JP4351054B2 - INTERNAL COMBUSTION ENGINE OPERATION METHOD, COMPUTER PROGRAM, OPERATION / CONTROL DEVICE, AND INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents

INTERNAL COMBUSTION ENGINE OPERATION METHOD, COMPUTER PROGRAM, OPERATION / CONTROL DEVICE, AND INTERNAL COMBUSTION ENGINE Download PDF

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Description

本発明は、はじめに、内燃機関の領域から冷却装置により冷却液を介してエネルギーが排出され、内燃機関の少なくとも１つの位置において温度が測定され、および冷却装置の運転が測定温度の関数である、内燃機関の運転方法に関するものである。   The invention begins with the energy being discharged from the region of the internal combustion engine via the coolant by the cooling device, the temperature is measured at at least one position of the internal combustion engine, and the operation of the cooling device is a function of the measured temperature, The present invention relates to a method for operating an internal combustion engine.

従来の技術
このような方法はドイツ特許公開第１９９３８６１４号から既知である。この文献においては、内燃機関のエンジン・ブロックおよびシリンダ・ヘッドが冷却水により貫流され、冷却水は冷却器により冷却される、内燃機関のための冷却循環系が開示されている。制御ユニットは、エンジン・ブロック、シリンダ・ヘッドおよび冷却水の温度を測定する温度センサから信号を受け取る。電動冷却水ポンプ並びに冷却循環系内に存在する弁は、制御ユニットにより、センサによって測定された温度のいずれも所定最大値を超えないように操作される。 Prior art Such a method is known from DE 199 38 614. This document discloses a cooling circulation system for an internal combustion engine in which an engine block and a cylinder head of the internal combustion engine are passed through by cooling water, and the cooling water is cooled by a cooler. The control unit receives signals from temperature sensors that measure the temperature of the engine block, cylinder head and cooling water. The electric cooling water pump and the valves present in the cooling circulation system are operated by the control unit so that none of the temperatures measured by the sensors exceed a predetermined maximum value.

既知の冷却循環系においては、冷却装置の運転は確かに内燃機関の運転状態ないし内燃機関の領域の温度の関数である。しかしながら、温度は、内燃機関の熱的運転状態の変化に比較的緩慢に応答するにすぎない内燃機関の位置において測定される。その理由は、本来熱負荷が高い位置はアクセス不可能であるからである。それにもかかわらず、内燃機関内部特に内燃機関の燃焼室内の熱負荷が最も高い構造部分が所定の最大許容温度を確実に超えないようにするために、既知の冷却循環系および対応方法においては、それ自身必要とされる以上に強く冷却が行われなければならない。これは一方で内燃機関の効率を低下させる。冷却水ポンプはそれ自身必要とされる以上の大きな動力で駆動されなければならないので、間接的に内燃機関の燃料消費量もまた上昇される。   In known cooling circulation systems, the operation of the cooling device is indeed a function of the operating state of the internal combustion engine or the temperature of the region of the internal combustion engine. However, the temperature is measured at the position of the internal combustion engine that responds only relatively slowly to changes in the thermal operating state of the internal combustion engine. The reason is that the position where the heat load is originally high is not accessible. Nevertheless, in order to ensure that the structural part with the highest heat load inside the internal combustion engine, in particular the combustion chamber of the internal combustion engine, does not exceed a predetermined maximum allowable temperature, in the known cooling circulation system and corresponding method, Cooling must be done more strongly than is necessary itself. This, on the other hand, reduces the efficiency of the internal combustion engine. Since the cooling water pump has to be driven with more power than it needs, indirectly the fuel consumption of the internal combustion engine is also increased.

したがって、内燃機関の効率が向上し且つ内燃機関の運転における燃料消費量が少なくなるように、冒頭記載のタイプの方法を改善することが本発明の課題である。   Accordingly, it is an object of the present invention to improve a method of the type described at the beginning so that the efficiency of the internal combustion engine is improved and the fuel consumption in the operation of the internal combustion engine is reduced.

この課題は、冒頭記載のタイプの方法において、内燃機関のシリンダ・ヘッド・ガスケットの１つの位置において温度が測定され、その温度が、熱負荷が高く、内燃機関の内部に位置し、且つアクセスがきわめて困難かまたは本来アクセス不可能な内燃機関の構造部分の位置における温度と少なくとも本質的に相関を有することにより解決される。   The problem is that in a method of the type described at the outset, the temperature is measured at one position of the cylinder head gasket of the internal combustion engine, the temperature being high in the heat load, located inside the internal combustion engine and being accessible. It is solved by having at least essentially a correlation with the temperature at the location of the structural part of the internal combustion engine which is very difficult or inherently inaccessible.

発明の利点
本発明による方法においては、冷却装置を調節するために、内燃機関の内部の熱負荷が高い領域の熱的状態をきわめて良好且つ自動的に再現する温度が使用される。即ち、対応センサ信号は内燃機関の運転状態変化に直接対応する。したがって、測定温度の、本来の関連位置における構造部分温度に対する「追従遅れ」は、本発明による方法においては全く存在しないかまたは少なくともそれほど大きくは存在しない。 Advantages of the Invention In the method according to the invention, a temperature is used to regulate the cooling device, which very well and automatically reproduces the thermal conditions in the high heat load region inside the internal combustion engine. That is, the corresponding sensor signal directly corresponds to a change in the operating state of the internal combustion engine. Thus, the “tracking delay” of the measured temperature relative to the structural part temperature at the original relevant position is not present at all or at least not so great in the method according to the invention.

この場合、本発明により、冷却装置の調節のために重要なこのような温度は特にシリンダ・ヘッド・ガスケットの領域内に発生することがわかった。このために必要な温度センサは例えばスクリーン印刷法でシリンダ・ヘッド・ガスケット内に組込み可能であるので、この測定は技術的に実行可能である。   In this case, it has been found according to the invention that such temperatures, which are important for adjusting the cooling device, occur in particular in the region of the cylinder head gasket. This measurement is technically feasible because the temperature sensors necessary for this can be incorporated into the cylinder head gasket, for example by screen printing.

本発明による方法においては、熱負荷が高い位置における、実際運転状態から自動的に設定される温度がわかっているので、冷却装置は内燃機関の種々の運転状態に自動的に応答可能である。したがって、本発明による方法においては、内燃機関内部の熱負荷が高い構造部分の過熱が従来それにより防止されるべき不必要な安全余裕は小さくできるかまたは完全になくすことができる。   In the method according to the invention, the temperature automatically set from the actual operating state at a position with a high heat load is known, so that the cooling device can automatically respond to various operating states of the internal combustion engine. Therefore, in the method according to the present invention, the unnecessary safety margin that should be prevented in the past due to overheating of the structural parts with high heat load inside the internal combustion engine can be reduced or eliminated completely.

したがって、多くの運転状態において、内燃機関はより高い効率で運転される。さらに、冷却装置この場合特に冷却媒体ポンプは内燃機関の多くの運転状態においてより小さい動力で運転可能であるので、内燃機関の燃料消費量が低下される。   Thus, in many operating conditions, the internal combustion engine is operated with higher efficiency. Furthermore, the cooling device, in particular the cooling medium pump, can be operated with less power in many operating states of the internal combustion engine, thus reducing the fuel consumption of the internal combustion engine.

本発明の有利な変更態様が従属請求項に記載されている。
第１の変更態様においては、シリンダ・ヘッド・ガスケットに対面するシリンダ・ヘッドのシール面上において温度が測定され、その温度が、シリンダ・ヘッドの燃焼室側の排気弁付近に位置する、シリンダ・ヘッドの熱負荷が高い位置における温度と、温度に関して相関を有することが開示される。排気弁付近のシリンダ・ヘッド内領域は冷却液が比較的アクセスしにくい位置である。したがって、この領域は内燃機関の多くのタイプにおいて最も熱負荷が高くなる。 Advantageous modifications of the invention are described in the dependent claims.
In the first modification, the temperature is measured on the sealing surface of the cylinder head facing the cylinder head gasket, and the temperature is located near the exhaust valve on the combustion chamber side of the cylinder head. It is disclosed that the temperature at a position where the thermal load of the head is high is correlated with the temperature. The area inside the cylinder head near the exhaust valve is a position where the coolant is relatively difficult to access. This region is therefore the highest heat load in many types of internal combustion engines.

ここで、シリンダ・ヘッド・ガスケットに対面するシリンダ・ヘッドのシール面上および一般に内燃機関の排気弁付近の位置における温度は、多くの内燃機関において、熱負荷の高いこの領域の温度と良い相関を有していることがわかった。即ち、本発明によるこの方法においては、冷却装置の調節に対して、多くの場合特に関連する温度が高い精度で測定される。   Here, the temperature at the seal surface of the cylinder head facing the cylinder head gasket and generally at the position near the exhaust valve of the internal combustion engine has a good correlation with the temperature in this region where the heat load is high in many internal combustion engines. I found it. That is, in this method according to the invention, the temperature associated with the adjustment of the cooling device is often measured with high accuracy in many cases.

さらに、冷却液温度が測定されおよび冷却装置の運転が測定冷却液温度の関数であることが開示される。内燃機関の運転に対して特に関連する冷却媒体の状態は、冷却媒体内に核沸騰が発生するときに存在する。一方で、このような核沸騰は明らかに冷却液温度の関数である。したがって、この変更態様においては、冷却装置の調節をより正確に行うことができる。しかしながら、核沸騰の発生は濡れ表面温度によっても影響される。したがって、この温度を知ることは、核沸騰の発生を予知するために同様に有効である。   Furthermore, it is disclosed that the coolant temperature is measured and the operation of the cooling device is a function of the measured coolant temperature. A condition of the coolant that is particularly relevant to the operation of an internal combustion engine exists when nucleate boiling occurs in the coolant. On the other hand, such nucleate boiling is clearly a function of the coolant temperature. Therefore, in this modified embodiment, the cooling device can be adjusted more accurately. However, the occurrence of nucleate boiling is also affected by the wet surface temperature. Therefore, knowing this temperature is equally effective for predicting the occurrence of nucleate boiling.

この場合、構造部分温度が、シリンダ・ヘッド・ガスケットに対面するシリンダのシール面上の、隣接シリンダに最も近い位置において測定され、および冷却液温度が２つのシリンダ間の流動室内で測定されるとき、それは特に有利である。２つの隣接シリンダ・ブッシュ間においては冷却液の流動容積は比較的小さく且つ同時にシリンダにおける構造部分温度は比較的高くなる。したがって、この位置においては冷却液の核沸騰はより大きな確率で発生するであろう。   In this case, when the structural part temperature is measured at a position closest to the adjacent cylinder on the sealing surface of the cylinder facing the cylinder head gasket and the coolant temperature is measured in the flow chamber between the two cylinders. , It is particularly advantageous. Between two adjacent cylinder bushings, the coolant flow volume is relatively small and at the same time the structural part temperature in the cylinder is relatively high. Therefore, at this location, nucleate boiling of the coolant will occur with a greater probability.

本発明による方法においてこの臨界位置における温度がわかることにより、この位置における核沸騰の発生をより高い精度で予知することができる。これにより、内燃機関の運転における安全性が向上される。ここで、熱的臨界領域は内燃機関ごとに異なることがあることを指摘しておく。熱的臨界領域は内燃機関の各タイプに対して予め実験により決定されることが好ましい。   By knowing the temperature at this critical position in the method according to the invention, the occurrence of nucleate boiling at this position can be predicted with higher accuracy. Thereby, the safety | security in the driving | operation of an internal combustion engine is improved. Here, it is pointed out that the thermal critical region may be different for each internal combustion engine. The thermal critical region is preferably determined in advance by experiment for each type of internal combustion engine.

内燃機関の内部に位置し且つアクセスがきわめて困難かまたは本来アクセス不可能な構造部分の位置において希望温度がほぼ一定に保持されるように、冷却装置の運転が調節されることもまた可能である。これにより、構造部分の交番熱負荷が最小にされ且つ構造部分の寿命がさらに延長される。   It is also possible to adjust the operation of the cooling device so that the desired temperature is kept substantially constant at the position of the structural part located inside the internal combustion engine and very difficult or inherently inaccessible. . This minimizes the alternating heat load on the structural part and further extends the life of the structural part.

可能な運転方式は、内燃機関の運転において、冷却媒体内のいかなる位置においても核沸騰が発生しないように、冷却装置の運転が調節されることにも存在する。これは比較的安全な運転方式であり、その理由は、核沸騰が激しいときには内燃機関の構造部分から冷却液への熱伝達は著しく低下し、冷却性能の低下により冷却装置の冷却性能が低下するからである。これにより内燃機関の過熱危険が存在し、これは内燃機関の寿命に対して不利な対応影響を与えることになる。   A possible mode of operation also exists in the operation of the internal combustion engine in which the operation of the cooling device is adjusted so that no nucleate boiling occurs at any position in the cooling medium. This is a relatively safe operation method because the heat transfer from the structural part of the internal combustion engine to the cooling liquid is remarkably reduced when the nucleate boiling is severe, and the cooling performance of the cooling device is lowered due to the deterioration of the cooling performance. Because. This presents a risk of overheating of the internal combustion engine, which has an adverse effect on the life of the internal combustion engine.

しかしながら、内燃機関の運転において、冷却媒体内の少なくともある領域において僅かな核沸騰が発生し、これにより対応領域内において熱伝達係数または熱流束密度がほぼ最大になるように、冷却装置の運転が調節されることもまた可能である。この変更態様においては、僅かな核沸騰があるときには、核沸騰が発生していない運転状態においてよりも熱伝達係数がより大きいという物理的効果が利用される。即ち、僅かな核沸騰があるときには、対応構造部分から冷却液へ熱が最もよく伝達される。しかしながら、核沸騰が強すぎて構造部分から冷却液への熱伝達が遮断されることがないように注意されなければならない。   However, in the operation of the internal combustion engine, the operation of the cooling device is performed so that a slight nucleate boiling occurs in at least some area in the cooling medium, and thereby the heat transfer coefficient or heat flux density is substantially maximized in the corresponding area. It is also possible to be adjusted. In this modified embodiment, the physical effect that the heat transfer coefficient is larger when there is a slight nucleate boiling than in an operating state where no nucleate boiling occurs. That is, when there is a slight nucleate boiling, heat is best transferred from the corresponding structural portion to the coolant. However, care must be taken that nucleate boiling is not so strong that heat transfer from the structural part to the coolant is interrupted.

この場合、希望構造部分温度が冷却装置のできるだけ少ない供給動力で達成されるように、冷却液の容積流量および温度が調節されるとき、それは特に好ましい。このような制御原理は実行が簡単であり且つ冷却装置の供給動力をできるだけ少なくすることにより著しく燃料を節約させる。   In this case, it is particularly preferred when the volumetric flow rate and temperature of the coolant are adjusted so that the desired structural part temperature is achieved with as little supply power as possible of the cooling device. Such a control principle is simple to implement and saves significant fuel by minimizing the supply power of the cooling device.

決定構造部分温度および測定冷却液温度から、および／または冷却液流速から、および／または冷却液圧力から、および／または内燃機関の負荷から、冷却液内に僅かな核沸騰が発生する冷却液温度が決定されることもまた開示される。これにより、運転方式に応じてそれぞれ、いかなる事情においても到達されてはならずまたは到達直前に留められるべき温度限界を、動的に変化する内燃機関の運転状態に適合させることができる。これは、内燃機関の種々の運転状態において冷却装置の性能の可能性を最適に利用することを可能にする。   The coolant temperature at which slight nucleate boiling occurs in the coolant from the determined structure part temperature and the measured coolant temperature and / or from the coolant flow rate and / or from the coolant pressure and / or from the load of the internal combustion engine It is also disclosed that is determined. This makes it possible to adapt the temperature limit that should not be reached under any circumstances or to be kept immediately before reaching the operating state of the dynamically changing internal combustion engine, depending on the operating mode. This makes it possible to make optimal use of the performance potential of the cooling device in various operating conditions of the internal combustion engine.

本発明による方法の他の形態においては、内燃機関の可動部分および／または軸受がそれにより潤滑される潤滑剤が内燃機関の運転においてほぼ希望温度を有するように、冷却装置の運転が調節される設計がなされている。潤滑剤は希望温度において特に最適潤滑特性を有し、これは、好ましい摩耗特性、可動部分および軸受のより長い寿命およびより少ない燃料消費量を形成させる。   In another form of the method according to the invention, the operation of the cooling device is adjusted such that the lubricant with which the moving parts and / or bearings of the internal combustion engine are lubricated has a substantially desired temperature in the operation of the internal combustion engine. Designed. The lubricant has particularly optimal lubrication properties at the desired temperature, which results in favorable wear characteristics, longer life of moving parts and bearings and less fuel consumption.

冷却装置の最大性能が達成され、および冷却媒体内および／または構造部分上および／または潤滑剤内の所定温度が到達または超えられたとき、冷却媒体および／または構造部分および／または潤滑剤が所定温度を超えないかまたは少なくとも所定温度まで低下するように、内燃機関の出力が制限される各変更態様もまた特に有利である。状況の関数としての内燃機関のこのような出力制限は、極端な運転状況においておよび／または冷却装置内の故障において内燃機関が局部的に過熱して損傷することが阻止されるので、運転の安全性を向上させ且つ内燃機関の寿命を延長させる。   When the maximum performance of the cooling device is achieved and a predetermined temperature in the cooling medium and / or on the structural part and / or in the lubricant is reached or exceeded, the cooling medium and / or the structural part and / or the lubricant is predetermined. Each variant in which the output of the internal combustion engine is limited such that the temperature is not exceeded or at least lowered to a predetermined temperature is also particularly advantageous. Such a power limit of the internal combustion engine as a function of the situation prevents the engine from being overheated and damaged locally in extreme operating situations and / or in the event of a failure in the cooling system, thus Improve the performance and extend the life of the internal combustion engine.

本発明は、それがコンピュータ上で実行されるとき、上記の方法を実行するために適しているコンピュータ・プログラムにも関するものである。この場合、コンピュータ・プログラムがメモリ特にフラッシュ・メモリ上に記憶されているとき、それは特に好ましい。   The invention also relates to a computer program which is suitable for carrying out the above method when it is executed on a computer. In this case, it is particularly preferred when the computer program is stored on a memory, in particular a flash memory.

さらに、本発明は内燃機関を運転するための操作／制御装置に関するものである。この場合、操作／制御装置がメモリを含み、メモリ内に上記タイプのコンピュータ・プログラムが記憶されているとき、それは特に好ましい。   Furthermore, the invention relates to an operating / control device for operating an internal combustion engine. In this case, it is particularly preferred when the operating / control device comprises a memory, in which a computer program of the above type is stored.

最後に、本発明はさらに、燃焼室と、内燃機関の領域から冷却液を介して熱エネルギーを排出する冷却装置と、内燃機関の１つの位置において温度を測定する少なくとも１つの温度センサと、および冷却装置の運転を温度センサの信号の関数として調節する装置とを備えた内燃機関に関するものである。   Finally, the invention further comprises a combustion chamber, a cooling device for discharging thermal energy from the area of the internal combustion engine via the coolant, at least one temperature sensor for measuring the temperature at one position of the internal combustion engine, and The invention relates to an internal combustion engine comprising a device for adjusting the operation of a cooling device as a function of the signal of a temperature sensor.

内燃機関の効率を向上させ且つ内燃機関の運転において燃料を節約するために、温度センサが内燃機関のシリンダ・ヘッド・ガスケットの１つの位置に配置され、温度センサの温度が、熱負荷が高く、内燃機関の内部に位置し且つアクセスがきわめて困難かまたは本来アクセス不可能な内燃機関の構造部分の位置における温度と少なくとも本質的に相関を有するように、前記１つの位置が選択されることが開示される。   In order to improve the efficiency of the internal combustion engine and save fuel in the operation of the internal combustion engine, a temperature sensor is arranged in one position of the cylinder head gasket of the internal combustion engine, the temperature of the temperature sensor is high in heat load, Disclosure that the one position is selected to be at least essentially correlated with a temperature at a position of a structural part of the internal combustion engine that is located within the internal combustion engine and is very difficult or inherently inaccessible Is done.

これに対する変更態様において、温度センサが内燃機関のシリンダ・ヘッド・ガスケット内に組み込まれていることが開示される。したがって、本発明による利点は、その本来の構造部分は不変のままであるが、対応シリンダ・ヘッド・ガスケットを備えている内燃機関においても達成可能である。即ち、対応内燃機関はコスト的に有利に製造可能であり且つ追加装備もまた可能である。   In a modification to this, it is disclosed that the temperature sensor is incorporated in a cylinder head gasket of an internal combustion engine. Thus, the advantages according to the invention can also be achieved in an internal combustion engine with a corresponding cylinder head gasket, while its original structural part remains unchanged. That is, the corresponding internal combustion engine can be manufactured at a cost advantage and additional equipment is also possible.

内燃機関が上記タイプの操作／制御装置を含むときもまた好ましい。
図面
以下に本発明の特に好ましい実施例を添付図面により詳細に説明する。 It is also preferred when the internal combustion engine includes an operation / control device of the type described above.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In the following, a particularly preferred embodiment of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

実施例の説明
図１において、内燃機関は全体として符号１０を有している。内燃機関１０はエンジン・ブロック１２を含み、シリンダ・ヘッド１４がシリンダ・ブロック１２と結合されている。エンジン・ブロック１２とシリンダ・ヘッド１４との間にシリンダ・ヘッド・ガスケット１６が配置されている。内燃機関１０は図示されていない自動車内に組み込まれ且つ自動車を駆動させる働きをする。 Description of Embodiments In FIG. 1, the internal combustion engine has a reference numeral 10 as a whole. The internal combustion engine 10 includes an engine block 12 and a cylinder head 14 is coupled to the cylinder block 12. A cylinder head gasket 16 is disposed between the engine block 12 and the cylinder head 14. The internal combustion engine 10 is incorporated in an automobile not shown and functions to drive the automobile.

エンジン・ブロック１２はシリンダ・ヘッド１４と同様に冷却装置１８により冷却される。冷却装置１８は電動冷却水ポンプ２０を含み、電動冷却水ポンプ２０の吐出側はエンジン・ブロック１２と結合され且つシリンダ・ヘッド１４と間接的に（冷却水が対応通路（図示されていない）およびシリンダ・ヘッド・ガスケット１６内の開口を介してエンジン・ブロック１２からシリンダ・ヘッド１４内に流れる限りにおいて間接的に）結合されている。シリンダ・ヘッド１４から冷却水配管２２が弁２４に連絡し、弁２４により、冷却水流れは、熱交換器２８を介して電動冷却水ポンプ２０に連絡する配管２６と、熱交換器２８をバイパスして直接電動冷却水ポンプ２０に連絡するバイパス配管３０とに分岐可能である。   The engine block 12 is cooled by the cooling device 18 in the same manner as the cylinder head 14. The cooling device 18 includes an electric cooling water pump 20, the discharge side of the electric cooling water pump 20 being coupled to the engine block 12 and indirectly to the cylinder head 14 (cooling water is not shown) and a corresponding passageway. They are coupled indirectly through the openings in the cylinder head gasket 16 as long as they flow from the engine block 12 into the cylinder head 14. A cooling water pipe 22 communicates with the valve 24 from the cylinder head 14. By the valve 24, the cooling water flow bypasses the heat exchanger 28 with the pipe 26 communicating with the electric cooling water pump 20 through the heat exchanger 28. Then, it is possible to branch to the bypass pipe 30 that directly communicates with the electric cooling water pump 20.

燃焼空気が吸気管３２を介してシリンダ・ヘッド１４に供給され、吸気管３２内に電気調節式絞り弁３４が配置されている。高温燃焼排気ガスは排気管３６を介して排出される。   Combustion air is supplied to the cylinder head 14 via the intake pipe 32, and an electrically adjustable throttle valve 34 is disposed in the intake pipe 32. The high-temperature combustion exhaust gas is exhausted through the exhaust pipe 36.

内燃機関１０の運転状態は複数のセンサを介して測定される。即ち、３つのセンサ３８、４０および４２がシリンダ・ヘッド・ガスケット１６内に組み込まれている。この組込みは、例えばＰＴＣ抵抗がスクリーン印刷法でシリンダ・ヘッド・ガスケット１６内に印刷されることにより行われてもよい。この場合、温度センサ３８の装着位置は図２からわかる。即ち、図２にシリンダ・ヘッド内のシリンダ４４の領域が示されている。図２において、特に排気弁の弁調節装置４６および対応吸気弁の弁調節装置４８ａおよび４８ｂが示されている。シリンダ４４を円形リング状に包囲し且つ平坦に加工されたシリンダ・ヘッド１４のシール面５０もまた示されている。組込み位置において温度センサ３８が配置されている位置５１はシール面５０の領域内の排気弁の弁調節装置４６の付近に位置している。温度センサ３８はシリンダ・ヘッド１４に対面するシリンダ・ヘッド・ガスケット１６上に配置されている。   The operating state of the internal combustion engine 10 is measured via a plurality of sensors. That is, three sensors 38, 40 and 42 are incorporated in the cylinder head gasket 16. This integration may be performed, for example, by printing a PTC resistor in the cylinder head gasket 16 by screen printing. In this case, the mounting position of the temperature sensor 38 can be seen from FIG. That is, FIG. 2 shows the area of the cylinder 44 in the cylinder head. FIG. 2 shows in particular an exhaust valve adjustment device 46 and corresponding intake valve adjustment devices 48a and 48b. Also shown is a sealing surface 50 of the cylinder head 14 that surrounds the cylinder 44 in a circular ring and is machined flat. The position 51 where the temperature sensor 38 is disposed in the assembly position is located in the vicinity of the valve adjustment device 46 of the exhaust valve in the region of the seal surface 50. The temperature sensor 38 is disposed on the cylinder head gasket 16 facing the cylinder head 14.

図３および４から温度センサ４０および４２の位置がわかる。即ち、図３はエンジン・ブロック１２内のシリンダ４４および隣接シリンダ４３および４５を示す。シリンダ４３、４４および４５の内部のピストン（符号なし）並びに個々のシリンダ４３、４４および４５を包囲する流動室５２が示され、流動室５２は内燃機関１０の領域内で冷却水により貫流される。   The position of the temperature sensors 40 and 42 can be seen from FIGS. That is, FIG. 3 shows the cylinder 44 and adjacent cylinders 43 and 45 in the engine block 12. A piston (not labeled) inside the cylinders 43, 44 and 45 and a flow chamber 52 surrounding the individual cylinders 43, 44 and 45 are shown, and the flow chamber 52 is flowed by cooling water in the region of the internal combustion engine 10. .

特に図４からわかるように、シリンダ４３のブッシュ（符号なし）の平坦に加工されたシール面５４の領域内に１つの温度センサ４０が配置され、しかも隣接シリンダ４４に直接隣接する位置に配置され且つエンジン・ブロック１４に対面するシリンダ・ヘッド・ガスケット１６上に配置されている。温度センサ４２は２つのシリンダ４３および４４の間の流動室５２において温度センサ４０のすぐ近くに配置されている。温度センサ４２により冷却水温度が測定されるので、温度センサ４２の位置において、エンジン・ブロック１２に対面するシリンダ・ヘッド・ガスケット１６の表層は存在しない。   As can be seen in particular in FIG. 4, one temperature sensor 40 is arranged in the region of the flatly processed sealing surface 54 of the bush (not indicated) of the cylinder 43, and is arranged at a position directly adjacent to the adjacent cylinder 44. It is disposed on a cylinder head gasket 16 facing the engine block 14. The temperature sensor 42 is arranged in the flow chamber 52 between the two cylinders 43 and 44 in the immediate vicinity of the temperature sensor 40. Since the coolant temperature is measured by the temperature sensor 42, there is no surface layer of the cylinder head gasket 16 facing the engine block 12 at the position of the temperature sensor 42.

他の温度センサ５６はオイルパン５８内に存在する潤滑油の温度を測定する（図１参照）。回転速度センサ６０は内燃機関１０のクランク軸６２の回転速度を測定する。ホット・フィルム空気質量流量計（以下においては略して「ＨＦＭセンサ」と呼ばれる）は符号６４を有し、吸気管３２内において絞り弁３４の上流側に配置され且つ内燃機関１０の燃焼室内に到達する空気質量を測定する。この空気質量は一方で内燃機関１０の負荷を表わしている。   The other temperature sensor 56 measures the temperature of the lubricating oil present in the oil pan 58 (see FIG. 1). The rotational speed sensor 60 measures the rotational speed of the crankshaft 62 of the internal combustion engine 10. A hot film air mass flow meter (hereinafter referred to as “HFM sensor” for short) has a reference numeral 64 and is disposed in the intake pipe 32 upstream of the throttle valve 34 and reaches the combustion chamber of the internal combustion engine 10. Measure the air mass. This air mass, on the other hand, represents the load on the internal combustion engine 10.

全てのセンサ３８、４０、４２、５６、６０および６４は対応信号を操作／制御装置６６に供給する。一方、操作／制御装置６６は特に吸気管３２内の絞り弁３４および電動冷却水ポンプ２０を操作する。弁２４もまた操作／制御装置６６により操作される。   All sensors 38, 40, 42, 56, 60 and 64 supply corresponding signals to the operating / control device 66. On the other hand, the operation / control device 66 particularly operates the throttle valve 34 and the electric coolant pump 20 in the intake pipe 32. The valve 24 is also operated by the operating / control device 66.

図５からわかるように、温度センサ３８の位置は、内燃機関１０の運転において温度センサ３８により測定された温度ｔｍ１が、シリンダ・ヘッド１４の燃焼室側の壁内の、排気弁の弁調節装置４６のすぐ近くの位置において運転中に発生する温度ｔｋと相関を有するように選択されている。この位置は図２において符号６８を有する記号×により示されている。予備実験において、ここに示されている内燃機関１０のシリンダ・ヘッド１４内の記号×６８で示された位置において、内燃機関１０の運転中に最も高い温度が発生することがわかった。したがって、この位置は熱負荷が特に高くなっている。測定値ｔｍ１と温度ｔｋとの相関がこの内燃機関に対して同様に予備実験において決定された。   As can be seen from FIG. 5, the position of the temperature sensor 38 is such that the temperature tm1 measured by the temperature sensor 38 during the operation of the internal combustion engine 10 is within the wall of the cylinder head 14 on the combustion chamber side. It is selected so as to correlate with the temperature tk generated during operation at a position close to 46. This position is indicated in FIG. In preliminary experiments, it was found that the highest temperature occurs during operation of the internal combustion engine 10 at the position indicated by the symbol x68 in the cylinder head 14 of the internal combustion engine 10 shown here. Therefore, this position has a particularly high heat load. The correlation between the measured value tm1 and the temperature tk was determined in a preliminary experiment for this internal combustion engine as well.

冷却装置１８の比較的簡単な第１の制御方式が図６からわかる。即ち、図６の上側線図内に、ＨＦＭセンサ６４により測定された空気充填量ｒｌが、時間ｔに関して表わされた内燃機関１０の典型的な運転サイクルで示されている。ここに示されている内燃機関においては、空気充填量ｒｌは実際エンジン負荷に対応する。他の内燃機関（例えば燃料直接噴射式）においては、所定の運転状態において、例えば燃料噴射量が実際エンジン負荷に対する指標として使用されてもよい。   A relatively simple first control method of the cooling device 18 can be seen from FIG. That is, in the upper diagram of FIG. 6, the air charge rl measured by the HFM sensor 64 is shown in a typical operating cycle of the internal combustion engine 10 expressed with respect to time t. In the internal combustion engine shown here, the air charge rl corresponds to the actual engine load. In other internal combustion engines (for example, direct fuel injection type), for example, the fuel injection amount may be used as an index for the actual engine load in a predetermined operation state.

図６内の第２の線図は、内燃機関１０が組み込まれている自動車の速度Ｖを示す。冷却装置１８内の熱交換器２８には本質的に自動車の走行中に風が当たるので、自動車速度Ｖは熱交換器２８の作用したがって冷却装置１８の運転に直接影響を与える。   The second diagram in FIG. 6 shows the speed V of the vehicle in which the internal combustion engine 10 is incorporated. The vehicle speed V directly affects the operation of the heat exchanger 28 and thus the operation of the cooling device 18 because the heat exchanger 28 in the cooling device 18 is essentially winded while the vehicle is running.

図６に示されている冷却装置１８の制御方式においては、温度センサ３８から供給される測定値ｔｍ１に基づき、内燃機関１０のシリンダ・ヘッド１４内の熱負荷が最も高い位置６８における温度がほぼ一定であり且つシリンダ・ヘッド１４が製造されている材料に対して連続運転において許容される温度ｔｋｍａｘにほぼ対応するように、一方で電動冷却水ポンプ２０がおよび他方で弁２４が操作される。このために、温度センサ３８の信号が操作／制御装置６６に供給され、操作／制御装置６６は、冷却媒体の希望温度が達成されるように弁２４を操作し、および希望冷却媒体容積流量が存在するように電動冷却水ポンプ２４を操作する。この場合、冷却水温度は温度センサ４２の信号を介してモニタリングされてもよい。   In the control method of the cooling device 18 shown in FIG. 6, the temperature at the position 68 where the thermal load in the cylinder head 14 of the internal combustion engine 10 is the highest is based on the measured value tm1 supplied from the temperature sensor 38. The electric coolant pump 20 on the one hand and the valve 24 on the other hand are operated so as to substantially correspond to the temperature tkmax allowed for continuous operation for the material from which the cylinder head 14 is manufactured. For this purpose, the signal of the temperature sensor 38 is supplied to the operating / control device 66, which operates the valve 24 so that the desired temperature of the cooling medium is achieved, and the desired cooling medium volume flow rate is The electric cooling water pump 24 is operated so that it exists. In this case, the coolant temperature may be monitored via a signal from the temperature sensor 42.

ここで冷却装置１８の第２の可能な制御方式を図７により説明する。即ち、図７において、最初に図６と同じ運転サイクルが示され、即ち空気充填量ｒｌおよび車両速度Ｖの同じ線図が示されている。しかしながら、冷却装置１８の制御はもはや最大許容構造部分温度に関して行われず、冷却装置１８の冷却水内の「核沸騰」を確実に回避する観点から行われる。   A second possible control method of the cooling device 18 will now be described with reference to FIG. That is, in FIG. 7, the same driving cycle as that of FIG. 6 is shown first, that is, the same diagram of the air charge amount rl and the vehicle speed V is shown. However, the control of the cooling device 18 is no longer performed with respect to the maximum permissible structure part temperature, but from the point of view of reliably avoiding “nucleate boiling” in the cooling water of the cooling device 18.

このような核沸騰即ち冷却水内の蒸気気泡の形成は、冷却水ポンプ２０が遮断された内燃機関１０の暖機運転においてのみならず、内燃機関１０の正常運転においても、最高冷却水温度が発生する流動室５２の領域内に発生することがある。しかしながら、核沸騰の発生の可能性に対する重要な影響因子は、高い冷却水温度を発生する領域の境界を形成する壁の温度ｔｗでもある。内燃機関内部の対応位置は例えば予備実験により検出することができる。この位置は内燃機関タイプごとに異なっている。   Such nucleate boiling, that is, the formation of steam bubbles in the cooling water, is not only in the warm-up operation of the internal combustion engine 10 in which the cooling water pump 20 is shut off, but also in the normal operation of the internal combustion engine 10. It may occur in the region of the generated fluid chamber 52. However, an important influencing factor for the possibility of the occurrence of nucleate boiling is also the wall temperature tw that forms the boundary of the region that generates the high cooling water temperature. The corresponding position inside the internal combustion engine can be detected by a preliminary experiment, for example. This position is different for each internal combustion engine type.

この内燃機関１０においては、蒸気気泡を形成するための臨界領域は２つのシリンダ４３および４４ないし４４および４５間の流動室５２内に存在する。ここでは、シリンダ４３、４４ないし４４、４５の比較的大きな外表面により冷却水内への激しい熱伝達が行われ、同時に２つのシリンダ４３、４４ないし４４、４５間の隙間内の流速は比較的小さい。一方で、この領域内の蒸気気泡の形成に関して重要なパラメータは、２つのシリンダ４３および４４間の隙間内の冷却水温度ｔｆおよび例えばシリンダ４３の壁温度ｔｗである。図４に関して既に説明したように、これらの２つの温度ｔｗおよびｔｆを測定するために対応位置に２つの温度センサ４０および４２が配置されている。センサ４０により測定された温度ｔｍ２は内燃機関１０の正常運転においてはきわめて僅かではあるが実際壁温度ｔｗより高く、センサ４２により測定された温度は実際冷却水温度ｔｆにほぼ対応する。   In the internal combustion engine 10, a critical region for forming steam bubbles exists in the flow chamber 52 between the two cylinders 43 and 44 to 44 and 45. Here, intense heat transfer into the cooling water is performed by the relatively large outer surfaces of the cylinders 43, 44 to 44, 45, and at the same time the flow velocity in the gap between the two cylinders 43, 44 to 44, 45 is relatively small. On the other hand, the important parameters for the formation of vapor bubbles in this region are the cooling water temperature tf in the gap between the two cylinders 43 and 44 and, for example, the wall temperature tw of the cylinder 43. As already described with reference to FIG. 4, two temperature sensors 40 and 42 are arranged at corresponding positions in order to measure these two temperatures tw and tf. The temperature tm2 measured by the sensor 40 is very slightly higher than the actual wall temperature tw in normal operation of the internal combustion engine 10, but the temperature measured by the sensor 42 substantially corresponds to the actual cooling water temperature tf.

一方で、図７からわかるように、冷却装置１８の制御即ち最終的には電動冷却水ポンプ２０および弁２４の制御は、操作および制御装置６６により、内燃機関に存在する負荷（空気充填量ｒｌ）および車両速度Ｖとは無関係に、壁温度ｔｗおよび冷却水温度ｔｆが、核沸騰の存在が考えられる対応限界ｇｔｗないしｇｔｆより常に低くなるように行われる。   On the other hand, as can be seen from FIG. 7, the control of the cooling device 18, that is, the control of the electric coolant pump 20 and the valve 24 is finally performed by the operation and control device 66 by the load (air filling amount rl) present in the internal combustion engine. ) And the vehicle speed V, the wall temperature tw and the coolant temperature tf are always lower than the corresponding limits gtw to gtf where nucleate boiling can be considered.

図７からわかるように、この場合限界温度ｇｔｗおよびｇｔｆは一定ではない。その代わりに、限界温度ｇｔｗおよびｇｔｆは、連続的に、内燃機関１０の運転中に変化する種々の影響変数の関数として実際に決定される。影響変数は例えば冷却装置１８内の系内圧力、回転速度センサ６０により測定されるクランク軸６２の回転速度、実際負荷ｒｌ等である。対応壁温度ｔｗおよび対応冷却水温度ｔｆは電動冷却水ポンプ２０ないし弁２４の対応操作により調節される。最大許容冷却水温度に対する他の影響変数は冷却装置１８の内部における冷却水の実際容積流量である。したがって、限界温度ｇｔｆの決定のためにこの容積流量が使用されてもよい。   As can be seen from FIG. 7, the limit temperatures gtw and gtf are not constant in this case. Instead, the limit temperatures gtw and gtf are actually determined continuously as a function of various influence variables that change during operation of the internal combustion engine 10. The influence variables are, for example, the system pressure in the cooling device 18, the rotational speed of the crankshaft 62 measured by the rotational speed sensor 60, the actual load rl, and the like. The corresponding wall temperature tw and the corresponding cooling water temperature tf are adjusted by the corresponding operation of the electric cooling water pump 20 or the valve 24. Another influencing variable for the maximum allowable cooling water temperature is the actual volumetric flow rate of the cooling water inside the cooling device 18. Therefore, this volumetric flow rate may be used for the determination of the limit temperature gtf.

図８に、冷却装置１８の運転に対するさらに他の第３の運転方式が示されている。この場合、エンジン負荷ｒｌおよび車両速度Ｖの時間線図は図６および７に示されている運転方式と同じである。しかしながら、図７に示されている運転方式とは異なり、図８に示されている運転方式においては、核沸騰が明らかに許容される。この運転方式には、前記壁において蒸気気泡が僅かに形成されるときにシリンダ４３、４４および４５と流動室５２内の冷却水との間の熱伝達係数が最大になるという考え方を基礎にしている。この状態は「僅かな核沸騰」とも呼ばれる。しかしながら、シリンダ４３、４４および４５の壁温度ｔｗが僅かな核沸騰が発生する温度以上に上昇した場合、蒸気気泡はより大きくなり且つ不安定な膜形成により熱伝達係数は再び著しく低下する。   FIG. 8 shows still another third operation method for the operation of the cooling device 18. In this case, the time diagram of the engine load rl and the vehicle speed V is the same as the driving method shown in FIGS. However, unlike the operating scheme shown in FIG. 7, nucleate boiling is clearly allowed in the operating scheme shown in FIG. This method of operation is based on the idea that the heat transfer coefficient between the cylinders 43, 44 and 45 and the cooling water in the flow chamber 52 is maximized when steam bubbles are formed slightly on the wall. Yes. This state is also called “slight nucleate boiling”. However, if the wall temperature tw of the cylinders 43, 44 and 45 rises above the temperature at which slight nucleate boiling occurs, the vapor bubbles become larger and the heat transfer coefficient is significantly reduced again due to unstable film formation.

冷却水温度ｔｆがシリンダ４３の壁のすぐ近くの温度センサ４２により測定され且つ温度センサ４０により測定された温度ｔｍ２にきわめてよく対応するシリンダ４３の壁の外側における温度ｔｗと比較可能であることにより、シリンダ４３の壁と冷却水との間の熱伝達係数の最適化を目的とする制御方式を実行可能である。したがって、図８からわかるように、このような制御方式においては、対応温度ｔｗおよびｔｆは常に限界温度ｇｔｗおよびｇｔｆのすぐ上側に存在する。最大熱伝達係数を導く冷却装置１８のこのような制御は、冷却水温度ｔｆと、およびエンジン・ブロック１２ないしシリンダ・ヘッド１４内の冷却水の容積流量とを、冷却水ポンプ２０のできるだけ小さい動力でシリンダ・ヘッド１４内の希望温度が達成されるように調節することを可能にする。   The coolant temperature tf is measured by the temperature sensor 42 in the immediate vicinity of the wall of the cylinder 43 and is comparable to the temperature tw outside the wall of the cylinder 43 which corresponds very well to the temperature tm2 measured by the temperature sensor 40 It is possible to execute a control method for the purpose of optimizing the heat transfer coefficient between the wall of the cylinder 43 and the cooling water. Therefore, as can be seen from FIG. 8, in such a control method, the corresponding temperatures tw and tf are always immediately above the limit temperatures gtw and gtf. Such control of the cooling device 18 to derive the maximum heat transfer coefficient allows the cooling water temperature tf and the volumetric flow of cooling water in the engine block 12 or cylinder head 14 to be as small as possible for the cooling water pump 20. Allows the desired temperature in the cylinder head 14 to be adjusted.

図９の線図から、冷却装置１８に対するさらに他の運転方式がわかる。この場合もまた同様に、エンジン負荷ｒｌおよび車両速度Ｖの時間線図は上記図６−８に示されている線図に対応する。しかしながら、図９に示されている制御方式においては、温度センサ５６により測定されるオイル温度が最適範囲内に保持される。これはシリンダ１４の温度ないしシリンダ・ブロック１２内の部分の温度の対応調節により行われる。オイルが常に正しい温度を有することにより、内燃機関１０の可動部分の摩擦損失および摩耗を最小にすることができる。潤滑油の劣化もまた少なくすることができる。   From the diagram of FIG. 9, yet another operation method for the cooling device 18 can be seen. In this case as well, the time diagram of the engine load rl and the vehicle speed V corresponds to the diagram shown in FIGS. 6-8. However, in the control method shown in FIG. 9, the oil temperature measured by the temperature sensor 56 is maintained within the optimum range. This is done by corresponding adjustment of the temperature of the cylinder 14 or the temperature of the part in the cylinder block 12. Because the oil always has the correct temperature, friction loss and wear of the moving parts of the internal combustion engine 10 can be minimized. Lubricating oil degradation can also be reduced.

例えばシリンダ４３、４４および４５とピストン（図示されていない）との間のような潤滑油が供給される位置における温度の良好な推測は、センサ３８により測定されるシリンダ・ヘッド１４における温度ｔｍ１および温度センサ４２により測定される冷却水温度ｔｆと内燃機関１０から放出された熱量との組み合わせから導くことができる。この熱量は、例えば機関回転速度（回転速度センサ６０）、エンジン負荷（ＨＦＭセンサ６４）およびオイル温度ｔｏ（オイル・センサ５６）により表わすことができる。対応信号は同様に操作／制御装置６６に供給され、操作／制御装置６６は、冷却水温度、冷却水容積流量および場合により内燃機関１０から放出される損失熱量を調節することにより、臨界潤滑位置におけるオイル温度を常に最適温度範囲内に保持する。   A good estimate of the temperature at a location where lubricating oil is supplied, such as between the cylinders 43, 44 and 45 and the piston (not shown), is the temperature tm1 at the cylinder head 14 measured by the sensor 38 and It can be derived from the combination of the coolant temperature tf measured by the temperature sensor 42 and the amount of heat released from the internal combustion engine 10. This amount of heat can be expressed by, for example, the engine rotational speed (rotational speed sensor 60), engine load (HFM sensor 64), and oil temperature to (oil sensor 56). Corresponding signals are likewise supplied to the operating / control device 66, which adjusts the cooling water temperature, the cooling water volume flow rate and possibly the amount of heat lost from the internal combustion engine 10 to provide a critical lubrication position. The oil temperature at is always kept within the optimum temperature range.

図１０から、最大許容構造部分温度ｔｋｍａｘを超えることを回避するために使用される方法がわかる。このような状態は、例えば、車両速度Ｖが低い場合に高いエンジン負荷ｒｌが要求されるときに発生するおそれがある。自動車の走行中に受ける風による冷却の不足は冷却水流量ｄｍ／ｄｔの対応上昇により補償するように試みられる。冷却水流量ｄｍ／ｄｔの上昇は電動冷却水ポンプ２０の回転速度の上昇により行われる。しかしながら、その最大回転速度が到達されたか、ないしは最大可能冷却水流量ｄｍｍａｘ／ｄｔが到達された場合、対抗手段がない場合には、構造部分温度ｔｋはｔｋｍａｘ以上の値に上昇し且つ場合によりシリンダ・ヘッド１４を損傷させるであろう。これに対応するために、内燃機関１０から冷却装置１８に放出される熱エネルギーは、エンジン負荷ｒｌの強制低減により、即ち内燃機関１０の出力を制限することにより低減ないし制限される。このような内燃機関１０の出力制限は図１０の時点ｔ１において行われる。   From FIG. 10, it can be seen that the method used to avoid exceeding the maximum allowable structural part temperature tkmax. Such a state may occur, for example, when a high engine load rl is required when the vehicle speed V is low. An insufficiency of cooling due to the wind received while the vehicle is running is attempted to compensate by increasing the cooling water flow rate dm / dt. The coolant flow rate dm / dt is increased by increasing the rotational speed of the electric coolant pump 20. However, if the maximum rotational speed is reached or the maximum possible cooling water flow rate dmmax / dt is reached, if there is no countermeasure, the structural part temperature tk rises to a value above tkmax and possibly cylinders It will damage the head 14. In order to cope with this, the thermal energy released from the internal combustion engine 10 to the cooling device 18 is reduced or restricted by forced reduction of the engine load rl, that is, by limiting the output of the internal combustion engine 10. Such output limitation of the internal combustion engine 10 is performed at time t1 in FIG.

図１は、エンジン・ブロック、シリンダ・ヘッドおよび冷却装置を備えた内燃機関の原理図を示す。FIG. 1 shows a principle diagram of an internal combustion engine provided with an engine block, a cylinder head and a cooling device. 図２は、図１の内燃機関のシリンダ・ヘッド領域の斜視図を示す。2 shows a perspective view of the cylinder head region of the internal combustion engine of FIG. 図３は、図１の内燃機関のエンジン・ブロック領域の斜視図を示す。3 shows a perspective view of the engine block region of the internal combustion engine of FIG. 図４は、図３の一部の詳細図を示す。FIG. 4 shows a detailed view of a portion of FIG. 図５は、シリンダ・ヘッドの排気弁付近に発生する温度およびこれと相関を有するシリンダ・ヘッド・ガスケットにおける温度時間線図を示す。FIG. 5 shows a temperature time diagram in the cylinder head gasket having a correlation with the temperature generated near the exhaust valve of the cylinder head. 図６は、内燃機関負荷、内燃機関が組み込まれている車両の速度、および冷却装置の第１の制御方式を使用したときにシリンダ・ヘッドの排気弁付近に発生する温度が表わされている３つの時間線図を示す。FIG. 6 shows the internal combustion engine load, the speed of the vehicle in which the internal combustion engine is incorporated, and the temperature generated near the exhaust valve of the cylinder head when the first control system of the cooling device is used. Three time diagrams are shown. 図７は、内燃機関負荷、内燃機関が組み込まれている車両の速度、および冷却装置の第２の制御方式におけるシリンダ・ブロックの１つの位置の温度および冷却液温度が表わされている４つの時間線図を示す。FIG. 7 shows four values representing the internal combustion engine load, the speed of the vehicle in which the internal combustion engine is incorporated, and the temperature at one position of the cylinder block and the coolant temperature in the second control scheme of the cooling device. A time diagram is shown. 図８は、冷却装置の第３の制御方式における図７に類似の４つの時間線図を示す。FIG. 8 shows four time diagrams similar to FIG. 7 in the third control scheme of the cooling device. 図９は、内燃機関負荷、内燃機関が組み込まれている車両の速度、および冷却装置の第４の制御方式において発生する潤滑剤温度がそれぞれ表わされている３つの時間線図を示す。FIG. 9 shows three time diagrams respectively representing the internal combustion engine load, the speed of the vehicle in which the internal combustion engine is incorporated, and the lubricant temperature generated in the fourth control system of the cooling device. 図１０は、内燃機関の所定運転状況において発生する、内燃機関負荷、内燃機関が組み込まれている車両の速度、シリンダ・ヘッドの排気弁付近における温度および冷却水容積流量が表わされている４つの時間線図を示す。FIG. 10 shows the internal combustion engine load, the speed of the vehicle in which the internal combustion engine is incorporated, the temperature in the vicinity of the exhaust valve of the cylinder head, and the cooling water volume flow rate, which are generated in a predetermined operation state of the internal combustion engine. Two time diagrams are shown.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 内燃機関
１２ エンジン・ブロック
１４ シリンダ・ヘッド
１６ シリンダ・ヘッド・ガスケット
１８ 冷却装置
２０ 冷却水ポンプ
２２、２６ 配管
２４ 弁
２８ 熱交換器
３０ バイパス配管
３２ 吸気管
３４ 絞り弁
３６ 排気管
３８、４０、４２、５６ 温度センサ
４３、４４、４５ シリンダ
４６ 排気弁の弁調節装置
４８ａ、４８ｂ 吸気弁の弁調節装置
５０、５４ シール面
５１ 位置
５２ 流動室
５８ オイルパン
６０ 回転速度センサ
６２ クランク軸
６４ ホット・フィルム空気質量流量計（ＨＦＭセンサ）
６６ 操作／制御装置
６８ 熱負荷が最も高いアクセス不可能な構造部分の位置
ｄｍ／ｄｔ 冷却水容積流量
ｄｍｍａｘ／ｄｔ 最大冷却水容積流量
ｇｔｆ 僅かな核沸騰が発生する冷却液限界温度
ｇｔｗ 僅かな核沸騰が発生する構造部分限界温度
ｒｌ 内燃機関負荷
ｔｆ 冷却液温度
ｔｋ 構造部分温度
ｔｋｍａｘ 最大許容構造部分温度
ｔｍ１ センサ３８の温度
ｔｍ２ センサ４０の温度
ｔｏ 潤滑剤温度
ｔｗ 壁温度
Ｔ 温度
Ｖ 車両速度 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 12 Engine block 14 Cylinder head 16 Cylinder head gasket 18 Cooling device 20 Cooling water pump 22, 26 Piping 24 Valve 28 Heat exchanger 30 Bypass piping 32 Intake pipe 34 Throttle valve 36 Exhaust pipe 38, 40, 42, 56 Temperature sensor 43, 44, 45 Cylinder 46 Exhaust valve adjustment device 48a, 48b Intake valve adjustment device 50, 54 Seal surface 51 Position 52 Flow chamber 58 Oil pan 60 Rotational speed sensor 62 Crankshaft 64 Hot Film air mass flow meter (HFM sensor)
66 Operation / Control Device 68 Location of Inaccessible Structure with Highest Thermal Load dm / dt Cooling Water Volume Flow dmmax / dt Maximum Cooling Water Volume Flow gtf Coolant Limit Temperature at which Slight Nucleate Boiling Occurs Structural partial limit temperature at which boiling occurs rl Internal combustion engine load tf Coolant temperature tk Structural partial temperature tkmax Maximum allowable structural partial temperature tm1 Temperature of sensor 38 tm2 Temperature of sensor 40 to Lubricant temperature tw Wall temperature T temperature V Vehicle speed

Claims (17)

内燃機関（１０）の領域（１２、１４）から冷却装置（１８）により冷却液を介して熱エネルギーが排出され、内燃機関（１０）のシリンダ・ヘッド・ガスケット（１６）の１つの位置において温度が測定される、内燃機関（１０）の運転方法において、
ａ）内燃機関（１０）のシリンダ・ヘッド・ガスケット（１６）の１つの位置における温度（ｔｍ１；ｔｍ２）と、
温度（ｔｍ１；ｔｍ２）が測定される位置における熱負荷よりも高い熱負荷を有し、内燃機関（１０）の内部に位置し、且つアクセスがきわめて困難かまたは本来アクセス不可能な、内燃機関（１０）の構造部分（１４）の位置（６８）における温度（ｔｋ；ｔｗ）との間の相関が決定され、
ｂ）測定温度（ｔｍ１；ｔｍ２）から、決定された相関により、アクセスが困難かまたは本来アクセス不可能な位置（６８）における温度（ｔｋ；ｔｗ）が決定され、
ｃ）冷却装置（１８）の運転が、アクセスが困難かまたは本来アクセス不可能な位置（６８）における決定された温度（ｔｋ；ｔｗ）に基づいて調節されることを特徴とする内燃機関の運転方法。 Thermal energy is discharged from the region (12, 14) of the internal combustion engine (10) via the coolant by the cooling device (18), and the temperature at one position of the cylinder head gasket (16) of the internal combustion engine (10). There Ru is measured, in the operating method for an internal combustion engine (10),
a) the temperature (tm1; tm2) at one position of the cylinder head gasket (16) of the internal combustion engine (10);
Temperature; has a higher thermal load than the thermal load in position (tm1 tm2) is measured, located inside the internal combustion engine (10), and access is extremely difficult or originally inaccessible, the internal combustion engine ( temperature (tk at the location of the structural part (14) of 10) (68); the correlation between the tw) are determined,
From tm2), the determined correlations, the temperature in the access difficult or originally inaccessible position (68) (tk;; b ) Measurement temperature (tm1 tw) are determined,
c) Operation of the internal combustion engine, characterized in that the operation of the cooling device (18) is adjusted based on the determined temperature (tk; tw) at a position (68) that is difficult or inherently inaccessible Method. 請求項１に記載の方法において、
前記温度（ｔｍ１；ｔｍ２）は、シリンダ・ヘッド・ガスケット（１６）に対面するシリンダ・ヘッド（１４）のシール面（５０、５４）上において測定された温度であり、その温度が、シリンダ・ヘッド（１４）の燃焼室側の排気弁（４６）付近に位置する、シリンダ・ヘッド（１４）の熱負荷が高い位置（６８）における温度と、温度に関して相関を有することを特徴とする方法。The method of claim 1, wherein
The temperature (tm1; tm2) is a temperature measured on the sealing surface (50 , 54 ) of the cylinder head (14) facing the cylinder head gasket (16) , and the temperature is the cylinder head. A method characterized by having a correlation with respect to the temperature at the position (68) where the thermal load of the cylinder head (14) is high, located near the exhaust valve (46) on the combustion chamber side of (14). 請求項１または２に記載の方法において、
冷却液温度（ｔｆ）が測定されおよび冷却装置（１８）の運転が測定冷却液温度（ｔｆ）の関数でもあることを特徴とする方法。The method according to claim 1 or 2, wherein
A method wherein the coolant temperature (tf) is measured and the operation of the cooling device (18) is also a function of the measured coolant temperature (tf). 請求項３に記載の方法において、
前記温度（ｔｍ２）が、シリンダ・ヘッド・ガスケット（１６）に対面するシリンダ（４３）のシール面（５４）上の、隣接シリンダ（４４）に最も近い位置において測定され、
冷却液温度（ｔｆ）が、２つの隣接シリンダ（４３、４４）間の流動室（５２）内で測定されることを特徴とする方法。The method of claim 3, wherein
The temperature (tm2) is, the sealing surface of the cylinder (43) facing the cylinder head gasket (16) (54) on, are measured at the position closest to the adjacent cylinder (44),
Coolant temperature (tf) is, wherein that you measured in two adjacent cylinders (43, 44) between the flow chamber (52). 請求項１ないし４のうちのいずれか一項に記載の方法において、
内燃機関（１０）の内部に位置し且つアクセスがきわめて困難かまたは本来アクセス不可能な構造部分（１４）の位置（６８）において希望温度（ｔｋ）がほぼ一定に保持されるように、冷却装置（１８）の運転が調節されることを特徴とする方法。5. A method according to any one of claims 1 to 4,
Cooling device so that the desired temperature (tk) is kept substantially constant at the position (68) of the structural part (14) which is located inside the internal combustion engine (10) and which is very difficult or inherently inaccessible (18) The operation characterized in that the operation is adjusted. 請求項１ないし５のうちのいずれか一項に記載の方法において、
内燃機関（１０）の正常運転において、冷却媒体内のいかなる位置においても核沸騰が発生しないように、冷却装置（１８）の運転が調節されることを特徴とする方法。The method according to any one of claims 1 to 5, wherein
A method wherein the operation of the cooling device (18) is adjusted so that nucleate boiling does not occur at any position in the cooling medium during normal operation of the internal combustion engine (10). 請求項１ないし５のうちのいずれか一項に記載の方法において、
内燃機関（１０）の正常運転において、冷却媒体内の少なくともある領域において僅かな核沸騰が発生し、これにより対応領域内において熱伝達係数または熱流束密度がほぼ最大になるように、冷却装置（１８）の運転が調節されることを特徴とする方法。The method according to any one of claims 1 to 5, wherein
In normal operation of the internal combustion engine (10), a cooling device (so that a slight nucleate boiling occurs in at least a certain region in the cooling medium, and thereby the heat transfer coefficient or heat flux density is substantially maximized in the corresponding region. The method according to 18), wherein the operation is adjusted. 請求項７に記載の方法において、
前記希望温度（ｔｋ）が冷却装置（１８）のできるだけ少ない供給動力で達成されるように、冷却液の容積流量（ｄｍ／ｄｔ）および温度（ｔｆ）が調節されることを特徴とする方法。The method of claim 7, wherein
A method wherein the volumetric flow rate (dm / dt) and temperature (tf) of the coolant are adjusted so that the desired temperature (tk) is achieved with as little supply power as possible of the cooling device (18). 請求項６ないし８のうちのいずれか一項に記載の方法において、
決定構造部分温度（ｔｋ）および測定冷却液温度（ｔｆ）から、および／または冷却液流速（ｄｍ／ｄｔ）から、および／または冷却液圧力から、および／または内燃機関（１０）の負荷（ｒｌ）から、冷却液内に僅かな核沸騰が発生する冷却液温度（ｇｔｆ）が決定されることを特徴とする方法。A method according to any one of claims 6 to 8,
From the determined structural part temperature (tk) and the measured coolant temperature (tf) and / or from the coolant flow rate (dm / dt) and / or from the coolant pressure and / or the load (rl) of the internal combustion engine (10) ) To determine the coolant temperature (gtf) at which slight nucleate boiling occurs in the coolant. 請求項１ないし６のうちのいずれか一項に記載の方法において、
内燃機関（１０）の可動部分および／または軸受がそれにより潤滑される潤滑剤が内燃機関（１０）の正常運転においてほぼ希望温度（ｔｏ）を有するように、冷却装置（１８）の運転が調節されることを特徴とする方法。A method according to any one of claims 1 to 6,
The operation of the cooling device (18) is adjusted so that the lubricant by which the moving parts and / or bearings of the internal combustion engine (10) are lubricated has a substantially desired temperature (to) in normal operation of the internal combustion engine (10). A method characterized by being made. 請求項１ないし１０のうちのいずれか一項に記載の方法において、
冷却装置（１８）の最大性能（ｄｍｍａｘ／ｄｔ）が達成され、および冷却媒体内の所定温度および／または構造部分（１４）上の所定温度（ｔｋｍａｘ）および／または潤滑剤内の所定温度が到達または超えられたとき、冷却媒体および／または構造部分（１４）および／または潤滑剤が所定温度（ｔｋｍａｘ）を超えないかまたは少なくとも所定温度まで低下するように、内燃機関（１０）の出力（ｒｌ）が制限されることを特徴とする方法。A method according to any one of claims 1 to 10,
Maximum performance (dmmax / dt) of the cooling device (18) is achieved and a predetermined temperature in the cooling medium and / or a predetermined temperature (tkmax) on the structural part (14) and / or a predetermined temperature in the lubricant is reached. Or, when exceeded, the output (rl) of the internal combustion engine (10) so that the cooling medium and / or the structural part (14) and / or the lubricant does not exceed the predetermined temperature (tkmax) or at least decreases to the predetermined temperature. ) Is limited. それがコンピュータ上で実行されるとき、請求項１ないし１１のいずれかの方法を実行するために適していることを特徴とするコンピュータ・プログラム。  Computer program suitable for performing the method of any of claims 1 to 11 when it is run on a computer. それがメモリ特にフラッシュ・メモリ上に記憶されていることを特徴とする請求項１２のコンピュータ・プログラム。  Computer program according to claim 12, characterized in that it is stored in a memory, in particular a flash memory. それがメモリを含み、メモリ内に請求項１２または１３のコンピュータ・プログラムが記憶されていることを特徴とする内燃機関（１０）を運転するための操作／制御装置（６６）。  An operating / control device (66) for operating an internal combustion engine (10), characterized in that it comprises a memory, in which the computer program of claim 12 or 13 is stored. 内燃機関（１０）の領域（１２、１４）から冷却液を介して熱エネルギーを排出する冷却装置（１８）と、
内燃機関（１０）のシリンダ・ヘッド・ガスケット（１６）の１つの位置において温度（ｔｍ１；ｔｍ２）を測定する少なくとも１つの温度センサ（３８；４０）とを備えた内燃機関（１０）において、
ａ）温度センサ（３８；４０）が内燃機関（１０）のシリンダ・ヘッド・ガスケット（１６）の１つの位置に配置され、
ｂ）温度センサ（３８；４０）の温度（ｔｍ１；ｔｍ２）が、
温度（ｔｍ１；ｔｍ２）が測定される位置における熱負荷よりも高い熱負荷を有し、内燃機関（１０）の内部に位置し、且つアクセスがきわめて困難かまたは本来アクセス不可能な、内燃機関（１０）の構造部分（１４；４３）の位置（６８）における温度（ｔｋ；ｔｗ）と、
少なくとも本質的に相関を有するように、前記１つの位置が選択され、
ｃ）前記内燃機関（１０）は、冷却装置（１８）の運転を、アクセスが困難かまたは本来アクセス不可能な位置（６８）における決定された温度（ｔｋ；ｔｗ）に基づいて調節する装置（６６）を有することを特徴とする内燃機関（１０）。A cooling device (18) for discharging thermal energy from the region (12, 14) of the internal combustion engine (10) via the coolant;
In; (4 0 38) engine (10) that includes a where; (tm 2 tm1) at least one temperature sensor measuring the temperature in one position of the cylinder head gasket of an internal combustion engine (10) (16) ,
a) a temperature sensor (38; 40) is arranged at one position of the cylinder head gasket (16) of the internal combustion engine (10);
b) The temperature (tm1; tm2 ) of the temperature sensor (38; 40) is
Temperature; has a higher thermal load than the thermal load in position (tm1 tm2) is measured, located inside the internal combustion engine (10), and access is extremely difficult or originally inaccessible, the internal combustion engine ( and tw),; temperature (tk at the position of 43) (68); structural part 10) (14
The one location is selected to be at least essentially correlated ;
c) The internal combustion engine (10) adjusts the operation of the cooling device (18) based on the determined temperature (tk; tw) at a position (68) that is difficult or inherently inaccessible. 66), an internal combustion engine (10). 請求項１５に記載の内燃機関（１０）において、
温度センサ（３８；４０）が内燃機関（１０）のシリンダ・ヘッド・ガスケット（１６）内に組み込まれていることを特徴とする内燃機関（１０）。Internal combustion engine (10) according to claim 15,
Internal combustion engine (10), characterized in that a temperature sensor (38; 40) is incorporated in a cylinder head gasket (16) of the internal combustion engine (10). 請求項１５または１６に記載の内燃機関（１０）において、
それが請求項１５の操作／制御装置（６６）を含むことを特徴とする内燃機関（１０）。Internal combustion engine (10) according to claim 15 or 16,
Internal combustion engine (10), characterized in that it comprises the operating / control device (66) of claim 15.
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