DE19926964B4

DE19926964B4 - Verfahren zur Steuerung der Temperatur eines Katalysators

Info

Publication number: DE19926964B4
Application number: DE19926964A
Authority: DE
Inventors: Makoto Toyota-shi Suzuki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-06-15
Filing date: 1999-06-14
Publication date: 2009-10-08
Anticipated expiration: 2019-06-15
Also published as: DE19926964A1; FR2779776A1; FR2779776B1; JP2000002169A; JP3528603B2

Abstract

Verfahren zur Steuerung der Temperatur eines Katalysators (39) zur Reinigung der aus einem Verbrennungsmotor (1) ausgestoßenen Abgase, wobei der Verbrennungsmotor (1) folgende Bauteile aufweist:
eine Verbrennungsheizung (17) zur Erwärmung der Ansaugluft, um den Motor vorzuwärmen; und
eine Einlassdrosselklappe (20) in einem Luftansaugsystem zur Regulierung der in den Verbrennungsmotor einzusaugenden Luftmenge; wobei das Verfahren
Drosselung der Ansaugluftmenge mittels der Einlassdrosselklappe (20) zur Erhöhung des Brennstoff-Luftverhältnisses umfasst, wenn eine Anforderung zur Anhebung der Temperatur des Katalysators (39) besteht,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verbrennungsheizung (17) zusätzlich dann in Betrieb genommen wird, wenn eine Anforderung erfolgt, den Öffnungsgrad der Einlassdrosselklappe (20) zu reduzieren, um die Temperatur der aus dem Verbrennungsmotor (1) abgegebenen Abgase durch sowohl das Verbrennungsgas der Verbrennungsheizung als auch durch die Verbrennung eines fetteren Brennstoff-Luftgemisches in dem Verbrennungsmotor zu erhöhen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Steuerung der Temperatur eines Katalysators, um die aus einem Verbrennungsmotor ausgestoßenen Abgase zu reinigen, wobei der Verbrennungsmotor eine Verbrennungsheizung besitzt. Insbesondere bezieht sie sich auf ein solches Verfahren, in dem der Verbrennungsmotor eine Verbrennungsheizung zur Einführung eines Verbrennungsgases in ein Ansaugsystem des Verbrennungsmotors besitzt, um das Aufwärmen des Verbrennungsmotors zu beschleunigen.
DE 195 48 120 C1 beschreibt einen Verbrennungsmotor mit einer Verbrennungsheizung und einem Abgaskatalysator im Abgasstrang, wobei der Verbrennungsmotor in einem Hybridfahrzeug der Stromerzeugung für einen elektrischen Antriebsmotor dient. Zur Vorheizung des Verbrennungsmotors wird dieser bei laufender Verbrennungsheizung im Schleppbetrieb von dem elektrischen Antriebsmotor angetrieben, um die heißen Verbrennungsgase durch die Zylinder zu fördern. Ferner ist vor dem Abgaskatalysator eine elektrische Heizeinrichtung vorgesehen, um die Katalysatortemperatur vor dem Betriebsbeginn des Verbrennungsmotors zusätzlich zu erhöhen.
DE 43 06 900 C1 zeigt die Betriebsdauer bzw. verschiedene Abschaltkriterien einer Verbrennungsheizung in der Aufwärmephase eines Verbrennungsmotors, wobei eine Ansaugluft durch eine Flammanlage vorgeheizt wird.
DE 41 09 436 C1 offenbart eine Vorrichtung zur Erhöhung der Prozesstemperatur einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer im Ansaugsystem der Brennkraftmaschine angeordneten Heizeinrichtung zur Erwärmung des Ansaugluftstromes, wobei das Anlassen des Motors mit unterbrochener Kraftstoffversorgung und laufendem Heizer so verwendet wird, sodass die heißen Abgase aus dem Heizer die Zylinder passieren, ohne unerwünschte Emissionen durch Verbrennung in kalten Zylindern des Motors zu erzeugen.
DE 691 08 213 T2 zeigt das Einstellen kombinierter Abschaltkriterien eines Verbrennungsheizers, wobei die Kriterien (Zeit und Temperatur) entsprechend der Anlasstemperatur des Motors gewählt werden können (Umgebungstemperatur oder Kühlmitteltemperatur).
Beispielsweise offenbart die Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 62-75069 eine Technologie zur Aufwärmung des Kühlwassers durch Verwendung der Verbrennungswärme, die von einer Verbrennungsheizung abgegeben wird, die an einer Ansaugleitung des Verbrennungsmotors befestigt ist, wodurch die Starteigenschaft des Verbrennungsmotors und das Beschleunigen der Aufwärmung des Motors zu einer kalten Zeit verbessert wird.
Die Verbrennungsheizung, die in der oben genannten Veröffentlichung offenbart ist, ist durch eine Ansaugrohrleitung und eine Auslassrohrleitung an der Ansaugleitung befestigt. Anschließend wird die zur Verbrennung notwendige Luft über die Ansaugrohrleitung von der Ansaugleitung geliefert und das Verbrennungsgas wird über die Auslassrohrleitung zur Ansaugleitung ausgestoßen. Das hochtemperierte Verbrennungsgas, das von der Verbrennungsheizung abgegeben wird, strömt durch die Ansaugleitung, gelangt anschließend bald zu dem Motorblock des Verbrennungsmotors und heizt das Kühlwasser in einem Wassermantel auf. Des Weiteren ist ein Öffnungs-/Schließventil, d. h. eine sogenannte Lufteinlassdrosselklappe zur Öffnung und Schließung der Ansaugleitung in der Ansaugleitung zwischen einem Verbindungspunkt, der die Ansaugleitung mit der Ansaugrohrleitung verbindet, und einen Verbindungspunkt, der die Ansaugleitung mit der Auslassrohrleitung verbindet, vorgesehen. Diese Einlassdrosselklappe wird vor dem Start des Verbrennungsmotors vollständig geschlossen und ist für eine kurze Zeitdauer nach dem Start des Motors halb geschlossen (halb geöffnet) oder vollständig geöffnet, wodurch eine Liefermenge an Luft für die Verbrennung in der Verbrennungsheizung gesteuert wird. Mit dieser Steuerung kann das Aufwärmen des Verbrennungsmotors beschleunigt werden und die Starteigenschaft des Motors kann ferner verbessert werden.
Andererseits kann, obwohl es in der obigen Veröffentlichung nicht ausdrücklich beschrieben ist, angenommen werden, dass ein katalytischer Umwandler als Abgasreinigungsvorrichtung im Abgassystem des Verbrennungsmotors vorgesehen ist. In diesem Fall ist es notwendig, eine Temperatur des Katalysators ausreichend zu erhöhen, um einen Katalysator des katalytischen Umwandlers wirksam funktionieren zu lassen. Anschließend wird der Verbrennungsmotor bspw. in einen Leerlaufzustand versetzt. Zu jener Zeit wird eine Temperatur des Abgases, das von dem Verbrennungsmotor abgegeben wird, erhöht und eine Temperatur der Abgasleitung steigt entsprechend. Folglich arbeitet der Katalysator dementsprechend viel früher und das Abgas vom Verbrennungsmotor kann bald gereinigt werden.
Eine große Kraftstoffmenge kann in der Verbrennungskammer einfach verbrannt werden, um die Temperatur des Abgases, das von dem Verbrennungsmotor abgegeben wird, zu erhöhen. Um es für den Fall des Leerlaufs zu beschreiben, wird jedoch normalerweise die große Kraftstoffmenge nicht während des Leerlaufs verbrannt, und statt dessen wird eine Luftansaugmenge durch Erhöhen eines Drosselgrades der Einlassdrosselklappe reduziert. Die Kraftstoffmenge wird nämlich relativ zur Luftmenge, die an die Zylinder des Verbrennungsmotors geliefert wird, erhöht. Wenn sie somit erhöht wird, wird jedoch ein Widerstand der Ansaugluft in der Ansaugleitung größer, was in einer Zunahme eines Differenzdrucks zwischen der Ansaugseite und der Auslassseite der Verbrennungsheizung resultiert. Deshalb nimmt eine Geschwindigkeit der Luftströmung in der Verbrennungsheizung zu, und, wie im Falle eines Feuerzeugs für eine Zigarette und eines Streichholzes, für die es schwer ist, Feuer zu fangen, wenn ein starker Wind bläst, besteht eine Möglichkeit, bei der die latente Flamme in der Verbrennungsheizung schwer erzeugt werden kann, und, wenn sie erzeugt wird, wird sie umgehend gelöscht. Wenn es ferner schwierig ist, die latente Flamme in der Verbrennungsheizung zu erzeugen, und wenn sie ferner sofort gelöscht wird, sobald sie erzeugt wurde, kann ein Luft-/Kraftstoffverhältnis A/F der Verbrennungsheizung, das für jede Fahrzeugart oder jeden Verbrennungsmotor festgelegt ist, stark von einem vorbestimmten Wert abweichen, was einen unerwünschten Aspekt darstellt.
Darüber hinaus nimmt die Menge der Ansaugluft, die in die Zylinder des Verbrennungsmotors gelangt, ab, wenn die Lufteinlassdrosselklappe gedrosselt wird, und daher nimmt eine Luftdichte, d. h., eine Masse an Sauerstoff, ab. Folglich ist es einfach, Rauchwolken zu erzeugen, wenn in dem Verbrennungsmotor eine Verbrennung stattfindet. Es könnte nämlich die Möglichkeit bestehen, bei der die Reinigung der Emission verschlechtert wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die unter solchen Umständen getätigt wurde, ein Verfahren zur Steuerung eines Katalysators für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, der eine Verbrennungsheizung besitzt, die in der Lage ist, den Verbrennungsmotor schnell aufzuwärmen und dessen Starteigenschaft zu verbessern. Der Verbrennungsmotor, der die Verbrennungsheizung hat, ist in der Lage, die folgenden Effekte darzustellen. (1) Die Erzeugung einer latenten Flamme für die Verbrennungsheizung kann zuverlässig gewährleistet werden. (2) Die Verschlechterung der Reinigung der Emission kann verhindert werden. (3) Eine optimale Reinigung des Abgases kann vorgesehen werden.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen aus Anspruch 1 der Erfindung gelöst.
Um das obige Ziel zu erreichen, benutzt ein Verbrennungsmotor, der eine Verbrennungsheizung besitzt, gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden Konstruktionen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Verbrennungsmotor, der eine Verbrennungsheizung enthält, eine Verbrennungskammer auf, einen Luftversorgungsdurchgang zur Belieferung der Verbrennungskammer mit der Luft für die Verbrennung, einen Kraftstoffbelieferungsdurchgang zur Belieferung der Verbrennungskammer mit einem Verbrennungskraftstoff, eine Zündvorrichtung zur Zündung des Verbrennungskraftstoffes, der durch den Kraftstoffbelieferungsdurchgang in die Verbrennungskammer geliefert wurde, und einen Verbrennungsgasausstoßdurchgang zum Ausstoßen eines Verbrennungsgases aus der Verbrennungskammer, das von dem Verbrennungskraftstoff erzeugt wurde, der in der Verbrennungskammer mit der Zündung durch die Zündvorrichtung verbrannt wurde. Die Verbrennungsheizung erhöht die Temperaturen der dem Motor zugehörigen Bauteile, indem die Verbrennungsheizung arbeitet, wenn sich der Verbrennungsmotor in einem vorbestimmten Betriebszustand befindet. Die Verbrennungsheizung ist in einem Bypaß durch den Luftbelieferungsdurchgang, die Verbrennungskammer und den Verbrennungsgasausstoßdurchgang mit einem Ansaugdurchgang des Verbrennungsmotors verbunden, und in dem Ansaugdurchgang ist an einem bestimmten Abschnitt, der mehr stromabwärts als einen Verbindungspunkt, der den Ansaugdurchgang mit der Verbrennungsheizung verbindet, angeordnet ist, eine Einlassdrosselklappe zur Steuerung einer Menge der Ansaugluft, die durch den Ansaugdurchgang strömt, vorgesehen.
Hier bedeutet (1) die „Zeit, in der sich der Verbrennungsmotor in dem vorbestimmten Betriebszustand befindet” eine Zeit während einem Betrieb des Verbrennungsmotors oder nach dem Start des Verbrennungsmotors, wenn eine exotherme Menge des Verbrennungsmotors selbst klein ist (wenn bspw. der Verbrauch an Kraftstoff gering ist), und, wenn eine Wärmemenge, die durch das Kühlwasser aufgenommen wurde, aufgrund der geringen exothermen Quantität des Verbrennungsmotors selbst gering ist. Die kalte Zeit bedeutet eine Temperatur von ca. –10°C bis ca. 15°C, und eine extrem kalte Zeit bedeutet eine Temperatur von –10°C oder niedriger.

(2) „Die zum Motor gehörenden Bauteile” können das Kühlwasser enthalten, und den Verbrennungsmotor selbst, in den das Verbrennungsgas der Verbrennungsheizung in die Ansaugluft eingeführt wird.

In dem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor, der die Verbrennungsheizung hat, ist die Einlassdrosselklappe zur Steuerung einer Ansaugluftströmungsrate, die durch den Ansaugdurchgang strömt, an dem Abschnitt des Ansaugdurchgangs vorgesehen, der sich mehr stromabwärts als der Verbindungspunkt des Ansaugdurchgangs befindet, der mit der Verbrennungsheizung verbunden ist. Deshalb existiert keine Einlassdrosselklappe zwischen den Verbindungspunkten des Ansaugdurchlasses, die mit dem Luftversorgungsdurchlass und mit dem Verbrennungsgasausstoßdurchgang verbunden sind. Daher wird kein Differenzdruck erzeugt, unabhängig davon, ob die Einlassdrosselklappe zwischen den Verbindungspunkten des Ansaugdurchgangs, die mit dem Luftversorgungsdurchgang und mit dem Verbrennungsgasausstoßdurchgang verbunden sind, arbeitet.
Deshalb passiert es niemals, dass eine Luftgeschwindigkeit in dem Verbrennungsheizungskörper, der über den Luftbelieferungsdurchgang und den Verbrennungsgasausstoßdurchgang mit dem Ansaugdurchgang verbunden ist, übermäßig zunimmt. Demgemäß tritt keine Luftströmung in der Verbrennungskammer auf, die stark genug wäre, um die Erzeugung der latenten Flamme zu verhindern, und daher kann die latente Flamme für die Verbrennungsheizung zuverlässig sichergestellt werden.
Da die latente Flamme ferner zuverlässig gewährleistet werden kann, tritt niemals der Fall ein, dass ein Luft-/Kraftstoffverhältnis A/F der Verbrennungsheizung, das für jeden Fahrzeugtyp oder jeden Motor festgelegt ist, von einem vorbestimmten Wert abweicht.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Einlassdrosselklappe in dem Verbrennungsmotor gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, der die Verbrennungsheizung enthält, eine Drosselklappe zur Steuerung einer Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors sein.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Einlassdrosselklappe in dem Verbrennungsmotor gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, der die Verbrennungsheizung enthält, eine Drosselklappe zur Steuerung eines Zustandes des Verbrennungsmotors sein.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es in dem Verbrennungsmotor, der die Verbrennungsheizung enthält, gemäß einem der ersten bis dritten Aspekte der Erfindung von Vorteil, wenn ein Verbindungspunkt des Luftbelieferungsdurchgangs zum Ansaugdurchgang mehr stromaufwärts angeordnet ist, als ein Verbindungspunkt des Verbrennungsgasausstoßdurchgangs mit dem Ansaugdurchgang. Der Luftbelieferungsdurchgang und der Verbrennungsgasausstoßdurchgang der Verbrennungsheizung sind zur Atmosphäre hin nicht direkt geöffnet und deshalb kann eine Auswirkung hinsichtlich der Geräuschreduzierung erwartet werden.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Verbrennungsmotor gemäß dem ersten oder vierten Aspekt der Erfindung, der die Verbrennungsheizung enthält, des weiteren einen Katalysator aufweisen, der in einem Abgassystem vorgesehen ist. Es ist ferner vorzuziehen, wenn die Einlassdrosselklappe gedrosselt wird, wenn der Bedarf besteht, eine Temperatur des Katalysators zu erhöhen, und die Verbrennungsheizung arbeitet zumindest dann, wenn die Einlassdrosselklappe gedrosselt wird.
Hier bedeutet „die Zeit, bei der die Anhebung der Temperatur des Katalysators angefordert wird”, dass eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit), die eine Zentraleinheit eines Computers darstellt, d. h., eine ECU (Motorsteuerungseinheit) zur Steuerung des gesamten Verbrennungsmotors, beurteilt, dass es erforderlich ist, die Katalysatortemperatur zu erhöhen, in Abhängigkeit von einem Zustand, unter dem der Verbrennungsmotor steht. Genauer gesagt geschieht dies während dem Betrieb des Verbrennungsmotors oder nach dem Start des Verbrennungsmotors zu einer kalten Zeit, wenn die Temperatur zwischen ca. –10°C und ca. +15°C liegt, und zu einer extrem kalten Zeit, wenn die Temperatur –10°C oder weniger beträgt, oder wenn die exotherme Menge des Verbrennungsmotors selbst gering ist (bspw. wenn ein Kraftstoffverbrauch gering ist), und wenn eine Wärmemenge, die von dem Kühlwasser aufgenommen wird, aufgrund der geringen exothermen Menge des Verbrennungsmotors selbst, bspw. wenn der Motor 1 im Leerlauf dreht, gering ist.
In diesem Fall wird in dem Verbrennungsmotor der vorliegenden Erfindung, der die Verbrennungsheizung enthält, die Einlassdrosselklappe gedrosselt, wenn eine Anforderung zur Erhöhung der Katalysatortemperatur abgegeben wird, und zumindest zu dieser Zeit arbeitet die Verbrennungsheizung. Daher besteht keine Notwendigkeit zur Anhebung der Temperatur des Abgases, indem lediglich die Einlassdrosselklappe gedrosselt wird, und das hochtemperierte Abgas aus der Verbrennungsheizung und das Einströmen in die Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors wärmt die Innenräume der Zylinder des Verbrennungsmotors ausreichend auf. Da eine Innenraumtemperatur des Zylinders des Verbrennungsmotors ohne beträchtliches Erhöhen eines Drosselungsgrades der Einlassdrosselklappe erhöht werden kann, besteht demgemäß keine Notwendigkeit, die Einlassdrosselklappe so stark zu drosseln, wie im Fall des Standes der Technik. Daher wird die Menge der Ansaugluft, die in die Zylinder des Verbrennungsmotors gelangt, nicht stark reduziert und es kann verhindert werden, dass Rauch ausgestoßen wird. Folglich wird die Reinigung der Emission nicht verschlechtert.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Verbrennungsheizung in dem Verbrennungsmotor gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung, der die Verbrennungsheizung enthält, vor dem Schließen der Einlassdrosselklappe betrieben werden.
Da die Verbrennungsheizung arbeitet, bevor die Einlassdrosselklappe geschlossen wird, erfasst ein Kühlwassertemperatursensor die Temperatur des Verbrennungsmotors durch das Verbrennungsgas, das von der Verbrennungsheizung ausgegeben wird. Wenn die Ventilschließsteuerung der Einlassdrosselklappe entsprechend der obigen Temperaturerfassung ausgeführt wird, kann die Ventilschließsteuerung der Einlassdrosselklappe in einem Zustand ausgeführt werden, in dem eine Rauchemissionsmenge minimiert wird.
Dies, zusammen mit anderen Aufgaben und Vorteilen, die nachfolgend offensichtlich werden, liegt in den Details der Konstruktion und der Funktion, wie sie nachfolgend vollständig beschrieben und beansprucht wird, wobei auf die beigefügten Zeichnungen, die einen Teil davon bilden, Bezug genommen wird, wobei gleiche Bezugszeichen ähnliche Teile durchgehend bezeichnen.
Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Diskussion in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen offensichtlich.
1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Konstruktion des Verbrennungsmotors, der eine Verbrennungsheizung enthält, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Schnittansicht, die die Verbrennungsheizung in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
3 ist eine Schnittansicht, die die Verbrennungsheizung zeigt, geschnitten durch einen imaginären Schnitt, der die Linie III-III in 2 enthält, betrachtet in einer Richtung des Pfeils.
4 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Funktionssteuerungsstart-Ausführungsroutine einer Einlassdrosselklappe in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im nachfolgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
<Bevorzugtes Ausführungsbeispiel>
(Motor 1)
Ein Motor 1 ist ein Verbrennungsmotor mit Wasserkühlung. Der Motor 1 enthält einen Motorblock 3, der mit einem nicht dargestellten Wassermantel ausgestattet ist, durch den das Kühlwasser, das eines der zum Motor gehörigen Teile ist, zirkuliert, und er enthält eine Luftansaugvorrichtung 5, zur Belieferung von mehreren, nicht dargestellten, Zylindern des Motorblocks 3 mit der für die Verbrennung notwendigen Luft, eine Abgasvorrichtung 7 zum Ausstoßen von Abgas, das nach dem Verbrennen des Luft-/Kraftstoffgemisches erzeugt wurde, in die Umgebungsluft ausgestoßen wird, wobei das Luft-/Kraftstoffgemisch aus der Luft aus der Ansaugvorrichtung 5 und einem Kraftstoff, der von einer nicht dargestellten Kraftstoffeinspritzvorrichtung eingespritzt wurde, zusammengesetzt ist, und er enthält des weiteren eine Fahrzeugraumheizung 9 zur Aufwärmung des Innenraums eines Fahrzeugs, in den der Motor 1 eingebaut ist.
(Ansaugvorrichtung 5)
Die Luftansaugvorrichtung 5 beginnt strukturell mit einem Luftreiniger 13, der als Filter zur Filterung der Frischluft für die Zylinder dient und an einer nicht dargestellten Ansaugöffnung des Motorblocks 3 endet. Zwischen dem Luftreiniger 13 und der Ansaugöffnung sind entlang der Luftansaugvorrichtung 5 ein Luftmesser 14 und als Bauteile eines Ansaugsystems, ein Kompressor 15a eines Turboladers 15, eine Verbrennungsheizung 17 zur Verbrennung unter einem Atmosphärendruck, ein Zwischenkühler 19 und ein Ansaugkrümmer 21 vorgesehen.
Diese Bauteile des Ansaugsystems gehören zu einer Ansaugleitung 23, die mehrere Rohre enthält und die als Ansaugdurchgang als ein anderes Bauteil des Ansaugsystems dient.
(Ansaugrohr 23)
Das Ansaugrohr 23, das den Kompressor 15a als Grenze hat, wird grob in ein stromabwärtsseitiges Verbindungsrohr 27, das in einen komprimierten Zustand gebracht wird, weil die Außenluft, die in die Luftansaugvorrichtung 5 gelangt, zwangsweise in den Kompressor 15a eingeführt wird, und in ein stromaufwärtsseitiges Verbindungsrohr 25, das nicht in den komprimierten Zustand gebracht wird, unterteilt.
(Stromaufwärtsseitiges Verbindungsrohr 25)
Das stromaufwärtsseitige Verbindungsrohr 25 ist aus einem stab-ähnlichen Hauptströmungsrohr 29, das sich von dem Luftreiniger 13 gerade zu dem Kompressor 15a erstreckt, und aus einem Verzweigungsrohr 31 für die Heizung, das als Nebenrohr für eine Verbindung im Bypaß mit dem Hauptströmungsrohr 29 dient, aufgebaut.
(Hauptströmungsrohr 29)
Das Hauptströmungsrohr 29 enthält einen Luftmesser 14 und einen Außenlufttemperatursensor 32, die jeweils an einem mittigen Abschnitt des Hauptströmungsrohrs 29 und an einem Abschnitt des Hauptströmungsrohrs 29, der sich näher an dem Luftreiniger 13 befindet, vorgesehen sind. Der Luftmesser 14 wird später beschrieben und der Außenlufttemperatursensor 32 wird nachfolgend beschrieben.
(Außenlufttemperatursensor 32)
Der Außenlufttemperatursensor 32 ist in der Nähe eines stromabwärtsseitigen Luftreinigers 13 an einem Abschnitt des Hauptströmungsrohrs 29 befestigt. Die Außenluft A, die von dem Luftreiniger 13 in das Hauptströmungsrohr 29 gelangt, ist die Frischluft für die Verbrennungsheizung 17, ebenso wie für den Motor 1, und der Außenlufttemperatursensor 32 erfasst eine Temperatur der Außenluft A.
(Verzweigungsrohr 31 für die Heizung)
Das Verzweigungsrohr 31 für die Heizung nimmt im Wesentlichen eine „U”-Gestalt in der Gesamtkonfiguration ein und umgreift die Verbrennungsheizung 17, die in der Mitte dieses Rohrs 31 angeordnet ist. Das Verzweigungsrohr 31 für die Heizung hat als andere konstruktive Bauteile dieses Verzweigungsrohrs 31 ein Luftversorgungsrohr 33 zur Verbindung eines stromaufwärtsseitigen Abschnittes der Verbrennungsheizung 17 in einer Luftströmungsrichtung mit dem Hauptströmungsrohr 29 und dient als Versorgungsdurchgang zur Belieferung der Verbrennungsheizung 17 mit der Frischluft von dem Hauptströmungsrohr 29, d. h. mit der Frischluft (vorverbrannte Luft) a1, die für eine Verbrennung in der Verbrennungsheizung 17 verwendet wird, und sie enthält ein Verbrennungsgasausstoßrohr 35 zur Verbindung eines stromabwärtsseitigen Abschnittes der Verbrennungsheizung 17 in der Luftströmungsrichtung mit dem Hauptströmungsrohr 29 und dient als Verbrennungsgasausstoßdurchgang zum Ausstoßen eines Verbrennungsgases (Nachverbrennungsluft) a2, das von der Verbrennungsheizung 17 in das Hauptströmungsrohr 29 abgegeben wurde. Daher dient das Verzweigungsrohr 31 für die Heizung dazu, die Luft über das Luftversorgungsrohr 33 und das Verbrennungsgasausstoßrohr 35 in die Verbrennungsheizung 17 zu liefern und auszustoßen. Ferner werden der Luftversorgungsdurchgang 33 und der Verbrennungsgasausstoßdurchgang 35 ausschließlich für die Verbrennungsheizung 17 verwendet und deshalb können sie als Bauteile bezeichnet werden, die zur Verbrennungsheizung 17 gehören.
(Verbindungspunkte c1 und c2)
In Bezug auf die einzelnen Verbindungspunkte c1, c2 des Hauptströmungsrohrs 29 sind diese jeweils mit dem Luftversorgungsrohr 33 und dem Verbrennungsgasausstoßrohr 35 verbunden. Der Verbindungspunkt c1 ist mehr stromaufwärts von dem Hauptströmungsrohr 29 als der Verbindungspunkt c2 angeordnet. Deshalb wird die Außenluft (die Frischluft) A von dem Luftreiniger 13 in die divergierende Luft a1 (auf die im folgenden einfach als „die Luft a1” Bezug genommen wird), die am Verbindungspunkt c1 zum Verzweigungsrohr 31 für die Heizung divergiert, und in die Luft a1', die durch das Hauptströmungsrohr 29 ohne Divergieren zum Verbindungspunkt c2 strömt, aufgeteilt.
Die am Verbindungspunkt c1 divergierte Luft a1 strömt über eine Strecke von der Luftversorgungsleitung 33 → die Verbrennungsheizung 17 → das Verbrennungsgasausstoßrohr 35 und strömt als Verbrennungsgas a2 vom Verbindungspunkt c2 zum Hauptströmungsrohr 29 zurück. Ferner wird das Verbrennungsgas a2 am Verbindungspunkt c2 mit der Luft a1' konfluent und kommt als eine mit einem Verbrennungsgas gemischte Luft a3 heraus. Die mit dem Verbrennungsgas vermischte Luft a3 wird als die Luft für die Verbrennung in den Zylindern des Motorblocks 3 verwendet. Es soll betont werden, dass das Verbrennungsgas von der Verbrennungsheizung im allgemeinen im normalen Verbrennungszustand fast keinen Rauch abgibt, in anderen Worten, dass es keinen Kohlenstoff enthält, und das Verbrennungsgas von der Verbrennungsheizung in diesem Ausführungsbeispiel ist das gleiche wie oben. Daher gibt es kein Problem bei der Verwendung des Verbrennungsgases a2 von der Verbrennungsheizung 17 als Ansaugluft für den Verbrennungsmotor.
(Stromabwärtsseitiges Verbindungsrohr 27)
Das stromabwärtsseitige Verbindungsrohr 27 ist, wie in 1 gezeigt ist, ein Rohr zur Verbindung des Kompressors 15a mit dem Ansaugkrümmer 21 und hat in diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen eine L-Gestalt. Ferner sind jeweils an einem mittigen Abschnitt und an einem Abschnitt des stromabwärtsseitigen Verbindungsrohrs 27, der sich näher am Ansaugkrümmer 21 befindet, der Zwischenkühler 19 und eine Lufteinlassdrosselklappe 20 angeordnet.
(Zwischenkühler 19)
Der Zwischenkühler 19 ist so aufgebaut, um eine Abnahme der Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors zu verhindern, die durch einen Anstieg der Ansauglufttemperatur hervorgerufen wird, indem die Kompressionswärme, die erzeugt wird, wenn die Ansaugluft mit dem Kompressor 15a komprimiert wird, abgekühlt wird.
(Einlassdrosselklappe 20)
Die Einlassdrosselklappe 20 ist, wie oben beschrieben, an dem Abschnitt befestigt, der sich näher am Ansaugkrümmer 21 befindet, und ist deshalb mehr stromabwärtsseitig als der Verbindungspunkt der Verbrennungsheizung 17 zum Ansaugrohr 23 angeordnet, genauer gesagt, mehr als der Verbindungspunkt c2, der den Verbrennungsgasausstoßdurchgang 35 mit dem Ansaugrohr 23 verbindet. Ferner ist die Einlassdrosselklappe 20 ein Ansaugluftmengensteuerventil zur Steuerung einer Menge der Ansaugluftströmungsrate, die durch das Ansaugrohr 23 strömt. Die Einlassdrosselklappe 20 steuert die Menge der Ansaugluft, wodurch eine Ausgangsleistung des Motors 1 gesteuert wird, oder wodurch ein Betriebszustand des Motors 1 wie bspw. das Stoppen des Motors 1 usw. gesteuert wird. Wenn darüber hinaus verlangt wird, dass eine Katalysatortemperatur eines katalytischen Umwandlers 39, der zur Abgasvorrichtung 7 gehört und später beschrieben wird, angehoben wird, d. h. wenn eine CPU als Zentraleinheit einer ECU 46, d. h. ein Computer zur Steuerung des gesamten Motors 1, beurteilt, dass die Katalysatortemperatur des katalytischen Umwandlers 39 in Abhängigkeit von einem Zustand angehoben werden soll, in dem sich der Motor 1 befindet, wird das Einlassdrosselklappenventil 20 gedrosselt. Der Fall, in dem die Notwendigkeit zur Anhebung der Katalysatortemperatur ansteigt, tritt während eines Betriebes des Verbrennungsmotors oder nach dem Start des Verbrennungsmotors zu einer kalten Zeit und zu einer extrem kalten Zeit auf, oder wenn eine exotherme Menge des Verbrennungsmotors selbst gering ist (bspw. wenn ein Verbrauch von Kraftstoff gering ist) und wenn eine Wärmemenge, die von dem Kühlwasser aufgenommen wird, aufgrund der geringen exothermen Menge des Verbrennungsmotors selbst gering ist, bspw. wenn sich der Motor 1 in einem Leerlaufzustand befindet. Ferner bedeutet die kalte Zeit eine Temperatur von ca. –10°C bis ca. 15°C und die extrem kalte Zeit bedeutet eine Temperatur von –10°C oder darunter. Auf den Fall, in dem die Notwendigkeit zur Anhebung der Katalysatortemperatur zum Zwecke des Komforts ansteigt, wird als ein Fall Bezug genommen, bei dem eine „Abgastemperaturanstiegssteuerung” verlangt wird. Ferner kann der Fall der beantragten Abgastemperaturanstiegssteuerung bedeuten, dass sich der Motor 1 in einem Betriebszustand befindet, in dem die Notwendigkeit zum Betreiben der Verbrennungsheizung 17 vorliegt.
(Abgasvorrichtung 7)
Andererseits beginnt die Abgasvorrichtung 7 konstruktiv mit einer nicht dargestellten Auslassöffnung des Motorblocks 3 und endet mit einem Schalldämpfer 41. Zwischen der Auslassöffnung und dem Schalldämpfer 41 ist die Abgasvorrichtung 7 mit einem Abgaskrümmer 38, einer Turbine 15b des Turboladers 15 und einem katalytischen Umwandler 39 entlang eines Abgasrohrs 42 als Strukturen des Abgassystems vorgesehen, was eine Konstruktion des Abgassystems darstellt. Die durch die Abgasvorrichtung 7 strömende Luft wird mit dem Bezugszeichen a4 als ein Abgas des Motors 1 bezeichnet.
(Verbrennungsheizung 17)
Als nächstes wird eine schematische Konstruktion der Verbrennungsheizung 17 in den 2 und 3 gezeigt.
Ein Verbrennungszustand der Verbrennungsheizung 17 wird durch die CPU gesteuert, und, wenn es erforderlich ist, die Einlassdrosselklappe 20 zu drosseln, nämlich, wenn es erforderlich ist, die wirksame Fläche des stromabwärtsseitigen Verbindungsrohrs 27 zu verringern, wird die Verbrennungsheizung 17 vor dieser Drosselung betrieben.
Die Verbrennungsheizung 17 ist mit dem Wassermantel des Motorblocks 3 verbunden und enthält einen Motorkühlwasserdurchgang 17a, durch den das Kühlwasser von dem Wassermantel hindurchströmen soll. Das Motorkühlwasser (durch die gestrichelte Linie in 2 dargestellt), das durch den Kühlwasserdurchgang 17a strömt, geht während der Zeit, in der das Kühlwasser die Wärme von der Verbrennungskammer 17d aufnimmt und somit aufgewärmt wird, durch eine Verbrennungskammer 17d, die im Inneren der Verbrennungsheizung 17 ausgebildet ist.
(Verbrennungskammer 17d)
Die Verbrennungskammer 17d ist aus einem Verbrennungszylinder 17b aufgebaut, aus dem Flammen abgegeben werden, und aus einer zylindrischen Trennwand 17c zur Abdeckung des Verbrennungszylinders 17b, um zu verhindern, dass die Flammen nach draußen lecken. Da der Verbrennungszylinder 17b mit der Trennwand 17c abgedeckt ist, wird die Verbrennungskammer 17d im Inneren durch die Trennwand 17c definiert. Anschließend wird auch die Trennwand 17c mit einer externen Wand 43a der Verbrennungsheizung 17 abgedeckt, mit einem Zwischenraum dazwischen. Mit diesem Zwischenraum wird der Kühlwasserdurchgang 17a zwischen einer inneren Oberfläche der äußeren Wand 43a und einer äußeren Oberfläche der Trennwand 17c erzeugt.
Ferner hat die Verbrennungskammer 17d eine Luftversorgungsöffnung 17d1 und eine Abgasausstoßöffnung 17d2, die jeweils direkt mit dem Luftversorgungsdurchgang 33 und dem Verbrennungsgasausstoßdurchgang 35 verbunden sind.
Anschließend strömt die Luft a1, die von dem Luftversorgungsdurchgang 33 geliefert wird, infolge des Eintretens in die Verbrennungskammer 17d über die Luftversorgungsöffnung 17d1 hindurch und gelangt zur Abgasausstoßöffnung 17d2. Danach strömt die Luft a1, wie vorstehend beschrieben wurde, über den Verbrennungsgasausstoßdurchgang 35 als Verbrennungsluft a2 in das Hauptströmungsrohr 29. Daher nimmt die Verbrennungskammer 17d die Gestalt eines Luftdurchgangs ein, der es erlaubt, dass die Luft a1 in der Verbrennungsheizung 17 in die Luft a2 geändert wird.
Anschließend ist die Luft a2, die über den Verbrennungsgasausstoßdurchgang 35 nach der Verbrennung in der Verbrennungsheizung 17 zum Hauptströmungsrohr 29 zurückströmt, sozusagen das Verbrennungsgas, das von der Verbrennungsheizung 17 ausgestoßen wird und deshalb die Wärme hält. Anschließend strömt die Luft a2, die die Wärme hält, aus der Verbrennungsheizung 17 in den Verbrennungsgasausstoßdurchgang 35, wobei während der Zeit die Wärme, die von der Luft a2 gehalten wird, über die Trennwand 17c auf das Motorkühlwasser übertragen wird, das durch den Motorkühlwasserdurchgang 17a strömt und somit das Motorkühlwasser wie vorstehend erläutert wurde, aufgewärmt wird.
Das erwärmte Motorkühlwasser strömt zum Wassermantel des Motors 1 und wärmt den Motorblock 3 auf.
(Verbrennungszylinder 17b)
Ferner enthält der Verbrennungszylinder 17b ein Kraftstoffversorgungsrohr 17e, das mit einer nicht dargestellten Kraftstoffpumpe verbunden ist, und ein Kraftstoff zur Verbrennung wird infolge der Aufnahme eines Pumpendrucks der Kraftstoffpumpe, davon zum Verbrennungszylinder 17b geliefert. Die Kraftstoffpumpe und das Kraftstoffversorgungsrohr 17e können als Kraftstoffversorgungsvorrichtung klassifiziert werden. Eine Kraftstoffversorgungsmenge wird auf der Basis des Betriebes der Kraftstoffpumpe zeitweise als integrierter Wert der Kraftstoffversorgungsmengen vom Zeitpunkt des Start des Betriebes der Kraftstoffpumpe in einen RAM (Random-Zugangsspeicher) der ECU 46 zur Steuerung des Verbrennungszustandes der Verbrennungsheizung 17 gespeichert und wird von der CPU, die die zentrale Einheit der ECU darstellt, bei Bedarf abgerufen.
(Verflüssigter Kraftstoff 18)
Der zu liefernde Verbrennungskraftstoff ist verflüssigter Kraftstoff 18, der gemäß 3 an eine Kraftstoffverdampfungseinheit 17f geliefert wird, wobei der verflüssigte Kraftstoff 18 in einen verdampften Kraftstoff 18' verdampft wird. Dieser verdampfte Kraftstoff 18' wird durch eine Zündvorrichtung, d. h. durch eine Glühkerze 17g, zur Erzeugung der Wärme gezündet, wenn sie von einer nicht dargestellten Batterie gespeist wird. Infolge der Erzeugung der Wärme durch die Glühkerze 17g zählt ein Timer Tim (siehe 1) eine tatsächliche Verstreichzeit vom Beginn der Stromversorgung der Glühkerze 17g und ein Zählwert davon wird zeitweise in dem RAM gespeichert. Anschließend wird der Zählwert von der CPU bei Bedarf abgerufen.
(Innensensor 17h und Kraftstofferwärmungsverdampfungsplatte 17i)
Ferner sind die Elemente, die in 3 durch die Bezugszeichen 17h und 17i bezeichnet sind, ein Innensensor, der als Zündsensor dient, und eine Kraftstofferwärmungsverdampfungsplatte. Der verdampfte Kraftstoff 18' wird in der Nähe der Kraftstofferwärmungsverdampfungsplatte 17i entzündet, wodurch eine latente Flamme F' erzeugt wird, die sich zu Flammen F entwickelt. Ein Luftgebläse 45 lässt die latente Flamme F' zu Flammen anwachsen.
(Luftgebläse 45)
Das Luftgebläse 45 ist stromabwärts von der Verbrennungskammer 17d angeordnet und nimmt die Gestalt des Luftströmungsdurchgangs ein. Anschließend steuert die CPU der ECU 46 den Betrieb des Luftgebläses 45, wodurch die Ausgangsleistung gesteuert wird. Eine Menge der Luft, die durch die Verbrennungskammer 17d strömt, wird unter dieser Ausgangssteuerung verändert. Daher kann die Menge der Luft, die durch die Verbrennungskammer 17d strömt, durch Steuern der Ausgangsleistung des Luftgebläses 45 gesteuert werden.
(Zirkulation des Kühlwassers)
Als nächstes wird eine Zirkulation des Motorkühlwassers durch den Motorkühlwasserdurchgang 17a unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben.
(Motorkühlwasserdurchgang 17a)
Der Motorkühlwasserdurchgang 17a hat eine Kühlwassereinlassöffnung 17a1, die mit dem Wassermantel des Motorblocks 3 verbunden ist, und eine Kühlwasserauslassöffnung 17a2, die mit der Fahrzeugraumheizung 9 verbunden ist.
(Wasserleitungen W1–W3)
Zwischen der Kühlwassereinlassöffnung 17a1 und dem Motorblock 3 ist eine Wasserleitung W1 vorgesehen und die Kühlwasserauslassleitung 17a2 ist durch eine Wasserleitung W2 mit der Fahrzeugraumheizung 9 verbunden.
Die Verbrennungsheizung 17 ist über diese Wasserleitungen W1, W2 mit dem Wassermantel des Motorblocks 3 und ebenso mit der Fahrzeugraumheizung 9 verbunden. Ferner ist die Fahrzeugraumheizung 9 über eine Wasserleitung W3 mit dem Motorblock 3 verbunden.
Dementsprechend strömt das Kühlwasser in dem Wassermantel des Motorblocks 3 in der folgenden Strömungssequenz. (1) Es strömt durch die Wasserleitung W1 und gelangt über die Motorkühlwassereinlassöffnung 17a1 in die Verbrennungsheizung 17 und wird dort erwärmt. (2) Das erwärmte Kühlwasser strömt aus der Kühlwasserauslassöffnung 17a2 der Verbrennungsheizung 17 aus und gelangt durch die Wasserleitung W2 in die Fahrzeugraumheizung 9. (3) Anschließend strömt das Motorkühlwasser, dessen Temperatur beim Wärmeaustausch in der Fahrzeugraumheizung 9 abgenommen hat, danach über die Wasserleitung W3 zurück zum Wassermantel. Es soll darauf hingewiesen werden, dass der Wassermantel mit einem Wassertemperatursensor 47 zur Erfassung einer Temperatur des Motorkühlwassers versehen ist.
Auf diese Weise zirkuliert das Motorkühlwasser zwischen dem Motorblock 3, der Verbrennungsheizung 17 und der Fahrzeugraumheizung 9 über die Wasserleitungen W1, W2, W3.
(Elektrische Verbindungen verschiedener Sensoren zur ECU 46)
Darüber hinaus ist die ECU 46 elektrisch mit dem Innensensor 17h, dem Außenlufttemperatursensor 32, dem Wassertemperatursensor 47, dem Timer Tim, dem Luftgebläse 45 und der Kraftstoffpumpe verbunden. Anschließend steuert die CPU in geeigneter Weise einen Verbrennungszustand der Verbrennungsheizung 17 in Abhängigkeit von Ausgangswerten der Sensoren 17h, 32, dem Timer Tim und dem Luftgebläse 45 und von Parametern der Kraftstoffpumpe und dergleichen, wodurch ein optimaler Zustand einer Kraft und einer Größe und einer Temperatur der Flammen in der Verbrennungsheizung 17 erhalten wird. Ferner steuert die CPU auf diese Weise den Verbrennungszustand der Verbrennungsheizung 17, wobei eine Temperatur des Abgases von der Verbrennungsheizung 17 und das Luft-/Kraftstoffverhältnis gesteuert werden. Ferner steuert die CPU einen Grad der Drosselung der Einlassdrosselklappe 20 ebenso wie die Steuerung der Verbrennungsheizung 17.
(Luftströmungsmesser 14)
Ferner ist ein Luftströmungsmesser 14, der an dem Hauptströmungsrohr 29 angebracht ist, zwischen den Verbindungspunkten c1 und c2 des Hauptströmungsrohrs 29, die jeweils mit dem Ansaugluftversorgungsdurchgang 33 und dem Verbrennungsgasauslassdurchgang 35 verbunden sind, angeordnet.
Der Luftströmungsmesser wird im Allgemeinen als Luftwiderstandskonstruktion bezeichnet, die die Strömung der Luft, die durch den Ansaugdurchgang strömt, behindert und deshalb ist ein Druck der Luft aus dem Luftströmungsmesser geringer als ein Druck der Luft, die in den Luftströmungsmesser gelangt. Der Luftströmungsmesser erzeugt nämlich einen Differenzdruck zwischen seiner Einlassseite und seiner Auslassseite. Der Luftströmungsmesser als Einlassluftwiderstandskonstruktion, die den Differenzluftdruck zwischen der Einlassseite und der Auslassseite davon erzeugt, ist an einem Abschnitt 29m der Hauptleitung vorgesehen, d. h. des Hauptströmungsrohrs 29 in Bezug zur Verbrennungsheizung 17, die im Bypaß mit dem Hauptstrom 29 verbunden ist, zwischen dem Verbindungspunkt c1, der den Luftversorgungsdurchgang 33 mit dem Hauptströmungsrohr 29 verbindet, und dem Verbindungspunkt c2, der den Verbrennungsgasauslassdurchgang 35 mit dem Hauptströmungsrohr 29 verbindet. In diesem Fall könnte ein großer Differenzdruck zwischen den Verbindungspunkten c1 und c2 vorliegen, d. h. zwischen der Einlassseite des Luftversorgungsdurchgangs 33 und der Auslassseite des Verbrennungsgasauslassdurchgangs 35, und daher wird eine Luftströmungsgeschwindigkeit in der Verbrennungskammer 17d der Verbrennungsheizung 17, die sich zwischen dem Luftversorgungsdurchgang 33 und dem Verbrennungsgasauslassdurchgang 35 befindet, übermäßig, mit dem Ergebnis, dass eine Zündeigenschaft abnehmen könnte.
Wenn dies der Fall ist, ist es vorteilhaft, wenn der Luftströmungsmesser bspw. als Luftströmungsmesser der Heißdrahtbauart oder der Filmbauart aufgebaut ist, die einen geringeren Differenzdruck zwischen der Einlassseite und der Auslassseite erzeugen.
(Betriebssteuerungsausführungsroutine der Einlassdrosselklappe 20)
Als nächstes wird eine Betriebssteuerungsausführungsroutine der Einlassdrosselklappe 20 unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
Diese Routine ist ein Teil eines nicht dargestellten normalen Ablaufdiagramms zum Betreiben des Motors 1 und besteht aus den Schritten S101–S103, die im nachfolgenden beschrieben werden. Ein ROM der ECU 46 speichert ein Ablaufdiagramm, das aus diesen Schritten besteht. Anschließend werden alle die Prozesse in den jeweiligen Schritten in den Ablaufdiagrammen durch die CPU der ECU 46 ausgeführt. In der nachfolgenden Diskussion wird ein Schritt 101 bspw. als S101 unter Verwendung des Symbols „S” abgekürzt.
Nachdem der Motor 1 gestartet wurde, bewegt sich der Prozess zu dieser Routine, um in S101 damit zu beginnen, zu beurteilen, ob ein Flag zum Anfordern der Abgastemperaturerhöhungssteuerung bereits gesetzt wurde oder nicht, d. h. ob sich der Motor 1 in dem Betriebszustand befindet, in dem die Verbrennungsheizung 17 arbeiten muss. In diesem Fall wird ein Fall, in dem die Verbrennungsheizung 17 arbeiten muss, beispielhaft beschrieben, wobei eine Temperatur des Motorkühlwassers natürlicherweise niedrig ist, d. h. sie ist niedriger als eine vorbestimmte Temperatur, bspw. 60°C.
Ein Wassertemperatursensor 47 des Wassermantels des Motorblocks 3 erfasst eine Temperatur des Motorkühlwassers. Wenn in S101 eine bestätigende Antwort vorliegt, schreitet der Prozess zu S102.
In S102 wird beurteilt, ob sich die Verbrennungsheizung 17 in Betrieb befindet oder nicht, d. h., ob die flammenartige Verbrennung stattfindet oder nicht.
Wenn die Temperatur des Motorkühlwassers höher als die vorbestimmte Temperatur von bspw. 60°C ist, zeigt dies ferner an, dass sich der Motor 1 in dem Betriebszustand befindet, in dem kein Bedarf an der Verbrennungsheizung 17 besteht, und deshalb erfolgt eine negative Beurteilung in S101. Anschließend wird die Routine beendet.
In S103 wird die Steuerung des Schließens der Einlassdrosselklappe 20 ausgeführt.
Die vorhergehende Beschreibung erläutert den Motor 1, der die Verbrennungsheizung 17 des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung aufweist.
<Betrieb und Auswirkungen des Ausführungsbeispiels>
Als nächstes werden der Betrieb und die Auswirkungen des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Im Motor 1 ist die Einlassdrosselklappe 20 an dem Abschnitt vorgesehen, der mehr stromabwärts angeordnet ist, als die Stelle der Ansaugleitung 23, an der die Verbrennungsheizung 17 befestigt ist. Daher gibt es keine Einlassdrosselklappe 20 an dem Abschnitt 29m zwischen den Verbindungspunkten c1 und c2 des Hauptströmungsrohrs 29 der Ansaugleitung 23, die jeweils mit dem Luftversorgungsdurchgang 33 und mit dem Verbrennungsgasauslassdurchgang 35 verbunden sind. Folglich wird kein Differenzdruck zwischen dem Luftversorgungsdurchgang 33 und dem Verbrennungsgasauslassdurchgang 35, die jeweils mit dem Ansaugrohr 23 verbunden sind, erzeugt, unabhängig davon, ob die Einlassdrosselklappe 20 arbeitet oder nicht. Deshalb passiert es nie, dass dort eine Luftströmungsgeschwindigkeit in der Verbrennungskammer 17d der Verbrennungsheizung 17, die mit dem Ansaugrohr 23 über den Luftversorgungsdurchgang 33 und dem Verbrennungsgasauslassdurchgang 35 verbunden ist, übermäßig ansteigt. Demgemäß tritt keine Luftströmung in der Verbrennungskammer 17d auf, die stark genug ist, um es unmöglich zu machen, die latente Flamme F' für die Verbrennungsheizung 17 zu erzeugen, und daher kann die latente Flamme F' für die Verbrennungsheizung 17 zuverlässig gewährleistet werden.
Da die latente Flamme F' zuverlässig sichergestellt werden kann, passiert es ferner niemals, dass das Luft-/Kraftstoffverhältnis A/F der Verbrennungsheizung, das für jede Fahrzeugart oder jeden Fahrzeugmotor eingestellt ist, von dem vorbestimmten Wert abweicht.
Vielmehr sind der Luftversorgungsdurchgang 33 und der Verbrennungsgasauslassdurchgang 35 der Verbrennungsheizung 17 nicht direkt zur Umgebungsluft hin geöffnet und deshalb kann eine Auswirkung hinsichtlich einer Reduzierung von Geräuschen erwartet werden.
Ferner wird in dem Motor 1 dann, wenn eine Anforderung für die Abgastemperaturerhöhungssteuerung vorliegt, die Einlassdrosselklappe 20 gedrosselt und wenigstens zu dieser Zeit arbeitet die Verbrennungsheizung 17. Daher besteht keine Notwenigkeit zur Erhöhung der Temperatur des Abgases des Motors 1 durch Drosseln der Einlassdrosselklappe 20 und das hochtemperierte Abgas, das von der Verbrennungsheizung 17 in die Verbrennungskammer des Motors 1 strömt, wärmt das Innere der Verbrennungskammer des Motors 1 ausreichend auf. Da die Innenraumzylindertemperatur des Motors 1 ohne großes Drosseln der Einlassdrosselklappe 20 erhöht werden kann, ist es demgemäß nicht notwendig, die Innenraumzylindertemperatur durch großes Reduzieren der Ansaugluftmenge zu erhöhen. Daher wird die Emissionsreinigung nicht verschlechtert, da es möglich ist, den Ausstoß von Rauch aus dem Motor 1 zu verhindern.
Anschließend arbeitet die Verbrennungsheizung 17 vor der Ventilschließsteuerung der Einlassdrosselklappe 20. Demgemäß erfassen die verschiedenen Temperatursensoren die Temperaturen der verschiedenen Elemente bzgl. des Motors 1, die auf dem von der Verbrennungsheizung 17 abgegebenen Verbrennungsgas basieren. Wenn die Ventilschließsteuerung der Einlassdrosselklappe entsprechend der obigen Temperaturerfassung ausgeführt wird, kann der Grad des Schließens der Einlassdrosselklappe 20 in einem Zustand gesteuert werden, in dem eine Rauchabgabemenge minimiert ist.
Wie vorstehend diskutiert kann die latente Flamme für die Verbrennungsheizung in einem Verbrennungsmotor, der die Verbrennungsheizung gemäß der vorliegenden Erfindung hat, zuverlässig gewährleistet werden, und es ist einfach, das Abgas gut zu reinigen, während die Verschlechterung der Reinigung der Emission verhindert wird.
Ein Verbrennungsmotor 1, der eine Verbrennungsheizung 17 hat, ist so konstruiert, dass eine latente Flamme (F) für die Verbrennungsheizung zuverlässig sichergestellt wird, und dass er ein Abgas gut reinigt, während eine Verschlechterung der Reinigungsemission verhindert wird. Die Verbrennungsheizung 17 des Motors 1 arbeitet, wenn sich der Motor in einem vorbestimmten Betriebszustand befindet, um eine Temperatur des Kühlwassers zu erhöhen. Die Verbrennungsheizung 17 ist im Bypaß durch einen Luftbelieferungsdurchgang 33, eine Verbrennungskammer 17e und einen Verbrennungsgasauslassdurchgang 35 mit einem Ansaugrohr 23 des Motors 1 verbunden. Eine Einlassdrosselklappe 20 ist an einem Abschnitt in dem Ansaugrohr 23 vorgesehen, der sich mehr stromabwärts als ein Verbindungspunkt c2 befindet, der das Ansaugrohr 23 mit dem Ansaugrohr 33 der Verbrennungsheizung verbindet. Ein katalytischer Umwandler 39 ist in einem Abgassystem des Motors 1 vorgesehen. Wenn eine Anforderung zur Erhöhung einer Temperatur eines Katalysators des katalytischen Umwandlers 39 vorliegt, wird die Einlassdrosselklappe 20 gedrosselt und zumindest dann arbeitet die Verbrennungsheizung 17, wenn die Einlassdrosselklappe 20 gedrosselt wird.

Claims

Verfahren zur Steuerung der Temperatur eines Katalysators (39) zur Reinigung der aus einem Verbrennungsmotor (1) ausgestoßenen Abgase, wobei der Verbrennungsmotor (1) folgende Bauteile aufweist: eine Verbrennungsheizung (17) zur Erwärmung der Ansaugluft, um den Motor vorzuwärmen; und eine Einlassdrosselklappe (20) in einem Luftansaugsystem zur Regulierung der in den Verbrennungsmotor einzusaugenden Luftmenge; wobei das Verfahren Drosselung der Ansaugluftmenge mittels der Einlassdrosselklappe (20) zur Erhöhung des Brennstoff-Luftverhältnisses umfasst, wenn eine Anforderung zur Anhebung der Temperatur des Katalysators (39) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsheizung (17) zusätzlich dann in Betrieb genommen wird, wenn eine Anforderung erfolgt, den Öffnungsgrad der Einlassdrosselklappe (20) zu reduzieren, um die Temperatur der aus dem Verbrennungsmotor (1) abgegebenen Abgase durch sowohl das Verbrennungsgas der Verbrennungsheizung als auch durch die Verbrennung eines fetteren Brennstoff-Luftgemisches in dem Verbrennungsmotor zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsheizung (17) in Betrieb genommen wird, bevor der Öffnungsgrad der Einlassdrosselklappe (20) reduziert wird.