃焼室内における空気／燃料混合物の燃焼において形成された排気ガスは、図１には示されていない排気弁を介して、エンジン５０の燃焼室から排気系５５内に排出される。排気系５５内のタービン７５は、ウェイスト・ゲート６０を介してバイパス可能である。排気系５５内の排気ガスの流れ方向は、同様に図１において矢印により表わされている。排気系５５内においてタービン７５の流れ方向の下流側に温度センサ６５が配置され、温度センサ６５は排気ガスの温度を測定する。排気系５５内において温度センサ６５の流れ方向の下流側に、前置触媒７０が配置されている。排気系５５内において前置触媒７０の流れ方向下流側に主触媒１０が配置されている。前置触媒７０および主触媒１０は共に、排気ガス後処理装置を形成する。内燃機関１はさらにエンジン制御ユニット１０５を含み、エンジン制御ユニット１０５に温度センサ６５の測定信号が供給されている。さらに例として、図１に符号１１０により電子式の加速ペダルが示され、加速ペダル１１０の操作を介してドライバの希望トルクを設定可能であり、且つドライバの希望トルクはエンジン制御ユニット１０５に供給可能である。追加態様または代替態様として、エンジン制御ユニット１０５に、駆動滑り制御、アンチロック・システム、走行速度制御、アンチジャーク機能等から他のトルク要求が供給されていてもよい。一方、エンジン制御ユニット１０５は、エンジン５０の燃焼室への空気供給量を調節するための絞り弁３０を操作する。さらに、エンジン制御ユニット１０５は、第１の噴射弁３５または代替態様としての第２の噴射弁４０の噴射時期および噴射時間を制御する。さらに、エンジン制御ユニット１０５は、点火プラグ４５の点火時期を制御する。さらに、エンジン制御ユニット１０５は、電動補助圧縮機５の希望回転速度を調節するために電動機９０を制御する。第２の圧縮機８５の回転速度センサ１３５から、エンジン制御ユニット１０５に排気ガス・ターボチャージャ１５の回転速度が供給される。さらに、エンジン制御ユニット１０５はウェイスト・ゲート６０の位置を制御する。

図２に、内燃機関の出力変数および内燃機関の効率に対する要求から、少なくとも１つの操作変数への変換を表わす機能図が示されている。この変換は、エンジン制御ユニット１０５において行われる。このために、エンジン制御ユニット１０５は、内燃機関の出力変数および効率に対する種々の要求を調整するための調整手段１２５を含む。エンジン制御ユニット１０５はさらに変換手段１３０を含み、変換手段１３０は、調整手段１２５により実行される要求の調整の関数として、調整された要求を変換するための少なくとも１つの操作変数を設定する。

以下においては、例として、内燃機関の出力変数は、トルク、例えばエンジン・トルクであるものと仮定する。代替態様として、出力変数は、内燃機関の出力動力であっても、またはトルクまたは出力動力から導かれた変数であってもよい。

ここで図２において符号１１５はトルク要求を表わし、トルク要求１１５は、調整手段１２５に供給されている。このトルク要求は、加速ペダル１１０の位置の関数としてのドライバの希望トルクであっても、駆動滑り制御、アンチロック・システム、走行速度制御、アンチジャーク機能等のトルク要求であってもよい。図２において、符号１２０は内燃機関１に対する効率要求を表わし、効率要求１２０は、例えばアイドリング制御、起動装置、または触媒加熱機能から与えられたものであってもよい。例えば触媒加熱機能の場合、排気ガス後処理装置１０、７０のできるだけ急速な加熱を可能にするために、内燃機関１の効率悪化が要求される。効率要求１２０は同様に、調整手段１２５に供給される。供給された内燃機関１に対するトルク要求および効率要求から、調整手段１２５は、変換されるべき合成エンジン・トルク並びに変換のために使用されるべき少なくとも１つの操作変数を決定し、且つこれらの情報を変換手段１３０に伝送する。次に、変換手段１３０は、調整手段１２５により設定されたエンジン・トルクを変換可能なように、少なくとも１つの操作変数を形成する。図２に示す例のように、変換手段１３０により、次の操作変数、即ち絞り弁角α_ＤＫ、ウェイスト・ゲート６０の位置、図２において略字ＥＺＶで示されている電動補助圧縮機５の回転速度ｎ、点火角α_ＺＷ、および噴射時期および噴射時間で示される燃料の噴射がそれに対応して設定されてもよい。ウェイスト・ゲート６０は、当業者に既知のように、例えば制御可能な開口断面積を有する弁の形で形成されていてもよい。

ここで、本発明により、電動補助圧縮機５が内燃機関１の始動過程の間に作動されるように設計されている。この場合、電動補助圧縮機５は、例えば内燃機関１の始動により、したがって内燃機関１とほぼ同時に作動されてもよい。しかしながら、代替態様として、電動補助圧縮機５が、内燃機関１の始動後の所定時間にはじめて始動されるように設計されていてもよい。この時間は、例えば、一方で内燃機関１の始動時に電動補助圧縮機５が直接搭載電源に負荷を与えることを回避し、他方で内燃機関１のエンジン５０の回転速度上昇前には既に電動補助圧縮機５の作動を確保するように適切に決定されてもよい。内燃機関１の始動後においては、排気系５５内の排気ガス後処理装置１０、７０の範囲内の温度は一般に排気ガス後処理装置１０、７０の作動温度、即ち主触媒１０および前置触媒７０の作動温度よりも低い。したがって、その作動温度に到達するまでは、排気ガス後処理装置１０、７０は完全には作動可能ではなく、その理由から有害物質エミッションを希望値に低減させることは不可能である。この場合、排気ガス後処理装置１０、７０は、主触媒１０のみによって形成されていてもよい。さらに、主触媒１０および前置触媒７０は異なる作動温度を有していてもよいが、この場合には、内燃機関１の始動後において、たいてい両方の触媒１０、７０のいずれもその作動温度に到達していない。

温度センサ６５により、排気系５５内の温度を決定することができる。以下においては、簡単に、排気ガス後処理装置１０、７０は同一の所定の作動温度を有しているものと仮定する。これはエンジン制御ユニット１０５内またはエンジン制御ユニット１０５に付属のメモリ内に記憶されている。エンジン制御ユニット１０５は、温度センサ６５により測定された温度を所定の作動温度と比較する。測定温度が所定の作動温度を下回っている場合、内燃機関１が始動されると、排気ガス後処理装置１０、７０は加熱過程内に存在する。この場合、排気ガス後処理装置１０、７０が加熱過程内にあるときにのみ、即ち温度センサ６５の測定温度が排気ガス後処理装置１０、７０の所定の作動温度より低いときにのみ、エンジン制御ユニット１０５が電動補助圧縮機５を作動するように設計されていてもよい。主触媒１０および前置触媒７０が異なる所定の作動温度を有する場合、エンジン制御ユニット１０５は、両方の所定の作動温度の少なくとも１つが温度センサ６５により測定された温度以上にあるときに、排気ガス後処理装置１０、７０の加熱過程を検出する。この場合、両方の所定作動温度はエンジン制御ユニット１０５内またはエンジン制御ユニット１０５に付属のメモリ内に記憶されている。

さらに、電動補助圧縮機５は、排気ガス後処理装置１０、７０の所定の作動温度を調節するために必要な加熱熱量の関数として操作されるように設計されていてもよい。この場合、この操作は、より大きい加熱熱量が必要なときにはより高い回転速度を設定するようにエンジン制御ユニット１０５が電動機９０を制御し、また必要な加熱熱量がより小さいときにはより低い回転速度を設定するようにエンジン制御ユニット１０５が電動機９０を制御することにより行われる。所定の熱量が排気ガス後処理装置１０、７０に伝達されたときに、エンジン制御ユニット１０５は電動補助圧縮機５を再び非作動としてもよい。この場合、エンジン制御ユニット１０５は、排気ガス後処理装置１０、７０へ所定の熱量が伝達されたことを、例えば温度センサ６５により測定された温度が排気ガス後処理装置１０、７０の所定の作動温度に到達したことにより検出する。

排気ガス後処理装置１０、７０を加熱するために、排気系５５内の排気ガス・エンタルピー流を上昇させることが必要である。これは、内燃機関１の始動過程中における排気ガス後処理装置１０、７０の加熱過程の間に、触媒加熱機能が、エンジン制御ユニット１０５に、調整手段１２５によるエンジン５０の機械効率の対応の悪化を要求することにより行われる。即ち、効率要求１２０の少なくとも１つ、例えば触媒加熱機能は、場合によりエンジン制御ユニット１０５内に組み込まれていてもよい。要求されたこの効率悪化は、例えば点火角が遅れ方向に調節されることにより、調整手段１２５の設定に基づき変換手段１３０によって変換される。エンジン５０により出力されるエンジン・トルクが不変のまま保持される場合、エンジン５０に供給される空気質量流量の上昇が必要である。これは、絞り弁３０のより広い開度の形で絞り弁３０を適切に操作することにより行われてもよい。追加態様として、エンジン制御ユニット１０５は、使用噴射弁３５、４０に応じてそれぞれ、この噴射弁の対応の操作により、噴射時期および噴射時間がそれに応じて調節されることによって噴射量を上昇させてもよい。したがって、調整手段１２５は、不変エンジン・トルクを変換するための変換手段１３０に、使用されるべき他の操作変数として、絞り弁３０の開度および噴射量を設定する。このようにして、エンジン・トルクがほぼ不変の場合、排気ガス質量流量および排気温度、したがって排気ガス・エンタルピー流を上昇させることができる。この結果、排気ガス後処理装置１０、７０は急速に加熱される。追加態様として、上記の場合に、調整手段１２５は、使用されるべき操作変数として、電動補助圧縮機５の操作ないしその回転速度の操作を設定してもよい。排気ガス後処理装置１０、７０の加熱過程の間に電動補助圧縮機５を作動させることにより、エンジン５０に供給されるべき空気質量流量をさらに上昇させ、したがって、ほぼ不変のエンジン・トルクを保持するために点火時期をさらに遅れ方向に調節することができる。したがって、電動補助圧縮機５の過給により排気ガス・エンタルピー流をさらに上昇させ、これにより排気ガス後処理装置１０、７０の加熱をさらに加速させることができる。この結果、暖機運転過程中において、エンジン５０の有害物質の放出は明らかに低減される。

給気系２０内に圧縮機がない場合、エンジン５０のシリンダの空気充填において、したがって排気ガス・エンタルピー流において、吸気管２５内に最大に設定されるほぼ周囲圧力の高さの最大圧力が形成される。内燃機関１の始動直後または始動中においても、排気系５５内の排気ガス質量流量とは無関係に電動補助圧縮機５を作動させることが可能なので、排気ガス後処理装置１０、７０の特に急速な加熱を行うことができる。これは、電動補助圧縮機５がない圧縮機の設計に比較して、追加の利点を提供する。排気ガス・ターボチャージャ１５はその作動のために予めある程度の排気ガス質量流量を必要とし、この排気ガス質量流量は、内燃機関１の始動直後においてまたは始動中においても存在しない。同様のことが、排気ガス・ターボチャージャ１５の代わりに、クランク軸において対応の機械エネルギーを要求するコンプレッサが使用されるときに対しても当てはまり、この機械エネルギーは、内燃機関１の始動直後においてまたは始動中においても存在しない。

しかしながら、追加態様として、電動補助圧縮機５と排気ガス・ターボチャージャ１５ないし代替態様としてのコンプレッサとの間の正フィードバック効果が存在するとき、充填量がさらに上昇し、したがって点火角は遅れ方向にさらに調節される。電動補助圧縮機５により開始された充填量上昇により排気ガス質量流量がより早く形成され且つより急速に上昇されるので、排気ガス・ターボチャージャ１５もまたより早く応答し且つ充填量上昇において電動補助圧縮機５を支援する。したがって、それに対応して燃料を供給することにより、排気ガス・エンタルピー流をさらに上昇させ、且つ排気ガス後処理装置１０、７０の加熱をさらに加速することができる。

排気ガス・ターボチャージャ１５のタービン７５は排気ガス質量流量から熱を吸収するが、使用される噴射弁３５、４０による対応の燃料供給によって、エンジン５０の燃焼室内の追加達成可能な空気充填により得られた排気ガス・エンタルピー流の上昇は、タービン７５の熱吸収よりも大きくなる。

したがって、エンジン５０の出力機械動力ないし出力エンジン・トルクに関して、点火時期の遅れシフトによる燃焼過程の遅れ開始によってきわめて上昇された排気ガス質量流れに基づき、排気ガス・ターボチャージャ１５による追加過給の場合に対してもまた、排気ガス後処理装置１０、７０の急速加熱を可能にする条件が存在する。この場合、点火時期の遅れ調節によりエンジン５０のピストン上死点に到達した後に、燃焼が開始されることは明らかである。同様のことが、排気ガス・ターボチャージャ１５に追加してまたはその代わりにコンプレッサが使用されるときに対してもいえる。ガソリン直接噴射を有するオットー・サイクル・エンジンにおいて、即ち第１の噴射弁３５を使用して、本発明による方法を使用することは特に有利であり、その理由は、例えばいわゆる均質スプリット燃焼運転における分割噴射の場合、極めて遅れた点火時期が可能であるからである。これはピストン上死点後約３５°のオーダーの値を有している。

均質スプリット燃焼運転においては、燃焼過程に対して第１の噴射弁３５の少なくとも２つの噴射が行われる。この場合、第１の噴射は、エンジン５０の燃焼室内に均質混合物を形成するために吸気行程の間に行われる。この場合、この第１の噴射はエンジン５０の燃焼室内にリーンな均質空気／燃料混合物を形成する。それに続いて、エンジン５０の燃焼室内における空気／燃料混合物の圧縮の間に第２の噴射が行われる。この第２の噴射は、点火プラグ４５の領域内に局部的に行われ且つ点火プラグ４５の領域内にリッチな空気／燃料混合物を形成する。このようにして、空気／燃料混合物の点火における着火性が向上され且つエンジン５０の燃焼室内における空気／燃料混合物の急速な完全燃焼が達成される。

ピストン上死点後約３５°のオーダーの点火時期が形成可能なとき、排気ガス後処理装置１０、７０の加熱において排気系５５内の熱流を上昇させるために、電動補助圧縮機５、場合により排気ガス・ターボチャージャ１５および／またはコンプレッサを利用することは特に有効であり、その理由は、この場合、例えば内燃機関１のアイドリング運転点において、吸気管２５内に高い空気質量流量が利用可能であるからである。アイドリング運転点においては、比較的小さい駆動動力ないし比較的小さいエンジン・トルク、したがって吸気管２５内の比較的少ない空気質量流量が必要であるにすぎないので、利用可能な吸気管２５内の空気質量流量は、特に多量に排気ガス・エンタルピー流の上昇、したがって排気ガス後処理装置１０、７０の加熱に使用可能である。

噴射が第１の噴射弁３５によって行われずに第２の噴射弁４０によって行われる場合、それは吸気管噴射と呼ばれる。この場合、排気ガス後処理装置１０、７０の加熱のために排気系５５内の熱流の希望上昇を確保するために、エンジン５０の遅れ点火調整は追加手段により確保されなければならない。このような手段は、例えば吸気管２５内、したがってエンジン５０の燃焼室内の対応の給気運動の誘導により達成可能である。第２の噴射弁４０による吸気管噴射においては、混合物形成が吸気管２５内において行われる。このようにして、吸気管２５内において既に均質な空気／燃料混合物が設定され且つこれが吸気管２５から吸気弁を介してエンジン５０の燃焼室内に到達する。

遅れ点火角においてもなおエンジン５０の燃焼室内における空気／燃料混合物の良好な完全燃焼を可能にするために、吸気管２５内、したがってエンジン５０の燃焼室内においても、対応の給気運動が必要であり、この給気運動は、場合により電動補助圧縮機５の作動により、場合によりそれに追加して、排気ガス・ターボチャージャ１５および／またはコンプレッサの作動により形成される。したがって、電動補助圧縮機５、場合により排気ガス・ターボチャージャ１５および／またはコンプレッサは、一方で形成された給気運動により点火角の対応の遅れシフトを可能にし、他方で排気ガス・エンタルピー流の上昇のために必要な給気系２０内の空気質量流量、したがってエンジン５０の燃焼室内の必要な充填を利用可能にする。

点火角は、エンジン制御ユニット１０５の上記の全ての例に対してできるかぎりないし有効に、「遅れ」方向に設定される。この場合、排気ガス・エンタルピー流は、吸気管２５を介してエンジン５０が利用可能な空気質量流量と関係している。この場合、設定されるべき最大可能空気質量流量は、同様に当業者に既知のように最大可能吸気管圧力の関数であり、この最大可能吸気管圧力は、圧縮機がない設計においては周囲圧力に対応する。電動補助圧縮機５、場合により排気ガス・ターボチャージャ１５および／またはコンプレッサを用いた吸気管圧力の上昇により、点火角の遅れ調節、したがって可能な排気ガス・エンタルピー流は、上記のように拡大可能である。この場合、点火角遅れシフトの一部をアイドリング運転状態における十分な性能を確保するためのトルク余裕として考慮するように設計されていてもよい。このとき、点火角遅れシフトは、もはや排気ガス・エンタルピー流の上昇のためのみならず、アイドリング運転状態に対するトルク余裕の形成のためにも利用される。

上記のように、排気ガス・ターボチャージャ１５は通常のチャージャ設計において吸熱体を示し、この吸熱体は内燃機関１の始動後において排気ガス後処理装置１０、７０の加熱特性に不利に作用する。この場合、電動補助圧縮機５の使用は、排気ガス・ターボチャージャを有する通常のチャージャ設計に比較して、排気ガス・ターボチャージャ１５のタービン７５が駆動されることなく吸気管の圧力上昇の達成をも可能にする。これは、例えばタービン７５が所定時間の間ウェイスト・ゲート６０によりバイパスされることにより達成されてもよい。この場合、この所定時間は、それが排気ガス後処理装置１０、７０の加熱過程の間における電動補助圧縮機５の運転時間を超えず、この加熱過程の時間より小さいかまたは等しいように選択されていてもよい。

しかしながら、この所定時間がより小さく選択されるほど、排気ガス・ターボチャージャ１５は、上記の正フィードバック効果により、排気ガス後処理装置１０、７０の加熱のためにより多く使用できることになり、この場合、排気ガス・ターボチャージャ１５が、排気ガス質量流から、排気系５５内の第２の圧縮機８５に基づいて発生可能な熱流以上の熱流を吸収することを阻止するために、対応する燃料供給が特に重要である。さらに、排気ガス・ターボチャージャ１５が投入されたときに、電動補助圧縮機５を少なくとも部分的に非作動とするように設計されていてもよく、排気ガス・ターボチャージャ１５の投入は、エンジン制御ユニット１０５において回転速度センサ１３５により検出される。例えば、エンジン制御ユニット１０５は、回転速度センサ１３５により測定される第２の圧縮機８５の回転速度の上昇に応じて、電動補助圧縮機５の回転速度を電動機９０の対応操作により低下させてもよい。このようにして、一方で排気ガス後処理装置１０、７０の急速な加熱が、他方で電動補助圧縮機５によるできるだけ少ない搭載電源負荷が保証される。

第１の圧縮機１００による、場合により第２の圧縮機８５による追加の吸気管圧力上昇は、例えばエンジン制御ユニット１０５により、一方で調整手段１２５により要求される変換されるべきエンジン・トルクに対応して、また他方で温度センサ６５により測定された温度の関数としての排気ガス後処理装置１０、７０に対する加熱要求に対応して、上記操作変数を用いて制御または先行制御されてもよい。この場合、「遅れ」方向に調節された点火角を用いて、要求されたエンジン・トルクの形成のために必要のないエンジン５０の燃焼室内の過剰空気充填量が排気ガス・エンタルピーに変換され、排気ガス・エンタルピーは、上記のように排気ガス後処理装置１０、７０の加熱のために利用可能である。排気ガス後処理装置１０、７０の加熱のために必要な熱量が排気ガス後処理装置１０、７０内に伝達された場合、電動補助圧縮機５は、エンジン制御ユニット１０５により非作動とされる。必要な熱量が伝達されたことは、排気系５５内の作動温度の達成により温度センサ６５の測定値からエンジン制御ユニット１０５により推測可能である。電動補助圧縮機５に追加して排気ガス・ターボチャージャ１５もまた作動され且つウェイスト・ゲート６０もまた例えば閉じられているとき、電動補助圧縮機５は、エンジン制御ユニット１０５により、例えば排気ガス後処理装置１０、７０の加熱熱量の伝達のために必要な吸気管圧力が第２の圧縮機８５により形成される程度に応じて低減制御されてもよい。このために、例えばエンジン制御ユニット１０５により、温度センサ６５によって測定された排気系５５内の温度の時間線図が評価されてもよい。この温度線図の時間勾配が所定の限界値を超えたとき直ちに、温度線図の時間勾配を再び第１の所定の限界値以下にするために、エンジン制御ユニット１０５はそれに対応して電動補助圧縮機５を低減制御し且つその回転速度を低減させてもよい。このようにして、この第１の限界値の適切な設定により、一方で排気ガス後処理装置１０、７０の急速加熱が達成可能であり、他方で電動補助圧縮機５によるできるだけ小さい搭載電源負荷が達成可能である。

排気ガス・ターボチャージャ１５のタービン７５の前後の圧力降下が許容され且つそれに対応してウェイスト・ゲート６０の開度が小さいとき、電動補助圧縮機５および排気ガス・ターボチャージャ１５の共通使用、同時使用、組み合わせ使用が可能である。排気ガス後処理装置１０、７０の加熱過程の間に、排気ガス・ターボチャージャ１５との共通運転において電動補助圧縮機５が完全に非作動とされた場合、それ以後、排気ガス後処理装置１０、７０の所定の作動温度への加熱は、排気ガス・ターボチャージャ１５により確保されなければならない。この場合もまた、エンジン制御ユニット１０５は、必要な加熱熱量を供給するためにタービン７５の前後において十分な圧力降下が存在するようにウェイスト・ゲート６０を制御しなければならない。

電動補助圧縮機５および排気ガス・ターボチャージャ１５の操作のために、温度センサ６５により測定される温度の温度線図の時間勾配に対して、第１の所定限界値より小さい第２の所定限界値が設けられていてもよい。この場合、電動補助圧縮機５の回転速度は、エンジン制御ユニット１０５により、温度センサ６５により測定された温度がその時間線図内において第２の所定限界値を超える勾配を有するように調節される。排気ガス後処理装置１０、７０を加熱するための加熱熱量が、電動補助圧縮機５の作動によるのみならず排気ガス・ターボチャージャ１５によっても設定される場合、温度センサ６５により測定される温度の温度線図の時間勾配が第２の所定限界値以上となるように、エンジン制御ユニット１０５は、電動補助圧縮機５の回転速度のみならずウェイスト・ゲート６０の開度もまた操作しなければならない。ここで、電動補助圧縮機５が低減制御される場合、ウェイスト・ゲート６０は、エンジン制御ユニット１０５により、温度センサ６５により測定される温度の温度線図の時間勾配が第２の所定限界値を超えるように操作されなければならない。温度線図の時間勾配が第１の所定限界値を超えた場合、これは、電動補助圧縮機５による搭載電源負荷の観点のみから場合により危険であり、また電動補助圧縮機５が本来なお作動され且つ電源に負荷を与えない排気ガス・ターボチャージャ１５のみによっては十分に吸気管圧力が形成されないかぎり、エンジン制御ユニット１０５の側からの電動補助圧縮機５の回転速度の対応の低減によりこれは阻止可能である。

内燃機関１の要求負荷または要求運転点に応じてそれぞれ、排気ガス後処理装置１０、７０の加熱過程の終了前に既に電動補助圧縮機５の非作動が要求されてもよい。これは、例えば内燃機関１の始動直後の全負荷要求において発生することがある。このようなケースは、例えば車両が停車場所から高速道路へ発進するときに発生する。この場合、全負荷要求は走行性能に対して安全上重要であるという理由から、全負荷要求のほうがより重要であるので、この場合、排気ガス後処理装置１０、７０の加熱のために十分なエネルギーが利用可能でないことがある。全負荷要求は、例えば加速ペダル１０の位置からエンジン制御ユニット１０５により検出可能であり、この場合、全負荷要求はトルク要求１１５の１つとして調整手段１２５に供給されている。これにより、変換手段１３０は、排気ガス後処理装置１０、７０の加速加熱のための点火角の遅れ調節並びに電動補助圧縮機５の作動を許容することなく要求トルクの対応の変換を開始する。

この場合、全負荷要求は、ドライバの希望の変換が排気ガス後処理装置１０、７０の急速加熱よりも優先する内燃機関１の運転点を示している。
ここで、図３に本発明による方法のフローの一例に対する流れ図が示されている。プログラムがスタートした後、プログラム・ステップ２００において、内燃機関１の始動が、例えば起動装置の作動により行われる。内燃機関１の始動により、電動補助圧縮機５をエンジン制御ユニット１０５により作動させることができる。この実施例においては、例えば、電動補助圧縮機５は、起動装置の始動後にはじめて作動されるものと仮定する。この場合、プログラム・ステップ２００において、電動補助圧縮機５は作動されずに、上記の第１の実施形態においては、時限素子がエンジン制御ユニット１０５によりスタートされる。この場合、この時限素子の時定数は、決定された所定時間に対応し、この決定された所定時間は、上記のように、それがエンジン５０の回転上昇前に終了するように選択されていてもよい。プログラム・ステップ２００の後に、プログラムはプログラム・ステップ２０５に移行される。

ステップ２０５において、所定時間区間の間待機される。それに続いて、プログラムはステップ２１０に移行される。ステップ２１０において、エンジン制御ユニット１０５は、時限素子がステップ２００においてセットされた後に再びリセットされたかどうか、即ち決定された所定時間が終了したかどうかを検査する。これが肯定（ｙ）の場合、プログラムはステップ２１５に分岐され、否定（ｎ）の場合、ステップ２０５に戻される。

プログラム・ステップ２１５において、エンジン制御ユニット１０５は、電動補助圧縮機５の作動、点火角の遅れシフト、給気系２０内の空気質量流量を増大させるための絞り弁３０の操作、および希望排気ガス・エンタルピー流を達成するための、増大された空気質量流量に対応する燃料質量を噴射するために使用される噴射弁の操作を開始する。電動補助圧縮機５の作動は、例えば決定された所定の始動回転速度の設定により行われる。さらに、エンジン制御ユニット１０５は、ウェイスト・ゲート６０を、それが完全に閉じられ、したがって排気ガス質量流量が完全にタービン７５を介して導かれるように操作する。それに続いて、プログラムはステップ２２０に移行される。

プログラム・ステップ２２０において、エンジン制御ユニット１０５は、温度センサ６５により測定された温度が排気ガス後処理装置１０、７０の所定の作動温度に到達したかどうかを検査する。これが肯定（ｙ）の場合、プログラムはステップ２２５に分岐され、否定（ｎ）の場合、ステップ２１５に戻され且つステップ２１５における使用操作変数の調節が継続される。ステップ２２５において、エンジン制御ユニット１０５は電動補助圧縮機５を非作動とする。それに続いて、プログラムは終了される。

排気ガス後処理装置１０、７０の所定の作動温度にまだ到達していないことをプログラム・ステップ２２０が特定した場合、他の問い合わせステップ２３０において、エンジン制御ユニット１０５により、温度線図の時間勾配が第２の所定限界値を超えているかどうかが検査されてもよい。

これが肯定（ｙ）の場合、プログラムはステップ２１５に戻され且つ操作変数の調節が継続される。否定（ｎ）の場合、プログラムは、ステップ２３５に分岐され、且つ温度線図の時間勾配が第２の所定限界値を超えることを可能にするために電動補助圧縮機５の回転速度が上昇される。それに続いて、プログラムはステップ２２０に移行される。上記の代替態様が図３に破線で示されている。

追加態様として、プログラム・ステップ２２０において、エンジン制御ユニット１０５により、全負荷要求が存在するかどうかが検査されてもよい。これが肯定（ｙ）の場合、プログラムはステップ２２５に分岐され、否定（ｎ）の場合、温度センサ６５により測定された温度が排気ガス後処理装置１０、７０の所定作動温度に到達したかどうかの上記の検査が行われ、この場合、これが肯定（ｙ）のとき、プログラムはステップ２２５に分岐され、否定（ｎ）のときには、ステップ２１５に、ないし代替態様においてはステップ２３０に分岐される。

上記のように、ウェイスト・ゲート６０が閉じられ、したがって電動補助圧縮機５のみならず排気ガス・ターボチャージャ１５もまた、排気ガス後処理装置１０、７０の加熱のために、加熱過程の間および内燃機関１の始動過程の間作動された場合に対して、排気ガス後処理装置１０、７０の所定作動温度に到達した場合、排気ガス・ターボチャージャ１５を遮断するために、プログラム・ステップ２２５において、ウェイスト・ゲート６０もまた開かれる。排気ガス・ターボチャージャ１５は、対応の加速要求ないし対応のトルク希望が加速ペダル１１０からエンジン制御ユニット１０５に伝送されたときにはじめて、再投入される。

他の代替態様においては、プログラム・ステップ２３０の肯定（ｙ）分岐の場合に、プログラムは、ステップ２１５に分岐される代わりにステップ２４０に分岐されてもよく、これが図３において一点鎖線で示されている。このとき、ステップ２４０において、エンジン制御ユニット１０５は、温度線図の時間勾配が第１の所定限界値を超えているかどうかを検査する。これが肯定（ｙ）の場合、プログラムはステップ２４５に分岐され、否定（ｎ）の場合、ステップ２１５に戻され且つ設定操作変数は変化されない。ステップ２４５において、温度線図の時間勾配が第１の所定限界値を再び下回るように、電動補助圧縮機５の回転速度がエンジン制御ユニット１０５により低減される。この場合、第１の所定限界値を超えていることは、上記のように、電動補助圧縮機５のみならず排気ガス・ターボチャージャ１５もまた作動されていることにより行われるものである。しかしながら、この超過は、電動補助圧縮機５のみが運転している場合においても発生することがある。プログラム・ステップ２４５の後に、プログラムはステップ２２０に移行される。図３の代替態様においては、排気ガス後処理装置１０、７０の加熱過程の間に排気ガス・ターボチャージャ１５の運転を阻止するために、ステップ２１５において、ウェイスト・ゲート６０が完全に開かれるように設計されていてもよい。

他の代替態様においては、上記の時限素子が設けられていないか、ないしはプログラム・ステップ２００において上記の時限素子がスタートされないように設計されていてもよい。代替態様として、ステップ２０５において、温度センサ６５の温度が測定され且つエンジン制御ユニット１０５に伝送される。それに続くステップ２１０において、次に、エンジン制御ユニット１０５は、測定温度が排気ガス後処理装置１０、７０の所定作動温度より低いかどうかを検査する。これが肯定（ｙ）の場合、プログラムはステップ２１５に分岐され、否定（ｎ）の場合、ステップ２０５に戻される。この場合、その他のプログラム・ステップは不変のままである。

本発明による内燃機関の運転方法を実施可能な内燃機関の概略全体図である。 本発明による内燃機関の運転方法の機能を示した機能図である。 本発明による内燃機関の運転方法のフローの一例を示した流れ図である。

符号の説明

１ 内燃機関
５ 電動圧縮機（電動補助圧縮機）
１０ 主触媒（排気ガス後処理装置）
１５ 排気ガス・ターボチャージャ
２０ 給気系
２５ 吸気管
３０ 絞り弁
３５，４０ 噴射弁
４５ 点火プラグ
５０ エンジン
５５ 排気系
６０ ウェイスト・ゲート
６５ 温度センサ
７０ 前置触媒（排気ガス後処理装置）
７５ タービン
８０，９５ 軸
８５，１００ 圧縮機
９０ 電動機
１０５ エンジン制御ユニット
１１０ 加速ペダル
１１５ トルク要求
１２０ 効率要求
１２５ 調整手段
１３０ 変換手段
１３５ 回転速度センサ
ＥＺＶ 電動補助圧縮機

Claims (12)

1. 電動圧縮機（５）を備えた内燃機関（１）の運転方法において、
   電動圧縮機（５）が、内燃機関（１）の始動過程の間に作動されること、
   を特徴とする内燃機関の運転方法。
2. 電動圧縮機（５）が、内燃機関の始動により作動されることを特徴とする請求項１に記載の運転方法。
3. 電動圧縮機（５）が、内燃機関（１）の始動後の所定時間に作動されることを特徴とする請求項１に記載の運転方法。
4. 電動圧縮機（５）が、内燃機関（１）の回転上昇前に作動されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の運転方法。
5. 電動圧縮機（５）が、排気ガス後処理装置（１０）である触媒の加熱過程の間に作動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。
6. 電動圧縮機（５）が、排気ガス後処理装置（１０）の所定作動温度の調節のために必要な加熱熱量の関数として操作されることを特徴とする請求項５に記載の運転方法。
7. 所定熱量が排気ガス後処理装置（１０）に伝達されたときに、電動圧縮機（５）が非作動とされることを特徴とする請求項６に記載の運転方法。
8. 電動圧縮機（５）が、少なくとも１つの他の圧縮機（１５）である排気ガス・ターボチャージャと共に、正フィードバック運転されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の運転方法。
9. 他の圧縮機（１５）が投入されたときに、電動圧縮機（５）が少なくとも部分的に非作動とされることを特徴とする請求項８に記載の運転方法。
10. 直接燃料噴射が実行されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の運転方法。
11. 燃料の少なくとも一部が、均質スプリット燃焼運転により圧縮行程の間に噴射されることを特徴とする請求項１０に記載の運転方法。
12. 電動圧縮機（５）が、要求される負荷または要求される運転点の関数として、非作動とされることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の運転方法。

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