專利名稱：帶有燃燒加熱器的內(nèi)燃機的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種帶有燃燒加熱器的內(nèi)燃機。
在寒冷時，需要加快內(nèi)燃機的預熱，并希望裝有該內(nèi)燃機的車輛的車室內(nèi)取暖裝置具有高性能。
為了實現(xiàn)這樣的目的，例如日本專利申請公開公報No62-75069公開了一種加快預熱(暖機)并提高車室內(nèi)取暖裝置的性能的技術(shù)。其措施是通過一個帶有與內(nèi)燃機主體分開地設置的燃燒加熱器的進氣系統(tǒng)，把從燃燒加熱器噴出的燃燒氣體(除非另行指明，該氣體下稱“燃燒氣體”)引入進氣系統(tǒng)，通過利用燃燒加熱器的燃燒熱來提高內(nèi)燃機主體中所包含的發(fā)動機冷卻水的溫度，從而實現(xiàn)上述目的。
另一方面，如所公知，一種EGR裝置主要目的在于減少氮氧化物NOx的生成，次要目的在于提高車室內(nèi)取暖裝置的性能并加快預熱。EGR裝置的字母“EGR”是廢氣再循環(huán)的英文縮寫，而EGR一詞字面上是指來自內(nèi)燃機的一部分廢氣從排氣系統(tǒng)返回到進氣系統(tǒng)并被再次引入氣缸。因而，EGR裝置包括至少一個廢氣再循環(huán)通路，該廢氣再循環(huán)通路是用來把內(nèi)燃機的排氣通路和進氣通路旁通地連接到內(nèi)燃機的氣缸的一根管子，用于通過使一部分廢氣從排氣通路流回到進氣通路而使廢氣在排氣通路與進氣通路之間再循環(huán)，EGR裝置還包括一個布置在廢氣再循環(huán)通路中的廢氣再循環(huán)數(shù)量控制閥，用以控制返回到進氣通路的廢氣的數(shù)量。
當EGR裝置與帶有把燃燒氣體引入進氣系統(tǒng)的燃燒加熱器的內(nèi)燃機相組合時，進氣系統(tǒng)既由燃燒加熱器的燃燒氣體供氣，又由一部分由EGR裝置再循環(huán)的內(nèi)燃機廢氣(EGR氣體)供氣。燃燒氣體和EGR氣體中的每一種都是經(jīng)過一次使用之后的廢氣。因此，這種廢氣的再利用意味著內(nèi)燃機進氣數(shù)量中的新鮮空氣的數(shù)量減少，同時二氧化碳的數(shù)量增加。因此，有可能內(nèi)燃機氣缸內(nèi)的空燃比變濃得足以產(chǎn)生煙霧。
另外，燃燒加熱器的廢氣中所含的二氧化碳的濃度與EGR裝置的EGR氣體中所含的二氧化碳的濃度不同。因而，如果混合的話，將被用作進氣通路的進氣的由各有不同的二氧化碳濃度的這些氣體和新鮮空氣的混合物所組成的進氣，未經(jīng)任何調(diào)整地被用作內(nèi)燃機的進氣，對內(nèi)燃機內(nèi)的燃燒可能有不利的影響。在此一情況下，難以實現(xiàn)既減少氮氧化物又減少微細粉末，該微細粉末是煙霧中所含的所謂顆粒物(以下簡稱為PM)。
于是，希望提供一種技術(shù)，該技術(shù)能簡單而方便地既減少氮氧化物又減少煙霧，特別是PM。
在這樣的情況下作出的本發(fā)明的主要目的在于，提供一種帶有燃燒加熱器的內(nèi)燃機，該內(nèi)燃機，甚至當EGR裝置與帶有把燃燒氣體引入進氣系統(tǒng)型燃燒加熱器的內(nèi)燃機相組合時，能方便地(容易地)防止空燃比變濃并減少氮氧化物和煙霧，特別是PM(顆粒物)。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第1方面，提供了一種帶有布置在進氣系統(tǒng)中的燃燒加熱器的內(nèi)燃機，用于通過把從燃燒加熱器中所發(fā)出的燃燒氣體引入進氣通路并用燃燒氣體所具有的燃燒熱來加熱發(fā)動機有關(guān)要件，來加快內(nèi)燃機的預熱并提高設置在裝備內(nèi)燃機的車輛中的車室內(nèi)取暖裝置的性能。內(nèi)燃機帶有用來把進氣通路和排氣通路旁通地連接到內(nèi)燃機的氣缸的廢氣再循環(huán)通路，并且包括用來通過使內(nèi)燃機的廢氣從排氣通路經(jīng)由廢氣再循環(huán)通路返回到進氣通路來使廢氣在排氣通路與進氣通路之間再循環(huán)的一個EGR裝置，以及一個再循環(huán)廢氣數(shù)量控制裝置，后者用于根據(jù)燃燒氣體進入進氣通路的引入數(shù)量來控制由EGR裝置再循環(huán)的廢氣的數(shù)量。
這里，“發(fā)動機有關(guān)要件”是，例如，發(fā)動機冷卻水，以及燃燒加熱器的燃燒氣體作為進氣引入其中的內(nèi)燃機本身。
“EGR裝置”包括至少一個廢氣再循環(huán)通路和一個廢氣再循環(huán)數(shù)量控制閥，后者用于控制從排氣通路經(jīng)由廢氣再循環(huán)通路返回到進氣通路的廢氣的數(shù)量。
“根據(jù)燃燒氣體進入進氣通路的引入數(shù)量來控制由EGR裝置再循環(huán)的廢氣的數(shù)量”的定義，是指“這樣控制EGR氣體數(shù)量，以便由再循環(huán)廢氣與燃燒加熱器的燃燒氣體的混合物所構(gòu)成的混合氣體的數(shù)量變成某個所規(guī)定的想要的數(shù)量”。
注意，除非另行指明，下文中再循環(huán)廢氣是指EGR氣體。另外，EGR氣體與燃燒氣體的混合氣體的數(shù)量稱為混合氣體數(shù)量。此外，關(guān)于混合氣體數(shù)量的“某個所規(guī)定的想要的數(shù)量”是指作為目標的混合氣體數(shù)量。此一目標混合氣體數(shù)量并不是一個單一確定的數(shù)量，而是有一定程度的容限。
混合氣體是一種重復使用燃燒加熱器的廢氣和EGR氣體，并且含有比較大量的二氧化碳的氣體。甚至在該氣體如此含有比較大量的二氧化碳的情況下，通過在一種其中混合氣體數(shù)量達到目標混合氣體數(shù)量的狀態(tài)下與新鮮空氣混合而得到一種混合氣體，如果此一混合氣體被用來作為進入內(nèi)燃機的進氣，則內(nèi)燃機內(nèi)的燃燒令人滿意地進行。另外，可以指望由于冷卻水所得到的熱量增加，而加快內(nèi)燃機的預熱，同時可以指望提高裝備有該內(nèi)燃機的車輛的車室內(nèi)取暖裝置的性能。這些已經(jīng)被由本發(fā)明的發(fā)明人進行的試驗所證實。因而，目標混合氣體數(shù)量定義為“一種混合氣體數(shù)量，在該數(shù)量下內(nèi)燃機內(nèi)的燃燒令人滿意地進行，發(fā)動機的預熱加快，并且可以指望車室內(nèi)取暖裝置性能的提高，甚至當該混合氣體混入內(nèi)燃機的進氣中時而且如果其混合數(shù)量為一種規(guī)定數(shù)量的話也是如此”。目標混合氣體數(shù)量儲存在計算機即ECU(電子控制單元)的ROM(只讀存儲器)中。當有必要時儲存在ROM中的目標混合氣體數(shù)量由用作ECU的中央單元的CPU(中央處理單元)從ROM中取出。
注意，通過適當?shù)乜刂艵GR氣體數(shù)量和噴油正時的提前量，把混合氣體數(shù)量設定成目標混合氣體數(shù)量。
如果提高由EGR氣體和燃燒氣體的混合物所構(gòu)成的混合氣體在內(nèi)燃機的進氣中所占的比率，則相應地降低氧氣在內(nèi)燃機的進氣中所占的比率，同時提高了混合氣體中所含的像二氧化碳之類的無效氣體的比率。因而，燃燒變成不活動性的，而燃燒時的最高溫度降低，因而抑制了氮氧化物的生成。
如果混合氣體數(shù)量偏離并超過目標混合氣體數(shù)量，則有可能內(nèi)燃機中的燃燒惡化到產(chǎn)生煙霧這樣的程度。然而，如上所述，目標混合氣體數(shù)量具有一定程度的容限(許可限度)，并且，只要混合氣體數(shù)量處于此一容限之內(nèi)，燃燒就可以令人滿意地保持而難以產(chǎn)生煙霧，即使產(chǎn)生的話煙霧數(shù)量也極小。另外，如果混合氣體數(shù)量偏離并低于目標混合氣體數(shù)量，則冷卻水所得到的熱量少。因而，難以加快內(nèi)燃機的預熱和提高車室內(nèi)取暖裝置的性能。
這里給出的“混合氣體”一詞，為了方便起見，也用于不包含EGR氣體的氣體，即用于混合時僅包含燃燒氣體的氣體。其理由在于，燃燒氣體中所含的二氧化碳與EGR氣體中所含的二氧化碳就其數(shù)量和濃度而言是彼此不同的，然而，只要在這些氣體混合之后二氧化碳占混合氣體數(shù)量的比率能符合二氧化碳占目標混合氣體數(shù)量的絕對值，該混合氣體數(shù)量就足可以用作目標混合氣體數(shù)量。
“再循環(huán)廢氣數(shù)量控制閥”包括EGR裝置的廢氣再循環(huán)數(shù)量控制閥，用來驅(qū)動此一控制閥的閥驅(qū)動單元，以及用來操作閥驅(qū)動單元的壓力控制閥。例如，作為閥驅(qū)動單元可以舉出帶有隔膜的致動器，而作為壓力控制閥可以舉出排氣節(jié)流閥VSV(真空切換閥)。而且，壓力控制閥可以由CPU來控制。
在根據(jù)本發(fā)明的帶有燃燒加熱器的內(nèi)燃機中，再循環(huán)廢氣數(shù)量控制裝置根據(jù)燃燒氣體進入進氣通路的引入數(shù)量來控制EGR氣體數(shù)量。因此，只要如上所述混合氣體數(shù)量是目標混合氣體數(shù)量，燃燒就令人滿意地進行而不產(chǎn)生煙霧。此外，不僅只是把混合氣體數(shù)量設定成目標混合氣體數(shù)量，而且要控制EGR氣體數(shù)量，以便在目標混合氣體中把燃燒氣體的比率對EGR氣體盡可能高地設定，借此提供以下運行效果。
一般來說，燃燒加熱器內(nèi)的燃燒是在低于發(fā)動機主體的氣缸內(nèi)燃燒過程中的壓力的壓力下進行的，而且燃油與空氣容易混合。因而，在燃燒加熱器中，燃燒可以在接近理論空燃比的鄰域內(nèi)進行。因而，燃燒加熱器的燃燒氣體具有比內(nèi)燃機的廢氣更高的二氧化碳濃度。另外，如所公知，二氧化碳具有抑制煙霧的效果。因而，根據(jù)本發(fā)明，如果目標混合氣體數(shù)量中所含燃燒氣體的比率大，則當內(nèi)燃機甚至處于高負載狀態(tài)和處于低負載狀態(tài)時均易于抑制煙霧。另外，如果煙霧得到抑制，則這可能導致其中所含PM的減少。
燃燒加熱器的燃燒氣體是一種不含碳的氣體。因而，在內(nèi)燃機內(nèi)不積碳，沒有內(nèi)燃機的歸因于積碳的異常摩擦之類的麻煩。
根據(jù)本發(fā)明的第2方面，在根據(jù)第1方面的內(nèi)燃機中，當內(nèi)燃機處于預定的運行狀態(tài)時，如果由在進氣通路中所產(chǎn)生的引入進氣通路中的燃燒氣體和返回到進氣通路中的廢氣的混合物所構(gòu)成的混合氣體的數(shù)量，不處于想要的混合氣體數(shù)量的鄰域內(nèi)，則該混合氣體數(shù)量可以通過增加或減少返回到進氣通路的廢氣的數(shù)量來設定成想要的混合氣體數(shù)量。
這里，“當內(nèi)燃機處于預定的運行狀態(tài)時”是指，在寒冷和在極端寒冷時，內(nèi)燃機正在運行，或在起動內(nèi)燃機之后，或者當內(nèi)燃機本身的發(fā)熱量很少(例如當燃油消耗少時)以及當發(fā)動機冷卻水所得到的熱量因而很少時。而且，寒冷是當外界空氣溫度為大約-10℃至大約15℃時，極端寒冷是當外界空氣溫度低于大約-10℃時。
短語“想要的混合氣體數(shù)量”是指本發(fā)明的第1方面中所述的目標混合氣體數(shù)量。
“如果混合氣體數(shù)量不處于想要的混合氣體數(shù)量的鄰域內(nèi)”是指該混合氣體數(shù)量不等于目標混合氣體數(shù)量。在此一情況下，該混合氣體數(shù)量通過相對于進氣通路增加或減少EGR氣體數(shù)量來設定成目標混合氣體數(shù)量，借此得到本發(fā)明的第1方面中所述的效果。
根據(jù)本發(fā)明的第3方面，根據(jù)第2方面的內(nèi)燃機可以還包括用來探測供給內(nèi)燃機的用于燃燒的新鮮空氣的數(shù)量的新鮮空氣數(shù)量探測機構(gòu)，和用來根據(jù)由該新鮮空氣數(shù)量探測機構(gòu)所探測的新鮮空氣數(shù)量來計算混合氣體數(shù)量的混合氣體數(shù)量計算機構(gòu)。注意，除非另行指明，新鮮空氣的數(shù)量以下簡稱為新鮮空氣數(shù)量。
這里，作為“新鮮空氣數(shù)量探測機構(gòu)”可以舉出空氣流量計。由新鮮空氣數(shù)量探測機構(gòu)所探測的新鮮空氣數(shù)量暫時儲存在ECU的RAM(隨機存取存儲器)中。當有必要時CPU取出儲存在RAM中的新鮮空氣數(shù)量。
對“混合氣體數(shù)量計算機構(gòu)”而言，例如，最好是，如圖5中所示，一個表示新鮮空氣數(shù)量與混合氣體數(shù)量之間的關(guān)系的新鮮空氣數(shù)量對混合氣體數(shù)量曲線圖。新鮮空氣數(shù)量對混合氣體數(shù)量曲線圖被作為圖形(映射)儲存在ECU的ROM(只讀存儲器)中，CPU根據(jù)需要取出此一圖形。CPU根據(jù)該曲線圖從儲存在RAM中的新鮮空氣數(shù)量得到混合氣體數(shù)量。
根據(jù)本發(fā)明的第4方面，在根據(jù)第3方面的內(nèi)燃機中，燃燒加熱器包括一個用來經(jīng)由內(nèi)燃機的進氣通路供給用于燃燒加熱器內(nèi)的燃燒的空氣的空氣供給通路，以及一個用來把從燃燒加熱器發(fā)出的燃燒氣體引入進氣通路的燃燒氣體引入通路。新鮮空氣數(shù)量探測機構(gòu)在用來把空氣供給通路連接于進氣通路的連接點與用來把燃燒氣體引入通路連接于進氣通路的連接點之間的部位處，布置在進氣通路中，而且新鮮空氣探測機構(gòu)的布置位置位于用來把廢氣再循環(huán)通路連接于進氣通路的連接點的上游。
燃燒加熱器經(jīng)由空氣供給通路和燃燒氣體引入通路旁通地連接于進氣通路。而且，空氣流量計，如果用作新鮮空氣數(shù)量探測機構(gòu)的話，在用來把空氣供給通路連接于進氣通路的連接點與用來把燃燒氣體引入通路連接于進氣通路的連接點之間的部位處，布置在進氣通路中。因而，來自例如一個未畫出的通常布置在進氣系統(tǒng)的起始端一側(cè)的空氣凈化器的空氣，首先分成在用來把空氣供給通路連接于進氣通路的連接點處分流入空氣供給通路的空氣的空氣，和未被分流而經(jīng)由空氣流量計穿過進氣通路流往用來把燃燒氣體引入通路連接于進氣通路的連接點的空氣。因此，僅有未被分流的空氣流過空氣流量計。而且，如果流過空氣流量計的空氣在它到達內(nèi)燃機的氣缸之前的任何地方都不分流，則流過空氣流量計的空氣數(shù)量就成為純粹參與內(nèi)燃機內(nèi)的燃燒的新鮮空氣數(shù)量。在此一情況下，由于分流到空氣供給通路的新鮮空氣的比率小，所以得到純粹參與內(nèi)燃機內(nèi)的燃燒的準確的新鮮空氣數(shù)量。因此，這適于控制內(nèi)燃機中的燃燒。
另外，燃燒加熱器的燃燒氣體引入通路與進氣通路相連通，致使來自燃燒加熱器的燃燒氣體在內(nèi)燃機中被再次燃燒，并且可以在到達內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)時被通常設置在此一排氣系統(tǒng)中的排氣催化劑所凈化。
此外，由于燃燒加熱器的空氣供給通路和燃燒氣體引入通路不直接通大氣，所以可以指望降低噪聲的效果。
根據(jù)本發(fā)明的第5方面，在根據(jù)第2方面的內(nèi)燃機中，再循環(huán)廢氣數(shù)量控制裝置可以包括用來根據(jù)內(nèi)燃機的運行狀態(tài)計算想要的混合氣體數(shù)量的想要的氣體數(shù)量計算機構(gòu)，并且可以增加或減少由再循環(huán)廢氣數(shù)量控制裝置返回到進氣通路的廢氣的數(shù)量，以使混合氣體數(shù)量變成由想要的氣體數(shù)量計算機構(gòu)所計算的想要的混合氣體數(shù)量。
這里，“想要的氣體數(shù)量計算機構(gòu)”是CPU，更具體地說是一個用來探測想要的混合氣體數(shù)量的程序框圖(程序)，該程序框圖儲存在ECU的ROM(只讀存儲器)中。
根據(jù)本發(fā)明的第6方面，在根據(jù)第1方面的內(nèi)燃機中，最好是當燃燒加熱器運行時EGR裝置停止運行。
EGR裝置的暫停意味著EGR氣體不被引入進氣通路。從而，僅通過使用燃燒氣體來調(diào)節(jié)目標混合氣體數(shù)量。因而在此一情況下，僅控制從燃燒加熱器發(fā)出的廢氣的數(shù)量就可以了，從而，這消除了為了把混合氣體數(shù)量調(diào)節(jié)成目標混合氣體數(shù)量而控制EGR氣體數(shù)量和噴油正時的提前量的必要性。于是，有利于把混合氣體數(shù)量設定成目標混合氣體數(shù)量。因此，易于減少氮氧化物和煙霧。另外，煙霧的減少進一步有利于減少PM。
根據(jù)本發(fā)明的第7方面，在根據(jù)第6方面的內(nèi)燃機中，最好是由燃燒氣體溫度傳感器來探測燃燒加熱器的運行狀態(tài)。
由燃燒氣體溫度傳感器來探測燃燒加熱器的運行狀態(tài)，使得易于控制燃燒加熱器內(nèi)的火勢，這轉(zhuǎn)而提供對從燃燒加熱器發(fā)出的燃燒氣體的溫度的方便的控制。隨著燃燒氣體溫度變高，燃燒氣體的發(fā)出數(shù)量變大。然而，即使當燃燒氣體的發(fā)出數(shù)量很大時，也可以僅通過控制燃燒氣體而把混合氣體數(shù)量控制成目標混合氣體數(shù)量，所以有利于設定成目標混合氣體數(shù)量。
隨著下文參照構(gòu)成其一部分的附圖更全面的描述和權(quán)利要求，這些連同存在于結(jié)構(gòu)和運行的細節(jié)中的其他目的和優(yōu)點將因此而顯而易見，這些附圖中相同的標號到處都表示相同的零件。
通過結(jié)合附圖的以下描述，本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點將變成顯而易見的，這些附圖中

圖1是表示在本發(fā)明的第1實施例中帶有燃燒加熱器的內(nèi)燃機的原理圖；圖2是表示廢氣冷卻器的放大剖視圖；圖3是表示燃燒加熱器的原理剖視圖；圖4是表示在本發(fā)明的第1實施例中用來把混合氣體數(shù)量設定成目標混合氣體數(shù)量的運行控制程序的程序框圖；圖5是表示新鮮空氣數(shù)量對混合氣體數(shù)量的曲線圖；以及圖6是表示在本發(fā)明的第2實施例中用來把混合氣體數(shù)量設定成目標混合氣體數(shù)量的運行控制程序的程序框圖。
下面將參照附圖描述本發(fā)明的實施例。參照圖1至圖5來描述本發(fā)明的第1實施例。
<設備的概述>
發(fā)動機1是水冷式內(nèi)燃機，并包括一個帶有發(fā)動機冷卻水經(jīng)由其中循環(huán)的未畫出的水套的發(fā)動機主體3，一個用來以燃燒所需要的空氣供給發(fā)動機主體3的一組未畫出的氣缸的進氣裝置5，一個用來把空氣-燃油混合物在氣缸內(nèi)燃燒之后所產(chǎn)生的廢氣向大氣中排放的排氣裝置7，一個用來加熱裝備有發(fā)動機的未畫出的車輛的室內(nèi)的車室內(nèi)取暖裝置(車內(nèi)加熱器)9，以及一個EGR裝置88。
進氣裝置5結(jié)構(gòu)上從一個作為濾清器的空氣凈化器13起始，并以發(fā)動機主體3的一個未畫出的進氣口終結(jié)。從空氣凈化器13到該進氣口，進氣裝置5設有渦輪增壓器15的壓縮機15a，燃燒加熱器17，中間冷卻器19，以及進氣歧管21。這些構(gòu)成進氣裝置5的結(jié)構(gòu)總稱為進氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
進氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)屬于用作進氣通路的進氣管23，該進氣通路帶有一組連接管。
進氣管32大體上在以壓縮機15a作為邊界的點處分成下游側(cè)連接管27和上游側(cè)連接管25，因為外界空氣被壓縮機15a強行引入而進入進氣裝置5故該下游側(cè)連接管被帶入有壓狀態(tài)，而該上游側(cè)連接管未被帶入有壓狀態(tài)。
參照圖1，上游側(cè)連接管25由從空氣凈化器13朝著壓縮機15a筆直延伸的桿狀主流管29，和作為旁通地連接于主流管29的支流管的用于加熱器的支管31構(gòu)成。
用于加熱器的支管31基本上取U字形，作為整體包含布置在此一管31中間的燃燒加熱器17。另外，用于加熱器的支管31帶有一個沿用于加熱器的支管31中的氣流方向布置在燃燒加熱器17的上游的空氣供給通路33，和一個類似的布置在加熱器17的下游的燃燒氣體引入通路35。
空氣供給通路33把燃燒加熱器17的上游側(cè)部位18a連接于主流管29并經(jīng)由主流管29用新鮮空氣供給燃燒加熱器17。燃燒氣體引入通路35把燃燒加熱器17的下游側(cè)部位18b連接于主流管29并把從燃燒加熱器17發(fā)出的燃燒氣體引入主流管29。從而，涉及用于加熱器的支管31的空氣可能既包括新鮮空氣又包括來自燃燒加熱器17的燃燒氣體。
另外，燃燒氣體引入通路35由于燃燒氣體流過它而傳遞燃燒氣體a2所具有的熱量(燃燒熱)。然后，一個用作冷卻裝置的廢氣冷卻器84在靠近燃燒加熱器17的部位處附連于燃燒氣體引入通路35。廢氣冷卻器84，如圖2中所示，帶有一個螺旋形水通路85。一個其兩端封閉并具有稍大于燃燒氣體引入通路35的直徑的圓柱形殼體86，配裝于燃燒氣體引入通路35的外部，而一組翅片35a、35a、…螺旋地固定于燃燒氣體引入通路35的外壁面，從而形成螺旋形水通路85。
另外，水導管W4、W5配裝于廢氣冷卻器84的兩端84a,84b。另外，如從圖1中所見，水導管W4連接于發(fā)動機主體3并與水套相連通。此外，水導管W5也連接于發(fā)動機主體3并與水套相連通。一個水導管W1是燃燒加熱器17經(jīng)由它連接于發(fā)動機主體3，而且來自水套的發(fā)動機冷卻水經(jīng)由它流往燃燒加熱器17的導管。
廢氣冷卻器84這樣構(gòu)成，因而，來自水套的發(fā)動機冷卻水經(jīng)由水導管W4、W5在廢氣冷卻器84與水套之間循環(huán)，并到達廢氣冷卻器84，這時發(fā)動機冷卻水流動，同時被引導沿著螺旋形水通路85繞過燃燒氣體引入通路35的外壁。結(jié)果，廢氣冷卻器84被投入運行。另外，在此時，如果燃燒氣體流過燃燒氣體引入通路35內(nèi)部，則燃燒氣體被廢氣冷卻器84所冷卻，因而燃燒氣體所具有的熱量減少。從而，經(jīng)由燃燒氣體引入通路35進入主流管29的燃燒氣體轉(zhuǎn)變成低溫氣體。
另外，關(guān)于用來把空氣供給通路33連接于主流管29和用來把燃燒氣體引入通路35連接于主流管29的各個連接點c1、c2，在主流管29上連接點c1布置在連接點c2的上游。因而，來自空氣凈化器13的新鮮空氣a1首先分成在連接點c1處分流入用于加熱器的支管31的空氣a1，和未被分流而經(jīng)由主流管29穿過空氣流量計70流往連接點c2的空氣a1′。然后，已經(jīng)從空氣a1變成燃燒加熱器17的燃燒氣體的空氣a2，在連接點c2處與空氣a1′匯合，并且變成燃燒氣體混合空氣a3。在此一燃燒氣體混合空氣a3中，被定義為新鮮空氣并流過空氣流量計70的空氣a1′含有燃燒加熱器17的燃燒氣體a2，同時燃燒加熱器17的燃燒氣體a2是幾乎無煙地，換言之，不含碳地發(fā)出的氣體。從而，即使當空氣a3被用作用于內(nèi)燃機的進氣時，在內(nèi)燃機的耐久性方面也必定沒有麻煩。注意，空氣流量計70探測流量以便確定有多少空氣a1′流過空氣流量計70，并把其探測信號傳送到ECU46。此一探測信號暫時儲存在ECU的未示出的RAM中。然后，當有必要時，ECU的未畫出的CPU從中取出該探測值。
現(xiàn)在回到設備的描述。參照圖1，下游側(cè)連接管27是由用來把壓縮機15a連接于進氣歧管21的管子，并基本上取L字形，如圖1中所示者。另外，中間冷卻器(增壓中冷器)19在靠近進氣歧管21的部位處布置在下游側(cè)連接管27上。
另一方面，排氣裝置7結(jié)構(gòu)上從發(fā)動機主體3的未畫出的排氣口起始而以消聲器41終結(jié)。從該排氣口到消聲器41，排氣裝置7包括一個排氣歧管37，一個渦輪增壓器15的渦輪15b以及一個沿著用作排氣通路的排氣管42的排氣催化劑39。這些構(gòu)成冷卻裝置7的結(jié)構(gòu)總稱為排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是公知的，并且不直接涉及本發(fā)明，因而其描述被省略。注意，流過排氣裝置7的空氣作為發(fā)動機1的廢氣被標成標號a4。
接下來，在圖3中示意地示出燃燒加熱器17的結(jié)構(gòu)。
燃燒加熱器17被連接于發(fā)動機主體3的水套，并且其中包括一個來自水套的冷卻水流過其中的冷卻水通路17a。流過冷卻水通路17a的發(fā)動機冷卻水(在圖2中用虛線表示)通過并環(huán)繞在燃燒加熱器17內(nèi)部所形成的燃燒室17d，其間該冷卻水得到來自燃燒室17d的熱量并因而被加熱。
燃燒室17d由一個作為噴出火焰的燃燒源的燃燒筒17b，和一個用來包住燃燒筒17b以防止火焰外露的圓柱形隔離壁17c構(gòu)成。燃燒筒17b被隔離壁17c包住，借此燃燒室17d被界定在隔離壁17c的內(nèi)部。然后，隔離壁17c又被燃燒加熱器17的一個外壁43a所包圍，在隔離壁17c與外壁43a之間有一個空隙?？看艘豢障?，在外壁43a的內(nèi)表面與隔離壁17c的外表面之間形成冷卻水通路17a。
另外，燃燒室17d帶有一個空氣供給口17d1和一個廢氣排出口17d2，這些口分別直接連接于空氣供給通路33和燃燒氣體引入通路35。從空氣供給通路33所供給的空氣a1，經(jīng)由空氣供給口17d1進入燃燒室17d，流過它并到達廢氣排出口17d2。此后，如上所述，空氣a1流過燃燒氣體引入通路35，作為空氣a2，進入主流管29。從而，燃燒室17d為一個空氣通路的形式，該空氣通路接納已經(jīng)由于在燃燒加熱器17內(nèi)燃燒而變成空氣a2的空氣a1。
這樣，在燃燒加熱器17內(nèi)燃燒之后經(jīng)由燃燒氣體引入通路35引入主流管29的空氣a2，可以說是從燃燒加熱器17中所排出的廢氣，因而具有熱量。然后，具有熱量的空氣a2從燃燒加熱器17流出，其間空氣a2所具有的熱量經(jīng)由隔離壁17c傳遞給流過冷卻水通路17a的發(fā)動機冷卻水，從而把發(fā)動機冷卻水加熱到針對每臺發(fā)動機預先確定的想要的溫度。因此，燃燒室17也起熱交換器通路的作用。這里，想要的溫度是足以加快發(fā)動機的預熱并提高車室內(nèi)取暖裝置9的性能的溫度，以便當發(fā)動機冷卻水被燃燒加熱器17加熱并達到想要的溫度時，提高裝備有發(fā)動機的車輛的車室內(nèi)的溫度。
應該指出，燃燒筒17b包括一個連接于一個未畫出的燃油泵的燃油供給管17e，而用于燃燒的燃油，在接受該燃油泵的泵壓力時，從該燃油泵供給到燃燒筒17b。所供給的燃油在燃燒加熱器17中被汽化，借此變成汽化燃油。此一汽化燃油被一個未畫出的點火源所點火。
空氣供給通路33和燃燒氣體引入通路35僅用于燃燒加熱器17，因而可以把它們看成是屬于燃燒加熱器17的構(gòu)件。
接下來，將描述發(fā)動機冷卻水到冷卻水通路17a的循環(huán)。
冷卻水通路17a帶有一個連接于發(fā)動機主體3的水套的冷卻水排出口17a1，和一個連接于車室內(nèi)取暖裝置9的冷卻水排出口17a2。
冷卻水排出口17a1經(jīng)由水導管W1連接于發(fā)動機主體3，而冷卻水排出口17a2經(jīng)由水導管W2連接于車室內(nèi)取暖裝置9。
燃燒加熱器17經(jīng)由這些水導管W1、W2連接于發(fā)動機主體3的水套和車室內(nèi)取暖裝置9。另外，車室內(nèi)取暖裝置9經(jīng)由水導管W3連接于發(fā)動機主體3。
因此，發(fā)動機主體3的水套的發(fā)動機冷卻水，如從圖1中所見，按以下順序流動(1)從冷卻水排出口17a1經(jīng)由水導管W1到達燃燒加熱器17處，在那里它被加熱。也就是說，發(fā)動機冷卻水得到熱量。(2)已經(jīng)加熱的發(fā)動機冷卻水從燃燒加熱器17的冷卻水排出口17a2經(jīng)由水導管W2流到車室內(nèi)取暖裝置9處。(3)然后，發(fā)動機冷卻水在其溫度被車室內(nèi)取暖裝置9中的熱交換降低之后，經(jīng)由水導管W3流回水套。甚至當發(fā)動機冷卻水到達水套時，仍然保留在發(fā)動機冷卻水中的熱量被用來加快發(fā)動機1的預熱。
于是，冷卻水經(jīng)由水導管W1、W2、W3在發(fā)動機主體3、燃燒加熱器17和車室內(nèi)取暖裝置9之間循環(huán)。這樣，燃燒加熱器17用它的燃燒氣體來加熱發(fā)動機冷卻水，借此提高車室內(nèi)取暖裝置9的性能并加快發(fā)動機1的預熱。
總之，由燃燒加熱器17所發(fā)出的燃燒氣體所具有的熱量加熱發(fā)動機冷卻水，借此加快發(fā)動機主體3的預熱并提高車室內(nèi)取暖裝置9的性能。也就是說，發(fā)動機冷卻水的熱量(由冷卻水所得到的熱量)越大，則發(fā)動機預熱性能和取暖性能越高。
另外，從車室內(nèi)取暖裝置9經(jīng)由水導管W3流往發(fā)動機主體3的發(fā)動機冷卻水，在其熱量消耗于發(fā)動機主體3的預熱之后，從發(fā)動機主體3經(jīng)由水導管W1流往燃燒加熱器17。此一發(fā)動機冷卻水具有比被燃燒加熱器17所加熱并流往車室內(nèi)取暖裝置9的發(fā)動機冷卻水小得多的熱量。而且，一部分此一發(fā)動機冷卻水經(jīng)由水導管W5流往廢氣冷卻器，并且，如上所述，供給用來冷卻從燃燒加熱器17所發(fā)出的燃燒氣體a2，此后經(jīng)由水導管W4流回到發(fā)動機主體3。
注意，如圖3中所示，標號45代表一個設置在燃燒加熱器17內(nèi)部的空氣鼓風扇。
接下來，將描述EGR裝置88。
EGR裝置88是用來使一部分廢氣流回到進氣系統(tǒng)而所返回的廢氣被作為發(fā)動機1的一部分進氣的裝置。
EGR裝置88包括一個廢氣再循環(huán)通路90，該通路把排氣系統(tǒng)的排氣歧管37和進氣系統(tǒng)的下游側(cè)連接管27的進氣歧管21旁通地連接于發(fā)動機主體3，并用來把廢氣從排氣管42向下游側(cè)連接管27再循環(huán)。另外，廢氣再循環(huán)通路90設有一個用作用來控制再循環(huán)廢氣的流量的廢氣再循環(huán)數(shù)量控制閥的EGR閥92。EGR閥92由一個未畫出的閥驅(qū)動單元(例如帶有隔膜的致動器)來驅(qū)動控制。該驅(qū)動單元由一個壓力控制閥(例如真空切換閥)來驅(qū)動。該壓力控制閥由一個未畫出的真空罐相連通，借此對其施加負壓。ECU46電氣上連接于諸如外界空氣溫度傳感器、燃燒氣體溫度傳感器以及轉(zhuǎn)速傳感器之類的未畫出的傳感器，空氣鼓風扇45，燃油泵，空氣流量計70，以及與EGR閥92有關(guān)的壓力控制閥。ECU46的CPU對由這些傳感器之類所輸出的參數(shù)執(zhí)行算術(shù)運算，于是壓力控制閥被驅(qū)動，結(jié)果EGR閥92根據(jù)發(fā)動機1的運行狀態(tài)適當?shù)卮蜷_和關(guān)閉。因而，ECU46、EGR閥92、閥驅(qū)動單元和壓力控制閥總稱為再循環(huán)廢氣數(shù)量控制裝置。
于是，燃燒加熱器17和EGR裝置88被ECU46根據(jù)傳感器所給出的各自的參數(shù)來操作。而且，當操作燃燒加熱器17和EGR裝置88時，ECU46通過控制燃燒加熱器17內(nèi)的燃燒狀態(tài)來控制燃燒加熱器17的燃燒氣體a2的溫度，并且根據(jù)燃燒加熱器17的燃燒氣體a2進入燃燒氣體引入通路35的引入數(shù)量，控制流過EGR裝置88的EGR氣體數(shù)量。
下面進行詳細描述[EGR裝置88是如何根據(jù)燃燒加熱器17的燃燒氣體a2進入燃燒氣體引入通路35的引入數(shù)量來控制EGR氣體數(shù)量的]。注意，流過廢氣再循環(huán)通路90的EGR氣體用標號“e”來代表。
上面帶括號的句子意味著[燃燒加熱器17的燃燒氣體a2和在下游側(cè)連接管27中EGR氣體“e”的混合物所構(gòu)成的混合氣體“as”(未畫出)的數(shù)量，是某個規(guī)定的想要的數(shù)量，而EGR氣體數(shù)量“e”被控制成獲得此一想要的數(shù)量。]注意，[某個規(guī)定的想要的數(shù)量]是指目標混合氣體數(shù)量。根據(jù)由本發(fā)明人所進行的試驗，證實了當混合氣體數(shù)量保持為目標混合氣體數(shù)量時，內(nèi)燃機的燃燒保持得很好，并且證實了在冷卻水所得到的熱量增加的情況下，可以指望預熱發(fā)動機的加快和車室內(nèi)取暖裝置性能的提高。
混合氣體“as”的數(shù)量對應于流過空氣流量計70的新鮮空氣a1′的數(shù)量(稱為新鮮空氣數(shù)量)，而圖5是表示它們之間的關(guān)系的新鮮空氣對混合氣體數(shù)量曲線圖。新鮮空氣a1′的數(shù)量稱為“新鮮空氣數(shù)量”。參照圖5，縱軸表示新鮮空氣數(shù)量，而橫軸表示混合氣體數(shù)量。ECU46的一個只讀存儲器(ROM)以圖形(映射)的形式在其中儲存新鮮空氣數(shù)量對混合氣體數(shù)量曲線圖。于是，當有必要時，CPU取出該圖形。根據(jù)此一圖形，CPU從在以上所述的RAM中所儲存的新鮮空氣數(shù)量得到混合氣體數(shù)量。從圖5中可見，混合氣體數(shù)量隨著新鮮空氣數(shù)量的增加而減少，也就是說這表示一種反比關(guān)系，如可理解的那樣。
另外，標號a3′表示經(jīng)由下游側(cè)連接管27流往發(fā)動機1的氣缸的進氣，即其中EGR氣體“e”被加進空氣a3的空氣。進氣a3′包含混合氣體“as”，參照圖1，由以下公式(1)來表達a3′=a3+“e”=a1′+a2+“e”=a1′+“as” (1)式中 a3=a1′+a2a2+“e”=“as”接下來，將參照圖4描述用來把混合氣體數(shù)量設定成目標混合氣體數(shù)量的運行控制程序。
此一程序是用來驅(qū)動發(fā)動機1的未畫出的正規(guī)程序框圖的一部分，并且由將在下文描述的步驟S101至S104組成。這些步驟構(gòu)成的程序框圖儲存在ECU46的ROM中。另外，在以下程序中的所有操作均由CPU來執(zhí)行。
在起動發(fā)動機1之后，當過程移到此一程序時，在執(zhí)行用來把混合氣體數(shù)量設定成目標混合氣體數(shù)量的運行控制程序之前，判定發(fā)動機1是否處于需要啟用燃燒加熱器17的運行狀態(tài)?！爱敯l(fā)動機1處于此一運行狀態(tài)時”是指，在寒冷或在極寒冷時，發(fā)動機正在運行，或在起動發(fā)動機之后，以及當發(fā)動機主體3本身的發(fā)熱量少(例如當燃油消耗少時)以及當冷卻水所得到的熱量因而少時。這里，寒冷是指外界空氣溫度為大約-10℃至大約15℃，而極寒冷是指外界空氣溫度低于-10℃。注意，第1實施例是基于這樣的前提，即發(fā)動機主體1處于需要啟用燃燒加熱器17的運行狀態(tài)。因此，判定發(fā)動機1是否處于以上運行狀態(tài)的步驟被省略。
在S101中，CPU從空氣流量計70的探測信號得到流往發(fā)動機主體3的未畫出的氣缸的新鮮空氣a1′的數(shù)量。在得到新鮮空氣a1′的數(shù)量之后，CPU進到S102。
在S102中，CPU得到燃燒加熱器17的燃燒氣體a2和下游側(cè)連接管27中EGR氣體“e”的混合物所構(gòu)成的混合氣體“as”的數(shù)量。由于已經(jīng)在S101中得到了新鮮空氣a1′的數(shù)量，所以CPU得到在縱軸上的a1′與圖5的曲線圖的交點，其中與此一交點相對應的由橫軸所表示的值表示所要得到的混合氣體“as”的數(shù)量(見圖5中的箭頭)。從而，新鮮空氣數(shù)量對混合氣體數(shù)量曲線圖可以被看成一個混合氣體數(shù)量計算機構(gòu)，因為混合氣體“as”數(shù)量是根據(jù)新鮮空氣a1′的數(shù)量來計算的。
在下一步S103中，CPU判定混合氣體“as”數(shù)量是否等于目標混合氣體數(shù)量。如果未處于混合氣體“as”的數(shù)量=目標混合氣體數(shù)量的關(guān)系，則CPU作出否定判斷并進到下一步S104。在S104中，CPU把EGR閥控制成具有適當?shù)拈_度，以便混合氣體“as”數(shù)量達到目標混合氣體數(shù)量。如果判定為處于混合氣體“as”數(shù)量=目標混合氣體數(shù)量的關(guān)系，則CPU作出肯定判斷并結(jié)束此一程序。為了概括S103和S104，可以說[如果混合氣體“as”數(shù)量未處于目標混合氣體數(shù)量的鄰域內(nèi)，則通過增加或減少EGR氣體數(shù)量來設定成目標混合氣體數(shù)量]。
上述計算可以通過執(zhí)行由步驟S101～S104所組成的程序框圖中的過程來進行。CPU執(zhí)行所有這些過程，因而它可被稱為想要的氣體數(shù)量計算單元。
接下來，將描述本發(fā)明的第1實施例中的帶有燃燒加熱器的內(nèi)燃機1的運行效果。
<第1實施例中的運行效果>
在帶有燃燒加熱器的內(nèi)燃機1中，EGR氣體“e”的數(shù)量是根據(jù)燃燒氣體a2進入進氣系統(tǒng)的引入數(shù)量，通過調(diào)整EGR裝置88的EGR閥92的開度來控制的。于是，EGR氣體“e”與燃燒氣體a2的混合物所構(gòu)成的混合氣體“as”的數(shù)量可以借此而設定成目標混合氣體數(shù)量。此外，EGR氣體數(shù)量被這樣控制，以便燃燒氣體變成相對于在目標混合氣體中燃燒氣體對EGR氣體的比率盡可能地高，借此可以得到以下運行效果。
(ⅰ)燃燒加熱器17內(nèi)的燃燒通常是在低于發(fā)動機主體3的氣缸內(nèi)進行燃燒的壓力的壓力下進行的，而且燃油與空氣容易混合。在燃燒加熱器17中，燃燒可以在非常接近理論空燃比的鄰域內(nèi)進行。因而，燃燒加熱器17的燃燒氣體具有較少數(shù)量的碳氫化合物HC和氮氧化物NOx和更高的二氧化碳排出濃度，借此它比廢氣a4(=EGR氣體“e”)要清潔。另外，如所公知，二氧化碳具有抑制煙霧的效果。因而，即使當發(fā)動機1處于高負載狀態(tài)更不用說處于低負載狀態(tài)時，可以抑制煙霧并防止空燃比變濃。
(ⅱ)燃燒加熱器17的燃燒氣體a2是一種不含碳的氣體。因而，在發(fā)動機主體3內(nèi)不積碳，很難出現(xiàn)內(nèi)燃機的歸因于積碳的異常摩擦之類的麻煩。
(ⅲ)通過把EGR氣體“e”與燃燒氣體a2的混合氣體“as”的數(shù)量設定成目標混合氣體數(shù)量，燃燒很好地進行，而且隨著冷卻水所得到的熱量的增加，氮氧化物減少。因此可以指望發(fā)動機1的預熱加快和車室內(nèi)取暖裝置9的性能提高。
另外，燃燒加熱器17經(jīng)由空氣供給通路33和燃燒氣體引入通路35旁通地連接于主流管29。這樣，由于空氣流量計70布置在主流管29中連接點c1與c2之間的部位處，所以來自作為進氣系統(tǒng)的起始端的空氣凈化器13的空氣，分成在連接點c1處向空氣供給通路33分流的空氣a1，和未被分流而沿主流管29經(jīng)由空氣流量計70流往連接點c2的空氣a1′。因此，僅有未被分流的空氣a1′流過空氣流量計70。而且，在空氣a1′到達發(fā)動機主體3之前的任何地方都不發(fā)生空氣a1′的分流，從而空氣a1′的數(shù)量成為純粹參與發(fā)動機1的燃燒的新鮮空氣數(shù)量。借此由空氣流量計70得到純粹參與發(fā)動機1的燃燒的準確的新鮮空氣數(shù)量。因而，這適于對發(fā)動機1的燃燒的控制。
此外，燃燒加熱器17的燃燒氣體引入通路35與作為進氣通路的主流管29相連通，致使燃燒氣體a2在發(fā)動機1內(nèi)再次被燃燒。此一再次燃燒的燃燒氣體a2，在到達發(fā)動機1的排氣系統(tǒng)時，可以被設置在排氣系統(tǒng)中的排氣催化劑39所凈化。
這樣，由于燃燒加熱器17的空氣供給通路33和燃燒氣體引入通路35不直接通大氣，所以可以指望降低噪聲的效果。接下來將參照圖6所示的運行控制程序來描述第2實施例。第1實施例的運行控制程序是基于發(fā)動機1必定處于需要啟用燃燒加熱器17的運行狀態(tài)這一前提。然而，第2實施例在以下三點上與第1實施例有所不同。(1)不需要上述前提，即第2實施例具有一個判定燃燒加熱器是否運行的步驟。(2)增加了一個根據(jù)燃燒加熱器17是否運行來使EGR裝置88‘通/斷’的步驟。(3)第1實施例的步驟S101～S104的內(nèi)容根據(jù)EGR裝置88究竟處于‘通’狀態(tài)還是‘斷’狀態(tài)來改變。
下文將更詳細地描述第2實施例的這種運行控制程序。
在起動發(fā)動機1之后，當過程進到此一程序時，在S21中判定是否通過運行燃燒加熱器17來實現(xiàn)燃燒。
如果在S21中判定是肯定的，則過程進到S22，而如果判定是否定的，則進到S23。
在S22和S23中，分別執(zhí)行EGR裝置88的‘斷’控制和‘通’控制。然后，過程從S22或S23進到S201。
在S201中，像在第1實施例中的S101中一樣，根據(jù)空氣流量計70的檢測信號得到流往發(fā)動機主體3的未畫出的氣缸的新鮮空氣a1′的進氣數(shù)量。在得到新鮮空氣a1′的進氣數(shù)量之后，過程進到S202。
在S202中，雖然該步驟相當于第1實施例中的S102，視究竟是執(zhí)行EGR裝置88的‘斷’控制還是‘通’控制的不同來確定EGR氣體“e”的數(shù)量，而執(zhí)行哪一種控制則是根據(jù)在S21中所作出的肯定判斷和否定判斷之間的不同。也就是說，當執(zhí)行EGR裝置88的‘斷’控制時，EGR氣體“e”的數(shù)量為零，因而混合氣體“as”的數(shù)量僅取決于燃燒加熱器17的燃燒氣體a2的數(shù)量。相反，當執(zhí)行EGR裝置88的‘通’控制時，像在第1實施例的S102中一樣，混合氣體“as”的數(shù)量是從燃燒氣體a2的數(shù)量和EGR氣體“e”的數(shù)量得到的。
在下一步S203中判定混合氣體“as”的數(shù)量是否等于目標混合氣體數(shù)量。如果未處于混合氣體“as”數(shù)量=目標混合氣體數(shù)量的關(guān)系，則作出否定判斷，而過程進到下一步S204。如果在S203中判定處于混合氣體“as”數(shù)量=目標混合氣體數(shù)量的關(guān)系，則作出肯定判斷，并且此一程序結(jié)束。
在S204中，像在S104中一樣，混合氣體“as”數(shù)量被控制得變成目標混合氣體數(shù)量。然而，控制混合氣體“as”數(shù)量的方法不同，視究竟是執(zhí)行EGR裝置88的‘斷’控制還是‘通’控制而定。也就是說，為了使混合氣體“as”數(shù)量等于目標混合氣體數(shù)量，應該確定究竟是可以僅靠燃燒加熱器17的燃燒氣體，還是通過需要使用EGR氣體“e”來得到目標混合氣體數(shù)量。當執(zhí)行EGR裝置88的‘斷’控制時，混合氣體“as”數(shù)量僅通過使用燃燒氣體a2來控制。當執(zhí)行EGR裝置88的‘通’控制時，混合氣體“as”數(shù)量通過既使用燃燒氣體a2又使用EGR氣體“e”來控制。
<第2實施例中的運行效果>
在第2實施例中，當燃燒加熱器17運行時，進行EGR裝置88的‘斷’控制，于是EGR裝置88停止運行。EGR裝置88的暫停意味著，EGR氣體“e”不被引入進氣管23。因此，僅通過使用燃燒氣體a2把混合氣體“as”數(shù)量控制成目標混合氣體數(shù)量。在此一情況下，僅從燃燒加熱器17發(fā)出的廢氣的數(shù)量就足以進行以上控制，從而可以消除為了把混合氣體“as”數(shù)量控制成目標混合氣體數(shù)量而控制EGR氣體“e”數(shù)量和噴油正時的提前量的必要性。于是，把混合氣體數(shù)量設定成目標混合氣體數(shù)量要容易得多。從而，有利于減少氮氧化物和煙霧。進而，當煙霧減少時，可以更加有利于減少PM。
最好是由未示出的燃燒氣體溫度傳感器來探測燃燒加熱器17的運行狀態(tài)。燃燒氣體溫度傳感器探測燃燒加熱器17的運行狀態(tài)，借此使得可以方便地調(diào)節(jié)燃燒加熱器17內(nèi)的火勢，即從燃燒加熱器17發(fā)出的燃燒氣體的溫度。隨著燃燒氣體溫度變得越高，燃燒氣體a2的發(fā)生數(shù)量變得越大。然而，即使當燃燒氣體a2的發(fā)生數(shù)量很大時，也可以僅通過控制燃燒氣體a2而把混合氣體“as”數(shù)量調(diào)節(jié)成目標混合氣體數(shù)量，借此有利于設定成目標混合氣體數(shù)量。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的帶有燃燒加熱器的內(nèi)燃機是這樣構(gòu)成的，即燃燒加熱器設置在進氣系統(tǒng)中，從燃燒加熱器發(fā)出的燃燒氣體被引向進氣通路，發(fā)動機有關(guān)要件被燃燒氣體所具有的熱量加熱，借此加快內(nèi)燃機的預熱并提高裝備有內(nèi)燃機的車輛中的車室內(nèi)取暖裝置的性能。這樣構(gòu)成的內(nèi)燃機包括EGR裝置和用來根據(jù)燃燒氣體進入進氣通路的引入數(shù)量控制由EGR裝置所再循環(huán)的廢氣的數(shù)量的再循環(huán)廢氣數(shù)量控制裝置。因而，即使當EGR裝置與帶有把燃燒氣體引入進氣系統(tǒng)型燃燒加熱器的內(nèi)燃機相組合時，也有可能防止空燃比變濃并抑制煙霧的產(chǎn)生。
從詳細的說明書中，本發(fā)明的許多特征和優(yōu)點是顯而易見的，于是，所附權(quán)利要求書旨在覆蓋落入本發(fā)明的精神實質(zhì)和范圍之內(nèi)的本發(fā)明的所有這些特征和優(yōu)點。進而，由于對本專業(yè)的技術(shù)人員來說各種修改和變動很容易實現(xiàn)，所以不想把本發(fā)明限制于所圖示和描述的具體結(jié)果和操作，因此所有適當?shù)男薷暮偷刃锞蛇€原成落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1．一種帶有布置在進氣系統(tǒng)中的燃燒加熱器的內(nèi)燃機，用于通過把從所述燃燒加熱器中發(fā)出的燃燒氣體引入進氣通路并用燃燒氣體所具有的燃燒熱加熱發(fā)動機有關(guān)要件來加快所述內(nèi)燃機的預熱并提高設置在裝備所述內(nèi)燃機的車輛中的車室內(nèi)取暖裝置的性能，所述內(nèi)燃機包括一個EGR裝置，包括用來旁通地連接所述內(nèi)燃機的進氣通路和排氣通路的廢氣再循環(huán)通路，以便通過使所述內(nèi)燃機的廢氣從排氣通路經(jīng)由廢氣再循環(huán)通路返回到進氣通路來使廢氣在排氣通路與進氣通路之間再循環(huán)；以及一個再循環(huán)廢氣數(shù)量控制裝置，用于根據(jù)燃燒氣體進入進氣通路的引入數(shù)量來控制由所述EGR裝置再循環(huán)的廢氣的數(shù)量。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的一種帶有燃燒加熱器的內(nèi)燃機，其特征是當所述內(nèi)燃機處于預定的運行狀態(tài)時，如果在進氣通路中所產(chǎn)生的引入進氣通路中的燃燒氣體和返回到進氣通路中的廢氣的混合物所構(gòu)成的混合氣體的數(shù)量不處于想要的混合氣體數(shù)量的鄰域內(nèi)，則通過增加或減少返回到進氣通路的廢氣的數(shù)量來把該混合氣體數(shù)量設定到想要的混合氣體數(shù)量。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的一種帶有燃燒加熱器的內(nèi)燃機，其特征是還包括用來探測供給所述內(nèi)燃機用于燃燒的新鮮空氣的數(shù)量的新鮮空氣數(shù)量探測機構(gòu)；以及用來根據(jù)由所述新鮮空氣數(shù)量探測機構(gòu)所探測的新鮮空氣數(shù)量來計算混合氣體數(shù)量的混合氣體數(shù)量計算機構(gòu)。
4．根據(jù)權(quán)利要求3的一種帶有燃燒加熱器的內(nèi)燃機，其特征是，燃燒加熱器包括一個用來經(jīng)由內(nèi)燃機的進氣通路供給用于燃燒加熱器內(nèi)的燃燒的空氣的空氣供給通路，以及一個用來把從所述燃燒加熱器發(fā)出的燃燒氣體引入進氣通路的燃燒氣體引入通路，所述新鮮空氣數(shù)量探測機構(gòu)在用來把空氣供給通路連接于進氣通路的連接點與用來把燃燒氣體引入通路連接于進氣通路的連接點之間的部位處布置在進氣通路中，而且所述新鮮空氣探測機構(gòu)的布置位置位于廢氣再循環(huán)通路對進氣通路的連接部位的上游。
5．根據(jù)權(quán)利要求2的一種帶有燃燒加熱器的內(nèi)燃機，其特征是，所述再循環(huán)廢氣數(shù)量控制裝置包括用來根據(jù)所述內(nèi)燃機的運行狀態(tài)計算想要的混合氣體數(shù)量的想要的氣體數(shù)量計算機構(gòu)，并且這樣增加或減少由所述再循環(huán)廢氣數(shù)量控制裝置返回到進氣通路的廢氣的數(shù)量，以便混合氣體數(shù)量變成由所述想要的氣體數(shù)量計算機構(gòu)所計算的想要的混合氣體數(shù)量。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的一種帶有燃燒加熱器的內(nèi)燃機，其特征是，當所述燃燒加熱器運行時所述EGR裝置停止運行。
7．根據(jù)權(quán)利要求6的一種帶有燃燒加熱器的內(nèi)燃機，其特征是，由燃燒氣體溫度傳感器來探測所述燃燒加熱器的運行狀態(tài)。
全文摘要
帶有把燃燒氣體引入進氣系統(tǒng)型燃燒加熱器的內(nèi)燃機，即使當內(nèi)燃機與EGR裝置相組合時，也防止空燃比變濃并減少氮氧化物和顆粒物。內(nèi)燃機有設在進氣系統(tǒng)中的燃燒加熱器，通過把從加熱器所發(fā)出的燃燒氣體引導到主流管并用燃燒氣體的燃燒熱加熱冷卻水來加快內(nèi)燃機預熱并提高車室內(nèi)取暖裝置性能。內(nèi)燃機包括EGR裝置和再循環(huán)廢氣數(shù)量控制裝置，根據(jù)燃燒氣體進入主流管的數(shù)量來控制由EGR裝置再循環(huán)的EGR氣體數(shù)量。加熱器運行時，EGR裝置停止運行。
文檔編號F02D21/08GK1227311SQ9910242
公開日1999年9月1日 申請日期1999年2月26日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月27日
發(fā)明者鈴木誠 申請人:豐田自動車株式會社