DE60001876T2

DE60001876T2 - Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsheizgerät

Info

Publication number: DE60001876T2
Application number: DE60001876T
Authority: DE
Inventors: Makoto Suzuki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 2000-06-15
Publication date: 2003-12-18
Anticipated expiration: 2020-06-16
Also published as: US6397807B1; EP1065355A1; DE60001876D1; EP1065355B1; JP2001073887A; JP3630060B2

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Brennkraftmaschine mit einer Verbrennungsheizeinrichtung und insbesondere auf eine Brennkraftmaschine mit einer Verbrennungsheizeinrichtung zum Einführen eines Verbrennungsgases in ein Ansaugsystem der Brennkraftmaschine hinein, um den Aufwärmvorgang der Brennkraftmaschine zu beschleunigen.

Einschlägiger Technikhintergrund

Eine Brennkraftmaschine, die in einem Fahrzeug wie beispielsweise einem Kraftfahrzeug etc. montiert ist, ist aufgebaut, um mit einer hohen Effizienz betrieben zu werden innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs. Der Grund besteht darin, dass ein Motorkraftstoff wie beispielsweise Benzin, Leichtöl etc. schwer verdampft beispielsweise bei niedriger Temperatur mit dem Ergebnis, dass Probleme entstehen wie beispielsweise dass die Starteigenschaften sich verschlechtern und so weiter, da jene Kraftstoffe schwer zu zünden sind und somit sollten diese Probleme verhindert werden.
Wie des Weiteren gut bekannt ist, kann ein Innenraum eines Fahrzeugs erwärmt werden unter Anwendung der Wärme, die in der Brennkraftmaschine erzeugt wird, wenn der Motor arbeitet, aber er kann nicht erwärmt werden, wenn ein Wärmewert unzureichend ist.
Dies ist beispielsweise der Fall in der Japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 60-79149, die eine Technologie offenbart zum Anwenden der Verbrennungswärme der Verbrennungsheizeinrichtung, die in der Brennkraftmaschine eingebaut ist zwecks beschleunigen des Aufwärmvorgangs des Motors und Verbessern der Eigenschaften einer Fahrzeuginnenraumheizvorrichtung.
Gemäß dieser Technologie wird ein Verbrennungsgas mit hoher Temperatur von der Verbrennungsheizeinrichtung in eine Ansaugleitung der Brennkraftmaschine eingeführt und die Ansaugluft des Motors wird durch dieses Verbrennungsgas erwärmt, wodurch die Betätigung des Motors erleichtert wird, selbst wenn die Brennkraftmaschine sich bei einem Niedrigtemperaturzustand befindet.
Das von der Verbrennungsheizeinrichtung abgegebene Verbrennungsgas ist jedoch ein Verbrennungsgas das beim Verbrennen des Kraftstoffs abgegeben wird. Das Abgas hat einen geringeren Sauerstoffinhalt als ein Sauerstoffinhalt der Luft vor der Verwendung für die Verbrennung.
Wenn durch die in der vorstehenden Offenlegungsschrift offenbarte Technologie das Verbrennungsgas in die Ansaugleitung eingeführt wird, wenn eine Erhöhung eines Verhältnisses des Verbrennungsgases entworfen wird, das in der durch die Ansaugleitung strömende Ansaugluft enthalten ist, durch Erhöhen der Menge des Verbrennungsgases, könnte ein Sauerstoffinhaltsverhältnis der Ansaugluft sich im Gegensatz deshalb vermindern, obwohl der Aufwärmvorgang des Motors beschleunigt wird.
Wie vorstehend erläutert ist, wenn das Verhältnis des Sauerstoffinhalts in der Ansaugluft sich vermindert, wird eine Menge der Verbrennung innerhalb der Zylinder begrenzt, was zu einem derartigen Zustand führt, das die Starteigenschaften der Brennkraftmaschine abnehmen könnten. Die Situation ist so, wenn das Verhältnis des Verbrennungsgases, das in die Ansaugleitung eingeführt wird, vermindert wird, um die Sauerstoffmenge zu gewährleisten, könnte dies wiederum zu einem unzureichenden Aufwärmvorgang des Motors führen und die Starteigenschaften noch verschlechtern.
Da insbesondere bei der Motorstartzeit eine Kurbelwelle durch eine Motorstarthilfsvorrichtung wie beispielsweise einen Startermotor etc. gedreht wird, ist die Motordrehzahl niedrig im Bereich von beispielsweise 10 bis 200 Min&supmin;¹ und es gibt eine kleine Ansaugluftmenge, die in die Zylinder hinein eingesaugt wird von der Atmosphärenluft über die Ansaugleitung. Demgemäß erhöht sich das Verhältnis des Verbrennungsgases fast in der gesamten angesaugten Ansaugluft.
Deshalb kann die Ansaugluft, die das Verbrennungsgas mit einem derart hohen Verhältnis enthält, absolut nicht als eine Motoransaugluft verwendet werden und in extremen Fällen gibt es eine Möglichkeit, dass der Motor nicht funktioniert.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, die unter derartigen Umständen erdacht wurde, besteht in der Schaffung einer Brennkraftmaschine mit einer Verbrennungsheizeinrichtung zum Anheben einer Temperatur der Ansaugluft der Brennkraftmaschine durch Einführen eines Verbrennungsgases, das beim Verbrennen von Kraftstoff in die Brennkraftmaschine hinein evolviert ist und Anwenden der Wärme, die durch das Verbrennungsgas gehalten wird, wodurch Starteigenschaften der Brennkraftmaschine verbessert werden durch zwangsweises Ergänzen von Sauerstoff, um einen ausreichenden Sauerstoffinhalt in der Motoransaugluft zu erzielen, während der Aufwärmvorgang der Brennkraftmaschine verbessert wird.
Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, setzt die folgende Erfindung folgende Mittel ein.
(1) Eine Brennkraftmaschine mit einer Verbrennungsheizeinrichtung zum Anheben einer Temperatur der Ansaugluft der Brennkraftmaschine unter Anwendung der Verbrennungswärme, die durch ein Verbrennungsgas gehalten wird, das beim Verbrennen eines Kraftstoffs abgegeben wird, und einem Verbrennungsgaseinführungsdurchtritt, durch den ein Verbrennungsgasabgabeanschluss der Verbrennungsheizeinrichtung mit einem Motoransaugdurchtritt verbunden ist zum Einführen des Verbrennungsgases in den Ansaugdurchtritt, mit einer Sauerstoffzufuhrvorrichtung für die Zufuhr von Sauerstoff zu der Motoransaugluft, die die Motoransaugluft wird, die das Verbrennungsgas enthält, wenn das Verbrennungsgas über den Verbrennungsgaseinführdurchtritt in den Motoransaugdurchtritt eingeführt wird, und einer Sauerstoffzufuhrmengensteuereinheit zum Steuern einer Sauerstoffmenge, die durch die Sauerstoffzufuhrvorrichtung zugeführt wird, und wobei die Sauerstoffzufuhrmengensteuereinheit bei einem Motorstart oder vor dem Motorstart eine Erhöhungssteuerung zum Erhöhen der Sauerstoffmenge ausführt, die zu der Motoransaugluft zugeführt wird durch die Sauerstoffzufuhrvorrichtung, und das Verbrennungsgas auch in den Motoransaugdurchtritt dabei einführt, wobei der Sauerstoffgehalt der Motoransaugluft, der aufgrund der Einführung des Verbrennungsgases in den Ansaugdurchtritt vermindert wird, durch die Erhöhungssteuerung ergänzt wird, wobei diese Ergänzung wirksam ist bezüglich dem Sauerstoffgehalt der Ansaugluft zum Verbessern von Starteigenschaften der Brennkraftmaschine.
Was hier als "Sauerstoffzufuhrmengensteuereinheit" ausgeführt werden kann, kann eine ECU (elektronische Steuereinheit) sein, die als eine Motorsteuereinheit dient zum Steuern der Betriebe der gesamten Brennkraftmaschine. Dabei kann ein optimaler Sauerstoffinhalb in Übereinstimmung mit einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine durch die Steuerung durch die ECU zugeführt werden.
Der Ausdruck "Motorstartzeit" implementiert einen Zustand, wobei eine Kurbelwelle durch eine Motorstarthilfevorrichtung wie beispielsweise einen Startermotor oder dergleichen gedreht wird, der an dem Motorkörper angebracht ist und ein Kolben eine hin- und hergehende Bewegung innerhalb dem Zylinder macht, nämlich bei einem Ankurbelzustand, wodurch die Brennkraftmaschine schließlich unabhängig genug wird, um ihren Betrieb ohne Abhängigkeit von dem Startermotor zu starten.
Der Ausdruck "vor der Motorstartzeit" deutet den Zeitpunkt an vor oder vorzugsweise unmittelbar bevor der Motor (Kurbelwelle) gedreht wird durch die Motorstarthilfevorrichtung wie beispielsweise den Startermotor etc.
Der Ausdruck "Starteigenschaften" ist natürlich ein Zustand, wie die Brennkraftmaschine wirkt und impliziert wie einfach die Brennkraftmaschine ihren Betrieb unabhängig startet.
Der "Ausdruck die Ansaugluft mit dem Sauerstoffinhalt, der wirksam ist beim Verbessern der Starteigenschaften der Brennkraftmaschine" deutet einen Wert an, der im voraus durch einen Versuch erhalten wird, der für jede Brennkraftmaschine durchgeführt wird.
(2) Die Sauerstoffzufuhrvorrichtung führt den Sauerstoff durch den Verbrennungsgaseinführdurchtritt zu dem Motoransaugdurchtritt zu.
(3) Die Sauerstoffzufuhrvorrichtung kann eine Luftgebläsevorrichtung sein, die eine Luftmenge variabel einrichtet, und die Luftgebläsevorrichtung kann ein Luftgebläse sein für die Zufuhr der Luft für die Verbrennung zu der Verbrennungsheizeinrichtung.
(4) Das Luftgebläse umfasst ein Gebläse, eine Antriebseinheit zum drehbaren Antreiben des Gebläses und eine Gebläsedrehzahlsteuervorrichtung zum Steuern der Drehzahl des Gebläses durch Steuern eines Betriebs der Antriebseinheit. Die Gebläsedrehzahlsteuervorrichtung richtet bei der Motorstartzeit oder vor der Motorstartzeit die Drehzahl des Gebläses höher ein als die bei einem anderen Betrieb als der Startzeit der Brennkraftmaschine. Was als die Gebläsedrehzahlsteuervorrichtung ausgeführt werden kann, kann beispielsweise die ECU sein, die als die Motorsteuereinheit dient zum Steuern der gesamten Brennkraftmaschine.
Der Ausdruck "Wenn ein anderer Betrieb als der Start der Brennkraftmaschine" impleziert einen Zustand nach dem die Brennkraftmaschine gestartet wurde, das heißt einen Zustand, wenn der Motor läuft. Insbesondere deutet das einen Zustand an, wobei die Kolben die hin- und hergehende Bewegung innerhalb des Zylinders durchführen ohne Abhängigkeit von der Motorstarthilfevorrichtung wie beispielsweise des Startermotors etc., in anderen Worten werden die Kolben durch eine Verbrennungs- und Explosionskraft hin- und herbewegt, die bei einer Verbrennung und einem Explosionshub bei den Arbeitshüben der Brennkraftmaschine erzielt werden und die Brennkraftmaschine wirkt unabhängig von der Motorstarthilfevorrichtung.
(5) Eine Kraftstoffzufuhrmenge zu der Verbrennungsheizeinrichtung bei der Motorstartzeit oder vor der Motorstartzeit wird gleich oder kleiner als die Kraftstoffzufuhrmenge eingerichtet bei dem anderen Motorbetrieb als der Motorstartzeit.
(6) Die Verbrennungsheizeinrichtung umfasst einen Luftzufuhrdurchtritt, der mit dem Ansaugdurchtritt verbunden ist und dadurch für die Zufuhr der Ansaugluft zu der Verbrennungsheizeinrichtung dient als die Luft für die Verbrennung, die durch den Ansaugdurchtritt hindurch strömt, und eine Ansaugluftmengenreguliereinheit, die zwischen einem Verbindungspunkt, bei dem der Luftzufuhrdurchtritt mit dem Ansaugdurchtritt verbunden ist, und einem Verbindungspunkt vorgesehen ist, bei dem der Verbrennungsgaseinführdurchtritt mit dem Ansaugdurchtritt verbunden ist, zum Regulieren einer Ansaugluftmenge in dem Ansaugdurchtritt, und wobei die Ansaugluftmengensteuereinheit bei der Motorstartzeit oder vor der Motorstartzeit und auch das Verbrennungsgas in den Ansaugdurchtritt dabei einführt, die Ansaugluftmenge vermindern kann.
Hier kann beispielsweise eine Ansaugdrosselklappe oder Einlassdrosselklappe ausgeführt werden als die "Ansaugluftmengenreguliereinheit".
Der Ausdruck "Verminderung" kann einen Fall umschließen, wobei die Ansaugluftmengen gleich 0 ist. Wenn die Ansaugluftmengensteuereinheit die Einlassdrosselklappe ist, beinhaltet die Verminderung der Ansaugluftmenge das Schließen der Einlassdrosselklappe und den Fall, wobei die Ansaugluftmenge gleich 0 ist, wobei die Einlassdrosselklappe vollständig geschlossen ist.
(7) Die Brennkraftmaschine der vorliegenden Erfindung kann des Weiteren einen Umgehungsdurchtritt, Umgehungszylinder und das Verbinden des Motoransaugsystems mit dem Motorauslasssystem aufweisen, und wobei das Verbrennungsgas bei der Motorstartzeit oder vor der Motorstartzeit und auch die Abgabe des Verbrennungsgases von der Verbrennungsheizeinrichtung dabei zu einem Motorauslassdurchtritt strömen kann von dem Ansaugdurchtritt über den Umgehungsdurchtritt.
Was ausgeführt werden kann als der "Umgehungsdurchtritt" kann ein Durchtritt sein, der sich erstreckt von dem Verbrennungsgaseinführdurchtritt zu dem Auslassdurchtritt und mit dem Auslassdurchtritt bei einem Punkt verbunden ist in der Nähe des Katalysators, der in dem Auslassdurchtritt an der stromaufwärtigen Seite von diesem Auslassdurchtritt vorgesehen ist und kann ein EGR-Durchtritt sein, der eine EGR-Vorrichtung (Abgasrückführvorrichtung) bildet, die die Erzeugung von Stickoxiden vermindern soll durch Hemmen eines Anstiegs einer Verbrennungstemperatur durch Zurückleiten von Abgas, das von einem Auslassanschluss kommt, zu der Ansaugseite.
Die vorliegende Erfindung hat die vorstehend beschriebene Bauweise und hat deshalb beispielsweise die folgenden Betriebswirkungen.
Die Sauerstoffzufuhrmengenreguliereinheit führt bei der Motorstartzeit oder vor der Motorstartzeit die Erhöhungssteuerung des Erhöhens der zu der Motoransaugluft zugeführten Sauerstoffmenge durch die Sauerstoffzufuhrvorrichtung durch und führt auch das Verbrennungsgas in den Ansaugdurchtritt dabei ein. Dann ist ein erhöhter Sauerstoffinhalt durch diese Erhöhungssteuerung eine Menge zum Ergänzen des Sauerstoffinhalts in der Motoransaugluft, wobei der Sauerstoffinhalt vermindert wurde auf Grund des Einführen des Verbrennungsgases in den Ansaugdurchtritt hinein bis zu einer Menge, die wirksam ist zum Verbessern der Starteigenschaften der Brennkraftmaschine.
Selbst wenn demgemäß die Ansaugluft, die das Verbrennungsgas enthält, als die Motoransaugluft in Richtung auf die Zylinder der Brennkraftmaschine strömt, wird der ausreichende Sauerstoffgehalt zum Verbessern der Starteigenschaften der Brennkraftmaschine gewährleistet für die Motoransaugluft bei der Motorstartzeit mit einer niedrigen Drehzahl des Motors oder vor der Motorstartzeit bei einem Zustand, wobei der Motors sich noch nicht dreht. Selbst wenn das Heizungsverbrennungsgas, das als das Abgas definiert ist, somit in den Ansaugdurchtritt bei der Motorstartzeit oder vor der Motorstartzeit eingeführt wird, sind die Starteigenschaften der Brennkraftmaschine gut.
Außerdem ist es bei der Motorstartzeit oder vor der Motorstartzeit und auch beim Einführen des Verbrennungsgases in den Ansaugdruchtritt dabei, dass die Sauerstoffzufuhrmengensteuereinheit die Erhöhungssteuerung ausführt zum Erhöhen der Sauerstoffmenge und deshalb wirkt die Verbrennungsheizeinrichtung während dem Ausführen der Erhöhungssteuerung. Kurz gesagt wird der Kraftstoff verbrannt. Demgemäß wird ein Verbrennungsgas mit hoher Temperatur in das Ansaugsystem eingeführt bei der Motorstartzeit oder vor der Motorstartzeit und die Temperatur der Ansaugluft wird angehoben durch dieses Verbrennungsgas mit hoher Temperatur, wodurch der Aufwärmvorgang des Motors beschleunigt wird.
Somit bei der Brennkraftmaschine mit der erfindungsgemäßen Verbrennungsheizeinrichtung wirkt die Verbrennungsheizeinrichtung bei der Startzeit der Brennkraftmaschine oder vor der Motorstartzeit und außerdem wird das Verbrennungsgas bei dem Zustand mit erhöhtem Sauerstoffgehalt, der erhöht wird durch die Sauerstoffzufuhrmengensteuereinheit, in die Motoransaugluft hinein eingeführt. Deshalb können die Aufwärmeigenschaften verbessert werden und der Sauerstoffgehalt in der Motoransaugluft kann ohne Defizite gewährleistet werden. Somit werden die Starteigenschaften des Motors bei niedrigen Temperaturen erleichtert.
Wenn des Weiteren die Brennkraftmaschine ein Dieselmotor ist, gründet sich ein Zündverfahren des Dieselmotors auf die Wärme der komprimierten Luft und deshalb erhöht sich eine Wärmeverlustrate entsprechend, wenn die Brennkammer eine komplizierte Konfiguration annimmt, wie beispielsweise bei einem Drallkammerdieselmotor ersichtlich ist. Auf Grund dessen gibt es einen Dieselmotor unter Einsatz einer Niedrigtemperaturstarthilfevorrichtung wie beispielsweise einer Glühkerze und einer elektrischen Einlassheizung, die die Wärme abgeben durch Fließen von elektrischen Strom durch diese beim Starten und somit die Zündung in der Brennkammer unterstützen.
Wenn die vorliegende Erfindung auf den vorstehend beschriebenen Dieselmotor angewandt wird, ermöglicht sie die Beseitigung der Notwendigkeit der Niedrigtemperaturstarthilfevorrichtung, weil sie mit niedrigen Temperaturen wie vorstehend beschrieben einen Startvorgang ausführen kann. Deshalb kann die Anzahl der Teile vermindert werden und die Brennkraftmaschine verkleinert werden.
Darüber hinaus kann erfindungsgemäß der Motor bei niedrigen Temperaturen gestartet werden und in Folge dessen ist eine Temperaturverminderungsrate des Verbrennungsgases auf Grund der Wärmestrahlung in dem Motoransaugsystem klein im Vergleich mit der Brennkraftmaschine, die nur bei hohen Temperaturen gestartet werden kann. Demgemäß besteht kein Bedarf zum Einsetzen beispielsweise eines speziellen Wärmeisolationsmaterials als eine Maßnahme zum Verhindern der Abnahme der Wärmestrahlung in dem Motoransaugsystem.
Des Weiteren wird erfindungsgemäß dem Ansaugdurchtritt der Sauerstoff zugeführt über den Verbrennungsgaseinführdurchtritt, so dass der Verbrennungsgaseinführdurchtritt auch als ein Sauerstoffzufuhrelement dienen kann. Dies beseitigt die Notwendigkeit beispielsweise eines Leitungselements, das ausschließlich für die Zufuhr des Sauerstoffs verwendet wird und folglich ist es möglich, die Anzahl der Teile zu vermindern und das Gerät entsprechend zu verkleinern.
Darüber hinaus bei der Motorstartzeit oder vor der Motorstartzeit und auch beim Einführend des Verbrennungsgases in den Ansaugdurchtritt dabei steuert die Sauerstoffzufuhrmengensteuerung die Luftblasvorrichtung, die definiert ist als die Sauerstoffzufuhrvorrichtung, insbesondere das Luftgebläse zum Erhöhen der Sauerstoffmenge, die durch den Verbrennungsgaseinführdurchtritt hindurchströmt, wodurch das Verbrennungsgas, das eine größere Sauerstoffmenge enthält, zu dem Ansaugdurchtritt gesandt werden kann. Demgemäß können, wie vorstehend erläutert ist, die Starteigenschaften der Brennkraftmaschine verbessert werden.
Darüber hinaus bei der Motorstartzeit oder vor der Motorstartzeit richtet die Gebläsedrehzahlsteuereinheit die Drehzahl des Gebläses geeignet ein höher als die bei einem anderen Betrieb als dem Startvorgang der Brennkraftmaschine, wodurch ein ausreichender Sauerstoffgehalt für die Motoransaugluft gewährlseistet wird zum Starten der Brennkraftmaschine. Selbst wenn das Heizungsverbrennungsgas, das das Abgas ist, in den Ansaugdurchtritt bei der Motorstartzeit eingeführt wird, wobei die Motordrehzahl grundsätzlich niedrig ist, oder vor der Motorstartzeit bei einem Zustand, wobei der Motor sich noch nicht dreht, hat die Brennkraftmaschine demgemäß die bevorzugten Starteigenschaften.
Außerdem ist, je niedriger die Motordrehzahl ist bei der Brennkraftmaschine, die Ansaugluftmenge um so geringer. Wenn die Menge der Ansaugluft klein ist, wird somit die Kraftstoffmenge, die zu der Verbrennungsheizeinrichtung zugeführt wird, vermindert in Übereinstimmung mit dieser kleinen Ansaugluftmenge, wobei zumindest das Verbrennungsgas nicht fett wird.
Erfindungsgemäß wird die Ansaugluftmenge erhöht von der Motorstartzeit oder vor der Motorstartzeit. Wenn die Kraftstoffzufuhrmenge zu der Verbrennungsheizeinrichtung gleich oder kleiner als die Kraftstoffzufuhrmenge eingerichtet wird, was durchgeführt bei dem anderen Betrieb als die Motorstartzeit, wird deshalb das Verbrennungsgas mager.
Demgemäß bei der Motorstartzeit mit der niedrigen Motordrehzahl oder vor der Motorstartzeit bei dem Zustand, wobei der Motor sich noch nicht dreht, wenn die Kraftstoffzufuhrmenge zu der Verbrennungsheizeinrichtung gleich oder kleiner als die Kraftstoffzufuhrmenge eingerichtet ist, wenn der Motor läuft im Gegensatz zumindest zu der Motorstartzeit, wodurch das magere Verbrennungsgas in den Ansaugdurchtritt eingeführt wird. Folglich erhöht sich der Sauerstoffgehalt in der Motoransaugluft und die Starteigenschaften der Brennkraftmaschine können weiter verbessert werden.
Bei der Motorstartzeit oder vor der Motorstartzeit oder auch beim Einführen des Verbrennungsgases in den Ansaugdurchtritt dabei vermindert die Ansaugluftmengenreguliereinheit die Ansaugluftmenge, in anderen Worten wenn die Einlassdrosselklappe auf die Ansaugluftmengenreguliereinheit angewandt wird, folgt daraus, dass die Einlassdrosselklappe geschlossen wird. Selbst wenn das von der Verbrennungsheizeinrichtung abgegebene Verbrennungsgas gezwungen wird zum Rückströmen durch den Ansaugdurchtritt hindurch, wird somit dabei die Rückströmung gehemmt durch die Einlassdrosselklappe.
Wenn des Weiteren die Einlassdrosselklappe auf die Ansaugluftmengensteuereinheit angewandt wird, ist die Einlassdrosselklappe bei einem Abschnitt vorgesehen zwischen einem Verbindungspunkt, bei dem der Luftzufuhrdurchtritt mit dem Ansaugdurchtritt verbunden ist, und einem Verbindungspunkt, bei dem der Verbrennungsgaseinführdurchtritt mit dem Ansaugdurchtritt des Ansaugdurchtritts verbunden ist. Deshalb tritt es niemals auf, dass das Verbrennungsgas in die Verbrennungsheizeinrichtung eintritt über den Luftzufuhrdurchtritt von dem Verbindungspunkt, der mehr stromaufwärts als die Einlassdrosselklappe angeordnet ist, bei dem der Luftzufuhrdurchtritt mit dem Ansaugdurchtritt verbunden ist. Demgemäß kann eine Verschlechterung der Verbrennung (ein plötzliches fettes Feuer) in der Verbrennungsheizeinrichtung verhindert werden.
Bei der Motorstartzeit oder vor der Motorstartzeit und auch beim Einführen des Verbrennungsgases in den Ansaugdurchtritt dabei, strömt das Verbrennungsgas durch den Umgehungsdurchtritt hindurch, der die Zylinder umgeht, und verläßt das Abgassystem von dem Ansaugsystem. Somit kann ein Druckanstieg (Abgasdruck) in dem Ansaugsystem gehemmt werden.
Folglich kann die Rückströmung effektiver verhindert werden. Dies wird zusammen mit anderen Aufgaben und Vorteile nachfolgend ersichtlich neben den Details der Bauweise und dem Betrieb, die vollständig beschrieben und beansprucht werden nachfolgend, wobei Bezug genommen wird auf die beigefügten Zeichnungen, die einen Teil hiervon bilden, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ersichtlich während der folgenden Diskussion im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen.
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Bauweise einer Brennkraftmaschine mit einer Verbrennungsheizeinrichtung bei einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht eines Betriebszustands der in Fig. 1 gezeigten Verbrennungsheizeinrichtung.
Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht eines anderen Betriebszustands der Verbrennungsheizeinrichtung.
Fig. 4 zeigt einen Verlauf einer vorgegebenen Vorwärmzeit über einer Motorkühlwassertemperatur.
Fig. 5 zeigt eine Zeichnung eines Teils eines Ablaufdiagramms einer Motorstartsteuerausführroutine.
Fig. 6 zeigt eine Zeichnung eines anderen Teils des Ablaufdiagramms, das von Fig. 5 fortgesetzt wird.
Fig. 7 zeigt eine schematische Ansicht einer Bauweise der Brennkraftmaschine mit der Verbrennungsheizeinrichtung bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Und Fig. 8 zeigt eine schematische Ansicht einer Bauweise der Brennkraftmaschine mit der Verbrennungsheizeinrichtung bei einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Besondere Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Verbrennungsheizeinrichtung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Erstes Ausführungsbeispiel

Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 6 beschrieben.
Ein Dieselmotor 1 (der nachfolgend einfach als ein Motor 1 bezeichnet wird) der als ein Beispiel einer Brennkraftmaschine dient, und seine gesamte Struktur sind in Fig. 1 schematisch gezeigt.
Der Motor 1 umfasst einen Motorkörper 3, der mit einem nicht dargestellten Wassermantel ausgestattet ist, der Motorkühlwasser enthält, eine Luftansaugvorrichtung 5 für die Zufuhr der für die Verbrennung in dem Motor notwendigen Luft zu einer Vielzahl von nicht dargestellten Zylindern des Motorkörpers 3, eine Abgasvorrichtung 7 zum Abgeben eines Abgases in die Atmosphärenluft nach dem ein Luftkraftstoffgemisch, das aus der zu den Zylindern zugeführten Luft über die Luftansaugvorrichtung 5 und einem Motorkraftstoff zusammengesetzt ist, der durch Einspritzung in die Zylinder hinein zugeführt wird, in Brennkammern in oberen Abschnitten der Zylinder verbrannt wurde, eine EGR-Vorrichtung 8 (Abgasrückführung) zum Hemmen der Erzeugung von Stickoxiden durch Rückführen des Abgases zu der Luftansaugvorrichtung 5 von der Abgasvorrichtung 7, eine Verbrennungsheizeinrichtung 9, die der Einführung eines Verbrennungsgases in die Luftansaugvorrichtung 5 des Motors 1 dient, das erzeugt wird beim Verbrennen von Kraftstoff separat von dem Motor 1 gleichzeitig mit einem Betrieb (gleichzeitig mit dem Ankurbeln) eines nicht dargestellten Startermotors, der eine Motorstarthilfevorrichtung ist, die an dem Motorkörper 3 angebracht ist, und wenn der Motor 1 sich bei einem vorgegebenen Betriebszustand befindet und die Verbrennungsheizeinrichtung 9 eine Temperatur der Ansaugluft erhöht durch Anwenden der Wärme des somit eingeführten Verbrennungsgases, einen Heizungskern 10 einer Fahrzeugheizung zum Erhöhen einer Temperatur eines Fahrzeuginnenraums eines Fahrzeugs, in dem der Motor 1 montiert ist, und eine ECU 11, die ein Motorregler ist zum Regeln und Steuern des gesamten Motors.
Es soll beachtet werden, dass ein Fall "der Motor 1 sich bei dem vorgegebenen Betriebszustand befindet" impleziert das Erfordernis, den Motor 1 aufzuwärmen und die Zeit des Erfordernisses des Aufwärmens einen Fall impleziziert der Notwendigkeit einer Beschleunigung des Aufwärmens mit der Verbrennungsgaswärme der Verbrennungsheizeinrichtung, wie beispielsweise wenn ein Wärmewert der Brennkraftmaschine selbst klein ist auf Grund eines kleinen Kraftstoffverbrauchs, wenn eine Wärmeaufnahmemenge des Motorkühlwassers klein auf Grund des kleinen Wärmewerts und wenn eine Temperatur des Kühlwassers zu niedrig ist, um die Brennkraftmaschine zu betätigen, selbst wenn eine Außenlufttemperatur eine normale Temperatur von höher als 15ºC ist. Wenn dann der Motor 1 sich bei dem vorgegebenen Betriebszustand befindet, wird nachfolgend auf einen Zustand Bezug genommen, wobei ein Betriebsausführzustand der Verbrennungsheizeinrichtung 9 eingerichtet wird.
In dem Motorkörper 3 wird eine hin- und hergehende Bewegung eins Kolben in dem Zylinder in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgewandelt durch eine Pleulstange zum Verbinden des Kolbens mit der Kurbelwelle.
Des Weiteren wird die Kurbelwelle beim Ankurbeln durch den Startermotor gedreht.
Eine nicht dargestellte Einspritzeinrichtung, die als eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung dient, führt den Kraftstoff durch eine Einspritzung zu der Brennkammer zu. Dann wird eine Einspritzzeitgebung erteilt nach dem das von der Verbrennungsheizeinrichtung 9 abgegebene Verbrennungsgas eingeführt wurde gleichzeitig mit dem Betrieb des Startermotors, beispielsweise nach dem der Startermotor die Kurbelwelle zum Drehen veranlasst hat mit einer vorgegebenen Drehzahl.
Es soll beachtet werden, dass ein Kraftstoffzufuhrausführzustand für die Zufuhr des Kraftstoffs in die Brennkammer hinein durch die Einspritzeinrichtung ist, dass eine vorgegebene Zeit verstrichen ist nach dem der Startermotor das Drehen der Kurbelwelle gestartet hat oder dass eine vorgegebene Ansaugluftmenge in den Zylinder eingeführt wurde nachdem der Startermotor das Drehen der Kurbelwelle gestartet hat oder eine Kombination dieser beiden Zustände.
Die Luftansaugvorrichtung 5 umfasst einen Einlassdurchtritt 14, der mit einem Luftreiniger 13 startet zum Filtern der Außenluft und mit einem nicht dargestellten Einlassanschluss endet.
Nacheinander und entlang dem Einlassdurchtritt 14 sind zwischen dem Luftreiniger 13 und dem Einlassanschluss ein Kompressor 15a eines Turboladers 15, ein Zwischenkühler 19 zum Kühlen einer Ansaugluft, deren Temperatur durch die Wärme angehoben wurde, die beim Betrieb des Kompressors 15a entsteht, ein Ansaugkrümmer 22, der eine Ansaugzweigleitung ist und andere Strukturen des Ansaugsystems angeordnet.
Des Weiteren ist eine Einlassdrosselklappe 23, die als eine Ansaugluftmengenreguliervorrichtung dient hauptsächlich zum Regulieren einer Menge der Ansaugluft, die durch den Einlassdurchtritt 14 hindurchtritt, vorgesehen zwischen dem Zwischenkühler 19 und dem Ansaugkrümmer 22. Dann ist die Verbrennungsheizeinrichtung 9 als Umgehung zu einem Abschnitt des Einlassdurchtritts 14 verbunden, der mehr stromabwärts als der Zwischenkühler 19 positioniert ist.
Die Abgasvorrichtung 7 umfasst einen Abgasdurchtritt 27, der bei einem nicht dargestellten Auslassanschluss des Motorkörpers 3 startet und bei einem nicht dargestellten Schalldämpfer endet. Abgassystemstrukturen wie beispielsweise ein Abgaskrümmer 28, der eine Abgassammelleitung ist, eine Turbine 15b des Turboladers 15 und ein Katalystator 29, der eine Abgasreinigungsvorrichtung ist, sind in und entlang dem Abgasdurchtritt 27 zwischen dem Auslassanschluss und dem Schalldämpfer angeordnet.
Die EGR-Vorrichtung 8 umfasst einen EGR-Durchtritt 8a, durch den der Einlassdurchtritt 14 mit dem Auslassdurchtritt 27 verbunden ist, wodurch der Motorkörper 3 umgangen wird, und dient dem Leiten von Abgas von dem Auslassanschluss zurück zu der Ansaugseite, und ein EGR-Ventil 8b zum Steuern einer Menge des Abgases, das durch den EGR-Durchtritt 8a hindurchströmt.
Die Verbrennungsheizeinrichtung 9 erwärmt das Motorkühlwasser mit ihrer Verbrennungswärme und das erwärmte Motorkühlwasser wird zugeführt zu Elementen wie beispielsweise dem Heizkern 10, dem Motorkörper 3 etc., deren Temperaturen angehoben werden sollen, wodurch die Temperaturen dieser Elemente angehoben werden.
Dann hat der Motor 1 einen Wärmemediumszirkulationsdurchtritt W, durch den eine nicht dargestellte Motorwasserpumpe das Motorkühlwasser hindurchsendet, das durch die Verbrennungsheizeinrichtung 9 erwärmt wird, zu den Elementen, die beim Betrieb des Motors 1 einen Temperaturanstieg brauchen.
Der Wärmemediumszirkulationsdurchtritt W umfasst einen Kühlwassereinführdurchtritt 31, durch den der Motorkörper 3 mit der Verbrennungsheizeinrichtung 9 verbunden ist zum Einführen des Motorkühlwassers zu der Verbrennungsheizeinrichtung 9 von dem Wassermantel des Motorkörpers 3 und einem Kühlwasserrückleitungsdurchtritt 32 zum Leiten des Motorkühlwassers, das durch die Verbrennungsheizeinrichtung 9 erwärmt wurde, zurück zu dem Wassermantel des Motorkörpers 3 über den Heizkern 10.
Des Weiteren ist der Kühlwassereinführdurchtritt 31 mit einer durch einen Motor angetriebenen Wasserpumpe 33 versehen. Wenn die durch den Motor angetriebene Wasserpumpe 33 wirkt, wird die Zirkulation des Motorkühlwassers beschleunigt, das durch den. Druck der Motorwasserpumpe gezwungen wird zum Fließen innerhalb des Wärmemediumszirkulationsdurchtritts W. Alternativ bewirkt die Zirkulation des Motorkühlwassers durch die durch den Motor angetriebene Wasserpumpe 33 einen Betrieb des Heizkerns 10 mit dem Betrieb der Verbrennungsheizeinrichtung 9 selbst während einem Abstellen des Motors.
Hier wird die Verbrennungsheizeinrichtung 9 detailliert unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 3 erläutert.
Die Verbrennungsheizeinrichtung 9 umfasst im Inneren einen Zwischenheizkühlwasserdurchtritt 37, der den Kühlwassereinführdurchtritt 31 und den Kühlwasserrückleitedurchtritt 32 verbindet und somit einen Teil des Wärmemediumszirkulationsdurchtritts W bildet.
Der Zwischenheizkühlwasserdurchtritt 37 hat einen Kühlwassereinführanschluss 37a, der mit dem Kühlwassereinführdurchtritt 31 verbunden ist, und einen Kühlwasserabgabeanschluss 37b, der mit dem Kühlwasserrückleitdurchtritt 32 verbunden ist. Des Weiteren ist der Zwischenheizkühlwasserdurchtritt 37 eine Bahn, die sich um eine Brennkammer 39 der Verbrennungsheizeinrichtung 9 herum erstreckt.
Die Brennkammer 39 ist aus einem Verbrennungszylinder 40 aufgebaut, der als eine Brennquelle dient zum Erzeugen von Flammen F und einer Teilungswand 41 zum Verhindern des Leckens der Flammen F nach außerhalb durch Bedecken des Verbrennungszylinders 40. Der Verbrennungszylinder 40 ist mit einer Teilungswand 41 bedeckt, wodurch die Brennkammer 39 innerhalb der Teilungswand 41 definiert ist. Dann ist die Teilungswand 41 auch mit einer externen Wand 42 der Verbrennungsheizeinrichtung 9 bedeckt.
Des Weiteren ist zwischen einer Außenfläche der Teilungswand 41 und einer Innenfläche der externen Wand 42 eine ringförmiger Raum ausgebildet, der sich im Wesentlichen über einen gesamten Bereich zwischen diesen Wänden erstreckt und als ein vorstehend beschriebener Zwischenheizkühlwasserdurchtritt 37 dient.
Wenn dann die Flammen F erzeugt werden durch Betreiben der Verbrennungsheizeinrichtung 9 und während dem Fließen des Motorkühlwassers durch den Zwischenheizkühlwasserdurchtritt 37, empfängt das Motorkühlwasser die Wärme von der Brennkammer 39. Das Motorkühlwasser tauscht nämlich die Wärme mit dem Verbrennungsgas mit großer Wärme aus innerhalb der Brennkammer 39 und hebt somit seine Temperatur an. Der Zwischenheizkühlwasserdurchtritt 37 kann übrigens als ein Wärmetauscherbereich bezeichnet werden.
Darüber hinaus hat die Brennkammer 39 Luftdurchflussanschlüsse, durch die die Luft strömt in die Brennkammer 39 hinein und aus dieser heraus. Genauer hat die Brennkammer 39 als die Luftdurchflussanschlüsse einen Luftzufuhranschluss 62 für die Zufuhr der Verbrennungsluft zu der Brennkammer 39 und Verbrennungsgasabgabeanschlüsse 63, 65 zum Abgeben des Verbrennungsgases von der Brennkammer 39.
Der Luftzufuhranschluss 62 ist in der Brennkammer gegenüber der Seite positioniert, an der die Flamme F aus den Brennzylinder 40 herauskommt. Des Weiteren ist ein Anschluss 63 der Verbrennungsgasabgabeanschlüsse 63, 65 an einer geeigneten Stelle vorgesehen in Übereinstimmung mit der stromabwärtigen Seite des Zwischenheizkühlwasserdurchtritts 37 innerhalb der Brennkammer 39 und der andere Verbrennungsgasabgabeanschluss 65 ist vorgesehen, der sich sowohl durch die Teilungswand 41 als auch die externe Wand 42 hindurch erstreckt bei einem Zustand des Zugewandtseins zu den Flammen F an der Seite, an der die Flammen F aus dem Verbrennungszylinder 40 heraustreten.
Die Verbrennungsgasabgabeanschlüsse 63, 65 sind miteinander verbunden über eine Verbindungsleitung 74, die sich parallel zu einer Längsrichtung der Verbrennungsheizeinrichtung 9 erstreckt.
Des Weiteren ist jeder aus dem Luftzufuhranschluss 62 und den Verbrennungsgasabgabeanschlüssen 63, 65 mit dem Einlassdurchtritt 14 verbunden.
Das heißt, dass der Luftzufuhranschluss 62 mit dem Einlassdurchtritt 14 verbunden wird, das heißt mit dem Einlassdurchtritt 14 verbunden ist über eine Luftzufuhrleitung 71, die als ein Luftzufuhrdurchtritt dient zum Ansaugen der Einlassluft als die Verbrennungsluft in die Verbrennungsheizeinrichtung 9 hinein aus dem Einlassdurchtritt 14 heraus.
Der Verbrennungsgasabgabeanschluss 63 ist mit dem Einlassdurchtritt 14 verbunden über die Verbindungsleitung 74 und eine Verbrennungsgasabgabeleitung 73 zum Abgeben des Verbrennungsgases zu dem Einlassdurchtritt 14 von der Verbrennungsheizeinrichtung 9.
Der Verbrennungsgasabgabeanschluss 65 ist mit dem Einlassdurchtritt 14 über die Verbrennungsgasabgabeleitung 73 verbunden.
Ein Verbindungspunkt C1, der die Luftzufuhrleitung 71 mit dem Einlassdurchtritt 14 verbindet, und ein Verbindungspunkt C2, der die Verbrennungsgasabgabeleitung 73 mit dem Einlassdurchtritt 14 verbindet, sind nahe beieinander angeordnet in einem Bereich, bei dem diese Verbindungsabschnitte den selben Durchmesser haben, das heißt die selbe Querschnittsgröße des Einlassdurchtritts 14, um keinen Differenzdruck zwischen den Verbindungspunkten C1 und C2 zu veranlassen.
Der Verbindungspunkt C2 ist mehr stromabwärts als der Verbindungspunkt C1 angeordnet. Des Weiteren ist der EGR- Durchtritt 8a mit dem Ansaugkrümmer 22 verbunden, der durch den Einlassdurchtritt 14 umschlossen ist bei einem Abschnitt mehr stromabwärts als der Verbindungspunkt C2.
Darüber hinaus sind sowohl der Verbindungspunkt C1 als auch C2 mehr stromabwärts als der Zwischenkühler 19 positioniert und die Einlassdrosselklappe 23 ist zwischen diesen beiden Verbindungspunkten C1 und C2 vorgesehen. Dabei ist die Einlassdrosselklappe 23 mehr stromaufwärts als der Verbindungspunkt C2 angeordnet, bei dem das Verbrennungsgas zu dem Einlassdurchtritt 14 abgegeben wird, und somit leidet die Einlassdrosselklappe 23 kaum an einer thermischen Beschädigung durch die Verbrennungsgaswärme selbst wenn das Verbrennungsgas in dem Einlassdurchtritt 14 hinein eingeführt wird.
Des Weiteren ist die Einlassdrosselklappe 23 im Wesentlichen aufgebaut zum Öffnen und Schließen zwecks des Steuerns der Einlassluftmenge, die durch den Einlassdurchtritt 14 hindurchströmt und außerdem beim Steuern einer Zündung zum Erzeugen einer latenten Flamme in der Verbrennungsheizeinrichtung 9 wird sie gesteuert zum Öffnen und Schließen gemäß dem Betriebszustand der Verbrennungsheizeinrichtung, wie beispielsweise während einer Zeitperiode bis die latenten Flammen in Flammen wachsen nach dem die latenten Flammen erzeugt wurden beim Erzeugen der Flammen und dergleichen.
Das EGR-Ventil 8b der EGR-Vorrichtung 8 wird auch gesteuert zum Öffnen und Schließen in Übereinstimmung mit der vorstehend erwähnten Öffnungs- und Schließsteuerung der Einlassdrosselklappe 23.
Wenn beispielsweise die Verbrennungsheizeinrichtung 9 betrieben wird vor dem Start des Motors, strömt das zu dem Einlassdurchtritt 14 von der Verbrennungsheizeinrichtung 9 abgegebene Verbrennungsgas über den EGR-Durchtritt 8a durch Öffnen des EGR-Ventils 8b und wird somit zu dem Auslassdurchtritt 27 abgegeben.
Darüber hinaus bleibt das EGR-Ventil 8b geschlossen, wenn der Motor sich noch bei dem Niedrigtemperaturzustand befindet selbst nach dem Start des Motors. Dies kommt daher, da die EGR- Vorrichtung 8 die Wirkung des Verminderns der Stickoxide hat als die Abgasrückführvorrichtung nur dann, wenn der Motor 1 eine hohe Temperatur erreicht.
Es soll beachtet werden, dass die Einlassdrosselklappe 23 vorzugsweise an der Position zwischen den Verbindungspunkten C1 und C2 vorgesehen ist angesichts des Verhinderns der thermischen Beschädigung der Einlassdrosselklappe 23, aber sie kann auch stromabwärts des Verbindungspunkts C2 vorgesehen sein angesichts einer Beziehung der Anordnung mit anderen Strukturelementen.
Die Verbrennungsgasabgabeleitung 73 hat eine Ventilvorrichtung 78 zum Steuern des Öffnens und Schließens des Verbrennungsgasabgabeanschlusses 65. Dann ist die Verbrennungsgasabgabeleitung 73 über diese Ventilvorrichtung 78 mit der Verbrennungsheizeinrichtung 9 verbunden.
Die Ventilvorrichtung 78 umfasst ein Ventil 80 zum Öffnen und Schließen des Verbrennungsgasabgabeanschlusses 65 und ein Stellglied 82 zum Betätigen des Ventils 80. Eine Menge des Verbrennungsgases, das von dem Verbrennungsgasabgabeanschluss 65 der Verbrennungsheizeinrichtung 9 direkt in die Verbrennungsgasabgabeleitung 73 eingeführt wird und des Weiteren in den Einlassdurchtritt 14, wird reguliert gemäß einem Grad der Öffnung beziehungsweise Schließung des Ventils 80.
Das heißt, wenn das Ventil 80 vollständig geöffnet ist, strömt ein großer Anteil des Verbrennungsgases zu der Verbrennungsgasabgabeleitung 73 über den Verbrennungsgasabgabeanschluss 65. Wenn es dann vollständig geschlossen wird, strömt das Verbrennungsgas, das in Richtung auf den Verbrennungsgasabgabeanschluss 65 strömt, wenn eine Strömungsbahn von dem Verbrennungsgasabgabeanschluss 65 zu der Verbrennungsgasabgabeleitung 73 blockiert ist, in Richtung auf den Verbrennungsgasabgabeanschluss 63 und fast das gesamte Verbrennungsgas strömt zu der Verbrennungsgasabgabeleitung 73 über die Verbindungsleitung 74 von dem Verbrennungsgasabgabeanschluss 63.
Wenn des Weiteren das Ventil 80 halb geöffnet ist oder in einem gewissen Grad geöffnet ist, wird eine Durchflussrate des Verbrennungsgases, das zu der Verbrennungsgasabgabeleitung 73 strömt über den Verbrennungsgasabgabeanschluss 63 bezüglich einer Durchflussrate des Verbrennungsgases, das zu der Verbrennungsgasabgabeleitung 73 strömt über den Verbrennungsgasabgabeanschluss 65, bestimmt gemäß einem Öffnungsgrad des Ventils 80.
Darüber hinaus wird eine Rate der Einführmenge des Verbrennungsgases, das aus den Verbrennungsgasabgabeanschlüssen 63, 65 ausströmt in den Einlassdurchtritt 14 hinein, gesteuert auf der Grundlage beispielsweise einer Außenlufttemperatur oder einer Temperatur des Motorkühlwassers oder beider Temperaturen. Der Grund, warum sie gesteuert wird auf der Grundlage beider Temperaturen besteht darin, dass beide Temperaturen in vielen Fällen in dem Niedrigtemperaturbetriebe niedrig sind, aber in einigen Fällen die Temperatur des Motorkühlwassers hoch sein könnte, selbst wenn die Außenlufttemperatur niedrig ist bei dem Zustand, wenn beispielsweise der Motor 1 gerade abgestellt wurde.
Um auszuführen, wie stark das Ventil 80 geöffnet wird, wenn beispielsweise die Außenlufttemperatur niedrig ist, wird der Öffnungsgrad des Ventils 80 so erhöht, dass die Durchflussrate des Verbrennungsgases, das zu dem Verbrennungsgasabgabeanschluss 65 strömt, größer eingerichtet wird als der Durchfluss zu dem Verbrennungsgasabgabeanschluss 63. Welcher Verbrennungsgasabgabeanschluss 63 oder 65 verwendet wird für die Abgabe des Verbrennungsgases, wird im weiteren Verlauf später erläutert.
Des Weiteren wird die Außenlufttemperatur erfasst durch einen Temperatursensor 13a, der stromabwärts vorgesehen ist nahe dem Luftreiniger 13, und die Temperatur des Motorkühlwassers wird erfasst durch einen Temperatursensor 3a, der bei dem Wassermantel vorgesehen ist.
Eine Leitung 84 teilt sich in der Mitte der Verbrennungsgasabgabeleitung 63, insbesondere bei einem Punkt näher dem Einlassdurchtritt 14 der Verbrennungsgasabgabeleitung 73. Diese Leitung 84 wird übrigens als eine Zweigleitung 84 bezeichnet.
Die Zweigleitung 84 erstreckt sich zu dem Auslassdurchtritt 27, um den Motorkörper 3 zu umgehen und ist mit dem Auslassdurchtritt 27 bei einem Punkt C3 verbunden, der sich in der Nähe und stromaufwärts des Katalysators 29 befindet, der in dem Auslassdurchtritt 27 vorgesehen ist.
Es soll beachtet werden, dass die Zweigleitung 84 verlängert werden kann durch das Innere des Motorkörpers 3 hindurch, so dass die Zweigleitung 84 die Zylinder umgeht.
Jedenfalls kann die Zweigleitung 84 als ein Umgehungsdurchtritt bezeichnet werden, der die Zylinder umgeht. Es soll beachtet werden, dass ein technisches Konzept dieses Umgehungsdurchtritts, der die Zylinder umgeht, auf den EGR- Durchtritt 84a angewandt werden kann.
Ein Dreiwegeschaltventil 86 ist an einer Schnittstelle zwischen dieser Zweigleitung 84 und der Verbrennungsgasabgabeleitung 73 angebracht.
Das Dreiwegeschaltventil 86 ist ein Ventil zum wahlweisen Schalten der Strömung des Verbrennungsgases, um es direkt durch die Verbrennungsgasabgabeleitung 74 strömen zu lassen in Richtung auf den Einlassdurchtritt 14 oder durch die Zweigleitung 84 hindurch.
Eine Strömungsrichtung des Verbrennungsgases, das zu dem Dreiwegeschaltventil 86 strömt, wird umgeschaltet durch Betätigen des Dreiwegeschaltventils 86, wodurch das Verbrennungsgas in den Einlassdurchtritt 14 oder den Auslassdurchtritt 27 eingeführt wird.
Es soll beachtet werden, dass die Strömung des Verbrennungsgases zu dem Einlassdurchtritt 14 durch Schalten des Dreiwegeschaltventils 86 bezeichnet werden kann als "Schalten des Dreiwegeschaltventils 86 zu der Ansaugseite", während die Strömung des Verbrennungsgases zu dem Auslassdurchtritt 27 bezeichnet werden kann als "Schalten des Dreiwegeschaltventils 86 zu der Auslassseite".
Wenn das Verbrennungsgas zu dem Einlassdurchtritt 14 strömt durch Schalten des Dreiwegeschaltventils 86 zu der Ansaugseite, ist die Verbrennungsheizeinrichtung 9 im Wesentlichen mit dem Einlassdurchtritt 14 verbunden über die Verbrennungsgasabgabeleitung 73. Mit dieser Verbindung wird das Verbrennungsgas in den Einlassdurchtritt 14 eingeführt von der Verbrennungsheizeinrichtung 9.
Wenn des Weiteren das Verbrennungsgas zu dem Auslassdurchtritt 27 strömt durch Schalten des Dreiwegeschaltventils 86 zu der Auslassseite, ist die Verbrennungsheizeinrichtung 9 im Wesentlichen mit dem Auslassdurchtritt 27 verbunden über die Zweigleitung 84 und einen Teil der Verbrennungsgasabgabeleitung 73. Mit dieser Verbindung wird das Verbrennungsgas in den Auslassdurchtritt 27 des Motors 1 von der Verbrennungsheizeinrichtung 9 eingeführt.
Das Dreiwegeschaltventil 86 kann die Strömung des Verbrennungsgases, das in den Einlassdurchtritt 14 zu dem Auslassdurchtritt 27 eingeführt wird, schälten und umgekehrt, das heißt die Strömung des Abgases, das in den Auslassdurchtritt 27 eingeführt wird zu dem Einlassdurchtritt 14 und kann deshalb als eine Einführgasschaltvorrichtung bezeichnet werden.
Andererseits hat der Verbrennungszylinder 40 im Inneren einen nicht dargestellten Docht, der als ein Kraftstoffverdampfungselement dient. Wie des Weiteren in Fig. 1 gezeigt ist, ist ein Kraftstoffeinführdurchtritt 88 zum Einführen des Kraftstoffs von außen mit dem Verbrennungszylinder 40 verbunden. Der Kraftstoffeinführdurchtritt 88 ist mit einer Kraftstoffpumpe 89 verbunden und bei der Aufnahme eines Pumpendrucks der Kraftstoffpumpe 89 wird der Kraftstoff zu dem Docht des Verbrennungszylinders 40 eingespritzt von dem Kraftstoffeinführdurchtritt 88. Der eingespritzte Kraftstoff verdampft in der Luft, die einströmt von der Luftzufuhrleitung 71.
Des Weiteren umfasst der Verbrennungszylinder 40 eine (nicht gezeigte) Glühkerze zum Zünden des in dem Docht verdampften Kraftstoffdampfes. Diese Glühkerze ist elektrisch leitend durch Einschalten eines Zündschalters IG.
Darüber hinaus ändert sich die Kraftstoffmenge, die von dem Kraftstoffeinführdurchtritt 88 abgegeben wird, gemäß dem Betriebszustand der Verbrennungsheizeinrichtung 9.
Dann ist die externe Wand 42 der Verbrennungsheizeinrichtung 9 in ein Gehäuse 93 eingepasst, das ein Luftgebläse umfasst (vorzugsweise ein Turboluftgebläse) 90, das als eine Luftblasvorrichtung dient einschließlich eines Motors 92 als eine Antriebseinheit und einem Gebläse 90a, das durch den Motor 92 drehend angetrieben wird an der Seite gegenüber der Flammenabgabeseite des Verbrennungszylinders 40.
Das Gehäuse 93 hat einen Lufteinlassanschluss 95 zum Ansaugen der Luft von außen und eine Luftzufuhrleitung 71 ist mit diesem Lufteinlassanschluss 95 verbunden. Ein Innenraum S des Gehäuses 93 ist auch mit dem Luftzufuhranschluss 62 verbunden. Der Luftzufuhranschluss 62 ist übrigens indirekt über den Innenraum S mit der Luftzufuhrleitung 71 verbunden.
Wenn dann das Gebläse 90a durch den Motor 92 gedreht wird, wird die Luft über die Luftzufuhrleitung 71 in das Gehäuse 93 des Einlassdurchtritts 14 hinein eingeführt. Die in das Gehäuse 93 eingeführte Luft wird als die Verbrennungsluft zu dem Verbrennungszylinder 40 zugeführt von dem Luftzufuhranschluss 62 über den Innenraum S.
Der in dem Docht verdampfte Kraftstoffdampf wird wie vorstehend beschrieben mit der Verbrennungsluft verbrannt, wodurch die Flammen F erzeugt werden. Dann strömt das Verbrennungsgas, das von den Flammen F danach abgegeben wird, durch die Verbrennungsgasabgabeleitung 73 hindurch von der Verbrennungsheizeinrichtung 9 und wird direkt eingeführt in den Einlassdurchtritt 14 oder in den Auslassdurchtritt 27 über die Zweigleitung 84 durch den Schaltvorgang des Dreiwegeschaltventils 86. Die Verbrennungsgasabgabeleitung 73 kann übrigens als ein Verbrennungsgaseinführdurchtritt bezeichnet werden.
Je höher die Drehzahl des Luftgebläses 90 der Verbrennungsheizeinrichtung 9 ist, um so größer ist des Weiteren die Menge der Ventilation (Luftstrom), die erzeugt wird in der Verbrennungsgasabgabeleitung 73. Wenn ein Betrag und eine Kraft der Flammen dieselbe sind, erhöht sich demgemäß ein Verhältnis des Sauerstoffgehalts in dem Verbrennungsgas proportional zu der Drehzahl des Gebläses 90a. Deshalb wird das Verbrennungsgas in einem mageren Zustand von der Verbrennungsheizeinrichtung 9 abgegeben.
Das Luftgebläse 90 kann übrigens als eine Sauerstoffzufuhrvorrichtung für die Zufuhr des Sauerstoffs bezeichnet werden. Die Drehzahl des Luftgebläses 90 wird variabel eingerichtet durch die ECU 11, die den Motor 92 steuert, wobei eine Sauerstoffzufuhrmenge gesteuert wird durch eine Luftmenge, die durch das Luftgebläse 90 erzeugt wird und somit kann die ECU 11 als eine Sauerstoffzufuhrmengensteuereinheit bezeichnet werden. Des Weiteren steuert die ECU 11 die Drehzahl des Gebläses 90a durch Steuern des Betriebs des Motors 92 des Luftgebläses 90 und kann auch als ein Gebläsedrehzahlregler bezeichnet werden.
Die ECU 11 bei der Motorstartzeit und auch das von der Verbrennungsheizeinrichtung 9 abgegebene Verbrennungsgas wird in den Einlassdurchtritt 14 eingeführt, führt eine Erhöhungssteuerung zum Erhöhen des Sauerstoffgehalts in der Motoransaugluft durch unter Verwendung des Luftgebläses, das als die Sauerstoffzufuhrvorrichtung definiert ist. Dann ergänzt die ECU 11 den Sauerstoff durch die Erhöhungssteuerung zum Erhöhen des Sauerstoffgehalts in der Motoransaugluft, wenn der Sauerstoffgehalt sich vermindert mit dem Einführen des Verbrennungsgases in den Einlassdurchtritt 14 hinein über die Verbrennungsgasabgabeleitung 73, die der Verbrennungsgaseinführdurchtritt ist. Die Motoransaugluft wird dadurch wirksam gemacht zum Ermöglichen, dass der Motor 1 unabhängig betrieben wird ohne Abhängigkeit von dem Startermotor, in anderen Worten ist die Motoransaugluft eine Sauerstoff enthaltende Ansaugluft (die einen Sauerstoffgehalt von beispielsweise 10% oder mehr hat), die wirksam ist beim Verbessern der Starteigenschaften.
Die "Motorstartzeit", die hier angegeben wird, impliziert einen Zustand, wobei der Startermotor die Kurbelwelle dreht und dadurch der Kolben eine hin- und hergehende Bewegung innerhalb dem Zylinder durchführt, das heißt einen Zustand, wobei der Motor 1 sich bei dem Ankurbelzustand befindet und deshalb einen Zustand des Bereitsein zum unabhängigen Starten seines Betriebs schließlich ohne Abhängigkeit von dem Startermotor.
Die vorstehend beschriebene Verbrennungsheizeinrichtung 9 wirkt folgender Maßen, wenn der Motor 1 gestartet wird und auch wenn eine Notwendigkeit entsteht zum Erhöhen der Temperatur des Motorkühlwassers, um den Aufwärmvorgang des Motorkörpers 3 zu beschleunigen und eine Leistung des Heizungskerns 10 zu verbessern durch Einführen des Verbrennungsgases von der Verbrennungsheizeinrichtung 9 in den Einlassdurchtritt 14 hinein.
Um hiermit zu beginnen, wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird das Ventil 80 geschlossen durch die Betätigung der Ventilvorrichtung 78 und infolgedessen wird der Verbrennungsgasabgabeanschluss 65 geschlossen. Wie des Weiteren vorstehend beschrieben ist, wird ein Teil der Ansaugluft, die durch den Einlassdurchtritt 14 hindurchströmt, in den Verbrennungszylinder 40 der Verbrennungsheizeinrichtung 9 eingeführt über die Luftzufuhrleitung 71 durch Betreiben des Luftgebläses 90.
Darüber hinaus pumpt die Kraftstoffpumpe 89 den Kraftstoff aus dem (nicht gezeigten) Kraftstofftank und gibt den Kraftstoff zu dem Docht des Verbrennungszylinders 40 ab von dem Kraftstoffeinführdurchtritt 88.
Des Weiteren bei der Motorstartzeit wird das Motorkühlwasser in dem Wassermantel des Motors 1 unter Druck gezwungen zum Fließen durch den Zwischenheizkühlwasserdurchtritt 37 hindurch durch Betreiben der motorbetriebenen Wasserpumpe 33.
Außerdem zündet die Glühkerze das Luftkraftstoffgemisch, das zusammengesetzt ist aus der Ansaugluft, die zu dem Verbrennungszylinder 40 zugeführt wird durch das Luftgebläse 90, und dem Kraftstoffdampf, der aus dem Kraftstoff besteht, der zugeführt wird zu dem Verbrennungszylinder 40 von dem Kraftstoffeinführdurchtritt 88 und in dem Docht verdampft, wodurch die Flammen F in dem Verbrennungszylinder 40 erzeugt werden und die Verbrennung somit startet.
Das Verbrennungsgas mit hoher Temperatur, das durch die Verbrennung erzeugt wird, strömt durch die Brennkammer 39 in Richtung auf den Verbrennungsgasabgabeanschluss 63 entlang dem Luftstrom, der erzeugt wird durch die Drehung des Luftgebläses 90 und wird danach zu der Verbindungsleitung 74 abgegeben, die mit dem Verbrennungsgasabgabeanschluss 63 verbunden ist (siehe einen Pfeil a3 mit durchgezogener Linie in Fig. 2).
Dann wird das Motorkühlwasser zwangsweise unter Druck gesandt durch die motorbetriebene Wasserpumpe 33 zu dem Zwischenheizkühlwasserdurchtritt 37 der Verbrennungsheizeinrichtung 9 über den Kühlwassereinführdurchtritt 31 von dem Wassermantel, fließt durch den Zwischenheizkühlwasserdurchtritt 37 in Zirkulation entlang der gesamten Außenfläche der Teilungswand 41, währenddessen seine Temperatur ansteigt, während die Verbrennungswärme absorbiert wird. In anderen Worten findet der Wärmeaustausch über den gesamten Wärmeaustauschbereich des Zwischenheizkühlwasserdurchtritts 37 statt.
Das Motorkühlwasser, das die Verbrennungswärme absorbiert hat, wird abgegeben zu dem Kühlwasserrückleitdurchtritt 32 von dem Zwischenheizkühlwasserdurchtritt 37, um zu dem Heizkern 10 zu fließen (siehe gestrichelter Pfeil in Fig. 2 und 3 jeweils).
Danach fließt das von der Verbrennungsheizeinrichtung 9 abgegebene Motorkühlwasser zurück zu dem Wassermantel des Motorkörpers 3 über den Kühlwasserrückleitdurchtritt 32, zu dem der Heizkern 10 gehört.
In dem Heizkern 10 wird ein Teil der durch das Motorkühlwasser gehaltenen Wärme einem Wärmeaustausch mit der Luft zum Erwärmen ausgesetzt, wodurch eine Lufttemperatur zum Erwärmen ansteigt. Infolgedessen wird warme Luft in den Fahrzeuginnenraum eingeblasen.
Somit fließt das Motorkühlwasser, das die Wärme durch die Erwärmung durch die Verbrennungsheizeinrichtung 9 trägt, zu dem Wassermantel des Motorkörpers 3 und des Weiteren zu dem Heizkern 10.
Als nächstes entsteht eine Notwendigkeit zum frühen Anheben der Temperatur der Ansaugluft des Motors 1 oder des Katalysators 29, wenn der Motor 1 sich bei dem vorgegebenen vorstehend beschriebenen Betriebszustand befindet sowie beim Start des Motors, dann wird die Verbrennungsheizeinrichtung 9 folgendermaßen betrieben.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird das Ventil 80 geöffnet durch Betätigen der Ventilvorrichtung 78 und infolgedessen der Verbrennungsgasabgabeanschluss 65 geöffnet. Anschließend wird das Gebläse 90a des Luftgebläses 90 durch den Motor 92 gedreht, wodurch der Verbrennungszylinder 40 mit Ansaugluft versorgt wird, die durch den Einlassdurchtritt 14 hindurchtritt.
Des Weiteren pumpt die Kraftstoffpumpe 89 den Kraftstoff aus dem Kraftstofftank und somit zu dem Docht des Verbrennungszylinders 40 von dem Kraftstoffeinführdurchtritt 88.
Dann wird die Glühkerze des Verbrennungszylinders 40 elektrisch leiten.
Die Glühkerze zündet das Luftkraftstoffgemisch, das aus der Ansaugluft, die durch das Luftgebläse 90 zugeführt wird, und dem Kraftstoffdampf zusammengesetzt ist, wobei der Kraftstoff zu dem Verbrennungszylinder 40 zugeführt wird von dem Kraftstoffeinführdurchtritt 88 und in dem Docht verdampft, wodurch die Flammen erzeugt werden in dem Verbrennungszylinder 40 und die Verbrennung statt findet.
Des Weiteren strömt das Verbrennungsgas mit hoher Temperatur, das durch die Verbrennung des Kraftstoffs in dem Verbrennungszylinder 40 erzeugt wird, durch die Brennkammern 39 hindurch in Richtung auf den Verbrennungsgasabgabeanschluss 65 entlang dem Luftstrom, der erzeugt wird, durch die Drehung des Luftgebläses 90 und wird danach abgegeben zu der Verbrennungsgasabgabeleitung 73 von dem Verbrennungsgasabgabeanschluss 65.
Dabei werden gemäß dem Öffnungsgrad des Verbrennungsgasabgabeanschlusses 65 ein Teil des Verbrennungsgases bevor das Verbrennungsgas über den Zwischenheizkühlwasserdurchtritts 37 strömt und das Verbrennungsgases, das durch einen Abschnitt des Bereichs des Zwischenheizkühlwasserdurchtritts 37 strömt, beide zu der Verbrennungsgasabgabeleitung 73 abgegeben.
Es soll beachtet werden, dass ein "Teil des Verbrennungsgases bevor das Verbrennungsgas über den Zwischenheizkühlwasserdurchtritt 37 strömt" das Verbrennungsgas bedeutet, das in Richtung auf den Verbrennungsgasabgabeanschlusses 65 strömt fast ohne in Kontakt zu treten mit der Innenfläche der Teilungswand 41 und dadurch nicht einem Wärmeaustausch ausgesetzt wird (siehe beispielsweise Pfeil a1 in Fig. 3). "Das Verbrennungsgas, das durch einen Abschnitt des Bereichs des Zwischenheizkühlwasserdurchtritts 37 strömt" bedeutet das Verbrennungsgas, das in Kontakt tritt mit einem Abschnitt der Innenfläche der Teilungswand 41 und dadurch einem kleinen Betrag des Wärmeaustausches ausgesetzt ist (siehe beispielsweise Pfeil a2 in Fig. 3).
Das Verbrennungsgas umfasst das Verbrennungsgas, das in Richtung auf den Verbrennungsgasabgabeanschluss 63 strömt, wenn der Verbrennungsgasabgabeanschluss 65 öffnet und dem Wärmeaustausch ausgesetzt wird (siehe ein Pfeil a3 in Fig. 3). Eine Menge dieses Wärmeaustauschverbrennungsgases ist jedoch kleiner als das Verbrennungsgas, das in Richtung auf den Verbrennungsgasabgabeanschluss 65 strömt. Der Grund ist folgendermaßen.
Wenn nämlich das Ventil 80 der Ventilvorrichtung 78 geöffnet wird, wird ein Druck, der absolut oder im Wesentlichen derselbe ist wie ein Druck P0 des Verbrennungsgases bei dem Verbrennungsgasabgabeanschluss 65 in der Brennkammer 39, auf das Innere der Ventilvorrichtung 78 aufgebracht. Andererseits empfängt ein Druck P1 des Verbrennungsgases, das bei einem Startende 74a der Verbindungsleitung 74 ankommt über die Brennkammern 39, einen Druckverlust während einem Strömen des Verbrennungsgases durch die Brennkammer 39 hindurch und ist deshalb kleiner als der Druck P0. Das Verbrennungsgas, das über die Brennkammer 39 strömt und folglich den Druck P1 hat, strömt somit schwer in Richtung auf den Einlassdurchtritt 14 über die Verbindungsleitung 74. Deshalb strömt das Verbrennungsgas mit dem Druck P0, der höher als der Druck P1 ist, vorzugsweise über die Verbrennungsgasabgabeleitung 73 in Richtung auf den Einlassdurchtritt 14.
Das Hochtemperaturverbrennungsgas, das zu der Verbrennungsgasabgabeleitung 73 abgegeben wird über den Verbrennungsgasabgabeanschluss 65, kommt schließlich bei dem Drei-Wege-Schaltventil 86 an. Anschließend divergiert das Verbrennungsgas zu einer Bahn, die nicht durch das Drei-Wege- Ventil 86 geschlossen ist. Das heißt, dass das Verbrennungsgas ausströmt zu dem Einlassdurchtritt 14 gerade über die Verbrennungsgasabgabeleitung 73 oder ausströmt zu dem Auslassdurchtritt 27 über die Zweigleitung 84.
Das von dem Verbrennungsgasabgabeanschluss 65 abgegebene Verbrennungsgas wird hier, wie vorstehend beschrieben ist, entweder nicht wärmeausgetauscht, mit dem Motorkühlwasser in der Verbrennungsheizeinrichtung 9, oder wenn ein Wärmeaustausch stattfindet, ist ein Betrag des Wärmeaustausches klein. Deshalb hat das von dem Verbrennungsgasabgabeanschluss 65 abgegebene Verbrennungsgas eine viel höhere Temperatur als das Verbrennungsgas, das von dem Verbrennungsgasabgabeanschluss 63 abgegeben wird und einem Wärmeaustausch mit dem Motorkühlwasser ausgesetzt wird. Somit wird für eine einfache Terminologie das Verbrennungsgas, das in Richtung auf den Verbrennungsgasabgabeanschluss 63 strömt und dadurch einen Wärmeaustausch mit dem Motorkühlwasser ausgesetzt wird, als ein Rücklaufwasserkühlverbrennungsgas bezeichnet, während das Verbrennungsgas, das in Richtung auf den Verbrennungsgasabgabeanschluss 65 strömt und dadurch einem Wärmeaustausch nicht ausgesetzt wird, als ein Vorlaufwasserkühlverbrennungsgas bezeichnet.
Des Weiteren ist der Verbrennungsgasabgabeanschluss 65 mit der Ventilvorrichtung 78 versehen zum Steuern des Verbrennungsgasabgabeanschluss 65, um wie vorstehend beschrieben zu öffnen und zu schließen. Ein derartiger Abgabeanschluss 65 zum direkten Aufnehmen des Verbrennungsgases kann übrigens als ein Verbrennungsgasabgabeanschluss bezeichnet werden mit einem direkten Aufnahmeventil und die Verbrennungsheizeinrichtung 9 mit dem somit aufgebauten Verbrennungsgasabgabeanschluss 65 kann als eine Verbrennungsheizeinrichtung mit einem direkten Verbrennungsgasaufnahmeventil bezeichnet werden.
Wie vorstehend beschrieben ist, wird dann das Vorlaufwasserkühlverbrennungsgas zu dem Einlassdurchtritt 14 oder dem Verbindungspunkt C3 zugeführt, der stromaufwärts des Katalysators 9 in dem Auslassdurchtritt 27 positioniert ist, wodurch die Temperatur der Einlassluft oder des Katalysators 29 früh angehoben werden kann.
Eine Zeitperiode zum elektrischen Leiten der Glühkerze unterscheidet sich gemäß einer Temperatur des Motorkühlwassers vor der Leitung der Glühkerze. Wenn beispielsweise eine Temperatur der Außenluft niedrig ist, ist die Temperatur des Motorkühlwassers auch niedrig und somit ist eine Temperatur der gesamten Verbrennungsheizeinrichtung 9 mit dem Motorkühlwasser, das in dem Zwischenheizkühlwasserdurchtritt 37 enthalten ist, auf ähnliche Weise niedrig. Deshalb ist eine Temperatur des Dochts der Verbrennungsheizeinrichtung 9 auch niedrig.
Wenn die Temperatur des Dochts niedrig ist, kann der Kraftstoff schwer verdampfen, wenn der Kraftstoff eingeführt wird und somit zündet der Kraftstoff kaum. Die latente Flamme wird nämlich mit einer Schwierigkeit gebildet. Wie vorstehend beschrieben ist, wenn dann die Außentemperatur niedrig ist und die Temperatur der Verbrennungsheizeinrichtung 9 auch niedrig ist, ist die Temperatur des Dochts auf ähnliche Weise niedrig und deshalb wird ein Zustand eingerichtet, wobei der zu dem Docht zugeführte Kraftstoff einfach verdampft durch vorwärmen des Dochts und im Wesentlichen zündet die Verbrennungsheizeinrichtung 9 leicht.
Was den Docht durch Vorwärmen erwärmt ist die Glühkerze, die in der Verbrennungsheizeinrichtung 9 vorgesehen ist. Wenn dann die Temperatur des Motorkühlwassers niedriger wird, wird der Docht nicht erwärmt außer wenn die Zeitperiode zum Leiten der Glühkerze länger eingerichtet ist auf entsprechende Weise, wohingegen wenn die Temperatur des Motorkühlwassers höher wird, der Docht in einer kürzeren Periode der Leitzeit erwärmt wird.
Dann wird eine notwendige Vorheizzeit durch die Glühkerze erhalten auf der Grundlage der Temperatur des Motorkühlwassers zum Erhalten einer geeigneten Dochttemperatur unter Verwendung eines Kennfelds M, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Diese notwendige Vorheizzeit unterscheidet sich in Abhängigkeit von der Temperatur des Motorkühlwassers. Die notwendige Vorheizzeit wird übrigens als eine vorgegebene Vorheizzeit bezeichnet, die bestimmt wird auf der Grundlage der Temperatur des Motorkühlwassers vor dem Leiten der Glühkerze (was nachfolgend einfach als eine "vorgegebene Vorheizzeit" bezeichnet wird).
Das heißt, dass das Kennfeld M ein Verlauf der vorgegebenen Vorheizzeit über der Motorkühlwassertemperatur ist, bei dem die vorgegebene Vorheizzeit auf der vertikalen Achse aufgetragen ist und die Temperatur des Motorkühlwassers auf der horizontalen Achse.
Das Kennfeld M klärt, das, wenn die Temperatur des Motorskühlwassers beispielsweise aºC beträgt, die vorgegebene Vorheizzeit beispielsweise bei a'sekunden eingerichtet ist, wodurch die Dochttemperatur (in anderen Worten eine Temperatur der Brennkammer 39) geeignet eingerichtet werden kann zum Durchführen der Zündung.
Aus dem Kennfeld M ist verständlich, das, wenn die Temperatur des Motorkühlwassers hoch ist, wie vorstehend beschrieben ist, eine kurze Vorheizzeit ausreichend ist, und wenn sie niedrig ist, eine lange Vorheizzeit notwendig ist.
Es soll beachtet werden, dass nach dem Verstreichen der vorgegebenen Vorheizzeit, eine in einem Cockpit eingepasste Leuchte aufleuchtet, um einen Fahrer darauf aufmerksam zu machen, dass der Vorheizvorgang der Brennkammer 9 abgeschlossen ist. Beim Aufleuchten der Leuchte schaltet der Fahrer einen nicht dargestellten Starterschalter ein. Das heißt, dass der Starterschalter eingeschaltet wird. Diese Leuchte wird deshalb als eine Starterschaltereinschaltermöglichungsleuchte bezeichnet. Der Startermotor wird durch das Einschalten des Starterschalters betrieben mit dem Ergebnis, dass der Motor 1 gestartet wird und die Verbrennungszeiteinrichtung 9 den Betrieb startet durch Zünden des Kraftstoffdampfes der Verbrennungsheizeinrichtung 9 gleichzeitig.
Es wird nun wieder auf Fig. 1 bezug genommen.
Die ECU 11 ist aufgebaut aus einer zentralen Verarbeitungseinheit CPU, einem nur Lesespeicher ROM, einem flüchtigen Zugriffspeicher RAM, einem Eingangschnittstellenschaltkreis und einem Ausgangsschnittstellenschaltkreis, die durch einen bidirektionalen Bus miteinander verbunden sind. Dann ist eine Vielzahl an Sensoren, ob sie nun dargestellt sind oder nicht, über elektrische Drähte mit dem Eingangsschnittstellenschaltkreis verbunden. Über elektrische Drähte mit dem Ausgangsschnittstellenschaltkreis sind verbunden das EGR Ventil 8b, die motorbetriebene Wasserpumpe 33, die Glühkerze des Verbrennungszylinders 40, die Ventilvorrichtung 78, das Drei-Wege-Schaltventil 86, die Kraftstoffpumpe 89 und der Motor 92.
Was ausgeführt werden kann als die Sensoren, die mit dem Eingangsschnittstellenschaltkreis verbunden sind, kann sein zusätzlich zu den Temperatursensoren 3a und 13a ein nicht dargestellter Verbrennungsgastemperatursensor, der als ein Zündsensor dient zum Erfassen auf der Grundlage der Verbrennungsgastemperatur, ob die Verbrennungsheizeinrichtung 9 gezündet hat oder nicht, ein Luftmengenmesser, der ag dem Einlassdurchtritt 14 angebracht ist, ein Katalysatortemperatursensor, der an dem Katalysator 29 angebracht ist, ein Gaspedalpositionssensor, der an einem Gaspedal angebracht ist an einem Gaspedalhebel, der betätigt wird im Eingriff mit dem Gaspedal, ein Zündschalter, ein Starterschalter etc.. Diese Sensoren geben elektrische Signale ab in Übereinstimmung mit erfassten Werten und übertragen diese Signale zu der ECU 11.
Es soll beachtet werden, das Parameter der Temperatursensoren und verschiedener anderer Sensoren zeitweilig in dem flüchtigen Zugriffspeicher RAM der ECU 11 gespeichert werden und aufgerufen werden, wenn die Notwendigkeit entsteht. Des Weiteren ist das Kennfeld M in dem nur Lesespeicher ROM gespeichert und wird auf ähnliche Weise gemäß der Notwendigkeit aufgerufen.
Des Weiteren wirkt die CPU der ECU 11 gemäß den jeweiligen Parametern der verschiedenen Sensoren, wodurch der Verbrennungszustand der Verbrennungsheizeinrichtung 9 gesteuert wird. In anderen Worten steuert die CPU eine Kraft, einen Betrag und eine Temperatur der Flammen in der Verbrennungsheizeinrichtung 9. Dann wird unter dieser Steuerung die Temperatur des Abgases (Verbrennungsgas) von der Verbrennungsheizeinrichtung 9 gesteuert.
Auf der Grundlage der Ausgangssignalwerte von den vorstehend beschriebenen verschiedenen Sensoren beurteilt die CPU, in welchem Betriebszustand der Motor 1 sich befindet. Dann steuert die CPU auf der Grundlage des Beurteilungsergebnisses den gesamten Betrieb des Motors 1 einschließlich dem Steuern der Kraftstoffeinspritzung etc..
Zum Steuern der Leistung der Verbrennungsheizeinrichtung 9 gleichzeitig steuert die CPU die Drehzahl des Luftgebläses 90 wie vorstehend beschrieben ist und steuert auch die Kraftstoffmenge, die von dem Kraftstoffeinführdurchtritt 88 zugeführt wird. Des Weiteren steuert die CPU die Betätigungen der Ventilvorrichtung 78, des Drei-Wege-Schaltventil 86 etc.
Als nächstes wird ein Programm zum Verwirklichen einer Startsteuerausführroutine des Motors 1 beschrieben unter Bezugnahme auf die Ablaufdiagramme der Fig. 5 und 6. Diese Routine dient dem Start des Motors 1 und es wird somit angenommen, dass das Verbrennungsgas in den Einlassdurchtritt 14 eingeführt wird über die Verbrennungsgasabgabeleitung 73.
Dieses Programm besteht aus Schritten 101 bis 116, die nachfolgend beschrieben werden. Das aus diesen Schritten zusammengesetzte Programm ist in dem ROM der ECU 11 gespeichert und wird aufgerufen und wiederholt wenn die Notwendigkeit hierfür entsteht. Alle Prozesse bei den jeweiligen Schritten werden durch die CPU der ECU 11 ausgeführt.
Es soll beachtet werden, dass die Fig. 5 und 6 ursprünglich in einem Block angegeben werden sollten auf dem selben Blatt, aber getrennt sind auf Grund des beschränkten Raums auf dem Blatt. Die Bezugszeichen 1-3, die in Fig. 5 gezeigt sind, stimmen mit den selben Bezugszeichen 1-3 in Fig. 6 überein, die den Übergang der Verarbeitung andeuten.
Die Verarbeitung der Strecke 1 in Fig. 5 setzt sich bei der Strecke 1 in Fig. 6 fort.
Beim Schritt S101 wird ermittelt, ob der Betriebsausführzustand der Verbrennungsheizeinrichtung 9 eingerichtet ist oder nicht, wie beispielsweise ob der Motor sich bei dem kalten Zustand befindet, und wenn dem so ist, wird der Ausgangssignalwert des Zündschalters IG eingeschaltet.
Wenn eine positive Antwort beim Schritt S101 ermittelt wird, schreitet die Verarbeitung zum nächsten Schritt S102 fort, wohingegen bei der negativen Antwort diese Routine beendet wird. Die vorliegende Erfindung ist gestaltet zum Erleichtern des Starts des Motors, selbst wenn die Brennkraftmaschine sich bei dem Niedrigtemperaturzustand befindet. Wenn eine negative Antwort bei S101 ermittelt wird, deutet dies deshalb einen Fall an, wobei der Motor 1 nicht gestartet werden soll, oder einen Fall, wobei die Brennkraftmaschine sich nicht bei dem Niedrigtemperaturzustand befindet, wenn nämlich beispielsweise der Aufwärmvorgang des Motors ausreichend ist und deshalb außerhalb der Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt.
Beim Schritt S102 wird ermittelt, ob der Zündschalter gerade eingeschaltet wurde oder nicht. Der Zeitpunkt von gerade eingeschaltet dient der Ermittlung, ob diese Routine eine Routine ist oder nicht, die ausgeführt werden sollte bei der Motorstartzeit.
Wenn eine positive Antwort bei S102 ermittelt wird, schreitet die Verarbeitung zu S103 fort, wohingegen bei der Ermittlung einer negativen Antwort die Verarbeitung zu S104 divergiert.
Bei S103 wird eine Temperatur des Motorkühlwassers vor dem Leiten der Glühkerze gelesen und auf der Grundlage des gelesenen Temperaturwerts (der ein Temperaturwert a bei Fig. 4 ist), wird die vorgegebene Vorheizzeit (die vorgegebene Vorheizzeit a bei Fig. 4) aus dem Kennfeld M erhalten.
Bei S104 wird zum Erzielen der vorgegebenen Vorheizzeit, die bei S103 erhalten wird, die Leitung der Glühkerze gestartet. Der Start der Leitung der Glühkerze zielt auf die vorgegebene Vorheizzeit und kann zur Vereinfachung als Startsteuerung der Glühkerze der Verbrennungsheizeinrichtung bezeichnet werden.
Bei S105 wird ermittelt, ob die vorgegebene Vorheizzeit tatsächlich verstrichen ist oder nicht seit dem Start der Leitung der Glühkerze. Wenn eine positive Antwort bei S105 ermittelt wird, schreitet die Verarbeitung zu S106 fort, wohingegen bei der Ermittlung einer negativen Antwort diese Routine beendet wird.
Bei S106 wird die Einlassdrosselklappe 23 vollständig geschlossen und das EGR Ventil 8b des EGR Durchtritts 8a wird geöffnet.
Wenn die Verbrennungsheizeinrichtung 9 bei einem Zustand betrieben wird, bei dem die Einlassdrosselklappe 23 nicht vollständig geschlossen ist, wird das EGR Ventil 8b des EGR Durchtritts 8a nicht geöffnet und der Motor 1 wird noch nicht gestartet, das von der Verbrennungsheizeinrichtung 9 abgegebene Verbrennungsgas strömt in den Einlassdurchtritt 14 ein über die Verbrennungsgasabgabeleitung 73 und die Einlassluft wird die Einlassluft, die das Verbrennungsgas enthält, wodurch ein Differenzdruck in der Einlassleitung 14 verursacht wird. Aufgrund dieses Differenzdrucks strömt die Ansaug- bzw. Einlassluft, die das Verbrennungsgas enthält, in Richtung stromaufwärts durch den Einlassdurchtritt 14, das heißt eine sogenannte Rückströmung tritt auf.
Bei S106 wird jedoch die Einlassdrosselklappe 23 vollständig geschlossen, während das EGR Ventil 8b geöffnet wird und somit wird die Rückströmung gehemmt mit dem Ergebnis, dass das Verbrennungsgas zu der Auslassseite strömt aus der Einlassseite heraus über den EGR Durchtritt 8a.
Wenn des Weiteren die Rückströmung verhindert werden kann, muss die Einlassdrosselklappe 23 nicht unbedingt vollständig geschlossen werden.
Mit der Verarbeitung bei S106 kommt ein Zustand zustande, wobei die Einlassdrosselklappe 23 vollständig geschlossen wird, während das EGR Ventil 8b geöffnet wird. Deshalb ist ein Prozess bei dem nächsten Schritt S107 ein Aufleuchten der Starterschaltereinschaltermöglichungsleuchte, die eine Aufmerksamkeitsleuchte ist um die Aufmerksamkeit des Fahrers zu erregen, dass der Motor sich bei einem Zustand befindet, bei dem die Rückströmung nicht auftritt, selbst wenn das Verbrennungsgas in den Einlassdurchtritt 14 eingeführt wird durch Betreiben des Startermotors beim Einschalten des Starterschalters und durch Betreiben der Verbrennungsheizeinrichtung 9 gleichzeitig.
Bei S108 wird ermittelt, ob der Starterschalter zum Betreiben des Startermotors tatsächlich eingeschaltet ist oder nicht. Wenn eine positive Antwort bei S108 ermittelt wird, schreitet die Verarbeitung zu S110 fort, wohingegen beim Ermitteln der negativen Antwort die Verarbeitung zu S109 divergiert.
Bei S110 wird die Zündsteuerung zum Bilden der latenten Flamme in der Verbrennungsheizeinrichtung 9 durchgeführt.
Die Drehzahl des Gebläses und die Kraftstoffzufuhrmenge zu der Verbrennungsheizeinrichtung dabei kann ausreichend eingerichtet werden zu Bewirken der Zündung in der Verbrennungsheizeinrichtung 9 und deshalb sind diese Werte kleiner als die Werte, die notwendig sind zum Wachsen der latenten Flamme zu Flammen.
Bei S111 ermittelt der Verbrennungsgastemperatursensor, der ein Zündsensor ist, ob die Zündung tatsächlich in der Verbrennungsheizeinrichtung statt findet oder nicht. Wenn eine positive Antwort bei S111 ermittelt wird, schreitet die Verarbeitung zum Schritt S112 fort, wohingegen beim Ermitteln der negativen Antwort die Verarbeitung zu S115 divergiert.
Da bei S112 der Zustand vorhanden ist, bei dem die Verbrennungsheizeinrichtung 9 wie bei S111 erläutert ist, bereits als eine Voraussetzung gezündet hat (siehe S110) werden dort die Drehzahl des Gebläses und die Kraftstoffzufuhrmenge zu der Verbrennungsheizeinrichtung 9 gewährleistet, die erforderlich sind zum Wachsen der latenten Flamme zu Flammen. Es soll beachtet werden, dass sich dies auf die Ausführung der Gebläsesteuerung und der Kraftstoffsteuerung nach der Zündung in der Verbrennungsheizeinrichtung 9 bezieht.
Bei S113 wird die eingerichtete Drehzahl des Gebläses erhöht höher als die Drehzahl des Gebläses, die bei S112 gesteuert wird.
Die erhöhte Drehzahl des Gebläses ist ein Wert, der groß genug ist, um ein plötzliches Feuer in der Verbrennungsheizeinrichtung 9 nicht zu veranlassen, und auch ein Wert, der höher eingerichtet ist als eine vorgegebene Drehzahl des Gebläses, die voreingestellt ist als eine Drehzahl des Gebläses bei dem Betrieb, die anders ist als die Startzeit des Motors 1, nämlich wenn der Motor beim Betrieb gehalten wird. Diese Drehzahl des Gebläses ist ein Wert, der erhalten wird auf der Grundlage eines für jeden Motor durchgeführten Versuchs.
Es soll beachtet werden, dass die Verbrennungsheizeinrichtung 9 mit dem Einlassdurchtritt 14 verbunden ist über die Luftzufuhrleitung 71 und die Verbrennungsgasabgabeleitung 73, und der Verbindungspunkt C1, bei dem die Leitung 71 mit dem Einlassdurchtritt 14 verbunden ist, mehr stromaufwärts als der Verbindungspunkt C2 positioniert ist, bei dem die Leitung 73 mit dem Einlassdurchtritt 14 verbunden ist. Wenn die Drehzahl des Gebläses erhöht wird, erzielt das Gebläse 90a deshalb eine viel stärkere Ansaugkraft der Luft für die Verbrennung und saugt selbst das Verbrennungsgas an, das in den Einlassdurchtritt 14 eingeführt wird. Dies könnte die vorstehend beschriebene Rückströmung beschleunigen, da jedoch die Einlassdrosselklappe bereits geschlossen ist (siehe S106), gibt es keine Möglichkeit des Veranlassens der Rückströmung. Des Weiteren ist das EGR Ventil nicht geschlossen, um den EGR Durchtritt 8a zu öffnen und folglich entweicht das Verbrennungsgas in den Auslassdurchtritt 27 hinein aus dem Einlassdurchtritt 14. Es ist deshalb denkbar, einen Druckanstieg (Auslassdruck) in dem Einlassdurchtritt 14 zu hemmen. Somit kann die Rückströmung wirksamer verhindert werden.
Darüber hinaus wird bei S113 die Startausführsteuerung des Motors 1 durch Betreiben des Startermotors ausgeführt. Beim Anwenden der Startausführsteuerung des Motors 1, das heißt wenn der Motorstartvorgang bei S113 bewirkt wird, startet die Kurbelwelle die Drehung durch den Startermotor.
Bei S114 findet die Selbstzündung statt, während die Einspritzsteuerung des Motorkraftstoffs ausgeführt wird, der eingespritzt wird von einer Einspritzeinrichtung in die Brennkammer des Motors 1 hinein. Dies dient dem Ermöglichen, dass der Motor 1 durch sich selbst betrieben wird ohne Abhängigkeit von dem Startermotor.
Bei S115 wird ermittelt, ob der Motor tatsächlich gestartet ist oder nicht aus der Tatsache, ob der Motor 1 sich mit einer Drehzahl gleich oder höher als einer vorgegebenen Motordrehzahl Ne dreht oder nicht. Wen eine positive Antwort ermittelt wird, schreitet die Verarbeitung zu S116 fort, wohingegen beim Ermitteln der negativen Antwort diese Routine beendet wird.
Es soll beachtet werden, dass die Verarbeitung von S115 nach S111 fortschreitet ungeachtet dessen, ob eine positive oder negative Antwort ermittelt wird. Wenn eine positive Antwort ermittelt wird, ist dies jedoch die erste Ermittlung bei S111 nach dem Einschalten des Starterschalters, und wenn sie negativ ist, ist dies die Ermittlung, die bei S111 gemacht wird, wenn die Routine bereits eine oder mehrere Schleifen durchlaufen hat gemäß der Notwendigkeit.
Da bei S116 der Motor 1 bereits läuft, ist die bei S106 geschlossene Einlassdrosselklappe 23 vollständig geöffnet und auf ähnliche Weise ist das bei S106 geöffnete EGR Ventil geschlossen.
S116 ist ein Schritt, zu dem die Verarbeitung von S115 fortschreitet, wenn die positive Ermittlung gemacht wird. Somit bei dem Stadium, bei dem die Verarbeitung zu S116 springt, befindet sich der Motor 1 bereits bei dem Zustand des unabhängigen Wirkens. Dem gemäß hat die Strömung der Einlassluft, die durch den Einlassdurchtritt 14 hindurchströmt zu den Zylindern des Motorkörpers 3 hin, ein starkes Moment und deshalb strömt das Verbrennungsgas nicht zurück durch den Einlassdurchtritt 14 hindurch, selbst wenn das Verbrennungsgas in den Einlassdurchtritt 14 hinein eingeführt wird von dem Verbindungspunkt C2 über die Verbrennungsgasabgabeleitung 73. Somit strömt das Verbrennungsgas vorwärts stromabwärts durch den Einlassdurchtritt 14 hindurch.
Da des Weiteren der Motor 1 läuft, wird der Einlassanschluss geöffnet und deshalb strömt das Verbrennungsgas auch in Richtung auf die Zylinder innerhalb dem Motorkörper 3. Im Gegensatz zu dem Zustand, bei dem der Motor 1 noch nicht wirkt und das in den Einlassdurchtritt 14 eingeführte Verbrennungsgas nicht davon entweichen kann, gibt es somit keinen Fehler, wenn die Einlassdrosselklappe 23 vollständig geöffnet ist und das EGR Ventil geschlossen ist, wie vorstehend beschrieben ist.
Nun kehrt die Diskussion zu S108 zurück. Die Voraussetzung bei S108 besteht darin, dass der Zündschalter eingeschaltet ist (siehe S101). Die Durchführung der negativen Ermittlung bei S108 impliziert somit einen Zustand, bei dem der Starterschalter noch nicht eingeschaltet ist, obwohl der Zündschalter eingeschaltet ist. Dieser Zustand deutet einen Fall an, bei dem das Auto angehalten bleibt ohne Betreiben des Motors 1 oder einen Fall, bei dem es unnötig ist, den Starterschalter wieder einzuschalten weil der Motor 1 bereits unabhängig läuft.
Wie bei S102 angeführt ist, besteht die Voraussetzung dieser Routine jedoch darin, dass die Routine unmittelbar nach der Motorstartzeit ausgeführt wird. Dies umfasst somit den Fall, bei dem das Auto angehalten bleibt. Wenn eine negative Antwort bei S108 ermittelt wird, bedeutet dies dem gemäß, dass der Motor 1 bereits unabhängig läuft, so dass es keinen Bedarf gibt zum Einschalten des Starterschalters.
Dabei schreitet die Verarbeitung zu S109 fort und dies impliziert einen Fall, bei dem die Routine bereits eine oder mehrere Schleifen durchgeführt hat gemäß der Notwendigkeit und der Motor sich bei dem Betriebszustand befindet und somit gibt es keine Notwendigkeit zum Erhöhen der Drehzahl des Gebläses, wie bei S113 durchgeführt wird, um die Starteigenschaften des Motors 1 zu verbessern. Folglich wird bei S109 die Drehzahl des Gebläses vermindert, um zu dem ursprünglichen Zustand des Gebläses zurückzukehren.
Angesichts der Drehzahl des Gebläses impliziert der ursprüngliche Zustand die Gebläsesteuerdrehzahl bei dem Stadium bei S112 vor dem Erhöhen der Drehzahl des Gebläses.
Die Verarbeitung schreitet zu S114 fort nach S109.
Als nächstes wird eine Betriebswirkung des somit aufgebauten Motors 1 beschrieben.
Die ECU 11, die die Sauerstoffzufuhrmengensteuereinheit ist, führt bei dem Fall, wobei der Betriebsausführzustand der Verbrennungsheizeinrichtung 9 eingerichtet ist, wie beispielsweise bei der Startzeit des Motors 1 (die Motorstartzeit) und auch das Verbrennungsgas eingeführt wird in den Einlassdurchtritt dabei, eine Erhöhung der Luftmenge durch durch Erhöhen der Drehzahl des Luftgebläses 90 (siehe S101), S113).
Dann wird der Sauerstoffgehalt in dem Verbrennungsgas, das zu dem Einlassdurchtritt 14 strömt über den Verbrennungsgasabgabedurchtritt 73, erhöht und das Verbrennungsgas mit dem erhöhten Sauerstoffgehalt strömt zu dem Einlassdurchtritt 14. Mit diesem Betrieb wird die Erhöhungssteuerung zum Erhöhen des Sauerstoffgehalts in der Motoreinlassluft somit ausgeführt.
Dann ist der erhöhte Sauerstoffgehalt bei dieser Erhöhungssteuerung ein Sauerstoffgehalt, der ausreichend ist zum Ergänzen des Sauerstoffgehalts in der Motoreinlassluft bis zu einem Sauerstoffgehalt, der wirksam ist zum Ermöglichen des Starts des Motors 1, selbst wenn der vorstehende Sauerstoffgehalt abnimmt aufgrund des Einführens des Verbrennungsgases selbst in dem Einlassdurchtritt 14 hinein.
Selbst wenn die Einlassluft, die das Verbrennungsgas enthält, dem gemäß als die Motoreinlassluft in Richtung auf die Zylinder des Motors 1 strömt, folgt daraus, dass der Sauerstoffgehalt, der ausreichend ist zum Ermöglichen des Starts des Motors 1, gewährleistet wird in der Motoreinlassluft bei der Motorstartzeit mit einer kleinen Drehzahl des Motors. Selbst wenn das Verbrennungsheizeinrichtungsgas als das Abgas in den Einlassdurchtritt 14 bei der Motorstartzeit eingeführt wird, sind somit die Starteigenschaften des Motors 1 noch gut.
Außerdem ist es bei der Motorstartzeit und auch Einführen des Verbrennungsgases in den Einlassdurchtritt 14 dabei, das die ECU 11 als die Sauerstoffzufuhrmengensteuereinheit die Erhöhungssteuerung des Sauerstoffgehalts ausführt und deshalb setzt die Verbrennungsheizeinrichtung 9 den Betrieb für die Dauer der Ausführung der Erhöhungssteuerung fort. Das heißt, dass der Kraftstoff verbrannt wird. Dem gemäß wird das Hochtemperaturverbrennungsgas in den Einlassdurchtritt 14 bei der Motorstartzeit eingeführt und dieses Hochtemperaturverbrennungsgas erhöht die Temperatur der Einlassluft, wodurch der Aufwärmvorgang des Motors beschleunigt wird.
Somit wird bei dem Motor 1 die Verbrennungsheizeinrichtung 9 bei der Motorstartzeit betrieben und außerdem führt die ECU 11 als die Sauerstoffzufuhrmengensteuereinheit das Verbrennungsgas mit dem Erhöhten Sauerstoffgehalt in die Motoreinlassluft ein. Deshalb können die Aufwärmeigenschaften verbessert werden und der ausreichende Sauerstoffgehalt in der Motoreinlassluft kann gewährleistet werden. Die Starteigenschaften des Motors 1 bei einer niedrigen Temperatur können somit verbessert werden.
Des weiteren gründet sich das Zündverfahren des Dieselmotors auf die Wärme der komprimierten Luft und wenn somit die Brennkammer die komplizierte Konfiguration annimmt wie beispielsweise bei dem Drallkammerdieselmotor, erhöht sich die Rate des Wärmeverlustes entsprechend. Aufgrund dessen wird die Niedrigtemperaturstarthilfevorrichtung verwendet wie beispielsweise die Glühkerze und die elektrische Einlassheizung, die die Wärme bei ihrer Leitung abgibt, wenn der Dieselmotor gestartet wird, und somit die Zündung in der Brennkammer unterstützt. Erfindungsgemäß sind jedoch derartige Niedrigtemperaturstarthilfevorrichtungen unnötig aufgrund der Möglichkeit bei niedrigen Temperaturen zu starten. Es ist deshalb denkbar, die Anzahl der Teile zu vermindern und die Brennkraftmaschine zu verkleinern.
Darüber hinaus kann der Motor bei der niedrigen Temperatur gestartet werden und infolgedessen ist eine Rate des Senkens der Temperatur der Brennkammer aufgrund der Wärmestrahlung beispielsweise des Motoreinlasssystems klein im Vergleich mit der Brennkraftmaschine, die nicht gestartet werden kann wenn die Temperatur nicht hoch ist. Dem gemäß besteht kein Bedarf zum Einsetzen beispielsweise eines speziellen Wärmeisolationsmaterials als eine Maßnahme zum Vermindern der Wärmestrahlung.
Darüber hinaus bei dem Fall, wobei das Luftgebläse 90, das die Sauerstoffzufuhrvorrichtung ist, den Sauerstoff dem Einlassdurchtritt 14 zuführt über den Verbrennungsgaseinführdurchtritt 73, dient der Verbrennungsgaseinführdurchtritt 73 auch als das Sauerstoffzufuhrelement. Folglich wird die Leitung, die ausschließlich für die Zufuhr des Sauerstoffs angewandt wird, unnötig und somit kann das gesamte Gerät entsprechend verkleinert werden.
Des Weiteren bei der Motorstartzeit und auch beim Einführen des Verbrennungsgases in den Einlassdurchtritt dabei, steuert die ECU 11 das Luftgebläse, das die Sauerstoffzufuhrvorrichtung ist, um die Luftblasmenge zu ändern, wodurch der Luftstrom erhöht wird, der durch die Verbrennungsgasabgabeleitung 73 strömt. Dann erhöht sich der Sauerstoffgehalt proportional zu dem erhöhten Luftstrom und deshalb folgt daraus, dass die ausreichende Sauerstoffmenge zum Starten des Motors 1 gewährleistet wird in der Motoreinlassluft. Selbst wenn das Verbrennungsheizeinrichtungsgas, das das Abgas ist, in den Einlassdurchtritt 14 eingeführt wird bei der Motorstartzeit mit der niedrigen Drehzahl des Motors 1, sind dem gemäß die Starteigenschaften des Motors 1 noch gut.
Außerdem ist bei dem Motor 1, je niedriger die Drehzahl des Motors ist, die Ansaugluftmenge umso kleiner. Wenn die Ansaugluftmenge klein ist, wird somit die Kraftstoffmenge, die zu der Verbrennungsheizeinrichtung zugeführt wird, vermindert in Übereinstimmung mit dieser kleinen Ansaugluftmenge, wodurch zumindest das Verbrennungsgas nicht fett wird. Folglich wird die Kraftstoffzufuhrmenge zu der Verbrennungsheizeinrichtung 9 bei der Startzeit des Motors 1 gleich oder kleiner als die Kraftstoffzufuhrmenge zu der Verbrennungsheizeinrichtung 9 eingerichtet, wenn die Brennkraftmaschine im Gegensatz zu der Motorstartzeit arbeitet, das heißt wenn der Motor unabhängig arbeitet, wodurch ein Luftkraftstoffverhältnis des Verbrennungsgases mager eingerichtet werden kann. Selbst wenn das auf diese Weise durchgeführt wird, wird der Sauerstoffgehalt in der Ansaugluft erhöht.
Dann bei der Startzeit des Motors 1 und auch Einführen des Verbrennungsgases in den Einlassdurchtritt 14 dabei wird die Ansaugluftmenge vermindert durch die Einlassdrosselklappe 23, die die Ansaugluftmengenreguliervorrichtung ist. Um genauer zu sein, da die Einlassdrosselklappe 23 geschlossen ist, wird das von der Verbrennungsheizeinrichtung 9 abgegebene Verbrennungsgas, selbst wenn es gezwungen wird zum Rückströmen durch den Einlassdurchtritt 14 hindurch, vom Strömen auf diese Weise durch die Einlassdrosselklappe abgehalten.
Deshalb kann das Verbrennungsgas nicht in die Verbrennungsheizeinrichtung eintreten über die Luftzufuhrleitung 71 von dem Verbindungspunkt C1, bei dem die Luftzufuhrleitung 71 mit dem Einlassdurchtritt 14 verbunden ist, des Einlassdurchtritts 14, wodurch eine Verschlechterung der Verbrennung (fettes, plötzliches Feuer) in der Verbrennungsheizeinrichtung 9 verhindert werden kann.
Bei dem Startzeit des Motors 1 und auch Einführen des Verbrennungsgases in den Einlassdurchtritt 14 dabei strömt das Verbrennungsgas aufgrund der Zweigleitung 84 und des EGR Durchtritts 8a als ein Umgehungsdurchtritt, der die Zylinder umgeht, über den EGR Durchtritt 8a und die Zweigleitung 84 und entweicht zu dem Auslasssystem von dem Einlasssystem. Ein Anstieg des Drucks in dem Einlasssystem kann somit gehemmt werden. Folglich kann die Rückströmung wirksamer verhindert werden.
Es soll beachtet werden, dass bei S113 des Ablaufdiagramms die Drehzahl des Gebläses 90a des Luftgebläses 90 erhöht wird und gleichzeitig das Ankurbeln bewirkt wird durch Betreiben des Startermotors, aber das Ankurbeln auch danach bewirkt werden kann, vorzugsweise unmittelbar nach dem Erhöhen der Drehzahl des Gebläses 90a.
In Anderen Worten kann eine Erhöhungssteuerung ausgeführt werden zum Erhöhen der Sauerstoffmenge, die zu dem Einlassdurchtritt 14 zugeführt wird durch Erhöhen der Drehzahl des Gebläses 90a, das die Sauerstoffzufuhrvorrichtung ist, des Luftgebläses 90 bevor der Motorstartzeit (vor dem Ankurbeln), wodurch der Sauerstoffgehalt in der Motoransaugluft ergänzt wird.

2. Ausführungsbeispiel

Als nächstes wird ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben.
Unterschiedliche Punkte eines Motors 1A in Übereinstimmung mit dem zweiten Ausführungsbeispiel gegenüber den Motor 1 des ersten Ausführungsbeispiels sind, dass der Motor 1A keine Zweigleitung 84 hat und das die Struktur der Verbrennungsheizeinrichtung und der zugehörigen Elemente unterschiedlich sind. Dieselben Komponenten wie jene des Motors 1 werden mit demselben Bezugzeichen bezeichnet und ihre wiederholte Beschreibung wird weggelassen. Die Darstellung ist jedoch minimiert, um die Unterschiede zwischen diesen erkennbar zu machen.
Bei dem Motor 1 des ersten Ausführungsbeispiels ist die parallele Verbindungsleitung 74 mit der Verbrennungsgasabgabeleitung 73 verbunden.
Im Gegensatz hat der Motor 1 des zweiten Ausführungsbeispiels eine derartige Geometrie, das die parallele Verbindungsleitung 74 mit dem Einlassdurchtritt 14 verbunden ist und dadurch als eine Leitung behandelt wird in Übereinstimmung mit der Verbrennungsabgabeleitung 73 des ersten Ausführungsbeispiels und diese Leitung hier durch das Bezugszeichen 87 bezeichnet wird.
Die Einlassseitige Abgabeleitung 87 ist eine Leitung, durch die der Verbindungspunkt C2 mit dem Verbrennungsgasabgabeanschluss 63 einer Verbrennungsheizeinrichtung 9A bei dem zweiten Ausführungsbeispiel verbunden ist. Des Weiteren hat die Verbrennungsheizeinrichtung 9A keinen Verbrennungsgasabgabeanschluss 65. Somit gibt es keine Ventilvorrichtung 78 zum Öffnen und Schließen des Verbrennungsgasabgabeanschlusses 65.
Darüber hinaus ist die Einlassdrosselklappe 23 auf ähnliche Weise angeordnet zwischen den Verbindungspunkten C1, C2 auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel. Die EGR Vorrichtung 8 bleibt jedoch darin vorgesehen.
Bei dem somit aufgebauten Motor 1A bei der Motorstartzeit und auch Einführen des Verbrennungsgases in den Einlassdurchtritt 14 dabei wird somit die Ansaugluftmenge vermindert durch die Einlassdrosselklappe 23, die Als die Ansaugmengenreguliervorrichtung dient, das heißt die Einlassdrosselklappe 23 ist geschlossen und deshalb strömt das von der Verbrennungsheizeinrichtung 9A abgegebene Verbrennungsgas niemals zurück durch den Einlassdurchtritt 14 hindurch. Folglich tritt das Verbrennungsgas nicht in die Verbrennungsheizeinrichtung 9A ein über die Luftzufuhrleitung 71 von dem Verbindungspunkt C1 des Einlassdurchtritts 14, bei dem die Luftzufuhrleitung 71 mit dem Einlassdurchtritt 14 verbunden ist, wodurch die Verschlechterung (fettes, plötzliches Feuer) bei der Verbrennung der Verbrennungsheizeinrichtung 9A verhindert werden kann.
Darüber hinaus zusätzlich zu der geschlossenen Einlassdrosselklappe 23 ist der EGR Durchtritt 8A geöffnet, der als der Umgehungsdurchtritt dient, der die Zylinder umgeht, und deshalb beim Einführen des Verbrennungsgases von der Verbrennungsheizeinrichtung 9A in den Einlassdurchtritt 14 hinein bei der Motorstartzeit strömt das Verbrennungsgas über den EGR Durchtritt 8A und entweicht zu dem Auslassdurchtritt 27 von dem Einlassdurchtritt 14. Somit kann ein Druckanstieg (Auslassdruck) in dem Einlassdurchtritt 14 gehemmt werden. Folglich kann die Rückströmung effektiver verhindert werden.

3. Ausführungsbeispiel

Als nächstes wird ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 8 beschrieben.
Ein unterschiedlicher Punkt eines Motors 18 in Übereinstimmung mit dem dritten Ausführungsbeispiel gegenüber dem Motor 1A des zweiten Ausführungsbeispiels liegt zusätzlich bei den folgenden Strukturelementen. Die selben Komponenten wie jene des Motors 1A werden übrigens mit den selben Bezugszeichen bezeichnet und ihre wiederholte Beschreibung wird weggelassen.
Eine Verbrennungsheizeinrichtung 9B bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist derart aufgebaut, dass der Motor 1a des zweiten Ausführungsbeispiels den Verbrennungsgasabgabeanschluss 65 umfasst, der in der Verbrennungsheizeinrichtung 9 des ersten Ausführungsbeispiels ausgebildet ist, die Ventilvorrichtung 78 zum Öffnen und Schließen des Verbrennungsgasabgabeanschlusses 65 und die Verbrennungsgasabgabeleitung 73 zum Verbinden des Verbrennungsgasabgabeanschlusses 65 mit dem Einlassdurchtritt 14, wodurch die Verbrennungsheizeinrichtung 9B aufgebaut ist als eine Verbrennungsheizeinrichtung mit einem direkten Verbrennungsgasauslassventil.
Es soll beachtet werden, dass ein Verbindungspunkt der Verbrennungsgasabgabeleitung 73 zu dem Einlassdurchtritt 14 mit einem Zeichen C4 bezeichnet ist und mehr stromabwärts als der Verbindungspunkt C2 angeordnet ist.
Der somit aufgebaute Motor 1B liefert die folgenden Betriebswirkungen zusätzlich zu den Betriebswirkungen des Motors 1A.
Das heißt, das der Verbrennungsgasabgabeanschluss 65, der der Abgabeanschluss ist mit dem direkten Verbrennungsgasauslassventil, das daran angebracht ist, geöffnet wird durch Betätigen der Ventilvorrichtung 78 bei der Motorstartzeit mit dem Ergebnis, dass ein Hochtemperaturverbrennungsgas direkt zu dem Einlassdurchtritt 14 strömt. Wenn der Verbrennungsgasabgabeanschluss 65 bei der Motorstartzeit geöffnet wird, kann deshalb eine Wärmemenge gewährleistet werden, die notwendig ist zum Erwärmen der Ansaugluft, selbst wenn eine Verbrennungsmenge der Verbrennungsheizeinrichtung 1B kleiner eingerichtet ist als bei der Verbrennungsheizeinrichtung 1A ohne den Verbrennungsgasabgabeanschluss 65.
Wie vorstehend diskutiert ist, wird bei dem Motor mit der Verbrennungsheizeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung das Verbrennungsgas, das durch Verbrennen des Kraftstoffs erzeugt wird, in die Brennkraftmaschine eingeführt und die Verbrennungsheizeinrichtung erhöht die Temperatur der Ansaugluft in der Brennkraftmaschine unter Anwendung der Wärme, die durch das Verbrennungsgas gehalten wird. Bei der Brennkraftmaschine mit dieser Verbrennungsheizeinrichtung ist es möglich, die Starteigenschaften der Brennkraftmaschine zu verbessern durch Gewährleisten des ausreichenden Sauerstoffgehalts in der Motoransaugluft, während die Aufwärmeigenschaften der Brennkraftmaschine verbessert werden.
Die vielen Merkmale und Vorteile der Erfindung werden ersichtlich aus der detaillierten Beschreibung und somit ist es beabsichtigt durch die beigefügten Ansprüche, das alle derartigen Merkmale und Vorteile der Erfindung abgedeckt sind, die innerhalb den wahren Kern und Umfang der Erfindung fallen. Da des Weiteren zahlreiche Abwandlungen und Änderungen leicht durchgeführt werden können durch den Fachmann, ist es nicht gewünscht, dass die Erfindung auf die genaue Bauweise und den dargestellten und beschriebenen Betrieb beschränkt ist und dem gemäß fallen alle geeigneten Abwandlungen und Equivalente in den Umfang der Erfindung.
Eine Brennkraftmaschine mit einer Verbrennungsheizeinrichtung kann Motorstarteigenschaften verbessern durch Verbessern des Aufwärmvorgangs eines Motors und gewährleisten eines ausreichenden Sauerstoffgehalts in der Ansaugluft des Motors. Der Motor umfasst die Verbrennungsheizeinrichtung zum Erhöhen einer Temperatur der Ansaugluft durch Einführen eines Verbrennungsgases in einem Einlassdurchtritt hinein, einen Verbrennungsgaseinführdurchtritt, durch den ein Verbrennungsgasabgabeanschluss der Verbrennungsheizeinrichtung mit dem Einlassdurchtritt verbunden ist, zum Einführen des Verbrennungsgases in den Einlassdurchtritt hinein, ein Luftgebläse für die Zufuhr von Sauerstoff zu der Motoransaugluft, die die Motoransaugluft wird, die das Verbrennungsgas enthält, durch Einführen des Verbrennungsgases in den Einlassdurchtritt hinein über den Verbrennungsgaseinführdurchtritt, und eine ECU zum Steuern der Sauerstoffmenge, die durch das Luftgebläse zugeführt wird. Die ECU führt bei der Motorstartzeit eine Erhöhungssteuerung zum Erhöhen des Sauerstoffgehalts in der Motoransaugluft durch das Luftgebläse aus. Bei dieser Erhöhungssteuerung wird die Motoransaugluft mit Sauerstoff ergänzt und mit dieser Ergänzung wird die Motoransaugluft die Ansaugluft mit dem Sauerstoffgehalt, der wirksam genug ist zum Starten des Motors.

Claims

1. Brennkraftmaschine mit einer Verbrennungsheizeinrichtung zum Anheben einer Temperatur der Ansaugluft der Brennkraftmaschine unter Anwendung der Verbrennungswärme, die durch ein Verbrennungsgas gehalten wird, das beim Verbrennen eines Kraftstoffs abgegeben wird, und einem Verbrennungsgaseinführungsdurchtritt, durch den ein Verbrennungsgasabgabeanschluss der Verbrennungsheizeinrichtung mit einem Motoransaugdurchtritt verbunden ist zum Einführen des Verbrennungsgases in den Ansaugdurchtritt, wobei die Brennkraftmaschine folgendes aufweist:

ein Sauerstoffzufuhrgerät für die Zufuhr von Sauerstoff zu der Motoransaugluft, die die Motoransaugluft werden wird, die das Verbrennungsgas enthält, wenn das Verbrennungsgas über den Verbrennungsgaseinführdurchtritt in den Motoransaugdurchtritt eingeführt wird, wobei das Sauerstoffzufuhrgerät eine Luftgebläsevorrichtung ist einschließlich eines Luftgebläses für die Zufuhr von Luft für die Verbrennung zu der Verbrennungsheizeinrichtung; und

ein Sauerstoffzufuhrmengensteuergerät zum Steuern einer Sauerstoffmenge, die durch das Sauerstoffzufuhrgerät zugeführt wird, und

wobei das Sauerstoffzufuhrmengensteuergerät bei einem Motorstart oder vor dem Motorstart eine Erhöhungssteuerung zum Erhöhen der Sauerstoffmenge ausführt, die zu der Motoransaugluft zugeführt wird durch das Sauerstoffzufuhrgerät, und das Verbrennungsgas auch in den Motoransaugdurchtritt dabei einführt,

wobei der Sauerstoffgehalt der Motoransaugluft, der aufgrund der Einführung des Verbrennungsgases in den Ansaugdurchtritt vermindert wird, durch die Erhöhungssteuerung ergänzt wird,

wobei diese Sauerstoffergänzung wirksam ist bezüglich dem Sauerstoffgehalt der Ansaugluft zum Verbessern von Starteigenschaften der Brennkraftmaschine,

wobei das Luftgebläse ein Gebläse umfasst, eine Antriebseinheit zum drehbaren Antreiben des Gebläses und eine Gebläsedrehzahlsteuervorrichtung zum Steuern der Drehzahl des Gebläses durch Steuern eines Betriebs der Antriebseinheit, und

wobei die Gebläsedrehzahlsteuervorrichtung bei einem Motorstart oder vor dem Motorstart die Drehzahl des Gebläses höher einrichtet als die bei einem anderen Betrieb als dem Start der Brennkraftmaschine.

2. Brennkraftmaschine mit einer Verbrennungsheizeinrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Kraftstoffzufuhrmenge zu der Verbrennungsheizeinrichtung bei dem Motorstart oder vor dem Motorstart gleich oder geringer eingerichtet wird als die Kraftstoffzufuhrmenge bei einem anderen Motorbetrieb als dem Motorstart.

3. Brennkraftmaschine mit einer Verbrennungsheizeinrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, wobei die Verbrennungsheizeinrichtung folgendes umfasst:

einen Luftzufuhrdurchtritt, der mit dem Ansaugdurchtritt verbunden ist und dadurch für die Zufuhr der Ansaugluft zu der Verbrennungsheizeinrichtung als die Luft für die Verbrennung dient, die durch den Ansaugdurchtritt hindurch strömt, und

ein Ansaugluftmengenreguliergerät, das vorgesehen ist zwischen einem Verbindungspunkt, bei dem der Luftzufuhrdurchtritt mit dem Ansaugdurchtritt verbunden ist, und einen Verbindungspunkt, bei dem der Verbrennungsgaseinführdurchtritt mit dem Ansaugdurchtritt verbunden ist, um die Ansaugluftmenge in dem Ansaugdurchtritt zu regulieren, und

wobei das Ansaugluftmengenreguliergerät bei dem Motorstart oder vor dem Motorstart die Ansaugluftmenge vermindert und das Verbrennungsgas auch in den Ansaugdurchtritt dabei einführt.

4. Brennkraftmaschine mit einer Verbrennungsheizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die des weiteren folgendes aufweist:

einen Umgehungsdurchtritt, der die Zylinder umgeht, um eine Verbindung herzustellen zwischen dem Motoransaugsystem und einem Motorauslasssystem, und

wobei bei dem Start des Motors oder vor dem Start des Motors das Verbrennungsgas zu einem Motorauslassdurchtritt strömt von dem Ansaugdurchtritt über den Umgehungsdurchtritt und auch das Verbrennungsgas von der Verbrennungsheizeinrichtung abgegeben wird.